(57)【要約】【課題】現像装置の大きさを変えることなく、又、特別な消磁制御時間を設けることなく、着磁したキャリアを短時間で確実に消磁できる現像装置を提供すること。【解決手段】トナーとキャリアから成る２成分現像剤を収容し、現像剤を剤担持体に搬送する現像室と、補給トナーと現像剤を攪拌する攪拌室を有し、前記２成分現像剤により像担持体上の静電潜像の現像を行う現像装置において、磁石を中に有する現像剤担持体に接触することで着磁し、残留磁化が５０ｅｍｕ／ｃｍ3 以上４５０ｅｍｕ／ｃｍ3 以下のキャリアを消磁する交流磁場発生コイルを現像容器内に備えることを特徴とする。【選択図】図１
2007086623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアから成る２成分現像剤を収容し、現像剤を剤担持体に搬送する現像室と、補給トナーと現像剤を攪拌する攪拌室を有し、前記２成分現像剤により像担持体上の静電潜像の現像を行う現像装置において、
磁石を中に有する現像剤担持体に接触することで着磁し、残留磁化が５０ｅｍｕ／ｃｍ3 以上４５０ｅｍｕ／ｃｍ3 以下のキャリアを消磁する交流磁場発生コイルを現像容器内に備えることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記交流磁場発生コイルは現像剤が現像室から攪拌室に受け渡しされる位置に設けられることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記交流磁場発生コイルが発生する磁場はコイルの中心でキャリアの保磁力の３倍以上、現像剤担持体が発生する磁場に影響を及ぼさない磁場以下で、印加磁場の周波数は３０Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下でキャリアを消磁することを特徴とする請求項１又は２記載の現像装置。
【請求項４】
前記現像容器内のキャリアは、前記交流磁場発生コイル内を通過することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の現像装置。
【請求項５】
前記現像容器内には、現像剤担持体が前記交流磁場発生コイルから発生する磁場の影響をできるだけ受けないように、現像剤担持体近傍に磁気遮蔽板を設けていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式でトナーとキャリアから成る２成分現像方式で画像形成する現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真方式や静電記録方式の画像形成装置が具備する現像装置では、磁性トナーを主成分とした磁性一成分現像剤、非磁性トナーを主成分とした非磁性一成分現像剤若しくは非磁性トナーと磁性キャリアを主成分とした二成分現像剤が用いられている。特に、電子写真方式によりフルカラーやマルチカラー画像を形成するカラー画像形成装置において、高速化及び耐久性、画像の色味等の観点から、殆どの現像装置が二成分現像剤を使用している。
【０００３】
二成分系現像剤に用いられるキャリア粒子は、トナー粒子に良好な帯電性を付与し、現像極において静電潜像上にトナーを現像し、キャリア粒子自身は現像容器内に戻され新たにトナーと混合し良好な帯電を付与するというサイクルで長時間繰り返し使用される。従って、キャリア粒子に要求される性能として、トナーに良好な帯電を付与すること、繰り返しの使用でも帯電付与性能が劣化しないこと等が挙げられる。従来、キャリア粒子としては鉄粉キャリア、フェライトキャリア、磁性微粒子をバインダー中に分散した磁性体分散樹脂キャリア等が磁気ブラシ現像用の二成分系現像剤用として用いられている。
【０００４】
一方、高画質化の要求により現像システムの検討も種々行われており、中でも現像プロセスに交番電界を印加する方法が用いられる場合には、これに鉄粉キャリアを使用すると低抵抗であるためリークが起こり、現像不良が生じてしまう。又、フェライトキャリアを用いても、キャリア粒子の比抵抗が１０5 〜１０7 Ω・ｃｍ程度であり、ハーフトーンの潜像が現像バイアスのリークによって乱される等の理由により十分良好な画像が得られない。そこで、磁性微粒子をバインダー中に分散させて比抵抗を高めたものを用いると良好な画像が得られるようになる。
【０００５】
しかし、上記の磁性体分散樹脂キャリアはに含まれている磁性体は軟磁性体であるが、数Ｏｅ〜数十Ｏｅの保磁力を有しているため、当該キャリアは現像スリーブの磁場によって磁化される。磁化したキャリアはお互いが鎖状に繋がってしまうことで流動性が低下し、キャリアとトナーの接触頻度が低下することでトナーの帯電不良やトナー飛散及びかぶり濃度の増加等を引き起こす原因となる。
【０００６】
又、前記理由によりキャリア同士が接触する頻度が高くなることで、キャリア表面のコートが剥がれ、キャリアの比抵抗低下及びトナーに対する帯電能力の低下を引き起こす原因となる。
【０００７】
上記問題を解決するために特許文献１には、現像装置外に磁化したキャリアを消磁するコイルを設けて数百枚複写するごとに消磁する時間を設けている。
【特許文献１】特開平５−３４１６５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述の特許文献１によれば、外部に消磁する手段を設けているのでコイルとキャリアの距離が離れているため、コイル近傍を通過するキャリアを一度に消磁しようとすると大きな磁場を印加しなくてはならず、現像剤担持体の磁場に影響を及ぼしてしまう恐れがあり、一度に消磁できるキャリア量が少ない。更には、現像装置の小型化に不利であり、又、数百枚複写するごとに着磁したキャリアを消磁する時間を設けることで生産性が低下することと、上記で述べたキャリアのコート剥がれは解決できないという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、現像装置の大きさを変えることなく、又、特別な制御時間を設けることなく、常に着磁したキャリアを短時間で確実に消磁できる現像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１記載の説明は、トナーとキャリアから成る２成分現像剤を収容し、現像剤を剤担持体に搬送する現像室と、補給トナーと現像剤を攪拌する攪拌室を有し、前記２成分現像剤により像担持体上の静電潜像の現像を行う現像装置において、磁石を中に有する現像剤担持体に接触することで着磁し、残留磁化が５０ｅｍｕ／ｃｍ3 以上４５０ｅｍｕ／ｃｍ3 以下のキャリアを消磁する交流磁場発生コイルを現像容器内に備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記交流磁場発生コイルは現像剤が現像室から攪拌室に受け渡しされる位置に設けられることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記交流磁場発生コイルが発生する磁場はコイルの中心でキャリアの保磁力の３倍以上、現像剤担持体が発生する磁場に影響を及ぼさない磁場以下で、印加磁場の周波数は３０Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下でキャリアを消磁することを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記現像容器内のキャリアは、前記交流磁場発生コイル内を通過することを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、前記現像容器内には、現像剤担持体が前記交流磁場発生コイルから発生する磁場の影響をできるだけ受けないように、現像剤担持体近傍に磁気遮蔽板を設けていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、現像装置の大きさを変えることなく、且つ、特別な消磁制御時間を設けずに、常に着磁したキャリアを短時間で確実に消磁できることから、生産性を低下させることなく、トナーの帯電不良やキャリアの劣化を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１７】
＜実施の形態１＞
図１は本発明に係る現像装置の一実施例を説明する概略構成図、図２は同現像装置を用いた画像形成装置の概略構成図である。
【００１８】
先ず、画像形成装置全体の構成及び動作について説明する。
【００１９】
本実施の形態において、図２に示すように、画像形成装置は、４つの画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋを有している。各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、それぞれ、像担持体としての感光ドラム１０（１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ）を備えている。
【００２０】
感光ドラム１０（１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ）の周りには、それぞれ一次帯電装置１１（１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ）、露光装置１２（１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋ）、現像装置１（１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ）が配置されている。又、感光ドラム１０（１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ）の下方には、中間転写装置２０が配置されている。中間転写装置２０は、中間転写体としての中間転写ベルト２１が、ローラ２２，２３，２４に張設されて、矢印方向に走行するように構成されている。
【００２１】
本実施の形態では、コロナ帯電装置とされる一次帯電装置１１（１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ）によって帯電された感光ドラム１０（１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ）の表面をそれぞれ露光装置１２（１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋ）によって露光することで感光ドラム１０（１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ）上に静電潜像が形成される。この潜像は、現像装置１（１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ）によって現像することで感光ドラム１０（１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ）上にトナー像を形成する。
【００２２】
各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋで形成されたトナー像は、一次転写手段としての帯電ブレード１３（１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋ）による転写バイアスによって、被転写材としての中間転写ベルト２１上に転写され重ね合わせられる。
【００２３】
中間転写ベルト２１上に形成された４色のトナー像は、ローラ２４と対向して配置された二次転写手段としての二次転写ローラ２５によって記録紙Ｐに転写される。トナー像が転写された記録紙Ｐは、定着ローラ３１，３２を備えた定着装置３によって加圧／加熱され、永久画像を得る。
【００２４】
又、転写後に感光ドラム１上に残った転写残トナーは、クリーナー１４（１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋ）により除去され、次の画像形成に備える。
【００２５】
次に、図１を参照して現像装置１について詳しく説明する。
【００２６】
現像装置１は、現像容器２を備え、現像容器２には非磁性トナーと磁性キャリアを含む２成分現像剤が収容されている。
【００２７】
現像容器２は、感光ドラム１０に対向した現像領域が開口しており、この開口部に一部露出するようにして現像剤担持体としての現像スリーブ３が回転可能に配置されている。
【００２８】
磁場発生手段である固定のマグネット４を内包する現像スリーブ３は、非磁性材料で構成され、現像動作時には図１の矢印方向に回転し、現像容器２内の２成分現像剤を層状に保持して現像領域に担持搬送し、感光ドラム１と対向する現像領域に２成分現像剤を供給して、感光ドラム１０に形成されている静電潜像を現像する。静電潜像を現像した後の現像剤は、現像スリーブ３の回転に従って搬送され、現像容器２内に回収される。
【００２９】
現像スリーブ３には直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスが不図示の現像バイアス発生手段から印加される。交流成分の波形は矩形波であり、この現像バイアスによって現像スリーブ３と感光ドラム１間に交番電界を形成し、トナーをキャリアから電気的に剥離してトナーミストを形成することで、現像効率が向上する。
【００３０】
２成分現像剤について詳しく説明すると、トナーは、ポリエステルを主体とした樹脂バインダーに顔料を混錬したものを粉砕分級して得られる、体積平均粒径が７μｍ程度のものを用いる。キャリアは、磁性微粒子をバインダー中に分散した磁性体分散樹脂キャリアを用い、５０％粒径（Ｄ５０）は３５μｍ、残留磁化１７０ｅｍｕ／ｃｍ3 、保磁力１５Ｏｅのものを用いる。このようなトナーとキャリアを重量比で約８：９２の割合で混合し、トナー濃度（現像剤に対するトナーの重量％）８％の２成分現像剤として用いる。画像形成によってトナーが消費されると、その分のトナーは、現像剤補給機構としての現像剤補給槽５から補給される。補給されたトナーは現像器内のキャリアと接触することで帯電し、上述したように現像される。
【００３１】
その際、現像器内のキャリアが現像剤担持体内の磁石によって磁化してしまうと、キャリア同士が鎖状に繋がることで流動性が低下し、補給トナーが十分に帯電されず画像不良を引き起こしたり、キャリア同士が摺擦することでキャリアのコートが剥がれてキャリアの比抵抗が低下する恐れがある。そこで、このような着磁したキャリアを消磁する手段を設けた現像装置について図３を用いて説明する。
【００３２】
現像装置１内において、スクリューＡからスクリューＢに現像剤が受け渡される箇所に、幅５ｍｍ内径が２０ｍｍφのコイル６をスクリューＡ，Ｂの進行方法に対して平行に配置する。上記コイル６は、着磁したキャリアに交流磁場を印加して消磁するものであり、上記交流磁場を発生させるための交流電源８を備えている。又、コイルが発生する磁場が現像剤担持体の磁場に影響を及ぼさないように、現像剤担持体近傍に磁気遮蔽板を設ける。
【００３３】
ここで、コイル６から発生させる交流磁場について詳述する。
【００３４】
図４にキャリアを消磁するために、印加する磁場の強さとキャリアの保磁力について調べた結果を示す。コイル中心の印加磁場がキャリアの保磁力の３倍以上でないと着磁したキャリアを消磁できないことから、着磁したキャリアを消磁するためにはキャリアの保磁力の３倍以上で且つ現像剤担持体の磁場に影響を与えない程度の交流磁場を印加しなくてはならない。尚、キャリアの保磁力の測定は試料振動型磁力計で行った。
【００３５】
次に、印加する交流磁場の周波数とキャリアの消磁度合いについて図５に示す。
【００３６】
印加する磁場の強さをキャリアの保磁力の３倍としたとき、周波数が２０Ｈｚ以上でないと十分にキャリアが消磁されないことから、印加する交流磁場の周波数は２０Ｈｚ以上であり、コイルの発熱によるトナー融着を防ぐために１ｋＨｚ以下とする。
【００３７】
以上のことを踏まえて、印加磁場をキャリアの保磁力の３倍である４５Ｏｅ、周波数を２Ｈｚとして消磁処理を行ったキャリア及び消磁処理をしていないキャリアを含むトナー濃度８％の現像剤にトナー２ｇを補給し、４秒間攪拌した際の補給トナーの帯電量を測定して、互いの帯電量を比較した結果を図６に示す。消磁されているキャリアに補給した場合、消磁されていないキャリアに比べてトリボの値が高くなっている。これは、着磁したキャリアを消磁することによって、鎖状になっていたキャリアが離れ、トナーとキャリアの接触頻度が増加したためである。
【００３８】
＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
【００３９】
本実施の形態に係る現像装置は、装置全体の構成が実施の形態１に示したものとほぼ同様であるので、再度の説明は省略し、本実施の形態の特徴ある構成部分を図７を参照して説明する。
【００４０】
図７に示すように、本実施の形態では、着磁キャリアを消磁するための幅５ｍｍ、内径が２０ｍｍφのコイル６をスクリューＡからスクリューＢに現像剤が受け渡される箇所に、スクリューＡ，Ｂの進行方向に対して垂直に配置し、前記現像剤受け渡し部を通過する現像剤の全てが前記交流磁界発生コイル内を通過させることを特徴とする。
【００４１】
上記の構成で補給トナーの帯電特性を測定した結果を図８に示す。
【００４２】
実施の形態１に比べて、補給トナーがよりよく帯電していることが分かる。これは、スクリューＡからスクリューＢ側へ移動する現像剤をコイルの内部を通過させることによって、実施の形態１よりも均一に磁化したキャリアに交流磁場を印加することができるようになったために着磁したキャリアをより確実に消磁し、キャリアを分散させることができるようになったためと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る現像装置を説明する概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る現像装置を用いた画像形成装置の概略構成図である
【図３】本発明のキャリアを消磁する手段を設けた実施の形態１に係る現像装置の概略構成図である。
【図４】着磁したキャリアを消磁するために必要な印加磁場と保磁力の関係を示す図である。
【図５】着磁したキャリアを消磁するために必要な印加磁場の周波数を示す図である。
【図６】キャリアを消磁する手段を設けた実施の形態１に係る現像装置の効果を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る現像装置の概略構成図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る現像装置の効果を説明する図である。
【符号の説明】
【００４４】
１    現像装置
１ａ    現像室内の現像剤の流れ
１ｂ    攪拌室内の現像剤の流れ
２    現像容器
３    現像スリーブ（現像剤担持体）
５      現像剤補給槽（現像剤補給機構）
６      交流磁界発生コイル
７    現像剤補給位置
８    交流電源
９    磁場遮蔽板
１０  感光ドラム（像担持体）
１１  一次帯電装置
１２  露光装置
１３  帯電ブレード（一次転写手段）
１４  クリーナー
２０    中間転写装置
２１    中間転写ベルト
２５    二次転写ローラ（二次転写手段）
【図１】
2007086623.tif 000003
【図２】
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【図３】
2007086623.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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