(57)【要約】【課題】二成分現像剤を用いた磁気ブラシ現像方式において、特にキャリアビーズが小粒径の場合に発生し易い、感光体上へのキャリアビーズ付着を防止して高画質化を図る。【解決手段】飛散したキャリアビーズが感光体上へ到達しないように、感光体ドラム１と現像スリーブ３との間に、非磁性体の金属電極からなる仕切り部材４を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁極を有して固定された磁気ロールと、その磁気ロールの周りを回転するスリーブとからなる現像ロールを感光体ドラムに近接対向するように設けて、トナーとキャリアビーズからなる二成分現像剤を用いて、前記トナーを保持したキャリアビーズで磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシを前記スリーブの回転で搬送しながら前記感光体ドラム上を擦ることにより感光体ドラム上に前記トナーを静電的に付着して現像する現像装置において、前記複数の磁極のうちで最も前記感光体ドラムと近接している現像磁極よりも前記スリーブの回転方向上流側の隣接磁極と前記感光体ドラムの間に、非磁性体金属からなり、接地または電圧が印加された仕切り部材を設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１記載の現像装置を用いたことを特徴とする電子写真装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機等のトナー等の着色粒子を用いて感光体上に画像を顕像化させる電子写真方式の記録装置に係り、特に感光体上へのトナー現像にトナーとキャリアビーズからなる二成分現像剤を用いて行う現像装置およびそれを用いた電子写真装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の印写プロセスについて説明する。電子写真方式を用いた記録装置は、感光体上に帯電、露光により静電潜像を形成し、その静電潜像に着色粒子を付着して画像として顕像化させた後、記録体表面に着色粒子を転写し、定着させる工程からなる。着色粒子には、電子写真専用のトナーと呼ばれる粉末が用いられる。
【０００３】
感光体はその表面の全面が一旦帯電され、続いて光を照射することにより部分的な電荷放電が行われる。ここに、感光体表面には帯電領域と露光領域による電位コントラストが形成され、これを静電潜像と呼ぶ。
【０００４】
現像工程では、まず、現像剤を用いて着色粒子であるトナー粒子を帯電させる。現像剤にはトナーと磁性粒子であるキャリアビーズの混合粉体からなる二成分系の場合と、トナーのみから成る一成分系の場合とがある。現像剤は現像装置の中に封じ込められ、そこで攪拌される。その際、二成分現像剤の場合、トナーはキャリアビーズとの摩擦により帯電する。一成分現像剤の場合、部材などとの摩擦によりトナーの帯電が行なわれる。
【０００５】
以下、二成分現像剤の場合について説明する。
【０００６】
トナーは平均粒径が６〜１０μｍ程度の微粒子で成分の９０％以上が樹脂であり、その他に色剤（カーボンブラックや顔料）、帯電制御剤、外添剤、ワックスなどを内包している。トナーは粒径３０〜１００μｍ程度のキャリアビーズとの混合撹拌によりキャリアビーズと接触する際に摩擦帯電し、何回かの接触を繰り返した後、最終的にはどれかのキャリアビーズ表面に静電的に付着する。トナーはキャリアビーズとの接触によって帯電するので、トナー表面は完全に均一に帯電しているわけではなく、局所的な帯電領域が点在している。
【０００７】
樹脂は一般には摩擦により負帯電し易いので、トナーを正帯電させるには正に帯電する帯電制御剤がその役割を担う。帯電制御剤は金属錯体などの導電性の高い物質で、帯電しやすい性質を持ち、正帯電、負帯電のための様々な物質が使われている。
【０００８】
すなわち、トナー表面の存在している帯電制御剤とキャリアビーズが接触して帯電し、トナー表面には帯電制御剤の部分に局在電荷が存在する。負帯電させる場合も樹脂よりもより負帯電しやすい性質を持つ帯電制御剤を用いて、トナー帯電量をコントロールしている。
【０００９】
破砕トナーの場合、帯電制御剤はあらかじめ樹脂と混練されて凝固してから破砕によってトナーが作製されるのでトナー表面にほぼ均等に存在することになる。重合トナーの場合は製造方法が種々あるが、トナー表面に存在する帯電制御剤は上述したようにトナーの帯電を担う材料であるのでほぼ均等に分布していると考えられる。
【００１０】
二成分現像剤の場合は、感光体表面の静電潜像を「磁気ブラシ」で擦ることによりトナーの現像を行う。磁気ブラシとは磁性体粒子であるキャリアビーズが磁石の力で穂立ちしてブラシ状に形成されたもので、個々のキャリアビーズには前述の帯電トナーが付着している。磁気ブラシは静電潜像に対向する現像位置まで現像ロールと呼ばれる磁石を用いた回転ロールにより搬送される。このような現像方法を磁気ブラシ現像と呼ぶ。
【００１１】
また、静電潜像の顕像化の促進手段として、バイアス現像と呼ばれる方法がよく用いられる。バイアス現像では、現像ロールにバイアス電圧を印加し、感光体表面に形成された潜像電位と現像ロールとの間に発生する電界の作用により帯電されたトナー粒子を現像ロール上のキャリアビーズから分離して感光体表面に移動させることにより現像が行われる。潜像電位（すなわち感光体の像形成部分の電位）として、前述の帯電電位を用いてもよいし、露光電位を用いてもよい。一般に、潜像電位として帯電電位を用いる方法を正規現像法、露光電位を用いる方法を反転現像法と呼ぶ。帯電電位と露光電位のうち潜像電位として用いられない側の電位を背景電位と呼ぶ。現像ロールのバイアス電圧は帯電電位と露光電位の中間に設定され、潜像電位との差を現像電位差と呼ぶ。同様に、背景電位との差を背景電位差と呼ぶ。通常、背景電位差より現像性能そのものを左右する現像電位差の方を大きく設定する。現像電位差が大きければ形成される電界（現像電界と呼ぶ）が強くなるので現像性能（トナー現像量）が高くなることは言うまでもなく、バイアス電圧によってトナー現像量が変わる。現像ロールと感光体との現像ロールの回転速度を上げる方法、距離を狭くする方法、現像剤の電気抵抗を低下させる方法によってもこれと同様に現像電界を強める効果があり、トナー現像量を多くすることができる。
【００１２】
一方、トナーの高精細画像を得るためには、トナーやキャリアビーズの小粒径化が図られている。トナーの小粒径化により最小ドット画像がより形状表現しやすくなるのは言うまでもないが、小粒径トナーを摩擦帯電させるには、キャリアビーズも小粒径化してトナーとの接触機会を増やす必要がある。したがって必然的にキャリアビーズも小粒径化する。トナー粒径６．５μｍ、キャリア粒計３５μｍ程度の二成分現像剤を用いた現像装置の報告例（例えば、非特許文献１参照）もある。
【００１３】
次に現像工程における解決すべき課題の１つについて説明する。
【００１４】
小粒径化したキャリアビーズは感光体上に付着し易くなる。キャリアビーズ表面はトナーと逆極性に帯電しているため、感光体上の背景電位部に静電的に付着しやすい。キャリアビーズは磁気ブラシを形成しているため通常は磁力によって保持されているが、小粒径の場合は保持するための磁力が弱くなり飛散し易くなる。そのため、磁気ブラシから離脱したキャリアビーズが自由飛行して感光体上の背景電位部に到達して付着したり、現像電位部に到達して静電潜像を乱したりする。その結果画質が低下することになる。
【００１５】
小粒径キャリアビーズが感光体上に付着し易い原因は磁気ブラシから離脱して飛散し易いためである。これを防ぐため、現像ロール中の磁石の磁力を強くして飛散を防止したり、一旦感光体上に付着したキャリアビーズをトナー画像形成後に別の磁気ロールで感光体上から除去する手段を用いて解決している例（例えば、特許文献１参照）がある。また、トナー飛散防止を目的とした発明例（例えば、特許文献２、３参照）もある。
【００１６】
【非特許文献１】市村：富士ゼロックステクニカルレポート、 No.13、 (2000)p.168
【特許文献１】特願平８−２２０８８８号公報
【特許文献２】特開平８−２０２１６４号公報
【特許文献３】特開昭５６−６４３６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
前記特許文献２、３に記載の発明はトナー飛散防止を目的としているが、キャリア飛散防止については配慮されておらず、高画質化を図るには未だ不十分であった。
【００１８】
本発明は、小粒径キャリアビーズが飛散して感光体上に付着するのを防止することが、小粒径の二成分現像剤を用いた現像方式で高画質化を図るための重要な課題であることに着目してなされたものであり、その目的は、高画質化が図れる現像装置およびそれを用いた電子写真装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前記目的を達成するため本発明は、複数の磁極を有して固定された磁気ロールと、その磁気ロールの周りを回転するスリーブとからなる現像ロールを感光体ドラムに近接対向するように設けて、トナーとキャリアビーズからなる二成分現像剤を用いて、前記トナーを保持したキャリアビーズで磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシを前記スリーブの回転で搬送しながら前記感光体ドラム上を擦ることにより感光体ドラム上に前記トナーを静電的に付着して現像する現像装置において、
前記複数の磁極のうちで最も前記感光体ドラムと近接している現像磁極よりも前記スリーブの回転方向上流側の隣接磁極と前記感光体ドラムの間に、非磁性体金属からなり、接地または電圧が印加された仕切り部材を設けたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２０】
以上述べた本発明によれば、感光体上のキャリア付着の大部分を防ぐことができ、小粒径キャリアビーズを用いた高画質化が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明は、感光体ドラムと現像ロールのすき間に仕切り部材を挿入することで、磁気ブラシから離脱したキャリアビーズが感光体上に付着するのを防止するものである。
【００２２】
以下、本発明の一実施例を図１、図２を用いて説明する。
【００２３】
図１は本実施例に係る現像装置の断面図、図２はその現像装置の拡大断面図である。これらの図において１は感光体ドラム、２は磁気ロール、３はスリーブ（現像スリーブ）、４は仕切り部材、５は規制ブレード、６はキャリアビーズ、７は現像磁極、８は磁力線である。
【００２４】
現像ギャップ、すなわち感光体ドラム１と現像ロール１０の最近接ギャップ付近の磁力線の様子も破線で描いてある。現像ロール１０は、固定されて静止している磁気ロール２と、その周りを回転する厚さ１ｍｍ程度のスリーブ（現像スリーブ）３とから成る。図中に示したように感光体ドラム１は時計回りに、スリーブ３は反時計回りに回転している。磁気ロール２は図１中に示すようなＮ極またはＳ極の磁極７を有しており、軸方向一定の２次元磁場を形成している。特に、感光体ドラム１と現像ロールの最近接ギャップに位置している磁極を現像磁極７と呼ぶ。
【００２５】
キャリアビーズ６は磁性粒子であり、磁気ロール２の磁力によってスリーブ３表面に保持されながらその回転とともにスリーブ３上を搬送される。帯電したトナーはキャリアビーズ表面に静電的に付着しておりキャリアビーズ６とともに搬送される。図２に示すように現像ギャップにおいてはキャリアビーズ６は磁気ブラシを形成して、このブラシで感光体ドラム１表面を擦ることにより感光体ドラム１上にトナーのみを静電的に現像する。
【００２６】
キャリアビーズ６が磁気ブラシから離脱して感光体１上へ付着するのは図２中に示した現像ギャップ周辺部領域（１）、（２）、（３）においてである。最近接の領域（２）においては、図１の磁力線の密度が最も高いことからもわかるように、磁力が集中してキャリアビーズ６が凝集しており離脱することは少ない。また、現像後領域（１）では磁気ブラシの運動方向は感光体ドラム１から遠ざかる向きであり、この領域でキャリアビーズが離脱しても感光体ドラム１へ付着することは少ない。現像前領域（３）においては磁気ブラシの運動方向は感光体ドラム１へ向かっており、磁力が弱くなっている磁気ブラシ先端部のキャリアビーズ６が離脱し、自由飛行して感光体ドラム１へ到達、付着する可能性が高い。
【００２７】
したがって、現像前領域（３）において、キャリアビーズ６の自由飛行を妨げるように仕切り部材４を設置すれば感光体ドラム１上のキャリア付着の大部分を防ぐことができる。
【００２８】
ここで、仕切り部材４を挿入することによる不具合について説明する。
【００２９】
まず、仕切り部材４が磁性体の場合、現像ロール１０との空隙における磁束密度を増大させてキャリアビーズ６が凝集し易くなり、磁気ブラシの搬送性能を低下させるため、仕切り部材４は非磁性体であることが望ましい。
【００３０】
次に、仕切り部材４が絶縁体の場合、磁気ブラシに擦られることによって徐々に帯電し電位が不安定になる。その結果、現像電界を乱し画質を低下させることが懸念される。したがって、仕切り部材４は一定電圧を印加した金属電極とすることが望ましい。
【００３１】
キャリアビーズ６は図１に示す磁力線８に沿って鎖状に配列するが、仕切り部材４で押さえつけることによって領域（３）においては規制された運動を示す。すなわち、仕切り部材４は飛散トナーが感光体１上に到達することを防ぐとともに、現像剤流量規制のブレードの役目を果たすことも可能で、規制ブレード５とともに微妙な流量調整を行うこともできる。
【００３２】
感光体ドラム１上には静電潜像が描かれており、これを乱さないために仕切り部材４は現像バイアス電圧を印加した電極とする。
【００３３】
また、仕切り部材４は非磁性体とすることで磁場の作用から切り離されることが望ましい。その理由は仕切り部材４が磁性体である場合は、仕切り部材４近傍を搬送されるキャリアビーズ６に対して、その流量によって異なる磁力（すなわち搬送力）を与えることになり、安定な搬送を実現するための最適化が必要になるからである。
【００３４】
また、以上の説明から明らかなように、仕切り部材４は現像磁極７（すなわち、現像ギャップの最近傍に位置している磁極）と隣り合う磁極との間に配置される。仕切り部材４の例として図１、２には板状のものを示したが、形状は任意である。
【００３５】
本発明は、飛散して自由飛行するキャリアビーズ６を感光体ドラム１上に到達させないために、感光体ドラム１と現像ロール１０の間に仕切り部材４を挿入する手段を用いるものである。仕切り部材４は非磁性体の金属電極とする。この仕切り部材４は二成分現像剤の流量を調整するための規制ブレードの役目も果たしている。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施例に係る現像装置の断面図である。
【図２】その現像装置の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１    ：感光体ドラム
２    ：磁気ロール
３    ：スリーブ(現像スリーブ）
４    ：仕切り部材
５    ：規制ブレード
６    ：キャリアビーズ
７    ：現像磁極
８    ：磁力線
９    ：現像バイアス電源
１０    ：現像ロール
【図１】
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【図２】
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