現像装置及び画像形成装置
【課題】複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に備えられ、現像部における像担持体の移動方向と現像剤担持体の移動方向とが逆方向であって、像担持体へのキャリア付着に対策を施した現像装置、かかる現像装置を備えたかかる画像形成装置の提供。
【解決手段】像担持体１に対向した現像部４２において像担持体１の移動方向と逆方向に移動し、担持した２成分現像剤により現像部４２において像担持体１の現像を行う現像剤担持体４１と、現像剤担持体４１の移動方向における現像部４２の上流側で現像剤担持体４１を覆うように設けられた現像剤担持体被覆部５２に現像剤担持体４１に向けて突設され、像担持体１の移動により像担持体１の表面に流れる気流と現像剤担持体４１の移動により現像剤担持体４１の表面に流れる気流との衝突により生じる乱流を増加させるための複数の突起５３とを有する。
【解決手段】像担持体１に対向した現像部４２において像担持体１の移動方向と逆方向に移動し、担持した２成分現像剤により現像部４２において像担持体１の現像を行う現像剤担持体４１と、現像剤担持体４１の移動方向における現像部４２の上流側で現像剤担持体４１を覆うように設けられた現像剤担持体被覆部５２に現像剤担持体４１に向けて突設され、像担持体１の移動により像担持体１の表面に流れる気流と現像剤担持体４１の移動により現像剤担持体４１の表面に流れる気流との衝突により生じる乱流を増加させるための複数の突起５３とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に備えられた、２成分現像剤を用いて感光体等の像担持体の現像を行う現像装置、かかる現像装置を備えたかかる画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置であって、いわゆる電子写真プロセス方式を採用した画像形成装置において、２成分現像剤を用いて感光体等の像担持体の現像を行う現像装置を備えたものが知られている（たとえば、〔特許文献１〕〜〔特許文献９〕参照）。
【０００３】
かかる現像装置においては、現像剤を担持し、像担持体に対向した現像部において、担持した現像剤により像担持体の現像を行う現像剤担持体が備えられており、現像部における像担持体の移動方向と現像剤担持体の移動方向との関係において、これらが逆方向であるタイプ（たとえば、〔特許文献１〕〜〔特許文献３〕参照）と、これらが順方向であるタイプ（たとえば、〔特許文献４〕〜〔特許文献８〕参照）とがある。
【０００４】
前者のタイプの現像装置は、後者のタイプの現像装置よりも、白抜け画像の抑制において比較的優れている。白抜け画像とは、たとえばベタ画像とハーフトーン画像との境界など、濃度が異なる画像の境界においてトナー濃度が低下して白く抜けたような状態となる不良画像である。
【０００５】
しかしながら、前者のタイプの現像装置であっても、白抜け画像の防止が完全とはいえない場合がある。これは、現像部における像担持体の移動方向と現像剤担持体の移動方向とが逆方向であることに起因するものである。すなわち、現像部における像担持体の移動方向と現像剤担持体の移動方向とが逆方向であるが故に、現像剤担持体上に穂立ちしたキャリアが、像担持体表面に強く当接して同表面を擦り易くなっており、この擦りによって、像担持体を現像したトナーが掻き取られると、かかる白抜け画像が生じるのである。
【０００６】
一方、不良画像の原因として、像担持体へのキャリア付着が挙げられる。このキャリア付着は、前者のタイプの現像装置に生じやすい。この理由は、前者のタイプの現像装置における白抜け画像の発生原因と同様に、現像部における像担持体の移動方向と現像剤担持体の移動方向とが逆方向であるが故に、現像剤担持体上に穂立ちしたキャリアが、像担持体表面に強く当接することにある。
【０００７】
前者のタイプの現像装置において、かかる白抜け画像、かかるキャリア付着を抑制するための方策として、現像剤担持体上に穂立ちしたキャリアが、像担持体表面に強く当接することを抑制するべく、キャリアの磁束密度を小さくすることが考えられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、キャリアの磁束密度を小さくすると、却って、像担持体へのキャリア付着が増加しうる。キャリアの磁束密度を小さくすることによって、現像剤担持体に担持されたキャリアが現像剤担持体から離れやすくなるためである。
よって、白抜け画像の抑制を考慮し、現像部における像担持体の移動方向と現像剤担持体の移動方向とが逆方向である構成を採用しつつ、像担持体へのキャリア付着に対策を施した現像装置が待たれているところである。
【０００９】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に備えられ、現像部における像担持体の移動方向と現像剤担持体の移動方向とが逆方向であって、像担持体へのキャリア付着に対策を施した現像装置、かかる現像装置を備えたかかる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明は、像担持体に対向した現像部において同像担持体の移動方向と逆方向に移動し、担持した２成分現像剤により前記現像部において同像担持体の現像を行う現像剤担持体と、この現像剤担持体の移動方向における前記現像部の上流側で同現像剤担持体を覆うように設けられた現像剤担持体被覆部に同現像剤担持体に向けて突設され、像担持体の移動により同像担持体の表面に流れる気流と前記現像剤担持体の移動により同現像剤担持体の表面に流れる気流との衝突により生じる乱流を増加させるための複数の突起とを有する現像装置にある。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、像担持体に対向した現像部において同像担持体の移動方向と逆方向に移動し、担持した２成分現像剤により前記現像部において同像担持体の現像を行う現像剤担持体と、この現像剤担持体の移動方向における前記現像部の上流側で同現像剤担持体を覆うように設けられた現像剤担持体被覆部に同現像剤担持体に向けて突設され、像担持体の移動により同像担持体の表面に流れる気流と前記現像剤担持体の移動により同現像剤担持体の表面に流れる気流との衝突により生じる乱流を増加させるための複数の突起とを有する現像装置にあるので、現像剤担持体被覆部に突設された突起を用いて像担持体に付着したキャリアを浮き上がらせることによって、像担持体へのキャリア付着に対策を施し、画像品質を向上可能な現像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を適用した画像形成装置の一実施形態にかかる概略正断面図である。
【図２】図２に示した画像形成装置に備えられた現像装置の概略正断面図である。
【図３】図２に示した現像装置の一部の拡大概略正断面図である。
【図４】実施例と比較例とのそれぞれによって形成された画像の評価結果を示す図である。
【図５】白抜け画像の発生した様子を示した概念図である。
【図６】像担持体と現像スリーブとがこれらのニップで同方向に移動する場合に生じる気流を示した概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１に、本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略を示す。画像形成装置１００は、カラー複写機であるが、他のタイプの複写機、カラーレーザプリンタ等のプリンタ、ファクシミリ、複写機とプリンタとの複合機等、他の画像形成装置であっても良い。画像形成装置１００は、一般にコピー等に用いられる普通紙の他、ＯＨＰシートや、カード、ハガキ等の厚紙や、封筒等の何れをもシート状部材であるシート状の記録媒体として画像形成を行なうことが可能である。
【００１４】
画像形成装置１００は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成手段１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、ベルト状の中間転写体６と、給紙装置２０と、定着装置３０とを備えている。
【００１５】
画像形成装置１００の上部には、画像読取装置ＳＣが設置されている。原稿台上に載置された原稿は画像読取装置ＳＣの原稿画像走査露光装置の光学系により画像が走査露光され、ラインイメージセンサに読み込まれる。ラインイメージセンサにより光電変換されたアナログ信号は、画像処理部において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、光書込手段３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに入力される。
【００１６】
イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成手段１０Ｙは、感光体である像担持体１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、光書込手段３Ｙ、現像装置４Ｙ及びクリーニング手段５Ｙを有する。マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成手段１０Ｍは、像担持体１Ｍ、帯電手段２Ｍ、光書込手段３Ｍ、現像装置４Ｍ及びクリーニング手段５Ｍを有する。シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成手段１０Ｃは、像担持体１Ｃ、帯電手段２Ｃ、光書込手段３Ｃ、現像装置４Ｃ及びクリーニング手段５Ｃを有する。黒（Ｋ）色の画像を形成する画像形成手段１０Ｋは、像担持体１Ｋ、帯電手段２Ｋ、光書込手段３Ｋ、現像装置４Ｋ及びクリーニング手段５Ｋを有する。
【００１７】
帯電手段２Ｙと光書込手段３Ｙ、帯電手段２Ｍと光書込手段３Ｍ、帯電手段２Ｃと光書込手段３Ｃ及び帯電手段２Ｋと光書込手段３Ｋとは、潜像形成手段を構成している。
中間転写体６は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持されている。
【００１８】
現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｋ）の小粒径トナーとキャリアとを含む２成分現像剤を収容している。現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋはそれぞれ、トナーカートリッジＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＢＫから、図示しないトナー補給手段により、当該色のトナーを供給される。トナーカートリッジＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＢＫ内には、当該色のトナーの他、キャリアが混合されたプレミックス現像剤が収納されており、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋには、当該色のトナーとともに、キャリアも供給される。
【００１９】
現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋからは、後述するように、余剰の現像剤が排出されるようになっており、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋから排出された余剰の現像剤は、廃トナーボックスＴＢに回収される。
【００２０】
画像形成手段１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋより形成された各色の画像は、回動する中間転写体６上に１次転写手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋにより転写領域である１次転写領域において逐次転写されて、合成されたカラー画像が形成される。
【００２１】
給紙装置２０の給紙カセット２１内に収容された記録紙Ｐは、給紙手段２２により給紙され、給紙ローラ２３、２４、２５、２６、レジストローラ２７等を経て、２次転写手段９に搬送され、転写領域である２次転写領域において記録紙Ｐ上にカラー画像が転写される。
【００２２】
なお、画像形成装置１００の下部に鉛直方向に縦列配置された３段の給紙カセット２１は、ほぼ同一の構成をなす。また、３段の給紙手段２２も、ほぼ同一の構成をなす。給紙カセット２１、給紙手段２２を含めて給紙装置２０と称す。
【００２３】
カラー画像が転写された記録紙Ｐは、定着装置３０において記録紙Ｐが挟持され、熱と圧力とを加えることにより記録紙Ｐ上のカラートナー像あるいはトナー像が定着されて記録紙Ｐ上に固定され、排紙ローラ２８に挟持されて機外の排紙トレイ２９上に載置される。
【００２４】
一方、２次転写手段９により記録紙Ｐにカラー画像を転写した後、記録紙Ｐを曲率分離した中間転写体６は、クリーニング手段８により残留トナーが除去される。
なお、画像形成装置１００の説明においては、カラー画像形成にて説明したが、モノクロ画像を形成する場合も本発明に含まれるものである。
【００２５】
像担持体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは互いに同様の構成であり、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは互いに同様の構成であるため、以下、像担持体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを区別することのない場合、像担持体１と称し、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋを区別することのない場合、現像装置４と称す。
【００２６】
図２に示すように、現像装置４の筐体は下方の下部ケーシング４０と、上方の上部ケーシング５０とから成る二分割構成をなし、開閉可能である。
現像装置４の下部ケーシング４０内には、現像剤担持体としての現像ローラ４１、第１の現像剤撹拌搬送部材である第１撹拌部材４３、第２の現像剤撹拌搬送部材である第２撹拌部材４４、現像剤供給ローラである供給ローラ４５、現像剤案内部材であるガイド部材４６等が配置されている。
【００２７】
下部ケーシング４０は、第１撹拌部材４３を収容する現像剤供給室４０１と、第２撹拌部材４４を収容する現像剤撹拌室４０２とを有している。現像剤供給室４０１と現像剤撹拌室４０２とは、下部ケーシング４０の底部から直立した隔壁部４０３を挟んで両側に形成されている。
【００２８】
現像ローラ４１は、回転する現像スリーブ４１Ａと、現像スリーブ４１Ａの内側に位置し、固定されたマグネットロールである磁界発生手段４１Ｂとを有している。
現像スリーブ４１Ａと第１撹拌部材４３との対向近接点において、現像スリーブ４１Ａは下方から上方に回動し、第１撹拌部材４３は上方から下方に回動する。よって現像スリーブ４１Ａと第１撹拌部材４３とは互いにカウンター方向に移動する。
【００２９】
上部ケーシング５０の内部の天井部には、広い空間部が形成され、現像剤整流空間Ｗを形成している。
現像ローラ４１は、静電潜像を担持する像担持体１に対向して配置されている。現像ローラ４１と像担持体１との対向領域は、現像スリーブ４１Ａに担持した現像剤により像担持体１の静電潜像を現像する現像領域としての現像部４２となっている。
【００３０】
現像スリーブ４１Ａは、図示しない駆動源により、現像部４２において像担持体１の移動方向と逆方向に移動するように回転駆動される。このように、画像形成装置１００では、カウンター現像方式を採用している。現像スリーブ４１Ａには、現像バイアスとして、交流電源Ｅ１による交流電圧と、直流電源Ｅ２による直流電圧とが重畳された、交番電界が用いられる。交流電源Ｅ１と直流電源Ｅ２とは、現像ローラ４１に直流成分と交流成分とを重畳した現像バイアスを印加する現像バイアス印加手段Ｅを構成している。なお、電源Ｅ１による交流電圧を用いたＡＣ現像では、後述するエッジ電界による白抜け画像をもたらすエッジ効果が低減される。
【００３１】
磁界発生手段４１Ｂは、７極の磁極Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を有する。磁極Ｎ１は現像部４２を形成する現像主磁極である主磁極、磁極Ｎ２は剥取磁極、磁極Ｎ３は現像ローラ４１具体的には現像スリーブ４１Ａ上の現像剤搬送量を規制する規制磁極言い換えると汲上磁極である。７極の磁極Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３によって、図示の磁力分布が形成される。
【００３２】
現像ローラ４１具体的には現像スリーブ４１Ａに担持された現像剤を規制する規制部材である現像剤量規制部材５１の先端部は、磁界発生手段４１Ｂの規制磁極である磁極Ｎ３の近傍の位置に配置されている。
【００３３】
磁界発生手段４１Ｂの複数個の磁極のうち互いに隣接する２磁極Ｎ２、Ｎ３は、同極性に配置され反発磁界を形成している。現像剤剥ぎ取り用の剥取磁極Ｎ２は、現像スリーブ４１Ａ上の現像剤を剥ぎ取り下部ケーシング４０内に飛散させる。現像剤受け入れ用の規制磁極Ｎ３は、供給ローラ４５により供給された現像剤を汲み上げて現像スリーブ４１Ａ上に付着させる。
【００３４】
第１撹拌部材４３は、第２撹拌部材４４から搬送された現像剤を撹拌して搬送し、現像ローラ４１に均一に供給する。第１撹拌部材４３、第２撹拌部材４４は何れも螺旋状のスクリュー部材である。
【００３５】
第２撹拌部材４４は第１撹拌部材４３に平行配置され、トナー補給手段によって補給される新規トナー及びキャリアと現像スリーブ４１Ａから還流された現像剤とを混合、撹拌して第１撹拌部材４３の上流部に搬送する。
【００３６】
第１撹拌部材４３は回転軸方向に現像剤を搬送するとともに、回転軸のほぼ直角方向に現像剤を放出する。このように、第１撹拌部材４３と第２撹拌部材４４とは、現像剤を撹拌しながら一方向に循環するように搬送するとともに現像スリーブ４１Ａに供給するために設けられている。このように現像剤を循環させながら撹拌することで、トナー濃度が安定し、画像濃度が安定する。
【００３７】
現像剤量規制部材５１は磁性体より成り、先端が規制磁極Ｎ３に対向し、現像スリーブ４１Ａ上の現像剤の層厚を規制する。供給ローラ４５は固定配置された５極の磁石Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｓ１、Ｓ２を有する磁界発生手段を備え、第１撹拌部材４３から搬送される現像剤を保持して搬送し、現像剤整流空間Ｗに送り込む。
【００３８】
ガイド部材４６は、現像スリーブ４１Ａと第１撹拌部材４３との対向近接点の近傍に、傾斜状に配置されている。ガイド部材４６は、現像スリーブ４１Ａから剥ぎ取られて搬送される下方の現像剤と、現像スリーブ４１Ａに供給される上方の現像剤とを隔てるとともに、供給ローラ４５により搬送される現像剤を堆積して現像ローラ４１に案内する。ガイド部材４６は、非磁性材料、例えば、ＡＢＳ樹脂等の合成樹脂、非磁性ステンレス鋼、アルミニウム合金、銅合金、セラミックス等により形成される。
【００３９】
第１撹拌部材４３の回転により掻き上げられた現像剤は、磁極を内蔵する供給ローラ４５の回転によって搬送され、現像剤整流空間Ｗに移送されて収容された後、ガイド部材４６上を整流状に一方向に移動して、回転する現像ローラ４１具体的には現像スリーブ４１Ａによって担持されて搬送され、現像剤量規制部材５１により現像剤高さが規制されて、像担持体１に対向する現像部４２に搬送される。
【００４０】
図２または図３に示すように、上部ケーシング５０は、現像剤量規制部材５１により高さが規制された状態で現像スリーブ４１Ａに担持され現像部４２に搬送される現像剤が通過する領域に対向する位置に、現像スリーブ４１Ａを覆うように設けられた現像入口シールブラケットである現像剤担持体被覆部としての被覆部５２を有している。
【００４１】
被覆部５２は、現像スリーブ４１Ａの移動方向における現像部４２の上流側で現像スリーブ４１Ａを覆っている。被覆部５２は、現像スリーブ４１Ａの移動方向において現像剤量規制部材５１の下流側に、現像剤量規制部材５１に隣り合うように設けられている。
【００４２】
現像剤整流空間Ｗには大量の現像剤を収容する事が可能であるから、ベタ画像を連続して大量に高速で現像処理する場合でも、現像ローラへの現像剤の供給不足による現像濃度不良が防止される。
【００４３】
更に、現像剤整流空間Ｗが現像剤で満たされたとき、供給ローラ４５から余剰に供給された現像剤は現像剤整流空間Ｗの入口部の供給ローラ４５から溢れ出して第１撹拌部材４３に戻される。
【００４４】
その他、画像形成装置１００の構成は次のとおりである。
画像形成ライン速度（Ｌ／Ｓ）：２８０ｍｍ／ｓｅｃ
感光体ドラム：径φ６０ｍｍ、有機半導体層としてフタロシアニン顔料をポリカーボネイトに分散させたものを塗布され、電荷輸送層を含めた感光体層の膜厚２５μｍ
感光体非画像部電位：電位センサで検知しフィードバック制御（制御可能範囲は−２５０Ｖ〜−９００Ｖ）、全露光電位：−４５〜１５０Ｖ
露光：レーザー走査方式：半導体レーザー（ＬＤ）のパワー３００μＷ
現像スリーブ４１Ａ：直径φ３０ｍｍ、回転数３８２ｒｐｍ
供給ローラ４５：直径φ１６ｍｍ、回転数２００ｒｐｍ
第１撹拌部材４３、第２撹拌部材４４：外径φ３０ｍｍ、回転軸の直径φ８ｍｍ、回転数：６００ｒｐｍ、螺旋羽根の高さＨ：１１ｍｍ
トナー濃度センサ：キャリアの透磁率を検出するセンサ
現像バイアス： ＤＣバイアス（直流電源Ｅ２）：−２００〜−７００Ｖ
ＡＣバイアス（交流電源Ｅ１）：０．５〜−２．０ｋＶｐ−ｐ、２〜７ｋＨｚ
【００４５】
現像剤は次のとおりである。
乳化重合トナーと樹脂コーティングキャリアとの二成分現像剤（キャリアは粒径３８μｍ、キャリアの表面抵抗が１０13Ω・ｃｍである高抵抗キャリア、トナー径は５．６μｍ）。
【００４６】
ところで、一般に、画像形成装置では、白抜け画像という不良画像、すなわち、たとえば図５に示すように、ベタ画像とハーフトーン画像との境界など、濃度が異なる画像の境界においてトナー濃度が低下して白く抜けたような状態となる不良画像が生じることがある。同図において、白抜け画像は、ベタ画像とハーフトーン画像との境界すなわちベタ画像の周囲に全周にわたって生じている。この白抜け画像は、かかる境界において、現像バイアスによって形成される電界が乱れるいわゆるエッジ電界の他、以下述べる現象に起因して発生することが分かっている。
【００４７】
画像形成装置１００がカウンター現像方式を採用しているのは、白抜け画像対策のためである。なお、このカウンター現像方式は、次に述べるように磁気ブラシが像担持体１表面に接触するため、カウンター接触現像方式といわれる。
【００４８】
しかしながら、このようなカウンター現像方式を採用すると、現像部４２における像担持体１の移動方向と現像スリーブ４１Ａの移動方向とが逆方向であるが故に、現像スリーブ４１Ａ上に穂立ちしたキャリアいわゆる磁気ブラシが、像担持体１表面に強く当接して同表面を擦り易くなっており、この擦りすなわち穂当たりによって、像担持体１を現像したトナーが磁気ブラシに掻き取られ、再度キャリア側に戻ると、かかる白抜け画像が生じる。また、磁気ブラシの擦りにより、掃き目ムラなどといわれる画像乱れが生じ、ライン画像の縦横比が悪化したり、ベタ画像ムラが発生したりすることもある。
【００４９】
そこで、画像形成装置１００では、かかる白抜け画像、画像乱れへの対策として、穂当たりを弱めるべく、キャリア１個あたりの磁気力を７．００×１０−６ｅｍｕ以下とし、磁束密度を弱めている。なお、かかる穂当たりを弱めるため、本形態では、磁気ブラシの長さを短くすることも行われている。
【００５０】
ところが、このように、キャリアの磁気特性を、白抜け画像、画像乱れに対して最適化し、弱めると、カウンター現像方式を採用していることもあり、像担持体１にキャリア付着が発生することがある。このキャリア付着は、画像欠けなどの不良画像の原因となり得る。なお、この画像欠けも、白抜け画像の一種と捉えることが可能である。
【００５１】
そこで、画像形成装置１００では、像担持体１の移動すなわち回転により像担持体１の表面に流れる気流すなわち層流と、現像ローラ４１具体的には現像スリーブ４１Ａの移動すなわち回転により現像スリーブ４１Ａの表面に流れる気流すなわち層流との衝突によって生じる乱気流すなわち乱流を用いて、像担持体１に付着したキャリアを像担持体１から除去するようになっている。
【００５２】
なお、かかる乱流について図６を参照して説明する。図６は、像担持体と現像スリーブとが、これらの対向位置であるニップにおいて互いに同方向である左方に移動する場合を示したものである。同図において、実線は、像担持体、現像スリーブの表面のおよその位置を示している。同図に矢印で示されているように、ニップ直前では、かかる乱流が渦状に生じており、ニップ通過後では、像担持体、現像スリーブの移動方向下流側に向けて平行に空気流が吹き出している。このことから、カウンター現像方式を採用する画像形成装置１００においては、現像スリーブ４１Ａの表面に流れる層流は像担持体１に衝突する位置で乱流となり、像担持体１の表面に流れる層流は現像スリーブ４１Ａに衝突する位置で乱流となると推測される。
【００５３】
画像形成装置１００では、カウンター現像方式によって生じる上述した乱流を用いて像担持体１に付着したキャリアを像担持体１から除去するべく、図３に示すように、被覆部５２の内面、すなわち現像スリーブ４１Ａに対向する面に、かかる乱流を増加させるための多数の突起５３を有している。突起５３は、被覆部５２とともに、上部ケーシング５０に一体成型されている。突起５３は、先の尖った形状である。
【００５４】
突起５３の、被覆部５２の内面からの高さは１ｍｍ以下であり、本形態では０．９ｍｍとされている。突起５３の高さを１ｍｍ以下とする意義については、後述の実施例と比較例との対比により明らかになる。このような突起５３を設けることにより、かかる乱流の流速は２０％向上している。
【００５５】
突起５３は、像担持体１及び現像ローラ４１の長手方向である主走査方向に対応した、図３の紙面に垂直な方向において、被覆部５２の全幅にわたって多数設けられている。突起５３は、主走査方向に直線状に並んだ状態で列をなすように設けられているが、ランダムに設けられていても良い。
【００５６】
かかる乱流により、像担持体１に付着したキャリアは像担持体１から浮き上がる。この浮き上がったキャリアを像担持体１から除去するための構成として、現像装置４は、現像剤吸引部５４を有している。なお、かかる構成としては、現像剤吸引部５４のような、次に述べるように気流とともに吸引する構成が適しているが、磁気的に吸着する部材を用いるなど、他の構成とすることも可能である。
【００５７】
現像剤吸引部５４は、像担持体１に付着したキャリアを、像担持体１の回りに浮遊したトナーとともに吸引するために設けられている。現像剤吸引部５４は、現像部４２に向けて開口し、かかるキャリアをかかるトナーとともに吸引するキャリア回収口であるトナー飛散回収吸引口としての吸引口５５と、吸引口５５からかかる吸引を行わせるために吸引口５５から空気を吸引する気流を形成するための気流形成手段としての図示しないポンプと、吸引口５５から吸引したキャリアやトナーを廃トナーボックスＴＢに案内する図示しない案内部とを有している。
【００５８】
吸引口５５の、主走査方向における設置領域は、像担持体１及び現像スリーブ４１Ａの主走査方向における設置領域を含むようになっており、像担持体１に付着したキャリア及び浮遊したトナーをかかる領域全体において吸引可能となっている。
【００５９】
吸引口５５の内部には、吸引したトナーを集塵するための図示しないフィルターが設けられている。案内部は、このフィルターによって集塵された飛散トナーを廃トナーボックスＴＢに案内する廃トナー経路と、この廃トナー経路とは別経路として設けられ吸引口５５から吸引されたキャリアを廃トナーボックスＴＢに案内する廃キャリア経路とを有しており、飛散トナー、キャリアの何れも、廃トナーボックスＴＢに案内して廃棄する。
【００６０】
像担持体１に付着したキャリアは磁気力が弱く、適切な特性を有していないものであるため、現像剤吸引部５４によって吸引されたキャリアは、再度の現像に用いられることのないように、案内部に排出され、廃トナーボックスＴＢに収容される。なお、像担持体１に付着したキャリアは、かかる乱流とともに、現像電界によっても、像担持体１から浮き上がる作用を受けるようになっている。
【００６１】
このようにして像担持体１に付着したキャリアが回収され廃棄されると、現像装置４内のキャリアは減少していくが、この分のキャリアは、プレミックス現像剤によって補給されるため、現像に必要なキャリアが不足することはない。ただし、像担持体１へのキャリア付着が少ない場合は、プレミックス現像剤の補給に伴って、現像装置４内のキャリアが増加していく。そのため、図２に示すように、下部ケーシング４０は、現像剤排出口４７を有しており、現像剤排出口４７から余剰の現像剤をオーバーフローによって排出することで、余分なキャリアを廃棄し、現像装置４内のキャリア量を一定に保持するようになっている。プレミックス現像剤中のキャリアの含有率は、このようなバランスを考慮して、重量比で１％から３０％の間で設定される。
【００６２】
現像剤排出口４７の配設位置は、現像剤撹拌室４０２の、隔壁部４０３と反対側の壁面となっている。現像ローラ４１から離れた位置とすることで、現像ローラ４１に担持される現像剤量が安定するなどの利点があるためである。
【００６３】
（実施例及び比較例）
次の条件の実施例及び比較例で画像形成を行い、図４に示すように、形成された画像の評価を行った。
評価項目はエッジ電界に起因する白抜け画像及びキャリア付着に起因する画像欠けである。画像評価は紙上において行った。
【００６４】
評価結果はランク１〜５に分類した。
具体的に、ランク５は最良レベルであり、ランク１は最悪レベルである。ランク３以上を市場で受け入れられるレベルとして設定した。
【００６５】
・実施例１
突起５３の高さを０．９ｍｍ、キャリア１個あたりの磁気力を７．００×１０−６ｅｍｕ以下とした。像担持体１の線速、現像ローラ４１の線速はともに２８０ｍｍ／ｓｅｃであり、カウンター方向に回転させた。トナーの粒径は５．６ｕｍ、トナーの帯電量は−３２μｃ／ｇ、キャリア粒径は３８μｍとした。像担持体１の帯電電位は−６００Ｖ、現像ポテンシャルは３００Ｖとして画像を形成した。
図４に示されているとおり、いずれの評価項目においてもランク３以上で良好な評価結果が得られた。
【００６６】
・比較例１
突起５３を設けることなく、キャリア１個あたりの磁気力を８．００×１０−６ｅｍｕ以上とした。他の条件は実施例１と同じである。
図４に示されているとおり、白抜け画像の評価項目はランク３の評価結果であるものの、画像欠けの評価項目はランク１の評価結果となった。
【００６７】
・比較例２
突起の高さを１．１ｍｍ、キャリア１個あたりの磁気力を７．００×１０−６ｅｍｕ以下とした。他の条件は実施例１と同じである。
図４に示されているとおり、白抜け画像の評価項目はランク３の評価結果であるものの、画像欠けの評価項目はランク２の評価結果となった。なお、突起の高さの条件を変えて試験したところ、かかる高さが１．０ｍｍを超えると同様の評価結果すなわちランク２あるいはランク１となることも分かった。
【００６８】
以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００６９】
たとえば、現像剤担持体は、像担持体に対向して、像担持体の移動方向に沿って複数備えられていても良い。
２成分現像剤を撹拌しながら１方向に循環するように搬送するとともに現像剤担持体に供給するための複数の現像剤撹拌搬送部材は、３つ以上備えられていても良い。
【００７０】
本発明は、画像形成装置１００のようないわゆるタンデム方式の画像形成装置ではなく、１つの感光体ドラム上に順次各色のトナー像を形成して各色トナー像を順次重ね合わせてカラー画像を得るいわゆる１ドラム方式の画像形成装置にも同様に適用することができ、また、カラー画像形成装置でなく、モノクロ画像形成装置にも適用することができる。いずれのタイプの画像形成装置でも、中間転写体を用いず、各色のトナー像を転写紙等に直接転写しても良い。
【００７１】
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００７２】
１ 像担持体
４ 現像装置
４１ 現像剤担持体
４２ 現像部
４３、４４ 複数の現像剤撹拌搬送部材
５１ 規制部材
５２ 現像剤担持体被覆部
５３ 突起
５４ 現像剤吸引部
１００ 画像形成装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７３】
【特許文献１】特開２００８−１３９６４９号公報
【特許文献２】特開２００８−２４１９９７号公報
【特許文献３】特開２００２−７２６９０号公報
【特許文献４】特開２００７−１０１７９７号公報
【特許文献５】特開２００３−２４１５１７号公報
【特許文献６】特開２００３−２４１５１８号公報
【特許文献７】特開平１０−２３９９１４号公報
【特許文献８】特開２０１１−８５８９３号公報
【特許文献９】特許第３１２７５９４号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に備えられた、２成分現像剤を用いて感光体等の像担持体の現像を行う現像装置、かかる現像装置を備えたかかる画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置であって、いわゆる電子写真プロセス方式を採用した画像形成装置において、２成分現像剤を用いて感光体等の像担持体の現像を行う現像装置を備えたものが知られている（たとえば、〔特許文献１〕〜〔特許文献９〕参照）。
【０００３】
かかる現像装置においては、現像剤を担持し、像担持体に対向した現像部において、担持した現像剤により像担持体の現像を行う現像剤担持体が備えられており、現像部における像担持体の移動方向と現像剤担持体の移動方向との関係において、これらが逆方向であるタイプ（たとえば、〔特許文献１〕〜〔特許文献３〕参照）と、これらが順方向であるタイプ（たとえば、〔特許文献４〕〜〔特許文献８〕参照）とがある。
【０００４】
前者のタイプの現像装置は、後者のタイプの現像装置よりも、白抜け画像の抑制において比較的優れている。白抜け画像とは、たとえばベタ画像とハーフトーン画像との境界など、濃度が異なる画像の境界においてトナー濃度が低下して白く抜けたような状態となる不良画像である。
【０００５】
しかしながら、前者のタイプの現像装置であっても、白抜け画像の防止が完全とはいえない場合がある。これは、現像部における像担持体の移動方向と現像剤担持体の移動方向とが逆方向であることに起因するものである。すなわち、現像部における像担持体の移動方向と現像剤担持体の移動方向とが逆方向であるが故に、現像剤担持体上に穂立ちしたキャリアが、像担持体表面に強く当接して同表面を擦り易くなっており、この擦りによって、像担持体を現像したトナーが掻き取られると、かかる白抜け画像が生じるのである。
【０００６】
一方、不良画像の原因として、像担持体へのキャリア付着が挙げられる。このキャリア付着は、前者のタイプの現像装置に生じやすい。この理由は、前者のタイプの現像装置における白抜け画像の発生原因と同様に、現像部における像担持体の移動方向と現像剤担持体の移動方向とが逆方向であるが故に、現像剤担持体上に穂立ちしたキャリアが、像担持体表面に強く当接することにある。
【０００７】
前者のタイプの現像装置において、かかる白抜け画像、かかるキャリア付着を抑制するための方策として、現像剤担持体上に穂立ちしたキャリアが、像担持体表面に強く当接することを抑制するべく、キャリアの磁束密度を小さくすることが考えられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、キャリアの磁束密度を小さくすると、却って、像担持体へのキャリア付着が増加しうる。キャリアの磁束密度を小さくすることによって、現像剤担持体に担持されたキャリアが現像剤担持体から離れやすくなるためである。
よって、白抜け画像の抑制を考慮し、現像部における像担持体の移動方向と現像剤担持体の移動方向とが逆方向である構成を採用しつつ、像担持体へのキャリア付着に対策を施した現像装置が待たれているところである。
【０００９】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に備えられ、現像部における像担持体の移動方向と現像剤担持体の移動方向とが逆方向であって、像担持体へのキャリア付着に対策を施した現像装置、かかる現像装置を備えたかかる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明は、像担持体に対向した現像部において同像担持体の移動方向と逆方向に移動し、担持した２成分現像剤により前記現像部において同像担持体の現像を行う現像剤担持体と、この現像剤担持体の移動方向における前記現像部の上流側で同現像剤担持体を覆うように設けられた現像剤担持体被覆部に同現像剤担持体に向けて突設され、像担持体の移動により同像担持体の表面に流れる気流と前記現像剤担持体の移動により同現像剤担持体の表面に流れる気流との衝突により生じる乱流を増加させるための複数の突起とを有する現像装置にある。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、像担持体に対向した現像部において同像担持体の移動方向と逆方向に移動し、担持した２成分現像剤により前記現像部において同像担持体の現像を行う現像剤担持体と、この現像剤担持体の移動方向における前記現像部の上流側で同現像剤担持体を覆うように設けられた現像剤担持体被覆部に同現像剤担持体に向けて突設され、像担持体の移動により同像担持体の表面に流れる気流と前記現像剤担持体の移動により同現像剤担持体の表面に流れる気流との衝突により生じる乱流を増加させるための複数の突起とを有する現像装置にあるので、現像剤担持体被覆部に突設された突起を用いて像担持体に付着したキャリアを浮き上がらせることによって、像担持体へのキャリア付着に対策を施し、画像品質を向上可能な現像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を適用した画像形成装置の一実施形態にかかる概略正断面図である。
【図２】図２に示した画像形成装置に備えられた現像装置の概略正断面図である。
【図３】図２に示した現像装置の一部の拡大概略正断面図である。
【図４】実施例と比較例とのそれぞれによって形成された画像の評価結果を示す図である。
【図５】白抜け画像の発生した様子を示した概念図である。
【図６】像担持体と現像スリーブとがこれらのニップで同方向に移動する場合に生じる気流を示した概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１に、本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略を示す。画像形成装置１００は、カラー複写機であるが、他のタイプの複写機、カラーレーザプリンタ等のプリンタ、ファクシミリ、複写機とプリンタとの複合機等、他の画像形成装置であっても良い。画像形成装置１００は、一般にコピー等に用いられる普通紙の他、ＯＨＰシートや、カード、ハガキ等の厚紙や、封筒等の何れをもシート状部材であるシート状の記録媒体として画像形成を行なうことが可能である。
【００１４】
画像形成装置１００は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成手段１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、ベルト状の中間転写体６と、給紙装置２０と、定着装置３０とを備えている。
【００１５】
画像形成装置１００の上部には、画像読取装置ＳＣが設置されている。原稿台上に載置された原稿は画像読取装置ＳＣの原稿画像走査露光装置の光学系により画像が走査露光され、ラインイメージセンサに読み込まれる。ラインイメージセンサにより光電変換されたアナログ信号は、画像処理部において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、光書込手段３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに入力される。
【００１６】
イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成手段１０Ｙは、感光体である像担持体１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、光書込手段３Ｙ、現像装置４Ｙ及びクリーニング手段５Ｙを有する。マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成手段１０Ｍは、像担持体１Ｍ、帯電手段２Ｍ、光書込手段３Ｍ、現像装置４Ｍ及びクリーニング手段５Ｍを有する。シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成手段１０Ｃは、像担持体１Ｃ、帯電手段２Ｃ、光書込手段３Ｃ、現像装置４Ｃ及びクリーニング手段５Ｃを有する。黒（Ｋ）色の画像を形成する画像形成手段１０Ｋは、像担持体１Ｋ、帯電手段２Ｋ、光書込手段３Ｋ、現像装置４Ｋ及びクリーニング手段５Ｋを有する。
【００１７】
帯電手段２Ｙと光書込手段３Ｙ、帯電手段２Ｍと光書込手段３Ｍ、帯電手段２Ｃと光書込手段３Ｃ及び帯電手段２Ｋと光書込手段３Ｋとは、潜像形成手段を構成している。
中間転写体６は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持されている。
【００１８】
現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｋ）の小粒径トナーとキャリアとを含む２成分現像剤を収容している。現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋはそれぞれ、トナーカートリッジＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＢＫから、図示しないトナー補給手段により、当該色のトナーを供給される。トナーカートリッジＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＢＫ内には、当該色のトナーの他、キャリアが混合されたプレミックス現像剤が収納されており、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋには、当該色のトナーとともに、キャリアも供給される。
【００１９】
現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋからは、後述するように、余剰の現像剤が排出されるようになっており、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋから排出された余剰の現像剤は、廃トナーボックスＴＢに回収される。
【００２０】
画像形成手段１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋより形成された各色の画像は、回動する中間転写体６上に１次転写手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋにより転写領域である１次転写領域において逐次転写されて、合成されたカラー画像が形成される。
【００２１】
給紙装置２０の給紙カセット２１内に収容された記録紙Ｐは、給紙手段２２により給紙され、給紙ローラ２３、２４、２５、２６、レジストローラ２７等を経て、２次転写手段９に搬送され、転写領域である２次転写領域において記録紙Ｐ上にカラー画像が転写される。
【００２２】
なお、画像形成装置１００の下部に鉛直方向に縦列配置された３段の給紙カセット２１は、ほぼ同一の構成をなす。また、３段の給紙手段２２も、ほぼ同一の構成をなす。給紙カセット２１、給紙手段２２を含めて給紙装置２０と称す。
【００２３】
カラー画像が転写された記録紙Ｐは、定着装置３０において記録紙Ｐが挟持され、熱と圧力とを加えることにより記録紙Ｐ上のカラートナー像あるいはトナー像が定着されて記録紙Ｐ上に固定され、排紙ローラ２８に挟持されて機外の排紙トレイ２９上に載置される。
【００２４】
一方、２次転写手段９により記録紙Ｐにカラー画像を転写した後、記録紙Ｐを曲率分離した中間転写体６は、クリーニング手段８により残留トナーが除去される。
なお、画像形成装置１００の説明においては、カラー画像形成にて説明したが、モノクロ画像を形成する場合も本発明に含まれるものである。
【００２５】
像担持体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは互いに同様の構成であり、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは互いに同様の構成であるため、以下、像担持体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを区別することのない場合、像担持体１と称し、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋを区別することのない場合、現像装置４と称す。
【００２６】
図２に示すように、現像装置４の筐体は下方の下部ケーシング４０と、上方の上部ケーシング５０とから成る二分割構成をなし、開閉可能である。
現像装置４の下部ケーシング４０内には、現像剤担持体としての現像ローラ４１、第１の現像剤撹拌搬送部材である第１撹拌部材４３、第２の現像剤撹拌搬送部材である第２撹拌部材４４、現像剤供給ローラである供給ローラ４５、現像剤案内部材であるガイド部材４６等が配置されている。
【００２７】
下部ケーシング４０は、第１撹拌部材４３を収容する現像剤供給室４０１と、第２撹拌部材４４を収容する現像剤撹拌室４０２とを有している。現像剤供給室４０１と現像剤撹拌室４０２とは、下部ケーシング４０の底部から直立した隔壁部４０３を挟んで両側に形成されている。
【００２８】
現像ローラ４１は、回転する現像スリーブ４１Ａと、現像スリーブ４１Ａの内側に位置し、固定されたマグネットロールである磁界発生手段４１Ｂとを有している。
現像スリーブ４１Ａと第１撹拌部材４３との対向近接点において、現像スリーブ４１Ａは下方から上方に回動し、第１撹拌部材４３は上方から下方に回動する。よって現像スリーブ４１Ａと第１撹拌部材４３とは互いにカウンター方向に移動する。
【００２９】
上部ケーシング５０の内部の天井部には、広い空間部が形成され、現像剤整流空間Ｗを形成している。
現像ローラ４１は、静電潜像を担持する像担持体１に対向して配置されている。現像ローラ４１と像担持体１との対向領域は、現像スリーブ４１Ａに担持した現像剤により像担持体１の静電潜像を現像する現像領域としての現像部４２となっている。
【００３０】
現像スリーブ４１Ａは、図示しない駆動源により、現像部４２において像担持体１の移動方向と逆方向に移動するように回転駆動される。このように、画像形成装置１００では、カウンター現像方式を採用している。現像スリーブ４１Ａには、現像バイアスとして、交流電源Ｅ１による交流電圧と、直流電源Ｅ２による直流電圧とが重畳された、交番電界が用いられる。交流電源Ｅ１と直流電源Ｅ２とは、現像ローラ４１に直流成分と交流成分とを重畳した現像バイアスを印加する現像バイアス印加手段Ｅを構成している。なお、電源Ｅ１による交流電圧を用いたＡＣ現像では、後述するエッジ電界による白抜け画像をもたらすエッジ効果が低減される。
【００３１】
磁界発生手段４１Ｂは、７極の磁極Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を有する。磁極Ｎ１は現像部４２を形成する現像主磁極である主磁極、磁極Ｎ２は剥取磁極、磁極Ｎ３は現像ローラ４１具体的には現像スリーブ４１Ａ上の現像剤搬送量を規制する規制磁極言い換えると汲上磁極である。７極の磁極Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３によって、図示の磁力分布が形成される。
【００３２】
現像ローラ４１具体的には現像スリーブ４１Ａに担持された現像剤を規制する規制部材である現像剤量規制部材５１の先端部は、磁界発生手段４１Ｂの規制磁極である磁極Ｎ３の近傍の位置に配置されている。
【００３３】
磁界発生手段４１Ｂの複数個の磁極のうち互いに隣接する２磁極Ｎ２、Ｎ３は、同極性に配置され反発磁界を形成している。現像剤剥ぎ取り用の剥取磁極Ｎ２は、現像スリーブ４１Ａ上の現像剤を剥ぎ取り下部ケーシング４０内に飛散させる。現像剤受け入れ用の規制磁極Ｎ３は、供給ローラ４５により供給された現像剤を汲み上げて現像スリーブ４１Ａ上に付着させる。
【００３４】
第１撹拌部材４３は、第２撹拌部材４４から搬送された現像剤を撹拌して搬送し、現像ローラ４１に均一に供給する。第１撹拌部材４３、第２撹拌部材４４は何れも螺旋状のスクリュー部材である。
【００３５】
第２撹拌部材４４は第１撹拌部材４３に平行配置され、トナー補給手段によって補給される新規トナー及びキャリアと現像スリーブ４１Ａから還流された現像剤とを混合、撹拌して第１撹拌部材４３の上流部に搬送する。
【００３６】
第１撹拌部材４３は回転軸方向に現像剤を搬送するとともに、回転軸のほぼ直角方向に現像剤を放出する。このように、第１撹拌部材４３と第２撹拌部材４４とは、現像剤を撹拌しながら一方向に循環するように搬送するとともに現像スリーブ４１Ａに供給するために設けられている。このように現像剤を循環させながら撹拌することで、トナー濃度が安定し、画像濃度が安定する。
【００３７】
現像剤量規制部材５１は磁性体より成り、先端が規制磁極Ｎ３に対向し、現像スリーブ４１Ａ上の現像剤の層厚を規制する。供給ローラ４５は固定配置された５極の磁石Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｓ１、Ｓ２を有する磁界発生手段を備え、第１撹拌部材４３から搬送される現像剤を保持して搬送し、現像剤整流空間Ｗに送り込む。
【００３８】
ガイド部材４６は、現像スリーブ４１Ａと第１撹拌部材４３との対向近接点の近傍に、傾斜状に配置されている。ガイド部材４６は、現像スリーブ４１Ａから剥ぎ取られて搬送される下方の現像剤と、現像スリーブ４１Ａに供給される上方の現像剤とを隔てるとともに、供給ローラ４５により搬送される現像剤を堆積して現像ローラ４１に案内する。ガイド部材４６は、非磁性材料、例えば、ＡＢＳ樹脂等の合成樹脂、非磁性ステンレス鋼、アルミニウム合金、銅合金、セラミックス等により形成される。
【００３９】
第１撹拌部材４３の回転により掻き上げられた現像剤は、磁極を内蔵する供給ローラ４５の回転によって搬送され、現像剤整流空間Ｗに移送されて収容された後、ガイド部材４６上を整流状に一方向に移動して、回転する現像ローラ４１具体的には現像スリーブ４１Ａによって担持されて搬送され、現像剤量規制部材５１により現像剤高さが規制されて、像担持体１に対向する現像部４２に搬送される。
【００４０】
図２または図３に示すように、上部ケーシング５０は、現像剤量規制部材５１により高さが規制された状態で現像スリーブ４１Ａに担持され現像部４２に搬送される現像剤が通過する領域に対向する位置に、現像スリーブ４１Ａを覆うように設けられた現像入口シールブラケットである現像剤担持体被覆部としての被覆部５２を有している。
【００４１】
被覆部５２は、現像スリーブ４１Ａの移動方向における現像部４２の上流側で現像スリーブ４１Ａを覆っている。被覆部５２は、現像スリーブ４１Ａの移動方向において現像剤量規制部材５１の下流側に、現像剤量規制部材５１に隣り合うように設けられている。
【００４２】
現像剤整流空間Ｗには大量の現像剤を収容する事が可能であるから、ベタ画像を連続して大量に高速で現像処理する場合でも、現像ローラへの現像剤の供給不足による現像濃度不良が防止される。
【００４３】
更に、現像剤整流空間Ｗが現像剤で満たされたとき、供給ローラ４５から余剰に供給された現像剤は現像剤整流空間Ｗの入口部の供給ローラ４５から溢れ出して第１撹拌部材４３に戻される。
【００４４】
その他、画像形成装置１００の構成は次のとおりである。
画像形成ライン速度（Ｌ／Ｓ）：２８０ｍｍ／ｓｅｃ
感光体ドラム：径φ６０ｍｍ、有機半導体層としてフタロシアニン顔料をポリカーボネイトに分散させたものを塗布され、電荷輸送層を含めた感光体層の膜厚２５μｍ
感光体非画像部電位：電位センサで検知しフィードバック制御（制御可能範囲は−２５０Ｖ〜−９００Ｖ）、全露光電位：−４５〜１５０Ｖ
露光：レーザー走査方式：半導体レーザー（ＬＤ）のパワー３００μＷ
現像スリーブ４１Ａ：直径φ３０ｍｍ、回転数３８２ｒｐｍ
供給ローラ４５：直径φ１６ｍｍ、回転数２００ｒｐｍ
第１撹拌部材４３、第２撹拌部材４４：外径φ３０ｍｍ、回転軸の直径φ８ｍｍ、回転数：６００ｒｐｍ、螺旋羽根の高さＨ：１１ｍｍ
トナー濃度センサ：キャリアの透磁率を検出するセンサ
現像バイアス： ＤＣバイアス（直流電源Ｅ２）：−２００〜−７００Ｖ
ＡＣバイアス（交流電源Ｅ１）：０．５〜−２．０ｋＶｐ−ｐ、２〜７ｋＨｚ
【００４５】
現像剤は次のとおりである。
乳化重合トナーと樹脂コーティングキャリアとの二成分現像剤（キャリアは粒径３８μｍ、キャリアの表面抵抗が１０13Ω・ｃｍである高抵抗キャリア、トナー径は５．６μｍ）。
【００４６】
ところで、一般に、画像形成装置では、白抜け画像という不良画像、すなわち、たとえば図５に示すように、ベタ画像とハーフトーン画像との境界など、濃度が異なる画像の境界においてトナー濃度が低下して白く抜けたような状態となる不良画像が生じることがある。同図において、白抜け画像は、ベタ画像とハーフトーン画像との境界すなわちベタ画像の周囲に全周にわたって生じている。この白抜け画像は、かかる境界において、現像バイアスによって形成される電界が乱れるいわゆるエッジ電界の他、以下述べる現象に起因して発生することが分かっている。
【００４７】
画像形成装置１００がカウンター現像方式を採用しているのは、白抜け画像対策のためである。なお、このカウンター現像方式は、次に述べるように磁気ブラシが像担持体１表面に接触するため、カウンター接触現像方式といわれる。
【００４８】
しかしながら、このようなカウンター現像方式を採用すると、現像部４２における像担持体１の移動方向と現像スリーブ４１Ａの移動方向とが逆方向であるが故に、現像スリーブ４１Ａ上に穂立ちしたキャリアいわゆる磁気ブラシが、像担持体１表面に強く当接して同表面を擦り易くなっており、この擦りすなわち穂当たりによって、像担持体１を現像したトナーが磁気ブラシに掻き取られ、再度キャリア側に戻ると、かかる白抜け画像が生じる。また、磁気ブラシの擦りにより、掃き目ムラなどといわれる画像乱れが生じ、ライン画像の縦横比が悪化したり、ベタ画像ムラが発生したりすることもある。
【００４９】
そこで、画像形成装置１００では、かかる白抜け画像、画像乱れへの対策として、穂当たりを弱めるべく、キャリア１個あたりの磁気力を７．００×１０−６ｅｍｕ以下とし、磁束密度を弱めている。なお、かかる穂当たりを弱めるため、本形態では、磁気ブラシの長さを短くすることも行われている。
【００５０】
ところが、このように、キャリアの磁気特性を、白抜け画像、画像乱れに対して最適化し、弱めると、カウンター現像方式を採用していることもあり、像担持体１にキャリア付着が発生することがある。このキャリア付着は、画像欠けなどの不良画像の原因となり得る。なお、この画像欠けも、白抜け画像の一種と捉えることが可能である。
【００５１】
そこで、画像形成装置１００では、像担持体１の移動すなわち回転により像担持体１の表面に流れる気流すなわち層流と、現像ローラ４１具体的には現像スリーブ４１Ａの移動すなわち回転により現像スリーブ４１Ａの表面に流れる気流すなわち層流との衝突によって生じる乱気流すなわち乱流を用いて、像担持体１に付着したキャリアを像担持体１から除去するようになっている。
【００５２】
なお、かかる乱流について図６を参照して説明する。図６は、像担持体と現像スリーブとが、これらの対向位置であるニップにおいて互いに同方向である左方に移動する場合を示したものである。同図において、実線は、像担持体、現像スリーブの表面のおよその位置を示している。同図に矢印で示されているように、ニップ直前では、かかる乱流が渦状に生じており、ニップ通過後では、像担持体、現像スリーブの移動方向下流側に向けて平行に空気流が吹き出している。このことから、カウンター現像方式を採用する画像形成装置１００においては、現像スリーブ４１Ａの表面に流れる層流は像担持体１に衝突する位置で乱流となり、像担持体１の表面に流れる層流は現像スリーブ４１Ａに衝突する位置で乱流となると推測される。
【００５３】
画像形成装置１００では、カウンター現像方式によって生じる上述した乱流を用いて像担持体１に付着したキャリアを像担持体１から除去するべく、図３に示すように、被覆部５２の内面、すなわち現像スリーブ４１Ａに対向する面に、かかる乱流を増加させるための多数の突起５３を有している。突起５３は、被覆部５２とともに、上部ケーシング５０に一体成型されている。突起５３は、先の尖った形状である。
【００５４】
突起５３の、被覆部５２の内面からの高さは１ｍｍ以下であり、本形態では０．９ｍｍとされている。突起５３の高さを１ｍｍ以下とする意義については、後述の実施例と比較例との対比により明らかになる。このような突起５３を設けることにより、かかる乱流の流速は２０％向上している。
【００５５】
突起５３は、像担持体１及び現像ローラ４１の長手方向である主走査方向に対応した、図３の紙面に垂直な方向において、被覆部５２の全幅にわたって多数設けられている。突起５３は、主走査方向に直線状に並んだ状態で列をなすように設けられているが、ランダムに設けられていても良い。
【００５６】
かかる乱流により、像担持体１に付着したキャリアは像担持体１から浮き上がる。この浮き上がったキャリアを像担持体１から除去するための構成として、現像装置４は、現像剤吸引部５４を有している。なお、かかる構成としては、現像剤吸引部５４のような、次に述べるように気流とともに吸引する構成が適しているが、磁気的に吸着する部材を用いるなど、他の構成とすることも可能である。
【００５７】
現像剤吸引部５４は、像担持体１に付着したキャリアを、像担持体１の回りに浮遊したトナーとともに吸引するために設けられている。現像剤吸引部５４は、現像部４２に向けて開口し、かかるキャリアをかかるトナーとともに吸引するキャリア回収口であるトナー飛散回収吸引口としての吸引口５５と、吸引口５５からかかる吸引を行わせるために吸引口５５から空気を吸引する気流を形成するための気流形成手段としての図示しないポンプと、吸引口５５から吸引したキャリアやトナーを廃トナーボックスＴＢに案内する図示しない案内部とを有している。
【００５８】
吸引口５５の、主走査方向における設置領域は、像担持体１及び現像スリーブ４１Ａの主走査方向における設置領域を含むようになっており、像担持体１に付着したキャリア及び浮遊したトナーをかかる領域全体において吸引可能となっている。
【００５９】
吸引口５５の内部には、吸引したトナーを集塵するための図示しないフィルターが設けられている。案内部は、このフィルターによって集塵された飛散トナーを廃トナーボックスＴＢに案内する廃トナー経路と、この廃トナー経路とは別経路として設けられ吸引口５５から吸引されたキャリアを廃トナーボックスＴＢに案内する廃キャリア経路とを有しており、飛散トナー、キャリアの何れも、廃トナーボックスＴＢに案内して廃棄する。
【００６０】
像担持体１に付着したキャリアは磁気力が弱く、適切な特性を有していないものであるため、現像剤吸引部５４によって吸引されたキャリアは、再度の現像に用いられることのないように、案内部に排出され、廃トナーボックスＴＢに収容される。なお、像担持体１に付着したキャリアは、かかる乱流とともに、現像電界によっても、像担持体１から浮き上がる作用を受けるようになっている。
【００６１】
このようにして像担持体１に付着したキャリアが回収され廃棄されると、現像装置４内のキャリアは減少していくが、この分のキャリアは、プレミックス現像剤によって補給されるため、現像に必要なキャリアが不足することはない。ただし、像担持体１へのキャリア付着が少ない場合は、プレミックス現像剤の補給に伴って、現像装置４内のキャリアが増加していく。そのため、図２に示すように、下部ケーシング４０は、現像剤排出口４７を有しており、現像剤排出口４７から余剰の現像剤をオーバーフローによって排出することで、余分なキャリアを廃棄し、現像装置４内のキャリア量を一定に保持するようになっている。プレミックス現像剤中のキャリアの含有率は、このようなバランスを考慮して、重量比で１％から３０％の間で設定される。
【００６２】
現像剤排出口４７の配設位置は、現像剤撹拌室４０２の、隔壁部４０３と反対側の壁面となっている。現像ローラ４１から離れた位置とすることで、現像ローラ４１に担持される現像剤量が安定するなどの利点があるためである。
【００６３】
（実施例及び比較例）
次の条件の実施例及び比較例で画像形成を行い、図４に示すように、形成された画像の評価を行った。
評価項目はエッジ電界に起因する白抜け画像及びキャリア付着に起因する画像欠けである。画像評価は紙上において行った。
【００６４】
評価結果はランク１〜５に分類した。
具体的に、ランク５は最良レベルであり、ランク１は最悪レベルである。ランク３以上を市場で受け入れられるレベルとして設定した。
【００６５】
・実施例１
突起５３の高さを０．９ｍｍ、キャリア１個あたりの磁気力を７．００×１０−６ｅｍｕ以下とした。像担持体１の線速、現像ローラ４１の線速はともに２８０ｍｍ／ｓｅｃであり、カウンター方向に回転させた。トナーの粒径は５．６ｕｍ、トナーの帯電量は−３２μｃ／ｇ、キャリア粒径は３８μｍとした。像担持体１の帯電電位は−６００Ｖ、現像ポテンシャルは３００Ｖとして画像を形成した。
図４に示されているとおり、いずれの評価項目においてもランク３以上で良好な評価結果が得られた。
【００６６】
・比較例１
突起５３を設けることなく、キャリア１個あたりの磁気力を８．００×１０−６ｅｍｕ以上とした。他の条件は実施例１と同じである。
図４に示されているとおり、白抜け画像の評価項目はランク３の評価結果であるものの、画像欠けの評価項目はランク１の評価結果となった。
【００６７】
・比較例２
突起の高さを１．１ｍｍ、キャリア１個あたりの磁気力を７．００×１０−６ｅｍｕ以下とした。他の条件は実施例１と同じである。
図４に示されているとおり、白抜け画像の評価項目はランク３の評価結果であるものの、画像欠けの評価項目はランク２の評価結果となった。なお、突起の高さの条件を変えて試験したところ、かかる高さが１．０ｍｍを超えると同様の評価結果すなわちランク２あるいはランク１となることも分かった。
【００６８】
以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００６９】
たとえば、現像剤担持体は、像担持体に対向して、像担持体の移動方向に沿って複数備えられていても良い。
２成分現像剤を撹拌しながら１方向に循環するように搬送するとともに現像剤担持体に供給するための複数の現像剤撹拌搬送部材は、３つ以上備えられていても良い。
【００７０】
本発明は、画像形成装置１００のようないわゆるタンデム方式の画像形成装置ではなく、１つの感光体ドラム上に順次各色のトナー像を形成して各色トナー像を順次重ね合わせてカラー画像を得るいわゆる１ドラム方式の画像形成装置にも同様に適用することができ、また、カラー画像形成装置でなく、モノクロ画像形成装置にも適用することができる。いずれのタイプの画像形成装置でも、中間転写体を用いず、各色のトナー像を転写紙等に直接転写しても良い。
【００７１】
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００７２】
１ 像担持体
４ 現像装置
４１ 現像剤担持体
４２ 現像部
４３、４４ 複数の現像剤撹拌搬送部材
５１ 規制部材
５２ 現像剤担持体被覆部
５３ 突起
５４ 現像剤吸引部
１００ 画像形成装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７３】
【特許文献１】特開２００８−１３９６４９号公報
【特許文献２】特開２００８−２４１９９７号公報
【特許文献３】特開２００２−７２６９０号公報
【特許文献４】特開２００７−１０１７９７号公報
【特許文献５】特開２００３−２４１５１７号公報
【特許文献６】特開２００３−２４１５１８号公報
【特許文献７】特開平１０−２３９９１４号公報
【特許文献８】特開２０１１−８５８９３号公報
【特許文献９】特許第３１２７５９４号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に対向した現像部において同像担持体の移動方向と逆方向に移動し、担持した２成分現像剤により前記現像部において同像担持体の現像を行う現像剤担持体と、
この現像剤担持体の移動方向における前記現像部の上流側で同現像剤担持体を覆うように設けられた現像剤担持体被覆部に同現像剤担持体に向けて突設され、像担持体の移動により同像担持体の表面に流れる気流と前記現像剤担持体の移動により同現像剤担持体の表面に流れる気流との衝突により生じる乱流を増加させるための複数の突起とを有する現像装置。
【請求項２】
請求項１記載の現像装置において、
前記複数の突起の高さは、１ｍｍ以下であることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の現像装置において、
像担持体に付着したキャリアを、像担持体の周りに浮遊したトナーとともに吸引する現像剤吸引部を有することを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１つに記載の現像装置において、
トナーとともにキャリアが補給されることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の現像装置において、
キャリア１個あたりの磁気力が７．００×１０−６ｅｍｕ以下であることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１つに記載の現像装置において、
２成分現像剤を撹拌しながら１方向に循環するように搬送するとともに前記現像剤担持体に供給するための複数の現像剤撹拌搬送部材を有することを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１つに記載の現像装置において、
前記現像剤担持体に担持された２成分現像剤を規制する規制部材を有し、
前記現像剤担持体被覆部は、前記現像剤担持体の移動方向において前記規制部材の下流側に、同規制部材に隣り合うように設けられていることを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１つに記載の現像装置を有する画像形成装置。
【請求項１】
像担持体に対向した現像部において同像担持体の移動方向と逆方向に移動し、担持した２成分現像剤により前記現像部において同像担持体の現像を行う現像剤担持体と、
この現像剤担持体の移動方向における前記現像部の上流側で同現像剤担持体を覆うように設けられた現像剤担持体被覆部に同現像剤担持体に向けて突設され、像担持体の移動により同像担持体の表面に流れる気流と前記現像剤担持体の移動により同現像剤担持体の表面に流れる気流との衝突により生じる乱流を増加させるための複数の突起とを有する現像装置。
【請求項２】
請求項１記載の現像装置において、
前記複数の突起の高さは、１ｍｍ以下であることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の現像装置において、
像担持体に付着したキャリアを、像担持体の周りに浮遊したトナーとともに吸引する現像剤吸引部を有することを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１つに記載の現像装置において、
トナーとともにキャリアが補給されることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の現像装置において、
キャリア１個あたりの磁気力が７．００×１０−６ｅｍｕ以下であることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１つに記載の現像装置において、
２成分現像剤を撹拌しながら１方向に循環するように搬送するとともに前記現像剤担持体に供給するための複数の現像剤撹拌搬送部材を有することを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１つに記載の現像装置において、
前記現像剤担持体に担持された２成分現像剤を規制する規制部材を有し、
前記現像剤担持体被覆部は、前記現像剤担持体の移動方向において前記規制部材の下流側に、同規制部材に隣り合うように設けられていることを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１つに記載の現像装置を有する画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−２９６７２（Ｐ２０１３−２９６７２Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６５７７４（Ｐ２０１１−１６５７７４）
【出願日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]