JP2503199B2

JP2503199B2 - 現像装置

Info

Publication number: JP2503199B2
Application number: JP63112770A
Authority: JP
Inventors: 孝宮路; 禎一西川; 勝三内田; 俊之黒坂
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1988-05-10
Filing date: 1988-05-10
Publication date: 1996-06-05
Anticipated expiration: 2011-06-05
Also published as: JPH01282584A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、キャリアとトナーとで構成される２成分現
像剤を扱う現像装置に係り、静電転写型複写装置やレー
ザプリンタなどに利用される。

〔従来の技術〕

レーザプリンタにおける画像形成は、例えば、メイン
チャージャーのコロナ放電により感光体ドラム表面上に
電荷を与えた後、上記感光体ドラム表面上にレーザ光を
照射し露光して静電潜像を形成し、この静電潜像にトナ
ーを付着させてトナー像を形成し、このトナー像を転写
チャージャのコロナ放電により転写用紙に転写し、これ
を定着ローラにて定着させることにより行われる。ま
た、トナー像の転写時に残留したトナーは、クリーニン
グ装置で除去回収され、この後、感光体ドラム上の残留
電荷は光除電により消去される。

現像装置は、上記トナー像の形成を行うのに供される
ものであり、第７図に示すように、現像装置21は感光体
ドラム22の近傍に配設されている。現像装置21は、現像
装置21内に収容されている２成分現像剤を吸着しながら
回転するマグネットローラ23、および上記の現像剤を撹
拌する撹拌ローラ24などを有し、マグネットローラ23の
磁気作用により上記現像剤に磁気ブラシ現象を生じさせ
て上記トナーを感光体ドラム22の表面に付与するように
なっている。

ところで、前述のようなレーザ光による現像方式で
は、反転現像方式を用いており、前記の露光により感光
体ドラム22上の帯電している暗部の領域の方が明部より
遥かに多く（画像領域の約90％以上が暗部である）な
り、そのため、上記暗部へのトナー付着（地かぶり）を
防止するために、キャリアに−320Vのバイアス電圧をか
けている。トナーはキャリアとの摩擦によりマイナスに
帯電され、このマイナスに帯電されたトナーは感光体ド
ラム22上の負電荷が帯電している部分（暗部）と反発し
合ってこの感光体ドラム22の表面に付着せず、一方、露
光された部分（明部）には負電荷がないことにより、こ
の部分にトナーが付着し、これによって感光体ドラム22
の表面上にトナー像が現れることになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記のように、−320Vの高いバイアス電圧
をかけると、マグネットローラ23の渦電流やドクター
（現像剤規制部材）25によってマグネットローラ23の周
囲の現像剤がカットされるときに、この現像剤にストレ
スが生じて発熱し、マグネットローラ23の表面に厚さが
数十μｍ程度のトナーの薄膜が発生してこれがマグネッ
トローラ23の表面に付着することになる。そして、この
トナーの薄膜によりマグネットローラ23が絶縁されてし
まい、十分なバイアス電圧をかけることができなくな
り、その結果、地かぶり防止が達成できないことにな
る。

さらに、上記キャリアはプラスに帯電しているため、
バイアス電圧によりマグネットローラ23から離れ難くな
っているために、マグネットローラ23の表面に厚さ約1m
m程度のキャリア薄膜が付着し、マグネットローラ23上
のトナー濃度が低下して画像濃度の低下を引き起こすと
いう問題も招来していた。

これらの問題は、上記のレーザプリンタのように、暗
部が多く高いバイアス電圧をかける必要のある反転現像
方式のものに特に発生し易いが、通常の現像方式におい
ても、程度の差こそあれ発生しがちとなるものである。

このため、従来の現像装置にあっては、例えば実開昭
55-6997号公報に開示された現像ローラのように、この
現像ローラのスリーブ周面上に間隔を隔てて撹拌棒を設
けたものが提案されている。しかしながら、上記の撹拌
棒ではスリーブ周面上に付着している現像剤を十分に撹
拌できないというのが実情である。

〔課題を解決するための手段〕

請求項第１項の発明に係る現像装置は、上記の課題を
解決するために、マグネットローラの磁気作用によりト
ナーとキャリアとからなる２成分系現像剤に磁気ブラシ
現象を生じさせて上記トナーを感光体の表面に付与する
ようにした現像装置において、上記マグネットローラに
おける感光体側とは反対側の箇所に、上記マグネットロ
ーラの表面に付着している現像剤を掻き落としかつ攪拌
するための掻落攪拌部材を設けるとともに、上記掻落攪
拌部材は、マグネットローラの回転軸と平行に、かつマ
グネットローラと所定間隔を有して配置された一本の棒
部材と、上記棒部材の外周にほぼ全長にわたって巻回さ
れるスプリングとから構成されており、かつ上記スプリ
ングはマグネットローラの表面に接触して設けられてい
ることを特徴としている。

請求項第２項の発明に係る現像装置は、マグネットロ
ーラの磁気作用によりトナーとキャリアとからなる２成
分系現像剤に磁気ブラシ現象を生じさせて上記トナーを
感光体の表面に付与するようにした現像装置において、
上記マグネットローラにおける感光体側とは反対側の箇
所に、上記マグネットローラの表面に付着している現像
剤を掻き落とすための掻落部材を複数個設けるととも
に、これら複数個の掻落部材のうちの少なくとも１つの
掻落部材をマグネットローラにおける感光体側に設けら
れた主極とは反対側に一定間隔を有して配置する一方、
他の少なくとも１つの掻落部材をマグネットローラの主
極と異なる他の磁極の影響が小さい位置かつ現像剤に埋
まらない位置に一定間隔を有して配置したことを特徴と
している。

〔作用〕

請求項第１項の発明の構成によれば、掻落攪拌部材に
よって、マグネットローラの表面に付着したトナーやキ
ャリアを効率的に掻き落とすことができる。これによ
り、十分なバイアス電圧をかけることができ、地かぶり
防止を達成できるとともに、マグネットローラ上のトナ
ー濃度の低下を回避して画像濃度の低下を防止すること
ができる。

また、掻落攪拌部材は、マグネットローラの回転軸と
平行に、かつマグネットローラと所定間隔を有して配置
された一本の棒部材と、上記棒部材の外周にほぼ全長に
わたって巻回されるスプリングとから構成されており、
かつ上記スプリングはマグネットローラの表面に接触し
て設けられているので、構造を非常に簡単にして、掻落
攪拌部材の製造を安価に行い、現像装置の価格が割高に
なるの防止することができる。

また、マグネットローラの表面から掻き落とされたト
ナーやキャリアは、スプリングの隙間を通り抜けるとき
に撹拌されるので、トナーとキャリアとの分離等の攪拌
効果を一層助長できる。

さらに、棒部材とは別体で動きに融通性のあるスプリ
ングをマグネットローラに当接させるので、当接面を傷
めることもない。

また、請求項第２項の発明の構成によれば、マグネッ
トローラにおける感光体側とは反対側の箇所に、マグネ
ットローラの表面に付着している現像剤を掻き落とすた
めの掻落部材をマグネットローラにおける感光体側に設
けられた主極とは反対側に一定間隔を有して配置してい
る。このため、１個の掻落部材により、主極とは異なる
逆極の磁力によってマグネットローラと掻落部材との間
にキャリアが集中し、このキャリアによる削り落とし作
用によりマグネットローラ表面に付着しているトナー及
びキャリアの掻き落としを効率的に行うことができる。

ただし、１個の掻落部材を主極とは反対側に配置した
だけでは、掻落部材が現像材中に埋まりがちとなり、掻
き落とし効果が十分とならない場合がある。

しかしながら、本発明では、掻落部材を複数個設ける
とともに、他の少なくとも１つの掻落部材をマグネット
ローラの主極と異なる他の磁極の影響が小さい位置かつ
現像剤に埋まらない位置に一定間隔を有して配置してい
る。

このため、上記他の掻落部材によって、キャリアが再
びマグネットローラに付着するといったことが防止さ
れ、キャリアに対する掻き落とし効果が十分に得られ
る。

したがって、これらの少なくとも２つの掻落部材によ
って、効率的な掻き落としが可能になる。これにより、
十分なバイアス電圧をかけることができ、地かぶり防止
を達成できるとともに、マグネットローラ上のトナー濃
度の低下を回避して画像濃度の低下を防止することがで
きる。

〔請求項第１項の発明に係る実施例〕本発明の一実施例を第１図ないし第３図に基づいて説
明すれば、以下の通りである。

第１図に示すように、本発明に係る現像装置１におい
て、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を収容す
る現像槽２の所定箇所には開口部2aが形成されており、
現像槽２は上記の開口部2aを感光体ドラム３の外周面に
近接させた状態で設けられている。また、上記開口部2a
の下側開口端部にはドクター５が設けられており、上記
現像剤の供給規制が行われるようになっている。

現像槽２内にはマグネットローラ４が配設されてお
り、このマグネットローラ４は上記開口部2aを介して感
光体ドラム３と対向配置されている。マグネットローラ
４は、主極のＮ極を感光体ドラム３に向けて固定状態に
設けられているマグネット4aと、このマグネット4aの周
囲を包み込むように円筒状に形成された非磁性体のスリ
ーブ4bとで構成されている。

マグネットローラ４の斜め下方には、トナー濃度セン
サー６が配設されており、このトナー濃度センサー６に
よってトナー濃度を感知してトナーの補給量の調節を行
うようになっている。また、マグネットローラ４の奥側
には撹拌ローラ７が回転自在に配設されており、この回
転によって現像槽２内に収容されている現像剤が撹拌さ
れるようになっている。撹拌ローラ７の上方には蓋体９
を有するトナーホッパー８が設けられており、このトナ
ーホッパー８から現像槽２内にトナーが補給されるよう
になっている。トナーホッパー８と現像槽２との間には
トナー補給ローラ10が回転自在に設けられており、この
回転によってトナーが現像槽２内に送り込まれるように
なっている。

前記のマグネットローラ４におけるスリーブ4bの外周
近傍箇所であって前記感光体ドラム３の設けられている
箇所とは反対側の箇所には、上記スリーブ4bの表面に付
着している現像剤を掻き落としかつ攪拌するための掻落
攪拌部材11が設けられている。掻落攪拌部材11は、第３
図（ａ）に示すように、丸棒部材11aと、この丸棒部材1
1aの外周側に巻回されたスプリング11bとで構成されて
いる。丸棒部材11aは例えばステンレスからなり、直径
が2.5mmで形成されている。また、スプリング11bは例え
ばステンレスからなり、線径が0.25mm、ピッチ1.5mm、
外径が4mmで形成されている。なお、これらの材質につ
いては、磁性材料および非磁性材料のいずれでも良い。

そして、上記の掻落攪拌部材11は、前述の通り、感光
体ドラム３の設けられている箇所とは反対側の箇所に設
けられているが、具体的には、第２図にも示すように、
マグネット4aの主極であるＮ極の反対側において上記ス
リーブ4bと丸棒部材11aとの間に一定の間隔ｔを隔て
て、且つ、軸方向をマグネットローラ４の軸方向と同じ
にして配設されている。上記の間隔ｔは、約0.15〜0.2m
m程度に設定されており、これによってスプリング11bの
表面がスリーブ4bの表面に当接するようになっている。
また、マグネットローラ４の画像域全域においてトナー
の掻き落とし作用が発揮されるように、スプリング11b
が軸方向へ移動するのを規制している。具体的には、ス
プリング11bの両端を現像槽２の内壁に当接させること
でスプリング11bの軸方向の移動を規制している。

上記の構成によれば、掻落攪拌部材11の作用、すなわ
ちマグネットローラ４と対峙している側の丸棒部材11a
の表面上において凹凸状をなすスプリング11bによりス
リーブ4bの外周面上に付着しているトナーおよびキャリ
アが確実に掻き落とされることになる。これにより、十
分なバイアス電圧をかけて地かぶり防止を達成すること
ができるとともに、マグネットローラ４上のトナー濃度
の低下を回避して画像濃度の低下防止を図ることができ
る。その上、上記の掻落攪拌部材11は安価に製造し得る
から、現像装置１の価格が割高になるといったことも防
止される。

しかも、本実施例においては、上記のスプリング11b
が振動して上記の付着トナーなどを細かく砕くことにな
るので、掻き落とされたトナーなどが再びスリーブ4b上
に付着するといった事態も防止することができる。その
上、掻落攪拌部材11をＮ極の反対側において設けている
ので、この逆極の磁力によってスリーブ4bと掻落攪拌部
材11との間にキャリアが集中し、このキャリアによる削
り落とし作用によりスリーブ4b表面に付着しているトナ
ーおよびキャリアの掻き落としを効率的に行えることに
なる。

さらに、丸棒部材11aとは別体で動きに融通性のある
スプリング11bがスリーブ4bの周面上に当接するので、
スリーブ4bの表面を傷めることもない。

さらに、スプリング11bで掻き落とされたトナーやキ
ャリアは、スプリング11bの振動でほぐされ、このスプ
リング11bの隙間を通り抜ける際に更に撹拌されるので
（図において矢印で示してある）、掻き落とし機能を一
層効果的に発揮することができるとともに、トナーとキ
ャリアとの分離等の攪拌効果を一層助長できる。

また、丸棒部材11aとスリーブ4bとの間の間隔ｔを約
0.15〜0.2mm程度に設定しているが、これよりも広い間
隔を設定して、スプリング11bがスリーブ4bに接触しな
いように構成しても良いものである。この場合、スリー
ブ4b上の付着トナー膜の厚みが数十μｍと薄いので、上
記の間隔ｔがあまりに広くなると、掻き落とし効果が半
減してしまう。従って、上記の間隔ｔは0.5mm以下に設
定するのが望ましい。

また、スプリング11bの軸方向への移動を規制するた
めに、スプリング11bの両端が現像槽２の内壁に当接す
るように設定しているが、これの代わりに、第３図
（ｂ）に示すように、スプリング11bの少なくとも一部
分を丸棒部材11aの外径よりも小さくしてスプリング11b
を丸棒部材11aに係止させるようにしても良い。この場
合、内径を小さくされるスプリング11bの一部分は、マ
グネットローラ４における画像領域を外した非画像域に
形成するのが望ましい。

〔請求項第２項の発明に係る実施例〕本発明の一実施例を第４図ないし第６図に基づいて説
明すれば、以下の通りである。なお、上記の実施例と同
様の機能を有する部材には同一の符合を付記してその説
明を省略する。

本発明にかかる現像装置１において、第５図に示すよ
うに、スリーブ4bの外周近傍箇所であって前記感光体ド
ラム３の設けられている箇所と反対側の箇所には、上記
スリーブ4bの表面に付着している現像剤を掻き落とすた
めに、２個の掻落部材15・16が備えられている。具体的
には、第６図にも示すように、掻落部材15・16のうち掻
落部材15は、マグネット4aの主極であるＮ極の反対側に
おいて、上記スリーブ4bとの間に一定の間隔ｔ₁（約0.1
5mm〜0.2mm）を隔てて、且つ、軸方向をマグネットロー
ラ４の軸方向と同じにして配設されている。一方、掻落
部材16は、上記Ｎ極の逆極の影響が少なく且つ上側のＳ
極の影響の少ない位置において、上記スリーブ4bとの間
に上記一定の間隔ｔ₁とは異なる間隔ｔ₂（約0.5mm）を
隔てて、且つ、軸方向をマグネットローラ４の軸方向と
同じにして配設されている。

上記の構成によれば、２本の掻落部材15・16によって
スリーブ4bの外周面上に付着しているトナーおよびキャ
リアが効果的に掻き落とされることになる。

特に、本実施例では、上記の掻落部材15はＮ極の反対
側において設けられているので、この逆極の磁力によっ
て掻落部材15とスリーブ4bとの間にキャリアが集中し、
このキャリアによる削り落とし作用によってスリーブ4b
表面に付着している現像剤の掻き落としを効率的に行う
ことができる。ただ、掻落部材15は現像剤中に埋まりが
ちとなり、且つ、上記磁力の影響および撹拌ローラ７が
回転していることにより、キャリアが再びマグネットロ
ーラ４に付着し易いという事情があるため、掻落部材15
のみではキャリアに対する掻き落とし効果は不十分であ
る。

一方、もう一つの掻落部材16は掻落部材15よりも上方
で現像剤に埋まることなく、且つ磁力の殆どない箇所に
設けられているので、キャリアが再びマグネットローラ
４に付着するといったことが防止され、キャリアに対す
る掻き落とし効果が十分に得られる。ただ、この場合に
は磁力が少ないためにキャリアが集中しておらず、この
キャリアによる削り取り作用が期待できないから、この
掻落部材16のみではトナーに対する掻き落とし効果は不
十分となってしまう。

これら２個の掻落部材15・16における独自の掻き落と
し機能、すなわち、掻落部材15にあってはトナーに対す
る掻き落とし機能を、掻落部材16にあってはキャリアに
対する掻き落とし機能を同時を発揮させることにより、
互いの不十分な点を補いあった効率的な掻き落としが可
能になっている。

なお、上記の実施例では、掻落部材の数を２個として
いるが、３個以上設けても良い。また、掻落部材15・16
を丸棒状の部材で構成しているが、これに限らず、三角
柱状の部材や四角柱状の部材で構成しても良い。さら
に、これら掻落部材15・16の少なくとも一方に前記の実
施例で述べた掻落攪拌部材11を用いても良いことは勿論
である。また、必ずしもこれに限らず、例えば、第４図
（ａ）に示すように、表面が凹凸状をなす撚り線部材12
で掻落部材11を構成することも可能であり、また、同図
（ｂ）に示すように、マグネットローラ４と対峙する側
を、凹凸状に形成してなる櫛歯部材13で15・16を構成し
ても良い。さらに、これらの撚り線部材12や櫛歯部材13
は弾性体で構成されていても良いものである。

また、上記の間隔ｔ₂を約0.5mmに設定しているが、こ
れよりも広く設定しても良い。ただ、あまりに広く設定
すると掻き落とし効果が半減するので、1mm以下に抑え
るのが望ましい。

〔発明の効果〕

請求項第１項の発明にかかる現像装置は、以上のよう
に、マグネットローラの磁気作用によりトナーとキャリ
アとからなる２成分系現像剤に磁気ブラシ現象を生じさ
せて上記トナーを感光体の表面に付与するようにした現
像装置において、上記マグネットローラにおける感光体
側とは反対側の箇所に、上記マグネットローラの表面に
付着している現像剤を掻き落としかつ攪拌するための掻
落攪拌部材を設けるとともに、上記掻落攪拌部材は、マ
グネットローラの回転軸と平行に、かつマグネットロー
ラと所定間隔を有して配置された一本の棒部材と、上記
棒部材の外周にほぼ全長にわたって巻回されるスプリン
グとから構成されており、かつ上記スプリングはマグネ
ットローラの表面に接触して設けられている構成であ
る。

これにより、マグネットローラの表面に付着したトナ
ー薄膜やキャリア薄膜を効率的に掻き落とすことがで
き、その結果、十分なバイアス電圧をかけることが可能
になって地かぶり防止を確実に達成できるとともに、マ
グネットローラ上のトナー濃度低下を回避して高い品質
の画像を得ることができる。特に、レーザ光による現像
方式のように、反転現像方式を用いているものにおいて
顕著な効果を奏するものである。

また、構造を非常に簡単にして、掻落部材の製造を安
価に行い、現像装置の価格が割高になるのを防止するこ
とができるという効果を奏する。

さらに、マグネットローラの表面から掻き落とされた
トナーやキャリアは、スプリングの隙間を通り抜けると
きに撹拌されるので、トナーとキャリアとの分離等の攪
拌効果を一層助長できる。

また、棒部材とは別体で動きに融通性のうるスプリン
グを当接させるので、当接面を傷めることもないという
効果を奏する。

請求項第２項の発明にかかる現像装置は、マグネット
ローラの磁気作用によりトナーとキャリアとからなる２
成分系現像剤に磁気ブラシ現象を生じさせて上記トナー
を感光体の表面に付与するようにした現像装置におい
て、上記マグネットローラにおける感光体側とは反対側
の箇所に、上記マグネットローラの表面に付着している
現像剤を掻き落とすための掻落部材を複数個設けるとと
もに、これら複数個の掻落部材のうちの少なくとも１つ
の掻落部材をマグネットローラにおける感光体側に設け
られた主極とは反対側に一定間隔を有して配置する一
方、他の少なくとも１つの掻落部材をマグネットローラ
の主極と異なる他の磁極の影響が小さい位置かつ現像剤
に埋まらない位置に一定間隔を有して配置した構成であ
る。

これにより、これらの少なくとも２つの掻落部材によ
って、効率的な掻き落としが可能になる。この結果、十
分なバイアス電圧をかけることができ、地かぶり防止を
達成できるとともに、マグネットローラ上のトナー濃度
の低下を回避して画像濃度の低下を防止することができ
るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は請求項第１項の発明の一実施例を
示すものであって、第１図は現像装置の断面図、第２図
はそのＡ矢示部拡大図、第３図（ａ）は丸棒部材とスプ
リングとからなる掻落攪拌部材の斜視図、同図（ｂ）は
その変形例を示す斜視図、第４図ないし第６図は請求項
第２項の発明の一実施例を示すものであって、第４図
（ａ）は撚り線部材で構成された掻落部材を示す斜視
図、同図（ｂ）は櫛歯部材で構成された掻落部材を示す
斜視図、第５図は現像装置の断面図、第６図はマグネッ
トの磁力分布と掻落部材との配置関係を示す説明図、第
７図は従来例を示すものであって、現像装置の断面図で
ある。１は現像装置、２は現像槽、３は感光体ドラム、４はマ
グネットローラ、4aはマグネット、4bはスリーブ、７は
撹拌ローラ、11は掻落攪拌部材、11aは丸棒部材、11bは
スプリング、12は撚り線部材（掻落部材）、13は櫛歯部
材（掻落部材）、15・16は掻落部材である。

フロントページの続き (72)発明者黒坂俊之大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シヤープ株式会社内 (56)参考文献特開昭57−129471（ＪＰ，Ａ) 実開昭60−184067（ＪＰ，Ｕ) 実開昭56−49554（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】マグネットローラの磁気作用によりトナー
とキャリアとからなる２成分系現像剤に磁気ブラシ現象
を生じさせて上記トナーを感光体の表面に付与するよう
にした現像装置において、上記マグネットローラにおける感光体側とは反対側の箇
所に、上記マグネットローラの表面に付着している現像
剤を掻き落としかつ攪拌するための掻落攪拌部材を設け
るとともに、上記掻落攪拌部材は、マグネットローラの
回転軸と平行に、かつマグネットローラと所定間隔を有
して配置された一本の棒部材と、上記棒部材の外周にほ
ぼ全長にわたって巻回されるスプリングとから構成され
ており、かつ上記スプリングはマグネットローラの表面
に接触して設けられていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】マグネットローラの磁気作用によりトナー
とキャリアとからなる２成分系現像剤に磁気ブラシ現象
を生じさせて上記トナーを感光体の表面に付与するよう
にした現像装置において、上記マグネットローラにおける感光体側とは反対側の箇
所に、上記マグネットローラの表面に付着している現像
剤を掻き落とすための掻落部材を複数個設けるととも
に、これら複数個の掻落部材のうちの少なくとも１つの
掻落部材をマグネットローラにおける感光体側に設けら
れた主極とは反対側に一定間隔を有して配置する一方、
他の少なくとも１つの掻落部材をマグネットローラの主
極と異なる他の磁極の影響が小さい位置かつ現像剤に埋
まらない位置に一定間隔を有して配置したことを特徴と
する現像装置。