JP2617915B2

JP2617915B2 - 静電潜像の現像装置

Info

Publication number: JP2617915B2
Application number: JP61090687A
Authority: JP
Inventors: 繁和榎木
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1986-04-18
Filing date: 1986-04-18
Publication date: 1997-06-11
Anticipated expiration: 2012-06-11
Also published as: JPS62246082A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は、静電潜像の現像装置に係り、特に、乾式２
成分現像剤を使用する静電潜像の現像装置に関する。

（従来技術）一般に、乾式２成分現像剤を使用する現像装置では、
第４図に示すように、大型の現像タンク１内に攪拌ロー
ラ２や搬送スクリュー３や攪拌セパレータ４等の攪拌機
構が設けられている。この攪拌ローラ２等の攪拌機構に
よって、トナーホッパ５側から補給されたトナーがキャ
リアと十分混合・攪拌された後、現像ローラ６に供給さ
れ、該現像ローラ６の表面に形成された磁気ブラシに層
状に付着されるようになっている。この付着現像剤層の
厚みはドクターブレード７により規制される。

現像ローラ６は、スリーブ８の内部に複数の磁石９を
備えており、スリーブ８と磁石９との少なくとも一方を
一定方向に回転させることによってスリーブ８の表面に
形成された磁気ブラシが一定方向へ移動される。そし
て、その磁気ブラシが感光体10に接触されることにより
感光体10上に形成された静電潜像が現像され顕像化され
る。現像後、磁気ブラシは、現像タンク１内に掻き落と
され、再び攪拌ローラ２等の攪拌機構により混合・攪拌
が行なわれる。

このように２成分現像剤は、十分な攪拌と混合とを必
要とするが、それは、トナー濃度の均一性を保ち、ある
いはトナー帯電を良好に行なうため等の理由からであ
る。しかして、上記２成分現像剤を用いる従来の現像装
置によれば、画像品質を安定化させることができるとい
う利点はあるが、そのため、上述のように現像剤の十分
な攪拌を行なわねばならない。そして、十分な攪拌を行
なうには、種々の攪拌機構が必要となり、また、攪拌流
路を形成するために十分なスペースを要する。さらに、
攪拌によってキャリアの疲労が早く進み、耐久性に難点
がある。

一方、このような２成分現像剤を用いる現像装置の問
題点を解決するため、現像剤の混合・攪拌を省略しうる
ようにした現像装置も従来から種々開発されている。こ
のような現像装置には、トナーを帯電ローラ表面に付着
させた上でこの帯電ローラを磁気ブラシに接触させるこ
とによりトナーの供給を行なうようにしたものや、磁気
ブラシを用いて現像ローラにトナーを供給し、トナーの
薄層を現像ローラ上に形成するようにしたものがある。

しかし、前者では、現像ローラ上のトナー濃度にむら
が生じ易いという問題点があり、後者では、現像剤の混
合・攪拌を依然として十分に行なわねばならないという
問題がある。

（目的）そこで本発明は、装置全体の小型化および取扱性，耐
久性の向上を図り、しかも画像安定性を良好に維持する
ことができるようにした静電潜像の現像装置を提供する
ことを目的とする。

（構成）上記目的を達成するため、本発明による現像装置は、
トナーを摩擦帯電し且つ摩擦帯電したトナーを担持し磁
気ブラシに供給するトナー供給ローラと、上記磁気ブラ
シ上に付着したトナーによって、潜像担持体上に形成さ
れた静電潜像を現像し、顕像化する静電潜像の現像装置
において、上記トナー供給ローラは、粗面状のトナー担
持部と、上記トナー担持部の両端から連続して設けられ
た平滑状のトナーシール部とを有し、上記トナー担持部
上のトナーを摩擦帯電させると共に、上記トナーシール
部上のトナーを掻き落すトナー層規制ブレードを、上記
トナー担持部と上記トナーシール部との双方に圧接して
配置したことを特徴とする。

このような現像装置では、トナー供給域において荷電
されたトナーをトナー供給ローラ上に担持しながら磁気
ブラシ側に供給して現像を行ない、現像後、磁気ブラシ
上の残留トナーをトナー回収域において回収してトナー
濃度を均一化した上で磁気ブラシを再びトナー供給域に
戻すようにしている。そして、トナー供給域においてト
ナーは、上記トナー供給ローラのトナー担持部における
凹凸内に保持されるとともに、トナー層規制ブレードに
よって薄層化される。この場合、トナーシール部には、
トナーは担持されず、トナーシール部に付着されたトナ
ーはトナー層規制ブレードによって掻き落されるように
なっている。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図に示すように、潜像担持体としての感光体ドラ
ム11は、図示を省略した駆動機構により矢印Ａ方向へ回
転される。この感光体ドラム11の近傍には、アルミニウ
ム等からなる非磁性の円筒状スリーブ12が配置されてい
る。この円筒状スリーブ12の内部には、複数の異なる磁
極が交互に配置されてなる磁石13が上記円筒状スリーブ
12の内面側から一定間隔を隔てて設けられており、該磁
石13の磁力によって円筒状スリーブ12の表面上に磁気ブ
ラシ14が形成されるようになっている、この磁気ブラシ
14は、円筒状スリーブ12および磁石13の少なくとも一方
が回転することによって矢印Ｂ方向に移動される。

また、上記円筒状スリーブ12およひ感光体ドラム11に
は、同極性の現像バイアス電圧が電源回路15により印加
されている。そして、円筒状スリーブ12上の磁気ブラシ
14は、移動しながら静電潜像16が形成された感光体ドラ
ム11に接触して静電潜像16にトナーを与え、顕像17を形
成するようになされている。

なお、本実施例では、円筒状スリーブ12は、外形25mm
のものが用いられ、磁石13としては、円筒状スリーブ12
の表面磁力が約800ガウスとなるものが採用されてい
る。これにより、磁気ブラシ14の高さとして0.3〜5mm好
ましくは0.7〜2mmとすることができる。

また、上記現像バイアス電圧は、地汚れ防止と画像濃
度調整のために印加されるものであり、潜像電位が−80
0Vで、正規現像の場合０〜−500V程度印加するのが好ま
しく、また、反転現像の場合には、負帯電性トナーを用
いるとともに、−200〜−800V程度のバイアス電位が用
いるのが適当である。最終的な現像バイアス値は、原稿
濃度あるいは使用者の所望に応じて定められることとな
る。

さらに、現像を終えた後の磁気ブラシ14から残留トナ
ーを回収するトナー回収ローラ18が上記円筒状スリーブ
12の下方側部分に設置されている。このトナー回収ロー
ラ18は、前記磁気ブラシ14と接するように設けられると
ともに、電源回路19によって所定のトナー回収用のバイ
アス電圧が印加されている。このトナー回収用のバイア
ス電圧は、磁気ブラシ14上に残留するトナーを回収する
ためのものであり、現像ポテンシャルと同じレベルすな
わち、トナー回収ローラ18を潜像担持体とした場合に全
面現像しうるレベルになせば良い。たとえば、潜像が−
800Vで現像バイアスが−200Vのときには、トナー回収用
のバイアス電圧は−600V程度とすればよい。

また、トナーの回収は、磁気ブラシに含まれるトナー
すべてを回収する必要はなく、磁気ブラシ表面近傍のト
ナーを選択的に回収することで足りる。つまり、その最
低条件は、現像によって生じた磁気ブラシ14上のトナー
濃度分布差をなくすことである。たとえば、黒部、ハー
フトーン部、地肌部でトナー消費に差が出たものを均等
になしてやればよい。

一般的には、２成分現像剤のトナー付着量は、単位面
積当り0.8〜1.0mgであり、感光体ドラム11と磁気ブラシ
14とは、約1:3の相対速度が与えられた状態で潜像16へ
トナー供給が行なわれている。すなわち、磁気ブラシ14
は、単位面積当り、0.27〜0.33mgのトナー供給能力しか
持たないこととなる。したがって、このトナー供給能力
を越えるようにトナーの回収を行なえば、磁気ブラシ14
上のトナー濃度分布は、均一化され、現像による影響が
完全にキャンセルされることとなる。

この点についてさらに詳細に説明すると、かさ比重
２、トナー濃度３％のごく一般的な２成分現像剤の特性
から、高さ1mmの磁気ブラシの重量は、単位面積当り0.2
gであり、その中に含まれるトナーは、6mgであるから、
実際に現像に寄与するトナーは、磁気ブラシ中の５％程
度でしかない。言い換えれば、この５％相当のトナーを
回収すれば、良いのである。本発明における磁気ブラシ
では、約0.3mg/cm²のトナーが後述するトナー供給ロー
ラによって磁気ブラシの表面近傍に偏在させられている
ので、トナー消費の差の解消は効果的に行なえる。

また、トナー回収ローラ18は、矢印Ｃ方向へ回転駆動
されている。これは、回収トナーが磁気ブラシ14へ再付
着することを防ぐためである。さらに、トナー回収ロー
ラ18には、掻落ブレード21および受皿22が付設されてお
り、掻落ブレード21により回収トナーが掻き落とされる
とともに、この掻き落とされたトナーが受皿22に一旦貯
えられた後、後述するトナーホッパ23へ戻されるように
なっている。

さらにまた、円筒状スリーブ12の上方側部分すなわち
磁気ブラシ14の下流側部分には、トナー供給ローラ24が
磁気ブラシ14に接するように設置されている。このトナ
ー供給ローラ24は、その上半部分がトナーホッパ23内に
埋もれるように設けられるとともに、図示を省略した回
転駆動機構によって矢印Ｄ方向に回転駆動されている。

上記トナー供給ローラ24は、特に第２図に示すよう
に、所定の長さを備え、その外表面の中央部には、凹凸
状の粗面部からなるトナー担持部24aが設けられ、トナ
ー担持部24aの両端から連続して平滑状の鏡面部からな
るトナーシール部24bが設けられている。すなわち、ト
ナー担持部24aの凹凸内にトナー粒子が保持され、一
方、トナーシール部24bには、トナー粒子は保持されな
いこととなる。

また、トナー担持部24aの粗面の表面粗さは、R_Z＝３
〜30μ、好ましくは５〜15μが採用され、トナーシール
部24bの鏡面の表面粗さは、R_Z＝５μ以下、好ましくは
３μ以下が採用されている。

さらに、トナー供給ローラ24の材質としては、粗面部
と鏡面部とを同時に備えることから、より硬度の高いも
のが好ましく、金属のうちでは、アルミニウムやその合
金あるいはステンレス材やシンチュウ材等を用いること
ができる。また、合成樹脂材等で表面処理されたもので
もよいし、全体が合成樹脂材から形成されるものでもよ
い。

また、上記トナーホッパ23の開口部には、トナー層規
制ブレード26が取り付けられている。このトナー層規制
ブレード26は、トナー供給ローラ24の外表面上に圧接さ
れており、上記トナー担持部24aとトナーシール部24bと
の双方にまたがるようにして接触されている。このよう
なトナー層規制ブレード26によって、トナー供給ローラ
24のトナー担持部24a上に保持されたトナーが、均一薄
層状化されながら摩擦帯電される。これと同時に、トナ
ーシール部24b上に付着したトナー粒子の掻き落しが行
なわれる。

これにより、トナーホッパ23に貯えられたトナー25が
薄層化されながら、しかも漏れなく磁気ブラシ14側へ送
られていく。この場合、トナー供給ローラ24は、磁気ブ
ラシ14の穂の高さを均一に規制する機能を備えることと
なり、画像濃度むらの解消に寄与する。

さらに、磁気ブラシ14の穂の高さを均一に規制する機
能をより発揮させるために、供給ローラ24と接触する位
置と現像域との間にブレード、ローラ等の規制部材をス
リーブ12と近接して設けてもよい。

さらにまた、上記トナー供給ローラ24には、電源回路
27による所定のトナー供給用のバイアス電圧が印加され
ており、このトナー供給用のバイアス電圧により、トナ
ー25が磁気ブラシ14へ良好に転移されることとなる。上
記トナー供給用のバイアス電圧は、帯電トナーと同極性
で、約０〜600Vに設定される。なお、このトナー供給用
のバイアス電圧は、帯電トナーと逆の極性とするほう
が、トナーを供給ローラ上に確実に保持する上で好まし
く、現像バイアスより低い電圧を印加するのがよい。こ
こで、スリーブ12、回収ローラ18、供給ローラ24のそれ
ぞれに印加する電圧をそれぞれV_B,V_R,V_Dとしたとき、ト
ナーと逆極性で、 |V_R|＞|V_B|＞|V_D| の関係に設定することがスリーブ12上のトナー収支上好
ましい。さらに、スリーブ12上のトナー濃度をより均一
に保つには、 |V_B|−|V_D|＞|V_R|−|V_B| の関係に設定するのが良い。

また、前記現像バイアス電圧を与える電源回路15に
は、出力電位を４ビットに分割して信号化するエンコー
ダが備えられており、現像バイアス電圧の出力値を表わ
す信号が図示を省略した制御回路に印加されている。制
御回路には、現像バイアス電圧値に対応する適正なトナ
ー供給用のバイアス電圧値を算出する演算回路が備えら
れている。そして、上記制御装置の出力信号は、トナー
供給用のバイアス電圧を与える電源回路27に与えられて
おり、これによって、トナー供給用のバイアス電圧値が
定められている。たとえば、両バイアス電圧の差が常に
一定となるように制御されている。

また、上記トナー回収ローラ18およびトナー供給ロー
ラ24の材質は、円筒状スリーブ12との間に電気的なバイ
アス効果が得られるものであればよく、金属や導電性ゴ
ム等を採用することができる。また、両ローラ18,24
は、磁気ブラシ14の高さの50％〜100％を占る割合で接
触するように配置される。しかし、エアーギャップの絶
対値が、1mm以下であれば、100％を越えて設置すること
もできる。この場合には、電気的バイアス手段の併用が
必須となる。さらに、上記両ローラ18,24の外径は、任
意に選定しうるが、小型化の要請により、円筒状スリー
ブ12の外径の80％以下あるいは、絶対値として５〜60m
m、好ましくは、８〜40mmとすることがよい。磁気ブラ
シ14へのトナー供給量は、スリーブ６と供給ローラ24と
の相対速度によっても決定されるので、供給量を、供給
ローラ24の回転数を可変とすることによって制御しても
よい。すなわち、既知のセンサー手段でトナー濃度を検
出して供給ローラ24の回転数を検出して、供給ローラ24
の回転数を制御することができる。トナー濃度検出の一
例としては、トナー回収ローラ18上のトナーの反射濃度
を検出して算出する手段がある。

さらにまた、トナー層規制ブレード26をトナー供給ロ
ーラ24に対して本実施例と反対側の面に圧接するように
設ける場合には、トナー供給ローラ24は、矢印Ｄと反対
方向に回転させることになる。

このような現像装置においては、まず、トナーホッパ
23内のトナー25が、トナー供給ローラ24の回転によって
該トナー供給ローラ24の中央側に設けられたトナー担持
部24aに保持される。この保持されたトナーは、トナー
層規制ブレード26により、均一薄層化されながら摩擦帯
電される。また、上記トナー供給ローラ24の両端側に設
けられたトナーシール部24bには、トナー粒子は付着さ
れず、もし付着されてもトナー層規制ブレード26により
掻き落される。これにより、トナー供給ローラ24のシー
ルが行なわれる。

そして、所定のトナー供給用のバイアス電圧下で、ト
ナーが磁気ブラシ14に均一薄層状に供給・移行される。
ついで、トナーの供給された磁気ブラシ14が感光体ドラ
ム11側に移送され、感光体ドラム11上に形成された静電
潜像16の現像が行なわれることとなる。現像完了後、磁
気ブラシ14には、画像に対応したトナー濃度差（むら）
が生じることになるが、この磁気ブラシ14上の残留トナ
ーは、トナー回収用のバイアス電圧力によってトナー回
収ローラ18側に移行・回収される。

これにより、磁気ブラシ14のトナー濃度差は解消され
均一濃度になされる。すなわち、トナー回収後の磁気ブ
ラシ14は、キャリアのみの状態あるいは均一トナー濃度
分布の状態でトナー回収ローラ18から離れていき、再び
トナー供給側へ進んでいく。

また、電源回路27により与えられるトナー供給用のバ
イアス電圧値は、電源回路15により与えられる現像バイ
アス電圧値に基づいて制御されいてる。すなわち、現像
によるトナーの消費量に応じた分だけの新たな量のトナ
ーが前記磁気ブラシ14に供給されるようになっている。
これにより、トナーの消費量と供給量とのバランスがと
られ、トナーの供給過多や供給不足をなくすことができ
る。

さらに、第３図に示す装置では、トナー回収ローラ38
およびトナー供給ローラ34には、トナー剥離ブレード31
およびトナー規制ブレード32がそれぞれ圧接するように
設けられている。このような装置においては、トナー剥
離ブレード31によってトナー回収ローラ38から剥離され
たトナーが、トナータンク33に直ちに受け入れられる。
これにより、トナーを効率良く再使用することができ便
利である。

なお、本装置のように、トナータンク33内にアジテー
タ35を設けておけば、大量のトナーを入れた場合に生じ
るトナーブロッキングを防ぐことができ、画像の安定性
を高めることができる。このとき、トナー剥離ブレード
31によって、トナー回収ローラ38から剥離されたトナー
を、アジテータ35のなるべく近傍に供給するようにする
ことにより、回収トナーと新規トナーとの混合効率を高
めることができる。

（効果）以上述べたように、本発明による静電潜像の現像装置
は、磁気ブラシへトナーを供給するトナー供給ローに粗
面状のトナー担持部と平滑状のトナーシール部とを設け
るとともに、トナー層規制ブレードを上記トナー担持部
とトナーシール部との双方にまたがるように圧接してな
るから、トナー供給ローラ自体にトナーの担持機能とト
ナーのシール機能とを持たせることができ、トナーの供
給を簡易な構造で適正に過不足なく行なわせることがで
きる。したがって、従来のように２成分現像剤の攪拌を
行なう必要がなく、２成分現像剤を用いる現像装置の各
種攪拌機構および攪拌スペースを省略することが可能と
なり、装置全体を大幅に小型化することができ、１成分
現像方式と同様な取り扱いの容易化を図ることができ
る。しかも、攪拌の省略によってキャリアの早期疲労を
防ぐことができ、さらに、２成分現像方式の画像安定性
およびフレキシビリティーは、そのまま維持することが
できる。そして、カラー複写，印刷等のトナー消費が多
い場合でもトナーを攪拌することなく大量に供給するこ
とができ、濃度変化および画像劣化の少ない安定した画
像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における現像装置の縦断面
図、第２図はトナー供給ローラの外観斜視図、第３図は
本発明の他の実施例における現像装置を表わした縦断面
図、第４図は一般の現像装置の縦断面図である。 11……感光体ドラム、12……円筒状スリーブ、14……磁
気ブラシ、16……静電潜像、18,38……トナー回収ロー
ラ、24,34……トナー供給ローラ、24a……トナー担持
部、24b……トナーシール部、25……トナー、26……ト
ナー層規制ブレード。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】トナーを摩擦帯電し且つ摩擦帯電したトナ
ーを担持し磁気ブラシに供給するトナー供給ローラと、
上記磁気ブラシ上に付着したトナーによって、潜像担持
体上に形成された静電潜像を現像し、顕像化する静電潜
像の現像装置において、上記トナー供給ローラは、粗面状のトナー担持部と、上
記トナー担持部の両端から連続して設けられた平滑状の
トナーシール部とを有し、上記トナー担持部上のトナーを摩擦帯電させると共に、
上記トナーシール部上のトナーを掻き落すトナー層規制
ブレードを、上記トナー担持部と上記トナーシール部と
の双方に圧接して配置したことを特徴とする静電潜像の
現像装置。