JP2634036B2

JP2634036B2 - 静電潜像の現像装置

Info

Publication number: JP2634036B2
Application number: JP7272603A
Authority: JP
Inventors: 繁和榎木
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1995-10-20
Filing date: 1995-10-20
Publication date: 1997-07-23
Anticipated expiration: 2012-07-23
Also published as: JPH08211744A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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。

【０００２】

【従来の技術】一般に、乾式２成分現像剤を使用する現
像装置では、図４に示すように、大型の現像タンク１内
に撹拌ローラ２や搬送スクリュー３や撹拌セパレータ４
等の撹拌機構が設けられている。この撹拌ローラ２等の
撹拌機構によって、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・撹拌された後、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。

【０００３】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、再び撹拌ローラ２等の撹拌機構によ
り混合・撹拌が行なわれる。

【０００４】このように２成分現像剤は、十分な撹拌と
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。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】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撹拌を行なわねばならない。十分な
撹拌を行なうには、種々の撹拌機構が必要となり、ま
た、撹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、撹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。

【０００６】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・撹拌を
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
たものや、帯電したトナーと逆極性のバイアスを供給
ローラに印加し、帯電トナーを供給ローラに引き付け
て、ブレードで掻き落して磁気ブラシに供給するように
したものもある。

【０００７】しかし、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があり、では現像剤の混
合・撹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。では十分に帯電されていないトナーでも
現像に寄与され安定した画像が得られないという問題が
ある。

【０００８】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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、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、上記
トナー供給ローラに帯電トナーと同極性のバイアスを印
加することを特徴とする。

【００１０】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。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１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１
２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。

【００１２】また、上記円筒状スリーブ１２および感光
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。

【００１３】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１
４の高さとして０．３〜５ｍｍ好ましくは０．７〜２ｍ
ｍとなることができる。

【００１４】また、上記現像バイアスは、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−８００Ｖ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
度のバイアス電位を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。

【００１５】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。

【００１６】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１
４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。

【００１７】一般的には、２成分現像剤のトナー付着量
は、単位面積値り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。

【００１８】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０．２ｇ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
近接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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】上記トナー供給ローラ２４は、特に図２に
示すように、所定の長さを備え、その外表面の中央部分
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。

【００２２】また、トナー担持部２４ａの粗面の表面粗
さは、Ｒz＝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、Ｒz
＝５μ以下、好ましくは３μ以下が採用されている。

【００２３】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。

【００２４】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２
４の外表面上に圧接されており、上記トナー担持部２４
ａ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２
６によって、トナー供給ローラ２４のトナー担持部２４
ａ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。

【００２５】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。

【００２６】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２
４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と近傍して設けてもよい。

【００２７】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へ良好に移転さ
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。

【００２８】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。

【００２９】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５
０％〜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５〜６０ｍｍ、
好ましくは、８〜４０ｍｍとすることがい。磁気ブラシ
１４へのトナー供給量は、磁気ブラシ１４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。

【００３０】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。

【００３１】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２
４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２４
ｂ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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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ている。
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。

【００３５】さらに、図３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が、トナータン
ク３３に直ちに受け入れられる。こりにより、トナーを
効率良く再使用することができ便利である。

【００３６】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。

【００３７】

【発明の効果】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
供給ローラに粗面状のトナー担持部と平面状のトナーシ
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
現像剤の撹拌を行なう必要がなく、２成分現像剤を用い
る現像装置の各種撹拌機構および撹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、撹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撹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。さらに、帯電トナ
ーをトナー供給ローラから離脱し、未帯電トナーが鏡映
力によりトナー供給ローラに保持されるので、十分に帯
電されたトナーのみが現像に寄与するようになり、安定
した画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における現像装置の縮断面図
である。

【図２】トナー供給ローラの外観斜視図である。

【図３】本発明の他の実施例における現像装置を表わし
た縮断面図である。

【図４】一般の現像装置の縮断面図である。

【符号の説明】

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、上記トナー供給ローラに帯電
トナーと同極性のバイアスを印加することを特徴とする
静電潜像の現像装置。