JP2687223B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は複写装置・画像表示装置・画像記録装置・プ
リンタ・ファクシミリ等において、電子写真感光体・静
電記録誘電体等の潜像保持体面に形成された潜像を顕画
化する現像装置に関する。

さらに詳しくは、トナー粒子とキャリア粒子の混合か
らなるいわゆる二成分系現像剤を現像剤担持体に担持さ
せて潜像保持体面に適用し潜像保持体面の潜像を現像す
る方式の現像装置に関する。

［従来の技術］ 現像剤としてのトナー粒子とキャリア粒子の混合から
なる二成分系現像剤を使用する現像装置は、該現像剤中
のトナーは潜像の現像のために潜像保持体面に付着して
逐次に消費されて行き、一方、キャリアは消費されない
ので、そのままでは現像剤中のトナーが潜像の現像に消
費されていくに伴ないトナー濃度（＝トナーコンテン
ツ、トナーとキャリアの混合量比、現像剤濃度）が次第
に低下して行く。現像剤のトナーコンテンツの低下等の
変動は出力画像の画像濃度や画質の変動としてあらわれ
る。したがってこの種の現像装置においては現像剤のト
ナーコンテンツについてそれを常に所定の許容範囲レベ
ルに維持管理することが、画像品質を安定化させる上で
極めて重要な要素である。

そこで本出願人は、特にセンサ等をもった複雑な現像
剤濃度制御機構を用いることなく、現像剤のトナーコン
テンツを常に所定の許容範囲レベルに自己制御的に自然
に維持させることができると共に、現像装置構成の簡素
化・小型化・コストダウン化も可能とした現像装置を先
に提案済み（特願昭60−217557号等）である。

第４図はそのような現像装置例の要部の横断面図を示
している。１は現像容器、２は現像剤担持体としての非
磁性材の現像スリーブであり、図面上現像容器１の左側
壁下部に容器長手方向に形成した横長開口部に対してス
リーブの右側略半周面を容器内方に突入させ、左側略半
周面を潜像担持体100と間隙をもって対向するように容
器外へ露出させて軸受により回転自由に横設してあり、
駆動系（図示せず）により矢示の反時計方向に所定の周
速度で回転駆動される。

上記回転駆動を受ける現像スリーブ２内には静止せる
磁界発生手段として、磁極N₁,S₁,N₂,S₂をもつマグネッ
トロール（永久磁石ロール）３が内蔵されている。かく
して、回転する現像スリーブ２の外表面に生ずる磁力に
よってキャリアを上記外表面に吸着し、またトナー粒子
は上記キャリアの周面には付着されて搬送される。

現像容器１の出口部となる横長開口部には、現像剤規
制部材としてのステンレス鋼等で作られた非磁性規制ブ
レード４が設けられたおり、現像スリーブ２の上面に対
して所定の僅小な隙間を対向形成しており、現像スリー
ブ周面に担持された現像部Ａへ搬送される現像剤の層厚
を所定厚さに規制している。

上記規制ブレード４の内面側（現像容器内方面側）に
は現像剤（磁性粒子）循環限定部材５が配設されてい
る。

現像容器１内には現像剤Ｔが収容されている。該現像
剤Ｔはとトナー粒子ｔとキャリアとしての磁性粒子ｃと
の混合からなる二成分系現像剤である。キャリアとして
の磁性粒子ｃは例えば、粒径30〜100μｍ、好ましく
は、40〜80μｍ、抵抗値10⁷Ω・cm以上、好ましくは10⁸
Ω・cm以上のものがよく、例えばフェライト粒子（最大
磁化60emu/g）を樹脂コーティングした形態のものなど
が用いられ得る。

９はトナー貯蔵容器の一部であり、補給用トナーｔが
収容されている。該トナー貯蔵容器９は現像容器１と連
絡開口9aを介して連通している。現像容器１内のトナー
ｔは、現像容器１内に設けられ支軸10aを中心に矢示の
時計方向に回転駆動されるトナー粒子補給手段10によ
り、現像スリーブ２の方向へ逐次に寄せ移動される。

現像スリーブ２により保持された現像剤Ｔは現像スリ
ーブ２の回転に伴ない現像剤循環限定部材５の方向へ搬
送され、該部材５の下面5aにより規制ブレード４へ向う
分と、それとは反対方向へ向う分とに或る割合で振り分
けられる。そして規制ブレード４側へ向った分は該規制
ブレード４の下辺を通過する過程で層厚規制を受けて現
像容器１外へ現像スリーブ２面に磁気的に担持されて搬
出され、潜像保持体100と対向する現像部Ａを通過して
現像に供する。

一方、現像スリーブの回転により、既述の規制ブレー
ド４とは反対側に向った現像剤Ｔは、現像容器の底部に
設けられた磁性体薄板６の方向へ循環的に戻り移動する
流動過程等で、現像スリーブ２、部材５の下面5a面との
接触摩擦や、現像剤相互の流動混合摩擦を受けることに
よりトナー分が所定の極性に十分に帯電を受ける。

現像容器１内の現像剤Ｔは潜像保持体100の潜像の現
像に使用されるに伴なってトナーコンテンツが減少して
いくが、その減り分は下述するようなメカニズムで自己
制御的に補充されてトナーコンテンツは常に所定の許容
範囲レベルに自然に維持される。

すなわち、前述したように現像容器１内の現像剤Ｔは
現像スリーブ２の回転に伴ない現像スリーブ近傍に現像
スリーブと同方向に移動する移動層（流動層）を形成す
るが、現像スリーブ２から遠ざかるにしたがい磁気拘束
力が低減していくことにより該移動層の上にはほとんど
動かない静止層が形成される。

そしてトナー貯蔵容器９側から現像容器１側へ逐次に
補給されるトナーｔの、現像容器１内の現像剤Ｔ中への
取り込みは上記の移動層によって行われるが、その取り
込み量は移動層現像剤の上に存在する静止層現像剤中の
トナーコンテンツの増減によって該静止層現像剤の体積
が変化することで制御される。すなわち現像剤のトナー
コンテンツが増すと静止層現像剤の体積（量）が増して
移動層現像剤を覆ってしまい移動層へのトナーｔの取り
込みが減少する。また現像剤Ｔのトナーコンテンツが減
ると静止層現像剤の体積が減り移動層現像剤を覆う部分
が減るのでトナーを取り込み易くなる。

このような自己制御的のトナー取り込み量増減サイク
ルにより現像容器１内の現像剤Ｔのトナーコンテンツが
常に所定の許容範囲レベル（ほぼ一定レベル）に自然に
維持される。

［発明が解決しようとする課題］ このように、現像容器内において現像剤担持体たる回
転現像スリーブの面に磁気ブラシ状に磁気保持された現
像剤の移動層とその上の静止層の体積変化を利用した自
己制御的にトナーコンテンツ維持制御は、現像容器内の
現像剤が現像スリーブ長手に沿って各部均一に磁気保持
された状態が維持されることにより安定に保たれる。

しかし、画出し初期における現像装置の設置時には現
像剤が現像スリーブの長手方向に略均一に保持されてい
ても、現像スリーブの回転が進むことによって、現像容
器内壁（上記長手方向での両端）付近で現像スリーブに
保持された現像剤の動きは中央部のそれに比べて早く動
くようになり、中央部での現像剤は次第に増して行きそ
の動きが低下し、トナーの取り込みは悪くなって濃度薄
となってしまうという問題を生じていた。

本発明は、上述のような問題を解決し、現像スリーブ
の長手方向で現像剤を常に均一な濃度とし、良好な画像
を得られる現像装置を提供することを目的としてる。

［課題を解決するための手段］ 本発明のよれば上記目的は、 静止せる磁界発生手段が内蔵された回転部をもつ現像
剤担持体の面にトナー粒子とキャリアとしての磁性粒子
とを混合した現像剤を磁気保持させて潜像担持体の面と
対向する現像部へ搬送し潜像担持体の面の潜像を現像す
る現像装置において、 上記現像剤担持体に対する現像剤を収納した現像容器
と、 上記現像容器内へトナー粒子を補給するトナー粒子補
給手段部と、 現像剤担持体の面に対する塗布現像剤量を規制すべく
現像剤担持体に間隙を存して対向させて配設した現像剤
規制部材と、 上記現像剤規制部材に対して現像容器内方面側の位置
に配設された現像剤循環限定部材とを有し、 上記現像剤循環限定部材と現像剤規制部材と現像剤担
持体で囲まれる現像剤循環空間が、上記現像剤担持体の
長手方向の中央部で広く端部にて狭くなるように現像剤
循環限定部材の現像剤担持体からの間隔を中央部で大き
く端部で小さくした、 ことにより達成される。

［作用］ 以上のような本発明によると、現像スリーブの長手方
向の中央部での循環空間が広くなるために現像剤の流動
が改善されて、トナーも所定量だけ取り込まれるように
なって、現像剤は所定のトナーコンテンツを維持するよ
うになり、その結果、画像も上記長手方向で均一な良質
なものとなる。

［実施例］ 以下、添付図面にもとづき本発明の実施例を説明する
が、それに先立ち、本発明に至った経緯について述べて
おく。

現像剤が現像スリーブの長手方向中央部での動きが現
像容器内壁（上記長手方向両端）付近におけるよりも遅
くなり、その結果現像剤が詰まる傾向（以下「パッキン
グ状態」という。）を示す。そこで、この現象が、現像
容器内壁そのものの影響なのか、現像スリーブ内のマグ
ネットロールの端部によるものなのか、を明らかにする
ために次のような実験を行った。

現像剤循環限定部材（以下これを「キャリア返し」と
いう。）の現像スリーブと対向する面から前述の現像剤
面領域部分（現像剤の移動層と静止層のある部分）に非
磁性の薄板をスリーブ長手方向の数箇所に配設し、あた
かも現像容器内側壁がそこに存在しているようにして、
画像出しを行なうと、該薄板両脇２〜3cmの部分の画像
濃度が薄板間中央部に比べて濃く、現像剤の動きが速い
ことが判明した。これによって、容器内側壁近傍の方が
中央部に比べて濃度が出るのはスリーブ内マグネットの
端部ということではなく、壁際だからということである
といえる。そこで、壁際の現像剤の動きを観察すると、
現像剤は壁際に沿って下流側に動いて行き、規制ブレー
ド近傍までいくと、スリーブ長手方向中央部に僅かづつ
寄っていくのがわかる。それにより中央部の現像剤は次
第に増して動きが悪くなり、トナーの取り込みが悪く濃
度薄となるということが明らかになった。

そこで、本発明は以上の実験の結果にもとづいてなさ
れたものである。

第１図は、本発明の一実施例を示す断面図である。同
図において前述の第４図例装置と共通する構成部材部分
には同一の符号を付して再度の説明を省略する。

本実施例装置においても、キャリア返し５は第２図に
もよく示されているようにその底面が凹状にクラウニン
グされていて、キャリア返し５の現像スリーブ対向面
と、キャリア返しに配設している薄板部材12と磁力線集
中部材６と現像スリーブ３とによって囲まれた循環空間
は、現像スリーブ３の長手方向でみると、キャリア返し
５の中央部5bにおいて端部5aよりもクラウニングされて
いる分だけ広く形成されている。

このようにすることのよって、現像スリーブ３に磁気
保持されている現像剤の動きを長手方向に均一にするこ
とを可能となった。その理由としては以下のとおりであ
る。

現像スリーブに保持されている現像剤の動きは、上記
循環空間と現像剤の量（体積）、および現像スリーブ内
マグネットの磁力、磁極位置、現像スリーブ周速、現像
スリーブ表面性によってほぼ決定される。上記各条件の
中で、循環空間の体積と現像剤の量に着目し、その他の
条件は現像スリーブの長手方向に略均一であるとする
と、循環空間の体積が小さいときはその中の現像剤のパ
ッキング状態が強く現像剤の動きが悪く逆に体積が大き
くなると、その中の剤のパッキング状態が弱くなり、現
像剤の動きは良くなる。前述のとおり、現像容器内側壁
近傍の現像剤の動きは、従来のようにキャリア返しの現
像スリーブ対向面が長手方向に均一である場合は、中央
部に比べ動き易くなってしまう。そこで、本実施例のよ
うに側壁付近のキャリア返しの現像スリーブ対向面を現
像スリーブに近づけることにより包囲Ａの体積を狭くし
て現像剤の動きを低下せしめ、中央部との動きの差を少
なくし、長手方向に均一な画像得るのである。

次に、上記循環空間を中央部にて広くするためには、
第３図に示すような形態も可能である。すなわち、第３
図ではキャリア返し５の底面を段状にして両端が現像ス
リーブに近づくようにしたものである。これは、第２図
の場合に比し形状が単純になるにも拘らず同様の効果を
得る。

また本発明は前述した静止層を形成しないものにも適
用できる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、現像容器内側壁
近傍の現像剤の動きを、現像剤循環限定部材の形状を現
像スリーブの長手方向中央部で変化させることによって
中央部での現像剤の動きと略均一にすることができ、現
像スリーブ長手方向に略均一なトナーコンテンツを保て
るようになる。またキャリア返しに取り付けている薄板
の自由端の中央部に凹部を設けることによって中央部で
のトナーの取り込みを両端部より良くすることで現像剤
の動きが中央と端部で異なっていても長手方向に略均一
な濃度を出せるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例装置の断面図、第２図は第１
図における現像剤循環限定部材を示す斜視図、第３図は
第１図装置における現像剤循環限定部材の変形例を示す
斜視図、第４図は従来装置を示す断面図である。 １……現像容器 ２……現像剤担持体（現像スリーブ） ３……磁界発生手段（マグネットロール） ４……現像剤規制部材（規制ブレード） ５……現像剤循環限定部材 10……トナー粒子補給手段 12……薄板部材 ｃ……磁性粒子 ｔ……トナー粒子 Ｔ……現像剤

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】静止せる磁界発生手段が内蔵された回転部
   をもつ現像剤担持体の面にトナー粒子とキャリアとして
   の磁性粒子とを混合した現像剤を磁気保持させて潜像担
   持体の面と対向する現像部へ搬送し潜像担持体の面の潜
   像を現像する現像装置において、 上記現像剤担持体に対する現像剤を収納した現像容器
   と、 上記現像容器内へトナー粒子を補給するトナー粒子補給
   手段部と、 現像剤担持体の面に対する塗布現像剤量を規制すべく現
   像剤担持体に間隙を存して対向させて配設した現像剤規
   制部材と、 上記現像剤規制部材に対して現像容器内方面側の位置に
   配設された現像剤循環限定部材とを有し、 上記現像剤循環限定部材と現像剤規制部材と現像剤担持
   体で囲まれる現像剤循環空間が、上記現像剤担持体の長
   手方向の中央部で広く端部にて狭くなるように現像剤循
   環限定部材の現像剤担持体からの間隔を中央部で大きく
   端部で小さくした、 ことを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】現像剤循環限定部材には、現像剤規制部材
   に対して反対側面に、現像剤循環空間を形成する薄板部
   材が配設されていることとする請求項（１）に記載の現
   像装置。