JP2834747B2 - 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、乾式２成分現像剤を使用する現像装置に係
り、トナー補給領域と現像領域との間で定常的にサイク
ル搬送されるキャリアに対してトナーを補給し現像を行
なわせるようにした現像装置に関する。

［従来の技術］ 一般に、複写機などの各種画像形成装置に設けられて
いる乾式２成分現像剤を使用する現像装置においては、
撹拌ローラー、搬送スクリユー、撹拌セパレーターなど
の各種撹拌機構が大型の現像タンク内に配置されてい
る。そしてトナーホッパー側から現像タンク内に補給さ
れたトナーが上記各種撹拌機構によってキャリアと十分
に撹拌された後、現像スリーブなどを含む現像剤担持体
に補給供給され、上記現像スリーブの表面上に現像剤が
穂立ちされて磁気ブラシが形成されるようになされてい
る。この磁気ブラシの穂高さすなわち現像剤の量はドク
ターの穂切り作用によって一定状態に規制されるように
なっている。

一方感光体などからなる潜像担持体上には画像に対応
する静電潜像が形成され、現像領域において上記静電潜
像に磁気ブラシの穂が接触されることにより静電潜像に
トナーが供給されて現像が行なわれ、これにより可視像
が得られるようになっている。現像動作が終了される
と、磁気ブラシを構成する現像剤は現像タンク内に掻き
落され、再び前記撹拌ローラーなどの撹拌機構によって
混合・撹拌され、つぎの現像サイクルに供せられるよう
になっている。

このように乾式２成分現像剤には十分な撹拌および混
合を施す必要があるが、それはトナー濃度の均一性を保
つとともに、トナーの帯電を良好に行なわせるなどの理
由によるものである。しかして乾式２成分現像剤を用い
る従来の現像装置においては、安定した画像品質を得る
ことができるという利点はあるが、そのためには現像剤
の十分な撹拌・混合を行なわねばならない。そして十分
な撹拌・混合を行なわせるには上述したような種々の撹
拌機械を必要とするとともに、十分な現像剤流路を形成
するためのスペースを要し、このため装置全体が大型化
あるいは重量化されてしまうという問題がある。

このような問題を解消するため、２成分現像剤を１成
分現像剤と類似の方式で使用し、現像装置の小型化およ
び軽量化を図るようにした現像装置が提案されている。
この小型化された現像装置においては、一定方向に回転
移送される現像スリーブ表面上に磁石体から発せられる
磁界によってキャリアが常時穂立ちされるとともに、こ
のキャリアが、上記現像スリーブの搬送作用にもなって
トナー補給域と現像領域との間で常時的にサイクル搬送
されている。またローラー体などからなるトナー補給手
段がトナー補給領域において上記キャリアに接触される
ように配置されている。そしてトナー蓄積部内のトナー
が摩擦作用などによって帯電されながら上記トナー補給
手段から現像スリーブ上のキャリアに補給されて磁気ブ
ラシが形成されるようになっている。この磁気ブラシの
現像剤穂は、トナー補給領域から現像領域に搬送されて
節電潜像に接触されこのとき磁気ブラシ中のトナーが現
像動作に供されてトナー可視像が得られることとなる。

［発明が解決しようとする課題］ ところがこのように撹拌機構をなくすことにより小型
軽量化を図った現像装置においては、トナー補給手段と
現像剤担持体との対向領域であるトナー補給領域に現像
剤の滞留部分すなわち剤溜り部が生じる傾向がある。そ
してこの剤溜り部によって現像剤担持体による現像搬送
作用に支障を来たし、現像剤担持体上の現像剤が現像領
域に向かって送り出されて行かなくなり、現像剤担持体
側に補給されるべきトナーがトナー補給手段側にまとわ
りついて、再びトナー蓄積部内へ逆流されてしまうこと
がある。

このような問題を解消するために、ドクターと現像剤
担持体との間隔すなわちドクターギャップ量をトナー補
給手段と現像剤担持との間隔すなわちトナー補給ギャッ
プ量と同じかやや広めに設定して現像剤の通過性を向上
させようとすることが考えられている。しかしながらこ
のような構成を採用した場合においても、トナー補給手
段と現像剤担持体との間に印加されているトナー補給用
のバイアス電圧によってキャリア粒子がトナー補給手段
側に吸着されてしまうことを防止することはできない。
このうようなキャリア粒子のトナー補給手段側への付着
が生じると、キャリア粒子とともにトナーもトナー補給
手段上に付着されてしまい、その結果現像剤の逆流を同
様に生じることとなる。

そこで本発明は、定常的にサイクル搬送されるキャリ
アを備え２成分現像剤を１成分現像剤と類似の方式で使
用することによって小型化および軽量化を図るようにし
た現像装置において、現像剤担持体に対する補給トナー
の逆流を防止して良好なトナー補給動作を行なわせるこ
とができ、一層良好な画像を形成することができるよう
にした現像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］ 上記目的を達成するため本発明は、磁石体を現像スリ
ーブ内に備え一定方向に回転駆動される現像担持体と、
この現像担持体の磁石体によって現像スリーブ表面上に
穂立ちされトナー補給領域と現像領域との間で定常的に
サイクル搬送されるキャリアと、上記トナー補給領域に
てキャリアに対し帯電トナーを補給し磁気ブラシを形成
するトナー補給手段とを備えてなり、上記磁石体に設け
られている複数の磁極のうちトナー補給領域に対向され
るように配置される補給磁極の両端磁極部どうしを結ぶ
磁石中心線が、トナー補給領域内を通過して現像スリー
ブの回転中心とトナー補給手段の移送中心とを結ぶ基線
上よりトナー補給手段の移送方向上流側に位置される構
成を有している。

［作用］ このような構成を有する手段においては、まず現像剤
担持体上に穂立ちされ定常的に保持されながら搬送され
ているキャリアに対しトナー補給手段から帯電トナーが
送給されて現像担持体上に磁気ブラシが形成される。

このときトナー補給領域に対向されるように配置され
る補給磁極のの両端磁極部どうしを結ぶ磁石中心線がト
ナー補給領域の上流側に位置させるため、トナー補給領
域における所定上流側部分で現像剤が磁極により穂立ち
され、キャリアに対する磁気的拘束力が十分に存在して
いる領域内でトナー補給動作が行なわれるようになって
いる。したがって現像剤担持体とトナー補給手段との間
に形成されているトナー補給用の電界あるいはトナー補
給手段におけるトナーに対する電気的吸引力にかかわら
ず、トナー補給手段上へのキャリア付着現象あるいはト
ナーの再付着現象が有効に防止されるようになってい
る。

このようにして形成された磁気ブラシは現像領域に送
り込まれ、該現像領域内に搬入された磁気ブラシの現像
剤穂が潜像担持体の表面に形成されている静電潜像に接
触されることによって現像動作が行なわれることとな
る。

［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。

第４図に示されるように、潜像担持体としての感光体
ドラム１が図示を省略した駆動機構によって矢印方向す
わなち時計回りの方向へ回転駆動されている。この感光
体ドラム１は例えば有機感光体（OPC）から形成されて
おり、図示を省略した帯電チャージャーによって所定の
電位（例えば−780V）に一様に初期帯電されるようにな
っている。

さらに上記感光体ドラム１の近傍には、現像装置２が
近接配置されている。この現像装置２の現像ケーシング
３内には現像材担持体としての円筒状部材からなる現像
スリーブ４が設けられており、この現像スリーブ４の一
部は、上記現像ケーシング３に設けられている開口部か
ら感光体ドラム１側に向かって露出されている。上記現
像スリーブ４は、アルミニウムなどの非磁性体を中空円
筒状に形成してなるものであり、図示を省略した駆動機
構によって矢印方向すなわち反時計回りの方向へ回転駆
動されているとともに、感光体ドラム１に対して一定の
ギャップをもって対向するように配置されている。そし
てこの現像スリーブ４と感光体ドラム１との対向部分に
現像領域が形成されるようになっている。

一方上記現像スリーブ４の内部には、後述するように
複数の異なる磁極が交互に配置されてなる現像磁石体５
が一定位置に固定される状態で設けられている。そして
この現像磁石体５の各磁極から発せられる磁力によって
上記現像スリーブ４の外表面上に磁性のキャリアとトナ
ーとからなる磁気ブラシＢが穂立ちされるようになって
いる。この磁気ブラシＢは、上記現像スリーブ４の回転
駆動にともなって同方向すわなち反時計回りの方向に移
動されるようになっている。この場合磁気ブラシＢを構
成するキャリア粒子は現像スリーブ４から剥離されるこ
となく常時穂立ちされて定常的にサイクル搬送されてお
り、この定常的なキャリアに対して後述するトナー補給
領域にてトナーが補給されるとともに現像領域でトナー
が消費されるようになっている。また上記現像スリーブ
４には、電源回路６から所定の現像バイアス電圧VS（例
えば−450V）が印加されている。なお最終的な現像バイ
アス値は原稿濃度あるいは使用者の好みに対応して定め
られることとなる。

また前記現像領域の反対側の領域すなわち現像スリー
ブ４の後方側領域には、トナー補給手段としてのトナー
補給ローラー７が上記現像スリーブ４に所定のギャップ
をもって対向するように設置されており、このトナー補
給ローラー７と現像スリーブ４との対向領域にトナー補
給領域が形成されるようになっている。さらにこのトナ
ー補給ローラー７の後方側斜め上方領域には、新規トナ
ーを蓄えるトナーホッパー８が前記現像ケーシング３に
対して一体的に連設されている。上記トナー補給ローラ
ー７は、その一部がトナーホッパー８の出口部分に露出
するようにして設けられており、このトナーホッパー８
側への露出部分が常時蓄積トナーに接触されながら図示
を省略した回転駆動機構によって矢印方向すなわち反時
計回りの方向に回転駆動されている。そして上述したよ
うに定常的にサイクル搬送されているキャリアに対し、
上記トナーホッパー８内に蓄えられている新規トナーが
トナー補給ローラー７の移送作用によって補給され、こ
れにより磁気ブラシＢが形成されるようになっている。
上記トナー補給ローラー７は、図示を省略した制御装置
により現像領域におけるトナー消費量に対応して間欠的
に回転駆動されている。このようなトナー補給ローラー
７としては、NBR（ニトリルゴム）もしくはシリコンな
どのゴム類やテフロンなどの樹脂材から全体もしくは表
層部分が形成されてなるもの、あるいはアルミニウム、
ステンレスなどからなる金属ローラー体から形成されて
なるものなどが採用される。また該トナー補給ローラー
７に対しては、トナー補給用の所定バイアス電圧VH（例
えば−600V）が電源回路９から印加されている。

さらにまた上記トナー補給ローラー７の表面上には、
トナー層規制ブレード11の一端縁部がトナー補給ローラ
ー７の軸方向に向かってほぼ均一状態となるように圧接
されている。一方このトナー層規制ブレード11の基板縁
部分は上記トナーホッパー８の出口開口縁部分に固定さ
れている。そしてこのトナー層規制ブレード11によって
前記トナー補給ローラー７上のトナー粒子が均一薄層状
に被着されるとともに、トナー粒子の摩擦帯電が行なわ
れるようになっている。このようなトナー層規制ブレー
ド11の材質としては、炭素鋼などの薄板金属やシリコン
などのゴムあるいはテフロンなどの樹脂のように適度の
弾性を有する材料が採用されている。

上記トナーホッパー８の出口開口部分には、トナー補
給ローラー７の表面部に所定の食い込み量をもってトナ
ー供給ローラー12が設置されている。このトナー供給ロ
ーラー12は、金属性の芯金に対してカーボン分散などの
導電性処理が施された発泡ウレタンを巻きつけてなるス
ポンジローラー体などから形成されており、トナーホッ
パー８内のトナーをトナー補給ローラー７に対して摩擦
帯電させながらしかもむらなく付着させるようになって
いる。またこのトナー供給ローラー12は、図示を省略し
た回転駆動機構によって矢印方向すなわち反時計回りの
方向に回転駆動されている。

また上記トナーホッパー８の出口開口部分に設けられ
ているトナー層規制ブレード11の反対側部分には、現像
ケーシング３内へトナーが流出していくのを防止するよ
うに板状のシール部材13がトナー補給ローラー７の表面
に圧接状態に設けられている。このシール部材13はマイ
ラーから形成されている。

つぎに前記磁気ブラシＢの移送方向において現像領域
の上流側直前部分には、現像領域へ送り込まれる現像剤
の量すなわち磁気ブラシの穂の高さを調整する現像剤制
御部材としてのドクターブレード15が現像スリーブ４の
表面に対して一定のギャップを形成するように設置され
ている。このドクターブレード15の上流側部分には、該
ドクターブレード15によって掻き落された余剰現像剤の
いわゆる剤溜りが形成されるようになっている。

さらに上記剤溜り領域すなわちドクターブレード15と
トナー補給領域との間の領域には、磁気ブラシＢを構成
する現像剤を撹拌してトナー濃度を画像形成幅方向（第
４図図面垂直方向）に均一化させる第１スクリュー16お
よび第２スクリュー17が磁気ブラシＢの移送方向に向か
って順に並設されている。上記第２スクリュー17は、ド
クターブレード15の直前部分において現像スリーブ４に
近接するように配置されており、その回転軸17aには現
像剤を図面奥側から手前側図面手前側から奥側へ送る螺
旋状体17bが装着されている。一方上記第１スクリュー1
6は、前記第２スクリュー17のやや上流側に配置されて
おり、その回転軸16aには現像剤を図面手前側から奥側
へ送る螺旋状体16bが装着されている。さらに上記螺旋
状体16bは、現像スリーブ４側に対面される部分が断面
Ｕ字状のスクリューカバー16cにより覆われている。こ
のスクリューカバー16cの図面手前側の端部部分および
奥側の端部部分には、図示を省力した開口部がそれぞれ
切欠き形成されており、それらの各開口部から現像剤が
出入りされることによって循環が行なわれるようになっ
ている。

一方前記現像スリーブ４内に配置されている現像磁石
体５には、現像領域に対向されるようにして設けられて
いる現像主極5aのほかに、トナー補給領域に対向するよ
うにして設けられている補給磁極5bおよび現像後の領域
部分に設けられている搬送用磁極5c,5d,5eが備えられて
いる。なお前記第１スクリュー16および第２スクリュー
17が配置されている現像前の領域部分には磁極が設けら
れていない。

これら複数の磁極のうちトナー補給領域に対向される
ように配置されている補給磁極5bはトナー補給領域の上
流側に対向されるように配置されている。すなわち特に
第１図に示されるように、上記補給磁極5bの両端磁極部
どうしを結ぶ磁石中心線L₁は、前記現像スリーブ４の回
中心O₄とトナー補給ローラー７の回転中心O₇とを結ぶ基
線L₂に対して、トナー補給ローラー７の移送方向上流側
にほぼ平行に所定量ずらされている。そしてそのずらし
量は、上記現像スリーブ４の回転中心O₄と補給磁極5bに
おける現像スリーブ４側近接磁極部（Ｎ極）の中心部と
を結ぶ線L₃が、上記基線L₂に対して６゜の角度をなすよ
うに設定されている。このときの上記補給磁極5bのほか
他の各磁極5a,5c,5dにより形成される磁力分布が第２図
に示されている。

第４図に戻って、上述のような現像装置２に隣接し
て、感光体ドラム１上に形成されたテストパターン可視
像におけるトナー濃度を検知するための濃度検出素子18
が、感光体ドラム１の表面に近接するようにして設けら
れている。この濃度検出素子18は、例えばフォトセンサ
ーから形成されるものである。そして該濃度検出素子18
から出力されるトナー濃度信号は、図示を省略した制御
装置に送られて基準濃度と比較され、濃度不足と判断さ
れた場合には該制御装置から前記トナー補給ローラー７
の駆動機構に回転駆動信号が送られるようになってい
る。

このような実施例における装置では、まずトナーホッ
パー８内のトナーがトナー供給ローラー12の回転によっ
てトナー補給ローター７に供給され表面上に保持され
る。このトナー補給ローラー７上に保持されたトナー
は、トナー層規制ブレード11により均一薄層化されなが
ら摩擦帯電される。そして現像スリーブ４上に定常的に
保持され搬送されているキャリアに対して上記トナー補
給ローラー７上のトナーが所定のトナー補給用のバイア
ス電圧VHによって送給され磁気ブラシＢが形成される。

このときトナー補給領域に対向配置される補給磁極5b
は、トナー補給領域の上流側に所定量ずらされるように
位置されているため、トナー補給領域の所定量上流側部
分で上記補給磁極5bによって現像スリーブ４上に現像剤
が穂立ちされることとなる。したがってキャリアに対す
る磁気的拘束力が十分に存在してる領域内でトナーの補
給動作が行われることとなり、現像スーリブ４とトナー
補給ローラー７との間に形成されているトナー補給用の
電界あるいはトナー補給ローラー７におけるトナーに対
する電気的吸引力にかかわらず、トナー補給ローラー７
上へのキャリア付着あるいはトナーの再付着現象が有効
に防止されるようになっている。

なおこの場合第５図（ａ）および（ｂ）に示されるよ
うに、上記補給磁極5bをトナー補給領域の下流側に移動
（第５図（ａ）は平行移動、第５図（ｂ）は回動移動）
させることとすると、トナー補給領域の直前部分で現像
剤が穂立ちされることとなり、キャリアの磁気的拘束力
よりも現像剤担持体とトナー補給手段との間に形成され
る電界あるいはトナー補給手段上のトナーに対する電気
的吸引力が強くなってしまう。その結果トナー補給ロー
ラー７上にキャリアおよびトナーが付着されてしまい、
トナーホッパー８内にキャリアが侵入されトナーの逆流
を生じてしまうこととなる。

このようにして形成された磁気ブラシＢは、現像領域
に向かって搬送されていくが、その途中で、第１スクリ
ュー16および第２スクリュー17によって現像スリーブ４
の軸方向に往復撹拌され、これにより磁気ブラシＢ中の
トナー分布が軸方向に均一化されることとなる。撹拌が
行なわれた後の磁気ブラシ７は、ドクターブレード15に
よって量規制された後現像領域に送り込まれ、該磁気ブ
ラシＢの穂が感光体ドラム１の表面に形成されている静
電潜像に接触させて現像動作が行なわれるようになって
いる。

第３図（ａ）に示される実施例においては、トナー補
給領域に対向させるように配置されている補給磁極5bが
トナー補給領域の中央部に対向されるように配置されて
いる。すなわち上記補給磁極5bの両端磁極部どうしを結
ぶ磁石中心線L₁が、前記現像スリーブ４の回転中心O₄と
トナー補給ローラーの回転中心O₇とを結ぶ基線L₂と一致
するように配置されている。

また第３図（ｂ）に示される実施例においては、補給
磁極5bが扇形状に形成されているとともに、この扇形状
の補給磁極5bが現像スリーブ４の回転中心O₄を中心にし
てトナー補給領域の上流側に所定角度にわたって回動移
動されている。本実施例における補給磁極5bのずらし角
度は、前述した基線L₂に対して６゜の角度をなすように
設定されている。

さらに第３図（ｃ）に示される実施例においては、扇
形状の補給磁極5bが上記基板L₂と一致するように配置さ
れており、トナー補給領域の中心部に補給磁極5bが対向
されるように放置されている。

このような第３図（ａ），（ｂ），（ｃ）にそれぞれ
示される各実施例においても、上述した第１の実施例と
同様な作用・効果を得ることができる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明は、現像スリーブ表面上に穂
立ちされトナー補給領域と現像領域との間で定常的にサ
イクル搬送させるキャリアおよび上記キャリアに付着さ
れるトナーがトナー補給領域において現像スリーブ上に
十分な力で保持されるように、トナー補給領域に対向さ
れるように配置される補給磁極の両端磁極部どうしを結
ぶ磁石中心線を、トナー補給領域内を通過して、上記現
像スリーブの回転中心とトナー補給ローラーの回転中心
とを結ぶ基線上よりトナー補給ローラー回転方向上流側
に位置させることとしたから、定常的にサイクル搬送さ
せるキャリアを備え２成分現像剤を１成分現像剤と類似
の方式で使用することによって小型化および提供化を図
るようにした現像装置において、トナー補給領域におけ
るトナー補給手段へのキャリア付着およびトナーの再付
着をなくすことができ、トナーおよびキャリアの逆流を
防止して良好なトナー補給動作を行なわせることがで
き、一層良好な画像を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における補給磁極の配置位置
を表わした模式的側面説明図、第２図は現像磁石体の各
磁極による磁力分布を表わした線図、第３図（ａ），
（ｂ），（ｃ）は本発明の他の実施例における補給磁極
の配置位置を表わした模式的側面説明図、第４図は本発
明を適用する現像装置の全体を表わした縦断面説明図、
第５図（ａ），（ｂ）は補給磁極を本発明とは逆の方向
にずらした場合を表わした模式的側面説明図である。 １……感光体ドラム、２……現像装置、４……現像スリ
ーブ、５……現像磁石体、5b……補給磁極、７……トナ
ー補給ローラー。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁石体を現像スリーブ内に備え一定方向に
   回転駆動される現像剤担持体と、この現像剤担持体の磁
   石体によって現像スリーブ表面上に穂立ちされトナー補
   給領域と現像領域との間で定常的にサイクル搬送される
   キャリアと、上記トナー補給領域にてキャリアに対し帯
   電トナーを補給し磁気ブラシを形成するトナー補給手段
   とを備えてなり、 上記磁石体に設けられる複数の磁極のうちトナー補給領
   域に対向されるように配置される補給磁極は、その両端
   磁極部どうしを結ぶ磁石中心線が、上記トナー補給領域
   内を通過して上記現像スリーブの回転中心とトナー補給
   手段の移送中心とを結ぶ基線上よりトナー補給手段の移
   送方向上流側に位置されていることを特徴とする現像装
   置。