JP3457201B2 - 電子写真方式の現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、レーザプ
リンタ、ファクシミリなどに係り、特に電子写真方式の
技術を用いた画像形成装置の反転現像の現像装置に関す
るものである。 【０００２】 【従来の技術】従来の技術を図４を用いて説明すると、
感光体ドラム１の周表面には静電潜像が形成されてお
り、当該静電潜像は露光部と非露光部であり、本先行技
術の実施形態においては、現像域での露光部の電位は＋
５０Ｖ近くであり、非露光部は＋７００Ｖ程度であり、
当該それぞれの電位は当該感光体１の性能（帯電性能、
暗減衰、残留電位など）によりほぼ決定される。この静
電潜像に対して第１のスリーブ部材５１の周表面の現像
剤及び第２のスリーブ部材６１の周表面の現像剤を適用
してトナー像を形成する。これは第１のスリーブ部材５
１の表面の現像剤のプラス帯電したトナーの電荷と第１
のスリーブ部材５１に印加されているプラスバイアスと
の斥力により、前記静電潜像のうち露光部にトナーが飛
ばされ、当該露光部をトナー像とし、さらに前記第２の
スリーブ部材６１の表面の現像剤のプラス帯電したトナ
ーの電荷と前記第２のスリーブ部材６１に印加されてい
るプラスバイアスとの斥力により、前記静電潜像をトナ
ー像にしたもののうち露光部にトナーが飛ばされ、より
はっきりとしたトナー像を形成する。静電潜像のうち非
露光部にトナー像が形成されないのは、当該非露光部の
表面電位がおよそ＋７００Ｖあり、前記第１のスリーブ
部材５１および前記第２のスリーブ部材６１に印加され
ているバイアスはおよそ＋６００Ｖであり、前記第１の
スリーブ部材５１および前記第２のスリーブ部材６１の
現像剤中のプラス帯電したトナーは、前記感光体ドラム
１の非露光部から前記第１のスリーブ部材５１および前
記第２のスリーブ部材６１方向への電界により、前記第
１のスリーブ部材５１および前記第２のスリーブ部材６
１の方向へ力が働き前記感光体ドラム１方向には付着す
るための力がないからである。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の方法によれば、前記静電潜像の露光部の電位と前記
第１のスリーブ部材５１及び前記第２のスリーブ部材６
１に印加されているバイアスの電位との電位差が少なく
なり、画像濃度を濃くするためには障害となっていた。
仮に前記バイアスを非露光部の表面電位と同じ＋７００
Ｖを印加すると、静電潜像のうち露光部の画像濃度は、
当該露光部の電位とスリーブに印加されてバイアスの電
位差が大きくなるため濃い画像となるが、非露光部の画
像濃度は当該非露光部の電位と前記第１のスリーブ部材
５１および前記第２のスリーブ６１に印加されてバイア
スの電位差がなくなり、前記第１のスリーブ部材５１お
よび前記第２のスリーブ６１上の現像剤のトナーは前記
感光体ドラム１からの電気的な斥力がなくなるため、本
来トナー像が形成されてはいけない前記感光体ドラム１
の周表面部分に若干の量のトナーが付着し、カブリ画像
となる。 【０００４】 【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するために、現像ハウジングと；現像剤攪拌搬送手
段と；現像剤規制手段と；当該現像ハウジング内に感光
体ドラムと平行に配設され前記現像域において前記感光
体ドラムの周表面の回転移動方向に対して逆方向に回転
移動する第１のスリーブ部材と当該第１のスリーブ部材
内に配設された第１の磁石により構成される第１の現像
ローラと；前記第１のスリーブ部材に第１の現像バイア
スを印加する第１の現像バイアス印加手段と；前記第１
の現像ローラに対して前記感光体ドラムの回転移動方向
の下流側において前記感光体ドラムの周表面の回転移動
方向に対して順方向に回転移動する第２のスリーブ部材
と当該第２のスリーブ部材内に配設された第２の磁石に
より構成される第２の現像ローラと；前記第２のスリー
ブ部材に第１の現像バイアスを印加する第２の現像バイ
アス印加手段と；現像剤返送案内板と；トナー供給手段
と；で構成され、前記現像ハウジングは、内部に前記現
像剤攪拌搬送手段のある攪拌槽と、前記第１の現像ロー
ラと前記第２の現像ローラを内部にもつ現像槽を形成
し、現像剤は当該攪拌槽と当該現像槽を循環しており、
前記現像剤攪拌搬送手段は、キャリア粒子とトナーとか
らなる現像剤を攪拌しつつ前記第２の現像ローラ側に搬
送し、前記現像剤規制手段は、前記第２のスリーブ部材
により汲み上げられた現像剤の層厚を規制し、前記第２
の現像ローラは、前記第１の磁石の磁極および前記第１
のスリーブ部材の回転移動により、前記第２のスリーブ
部材の周表面に前記現像剤攪拌搬送手段から搬送されて
くる現像剤を磁気的に吸着保持し、前記現像剤規制手段
により汲み上げられる現像剤の量を規制され、前記第２
のスリーブ部材の周表面に吸着保持された現像剤の一部
を前記第１のスリーブ部材の周表面に受け渡し、前記第
２のスリーブ部材の前記第１のスリーブ部材に受け渡さ
れない残りの現像剤を、前記第２のスリーブ部材と前記
感光体ドラムの形成する第２の現像域に送り、前記感光
体ドラムの周表面の静電潜像に当該現像剤を適用してト
ナー像を形成し、その後現像剤を前記現像ハウジング内
に返し、前記第１の現像ローラは、前記第１の磁石の磁
極および前記第１のスリーブ部材の回転移動により、受
け渡された現像剤を前記第１のスリーブ部材と前記感光
体ドラムの形成する第１の現像域に送り、前記感光体ド
ラムの周表面の静電潜像に当該現像剤を適用してトナー
像を形成し、その後前記現像剤返送案内板に現像剤を受
け渡し、前記現像剤返送案内板は、前記第１のスリーブ
部材から受け渡された現像剤を前記ハウジング内の前記
現像剤攪拌搬送手段の上流側に返し、前記トナー供給手
段は、現像剤のトナーとキャリアの比率を所定の値に維
持するために、トナーを前記現像ハウジング内に補給す
る、という電子写真方式の反転現像の現像装置におい
て、前記第１のスリーブ部材に印加される第１のバイア
ス電圧は前記感光体ドラム１の前記静電潜像の非露光部
の電位とほぼ同電位であって、かつ前記第２のスリーブ
部材に印加される第２のバイアス電圧は前記第１のバイ
アス電圧より５０Ｖ乃至１５０Ｖグランドレベルに近い
ことを特徴とする電子写真方式の反転現像の現像装置を
提供する。 【０００５】 【作用】前記第１のスリーブ部材には、第１の現像領域
でカブリが若干発生する程度まで電界強度のある現像バ
イアスの設定とし、充分に画像濃度を出したあと、前記
第２のスリーブ部材には、第２の現像領域では、前記第
１の現像領域で発生したカブリを除去する程度の電界強
度のある現像バイアスの設定とすることにより、画像濃
度は高くかつカブリのない良好な画像をえることができ
る。 【０００６】 【発明の実施形態】本発明の一実施形態が採用される両
面印字可能な印刷装置を図１に基づいて説明する。同図
面において、まず各構成要素の説明をすると、 【０００７】感光体ドラム１は、当該現像プロセスに至
るまでに、帯電、露光のプロセスを経ており、周表面に
静電潜像を形成されたものが回転移動している。 【０００８】現像ハウジング２は、現像装置本体の筐体
であり、当該現像装置の構成要素を所定の位置関係に維
持し、かつ現像剤の槽である。材質は一般的にガラス繊
維を含む樹脂などを用い寸法精度を出している。 【０００９】現像剤攪拌搬送手段３は、攪拌パドルやス
パイラルを用い、キャリア粒子とトナーとからなる現像
剤を攪拌、搬送することにより、摩擦帯電を起こしトナ
ーを帯電させている。 【００１０】現像剤規制手段４は、第２のスリーブ部材
６１と所定の間隙をもって位置する端部を有し、当該第
２のスリーブ部材６１の周表面を搬送される現像剤の層
厚を規制する役割をもつ、いわゆる穂切り板である。材
質は耐摩耗性、トナー付着の予防を考慮して、ステンレ
ス、真鍮、アルミ合金などの金属が用いられる。層厚の
設定は精度を必要とするため、本実施形態では補助板４
１に固定することにより微調整を可能としている。 【００１１】第１の現像ローラ５は、前記現像ハウジン
グ２内に前記感光体ドラム１と平行に配設され、前記感
光体ドラム１の周表面の回転移動方向に対して逆方向に
回転移動する第１のスリーブ部材５１と当該第１のスリ
ーブ部材内に配設された第１の磁石５２により構成され
る。当該第１のスリーブ部材５１は周表面に現像剤を吸
着搬送し、当該第１のスリーブ部材５１と前記感光体ド
ラム１の形成する第１の現像域に送り、前記感光体ドラ
ム１の周表面の静電潜像に当該現像剤を適用してトナー
像を形成する。ここで当該第１のスリーブ部材５１には
適当な現像バイアスが印加されており、前記感光体ドラ
ム１を対向電極とする電界を形成することにより前記感
光体ドラム１の周表面の静電潜像をトナー像にしてい
る。当該第１のスリーブ部材５１の材質は一般的にはア
ルミ合金が使われ、その周表面は現像剤の搬送性能の向
上を考慮してロレット加工やサンドブラスト処理、ワイ
ヤーブラシ処理を施されている。前記第１の磁石５２は
ラジアル方向に多極の磁極を有し当該磁極の役割は後の
現像剤の流れで説明する。当該第１の磁石５２の材質は
フェライト系の永久磁石（焼結やバインダ磁石）を用い
る。 【００１２】第２の現像ローラ６は、前記現像ハウジン
グ２内に前記感光体ドラム１と平行に配設され、前記感
光体ドラム１の周表面の回転移動方向に対して順方向に
回転移動する第２のスリーブ部材６１と当該第２のスリ
ーブ部材内に配設された第２の磁石６２により構成され
る。当該第２のスリーブ部材６１は周表面に現像剤を吸
着搬送し、当該第２のスリーブ部材６１と前記感光体ド
ラム１の形成する第２の現像域に送り、前記感光体ドラ
ム１の周表面の静電潜像に当該現像剤を適用してトナー
像を形成する。ここで当該第２のスリーブ部材５１には
適当な現像バイアスが印加されており、前記感光体ドラ
ム１を対向電極とする電界を形成することにより前記感
光体ドラム１の周表面の静電潜像をトナー像にしてい
る。当該第２のスリーブ部材６１の材質は一般的にはア
ルミ合金が使われ、その周表面は現像剤の搬送性能の向
上を考慮してロレット加工やサンドブラスト処理、ワイ
ヤーブラシ処理を施されている。前記第２の磁石６２は
ラジアル方向に多極の磁極を有し当該磁極の役割は後の
現像剤の流れで説明する。当該第２の磁石６２の材質は
フェライト系の永久磁石（焼結やバインダ磁石）を用い
る。なお後で述べる本実施形態において現像剤の流れに
関係する前記第１の磁石５２、前記第２の磁石６２のそ
れぞれの磁極のＮ、Ｓの極性はすべて逆の極性であって
もよいことは言うまでもない。 【００１３】現像剤返送案内板７は前記第１のスリーブ
部材５１から受け渡された現像剤を、前記現像ハウジン
グ２の前記攪拌搬送手段３の上流側に返送する役割を持
ち、前記第１のスリーブ部材５１の上部から前記現像ハ
ウジング２の前記攪拌搬送手段３の上流側に傾斜した板
である。当該現像剤返送案内板７は現像剤が流れる面に
リブ（図示していない）を有しており、現像剤の流れを
整流している。材質は樹脂、ステンレスなどで特に問題
にしていない。 【００１４】トナー濃度検出手段８は透磁率センサーを
用いており、設置個所はトナーとキャリア粒子が充分に
攪拌、混合された現像剤が流れている箇所であればどこ
でもよい。 【００１５】トナー供給手段９は、ホッパー９１、トナ
ー補給ローラ９２などで構成され、トナー補給モータを
回転させることにより前記トナー補給ローラを回転さ
せ、下部の開口部より前記現像ハウジング２の前記現像
剤攪拌搬送手段３の上流側にトナーを落下させている。
前記トナー濃度検出手段８で測定された現像剤のトナー
濃度を設定されたトナー濃度を比較することにより、測
定されたトナー濃度が設定されたトナー濃度より低い場
合にトナーを補給し、測定されたトナー濃度が設定され
たトナー濃度より高くなった時点でトナー補給を止める
という制御をおこなっている。 【００１６】次に、現像剤の流れを説明すると、まず現
像剤は前記現像剤攪拌搬送手段３により攪拌されつつ前
記第２の現像ローラ側に搬送され、当該現像剤攪拌搬送
手段３により搬送される現像剤は前記第２の磁石の汲み
上げ磁極Ｓ２１により、前記第２のスリーブ部材６１の
周表面に磁気的に吸着保持され、前記現像剤規制手段４
により汲み上げられる現像剤の量は規制され、さらに前
記第２の磁石６２の分配磁極Ｎ２２と当該分配磁極Ｎ２
２と対向する位置にある当該第２の磁石５１の分配磁極
Ｓ１１の極性の異なる前記第１の磁石５２の分配磁極Ｓ
１１により、前記第２のスリーブ部材６１の周表面に吸
着保持された現像剤の一部は前記第１のスリーブ部材５
１の周表面に受け渡される。続いて前記第２のスリーブ
部材６１の前記第１のスリーブ部材５１に受け渡されな
い残りの現像剤は、前記第２のスリーブ部材６１の回転
移動と前記第２の磁石６２の主極Ｓ２２と前記第２の磁
石６２の分配極Ｎ２２のつくる磁界により、前記第２の
スリーブ部材６１と前記感光体ドラム１の形成する第２
の現像域に送られ、当該第２の現像域では現像剤は前記
第２の磁石６２の主極Ｓ２３により穂立ちを形成し、前
記感光体ドラム１の周表面の静電潜像に当該現像剤を適
用してトナー像を形成する。その後現像剤は前記第２の
スリーブ部材６１の回転移動と前記第２の磁石６２の主
極Ｓ２３と前記第２の磁石６２の引き剥がし極の上流側
の磁極Ｎ２４のつくる磁界により、前記第２の磁石６２
の隣接する同一極性の引き剥がし磁極Ｎ２４，Ｎ２５の
反発磁界を形成する箇所に搬送され、当該反発磁界によ
り、前記第２のスリーブ部材６１への吸着される磁気的
な拘束力を失い前記現像ハウジング１内に返される。一
方、前記第２の磁石６２の分配磁極Ｎ２２と当該分配磁
極Ｎ２２と対向する位置にある当該第２の磁石６２の分
配磁極Ｎ２２との極性の異なる前記第１の磁石５２の分
配磁極Ｓ１１により受け渡された現像剤は、前記第１の
スリーブ部材５１の回転移動により前記第１のスリーブ
部材５１と前記感光体ドラム１の形成する第１の現像域
に送られ、当該第１の現像域では現像剤は第１の磁石５
１の主極Ｎ１２により穂立ちを形成し、前記感光体ドラ
ム１の周表面の静電潜像に当該現像剤を適用してトナー
像を形成する。その後現像剤は前記第１のスリーブ部材
５１の回転移動と前記第１の磁石５２の主極Ｎ１２と下
流側の搬送磁極Ｓ１３の作る拘束力及び当該搬送磁極Ｓ
１３とさらに下流側のＮ１４の磁極により、前記第１の
スリーブ部材５１の周表面の前記第１の磁石５２の磁極
の影響を受けない前記第１のスリーブ部材５１の箇所に
搬送され、前記第１のスリーブへの吸着される磁気的な
拘束力を失うと前記現像剤返送案内板７上に受け渡さ
れ、さらに重力により前記現像ハウジング２内の前記現
像剤攪拌搬送手段３の上流側に至る。 【００１７】ここで、本件発明の特徴を図２、図３を用
いて説明すると、前記感光体ドラム１の周表面には静電
潜像が形成されており、当該静電潜像は露光部と非露光
部であり、現像域での露光部の電位は上流側がＳＰ１１
で、下流側がＳＰ１２であり、非露光部の電位は上流側
がＳＰ２１で、下流側がＳＰ２２であり、ＳＰ１１、Ｓ
Ｐ１２は約５０Ｖ、ＳＰ２１、ＳＰ２２は約７００Ｖで
あり、当該それぞれの電位は当該感光体１の性能（帯電
性能、暗減衰、残留電位など）によりほぼ決定され、Ｓ
Ｐ１１，ＳＰ１２はより低く、ＳＰ２１，ＳＰ２２がよ
り高いものほど良い感光体ドラムであると言える。厳密
には感光体の暗案減衰によりＳＰ１１＞ＳＰ１２かつＳ
Ｐ２１＞ＳＰ２２ではあるが無視して良い程度の差であ
る。この静電潜像は第１のスリーブ部材５１の周表面の
現像剤の適用を受けトナー像となるが、ＳＰ１１と第１
の現像バイアスＶｂ１の差が大きいほど非露光部にトナ
ーがのり、ＳＰ２１＜Ｖｂ１までいくと露光部にまでト
ナーがのりカブリ画像となる。本件はＳＰ２１とＶｂ１
をほぼ同じ電位としているため当該非露光部に若干のト
ナーがのる。続いて第２の現像領域においてトナー像化
された露光部と非露光部はさらに第２のスリーブ部材６
１の周表面の現像剤を適用されよりはっきりとしたトナ
ー像を形成される。これは露光部はさらに現像剤の適用
をうけるからであり、非露光部は上記第１の現像領域に
おいて若干のトナーによるカブリ画像となっているが、
当該トナーは元々前記感光体ドラム１に対しての拘束力
の少ないトナーであり、第２の現像領域において現像剤
の適用をうけると、Ｖｂ２の電位はＳＰ１２の電位に対
し、約１００Ｖグランドレベルに近く（当該実施形態で
は低い電圧）、前記感光体ドラム１の下流側の露光部で
は電界の方向がプラス帯電トナーを前記第２のスリーブ
部材６１方向へ戻す方向であるために、当該感光体ドラ
ム１の下流側の露光部のカブリトナーは前記第２のスリ
ーブ部材６１に回収される。この結果として当該感光体
ドラム１の静電潜像は露光部はより濃い、非露光部はカ
ブリの少ないトナー画像となる。 【００１８】本発明の請求項では、前記第１のスリーブ
部材に印加される第１のバイアス電圧は前記感光体ドラ
ム１の前記静電潜像の非露光部の電位とほぼ同電位であ
って、かつ前記第２のスリーブ部材に印加される第２の
バイアス電圧は前記第１のバイアス電圧より５０Ｖ乃至
１５０Ｖグランドレベルに近いことを特徴としていお
り、つまり５０Ｖ＜｜Ｖｂ１−Ｖｂ２｜＜１５０Ｖ、か
つＳＰ１１≒Ｖｂ１を特徴とし、さらに上記の実施形態
でも｜Ｖｂ１−Ｖｂ２｜≒１００Ｖの設定による実験を
行い効果を得たが、当該５０Ｖ乃至１５０Ｖの意味は、
反転現像の現像装置における非露光部の電位と現像バイ
アスの電位差をこのくらいに設定していれば、カブリ画
像とならないことを理由に請求項の前記５０Ｖ乃至１５
０Ｖグランドレベルに近いという範囲にしており、当該
電圧の範囲に臨界的な意味はない。むしろ感光体の性
能、現像剤の性能、その他関連するパラメータにより適
宜最適な｜Ｖｂ１−Ｖｂ２｜の値を設定することが好ま
しい。 【００１９】 【発明の効果】本件の発明を採用すれば、感光体ドラム
の性能、現像剤の性能が決められ条件においても、より
画像濃度の濃い、かつカブリの少ない画像を形成でき
る。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の現像装置の概略図である。 【図２】本発明の実施形態の現像領域の概略図である。 【図３】本発明の実施形態の現像領域の概略図である。 【図４】従来技術による現像装置の概略図である。 【符号の説明】 ３１；上流側攪拌パドル ３２；下流側攪拌パドル

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】現像ハウジングと；現像剤攪拌搬送手段
   と；現像剤規制手段と；当該現像ハウジング内に感光体
   ドラムと平行に配設され前記現像域において前記感光体
   ドラムの周表面の回転移動方向に対して逆方向に回転移
   動する第１のスリーブ部材と当該第１のスリーブ部材内
   に配設された第１の磁石により構成される第１の現像ロ
   ーラと；前記第１のスリーブ部材に第１の現像バイアス
   を印加する第１の現像バイアス印加手段と；前記第１の
   現像ローラに対して前記感光体ドラムの回転移動方向の
   下流側において前記感光体ドラムの周表面の回転移動方
   向に対して順方向に回転移動する第２のスリーブ部材と
   当該第２のスリーブ部材内に配設された第２の磁石によ
   り構成される第２の現像ローラと；前記第２のスリーブ
   部材に第１の現像バイアスを印加する第２の現像バイア
   ス印加手段と；現像剤返送案内板と；トナー供給手段
   と；で構成され、 前記現像ハウジングは、内部に前記現像剤攪拌搬送手段
   のある攪拌槽と、前記第１の現像ローラと前記第２の現
   像ローラを内部にもつ現像槽を形成し、現像剤は当該攪
   拌槽と当該現像槽を循環しており、前記現像剤攪拌搬送
   手段は、キャリア粒子とトナーとからなる現像剤を攪拌
   しつつ前記第２の現像ローラ側に搬送し、前記現像剤規
   制手段は、前記第２のスリーブ部材により汲み上げられ
   た現像剤の層厚を規制し、前記第２の現像ローラは、前
   記第１の磁石の磁極および前記第１のスリーブ部材の回
   転移動により、前記第２のスリーブ部材の周表面に前記
   現像剤攪拌搬送手段から搬送されてくる現像剤を磁気的
   に吸着保持し、前記現像剤規制手段により汲み上げられ
   る現像剤の量を規制され、前記第２のスリーブ部材の周
   表面に吸着保持された現像剤の一部を前記第１のスリー
   ブ部材の周表面に受け渡し、前記第２のスリーブ部材の
   前記第１のスリーブ部材に受け渡されない残りの現像剤
   を、前記第２のスリーブ部材と前記感光体ドラムの形成
   する第２の現像域に送り、前記感光体ドラムの周表面の
   静電潜像に当該現像剤を適用してトナー像を形成し、そ
   の後現像剤を前記現像ハウジング内に返し、前記第１の
   現像ローラは、前記第１の磁石の磁極および前記第１の
   スリーブ部材の回転移動により、受け渡された現像剤を
   前記第１のスリーブ部材と前記感光体ドラムの形成する
   第１の現像域に送り、前記感光体ドラムの周表面の静電
   潜像に当該現像剤を適用してトナー像を形成し、その後
   前記現像剤返送案内板に現像剤を受け渡し、前記現像剤
   返送案内板は、前記第１のスリーブ部材から受け渡され
   た現像剤を前記ハウジング内の前記現像剤攪拌搬送手段
   の上流側に返し、前記トナー供給手段は、現像剤のトナ
   ーとキャリアの比率を所定の値に維持するために、トナ
   ーを前記現像ハウジング内に補給する、という電子写真
   方式の反転現像の現像装置において、 前記第１のスリーブ部材に印加される第１のバイアス電
   圧は前記感光体ドラムの前記静電潜像の非露光部の電位
   とほぼ同電位であって、かつ前記第２のスリーブ部材に
   印加される第２のバイアス電圧は前記第１のバイアス電
   圧より５０Ｖ乃至１５０Ｖグランドレベルに近いことを
   特徴とする電子写真方式の反転現像の現像装置。