JPH01279275A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は電子写真複写機等に使用される現像装置に関
し、特にキャリアとトナーとからなる二成分現像剤を用
いる現像装置に関する。

［従来の技術］ 従来、上記電子写真複写機としては、色の異なった現像
剤を使用する複数の現像装置を備え、これらの現像装置
を切換えることによって色の異なったあるいはフルカラ
ーの複写画像を得ることができるようにしたものがある
。このような電子写真複写機に使用される現像装置とし
ては、磁性材を有するキャリアとトナーとからなる二成
分現像剤を用い、この現像剤によって現像スリーブの周
囲に磁気ブラシを形成して、感光体ドラム上の静電潜像
を現像する二成分磁気ブラシ現像法を採用したものがあ
る。

［発明が解決しようとする課題Ｊ しかし、このような従来技術の場合には、次のような問
題点を有している。すなわち、上記二成分磁気ブラシ現
像装置は、第１１図に示すように、現像スリーブ６０の
表面に現像剤６１を規制部材６２によって所定の厚さに
塗布するとともに、この現像剤６１を現像スリーブ６０
の回転に伴って現像位置まで搬送し、現像位置に設けら
れたマグネットロール６３の現像磁極６４によって現像
剤６１の穂立ら６５を形成する。

そして、この現像剤６１の穂立ら６５によって感光体ド
ラム６６の表面に形成された静電潜像を現像するように
なっている。そのため、現像スリーブ６０の表面には、
層状に多くの現像剤６１が塗布されるため、現像位置に
おける穂立ち６５の密度は、第１２図に示すように高密
度となり、穂立ら６５の先端部やその近傍に位置づるｉ
〜ルナ−みしか現像に寄与することができず、現像効率
が悪い。

従って、適正な現ｌｉｉ度を得るためには、感光体ドラ
ムの回転速度すなわらプロセススピードに対し、２〜４
倍の周速で現像スリーブを回転させる必要がある。その
ため、複写鏝に要求される高速化に対応するには、現像
スリーブをかなりの高速で回転させる必要がある。現像
スリーブを高速で回転させると、現像剤の受ける遠心力
が増すため、キャリアやトナーが飛散し、周囲を汚損す
るという問題点や、あるいは現像剤と現像スリーブとの
間でスリップが発生し、現像濃度が低下するという問題
点があった。この問題点を解決するために、現像ロール
の直径を大きくして、次式で与えられる遠心力Ｆを小さ
くすることも行なわれているが、この場合には現＠装首
が大型化し、今度は装置の小型化の要請を満足できない
という問題点が新たに発生する。

Ｆ＝Ｍ　−ＶＨ’　／Ｒ ここで、Ｍはキャリア、トナーの質ｆｆｉ、ＶＨは現象
ロールの周速、Ｒは現像ロールの半径である。

また、キャリアで強く像を擦りつけるため、現像像の粒
状性が低いという問題も有している。

上記の問題点を解決するものとして、キャリアを使用せ
ず、トナーのみからなる一成分現像剤を用いた現像装置
が提案され、実際に使用されてもいる。この現像装置は
、現像スリーブの周囲にトナーのみからなる現像剤を保
持し、この現像剤を感光体ドラムに近接した現像位置ま
で搬送して、感光体ドラム上の静電潜像を現像すること
により、現像効率を上げ且つ高速化を可能とＪるととも
に、現像効率を上げることによって現像スリーブに小径
のものを用い、結果的に小型化の要請を満たすようにし
たものである。

しかし、上記−成分現像剤を用いた現像装置の場合には
、現像スリーブの表面にトナーのみが存在するため、感
光体ドラム上の潜像の電位と現像スリーブに印加される
現像スリーブに印加される現像バイアスとの電位差と、
画像濃度との関係からなる現像特性Ａは、第１３図に示
すように、二成分現像剤を用いた現像装置のものＢに比
べて勾配が急になる。すなわら、潜像の電位と現象バイ
アスとの電位差がわずか変化しても、現像濃度が急激に
変化してしまうため、現像像の濃度差つまり階調性が出
し難いという問題点があった。また、カラートナーの場
合には、発色性の関係上磁性粒子をトナーに含有させる
ことができず、非磁性カラートナーの一成分現像の場合
、１ヘナーを磁気的にｙＡ像ススリーブ表面に保持する
ことができないため、トナー漏れを生じやすいという問
題点があった。さらに、カラートナーは、カラー顔料を
使用するため、カラー顔料特有の帯電特性を持ち帯電量
の調整が難しく、静電潜像と現像バイアスとの電位差に
よって直接現象特性が決定される一成分現像剤を用いた
現像装置の場合には、安定したカラー現像特性を得るの
が困難であるという問題点もあった。

［課題を解決するための手段１ そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、現像
特性に優れた二成分現像剤を用い、しかも現像効率を向
上し得るとともに、複写磯等の高速化及び小型化に対応
し得る現像装置を提供することにある。

すなわら、この発明は、現像剤担持体の表面にキャリア
とトナーとからなる二成分現像剤を付着させ、この現像
剤を現像位置まで搬送するとともに、現像位置で現像剤
の穂立ちを形成して現像を行なう現像装置において、上
記現像剤担持体の表面に、キャリアの径より大きい微小
な凹部を全面に形成するとともに、この凹部に現像剤を
充填し、吊を規制する充填規制手段を設け、上記現象剤
担特休の凹部に一定門充填された現像剤を、現象位置で
穂立ちさせて現像するように構成されている。

上記現像剤担持体としては、例えば内部にマグネットロ
ールを備え、このマグネジ１〜ロールの磁力によって表
面に現像剤を保持する現像スリーブが用いられる。

上記現像材担持体の表面に形成される微小な凹部として
は、例えばワイヤブラシによる研磨や、サンドブラスト
やローレット加工等によって形成される。

また、充填規制手段としては、例えば現像剤担持体の表
面に圧接する板状部材、弾性部材等が用いられるが、こ
れに限定されるものではなく、ロール等を用いても良い
。

［作用Ｊ この発明においては、充填規制手段によって現像スリー
ブの表面に設けられた凹部に現像剤を充填することによ
って、現像スリーブの表面積に対してその表面に付着す
る現像剤の量を少なりシ。

現像スリーブの表面に付着した現像剤の穂立ちを形成す
る際、現像剤の穂立ちの密度を低下させて、現像剤の穂
立ちのうち現像に寄与するトナーの闇を増加させ、現像
効率を向上させるものである。

［実施例］ 以下にこの発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第５図はこの発明に係る現像装置を適用し得る電子写真
複写機を示すものである。図において、１はベルト状の
感光体であり、このベルト状感光体１は、アイドルロー
ル２と、ドライブロール３と、ストリップロール４とに
掛は回され、矢印方向に回転駆動されるようになってい
る。上記ベルト状感光体１は、チャージコロトロン５に
よって一様に帯電された後、プラテン６上に載置された
原稿（図示せず）の画像が露光され、ベルト状感光体１
の表面に静電潜像が形成される。その際、露光光学系に
は、図示しない色分解フィルタが介在され、必要に応じ
て原稿の画像をレッド、グリーン、ブルーの３色に色分
解して、ベルト状感光体１上に露光するようになってい
る。上記静電潜像は、ベルト状感光体１とともに移動し
、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色にそれ
ぞれ現像する４つの現像装置７ａ、７ｂ、７Ｃ１７ｄの
いずれかによって現像されてトナー像となる。

これらの現像装置７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは、選択的に
ベルト状感光体１に近接した位置に移動し、ベルト状感
光体１の表面に形成された静電潜像を所定の色に現像す
るものである。

このようにしてベルト状感光体１の表面に形成されたト
ナー像は、転写エリアに送られる。この転写エリアには
、転写コロトロン８と剥離コロトロン９とが配置されて
おり、ベルト状感光体１上に形成されたトナー像を、転
写コロトロン８の帯電によって転写用紙１０上に転写す
るとともに、剥離］ロトロン９の帯電によって転写用紙
１０をベルト状感光体１から分離する。このベルト状感
光体１から分離された転写用紙１０は、バキューム式の
搬送ベルト１１によって定着器１２に搬送され、この定
着器１２によってトナー像が定着された転写用紙１０は
、排出トレイ１３上に排出される。トナー像が転写され
たベルト状感光体１は、クリーナー１４によってその表
面が清掃され、次の複写工程に備える。

上記転写用紙１０は、サイズ毎に異なった給紙カセット
１５．１６．１７に数百枚ないし数千枚といった単位で
収容されており、所定のサイズの転写用紙１０が給紙カ
セットからフィードベルト１８により給紙され、搬送ベ
ルト１９及び搬送路２０を介してベルト状感光体１の転
写エリアに送られるようになっている。搬送路２０は、
複数の用紙ガイド２１．２１・・・と、転写用紙１０の
給紙タイミングを調節するレジストａ−ルとを備えてい
る。

ところで、この実施例に係る現像装置は、現像スリーブ
の表面に、キャリアの径より大きい微小な凹部を全面に
形成するとともに、この凹部に現像剤を充填し、帝を規
制する充填規制手段を設け、上記現像スリーブの凹部に
充填された現像剤を、現像位置で穂立ちさせて現像する
ようになっている。すなわち、この実施例に係る現像装
置は、前２現像装置７ａ、７ｂ、７Ｃ１７ｄとして使用
できるものである。

第２図はこの発明に係る現（ｇ！装置の一実施例を示す
ものである。図において、２２は現像装置本体であり、
この現象装置本体２２は、上端部に開口部２３を有する
縦長の箱形状に形成されている。

上記現像装置本体２２の内部には、開口部２３側に円筒
状の現像スリーブ２４が矢印方向に回転可能に配設され
ており、この視像スリーブ２４の内部には、円柱状のマ
グネットロール２５が固定状態で配設されている。この
マグネットロール２５は、ベルト状感光体１と最も近接
した現像位置に、現像ｖＡ極としてのＮ極２６が配置さ
れているとともに、その円周上に現像剤搬送用のＳ極２
７．２８とＮ極２９．３０が、マグネットロール２５の
中心軸を対して略対称な位置に来るように配置されてい
る。なお、必要に応じて特開昭５７−１７７１７０号公
報や特開昭５７−１７７１７１号公報に記載されている
技術を利用し、現像スリーブ２４に現像バイアスとして
ＤＣ成分を畳重したＡＣ成分を印加することにより、現
像濃度を高めることができる。ＡＣ成分としては、例え
ば正弦波又は矩形波で山と谷の差が５００〜２５００、
周波数が１〜３ＫＨｚにすると良い。

上記現像スリーブ２４の表面には、第１図に拡大して示
すように、キャリア３１の径より深い微小な凹部３２．
３２・・・が波形状に形成されており、この凹部３２．
３２・・・は、通常キャリア３１の直径は５０〜１００
μｍであるから、その深さが１００μｍ〜４ｍｍ程度、
好ましくは１００〜５００μｍとなっている。上記凹部
３２．３２・・・は、現像スリーブ２４の表面に、ワイ
ヤブラシによる研磨や、サンドブラストやローレット加
工等を施すことによって形成することができる。また、
現像スリーブ２４の表面に凹部３２．３２・・・を予め
形成した後、現像スリーブ２４の表面を研磨することに
より、所定の深さの凹部３２．３２・・・に加工するよ
うにしても良い。

また、上記現像装置本体２２内には、現像スリーブ２４
の下側に汲上げバドル３３が回転可能に配設されており
、この汲上げバドル３３は、現象装置本体２２内に収容
されたキャリア３１とトナーＴとからなる現像剤３４を
現像スリーブ２４に供給するようになっている。なお、
現像装置本体２２内には、図示しない供給手段によって
トナーが供給される。

さらに、現像装置本体２２の内部には、現象スリーブ２
４の側方にあってＳ極２７とＮ極２９との中間位置に、
現像スリーブ２２の凹部３２．３２・・・に現像剤３４
を充填し、渚を規制する充填規制手段としての穂立ち規
制板３５が設けられている。この穂立ち規制板３５は、
弾性を右する金属あるいは合成樹脂等によって平板状に
形成され、その先端部３５ａが現像スリーブ２２の表面
にその全長にわたって圧接するように設けられている。

また、穂立ち規制板３５の先端は、現像スリーブ２２と
反対側に折曲げられている。上記穂立ち規制板３５は、
その先端側を上方に向けて基端部３５ｂが現像装置本体
２２の内壁面に固着されて取付けられている。なお、こ
の穂立ち規制板３５は、フローティング又は現像スリー
ブ２４と同極のバイアスを印加する等の方法により、汚
れやリークを防ぐことが望ましい。

以上の構成において、この実施例に係る現像装置では、
次のようにして現像が行なわれる。すなわら、ベルト状
感光体１上には、前記のように原稿（図示せず）の画像
が露光されて静電潜像が形成され、この静電潜像は、選
択的に作動する現像装置７ａ、７ｂ、７Ｃ１７ｄのいず
れかによって所定の色に現像される。その際、第２図に
示すように、現象装置本体２２内の現像スリーブ２４及
び汲上げバドル３３は、複写機の動作に同期して回転駆
動される。上記現像スリーブ２４の表面には、汲上げバ
ドル３３によって汲上げられ、Ｎ極３０によって吸着さ
れた現像剤３４が供給される。

この現像スリーブ２４の表面に供給された現像剤３４は
、現像スリーブ２４の表面に圧接する穂立ら規制板３５
によって、現像スリーブ２４の表面に仝而にわたって形
成された微小な凹部３２．３２・・・内に、第３図に示
すように充填される。その１系、現像スリーブ２４の凹
部３２．３２・・・以外の部分に多少現像剤３４が付着
しても良いことは勿論である。しかし、現像剤３４は、
穂立ち規制板３５によって押圧されているため、現像ス
リーブ２４の凹部３２．３２・・・に充填され、現像ス
リーブ２４の表面にｔよ１よとんど付着しない。

上記のように、現像スリーブ２４の表面に設けられた微
小な凹部３２．３２・・・に充填された現像剤３４は、
マグネットロール２５の搬送用の磁極Ｓ［ｉ２９によっ
て吸着されつつ、現像スリーブ２４の回転に伴ってベル
ト状感光体１側へと搬送される。そして、ベルミル状態
光体１と最も近接した現像位置において、現像用のｒ！
１極Ｎ極２６の磁力線によって穂立ら３７を形成する。

この穂立ち３７は、磁力線に沿って規律するので、磁石
の配置、磁束密度分布等で制限することができる。例え
ば、第１４図のように同極の磁極を隣接させることによ
り、直立した領域の広い穂立ちを形成することもできる
。

その際、現像スリーブ２４の表面に存在する現像剤３４
は、現像スリーブ２４の表面に設けられた微小な凹所３
２．３２・・・に充填されているもののみであるため、
現像スリーブ２４の表面積に対しで、現像スリーブ２４
の表面に存在する現像剤３４の量は少ない。そのため、
現象磁極２６によって形成される穂立ち３７は、第４図
に示すように、密度が低く粗の状態となる。従って、現
像位置における現像剤３４の穂立ち３７は、ブラシ状に
配列するキャリア３１の間隔が大きく、キャリア３１の
表面に付着したトナーＴは、そのほとんどが現像に寄与
するようになる。

その結果、現像スリーブ２４の表面には、凹部３２．３
２・・・のみに現像剤３４が充填されるため、現像位置
に搬送される現像剤３４の埴は、第６図にＣで示すよう
に、現像スリーブの表面に層状に付着させる場合に比べ
て少ない。しかし、現像位置での現像剤３４の密度を低
下させることにより、第６図にＤで示すように、現像に
寄与するトナーＴの吊は増加する。従って、最終的に現
像位置に搬送される現像剤の門と、現像位置に搬送され
る現像剤のうら現像に寄与するトナーの伍との積で与え
られる［６効率Ｅは、第６図に示すように大きな値とな
る。

このように、現像スリーブ２４の表面に微小な凹部３２
．３２・・・を形成し、この凹部３２．３２・・・に穂
立ち規制板３５によって現像剤３４を充填して、現像ス
リーブ２４の表面積に対してその表面に付着する現像剤
３４の量を少なくする。そして、現像スリーブ２４の表
面に付着した現像剤３４の穂立ら３７を形成することに
よって、現像剤３４の穂立ら３７の密度を低くして、現
像に寄りするトナーＴの量を増加させ、現像効率を向上
させることができる。従って、現像スリーブ２４の回転
速度を増加させることなく、現像効率を向上させて複写
機の高速化に対応することができる。

また、現像スリーブ２４の径を大きくすることなく、現
像効率の向上に対応できるため、装置の小型化が可能と
なる。さらに、常に一定した穂立高の低いブラシが形成
できるため、ベルト状感光体１と現像スリーブ２４との
距離を従来の１〜２ｍｍより０．２〜０．８ｍｍ位まで
狭くでき、同一の感光体電位でより強い現＠電界を形成
できるため、現像効率はより向上する。また、ブラシ状
となった穂立ち３７は、密度が低いため、−度現像され
たトナー像をさらに擦りつける力が弱く、粒状性の高い
画質が得られる。

第７図乃至第１０図はこの発明の他の実施例を示すもの
であり、前記実施例と同一の部分には同一の符号を付し
て説明すると、この実施例では、現像装置を小型化した
場合、現像装首内に収容できる現像剤の吊が少なくなる
ため、現像剤の寿命が短くなり、早い時期に発生しやす
くなるカブリ等の現像不良を防止可能としたものである
。具体的には、寿命がきた現像剤をその周囲の部材と共
にカートリッジ化して交換可能とすることにより、現像
不良が発生するのを防止するとともに、小型化すること
によって現像剤の寿命が短くなった現像装置を、現像装
置全体を交換するのではなく、現像剤とその周囲の部材
のみを交換可能とすることによって、ランニングコスト
がアップするのを防止するものである。

この実施例に係る現像装置は、縦長の箱形状の現像装置
本体２２を有しており、現象装置本体２２は、その上端
に開口部２３を有している。上記現像装置本体２２の内
部には、開口端側に現像スリーブ２４が回転可能に配設
されており、この現録スリーブ２４の内部には、マグネ
ットロール２５が前記実施例と同様に配設されている。

また、上記現像スリーブ２４の下方には、後述するトナ
ーボックスから供給される１〜ナーを現像剤３４と一緒
に攪拌したのち、現像スリーブ２４へと供給する一対の
オーガ４０．４１が水平に配置されている。上記オーガ
４０．４１の下部には、現像剤３４を収容する現像剤ハ
ウジング４２が、オーガ４０．４１に沿った曲面形状を
有するように形成されて配置されている。また、上記現
像剤ハウジング４２の中央部には、オーガ４０．４１に
よって搬送される現像剤３４が搬送途中で混ざるのを防
止する仕切り板４３が立設されている。そして、現像剤
ハウジング４２に収容されている現像剤３４は、一方の
オーガ４０によってその長手方向一端側に搬送され、同
端部に設けらえた開口（図示せず）からとなりのオーガ
４１側に送られ、このオーガ４１によって今度は長手方
向反対側に搬送されて、現像剤３４のトナー濃度が軸方
向で均一になるように攪拌されるようになっている。さ
らに、現像装置本体２２の下部には、上記現像剤３４を
攪拌するディスベンスモーク４４が収容されている。

一方、上記現像剤ハウジング４２の長手方向−端部には
、第８図及び第９図に示すように、トナーを収容するト
ナーボックス４５が一体的に設けられており、ロート状
に形成されたトナーボックス４５の下端部には、オーガ
４０の端部にトナーを供給するためのトナー供給ロール
４６が、回転可能に設けられている。

上記各部材は、次のようにして駆動されるようになって
いる。すなわち、第８図に示すように、上記ディスペン
スモータ４４の駆動軸に固着された駆動ギア４７は、ギ
ア４８を介してオーガ４０の回転軸の一端に固着された
ギア４９に噛合されているとともに、このギア４９は、
トナー供給ロール４６の軸に固着されたギア５０に噛合
されている。従って、ディスペンスモータ４４を回転駆
動することにより、ギア４７．４８．４９．５０を介し
てオーガ４０が回転駆動されるとともに、トナー供給ロ
ール４６も回転されるようになっている。

ところで、この実施例では、第１０図に示すように、上
記の構成に加えて現像剤３４を収容する部材及びその周
囲の部材、具体的には現像剤ハウジング４２、その内部
に収容されたオーガ４０゜４１、及びトナーボックス４
５が一体的にカートリッジ５１化され、現像装置の本体
２２側と単独で着脱可能となっている。このカートリッ
ジ５１は、第７図に示すように、現像剤ハウジング４２
の下部に設（プられた案内板５２によって店動自在に保
持されている。そして、必要に応じて、カートリッジ５
１ごと現像装置本体２２から取り外して新たなものと交
換することにより、容易に現像剤３４の交換が行えるよ
うになっている。

従って、必要に応じてカートリッジ５１を現像装置本体
２２から取外すことにより、現像剤３４を現像材ハウジ
ング４２及びオーガ４０．４１等と共に現像装置本体２
２から取り外す。そして、これらの部材を新たなものと
交換することにより、現像剤３４の交換が容易に行え、
寿命の来た現像剤３４をそのまま使用することによる現
像不良の発生を防止するようになっている。その他の構
成及び作用は前記実施例と同一であるので、その説明を
省略する。

［発明の効果］ この発明は以上の構成及び作用よりなるもので、現像特
性に優れた二成分現像剤を使用し、しかも複写機の高速
化及び小型化に対応することが可能な現像装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る現像装置の一実施例を示す要部
拡大断面図、第２図は同現像装置を示す断面構成図、第
３図は第２図の現像剤の充填状態を示す拡大断面図、第
４図は第２図の現像剤の現像状態を示す拡大断面図、第
５図はこの発明に係る現像装置を適用し得る電子写真複
写機を示す概略構成図、第６図は現像特性を示１グラフ
、第７図はこの発明の他の実施例を示す断面構成図、第
８図は同装置の側面図、第９図は同装置の断面図、第１
０図は同装置のカートリッジを示す正面図、第１１図は
従来の現＠装置を示す概略図、第１２図は同装置の現像
状態を示す説明図、第１３図は現像特性を示ずグラフ、
第１４図はこの発明の実施例によって形成される穂立ち
を示す説明図である。 ［符号の説明］ ７・・・現像装置 ２４・・・現像スリーブ ２５・・・マグネットロール ３１・・・キャリア ３２・・・凹部 ３４・・・現像剤 ３５・・・穂立ち規制板 Ｔ・・・トナー 特　許　出　願　人　　富士ゼロックス株式会社代　理
　人　弁理士　　中村　凹成（外３名）第　１　図　　
　　　　　　　　２４．現像スリーブ第２図 第３図 ３１・キャリア 第４図 Ｔ：トナー 第６図 二　　　　反 第８図 第７図 第１１図 第１２図 第１３図 Ｖ　＋ｖＡｃｔ　　　Ｖａ＋Ａｓ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 現像剤担持体の表面にキャリアとトナーとからなる二成
   分現像剤を付着させ、この現像剤を現像位置まで搬送す
   るとともに、現像位置で現像剤の穂立ちを形成して現像
   を行なう現像装置において、上記現像剤担持体の表面に
   、キャリアの径より大きい微小な凹部を全面に形成する
   とともに、この凹部に現像剤を充填する充填手段を設け
   、上記現像剤担持体の凹部に充填された現像剤を、現像
   位置で穂立ちさせて現像することを特徴とする現像装置
   。