JPH0359576A - 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、特に、電子写真法における現像であって静
電潜像を現像する現像装置に関するものである。

［従来の技術］ 普通紙上にトナー画像を形成する電子写真法においては
転写型のトナーを扱うことが必須であり、このトナーを
使って静電潜像を現像する場合、通常鉄粉とトナーとを
用いた２成分系の磁気ブラシ現像法が採用されてきた。

近年、小形化の著しい複写機やプリンタ等には、現像剤
としてｌ成分系の磁性トナーを採用した現像装置が増加
している。

例えば１戒分系の磁性トナーを採用した現像装置の例と
しては、第５図に示すようなジャンピング現像方式（電
子写真学会誌、Ｖｏｌ、２０．Ｎｏ、１．１９８１゜Ｐ
８〜１７〉による現像装置がある。

第５図において、符号（１）は固定の磁石ロール、（２
）は回転している現像シリンダ、（３〉は磁石ロール（
１）上の磁性トナーを諸定量厚さにするブレード、（４
）は感光ドラムである。

第６図は上記第５図に示す従来の現像装置における現像
プロセスをより詳しく説明するためのもので、（５）は
現像バイアス電源、（６）は現像剤すなわち磁性トナー
である。

次ぎにこの従来装置の動作について説明する。

固定の磁石ロール（１）を内包して回転している現像シ
リンダ（２）上に、ブレード〈３）で規制された量の現
像剤すなわち磁性トナー（６）の薄層を形成する。ここ
で現像される磁性トナー（６）は回転している現像シリ
ンダ（２）との摩擦により帯電電荷が付与される。この
磁性トナーを感光ドラム（４）に接近させ、感光ドラム
（４）と現像シリンダ（２）との間に交流の現像バイア
ス電源を印加して感光ドラム（４〉上の静電潜像を現像
する。

具体的には、感光ドラム（４）を約６００Ｖに正帯電し
、露光後、感光ドラム（４）上に光像に対応した電荷像
を形成し、平均粒径９μｍの磁性トナーを用いて、現像
シリンダ（２）の表面で約６００Ｇの現像磁極上（シリ
ンダ回転、磁石固定方式の場合）で、現像ギャップ（感
光ドラム（４）と現像シリンダ（２）の表面との間隔）
３００μ−二とり、現像バイアスとして、ＤＣ成分が＋
３００Ｖ及びＡＣ成分がＰ−Ｐ　テ１４００Ｖ　（ｆ　
＝　５００Ｈｚ）を印加し、現像シリンダ（２）の周速
と感光ドラム（４）の周速とが１２０ｍｍ／ｓｅａに等
しく、又シリンダ回転方向と感光ドラム回転方向とが互
いに反対方向に取っている。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の現像装置は、以上のように構成されているので、
磁性トナーの帯電は現像シリンダ（２）と磁性トナー（
６）との接触で発生する摩擦帯電によっているので、固
定磁石ロール方式では磁性トナー（６）と現像シリンダ
（２）との接触が均一に起こらず、磁性トナー（６）は
不均一に帯電する。

また、感光ドラム（（４〉と現像シリンダ（２）との最
近接部にあたる現像領域では、固定の磁石ロールの磁極
Ｓ（図にした場合）のために磁力による拘束力を受け、
磁性トナーは穂立ち状態になり、感光ドラム（４）上の
静電潜像と磁性トナー（６）とを非接触で現像するため
には、この間隔を広く取ることが必要になり、結果とし
て高電圧の直流及び交流の現像バイアス電圧が必要とな
る。

更には、ここで用いたような荷電型の磁性トナー（６）
では、帯電量が増加するに従い、トナー同志の凝集を起
こし易くなり、固まったトナーがブレード（３）に堆積
し、現像シリンダ（２）上のトナー不足を起こし、画像
の乱れを発生させる。

従来装置は、上記のようないくつかの問題点を持ってお
り、このような問題点を解決したいという課題を有して
いた。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされ
たもので、帯電量の制御されたトナーの薄層化を図ると
共に、現像ギャップを小さくして現像バイアス電圧の低
電圧化した現像装置を供給することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る現像装置は、感光ドラムに一定の距離を
置いて対向して設置されている、第１の発明にあっては
非磁性の、また、第２の発明にあっては磁性の現像ドラ
ムと、現像剤供給用の磁石ロールを現像シリンダに内装
して構成していると共に上記現像ドラムだけに一定の距
離を置いて対向して設置されている供給ローラと、上記
現像剤を供給ローラに供給する補給用トナーホッパーと
を備えているものであり、又、第３の発明においては、
上記第１．第２発明の構成に、上記現像ドラムに供給バ
イアス電圧を印加し、供給ローラに供給バイアス電圧を
印加したものである。

［作用］ この発明における現像装置は、充分に摩擦帯電された磁
性トナーを現像ドラム上に薄層に付与することができ、
しかも、第１の発明にあっては現像領域が非磁性のため
、磁界による拘束力がなく、また、第２の発明にあって
は現像ロールの磁力も小さく、トナーは磁界による拘束
力が少ないので、現像ギャップを小さく保つことが可能
となり、また、第３の発明にあっては、現像バイアス電
圧の低電圧化が図れると共に、現像電極の効果が期待で
き、画質のグレードアップが図れる。

［実施例］ 以下、この発明をその一実施例を示す図に基づいて説明
する。

第１発明及び第３発明の実施例を示す第１図において、
符号（１１）は供給ローラであって、磁石ロール（１）
と現像シリンダ（２）とで構成されている。

また、（３〉は従来装置と同様のブレード、（４）も同
様の感光ドラムであり、（１２）は現像ドラムである。

ここで、Ａ、Ｂは感光ドラム（４）及び現像ドラム（１
２）の回転方向を示す。

また、Ｖｌは感光ドラム（４）及び現像ドラム（１２）
との間に印加する現像バイアス電圧であって、Ｖ２は現
像ドラム（１２）と供給ローラ（１１）の現像シリンダ
（２）との間に印加する供給バイアス電圧である。

第２図はこの実施例における現像動作を説明するための
原理モデル図である。

図において、（６）は現像剤であり、この現像剤（６）
は非磁性の転写型トナーか又は磁性を有する荷電型トナ
ー（６１〉と、キャリヤ（６２）とで構成されている。

ここで、Ｃ，Ｄは現像シリンダ（２）上の現像剤（６）
の移動方向及び磁石ロール（１）の回転方向を示す。

次ぎにこの実施例の動作について説明する。

磁石ロール〈１）をＣ方向に回転することにより、現像
剤（６）は固定の現像シリンダ（２）上を回動し、この
なかでトナー（６１）とキャリヤ（６２）とはよく混合
され、トナー（６１）は充分に摩擦帯電（ここでは負）
される。

また、現像剤（６）はブレード（３）で規制された量だ
けが供給ローラ（１１〉上に供給される。

供給ローラ（１１）と現像ドラム（１２）との会合点が
トナー供給領域であり、ここでは現像剤（６）は現像ド
ラム（１２）と接し、現像剤（６〉は供給バイアス電圧
（＋　Ｖ　２　’）の影響を受けて、トナー（６１）と
キャリヤ（６２）とが分離し、現像ドラム（１２）上に
充分に帯電したトナー（６１）の薄層を形成することが
できる。

この場合、トナー（６１）が受ける拘束力は電界だけで
あり、従来のような磁界による影響は受けていない。こ
のため、トナー（６１）は穂立ちせず、特別に現像ギャ
ップを広くすることは必要ない、なお、この現像ギャッ
プは、非接触現像が保たれる範囲内で可動な限り狭くし
である。

このトナー薄層は従来の方法、たとえば第６図において
形成したトナー薄層に較べて著しく薄くすることができ
る特徴を有している。

次に、現像ドラム（１２）と感光ドラム（４）との最近
接領域では、現像ドラム（１２）上のトナー（６１〉と
感光ドラム（４）とは、非接触状態に保たれた状態で、
感光ドラム（４〉上の静電潜像（ここでは正）が、現像
バイアス電圧（＋Ｖ１）の影響を受けて現像される。

一方、現像ドラム（１２）上のトナー（６１〉で現像に
寄与しなかったトナー（６１）は、トナー現像領域でキ
ャリヤ（６２）と接触することことにより、キャリヤ（
６２）に回収される。従って、現像で消費された量に相
当する量だけのトナー（６１〉が補給用トナーホッパー
（１３〉からキャリヤ（６２）に供給される。その後、
再び、トナー（６１）はキャリヤ（８２５）との接触で
摩擦帯電を受けて、次ぎの現像に供給される。

現像終了と共に、現像と供給ローラ（工１〉とに印加さ
れている電源は切り、その後、一定時間機構系を回転さ
せることで、現像ドラム（１２）上に残ったトナーを現
像剤（６）に回収し、次ぎの現像に備える。

また、現像終了後、よりｆｆ極的に現像ドラム（１２）
に残ったｌ・ナー（６１〉を回収するために、一定時間
機構系を回転させると共に、供給の時には逆の電圧例え
ば−Ｖ２を供給ローラ（１１）と現像ドラム（１２）と
の間に間に印加する。この場合には、現像バイアス電圧
（Ｖｌ）は印加しない。

以下実施例を用いて具体的に説明する。

外径３１．４ｍｍ、表面の磁束密度が１，０００ガウス
、着磁幅が２１６ｍｍの現像シリンダ（２）上に、平均
粒径が４０μｍであるＢａ−Ｚｎ−Ｎｉ系の球状フェラ
イトキャリヤ（６２）（例えば日立金属製ＫＢＮ−１０
０）を約３０ｇ付着させた後、平均粒径が１０μ鱗であ
るトナー（６１）を１５ｇ添加した現像剤（６）を用い
て、感光ドラム（４〉上の静電潜像を現像した。

この際、供給ギャップ、すなわち、供給ローラ（１１）
と現像ドラム（１２）との間隔は、０．７ｍｍ　、ドク
ターギャップ、すなわち、供給ローラ（１１）とブレー
ド（３）との間隔は０．６ｎ＋ｍ　、現像シリンダ（２
）の回転は固定で、磁石ロール（１）は８極で各１，０
００ガウスの着磁力のものを１　、ＯＯＯｒｐｍで回転
方向りに回転することで、現像剤（６）は方向Ｃに現像
シリンダ（２）上に回動した後、トナー現像領域で、供
給バイアス電圧Ｖ２＝　５００Ｖを現像シリンダ（２）
に印加して現像し、磁性トナー（６１）を現像ドラム（
１２）上に付着させる。

ここで示すように、フェライトキャリヤ（６２）とトナ
ー（６１）とによる現像剤（６）では、両者の混合比率
を従来使用されてきた鉄粉とトナーとによる現像剤に較
べて、著しく高めて使用することができるため、現像ド
ラム（１２）上へのトナー〈６１）の供給量が著しく高
まり、現像剤（６）の供給速度は現像ドラム（工２）の
移動速度にほぼ等しくできるにの結果、現像ドラム（１
２）上に均一で５０μ輪程度のトナー（６１）の薄層が
形成できる。

現像ドラム（１２）上のトナー（６１）は、Ｂ方向に回
転することで、感光ドラム（４〉との最近接点である現
像領域に供給される。ここでは、約１００−２００μ鵡
の間隔が保たれており、しがも感光ドラム（４）とトナ
ー（６１）とは非接触に保たれている。また、ここでは
、感光ドラム（４）と現像ドラム（１２）との間に現像
バイアス電圧（Ｖｉ　＝　２００Ｖ）を印加することで
、感光ドラム（４）上の静電潜像（表面電位Ｖｓ＝＋　
６５０Ｖ）をトナー（６１）で顕在化する。

なお、上記実施例では、供給ローラ（１１〉は現像シリ
ンダ（２）を固定とし、磁石ロール（１）を回転させる
場合について説明したが、現像剤の供給方向がＣ方向に
とれるようにして、逆の槽底の場合さらには両方を互い
に逆方向に回転することも可能である。

また、上記実施例では現像剤の供給方向Ｃについて対し
て、現像ドラムの回転方向Ｂは順方向で説明したが、逆
方向でも良い。

また、上記実施例では供給バイアス電圧（＋　Ｖ２）と
しては、主にＤＣ単独が利用したが、ＡＣ単独又はＤＣ
十ＡＣとしてもよい。

また、上記実施例では現像バイアス電圧（＋Ｖ１）とし
ては、主にＤＣ単独が利用したが、ＡＣ単独又はＤＣ＋
ＡＣでもよい。

また、上記実施例では、感光ドラムの感材の特性で決ま
る帯を極性に合わせて正朋現像の場合で説明したが、反
転現像するための現像バイアス電圧を現像ドラムに、又
は現像ドラム上にトナーを供給するための供給バイアス
電圧を供給ローラ（現像剤供給用の磁石ロール）に印加
してもよい。

また、上記実施例では、現像剤としてはフェライトキャ
リヤとトナーとで構成した場合について述べたが、キャ
リヤとしては、フェライトに限らず、鉄粉や磁性トナー
などの磁性材料を使用することもできる。

次に、第２発明及び第３発明の実施例を示している第３
図により、第２．第３発明を説明する。

符号（１１）は供給ローラであって、第１発明の実施例
と同様に磁石ロール（１〉　と現像シリンダ（２）とで
構成されている。また、ブレード（３）、感光ドラム（
４）は第１発明の実施例におけるものと同じである。

次に（２１〉は現像ドラムであって、この現像ドラム（
２１）は供給ローラ（１１〉と同様な構成を有し、磁石
ロール（２１１）と磁石ロール（２１１）の外周に設け
られている現像シリンダ（２１２）とで構成されている
。

ここで、Ａ、Ｂは感光ドラム（４）及び現像ドラム（２
１２）の回転方向を示す。

また、Ｖｌ、Ｖ２　は感光ドラム（４）と現像ドラム（
２１）との間に印加する現像バイアス電圧、及び、現像
ドラム（２１）と供給ローラ（１１）の現像シリンダ（
２）との間に印加する供給バイアス電圧である。

第４図は現像動作を説明するための原理モデル図である
。

図において、（６）は現像剤であり、この現像剤（６）
は磁性の転写型トナー（６１）とキャリヤ（６２）とに
よって構成されている。

ここで、Ｃ，Ｄは現像シリンダ（２）上の現像剤（６）
の移動方向及び磁石ロール（１）の回転方向を示す。

次ぎにこの実施例の動作について説明する。

この実施例における供給ローラ（１１）から現像ドラム
（２１）への現像剤（６〉の移転は、第１発明における
場合と同一であるので、ここではその説明は省略する。

ただ、この場合、現像ドラム（２１）上でトナー（６１
）が受ける拘束力は、現像バイアス電圧（＋　Ｖｌ）に
よる電界と固定磁石である磁石ロール（２１１）の弱磁
界である。このため、トナー（６１）の穂立ちは若干で
あり、特別に現像ギャップを広くすることは必要ない。

なお、この現像ギャップは、非接触現像が保たれる範囲
内で可動な限り狭くしである。

このトナー薄層は従来の方法、たとえば第６図において
形成したトナー薄層に較べて著しく薄くすることができ
る特徴を有していることは、第１発明の実施例における
場合と同じである。

また、現像ドラム（２１）以降のトナー〈６１〉の移転
、及び、回収、補給等は第１発明における実施例と同じ
であるので、ここでは、その説明を省略する。

更に、実施例の具体例についても、第１発明における具
体例と同じ状態が得られるので、ここでは、その説明を
省略する。

更に又、供給ローラ（１１）の現像シリンダ（２）及び
磁石ロール（１）の固定及び回転を逆にしたり若しくは
両方を互いに逆方向に回転すること、あるいは、現像剤
の供給方向Ｃに対して、現像ドラムの回転方向Ｂを逆方
向にすること、又は、供給バイアス電圧（十Ｖ　２　＞
若しくは現像バイアス電圧（＋Ｖ１）をＡＣ単独又はＤ
Ｃ＋ＡＣにすること、また、反転現像するための現像バ
イアス電圧を現像ドラムに、また、供給バイアス電圧を
供給ローラに印加すること、並びに現像剤（６）のキャ
リヤ（６２）を鉄粉や磁性トナーなどの磁性材料とする
こと等に関しても、第１発明における場合と同様になし
得るので、ここではその説明を省略する。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、感光ドラムに
一定の距離を置いて対向して設置されている、第１の発
明にあっては非磁性の、また、第２の発明にあっては磁
性の現像ドラムと、現像剤供給用の磁石ロールを現像シ
リンダに内装して構成していると共に上記現像ドラムだ
けに一定の距離を置いて対向して設置されている供給ロ
ーラと、上記現像剤を供給ローラに供給する補給用トナ
ーホッパーとを備えており、また、第３の発明において
は、上記第１．第２発明の構成に、上記現像ドラムに供
給バイアス電圧を印加し、また、供給ローラに供給バイ
アス電圧を印加しているので、トナーは磁極の影響を全
く受けないか、又は非常に軽微であってトナーの穂立ち
もほとんど生ぜず、従って、トナーの薄層化を図ること
ができて現像ギャップも小さくすることができ、かつ、
現像バイアス電圧の低電圧化も図ることができ、その結
果、感光ドラムとトナーが非接触で静電潜像を現像でき
る効果を有しており、合わせて、感光ドラム上に既に他
の色トナーで現像されている上に重ねて現像しても、前
後の画像を乱すことが無い現像装置が得られる効果を有
している。

【図面の簡単な説明】

第１図がこの発明の第１発明における一実施例による現
像装置を示す断面構成図、第２図は第１図に示した装置
の動作をモデル的に説明するための動作構成図、第３図
はこの発明の第２発明における一実施例による現像装置
を示す断面構成図、第４図は第３図で示した装置の動作
をモデル的に説明するための動作構成図、第５図は従来
の現像装置の一例を示す断面構成図、第６図は第５図で
示した装置の動作をモデル的に説明するための動作構成
図である。 （１）・・磁石ロール、（２）・・現像シリンダ、（４
）・・感光ドラム、（６）　　・・現像剤、（１１）・
供給ローラ、（１２）　（２１）・・現像ドラム、（１
３〉・トナーホッパー、〈６１）・・トナー、（６２）
・・キャリヤ、■１・・現像バイアス電圧、ｖ２・・供
給バイアス電圧。 なお、各同性、同一符号は同−又は相当部分を示す。 代　　理　　人　　　曾　　我　　道　　照５１色石０
−ノＬ・ １色像シリ〉り゛ 吹たドラ４ 伏蛤Ｏ−う 現イ亀ト′う４ トアーボッハ゛− ｖｉ　ハゝイ７ス’を氏 借鈴ハ“イ７スεソモ 第３図 ２１　：　現イ象ドラ４ ２１１：　磁石ロール ２１２　：　現イ象シリ〉り゛

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）感光ドラムに一定の距離を置いて対向して設置さ
   れている非磁性の現像ドラムと、現像剤供給用の磁石ロ
   ールを現像シリンダに内装して構成していると共に上記
   現像ドラムだけに一定の距離を置いて対向して設置され
   ている供給ローラと、上記現像剤を供給ローラに供給す
   る補給用トナーホッパーとを備えていることを特徴とす
   る現像装置。
2. （２）現像剤は、キャリヤとトナーとで構成され、トナ
   ーは非磁性の転写型トナー、及び、荷電型の磁性トナー
   のいずれか一方であり、また、キャリヤは磁性材料によ
   って構成されている特許請求の範囲第１項記載の現像装
   置。
3. （３）感光ドラムに一定の距離を置いて対向して設置さ
   れている磁性の現像ドラムと、現像剤供給用の磁石ロー
   ルを現像シリンダに内装して構成していると共に上記現
   像ドラムだけに一定の距離を置いて対向して設置されて
   いる供給ローラと、上記現像剤を供給ローラに供給する
   補給用トナーホッパーとを備えていることを特徴とする
   現像装置。
4. （４）現像剤はキャリヤとトナーとで構成され、トナー
   は磁性の転写型トナーであり、また、キャリヤは磁性材
   料によって構成されている特許請求の範囲第３項記載の
   現像装置。
5. （５）感光ドラムの感材の特性で決まる帯電極性に合わ
   せて正規又は反転現像するための現像バイアス電圧を、
   感光ドラム及び供給ローラにそれぞれ一定の距離を置い
   て個別に対向して設置されている現像ドラムに、また、
   上記現像ドラム上にトナーを供給するための供給バイア
   ス電圧を上記供給ローラに印加していることを特徴とす
   る現像装置。