JPH0413167A - 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］ 本発明は電子写真装置において感光体上に形成された潜
像を現像するための現像装置に関する。

［従来の技術］ 従来、この分野の乾式現像方法には、二成分現像方法と
、−成分現像方法とが知られている。

このうち、二成分現像方法は、一般に樹脂と着色微粉末
を基本材料として作られた現像剤（トナー）と、このト
ナーを摩擦帯電するための鉄粉等の磁性粒子（キャリア
）とを混合攪拌し、円筒形の多極磁石（以下、マグネッ
トローラとする）を内包した非磁性円筒（以下、スリー
ブとする）上にこの両者をブラシ上に形成して静電潜像
に摺擦して現像する、いわゆる磁気ブラシ現像法が代表
的であるが、これには次のような問題点があった。

まず、下地かぶりを無くし、かつ高い像濃度を得るため
には、トナーとキャリアの混合比を適度な範囲内（キャ
リアの粒径や比重にもよるが、普通３　ｗｔ％ないしｌ
　Ｏｗｔ％程度）にする必要があった。

このため両者の混合比を検知するトナー濃度センサと、
この出力に基づいてトナー供給量を制御するための制御
装置、及びトナー供給装置等を必要とした。また、前述
のように、磁気ブラシを形成するためのマグネットロー
ラが必要となり、このため装置全体が複雑でコストも高
いものとなっていた。

一方、−成分現像方法のうち、磁性トナーを使うものは
、一般に内部に磁性粉と着色微粉末を含む樹脂から作ら
れた磁性トナーを、回転しないマグネットローラを内包
し回転可能な非磁性スリーブ上に摩擦帯電させて塗布し
、これを前記のマグネットローラの磁気拘束力によって
非磁性スリーブ上を現像領域まで搬送し、静電潜像を現
像する構成のものが代表的なものである。

これは前述の二成分現像方法に対して、トナー濃度の制
御という問題がなく構成も簡素という利点はあるが、ト
ナーの帯電をトナー同士、あるいはトナーとスリーブと
の摩擦帯電、あるいはスリーブに圧接した弾性ブレード
とトナーとの摩擦帯電によっているため、トナー層厚を
３０ａｍないし。

５０ｕｍ程度にしないとトナー層全体を十分に帯電させ
ることが難しかった。このように薄層化されたトナー層
を、効率よく現像するためには、スリーブと感光体ドラ
ムとのギャップを、トナー層が十分接触するまで近接さ
せるか、あるいは、トナー層は感光体ドラムに対して非
接触とし、両者間にＤＣ成分にＡＣ成分を重畳させた現
像バイアスを印加して、トナーを感光体ドラムへ飛翔さ
せるという方法が試みられている。

しかし、前者は、薄層のトナー層を感光体ドラムに接触
させるため、スリーブや感光体ドラムの機械加工精度に
かなり高いものが必要となり、方、後者では、現像バイ
アスのための電源かコスト的に高くなる、などの問題点
があった。

また、磁性粉を用いないで着色微粉末と樹脂のみを基本
材料とする非磁性−成分トナーを、何らかの方法で帯電
させてスリーブに塗布し、現像部に搬送、現像する、い
わゆる非磁性−成分現像方法が知られている。

しかし、トナーを現像に十分な帯電量にまで短時間で帯
電させることや、帯電量の均一化が難しいため、画像と
して下地かぶりがあったり、低濃度のものになりがちで
あった。また、トナーに磁性粉がなく、現像スリーブへ
の磁気拘束力がないため、トナーの飛散にともなう機内
の汚れか起き易かった。さらに、トナー自体が凝集し易
い傾向があるため、特に高湿時に容器内でブロック状に
固化したり、架橋してスリーブに付着するなど、粉体と
しての特性が失われ、結果として、低画質のものになり
がちであった。

そこで近年、従来の２成分磁気ブラシ方式と、１成分磁
性トナ一方式の両者の利点を合わせ持った、通称疑似２
成分方式なる現像方式が例えば特開昭５９−１８２４６
４号公報等で提案されている。

この方式による現像装置の一例を第４図に図示する。

この現像装置では現像容器１５０の内部の現像剤６２が
スリーブ６０上に担持されて感光体１１１方向へ搬送さ
れる。この時スリーブ６０内の点対称型に着磁された円
筒形マグネット回転体６１がスリーブ６０とは逆回転し
、現像剤６２はスリーブ６０上で穂立ちを形成し繰り返
し倒立運動、いわゆるローリングし帯電される。現像剤
６２は例えばフェライトキャリアと、バインダポリマー
中に磁性粉等を含むトナーを混合させたものである。帯
電されたトナーはブレード１５３で層厚を規制された後
、感光体１１１上の潜像を現像する。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら上述のような現像装置においては、トナー
の帯電効率を向上させるため円筒形マグネット回転体６
１を逆回転させる必要がある。しかも通常その回転数は
スリーブの回転数の３倍乃至５倍にする必要があった。

このためマグネット回転体の駆動機構や回転軸の支持機
構等が複雑になり、コストの高いものとなっていた。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたもの
であり、構造が簡単で安価な現像装置を提供することを
目的としている。

［課題を解決するための手段］ この目的を達成するために本発明の現像装置は、磁性の
トナーを含む現像剤が貯留される現像槽と、前記現像槽
内に設けられ、前記現像剤を感光体面に向けて搬送する
搬送手段と、前記搬送手段の内部に設けられたマグネッ
トと、前記感光体面の手前に前記搬送手段を挟んで前記
マグネットに対向して設けられ、Ｎ極とＳ極の磁界を交
互に発生する磁界発生手段とより成る。

［作用］ 上記の構成を有する本発明の現像装置において、現像槽
内の磁性のトナーを含む現像剤が搬送手段により感光体
面に向けて搬送される。このとき前記搬送手段の内部に
設けられたマグネットと磁界発生手段との間に発生する
磁界により現像剤は一定間隔の穂立ちを形成し、この穂
立ちは、前記搬送手段上でローリングを繰り返し、この
ローリングによってトナーが所定の帯電量にまで帯電さ
れる。

所望の帯電量にまで摩擦帯電された現像剤の穂立ちは、
搬送手段より現像領域まで搬送され、感光体上の潜像が
現像される。

［実施例］ 以下、本発明を具体化した実施例を図面を参照して説明
する。

まず第１図を用いて第１の実施例について説明する。

第１図は本発明の現像装置を適用したカールソンプロセ
スによる電子写真装置の構成図である。

感光体ドラム１１の周囲には、帯電器１２、現像器２０
、転写帯電器１４、トナー回収器１９かそれぞれ設けら
れ、転写帯電器１４と感光体ドラム１１との間には用紙
１５が搬送される。

感光体ドラム１１は帯電器１２のコロナ放電により均一
な負極性の帯電を帯びた後、画像信号により点滅する図
示しない周知の光源からの先ビームにより露光され静電
潜像を形成された後、現像装置２０によってこの静電潜
像が現像される。感光体ドラム１１上の現像されたトナ
ーは、転写帯電器１４によってトナーと逆極性の電荷を
裏面に帯びた用紙１５に静電的に転写され、図示しない
周知の定着器によって用紙１５の上に定着される。

用紙１５に転写されないで感光体ドラム１１上に残留し
たトナーはクリーニングブレード１６によってクリーニ
ングされ、トナー回収器１９に回収される。

次に現像装置ｆ２０について詳述する。

ケース２４内部には、図示しない駆動源により矢印へ方
向に回転可能に設けられたスリーブ２２と、スリーブ２
２の内部に設けられ、円周方向にＮ極とＳ極が交互に着
磁されたマグネットローラ２３と、スリーブ２２に対向
して設けられた電磁ブレード２７とがそれぞれ設けられ
、更にトナー３１とキャリア３２が貯留される。ケース
２４の一端は開口され、その開口部は感光体ドラム１１
に対向している。

電磁ブレード２７はコア２６とコイル２５で構成され、
コア２６のスリーブ２２と対向する側の面は、スリーブ
２２とのギャップが約４００μｍで一定になるように曲
率を持って形成されており、コイル２５には電源５１か
ら交番電圧が印加されている。

スリーブ２２は非磁性の材料、例えばアルミニウム製の
肉厚１ｍｍ程度の円筒で、表面をサンドブラスト処理に
よって粗さが１μｍ乃至２５μｍ（最高高さ）の粗面に
したものを用いる。また感光体ドラム１１とベルトスリ
ーブ２２の最接近点（現像部）でのギャップは約４００
μｍに設定されている。

更にスリーブ２２には電源５０により、トナーか非画像
面に現像されず、画像面にのみ現像され易いようなレベ
ルの電圧（感光体ドラム上の画像、非画像部の間となる
電圧）が印加されている。

トナー３１４は、例えばスチレンアクリル系の樹脂をバ
インダポリマとし、これにＭ　ｇ　Ｃｕ　Ｚ　ｎ系のフ
ェライト微粉と、黒色トナーであればカーボンブラック
などの着色微粉末と、モノアゾ染料の金属錯体などの荷
電制御剤を混練後、平均粒径的１０μｍに粉砕して得ら
れるものを用いる。

キャリア３２は、例えばＭｇＣｕＺｎ系のフェライト粉
末を平均粒径的５０−１００μｍに成形して得たのち、
必要に応じてトナーと帯電系列で比較的離れた樹脂（た
とえばシリコン系の樹脂）をコーティングして得られる
ものを用いる。

次に現像装置２０の作用を説明する。

マグネットローラ２３の磁界によりスリーブ２２上には
キャリア３２とトナー３１が第３図に図示するように磁
気ブラシを形成して捕捉されている。

コイル２５には電源５１からＡＣ電圧が印加されている
ので、コア２６のスリーブ２２に対向する部分は、印加
電圧の位相に応じて、Ｎ極、Ｓ極と磁界の位相が変化す
る。この場合、電磁ブレード２７のコア２６に対向する
部分のマグネットローラ２３は、Ｎ極に着磁されている
ので、コア２６がＮ極、Ｓ極と切り替わる度に、両者間
の磁力線の方向はスリーブ面に水平、垂直と切り替わる
。

従って、スリーブ２２が矢印入方向に回転するにつれて
スリーブ２２上の磁気ブラシが、コア２６と、スリーブ
２２とのギャップ部分に至ると、穂立ちの高さがほぼギ
ャップの大きさ（約４００μｍ）に均されると共に、交
番磁界の影響によりスリーブ２２上で転倒運動（ローリ
ング）を繰り返す。

ローリングの回数は、コイル２５に印加するＡＣ電圧の
周波数ｆに等しい。例えばコア２６とスリーブ２２に挟
まれたギャップ部分の周長１を１２．５ｍｍ、スリーブ
の周速Ｖを５０ｍｍ／ｓｅｃとし、周波数ｆを２００）
ｆｚとすると、このギャップを通過する間の磁気ブラシ
のローリング回数Ｎは Ｎ＝　ｆ　＊（１／ｖ　）　＝　２００＊（１２，５１
５０）　＝　５０　（回）となる。このローリング運動
の間に、トナー３１はキャリア３２及びスリーブ２２の
表面と摩擦帯電を繰り返し、現像に必要、十分な帯電量
（一般に、−５乃至−１ｓ　ｕＣ／ｇ）に帯電される。

十分な帯電量のトナー３１を含む磁気ブラシは、スリー
ブ２２の回転にともなって、感光体ドラム１１との対向
部（現像部）に搬送され、スリーブ２２と感光体ドラム
１１の基材部分に印加された直流のバイアス電圧によっ
て、感光体ドラムの画像部分（露光部分）にトナーが現
像（反転現像）される。

こうして、感光体ドラム１１には静電潜像に応じてトナ
ー３１が反転現像され、用紙１５に静電転写され、定着
される。

次に第２図を用いて第２の実施例について説明する。

本実施例において第１の実施例と同一部分には同一の符
号を付し、その詳細な説明を省略する。

本実施例の現像装置１２０においては電磁ブレード１２
７は４個のコア１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃ、１２６
ｄを有しており、各々にコイル１２５ａ乃至１２５ｄが
巻かれている。コア１２６ａ、１２６ｃに巻かれたコイ
ル１２５ａ、１２５Ｃには電源１５１からＡＣ電圧が印
加され、コア１２６ｂ、１２６ｄのコイル１２５ｂ、１
２５ｄには、電源１５１より位相を９０度遅らせる位相
遅延器１５２を介して、同じ周波数のＡＣ電圧が印加さ
れる。従って、コア１２６ａ、１２６ｃ及びコア１２６
ｂ、１２６ｄはそれぞれ同じタイミングで、Ｎ極とＳ極
になる。電磁ブレード１２７に対向する部分のマグネッ
トローラ２３は、第１の実施例と同じくＮ極のみである
。

従って、電磁ブレード１２７とスリーブ２２とのギャッ
プ部分においては、第１の実施例と比べて、コアの分割
数をｍ　（この場合は４）とすると、磁気ブラシのロー
リング回数Ｎは（ｍ／２）倍増前し、同じＡＣ周波数で
もトナーの摩擦回数を稼ぐことができ、帯電量の立ち上
がり時間の短縮が図れる。

以上、詳述したことから明らかなように本実施例の現像
装置２０及び１２０においては、スリーブ２２の内部に
設けられたマグネットローラ２３と電磁ブし一ド２７，
１２７との間に発生する磁界により現像剤はスリーブ２
２上でローリングを繰り返し、このローリングによって
トナー３１が所定の帯電量にまで帯電されるので、従来
のようにマグネット回転体を回転させる必要がなく、構
造が簡単で安価なものとすることができる。

尚、本発明は上述した実施例に限定されずその主旨を逸
脱しない範囲の変更は可能である。

例えばスリーブ２２と感光体ドラム１１の間に印加する
現像電界は直流電界に限定されず、たとえば米国特許第
３８６６５７４号明細書に記載されているように交番電
界であってもよい。

［発明の効果］ 以上、詳述したことから明らかなように本発明の現像装
置においては、搬送手段の内部に設けられたマグネット
と磁界発生手段との間に発生する磁界により現像剤は前
記搬送手段上でローリングを繰り返し、このローリング
によってトナーか所定の帯電量にまで帯電されるので、
従来のようにマグネット回転体を回転させる必要がなく
、構造が簡単で安価なものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図までは本発明を具体化した実施例を示
すもので、第１図は第１の実施例の現像装置を適用した
電子写真装置の構成図、第２図は第２の実施例の現像装
置を適用した電子写真装置の構成図、第３図はトナーと
キャリアの穂立ちの様子について示す説明図である。ま
た第４図は従来の電子写真装置の構成図である。 図中、１１は感光体ドラム、２０，１２０は現像装置、
２２はスリーブ、２３はマグネットローラ、２４はケー
ス、２７，１２７は電磁ブレード、３１はトナー、３２
はキャリアである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電子写真装置において感光体上に形成された潜像を
   現像するための現像装置であって、磁性のトナーを含む
   現像剤が貯留される現像槽と、 前記現像槽内に設けられ、前記現像剤を感光体面に向け
   て搬送する搬送手段と、 前記搬送手段の内部に設けられたマグネットと、前記感
   光体面の手前に前記搬送手段を挟んで前記マグネットに
   対向して設けられ、Ｎ極とＳ極の磁界を交互に発生する
   磁界発生手段と より成ることを特徴とする現像装置。