JPH0444752B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は静電記録装置、例えば電子写真複写機
等における現像装置の改良に関するものである。
更に詳しくは、磁気吸収力を有する複数本の現像
ロールから構成された現像装置に関するものであ
る。

従来技術 電子写真複写機、コンピユータ出力用静電式画
像形成装置、静電フアクシミリなど静電記録装置
では、感光体または誘導体などの電荷担持体上に
記録すべき画像の静電潜像を形成し、この静電潜
像をトナーを含む現像剤により現像して可視像と
している。この現像のために使用される装置が現
像装置で、現在種々の形式の現像装置が知られて
いる。

現像には高速現像性、高画質が要求されてお
り、このために、キヤリアのマイクロ化や複数の
磁気ブラシ現像法が提案されている。これに対
し、二成分現像剤を用いた非接触現像法は、キヤ
リアのマイクロ化ができる事、磁気ブラシ非接触
に保たれているために、高画質及び非画像部が、
かぶりずらいという長所を有している一方、高速
現像性は十分とはいえなかつた。

第１図は二成分現像剤を用いた非接触現像法に
用いられる単一の磁気ブラシロールを用いた現像
装置の例を示したものである。静電荷担持体、例
えば感光体ドラム１に対向して現像装置２が配設
されており、この現像装置２はトナーとキヤリヤ
とから成る現像剤Ｄを貯蔵していて、この現像剤
Ｄに一部が埋没するように配設された撹拌部材３
と、現像ロール４と、穂立ち規制板５と、トナー
供給部材６とから構成されている。現像ローラ上
の現像剤は、現像部の間隙より薄く形成される。
また、現像ローラ４は現像スリーブ４Ａと、複数
の永久磁石４Ｂを含む磁気ローラとから成る。現
像スリーブには交流バイアス電源７により現像バ
イアスが印加される。このような一本ロール現像
システムを高速複写機に適用する場合には、画像
濃度の再現性を向上して良い複写品質を維持する
ために、(1)現像ローラ４の周速を高めること、(2)
使用現像剤Ｄのトナー含有率を高くすることが条
件とされてきた。

しかしながら現像ロールの周速の増大は遠心力
の増大によるトナークラウド、キヤリヤー飛散の
増大等を来し、背景汚れや複写システムとしての
信頼性を低下させ、また現像剤の寿命の短縮を生
じさせる原因となる。また現像剤のトナー含有率
の増大はトナークラウドの増大となり、背景汚れ
や複写機として信頼性を低下させることになる。

一方、複数の現像ローラを用いることが、従来
の磁気ブラシ現像では高濃度化に効果のあること
が知られている。（しかし、この方法では、初期
に過剰現像を行ない、次に非画像部に付着させた
トナーを除去する現像が通常行なわれる。）この
ことから複数の現像ローラを用いて磁気ブラシを
感光体ドラムと非接触にすることについの応用は
容易に考えつくことではある。

しかし、従来の磁気ブラシ現像のように、一度
非画像部にまで一度、トナーををつけて現像して
しまうと、次の非接触の現像工程では完全に非画
像部のトナーを除去できないことが判明した。こ
のことは、定かではないが、一度トナーが付着す
ると、時間と共に付着力が増大していくためと考
えられる。一方従来の磁気ブラシでは、こすり取
る力が強いためにこのようなことは問題とはなら
なかつた。

以上のように、従来の複数の現像ロールを用い
る磁気ブラシ現像方式を非接触現像方式にその
まゝ応用したのでは充分満足な性能が得られない
という欠点が明らかとなつた。

発明の目的 本発明は前記した従来技術の欠点を除去改良す
ることを目的とするものである。さらに具体的に
述べると本発明は高速複写機の総合的な性能、例
えば現像剤の劣化、現像剤の飛散、トナークラウ
ド、背景の汚れ等の面において性能向上を達成
し、優れたコピー画質を得る現像装置を得ること
を目的とするものである。

発明の構成 本発明のこの目的は、静電潜像担持体表面と対
向して配置され互いに回転する複数の現像ロール
を有する現像装置において、磁性キヤリア粒子の
平均粒径を10〜50μｍ、トナー粒子の平均粒径を
１〜20μｍからなる二成分現像剤を使用し、複数
の現像ロールの回転方向を異ならしめるとともに
前記静電潜像担持体と二成分現像剤を搬送する前
記現像ロールとの間〓を各現像ロール上の現像剤
厚より大きくして、10〜2000μｍの範囲に設定
し、かつ、各現像ロールが互いに異なる現像条件
に設定して、現像領域に各々同極性の直流成分を
有する同位相の交流バイアスを印加することを特
徴とする現像装置によつて達成される。

〔実施例〕

以下、図面を用いて本発明の詳細な説明を行
う。第２図は本発明の一実施例を示した概略断面
図である。静電荷担持体１１、例えばSe感光ド
ラムは500Vに帯電され矢示方向に約330mm/secで
回転する。この感光ドラム１１に対向して現像装
置１２が配設されている。この現像装置１２内に
は、現像領域に静電潜像を保持した前記感光ドラ
ム１１の表面に近接して２本の現像ロール１３，
１４が設けられている。これら現像ロールを構成
する主磁石１３Ａ，１４Ａは固定されており、こ
れを包むスリーブ１３Ｃ，１４Ｃは駆動機構によ
つて互いに反対方向でしかも供給された現像剤が
現像容器内で内側から外側に向つて流れるよう
に、即ちスリーブ間を現像剤が感光ドラム１１の
潜像保持表面に向つて流れるように同速に回転さ
せされる。

前記の現像ロール１３，１４には、現像容器内
の第２現像剤滞留部１５内の現像剤が、回転駆動
されている下方撹拌部材１６によつて搬送供給さ
れる。この下方撹拌部材１６は回転軸上に複数個
の撹拌羽根１６Ａを有し、かつ外周に複数個の樋
状のバケツト１６Ｂを有し、現像剤を撹拌すると
共に、確実に現像ローラ１３，１４の方向へ現像
剤を搬送する。

また上下の現像ロールの中間には所定位置で所
定のスリツト間隔を保持する絶縁コートされた現
像剤規制板１７が設けられていて、上下各現像ロ
ール１３，１４の表面に供給された現像剤はこの
現像剤規制板１７によつて一定量のみ現像領域へ
搬送される。この現像剤規制部では、上下現像ロ
ールの副磁石による反発磁界を形成し、ここで現
像剤が圧せられるのを防止している。

なお、本発明の現像装置において用いられる現
像条件としては、現像剤搬送担体２と像担持体１
の間に振動電界が与えられて現像剤層から現像剤
が像担持体１に移行し易くされるから、現像剤搬
送担体２の現像剤層を像担持体１の表面に接触さ
せない条件とするのが好ましく、それには、像担
持体１と現像剤搬送担体２の間隙を数10〜2000μ
ｍの範囲として、現像剤搬送担体２に形成する現
像剤層の厚さを像担持体１の表面に接触しない範
囲で厚くすることが好ましい。像担持体１と現像
剤搬送担体２の間隙が数10μｍよりも狭くなり過
ぎると、均一に現像剤層を形成することが困難と
なり、安定して鮮明な現像を行うことが難しくな
る。また、間隙が2000μｍを大きく超すようにな
ると、現像剤搬送担体２と像形成体１の間の振動
電界による効果が低下して十分な現像濃度が得ら
れないようになる。そして、エツジ効果も大きく
なる。このように、現像剤搬送担体と像担持体の
間隙が極端になると、それに対して現像剤搬送担
体上の現像剤層の厚さを適当にすることができな
くなるが、間隙が数10μｍ〜2000μｍの範囲では、
それに対して現像剤層を厚さを適当に形成するこ
とができる。そこで、現像剤層を像担持体１の表
面に接触させない、できるだけ近接する厚さに形
成すると、掃き目やかぶりのない鮮明な現像を行
うことができる。

現像剤搬送担体２に現像剤層を形成するのは、
図示例の以外にも磁石体３を回転させて形成する
条件によるのが好ましい。それによつて、形成さ
れた現像剤層は、波状に起伏して現像剤搬送担体
２の表面を移動するようになるから、新しい現像
剤が現像領域Ａに次々と供給されて、現像剤層に
多少の層厚の不均一があつてもその影響は上記波
状の起伏により実際上問題とならないように十分
にカバーされる。像担持体１と現像剤層の移動方
向は図示例のように同方向でも、あるいは逆方向
でよい。そして、現像剤層の移動速度で像担持体
１の移動速度と同等かそれ以上であることが鮮明
な画像を得る上から好ましいが、磁石体１の回転
による現像剤層の撹乱がある場合は現像剤層の移
動速度が遅くても鮮明な画像を得ることができ
る。

さらに、本発明現像装置には、現像剤の摩擦帯
電制御を容易に行うことができ、したがつて、振
動電界による現像剤の移行制御が効果的に行われ
るトナー粒子とキヤリヤ粒子とから成る二成分現
像剤を用いることが好ましい。そして、振動電界
によつてトナー粒子はキヤリヤ粒子から離れて像
担持体１に移行し易くなるから、従来の平均粒径
が十数μｍのトナー粒子と平均粒径が数十〜数百
μｍの磁性キヤリヤ粒子とから成る二成分現像剤
よりも平均粒径が20μｍ以下のトナー粒子と平均
粒径が５〜50μｍの磁性キヤリヤ粒子とから成る
二成分現像剤を用いることが一層再現性に優れた
高画質画像を得る上から好ましい。この点、現像
剤搬送担体２と像担持体１の間に振動電界を生ぜ
しめない現像装置では、トナー粒子とキヤリヤ粒
子を上述のように微粒子化すると、現像時のクー
ロン力に対してフアンデルワールス力の影響が現
われて、像背景の地部分にもトナー粒子が付着す
る所謂かぶりが生ずるようになり、現像剤搬送担
体への直流バイアス電圧の印加によつてもかぶり
を防ぐことが困難となる。トナー粒子の摩擦帯電
制御が難しくなつて、凝集が起り易くなる、キヤ
リヤ粒子も像担持体の潜像部分に付着するように
なる、等の問題が発生するから、実際に微粒子化
したトナー粒子及びキヤリヤ粒子を用いることは
困難であつた。

本発明現像装置によれば、微粒子化したトナー
粒子とキヤリヤ粒子とから成る二成分現像剤を用
いても、現像剤搬送担体２と像形成体１の間に与
えられる振動電界によつて現像剤搬送担体２の現
像剤層からトナー粒子が個々に分離し易く、そし
てクーロン力によつて潜像に付着して、かぶりや
エツジ効果を生ぜしめることがないと云う結果が
得られる。

なお、本発明において、現像剤搬送担体２表面
に絶縁性乃至は半絶縁性の被膜を設けることはそ
れらに高いバイアス電圧を印加することができる
から好ましいし、また、トナー粒子やキヤリヤ粒
子が球形化され、キヤリヤ粒子が磁性粒子表面を
絶縁体被膜によつて形成する、あるいは磁性粒子
と樹脂中に分散する等によつて絶縁性の磁性粒子
とされていることも同様に好ましい。

２本の現像ロール１３，１４の各現像条件は同
一であるよりむしろ変えた方が好ましい。例え
ば、上部の第１現像ロール１３では非画像部には
トナーが現像されない範囲で高濃度を得る現像を
行ない、下部の第２現像ロール１４でも同様に非
画像部にはトナーが現像されない範囲で高解像力
を得る現像を行なうことによつて、有効な現像濃
度や解像力を得ることができる。この手段として
は以下のいくつかの実施方法が挙げられる。

(1) 電気バイアスによる方法 例えばマイナスの電荷を有するトナーを用いて
感光ドラムをポジ現像する場合には、第１現像ロ
ール１３には非画像部にトナーが現像されないよ
うに正の直流成分をもつACの電気バイアスを印
加し、第２現像ロール１４にはかぶり現像を生じ
させないための同極性の正の直流成分を印加す
る。

さらに第１現像ロール１３と第２現像ロール１
４に印加されるバイアスは、同位相の交流バイア
スが好ましい。位相が異なると各ロール間には強
い振動電界が生じ、ブレークダウンが起こしや
すく、現像ロールに高い電圧を印加しずらくな
る。各ローラ間でトナーが振動して飛散するな
どの問題が起る。

特に非接触現像では、印加される電気的バイア
スが画像性を決定する主要因である。一実施例と
して、第１ロールと第２ロールは共に現像剤層厚
0.7mm、現像ロールと感光体間隙1.0mmとし、一方
感光体はSe感光体を用い、帯電電位は＋500Vと
した。感光体の線スピードは、現像ロールの線ス
ピードと１：１に設定した。第１現像ロール１３
には直流成分V_DC：＋250V、交流成分V_AC：
3.0KV、2KHzが印加されている。第２現像ロー
ル１４には直流成分V_DC：＋150V、交流成分
V_AC：2.0KV、2KHzが印加尚、非画像部電位は
100Vである。このバイアスは、第３図に示した
ように、発振回路２１及び増幅回路２２からの出
力をトランス２３で昇圧したものと、直流電圧電
源２４とを結んでつくられた同位相の交流バイア
スである。

このように、第１現像ロール１４と第２現像ロ
ール１３に印加する条件は一方が高いACあるい
は低い周波数の場合は高いDC成分を有し、他方
は低いACあるいは高い周波数の場合は低いDC成
分にすることが好ましい。このようにすることに
より、前者の条件はシヤープな画像が得られるの
に役立ち、後者の条件は階調性の良い均一性の高
い画像が得られるのに役立ち、両者の現像により
好ましい画像が得られる。

(2) 現像速度による方法 通常、現像領域における現像剤の搬送速度を上
げると、画像濃度が上昇するが解像力が低下す
る。それ故、例えば第１現像ロール１３の搬送速
度を上げ、第２現像ロール１４の搬送速度を落す
ことによつて、適正現像条件とする。この場合、
感光ドラム１１の移動周速に対し、前者は１〜３
倍に、後者は１〜２倍にとるとよい。又現像の方
向は感光体は同方向あるいは反対方向に移動す
る。

(3) 現像間隔による方法 一般に、画像濃度は現像間隔（感光ドラム表面
と現像ロール表面との間隔）が小さい程、高くな
る。これは現像ロールの電極効果により高い潜像
電界が生じる。ACバイアスの電圧値が同じでも
強いACバイアス電界が生じていることによる。
それ故、例えば第１現像ロール１３は第２現像ロ
ール１４よりも感光ドラム１１表面により近接し
て設けるとよい。この時は、第１現像ロール１３
に同一AC成分を用いる時は第２現像ロール１４
より高いDCバイアスを重畳させることがかぶり
防止に好ましい。むろんAC成分の電圧、周波数
を変化させてもよい。

一実施例として、第１ロール１３は現像剤層厚
0.3mm、現像ロールと感光ドラム間隙0.7mmとし、
第２現像ロール１４は現像剤層厚0.3mm、現像ロ
ールと感光ドラム間隙1.0mmとした。感光ドラム
はSe感光体を用い帯電電位は＋500Vとした。感
光ドラムの線スピードは現像ロールの線スピード
と１：１に設定した。

第１現像ロールには、直流成分V_DC：350V、交
流成分V_AC：2KV、1KHzが印加されている。第
２現像ロールには、直流成分V_DC：150V、交流成
分V_AC2KV、1KHzが印加されている。尚非画像
部電位は100Vである。

(4) 現像剤層厚による方法 通常、同じ現像間隔でも現像濃度は、現像剤層
厚が大きい程、高い画像濃度が得られる。このた
め例えば第１現像ロール１３は第２現像ロール１
４よりも厚い現像剤層厚が得られるよう現像剤規
制板１７を設定する一方、第２現像ロール１４よ
り低いAC成分、あるいは高い周波数を用いるの
が好ましい。この時のDC成分は高く設定する方
がよい。

一実施例として、第１ロールは、現像剤層厚
0.7mm、現像ロールと感光ドラム間隙1.0mmとし、
第２現像ロールは、現像剤層厚0.3mm、現像ロー
ルと感光ドラム間隙1.0mmとした。感光ドラムは、
Se感光体を用い帯電電位は＋500Vとした。感光
体の線スピードは現像ロールの線スピードと１：
１に設定した。

第１現像ロールには直流成分V_DC：350V、交流
成分V_AC：2KV、1KHzが印加されている。第２
現像ロールには直流成分V_DC：150V交流成分
V_AC：2KV、1KHzが印加されている。尚非画像
部電位は100Vである。

(5) 磁力による方法 一般に、感光ドラム１１に対向している現像ロ
ールの磁力が強い程、現像領域における現像剤の
穂は硬く形成されて、画像濃度は低くなる。よつ
て、例えば第１現像ロール１３の主磁石１３Ａ
は、第２現像ロール１４の主磁石１４Ａよりも強
い磁力を有するものを用いる一方、高いAC成分
低い周波数を用いるのが好ましい。この時のDC
成分は高く設定する方がよい。

上記の各実施例を単独または組み合わせて用い
ることにより現像条件をさらに改良することがで
きる。

２本の現像ロール１３，１４によつて、第２現
像剤滞留部１５内の現像剤は撹拌部材１６によつ
て撹拌・混和・搬送され、現像剤規制板１７を通
過して、現像ローラ１３，１４の表面上に吸着さ
れ、それぞれ同じ層厚、速度、磁力、間隔および
所定の電気バイアスを保持して、現像領域を通過
時に現像処理が行なわれる。尚、第２図では磁石
固定でスリーブが回転するものであるが、磁石や
スリーブが回転することによつて現像剤を搬送す
る手段を用いてもよい。また主磁石は同極を並列
に近接させてもよいし、異極を並列に近接させる
ものでもよい。

現像に供せられ残余の現像剤は、第１現像ロー
ル１３の表面に接する掻き取り板１８によつてス
リーブ１３Ｃの表面から除去されて第１現像剤滞
留部１９へ入る。第２現像ロール１４上の現像剤
は反発磁極または掻き取り板（不図示）によりス
リーブ１４Ｃの表面から除去されて前記第２現像
滞留部１５へ入る。

第１現像剤滞留部１９は、前記第１現像ロール
１３より回収された現像剤と、トナー補給装置２
０から供給されるトナーとを混合・撹拌して第２
現像剤滞留部１５に供給するために設けたもので
ある。前記第１現像剤滞留部１９は、現像剤収容
部１９Ａ，１９Ｂと、撹拌羽根またはスクリユー
等の回転する撹拌部材１９Ｃ，１９Ｄと、穴のあ
いた仕切り板１９Ｅ，１９Ｆ等で構成されてい
る。回転体１９Ｃ，１９Ｄは50〜300R.P.Mが好
適である。第１現像ロール１３から掻き取り板１
８を経て第１現像剤滞留部１９に投入された現像
剤は、左側の現像剤滞留部内の撹拌部材１９Ｃに
よつて撹拌され、必要に応じて補給されるトナー
と混合されて、穴あき仕切り板１９Ｅを通つて右
側の現像剤滞留部内へ投入される。ここで現像剤
は現像剤収容部１９Ｂ内で回転する撹拌羽根また
はスクリユー等の撹拌部材１９Ｄによつて更に充
分撹拌されつつ、穴あき仕切り板１９Ｆを通つて
下方の第２現像剤滞留部１５へ落下供給される。
この供給位置は前記現像ロール１３，１４からな
るべく離れた遠い位置がよい。これは第１現像剤
滞留部１９での不充分な未撹拌現像剤が直接前記
現像ロール１３，１４に供給されることを防止す
るためである。

第２現像剤滞留部１５では、前記撹拌部材１６
の回転によつて、第１現像剤滞留部１９から落下
する現像剤と、前記第２現像ロール１５から回収
された現像剤とが良く撹拌混合されて再び第１現
像ロール１３および第２現像ロール１４の方向へ
搬送し現像プロセスを繰返す。撹拌部材１６の回
転は50〜300R.P.M.が好適である。このようにし
て、良好なコピー画質を高速度で実現することが
できた。

第４図は本発明による現像装置の他の実施例を
示す断面図である。これは第１及び第２現像ロー
ルの磁極配置を変えたことを特徴とするものであ
る。現像装置３２の各現像ロール内の感光ドラム
１１に対向する主磁極３３Ａ，３４Ａは分割した
Ｎ及びＳ極から成り、他の副磁極３３Ｂ，３４Ｂ
はNS及び極で構成されている。この際、第１現
像ロール３３と第２現像ロール３４による磁極に
より、両ロール間の現像剤が圧せられるので、こ
れを防ぐために現像剤規制板３７を絶縁コートし
た磁性体にするとと良い。

上記の本発明による実施例では第１現像材滞留
部１９を２本の撹拌部材で構成したが、撹拌部材
を改良して１本とすることも勿論可能であり、あ
るいは更に高速現像に対応するため第３の撹拌部
材を設けて混合・撹拌より高速かつ充分に行なわ
せることも可能である。

また現像ロールを２本用いたものについて述べ
てきたが、３本以上用いてもよい。この場合、潜
像担持体の移動方向の最下流に位置する現像ロー
ルの現像剤の搬送方向は、像担持体の移動方向と
同じであることが好ましい。又全ての現像ロール
は同方向でもよい。

尚、本発明による現像装置は、十分な撹拌を必
要とし、かつ現像領域での必要条件を満たす微粒
な現像剤、例えば10〜50μｍの絶縁性キヤリヤと
１〜20μｍのトナーとからなる二成分現像剤に特
に適している。

発明の効果 本発明の現像装置は、優れた撹拌搬送能力と均
一な現像剤層形成とによつて高い現像性能を有し
ているので、良好なコピー画質を高速度で形成す
る複写機の性能向上に有効である。更に本発明に
よれば複写機のコピースピードアツプばかりでな
く、数少ない現像ローラとコンパクトな撹挫部
材、低いロール回転数を可能にし、その結果コン
パクト化、低コスト化、信頼性向上等、複写機に
要求される諸条件を満たす現像装置が提供され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の一本ロール現像システムの例を
示し、第２図は本発明による磁気ブラシ現像装置
の断面図、第３図はバイアス電源の回路図、第４
図は本発明による現像装置の他の実施例を示す断
面図である。 ７，１７…交流バイアス電源、１１…静電荷担
持体（感光ドラム）、１２，３２…現像装置、１
３，３３…第１現像ロール、１４，４４…第２現
像ロール、１５…第２現像剤滞留部、１６…撹拌
部材、１７，３７…現像剤規制板、１８…掻き取
り板、１９…第１現像剤滞留部、２０…トナー補
給装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 静電潜像担持体表面と対向して配置され互い
   に回転する複数の現像ロールを有する現像装置に
   おいて、磁性キヤリア粒子の平均粒径を10〜50μ
   ｍ、トナー粒子の平均粒径を１〜20μｍからなる
   二成分現像剤を使用し、複数の現像ロールの回転
   方向を異ならしめるとともに前記静電潜像担持体
   と二成分現像剤を搬送する前記現像ロールとの間
   〓を各現像ロール上の現像剤厚より大きくて、10
   〜2000μｍの範囲に設定し、かつ、各現像ロール
   が互いに異なる現像条件に設定して、現像領域に
   各々同極性の直流成分を有する同位相の交流バイ
   アスを印加することを特徴とする現像装置。