JPH05158353A

JPH05158353A - 現像装置

Info

Publication number: JPH05158353A
Application number: JP3324767A
Authority: JP
Inventors: Satoru Haneda; 哲羽根田
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1991-12-09
Filing date: 1991-12-09
Publication date: 1993-06-25

Abstract

(57)【要約】【目的】現像域通過後の現像スリーブ上の現像剤を無
理な力を加えることなく電気的に除去してゴーストの発
生しない現像を行う現像装置を提供する。【構成】磁性キャリアとトナーとからなる２成分の現
像剤Ｄを使用する現像装置において、現像域Ａ下流に現
像スリーブ２に近接して回動ローラ５を設け、現像スリ
ーブ２内部に固定したマグネットローラ３の回動ローラ
５に対向する部分には磁極を設けず、回動ローラ５には
現像スリーブ２上のキャリアが回動ローラ５に向かって
移動する電界を形成するようバイアス電圧を印加するこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写装置等に
おいて、磁性キャリア粒子とトナー粒子とを混合した２
成分現像剤を用いて静電潜像あるいは磁気潜像を現像す
る現像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真複写装置等においては、
２成分現像剤を用いた磁気ブラシ現像方式の現像装置が
用いられている。この現像装置は、内部に複数の磁極を
有する円柱状の磁石体からなるマグネットローラを備え
回転可能に支持された円筒状の現像スリーブを有し、こ
の現像スリーブ表面にトナー粒子を付着させた磁性キャ
リアを保持し現像域に搬送して現像を行うもので、トナ
ー粒子の摩擦帯電制御が比較的容易で、トナー粒子の凝
集が起こりにくい等の特長を有し、接触現像や、像担持
体面と非接触で現像する非接触現像に適していることか
ら、キャリア粒子に対するトナー粒子の量の管理を必要
とするにも拘わらず、多く用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記磁気ブラシ現像方
式の現像装置において、濃度ムラのない一様な現像を行
うためには、現像スリーブ上で現像領域へ搬送される現
像剤層の厚みとトナー比率が一定に保持されることが必
要であり、このことは非接触現像においては特に重要で
ある。現像剤の層厚およびトナー比率を一様かつ一定に
保持するためには、一度現像域を通過した現像スリーブ
上の現像剤を完全に取り除き、新しい現像剤を現像スリ
ーブに供給することが要求される。

【０００４】従来、現像後の現像スリーブ上の現像剤を
取り除くには掻き取り板が用いられていたが、このよう
な機械的な方法では現像剤除去が不完全で、現像剤のキ
ャリアを損傷し、画像にゴーストが現れたり現像剤の劣
化を招き、加えて現像装置の駆動トルクが大になるなど
の問題点があった。

【０００５】本発明は、上記問題点を解決し、現像域を
通過した現像スリーブ上の現像剤を無理な力を加えずに
完全に取り除き、現像スリーブ上に常に新しい現像剤を
供給してトナー比率を一定に保持してゴーストの発生し
ない現像を行うことの可能な現像装置を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、現像スリー
ブ上にトナーとキャリアとからなる２成分現像剤を搬送
する現像装置において、前記現像スリーブの上流に現像
剤を供給する手段とを設けると共に、現像後の前記現像
剤に近接して設けた回動ローラに現像スリーブから該回
動ローラへキャリアを移動すべく電界を形成する手段
と、前記回動ローラに対向する前記現像スリーブの内部
には磁極を設けない構成としたことを特徴とする現像装
置によって達成される。また、上記現像スリーブには交
流成分を有する電圧を印加する一方、現像スリーブと回
収ローラ間には直流成分のみを有する電圧を印加する現
像装置が、好ましい態様として用いられる。

【０００７】

【実施例】図１は、本発明装置の一実施例を示す断面図
であって、１は矢示方向に回転し、表面にＳe、ＣdＳあ
るいは有機光導電体等の感光体層を有し、図示しない帯
電器、露光装置によって表面に静電潜像を形成される像
担持体である感光体ドラム、２はアルミニウム等の非磁
性材料からなる現像スリーブ、３は現像スリーブ２の内
部に固定して設けられ表面に複数のＮ,Ｓ磁極を周方向
に有する固定磁石体からなるマグネットローラで、この
現像スリーブ２とマグネットローラ３とで現像剤搬送担
体を構成している。そして、現像スリーブ２は固定した
マグネットローラ３に対して回転可能であり、図は現像
スリーブ２が矢示方向に回転するものであることを示し
ている。また、マグネットローラ３のＮ,Ｓ磁極は通常5
00〜1,500ガウスの磁束密度に磁化されており、その磁
力によって現像スリーブ２の表面に先に述べたような現
像剤Ｄの層即ち、磁気ブラシを形成する。４は磁気ブラ
シの高さ、量を規制するため設けられた現像剤層規制手
段である規制ブレード、５は現像域Ａを通過した磁気ブ
ラシを現像スリーブ２上から除去するため現像スリーブ
２に近接して設けられた表面が半導電性材料からなる回
動ローラである。現像スリーブ２の表面は現像剤溜まり
６において現像剤Ｄと接触するからそれによって現像剤
Ｄの供給が行われ、規制ブレード４によって現像スリー
ブ２上の現像剤Ｄの層厚が一定になるよう規制される。
７は現像剤スリーブ２から回動ローラ５に移動した現像
剤Ｄを掻き取るためのブレード、８は現像剤溜まり６の
現像剤Ｄを撹拌して成分を均一にする撹拌スクリューで
ある。現像剤溜まり６の現像剤Ｄは現像が行われるとそ
の中のトナーが消耗するので、図示しない補給用のトナ
ーを貯溜するトナーホッパーから図示しないトナー供給
ローラを介して補給される。９は現像装置のケーシング
である。21は現像スリーブ２に印加するバイアス電圧の
直流成分用の直流電源、22は同じく交流成分用の交流電
源、23は回動ローラ５に印加する直流バイアス電圧用の
直流電源である。なお、マグネットローラ３の回動ロー
ラ５に対向する部分には現像剤（キャリア）が移動し易
いよう磁極は設けず反発磁極構成としている。

【０００８】以上のような構成によって、回動ローラ５
にキャリアと逆極性の電圧を印加することにより、回動
ローラ側でもキャリアを引き付ける。この引き付ける力
は、現像により、トナーが消費されたキャリア程強い
（トナーが消費されないと、キャリアにはトナーがつい
ており、作用する電気力が小さい）ので効果的にキャリ
アを回収できる。現像スリーブ２上の現像後の現像剤を
弾性状の回動ローラ５によって電気的に除去するので現
像剤のキャリアを損傷することがなく、装置の駆動トル
クを小さくすることができる。

【０００９】なおマグネットローラ３のＮ,Ｓ磁極の磁
束密度は同じではなく、感光体ドラム１に対向する磁極
の磁束密度が他のＮ,Ｓ磁極の磁束密度より大にしてあ
ると現像が安定する。

【００１０】また、現像スリーブ２の表面はサンドブラ
スト等の処理を施して微細な凹凸を設けると現像剤Ｄの
搬送性が向上する。その表面のあらさは実験の結果、JI
SのＲz値で0.1〜10μmの範囲にあることが必要で、0.5
〜５μmのとき良好な結果が得られた。この現像装置に用
いられる現像剤についていえば、一般に２成分現像剤の
磁性キャリアは平均粒径が大きく、磁化の強さが強いと
現像剤層厚規制部を通過しにくくなる。また、平均粒径
が大きいと、現像スリーブ２上に形成される磁気ブラシ
の穂の状態が荒いために、電界により振動を与えながら
静電潜像を現像しても、トナー像にムラが現れ易く、穂
におけるトナー濃度が低くなるので高濃度の現像が行わ
れない等の問題点がある。この問題点を解消するには、
磁性キャリア粒子の平均粒径を小さくすればよく、実験
の結果重量平均粒径が60μm以下であると上記問題点は
発生しないことが判明した。しかし、磁性キャリアの粒
径が小さ過ぎると、トナーと共に感光体ドラム１表面に
付着するようになったり、飛散し易くなる。これらの現
象はキャリアに作用する磁界の強さ、それによるキャリ
アの磁化の強さにも関係するが、一般的には、磁性キャ
リアの重量平均粒径が20μm以下になると次第に上記傾
向が出始め、５μm以下で顕著に現れるようになる。従
って、この現像装置では現像剤Ｄの磁性キャリアには、
重量平均粒径が20〜60μmでその磁化の強さが15〜70emu
／ｇのものを使用する。なお、磁性キャリアが球形化さ
れていると、トナーとキャリアの撹拌性及び現像剤Ｄの
搬送性を向上させ、さらにトナーの荷電制御性を向上さ
せて、トナー粒子同士やトナーとキャリアの凝集を起こ
りにくくするので好ましい。

【００１１】このような磁性キャリアは、磁性体として
従来の磁性キャリアにおけると同様の、鉄，クロム，ニ
ッケル，コバルト等の金属、あるいはそれらの化合物や
合金、例えば、四三酸化鉄，γ-酸化第二鉄，二酸化ク
ロム，酸化マンガン，フェライト，マンガン−銅系合
金、といった強磁性体ないしは常磁性体の粒子を球形化
したり、又はそれらの磁性体粒子の表面をスチレン系樹
脂，ビニル系樹脂，エチレン系樹脂，ロジン変性樹脂，
アクリル系樹脂，ポリアミド樹脂，エポキシ樹脂，ポリ
エステル樹脂等の樹脂球状に被覆するか、あるいは、磁
性体微粒子を分散して含有した樹脂の球状粒子を作るか
して得られた粒子を従来公知の平均粒径選別手段で粒径
選別することによって得られる。

【００１２】以上のような現像装置において、現像スリ
ーブ２を感光体ドラム１に対して表面間隔が数0.1〜２m
mの範囲にあるように設定して、感光体ドラム１の静電
潜像を現像すると、現像スリーブ２の表面に形成された
磁気ブラシは、現像スリーブ２の回転に伴ってその表面
の磁束密度が変化するから、振動しながら現像スリーブ
２と共に移動し、現像域Ａの感光体ドラム１との間隙を
安定して円滑に通過し、その際感光体ドラム１の表面に
対し均一な現像効果を与えることになって、安定して高
いトナー濃度の現像を可能にする。それには、カブリの
発生を防ぎ、現像効果を向上させるために、現像スリー
ブ２には直流電源21と交流電源22によって振動する交流
成分を有するバイアス電圧が接地した感光体ドラム１と
の間に印加されている。このバイアス電圧は好ましい直
流電圧と交流電圧の重畳電圧が用いられ、直流成分がカ
ブリの発生を防止し、交流成分が磁気ブラシに振動を与
えて現像効果を向上させる。なお、通常直流電圧成分に
は非画像部電位とほぼ等しいか、それよりも高い50〜60
0Ｖの電圧が用いられ、交流電圧成分には100Ｈz〜10Ｋ
Ｈz、好ましくは１〜５ＫＨzの周波数が用いられる。な
お、直流電圧成分は、トナーが磁性体を含有している場
合は非画像部電位より低くてもよい。交流電圧成分の周
波数が低過ぎると、振動を与える効果が得られなくな
り、高過ぎても電界の振動に現像剤Ｄが追随できなくな
って、現像濃度が低下し、鮮明な高画質画像が得られな
くなるという傾向が現れる。また、交流電圧成分の電圧
値は、周波数も関係するが、高い程磁気ブラシを振動さ
せるようになってそれだけ効果を増すことになるが、そ
の反面高い程カブリを生じ易くし、落雷現象のような絶
縁破壊も起こり易くする。しかし、現像剤Ｄのキャリア
粒子が樹脂等によって球形化されていると絶縁破壊を防
止するし、カブリの発生も直流電圧成分で防止し得る。

【００１３】なお、この電圧を印加する回動ローラ５は
内部が導電性部材で構成され、その表面を樹脂や酸化被
膜によって絶縁ないしは半絶縁被覆するようにするのが
好ましい。

【００１４】回動ローラと現像ローラ間は直流成分で50
〜300Ｖの電圧の印加が好ましい。大きい電圧では、キ
ャリアとトナーの分離を促進し、現像スリーブにトナー
が付着してしまう。一方小さい電圧ではキャリアが回収
されない、又、この回動ローラと現像ローラ間では直流
成分のみを有することが好ましい。高い交流成分は、キ
ャリアとトナーの分離を促進すると共にブレークダウン
の原因にもなる。

【００１５】以上は現像スリーブ２に振動するバイアス
電圧を印加する方法を示したが、例えば現像スリーブ２
と感光体ドラム１間の現像域Ａ周辺に電極ワイヤを数本
張設して、それに振動する電圧を印加するようにしても
磁気ブラシに振動を与えて現像効果を向上させることは
できる。その場合も、現像スリーブ２には直流バイアス
電圧を印加し、或は、異なった振動数の振動電圧を印加
するようにしてもよい。

【００１６】また、本発明は反転現像にも用いることが
できる。その場合、直流電圧成分は感光体ドラム１の非
画像背景部における受容電位とほぼ等しい電圧に設定さ
れる。

【００１７】以上のような現像装置に、微粒フェライト
を樹脂中に50wt％分散した重量平均粒径が40μm、磁化
の強さが30emu／ｇ、抵抗率が10¹⁴Ωcm以上の熱による
球形化処理を行った磁性キャリアを用い、トナーにスチ
レン・アクリル樹脂（三洋化成製ハイマーｕｐ110）100
重量部、カーボンブラック（三菱化成製MA-100）10重量
部、ニグロシン５重量部からなる重量平均粒径が５μm
の粉砕造粒法によって得られた非磁性粒子からなるもの
を用い、現像剤溜まり６における現像剤Ｄのトナー比率
がキャリアに対して５wt％になる条件で非接触現像を行
った。トナーの平均帯電量は20μC／ｇであった。この
現像剤Ｄは(＋)に帯電した磁性キャリアに(−)に帯電し
たトナーが付着した状態で磁気力で現像スリーブ２に付
着している。

【００１８】本実施例では、感光体ドラム１はＯＰＣ感
光体を用い、その周速は180mm／sec、感光体ドラム１に
形成された静電潜像の最高電位−700Ｖ、現像スリーブ
２の外径30mm、その回転数150rpmとした場合、マグネッ
トローラ３の現像域Ａに対向する磁極の磁束密度は1,20
0ガウス、現像剤Ｄ層の厚さは0.5mm、現像スリーブ２と
感光体ドラム１との間隙0.7mm、現像スリーブ２に印加
するバイアス電圧は直流電源21による直流電圧成分は−
600Ｖ、交流電源22による交流電圧成分は５ＫＨz、Ｖpp
＝2,000Ｖとした。また、表面に10¹²μmの抵抗膜を有す
る回動ローラ５には直流電源23によって−400Ｖを印加
して、現像スリーブ２上のキャリアが回動ローラ５に移
動するよう電界を形成する。現像スリーブ２と回動ロー
ラ５の間には、100Ｖの直流成分のみが印加されてい
る。この実施例では現像スリーブ２上の現像剤Ｄは感光
体ドラム１の表面に接触しない。

【００１９】以上の条件で現像を行って、それを普通紙
の転写紙にコロナ放電して転写し、表面温度140℃のヒ
ートローラ定着装置に通して定着した結果、得られた転
写紙の記録画像はエッジ効果、カブリおよびゴーストの
ない、そして濃度が高い極めて鮮明なものであり、引き
続いて５万枚の記録を行ったが最初から最後まで安定し
て変わらない記録画像を得ることができた。

【００２０】図２、図３は本発明の他の実施例を示す断
面図である。いずれも現像スリーブ２の感光体ドラム１
に対向する向きに適した構成としたもので、図１に示し
た実施例と同一部分は同一符号を付してあり、その機能
も同一であるので詳細な説明は省略する。図２では、回
動ローラに対向する磁石は設けず、その上流／下流部で
Ｎ,Ｓの磁石を用いている。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の現像装置
は、現像スリーブ上の現像後の現像剤を回動ローラによ
って電気的に除去回収する構成としたので、キャリアに
無理な力を加えることがなく現像剤を完全に除去し、現
像剤を劣化させず、現像スリーブに常に新しい現像剤を
供給してゴーストの現れない良好な画像を得ることがで
きると共に、現像装置の駆動トルクを格段に小さくする
ことができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像装置の１実施例を示す断面図であ
る。

【図２】本発明の他の実施例を示す断面図である。

【図３】本発明のさらに他の実施例を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１感光体ドラム（像担持体）２現像スリーブ３マグネットローラ４規制ブレード５回動ローラ６現像剤溜まり７ブレード８撹拌スクリュー 21,23 直流電源 22 交流電源Ａ現像域Ｄ現像剤Ｎ,Ｓ磁極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】現像スリーブ上にトナーとキャリアとか
らなる２成分現像剤を搬送する現像装置において、前記現像スリーブの上流に現像剤を供給する手段とを設
けると共に現像後の前記現像剤に近接して設けた回動ロ
ーラに現像スリーブから該回動ローラへキャリアを移動
すべく電界を形成する手段としたことを特徴とする現像
装置。
【請求項２】上記現像スリーブには交流成分を有する
電圧を印加する一方、現像スリーブと回収ローラ間には
直流成分のみを有する電圧を印加する請求項１の現像装
置。