JPH0812510B2 - 静電潜像現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は、電子写真複写プロセス等を用いて静電潜像
担体の表面に形成された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） 従来、前記静電潜像担体の一態様として、特開昭59−
111663号公報に提案されているものがある。 この現像装置は、マグネットローラを内蔵した現像ス
リーブの表面に、トナーとキャリアとからなる２成分現
像剤を磁気ブラシ状態で保持し、該磁気ブラシで静電潜
像担体の表面を摺擦して静電潜像を現像する形態のもの
である。そして、現像によって消費されるトナーに見合
う量のトナーを現像スリーブに補充する必要上、現像ス
リーブの背面側に設けたトナーホッパの下部開口部に、
前記現像スリーブと対向する、表面に微小凹部を有する
トナー供給ローラとこれに圧接するブレードとを備え、
トナー供給ローラの回転に基づき、前記微小凹部に取り
込んだトナーを現像スリーブとの対向部に搬送する一
方、前記ブレードの圧接部にて微小凹部に充填されたト
ナーに電荷を付与するようにしている。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、前記公報では、前記微小凹部は深さが
10ミクロン以上とのみ記載されているだけで、その詳細
についてはなんら記載されていない。 したがって、前記微小凹部が、例えば第５図に示すよ
うに、内面の平滑な単なる凹所であれば、トナーと凹部
内面との摩擦係数が小さく、トナー供給ローラ上に保持
されているトナーは、ブレードとの対向部を通過する
際、ブレードとの接触によって凹部の下流側に押しやら
れ、そこでブレードの圧接力によって凝集固化し、凹部
の実質容積が減少する事態が生じる。 このため、トナーの供給量、荷電量が不足して画像濃
度が低下したり、複写画像に下地カブリを生じるという
問題点を有していた。 （問題点を解決するための手段） 本発明は前記問題点を解決するためになされたもの
で、前記トナー供給ローラ表面の微小凹部をトナー径よ
り大きくし、かつ、この微小凹部内にトナー径より小さ
い微小凹凸を設けたものである。 （作用） 即ち、第2,3,4図に示すごとく、トナー径より大きい
微小凹部（50）内に形成されたトナー径より小さい微小
凹凸（51）によって、微小凹部（50）のトナー保持力、
即ちトナーと凹部内面（微小凹凸（51））との摩擦力が
増大する。この結果、トナーはブレードの圧接力を受け
ても凹部（50）の下流側に移動することなく均一に保持
される。また、凹部（50）に充填されたトナーは一様に
ブレードと接触して良好に帯電される。 （実施例） 以下、本発明を一実施例である図面に従って説明す
る。 第１図は本発明にかかる現像装置（１）を備えた複写
機の現像部を示し、現像装置（１）は感光体ドラム（10
0）の側部に配置されており、感光体ドラム（100）の表
面を帯電、露光して形成されている複写画像の静電潜像
に対してトナーを供給し、これを可視像化するものであ
る。 前記現像装置（１）は、概略、ケーシング（３）とカ
バー（3a）とで構成される現像槽（２）内に、感光体ド
ラム（100）側から順次右方に向かって現像スリーブ
（４）、トナー供給ローラ（12）を配置し、トナー供給
ローラ（12）の後方にはトナー収容槽（22）が形成され
ている。 現像スリーブ（４）は、導電性非磁性材、例えば、ア
ルミニウムからなる円筒体で、表面にはブラスト処理に
て微小凹部が形成されており、矢印（ａ）方向に回転駆
動される感光体ドラム（100）と現像ギャップ（Ds）を
もって対向し、反時計回り方向［矢印（ｂ）方向］に回
転駆動可能としてある。 また、現像スリーブ（４）と接地間には直流の現像バ
イアス電源（５）（現像バイアス電圧:Vb）が接続して
あり、特に現像バイアス電源（５）のマイナス側が現像
スリーブ（４）に接続されている。 現像スリーブ（４）の内部に収容されている磁気ロー
ラ（６）は、軸方向に磁極を延設した複数の磁石を、前
記磁極が外周部でＳ極,N極交互に位置するように配置し
たもので、第１図に示す状態に固定されている。 現像スリーブ（４）の感光体ドラム（100）側上方に
は、カバー（3a）に取り付けた主現像剤撹拌板（７）が
穂高規制ギャップ（Db）をもって対向している。また、
現像スリーブ（４）の右斜め上方には、カバー（3a）の
支持部（８）に取り付けた補助現像剤撹拌板（９）が対
向しており、前記主現像剤撹拌板（７）とともに、現像
スリーブ（４）の上方に空室（11）を形成している。 なお、前記補助現像剤撹拌板（９）には、現像スリー
ブ（４）の軸方向にスリット（10）が形成されている。 トナー供給ローラ（12）は、アルミニウムなどの導電
性非磁性材で形成され、現像スリーブ（４）の背面側に
供給ギャップ（Dss）をもって平行に配置され、矢印
（ｃ）方向に回転駆動可能としてある。 このトナー供給ローラ（12）の外周面には、第２図に
示すように、後に詳述する処理方法にてトナー径より大
きい微小凹部（50）が形成され、さらに、微小凹部（5
0）の内面には約５〜10μのトナー径より小さい微小凹
凸（51）が形成されている。なお、トナー供給ローラ
（12）の凸部（50a）の表面は平滑な鏡面に仕上げられ
ている。 また、このトナー供給ローラ（12）は、交流電源（1
3）、直流電源（14）を介して接地されており、トナー
供給ローラ（12）には直流に、交流を重畳した脈流する
回収バイアス電圧が印加されている。 トナー供給ローラ（12）の背面側上方には、隔壁（1
5）が支軸（16）を中心に回動可能に取り付けてあり、
その上端部には現像槽（３）の上部後端部に一端を取り
付けた圧接スプリング（17）の他端が係止し、隔壁（1
5）は常時矢印（ｅ）方向に付勢され、隔壁（15）の下
部に取り付けたトナー規制ブレード（18）の先端部が、
回転方向（矢印（ｅ）方向）に対向して軽圧接触してい
る。 なお、トナー規制ブレード（18）と前記補助現像剤撹
拌板（９）とはシート（19）で連結され、トナー供給ロ
ーラ（12）の上方に空室（20）が形成されている。 また、トナー供給ローラ（12）の下方には、ケーシン
グ（３）に取り付けたトナー戻り防止フィルム（21）
が、トナー供給ローラ（12）の回転方向に沿って圧接し
ている。 トナー収容槽（22）は、前記隔壁（15）、トナー規制
ブレード（18）、トナー供給ローラ（12）、トナー戻り
防止フィルム（21）、で現像槽（３）の後部を仕切って
形成されており、このトナー収容槽（22）の内部には撹
拌棒（23）が、矢印（ｄ）方向に回転駆動可能に取り付
けてあり、内部に収容されているトナー（To）のブロッ
キング等を防止するようにしてある。 以上の構成からなる現像装置の動作について説明す
る。 まず、現像スリーブ（４）およびトナー供給ローラ
（12）上方の空室（11）にマイナス帯電性の磁性キャリ
アとプラス帯電性の絶縁性トナーとの混合物からなるス
タータを装填し、トナー収容槽（22）内に前記絶縁性ト
ナーを装填する。この際、空室（11）内には前記スター
タに替えて磁性キャリアのみを装填してもよい。そし
て、これによって現像装置（１）による静電潜像の現像
が可能となる。 この状態で図示しないプリントスイッチがオンされる
と、現像スリーブ（４），トナー供給ローラ（12），撹
拌棒（23）がそれぞれ矢印（ｂ），（ｃ），（ｄ）方向
に回転する。 以上のごとく現像装置（１）が動作することによっ
て、トナー収容槽（22）の底部において、トナー（To）
は撹拌棒（23）の撹拌作用によりトナー供給ローラ（1
2）に向けて流動し、トナー供給ローラ（12）の表面微
小凹部（50）に取り込まれて充填される。 トナー供給ローラ（12）に供給されたトナー（To）
は、第６図に示すように、矢印（ｃ）方向に搬送されて
トナー規制ブレード（18）によって余分なトナー（To）
が掻き取られるとともに、その接触により摩擦帯電され
て、現像スリーブ（４）との対向部［トナー供給領域
（Ｙ）］に至る。 なお、微小凹部（50）に充填されたトナーは、微小凹
部（50）の内面に形成されたさらに細かな微小凹凸（5
1）との接触によって良好に保持されている。したがっ
て、トナー（To）は、トナー規制ブレード（18）との対
向部を通過する際、トナー規制ブレード（18）の掻取作
用を受けても下流側（矢印（ｃ）方向と反対の方向）に
押しやられることなく、微小凹部（50）に均一に充填さ
れた状態を維持する（第６図参照）。そして、微小凹部
（50）に充填されたトナー（To）はむらなくトナー規制
ブレード（18）と接触して均一に電荷が付与される。 トナー供給領域（Ｙ）において、現像スリーブ（４）
上に保持されている現像剤にトナー（To）が供給される
一方、現像スリーブ（４）上の過剰トナーがトナー供給
ローラ（12）に回収される。なお、このトナー（To）の
供給、回収動作は後に詳述する。 現像スリーブ（４）に供給されたトナー（To）は、現
像スリーブ（４）の周面上に保持されているキャリアと
ともに、その回転に基づいて矢印（ｂ）方向に搬送さ
れ、補助現像剤撹拌板（９）によって現像剤の大部分が
塞止められる。 そして、現像剤は後から搬送されてくる現像剤に押さ
れて、補助現像剤撹拌板（９）に沿って反り上がり、ス
リット（10）を通り、下流側の空室（11）に送り込まれ
る。残る現像剤は補助現像剤撹拌板（９）と現像スリー
ブ（４）とのギャップを通過して下流側の空室（11）に
至る。 空室（11）に達した現像剤は、主現像剤撹拌板（７）
によって塞止められ、これに沿って空室（11）内を反時
計回り方向に回転しつつ反り上がり、逆流落下し、前記
スリット（10）を通過してくる現像剤と合流して混合さ
れる。 このようにして、十分混合撹拌された現像剤の一部
が、主現像剤撹拌板（７）と現像スリーブ（４）との穂
高規制ギャップ（Db）を通過して磁気刷子を形成し、該
磁気刷子は現像領域（Ｘ）において感光体ドラム（10
0）の表面を摺擦し、その表面上の静電潜像を現像して
顕像化する。 現像領域（Ｘ）を通過した後、現像スリーブ（４）の
周面に残存する現像剤は、引き続き現像スリーブ（４）
の回転に基づいて矢印（ｂ）方向に搬送され、トナー供
給ローラ（12）との対向部であるトナー供給領域（Ｙ）
に至ると、現像スリーブ（４）とトナー供給ローラ（1
2）との間でトナーの供給，回収動作が行なわれる。 そして、現像スリーブ（４）に供給されたトナー（T
o）は再び空室（20），（11）に達すると、ここで十分
混合撹拌された現像剤が現像スリーブ（４）の表面に均
一に補充され、前回の現像で消費したトナーの消費パタ
ーンが消去される。 一方、トナー供給ローラ（12）に回収されたトナー
（To）はその微小凹部に入り、トナー戻り防止フィルム
（21）との間を通り、トナー収容槽（２）に至ると、再
び微小凹部にトナー（To）が補充される。 以下、前記トナー供給領域（Ｙ）におけるトナー（T
o）の供給，回収動作について説明する。 トナー供給領域（Ｙ）において、現像スリーブ（４）
上では、磁気ローラ（６）の磁極（Ｎ）から半径方向に
形成されている磁界に沿って、現像剤は数珠つなぎにな
って磁気ブラシを形成している。他方、トナー供給ロー
ラ（12）の表面微小凹部にはトナーが充填されており、
特に、その中に含まれている荷電トナーはその静電気力
によってトナー供給ローラとの静電引力が大きくなって
いる。しかし、トナー供給ローラ（12）には、直流電源
（14）に交流電源（13）を重畳したバイアス電圧（Vss
＋Vrms）が印加されているため、前記荷電トナーは、交
流電圧（Vrms）の周期的変化に従ってトナー供給ローラ
（12）に表面上で、現像スリーブ（４）に向かって振動
している。 このため、トナー（To）と磁気ブラシとが頻繁に接触
し、微小凹部の表面部に位置するトナーは勿論のこと、
微小凹部の底部に位置するトナー（To）でさえも磁気ブ
ラシと接触し、磁気ブラシによってトナー（To）は効率
良く掻き取られる。 一方、現像スリーブ（４）上で、キャリアと接触して
プラス極性に帯電している過剰トナーは、現像スリーブ
（４）とトナー供給ローラ（12）とに印加されているバ
イアス電圧差に基づいて、トナー供給ローラ（12）に電
気的に吸引され、ここで作用する吸引力も前記交流電源
（13）の影響を受けて周期的に変化するため、過剰トナ
ーはキャリアとの静電引力が弱められて剥離しやすくな
り、過剰トナーはトナー供給ローラ（12）へ効率良く回
収される。 このように、現像スリーブ（４）とトナー供給ローラ
（12）との間では、トナー（To）の供給量、回収量が飛
躍的に増大してトナーの変動幅が小さくなる結果、現像
領域（Ｘ）に搬送されるトナー量が安定して、濃度むら
のない複写画像を得ることができる。 そして、トナー供給ローラ（12）に回収されたトナー
（To）はその微小凹部（50）に入り、トナー戻り防止フ
ィルム（21）との間を通り、トナー収容槽（２）に至る
と、再び微小凹部にトナー（To）が充填され、前述と同
様の動作を繰り返す。 次に、前記構成からなる現像装置（１）、即ち、トナ
ー供給ローラ（12）の表面微小凹部（50）にさらに細か
な微小凹凸（51）を形成したものと、第５図に示すよう
に、微小凹部（50）の内面が平滑なトナー供給ローラ
（12）を有する従来タイプ現像装置とについて、それぞ
れを下記する条件に設定し、トナー供給ローラ（12）の
表面粗さとトナー付着量及び帯電量との関係をトナー供
給ローラ上にて測定した。測定箇所は、ブレード規制
後、スリーブ側への補給点手前で行なった。

【実験条件】

a.現像スリーブ（４） ・直径 ……24.5mm ・回転数 ……200rpm ・現像バイアス電圧（Vb）……DC−200V b.トナー供給ローラ（12） ・直径 ……20mm ・回転数 ……200rpm ・回収バイアス電圧（Vss）……DC−400V, AC 700V ・交流周波数……300Hz ・微小凹部深さ ……25μｍ ・微小凹部表面積 ……80％ c.ギャップ ・現像ギャップ（Ds）……0.6mm ・穂高規制ギャップ（Db）……0.45mm ・供給ギャップ（Dss）……0.8mm d.トナー規制ブレード（12a） ・厚さ ……ｔ＝150μｍ ・圧接力 ……0.7g/mm なお、微小凹部（50）は、本発明の場合は第２図に示
す形状に形成され、他方、従来タイプのものは第５図に
示す形状としてある。 また、本発明における微小凹凸（51）の粗さは５〜10
μｍとした。

【実験結果】

以上の実験より得られた結果を第８図，第９図に示
す。 第８図から明らかなように、本発明におけるトナー供
給ローラ（18）のように、表面の微小凹部（50）の内面
を粗してさらに細かな微小凹凸（51）を形成すると、ト
ナー供給ローラに（12）に付着するトナー量は約２倍に
増加した。 また、第９図から明らかなように、同一付着量に対す
るトナーの帯電量もほぼ２倍近くまで増加した。 そして、トナーの供給量及び荷電量が増加する結果、
画像上における下地カブリもほとんどみられなくなっ
た。 次に、本発明と、従来タイプのものについて、トナー
供給ローラ（12）の表面に付着しているトナー（To）の
様子を目視観察し、その状況を拡大して表したのが第６
図と第７図である。 この図からもわかるように、微小凹部（50）を粗して
いない従来タイプのものについては、トナー（To）は凹
部（50）の下流側に詰め込まれた形となり、凹部（50）
の体積が実質減少してトナー充填度が低くなり、必要な
トナー供給量を得るには、深さ（Rz）をさらに深くする
必要が生じる。 しかし、（Rz）を深くすると凹部下流側にかたよるト
ナーが凝集状態となり、スリーブ側に補給される場合、
かたまりのまま補給され画像上カブリの原因となる。ま
た、トナー規制ブレード（18）で規制される時に生じ
る、ブレード（18）とトナー（To）、及び供給ローラ
（12）とトナー（To）、各々の間に生じる接触，摩擦帯
電確率が低くなり、全体的なトナーの荷電量が低下し、
カブリが発生し易くなる。 これに対し、微小凹部（50）を粗した本発明の場合、
第６図に示すように、微小凹凸（51）とトナー（To）と
の摩擦係数が大きいことから、トナー規制時にトナー
（To）が凹部（50）の下流端へかたよることなく、凹部
（50）に均一に充填された状態を保持される。このため
所定のトナー供給量を確保するために必要な深さ（Rz）
は小さくてすみ、１〜２層の厚さのトナー（To）で目的
を達成できるうえ、トナー（To）は凝集することもなく
均一な層として現像スリーブ（４）側に補給される。 また、このようにトナー（To）の層厚が薄ければ帯電
確率も高くなり、トナー規制ブレード（18）によるトナ
ー規制時の接触，摩擦帯電においても、トナー全体の荷
電量も高くなりカブリが解消される。

【ローラ表面処理方法】 ローラ表面への凹凸の処理方法としては、大きな凹部
（50）については従来より行なわれているブラスト処
理，ローレット処理、さらに半導体製造工程で行なわれ
るフォトエッチング等により作成できる。また、細かな
凹凸（51）についてはブラストの処理材の小さなものを
用いて作ることができる。さらに、第２図に示すよう
に、凹部（50）以外の部分、即ち凸部（50a）の表面を
鏡面仕上げするのは、前述のようにトナー供給ローラ
（12）の全体をブラスト処理して微小凹凸（51）を形成
した後、凸部表面を適宜手段にて研摩すればよい。 凹凸の深さの目安としては、大きな凹部（50）はトナ
ー径より大きく、小さな凹凸（51）についてはそれより
小さなものとすることにより、前記効果が得られる。 前記実施例では、微小凹部（50）の形状は第２図に示
すものとしたが、これに限らず第３図、第４図に示すよ
うなものとしてもよい。 また、トナー供給ローラ（12）の表面は、荷電量調節
のため樹脂等で被覆されてもよいし、その他硬度アップ
のためアルマイト等の処理を施していても良い。 （発明の効果） 以上の説明で明らかなように、本発明は、表面に微小
凹部を有するトナー供給ローラとこれに圧接するブレー
ドとを有し、前記トナー供給ローラの回転に基づいて前
記微小凹部に充填したトナーを、現像スリーブの表面に
供給する静電潜像現像装置において、前記トナー供給ロ
ーラ表面の微小凹部をトナー径より大きく、かつ、この
微小凹部内にトナー径より小さい微小凹凸を形成してい
る。 したがって、微小凹部内に形成されたトナー径より小
さい微小凹凸によって、微小凹部のトナー保持力、即ち
トナーと凹部表面（微小凹凸）との摩擦力が増大し、ト
ナーはブレードの圧接力を受けても下流側端部に偏って
凝集固化したりすることがない。 このため、凹部の実質トナー供給量はその実容積にな
り、トナー供給効率が良く、濃度むらのない高品質の画
像を安定的に得ることができる。 また、凹部に均一に充填されたトナーは一様にブレー
ドと接触して良好に荷電されるため、帯電不良に起因す
る下地カブリ等の無い鮮明な画像を得ることができると
ともに、未帯電トナーの飛散によって機内汚染を招来す
ることもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる静電潜像現像装置の断面図、第
２図から第４図はトナー供給ローラ表面の一部拡大断面
図、第５図は従来のトナー供給ローラの微小凹部の一部
拡大断面図、第６図は本発明にかかる現像装置における
トナーの規制状況を示す断面図、第７図は従来の現像装
置におけるトナー規制状況を示す断面図、第８図と第９
図は本発明と従来とのトナー供給ローラを用いて実験し
た結果を示す図で、第８図はトナー供給ローラの表面粗
さとトナー付着量との関係を示し、第９図はトナー付着
量とトナーの帯電量との関係を示す図である。 １…現像装置、４…現像スリーブ、６…磁気ローラ、12
…トナー供給ローラ、18…トナー規制ブレード、22…ト
ナー収容槽、50…微小凹部、51…微小凹凸、To…トナ
ー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 衛藤 浩一 大阪府大阪市東区安土町２丁目30番地 大 阪国際ビル ミノルタカメラ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−210463（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−189374（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】現像スリーブの背面に配置されたトナー収
   容槽に、前記現像スリーブに対向するトナー供給ローラ
   とこれに圧接するブレードとを設け、前記トナー供給ロ
   ーラの回転に基づき、その表面に形成された微小凹部に
   トナーを取り込み、これを現像スリーブ表面に供給する
   一方、前記ブレードの圧接部にてトナーに電荷を付与す
   るようにした静電潜像現像装置において、前記トナー供
   給ローラ表面の微小凹部をトナー径より大きくし、か
   つ、この微小凹部内にトナー径より小さい微小凹凸を設
   けたことを特徴とする静電潜像現像装置。