JPH083682B2 - Development device - Google Patents
Development deviceInfo
- Publication number
- JPH083682B2 JPH083682B2 JP61127036A JP12703686A JPH083682B2 JP H083682 B2 JPH083682 B2 JP H083682B2 JP 61127036 A JP61127036 A JP 61127036A JP 12703686 A JP12703686 A JP 12703686A JP H083682 B2 JPH083682 B2 JP H083682B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- toner
- developing sleeve
- supply roller
- toner supply
- developing
- Prior art date
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- Magnetic Brush Developing In Electrophotography (AREA)
- Dry Development In Electrophotography (AREA)
Description
(産業上の利用分野) 本発明は複写機などの画像形成装置に使用される現像
装置に関するものである。 (発明の背景) 従来、前記現象装置の一態様として、軸方向に磁極を
延設した複数の磁石を内蔵した現像スリーブと、これに
近接するトナー供給ローラとを備え、現像スリーブの周
面上で、キャリアとトナーとからなる2成分現像剤を調
整すると共に、該現像剤を前記磁気ローラの磁力にて磁
気刷子状態で保持しつつ静電潜像担体との対向部に搬送
して、静電潜像担体上の静電潜像に対応したトナー像を
形成するようにしたものが提案されている。 そして、この種の現像装置では、消費量に見合う量の
トナーの現像スリーブに供給し、現像剤中のトナー濃度
を一定に保持する必要上、現像スリーブ上の磁気刷子で
トナー供給ローラの周面上に保持されているトナーを掻
き取ることによって、現像で消費される量に見合う量の
トナーを現像スリーブに供給する一方、現像スリーブ、
トナー供給ローラにそれぞれ直流バイアス電圧を印加
し、両者の電位差に基づいて現像スリーブ上に供給され
るトナー量を規制するようにしたものが、特開昭59−11
1664号公報に提案されている。 しかしながら、このものでは、例えば、一枚当たり0.
2gのトナーを消費する黒ベタのソリッド画像を連続コピ
ーした場合、現像スリーブ上の現像剤濃度は、第2図に
おいて点線で示すように、複写開始時に8.0wt%であっ
たものが、100枚のコピー終了時には2.0wt%にまで低下
し、その後、白ベタコピーに切り替えても、現像剤濃度
の回復が著しく遅く、応答性に劣るという欠点を有して
いた。 そこで、本発明者らは、前記欠点を解消するために、
まず、その原因を究明すべく数々の実験を行い検討を重
ねた。 その結果、前記従来の現像装置のように、現像スリー
ブとトナー供給ローラに、それぞれ直流の電圧を印加し
た場合、トナー供給ローラの表面に付着しているトナー
の大部分は荷重されており、トナー供給ローラとの静電
引力が強く、スリーブ上磁気刷子で掻きとられにくくな
っている。そのため、スリーブ上に供給されるトナー
は、荷電量の小さいトナーのみとなり、その供給効率が
低下している。さらに、補給トナーのほとんどが荷重不
良トナーであるため、カブリが発生しやすくなってい
る。 そこで、前記トナー供給ローラに、直流電圧に加えて
交流電圧を重畳すれば、電圧の周期的な変化に従ってト
ナーが振動し、トナーとトナー供給ローラとの静電引力
が弱められることに着目し、下記するように、現像スリ
ーブ、トナー供給ローラに印加する電圧の組み合わせを
変えて3つのケースについて、トナー供給ローラから現
像スリーブへのトナー供給量と、現像スリーブからトナ
ー供給ローラへのトナー回収量を比較する実験を行っ
た。The present invention relates to a developing device used in an image forming apparatus such as a copying machine. (Background of the Invention) Conventionally, as one mode of the phenomenon device, a developing sleeve including a plurality of magnets having magnetic poles extending in an axial direction and a toner supply roller adjacent to the developing sleeve are provided on the peripheral surface of the developing sleeve. At the same time, a two-component developer composed of a carrier and toner is adjusted, and the developer is conveyed to a portion facing the electrostatic latent image carrier while being held in a magnetic brush state by the magnetic force of the magnetic roller, It has been proposed to form a toner image corresponding to an electrostatic latent image on an electrostatic latent image carrier. In this type of developing device, it is necessary to supply toner to the developing sleeve in an amount commensurate with the amount of toner consumed and to keep the toner concentration in the developer constant. By scraping off the toner held on the developing sleeve, an amount of toner commensurate with the amount consumed in development is supplied to the developing sleeve,
A DC bias voltage is applied to each of the toner supply rollers, and the amount of toner supplied onto the developing sleeve is regulated based on the potential difference between the two.
Proposed in 1664 publication. However, with this one, for example, 0 per sheet.
When continuously copying a solid black solid image consuming 2 g of toner, the developer concentration on the developing sleeve was 8.0 wt% at the start of copying, as shown by the dotted line in FIG. When the copying was completed, it decreased to 2.0% by weight, and even after switching to the white solid copying, the recovery of the developer concentration was remarkably slow and the responsiveness was poor. Therefore, in order to eliminate the above-mentioned drawbacks, the present inventors have
First of all, many experiments were conducted to investigate the cause. As a result, when DC voltage is applied to the developing sleeve and the toner supply roller as in the conventional developing device, most of the toner adhering to the surface of the toner supply roller is loaded, and It has a strong electrostatic attraction with the supply roller and is hard to be scraped off by the magnetic brush on the sleeve. Therefore, the toner supplied onto the sleeve is only the toner having a small charge amount, and the supply efficiency is lowered. Furthermore, since most of the replenishment toner is toner with a poor load, fog is likely to occur. Therefore, if an AC voltage is superimposed on the toner supply roller in addition to a DC voltage, the toner vibrates in accordance with the periodic change of the voltage, and the electrostatic attraction between the toner and the toner supply roller is weakened. As described below, the toner supply amount from the toner supply roller to the developing sleeve and the toner recovery amount from the developing sleeve to the toner supply roller are changed in three cases by changing the combination of the voltages applied to the developing sleeve and the toner supply roller. A comparative experiment was performed.
実験条件として、現像スリーブ、トナー供給ローラに
は、下記する表に示す電圧を印加した。 なお、表中、DCは直流、ACは交流を示し、特に、実験
例3のトナー供給ローラにのみ、直流−400Vに交流700V
が重畳されており、この交流の周波数は200Hzとしてい
る。 As experimental conditions, the voltages shown in the following table were applied to the developing sleeve and the toner supply roller. In the table, DC indicates direct current and AC indicates alternating current. Especially, only in the toner supply roller of Experimental Example 3, direct current -400V, alternating current 700V.
Are superimposed, and the frequency of this alternating current is 200 Hz.
【測定方法】 以上の実験条件の下で、トナー供給量の測定は、非現
像状態、即ち、現像スリーブ上のトナーは消費されない
状態で、所定時間(1秒間)、現像スリーブ、トナー供
給ローラを駆動した後、現像スリーブ上に供給されたト
ナー量を、各トナー濃度について測定した。また、トナ
ー回収量は、これとは逆に、現像スリーブ上に保持され
ているトナーが、トナー供給ローラに回収された量を前
述と同様の方法で測定した。[Measurement Method] Under the above experimental conditions, the toner supply amount is measured in a non-developed state, that is, in a state where the toner on the developing sleeve is not consumed, for a predetermined time (1 second), the developing sleeve and the toner supply roller are After driving, the amount of toner supplied onto the developing sleeve was measured for each toner concentration. On the contrary, the amount of toner collected is the amount of the toner held on the developing sleeve collected by the toner supply roller, and is measured by the same method as described above.
各実験例におけるトナーの供給量、回収量を第4図か
ら第6図に示す。なお、図中、実線がトナー供給量を示
し、点線がトナー回収量を示す。 その結果、実験例1,2の結果を示す第4図、第5図か
ら明らかなように、単に、トナー供給ローラに印加する
電圧を−400Vから−300Vに変えただけでは、トナーの供
給量は増加するものの回収量低下し、ただ供給量、回収
量を示す曲線がシフトするだけで、所定の消費量(0.2g
/s)に対するコントロール幅は約6wt%(=8wt%−2wt
%)から約5wt%(=13wt%−8wt%)の間で変化し、そ
の巾は大きく応答性の悪いことがうかがわれる。また、
第5図に示す実験例2の場合、トナーの供給量と回収量
とがバランスするトナー濃度(約13wt%)が、第1図に
示す実験例1の場合(約8wt%)に比べて大きくなるた
め、複写画像にカブリなどを生じてコピーの品質が低下
するという現象が見られた。 これに対し、トナー供給ローラに交流電圧を重畳した
実験例3の結果を示す第6図によれば、前記所定の消費
量(0.2g/s)に対するコントロール幅は約2wt%となる
とともに、供給量と回収量とがバランスする濃度は約8w
t%に維持できるため、カブリの無い良品質のコピーを
得ることができた。 即ち、上記実験結果より、トナー供給ローラに印加さ
れている直流電圧に交流電圧を重畳したバイアス電圧を
印加し、前記現像スリーブと前記トナー供給ローラとの
間に、直流成分と交流成分とが重畳された交番電界を形
成すると、連続的にトナー消費量の多い画像をコピーし
てもトナー濃度の低下は少ないうえ、その回復も速く、
しかも、カブリの無い良品質のコピーを得ることができ
ることを見出だした。 (問題点を解決するための手段) 本発明は前記知見に基づいてなされたもので、複数の
磁石を内蔵した現像スリーブと、トナー供給ローラとを
現像槽内に設け、前記現像スリーブ上に磁気吸着されて
いる磁性キャリアに対して前記トナー供給ローラにてト
ナーを供給することにより、現像スリーブの周囲上でキ
ャリアとトナーとの混合物からなる現像剤を調整し、こ
の現像剤を用いて静電潜像担体上の静電潜像を現像する
形態の現像装置において、前記トナー供給ローラに、直
流に交流を重畳したバイアス電圧を印加し、前記現像ス
リーブと前記トナー供給ローラとの間に、直流成分と交
流成分とが重畳された交番電界を形成するものである。 (作用) 以上の構成からなる現像装置では、現像スリーブとト
ナー供給ローラとの間に、直流成分と交流成分とが重畳
された交番電界が形成されているため、時間的に変化す
る電界に従ってトナー供給ローラの表面に保持されてい
る荷重トナーが、トナー供給ローラと現像スリーブとの
間で振動し、現像スリーブの磁気刷子と接触し、これに
掻き取られる確率が高くなる。 一方、前記磁気刷子のキャリアに静電吸着されている
トナーの静電引力が弱められることによって、該トナー
のトナー供給ローラへの回収効率が高くなる。 (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、現像スリーブ(4)の表面
にはマイナス電荷が蓄えられている。 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)と共に、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、表面には微小凹部が形成されて
おり、現像スリーブ(4)の背面側に供給ギャップ(Ds
s)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。 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、その結
果、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。つま
り、前記現像スリーブ(4)と前記トナー供給ローラ
(12)との間に、直流成分と交流成分とが重畳された交
番電界が形成されている。 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)の他端が係止してあり、隔
壁(15)は常時矢印(e)方向に付勢されている。そし
て、これによって、隔壁(15)の下部に取り付けたメタ
ルブレード(18)が軽圧接触している。 なお、メタルブレード(18)と前記補助現像剤撹拌板
(9)とはシート(19)で連結され、これらによって、
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)、メタルブレ
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、トナーは撹拌
棒(23)の撹拌作用によりトナー供給ローラ(12)に向
けて流動し、トナー供給ローラ(12)の表面微小凹部に
取り込まれ、充填される。 トナー供給ローラ(12)に供給されたトナーは矢印
(c)方向に搬送されてメタルブレード(18)によって
余分なトナーガ掻き取られるとともに、その接触により
予備帯電されて、現像スリーブ(4)との対向部[トナ
ー供給領域(Y)]に至る。 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
って磁気刷子を形成している。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、前記現像スリーブ(4)とトナー供給ロー
ラ(12)との間には、直流成分と交流成分とが重畳され
た交番電解が形成されているため、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、トナーと磁気刷子とが頻繁に接触し、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でさえも磁気刷子と接触し、磁
気刷子によってトナーは効率良く掻き取られる。 一方、現像剤スリーブ(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
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
凹部にトナーが充填される。 実験1 次に、前記構成からなる現像装置(1)を下記する条
件に設定し、黒ベタコピー、白ベタコピーをそれぞれ連
続して100枚づつコピーしたときの現像スリーブ(12)
上の現像剤濃度を測定した。The amount of toner supplied and the amount of toner collected in each experimental example are shown in FIGS. 4 to 6. In the figure, the solid line indicates the toner supply amount and the dotted line indicates the toner recovery amount. As a result, as is clear from FIGS. 4 and 5 showing the results of Experimental Examples 1 and 2, if the voltage applied to the toner supply roller is simply changed from −400V to −300V, the toner supply amount , But the recovery amount decreases, the curve showing the supply amount and the recovery amount only shifts, and
/ s) is about 6wt% (= 8wt% -2wt)
%) To about 5 wt% (= 13 wt% -8 wt%), and it is apparent that the width is large and the responsiveness is poor. Also,
In the case of the experimental example 2 shown in FIG. 5, the toner concentration (about 13 wt%) in which the toner supply amount and the recovery amount are balanced is larger than that in the experimental example 1 shown in FIG. 1 (about 8 wt%). Therefore, there was a phenomenon that the quality of the copy deteriorated due to fogging of the copied image. On the other hand, according to FIG. 6 showing the result of Experimental Example 3 in which the AC voltage is superposed on the toner supply roller, the control width for the predetermined consumption amount (0.2 g / s) is about 2 wt% and The concentration that balances the amount with the recovered amount is about 8w
Since it could be maintained at t%, it was possible to obtain a good-quality copy without fog. That is, from the above experimental results, a bias voltage in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage applied to the toner supply roller is applied, and a DC component and an AC component are superimposed between the developing sleeve and the toner supply roller. If an alternating electric field is formed, the toner concentration will not decrease much even if images with large toner consumption are copied continuously, and the recovery will be quick.
Moreover, they have found that it is possible to obtain a good quality copy without fog. (Means for Solving Problems) The present invention has been made on the basis of the above-mentioned findings. A developing sleeve having a plurality of magnets and a toner supply roller are provided in a developing tank, and a magnetic field is formed on the developing sleeve. By supplying toner to the adsorbed magnetic carrier with the toner supply roller, a developer consisting of a mixture of carrier and toner is adjusted around the developing sleeve, and this developer is used for electrostatic discharge. In a developing device for developing an electrostatic latent image on a latent image carrier, a bias voltage in which an alternating current is superimposed on a direct current is applied to the toner supply roller, and a direct current is applied between the developing sleeve and the toner supply roller. An alternating electric field in which the component and the AC component are superposed is formed. (Operation) In the developing device having the above-described configuration, since the alternating electric field in which the direct current component and the alternating current component are superposed is formed between the developing sleeve and the toner supply roller, the toner is changed according to the time-varying electric field. The weighted toner held on the surface of the supply roller vibrates between the toner supply roller and the developing sleeve, comes into contact with the magnetic brush of the developing sleeve, and is more likely to be scraped by the magnetic brush. On the other hand, since the electrostatic attraction of the toner electrostatically attracted to the carrier of the magnetic brush is weakened, the efficiency of collecting the toner to the toner supply roller is increased. (Example) Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings as an example. FIG. 1 shows a developing section of a copying machine equipped with a developing device (1) according to the present invention. The developing device (1) is a photosensitive drum (10).
0), which supplies toner to the electrostatic latent image of the copy image formed by charging and exposing the surface of the photoconductor drum (100) and visualizes it. Is what you do. The developing device (1) generally includes a developing sleeve (4) in a developing tank (2) composed of a casing (3) and a cover (3a) from the photosensitive drum (100) side to the right in order. ), A toner supply roller (12) is arranged, and a toner storage tank (22) is formed behind the toner supply roller (12). The developing sleeve (4) is a cylindrical body made of a conductive non-magnetic material such as aluminum. The surface of the developing sleeve (4) has minute recesses formed by blasting. The photosensitive drum (4) is driven to rotate in the direction of arrow (a). 100) and a developing gap (Ds), and can be rotated in the counterclockwise direction [arrow (b) direction]. A DC developing bias power source (5) (developing bias voltage: Vb) is connected between the developing sleeve (4) and the ground, and the negative side of the developing bias power source (5) is connected to the developing sleeve (4). As a result, a negative charge is stored on the surface of the developing sleeve (4). The magnetic roller (6) housed inside the developing sleeve (4) has a plurality of magnets whose magnetic poles are extended in the axial direction, and the magnetic poles are arranged so that the magnetic poles are alternately located at the S pole and the N pole at the outer peripheral portion. It is fixed in the state shown in FIG. A main developer stirring plate (7) attached to the cover (3a) faces the developing sleeve (4) above the photosensitive drum (100) side with a spike height regulating gap (Db). Also,
The auxiliary developer stirring plate (9) attached to the support portion (8) of the cover (3a) faces the diagonally upper right of the developing sleeve (4), and together with the main developer stirring plate (7), An empty chamber (11) is formed above the developing sleeve (4). A slit (10) is formed on the auxiliary developer stirring plate (9) in the axial direction of the developing sleeve (4). The toner supply roller (12) is made of a conductive non-magnetic material such as aluminum, has a minute recess formed on the surface thereof, and has a supply gap (Ds) on the back side of the developing sleeve (4).
s) are arranged in parallel and can be driven to rotate in the direction of arrow (c). In addition, this toner supply roller (12) is
3) It is grounded via a DC power source (14), and as a result, a pulsating recovery bias voltage in which AC is superimposed on DC is applied to the toner supply roller (12). That is, an alternating electric field in which a DC component and an AC component are superposed is formed between the developing sleeve (4) and the toner supply roller (12). Above the rear side of the toner supply roller (12), a partition (1
5) is mounted so that it can rotate around the support shaft (16),
The other end of a pressure contact spring (17) having one end attached to the upper rear end of the developing tank (3) is locked to its upper end, and the partition wall (15) is constantly urged in the direction of arrow (e). ing. As a result, the metal blade (18) attached to the lower part of the partition wall (15) is in light contact. In addition, the metal blade (18) and the auxiliary developer stirring plate (9) are connected by a sheet (19).
An empty chamber (20) is formed above the toner supply roller (12). Below the toner supply roller (12), a toner return prevention film (21) attached to the casing (3) is provided.
Are pressed along the rotation direction of the toner supply roller (12). The toner storage tank (22) is formed by partitioning the rear part of the developing tank (3) by the partition wall (15), the metal blade (18), the toner supply roller (12), and the toner return prevention film (21). A stirring rod (23) is attached to the inside of the toner storage tank (22) so as to be rotatable in the direction of the arrow (d). The operation of the developing device having the above configuration will be described. First, a starter made of a mixture of a negatively chargeable magnetic carrier and a positively chargeable insulating toner is loaded in the chamber (11) above the developing sleeve (4) and the toner supply roller (12), and the toner storage tank ( 22) Insulate the above-mentioned insulating toner. At this time, only the magnetic carrier may be loaded in the vacant chamber (11) instead of the starter. This enables the developing device (1) to develop the electrostatic latent image. When a print switch (not shown) is turned on in this state, the developing sleeve (4), the toner supply roller (12) and the stirring rod (23) rotate in the directions of arrows (b), (c) and (d), respectively. As the developing device (1) operates as described above, the toner flows toward the toner supply roller (12) by the stirring action of the stirring rod (23) at the bottom portion of the toner storage tank (22), and the toner supply roller (12). It is taken in and filled in the minute recesses on the surface of (12). The toner supplied to the toner supply roller (12) is transported in the direction of the arrow (c) and scraped off by the metal blade (18) to remove excess toner, and the toner is precharged due to the contact with the developing sleeve (4). It reaches the facing portion [toner supply area (Y)]. In the toner supply area (Y), the developing sleeve (4)
Toner is supplied to the developer held on the top,
Excess toner on the developing sleeve (4) is collected by the toner supply roller (12). The operation of supplying and collecting the toner will be described later in detail. The toner supplied to the developing sleeve (4) is carried in the direction of arrow (b) based on the rotation of the toner, together with the carrier held on the peripheral surface of the developing sleeve (4), and the auxiliary developer stirring plate (9). ) Blocks most of the developer. Then, the developer is pushed by the developer which will be conveyed later, warps up along the auxiliary developer stirring plate (9), passes through the slit (10), and is sent to the vacant chamber (11) on the downstream side. . The remaining developer passes through the gap between the auxiliary developer stirring plate (9) and the developing sleeve (4) and reaches the empty chamber (11) on the downstream side. The developer reaching the empty room (11) is stored in the main developer stirring plate (7).
It is blocked by, and along it, it rises while rotating counterclockwise in the vacant chamber (11), backflows and falls, and merges with the developer passing through the slit (10) and is mixed. . In this way, a part of the developer that has been sufficiently mixed and stirred passes through the spike height regulating gap (Db) between the main developer stirring plate (7) and the developing sleeve (4) to form a magnetic brush. The magnetic brush has a photosensitive drum (10
The surface of (0) is rubbed, and the electrostatic latent image on the surface is developed and visualized. After passing through the developing area (X), the developer remaining on the peripheral surface of the developing sleeve (4) continues to be the developing sleeve (4).
Is conveyed in the direction of the arrow (b) based on the rotation of the toner supply area (Y), which is a portion facing the toner supply roller (12).
The developing sleeve (4) and the toner supply roller (1
Toner supply and recovery operations are performed between 2). Then, when the toner supplied to the developing sleeve (4) reaches the empty chambers (20) and (11) again, the sufficiently mixed and stirred developer is uniformly replenished on the surface of the developing sleeve (4), The consumption pattern of the toner consumed in the previous development is erased. On the other hand, the toner collected by the toner supply roller (12) enters the minute concave portion, passes between the toner return prevention film (21) and the toner storage tank (2), and the toner is replenished in the minute concave portion again. To be done. Hereinafter, the operation of supplying and collecting the toner in the toner supply area (Y) will be described. In the toner supply area (Y), the developing sleeve (4)
In the above, the developer is connected in series along the magnetic field formed in the radial direction from the magnetic pole (N) of the magnetic roller (6) to form a magnetic brush. On the other hand, the surface minute recesses of the toner supply roller (12) are filled with toner, and in particular, the charged toner contained therein has a large electrostatic attraction with the toner supply roller due to its electrostatic force. . However, since an alternating electrolysis in which a DC component and an AC component are superposed is formed between the developing sleeve (4) and the toner supply roller (12), the charged toner is
The toner supply roller (12) vibrates on the surface of the toner supply roller (12) toward the developing sleeve (4) in accordance with the periodic change of the AC voltage (Vrms). For this reason, the toner and the magnetic brush frequently come into contact with each other, and not only the toner located on the surface of the minute concave portion but also the toner located on the bottom of the minute concave portion also comes into contact with the magnetic brush and the toner is removed by the magnetic brush. Can be scraped efficiently. On the other hand, on the developer sleeve (4), the excess toner that is in contact with the carrier and is positively charged is based on the bias voltage difference applied to the developing sleeve (4) and the toner supply roller (12). And is attracted electrically to the toner supply roller (12), and the attraction force acting there is also changed periodically under the influence of the AC power source (13), so excess toner weakens the electrostatic attraction with the carrier. The excess toner is easily peeled off, and excess toner is efficiently collected by the toner supply roller (12). As described above, between the developing sleeve (4) and the toner supply roller (12), the toner supply amount and the recovery amount are remarkably increased and the toner fluctuation width is reduced. The amount of toner conveyed is stable, and a copy image without density unevenness can be obtained. Then, the toner collected by the toner supply roller (12) enters the minute concave portion, and the toner return prevention film (21)
When it reaches the toner storage tank (2) through the space between and, the minute recesses are filled with the toner again. Experiment 1 Next, the developing device (1) having the above-mentioned configuration was set under the following conditions, and the developing sleeve (12) was obtained when 100 solid black copies and 100 continuous solid copies were copied.
The developer concentration above was measured.
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 ・表面粗さ……40μm ・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.メタルブレード(12a) ・厚さ……t=150μm ・圧接力……0.1g/mm a.Development sleeve (4) ・ Diameter …… 24.5mm ・ Rotational speed …… 200rpm ・ Development bias voltage (Vb) …… DC-200V b. Toner supply roller (12) ・ Diameter …… 20mm ・ Rotational speed …… 200rpm・ Recovery bias voltage (Vss) …… DC-400V, AC700V ・ AC frequency …… 300Hz ・ Surface roughness …… 40μm ・ Small concave surface area …… 80% c. Gap ・ Development gap (Ds) …… 0.6mm ・Hot height control gap (Db) …… 0.45mm ・ Supply gap (Dss) …… 0.8mm d. Metal blade (12a) ・ Thickness …… t = 150μm ・ Pressing force …… 0.1g / mm
以上の実験から得られた結果を第2図中実線で示す。 この図から明らかなように、黒ベタコピーを開始して
から徐々に現像スリーブ(12)上の現像剤濃度は低下す
るものの、その低下量は当初8.0wt%であったものが6.0
wt%に低下するだけで、その差は2.0wt%である。そし
て、白ベタコピーに切り替えると、比較的速やかに現像
剤濃度は初期状態(8.0wt%)に回復する。 前記実験結果を、第2図中点線で示す従来のものと比
較すれば、現像剤濃度の低下量がいかに少なく、しか
も、現像剤濃度の回復速度、回復性において格段と向上
していることがわかる。 実験2 次に、交流電源(13)の周波数とトナー濃度コントロ
ール幅との相関関係を、交流電源(13)の電圧(Vrms)
を変化させて調査した実験結果を第3図に示す。 図から明らかなように、交流電源(13)の電圧(Vrm
s)が高いほど、トナーコントロール幅を小さくするこ
とができ、しかも、トナーコントロール幅の最小値が低
周波領域にある。しかし、20Hz以下の低周波帯では、ト
ナー濃度コントロール幅が急激に低下する。 したがって、交流電圧(Vrms)は、電圧値が300V以
上、周波数が2KHzから20Hzの周波数帯、即ち、図中点線
で囲った範囲にある場合、本発明を効果的実施しうるこ
とがわかる。 実験3 次に、交流電源(13)の印加方法について実験した結
果を以下に示す。 実験は、第7図から第9図に示すように、交流電源
(13)を、現像スリーブ(4)とトナー供給ローラ(1
2)とに印加した場合、現像スリーブ(4)にだけ印加
した場合、さらに、本発明に従ってトナー供給ローラ
(12)だけに印加した場合、のケースについて行った。 この結果、第9図に示すケースについては良好なコピ
ーを得ることができたが、第7図,第8図に示すよう
に、現像スリーブ(4)に交流電源(13)を印加する
と、現像スリーブ(4)と感光体ドラム(100)との間
にも交流電源(13)が作用し、複写画像上にカブリ、周
波数に対応したピッチむら、トナーの飛び散り等の現像
が現われ、コピーの品質が低下した。 以上のことから、交流電源(13)の印加方法は、本発
明(第9図)に従うのが最も良いことが理解される。 なお、交流電源(13)は、いわゆる正弦波交流電源と
してもよいし、パルス波、三角波などの非正弦波交流電
源としてもよく、交番電界を形成するものであればよ
い。 (発明の効果) 以上の説明で明らかなように、本発明にかかる現像装
置は、現像スリーブと、トナー供給ローラとを備え、ト
ナー供給ローラにて現像スリーブ上にトナーを供給する
とともに、現像スリーブの周面上にてキャリアとトナー
とからなる現像剤を調整して磁気刷子を形成し、この磁
気刷子で静電潜像担体の表面に形成されている静電潜像
を可視化する形態に現像装置において、直流に交流を重
畳したバイアス電圧を前記トナー供給ローラに印加し、
現像スリーブとトナー供給ローラとの間に、直流成分と
交流成分とが重畳された交番電界を形成している。 したがって、前記交流電源による時間的電圧の変動に
つれてトナーに対する吸引力が変動する結果、トナーと
現像スリーブ上の磁気刷子との接触する確率が高まり、
現像スリーブへのトナーの供給効率が向上するると共
に、現像スリーブ上の過剰トナーとキャリアとの結合力
が弱められて、トナー供給ローラへのトナー回収効率が
向上する。 それ故、現像スリーブには、トナー消費量に見合うト
ナーを即座に供給することができ、トナー消費量の多い
黒ベタコピーを連続的に行っても、現像スリーブ上のト
ナー濃度低下量を最小限に抑制することができる。 また、黒ベタコピー終了後、トナー消費量の少ない通
常のコピーを行っても、トナー濃度の回復が速いため、
濃度むらカブリのない鮮明なコピーを得ることができ
る。The result obtained from the above experiment is shown by the solid line in FIG. As is clear from this figure, the developer concentration on the developing sleeve (12) gradually decreased after the solid black copy was started, but the amount of the decrease was 8.0 wt% at 6.0% initially.
The difference is only 2.0 wt%, only decreasing to wt%. Then, when the white solid copy is switched to, the developer concentration relatively quickly recovers to the initial state (8.0 wt%). Comparing the above experimental results with the conventional one shown by the dotted line in FIG. 2, it can be seen that the amount of decrease in the developer concentration is very small, and the developer concentration recovery speed and recoverability are remarkably improved. Recognize. Experiment 2 Next, the correlation between the frequency of the AC power supply (13) and the toner concentration control width was determined by the voltage (Vrms) of the AC power supply (13).
Fig. 3 shows the experimental results of investigations with different values. As is clear from the figure, the voltage of the AC power supply (13) (Vrm
The higher s) is, the smaller the toner control width can be, and the minimum value of the toner control width is in the low frequency region. However, in the low frequency band below 20 Hz, the toner density control width sharply decreases. Therefore, it is understood that the present invention can be effectively implemented when the AC voltage (Vrms) is in a frequency band of 300 V or more and a frequency of 2 KHz to 20 Hz, that is, a range surrounded by a dotted line in the figure. Experiment 3 Next, the results of experiments on the method of applying the AC power source (13) are shown below. In the experiment, as shown in FIGS. 7 to 9, the AC power supply (13) was connected to the developing sleeve (4) and the toner supply roller (1).
Cases 2), 2), only the developing sleeve (4), and only the toner supply roller (12) according to the present invention. As a result, a good copy could be obtained in the case shown in FIG. 9, but when an AC power source (13) was applied to the developing sleeve (4) as shown in FIGS. The AC power supply (13) also acts between the sleeve (4) and the photoconductor drum (100), which causes fog on the copy image, uneven pitches corresponding to the frequency, and development of toner scattering, etc., resulting in copy quality. Has dropped. From the above, it is understood that the method of applying the AC power source (13) is best according to the present invention (FIG. 9). The AC power supply (13) may be a so-called sinusoidal AC power supply, or a non-sinusoidal AC power supply such as a pulse wave or a triangular wave, as long as it forms an alternating electric field. (Effects of the Invention) As is clear from the above description, the developing device according to the present invention includes the developing sleeve and the toner supply roller, and supplies the toner onto the developing sleeve by the toner supply roller and also the developing sleeve. A developer consisting of a carrier and toner is adjusted on the peripheral surface of the magnetic brush to form a magnetic brush, and the magnetic brush develops the electrostatic latent image formed on the surface of the electrostatic latent image carrier into a visible form. In the apparatus, a bias voltage in which alternating current is superimposed on direct current is applied to the toner supply roller,
An alternating electric field in which a DC component and an AC component are superposed is formed between the developing sleeve and the toner supply roller. Therefore, as a result of the attraction force for the toner varying as the temporal voltage of the AC power source varies, the probability of contact between the toner and the magnetic brush on the developing sleeve increases,
The efficiency of toner supply to the developing sleeve is improved, and the coupling force between the excess toner on the developing sleeve and the carrier is weakened, and the efficiency of toner recovery to the toner supply roller is improved. Therefore, the toner commensurate with the toner consumption amount can be immediately supplied to the developing sleeve, and the toner density reduction amount on the developing sleeve can be minimized even if the black solid copy with a large toner consumption amount is continuously performed. Can be suppressed. In addition, after the solid black copy is completed, even if you make a normal copy that consumes less toner, the toner density will recover faster,
It is possible to obtain a clear copy without uneven density fog.
第1図は現像装置の断面図、第2図は黒ベタ、白ベタコ
ピーを連続して行ったときの現像スリーブ上の現像剤濃
度変化を示す図、第3図は交流電源の電圧、周波数とト
ナー濃度コントロール幅との相関関係を示す図、第4図
から第6図はトナー濃度とトナー補給、回収量との関係
を示す図、第7図から第9図は交流電源の印加状態を比
較した図である。 1……現像装置、2……現像槽、3……ケーシング、 4……現像スリーブ、5……現像バイアス電源、 6……磁気ローラ、7……主現像剤撹拌板、 8……副現像剤撹拌板、12……トナー供給ローラ、 13……交流電源、14……直流電源。FIG. 1 is a sectional view of the developing device, FIG. 2 is a diagram showing a change in developer concentration on a developing sleeve when black solid and white solid copying are continuously performed, and FIG. FIG. 4 to FIG. 6 are diagrams showing the correlation with the toner concentration control width, FIG. 4 to FIG. 6 are diagrams showing the relation between the toner concentration and the toner replenishment / collection amount, and FIG. 7 to FIG. FIG. 1 ... Developing device, 2 ... Developing tank, 3 ... Casing, 4 ... Developing sleeve, 5 ... Developing bias power source, 6 ... Magnetic roller, 7 ... Main developer stirring plate, 8 ... Sub-developing Agent stirring plate, 12 ... Toner supply roller, 13 ... AC power supply, 14 ... DC power supply.
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60−140277(JP,A) 特開 昭58−2853(JP,A)Front Page Continuation (72) Inventor Koichi Eto 2-30 Azuchi-cho, Higashi-ku, Osaka City, Osaka Prefecture Osaka Osaka Building Minolta Camera Co., Ltd. (56) Reference JP-A-60-140277 (JP, A) JP-A-SHO 58-2853 (JP, A)
Claims (1)
ナー供給ローラとを現像槽内に設け、前記現像スリーブ
上に磁気吸着されている磁性キャリアに対して前記トナ
ー供給ローラにてトナーを供給することにより、現像ス
リーブの周囲上でキャリアとトナーとの混合物からなる
現像剤を調整し、この現像剤を用いて静電潜像担体上の
静電潜像を現像する現像装置において、前記トナー供給
ローラに、直流に交流を重畳したバイアス電圧を印加
し、前記現像スリーブと前記トナー供給ローラとの間
に、直流成分と交流成分とが重畳された交番電界を形成
したことを特徴とする現像装置。1. A developing sleeve containing a plurality of magnets and a toner supply roller are provided in a developing tank, and toner is supplied by the toner supply roller to a magnetic carrier magnetically attracted onto the developing sleeve. By adjusting a developer composed of a mixture of carrier and toner on the periphery of the developing sleeve, and developing the electrostatic latent image on the electrostatic latent image carrier by using the developer, the toner A bias voltage having a direct current and an alternating current superposed thereon is applied to the supply roller, and an alternating electric field in which a direct current component and an alternating current component are superposed is formed between the developing sleeve and the toner supply roller. apparatus.
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---|---|---|---|
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---|---|---|---|
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JPS62283369A JPS62283369A (en) | 1987-12-09 |
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1986
- 1986-05-30 JP JP61127036A patent/JPH083682B2/en not_active Expired - Fee Related
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