JPS59113464A - 静電潜像現像装置 - 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】 この発明は、電荷保持部材上に形成した静電潜像に対し
て、磁性キャリアとトナーからなる磁性二成分現像剤を
作用させてトナー像を形成するだめの現像装置に関する
。

第１図は、従来の磁性二成分現像剤を用いてトナー像を
形成する静電潜像現像装置の一構成例を示す概略図であ
る。

図において、１は電子写真感光体、静電記録用媒体等の
電荷保持部材で、その表面に静電潜像が形成される。２
は固設されたマグネットローラーであシ、３は非磁性ス
リーブで、前記マグネットローラー２を取シ囲むように
配設され、矢印方向に回転するように支持されている。

４はスクレーパーで、非磁性スリーブ３上に保持されて
いる図示されていない現像剤を、スリーブ３がら離脱さ
せ、且つその際のガイド板の役割も果たすものである。

５は撹拌羽根、６はドクターブレード、７はトナー補給
ローラー、８は現像器ハウジング、９はトナーホッパー
、】０はトナー混合比検知素子、１１はトナー補給制御
回路である。

このような構成の磁性二成分現像剤を使用する現像装置
においては、現像を行なうことによってトナーのみが消
費されるので、これを補うために現像剤中のトナー混合
比を検知し、その検知信号によってトナー補給ローラー
の回転制御、すなわち機械的制御により、トナー補給量
を制御することが一般的に行われている。第１図に示し
たものにおける検知素子１０は、ピエゾ振動子に振動板
を取付け、更にこの振動板に現像剤の流れを一部せき止
める板を一体に設けたもので構成され、トナー混合比の
変化に基づく現像剤の流動性の変化によって、せき止め
板部分に滞留する現像剤の量が変化するのを、振動板の
振幅変化として電気的に検知するものである。この検知
素子１０からの検知信号は、制御回路１１を介してトナ
ー補給ローラー７を回転させるための、図示されていな
いモータ、クラッチ等を制御する信号として用いられる
。

トナー補給ローラー７は、一般に、トナー補給溝を設け
たローラー、ローレットローラ、スポンジローラーの如
く表面に凹凸が設けられていて、トナーホッパー９にロ
ーラーの凹部が面している時に、該凹部にトナーを取込
み、該ローラー７が回転して、現像器ハウジングにその
凹部が位置した時に、重力又はかき落し板の作用にょシ
凹部のトナーが落下するように構成されている。したが
って、トナーは小塊状をなして補給され、現像剤中に容
易には均一に分散されず、このため不良帯電トナーが発
生し、非画像部カブリやトナー飛散の発生の原因になっ
ていた。また、従来の現像装置においては、補給された
トナーを均一に現像剤中に分散されるための大型の撹拌
装置を必要とし、現像剤を現像装置内に安定して流動さ
せるために多量の現像剤を用いなければならない等の欠
点があった。

本願発明は、上記従来装置のかがる欠点を解消すべくな
されたもので、トナー供給ローラー表面に形成した薄層
状トナーを、非磁性スリーブ上に保持させた現像剤の穂
立に接触させて供給するようにし、且つ現像剤の現像能
力検知手段の検知信号によって、トナーと現像剤の接触
を制御することによシ、トナーの移行を制御して現像剤
の現像能力を一定に維持させるようにし、小量の現像剤
で動作ができ、且つ現像剤を劣化させることなくトナー
補給を均一小量ずつ行わせ、背景部カブリやトナー飛散
の発生を防止した小型で簡易な構成の静電潜像現像装置
を提供することを目的とするものである。

例の概略図である。第２図において、１は静電潜像が形
成されるドラム状の電荷保持部材であり、１′はその導
電支持体で接地されている。２１はマグネットローラー
、２２は該マグネットローラー２１を取シ囲むように配
置された非磁性スリーブで、そのいずれか又は双方が回
転可能に構成されている。

２３はトナーホッパー２５の下部開口部２５′に配置さ
れたトナー供給ローラーであり、２４．２６はトナーホ
ッパー２５の開口部２５′の下端部にそれぞれ設けられ
たブレード及びシール板で、２７はハウジング、２７′
はドクタブレードである。２８は前記非磁性スリーブ２
２上に保持された現像剤３７のトナー混合比を検知する
検知素子、２９は該検知素子２８からの検知信号をうけ
て、電磁石３６の駆動回路３６′を制御する信号を出力
する制御回路、３０は現像バイアス電源、３１はトナー
補給バイアス電源である。また、３２はトナー供給ロー
ラー軸２３′に回動自在に取付けられた７乏ンジで、こ
の７ランジ３２にはアーム３３が取付けられており、ア
ーム３３の先端には遮蔽板３４と磁性体３５が取付けら
れている。

このように構成されている現像装置において、非磁性ト
ナー又は磁性粉を含有させた磁性トナーと磁性キャリア
を所定の混合比で混合してなる磁性二成分現像剤３７は
、マグネットローラー２１の磁気作用で非磁性スリーブ
２２上に均一な厚さで保持されており、マグネットロー
ラー２１の磁極部では穂立を形成しているσそして、マ
グネットローラー２１又は非磁性スリーブ２２を回転さ
せることにより、現像剤３７は非磁性スリーブ２２から
離脱することなく、該スリーブ２２上を循環移動するよ
うに構成されている。

磁性二成分現像剤の体積は、トナー混合比の変動や、撹
拌状況によって変化し、そのために現像剤の穂立の高さ
が変化する場合もあシ、現像能力やトナー混合比、ある
いはトナー補給が安定しないような場合には、現像剤搬
送径路にドクターブレード２７′を設け、常に穂立の高
さが一定になるように作用させることができる。但し、
ドクターブレード２７′を設けた場合は、該ブレード２
７′の附近に若干のトナーだ′１９が形成され、このト
ナーだまシが過大になると、現像剤３７が非磁性スリー
ブ２２から離脱することがある。しかし離脱した現像剤
をハウジング２７で受けて、マグネットローラー２１の
磁力作用が及ぶ範囲内に収納しておけば、離脱した現像
剤は再度循環させることができるから、現像剤が無駄に
滞留したシ、漏れ出たシすることがない。尤も好ましく
は離脱現像剤が発生しないように装填する現像剤の量を
設定しておいた方がよい。また、装填する現像剤量を多
くして、現像剤交換サイクルを長くしたいような場合に
は、多量の離脱トナーがマグネットローラーの磁力作用
範囲をこえて存在するようになるが、この場合にはメカ
ニカルな現像剤の搬送手段、例えば従来の現像装置にお
ける撹拌羽根のような構成のものを設けて、現像剤が均
一に循環するように構成する。

但し、この場合の現像剤搬送手段の役割は、現像剤とト
ナーを混合撹拌して分散させるためのものではないから
、簡略化した構成のものを適用することができる。

補給用のトナーはホッパー２５の中に収納されているが
、ホッパー２５の下部開口２５′はトナー供給ローラー
２３によって塞がれていて、ホッパー上面に蓋を設ける
と、ホッパー２５は密封状態となり、現像装置の移動に
際し、トナーがこぼれるおそれはないように構成されて
いる。トナー供給ローラー２３は矢印方向に回転するよ
うに構成され、ブレード２４の先端が該ローラー２３の
表面に接触するように配設されている。トナー供給ロー
ラー２３の表面は、トナー粒径（１０〜２０μ）に近い
レベルの微小凹凸を有するように仕上げられてお９、と
の凹部に取り込まれたトナーは、ブレード２４によって
かき落されることなく通過し、トナー供給ローラー２３
の表面にトナーの薄層を形成する。また、この際、トナ
ーはブレード２４又はトナー供給ローラー２３との摩擦
帯電によって、現像に必要とする所定の極性に帯電され
る。このようにトナー供給ローラー２３上に、トナーの
薄層を形成すると共に所定の極性に帯電させる手段は、
特公昭５］　−３６０７０号公報（米国特許第３７３］
　］　４４６号等において開示されており、この手段を
本願発明のトナ一層形成手段として適用することができ
る。また、本願発明の現像装置に適用するトナーが磁性
トナーである場合には、特開昭５４−４３０３７号公報
などにおいて示されている磁気ブレードを用いて、トナ
ー供給ローラー上にトナーの薄層を形成すると共に帯電
させることができる。

トナー・供給ローラー２３上に形成された薄層状のトナ
ーは、スリーブ２２に保持されている現像剤３７の穂立
に接することにより、現像剤３７に取シ込まれるが、こ
の時、現像剤３７に取シ込まれなかったトナーは、シー
ル板２６を通過して再びホッパー２５内に搬送される。

シール板２６は現像装置を移動させる場合、あるいはト
ナー３２をホッパー２５内に補給する場合に、ホッパー
２５からトナーが漏れ落ちるのを防止する役割を果たす
と共に、トナー供給ローラー２３上のトナーが通過する
のを妨げないように構成されている。なお、このシール
板２６はプラスチック板、金属薄板等の弾性板で構成し
、上記機能をもたせている。

トナー補給ローラー２３上のトナーは帯電しておシ、現
像剤３７ヘトナーが取シ込まれるメカニズムは静電吸引
力によるものである。すなわち、トナー供給ローラー２
３と非磁性スリーブ２２の間に形成される電界によって
、トナーの移動が決定される。

トナーが負に帯電している場合、非磁性スリーブ２２か
らみて、トナー供給ローラー２３が負の電位又は正の低
い電位に保たれていれば、トナーは非磁性スリーブ２２
上の現像剤３７に取シ込まれる。逆にトナー供給ローラ
ー２３が正の高い電位に保たれる時は、トナーはトナー
供給ローラー２３から離脱せず、トナーは現像剤中に補
給されない。この実施例においては、トナー供給ローラ
ー２３とスリーブ。

２２間に接続した電源３１が、トナー供給ローラー２３
から現像剤３７ヘトナーを移行させるための電位差を形
成するトナー補給バイアス電源となるものである０ トナーが磁性トナーである場合には、磁気吸引力によっ
てトナー供給ローラー上のトナーを現像剤中へ移行させ
ることができ、この場合には、トナー補給バイアス電源
３１は省略することができる。

また、磁性トナーを適用する場合には、磁気吸引力と静
電吸引力の双方の作用力で、トナー供給ローラー上のト
ナーを現像剤に移行させるように構成し、てもよく、特
にトナーが３０重量％以下の磁性粉を含むような弱磁性
トナーの場合には有効な構成である。

ところで、第２図に示した実施例において、単にトナー
供給ローラー２３と現像剤３７を接触させたまま、トナ
ー補給バイアス電源３１又は磁性トナーに於いては磁気
力を作用させて、トナー供給ローラー２３を回転させ続
けると、現像剤３７は過剰にトナーを取込んでしまう。

したがって、現像剤３７のトナー混合比を所定の値に維
持するには付加的な手段によって、トナーの補給と非補
給を制御しなければならない。

本願発明においては、かかるトナーの補給、非補給の制
御は、現像剤の現像能力を検知して行われる。現像剤の
現像能力を示す尺度の−っは、現像剤中に含まれるトナ
ーの混合比であるが、第２図に示した検知手段２８は、
このトナー混合比を検知する手段である。このような現
像剤のトナー混合比を検知する手段の具体例としては、
第３図に示す如き、光学的検知素子を挙げることができ
る。

この光学的検知素子２８は、本件出願の発明者が先に提
案したもの（特願昭５６＝　５７６３３号）であり、そ
の概要は、透光性シール板３８でシールされた光源及び
受光器３９．４０からなるものであシ、該素子部による
検知原理は、非磁性スリーブ２２上に形成した現像剤３
７の穂立３７′に接して、該検知素子２８を配置し、現
像剤のトナー混合比の変化による光学的な反射率変化を
検知するものである。

同様に非磁性スリーブ上の現像剤の“トナー混合比を検
知する手段として、ピエゾ振動子を用いた第１図に示し
た従来例に適用している検知素子等も利用することがで
きる。

検知素子２８からの検知信号は制御回路２９に入力され
、その出力信号によりトナー供給ローラー上のトナーと
現像剤穂立との接触を制御する。

この実施例では、トナー供給ローラー２３と非磁性スリ
ーブ２２間に挿脱可能に配置された遮蔽板３４で、トナ
ーと現像剤の穂立部との接触を制御するものであるが、
この遮蔽板３４及磁性体３５を固定したアーム３３は、
常時は重力によりトナー供給ローラー軸２３′を中心に
して時計方向に回転し、図示していないストッパーによ
って、遮蔽板３４がトナー供給ローラー２３と非磁性ス
リーブ２２の最も接近する部分に位置するように位置決
めされている。この状態においては、トナー供給ローラ
ー２３と現像剤３７の穂立は、遮蔽板３４によってその
接触が遮断されているから、トナー供給ローラー２３上
のトナ−は現像剤３７に移行することがない。

トナーの現像剤への供給停止によって、現像剤中のトナ
ー混合比が低下してくるが、それを検知素子２８が検知
し、制御回路２９及び駆動回路３６′を介して電磁石３
６に通電されると、磁性体３５が電磁石３６に吸引され
、磁性体３５と一体にアーム３３に取付けられている遮
蔽板３４も、同時に上方へ移動させられる。

遮蔽板３４が上方に移動することによって、トナー供給
ローラー上のトナーと現像剤３７とが接触すると、トナ
ーは現像剤中に取込まれ、この状態が現像剤中のトナー
混合比が所定レベルに回復するまで持続する。現像剤中
のトナー混合比が所定のレベルに回復すると、検知素子
２８の検知信号に基づいて電磁石３６がＯＦＦになシ、
遮蔽板３４は図示位置に復帰してトナー補給を終了させ
る。

第２図に示した実施例は、トナー供給ローラーと非磁性
スリーブ間に遮蔽板を挿脱可能に配置した一例であるが
、遮蔽板を挿脱可能に配設するには、他に種々の構成が
考えられる。例えば、第２図に示した実施例における遮
蔽板を取付けたアーム３３の７ランジ３２を、マグネッ
トローラー軸に取付けて、第２図に示しだ例と同様に作
動させることができる。その細板状あるいはシート状の
遮蔽板を上下運動させるための種々の構成を、本願発明
に適用することができる。

第４図は、トナー供給ローラーと非磁性スリーブの離間
距離を変化させて、トナー供給ローラー上のトナーと現
像剤の接触を制御するようにしたノ 実施例である。この実施例においては、トナー供給口〜
ラー２３及びトナーホッパー２５を一体化した組立体が
、軸４１によって揺動自在に保持されている。４２はホ
ッパー２５の外周壁上端部に取付けられた磁性体で、４
３は該磁性体４２に対向して配設した電磁石であり　、
　４３’は該電磁石４３の駆動回路である。

軸４１の位置を、トナー供給ローラー２３及びトナーホ
ッパ−２５の組立体の重心より上方にくるように設定し
、重力又はバネ力による安定した位置に於いては、トナ
ー供給ローラー２３に現像剤穂立が接触しないように構
成しておく。

現像剤３７のトナー混合比の低下が、検知素子２８によ
って検知されると、制御回路２９及び駆動回路４３′を
介して電磁石４３が通電される。電磁石４３が励磁され
て磁性体４２を吸引すると、トナー供給ローラー組立体
全体が軸４】を中心にして反時計方向に回動し、トナー
供給ローラー２３はスリーブ２２上の現像剤の穂立に接
する鎖線位置をとる。この状態でトナーの補給が続行さ
れ、トナーの混合比が所定のレベルに回復すると、電磁
石への通電が断たれ、トナー供給ローラー組立体が元の
位置にＰシ、トナーの補給が停止される。

この実施例は、トナーホッパー２５を含むトナー供給ロ
ーラー組立体が、軸４１を中心にして揺動するように構
成されているので、トナーホッパー内でのトナーブロッ
キングの発生を防止しうる等の付加的な効果が期待でき
る。また、トナーホッパー、トナー供給ローラー、ブレ
ード、シール板等を一体にアッセブルしたまま移動させ
るから、各部材の相対位置を正確に保持することができ
、トナー供給ローラーの移動にも拘らず、トナーの漏出
なども生じない。なお、第４図に示した実施例のトナー
供給ローラーの移動機構は、任意の他の移動機構に変卑
して本願発明に適用することができる。

第５図は、トナー供給ローラーの回転を制御することに
よって、トナー供給ローラー上のトナーと現像剤との接
触を制御するようにした実施例である。この実施例は、
現像剤中のトナー混合比検知信号に基づいて、トナー供
給ローラー２３の回転をＯＮ、ＯＦＦしてトナーと現像
剤の接触を制御するように構成したものであり、第５図
において、４４は減速ギヤヘッドを組込んだモーターで
、トナー供給ローラー２３０回転軸を駆動するものであ
る。

現像剤３７が所定のトナー混合比を有している時は、モ
ーター４４への通電は断たれておシ、トナー供給ローラ
ーは回転せず、新たなトナーは供給されないので、トナ
、−供給ローラー２３と現像剤３７の穂立は接触するが
、現像剤穂立はトナーと接触しない状態になっている。

現像中のトナーが消費されて混合比が低下し、検知素子
２８がこの状態を検知すると、制御回路２９を介してモ
ーター４４へ通電させる。モーター４４が回転すると、
表面に帯電トナーを保持したトナー供給ローラー２３が
矢印方向に回転し、該ローラー上のトナーが現像剤穂立
と接触し、現像剤へのトナー補給が行われる。トナーの
補給によって現像剤中のトナー混合比が所定レベルまで
回復すると、その状態を検知素子２８が検知し、該検知
信号に基づいてモーター４４への通電が停止される。し
たがって、この時点以後、トナー供給ローラー上のトナ
ーと現像剤の接触が断たれて、トナー補給が停止する。

なお、第５図に示した上記実施例では、トナー供給ロー
ラーの回転は、専用のモーターによって直接駆動される
ものについて説明したが、マグネットローラー２１ある
いは非磁性スリーブ２２の回転を、ギヤー、ベルト等で
トナー供給ローラーに伝達し、トナー供給ローラーの回
転制御を電磁クラッチやバネクラッチ等によって行なう
ようにする構成なども適用することができる。

上記第２図、第４図及び第５図の実施例では、現像剤の
現像能力を検知する手段として、現像剤中のトナー混合
比を測定する検知素子を用いたものを示したが、現像剤
の現像性能を検知する他の手段を本願発明に適用するこ
ともできる。例えば、電荷保持部材の画面外領域に特定
電位の潜像を形成し、該潜像を現像した後に、形成され
たトナー像の濃度を光電検知手段によって検知し、該検
知信号に基いて、現像剤へのトナー補給を制御すべく、
トナー供給ローラー上のトナーと現像剤との接触を制御
するように構成することができる。

以上実施例に基づき詳細に説明したように、本願発明は
、トナー供給ローラー表面に形成した薄層状の帯電トナ
ーを、非磁性スリーブに保持させた現像剤の穂立に接触
させて供給するようにし、且つ現像剤の現像能力検知手
段の検知信号によって、トナーと現像剤の接触を制御す
ることにより、トナーの移行を制御して現像剤の現像能
力を一定に維持するように構成したので、小量の現像剤
で動作させることができ、大型の撹拌装置などを必要と
しない小型で簡易な構成の現像装置が得られる。また、
現像剤へのトナーの補給が、現像剤を劣化させることな
く極めて均一で少量ずつ行われるので、非画像部カブリ
やトナー飛散の発生がなく、均一な濃度の画像が得られ
る。

また、トナーと現像剤の接触制御手段を、トナー供７給
ローラーと非磁性スリーブの間に挿脱可能に配設される
遮蔽板で構成すると、トナー供給ローラーと非磁性スリ
ーブの位置関係を変更することなく、簡易な構成でトナ
ー補給を制御することができる。更にまた、上記接触制
御手段を、トナー供給ローラーの回転制御によって行な
うように構成すると、簡易な構成でトナー補給の確実な
制御を行なうことができ、制御に伴う各構成部材相互間
の複雑な動作がないので、制御動作を極めて安定して行
えるなどの効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の静電潜像現像装置の一構成例？概略図
、第２図は、本願発明に係る静電潜像現像装置の一実施
例の概略図、第３図は、第２図に示した装置の検知素子
の一具体例の概略図、第４図及び第５図は、それぞれ本
願発明の他の実施例を示す図である。 図において、１は電荷保持部材、２１はマグネットロー
ラー、２２は非磁性スリーブ、２３はトナー供給ローラ
ー、２４はブレード、５はホツノく−１２６はシール板
、２８は検知素子、２９は制御回路、３０は現像バイア
ス電源、３１はトナー補給バイアス電源、３４は遮蔽板
、３５は磁性体、３６は電磁石、３７は現像剤、３９．
４０は光源及び受光器、４１は軸、４２は磁性体、４３
は電磁石、４４はモーターを示す。 特許出願人　　オリンパス光学工業株式会社第２図 ３１ 第３図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）電荷保持部材上に形成した静電潜像に対して、ト
   ナー及び磁性キャリアからなる磁性二成分現像剤を、マ
   グネットローラー及び非磁性スリーブからなる磁気搬送
   手段によって搬送しながら作用させトナー像を形成する
   現像装置において、前７記非磁性スリーブ上に形成され
   る現像剤の穂立部に接してトナーを供給する回転可能な
   トナー供給ローラーと、該トナー供給ローラーの表面に
   、帯電させながらトナーの均一薄層を形成させる手段と
   、現像剤の現像能力を検知する手段と、該検知手段から
   の検知信号に基づき制御される、トナー供給ローラー上
   のトナーと非磁性スリーブ上の現像剤の接触制御手段と
   を備え、現像能力検知手段の検知信号によってトナーと
   現像剤の接触を制御することにょシ、トナーの移行を制
   御し現像剤の現像能力を所定レベルに維持させるように
   したことを特徴とする静電潜像現像装置。
2. （２）前記トナー供給ローラー上のトナーと非磁性スリ
   ーブ上の現像剤の接触制御手段は、トナー供給ローラー
   と非磁性スリーブの間に挿脱可能に配設された遮蔽板で
   構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の静電潜像現像装置。
3. （３）前記トナー供給ローラー上のトナーと非磁性スリ
   ーブ上の現像剤の接触制御手段は、トナー供給ローラー
   と非磁性スリーブとの離間距離が変化する方向にトナー
   供給ローラーを移動させる手段であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の静電潜像現像装置。
4. （４）前記トナー供給ローラー上のトナーと非磁性スリ
   ーブ上の現像剤の接触制御手段は、トナー供給ローラー
   の回転制御手段であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の静電潜像現像装置。