JPS59172662A - 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】 〔発明の技術分野〕 トナーとキャリアから成る２成分系現像剤を使用する現
像装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

現像方式として、従来から知られているものにカスケー
ド法、磁気ブラシ法、ファーブラシ法等がある。これら
のうちカスケード法及び磁気ブラシ法が　式複写機等の
現像装置において最つも多く実用化されている。しかし
これら現像方式は、トナＪとキャリアからなる二成分系
現像剤を使用するもので、キャリアの使用寿命が比較的
短く、このキャリアを交換しなければならないこと、像
支持体と現像剤を接触させて現像を行なうために、重ね
現像を必要とするカラー画像形成の際カラー画像が乱さ
れること、及びそのカラー画像を形成するトナーが現像
装置内に混入されること等の問題を有している０これに
対しキャリアを含まない一成分系現像剤全使用し、像支
持体と非接触の状態で現像を行なうことが可能な現像方
式も近年実用化されている。この現像方式には磁性トナ
ーを使用するものと非磁性トナーを使用するものがある
ｏしかしこの偉力式においても前者はトナー材料として
磁性粉を使用し、従って地色が黒又茶色を呈するため、
その混合により上記カラー画像を著しく汚すという欠点
を有している０また後者はトナー全所望の帯電量に均一
に帯電させることが容易でなく、得られる画像に画像む
ら、かぶり、濃度変動をはじめとする画像不良が生じる
という問題を有している。

一方これら二成分系現像剤あるいは一成系現像剤を使用
する現像方式において生じる問題を除去すべく提案され
た現像方式がある。この現像方式は二成分系現像剤を使
用し、この二成分系現像剤から一旦トナーを分離した後
、このトナーを静電気的に像支持体へ飛翔せしめて現像
を行なうものである。しかしこの現像方式においては、
使用される複写機等において連続複写等繰り返し複写が
行なわれるにしたがい画像濃度が低下するという問題を
生じる。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情に基づいて成されたもので、二成分系
現像剤を使用するにもかかわらず、像支持体と非接触の
状態で現像が可能であり、従って非磁性トナーを容易に
均一帯電せしめてこれを像支持体へ静電気的に飛翔せし
めることができ、また常にこの均一帯電されたトナーの
飛翔状態を良好に保つことができ、しいては画像むら、
かぶり、あるいは濃度低下等濃度変動のない安定画像が
永続的に得られ、さらにはカラー画像形成にも適した現
像装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明における現像装置は、像支持体と間隙を有して設
けられ像支持体へトナーを供給するトナ一層保持体とこ
のトナ一層保持体近傍に設けら、ｈるトナ一層保持体を
磁気ブラシにより摺擦する磁気ブラシ形成体とを具備し
、現像工程時に磁気ブラシ形成体の磁気ブラシ状現像剤
からトナーを分離してトナ一層保持体にむらのないトナ
一層全形成することにより、また現像工程終了後毎にト
ナ一層保持体からトナーを磁気ブラシ形成体の磁気ブラ
ン状現像剤中に回収することにより上記目的を達成する
ものである。

〔発明の実施例〕

次に本発明を実施例を参照して詳細に説明する。

第１図は本発明を例えば複写機に適用した場合の一実施
例である現像装置１の縦断面図である。現像装置１は矢
印Ａ方向に回転する接地されたセレン感光体２近傍に配
置される。現像装置１は、その内部に現像ロール３、磁
気ブラシ形成ロール４及び攪拌ロール５．６を具備する
。

またその側部にはトナーホッパ７が付設される。

現像ロール３はその表面が抵抗層で覆われでおり、その
一部が現像装置外部に露出され、感光体２とギャグｆ’
を隔てて近接対向される。現像ロール３は感光体２と逆
方向（図中矢印部）に回転可能である。磁気ブラシ形成
ロール４は固定マグネット５を内包するもので現像ロー
ル３と現像装置内部側で近接対向される。磁気ブラシ形
成ロール４は現像ロール３と逆方向（図中矢印し）に回
転可能でありまた現像ロール３との近筬対同部よりもこ
の回転方向下流側に設けら′ｒした規制板１０と、一定
距離隔てられて対向され、る。固定マグネット１５は現
像ロール３側の磁気ブラシ形成ロール４内面と対向する
円弧表面に、隣り合う磁極の極性が異なる如く配列され
た複数の磁極を有する。攪拌ロール６．６は磁気ブラシ
形成ロール４の下方向に配置され、互いに逆方向（図中
矢印り、Ｅ）に回転可能である。トナーホッパ７はその
底部において回転可能なトナー補給ロール８を介し現像
装置１内と連通される。また上記現像ロール３は可変直
流電源９のプラス側端子に接続される。通流電源９はそ
のマイナス側端子が接地される。上記磁気ブラシ形成ロ
ール４Ｆｉ可変直流電源１１゜１２の各々プラス側端子
及びマイナス側端子に切換接続が可能である。直流電源
１１．１２は各々そのマイナス側端子及びプラス側端子
が直流電源９のプラス側端子に接続される〇なか、感光
体２表面において、現像装置１よりも回転方向Ａ上流側
には、像露光部Ｆが位置されさらに上流側には帯電装置
１３が対向配置される０帯電装置１３は感光体２を例え
ばｆ８００ｖに帯電可能な如く設定される。

また以上の如く構成される現像装置ｌにおいて、トナー
ホッパ７内には例えば負惜用非磁性トナー５０　（帯電
量８μｃ　／　？、平均粒径１２μ）が貯蔵され、トナ
ー補給ローラが回転されることにより現像装置１内にト
ナーが補給される。

現像装置１内には上記負惜用トナー及びフェライトキャ
リア（２００〜３００メツシユ）からなる現像剤５１が
たくわえられており、攪拌ロール６．６大半及び磁気ブ
ラシ形成ロール４の下部がこの現像剤により浸積された
状態にある。

また直流電源１１．１２は例えばその出力が４００ｖに
設定される。直流電源９はこの直流電源１１．１２を変
動させた場合においても現像ロール３の電位がグランド
に対し常に４００ｖに補償される如く調節される。

さらに現像ロール３及び磁気ブラシ形成ロール４は図示
しない駆動モータによυ例えば周速比（磁気ブラシ形成
ロール４／現像ロール４）が２．５で回転される如く設
定される。

次に上記条件において現像装置の動作を第２図に示した
タイミンチヤードを参照して説明するＯ まず図示しない複写機の複写釦がオンされることにより
図示しない露光ランプ、直流電源９．１１．１２、及び
感光体２、磁気ブラシ形成ロール４、像ロール３のそれ
ぞれを駆動するモータに動作電圧が給電され、各々が動
作状態となる。またこの時磁気ブラシ形成ロール４には
直流電源１２のマイナス側端子が接続される。

従って現像ロール３及び磁気ブラシ形成ロール４は各々
上記周速比で回転される。この他に現像装置内では攪拌
ロール６．６も図示しない駆動モータにより回転され、
また感光体でも図示しない駆動モータにより回転される
Ｏ感光体２と現像ロール３との間には感光体２に対し現
像ロール３側へ＋４００ｖの現像バイアスが電源９によ
り印加され、現像ロール３と磁気ブラシ形成ロール４と
の間には直流電源１２により現像ロール３に対し磁気ブ
ラシ形成ロール４側へ一４００ｖのトナー分離バイアス
（第２図においてロールバイアス）が印加される（第２
図における時点ｔ１一方所定時間遅れて帯電装置１３に
も動作電圧が給電される。（第２図における時点ｔｘ　
）従って感光体２表面の所定域には帯電装置１３によっ
てｔ８００ｖに均一帯電され、次に像光部Ｐにおいて光
照射されることにより、原稿像に対応したグラスの電荷
ノくターンが形成される。感光体２は、電荷ノ々ターン
を保持して回転し、これを現像ロール３と近接対向させ
る。

現像装置１は、上記の如く電荷ノくターンが形成されて
現像ロール３と近接対向されるまで汽以下の如く動作す
る。すなわち現像装置１内の現像剤が攪拌ロール６．６
により均一に攪拌される。現像剤中のトナーはこれによ
りキャリアと摩擦衝突されて負のに帯電され、かつキャ
リアに電気的に付着される。このキャリアは、固定マグ
ネット５により形成される磁力線模様に従って磁気ブラ
シ形成ロール４表面に鎖状に吸着され磁気ブラシ５２を
形成する。この磁気ブラシは磁気ブラシ形成ロール４０
回転とともに移動され規制板１０により所定厚に規制さ
れた後現像ロール３表面を摺擦する。一方現像ロール３
と磁気ブラシ形成ロール４との間には上記トナー分離バ
イアスによる電界が作用されているこのため磁気ブラシ
５２が現像ロール４表面全摺擦して磁気ブラシ５２中の
トナーが現像ロール３表面に接近されると、所定の帯電
量に帯電されているトナーは上記電界によりキャリアか
ら分離されて静電気的に現像ロール３表面に吸着されト
ナ一層５３を形成する。キャリアは、所定の大きさを有
しているため固定マグネットにより作用される磁気力が
静電気力に十分打ち勝ち磁気ブラシ形成ロール４表面に
残留される。

現像ロール３表面に吸着されたトナーは、現像ロール３
０回転にともない感光体２近傍に搬送される。

トナーが感光体２に最接近きれると、上記のごとく感光
２表面には電荷パターンが形成されている。トナは、そ
れによる感光２０表表面位及び上述した現像バイアスに
よって作用されるる電界の影響を受けて飛翔され電荷パ
ターンに吸着される。従って感光体２表面にはトナーに
よる可視像が形成される。以上が現像装置１による１回
の現像工程である。この現像工程が終了すると（第２図
における時点ｔ３上記図示しない露光ランプ帯電装置１
３が非動作状態となり、さらに所定時間遅れて直流電源
９，１２及び感光体２、現像ａ−ル３、磁気ブラシ形成
ロール４のそれぞれお駆動用モータが非動作状態となる
（第２図における時点ｔ４）ｏそして感光体２表面に形
成されたトナーによる可視像は所定手段により普通紙等
に転写定着され、濃度が約１，２の複写画像が得られる
。

次に上記現像工程が複数回繰り返えし行なわれ、連続し
て複写画像が得られる場合における動作を説明する〇 第：３図はｉ酊流電源１２によるトナー分離バイアス（
第２図におけるＶ　　２）’ｅ４００ｖ、５０Ｖと変え
た場合における連続複写枚数とその複写画像濃度との関
係を示すもので複写枚数が増加するに従い画像濃度が低
下する。この現像は上記電位差が大きくなるに従い顕著
となり、この現像に上記トナー分離バイアス、すなわち
現像ロール３と磁気ブラシ形成ロール４との間の電位差
が関与していることがわかる。

すなわち上記１回の現像工程後において現像ロール３表
面には、原稿により感光体２に吸着されない未現像のト
ナーが残留する。この残留トナーは、磁気ブラン形成ロ
ール４と現像ロール３とが接近するトナー分離部での上
記電位差による電界を繰り返し通過する。この際トナー
同志及び現像ロール３表面との接触点において、その接
触抵抗のために、局部的に大きな電位降下が起きる。こ
の結果上記接触点の両側の極めて小さな間隙を隔てて相
対向する面（一種のコンデンサ全形する）にプラス・マ
イナスの電荷が溜り、著しく高い電界を生じる。上記濃
度低下現象は、この電果による強力なマックスウェルの
ひずみ力の結果（Ｔｏｈｎｓｅｎ−Ｒａｈｂｅｃｈ効果
）トナーが　集して現像に寄与しなくなるためである。

一方第４図は上記現像像工程が複数回繰り返えされて連
続複写が行なわれる際、１回の現像工程終了後毎にただ
ちに（第２図における時点ｔａ）直流電源１２を非動作
状態と［〜、現像ロール３と磁気プラ形成ロール４間と
の間の電位差をゼロとした場合（図中のＶ　は現像工程
中のトナー分離バイアスを示す）における連続複写枚数
と複写画像濃度との関係全示したものである。

この場合には図に示される如く連続複写枚数が増加して
も複写画像濃度が低下することがなくなる。これは上記
１回の現像工程が終了する毎に現像ロール３表面の残留
トナーが除去されるためである。すなわち現像装置１に
おいて現像工程が終了すると上述した未現像トナーが残
留する。一方この時点で（第２図のタイミンチャ−トに
おける時点ｔ３から１４）現像ロール３及び磁気ブラシ
形成ロール４は依然回転されておりまた現像ロール３と
磁気ブラシ形成ロール４との間の電位差はゼロ状態（第
２図ロールバイアスにおける点線部となっている。従っ
て残留トナーは現像ロール３の回転とともに搬送されて
磁気ブラシ形成ロール４に接近する。磁気ブラシ形成ロ
ール４に接近する。磁気ブラシ形成ロール４は上述した
場合と同様にその表面に磁気ブラシを形成しながら回転
し、現像ロール３表面を摺擦している。しかし現像ロー
ル３と磁気ブラシ形成ロール４との間の電位差（トナー
分離バイアス）はゼロ状態となっている。このため磁気
ブラシ形成ロール３の磁気ブラシから現像ロール３ヘト
ナーが分離吸着されることはなく、逆に現像ロール３表
面の残留トナーが磁気ブラシにより掻き取られて現像剤
中に回収される。現像ロール３表面は、このように現像
工程終了後に残留トナーが除去されてクリーンな状態に
戻され、再び次の現像工程が始められる際には新しいフ
レッシュなトナ一層が形成されることが可能になる。故
に上述した現像工程が繰り返し行なわれても濃度低下現
象が生じることはなく、第４図に示されるように一定濃
度の安定した連続複写画像を得ることができる。

なお以上説明した実施例においてはトナーの帯電量が８
μｃ　／　ｔであったが、それ以上の比較的大きな値と
なる場合には、磁気ブラシによる摺擦だけで現像工程終
了後の残留トナーをすべて回収することが困難となる。

しかしこのような場合には現像工程終了毎に（第２図に
おける時点ｔ３〜ｔ４）第１図において、直流電源１１
へ切換接続し現像ロール３と磁気ブラシ形成ロール４と
の間にトナーと逆極性のトナー回収バイアスを印加する
ことにより、残留トナーを容易に回収することが可能と
ガる。残留トナーは、磁気ブラシによる摺擦というメカ
ニカルな作用とともに磁気ブラシ形成ロール４側へ静電
気的な吸引力を受けることとなるため、その帯電量が比
較的大きい場合においても完全に回収される。ただしト
ナー回収バイアスばＯｖ〜４００ｖ程度が好しく、４５
０ｖ以上にすると現像ロール３と磁気ブラシ形成ロール
４との間で放電が発生し逆に実用上杆ましくなくなる。

第５図はこの直流電源１１．１２の切換制御を行なうた
めの回路構成の一例を示すものである。この切換制御回
路は発振回路２１、宮ンバータ回路２２、及びドライバ
回路２３．２４に具備してなる。直流電源１１はインバ
ータ回路２２及びドライバ回路２３を介して発振回路２
１に接続され、直流電源１２はドライバ回路２４を介し
て発振回路２１に接続される。また直流電源１１．１２
のプラス側端子には磁気ブラシ形成ロール４、現像ロー
ル３の各々が接続され直流電源１１．１２のマイナス側
端子には直流電源９のプラス側端子が接続される。また
直流電源１１．１２には動作電圧例えば２４ｖが給電さ
れる。ドライバ回路２３．２４は所定信号例えば＋５０
が印加されて直流電源１１．１２の各々を動作制御する
ものである。インバータ回路２２は発振回路２１からの
所定信号例えば＋５０ｖあるいはＯｖｉ受けてドライバ
回路２３へＯｖあるいは５０ｖ’ｉ出力するものである
。

このよう々構成において発振回路２１がら所定信号＋５
０ｖが発振されると、ドライバ回路２３にはインバータ
回路２２全通してＯＶが印加されるためオフ状態となり
、一方ドライバ回路２４には直接上記所定信号が印加さ
れてオン状態となる。従ってドライバ回路２４により直
流電源１２が動作制御される。直流電源１２はそのプラ
ス側端子から＋４００ｖの電圧を出力して現像ロール３
に印加する。すなわち第１図において直流電源１２のマ
イナス側端子が磁気ブラシ形成ロール４に切り換接続さ
れた状態（トナー分離バイアスが印加された状態）とな
る。

また発振回路２１から所定信号Ｏｖが発振されると、ド
ライバ回路２３にはインバータ回路２２全通して＋５０
ｖが印加されるためオン状態となり、ま念ドライバ回路
２４には直接上記所定信号が印加されてオフ状態となる
。従ってドライバ回路２３により直流電源１１が動作制
御される。直流電源１１はそのプラス側端子から＋４０
０ｖの電圧を出力して磁気ブラシ形成ロール４に印加す
る。すなわちこの場合には第１図において直流電源１１
のプラス側端子が磁気ブラシ形成ロール４に切換接続さ
れた状態（トナー吸引バイアスが印加された状態）とが
る。

故に発信回路２１の発振タイミングを上述した現像工程
の動作タイミングと同期せしめることにより、現像ロー
ラ３におけるトナ一層の形成及び残留トナーの回収を上
述したように行なうことができる。

以上説明したように本実施例はトナーとキャリアからな
る２成分系現像剤を使用し、これを均一に攪拌すること
によりトナーを摩擦帯電するものである。このためトナ
ー材料として磁性粉を使用しなくても、トナーを所望の
電位に容易に均一帯電可能である。また本実施例は、こ
の現像剤から成る磁気ブラシを磁気ブラシ形成ロール４
に形成し、現像ロール３をこれにより摺擦するとともに
トナー分離バイアスを付与するものである。このため現
像剤中から所望の電位に均一帯電されたトナーが容易に
分離され、現像ロール３表面にムラのないトナ一層が形
成され得る。そして現像ロール３と感光体２とが非接触
の状態でトナーが感光体へ静電気的に飛翔されることに
より、画像ムラ、かぶり等のないトナーによる可視像を
感光体２表面に形成することができ、しいて（−１：高
画質の複写画像を普通紙等に得ることができる。また現
像ロール３表面の残留トナーは１回の現像工程終了毎に
磁気ブラシによる摺擦及びトナー回収バイアスが付与さ
れて現像剤中に回収され、次の現像工程時１ｃは新たに
フレッシュなトナ一層が現像ロール３に形成される。従
って使用する複写機等の画像形成装置において連続複写
等繰り返し複写が行なわれた場合にもトナーの感光体２
への飛翔状態を良好に保持し、画像ムラ、かぶり、８ら
には濃度変動のない可視像を感光体２表面に形成するこ
とができる。さらに上述した如くトナーとして磁性粉を
使用せずに、４た非接触の状態で感光体の電荷パターン
を現像することができるため、本実施例によりカラー画
像形成に適した現像装置を提供することができる０なお
本発明は本実施例に限られるものではなく、その要旨を
かえない範囲で種々変形が可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、二成分系現像剤を
使用するにもかかわらず像支持体と非接触の状態で現像
が可能であり、従って非磁性トナーを容易に均一帯電せ
しめてこれを像支持体へ静電気的に飛翔せしめることが
でき、またこの均一帯電されたトナーの飛翔状態を常に
良好な状態に保つことができ、しいては画像むら、かぶ
り、あるいは濃度低下等濃度変動のない安定した画像が
永続的に得られ、さらにはカラー画像形成にも適した現
像装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である現像装置の縦断面図、
第２図は同例におけるタイミンチヤードを示す図、第３
図は同例においてトナー回収手段が非動作状態にある場
合の連続複写枚数と画像濃度との関係を示す図、第４図
同例においてトナー回収手段が動作状態にある場合の連
続複写枚数と画像濃度との関係を示す図、第５図はトナ
ー分離バイアス手段及びトナー回収バイアス手段を制御
するための回路構成を示す図である。 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 （ほか１名） 第１図 第２図 研輿 第３図 第　　４　図 （遅糸免７Ｉ写キ【牧ｊ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）電荷パターンを支持して相対移動する像支持体と
   、この像支持体と間隙を有して設けられトナ一層を保持
   して相対移動するトナ一層保持体と、このトナ一層保持
   体近傍に設けられトナー及びキャリアから成る現像剤の
   磁気ブラシを保持して相対移動する磁気ブラシ形成体と
   、現像工程時にこの磁気ブラシ形成体の磁気ブラシから
   トナーを分離して前記トナ一層保持体にトナ一層を形成
   せしめるトナー分離バイアス手段と、現像工程終了毎に
   前記トナ一層保持体から前記磁気ブラシ形成体へ電気的
   にトナーを回収せしめるトナー回収手段とから成ること
   を特徴とする現像装置。
2. （２）トナー分離バイアス手段は現像工程時に磁気ブラ
   シ形成体にトナーの帯電極性と同極性のトナー分離バイ
   アスを印加することにより、前記磁気ブラシ形成体とト
   ナ一層保持体との間に、トナーを分離移動せしめる静電
   気力を作用させるものであることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項及び第２項記載の現像装置。
3. （３）トナー回収手段は、現像工程終了後のトナ一層保
   持体及び磁気ブラシ形成体の相対移動中に、前記トナ一
   層保持体にトナーの帯電極性と同極性のトナー回収バイ
   アスを印加することにより、前記トナ一層保持体と前記
   磁気ブラシ形成体との間に、トナーを回収移動せしめる
   静電気力を作用させる手段と、磁気ブラシ形成体に形成
   される磁気ブラシとから成ることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項及び第３項記載の現像装置。
4. （４）トナー回収バイアスがＯｖ〜４００ｖであること
   を特徴とする特許請求の範囲第４項記載の現像装置。