JPS5952262A - 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】 技術分野 本発明は、トナーとキャリアとの混合物からなる現像剤
を用いて静電潜像担体表面に担持される静電潜像を現像
する静電潜像現像装置に関するものである。

従来技術 前記現像装置としては、絶縁性トナーと磁性キャリアと
の混合物からなる、いわゆる２成分系磁性現像剤を用い
る磁気刷子現像装置が広く実用化されている。そしてそ
の中で新たな形態の磁気梗 刷子現像装置として、静電潜像現像装置に対向する位置
に設けられると共に現像剤の搬送方向と逆方向に回転駆
動され現像スリーブと、この現像スリーブの内部に設け
られると共に現像スリーブより大きい回転数で現像スリ
ーブと同方向に回転駆動される磁気ローラとを備え、磁
気ローラの磁気作用により現像スリーブ周面に現像剤を
磁気的に吸着させて磁気刷子を形成し、この磁気刷子を
磁気ローラの回転に伴って磁気ローラの回転方向、即ち
現像スリーブの回転方向と逆方向に搬送して静電潜像担
体表面ｌこ担持される静電潜像を現像する磁気刷子現像
装置が近年実用化されるに至ってい　３− る。この装置においては、現像スリーブが現像剤の搬送
方向と逆方向に回転するため、現像剤に現像剤の搬送方
向と逆方向の力、即ち現像剤を押返そうとする力が働く
ことになる。このため、磁気刷子の先端部が静電潜像担
体表面を摺擦して静電潜像担体表面に担持される静電潜
像を顕像化する現像領域において、現像剤が静電潜像担
体表面と現像スリーブ周面の間で挟圧されて静電潜像担
体表面や現像スリーブ周面に固着したり静電潜像担体表
面が損傷されるという不都合な現像は生じなく、さらに
は現像領域において、磁気ローラの回転に伴う現像磁界
の変動に起因した現像剤の撹乱運動が十分に行なわれる
ため良好な現像ができるといった効果が得られるのであ
る。

しかしながら、特にこの様な装置においては、高速で静
電潜像の現像を行う場合、あるいは全体的に電位の低い
静電潜像の現像を行う場合等に静電潜像の十分な現像が
行われ難くなるという不都合がある。これは、主として
、現像スリーブが現像剤の搬送方向と逆の方向に回転駆
動される結果、　４− 現像剤をその搬送方向と逆の方向に押し戻そうとする力
が働き、前記の如き場合において現像領域へと供給され
る現像剤の量が不足気味になるからだと思われる。

ところでこの様な不都合を解消する具体的な対策として
は、現像領域へと供給される現像剤の量を増大させるこ
と、あるいは現像剤全体のトナー濃度（現像剤中のトナ
ーの比率）を高めること等が先ず考えられる。しかしな
がら前者の場合、現像スリーブの回転数の低下により前
記現像剤の量を増大させようとすると、現像領域におけ
る現像剤の撹乱運動が妨げられて静電潜像の現像に支障
を生ずることとなり、また逆に、磁気ローラの回転数の
増加により前記現像剤の量を増大させようとすると、渦
電流損により現像スリーブ等が発熱したり、磁気ローラ
の駆動トルクが増大したりすることとなる。なお、現実
問題として、磁気ローラの回転数をある程度以上に高め
ても、現像剤の搬送速度は比例して上昇せず、このため
、磁気ローラの回転数の増加により前記現像剤の量を増
大　５− させることには一定の限界もある。一方後者の場合、現
像剤のトナー濃度をある程度以上に高めると、現像剤中
のトナーとキャリアとの摩擦接触の確率が極端に低下し
、トナー自体の摩擦帯電が十分に行われなくなってしま
う結果、現像剤中にキャリアと分離された状態のトナー
が混在することとなり、このことが原因となって現像カ
ブリ等の種々の弊害が発生することにもなる。

この様な訳で、前記新たな形態の磁気刷子現像装置は種
々の優れた効果を有しているにも拘わらず、静電潜像の
胃速現像、あるいは全体的に電位の低い静電潜像の現像
に適さないものであると考えられ、それらの現像に際し
て使用されていないのが現状である。

発明の目的 本発明の主目的は、静電潜像の高速現像、あるいは全体
的に電位の低い静電潜像の現像にも適する静電潜像現像
装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は
、前記新たな形態の磁気刷子現像装置の有する種々の優
れた効果を生かし−６＝ つつ、前記各現像をも良好に行い得る静電潜像現像装置
を提供することにある。

発明の要旨 本発明の要旨は、本発明に係る静電潜像現像装置におい
て現像槽内で攪拌されると共に、現像槽内に収容されて
いる場合におけるトナーとキャリアとの割合と比較して
トナーの比率が大なる状態の現像剤を用いて静電潜像が
現像されることにあり、このことにより前記各現像が良
好に行われることとなる。なお具体的には、前記現像装
置において、現像槽内に収容されている現像剤中よりト
ナーが静電的に回収され、現像に用いられるべき現像剤
中にこのトナーが混入される結果、現像剤の前記比率が
大とされる。

実施例 添付図面を参照しながら、本発明に係る静電潜像現像装
置の実施例につき説明する。なお、以下に説明する実施
例は、粉像転写型電子写真複写機内に組み込まれた磁気
刷子現像装置として示されているが、本発明に係る静電
潜像現像装置は他の形態のものでも良く、才だ、他の電
子機器内に組み込まれても良いものである。

第１図中、電子写真感光体ドラム（１）は、矢印ｆａｔ
方向に回転駆動されると共に、その回転駆動に伴い図示
されぬ作像装置により、その表向に静電潜像が形成され
る様になっている。そして、その表面に対向した状態で
磁気刷子現像装置（２）が設置されており、感光体ドラ
ム（１）の表面に担持される静電潜像が磁性現像剤（１
）ｅ）を用いて現像されることになる。

前記現像装置（２）は、概略、感光体ドラム（１）の表
面に対向した部分に現像用の開口を有する現像槽（３）
と、現像槽（３）の内部であって前記開口を介して感光
体ドラム（１）の表面に対向する位置に設置された現像
スリーブ（４）と、その内部に設けられた磁気ローラ（
５）と、現像槽（３）内に収容されている現像剤（Ｄｅ
）中に一部が埋没した状態で設けられたパケットローラ
（６）と、現像槽（３）の下部に設けられた攪拌羽根（
７）、（８）と、更には、パケットローラ（６）に近接
状態で対向設置されたトナー回収ローラ（１４）とから
構成されている。

前記現像スリーブ（４）は、非磁性導電材、具体的には
、非磁性ステンレス材を筒状に成形してなるものであり
、その外径は３１朋とされている。そして、感光体ドラ
ム（１）の表面に対して０．７ｍｍの間隙を保って回転
可能に設けられ、静電潜像を現像する際に矢印（ｂ１方
向に５０　ｒｐｍ　　の回転数で回転駆動される様にな
っている。一方、前記磁気ローラ（５）は、周囲にＳ、
Ｎ極を順次着磁してなるものであり、その磁極の磁力は
、現像スリーブ（４）の周面において１０００　Ｇａｕ
ｓｓの磁界が形成される様に設定されている。ところで
、磁気ローラ（５）は現像スリーブ（４）の内部に回転
可能に設けられ、静電潜像を現像する際に２ｏｏｏｒｐ
ｍの回転数で回転駆動されるため、現像スリーブ（４）
の周面上に供給された現像剤（Ｄｅ）は現像スリーブ（
４）の周面に磁気刷子状に吸着されると共に、前記現像
の際に矢印（Ｃ）方向へと搬送される。なお、前記現像
スリーブ（４）に対しては現像バイアス電源（１３）を
介して（＋１８０Ｖの現像バイアスが印加されている。

　９− 前記現像槽（３）内に収容されている現像剤（Ｄｅ）は
絶縁性トナーと磁性キャリアとの混合物からなる、いわ
ゆる２成分系磁性現像剤であり、具体的には、平均粒径
１２μｍの絶縁性トナーと、平均粒径４゜ｐ”　、　抵
抗値ｓ。１４Ωぼの高抵抗磁性キャリアとの混合物から
なり、この現像剤（１）ｅ）において前記トナーは（−
）極性に、一方キャリアは（ト）極性に各々摩擦帯電さ
れる様になっている。そして、この様な摩擦帯電は、主
として、前記攪拌羽根（７）、（８）によって行われる
。即ち、現像剤（Ｉｒｅ）は現像槽（３）の下部に収容
された状態で、矢印（ｅ１方向に回転駆動される攪拌羽
根（力、（８）により攪拌され、その攪拌の際に生ずる
トナーとキャリアとの摩擦接触に伴い前記の如く摩擦帯
電されるのである。

一方、前記現像槽（３）の上部には、補給トナー（ＴＯ
）を収納するトナータンク（９）が設けられており、現
像槽（３）内に収容されている現像剤（＋）ｅ）に対し
ては、適時矢印げ）方向に回転駆動されるトナー補給ロ
ーラ（１０）によって逐次適量の補給トナー（Ｔｏ）が
落下補給される様になっている。このため、現　１０− 保検（３）内に収容されている状態の現像剤（Ｄｅ）中
のトナーとキャリアの割合、具体的には、トナー濃度は
常時略１０Ｗ【％に維持される。

前記パケットローラ（６）は、非磁性導電材、具体的に
は、アルミニウム材を筒状に成形してなるものであり、
電気的には接地されている。このパケットローラ（６）
は、静電潜像を現像する際に矢印（ｄ１方向に回転駆動
され、その周面に形成されている複数本のパケット溝（
６ａ）によって現像槽（３）内に収容されている現像剤
（Ｄｅ）を掬い上げて現像スＩＪ　−ブ（４）の周面上
に供給するものである。なお、この様な現像剤（Ｄｅ）
の供給は領域ＦＡ＋においてなされるのであるが、領域
（Ａ＋において現像スリーブ（４）の周面上に供給され
る現像剤（Ｄｅ）の量は、パケット溝（６ａ）によって
掬い上げられる現像剤（Ｄｅ）の量の５０％程度とされ
ている。これは、現像槽（３）内に収容されている場合
のトナー濃度よりも高い＃＃＝當１−ナー濃度の現像剤
（Ｄｅ）を現像スリーブ（４）の周面上に対して最終的
に供給するうえで重要なことである。

また、前記パケットローラ（６）の上部周面に対しては
、トナー回収ローラ（Ｊ４）が近接対向して設けられて
おり、このローラ（１４）に対向するパケットローラ（
６）の周面の表面側には磁石（１８）が設けられている
。ここで、パケットローラ（６）とトナー回収ローラ（
１４）の各周面の間隙が０．３ｍｍに設定されており、
その間隙部、即ち領域（Ｂｌには磁石（１８）によって
形成される磁界が存在するため、パケットローラ（６）
の回転駆動に伴いパケット溝（６ａ）が領域（Ｂｌに到
達した時点において、その内部に残留する現像剤（１）
りが磁気刷子状になり、トナー回収ローラ（１４）の周
面がパケット溝（６ａ）内に残留する現像剤（１）ｅ）
によって摺擦されることとなる。

なお、前記トナー回収ローラ（１４）の周面に対しては
、スクレープ板（１５）、ガイド板（１６）の先端縁が
圧接されており、トナー回収ローラ（１４）自体はトナ
ー回収バイアス電源（１７）に接続されている。

ところで、トナー回収ローラ（１４）は、非磁性ステン
レス材からなり、矢印（ｇ１方向に回転駆動されるもの
であり、前記バイアス電源（１７）によりｌ−１５００
■のバイアスが印加されている関係上、前記摺擦の際、
パケット溝（６ａ）内に残留する現像剤（Ｄｅ）中のト
ナーが静電的にその周面上に回収されるばかりでなく、
回収されたトナーはスクレープ板（１５）によってその
周面上から掻き取られ、領域（Ｃ１において現像スリー
ブ（４）の周面上に供給されることになる。

この様な構成において、現像槽（３）内に収容されてい
る現像剤（Ｉ）ｅ）は、パケットローラ（６）の回転駆
動に伴いパケット溝（６ａ）により掬い上げられ、領域
ｆＡ）において現像スリーブ（４）の周面上に供給され
ることにより、その周面上に磁気的に吸着される。

そして、磁気ローラ（５）の回転駆動に伴い矢印（Ｃ１
方向へと搬送される。この領域（Ａ）において供給され
る現像剤（Ｄｅ）のトナー濃度は略１０Ｗ【％である。

ところで、前記パケット溝（６ａ）により掬い上げられ
た現像剤（Ｄｅ）の全てが前記の如く現像スリーブ（４
）の周面上に供給されてしまう訳ではなく、略５０％の
量の現像剤（Ｄｅ）はパケット溝（６り内に残留した状
態で領域ＦＢ＋へと導びかれることとなる。そし−１３
− て、この領域（Ｂｌにおいて、パケットローラ（６）と
トナー回収ローラ（１４）との間に形成されている電界
の作用に基づき、前記現像剤（１）ｅ）中よりトナーの
みが静電的にトナー回収ローラ（１４）の周面上に回収
される。ここで、この様にして回収されたトナーは、ト
ナー回収ローラ（１４）の矢印（ｇ）方向の回転駆動に
伴い、領域（Ｃ１へと導かれると共にスクレープ板（１
５）によってその周面上より播き取られ、領域ｆｃｌに
おいて現像スリーブ（４）の周面上に供給される。

この領域ｆｃｌにおいては、前記領域（Ａ）で供給され
た現像剤（Ｄｅ）が現像スリーブ（４）の周面に沿って
矢印（Ｃ１方向に搬送される途上にあり、前記トナーは
領域ｆｃｌでこの現像剤（１）ｅ）と混合されることに
なる。

この結果、現像スリーブ（４）の周面上の現像剤（Ｄｅ
）のトナー濃度が実質的に高められたこととなり、全体
的に見ると、領域ｆＡ＋、（Ｃ１において、現像槽（３
）内に収容されている場合のトナー濃度よりも高いトナ
ー濃度の現像剤（Ｄｅ）が現像スリーブ（４）の周面上
に対して供給されたことになる。本発明者が確−１４− 認したところによると、領域［Ｃ１を経て現像領域へと
搬送される現像剤（Ｄｅ）のトナー濃度は１６Ｗ【％に
まで高められていた。なお、現像槽（３）内に収容され
ている現像剤（１）ｅ）のトナー濃度が予め１６ｗｔ％
に設定されていた場合、攪拌羽根（７）、（８１による
攪拌によっては現像剤（１）ｅ）中のトナーの摩擦帯電
は十分に行われ得ず、トナー自体が現像に遺する電荷を
持ち得ないのに対し、前記の如く現像領域へと搬送され
る現像剤（１）ｅ）中のトナーは、略１０Ｗ【％のトナ
ー濃度の下で攪拌されたものであり、現像に適する十分
な電荷を保持している。即ち、本実施例においては、前
記現像剤（Ｄｅ）のトナー濃度が、その許容範囲を越え
て高められているにも拘わらず、許容範囲内のトナー濃
度の下でキャリアによって摩擦帯電されたトナーを混合
されることによりそのトナー濃度が高められているので
、前記現像剤（１）ｅ）中のトナーは現像に適する十分
な電荷を保持しているのである。このトナー濃度の許容
範囲は、主として使用される現像剤（Ｄｅ）の種類によ
って決定されているものである。

−１５− 前記領域（Ａｌ、ｆｃｌにおいて現像スリーブ（４）の
周面」二に供給された高トナー濃度の現像剤（］）ｅ）
は、磁気ローラ（５）の回転駆動に伴い磁気的攪拌力を
受けつつ、矢印（Ｃ）方向へと搬送され、現像領域へと
到達する。ここで、現像剤（Ｄｅ）は磁気刷子の形にて
感光体ドラム（１）の表面を摺擦し、静電潜像を現１象
して顕像化する。この際、前記現像剤（１）ｅ）中には
、現像に通ずる十分な電荷を保持する多量のトナーが混
入されているので極めて効率の良い静電潜像の現像が達
成される。その後、現像剤（１）ｅ）は現像領域を通過
して更に矢印ＦＣ＋方向へと搬送されると共に、スクレ
ープ板（１１）によって現像スリーブ（４）の局面上か
ら掻き取られて現像槽（３）の下方へと落下されること
となる。

以上が本発明に係る静電潜像現像装置の一実施例の説明
であり、この実施例に関して本発明者らが確認したとこ
ろによると、前記磁気刷子現像装置（２）によれば、静
電潜像の高速現像、及び全体的に電位の低い静電潜像の
現像が良ｖイに行われることか判っている。即ち、前記
現像装置（２）によれば、−１６− 現像に適する十分な電荷を保持する多量のトナーが混入
されている現像剤によって現像が行われるる。勿論、得
られる現像画像中におけるライン像、ソリッド像の再現
性も良好である。

具体的に現像画像の濃度を示して説明すると次の通りで
ある。即ち、第３図は、前記現像装置（２）により、異
る速度で移動する感光体ドラム（１）の表面に担持され
る、電位（−１−）５００Ｖ　の静電潜像を現像するこ
とにより得られる現像画像の濃度を実線円として、一方
、前記現像装置（２）よりトナー回収ローラ（１４）を
省略した装置により得られる現像画像の濃度を一点鎖線
（Ｂｌとして示しており、第３図から明らかなように、
前記現像装置（２）によれば、感光体の移動速度が４０
ｃｒｒｙ’Ｓ　ｅ　Ｃにまで高速化された場合において
も、濃度１４以上の高濃度の現像画像が得られるのに対
し、後者の装置によれば、感光体の移動速度が２５Ｃｒ
ｒＶ／ＳｅＣ以上とされた場合、低濃度の現像画像しか
得られないのである。この濃度１．４１７− という値は、現像画像の最高濃度として通常要求される
値に該当するものである。

また、第４図は、前記現像装置（２）により、２５ｃ＃
／Ｓ　ｅ　Ｃの速度で移動する感光体ドラム（１）の表
面に担持される異る電位の静電潜像を現像することによ
り得られる現像画像の濃度を実線（勺として、一方、前
記現像装置（２）よりトナー回収ローラ（１４）を省略
した装置により得られる現像画像を一点鎖線（Ｂ）とし
て示しており、第４図から明らかな様に前記現像装置（
２）によれば、静電潜像の電位が（月３７０■に低下さ
れた場合においても、濃度１４以上の高濃の現像画像が
得られるのに対し、後者の装置によれば、静電潜像の電
位が（月５００　Ｖ以下とされた場合、低濃度の現像画
像しか得られないのである。

なお、前記現像装置（２）に関しては種々の変更を加え
ることが可能であり、例えば、バイアス電源（１７）の
電圧値を可変とし、この電圧値の変化に応じて現像スリ
ーブ（４）の周面上に最終的に供給される現像剤（Ｄｅ
）のトナー濃度を変え、その結果、現像画像の濃度を調
整する様にすることもできる。

−１８− また、必要に応じて現像スリーブ（４）の回転駆動を省
略することもできる。あるいは、現像スリーブ（４）の
回転方向を矢印（Ｃ１方向へと変更することもできる。

この場合、磁気ローラ（５）の回転駆動は省略されても
良く、あるいは、その回転方向を矢印（Ｃ）方向へと変
更することもできる。但し、いずれの場合にせよ、前記
回転数の設定は、現像スリーブ（４）の周面に沿って現
像剤（Ｄｅ）が現像領域へと至る方向、即ち矢印（Ｃ１
方向に現像剤（Ｄｅ）を搬送し得る設定でなければなら
ない。

本発明に係る静電潜像現像装置においては、現像槽内に
収容されている場合におけるトナーとキャリアとの割合
と比較してトナーの比率が大なる状態の現像剤を用いて
静電潜像の現像が行われるため、その際の現像効率は高
く、静電潜像の高速現像、あるいは全体的に電位の低い
静電潜像の現像も良好に行われることになる。勿論、現
像に用いられる現像剤中のトナーは、現像槽内において
一定の割合のギヤリアと混合攪拌された後のものであり
、全て十分な摩擦帯電々荷を有しているため、現像剤の
前記比率か大とされるにも拘わらず現像カブリ等の弊害
を発生することはない。

なお、前記現像装置においては、現像剤の前記比率を変
化させることにより現像画像の濃度を調整することもで
きる。また、現像剤搬送手段として、各々現像剤の搬送
方向と同方向に回転駆動される磁気ローラと現１象スリ
ーブとを用いることにより、前述の新たな形態のイ６気
刷子現像装置の有する種々の優れた効ψ−をそのまま生
かすこともできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る静電潜像現像装置の一実施例を示
す図面、第２図は前記゛実施例におけるパケットローラ
の要部を示す図面、第３．４図は前記実施例装置を用い
て行った実験の結果を示す図面である。 Ｄｅ・・・磁性現像剤　　　１・・・電子写真感光体２
　・・・磁気刷子現像装置　　ドラム４　・・・現像ス
リーブ ５・・・磁気ローラ　６・・・パケットローラ７．８・
・・攪拌羽根　　１４・・・トナー回収ローラ１５・・
・スクレープ板 】７・・・トナー回収バイアス電源 出願人　　ミノルタカメラ株式会社 −２１− 第１図 第２図 ８旨「′

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、トナーとキャリアとの混合物からなる現像剤を現像
   領域へと搬送する現像剤搬送手段と、現像槽内に収容さ
   れている現像剤を攪拌することにより、現像剤中のトナ
   ーを摩擦帯電する現像剤攪拌手段と、現像槽内に収容さ
   れている場合におけるトナーとキャリアとの割合と比較
   してトナーの比率が大なる状態で、前記攪拌手段により
   攪拌された現像剤中のトナーとキャリアとを前記搬送手
   段へと供給する現像剤供給手段とを備えたことを特徴と
   する静電潜像現像装置。 ２、前記現像剤が、トナーと磁性キャリアとの混合物か
   らなる磁性現像剤であると共に、前記現像剤搬送手段が
   、現像スリーブとその内部に設けられている磁石とから
   な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。 ６、前記現像剤供給手段が、現像槽内に収容されている
   現像剤を現像スリーブ周面上に供給すべく、前記現像剤
   中に一部が埋没した状態で回転可能に設けられているパ
   ケットローラと、前記現像剤中のトナーを静電的に回収
   して前記現像スリーブ周面上に供給するトナー回収ロー
   ラとからなることを特徴とする特許請求の範囲第２項記
   載の静電潜像現像装置。 ４、前記トナー回収ローラが、現像スリーブ周面上に現
   像剤を供給した後にパケットローラのパケット内に残留
   する現像剤中のトナーを静電的に回収することを特徴と
   する特許請求の範囲第６項記載の静電潜像現像装置。 ５、前記現像スリーブと磁石とが現像剤の搬送方向と同
   方向に回転駆動されることを特徴とする特許請求の範囲
   第２項乃至第４項のいずれかに記載の静電潜像現像装置
   。