JPS5952263A - 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、新たな形態の磁気刷子現像装置として、静電潜
像担体表面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る現像スリーブと、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き
逆方向に搬送して静電潜像担体表面に担持される静電潜
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象は生じなく、
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攪乱運動が十分に行
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、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
ける現像剤の攪乱運動が妨げられて静電潜像の現像に支
障を生ずることになり、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　５− ると、現像剤中のトナーとキャリア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整置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
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、あるいけ全体
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。

６一 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、現像に用いられるべき現像剤中よりキャ
リアが選択的に回収され、その結果、現像剤の前記比率
が大とされる。

実施例 添付図面を参照りながら、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、また、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（ａ）
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、その表面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（２ｏ）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（
Ｄｅ）を用いて現像されることになる。

前記現像装置（２０）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
ｆ５１　を、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キャリア回収ローラ（２４）
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調とされている。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（ｂ）方
向に５Ｑ　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）の局面において１ＱＱＱＧａｕｓｓ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２０００ｒｐｍ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（Ｄｏ）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（（１）８０■の現像バイアスが印加されている。

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、　９− 平均粒径１２μｍの絶縁性トナーと、平均粒径４ｏμｍ
抵抗値１０１４Ωｍの高抵抗磁性キャリアとの混合物か
らなり、この現像剤（Ｄ　ｅ）において前記トナーは（
→極性に、一方キャリアは（→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（Ｄｅ）は現像槽（３）の下部に収容され
た状態で、矢印（θ）方向に回転駆動される攪拌羽根（
７）、（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（Ｄｅ）に対して
は、適時矢印（ｆ）方向に回転駆動されるトナー補給ロ
ーラ（１０）によって遂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、現像槽（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路１０
ωｔ％に維持される。

１０− 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（ｄ）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、前記パケット溝によって掬
い上げられた現像剤（ＤＯ）は、現像スリーブ（４）の
周面上に供給されるのに先立ち、キャリア回収ローラ（
２４）によって、その中に含まれているキャリアが選択
的に回収除去される様になっている。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ト
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
、キャリア回収ローラ（２４）が近接対向して設けられ
ており、このローラ（２４）に対向するパケットローラ
（６）の周面の裏面側には磁石（２８）が設けられてい
る。ここで、パケットローラ（６）とキャリア回収ロー
ラ（２４）の各周面の間隙が０．３咽に設定されており
、加えて両者の間隙部には磁石（２８）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）が前記間隙部に到達した
時点において、その内部に存在する現像剤（Ｄｅ）が磁
気刷子状になり、キャリア回収ローラ（２４）の周面が
パケット溝（６ａ）内に存在する現像剤（Ｄ　ｅ）によ
って摺擦されることとなる。

なお、前記キャリア回収ローラ（２４）の周面に対して
は、スクレープ板（２５）の先端縁が圧接されており、
また、キャリア回収ローラ（２４）自体に対しては、キ
ャリア回収バイアス電源（２７）が接続されている。と
ころで、キャリア回収ローラ（２４）は非磁性ステンレ
ス材からなり、矢印（ｈ）方向に回転駆動されるもので
あり、前記電源（２７）により（→３００■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）内に存在する現像剤（Ｄｅ）中のキャリアが静電
的にその周面上に回収されるばかりでなく、回収された
キャリアはスクレープ板（２５）によってその周面から
掻き取られ、現像槽（３）の下方へと落下されることと
なる。本発明者らが確認したところによると、前記の如
きキャリアの静電的な回収が行われるためには、キャリ
アの抵抗値が１０１２Ω釧以上の高抵抗値であること、
また、その平均粒径が６０μｍ　以下であることが必要
であった０ この様な構成において、現像槽（３）内に収容されてい
ル現像剤（Ｄｅ）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、パケッ
トローラ（６）とキャリア回収ローラ（２４）との間隙
部へと到達する。そして、この間隙部を通過する際に前
記現像剤（ＤＯ）中のキャリアが前記ローラｃ２４）に
よって回収除去され、そのトナー濃度が実質的に高めら
れることとなる。本発明者らが確認したところによると
、パケット溝（６ａ）により掬い上げられた当初の現像
剤（Ｄｅ）のトナー濃度は略１０ωｔ％であったのに対
し、前記間隙部を通過した後の現像剤（Ｄｅ）のトナー
濃度は１６ωｔ％にまで高められていた。

１３− この様にしてトナー濃度の高められた現像剤（Ｄｅ）は
更にパケットローラ（６）の回転駆動に伴い現像スリー
ブ（４）の周面上へと供給されることになり、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（ｃ）方向へと搬送される。即ち、
ここでは、現像スリーブ（４）の周面上に対し、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、具体的には１θωｔ％のトナー濃度の現像
剤（ＤＯ）が供給されたことになる。なお、現像スリー
ブ（４）の周面上に供給される現像剤（ＤＯ）のトナー
濃度をこの様に高めておく目的で、現像槽（３）内に収
容されている現像剤（Ｄｅ）のトナー濃度が予め１６ω
ｔ％に設定された場合には、攪拌羽根（７）、（８）に
よる攪拌によっては現像剤（Ｄｅ）中のトナーの摩擦帯
電は十分に行われ得す、トナー自体が現像に適する電荷
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（ＤＯ）中のトナーは、略１０ωｔ％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１４− 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（Ｄｅ）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。

ところで、前記の如く、現像スリーブ（４）の周面上に
供給された高トナー濃度の現像剤（Ｄｅ）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、更
に矢印（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、静電潜像を現像して顕像化
する。この際、前記現像剤（Ｄｅ）中には、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
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（Ｄｅ）は現像領域を通過して更に矢印（
Ｃ）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）の周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（２０）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
の現像が良好に行われることが判っている。即ち、前記
現像装置（２０）によれば、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
現像が行われるので、前記各現像が高濃度で、かつ現像
カブリを発生させることなく行われることが確認されて
いる。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（２０）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（イ）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（１：して、一方
、前記現像装置（２０）よりキャリア回収ローラ（２４
）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（Ｂ）として示しており、第３図から明らかな様に
、前記現像装置（２０）によれば、感光体の移動速度が
４０ｃｍ／　ｓ　ｅ　ｃにまで高速化された場合におい
ても、濃度１．４　　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
２５ｃｒｎ／ｓ　ｅ　ｃ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　１．４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（２０）により、−７２５
ｃｒｎ／ｓθＣ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（Ｎとして、一方、
前記現像装置（２０）よりキャリア回収ローラ（２４）
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（２０）によれば、静電潜像の電位が（（１）３
７０■　に低下された場合においても、濃度１７− １８４以上の高沸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（イ）５００ｖ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（２０）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（２７）
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）の周面上に供給される現像剤（Ｄ　ｅ）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。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（ｃ）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（ｃ）
方向に現像剤（Ｄｅ）を搬送し得る設定でなければなら
ない。

１　Ｑ　− 発明の効果 本発明に係る静電潜像現像装置においては、キャリアが
選択的に回収されることにより、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
トナーの比率が大とされた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
割合のキャ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
率が大とされるにも拘わらず現像カブリ等の整置を発生
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像スリー
ブとを用いることにより、前述の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．Ｘ４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。 Ｄθ・・・磁性現像剤　　１・・・電子写真感光体ドラ
ム２０・・・磁気刷子現像装置　４・・・現像スリーブ
５・・・磁気ローラ　　　６・・・バケットローラ７．
８・・・攪拌羽根　　２４・・・キャリア回収ローラ２
５・・・スクレープ板 ２７・・・キャリア回収バイアス電源 出願人　ミノルタカメラ株式会社

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、前記攪拌手段により
   攪拌された現像剤を前記搬送手段へと供給する現像剤供
   給手段と、前記供給手段によって供給される現像剤中よ
   りキャリアを選択的に回収するキャリア回収手段とを備
   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、トナーと高抵抗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３、　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、前記キャリア回収手段が、現像スリーブ周面上に現
   像剤を供給するのに先立ち、パケットローラのパケット
   内に存在する現像剤中のキャリアを静電的に回収するキ
   ャリア回収ローラからなることを特徴とする特許請求の
   範囲第３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
   。