JPS60179766A - 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】 産業上の利用分野 本発明は静電記録装置、例えば電子写真複写機等におけ
る現像装置の改良に関するものである。

更に詳しくは、磁気吸収力を有する複数本の現像ロール
から構成される装置 るＯ 従来技術 電子写真複写機、コンピュー′タ出力用静電式画像形成
装置、静ＩＥ７了クシミリなど静電記録装置　゛では、
感光体または誘導体などの電荷担持体上に記録すべき画
像の静電潜像を形或し、この静電潜像をドナーを含む現
像剤により現像して可視像と１７でいる。この現像のた
めに使用される装置が現像装置で、現在種々の形式の現
像１置が知られている。

現像には高速現像性、高画質が要求されており、このた
めに、キャリアのマイクロ化や複数の磁気ブラシ現像法
が提案されている。これに対し、二成分現像剤を用いた
非接触現像法は、キャリアのマイクロ化ができる事、磁
気ブラシが非接触に保たれているために、高画質及び非
画像部が、かぶりすらいという長所を有している一方、
高速現像性は十分とはいえなかった。

第１図は二成分現像剤を用いた非接触現像法に用いられ
る単一の磁気ブラシロールを用いた現像装置の例を示し
、たものである。静電荷担持体、例えば感光体ドラム１
に対向して現像装置２が配設されており、この現像装置
２はトナーとキャリヤとから成る現像剤りを貯蔵してい
て、この現像剤りに一部が埋没するように配設された攪
拌部材３と、現像ロール４と、穂立ち規制板５と、トナ
ー供給部材６とから構成されている。現像ローラ上の現
像剤は、現像部の間隙より薄く形成される。

また、現像ローラ４は現像スリーブ４Ａと、輪数の永久
磁石４Ｂを含む磁気ローラとから成る。現像スリーブに
は交流バイアス電源７により現像バイ了スが印加される
。このような一本田−ル現儂システムを高速複写機に適
用する場合には、画像濃度の再現性を向上して良い複写
品質を維持するために、（１）現像ロール４の周速を高
めること、（２）使用現像剤りのトナー含有率を高くす
′ることが条件とされてきた。

しかしながら現像ロールの周速の増大は遠心力の増大に
よるトナークラウド、キャリヤー飛散の増大等を来し、
背景汚れや複写システムとしての信頼性を低下させ、ま
た現像剤の寿命の短縮を生じさせる原因となる。また現
像剤のトナー含有率の増大はトナークラウドの増大゛と
なり、背景汚れや複写機としての信頼性を低下させるこ
とになる。

一方、複数の現像ローラを用いることが、従来の磁気ブ
ラシ現像では高濃度化に効果のあることが知られている
。（しかし、この方法では、初期に過剰現像を行ない、
次に非画像部に付着させたトナーを除去する現像が通常
行なわれる。ンこのことから複数の現像ｐ−ラを用いて
磁気ブラシを感光体ドラムと非接触にすることについの
応用は容易に考えつくことではある。

しかし、従来の磁気ブラシ現像のように、一度非画像部
にまで一度、トナーをつけて現像してしまうと、次の非
接触の現像工程では完全に非画像部のトナーを除去でき
ないことが判明した。このことは、定かではないが、一
度トナーが付着すると、時間と共に付着力が増大してい
くためと考えられる。一方従来の磁気ブラシでは、こす
り取る力が強いためにこ、のようなことは問題とはなら
なかった。

以上のように、従来の複数の現像ロールを用いる磁気ブ
ラシ現像方式を非接触現像方式にそのま一応用したので
は充分満足な性能が得られないという欠点が明らかとな
った。さらに交流バイアスを印加する現像では画像性が
現像条件によって、大きく異なるために従来の磁気ブラ
シ現像では不可能であった階調性、精度、シャープさ等
を同時に実現できる特長がある。

発明の目的 、本発明は前記した従来技術の欠点を除去改良すること
を目的とするものである。さらに具体的に述べると本発
明は高速複写機の総合的な性能、例えば現像剤の劣化、
現像剤の飛散、トナークラウド、背景の汚れ等の面にお
いて性能向上を達成し、優れたコピー画質を得る現像装
置を得ることを目的とするものである。

発明の構成 本発明のこの目的は、潜像担持体表面と対向して配置さ
れ互いに回転する複数の現像ロールを有する現像装置に
おいて、前記潜像相持体と二成分現像剤を搬送する前記
現像ロールとの間隙を各現像ｐ−ル上の現像剤厚より大
き゛く設定し、現像領域に各々同極性の直流成分を有す
る交流バイアスを印加することを特徴とする現像装置に
よって達成される。

［実施例コ 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明を行う。

第２図は本発明の一実施例を示した概略断面図である。

静電荷担持体１１、例、えばＳ＠感光ドラムは５００ｖ
に帯電され矢示方向に約３ｓ　Ｏｍ／ｓｅｃで回転する
。この感光ドラム１１に対向して現像装置１２が配設さ
れている。この現像装置ｌｚ内には、現像領域に静電潜
像を保持した前記感光ドラム１１の表面に近接して２本
の現像ｐ−ル１３，１４が設けられている。これら現像
ロールを構成する主磁石１３Ａ、　１４Ａは固定されて
おり、これを包むスリーブ１３０　、１４０は駆動機構
によって互いに反対方向でしかも供給された現像剤が現
像容器内で内側から外側に向って流れるように、即ちス
リーブ間を現像剤が感光ドラム１１の潜像保持表面に向
って流れるように同速に回転させられる。

前記の現像ロール１３．１４には、現像容器内の第２現
像剤滞留部１５内の現像剤が、回転駆動されている下方
攪拌部材１６によって搬送供給される。この下方攪拌部
材１６は回転軸上に複数個の攪拌羽根１６Ａを有し、か
つ外周に複数個の樋状のバケツ）　１６Ｂを有し、現像
剤を攪拌すると共に、確実に現像ローラ１３，１４の方
向へ現像剤を搬送する。

また上下の現像ロールの中間には所定位置で所定のスリ
ット間隔を保持する絶縁コートされた現像剤規制板１７
が設けられていて、上下各現像ロール１３．１４の表面
に供給された現像剤はこの現像剤規制板１７によって一
定量のみ現像領域へ搬送される。この現像剤規制部では
、上下現像ｐ−ルの副磁石による反発磁界を形成し、こ
こで現像剤が圧せられるのを防止している。

なお、本発明の現像装置において用いられる現像条件と
しては、現像剤搬送担体２と像担持体１の間に振動電界
が与えられて現像剤層から現像剤が像担持体１に移行し
易くされるから、現像剤搬送担体２の現像剤層を像担持
体”ｌの表面に接触させない条件とするのが好ましく、
それには、像担持体１と現像剤搬送担体２の間隙を数１
０〜２０００μｍの範囲として、現像剤搬送担体２に形
成する現像剤層の厚さを像担持体１の表面に接触しない
範囲で厚くすることが好ましい。像担持体１と現像剤搬
送担体２の間隙が数１０μｍよりも狭くなり過ぎると、
均一に現像剤層を形成することが困難となり、安定して
鮮明な現像を行うことが難しくなる。また、間隙が２０
００μｍを大きく超すようになると、現像剤搬送担体２
と像形成体１の間の振動電界による効果が低下して十分
な現像濃度が得られないようになる。そして、エツジ効
果も大きくなる。このように、現像剤搬送担体と像担持
体の間隙が極端になると、それに対して現像剤搬送担体
上の現像剤層の厚さを適当にすることができなくなるが
、間隙が数１０μｍ〜２０００μｍの範囲では、それに
対して現像剤層を厚さを適当に形成することができる。

そこで、現像剤層を像担持体１の表面に接触させない、
できるだけ近接する厚さに形成すると、掃き目やかぶり
のない鮮明な現像を行うことができる。

現像剤搬送担体２に現像剤層を形成するのは、図示例の
以外にも磁石体３を回転させて形成する条件によるのが
好ましい。それによって、形成された現像剤層は、波状
に起伏して現像剤搬送担体２の表面を移動するようにな
るから、新しい現像剤が現像領域Ａに次々と供給されて
、現像剤層に多少の層厚の不均一があってもその影響は
上記波状の起伏により実際上問題とならないように十分
にカバーされる。像担持体１と現像剤層の移動方向は図
示例のように同方向でも、あるいは逆方向でもよい。そ
して、現像剤層の移動速度が像担持体１の移動速度と同
等かそれ以上であることが鮮明な画像を得る上から好ま
しいが、磁石体１の回転による現像剤層の攪乱がある場
合は現像剤層の移動速度が遅くても鮮明な画像を得るこ
とができる。

さらに、本発明現像装置には、現像剤の摩擦帯電制御を
容易に行うことができ、したがって、振動電界による現
像剤の移行制御゛が効果的に行われるトナー粒子とキャ
リヤ粒子とから成る二成分現像剤を用いることが好まし
い。そして、振動電界によってトナー粒子はキャリヤ粒
子がら離れて像担持体ｌに移行し易くなるから、従来の
平均粒径が十数μｍのトナー粒子と平均粒径が数十〜数
百μｍの磁性キャリヤ粒子とがら成る二成分現像剤より
も平均粒径が２０μｍ以下のトナー粒子と平均粒径が５
〜５０μｍの磁性キャリヤ粒子とから戊る二成分現像剤
を用いることが一層再現性に優れた高画質画像を得る上
から好ましい。この点、現像剤搬送担体２と像担持体１
の間に振動電界を生ぜしめない現像装置では、トナー粒
子とキャリヤ粒子を上述のように微粒子化すると、現像
時のクーロン力に対してファンデルワールス力の影響が
現われて、像背景の地部分にもトナー粒子が付着する所
謂かぶりが生ずるようになり、現像剤搬送担体への直流
バイアス電圧の印加によってもかぶりを防ぐことが困難
となる、トナー粒子の摩擦帯電制御が難しくなって、凝
集が起り易くなる、キャリヤ粒子も像担持体の潜像部分
に付着するようになる、等の問題が発生するから、実際
に微粒子化したトナー粒子及びキャリヤ粒子を用いるこ
とは困難であった。

本発明現像装置によれば、微粒子化したトナー粒゛子と
キャリヤ粒子とから成る二成分現像剤を用いても、現像
剤搬送担体２と像形成体１の間に与えられる振動電界に
よって現像剤搬送担体２の現像剤層からトナー粒子が個
々に分離し易く、そしてクーロン力によって潜像に付着
して、かぶりやエツジ効果を生せしめることかないと云
う結果が得られる。

なお、本発明において、現像剤搬送担体２表面に絶縁性
乃至は半絶縁性の被膜を設けることはそれらに高いバイ
アス電圧を印加することができるから好ましいし、また
、トナー粒子やキャリヤ粒子が球形化され、キャリヤ粒
子が磁性粒子表面を絶縁体被膜によって形成する、ある
いは磁性粒子と樹脂中に分散する等によ？て絶縁性の磁
性粒子とされていることも同様に好ましい。

２本の現像ロール１３．１４の各現像条件は同一である
よりむしろ変えた方が好ましい。上部の第１現像Ｖ−ル
１３では非画像部にはトナーが現像されない範囲で高濃
度を得る現像を行ない、下部の第２現像ロール１４でも
同様に非画像部にはトナーが現像されない範囲で高解像
力を得る現像を行なうことによって、有効な現像濃度や
解像力を得ることができる。この手段としては以下のい
くつかの実施方法が挙げられる。

（１）電気バイアスによる方法 例えばマイナスの電荷を有するトナーを用いて感光ドラ
ムをポジ現像する場合には、第１現像ロール１３には非
画像部にトナーが現像されないように正の直流成分をも
つＡＯの電気バイアスを印加し、第２現像ロール１４に
はかぶり現像を生じさせないための同極性の正の直流成
分を印加する。

さらに第１現像ロール１３と第２現像四−ル１４に印加
されるバイアスは、同位相の交流バイアスが好ましい。

位相が異なると各ロール間には強い振動電界が生じ、■
ブレークダウンが起こしやすく、現像ロールに高い電圧
を印加しずらくなる。

■各ローラ間でトナーが振動して飛散するなどの問題が
起る。

特に非接触現像では、印加される電気的バイアスが画像
性を決定する主要因である。一実施例として、第１０−
ルと第２０−ルは共に現像剤層厚Ｏ，フ關、現像ロール
と感光体間＠１０框とし、−万感光体はＳθ感感体体用
い、帯電電位は＋５００ｖとした。感光体の線スピード
は、現像ロールの線スピードと１＝１に設定した。第１
現像四−ル１３には直流成分ＶＤＯ：　＋２５０　ｖ、
交流成分ＶＡＯ：　３．ＯＫＶ　、　２　ＫＨｚが印加
されている。第２現像ロール１４には直流成分ＶＤＯニ
ー１−：Ｌ５０Ｖ、交流成分ＶＡＯ：２．０　、ＫＶ　
、　２　ＫＨｚが印加向、非画像部電位は１００ｖであ
る。このバイアスは、第３図に示したように、発振回路
ｚ１及び増幅回路２２からの出力をトランス２３で昇圧
したものと、直流電圧電源２４とを結んでつくられた同
位相の交流バイアスである。

このように、第１現像ロフル１４と第２現像ロール１３
に印加する条件は一方が高いＡＣあるいは低い周波数の
場合は高いＤＣＣ仕分有し、他方は低いＡＯあるいは高
い周波数の場合は低いＤＯ成分にすることが好ましい。

このようにすることにより、前者の条件はシャープな画
像が得られるのに役立ち、後者の条件は諧調性の良い均
一性の高い画像が得られるのに役立ち、両者の現像によ
り好ましい画像が得られる。

（２）現像速度による方法 通常、現像領域における現像剤の搬送速度を上げると、
画像濃度が上昇するが解像力が低下する。

それ故、例えば第１現像ロール１３の搬送速度を上げ、
第２現像ロール１４の搬送速度を落すことによって、適
正現像条件とする。この場合、ｒｒ！ＩＡ元ドラムニド
ラム１１速に対し、前者は１〜３倍に、後者は１〜２倍
にとるとよい。又現像の方向は感光体は同方向あるいは
反対方向に移動する。

（３）現像間隔による方法 一般に、−画像濃度は現像間隔（感光ドラム表面と現像
レール表面との間隔）が小さい程、高くなる。これは現
像ロールの電極効果により高い潜像電界が生じる、ＡＣ
バイアスの電圧値が同じでも強いＡＯバイアス電界が生
じていることによる。

それ故、例えば第１現像ロール１３は第２現像ロール１
４よりも感光ドラム１１表面により近接して設けるとよ
い。この時は、第１現像ロール１３に同−ＡＣ成分を用
いる時は第２現像ロール１４より高いＤａバイアスを重
畳させることががぶり防止に好ましい。むろんＡＯ酸成
分電圧、周波数を変化させてもよい。

一実施例として、第１０−ル１３は現像剤層厚０３顛、
現像ロールと感光ドラム間隙０．”１ＮｖＬとし、第２
現像ロール１４は現像剤層厚０．３朋、現像ロールと感
光ドラム間隙１．０ｍ、とじた。感光ドラムはＳｅ感光
体を用い帯電電位は＋５００Ｖとした。感光ドラムの線
スピードは現像ロールの線スピードと１：１に設定した
。

第１現像ロールには、直流成分ＶＤＯ：　３５０　Ｖ　
ｓ交流成分ＶＡＯ：　２　ＫＶ、Ｉ　ＫＨｚが印加され
ている。

第２現像ロールには、直流成分ＶＤＯ：　１５０　Ｖ、
交流成分ＶＡＯ２ＫＶ’、　Ｉ　ＫＨｚが印加されてい
る。尚非画像部電位は１００ｖである。′ （４）現像剤層厚による方法 通常、同じ現像間隔でも現像濃度は、現像剤層厚が大き
い程、高い画像濃度が得られる。このため例えば第１現
像ロール１３は第２現像ロー／ｌ／１４よりも厚い現像
剤層厚が得られるよう現像剤規制板１７を設定する一方
、第２現像ロール１４より低いＡＯ酸成分あるしζは高
い周波数を用いるのが好ましい。この時のＤｏ成分は高
く設定する方がよい。

一実施例として、第１ロールは、現像剤層厚０．７ｖ、
ｘｚ現像ロールと感光ドラム間ｌｆｔ　１．０　ｍｍと
し、第２現像ロールは現像剤層厚０．３　ｍｍ　ｓ現像
ロールと感光ドラム間隙１．０　＋ｕとした。感光ドラ
ムは、Ｓｅ感光体を用い帯電電位は＋５００ｖとした。

感光体の線スピードは現像リールの線スピードと１：１
に設定した。

第１現像ｔ’　／Ｌ’　ニハ直流成分ｖＤＯ＝３５０ｖ
１交流成分ＶＡ○：　２　ＫＶ、　ＩＫＨｚが印加され
ている。

第２現像ロールには直流成分ＶＤＯ：　］、５０Ｖ交流
戊分ＶＡＯ：　２　ＫＶ　−、Ｉ　ＫＨｚか印加されて
い、る。尚非画像部電位は１００　Ｖである。

（５）磁力による方法 一般に、感光ドラム１１に対向している現像ロールの磁
力が強い程、現像領域における現像剤の穂は硬く形成さ
れて、画像濃度は低くなる。よって、例えば第１現像ロ
ール１３の主磁石１３Ａは、第２現像ロール１４の主磁
石１４Ａよりも強い磁力を有するものを用いる一方、高
いＡＣ成分低い周波数を用いるのが好ましい。この時の
ＤＯ酸成分高く設定する方がよい。

上記の各実施例を単独または組み合わせて用いることに
より現像条件をさらに改良することができる。

２本の現像ロール１３．１４によって、第２現像剤滞留
部１５内の現像剤は攪拌部材ｌＧ゛によって攪拌・混和
・搬送され、現像剤規制板１７を通過して、現像ローラ
１３，１４の表面上に吸着され、それぞれ同じ層厚、速
度、磁力、間隔および所定の電気バイアスを保持して、
現像領域を通過時に現像処理が行なわれる。尚、第２図
では磁石固定でスリーブが回転するものである゛が、磁
石やスリーブが回転することによって現像剤を搬送する
手段を用いてもよい。また主磁石は同極を並列に近接さ
せてもよいし、異極を並列に近接させるものでもよい。

現像に供せられ残余の現像剤は、第１現像ロール１３の
表面に接する掻き取り板１８によってスリーブ１３０の
表面がら除去されて第１現像剤滞留部１９へ入る。第２
現像ロール１４上の現像剤は反発磁極または掻き取り板
（不図示）によりスリーブ１４０の表面がら除去されて
前記第２現像滞留部１５へ入る。

第１現像剤滞留部１９は、前記第１現像ロール１３より
回収された現像剤と、ドナー補給装Ｗ２゜から供給され
るトナーと１＋氾を、櫓嫁１．て笛Ｑ　＋Ｈ像剤滞留部
１５に供給するために設けたものである。前記第１現像
剤滞留部１９は、現像剤収容部１９Ａ、］、９Ｂと、攪
拌羽根またはスクリュー等の回転する攪拌部材１９０．
１９Ｄと、穴のあいた仕切り板１９Ｄ、：Ｌ’９に等で
構成されている。回転体１９０．１９Ｄは５０〜３００
Ｒ，Ｐ、Ｍが好適である。

第１現像ロール１３から掻き取り板１８を経て第１現像
剤滞留部１９に投入された現像剤は、左側の現像剤滞留
部内の攪拌部材１９Ｃによって攪拌され、必要に応じて
補給されるトナーと混合されて、穴あき仕切り板１９］
１ｃを通って右側の現像剤滞留部内へ投入される。ここ
で現像剤は現像剤収容部１９Ｂ内で回転する攪拌羽根ま
たはスクリュー等の攪拌部材１９Ｄによって更に充分攪
拌されつつ、穴あき仕切り板１９Ｆを通って下方の第２
現像剤滞留部１５へ落下供給される。この供給位置は前
記現像ロール１３．１４からなるべく離れた遠い位置が
よい。これは第１現像剤滞留部１９での不充分な未攪拌
現像剤が直接前記現像ｐ−ル１−３．１４に供給される
ことを防止するためである。

第２現像剤滞留部１５では、前記攪拌部材１６の回転に
よって、第１現像剤滞留部１９から落下する現像剤と、
前記第２現像ロール１５から回収された現像剤とが良く
攪拌混合されて再び第１　′ｆＲ，像ロール１３および
第２現像ロール１４の方向へ搬送し現像プロセスを繰返
す。攪睡部材１６の回転は５０〜３００Ｒ，２８Ｍ、が
好適である。このようにして、良好なコピー画質を高速
度で実現することができた。

第４図は本発明による現像装置の他の実施例を示す断面
図である。これは第１及び第２現像ロールの磁極配置を
変えたことを特徴とするものである。現像装置３２の各
現像シール内の感光ドラム１１に対向する主磁極３３Ａ
、３４Ａは分割したＮ及び８％から成り、他の副磁極３
３Ｂ　、　３４ＢはＮＳ及び極で構成されている。この
際、第１現像ロール３３と第２現像ロール３４による磁
極により、両ロール間の現像剤が圧せられるので、これ
を防ぐために現像剤規制板３７を絶縁コートした磁性体
にすると良い。

上記の本発明による実施例では第１現像材滞留部３９を
２本の攪拌部材で構成したが、攪拌部材を改良して１本
とすることも勿論可能であり、あるいは更に高速現像に
対応するため第３の攪拌部材を設けて混合・攪拌より高
速かつ充分に行なわせることも可能である。

また現像ロールを２本用いたものについて述べてきたが
、３本以上用いてもよい。この場合、潜像担持体の移動
方向の最下流に位置する現像ロールの現像剤の搬送方向
は、像担持体の移動方向と同じであることが好ましい。

又全での現像ロールは同方向でもよい。

尚、本発明による現像装置は、十分な攪拌を必要とし、
かつ現像領域での必要条件を満たす微粒な現像剤、例え
ば１０〜５０μｍの絶縁性キャリヤと１〜２０μｍのト
ナーとからなる二成分現像剤に特に適している。

発明の効果 本発明の現像装置は、優れた攪拌搬送能力と均一な現像
剤層形成とによって高い現像性能を有しているので、良
好なコピー画質を高速度で形成する複写機の性能向上に
有効である。更に本発明によれば複写機のコピースピー
ド了ツブばかりでなく、数少ない現像ローラと、コンパ
クトな攪拌部材ロール回転数を可能にし、その結果コン
パクト化、低コスト化、信頼性向上等、複写機に要求さ
れる、諸条件を満たす現像装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の一本ロール現像システムの例を示し、第
２図は本発明による磁気ブラシ現像装置の断面図、第３
図はバイアス電源の回路図、第４図は本発明による現像
装置の他の実施例を示す断面図である。 ７．１７・・・交流バイアス電源 １１・・・静電荷担持体（感光ドラムフ１２　＋、　３
ｊ２・・・現像装置 ：Ｌ３，３３・・・第１現像ロール １４．４４・・・第２現像ロール １５・・・第２現像剤滞留部 １６・・・攪拌部材 １７．３７・・・現像剤規制板 １８・・・掻き取り板 １９・・・第１現像剤滞留部 ２０・・・トナー補給装置 代理人　弁理士　野田義親 第１回 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （：Ｌ）　′ｍ像担持体表面と対向して配置され互いに
   回転する複数の現像ｐ−ルを有する現像装置において、
   前記潜像担持体と二成分現像剤を搬送する前記現像四−
   ルとの間隙を各現像ロール上の現像剤厚より大きく設定
   し、現像領域に各々同極性の直流成分を有する交流バイ
   アスを印加することを特徴とする現像装置。 （２）　上記交流バイアスが同位相であることを特゛　
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の現像装置。 （３）　上記現像ロールが互いに異なる現像条件を有す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記
   載の現像装置。