JPS62246081A - 静電潜像の現像装置 - 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、静電潜像の現像装置に係り、特に、乾式２成
分現像剤を使用する静電潜像の現像装置に関する。

（従来技術） 一般に、乾式２成分現像剤を使用する現像装置では、第
４図に示すように、大型の現像タンク１内に撹拌ローラ
２や搬送スクリュー３や撹拌セパレータ４等の撹拌機構
が設けられている。この撹拌ローラ２等の撹拌機構によ
って、トナーホッパ５側から補給されたトナーがキャリ
アと十分混合・撹拌された後、現像ローラ６に供給され
、該現像ローラ６の表面に形成された磁気ブラシに層状
に付着されるようになっている。この付着現像剤層の厚
みはドクターブレード７により規制される。

現像ロー５６は、スリーブ８の内部に複数の磁石９を備
えており、スリーブ８と磁石９との少なくとも一方を一
定方向に回転させることによってスリーブ８の表面に形
成された磁気ブラシが一定方向へ移動される。そして、
その磁気ブラシが感光体１０に接触されることにより感
光体１０上に形成された静電潜像が現像され顕像化され
る。現性後、磁気ブラシは、現像タンク１内に掻き落と
され、再び撹拌ローラ２等の撹拌機構により混合・撹拌
が行なわれる。

このように２成分瑛像剤は、十分な撹拌と混合とを必要
とするが、それは、トナー濃度の均一性を保ち、あるい
はトナー帯電を良好に行なうため等の理由からである。

しかして、上記２成分現像剤を用いる従来の現像装置に
よれば、画像品質を安定化させることができるという利
点はあるが、そのため、上述のように現像剤の十分な撹
拌を行なわねばならない。そして、十分な撹拌を行なう
には、種々の撹拌機構が必要となり、また、撹拌流路を
形成するために十分なスペースを要する。

さらに、撹拌によってキャリアの疲労が早く進み、耐久
性に難点がある。

一方、このような２成分現像剤を用いる現像装置の欠点
を解決するため、現像剤の混合・撹拌を省略しうるよう
にした現像装置も従来から種々開発されている。このよ
うな現像装置には、トナーを帯電ローラ表面に付着させ
た上でこの帯電ローラを磁気ブラシに接触させることに
よりトナーの供給を行なうようにしたものや、磁気ブラ
シを用いて現像ローラにトナーを供給し、トナーの′ａ
層を現像ローラ上に形成するようにしたものがある。

しかし、前者では、現像ローラ上のトナー濃度にむらが
生じ易いという欠点があり、後者では、現像剤の混合・
撹拌を依然として十分に行なわねばならないという問題
がある。

（目　　的） そこで本発明は、装置全体の小型化および取扱性、耐久
性の向上を図り、しかも画像安定性を良好に維持するこ
とができるようにした静電潜像の現像装置を提供するこ
とを目的とする。

（構　　成〉 上記目的を達成するため、本発明による現像装置は、ト
ナー供給域にて荷電されたトナーを磁気ブラシ側に移送
せしめるようにバイアス電圧を印加するトナー供給用電
源回路を備えてなるトナー供給手段と、トナー回収域に
て磁気ブラシ上に残留するトナーを磁気ブラシから回収
するようにバイアス電圧を印加する電源電圧を備えてな
るトナー回収手段と、トナー消費量の検出信号に基づい
て適正なトナー供給量を算出し、トナー供給用の電源回
路から出力されるバイアス電圧値をトナー消費量に対応
して変動させるように電圧制御を行なう制御装置とを具
備している。

このような現像装置では、トナー供給域において荷電さ
れたトナーを所定のトナー供給バイアス電圧下で磁気ブ
ラシに供給して現像を行ない、現像後、磁気ブラシ上の
残留トナーをトナー回収域において所定のトナー回収バ
イアス電圧下で回収してトナー濃度を均一化した上で磁
気ブラシを再びトナー供給域に戻すようにしている。そ
して、上記トナー供給バイアス電圧は、トナー消費量に
応じて変動するように電圧制御されている。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図に示すように、潜像担持体としての感光体ドラム
１１は、図示を省略した駆動機構により矢印六方向へ回
転される。この感光体ドラム１１の近傍には、アルミニ
ウム等からなる非磁性の円筒状スリーブ１２が配置され
ている。この円筒状スリーブ１２の内部には、複数の異
なる磁極が交互に配置されてなる磁石１３が上記円筒状
スリーブ１２の内面側から一定間隔を隔てて設けられて
おり、該磁石１３の磁力によって円筒状スリーブ１２の
表面上に磁気ブラシ１４が形成されるようになっている
。この磁気ブラシ１４は、円筒状スリーブ１２および磁
石１３の少なくとも一方が回転することによって矢印Ｂ
方向に移動される。

また、上記円筒状スリーブ１２および感光体ドラム１１
には、同極性の現像バイアス電圧が電源回路１５により
印加されている。そして、円筒状スリーブ１２上の磁気
ブラシ１４は、移動しながら静電潜像１６が形成された
感光体ドラム１１に接触して静電潜像１６にトナーを与
え、顕像１７を形成するようになされている。

なお、本実施例では、円筒状スリーブ１２は、外形２５
ｍｒｒｌのものが用いられ、磁石１３としては、円筒状
スリーブ１２の表面磁力が約８００ガウスとなるものが
採用されている。これにより、磁気ブラシ１４の高さと
して０．３〜５ｍｍ好ましくは０．７〜２ｍｍとするこ
とができる。

また、上記現像バイアスは、地汚れ防止と画像濃度調整
のために印加されるものであり、潜像電位が一８００Ｖ
で、正規現像の場合Ｏ〜−５００Ｖ程度印加するのが好
ましく、また、反転現像の場合には、負帯電性トナーを
用いるとともに、−２００〜−８００ｖ程度のバイアス
電位が用いるのが適当である。Ｒ終的な現像バイアス値
は、原稿濃度あるいは使用者の所望に応じて定められる
こととなる。

さらに、現像を終えた後の磁気ブラシ１４から残留トナ
ーを回収するトナー回収ローラ１８が上記円筒状スリー
ブ１２の下方側部分に設置されている。このトナー回収
ローラ１８は、前記磁気ブラシ１４と接するように設け
られるとともに、電源回路１つによって所定のトナー回
収用のバイアス電圧が印加されている。このトナー回収
用のバイアス電圧は、磁気ブラシ１４上に残留するトナ
ーを回収するためのものであり、現像ポテンシャルと同
じレベルすなわち、トナー回収ローラ１８を潜像担持体
とした場合に全面現像しうるレベルになせば良い。たと
えば、潜像が一５ｏｏｖで現像バイアスが一２００Ｖの
ときには、トナー回収用のバイアス電圧は一６００Ｖ程
度とすればよい。

また、トナーの回収は、磁気ブラシに含まれるトナーす
べてを回収する必要はなく、磁気ブラシ表面近傍のトナ
ーを選択的に回収することで足りる。つまり、その最低
条件は、現像によって生じた磁気ブラシ１４上のトナー
濃度分布差をなくすことである。たとえば、黒部、ハー
フトーン部、地肌部でトナー消費に差が出たものを均等
になしてやればよい。

一般的には、２成分現像剤のトナー付着量は、単位面積
当り０．８〜１．Ｏｍｇであり、感光体ドラム１１と磁
気ブラシ１４とは、約１：３の相対速度が与えられた状
態で潜像１６へトナー供給が行なわれている。すなわち
、磁気ブラシ１４は、単位面積当り、０．２７〜０．３
３ｍｇのトナー供給能力しか持たないこととなる。した
がって、このトナー供給能力を越えるようにトナーの回
収を行なえば、磁気ブラシ１４上のトナー濃度分布は、
均一化され、現像による影響が完全にキャンセルされる
こととなる。

この点についてさらに詳細に説明すると、かさ比重２、
トナー濃度３％のごく一般的な２成分現像剤の特性から
、高ざ１ｓ＋の磁気ブラシの重量は、単位面積当り０．
２ｇであり、その中に含まれるトナーは、６■であるか
ら、実際に現像に寄与するトナーは、磁気ブラシ中の５
％程度でしかない。

言い換えれば、この５％相当のトナーを回収すれば、良
いのである。本発明における磁気ブラシでは、約０．３
＃＋ｙ／ｃＩＩのトナーが後述するトナー供給ローラに
よって磁気ブラシの表面近傍に偏在させられているので
、トナー消費の差の解消は効果的に行なえる。

また、トナー回収ローラ１８は、矢印Ｃ方向へ回転駆動
されている。これは、回収トナーが磁気ブラシ１４へ再
付着することを防ぐためである。

さらに、トナー回収ローラ１８には、掻落ブレード２１
および受皿２２が付設されており、掻落ブレード２１に
より回収トナーが掻き落とされるとともに、この掻き落
とされたトナーが受皿２２に一旦貯えられた後、後述す
るトナーホッパ２３へ戻されるようになっている。

さらにまた、円筒状スリーブ１２の上方側部分すなわち
磁気ブラシ１４の下流側部分には、トナー供給ローラ２
４が磁気ブラシ１４に接するように設置されている。こ
のトナー供給ローラ２４は、その上半部分がトナーホッ
パ２３内に埋もれるように設けられるとともに、図示を
省略した回転駆動機構によって矢印り方向に回転駆動さ
れている。

これにより、トナーホッパ２３に貯えられたトナー２５
が磁気ブラシ１４側へ送られていくようになっている。

この場合、トナー供給ローラ２４は、磁気ブラシ１４の
穂の高さを均一に規制する機能を備えることとなり、画
像濃度むらの解消に寄与する。

また、上記トナーホッパ２３の開口部には、トナ一層規
制ブレード２６が取り付けられている。

このトナ一層規制ブレード２６は、トナー供給ローラ２
４に圧接するように設けられており、これによってトナ
ー供給ロー５２４上にトナー２５が均−薄層状に被着さ
れるとともに、トナー２５の摩擦帯電が行なわれるよう
になっている。

さらに、磁気ブラシ１４の穂の高さを均一に規制する機
能をより発揮させるために、供給ローラ２４と接触する
位置と現像域との間にブレード、ローラ等の規制部材を
スリーブ１２と近接して設けてもよい。

さらにまた、上記トナー供給ローラ２４には、電源回路
２７による所定のトナー供給用のバイアス電圧が印加さ
れており、このトナー供給用のバイアス電圧により、ト
ナー２５が磁気ブラシ１４へ良好に転移されることとな
る。上記トナー供給用のバイアス電圧は、帯電トナーと
同極性で、約○〜６００Ｖ１．：設定される。なお、こ
のトナー供給用のバイアス電圧は、帯電トナーと逆の極
性とするほうが、トナーを供給ローラ上に確実に保持す
る上で好ましく、現像バイアスより低い電圧を印加する
のがよい。ここで、スリーブ５、回収ローラー８、供給
ローラ２４のそれぞれに印加する電圧をそれぞれＶ、、
ＶＲ，Ｖ、としたとき、トナーと逆極性で、 ＩＶ　　ｌ　＞　１ＶＢｌ　＞　ＩＶＤ　Ｉゐ関係に設
定することがスリーブ６上のトナー収支上好ましい。さ
らに、スリーブ６上のトナー濃度をより均一に保つには
、 ＩＶ　　ｌ　−ＩＶｏＩ＞　ＩＶＲｌ　−ＩＶＢＩの関
係に設定するのが良い。

また、前記現像バイアス電圧を与える電源回路１５には
、出力電位を４ビツトに分割して信号化するエンコーダ
が備えられており、現像バイアス電圧の出力値を表わす
信号が制御回路２８に印加されている。制御回路２８に
は、現像バイアス電圧値に対応する適正なトナー供給用
のバイアス電圧値を算出する演算回路が備えられている
。そして、上記制御装置２８の出力信号は、トナー供給
用のバイアス電圧を与える電源回路２７に与えられてお
り、これによって、トナー供給用のバイアス電圧値が定
められている。たとえば、次表のように、両バイアス電
圧の差が常に一定となるように制御されている。

また、上記トナー回収ローラ１８およびトナー供給ロー
ラ２４の材質は、円筒状スリーブ１２との間に電気的な
バイアス効果が得られるものであればよく、金ぷや導電
性ゴム等を採用することができる。また、両ローラ１８
．２４は、磁気ブラシ１４の高さの５０％〜１００％を
占る割合で接触するように配置される。しかし、エアー
ギャップの絶対値が、１ｍｍ以下であれば、１００％を
越えて設置することもできる。この場合には、電気的バ
イアス手段の併用が必須となる。さらに、上記両ローラ
１８，２４の外径は、任意に選定しうるが、小型化の要
請により、円筒状スリーブ１２の外径の８０％以下ある
いは、絶対値として５〜５Ｑｍｍ、好ましくは、８〜４
Ｑｍｍとすることがよい。スリーブ６へのトナー供給量
は、スリーブ６と供給ローラ２４との相対速度によって
も決定されるので、供給量を、供給ローラ２４の回転数
を可変とすることによって制御してもよい。すなわち、
既知のセンサ一手段でトナー濃度を検出して供給ローラ
２４の回転数を検出して、供給ローラ２４の回転数を制
御することができる。トナー濃度検出の一例としては、
トナー回収ローラ１８上のトナーの反射濃度を検出して
算出する手段がある。

さらにまた、トナ一層規制ブレード２６をトナー供給ロ
ー５２４に対して本実施例と反対側の面に圧接するよう
に設ける場合には、トナー供給ローラ２４は、矢印りと
反対方向に回転させることになる。

このような現像装置においては、まず、トナーホッパ２
３内のトナー２５が、トナー供給ローラ２４の回転によ
って摩擦帯電されながら、所定のトナー供給用のバイア
ス電圧下で磁気ブラシ１４に均一薄層状に供給・移行さ
れる。ついで、トナーを供給した磁気ブラシ１４が感光
体ドラム１１側に移送され、感光体ドラム１１上に形成
された静電潜＠１６の現像が行なわれることとなる。現
像完了後、磁気ブラシ１４には、画像に対応したトナー
濃度差（むら）が生じることになるが、この磁気ブラシ
１４上の残留トナーは、トナー回収用のバイアス電圧力
によってトナー回収ローラ１８側に移行・回収される。

これにより、磁気ブラシ１４のトナー濃度差は解滌され
均一濃度になされる。すなわち、トナー回収後の磁気ブ
ラシ１４は、キャリアのみの状態あるいは均一トナー濃
度分布の状態でトナー回収ローラ１８から離れていき、
再びトナー供給側へ進んでいく。

また、電源回路２７により与えられるトナー供給用のバ
イアス電圧値は、電源回路１５により与えられる現像バ
イアス電圧値に基づいて制御されいてる。すなわち、現
像によるトナーの消費量に応じた分だけの新たな量のト
ナーが前記磁気ブラシ１４に供給されるようになってい
る。これにより、トナーの消費量と供給量とのバランス
がとられ、トナーの供給過多や供給不足をなくすことが
できる。

第２図に示す実施例では、トナー回収ローラ１８に与え
られるトナー回収用のバイアス電圧の電源回路１９から
、現像バイアス電圧を抵抗分割し、この低減された現像
バイアス電圧を円筒状スリーブ１２に印加している。こ
のようにすれば、簡易な回路構成で上記実施例とほぼ同
様な作用・効果を得ることができる。

さらに、第３図に示す装置では、トナー回収ローラ３８
およびトナー供給ローラ３４には、トナー剥離ブレード
３１およびトナー規制ブレード３２がそれぞれ圧接する
ように設けられている。

このような装置においては、トナー剥離ブレード３１に
よってトナー回収ローラ３８から剥離されたトナーが、
トナータンク３３に直ちに受は入れられる。これにより
、トナーを効率良く再使用することができ便利である。

また、円筒状スリーブ１２および感光体ドラム１１には
、電源回路１５による現像バイアス電圧が付与されると
ともに、トナー回収ローラ３８およびトナー供給ロー５
３４には、電源回路１９および電源回路２７によるトナ
ー回収用のバイアス電圧およびトナー供給用のバイアス
電圧がそれぞれ印加されている。

さらに、上記１・す−回収ローラ３８には、磁気ブラシ
１４から回収したトナー量を検出するたとえば光学的な
検知手段４ｏが付設されている。このトナー回収坦の検
知手段４０による検知信号は、制御装置４１に入力され
ている。制＠装＠４１は、上記トナーＨの検知信号に基
づいて適正なトナー供給用のバイアス電圧を算出する演
算回路を備えており、その出力信号がトナー供給側のバ
イアス電源回路２７に出力されている。これによって、
トナーの消費量と供給量のバランスを常時とることがで
きる。

なお、本装置のように、トナータンク３３内にアジテー
タ３５を設けておけば、大量のトナーを入れた場合に生
じるトナーブロッキングを防ぐことができ、画像の安定
性を高めることができる。

このとき、トナー剥離ブレード３１によって、トナー回
収ローラ３８から剥離されたトナーを、アジテータ３５
のなるべく近傍に供給するようにすることにより、回収
トナーと新規トナーとの混合効率を高めることができる
。

（効　　果） 以上述べたように、本発明による静電潜像の現像装置は
、磁気ブラシへトナーを供給するトナー供給手段におけ
るトナー供給用のバイアス電圧をトナーの消費量に対応
して変動させるように制御する制御装置を設けてなるか
ら、磁気ブラシによるトナー供給を簡易な構造で適性に
過不足なく行なわせることができる。したがって、従来
のように２成分現像剤の撹拌を行なう必要がなく、２成
分現像剤を用いる現像装置の各種撹拌機構および撹拌ス
ペースを省略することが可能となり、装置全体を大幅に
小型化することができ、１成分現像方式と同様な取り機
いの容易化を図ることができる。しかも、撹拌の省略に
よってキャリアの早期疲労を防ぐことができ、ざらに、
２成分現像方式の画像安定性およびフレキシビリティ−
は、そのまま維持することができる。そして、カラー複
写。

印刷等のトナー消費が多い場合でもトナーを撹拌するこ
となく大量に供給することができ、濃度変化および画像
劣化の少ない安定した画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における現像装置の縦断面図
、第２図および第３図は本発明の他の実施例における現
像装置を表わした縦断面図、第４図は一般の現像装置の
縦断面図である。 １１・・・感光体ドラム、１２・・・円筒状スリーブ、
１４・・・磁気ブラシ、１５．１９，２７・・・電源回
路、１６・・・静電潜像、１８，３８．４８・・・トナ
ー回収ローラ、２４．３４．４４・・・トナー供給ロー
ラ、２５・・・トナー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. トナー供給域と現像域とトナー回収域との間を順次搬送
   される磁気ブラシ上に付着されたトナーによって、潜像
   担持体上に形成された静電潜像を現像し可視化するよう
   にした静電潜像の現像装置において、上記トナー供給域
   にて荷電されたトナーを磁気ブラシ側に移送せしめるよ
   うにバイアス電圧を印加するトナー供給用電源回路を備
   えてなるトナー供給手段と、トナー回収域にて磁気ブラ
   シ上に残留するトナーを磁気ブラシから回収するように
   バイアス電圧を印加する電源電圧を備えてなるトナー回
   収手段と、トナー消費量の検出信号に基づいて適正なト
   ナー供給量を算出し、トナー供給用の電源回路から出力
   されるバイアス電圧値をトナー消費量に対応して変動さ
   せるように電圧制御を行なう制御装置とを具備してなる
   ことを特徴とする静電潜像の現像装置。