JPS6385663A - 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、電子写真法や静電記録法等による記録装置に
使用される現像装置に関する。

従来の技術 電子写真法や静電記録法は、感光体あるいは記録体上に
静電潜像を形成し、この静電潜像に現像剤を近接させ現
像剤中のトナーを付着せしめ静電潜像を可視化し、これ
を紙等に転写、定着して記録する。

この記録法の現在実用化されている現像剤および現像方
法としては、磁性トナーのみからなる現像剤を用いる一
成分現像法と、鉄粉、磁性体を分散した樹脂粒子、樹脂
被覆したフェライト焼結体粒子等の磁性キャリアと顔料
を分散した樹脂粒子からなるトナーとを混合した現像剤
を用いる二成分現像法とがある。−成分現像法は、トナ
ー濃度コントロールが不要で現像装置の構造が簡素化で
きる等の利点があるが、トナーの帯電の安定化が複雑で
ある等の現像操作上の難点と画像品質上の欠点があり、
また、カラー画像記録用トナーとしては、磁性材料を分
散した磁性トナーは色調や彩度の面から使用できず、非
磁性トナーが使用されているが、磁性−成分現像法の技
術が適用できないという問題がある。

一方、二成分現像法は、現像操作が容易で形成された画
像品質も比較的良好であり使用されるトナー材料への制
約も少ない等の利点があり広く実用化されている。しか
しながら、二成分現像法は、トナー濃度の画質への影響
が大きく、トナー濃度が低い場合は画像濃度の低下を生
じ、トナー濃度が高い場合は非画像部へのカプリを生じ
やすく、また、現像剤磁気ブラシからのトナー飛散を生
み装置内を汚染する等の問題を発生する。このため、二
成分現像法ではトナー濃度コントロールが必要でありこ
のトナー濃度コントロールは、画像濃度あるいは現像剤
のインダクタンスの変化を検出し、この検出信号に基づ
いて自動的にトナー補給する装置により行なわれている
が、装置が高価となるという欠点がある。

このため、二成分現像法のトナー濃度を簡易に調節する
方法として、二成分系現像剤の磁気ブラシをメツシュ、
スクリーンと摺擦させ、メツシュ。

スクリーンの開口を通して磁気ブラシ側あるいは送側へ
の顕電性トナーの移動を行なわせることにより二成分系
現像剤中のトナー濃度を調節する方法（特開昭６９−５
５４８３号公報）や磁気ローラの磁界の及ぶ領域内に現
像スリーブの軸方向に延在し、現像領域上流側に設けら
れた空室と、トナー補給槽とを導通するトナー供給用ス
リットと、トナー補給槽内に収容されているトナーをト
ナー供給用ス１５ットを通過させて前記空室内に供給す
るトナー供給手段を備えた現像装置による方法（特開昭
６１−５３６７７号公報）等が提案されている。

しかしながら、本発明者らが種々検討を行なった結果、
上記の２種の簡易にトナー濃度を調節する方法において
、前者は、トナー消費量が少ない現像時には比較的安定
したトナー濃度が維持されるが、高黒化率の現像を行な
いトナー消費量が多い時は、磁気ブラシと顕電性トナー
との摺擦機会が不充分となりトナーの供給が不足し、低
トナー濃度になるという問題が発生した。また、トナー
槽側のトナーの量やトナー材料の流動性がトナー濃度に
与える影響が大きく、現像装置構成上制御が困難な点が
多くあった。また、後者による方法では、非磁性トナー
を用いた場合、トナーが非磁性であるため磁気ローラの
回転に基づくトナーの自転作用によるトナー供給力がな
いので、他の供給用スリットへの圧力を付与する手段が
必要であるが、供給用スリット全域にわたって均一に圧
力を付与することが困難で、圧力が強い部分では高トナ
ー濃度、圧力が弱い部分では低トナー濃度となり、現像
スリーブ軸方向でのトナー濃度のバラツキが大きく安定
した画像は得られないという問題点を有していた。

上記問題点を解決するために、本発明者らは、磁性キャ
リアとトナーとからなる現像剤を支持搬送するための、
内部に磁石ロールを有する現像スリーブと、前記現像剤
の穂高を規制するためのブレードと、前記磁石ロールの
磁界の及ぶ領域内で、前記現像剤内に埋没するように設
けた磁性キャリア粒子およびトナー粒子の粒径より大で
ある開口径の複数個の開口を有する網状部材とを備えた
現像装置を提案した。

この現像装置は、現像装置の動作時に現像スリーブ、ブ
レードおよび網状部材によって包含される部分の磁性キ
ャリアとトナーとからなる現像剤は、磁石ロールによる
磁力と現像スリーブによる搬送力によって一定の圧力と
攪拌力とをうけ、摺擦攪拌されて十分に帯電した適正な
トナー濃度の現像剤を形成する。この時、磁性キャリア
の量が犬であれば圧力が犬となり、余分な磁性キャリア
は磁石ロールの磁力による吸引力にうち勝って網状部材
の開口を通過してトナー室側へ移動する。

トナー室側に移動した磁性キャリアはトナーと混合攪拌
され網状部材近傍で高トナー濃度の現像剤が形成される
。

静電潜像の現像により現像スリーブ上のトナーが消費さ
れると、トナーの消費量に応じて、現像スリーブ、ブレ
ードおよび網状部材によって包含される部分の現像剤の
うける圧力が低下し、網状部材近傍の高トナー濃度現像
剤中の磁性キャリアは、トナーを帯電吸着した状態で現
像スリーブ内部の磁石ロールの磁力による吸引力によっ
て網状部材の開口を通過して現像スリーブ側へ供給され
る。このように、網状部材を磁石ロールの磁界の及ぶ領
域内で現像剤内に埋没する位置に設け、現像スリーブ上
の現像剤のうける圧力を一定に保つことにより、磁性キ
ャリアの移動に共なってトナーの消費量に応じてトナー
が供給され適正トナー濃度が維持される。また、トナー
が非磁性トナーであっても、トナーは磁性キャリアに帯
電吸着した状態で磁性キャリアのうける磁力により磁性
キャリアと共に供給されるので特別な供給装置を必要と
せず、また、トナーの流動性等の材料特性の影響が少な
い。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記の本発明者らが提案した現像装置に
おいて、さらに種々検討を行なった結果、次のような問
題点が生じた。現像スリーブ上の現像剤は、ブレードに
よって穂立を規制されて、連続的に現像スリーブ上へ供
給される。しかしながら、現像スリーブ上の現像剤は層
を形成しているので、現像スリーブ、ブレードおよび網
状部材によって包含される部分の現像剤と円滑な置換が
行なわれにくい。このため、黒化率に分布があり現像に
必要とされるトナー量がスリーブ軸方向にバラツキの大
きい静電潜像を連続的に現像すると、黒化率が高く多量
のトナー消費を必要とする部分では、現像スリーブ上の
現像剤のトナー濃度が除徐に低下し、現像スリーブ上の
現像剤が現像スリーブ軸方向に、静電潜像の黒化率の分
布に対応するように、トナー濃度の分布を生じるように
なる。

したがって、黒化率に分布を有する静電潜像を連続的に
現像する場合には、安定した画像が得られにくくなる。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもの
で、黒化率に分布を有する静電潜像を連続的に現像する
場合に静電潜像の黒化率の影響が少なく、また、トナー
材料の磁性の有無や流動性等の材料特性の影響が少なく
、特別な装置を必要とせずトナー濃度の調節を可能にし
た現像装置を提供するものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の現像装置は、磁性
キャリアとトナーとからなる現像剤を支持搬送するため
の、内部に独立して回転可能な磁石ロールを有する現像
スリーブと、前記現像剤の穂立を規制するためのブレー
ドと、前記磁石ロールの磁界の及ぶ領域内で、前記現像
剤内に埋没するように設けた、磁性キャリア粒子および
トナー粒子の粒径より大である開口径の複数個の開口を
有する網状部材とを備え、記録に必要でない動作時に、
前記磁石ロールと前記現像スリーブとがともに回転して
いる記録に必要な動作時と同じモードと、前記磁石ロー
ルが回転し現像スリーブが停止しているモードとで動作
することを特徴とするものである。

作用 本発明は上記した構成によって、記録に必要な動作時は
、現像スリーブ、磁石ロールが共に回転し、記録に必要
でない動作時には、現像スリーブ。

磁石ロールがともに回転する時間と、現像スリーブが停
止し磁石ロールが回転する時間が生じる。

現像スリーブが停止し磁石ロールが回転すると、現像ス
リーブの搬送力がなくなるので、現像剤は、磁石ロール
の回転による転勤を行ないやすくなる。

このため、現像スリーブ上に形成される現像剤の穂立は
、現像スリーブ、磁石ロールが共に回転している時に較
べると、高くなり、多量の現像剤がブレードより流出す
る。これにより、現像スリーブ、ブレードおよび網状部
材によって包含される部分の現像剤のうける圧力が低下
し、かつ、現像スリーブが停止しているので、磁石ロー
ルの回転による現像剤の転勤が行なわれやすい。これに
より現像スリーブ上に磁気ブラシの層を形成した現像剤
は、現像スリーブ、ブレードおよび網状部材によって包
含される部分で、同部分で混合攪拌されていた現像剤と
の再混合が行なわれやすくなり均一化する。このような
状態を経た後、現像スリーブと磁石ロールを共に回転さ
せると、現像スリーブ上の現像剤の穂立、現像スリーブ
、プレードおよび網状部材によって包含される部分の現
像剤のうける圧力は、元に復帰し、現像スリーブ上には
、上記の状態を経ない場合に較べて、より均一化された
現像剤が供給される。したがって、黒化率に分布を有す
る静電潜像を連続的に現像する場合においても静電潜像
の黒化率の分布の影響を少なくすることが可能となる。

実施例 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第１図および第２図は本発明の実施例における現像装置
の断面図を示すものであり、第１図は、現像スリーブと
磁石ロールとがともに回転しているモードを示すもので
あり、第２図は、現像スリーブが停止し磁石ロールが回
転しているモードを示すものである。第１図および第２
図において、１は現像装置筐体、２は現像スリーブ、３
は磁石ロール、４はブレード、６は複数個の開口を有す
る網状部材、６はトナー室、７は保護カバー、８はトナ
ー攪拌羽根、９は現像剤であり、現像剤９は、磁性キャ
リア９１とトナー９２とからなる。

１０は現像剤室で、現像スリーブ２．ブレード４および
網状部材５とによって形成される。１１は静電潜像が形
成される感光体ドラムで、導電性保持体１２の表面に光
導電層１３を形成してなる。

以上のように構成された現像装置について、構成および
動作の詳細について以下に説明する。

現像スリーブ２は、円筒状の導電性非磁性材からなりそ
の内部に、外周部にＮ、Ｓ極を交互に着磁した磁石ロー
ル３を有している。現像スリーブ２と磁石ロール３は、
それぞれ独立して回転することが可能である。感光体ド
ラム１１に形成された静電潜像を現像する時は、第１図
に示すように、現像スリーブ２は矢印ａの方向に、磁石
ロール３は矢印すの方向にともに回転して現像剤９を矢
印乙の方向に搬送して磁気ブラシの層を形成し静電潜像
を摺擦して現像を行なう。ブレード４は、現像スリーブ
２０表面に対向し、現像剤搬送方向の現像領域の上流側
に設置されている。ブレード４は現像剤磁気ブラシの穂
高を規制するものでブレード４と現像スリーブ２との間
隔は精密に設定される。ブレード４として磁性材、非磁
性材のいずれも使用できる。網状部材６は１現像スリー
ブ２の軸方向と平行に延在しており１磁石ロール３の磁
界の及ぶ領域内で現像剤９に埋没するよう設けている。

網状部材５としては、ステンレススチール、銅、黄銅等
の非磁性金属材料、鋼、ニッケル等の磁性金属材料、絹
、ナイロン、ポリエステル等の有機高分子材料からなる
繊維あるいは針金を織製したもの、成型、打ち抜き加工
あるいはエツチング加工したもののいずれでも良く複数
個の開口を有するよう形成したものであれば良い。網状
部材５の開口の開口径は、現像剤すなわち磁性キャリア
、トナーおよびトナーを帯電吸着した磁性キャリアが通
過するに十分な寸法が必要である。

一般に使用される２成分現像剤は、粒径が３μｍから２
Ｑμｍのトナーと粒径が２Ｑμｍから１６０μｍの磁性
キャリアとからなるものであり、従って、開口径１５０
μｍ以上つまり１００メツシユ以下で、現像スリーブ上
の現像剤の圧力を保持する機能から９．２メツシュ以上
（開口径２Ｈ以下）であることが望ましく開孔率３０％
から７０％の網状部材が使用できる。トナー撹拌羽根８
は、トナー室６に存するトナー９２を回転撹拌してトナ
ーの流動性を高め現像剤９近傍へトナーを送り込む機能
を有するものである。保護カバー７は、現像スリーブ上
の現像剤磁気ブラシからのトナーの飛散の防止と１現像
剤中への異物の混入防止等の機能を有する。現像装置筐
体１は、有機高分子材料、金属材料他から成り、上記の
現像スリーブ２゜磁石ロール３．ブレード４．網状部材
６．保護カバー７およびトナー撹拌羽根８を保持固定す
るとともに、トナー室６を構成している。現像剤っけ。

磁性キャリア９１とトナー９２との混合物であり、その
量は、網状部材が現像剤中に埋没するに十分な量が必要
であり、現像スリーブ２上に磁気ブラシの層を形成する
に必要な量と現像スリーブ２゜ブレード４．網状部材６
および現像装置筐体１の一部で包含される現像剤室１０
の容積を満たすに十分な量の和よりも犬としている。

第１図に示すような現像スリーブ２と磁石ロール３とが
ともに回転させるモードで現像装置を動作させることに
よって、現像剤のトナー濃度を適正な範囲に保つことが
可能であるが、そのレベルは必ずしも十分といえるもの
ではない。そこで１記録に必要な静電潜像を現像する動
作時は第１図に示す現像スリーブ２と磁石ロール３とが
ともに回転しているモードで現像装置を動作させ、本来
記録に必要でない時にも現像装置を動作させ、その動作
時に現像スリーブ２の回転を制御して、現像スリーブ２
と磁石ロール３とがともに回転している第１図に示すモ
ードと、現像スリーブ２が停止し磁石ロール３が回転し
ている第２図に示すモードとで動作させる。現像スリー
ブ２の回転が停止すると、現像スリーブ２による現像剤
の搬送力がなくなり、現像剤は磁石ロール３０回転によ
る転勤を行ないやすくなるため、ブレード４で規制され
る現像剤の穂立は高くなる。すなわち、ブレード４から
現像スリーブ２上に流出する現像剤量が増すので１これ
に対応するように現像剤室１゜の現像剤室が減り、現像
剤室１０の現像剤のうける圧力が下がる。このため、現
像剤室１ｏの現像剤は磁石ロール３の回転による転勤を
行ないやすく、現像スリーブ２上に磁気ブラシの層を形
成していた現像剤は、現像剤室１ｏに到達した時に、現
像剤室１０で撹拌されていた現像剤と再び混合撹拌され
、均一化される。このような状態を経た後、再び、現像
スリーブと磁石ロールをともに回転しているモードに切
り換えると１現像スリーブ上の現像剤のトナー濃度は、
現像スリーブが停止し磁石ロールが回転しているモード
を経ない場合に較べて均一化されたものとなる。現像ス
リーブが停止し磁石ロールが回転しているモードで現像
装置を動作させる時間は、長い方が効果が大であるが、
長ずざると、現像スリーブ上に流出する現像剤の１が多
くなり、感光体ドラムと現像スリーブとの間で現像剤が
圧縮されるとともに、圧縮した現像剤が感光体ドラムを
傷つける等の弊害があるので、現像装置が組み込まれる
装置との組み合わせに応じて、適切に選ぶ必要がある。

次に、この現像装置を電子写真複写装置に組み込み実験
を行なった結果について具体的に説明する。

複写装置は、ドラム直径６ＱｆｌのＳｅ系の感光体ドラ
ムを用いたもので、ドラム周速１０５３１１１／ＳＣＣ
、帯電電位子アｓｏＶでム４サイズで１６枚／分の複写
スピードを有する。現像装置の現像条件は、現像スリー
ブは直径２４．５ｍ１ｌｌで回転数ＳＯｒｐｍ　、磁石
ロールは８極で磁束密度ＳＯＯガウス回転数４００　ｒ
ｐｍｓ感光体ドラムと現像スリーブとの間隔Ｑ、４４ｊ
ｌｌ、ブレードは４ｆｆ厚の磁性ステンレススチールを
使用し１　ブレードと現像スリーブとの間隔Ｑ、３１Ｎ
、トナー撹拌羽根の回転は現像スリーブの回転と連動し
ておシその回転数は４６ｒｐｍであった。

磁性キャリアは、スチレンアクリル樹脂中に７５重量％
のマグネタイトを分散した磁性体分散型樹脂キャリアで
平均粒径６Ｑμｍ　１粒径２０μｍ以下および粒径１０
０μｍ以上が５％以下の粒度の赤画像用マイナス帯電ト
ナーでスチレンアクリル樹脂中に５重量％の顔料他の無
機材料成分を分散したもので、平均粒径１２μｍ　９粒
径６／ｌｔｍ以下および２０μｍ以上が５％以下の粒度
分布のものを使用した。初期投入する現像剤は、磁性樹
脂キャリア９Ｑｗｔ％、トナー１０ｗｔ％の混合物ｅｏ
Ｅｌ　（現像スリーブ上に磁気ブラシを形成するに必要
な量と現像剤室を満たすに十分な量の和より犬）とし、
トナー室に１６０ｇのトナーを投入した。

網状部材として、非磁性ステンレススチール製の３２メ
ツシユ（開口寸法０．５０ｊＩＪＩ）の金網を用いた。

複写装置は、連続複写時、１回の複写に要する時間は４
秒で、そのうちの２秒が１画像複写のため静電潜像の現
像に必要な時間で１残り２秒が画像複写に必要のない時
間であり１感光体ドラムの表面は除電されている。

このような条件下のもとに、連続複写を行ない、２−小
−ｇ４ゴ１缶寸賃１−一　−で−１、ｎ−Ｌ　Ｊ　ｌｆ
配出小閏転数で回転させ、現像スリーブのみその駆動を
制御して１画像複写に必要のない時間のうちの０．６ｓ
ｅｃ回転が停止するように現像装置を動作させた。

この時、黒化率０％、６％、１６％、２０％の４種の原
稿を現像スリーブ軸に垂直に並べて同時に複写を行なっ
た。各原稿相当部分の現像スリーブ上の現像剤のトナー
濃度を５００枚複写ごとに測定し、３０００枚の複写を
行なった。トナー濃度の測定は、現像スリーブ上から現
像剤を各０．１ｇ程度採取し、燃焼前後の重量変化を測
定する方法を用いた。（実験１） 次に、画像複写に必要のない時間のうちのＱ、８Ｓ６Ｃ
現像スリーブの回転を停止するように制御し、上記と同
様の実験を行なった。（実験２）また、比較のために１
現像スリーブを中途で停止せず、現像スリーブ、磁石ロ
ールともに連続して回転させて、同様の実験を行なった
。（実験３）以上１３回の実験におけるトナー濃度のバ
ラツキの第１表に示す。

第１表の結果から明らかなように１実験１．実験２では
１実験３に較べ、原稿の黒化率によるトナー濃度のバラ
ツキが少ない。すなわち、画像複写に必要のない時間、
現像スリーブと磁石ロールがともに回転しているモード
と現像スリーブが停止し磁石ロールが回転しているモー
ドで現像装置を動作させることによって、黒化率に分布
をもった原稿を連続複写しても、原稿の黒化率の影響を
受けることが少ない。

なお、本発明は上記実施例の条件のみに限定されるもの
でなく、状況に応じて適宜決定されるものである。また
連続複写でなくても、本発明が効果を発することはいう
までもない。

発明の効果 以上のように、本発明は、磁性キャリアとトナーとから
なる現像剤を支持搬送するための、内部に狛立して回転
可能な磁石ロールを有する現像スリーブと、前記現像剤
の穂立を規制するためのブレードと、前記磁石ロールの
磁界の及ぶ領域内で、前記現像剤内に埋没するように設
けた、磁性キャリア粒子およびトナー粒子の粒径より大
である開口径の複数個の開口を有する網状部材とを備え
、記録に必要でない動作時に、前記磁石ロールと前記現
像スリーブとがともに回転している記録に必要な動作と
同じモードと、前記磁石ロールが回転し前記現像スリー
ブが停止しているモードとで動作する現像装置で、これ
によれば１黒化率に分布を有する静電潜像を連続的に現
像する場合に静電潜像の黒化率の影響を受けることが少
なく、また１トナー材料の磁性の有無や流動性等の材料
特性の影響が少なく、特別な装置を必要とせず、現像ス
リーブ上のトナー濃度を調節できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の実施例における現像装置
であり、第１図は現像スリーブと磁石ロールがともに回
転しているモードにおける動作状態の断面図１第２図は
現像スリーブが停止し磁石ロールが回転しているモード
における動作状態の断面図である。 ２・・・・・・現像スリーブ１３・・・・・・磁石ロー
ル、４・・・・・・ブレード１５・・・・・・網状部材
、９・・・・・・現像剤。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名２−
現像スリーブ ９−−一現イまＷり 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 磁性キャリアとトナーとからなる現像剤を支持搬送する
   ための、内部に独立して回転可能な磁石ロールを有する
   現像スリーブと、前記現像剤の穂立を規制するためのブ
   レードと、前記磁石ロールの磁界の及ぶ領域内で、前記
   現像剤内に埋没するように設けた、磁性キャリア粒子お
   よびトナー粒子の粒径より大である開口径の複数個の開
   口を有する網状部材とを備え、記録に必要でない動作時
   に前記磁石ロールと前記現像スリーブとがともに回転し
   ている記録に必要な動作時間と同じモードと、前記磁石
   ロールが回転し前記現像スリーブが停止しているモード
   で動作することを特徴とする現像装置。