JPH03153277A - 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】 １１上立■且玉１ 本発明は、トナーとキャリアを有する二成分現像剤を用
いた現像装置に関し、特に現像剤担持体上にトナーの薄
層を良好に形成することを可能とした現像装置に関する
。

１１立韮ｌ トナーとキャリア（磁性粒子）を有する二成分現像剤を
用いた現像装置として、特開昭５４−１１６２４０号公
報に示されるものが知られている。

上記現像装置では、トナーとキャリアを有する二成分現
像剤を撹拌手段で撹拌して、トナーを摩擦帯電させ、そ
の現像剤から帯電しているトナーを導電性ローラに付着
し、担持させて、像担持体との間の現像位置へと搬送さ
せ、そして導電性ローラにトナーの帯電極性と逆の極性
のバイアス電界をバイアス電源により印加して、像担持
体上に形成されている静電潜像にトナーを付着し、静電
潜像をトナー像として可視化している。

しかしながら、この方式の現像装置では、現像剤のトナ
ー濃度が許容以上に高くなった場合、導電性ローラへの
トナーの付着量が過度に多くなり、画像のカブリやトナ
ー飛散の発生原因となってしまう不都合が生じる。

二成分現像剤を用いた現像装置の別の例としては、磁界
発生手段が内蔵された現像剤担持体としての現像スリー
ブと、現像スリーブの周表面に当接してキャリアを規制
し、像担持体との現像位置へ搬送するトナーを所定厚さ
に塗布する弾性ブレードを配設したものが知られ、例え
ば特開昭６２−９６９５６号公報に示されている。

この現像装置では、現像スリーブに弾性ブレードを弾性
的に当接させ、ブレードの近傍でキャリアの循環により
トナーを撹拌し、トナーにいわゆるトリボを十分に確保
してトナーを塗布しようとするものである。

しかしながら、キャリアを十分に循環させるためには十
分な空間が必要であり、キャリアの量も少量に抑えなけ
ればトリボを得るために自由に循環できず、そのために
は弾性ブレード近傍の現像スリーブの表面においてキャ
リアの存在率は１０％以下にしなければならない、その
結果、かかる少量のキャリアではトナーの搬送量が不足
し、現像位置にトナーを十分に搬送できず、いわゆるゴ
ースト現象が生ずる問題を有している。

また、弾性ブレード自体を磁性材料とし、磁気力を用い
てキャリアを規制する装置にあっては、ブレード近傍の
位置にキャリアの不動層が生じてしまい、キャリアの循
環および現像スリーブへのトナー供給が不十分となり、
やはりゴースト現象を生じる問題があった。

が　　　　　　　よ　　　と　　　る 以上のようなことから、トナー濃度の制（［１機構を必
要としない簡単な構成で、二成分現像剤のキャリアに対
するトナー濃度の広い範囲に亘り、塗布されたトナーの
薄層を安定して得て、カブリやトナーの飛散がなく、前
の回の現像の履歴を残さない高濃度、高品質の画像を容
易に得ることができ、且つ装置の安価、小型化を可能と
した現像装置の開発が望まれている。

従って、本発明の目的は、上記特性を具備した現像装置
を提供することである。

るための 上記目的は、本発明にかかる現像装置にて達成される。

要約すれば本発明は、トナーとキャリアを有する二成分
現像剤を担持して搬送する、磁界発生手段を内蔵した現
像剤担持体と、前記現像剤担持体に対向して配置された
、前記現像剤担持体上に担持された現像剤と接触して、
前記現像剤中のトナーを受け取り、担持、搬送するトナ
ー担持体と、前記現像剤担持体とトナー担持３体との対
向部における前記トナー担持体の回転方向下流側に当接
して設けられた、前記現像剤担持体上に相持された現像
剤の前記対向部への通過量を規制する現像剤規制部材と
を備えた現像装置において、前記トナー担持体内に、前
記現像剤規制部材の当接部に反撥磁界を形成する磁界発
生手段を内蔵させたことを特徴とする現像装置である。

本発明の一態様によれば、前記現像剤規制部材が弾性ブ
レードからなり、且つ前記弾性ブレードが前記トナー担
持体の回転方向と逆方向に対向して配設される０本発明
の他の態様によれば、前記現像剤担持体とトナー担持体
との間に、直流電界またはこれを重畳した交流電界が形
成される。

１１ 以下、本発明の実施例について詳述する。

第１図は、本発明の現像装置の一実施例を示す概略構成
図である。

第１図に示すように、本発明の現像装置は、二成分現像
剤９を収容した現像容器７内に配設したＡ方向に回転す
る現像剤担持体としての現像剤担持ローラ１に対向して
、Ｂ方向に回転するトナー担持体としてのトナー担持ロ
ーラ６を配設し、このトナー担持ローラ６に当接する弾
性ブレード８を配設している。

現像剤９は、トナー４とこれよりも大径の磁性粒子から
なるキャリア３を有する混合体となっている。現像剤担
持ローラｌの頂部上には、ローラｌ上に塗布される現像
剤９の量を規制するドクターブレード５が、ローラｌと
間隔を開けて配置される。現像剤担持ローラｌ内には、
磁界発生手段としてのマグネットローラ２が、ローラｌ
の回転に対して不動に設置される。

マグネットローラ２は、現像剤担持ローラ１の回転方向
にＮ＋　、Ｓ＋　　Ｎ＊　、Ｓｓの４磁極を有し、上記
磁極Ｓ１は、現像剤担持ローラｌとトナー担持ローラ６
との対向部Ｑの箇所に位置されている。

トナー担持ローラ６は、像担持体としての感光ドラム１
０に対向した現像容器７の開口部に配設され、現像剤担
持ローラ１との対向部Ｑにおいて、ローラｌが担持する
現像剤９と接触するようにして、ローラｌに近接配置さ
れている。トナー担持ローラ６内には、磁界発生手段と
してのマグネットローラ１２が、ローラ６の回転に対し
て不動に設置される。

弾性ブレード８は、現像剤担持ローラｌとの対向部Ｑよ
りもトナー担持ローラ６の回転方向下流側において、ロ
ーラ６と接触するように設けられ、ローラ６の回転方向
に対して上方から傾斜してカウンタ方向にローラ６に当
接されている０弾性ブレード８は、トナー担持体ローラ
６への押圧によって図示の如（変形して、ブレード８の
先端部がローラ６に接触するように付勢される。

マグネットローラ１２は、弾性ブレード８の現像剤担持
ローラ１との当接部りにおいて反撥磁界を形成するよう
に、当接部りのトナー担持ローラ回転方向上流側および
下流側の近傍に、それぞれ同極性の磁極Ｎ、およびＮ４
を有している。

次に１本現像装置の動作について説明する。

現像容器７内に収容された二成分現像剤９は、現像剤担
持ローラｌの回転力、マグネットローラ２の磁力および
重力の作用によって循環流Ｃを形成し、この循環流Ｃの
作用および現像容器７内下部に設けられた撹拌部材１３
の作用によって、現像剤９中のキャリア３とトナー４と
が混合撹拌され、トナー４に摩擦帯電により電荷が付与
される。

現像剤担持ローラｌ上には、上記の混合、撹拌された現
像剤９がドクタブレード５によって規制された量だけ塗
布し、担持される。ドクターブレード５は、磁性部材、
非磁性部材又はこれらを組み合わせてなっており、現像
剤担持ローラｌと間隔ｇを開けて配置されている。ドク
ターブレード５によって規制された残りの現像剤９は、
現像容器７内に戻され、再び現像剤９の循環流Ｃに組み
込んで撹拌混合される。

本実施例では、ドクタブレード５と現像剤担持ローラｌ
との間の間隙ｇを６００μｍに設定しである。また現像
剤担持ローラ１上に塗布される現像剤９の塗布量を安定
させるために、ドクタブレード５の箇所にマグネットロ
ーラ２の磁極Ｎ１を位置させている。この磁極Ｎ、は、
ブレード５との対向位置Ｔよりもローラｌの回転方向上
流側に角度θだけ若干傾斜して位置させた方が、現像剤
９の循環流Ｃをよりスムーズに形成させることができる
。上記の角度θは、５°〜１５°であることが好ましい
。

現像剤担持ローラｌ上に塗布された現像剤９は、ローラ
１によってトナー担持ローラ６との対向部Ｑに搬送され
る。このトナー担持ローラ６との対向部Ｑには、上述し
たようにマグネットローラ２の磁極Ｓｌが位置されてい
る。

次に、第２図に基づいて、現像剤担持ローラ１とトナー
担持ローラ６との対向部Ｑの状態について説明する。

上述のようにして現像剤担持ローラｌに塗布、担持され
た現像剤９は、ローラｌの矢印Ａ方向への回転によりト
ナー担持ローラ６との対向部Ｑに、矢印ａのように搬送
される。この対向部Ｑでは、現像剤担持ローラｌのマグ
ネットローラ２の磁極Ｓ、とトナー担持ローラ６のマグ
ネットローラＮ、およびＮ４とが形成する磁界（第２図
中、その磁力線を破線でで示す）の作用、およびそれぞ
れのローラ１．６の回転による搬送力を受けて、現像剤
担持ローラ１の近傍では、現像剤９は矢印すに示す方向
の流れを生じ、トナー担持ローラ６の近傍では、現像剤
９は矢印Ｃに示す方向の流れを生じ、循環流を形成する
。

現像剤の流れＣは、トナー担持ローラ６の回転に伴って
搬送されるが、上述したように弾性ブレード８をローラ
６に付勢して当接させているため、その流れＣを構成す
る現像剤９は、ローラ６に転移、塗布されるトナーを除
いて、ブレード８の箇所で矢印ｅのように跳ね返される
。跳ね返された現像剤９は、循環流となって他方の流れ
ｂに合流し、一部は上記流れＣとなり、残りは矢印ｄの
流れになって現像容器７内に戻される。

このように、対向部Ｑで現像剤９は矢印ｂ→Ｃ−４６−
＊　ｂの循環流を形成することにより、現像剤９中のト
ナー４が十分に摩擦帯電され、更に現像剤９とトナー担
持ローラ６とが強く摺擦される。これによって、十分に
帯電したトナー４を十分な量だけトナー担持ローラ６に
塗布することが可能になるばかりでな（、現像に供され
ずトナー担持ローラ６上に回収されてきた現像残トナー
を解して、新しいトナー４と入れ替える効果も働くため
、前回の現像履歴を消去することが可能となる。

一般に、現像剤担持ローラ１からトナー担持ローラ６へ
転移するトナー４の量は、ローラｌ上に担持された現像
剤９中のトナー４の濃度に大きく依存し、トナー濃度が
高いときには転移量は多く、トナー濃度が低いときには
転移量は少な（なる、このトナー担持ローラ６に転移、
塗布されるトナー量が過度に多くなると、画像のカブリ
やトナー飛散などの原因になる。従ってトナー担持ロー
ラ６に塗布されるトナー４の塗布量は常に適量に制御す
る必要がある。

本発明では、現像剤９のトナー濃度を比較的高く設定し
、現像剤担持ローラ１からトナー担持ローラ６へ常に必
要以上のトナー４を供給して、弾性ブレード８の当接部
りで余分なトナーを掻き落とすようにしているので、現
像剤９の濃度制御機構を設けないでも、トナー担持ロー
ラ６上に常に一定の均一なトナー４の塗布を得ることが
できる。

本発明者等の実験によると、現像剤のトナー濃度（トナ
ー重量／キャリア重量Ｘ１００　（％））が１０〜４０
％という広い範囲で、トナー担持ローラ６上に均一なト
ナーの塗布をすることができた。このようなトナー濃度
の範囲は、制御機構を設けることなく自然に設定できる
領域である。

なお、磁極の強さは、Ｓ、＝６００ガウス、Ｎｓ”４０
０ガウス、Ｎ、＝４００ガウスとし、磁極位置は、磁極
Ｎ、が弾性ブレードの当接部りに対してトナー担持ロー
ラ６の回転方向上流側にθ３＝２０°、磁極Ｎ４が同じ
く回転方向下流側に０４＝３０’　とする、また磁極Ｓ
１の位置は対向部Ｑの最接近位置とする。現像剤担持ロ
ーラｌとトナー担持ローラ６との間隔は、対向部Ｑに現
像剤９が滞留しすぎないことに留意して、７００μｍと
した。

次ぎに、第３図に基づき弾性ブレード８の当接部りにつ
いて説明する。

弾性ブレード８は、上述したように、その端部がトナー
担持ローラ６に当接するように配設する。このように配
設することによって弾性ブレード８は、トナー担持ロー
ラ６に塗布された余分なトナーを掻き落とし、適量のト
ナーを通過させることが可能となる。これは、トナー担
持ローラ６に塗布して、担持、搬送されてきたトナー４
およびキャリア３のうち粒径の大きなキャリア３は、現
像剤担持ローラｌとトナー担持ローラ６との対向部Ｑに
おいて、トナー担持ローラ６と弾性ブレード８との当接
部りの隙間を通り抜けることができず掻き落とされ、一
方、トナー４は、静電的に強（付着している電荷量の比
較的多いトナーのみが弾性ブレード８の摺擦力に抗して
擦り抜け、付着力の弱いトナーは掻き落とされるという
作用による。

本発明では、弾性ブレード８のトナー担持ローラ６との
当接部りにおいては、トナー担持ローラ６のマグネット
ローラ１２の磁極Ｎ、およびＮ４が反撥磁界を形成して
いるので、キャリア３はトナー担持ローラ６の表面から
離れる方向ののう反発力Ｆを受け、ローラ６の表面から
離脱し易い状態にある。これによって当接部りにおいて
は、キャリア３は容易にトナー担持ローラ６から剥離さ
れ、現像剤９の流れｂに合流することが可能となる。更
には当接１部りにおいてキャリア３が現像剤９の流れＣ
に沿って弾性ブレード８を押し上げる力を軽減でき、ト
ナー担持ローラｌと弾性ブレード８との隙間へのキャリ
ア３の詰まりが発生するのを防止して、トナー担持ロー
ラ６上に均一なトナー４の塗布を得ることが実現可能と
なる。

このようにして、弾性ブレード８の当接部りを通過後の
トナー担持ローラ６の表面上には、適量のトナー４が塗
布されたトナー４の薄層が形成される。ここで適量とは
、現像画像に十分な濃度が得られ、画像カブリもなく、
周囲へのトナー４の飛散も生じない範囲のトナー塗布量
を言い、本発明者等の実験によれば、スチレン／アクリ
ル樹脂を主成分とするトナーを用いた場合、適量のトナ
ー塗布量は０．５〜１．２ｍｇ／ｃｍ”　、好ましくは
０．７〜１．Ｏｍｇ／ｃｍ”である。

弾性ブレード８の設定方法については、弾性ブレード８
先端部の角部における稜辺でトナー担持ローラ６に圧接
させる形式、弾性ブレード８先端部における腹部で同様
に圧接させる形式がある。

前者の形式の場合は、第４図に示したように、トナー担
持ローラ６に対して弾性ブレード８を立てすぎると、塗
布されたトナー４を全て剥ぎ取ることになる。後者の形
式の場合は、第５図に示したように１弾性ブレード８の
先端部がトナー担持ローラ６から浮き上がりすぎると、
その浮いた領域１１にキャリア３が詰まって塗布ムラ生
じ易くなる。従って、弾性ブレード８の先端部、つまり
先端およびその近傍を、トナー担持ローラ６に当接する
ように、付勢させる必要がある。

第６図は、弾性ブレード８の侵入量を説明する説明図で
ある。

第６図において、点線はトナー担持ローラ６が存在しな
いと仮定したときの弾性ブレード８の先端部の位置を示
し、実線はトナー担持ローラ６が存在している場合の実
際の弾性ブレード８の位置を示している。

弾性ローラ８のトナー担持ローラ６への侵入量ε（トナ
ー担持ローラ６が存在しないと仮定した場合の弾性ブレ
ード８とトナー担持ローラ６との交点Ｐと、弾性ブレー
ド８の先端部のトナー担持ローラ６側の角部Ｒとの間の
長さ）は、弾性ブレード８の先端部（先端およびその近
傍）をトナー担持ローラ６に当接するように付勢するた
めには、０．５〜２．０ｍｍが好ましい。

弾性ブレード８の材質については、キャリア３の規制を
行えると共に、トナー４と接触した際に摩擦により所望
の極性の電荷をトナー４に付与できるものが好ましい、
トナーの材質にも依るが、例えばポリスチレンを主成分
とするトナーな正に帯電させるためには、エチレンプロ
ピレン、フッ素ゴム、天然ゴム、ポリクロロブタジェン
、Ｎ、Ｂ、Ｒ，等が有効である。一方、負に帯電させる
ためには、シリコーンゴム、ポリウレタン、スチレンブ
タジェンゴム等が有効である。

なお、上記で説明したゴムの硬度としては、ＪＩＳＡの
硬度で５０〜７０′″であることが好ましい、ＪＩＳＡ
で７０”を超えると、ゴムの腰が強く、当接部りでの圧
が高くなりすぎて、トナー担持ローラ６上に形成される
トナー４の薄層が過度に薄くなり、十分な画像の濃度が
得られないこととなる。逆にＪＩＳＡで５０”未満では
、ゴム自身の腰が弱く、当接部りおける圧力を十分に得
ることが難しくなる。

本実施例に用いるキャリア３としては、従来公知の強磁
性体や常磁性体の粒子が使用可能であり、例えば鉄、ク
ロム、ニッケル、コバルトなどの金属粒子、四三酸化鉄
、γ酸化第二鉄、二酸化クロム、酸化マンガン、フェラ
イトなどの金属酸化物、マンガン、銅系合金などの合金
、更に上記磁性粒子を樹脂材料に分散した樹脂キャリア
、上記磁性粒子に樹脂材料を被覆したコートキャリアな
どを用いることができる。またトナー担持ローラ６表面
にキャリア３は塗布されないので、導電性キャリア、絶
縁性キャリアを問わず使用が可能である。

キャリア３とトナー４の粒径については、上述の弾性ブ
レード８によりキャリア３を確実に規制するため、トナ
ー４の粒径は１〜２０μｍであり、キャリア３の粒径は
４０〜２００μｍの範囲であることが好ましい、キャリ
ア３の粒径が４０μｍ未満では、弾性ブレード８による
キャリア３の規制が困難となり、逆に２００ｕｍを越え
ると、トナー担持ローラ６上でのトナー４の保持能力の
低下が著しくなる。

また、現像剤担持ローラｌ、トナー担持ローラ６の表面
は鏡面とするよりも、微小な凹凸を加えることがトナー
４を均一に塗布する点から好ましく、更に電荷付与能力
を制御するために、表面に樹脂またはカーボン等の導電
性粒子を分散させた樹脂を塗布しても良い。

以上の実施例では、トナー担持ローラ６内マグネツトロ
ーラ１２の、ローラ６への弾性ブレード８の当接部りよ
りも上流側、下流側に設けた磁極ＮＩ、Ｎ４の強さを、
共に４００ガウスとしたが、例えば磁極Ｎ、を４００ガ
ウス、磁極Ｎ４を２００ガウスというように、上流側に
位置する磁極Ｎ１の方を大きく設定することもできる。

このようにすると、第７図に示したように、磁極Ｎ、と
現像剤担持体ｌ内マグネットローラ２に設けた磁極Ｓ、
とが形成する磁界の強さが、磁極Ｎ４と磁極Ｓｌとが形
成する磁界の強さよりも大きいために、現像剤担持ロー
ラｌとトナー担持ローラ６との対向部Ｑにおける現像剤
９の循環流は、全体として磁極Ｎ、と磁極ｓｌとで形成
される磁界の領域Ｚで行なわれることとなり、このため
に現像剤９の流れをより一層スムーズにすることができ
る。

第８図は、本発明の現像装置の他の実施例を示す概略構
成図である。

本実施例の現像装置では、現像剤担持ローラ１とトナー
担持ローラ６との対向部Ｑに直流電界またはこれを重畳
した交流電界を形成するために、これらローラ１，６間
に交流電源１４および直流電源１５を直列に介挿したこ
とが特徴である０本実施例の現像装置のその他の構成は
第１図に示した現像装置と基本的に同じで、第８図にお
いて第１図に付したのと同一の符号は同一の部材を示す
。

本実施例での一例を示せば、現像剤９のトナー４として
負に帯電するトナーを用いた場合、５００Ｖ（７）直流
電圧ニ１６００　Ｈｚ　、　　１０００　Ｖｐ−ｐの交
流電圧を重畳した電圧を、トナー担持ローラ６に印加し
て、現像剤担持ローラｌとトナー担持ローラ６との対向
部Ｑに交流電界を形成する。

これによれば、現像剤担持ローラｌとトナー担持ローラ
６との対向部Ｑに交流電界を形成するので、現像剤担持
ローラ１上の現像剤９からのトナー担持ローラ６へのト
ナー４の転移を、充分に行なわせることができる。また
印加する電圧の大きさを調整することによって、転移す
るトナー量をコントロールすることもでき、更に逆電界
を形成すれば、トナー担持ロール６上のトナー４を剥離
することも可能となる。

以上では、現像剤担持ローラ１、トナー担持ローラ６の
対向部Ｑに、直流電界を重畳した交流電界を形成させた
が、トナー担持ローラ６に直流電圧のみを印加して、ロ
ーラｌ、６の対向部Ｑに直流電界を形成することでもよ
い、これによっても上述したのと同様な効果が得られる
。

１豆皮匁１ 以上説明したように、本発明では、トナーとキャリアを
有する二成分現像剤を担持して搬送する、磁界発生手段
を内蔵した現像剤担持体と、前記現像剤担持体に対向し
て配置された、前記現像剤担持体上に担持された現像剤
と接触して、前記現像剤中のトナーを受け取り、担持、
搬送するトナー担持体と、前記現像剤担持体とトナー担
持体との対向部に右ける前記トナー担持体の回転方向下
流側に当接して設けられた、前記現像剤担持体上に担持
された現像剤の前記対向部への通過量を規制する現像剤
規制部材とを備えた現像装置において、前記トナー担持
体内に、前記現像剤規制部材の当接部に反撥磁界を形成
する磁界発生手段を内蔵させたので、トナー濃度の制御
機構を必要としない簡単な構成で、二成分現像剤のキャ
リアに対するトナー濃度の広い範囲に亘り、塗布された
トナーの薄層を安定して得て、カブリやトナーの飛散が
なく、前の回の現像の履歴を残さない高濃度、高品質の
画像を容易に得ることができ、装置の安価、小型化も可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の現像装置の一実施例を示す概略構成
図である。 第２図は、第１図の現像装置における現像剤担持ローラ
とトナー担持ローラとの対向部の状態を示す説明図であ
る。 第３図は、第１図の現像装置におけるトナー担持ローラ
に当接する弾性ブレードの当接部を示す模式図である。 第４図および第５図は、それぞれ第３図の弾性ブレード
の当接態様を示す説明図である。 第６図は、第３図の弾性ブレードのトナー担持ローラへ
の侵入量を示す説明図である。 第７図は、第１図の現像装置のトナー担持ローラ内マグ
ネットローラに設けられた上流側の磁極の強さを下流側
の磁極よりも大としたときの、第２図と同様な対向部の
状態を示す説明図である。 第８図は、本発明の現像装置の他の実施例を示す概略構
成図である。 １　； ２、　１ ３　： ４　： ５　： ６　： 現像剤担持ローラ ２：マグネットローラ キャリア トナー ドクターブレード トナー担持ローラ ８：弾性ブレード ９：二成分現像剤 １４．１５：電源

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）トナーとキャリアを有する二成分現像剤を担持して
   搬送する、磁界発生手段を内蔵した現像剤担持体と、前
   記現像剤担持体に対向して配置された、前記現像剤担持
   体上に担持された現像剤と接触して、前記現像剤中のト
   ナーを受け取り、担持、搬送するトナー担持体と、前記
   現像剤担持体とトナー担持体との対向部における前記ト
   ナー担持体の回転方向下流側に当接して設けられた、前
   記現像剤担持体上に担持された現像剤の前記対向部への
   通過量を規制する現像剤規制部材とを備えた現像装置に
   おいて、前記トナー担持体内に、前記現像剤規制部材の
   当接部に反撥磁界を形成する磁界発生手段を内蔵させた
   ことを特徴とする現像装置。 ２）前記現像剤規制部材が弾性ブレードからなり、且つ
   前記弾性ブレードが前記トナー担持体の回転方向と逆方
   向に対向して配設される請求項１記載の現像装置。 ３）前記現像剤担持体とトナー担持体との間に、直流電
   界またはこれを重畳した交流電界が形成される請求項１
   または２記載の現像装置。