JPH0448232B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電子写真複写プロセス等で使用される
乾式現像装置に関する。

従来の技術 既に、実用化されている乾式現像方法として、
磁性トナーのみからなる現像剤を用いる一成分現
像方法がある。しかし、この一成分現像方法は、
トナーに関しては現像時に導電性を、転写時には
絶縁性をという互いに相反する条件を要求される
という点で困難な問題があり、現状では、複写プ
ロセスにあまり負担がかからず、転写特性が良好
な高抵抗を有するトナーを使用し、種々の対策を
講じて現像特性の向上を図つている。

この種の対策の一つとして、既に、本出願人に
よつて、第５図に示す様に、内部に磁気ローラ２
を有すると共に外周面上でトナーと磁性キヤリア
との混合物からなる磁性現像剤を一方向に搬送す
るための現像スリーブ１と、現像剤搬送方向［矢
印ｂ］の現像領域Ａ上流側に設けた穂高規制板３
と、この穂高規制板３の上流側に現像スリーブ１
の外周面に対向する様に設けた前規制板４と、穂
高規制板３と前規制板４との間に現像スリーブ１
の外周面に向かつて開口する様に形成した空室５
と、前規制板４の上流側に設置したトナー補給部
６とを備えた乾式現像装置が提案されている（特
願昭58−183633号参照）。

この乾式現像装置においては、現像スリーブ１
の矢印ｂ方向の回転又は／及び磁気ローラ２の矢
印ａ方向の回転に基づいて、現像スリーブ１の外
周面上で予め供給されている磁性キヤリアにトナ
ーを補給して磁性現像剤を調製し、矢印ｂ方向に
循環搬送し、現像領域Ａにて矢印ｃ方向に回転す
る感光体ドラム９の表面に担持される静電潜像を
現像する。現像後トナー濃度の低下した磁性現像
剤は孔明きスクレーパ８（必ずしも必要ではな
い）を通過し、トナー補給部６にてトナー補給槽
７内に収容されているトナーを補給される。

この乾式現像装置を用いれば、本来一成分現像
系のトナーによる現像であつても、磁性キヤリア
の混入によつてトナーの摩擦帯電の確実化、透磁
率の向上による搬送力増大や、これに起因するト
ナー凝集の防止、現像領域での実質電界、電界強
度の増大等が図られ、現像特性の大巾な向上を期
待できる。特に、前記空室５の存在によつて現像
領域Ａへ搬送される磁性現像剤がいつたん空室５
に滞溜して混合撹拌されることにより、磁性キヤ
リアがトナー補給槽７内に拡散されるのが防止さ
れ、現像領域Ａにおいて常時一定のトナー濃度を
維持できる。

発明が解決しようとする問題点 ところで、以上の乾式現像装置を用いて本発明
者等が種々の実験を行なつた結果、ブロツキング
トナーが空室５内ひいては現像スリーブ１上の磁
性現像剤に供給されてしまうという問題点及び長
時間作動させた際には、磁性キヤリアが現像スリ
ーブ１の外周面上からトナー補給槽７内へ散逸す
る問題点が確認された。この散逸によつて現像ス
リーブ１の外周面上で調製される磁性現像剤のト
ナー濃度が必要以上に上昇し、キヤリアの散逸が
軸方向に不均一な場合には軸方向にトナー濃度の
むらが発生することとなる。

前者の問題点は、トナー補給部６が広く、ブロ
ツキングトナーの供給阻止あるいは粉砕機能を有
しないことに起因する。

また、後者の問題点は、前記装置においてトナ
ー補給部６が周方向に比較的長く設定され、 () X₁で供給されたトナーがX₂に搬送される
までに磁性キヤリアと混合撹拌され、現像スリ
ーブ１の外周面上から若干浮き上つた磁性キヤ
リアが前規制板４の先端で規制されること、 () トナーが供給される場所と方向は矢印Y₁で
示すとおりであり、磁性キヤリアが散逸する場
所と方向は矢印Y₂で示すとおりであり、磁性
キヤリアの散逸を効果的に防止しえないこと、 に起因するものと考えられる。このため、若干量
の磁性キヤリアが徐々にトナー補給槽７内へと散
逸して行くこととなる。

そこで、本発明は前記問題点に鑑み、現像スリ
ーブの外周面上で一方向に搬送される磁性現像剤
中の磁性キヤリアが装置の作動中にトナー補給槽
内に散逸して行くこと及びブロツキングトナーの
供給を確実に防止することを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明に係る乾式現像装置は、本出願人が提案
した前記乾式現像装置を基本とするもので、現像
スリーブの軸方向に延在し、前記空室とトナー補
給槽を導通するトナー供給用スリツトと、トナー
補給槽内に収納されているトナーに、前記スリツ
ト及び空室方向への供給力を付与するトナー供給
力付与手段と、を備えるものである。

作 用 即ち、トナー補給槽と空室は現像スリーブの軸
方向に延在するトナー供給用スリツトでのみ導通
され、トナー補給槽内に収容されているトナー
は、空室内のトナーの減少に応じて前記トナー供
給手段による搬送力にてスリツトを通じて空室内
に供給され、ここで磁性現像剤と混合撹拌されて
現像スリーブの外周面上の磁性キヤリアに対して
トナーが供給されることとなる。

この場合、スリツト部分において、トナーはト
ナー供給手段にてスリツトおよび空室方向への圧
力（供給力）を付与されているため、スリツトか
らトナー補給槽内へと散逸しようとする磁性キヤ
リアを抑え、その散逸が防止される。また、トナ
ー補給槽内のブロツキングトナーはスリツト構成
部材に当接して粉砕されるかスリツトの通過を阻
止され、ブロツキングトナーが空室を介して現像
スリーブの外周面上の磁性キヤリアに対して供給
されることが防止される。

実施例 第１図ないし第４図は本発明に係る乾式現像装
置の一実施例を示し、導電性非磁性材から円筒状
に形成した現像スリーブ１０内に、外周部にＳ，
Ｎ極を順次着磁した磁気ローラ１１を同軸に収納
し、この現像スリーブ１０をトナー補給槽２０の
開口部に感光体ドラム９の表面と近接する様に設
置したもので、磁性現像剤は磁気ローラ１１の矢
印ａ方向の回転又は／及び現像スリーブ１０の矢
印ｂ方向の回転に基づいて、現像スリーブ１０の
外周面上を矢印ｂ方向に搬送される。

穂高規制板２２はトナー補給槽２０の傾斜した
上面部の内面に一体に形成したもので、現像剤搬
送方向の現像領域Ａの上流側に設置されている。
また、トナー補給槽２０は第１仕切り板１２と第
２仕切り板１４とによつて現像部とトナー収容部
２１とに仕切られている。第２仕切り板１４はト
ナー補給槽２０の底部に取付けられ、先端部は現
像スリーブ１０の外周面に近接している。第１仕
切り板１２はトナー補給槽２０の天井部に取付け
られ、下端部は第２仕切り板１４の方向に折り曲
げられ、この折り曲げ片１２ａと第２仕切り板１
４とでトナー供給用スリツト１３が形成されてい
る。スリツト１３は前記磁気ローラ１１の磁界の
及ぶ領域内に現像スリーブ１の軸方向に延在して
いる。

さらに、穂高規制板２２と第１仕切り板１２と
の間には予め磁性キヤリアあるいは磁性キヤリア
とトナーとの混合物が装填されるための空室１５
が現像スリーブ１０の外周面に向つてのみ開口す
る様に形成されている。この空室１５内に位置す
るフイン１６は第１仕切り板１２に多数枚のもの
を現像スリーブ１０の軸方向に傾斜させて取付け
たもので、磁性現像剤を空室１５内で現像スリー
ブ１０の軸方向に撹拌する機能を有する。また、
トナー補給槽２０の下端であつて現像領域Ａの下
方には、磁性を有する現像剤こぼれ防止板１７，
１８が設置されており、現像領域Ａからこぼれ落
ちたトナーは、この現像剤こぼれ防止板１７，１
８によつて磁気的に吸着される。

一方、前記トナー補給槽２０のトナー収容部２
１の底部にはトナー供給羽根２３，トナーエンプ
テイ検出板２５が設置されている。トナー供給羽
根２３は支軸２４を支点として矢印ｄ方向に一定
速度で回転駆動可能であり、この回転にてトナー
を前記スリツト１３側に搬送する。トナーエンプ
テイ検出板２５は支軸２６を支点として回転自在
であり、矢印ｄ方向に回転するトナー供給羽根２
３の当接にていつたん上動し、当接が解除された
後は自重で下動する。この下動時間は収容されて
いるトナー量に応じて変化、即ちトナー量が少な
くなれば抵抗が減少して下動時間が短くなる。そ
こで、この下動時間を適宜スイツチング手段で測
定することによりトナー量を検出し、エンプテイ
になれば外部に表示する様に構成されている。

また、トナー補給槽２０の上部にはトナー補充
用のカートリツジ２８が着脱自在に装着されてい
る。カートリツジ２８内に予め収容されているト
ナーは、カートリツジ蓋２９をトナー補給槽蓋２
７と一体に引き出すことにより、収容部２１内に
補充される。

次に、以上の構成からなる乾式現像装置の作動
について説明する。

まず、最初に空室１５内に磁性キヤリアとトナ
ーとの混合物からなるスタータが装填され、本装
置が予備作動された後に、トナー収容部２１内に
磁性トナーが装填される。この際、空室１５内に
は、前記スタータに換えて磁性キヤリアのみを装
填しても良い。そして、この状態で本装置によつ
て静電潜像の現像が可能となる。

ここで、磁性トナーは磁気ローラ１１の矢印ａ
方向への回転に基づいて現像スリーブ１０の外周
面上を矢印ｂ方向に搬送され、空室１５を通過す
る際に磁性キヤリアと混合撹拌され、トナーと磁
性キヤリアとは各々摩擦帯電される。そして、こ
の混合撹拌の結果、磁性現像剤の各成分であるト
ナーと磁性キヤリアとは、この時点で絶えず一定
の混合比で一体化され、現像領域Ａにおいては磁
性現像剤からなる磁気刷子が確実に形成される。
ここで形成される磁気刷子は感光体ドラム９の表
面を摺擦し、その表面上の静電潜像を現像して顕
像化する。現像に供された後、現像スリーブ１０
の外周面に残留する磁性現像剤は再度空室１５へ
と至り、そこで新たなトナーが供給されて混合撹
拌された後、再度現像に供される。

トナーの供給は次の様にして行われる。

トナー収容部２１内に収容されている磁性トナ
ーはトナー供給羽根２３の矢印ｄ方向への回転に
てスリツト１３側に搬送され、かつ磁気ローラ１
１の矢印ａ方向の回転に基づく脈動作用で第２仕
切り板１４の第１図中右側面に沿つて上昇し、ス
リツト１３を通じて空室１５内に供給される。供
給量は空室１５内においてトナーが減少した分量
に対応する。

なお、現像バイアスとしては、通常の手法に基
づいて直流電圧を現像スリーブ１０に印加する
が、これに交流電圧を重畳させても良く、また、
現像スリーブ１０を接地する様にしても良い。

ところで、本装置を使用した場合には、長時間
の作動によつても磁性キヤリアがトナー収容部２
１内に散逸することはなかつた。これは、磁性キ
ヤリアが散逸する箇所はスリツト１３のみである
が、スリツト１３にはトナーが充填されており、
しかもこのトナーはトナー供給手段としても機能
する磁気ローラ１１の磁界の作用を受け、その矢
印ａ方向への回転にて空室１５方向への圧力（供
給力）を付与され、かつトナー供給羽根２３の矢
印ｄ方向への回転にても空室１５方向への圧力
（供給力）を受けているため、磁性キヤリアの散
逸が抑えられることとなるからである。

そして、本実施例にあつては磁性キヤリアが散
逸する方向は第１図中トナー供給用スリツト１３
位置では下方であり、この部分では磁気ローラ１
１の回転に伴つて磁性現像剤は上方への搬送力を
受けているため、磁性キヤリアがトナー収納部２
１内へ散逸しようとする力はあまり強くないとい
える。

また、トナーは直ちに現像スリーブ１０上の磁
性現像剤に供給されるのではなく、いつたん空室
１５に入つてここで混合撹拌されれるため、トナ
ー粒子が十分に帯電され、現像バイアスの印加が
有効に作用し、トナーのカブリ等を確実に除去で
きる。

さらに、ブロツキングトナーが空室１５に入り
こみ、ひいては現像スリーブ１０の外周面に供給
されることもなくなつた。これは、供給通路が巾
狭のスリツト１３とされており、ブロツキングト
ナーがスリツト構成部材に当接して通過を阻止さ
れるとともに粉砕されるからである。

一方、空室１５内では穂高規制板２２で規制さ
れた磁性キヤリアとトナーとが滞溜して混合撹拌
され、特に前記フイン１６にて現像スリーブ１０
の軸方向にも十分に撹拌される。そして、空室１
５内のトナー濃度が一定であれば、現像領域Ａに
おいて磁気刷子を形成する磁性現像剤のトナー濃
度は一定である。本発明では、トナーは消費され
た量のみがスリツト１３を通じて空室１５内に供
給され、空室１５内のトナー量（トナー濃度）は
略一定である。従つて、体積制御に基づく自動ト
ナー濃度制御が可能である。

ここで、本装置を用いて本発明者等が行なつた
実験データを示す。実験はトナーや磁性キヤリア
の種類や混合比を変えて、あるいは現像ギヤツ
プ、穂高規制ギヤツプ、前規制ギヤツプ等の現像
条件を変えて行なわれ、各々良好な結果を得た。
以下に示すデータはその一例である。

磁性キヤリア： 球形フエライトキヤリア（富士電気化学社
製）平均粒径35μｍ、抵抗1.5×10¹¹Ωcm
（400V／cmの電界下で測定）、飽和磁化
50emu／ｇ。

トナー： スチレンアクリル共重合体（グツドイヤー社
製：PLIORITE AC）100重量部、磁性微粉末
（チタン工業社製：MAGETITE RB−BL）80
重量部、カーボンブラツク（三菱化成社製：
MA＃100）４重量部、荷電制御用染料（オリ
エンント化学社製：NYGROSINE）２重量部
を溶融混合した後に冷却粉砕、分級して得られ
た平均粒径12μｍ、抵抗値10¹⁴Ωcmの磁性トナ
ー。

スタータ： 予め空室１５内に装填される現像剤であり、
前記キヤリア200wt％と前記トナー100wt％を
混合撹拌したもので、トナー濃度は33wt％で
ある。

現像条件 現像スリーブ：直径24.5mm 回転数79rpm 磁気ローラ：極数 ８ 磁束密度750ガウス 回転数 900rpm 現像ギヤツプｄ１：0.45mm 穂高規制ギヤツプｄ２：0.35mm 第２仕切り板ギヤツプｅ：1.5mm スリツト幅ｆ：1.5mm スリツト高さｇ：1.0mm プロセス速度（感光体ドラム周速）：112mm／sec 静電潜像最高電位：＋500V 現像バイアス：直流＋200V 交流 600Hz（350Vrms） トナー供給羽根：回転数 60rpm この実験例では10万枚の複写を行なつたが、磁
性キヤリアがトナー収容部２１内に散逸すること
はなく、複写画像は最後まで良好であり、磁性キ
ヤリア自体の劣化もなかつた。

また、スタータは64ｇを予め空室１５内に装填
したが、この場合現像領域Ａにおけるトナー濃度
は45wt％である。64ｇのスタータを空室１５内
に装填した時点では空室１６の上部に若干の空隙
が残る。現像に先立つて現像装置を予備作動する
と、空室１５内にトナーが供給されて空室１５は
いわば満タン状態になる。この時点から現像が可
能である。そして、スタータの量を変更すること
による現像領域Ａでのトナー濃度の変化は第４図
に示すとおりである。従つて、現像領域Ａにおけ
るトナー濃度は空室１５内に予め装填される磁性
キヤリアの量に応じて調整することが可能であ
る。

第２仕切り板ギヤツプｅに関しては、1.4〜2.5
mmの範囲が適当であり、広すぎると磁気ローラ１
１の磁界の作用が弱まつてトナーの供給不足を来
たし、狭すぎるとトナー供給が不安定となりトナ
ーの濃度ムラが発生する。また、スリツト巾ｆに
関しては、1.4〜2.5mm程度が適当であり、広すぎ
るとトナーの濃度ムラが発生し、狭すぎるとトナ
ーの供給不足を招来する。ただし、以上の数値や
前記トナー濃度は、磁気ローラ１１の磁力、磁性
キヤリアやトナーの種類によつて適宜決定される
もので、一義的に決定されるものではない。

なお、空室１５内に設けたフイン１６は本発明
では必ずしも必要なものではないが、空室１５内
における磁性現像剤の撹拌性を向上させる作用を
奏する。そこで、同様の作用を奏するものとして
空室１５内に磁性材からなる棒状体を軸方向に設
置した構成に置換可能である。この場合、磁性棒
状体は磁気ローラ１１の磁力にて磁化され、その
周辺に撹拌用の磁界を形成することとなる。従つ
て、本実施例の如く磁気ローラ回転タイプの装置
において有効である。

また、現像スリーブ１０による現像剤の搬送力
を上昇させるためには、現像スリーブ１０の外周
面をブラスト処理等により微小凹凸を形成すれば
良い。

一方、第１図に示した乾式現像装置は、磁性ト
ナーのみならず、非磁性トナーと磁性キヤリアと
を使用して静電潜像を現像する際にも使用可能で
ある。この場合、トナーは非磁性であるために、
磁気ローラ１１の回転に基づくトナーの自転作用
によるトナーの供給は期待できず、常にトナーを
供給用スリツト１３に対して圧力を付与する手段
が別途必要となる。この様なトナー供給手段を設
けることにより、トナーの消費で空室１５に空隙
ができるとトナーが空室１５に供給され、トナー
濃度が一定値に保たれる。

発明の効果 以上の説明で明らかな様に、本発明によれば、
現像スリーブの軸方向に延在し、前記空室とトナ
ー補給槽を導通するトナー供給用スリツトと、ト
ナー補給槽内に収納されているトナーに、前記ス
リツト及び空室方向への供給力を付与するトナー
供給力付与手段とを設けたため、前記スリツトに
は常時トナーの供給圧力が作用することとなり、
現像スリーブの外周面上で一方向に搬送されるる
磁性現像剤中の磁性キヤリアが装置の作動中にト
ナー補給槽内に散逸することを確実に防止でき、
また前記スリツトの存在にてブロツキングトナー
の空室への通過が阻止され、粉砕され、その結
果、長期にわたつて良好な画質の複写画像を得る
ことが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明に係る乾式現像装
置の一実施例を示し、第１図は断面図、第２図は
第１図の−断面図、第３図は部分断面図、第
４図はトナー濃度を示すグラフである。第５図は
先行技術として開示する乾式現像装置の断面図で
ある。 ９……感光体ドラム、１０……現像スリーブ、
１１……磁気ローラ、１２……第１仕切り板、１
３……トナー供給用スリツト、１４……第２仕切
り板、１５……空室、２０……トナー補給槽、２
１……トナー収容部、２２……穂高規制板、２３
……トナー供給羽根、Ａ……現像領域。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 現像スリーブの外周面上に磁気吸着されてい
   る磁性キヤリアとトナーとの混合物からなる磁性
   現像剤を用いて静電潜像を現像する形態の乾式現
   像装置であつて、 現像剤搬送方向の現像領域上流側に位置する現
   像スリーブの外周面に向つて開口し、磁性キヤリ
   アとトナーが収納される空室と、 前記空室内へ補給するためのトナーを収納する
   トナー補給槽と、 前記現像スリーブの軸方向に延在し、前記空室
   とトナー補給槽を導通するトナー供給用スリツト
   と、 トナー補給槽内に収納されているトナーに、前
   記スリツト及び空室方向への供給力を付与するト
   ナー供給力付与手段と、 を備えたことを特徴とする乾式現像装置。