JPH0511601A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】少量の現像剤の使用により安定な画像が得られ
る簡素化された現像装置を提供することを目的とする。 【構成】トナーとキャリアとからなる現像剤を担持し、
静電潜像を有する像担持体に供給して静電潜像を現像す
る現像剤担持体、この現像剤担持体に所定の極性に帯電
した所定量のトナーを供給するトナー担持体、前記現像
剤担持体に第１のバイアス電圧を印加する手段、及び前
記トナー担持体に第２のバイアス電圧を印加する手段を
具備することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複写機、プリンタ、ファ
クシミリ等の電子写真装置や静電記録装置に使用される
現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、感光体上に形成された静電潜
像を可視像化する現像装置として二成分現像装置が用い
られている。

【０００３】この種の現像装置においては、粒径が１０
μm 前後の画像形成剤であるトナーと、粒径が１００μ
m 前後の磁性粒子からなるキャリアとを一定比で混合し
た二成分現像剤が用いられ、マグネットを内蔵した現像
スリーブの表面にこの二成分現像剤を磁気ブラシ状に保
持し、この磁気ブラシで感光体の表面を摺擦することに
より静電潜像がトナーで現像される。この現像工程にお
いて、トナーの帯電はキャリアとの摩擦帯電によって行
なわれ、トナーは静電引力によってキャリアに保持され
る。この現像装置においては、現像剤供給ローラ及び現
像剤担持ローラの回動に伴い現像剤が感光体へ順次搬送
される。

【０００４】このような二成分現像装置は、適度なエッ
ジ効果による忠実な文字再現と、均一で高濃度のベタ画
像が得られるという画質上の利点と、高速性に優れてい
るという利点とを有する。しかし、この二成分現像装置
においては、画像を均質に維持するために、静電潜像に
供給する現像剤のキャリアとトナーの混合比、すなわち
トナー濃度を一定範囲に維持する必要がある。そのた
め、従来の二成分現像装置には、現像スリーブ上への現
像剤の供給、及び現像済みの現像スリーブ上からの現像
剤の除去回収という現像剤の循環系が設けられ、さら
に、この循環系中に、現像スリーブから回収した現像剤
のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段、現像剤に
トナーを高精度に落下補給するトナー補給手段、現像剤
を攪拌する攪拌手段が設けられている。

【０００５】従って、このように現像剤の循環系を必要
とする従来の二成分現像装置は、装置が複雑、高価であ
り、かつ多量の現像剤を要するという欠点を有する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を
解決するためになされたもので、少量の現像剤の使用に
より安定な画像が得られる簡素化された現像装置を提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の現像装置は、ト
ナーとキャリアとからなる現像剤を担持し、静電潜像を
有する像担持体に供給して静電潜像を現像する現像剤担
持体、この現像剤担持体に所定の極性に帯電した所定量
のトナーを供給するトナー担持体、前記現像剤担持体に
第１のバイアス電圧を印加する手段、及び前記トナー担
持体に第２のバイアス電圧を印加する手段を具備するこ
とを特徴とする。

【０００８】第１のバイアス電圧と第２のバイアス電圧
との差は、５０〜４００Ｖであるのが好ましい。

【０００９】

【作用】本発明の現像装置においては、現像剤担持体上
の現像剤は、現像剤担持体の回動に伴って現像剤担持体
上で循環及び搬送されており、現像剤担持体のうち現像
部ではトナ−の消費が、供給部ではトナ−の供給が行わ
れる。即ち、供給部では既に所定の極性に帯電したトナ
−がトナ−担持体上に準備されており、現像によってト
ナ−が消費された現像剤、即ちキャリアに対しトナ−が
補給される。トナ−の補給状態、即ちトナ−濃度は、現
像剤担持体に印加されている第１のバイアス電圧とトナ
ー担持体に印加されている第２のバイアス電圧との電圧
差によって制御される。従って、本発明の現像装置はト
ナー濃度検知手段が不要である。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。

【００１１】図１は、本発明にかかる現像装置の概略断
面図を示す。現像装置１は、像担持体である感光体ドラ
ム１００の側部に所定の間隔をおいて配置されており、
感光体ドラム１００の表面に帯電、露光により形成され
た静電潜像に対してトナーを供給し、これを可視像化す
るものである。

【００１２】現像装置１は、ケーシング９内に収納され
ており、現像剤担持体である現像スリーブ２と、この現
像スリーブ２に一定の間隔をおいて設けられたトナー供
給ローラ３とが配置されている。トナー供給ローラ３の
側方にはトナー収容槽１０が形成されている。

【００１３】現像スリーブ２は、導電性非磁性材、例え
ばアルミニウムからなる円筒体で、表面にはブラスト処
理にて微小凹凸が形成されており、時計回りに回転駆動
される感光体ドラム１００と現像ギャップをもって対向
し、反時計回りに回転駆動される。この現像スリーブ２
には、現像バイアス電源Ｂ₁ より所定の現像バイアス電
圧が印加される。現像スリーブ２の内部には、軸方向に
磁極を延設した複数の磁石、Ｎ₁ 、Ｎ₂ 、Ｓ₁ 、Ｓ
₂ が、外周部でＳ極、Ｎ極が交互に位置するように配置
されている。

【００１４】トナー供給ローラ３はアルミニウムなどの
導電性非磁性材で形成され、表面にはブラスト処理にて
微小凹凸が形成されている。トナー供給ローラ３は、現
像スリーブ２に対し所定の供給ギャップをもって配置さ
れ、現像スリーブ２と同様に反時計方向に回転駆動され
る。このトナー供給ローラ３には、供給バイアス電源Ｂ
₂ より供給バイアス電圧が印加される。トナー供給ロー
ラ３には、反時計方向に回転駆動されているトナー回収
ローラ６がトナー供給ローラ３と所定のニップ幅で接触
して配置されている。トナー回収ローラ６は、例えば発
泡ウレタン等の弾性材から形成されている。

【００１５】現像バイアス電圧と供給バイアス電圧との
差は、５０〜４００Ｖである。

【００１６】トナー供給ローラ３の背面側上方には、ト
ナー層形成ブレード４が、一端はホルダー５に固定さ
れ、他端はトナー供給ローラ３に軽圧接触している。ト
ナー層形成ブレード４はステンレス、リン青銅等の弾性
金属板から構成されている。また、トナー供給ローラ３
の下方には、ケーシング９に取付けられたトナー漏れ防
止のためのプラスチックフィルムからなるリカバリーブ
レード７が圧接されている。

【００１７】トナー収容槽１０内には、トナー供給ロー
ラ３、トナー層形成ブレード４、リカバリーブレード
７、ケーシング９、カバー１１等が配置されており、更
に、このトナー収容槽１０内には、攪拌羽根８が時計回
りに回転駆動されている。

【００１８】次に、以上の構成からなる現像装置の動作
について説明する。

【００１９】現像スリーブ２上周辺には、予め一定のト
ナー濃度で混合されたトナーと磁性粒子であるキャリア
とからなる現像剤すなわちスタータがほぼ均一に担持さ
れている。この場合、トナーはキャリアとの摩擦帯電に
よる静電力によりキャリアに付着し、キャリアは磁気力
により現像スリーブ２に付着する。なお、トナー収容槽
１０内にはトナーＴが貯えられている。

【００２０】この状態で図示しないプリントスイッチが
オンされると、感光体ドラム１００の回転に伴って、現
像スリーブ２、トナー供給ローラ３、トナー回収ローラ
６、攪拌羽根８がそれぞれ矢印の方向に回転する。

【００２１】以上のように現像装置１が動作すると、先
ず、トナー供給ローラ３、トナー回収ローラ６、攪拌羽
根８の回転、及びトナーＴ自身の流動作用により、トナ
ー供給ローラ３とトナー層形成ブレード４とで形成され
る隙間にトナーＴが取り込まれ、トナー供給ローラ３の
回転に伴ってトナー層形成ブレード４によって余分なト
ナーＴが除去されつつ、トナーＴは現像スリーブとの対
向部であるトナー供給領域に至る。この場合、トナーＴ
は、トナー供給ローラ３とトナー層形成ブレード４との
接触によって所定の極性に帯電され、トナー供給ローラ
上に、静電力によって保持される帯電されたトナーＴの
薄層が形成されている。

【００２２】同時に一方、現像スリーブ２の周辺上の現
像剤Ｄは、複数の磁石Ｎ₁ 、Ｎ₂ 、Ｓ₁ 、Ｓ₂ により磁
気ブラシを形成しつつ、現像スリーブ２の回転に基づい
て矢印の方向に搬送される。形成された磁気ブラシは、
現像領域において感光体ドラム１００の表面を摺擦し、
その表面上の静電潜像を現像して可視像化する。

【００２３】現像領域を通過してトナーＴを消費した現
像剤Ｄは、引き続き現像スリーブ２の回転に基づいて矢
印の方向に搬送され、トナー供給ローラとの対向部であ
るトナー供給領域に至ると、トナー供給ローラ３から現
像スリーブ２上の現像剤Ｄに所定の極性に帯電したトナ
ーＴの供給が行なわれる。

【００２４】以下、前記トナー供給領域におけるトナー
供給動作について説明する。

【００２５】トナー供給領域において、現像スリーブ２
上の現像剤Ｄは、磁石Ｎ₂ から半径方向に形成されてい
る磁界に沿って磁気ブラシを形成しており、供給ギャッ
プを介して設けられたトナー供給ローラ３上の所定の極
性に帯電したトナー層を摺擦する。前述したように、現
像スリーブ２には現像状態を適正化するための現像バイ
アス電圧が印加され、トナー供給ローラ３には、所定の
帯電極性のトナーがトナー供給ローラ３から現像スリー
ブ２上の現像剤に移動する静電力を受けるために供給バ
イアスが印加されていて、トナーを消費した現像剤への
トナーの供給が行なわれる。

【００２６】即ち、トナー供給領域においては、トナー
供給ローラ３によって現像スリーブ２上の現像剤Ｄ量を
規制しつつ、現像スリーブ２とトナー供給ローラ３とに
印加されているバイアス電圧差と消費後の現像スリーブ
２上の現像剤Ｄのトナー濃度に基づいて現像スリーブ２
上の現像剤Ｄへのトナー供給が行なわれる。従って、現
像領域で全くトナーが消費されなかった現像剤には、ト
ナー供給は行なわれず、トナーの消費量に応じて補給量
が制御される。

【００２７】トナー供給領域を通過した現像剤Ｄは、現
像スリーブ２の回転にともなって再び現像領域に搬送さ
れ、次の現像に供され、トナー供給領域を通過しトナー
供給ローラ３上に残存したトナーはリカバリーブレード
７を通り、回収ローラ６によってトナー供給ローラ３か
ら回収されトナー収容槽１０に至る。そして、トナー供
給ローラ３には前述した手段によって新たな所定の極性
に帯電したトナー層が形成される。

【００２８】次に、図１に示すように構成された現像装
置１を、下記に示す条件の下で動作させ、性能確認を行
なった。

【００２９】実験条件 ａ．記録装置条件 装置…レーザプリンター、Ａ３用紙対応、反転現像（露
光部を現像） プロセススピード…１２０mm／sec （感光体ドラム周速） 感光体ドラム…有機光導電体（ＯＰＣ） マイナス帯電 非画像部位電位（未露光部）…５８０Ｖ 画像部電位（露光部）…７０Ｖ ｂ．現像スリーブ 外径…３０mmφ 材質…Ａｌ 表面粗さ…１５μm Ｒｚ 周速…２４０mm／sec 現像バイアス電圧…Ｖ₁ ＝−４００Ｖ 磁石の強さ Ｎ₁ （現像極） １０００ガウス Ｎ₂ （供給極） １０００ガウス Ｓ₁ ，Ｓ₂ （搬送極） ６００ガウス ｃ．トナー供給ローラ 外径…２０mmφ 材質…Ａｌ 表面粗さ…３μm Ｒｚ 周速…１２０mm／sec 供給バイアス電圧…Ｖ₂ ＝−６１０Ｖもしくは可変 ｄ．ギャップ 現像ギャップ ０．７mm 供給ギャップ ０．６mm ｅ．トナー層形成ブレード 材質…ステンレス 厚さ…０．１５mm 先端長さ（圧接ニップのセンターと先端間）…２mm 圧接力…４ｇ／cm ｆ．トナー回収ローラ 外径…１２mmφ 材質…発泡ウレタン 周速…６０mm／sec ｇ．スタータ（現像剤） 現像剤量…２００ｇ キャリア材質…フェライト キャリア径…７０〜９０μm トナー濃度…５wt％ ｈ．トナー 帯電極性…マイナス 粒径…１０〜１２μm 色…黒 種類…非磁性、絶縁性 先ず、トナー供給ローラ３上に層形成されたトナーの量
を調べたところ、０．９２mg／cm² であった。また、層
形成されたトナーの帯電量を調べたところ−１２μc/ｇ
であった。

【００３０】現像スリーブ２とトナー供給ローラ３との
電位差に対する現像スリーブ２上の現像剤Ｄのトナー濃
度を、現像バイアス電圧を−４００Ｖに固定して調べ
た。その結果を図２に示す。図２から、スタータのトナ
ー濃度に関係なく、現像スリーブ２とトナー供給ローラ
３との電位差によって現像剤Ｄのトナー濃度が決まる事
が確認できた。

【００３１】次に、トナー濃度の追従性と回復性につい
て調べた。図３は、スタータのトナー濃度を５wt％、供
給バイアス電圧を−６２０Ｖに設定して、前半２００枚
を１００％の印字率で、後半２００枚を３０％の印字率
で印字した場合のトナー濃度の変化を示すクラフであ
る。同図より、１００％印字率で２００枚印字した後の
トナー濃度の低下がたかだか０．５wt％程度であること
と、その状態から３０％の印字率で印字してもすみやか
にトナー濃度が回復することから、本発明の現像装置
は、優れたトナー濃度の追従性と回復性がある事が確認
できた。

【００３２】図４は、スタータのトナー濃度を５wt％、
供給バイアス電圧を−６２０Ｖに設定して、２万枚印字
のライフテストを行なった場合の画像濃度とトナー濃度
の変化を示すグラフである。同図より、２万枚のライフ
を行なっても画像濃度とトナー濃度はほとんど変化せ
ず、本発明の現像装置は優れたライフを有する事が確認
できた。

【００３３】ところで、本発明は上記実施例に限定され
るものではなく、発明の要旨を脱しない範囲で、種々の
態様が可能である。例えば、図５に示すように、トナー
層形成ブレード４の先端方向がトナー供給ローラ３の回
転方向と同方向に設けても良い。また、図６に示すよう
に、トナー供給ローラ３の回転を現像スリーブ２と反対
方向に回転させてもよい。更に、トナー供給ローラの構
成として、図７に示すように金属ローラ３１の表面にト
ナーの帯電を促進させる表面層３２を設けたもの、図８
に示すように、芯金３３にゴムあるいは発泡体を設けた
弾性ローラにしたもの、更にまた、図９に示すように、
図８に示す弾性ローラの表面にトナーの帯電を促進させ
る表面層３２を設けたものでもよい。

【００３４】また、トナー供給ローラ３上にトナー層を
形成する手段として、図１０に示すように弾性ブレード
４０に規制部材４１を設けて行なってもよいし、図１１
に示すように弾性ローラを用いた場合には、Ｒ形状の押
当て部材４２を圧接してもよい。また、図１２に示すよ
うに一端がホルダー５１に固定ゴム板４３を圧接しても
よい。

【００３５】一方、前述した実施例では、現像スリーブ
２およびトナー供給ローラ３には直流のバイアス電圧を
印加したが、例えば、図１３に示すように、トナー供給
ローラ３に直流のバイアス電圧Ｖ₂ と交流のバイアス電
圧Ｖ_Adを重畳したバイアス電圧を印加してもいいし、図
１３に示すように現像スリーブ２に直流のバイアス電圧
Ｖ₁ と交流のバイアス電圧Ｖ_Acを重畳したバイアス電圧
を印加してもいい。

【００３６】また、前述した実施例では反転現像の場合
について説明したが、アナログＰＰＣ等で行なわれてい
る正規現像の場合に適用してもバイアス電圧を変更する
だけで全く同様に行なうことができる。

【００３７】尚、本発明に適用されるトナーおよび現像
剤は前述の実施例で限定されるものではなく、通常広く
実用されている、いかなるものでも適用可能である。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
トナー濃度検知手段及び現像剤攪拌手段が不要なシンプ
ルな二成分現像装置が実現できるとともに、印字率の高
い画像の連続印字を行なっても、トナー濃度の変動が少
なく、安定な画像が常に得られ、また、小量の現像剤の
使用で済む現像装置を得ることが可能である。。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る現像装置の概略断面
図。

【図２】トナー供給特性を示すグラフ。

【図３】トナー濃度の追従性と回復性を示すグラフ。

【図４】ライフテストの結果を示すグラフ。

【図５】本発明の他の実施例に係る現像装置の概略図。

【図６】本発明の他の実施例に係る現像装置の概略図。

【図７】本発明の他の実施例に係るトナー供給ローラの
概略図。

【図８】本発明の他の実施例に係るトナー供給ローラの
概略図。

【図９】本発明の他の実施例に係るトナー供給ローラの
概略図。

【図１０】本発明の他の実施例に係るトナー供給ローラ
の概略図。

【図１１】本発明の他の実施例に係るトナー供給ローラ
の概略図。

【図１２】本発明の他の実施例に係るトナー供給ローラ
の概略図。

【図１３】本発明の他の実施例に係るトナー供給ローラ
へのバイアス電圧の印加を示す図。

【図１４】本発明の他の実施例に係るトナー供給ローラ
へのバイアス電圧の印加を示す図。

【符号の説明】

２…現像スリーブ（現像剤担持体）、３…トナー供給ロ
ーラ（トナー担持体）、６…トナー回収ローラ、７…リ
カバリーブレード、８…攪拌羽根、９…ケーシング、１
０…トナー収容槽、１１…カバ−、Ｔ…トナー、Ｄ…現
像剤、Ｂ₁ …現像バイアス電源、Ｂ₂ …供給バイアス電
源、１００…感光体ドラム（像担持体）。

フロントページの続き (72)発明者 笠井 利博 神奈川県川崎市幸区柳町70番地 株式会社 東芝柳町工場内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 トナーとキャリアとからなる現像剤を担
   持し、静電潜像を有する像担持体に供給して静電潜像を
   現像する現像剤担持体、この現像剤担持体に所定の極性
   に帯電した所定量のトナーを供給するトナー担持体、前
   記現像剤担持体に第１のバイアス電圧を印加する手段、
   及び前記トナー担持体に第２のバイアス電圧を印加する
   手段を具備する現像装置。