JPH06295122A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 現像ロール表面に均一なトナー層を形成し、
履歴現象等による画質欠陥のない良好な画像が得られる
現像装置を提供する。 【構成】 静電潜像保持体５と磁気ロール２とにそれぞ
れ違った部位で対向するように現像ロール１を配置し、
この現像ロール１を、絶縁材料等からなり回転駆動され
る表面スリーブ２２と、この表面スリーブ２２内部に固
定支持され、磁気ロール２との対向部付近に軸線方向に
スリット状の開口２１ａを有する円筒状の内部電極２１
とから構成する。これにより、現像後に表面スリーブ２
２上に残留するトナーが開口２１ａ付近で剥離され、磁
気ロール２によって現像剤攪拌室９へ搬送される。従っ
て、現像ロール１表面には常に新しいトナーが供給さ
れ、濃度の安定した画像が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写機、プリ
ンタ等の画像形成装置において用いられ、感光体上の静
電潜像をトナーの付着により可視化する現像装置に係
り、特に非磁性トナーと磁性キャリアとを混合した二成
分現像剤を用いる現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、感光体上の静電潜像を現像し
て可視像を形成する現像装置は、使用する現像剤の種類
に応じて各種タイプが提案されている。このうち、熱可
塑性樹脂に顔料等を分散したものを粉状とし、電荷制御
剤を外添した非磁性一成分現像剤を用いる現像装置とし
ては、現像剤担持体上にトナー層を形成しトナーを静電
潜像に飛翔させて可視化するものが広く用いられてい
る。このような現像装置では、感光体と現像剤担持体と
が非接触なので、トナー像の乱れが少なく高画質の画像
が得られること、およびカラー電子写真装置において感
光体上に複数色のトナー像を重ねて形成することができ
る可能性がある等の利点を有している。しかし、このよ
うな一成分現像装置はトナーの帯電電荷量が不安定で画
質の長期維持性に問題があったり、トナーの特性の僅か
な変化で現像剤担持体のトナー搬送量が変動するなどの
問題点がある。

【０００３】一方、非磁性トナーと磁性キャリアとから
なる二成分現像剤を用いる二成分現像装置では、磁性キ
ャリアとの摩擦帯電によってトナーの帯電電荷量が安定
し、上記問題点は解消される。しかし、現像剤担持体上
に磁性キャリアが穂状に連なった磁気ブラシを形成し、
現像領域で磁気ブラシを静電潜像に接触させて現像を行
なうため、トナー像が乱され画像の鮮明度が低下する等
の問題点がある。

【０００４】上記のように一成分現像装置と二成分現像
装置とはそれぞれ特徴を有しており、一成分現像剤を用
いる現像装置の利点と二成分現像剤を用いる現像装置の
利点とをうまく組み合わせ、両者の望ましい特徴を有す
る現像装置が提案されている。図３は、この現像装置の
一例を示す概略構成図であり、特開平３−１１３４７４
号公報に開示されたものである。

【０００５】この現像装置１２０は、二成分現像剤を収
容するハウジング１１５内に、静電潜像保持体１０５と
対向し表面に非磁性トナーを付着して搬送する現像ロー
ル１０１と、この現像ロール１０１と近接して配置さ
れ、表面に二成分現像剤を吸着しながら搬送する磁気ロ
ール１０２と、現像剤を攪拌するとともに搬送し、磁気
ロール１０２に現像剤を供給する現像剤攪拌部材１０
６、１０７とを有している。上記静電潜像保持体１０５
は、一様帯電後、像光の照射により表面に帯電電位の差
による静電潜像を形成することができる感光体である。
また、上記磁気ロール１０２は内部に位置を固定して配
置された複数の磁極を有しており、非磁性トナーを伴う
磁性キャリアが穂状に連なった磁気ブラシを表面に形成
することができるものである。

【０００６】このような現像装置において、磁気ロール
１０２上に形成された磁気ブラシは磁気ロール表面の回
転により搬送されて、現像ロール１０１の表面に摺擦さ
れる。磁気ロール１０２と現像ロール１０１との間には
直流電源１１２および直流電源と交流電源とを組み合わ
せたバイアス電源１１３により振動電界が形成されてお
り、磁性キャリアに付着しているトナーは現像ロール１
０１の表面に転移し、トナーの薄層を形成する。一方磁
性キャリアは磁気ロールに磁気的に吸着されたまま残
る。現像ロール上に形成されたトナーの薄層は現像ロー
ル１０１の回転により、静電潜像保持体１０５と近接し
て対向する現像領域へ搬送される。現像領域において
は、現像ロール１０１と静電潜像保持体１０５との間隙
に制御電極１０４が配設され、直流電源１１２および交
流電源１１１から直流重畳交流電圧が印加されており、
これによりトナーはクラウド化し、静電潜像に付着して
現像が行なわれる。

【０００７】このような現像装置は、例えば異なる色の
トナーを収容した複数の現像装置を用いる多色画像形成
装置に使用することができる。特に、帯電・露光・現像
の各工程を複数回繰り返して静電潜像保持体上に複数色
のトナー像を重ねて形成し、一度の転写工程で用紙上に
トナー像を転写する方式の画像形成装置において、前工
程で形成されたトナー像を乱すことなく現像できるとい
う利点がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような現像装置では、現像ロール１０１上のトナーの薄
層が現像に寄与する際に、現像ロール１０１上からトナ
ーが消費される部分とトナーが消費されずにそのまま残
留する部分とがある。このトナーが消費される部分と残
留する部分とは現像ロール１０１の次の回転時において
現像性能に差を生じ、画像の濃度の差となって現れる。
この所謂履歴現象は、現像領域を通過した現像ロール１
０１の表面に再びトナーの薄層を形成する際に、トナー
層を均一にすることが困難なことに起因している。すな
わち、トナーが消費された部分と現像されずにトナーが
そのまま残留している部分とでは、形成されるトナー層
に厚さ又は帯電量の差が生じることになる。

【０００９】この履歴現象を解決するための手段とし
て、現像工程後現像ロール１０１表面に残留するすべて
のトナーを、スクレーパーによって掻き取るという手段
が考えられる。しかし、この手段では、掻き取られたト
ナーを再度二成分現像剤の中に均一に再混合することが
困難であり、無理に実現しようとすれば現像剤攪拌手段
の設置等により、装置の複雑化、大型化を招くという問
題点がある。また、現像ロール１０１表面からトナーを
掻き取るときにトナーが凝集することがあり、トナー凝
集体を発生させて画像欠陥を引き起こすという問題点も
ある。

【００１０】本発明は上記のような問題点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的は、現像ロール表面に均一な
トナー層を形成し、履歴現象等の欠陥のない良好な画像
が得られる現像装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記のような問題点を解
決するために、本発明は、 露光によって表面に静電潜
像が形成される静電潜像保持体と対向して配置され、表
面に非磁性トナーを付着して搬送する現像ロールと、
前記現像ロールと対向して設けられ、磁性キャリアと非
磁性トナーとを含む二成分現像剤を磁気的に吸着して搬
送し、非磁性トナーを前記現像ロールに供給する磁石ロ
ールとを有し、 前記現像ロールと前記静電潜像保持体
とが対向する現像領域に形成される電界内で前記現像ロ
ール上の非磁性トナーを静電潜像保持体に転移させて静
電潜像保持体上の静電潜像を可視化する現像装置におい
て、 前記現像ロールが、 絶縁材料又は半導電性材
料からなり、回転駆動される円筒状の表面スリーブと、
この表面スリーブの内部に固定支持され、前記磁気ロ
ールとの対向部付近に軸線方向のスリット状の開口を有
するほぼ円筒状の内部電極とを備えるものとする。

【００１２】また、上記の現像装置において、 前記内
部電極のスリット状開口部に固定支持された第２の内部
電極と、 該第２の内部電極と前記磁気ロールとの間
に、非磁性トナーを磁気ロール側に引き寄せる方向の電
界を生じさせるための電源装置とを備えるのが望まし
い。

【００１３】上記内部電極の開口が設けられる位置は、
現像ロールと磁気ロールとが対向し、非磁性トナーが現
像ロールに供給される位置よりも、表面スリーブの回転
方向上流側に設定されていることが望ましい。

【００１４】

【作用】上記のような構成の現像装置では、現像ロール
が、回転駆動される円筒状の表面スリーブと、この表面
スリーブの内部に固定支持され、磁気ロールとの対向部
付近に軸線方向のスリット状の開口を有するほぼ円筒状
の内部電極とを備えており、磁気ロールと内部電極との
間に印加されるバイアス電圧によって、磁気ロールから
現像ロールへトナーが供給される。現像ロール上に付着
し、現像領域を通過したトナー層は、表面スリーブの回
転により磁気ロールとの対向部付近に搬送され、前記内
部電極のスリット状の開口が設けられた位置へ到達す
る。この開口が設けられた位置では、磁気ロールから現
像ロールへとトナーを引き付ける電気的な力が作用せ
ず、磁気ロール上に形成された二成分現像剤の磁気ブラ
シがトナー層に摺擦され、容易に現像ロール表面から剥
離される。これにより、現像ロール表面には常に新しい
トナーが均一に供給されることになり、現像工程後の現
像ロール上でトナーが残留した部分とトナーが消費され
た部分とのトナー層に層厚差を生ずることがなくなり、
常に均一なトナー層が形成される。

【００１５】また、上記現像装置において、内部電極の
スリット状開口部に固定支持される第２の内部電極と、
該第２の内部電極と磁石ロールとの間に非磁性トナーを
磁気ロール側に引き寄せる方向の電界を生じさせること
ができる電源装置とを設けることにより、現像ロール表
面に残留するトナーを、磁気ロール上の二成分現像剤に
よる摺擦と磁気ロール側に引き寄せる方向に形成される
電界とによって、より効果的に現像ロール表面から剥離
することが可能となる。これにより、現像ロール表面に
再度トナーを転移する際に均一なトナー層を形成するこ
とができ、濃度の安定した画像を得ることができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図１は請求項１に記載の発明の一実施例である現像
装置を示す概略構成図である。また、図２は、上記図１
に示す現像装置の現像ロール付近の拡大図である。この
現像装置は帯電電位の差による潜像を保持することがで
きる静電潜像保持体５と対向して設けられており、非磁
性トナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤１４を
収容するハウジング１５内に、二成分現像剤を磁気的に
吸着し、磁気ブラシを表面に形成する磁気ロール２と、
この磁気ロール２上に吸着された現像剤量を規制する現
像剤規制部材３と、前記磁気ロール２と前記静電潜像保
持体５とにそれぞれ違った部位で近接するように配置さ
れ、非磁性トナーを付着して回転する円筒状の現像ロー
ル１とを有し、前記現像ロール１と前記静電潜像保持体
５との対向位置には、非磁性トナーの飛翔を制御する制
御電極４が備えられている。また、ハウジング１５内の
前記磁気ロール２と隣接する位置に第１の現像剤攪拌室
９が設けられ、さらにこの第１の現像剤攪拌室９と隔壁
８によって仕切られた第２の現像剤攪拌室１０が設けら
れている。

【００１７】上記第１の現像剤攪拌室９と第２の現像剤
攪拌室１０とは、磁気ロール２の軸線方向における両端
部で連通しており、それぞれに現像剤の攪拌と軸方向へ
の現像剤の搬送を行なう第１のスクリューオーガー６と
第２のスクリューオーガー７とが設けられている。これ
ら２つのスクリューオーガー６、７は互いに逆方向に現
像剤を搬送するように回転方向が設定されており、現像
剤が第１の現像剤攪拌室９と第２の現像剤攪拌室１０と
を循環するようになっている。

【００１８】上記現像ロール１は、回転駆動される円筒
状の表面スリーブ２２と、この表面スリーブ２２の内部
に固定支持され、上記磁気ロール２との対向部付近に軸
線方向のスリット状の開口２１ａを有するほぼ円筒状の
内部電極２１とを備えるものである。上記表面スリーブ
２２は絶縁材料または半導電性材料からなり、表面にト
ナーを付着して搬送することができるものである。ま
た、上記内部電極２１には直流バイアス電源１２が接続
されており、磁気ロール２との間および静電潜像保持体
５との間に電界を生じるようになっている。この内部電
極２１が有する開口部２１ａは磁気ロール２から非磁性
トナーが供給される位置よりも表面スリーブの回転方向
上流側であって現像ロール１の軸線方向におけるほぼ全
長に亘って設けられている。

【００１９】上記表面スリーブ２２としてはフェノール
樹脂からなる円筒体等が用いられ、磁気ロール２との対
向位置で双方の対向面が逆方向に移動するように回転方
向が設定されている。また、現像ロール１と上記静電潜
像保持体５とは２００〜５００μｍの間隙を保持して対
向するように配置されており、表面スリーブの回転方向
と静電潜像保持体５の移動方向とがその対向位置で逆方
向となるように設定されている。なお、上記対向位置で
双方の移動方向が同方向となるように設定してもよい。

【００２０】上記磁気ロール２は、内部に磁石を有する
回転可能な円筒体であり、表面に二成分現像剤を磁気的
に吸着して磁気ブラシを形成するとともに、回転により
二成分現像剤を搬送することができるものである。この
磁気ロール２にはバイアス電源１３から直流重畳交流電
圧（本実施例では交流分ピークツーピーク電圧は５０Ｖ
〜５００Ｖ、直流分電圧は−３５０Ｖ）が印加されてお
り、現像ロール１と近接して対向する位置に振動電界を
生じるようになっている。

【００２１】上記制御電極４は現像ロール１の表面と非
接触となるように５〜３０μｍ程度の間隙を保持して現
像ロール１の軸方向に張架された４本の細いワイヤーか
らなり、この４本のワイヤーは０．５〜１ｍｍ間隔で互
いに平行となるように配列されている。上記制御電極４
と現像ロール１との距離は、現像ロール１表面に形成さ
れたトナー層からトナーが離脱し易いようにトナー層の
厚さとほぼ等しく設定されることが望ましい。

【００２２】上記制御電極４には直流バイアス電源１２
および交流バイアス電源１１から直流重畳交流電圧（本
実施例では、交流分の周波数が５ｋＨｚ、ピークツーピ
ーク電圧が８００Ｖ、直流分電圧は−２００Ｖ）が印加
されており、−２００Ｖの直流電圧が印加された内部電
極２１との間に交番電界を生じる。また、この制御電極
４と静電潜像保持体５との間および内部電極２１と静電
潜像保持体５との間にも電界を生じ、これらの対向部分
が現像領域となっている。なお、静電潜像保持体５、現
像ロールの表面スリーブ２２、磁気ロール２の回転方向
は必ずしも本実施例と同じでなくてもよく、使用される
現像剤、現像剤規制部材３の設置される位置等によって
変えることができる。

【００２３】このような現像装置において、非磁性トナ
ーと磁性キャリアとは第１の現像剤攪拌室６と第２の現
像剤攪拌室７とにおいて搬送されるとともに均一となる
ように攪拌される。これにより現像剤中の非磁性トナー
の分布が一定に維持されるとともに非磁性トナーと磁性
キャリアとの間の摩擦帯電により非磁性トナーに充分な
電荷が付与される。攪拌された現像剤１４が第１のスク
リューオーガー６によって磁気ロール２に供給され、磁
気ロール２は現像剤を磁気的に吸着して現像剤の磁気ブ
ラシを形成し、回転により現像ロール１との対向位置ま
で搬送する。現像ロール１と磁気ロール２との間には直
流重畳交流電圧が印加されており、電荷を有するトナー
はクーロン力によって現像ロール１へ転移し、現像ロー
ルの表面スリーブ２２上にトナーの薄層を形成する。一
方、磁性キャリアは磁気ロール２に磁気的に吸着された
まま転移せずに残る。

【００２４】表面スリーブ２２上のトナー層は、表面ス
リーブ２２の回転とともに現像領域に搬送されて上記制
御電極４との近接位置に達し、制御電極４に印加された
直流重畳交流電圧によりトナークラウドを発生する。ク
ラウド化されたトナーは電界内で飛翔し、静電潜像保持
体５上の静電潜像に付着して現像が行なわれる。このと
き、表面スリーブ２２の表面には、現像によってトナー
が消費された部分とトナーが消費されずにそのまま残留
している部分とが生じる。表面スリーブ２２の表面に残
留しているトナーは表面スリーブ２２の回転により磁気
ロール２との対向部付近の内部電極２１の開口２１ａが
設けられた位置へ搬送される。この開口２１ａが設けら
れた位置では、磁石ロール２との間に電界が形成されて
おらず、非磁性トナーを表面スリーブ２２に引き付ける
電気的な力が作用しない。したがって、磁気ロール２上
の磁気ブラシが摺擦されることによって容易に表面スリ
ーブ２２から剥離される。剥離された非磁性トナーは磁
気ブラシ中の磁性キャリアに吸着され、磁気ロール２の
回転により第１の現像剤攪拌室９へ搬送される。

【００２５】これにより、表面スリーブ２２上の表面に
残留している非磁性トナーは除去され、さらに表面スリ
ーブ２２が回転して内部電極２１と磁石ロール２との間
に振動電界が形成されている領域では非磁性トナーが磁
気ロールから表面スリーブ２２上に供給される。したが
って、表面スリーブ２２は前の現像工程における残留ト
ナーが除去されており、その表面には常に新しい非磁性
トナーが供給され、層厚差のない均一なトナー層が形成
される。このため履歴現象による濃度差の発生が解消さ
れ、次の現像工程で良好な画像が得られる。

【００２６】図３は、本発明の他の実施例である現像装
置を示す概略構成図であり、現像ロール付近の拡大図で
ある。この現像装置は、上記図１または図２に示す実施
例で用いられる現像ロール１に代えて、上記現像ロール
１と同形状の表面スリーブ５２と内部電極５１とを有す
るとともに、この内部電極５１のスリット状の開口部に
固定支持された第２の内部電極５３を備える現像ロール
３１を、上記図１に示す現像ロール１と同位置に配置し
たものである。また、上記第２の内部電極５３には直流
電源４４が接続され、前記第２の内部電極５３と磁気ロ
ール３２との間に非磁性トナーを磁気ロール側に引き寄
せる方向の電界を生じさせるように、電圧が印加されて
いる。本実施例では、磁気ロール３２にバイアス電源４
３から直流重畳交流電圧（本実施例では交流分ピークツ
ーピーク電圧は５０Ｖ〜５００Ｖ、直流分電圧は−３５
０Ｖ）が印加され、第２の内部電極３３には、−４００
Ｖの直流電圧が印加される。なお、本実施例の現像装置
の他の構成は、上記図１又は図２に示す実施例と同じで
ある。

【００２７】このような現像装置では、現像領域で現像
に寄与せず、そのまま表面スリーブ５２上に残留してい
るトナーが表面スリーブ５２の回転によって第２の内部
電極５３が設けられた位置へ搬送されたとき、第２の内
部電極５３と磁気ロール３２との間に形成される電界に
よってトナーが磁気ロール３２側に引き寄せられる。さ
らにこのトナーは磁気ロール３２表面の磁気ブラシによ
って摺擦されることにより表面スリーブ５２から剥離さ
れる。このため残留トナーをより効果的に表面スリーブ
５２から除去することができ、履歴現象を解消すること
ができる。

【００２８】

【発明の効果】以上、説明したように本発明の現像装置
では、現像領域通過後に現像ロール表面に残留する非磁
性トナーが、内部電極の開口付近すなわち電気的な力が
作用しない領域で磁気ロール上の磁気ブラシに摺擦され
るので、新たな非磁性トナーの供給前に残留トナーを現
像ロール表面から除去することができる。そのため現像
ロール表面に再度トナーを供給する際には均一な厚さの
トナー層が形成され、履歴現象による画像の濃度差の発
生を解消することができる。また、上記開口に第２の内
部電極を設置して該第２の内部電極と磁石ロールとの間
にトナーを磁気ロール側に引き寄せる方向の電界を生じ
させることにより、より効果的に現像ロール表面の残留
トナーを除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である現像装置を示す概略構
成図である。

【図２】上記図１に示す現像装置の現像ロール付近の拡
大図である。

【図３】本発明の他の実施例である現像装置の現像ロー
ル付近を示す拡大図である。

【図４】従来の現像装置を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１，３１ 現像ロール ２，３２ 磁気ロール ３，３３ 現像剤規制部材 ４，３４ 制御電極 ５ 静電潜像保持体 ６ 第１のスクリューオーガー ７ 第２のスクリューオーガー ８ 隔壁 ９ 第１の現像剤攪拌室 １０ 第２の現像剤攪拌室 １１，４１ 交流バイアス電源 １２，４２ 直流バイアス電源 １３，４３ バイアス電源 ２１，５１ 内部電極 ２２，５２ 表面スリーブ ４４ 直流電源 ５３ 第二の内部電極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 露光によって表面に静電潜像が形成さ
   れる静電潜像保持体と対向して配置され、表面に非磁性
   トナーを付着して搬送する現像ロールと、 前記現像ロールと対向して設けられ、磁性キャリアと非
   磁性トナーとを含む二成分現像剤を磁気的に吸着して搬
   送し、非磁性トナーを前記現像ロールに供給する磁石ロ
   ールとを有し、 前記現像ロールと前記静電潜像保持体とが対向する現像
   領域に形成される電界内で前記現像ロール上の非磁性ト
   ナーを静電潜像保持体に転移させて静電潜像保持体上の
   静電潜像を可視化する現像装置において、 前記現像ロールが、 絶縁材料又は半導電性材料からなり、回転駆動される円
   筒状の表面スリーブと、 この表面スリーブの内部に固定支持され、前記磁気ロー
   ルとの対向部付近に軸線方向のスリット状の開口を有す
   るほぼ円筒状の内部電極とを備えることを特徴とする現
   像装置。
2. 【請求項２】 前記請求項１に記載の現像装置におい
   て、 前記内部電極のスリット状開口部に固定支持された第２
   の内部電極と、 該第２の内部電極と前記磁気ロールとの間に、非磁性ト
   ナーを磁気ロール側に引き寄せる方向の電界を生じさせ
   るための電源装置とを有することを特徴とする現像装
   置。