JPH07120116B2

JPH07120116B2 - 現像装置

Info

Publication number: JPH07120116B2
Application number: JP61062445A
Authority: JP
Inventors: 正勝藤原; 豊紙谷; 透山村
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1986-03-19
Filing date: 1986-03-19
Publication date: 1995-12-20
Anticipated expiration: 2010-12-20
Also published as: JPS62218978A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は正規現像および反転現像が可能な現像装置に関
するものである。

（ロ）従来の技術従来、正規現像および反転現像を行なうには、通常の感
光体ドラム、例えばマイナス帯電型の感光体ドラムが使
用される場合、正規現像時にはプラス帯電トナーが貯留
されている現像装置を動作させ、また反転現像時にはマ
イナス帯電トナーが貯留されている現像装置を動作させ
る必要があった。従って、現像モードを変える毎に現像
装置をプリンタ本体に対して着脱するか、若しくは予め
２種類の現像装置がプリンタ本体内に備えられており、
それ等を択一的に切換えて動作させていた。

そこで、プラスおよびマイナスのいずれの極性にも帯電
し光感度を有する感光体ドラム（例えばアモルファスシ
リコン感光体ドラム）を使用し、マイナス帯電トナーを
利用する場合にあっては、正規現像時は前記感光体ドラ
ムをプラス帯電させ、反転現像時はマイナス帯電させる
現像法が提案されているが（特開昭58-107562号公報参
照）、両極性に帯電し得る感光体ドラムは高価となる。

（ハ）発明が解決しようとする問題点前述のように従来の技術では、プリンタ等の本体に対し
て現像装置を着脱させたり、２種類の現像装置を用意し
なければならず、操作性が悪いか若しくは大型化すると
いう欠点を有している。

また、両極性に帯電し得る感光体ドラムは製造が困難
で、高価になるという問題点を有している。

（ニ）問題点を解決するための手段本発明は、両極性に帯電可能な磁性のトナーを貯留する
ためのトナー貯留部と、このトナー貯留部内に設けられ
前記トナーによって磁気ブラシを形成するためのトナー
供給ローラと、前記トナー供給ローラにプラスの直流バ
イアスを印加するためのプラスバイアス手段と、前記ト
ナー供給ローラにマイナスの直流バイアスを印加するた
めのマイナスバイアス手段と、前記プラスバイアス手段
とマイナスバイアス手段を択一的に切換えるスイッチ手
段と、前記トナー供給ローラから、選択された直流バイ
アスの極性に応じた極性の帯電トナーの供給を受け、か
つ感光体と転接する導電性材料からなる現像ローラと、
この現像ローラに交流バイアスを印加するための交流バ
イアス手段とが具備されている現像装置である。

（ホ）作用本発明では、両極性に帯電し得るトナーを使用し、トナ
ー供給ローラへの直流バイアス手段を切換えることによ
って、プラスに帯電されたトナー又はマイナスに帯電さ
れたトナーのいずれかを択一的に現像ローラに付着させ
る。従って、感光体への帯電極性が一定であっても、正
規現像時には一方の極性に帯電されたトナーが前記感光
体に付着し、また反転現像時には他方の極性に帯電され
たトナーが前記感光体に付着することになる。

（ヘ）実施例第１図はこの発明の一実施例の要部を示す図解図であ
る。現像装置10は、たとえばポリビニルカルバゾルのよ
うな光導電層が形成された感光体ドラム12の近傍に開口
部が配置されるトナー貯留部としての現像剤室14を含
む。この現像剤室14内には、トナーホッパ15および感光
体ドラム12とほぼ等しい幅を有し、たとえばアルミニウ
ムのような非磁性体材料、すなわち磁束を通過させるこ
とができる材料によって形成されたトナー供給ローラと
してのスリーブ16が回転可能（駆動機構は図示せず）に
設けられる。このスリーブ16には、バイアス切換スイッ
チ18の一方の端子が接続される。このバイアス切換スイ
ッチ18の一方の切換端子には、プラスの直流電源30の一
方の端子が接続され、この直流電源30の他方の端子は接
地される。また、前記バイアス切換スイッチ18の他方の
切換端子には、マイナスの直流電源31の一方の端子が接
続され、この直流電源31の他方の端子は接地される。

従って、プラスの直流電源30から、スリーブ16に対して
電圧Ｖ₁たとえば＋1000Vの直流バイアスが前記バイアス
切換スイッチ18を介して印加され、また、マイナスの直
流電源31からは電圧Ｖ₂たとえば−1000Vの直流バイアス
が前述と同様にバイアス切換スイッチ18を介して印加さ
れる。

スリーブ16の内部には、円筒形に集成された磁石20が設
けられる。磁石20は、磁気吸引力によってスリーブ16上
に帯電トナー34の磁気ブラシを形成するためのものであ
る。スリーブ16の上部には、形成した磁気ブラシの高さ
を調整するためのドクタブレード22が設けられ、このド
クターブレード22は現像剤室14の一部に固着される。こ
の実施例では、後述する理由により、ドクタブレード22
とスリーブ16の間隙ａは、たとえば0.3mmに設定され
る。

現像剤室14のスリーブ16が配置された近傍には、磁性を
有した１成分現像剤であるトナー34が溜められる。この
トナー34はその抵抗率が10¹³Ω・cm以上の絶縁性磁性材
料で形成される。

スリーブ16の左側すなわち下流側には、感光体ドラム12
と接触して回転する現像ローラ24が設けられる。この現
像ローラ24の表面には、たとえばゴムなどのような弾力
性を有した弾性体層26が設けられる。弾性体層26の厚さ
はたとえば0.2〜0.8mmに設定される。現像ローラ24に弾
性体層26を設けているのは、現像ローラ24が感光体ドラ
ム12と接触して回転しても感光体ドラム12の表面に傷を
つけないようにするためである。

現像ローラ24には、さらに交流電源28の一方の端子が接
続され、この交流電源28の他方の端子は接地される。交
流電源28の交流電圧Ｖ₃は、周波数たとえば1.6kHzでそ
のピーク値がたとえばVp−p 1000Vに設定される。

現像ローラ24の下方には、現像ローラ24と接触して回転
し、感光体ドラム12の表面へ吸着されずに残ったトナー
を掻き落とすための剥離ローラ32が設けられる。

動作において、トナー34は、それら相互間の摩擦やスリ
ーブ16あるいはドクターブレード22との接触により、そ
れぞれプラスまたはマイナスに帯電される。その目的
で、この実施例では、抵抗率が10¹³Ω・cm以上で両極性
に帯電し得る絶縁性材料によってトナー34を形成してい
る。このようにして、帯電されたトナー34が、磁石20の
磁気吸引力によってスリーブ16上へ集められ、磁気ブラ
シとして形成される。この磁気ブラシは、回転するスリ
ーブ16によって転送され、途中でドクターブレード22で
高さが整えられる。

ドクターブレード22で高さが整えられた磁気ブラシは、
スリーブ16の回転によってさらに転送され、導電性の現
像ローラ24の弾性体層26に接触する。磁気ブラシの先端
部が弾性体層26に接触すると、現像ローラ24上にトナー
34が供給される。いま、第１図に示すように、マイナス
の直流電源31がスリーブ16に電気的に接続されている
と、スリーブ16には前述のように直流バイアスＶ₂＝−1
000Vが印加され、また、現像ローラ24には交流バイアス
が印加されているので、磁気ブラシからは、マイナスに
帯電されたトナー34nのみが、現像ローラ24に供給され
る（第２図参照）。また、プラスの直流電源30がスリー
ブ16に電気的に接続されると、スリーブ16には直流バイ
アスＶ₁＝＋1000Vが印加され、プラスに帯電されたトナ
ー34Pのみが、現像ローラ24に供給される（第２図参
照）。

従って、現像ローラ24へ印加される交流バイアスよりも
高いバイアスがスリーブ16に印加されると、現像ローラ
にはプラスに帯電されたトナー34Pのみが転移するの
で、感光体ドラム12がマイナス帯電であれば正規現像が
実行される。また、前記交流バイアスよりも低いバイア
スがスリーブ16に印加されると、マイナスに帯電された
トナー34nのみが転移し、反転現像が実行される。

なお、本実施例におけるトナー34は、スチレン樹脂にマ
グネタイト（鉄又はニッケル）が混入されているもので
あって、スチレン樹脂はプラスに、またマグネタイトは
マイナスに帯電される。ただし、このスチレン樹脂とマ
グネタイトの帯電電荷量は不均衡の状態にあり、各トナ
ー34粒子は見かけ上はプラス若しくはマイナスのいずれ
か一方に帯電されることになる。

ところで、一方の極性（例えばプラス）に帯電されたト
ナー34Pのみが消費された場合には、他方の極性（この
場合はマイナス）に帯電されたトナー34nのみが残留し
そうであるが、実際には、最初マイナスに帯電されて貯
留しつつあるトナー34nも、かくはんされているうちに
プラスに帯電されるので、プラスに帯電されるトナー34
Pとマイナスに帯電されるトナー34nの量は、常時略一定
の割合で存在することになる。

現像ローラ24に供給された帯電トナー（34P又は34n）
は、現像ローラ24の回転に応じて、感光体ドラム12の静
電潜像面へ運ばれる。静電潜像面が現像ローラ24と接触
すると、弾性体層26上のトナー34は静電潜像面へ吸着さ
れ現像が行われる。

上述のように、現像ローラ24には、一方の極性（例えば
マイナス：これは前述のように正規現像が反転現像かあ
るいは潜像電位の極性などによって任意に選択でき
る。）の帯電トナー34のみが供給される。したがって、
ドクタブレード22の作用と相俟って、そのトナー層の厚
みは非常に薄くなり、たとえば30μｍ〜100μｍ程度と
なる。また、現像ローラ24に印加されている交流バイア
スによって、トナー34の均整化が行われ、そのためトナ
ー層は一層均一な薄層として形成される。したがって、
過剰トナーによる“かぶり”は殆ど生じることがない。

次に、発明者等の実験結果に基づいて、スリーブ16とド
クタブレード22との間隙ａと、スリーブ16と現像ローラ
24との間隙ｂとの関係について説明する。

第３図は、実験結果に基づいて、横軸に間隙比b/a、縦
軸に現像ローラ24上のトナーの厚みをそれぞれ示すグラ
フである。この結果から明らかなように、間隙比b/aが
0.8以下になると、両ローラ16および24の間の電界が強
くなってトナー層が厚くなり、良好な現像が行えない。
すなわち、トナー層が厚くなると弾性体層26によってト
ナー34が感光体ドラム12に過剰に押しつけられることに
なる。そうすると、静電潜像面にいわゆるトナー溜りに
よる“かぶり”が生じ、良好な現像が行えない。

逆に間隙比b/aが1.3以上になると、トナー溜りの心配は
なくなるが、間隙ｂが大きくなるため、両ローラ16およ
び24間の電界が弱くなってスリーブ16から現像ローラ24
へのトナー34の供給が少なくなる。そうすると、現像濃
度が低くなって良好な現像が行えなくなる。

以上の実験結果から、間隙ａとｂの関係は0.8a≦ｂ≦1.
3aに設定すれば良好な現像を行えることがわかった。

次に、第４図を参照して、スリーブ16および現像ローラ
24に印加する電圧すなわち直流バイアス電圧Ｖ₁（又は
Ｖ₂）、交流バイアス電圧の平均値Ｖ₀と周速度比Ｎおよ
び間隙ｂに対する“かぶり”の関係について説明する。

第４図は、発明者等の実験結果を示し、横軸に｜V₁-V₀
｜・N/bを、縦軸に“かぶり”の度合を示すグラフであ
る。ただし、Ｎはスリーブ16と現像ローラ24の周速度比
を示す。この結果から明らかなように、｜V₁-V₀｜・N/b
がＡ点以下になると、白地部分の“かぶり”が増加す
る。｜V₁-V₀｜・N/bがＡ点以下になる理由の１つには、
スリーブ16および現像ローラ24に印加されている電圧差
の絶対値｜V₁-V₀｜が小さくなることが挙げられる。電
圧差の絶対値｜V₁-V₀｜が小さくなると、現像ローラ24
上の電界が弱くなってトナーの極性を選択する作用が低
下し、感光体ドラム12の静電潜像と同じ極性に帯電され
たトナーが紛れ込んで供給されることが考えられる。こ
の静電潜像と同じ極性に帯電させたトナーには、静電潜
像との間に吸引力は生じないが吸引力を生じているトナ
ーに混じって静電潜像面へ付着される。このため、過剰
なトナーが供給されていわゆる“かぶり”が生じるもの
と考えられる。

一方、絶対値｜V₁-V₀｜・N/bがＢ点以上になると、再び
“かぶり”は増加する。この原因は現像ローラ24上のト
ナー層が厚くなりすぎることによって生じるものと考え
られる。すなわち、現像ローラ24上のトナー層が厚くな
ると、現像ローラ24の回転によってトナーどうしが摩擦
帯電をし、静電潜像面と同じ極性に帯電されたトナーが
わずかに発生し、上述のように供給されて“かぶり”が
増加するものと考えられる。

以上の結果から、現像の適正領域はＡ点とＢ点の間に限
定され、Ａ≦｜V₁-V₀｜・N/b≦Ｂの関係を満足させる必
要がある。しかし、周速度比Ｎが大きくなって電圧差の
絶対値｜V₁-V₀｜が小さくなると、電界が弱くなって
“かぶり”が増加するので、Vp−ｐ≦|V₀｜≦|V₁｜の関
係をも満足しなければならない。ただし、Vp−ｐは、交
流電源28のピーク値である。このようにして、“かぶ
り”のない良好な画面を得るためには、必要に応じて、
｜V₁-V₀｜・Ｎおよびｂなどを適当に選択すればよい。

なお、実施例では、現像ローラ24と感光体ドラム12との
周速比は1.0〜1.5に、またトナー供給ローラ16と現像ロ
ーラ24との周速比Ｎは1.2〜2.0に設定した。

（ト）発明の効果本発明では、両極性に帯電可能な磁性トナーを使用し、
トナー供給ローラに印加する直流バイアスを切換えるだ
けで、正規現像と反転現像を、必要に応じて選択するこ
とができる。

従って、２種類の現像装置を必要とせず、また両極性に
帯電し得る感光体も不要であって、安価で高性能の現像
装置を実現し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す図解図である。第２図は第１図実施例のスリーブおよび現像ローラに印
加する電圧を説明するための図である。第３図は間隙比b/aに対する現像ローラ上のトナーの厚
みを示すグラフである。第４図は｜V₁-V₀｜・N/bに対する静電潜像の“かぶり”
の度合を示すグラフである。 12……感光体ドラム、14……現像剤室（トナー貯溜
部）、16……スリーブ（トナー供給ローラ）、18……バ
イアス切換スイッチ、24……現像ローラ、28……交流電
源、30・31……直流電源、34……トナー。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】両極性に帯電可能な磁性のトナーを貯留す
るためのトナー貯留部と、このトナー貯留部内に設けら
れ前記トナーによって磁気ブラシを形成するためのトナ
ー供給ローラと、前記トナー供給ローラにプラスの直流
バイアスを印加するためのプラスバイアス手段と、前記
トナー供給ローラにマイナスの直流バイアスを印加する
ためのマイナスバイアス手段と、前記プラスバイアス手
段とマイナスバイアス手段とを択一的に切換えるスイッ
チ手段と、前記トナー供給ローラから、選択された直流
バイアスの極性に応じた極性の帯電トナーの供給を受
け、かつ感光体と転接する導電性材料からなる現像ロー
ラと、この現像ローラに交流バイアスを印加するための
交流バイアス手段とが具備されている現像装置。