JPH0743554B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は画像担体表面に形成した静電荷像を，磁性キャ
リアと磁性トナーとを含む現像剤を使用して顕像化する
現像装置に関するものである。

〔従来の技術〕

画像担体表面に形成した静電荷像を現像する場合には，
一般に磁気ブラシ法が使用されている。而して磁気ブラ
シ現像に使用される現像剤としては，磁性キャリアと非
磁性トナーとを混合した二成分系現像剤が多い。一方現
像剤として樹脂と磁性粉を主成分とするトナーからなる
一成分系現像剤を使用する方法もある。

前者の二成分系現像剤を使用する場合の現像装置におい
ては，独立したトナーホッパー部と，現像剤を収容する
現像剤槽部とからなり，現像剤槽内の現像剤中のトナー
濃度を検出して，トナーホッパー部に設けたトナー補給
ロールを駆動させて，不足分のトナーを補給する構成と
してある。しかしながら，この構成の装置においては，
構造が複雑であると共に，トナーの補給が間欠的であ
り，トナー補給のタイミングの遅れがあるため，信頼性
が低いという問題点がある。また装置全体の価格が高
く，かつ補給したトナーと現像剤槽内に存在する磁性キ
ャリアとの混合が充分に行われないという欠点もある。

一方後者の一成分系現像剤を使用する場合においては，
トナーに所定極性の電荷を与えるためのキャリア粒子を
使用しないので，トナーの帯電が不安定となり，画質が
低下する。またトナーはスリーブ等のトナー搬送部材と
の接触により電荷を持つため，帯電量の制御が困難であ
り，限界があるという問題点がある。これらの問題点を
解決する手段として，例えば特開昭59-162563号，同59-
182464号および同59-216149号公報に記載のような磁性
キャリアと磁性トナーとを混合した現像剤が提案されて
おり，前記従来の二成分系現像剤および一成分系現像剤
の両者の長所を併有するものとされている。

第３図は上記磁性キャリアと磁性トナーとを混合してな
る現像剤を使用する現像装置の一例を示す要部断面図で
ある。同図において,1は担持体であり，表面に静電荷像
（図示せず）を担持して矢印方向に回転する。次に２は
現像剤槽であり，上方にトナーカートリッジ３を装着可
能に形成すると共に，下端部に現像ロール４を設ける。
現像ロール４は前記担持体１と対向して設けると共に，
非磁性材料からなる中空円筒状のスリーブ５内に，軸方
向に延びる複数個の磁極を有する磁石ロール６を同軸的
にかつ相対回転自在に設ける。第３図においては，スリ
ーブ５を固定し，磁石ロール６を反時計方向に回転する
ように形成した例を示す。７はドクターブレードであ
り，現像剤槽２に設けると共に，その先端部を現像ロー
ル４の表面に臨ませ，かつ出入自在に形成する。次に現
像ロール４と対向させてトナー回収ロール８を設ける。
トナー回収ロール８はアルミニウムおよびその合金ある
いはステンレス鋼等の金属などの導電性材料により横断
面円形に形成し，現像剤槽２内の現像ロール４の近傍に
回転自在に設けると共に，トナー回収ロール８の表面に
は，スクレーパー９を接線状に，かつ摺接自在に設け
る。以上の構成により，現像ロール４を駆動すると，磁
性トナーと磁性キャリアとからなる現像剤10は現像ロー
ル４の表面に吸着されて移動し，担持体１の表面に担持
する静電荷像を現像し，余剰の現像剤10aは再び現像剤
槽２内に帰還する。この場合に，トナー濃度センサー
（図示省略）によって測定されたトナー濃度が大であれ
ば，電気信号により制御手段を介してトナー回収ロール
８のバイアス電圧を上昇させ，トナー回収ロール８によ
り現像ロール４の表面に吸着されて移動する現像剤10中
の磁性トナーを静電的に吸収除去し，トナー濃度を最適
範囲に制御するのである。

上記従来の現像装置においては，現像剤槽２内に比較的
多量の現像剤10を収容した状態で現像ロール４を駆動す
るため，現像ロール４と現像剤10との接触面積が大であ
ると共に，現像ロール４が現像剤10中に埋没した状態で
あるため，回転トルクが大であるという問題点がある。
また現像剤10中の磁性トナー濃度の調整においても，現
像剤槽２内に供給すべき磁性キャリアの量を多量に必要
とすると共に，調整が極めて煩雑であり，時間を要する
という問題点がある。

上記問題点を解決するために，本出願人は改良した現像
装置についてすでに出願している（特願昭63-99004
号）。第２図は上記改良された現像装置の実施例を示す
要部断面図であり，同一部分は前記第３図と同一の参照
符号で示す。第２図において11は支持板であり，非磁性
材料によって平板状若しくは樋状に形成すると共に，現
像ロール４の下方に間隙ｄを介して設ける。この間隙ｄ
は磁性粉体が磁石ロール６の磁気吸引力によって，磁石
ロール６に向かって吸引される磁気吸引領域（鎖線Ａの
内側）内に設定する。支持板11の一方の端部に形成した
縁部11aにはドクターブレード７を装着すると共に，縁
部11aと現像ロール４の軸線を含む垂直面4a近傍との間
に磁性キャリア収容域11bを形成する。次に支持板11の
他の端部すなわち自由端11dを，現像ロール４の軸線を
含む垂直面4aからＬの距離まで伸長させて形成し，現像
ロール４の軸線を含む垂直面近傍と支持板11の自由端11
dとの間に磁性キャリア供給域11cを形成する。前記距離
Ｌは磁性粉体が磁石ロール６の回転磁界により自転して
外側に移動する自転領域（鎖線Ｂの内側）内に支持板11
の先端部が位置するように定める。次に12は供給パドル
であり，両端部に半径方向（厚さ方向）に着磁した棒状
の永久磁石13を設けると共に，現像剤槽２内において反
時計方向に回転自在に形成する。なお供給パドル12の両
端部に設けた永久磁石13の軌跡は，前記支持板11の自由
端11d近傍に設ける。

上記の構成により，次に作用について記述する。まず現
像剤槽２内にトナーカートリッジ３を介して磁性トナー
2aを供給する。次に磁性キャリア収容域11bに磁性キャ
リアを供給し，磁石ロール６を反時計方向に回転させる
と，磁性キャリア収容域11bにある磁性キャリアは，支
持板11上を矢印にて示すように右方向に移動して磁性キ
ャリア供給域11cに滞留する。このようにして滞留した
磁性キャリアは，磁石ロール６の磁気吸引力によって，
矢印にて示すようにスリーブ５の表面に吸着され，スリ
ーブ５の時計方向への回転および磁石ロール６の反時計
方向への回転により，自転しながら時計方向に搬送され
る。供給パドル12を反時計方向に回転させると，永久磁
石13によって吸着された磁性トナー2aは，支持板11の自
由端11dに至って前記磁石ロール６の磁気吸引力の作用
により，スリーブ５の表面に吸着される。スリーブ５の
表面には前記のように磁性キャリアが吸着され，かつ磁
石ロール６の回転により自転しながら時計方向に搬送さ
れているから，磁性トナー2aと磁性キャリアとは各々自
転により均一に混合されて磁気ブラシを形成するのであ
る。この磁気ブラシの形態は，磁性トナー2aが磁石ロー
ル６の磁気吸引力の影響も受けるため，磁性トナー2aが
磁性キャリア粒子間の接触部近傍に集中して付着したよ
うな形態を呈する。ここでスリーブ５上に余剰の磁性ト
ナー2aが供給された場合には，一時的にはスリーブ５上
に保持されたとしても，スリーブ５上に吸着されている
磁性キャリアの量に応じて磁性キャリアによって保持さ
れ得る磁性トナー2aの量が定まるので，上記余剰の磁性
トナー2aは磁石ロール６の回転磁界により直ちに磁気ブ
ラシから離脱して現像剤槽２内に返戻される。従ってス
リーブ５上に吸着された現像剤中の磁性トナー濃度は常
に一定の値に維持されるため，良好な現像を行うことが
できる。

次に支持板11上に形成される磁性キャリア収容域11bを
形成する間隙ｄは，現像ロール４を構成する磁石ロール
６の磁気吸引力が作用する範囲内および限界近傍に設定
するのであるが，磁石ロール６の直径，スリーブ５上の
表面磁束密度，磁性キャリアおよび磁性トナーの特性等
によって異なる。そして磁性キャリア供給域11cを形成
する距離Ｌは，前記間隙ｄの値に基づいて定まる現像剤
移動距離から求められる。

例えばスリーブ５の外径31mm,磁石ロールの外径29.3mm,
磁極数16極，スリーブ５上の表面磁束密度600Gの場合に
おいては，間隙ｄ＝7mmの場合，距離Ｌは４〜13mmの範
囲となり，特にＬ＝11mmとするのが好ましい。この場合
に使用した磁性キャリアは日立金属製KBN-100（粒径74
〜149μｍ），磁性トナーは平均粒径12μm,D.C.4000V/c
mの電場における体積抵抗10¹⁵Ω・cm,ブローオフ帯電量
10μc/g,マグネタイト含有量60重量％のものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のような改良発明により，現像ロール４を構成する
スリーブ５上にまず磁性キャリアのみを所定量吸着さ
せ，次いで磁性トナー2aを少量宛スリーブ５上に供給す
るから，より精度の高い磁性トナー濃度の制御若しくは
調整を行うことができるのである。しかしながら現像装
置によっては磁性トナー2aが若干供給過多になる傾向の
ものがあり，所謂尾引き現象が発生する場合がある。一
方近年においてはトナー濃度を従来のものより低くし，
例えば35±５重量％（磁性キャリアの粒径が74〜105μ
ｍの場合）で使用した方が磁気ブラシの穂立の状態が良
好である（殆どの磁性トナーが磁性キャリアに付着し，
磁性キャリアと共に搬送される）ことが明らかになって
きた。なお最適トナー濃度は，磁性キャリアの粒径・抵
抗のほかトナーの特性によっても変わるので，これらを
考慮して定めることが望ましい。

本発明は上記の改良発明における若干の要改良点を解決
し，比較的少量の磁性キャリアの使用により，容易かつ
迅速に磁性トナー濃度の制御若しくは調整を行い得る更
に高性能化した現像装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために，本発明においては，静電荷
像の担持体と対向して，非磁性材料により中空円筒状に
形成したスリーブ内に軸方向に延びる複数個の磁極を有
する磁石ロールを相対回転自在に設けてなる現像ロール
を設け，この現像ロールを介して磁性キャリアと磁性ト
ナーとからなる現像剤を前記担持体に供給して前記静電
荷像を現像するように構成した現像装置において，現像
ロールの下方に間隙を介して支持板を設け，この支持板
の前記担持体側の端縁部にドクターブレードを設けると
共に，この支持板の前記担持体とは反対側の自由端の位
置を現像ロールの磁気的吸引力が作用する範囲の外側の
自転領域内に設け，現像ロールの軸線を含む垂直面近傍
の支持板上に現像ロール表面と間隙を介して第１の規制
部材を突設し，この第１の規制部材と前記支持板の前記
自由端との間に磁性キャリア収納域を形成すると共に，
前記支持板の前記自由端と前記現像ロールの表面との間
に間隙を介して磁性トナー供給量を規制する第２の規制
部材を設け，磁性トナーを前記現像ロールの表面に供給
可能に構成する，という技術的手段を採用した。

なお上記構成に加えて，支持板の上流の移動軌跡近傍に
磁性トナー量を規制する第３の規制部材を設けてもよ
い。

〔作用〕

上記の構成により，現像ロールを構成するスリーブ上に
まず磁性キャリアのみを所定量吸着させ，次いで磁性ト
ナーを少量宛スリーブ上に供給することができると共
に，規制部材により磁性キャリア収容域を有効範囲内に
設定し，かつ磁性トナーの供給量を所定範囲内に規制す
ることができ，極めて精度の高い磁性トナー濃度の制御
ができるのである。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例を示す要部断面図であり，同一
部分は前記第２図および第３図と同一の参照符号で示
す。第１図において,14は第１の規制部材であり，横断
面を略Ｌ字形に形成すると共に，支持板11上に現像ロー
ル４の表面と間隙δ₁を介して突設する。なお第１の規
制部材14の設置位置は，現像ロール４の軸線を含む垂直
面近傍に設けるのが好ましい。11eは磁性キャリア収容
域であり，支持板11の自由端11dと第１の規制部材14と
の間の支持板11上に形成される。次に15は第２の規制部
材であり，横断面を円弧状に形成すると共に，現像ロー
ル４の外方に配設し，その下端部を支持板11の自由端11
dと間隙δ₂を介して設ける。16は供給口であり，支持板
11の自由端11dと第２の規制部材15とによって溝状に形
成される。17は第３の規制部材であり，平板状に形成
し，供給パドル12の端部に設けた永久磁石13と間隙δ₃
を介して設ける。

上記の構成により，次に作用について記述する。現像ロ
ール４および供給パドル12の作動により，前記第２図を
参照して説明したように，磁性キャリア収容域11eに磁
性トナー（図示せず）を逐次供給できる。この場合まず
供給パドル12を構成する永久磁石13の外方に磁性トナー
が吸着されるが，第３の規制部材17の下方を通過する際
に，磁性トナーの層厚がδ₃（例えば2.0mm）に規制さ
れ，余剰の磁性トナーは現像剤槽２内に落下するから，
予め設定された所定量の磁性トナーのみを現像ロール４
の外方に供給することができる。次に上記磁性トナーは
支持板11上に形成される磁性キャリア収容域11eに供給
されるのであるが，この場合において供給口16は支持板
11の自由端11dと第２の規制部材15とによって間隙δ
₂（例えば3.0mm）に設定されているため，前記永久磁石
13上に吸着された磁性トナーの層厚が移動中に部分的に
大となったとしても，磁性キャリア収容域11e内には所
定の厚さδ₂で供給される。従って磁性キャリア収容域1
1e内において自転により均一に混合されつつある現像剤
の混合作用への障害を排除すると共に，磁性トナー濃度
の大幅な変動を防止し得るのである。一方磁性キャリア
収容域11eの左端は，第１の規制部材14によって区画さ
れ，現像ロール４を構成する磁石ロール６の回転に伴う
磁性キャリアおよび磁性トナーの自転，混合および吸引
力の作用を最適状態に保持できるのである。更に上記第
１の規制部材14と現像ロール４の表面とは間隙δ₁（例
えば2.0mm）に設定してあるから，必要以上の量の現像
剤が搬送される弊害を防止すると共に，磁性キャリア収
容域11eにおける磁性キャリアと磁性トナーとの混合作
用が均一に行われるのを確保する。

このようにして現像剤槽２内の磁性トナーは，第２の規
制部材15および第３の規制部材17によってある程度の量
に調整されてから現像ロール４上に供給されるので，現
像ロール４上に保持された現像剤のトナー濃度を適正な
値に保つことができる。したがって尾引きのない良質の
画像を得ることができる。

本実施例においては現像ロールを構成するスリーブと，
磁石ロールとを回転させる例を示したが，磁石ロールの
みを回転させてもよく，要するに磁石ロールの回転磁界
が存在する構成であればよい。また支持板の形状は本実
施例において示した平板状のもののみには限定されず，
横断面円弧状としてもよく，要するに磁性キャリア収容
域を形成可能の形状であればよい。更に磁性トナー補給
手段は，本実施例以外の公知の粉体補給手段と代替して
も作用は同一である。なお本実施例における規制部材
は，横断面形状がＬ字形，円弧状および平板状を呈する
ものを示したが，これら以外に円形，角形その他の幾何
学的形状の横断面に形成しても作用は同一である。更に
上記規制部材によって形成される間隙の値は，現像装
置，磁性キャリアおよび磁性トナー等の仕様，特性等を
勘案して適宜選定することができる。また磁性トナー補
給手段の外方に設け，磁性トナーの供給量を規制する第
３の規制部材は，場合によっては省略してもよい。

〔発明の効果〕

本発明は以上記述のような構成および作用であるから，
現像剤中の磁性トナー濃度の制御若しくは調整が極めて
容易かつ迅速であると共に，更に高精度化，および高性
能化を図ることができるという効果がある。また現像ロ
ールと接触する現像剤の量が少量であるため，回転トル
クが小であり，駆動部材を小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す要部断面図，第２図は改
良された現像装置の実施例を示す要部断面図，第３図は
従来の現像装置の一例を示す要部断面図である。 4:現像ロール,5:スリーブ,6:磁石ロール,11:支持板,11
b,11e:磁性キャリア収容域,12:供給パドル,14,15,17:規
制部材。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】静電荷像の担持体と対向して，非磁性材料
   により中空円筒状に形成したスリーブ内に軸方向に延び
   る複数個の磁極を有する磁石ロールを相対回転自在に設
   けてなる現像ロールを設け，この現像ロールを介して磁
   性キャリアと磁性トナーとからなる現像剤を前記担持体
   に供給して前記静電荷像を現像するように構成した現像
   装置において，現像ロールの下方に間隙を介して支持板
   を設け，この支持板の前記担持体側の端縁部にドクター
   ブレードを設けると共に，この支持板の前記担持体とは
   反対側の自由端の位置を現像ロールの磁気的吸引力が作
   用する範囲の外側の自転領域内に設け，現像ロールの軸
   線を含む垂直面近傍の支持板上に現像ロール表面と間隙
   を介して第１の規制部材を突設し，この第１の規制部材
   と前記支持板の前記自由端との間に磁性キャリア収納域
   を形成すると共に，前記支持板の前記自由端と前記現像
   ロールの表面との間に間隙を介して磁性トナー供給量を
   規制する第２の規制部材を設け，磁性トナーを前記現像
   ロールの表面に供給可能に構成したことを特徴とする現
   像装置。
2. 【請求項２】支持板の上流の移動軌跡近傍に磁性トナー
   量を規制する第３の規制部材を設けた請求項（１）記載
   の現像装置。