JPS63101879A - 静電潜像現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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を用いて静電潜像担
体の表面に形成された静電潜像を現像する現象装置に関
するものである。 （従来の技術） 従来、前記静電潜像担体の一態様として、特開昭５９−
１１１６６３号公報に提案されているものがある。 この現像装置は、マグネットローラを内蔵した現像スリ
ーブの表面に、トナーとキャリアとからなる２成分現像
剤を磁気ブラシ状態で保持し、該磁気ブラシで静電潜像
担体の表面を摺擦して静電潜像を現像する形態のもので
ある。そして、現像によって消費されるトナーに見合う
量のトナーを現像スリーブに補充する必要上、現像スリ
ーブの背面側に設けたトナーホッパの下部開口部に、前
記現像スリーブと対向する、表面に微小凹部を有するト
ナー供給ローラとこれに圧接するブレードとを備え、ト
ナー供給ローラの回転に基づき、前記微小凹部に取り込
んだトナーを現像スリーブとの対向部に搬送する一方、
前記ブレードの圧接部にて微小凹部に充填されたトナー
にＴｉ荷を付与するようにしている。 （問題点を解決するための手段） しかしながら、前記公報では、前記微小凹部は深さかｌ
Ｏミクロン以上とのみ記載されているだけで、その詳細
についてはなんら記載されていない。 したがって、前記微小凹部が、例えば第５図に示すよう
に、内面の平滑な単なる凹所であれば、トナーと凹部内
面との摩擦係数か小さく、トナー供給ローラ上に保持さ
れているトナーは、ブレードとの対向部を通過する際、
ブレードとの接触によって凹部の下流側に押しやられ、
そこでブレードの圧接力によって凝集固化し、凹部の実
質容積が減少する事態が生じる。 このため、トナーの供給量、荷電量が不足して画像濃度
が低下したり、複写画像に下地カブリを生じるという問
題点を有していた。 （問題点を解決するための手段） 本発明は前記問題点を解決するためになされたもので、
前記トナー供給ローラ表面の少なくとも微小凹部に、さ
らに細かな微小凹凸を設けたものである。 （作用） 即ち、第２．３．４図に示すごとく、微小凹部（５０）
内に形成されたさらに細かな微小凹凸（５１）によって
、微小凹部（５０）のトナー保持力、即ちトナーと凹部
内面（微小凹凸（５１））との摩擦力が増大する。この
結果、トナーはブレードの圧接力を受けても凹部（５０
）の下流側に移動することなく均一に保持される。また
、凹部（５０）に充填されたトナーは一様にブレードと
接触して良好に帯電される。 （実施例） 以下、本発明を一実施例である図面に従って説明する。 第１図は本発明にかかる現像装置（１）を備えた複写機
の現像部を示し、現像装置（１）は感光体ドラム（１０
０）の側部に配置されており、感光体ドラム（１００）
の表面を帯電、露光して形成されている複写画像の静電
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。 前記現像装置（１）は、概略、ケーシング（３）とカバ
ー（３ａ）とで構成される現像槽（２）内に、感光体ド
ラム（１００）側から順次右方に向かって現像スリーブ
（４）、トナー供給ローラ（１２）を配置し、トナー供
給ローラ（１２）の後方にはトナー収容槽（２２）が形
成されている。 現象スリーブ（４）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
微小凹部が形成されており、矢印（ａ）方向に回転駆動
される感光体ドラム（１００）と現像ギャップ（Ｄｓ）
をもって対向し、反時計回り方向［矢印（ｂ）方向］に
回転駆動可能としである。 また、現像スリーブ（４）と接地間には直流の現像バイ
アス電源（５）（現像バイアス電圧：Ｖｂ）が接続して
あり、特に現像バイアス電源（５）のマイナス側が現像
スリーブ（４）に接続されている。 現象スリーブ（４）の内部に収容されている磁気ローラ
（６）は、軸方向に磁極を延設した複数の磁石を、前記
磁極が外周部でＳ極、Ｎ極交互に位置するように配置し
たもので、第１図に示す状態に固定されている。 現像スリーブ（４）の感光体ドラム（１００）側上方に
は、カバー（３ａ）に取り付けた主現像剤攪拌板（７）
が穂高規制ギャップ（Ｄｂ）をもって対向している。ま
た、現像スリーブ（４）の右斜め上方には、カバー（３
ａ）の支持部（８）に取り付けた補助現像剤攪拌板（９
）が対向しており、前記主現像剤攪拌板（７）とともに
、現像スリーブ（４）の上方に空室（１１）を形成して
いる。 なお、前記補助現像剤攪拌板（９）には、現像スリーブ
（４）の軸方向にスリット（ｌＯ）が形成されている。 トナー供給ローラ（１２）は、アルミニウムなどの導電
性非磁性材で形成され、現像スリーブ（４）の背面側に
供給ギャップ（Ｄ　ｓｓ）をもって平行に配置され、矢
印（ｃ）方向に回転駆動可能としである。 この現象スリーブ（１２）の外周面には、第２図に示す
ように、後に詳述する処理方法にて微小凹部（５０）が
形成され、さらに、微小凹部（５０）の内面には約５〜
１０μの細かな微小凹凸（５１）が形成されている。な
お、トナー供給ローラ（１８）の凸部（５０ａ）の表面
は平滑な鏡面に仕上げられている。 また、このトナー供給ローラ（１２）は、交流電源（１
３）、直流電源（１４）を介して接地されており、トナ
ー供給ローラ（１２）には直流に、交流を重畳した脈流
する回収バイアス電圧が印加されている。 トナー供給ローラ（１２）の背面側上方には、隔壁（１
５）が支軸（１６）を中心に回動可能に取り付けてあり
、その上端部には現像槽（３）の上部後端部に一端を取
り付けた圧接スプリング（１７）の他端が係止し、隔壁
（１５）は常時矢印（ｅ）方向に付勢され、隔壁（１５
）の下部に取り付けたトナー規制ブレード（１８）の先
端部が、回転方向（矢印（ｅ）方向）に対向して軽圧接
触している。 なお、トナー規制ブレード（１８）と前記補助現像剤攪
拌板（９）とはシート（１９）で連結され、トナー供給
ローラ（１２）の上方に空室（２０）が形成されている
。 また、トナー供給ローラ（１２）の下方には、ケーシン
グ（３）に取り付けたトナー戻り防止フィルム（２１）
が、トナー供給ローラ（１２）の回転方向に沿って圧接
している。 トナー収容槽（２２）は、前記隔壁（１５）、トナー規
制ブレード（１８）、トナー供給ローラ（１２）、トナ
ー戻り防止フィルム（２１）、で現像槽（３）の後部を
仕切って形成されており、このトナー収容槽（２２）の
内部には撹拌棒（２３）が、矢印（ｄ）方向に回転駆動
可能に取り付けてあり、内部に収容されているトナー（
Ｔｏ）のブロッキング等を防止するようにしである。 以上の構成からなる現像装置の動作について説明する。 まず、現像スリーブ（４）およびトナー供給ローラ（１
’　２　）上方の空室（１１）にマイナス帯電性の磁性
キャリアとプラス帯電性の絶縁性トナーとの混合物から
なるスタータを装填し、トナー収容槽（２２）内に前記
絶縁性トナーを装填する。この際、空室（１１）内には
前記スタータに替えて磁性キャリアのみを装填してもよ
い。そして、これによって現像装置（１）による静電潜
像の現像が可能とな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、現像スリーブ（４）、）ナー供給
ローラ（１２）、撹拌棒（２３）がそれぞれ矢印（ｂ）
　、　（ｃ）　、　（ｄ）方向に回転する。 以上のごとく現像装置（１）が動作することによって、
トナー収容槽（２２）の底部において、トナー（Ｔｏ）
は撹拌棒（２３）の攪拌作用によりトナー供給ローラ（
１２）に向けて流動し、トナー供給ローラ（１２）の表
面微小凹部（５０）に取り込まれて充填される。 トナー供給ローラ（１２）に供給されたトナー（ＴＯ）
は、第６図に示すように、矢印（ｃ）方向に搬送されて
トナー規制ブレード（１８）によって余分なトナー（Ｔ
ｏ）が掻き取られるとともに、その接触により摩擦帯電
されて、現像スリーブ（４）との対向部［トナー供給領
域（Ｙ）］に至る。 なお、微小凹部（５０）に充填されたトナーは、微小凹
部（５０）の内面に形成されたさらに細かな微小凹凸（
５１）との接触によって良好に保持されている。したが
って、トナー（ＴＯ）は、トナー規制ブレード（１８）
との対向部を通過する際、トナー規制ブレード（１８）
の掻取作用を受けても下流側（矢印（Ｃ）方向と反対の
方向）に押しやられることなく、微小凹部（５０）に均
一に充填された状態を維持する（第６図参照）。そして
、微小凹部（５０）に充填されたトナー（Ｔｏ）はむら
なくトナー規制ブレード（１８）と接触して均一に電荷
が付与される。 トナー供給領域（Ｙ）において、現像スリーブ（４）上
に保持されている現像剤にトナー（Ｔｏ）が供給される
一方、現像スリーブ（４）上の過剰トナーがトナー供給
ローラ（１２）に回収される。なお、このトナー（Ｔｏ
）の供給、回収動作は後に詳述する。 現像スリーブ（４）に供給されたトナー（Ｔｏ）は、現
像スリーブ（４）の周面上に保持されているキャリアと
ともに、その回転に基づいて矢印（ｂ）方向に搬送され
、補助現像剤攪拌板（９）によって現象剤の大部分が塞
化められる。 そして、現像剤は後から搬送されてくる現像剤に押され
て、補助現像剤攪拌板（９）に沿って反り上がり、スリ
ット（１０）を通り、下流側の空室（１１）に送り込ま
れる。残る現像剤は補助現像剤攪拌板（９）と現像スリ
ーブ（４）とのギャップを通過して下流側の空室（１１
）に至る。 空室（１１）に達した現像剤は、主現像剤攪拌板（７）
によって塞止められ、これに沿って空室（１１）内を反
時計回り方向に回転しつつ反り上がり、逆流落下し、前
記スリット（ｌＯ）を通過してくる現像剤と合流して混
合される。 このようにして、十分混合攪拌された現像剤の一部が、
主現像剤攪拌板（７）と現像スリーブ（４）との穂高規
制ギャップ（Ｄｂ）を通過して磁気刷子を形成し、該磁
気刷子は現像領域（Ｘ）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顕
像化する。 現像領域（Ｘ）を通過した後、現像スリーブ（４）の周
面に残存する現像剤は、引き続き現像スリーブ（４）の
回転に基づいて矢印（ｂ）方向に搬送され、トナー供給
ローラ（１２）との対向部であるトナー供給領域（Ｙ）
に至ると、現像スリーブ（４）とトナー供給ローラ（１
２）との間でトナーの供給９回収量作が行なわれる。 そして、現像スリーブ（４）に供給されたトナー（Ｔｏ
）は再び空室（２０）、（１１）に達すると、ここで十
分混合攪拌された現像剤が現像スリーブ（４）の表面に
均一に補充され、前回の現像で消費したトナーの消費パ
ターンが消去される。 一方、トナー供給ローラ（１２）に回収されたトナー（
ＴＯ）はその微小凹部に入り、トナー戻り防止フィルム
（２１）との間を通り、トナー収容槽（２）に至ると、
再び微小凹部にトナー（ＴＯ）が補充される。 以下、面記トナー供給領域（Ｙ）におけるトナー（Ｔｏ
）の供給１回収量作について説明する。 トナー供給領域（Ｙ）において、現像スリーブ（４）上
では、磁気ローラ（６）の磁極（Ｎ）から半径方向に形
成されている磁界に沿って、現像剤は数珠つなぎになっ
て磁気ブラシを形成している。他方、トナー供給ローラ
（１２）の表面微小凹部にはトナーが充填されており、
特に、その中に含まれている荷電トナーはその静電気力
によってトナー供給ローラとの静電引力が大きくなって
いる。しかし、トナー供給ローラ（１２）には、直流電
源（１４）に交流電源（１３）を重畳したバイアス電圧
（Ｖｓｓ＋Ｖ　ｒｍｓ）が印加されているため、前記荷
電トナーは、交流電圧（Ｖ　ｒｍｓ）の周期的変化に従
ってトナー供給ローラ（１２）に表面上で、現像スリー
ブ（４）に向かって振動している。 このため、トナー（Ｔｏ）と磁気ブラシとが頻繁に接触
し、微小凹部の表面部に位置するトナーは勿論のこと、
微小凹部の底部に位置するトナー（ＴＯ）でさえも磁気
ブラシと接触し、磁気ブラシによってトナー（ＴＯ）は
効率良く掻き取られる。 一方、現像スリーブ（４）上で、キャリアと接触してプ
ラス極性に帯電している過剰トナーは、現像スリーブ（
４）とトナー供給ローラ（１２）とに印加されているバ
イアス電圧差に基づいて、トナー供給ローラ（１２）に
電気的に吸引され、ここで作用する吸引力ら前記交流電
源（１３）の影響を受けて周期的に変化するため、過剰
トナーはキャリアとの静電引力が弱められて剥離しやす
くなり、過剰トナーはトナー供給ローラ（１２）へ効率
良（回収される。 このように、現像スリーブ（４）とトナー供給ローラ（
１２）との間では、トナー（ＴＯ）の供給量、回収量が
飛躍的に増大してトナーの変動幅が小さくなる結果、現
像領域（Ｘ）に搬送されるトナー量が安定して、濃度む
らのない複写画像を得ることができる。 そして、トナー供給ローラ（１２）に回収されたトナー
（Ｔｏ）はその微小凹部（５０）に入り、トナー戻り防
止フィルム（２１）との間を通り、トナー収容槽（２）
に至ると、再び微小凹部にトナー（ＴＯ）が充填され、
前述と同様の動作を繰り返す。 次に、前記構成からなる現像装置（１）、即ち、トナー
供給ローラ（１２）の表面微小凹部（５０）にさらに細
かな微小凹凸（５１）を形成したものと、第５図に示す
ように、微小凹部（５０）の内面が平滑なトナー供給ロ
ーラ（１２）を有する従来タイプ現象装置とについて、
それぞれを下記する条件に設定し、トナー供給ローラ（
１２）の表面粗さとトナー付着量及び帯電量との関係を
トナー供給ローラ上にて測定した。測定箇所は、ブレー
ド規制後、スリーブ側への補給点手前で行なった。

【実験条件】

ａ、現像スリーブ（４） ・直径　　・・・・・・２４．５ｍｍ ・回転数　・・・・・・２０　Ｏｒｐｍ・現像バイアス
電圧（ｖｂ）　　・・・・・・ＤＣ−２００Ｖｂ、　　
）ナー供給ローラ（１２） ・直径　　・・・・・・２０ｍｍ ・回転数　・・・・・・２０　Ｏｒｐｍ・回収バイアス
電圧（Ｖ　ｓｓ）　　・・・・・・ＤＣ−４００Ｖ。 ＡＣ７００Ｖ ・交流周波数・・・・・・３００Ｈ２ ・微小凹部深さ　・・・・・・２５μｍ・微小凹部表面
積　・・・・・・８０％Ｃ，ギャップ ・現像ギャップ（Ｄｓ）　　・・・・・・０　、６　ｎ
ｕｎ・穂高規制ギャップ（Ｄｂ）　　・・・・・・Ｏ’
、４５ｍｍ・供給ギャップ（Ｄｓｓ）　　・・・・・・
０　、８　ｍｍｄ、　　）ナー規制ブレード（１２ａ）
・厚さ　　・・・・・・ｔ＝１５０μｍ・圧接力　　・
・・・・・０．７ｇ／ｍｍなお、微小凹部（５０）は、
本発明の場合は第２図に示す形状に形成され、他方、従
来タイプのものは第５図に示す形状としである。 また、本発明における微小凹凸（５１）の粗さは５〜１
０μｍとした。

【実験結果】

以上の実験より得られた結果を第８図、第９図に示す。 第８図から明らかなように、本発明におけるトナー供給
ローラ（１８）のように、表面の微小凹部（５０）の内
面を粗してさらに細かな微小凹凸（５１）を形成すると
、トナー供給ローラに（１２）に付着するトナー量は約
２倍に増加した。 また、第９図から明らかなように、同一付着量に対する
トナーの帯電量もほぼ２倍近くまで増加した。 そして、トナーの供給量及び荷電量が増大する結果、画
像上における下地カブリもほとんどみられなくなった。 次に、本発明と、従来タイプのものについて、トナー供
給ローラ（１２）の表面に付着しているトナー（ＴＯ）
の様子を目視観察し、その状況を拡大して表したのが第
６図と第７図である。 この図からもわかるように、微小凹部（５０）を粗して
いない従来タイプのものについては、トナー（Ｔｏ）は
凹部（５０）の下流側に詰め込まれた形となり、凹部（
５０）の体積が実質減少してトナー充填塵が低くなり、
必要なトナー供給量を得るには、深さくＲｚ）をさらに
深くする必要が生じる。 しかし、（Ｒｚ）を深くすると凹部下流側にかたよるト
ナーが凝集状態となり、スリーブ側に補給される場合、
かたまりのまま補給され画像上カブリの原因となる。ま
た、トナー規制ブレード（１８）で規制される時に生じ
る、ブレード（１８）とトナー（ＴＯ）、及び供給ロー
ラ（１２）とトナー（Ｔｏ）、各々の間に生じる接触、
摩擦帯電確率が低くなり、全体的なトナーの荷１！量が
低下し、カブリが発生し易くなる。 これに対し、微小凹部（５０）を粗した本発明の場合、
第６図に示すように、微小凹凸（５１）とトナー（Ｔｏ
）との摩擦係数が大きいことから、トナー規制時にトナ
ー（Ｔｏ）が凹部（５０）の下流端へかたよることなく
、凹部（５０）に均一に充填された状態を保持される。 このため所定のトナー供給量を確保するために必要な深
さくＲｚ）は小さくてすみ、１〜２層の厚さのトナー（
Ｔｏ）で目的を達成できるうえ、トナー（Ｔｏ）は凝集
することもなく均一な層として現像スリーブ（４）側に
補給される。 また、このようにトナー（Ｔｏ）の層厚が薄ければ帯電
確率も高くなり、トナー規制ブレード（１８）によるト
ナー規制時の接触、摩擦帯電においても、トナー全体の
荷電ｍも高くなりカブリが解消される。

【ローラ表面処理方法】

、ローラ表面への凹凸の処理方法としては、大きな凹部
（５０）については従来より行なわれているブラスト処
理、ローレット処理、さらに半導体製造工程で行なわれ
るフォトエツチング等により作成できる。また、細かな
凹凸（５１）についてはブラストの処理材の小さなもの
を用いて作ることができる。さらに、第２図に示すよう
に、凹部（５０）以外の部分、即ち凸部（５０ａ）の表
面を鏡面仕上げするのは、前述のようにトナー供給ロー
ラ（１２）の全体をブラスト処理して微小凹凸（５１）
を形成した後、凸部表面を適宜手段にて研摩すればよい
。 凹凸の深さの目安としては、大きな凹部（５０）はトナ
ー径より大きく、小さな凹凸（５１）についてはそれよ
り小さなものとすることにより、前記効果が得られる。 前記実施例では、微小凹部（５０）の形状は第４図に示
すものとしたが、これに限らず第３図、第４図に示すよ
うなものとしてもよい。 また、トナー供給ローラ（１２）の表面は、荷電量調節
のため樹脂等で被覆されてもよいし、その低硬度アップ
のためアルマイト等の処理を施していても良い。 （発明の効果） 以上の説明で明らかなように、本発明は、表面に微小凹
部を有するトナー供給ローラとこれに圧接するブレード
とを有し、前記トナー供給ローラの回転に基づいて前記
微小凹部に充填したトナーを、現像スリーブの表面に供
給する静電潜像現像装置において、前記トナー供給ロー
ラ表面の少なくとも微小凹部に、さらに細かな微小凹凸
を形成している。 したがって、微小凹部内に形成されたさらに細かな微小
凹凸によって、微小凹部のトナー保持力、即ちトナーと
凹部表面（微小凹凸）との摩擦力が増大し、トナーはブ
レードの圧接力を受けても下流側端部に偏って凝集固化
したりすることがない。 このため、凹部の実質トナー供給量はその実容積になり
、トナー供給効率が良く、濃度むらのない高品質の画像
を安定的に得ることができる。 また、凹部に均一に充填されたトナーは一様にブレード
と接触して良好に荷電されるため、帯電不良に起因する
下地カブリ等の無い鮮明な画像を得ることができるとと
もに、未帯電トナーの飛散によって機内汚染を招来する
こともない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる静電潜像現像装置の断面図、第
２図から第４図はトナー供給ローラ表面の一部拡大断面
図、第５図は従来のトナー供給ローラの微小凹部の一部
拡大断面図、第６図は本発明にかかる現像装置における
トナーの規制状況を示す断面図、第７図は従来の現像装
置におけるトナー規制状況を示す断面図、第８図と第９
図は本発明と従来とのトナー供給〇−ラを用いて実験し
た結果を示す図で、第８図はトナー供給ローラの表面粗
さとトナー付着量との関係を示し、第９図はトナー付着
量とトナーの帯１１ｉｆｆｉとの関係を示す図である。 ｌ・・・現像装置、４・・・現像スリーブ、６・・・磁
気ローラ、１２・・・トナー供給ローラ、１８・・・ト
ナー規制ブレード、２２・・・トナー収容槽、５０・・
・微小凹部、５１・・・微小凹凸、Ｔｏ・・・トナー。 特　許　出　願　人　ミノルタカメラ株式会社代理人　
弁　理　士　前出　葆　ほか２名第２図 有３図 １１６回 第４図 １′を 篇５１！１ １′を 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）現像スリーブの背面に配置されたトナー収容槽に
   、前記現像スリーブに対向するトナー供給ローラとこれ
   に圧接するブレードとを設け、前記トナー供給ローラの
   回転に基づき、その表面に形成された微小凹部にトナー
   を取り込み、これを現像スリーブ表面に供給する一方、
   前記ブレードの圧接部にてトナーに電荷を付与するよう
   にした静電潜像現像装置において、前記トナー供給ロー
   ラ表面の少なくとも微小凹部に、さらに細かな微小凹凸
   を設けたことを特徴とする静電潜像現像装置。