JPS63103280A - 静電潜像の現像装置 - 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】 （技術分野） 本発明は、静電潜像の現像装置に係り、特に、乾式２成
分現像剤を］成分現像剤と同様に使用せしめるようにし
たハイブリッド型の静電潜像の現像装置に関する。

（従来技術） 一般に、乾式２成分現像剤を使用する現像装置では、第
４図に示すように、大型の現像タンク１内に攪拌ローラ
２、搬送スクリュー３、および攪拌セパレータ４等の攪
拌機構が設けられている。

この攪拌ローラ２等の攪拌機構によって、トナーホッパ
５側から補給されたトナーは、キャリアと十分に混合・
攪拌された後、現像ローラ６に供給され、現像ローラ６
の表面に形成された磁気ブラシに層状に付着されるよう
になっている。この付着現像剤層の厚さはドクターブレ
ード７により規制される。

現像ローラ６は、スリーブ８の内部に複数の磁石９を備
えており、スリーブ８と磁石９とのすくなくとも一方を
一定方向に回転させることによって、スリーブ８の表面
に形成された磁気ブラシが一定方向へ移動される。そし
て、この磁気ブラシが感光体１０に接触することにより
、感光体１０上に形成された静電潜像が現像され可視化
される。この現像後、磁気ブラシは、現像タンク１内に
掻き落とされ、上記攪拌機構により、再び混合・攪拌が
行なわれる。

このように２成分現像剤は、トナー濃度の均一性の確保
、あるいはトナー帯電を良好に行なうためなどの理由か
ら、十分な攪拌と混合とを必要とする。従って、上記２
成分現像剤を用いる従来の現像装置は、画像品質を安定
化させることができるという利点がある反面、ト述のよ
うに現像剤の十分な攪拌を行なわねばならず、そのため
の種々の攪拌機構が必要となり、また攪拌流路を形成す
るための十分なスペースを要する。また、キャリアとし
ては、良好な攪拌性を得るため、流動性の良いものが求
められる。特に、残留磁気のために、磁場を取り去って
もなお凝集性を示すようなキャリアは、上記攪拌機構を
もたない現像装置には適用不能である。さらに、攪拌を
頻繁に行なうと、キャリアの疲労が早く進み、耐久性に
難点がある。

一方、このような２成分現像剤を用いる現像装置の欠点
を解消するために、現像剤の混合・攪拌を省略しうるよ
うにした現像装置も従来から種々開発されている。この
ような現像装置には、トナーを帯電ローラ表面に付着さ
せた−にでこの帯電ローラを磁気ブラシに接触させるこ
とにより１−ナーの供給を行なうようにしたものや、磁
気ブラシを用いて現像ローラに＋−ナーを供給し、トナ
ーの薄層を現像ローラ上に形成するようにしたものがあ
る。

しかし、前者では、現像ローラーＬのトナー濃度にむら
が生じ易いという欠点があり、後者では、現像剤の混合
・攪拌を依然として十分に行なわねばならないという問
題がある。

（目　　　的） 本発明の目的は、装置全体の小型化および取扱性、耐久
性の向−４二を図り、しかも画像安定性を良好に維持す
ることができるように、２成分現像剤を１成分現像剤と
同様に扱うことのできる現像装置を提供することにある
。

（構　　成） 本発明による現像装置は、トナー供給域にて荷電された
１−ナーを上記磁気ブラシの搬送速度よりも早い速度で
上記磁気ブラシ側に移送させるとともに、上記トナー回
収域にて上記磁気ブラシーにに残留するトナーを上記磁
気ブラシから回収することを特徴とする。

以下、図示の実施例に基づいて１本発明の現像装置の構
成を説明する。

第１図に示すように、駆動機構（図示せず）により矢印
Ａ方向に回転される潜像担持体としての感光体ドラム１
１の近傍には、アルミニウム等からなる非磁性の円筒状
スリーブ１２が配置さ才している。

この円筒状スリーブ１２の内部には、複数の異なる磁極
が交互に配置されてなる磁石１３が円筒状スリーブ１２
の内周面から一定の間隔を隔てて設けられており、これ
らの磁石１３の磁力によって円筒状スリーブ１２の表面
」二に磁気ブラシ１４が形成されるように構成されてい
る。この磁気ブラシ１４は、円筒状スリーブ１および磁
石１３のすくなくとも一方が回転することによって第１
図において矢印Ｂ方向に移動される。

また、円筒状スリーブ１２および感光体ドラム１１には
、同極性の現像バイアス電圧が電源回路１５により印加
されている。そして、円筒状スリーブ１２上の磁気ブラ
シ１４は、移動しながら静電潜像１６が形成された感光
体ドラム１１に接触して静電潜像１６にトナーを与え、
顕像１７を形成する。

なお、本実施例では１円筒状スリーブ１２を、たとえば
外形２０ｍｍとし、磁石１３として円筒状スリーブ１２
の表面磁力が約９００ガウスとなるものを採用すること
により、磁気ブラシ１４の高さを０．３〜５ｍｍ（好ま
しくは０．７〜２　ｍｍ）とすることができる。

一方、上記現像バイアス電圧は、地汚れ防止と画像濃度
調整のために印加されるものであり、たとえば、潜像電
位が一８００ｖで、正規現像の場合にはＯ〜−５００Ｖ
程度印加するのが好ましく、また、反転現像の場合には
、負帯電性トナーを用いるとともに、−２００Ｖ〜−８
００ｖ程度のバイス電圧を印加するのが適当である。こ
こで、最終的な現像バイアス値は、原稿濃度あるいは使
用者の要望に応じて定められることになる。

円筒状スリーブ１２の下方側部には、現像を終えたのち
の磁気ブラシ１４から、残留トナーを回収するためのト
ナー回収手段としてのトナー回収ローラ１８が設置され
ている。このトナー回収ローラＩ８は、磁気ブラシ１４
と接するように配置されるとともに、トナー回収用電源
回路１９によって所定のトナー回収用のバイアス電圧が
印加されている。このトナー回収用のバイアス電圧は、
磁気ブラシ１４上に残留するトナーを回収するためのも
のであり、現像ポテンシャルと同レベル、すなわちトナ
ー回収ローラ１８を潜像担持体とした場合に全面現像し
うるレベルに設定される。たとえば、潜像電位が−ｇｏ
ｏ　ｖ、現像バイアス電圧が一２００ｖのときには、ト
ナー回収用のバイアス電圧を−６００Ｖ　ｍ度とすれば
よい。

ここで、トナーは、磁気ブラシ１４に含まれる全てのト
ナーを回収する必要はなく、磁気ブラシ１４の表面近傍
のトナーを選択的に回収することで足りる。つまり、こ
の１〜す一回収の目的は、現像によって生じた磁気ブラ
シ１４」；のＩ〜ルナ一度分布差を無くすことにある。

従って、たとえば、黒部、ハーフトーン部、地肌部でト
ナー消費に差が出たものを均等となるようにトナーの回
収を行なえばよい。

一般的には、２成分現像剤のトナー付着量は、単位面積
当り０．８〜１　、０ＩＩ１ｇであり、感光体ドラム１
１と磁気ブラシ１４とは、約１：３の相対速度が与えら
れた状態で潜像１６へトナー供給がおこわれでいる。す
なわち、磁気ブラシ１４は、単位面積当り、０．２７〜
０．３３ｍｇのトナー供給能力しか持たないこととなる
。従って、このトナー供給能力を越えるようにトナーの
回収を行なえば、磁気ブラシ１４上のトナー濃度分布は
、均一化され、現像による影響が完全に解消されること
になる。

この点についてさらに詳述すると、嵩比重２、トナー濃
度３％のごく一般的な２成分現像剤の特性から、高さ１
ｍｍの磁気ブラシの重量は、単位面積当り０．２ｇであ
り、その中に含まれるトナーは６ｍｇであるから、実際
に現像に寄与するトナーは、磁気ブラシ中の５％程度し
かない。従って、この５％相当のトナーを回収すれば、
磁気ブラシ１４上のトナーの濃度分布差をなくすことが
できる。本発明における磁気ブラシでは、約０．３ｍｇ
／ｃｍ２のトナーが後述するトナー供給ローラによって
磁気ブラシの表面近傍に偏在させられているので、トナ
ー消費の差の解消は効果的に行なえる。

第１図において、１〜ナ一回収ローラ１８は、矢印Ｃ方
向へ回転駆動されている。これは、１−ナー回収ローラ
１８によって一旦回収されたトナーが、磁気ブラシ１４
へ再付着することを防ぐためである。

トナー回収ローラ１８には、掻落ブレード２１が付設さ
れており、掻落ブレード２１により回収トナーが掻き落
とされるとともに、この掻き落とされたトナーがトナー
タンク２３へ戻されるようになっている。

また、円筒状スリーブ１２の下方側部部分、すなわち磁
気ブラシ１４の下流部分には、トナー供給手段としての
トナー供給ローラ２４が磁気ブラシ１４に接するように
ｖｊ、置されている。このトナー供給ローラ２４は、そ
のトナー供給を補助するためのスポンジローラ２７に圧
接して設けられるとともに、図示しない回転駆動機構に
よって矢印り方向に回転駆動されている。このトナー供
給ローラ２４の回転により、トナータンク２３に貯えら
れたトナー２５が磁気ブラシ１４へ送られていくように
なっている。

また、トナー供給ローラ２４は、磁気ブラシ１４の穂の
高さを均一に規制する機能を備えており、画像濃度むら
の解消に寄与する。

また、トナー供給ローラ２４には、トナ一層規制ブレー
ド２６が取り付けられている。このトナ一層規制ブレー
ド２６は、トナー供給ローラ２４に圧接するように設け
られており、これによってトナー供給ローラ２４上にト
ナー２５が均一薄層状に被着されるとともに、トナー２
５の摩擦帯電が行なわれるようになっている。ここで、
磁気ブラシ１４の穂の高さを均一に規制する機能をより
発揮させるために、スリーブ１２の供給ローラ２４と接
触する位置と現像域との間に、ブレードやローラ等の規
制部材を、スリーブ１２に近接させて配設してもよい。

一方、上記トナー供給ローラ２４には、電源回路２８に
より所定のトナー供給用のバイアス電圧が印加されてお
り、この１ヘナー供給用のバイアス電圧により、トナー
２５が磁気ブラシ１４へ良好に転移されることになる。

上記トナー供給用のバイアス電圧は、帯電トナーと同極
性で、約Ｏ〜６００　Ｖに設定される。このトナー供給
用のバイアス電圧を帯電トナーと逆の極性にすることに
より、１−ナーをトナー供給ローラ２４上に確実に保持
することができる。この場合、上記バイアス電圧は、現
像バイアスより低い電圧を印加するのがよい。ここで、
スリーブ１２、トナー回収ローラ１８、トナー供給ロー
ラ２４のそれぞれに印加する電圧をそれぞれトナーと逆
極性のＶＢ、ＶＲ，ＶＤとしたとき、ＩＶＲＩ＞ＩＶＢ
Ｉ＞ＩＶＢＩ の関係に設定することがスリーブ１２Ｊ−、のトナー収
支上好ましい。さらに、スリーブ１２上のトナー濃度を
より均一に保つには、 ＩＶＢＩ−１ｖｏｌ＞１ｖｎｌ−１ｖｌの関係に設定す
るのが良い。

トナー収ローラ１８およびトナー供給ローラ２４の材質
は、円筒状スリーブ１２との間に電気的なバイアス効果
が得られるものであればよく、金属や導電性ゴム等を採
用することができる。また、これら両ローラ１８，２４
は、磁気ブラシ１４の高さの５０％〜１００％を占める
割合で接触するように配置される。しかし、ここでエア
ーギャップの絶対値が、１ｍｍ以下であれば、１００％
を越えて設置することもできる。ただし、この場合には
、電気的バイアス手段の併用が必須となる。さらに、各
ローラ１８゜２４の外径は、任意に選定しうるが、小型
化の要請により、たとえば円筒状スリーブ１２の外径の
８０％以下、あるいは絶対値として５〜６０ｍｍ　（好
ましくは８〜４０ｍｍ）とすることがよい。

ところで、磁気ブラシ１４へのトナー供給量は、磁気ブ
ラシ１４と供給ローラ２４との相対速度によって変化す
る。

すなわち、上記実施例において、円筒状スリーブ１２の
外径を２０ｙｌｎｌとし、これを回転数３４４ｒｐｍで
回転させる一方、トナー供給ローラ２４の外径を１６ｍ
ｍとし、これを回転数４３Ｏｒｐｍで回転させると、こ
れら双方の表面速度（３６０ｎ＋ｍ／５ｅｅ）は互いに
等しくなる。この条件下では、トナー供給ローラ２４上
には、約０　、３ｍｇ／ｃｍ２の量の正帯電トナーが均
一薄層状に被着され、これに電源回路２８により＋２０
０ｖを印加したところほとんど全てのトナーが磁気ブラ
シ１４に移送された。一方、−ａｏｏｖの潜像を保持す
る感光体１１を１２０ｍＩ＋Ｉ／ｓａｃの速度で移動さ
せ、電源回路１５により一２００ｖの現像バイアスの下
で上記潜像を現像したところ、感光体ＩＬヒのトナー付
着量は、０．４ｍｇ／ｃｍ”であった。このときのトナ
ー回収バイアスは一６００■ととした。

次に、トナー供給ローラ２４のみの回転数を８５９ｒｐ
ｍにして、上述と同様の実験を行なった結果、感光体１
１上のトナー付着量は、０．８ｍｇ／ｃｍ”となった。

このことから明らかなように、磁気ブラシ１４へ移送さ
れたトナーは、その全てが現像寄与する訳ではなく、ト
ナー供給ローラ２４の回転数、すなわち磁気ブラシ１４
へのトナーの移送速度の違いによって、感光体１１上へ
のトナー付着量、すなわち画像のうどに差が生じること
が分かる。この理由と一１２＝ しては、トナー供給ローラ２４から磁気ブラシ１４へ移
送されたトナーの磁気ブラシ１４内部への拡散が考えら
れる。

従って、この１〜ナーの拡散による供給トナーの利用効
率低下を補うためには、トナー供給ローラ２４の回転速
度を早くして、トナー供給速度を磁気ブラシ１４の搬送
速度よりも早めることにより、十分な画像濃度を得るこ
とができる。このトナー供給速度を早める手段としては
、上述のようにトナー供給ローラ２４の回転数を、周知
の回転伝達機構（図示せず）の諸元を変えて高めるか、
トナー供給ローラ２４の外径を大きくすればよい。

このようなハイブリッド型の現像装置においては、先ず
、トナータンク２３内のトナー２５が、トナー供給ロー
ラ２４の回転によってトナー供給ローラ２４に保持され
る。この保持されたトナーは、トナ一層規制ブレード２
６により、均一薄層化されながら摩擦帯電される。そし
て、すくなくとも磁気ブラシ１４の搬送速度よりも早い
速度、および所定のトナー供給用バイアス電圧下で、ト
ナーが磁気ブラシ１４に均−薄層状に供給・移行される
。次いで、トナーを供給された磁気ブラシ１４が感光体
ドラム１１側に移送され、感光体ドラム１１上に形成さ
れた静電潜像１６の現像が行なわれる。この現像完了後
、磁気ブラシ１４には、画像に対応したトナー濃度差（
むら）が生じることになるが、この磁気ブラシ１４上の
残留トナーは、トナー回収用のバイアス電圧の作用でト
ナー回収用ローラ１８側に移行・回収される。これによ
り、磁気ブラシ１４のトナー濃度差は解消され、均一濃
度になる。すなわち、トナー回収後の磁気ブラシ１４は
、キャリアのみの状態あるいは均一トナー濃度分布の状
態でトナー回収ローラ１８から離れていき、再びトナー
供給側へ進んでいく。

なお、第２図に示す上記現像装置のように、トナータン
ク３３内にアジテータ３５を設けておけば。

大量のトナーを収容した場合に生じるトナーブロッキン
グを防ぐことができ、画像の安定性を高めることができ
る。このとき、１〜ナ一剥離部材３１によって、トナー
回収ローラ３８から剥離された１ヘナーを、アジテータ
３５のなるべく近傍に移送することにより、回収トナー
と新規トナーとの混合効率を高めることができる。

第３図に示す現像装置は、磁気ブラシ１４に対して、そ
の上流側に２個のトナー回収ローラ４８を設置するとと
もに、下流側に２個のトナー供給ローラ４４を設置した
例を示す。この現像装置のように、トナー回収ローラお
よびトナー供給ローラをそれぞれ複数個設けるようにす
れば、トナーの供給・回収を余裕をもって行なうことが
でき、磁気ブラシ１４の回転速度を上げて高速複写や高
速印刷を行なうようにしても、トナー濃度の低下や画像
劣化のない安定した現像条件を維持することができる。

なお、上述した各実施例では、円筒状のスリーブを使用
した例を示したが、スリーブとしてはベルト状のスリー
ブを採用することも可能である。

（効　　果） 以上述べたように、本発明によるハイブリッド型の現像
装置は、トナー供給域にて荷電されたトナーを、磁気ブ
ラシの搬送速度よりも早く供給して磁気ブラシ側に移送
させるトナー供給手段を具備しているので、磁気ブラシ
によりトナー供給を簡易な構造で適正に過不足なく行な
わせることができる。従って、従来のように２成分現像
剤の攪拌を行なう必要がなく、２成分現像剤を用いる現
像装置の各種攪拌機構および攪拌スペースを省略するこ
とが可能となり、装置全体を大幅に小型化することがで
き、１成分現像方式と同様に、その取扱いを容易化する
ことができる。さらに、攪拌機構の省略によってキャリ
アの早期疲労を防ぐことができ、かつ、２成分現像方式
の画像の安定性およびフレキシビリティ−は、そのまま
維持することができる。そして、カラー複写、印刷等の
トナー消費が多い場合でもトナーを攪拌することなく大
量に供給することができ、濃度変化および画像劣化の少
ない安定した画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す現像装置の縦断面図、
第２図および第３図は本発明の他の実施例を示す現像装
置の縦断面図、第４図は従来の現像装置の縦断面図であ
る。 １２・・・円筒状スリーブ、１４・・・磁気ブラシ、１
５゜１９．２７・・・電源回路、１８，３８．４８・・
・トナー回収ローラ、２４，３４．４４・・・トナー供
給ローラ、２５・・・トナー。 手続ｆＦＦ、）　Ｌｉｌ巨書 昭和６２年４月Ｉ５日 １、事件の表示 昭和６１年特許願第２４９２９９号 ２、発明の名称 静電潜像の現像装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名　　　　称　（６７４）株式会社リコー４、代　理　
人 ５、補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄 （１）明細書第２頁第９行の「形成された」から同頁第
１０行の「になっている。」までを「層状の磁気ブラシ
を形成する。」に訂正する。 （２）同第３頁第１５行中の「もたない」を「前提とし
た」に訂正する。 （３）同第６頁第１６行中の「バイス」を「バイアス」
に訂正する。 （４）同第６頁第２０行中の「下方」を「上方」に訂正
する。 （５）同第１１頁第１９行中の「トナー収」を「トナー
回収」に訂正する。 （６）同第１３頁第１０行中の「ととした」を「とじた
」に訂正する。 （７）同第１３頁第２０行中の「のうど」を「濃度」に
訂正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. トナー供給域と現像域とトナー回収域との間を順次搬送
   される磁気ブラシ上に付着されたトナーによって、潜像
   担持体上に形成された静電潜像を現像して可視化する静
   電潜像の現像装置において、上記トナー供給域にて荷電
   されたトナーを上記磁気ブラシの搬送速度よりも早い速
   度で上記磁気ブラシ側に移送させるトナー供給手段と、
   上記トナー回収域にて上記磁気ブラシ上に残留するトナ
   ーを磁気ブラシから回収するトナー回収手段とを具備し
   てなる静電潜像の現像装置。