JPS63103279A - 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１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］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Ｊａ４９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、上述のよ
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看さ
せた」二でこの帯電ローラを磁気ブラシに接触させるこ
とによりト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トナーを供給し、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、現像ローラ上の１〜ナ一濃度にむら
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
性の向上を図り、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
トナーを磁気ブラシ側に移送させるバイアス電圧を印加
するためのトナー供給用電源回路を備えてなるトナー供
給手段と、上記トナー回収域にて磁気ブラシ上に残留し
たトナーを磁気ブラシから回収するバイアス電圧を印加
するためのトナー回収用電源回路を備えてなるトナー回
収手段と、このトナー回収手段によって回収されたトナ
ー量を検出するためのトナー回収量検出手段と、このト
ナー回収量検出手段の検出信号に基づいて適正なトナー
供給量を算出し、トナー供給用の電源回路から出力され
るバイアス電圧値を、トナー＝４− 回収量に対応させて変動させるトナー供給用バイアス制
御装置とを具備している。

この現像装置では、１−ナー供給域において荷電された
トナーを所定の１−ナー供給バイアス電圧下で磁気ブラ
シに供給して現像を行ない、現像後、磁気ブラシ上の残
留トナーを１−す−回収域において所定のトナー回収バ
イアス電圧下で回収し、トナー濃度を均一化した」二で
磁気ブラシを再びトナー供給域に戻すようにしている。

そして、上記トナー供給バイアス電圧は、トナー回収量
に応じて変動するように電圧制御されている。

以下、図示の実施例に基づいて、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、潜像担持体としての感光体ドラム
１１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が配置されている。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−ブ１２の表面上に磁気ブラシ１
４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２５ｍｍとし、磁石１３として円筒状スリーブ１２
の表面磁力が約８００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０〜−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１〜ナーを用いるとともに、−２００Ｖ〜−
８００ｖ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１８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、潜像電位が一８０
０Ｖ、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一６００ｖ程度とすればよい
。

一７＝ 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
のトナー回収の目的は、現像によって生じた磁気ブラシ
１４上のトナー濃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　、０＋ｎｇであり、感光体ドラム１１
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
．３３＋ｎｇ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　、　：
１ｍｇ　／　ｃｍ２の１−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、トナー回収ローラ１８は、矢印Ｃ方向
へ回転駆動されている。これは、１−す−回収ローラ１
８によって一旦回収された１〜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２■および受
皿２２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
トナーが受皿２２に一旦貯えられたのち、後述するトナ
ーホッパ２３へ戻されるようになっている。

また、円筒状スリーブ１２の上方側部部分、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
設置されている。このトナー供給ローラ２４は、その上
半部分がトナーホッパ２３内に埋もれるように設けられ
るとともに、図示を省略した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２
４の回転により、トナーホッパ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。

トナーホッパ２３の開口部には、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２５
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２７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、このトナー供給用のバイアス電圧により、トナー２
５が磁気ブラシ１４へ良好に転移されることになる。上
記１−ナー供給用のバイアス電圧は、帯電トナーと同極
性で、約０〜６００　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、ト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、ｌ　ＶＲＩ　＞　Ｉ
　ｖｎ　ｌ　＞　ｌ　ｖｎ　Ｉの関係に設定することが
スリーブ１２上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。

ｌ　ＶＢＩ　−Ｉ　ＶＤＩ＞　ｌ　ＶＲＩ　−Ｉ　ＶＢ
Ｉの関係に設定するのが良い。

回収バイアス電圧を与える電源回路１９には、回収電流
を４ビツトに分割して信号化するエンコーダが備えられ
ており、回収バイアス電流の出力値を表す信号がトナー
供給用バイアス制御装置としての制御回路２８に印加さ
れている。制御回路２８には、回収バイアス電流値に対
応する適正なトナー供給用のバイアス電圧値を算出する
演算回路が備えられている。そして、制御装置２８の出
力信号は、トナー供給用のバイアス電圧を与える電源回
路２７に与えられており、これによって、トナー供給用
のバイアス電圧値が定められている。たとえば次表のよ
うに、磁気ブラシ１４にトナーが無い状態に相当する回
収バイアス電流の出力信号の時には最大の供給バイアス
を、また、磁気ブラシ１４にトナーが飽和した状態に相
当する回収バイアス電流の一１２＝ 出力信号の時には、最小の供給バイアスを、電源回路２
７が発生するように制御されている。

すなわち、制御装置２８は、トナー回収量を検出し、こ
のトナー回収量の検出信号に基づいて適正なトナー供給
量を算出し、トナー供給用の電源回路２７から出力され
るバイアス電圧値をトナー回収量に対応して変動させる
ように電圧制御を行なう。

ここで、上記トナー回収量を検出して検出信号を出力す
るトナー回収量検出手段としては、たとえばトナー回収
ローラ１８によって回収されたトナーを照射する光源（
ＬＩＥＤ）と、この光源の回収されたトナーを透過する
透過光を受光する受光素子（ＣＤＳ）からなるセンサで
構成され、上記の透過光の光量がトナー回収ローラ１８
」二に回収されたトナー量（トナー濃度）の変化に応じ
て変化することを利用してトナー回収量を検出するもの
である。

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１ｇ、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１〜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も決
定されるので、トナー供給ローラ２４の回転数を可変と
することによってトナーの供給量を制御してもよい。す
なわち、既知のセンサ一手段でトナー濃度を検出し、こ
の検出されたトナー濃度に応じて、トナー供給ローラ２
４の回転数を制御することにより磁気ブラシ１４へのト
ナー供給量を一定に保つことができる。このトナー濃度
検出の一例としては、トナー回収ローラ１８上のトナー
反射濃度を検出して算出する手段がある。

なお、第１図において、トナ一層規制ブレード２６をト
ナー供給ローラ２４に対して本実施例と反対＝１５− 側の面に圧接するように設ける場合には、トナー供給ロ
ーラ２４は、矢印りと反対の方向に回転される。

このようなハイブリッド型の現像装置においては、先ず
、トナーホッパ２３内のトナー２５が、トナー供給ロー
ラ２４の回転によって該トナー供給ローラ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
２６により、均一薄層化されながら摩擦帯電される。そ
して、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に均一薄層状に供給・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。

電源回路２７により与えられるトナー供給用のバイアス
電圧値は、電源回路１５により与えられる現像バイアス
電圧値に基づいて制御されている。すなわち、現像によ
るトナーの消費量に応じた分だけの新たな量のトナーが
磁気ブラシ１４に供給されるようになっている。これに
より、トナーの消費量と供給料とのバランスがとられ、
トナーの供給過多や供給不足をなくすことができる。

一方、第２図に示す実施例の現像装置においては、トナ
ー回収ローラ３８およびトナー供給ローラ３４に、トナ
ー剥離ブレード３１およびトナー規制ブレード３２がそ
れぞれ圧接するように設けられている。

このような現像装置においては、１−ナー剥離ブレード
３１によってトナー回収ローラ３８から剥離されたトナ
ーが、トナータンク３３に直ちに受けいれられる。この
より、１−ナーを効率よく再使用することができ便利で
ある。また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、トナ
ー剥離部材３１によって、トナー回収ローラ３８から剥
離されたトナーを、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、磁気ブラシへトナーを供給するトナー供給手段
におけるトナー供給用のバイアス電圧をトナーの回収量
に対応して変動させるように制御する制御装置を具備し
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一１
９＝ 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。 手続補正書

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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
   されたトナーを磁気ブラシ側に移送させるバイアス電圧
   を印加するためのトナー供給用電源回路を備えてなるト
   ナー供給手段と、 上記トナー回収域にて磁気ブラシ上に残留したトナーを
   磁気ブラシから回収するバイアス電圧を印加するための
   トナー回収用電源回路を備えてなるトナー回収手段と、 このトナー回収手段によって回収されたトナー量を検出
   するためのトナー回収量検出手段と、このトナー回収量
   検出手段の検出信号に基づいて適正なトナー供給量を算
   出し、トナー供給用の電源回路から出力されるバイアス
   電圧値を、トナー回収量に対応させて変動させるトナー
   供給用バイアス制御装置とを具備してなる静電潜像の現
   像装置。