JPH083680B2 - 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、画像形成装置の感光体ドラムに対応させて
配置する現像装置に関し、特に、二成分現像剤を用いる
現像装置において、キャリヤの回収を確実に行い得るよ
うにした構成した装置に関する。

（従来の技術） 二成分現像剤を用いて静電潜像の現像を行い、トナー
画像を形成するように構成してなる複写機において、前
記二成分現像剤をマクネットローラの内部に設けた磁石
の磁力によって、現像スリーブの表面に付着させ、その
現像剤を刷子状のトナーブラシとして形成する。そし
て、前記トナーブラシを静電潜像を摺擦することによっ
て現像を行う二成分磁気刷子現像法を適用する際には、
キャリヤの電気的性質によって画像特性が大きく変化す
ることが知られている。

また、導電性のキャリヤを使用すると、静電潜像と現
像電極間での現像電界が大きくなり、ベタ黒部の再現に
は有利であるが、線画像の再現性に劣るという傾向があ
る。さらに、絶縁性のキャリヤを用いると、周辺効果に
より線画像の再現には有利であるが、ベタ黒部の再現に
は現像電界が小さいために不利である。

そこで、絶縁性キャリヤを用いた二成分現像剤でのベ
タ黒部の再現性を上げるためには、感光体ドラムと現像
スリーブとの間隙を小さくし、ベタ黒部の電界を高める
ことが必要である。しかし、そのように構成した場合に
は、感光体ドラムに対する現像剤の摺擦力は大きくな
り、感光体ドラムおよび感光体ドラムに一旦現像された
トナー画像を、トナーブラシで強く擦ることになるため
に、それらに傷をつけ、画質を低下させる可能性があ
る。

前述したような問題を解決するために、例えば、特開
昭60-48060号公報や、特開昭60-98473号公報等に示され
るような方式を用いることが考えられる。前記従来例で
は、二成分現像剤を用いて現像を行う装置において、現
像領域の端の部分で、感光体ドラムと現像スリーブとの
間の空間部にキャリヤ回収板を設け、回収板に対してバ
イアス電源からの電荷を付与し、キャリヤの回収を行う
ようにした装置が示されている。

（発明が解決しようとする問題点） 上記したように、一般の二成分現像装置において、二
成分磁気刷子現像法を用いた場合に、そのトナーブラシ
（磁気刷子）の感光体ドラムまたはトナー画像に対する
摺擦力を下げるには、キャリヤの透磁率を小さくし、柔
かいトナーブラシを形成させて、そのトナーブラシを用
いて現像を行えば良い。しかし、そのような方法を用い
る場合には、現像スリーブからのキャリヤに対する吸引
力が小さくなり、キャリヤがトナーを失った後に残る残
留電荷によって、感光体ドラム側に付着してしまうとい
う現象が発生することがある。この現象は、特に、複写
機の高速化に伴う現像の高速度化を考える場合に、トナ
ー画像の画質との関係で大きな問題となっている。

また、キャリヤ回収板を設けることも考えられるが、
そのような手段を設けた場合に、その回収板に対してバ
イアス電源から電圧を加えて、トナー画像側に移転され
たキャリヤの回収を行っても、一旦回収板に移転された
キャリヤが、その板の表面を移動している間に、感光体
のトナー画像側に再び移転されることが想定され、その
キャリヤの回収の作用が完全に行なわれるためには、多
くの解決を要する問題点が存在するものである。

（発明の目的） 本発明は、上記したような従来の現像装置において、
二成分現像剤を用いた場合に発生するキャリヤの分離・
回収の問題を解消するもので、感光体ドラムと現像ロー
ラとの間に配置する電極部材により、キャリヤの回収を
容易に行い得るとともに、キャリヤが感光体ドラムへ付
着することを防止出来るようにする現像装置を提供する
ことを目的としている。

（問題点を解決するための手段および作用） 本発明は、トナーと磁性キャリヤからなる現像剤を使
用し、内部に固定された複数の磁極と、その周囲に回転
自在に現像スリーブを設けてなる現像装置に関する。本
発明において、少なくとも前記磁極は、感光体と現像ス
リーブよりなる現像領域にある現像主極と、現像主極よ
り現像スリーブの回転方向下流部の第２の磁極より構成
され、前記２つの磁極より形成される磁界の範囲内に、
感光体に対向しかつキャリヤと逆極性の電圧を印加し、
非磁性体で構成したキャリヤ回収用の電極部材を設ける
とともに、前記電極部材に付着したキャリヤを現像スリ
ーブに戻すための空間部を、前記電極部材に形成してい
る。

したがって、本発明の現像装置においては、静電潜像
をトナーブラシで摺擦する際に、静電潜像に移転された
キャリヤを、確実に電極部材に戻すとともに、電極部材
に設けた空間部を介して移動させ、感光体に移転させる
ことなしに回収させることができる。そして、キャリヤ
を電極部材の表面に沿って移動させた後で、第２の磁極
の磁力によって空隙部から現像スリーブに向けて移動さ
せる作用を行わせ、現像装置内に回収することが可能に
なる。

（実施例） 図示された実施例に従って、本発明の現像装置の構成
を説明する。第１図に示されるように、現像装置では、
感光体ドラム１の現像領域２に対応させてマグネットロ
ーラの現像スリーブ５の露出部分を設け、その現像領域
の部分で両ローラの間隙を一定の値に設定している。前
記マグネットローラは、図示を省略した現像装置の所定
の部分に設けられているもので、軸に固定された磁石保
持部材に対して、固定位置に設けられる現像主極６と第
２の磁極７とが配置されている。また、上記した磁石の
周囲には、現像スリーブ５が回転可能に設けられてお
り、現像装置内に収容された二成分現像剤を、現像スリ
ーブ５の周囲に吸着させ、搬送を行わせるとともに、現
像スリーブ５には、現像バイアス電源８から電荷を供給
しトナーの移転が行われる。

本発明の現像装置においては、現像主極６および第２
の磁極７により発生される磁界中に、非磁性の電極部材
10を設け、前記電極部材10に対して、電極バイアス部材
16からキャリヤが持つ残留電荷とは逆極性の電圧を印加
し、静電潜像に移転されたキャリヤを電極部材10に戻す
ようにする。前記電極部材10は、第２図に示されるよう
に一定の幅ｌを有し、感光体ドラム１の移動方向から見
て、その上流側をP1、下流側をP2とした場合に、下流側
P2が第２の磁極７の影響を受ける位置に設定される。

そして、前記電極部材10においては、その電極部材10
の上下流側の端部P1とP2間の感光体ドラム側の面（以下
電極部材の表面と呼ぶ）の、どの位置にキャリヤが存在
していたとしても、キャリヤ４が第２の磁極７の磁力に
よって受ける力Fmは、その力を電極部材の表面に対して
平行な分力FmHと、垂直な分力FmVの関係において、FmH
が必ずP2側に向くように設置し、電極部材10の端部から
現像スリーブ５に向けて回収されるようになっている。

本発明の具体的な例を、第３図および第４図にもとづ
いて説明する。第３図に示されるように、感光体ドラム
１の現像領域２に対向させて現像スリーブ５の露出部分
を形成し、その現像領域部分で、現像バイアス電源８に
より電荷を供給してトナーを飛翔させ、感光体ドラム表
面の静電潜像に対する現像を行い、トナー画像を形成さ
せるような現像装置において、現像器底板17の感光体ド
ラム側端部に電極部材10を突出させて設け、その電極部
材10に対して電極バイアス電源16から所定の電荷を供給
できるようにする。

前記電極部材10は、第４図に示されるように、略くさ
び状に形成され、全体を非磁性のステンレススチールで
形成している。そして、その先端部に電極機能部11を形
成し、その幅は約4mmに設定され、その電極機能部11の
下部に空間部としてのスルーホール12を設けている。ス
ルーホール12の下の部分は、電極部材10を支持するため
に作用する部材として構成されている。

本発明の実施例において用いられる現像剤３は、その
キャリヤとして透磁率が約40emu/g、粒径は約130μｍ
で、樹脂コーティングが施された絶縁性のものである。
また、画像形成装置において、感光体ドラム１の表面材
質としてセレン（Se）系の部材を用いると、トナーは
（−）に、キャリヤは（＋）に帯電されたものを用い
る。また、感光体ドラム１を256mm/secの周速で回転さ
せ、現像スリーブ５をその約2.3倍の速度で回転させる
とともに、この場合の感光体ドラム１と現像スリーブ５
との間隙を0.8〜1.7mmの範囲に設定した。上記したよう
に構成した現像装置において、電極部材10の表面は、現
像領域出口近傍において、感光体表面とほぼ平行に設け
られる。そして、現像領域２に侵入した現像剤は、感光
体ドラム１の静電潜像にトナーを奪われて、キャリヤは
（＋）の残留電荷を持つようになる。

前述したような状態を詳細に説明しているのが、第５
図に示されるモデル図である。この第５図においては、
現像スリーブ５と感光体ドラム１との間での現像剤のト
ナーとキャリヤ５との動きを示しているもので、これら
の部材は図の左側から右側に移動される間に、静電潜像
に対するトナーの飛翔の作用が行われるものとして説明
される。電極部材10の表面に付着して現像領域に侵入し
た現像剤は、現像領域Ａにおいて、キャリヤの近傍にい
わゆる周辺電界Efが働いていると、キャリヤ残留電荷4a
が（＋）になり、それによって、キャリヤ４を感光体ド
ラム１の（−）に向かわせる方向の力が作用する。した
がって、前記キャリヤを移動させる力が、現像スリーブ
５内に設けられた現像主極６の吸引力を上回ったとき
に、キャリヤ付着領域Ｂにおいて、感光体ドラム１への
キャリヤの付着が発生する。

感光体ドラムに付着したキャリヤは、感光体ドラムの
移動とともに、（−）側に印加された電極部材10に影響
されるような状態に設定されたキャリヤ回収領域Ｃに移
動する。キャリヤ回収領域Ｃにおける電界は、キャリヤ
４を電極部材10に向けて移動させるような方向に作用す
るので、それによって、キャリヤ４は電極部材10に移動
され、感光体ドラム１上にはキャリヤがほとんど残らな
いようになる。一方、キャリヤ回収領域Ｃにおいて電極
部材10に吸着されたキャリヤ４は、電極部材の表面にあ
る程度たまった後で、次々に吸着されてくるキャリヤに
よって下流方向に押し出されて行き、電極部材10の下流
側端部のスルーホール部分で、第２の磁極７の吸引力に
よって現像スリーブ５に戻される。

第３図に示される装置において、上記したような構成
を採用することにより、電極部材10の表面にキャリヤ４
がたまっても、キャリヤに対する吸着の効果に変化は見
られず、トナー画像上に残留するキャリヤを完全になく
すことが出来た。また、上記したような状態で、約１万
枚のコピーを行ったが、キャリヤは感光体ドラムから完
全に回収され、画像の画質にも影響が発生しなかった。

上記した実施例の場合には、電極部材10としては非磁
性部材を用いたものであったが、それとは別に、電極部
材10として磁性体を用いた場合には、第６図に示される
ように、現像主極６と第２の磁極７とによって誘起され
た磁界が発生する。この状態で、現像スリーブ５を回転
させると、電極部材10の上流点P1と現像主極６との間で
磁力線がつながり、現像剤がブリッジを形成することが
あり、さらには、磁力線が電極部材表面に乗り上げ、現
像領域における現像剤の挙動が大きく影響を受ける状態
になる。したがって、電極部材がキャリヤを吸着する効
果がなくなるだけでなく、感光体に形成されたトナー画
像にキャリヤが混入することにより、コピーの画質に大
きく影響を与えてしまうという欠点が発生することがあ
る。

そこで、上記したような問題は、電極部材として非磁
性の部材を用い、さらに感光体ドラム１と電極部材10と
の距離、および、必要最低限の印加電圧を、第７図に示
されるように設定することにより、解決されることが判
明した。また、本発明の実施例においては、感光体ドラ
ム１と電極部材10との間隔を小さく設定すると、電極部
材10に対する電圧の印加は不必要となり、電極部材にア
ースを接続するのみで十分に効果を発揮させることも可
能である。

第８図は、本発明の別の実施例を示すもので、キャリ
ヤとして導電性キャリヤを用いている。この導電性キャ
リヤを用いた場合の感光体ドラムへのキャリヤの付着の
状態は、第12図に示されるようになる。このモデル図に
おいては、第５図に示される絶縁性キャリヤを用いた場
合とは異なり、現像領域Ａにおいて、静電潜像の吸着力
によってトナーが飛翔されるが、感光体ドラム１上の静
電潜像に近づいたキャリヤ４は、現像スリーブ５側から
電荷の注入を受け、そのキャリヤ４が静電潜像と対向す
る極性の電荷を保持する。

したがって、キャリヤ付着領域Ｂにおいて、静電潜像
とキャリヤ間で引力が生じ、それによって感光体ドラム
１へのキャリヤ４の付着が発生する。つまり、この場合
には、静電潜像が（＋）であれば、キャリヤは（−）の
電荷を保持することになり、キャリヤ保持電荷4aがキャ
リヤ付着領域Ｂで感光体ドラム１に移転されることにな
る。

この現象は、絶縁性キャリヤを用いた場合とは逆の状
態となるので、この場合のキャリヤの回収のためには、
電極部材10に印加される電圧も（＋）の極性とすること
により、その機能を発揮させることが出来る。ただし、
この実施例においては、キャリヤが電極部材10上に吸着
され、ある程度たまってくると、キャリヤが導電性を有
するものであるために、電極部材10と感光体ドラム１と
の間でリークが発生する。このリークを防止するために
は、第９図に示されるように、電極部材10の電極機能部
11を形成する導電層14の表面に絶縁層15を設け、その絶
縁を行うことが必要である。

また、第10図に示される実施例は、本発明の他の実施
例を示すもので、電極部材10として、永久磁石13の表面
に導電層14を設けたものを使用している。前記第６図の
場合で示したように、永久磁石電極部材は、電圧印加が
なくとも、キャリヤを強く吸着することが可能である。
この例において、電極部材に強く吸引されたキャリヤ
は、感光体ドラムと電極部材間で発生されるキャリヤを
回収するための電界を強める効果を持つために、永久磁
石がない場合に比較して、感光体ドラムと電極部材との
間隔を広く設定させることが出来るものとなる。

前述したように、永久磁石電極部材を用いた場合の感
光体ドラムと電極部材との距離と、効果を発揮出来る最
低印加電圧との関係は、第11図に示される。この図にお
いて、実線で示される曲線は、永久磁石電極部材を用い
た場合を、鎖線で示される曲線は、単に電極部材を用い
た場合の例を示している。さらに、前述したように、永
久磁石電極部材を用いる場合には、その永久磁石の極性
を第10図に示すようなＮ−Ｓの関係に設定することが必
要である。これと逆に設定した場合には、第６図の電極
部材として磁性体を用いた場合と同様に、磁力線を形成
してしまい、十分な効果を発揮させることが出来なくな
る。

本発明の現像装置は、上記したように、従来より用い
られている内部に磁界形成手段を固定し、その周囲に現
像スリーブを回転可能に設けたマグネットローラと、ト
ナーとキャリヤとからなる現像剤を用い、現像スリーブ
表面に形成されたトナーブラシによって、感光体ドラム
に形成された静電潜像を摺擦し、現像を行うものである
が、その磁界形成手段の磁界の範囲内に電極部材を設
け、その電極部材を比較的短いものとして形成するとと
もに、電極部材に対してバイアス電源から電圧を印加す
ることによって、そのキャリヤの回収を有効に行い得る
ようにしているものである。

（発明の効果） 本発明の現像装置は、上記したような構成を有するも
のであるから、現像領域で、一旦感光体ドラムにキャリ
ヤが移転されても、その後で電極部材に向けて移動させ
ることができる。そして、電極部材に移転されたキャリ
ヤは、前記電極部材の端部に設けた空間部としてのスル
ーホールから、現像スリーブに向けて回収されるので、
感光体に形成されたトナー画像にキャリヤが残留するこ
とが確実に防止される。したがって、二成分現像剤を用
いた場合に発生するキャリヤが感光体のトナー画像に混
入するという問題を、現像領域の第２の磁極により形成
される磁界の範囲内に電極部材を設け、前記電極部材に
空間部を配置してキャリヤを現像スリーブに向けて移動
させる手段を設けることにより、容易に解決することが
できる。

また、本発明の装置においては、現像剤の性質に対応
させて、最も有効に作用する特性を有する電極部材を用
いることが出来るものとなり、それによってキャリヤの
回収の効果を向上させることが可能になる。さらに、本
発明の装置においては、トナーブラシによって感光体ド
ラムを摺擦する度合を弱く設定しても、トナー画像の形
成に影響を与えることはなく、鮮明なコピーを得ること
が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的な構成を示す説明図、第２図は
電極部材の取付け位置の説明図、第３図は本発明の第１
の実施例の説明図、第４図は第３図に用いられる電極部
材の斜視図、第５図は第３図の場合のキャリヤの挙動を
示すモデル図、第６図は電極部材に磁性体を用いた場合
の磁力線の状態を示す説明図、第７図は第６図に示され
る例の場合の感光体ドラムと電極部材との間隔と印加電
圧の関係を示すグラフ、第８図は本発明の別の実施例の
構成を示す説明図、第９図はその例において用いられる
電極部材の構成を示す斜視図、第10図は本発明の他の実
施例に用いられる電極部材の斜視図、第11図は第10図の
例における感光体ドラムと電極部材との間隔と印加電圧
の関係を示すグラフであり、第12図は第８図に示される
装置におけるキャリヤの挙動を示すモデル図である。 図中の符号 １……感光体ドラム、２……現像領域、３……現像剤、
４……キャリヤ、５……現像スリーブ、６……現像主
極、７……第２の磁極、８……現像バイアス電源、10…
…電極部材、11……電極機能部、12……スルーホール、
13……永久磁石、14……導電層、15……絶縁層、16……
電極バイアス電源、17……現像器底板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トナーと磁性キャリヤからなる現像剤を使
   用し、内部に固定された複数の磁極と、その周囲に回転
   自在に現像スリーブを設けてなる現像装置において、 少なくとも前記磁極は、感光体と現像スリーブよりなる
   現像領域にある現像主極と、現像主極より現像スリーブ
   の回転方向下流部の第２の磁極より構成され、 前記２つの磁極より形成される磁界の範囲内に、感光体
   に対向しかつキャリヤと逆極性の電圧を印加し、非磁性
   体で構成したキャリヤ回収用の電極部材を設けるととも
   に、 前記電極部材に付着したキャリヤを現像スリーブに戻す
   ための空間部を、前記電極部材に形成したことを特徴と
   する現像装置。