JPS6218910B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子写真複写装置、静電記録装置等に
おける静電潜像の現像装置に関するもので、特に
トナーとキヤリヤとから成る２成分現像剤を使用
した現像装置に関するものである。

トナーとキヤリヤとから成る２成分現像剤を用
いた現像方法としては、磁気ブラシ現像法、カス
ケード現像法、パウダークラウド現像法等がよく
知られている。このような現像法はトナーとキヤ
リヤとの混合比率、即ちトナー濃度を一定に保つ
ておかなければならない。仮りにトナー濃度が低
いと静電潜像に十分なトナーが供給されず濃度の
薄い現像画像となり、一方高すぎると、地肌部に
トナーが付着してしまい画像品質を低下させるよ
うなことになる。そのため、トナー濃度を一定に
するため種々のトナー濃度検知装置と、トナー補
給装置が提案された。

現像剤には、キヤリヤとして鉄粉のような磁性
キヤリヤを使用するものと、ガラス玉のような非
磁性のキヤリヤを使用するものがある。前者の場
合には、磁性キヤリヤと非磁性トナーとの混合比
を現像剤のインダクタンスの変化として磁気的に
検知する方法が採用され、後者の場合には、両者
の色の差を利用して光電的に検知する方法が採用
されていた。また、この他に密度、比重、粘性、
撹拌トルクの変化を利用してトナー濃度を検出す
るものがあり、一定の複写枚数又は複写時間毎に
一定量のトナーを補給するものもある。さらに最
近では、現像された画像濃度を検知したり、原画
を走査した際の平均濃度を光電的に検知したり、
現像前に感光体上の静電像の電荷を測定したりし
てその検出値を演算してトナー量を決めて現像装
置に補給したりするものも提案されている。

何れにしても、従来はトナー濃度を一定値に維
持するためにトナー補給装置から新たなトナーを
現像装置へ単に補給しているにすぎなかつた。た
だトナー補給装置のトナータンク内でトナーが固
化したり、架橋したりするのを防止するために周
期的に又は適宜トナーを振動させたり、撹拌した
りすることは行われていた。

一方、２成分現像剤を使用する場合には、キヤ
リヤはトナーを静電潜像とは逆極性に帯電させる
役目を果しているものであり、現像前にトナーと
キヤリヤは十分撹拌され、トナーは現像に十分寄
与すべく、所定量の帯電が行わなければならな
い。通常トナーの必要帯電量（Q/m）は７〜８
μC/ｇ以上であることが要求されている。Ｑは
電荷量、ｍは重量である。従つて、トナー濃度が
低下し、新たなトナーを現像装置に補給すると、
この補給されたトナーはほとんど望ましい帯電電
荷を有しておらず、現像装置内の現像剤と混合さ
れた後、十分撹拌されないとトナーの帯電量が上
記値に達しない。特に高濃度の原稿の複写を長時
間連続して行うと、従来の現像装置ではこの補給
されたトナーを上記所定量まで帯電させることが
できない。また、クリーニング装置で回収された
トナーを再使用のため現像装置に戻して使用する
型式の複写機においても、このクリーニング部で
回収されたトナーは、帯電量が不均一であるばか
りでなく、静電潜像と接触した際、これから電荷
の注入があつて同極性に帯電していることがあ
り、このまま現像装置に回収して再使用すること
は種々の問題がある。

このような帯電量の少ないトナーは、現像時、
感光体の地肌部に付着して地肌汚れの原因となつ
たり、キヤリヤとの付着力が弱いために外部に飛
散したりする等の問題があつた。

また、撹拌をあまり過度に行うと、現像剤の疲
労を早めてしまいトナーの帯電量不足以上の画像
品質上の問題が発生してしまう。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであ
つて、２成分現像剤を用いて静電潜像を現像する
現像装置において、現像容器の上部にトナー補給
装置を設け、トナー補給装置内のトナー容器から
トナーを現像容器に補給する際に、トナー補給装
置内に設けた帯電手段によつてトナーを静電潜像
と逆極性に所定量帯電させるようにすることによ
り、トナーの帯電量不足によつて生じる従来の２
成分現像剤を用いた現像装置の欠点を解消すると
共に地汚れのない高コントラストの良好な画像を
得る新規な現像装置を提供することを目的とする
ものである。

以下、本発明の実施例について図面を参照しな
がら説明する。

第１図は本発明の第１の実施例を示すものであ
る。図において符号１は感光体ドラムで示矢方向
に回転している。感光体としてはセレン、酸化亜
鉛、硫化カドミウム、有機光導電体等が使用され
るが、表面に透明絶縁層を有する３層感光体も使
用可能である。後者の３層感光体を使用する場合
にはカールソン法とは異なる従来公知の特殊複写
プロセスを用いなければならない。感光体ドラム
１は本実施例においてドラム状のものについて説
明するがベルト状のもの平板状のものも使用する
ことができる。感光体ドラム１はコロナ放電器２
によつて所定極性に均一帯電され、次いで原稿の
光像が図示しないスリツト露光光学系によつて投
影される。感光体ドラム１の表面には静電潜像が
形成され、次いで現像装置３によつて可視像化さ
れる。現像装置３は符号４で示される現像容器
と、その中に設置された現像ローラー５を有して
いる。現像ローラー５は示矢方向に回転する非磁
性の円筒状スリーブ６と、その内部に固設された
複数の永久磁石７_１〜７_４とから構成されてい
る。永久磁石７_１〜７_４はＮ極、Ｓ極が交互に配
列されており、磁石７_３は感光体ドラム１と対向
しており、現像主極である。磁石７_１〜７_４はそ
の磁力によつて現像容器４中に収容された２成分
現像剤Ｄをスリーブ６に吸引して矢印方向に汲み
上げ、搬送する。なお現像ローラー５としては、
Ｎ極、Ｓ極が交互に着磁された磁気ローラーを使
用して、スリーブを固定にして磁気ローラーを回
転させるか、或いは両者とも回転させるような構
成のものも使用可能である。２成分現像剤Ｄは、
非磁性トナーと鉄粉のような磁性キヤリヤとから
成つている。スリーブ６は必要に応じてバイアス
電圧が印加される。現像ローラー５の左上部には
掻き落し板８が配置されており、その先端はスリ
ーブ６に近接又は接触して設けられている。掻き
落し板８は図示のように斜設されており、現像済
の現像剤をスリーブ６表面から除去する。この掻
き落し板８によつて掻き落された現像剤は掻き落
し板８の上面を滑落して現像容器４に戻される。
掻き落し板８の中央部には小孔９が穿れており、
この孔９の下方にはトナー濃度検知装置１０が取
り付けられている。トナー濃度検知装置１０は非
磁性の中空円筒１１とその周囲に巻回されたコイ
ル１２と制御回路装置（図示せず）とから構成さ
れている。掻き落し板８上の現像剤の１部は孔９
からトナー濃度検知装置１０に導かれ、ここでト
ナーとキヤリヤの混合比を磁気的に検知される。
この検知原理は、基準濃度の現像剤の基準周波数
と、被検知現像剤のコイルのインダクタンスから
求められた周波数（LC発振）とを比較して現像
剤のトナー濃度を検知するものである。そして、
トナー濃度が所定値よりも低いことを検知すると
制御回路装置から発せられるトナー補給指令信号
によつて後述するトナー補給装置を作動させ、所
定量のトナーを現像容器４内に補給させる。現像
容器４内の現像剤Ｄ中に全部又はその一部が浸漬
して回転する現像剤撹拌羽根１３，１４がある。
撹拌羽根１３は、掻き落し板８の下端部から落下
した現像剤とトナー補給装置１５から補給された
トナーとを混合するためのもので、撹拌羽根１４
はトナー濃度検知装置１０から落下する現像剤を
それが１個所に溜つて現像剤が円筒１１内を正常
に流れなくなるのを防止するため、現像剤を左右
に強制的に移動させる役目と、現像容器４中の現
像剤を現像ローラー５に向けて搬送する役目を有
しているものである。

さて、現像容器４の上部にはトナー補給装置１
５が現像容器４に対し着脱自在に取り付けられて
いる。このトナー補給装置１５は、トナーＴを収
容したトナー容器１６とトナー容器１６からトナ
ーを搬出するトナー搬出用ローラー１７と、該ト
ナー搬出用ローラー１７に圧接して設けられた摩
擦帯電部材１８と、トナー搬出用ローラー１７か
らトナーを除去すべく、該ローラーに圧接された
ブレード１９とから構成されている。トナー容器
１６は下部にトナー補給用の開口が形成されてい
て、この開口を塞ぐようにトナー搬出用ローラー
１７が回転自在に設けられている。トナー搬出用
ローラー１７は、シリコンゴム、ポリウレタンゴ
ム、クロロプレンゴム等の弾性体層を表面に有し
ており、この表面の微細な凹凸や表面エネルギー
等の作用によつてトナーをその表面に付着して搬
送する。上記材料はトナーの搬送性に関して優れ
た効果を奏するものである。このトナー搬出用ロ
ーラー１７は上述したトナー濃度検知装置１０か
らのトナー補給指令信号によつて回転駆動され
る。トナー搬出用ローラー１７が回転すると、ト
ナー容器１６からトナーが搬出される。トナー容
器１６の出口付近に摩擦帯電部材１８が設けられ
ており、これによつてトナー搬出用ローラー１７
上のトナーを静電潜像と逆極性に帯電する。摩擦
帯電部材は、トナーを正に帯電する場合には、ト
ナーの主成分である樹脂より摩擦帯電序列の下位
の材質を使用し、一方、負に帯電する場合にはそ
れより上位の材質を選択すればよい。また、この
摩擦帯電部材１８はトナー搬出用ローラー１７上
のトナーを一定厚さに規制するよう圧接されてい
る。トナーはこの摩擦帯電部材１８によつて所定
の帯電が施される。例えば７〜８μC/ｇ以上の
帯電量に帯電される。この摩擦帯電部材１８は弾
性ブレード形状であるが、ローラー形状であつて
も全く同様に機能する。この摩擦帯電部材１８に
よつて帯電されたトナーは、ブレード１９によつ
て掻き落され、現像容器４内に補給される。ブレ
ード１９はトナーを掻き落す時に電荷をにがさな
いように、絶縁性の材質を使用する。摩擦帯電部
材１８と同一材質のものを使用すれば、掻き落す
際にも摩擦帯電することもできる。而してトナー
が現像容器４内に補給されるが、トナー搬出用ロ
ーラー１７の回転時間は、トナー補給指令信号を
受けると一定回転行うよう決められているか、或
いは、トナー補給指令信号が発せられている間そ
れが回転している。補給されたトナーは掻き落し
板８から落下した現像剤と撹拌羽根１３によつて
混合され、現像剤Ｄ中に均一に分散される。撹拌
と同時にトナーはさらにキヤリヤ及び撹拌羽根と
の摩擦によつて再び帯電され、現像時には、十分
な量に帯電されていることになる。

現像されたトナー像は、給紙カセツト２０から
給紙ローラー２１によつて給紙された転写紙と密
着させられ、トナーと逆極性のコロナ放電を行う
転写装置２２によつて転写紙上に静電的に転写さ
れる。転写装置２２に隣接してコロナ分離装置２
３が配置されている。コロナ分離装置２３は、転
写装置２２とは逆極性のコロナ放電又は交流コロ
ナ放電を行うもので、転写装置２２によつて転写
紙裏面に付与された電荷を中和・除電し、転写紙
と感光体ドラム１との静電的吸引力を減少せし
め、転写紙の自重及び転写紙の腰の力によつて感
光体ドラム１から分離させるものである。分離さ
れた転写紙は、搬送ベルト２４によつて定着装置
（図示せず）へ送られ、永久的にその上にトナー
像を定着して機外に排出される。感光体ドラム１
は、クリーニング装置によつて清掃され再使用に
供される。

第２図は本発明の第２の実施例を示すものであ
る。この実施例は、トナー搬出用ローラー上のト
ナーをコロナ放電を利用して帯電させるものであ
る。現像装置の全体構成は第１の実施例と同じな
のでトナー補給装置部分のみについて説明する。
図において、符号２５はトナー搬出用ローラーで
あり、材質は第１の実施例で使用したものにカー
ボンを混入して導電性処理したものを使用する。
従つて、このローラーのトナーに対する付着性は
変化しない。トナー搬出用ローラー２５は接地さ
れている。トナー搬出用ローラー２５に対向して
コロナ放電器２６が設けられ、トナーに静電潜像
と逆極性の電荷をこれによつて付与する。トナー
容器１６の出口側の壁１６ａとトナー搬出用ロー
ラー２５との間はトナー搬出量を決めるべく所定
の間隙を有している。なおこの間隙を調整するこ
とが出来るように上下に移動可能にした調整部材
をさらに設けてもよいし、コロナ放電器２６と、
トナー容器１６との間にトナー量調整用の部材を
配設してもよい。トナー搬出用ローラー２５はコ
ロナ放電器２６の対電極になつており、コロナ放
電を効果的に行わすことができる。

第３図は本発明の第３の実施例を示すものであ
る。この実施例は、トナー搬出用ローラー上のト
ナーを、電荷注入電極からの電荷の注入によつて
帯電させようとするものである。図において、ト
ナー搬出用ローラー２７は第２の実施例と同様に
導電性材料で構成されており、それは接地されて
いる。このトナー搬出用ローラー２７に対向して
電荷注入電極２８がトナー容器１６の側壁に取り
付けられている。この電荷注入電極２８は先端が
尖鋭でトナー搬出用ローラー２７にトナー層と同
程度の距離だけ離間して設けられており、その先
端はトナー層の表面と接触している。この電荷注
入電極２８は電源２９によつて静電潜像とは逆極
性の電圧が印加されている。トナー搬出用ローラ
ー２７が回転するとトナー容器１６からトナーが
該ローラー２７によつて搬出され、電荷注入電極
２８の下を通過する。電荷注入電極２８とトナー
搬出用ローラー２７との間の電位差によつて、そ
のローラー上のトナーは電荷注入電極２８に印加
された電圧の極性と同極性に帯電し、その帯電量
は上記電位差に比例する。従つて電源２９の電圧
を可変するようにしておけば、トナーの帯電量を
制御することが出来る。

上述の実施例においては、トナー搬出用ローラ
ー上のトナーを帯電させるためにそれぞれ１つの
部材によつて帯電させているが、同一の部材を複
数個配置してよりトナーの帯電効率を向上させる
ようにしてもよいし、異種の帯電部材を組合せて
使用することも可能である。例えば、実施例３に
おいて、電荷注入電極２８をトナーと摩擦帯電序
列において隔つた材質のものを使用するようにす
れば２つの帯電作用を利用することができる。

第４図は、本発明の別の実施例を示すものであ
る。現像装置の全体構成は、第１の実施例に記載
したものと同じである。それと同一作用を行うも
のは同一符号を用いて説明し、その詳細な説明は
省略する。感光体ドラム１の右上部分にクリーニ
ング装置３０が設けられている。クリーニング装
置３０は、ケーシング３１と、先端が感光体ドラ
ム１の進行方向に向いたクリーニングブレード３
２と、クリーニングブレード３２を保持する保持
部材３３と、ケーシング３１の下端に設けられ、
先端が感光体ドラム１に当接し、クリーニングブ
レード３２によつて除去されたトナー粉末を受け
取る受部材３４と、ケーシング３１の下部にあつ
て受部材３４から落下したトナー粉末を感光体ド
ラム１の軸方向に搬送するスパイラル状のトナー
搬送部材３５とから構成されている。クリーニン
グ装置３０とトナー容器１６との間にはトナー搬
送用のパイプ３６が設けられており、このパイプ
３６内にはトナー搬送を助長する螺線コイルが回
転可能に設けられている。即ち、パイプ３６の上
端開口は、ケーシング３１からスパイラルのトナ
ー搬送部材３５によつて１個所に集められたトナ
ー粉末を受け入れるようにケーシング３１と結合
されており、一方パイプ３６の下端開口は、トナ
ー容器１６の上部に位置しており、クリーニング
装置３１によつて除去・回収されたトナー粉末を
現像装置で再使用するため、トナー容器１６内に
戻している。クリーニング部で回収されたトナー
はコロナ転写装置２２によつて逆極性に帯電され
たものや、コロナ分離装置２３によつて電荷を失
つたもの等が混つており、これをそのまま、現像
容器４に戻して直ちに再使用すると、トナーの帯
電不足又は異極性に帯電したトナーの存在等によ
り異常現像画像が発生してしまう。しかし、これ
をトナー容器１６内に一旦回収し、ここから現像
装置内に補給するとき、望ましい帯電極性に帯電
した後に補給するようにしたので優れた画像を得
ることができる。このトナー帯電方法は第１の実
施例の装置を使用した場合であるが、第２、第３
の実施例に記載の装置も同様に実施可能である。

なお、後になつたが、第２、第３の実施例にお
いて、トナーを帯電するため、外部電源を使用す
る場合には、トナー搬出用ローラーの回転に同期
して、外部電源から所定の電圧を供給するように
構成することは言うまでもない。

以上のように、本発明によれば、トナー補給装
置のトナー容器からトナーを現像容器に補給する
際にトナーを静電潜像と逆極性の所定極性に所定
量帯電して補給するのでトナー帯電不足による感
光体の地肌汚れ現象がなくなり、また高コントラ
ストの優れた画像を得ることができる。また、ト
ナーの帯電不足によつて生じるトナー飛散もなく
なり、機内をトナー粉末で汚染することも防止で
きる。特に高速現像時におけるトナー帯電不足と
いう問題も見事に解消することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す電子写真
複写装置の概略構成図、第２図は本発明の第２の
実施例を示すトナー補給装置の断面図、第３図は
本発明の第３の実施例を示すトナー補給装置の断
面図、第４図は本発明の別の実施例を示す電子写
真複写装置の概略構成図である。 １…感光体ドラム、４…現像容器、５…現像ロ
ーラー、１０…トナー濃度検知装置、１５…トナ
ー補給装置、１６…トナー容器、１７，２５，２
７…トナー搬出用ローラー、１８…摩擦帯電部
材、１９…ブレード、２６…コロナ放電器、２８
…電荷注入電極、３０…クリーニング装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ トナーとキヤリヤとから成る２成分現像剤を
   収容する現像容器と、該現像容器内に設置される
   現像ローラーとを有し、上記現像ローラーによつ
   て上記２成分現像剤を搬送して感光体表面に形成
   された静電潜像を現像する静電潜像現像装置にお
   いて、上記現像容器の上部に、トナーを収容する
   トナー容器と、該トナー容器からトナーを搬出す
   ると共に上記現像容器に搬送するトナー搬出用ロ
   ーラーと、該トナー搬出用ローラーからトナーを
   除去すべく該ローラーに圧接されたブレードと、
   上記トナー搬出用ローラーに圧接若しくは近接し
   て設けられ搬出用ローラー上のトナーを上記静電
   潜像と逆極性に所定量帯電させる帯電手段とを有
   するトナー補給装置を設けたことを特徴とする静
   電潜像現像装置。