(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に静電潜像を形成しながら回転する記録体と、前記静電潜像を磁性及び帯電性を有する現像剤にて現像する現像ロールとを備えた電子写真用現像装置において、
前記現像ロールは、固定のマグネットロールとその周囲に配置される回転型の非磁性スリーブにより構成され、
前記マグネットロールの一部には、前記現像ロール・記録体間を通過した現像後の残留現像剤を前記非磁性スリーブから強制的に離して流下させる同極磁極が隣合って着磁してあり、
前記現像ロールの下方には、前記記録体に近接した位置で前記記録体と同一方向に回転する磁気ロールが配置され、この磁気ロールは、固定のマグネットロールとその周囲に配置される回転型の非磁性スリーブにより構成され、
前記磁気ロールの非磁性スリーブの表面には、前記磁気ロールに乗った現像剤を除去するためのスクレーパが接触していることを特徴とする電子写真用現像装置。
【請求項２】
表面に静電潜像を形成しながら回転する記録体に、現像剤攪拌槽から供給される磁性及び帯電性を有する現像剤を現像ロールを介して搬送して記録体上の静電潜像を現像する電子写真用現像装置において、
前記現像ロールは、固定のマグネットロールとその周囲に配置される回転型の非磁性スリーブにより構成され、
前記非磁性スリーブの近くに前記現像ロール上の現像剤の層厚を前記記録体・現像ロール間を通過する前に規制すると共に、通過前の現像剤の一部を前記現像ロールから強制的に離して前記記録体に沿って流下させるためのドクタブレードが配置され、
前記現像ロールの下方には、前記記録体に近接した位置で前記記録体と同一方向に回転する磁気ロールが配置され、この磁気ロールは、固定のマグネットロールとその周囲に配置される回転型の非磁性スリーブにより構成され、
この磁気ロールの非磁性スリーブの表面には、前記磁気ロールに乗った現像剤を除去するためのスクレーパが接触していることを特徴とする電子写真用現像装置。
【請求項３】
表面に静電潜像を形成しながら回転する記録体と、前記静電潜像を磁性及び帯電性を有する現像剤にて現像する現像ロールとを備えた電子写真用現像装置において、
前記現像ロールは、回転型のマグネットロールとその周囲に配置される固定の非磁性スリーブにより構成され、
前記現像ロールの下方には、前記記録体に近接した位置で前記記録体と同一方向に回転する磁気ロールが配置され、この磁気ロールは、固定のマグネットロールとその周囲に配置される回転型の非磁性スリーブにより構成され、
前記現像ロールと前記磁気ロールの間には、上端が前記現像ロールの非磁性スリーブの表面に接触するガイド電極板が配置され、前記ガイド電極板は、前記現像ロールの非磁性スリーブ表面上の現像後の残りの現像剤を除去して前記記録体に沿って流下させるガイドを構成し、かつ前記ガイド電極板により前記流下する現像剤にその中のトナーと同極性の電界が印加され、
前記磁気ロールの非磁性スリーブの表面には、前記磁気ロールに乗った現像剤を除去するためのスクレーパが接触していることを特徴とする電子写真用現像装置。
【請求項４】
前記磁気ロールのマグネットロールは、その上側に少なくとも一対の異極が着磁されて、前記現像剤ロール側から流下してくる現像剤を前記磁気ロールの非磁性スリーブの上側で磁気的に捕獲するようにしてあり、前記スクレーパは前記記録体と反対側に位置して前記非磁性スリーブの表面に接触する請求項１ないし３のいずれか１項記載の電子写真用現像装置。
【請求項５】
前記現像剤はトナーとキャリアよりなる二成分現像剤である請求項１ないし４のいずれか１項記載の電子写真用現像装置。
【請求項６】
前記磁気ロールに現像剤中のキャリアを静電的に引き付けるバイアス電圧を印加する手段を備える請求項１ないし５のいずれか１項記載の電子写真用現像装置。
【請求項７】
前記バイアス電圧は直流電圧に交流電圧を重畳したものである請求項６記載の電子写真用現像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真用現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真装置に用いる現像装置のうち、特に二成分現像剤（キャリア，トナー）を用いた磁気ブラシ現像方式では、現像時にキャリアが感光体（記録体）に付着すると、感光体上に形成されたトナー画像を記録紙に静電的に転写する時に、感光体上のキャリアに付着した周囲のトナーが記録紙に転写されずに感光体に残り、画像欠陥を引き起こす。
【０００３】
この対策として、感光体に近接設置したいわゆるキャリアクリーナとよばれる磁気ロールを用い感光体に付着したキャリア（磁性材）を磁気的に吸引して除去する方法が取られている。この感光体へのキャリア付着現象はキャリアの粒径を小さくしたり、キャリアの抵抗を下げて現像性能を高めると発生しやすく、一般的に現像効率とトレードオフの関係にある。従って、特に高い現像効率が必要な高速印刷時には現像機の内部または外部にキャリアクリーナの設置が必要となる。
【０００４】
図５に従来の電子写真用現像装置の現像ロールとキャリアクリーナとの関係を表す模式図を示す。
【０００５】
図５において、７１は現像用の記録体となるべき感光体（ドラム）、７２は現像ロール、７５はキャリアクリーナである。現像ロール７２は固定のマグネットロール７３とその周囲を回転する非磁性スリーブ７４より成り、キャリアクリーナ７５は固定のマグネットロール７６とその周囲を回転する非磁性スリーブ７７より成る。
【０００６】
現像剤７８におけるトナー７９はキャリア８０との摩擦帯電による静電力によりキャリア８０に付着して、現像ロール７２（スリーブ７４）上をマグネットロール７３の磁気力で保持されつつ搬送され、感光体７１上に形成された静電潜像を現像する。現像ロール７２上の現像剤７８のうち現像に供されない現像剤は、現像ロール７２によって保持されるが、そのうちのキャリヤ８０が感光体７１に付着して記録体７１・現像ロール７２間を通過すると、現像ロール７２の下方に配置されたキャリアクリーナ７５によりこのキャリア８０が磁気吸引により捕獲される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、この種の現像装置、現像機の内部または外部にキャリアクリーナの設置が必要となる。ところで、電子写真方法において現像効率を高め、高速印刷が要求される場合においては、現像ロールを複数設置する機種もあるが、このように現像ロールを複数設置する場合には、前記キャリアクリーナも含めて設置スペースひいては現像装置が大型化する傾向がある。
【０００８】
本発明は以上の点に鑑みてなされ、その目的は、高い現像効率とキャリアクリーニングの双方を保証しつつ現像装置の小型化を可能にすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基本的には、表面に静電潜像を形成しながら回転する記録体と、前記静電潜像を磁性及び帯電性を有する現像剤にて現像する現像ロールとを備えた電子写真用現像装置において、
前記現像ロール・記録体間を通過した後の現像剤の少なくとも一部或いは通過前の現像剤の一部を前記現像ロールから強制的に離して記録体表面に沿って流下させる現像剤流下手段と、
前記記録体と同じ方向に回転し、且つ前記現像ロールの下方にて前記記録体に近接配置されて前記流下する現像剤を磁気的に捕獲する磁気ロールと、
捕獲後に前記磁気ロールに乗った現像剤を該磁気ロールの回転位置の途中で除去して、該磁気ロール回転方向から前記記録体の対向位置に現像剤が到ることを阻止する現像剤除去手段とを備えることにより、
前記磁気ロールを現像ロール兼キャリアクリーナとして構成とした。
【００１０】
上記構成によれば、現像ロール上の現像剤により記録体の静電潜像を現像しつつ、現像に供されなかった現像剤（残留現像剤）の少なくとも一部が、該現像ロール表面から強制的に離されて記録体表面に沿って流下する。流下した現像剤は、磁気ロール（現像ロール兼キャリアクリーナ）により記録体表面と磁気ロール上面との間で磁気的に捕獲されて溜るため、この磁気ロール上でも記録体の静電潜像に対して再度現像を行うことになる。また、この磁気ロールは、記録体と同一方向に回転するので、該磁気ロールで現像に供されなかった現像剤が磁気ロールに乗って記録体と離れる方向に運ばれ、その磁気ロール回転位置の途中で磁気ロール上から除去される。したがって、磁気ロール上に乗って移動する現像剤は、記録体に向かって一回転する間に除去されるので、この磁気ロールがキャリアクリーナとしての役割もなす。したがって、専用の現像ロールの他に現像ロール兼キャリアクリーナを存在させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面により説明する。
【００１２】
図１は、本発明の第１例に係る構成図、図２は、本例の適用対象となる電子写真装置の概略説明図である。
【００１３】
まず、図２により本発明の適用対象たる電子写真装置（ここでは、レーザプリンタを例示する）を概略的に説明する。
【００１４】
１は表面に静電潜像を形成する記録体（回転体）で、ここでは、代表的なものとして有機光導電体をドラム状に形成した感光体が例示してあり、以下、感光体なる用語を使用する。
【００１５】
図２では、感光体１は時計方向に回転し、この回転の途中で帯電器２により一様に負に帯電した後、画像情報により変調されたレーザ光線３が照射し、感光体１表面にネガ型の静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像機４中にて現像剤５のトナーで反転現像される。この反転現像されたトナー画像７が転写器９により記録紙１０に静電的に転写される。
【００１６】
その後、感光体１表面の残留電荷をイレーザ１１により消去し、又、感光体１上の残留トナーがクリーナ１２により除去される。記録紙１０上のトナー画像は定着器１３にて熱的に定着される。
【００１７】
この電子写真方法において、現像効率を高めるには現像ロール４３が複数必要になる。また、感光体１に現像剤のキャリアが付着して転写部に運ばれるのを防止するため、いわゆる専用のキャリアクリーナ（磁気ロール）６´を現像機４の内部または外部に設置すると、キャリアクリーナを含めた現像装置が大きくなるという問題がある。本実施例では、この問題に対処するため、現像ロールの下方に設置されるキャリアクリーナ（磁気ロール）を次のようにして、現像ロールとして兼用させる。
【００１８】
ここで、本例を図１により説明する。
【００１９】
負に帯電した感光体１は、前述したように、時計方向に回転し、ネガ型の静電潜像を形成したのち現像部に運ばれる。
【００２０】
現像機４は、その内部に現像材収容部（現像剤撹拌槽）４Ａ、現像ロール４３、磁気ロール（現像ロール兼キャリアクリーナ）６、ガイド電極板４５、撹拌パドル４４等を備える。
【００２１】
現像ロール４３は、固定のマグネットロール４２とその周囲に配置される回転型の非磁性スリーブ４１より成り、一方、現像ロール兼キャリアクリーナとなる磁気ロール６は、固定のマグネットロール６２とその周囲に配置される回転型の非磁性スリーブ６１より成る。現像ロール４３と磁気ロール６との位置関係は、いずれも感光体１の表面に近接して、現像ロール４３が上方に、磁気ロール６が下方に位置し、現像ロール４３側のスリーブ４１が感光体１と反対方向（反時計方向）に回転し、磁気ロール６側のスリーブ６１が時計方向に回転する。
【００２２】
現像ロール４３のマグネットロール４２は、上部にスリーブ４１上に乗った現像剤５（現像剤はトナーとキャリアよりなる二成分現像剤で、トナーは負に、キャリアは正に摩擦帯電する）を磁気的に保持するようＮ，Ｓ磁極が着磁してあり、また、マグネットロール４２の一部（感光体１と対向する側及びその下側）には、現像ロール４３・感光体１間を通過する現像後の残留現像剤をその非磁性スリーブ４１から強制的に離して感光体１側に押し返すように同極磁極（Ｎ極）を隣合って着磁してあり、該同極磁極によって現像剤を流下させる手段を構成する。また、このように同極磁極配置により感光体１・現像ロール４３間を通過する現像剤を感光体１側に押し返すことで現像効率をあげる配慮がなされている。
【００２３】
一方、磁気ロール６のマグネットロール６２は、その上部に現像ロール４３側から流下してくる現像剤を磁気的に捕獲するための少なくと一対のＮ，Ｓ磁極が着磁してあり、その下部は無着磁としてあり、また、感光体１と反対側に位置して非磁性スリーブ６１に接触するスクレーパ（クリーナスクレーパ）６３が配置してあり、このスクレーパ６３の一端（スリーブ６１と接触しない側の一端）が現像剤収容槽４Ａに臨むようにしてある。
【００２４】
現像剤収容槽４Ａには、少なくとも１個（図１では２個）の撹拌パドル４４が設けてあり、その一方がスクレーパ６３の近くに配置され、他方が現像剤５を現像ロール４３側に搬送するための搬送体２０の一端近くに配してある。現像ロール４３の上方にはスリーブ４１上の現像剤の厚みを一定に調整するドクタブレード４３１が設けてある。
【００２５】
現像ロール４３と磁気ロール６との間には、現像ロール４３のスリーブ４１から離れて流下する現像剤を感光体１の表面に沿って案内させるガイド電極板（負の電極）４５が感光体１に近接して配置してある。ガイド電極板４５は、ガイド電圧印加手段４５１に接続されて、流下する現像剤に負の電界を印加する。
【００２６】
また、現像ロール４３のスリーブ４１も、現像電極となり得るように現像電圧印加手段４１１によって負の電圧が印加される。
【００２７】
また、磁気ロール６１のスリーブ６１も現像電極となり得るように、また、キャリアの静電的な吸引付着を可能にするため現像電圧印加手段６１１により負の電圧が印加される。
【００２８】
現像機４にはトナー供給ローラ４６、トナーホッパ４６１が接続されている。
【００２９】
次に本例の一連の動作について説明する。
【００３０】
現像剤搬送手段２０を介して現像ロール４３に搬送される現像剤は、現像スリーブ４１上でドクタブレード４３１にて層厚を規制されつつ、スリーブ４１の回転によりマグネットロール４３の上部磁極に保持されて感光体１・現像ロール４３間に搬送されていき、感光体１に形成された静電潜像を磁気ブラシ現像する。
【００３１】
現像後に感光体１・現像ロール４３間を通過する残留現像剤は、マグネットロール４２の下部に設けた同極磁極（ここではＮ極）の磁気反発力を受けて現像スリーブ４１表面から強制的に離されて感光体１側に押しやられて下方に流下し、この流下現像剤がガイド電極板４５によって感光体１の表面に沿って案内される。
【００３２】
現像剤は感光体１とガイド電極板４５の間を流下していわゆるカスケード現像する。
【００３３】
カスケード現像後の現像剤は磁気ロール６２の磁力により捕獲され、感光体１とスリーブ６１の間に溜り静電潜像を再度現像して、その残余の現像剤が現像機内部に送られ、クリーナスクレーパ６３によりスリーブ６１の表面から除去される。すなわち、スリーブ６１は感光体１と同一方向に回転しているため、スリーブ６１上に溜った現像剤は、感光体１から離れる方向に搬送されて、その途中でスクレーパ６３により除去され、スリーブ６１の下半分では現像剤が保持されないので、スリーブ６１の回転方向から現像剤が感光体１の対向位置に到ることが阻止される。また、磁気ロール６２の磁力により捕獲された現像剤は、磁気ブラシを形成して強く結合しているため感光体１とスリーブ６１の最近接位置より下流側に進入できず、このようにして感光体１の表面へのキャリア付着が抑制され、磁気ロール６が現像ロール兼キャリアクリーナを兼用する。
【００３４】
本方式で特徴的なことは、現像ロール４３の残留現像剤（現像に供されなかった現像剤）を現像スリーブ４１から強制的に離して流下させること、その流下現像剤が感光体１と磁気ロール６側のスリーブ６１の間に捕獲されて溜っていること、スリーブ６１が感光体１の回転方向と同じ時計方向に回転していることと、現像剤がクリーナスクレーパ６３によりスリーブ６１の表面から除去されクリーナスクレーパ６３の下流に位置するスリーブ６１の表面には現像剤を存在させない点にある。この点に対しスリーブ６１が反時計方向に回転する場合、あるいはスリーブ６１が時計方向に回転していてもスリーブ６１の表面に現像剤が存在したまま感光体１側へ再びスリーブ６に搬送される場合には、磁気ロール６は単に通常の現像ロールと同じで、キャリアクリーナとしては作用しない。本実施例において、現像スリーブ４１、ガイド電極板４５、スリーブ６１には負の直流電圧あるいは直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加する。
【００３５】
本例によれば、現像ロール４３による磁気ブラシ現像、流下現像剤によるガイド電極板４５位置におけるカスケード現像、現像ロール兼キャリアクリーナ（磁気ロール）６による磁気ブラシ現像を行い得るので、高効率の高速現像を保証し、しかも、キャリアクリーナが現像ロールと兼用する構成としてあるので、この種現像装置の小型化に貢献することができる。また、現像剤流下手段を現像ロール４３のマグネットロール４１における着磁構造に工夫をなすことで実現できるので、そのスペース及び部品点数の合理化を図り得る。
【００３６】
次に本発明の第２例を図３により説明する。
【００３７】
本例では、現像スリーブ４１は時計方向（感光体１と同方向）に回転し、撹拌ロール４４から供給される現像剤５は現像ロール４３の下側から感光体１・現像ロール４３（現像スリーブ４１）間に供給される。また、ドクタブレード４３１は上記感光体１に近接して現像スリーブ４１の下面に臨むように配置してある。
【００３８】
現像ロール４３のマグネットロール４２は、現像用の磁極Ｎ，Ｓが少なくとも感光体１側に寄るようにして配設してある。
【００３９】
その他の構成は、第１例と同様の構成をなしている。
【００４０】
上記構成によれば、供給される現像剤が現像ロール４３・感光体１間を通過する前に、その一部がドクタブレード４３１で層厚を規制されて現像部に運ばれ、残りの現像剤が感光体１とガイド電極板４５の間を流下する。現像ロール４３は感光体１に静電潜像に対して磁気ブラシ現像を行い、また、感光体１に沿って流下する現像剤はガイド電極板４５の位置でカスケード現像に供される。
【００４１】
カスケード現像後の現像剤は第１の実施例と同様に磁気ロール６の磁極により捕獲され、感光体１とスリーブ６１の間に溜った現像剤により静電潜像を再度現像した後、現像機内部に送られ、クリーナスクレーパ６３によりスリーブ６１の表面から除去される。
【００４２】
本実施例では第１例同様の効果を奏するほかに、ガイド電極板４５と現像ロール４３に使用前の現像剤がそれぞれ分かれて供給されるために、現像効率が高まるという特長を有する。また、ドクタブレード４３１が、現像剤流下手段を兼用するため、部品点数の簡略化とスペースの合理化を図ることができる。
【００４３】
本発明の第３例を図４により説明する。
【００４４】
本例に用いる現像装置は、本来、現像剤５３として一成分磁性トナーを使用するものである。
【００４５】
従って、本例の場合，磁気ロール６は現像ロールとして作用する。本例における現像ロールは、対称着磁されたマグネットロール４２が時計方向に回転し、現像スリーブ４１は固定する。一成分磁性トナー５３は磁気ブラシを形成し、ドクタブレード４３１にて層厚を規制され、現像スリーブ４１の表面を自転しながら反時計方向に移動して、感光体１の対向位置で静電潜像を現像する。ガイド電極板４５は、スクレーパを兼ねるようにその上端を現像スリーブ４１表面に接触させた。ガイド電極板４５とスリーブ４１への負の印加電圧手段を符号４１１に示すように共有としている。
【００４６】
現像ロール４３で感光体１の静電潜像を現像した後、その残りの現像剤はガイド電極板４５により除去されて、ガイド電極板４５と感光体１との間を流下し、磁気ロール６の磁力により捕獲される。この捕獲された現像剤は、感光体１とスリーブ６１の間に溜り静電潜像を再度現像しつつ現像機内部に送られ、クリーナスクレーパ６３によりスリーブ６１の表面から除去される。
【００４７】
本例では、現像剤として一成分磁性トナーのみを用いているが、一成分磁性トナーの帯電性を安定させるためキャリアを加えた現像剤も使用できる。この場合、キャリアの粒径を小さくし、トナー濃度を高くすると現像剤は一成分磁性トナーと同じように搬送する。また、この場合には磁気ロール６は現像装置およびキャリアクリーナとして作用する。
【００４８】
本発明に使用する現像剤のキャリアとしては、鉄、マグネタイト、フェライト、樹脂キャリアなど特に限定されない。専用の現像ロールは複数であっても良い。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、専用の現像ロールのほかにキャリアクリーナが現像ロールを兼ねるので、高い現像効率とキャリアクリーニングの双方を保証しつつ現像装置の小型化を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す現像装置の断面図。
【図２】本発明の適用対象となるプリンタの構成図。
【図３】本発明の第２実施例を示す現像剤の断面図。
【図４】本発明の第３実施例を示す現像装置の断面図。
【図５】従来の現像装置の動作原理を示す説明図。
【符号の説明】
１…記録体（感光体）、４…現像機、４１…スリーブ、４２…マグネットロール、４３…現像ロール、４５…ガイド電極板、５…現像剤、６…磁気ロール、６１…スリーブ、６２…マグネットロール、６３…クリーナスクレーパ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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