(57)【要約】【課題】磁性トナーを良好に帯電し、かつ現像剤担持体に均一に塗布し、また現像剤担持体上の現像残りトナーを良好に除去して、ムラのない現像を可能とした現像装置の提供。【解決手段】現像装置２は、磁性トナー６を収容した現像容器８に現像ローラ３と磁石ローラ５を有し、磁石ローラの表面に磁性トナーを担持して磁気ブラシ１０を形成させ、磁気ブラシとしてトナーを捕捉させる。磁気ブラシは、磁石ローラにより現像ローラとの対向部位に搬送され、トナーのもつフアンデル・ワールス力や鏡映力等により、帯電が良好なトナーのみが現像ローラ表面に付着し塗布される。現像部で感光ドラム１の潜像をジャンピング現像して余ったトナーは容器８に戻され、磁気ブラシが接触して、現像ローラから機械的、静電気的に剥ぎ取られ、磁気ブラシ中に捕捉される。【選択図】　　　　　図１
2004126333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性トナーを収容した現像容器に、現像剤担持体と、現像剤供給・剥ぎ取り部材とを備えた現像装置において、
前記現像剤供給・剥ぎ取り部材は、表面に前記磁性トナーを担持した回転する磁石部材からなり、前記磁石部材上の前記磁性トナーによる磁気ブラシによって前記磁性トナーを前記現像剤担持体との対向部に搬送し、前記対向部で前記磁気ブラシによりトナーを前記現像剤担持体に供給し、かつ前記磁気ブラシにより前記現像剤担持体上の現像残りトナーを剥ぎ取ることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記磁石部材はその回転方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に配置された磁極配置を有し、前記磁気ブラシのブラシ密度が磁極位置で粗、磁極間で密の粗密を前記磁石部材の回転方向に沿って繰り返すことを特徴とする請求項１の現像装置。
【請求項３】
前記磁石部材の回転方向が前記像担持体に対し逆方向であることを特徴とする請求項１または２の現像装置。
【請求項４】
前記現像容器内に撹拌部材を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の現像装置。
【請求項５】
前記撹拌部材を前記磁気ブラシの現像後の位置で前記磁気ブラシの領域中に設置したことを特徴とする請求項４の現像装置。
【請求項６】
前記磁石部材に前記磁気ブラシからトナーを前記現像剤担持体に転移する方向のバイアスを印加したことを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の現像装置。
【請求項７】
前記現像剤担持体に弾性現像剤規制部材を当接設置したことを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式等の画像形成装置に使用する現像装置に関し、詳しくは、現像剤の磁気穂等の影響なく現像して、現像ムラのない鮮明で階調性に富む画像を得ることを可能とした現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真複写装置などの画像形成装置では、電子写真感光体、静電記録誘電体などからなる像担持体上に原稿画像に対応した潜像を形成し、その潜像を現像装置で現像して可視像化することが行われている。
【０００３】
代表的な簡易現像装置として、非磁性トナーまたは磁性トナーの一成分現像剤を使用するものがある。
【０００４】
一成分現像剤の磁性トナーを使用する現像装置では、現像剤担持体である現像ローラ内にマグネットを設けて、マグネットの磁力によってトナーを現像ローラに供給する。一方、非磁性トナーを使用する現像装置では、機械的なトナー供給手段としてトナー供給ローラを設け、トナー供給ローラで非磁性トナーを現像ローラへ供給する。
【０００５】
本発明者は、特開昭５８−１１６５５９号で、後者のトナー供給ローラを有する現像装置の一つを提案した。
【０００６】
この提案の現像装置２は、図５に示すように、非磁性トナー７を収容した現像容器８に、感光ドラム１に対向した開口部からその外周面の一部を露出させて回転自在に配置した現像ローラ３と、この現像ローラ３の表面に接触配置した弾性材製の規制ブレード４と、現像ローラ３にブレード４よりも現像ローラ回転方向上流側で接触配置したトナー供給ローラ１５とを備えてなっている。本現像装置では、トナー供給ローラ１５はファーブラシ構造の弾性ローラからなり、ファーブラシローラのブラシ先端が現像ローラ３の外周面に接触する。
【０００７】
現像時、現像ローラ３およびトナー供給ローラ１５は矢印方向に回転駆動され、トナー供給ローラ１５によって現像容器８内に収容した非磁性トナー７が現像ローラ３に供給される。供給された非磁性トナーは、回転する現像ローラ３上に担持して感光ドラム１に向けて搬送され、その搬送途中において、ブレード４により層厚を規制されて、現像ローラ３上に所定の層厚のトナー層に形成され、またトリボ（摩擦帯電電荷）が付与される。
【０００８】
所定の層厚に規制され、かつトリボが付与された非磁性トナー７は、現像ローラ３の回転につれて感光ドラム１と対向した現像部に至り、現像部で現像ローラ３からトナーが感光ドラム１の潜像部位に転移、付着して現像し、潜像がトナー像として可視像化される。
【０００９】
感光ドラム１に転移せず、現像ローラ３上に残留した現像残りの非磁性トナー７は、現像ローラ３により現像容器８内に戻され、トナー供給ローラ１５で現像ローラ３から掻き取られる。現像残りのトナーが除去された現像ローラ３には、供給ローラ１５から新たな非磁性トナー７が供給される。
【００１０】
上記の現像装置では、トナー供給手段として、ファーブラシ構造の弾性ローラ製のトナー供給ローラ１５を使用したが、これに代えて、ポリウレタンフォームなどの連泡性発泡体の発泡骨格構造を有するトナー供給ローラを用いることもできる。この連泡性発泡体のトナー供給ローラは、表面に適度な凹凸が形成されているから、表面の凹凸によって現像ローラ３への非磁性トナーの供給、および現像ローラ３からの現像残りトナーの剥ぎ取りを行うことができる。
【００１１】
上記の現像ローラからの現像残りトナーの剥ぎ取りは、良好な画像を得るためには重要な事項である。現像残りトナーの剥ぎ取りを十分に行わないと、現像ローラ上には、現像残りトナーと新たに供給されたトナーとが混在するトナー層が形成され、この現像残りトナーと新たなトナーとの間に性状の差があることから、現像により画像に濃度むらが発生しやすくなる。このようなことから、非磁性トナーを用いる場合、現像ローラ３に対するトナーの剥ぎ取りおよび機械的供給の必要性上、トナー供給ローラ１５が使用されている。
【００１２】
磁性トナーを用いる場合には、現像ローラ内のマグネットの磁力で現像ローラにトナーを供給することができるが、現像ローラからの現像残りトナーの剥ぎ取りは十分に行うことができず、現像ローラ上には、現像残りトナーと新たに供給されたトナーとが混在するトナー層が形成される。この対策として、弾性ローラ等からなるトナー供給ローラを用いて、現像ローラから現像残りの磁性トナーを掻き取ることで、磁性トナーを用いたときの画像の濃度むら発生を抑制することが、提案されもしている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、弾性ローラ等のトナー供給ローラを用いて非磁性トナーを現像ローラに供給する方法では、トナーを機械的に供給する性質上、現像剤および現像装置の構成部材の耐久性に乏しく、これらの長寿命化を図ることが困難になる。例えば、トナー供給ローラにスポンジの弾性ローラを用いた場合には、長期の摺擦によって弾性ローラおよびトナーがともに劣化し、ブラシローラの弾性ローラを用いた場合には、ブラシ毛の間に現像剤が入り込み、ブラシの目詰まりによる現像装置の破壊を招く場合すらある。
【００１４】
従って、本発明の目的は、上記従来の問題点に鑑み、磁性トナーを良好に帯電しかつ現像剤担持体に均一に塗布し、また現像剤担持体上の現像残りの磁性トナーを良好に除去して、ムラのない現像により、容易に鮮明度および階調性に富む画像を得ることを可能とした現像装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る現像装置にて達成される。要約すれば、本発明は、磁性トナーを収容した現像容器に、現像剤担持体と、現像剤供給・剥ぎ取り部材とを備え現像装置において、
前記現像剤供給・剥ぎ取り部材は、表面に磁性トナーを担持した回転する磁石部材からなり、前記磁石部材上の磁性トナーによる磁気ブラシに前記磁性トナーを含んで前記現像剤担持体との対向部に搬送し、前記対向部で前記磁気ブラシによりトナーを前記現像剤担持体に供給し、かつ前記磁気ブラシにより前記現像剤担持体上の現像残りトナーを剥ぎ取ることを特徴とする現像装置である。
【００１６】
本発明によれば、前記磁石部材はその回転方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に配置された磁極配置を有し、前記磁気ブラシのブラシ密度が磁極位置で粗、磁極間で密の粗密を前記磁石部材の回転方向に沿って繰り返す。前記磁石部材の回転方向が前記像担持体に対し逆方向である。前記現像容器内に撹拌部材を有する。前記撹拌部材を前記磁気ブラシの現像後の位置で前記磁気ブラシの領域中に設置した。前記磁石部材に前記磁気ブラシからトナーを前記現像剤担持体に転移する方向のバイアスを印加した。前記現像剤担持体に弾性現像剤規制部材を当接設置した。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る現像装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００１８】
実施例１
図１は、本発明の現像装置を備えた画像形成装置の感光ドラム回りを示す概略図、図２は、本発明の現像装置の一実施例を示す断面図である。
図１に示すように、本画像形成装置は、像担持体として光半導体層を有する電子写真感光ドラム（ドラム状電子写真感光体）１を備え、その周囲に、帯電手段および像露光手段を含む潜像形成装置３０、現像装置２、転写装置３１およびクリーニング装置３２を具備している。
【００１９】
画像形成するには、感光ドラム１を矢印方向に回転し、その回転過程で、潜像形成装置３０の帯電手段により表面を所定の極性、本例ではマイナスに一様帯電し、潜像形成装置３０の像露光手段で原稿（電子原稿を含む）の画像情報に応じた露光を行って露光部のマイナス電位を減衰し、感光ドラム１の表面に非露光部と電位減衰した露光部との電位差によって静電潜像を形成し、その潜像を現像装置２により現像剤を用いて現像してトナー像として可視化する。そして感光ドラム１上のトナー像を、図示しない給紙カセットから感光ドラム１に搬送された記録材Ｐに転写装置３１によって転写し、トナー像が転写された記録材Ｐを感光ドラム１から分離して図示しない定着装置に搬送し、そこで一対の圧熱ローラ間を通過させてトナー像を記録材表面に圧熱し、これにより記録材にトナー像を定着した永久画像を得る。トナー像の転写が終了した感光ドラム１は、表面に残留した転写残りトナーをクリーニング装置３２により除去して、つぎの画像形成に使用される。
【００２０】
本実施例によれば、現像装置２は、図２に示すように、一成分現像剤の磁性トナー６を収容した現像容器８の感光ドラム１に対向した開口部に、現像ローラ３をその外周面の一部が露出するようにして回転自在に配置し、現像ローラ３の下方にこれと間隔を開けて磁石ローラ５を回転自在に設けている。磁石ローラ５の表面には磁性トナー６が担持され、磁石ローラ５の磁極により磁性トナー６は穂立ちして、磁石ローラ５の表面に磁気ブラシ１０を形成する。
【００２１】
磁石ローラ５の磁極はＮ極とＳ極とが周方向に沿って交互に配置された磁極構成を有し、磁石ローラ５の表面に形成された磁気ブラシ１０は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、各磁極Ｎ、Ｓ上の疎な磁気ブラシ１０ａとその間の密な磁気ブラシ１０ｂというように、磁気ブラシ密度の粗密を磁石ローラ５の周方向に沿って繰り返している。
【００２２】
現像容器８内の下部には図示しない撹拌部材が設置され、この撹拌部材により磁石ローラ５下部の磁気ブラシ１０と磁性トナー６とが撹拌され、トナー６の一部が磁気ブラシ１０として磁石ローラ５に担持される。担持された磁気ブラシ１０は、磁石ローラ５の回転により現像ローラ３と対向した部位に向けて搬送される。
【００２３】
本実施例では、磁性トナー６には、スチレンアクリル樹脂１００部と磁性体８０部と負帯電性荷電制御剤２部とポリエチレンワックス５部とを主体とする７〜１５μｍのトナー粉末を用いた。この磁性トナーは静電潜像に応じた所定の帯電極性を有し、本実施例では、感光ドラム１表面の非露光部のマイナス電位に対してマイナス電位が減衰した露光部にトナーを付着して、静電潜像を現像するから（反転現像方式）、トナーはマイナスの帯電極性を有している。
【００２４】
また本実施例では、現像ローラ３にアルミローラを用いた。この現像ローラ３は、感光ドラム１とは非接触に保たれており、感光ドラム１に対し順・逆いずれの方向へも回転可能である。また現像ローラ３は順方向回転のとき感光ドラム１と同速度である必要はない。本例では、現像ローラ３は感光ドラム１に対し順方向回転とした。
【００２５】
磁石ローラ５の回転方向は、現像ローラ３に対し逆方向とすることが好ましく、その速度は現像ローラ３と等速でなくてもよく、磁気ブラシ１０から現像ローラ３へ塗布されるトナーに対し予期する塗布量に応じて増減することができる。ただし、現像ローラ３に塗布されたトナー層に磁石ローラ５の磁極間隔による段ムラが発生しない範囲に設定することを要する。
【００２６】
磁石ローラ５の回転により搬送された磁性トナーを含有する磁気ブラシ１０は、磁石ローラ５と現像ローラ３との対向部の間隙に送り込まれ、間隙の現像ローラ回転方向下流側にトナーの滞留部（トナー溜まり）Ａを形成する。この滞留部Ａで、磁石ローラ５の回転による磁極の極性の逐次の変化と、現像ローラ３の回転とが相俟って、図中矢印のようなトナーの流れが発生し、現像ローラ３への積極的な接触が促され、磁性トナーへの帯電がさらに行われる。
【００２７】
このようにして滞留部Ａで磁性トナー６のさらなる帯電が行われた磁気ブラシ１０は、磁石ローラ５による搬送で現像ローラ３に接触もしくは近接する位置に至り、そこでトナー６のもつフアンデル・ワールス力、トナーの帯電電荷によるトナー同士の反撥力、磁石ローラ５による磁性トナー６への保持力、およびトナーの電荷による現像ローラ３への吸引力（鏡映力）のこれら４つの合力によって、磁気ブラシ１０中から帯電が良好なトナーのみが現像ローラ３表面に転移して付着する。これにより、現像ローラ３表面に帯電が良好な磁性トナー６が塗布され、薄層のトナー層Ｃが形成される。
【００２８】
この現像ローラ３上のトナー層Ｃは、現像ローラ３の回転にともない感光ドラム１と対向した現像部へ搬送される。要すれば、その途中に現像ローラ３に弾性当接する規制ブレード４を設けて、現像ローラ３上のトナー層Ｃをさらに規制する。こうすれば、トナー層Ｃ中の磁性トナーをさらに帯電し、かつ帯電量を均一にでき、またトナー層Ｃをより均一な薄層に形成することができ、現像画像により高い画質を得ることが可能となる。現像部に搬送されたトナー層Ｃは、現像電源１１から感光ドラム１との間で現像ローラ３に印加した交流電圧と直流電圧を重畳した現像バイアスにより、トナーが感光ドラム１に飛翔して、周知のジャンピング現像方式により静電潜像を現像する。
【００２９】
潜像の現像で余った現像残りトナーは、現像ローラ３の回転にともない現像容器８内に戻される。磁石ローラ５上の磁気ブラシ１０は、上記したように、各磁極上の疎な磁気ブラシ１０ａとその間の密な磁気ブラシ１０ｂとに形成されている。現像ローラ３上の現像残りトナーは、磁性トナー自身の持つ磁石ローラ５による磁気吸引力とともに、現像ローラ３に対し逆回転する磁石ローラ５により、密度の異なる磁気ブラシ１０ａ、１３ｂが交互に現像ローラ３上に接触して、現像ローラ３から機械的および静電気的に剥ぎ取られる。剥ぎ取られたトナーは磁気ブラシ１０中に捕捉され、一部は現像容器８内の下方に落下する。
【００３０】
トナーを捕捉した磁気ブラシ１０は、磁石ローラ５の回転により現像容器８の下部に搬送され、容器８内の新たなトナーと接触される。そしてそこにある図示しない撹拌部材により磁気ブラシ１０中のトナーと容器８内の新たなトナー６とが撹拌される。これにより、磁気ブラシ１０中のトナーと新たなトナーの摩擦帯電、および磁気ブラシ１０中のトナーの入れ替えが行われる。
【００３１】
本実施例の現像装置は、以上のように構成されるので、現像ローラ上の現像残りの磁性トナーを良好に除去し、また現像ローラ上に良好に帯電された磁性トナーを均一に塗布することができる。したがって、良好な現像を行って、現像ムラのない鮮明度および階調性に富む画像を容易に得ることができる。
【００３２】
実施例２
実施例１では、磁石ローラ５上の磁気ブラシ１０から磁性トナー６を、トナーが持つフアンデル・ワールス力や鏡映力等で現像ローラ３に転移させたが、本実施例では、図４に示すように、現像電源１１に直流電源１２を接続して磁石ローラ５に交流電圧と直流電圧を重畳した転移バイアスを印加して、磁気ブラシ１０からの磁性トナー６の現像ローラ６への転移を補助させた。
【００３３】
現像ローラ３と磁石ローラ５との間には、転移バイアスの印加により現像バイアスとの差分の直流電圧分により、磁気ブラシ１０中の磁性トナーを磁石ローラ５から現像ローラ３方向に付勢する電界が発生し、トナーが現像ローラ３に静電的に転移する。これによれば、直流電源１２の出力電圧を調整することにより、現像ローラ３に塗布される磁性トナーのトナー量を調節することができる。
【００３４】
また実施例１では、現像容器８内の撹拌部材の位置を特定しなかったが、本実施例では、撹拌部材１３を磁石ローラ５上の現像後の磁気ブラシ１０が容器８内の磁性トナー６と接触を開始する位置、つまり図４の磁石ローラ５の下部に近接した左方位置に配置した。
【００３５】
撹拌部材１３により、磁気ブラシ１０中のトナーと容器８内の新たなトナー６とが撹拌され、磁気ブラシ１０中のトナーと新たなトナーの摩擦帯電、および磁気ブラシ１０中のトナーの入れ替えが行われるが、この位置に撹拌部材１３を配置することにより、トナーの入れ替えがさらに向上する。
【００３６】
本実施例によれば、実施例１と同様、現像ローラ上の現像残りの磁性トナーを良好に除去し、また現像ローラ上に良好に帯電された磁性トナーを均一に塗布することができ、良好な現像を行って、現像ムラのない鮮明度および階調性に富む画像を容易に得ることができる。
【００３７】
以上の実施例１〜２では、アルミニウム製の現像ローラを用い、これを感光ドラムと非接触に配置して、磁性トナーを用いたジャンピング現像方式で現像を行う現像装置について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、表面がゴム等の柔軟性に富んだ材質の現像ローラを用い、これを感光ドラムと接触配置して、磁性トナーを用いる接触現像方式で現像を行う現像装置にも適用でき、同様な効果を奏する。他のも内部に固定磁石ローラを配した現像ローラを用いても同様の効果を得ることができることも言うまでもない。この際には、現像ローラと磁石ローラ５の対向部（近接部）となる現像ローラ内部の磁石ローラの磁極を干渉しないよう小さく（または、無きもの）とすることにより、より一層の効果を得ることができる。
【００３８】
磁石部材として磁石ローラを用いたが、電磁石を用いることもできる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の現像装置によれば、現像容器内の現像剤担持体に対し配置した現像剤供給・剥ぎ取り部材を、表面に磁性粒子を担持した回転する磁石部材とし、磁石部材上の磁性粒子による磁気ブラシに現像容器内の一成分現像剤の磁性トナーを含ませて、磁石部材の回転により現像剤担持体との対向部に搬送し、対向部で磁気ブラシによりトナーを現像剤担持体に供給し、かつ磁気ブラシにより現像剤担持体上の現像残りトナーを剥ぎ取るようにしたので、現像剤担持体上の現像残りの磁性トナーを良好に除去し、また磁性トナーを現像剤担持体に均一に塗布することができ、ムラのない現像を行って、鮮明度および階調性に富む画像を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の現像装置を備えた画像形成装置の感光ドラム回りを示す概略図である。
【図２】本発明の現像装置の一実施例を示す断面図である。
【図３】図２の現像装置に設置された磁石ローラの表面に形成された磁気ブラシを示す図である。
【図４】本発明の現像装置の他の一実施例を示す断面図である。
【図５】従来の現像装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１　　感光ドラム
２　　現像装置
３　　現像ローラ
４　　規制ブレード
５　　磁石ローラ
６　　磁性トナー
７　　非磁性トナー
８　　現像容器
１０　磁気ブラシ
１１　現像電源
１２　直流電源
１３　撹拌部材
【図１】
2004126333.tif 000003
【図２】
2004126333.tif 000004
【図３】
2004126333.tif 000005
【図４】
2004126333.tif 000006
【図５】
2004126333.tif 000007