JP2002372833A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ハーフトーン画像後端のかすれや白く抜け及
びガサツキのないハーフトーン画像を安定して形成する
ことができる現像装置を提供すること。 【構成】 トナーとキャリアを有する現像剤１９，１
９’を収容する現像剤容器１６，１６’と、該現像剤容
器１６，１６’内の現像剤１９，１９’を担持搬送する
現像スリーブ（現像剤担持体）１１，１１’を複数個有
する現像装置Ａ，Ａ’において、前記複数の現像スリー
ブ１１，１１’のうち、感光ドラム（像担持体）の回転
方向の最下流側に配置された現像スリーブ１１’上の現
像剤は画像形成中に感光ドラム１と接触し、それ以外の
現像スリーブ１１上の現像剤は画像形成中に現像剤の最
上層と感光ドラム１間に間隙を有して実質非接触である
構成とする。

Description

【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・静電記
録方式等を採用する複写機、レーザービームプリンタ等
の画像形成装置の現像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、フルカラー化及びシステム化に伴
って複写機やプリンタのデジタル化が進んでいる。例え
ば、レーザー光を走査し、このレーザー光のＯＮ／ＯＦ
Ｆにより感光ドラム上に潜像を形成して所望の画像を記
録するレーザービームプリンタ等の装置が広く知られる
ようになってきている。

【０００３】その代表的な用途は文字、図形等の二値記
録である。その点、文字、図形等の記録は中間調を必要
としないため、プリンタ構造も簡単化する。

【０００４】ところで、このような二値記録方式であっ
ても、中間調形成できるプリンタがある。斯かるプリン
タとしては、ディザ法、濃度パターンを採用したものが
良く知られている。

【０００５】しかし、周知のようにディザ法、濃度パタ
ーンを採用したプリンタでは、高解像が得られない。そ
こで、近年、高記録密度を低下させないで各画素におい
て中間調画素を形成する方法が提案されている。これ
は、レーザービームを画像信号でパルス幅変調（ＰＷ
Ｍ）することによって中間調形成を行うもので、この方
式によれば高解像度且つ高階調性の画像を形成すること
ができる。

【０００６】しかしながら、このような方法で画像を形
成した場合に解像度を高くして各画素の面積を小さくし
ていくとアナログの潜像と同様になっていき、ハーフト
ーン画像の後端のかすれやハーフトーン画像の後にベタ
画像が続くとハーフトーンの後端が白く抜ける問題が発
生していた。これは、スリーブの回転方向が感光ドラム
と対向する位置で順方向の場合に顕著であり、原因とし
て感光ドラムの作る電界の歪みと現像剤の供給不足が挙
げられる。これを解決する方法として、複数のスリーブ
を使用する方法が従来より用いられていた。

【０００７】上記方法は、静電潜像担持体に対向して複
数本のスリーブを配置し、複数本のスリーブ上に同一の
現像剤が供給されるようにして１つの潜像に対して複数
の磁気ブラシを接触させることにより現像を行う方法で
ある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、ハーフトーン画像の後端のかすれやハーフト
ーン画像からベタ画像へと画像が変化する部分で本来ハ
ーフトーンの画像が形成される部分が白く抜けるという
問題は解決されたが、ハーフトーン画像の特に反射濃度
にして０．３以下のハーフトーン領域においてガサツキ
が生じてしまった。このガサツキは文字原稿等において
は余り発生せず、写真画像等の濃度の薄い領域にて多く
発生した。

【０００９】そこで、ガサツキの発生原因について検討
を行ったところ以下のことが分かった。

【００１０】即ち、通常、ドット潜像によりハイライト
部の潜像を形成する場合、ミクロに見えると感光体上の
潜像はアナログ潜像のようにブロードな潜像でなく、局
所的な潜像となっている。更に、より低濃度を再現しよ
うとすると、感光体の膜厚の影響から潜像がなまり、図
３に示すように最大コントラストＶ₀ が徐々に小さくな
ってしまう。

【００１１】例えば、反射濃度０．２程度の画像を再現
しようとすると、そのときの潜像Ｖ ₀ は１５０〜２５０
Ｖ程度となってしまう。又、反転現像の場合、かぶりを
取るために非画像部の表面位置は現像バイアスのＤＣ成
分よりも１００〜２００Ｖ高く設定されているため、Ｖ
₀ が１５０〜２５０Ｖの場合の現像バイアスのＤＣ成分
との電位差Ｖcontは０〜１００Ｖ程度になってしまう。
このＶcontが０〜１００Ｖというのは、トナーが感光体
側に付くか、スリーブ側に付くか非常に不安定なコント
ラストである。

【００１２】又、現在の磁気ブラシによる現像方式で使
用されるキャリアの抵抗率は、主に１０⁷ 〜１０¹²Ωｃ
ｍ程度の中抵抗のものが主流であり、このようなキャリ
アを用いた磁気ブラシによる現像を行った場合には、現
像終了時に潜像に電荷が極僅か注入されて潜像を乱して
しまう。これは極ハイライト側で顕著となるが、１回だ
けの磁気ブラシの接触による乱れは殆ど画像に影響しな
い。

【００１３】しかしながら、２回以上磁気ブラシが接触
してしまうと、高濃度側は殆ど影響しないが、前述の
０．３以下の非常に不安定なコントラストの部分の潜像
の乱れが顕著となり、ハイライトがガサついた画像とな
ってしまう。このため、ハーフトーン部後端のかすれや
ハーフトーン画像からベタ画像へと画像が変化する部分
で本来ハーフトーンの画像が形成される部分が白く抜け
るという問題は解決したが、ハーフトーンの極薄い部分
のガサツキが良くならないという問題が生じていた。

【００１４】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、ハーフトーン画像後端のかす
れや白く抜け及びガサツキのないハーフトーン画像を安
定して形成することができる現像装置を提供することに
ある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、トナーとキャリアを有する現像剤を収容
する現像剤容器と、該現像剤容器内の現像剤を担持搬送
する現像剤担持体を複数個有する現像装置において、前
記複数の現像剤担持体のうち、像担持体の回転方向の最
下流側に配置された現像剤担持体上の現像剤は画像形成
中に像担持体と接触し、それ以外の現像剤担持体上の現
像剤は画像形成中に現像剤の最上層と像担持体間に間隙
を有して実質非接触であることを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００１７】＜実施の形態１＞図１は本発明の実施の形
態１に係る現像装置を備える電子写真複写装置の現像装
置部分の断面図である。

【００１８】図１において、１は矢印方向に回転自在に
担持された像担持体としての感光ドラムであり、該感光
ドラム１の周囲には、現像装置Ａ，Ａ’以外に不図示の
潜像形成手段、転写手段、クリーニング手段、定着手段
等が配置されている。

【００１９】感光ドラム１上に形成された可視像は、不
図示の給紙装置により給紙された記録材に転写部におい
て転写手段により転写され、定着手段において可視像が
記録材に定着されて記録材が機外に排出される。尚、転
写終了後の感光ドラム１上の残トナーはクリーニング手
段によって除去される。

【００２０】ここで、本発明に係る前記現像装置Ａ，
Ａ’について説明する。

【００２１】本実施の形態においては、感光ドラム１は
外径寸法が１８０ｍｍに設定され、矢印方向に１６０ｍ
ｍ／ｓｅｃの速度で回転駆動される。潜像形成手段にて
この感光ドラム１に形成された静電潜像を顕像化するた
め、この感光ドラム１に対面して現像装置Ａ，Ａ’が配
置されている。ここでは、先ず１段目の現像装置Ａの構
成及び作用について述べる。

【００２２】現像装置Ａは、図示のように現像剤容器１
６を備え、この現像剤容器１６の内部は隔離１７によっ
て現像室Ｒ₁ と撹拌室Ｒ₂ とに区画され、又、現像剤容
器１６内の撹拌室Ｒ₂ の上方には補給用トナー（非磁性
トナー）１８を収容するトナー貯蔵室Ｒ₃ が設けられて
いる。尚、貯蔵室Ｒ₃ の底部には補給口２０が設けら
れ、該補給口２０を経て、トナー濃度検知センサ２２よ
りの出力値に応じた量の補給用トナー１８が撹拌室Ｒ₂
内に落下補給される。

【００２３】これに対し、現像室Ｒ₁ 及び撹拌室Ｒ₂ 内
には現像剤１９が収容されているが、この現像剤１９
は、非磁性トナーと磁性粒子（キャリア）とから成る二
成分現像剤であり、その混合比は重量比で非磁性トナー
が約７％になるようにした。

【００２４】本実施の形態においては、非磁性トナーは
約８μｍの体積平均粒径を有しており、又、磁性粒子は
樹脂コーティングされたフェライト粒子（最大磁化６０
ｅｍｕ／ｇ）から成り、その重量平均粒径は５０μｍで
あり、その抵抗値は１０⁸ Ωｃｍ以上の値を示すもので
あった。又、磁性粒子の透磁率は約５．０であった。

【００２５】現像剤容器１６の感光ドラム１に近接する
部位には開口部が設けられ、該開口部から現像剤担持体
としての現像スリーブ１１の一部が外部に突出してい
る。現像スリーブ１１は現像剤容器１６内にて矢印ａ方
向に回転するように組み込まれている。本実施の形態で
は、現像スリーブ１１の外径寸法は２０ｍｍであり、そ
の周速は２８０ｍｍ／ｓｅｃとしている。そして、現像
スリーブ１１は感光ドラム１との間隔が６００μｍにな
るように配置されている。現像スリーブ１１は非磁性材
から成り、その内部には磁界発生手段である磁石１２が
固定されている。

【００２６】上記磁石１２は、現像磁極Ｓ₁ ，Ｎ₁ と現
像剤１９を搬送するための磁極Ｎ₃，Ｎ₂ ，Ｓ₂ を有し
ており、現像磁極Ｓ₁ ，Ｎ₁ の極間が感光ドラム１に対
向するように現像スリーブ１１内に配置されている。現
像磁極Ｓ₁ ，Ｎ₁ の極間では磁力線は主に現像スリーブ
１１表面に平行になっているため、現像剤も穂立ちを形
成せず、現像スリーブ１１上で寝たような格好になって
いる。そのため、現像スリーブ１１と感光ドラム１との
間隔が６００μｍ程度で非接触を達成することができ
る。

【００２７】現像スリーブ１１の下部には現像ブレード
３１が配置されており、該現像ブレード３１と現像スリ
ーブ１１との間隔は６００μｍに設定されている。現像
ブレード３１は、アルミニウム、ＳＵＳ３１６等の非磁
性材から成り、現像スリーブ１１上の現像剤１９の層厚
を規制する。

【００２８】ここで、１段目の現像装置Ａの動作を図１
に基づいて説明する。

【００２９】現像スリーブ１１には不図示のバイアス印
加手段によりＡＣバイアス（２ｋＨｚ，２ｋＶppの矩形
波）を重畳したＤＣバイアスが印加されている。現像ス
リーブ１１が矢印ａ方向に回転することにより、現像ブ
レード３１により所定の量（約３５ｍｇ／ｃｍ² ）の現
像剤１９が現像部に供給される。ここで、現像部は磁極
Ｓ₁ ，Ｎ₁ の極間であり、現像は非接触でトナーのみＡ
Ｃバイアスによる往復運動を行いながらなされる。

【００３０】１段目の現像終了後の画像は、非接触現像
であるために濃度が十分に出ていないのと、ハーフトー
ン後端のハキヨセやハーフトーン部からベタ部へと変化
する部分での白抜けは存在するが、磁気ブラシが非接触
であるためにキャリアからの電荷の注入によると考えら
れる潜像の乱れは存在しない。

【００３１】現像終了後に現像スリーブ１１上の現像剤
は、現像室Ｒ₁ に取り込まれる。

【００３２】現像室Ｒ₁ 内には搬送スクリュー１３が収
容されており、この搬送スクリュー１３の矢印ｃ方向へ
の回転駆動によって、現像室Ｒ₁ 内の現像剤は、現像ス
リーブ１１の長手方向に向けて搬送される。又、搬送ス
クリュー１３を矢印ｃ方向に回転させることによって、
反発極であるＮ₂ ，Ｎ₃ の間で落下した現像剤を搬送さ
れている現像剤と撹拌後にＮ₃ 極へ円滑に供給すること
ができる。

【００３３】撹拌室Ｒ₂ 内には搬送スクリュー１４が収
容されており、この搬送スクリュー１４は、その矢印ｄ
方向の回転によって現像剤を現像スリーブ１１の長手方
向に搬送し、又、補給口２０から撹拌室Ｒ₂ 内に自由落
下した補充用トナー１８は、現像剤と共に撹拌される。

【００３４】次に、２段目の現像装置Ａ’について説明
する。尚、この現像装置Ａ’の構成及び動作は現像装置
Ａとほぼ同じであり、「’」を付した番号は現像装置Ａ
の対応する各要素と同一の機能を有する。

【００３５】ここで、現像装置Ａ’が１段目の現像装置
Ａと異なる点は、現像スリーブ１１’の回転方向が逆方
向（矢印ｂ方向であって、感光ドラム１に対して順方
向）に回転することである。従って、搬送スクリュー１
３’，１４’も現像装置Ａの搬送スクリュー１３，１４
とは逆方向（矢印ｅ，ｆ方向）に回転する。又、２段目
の現像装置Ａ’は接触現像を行うため、現像剤１９’の
混合比も重量比で非磁性トナーが約５％になるようにし
ている。その他の現像剤の構成は同一である。

【００３６】更に、接触現像の条件として、現像剤のコ
ート量を現像スリーブ１１’上で５０ｍｇ／ｃｍ² にな
るようにするために、現像ブレード３１’と現像スリー
ブ１１’の間隔を８０μｍとし、現像部に磁極Ｎ₁ を設
けて磁気ブラシを形成するようにしている。又、現像ス
リーブ１１’と感光ドラム１の距離は５００μｍとし、
現像スリーブ１１’に現像装置Ａと同じ現像バイアスを
印加した。その他の条件は、現像装置Ａと同一にしてあ
る。

【００３７】以上の条件で２段目の現像を行ったとこ
ろ、接触現像を行うことによって、１段目の非接触現像
で供給が不足していた最大画像濃度も十分に出すことが
でき、又、１段目の現像により境界部前後のポテンシャ
ルの段差が殆どなくなっているため、１本のみの現像ス
リーブで発生していた白抜けやハーフトーン後端のハキ
ヨセもない奇麗な画像を得ることが可能となった。

【００３８】２段目を接触させることが本発明のポイン
トであり、接触させることで最終的に安定した画像が得
られる。例えば、２段目を非接触とした場合には、濃度
が十分に得られなかったり、又、現像スリーブと感光ド
ラム間の距離が僅かに変化しただけで濃度が変化してし
まい、複数回現像しているにも拘らず安定した画像が得
られないという問題が生じた。

【００３９】従って、本発明の構成を採用することによ
って、ハーフトーン部が均一でガサツキもなく、ハキヨ
セや白抜け等の画像欠陥のない高いレベルの画像が安定
して得られるようになった。

【００４０】＜実施の形態２＞次に、本発明の実施の形
態２を図２に基づいて説明する。尚、図２は本実施の形
態に係る現像装置を備える電子写真複写装置の現像装置
部分の断面図であり、本図においては図１に示したと同
一要素には同一符号を付しており、以下、それらについ
ての説明は省略する。

【００４１】本実施の形態では、スリーブ１１とスリー
ブ１１’を近接して配し、現像ブレード３１で量が調整
された現像剤は現像スリーブ１１上から磁力の働きで現
像スリーブ１１’に全て受け渡されて搬送される。現像
スリーブ１１’から現像剤容器１６に取り込まれた現像
剤は、搬送スクリュー１３で撹拌された後、汲み上げロ
ーラ２５によって汲み上げられ、現像スリーブ１１に受
け渡されることによって現像剤の循環が成立する。

【００４２】ここで、現像スリーブ１１，１１’上を搬
送される現像剤の量は４０ｍｇ／ｃｍ² であるが、現像
スリーブ１１と感光ドラム１の距離は１．５ｍｍになっ
ており、現像剤の層厚が約１．２ｍｍであるために非接
触であり、又、現像スリーブ１１’と感光ドラム１の距
離は５００μｍであるために磁気ブラシは接触して現像
する。

【００４３】而して、本実施の形態のように、現像剤容
器は１つで現像スリーブの数を複数にした場合でも実施
の形態１と同様の効果が得られる。尚、非接触条件とし
ては実施の形態１と同様に極間にしても良く、現像スリ
ーブの本数も最下流側のみ接触させれば、上流側に何本
スリーブを増やしても同一の効果が得られる。

【００４４】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、トナーとキャリアを有する現像剤を収容する現
像剤容器と、該現像剤容器内の現像剤を担持搬送する現
像剤担持体を複数個有する現像装置において、前記複数
の現像剤担持体のうち、像担持体の回転方向の最下流側
に配置された現像剤担持体上の現像剤は画像形成中に像
担持体と接触し、それ以外の現像剤担持体上の現像剤は
画像形成中に現像剤の最上層と像担持体間に間隙を有し
て実質非接触であるものとしたため、ハーフトーン画像
後端のかすれや白く抜け及びガサツキのないハーフトー
ン画像を安定して形成することができるという効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る現像装置を備える
電子写真複写装置の現像装置部分の断面図である。

【図２】本発明の実施の形態２に係る現像装置を備える
電子写真複写装置の現像装置部分の断面図である。

【図３】ベタ部及びハイライト部の表面電位図である。

【符号の説明】

Ａ，Ａ’ 現像装置 １ 感光ドラム（像担持体） １１，１１’ 現像スリーブ（現像剤担持体） １２，１２’ マグネットローラ １３，１３’ 搬送スクリュー １４，１４’ 搬送スクリュー １６，１６’ 現像剤容器 １８，１８’ 補給用トナー １９，１９’ 現像剤

フロントページの続き (72)発明者 尾形 隆雄 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 長谷川 和弘 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H030 AA03 BB02 BB23 BB28 BB34 BB36 2H077 AB02 AB22 AC02 AD02 AD06 AD13 AD36 BA07 BA09 DA10 DA42 EA03 EA16 EA21 GA12 GA17

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トナーとキャリアを有する現像剤を収容
   する現像剤容器と、該現像剤容器内の現像剤を担持搬送
   する現像剤担持体を複数個有する現像装置において、 前記複数の現像剤担持体のうち、像担持体の回転方向の
   最下流側に配置された現像剤担持体上の現像剤は画像形
   成中に像担持体と接触し、それ以外の現像剤担持体上の
   現像剤は画像形成中に現像剤の最上層と像担持体間に間
   隙を有して実質非接触であることを特徴とする現像装
   置。
2. 【請求項２】 現像バイアス電圧は、ＤＣバイアスにＡ
   Ｃバイアスを重畳したものであることを特徴とする請求
   項１記載の現像装置。