JP2009204672A - 電子写真画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ドナーロールを用いた非接触現像方式において、現像ニップ部における強いトナー飛翔電界による画像劣化や多色トナーの混色発生を防止する。また、現像ニップ内に帯電機構を設けた場合に比較してより幅広い条件設定にてトナーを剥離し、高画質でのトナークラウド現像およびトナー剥離を実現する。
【解決手段】ドナーロールを用いた非接触クラウド現像において、ドナーロールと感光体が形成する現像ニップ部より上流にドナーロールに対向させた進行波電界を形成する現像用進行波電極を配置し、また現像ニップ部下流においてもドナーロールに対向させた剥離用進行波電極を配置し、ドナーロールと進行波電極の進行波進行方向におけるギャップを広く設ける事によりドナーロールからトナーを効率的に剥離する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、FAX、レーザービームプリンタ等に用いられる静電潜像を利用して画像を形成する電子写真画像形成装置に関する。

従来、トナーとキャリアからなる２成分現像剤を用いて現像を行う場合、キャリアが形成する磁気ブラシにおける電界のばらつきや磁気ブラシによる機械的かき取りにより、現像後の感光体上のトナー画像が乱れる問題が発生する。そこでトナーのみをドナーロールに担持させて搬送し感光体上の静電潜像を現像する現像方式が種々検討されている。

その中でも多色現像プロセスでは、感光体上に既に現像されたトナー像があり、色重ねのため複数回の現像を行う場合２回目以降の現像による前段での現像色トナー像へのダメージを少なくする必要がある。

そのため、非接触現像方式を中心とする各種現像方式が提案されている。たとえば感光体とドナーロールの間に荷電ワイヤを配し電界によりトナーをドナーロールから飛翔させる方式がある。その他ドナーロールを用いず進行波電極が形成する進行波電界カーテンを利用してトナーを飛翔させる方式や、進行波電極のホールからトナーを吐出させる方式などが提案されている。特に進行波電界を用いてトナークラウドを発生させる現像方式は、特許文献１の様に進行波電極を対向させたものや、特許文献２の様に対向電極を設けたものなどが提案されている。

特開２００２−２８７４８４号公報 特開２００１−１３９１４４号公報

ドナーロールを用いた現像方式において、現像ニップ部においてギャップを介して感光体表面にトナーを飛翔させ静電潜像の現像を行う場合、ドナーロール表面に強固に静電吸着しているトナーをドナーロールから飛翔させるために高い電界が必要となる。通常感光体の保持できる表面電位はせいぜい１ｋV程度でその電位には上限がある。従って現像領域の電界強度を上げるには、感光体とドナーロールのギャップを狭くするかあるいは接触させる必要がある。

しかしながら、非接触現像では均一な電界を得るにはロール製作誤差の影響が無視できる程度まで感光体とドナーロールのギャップを広げる必要があり、十分狭いギャップを得ることができない。あるいは高精度のドナーロールを作成する必要があるが高コストとなる。

一方、ドナーロールを感光体に接触させた場合には非接触現像と比べてトナーへのストレスが増大し、トナーの低寿命化やドナーロールへのトナーの融着をもたらす。また感光体への多色重ね合わせ現像では混色等のコンタミネーションが発生し易く高速プロセスでの使用は難しい。

非接触現像では、ドナーロールからのトナー剥離を増大させる為にDC電界に加えてAC電界を重畳させる方法もあるが、重畳する電圧が大きすぎると非画像部へのトナーの付着によるいわゆる地かぶりが発生したり、感光体への多色トナー重ね合わせ現像プロセスでは前段での現像色とのコンタミネーションが発生する問題が発生する。一方、ドナーロールからのトナー剥離のためにドナーロール付近にACワイヤを配しAC成分を機能的に分離して付与する方式もあるが、現像部ニップ内の現像電界に影響を及ぼすためあまり大きな電圧を印加できない。また、ドナーロールを用いる現像方式ではドナーロールに一度付着したトナーを現像後に一旦剥離させないとトナー帯電量の蓄積による増加をもたらし現像濃度の低下を招く。

非接触で現像を行う方式としてこのほかに、進行波電界を用いて電界カーテンを作りトナーを飛翔させる方法も提案されているが飛翔トナーが機内飛散を起こしやすい。

本発明では、ドナーロールで現像を行う前の段階で、ドナーロールと対向させて設けた現像用進行波電極に進行波電界を発生させ、トナーに進行波電界進行方向の搬送力を与え、ドナーロールとの距離を徐々に大きくしていく事によってドナーロールからのトナー剥離を行う。進行波電界は現像ニップ部またはニップ部上流でトナーを進行波電極から解放する。また現像後にドナーロールから担持トナーを剥離するためにトナーを剥離用進行波電極から解放しトナーの攪拌収容領域に回収する。

本発明の現像装置は、ドナーロールと対向させた進行波電界を発生する現像用進行波電極を用い、ドナーロールから距離を離していくことによりドナーロールからトナーの剥離を行う。これにより、電界強度の制限なくドナーロールからのトナーの剥離、搬送が可能になる。また、現像ニップ部上流で現像用進行波電極からトナーを解放することにより広い現像ニップを確保し、感光体への多色トナー重ね合わせの場合にも現像済みトナー像へのストレスを少なくする。また、現像ニップ上流の最初の剥離部分では、ドナーロールと現像用進行波電極間のトナーの往復運動が発生し、トナーのチャージアップや往復トナーによるドナーロールへ付着したトナーの飛翔を促す効果もある。さらに、剥離用進行波電極を用い現像ニップ部通過後の現像に使われなかったトナーをドナーロールから剥離しトナーの履歴をリセットさせる事ができ、ドナーロールへ付着したトナーの帯電上昇を抑える事が可能となる。

ドナーロールを用いる電子写真画像形成装置において、現像ニップ上流にドナーロールに対向させて現像ニップ部に進む進行波電界を発生する現像用進行波電極を配し、ドナーロールの回転方向下流の現像ニップ部方向に従って現像用進行波電極との距離を広げていく。進行波電界で搬送されるトナーはドナーロールから剥離され、次いで感光体とドナーロールの間で現像用進行波電極から解放され、現像ニップ部に至るまでの間にトナークラウド現像領域を形成する。さらに現像後のドナーロールに対しても進行波電界を発生する剥離用進行波電極を設け、ドナーロールに付着したトナーを対向する剥離用進行波電極上に搬送し、現像剤を攪拌保持する現像剤シンクに戻す様に設置する。

図１は本発明の第１の実施例を示す模式図である。図示しないロールに張渡されたウェブ状の感光体１は所定のプロセス速度で走行し、ドナーロール２との間に現像ニップ部Nを形成する。ドナーロール２上のトナーTは２成分現像剤３によって供給され、ドナーロール２へのトナー供給は固定磁石を内包した回転スリーブによる現像ロール４およびオーガ５で行われる。ここでは、トナーTをドナーロール２へ搬送するために、ドナーロール２と現像ロール４の間に電位勾配を設ける。実施例１で使用したトナーTはマイナス帯電トナーであり、ここではドナーロール２を−３００Ｖとし、現像ロール４を−６００Ｖを中心として電圧を調整する事によって、ドナーロール２に付着するトナーTの量を調整した。

また、本実施例では電位差を直流DC電圧電源にて与えたが、DC電圧にＡＣ交流成分を重畳しても良い。ドナーロール２は例えば直径５０ｍｍのものを２３０ｒｐｍで用いた。使用した二成分現像剤のトナー濃度は５ｗ％である。また、ドナーロール２の回転方向は、感光体１に対して同じ方向あるいは逆の方向のどちらでも構わないが、ここでは同じ方向に回転しているものとして、本実施例を説明する。

現像ニップ部N上流では現像ニップ部N方向へ進む進行波電界を発生する現像用進行波電極６がドナーロール２と対向する様に設置されている。現像用進行波電極６の進行波電界始端付近では、ドナーロール２と現像用進行波電極６との間でトナーTの往復運動が発生し、トナーTの帯電が上昇すると共に、飛翔トナーがドナーロール２上に付着したトナーTに衝突する事によって更に多くのトナーを飛翔させる。飛翔したトナーTは進行波電界に誘導され、感光体１付近まで搬送された後に現像用進行波電極６から解放されトナークラウドを形成する。本実施例で用いた進行波電極は周波数５ＫＨｚ、電圧６００Ｖであるが周波数は１〜２０ＫＨｚ、印加電圧は１００〜２５００Ｖまで用いてもよい。

現像用進行波電極６の進行波電界終端では進行波電界によって搬送されたトナーTが直接感光体１に衝突するのを避ける為に、感光体１の移動方向に向けて先端に湾曲部７が形成されている。現像用進行波電極６の先端と感光体１の間にはシール作用を有する微小なギャップＧが設けられている。感光体１の移動によりギャップＧに空気が導入されるとトナー層と感光体に微小濃度勾配を形成する。ここで感光体１上の電界がトナーTを吸引する場合はトナーTが感光体１に到達し、トナークラウド現像が行われる。その後、感光体１とドナーロール２が近接する現像ニップ部Nにおいてはより電界が強くなるため感光体に付着した余分なトナーTはトリミング（除去）されると共に、現像が不足している場合は反対にトナーTの供給が行われる。

一方、剥離用進行波電極８は現像ニップN部下流のドナーロール２下部近傍に配置され、進行波電界の方向は２成分現像剤を収容する現像剤シンク９に向かう様に進行する。剥離用進行波電極７に捕獲されたトナーTは最終的には剥離用進行波電極７に沿って移動して行き、ドナーロール２を現像した後の現像剤シンク９の２成分現像剤５に戻される様に解放される。

また、剥離用進行波電極８で捕捉されずにドナーロール２に残ったトナーTは、現像ロール４の磁気ブラシによる現像後のドナーロール２のカウンターチャージ（逆帯電）および機械的な摺擦力によって剥離される。本構成によって、ドナーロール２からのトナー剥離が効率よく行われ、感光体１に対しやわらかい接触力でトナーTを現像する事が可能となり、より解像度の高い高速な現像が可能となる。また、剥離用進行波電極とドナーロールの間に飛翔トナーを閉じ込める事によってトナーの飛散を少なくする事ができる。

図２は本発明の第２の実施例を示す模式図である。実施例１では現像用進行波電極が固定であったが、本実施例では、現像用進行波電極１０と一対のロール１１の間に薄い絶縁性のフィルム１２を張渡し、１RPS以下のきわめて遅い速度で半時計方向に回転させている。また、トナーTを解放する現像用進行波電極１０終端付近では、部分的に逆方向の進行波電界を発生させる電極部分１３を設けてトナー同士を衝突させる様に設定した。絶縁性フィルム１２を移動させる事によって、トナーTが移動できなかった場合のドナーロール２上のトナー滞留を防ぐ事が可能である。また、感光体１付近で逆方向の進行波電界を発生させる事によって、現像用進行波電極１０終端付近のトナーTの剥離を確実にしている。

進行波電界を作る進行波電極の電圧は、少なくとも３本の電極が１セットとなって動作するが、例えば進行波電極の先端に行くに従って電極の抵抗を変化させ電位を下げたりして、必要に応じ任意の電界強度を与える事も可能である。

また、印刷用紙の幅方向に進行波電極を分割し、用紙の幅に合わせて進行波電界を発生させる領域を必要な範囲に限定することにより、より効果的にトナーTの機内飛散を抑えると共に、無駄なトナー供給による感光体へのフィルミングを抑える事が可能となる。

本発明における第１の実施例における現像装置を示す模式図である。 本発明における第２の実施例における現像装置を示す模式図である。

符号の説明

１ 感光体
２ ドナーロール
５ ２成分現像剤
６、１０、１３ 現像用進行波電極
８ 剥離用進行波電極
T トナー
N 現像ニップ部
Ｇ ギャップ

Claims (7)

1. 表面に静電潜像を有し所定プロセス速度で移動する感光体と、前記感光体に対向して同方向あるいは逆方向に移動するとともに表面に静電的に担持した帯電トナーにより前記感光体の静電潜像を現像するドナーロールと、前記感光体と前記ドナーロールの間に形成されて一定のギャップを有する現像ニップ部とを有する電子写真画像形成装置において、
   前記現像ニップ部に対し、感光体移動方向上流側のドナーロール表面と対向する位置に、進行波電界を発生する現像用進行波電極を離隔して配置し、進行波の進行方向を現像ニップ部側に設定したことを特徴とする電子写真画像形成装置。
2. 請求項１に記載された電子写真画像形成装置において、前記ドナーロールと現像用進行波電極の距離を進行波の進行方向上流より下流側がほぼ大きくなるように設定し、トナーを現像用進行波電極から現像ニップ部へ解放した事を特徴とする電子写真画像形成装置。
3. 請求項１又は２に記載された電子写真画像形成装置において、
   前記現像ニップ部側の現像用進行波電極は、感光体移動方向に向けて先端が湾曲して形成されたことを特徴とする電子写真画像形成装置。
4. 請求項３に記載された電子写真画像形成装置において、
   前記現像ニップ部側の現像用進行波電極は感光体との間にシール作用を有する微小なギャップを設けたことを特徴とする電子写真画像形成装置。
5. 請求項１に記載された電子写真画像形成装置において、
   現像ニップ部に対し感光体移動方向下流のドナーロール表面と対向する位置に、進行波電界を発生する剥離用進行波電極を離隔して配置し、進行波の進行方向を現像ニップ部と反対側に設置したことを特徴とする電子写真画像形成装置。
6. 請求項５に記載された電子写真画像形成装置において、
   前記ドナーロールと剥離用進行波電極の距離を、前記ドナーロールと剥離用進行波電極の距離を進行波の進行方向上流より下流側がほぼ大きくなるように設定し、トナーをドナーロールから解放したことを特徴とする電子写真画像形成装置。
7. 請求項１または５に記載された電子写真画像形成装置において、
   進行波電界の進行方向が進行波電極の途中で少なくとも１箇所以上反転する現像用進行波電極または剥離用進行波電極を設けたことを特徴とする電子写真画像形成装置。

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