JPH03131879A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業　のｉ 本発明は、電子写真式、静電記録式、或は磁気記録式な
どの画像形成装置に関するものであり、特に、像担持体
上に形成された潜像を、所謂、パウダークラウド法によ
る現像にて顕像化する画像形成装置に関し、複写機、情
報記録装置などに好適に具現化し得る。

１１立藍ｌ 従来、上記種々の画像形成装置にて乾式プロセスである
乾式現像法が用いられている。乾式現像法には、２成分
現像剤或は１成分現像剤を用いる２つの現像方式が知ら
れているが、特に、１成分現像剤を用いる現像方式は、
キャリヤを用いないためにトナー濃度の制御、混合、撹
拌などの機構が不必要であって、２成分現像剤を用いる
現像方式に比べ、現像装置の小型化が達成でき、又、不
要の廃棄キャリヤの発生がないなどの利点を有しており
、注目されている。

この１成分現像剤を用いる現像方式には接触現像法（イ
ンプレッション現像法）及び非接触現像法があり、非接
触現像法には、ジャンピング現像法、プロジェクション
現像法のような飛翔現像法、及びパウダークラウド現像
法が知られている。

本発明は、このパウダークラウド法に従った現像装置を
備えた画像形成装置に関するものである。

斯るパウダークラウド式現像装置は、特公昭５８−５４
３８４号公報、特開昭５７−１７９８６５号公報、特開
昭６１−１８９５６５号公報などに記載されるように、
像担持体と現像剤担持体とを対向させ、現像剤担持体上
に担持させた荷電現像剤を、交番電圧を印加した電極に
よって、現像剤担持体から離脱させ、パウダークラウド
状に、上記像担持体と現像剤担持体との間の空間に飛翔
させ、これを、現像領域において、像担持体の潜像パタ
ーンに対応して付着させることで現像を実現している。

が　　しよ　と　る 上記特公昭５８−５４３８４号公報及び他の公報に記載
された現像装置ではパウダークラウドを形成するための
電極として線状の交番電界電極を使用したり、又、パウ
ダークラウドを発生するために交番電界電極と他の電極
との間の距離は、Ｑ、１ｍｍ〜１ｍｍ或は２ｍｍ、特に
、特開昭５７−１７９８６５号公報にては１０ｍｍをも
許容している。

本発明者の多（の研究及び実験の結果によると、従来の
このような構成では、パウダークラウドが広い空間に形
成されることとなり、現像領域を特定範囲に設定するこ
とができず、現像速度が低く且つ現像効率の低い現像し
か達成し得ず、又、広い空間にてパウダークラウドを発
生し、現像領域へと導入しているために、その制御、処
理が困難であり、機内汚損の原因ともなる。又現像剤の
分散が不充分と思われ鮮鋭度の低い画像しか得らないこ
とが分かった。

又、本発明者は、上記問題を解決するべ（研究実験を続
けた結果、（１）板状の電極体を使用し、該板状電極体
と像担持体との間に変動電界を印加した場合に、該板状
電極体の先端部から所定の限定された狭い現像域空間に
現像剤のパウダークラウドを形成せしめることができ、
そして、該パウダークラウド状現像剤を像担持体上の潜
像へと分散飛翔させ、現像速度及び現像効率を高くして
現偉し得ること、（２）板状電極体と現像剤担持体との
間は現像剤粒子の２〜３倍程度に維持するのが好ましい
こと、及び（３）前記（２）の点の条件は、電極体とし
て板状の弾性体を使用し、現像剤担持体に担持された現
像剤に当接することにより極めて好適に達成されること
、を見出した。

本発明は斯る新規な知見に基づきなされたものである。

従って、本発明の目的は、限定された現像域空間内にて
、現像剤担持体に担持された現像剤を十分な濃度で且つ
均一なパウダークラウドとし、該パウダークラウドにて
像担持体上の潜像を現像する構成とし、それによって、
鮮鋭度の高い画像を、高速でしかも高効率にて得ること
のできる画像形成装置を提供することである。

本発明の他の目的は、パウダークラウドを発生させる電
界域と、現像のための電界域とを分離し、現像のため像
担持体へ向けられる現像剤の飛翔は現像領域で実現され
るように構成し、それによって、鮮鋭度の高い画像を、
高速でしかも高効率にて得ることのできる画像形成装置
を提供することである。

本発明の他の目的は、限定された現像域空間にて現像を
行い、それによって現像剤の飛散を最小限度とし、機内
汚損をなくし、高品質の画像を得ることのできる画像形
成装置を提供することである。

本発明の更に他の目的は、現像装置の構成を簡単なもの
とし、それによって装置全体も又小型化され、且つ低価
格とされる画像形成装置を提供することである。

るな　の 上記諸口的は本発明に係る画像形成装置にて達成される
。要約すれば本発明は、潜像が形成される像担持体と、
該像担持体上の潜像を顕像化する現像装置とを備えた画
像形成装置において、前記現像装置は、荷電された現像
剤を担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体上の現像
剤に接触して配置された板状の弾性体からなる電極体と
、前記現像剤担持体と前記板状弾性電極体との間に変動
電界を印加する電界印加手段と、を有し、前記変動電界
の作用によって前記現像剤担持体に担持された現像剤を
現像領域へと分散飛翔させ、前記像担持体上の潜像を現
像することを特徴とする画像形成装置である。

支血団 以下、本発明に係る画像形成装置を図面を参照して具体
的に説明する。

第１図に本発明に係る画像形成装置の一実施例が概略図
示される。

本実施例にて、像担持体２はドラム状とされ、矢印す方
向に回転自在に担持される。又、像担持体２は、一般に
、円筒状基板２０２の上に、感光層或は絶縁層などの静
電潜像記録層、又は磁気潜像記録層２０１が形成され、
該像担持体の周面に沿って配置された潜像形成手段にて
該像担持体２上に静電潜像或は磁気潜像が形成される。

斯る潜像形成手段の構成及び作用は当業者には周知であ
るので、図示されておらず、又、詳しい説明も省略する
。

像担持体２上に形成された潜像は現像装置１にて顕像化
される。現像装置１は、ｌ成分現像剤を収容した現像容
器１０４を有し、該現像容器１０４の前部開口には、軸
１０２によって支持されたローラ状の現像剤担持体１０
１が配設され、矢印ａ方向に回転駆動される。又、現像
容器１０４の前部開口の上縁には現像剤のための規制荷
電部材１０３が配設されており、更に、現像剤担持体１
０１の回転方向下流側には、電極体１０５が配設される
。

なお、現像剤担持体ｌｏｔは、通常、規制荷電部材１０
３との関連で、一般にＡ℃、ｓＵｓなどの金属或は半導
性のプラスチックに０．１〜数１０μｍ程度の凹凸加工
を施したものが用いられる。

又、規制荷電部材１０３は、金属ブレード、ゴムブレー
ドなどで形成することができ、現像剤担持体１０１に圧
接して、該現像剤担持体上に現像剤の薄層を形成すると
共に、現像剤に対する荷電を行なう。更に、規制荷電部
材１０３は、ブレードの代わりにローラ状の規制部材と
することもでき、ブレードと同様の作用効果を得ること
ができる。更に又、規制荷電部材１０３は、現像剤担持
体内部に固定配置した磁石と、現像剤担持体に近接配置
した磁性体ブレードとにて構成し、磁石と磁性体ブレー
ドとの間に発生する磁界の作用と、磁性ブレード、現像
剤、現像剤担持体の相互間の摩擦力の作用と、摩擦帯電
の作用とにて、現像剤担持体上に荷電された現像剤の薄
層を形成することも可能である。

本発明に従えば、前記電極体１０５は板状の弾性体にて
形成され、例えば、Ａρ、ｓＵｓ、リン青銅などの金属
薄板などで形成されるが、又は、斯る金属薄板の少な（
とも現像剤に対向する表面に現像剤荷電制御用或は絶縁
用の裏打ち処理を施したもので形成される。該板状の弾
性電極体１０５は、現像剤担持体１０１の表面に対して
所要の圧力にて当接して配置される。

又、該板状電極体１０５の先端縁１０５ａは、前記像担
持体２と、該像担持体２と対向配置された現像剤担持体
１０１との間で画成される現像領域Ｒ内に位置するよう
に位置決めされる。

更に具体的に説明すると、第２図をも参照して、板状弾
性電極体１０５の現像剤担持体１０１に対する当接圧力
は、該板状弾性電極体１０５が、現像剤担持体２に担持
された現像剤薄層１０７に圧接しているとき、該板状弾
性電極体１０５と現像剤担持体１０１との最も近接した
部分Ｃの間隙１．が現像剤粒子の２〜３層分の厚さ、粒
径１ｏ〜１５μｍの現像剤の場合通常４０μｍ程度、或
はそれ以下の値となるように設定されるのが好適である
。

本発明者の実験によれば、電極体１０５と現像剤担持体
１０１との間隙を４０ｕｍ程度、或はそれ以下に設定す
ることは極めて重要であり、従来のように線状の或は剛
性の電極体をこのよりな４０ｔＬｍ、更にはそれ以下の
値といった微小の間隙を保って設置することは極めて困
難か或は不可能であることが分かった０本発明では、電
極体として弾性体を使用するので、単に、電極体の現像
剤担持体に対する当接圧力を、電極の取付位置の調整、
材料の変更、或は寸法形状の変更などによって所望の間
隙に容易に設置し得る。

又、現像領域Ｒにおける現像剤担持体１０１と潜像担持
体２との間隙ｔ、は、５０μｍ〜５００μｍ、好ましく
は１００μｍ〜３００μｍ１通常約２００μｍとされる
。

又、本発明によると、第１図を参照すると理解されるよ
うに、現像剤担持体１０１と像担持体２との間には現像
バイアス電源として直流電圧源３が配置され、また、現
像剤担持体１０１と板状弾性電極体１０５との間には交
番電界形成のための交番電界印加手段、即ち、交流電源
１０６が配設される。

このような構成にて、現像剤担持体１０１が矢印ａ方向
に回転し、一方、潜像が形成された像担持体２が矢印す
方向に回転する時、現像容器１０４内の現像剤は、静電
的或は磁気的に現像剤担持体１０１上に吸着、担持され
、規制荷電部材１０３にて適当な層厚に規制され、と同
時に摩擦帯電によって荷電される。

次いで、現像剤担持体１０１に担持されたこの薄い層状
の現像剤１０７は、板状弾性電極体１０５の下にもたら
される。現像剤担持体１０１上に担持されている荷電さ
れた現像剤には、電極体１０５に印加された交番電界が
作用し、この強い電界によって、現像剤担持体１０１と
電極体１０５の間を往復運動しながら進む、このとき、
現像剤は現像剤担持体１０１と電極体１０５との間に形
成される自由空間にて激しく往復運動する。これによっ
て、該現像剤担持体１０１及び電極体１０５に衝突し、
これによって衝突帯電され、より安定した荷電を受ける
ものもあると思われる６次いで、現像剤は電極体１０５
の先端へと到達すると、該先端部の強い電界によって弾
き飛ばされ、充分分離した状態で電極体１０５の先端部
からパウダークラウド状に現像領域Ｒに飛翔分散する。

上述のように１本発明によれば、板状弾性電極体１０５
により現像剤担持体１０１上の現像剤薄層１０７には強
い電界が作用するので、現像剤担持体上の現像剤は大略
全量がパウダークラウドの形成に寄与し、それによって
、現像領域Ｒでは、均一で且つ高い濃度のパウダークラ
ウドが形成される。

上記説明にて理解されるように、現像領域Ｒは、板状弾
性電極体１０５の先端位置を含む位置より現像剤担持体
の回転方向下流側に形成され、斯ろ現像領域は従来のパ
ウダークラウド現像法に比較すると、極めて限定された
狭い空間にて画成されている。

又、上述のように、板状弾性電極体１０５はその先端部
１０５ａが現像領域Ｒの一端に位置しており、電極体１
０５に印加される変動電界は実質的に現像には作用しな
い構成とされる。従って、現像バイアス電源３は、現像
作用のためだけを考えて設定することができ、現像に最
適の設定が可能となる。所望に応じて、電極体１０５に
印加される変動電界の現像領域Ｒへの影響を更に少なく
するために、電極体１０５の像担持体２に対向する面・
にシールド電極（図示せず）を設けることも可能である
。

現像領域Ｒに形成されたパウダークラウド状の現像剤は
、像担持体２の潜像電界と現像バイアス電源３による電
界との合成電界によって移動し、像担持体２の潜像パタ
ーンの画像部に付着し現像が達成される。又、現像に寄
与しなかった現像剤は再び現像剤担持体１０１に付着回
収される。以下、現像剤担持体１０１の回転にしたがっ
て同様のプロセスが行われ、連続した現像が行われる。

第３図に本発明の他の実施例が図示される０本実施例は
、板状弾性電極体１０５が第１図の実施例における規制
荷電部材１０３をも兼ねた構成とされる点において相違
し、図示されていない他の部分は実施例１と同様に構成
される０本実施例によれば、板状弾性電極体１０５は、
現像剤担持体１０１上に荷電された現像剤層を形成する
と共に、その先端部１０５ａからパウダークラウドを発
生せしめ、先の実施例と同様の作用効果を達成すること
ができる。

第４図に本発明の更に他の実施例が図示される。本実施
例では、現像剤として磁性現像剤が使用され、現像剤担
持体１１０の内側に磁石体１１１を固定的に配設してお
り、そのＮ極が上記潜像担持体２に対向して現像領域に
臨んでいる。

本実施例によると、前の実施例と同様にして現像領域に
パウダークラウドが発生し、そして該パウダークラウド
状現像剤には像担持体の潜像電界と、現像バイアスによ
る電界と、磁石体１１１の磁界とが作用し、像担持体上
に形成された潜像に付着し現像をなす。

又、第５図には第４図の実施例の変更実施例が示される
。本実施例では、現像用のＮ極と並んで、現像領域Ｒの
下流にＳ極が位置して設けられる。該Ｓ極は、現像後の
パウダークラウド状の現像剤を現像剤担持体１１０へと
回収するための磁極である。もし、現像作用のためにＮ
極による磁気バイアスを必要としない場合には、現像剤
捕集、回収のためのＳ極のみを設け、Ｎ極を設けなくと
もよい。

次に、本発明に係る画像形成装置を具体的数値を挙げて
更に詳しく説明する。

実施例１ 第１図に示す構成において、現像剤担持体１０１は直径
２０ｍｍのＳＯ３製ロールであり、表面をサンドブラス
ト処理でＪＩＳＩＯ点平均粗さによる表示（ＪＩＳ−Ｂ
Ｏ６１０）　で１〜２ｕｍの凹凸加工を施した。規制荷
電部材１０３は厚さ０．２ｍｍのリン青銅板を用い、概
略１００ｇ／ｃｍの圧接力で現像剤担持体１０１の表面
に当接させた。

現像容器１０４中には、ポリエステル系樹脂、荷電制御
剤、着色顔料などで構成される平均粒径、概略１２μｍ
の現像剤を投入し、現像剤担持体１０１を１００ｍｍ／
ｓｅｃの周速で回転駆動した。これにより、現像剤担持
体１０１上には現像剤の荷電薄層（２〜３層程度）が形
成された。

更に、板状弾性電極体１０５はＡＪ２箔で約５０μｍ厚
さであり、最近接点Ｃと現像剤担持体表面との間の距離
ｔ、が３０μｍになるように近接し、交流電源１０６に
よって電圧７００Ｖｐ−ｐ（ピーク・ピーク電圧）、周
波数５ＫＨｚ、正弦波の電圧印加を行なった。

これによって、板状弾性電極体１０５と現像剤担持体１
０１表面との間で現像剤のパウダークラウドが発生し、
先端縁１０５ａを越えた位置、すなわち現像領域Ｒで拡
散された。

本実施例で、像担持体としては、感光層２０１として有
機半導体（ＯＰＩを使用した、直径６０ｍｍの感光ドラ
ムを１００ｍｍ／ｓｅｃにて回転し、電子写真法にて潜
像を形成した。潜像の明部電圧は１００ｖ、暗部電圧は
７００■であった。

本実施例によると鮮明な画像を得ることができた。又、
現像剤の飛散もなく、画像汚れも発生しなかった。

実施例２ 実施例１と同様の構成であるが、板状弾性電極体１０５
には、交番電圧を印加すると共に、更に直流電圧５０Ｖ
のバイアス電圧を重畳した。実施例１と同様に鮮明な画
像が得られ、又、同時に板状弾性電極体１０５に付着す
る現像剤の量が大幅に減少した。

実施例３ 第３図の構成にて、板状弾性電極体１０５として厚さ０
．２ｍｍ５ＵＳの薄板を使用し、現像剤担持体１０１に
約１５０ｇ／ｃｍの圧接力で当接した。又、板状弾性電
極体１０５の最近接点Ｃと現像剤担持体１０１との間隔
ｔ１は３０ａｍとした。他は実例１と同様の構成及び条
件にて像出しを行った。実施例１と同様に鮮明な画像を
得ることができた。

本発明は、上記各実施例に限定されるものではなく、種
々の変形態様が可能であり、変更された構成、使用され
る材料によって、作動条件も種々に変更され、例えば、
現像剤担持体と板状弾性電極体との間の交番電界印加の
ために、電源として１００−１　ｏｏｏｖｐ−ｐ、周波
数１〜１０ＫＨｚ、波形が三角波、矩形波、脈動波、パ
ルス列波、その他の歪み波の交流電源を用いることがで
き、また、これに直流分を例えば５０〜３００■重畳す
ることもできる。

当然、本発明は、非磁性現像剤だけでな（磁性現像剤へ
の適用も可能であり、静電潜像だけでなく磁気潜像にお
ける現像にも適用可能である。

免豆亘皇１ 本発明は以上詳述したように、板状弾性電極体を現像剤
担持体に当接して設け、且つ該板状弾性電極体に交番電
界を印加することで、パウダークラウドを発生させ、こ
れを現像領域内に拡散し、現像を行う構成とされるため
に、次に示すような作用効果を得ることができる。

（１）現像剤の荷電薄層に板状弾性電極体を当接して電
界を付与するだけで、効率よくパウダークラウドを発生
することができ、構成が極めて簡単である。

（２）現像剤のパウダークラウドは、現像剤の凝集がな
く、個々に充分分離して、しかも、よく荷電制御される
から解像度の高い鮮明な画像が得られる。

（３）現像剤担持体に担持された現像剤薄層が大略全量
パウダークラウド化されるので、均一で充分な濃度のパ
ウダークラウドが形成され、高速で高効率の現像が実現
できる。

（４）現像領域で飛翔用電界と現像用電界の複合が少な
いために、最適な状態で現像が達成できる。

（５）従来の方式に比べ、パウダークラウドの発生及び
拡散が、狭い現像域空間内にて行われ、それによって現
像剤の他への飛散がなく、回収も容易であって、装置の
小型化に貢献でき、更に画像汚れなどを起こすことがな
い。

（６）非接触現像であるから、潜像担持体表面に直接、
機械的な力が作用しないので、潜像を乱すことなく鮮明
な画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る画像形成装置の一実施例を示す
要部概略構成図である。 第２図は、本発明に従ったパウダークラウド形成のため
の板状弾性電極体の機能を説明するための要部拡大図で
ある。 第３図、第４図及び第５図は、本発明に係る画像形成装
置の他の実施例を示す要部概略構成図である。 ０１ ０３ ０５ ０５ ０６ ：現像装置 ：像担持体 ：現像剤担持体 ：規制荷電部材 ：板状弾性電極体 ａ：板状弾性電極体先端部 ：交流電源 ：現像領域 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）潜像が形成される像担持体と、該像担持体上の潜像
   を顕像化する現像装置とを備えた画像形成装置において
   、前記現像装置は、荷電された現像剤を担持する現像剤
   担持体と、該現像剤担持体上の現像剤に接触して配置さ
   れた板状の弾性体からなる電極体と、前記現像剤担持体
   と前記板状弾性電極体との間に変動電界を印加する電界
   印加手段と、を有し、前記変動電界の作用によって前記
   現像剤担持体に担持された現像剤を現像領域へと分散飛
   翔させ、前記像担持体上の潜像を現像することを特徴と
   する画像形成装置。