JPH0315875A - 現像装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、電子写真装置等に使用する現像装置に係り
、特に電界カーテンの作用を利用した現像装置に関する
ものである。

［従来の技術及びその問題点］ 従来より、複写機，ファクシミリ，プリンタ等において
広く利用されている電子写真装置における現像装置とし
ては、カスケード法やマグネットブラシ法等による二成
分式の現像装置や、米国特許第２７２５３０４号に示さ
れるパウダクラウド法，特公昭４１−９４７５号公報に
示されるタッチダウン法，特公昭４５−２８７７号公報
に示されるインプレッション法，特公昭５４−３６２４
号公報に示されるジャンビング法等による一成分式の現
像装置が知られている。

そして、近年においては、上記のような電子写真装置に
おいてカラー化が要求されるようになり、感光体等の像
担持体に様々な色彩の現像剤を重ねて現像させるため、
像担持体に現像剤担持搬送体等を接触させないで、現像
剤を像担持体に供給させて現像が行えるようになった現
像装置が注目されるようになった。

ここで、このように感光体等の像担持体に現像剤担持搬
送体等を接触させないで、現像剤を像担持体に供給させ
て現像が行える従来の現像装置としては、パウダクラウ
ド法やジャンビング法等による現像装置が知られている
。

しかし、上記のバウダクラウド法による現像装置におい
ては、帯電したトナーを空気流で噴霧してトナー雲を形
成し、このトナー雪中に静電潜像が形戒された像担持体
を通してトナーを供給するため、装置が複雑になり大型
化すると共に、空気中に漂うトナー雲の制御も困難であ
る等の問題があった． また、ジャンビング法による現像装置においては、トナ
ーが現像剤担持搬送体と像担持体との間で激しく往復運
動するため、高解像度のものが得難い上、重ね現像させ
てカラー化させる際に様々な色彩のトナーが混ざり合っ
てしまうという問題があった． このため、近年においては、上記のように感光体等の像
担持体に非接触状態で現像剤を供給して現像を行う現像
装置として、特公昭４７−４７８１１号公報，特開昭５
８−２０２２１７号公報，特開昭５９−１７６７５５号
公報，特開昭５９−１８１３７１号公報，特開昭５９−
１８９３６７号公報，特開昭６３−１３０６８号公報等
に示されるように、電界カーテンの作用を利用した現像
装置が開発されるに至った。

ここで、上記のような電界カーテンの作用を利用した現
像装置は、基本的には、第４図に示すように、電極（１
〉間に交番電圧電源（２）から交番電圧を印加して、電
極（１〉間に同図に破線で示すような電気力線をもった
交番不平等電界を作用させ、この交番不平等電界によっ
て帯電したトナー〈３〉を飛翔させながら像担持体と対
面する現像領域まで搬送させ、この現像領域において、
上記電界カーテンの作用により飛翔したトナー（３）を
像担持体の静電潜像箇所に供給するようになっている。

ここで、上記電界カーテンの作用を、第４図に基づいて
より具体的に説明すると、上記のように交番電圧電源（
２）から交番電圧が電極（１〉に印加されて電気力線が
形戒された電界域に、上記のように帯電したトナー（３
）が近づくと、この帯電したトナー（３）は、上記電気
力線に沿った方向の交番電気力を受け、上記トナー（３
）はほぼ上記の彎曲した電気力線に沿って振動するよう
になる． そして、上記トナー（３）は重力等の外力Ｆｅの他に、
上記振動の半周期ごとに電気力線の接線方向に対して外
向きに垂直な遠心力Ｆｃを受け、さらに電気力線に沿っ
た平均グラジエント力Ｆｇを受けるようになる．ここで
、上記遠心力Ｆｃは電気力線の方向の空間的変化に起因
し、また平均グラジエントカＦｇは電気力線の密度の空
間的変化に起因して作用し、これらはともに電界が不平
等でかつ交番的であることから発生する． ここで、定在波電界カーテンによって上記のように帯電
したトナー（３）に作用する電気力学的力Ｆｒ　（＝Ｆ
ｃ＋Ｆｇ）は、次のように示される． Ｆｒ＝−ｇｒａｄｅ． ＝−Ｋ　［　（ｇｒａｄ）ｂ　（ｆ２）］（但し、市。

＝Ｋｂｆ２） ４ｍω２［１＋　（６πηａ／ｍω２　）１ｂ３？こで
、ｍ［Ｋｇ］はトナー粒子の質量、ａ［ｍコはトナー粒
子の半径、ｑ［ｃ］はトナー粒子の帯電量、ω［　Ｓ−
’］は電源角周波数、η［Ｎ−ｓ／ｍ”］は空気粘性抵
抗、Ｅ　［Ｖ／ｍ］は電界強度、Ｖ［Ｖ］は印加電圧、
ｂ　［ｍ］は隣接電極表面間最短距離、Ｅ■．［Ｖ／ｍ
］は電極表面上の最大電界強度、ζ＝（Ｖ．／ｂ）／Ｅ
　Ｉｌｌ　ａ　Ｘは電界利用率、ｆ＝Ｅ／（Ｖ／ｂ）は
規格化電界、（ｇｒａｄ）ｂはｂで規格化した座標系（
ｒ／ｂ，ｚ／ｂ）におけるｇｒａｄである。

すなわち、電界カーテンによる力は、トナー粒子の質量
ｍ，　トナー粒子の半径ａ，｝ナー粒子の帯電量ｑから
なるトナー粒子側の条件と、電界強度Ｅ，電源周波数ｆ
（＝ω／２π）の外部条件に左右され、これらをうまく
調整することによって、トナー粒子を宙に舞い上がらせ
ることも可能になるのである． そして、電界カーテンの作用を利用した現像装置におい
ては、このようにして電界カーテンの作用により飛翔さ
せたトナーを、像担持体にソフトに接触して像担持体に
形成された静電潜像箇所に供給させることができ、前記
のようなパウダクラウド法やジャンビング法等による従
来の現像装置に比べ、重ね現像によるカラー化がうまく
行えるようになった。

ここで、上記のように電界カーテンの作用を利用した従
来の各現像装置においては、トナーを電極間で飛翔させ
ながら現像領域まで搬送させる場合と、現像領域でトナ
ーを飛翔させて像担持体の静電潜像箇所に供給させる場
合のいずれをも、同じ電界カーテンの作用によって行う
ようにしていた。

しかし、上記のようにトナーを電極間で飛翔させながら
現像領域まで搬送させる場合と、現像領域でトナーを飛
翔させて像担持体の静電潜像箇所に供給させる場合とで
は、作用させる電界カーテンの好ましい条件が必ずしも
一致していなかった． このため、像担持体にトナーを供給させるのに好適な条
件で電界カーテンを作用させた場合には、トナーの搬送
が十分に行われず、トナーが飛散したりする一方、トナ
ーを搬送させるのに好適な条件で電界カーテンを作用さ
せた場合には、像担持体へのトナーの供給がうまく行わ
れず、かぶり等が生じて画質が低下する等の問題があっ
た． ［発明が解決しようとする課題コ この発明は、電子写真装置等に使用する現像装置におい
て、感光体等の像担持体に非接触状態で現像剤を供給し
て現像を行う場合における上記のような問題を解決する
ことを課題としてなされたものである． すなわち、この発明は、従来のパウダクラウド法やジャ
ンビング法におけるような問題がない電界カーテンの作
用を利用して、感光体等の像担持体に非接触状態で現像
剤を供給して現像を行うにあたり、現像剤を感光体等の
像担持体と対面する現像領域に搬送させる場合と、像担
持体の静電潜像箇所に現像剤を供給させる場合とにおい
て、それぞれに好適な条件の電界カーテンを作用させ、
現像剤が飛散しないようして、現像領域に現像剤を十分
に搬送できるようにすると共に、画像にかぶり等が生じ
ないように、像担持体の静電潜像箇所に現像剤をうまく
供給できるようにすることを課題とするものである． ［課題を解決するための手段コ この発明は、上記のような課題を解決するため、現像剤
を像担持体に搬送させる現像剤担持搬送体上に、像担持
体と対面する現像領域を除く箇所で電界カーテンを作用
させる現像剤搬送用の電界カーテン発生手段を設ける一
方、上記現像領域における現像剤担持搬送体と像担持体
との間に、現像用の電界カーテン発生手段を設けるよう
にしたのである． ［作用］ このように構成された現像装置においては、上記現像剤
担持搬送体上に現像剤が供給されると、この現像剤担持
搬送体上に設けられた上記現像剤搬送用の電界カーテン
発生手段による電界カーテンの作用により、現像剤が像
担持体と対面する現像領域まで搬送される． そして、このように現像剤が像担持体と対面ずる現像領
域まで搬送されると、今度は、この現像領域において、
上記現像剤が現像剤担持搬送体と像担持体との間に設け
られた現像用の電界カーテン発生手段による電界カーテ
ンの作用によって飛翔し、このように飛翔した状態にあ
る現像剤が像担持体にソフトに接触して、その静電潜像
箇所に供給されるようになる．．［実施例］ 以下、この発明の実施例を添付図面に基づいて具体的に
説明する． この実施例に係る現像装置（１０）において｛よ、第１
図に示すように、現像剤（１２）を搬送させる現像剤担
持搬送体（１１）として円筒状に形成されたものを用い
、この現像剤担持搬送体（１１）をドラム状になった像
担持体（２０）に対向するようにして配すると共に、こ
の現像剤担持搬送体（工１〉を上記像担持体（２０）と
反対方向に回転させるようにしている。

そして、この現像剤担持搬送体（１１）上に、像担持体
（２０）と対面する現像領域を除く箇所で電界カーテン
を作用させる現像剤搬送用の電界力−テン発生手段（３
０）を設けるにあたり、この実施例のものにおいては、
第２図及び第３図に示すように、現像剤担持搬送体（１
ｌ〉の外周面に設けられた２ボリカーボネート，ナイロ
ン，フッ素系樹脂．ポリアセタール，フェノール，ポリ
エチレン等の合成樹脂や、ニトリルゴム，シリコンゴム
，スチレンゴム，ブタジエンゴム等のゴムからなる絶縁
性材料で構成された絶縁層（ｌｌａ）の表面もしくは表
面近傍の周面に、線状に形成された電界カーテン発生用
の電極（３１）を、現像剤担持搬送体〈ｌ１〉の軸方向
と平行に等間隔で多数配列させている。

そして、この現像剤担持搬送体（１１）の側端面に、側
方に凸部を有するようにして折り曲げ加工された導電性
弾性板（３２〉を、上記電界カーテン発生用の電ｆｆｉ
　（３２）と対応するようにして設け、この導電性弾性
板（３２）を上記電界カーテン発生用の各電極（３１）
と接続させるようにしている。

また、この現像剤担持搬送体（１１）の内部に、内部ロ
ーラ（３３）を回転しないようにして内装させ、この内
部ローラ（３３〉の側端面に、上記電界力一テン発生用
の電極（３１）と対応するようにして多数の固定電極（
３４）を設け、像担持体（２０）と対面する現像領域を
除く箇所に設けられた各固定電極（３４）に、交番電圧
電源（３５）から交番電圧を印加させるようにしている
。

そして、上記現像剤担持搬送体（１１）が回転した場合
には、この現像剤担持搬送体（１１）の側端面に設けら
れた上記導電性弾性板（３２〉が、上記内部ローラ（３
３）の側端面に設けられた固定電極（３４）と接触し、
上記のように交番電圧電源（３５〉から、現像領域を除
く箇所に設けられた固定電ｉ（３４）に印加されている
交番電圧が、導電性弾性板（３２）を通して上記電界カ
ーテン発生用の電極（３１）に印加され、現像領域を除
く箇所で電界カーテンが作用するようになっている．一
方、上記現像領域において、現像剤担持搬送体（ｌ１）
と像担持搬送体（２０）との間に、現像用の電界カーテ
ン発生手段（４０）を設けるにあたり、この実施例のも
のにおいては、上記現像剤担持搬送体（１１）と像担持
搬送体（２０）との間において、複数の電極ワイヤー（
４１〉をそれぞれ所要間隔を介して現像剤担持搬送体（
１１）の軸方向に並設させると共に、隣接する電極ワイ
ヤー（４１）の印加される電圧の極性が逆になるように
して、これらの電極ワイヤー（４ｌ）を、交流トランス
（４２）を介して交流電源（４３）に接続させている． そして、この交流電源（４３〉から上記の電極ワイヤー
（４■〉に交番電圧を印加させて、これらの電極ワイヤ
ー（４１）において電界カーテンを作用させ、この電界
カーテンの作用により、現像領域に搬送されてきた上記
現像剤（１２）を飛翔させて、像担持体（２０）の静電
潜像箇所に供給させるようにしている， なお、この実施例のものにおいては、上記のように現像
領域に搬送されてきた現像剤（１２）を、現像剤担持搬
送体（１ｌ）上から電極ワイヤー（４１）に供給させる
ため、上記内部ローラ（３３）の側端面に設けられた現
像領域における各固定電極（３４）にバイアス電源（４
４）を接続させるようにしている。

このようにした場合、上記のように現像剤担持搬送休〈
１１）が回転して、バイアス電源（４４）に接続された
これらの固ム電極（３４）に、現像剤担持搬送体く１１
〉の側端面に設けられた上記導電性弾性［（３２）が接
触すると、これらの導電性弾性板（３２）に接続された
上記電界カーテン発生用の電ｆｌ％　（３１　）、すな
わち現像領域における電界カーテン発生用の電極（３１
）に、上記バイアス電源（４４）からのバイアス電圧が
印加されて、現像剤担持搬送体（１１）と電極ワイヤー
（４１）との間に電界が形成され、この電界の作用によ
り、荷電された現像剤（１２〉が現像剤担持搬送体（１
１）上から電極ワイヤー（４１）に導かれるようになる
．一方、十分に帯電していない現像剤（ｔ２）は、上記
のような電界が作用しても電極ワイヤー（４１）には導
かれず、現像剤担持搬送体（１ｌ）上に残った状態とな
り、帯電不良の現像剤（ｌ２）が飛散するということも
なくなる． そして、この実施例の現像装置（１０〉においては、上
記現像剤担持搬送体（１１）より後方、すなわち、像担
持体（２０）から離れた位置にある現像剤収容部（１３
）に現像剤（ｌ２）を収容させ、この現像剤収容部（１
３）の上方に設けられたホッパ−（１４）から現像剤（
１２）を現像剤収容部（ｌ３）に補給するようにしてい
る． ここで、ホッパ−（１４）より現像剤（１２）を現像剤
収容部（１３〉に補給させるにあたっては、ホッパー（
１４）内に設けられた攪拌千段（１５〉によって現像剤
〈１２）を攪拌すると共に、このホッパ−〈■４〉と上
記現像剤収容部（１３）との間に設けられた補給ローラ
（１６〉を回転させて、ホッパ−（１４）内から適当量
の現像剤（１２）を現像剤収容部（１３）内に補給させ
るようにしている。

そして、このように現像剤収容部（ｌ３）内に収容され
た現像剤（１２〉を、上記現像剤担持搬送体（１１〉に
供給するにあたっては、この現像剤収容部（１３）内に
設けられた第１及び第２の攪拌羽根＜１７ａ＞．　（１
７ｂ）を回転させて、現像剤（ｌ２）を混合攪拌させな
がら、現像剤担持搬送体（１１）側に送り、現像剤担持
搬送体（１ｌ）との間に設けられたスリーブローラ（■
８）に現像剤（１２）を供給するようにしている。

このようにして現像剤（１２）がスリーブローラ〈ｌ８
〉に供給されると、このスリーブローラ（ｌ８）の回転
に伴って現像剤（１２）が現像ｕｌ担持搬送体（１１）
測に搬送され、現像剤担持搬送休（１１）に導かれる途
中の段階で、このスリーブローラ（１８）の上方に設け
られたブレード（１９）によって、上記現像剤（１２）
が圧接されて荷電されると共に、現像剤担持搬送体（１
ｌ）に導かれる現像剤（ｌ２）の層厚が適当な量に規制
される． そして、このようにスリーブローラ（１８〉において荷
電された現像剤（１２）が、現像剤担持搬送体（１１）
に供給されると、この現像剤担持搬送体（１１）上に設
けられた上記電界カーテン発生用の電極（３１）に、前
記のようにして現像領域を除く箇所において、交番電圧
電源（３５）から交番電圧が印加されて現像ｌｆｑ搬送
用の電界カーテンが作用し、この電界カーテンの作用よ
り、上記のように荷電された現像剤（ｌ２）が飛翔しな
がら、現像剤担持搬送体（１１）の回転に伴って像担持
体〈２０）と対面する現像領域まで搬送される。

このようにして荷電された現像剤（ｌ２）が現像領域に
搬送されると、現像領域においては、前記のようにして
、バイアス電源（４４）がら現像領域における上記電界
カーテン発生用の電極（３ｌ）にバイアス電圧が印加さ
れて、現像剤担持搬送体（ｌ１）と電極ワイヤー（４ｌ
）との間に電界が形成され４十分に帯電された現像剤（
ｌ２）は、この電界の作用によって現像剤担持搬送体〈
Ｌ１〉と像担持体（２０）との間に設けられた前記電極
ワイヤー（４１）側に引き寄せられる。

そして、前記のように交流電源（４３〉から、このよう
に現像剤（１２）が引き寄せられた電極ワイヤー（４１
〉に交番電圧が印加されて、現像用の電界カーテンが作
用し、この電界カーテンの作用によって、電極ワイヤー
（４１）に引き寄せられた上記現像剤（１２）が電極ワ
イヤー（４Ｉ）間で飛翔して像担持体（２０）にソフト
に接触し、この像担持体（２０）に形成された静電潜像
箇所に供給されるようになっている． 〔発明の効果］ 以上詳述したように、この発明に係る現像装置において
は、現像剤を像担持体に搬送する現像削担持搬送体上に
、像担持体と対面する現像領域を除く箇所で電界カーテ
ンを作用させる現像剤搬送用の電界カーテン発生手段を
設け、現像剤搬送体上に供給された現像剤を、この現像
剤搬送用の電界カーテン発生手段による電界力一テンの
作用によって、像担持体と対面する現像領域まで搬送さ
せると共に、上記現像領域において、現像剤担持搬送体
と像担持体との間に現像用の電界カーテン発生手段を設
け、この現像用の電界カーテン発生手段による電界カー
テンの作用によって、上記のように搬送されてきた現像
剤を現像領域において飛翔させ、飛翔した状態にある現
像剤を像担持体に形成された静電潜像箇所に供給させる
ようになっている。

この結果、この発明に係る現像装置においては、現像剤
を現像領域まで搬送させる場合と、像担持体に現像剤を
飛翔させて供給する場合とにおいて、それぞれに好適な
条件の電界カーテンを作用させることができ、現像剤の
搬送及び像担持体への現像剤の供給がそれぞれ好適な条
件で行えるようになり、従来の電界カーテンの作用を利
用した現像装置のように、トナーの搬送が十分に行われ
ず、トナーが飛散したり、像担持体へのトナーの供給が
うまく行われず、形成される画像にかぶり等が生じて画
質が低下したりするということがなくなった。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る現像装置の概略断面
図、第２図（Ａ），（Ｂ）は同実施例において使用した
現像剤担持搬送体の縦断面図及び部分横断面図、第３図
は同実施例において現像剤担持搬送体から像担持体に現
像剤を供給する状態を示す部分拡大断面図、第４図は電
界カーテンの原理を示す図である。 （１０〉・・・現像装置，　（１１）・・・現像剤担持
搬送体，（１２〉・・・現像剤，　（２０）・・・像担
持体，　（３０）・・・現像剤搬送用の電界カーテン発
生手段，　（４０＞・・・現像用の電界カーテン発生手
段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、現像剤を像担持体に搬送させる現像剤担持搬送体上
   に、像担持体と対面する現像領域を除く箇所で電界カー
   テンを作用させる現像剤搬送用の電界カーテン発生手段
   を設ける一方、上記現像領域における現像剤担持搬送体
   と像担持体との間に、現像用の電界カーテン発生手段を
   設けたことを特徴とする現像装置。