JPH0321967A - 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の現像装置としては、
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５４３６２４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。

ここで、これらの現像装置において、未帯電トナーを帯
電させるにあたっては、ブレード等によってトナーを現
像スリーブ等の現像剤担持搬送体に押圧させたり、キャ
リアとの摩擦等によってトナーを帯電させるようにして
いた。

しかし、このようにブレードやキャリア等による摩擦や
接触等だけでトナーを十分に帯電させようとした場合、
トナーに大きなストレスが加わってトナーが劣化するこ
とがあり、またトナーの帯電立ち上がりにかなりの時間
を要し、応答性が悪い上、トナーの荷電量が適正な範囲
で安定せず、形成される画像にかぶりが生じたり、トナ
ーが飛散したりするという問題があつた。

また、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
を像担持体に供給して現像を行える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して
現像を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、上記のパ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
戒し、このトナー雪中に静電潜像が形成された像担持体
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１・ナー雲の制御も困難で
ある等の問題があった。

また、ジャンピ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は、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。

そして、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５８
−２０２２１７号公報，特開昭５９−１７６７５５号公
報，特開昭５９−１８１３７１号公報，特開昭５９−１
８９３６７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
像装置において現像剤を搬送させる場合、基本的には、
第４図に示すように、所要間隔を介して設けられた電極
（１〉間に交番電圧電源（２〉から交番電圧を印加させ
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、帯電したトナー（３
）を、この交番不平等電界によって電極（２〉間で飛翔
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
形成された電界域に、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＝−ｇｒａｃＮＦ． ＝−Ｋ　［　（ｇｒａｄ）ｂ　（ｆ２）］（但し、？ｅ
＝Ｋｂｆ２） ４ｍω２［１＋　（６πηａ／ｍω２　）］ｂ３？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−
１］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、ＥｍａＸ　　［
ｖ／ｍ］は電極表面上の最大電界強度、ζ＝（Ｖ／ｂ）
／Ｅ■８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させて、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、
像担持体に非接触状態で現像剤を供給して現像を行う前
記のようなバウダクラウド法やジャンピング法等による
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。

しかし、このように電界カーテンの作用を利用した現像
装置においては、トナーを電界カーテンの作用によって
効果的に搬送，飛翔させるにあたり、トナーを十分に帯
電させる必要があった． このため、従来においては、特開昭５８−２０２２１７
号公報、特開昭６３−１３０６６号公報等に示されるよ
うに、電界カーテンを作用させる電極群の一部を露出さ
せ、この露出した電極群によってコロナ放電を行い、ト
ナーを強制的に帯電させるようにする等の方法が採られ
ていた． しかし、このようにコロナ放電によってトナ一を帯電さ
せ、電界カーテンの作用によってトナーを搬送させるに
あたっては、電極に非常に高い電圧を印加しなければな
らず、またこれが誘電体に短時間に絶縁劣化を生じさせ
て、装置の寿命を短くしたり、さらにこれによってオゾ
ンが発生したり、騒音が発生したりする等の問題があっ
た。

また、トナー全体を均一に適正な荷電量に素早く帯電さ
せることも困難であり、それ故にトナーの搬送が不均一
になったり、さらには、トナーの搬送時にトナーが飛散
したり、不良帯電トナーによって画像かぶりが生じる等
の問題もあった。

［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、電界カーテンの作用を利用した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、電界カーテンの作用を利用した
現像装置において、現像剤を均一に適正な荷電量に帯電
させることができると共に、現像剤を感光体等の像担持
体に安定して搬送させることができ、現像剤が飛散した
り、形成される画像にかぶりが生じたりすることがない
現像装置を提供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］ この発明は、上記のよ・うな課題を解決するため、現像
剤担持搬送体を駆動させて現像剤を像担持体に搬送する
現像装置において、上記現像剤担持搬送体によって搬送
させる現像剤を予備荷電する予備荷電手段を設けると共
に、この現像剤担持搬送体上に電界カーテンを作用させ
る電界カーテン発生手段を設けるようにしたのである。

［作用コ このようにＩＩＩｆｉ．された現像装置においては、現
像剤担持搬送体に搬送させる現像剤を上記予備荷電手段
によって予備荷電するようになっている． そして、上記現像剤担持搬送体を駆動させると共に、こ
の現像剤担持搬送体上に設けられた電界カーテン発生手
段によって電界カーテンを作用させ、上記のように予備
荷電された現像剤をこの電界カーテンの作用により飛翔
させながら、上記現像剤担持搬送体の駆動に伴って像担
持体に搬送し、電界カーテンの作用によって飛翔した状
態にある現像剤を、像担持体に形戒された静電潜像箇所
に供給するようになっている。

［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。

えｌ運Ｌ この実施例に係る現像装置（１０ａ）においては、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）として円筒状に形戊されたものを用い
、この現像剤担持搬送体（ｌ１）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（１１〉を上記像担持体（２０〉と
反対方向に回転させるようになっている。

そして、この現像剤担持搬送体（１１）の外周面に、電
界カーテンを作用させる電界カーテン発生手段（３０〉
として、ポリカーボネート，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から構成され
た絶縁層（３１）の表面もしくは表面近傍の周面に、線
状に形成された多数の電極（３２）を上記現像剤担持搬
送体（１１〉の軸方向と平行に等間隔で配列させたもの
を設け、これらの電極（３２〉に交番電圧電源（３３）
から交番電圧を印加させて電界カーテンを作用させるよ
うにしている。

また、この現像剤担持搬送体〈１１〉によって搬送させ
る現像剤（１２）を予備荷電する予備荷電手段（４０）
として、この実施例のものにおいては、上記現像剤担持
搬送体（１１〉の上方において、この現像剤担持搬送体
（１１）と接するようにして発泡ウレタンからなる予備
荷電ローラ（４１〉を設けると共に、この予備荷電ロー
ラ（４１）に先端が接触するようにしてブレード（４２
）を設けている。

そして、この予備荷電手段（４０〉によって現像剤（１
２）を予備荷電させるにあたっては、上記予備荷電ロー
ラ（４１〉を回転させ、この予備荷電ローラ（４ｌ）と
上記現像剤担持搬送体（ｌ１）との間で現像剤（１２〉
を摩擦することによって、現像剤（１２）を予備荷電さ
せるようにし、またこの予備荷電ローラ（４１）によっ
て現像剤担持搬送体（１ｌ）上に供給された上記現像剤
（１２）の層厚を規制するようにしている。

なお、上記ブレード（４２）は予備荷電ローラ（４１）
の表面を常に安定化させるために、その表面に付着した
トナーを剥ぎ取るものである。

また、現像剤担持搬送体（１１）上に供給された現像剤
（１２〉の荷電をよりスムーズに行うため、予備荷電ロ
ーラ（４１）に電圧を印加させるようにすることも可能
である。

そのためには、予備荷電ローラ（４１〉が絶縁性材料で
構戒されていたり、また現像剤担持搬送体（１１）上の
電極（３２）表面に絶縁性処理が施されていることが必
要である。

また、上記予備荷電ローラ（４１）を回転させるにあた
っては、現像剤担持搬送体（１１）上に供給された現像
剤（１２）の層厚を均一化させるため、この予備荷電ロ
ーラ（４１）を上記現像剤担持搬送体〈１１）と逆方向
に回転させるようにしたり、この予備荷電ローラ（４１
）の回転速度を上記現像剤担持搬送体（１１）の回転速
度と異ならせることが好ましく、この実施例のものにお
いては、第１図に示すように、上記予備荷電ローラ〈４
１）を現像剤担持搬送体（１１）と逆方向に回転させる
ようにしている。

そして、この実施例における現像装置（１０ａ）におい
ては、現像剤（１２）としてトナーのみからなる一成分
現像剤を使用し、この現像剤（１２〉を上記現像剤担持
搬送体（ｌ１）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）内に収容させ
、この現像剤収容部〈１３）内に設けられたアジテータ
（１０を回転させて、現像剤（１２）を攪拌させながら
、上記現像剤担持搬送体（１１）側に移動させるように
なっている。

このようにして現像剤収容部（１３）からアジテータ（
１４〉によって移動された現像剤（１２〉は、このアジ
テータ（１４）と上記現像剤担持搬送体（１１）との間
に設けられた現像剤供給羽根（ｌ５）の回転によってさ
らに撹拌されて、現像剤担持搬送体（１１）に供給され
るようになっている。

そして、このように現像剤担持搬送体（１１）に供給さ
れた現像剤〈１２）は、この現像剤担持搬送体（１１）
の回転に伴って搬送され、上記予備荷電ローラ（４１）
の位置に達すると、この予備荷電ローラ（４１）と現像
剤担持搬送体（１１）との間で予備荷電されると共に、
この予備荷電ローラ（４１）によって現像剤担持搬送体
（１１）上における現像剤（ｌ２）の層厚が規制され、
現像剤担持搬送体（ｌ１）によって搬送される現像剤（
１２〉の量が適量に調整される。

このようにして現像剤担持搬送体（ｌ１）に供給された
現像剤（１２）が荷電されると、荷電された現像剤（１
２〉は、現像剤担持搬送体（ｌ１〉上に設けられた上記
電界カーテン発生手段（３０）による電界カーテンの作
用によって飛翔しながら、現像剤担持搬送体（１ｌ〉の
回転に伴って像担持体（２０）側に搬送される。

なお、このように電界カーテンの作用によって現像剤〈
１２〉を飛翔させながら搬送させると、現像剤（１２〉
相互の接触や上記電界カーテン発生手段（３０〉との接
触によって、現像剤（１２）がさらに均一に帯電される
と共に、現像剤（１２）相互の″ａＩＡが防止される。

そして、このように現像剤担持搬送体（ｌ１）の回転及
び電界カーテンの作用によって、現像剤（１２〉が飛翔
しながら像担持体（２０）と対面する現像領域に搬送さ
れると、第２図に示すように、電界カーテンの作用によ
って飛翔している現像剤（１２）が、像担持体（２０）
上に形戒された静電潜像箇所に吸着されて、トナー像が
形戒されるようになる． 一方、上記像担持体（２０）に供給されずに現像剤担持
搬送体（１１〉に残った現像剤（１２）は、上記現像剤
担持搬送体（１１）の回転に伴って現像装置（１０ａ）
内に戻される。

そして、この現像装！（１０ａ）内において、現像剤担
持搬送体（１１〉に新たに現像剤（１２）が補給され、
再び上記と同様にして、現像剤（１２）が像担持体（２
０〉に搬送されるようになっている。

ここで、上記現像剤（１２〉の材質，現像剤担持搬送体
（１１）の表面材料，予備荷電ローラ（４１〉の材料は
摩擦帯電性を有することが重要であり、現像剤担持搬送
体（１１）上での安定した電荷量を維持するような材料
及び材質の組合せを選択する必要がある。

実』１舛』エ この実施例における現像装置（１０ｂ）においても、第
３図に示すように、現像剤（１２）を像担持体（２０）
に搬送させる現像剤担持搬送体（ｌ１）としては、上記
実施例１と同様のものを使用し、この現像剤担持搬送体
（１１〉を像担持体〈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〈１１〉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。

また、この現像剤担持搬送体（１ｌ〉の外周面には、上
記実施例１の場合と同様に、電界カーテンを作用させる
電界カーテン発生手段（３０）として、絶縁層（３ｌ）
の表面もしくは表面近傍の周面に、線状に形成された多
数の電極（３２〉を上記現像剤担持搬送体（１１）の軸
方向と平行に等間隔で配列させ、これらの電極（３２）
に交番電圧電源（３３〉から交番電圧を印加させて電界
カーテンを作用させるようにしている。

ここで、この実施例の現像装置（１０ｂ）においては、
トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を使用するよ
うにしており、第３図に示すように、トナーとキャリア
とからなる二戒分現像剤を収容する現像剤収容部（ｌ３
）の上方にトナー（１２ａ）を収容させたトナーホッパ
〈１６〉を設け、このトナーホッパ（１６〉内に設けら
れた攪拌羽根（１７）によって、このトナーホッパ（１
６）内に収容されたトナー（１．２ａ）を攪拌すると共
に、このトナーホッパ（１６〉と上記現像剤収容部（１
３〉との間に設けられた補給ローラ（工８）を回転させ
て、適当量のトナー（１２ａ）を、トナーホッパ（ｌ６
）内から上記現像剤収容部（ｌ３）内に補給するように
している。

また、この実施例のものにおいては、予備荷電手段（４
０）によ・って現像剤（ｌ２）を予備荷電させるにあた
り、上記のようにトナー（１２ａ）が補給される現像剤
収容部（１３〉内に、第１及び第２の攪拌羽根（４３＞
，（４４）を設け、これらの各攪拌羽根（４３＞，　（
４３）を回転させて、トナー（１２ａ）とキャリアとを
混合攪拌させ、これによってトナー（１２ａ）とキャリ
アとを摩ｍｓ触させて互いに逆極性に帯電させるように
している． 次いで、このように帯電させたトナー（１２ａ）とキャ
リアとからなる現像剤（１２〉を、マグネットローラ（
４５）が内装されたスリーブローラ（４６）上に供給し
、スリーブローラク４６）に内装されたマグネットロー
ラ（４５）の磁力によって、スリーブローラ（４６）の
表面に保持させるようにしている。

そして、このスリーブローラ（４６）を回転させ、上記
のようにスリーブローラ（４６）の表面に保持された現
像剤（１２〉を、磁気ブラシの状態で上記現像剤担持搬
送体〈１１）側に搬送させると共に、このスリーブロー
ラ（４６）の上方に設けられた穂高規制部材（４７）に
よって、その磁気ブラシの高さを規制し、現像剤担持搬
送体（１１）に搬送させる現像剤（ｌ２）の量を調整す
るようにしている。

このようにスリープローラ（４６）によって現ｆ象剤（
１２）が、磁気ブラシの状態で現像剤担持搬送体（１１
）に導かれると、このスリーブローラ〈４６）にバイア
ス電源（４８）から印加されているバイアス電圧により
、前記のようにして荷電されたトナー（１２ａ）が現像
剤担持搬送体（ｌ】）の表面に供給され、荷電されたト
ナー（１２ａ）の均一な薄層が上記現像剤担持搬送体（
１ｌ）の表面に形戒されるようになる。

そして、このように現像剤担持搬送体（ｌ１〉の表面に
荷電されたトナー（１２ａ）が供給されると、上記実施
例１の場合と同様に、荷電されたトナー（１２ａ）が、
現像剤担持搬送体（１１）の外周面に設けられた上記電
界カーテン発生手段（３０）による電界カーテンの作用
によって飛翔しながら、上記現像剤担持搬送体（１■）
の回転に伴って像担持体（２０〉側に搬送され、像担持
体（２０）と対面する現像領域において、上記のように
電界カーテンの作用により飛翔しているトナー（１２ａ
）が、像担持体（２０）上に形成された静電潜像箇所に
吸着されて、像担持体（２０）上にトナー像が形或され
るようになる。

また、このようにして現像剤担持搬送体（ｌ１）から像
担持体（２０）にトナー（１２ａ）を供給した後は、前
記実施例と同様、現像剤担持搬送体（１１〉に残ったト
ナー（１２ａ）を、現像剤担持搬送体（１１）の回転に
伴って現像装置（１０ｂ）内に戻し、再び上記スリーブ
ローラ（４６）からこの現像剤担持搬送体（ｌ１）にト
ナー（１２ａ）を補給するようになっている。

なお、この実施例のものにおいては、スリーブローラ（
４６〉の表面に保持された現像剤（ｌ２）を、現像剤担
持搬送体（１１）（ｌ１に搬送させるにあたり、マグネ
ットローラ（４５）を回転させずに固定し、スリーブロ
ーラ（４６）だけを回転させて搬送させるようにしたが
、スリーブローラ（４６）とマグネットローラ（４５）
の双方を回転させるようにしたり、スリーブローラ（４
６）を回転させずに固定し、マグネットローラ（４５）
だけを回転させて搬送させることも可能である。

［発明の効果コ 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、現像剤担持搬送体を駆動させて現像剤を像担持体に
搬送させるにあたり、現像剤を予備荷電手段によって予
備荷電させると共に、このように予備荷電された現像剤
を、現像剤担持搬送体上に設けられた電界カーテン発生
手段による電界カーテンの作用によって飛翔させながら
、像担持体と対面する現像領域に搬送し、電界カーテン
の作用によって飛翔した状態にある現像剤を、像担持体
に形或された静電潜像箇所に供給す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
を像担持体の表面に均一且つソフトに接触させて、重ね
現像によるカラー化がうまく行えると共に、電界カーテ
ンの作用だけで現像剤を帯電させて搬送させるようにし
た従来の現（ＩＬ装置に比べ、現像剤を均一に適正な荷
電量に帯電させることができるようになると共に、現像
剤を像担持体に安定して搬送させることもできるように
なり、従来のように搬送時に現像剤が飛散したり、形成
される画像にかぶりが生じたりすることもなくなった，

【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図は同実施例の現像装置において現像剤担持搬
送体から像担持体に現像剤が供給される状態を示す部分
拡大断面図、第３図はこの発明の第２の実施例に係る現
像装置の概略断面図、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）・・・電界カーテン発生手段，　（４
０）・・・予備荷電手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 現像剤担持搬送体を駆動させて現像剤を像担持体に搬送
   する現像装置において、上記現像剤担持搬送体によって
   搬送させる現像剤を予備荷電する予備荷電手段を設ける
   と共に、この現像剤担持搬送体上に電界カーテンを作用
   させる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。