JPH04122960A - 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】

業　　の　１ 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４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。

【兄至且Ｉ 従来、上８己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？ｌＨ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　　しようとする課 しかしながら、特公昭５８−５４３８４号公報における
現像装置では１つ又はそれ以上の線状交番電界電極を現
像剤担持体と忍像担持体との間に配置して、現像剤を拡
散浮遊せしめ、このパウダクラウド状とされる現像剤を
用いることによって像担持体上の層像な現像する形式で
あるから、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
ない。又、広い空間にパウダークラウドを発生、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れない。 又、特開昭５７−１７９８６５号公報における現像装置
では、現像担持体と交番電界電極との間でクラウドを発
生させ、このパウダークラウドを層像担持体の現像領域
へ向けて拡散させる形式であるから、上述と同様、現像
速度及び現像効率の低い状態でしか現像し得ず、又、広
い空間にパウダークラウドを発生、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。又現像剤の分数が不充分と思われ鮮鋭度の低い画像
しか得られない。 同様のことは、特開昭６１−１８９５６５号公報の現像
装置においてもいえる。 本発明者は、多くの研究実験の結果、板状の電極体を使
用し、しかも該板状電極体の先端部が、像担持体上の層
像を実質的に顕像化する現像領域に位置するように配置
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得ることを見出し
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４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
汚損をなくす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。 課　を　　するための 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、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近接又は接触して配
置され、且つ先端部が、前記像担持体上の潜像を実質的
に顕像化する現像領域に位置するように配置された板状
の電極体と、前記現像剤担持体と前記根状電極体との間
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
像剤を前記板状電極体先端部より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し画像を得る画像形
成装置において、前記変動電界を与える電源の特性が、
で囲まれる領域未満で動作することを特徴とする画像定
性装置である。ここで、■は電源の圧力電圧（■）、■
は電源の出力電流（Ａ）、ｆは電源の周波数（Ｈｚ）、
ｐは気圧（ｍｍＨｇ）　、　　εは現像剤担持体と電極
体間の実効な誘電率（Ｆ／ｍ）、Ｓは現像剤担持体と電
極体間の実効的な面積（ｒ！１′）を示す。 及呈上 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
電層像記録層、又は磁気層像記録層２０１が形成され、
該像担持体の周面に沿って配置された層像形成手段にて
該像担持体２上に静電層像或は磁気層像が形成される。 斯る層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、１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ＦＪ］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１０１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１０１は、通常、規制荷電部材１０
３との関連で、一般に八ρ、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７５１１担持体１０
１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〕０３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、Ａβ、ＳＵＳ、
リン青銅などの金属薄板などで形成されるか、又は、斯
る金属薄板の少なく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
された板状電極体とされ、且つ、現像剤担持体１０１の
表面に対して所要の間隙を持って配設される。 更に、本発明によれば、該板状電極体１０５の先端縁１
０５ａ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ｆ５’１．　ｔ　＋は現像剤層の２〜３層分の厚
さとされ、通常４０ｕｍ程度であり、また、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
２は、５０μｍ〜５００ｇｍ、好ましくは１１００Ｌｉ
〜３００μｍ、通常的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Ｎ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、
現像剤は現像剤担持体】０１及び電極体１０５に衝突し
、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。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、本発明によれば、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
［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、本発明によれば、現像
領域Ｒは、板状電極体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、斯る現像領
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、本発明によると、上述のように、板状電極体１０５
はその先端部］０５ａが現像領域Ｒの一端に位置してお
り、電極体１０５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の層像電界と現像バイアス電ａ３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。本実施例は
、根状電極体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。本実施例によれば、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…（ｊに磁石体１１１を固定的に配設し
ており、そのＮ極が上記層像担持体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層像電界と、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↓こ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。 本発明によると、上記各実施例において、現像剤担持体
１０１と板状電極体１０５間にかかる電圧はこれによっ
て絶縁破壊が起こらない大きさとされる。 このことを式で表現するとパッションの法則から概略以
下のようになる。 ■ ここで、 ■は現像剤担持体と板上電極体に かかる電圧　　　　　　　　　　　（Ｖ）ｐは気圧　　
　　　　　　　　　　　　（ｍｍＨｇ）ｔｌは現像剤担
持体と折状電極体 間の距離　　　　　　　　　　　　（ｍ）である。 又、現像剤担持体１０１と板状電極体１０５間に流ｔ６
電流は、 ・　■ である。 ｆは現像剤担持体と板状電極体間に電圧を与える電源の
周波数　　　　　　　　　（Ｈｚ）εは現像剤担持体と
板状電極体間の実効的な誘電率　　　　　　　　　　　
　（Ｆ／ｍ）Ｓは現像剤担持体と板状電圧体間の実効的
な面積　　　　　　　　　　　　　（ｍ２）である。 上記０式と０式から ・　■ が導かれる。 前記した要件は交流電源１０６の動作特性が前記０式で
表現した曲線の領域未満であることで満たされる。 第６図は前記０式を図式化したものである。交流電源の
動作特性はこの曲線未満の領域であれば￥電圧特性、定
電流特性、垂下特性、或（まこれらの複合された特性等
いずれでも良し１゜交流電源として上記特性を有するも
のを用１．ｚることによって、種々の変動力Ｓあっても
現イ象斉ｌ（牛脂↑寺体１０１と機状電極体１０５間で
の糸色縁破壊力≦なく常に安定した画像が得られるもの
である。 ？欠に、本発明に係る画像形成装置を具体臼匂数値を挙
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、現像斉ＩＩ　ｉ旦↑寺体１
０１は直径２０ｍｍのｓｕｓ製ローフレであり、表面を
サンドブラスト処理でＪ　Ｉ　Ｓ　１０．市、＄均相さ
による表示（Ｊ　Ｉ　５−ＢＯ６１０）で１〜２ｕｍの
凹凸加工を施した。規制荷電部キオ〕０３（ま厚さ０．
２ｍｍのリン青銅板を用シＡ、概略］　００　ｇ　／　
ｃ　ｍ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、＠電制固
剤、着色顔料などで構成される乎均才立径、概略１２μ
ｍの現像剤を投入し、現イ象斉ｔｌ　を旦牛寺体１０１
を１００ｍｍ／ｓｅｃの周速で回転部１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、板状電極体１０５はＡｆｆ箔で釣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３０　ＬＬｍｉこなるよう；こ近１妾し、前記した特
性を有する交流電源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、電極体１０５と現像剤担持体１０１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１
０５ａを越久た位置、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、背光層２０１として有
機半導体（ＯＰＣ）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
漏電を形成した６讃像の明部電圧は７００Ｖ、暗部電圧
は１００Ｖ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、機状電極体１０５には
、交＠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、電極体１０５として厚さ０２ｍｍ５
Ｌ］Ｓの薄板を使用し、現像剤担持体】０】に約１５０
ｇ／ｃｍの圧接力で当接した。 又、機状電極体１０５の最近接戦Ｃと現像剤相持体］０
１との間隔ｔ１は３０μｍ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１〜１
０　Ｋ　Ｈｚ　、　ａ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５０〜３００Ｖ重畳す
ることもできる。 当然、本発明は、非磁性現イ象剤だけでなく磁性現像剤
への適用も可能であり、静電層像だけでなく磁気層像に
おける現像にも適用可能である。 ４豆立工１ 本発明は以上詳述したように、現像剤担持体に近接して
板状電極体を設け、その先端部を現像領域に臨ませ、且
つ該板状電極体に交番電界をＥｒｌ加することで、パウ
ダークラウドを発生させ、これを先端部から現像領域内
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機状電極体を近接又は当接し
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）現像剤のパラダルクラウドは、現像剤の凝集がな
く、個々に充分分離して、しかも、よ（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
小型化に貢献できる。 （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。 （７）現像剤担持体と電極体間の絶縁破壊がな・く常に
安定した画像が得られる。

【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夷旅例を示す
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区は、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。 第６図は、交流電源の特性領域を示す図でま）る。 １：現像装置 ２：像担持体 １０１、現像剤担持体 １０３：規制荷電部材 １０５：板状電極体 １０５ａ　＋板状電極体先端部 ：交流電源 Ｒ： 現イ象領域

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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、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
   体上の現像剤に近接又は接触して配置され、且つ先端部
   が、前記像担持体上の潜像を実質的に顕像化する現像領
   域に位置するように配置された板状の電極体と、前記現
   像剤担持体と前記板状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前記板状電極
   体先端部より現像領域へと分散飛翔させ、前記像担持体
   上の潜像を現像し画像を得る画像形成装置において、前
   記変動電界を与える電源の特性が、 Ｖ＝｛３１２Ｉ／Ｉ−（１２．４／７６０）・π・ｆ・
   ε・Ｓ・ｐ×１０＾６｝［Ｖ］で囲まれる領域未満で動
   作することを特徴とする画像形性装置。 ここで、 Ｖは電源の出力電圧（Ｖ） Ｉは電源の出力電流（Ａ） ｆは電源の周波数（Ｈｚ） ｐは気圧（ｍｍＨｇ） εは現像剤担持体と電極体間の 実効な誘電率（Ｆ／ｍ） Ｓは現像剤担持体と電極体間の 実効的な面積（ｍ＾２） を示す。