JPH05232802A

JPH05232802A - 現像装置

Info

Publication number: JPH05232802A
Application number: JP4069305A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Okamoto; 佳和岡本; Yoshio Inoue; 義雄井上; Yoshikazu Takahashi; 良和高橋; Takashi Fuchiwaki; 隆渕脇; Tomoyoshi Chihara; 朋義千原
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1992-02-20
Filing date: 1992-02-20
Publication date: 1993-09-10

Abstract

(57)【要約】【目的】帯電電位の差による潜像にトナーを付着さ
せて可視化する現像装置であって、現像能力が大きく、
静電潜像保持体上でトナー像を重ねて現像する場合にお
いて高画質を得ることができる現像装置を提供する。【構成】静電潜像保持体８と近接して対向し、トナ
ーを表面に付着して搬送するトナー担持体７が周回可能
に支持されたベルト上部材からなり、このトナー担持体
７と静電潜像保持体８との対向位置もしくはその近傍で
トナー担持体７と接触する振動部材１０を備える。上記
振動部材によりトナー担持体７が加振され、静電潜像保
持体８とトナー担持体７との間に印加されるバイアス電
圧の交流分ピークツーピーク電圧が小さくても高画質の
現像が行われる。また、本現像装置は一成分現像剤を用
いることもできるし、トナー供給部材２０より二成分現
像剤中のトナーのみを上記トナー担持体に供給すること
もできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写機、プリ
ンタ等の画像形成装置において用いられ、静電電位の差
による潜像を可視化する現像装置に係り、特に静電潜像
保持体と現像剤担持体上のトナー層とが非接触で、トナ
ーが電界内で飛翔し、潜像に付着して可視化する現像装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】静電潜像保持体に像光を照射すること等
により形成された静電潜像にトナーを付着させて可視化
する現像装置は多種公表されている。その中で、非磁性
一成分現像剤を用いる現像装置は、静電潜像保持体と近
接離間して配置された現像剤担持体上に現像剤の薄層が
形成され、静電潜像保持体との近接位置に発生する電界
内で電荷を有する現像剤の粒子が飛翔し、潜像に付着し
て現像を行なうようになっている。このような非磁性一
成分現像装置は静電潜像保持体と現像剤担持体とが非接
触であることから、トナーの付着によって可視化された
像に乱れが少なく、高画質が得られる。また、色の異な
る複数種のトナーを用いてカラー画像を形成しようとす
るときに、複数色のトナー像を重ねて現像できる可能性
を有している。

【０００３】このような現像装置において現像剤担持体
上の現像剤粒子を静電潜像保持体表面に転移させるため
には、現像剤担持体の表面から現像剤粒子を剥離させな
ければならないが、一般に現像剤粒子の現像剤担持体表
面への付着力は、現像剤担持体と静電潜像保持体との間
の現像電界内で作用するクーロン力に比べかなり大き
く、クーロン力のみで現像剤粒子を静電潜像保持体側に
転移させることが困難となる。このため、静電潜像保持
体と現像剤担持体との間には直流の現像バイアス電圧の
他に交流電圧を重ねて印加し、交流電界を形成する方法
が採用される。

【０００４】しかし、この交流電界を発生させる方法で
は、カラー画像形成装置において、複数色の像を重ねて
現像しようとした時に、先に現像されたトナー像を、交
流電界で乱してしまうおそれが生じる。これを防止する
ための手段は、例えば松下電器産業が発表した論文「１
ドラム色重ねプロセス：感光体上のトナー層の像形成に
与える影響」（電子写真学会誌第３０巻第１号，平成３
年）や、特開昭５６−１１６０６０号公報に開示される
もの等がある。

【０００５】松下電器産業の発表した論文に記載されて
いる手段は、感光体（静電潜像保持体）と現像剤担持体
との間に発生させる電界を直流電界とするとともに、感
光体と現像剤担持体との間隙を一般的なものより極端に
狭い０．１５ｍｍ程度とするものである。これにより、
現像電界を実質的に高いものとして、現像能力を向上さ
せることができ、交流電界を用いていないので既に形成
されているトナー像が乱されることもない。

【０００６】特開昭５６−１１６０６０号公報に開示さ
れる手段は現像剤担持体と感光体との間に多孔性の電極
を配置し、現像剤担持体と多孔性の電極との間に発生さ
せた交流電界により、現像剤粒子を現像剤担持体から剥
離してクラウド状にし、感光体上の潜像に付着させて現
像を行うものである。このような現像装置では、静電潜
像保持体の表面は交流電界の影響を受けることが少な
く、また現像剤粒子の帯電量が比較的に高くても、一般
的な現像装置に比べて電位差の小さい交流電界によって
現像剤粒子が現像剤担持体から剥離する。したがって、
すでに感光体上に形成されているトナー像を乱すおそれ
が少なくなる。

【０００７】また、上記の手段の他に、現像剤担持体上
の表面に供給される現像剤粒子の帯電量を少なくする方
法も考えられる。現像剤粒子の現像剤担持体への付着力
は、現像剤粒子の帯電電位に基づく鏡像力および機械的
付着力であり、現像剤粒子の帯電量を少なくすると付着
力が低下して、現像剤担持体表面から剥離しやすくな
る。したがって交流電界を発生させる電位差が小さくて
も現像剤粒子を現像剤担持体から感光体に転移させるこ
とができ、既に感光体上に形成されているトナー像を乱
すことが少なくなる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来から知られている手段によって、先に現像さ
れたトナー像を乱すことなく複数色のトナー像を重ねて
形成するには次のような問題点がある。松下電器産業が
発表した論文に記載される方法では、現像剤担持体と感
光体との間の間隙が小さいため、現像能力が現像剤担持
体と感光体との間隙の変動に影響されやすくなり、わず
かな間隙の変動によって現像された像に濃度ムラが生じ
やすいという問題点がある。

【０００９】また、特開昭５６−１１６０６０号公報に
開示される現像装置では現像剤担持体と感光体との間の
狭い間隙に多孔性の電極を配置する必要があり、その位
置を正確に設定するのに困難がともなうとともに、多孔
性の電極に異物が付着すると画像が劣化することにな
り、信頼性に欠けるという問題点がある。現像剤粒子の
帯電量を小さくする方法では、現像剤担持体の表面に付
着する現像剤量が不安定になって、現像された像に濃度
ムラが生じやすくなったり、背景部にかぶりが生じやす
くなったりして、画質を劣化させることになる。

【００１０】本発明は上記のような問題点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的は、静電潜像保持体と非接触
となるように配設されるトナー担持体を用いた現像装置
であって、現像能力が大きく、トナー像を重ねて現像す
る場合に用いて高画質を得ることができる現像装置を提
供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明は、トナーを表面に付着して搬送するト
ナー担持体を備え、このトナー担持体が静電潜像保持体
と近接離間して対向する現像領域に電界を発生させ、こ
の電界内で前記トナー担持体表面上のトナーを静電潜像
保持体上の静電潜像に飛翔させて可視化する現像装置に
おいて、前記トナー担持体が複数の支持部材によって
周回可能に支持されたベルト状部材であり、このトナ
ー担持体が前記静電潜像保持体と対向する位置もしくは
その近傍でこのトナー担持体と接触する振動部材を有す
るものとする。

【００１２】また、上記の現像装置において、前記現
像領域に発生させる前記電界を、直流又は直流重畳交流
電圧を印加することによるものとし、この印加電圧の交
流分のピークツーピーク電圧が１キロボルト程度以下と
するのが望ましい。

【００１３】さらに、上記の現像装置において、現像
剤として、非磁性トナーと磁性キャリアとを含む二成分
現像剤を用い、前記トナー担持体と近接または接触し
て回転可能に支持された円筒体であって、前記二成分現
像剤を表面に磁気的に吸着して搬送し、前記トナー担持
体の表面に前記非磁性トナーを転移させて薄層を形成す
ることができるトナー供給部材を備えるものとするのが
望ましい。

【００１４】上記ベルト状部材は、例えば、薄い金属、
絶縁性プラスチックベルトの表面に導電性または半導電
性材料を塗布または接着したもの、導電性または半導電
性のゴムベルト等を用いることができる。また、極薄い
プラスチックフィルム等を使用することもできる。上記
ベルト状のトナー担持体の支持部材は、ベルト状部材を
内側から支持して回転するものであってもよいし、固定
支持された部材であって表面をベルト状部材が摺擦する
ものであってもよい。上記振動部材はベルト状のトナー
担持体を支持する支持部材を兼ねるものとすることがで
きる。現像領域に発生させる前記電界は、静電潜像保持
体とベルト状部材との間、もしくは静電潜像保持体とベ
ルト状部材の支持部材との間に直流もしくは直流重畳交
流電圧を印加することによって発生させることができ
る。

【００１５】

【作用】上記のような構成の現像装置では、トナー担持
体が複数の支持部材によって周回可能に支持されたベル
ト状になっており、トナーをこの表面に付着して現像領
域に搬送し、このベルト状のトナー担持体から静電潜像
保持体上の潜像にトナーを転移させる。このとき、現像
領域またはその近傍で振動部材が上記ベルト状のトナー
担持体と接触しているので、現像領域でベルト状のトナ
ー担持体を振動させることができる。トナー担持体が振
動することによってトナー担持体とトナー担持体上のト
ナー粒子との付着力が実質的に低下した効果を得ること
ができ、トナー担持体と静電潜像保持体との間にピーク
ツーピーク値の大きな交流電圧による交番電界を発生さ
せなくてもトナーはトナー担持体から剥離し、静電潜像
保持体に転移して現像が行われる。

【００１６】また、トナー担持体と静電潜像保持体との
間に電界を発生させるための電圧を、直流又は直流電圧
にピークツーピーク電圧が１キロボルト程度以下の交流
電圧を重畳したものとすると、トナー担持体が振動する
ことによる作用とともに、直流電界または直流分と交流
分の重畳された電界によってトナー粒子がトナー担持体
から効率よく剥離され、充分な濃度を有する高画質の現
像が行われる。また、交流分のピークツーピーク電圧が
１キロボルト程度以下であれば、カラー画像形成装置に
このような現像装置を複数台用い、トナー像を静電潜像
保持体上に重ねて形成する場合にも、既に静電潜像保持
体上に形成されているトナー像を乱すことなく他のトナ
ー像を重ねて現像することが可能となる。

【００１７】さらに、トナー担持体と近接または接触し
て回転する磁気ロールであるトナー供給部材を有するも
のとすると、二成分現像剤を用いることができ、攪拌に
よって充分な電荷が付与されたトナーがトナー担持体に
供給される。これによってトナーの帯電量が安定し、現
像領域において安定した現像が行われる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図１は本発明の一実施例である現像装置を示す概略
構成図である。この現像装置は、少なくとも磁性キャリ
アと非磁性トナーとを混合した二成分現像剤を使用する
ものであり、この現像剤が収容されるハウジング１と、
このハウジング１内に２本のミキシングオーガー２，３
と、二成分現像剤を磁気的に吸着して搬送するトナー供
給部材６と、このトナー供給部材上に吸着される現像剤
量を規制する現像剤規制部材５とを有している。また、
ハウジング１が感光体８（静電潜像保持体）と対向して
開口する部分に、感光体８とトナー供給部材６とにそれ
ぞれ別の位置で近接し、周回可能となるように支持され
たベルト状のトナー担持体７を有しており、このトナー
担持体７が感光体８と対向する位置では振動部材１０に
よって支持されている。

【００１９】前記ミキシングオーガー２，３はハウジン
グ１内に形成されている現像剤攪拌搬送室１４に互いに
平行に配置され、現像剤を攪拌するとともに軸方向に搬
送することができるものである。これらのミキシングオ
ーガーの回転方向は、互いに逆方向に現像剤を搬送する
ように設定され、隔壁４で２つに仕切られ両端で連通す
る現像剤攪拌搬送室１４内を現像剤が循環するように搬
送する。これにより、現像剤のトナー濃度およびトナー
の帯電量が、形成される画像の幅方向（図１の紙面と垂
直方向）に一定に維持される。上記トナー供給部材６
は、現像剤攪拌搬送室１４に面する位置に設けられ、内
部に位置が固定された磁石と、その周囲を回転する円筒
状のスリーブとを備える磁気ロールであり、スリーブの
表面に現像剤を磁気的に吸着して搬送することができる
ようになっている。

【００２０】上記現像剤規制部材５は、トナー供給部材
６の表面に先端が近接するように突き出して設けられ、
現像剤攪拌搬送室１４からトナー供給部材６に供給され
た現像剤の磁気ブラシと接触して、トナー供給部材６と
トナー担持体７との近接位置に搬送される現像剤量を規
制するものである。トナー担持体７は薄い金属をベルト
状に形成したもの、もしくは絶縁性プラスチックベルト
の表面に導電性または半導電性の材料を塗布または接着
したものからなり、トナー供給部材６と対向する位置で
は駆動ローラ９によって支持され、感光体８と対向する
位置では振動部材１０によって支持されている。このと
き、感光体８とトナー担持体７の表面との間隔は２００
μｍから５００μｍ程度に設定されている。駆動ローラ
９は回転軸の端部に歯車（図示せず）を有し、外部の駆
動手段（図示せず）から駆動力が伝達される。

【００２１】振動部材１０は超音波振動素子であり、ピ
エゾ素子を用い、５０Ｈｚ程度の正弦波の交流電圧を印
加することにより振動を励起するものであり、消費電力
が５ワットＲＭＳ（root mean square）のものを使用し
ている。この振動部材１０は振動素子支持部材１１に支
持されており、振動素子支持部材１１と駆動ローラ９と
はベルト状のトナー担持体７に適切な張力が導入される
ように位置が設定されている。トナー担持体７およびト
ナー供給部材６にはそれぞれ直流電源１２，１３からバ
イアス電圧が印加されるようになっており、トナー供給
部材６とトナー担持体７との間隙および、トナー担持体
７と感光体８との間隙に直流電界を発生させる。

【００２２】このような現像装置では、ハウジング１内
で二成分現像剤が攪拌され、現像剤攪拌搬送室１４の端
部からトナーが補給された場合にもトナー濃度が均一と
されるとともに、トナーには磁性キャリアとの摺擦によ
って充分な電荷が付与される。また、ミキシングオーガ
ー２によってその軸方向に搬送されるとともにトナー供
給部材６へ供給され、トナー供給部材６のスリーブ表面
に磁気的に吸着されて磁気ブラシを形成する。この磁気
ブラシは磁性キャリアがトナー供給部材６の表面から穂
状に連なったものであり、それぞれの磁性キャリアがト
ナー粒子を付着している。

【００２３】トナー供給部材６のスリーブが図１中の矢
印２０で示す方向に回転することにより、上記磁気ブラ
シは円周方向に搬送され、現像剤規制部材５によって穂
長が制限され、表面に吸着される現像剤量が均等化され
る。さらにスリーブが回転することにより、磁気ブラシ
はトナー担持体７と近接する位置に搬送され、ここでは
磁気ブラシがトナー担持体７の表面に接触する。このと
きトナー担持体７とトナー供給部材６との間の電界によ
って電荷を有するトナーがトナー担持体７の表面に転移
し、トナー担持体７の表面に均等なトナーの薄層を形成
する。トナー担持体７は駆動ローラ９が図１中に示す矢
印２１の方向に回転駆動されることによって、トナー供
給部材６との近接位置および感光体８との近接位置とを
周回する。これに従い、トナーの薄層は感光体８との近
接位置に搬送される。

【００２４】感光体８は一様に帯電した後、像光を照射
することにより、静電電位の差による潜像が形成されて
おり、トナー担持体７と感光体８との間に生じている直
流電界によってトナー担持体７上のトナー粒子を潜像に
引き寄せるクーロン力が作用する。トナー担持体７とト
ナー担持体上のトナー粒子との付着力は上記クーロン力
よりも大きい場合であっても、振動部材１０によってベ
ルト状のトナー担持体７が感光体８との近接位置で振動
し、上記付着力は実質的に小さくなる。これによって電
界内で作用するクーロン力が上記付着力に打ち勝ち、ト
ナー粒子がトナー担持体７の表面から引き離されて感光
体８上に転移し、潜像を可視化する。

【００２５】図２は、上記のように感光体８上の潜像を
可視化する際、感光体８とトナー担持体７との間の電界
内でトナー粒子に作用する力と、トナー粒子の帯電量ｑ
との関係を示すものである。図中に示す直線Ｃは、電界
によってトナー粒子に作用するクーロン力を示すもので
あり、Ｆ＝ｑＥ（Ｅは電界の強さ）で表され、トナー粒子の帯電量ｑに比例するものであ
る。図中に示す曲線Ａは、振動部材１０が振動しないと
きに、トナー担持体７とトナー粒子との間に作用する付
着力を示す。この付着力はトナー粒子の帯電量ｑに影響
される鏡像力とトナー粒子の帯電量に影響されない機械
的な付着力とからなっており、Ｙ軸に切片を有してほぼ
二次曲線状となる。この曲線Ａで示される付着力は一般
には直流電界によるクーロン力より大きく、トナー粒子
は転移しない。

【００２６】しかし、振動部材１０によってベルト状の
トナー担持体７の感光体８との近接部分を振動させる
と、図２中に示す曲線Ｂのように、実質的に鏡像力およ
び機械的付着力が低下し、帯電量がＱ₁ からＱ₂ の間に
あるトナー粒子について、クーロン力が付着力より大き
くなる。これにより、トナー粒子はトナー担持体７の表
面から剥離される。このように、ベルト状のトナー担持
体７を振動させることにより、トナー担持体７と感光体
８との間に直流電圧のみを印加し、大きなピークツーピ
ーク値の交流電圧を印加することなく、現像を行うこと
ができ、カラー画像形成装置に用いて感光体上に既にト
ナー像が形成されてもこの像を乱すことはなく、新たな
トナー像を重ねて形成することができる。

【００２７】また、感光体８とトナー担持体７との間に
印加する電圧を、直流電圧と感光体上のトナー像を乱さ
ない程度の交流電圧とを重畳したものとすることもでき
る。このような電圧を印加することによって、すでに形
成されているトナー像を乱すことなく、トナー粒子のト
ナー担持体表面からの剥離を促進させることができる。

【００２８】なお、上記実施例は二成分現像剤を用いる
現像装置であるが、本発明を非磁性一成分現像剤を用い
る現像装置として実施することもできる。一成分現像装
置では、非磁性トナーをベルト状のトナー担持体に供給
し、トナー担持体表面に圧接されるブレード等により、
トナー粒子に電荷を付与するとともに、トナー担持体表
面にトナーの薄層を形成する。トナー担持体から感光体
へのトナー粒子の転移は上記実施例と同様に行われる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の現像装置
では、ベルト状のトナー担持体を現像領域で振動させる
ようになっているので、トナー担持体と感光体との間に
ピークツーピーク値の大きな交流電圧を現像バイアス電
圧として印加しなくても、トナー粒子をトナー担持体か
ら剥離し、感光体に転移させて現像を行うことができ
る。したがって、カラー画像形成装置において複数のト
ナー像を感光体上に重ねて形成する場合にも、既に感光
体上に形成されているトナー像を乱すことなくトナー像
を重ねて現像することができ、高品質のカラー画像を得
ることができる。また、トナー担持体と感光体との間隙
を、一般的な非接触による現像を行う場合よりも極端に
小さくしたり、トナーの帯電量を小さな値に制限したり
する必要がなく、画像欠陥の生じない現像を行うことが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である二成分現像装置を示す
概略構成図である。

【図２】本発明の実施例である現像装置の作用を示す図
であり、トナーに働く力とトナーの帯電量との関係を示
す図である。

【符号の説明】

１ハウジング２ミキシングオーガー３ミキシングオーガー４隔壁５現像剤規制部材６トナー供給部材７トナー担持体８感光体（静電潜像保持体）９駆動ローラ１０振動部材１１振動素子支持部材１２，１３バイアス電源

フロントページの続き (72)発明者渕脇隆神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者千原朋義神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社海老名事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トナーを表面に付着して搬送するトナ
ー担持体を備え、このトナー担持体が静電潜像保持体と
近接離間して対向する現像領域に電界を発生させ、この
電界内で前記トナー担持体表面上のトナーを静電潜像保
持体上の静電潜像に飛翔させて可視化する現像装置にお
いて、前記トナー担持体が複数の支持部材によって周回可能に
支持されたベルト状部材であり、このトナー担持体が前記静電潜像保持体と対向する位置
もしくはその近傍でこのトナー担持体と接触する振動部
材を有することを特徴とする現像装置。
【請求項２】前記請求項１に記載の現像装置におい
て、前記現像領域に発生させる前記電界は、直流又は直流重
畳交流電圧を印加することによるものであり、この印加
電圧の交流分のピークツーピーク電圧が１キロボルト程
度以下であることを特徴とする現像装置。
【請求項３】前記請求項１、または前記請求項２に
記載の現像装置において、現像剤として、非磁性トナーと磁性キャリアとを含む二
成分現像剤を用い、前記トナー担持体と近接または接触して回転可能に支持
された円筒体であって、前記二成分現像剤を表面に磁気
的に吸着して搬送し、前記トナー担持体の表面に前記非
磁性トナーを転移させて薄層を形成することができるト
ナー供給部材を備えることを特徴とする現像装置。