JPH06110318A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 精密な高画質の画像が得られる画像形成装置
を提供することを目的としている。 【構成】 表面に潜像を保持して移動する潜像保持体１
と、この潜像保持体１の表面に現像剤１１を直接供給す
る現像剤供給手段１２と、潜像保持体１とこれに対向し
た帯電部材３１との間に振動電界を形成してこれら相互
間に導入される前記現像剤１１を帯電させる帯電手段１
３と、潜像保持体１上に付着している前記帯電後の現像
剤１１の非画像部に付着している現像剤１１を回収する
回収手段１４とを備え、潜像保持体１と帯電部材３１と
の間に導入される現像剤１１の密度を空間体積率で４０
％以下に設定したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリンタ、複写機、フ
ァクシミリ等に利用できる電子写真方式の画像形成装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】以前から、この種の画像形成装置の現像
方法としては、カスケード現像方法、タッチダウン現像
方法、ジャンピング現像方法などがある。

【０００３】これらには何れも、画像の再現性や鮮明度
の向上を目的として種々の改良が加えられている。

【０００４】そして従来、現像剤は現像剤担持体上に担
持して潜像保持体との対向部に搬送、供給し、現像剤担
持体と潜像保持体間に働かせた現像バイアス電圧によっ
て、現像剤担持体により供給する現像剤を潜像保持体上
の画像部分に付着させて現像することが、１成分現像剤
と２成分現像剤との別なく一般に行われている。

【０００５】これを１成分現像剤にて実現する場合、特
公昭６３−４２２５６号公報等で知られているように、
現像剤担持体上に供給された現像剤を層規制部材によっ
て所定の薄層にすると共に所定電荷量に帯電させてい
る。

【０００６】この現像剤の層厚規制は、現像剤担持体と
潜像保持体間へ均一量の現像剤を供給するとともに、現
像剤担持体の表面に担持されて帯電される現像剤の帯電
量が層厚によってばらつくのを防止すると云った目的の
ために行われる。

【０００７】また現像剤の所定電荷量での均一帯電は、
現像バイアス電圧と潜像の画像部、非画像部電位との関
係に忠実に反応し、設定通りの現像が達成されるように
する。

【０００８】また現像剤担持体は、潜像保持体との間に
現像バイアス電圧を印加する関係上、また現像剤担持体
の表面で現像剤を帯電する関係上、導電性材料にて形成
されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、現像剤担持体
上に担持し供給する現像剤層厚を精度よく規制すること
は困難である。

【００１０】特に、現像剤担持体による現像剤の供給方
式では、いわゆるスリーブゴースト現象による層厚のム
ラが生じるので問題となる。

【００１１】これについて説明すると、図６に示すよう
に、現像剤担持体１０１上の層規制後の現像剤層１０３
において、前回の現像で例えば潜像保持体１０２上のベ
タ画像に対して、現像剤が移行して付着し消費されるこ
とにより生じた穴部分１０６は、現像後の現像剤層１０
３上に現像剤を再付着させる場合に、この穴部分１０６
への再付着量が現像剤１００をブレード１０７で層規制
されるほどには供給され得ず、現像剤層１００を再付着
した後にも履歴穴１０４として残る。

【００１２】したがって現像層１０３は履歴穴１０４の
部分で薄くなり、この薄くなった部分から現像剤の供給
を受けた画像部分の現像剤量が不足し、不足部分１０５
が発生する。

【００１３】このため今回の画像に、この不足部分１０
５が前回の画像の残像として現れ、画像濃度に不均一を
もたらすので問題である。

【００１４】また現像剤担持体は導電性であるので、現
像剤担持体に担持して搬送され現像に供される現像剤の
帯電電荷は、現像剤担持体による前記搬送過程にて現像
剤担持体を通じてリークしやすい。

【００１５】このようなリークにより現像剤は現像に供
される現像場にて帯電電荷が不足していることが多々あ
るし、帯電電荷が不均一になるので、現像がバイアス電
圧による設定通りに達成されず現像性能が低下する。

【００１６】そして現像剤の帯電電荷のリークは環境湿
度が高くなるほど顕著になるので、現像性能が環境に大
きく左右され安定性が損なわれる。

【００１７】さらに、現像剤担持体による現像剤の供給
は、現像剤担持体が潜像保持体と対向する極く僅かな時
間の間行なわれるだけであり、現像効率が悪く近時の高
速化に対応しにくい。

【００１８】そこで本発明者等は前記問題を解消するた
めに、潜像保持体上に現像剤を供給し、これを潜像保持
体上で帯電させて現像を行い、潜像保持体上の非画像部
に付着している現像剤を回収する方式を先に提案した。

【００１９】本発明はこれをさらに進めて、現像剤の帯
電効率を高め、より有利に、より高い現像性能を発揮し
て前記従来の問題を解消できる画像形成装置を提供する
ことを課題とするものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記のような課
題を達成するために、表面に潜像を保持して移動する潜
像保持体と、この潜像保持体の表面に現像剤を現像剤溜
りから直接供給して載せる現像剤供給手段と、潜像保持
体とこれに対向した帯電部材との間に振動電界を形成し
てこれら相互間に導入される前記現像剤を帯電させる帯
電手段と、潜像保持体上に載っている前記帯電後の現像
剤の非画像部に載っている現像剤を回収する回収手段と
を備え、潜像保持体と帯電部材との間に導入される現像
剤の密度を空間体積率で４０％以下に設定したことを第
１の特徴とするものである。

【００２１】本発明はまた、第１の特徴における潜像保
持体と帯電部材との間に導入される現像剤の密度設定に
代えて、潜像保持体と帯電部材との間に導入される現像
剤の入口側の密度に比べ、出口側の密度を高くしたこと
を第２の特徴とするものである。

【００２２】この場合、潜像保持体と帯電部材との間に
導入される現像剤の入口側密度を２０％以下、出口側の
密度を４０％以下にするのが好適である。

【００２３】

【作用】本発明の第１の特徴の上記構成によれば、現像
剤供給手段によって潜像保持体の表面に現像剤を現像剤
溜りから直接供給するので、供給のムラや不足なしに充
分な量の現像剤を潜像保持体の表面に供給し載せること
ができる。

【００２４】そして潜像保持体に充分な量の現像剤を載
せた後、潜像保持体上での帯電手段による現像剤の帯電
と、この帯電後の現像剤の潜像保持体における非画像部
からの回収部材による回収とに順次供することにより、
現像剤を潜像保持体に載せてから非画像部に載っている
現像剤の回収が終わるまでの長い時間の間、現像剤を潜
像保持体に載せておいて、現像剤の帯電電荷を利用した
積極的な画像部への適量付着を図りながら潜像保持体の
非画像部に載っている現像剤のみを回収することにより
現像を行うので、面積の大きなベタ画像部分や電界の回
り込みにより現像剤の付着が邪魔されやすい微細な線画
部分でもこれに現像剤を確実に付着させて確実に現像
し、非画像部のみの現像剤を回収することができる。

【００２５】また現像剤は、絶縁体である潜像保持体に
載った状態で帯電させて即座に潜像に反応させ、かつ帯
電電荷のリークを防止しながら前記現像に供することが
できる。

【００２６】さらに、帯電手段は潜像担持体とこれに対
向した帯電部材との間に振動電界を形成することによ
り、潜像担持体と帯電部材との間に導入される現像剤の
うちの自然帯電現像剤を両者間で振動させ始めて相互摩
擦や帯電部材との接触による帯電を図り、これを他に波
及させて全体を帯電させるが、潜像担持体と帯電部材と
の間に導入される現像剤の密度を空間体積率で４０％以
下に設定してあることにより、潜像担持体と帯電部材と
の間に現像剤が過剰に導入されて、これが振動電界によ
っても充分振動されず、帯電不足により現像が不良とな
るようなことを回避しながら、現像に必要な充分な量の
現像剤を供給することができる。

【００２７】本発明の第２の特徴の上記構成によれば、
第１の特徴の構成における潜像担持体と帯電部材との間
に導入される現像剤の密度設定に代えて、潜像保持体と
帯電部材との間に導入される現像剤の入口側の密度に比
べ、出口側の密度を高くすることにより、自然帯電現像
剤を利用した初期振動による帯電と他への波及をより確
実かつ早期に立ち上がらせるとともに、その後の現像剤
どうしの接触率を高めて相互の摩擦帯電を促進すること
により、帯電不良や帯電ムラをなくしたうえで、現像に
充分な量の現像剤の供給を保証することができる。

【００２８】この場合入口側密度が２０％以下である
と、自然帯電現像剤を利用した初期振動による帯電と他
への波及の立ち上がりを充分なものとすることができる
し、出口側密度が４０％以下であると現像剤の全体の振
動による帯電を充分にしながら現像に必要な量の現像剤
の供給を容易に保証することができる。

【００２９】

【実施例】本発明の第１の実施例としての画像形成装置
について図１〜図４を参照しながら以下説明する。

【００３０】図１は本実施例の画像形成装置の概略構成
を示している。

【００３１】図１に示すように潜像保持体としての感光
体ドラム１が矢印ａで示す方向に回転駆動されるように
設けられている。

【００３２】この感光体ドラム１は帯電チャージャ２に
よって表面を一様に帯電され、この帯電後の表面に画像
信号光３の照射を受けて潜像を形成する。

【００３３】この潜像は現像器４によりトナー現像され
て顕像化したトナー像となる。感光体ドラム１上のトナ
ー像はこれとのタイミングをとって搬送されてくるシー
ト５上へ転写チャージャ６によって転写される。

【００３４】転写後のシート５は図示しない定着器によ
って定着処理され、画像形成を終える。

【００３５】現像器４は１成分現像剤を使用するもので
あり、本実施例では特に磁性現像剤を採用している。現
像器４は図２に示しているように、大別して、感光体ド
ラム１の潜像保持面に直接現像剤１１を供給する現像剤
供給手段１２、感光体ドラム１の表面に供給された現像
剤１１を感光体ドラム１上で帯電させる帯電手段１３、
および感光体ドラム１上の非画像部に付着している現像
剤１１を回収する回収手段１４を備えている。

【００３６】現像剤供給手段１２は、現像剤１１を収容
したホッパ２１の開口２２を直接感光体ドラム１の潜像
保持面に対向させている。これによってホッパ２１内に
収容されて大きな溜りをなしている現像剤１１は、重力
によって開口２２を通じ自然流出しようとして、前記溜
りをなしたまま感光体ドラム１の潜像保持面上に直接供
給されて、感光体ドラム１の回転方向の広範囲にベタ接
触する。

【００３７】開口２２の感光体ドラム１の回転方向で見
た上流側に感光体ドラム１と対向しこれと逆向きの矢印
ｂの方向に回転される現像剤供給ローラ２３が設けられ
ている。

【００３８】これによって感光体ドラム１と現像剤供給
ローラ２３との対向部での順方向移動によって、ホッパ
２１内の上部の現像剤１１を矢印ｃのように感光体ドラ
ム１の潜像保持面部に向かう積極的な流れを作ることが
でき、現像剤の前記直接供給を促進し安定させることが
できる。

【００３９】この現像剤供給ローラ２３は必須ではな
い。しかし現像剤１１の直接供給を感光体ドラム１の下
側から行う等、現像剤１１の重力による流れを利用でき
ないか、あるいは利用しにくい場合に現像剤供給ローラ
２３やこれに代わる適宜な搬送部材を補助的に利用する
のが好適となる。

【００４０】なお場合によっては、アースされた感光体
ドラム１に対し、現像剤供給ローラ２３に直流電源２４
を仮想線のように接続した第１の電界形成手段２５によ
って、現像剤供給ローラ２３から感光体ドラム１側への
電界を形成させるようにすると、この電界形成域に導入
される現像剤１１を感光体ドラム１の潜像保持面側に前
記電界によって積極的に移行させることができる。

【００４１】したがってこのような電界形成によっても
現像剤１１の前記直接供給性能を向上させることができ
る。ただし現像剤１１が帯電されるので、これによる影
響を考慮して採用、不採用を決定すればよい。

【００４２】また感光体ドラム１内には、前記ホッパ２
１から現像剤１１を直接供給される最上流位置と、これ
より下流側の前記回収手段１４によって非画像部の現像
剤１１が回収される位置との間の表面範囲に対応する大
きさの磁石２６が設けられている。

【００４３】この磁石２６は、現像剤１１が磁性である
ことによってこれを磁気吸着しようとし、前記ホッパ２
１の開口２２を通じて感光体ドラム１の潜像保持面上に
直接供給される現像剤１１をその全域において感光体ド
ラム１の表面上に引き付けて強制的に密着保持させる。

【００４４】したがって開口２２の上流側での現像剤供
給ローラ２３と第１の電界形成手段２５とによる補助的
な現像剤の直接供給性能の向上に加え、開口２２の全域
を通じた現像剤１１の直接供給性能をも補助的に向上す
ることができる。しかしこれも本発明では必須のもので
はない。

【００４５】帯電手段１３は現像剤供給ローラ２３と回
収手段１４との間で感光体ドラム１の表面と対向する導
電性の帯電部材３１を有している。この帯電部材３１は
板部材よりなり、感光体ドラム１の表面との間に平行間
隙Ｒを形成し、感光体ドラム１の表面に直接供給され載
せられている現像剤１１が導入されるようにしている。

【００４６】特に本実施例ではこの平行間隙Ｒを、ここ
に導入される現像剤１１の密度が空間体積率で４０％以
下になるように設定してある。

【００４７】この空間体積率は、感光体ドラム１の表面
の現像剤搬送能力と、前記平行間隙Ｒの大きさおよび長
さ等によって決定され、実験的に求められる。

【００４８】また、帯電部材３１の上流側で感光体ドラ
ム１の表面に載る現像剤１１の量を規制する規制部材３
１ａを図１に示すように設けると、平行間隙Ｒ内の現像
剤１１の密度を容易にコントロールすることができる。

【００４９】規制部材３１ａとしては、金属板、ゴムシ
ート、マイラ（商品名）シート等を用いることができ
る。

【００５０】そして帯電部材３１には交流電源３２を接
続して第２電界形成手段３０をなし、感光体ドラム１と
の間に振動電界を形成するようにしてある。

【００５１】これにより、感光体ドラム１の潜像保持面
上に直接供給されて載せられ、帯電部材３１との間の平
行間隙Ｒに導入される現像剤１１は、これに含んでいる
自然帯電現像剤や前記現像剤供給ローラ２４が直流電界
を形成する電極となっている場合に帯電される既帯電現
像剤が前記振動電界に反応し、感光体ドラム１と帯電部
材３１との間で往復振動させられ始め、相互の摩擦や帯
電部材３１との接触によって帯電されていき、これが他
に波及するので、感光体ドラム１と帯電部材３１との間
を通過する現像剤１１の全体を所定の電荷量に帯電させ
ることができる。 ここで感光体ドラム１および帯電部
材３１間の平行間隙Ｒに導入される現像剤１１の空間体
積率を４０パーセント以下に設定してあることにより、
現像剤１１の前記初期振動と他への波及が、現像剤の充
分な自由度のもとにこれを確実かつ迅速に達成すること
ができる。

【００５２】本発明者等の実験によれば、空間体積率が
６０％程度で現像剤は最密状態に達し、振動電界によっ
てもほとんど振動できない。したがって現像剤の帯電は
ほとんど得られない。空間体積率が４０％以下である
と、現像剤１１を充分に帯電させることができる。

【００５３】前記平行間隙Ｒの大きさは、前記現像剤１
１の空間体積率と相まって、電荷を利用した現像に供す
る現像剤の供給量を規定する要因となるが、これを４０
μｍ〜２ｍｍに設定して充分な現像を達成することがで
きた。

【００５４】また平行間隙Ｒの長さは、現像剤１１が通
過する速度、つまり感光体ドラム１の表面速度ととも
に、現像剤を帯電させる時間を規定する直接的要因であ
るが、平行間隙の長さを０．５〜１０ｍｍ、感光体ドラ
ム１の表面速度を５００ｍｍ／秒（Ａ４サイズの画像形
成を７０枚／分行える速度に相当する。）に設定して充
分な帯電を得ることができた。

【００５５】帯電後の現像剤１１は、磁石２６の吸引に
よる吸引作用も手伝って感光体ドラム１の潜像保持面へ
の密着時に感光体ドラム１の表面との間にファンデルワ
ールス力に鏡映力が加わった付着力を少なくとも受け、
感光体ドラム１の画像部、非画像部および現像剤１１の
帯電極性に係わらず付着する。

【００５６】もっともこれには現像剤１１の帯電量が極
く僅かで、画像部、非画像部の極性と現像剤１１の極性
とが同じであっても、互いの反発が小さくこれを無視で
きることが条件となっている、その場合磁石２６の吸引
作用は必須ではない。

【００５７】このような条件は、露光により帯電電位が
下がった部分を画像部として現像するいわゆる反転現像
にて広く採用されている。

【００５８】また第２電界形成手段３０の帯電部材３１
に仮想線で示すように直流電源３３を接続すると、帯電
部材３１側と感光体ドラム１側との間における振動電界
による現像剤の往復振動に、感光体ドラム１側への移行
作用力を、帯電部材３１側への移行作用力よりも高くす
ることが、画像部、非画像部を問わず達成できる。

【００５９】したがって振動により帯電される現像剤１
１に、感光体ドラム１側の潜像保持面の画像部、非画像
部の何れへも移行性を与えて、潜像保持面全域への付着
性を向上することができる。

【００６０】もっともこの場合も、前記直流電源３３に
よる現像剤１１の帯電の影響を考慮して、これの採用、
不採用を決定すればよい。

【００６１】以上のように感光体ドラム１の潜像保持面
に直接供給された現像剤１１を、この潜像保持面上で帯
電されることにより、潜像保持面の画像部、非画像部に
係わらず予め付着するようにした場合、細線画像部にて
まわりの非画像部からの電荷のまわり込みの影響なく現
像剤１１を付着させておくことができる。

【００６２】回収手段１４は、矢印ｄで示すように感光
体ドラム１と同じ方向に回転駆動される回収部材として
の回収ローラ４１を有している。この回収ローラ４１は
導電性部材よりなり、ホッパ２１の開口２２の下流側口
縁２１ｂと感光体ドラム１との間に設けられ、感光体ド
ラム１と所定の回収間隙Ｓをもって対向している。

【００６３】回収ローラ４１には直流電源４２を接続し
て第３の電界形成手段４０をなしており、感光体ドラム
１の潜像保持面における非画像部から回収ローラ４１側
への直流電界が形成されるようにしてある。

【００６４】これによって感光体ドラム１の潜像保持面
に画像部、非画像部を問わず載っている現像剤１１のう
ちの、非画像部に載っている現像剤１１をこれが所定電
位に帯電されていることによって前記直流電界に充分に
反応させ、磁石２６の吸引力やファンデルワールス力、
鏡映力に打ち勝って回収ローラ４１側に強制的に移行さ
せて剥離し、回収ローラ４１の表面に付着した状態で矢
印ｄの方向に搬送、回収することができる。

【００６５】前記非画像部からの現像剤１１の剥離には
回収ローラ４１内に設けた磁石４３の吸引力も寄与して
いる。

【００６６】また第３の電界形成手段４０は、回収ロー
ラ４１に前記直流電源４２とともに交流電源４４も接続
している。交流電源４４は直流電源４２とにより、回収
ローラ４１と感光体ドラム１との間で、感光体ドラム１
上の潜像保持面の非画像部では、現像剤１１に対する回
収ローラ４１から感光体ドラム１側への移行作用力より
も、感光体ドラム１から回収ローラ４１側への移行作用
力が上まわる振動電界を形成する。

【００６７】このため前記非画像部の現像剤１１の剥離
が振動による衝突エネルギーを生かしながら繰り返され
るので、非画像部の現像剤を確実に回収することができ
る。

【００６８】また交流電源４４は、直流電源とにより、
回収ローラ４１と感光体ドラム１との間で、感光体ドラ
ム１上の潜像保持面の画像部では、現像剤１１に対する
感光体ドラム１から回収ローラ４１側への移行作用力よ
りも、回収ローラ４１から感光体ドラム１側への移行作
用力の方が上まわる振動電界を形成する。

【００６９】このため画像部に付着している現像剤１１
については、振動電界の回収ローラ４１側への移行作用
力によって一部剥離は生じるものの、感光体ドラム１側
への移行作用力が上まわるので、感光体ドラム１の現像
剤１１の回収が行われる表面が前記回収間隙Ｓを通過し
ていくときの、回収ローラ４１の表面との間隙が次第に
増大することによる、振動電界の減衰に伴って前記細線
画像部の付着の弱い現像剤１１をも、感光体ドラム１の
表面に既に付着されていることによるファンデルワール
ス力や鏡映力が働いた画像部への付着状態に安定させる
ことができる。

【００７０】以上によって細線画像をも含め潜像に忠実
で再現性のよい高精度な現像を達成し、高画質の画像を
形成することができる。

【００７１】本実施例の上記現像工程の要約を図２に基
づいて説明すると、潜像担持体としての感光体ドラム１
の表面に現像剤１１をホッパ１０等による現像剤溜りか
ら直接供給するので、供給のムラや不足なしに充分な量
の現像剤１１を感光体ドラム１の表面に供給し載せるこ
とができる。

【００７２】そして感光体ドラム１に充分な量の現像剤
１１を載せた後、感光体ドラム１上での帯電部材３１を
用いた振動電界による現像剤１１の帯電と、この帯電後
の現像剤１１の感光体ドラム１における非画像部からの
回収部材としての回収ローラ４１による回収とに順次供
することにより、現像剤１１を感光体ドラム１に載せて
から非画像部に載っている現像剤１１の回収が終わるま
での長い時間の間、現像剤１１を感光体ドラム１に載せ
ておいて、現像剤１１の帯電電荷を利用した積極的な画
像部への適量付着を図りながら感光体ドラム１の非画像
部に載っている現像剤１１のみを回収することにより現
像を行うので、面積の大きなベタ画像部分や電界の回り
込みにより現像剤１１の付着が邪魔されやすい微細な線
画部分でもこれに現像剤１１を着実に載せて確実に現像
し、非画像部のみの現像剤１１を回収することができ、
潜像に忠実な再現性のよい高精度な現像を達成すること
ができる。

【００７３】また現像剤１１は、絶縁体である感光体ド
ラム１に載った状態で帯電させて即座に潜像に反応さ
せ、かつ帯電電荷のリークを防止しながら前記現像に供
するので、前記現像剤１１の帯電電荷を利用した現像を
設定通りに達成し、所定通りの画像を形成することがで
きる。

【００７４】さらに、帯電部材４１は感光体ドラム１と
これに対向した帯電部材４１との間に振動電界を形成す
ることにより、感光体ドラム１と帯電部材４１との間に
導入される現像剤１１のうちの自然帯電現像剤を両者間
で振動させ始めて相互摩擦や帯電部材４１との接触によ
る帯電を図り、これを他に波及させて全体を帯電させる
が、感光体ドラム１と帯電部材４１との間に導入される
現像剤１１の密度を空間体積率で４０％以下に設定して
あることにより、感光体ドラム１と帯電部材４１との間
に現像剤１１が過剰に導入されて、これが振動電界によ
っても充分振動されず、帯電不足により現像が不良とな
るようなことを回避しながら、現像に必要な充分な量の
現像剤１１を供給し易くし、前記高精度な現像の安定を
図ることができる。

【００７５】かくして感光体ドラム１の表面に形成され
る潜像に忠実な顕像、つまりトナー像は、図１に戻って
シート５上に転写されるが、この転写後の感光体ドラム
１の表面は、クリーニング部材５１により残留トナーを
除去された後、イレーサ５２によって残留電荷も除去さ
れ、次の画像形成に供される。

【００７６】なお回収ローラ４１には、ホッパ２１の下
流側口縁２１ｂから延びるスクレーパ５３の先端が回収
ローラ４１の回転方向ｄに対して逆方向から圧接されて
いる。これにより回収ローラ４１上に回収され搬送され
てくる現像剤１１はスクレーパ５３によって掻き取られ
てホッパ２１内に戻され、回収ローラ４１とホッパ２１
の口縁２１ｂとの間がスクレーパ５３によってシールさ
れ、現像剤１１が外部に漏れ出るのを防止している。

【００７７】またホッパ２１の上流側の口縁２１ａから
はシール片５４が延び、この先端が感光体ドラム１の表
面にこれの回転方向ａに対して順方向から圧接され、口
縁２１ａと感光体ドラム１との間から現像剤１１が外部
に漏れ出るのを防止している。

【００７８】また、感光体ドラム１と回収ローラ４１と
の間は、感光体ドラム１内の磁石２６と回収ローラ４１
内の磁石４３との間に形成される磁界によってシールさ
れ、感光体ドラム１の画像部に付着して搬送される現像
剤１１のみが通過する。万一感光体ドラム１と回収ロー
ラ４１との間の下流側に現像剤１１が漏れ出ることがあ
っても、これを前記下流側に張り出している磁石４３に
よって回収ローラ４１側に吸引してこれの表面に引き付
け、回収されるようにすることができる。

【００７９】次に本発明者等が実験した具体例につき説
明する。

【００８０】感光体ドラム１の画像露光による画像部電
位と非画像部電位とは、図３に示すように、画像部電位
は−１００Ｖ、非画像部電位は−５００Ｖである。

【００８１】一成分磁性現像剤１１は帯電されていない
ものをホッパ２１に収容して用いた。この現像剤１１
は、前記振動電界を用いた帯電部材１３によって感光体
ドラム１の表面上で、−５〜−１０μＣ／ｇに帯電させ
た。

【００８２】現像剤１１の前記現像方式にて有効な帯電
量の範囲としては、−０．５μＣ／ｇ〜−４０μＣ／ｇ
の範囲があるが、本実施例では前記範囲に帯電させた。

【００８３】この感光体ドラム１上の帯電後の現像剤１
１は、感光体ドラム１と回収ローラ４１との間の回収間
隙Ｓに進むが、ここで本実施例の場合磁石２６、４３が
感光体ドラム１と回収ローラ４１間に形成する磁束によ
って、図４に示すように磁性現像剤穂１１’として吸引
して拘束保持されて、前記振動電界による非画像部の現
像剤１１の回収を受ける。

【００８４】これについて詳述しておく。前記のような
現像剤１１の磁気的な拘束保持のもとに、回収間隙Ｓで
感光体ドラム１の表面と回収ローラ４１の表面とが対向
部にて反対方向に移動していることにより、それらの表
面に沿った現像剤１１の往復流７１が形成される。 そ
して、図３に示すような、直流電位−３５０Ｖに、ピー
ク・ツー・ピーク電圧１５００Ｖの交番矩形電位を重畳
した交流回収バイアスによって、図４に示すように、現
像剤１１を、感光体ドラム１と回収ローラ４１間の回収
間隙Ｓで矢印７２で示すように往復運動させる。

【００８５】この交流回収バイアスの波形は、正弦波、
三角波、矩形波等が使用できるが、矩形波が効率が良い
ので、矩形波を採用するのが好適である。またピーク・
ツー・ピーク電圧は、良好な画像が得られ且つ放電が起
こらない５００Ｖ〜２０００Ｖの範囲を使用できる。
又、周波数は、１００Ｈｚ〜１０ｋＨｚの範囲が使用で
きるが、必要な往復回数が得られる５００Ｈｚから、現
像剤１１が往復運動に充分追随できる３ｋＨｚまでが望
ましい。

【００８６】そして、前記往復流７１と前記矢印７２で
示す往復運動との相乗作用によって、磁界現像剤の循環
流７３が形成され、現像剤１１を回収間隙Ｓで循環する
滞留部が形成される。

【００８７】また、回収ローラ４１の表面に付着したま
ま循環流７３の領域外へ搬送された現像剤１１の一部
は、現像剤穂を形成し、再び感光体ドラム１により発送
供給される磁気的な循環経路８０も形成する。

【００８８】交流回収バイアスによる振動電界は回収間
隙Ｓ内で循環し滞留している現像剤１１を往復運動させ
るので、現像剤１１は繰り返し往復運動を行うことにな
り、未帯電の現像剤１１がなお存在する場合でも、その
未帯電の現像剤が、帯電済の現像剤１１の往復運動に伴
って繰り返し往復運動して充分に帯電することができ
る。

【００８９】また現像剤１１の上記の往復運動の繰り返
しによって、現像剤１１は粒子が一つ一つに分散して活
発に運動し、たとえ未帯電で潜像保持面の非画像部分に
付着し電気的回収力が働かない磁性現像剤１１が付着し
てりたとしても、弾き飛ばしてカブリを無くすることが
できる。

【００９０】又、交流現像バイアスによる現像剤１１の
往復運動は、図３に示すように、画像部分において、ピ
ーク・ツー・ピーク電圧１５００Ｖの交番矩形電位の負
側のピークである−１１００Ｖでは現像剤１１の画像部
分への往路は１０００Ｖの電位差で飛翔し、交番矩形電
位の正側のピークである４００Ｖでは現像剤１１の画像
部分からの往路は５００Ｖの電位差で飛翔するので、一
往復でこれら電位差の分だけ、現像剤１１は画像部分に
移動して作像が進み、非画像部分において、ピーク・ツ
ー・ピーク電圧１５００Ｖの交番矩形電位の負側のピー
クである−１１００Ｖでは現像剤１１の非画像部分への
往路は６００Ｖの電位差で飛翔し、交番矩形電位の正側
のピークである４００Ｖでは現像剤１１の非画像部分か
らの復路は９００Ｖの電位差で飛翔するので、一往復で
これらの電位差の分だけ、現像剤１１は非画像部分から
回収されるが、前記の弾き飛ばし作用との相乗作用で、
繊細な画像でもカブリなく正確に現像できる。

【００９１】そして、感光体ドラム１の回転によって感
光体ドラム１の表面と回収ローラ４１間の間隙が大きく
なると、電界強度が減衰し、これに伴って現像剤１１の
運動が減衰して、現像が終了する。

【００９２】回収ローラ４１の表面が、感光体ドラム１
との対向部で表面が逆方向に移動し、感光体ドラム１と
回収ローラ４１との回収間隙Ｓに、両者間に亘る磁束が
あるので、現像に余剰の現像剤１１と、間隙が大きくな
った感光体ドラム１と回収ローラ４１間に浮遊している
現像剤１１とは、回収ローラ４１に回収され、回収ロー
ラ４１の回転によってホッパ２１内に戻るので、現像剤
１１のロスが少なく、現像剤１１が外部に飛び散ること
を防止できる。

【００９３】なお本実施例では回収ローラ４１を１と同
じ方向に回転駆動するようにしたが、これを逆の方向に
回転駆動してもよい。この場合前記現像剤の往復流７１
および循環流７３は得られないが、現像剤の供給量や感
光体ドラム１および回収ローラ４１の回転速度を調整す
ると言ったことにより、非画像部の現像剤を回収するこ
とによる現像を適正に達成することができる。

【００９４】また現像剤の回収を回収ローラ４１の表面
に担持して感光体ドラム１の表面に供給することも本発
明の範疇に属する。ただし本発明で言う感光体ドラム１
の表面に現像剤を直接供給する条件を満足するには、回
収ローラ４１の表面の現像剤の担持量を、現像に必要な
現像剤量を充分に上回り、感光体ドラム１および回収ロ
ーラ４１間の回収間隙Ｓの感光体ドラム１の回転方向で
見た上流側にまで現像剤が供給されるような現像剤溜り
を形成し、感光体ドラム１の表面に供給した現像剤が回
収間隙Ｓに達する以前に、感光体ドラム１上で帯電部材
３１による振動電界にて帯電させる工程が得られるよう
にすることが必要である。

【００９５】図５は本発明の第２の実施例を示し、帯電
部材３１と感光体ドラム１との間に導入される現像剤１
１の密度が、入り口側に比べ、出口側が高くなるように
してある。

【００９６】このような設定は、図に示すように平行間
隙Ｒにおける帯電部材３１の感光体ドラム１に対する間
隙を、現像剤１１の入り口側を出口側よりも大きくした
テーパ状間隙Ｒ′とすることにより達成される。

【００９７】このようにすると、感光体ドラム１と帯電
部材３１との間のテーパ状間隙Ｒ′は、入口側間隙が大
きいことにより現像剤１１が感光体ドラム１と帯電部材
３１との間に導入されやすくなるようにできるし、入口
側での現像剤の自由度を充分に高めて、振動電界による
初期振動とこれの他への波及の立ち上がりとをさらに促
進にしながら、しかも、テーパ状間隙Ｒ′が出口側に向
け間隙が小さくなっていくことにより、現像剤１１の振
動電界による相互接触率を高めて摩擦帯電を促進し現像
剤全体の帯電不足や帯電ムラをなくした上で、最終時点
では現像に適した所定の密度にまで圧縮して、現像剤１
１の密度および供給量が不足しないようにすることがで
きるので、帯電電荷を利用した前記現像を守備良く達成
し、高画質の画像を高速に形成することができる。

【００９８】この場合入口側密度が２０％以下である
と、自然帯電現像剤を利用した初期振動による帯電と他
への波及の立ち上がりを充分なものとすることができる
し、出口側密度が４０％以下であると現像剤の全体の振
動による帯電を充分にしながら現像に必要な現像剤の密
度、量を容易に保証し、高画質な画像形成の高速化を簡
易な装置によって達成することができる。

【００９９】

【発明の効果】本発明の第１の特徴によれば、現像剤を
潜像担持体の表面に直接供してこれを振動電界により帯
電させ、非画像部から現像剤を回収するまでの長い時間
の間現像剤を潜像担持体に接触させて、現像剤の帯電電
荷を利用した現像剤の付着を図りながらこれを最終的に
潜像担持体の画像部にのみ付着して残るようにする現像
を行うので、現像剤の帯電を活かした像性能が格段に向
上し、微細な線画であってもこれを充分に現像し、潜像
に忠実な高精度な現像を安定して達成することができ、
精密な高画質の画像が得られる。

【０１００】また現像剤の振動電界による帯電が、絶縁
体である潜像保持体上で行われ、帯電電荷のリークを防
止しながら前記現像に供するので、現像剤の帯電不足に
よる現像不良を回避し、現像剤の帯電電荷を利用した現
像を設定通りに達成することができ、所定通りに画像を
形成することができる。

【０１０１】特に、潜像担持体と帯電部材との間に導入
される現像剤の密度を空間体積率で４０％以下に設定し
てあって、潜像担持体と帯電部材との間に現像剤が過剰
に導入されて、これが振動電界によっても充分振動され
ず、帯電不足により現像が不良となるようなことを回避
しながら現像に充分な密度を保証するので、この点での
帯電および現像剤のいずれの不足による現像不良をも防
止し充分な現像性能を保証することができ、高画質な画
像を高速で安定して形成することができる。

【０１０２】本発明の第２の特徴によれば、第１の特徴
とは別に、潜像担持体と帯電部材との間に導入される現
像剤の密度設定に代えて、潜像保持体と帯電部材との間
に導入される現像剤の入口側の密度に比べ、出口側の密
度を高くすることにより、自然帯電現像剤を利用した初
期振動による帯電と他への波及をより確実かつ早期に立
ち上がらせるとともに、その後の現像剤どうしの接触率
を高めて相互の摩擦帯電を促進し、現像剤全体の帯電不
良や帯電ムラをなくしたうえで、現像に充分な現像剤密
度を保証するので、現像剤の不足を招くことなく振動電
界による未帯電現像剤をなくして現像効率をさらに向上
し、高画質な画像形成のさらなる高速化を達成すること
ができる。

【０１０３】この場合入口側密度が２０％以下である
と、自然帯電現像剤を利用した初期振動による帯電と他
への波及の立ち上がりを充分なものとすることができ
る。出口側密度が４０％以下であると現像剤の全体の振
動による帯電を充分にしながら現像に必要な密度、量を
保証することが容易に達成されるので、高画質な画像形
成の高速化を簡易な装置によって達成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例としての画像形成装置の
概略構成図である。

【図２】図１の装置の要約図である。

【図３】図１の装置の現像剤回収部に働かせる振動電界
電位と、画像部、非画像部の各電位との関係を示すグラ
フである。

【図４】図１の現像剤回収部での現像剤の動きを示すモ
デル図である。

【図５】本発明の第２の実施例を示す帯電工程部分の側
面図である。

【図６】スリーブゴーストの発生原理図である。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム ４ 現像器 １１ 現像剤 １２ 現像剤供給手段 １３ 帯電手段 １４ 回収手段 ３０ 第２電界形成手段 ３１ 帯電部材 ３２ 交流電源 Ｒ 平行間隙 Ｒ′ テーパ状間隙

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に潜像を保持して移動する潜像保持
   体と、この潜像保持体の表面に現像剤を現像剤溜りから
   直接供給して載せる現像剤供給手段と、潜像保持体とこ
   れに対向した帯電部材との間に振動電界を形成してこれ
   ら相互間に導入される前記現像剤を帯電させる帯電手段
   と、潜像保持体上に載っている前記帯電後の現像剤の非
   画像部に載っている現像剤を回収する回収手段とを備
   え、 潜像保持体と帯電部材との間に導入される現像剤の密度
   を空間体積率で４０％以下に設定したことを特徴とする
   画像形成装置。
2. 【請求項２】 表面に潜像を保持して移動する潜像保持
   体と、この潜像保持体の表面に現像剤を現像剤溜りから
   直接供給して載せる現像剤供給手段と、潜像保持体とこ
   れに対向した帯電部材との間に振動電界を形成してこれ
   ら相互間に導入される前記現像剤を帯電させる帯電手段
   と、潜像保持体上に載っている前記帯電後の現像剤の非
   画像部に載っている現像剤を回収する回収手段とを備
   え、 潜像保持体と帯電部材との間に導入される現像剤の入口
   側の密度に比べ、出口側の密度を高くしたことを特徴と
   する画像形成装置。
3. 【請求項３】 潜像保持体と帯電部材との間に導入され
   る現像剤の入口側密度を２０％以下、出口側の密度を４
   ０％以下にした請求項２に記載の画像形成装置。