JPH0667519A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 二成分現像剤を使用して、濃度むらのない高
画質の画像形成が可能な現像装置を提供する。 【構成】 二成分現像剤２を供給する現像剤担持体３
と、この現像剤担持体３と感光体１２の間に相対向して
配置され、その表面に層形成されるトナーにより感光体
上の潜像を現像するドナー回転体４と、このドナー回転
体４と感光体１２との間に配置された線状の電極部材５
を備え、且つ、ドナー担持体４、現像用回転３体及び電
極部材５に所定の各バイアス電圧をそれぞれ印加する現
像装置であって、一現像工程終了時にドナー回転体４上
に残存するトナーをすべて現像剤担持体３側に一旦戻す
ために、上記各バイアス電圧のうちドナー回転体４への
バイアス電圧のみを継続延長して印加すると共に、その
延長時間中は常にドナー回転体４及び現像剤担持体３を
継続駆動させるように制御する制御部１１を装備した現
像装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真法を利用する
複写機、プリンターなどに適用される現像装置に係り、
詳しくは、二成分現像剤のトナーからなる層をドナーロ
ール上に形成し、そのドナーロール上に層形成されたト
ナーにより感光体上の潜像を現像する現像装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】二成分現像剤のトナーからなる層をドナ
ーロール上に形成してから、そのドナーロール上のトナ
ー層により感光体上の潜像を現像する現像装置として
は、既に多種のものが提案されている。例えば、米国特
許第３９２９０９８号明細書には、磁気ロールを内蔵す
る現像剤担持体を用いて二成分現像剤を感光体と近接設
置されたドナーロール側へ供給し、その現像剤のトナー
成分をドナーロール上に転移させてそのロール表面にト
ナー層を形成する装置が示されている。また、特開平１
−３０４４７７号公報や特開平３−１１３４７４号公報
には、上記のようにしてドナーロール上に形成したトナ
ー層に接触又は近接するように電極ワイヤをドナーロー
ルの感光体と対向する現像帯域に配設し、その電極ワイ
ヤによりトナー雲を形成することにより感光体に対する
現像を行う現像装置が示されている。この種の現像方式
からなる現像装置によれば、原則的に、ドナーロール上
には二成分現像剤のうちのトナー成分だけの層が形成さ
れ、その現像帯域においてトナー（層）だけが感光体へ
の現像に寄与し、これにより、現像時に磁気ブラシが感
光体表面に接触するという不具合がなく、効率の良い高
画質の現像が達成される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような現像装置においては、実際、１枚分のコピーに相
当する一現像工程が終了すると、ドナーロール上には現
像によりトナーが消費された領域と消費されていない領
域ができ、しかる後、次のコピーを行うと、コピー用紙
の先端領域（例えば、先端部から１５ｃｍ程度までの範
囲）において、そのトナー消費領域に相当する画像部分
の濃度が低くなり、トナー非消費領域に相当する画像部
分の濃度が高くなり全体的に縞模様状の濃度むらが発生
する問題があった。そのため、この種の現像装置が本来
もつところの高画質画像形成が可能であるという利点が
充分に発揮されず、極端な場合には画像欠陥となってし
まうという不具合を招いていた。この濃度むら現象は、
１枚のコピー終了時点でドナーロール面に形成されるト
ナー消費領域と非消費領域の間においてドナーロール上
の表面電位が互いに異なることに起因しているものと推
測される。つまり、トナー消費領域はその表面電位が低
くなるため、現像剤担持体から転移補充されるトナーが
現像時に感光体の潜像側に移行しにくく、一方のトナー
非消費領域はその表面電位が高くなるため、現像時にト
ナーが感光体側に移行し易くなっているのである。

【０００４】本発明は、このような従来技術の問題点を
解消するためになされたもので、濃度むらがない高画質
の画像形成が可能な、二成分現像剤を使用する現像装置
を提供することを目的とする。

【０００５】そこで、本発明者等は、上記目的を達成す
るために鋭意研究を重ねた結果、少なくとも一現像工程
が終了した時点で、現像で消費されずに残ったドナー回
転体上のトナーをすべて現像剤担持体側に一旦戻すよう
に現像装置を制御して作動させることにより、次の現像
工程開始前にはドナーロールの表面電位が常に均一とな
り、その結果、濃度むらのない画像形成が可能な現像装
置とすることができることを見出し、本発明を完成する
に至った。

【０００６】なお、特開昭５８−８２２６５号公報に
は、一成分磁性現像剤を使用する現像装置において、非
現像時に現像用担持体面のトナーを現像剤供給用担持体
に戻す現像方法が示されている。しかしながら、この公
報には、トナーを戻す目的が、一成分磁性現像剤の現像
装置における現像用担持体上に強く付着堆積して形成さ
れる部分的な厚いトナー層によるカブリ問題を解消する
点にあること、また、トナーを戻すには現像剤担持体へ
のバイアス電圧を交流から直流成分に変えること、その
戻すトナーは一部で、その戻す割合も数１０枚〜数１０
０枚に１回程度であること等の技術内容が記載されてい
るのみである。従って、この公報には、本発明のような
二成分現像剤を使用する現像装置において発生する濃度
むらを防止するため、ドナーロール上の残存トナーを全
部現像剤担持体に戻すようにするための技術手段につい
て開示や示唆するような記載がされていない。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の現像
装置は、二成分現像剤を供給する現像剤担持体と、この
現像剤担持体と感光体の間に相対向して配置され、その
表面に層形成されるトナーにより感光体上の潜像を現像
するドナー回転体と、このドナー回転体と感光体との間
に配置された線状の電極部材とを少なくとも備え、且
つ、上記のドナー担持体、現像用回転体及び電極部材に
所定の各バイアス電圧をそれぞれ印加する現像装置にお
いて、一現像工程終了時に上記ドナー回転体上に残留す
るトナーをすべて現像剤担持体側に一旦戻すために、上
記各バイアス電圧のうちドナー回転体へのバイアス電圧
のみを継続延長して印加すると共に、その延長時間中は
常にドナー回転体及び現像剤担持体を継続駆動させるよ
うに制御する制御部を備えていることを特徴とするもの
である。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は、本発明の一実施例を示す現像装置
の概略断面図である。この図１において、１は現像装置
のハウジング、２は二成分現像剤、３は二成分現像剤２
を供給する現像剤担持体、４はドナー回転体であるドナ
ーロール、５は線状の電極部材である電極ワイヤ、６は
層厚規制部材、７は回転撹拌部材、８は現像剤担持体用
のバイアス電圧電源、９はドナーロール用のバイアス電
圧電源、１０は電極ワイヤ用のバイアス電圧電源、１１
は制御部、１２は感光体を示す。

【０００９】上記の現像剤担持体３、ドナーロール４、
電極ワイヤ５及び回転撹拌部材７は、基本的に従来公知
のものを同様に使用することができ、また、これらはハ
ウジング１に対して、互いに平行状態で対向して配列さ
れてそれぞれ回動可能に設けられており、図中に示す各
矢印方向に回転するように構成されている。また、現像
剤担持体３は、所定の磁極を適宜配置してなる固定され
た磁石１３と、その磁石１３の周囲を回転するスリーブ
１４とから構成されている。

【００１０】この現像装置によれば、基本的に、次のよ
うにして現像がなされる。すなわち、図１中の実線ｋの
高さまでハウジング１内に貯留されている二成分現像剤
２が、回転撹拌部材７により撹拌されると共に現像剤担
持体３側へ順次供給される。そして、現像剤担持体３に
おいて、二成分現像剤２がそのスリーブ１４表面に吸着
され、そのスリーブ１４の回転によってドナーロール４
側へ搬送される。このとき、担持体のスリーブ１４上の
現像剤２は、層厚規制部材６により計量規制されて常に
一定層厚の現像剤層（穂立ち）として搬送される。

【００１１】現像剤担持体３とドナーロール４には、共
に直流のバイアス電圧電源８、９がそれぞれ接続されて
いて、その各電源から所定の直流バイアス電圧（例え
ば、現像剤担持体３には３５０ボルト、ドナーロール４
には２００ボルト）が印加されており、その結果、現像
剤担持体３とドナーロール４との間に静電界が形成され
ている。これにより、二成分現像剤２のトナー粒子が現
像剤担持体３側からドナーロール４側へ引き付けられる
ため、ドナーロール４上にほぼ一様な厚さのトナー層が
形成される。

【００１２】そして、ドナーロール４上に形成されたト
ナー層は、ドナーロールの回転によって感光体１２との
対面位置、すなわち電極ワイヤ５が設けられている現像
帯域まで搬送される。電極ワイヤ５には、交流のバイア
ス電圧電源１０が接続されていて、その電源１０から所
定の交流バイアス電圧（例えば、周波数５ｋＨのピーク
電圧８００ボルト）が印加されており、その結果、電極
ワイヤ５とドナーロール４との間に交流電界が形成され
ている。これにより、ドナーロール４表面からトナーが
分離して電極ワイヤ５の周囲にトナー雲が形成される。
一方、ドナーロール４には直流バイアス電圧（２００ボ
ルト）が印加されているので、ドナーロール４と感光体
１２の間に静電界が形成されている。従って、電極ワイ
ヤ５の回りに形成されたトナー雲からトナー粒子が、感
光体１２上に記録されている潜像へ静電引力により引き
付けられ、これにより現像が完了する。

【００１３】この現像装置においては、ドナーロール４
上にほぼ一定の電荷を有する一定量のトナーを層形成
（堆積）させることが重要であり、そのためには、ドナ
ーロール４と現像剤担持体３のスリーブ１４との間の間
隙、現像剤担持体３上の二成分現像剤の量、磁石１３の
磁気特性、ドナーロール４に対するスリーブ１４の周速
比、ドナーロール４と現像剤担持体３への直流バイアス
電圧値、二成分現像剤に含まれるキャリアの導電度等を
適宜調整して組み合せることが必要である。本実施例で
は、スリーブ１４とドナーロール４との間隙、スリーブ
１４と層厚規制部材６との間隙は共に１．２ｍｍ、ま
た、スリーブ１４とドナーロール４との周速比は１に設
定している。

【００１４】また、電極ワイヤ５とドナーロール４の距
離は、通常５〜３０μｍ程度に初期設定されている。こ
の両者間の距離は、装置作動時には、電極ワイヤ５がド
ナーロール４上に形成されるトナー層により自動的にド
ナーロール４から離され、結果的にそのトナー層の厚み
と等しくなる。なお、電極ワイヤ５は、ドナーロール４
の両端部に設けた離間用係止板を介して、そのワイヤ両
端がドナーロール４の中央部側に張架される状態で取り
付けられている。また、この電極ワイヤ５又はドナーロ
ール４の表面には、両者が接触した時のバイアス電圧短
絡を防止するために誘電体被覆を施してある。

【００１５】さて、本装置における制御部１１は、一現
像工程が終了した時点で、現像で消費されずに残ったド
ナーロール４上のトナーをすべて現像剤担持体３側に一
旦戻すようにするための制御を行うためのものであり、
図２に示すように、バイアス電源制御回路部１５、回転
駆動系制御回路部１６及び画像書き込み部制御装置１７
から構成されている。なお、本発明における一現像工程
とは、１枚の用紙が給紙されて感光体１２上の現像され
た画像がその用紙に転写され、次工程へ搬送されるまで
の工程に相当する。

【００１６】すなわち、この制御部１１の画像書き込み
部制御装置１７における検知センサー１８にて検知され
る画像書き込み開始信号の情報と感光体スタート信号の
情報との比較やカウンタ及びタイマーによる制御情報に
より、バイアス電圧制御回路部１５において、バイアス
電圧電源８、９、１０から現像剤担持体３、ドナーロー
ル４及び電極ワイヤ５にそれぞれ印加する各バイアス電
圧の印加タイミングの制御が行われ、また回転駆動系制
御回路部１６において、駆動モータ１９により駆動する
現像剤担持体３、ドナーロール４、回転撹拌部材７等の
駆動タイミングの制御が行われる。

【００１７】図３は、この制御部１１による制御内容を
示すタイミングチャートである。制御部１１によれば、
感光体１２上に書き込まれた潜像が現像領域内を図３に
示すようなタイミングで通過する場合、その潜像の書き
込み部が現像領域に到達する少し前の時点において、駆
動用モータを回転させて現像剤担持体３、ドナーロール
４、回転撹拌部材７等を駆動させると共に、現像剤担持
体３、ドナーロール４及び電極ワイヤ５のすべてに所定
のバイアス電圧を印加する。この駆動及び印加タイミン
グは、駆動用モータの立ち上がり時間、バイアス電圧電
源の立ち上がり時間によるが、通常、３００ｍｓｅｃか
ら１ｓｅｃ程度以前の時間である。本実施例では、この
時間を図中に記したように５００ｍｓｅｃに設定した。
この間、前記した現像がなされると共に、その現像され
た感光体上のトナー像が用紙に転写される。

【００１８】次いで、この現像工程が終了して潜像が所
定区間（現像領域）内を通過した時点（即ち、一現像工
程終了時点）において、現像剤担持体３及び電極ワイヤ
５に印加されているバイアス電圧が切られ、ドナーロー
ル４へのバイアス電圧のみがそのまま継続して印加され
る。また、このドナーロール４へのバイアス電圧が延長
されて印加されている間は、現像剤担持体３、ドナーロ
ール４、回転撹拌部材７等の駆動用モータについても同
様に継続して駆動させる。

【００１９】そして、所定の延長時間が経過した時点
で、ドナーロール４に印加されていたバイアス電圧が切
られる。これと同時に、現像剤担持体３、ドナーロール
４、回転撹拌部材７等の駆動も停止される。

【００２０】本現像装置においては、このようにドナー
ロール４へのバイアス電圧のみを延長して印加すると共
に、駆動モータも同様に延長して駆動させることによ
り、ドナーロール４と現像剤担持体３との電位関係が現
像時と逆転するため、そのドナーロール４上のトナーが
現像剤担持体３側に移行して戻される。

【００２１】また、図４に複数枚の現像を連続して行っ
た場合の制御内容を示すタイミングチャートを示す。す
なわち、図４に示すように３枚の用紙分の現像を行う場
合、その各現像工程との間（即ち、１枚目と２枚面の現
像工程間及び２枚面と３枚目の現像工程間）において
は、現像剤担持体３及び電極ワイヤ５へのバイアス電圧
は、１枚のときと同じ周期で印加したり切られたりす
る。すなわち、次の（２枚目や３枚目用の）潜像が現像
領域に到達する前（５００ｍｓｅｃ前）に印加され、そ
の潜像が現像領域を通過した時点で切られる。一方、ド
ナーロール４へのバイアス電圧は、その各現像工程間は
いずれも継続して印加される。このとき、現像装置の各
駆動用モータも同様に継続して駆動する。そして、３枚
目の現像工程が終了して延長時間も経過した時点で、す
べてのバイアス電圧の印加とモータの駆動が停止する。

【００２２】この場合、特に、ドナーロール４へのバイ
アス電圧を各現像工程間において中断せずに継続して印
加することにより、複数枚のコピーをとる時の用紙の搬
送間隔を短くすることができたり、電圧制御回路部１５
や回転駆動系制御回路１６を簡易で安価な構成とするこ
とができる等の利点がある。

【００２３】このように複数枚分の現像を連続して行う
場合でも、本現像装置においては、その各現像工程間毎
に常に、前記したと同様にドナーロール４上のトナーが
現像剤担持体３側に必ず戻される。

【００２４】延長時間（図中、符号Ｔ）は、少なくとも
ドナーロール４上のトナーがすべて現像剤担持体３側に
戻されるに必要な時間に設定される。延長時間Ｔはトナ
ーの特性、その電荷量等によっても異なるが、例えば、
ドナーロール４が１〜５回転するような時間の範囲内で
適宜選定することが好ましい。本実施例では延長時間Ｔ
を５００ｍｓｅｃに設定してあり、これはドナーロール
４が約３回転する時間と等しい。なお、連続して現像を
行う場合の各現像工程毎における各延長時間は同一であ
っても、互いに異なっていてもよい。

【００２５】従って、制御部１１において、上記したよ
うなタイミングで各バイアス電圧のオン、オフ動作と現
像器の駆動用モータのオン、オフ動作を制御することに
より、１枚分の画像形成（コピー）が終了する毎にドナ
ーロール４上に残ったトナーが現像剤担持体３側に戻さ
れるので、次の現像工程開始前の時点においてドナーロ
ール４上にはトナーが存在しなくなり、そのためドナー
ロール４が常に均一な表面電位状態に保たれ、そのよう
な表面電位状態のドナーロール４上に、次の現像工程の
ためのトナーが現像剤担持体３からその都度新たに供給
されることになる。その結果、従来のように例えば得ら
れるコピーの先端領域に縞模様状の濃度むらが発生する
ということが防止される。以上のごとき構成からなる本
実施例の現像装置を画像形成装置（複写機）に装着して
２０，０００枚の連続コピーを行ったところ、コピー用
紙全体にわたって濃度むらのない高画質の複写画像を安
定して得ることが確認された。

【００２６】なお、本実施例装置では、現像剤担持体
３、ドナーロール４及び感光体１２を時計方向に回転さ
せているが、これらの回転方向は必ずしも上記の方向に
限定されるものではなく、使用する現像剤の種類、層厚
規制部材６の設置位置等の条件によって変えることがで
きる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の現像装置
は、制御部により前記の如く各バイアス電圧の印加タイ
ミングと各ロールの駆動用モータの駆動タイミングが制
御されるため、一現像工程終了時にドナーロール上のト
ナーがすべて現像剤担持体側に一旦戻され、これによ
り、ドナーロールの表面電位がトナーの有無によりばら
つくことがなくなって常に均一な状態に保たれる。その
結果、本発明装置によれば、濃度むらのない高画質の画
像形成が可能な現像処理を長期にわたって安定して行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を示す現像装置の概略断面
図である。

【図２】 制御部の構成例を示すブロック図である。

【図３】 １枚分の現像を行う場合の制御部による制御
内容を示すタイミングチャートである。

【図４】 複数枚分の現像を連続して行う場合の制御部
による制御内容を示すタイミングチャートである。

【符号の説明】

２…二成分現像剤、３…現像剤担持体、４…ドナーロー
ル、５…電極ワイヤ、８…現像剤担持体用のバイアス電
圧電源、９…ドナーロール用のバイアス電圧電源、１０
…電極ワイヤ用のバイアス電圧電源、１１…制御部。

フロントページの続き (72)発明者 高橋 良和 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 (72)発明者 池田 美穂 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 (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二成分現像剤を供給する現像剤担持体
   と、この現像剤担持体と感光体の間に相対向して配置さ
   れ、その表面に層形成されるトナーにより感光体上の潜
   像を現像するドナー回転体と、このドナー回転体と感光
   体との間に配置された線状の電極部材とを少なくとも備
   え、且つ、上記のドナー担持体、現像用回転体及び電極
   部材に所定の各バイアス電圧をそれぞれ印加する現像装
   置において、一現像工程終了時に上記ドナー回転体上に
   残存するトナーをすべて現像剤担持体側に一旦戻すため
   に、上記各バイアス電圧のうちドナー回転体へのバイア
   ス電圧のみを継続延長して印加すると共に、その延長時
   間中は常にドナー回転体及び現像剤担持体を継続駆動さ
   せるように制御する制御部を備えていることを特徴とす
   る現像装置。