JPH08320618A

JPH08320618A - 現像装置

Info

Publication number: JPH08320618A
Application number: JP7125227A
Authority: JP
Inventors: Takao Nishikawa; 卓男西川; Hideo Watanabe; 英生渡辺
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1995-05-24
Filing date: 1995-05-24
Publication date: 1996-12-03

Abstract

(57)【要約】【目的】現像スリーブ上の磁気ブラシの状態、例えば
穂立ちの高さのバラツキや現像剤密度のバラツキに起因
するトナー像のノイズを低減した現像装置を提供するこ
とにある。【構成】現像剤を現像領域に支持搬送して像担持体１
０上の潜像を非接触現像にて可視化する現像スリーブ１
２１を有し、現像スリーブ１２１を軸方向に往復運動さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真方式を用いたプ
リンタ、複写機、ファクシミリなどの装置に用いられる
現像装置に関し、特に潜像が形成される像担持体に対向
し、現像剤を現像位置に支持搬送して像担持体上の潜像
を非接触現像にて可視化する所謂非接触現像装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】現像装置は、複数の磁極を有する磁気ロ
ールと、その外周を回転し、１成分又は２成分現像剤を
磁力によって付着させて搬送する現像スリーブを備え、
当該現像スリーブに磁力によって付着して搬送される現
像剤は像担持体と最も近接した位置である現像領域で現
像バイアスと潜像電位との電位差による力で像担持体上
の潜像を顕像化する。

【０００３】前述した現像スリーブに付着した現像剤を
現像領域で像担持体に接触させた状態で現像を行う接触
現像法と現像スリーブに付着した現像剤層と像担持体表
面とに僅かな間隙を持たせた、直流成分に交流成分を重
畳した現像バイアスを印加して現像領域で接触させない
状態で現像する非接触現像法とがある。

【０００４】非接触現像法は良好なトナー像を得るため
に現像領域で像担持体と現像スリーブとの間隙（以下、
現像ギャップＤｓｄと略称する。）をなるべく近接さ
せ、その間における電気力線が有効な方向性を持つよう
にした状態で現像スリーブ上に付着したトナーを飛翔さ
せて現像を行っている。

【０００５】非接触現像法を採用する現像装置は現像ギ
ャップＤｓｄを略７００μｍ以下とした場合、現像スリ
ーブ表面に緻密でかつ一様な等厚の薄層の現像剤層を形
成する必要があり、斯かる現像剤層を形成するために現
像領域の上流側で現像スリーブ周面にローラやブレード
等の現像剤層厚規制手段を軽く接触させるか、又は僅か
の間隙を有するように設けることにより現像剤の搬送量
を規制している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
非接触現像法は、穂立ち部分の山の高さのばらつきが大
きく、従って現像スリーブ上の現像剤の搬送量即ち現像
剤の密度差があり、像担持体の潜像への付着が忠実に行
われなくなり、場所による濃淡が顕著に現れノイズを生
じ画質が著しく損なわれるようになる。また、これを解
決するために低磁化キャリアを用いると像担持体上にキ
ャリア付着が生じてしまう事もあり画質の向上は望めな
かった。

【０００７】本発明の目的は、上記問題点に鑑み、現像
スリーブ上の磁気ブラシの状態、例えば穂立ちの高さの
バラツキや現像剤密度のバラツキに起因するトナー像の
ノイズを低減した現像装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる目的は以下の構成
によって達成される。

【０００９】（１）現像剤を現像位置に支持搬送して
像担持体上の潜像を非接触現像にて可視化する現像スリ
ーブを有する現像装置であって、前記現像スリーブを軸
方向に往復運動させることを特徴とする現像装置。これ
により、現像スリーブ上の磁気ブラシの状態、例えば穂
立ちの高さのバラツキや現像剤密度のバラツキに起因す
る画像ノイズを低減することができる。

【００１０】（２）前記現像スリーブの往復運動の振
幅は１画素以上であり、周波数を現像領域通過時間にｌ
往復以上とすることを特徴とする（１）の現像装置。

【００１１】（３）前記現像スリーブにバランサを設
け、当該バランサを前記現像スリーブと逆位相で往復運
動させることを特徴とする（１）又は（２）の現像装
置。

【００１２】（４）前記現像スリーブと当該現像スリ
ーブの内部に設けた磁石体とを逆位相で往復運動させる
ことを特徴とする（３）の現像装置。これにより、現像
スリーブを駆動するモータのトルクを低減することがで
き、更に現像器外に振動を伝えずに安定した現像が行え
る。

【００１３】（５）前記現像スリーブの内部及び外部
にバランサを設け、当該バランサを前記現像スリーブに
弾性部材で接続してあることを特徴とする（１）又は
（２）の現像装置。

【００１４】（６）前記現像スリーブの外部にバラン
サを設けてあることを特徴とする（１）又は（２）の現
像装置。

【００１５】

【実施例】本発明の現像装置を適用する画像形成装置の
概略構成について説明する。

【００１６】図１はカラー画像を再現するプロセスを採
用する画像形成装置の概略構成を示す断面図であり、図
２は書き込み装置の概略構成を示す平面図であり、図３
は本実施例における非接触現像法を採用する現像装置の
概略構成を示す断面図である。

【００１７】本実施例における画像形成装置は、像担持
体を一様帯電した後にコンピュータ又はスキャナからの
ディジタル画像濃度データとリファレンス信号とを差動
増幅して得られた変調信号に基づいてパルス幅変調した
スポット光により像担持体１０上にドット状の静電潜像
を形成し、これをトナーにより反転現像してドット状の
トナー画像を形成し、記録紙上で転写、定着を行い画像
を得る。

【００１８】続いて各部構成について説明する。

【００１９】像担持体１０は例えばアルミニウム等から
構成した導電基材の表面に感光層を形成した（−）帯電
の塗布型ＯＰＣから成る直径略１８０ｍｍのドラム状の
感光体であり、所定の線速度（ｍｍ／ｓｅｃ）で矢示方
向に回転する。なお、感光層は膜厚１５〜３０μｍ、誘
電率２．０〜５．０であり、導電基材は接地してある。

【００２０】像担持体１０は、その周縁に帯電器１１、
書込装置２０、それぞれ特定色の現像剤を収容した複数
の現像装置１２〜１５、転写器１８及びクリーニング装
置３０等を配設してある。

【００２１】現像装置１２〜１５は、例えばイエロー，
マゼンタ，シアン，黒色のいずれかの現像剤を収容する
ものであり、図３に示すように像担持体１０と現像ギャ
ップＤｓｄを保つ現像スリーブ１２１を備え、像担持体
１０上の潜像を非接触の反転現像法により顕像化するも
のであり、本実施例においては１成分現像剤と２成分現
像剤のいずれを用いるものでもよい。

【００２２】先ず、本実施例における２成分現像剤を採
用する現像装置の概略構成を図３を参照して説明する。
複数の現像装置１２〜１５は同一構成であるので、図３
に示す現像装置１２を代表して説明する。

【００２３】現像装置１２は、像担持体１０に最近接し
た現像スリーブ位置若しくは極上から、現像スリーブ１
２１の移動方向の上流側及び下流側に磁極を配置し、現
像時に現像スリーブ１２１の回転と共に所定の基準電位
に接地してある像担持体１０と直流電源Ｅ1と交流電源
Ｅ2により保護抵抗Ｒ1を介して直流に交流を重畳した電
圧を印加しており、他に磁石体１１０、撹拌スクリュウ
１２６、規制ブレード１２４、クリーニングブレード１
２２及び磁性キャリア粒子とトナー粒子とを混合した２
成分現像剤とからなり、回転可能に支持された非磁性材
料で成形した現像スリーブ１２１表面に二成分現像剤か
ら磁気ブラシを形成し、当該磁気ブラシを像担持体１０
と接触しない状態で現像スリーブ１２１を回転すること
により、現像剤を現像領域に搬送して所定に現像バイア
ス下で像担持体１０上に形成してある潜像をトナー粒子
で顕像化するものである。ここで、現像領域とは前述し
たように現像スリーブ１２１上の穂立ち現像剤層を形成
するトナーが像担持体１０の現像位置に対して飛翔する
現像スリーブ１２１上の領域であり、斯かる領域で現像
が行われている。

【００２４】なお、キャリア及び余剰のトナーは再び現
像槽に戻され消費されたトナーに見合うトナーの補給を
トナー補給器と搬送ホイールにより受け、再び均一混合
と摩擦帯電によるトナー及びキャリアへの荷電とが前述
の撹拌によりなされる。

【００２５】本実施例の多色画像形成装置に２成分の非
接触現像法を採用する理由は、トナー粒子は比較的容易
に摩擦帯電を制御することができ、かつ、トナー粒子は
凝集しにくいので、磁気ブラシの穂立ちがよくかつ、像
担持体表面との摩擦性に優れ、更にクリーニングとの兼
用においても十分なクリーニング効果が発揮される特長
を有すること、更に重要なことは像担持体面と非接触で
現像する非接触現像にも適しているからである。

【００２６】以下に、各部材の構成及び機能について説
明する。

【００２７】現像スリーブ１２１は、図３に示すように
ステンレスやアルミニウム等の非磁性材料で10〜25mmφ
の円筒状に形成し、内包する磁石体１１０に対して回転
可能にしてある。磁石体１１０は表面に複数のＮ，Ｓ磁
極を周方向に有し、ケーシングに固設してある。従っ
て、現像スリーブ１２１は図示した矢示左方向に回転す
る。また、現像部の磁石体１１０はそのＮ，Ｓ磁極部分
で通常５００〜２，０００ガウスの磁力が得られるよう
なに磁化されており、その磁力によって現像スリーブ１
２１の表面にトナー粒子とキャリア粒子とからなる現像
剤の層即ち、磁気ブラシを形成する。当該磁気ブラシは
現像スリーブ１２１の回転によって現像スリーブ１２１
の回転と同方向に移動し、現像領域に搬送される。この
現像スリーブ１２１上に形成される磁気ブラシは現像装
置の近傍に配置したＮ，Ｓ磁極によって寝た穂の状態に
したり、Ｎ，Ｓ磁極上のいずれかを使用し立った穂の状
態にしたりする。像担持体１０の表面に接触せず間隙を
保つように、現像スリーブ１２１と規制ブレード１２４
の間隙及び現像スリーブ１２１と像担持体１０の現像ギ
ャップＤｓｄが調整されている。本実施例においては現
像ギャップＤｓｄが１mm以下であることが好ましい。

【００２８】撹拌スクリュー１２６は現像剤を図中前後
に現像剤を循環して撹拌して成分を均一にする。

【００２９】規制ブレード１２４は磁気ブラシの高さ及
び量を規制するため設けられた非磁性体や磁性材料から
成形したものであり、本実施例において現像スリーブ１
２１を振動させるので、現像スリーブ１２１に接触させ
ないことが好ましい。クリーニングブレード１２２は現
像領域を通過した磁気ブラシを現像スリーブ１２１上か
ら除去するものである。

【００３０】現像装置１２〜１５の駆動装置（図示せ
ず）は、速度制御回路と駆動モータがあり、バイアス電
源Ｅからなる。現像装置の駆動装置は現像スリーブ１２
１、現像剤供給部材１２３、撹拌スクリュウ１２６、の
それぞれに、または連結して、駆動するようにされてい
る。現像スリーブ１２１の回転は駆動装置によって行わ
れ、後述する方法によって振動させながら回転する。

【００３１】バイアス電源（斯かる構成は周知であるの
で図示せず）は、前述したように直流電源と交流電源を
保護抵抗を介して出力する電源である。像担持体１０の
感光層表面を−８５０（Ｖ）に帯電した場合、直流電源
は−７５０Ｖの電圧を出力することにより反転現像時の
カブリを防止するものであり、交流電源は周波数５００
Ｈｚ〜２０ＫＨｚで２００〜４０００Ｖ_ｐ−ｐの交流電
圧を出力する交流電源であり、これらの電圧は直列に配
設されて現像スリーブ１２１に印加してある。

【００３２】現像剤は、一般に平均粒径が１５〜６０μ
ｍの磁性キャリア粒子と平均粒径が３〜２０μｍ前後の
非磁性トナー粒子からなる２成分現像剤であり、トナー
粒子やキャリア粒子が細かいので、繊細な線や点或いは
濃淡差を高画質で再現できるという長所がある。本実施
例においては、キャリアは絶縁性、具体的には比抵抗１
０^８Ωｃｍ以上であることが好ましい。更に、トナー、
キャリア粒径が０．１〜１００μｍの範囲内であること
が好ましい。

【００３３】なお、交流電源から供給される交流成分は
正弦波に限らず、矩形波や三角波等であってもよい。そ
して周波数も関係するが、電圧値は高い程現像剤の磁気
ブラシを振動させるようになって、トナー粒子にキャリ
ア粒子からの分離飛翔が行われ易くなるが、反面、かぶ
りや落雷現象のような絶縁破壊が発生し易くなる。かぶ
りの発生は直流成分で防止し、絶縁破壊は、現像スリー
ブ１２１の表面を樹脂や酸化皮膜等により絶縁ないしは
半絶縁にコーティングすること、あるいは現像剤のキャ
リア粒子に球形で絶縁性のキャリア粒子を用いること等
によって防止することができる。

【００３４】次に本実施例における１成分現像剤を採用
する現像装置の概略構成を説明する。複数の現像装置１
２〜１５は同一構成であるので、現像装置１２を代表し
て説明する。

【００３５】１成分現像剤を用いる現像装置は、図３に
示した現像装置と異なってクリーニングブレード１２２
を備えず、磁石体１１０を備えなくてもよく、その他の
構成は図３に示した現像装置と共通である。

【００３６】１成分現像剤は、顔料と樹脂からなる非磁
性現像剤と顔料と樹脂に磁性粒子からなる磁性現像剤が
ある。これらの現像剤粒径は０．１〜１００μｍの範囲
内である。

【００３７】続いて現像スリーブ１２１を軸方向に振動
させるための機構を図４〜図６を参照して説明する。

【００３８】図４〜図６はいずれも現像スリーブを軸方
向に振動させるための機構を示す断面図である。

【００３９】図４は２成分現像を用いる現像装置におけ
る振動付与機構を示す断面図である。

【００４０】図４に示す現像スリーブ１２１は、２成分
現像剤で磁気ブラシを形成するために前述した非磁性材
料を円筒状に形成し、スプリング等の弾性部材１３１を
挿入して磁石体１１０を内部に収納した構成となってい
る。

【００４１】かかる現像スリーブ１２１の軸はモータの
駆動軸にカムを設けクランク機構を設けてある。かかる
構成により、クランク機構によって振動が現像スリーブ
１２１に付与されると、弾性部材１３１によって磁石体
１１０と現像スリーブ１２１とを逆位相で往復運動す
る。現像スリーブ１２１の往復運動の周波数及び振幅の
条件は前述したと同様である。斯かる構成をとることに
より、モータトルクを低減することができている。

【００４２】前述のように磁石体１１０と現像スリーブ
１２１との逆位相で振動させる構成は、現像スリーブ１
２１内に磁石体１１０を設けることができるので、２成
分現像剤を用いる場合に好適である。

【００４３】現像スリーブ１２１の往復運動の振幅は１
画素内で濃度ムラを発生させないようにするために１画
素の長径以上にしてある。１画素の長径は画像形成装置
の解像度によって決まるので、例えば６００ｄｐｉの解
像度を持った画像形成装置に採用する現像装置なら４
２．３μｍ以上であり、８００ｄｐｉの解像度を有する
画像形成装置に採用する現像装置なら３１．８μｍ以上
である。

【００４４】現像スリーブ１２１の往復運動の周波数も
振幅と同じように画像形成装置のプロセススピード、現
像スリーブの回転スピードに依存する。例えば、現像領
域の幅を１ｍｍとし、像担持体１０の線速度を１４０ｃ
ｍ／ｓｅｃとすれば、現像領域を通過する時間が約１ｍ
ｓｅｃとなり、少なくとも２回以上振動できるような周
波数である必要がある。

【００４５】図５は１成分現像剤を採用する現像装置に
おける振動付与機構の要部構成を示した断面図である。

【００４６】斯かる振動付与機構は、図５に示したよう
に現像スリーブ１２１をバランサとして機能させるため
に現像スリーブ１２１の両側にストロークボールベアリ
ング１３３を設けたものである。

【００４７】斯かる現像スリーブ１２１を駆動モータの
駆動軸に取り付けることにより、現像スリーブ１２１を
図示した現像スリーブ１２１の軸方向に往復運動させる
べく振動させる。斯かる実施例において現像スリーブ１
２１内に磁石体を設けていない。従って、１成分現像剤
を用いる場合に適している。

【００４８】現像スリーブ１２１の往復運動の振幅は１
画素内で濃度ムラを発生させないようにするために１画
素の長径以上にしてある。１画素の長径は画像形成装置
の解像度によって決まるので、例えば６００ｄｐｉの解
像度を持った画像形成装置に採用する現像装置なら４
２．３μｍ以上であり、８００ｄｐｉの解像度を有する
画像形成装置に採用する現像装置なら３１．８μｍ以上
である。

【００４９】現像スリーブ１２１の往復運動の周波数も
振幅と同じように画像形成装置のプロセススピード、現
像スリーブの回転スピードに依存する。例えば、現像領
域の幅を１ｍｍとし、像担持体１０の線速度を１４０ｃ
ｍ／ｓｅｃとすれば、現像領域を通過する時間が約１ｍ
ｓｅｃとなり、少なくとも２回以上振動できるような周
波数である必要がある。

【００５０】図６は１成分現像剤及び２成分現像剤の両
方に兼用可能な振動付与機構を示した断面図である。

【００５１】斯かる振動付与機構は、現像スリーブ１３
２をスプリング等の弾性部材１３５を介しておもり１３
４に接続し、現像スリーブ１２１とおもり１３４に逆位
相で現像スリーブ１２１の軸方向の振動を付与するよう
にした構成を示したものである。現像スリーブ１２１の
往復運動の周波数及び振幅の条件は前述したと同様であ
る。斯かる構成とすることにより、外部への振動を無く
すことができる。

【００５２】なお、前述の実施例において、モータで現
像スリーブ１２１又はバランサを往復運動させることを
記述したが、これに限定されるものでなく、ソレノイド
でスイッチングして往復運動させても良い。

【００５３】駆動装置に速度可変モーターを用い、抵抗
値を変化させるような速度制御回路とステッピングモー
タを用い、特定の波形のパルスをモータに出力する速度
制御回路を設けることにより、任意の速度を出力させ
る。

【００５４】他の回転方向の振動を与える方法として、
駆動装置に定速度で用いるモーターを使用した場合があ
る。現像スリーブ１２１に対し時間的に変動する負荷を
与え、ブレーキをかけることによって現像スリーブ１２
１の回転速度を変化させる方法がある。負荷は回転子に
対し周期的に電界または磁界を与えることにより変化さ
せることができる。また、スイッチング素子を用い、ブ
レーキパットを回転子に接触させる方法もある。

【００５５】以下に、前述した現像法における現像のメ
カニズム、つまり、現像時における電界状況及び当該電
界状況下における磁気ブラシの振る舞いを説明する。

【００５６】先ず、現像領域における現像剤の搬送状態
を説明する。

【００５７】像担持体１０はプロセス速度に依存した速
度で回転している。現像スリーブ１２１の回転方向は、
像担持体１０の回転方向と同方向で、現像スリーブ１２
１の移動速度は像担持体１０の移動速度の１／２倍から
２倍の間で変化する。

【００５８】現像領域における現像スリーブ１２１と像
担持体１０との間の現像ギャップＤｓｄに対して現像剤
層との間には未だ隙間がある。また、現像スリーブ１２
１上の現像剤密度は高く、山と谷の差即ち穂立ちの高さ
のばらつきがある。しかしながら、現像スリーブ１２１
は前述した構成により軸方向に所定の周波数及び振幅で
振動しているので、像担持体１０上の１画素に相当する
潜像内で１回以上振動している。

【００５９】従って、像担持体１０は感光層の表面電位
Ｖ_ｓを例えば−８５０（Ｖ）に帯電してあり、現像スリ
ーブ１２１に−７５０（Ｖ）の直流成分と周波数５０Ｈ
ｚ〜２０ＫＨｚ、好ましくは５００Ｈｚ〜２０ＫＨｚで
２００〜４０００Ｖ_ｐ−ｐの交流成分が印加したとすれ
ば、像担持体１０と現像スリーブ１２１との間に像担持
体１０に振動する電界が形成されることにより、磁気ブ
ラシの形成するトナー粒子は振動電界により像担持体１
０と現像スリーブ１２１との間を交番移動しながら、像
担持体１０上の潜像に向う飛翔を助けられ均一なトナー
像に顕像化する。

【００６０】なお、現像スリーブ１２１に印加してある
直流電圧は前述したようにカブリを防止するものであ
る。このようにして高画質の画像が得られる。

【００６１】なお、１成分現像剤を用いた場合の現像メ
カニズムも前述と略同様であるので、説明を省略する。

【００６２】

【表１】

【００６３】面積バラツキについては４×４画素中１×
１の孤立点を現像し、孤立点の面積バラツキを計算し
た。面積はＣＣＤマイクロスコープで画像を取り込み、
孤立点とその他の部分を２値化処理し、面積を算出し
た。これを１００００点について行い標準偏差を取った
ものである。これによれば、面積バラツキ率が大きい程
不均一な現像がなされていることを示している。面積バ
ラツキ率が約２０％以上であれば目視によって現像ムラ
による画像ノイズが認められるようになる。

【００６４】

【発明の効果】請求項１〜請求項６記載の発明は、上記
構成を備えることにより、いずれも現像スリーブ上の磁
気ブラシの状態、例えば穂立ちの高さのバラツキや現像
剤密度のバラツキに起因するトナー像のノイズを低減さ
れた現像性の良好な現像装置を提供することができた。

【００６５】請求項３〜請求項６の発明は、前述した効
果のほかに現像スリーブのエネルギーロスや外部への振
動を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】所謂ＫＮＣプロセスを採用する画像形成装置の
概略構成を示す断面図である。

【図２】書き込み装置の概略構成を示す平面図である。

【図３】本実施例における非接触現像法を採用する現像
装置の概略構成を示す断面図である。

【図４】現像スリーブを軸方向に振動させるための機構
を示す断面図である。

【図５】現像スリーブを軸方向に振動させるための機構
を示す断面図である。

【図６】現像スリーブを軸方向に振動させるための機構
を示す断面図である。

【符号の説明】

１０像担持体１２１現像スリーブ１３１，１３５スプリング１３２バランサ１３３ストロークベアリング１３４おもり

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】現像剤を現像位置に支持搬送して像担持
体上の潜像を非接触現像にて可視化する現像スリーブを
有する現像装置において、前記現像スリーブを軸方向に
往復運動させることを特徴とする現像装置。
【請求項２】前記現像スリーブの往復運動の振幅は１
画素以上であり、周波数を現像領域通過時間にｌ往復以
上とすることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】前記現像スリーブにバランサを設け、当
該バランサを前記現像スリーブと逆位相で往復運動させ
ることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の現像装
置。
【請求項４】前記現像スリーブと当該現像スリーブの
内部に設けた磁石体とを逆位相で往復運動させることを
特徴とする請求項３記載の現像装置。
【請求項５】前記現像スリーブの内部にバランサを設
け、当該バランサを前記現像スリーブに弾性部材で接続
してあることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の
現像装置。
【請求項６】前記現像スリーブの外部にバランサを設
けてあることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の
現像装置。