JPH0954497A

JPH0954497A - 現像装置

Info

Publication number: JPH0954497A
Application number: JP20584695A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Mabuchi; 裕之馬淵; Nobuyoshi Hoshi; 信義保志; Takao Umeda; 高雄梅田; Shinji Asai; 真二浅井
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 1995-08-11
Filing date: 1995-08-11
Publication date: 1997-02-25

Abstract

(57)【要約】【課題】解像度低下、画像欠陥等の不具合が発生せず高
品質で高濃度印刷を行うことが可能な、小型で低コスト
な現像装置を提供する。【解決手段】固定されたマグネットとマグネット外周に
回転可能に配置されたスリーブローラを具備し、スリー
ブローラの回転により磁性現像剤を搬送し感光体に形成
された静電潜像を摺擦し現像を行う現像装置において、
現像領域出口部に第２の現像磁極を配置し、現像領域入
口部より現像剤移動方向上流側に第２の現像磁極と同極
である第１の磁極を配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式のプリン
タ、複写機等の静電記録装置の現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式の一方式として感光体を１
回転させる工程において２色以上のトナー像を形成す
る、いわゆる１パスカラー印刷方式がある。図３はこの
１パスカラー印刷方式の１方式として特開昭４８−３７
１４８号公報に記載されている、いわゆるトライレベル
方式を用いた印刷装置の概略構成を示したものであり、
図４はトライレベル方式の電位モデル図である。この方
式は黒と、黒以外の１色たとえば赤、青、緑等の２色で
印刷を行う方式であり、以下、黒以外の１色を赤とし
て、第１現像が赤現像剤で正規現像、第２現像が黒現像
剤で反転現像を行う場合で説明をする。

【０００３】光導電性を有する感光体１を帯電装置２に
より帯電し、次に露光装置３で画像情報に応じた露光が
行われる。黒画像部は感光体電位が最小となるように強
い露光を行い電位ＶＬとし、赤色で印刷する領域へは露
光を行わず電位ＶＨとし、背景部つまり白紙部へは弱い
露光を行いＶＨの約半分の電位ＶＭとし、３値の電位を
形成する。ついで第１の現像装置４ａで赤画像部の現像
が行われる。現像装置４ａ内には、内部に固定されたマ
グネット３０ａの外周に回転可能なスリーブローラ３２
ａを有するマグネットローラ３１ａがあり、スリーブロ
ーラ３２ａは電源と電気的に接続されておりバイアス電
圧Ｖｂ１がＶＨ＞Ｖｂ１≧ＶＭとなるように印加され
る。第１の現像装置４ａ内の赤トナー２１ａと、赤トナ
ー２１ａとの摩擦で赤トナー２１ａを感光体１の帯電極
性と逆の極性に帯電させる第１のキャリア２５ａを適切
な比率で混合した２成分現像剤２０ａを、スリーブロー
ラ３２ａ表面に磁気的に吸着しスリーブローラ３２ａの
回転により、現像剤が感光体と接触する領域である現像
領域４０ａに搬送され感光体１表面を摺擦し、感光体１
に形成された静電潜像とスリーブローラ３２ａに印加さ
れたバイアス電圧Ｖｂ１とによって形成される電界によ
り赤トナー２１ａが赤画像部へ付着し、現像が行われ
る。

【０００４】ついで第２の現像装置４ｂによって黒画像
部の現像が行われるが、ここで用いられる黒現像剤２０
ｂは、黒トナー２１ｂと、黒トナー２１ｂとの摩擦によ
り黒トナー２１ｂを感光体帯電極性と同極性に帯電させ
る第２のキャリア２５ｂを適切な混合比率で混合したも
のであり、スリーブローラ３２ｂに印加されるバイアス
電圧Ｖｂ２はＶＭ≧Ｖｂ２＞ＶＬとなるように設定さ
れ、黒画像部を現像する。このように、帯電極性の異な
る黒、赤両トナーにより画像が形成されているのでこの
ままの状態では、転写装置７で正、あるいは負の単一極
性のコロナを照射して転写しようとしても照射コロナと
同一極性のトナーは反発してシート部材８へ転写されな
いため、転写以前にトナーの極性を転写装置７で照射さ
れるコロナと逆の極性にそろえておく必要があり、転写
前帯電器６が設置される。これにより極性をそろえられ
たトナーは転写装置７により効率よくシート部材８に転
写される。転写後シート部材８は定着装置９を通過しト
ナーはシート部材８に定着される。転写部通過後の感光
体１上に残留したトナーあるいは紙粉等の付着物はクリ
ーニング装置１１により感光体１から分離除去され回収
される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上のようなプロセス
により２色印刷を行うトライレベル方式は、単色印刷と
同じ速度で２色印刷を行え、露光装置が１つであるため
低コストで、かつ２色画像の位置ずれが無いという非常
に優れた特色を持つ。しかし、図４に示したように感光
体帯電電位を２つの領域にわけて２色画像の潜像を作製
するため通常の単色印刷方式に比べて各色の現像コント
ラスト電位（赤の場合、ＶＨ−Ｖｂ１、黒の場合Ｖｂ２
−ＶＬ）も半減してしまうため高い印刷濃度を得ること
が困難であるという問題がある。コントラスト電位を大
きくとるには感光体帯電電位を高くすればよいが感光体
の寿命の点から限界があり、かつ、現像バイアス電位と
背景部電位の差（赤の場合Ｖｂ１−ＶＬ、黒の場合ＶＨ
−Ｖｂ２）も必然的に大きくなるため、トナーと逆の極
性に帯電しているキャリアが感光体へ付着するキャリア
スティック現象も通常の単色印刷方式に比べ発生しやす
くなるという問題もある。つまり、トライレベル方式の
現像装置では、通常の単色印刷方式に比べ、より厳しい
制約条件の中で単色印刷方式同様にキャリアスティック
現象を発生せずに高印刷濃度を得る必要がある。

【０００６】したがって、電子写真方式で用いられる現
像装置、特にトライレベル方式で用いられる現像装置で
は、低コントラストでも高濃度印刷を行えかつ、解像度
が高くキャリア付着の無い小型で低コストな現像方式の
開発が必要とされている。印刷濃度を向上させる現像方
式としては、現像ローラを複数本用いる方式や、導電性
磁気ブラシ現像と呼ばれる抵抗の低い現像剤を用いる方
式などを単独あるいは併用して現像能力を向上させる方
式があるが、現像ローラを複数本用いる方式では、装置
の大型化、コスト増加が避けられず小型の装置に用いる
のは困難であり、導電性磁気ブラシ現像の場合には、抵
抗の低い現像剤を通じて電荷が移動しやすくなるため、
解像性に問題があり、細線を印刷した場合に画像に欠陥
が発生する等の問題がある。また、上述したトライレベ
ル方式のように第２の現像装置により現像する潜像部
が、第１の現像装置によって摺擦されてしまう方式で
は、第１の現像装置に導電性磁気ブラシ現像を用いると
第１の現像時に第２の潜像を乱してしまう恐れがある。
つまり、上述した構成においては、第１の赤画像現像時
に黒トナーが付着する電位ＶＬが上昇して黒画像の印刷
濃度が低下したり、解像度低下が発生したり、あるい
は、背景部である電位ＶＭが不均一となりカブリが増加
する事になる。また、第２の現像装置が感光体を強く摺
擦する構成であると、すでに感光体に付着している第１
の画像を掻き取ってしまうため、第２の現像装置として
は感光体を摺擦する力の弱い方式が必要とされる。

【０００７】したがって、トライレベル方式に用いられ
る現像装置としては、第１現像に使用される現像装置で
は感光体に形成された潜像を乱さない事、第２現像に使
用される現像装置では第１の現像で現像された画像を乱
さない事も重要になる。

【０００８】小型で高い印刷濃度が得られ感光体を摺擦
する力が弱い現像方式としては、特開平４−２６４４７
４号公報に示されるような、現像領域の入口部と、出口
部に同極の磁極を配置する方式が知られている。

【０００９】図５はこの方式の一例を示した概略図であ
る。第１の現像極２７が現像領域４０の入口部に配置さ
れ、第１の現像極と極性が同一である第２の現像極２８
が現像領域出口部に配置されており、現像領域入口部と
出口部に、従来方式より比較的弱い磁界を形成してい
る。現像剤２０は現像領域入口部でまず磁気ブラシを形
成して感光体１を摺擦した後第２の現像極２８に向かう
が、この時点で反発磁界により現像剤２０に働く磁気的
拘束力が弱くなり磁気ブラシを形成せず、ばらばらにな
り多くのトナークラウドが発生し現像を行う。次いで、
第２の現像極２８により磁気的に拘束され再度磁気ブラ
シ現像を行う。すなわちこの方法では、１つの現像領域
の中で、最初に入口部の比較的磁場の強い部分、次に中
央部の磁場の弱い部分、最後に出口部の比較的磁場の強
い部分の順で現像を行なうことになる。中央部の磁場の
弱い部分で発生するトナークラウドにより現像効率があ
がるため印刷濃度が向上し、しかも現像領域中央部では
磁気ブラシを形成せず、かつ、磁気ブラシを形成する領
域でも比較的磁界が弱いため、現像領域全域で強い磁界
を形成する従来の方法に比べ感光体を摺擦する力は弱く
なる。しかし、上述したように１つの現像領域が３つの
部分に分けられているため、この中央部が狭く、トライ
レベル方式のように現像コントラスト電位が非常に小さ
い場合には十分な印刷濃度を得ることは難しい。そこ
で、この問題を解決するために入口、出口の磁場を強く
すると、この領域での摺擦力が強くなり、１パス２色印
刷機の第２の現像装置など、摺擦力を低く抑える必要が
ある場合には使用できない。

【００１０】本発明の目的は、これらの問題を解決する
こと、すなわち、低コントラスト電位でも高濃度印刷を
行え、かつ、解像度が高くキャリア付着の無い小型で低
コストな現像装置さらには、トライレベル方式のような
多色印刷方式に用いても潜像や、すでに印刷された画像
を乱すことのない現像装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的は、固定された
マグネットローラとマグネットローラ外周に回転可能に
配置されたスリーブローラを具備し、スリーブローラの
回転により磁性現像剤を搬送し感光体に形成された静電
潜像を摺擦し現像を行う現像装置において、現像領域出
口部に感光体と対向して第２の現像磁極を配置し、現像
領域入口部より現像剤移動方向上流側に第２の現像磁極
と同極である第１の磁極を配置することにより達成され
る。

【００１２】

【作用】スリーブローラの回転により第１の磁極位置ま
で搬送された現像剤はこの位置では感光体と接触せず、
ついで、第１の現像磁極と第２の現像磁極とにより形成
される反発磁界により、スリーブローラから離れ感光体
に接触し現像を行う。さらに移動した現像剤は第２の現
像磁極位置で穂立ちをして感光体を磁気ブラシで摺擦す
る。したがって、現像剤が感光体と接触する領域である
現像領域中で同極反発磁極をともに感光体と接触させる
方式に比べ、磁気ブラシを形成せず多くのトナークラウ
ドが発生し現像効率が向上する領域が広くなるため現像
効率が高く、かつ磁気ブラシで感光体を摺擦する領域が
減少するため感光体への摺擦力が弱くなる。

【００１３】また、感光体に形成された静電潜像は、ま
ず第１現像磁極と第２現像磁極との間で磁気的拘束力の
弱い現像剤により現像が行われるためこの領域ではバイ
アス電圧を印加されたスリーブローラと現像剤の導通が
比較的悪い状態となるので、見かけ上現像剤の抵抗が高
くなったように作用し比較的抵抗の低い現像剤を用いた
場合でも上述したような不具合が発生し難くなる。つま
り、１つの現像領域内で、最初に抵抗の高い現像剤を用
いた現像を行い、次いで抵抗の低い現像剤を用いた現像
を行ったと同様の効果が得られる。したがって、細線か
ら広い画像部まで均一にかつ高い印刷濃度を得ることが
できる。

【００１４】

【実施例】以下、実施例を用いて本発明を説明する。図
１は本発明の一実施例である現像装置の一部を示した概
略図である。図の矢印方向に回転する感光体１に対向し
て配置されたマグネットローラ３０は、第１の現像極２
７と第２の現像極２８を具備する固定されたマグネット
３１とマグネットの外周に回転可能に構成されたスリー
ブローラ３２を具備している。

【００１５】トナー２１とキャリア２５を適切な混合比
率で混合した現像剤２０は、スリーブローラ３２の表面
に磁気的に吸着してスリーブローラ３２の回転により矢
印方向に搬送される。ここで、現像領域４０の出口部に
最大磁束密度が５００ガウスから１５００ガウスの第２
の現像極２８を配置し、第１の現像極２７は第２の現像
極と同極で最大磁束密度が５００ガウスから１５００ガ
ウスであり現像領域入口部より現像剤の流れに対して上
流側の位置に配置されている。このような構成とする事
によりスリーブローラ３２の回転により搬送されてきた
現像剤２０は第１の現像極２７の位置で穂立ちをするが
この位置では感光体１とは接触せず、感光体１を摺擦す
ることはない。さらに現像剤はスリーブの回転により搬
送されていくが第１の現像極２７と次ぎに到達する第２
の現像極２８が同極であり反発磁界を形成しているため
スリーブローラ３２への吸着力が弱く現像剤２０はスリ
ーブローラ３２から離れ感光体方向へ流れていき感光体
と広い領域で接触し現像を行なうが、この時点で行われ
る現像は、現像剤２０がスリーブローラ３２に強く拘束
された磁気ブラシ状態で行われるわけではないので摺擦
力は弱く多くのトナークラウドを発生し現像効率が高く
なる。また、スリーブローラ３２との電気的な接続も悪
い状態となるので現像剤の抵抗が高い様に作用し、絶縁
現像に近い現像が行われる。

【００１６】したがって、この領域では、静電潜像ある
いは既に付着しているトナー画像等を乱すことなく、細
線等を忠実に再現する現像が行われる。現像剤２０はつ
いで第２の現像極２８に到達し磁気ブラシを形成して感
光体１を摺擦する。したがって、この時点で行われる現
像はスリーブローラ３２に印加された現像バイアス電圧
の効果が大きく作用し広面積のべた画像等を均一に高印
刷濃度で現像し、かつ、背景部等に付着した余分なトナ
ーは磁気ブラシ現像のクリーニング効果により回収され
る。本方式の場合、磁気ブラシ現像が行われる以前に、
細線の再現性に優れる絶縁現像を低い摺擦力で行う構成
となっているので一般的な導電性磁気ブラシ現像や現像
極に同極反発磁極を用いる方式に比べ細線の再現性にす
ぐれ、かつ広面積部を高印刷濃度で低い摺擦力で印刷で
きるという優れた特長を持つ。また、摺擦力が弱いた
め、印刷濃度を向上させるためにスリーブローラの回転
速度を感光体移動速度の４倍程度にしても掻き取り等の
不具合の発生ははごくわずかである。また、第１現像極
２７、第２現像極２８の位置あるいは着磁幅等を変更す
ることにより、弱い磁場中で現像を行なう領域と磁気ブ
ラシ現像を行なう領域の比率を変更することが可能であ
るので、使用する現像剤にあわせた調整が簡易に行な
え、必要とする印刷品質を容易に得ることが可能とな
る。

【００１７】また、第２現像極の最大磁束密度を第１現
像極の最大磁束密度より大きくすることにより現像領域
出口部の第２現像極での穂立ち量が多くなり印刷濃度が
より増加する効果が得られる。

【００１８】図３は本発明の一実施例である現像装置を
第２の現像装置に用いたトライレベル方式電子写真装置
の概略構成を示す図である。感光体１としては、セレ
ン、セレン・テルル、三セレン化ひ素、ＯＰＣ等の感光
体を用いることができるが、以下負帯電のＯＰＣを用い
た場合について説明する。感光体１は、帯電装置２によ
り−８００Ｖから−９００Ｖ程度に一様に帯電される。
帯電装置２としては、コロトロン、スコロトロン等のコ
ロナ放電装置あるいは、ブラシ、ローラ帯電装置等の接
触式帯電装置を用いることができる。ついで、露光装置
３により画像情報に応じた露光が行われる。黒画像部へ
は感光体電位が−１５０Ｖ以下好ましくは−５０Ｖ以下
となるように強い露光が行われ背景部つまり白紙部分へ
は感光体電位が−３５０Ｖから−５５０Ｖ好ましくは−
４００Ｖから−５００Ｖとなるように弱い露光を行な
う。つぎに、現像が行われるが現像装置４は赤現像剤２
０ａの入った第１の現像装置４ａと黒現像剤２０ｂの入
った第２の現像装置４ｂからなり、おのおの電気的に接
続された電源によりスリーブローラ３２に適切なバイア
ス電圧が印加される。このバイアス電圧値としては感光
体１の電位の高い部分を現像する第１の現像装置４ａが
−４５０Ｖから−７００Ｖ程度であり、感光体の電位の
低い部分を現像する第２の現像装置４ｂが約−４５０Ｖ
から−２００Ｖ程度であることが好ましい。また、第１
の現像装置４ａで用いられる赤現像剤２０ａは、体積平
均粒径８０〜１２０ミクロンの球状フェライト粉末にシ
リコン系コート剤をコートしたキャリア２５ａと、スチ
レンアクリル系樹脂に赤色顔料を添加した体積平均粒径
が７〜１２ミクロンの赤トナー２１ａをトナー濃度が２
〜６％となるように混合した、帯電量が５〜１５μＣ／
ｇのものなどを使用することが出来る。黒現像剤２ｂと
しては、体積平均粒径８０〜１２０ミクロンの球状フェ
ライト粉末にアクリル系コートをしたキャリア２５ｂ
と、スチレンアクリル系樹脂にカーボンブラック等の顔
料を添加した体積平均粒径が７〜１２ミクロンの黒トナ
ー２１ｂをトナー濃度が２〜６％となるように混合し
た、帯電量が−５〜−１５μＣ／ｇであるものなどを使
用することが出来る。

【００１９】第２の現像装置４ｂのマグネットローラ３
０ｂは第２の現像極２８を現像領域４０ｂの出口部に、
第２の現像極２８と同極の第１の現像極２７を現像領域
４０ｂの上流側に配置している。第１の現像装置４ａで
赤画像部を現像し赤トナーを付着させた感光体１の潜像
はついで第２の現像装置４ｂで黒画像部の現像が行われ
る。スリーブローラ３２ｂの回転により第１の磁極位置
まで搬送された黒現像剤２０ｂはこの位置では感光体１
と接触せず、ついで、第１の現像磁極２７と第２の現像
磁極２８とにより形成される反発磁界により、スリーブ
ローラ３２ｂから離れ感光体１に接触し現像を行う。さ
らに移動した黒現像剤２０ｂは第２の現像磁極位置で穂
立ちをして磁気ブラシ現像を行う。この現像の際に、感
光体１にすでに付着していた赤トナー２１ａは黒現像剤
２０ｂによって擦られるが、本発明の現像装置では、現
像領域４０ｂで行われる現像の大部分が弱い磁場の中で
行われるため摺擦力が従来の方式に比べ小さく、赤トナ
ー２１ａの掻き取りはほとんど発生せず、印刷品質の高
い２色現像が行なえる。

【００２０】感光体１上に現像されたトナー像は正、負
両極性のトナーで構成されているので、転写前帯電装置
６により極性を正あるいは負のどちらかの極性にそろえ
る。極性のそろえられたトナー２１は転写装置７により
シート材料８に転写される。転写後シート材料８は定着
装置９を通過しトナー２１がシート材料８に定着され
る。転写領域通過後の感光体１上に残留したトナー２１
あるいは紙粉等の付着物はクリーニング装置１１により
感光体１から分離除去され回収される。ここで用いられ
るクリーニング装置１１としては既知のものが使用で
き、たとえばブレードクリーニング方式や、ブレード通
過前にブラシを設けたブレードとブラシの併用方式が使
用できる。また、感光体１とトナー２１の付着力を弱め
クリーニングを容易にするためクリーニング装置１１の
前に光照射を行い感光体電位を低下させたり、コロナ帯
電装置を設け感光体１あるいはトナー２１の帯電量をク
リーニングに最適な値とするクリーニング前処理装置１
０を設けても良い。クリーニング領域の後には感光体１
の帯電性を安定させるためイレーズ装置１２により光照
射を行っても良い。

【００２１】以上述べたように、１パス２色機の第２色
目に本発明の現像装置を用いることにより、第１色目の
印刷画像を乱すことなく高品質の印刷を小型の装置で低
コストで達成することが可能となる。また、上記電子写
真装置の第１現像に本発明の現像装置を用いれば、第１
現像の際に第２現像を行なう領域の潜像を乱すことなく
高品質の印刷を行なうことが可能となる。以上、トライ
レベル方式１パス２色機において、第１現像を赤現像剤
を用いた正規現像、第２現像を黒トナーを用いた反転現
像として説明したが、カラー現像剤は赤以外の青、緑、
茶等いずれの色でもかまわず、現像の順番は反転、正規
現像の順番でもよく、また黒現像剤を第１現像に、第２
現像にカラー現像剤を用いてもかまわない。また、本発
明に使用する同極着磁の磁石はその作り方によらない。
異なる２つの磁石を並べたり、１つの磁石の磁極面に溝
をほったり、また、一体着磁で形成しても良い。

【００２２】以上、本発明の実施例をトライレベル方式
の１パス２色機を用いて説明したが、たとえば、単色印
刷機においても本方式を用いれば小型低コストで印刷濃
度が高く、品質の良い印刷が行なえることは同様であ
る。

【００２３】

【発明の効果】本発明を用いれば、低コントラスト電位
でも高濃度高印刷品質の印刷が行え、感光体上にすでに
第１色目のトナーが付着している状態で現像を行う第２
色目現像に用いても、画像を乱すことがない小型で低コ
ストな現像装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である現像装置の一部を示し
た概略図である。

【図２】本発明の一実施例である現像装置を用いたトラ
イレベル方式電子写真装置の概略構成図である。

【図３】トライレベル方式を用いた印刷装置の概略構成
図である。

【図４】トライレベル方式の電位モデル図である。

【図５】現像極に反発磁極を用いた従来の現像装置の一
部を示す概略図である。

【符号の説明】

１は感光体、４は現像装置、３０はマグネットローラ、
３１はマグネット、３２はスリーブローラ、４０は現像
領域である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者浅井真二茨城県ひたちなか市武田1060番地日立工機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定されたマグネットとマグネット外周に
回転可能に配置されたスリーブローラを具備し、スリー
ブローラの回転により磁性現像剤を搬送し感光体に形成
された静電潜像を摺擦し現像を行う現像装置において、
感光体の現像領域出口部に対向して第２の現像磁極を配
置し、現像領域入口部より現像剤移動方向上流側に第２
の現像磁極と同極である第１の磁極を配置したことを特
徴とする現像装置。
【請求項２】前記第２の現像極の磁束密度が、前記第１
の現像極の磁束密度より大きいことを特徴とする請求項
１記載の現像装置。
【請求項３】電位の高い領域と低い領域とほぼその中間
の領域の３段階の電位で構成された静電潜像の、電位の
高い領域あるいは低い領域を現像するものであることを
特徴とする請求項１または２記載の現像装置。
【請求項４】前記スリーブローラの回転方向が、現像領
域における現像剤の移動方向が感光体の移動方向と同一
となるような方向であることを特徴とする請求項１、２
または３記載の現像装置。
【請求項５】前記スリーブローラの回転速度が、感光体
移動速度の１倍から４倍であることを特徴とする請求項
１、２、３または４記載の現像装置。