JPH01179177A

JPH01179177A - 現像装置

Info

Publication number: JPH01179177A
Application number: JP63002775A
Authority: JP
Inventors: Hideo Yasutomi; 英雄保富
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1988-01-08
Filing date: 1988-01-08
Publication date: 1989-07-17
Also published as: US4962723A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、粉体であるトナーを用いて記録体上にトナー
像を形成する現像装置に関する。例えば゛予め潜像を形
成せずに、粉体であるトナーを使用して記録体上に直接
画像に応じたトナー像を形成する現像装置、並びに静電
潜像を記録体上に形成して、これに粉体であるトナーを
使用し、トナー像を形成する現像装置、及び上記前者並
びに後者を組み合わせた現像装置に関する。

従来の技術粉体であるトナーを用いて記録体上にトナー像を形成す
る現像装置には、例えば第８図に示すように、予め潜像
を形成せずに、直接記録体（４５）上にトナー像を形成
する現像装置。あるいは第９図に示すように、静電潜像
を記録体（４６）上に形成して、これに粉体であるトナ
ーを使用し、トナー像を形成する現像装置がある。

上記、前者あるいは後者の現像装置に使用されるトナー
は何らかの手段により荷電されて用いられている。

所！１１１２成分トナーを用いる場合には、トナーの荷
電はキャリアとの接触帯電により行われ、１成分トナー
を用いる場合には、トナー相互の接触帯電、又は、現像
装置の特定の部分例えば現像器内壁との接触によシ帯電
が行われている。２成分、１成分トナーのいずれの場合
も、接触帯電が一般的に用いられているが、しかしなが
ら従来の機械的な外力のみによる接触帯電によれば、２
成分トナーを用いる場合には、トナーとキャリアの接触
帯電を促進させる為の撹拌機構や回転、駆動装置等が必
要となり、現像装置全体がどうしても大型化してしまう
問題点があり、又、１成分トナーを用いる場合にも、ト
ナーと現像装置の特定の部分との接触帯電の促進の為の
撹拌機構の為、同様の問題点が残る。

２成分、１成分トナーを問わず、トナーは機械的な外力
を加えられて接触帯電が行われるので、トナーとキャリ
ア（２成分現像）あるいはトナー同士（−成分現像）は
凝集しやすくなる。この様な凝集物は得られるトナー像
の解像度を低下させると伴に、トナー全体の帯電電荷部
の分布を不均一とし、この為に現像時のトナー画像の画
像ムラを引き起こし、画質の低下を招く。トナー全体の
帯電電荷部の分布の不均一は、現像装置の特定の部分の
接触により帯電を行う場合には、その特定の部分にトナ
ーが咬集付着して、トナーとの接触条件が変化すること
からも引き起こされる。さらに前記の現像装置において
は、トナーは第８図に示すようにトナー担持体（４７）
から記録体（４５）を挾んで静電力によって吸引される
か、第９図に示すように記録体（４６）上の静電潜像の
電荷による直流電界によりトナーがクーロン力により吸
引されて現像が行われる。トナー担持体（４７）及び（
４８）の形状としては円筒形又はベルト状等が提案され
ているが、いずれもトナー担持体が記録体に向けて大き
く開放されているので、潜像の電荷以外へのトナーの飛
び散り、所謂トナーかぶりが問題点となっていた。この
８題点を解決する為に、現像バイアス等の手段が講じら
れてきたが、未だ十分なレベルとは言えなかった。

発明が解決しようとする問題点本発明は粉体であるトナーを用いて記録体上にトナー像
を形成する現像装置に於いて、トナーを荷電する為の装
置の大型化という問題点、トナーが凝集する為に引き起
こされるトナー画像の解像度の低下並びに画質の低下と
いう問題点、さらには記録体上の非現像部へのトナーの
飛び散りによるトナーかぶシという問題点を解決しよう
とするものである。

問題点を解決するための手段本発明は、上記問題点を解決するために、粉体であるト
ナーを用いて記録体上にトナー像を形成する現像装置に
於いて、内部にトナーの荷電、浮遊サイクルを連続的に
行う第１の電界カーテン力発生手段を設け、スリット状
開口部には電界の作用で上記記録体上にトナー像を形成
する第２の電界カーテン力発生手段を設けた現像器を有
することを特徴とする現像装置を用いるものである。

作　　用本発明の現像装置は、第１の電界カーテン力発生手段に
より発生させられた電界カーテンカにより、荷電粒子で
あるトナーが曲線的に振動する為に浮遊し、浮遊したト
ナー同士が接触、衝突し、あるいは現像器内壁に接触、
衝突する為にトナー全体の荷電を増々安定させ、現像器
内において荷電、浮遊トナーをクラウド状（又は粉体流
動状励にするという作用、更には第２の電界カーテン力
発生手段によ多発生させられた電界カーテン力により、
上記クラウド状荷電、浮遊トナーを電界の作用により閉
じこめたり開放したりすることにより、記録体上にトナ
ー像を形成するという作用を有する。

実施例１゜以下図面を用いて、本発明の詳細な説明する。

第１図は予め潜像を形成せずに、粉体であるトナーを使
用して記録体上に直接画像に応じたトナー像を形成する
プリンターに本発明を用いた現像装置の一実施例を示し
ている。（１）は記録体としての普通紙、（２）は記録
体上に形成すべき画像の画像４−Ｍ号、（３）は第１の
電界カーテン力発生手段で、（４）は遊トナーを示して
いる。（５）はアクリル樹脂製の現像器（６）のスリッ
ト状開口部に設けられた第２の電界カーテン力発生手段
である。

第２図は上記第１図中の第１の電界カーテン力発生手段
（３）を更に詳しく示している。第１の電界カーテン力
発生手段（３）は、シート部材（８）に埋設され、（ａ
ｌ）〜（ａ４）に示されるように接地されている複数本
の線状電極（紙面に垂直）と同じくシート部材（８）に
埋設され（ｂｌ）〜（ｂ４）に示されるように交流電源
（７）に接続される複数本の第２の線状電極（紙面に垂
直）により形成されており、該シート部材表面には、上
記トナーとの接触帯電を良好とする材質の表面部材（９
）を設けている。もちろん表面部材（９）と同一の材質
で現像器（６）を形成し、トナーの荷電性を高めること
もできる。

ここで第１．第２の線状電極は銅パターン電極で、その
幅は１１１Ｍ、第１の線状電極と第２の線状電極の間隔
は２朋であり、交流電源（７）は電圧３ＫＶ周波数２ｋ
Ｈｚのものを用いた。シート部材（８）の材質にはポリ
イミド樹脂・表面部材（９）の材質にはポリエステル樹
脂を選択し、シート部材（８）の厚みは１ｍ、表面部材
（９）の厚みは５０μｍとした。第２図の装置は所謂「
電界カーテン力発生シート」と呼ばれているものである
。第２図に示した装置はあくまで一実施例にすぎず、第
２図の例では線状電極は銅パターン電極を互いに平行に
配置した構成だが、線状電極あ断面形状は任意の形状で
よく、又、線状電極に代えて網状（あるいは格子状）電
極を代用することもできる。要は荷電トナー粒子に対し
て電界カーテン方言い換えると、不平等交流電界を形成
し得る電極であればよいのである。

（「電界カーテンカ」の詳細技術については、増田閃−
１他、「電界カーテンによる帯電粉体粒子雲の阻止、閉
じ込め　運搬」、電気学会論文誌ＶＯＬ、９２−Ｂ、屋
１．ＰＰ９〜１８．　論文番号４７−Ｂ２を参照された
い。）この様な構成によシ、第３図に示す様な電界カー
テンカ、つまり不平等交流電界が生じる。この電界カー
テン力により、トナー等の荷電粒子Ｑは湾曲した電気力
線（ｑに沿って点Ａ、Ｂ間を振動する。従って、粒子ｑ
は振動の半周期毎に電気力線（Ｃ）に直角な遠心力を受
け、その平均として平均遠心力Ｆｃを受ける。又、粒子
０は電極に近いＡ点で電界方向の強い反発力を受け、電
極に遠いＢ点で弱い吸引力を受ける結果、平均的に電気
力線（ｑの接線方向に平均反発力Ｆｇを受ける。そして
ＦｃとＦｇの合力として電極から遠ざかる方向に合成反
発力Ｆｒを受けることとなる。この様に第２図で示す様
な構成の装置によれば、電界カーテン力により、荷電、
浮遊粒子に反発作用を及ぼすことができる。

次に実際の現像の仕組みを詳しく説明する。

第１図のアクリル樹脂製の現像器（６）内のポリエステ
ル樹脂製負帯電非磁性１成分トナー（４）はまず前記し
た表面部材（９）との接触又は現像器（６）の内壁との
接触により負に荷電される。荷電されたトナー粒子は前
記した電界カーテンカの反発力を受は振動し始める。こ
の為振動し始めたトナーは現像器（６）内でさらに表面
部材（９）と接触、衝突し、又は現像器（６）の内壁と
接触、衝突し、又は荷電トナーと未荷電トナー同士が接
触、衝突しながら次々とその数を相乗的に増加させてゆ
き、それに伴い、接触・衝突による帯電が進み、全トナ
ー粒子の荷電が安定化してゆき、全トナー粒子は電界カ
ーテンカにより、表面部材（９）から浮遊し始め、クラ
ウド状（雲状）になる。

上記のクラウド状荷電、浮遊トナーは現像器（６）内に
第１図に示される第２のカーテン力発生手段（５）によ
り閉じこめられるか、又は開放され、記録体上にトナー
像を形成する。第４図は第１図に示される第２の電界カ
ーテン力発生手段（５）を更に詳しく示している。第４
図の装置は「電界カーテンカシャッター」と呼ばれてい
るものである。第２の電界カーテン力発生手段（５）は
ポリイミド樹脂製のスリット部材（１３）に埋設され、
接地されている第１の電極（１０）と、同じぐスリット
部材（１３）に埋設され、制御回路（１６）を経て、交
流電源（１１）に接続される第２の電極（１２）により
形成されている。記録体（１）とスリット部材（１３）
の間隔（現像ギヤラフつは５００μｍ１スリツト部材（
１３）のスリット幅（Ｎ）は３２０μｍ、スリット部材
（１３）の厚さ（ホ）は１．５Ｈに構成し、交流電源（
１１）は電圧２５０■、周波数１ｋＨｚのものが用いら
れ、バイアスローラ（１４）には直流バイアス電源（１
５）から直流電圧４５０■が印加されている。又、（４
）は前記、負帯電非磁性１成分トナーのクラウド状荷電
、浮遊トナーである。

この様な構成によシ、上記クラウド状荷電、浮遊トナー
の閉じこめと開放によシ、記録体上にトナー像を形成す
るのである。

制御回路（１６）に入力される画像信号（２）が１非現
像、を示す場合には、第２の電極（１２）には、交流電
源（１１）から電圧２５０Ｖ、周波数２ｋＨｚの交流電
圧が印加され、第１の電極（１０）と第２の電極（１２
）との間に電界カーテン力、言い換えると不平等交流電
界を生じさせる。これにより第３図で説明したように、
スリット部材（１３）周辺のトナーは電界（ロ）により
スリット部（Ｅ）から外部方向（Ｆ）へ排斥される反発
力を受け、現像器（６）内にクラウド状荷電。

浮遊トナー（４）が閉じこめられ、記録体（１）上にト
ナーが飛翔せず、現像が行われない。一方、入力される
画像信号（２）が１現像、を示す場合には、制御回路（
１６）は画像信号に応じ、所定の交流電圧を第２の電極
に印加するか、又は交流電圧を印加しないことによシ現
像を行う。具体的には、スリット部（Ｅ）周辺の不平等
交流電界ηを弱めるか、消失させることによシ、記録体
（υを挾んでスリット部（Ｅ）に対向して装置されるバ
イアスローラ（１４）に印加されている、トナーと逆極
性の＋４５０■のバイアス電圧による電界により、クラ
ウド状荷電浮遊トナー（４）の一部をクラウドから開放
し、記録体（１）上に静電気的にクーロン力により吸引
させトナー像を形成し、現像を行わせるのである。

朶施例２゜第５図は、予め潜像を形成せずに、粉体であるトナーを
使用して記録体上に直接画像に応じたトナー像を形成す
るプリンターに本発明を用いた現像装置のもう１つの実
施例を示している。

トナーの荷電、浮遊原理及びトナー像形成の原理は実施
例１．と同一である。（１７）はトナー荷電、浮遊用の
第１の電界カーテン力発生手段（［電界カーテン力発生
シー）　Ｊ　’）　（１８）は制御回路（１９）に入力
される画像信号（２０）に応じ交流電源（２１）から印
加される電圧による電界によりクラウド状荷電浮遊トナ
ー（２２）の閉じこめ又は開放を行う第２の電界カーテ
ン力発生手段（「電界カーテンカシャッター」）であり
、現像器（２３）のスリット状開口部に設けられている
。（２４）はトナーと同極性の直流バイアス電圧２５０
■が印加されているバイアス電極で、現像時、トナーの
記録体（２５）への吸引を促進するとともに、トナーの
荷電、浮遊を効率良く行わせる為の不平等交流電界の中
心となる。記録体（２５）及びバイアスローラ（２６）
の材質その他は実施例１と同一であシ、現像ギャップの
値は５００μｍに設定した。

実施例３゜第６図は静電潜像を記録体上に形成して、これに粉体で
あるトナーを使用し、トナー像を形成する電子写真複写
機に本発明を用いた現像装置の一実施例を示している。

現像器（２７）及び第１の電界カーテン力発生手段（２
８）は実施例１．で使用したものと全く同一のものであ
る。又、使用したトナーは実施例１と同一の負帯電非磁
性１成分トナーであり、トナーの荷電、浮遊原理は、実
施例１．と同一である。

現像器（２７）の開口部に設けられた第２の電界カーテ
ン力発生手段（２９）は、交流電源（３０）と接続して
いるスリット電極（３１）により構成されている。

又スリット電極（３１）と記録体（３２）の間隔（現像
ギャップ）は０．５μｍに設定している。

静電潜像の形成は、所謂電子写真法に基づき帯電チャー
ジャー（３３）により記録体（３２）として５ｅ−Ｔｅ
系Ｐ型感光体上に表面電位ＶＯ＝＋６００Ｖとなるよう
に電荷を付与し、光学系（図示せず）からの露光により
行う。スリット電極（３１）には交流電源（３０）から
常に２５０■、２　ｋ　ｌ−１ｚ交流電圧が印加すして
おり、記録体（３２）上に静電潜像がない場合にはクラ
ウド状荷電、浮遊トナー（３４）はスリット電極（３１
）の発生する電界カーテン力により現像器（２７）内に
閉じこめられている。一方記録体（３２）上に静電潜像
が存在する場合には、記録体（３２）上のトナ−と逆極
性の＋６００ｖの表面電位による電界が上記電界カーテ
ンカに打ち勝ってクラウド状荷電。

浮遊トナー（３４）の一部をクラウドより開放し、上記
クラウド状荷電、浮遊トナー（３４）は記録体（３２）
上の電荷に静電気的に吸引され、トナー像を形成し、現
像が行われるのである。

実施例４゜第７図は、静電潜像を記録体上に形成してこれに粉体で
あるトナーを使用し、トナー像の形成を行う電子写真複
写機に本発明を用いた現像装置の他の実施例を示してい
る。

現像器（３５）及び第１の電界カーテン力発生手段（３
６）は実施例１．で使用したものと本質的に全く同一の
ものである。ただし、第１の電界カーテン力発生手段（
３６）はトナーの荷電、浮遊を効率的に行わせる為に、
上面を凹面で形成している。又、使用したトナーは実施
例１．と同一の負帯電非磁性１成分トナーであり、トナ
ーの荷電、浮遊原理は実施例１．と同一である。第２の
電界カーテン力発生手段（３７）は、現像器（３５）の
開口部に設けられた直流のバイアス電源（３９）に接続
されるアルミニウム製の電極ローラー（３８）及び交流
電源（４１）に接続されるスリット電極（４０）より記
録体（４２）及び帯電チャージャー（４３）等は実施例
３．と同一のものを用い、記録体（４２）上を帯電チャ
ージャー（４３）で表面電位ＶＯ＝＋６００Ｖに帯電し
た後、実施例３．と同様にして静電潜像を形成する。

電極ローラー（３８）には直流のバイアス電源（３９）
から常に＋２５０ｖの直流バイアス電圧が印加されてお
り、駆動装置（図示せず）により矢印方向に所定の速度
で回転を行っている。現像器（３５）内のクラウド状荷
電、浮遊トナー（４２）は、負に帯電している為に、電
極ローラー（３８）上に保持される。

記録体（４２）上に静電潜像がない場合には、荷電浮遊
トナーは常に交流電源（４１）から印加される２　５０
ｖ　、２ｋｌ−１ｚの交流電圧によりスリット電極（４
ｏ）が発生させている電界カーテン力により閉じこめら
れている。一方、記録体（４２）上に静電潜像がある場
合には、現像器（３５）内の荷電、浮遊トナー（４４）
の一部はクラウドから開放され、記録体（４２）上の電
荷に静電気的に吸引され、トナー像を形成し、現像が行
われるのである。

尚、上記実施例１〜４は本発明の現像装置を１成分トナ
ーを用いて実現したものであるが、２成分トナーを用い
る場合にも、現像器の底部に磁石等を設置し、キャリア
を拘束し、トナーのみを記録体に吸引させ、現像を行わ
せることも可能である。

発明の効果以上のように、本発明によれば、粉体であるトナーを用
いて、記録体上にトナー像を形成する現像装置に於いて
、内部にトナーの荷電、浮遊サイクルを連続的に行う第
１の電界カーテン力発生手段を設け、スリット状開口部
には、電界の作用で上記記録体上にトナー像を形成する
第２の電界カーテン力発生手段を設けた現像器を有する
現像装置としたことにより、トナーの荷電、浮遊サイク
ルが電界カーテン力により行われる為にトナーの荷電、
輸送の為の特別な駆動装置等の機構が不要となり、現像
装置全体の小型化が図れる、さらにはトナー同士の凝集
が起シに＜＜、記録体上に形成されるトナー像の解像度
が向上するとともに、トナーの記録体への現像効率が向
上するという効果を得ることができ、現像器のスリット
状開口部には、電界の作用で上記記録体上にトナー像を
形成する第２の電界カーテン力発生手段を設けたことに
より、非現像時には、第２の電界カーテン力発生手段に
よる電界カーテン力の電界の作用により、クラウド状の
荷電、浮遊トナーが現像器内部に閉じこめられ、加えて
現像器のスリット状開口部は記録体に向けて大きく開放
される必要はない為に、非現像時の記録体へのトナーの
飛び散りを防ぐことができ、所謂、地肌かぶりを防止す
ることができるという効果を得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１．の装置の構成を示す模式図
、第２図は本発明の実施例１．の第１の電界カーテン力
発生手段を示す構成図、第３図は本発明の実施例１．に
おける電界カーテン力を説明する説明図、第４図は本発
明の実施例１．の第２の電界カーテン力発生手段を示す
構成図、第５図は本発明の実施例２．の装置の構成を示
す模式図、第６図は本発明の実施例３．の装置の構成を
示す模式図、第７図は本発明の実施例４．の装置の構成
を示す模式図、第８図は従来の技術の装置を示す概略図
、第９図は従来の技術の装置を示す概略図である。１、２１．３２．４０・・・記録体、３、１７．２８．３６・・・第１の電界カーテン力発生
手段、４、２２．３４．４２・・・荷電、浮遊トナー、５、１
８．２９．３７・・・第２の電界カーテン力発生手段−
１３、２３，２７，３５・・・現像器。出願人　　ミノルタカメラ株式会社第４図

Claims

【特許請求の範囲】１、粉体であるトナーを用いて、記録体上にトナー像を
形成する現像装置に於いて、内部にトナーの荷電、浮遊
サイクルを連続的に行う第１の電界カーテン力発生手段
を設け、スリット状開口部には、電界の作用で上記記録
体上にトナー像を形成する第２の電界カーテン力発生手
段を設けた現像器を有することを特徴とする現像装置。２、上記第２の電界カーテン力発生手段は、常に均一な
電界カーテン力を発生することを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の現像装置。３、上記第２の電界カーテン力発生手段は、形成するべ
き上記トナー像に応じ、選択的に電界カーテン力を発生
することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の現像
装置。