JPH0792804A

JPH0792804A - 現像装置

Info

Publication number: JPH0792804A
Application number: JP5233360A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Inaba; 繁稲葉; Jun Abe; 純安部; Yasuki Yamauchi; 泰樹山内; Toru Teshigahara; 亨勅使川原; Koichiro Shinohara; 浩一郎篠原; Takahide Inoue; 隆秀井上; Haruyuki Nanba; 治之難波; Toshiaki Sagara; 俊明相良; Takuto Tanaka; 拓人田中
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1993-09-20
Filing date: 1993-09-20
Publication date: 1995-04-07

Abstract

(57)【要約】【目的】トナーに機械的なストレスを与えることな
く、画像濃度低下およびいわゆる現像履歴を防止し、画
像品質、信頼性の高い現像装置を提供することを目的と
する。【構成】現像剤担持体とトナー担持体間に形成される
電界の直流成分が、少なくとも静電潜像を可視化する画
像形成時以外に、前記現像剤担持体とトナー担持体が回
転している状態で、トナーが前記トナー担持体から前記
現像剤担持体へ移動するような逆電界方向となり、トナ
ー担持体の回転の１周期以上その電界を保持する手段を
備えるように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、一般に画像形成装置
等に使用される現像装置に関し、特に、例えば、コンピ
ューター、ファクシミリ、ＣＡＤ等のプリンターとして
用いられ、帯電・露光・現像の各工程を複数回繰り返し
て静電潜像担持体上に複数色の顕画像の形成が行われる
多色電子写真複写装置に使用される現像装置に関し、更
に詳細には、磁気ロールを用いてトナーをトナー担持体
に付着させトナー担持体の近傍に離れて配置された制御
電極を有し、これにより、現像領域においてトナークラ
ウドを形成し潜像を現像する現像装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真技術を使用した多色画像
形成装置としては、種々の方式のものがある。その一つ
としては、感光体ドラム上に各色のトナー像を順次形成
し、この感光体上に形成された各色のトナーを、転写ド
ラムの周囲に保持された記録用紙上に順次重ねて転写し
て多色画像を形成する方式のものがある。この場合に
は、感光体ドラムの周囲に、帯電器、露光部、各色に対
応した複数の現像器、転写部及びクリーニング装置を配
置し、感光体ドラムの１回転毎に帯電、露光、現像、転
写、清掃という工程を繰り返す。これにより感光体ドラ
ムの１回転毎に、各色のトナー像を記録用紙上に順次重
ねて転写し、多色画像を形成するものである。

【０００３】また、上記多色画像形成装置の他の方式と
しては、感光体ドラム上にその１回転毎に各色のトナー
像を順次重ねて形成し、この感光体ドラム上に形成され
た各色のトナー像を１回の転写工程で記録用紙上に転写
することにより、多色画像を形成するものも知られてい
る。

【０００４】しかしながら、上記いずれの方式の多色画
像形成装置においても、感光体ドラム上にその１回転毎
に１色のトナー像を形成するものであるため、多色の画
像形成を行なうには、必要色の数だけ感光体ドラムを回
転させなければならない。そのため、最終的な多色画像
が得られるまでの時間が長くなり、画像形成の高速化が
行えないという問題点がある。また、前者の方式では、
感光体ドラム上に形成されたトナー像を順次転写するた
めの転写ドラムが必要となり、装置が大型化するという
問題点がある。さらに、前者の方式では、感光体ドラム
上に形成されたトナー像を順次転写ドラム上に保持され
た記録用紙上に転写するものであるため、繰り返し反復
動作を行い順次重ねることにより各トナー像の色ずれや
位置ずれを生じるおそれがあり、精度の確保が必要とな
るという問題点がある。

【０００５】そこで、これらの問題点を解決するものと
して、特開昭６３−２７３８８３号公報に示すように、
感光体ドラムの周囲に、帯電器、露光光学系及び現像器
からなる記録部を複数個配置し、感光体ドラムが１回転
する間に各色のトナー像を感光体ドラム上に形成して、
この各色のトナー像を１回の転写工程で記録用紙上に転
写する多色画像形成装置も提案されている。

【０００６】しかし、この提案に係る多色画像形成装置
の場合には、感光体ドラム上に複数のトナー像を当該感
光体ドラムが１回転する間に形成し、転写工程が一度で
済むものであるが、感光体ドラムが一回転する間に現像
を複数回繰り返すと、後段の現像時に既に感光体ドラム
上に形成されたトナー像を乱したり、トナーが現像ロー
ルに付着混入し、混色が発生するという問題点がある。

【０００７】この問題点を解決するため、トナーのみを
ドナーロール上に形成し、このドナーロール上に形成さ
れたトナー層により、感光体ドラム上の静電潜像を現像
する装置が、既に多種公開されている。この現像方法
は、非磁性一成分トナーの現像において従来より使用さ
れてきている。このドナーロール上に形成したトナー層
により感光体ドラム上の静電潜像を現像する方法におい
ては、ドナーロール上のトナーと感光体ドラムとが非接
触状態であるため、感光体ドラム上に既に現像されたト
ナー像に乱れが生じ難く、高画質の多色画像が得られ、
感光体ドラム上に複数色のトナーを重ねて現像できる可
能性を有するなどの利点をもっている。

【０００８】このような非接触一成分現像方法において
は、ドナーロールに塗布されたトナーを、ドナーロール
と感光体ドラムとの間に形成される現像電界によるクー
ロン力によって、トナーをドナーロールの表面から引き
剥がし、感光体ドラム側に移動させる必要がある。

【０００９】ところが、トナーのドナーロールへの付着
力は、ドナーロールと感光体ドラム間に形成される現像
電界によるクーロン力を比べかなり大きく、トナーをド
ナーロールから分離し、感光体ドラム側に移動させるこ
とが困難であるという難点を有している。

【００１０】このため、現実的には、例えば特公昭６３
−３１７７６号公報に記載されているように、ドナーロ
ールと感光体ドラムとの間に交流電界を印加して、トナ
ーがドナーロール表面から分離し易くし、現像を容易に
する方法が提案されている。また、特開昭５６−１１６
０６０号公報に開示された方法では、ドナーロールと感
光体ドラムとの間に多孔質電極を配置し、この多孔質電
極に交流電圧を印加することにより、ドナーロール上か
らトナーを分離させてトナークラウドを発生し、これに
より感光体ドラムへトナーを現像させる方法も提案され
ている。

【００１１】これらの方法では、トナーの帯電量が比較
的高くても、トナーをドナーロール上から分離させるこ
とができるものの、前者の方法では、間隔に比較的大き
なドナーロールと感光体ドラムとの間に交流電界を印加
するものであるため、交流電界を大きくする必要があ
り、この交流電界で感光体ドラム上に既に現像されたト
ナー像を乱すおそれがあるという問題点を有している。

【００１２】一方、後者の方法では、トナーの帯電量が
比較的高くても、トナーをドナーロール上から分離させ
ることができ、しかも比較的低い交流電界が使えるの
で、交流電界で感光体ドラム上に既に現像されたトナー
像を乱す危険が少なく、感光体ドラム上に複数色のトナ
ーを重ねて現像できる可能性を有している。

【００１３】しかしながら、上記ドナーロールを用いた
一成分現像方法の場合には、トナーのみの摩擦帯電によ
るものであるため、トナーの帯電電荷量が低く、画質の
長期維持性に問題があったり、トナーの特性の僅かな変
化でドナーロールへの搬送性が変化したり、ドナーロー
ル上のトナー層を制御すると共にトナーを摩擦帯電する
ためのブレード部材によって、ドナーロール上のトナー
が部分的に詰まり画像欠陥を引き起こし易いという問題
点があり、必ずしも信頼性が高いとは言えなかった。

【００１４】そこで、これらの問題点を解決し得るもの
として、ドナーロールを使用する一成分現像方式の利点
と、従来からある二成分現像方式の利点をうまく組み合
わせて、両者の望ましい特徴を得る現像装置が提案され
ている。

【００１５】例えば、１９８４年１１月８日に米国ワシ
ントンＤ．Ｃ．において開催された米国写真科学者技術
者協会（ＳｏｃｉｅｔｙｆｏｒＰｈｏｔｇｒａｐｈ
ｉｃＳｃｉｅｎｔｉｓｔｓａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒ
ｓ）主催の「非衝撃式印字の進歩に関する第２回国際会
議」（Ｔｈｅ２ｎｄＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ
ＣｏｎｇｒｅｓｓｏｎＡｄｖａｎｃｅｓｉｎＮ
ｏｎ−ｉｎｐａｃｔＰｒｉｎｔｉｎｇ）において、東芝
（株）は、磁気ロールを用いて二成分現像剤をドナーロ
ールに進ませ、このドナーロール上にトナーを転移させ
てトナー層を形成する装置についての説明を行った。ま
た、それ以前に、東芝（株）は、電子写真学会誌第１
９巻第２号（１９８１）において、二成分現像剤を用
いたドナーロール上へのトナー層の形成について発表し
ている。

【００１６】また、米国特許第３９２９０９８号公報に
は、磁気ロールを用いて二成分現像剤をドナーロールに
進ませ、このドナーロール上にトナーを転移させてトナ
ー層を形成する現像装置が示されている。

【００１７】この提案に係る現像方法では、ドナーロー
ル上に安定的にトナー層を形成し搬送することが可能で
あるが、二成分現像剤を使用しているため、キャリアと
トナーの摩擦帯電によりトナーの電荷量が比較的高くな
り、現像工程においてドナーロールからのトナーの分離
が困難となり、強い交流電界をドナーロールと感光体ド
ラムとの間に印加せざるを得ない。そのため、それ以前
に感光体ドラム上に現像されたトナー像を交流電界が乱
すので、複数色のトナーを均一に重ね現像できるもので
はなかった。

【００１８】このため、ドナーロールと感光体ドラムと
の間にワイヤーからなる補助電極を設けて、この補助電
極に弱い交流電界を印加して現像されたトナーを乱さな
い方法が提案されている（特開平３−１１３４７４号公
報、米国特許第２８９３４７号）。

【００１９】図１０は特開平３−１１３４７４号公報に
開示された現像装置を実際に適用したものを示す概略構
成図である。

【００２０】この現像装置は、２成分現像剤を収納する
ハウジング１１５内に、静電潜像担持体１０５と対向
し、表面に非磁性トナーを付着して搬送するドナーロー
ル１０１と、このドナーロール１０１と近接して配置さ
れ、表面に２成分現像剤を吸着しながら搬送する現像剤
担持体１０２と、この現像剤担持体１０２とほぼ平行に
配置され、２成分現像剤を攪拌しながら搬送する現像剤
攪拌部材１０６、１０７とを有している。また、前記静
電潜像担持体１０５とドナーロール１０１との間隙に
は、非磁性トナーの飛翔を制御する制御電極１０４がド
ナーロール１０１の近傍に離れて配置されている。

【００２１】上記静電潜像担持体１０５は、予め一様に
帯電された後、レーザー光等の照射により表面の帯電電
位の差による静電潜像が形成される感光体ドラム等から
なるものである。

【００２２】また、上記現像剤担持体１０２は、内部に
位置を固定して配置された複数の磁極を有し、非磁性ト
ナーを担う磁性キャリアが穂状に形成された磁気ブラシ
を表面に形成するものである。現像剤攪拌部材１０６及
び１０７は、互いに現像剤を逆方向に搬送するものであ
り、隔壁１０８で仕切られ両端部で連通する２つの現像
剤収容室１０９、１１０内で現像剤を攪拌しながら搬送
し、一定の方向に循環するようになっている。

【００２３】このような現像装置において、現像剤は現
像剤攪拌部材１０６、１０７により攪拌され、非磁性ト
ナーと磁性キャリアとの摩擦帯電により非磁性トナーに
所定の電荷が付与されて現像剤担持体１０２に供給され
る。この現像剤は、現像剤担持体１０２上で磁気ブラシ
を形成し、現像剤担持体１０２表面の回転により搬送さ
れ、ドナーロール１０１の表面に摺擦される。現像剤担
持体１０２とドナーロール１０１との間には、バイアス
電源１１２、１１３により振動電界が形成されており、
磁性キャリアに付着しているトナーは、ドナーロール１
０１の表面に転移し、トナーを薄層形成する。

【００２４】ドナーロール１０１上に形成したトナーの
薄層は、ドナーロール１０１の回転により、静電潜像担
持体１０５と近接した現像領域に搬送される。ドナーロ
ール１０１に近接して設けられた制御電極１０４には、
バイアス電源１１１から直流重畳交流電圧が印加されて
おり、現像域に生じる振動電界によりトナーはクラウド
化し、静電潜像に付着して現像が行われる。

【００２５】このような現像装置は、例えば、異なる色
のトナーを収容した複数の現像装置を用いる多色画像形
成装置に使用することができる。

【００２６】特に、静電潜像担持体が１回転する間に帯
電、露光、現像の各工程を複数回繰り返して静電潜像担
持体上に複数色のトナー像を乱すことなく現像できると
いう利点がある。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
の場合には、次のような問題点を有している。すなわ
ち、上記提案に係る現像装置の場合には、図１０に示す
ように、磁気ロールからなる現像剤担持体１０２を用い
て二成分現像剤をドナーロール１０１に進ませ、このド
ナーロール１０１上にトナーのみを転移させてトナー層
を形成するように構成されており、プリント枚数が増え
ていくと、画像濃度が下がってしまうという問題点を有
していることが判明した。また、画像内にトナー消費部
と、非消費部が図１１（ａ）のようなパターンを数枚連
続して画像出力をさせた後、図１１（ｂ）のようなパタ
ーンを出力すると、図１１（ｃ）のようなトナー消費部
の後の濃度が上昇するいわゆる画像履歴と称する出力濃
度の不均一が生じるという欠点があった。特に、この画
像履歴の問題は、カラー画像を形成する場合に色むらと
なってあらわれ著しく画像品質を低下せしめるものであ
った。

【００２８】この濃度低下、および現像履歴現象をさら
に詳しく調べると、トナー層をドナーロール１０１上に
形成させる際、ドナーロール１０１上のトナーを消費せ
ず、何度も現像剤担持体１０２上の磁気ブラシから、ト
ナーの供給を受け続ける回数を”トナー再供給繰り返し
数”とした場合、上記トナー再供給繰り返し数が増える
とトナー再供給繰り返し数と、ドナーロール１０１上の
トナーの帯電量と粒径の分布の関係を特開昭５７−７９
９５８号公報に記載されているチャージスペクトルグラ
フと同原理の装置と画像解析装置にて測定したところ、
トナー再供給繰り返し数が増えると、帯電量が高く粒径
が小さなトナーの割合が増加しているが、２成分現像剤
中のトナーの特性は、トナー再供給繰り返し数との相関
はなく安定していることが判明した。

【００２９】簡便な測定としては、ドナーロール１０１
上のトナー電位と単位面積当たりのトナー層重量をトナ
ー供給時間に対してどのように推移するかをみる方法が
ある。図１２に実際に測定した結果を示した。トナー供
給時間が増えていくとトナー電位はあまり変化しないの
に較べ、単位当たりのトナー層重量は急激に減少しいて
いくのがわかる。このことから、ドナーロール１０１上
のトナー電荷量が上昇していることは容易に類推可能と
なる。

【００３０】つまり、ドナーロール１０１と磁気ブラシ
が接触している部分を通過するたびにトナー供給を受け
るが、その際ドナーとの静電的あるいは非静電的付着力
の大きなトナー、すなわち帯電量が高く粒径が小さなト
ナーが選択的に、ドナーロール１０１上へ移行し、付着
力の小さなトナーと入れ替わりが発生する。一方、ドナ
ーロール１０１から離れ静電潜像に移行させるための電
界からの力は一定であるので、付着力の大きくなったト
ナーはドナーロール１０１から離れにくくなり結果とし
て現像トナー量が減少、画像濃度低下を引き起こす。途
中でドナーロール１０１上のトナー消費があった場合、
トナー供給は新たに開始されるのでトナー再供給繰り返
し数は少なく、ドナーロール１０１上のトナー付着力も
小さいので現像トナー量は増え、画像濃度は増加する。
従って、画像パターンによってはドナーロール１０１上
のトナーに付着力の差が生じ現像履歴を引き起こすと考
えられる。

【００３１】そこで、この現像履歴現象を防止する容易
な解決手段としては、ドナーロール１０１上の現像済の
トナーをスクレーパー等によって機械的に一旦すべて剥
離し、ドナーロール１０１上に新たなトナー層を形成す
ることも考えられる。しかし、この場合には、ドナーロ
ール１０１上のトナーに機械的なストレスを与えるとい
う問題点が新たに生じる。

【００３２】そこで、この発明は、上記従来技術の問題
点を解決するためになされたもので、その目的とすると
ころは、トナーに機械的なストレスを与えることなく、
画像濃度低下およびいわゆる現像履歴を防止し、画像品
質、信頼性の高い現像装置を提供することにある。

【００３３】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項第１項
に記載の現像装置においては、上記の課題を達成するた
め、非磁性トナーと磁性キャリアを有する２成分現像剤
を担持して円周方向に磁気ブラシとして搬送する現像剤
担持体と、前記現像剤担持体と静電潜像を形成した静電
潜像担持体とにそれぞれ違った部位で近接対向するよう
にして配置されるトナー担持体と、前記現像剤担持体上
の現像剤量を規制する手段と、前記現像剤担持体上の磁
気ブラシを構成する現像剤中のトナーをトナー担持体に
静電的に付着させるような電界を現像剤担持体とトナー
担持体の間に形成させる手段とを備えた現像装置におい
て、前記現像剤担持体とトナー担持体間に形成される電
界の直流成分が、少なくとも静電潜像を可視化する画像
形成時以外に、前記現像剤担持体とトナー担持体が回転
している状態で、トナーが前記トナー担持体から前記現
像剤担持体へ移動するような逆電界方向となり、トナー
担持体の回転の１周期以上その電界を保持する手段を備
えるように構成されている。

【００３４】また、この発明の請求項第２項に記載の現
像装置においては、上記の課題を達成するため、前記現
像剤担持体と前記トナー担持体が回転している状態で、
トナーが前記トナー担持体から前記現像剤担持体へ移動
するような逆電界方向に切り替えるために、両担持体に
印加する電圧の直流成分の差が絶対値で１０Ｖ以上とな
るように、前記現像剤担持体に印加する電圧を変化させ
るように構成されている。

【００３５】さらに、この発明の請求項第３項に記載の
現像装置においては、上記の課題を達成するため、前記
現像剤担持体と前記トナー担持体が回転している状態
で、トナーが前記トナー担持体から前記現像剤担持体へ
移動するような逆電界方向に切り替えるために、両担持
体に印加する電圧の直流成分の差が絶対値で１０Ｖ以上
となるように、前記トナー担持体に印加する電圧を変化
させるように構成されている。

【００３６】

【作用】上述したように、従来技術で問題となった濃度
低下、および現像履歴現象は、トナー再供給繰り返し数
と、トナー担持体上のトナーの帯電量と粒径の分布の関
係を測定したところ、トナー再供給繰り返し数が増える
と、帯電量が高く粒径が小さなトナーの割合が増加し、
トナーとトナー担持体との付着力が増す、あるいは付着
力の分布が不均一になるため生じることが判明した。

【００３７】この発明の請求項第１項に記載のものにお
いては、少なくとも画像形成が連続して行われた場合に
おいても、記録用紙等の転写部材送りの関係から、静電
潜像を可視化する工程には、ある程度の時間動作しなく
ても差し支えのない非現像時間が存在することを利用
し、その間にトナーがトナー担持体から現像剤担持体へ
移動するような逆電界を生じさせ、トナー担持体のトナ
ーが、現像剤担持体の磁気ブラシ中に取り込まれて、ト
ナー担持体上にトナーが無くなるようにする。これによ
り、次の静電潜像を可視化する工程の際には、トナー担
持体へのトナー供給は新たな状態から始まり、増加しつ
つあったトナーの付着力は初期状態の低い値となる。し
たがって、トナーの付着力増加により発生していた濃度
低下は防ぐことが可能となる。同様にトナー付着力の分
布の不均一も解消し、均一な画像を得ることが可能とな
る。

【００３８】また、この発明の請求項第２項に記載のも
のにおいては、両担持体に印加する電圧の直流成分の差
が絶対値で１０Ｖ以上となるように、前記現像剤担持体
に印加する電圧を変化させて、トナーが前記トナー担持
体から前記現像剤担持体へ移動するような逆電界を生じ
させているので、上記と同様にトナー担持体とトナーの
付着状態を初期化できる。したがって、トナーの付着力
増加により発生していた濃度低下は防ぐことが可能とな
る。同様にトナー付着力の分布の不均一も解消し、均一
な画像を得ることが可能となる。

【００３９】さらに、この発明の請求項第３項に記載の
ものにおいては、両担持体に印加する電圧の直流成分の
差が絶対値で１０Ｖ以上となるように、前記トナー担持
体に印加する電圧を変化させて、トナーが前記トナー担
持体から前記現像剤担持体へ移動するような逆電界を生
じさせているので、上記と同様にトナー担持体とトナー
の付着状態を初期化できる。したがって、トナーの付着
力増加により発生していた濃度低下は防ぐことが可能と
なる。同様にトナー付着力の分布の不均一も解消し、均
一な画像を得ることが可能となる。

【００４０】

【実施例】以下にこの発明を図示の実施例に基づいて説
明する。

【００４１】図２はこの発明に係る現像装置の一実施例
を適用し得る多色画像形成装置を示すものである。

【００４２】この多色画像形成装置は、大きく分けて上
部に位置する画像形成部１と下部に位置する給紙部２と
から構成されている。

【００４３】画像形成部１において、３は透光性のベル
ト状感光体であり、この透光性のベルト状感光体３は、
駆動ローラ４ａ及び複数のアイドラーローラ４ｂ〜４ｅ
に掛け回されて縦長に配置されている。このベルト状感
光体３は、駆動ローラ４ａにより矢印Ａ方向に回転駆動
される。このベルト状感光体３の周囲には、第１画像記
録部５、第２画像記録部６、第３画像記録部７、第４画
像記録部８、レジストレーション調整用の光センサ１０
ａ、プリトランスファーコロトロン９、現像濃度センサ
１０ｂ、後述する除電ランプ１６の光を案内する光案内
部１１、転写部１２、プリクリーニングコロトロン１
３、クリーニング装置１４及び接地ストリップ１５がそ
れぞれ配置されている。これらの各画像記録部等を構成
する部品は、ベルト状感光体３の略垂直に保持された面
に沿って配置される。更に、ベルト状感光体３の下端部
内側には、転写部１２の前後においてベルト状感光体３
を内側から照射する除電ランプ１６が配置されている。

【００４４】前記転写部１２は、転写コロトロン１２ａ
及び剥離コロトロン１２ｂを備えており、縦長に配置さ
れたベルト状感光体３の最下端部に、用紙搬送方向が略
水平になるように配置されている。また、転写部１２に
隣接して、用紙導入側に用紙搬送装置１７及び搬送ロー
ラ１８が設けられ、用紙排出側に、転写後の記録紙を定
着装置１９に搬送する搬送ベルト２０が設けられてい
る。

【００４５】また、上記第１画像記録部５は、第１帯電
器２１、レーザ光源（図示せず）、レーザ光が照射され
る回転多面鏡２２ａ、この回転多面鏡２２ａを回転駆動
するモータ２２ｂ、レンズ２２ｃ、２２ｄ、鏡２２ｅ、
２２ｆ等から構成される第１露光装置２２、第１電位セ
ンサ２３、第１現像機２４等を備えている。また、第２
画像記録部６は、第２帯電器２５、発光ダイオードアレ
イからなる第２露光装置２６、第２電位センサ２７、第
２現像機２８等を備えている。第３及び第４の画像記録
部７，８も同様に、第３、第４帯電器２９、３３、第
３、第４露光装置３０、３４、第３、第４電位センサ３
１、３５、第３、第４現像機３２、３６等を備えてい
る。

【００４６】これらの第１、第２、第３及び第４の画像
記録部５、６、７、８は、たとえば、黒、赤、緑、青の
各色トナーにより、ベルト状感光体３上に各色画像をそ
れぞれ形成するものである。また、各電位センサ２３、
２７、３１、３５は、各画像記録部５、６、７、８にお
けるベルト状感光体３の表面電位を検出し、設定された
所定電位となるように、制御回路（図示せず）により各
帯電器２１、２５、２９、３３を制御する。また、現像
濃度センサ１０ｂにより最終的な現像濃度が検出され、
適正な濃度が得られるように各画像記録部５、６、７、
８における現像条件が調整される。なお、この現像濃度
センサ１０ｂは、各色に対応した色センサ素子が、感光
体３の移動方向と直角方向に配列されて構成されてい
る。前記各現像機２４、２８、３２、３６は、それぞれ
現像ロール２４ａ、２８ａ、３２ａ、３６ａとバックア
ップロール２４ｂ、２８ｂ、３２ｂ、３６ｂとを備えて
いる。第２、第３、第４現像機２８、３２、３６は、先
行する現像機により感光体３上に形成されたトナー像に
対して乱れを生じさせてはならないので、非接触型の現
像装置が採用される。

【００４７】さらに、前記給紙部２には、それぞれ給紙
装置３７、３８、３９、４０を備えた中間トレイ４１、
給紙トレイ４２、４３、大容量トレイ４４、用紙反転部
４５等が配設されている。中間トレイ４１には、複数の
切換爪４６ａ、４６ｂ、４６ｃを備えた切換爪装置４６
が設けられている。なお、４７、４８は搬送ロール、４
９は反転ロールである。

【００４８】次に、上述の多色画像形成装置において画
像を形成するための回路構成について、図３を参照して
説明する。

【００４９】多色画像形成装置５０に対しては、画像入
力装置５１、コンピュータ５２、通信回線５３を介して
通信を行なう通信装置５４等からの画像信号が、画像処
理装置５５を介して供給される。画像処理装置５５に供
給された画像信号は、色分離回路５６により、第１〜第
４色成分信号、たとえば、黒、赤、緑及び青の４色成分
信号に分離され、第１色成分信号は、実質的に遅延され
ることなく第１記録部５の第１露光装置２２に供給さ
れ、第２〜第４色成分は、それぞれ第１〜第３遅延回路
５７〜５９を介して第２〜第４記録部６、７、８の第２
〜第４露光装置２６、３０、３４に供給される。なお、
第１〜第３遅延回路５７〜５９における遅延時間Ｔ１、
Ｔ２、Ｔ３は、ベルト状感光体３における第２〜第４露
光装置２６、３０、３４による露光位置の、第１露光装
置２２による露光位置からの距離に対応している。

【００５０】また、各記録部５〜８の第１〜第４帯電器
２１、２５、２９、３３、第１〜第４露光装置２２、２
６、３０、３４、第１〜第４現像機２４、２８、３２、
３６の動作は、制御パネル６０からの指示に基づいて動
作する制御装置６１により制御される。

【００５１】先ず、画像形成モードについて、赤黒等の
多色画像を形成する場合を例に挙げて説明する。

【００５２】この場合、操作パネル６０からの指示に基
づき制御装置６１により第１及び第２の画像記録部５、
６のみが動作可能とされ、第３及び第４の画像記録部
７、８は動作不能とされる。この動作・不動作の切り換
えは、例えば、第１及び第２帯電器２１、２５、第１及
び第２露光装置２２、２６、第１及び第２現像機２４、
２８のみに所定の動作電圧あるいはバイアス電圧を印加
することによって行われる。

【００５３】駆動ローラ４ａにより矢印Ａ方向に回転駆
動されるベルト状感光体３は、まず、第１画像記録部５
において第１帯電器２１により図４（ａ）に示すように
一様に帯電される。これにより、感光体３の表面電位は
たとえばＶp が約−４００Ｖ（但し、Ｖp は負の値）と
なる。次に、第１露光装置２２において、画像の黒に対
応した信号により変調されたレーザからの光Ｌk によ
り、感光体３の表面が露光され、露光部分の電位が、た
とえば、ＶR が約−１００Ｖ（但し、ＶR は負の値）ま
で低下する（同図（ｂ）参照）。次に、この露光部分
は、第１現像部２４まで進み、ここで黒トナーＴk によ
り現像される（同図（ｃ）参照）。この現像後も黒像部
分の表面電位は低下したままである。次に、黒現像部分
は、第２画像記録部６まで進み、第２帯電器２５により
再度帯電され、感光体３の表面電位は、ＶP が約−５０
０Ｖ近傍まで上昇する（同図（ｄ）参照）。次に、第２
露光装置２６において、画像の赤に対応した信号により
変調された発光ダイオードアレイからの光ＬR により、
感光体３の表面が露光され、露光部分の電位ＶR が約−
１００Ｖまで低下する（同図（ｅ）参照）。次に、この
露光部分は、第２現像部２８まで進み、ここで赤トナー
ＴR により現像される（同図（ｆ）参照）。この赤現像
後も赤像部分の表面電位は低下したままである。

【００５４】ベルト状感光体３は更に進み、第３、第４
画像記録部７、８を通過し、上記と同様に、第３帯電器
２９によって感光体３の表面電位は、約−５５０Ｖに帯
電され、第３露光装置３０によって画像部は約−１４０
Ｖに露光され、第３現像部３２によって反転現像され
る。引き続いて、第４帯電器３３によって感光体３の表
面は、約−６００Ｖに帯電され、第４露光装置３４によ
って画像部は約−１８０Ｖに露光され、第４現像部３６
によって反転現像される。なお、帯電器の性能によって
は前段の露光部の電位が低いため、再帯電によって感光
体の電位を均一にするには、前段の帯電出によりも高く
する必要があり、帯電・露光・現像の各工程を繰り返し
て行なうに従い感光体の再帯電電位が上昇している。

【００５５】次に、トナー像は、プリトランスファーコ
ロトロン９及び除電ランプ１６により電荷が調整されて
転写に適した状態とされる。

【００５６】各色のトナー像が転写部１２まで進んで来
ると、これに同期して給紙部２のトレイ４１〜４４のい
ずれかから給紙装置３７〜４０のいずれかによって記録
紙が搬送経路Ｂに沿って画像形成部１側に給紙され、更
に、用紙搬送装置１７及び搬送ローラ１８により搬送さ
れ、ベルト状感光体３の表面に接触する。

【００５７】転写部１２では、転写コロトロン１２ａか
らの電界により、各色のトナー像はベルト状感光体３の
表面から記録紙に転写される。転写後の記録紙は、剥離
コロトロン１２ｂによりベルト状感光体３から剥離さ
れ、搬送ベルト２０で定着装置１９まで搬送され、トナ
ー像が記録紙に定着される。

【００５８】定着後の記録紙は、たとえば、矢印Ｃ方向
に進み、搬送ローラ４７により直接装置外に画像面を上
側にして排出される。なお、画像面を下にして排出する
場合には、一旦搬送ローラ４８、４９により矢印Ｄ、Ｅ
方向に搬送し、次に、搬送ローラ４８、４９の回転を反
転させ、搬送ローラ４７により機外に排出する。

【００５９】また、転写後にベルト状感光体３に残った
トナーは、除電ランプ１６及びプリクリーニングコロト
ロン１３で帯電状態が調整された後、クリーニング装置
１４で除去される。更に、感光体３に残った電荷は、接
地ストリップ１５を介して放電され、次の画像形成サイ
クルに備える。

【００６０】なお、両面コピーの場合には、定着後の記
録紙は、矢印Ｄ方向に進み、搬送ローラ４８により給紙
部２の用紙反転部４５へ送られ、反転ローラ４９で一旦
矢印Ｅ方向に搬送された後、反転ローラ４９の回転が反
転され、記録紙の搬送方向が矢印Ｆ方向に反転されて中
間トレイ４１内に画像面を上向きにして収納される。こ
のとき、記録紙のサイズに応じて切換爪装置４６の各切
換爪４６ａ、４６ｂ、４６ｃの姿勢を変えることによ
り、記録紙が適正な位置から中間トレイ内に収納され
る。この記録紙は、給紙装置３７により再度画像形成部
１の転写部１２に送られ、今度は、記録紙の裏面の画像
が形成される。なお、両面印刷の場合、各面ごとに画像
形成部１でトナー像が形成されることは当然である。

【００６１】また、片面に重ねて２回コピーする場合に
は、記録紙を搬送ローラ４８から直接中間トレイ４１に
搬送すればよい。

【００６２】次にこの発明の一実施例に係る現像装置に
ついて説明する。

【００６３】図１は非接触型の現像装置の構成例を示し
ている。この現像装置は、上記第１〜第４現像機２４、
２８、３２、３６のいずれにも適用できるものである
が、特に、既にトナー像が形成されたベルト状感光体３
に重ねてトナー像を現像する第２現像機２８以降の現像
機に適したものである。ここでは、第２現像機２８を例
に挙げて説明する。

【００６４】この第２現像機２８は、図１に示すよう
に、静電潜像担持体としてのベルト状感光体３と対向す
るように配置されている。この第２現像機２８は、非磁
性トナーと磁性キャリアとからなる２成分現像剤６４を
収容するハウジング６５内に、２成分現像剤６４を磁気
的に吸引して磁気ブラシを表面に形成する現像剤担持体
６６と、この現像剤担持体６６上に吸着された現像剤量
を規制する現像剤規制部材６７と、前記現像剤担持体６
６と前記ベルト状感光体３とにそれぞれ違った部位で近
接するように配置され、非磁性トナーのみを付着して回
転する円筒状のトナー担持体６８とを有している。この
トナー担持体６８とベルト状感光体３との対向位置に
は、非磁性トナーの飛翔を制御する制御電極６９が複数
本張設されている。

【００６５】また、上記第２現像機２８のハウジング６
５内には、現像剤担持体６６と隣接する位置に第１の現
像剤攪拌室７０と、更にこの第１の現像剤攪拌室７０と
隔壁７１によって仕切られた第２の現像剤攪拌室７２が
設けられている。これらの第１の現像剤攪拌室７０と第
２の現像剤攪拌室７２は、現像剤担持体６６の軸線方向
における両端部で互いに連通しており、それぞれ２成分
現像剤６４の攪拌と搬送を行なう第１のスクリューオー
ガー７３と第２のスクリューオーガー７４とが設けられ
ている。これらの２つのスクリューオーガー７３、７４
は、互いに逆方向に現像剤を搬送するように回転方向及
びスクリューの向きが設定されており、現像剤６４が第
１の現像剤攪拌室７０と第２の現像剤攪拌室７２とを循
環するようになっている。これにより２成分現像剤６４
中の非磁性トナーの分布が均一に維持されると共に、磁
性キャリアとの摩擦帯電により−５〜−２５μｃ／ｇの
電荷が付与される。攪拌された２成分現像剤６４は、第
１スクリューオーガー７３によって現像剤担持体６６へ
供給される。

【００６６】上記現像剤担持体６６は、位置が固定され
た磁石の外周に、回転可能な円筒状のスリーブを配置し
たものであり、スリーブの表面に２成分現像剤６４を磁
気的に吸着して磁気ブラシを形成すると共に、スリーブ
が回転して現像剤を搬送することができるものである。
この現像剤担持体６６は、バイアス電源７５から直流重
畳交流電圧（周波数２〜１２ＫＨｚ、Ｖ_P-P２Ｋｖ以
下、Ｖ_dc−１００Ｖ〜−１０００Ｖが好ましい）が印加
されている。そして、現像剤担持体６６上の電荷を有す
るトナーは、クーロン力によりトナー担持体６８へ転移
され、トナー担持体６８表面に−１０〜−３０μｃ／ｇ
の帯電電荷を有するトナーの薄層が形成される。上記現
像剤担持体６６に印加されるバイアス電源７５のうち、
直流電圧Ｖ _dcは、トナー担持体６８上に形成するトナー
の薄層量を制御する主な因子である。この実施例では、
所望のトナー量およびトナー帯電電荷量に鑑み、−２８
０Ｖを適切な値として選択した。

【００６７】上記トナー担持体６８は、表面がアルマイ
ト処理されたアルミニウムの円筒体やフェノール樹脂か
らなる円筒体、または金属表面に合成樹脂層を形成した
ものなどが用いられ、この実施例では、直径２５ｍｍの
表面がアルマイト処理されたアルミニウム製のロールを
用いた。また、このトナー担持体６８には、直流電源７
６から−１００Ｖ〜−４００Ｖの直流電圧が印加されて
いる。なお、上記トナー担持体６８には、直流重畳交流
電圧を印加するようにしても良い。

【００６８】さらに、上記トナー担持体６８とベルト状
感光体３とは、２００μｍ〜５００μｍの間隔を保持し
て対向するように配置されており、トナー担持体６８と
ベルト状感光体３との対向位置で双方の表面の移動は、
例えば、逆方向となるように回転方向が設定されるが、
双方の表面の移動が同方向となるように設定してもよ
い。

【００６９】一方、現像剤担持体６６の回転方向は、ト
ナー担持体６８の回転方向と逆方向となるように設定す
るのが望ましい。この実施例では、トナー担持体６８の
回転方向はベルト状感光体３と逆で、絶対速度で４１５
ｍｍ／ｓｅｃの速度を持っている。また、現像剤担持体
６６は、トナー担持体６８の移動方向と逆に絶対速度で
１２４５ｍｍ／ｓｅｃの速度で移動している。

【００７０】また、上記制御電極６９は、直径８９μｍ
の導電性ワイヤーで構成され、トナー担持体６８の軸方
向に沿って直線的に複数列配置され、トナー担持体６８
の周面の一部が露出するように設けられたハウジング６
５の開口部両端において支持され、トナー担持体６８と
近接するように配置されている。この制御電極６９に
は、現像用バイアス電源７７から直流重畳交流電圧（周
波数２〜１２ＫＨｚ、Ｖ _P-P２００〜１０００Ｖ以下、
Ｖ_dc−１００Ｖ〜−１０００Ｖが好ましい）が印加さ
れ、電界内でトナークラウドが発生するようになってい
る。このクラウド化されたトナーは、電界内で飛翔して
ベルト状感光体３の静電潜像に付着し、現像される。な
お、制御電極６９は、ワイヤーからなるものではなく、
金属薄板に複数のトナー粒子の平均粒径よりも大きい開
口を有するものでも良い。

【００７１】ところで、この実施例では、単色で２枚連
続で画像形成を行なう場合の現像剤担持体６６への電圧
電源７５とトナー担持体６８への電圧電源７６の直流成
分の変化と両担持体の駆動のタイミングチャートが図５
に示すようになっている。

【００７２】すなわち、現像工程が開始される約０．２
秒前に両担持体６６、６８の駆動が開始され、現像剤担
持体６６への電圧電源７５は−４００Ｖ、トナー担持体
６８への電圧電源７６は−２００Ｖに設定され、磁気ブ
ラシ中のトナーがトナー担持体６８上にトナー層を形成
する。現像工程終了から次の現像工程までは、約０．５
秒間ありトナー担持体６８の２周期分以上である。初め
の１周分に現像剤担持体６６の電圧が切り替わり、−１
００Ｖになる。このとき、トナー担持体６８と現像剤担
持体６６との電位差は、絶対値で１００Ｖ、両担持体間
の電界はトナー層形成時と逆になり、トナー担持体６８
上のトナーが現像剤担持体６６上の磁気ブラシに取り込
まれていくようになっている。次に、２回目の現像工程
に備えるため、現像剤担持体６６の電圧が−４００Ｖに
なり、トナー担持体６８上へトナーの形成を開始する。
２回目の現像工程が終了した後は、再び現像剤担持体６
６への電圧が切り替わり、トナー担持体６８上のトナー
を除去して終了する。多数枚の画像形成を行なう場合
は、上記の工程を繰り返せばよいことはいうまでもな
い。

【００７３】この現像装置を用いて１０００枚のプリン
トテストを実施したところ、図６に示すように、濃度低
下も全く無く、現像履歴による濃度ムラも見られなかっ
た。図６には、比較例として図７のタイミングチャート
のように現像剤担持体６６への電圧切り替えによるトナ
ー担持体６８上のトナー層除去過程が無い場合のプリン
トテストの結果を加えてあり、両実験の結果から本発明
の効果が大きいことが確認できた。

【００７４】また、図８（ａ）（ｂ）は、上記実施例に
係る現像装置を本体から取り出し、トナー担持体６８を
接地し、図５と同様の駆動と電界となるようにし、表面
電位計にて測定したトナー担持体６８上のトナー層の電
位と、トナー層の単位面積あたりの重量の推移を調べた
結果を示すものである。トナー担持体６８上のトナーは
現像工程毎に、逆電界によって除去されており、長時間
繰り返してもトナー層形成時にあたるときの、トナー層
の電位およびトナー層の単位面積あたりの重量に変化は
なく、本発明は各現像工程間にトナー層が十分に初期化
されることによる効果であることがわかる。

【００７５】また、トナー担持体６８と磁気ブラシが接
する部位では、磁気ブラシの機械的掻き取り効果もあ
り、僅かな逆電界でもトナーは磁気ブラシ中に取り込ま
れるが、効果を発揮する最低条件を調べた結果、両担持
体６６、６８間に印加する電圧に１０Ｖ以上の差があ
り、トナー担持体６８が１回転以上する時間保持すれば
良いことがわかった。なお、上記現像剤担持体６６とト
ナー担持体６８との間に印加する電圧は、現像剤の規定
等が複雑であるため簡単に決まる値ではないが、電位差
が小さくてもトナー逆移行力を発揮する”導電性のキャ
リア”を用いた場合に１０Ｖ以上の差が必要となり、他
の現像剤では、それ以上の電位差が必要となると思われ
る。

【００７６】第２実施例次に、第２の実施例として、前記実施例と同様の構成を
持つが、単色で２枚連続で画像形成を行なう場合の現像
剤担持体６６への電圧電源７５とトナー担持体６８への
電圧電源７６の直流成分の変化と両担持体６６、６８の
駆動のタイミングチャートが図９のようになっており、
トナーをトナー担持体６８から現像剤担持体６６へ除去
する電界に切り替えるために、トナー担持体６８の電圧
電源７６の直流成分を変化させている。つまり、現像工
程が開始される約０．２秒前に両担持体６６、６８の駆
動が開始され、現像剤担持体６６への電圧電源７５は−
４００Ｖ、トナー担持体６８への電圧電源７６は−２０
０Ｖに設定され、磁気ブラシ中のトナーがトナー担持体
６８上にトナー層を形成する。

【００７７】現像工程終了から次の現像工程までは、約
０．５秒間ありトナー担持体６８の２周期分以上であ
る。初めの１周分にトナー担持体６８の電圧が切り替わ
り、−５００Ｖになる。このとき、トナー担持体６８と
現像剤担持体６６との電位差は、絶対値で１００Ｖ、両
担持体６６、６８間の電界はトナー層形成時と逆にな
り、トナー担持体６８上のトナーが現像剤担持体６６上
の磁気ブラシに取り込まれていくようになっている。次
に、２回目の現像工程に備えるため、トナー担持体６８
の電圧が−４００Ｖに戻り、トナー担持体６８へトナー
層の形成を開始する。２回目の現像工程が終了した後
は、再びトナー担持体６８への電圧が切り替わり、トナ
ー担持体６８上のトナーを除去して終了する。多数枚の
画像形成を行なう場合は、上記の工程を繰り返せばいい
ことはいうまでもない。

【００７８】この現像装置を用いて１０００毎のプリン
トテストを実施したところ、濃度低下も全く無く、現像
履歴による濃度ムラも見られなかった。この場合も効果
を発揮する最低条件を調べた結果、両担持体６６、６８
間に印加する電圧に１０Ｖ以上の差があり、トナー担持
体６８が１回転以上する時間保持すれば良いことがわか
った。

【００７９】また、ワイヤー６９を用いずに従来から提
案されている非磁性１成分現像装置と同様にトナー担持
体６８に印加されたＡＣバイアスを用いた現像装置にお
いても、効果は同様である。

【００８０】

【発明の効果】この発明は、以上の構成及び作用よりな
るもので、トナー担持体上のトナーを現像工程ごとに、
現像剤担持体との間に発生させた電界により、除去する
ことで、トナーに機械的なストレスを与えることなく、
常にトナー担持体上のトナーとトナー担持体との付着力
の増加、或いは不均一を防ぐことで、濃度低下、現像履
歴を無くすことが可能となり、画質欠陥がなく信頼性の
高い現像装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明に係る現像装置の一実施例を
示す構成図である。

【図２】図２はこの発明に係る現像装置の一実施例を
適用し得る多色画像形成装置を示す構成図である。

【図３】図３は同多色画像形成装置の制御回路を示す
ブロック図である。

【図４】図４（ａ）〜（ｌ）は画像形成工程をそれぞ
れ示す電位説明図である。

【図５】図５は現像剤担持体及びトナー担持体への電
圧印加のタイミングを示すタイミングチャートである。

【図６】図６はプリント枚数と画像濃度との関係を示
すグラフである。

【図７】図７は現像剤担持体及びトナー担持体への電
圧印加のタイミングを示すタイミングチャートである。

【図８】図８（ａ）（ｂ）はトナー層形成回数とトナ
ー層電位の関係及びトナー層形成回数とトナー層重量の
関係をそれぞれ示すグラフである。

【図９】図９は現像剤担持体及びトナー担持体への電
圧印加のタイミングを示すタイミングチャートである。

【図１０】図１０は従来の現像装置を示す構成図であ
る。

【図１１】図１１（ａ）〜（ｃ）は現像履歴現象をそ
れぞれ示す模式図である。

【図１２】図１２（ａ）（ｂ）はトナー供給時間とト
ナー層電位の関係及びトナー供給時間とトナー層重量の
関係をそれぞれ示すグラフである。

【符号の説明】

３ベルト状感光体、２８第２現像機、６４２成分
現像剤、６５ハウジング、６６現像剤担持体、６８
トナー担持体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者勅使川原亨神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者篠原浩一郎神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者井上隆秀神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者難波治之神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者相良俊明神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者田中拓人神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非磁性トナーと磁性キャリアを有する２
成分現像剤を担持して円周方向に磁気ブラシとして搬送
する現像剤担持体と、前記現像剤担持体と静電潜像を形
成した静電潜像担持体とにそれぞれ違った部位で近接対
向するようにして配置されるトナー担持体と、前記現像
剤担持体上の現像剤量を規制する手段と、前記現像剤担
持体上の磁気ブラシを構成する現像剤中のトナーをトナ
ー担持体に静電的に付着させるような電界を現像剤担持
体とトナー担持体の間に形成させる手段とを備えた現像
装置において、前記現像剤担持体とトナー担持体間に形
成される電界の直流成分が、少なくとも静電潜像を可視
化する画像形成時以外に、前記現像剤担持体とトナー担
持体が回転している状態で、トナーが前記トナー担持体
から前記現像剤担持体へ移動するような逆電界方向とな
り、トナー担持体の回転の１周期以上その電界を保持す
る手段を備えたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】前記現像剤担持体と前記トナー担持体が
回転している状態で、トナーが前記トナー担持体から前
記現像剤担持体へ移動するような逆電界方向に切り替え
るために、両担持体に印加する電圧の直流成分の差が絶
対値で１０Ｖ以上となるように、前記現像剤担持体に印
加する電圧を変化させることを特徴とする請求項第１項
記載の現像装置。
【請求項３】前記現像剤担持体と前記トナー担持体が
回転している状態で、トナーが前記トナー担持体から前
記現像剤担持体へ移動するような逆電界方向に切り替え
るために、両担持体に印加する電圧の直流成分の差が絶
対値で１０Ｖ以上となるように、前記トナー担持体に印
加する電圧を変化させることを特徴とする請求項第１項
記載の現像装置。