JPH0667521A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】磁性一成分現像における画像の濃度低下を防止
するとともに、二成分現像における白抜けを防止するこ
とにより、良好な画質を得る。 【構成】潜像担持体１の周囲に、帯電器２、露光光学系
３、白黒用としての一成分磁性トナーによる現像装置
４、カラー用としての二成分非磁性トナーによる現像装
置５,６,７、磁性粒子捕集手段１０、転写系８およびク
リーニング装置９が配設されている。磁性粒子捕集手段
１０には電界発生手段１１が接続されている。一成分現
像における磁性トナーが磁性粒子捕集手段１０を通過す
る際には、電界発生手段１１により、磁性粒子捕集手段
１０に磁性トナーの帯電と同極の電界をかけることによ
り、磁性粒子捕集手段１０が磁性トナーを捕獲しないよ
うにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、感光体上の静電潜像を
粉体現像剤によって現像する電子写真複写機等の画像形
成装置に係わり、特に絶縁性トナーと磁性粒子とを混合
した現像剤を用いる二成分現像装置と磁性トナーを現像
剤として用いる磁性一成分現像装置とを備える画像形成
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、異なる色のトナーを用いた複
数の現像装置をそれぞれ潜像担持体の周囲に配置し、こ
れらの複数の現像装置により多色の現像が行われている
とともに、その現像方式もそれぞれ異なる方式が採られ
ている。例えば、複数の現像装置により多色の現像を行
うものとして、特開昭61-203476号公報に開示されてい
るような、二成分現像装置および磁性一成分現像装置を
ともに備えた画像形成装置がある。この画像形成装置に
おいては、磁性一成分現像装置の磁性トナーが二成分現
像装置内へ侵入して、混色が生じるのを防止する対策を
講じている。

【０００３】また、二成分現像剤を用いて現像を行う二
成分現像装置の場合には、現像剤担持体の回転による遠
心力や潜像担持体と現像剤担持体との間の電界により、
二成分現像剤のキャリアが潜像担持体に付着してしま
う。このように潜像担持体に付着したキャリアは複写時
にまわりのトナーの転写を妨害するので、像に白ぬけを
生じさせてしまう。そのため、現像装置に混入キャリア
捕集手段を設け、この混入キャリア捕集手段により、現
像した後で転写する前に潜像担持体に付着したキャリア
を除去することににより、このような白ぬけを防止した
画像形成装置が、特開昭６１−２０９４７１号公報にお
いて開示されている。

【０００４】特にこの二成分現像では、近年画質の向上
を目的として磁性粒子であるキャリアの小径化が図られ
ているが、このキャリアの小径化にともない、キャリア
の潜像担持体への付着は避けることができなく、このよ
うな混入キャリア捕集手段等の磁性粒子捕集手段は必要
不可欠なものとなっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、磁性一
成分現像装置を含む複数の現像装置を備えた画像形成装
置では、磁性一成分現像で潜像担持体上の潜像を現像し
た磁性トナーを磁性粒子捕集手段が捕集してしまうの
で、十分な濃度を得ることができないという問題があ
る。

【０００６】また、画像形成装置に電界発生手段を設け
て、磁性粒子捕集手段に電界を発生させるようにした画
像形成装置が本出願人によって提案されている（特願平
３ー１０７６６５号）。このように磁性粒子捕集手段に
電界を発生させることにより、二成分現像において磁性
粒子の捕集だけではなく、凝集トナーの捕集を行うよう
にすることができる。しかし、磁性粒子捕集手段に、異
物除去のために付与する電界と同極の電界および交流の
電界すなわち磁性トナーと逆の極性を用いると、この磁
性粒子捕集手段は磁性トナーを更に一層捕集してしまう
ので、濃度が更に一層低下してしまう。

【０００７】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであって、その目的は、磁性一成分現像における
画像の濃度低下を防止するとともに、二成分現像におけ
る白抜けを防止することにより、良好な画質を得ること
のできる画像形成装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、同極の一成分磁性トナーと二成分非磁性
トナーとをそれぞれ収納した複数の現像装置を１つの潜
像担時体の周囲に配設し、これらの複数の現像装置によ
り前記潜像担持体上に形成された静電潜像を現像する画
像形成装置であって、磁性粒子捕集手段が配設されてい
て、この磁性粒子捕集手段により、潜像担持体上に付着
した磁性粒子を除去する画像形成装置において、前記磁
性トナーの帯電と同極の直流電界を磁性粒子捕集手段に
発生させる電界発生手段を備えていることを特徴として
いる。

【０００９】また、本発明は、任意の時間に前記磁性粒
子捕集手段に交流、直流電界を発生させる切換え手段を
備えていることを特徴としている。更に、本発明は、前
記電界発生手段が、前記一成分磁性トナーによる現像に
おける磁性トナーが前記磁性粒子捕集手段を通過する際
に、磁性粒子捕集手段に磁性トナーの帯電と同極の電界
をかける電界発生手段であることを特徴としている。更
に、本発明は、潜像画像部の電位が磁性トナーの帯電極
性と同極の場合、磁性粒子捕集手段に発生する電位が画
像部の電位の絶対値よりも高く設定されることを特徴と
している。

【００１０】

【作用】このように構成された本発明の画像形成装置に
おいては、磁性一成分現像装置により潜像担持体上の潜
像を現像した磁性トナーの帯電と同極の直流電界を、電
界発生手段により磁性粒子捕集手段に発生させるので、
磁性トナーが磁性粒子捕集手段により捕獲されることが
なくなる。これにより、磁性粒子捕集手段が設けられて
も、一成分現像において像の良好な濃度が得られるよう
になる。

【００１１】また、二成分現像装置により現像を行う場
合には、非磁性トナーが付着した潜像担持体が、電界発
生手段により直流と交流との重量された電圧が印加され
ている磁性粒子捕集手段を通過することにより、磁性粒
子や凝集トナーが磁性粒子捕集手段により捕捉されるの
で、これら磁性粒子や凝集トナーの潜像担持体への付着
によって生じる転写時の白抜けが確実に防止されるよう
になる。

【００１２】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例について
説明する。図１は、本発明にかかる画像形成装置の一実
施例を示す部分拡大図であり、図２はこの画像形成装置
の概略全体図である。図２に示すように、本実施例の画
像形成装置Ａは、従来の画像形成装置と同様に帯電電位
の差による静電潜像を保持することができる潜像担持体
１の周囲に、この潜像担持体１の回転方向ａにおける上
流から、帯電器２、露光光学系３、白黒用としての一成
分磁性トナーによる現像装置４、カラー用としての二成
分非磁性トナーによる現像装置５,６,７、転写系８、お
よびクリーニング装置９が配設されている。そして、潜
像担持体１がａ方向に回転することにより、潜像担持体
１が帯電器２により帯電され、その潜像担持体１上に露
光光学系３によって潜像が形成され、この潜像が現像装
置４,５,６,７によって現像され、この現像が転写系８
によって転写材に転写されるようになっている。転写
後、潜像担持体１に付着している不要の現像剤等の異物
がクリーニング装置９によってクリーニングされる。

【００１３】潜像担持体１は、その表面に高分子化合物
からなる感光体（ＯＰＣ感光体）を備えており、一旦、
帯電器２により一様に帯電させた後、露光系３によって
露光して静電潜像を形成するものである。本実施例の場
合、感光体の電位は、画像部がー１００Ｖに、非画像部
がー４５０Ｖに設定されている。更に、本実施例におい
ては、潜像担持体１の周囲で現像装置７と転写系８との
間に、更に磁性粒子捕集手段１０が配置されている。そ
の場合、この磁性粒子捕集手段１０と潜像担持体１の間
隙は１mmに設定されている。

【００１４】図３に示すように、白黒用の一成分磁性ト
ナーの現像装置４は、トナーを収容するハウジング１３
ａと、位置が固定された複数の磁石１４ａを有しこの周
囲で回転自在に支持された非磁性円筒状の現像剤担持体
１５ａと、現像剤担持体１５ａの表面に付着する磁性ト
ナーの量を規制する規制部材１６ａとを備えている。現
像剤担持体１５ａの内部に設けられた磁石１４ａはＳ極
とＮ極とが交互に配置されている。これらの磁石におい
て、隣接する磁極間で形成される磁界によって磁性一成
分トナーのチェーンを現像剤担持体１５ａの表面に形成
し、この状態で現像剤担持体１５ａを回転することによ
り、この磁性一成分トナーのチェーンを搬送できるよう
になっている。磁性一成分トナーとしては、例えば平均
粒径が７μｍ、磁性粉量が４５重量パーセントのトナー
を用いることができる。

【００１５】また、規制部材１６ａは現像剤担持体１５
ａと接触しているので、磁性一成分現像による現像では
トナー凝集は発生することはない。更に、現像剤担持体
１５ａには電界発生手段１２ａが接続されており、この
電界発生手段１２ａにより直流成分と交流成分との重畳
した電圧による電界が発生するようになっている。

【００１６】二成分現像装置５,６,７はそれぞれ同一形
状の同一構成で形成されている。そこで、これらの二成
分現像装置５,６,７のうちの一つの二成分現像装置５に
ついて説明する。図４に示すように、二成分現像装置５
は潜像担持体１と対向して設けられており、トナーを収
容するハウジング１３ｂと、位置が固定された複数の磁
石１４ｂを有しこの周囲で回転自在に支持された非磁性
円筒状の現像剤担持体１５ｂと、この現像剤担持体１５
ｂの表面に付着する現像剤の量を規制する規制部材１６
ｂとを備えている。

【００１７】現像剤担持体１５ｂの内部に設けられた磁
石１４ｂは、Ｓ極とＮ極とが交互に配置されており、隣
接する磁極間で形成される磁界によって磁気ブラシを現
像剤担持体１５ｂの表面に形成し、この状態で現像剤担
持体１５ｂを回転することにより、この磁気ブラシを搬
送できるようになっている。二成分現像剤としては、例
えばトナーが平均粒径７μｍのポリエステルトナーおよ
びキャリアが平均粒径５０μのフェライトキャリアから
なる現像剤を用いることができる。更に、現像剤担持体
１５ｂには電界発生手段１２ｂが接続されており、この
電界発生手段１２ｂにより直流成分と交流成分との重畳
した電圧による電界が発生するようになっている。

【００１８】図１に示すように、磁性粒子捕集手段１０
は、前述の現像装置と同様に潜像担持体１と対向して設
けられているとともに、位置が固定された棒状の磁石１
４ｅを有しており、この磁石１４ｅの磁束密度は3000ga
ussに設定されている。更に、磁石１４ｅの周囲で回転
自在に支持された非磁性円筒状のロール１０ａが潜像担
持体１に対向して設けられている。

【００１９】この磁性粒子捕集手段１０のロール１０ａ
には電界発生手段１１が接続されており、この電界発生
手段１１により、磁性粒子捕集手段１０に直流および交
流の電圧を印加することによりバイアス電界を発生する
ことができるようになっている。そして、一成分現像に
より潜像担持体１上に付着した磁性トナーが磁性粒子捕
集手段１０に対向する位置に移動したときに、この電界
発生手段１１により、磁性粒子捕集手段１０にその磁性
トナーの帯電と同極の直流電界をかけるようになってい
る。

【００２０】このような構成をした本実施例の画像形成
装置において、白黒用の一成分磁性トナーの現像装置４
によって現像した場合に、電界発生手段１１によって直
流成分がー１０００Ｖ〜１０００Ｖで、交流成分が０〜
１５００Ｖ（p-p）である電圧を磁性粒子捕集手段１０
に印加したときに、複写画像ベタ部の用紙上に付着した
トナー量を測定するテストを行った。

【００２１】図５は、このテストの結果得られた複写画
像ベタ部の用紙上に付着したトナー量を示す図である。
電界発生手段１１によって電圧を磁性粒子捕集手段１０
に印加した場合、図５に実線で示すように、磁性粒子捕
集手段１０がトナーを捕集する量が異なることがわか
る。また、同図に破線で示す磁性粒子捕集手段１０のな
い場合における用紙上のトナー量と比較すると、トナー
と同極である負極に電圧を付加した場合、磁性粒子捕集
手段１０によるトナー捕集量があまり差がなく、その結
果負極電圧を付加した場合には磁性粒子捕集手段１０に
よるトナー捕集量が減少することがわかった。したがっ
て、この場合には３０００gaussという強力な磁場に対
しても、電場によるクーロン力により磁性トナーを感光
体に保持することができることがわかった。

【００２２】本実施例においては、磁性粒子捕集手段１
０における磁石１４の磁束密度を最も効果的なものとし
て３０００gaussに設定したが、実際に用いられる磁性
粒子捕集手段１０では、６００gauss以上の磁石１４で
十分であり、３０００gauss以下の磁石１４を有する磁
性粒子捕集手段１０を用いても磁性トナーによる現像に
おける濃度の低下を防止できることがわかった。また、
印加電圧の直流成分に交流成分を重畳した場合、交流成
分によるトナーの捕獲量の影響はなく直流成分のみがト
ナー捕獲量に変化を与えることがわかった。

【００２３】このテストの結果から、本実施例の画像形
成装置においては、磁性粒子捕集手段１０に磁性トナー
と同極の電圧印加をした場合には、磁性一成分現像装置
４により現像したときに潜像担持体１上に付着する磁性
トナーが搬送されて磁性粒子捕集手段１０を通過する
際、磁性粒子捕集手段１０に磁性トナーが移動すること
ないため、濃度低下を防止できることがわかる。

【００２４】また、磁性粒子捕集手段１０が設けられて
いるので、二成分現像装置５,６,７による現像により、
潜像担持体１に現像剤のキャリアが付着しても、このキ
ャリアは転写前に磁性粒子捕集手段１０により捕獲され
るので、白抜け等の不具合を生じることもなく、良好な
画質を得ることもわかる。

【００２５】実際にこれらの効果を確認するためにテス
トを行い、以下にその結果を説明する。

【００２６】まずテスト方法は、潜像担持体１へのキャ
リア付着が最も発生しやすい条件で実験を行ったが、こ
のテストに用いられた現像剤で現像を行った場合、感光
体上の背景部にキャリアの付着がみられるため、背景部
だけでは効果を転写後の用紙上で確認することはできな
い。そこで、本テストでは次のような方法を採った。ま
ず、二つの現像装置を用い、第一および第二の現像によ
りキャリアの付着を含んだ背景部を現像し、転写時にそ
のキャリアの一部を用紙に転写するようにした。次に第
三の現像装置により第三の現像を行う。この第三の現像
ではキャリアが感光体に全く付着しないかあるいはあら
かじめキャリアの付着量が一定で測定されている状態の
中間調を現像し、第一および第二の転写によって転写さ
れた用紙上に、この第三の転写によりさらに転写する。
第一および第二の転写でキャリアが用紙上にあると、第
三の転写後に用紙上に白抜けが生じるので、その白抜け
の個数を数えることにより、その優劣を定量的に判断す
ることができる。この方法で行うことにより、画像欠陥
に関し最も厳しい条件で最も効果的に測定が可能とな
る。

【００２７】図６は、この方法でテストを行った結果を
示し、その場合、磁性粒子捕集手段１０がない場合、磁
性粒子捕集手段１０がある場合で直流電界をかけた場合
および直流電界をかけない場合についてテストを行った
結果を示す図である。図６に示すように、磁性粒子捕集
手段１０がない場合は白抜けがＢ４の用紙１枚あたり２
０個検出され、また磁性粒子捕集手段１０によりキャリ
アを捕獲した場合は白抜けがＢ４の用紙１枚あたり５個
検出され、更に磁性粒子捕集手段１０にトナーの帯電と
同極の電界をかけた場合は白抜けがＢ４の用紙１枚あた
り数個検出された。更に非画像部電位、すなわち感光体
上に付着しているトナーの電位（ー５００Ｖ）を超えた
電界を磁性粒子捕集手段１０に印加した場合は白抜けが
零、すなわち検出されなかった。

【００２８】このように、磁性粒子捕集手段１０により
キャリアを捕獲することにより、キャリアによる白抜け
の不具合を大幅に低減することができるとともに、更に
磁性粒子捕集手段１０にトナーと同極の電界を印加する
ことにより、白抜けの不具合を更に一層低減できる。し
かも、感光体上に付着しているトナーの電位の絶対値を
超えたトナーと同極の電界を磁性粒子捕集手段１０に印
加することにより、白抜けの不具合を零にすることがで
きる。

【００２９】図７および図８は本発明の他の実施例を示
す、図１および図２と同様の図である。なお、前述の実
施例と対応する構成要素には同じ符号を付すことによ
り、その詳細な説明は省略する。本実施例では、前述の
実施例における磁性粒子捕集手段１０と電界発生手段１
１との間に電界発生の切換え手段１７が配設されてい
る。この電界発生の切換え手段１７により、任意の時間
に磁性粒子捕集手段１０に対する電圧印加を所望の電圧
に切り換えることができるようになっている。すなわ
ち、電界発生の切換え手段１７により、一成分磁性トナ
ーによる潜像担持体１上の現像が磁性粒子捕集手段１０
通過時にトナーの帯電と同極の電界が発生されるように
なっている。

【００３０】この実施例の画像形成装置においても、前
述の実施例のテストと同様のテストを行った。その場
合、テストは、(i)磁性粒子捕集手段１がない場合、(2)
電界をかけない場合、(3)一様に直流ー５００Ｖをかけ
た場合、(4)一様に交流電圧（Ｖ_p-p）１ｋＶ、直流電圧
（Ｖ_dc）＋５００Ｖの重畳された電界をかけた場合、
(5)磁性一成分現像装置により、現像された潜像担持体
１上の磁性トナーが磁性粒子捕集手段１０を通過時には
(3)に示した電圧印加を、また二成分現像により現像さ
れた潜像担持体１上のトナーが磁性粒子捕集手段１０を
通過時には(4)で示した電圧印加を切り換えた場合につ
いて行った。

【００３１】図９はこのテストの結果をまとめて示す図
である。図９から明らかなように、まず、磁性粒子捕集
手段１０がない場合、二成分現像によって白抜けが多く
発生することがわかる。また、磁性粒子捕集手段１０が
設けられているが、電界がかけられない場合、二成分現
像によってトナー凝集のわずかな白抜けが発生し、更に
磁性一成分現像で現像したトナーが磁性粒子捕集手段１
０によって捕獲されるため、濃度低下が発生することが
わかる。

【００３２】更に、磁性粒子捕集手段１０に一様な交流
および直流の重畳された電界がかけられた場合は、直流
の極性によってトナー凝集による白抜けあるいは磁性一
成分現像における濃度低下のいずれかが必ず生じること
がわかる。なお、前述の実施例ではフルカラーの複写機
等の画像形成装置に適用した場合について説明している
が、本発明は、白黒用として使う頻度の多い磁性一成分
現像を用いる画像形成装置にも適用することができる。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の画像形成装置によれば、磁性粒子捕集手段にトナーの
帯電と同極の電界を発生させるようにしているので、磁
性一成分現像装置と二成分現像装置との両方を備えてい
ても、一成分現像における濃度低下や二成分現像におけ
る白抜けが防止できるようになる。したがって、一成分
現像および二成分現像において、ともに良好な画像を得
ることができる。

【００３４】また本発明によれば、任意の時間に磁性粒
子捕集手段に交流、直流電界を発生させる切換え手段を
備えているので、一成分磁性トナーによる潜像担持体上
の現像が磁性粒子捕集手段通過時にトナーの帯電と同極
の電界を発生させることにより、磁性一成分現像装置と
二成分現像装置との両方を備えていても、一成分現像に
おける濃度低下や二成分現像における白抜けが防止でき
るようになる。したがって、一成分現像および二成分現
像において、ともに良好な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかる画像形成装置の一実施例を部
分的に示す概略部分拡大図である。

【図２】 この実施例の概略全体図である。

【図３】 この実施例に用いられる磁性一成分現像装置
の詳細を示す図である。

【図５】 この実施例により複写画像ベタ部における用
紙上に付着したトナー量を測定したテストの結果を示す
図である。

【図６】 この実施例により転写した後にＢ４用紙上に
発生した白抜けの測定したテストの結果を示す図であ
る。

【図７】 本発明の他の一実施例を部分的に示す、図１
と同様の概略部分拡大図である。

【図８】 この実施例の、図２と同様の概略全体図であ
る。

【図９】 この実施例により複写画像ベタ部における用
紙上に付着したトナー量を測定したテストの結果および
転写後にＢ４用紙上に発生した白抜けの測定したテスト
の結果を示す図である。

【符号の説明】

１…静電潜像担持体、２…帯電器、３…露光光学系、４
…磁性一成分現像装置、５,６,７…二成分現像装置、８
…転写系、９…クリーニング装置、１０…磁性粒子捕集
手段、１０ａ…ロール、１１,１２…バイアス電界を発
生する電界発生手段、１４ａ,１４ｂ,１４ｅ…磁石、１
５ａ,１５ｂ,１５ｅ…現像剤担持体、１７…電界発生の
切換え手段

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年９月２２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかる画像形成装置の一実施例を部
分的に示す概略部分拡大図である。

【図２】 この実施例の概略全体図である。

【図３】 この実施例に用いられる磁性一成分現像装置
の詳細を示す図である。

【図４】 二成分現像装置を示す図である。

【図５】 この実施例により複写画像ベタ部における用
紙上に付着したトナー量を測定したテストの結果を示す
図である。

【図６】 この実施例により転写した後にＢ４用紙上に
発生した白抜けの測定したテストの結果を示す図であ
る。

【図７】 本発明の他の一実施例を部分的に示す、図１
と同様の概略部分拡大図である。

【図８】 この実施例の、図２と同様の概略全体図であ
る。

【図９】 この実施例により複写画像ベタ部における用
紙上に付着したトナー量を測定したテストの結果および
転写後にＢ４用紙上に発生した白抜けの測定したテスト
の結果を示す図である。

【符号の説明】 １…静電潜像担持体、２…帯電器、３…露光光学系、４
…磁性一成分現像装置、５,６,７…二成分現像装置、８
…転写系、９…クリーニング装置、１０…磁性粒子捕集
手段、１０ａ…ロール、１１,１２…バイアス電界を発
生する電界発生手段、１４ａ,１４ｂ,１４ｅ…磁石、１
５ａ,１５ｂ,１５ｅ…現像剤担持体、１７…電界発生の
切換え手段

フロントページの続き (72)発明者 山下孝幸 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 (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同極の一成分磁性トナーと二成分非磁性
   トナーとをそれぞれ収納した複数の現像装置を１つの潜
   像担時体の周囲に配設し、これらの複数の現像装置によ
   り前記潜像担持体上に形成された静電潜像を現像する画
   像形成装置であって、磁性粒子捕集手段が配設されてい
   て、この磁性粒子捕集手段により、潜像担持体上に付着
   した磁性粒子を除去する画像形成装置において、 前記磁性トナーの帯電と同極の直流電界を磁性粒子捕集
   手段に発生させる電界発生手段を備えていることを特徴
   とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 任意の時間に前記磁性粒子捕集手段に交
   流、直流電界を発生させる切換え手段を備えていること
   を特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記電界発生手段は、前記一成分磁性ト
   ナーによる現像における磁性トナーが前記磁性粒子捕集
   手段を通過する際に、磁性粒子捕集手段に磁性トナーの
   帯電と同極の電界をかける電界発生手段であることを特
   徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 潜像画像部の電位が磁性トナーの帯電極
   性と同極の場合、磁性粒子捕集手段に発生する電位が画
   像部の電位の絶対値よりも高く設定されることを特徴と
   する請求項１ないし３のいずれか１記載の画像形成装
   置。