JPH09101663A

JPH09101663A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH09101663A
Application number: JP27983595A
Authority: JP
Inventors: Yuji Sakami; 裕二酒見; Takao Ogata; 隆雄尾形; Tsuneji Masuda; 恒司桝田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-10-04
Filing date: 1995-10-04
Publication date: 1997-04-15

Abstract

(57)【要約】【目的】どのような画像においても、トナーカブリが
なく、均一な画像を得ることのできる画像形成装置を提
供する。【構成】現像部において現像剤に交番電界を印加する
と共に、現像スリーブ１２を、文字画像信号の場合には
ａ方向に、階調画像信号の場合にはｂ方向に回転させ
る。また、現像スリーブ１２の上方及び下方に上部及び
下部現像ブレード３１、３２を配設し、現像スリーブ１
２がａ方向に回転する場合には、現像スリーブ１２に対
して、上部現像ブレード３１を近接させ、下部現像ブレ
ード３２を離接させ、ｂ方向に回転する場合には、その
逆とする。

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、静電記
録方式等によって像担持体上に形成された静電潜像を現
像して可視画像を形成する複写機、プリンタ、記録画像
表示装置、ファクシミリ等の画像形成装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、現像剤担持体の表面に顕画剤とし
ての乾式現像剤を担持し、静電潜像を担持した像担持体
の表面近傍にこの現像剤を搬送供給し、そして像担持体
と現像剤担持体の間に交互（交番）電界を印加しながら
静電潜像を現像して顕画像化する現像方法が良く知られ
ている。

【０００３】尚、上記現像剤担持体は、一般に現像スリ
ーブが用いられる場合が多いので以下の説明では「現像
スリーブ」といい、又、像担持体は、一般に感光体ドラ
ムが用いられる場合が多いので以下の説明では「感光体
ドラム」ということにする。

【０００４】上記現像方法として、従来より、例えば２
成分系組成（キャリア粒子とトナー粒子）からなる現像
剤、すなわち２成分現像剤により、内部に磁石を配置し
た現像スリーブの表面に磁気ブラシを形成させ、微小な
現像間隙を保持して対向させた感光体ドラムにこの磁気
ブラシを摺擦又は近接させ、そして現像スリーブと感光
体ドラム間（Ｓ−Ｄ間）に連続的に交互電界を印加する
ことによってトナー粒子の現像スリーブ側から感光体ド
ラム側への転移及び逆方向への逆転移を繰り返し行わせ
て現像を行う、いわゆる磁気ブラシ現像法が知られてい
る（例えば特開昭５５−３２０６０号公報、特開昭５９
−１６５０８２号公報参照）。

【０００５】又、簡易なカラー現像や多重現像を目的と
した２成分現像剤を用いた非接触方式の交互電界現像法
も知られている（例えば特開昭５６−１４２６８号公
報、特開昭５８−６８０５１号公報、特開昭５６−１４
４４５２号公報、特開昭５９−１８１３６２号公報、特
開昭６０−１７６０６９号公報参照）。

【０００６】一方、上記現像法を用いた画像形成装置の
中で高速且つ低騒音のプリンタとして電子写真方式を採
用したレーザービームプリンタがある。このプリンタの
代表的な用途は文字、図形のような画像の２値記録であ
り、記録すべき画像信号に対応してレーザービームを発
光、消光しつつ電子写真感光体を走査するいわゆる２値
記録が行われる。而して、文字、図形の記録は中間調を
必要としないのでプリンタの構造も簡単なものとなる。

【０００７】この２値記録方式のレーザービームプリン
タで中間調を表現できるものとしてはディザ法、濃度パ
ターン法等を採用したものがよく知られている。

【０００８】しかしながら、周知のように、ディザ法、
濃度パターン法を採用したプリンタでは高解像度が得ら
れ難い。

【０００９】そこで、近年記録密度を低下させずに高解
像度を得つつ中間調画像を形成する方式が提案されてい
る。

【００１０】この方式は、画像信号によってレーザーを
駆動するパルス信号の幅を変調することにより中間調画
素形成を行う。即ち、レーザーの１画素当りの光束放出
時間長の画像の濃度に対応して制御され、従って感光体
を走査するレーザービームの１画素当りの感光体照射時
間長が画像濃度に対応して制御される。

【００１１】具体的には、低濃度の画像部分に対しては
上記パルス信号のパルス幅を短くして上記感光体照射時
間長を短くし、高濃度の画像部分に対しては上記パルス
幅を長くして上記感光体照射時間長を長くする。このよ
うなパルス幅変調（ＰＷＭ）方式によれば高解像度、且
つ高階調性の画像を形成でき、従って高解像度と高階調
性を必要とする特にカラー画像形成装置にはこの方式が
欠かせないものとなっている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
式に従って、従来の複写機により画像を出力したとこ
ろ、反射濃度にして０．３以下のハーフトーン領域にお
いてがさつきが生じてしまった。このがさつきは、文字
原稿等においてはあまり発生せず、写真画像等の濃度の
薄い領域にて多く発生した。

【００１３】そこで、がさつきの発生原因について検討
を行ったところ以下のことがわかった。

【００１４】通常ドット潜像によりハイライト部の潜像
を形成する場合、ミクロ的に見ると感光体ドラム上の潜
像は、アナログ潜像のようなブロードな潜像ではなく局
所的な潜像となっている。更に、より低濃度を再現しよ
うとすると、感光体の膜厚の影響から潜像がなまり、図
４のグラフに示すように最大コントラストＶ₀ が除々に
小さくなってしまう。例えば、反射濃度０．２程度の画
像を再現しようとすると、そのときの潜像のＶ₀ は、１
５０〜２５０Ｖ程度となる。

【００１５】又、反転現像の場合、かぶりを取るために
非画像部の表面電位は、現像バイアスのＤＣ成分よりも
１００〜２００Ｖ高く設定されているため、Ｖ₀ が１５
０〜２５０Ｖの場合の現像バイアスのＤＣ成分との電位
差Ｖ_contは、０〜１００Ｖ程度になってしまう。このＶ
_contが０〜１００Ｖというのは、トナーが感光体側に付
くか、現像スリーブ側に付くか非常に不安定なコントラ
ストである。そのために、２成分現像剤によって上記潜
像を現像する際、磁気ブラシの接触状態が現像効率に大
きく寄与し磁気ブラシの穂のムラに対応したドットの欠
落等によるがさつきが発生し易くなるのである。

【００１６】更に、そのがさつきをなくす目的で現像バ
イアスに交番電圧を重畳させ、そのバイアスを６ｋＨｚ
以上に高周波化し、１パルスでトナーが往復しないよう
にする方法が提案されている。

【００１７】この方法によると、トナーはＳ−Ｄ間を往
復しきらないような振動運動をする。感光体ドラムの表
面電位と現像バイアスのＤＣ成分の電位差Ｖ_contがＶ
_cont＜０の場合には、ＤＣ成分が現像スリーブ側にトナ
ーを引き付けるように働き、トナーが現像スリーブ側に
偏り、Ｖ_contがＶ_cont＞０の場合においては、ＤＣ成分
が潜像電位に応じてドラム側にトナーを引き付けるよう
に働き、潜像電位に見合った量のトナーが感光体ドラム
側に偏る。この傾向は、交番電圧を断続的に印加するこ
とにより更に顕著になる。

【００１８】又、このような条件下で現像すると、感光
体ドラムに到着したトナーは感光体ドラム上で振動を繰
り返し、潜像部へと集中してくる。このためドット形状
が均一化されてムラのない良好な画像を得ることが可能
である。

【００１９】しかしながら、このような画像形成方法
で、現像スリーブの回転方向を感光体ドラムの回転方向
と逆にし、現像スリーブが感光体ドラムと対向する部分
で現像スリーブ上の現像剤の搬送方向が感光体ドラムと
同一になる現像方法を用いた場合であって、高濃度を形
成する潜像がドラム上にある場合には、潜像が感光体ド
ラムと対向する位置に達する前に、現像に供給されるト
ナーが感光体ドラム上に飛翔してしまう。

【００２０】また、通常画像濃度を低濃度から高濃度ま
で安定して得るために、現像スリーブの周速は、感光体
ドラムの周速の１．５倍以上にする必要がある。この場
合に中間調の画像の後端に高濃度の画像が来た場合に現
像スリーブ上のトナーが現像部に達する前に、高濃度部
に飛翔してしまい、中間調画像の後端が薄くなったり、
白く抜けたりする問題があった。このような現象は前述
した６ｋＨｚ以上の高周波を用いた場合に特に顕著にな
った。このため、ハイライト部は滑らかなになるが、中
間調中に濃い文字があったり、中間調の後端に高濃度画
像がある場合に、境界部分が白く抜けてしまった。

【００２１】これに対する対策として、現像スリーブの
回転方向を感光体ドラムと同一にし、現像スリーブが感
光体ドラムと対向する部分で現像スリーブ上の現像剤の
搬送方向が感光体ドラムとカウンターになる現像方法を
用いることにより、感光体ドラムと対向位置に現像剤が
搬送される直前まで、トナーが飛翔せず境界部分でも白
く画像が抜けることなく、また、ハイライト部はなめら
かな画像が得られる。しかしながら、この現像方法で諧
調画像は均一で滑らかになるが、文字画像の背景部のト
ナーが完全に除去できず、いわゆるカブリが発生してし
まい、トータルで見れば十分に満足のいく画像は得られ
なかった。

【００２２】従って、本発明の目的は、どのような画像
においても、トナーカブリがなく、均一な画質の画像を
得ることのできる画像形成装置を提供することである。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
像担持体と、前記像担持体上に形成された静電潜像を現
像するために、現像剤を担持し搬送する現像剤担持体を
備えた現像手段とを有する画像形成装置において、現像
部において現像剤に交番電界を印加すると共に、前記現
像剤担持体の移動方向を画像信号に応じて変更すること
を特徴とする画像形成装置である。

【００２４】前記現像剤担持体の上方及び下方に配設さ
れた現像剤層厚規制部材は、前記画像信号に応じて前記
現像剤担持体との間隔がそれぞれ変更されることが好ま
しい。前記画像信号は文字画像信号又は階調画像信号で
あることが好ましい。前記現像剤担持体の内部には磁石
が固定されていることが好ましい。

【００２５】また、別の態様によれば、前記現像剤担持
体の上方及び下方に配設された現像剤層厚規制部材は固
定されており、前記現像剤担持体の内部に配置された磁
石が前記画像信号に応じて移動することが好ましい。

【００２６】

【実施例】以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則
して更に詳しく説明する。

【００２７】図１及び図２に、本発明の画像形成装置の
一実施例である電子写真複写装置を概略図示する。本実
施例にて、像担持体としての矢印方向に回転自在に担持
された感光体ドラム１の周囲には、従来と同様に、潜像
形成手段Ａ、現像装置Ｂ、転写手段Ｃ、クリーニング手
段Ｄ、定着手段Ｅなどが配置される。

【００２８】潜像形成手段Ａにより感光体ドラム１の表
面に形成された潜像は、現像装置Ｂにより現像され、可
視像化される。この可視像は図に示さない給紙装置より
給紙された転写材に転写部において転写手段Ｃにより転
写され、定着手段Ｅにおいて転写された可視像が転写材
に定着されて、機外に排紙される。転写終了後の感光体
ドラム１上の残トナーはクリーニング手段Ｄにより除去
される。

【００２９】これらの構成及び作用は、当業者には周知
の手段であるので、詳しい説明は省略し、ここでは、本
発明の特徴をなす現像装置Ｂについて説明する。

【００３０】本実施例にて、感光体ドラム１は、外径寸
法が８０ｍｍとされ、潜像形成手段Ａにてこの感光体ド
ラム１に形成された静電潜像を顕像化するために、この
感光体ドラム１に対面して現像装置Ｂが配置される。

【００３１】現像装置Ｂは、図１に示すように現像剤容
器１６を備え、この現像剤容器１６の内部は隔壁１７に
よって現像室Ｒ１と攪拌室Ｒ２とに区画され、又、現像
剤容器１６内の撹拌室Ｒ２上方には補給用トナー（非磁
性トナー）１８を収容するトナー貯蔵室Ｒ３が設けられ
ている。なお、トナー貯蔵室Ｒ３の底部には補給口２０
が設けられ、該補給口２０を経て、消費されたトナーに
見合った量の補給用トナー１８が攪拌室Ｒ２内に落下補
給される。

【００３２】これに対し、現像室Ｒ１及び攪拌室Ｒ２内
には現像剤１９が収容されている。現像剤１９は、非磁
性トナーと磁性粒子（キャリア）とからなる２成分現像
剤である。混合比は、重量比で非磁性トナーが約５％に
なるようにした。

【００３３】本実施例にて、非磁性トナーは約８μｍの
体積平均粒径を有しており、又、磁性粒子は、樹脂コー
ティングされたフェライト粒子（最大磁化６０ｅｍｕ／
ｇ）からなり、その重量平均粒径は５０μｍであり、そ
の抵抗値は、１０⁸ Ωｃｍ以上の値を示すものであっ
た。又、磁性粒子の透磁率は約５．０であった。

【００３４】現像剤容器１６の感光体ドラム１に近接す
る部位には開口部が設けられ、該開口部から、現像剤担
持体としての現像スリーブ１１が半ば外部に突出してい
る。現像スリーブ１１は現像剤容器１６内に両方向に回
転可能に組み込まれている。本実施例にて、現像スリー
ブ１１の外径寸法は３２ｍｍであり、その周速は２８０
ｍｍ／ｓｅｃとした。現像スリーブ１１はそれと感光体
ドラム１との間隔が５００μｍになるように配置されて
いる。現像スリーブ１１は非磁性材からなり、その内部
には磁界発生手段である磁石１２が固定されている。

【００３５】磁石１２は、現像磁極Ｓ１と、現像剤１９
を搬送するための磁極Ｎ３、Ｎ２、Ｓ２、Ｎ１とを有す
る。磁石１２は、現像磁極Ｓ１が感光体ドラム１に対向
するように現像スリーブ１１内に配置されている。現像
磁極Ｓ１は、現像スリーブ１１と感光体ドラム１との間
の現像部の近傍に磁界を形成し、該磁界によって磁気ブ
ラシが形成される。

【００３６】現像スリーブ１１の上下には、上部現像ブ
レード３１、及び下部現像ブレード３２が配置されてお
り、不図示の手段により、各々の現像ブレードが所定の
タイミングで現像スリーブ１１との距離が可変に構成さ
れている。各々、最近接での間隔は８００μｍで、最離
隔の間隔は２ｍｍになるように設定されている。

【００３７】上部及び下部現像ブレード３１、３２はア
ルミニウム、ＳＵＳ３１６などの非磁性材からなり、現
像スリーブ１１上の現像剤１９の層厚を規制する。

【００３８】ここで文字画像を現像する場合の現像装置
の動作について図１を用いて説明する。この場合現像ス
リーブ１１は矢印ａ方向に回転する。上部現像ブレード
３１は不図示の手段により最近接位置に設置され、現像
スリーブ１１との間隔が８００μｍとなっている。また
下部現像ブレード３２は不図示の手段により現像スリー
ブとの間隔が２ｍｍとなっている。

【００３９】現像スリーブ１１が感光体ドラム１の回転
と逆方向のａ方向に移動することにより現像ブレード３
１により所定の量（約５０ｍｇ／ｃｍ² ）の現像剤が現
像部に供給される。この場合、画像は文字画像中心であ
り、中間調部とベタ部の境界は画像中にほとんど存在し
ないので、前述したような白抜けは全く発生しなかっ
た。又、文字画像かどうかの判断は、画像形成前にマニ
ュアルで設定してもよいし、画像データ中の白字部の比
率が所定の値以上であれば文字画像であると自動的に認
識する手段を用いてもよい。

【００４０】現像部での現像剤の搬送方向は感光体ドラ
ムと同一方向であるので、カブリは発生せず、良好な文
字画像が得られた。

【００４１】現像終了後に現像スリーブ１１上の現像剤
は、下部現像ブレード３２部を通過し現像室Ｒ１に取り
込まれるが、下部現像ブレード３２及び現像スリーブ１
１間が２ｍｍ離れており、スムーズに現像室Ｒ１に取り
込まれる。

【００４２】現像室Ｒ１内には、搬送スクリュー１３が
収容されている。搬送スクリュー１３のｃ方向への回転
駆動によって現像室Ｒ１内の現像剤は現像スリーブ１１
の長手方向に向けて搬送される。搬送スクリュー１３を
ｃ方向に回転させることにより、反発極であるＮ２、Ｎ
３の間で落下した現像剤を、搬送されている現像剤と攪
拌後、Ｎ３極へ円滑に供給できる。

【００４３】攪拌室Ｒ２内には、搬送スクリュー１４が
収容されている。搬送スクリュー１４はそのｄ方向の回
転によって現像剤を現像スリーブ１１の長手方向に沿っ
て搬送し、また補給口２０から攪拌室Ｒ２内に自由落下
した補充用トナー１８は現像剤と共に撹拌される。

【００４４】次に諧調画像を出力する場合について図２
を用いて説明する。この場合現像スリーブ１１は（ｂ）
方向に回転する。上部現像ブレード３１は不図示の手段
により現像スリーブ１１から遠ざかり、２ｍｍの間隔に
設定されている。また下部現像ブレード３２は不図示の
手段により現像スリーブ１１との間隔が８００μｍとな
っている。

【００４５】ここで現像スリーブ１１が感光体ドラム１
の回転と同方向の（ｂ）方向に移動することにより所定
の量（約５０ｍｇ／ｃｍ² ）の現像剤が現像部に供給さ
れる。また現像部での現像剤の搬送方向は感光体ドラム
１と逆方向なので、前述したように特に均一な中間調画
像が安定して得られた。また文字画像と異なり、カブリ
もまったく問題にならなかった。

【００４６】現像終了後現像スリーブ１１上の現像剤１
９は、上部現像ブレード３１部を通過し、現像室Ｒ１に
取り込まれるが上部現像ブレード３１は現像スリーブ１
１から２ｍｍ離れており、現像室Ｒ１に現像剤が取り込
まれる。現像室Ｒ１内のスクリュー１３は、ｅ方向に回
転することにより現像スリーブ１１回りの円滑な現像剤
の流れが形成される。搬送スクリュー１３の回転方向は
前述した文字形成時と逆であり、現像剤の搬送方向も逆
になるが現像器の構成により安定した循環が得られるよ
うになっている。尚、撹拌室Ｒ２内の搬送スクリュー１
４は現像室Ｒ１内の搬送スクリュー１３と同一方向に回
転し、現像剤を撹拌搬送する。

【００４７】以上説明したように画像に応じて現像スリ
ーブの回転方向を変化させることにより、常に安定して
高画質の画像を得られるようになった。

【００４８】実施例２次に本発明に係る画像形成装置の実施例２について、図
３により説明する。実施例１と異なるのは上部及び下部
現像ブレード３１、３２が各々現像スリーブ１１との距
離が８０μｍの位置に固定されており、磁石１２が回転
可能なことである。

【００４９】文字画像形成時には、磁極Ｓ２が上部現像
ブレード３１の直下に来るようにし、下部現像ブレード
３２が、磁極Ｓ１、Ｎ２間にくるように磁石１２を回転
することにより、現像スリーブ１１がａ方向に回転時に
現像剤が安定して搬送される。

【００５０】また、階調画像形成時には磁極Ｎ２が下部
現像ブレード３２に対向するようにし、上部現像ブレー
ド３１はＮ１、Ｓ２の磁極間にくるように磁石１２を回
転することにより、現像スリーブ１１がｂ方向に回転時
に現像剤が安定して搬送される。

【００５１】以上の点以外は実施例１と同様の工程を行
うことにより安定した画像が得られた。

【００５２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、現像部
において現像剤に交番電界を印加すると共に、前記現像
剤担持体の移動方向を画像信号に応じて変更することに
より、どのような画像でもかぶりがなく均一な画質を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる画像形成装置の実施例１におけ
る文字画像出力時を示す説明図である。

【図２】図１の画像形成装置において階調画像出力時を
示す説明図である。

【図３】本発明に関わる画像形成装置の実施例２を示す
説明図である。

【図４】感光体の表面電位を説明するためのグラフであ
る。

【符号の説明】

１像担持体（感光体ドラム）１１現像剤担持体（現像スリーブ）１２磁石１９現像剤３１、３２現像剤層厚規制部材（現像ブレー
ド）Ｂ現像装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体と、前記像担持体上に形成され
た静電潜像を現像するために、現像剤を担持し搬送する
現像剤担持体を備えた現像手段とを有する画像形成装置
において、現像部において現像剤に交番電界を印加すると共に、前
記現像剤担持体の移動方向を画像信号に応じて変更する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記現像剤担持体の上方及び下方に配設
された現像剤層厚規制部材が、前記画像信号に応じて前
記現像剤担持体との間隔がそれぞれ変更されることを特
徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項３】前記画像信号は文字画像信号又は階調画
像信号であることを特徴とする請求項１又は２の画像形
成装置。
【請求項４】前記現像剤担持体の内部には磁石が固定
されていることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれ
かひとつの画像形成装置。
【請求項５】前記現像剤担持体の上方及び下方に配設
された現像剤層厚規制部材は固定されており、前記現像
剤担持体の内部に配置された磁石が前記画像信号に応じ
て移動することを特徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項６】前記画像信号は文字画像信号又は階調画
像信号であることを特徴とする請求項５の画像形成装
置。