JPH09311550A - キャリア回収装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】正規、反転現像を組み合わせて２色印刷を行な
う装置において、第２の現像で付着したキャリアを印刷
品質を低下させること無く回収できるキャリア回収装置
を提供する。 【解決手段】第２の現像が終了した後に感光体が通過す
る位置に感光体と対向して設けられた少なくとも磁石を
具備したキャリア回収装置において、正規現像、反転現
像の順番で現像が行われた場合は｜Ｖ０｜≧｜Ｖｃ｜≧
｜ＶＬ｜、反転現像、正規現像の順番で現像が行われた
場合には｜ＶＨ｜≧｜Ｖｃ｜≧｜Ｖｒ｜となるような電
圧Ｖｃを印加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】プリンタ、複写機等の電子写
真装置に関するものであり、特にトナーと磁性キャリア
を用いた二成分磁性現像剤を用いる装置のキャリア回収
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真の一方式として１サイクルで２
色以上の印刷を行う１パスカラー印刷方式がある。

【０００３】図４はこの１パスカラー印刷方式の１方式
として、特開昭４８−３７１４８に記載されているいわ
ゆる３値露光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５は３値露光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。

【０００４】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を
行う。黒画像部は感光体電位が最小となるように強い露
光を行って電位Ｖｒとし、赤色で印刷する領域へは露光
を行わず電位Ｖ０のままとし、背景部つまり白紙部へは
弱い露光を行ってＶ０の約半分の電位Ｖｗ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
れた磁石３２ａの外周に回転可能な現像スリーブローラ
３１ａを有する磁石ローラ３０ａがあり、現像スリーブ
ローラ３１ａは電源と電気的に接続されており、バイア
ス電圧ＶＨがＶ０＞ＶＨ≧Ｖｗ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の磁性キャリア２５ａを
適切な比率で混合した２成分現像剤２０ａを、現像スリ
ーブローラ３１ａ表面に磁気的に吸着し現像スリーブロ
ーラ３１ａの回転により現像領域４０ａに搬送し感光体
１表面を摺擦する。感光体１に形成された静電潜像とス
リーブローラ３１ａに印加されたバイアス電圧ＶＨ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。

【０００５】現像装置４ａ内には、固定された磁石５２
ａとスリーブローラ５１ａとスクレーパ５３ａを具備し
たキャリア回収装置５０ａがあり、上記現像時に感光体
に付着したキャリア２５ａは、磁気的にスリーブローラ
５１ａ表面に吸着してスリーブローラ５１ａの回転によ
り搬送されスクレーパ５３ａにより掻き取られ、現像装
置４ａ内に回収される。

【０００６】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の磁性キャリア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３１ｂに印加されるバイ
アス電圧ＶＬはＶｗ≧ＶＬ＞Ｖｒとなるように設定さ
れ、黒画像部を現像する。 現像装置４ｂ内には、固定
された磁石５２ｂとスリーブローラ５１ｂとスクレーパ
５３ｂを具備したキャリア回収装置５０ｂがあり、上記
現像時に感光体に付着したキャリア２５ｂは、磁気的に
スリーブローラ５１ｂ表面に吸着してスリーブローラ５
１ｂの回転により搬送されスクレーパ５３ｂにより掻き
取られ、現像装置４ｂ内に回収される。

【０００７】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、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る。そのため、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２１
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２
１はシート部材８に定着される。

【０００８】転写部通過後の感光体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１
１により感光体１から分離除去され回収される。

【０００９】以上のようなプロセスにより２色印刷を行
う３値露光方式は、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５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Ｖ０−ＶＨ、黒の場合ＶＬ−Ｖｒ）が半減してしまう
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。

【００１０】印刷濃度を向上させる手段としては、感光
体帯電電位を高くしてコントラスト電位を大きくとった
り、抵抗の低い現像剤を用いたりする方法が考えられる
が、感光体帯電電位を高くする方法は感光体の寿命の点
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ＶＨ−Ｖｒ、黒の場合Ｖ０−ＶＬ）も必
然的に大きくなるため、２成分現像剤を用いた場合に
は、感光体へのキャリア付着量が通常の単色印刷方式と
は比較にならないほど増加してしまう。また、現像剤抵
抗を下げる方法も、電荷注入によってキャリア付着が増
加してしまうという問題がある。感光体へキャリアが付
着すると、転写の際に用紙が感光体へ密着できなくな
り、付着したキャリア周辺のトナー画像が用紙に転写さ
れず印刷に欠陥が生じてしまう事になる。

【００１１】このように、３値露光方式を用いる印刷装
置では、通常の単色印刷方式に比べ、より強力なキャリ
ア回収方式が必要とされている。

【００１２】このようなものとしては、スリーブローラ
５２に電圧を印加する方法が知られている。図６は、負
帯電感光体を反転現像し正極性に帯電したキャリアが感
光体の電位Ｖ０の領域に付着した場合の例であるが、こ
の場合、スリーブローラ５１の電位Ｖｃが電位Ｖ０より
正極性側にあると、負に帯電した感光体との電位差によ
って正電荷が感光体方向に移動する向きの電界が作用し
正電荷を持ったキャリアは、より強く感光体に付着する
ため、回収が困難になる。ここで、スリーブローラ５１
にキャリアを回収する方向の電界が働くように感光体の
キャリア付着領域の電位Ｖ０より負極性側になる電圧Ｖ
ｃを印加すると、キャリアの回収を容易に行うことがで
きる。このように、キャリア回収装置に電圧を印加する
方式は非常に優れた方式であるが、３値露光方式のよう
に正規現像と反転現像を組み合わせた現像方式で用いる
場合には大きな問題がある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】図７は、負帯電感光体
を用い最初に正規現像、次に反転現像を行った場合の電
位の関係を模式的に示したものであり、図７（ａ）は最
初の正規現像が終了した時点、図７（ｂ）は次の反転現
像が終了した時点を示す。図７（ａ）に示すように、最
初の正規現像では感光体の電位Ｖ０の領域を現像機にバ
イアス電圧ＶＨを印加して電界により正極性のトナーを
電位Ｖ０の領域へ付着させるが、この時、最も電位の低
いＶｒ領域との電位差が非常に大きいため、負電荷が電
位Ｖｒの領域へ移動する方向の非常に強い電界が働き、
キャリアが電位Ｖｒの領域へ付着することになる。この
場合は、先に説明した場合と同様にキャリア回収ローラ
に、キャリアを回収する方向の電界が働くような電圧、
つまりＶｒより正極性側となるような電圧Ｖｃを印加し
てやれば容易にキャリアは回収できる。

【００１４】しかし、続いて行われる第２の現像の場
合、（ｂ）に示すように、すでにトナーが付着した電位
Ｖ０の高い領域にキャリアが付着することになり、この
キャリアを回収しやすくするため、Ｖ０より負極性側に
大きい電圧Ｖｃをキャリア回収装置に印加すると、この
領域に付着しているトナーへもキャリア同様にキャリア
回収装置へ移動する方向の力が作用するために、トナー
までキャリア回収装置へ付着してしまい印刷濃度が低下
するという問題が発生する。これは、反転現像、正規現
像の順番で現像を行った場合にも同様で、やはり、後に
行われた現像で付着したキャリアの回収を容易にするた
め、Ｖｒより正極性側となるような電圧をキャリア回収
装置に印加するとトナーまで回収してしまう事になる。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この課題は、第２の現像
が終了した後に感光体が通過する位置に感光体と対向し
て設けられた磁石を有するキャリア回収装置において、
正規現像、反転現像の順番で現像が行われた場合は｜Ｖ
０｜≧｜Ｖｃ｜≧｜ＶＬ｜、反転現像、正規現像の順番
で現像が行われた場合には｜ＶＨ｜≧｜Ｖｃ｜≧｜Ｖｒ
｜となるような電圧Ｖｃを印加することにより解決され
る。

【００１６】図８は本方式の原理を説明する図であり、
（ａ）は第２の現像が反転現像の場合、（ｂ）は正規現
像の場合である。まず（ａ）の反転現像の場合である
が、この場合、第１の現像でトナーが付着した電位Ｖ０
の領域にキャリアが付着している。上述したようにキャ
リア回収ローラにＶ０より大きい電圧を印加するとトナ
ーまで回収してしまうことになる。しかし発明者らが種
々の実験を行なった結果、磁石を有するしたキャリア回
収ローラの場合、磁気的な吸引力が強く働くため、バイ
アス電圧印加による静電気的な吸着力を、キャリアを回
収ローラに吸着させるほど大きく働かせなくてもキャリ
ア回収の能力が高いことがわかった。よって、キャリア
回収ローラへの印加電圧は、キャリア付着部とキャリア
回収ローラの電位差を低減させて、キャリアに働く感光
体方向への押しつけ力を低減させる程度でも十分効果が
ある。

【００１７】具体的には直流電圧を印加した場合、印加
電圧Ｖｃが現像バイアスＶＬより負極性側に大きくなる
に連れ電圧印加の効果が現れ、第１の現像バイアスＶＨ
より大きくなると顕著な効果が見られるが、Ｖ０より負
極性側になるとトナーの回収が無視できない程度になる
ことがわかった。したがって、第２の現像後に設けられ
るキャリア回収ローラの印加電圧ＶｃはＶＬからＶ０の
範囲が好ましく、更に好ましい範囲としては、ＶＨから
Ｖ０の範囲であることがわかった。

【００１８】第２の現像が正規現像の場合は（ｂ）に示
すように、キャリア回収ローラに印加する電圧ＶｃがＶ
Ｈ以下になると効果が現れ第１の現像バイアスＶＬ以下
になると効果が顕著になり、Ｖｒを越えるとトナー回収
が問題となった。したがって、Ｖｃとしては、ＶＨから
Ｖｒの範囲が好ましく、ＶＬからＶｒの範囲が更に好ま
しい事がわかった。

【００１９】これは、交流、あるいは直流に交流を重畳
させた電圧を印加した場合も同様であり、電圧のピーク
値が上記範囲にある場合が好ましいことがわかった。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、実施例を用いて本発明を説
明する。

【００２１】

【実施例１】本実施例は、キャリア回収装置を第２現像
機内部に配置した例である。

【００２２】図１において、キャリア回収装置５０は、
第２の現像機の磁石ローラ３０ｂによる現像が終了した
感光体１が通過する位置に配置され、アルミ、ステンレ
ス等の非磁性材料を用いたスリーブローラ５１と、磁石
５２とスクレーパ５３と電源５４を具備し、磁石５２は
少なくとも感光体１と対向する位置に磁極が配置される
ように固定され、スリーブローラ５１は磁石５２の外周
に回転可能な構成として配置され電源５４と電気的に接
続されている。第２の現像が反転現像の場合、感光体１
の電位Ｖ０の領域に付着したキャリア２５ｂは、感光体
１がキャリア回収装置５０を通過する際にスリーブロー
ラ５１へ｜Ｖ０｜≧｜Ｖｃ｜≧｜ＶＨ｜となるように印
加された電圧Ｖｃにより感光体への付着力が弱められ、
感光体１と対向して磁極を配置した磁石５２による磁気
的吸引力によりスリーブローラへ付着し、スリーブロー
ラ５１の回転により搬送されスクレーパ５３により掻き
取られ現像機内へ回収される。

【００２３】

【実施例２】図２において、キャリア回収装置５０は第
２現像機４ｂの下流に配置されている。磁石５２はＮ
極、Ｓ極が交互になるように着磁されており、回転可能
な構成となっており、感光体周速度よりも早い周速度で
図の矢印方向に回転する。磁石５２の周囲には、スリ−
ブロ−ラ５１が設けられ、スリ−ブロ−ラ５１は、電源
５４と電気的に接続されており、第２現像が反転現像の
場合、｜Ｖ０｜≧｜Ｖｃ｜≧｜ＶＨ｜である電圧Ｖｃが
印加されている。

【００２４】第２現像で電位Ｖ０の領域に付着したキャ
リア２５ｂは、電圧Ｖｃにより感光体１への付着力が弱
められ、さらに、Ｎ極、Ｓ極が交互に、感光体と対向す
る位置を高速で通過することにより形成される交番磁界
により振動させられ感光体１から回収される。スリ−ブ
ロ−ラ５１は、固定していても、回転可能でも、どちら
でもよい。

【００２５】また、スリ−ブロ−ラ５１を外し、磁石５
２の表面に導電性層を有し、導電性層を電源５４と電気
的に接続して、上記電圧を印加しても同様の結果が得ら
れる。さらに、第２現像機４ｂとキャリア回収装置５０
の間にＬＥＤ等の照明装置１３を設置し光照射を行なう
とキャリア回収が更に容易になる。

【００２６】

【実施例３】実施例３は別の実施例であるキャリア回収
装置を用いた２色印刷装置を示す。

【００２７】図３において、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を使用
し赤現像剤を用いた正規現像、黒現像剤を用いた反転現
像の順で現像を行なう場合について説明する。感光体１
は、帯電装置２により電位Ｖ０に帯電される。電位Ｖ０
の値としては、−５００Ｖから−１０００Ｖの適当な値
が用いられるが、−８００Ｖから−９００Ｖの範囲内で
あり、帯電むらが５０Ｖ以内であることが望ましい。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
電位Ｖｒが−１５０Ｖ以上好ましくは−５０Ｖ以上とな
るように強い露光が行われ、背景部つまり白紙部分へは
電位Ｖｗが−３５０Ｖから−５５０Ｖの範囲の値が用い
られるが、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２０ａ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３１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
フェライト粉末、マグネタイト粉末等にシリコン系、ア
クリル系、あるいはフッ素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、ポリエステル
系樹脂等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
るように混合したものであり、帯電量としては５〜２５
μＣ／ｇのものを使用することが出来る。黒現像剤２ｂ
は、体積平均粒径８０〜１２０ミクロンのフェライト粉
末、マグネタイト粉末等にアクリル系、シリコン系等の
樹脂をコートをしたキャリア２５ｂと、スチレンアクリ
ル系、ポリエステル系等の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
たものであり、帯電量は−５〜−２５μＣ／ｇであるも
のを使用することが出来る。

【００２８】このような構成で、まず第１の現像装置４
ａで電位の高い領域を正規現像し、この時付着したキャ
リア２５ａは、第１のキャリア回収装置５０ａにより回
収されるが、このキャリア回収装置に印加される電圧
は、本発明によらずＶ０より低い値であってもかまわな
い。次に第２の現像装置４ｂにより電位Ｖｒの領域の現
像が行なわれ、この現像で感光体に付着したキャリア２
５ｂはまず現像装置内に取り付けられた｜Ｖ０｜≧｜Ｖ
ｃ｜≧｜ＶＨ｜である電圧Ｖｃが印加された本発明のキ
ャリア回収装置５０ｂによりキャリアが回収さる。この
時点で回収されなかったキャリアは、さらに光照射、転
写前帯電を通過させることにより感光体への付着力を低
下させた後、本発明によるキャリア回収装置５０ｃによ
り回収される構成となっている。以上述べたように、正
規現像、反転現像を組み合わせて２色印刷を行なう装置
に本発明のキャリア回収装置を用いることにより印刷品
質を低下させること無く、キャリアを容易に回収する事
が可能となる。

【００２９】以上、３値露光方式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
黒現像剤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。

【００３０】

【発明の効果】本発明を用いれば、印刷品質を低下させ
ること無く、キャリアを容易に回収する事が可能な小型
で低コストなキャリア回収装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例であるキャリア回収装置の
概略図

【図２】 本発明の別の実施例であるキャリア回収装置
の概略図

【図３】 本発明の別の実施例であるキャリア回収装置
を用いた３値露光方式印刷装置の概略構成図

【図４】 ３値露光方式を用いた印刷装置の概略構成図

【図５】 ３値露光方式の電位モデル図

【図６】 電圧印加時の電位モデル図

【図７】 ３値露光方式における課題の説明図

【図８】 本発明における電位モデル図

【符号の説明】

１は感光体、４は現像装置、５０はキャリア回収装置、
５１はスリーブロー、５２は磁石、５３はスクレーパ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感光体を帯電手段により電位Ｖ０に帯電
   した後、露光手段により電位Ｖｒの領域と、Ｖ０とＶｒ
   の中間の電位Ｖｗの領域とを形成し、電位Ｖ０の領域を
   現像バイアス電圧ＶＨの印加された現像装置により２成
   分磁性現像剤を用いて正規現像し、電位Ｖｒの領域を現
   像バイアス電圧ＶＬの印加された現像装置により２成分
   磁性現像剤を用いて反転現像する２色印刷電子写真装置
   において、電位Ｖ０の領域の現像と電位Ｖｒの領域の現
   像が終了した後に、感光体が通過する位置に感光体と対
   向して設けられた磁石を有するキャリア回収装置に、正
   規現像、反転現像の順番で現像が行われた場合は｜Ｖ０
   ｜≧｜Ｖｃ｜≧｜ＶＬ｜、反転現像、正規現像の順番で
   現像が行われた場合には｜ＶＨ｜≧｜Ｖｃ｜≧｜Ｖｒ｜
   となるような電圧Ｖｃを印加することを特徴とするキャ
   リア回収装置。
2. 【請求項２】 上記磁石の少なくとも１つの磁極が感光
   体と対向する位置に固定配置された事を特徴とする請求
   項１記載のキャリア回収装置
3. 【請求項３】 上記磁石が回転自在に支持され、感光体
   表面速度よりも速い表面速度で、感光体と逆方向に回転
   することを特徴とする請求項１記載のキャリア回収装置