JPH07219319A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 静電潜像保持体とトナー担持体との間、およ
び静電潜像保持体と制御部材との間に強い交番電界を発
生させることなく現像領域で良好なトナークラウドを形
成し、十分な現像濃度が得られる画像形成装置を提供す
る。 【構成】 現像領域に複数のワイヤーを張架してなる制
御電極４を配設し、トナー担持体１に直流電源１２及び
交流電源１４からバイアス電圧を印加するとともに、制
御電極４には直流電源１２及び交流電源１３から、前記
トナー担持体１に印加する電圧の交流成分と同周期で逆
位相の交流成分を含むバイアス電圧を印加する。これに
より、制御電極４に印加される電圧の交流成分のピーク
間電圧を小さく抑えつつ制御電極４とトナー担持体１と
の間には大きな電位差を発生させることができ、ここで
形成される交番電圧を強くできる。従って、静電潜像保
持体５上のトナー像を乱すことなく十分なトナークラウ
ドが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機、プリンタ等電
子写真式の画像形成装置において用いられ、帯電電位の
差による静電潜像をトナーの付着により可視化する現像
装置に係り、特に現像領域において非磁性トナーのクラ
ウドを発生させて現像を行う現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、帯電電位の差による静電潜像
を現像して可視像を形成する現像装置は、使用する現像
剤の種類に応じて各種タイプが提案されている。このう
ち、非磁性トナーと磁性キャリアとを混合した二成分現
像剤を用い、現像領域でトナークラウドを発生させて現
像を行う現像装置として、特開平１−３０４４７７号公
報、特開平３−１１３４７４号公報に開示されるものが
ある。

【０００３】図７は特開平３−１１３４７４号公報に記
載の現像装置を示す概略構成図である。この現像装置１
２０は、二成分現像剤を収容するハウジング１１５内
に、静電潜像保持体１０５と対向し表面に非磁性トナー
を付着して搬送するトナー担持体（現像ロール）１０１
と、このトナー担持体１０１と近接して配置され、表面
に二成分現像剤を吸着しながら搬送する現像剤担持体１
０２と、この現像剤担持体１０２とほぼ平行に配置さ
れ、二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
保持体１０５とトナー担持体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がトナー担持
体１０１の近傍に離れて配置されている。

【０００４】上記静電潜像保持体１０５は、一様帯電
後、像光の照射により表面に帯電電位の差による静電潜
像を形成することができる感光体である。上記現像剤担
持体１０２は回転駆動される円筒状のスリーブとその内
部に位置を固定して配置された複数の磁極とを有してお
り、非磁性トナーをともなう磁性キャリアが穂状に連な
った磁気ブラシをスリーブ表面に形成することができる
ものである。この現像剤担持体１０２には、直流電源１
１１から例えば−３００Ｖの直流電圧が印加されてい
る。上記現像剤攪拌部材１０６および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二つの現像剤収容室１０９、１
１０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。上記制御電極１０４は、静電
潜像保持体１０５に対向する部分に支持され、トナー担
持体の軸線とほぼ平行となるように張架された複数の細
いワイヤーからなるものである。このワイヤーには、直
流電源１１２及び交流電源１１３から、例えば図８に示
されるバイアス電圧（交流成分のピーク間電圧は８００
Ｖ、周波数は５ｋＨｚ、直流成分の電圧は−２００Ｖ）
が印加されている。また、トナー担持体１０１には上記
直流電源１１２から直流電圧（−２００Ｖ）が印加され
ている。

【０００５】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により非磁性トナーに電荷
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
像剤担持体表面の回転により搬送されて、トナー担持体
１０１の表面に摺擦される。現像剤担持体１０２とトナ
ー担持体１０１との間には直流電源１１１、１１２によ
りバイアス電界が形成されており、磁性キャリアに付着
しているトナーはトナー担持体１０１の表面に転移し、
トナーの薄層を形成する。一方、磁性キャリアは現像剤
担持体１０２に磁気的に吸着されたまま残る。

【０００６】トナー担持体１０１上に形成されたトナー
の薄層はトナー担持体１０１の回転により、静電潜像保
持体１０５と近接して対向する現像領域に搬送される。
トナー担持体１０１に近接して設けられた制御電極１０
４には直流電源１１２及び交流電源１１３からバイアス
電圧が印加され、またトナー担持体１０１には直流電源
１１２から直流電圧が印加されており、現像領域に生じ
る振動電界によりトナーはクラウド化し、静電潜像に付
着して現像が行なわれる。

【０００７】このような現像装置は、帯電・露光・現像
の各工程を複数回繰り返して静電潜像保持体上に複数色
のトナー像を重ねて形成する方式の画像形成装置におい
て、前工程で形成されたトナー像を乱すことなく現像で
きるという利点がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような現像装置では、以下に示す問題点がある。上記現
像装置を、静電潜像保持体１０５上に複数色のトナー像
を重ね合わせてカラー画像を得るプロセスに適用した場
合、制御電極１０４に印加する交流成分を含んだバイア
ス電圧によって、静電潜像保持体１０５上に既に形成さ
れたトナー像を乱すことがないようにする必要がある。
そのため、高い濃度のトナー像を得ようとしたときに、
先に形成されたトナー像に影響を及ぼさない様にバイア
ス電圧を設定すると、十分なトナークラウドを形成する
ことができず、その結果、十分な現像濃度を得ることが
できないという問題点がある。

【０００９】つまり、現像濃度を上げるためには、制御
電極に印加するバイアス電圧の交流成分のピークツーピ
ーク値を大きくし、トナー担持体との間の交番電界を強
くして多くのトナーをクラウド化する方法が一般的かつ
確実である。しかし、このような方法では静電潜像保持
体と制御電極との間にも強い交番電界が発生し、静電潜
像保持体上に既に形成されたトナー像を乱してしまい、
画質が劣化するという問題点がある。

【００１０】本発明は、上記のような問題点に鑑みてな
されたものであり、その目的は、静電潜像保持体とトナ
ー担持体との間、および静電潜像保持体と現像領域に設
けられた電極部材との間に強い交番電界を発生させるこ
となく、現像領域で良好なトナークラウドを形成し、十
分な現像濃度が得られる画像形成装置を提供することで
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記のような問題点を解
決するために、請求項１に記載の発明は、 帯電電位の
差による潜像が形成される静電潜像保持体と対向するよ
うに配置され、表面に非磁性トナーの薄層を形成して回
転する現像ロールと、 前記静電潜像保持体と前記現像
ロールとが対向する間隙内で、前記現像ロールの周面と
接触又は近接して設けられた電極部材を有する現像装置
において、 前記現像ロールに直流と交流とを重畳し
たバイアス電圧を印加するとともに、前記電極部材に
は、前記現像ロールに印加する電圧の交流成分と同周期
で逆位相の交流成分を含む電圧を印加する電源装置を有
するものとする。

【００１２】請求項２に記載の発明は、 前記請求項１
に記載の現像装置において、 前記電極部材は、弾性的
に変形が可能なプレート状部材からなり、先端縁又は先
端付近が前記現像ロールと画像幅方向のほぼ全幅で接触
又は近接するように支持されているものとする。

【００１３】請求項３に記載の発明は、 前記請求項２
に記載の現像装置において、 前記電極部材は、前記静
電潜像保持体と対向する側に高抵抗層を有するものとす
る。

【００１４】上記発明において、現像ロールに印加され
るバイアス電圧及び電極部材に印加されるバイアス電圧
は、両者の交流成分が同周期で逆位相に設定されていれ
ば、交流成分のピーク間電圧、周波数、直流成分の電圧
等は適宜に設定することができる。このとき、電極部材
および現像ロールに印加されるバイアス電圧は、静電潜
像保持体に複数色のトナー像の重ね合わせを行う場合、
先に形成されたトナー像を乱さない様に交流成分のピー
ク間電圧を設定する。上記発明において、電極部材の形
状、構造等は適宜に設定することができるが、特に請求
項２に記載の発明の様な電極部材の構成とすることが望
ましい。請求項３に記載の発明において、上記高抵抗層
を形成する材料は絶縁材料等のなかから適宜に選定する
ことができ、また高抵抗層の厚さも、静電潜像保持体に
先に形成されたトナー像に与える影響を考慮し、適宜に
設定することができる。

【００１５】

【作用】請求項１に記載の現像装置よれば、現像ロール
に直流と交流とを重畳したバイアス電圧を印加するとと
もに、電極部材には、現像ロールに印加するバイアス電
圧の交流成分と同周期で逆位相の交流成分を含む電圧が
印加されているので、電極部材に印加される電圧の交流
成分のピーク間電圧を小さく抑えつつ、電極部材と現像
ロールとの間には大きな電位差を発生させ、形成される
交番電界を強いものとすることができる。このため、静
電潜像保持体上に既に形成されたトナー像は乱されるこ
となく、電極部材と現像ロールとの間の強い交番電界で
充分なトナークラウドが発生し、十分な現像濃度が確保
される。

【００１６】請求項２に記載の現像装置では、電極部材
が弾性変形可能なプレート状部材からなり、先端付近が
現像ロールと接触又は近接するように支持されているの
で、表面にトナー層が形成された現像ロールの回転によ
り、制御電極の先端付近がトナー層の上に持ち上げられ
る。このため、異物が現像領域に侵入した場合にも電極
部材の下を容易に通り抜けることができ、電極部材の先
端付近に異物が堆積するのが防止される。従って、現像
領域に均一かつ良好なトナークラウドを形成することが
でき、異物による画質欠陥のない高品位な画像が得られ
る。

【００１７】請求項３に記載の現像装置では、電極部材
の静電潜像保持体と対向する側に高抵抗層を有している
ので、現像領域に近接する位置で静電潜像保持体と電極
部材との間に形成される交番電界を抑えることができ
る。このため、現像領域以外で静電潜像保持体上に形成
された先のトナー像に対して影響を及ぼすことがなくな
り、複数のトナー像を重ね合わせて現像する際にも画質
劣化のない良好な画像を得ることができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図１は、請求項１に記載の発明の一実施例である現
像装置を示す概略構成図である。この現像装置は帯電電
位の差による静電潜像を保持することができる静電潜像
保持体５と対向して設けられており、非磁性トナーと磁
性キャリアとからなる二成分現像剤１６を収容するハウ
ジング１５内に、二成分現像剤を磁気的に吸着して磁気
ブラシを表面に形成する現像剤担持体２と、この現像剤
担持体２上に吸着された現像剤量を規制する現像剤規制
部材３と、前記現像剤担持体２と前記静電潜像保持体５
とにそれぞれ違った部位で近接するように配置され、非
磁性トナーを付着して回転する円筒状のトナー担持体１
（現像ロール）とを有し、前記トナー担持体１と前記静
電潜像保持体５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４が備えられている。また、ハウジ
ング１５内の前記現像剤担持体２と隣接する位置に第１
の現像剤攪拌室９が設けられ、さらにこの第１の現像剤
攪拌室と隔壁８によって仕切られた第２の現像剤攪拌室
１０が設けられている。上記第１の現像剤攪拌室９と第
２の現像剤攪拌室１０とは、現像剤担持体２の軸線方向
における両端部で連通しており、それぞれに現像剤の攪
拌と軸方向への現像剤の搬送を行なう第１のスクリュー
オーガー６と第２のスクリューオーガー７とが設けられ
ている。これら２つのスクリューオーガー６、７は互い
に逆方向に現像剤を搬送するように回転方向が設定され
ており、現像剤が第１の現像剤攪拌室９と第２の現像剤
攪拌室１０とを循環するようになっている。

【００１９】上記現像剤担持体２は、位置が不動となる
ように支持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、スリーブの表面に二成分
現像剤を磁気的に吸着して磁気ブラシを形成するととも
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２には、直流電源１１か
ら直流電圧（−３００Ｖ）を印加することができるよう
になっている。

【００２０】上記トナー担持体１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、またはアルミニウムの円筒体の表面に樹脂層
を形成したもの等が用いられ、直流電源１２及び交流電
源１４からバイアス電圧を印加することができるように
なっている。このバイアス電圧は、図２に示すように交
流成分のピーク間電圧が３００Ｖ、周波数が５ｋＨｚ、
直流成分の電圧が−２００Ｖに設定されている。

【００２１】上記トナー担持体１と上記静電潜像保持体
５とは２００〜５００μｍの間隙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１と静電潜像保持体
５との対向位置で双方の表面の移動が逆方向となるよう
に回転方向が設定されている。また、トナー担持体１と
現像剤担持体２との対向位置でも双方の対向面が逆方向
に移動するように回転方向が設定されている。なお、上
記トナー担持体１と静電潜像保持体５と、またはトナー
担持体１と現像剤担持体２との対向位置で、双方の表面
の移動が同方向となるようにそれぞれの回転方向を設定
してもよい。

【００２２】上記制御電極４は、トナー担持体１の軸方
向に直径が３０〜２００μｍのタングステンワイヤーを
４本ほぼ平行に張架したものであり、トナー担持体１の
近傍に離れて配置されている。この制御電極４には、直
流電源１２及び交流電源１３からバイアス電圧が印加さ
れ、制御電極４とトナー担持体１との間、制御電極４と
静電潜像保持体５との間およびトナー担持体１と静電潜
像保持体５との間に電界を生じ、これらの対向部分が現
像領域となっている。このバイアス電圧は、図３に示す
ように交流成分のピーク間電圧が５００Ｖ、周波数が５
ｋＨｚ、直流成分の電圧が−２００Ｖに設定されてい
る。そして、図２及び図３に示すように、トナー担持体
１に印加するバイアス電圧の交流成分と同周期で逆位相
の交流成分となるように設定されている。

【００２３】このような現像装置において非磁性トナー
と磁性キャリアとは第１の現像剤攪拌室９と第２の現像
剤攪拌室１０とにおいて搬送されるとともに均一となる
ように攪拌される。これにより現像剤１６中の非磁性ト
ナーの分布が一定に維持されるとともに非磁性トナーと
磁性キャリアとの間の摩擦帯電により非磁性トナーに一
定の電荷が付与される。攪拌された現像剤は、第１のス
クリューオーガー６によって現像剤担持体２に供給され
る。現像剤担持体２は現像剤を磁気的に吸着して現像剤
の磁気ブラシを形成し、回転によりトナー担持体１との
対向位置まで搬送する。トナー担持体１と現像剤担持体
２との間にはバイアス電界が形成されており、電荷を有
するトナーはクーロン力によってトナー担持体１へ転移
し、トナー担持体表面に一定の帯電電荷を有するトナー
の薄層が形成される。一方、磁性キャリアは現像剤担持
体２に磁気的に吸着されたまま転移せずに残る。

【００２４】トナー担持体１上に形成されたトナーの薄
層はトナー担持体１の回転とともに現像領域へ搬送さ
れ、直流電源１２及び交流電源１４からトナー担持体１
に印加され、かつ直流電源１２及び交流電源１３から制
御電極４に印加されたバイアス電圧による交番電界内で
トナークラウドを発生する。このとき、制御電極４に印
加される電圧の交流成分のピーク間電圧が５００Ｖで、
トナー担持体１に印加される電圧の交流成分のピーク間
電圧は３００Ｖであり、上記制御電極４には、トナー担
持体１に印加される電圧の交流成分と同周期で逆位相、
すなわち波形が反周期分遅れて印加されている。したが
って、制御電極４とトナー担持体１との間には電位差の
ピークツーピーク値が８００Ｖの交番電界が生じる。こ
れにより、制御電極４に印加される電圧の交流成分のピ
ーク間電圧を小さく抑えつつ、制御電極４とトナー担持
体１との間に形成される交番電界の強さは充分なトナー
クラウドを発生させるものとすることができる。そし
て、クラウド化されたトナーはこのような交番電界内で
容易に飛翔し、静電潜像保持体５上の静電潜像に付着し
て現像が行われる。

【００２５】表１及び図４は、トナー担持体１及び制御
電極４にバイアス電圧を印加する際に、従来の現像装置
の電圧印加方式と、本実施例の現像装置の電圧印加方式
とによる実際の現像トナー量を比較して示したものであ
る。 （以下余白）

【表１】

【００２６】図４において、Ｃａｓｅ１は図７及び図８
に示す従来の現像装置で制御電極に印加される電圧の交
流成分のピーク間電圧が８００Ｖのとき、Ｃａｓｅ２は
従来の現像装置で制御電極に印加される電圧の交流成分
のピーク間電圧が５００Ｖのとき、Ｃａｓｅ３は本実施
例の現像装置で制御電極に印加される電圧の交流成分の
ピーク間電圧が５００Ｖで、トナー担持体に印加される
電圧の交流成分のピーク間電圧が３００Ｖのときを示し
たものである。

【００２７】表１及び図４から確認されるように、従来
の現像装置では、印加される電圧の交流成分のピーク間
電圧を８００Ｖから５００Ｖに下げることによって、現
像トナー量は５０％以下となる。しかし、本実施例で
は、トナー担持体１にも交流電圧を印加し、制御電極４
に印加するバイアス電圧の交流成分と同周期で逆位相と
しているので、制御電極に印加するバイアス電圧のピー
ク間電圧を５００Ｖと比較的小さい値に設定しても、制
御電極４とトナー担持体１との間の電位差はＣａｓｅ１
と同じに設定することができ、Ｃａｓｅ１以上の現像ト
ナー量が得られる。Ｃａｓｅ１よりも現像トナー量が増
加するのは、トナー担持体１に交流成分のピーク間電圧
が３００Ｖの電圧を印加することによりトナー担持体１
と静電潜像保持体５との間に弱い交番電界が形成され、
現像性が向上したためと考えることができる。従って、
本実施例による現像装置では、静電潜像保持体上に複数
色のトナー像を形成してカラー画像を得る場合でも、先
のトナー像を乱すことなく良好な現像濃度を得ることが
でき、高品位な画像が得られる。

【００２８】図５は、請求項２又は請求項３に記載の発
明の一実施例である現像装置を示す概略構成図である。
この現像装置では、上記図１に示す現像装置に配設され
たワイヤーからなる制御電極４に代えて、弾性変形が可
能なプレート状部材からなり、先端付近がトナー担持体
２１と画像幅方向のほぼ全幅で接触するように支持され
る制御電極２４を有している。この制御電極２４は、図
６に示すように、直流電源３２及び交流電源３３と接続
される板状の導体部２４ａと、この導体部２４ａの静電
潜像保持体２５と対向する側に塗布された絶縁層２４ｂ
とからなるものである。なお、この制御電極２４に印加
されるバイアス電圧、及びこの現像装置の他の構成は上
記図１に示す現像装置と同じである。

【００２９】このような現像装置では、制御電極２４及
びトナー担持体２１に印加されるバイアス電圧は、上記
図１に示す現像装置を同じに設定されており、上記と同
様、先に静電潜像保持体上に形成されたトナー像を乱す
ことなく、良好な現像濃度を達成することができる。ま
た、制御電極２４が絶縁層２４ｂを有するプレート状部
材で形成されており、静電潜像保持体２５と導体部２４
ａとの間に形成されるバイアス電界を抑えることができ
る。従って、静電潜像保持体２５上に既に形成されてい
るトナー像に対する影響をなくすことができ、カラー画
像を形成する場合に、より確実に画質劣化を防止するこ
とができるという利点もある。また、現像領域に異物が
侵入しても、制御電極２４を容易に通り抜けることがで
き、異物詰まりによる画質劣化を防止することもでき
る。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明に係る現像装置によれば、電極部材に印加されるバ
イアス電圧の交流成分のピーク間電圧を小さく抑えつ
つ、電極部材とトナー担持体との間に形成される交番電
界を必要な強さに保つことができる。従って、静電潜像
保持体上に既に形成されたトナー像を乱すことなく、十
分な現像濃度を得ることができる。請求項２に記載の発
明に係る現像装置によれば、上記請求項１に記載の現像
装置と同様の効果が得られるとともに、電極部材の先端
付近に異物が滞留又は堆積するのが防止され、画質欠陥
のない良好な画像を得ることができる。請求項３に記載
の発明に係る現像装置によれば、さらに、静電潜像保持
体と電極部材との間に形成される交番電界を抑えること
ができ、静電潜像保持体上に既に形成されたトナー像を
乱すことなくより確実に画質劣化を防止でき、良好な現
像を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に記載の発明の一実施例である現像装
置を示す概略構成図である。

【図２】上記図１に示す現像装置のトナー担持体に印加
される電圧を示す図である。

【図３】上記図１に示す現像装置の制御電極に印加され
る電圧を示す図である。

【図４】上記図１に示す現像装置による現像トナー量を
従来の現像装置と比較して示す図である。

【図５】請求項２又は請求項３に記載の発明の一実施例
である現像装置を示す概略構成図である。

【図６】上記図５に示す現像装置の制御電極を示す部分
拡大図である。

【図７】従来の現像装置を示す概略構成図である。

【図８】従来の現像装置の制御電極に印加される電圧を
示す図である。

【符号の説明】 １、２１ トナー担持体 ２、２２ 現像剤担持体 ３、２３ 現像剤規制部材 ４、２４ 制御電極 ５、２５ 静電潜像保持体 ６、２６ スクリューオーガー ７、２７ スクリューオーガー ８、２８ 隔壁 ９、２９ 第１の現像剤攪拌室 １０、３０ 第２の現像剤攪拌室 １１、３１ 直流電源 １２、３２ 直流電源 １３、３３ 交流電源 １４、３４ 交流電源 １５、３５ ハウジング １６、３６ 二成分現像剤

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯電電位の差による潜像が形成される
   静電潜像保持体と対向するように配置され、表面に非磁
   性トナーの薄層を形成して回転する現像ロールと、 前記静電潜像保持体と前記現像ロールとが対向する間隙
   内で、前記現像ロールの周面と接触又は近接して設けら
   れた電極部材を有する現像装置において、 前記現像ロールに直流と交流とを重畳したバイアス電圧
   を印加するとともに、前記電極部材には、前記現像ロー
   ルに印加する電圧の交流成分と同周期で逆位相の交流成
   分を含む電圧を印加する電源装置を有することを特徴と
   する現像装置。
2. 【請求項２】 前記請求項１に記載の現像装置におい
   て、 前記電極部材は、弾性的に変形が可能なプレート状部材
   からなり、先端縁又は先端付近が前記現像ロールと画像
   幅方向のほぼ全幅で接触又は近接するように支持されて
   いることを特徴とする現像装置。
3. 【請求項３】 前記請求項２に記載の現像装置におい
   て、 前記電極部材は、前記静電潜像保持体と対向する側に高
   抵抗層を有することを特徴とする現像装置。