JPH08202144A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 現像剤に小粒径のトナーを用いた場合でも、
現像性が高く、背景部のかぶりや画像ベタ部後端での濃
度ムラが発生せず、また多色トナー像の重ね合わせ現像
時においても混色を生ぜず、高濃度で高画質の現像を行
うことのできる現像装置および画像形成装置を提供す
る。 【構成】 像担持体10と現像剤搬送体41との間隙に線状
電極43を設け、振動電界下でトナーを飛翔させて像担持
体10上の潜像を反転現像する現像装置に於いて、線状電
極43の本数は１本とし、また、線状電極43と現像剤搬送
体41の最近接距離43をＸ₁［mm］、線状電極43と像担持
体10の最近接距離をＸ₂［mm］、線状電極43の直径をｄ
［mm］、線状電極43設置位置の線状電極43を設置する前
の現像剤層の高さをｈ［mm］としたとき、Ｘ₁≦Ｘ₂ で
あり、h/2≦Ｘ₁＋ｄ であり、Ｘ₁≦ｈ であることを
満たすように線状電極43を設置している現像装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式を用いて
像担持体上の潜像を現像するための現像装置に関し、さ
らに詳しくは、像担持体と現像剤搬送体との間隙に線状
電極を設け、振動電界下でトナーを飛翔させて前記像担
持体上の潜像を反転現像する現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式を用いて像担持体上
の潜像を現像し多色の画像を形成するための画像形成装
置として、帯電、露光、現像、転写の各工程を複数回繰
り返し、転写材上で複数のトナー像を重ね合わせて多色
の画像を形成する画像形成装置がある。この画像形成装
置においては、各色の現像が終了する毎に転写材上にト
ナー像を転写するため、装置内部に転写材を保持する機
構を設ける必要があり、装置が大型化するという欠点が
あった。

【０００３】これに対し、帯電、露光、現像の各工程を
複数回繰り返し、同一の像担持体上に複数のトナー像を
重ね合わせて現像し、前記像担持体上の複数のトナー像
を一括して転写材上に転写して多色の画像を形成する画
像形成装置がある。この画像形成装置においては、いわ
ゆる重ね合わせ現像・一括転写方式を採用しているた
め、装置内部に転写材を保持する機構を設ける必要がな
く、装置が小型化されるという利点がある。

【０００４】このような画像形成装置においては、例え
ば、現像剤搬送体上の現像剤層と像担持体とを非接触と
し、前記現像剤搬送体に直流成分と交流電圧の重畳電圧
を印加して振動電界下でトナーを飛翔させて前記像担持
体上の潜像を現像する現像装置が用いられ、非接触であ
るため、既に像担持体上に付着している前段のトナーが
異なる色のトナーを収容している後段の現像装置に大量
に混入することがないという点で好ましい。

【０００５】しかしながらこのような非接触現像では、
現像剤搬送体上の現像剤層と像担持体とを非接触とし、
トナーを飛翔させて前記像担持体上の潜像を現像するた
め、繊細な線や点あるいは濃淡差を再現しにくく、高画
質が得られにくいという問題があった。

【０００６】一般に高画質の画像を得るためには、トナ
ーを微粒化することが有効であるが、上述のような非接
触現像においてトナーを微粒化しようとした場合、十分
な画像濃度を得るためには現像剤搬送体に印加する交流
電圧を大きくする必要があり、一方交流電圧を大きくす
ると背景部にかぶりトナーが付着し、結局上述のような
非接触現像においてトナーを微粒化して高画質を得ると
いうことは困難であった。

【０００７】そこで、例えば特開昭59-223467号公報に
は、像担持体と現像剤搬送体上の現像剤層との間隙にト
ナーの飛翔を制御するワイヤー状の制御電極を設け、該
制御電極または現像剤搬送体の少なくとも何れか一方に
交流電圧を印加して振動電界を形成し、トナーを飛翔さ
せて現像を行う現像方法が開示されている。前記公報に
は、二成分現像剤のトナーとして微粒子のものを用いる
ことができ、しかもかぶりが防止され、鮮明な高画質が
得られることが記載されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記の公
報に記載の現像方法を用いた場合でも、線状電極を設け
る位置や現像剤搬送体上の現像剤層の高さと線状電極の
高さやワイヤー径の相対関係により、十分な現像性が得
られなかったり、背景部にかぶりが発生したり、画像ベ
タ部後端での画像濃度ムラなどが発生して、必ずしも高
画質が得られないという問題があった。

【０００９】また重ね合わせ現像・一括転写方式を採用
した画像形成装置において前記の公報に記載の現像方法
や現像装置を用いた場合には、既にトナー像が形成され
ている像担持体上に振動電界下でトナーを飛翔させて現
像するため、前段のトナー像上に後段のトナーが不必要
に付着するいわゆる混色が発生するという問題もあっ
た。

【００１０】本発明の目的は、上記の問題を解決し、現
像剤に小粒径のトナーを用いた場合でも現像性が高く背
景部にもかぶりが発生せず、画像ベタ部後端での濃度ム
ラが発生せず、また多色トナー像の重ね合わせ現像時に
おいても混色が発生しない、良好な現像を行うことがで
きる現像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】上記の目的を達成するた
め、像担持体と現像剤搬送体との間隙に線状電極を設
け、振動電界下でトナーを飛翔させて前記像担持体上の
潜像を反転現像する現像装置について検討を行った結
果、以下のことが判明した。

【００１２】(1)線状電極と現像剤搬送体上の現像剤層
の相対位置について 線状電極が現像剤搬送体上の現像剤層表面から離れて
いて、像担持体に近い位置にある場合、現像性が低い。

【００１３】線状電極と現像剤搬送体の最近接距離が
現像剤搬送体上の現像剤の高さにほぼ等しいか、若干低
い場合、即ち線状電極が現像剤搬送体上の現像剤層表面
と接触している場合、現像性が高い。

【００１４】線状電極が現像剤搬送体上の現像剤層の
内部に完全に埋没している場合、現像性が低い。

【００１５】(2)線状電極の現像剤搬送体移動方向の位
置について 線状電極が現像剤搬送体と像担持体の最近接位置から
遠ざかるにつれて徐々に現像性が低下していくが、ある
点を境に急激に現像性が低下する。

【００１６】線状電極が現像剤搬送体と像担持体の最
近接位置から遠ざかることに伴う現像性低下の割合は、
現像剤搬送体と像担持体の最近接位置から現像剤搬送体
移動方向に対して上流側よりも下流側の方がやや大き
い。

【００１７】(3)線状電極の本数について 線状電極を１本設置すると、設置していない場合と比
較して大きく現像性が向上する。

【００１８】線状電極を複数本設置するとさらに現像
性は向上するが、その現像性向上の割合は小さく、現像
剤搬送体と像担持体の最近接位置以外の線状電極の現像
性向上への寄与は小さい。

【００１９】線状電極を複数本設置すると、画像ベタ
部後端での画像濃度ムラが拡大する。

【００２０】上記の目的は、線状電極の本数は１本と
し、前記線状電極と前記現像剤搬送体の最近接距離をＸ
₁［mm］、前記線状電極と前記像担持体の最近接距離を
Ｘ₂、前記線状電極の直径をｄ［mm］、前記線状電極設
置位置の前記線状電極を設置する前の現像剤層の高さを
ｈ［mm］としたとき、Ｘ₁≦Ｘ₂ であり、h/2≦Ｘ₁＋ｄ
であり、Ｘ₁≦ｈ であることを満たすように前記線
状電極を設置していることを特徴とする現像装置によっ
て達成される。

【００２１】また、上記の目的は、前記線状電極の本数
は１本とし、前記像担持体と前記現像剤搬送体の最近接
距離をＸ₀［mm］、前記像担持体と前記現像剤搬送体の
最近接位置付近の前記現像剤搬送体の曲率半径をｒ［m
m］、前記像担持体と前記現像剤搬送体の最近接位置付
近の前記現像剤搬送体の曲率中心と前記像担持体と前記
現像剤搬送体の最近接位置を結ぶ直線と前記線状電極の
曲率中心と前記像担持体と前記現像剤搬送体の最近接位
置付近の前記現像剤搬送体の曲率中心を結ぶ直線とが成
す角度をθ［°］とし、前記現像剤搬送体の移動方向に
対して上流側を＋方向としたとき、

【００２２】

【数２】

【００２３】を満たすように前記線状電極を設置してい
ることを特徴とする現像装置によって達成される。

【００２４】

【作用】本発明においては、線状電極数を１本とする。

【００２５】即ち線状電極を１本にする事によって、前
記線状電極によって形成される強い振動電界の領域が狭
くなり、前記振動電界によって形成されるトナークラウ
ドの領域が狭くなるので、実際に現像作用が行われる領
域が狭くなり、画像ベタ部後端で見られる画像濃度ムラ
を防止することができる。

【００２６】さらに第１の発明では、前記線状電極と前
記現像剤搬送体の最近接距離をＸ₁[mm］、前記線状電極
と前記像担持体の最近接距離をＸ₂、前記線状電極の直
径をｄ［mm］、前記線状電極設置位置の前記線状電極を
設置する前の現像剤層の高さをｈ［mm］としたとき、Ｘ
₁≦Ｘ₂ であり、h/2≦Ｘ₁＋ｄであり、Ｘ₁≦ｈ であ
ることを満たすように前記線状電極を設置する。即ち線
状電極を像担持体よりも現像剤搬送体に近づけ、更に現
像剤搬送体上の現像剤層表面近傍に位置させたので、線
状電極によって発生する強い振動電界も像担持体よりも
現像剤搬送体側に、更に現像剤搬送体上の現像剤層表面
近傍に位置することになり、現像剤層表面付近のトナー
に強い振動電界が作用し、安定したトナークラウドが形
成され、高い現像性が得られる。

【００２７】また第２の発明では、像担持体と前記現像
剤搬送体の最近接距離をＸ₀［mm］、前記像担持体と前
記現像剤搬送体の最近接位置付近の前記現像剤搬送体の
曲率半径をｒ［mm］、前記像担持体と前記現像剤搬送体
の最近接位置付近の前記現像剤搬送体の曲率中心と前記
像担持体と前記現像剤搬送体の最近接位置を結ぶ直線と
前記線状電極の曲率中心と前記像担持体と前記現像剤搬
送体の最近接位置付近の前記現像剤搬送体の曲率中心を
結ぶ直線とが成す角度をθ［°］とし、前記現像剤搬送
体の移動方向に対して上流側を＋方向としたとき、

【００２８】

【数３】

【００２９】を満たすように前記線状電極を設置する。
即ち線状電極を設置しない時にも現像作用が行われる領
域内に線状電極を設置したので、線状電極によって形成
される強い振動電界及び振動電界によって形成されるト
ナークラウドが現像作用が行われる領域内に形成され、
高い現像性が得られる。

【００３０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明を説明する。

【００３１】図１は本発明による現像装置の一例を示す
断面図である。図において、41は内部に固定の磁石体42
を有する現像剤搬送体である現像ローラ、43は線状電
極、45は現像剤供給部材である供給ローラ、46は現像剤
搬送量規制部材である規制棒、47は現像剤掻き取り部材
であるスクレーパ、48は現像剤撹拌部材である撹拌ロー
ラ、49は現像装置のケーシング、50はトナーＴとキャリ
アＣからなる二成分現像剤、51および52はそれぞれバイ
アス印加手段としての電源、10は導電性基体11上に感光
層12を形成した像担持体である感光体ドラム、Ｘ₀は前
記感光体ドラム10と前記現像ローラ41の最近接距離、Ｘ
₁は前記線状電極43と前記現像ローラ41の最近接距離、
Ｘ₂は線状電極43と感光体ドラム10の最近接距離、ｄは
線状電極43の直径、ｈは線状電極43の設置位置において
線状電極43を設置する前の現像ローラ41上の現像剤層の
高さを表す。また図中の矢印は前記感光体ドラム10およ
び前記現像ローラ41の回転方向を示す。

【００３２】現像ローラ41は例えばアルミニウム、ステ
ンレス鋼等の非磁性かつ導電性の金属からなる直径５〜
30［mm］の円筒であり、表面粗さが１〜30［μm］とな
るように加工されている。前記現像ローラ41の内部に
は、該現像ローラ41の表面の磁界が500〜1,200［ガウ
ス］となるようにＮ極またはＳ極に着磁された４〜12極
の磁極を有する円柱状の磁石体42が固定して配設されて
おり、前記現像ローラ41は前記磁石体42に対して回転可
能になっている。

【００３３】線状電極43は例えばタングステン、ステン
レス鋼等の導電性の金属からなり、好ましくは表面に絶
縁被覆を有するワイヤーであり、前記感光体ドラム10と
前記現像ローラ41とが対向している間隙に前記現像ロー
ラ41の移動方向と直角の方向に、現像ローラ41と平行に
架設されている。

【００３４】ケーシング49は例えばアクリル、ポリカー
ボネート等の絶縁性の樹脂からなり、ケーシング49内に
は前記固定の磁石体42を内包した現像ローラ41、供給ロ
ーラ45、スクレーパ47および撹拌ローラ48が配置され、
前記ケーシング49の出口には規制棒46が配置されてい
る。また前記ケーシング49の両側板の外面には固定ピン
が植設されており、該固定ピンには前記線状電極43の一
端は直接、他端は引張りばねを介して係着されている。

【００３５】前記ケーシング49の内部にはトナーＴとキ
ャリアＣからなる二成分現像剤50が貯留される。該二成
分現像剤50は前記撹拌ローラ48により撹拌混合されると
ともに、前記供給ローラ45により供給されて前記現像ロ
ーラ41上に付着して磁気ブラシを形成する。該磁気ブラ
シは前記現像ローラ41の回転とともに前記規制棒46によ
り搬送量を規制されながら搬送される。

【００３６】前記現像ローラ41には前記電源51から直流
成分と交流成分の重畳電圧が、また前記線状電極43には
前記電源52から直流電圧が印加され、前記現像ローラ41
と前記線状電極43との間隙および前記現像ローラ41と前
記感光体ドラム10との間隙にはそれぞれ強い振動電界と
弱い振動電界が形成されている。前記強い振動電界によ
りトナーＴがキャリアＣから離れて飛翔し、トナークラ
ウドが発生する。該トナークラウドは前記弱い振動電界
により前記感光体ドラム10上の潜像に向かう飛翔を助け
られ、前記感光体ドラム10上にトナー像が形成される。

【００３７】図２は本発明の画像形成装置の一例を示す
構成図である。図において、10は像担持体である感光体
ドラム、20は帯電手段であるスコロトロン帯電器、25は
画像読み取り部、30は露光手段であるレーザービームを
用いた画像書き込み部、40Ａ、40Ｂ、40Ｃおよび40Ｄは
それぞれ異なる色の二成分現像剤を収容した図１に示す
現像装置、60は第１給紙ローラ61および第２給紙ローラ
62を備えた給紙部、70は転写手段である転写用コロナ帯
電器、75は分離手段である分離用コロナ帯電器、80は搬
送部、85は定着部、90はクリーニングブレード91を備え
たクリーニング装置、95は帯電前露光ランプを表す。ま
た図中の矢印は前記感光体ドラム10の回転方向を示す。

【００３８】本実施例による多色画像形成プロセスの基
本動作は、まず、図示しない操作部から図示しない制御
部にコピー開始指令が送出され、感光体ドラム10が回転
を始める。前記感光体ドラム10の回転に従い、その周面
はスコロトロン帯電器20により一様に帯電される。ま
た、画像読み取り部25では原稿からの光情報が電気信号
に変換され、該電気信号は画像処理を加えられた後、画
像書き込み部30に入力される。前記帯電された感光体ド
ラム10上には、画像書き込み部30によりレーザービーム
が照射され、前記感光体ドラム10上に潜像が形成され
る。前記感光体ドラム10上の潜像は、前記現像装置40
Ａ、40Ｂ、40Ｃまたは40Ｄの何れかにより現像され、前
記感光体ドラム10上にトナー像が形成される。

【００３９】前記トナー像が形成された感光体ドラム10
は、再び前記スコロトロン帯電器20により一様に帯電さ
れ、前記画像書き込み部30によりレーザービームが照射
され、次の潜像が形成される。前記感光体ドラム10上の
潜像は、前記現像装置40Ａ、40Ｂ、40Ｃまたは40Ｄの何
れかにより現像され、前記感光体ドラム10上に次のトナ
ー像が重ね合わされる。

【００４０】本実施例では以上のような潜像形成工程、
現像工程が４回繰り返され、前記感光体ドラム10上に４
色のトナー像が重ね合わされる。

【００４１】給紙部60には転写材である記録紙が収納さ
れており、第１給紙ローラ61および第２給紙ローラ62に
より前記感光体ドラム10上に重ね合わされたトナー像と
同期して転写用コロナ帯電器70に送出される。前記感光
体ドラム10上で重ね合わされたトナー像は前記転写用コ
ロナ帯電器70により記録紙上に転写され、該記録紙は分
離用コロナ帯電器75により前記感光体ドラム10から分離
される。トナー像を転写された記録紙は搬送部80を経て
定着部85へ搬送され、溶融加圧定着された後、装置外に
排出される。

【００４２】一方、記録紙に転写されずに前記感光体ド
ラム10上に残ったトナーはタイミングをとって前記感光
体ドラム10上に圧着されるクリーニングブレード91を備
えたクリーニング装置90により掻き落とされ、帯電前露
光ランプ95により残留電位を除去された後、次回の画像
形成プロセスに入る。

【００４３】ここで、本発明の要件について説明する。

【００４４】本発明においては、線状電極43を１本とす
る。

【００４５】線状電極43を１本にする事によって、前記
線状電極43によって形成される強い振動電界の領域が狭
くなり、前記振動電界によって形成されるトナークラウ
ドの領域が狭くなるので、実際に現像作用が行われる領
域が狭くなる。画像ベタ部後端で見られる画像濃度ムラ
は、現像作用が行われる領域を狭くする事によって防止
できるので、線状電極43を１本にすることによって、画
像ベタ部後端で見られる画像濃度ムラを防止することが
できる。

【００４６】線状電極43を複数とした場合には、トナー
クラウドが形成される空間が広くなるために、現像性は
向上するが、画像ベタ部後端で見られる画像濃度ムラを
防止することはできず、場合によっては画像濃度ムラが
拡大する。

【００４７】さらに第１の発明では、線状電極43と現像
ローラ41の最近接距離をＸ₁［mm］、線状電極43と感光
体ドラム10の最近接距離をＸ₂［mm］、線状電極43の直
径をｄ［mm］、線状電極43設置位置の線状電極43を設置
する前の現像剤層の高さをｈ［mm］としたとき、Ｘ₁≦
Ｘ₂ であり、h/2≦Ｘ₁＋ｄ であり、Ｘ₁≦ｈ である
ことを満たすように線状電極43を設置する。

【００４８】即ち線状電極43を感光体ドラム10よりも現
像ローラ41に近づけ、更に現像ローラ41上の現像剤層表
面近傍に位置させたので、線状電極43によって発生する
強い振動電界も感光体ドラム10よりも現像ローラ41側
に、更に現像ローラ41上の現像剤層表面近傍に位置する
ことになり、現像剤層表面付近のトナーに強い振動電界
が作用し、安定したトナークラウドが形成され、高い現
像性が得られる。

【００４９】Ｘ₁＞Ｘ₂とした場合には、線状電極43によ
って発生した強い振動電界が現像ローラ上の現像剤にで
はなく、感光体ドラム10側に作用するようになるので現
像性は向上せず、いわゆる重ね合わせ現像・一括転写方
式を採用している画像形成装置に於いては、既に感光体
ドラム10上に現像されているトナー像を乱す原因とな
り、高画質は得られない。

【００５０】ｈ＜Ｘ₁とした場合には、現像剤層表面に
作用する振動電界が弱くなり、トナークラウドの形成が
不充分となる。従って充分な現像性を得るためには現像
ローラ41に印加する交流電圧を大きくする必要があり、
この場合には従来から問題となっていた画像背景部のか
ぶりトナーの増加と多色トナー像の重ね合わせ現像時の
混色が増加し、高画質が得られなくなる。

【００５１】また、Ｘ₁＋ｄ＜h/2とすると線状電極43が
現像剤層に完全に埋没してしまうので、線状電極43によ
って発生する振動電界は現像ローラとの間に形成され、
現像剤層表面に線状電極43による振動電界が作用しなく
なるためにトナークラウドの発生が不充分となり、充分
な現像性が得られなくなる。

【００５２】また第２の発明では、感光体ドラム10と現
像ローラ41の最近接距離をＸ₀［mm］、現像ローラ41の
曲率半径をｒ［mm］、現像ローラ41の曲率中心と感光体
ドラム10の曲率中心を結ぶ直線と線状電極43の曲率中心
と現像ローラ41の曲率中心を結ぶ直線とが成す角度をθ
［°］とし、現像ローラ41の移動方向に対して上流側を
＋方向としたとき、

【００５３】

【数４】

【００５４】を満たすように線状電極43を設置する。

【００５５】次に、図３を用いて説明する。図３は線状
電極設置前の現像領域の説明図である。

【００５６】線状電極43を設置しない従来の非接触磁気
ブラシ現像法に於いて、現像作用は感光体ドラム10と現
像ローラ41の最近接位置が最も大きく、最近接位置から
現像ローラ回転方向に対して上流側及び下流側にいくに
従って現像作用は小さくなり、やがて全く現像作用は行
われなくなる。これは、感光体ドラム10と現像ローラ41
の距離が離れるからである。

【００５７】現像作用が感光体ドラム10と現像ローラ41
の最近接位置から現像ローラ41の周方向のどの範囲まで
行われているのかのを測定する事にした。

【００５８】測定は以下の方法で行った。

【００５９】感光体ドラム10と現像ローラ41の間隙
に、感光体ドラム10と現像ローラ41の最近接位置から充
分離れた現像ローラ41の回転方向に対して上流側に板状
の遮蔽部材を設置する。

【００６０】設置した遮蔽部材を徐々に感光体ドラム
10と現像ローラ41の最近接位置に向かって移動させ、そ
の時の遮蔽部材の位置と現像性を測定する。

【００６１】現像ローラ41の回転方向に対して下流側
からも同様の測定を行う。

【００６２】その結果以下のことがわかった。

【００６３】（１）現像ローラ41の回転方向に対して上
流側は、遮蔽部材が図３の現像ローラ41上の点Ｑより感
光体ドラム10と現像ローラ41の最近接位置に近くなると
現像性が低下し始める。

【００６４】（２）現像ローラ41の回転方向に対して下
流側は、遮蔽部材が図３の現像ローラ上の点Ｑ′より感
光体ドラム10と現像ローラ41の最近接位置に近くなると
現像性が低下し始める。

【００６５】上記Ｑ、Ｑ′点から感光体ドラム10までの
距離と、感光体ドラム10と現像ローラ41の最近接距離Ｘ
₀の関係を調べると、それぞれ1.2倍、1.1倍になってい
ることがわかった。

【００６６】そこで感光体ドラム10と現像ローラ41の最
近接位置に於ける現像ローラ41上の最近接点をＰ、Ｐと
現像ローラ41の回転中心を結ぶ直線とＱと現像ローラ41
の回転中心を結ぶ直線とが成す角をα［°］、Ｐと現像
ローラ41の回転中心を結ぶ直線とＱ′と現像ローラ41の
回転中心を結ぶ直線とが成す角をα′［°］とし、現像
ローラ41の移動方向に対して上流側を＋方向とし、現像
ローラの半径と比較して感光体ドラムの半径が充分に大
きく、感光体ドラムの表面が平面である仮定すると、

【００６７】

【数５】

【００６８】となることがわかり、これで表される領域
内で現像作用が行われている。

【００６９】本発明では、上記α、α′で表される領域
内に線状電極43を設置しているので、線状電極43によっ
て発生する強い振動電界及び前記振動電界によって形成
されるトナークラウドを現像作用が行われている領域内
に形成できるので、高い現像性が得られる。α、α′の
外側に線状電極43を設置した場合には、現像作用が行わ
れる領域の外側にトナークラウドが形成されるので、充
分な現像性は得られない。

【００７０】現像ローラ41及び線状電極43に印加するバ
イアス電圧は色々な組み合わせが考えられるが、現像ロ
ーラ41には直流成分と交流成分の重畳電圧を、線状電極
43には直流電圧を印加するのが好ましい。例えば、負に
帯電する感光体ドラム10と負に帯電したトナーの現像剤
を用いた反転現像が行われる場合、感光体が例えば−80
0［Ｖ］に帯電されているとすると、現像ローラ41には
−700［Ｖ］の直流バイアス電圧に、周波数５〜20［KH
z］でピーク間電圧600〜2000［Vpp］の交流バイアス電
圧の重畳電圧を印加し、線状電極43には−700［Ｖ］
（現像ローラ41に印加される直流バイアス電圧）〜０
Ｖ、好ましくは０［Ｖ］の直流バイアス電圧を印加す
る。

【００７１】感光体ドラム10と現像ローラ41の最近接距
離が0.2〜１［mm］の場合、線状電極43を設置する前の
現像剤層の高さｈは0.1〜0.5［mm］、現像ローラ41と線
状電極43の最近接距離Ｘ₁は0.05〜0.35［mm］、線状電
極43と感光体ドラム10の最近接距離Ｘ₂は0.13〜0.4［m
m］、線状電極43の直径ｄは0.02〜0.25［mm］が好まし
い。

【００７２】次に本発明に関わるその他の条件について
説明する。

【００７３】前記線状電極43は例えばタングステン、ス
テンレス鋼等の導電性の金属からなるワイヤーであり、
前記線状電極43と前記現像ローラ41との間で発生する放
電を防止するために表面にポリウレタン、ポリアミド等
の絶縁樹脂からなる被覆層を有することが好ましい。

【００７４】前記線状電極43の現像装置への取付は、例
えば一端は現像装置のケーシング49の外面に植設した固
定ピンに固定し、他端は引っ張りバネを介して現像装置
ケーシングに植設した固定ピンに固定する。前記線状電
極43の位置決めは現像ローラ41の回転軸の両端に現像ロ
ーラ41の回転を阻害しないように固定した位置決め部材
によって行われ、現像ローラ41との最近接距離、感光体
ドラム10と現像ローラ41の最近接位置に対する前記線状
電極43の相対位置を決定する。前記線状電極43の架設張
力は、前記引っ張りバネによって設定し、その大きさは
材質と直径から決定される許容荷重、許容たわみ量、現
像ローラ41に印加する交流電圧の周波数と線状電極43の
固有振動数の関係等を考慮して決定する。例えば直径0.
02〜0.25［mm］のタングステンワイヤーで、現像ローラ
41と対向する部分の長さが200〜350［mm］の場合、張力
は200〜1500［ｇ］が適切である。

【００７５】前記線状電極43の振動が問題となる場合に
は、前記位置決め部材より内側に防振部材を用いる。防
振部材としては弾性の高い材料が良い。

【００７６】前記感光体ドラム10と現像ローラ41の最近
接距離Ｘ₀は0.2〜１［mm］が好ましく、前記現像ローラ
41上の現像剤層は前記感光体ドラム10は非接触に配置さ
れる。

【００７７】次にトナーＴについて説明する。

【００７８】一般にトナーＴの平均粒径ｄtが大きくな
ると画像の荒れが目立つようになる。通常10［本／mm］
程度のピッチで並んだ細線の解像力を得るためには前記
平均粒径ｄtは20［μm］程度でも問題がないが、解像力
をさらに向上させ濃淡差も忠実に再現した鮮明な高画質
画像を得るためには前記トナーＴの平均粒径ｄtが小さ
い方が好ましい。前記トナーＴの平均粒径ｄtは10［μ
m］以下が好ましく、４〜６［μm］が特に好ましい。

【００７９】前記トナーＴの平均粒径ｄtは、電解水溶
液約200［ml］中に試料約１［mg］と界面活性剤とを加
えて超音波分散器で約１分間分散して得られた懸濁液を
粒度分布測定装置「コールターカウンターＴＡ−II型」
（コールター社製、アパーチャー100［μm］）を用いて
体積平均粒径分布を測定することにより得られる。

【００８０】またトナーＴの平均帯電量Ｑtが大きくな
ると前記トナーを飛翔させるために必要な電界を強くす
る必要があり、線状電極43と現像ローラ41との間隙にお
いて放電が起こりやすくなる。逆に前記トナーＴの平均
帯電量Ｑtが小さすぎるとは前記トナーＴが現像装置か
ら飛散しやすくなる。前記トナーＴの平均帯電量Ｑtは
通常絶対値で５〜40［μC／ｇ］程度である。

【００８１】前記トナーＴの平均帯電量Ｑtは、２［c
m］×５［cm］の導電性板を直径20［mm］の現像ローラ
に最近接距離0.7［mm］で対向させ、前記現像ローラ41
に現像剤を供給して200［rpm］で回転させながら前記現
像ローラ41に直流成分と交流成分の重畳電圧（例えばＶ
_DC＝−1000［Ｖ］、Ｖ_AC＝1500［Ｖ］、ｆ_AC＝8000［H
z］）を印加して前記導電性板上にトナーＴを現像し、
つぎに前記トナーＴが現像された導電性板をファラデー
ケージに接続してトナーＴを吹き飛ばし、このとき飛ば
されたトナーＴの電荷量と重量とを測定することにより
得られる。

【００８２】前記トナーＴは、例えばスチレン系樹脂、
ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド樹脂、シリ
コン樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹
脂などの樹脂にカーボンブラックまたはカラー顔料やカ
ラー染料のような着色成分と荷電制御剤等をいれ、従来
公知のトナー粒子製造方法と同様の方法によってつくる
ことができる。また、必要に応じて粒子の流動性を上げ
るための流動化剤や感光体ドラム10面の清浄化の為のク
リーニング剤を混合することができる。流動化剤として
は、コロイダルシリカ、シリコンワニス、金属石鹸、非
イオン表面活性剤などを用いることができ、クリーニン
グ剤としては脂肪酸金属塩、有機基置換シリコン、フッ
素などの表面活性剤を用いることができる。

【００８３】また前記トナーＴとともに２成分現像剤50
を構成するキャリアＣには、鉄、クロム、ニッケル、コ
バルト、亜鉛、銅、などの金属、或いはそれらの化合物
や合金、たとえばγ-酸化第二鉄、二酸化クロム、酸化
マンガン、フェライトといった強磁性体や常磁性体の球
形化された粒子、またはそれら磁性体粒子表面をスチレ
ン系樹脂、ビニル系樹脂、エチレン系樹脂、アクリル系
樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステルなどの樹脂で被覆
するか、磁性体微粒子を分散して含有した樹脂や脂肪酸
ワックスの球形粒子をつくるかして得られた粒子を用い
る。その平均粒径は70［μm］以下、好ましくは30〜50
［μm］程度のものが好適に用いられる。

【００８４】以下、本発明の実施例をさらに具体的に説
明する。

【００８５】〔現像装置〕フルカラー複写機「Konica 9
028」（コニカ社製）用のイエロー（Ｙ）、マゼンタ
（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各現像剤を収容する
４種類の現像装置のケーシング49の両側板をそれぞれ改
造して線状電極を張設し、本発明の現像装置40Ａ、40
Ｂ、40Ｃおよび40Ｄとした。

【００８６】〔画像形成装置〕フルカラー複写機「Koni
ca 9028」（コニカ社製）のイエロー（Ｙ）、マゼンタ
（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各現像装置の代わり
に本発明の現像装置40Ａ、40Ｂ、40Ｃおよび40Ｄを装着
し、各現像装置の現像ローラに直流成分と交流成分の重
畳電圧を印加するための電源および線状電極に直流電圧
を印加するための電源をそれぞれ別に設けて本発明の画
像形成装置とした。各線状電極43に電圧を印加するタイ
ミングは帯電器20がＯＮのタイミングと同一とし、現像
ローラ41に電圧を印加するタイミングは、帯電器20がＯ
Ｎで現像ローラ41の回転がＯＦＦのタイミングでは直流
成分のみを印加し、帯電器20および現像ローラ41の両方
がＯＮのタイミングでは直流成分と交流成分の重畳電圧
を印加した。

【００８７】（実験例１）現像装置を表１に示す条件に
設定し、現像ローラ41と線状電極43の最近接距離Ｘ₁を
変化させながら単色モードで画像出しを行い、ソリッド
部に対応する感光体ドラム10表面の単位面積当たりに付
着したトナーの重量（以下一次付着量Ｍ／Ａ［mg／c
m²］という）測定した。

【００８８】Ｍ／Ａ≧0.68［mg／cm²］を満たすＭ／Ａ
が得られたとき、充分な現像性が得られたとした。

【００８９】

【表１】

【００９０】結果を図４に示す。図４は線状電極43を設
置した場合の現像性特性である。

【００９１】 h/2−ｄ＝0.3/2−0.096＝0.054≒0.05［mm］ 以上のように線状電極43を設置することにより、線状電
極43を設置しない場合と比較して２倍近い現像性が得ら
れた。

【００９２】現像ローラ41上の現像剤層の高さｈと現像
ローラ41と線状電極43の最近接距離の相対関係によって
現像性は変化し、現像剤層表面と線状電極43が接してい
る程度が良かった。Ｘ₁＜h/2−ｄ及びｈ＜Ｘ₁では、充
分な現像性は得られなかった。

【００９３】Ｘ₁＜h/2−ｄ及びｈ＜Ｘ₁においても、現
像ローラ41に印加する交流成分を大きくすると充分な現
像性が得られるようになったが、その場合には画像背景
部にかぶりが発生し、高画質は得られなかった。

【００９４】（実験例２）実験装置を表２に示す条件に
設定し、線状電極の本数を変化させながら単色モードで
画像だしを行い、線状電極本数とＭ／Ａの関係、線状電
極本数と画像ベタ部後端での濃度ムラの関係を評価し
た。

【００９５】

【表２】

【００９６】なお、線状電極数が２本の場合はそれぞれ
の曲率中心の中点を、３本の場合は中央の線状電極の曲
率中心をθを決定するための線状電極側の基点とした。
又、線状電極同士の最近接距離は0.5［mm］とした。

【００９７】画像ベタ部後端での濃度むらは、印字精度
評価装置（ヤーマン社製）を用いて、画像濃度の変化を
排紙方向に垂直な画像ベタ部後端のエッジ部付近を排紙
方向にスキャンして測定し、それぞれ以下の基準で判定
した。

【００９８】図５（Ａ），（Ｂ）は、画像ベタ部後端で
の濃度むらの評価基準を説明する図である。

【００９９】＜測定方法＞ハーフトーン部の方が後端で
の濃度ムラが出やすいことから、ハーフトーン部を測定
することとした。ハーフトーン部後端エッジ部から用紙
先端方向に３［cm］、用紙後端方向に１［cm］を50.5
［μm］＊50.5［μm］の測定面積で100［μm］間隔で測
定し、測定部の最もハーフトーン部中央部付近の１［c
m］の平均値を求め、その平均値からハーフトーン部後
端エッジ部付近で連続して３点以上濃度が大きくなる測
定点からエッジ部までの距離を後端での濃度ムラの幅と
した。

【０１００】＜評価基準＞ ○・・・濃度ムラ幅１［mm］以下 △・・・濃度ムラ幅１〜２［mm］ ×・・・濃度ムラ幅２［mm］以上 線状電極本数とＭ／Ａの関係は実験例１と同一の方法で
評価した。結果をそれぞれ図６に示す。図６は線状電極
と現像性との関係を示す特性図、表３は濃度ムラの評価
を示す表である。

【０１０１】

【表３】

【０１０２】図６から線状電極43の本数を増加させるこ
とにより、現像性は向上する。しかしその割合は大きく
ない。

【０１０３】表３から線状電極43の本数は１本の場合が
最も画像ベタ部後端での濃度ムラが少ないことがわか
る。

【０１０４】（実験例３）実験装置を表４に示す条件に
設定し、感光体ドラム10の中心と現像ローラ41の中心を
結ぶ直線と現像ローラ41と線状電極43の中心を結ぶ直線
が成す角θ、及び線状電極43と現像ローラ41の最近接距
離Ｘ₁を変化させながら単色モードで画像だしを行い、
θ、Ｘ₁とＭ／Ａの関係を評価した。

【０１０５】評価方法は実験例１と同一とした。結果を
図７に示す。図７は前記角度θと現像性との関係を示す
特性図である。

【０１０６】

【表４】

【０１０７】

【数６】

【０１０８】以上のようにθによって現像性が変化し、
θ＜−７°及び10°＜θでは充分な現像性は得られなか
った。

【０１０９】θ＜−７°及び10°＜θに於いても、現像
ローラに印加する交流電圧を大きくすると充分な現像性
が得られるようになったが、その場合は画像背景部での
かぶりが発生して高画質は得られなかった。

【０１１０】（実験例４）実験装置を表５に示す条件に
設定し、Ｍ／Ａを変化させながら（現像ローラに印加す
る交流電圧を変化させることによりＭ／Ａが変化する）
単色モードで画像だしを行い、Ｍ／Ａと背景部に対応す
る感光体ドラム表面の単位面積当たりに付着したトナー
の個数（以下カブリトナー数Ｎ［個／mm²］という）を
測定した。Ｍ／Ａの測定は実験例１と同一とした。

【０１１１】なお、カブリトナー数Ｎは20［個／mm²］
を許容値とする。

【０１１２】

【表５】

【０１１３】結果を図８に示す。図８はＭ／Ａとカブリ
トナー数との関係を示す特性図である。

【０１１４】図８からわかるように、同一の現像性（Ｍ
／Ａ）に対して、線状電極を設置すると線状電極を設置
しない場合と比較して、カブリトナー数Ｎは約１／２程
度と少ない。

【０１１５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の現像装置お
よび画像形成装置によって、現像剤に小粒径のトナーを
用いた場合でも現像性が高く背景部のかぶりや画像ベタ
部後端での濃度ムラが発生せず、また多色トナー像の重
ね合わせ現像時においても混色を生じない良好な現像を
行うことができる現像装置が提供できる。また、感光体
ドラム上へ多色トナー像の重ね合わせ現像を行ったの
ち、一括転写する方式のカラー画像形成装置において、
高濃度で混色のない高画質の多色画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による現像装置の一例を示す断面図。

【図２】本発明の画像形成装置の一例を示す構成図。

【図３】線状電極設置前の現像領域の説明図

【図４】線状電極を設置した場合の現像性特性図。

【図５】画像ベタ部後端での濃度ムラの評価基準を説明
する図。

【図６】線状電極と現像性との関係を示す特性図。

【図７】角度θと現像性との関係を示す特性図。

【図８】Ｍ／Ａとカブリトナー数の関係を示す特性図。

【符号の説明】

10 感光体ドラム（像形成体） 11 導電性基体 12 感光層 20 スコロトロン帯電器 25 画像読み取り部 30 画像書き込み部 40Ａ，40Ｂ，40Ｃ，40Ｄ 現像装置 41 現像ローラ（現像剤搬送体） 42 磁石体 43 線状電極 45 供給ローラ 46 規制棒 47 スクレーパ 48 撹拌ローラ 49 ケーシング 50 二成分現像剤 51，52 電源

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体と現像剤搬送体との間隙に線状
   電極を設け、振動電界下でトナーを飛翔させて前記像担
   持体上の潜像を反転現像する現像装置に於いて、前記線
   状電極の本数は１本とし、また前記線状電極と前記現像
   剤搬送体の最近接距離をＸ₁［mm］、前記線状電極と前
   記像担持体の最近接距離をＸ₂［mm］、前記線状電極の
   直径をｄ［mm］、前記線状電極設置位置の前記線状電極
   を設置する前の現像剤層の高さをｈ［mm］としたとき、 Ｘ₁≦Ｘ₂ であり、 h/2≦Ｘ₁＋ｄ であり、 Ｘ₁≦ｈ であることを満たすように前記線状電極を設置している
   ことを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 像担持体と現像剤搬送体との間隙に線状
   電極を設け、振動電界下でトナーを飛翔させて前記像担
   持体上の潜像を反転現像する現像装置に於いて、 前記線状電極の本数は１本とし、また、前記像担持体と
   前記現像剤搬送体の最近接距離をＸ₀［mm］、前記像担
   持体と前記現像剤搬送体の最近接位置付近の前記現像剤
   搬送体の曲率半径をｒ［mm］、前記像担持体と前記現像
   剤搬送体の最近接位置付近の前記現像剤搬送体の曲率中
   心と前記像担持体と前記現像剤搬送体の最近接位置付近
   の像担持体の曲率中心を結ぶ直線と前記線状電極の曲率
   中心と前記像担持体と前記現像剤搬送体の最近接位置付
   近の前記現像剤搬送体の曲率中心を結ぶ直線とが成す角
   度をθ［°］とし、前記現像剤搬送体の移動方向に対し
   て上流側を＋方向としたとき、 【数１】 を満たすように前記線状電極を設置していることを特徴
   とする現像装置。