JPH11223982A

JPH11223982A - 現像装置

Info

Publication number: JPH11223982A
Application number: JP2548398A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Noda; 明彦野田; Jun Abe; 純安部; Shota Oba; 正太大場
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1998-02-06
Filing date: 1998-02-06
Publication date: 1999-08-17

Abstract

(57)【要約】【課題】ゴーストを防止することができる現像装置を
提供する。【解決手段】現像装置１０には、トナーロール１１に
対向する導電性部材１５と、導電性部材に一方の端子が
接続されたコンデンサ１９と、その一方の端子に対する
他方の端子に接続された定電圧電源１６とが備えられて
おり、コンデンサ１９の容量と定電圧電源１６の電圧が
所定の容量と所定の電圧に設定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式の複
写機、プリンター等といった画像形成装置に用いられ、
静電潜像を可視化する現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、静電潜像を担持する像担持体
に対し所定の現像領域において対向し、帯電したトナー
を表面に担持して、その現像領域を経由する経路に沿っ
て循環移動するトナー担持体を備え、現像領域において
トナーを静電潜像に付着させて、静電潜像を可視化する
現像装置が知られている。このような現像装置において
トナーを帯電させる方法としては、一般に、現像装置内
でトナーが攪拌されたり搬送されたりしていることを利
用し、搬送経路の途中等に、トナーと摩擦されることで
摩擦帯電を生じやすい物質を配置し、その物質とトナー
との摩擦によってトナーを帯電させる方法が用いられて
いる。このような、摩擦によって帯電したトナーの帯電
量には、ある程度の帯電分布が存在しており、トナーに
は、帯電量が少ない低帯電トナーや、トナー全体の帯電
極性とは逆の帯電極性を有する逆極性トナーが含まれて
いることが多い。低帯電トナーは、トナー担持体から離
れて現像装置内を漂ういわゆるトナークラウドとなりや
すく、このトナークラウドは現像装置の不良原因とな
る。また、逆極性トナーは、像担持体上の、静電潜像部
を除く背景部に引きつけられ、背景部の一様な汚れであ
るいわゆるかぶりを発生させる。

【０００３】これらの、トナークラウドやかぶりの発生
を防止するために、従来より、電荷を放出して積極的に
トナーに電荷を付与する帯電装置を追加して、この帯電
装置によってトナーの帯電量を増やす技術が提案されて
いる。図１５は、トナーの帯電量の分布を表すグラフで
ある。この図に示されている曲線１３１，１３２は、ト
ナーの帯電量分布を示しており、グラフの縦軸はトナー
数、横軸は帯電量である。但し、帯電量が負となる領域
は、逆極性トナーの分布を示している。

【０００４】電荷が付与されて帯電量が増加する前のト
ナーの帯電量分布は、図１５の左側の曲線１３１によっ
て表されており、このトナーには、縦軸ｙよりも左側に
分布している逆極性トナーが含まれており、また、縦軸
ｙに平行な線ｎで示される帯電量以下の帯電量を有する
低帯電トナーが多く含まれている。このため、トナーク
ラウドやかぶりが発生しやすい。

【０００５】帯電装置によって電荷が付与された後のト
ナーの帯電量分布は、図１５の右側の曲線１３２によっ
て表されており、電荷が付与される前のトナーの帯電量
分布が図の右側方向に移動した形の分布となる。この結
果、逆特性トナーはなくなり、低帯電トナーは少なくな
るので、トナークラウドやかぶりの発生が防止される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、トナーは、
ある程度の粒径分布を有しており、小粒径のトナーは、
図１５に示す、縦軸ｙに平行な線ｍで示されるある帯電
量以上の帯電量を持つとトナー担持体から離れにくくな
り、現像領域においてトナー担持体表面から剥離されな
くなる。かぶり対策としてトナーに電荷が付与されて、
図１５に示す曲線１３１で表される帯電分布から、曲線
１３２で表される帯電分布へとシフトすると、縦軸ｙに
平行な線ｍで示される帯電量以上の帯電量を有するトナ
ーの割合が増加し、小粒径かつ高帯電のトナーの割合も
増加する。

【０００７】小粒径かつ高帯電のトナーの割合が増加す
ると、現像領域を通過した後のトナー担持体表面に、静
電潜像の形と同じ形を有した、小粒径かつ高帯電のトナ
ーによる残像が生じやすくなる。このような残像は、ト
ナー担持体の循環移動に伴って現像領域に再度到達す
る。その結果、前回現像された静電潜像の形と同じ形を
有する像が像担持体上に再度現れるいわゆるゴーストが
発生する。

【０００８】本発明は、上記事情に鑑み、ゴーストの発
生を防止することができる現像装置を提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の現像装置は、静電潜像を担持して所定の方向に移動
する像担持体に所定の現像領域において対向するように
配置され、帯電したトナーを表面に担持して現像領域を
経由する搬送経路に沿って所定の移動方向に循環移動す
るトナー担持体、およびトナー担持体と像担持体との間
に振動バイアス電圧を印加するバイアス印加手段を備
え、トナー担持体上のトナーを像担持体上の静電潜像に
移動させて静電潜像を現像する現像装置において、現像
領域よりも、トナー担持体の移動方向下流側においてト
ナー担持体表面に対向するように配置された導電性部材
と、導電性部材に一方の端子が接続された、導電性部材
とトナー担持体との間の電流リークを防止するコンデン
サとを有し、上記一方の端子に対する他方の端子を所定
の電位に保つことによって、トナー担持体と導電性部材
との間に振動電場を形成し、その振動電場によってトナ
ー担持体上のトナーをトナー担持体と導電性部材との間
で往復運動させてそのトナーを除電する除電手段を備え
たことを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。図１は、本発明の現像装置の第１実施形態を
示す図である。この現像装置１０には、本発明にいうト
ナー担持体に相当するトナーロール１１が備えられてお
り、トナーロール１１は、トナー１２を表面に担持し
て、図に示す矢印ａ方向（左回り）に回転移動する。ま
た、トナーロール１１は、正に帯電した静電潜像を表面
に担持して図の矢印ｂ方向（右回り）に回転移動する回
転ロールからなる像担持体２０の表面に、図の左側にお
いて対向する。

【００１１】また、トナーロール１１の表面に担持され
たトナー１２は、層形成部材１３によってトナー層に形
成されるとともに、層形成部材１３との摩擦によって負
に帯電される。また、振動電圧電源１４によってトナー
ロール１１に、交流電圧成分と直流電圧成分とを含んだ
振動電圧の現像バイアス電圧が印加されることによって
トナーロール１１と像担持体２０との間に現像電場が形
成され、この現像電場によって、トナーロール１１上の
トナー１２が静電潜像上に移動して付着し、静電潜像が
現像される。

【００１２】また、この現像装置１０には、図の下側の
位置においてトナーロール１１に対向する平板状の導電
性部材１５が備えられており、導電性部材１５の、トナ
ーロール１１に対向する面には鏡面仕上げが施されてい
る。導電性部材１５にはコンデンサ１９の一方の端子が
接続され、そのコンデンサ１９の、上記一方端子に対す
る他方の端子には定電圧電源１６が接続されている。定
電圧電源１６によって、振動バイアス電圧の直流電圧成
分をキャンセルする電圧が、上記他方の端子に印加さ
れ、その結果、導電性部材１５とトナーロール１１との
間に交流電場が形成される。また、コンデンサ１９の容
量をＣ、トナーロール１１と像担持体２０との間に印加
する電圧の平均電圧とその電圧の最大電圧との差をＶｍ
ａｘ、トナーロール１１と導電性部材１５との間隙を
ｄ、トナーロール１１と像担持体２０との間隙をｄｓ、
真空の誘電率をε_0、トナーロール１１と導電性部材１５
とが対向し合う実効対向面積をＳとしたとき、ｄ＜ｄｓかつＣ＜（ε₀ Ｓ／ｄ）／｛（Ｖｍａｘ／（１５６＋３．１
ｄ×１０⁶ ）−１｝かつＣ＞ε₀ Ｓ／（ｄｓ−ｄ）なる関係を満たすように容量等が調整されている。

【００１３】ここで、実効対向面積とは、本発明にいう
トナー担持体と、本発明にいう導電性部材とが対向し合
っている面積のうち、トナーの除電に実質的に貢献する
面積のことである。トナー担持体および導電性部材がい
ずれも回転ロールである場合には、実効対向面積は、両
者の半径のうちの小さい方の半径×両者の回転軸方向の
長さのうち短い方の長さであり、トナー担持体および導
電性部材のうちの一方が回転ロールであり、他方が平板
である場合には、実効対向面積は、回転ロールの半径方
向に計った平板の幅と、回転ロールの半径とのうち小さ
い方×両者の回転軸方向の長さのうち短い方の長さであ
り、トナー担持体および導電性部材がいずれも平板であ
る場合には、実効対向面積は、両者の幅のうち狭い方の
幅×両者の長さのうち短い方の長さである。

【００１４】図１に示す現像装置の場合は、トナーロー
ル１１は回転ロールであり導電性部材１５は平板であ
り、トナーロール１１の半径の方が、導電性部材１５
の、図の左右方向の幅よりも大きく、トナーロール１１
および導電性部材１５の図の奥行き方向の長さは互いに
等しいので、実効対向面積は、導電性部材１５の、トナ
ーロール１１に対向する面の面積に等しい面積となる。

【００１５】上述した容量等の調整によって、トナーロ
ール１１と導電性部材１５との間に、火花放電による電
流リークを発生させることなく、現像電場よりも強い交
流電場が形成される。すると、現像電場によってトナー
ロール１１から剥離されなかった、小粒径かつ高帯電の
トナー１２であっても、導電性部材１５とトナーロール
１１との間に形成された交流電場によってトナーロール
１１から剥離され、導電性部材１５とトナーロール１１
との間を往復運動し、導電性部材１５に接触することに
よって導電性部材１５に電荷を奪われて除電される。ま
た、導電性部材１５とトナーロール１１との間に形成さ
れた交流電場は、トナーロール１１上のトナー１２の一
部分を往復運動させるが、往復運動したトナー１２がト
ナーロール１１上の他のトナー１２に衝突することによ
って、いわばトナー１２をほぐす作用が生じる。これら
の作用によって、後述するように、トナーロール１１か
らトナー１２を掻き落とす際に、トナー１２が十分に掻
き落とされることとなる。また、導電性部材１５に印加
される定電圧と、現像バイアス電圧の直流成分が互いに
キャンセルし合う電圧であることによって、導電性部材
１５とトナーロール１１との間には交流電圧が印加され
ることとなる。この結果、導電性部材１５にトナー１２
が付着することを防止しつつ、効率よくトナー１２を往
復運動させることができる。

【００１６】また、この現像装置１０には、導電性部材
１５よりも、トナーロール１１の回転移動方向前方に、
供給掻き落としロール１７が備えられている。供給掻き
落としロール１７は、トナーロール１１に当接し、図の
矢印ｃ方向（左回り）に回転しており、供給掻き落とし
ロール１７とトナーロール１１とが当接する当接位置
で、供給掻き落としロール１７によってトナーロール１
１の表面に担持されたトナー１２が掻き落とされ、当接
位置の、トナーロール１１の回転移動方向すぐ下流側
で、供給掻き落としロール１７によってトナーロール１
１表面に新たなトナー１２が供給される。導電性部材１
５とトナーロール１１との間での往復運動によって、除
電されほぐされたトナー１２は、供給掻き落としロール
１７によってトナーロール１１表面から十分に掻き落と
され、この結果、ゴーストの発生が防止される。

【００１７】また、供給掻き落としロール１７によって
トナーロール１１表面から掻き落とされたトナー１２
が、導電性部材１５付近に漂っていると、トナーロール
１１上のトナー１２の除電が阻害される。このため、こ
の現像装置１０には、導電性部材１５と供給掻き落とし
ロール１７との間にシール部材１８が備えられており、
シール部材１８は、供給掻き落としロール１７によって
トナーロール１１表面から掻き落とされたトナー１２が
導電性部材１５付近に漂うことを防止している。

【００１８】本実施形態では、導電性部材１５が、トナ
ーロール１１に対向する平面を有するタイプが採用され
ているが、本発明にいう導電性部材は、端部からの放電
を防止するために、トナー担持体に対向する、平面およ
び凸面のうちのいずれかの面を有するものであればよ
い。導電性部材が凸面を有するタイプについては後述す
る。

【００１９】図２は、本発明の現像装置の第２実施形態
を示す図である。この現像装置３０は、図２の上方にお
いてトナーロール１１に対向するように帯電器３１が備
えられている点を除き、図１に示す現像装置１０と同様
であり、ゴーストの発生を防止する装置である。帯電器
３１によって、以下図３を用いて説明するように、トナ
ーに電荷が付与されて帯電量が増加し、その結果、トナ
ークラウドやかぶりの発生が防止される。

【００２０】結局、図２に示す現像装置３０は、トナー
クラウド、かぶりおよびゴーストそれぞれの発生をいず
れも防止する装置である。図３は、帯電器を示す詳細図
である。この帯電器３１には、供給電極３１１と、放電
電極３１２と、網の目状の制御電極３１３が備えられて
おり、供給電極３１１および制御電極３１３は導体であ
り、放電電極３１２は抵抗体である。また、放電電極３
１２には、供給電極３１１を介して供給電圧３１４が印
加され、制御電極３１３には制御電圧３１５が印加され
る。供給電圧３１４と制御電圧３１５との電圧差によっ
て放電電極３１２と制限電極３１３との間に電場が形成
され、この電場によって放電電極３１２から電子が放出
される。放出された電子は、制御電極３１３の網の目を
通り抜けて図の下方へと向かい、トナーロール１１に担
持されているトナー１２に当たってトナー１２の帯電量
が増加する。これによって、逆極性トナーや低帯電トナ
ーがなくなって、トナークラウドやかぶりが防止され
る。

【００２１】また、この帯電器３１には、電流制御部３
１６が備えられており、供給電極３１１からの電流が一
定となるように制御されている。これによって、帯電器
３１から放出される電荷量が一定となって、トナー１２
の帯電量が安定し、かぶりやゴーストを防止する効果も
安定する。図４は、本発明の現像装置の第３実施形態を
示す図である。

【００２２】この現像装置４０は、導電性部材１５が、
以下説明するように、トナーロール１１の回転軸１１１
との距離を一定に保つように固定されたものである点を
除き、図２に示す現像装置３０と同様である。この現像
装置４０には、絶縁性の支持部材４１が備えられてお
り、支持部材４１は、導電性部材１５に固定されるとと
もに、トナーロール１１の回転軸１１１を回転自在に保
持しており、回転軸１１１と導電性部材１５との距離が
一定に保たれる。このように、回転軸１１１と導電性部
材１５との距離が一定に保たれることによって、トナー
ロール１１の表面と、その表面に対向している導電性部
材１５の面との距離がほぼ一定に保たれる。その結果、
トナーロール１１と導電性部材１５との間に形成される
電場の強さが安定し、トナーが安定的に除電される。

【００２３】図５は、本発明の現像装置の第４実施形態
を示す図である。この現像装置５０を構成する構成部分
のうち、図２に示す現像装置３０を構成する構成部分と
同様な構成部分については、同一の符号を付して重複説
明を省略する。ただし、層形成部材については、図５で
は図示が省略されている。この現像装置５０には、本発
明にいう導電性部材に相当し、トナーロール１１に対向
する凸面を有する導電性部材の一例である導電性ロール
５１が備えられており、保持部材５２と、バネ５３が備
えられている。保持部材５２は絶縁性の部材であり、導
電性ロール５１を保持するとともにトナーロール１１表
面に当接して、導電性ロール５１とトナーロール１１表
面との距離を一定距離に保っており、図の手前側および
奥側の２箇所に設けられている。また、バネ５３は、導
電性ロール５１の回転軸５１１を、トナーロール１１へ
向かって付勢する。トナーロール１１の回転移動に伴っ
て、保持部材５２および導電性ロール５１は、図５に示
す矢印ｄ方向（右回り）に回転する。

【００２４】また、この現像装置５０には、供給掻き落
としロール１７よりも、トナーロール１１の回転移動方
向前方に、トナー除去部材５４が備えられている。この
トナー除去部材５４は、保持部材５２に対応して、図の
手前側と奥側の２箇所に設けられており、トナーロール
１１表面に供給されたトナーを除去する。図６は、図５
に示すトナーロール１１および導電性ロール５１を図５
の左側から見た図である。

【００２５】保持部材５２は、導電性ロール５１の端部
に設けられており、トナーロール１１の表面のうち、ト
ナーロール１１の端部に存在する当接領域１２２に当接
している。この当接領域１２２からは、図５に示すトナ
ー除去部材５４によってトナーが除去されており、この
ため、トナーロール１１に直接保持部材５２が当接し、
トナーロール１１と導電性ロール５１との距離が一定に
保たれる。その結果、図４に示す現像装置４０の場合同
様に、トナーロール１１と導電性ロール５１との間に形
成される電場の強さが安定し、トナーが安定的に除電さ
れる。

【００２６】図７は、本発明の現像装置の第５実施形態
を示す図である。この現像装置６０は、導電性ロール５
１に付着したトナーを掻き落とす掻き落とし部材６１
と、掻き落とされたトナーが溜まるトナー溜め６２が備
えられている点を除き、図５に示す現像装置５０と同様
である。ただし、定電圧電源、コンデンサ、保持部材、
バネおよびトナー除去部材は、図７では図示を省略し
た。

【００２７】トナーは、トナーロール１１と導電性ロー
ル５１との間で往復運動を行って除電されるが、トナー
の一部は導電性ロール５１表面に付着し、除電効果が減
衰する原因となる。掻き落とし部材６１は、導電性ロー
ル５１表面に、図７の下方において当接することによっ
て、導電性ロール５１表面に付着したトナーを掻き落と
し、除電効果を維持する。

【００２８】図８は、本発明の現像装置の第６実施形態
を示す図である。この現像装置７０を構成する構成部分
のうち、図１に示す現像装置１０を構成する構成部分と
同様な構成部分については、同一の符号を付して重複説
明を省略する。この現像装置には、本発明にいう導電性
部材に相当する導電性ロール７１が備えられ、導電性ロ
ール７１周面に分散配置されてトナーロール１１表面に
当接し、トナーロール１１表面に担持されたトナーを掻
き落とすとともに導電性ロール７１表面とトナーロール
１１表面との間隙を一定に保つ、複数の絶縁性突起７２
が備えられている。

【００２９】導電性ロール７１は、図８に示す矢印ｅ方
向（左回り）に回転し、絶縁性突起７２がトナーロール
１１に当接する位置の、トナーロール１１の回転移動方
向すぐ下流側において、トナーロール１１表面に新たな
トナーが供給される。また、絶縁性突起７２がトナーロ
ールに当接する位置において、トナーロール１１と導電
性ロール７１との間でトナーが往復運動を行って除電さ
れ、絶縁性突起７２によって十分に掻き落とされる。こ
の結果、ゴーストの発生が防止される。

【００３０】図９は、図８に示すトナーロール１１およ
び導電性ロール７１を、図８の下側から見た図である。
絶縁性突起７２は、導電性ロール７１の周面上に、千鳥
状に配列されており、このように配列されていることに
よって、トナーをトナーロール１１の表面から効率よく
掻き落とすことができる。また、導電性ロール７１の端
部には、絶縁性のキャップ７３が設けられており、導電
性ロール７１の端部からの放電が防止されている。

【００３１】なお、上記説明した各実施形態において
は、トナーが負に帯電されているが、本発明の現像装置
においては、トナーが正に帯電されてもよい。また、上
記説明した各実施形態においては、供給掻き落としロー
ル等によってトナーの供給および掻き落としが行われて
いるが、本発明にいう担持体表面掻き落とし部材は、ト
ナーの掻き落としのみを行うものであってもよく、本発
明の現像装置は、導電性部材よりも、トナー担持体の移
動方向前方に、トナー担持体表面に担持されたトナーを
掻き落とす担持体表面掻き落とし部材を有するものであ
ればよい。

【００３２】また、上記説明した各実施形態において
は、トナーは、トナーロールに静電気力で担持されてい
るが、本発明の現像装置においては、磁性トナーを用
い、トナー担持体上に磁力によってトナーが担持されて
もよい。

【００３３】

【実施例】以下、図７に示す現像装置同様の装置を用い
て実験を行なった結果について説明する。実験条件は次
のとおりである。トナーロールは、表面サンドブラスト
処理（Ｒｚ＝２．５μｍ）を施したアルミ製であり、直
径３０ｍｍであり、周速１３０ｍｍ／ｓｅｃで回転させ
た。また、現像バイアス電圧として、−３５０Ｖの直流
成分を有する振動電圧を印加した。

【００３４】供給掻き落としロールは、ウレタンフォー
ム製であり、直径１６ｍｍであり、周速８０ｍｍ／ｓｅ
ｃで回転させた。像担持体は、直径８０ｍｍであり、表
面に有機感光体を塗布し、周速８０ｍｍ／ｓｅｃで回転
させた。また、トナーロールと像担持体との間の距離は
０．５ｍｍであり、静電潜像部の電位は−２００Ｖ、背
景部の電位は−５００Ｖに設定した。

【００３５】導電性ロールは、鏡面仕上げを施したアル
ミ製であり、直径１０ｍｍである。掻き落とし部材およ
びトナー除去部材はポリエステルフィルム製である。層
形成部材は、０．２ｍｍ厚のＳＵＳ板製であり、トナー
に接する部分には、０．５ｍｍ厚ウレタンゴムを貼りつ
けた。帯電器は、セラミック基板上に半導電性ガラスを
塗布して放電電極を形成し、７５μｍ厚ポリイミドで、
放電電極とのスペースを確保して、孔径１００μｍの孔
が開口率約１５％となるように開けられた２０μｍ厚を
有するＳＵＳ製の制御電極を設けたものを用いた。帯電
器とトナーロールとの間の距離は３ｍｍである。

【００３６】トナーは、平均粒径が約７μｍであるポリ
エステル系トナーを用い、負に帯電させた。以下の各実
験では、現像装置を、コピー機に組み込んで実験を行
い、現像装置によって現像された像をコピー用紙上に定
着させた。また、ハーフトーンの文字「Ｈ」の後に、一
様なベタ画像が続く印字パターンを用いて印字を行っ
た。また、特に断らない場合には、掻き落とし部材を取
り外すとともに、帯電器の電流制御部を取り外して実験
を行った。

【００３７】先ず、第１比較例として、帯電器に電圧を
印加せず、かつ導電性部材を取り除いて印字を行った。
図１０は、印字結果を模式的に示す図である。この図に
は、コピー用紙８０上に定着された像が表されており、
図に示す矢印ｆ方向が、像担持体の回転方向に対応する
方向である。ハーフトーンの文字８１からトナーロール
一回転分後ろ側のベタ画像８２上に、文字８１の形と同
じ形を有し、画像が薄くなるゴースト８３が弱く発生し
た。また、背景部８４にはかぶりが発生した。

【００３８】層形成部材を通過した直後のトナーを解析
したところ、平均帯電量は６．１μＣ／ｇであり、逆極
性トナーが７ｗｔ％存在しており、トナーの平均粒径は
７．２μｍであった。また、現像領域を通過した後のト
ナーロール上には、ハーフトーンの文字「Ｈ」の像が明
瞭に残っており、この像を形成しているトナーを解析し
たところ、平均帯電量は１０．１μＣ／ｇ、平均粒径は
６．５μｍであり、小粒径かつ高帯電のトナーの割合が
多いことがわかった。

【００３９】第２比較例として、帯電器の供給電極に−
１．５ｋＶ、制御電極に−５００Ｖの電圧を印加し、上
述した実験条件のうち、背景部の電位を−５００Ｖから
−５５０Ｖに変更し、現像バイアス電圧の直流成分を−
３５０Ｖから−４００Ｖに変更して、導電性ロールを取
り除いて印字を行ったところ、強いゴーストが発生した
が、かぶりは発生しなかった。帯電器とトナーロールと
の間を通過した直後のトナーを解析したところ、平均帯
電量は１０．５μＣ／ｇであり第１比較例および第１実
施例の場合よりも高帯電側にシフトしていることがわか
った。また、逆極性トナーは０．７ｗｔ％に減少した。
また、トナーの平均粒径は７．３μｍであった。さら
に、現像領域を通過した後のトナーロール上には、ハー
フトーンの文字「Ｈ」の像が明瞭に残っており、この像
を形成しているトナーを解析したところ、平均帯電量は
１５．７μＣ／ｇ、平均粒径は５．９μｍであり、小粒
径かつ高帯電のトナーの割合が、第１比較例の場合より
も多いことがわかった。

【００４０】次に、高温高湿環境（２８℃８５％ＲＨ）
の下で、第２比較例に、トナーロールと導電性ロールと
の間隙を保持部材により０．１ｍｍ若しくは０．３ｍｍ
に設定して導電性ロールを取り付け、定電圧電源の電圧
を−４００Ｖに設定した場合の実験結果について説明す
る。図１１は、間隙が０．１ｍｍである場合の実験結果
を示すグラフである。

【００４１】この図の横軸は、現像バイアスの交流成分
の振幅を示しており、縦軸は、導電性ロールに接続され
たコンデンサの容量を示している。この図に示されてい
る×印は火花放電が生じたことを表しており、二重丸は
ゴーストが消滅したことを表している。この図に示す曲
線９１は、導電性ロールに接続されたコンデンサの容量
をＣ、現像バイアスの交流成分の振幅をＶｍａｘ、トナ
ーロールと導電性ロールとの間隙をｄ、トナーロールと
像担持体との間隙をｄｓ、真空の誘電率をε₀ 、トナー
ロールと導電性ロールとが対向し合う実効対向面積をＳ
としたときの、Ｃ＝（ε₀ Ｓ／ｄ）／｛（Ｖｍａｘ／（１５６＋３．１
ｄ×１０⁶ ）−１｝なる関係を満たすコンデンサ容量を示しており、この関
係は、トナーロールと導電性ロールとの間で火花放電が
生じるか否かの境界を示している。

【００４２】また、この図に示す、横軸に平行な３本の
直線９２，９３，９４のうち、一番下の直線９２は、Ｃ
＝ε₀ Ｓ／（ｄｓ−ｄ）なる関係を満たすコンデンサ容
量を示しており、この容量のコンデンサが導電性ロール
に接続されている場合には、トナーロールと導電性ロー
ルとの間には、現像電場の強さと同じ強さを有する電場
が形成される。直線９２は、Ｃ＝１．５ε₀ Ｓ／（ｄｓ
−１．５ｄ）なる関係を満たすコンデンサ容量を示し、
直線９３は、Ｃ＝２．０ε₀ Ｓ／（ｄｓ−２．０ｄ）な
る関係を満たすコンデンサ容量を示しており、これらの
容量を有するコンデンサが導電性ロールに接続されてい
る場合には、トナーロールと導電性ロールとの間には、
それぞれ現像電場の強さの１．５倍および２倍の強さを
有する電場が形成される。

【００４３】１．０×１０^-9Ｆの容量を有するコンデン
サを導電性ロールに接続し、振幅が１０００Ｖである交
流成分を有する現像バイアス電圧を印加した第３比較例
および、１．０×１０^-9Ｆの容量を有するコンデンサを
導電性ロールに接続し、振幅が１４００Ｖである交流成
分を有する現像バイアス電圧を印加した第４比較例は図
に×印で示されており、曲線９１で示されるコンデンサ
容量よりも大きなコンデンサ容量を有しているので火花
放電が生じ、トナーは除電されなかった。

【００４４】１．０×１０^-10 Ｆの容量を有するコンデ
ンサを導電性ロールに接続し、振幅が１０００Ｖである
交流成分を有する現像バイアス電圧を印加した第１実施
例は図に二重丸で示されており、曲線９１で示されるコ
ンデンサ容量よりも小さく、直線９４で示されるコンデ
ンサ容量よりも大きなコンデンサ容量を有しているの
で、火花放電が生じることなく、現像電圧の強さの２倍
以上の強さを有する電場がトナーロールと導電性ロール
との間に形成され、その結果ゴーストが消滅した。この
とき、導電性ロールとトナーロールと間を通過した直後
のトナーの帯電量を測定したところ、１．１μＣ／ｇに
除電されたことが分かった。

【００４５】図１２は、間隙が０．３ｍｍである場合の
実験結果を示すグラフである。図１１同様に、図１２の
横軸は、現像バイアスの交流成分の振幅を示しており、
縦軸は、導電性ロールに接続されたコンデンサの容量を
示している。図１２に示されている×印は火花放電が生
じたことを表しており、二重丸はゴーストが消滅したこ
とを表しており、三角印はゴーストがやや消滅したこと
を表している。

【００４６】図１２に示す曲線９５は、図１１に示す曲
線９１同様に、トナーロールと導電性ロールとの間で火
花放電が生じるか否かの境界を示すＣ＝（ε₀ Ｓ／ｄ）／｛（Ｖｍａｘ／（１５６＋３．１
ｄ×１０⁶ ）−１｝なる関係を満たすコンデンサ容量を示している。また、
この図に示す、横軸に平行な２本の直線９６，９７は、
それぞれＣ＝ε ₀ Ｓ／（ｄｓ−ｄ）なる関係を満たすコ
ンデンサ容量、およびＣ＝１．５ε₀ Ｓ／（ｄｓ−１．
５ｄ）なる関係を満たすコンデンサ容量を示しており、
これらの容量を有するコンデンサが導電性ロールに接続
されている場合には、トナーロールと導電性ロールとの
間には、それぞれ現像電場の強さの１．０倍および１．
５倍の強さを有する電場が形成される。

【００４７】１．０×１０^-9Ｆの容量を有するコンデン
サを導電性ロールに接続し、振幅が１２００Ｖである交
流成分を有する現像バイアス電圧を印加した第５比較例
および、１．０×１０^-9Ｆの容量を有するコンデンサを
導電性ロールに接続し、振幅が１４００Ｖである交流成
分を有する現像バイアス電圧を印加した第６比較例は図
に×印で示されており、曲線９５で示されるコンデンサ
容量よりも大きなコンデンサ容量を有しているので火花
放電が生じ、トナーは除電されなかった。

【００４８】１．０×１０^-9Ｆの容量を有するコンデン
サを導電性ロールに接続し、振幅が１０００Ｖである交
流成分を有する現像バイアス電圧を印加した第２実施例
は、図に二重丸で示されており、曲線９５で示されるコ
ンデンサ容量よりも小さく、直線９７で示されるコンデ
ンサ容量よりも大きいコンデンサ容量を有しているので
火花放電が生じることなく、現像電場の強さの１．５倍
以上の強さを有する電場がトナーロールと導電性ロール
との間に形成され、その結果ゴーストが消滅した。

【００４９】１．０×１０^-10 Ｆの容量を有するコンデ
ンサを導電性ロールに接続し、振幅が１０００Ｖである
交流成分を有する現像バイアス電圧を印加した第３実施
例、１．０×１０^-10 Ｆの容量を有するコンデンサを導
電性ロールに接続し、振幅が１２００Ｖである交流成分
を有する現像バイアス電圧を印加した第４実施例、およ
び１．０×１０^-10 Ｆの容量を有するコンデンサを導電
性ロールに接続し、振幅が１４００Ｖである交流成分を
有する現像バイアス電圧を印加した第５実施例は、図に
三角印で示されており、曲線９５で示されるコンデンサ
容量よりも小さく、直線９６で示されるコンデンサ容量
よりも大きいコンデンサ容量を有しているので火花放電
が生じることなく、現像電場の強さ以上の強さを有する
電場がトナーロールと導電性ロールとの間に形成され、
その結果ゴーストがやや消滅した。

【００５０】図１１および図１２に示した実験結果か
ら、Ｃ＜（ε₀ Ｓ／ｄ）／｛（Ｖｍａｘ／（１５６＋３．１
ｄ×１０⁶ ）−１｝かつＣ＞ε₀ Ｓ／（ｄｓ−ｄ）なる関係を満たすコンデンサ容量を有するコンデンサが
導電性ロールに接続されるとゴースト消滅効果が得られ
ることがわかった。ただし、トナーロールと導電性ロー
ルとの間に、現像電場の強さ以上の強さを有する電場を
形成するためには、トナーロールと導電性ロールとの間
隙は、トナーロールと像担持体との間隙よりも狭くなけ
ればならない。

【００５１】第３実施例の実験条件のうち、供給掻き落
としロールの直径を１６ｍｍから１５ｍｍに変更した第
６実施例、および１７ｍｍに変更した第７実施例を用い
て印字を行ったところ、第６実施例ではゴーストが濃く
なり、第７実施例ではゴーストが消滅した。この結果か
ら、供給掻き落としロールによって十分にトナーを掻き
落とすことによって、ゴースト消滅効果が高くなること
が分かった。

【００５２】次に、第１実施例を用いて１０００枚のプ
リント実験を行ったところ、最後までかぶりおよびゴー
ストが発生しなかった。また、第１実施例の実験条件の
うち、導電性ロールへの印加電圧を−４００Ｖから−３
００Ｖに変更した第８実施例について１０００枚のプリ
ント実験を行ったところ、１、２枚プリントしたところ
で導電性ロールにトナーが付着して導電性ロールが被覆
され、除電効果が小さくなり、その結果、かぶりは発生
しなかったが、ゴースト消滅効果が弱くなった。また、
第１実施例の実験条件のうち、導電性ロールへの印加電
圧を−４００Ｖから−５００Ｖに変更した第９実施例に
ついて１０００枚のプリント実験を行ったところ、ゴー
スト消滅効果は徐々に減衰し、１０００枚後には、第８
実施例の場合と同等になった。これは、逆極性トナーが
徐々に導電性ロールに付着し、徐々に導電性ロールが被
覆されたことによると思われる。これらのプリント実験
の結果から、導電性ロールとトナーロールとの間には、
直流成分のない交流電圧のみを印加するのが望ましいこ
とがわかった。

【００５３】次に、第７実施例を用いて、高温多湿環境
（２８℃８５％ＲＨ）、低温低湿環境（１０℃３０％Ｒ
Ｈ）および常温常湿環境（２２℃５５％ＲＨ）それぞれ
の下で、この順番で２０００枚ごとに動作環境を切り替
えながら１００００枚のプリント実験を行ったところ、
動作環境によって、かぶりが発生したりゴーストが発生
したりした。かぶりが生じた時にはゴーストは発生せ
ず、ゴーストが生じた時にはかぶりは発生しなかった。
これは、帯電器に用いた抵抗体の抵抗が動作環境に従っ
て変化し、その結果、逆極性トナーの量や高帯電トナー
のレベルが変化したことによると考えられる。そこで、
第７実施例の帯電器に電流制御部を取り付けて上記同様
のプリント実験を行ったところ、トナー帯電量が安定
し、最後までかぶりおよびゴーストが発生しなかった。
また、第７実施例の導電性ロールに掻き落とし部材を取
付けて上記同様のプリント実験を行った場合にも、最後
までかぶりおよびゴーストが発生しなかった。これは、
トナーによる導電性ロール表面の被覆が排除され、除電
効果が最後まで保持されたことによると考えられる。

【００５４】なお、上記では、ハーフトーンの文字
「Ｈ」の後に、一様なベタ画像が続く印字パターンを用
いた実験結果について説明したが、ベタの文字「Ｈ」の
後に、一様なハーフトーン画像が続く印字パターンを用
いた実験も行った。図１３は、この場合に生じるゴース
トを模式的に示す図である。図１０同様に図１１にも、
コピー用紙８０上に定着された像が表されており、図に
示す矢印ｆ方向が、像担持体の回転方向に対応する方向
である。上述した第１比較例や第２比較例において、ベ
タの文字１０１からトナーロール一回転分後ろ側のハー
フトーン画像１０２上に、文字１０１の形と同じ形を有
し、画像が濃くなるゴースト１０３が発生した。また、
上記の各実施例を用いた実験の結果、上記同様のゴース
ト消滅効果が見られた。

【００５５】以下、図８に示す現像装置同様の装置を用
いて実験を行なった結果について説明する。実験条件は
次のとおりである。導電性ロールは、ウレタンフォーム
の表面にＳＵＳの薄板を貼り付けたものを用い、直径１
６ｍｍであり、周速８０ｍｍ／ｓｅｃで回転させた。

【００５６】絶縁性突起は、直径０．５ｍｍのポリイミ
ド製であり、高さは０．２ｍｍまたは０．３ｍｍであ
り、ピッチ１ｍｍで配置した。トナーロール、像担持
体、層形成部材、帯電器、およびトナーについての実験
条件は、上述した、図７に示す現像装置同様の装置を用
いた実験における実験条件と同様である。

【００５７】以下の各実験では、ハーフトーンの文字
「Ｈ」の後に、一様なベタ画像が続く印字パターン、お
よびベタの文字「Ｈ」の後に、一様なハーフトーン画像
が続く印字パターンを用いて印字を行った。また、特に
断らない場合には、帯電器の電流制御部を取り外して実
験を行った。先ず、第７比較例として、帯電器に電圧を
印加せず、かつ導電性ロールにトナーロールの電圧と同
じ電圧を印加して印字を行ったところ、ハーフトーンの
文字の後に続くベタ画像上に弱いゴーストが発生し、ベ
タの文字の後に続くハーフトーン画像上に強いゴースト
が発生した。また、背景部にはかぶりが生じた。

【００５８】また、第８比較例として、帯電器の供給電
極に−１．５ｋＶ、制御電極に−５００Ｖの電圧を印加
し、上述した実験条件のうち、背景部の電位を−５００
Ｖから−５５０Ｖに変更し、現像バイアス電圧の直流成
分を−３５０Ｖから−４００Ｖに変更し、導電性ロール
にトナーロールの電圧と同じ電圧を印加して印字を行っ
たところ、かぶりは生じなかったが、ハーフトーンの文
字の後に続くベタ画像上、およびベタの文字の後に続く
ハーフトーン画像上に強いゴーストが発生した。

【００５９】次に、高温高湿環境（２８℃８５％ＲＨ）
の下で、第８比較例に、高さ０．２ｍｍの絶縁性突起を
配置した導電性ロール、もしくは高さ０．３ｍｍの絶縁
性突起を配置した導電性ロールを取り付け、定電圧電源
の電圧を−４００Ｖに設定して実験を行った。絶縁性突
起の高さが０．３ｍｍである場合の実験結果は、図１２
を用いて説明した実験結果と全く同様の実験結果が得ら
れた。

【００６０】図１４は、絶縁性突起の高さが０．２ｍｍ
である場合の実験結果を示すグラフである。図１１同様
に、図１４の横軸は、現像バイアスの交流成分の振幅を
示しており、縦軸は、導電性ロールに接続されたコンデ
ンサの容量を示している。図１４に示されている×印は
火花放電が生じたことを表しており、丸印はゴーストが
目立たなくなったことを表している。

【００６１】図１４に示す曲線１２１は、図１１に示す
曲線９１同様に、トナーロールと導電性ロールとの間で
火花放電が生じるか否かの境界を示すＣ＝（ε₀ Ｓ／ｄ）／｛（Ｖｍａｘ／（１５６＋３．１
ｄ×１０⁶ ）−１｝なる関係を満たすコンデンサ容量を示している。また、
この図に示す、横軸に平行な３本の直線１２２，１２
３，１２４は、それぞれＣ＝ε₀ Ｓ／（ｄｓ−ｄ）なる
関係を満たすコンデンサ容量、Ｃ＝１．５ε₀ Ｓ／（ｄ
ｓ−１．５ｄ）、およびＣ＝２．０ε₀ Ｓ／（ｄｓ−
２．０ｄ）なる関係を満たすコンデンサ容量を示してお
り、これらの容量を有するコンデンサが導電性ロールに
接続されている場合には、トナーロールと導電性ロール
との間には、それぞれ現像電場の強さの１．０倍、１．
５倍および２．０倍の強さを有する電場が形成される。

【００６２】１．０×１０^-9Ｆの容量を有するコンデン
サを導電性ロールに接続し、振幅が１０００Ｖである交
流成分を有する現像バイアス電圧を印加した第９比較
例、１．０×１０^-9Ｆの容量を有するコンデンサを導電
性ロールに接続し、振幅が１４００Ｖである交流成分を
有する現像バイアス電圧を印加した第１０比較例、およ
び１．０×１０^-10 Ｆの容量を有するコンデンサを導電
性ロールに接続し、振幅が１４００Ｖである交流成分を
有する現像バイアス電圧を印加した第１１比較例は図に
×印で示されており、曲線９１で示されるコンデンサ容
量よりも大きなコンデンサ容量を有しているので火花放
電が生じ、トナーは除電されなかった。

【００６３】１．０×１０^-10 Ｆの容量を有するコンデ
ンサを導電性ロールに接続し、振幅が１０００Ｖである
交流成分を有する現像バイアス電圧を印加した第１０実
施例、および１．０×１０^-10 Ｆの容量を有するコンデ
ンサを導電性ロールに接続し、振幅が１２００Ｖである
交流成分を有する現像バイアス電圧を印加した第１１実
施例は図に丸印で示されており、曲線１２１で示される
コンデンサ容量よりも小さく、直線１２３で示されるコ
ンデンサ容量とほぼ等しいコンデンサ容量を有している
ので、火花放電が生じることなく、現像電圧の強さの約
１．５倍の強さを有する電場がトナーロールと導電性ロ
ールとの間に形成され、その結果ゴーストが目立たなく
なった。このとき、導電性ロールとトナーロールと間を
通過した直後のトナーの帯電量を測定したところ、１．
９μＣ／ｇに除電されたことが分かった。

【００６４】これらの実験結果からも、Ｃ＜（ε₀ Ｓ／ｄ）／｛（Ｖｍａｘ／（１５６＋３．１
ｄ×１０⁶ ）−１｝かつＣ＞ε₀ Ｓ／（ｄｓ−ｄ）なる関係を満たすコンデンサ容量を有するコンデンサが
導電性ロールに接続されるとゴースト消滅効果が得られ
ることがわかった。

【００６５】次に、第８比較例に、高さ０．３ｍｍの絶
縁性突起が配置された導電性ロールを取り付け、定電圧
電源の電圧を−４００Ｖに設定した第１２実施例につい
て１０００枚のプリントテストを行ったところ、最後ま
でかぶりおよびゴーストが発生しなかった。また、第１
２実施例の実験条件のうち、導電性ロールへの印加電圧
を−４００Ｖから−３００Ｖに変更した第１３実施例
と、第１２実施例の実験条件のうち、導電性ロールへの
印加電圧を−４００Ｖから−５００Ｖに変更した第１４
実施例について１０００枚のプリント実験を行ったとこ
ろ、上述した、第８実施例および第９実施例における実
験結果と同様の実験結果が得られた。

【００６６】さらに、第１２実施例を用いて、高温多湿
環境（２８°Ｃ８５％ＲＨ）、低温低湿環境（１０°Ｃ
３０％ＲＨ）および常温常湿環境（２２°Ｃ５５％Ｒ
Ｈ）それぞれの下で、この順番で２０００枚ごとに動作
環境を切り替えながら１００００枚のプリント実験を行
ったところ、動作環境によって、かぶりが発生したりゴ
ーストが発生したりした。また、第１２実施例の帯電器
に電流制御部を取り付けて同様のプリント実験を行った
ところ、トナー帯電量が安定し、最後までかぶりおよび
ゴーストが発生しなかった。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の現像装置
によれば、ゴーストを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像装置の第１実施形態を示す図であ
る。

【図２】本発明の現像装置の第２実施形態を示す図であ
る。

【図３】帯電器を示す詳細図である。

【図４】本発明の現像装置の第３実施形態を示す図であ
る。

【図５】本発明の現像装置の第４実施形態を示す図であ
る。

【図６】図５に示すトナーロールおよび導電性ロールを
図５の左側から見た図である。

【図７】本発明の現像装置の第５実施形態を示す図であ
る。

【図８】本発明の現像装置の第６実施形態を示す図であ
る。

【図９】図８に示すトナーロールおよび導電性ロール
を、図８の下側から見た図である。

【図１０】ハーフトーンの文字「Ｈ」に続くベタ画像上
に発生するゴーストを示す模式図である。

【図１１】トナーロールと導電性ロールとの間隙が０．
１ｍｍである場合の実験結果を示すグラフである。

【図１２】トナーロールと導電性ロールとの間隙が０．
３ｍｍである場合の実験結果を示すグラフである。

【図１３】ベタの文字「Ｈ」に続くハーフトーン画像上
に発生するゴーストを示す模式図である。

【図１４】絶縁性突起の高さが０．２ｍｍである場合の
実験結果を示すグラフである。

【図１５】トナーの帯電量の分布を表すグラフである

【符号の説明】

１０，３０，４０，５０，６０，７０現像装置１１トナーロール１２トナー１５導電性部材１７供給掻き落としロール１８シール部材２０像担持体３１帯電器４１支持部材５１導電性ロール５２保持部材６１掻き落とし部材７１導電性ロール７２絶縁性突起

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】静電潜像を担持して所定の方向に移動す
る像担持体に所定の現像領域において対向するように配
置され、帯電したトナーを表面に担持して該現像領域を
経由する搬送経路に沿って所定の移動方向に循環移動す
るトナー担持体、および前記トナー担持体と前記像担持
体との間に振動バイアス電圧を印加するバイアス印加手
段を備え、該トナー担持体上のトナーを前記像担持体上
の静電潜像に移動させて該静電潜像を現像する現像装置
において、前記現像領域よりも前記移動方向下流側において前記ト
ナー担持体表面に対向するように配置された導電性部材
と、前記導電性部材に一方の端子が接続された、該導電
性部材と前記トナー担持体との間の電流リーク防止用の
コンデンサとを有し、前記一方の端子に対する他方の端
子を所定の電位に保つことによって、前記トナー担持体
と前記導電性部材との間に振動電場を形成し、該振動電
場によって該トナー担持体上のトナーを該トナー担持体
と該導電性部材との間で往復運動させて除電する除電手
段を備えたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】前記コンデンサの容量をＣ、前記トナー
担持体と前記像担持体との間に印加される電圧の平均電
圧と該電圧の最大電圧との差をＶｍａｘ、前記トナー担
持体と前記導電性部材との間隙をｄ、前記トナー担持体
と前記像担持体との間隙をｄｓ、真空の誘電率をε₀ 、
前記トナー担持体と前記導電性部材とが対向し合う実効
対向面積をＳとしたとき、ｄ＜ｄｓかつＣ＜（ε₀ Ｓ／ｄ）／｛（Ｖｍａｘ／（１５６＋３．１
ｄ×１０⁶ ）−１｝かつＣ＞ε₀ Ｓ／（ｄｓ−ｄ）なる関係を満たすものであることを特徴とする請求項１
記載の現像装置。
【請求項３】前記導電性部材を保持するとともに前記
トナー担持体表面に当接して、該導電性部材と該トナー
担持体表面との距離を一定距離に保つ絶縁性部材を備え
たことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項４】前記トナー担持体が回転ロールからなり
前記導電性部材が前記回転ロールの回転軸との距離を一
定に保つように固定されたものであることを特徴とする
請求項１記載の現像装置。
【請求項５】前記導電性部材が回転ロールからなり、
該回転ロールに付着したトナーを掻き落とす部材表面掻
き落とし部材を備えたことを特徴とする請求項１記載の
現像装置。
【請求項６】前記導電性部材が、前記トナー担持体に
対向する、平面および凸面のうちのいずれかの面を有す
るものであることを特徴とする請求項１記載の現像装
置。
【請求項７】前記導電性部材よりも前記移動方向下流
側に、前記トナー担持体表面に担持されたトナーを掻き
落とす担持体表面掻き落とし部材を備えたことを特徴と
する請求項１記載の現像装置。
【請求項８】前記導電性部材が回転ロールからなり、
該回転ロールが、該回転ロール周面に分散配置されて前
記トナー担持体表面に当接し、前記トナー担持体表面に
担持されたトナーを掻き落とすとともに該導電性部材表
面と該トナー担持体表面との間隙を一定に保つ、複数の
絶縁性突起を備えたものであることを特徴とする請求項
１記載の現像装置。