JP2003005524A - 現像装置およびこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 進行波電界を用いてトナーを搬送する機構
（電界カーテン）を利用する場合において、感光体ドラ
ム上での均一な濃度の像を現像し、かつ地カブリの少な
い良好な画像形成を行うことができる現像装置およびこ
れを備えた画像形成装置を提供する。 【解決手段】 トナー搬送部材と感光体ドラムとの間の
空隙ｄと、各進行波発生電極の電極間ピッチλとを、ｄ
＞λの関係を満たすように設定する。また、感光体ドラ
ムの周速度ｖｐと、その感光体ドラムの周方向における
潜像書き込み解像度Ｒと、各進行波電極に対して印加さ
れる印加電圧の周波数ｆとを、ｖｐ×Ｒ＞ｆの関係を満
たすように設定する。更に、各進行波発生電極に対して
印加される印加電圧の平均値Ｖ１と、感光体ドラムの非
画像部での帯電電位Ｖ０と、トナー搬送部材と感光体ド
ラムとの空隙ｄとを、｜Ｖ０−Ｖ１｜／ｄ＞１０⁴の関
係を満たすように設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は潜像担持体（像担持
体）上に形成される静電潜像を現像剤などによって現像
する現像装置、およびこれを備えた画像形成装置に関
し、特に、進行波電界を用いて現像剤を搬送する機構
（電界カーテン）を利用するものに係わる。

【０００２】また、上記の静電潜像は所定の電荷を付与
して帯電させた像担持体上に光情報を書き込んだものだ
けでなく、イオンフロー方式のように誘電体上に直接静
電荷潜像を形成するものや、トナージェット方式のよう
に複数の開口部を有する電極に対し任意の電圧を印加す
ることで空間に静電像を形成して現像剤を記録媒体に飛
翔させて直接画像形成を行うものにも適用可能である。

【０００３】

【従来の技術】複写機、プリンタ、ファクシミリなどの
電子写真プロセスを用いた画像形成装置に適用される現
像装置としては、現在、像担持体に現像剤担持体を接触
させずに現像を行う非接触方式の現像装置が注目されて
おり、パウダークラウド法、ジャンピング法や電界カー
テン（進行波電界）を利用した方法が提案されている。

【０００４】そして、電界カーテンを発生させる手段と
しては、例えば、特開平９−６８８６４号公報に開示さ
れるように、金属または樹脂で形成された支持基材と、
この支持基材上に積層された絶縁層とを備え、この絶縁
層内に電界カーテン作用を発生させる電極が３本を１組
として、複数組が順次連続して埋設された構成となって
おり、各電極に対して多相電圧の印加により形成される
進行波電界によって、現像剤を現像剤搬送部材の表面上
で搬送するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、進行波電界
を利用する現像装置においては、現像剤搬送部材の表面
（現像剤搬送面）上で進行波電界を発生させている状
態、つまり各電極に異なる電圧が印加されている状態で
は、感光体などの像担持体が周方向に移動してその担持
面（表面）が現像剤搬送部材表面の真上、または非常に
近接した位置にあるときに、各電極に印加されている電
圧に起因する電位の空間的・時間的分布の影響を受け易
いことになる。そのため、像担持体の担持面が現像剤搬
送部材の表面に非常に近接した状態にあるときには、像
担持体の担持面上の静電潜像現像時に、図９の（ａ）お
よび（ｂ）に示すように、各電極に印加されている電圧
の周波数、その各電極の電極間ピッチ、および像担持体
の周速度などに起因する周期的な濃度変化が発生するこ
とがある。

【０００６】また、現像剤搬送部材の表面上において現
像剤を搬送するには、ある程度の進行波電界の強度が必
要となるが、この電界強度は、電極間ピッチと、隣接す
る電極間の電位差との影響を受けることになる。これ
は、現像剤の搬送を行う上で必要な進行波電界強度を得
るには、電極間ピッチが大きくなれば、隣接する電極間
の電位差も大きくする必要があるからである。そこで、
進行波電界による現像剤の運動状態を考えてみるに、現
像剤は進行波電界によって搬送されるときにクラウド状
態となるが、このクラウド状態となる現像剤の現像剤搬
送部材表面からの高さは、電極間ピッチが大きくなると
高くなる。要するに、電極間ピッチが大きいと、所望の
進行波電界を得る上で隣接する電極間の電位差を大きく
設定しなければならないために、現像剤に付与される運
動エネルギ（現像剤の電荷をｑ、電位差をＶとした場合
の運動エネルギｑＶ）は大きくなり、現像剤同士の衝突
や、現像剤の搬送速度が大きくなって、空気抵抗の影響
による飛翔軌道の偏向などによりクラウド状態の現像剤
が現像剤搬送部材表面上で積層して高さが大きくなる傾
向にあるからである。このため、このようなクラウド状
態の現像剤に像担持体の担持面が完全に浸ってしまう
と、本来現像剤が付着しない担持面の非現像領域に現像
剤が付着するといった、いわゆる地カブリなどが発生す
ることになる。

【０００７】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、像担持体担持面上で
の均一な濃度の像を現像し、かつ地カブリの少ない良好
な画像形成を行うことができる現像装置およびこれを備
えた画像形成装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、静電潜像をその表面に担持している像
担持体に対向する現像領域に配置し、基材上に所定間隔
を存して複数配列された電極を表面保護層によって被覆
してなる現像剤搬送部材を備え、各電極に対する多相電
圧の印加により形成される進行波電界によって現像剤を
現像剤搬送部材上で搬送するようにした現像装置におい
て、上記現像剤搬送部材と像担持体との間の空隙ｄ
（ｍ）と、上記各電極の電極間ピッチλ（ｍ）とを、 ｄ＞λ の関係を満たすように設定している。

【０００９】この特定事項により、現像剤搬送部材と像
担持体との間の空隙ｄが各電極の電極間ピッチλよりも
大きな値に設定されているので、このような条件下にお
いては、現像剤搬送部材の表面上で進行波電界を発生さ
せている状態、つまり各電極に異なる電圧が印加されて
いる状態であっても、像担持体の担持面が現像剤搬送部
材表面の真上、または非常に近接した位置において電位
の時間的・空間的分布の影響をほとんど受けないことに
なる。したがって、現像剤搬送部材の表面に非常に近接
した状態にある像担持体の担持面においては、隣接する
電極間の電位分布がほとんど反映されず、時間的・空間
的に均一な状態となる。このため、現像時に電極間の電
位分布のムラによって与える影響を少なくし、像担持体
担持面上での均一な濃度の像を現像することが可能とな
る上、担持面の非現像領域に現像剤が付着するといった
地カブリなどの発生を防止して良好な画像形成を行うこ
とが可能となる。

【００１０】ここで、像担持体の周速度ｖｐ（ｍｍ／ｓ
ｅｃ）と、その像担持体の周方向における潜像書き込み
解像度Ｒ（ｄｏｔ／ｍｍ）と、各電極に対して印加され
る印加電圧の周波数ｆ（Ｈｚ）とを、 ｖｐ×Ｒ＞ｆ の関係を満たすように設定している場合には、像担持体
の担持面における静電潜像の空間周波数はｖｐ×Ｒ（ｄ
ｏｔ／ｓｅｃ）となり、この値よりも低い周波数の印加
電圧が各電極に対して印加されることになる。

【００１１】これは、像担持体の担持面における静電潜
像の空間周波数が進行波電界の周波数よりも大きい場合
に、各電極に対して印加される印加電圧が最大値である
場合と最小値である場合とでは、像担持体の担持面上の
複数の画素単位で現像状態に差異が生じて現像濃度ムラ
が発生してしまうことになるが、各電極に対して印加さ
れる印加電圧の周波数を高くすれば、担持面上の１つの
画素が印加電圧の最大値と最小値とを経験して現像され
るために、各画素毎での現像濃度ムラは解消されるもの
の、電源のコストアップを招くという課題に基づいてな
されたものである。

【００１２】そのため、現像剤搬送部材と像担持体との
間の空隙ｄと各電極の電極間ピッチλとが、ｄ＞λの関
係を満たすように設定されていれば、現像剤搬送部材の
表面に非常に近接した状態にある像担持体の担持面にお
いて電極間の電位分布がほとんど影響されないことか
ら、像担持体の担持面における静電潜像の空間周波数ｖ
ｐ×Ｒよりも低い周波数ｆの印加電圧を各電極に対して
印加することによって、現像濃度ムラのない良好な画像
形成が可能となり、かつ電源をコストダウンさせて安価
に提供することも可能となる。

【００１３】また、各電極に対して印加される印加電圧
の平均値Ｖ１（Ｖ）と、像担持体の非画像部での帯電電
位Ｖ０（Ｖ）と、現像剤搬送部材と像担持体との間の空
隙ｄ（ｍ）とを、 ｜Ｖ０−Ｖ１｜／ｄ＞１０⁴ の関係を満たすように設定している場合には、進行波電
界により搬送されるクラウド状態の現像剤が像担持体の
近傍に到達したときに担持面上の静電潜像の現像に供さ
れなかった現像剤が非画像部（非静電潜像部分）に付着
したり、機内飛散しないように再び現像剤搬送部材上に
不要な現像剤を戻さなければならず、この戻す作用の度
合いが決定されることになる。つまり、像担持体の非画
像部と現像剤搬送部材との間の電界が現像剤を現像剤搬
送部材側へ戻す方向に与える力によって不要な現像剤を
現像剤搬送部材側へ戻す作用の度合いが決定され、この
とき、像担持体の非画像部での帯電電位Ｖ０と各電極に
対する印加電圧の平均値Ｖ１との差の絶対値を現像剤搬
送部材と像担持体との間の空隙ｄで除した値が重要なフ
ァクタ（不要な現像剤を現像剤搬送部材側へ戻す作用の
度合い）となり、この値を１０⁴よりも大きく設定して
おくことで、地カブリのない良好な画像形成を行うこと
が可能となる。

【００１４】そして、各電極の電極間ピッチλ（ｍ）
を、 １００μｍ〜１０００μｍ に設定している場合には、各電極の電極間ピッチλが小
さすぎたり、大きすぎたりすることなく、最適な条件に
設定されることになる。

【００１５】つまり、電極間ピッチが１００μｍよりも
小さくなると、現像剤搬送部材の製造時に電極間の形成
がうまくいかず、相隣なる電極間でリークが発生するこ
とがあるからである。一方、電極間ピッチが１０００μ
ｍよりも大きくなると、現像剤を搬送するために必要な
進行波電界の強度を得る上で大きな印加電圧を与える必
要があり、これによって、電源のコストアップを招いた
り、現像剤搬送部材が振動して不要な騒音を引き起こす
ことがあるからである。かかる点で、各電極の電極間ピ
ッチλを１００μｍ〜１０００μｍに設定しておけば、
相隣なる電極間でのリークの発生が防止され、電源をコ
ストダウンさせて現像剤搬送部材の振動による騒音の発
生を低減させることが可能となる。

【００１６】また、現像剤搬送部材と像担持体との間の
空隙ｄ（ｍ）を、 ０．１ｍｍ〜１０ｍｍ に設定している場合には、現像剤搬送部材と像担持体と
の間の空隙ｄが小さすぎたり、大きすぎたりすることな
く、最適な条件に設定されることになる。

【００１７】つまり、現像剤搬送部材と像担持体との空
隙が０．１ｍｍよりも小さくなると、非現像領域に現像
剤が付着する地カブリが発生し易く、空隙精度の僅かな
ズレによって現像電界強度を大きく変化させて画像形成
が不安定なものとなるからである。一方、現像剤搬送部
材と像担持体との空隙が１０ｍｍよりも大きくなると、
不要な現像剤を現像剤搬送部材側に戻すために必要な電
界強度を得る上で、像担持体の帯電電位を高く設定する
必要があり、これによって像担持体に対する負荷が大き
くなり、像担持体の劣化を招いたりするからである。か
かる点で、現像剤搬送部材と像担持体との間の空隙ｄを
０．１ｍｍ〜１０ｍｍに設定しておけば、像担持体の地
カブリを防止し、現像電界強度を安定させて画像形成を
円滑に行うことが可能となる上、像担持体の帯電電位を
低く設定して像担持体に対する負荷を小さくし、像担持
体の劣化を防止することが可能となる。

【００１８】更に、上述した現像装置を画像形成装置に
備えている場合には、像担持体の担持面上で均一な濃度
の像を現像し、かつ地カブリの少ない良好な画像形成を
行い得る画像形成装置を提供することが可能となる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００２０】図１は本発明の実施形態に係わる現像装置
を備えた画像形成装置を示し、この画像形成装置Ｘの内
部には、像担持体としての円筒状の感光体ドラム１が設
けられている。この感光体ドラム１を中心として、その
周囲に、帯電部材２、露光部材３、現像装置４、転写部
材５、クリーニング部材６、および除電部材７が順に配
置されている。また、感光体ドラム１と転写部材５との
間には、用紙Ｐが搬送される用紙搬送路が設けられてい
る。この用紙搬送路の搬送方向から見て感光体ドラム１
の下流側には、上下一対の定着ローラ８１，８１を備え
た定着装置８が配置されている。

【００２１】電子写真プロセスでは、感光体ドラム１に
原稿像、あるいはホストコンピュータ（図示せず）から
のデータに対応した静電潜像が形成され、その静電潜像
が現像装置によって可視化され、用紙Ｐ上に転写されて
画像形成が行われる。

【００２２】感光体ドラム１は、基材１１上に光導電層
１２が形成されており、帯電部材２から上記各部材３〜
７の配置順に従って回転可能となっている。まず、感光
体ドラム１の表面（光導電層１２）は、帯電部材２によ
って所定の電位となるまで帯電される。所定電位まで帯
電された感光体ドラム１の表面は、感光体ドラム１の回
転によって露光部材３の位置まで到達する。この露光部
材３は書き込み手段であり、画像情報に基づいて、たと
えばレーザーなどの光によって帯電している感光体ドラ
ム１の表面上に画像を書き込む。これによって、感光体
ドラム１上に静電潜像が形成される。静電潜像が形成さ
れた感光体ドラム１の表面は、この感光体ドラム１の回
転によって現像装置４の位置まで到達する。

【００２３】現像装置４では、トナー搬送部材４１上を
搬送されるトナーＴ（現像剤）によって、感光体ドラム
１の表面の静電潜像をトナー像として現像する。トナー
像が担持された感光体ドラム１の表面は、この感光体ド
ラム１の回転によって転写部材５の位置まで到達する。

【００２４】転写部材５は、感光体ドラム１の表面上の
トナー像を、用紙Ｐ上に転写する。感光体ドラム１から
用紙Ｐ上に転写されたトナー像は、定着装置８によって
用紙Ｐ上に定着される。

【００２５】トナー像が転写された後の感光体ドラム１
の表面は、この感光体ドラム１の回転によってクリーニ
ング部材６の位置まで到達する。クリーニング部材６
は、感光体ドラム１の表面に残留しているトナーＴや紙
粉などを除去する。クリーニング部材６によってクリー
ニングされた感光体ドラム１の表面は、この感光体ドラ
ム１の回転によって除電部材７の位置まで到達する。除
電部材７は、感光体ドラム１の表面に残留している電位
を除去する。上述した一連の動作によって一回の画像形
成が終了する。

【００２６】上記感光体ドラム１としては、たとえば、
アルミニウムなどの金属ドラムを基材１１として、その
外周面にアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、セレン
（Ｓｅ）や有機光半導体（ＯＰＣ）などの光導電層１２
が薄膜状に形成されてなる構成が挙げられるが、特に限
定されるものではない。

【００２７】上記帯電部材２としては、たとえばタング
ステンワイヤなどの帯電線・金属製のシールド板、グリ
ッド板などよりなるコロナ帯電器や帯電ローラ、帯電ブ
ラシなどの構成が挙げられるが、特に限定されるもので
はない。

【００２８】上記露光部材３としては、たとえば半導体
レーザや発光ダイオードなどが挙げられるが、特に限定
されるものではない。

【００２９】上記転写部材５としては、たとえば、コロ
ナ転写器、転写ローラ、転写ブラシなどが挙げられる
が、特に限定されるものではない。

【００３０】上記クリーニング部材６としては、クリー
ニングブレードなどが挙げられるが、特に限定されるも
のではない。

【００３１】上記除電部材７としては、除電ランプなど
が挙げられるが、特に限定されるものではない。

【００３２】本実施形態では、トナー搬送部材４１と感
光体ドラム１との間には一定の間隔が設けられ、感光体
ドラム１の表面の静電潜像を非接触で現像する構成とな
っているが、本発明はこれに限定されるものではなく、
トナー搬送部材と感光体ドラムの表面とを接触させて接
触現像を行う構成であっても構わない。

【００３３】上記現像装置４は、図２に示すように、ケ
ーシング４０と、トナー搬送部材４１と、ミキシングパ
ドル４２と備えている。ケーシング４０はトナーＴを内
部に収容するものである。ミキシングパドル４２は、ケ
ーシング４０内に収容されているトナーＴを混合するた
めのものである。

【００３４】上記トナー搬送部材４１は、感光体ドラム
１の現像領域Ａに対向して略平面を形成するようなベル
ト形状となっている。なお、本実施形態では、トナー搬
送部材４１としてベルト形状のものを示しているが、ト
ナー搬送部材４１の形状はこれに限定されるものではな
く、例えば、半円弧状のものでも構わない。

【００３５】また、トナー搬送部材４１は、現像装置４
における上下方向に対して若干傾斜して、感光体ドラム
１の表面における現像領域Ａの接線に対して略平行とな
るように配置されている。また、ベルト形状のトナー搬
送部材４１が上記配置を保持できるように、トナーＴを
搬送する表面とは反対側の面に、トナー搬送部材４１を
保持する支持部材４３が設けられている。

【００３６】トナー搬送部材４１の下方側端部には、こ
のトナー搬送部材４１の表面上を搬送されるトナーＴを
供給する供給部材４４が設けられている。一方、トナー
搬送部材４１の上方側端部には、このトナー搬送部材４
１の表面のトナーＴを回収する回収部材４５が設けられ
ている。

【００３７】また、トナー搬送部材４１には、多相交流
電源４７と現像バイアス電源４８とが直列に接続されて
いる。上記供給部材４４および回収部材４５は、いずれ
も円筒形状を呈し、ベルト形状のトナー搬送部材４１の
表面に対し回転可能に接触している。

【００３８】上記供給部材４４は、ケーシング４０内に
収容されているトナーＴをトナー搬送部材４１に供給す
るためのものであり、その材質としては特に限定される
ものではないが、たとえばシリコーン、ウレタン、ＥＰ
ＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエン−メチレン共重合
体）などのソリッドゴム、発泡ゴムなどが挙げられる。
また、カーボンブラックやイオン導電剤を添加すること
によって導電性を付与してもよい（電圧印加も可能）。
上記供給部材４４とトナー搬送部材４１との接触圧力や
供給部材４４に印加する電圧値を適切な値に設定し、供
給部材４４にトナーＴを帯電させる機能を付加するよう
にしても良い。あるいは、上記供給部材４４の前段に、
例えば薄板状のブレード（材料としては、上記供給部材
４４と同じものが使用可能）を設けトナーを帯電させる
ようにしても構わない。

【００３９】上記回収部材４５は、感光体ドラム１上の
静電潜像の現像に寄与しないトナーＴを回収して現像装
置４内に戻すためのものであり、その材質としては、特
に限定されないが、たとえば上記供給部材４４と同様の
ものを使用することができる。

【００４０】上記支持部材４３は、ベルト形状のトナー
搬送部材４１を感光体ドラム１の現像領域Ａに対向した
状態を保持するためのもので、その構成は特に限定され
るものではない。たとえば、ＡＢＳ（Ａｃｒｙｌｏｎｉ
ｔｒｉｌｅ−Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ−Ｓｔｙｒｅｎｅ：ア
クリロニトリルブタジエンスチレン）樹脂などを挙げる
ことができる。

【００４１】上記トナー搬送部材４１は、電界カーテン
作用によりトナーＴを搬送するものであり、図３に示す
ように、絶縁層よりなる基材４１ａ上に、電界カーテン
作用を発生させる進行波発生電極４１ｂ，…が、４本を
一組として複数組が順次連続して配設されている。この
トナー搬送部材４１の表面側は、誘電体層および高抵抗
体層の少なくとも一方よりなる表面保護層４１ｃによっ
て覆われている。そして、これらの電極４１ｂ，…にト
ナー搬送のための多相交流電源４７から、多相の交流電
圧が印加されることにより、トナー搬送部材４１の表面
においてそれと平行となる方向に電界カーテンが発生
し、これによって現像領域Ａまで電界カーテン作用によ
りトナーＴを搬送するようになっている。この場合、各
進行波発生電極４１ｂは、幅４０μｍ〜２５０μｍの微
小電極となっており、これらが現像領域Ａにある感光体
ドラム１（光導電層１２）の表面に対し互いに平行に配
置されている。

【００４２】上記トナー搬送部材４１の具体例を挙げる
と、たとえば、基材４１ａ：ポリイミド（厚さ２５μ
ｍ）、進行波発生電極４１ｂ：銅（厚さ１８μｍ）、表
面保護層４１ｃ：ポリイミド（厚さ２５μｍ）といった
構成を挙げることができる。なお、本実施の形態では、
４本の進行波発生電極４１ｂ，…を１組とし、これら各
組の進行波発生電極４１ｂ，…に対して、たとえば図４
に示すような電圧波形の４相の交番電圧を印加し、進行
波発生電極４１ｂ，…上に進行波電界を形成している
が、特にこれに限定されるものではなく、３本の進行波
発生電極を１組として３相の交番電圧を印加しても構わ
ない。また、感光体ドラム１とトナー搬送部材４１との
間に現像電界が形成されるようにバイアス電圧（現像バ
イアス）が印加されていることが好ましい。

【００４３】上記電圧波形は、正弦波や台形波などでも
よく、電圧値の範囲としては、進行波発生電極４１ｂ，
４１ｂ間で絶縁破壊が発生しないように、例えば１００
Ｖ〜３ｋＶ程度が好ましく、周波数の範囲としては、１
００Ｈｚ〜５ｋＨｚが好ましく用いられる。ただし、こ
れらの電圧値や周波数については、進行波発生電極素子
の形状、トナーＴの搬送速度、トナーＴの使用材料など
によって適正値を設定すればよく、特に限定されるもの
ではない。

【００４４】そして、本発明の特徴部分として、図５に
示すように、上記トナー搬送部材４１と感光体ドラム１
との間の空隙ｄ（μｍ）と、上記各進行波発生電極４１
ｂの電極間ピッチλ（μｍ）とは、 ｄ＞λ の関係を満たすように設定されている。

【００４５】これは、図５に示すように、空隙ｄと電極
間ピッチλとの大小関係を変更して、画像形成状態を検
討した結果に基づくものである。つまり、図５におい
て、空隙ｄと電極間ピッチλとが（ｄ＞λ）の関係を満
たしているとき（図５の総合判定が○か◎となるとき）
には、周期的な濃度ムラが良好もしくは非常に良好に抑
えられて、地カブリも良好もしくは非常に良好に抑えら
れているからである。なお、図５の結果は、下記の表１
に示す実験条件に基づくものである。

【００４６】

【表１】 これにより、トナー搬送部材４１と感光体ドラム１との
間の空隙ｄが各進行波発生電極４１ｂの電極間ピッチλ
よりも大きな値に設定されているので、このような条件
下においては、トナー搬送部材４１の表面上で進行波電
界を発生させている状態、つまり各進行波発生電極４１
ｂに異なる電圧が印加されている状態であっても、感光
体ドラム１の表面（担持面）がトナー搬送部材４１表面
の真上、または非常に近接した位置において電位の時間
的・空間的分布の影響をほとんど受けないことになる。
したがって、トナー搬送部材４１の表面に非常に近接し
た状態にある感光体ドラム１の表面においては、隣接す
る進行波発生電極４１ｂ，４１ｂ間の電位分布がほとん
ど反映されず、時間的・空間的に均一な状態となる。こ
のため、現像時に進行波発生電極４１ｂ，４１ｂ間の電
位分布のムラによって与える影響を少なくし、感光体ド
ラム１の表面上で均一な濃度の像を現像することができ
る上、感光体ドラム１表面の非現像領域にトナーＴが付
着するといった地カブリなどの発生を防止して良好な画
像形成を行うことができることになる。 また、各進行
波発生電極４１ｂの電極間ピッチλが、段階的に１２０
μｍ、２５０μｍ、５００μｍに設定されているので、
各進行波発生電極４１ｂの電極間ピッチλが小さすぎた
り、大きすぎたりすることなく、最適な条件に設定され
ることになる。

【００４７】つまり、電極間ピッチλが１００μｍより
も小さくなると、トナー搬送部材４１の製造時に進行波
発生電極４１ｂ，４１ｂ間の形成がうまくいかず、相隣
なる進行波発生電極４１ｂ，４１ｂ間でリークが発生す
ることがあるからである。一方、電極間ピッチλが１０
００μｍよりも大きくなると、トナーＴを搬送するため
に必要な進行波電界の強度を得る上で大きな印加電圧を
与える必要があり、これによって、電源のコストアップ
を招いたり、トナー搬送部材４１が振動して不要な騒音
を引き起こすことがあるからである。かかる点で、各進
行波電極４１ｂの電極間ピッチλが１２０μｍ、２５０
μｍ、５００μｍに設定されていれば、相隣なる進行波
発生電極４１ｂ，４１ｂ間でのリークの発生が防止さ
れ、電源をコストダウンさせてトナー搬送部材４１の振
動による騒音の発生を低減させることができる。

【００４８】更に、トナー搬送部材４１と感光体ドラム
１との間の空隙ｄが、３００μｍ〜２０００μｍの範囲
内に設定されているので、トナー搬送部材４１と感光体
ドラム１との間の空隙ｄが小さすぎたり、大きすぎたり
することなく、最適な条件に設定されることになる。

【００４９】つまり、トナー搬送部材４１と感光体ドラ
ム１との空隙が小さすぎると、非現像領域に現像剤が付
着する地カブリが発生し易く、空隙精度の僅かなズレに
よって現像電界強度を大きく変化させて画像形成が不安
定なものとなるからである。一方、トナー搬送部材４１
と感光体ドラム１との空隙が大きすぎると、不要なトナ
ーをトナー搬送部材４１側に戻すために必要な電界強度
を得る上で、感光体ドラム１の帯電電位を高く設定する
必要があり、これによって感光体ドラム１に対する負荷
が大きくなり、感光体ドラム１の劣化を招いたりするか
らである。かかる点で、トナー搬送部材４１と感光体ド
ラム１との間の空隙ｄを３００μｍ〜２０００μｍの範
囲内に設定しておけば、感光体ドラム１の地カブリを防
止し、現像電界強度を安定させて画像形成を円滑に行う
ことができる上、感光体ドラム１の帯電電位を低く設定
して感光体ドラム１に対する負荷を小さくし、感光体ド
ラム１の劣化を防止することができる。

【００５０】また、図６に示すように、感光体ドラム１
の周速度ｖｐ（ｍｍ／ｓｅｃ）と、その感光体ドラム１
の周方向における潜像書き込み解像度Ｒ（ｄｏｔ／ｍ
ｍ）と、各進行波発生電極４１ｂに対して印加される印
加電圧の周波数ｆ（Ｈｚ）とは、 ｖｐ×Ｒ＞ｆ の関係を満たすように設定されている。

【００５１】これは、図６に示すように、感光体ドラム
１の表面における静電潜像の空間周波数ｖｐ×Ｒ（ｄｏ
ｔ／ｓｅｃ）と印加電圧の周波数ｆとの大小関係、印加
電圧の周波数ｆ、画像解像度Ｒおよび感光体ドラム１の
周速度ｖｐをそれぞれ変更して、周期的な濃度ムラの発
生状態を検討した結果に基づくものである。つまり、図
６において、静電潜像の空間周波数ｖｐ×Ｒ（ｄｏｔ／
ｓｅｃ）と印加電圧の周波数ｆとが（ｖｐ×Ｒｄ＞ｆ）
の関係を満たしているとき（図６の判定が○か◎となる
とき）には、周期的な濃度ムラが良好もしくは非常に良
好に抑えられているからである。なお、図６の結果は、
下記の表２に示す実験条件に基づくものである。

【００５２】

【表２】 これにより、感光体ドラム１の表面における静電潜像の
空間周波数ｖｐ×Ｒ（ｄｏｔ／ｓｅｃ）よりも低い周波
数ｆの印加電圧が各進行波発生電極４１ｂに対して印加
されることになる。

【００５３】これは、感光体ドラム１の表面における静
電潜像の空間周波数ｖｐ×Ｒが進行波電界の周波数ｆよ
りも大きい場合に、各進行波発生電極４１ｂに対して印
加される印加電圧が最大値である場合と最小値である場
合とでは、図９の（ａ）および（ｂ）に示すように、感
光体ドラム１の表面上の複数の画素単位で現像状態に差
異が生じて周期的な現像濃度ムラが発生してしまうこと
になるが、各進行波発生電極４１ｂに対して印加される
印加電圧の周波数ｆを高くすれば、感光体ドラム１表面
上の１つの画素が印加電圧の最大値と最小値とを経験し
て現像されるために各画素毎での現像濃度ムラは解消さ
れるものの、電源のコストアップを招いてしまうという
課題に基づくものである。そのため、トナー搬送部材４
１と感光体ドラム１との間の空隙ｄと各進行波発生電極
４１ｂの電極間ピッチλとが、ｄ＞λの関係を満たすよ
うに設定されていれば、トナー搬送部材４１の表面に非
常に近接した状態にある感光体ドラム１の表面において
各進行波発生電極４１ｂ，４１ｂ間の電位分布がほとん
ど影響されないことから、感光体ドラム１の表面におけ
る静電潜像の空間周波数ｖｐ×Ｒよりも低い周波数ｆの
印加電圧を各進行波発生電極４１ｂに対して印加するこ
とによって、図７の（ａ）および（ｂ）に示すように、
現像濃度ムラのない均一で良好な画像形成を行うことが
でき、しかも、電源をコストダウンさせて安価に提供す
ることもできることになる。

【００５４】そして、図８に示すように、各進行波発生
電極４１ｂに対して印加される印加電圧の平均値Ｖ１
（Ｖ）と、感光体ドラム１の非画像部での帯電電位Ｖ０
（Ｖ）と、トナー搬送部材４１と感光体ドラム１との間
の空隙ｄ（ｍ）とは、 ｜Ｖ０−Ｖ１｜／ｄ＞１０⁴ の関係を満たすように設定されている。

【００５５】これは、図８に示すように、空隙ｄおよび
各進行波発生電極４１ｂに対する印加電圧Ｖをそれぞれ
変更して、地カブリの発生状態を検討した結果に基づく
ものである。つまり、図８において、感光体ドラム１の
非画像部での帯電電位Ｖ０と各進行波発生電極４１ｂに
対する印加電圧の平均値Ｖ１との差の絶対値をトナー搬
送部材４１と感光体ドラム１との間の空隙ｄで除した
値、つまり不要なトナーをトナー搬送部材４１側へ戻す
電界強度｜Ｖ０−Ｖ１｜／ｄが１０⁴よりも大きいとき
（図８の判定が○か◎となるとき）には、地カブリが良
好もしくは非常に良好に抑えられているからである。な
お、図８の結果は、下記の表３に示す実験条件に基づく
ものである。

【００５６】

【表３】 これにより、進行波電界により搬送されるクラウド状態
のトナーが感光体ドラム１の近傍に到達したときにその
表面上の静電潜像の現像に供されなかったトナーが非画
像部（非静電潜像部分）に付着したり、機内飛散しない
ように再びトナー搬送部材４１上に不要なトナーを戻す
作用の度合いが決定されることになる。つまり、感光体
ドラム１の非画像部とトナー搬送部材４１との間の電界
がトナーＴをトナー搬送部材４１側へ戻す方向に与える
力によって不要なトナーＴをトナー搬送部材４１側へ戻
す作用の度合いが決定され、このとき、感光体ドラム１
の非画像部での帯電電位Ｖ０と各進行波発生電極４１ｂ
に対する印加電圧の平均値Ｖ１との差の絶対値をトナー
搬送部材４１と感光体ドラム１との間の空隙ｄで除した
値が重要なファクタ（不要なトナーをトナー搬送部材４
１側へ戻す作用の度合い）となり、この値を１０⁴より
も大きく設定しておくことで、地カブリのない良好な画
像形成を行うことができる。

【００５７】更に、このような現像装置４を画像形成装
置Ｘに備えることで、感光体ドラム１の表面上で均一な
濃度の像を現像し、かつ地カブリの少ない良好な画像形
成を行い得る画像形成装置Ｘを提供することができる。

【００５８】なお、本発明は、上記実施形態で述べたよ
うに、所定の電荷を付与して帯電させた感光体ドラム上
に光情報を書き込んだ静電潜像に限定されるものではな
く、イオンフロー方式のように、誘電体上に直接静電荷
潜像を形成するものや、トナージェット方式のように、
複数の開口部を有する電極に対し任意の電圧を印加する
ことで空間に静電像を形成して現像剤を記録媒体に飛翔
させて直接画像形成を行うものにも適用可能である。

【００５９】

【発明の効果】以上のように、現像剤搬送部材と像担持
体との間の空隙ｄを各電極の電極間ピッチλよりも大き
な値に設定することで、現像時に電極間の電位分布のム
ラによる影響を少なくし、像担持体担持面上での均一な
濃度の像を現像することができる上、像担持体の地カブ
リなどの発生を防止して良好な画像形成を行うことがで
きる。

【００６０】ここで、像担持体の周速度ｖｐと像担持体
の潜像書き込み解像度Ｒとの積よりも低い周波数の印加
電圧を各電極に対して印加することで、現像剤搬送部材
と像担持体との間の空隙ｄを各電極の電極間ピッチλよ
りも大きな値に設定した条件下において電極間の電位分
布による影響をなくし、現像濃度ムラのない良好な画像
形成を行うことができ、かつ電源をコストダウンさせて
安価に提供することもできる。

【００６１】また、各電極への印加電圧の平均値Ｖ１と
像担持体の非画像部での帯電電位Ｖ０（Ｖ）との差の絶
対値を現像剤搬送部材と像担持体との間の空隙ｄで除し
た値を１０⁴よりも大きく設定することで、担持面上の
静電潜像の現像に供されなかった不要な現像剤を再び現
像剤搬送部材上に戻す作用の度合いを決定でき、地カブ
リのない良好な画像形成を行うことができる。

【００６２】そして、各電極の電極間ピッチλを１００
μｍ〜１０００μｍに設定することで、相隣なる電極間
でのリークの発生を防止し、電源をコストダウンさせて
現像剤搬送部材の振動による騒音の発生を低減させるこ
とができる。

【００６３】また、現像剤搬送部材と像担持体との間の
空隙ｄを０．１ｍｍ〜１０ｍｍに設定することで、像担
持体の地カブリを防止し、現像電界強度を安定させて画
像形成を円滑に行うことができる上、像担持体の帯電電
位を低く設定して像担持体に対する負荷を小さくし、像
担持体の劣化を防止することができる。

【００６４】更に、このような現像装置を画像形成装置
に備えることで、像担持体の担持面上で均一な濃度の像
を現像し、かつ地カブリの少ない良好な画像形成を行い
得る画像形成装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係わる現像装置が適用され
る電子写真方式を用いた画像形成装置の概略構成を示す
模式図である。

【図２】現像装置の構成を示す模式図である。

【図３】トナー搬送部材の構成を示す模式図である。

【図４】トナー搬送部材に印加される電圧波形を示す波
形図である。

【図５】現像剤搬送部材と像担持体との間の空隙および
各電極の電極間ピッチの関係を規定する際の裏付けとな
る判定結果を示す図である。

【図６】像担持体の周速度と像担持体の潜像書き込み解
像度との積および各進行波発生電極への印加電圧の周波
数の関係を規定する際の裏付けとなる判定結果を示す図
である。

【図７】（ａ）は現像濃度ムラのない均一で良好な画像
を示す説明図である。（ｂ）は（ａ）の一部を拡大した
拡大図である。

【図８】トナーを戻す電界強度を規定する際の裏付けと
なる判定結果を示す図である。

【図９】（ａ）は周期的な現像濃度ムラのある画像を示
す説明図である。（ｂ）は（ａ）の一部を拡大した拡大
図である。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム（像担持体） ４ 現像装置 ４１ トナー搬送部材（現像剤搬送部材） ４１ａ 基材 ４１ｂ 進行波発生電極（電極） ４１ｃ 表面保護層 ｄ 空隙 ｆ 印加電圧の周波数 ｖｐ 感光体ドラムの周速度 λ 電極間ピッチ Ａ 現像領域 Ｒ 解像度 Ｖ０ 感光体ドラムの非画像部での帯電電位 Ｖ１ 印加電圧の平均値 Ｘ 画像形成装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上村 太介 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 戸泉 潔 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 後藤 利充 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 2H073 BA03 BA15 BA45 2H077 AC01 AC13 AC16 AD07 AD36 BA07

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静電潜像をその表面に担持している像担
   持体に対向する現像領域に配置し、基材上に所定間隔を
   存して複数配列された電極を表面保護層によって被覆し
   てなる現像剤搬送部材を備え、各電極に対する多相電圧
   の印加により形成される進行波電界によって現像剤を現
   像剤搬送部材上で搬送するようにした現像装置におい
   て、 上記現像剤搬送部材と像担持体との間の空隙ｄ（ｍ）
   と、 上記各電極の電極間ピッチλ（ｍ）とは、 ｄ＞λ の関係を満たすように設定されていることを特徴とする
   現像装置。
2. 【請求項２】 上記請求項１に記載の現像装置におい
   て、 像担持体の周速度ｖｐ（ｍｍ／ｓｅｃ）と、 その像担持体の周方向における潜像書き込み解像度Ｒ
   （ｄｏｔ／ｍｍ）と、 各電極に対して印加される印加電圧の周波数ｆ（Ｈｚ）
   とは、 ｖｐ×Ｒ＞ｆ の関係を満たすように設定されていることを特徴とする
   現像装置。
3. 【請求項３】 上記請求項１または請求項２に記載の現
   像装置において、 各電極に対して印加される印加電圧の平均値Ｖ１（Ｖ）
   と、 像担持体の非画像部での帯電電位Ｖ０（Ｖ）と、 現像剤搬送部材と像担持体との間の空隙ｄ（ｍ）とは、 ｜Ｖ０−Ｖ１｜／ｄ＞１０⁴ の関係を満たすように設定されていることを特徴とする
   現像装置。
4. 【請求項４】 上記請求項１ないし請求項３のいずれか
   １つに記載の現像装置において、 各電極の電極間ピッチλ（ｍ）は、 １００μｍ〜１０００μｍ に設定されていることを特徴とする現像装置。
5. 【請求項５】 上記請求項１ないし請求項４のいずれか
   １つに記載の現像装置において、 現像剤搬送部材と像担持体との間の空隙ｄ（ｍ）は、 ０．１ｍｍ〜１０ｍｍ に設定されていることを特徴とする現像装置。
6. 【請求項６】 上記請求項１ないし請求項５のいずれか
   １つに記載の現像装置を備えていることを特徴とする画
   像形成装置。