JP2003084560A

JP2003084560A - 現像装置

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Publication number: JP2003084560A
Application number: JP2001276809A
Authority: JP
Inventors: Tetsuro Toyoshima; 哲朗豊島; Tadashi Iwamatsu; 正岩松; Nobuyuki Azuma; 伸之東; Yoshinori Muto; 吉紀武藤; Hiroyuki Hirakawa; 弘幸平川
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-09-12
Filing date: 2001-09-12
Publication date: 2003-03-19
Anticipated expiration: 2021-09-12
Also published as: JP3996363B2

Abstract

(57)【要約】【課題】現像剤供給部材を現像剤担持体に圧接摺擦させ
ることなく、非磁性一成分トナーの供給が十分に行うこ
とができると共に、該トナーへのストレス及びトナーの
経時的劣化が少なく、高濃度の画像が安定して得られる
現像装置を提供する。【解決手段】非磁性トナー１５を担持する現像剤担持体
１の表面に、絶縁部を介して周期的な導電性電極パター
ン２１，２２…を設け、該電極２１，２２に所望のバイ
アス電位を与えることで、現像剤担持体１の表面近傍に
電界勾配を発生せしめ、摩擦帯電させる工程なく、現像
剤担持体１上に非磁性トナー１５を付着搬送させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真装置や静
電潜像を可視化する現像装置に係り、さらに詳しくは、
非磁性一成分現像剤の供給搬送手段に関し、予め摩擦帯
電させることなく、非接触で現像剤を担持体に付着・搬
送させる技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真装置の現像剤としてはトナーの
みからなる一成分現像剤と、トナーとキャリアからなる
二成分現像剤とが知られている。二成分現像剤を用いた
代表的な現像装置を図２に示す。この現像装置では、ト
ナ−７６とキャリア８０を撹拌ローラ７９で混合撹拌す
ることによりトナー７６を帯電させ、キャリア８０の表
面にトナー７６を付着させた状態でマグネットを内包し
た現像剤担持体７２により、静電潜像担持体７１と現像
剤担持体７２との対向位置にある現像領域に搬送させ
る。このため、十分な搬送量が得られ高濃度の画像を得
ることができる。

【０００３】しかしながら、二成分現像剤では現像濃度
を一定に維持するために、トナー７６とキャリア８０の
混合比を一定に維持する必要があり、現像装置全体の構
成が複雑になる。また、トナー７６とキャリア８０との
撹拌によってキャリア８０表面にトナー微粉が堆積・固
着し、帯電性能が低下していくため、キャリア８０は定
期的に交換する必要がある。加えて、マグネットやキャ
リア８０は現像装置のコストアップや重量アップ、更に
は現像装置の大型化などを招く。

【０００４】したがって、二成分現像法は、サービスマ
ンが定期的に保守点検する複写機では広く使われている
が、ユーザ自身がサプライ品の管理をするプリンタ装置
においては、保守性、コスト、サイズ、重量等の理由で
敬遠されているのが実状である。

【０００５】一方、一成分現像剤を用いた現像装置で
は、その取扱が簡便である。一成分現像剤（以下、トナ
ーと略称）としては、非磁性一成分現像剤が知られてい
る。非磁性一成分現像装置では、現像剤供給部材（例え
ば、スポンジ等からなるトナー供給ローラ）を用い、現
像剤担持体に現像剤供給部材を押し当てることで、トナ
ーの供給を機械的・電気的に行うことによって、トナー
の供給と塗布を行っている。

【０００６】この種の現像装置として一般的なものにつ
いて、図３を基に説明する。まず、感光体７１（静電潜
像担持体）表面に図示しない潜像形成手段により静電像
が形成され、その後、感光体７１に対向する現像ローラ
７２（現像剤担持体）によりトナー７６（非磁性一成分
現像剤）が静電的に付着されて現像が行われ、静電像が
可視化される。

【０００７】この現像過程において、現像ローラ７２上
には帯電したトナー７６が薄層形成されている。このト
ナー７６の薄層形成は、まず、現像槽７５内に配置され
現像ローラ７２に圧接されるトナー供給ローラ７７（現
像剤供給部材）によりトナー７６が現像ローラ７２に供
給・塗布される。その後、現像剤層規制部材であるブレ
ード７４により現像ローラ７２に付着しているトナー７
６が薄層均一化される。

【０００８】また、トナー７６の帯電は、現像ローラ７
２とトナー供給ローラ７７との間、または現像ローラ７
２とブレード７４との間の少なくとも一方での摺擦によ
る摩擦帯電や電荷注入帯電による方法が一般に用いられ
る。

【０００９】このような非磁性一成分現像剤を用いた現
像装置では、全面黒ベタの原稿のようにトナーを多く消
費する現像を行ったとき、トナー供給不足が問題とな
る。すなわち、二成分現像法と異なりキャリアによるト
ナー搬送が行えないので、現像ローラ７２上のトナー消
費量に見合ったトナー供給量を維持できなくなり、濃度
が徐々に低下する現象が生じやすい。

【００１０】この問題を解決する従来技術として、例え
ば、一成分現像剤として上記非磁性トナーの代わりに磁
性トナーを用いることが広く知られている。磁性トナー
は、磁気力により磁気的に吸引して搬送することができ
るため、現像ローラ７２へトナー消費量に見合う十分な
トナー量を供給することが可能となる。しかしながら、
磁性トナーは磁性粉をトナーの主樹脂に添加しているの
で、着色が困難となり、カラー化に対応することが難し
くなる。

【００１１】従って、一成分現像剤としては非磁性トナ
ーを用いる方が有利である。しかし、この場合、トナー
の搬送やトナーの帯電、更に現像剤担持体上にトナーを
均一に且つ薄層化して形成することが問題となる。

【００１２】即ち、非磁性トナーの場合、磁気力による
トナー搬送が行えないため、トナー搬送方法を工夫する
必要がある。また、磁性トナーを用いた場合ではトナー
は磁気力により現像ローラに付着しているが、非磁性ト
ナーの場合、現像ローラへのトナーの付着は主に鏡像力
とファンデルワールス力によって生じているため、トナ
ー層厚を薄層に形成しなければ、現像ローラからのトナ
ーの脱落や飛散が生じてしまう。

【００１３】さらに、トナーの帯電が現像ローラ７２ま
たはブレード７４との摩擦帯電によるものでは、帯電量
はトナー層厚に逆比例するため、安定した高いトナー帯
電を得るためにも、均一な薄層形成が必要となる。

【００１４】非磁性トナーを用いた現像装置でのトナー
搬送方法としては、前述した従来例で示したように、ト
ナー供給ローラを用いる方法やそれに準ずるものとして
多数開示された技術がある。

【００１５】例えば、特開昭５８−９８７６２号公報や
ＵＳＰ４，０８３，３２６に開示されたように、トナー
供給ローラとして繊維ブラシを用いる方法がある。即
ち、表面に繊維ブラシを有するトナー供給ローラを現像
ローラに接触させることにより、繊維ブラシに含まれた
トナーを供給することができる。また、トナー供給ロー
ラとして弾性発泡体を用いる方法が特開平２−１９１９
７４号公報に開示されている。この方法は、弾性発泡体
の発泡セル中にトナーを含ませることにより、トナーを
供給するものである。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、繊維ブ
ラシや弾性発泡体からなるトナー供給ローラ７７を用い
た場合、十分なトナー供給量を得るためには、トナー供
給ローラ７７を現像ローラー７２に圧接させる必要があ
るため、トナー供給ローラー７７と現像ローラ７２との
圧接部において、トナーにストレスがかかりトナーが劣
化しやすくなる。また、現像ローラ７２の駆動トルクが
大きくなるという問題が生じる。

【００１７】さらに、トナー供給ローラ７７として、繊
維ブラシを用いた場合、ブラシ間へのトナー目詰まりや
ブラシの毛倒れ等の経時的な劣化が生じやすくなる。ま
た、弾性発泡体を用いた場合でも、発泡セル中へのトナ
ー目詰まりによる経時的な劣化が生じやすくなる。

【００１８】また、トナー供給ローラ７７やその駆動装
置を設けることにより、現像装置の構造が複雑となり、
一成分現像剤を用いる利点の一つである装置の簡易さが
失われると同時に、コストも高くなるという問題もあ
る。

【００１９】本発明は、このような実情に鑑みてなさ
れ、現像ローラに圧接摺擦する現像剤供給部材を用いる
ことなく、トナーを現像ローラ上に付着・搬送させ、非
磁性一成分現像剤の供給を十分に行うことができ、か
つ、トナーへのストレス及びトナーの経時的劣化が少な
く、高濃度の画像が安定して得られる現像装置を提供す
ることを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するための手段を以下のように構成している。

【００２１】（１）非磁性トナーを担持する現像剤担持
体表面に、絶縁部を介して周期的な導電性電極パターン
を設け、該電極に所望のバイアス電位を与えることで現
像剤担持体表面近傍に電界勾配を発生せしめ、前記現像
剤担持体上に前記非磁性トナーを付着搬送させることを
特徴とする。

【００２２】この構成においては、現像剤担持体表面近
傍に生じた電界勾配によって、トナー粒子にＧｒａｄｉ
ｅｎｔ力という力を発生させることができ、非磁性トナ
ーであっても摩擦帯電させることなくトナーを現像剤担
持体上に付着搬送させることできる。

【００２３】従来方法との比較を示せば、以下の通りで
ある。トナーを部材間で摺擦して摩擦電荷を付与し、鏡
像力Ｆｉでローラに付着させる場合、帯電量ｑ、粒径ｄ
のトナー粒子に働く鏡像力Ｆｉは、知られているよう
に、数式１に示される。

【００２４】

【数１】

【００２５】ここでε_p は、現像剤担持体の比誘電率で
ある。

【００２６】一方、本発明のように、電界勾配でトナー
を付着搬送する場合、直径ｄ、比誘電率ε_tのトナー粒
子に働く力Ｆｇは、数式２に示される。

【００２７】

【数２】

【００２８】すなわち、トナーが帯電していなくても、
電界の勾配を作りだすことにより、トナー粒子内に偏っ
た分極が生じ、トナー粒子にＧｒａｄｉｅｎｔ力と呼ば
れる力を発生させることができるのである。

【００２９】本発明では、このＧｒａｄｉｅｎｔ力Ｆｇ
を活用することにより、トナーを現像剤担持体に付着せ
しめ、担持体の回転に伴ってトナーを搬送することがで
きる。

【００３０】（２）前記電極パターンは、前記現像剤担
持体の軸方向に延びたストライプ状の電極群で構成され
ており、前記現像剤担持体の移動方向に所定の間隙を設
けて複数の電極を配設していることを特徴とする。

【００３１】上記電極に電圧を印加すると、電極上は同
電位となり、該電極近傍は一様な電界となるため電界勾
配は生じないが、この構成のように、軸方向に伸びたス
トライプ状の電極を現像剤担持体の移動方向に所定の間
隔を開けて配置し、電極に電圧を印加することにより、
担持体の移動方向に電界の勾配を効果的に生成すること
ができる。

【００３２】さらに詳しく説明すると、電極の軸方向を
Ｙ、軸方向に垂直で現像剤担持体表面上の方向（隣接す
る電極の方向）をＸ、軸方向に垂直で現像剤担持体から
離れる方向をＺと定義すると、Ｇｒａｄｉｅｎｔ力をも
たらす電界勾配▽Ｅ² は、数式３で示される。

【００３３】

【数３】

【００３４】現像剤担持体の軸方向にストライプ状の電
極を延伸させ、現像剤担持体の移動方向に所定の間隙を
設けてストライプ電極を繰り返し配設することにより、
Ｚ方向の電界ＥｚはＸ方向の変化に伴って変調され、上
記数式の第１項の電界勾配成分を生じせしめる。よっ
て、数式３で表される電界勾配▽Ｅ²を効果的に生み出
すことができる。

【００３５】（３）前記電極パターン群は、絶縁層を介
して前記非磁性トナーと接することを特徴とする。

【００３６】この構成は、たとえば、ポリイミド等の絶
縁部材上に電極を形成後、さらに、該電極形成側を絶縁
フィルムで張り合わせることにより実現することができ
る。これにより、電極間に不所望なリークの発生を防止
することができる。

【００３７】（４）前記バイアス電位は、異なる電位が
交互に印加されていることを特徴とする。

【００３８】この構成においては、電界勾配を電極上に
集中することができる。図６は、６００ｄｐｉの電極ピ
ッチ（４２μｍ間隔）で形成した電極に＋６０Ｖ、＋３
００Ｖの電圧を交互に印加した場合の等電位線３０、電
気力線３１、Ｇｒａｄｉｅｎｔ力のベクトル３２を表し
た解析結果の一例である。

【００３９】極性が同一で大きさの異なる電圧を印加す
ることにより、Ｇｒａｄｉｅｎｔ力３２を特定の電極部
に集中して働かせることができる。Ｇｒａｄｉｅｎｔ力
はクーロン力に比べて小さい力であるが、電極部に集中
して働かせることにより、クーロン力と同等の力を発生
させることができる。図では、＋３００Ｖの電圧が印加
された電極上に、トナー１５が付着している様子を図示
している。

【００４０】なお、この場合、電極の無い場所（たとえ
ば、＋６０Ｖが印加されている電極上及び＋６０Ｖと＋
３００Ｖが印加されている電極間）ではトナーを付着さ
せる力が働かないが、電極に付着したトナーをブレード
で均すことにより、周方向にも一様な厚さのトナー層を
形成することができる。

【００４１】（５）前記バイアス電位は、プラス電位と
マイナス電位が交互に印加されていることを特徴とす
る。

【００４２】この構成においては、電極上以外の場所に
おいても電界勾配を働かせることができるので、電極以
外の部分においてもトナーを付着させることができる。
したがって、現像ローラ上により均一にトナーを形成す
ることができる。

【００４３】（６）前記プラス電位とマイナス電位の絶
対値が等しいことを特徴とする。

【００４４】図７は、６００ｄｐｉの電極ピッチ（４２
μｍ間隔）で形成した電極に−１２０Ｖ、＋１２０Ｖの
電圧を交互に印加した場合の等電位線３０、電気力線３
１、Ｇｒａｄｉｅｎｔ力のベクトル３２を表した解析結
果である。

【００４５】極性の異なる電圧を交互に印加することに
より、現像ローラ上の電極の無い部分に対しても電界勾
配を生成することができ、さらに、プラスとマイナスの
電位の絶対値を等しくすることにより、場所によらず電
界勾配の値を揃えることができ、現像剤担持体上により
一様な付着力を生じせしめることができる。この場合、
電極部へ電界勾配を集中させる場合に比べて付着力は小
さくなるが、むらの少ないトナー層を付着せしめること
ができる。

【００４６】図７では、＋１２０Ｖの電圧が印加された
電極上及び＋１２０Ｖの電圧が印加された電極と−１２
０Ｖの電圧が印加された電極間、さらには、−１２０Ｖ
の電圧が印加された電極上にも、トナー１５が付着して
いる様子を図示している。このように、同一極性の電圧
を印加する場合に比べて、トナーをより均一に付着させ
ることが可能となる。

【００４７】したがって、下流側に配設されるドクター
ブレード等の層厚規制部材に、トナーを均一に均す機能
を付加させる必要がなく、現像ローラに対する押圧力を
低減させることができる。

【００４８】（７）前記電極に印加するバイアス電位
は、前記非磁性トナーを前記現像剤担持体に付着させる
ときにのみ印加し、一旦付着したトナーを規制する工程
や現像に供する工程では前記電極へのバイアスを印加さ
せないことを特徴とする。

【００４９】トナー規制工程とは、たとえば、上述した
トナー搬送によって形成された現像ローラ上のトナーに
対し、ドクターブレード等によって層厚を規制するため
のものであり、本発明においては、現像領域において現
像ローラー感光体間に作用する電界によってその移動が
制御されるように、ドクターブレードとの摩擦によっ
て、さらには、ドクターブレードに所定の電圧を印加す
ることにより、トナーを帯電させる機能を有する。ま
た、現像工程は、上記帯電された現像ローラ上のトナー
を現像領域においてクーロン力の作用により感光体に移
動させる工程であり、通常の場合と変わらない。

【００５０】このように、上記いずれの工程も電気的作
用が生じるため、該作用が有効に働くように、少なくと
も一旦付着したトナーを規制する工程や現像に供する工
程では、本発明に係るバイアスを印加させない操作を行
う。

【００５１】これにより、本発明によるトナー搬送のた
めに印加したバイアスが、現像領域において、現像のバ
イアスを撹乱することなく、搬送バイアスと現像バイア
スを独立して与えることができる。

【００５２】なお、上記部材以外に、現像ローラの外周
に電気的作用を有する部材が存在する場合には、該部材
が配設される領域においても本発明に係るバイアスを印
加させない操作を行うことが好ましい。たとえば、現像
領域下流側において、現像ローラ上の帯電トナーを除電
するために設けられる部材等が該当する。

【００５３】（８）前記電極パターン群の間隔をｐ、前
記電極の幅をｄとするとき、ｐとｄの大きさをほぼ等し
く設定すること特徴とする。

【００５４】この構成においては、現像剤担持体上にむ
らの少ないトナー層を付着させることができ、ブレード
で均す際の押圧を軽減できる。

【００５５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態に係る
現像装置について図面を参照しつつ詳細に説明する。

【００５６】まず、図８により、本発明が適用される電
子写真装置の概略構成についつて説明する。感光体２
は、矢印方向に一定速度で回転駆動されるドラムもしく
はベルト構造の静電潜像保持体である。この感光体２の
周囲に対向するように、各種の画像形成プロセス手段が
配置されている。

【００５７】上記画像形成プロセス手段は、感光体２表
面を均一に帯電する帯電器３、画像に応じた光による像
を照射する光学系４、該光学系により露光されることで
感光体２表面に形成された静電潜像を可視像化するため
の現像ローラ（現像剤担持体）１を含んだ現像装置１
１、現像されたトナーの像を適宜搬送されてくるシート
状の用紙Ｐに転写する転写器５、転写されなかった残留
現像剤を除去するクリーニング装置６、及び感光体２表
面に残る帯電電荷を除去する除電器７などがあり、この
順序で、感光体２の回転方向に配置されている。

【００５８】用紙Ｐは、上述した転写器５が配置された
感光体２と対向する転写領域へと送り込まれる。トナー
像を転写された用紙Ｐは、感光体２より剥離され、定着
装置８へと送り込まれる。

【００５９】次に、本発明が適用される現像装置の構成
を第１図により説明する。現像装置１１内には、現像剤
である非磁性トナー１５と、この非磁性トナー１５を保
持するトナー担持体としての現像ローラ１と、撹拌ロー
ラ１４を有している。

【００６０】さらに、現像ローラ１に搬送後の非磁性ト
ナー１５を帯電させるためのドクターブレード１２（図
４参照）が、搬送領域の下流側に設けられている。これ
により、現像領域（現像ローラ１と感光体２とが対向す
る領域）において、現像ローラ１上のトナーが現像ロー
ラ１−感光体２間の電界に従い、感光体２上に移動する
ことで現像が行われる。該ドクターブレードは、また、
現像ローラ１に付着・搬送されることにより形成された
トナー層を均一化、所定の厚さに制限する機能を有す
る。

【００６１】撹拌ローラ１４は、非磁性トナー１５を現
像ローラ１に流しかける（供給する）役目を果たしてい
る。通常、非磁性トナー１５の量が十分ある場合は現像
ローラ１と非磁性トナー１５は必然的に接触するが、非
磁性トナー１５の量が少なくなると非磁性トナー１５と
現像ローラ１との接触領域が少なくなる。撹拌ローラ１
４により、非磁性トナー１５が少なくなっても積極的に
非磁性トナー１５を現像ローラ１に接触させることがで
きる。

【００６２】現像ローラ１と静電潜像を保持する感光体
２は、接触状態で回転し、現像ローラ１に保持された非
磁性トナー１５によって静電潜像が現像される。

【００６３】（請求項１の実施説明）図１に示すような
構造の現像槽に、非磁性トナー１５として平均粒径７μ
ｍの負帯電トナーを入れ現像剤担持体表面に、図４のよ
うな周期的な電極２１，２２（導電性電極パターン）を
形成し、該電極２１，２２に電圧を印加し、電界勾配を
発生させた。

【００６４】以下に、本発明の現像装置の構成につい
て、より詳細に説明する。図４は、現像装置１１を斜め
上方から見た図であり、現像ローラ１のほぼ直上にブレ
ード１２が配設されており、また、その下流側に図示し
ない感光体２が配設される。

【００６５】現像ローラ１の芯金には、現像領域２４に
おいて感光体２−現像ローラ１間に所望の電界を発生さ
せるための電源ＶＢが接続されている。該電源ＶＢは、
直流もしくは直流に交流を重畳したバイアス電圧を出力
する。

【００６６】本発明の現像ローラ１の特徴とするところ
は、その表面に軸方向に延びた複数の電極が形成されて
いることである。また、よりよい効果を得るために、該
電極は２つのグループに分けられており、同一のグルー
プに属する電極には同一の電圧が印加されるようになっ
ている。

【００６７】また、該電極に電源からの電圧が印加可能
なように、図からわかるように、１つおきに電極が現像
ローラ１の幅方向にずれて形成されている。なお、グル
ープの数及び電圧の供給方法は、上記に限られない。

【００６８】また、現像領域２４下流側であって、ブレ
ード１２の配設位置よりも上流側の領域に位置する電極
２１，２２に対して、外部電源Ｖ１，Ｖ２からの所定の
電圧を印加するための導電シート２３ａ，２３ｂが接触
して配設されている。

【００６９】図では、導電シート２３ａは＋Ｙ方向によ
り延伸して形成された４つの電極２１に対して電気的接
続を行うように、また、導電シート２３ｂは−Ｙ方向に
より延伸して形成された４つの電極２１に対して電気的
接続を行うように、また、導電シート２３ｂは−Ｙ方向
により延伸して形成された３つの電極２２に対して電気
的接続を行うように構成されている場合の一例を示して
いる。

【００７０】なお、導電シート２３ａ，２３ｂは、必要
とする現像幅（たとえば、Ａ３タテの場合には２９７ｍ
ｍ）の外側で電極２１，２２と接触するように配設され
ていることが好ましい。現像幅内に配設する構造であれ
ば、導電シート２３ａ，２３ｂと接触する電極２１，２
２を露出して形成する必要があり、後述するように電極
間のショートといった問題があるからである。

【００７１】さらに、導電シート２３ａを現像ローラ１
の側面（図では手前側）まで延伸し、導電シート２３ｂ
を現像ローラ１の他の側面まで延伸し、現像ローラ１の
側面において電気的接続を行う形態であってもよい。

【００７２】また、導電シート２３ａ，２３ｂと電気的
接続が行われる電極の数は例示的であり、上記値に限定
されるものではなく、現像ローラ１上へのトナー搬送量
が十分得られるように任意に設定可能である。

【００７３】該導電シート２３ａ，２３ｂは、現像装置
１１の筐体等に絶縁部材を介して固定されており、した
がって、現像ローラ１の回転によって、導電シート２３
ａ，２３ｂと電気的接続が得られる電極２１，２２に対
してのみ電源Ｖ１及びＶ２からの電圧を供給することが
できる。

【００７４】また、ばね等を用いることによって、電極
部２２，２３に確実に押圧するようにしてもよい。ま
た、現像ローラ１の外形状に沿うように、薄層に形成す
るとよい。

【００７５】さらに、電源Ｖ１及びＶ２はそれぞれ独立
にその電圧値が設定可能なように構成されている。な
お、電源Ｖ１及びＶ２が出力する電圧値は、図示しない
ＣＰＵ等の制御部によって可変可能なように制御される
形態であってもよい。

【００７６】上記現像ローラ１の作製にあたっては、後
述するように、ポリイミドフィルム等の絶縁部材に電極
を形成したものを通常の現像ローラの外周に貼り付ける
という方法を採った。

【００７７】（請求項２，４，５，６の実施説明）図５
に示すように、電極幅ｗが５０μｍ、電極ピッチｐが１
２０μｍ、シート厚ｄが１２０μｍのＦＰＣを試作し、
現像ローラ１に貼り付け、図１に示すような現像装置と
して組込み実験を行った。

【００７８】電極部２１，２２には＋４００Ｖ／−４０
０Ｖの電圧を印加した。ブレード通過前の単位面積当り
のトナー付着量Ｍ／Ａは、１〜２ｍｇ／ｃｍ² であり、
必要なトナー量を付着せしめることができた。

【００７９】このときのトナーの比電荷量Ｑ／Ｍは、
０．７μＣ／ｇであり、未帯電状態のトナーが電界勾配
による吸引力で付着していることがわかった。ブレード
通過後のトナーは０．３ｍｇ／ｃｍ²に規制できた。

【００８０】比較のため、図３に示した供給ローラタイ
プの現像槽で同様の実験を試みた。ブレード通過前の単
位面積当りのトナー付着量Ｍ／Ａは、１３．１ｍｇ／ｃ
ｍ²であり、過剰なトナーが現像ローラ上に付着し、ブ
レードで掻きとる必要があることがわかった。

【００８１】本実施形態では、現像ローラ１の回りにＦ
ＰＣ電極を巻きつけて実験を行ったが、電極構造を有す
る現像ローラを一体化して製作して実施することもでき
る。

【００８２】（請求項３の実施説明）図５において、電
極面からＺ方向にｈだけ離れると電界Ｅｚは変化し、電
界勾配が生じるが、電極面からのギャップｈが大きいと
Ｅｚは急激に減衰し、Ｅｚの変化も小さくなる。したが
って本来ギャップｈは０か小さいほうが、電界勾配を有
効に用いることができる。

【００８３】しかしながら、ｈが０、すなわち、電極が
露出した状態であると、万一ギアの摩耗粉などの導電性
パーティクルや導電性の異物などが異なる電極上に覆い
被さった場合に該電極間がリークし、電極及び電源の損
傷につながる場合がある。よって、図１の実施形態にお
いては、導電シート２３ａ，２３ｂとの接触部を除き、
電極上を１０〜２５μｍのポリイミド絶縁層で被覆し
た。その結果、連続稼働においてもリークが発生するこ
とはなかった。

【００８４】（請求項４の実施説明）６００ｄｐｉの電
極ピッチ（４２μｍ間隔）で形成した電極２１，２２を
現像剤担持体１上に図４の如く配設し、図１で示すよう
な現像装置として組み込んだ。電極２１には＋６０Ｖ
を、電極２２には＋３００Ｖの電圧が印加されるよう
に、交互に印加したところ、電極２２部に集中してトナ
ーが付着した。

【００８５】この状態ではトナー層は、周方向に層厚む
らを有するため、ドクターブレード１２で均一に均して
トナー層の均一化を図った。均一にトナー層を平坦化す
るブレード機構として、円弧板ばね機構１２を用いた。
円弧板ばねの厚さは０．２ｍｍ、円弧部半径２．６ｍ
ｍ、平板部長さ１４ｍｍであり、４０ｇｆ／ｃｍの線圧
で規制したところ、約０．３ｍｇ／ｃｍ² の均一なトナ
ー層が得られた。

【００８６】（請求項７の実施説明）図４に示すよう
に、電極２１に電圧Ｖｌが印加されるべく、電源に接続
された導電シート部材２３ａを現像ローラ１の周端部に
て密着させ、電極２２に電圧Ｖ２が印加されるべく、導
電シート部材２３ｂを密着させ、電極２１，２２には現
像ローラ１がホッパー内のトナーと接触するときにのみ
電圧が印加されるようにした。

【００８７】すなわち、感光体２と対向する現像領域２
４の上流側にドクターブレード１２が設けられ、ドクタ
ーブレード１２の上流側で現像ローラ１の周端部に、電
極２１，２２と各々接続される導電シート２３ａ，２３
ｂが、それぞれ設けられている。

【００８８】以上のような構成において、非磁性トナー
１５は電界勾配によるＧｒａｄｉｅｎｔ力で現像ローラ
１に付着し、付着した非磁性トナー１５は、ドクターブ
レード１２で摩擦帯電され電圧が印加されない領域でも
鏡像力で現像ローラ１に保持される。

【００８９】現像部では静電潜像Ｖｉと現像バイアスＶ
Ｂの電位差にしたがって帯電した非磁性トナー１５が現
像される。非磁姓トナー１５を現像ローラ１に搬送する
ときにのみ電極２１，２２にバイアスを印加させること
で、該搬送バイアスが現像バイアスに干渉することがな
いので、現像特性を安定化することができた。

【００９０】（請求項８の実施説明）６００ｄｐｉの電
極ピッチ（４２μｍ間隔）で形成した電極２１，２２を
現像ローラｌ上に図４の如く配設し、図１で示すような
現像装置として組み込んだ。電極２１には−１２０Ｖ
を、電極２２には＋１２０Ｖの電圧を交互に印加したと
ころ、電極２１，２２部のみならず、その間隙部分にも
トナーが付着した。この状態ではトナー層が厚すぎるた
め、ドクターブレード１２で均一に均してトナー層の均
一化を図った。

【００９１】均一にトナー層を平坦化するブレード機構
として、円弧板ばね機構１２を用いた。実験の結果、２
０ｇｆ／ｃｍ以下の線圧で、約０．３ｍｇ／ｃｍ² の均
一なトナー層が得られた。

【００９２】以上、電極幅と電極ピッチをほぼ等しく
し、隣り合う電極に極性が異なり大きさの等しい電圧を
加えることで、より小さいブレード圧で所望のトナー層
厚を現像ローラ１上に形成することができた。

【００９３】

【発明の効果】本発明は、以下の効果を奏する。

【００９４】（１）非磁性トナーを担持する現像剤担持
体表面に、絶縁部を介して周期的な導電性電極パターン
を設け、該電極に所望のバイアス電位を与えることで、
現像剤担持体表面近傍に電界勾配を発生せしめ、前記現
像剤担持体上にトナーを付着搬送させるので、トナー供
給部材をトナー担持体に圧接させることなく、非磁性一
成分トナーを現像剤担持体上に形成して付着搬送させる
ことできる。従って、現像装置が簡略化され、より小さ
な負荷トルクで現像剤担持体を駆動でき、装置全体も小
型・軽量化できる。

【００９５】また、予め摩擦帯電させる工程が不要で、
非接触でトナーを担持体上に付着・搬送できるので、ト
ナーに与えるストレスを低減でき、トナー融着を防止で
き、長寿命のプリンタが実現できる。

【００９６】従来、非磁性一成分現像システムは、トナ
ーの供給不足が原因で２０ｐｐｍ以上のプリンタに適用
することは難しかったが、本発明により、磁性トナーを
マグネットローラで付着搬送する磁性現像システムと同
様な供給追従性が得られ、非磁性一成分トナーを高速機
にも適用することが可能となる。

【００９７】さらに、非磁性トナーであるから、カラー
化に適しており、モノクロ、カラー、低速、高速を問わ
ず、今後の電子写真方式の現像エンジンとして、幅広く
使用することができる。

【００９８】（２）電極パターンを、現像剤担持体の軸
方向に延びたストライプ状の電極群で構成し、現像剤担
持体の移動方向に所定の間隙を設けて複数の電極を配設
しているので、担持体の移動方向に電界の勾配を効果的
に生成することができる。

【００９９】（３）前記電極パターン群は絶縁層を介し
てトナーと接するので、電極間に不所望なリークの発生
を防止することができる。

【０１００】（４）前記バイアス電位は、異なる電位が
交互に印加されているので、電界勾配を電極上に集中さ
せることができる。

【０１０１】（５）前記バイアス電位は、プラス電位と
マイナス電位が交互に印加されているので、電極上以外
の場所においても電界勾配を働かせることができるの
で、電極以外の部分においてもトナーを付着させること
ができる。したがって、現像ローラ上により均一にトナ
ーを形成することができる。

【０１０２】（６）前記プラス電位とマイナス電位の絶
対値が等しいので、場所によらず電界勾配の値を揃える
ことができ、現像剤担持体上により一様な付着力を生じ
させることができる。この場合、電極部へ電界勾配を集
中させる場合に比べて付着力は小さくなるが、トナーを
より均一に付着させることが可能となる。したがって、
下流側に配設されるドクターブレード等の層厚規制部材
に、トナーを均一に均す機能を付加させる必要がなく、
現像ローラに対する押圧力を低減させることもできる。

【０１０３】（７）前記電極に印加するバイアス電位
は、非磁性トナーを担持体に付着させるときにのみ印加
し、一旦付着したトナーを規制する工程や現像に供する
工程では前記電極へのバイアスを印加させないので、本
発明によるトナー搬送のために印加したバイアスが、現
像領域において、現像のバイアスを撹乱することなく、
搬送バイアスと現像バイアスを独立して与えることがで
きる。

【０１０４】（８）前記電極パターン群の間隔をｐ、電
極の幅をｄとするとき、ｐとｄの大きさをほぼ等しく設
定するので、現像剤担持体上にむらの少ないトナー層を
付着させることができ、ブレードで均す際の押圧を軽減
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る現像装置を採用した電
子写真方式の構成図である。

【図２】二成分現像装置の概略断面図である。

【図３】非磁性一成分現像装置の概略断面図である。

【図４】本発明の実施形態に係る現像剤担持体の斜視図
である。

【図５】同電極パターンとバイアス印加条件を示す構成
図である。

【図６】同トナー近傍の電界勾配とトナーに働くＧｒａ
ｄｉｅｎｔ力の大きさ・向きを示す解析結果の一例であ
る。

【図７】同トナー近傍の電界勾配とトナーに働くＧｒａ
ｄｉｅｎｔ力の大きさ・向きを示す解析結果の他の例で
ある。

【図８】同電子写真装置の概略構成を示す図である。

【符号の説明】

１−現像剤担持体（現像ローラ）１５−非磁性トナー２１，２２−電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者東伸之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)発明者武藤吉紀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)発明者平川弘幸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 BA02 BA04 BA13 CA02 2H077 AB03 AB15 AC04 AD06 AD13 AD17 AD23 AD35 AD36 AE03 EA14 EA15 FA12 FA25

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非磁性トナーを担持する現像剤担持体表
面に、絶縁部を介して周期的な導電性電極パターンを設
け、該電極に所望のバイアス電位を与えることで現像剤
担持体表面近傍に電界勾配を発生せしめ、前記現像剤担
持体上に前記非磁性トナーを付着搬送させることを特徴
とする現像装置。
【請求項２】前記電極パターンは、前記現像剤担持体
の軸方向に延びたストライプ状の電極群で構成されてお
り、前記現像剤担持体の移動方向に所定の間隙を設けて
複数の電極を配設していることを特徴とする請求項１に
記載の現像装置。
【請求項３】前記電極パターン群は、絶縁層を介して
前記非磁性トナーと接することを特徴とする請求項１に
記載の現像装置。
【請求項４】前記バイアス電位は、異なる電位が交互
に印加されていることを特徴とする請求項１に記載の現
像装置。
【請求項５】前記バイアス電位は、プラス電位とマイ
ナス電位が交互に印加されていることを特徴とする請求
項１に記載の現像装置。
【請求項６】前記プラス電位とマイナス電位の絶対値
が等しいことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項７】前記電極に印加するバイアス電位は、前
記非磁性トナーを前記現像剤担持体に付着させるときに
のみ印加し、一旦付着したトナーを規制する工程や現像
に供する工程では前記電極へのバイアスを印加させない
ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項８】前記電極パターン群の間隔をｐ、前記電
極の幅をｄとするとき、ｐとｄの大きさをほぼ等しく設
定すること特徴とする請求項６に記載の現像装置。