JP2003228238A - 現像装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】進行波電界にて現像剤を搬送する機構（電界カ
ーテン）を利用する場合において、進行波電界の不安定
化を防止して、均一性及び安定性がともに良好な現像剤
搬送状態を得る。 【解決手段】基材上に所定の間隔をあけて複数配列され
た進行波発生電極を有し、それら進行波発生電極に対し
て多相の交番電圧を印加することにより形成される進行
波電界によって現像剤を像担持体に向けて搬送する現像
剤搬送手段を備えた装置において、進行波発生電極４１
ｂに印加する交番電圧（進行波電圧）の最大／最小値の
いずれか一方の電圧を接地電位（０Ｖ）とする。

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
像する現像装置及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）を利用する現像装置及び画像形成装置に関す
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任意の電圧を印加する
ことにより空間に静電潜像を形成し、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、プリンタ等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、パウダーラ
ウンド法・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】電界カーテンを用いた装置としては、例え
ば特公平５−３１１４６号公報、特公平５−３１１４７
号公報などに、互いに位相が異なる複数種の交番電圧を
発生する電源と、基材上に所定の間隔をあけて複数配列
された電極に前記電源からの交番電圧を印加することに
より形成される進行波電界によって現像剤を像担持体
（感光体）に供給する現像剤搬送部材とを備えた現像装
置が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、進行波電界
にて現像剤搬送を行う方式の現像装置において、所望の
進行波電界を発生させるためには、位相差をもたせた少
なくとも３種以上の交番電圧を印加しなければならな
い。また、進行波電界により現像剤を滑らかに移動させ
るには、ある程度の電界強度が必要であり、おおよそ数
１００Ｖ程度の電圧を数１００Ｈｚ以上の周波数で供給
する必要がある。これを具現化するものとして、例えば
図７に示すようなプッシュプル型の進行波電圧供給回路
などが挙げられる。

【０００６】しかしながら、このような回路において、
電源容量が不十分な場合や、動作安定性が欠ける場合、
進行波電圧の振幅ばらつきや、波形歪みが発生する。こ
のように進行波電圧が不安定状態となると、現像剤搬送
の均一性及び安定性が損なわれてしまい、画像劣化を引
き起こすことがある。

【０００７】特に、進行波電圧の最大／最小値がともに
接地電位でない場合、進行波電圧供給回路に少なくとも
２種類の電源部が必要になる上、それら複数種の電源部
において電源性能の向上が必要になるため、コストアッ
プや装置の大型化を招くという問題がある。

【０００８】本発明はそのような問題を解消するために
なされたもので、現像剤を搬送する進行波電界の不安定
化を防止して、均一性及び安定性がともに良好な現像剤
搬送状態を得ることが可能な現像装置の提供と、そのよ
うな特徴を有する現像装置を備えた画像形成装置の提供
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の現像装置は、像
担持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置であ
って、基材上に所定の間隔をあけて複数配列された電極
を有し、それら電極に対して多相の交番電圧を印加する
ことにより形成される進行波電界によって現像剤を前記
像担持体に向けて搬送する現像剤搬送手段を備えた現像
装置において、前記現像剤搬送手段の電極に印加される
交番電圧の最大／最小値のいずれか一方の電圧が接地電
位に設定されていることによって特徴づけられる。

【００１０】本発明の現像装置において、前記現像剤搬
送手段の電極に印加する前記交番電圧の他方の電圧を現
像剤極性と同極性の電圧としてもよい。また、像担持体
を構成する導電性基体の電位を可変としてもよい。

【００１１】本発明の現像装置を詳細に説明する。

【００１２】まず、前述したように、進行波電界によっ
て現像剤を像担持体に向けて搬送する方式の現像装置に
おいて、所望の進行波電界を発生させるためには、位相
差をもたせた少なくと３種以上の電圧を印加する必要が
ある。また、進行波電界により現像剤を滑らかに移動さ
せるには、ある程度の電界強度が必要であり、数１００
Ｖ程度の電圧を数１００Ｈｚ以上の周波数で供給する必
要がある。しかしながら、このような交番電圧（高圧振
動電圧）では、以下のような問題が発生する場合があ
る。

【００１３】すなわち、上記のような高圧振動電圧を現
像剤搬送手段に供給することによって進行波を発生させ
る方式において、現像剤搬送手段の各電極に印加される
電圧が不安定である場合、進行波電界の時間変化状態が
均一とはならず、現像搬送性に不均一をもたらし、安定
な画像形成を妨げる。特に、進行波電圧の最大／最小値
がともに接地電位（０Ｖ）でない場合（図５参照）、進
行波電圧の供給部に少なくとも２つ以上の電源部が必要
となり（図７参照）、これら電源の入出力インピーダン
スが高い場合、必要な電圧レベルまで十分に電位が上昇
（あるいは下降）しないといった現象が発生する。この
ような問題を回避するには、進行波発生用の複数の電源
部の精度・容量を向上させる必要があって、装置の大型
化やコストアップ要因となる。

【００１４】そこで、本発明の現像装置では、現像剤搬
送手段に印加する交番電圧の最大／最小値のいずれか一
方の電圧を接地電位とすることで（図６参照）、進行波
電圧の一方の電圧が接地電位となるときの特性、俗に言
うプッシュプル回路の“吸い込み”特性を向上させてい
る。

【００１５】このような構成を採ることにより、接地電
位側は特に電源としての部品を用いる必要がなくなる
上、現像装置を含む画像形成装置内全体でみた場合に、
その容量も大きく安定した電位供給が可能になる。すな
わち接地電位側はその容量が大きいので安定した電位供
給が可能になる。

【００１６】従って、本発明の現像装置において、安定
した進行波電界を形成するには、進行波電圧の他方の電
圧（接地電位でない側の電圧）の安定供給だけを考慮す
ればよく、より低コストのもとに安定した進行波電界を
形成することができ、良好な画像形成が可能となる。

【００１７】さらに、カラー画像形成を考慮した場合、
従来では、進行波電圧発生のための電源部は２種類（最
大／最小値用）×４色分（マゼンタ、シアン、イエロ
ー、ブラック）で８種類必要となる場合もあるが、本発
明の現像装置の場合、その半分の電源部で済み、装置の
低コスト化及び小型化に大きく寄与できる。

【００１８】本発明の現像装置において、現像剤搬送手
段の電極に印加する前記交番電圧の他方の電圧を現像剤
極性と同極性の電圧としてもよい。この場合の作用効果
を以下に述べる。

【００１９】まず、本発明の現像装置において、現像剤
搬送手段には、前記した交番電圧（進行波電圧）が供給
されており、現像剤搬送手段の表面近傍では空間的な電
位変化が生じている。しかし、像担持体と現像剤搬送手
段とを非接触状態にて現像を行う方式の場合、像担持体
と現像剤搬送手段との距離つまり現像ギャップ（図２参
照）はおおよそ数１０μｍ〜数ｍｍ程度であり、また現
像剤搬送手段における電極のピッチは１００〜５００μ
ｍ程度である。このため像担持体面上において現像剤搬
送手段の表面上における電位分布はほとんど影響を受け
ず、ほぼ進行波電圧の中心値が一般的な電子写真プロセ
スにおける現像電位として作用する。

【００２０】従って、前記した構成つまり交番電圧の他
方の電圧を現像剤の極性を同極性とするという構成を採
用すると、反転現像プロセスにおいて、画像部すなわち
露光により像担持体の電位が低下した領域に、所望の極
性の現像剤（例えば正極性の現像剤）が向かうようにプ
ロセス条件が構成されるので、電子写真プロセスにおけ
る構成部材に特別なバイアスを印加することなく、画像
形成プロセスを構成することができ、システム構成を簡
素にできる。その結果、装置の低コスト化を実現でき
る。

【００２１】本発明の現像装置において、前記像担持体
を構成する導電性基体の電位が可変であり、必要に応じ
て所定の電位に変化させることができるように構成して
もよい。この場合の作用効果を以下に述べる。

【００２２】まず、一般的に像担持体の導電性基体、例
えば感光体ドラムや誘電体ドラム等のアルミニウム素管
は接地電位にされることが多く、このような条件で通常
は現像工程が行われるが、以下のような場合において
は、前記した構成つまり導電性基体の電位を変化させる
という構成を用いることが有効となる場合がある。

【００２３】例えば、交番電圧（進行波電圧）の電位差
が小さい場合、その中間電位と露光部との電位差は小さ
くなり、現像電界強度が不十分となる場合がある。ま
た、現像ギャップが大きい場合にも、交番電圧の中間電
位と露光部との電位差がある程度あっても、現像電界強
度としては不十分となる場合がある。これは、特に高速
の画像形成プロセスを行う場合や現像剤の帯電比電荷が
小さい場合、現像電界強度が低いために現像剤の移動速
度が低下し、必要な現像剤量が像担持体まで到達できな
いことによる。

【００２４】そこで、本発明の現像装置では、進行波電
圧を所定の値に変化させることで、現像電界強度を増大
させ、高速画像形成条件においても十分な画像濃度を供
給できるようにしている。また、使用環境における現像
剤の帯電電荷変化が発生した場合においても、導電性基
体の電位のみを調整することで安定した画像形成を簡単
に行うことができる。

【００２５】本発明において、以上の特徴を有する現像
装置を用いて画像形成装置を構成してもよい。この場
合、現像剤搬送の均一性及び安定性が向上するので、良
好な画像形成を行うことが可能な画像形成装置を提供す
ることができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００２７】図１は本発明の現像装置を備えた画像形成
装置の実施形態の構成を示す図である。

【００２８】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、及び除電部材７がこの順で配置されている。

【００２９】また、感光体ドラム１と転写部材５との間
には、記録媒体としての用紙（ＰＰＣ用紙等）Ｐが搬送
される用紙搬送路が配置されている。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
定着部材８１，８１を備えた定着装置８が配置されてい
る。

【００３０】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４によって現像（可視化）され、用紙Ｐ上に
転写されて画像形成が行われる。

【００３１】感光体ドラム１は、導電性基体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、例えばレーザ光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、その感光体ドラム
１の回転によって現像装置４の位置まで到達する。

【００３２】現像装置４では、現像剤搬送部材４１（現
像剤搬送手段）上を搬送される現像剤（トナー）Ｔによ
って、感光体ドラム１の表面の静電潜像を現像剤像とし
て現像する。現像剤Ｔ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。

【００３３】転写部材５は、感光体ドラム１の表面上の
現像剤Ｔを用紙Ｐ上に転写する。感光体ドラム１から用
紙Ｐ上に転写された現像剤像は、定着装置８によって用
紙Ｐ上に定着される。

【００３４】現像剤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現像剤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。

【００３５】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。

【００３６】感光体ドラム１としては、例えばアルミニ
ウムなどで製作された導電性基体（金属ドラム）１１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。

【００３７】帯電部材２としては、例えばタングステン
ワイヤなどの導電線、金属性のシールド板、グリッド板
から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。

【００３８】露光部材３としては、例えば半導体レーザ
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。

【００３９】転写部材５としては、例えば、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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】なお、図１の実施形態では、現像剤搬送部
材４１と感光体ドラム１との間に、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、現像剤搬送部材４１と感光体ドラム１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。

【００４３】次に、現像装置４について説明する。

【００４４】現像装置４は、図２に示すように、ケーシ
ング４０、現像剤搬送部材４１、ミキシングパドル４
２、支持部材４３、供給部材４４、回収部材４５によっ
て構成されており、現像剤搬送部材４１に多相交流電源
４６が接続されている。

【００４５】ケーシング４０は、現像剤Ｔを内部に収容
するものであり、また、必要に応じて現像装置４を構成
する部材を支持するものである。

【００４６】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現像剤Ｔを混合するためのものであ
る。

【００４７】現像剤搬送部材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、現像剤搬送部
材４１として略平面状のものを示しているが、現像剤搬
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、緩やかな曲面を形成するような形状であっても構
わない。

【００４８】現像剤搬送部材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、ベルト形状の現像剤搬送部材
４１が上記配置を保持できるように、現像剤Ｔを搬送す
る表面とは反対側の表面に、現像剤搬送部材４１を保持
する支持部材４３が設けられている。

【００４９】現像剤搬送部材４１の下方端部には、現像
剤搬送部材４１の表面上を搬送される現像剤Ｔを供給す
る供給部材４４が設けられている。現像剤搬送部材４１
の上方端部には、この現像剤搬送部材４１の表面の現像
剤Ｔをケーシング４０内部に回収するための回収部材４
５が設けられている。なお、本実施形態では、回収部材
４５が現像剤搬送部材４１の表面に回転可能に接触して
いる形態としているが、これに限定されるものではな
く、非接触の形態や、回動しない形態であってもよい。

【００５０】供給部材４４は、ケーシング４０内に収容
されている現像剤Ｔを現像剤搬送部材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、例えばシリコーン、ウレタン、ＥＰＤＭ
（エチレン−プロピレン−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）。

【００５１】なお、供給部材４４と現像剤搬送部材４１
との接触圧力は、バネ等により所定の接触圧力が与えら
れるようにしてもよい。また、供給部材４４及び現像剤
搬送部材４１の弾性率を調整して両者の位置関係を制御
するようにしてもよい。さらに、供給部材４４に印加す
る電圧を適切な値に設定し、供給部材４４に現像剤Ｔを
帯電させる機能を付加するようにしてもよい。あるい
は、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、供給部材４４と同じものが使用可能）
を設けて現像剤Ｔを帯電させるようにしても構わない。

【００５２】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現像剤Ｔを回収してケーシング
４０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、例えば供給部材４４と同様のものを
使用することができる。

【００５３】支持部材４３は、ベルト形状の現像剤搬送
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。例えば、ＡＢＳ（Acrylonitrile-Butadien
e-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。

【００５４】現像剤搬送部材４１は、電界カーテン作用
により現像剤Ｔを搬送するものであり、図３（ａ）及び
（ｂ）に示すように、絶縁層からなる基材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１組として複数組が順次連続して配設されて
いる。この現像剤搬送部材４１の表面側は表面保護層４
１ｃによって覆われている。

【００５５】そして、これらの進行波発生電極４１ｂ・・
４１ｂに多相交流電源４６から多相の交流電圧が印加さ
れることにより、現像剤搬送部材４１の表面に平行とな
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現像剤Ｔを搬送するよう
になっている。

【００５６】現像剤搬送部材４１の具体例を挙げると、
例えば、基材４１ａ：ポリイミド（厚さ２５μｍ）、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。

【００５７】進行波発生電極４１ｂは、約５０ｄｐｉ
（dot per inch）〜３００ｄｐｉ、すなわち約５００μ
ｍ〜８５μｍのピッチの間隔を保って互いに平行に配置
されており、幅４０μｍ〜２５０μｍ程度の微小電極と
なっている。

【００５８】なお、本実施形態では、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４
１ｂに対して、例えば図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・・４１ｂ上
に進行波電界を形成しているが、これに限定されるもの
ではなく、３本の進行波発生電極４１ｂを１組として３
相の交番電圧を印加しても構わない。

【００５９】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１００Ｖ〜３ｋＶ程度が好ま
しい。また、周波数の範囲としては１００Ｈｚ〜５ｋＨ
ｚが好ましい。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４１ｂの形状、現像剤Ｔの搬送速
度、現像剤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。

【００６０】そして、本実施形態の特徴部分は、現像剤
搬送部材４１の進行波発生電極４１ｂに印加する交番電
圧の最大／最小値のいずれか一方の電圧（この例では最
小値側の電圧）が接地電位となるように進行波電圧を設
定しているところにある。

【００６１】具体的には、図４のような４相の進行波電
圧波形を現像剤搬送部材４１の進行波発生電極４１ｂに
与える。このような４相の進行波電圧波形を供給する高
圧供給部としては図６に示すような進行波電圧供給回路
２０が挙げられる。

【００６２】図６の進行波電圧供給回路２０において
は、現像装置４を含む画像形成装置Ｘのエンジンコント
ローラ（図示せず）から、進行波電圧を発生させるため
の信号が図中の制御回路２１に送られる。この信号を基
に現像剤搬送部材４１の進行波発生電極４１ｂ（〜
）に供給する高圧電圧を形成するための駆動信号１−
Ｈ〜４−Ｈ、及び駆動信号１−Ｌ〜４−Ｌが、それぞれ
高圧スイッチ素子ＳＷ１−Ｈ〜ＳＷ４−Ｈ、及び高圧ス
イッチ素子ＳＷ１−Ｌ〜ＳＷ４−Ｌに送られる。

【００６３】高圧スイッチ素子ＳＷ１−Ｈ〜ＳＷ４−
Ｈ、ＳＷ１−Ｌ〜ＳＷ４−Ｌとしては、高耐圧のＦＥＴ
やフォトカプラー等を用いることができる。

【００６４】各高圧スイッチ素子ＳＷ１−Ｈ〜ＳＷ４−
Ｈの一端は直流電源（電圧Ｖａ）２２に接続され、他端
は進行波発生電極４１ｂ（〜）にそれぞれ接続され
ている。また、各高圧スイッチ素子ＳＷ１−Ｌ〜ＳＷ４
−Ｌの一端は接地電位に接続され、他端は進行波発生電
極４１ｂ（〜）にそれぞれ接続されている。

【００６５】以上の進行波電圧供給回路２０において、
図４のような進行波電圧を形成するには、進行波発生電
極４１ｂ（）については、まず、信号１−Ｈが高圧ス
イッチ素子ＳＷ１−ＨにＯＮ状態を与え、これにより、
高圧スイッチ素子ＳＷ１−Ｈに接続された直流電源２２
の電圧Ｖａが進行波発生電極４１ｂ（）に供給され
る。なお、このとき高圧スイッチ素子ＳＷ１−ＬはＯＦ
Ｆ状態すなわち接地電位が進行波発生電極４１ｂ（）
に接続されないようにする。

【００６６】所定の進行波周波数に対応した時間が経過
した後、高圧スイッチ素子ＳＷ１−ＨがＯＦＦ状態とな
るように制御回路２１から駆動信号１−Ｈが送られる。
次いで制御回路２１により高圧スイッチ素子ＳＷ１−Ｌ
がＯＮ状態となるように駆動信号１−Ｌが送られる。こ
れにより高圧スイッチ素子ＳＷ１−Ｌに接続されている
接地電位が進行波発生電極４１ｂ（）に供給される。
そして、他の各進行波発生電極４１ｂ（〜）につい
ても、同様なスイッチ操作が行われ、それぞれ所定の位
相差をもって同様の進行波電圧が形成される。

【００６７】本実施形態では、以上のような方法で進行
波電界を形成するわけであるが、安定した現像剤搬送を
行うためには、以下の事項について考慮する必要があ
る。

【００６８】まず、図３に示すように、進行波発生電極
４１ｂは所定の間隔をあけて基材４１ａ上に配列されて
いるが、各進行波発生電極４１ｂ間は、空隙が存在する
か、あるいは基材４１ａと表面保護層４１ｃとの密着に
用いる接着剤等によって埋められている。すなわち、各
進行波発生電極４１ｂ間にはわずかながら容量成分が存
在する。この容量成分は、現像剤搬送部材４１中に多数
存在し、進行波発生電極４１ｂの電極間ピッチλや電極
幅ｗ、電極厚みのばらつきによって大きくばらつく。ま
た、進行波発生電極４１ｂは各相毎に配線パターンが異
なるため、各相毎においても容量成分が変化する。

【００６９】容量成分による影響を説明する。例えば進
行波発生電極４１ｂ（）にＶａの電圧を与えた後、進
行波発生電極４１ｂ（）には、隣接する他の進行波発
生電極４１ｂとの間の容量成分への充電による残存電荷
が存在しているので、その残存電荷による影響を除去し
て、進行波発生電極４１ｂ（）の他方の電圧（ここで
は接地電位）を素早く与えなければならず、俗に言うプ
ッシュプル回路の“吸い込み”特性を向上させる必要が
ある。また、吸い込みの逆側つまり“押し込み”特性も
同様に、素早く対応する必要がある。これらの対応を行
わない場合、前述の通り、各進行波発生電極４１ｂ間の
容量成分に対する影響が大きくなり、進行波電圧の振幅
ばらつきや、波形の歪が発生し、現像剤搬送の均一性・
安定性が損なわれ、画像劣化を引き起こすことがある。

【００７０】前記した“吸い込み”及び“押し込み”特
性を向上させるには、電源部の容量を大きくしたり、様
々なフィードバック回路を設けたり、電源と負荷部分の
入出力インピーダンスを調整したりする必要があるが、
図５（ａ）及び（ｂ）のように接地電位でない場合（進
行波電圧が０Ｖ（接地電位）を跨ぐ場合や、進行波電圧
が０Ｖ（接地電位）を跨がない場合）、２種類以上の電
圧を用いて進行波電圧を形成する必要があるため、図７
のような回路構成としなければならず、２種類以上の直
流電源が必要になる。しかも、それら２種類の電源部に
おいて電源性能を向上させる必要があることから、コス
トアップや装置の大型化を招くという問題がある。

【００７１】そこで、本実施形態では、図６に示すよう
に、進行波電圧の最大／最小値のいずれか一方の電圧
（図６では最小値の電圧）を接地電位に設定することに
より、進行波電圧の一方が接地電位となるときの“吸い
込み”特性を向上させている。

【００７２】このような構成を採ることにより、接地電
位側は特に電源としての部品を用いる必要がなくなる
上、現像装置を含む画像形成装置内全体でみた場合に、
その容量も大きく安定した電位供給が可能になる。すな
わち、接地電位側はその容量が大きいので安定した電位
供給が可能になる。

【００７３】従って、本実施形態において、安定した進
行波電界を形成するには、進行波電圧の他方の電圧（接
地電位でない側の電圧）の安定供給だけを考慮すればよ
く、より低コストで安定した進行波電界を形成すること
ができる結果、良好な画像形成が可能となる。

【００７４】さらに、カラー画像形成を考慮した場合、
従来では、進行波電圧発生のための電源部は２種類（最
大／最小値用）×４色分（マゼンタ、シアン、イエロ
ー、ブラック）で８種類必要となる場合もあるが、本実
施形態の場合、その半分の電源部で済み、より低コスト
化・小型化を達成できる。

【００７５】ここで、本実施形態において、現像剤搬送
部材４１の進行波発生電極４１ｂに印加する交番電圧
（進行波電圧）の他方の電圧（接地電位でない側の電
圧）を、現像剤Ｔの極性と同極性の電圧としてもよい。
この場合の作用効果を以下に述べる。

【００７６】まず、以上の方式の現像装置を用いた電子
写真の現像機構は次のように考えられる。図８に感光体
ドラムを電子写真の現像機構として用いた場合の現像機
構の概念図を示す。

【００７７】現像剤搬送部材４１には、前述の進行波電
圧が供給されており、現像剤搬送部材４１の表面近傍で
は空間的な電位変化が生じるが、本実施形態の場合、感
光体ドラム１と現像剤搬送部材４１とは非接触状態にて
現像を行う方式であり、感光体ドラム１と現像剤搬送部
材４１との間の距離すなわち現像ギャップ（図２参照）
は、おおよそ数１０μｍ〜数ｍｍ程度であり、また現像
剤搬送部材４１における進行波発生電極４１ｂのピッチ
は１００〜５００μｍ程度である。このため感光体ドラ
ム１の面上において現像剤搬送部材４１の表面上におけ
る電位分布はほとんど影響を受けず、ほぼ進行波電圧の
中心値（平均電位）Ｖｄが一般的な電子写真プロセスに
おける現像電位として作用する。

【００７８】従って、進行波電圧の他方の電圧を現像剤
Ｔの極性を同極性とするという構成を適用した場合、反
転現像プロセスにおいて、画像部すなわち露光により感
光体電位が低下した領域（露光電位ＶＬ）に、所望の極
性の現像剤Ｔ（図８では正極性現像剤を想定）が向かう
ようにプロセス条件が構成され、電子写真プロセスにお
ける構成部材に特別なバイアスを印加することなく、画
像形成プロセスを構成することができる。これによりシ
ステム構成を簡素にすることができ、低コスト化を実現
できる。

【００７９】これに対し、進行波電圧の他方の電圧を現
像剤Ｔの極性を同極性と逆極性とした場合、図９に示す
ように、露光電位ＶＬに正極性現像剤Ｔが移動すること
ができず、進行波電圧の中心値（平均電位）Ｖｄが現像
電位として作用しなくなる。

【００８０】さらに、本実施形態において、像担持体で
ある感光体ドラム１を構成する導電性基体１１の電位を
必要に応じて変化させるようにしてもよい。その具体例
を以下に述べる。

【００８１】まず、一般的に像担持体の導電性基体、例
えば感光体ドラムや誘電体ドラムのアルミニウム素管は
接地電位にされることが多く、露光電位が接地電位以下
になることはない。このような条件で通常は現像工程が
行われるが、以下のような場合においては、前記した構
成つまり導電性基体１１の電位を変化させるという構成
を用いることが有効となる場合がある。その例を図１０
に示す。

【００８２】例えば進行波電圧の中心値（平均電位）Ｖ
ｄと露光部電位ＶＬとの電位差が小さい場合、現像電界
強度が不十分となる場合がある。また、現像ギャップが
大きい場合にも、進行波電圧の中間電位Ｖｄと露光部電
位ＶＬとの電位差がある程度あっても、現像電界強度と
しては不十分となる場合がある。これは、特に高速の画
像形成プロセスを行う場合や現像剤Ｔの帯電比電荷が小
さい場合、現像電界強度が低いために現像剤Ｔの移動速
度が低下し、必要な現像剤量が像担持体である感光体ド
ラム１まで到達できないことによる。

【００８３】これを防ぐために、進行波電圧を変化させ
ることで、中間電位Ｖｄ値を上げて露光部電位ＶＬとの
電位差を増大させるという方法を採ると、進行波電圧供
給回路の電源部の構成が複雑になりコストアップを招い
たり、前述のように進行波電圧変化により進行波電界条
件自体も変化する場合には、現像剤Ｔの搬送特性が変化
してしまい、ひいては現像特性にも変化が生じるという
不具合が発生する。

【００８４】そこで、本実施形態では、導電性基体１１
の電位Ｖｓを所定の値に変化させるという構成を採用し
ており、このような構成を用いることにより、図１０に
示すように現像電界強度（現像電位差）を増大させるこ
とができる。

【００８５】導電性基体１１の電位Ｖｓの変化させる手
段としては、電位Ｖｓ制御用の電源を別途設けてもよい
し、所望の電位変化と同等のツェナー電圧を与える、複
数のツェナーダイオードの一端を像担持体基体に接続
し、他端を装置内の何らかの電源に接続するという構成
を採用してもよい。この場合、ツェナー電圧が発現する
ための適当な電流が流れるように、電源とツェナーダイ
オードとの間に適当な抵抗を介して接続することが望ま
しい。ツェナーダイオードの切り替えは、高耐圧のＦＥ
Ｔやフォトカプラーあるいはリレーなどを用いて行えば
よい。そして、このような構成において、導電性基体１
１の電位Ｖｓになるように、ツェナーダイオードを切り
替えることで、適切な現像電界を形成することができ
る。

【００８６】以上のように、導電性基体１１の電位を必
要に応じて変化させることで、高速画像形成条件におい
ても十分な画像濃度を供給することができ、また、使用
環境における現像剤Ｔの帯電電荷変化が発生した場合に
おいても、導電性基体電位のみを調整することで安定し
た画像形成を簡便に行うことができる。

【００８７】なお、以上の実施形態では、所定の電荷を
付与して帯電させた感光体ドラム（像担持体）上に光情
報を書き込んで静電潜像を形成する装置の例を示した
が、このほか、例えばイオンフロー方式のように誘電体
上に直接静電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任意の電圧
を印加することにより空間に静電潜像を形成し、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。

【００８８】

【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、現像剤搬送手段の電極に印加する交番電圧の
最大／最小値のいずれか一方の電圧を接地電位としてい
るので、低コストのもとに安定した進行波電界を形成す
ることができ、現像剤搬送の均一性及び安定性をともに
向上させることができる。

【００８９】本発明の画像形成装置は、上記したような
特徴をもつ現像装置を備えているので、より安定した進
行波電界による効率のよい現像剤の搬送を行うことがで
き、良好な画像形成を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の実施形態の構成を模式
的に示す図である。

【図２】本発明の現像装置の実施形態の構成を模式的に
示す図である。

【図３】現像剤搬送部材の構成を模式的に示す図であ
る。

【図４】本発明の実施形態において現像剤搬送部材に印
加する進行波電圧波形を示す図である。

【図５】従来の進行波電圧波形の例を示す図である。

【図６】本発明の実施形態に適用する進行波電圧供給回
路の構成を示す図である。

【図７】２種類以上の電源が必要な進行波電圧供給回路
の構成を示す図である。

【図８】本発明の実施形態において交番電圧（進行波電
圧）の他方の電圧を現像剤極性と同極性の電圧とした場
合の作用説明図である。

【図９】交番電圧（進行波電圧）の他方の電圧を現像剤
極性と逆極性の電圧とした場合の問題点を示す図であ
る。

【図１０】本発明の実施形態において感光体ドラムを構
成する導電性基体の電位を変化させた場合の作用説明図
である。

【符号の説明】

Ｘ 画像形成装置 １ 感光体ドラム（像担持体） １１ 導電性基体 １２ 光導電層 ２ 帯電部材 ３ 露光部材 ４ 現像装置 ４０ ケーシング ４１ 現像剤搬送部材（現像剤搬送手段） ４１ａ 基材 ４１ｂ 進行波発生電極（電極） ４１ｃ 表面保護層 ４２ ミキシングパドル ４３ 支持部材 ４４ 供給部材 ４５ 回収部材 ４６ 多相交流電源 ５ 転写部材 ６ クリーニング部材 ７ 除電部材 ８ 定着装置 Ｐ 用紙 Ｔ 現像剤（トナー）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体上に形成された静電潜像を現像
   する現像装置であって、基材上に所定の間隔をあけて複
   数配列された電極を有し、それら電極に対して多相の交
   番電圧を印加することにより形成される進行波電界によ
   って現像剤を前記像担持体に向けて搬送する現像剤搬送
   手段を備えた現像装置において、 前記現像剤搬送手段の電極に印加される交番電圧の最大
   ／最小値のいずれか一方の電圧が接地電位に設定されて
   いることを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 前記現像剤搬送手段の電極に印加される
   前記交番電圧の他方の電圧が、現像剤極性と同極性の電
   圧であることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 【請求項３】 前記像担持体を構成する導電性基体の電
   位が可変であることを特徴とする請求項１または２記載
   の現像装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の現像装
   置を備えていることを特徴とする画像形成装置。