JP2005321429A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多重現像方式による画像形成時の現像性を向上させ、かつ二色目以降の画像形成時における現像手段内への異色トナーの混入及び像担持体上に形成されたトナー像の乱れを防止することのできる画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】現像スリーブ３１ｘと像形成体ドラム４との間の対向面内の現像剤を、現像トナー飛翔方向１５とは略異なる方向に振動させる現像剤振動場を設ける。この現像剤振動場は、電極１３ａと電極１３ｂとの間にＡＣ電源２１による交流電圧を印加することによって発生する交番電界とする。現像スリーブ３１ｘと像形成体ドラム４との間にＤＣ電源２２による直流電圧を印加することで一方向電界を形成させ、この一方向電界によって、現像トナー１２を像形成体ドラム４へ飛翔させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、多重現像方式による画像形成を行う画像形成装置に関し、特に非接触現像による画像形成を行う画像形成装置に関するものである。

従来、複写機やプリンタ等電子写真方式の多色画像形成装置において、像担持体上の静電潜像に粉体トナーを吸着させて該静電潜像を可視化する現像装置、特に、非磁性トナーと磁性キャリアとが含まれる二成分現像剤を用い、像担持体上の静電潜像に非磁性トナーを飛翔させて可視化する現像装置およびこれを用いた多色画像形成装置としては、例えば帯電、露光、現像工程を複数回繰り返し、感光体上に複数色のトナー像を形成した後、記録媒体に一括転写するものが既に知られている。

このような従来の多色画像形成装置は、例えば感光ドラム等の感光体の周囲に、複数の帯電器、レーザ等の複数の露光装置、および反転現像用のトナーが収容される複数の現像装置を各々配置している。そして、この多色画像形成装置では、第１の帯電器で感光体を一様に帯電した後に、第１の露光装置で第１の潜像を形成すると共、その第１の潜像を第１の現像装置で現像（トナー像を形成）し、更に、前工程のトナー像上から第２の帯電器で再帯電した後に、第２の露光装置で再露光を行って第２の潜像を形成すると共に、その第２の潜像を第２の現像装置で現像（トナー像を形成）し、これによって、感光体上に複数のトナー像を形成し、転写器によって記録紙に一括転写するものである。

このタイプの多色画像形成装置における静電潜像を現像する方法としては、現像剤担持体に担持させた現像剤層を像担持体に摺擦して現像する磁気ブラシ現像等の接触現像方法と、現像領域においてトナー粒子を現像剤担持体から像担持体に向けて空気層中を飛翔させて静電潜像を現像する非接触現像方法とが知られている。この非接触現像方法では、直流電圧に対称波形の交流電圧を重畳させた電圧を、現像剤担持体に印加するようにしている。

二色目以降の現像に接触現像方法による現像を行った場合には、感光体上に形成された一色目のトナー像を乱してしまうという技術的課題が見られる。しかしながら、接触現像方法は、高空間周波数成分を効率よく現像できるため細線再現性に優れているほか、トナーの粒径に対する現像性の影響が少ないため現像装置内のトナーの粒径分布が小粒径側へシフトする事態は少ないという長所を有している。

一方、一色目のトナー像乱れを防止するために非接触現像方法による現像を行った場合には、接触現像方法の場合と比較して、高空間周波数成分の現像性が低く、ラインなどの細線再現性が劣るという技術的課題が見られる。また、この非接触現方法では、接触現像の場合と比較して現像装置内のトナー粒径分布が小粒径側へシフトし現像性の低下を招くとともに、接触現像に比べて現像剤規制部におけるギャップが狭いため、現像剤へのストレスが大きく、寿命が短くなるという技術的課題が見られる。

このように、接触現像方法あるいは非接触現像方法は一長一短であり、上記のような特徴を踏まえて、二色目以降の現像装置として、第１の画像および第の２画像に応じて、あるいは、任意に選択することにより接触現像と非接触現像とを切替可能な構成にしたものが提案されている。このタイプの現像によれば、接触現像あるいは非接触現像を適宜切替選択することにより、常に良好な画質が得られると共に、接触現像モードを採用することで現像剤へのストレスやトナー粒径分布のシフト現象を減らすことが出来、現像剤の寿命
を延ばすことが可能である。

また、上述した非接触現像の細線再現性および現像性の劣化を補うための方法としては、現像剤担持体の表面に担持するとともに、この現像剤を、静電潜像を担持した像担持体と対向した現像領域に搬送し、さらに現像剤担持体に直流電圧に交流電圧を連続的に重畳して印加しながら、静電潜像を現像して可視画像を形成する画像形成装置が知られている。

ところで、像担持体上でイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の４色のトナーを重ね合わせてカラー画像を形成する場合には、上述した非接触現像方法を採用する必要がある。しかし、現像剤担持体に印加される電圧の電圧波形が、直流電圧に対して交流電圧が対称型に印加される対称波形の場合で、トナーによる現像性を上げるため、交流電圧を増加させると、像担持体上にあらかじめ現像されたトナーが、次の現像工程で、異なる色のトナーを担持する現像剤担持体上に戻ってしまい、これにより次の現像工程における現像器内に異色のトナーが混入して混色を起こすことがあった。

また、このトナー戻りを解消するためには、交流電圧を小さくすることが有効であるが、この時、トナー現像性も同時に低下してしまう欠点があった。そこで、現像器内への異色トナーの混入による混色を起こさずにトナー現像性を向上させる手段が望まれていた。

このトナー現像性を向上させるようにした画像形成装置として、現像剤担持体に直流電圧と交流電圧を重畳して印加する際に、交流波形を、トナーが現像剤担持体上から像担持体上へ移動する現像駆動方向と、トナーが像担持体上から現像剤担持体上へ戻る戻り方向とで非対称にするとともに、現像駆動方向の電界を大きくする一方、戻り方向の電界を小さくする非対称型の電圧波形にすることにより、トナー現像性を向上させるようにした装置が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

なお、上述した非対称型の電圧波形は、現像駆動方向の波形積分値と戻り方向の波形積分値とを同じにしないと、直流電圧が実質的に変動することになるので、現像駆動方向と戻り方向の波形積分値を同じにする必要がある。

そのため、従来においては、非対称型の電圧波形において、戻り方向の電界の絶対値を小さくする分、印加する時間を長くするとともに、現像駆動方向の電界の絶対値を大きくする分、印加する時間を短くすることにより、直流電圧が実質的に変動することなく、トナー現像性を向上させていた。

ところで、トナーが現像剤担持体から像担持体に飛翔したり、逆に像担持体から現像剤担持体に戻る運動には電界と時間とが関係している。すなわち、像担持体上から現像剤担持体へのトナー戻り（剥ぎ取り）を起こさずに現像性をあげるためには、（１）戻り方向の電界の絶対値を小さくする、（２）戻り方向の電界を印加する時間を短くする、ことが最も効果的である。

しかし、対称波形のデューティ比に比べ、非対称波形のデューティ比を大きくした場合には、戻り方向の電界を印加する時間が相対的に長くなり、このため剥ぎ取りが発生して、現像性向上に関し最大の効果は得られないことになる。

このような課題を解決するための現像方法としては、特開２０００−６６４９２号公報に開示されたものが知られている。この現像方法は、像担持体に対して現像剤を非接触状態で担持する現像剤担持体により担持させて搬送すると共に、前記現像剤担持体に直流電圧が重畳された交流電圧からなる現像バイアス電圧を印加し、像担持体上に形成された静
電潜像を現像する現像方法であって、前記像担持体から前記現像剤担持体に現像剤が移動する引き戻し電界を形成する工程が、前記現像バイアス電圧の１周期内に少なくとも２回以上設定されていることを特徴とするものである。

このような現像方法によれば、１周期内の引き戻し電界の合計時間を維持しながら、引き戻し電界が１回に連続して形成される時間を短くでき、像担持体上に形成されたトナー像が現像剤担持体側に引き戻される前に引き戻し電界が途切れることになり、結果的に、像担持体上に形成されたトナー像が現像剤担持体側に引き戻される剥ぎ取り現象を低減することができ、現像性を向上させることが可能となる。

次に、カラー画像を形成する従来のカラー画像形成装置において、交番電界を利用した現像方法について、図７を参照して説明する。

図７に示すように、交流電圧を印加するＡＣ電源２３および直流電圧を印加するＤＣ電源２２によって、現像手段３ｙ，３ｍ，３ｃ，３ｋの各装置内にある現像スリーブ３１ｙ，３１ｍ，３１ｃ，３１ｋ（以下、まとめて３１ｘと略す）と像形成体ドラム４との間に交番電界を発生させている。

この交番電界により、現像スリーブ３１ｘ上に搬送されている、磁性を有するキャリア１１と磁性を有しない現像トナー１２とが含まれる二成分現像剤が現像領域において攪拌され、キャリア１１から現像トナー１２が遊離するのを促進する。

またＤＣ電源２２の直流電圧が現像スリーブ３１ｘと像形成体ドラム４との間に印加されることにより、交番電界（電界の平均値）は現像スリーブ３１ｘから像担持体ドラム４への方向へかかるようになっており、キャリア１１から遊離した現像トナー１２は飛翔方向１５の方向へ飛翔し、像形成体ドラム４上の潜像部に付着する。
特開平８−２８６４７７号公報 特開平７−３３３９５７号公報 特開２０００−６６４９２号公報

しかしながら、上記（特許文献３）に開示されている現像方法または画像形成装置では、現像バイアス電圧の１周期内に少なくとも２回以上引き戻し電界を形成する工程を設定するための高圧電源回路を設ける必要があり、この高圧電圧回路を構成することは極めて困難である。また、そのような高圧電源回路を実現したとしても非常に高価なものとなってしまう。

また、上記（特許文献１〜３）に開示されている画像形成装置では、現像領域における交番電界が、トナーの飛翔方向と略同一方向に形成されており、そのため引き戻し電界もトナーの飛翔方向に形成されることに変わりは無く、程度の差はあるものの、像担持体上に形成されたトナー像が現像剤担持体側に引き戻される剥ぎ取り現象を完全には防げない、という課題がある。

また、上記図７に示したカラー画像形成装置の現像方法では、現像領域に形成される電界が、平均的には、現像スリーブ３１ｘから像担持体ドラム４への方向へかかるようになってはいるものの、瞬間的には、像担持体ドラム４から現像スリーブ３１ｘへの方向へかかる時間が存在する。

このため、像担持体ドラム４上に対して、先に形成されていた現像画像のトナー（以下
、前色トナーという）１６に引き剥がし方向の力１８がかかり、像担持体ドラム４から前色トナー１６が引き剥がされてしまうことがある（図７中の破線円１７内に示す状態）。

このようにして前色トナー１６が引き剥がされる現象は、本来含まれてはならない、現像トナー１２とは異なる色を有する前色トナー１６が、現像トナー１２を内蔵する現像器の内部に混入することにより（いわゆる異色トナー混入、図７中の破線円１９内に示す状態）、出力画像のカラーバランスを崩す要因や、前色トナー１６を引き剥がすことによる像乱れを生じさせる要因となっていた。

そこで、本発明は、多重現像方式による画像形成時の現像性を向上させ、かつ二色目以降の画像形成時における現像手段内への異色トナーの混入および像担持体上に形成されたトナー像の乱れを防止することのできる画像形成装置を提供することを目的とする。

この課題を解決するため、本発明の画像形成装置は、静電潜像が形成される像担持体と、像担持体と対向して配設され、複数の色の現像剤それぞれを収容する複数の現像手段とを備え、複数の色毎に、該当する現像手段に収容されている現像剤を像担持体に形成されている静電潜像へ飛翔させて当該静電潜像を可視化する画像形成装置であって、現像手段と像担持体との間の現像領域内の現像剤を現像トナー飛翔方向とは略異なる方向に振動させる現像剤振動場を有する構成としたものである。

本発明の好ましい形態において、現像剤振動場は、現像領域内の現像剤を現像トナー飛翔方向に対して略垂直方向に振動させる。

本発明のさらに好ましい発明において、現像剤振動場は、交番電界である。

本発明のさらに好ましい発明において、現像領域を挟み込むように、かつ電界の方向が現像トナー飛翔方向とは異なる方向となるように配設される２つのバイアス印加部材と、２つのバイアス印加部材の間に交流電圧を供給する交流電源とを更に備え、交番電界は、２つのバイアス印加部材の間に形成される。

本発明のさらに好ましい発明において、２つのバイアス印加部材は、平板形状で形成されている。

本発明のさらに好ましい発明において、２つのバイアス印加部材は、現像領域とは反対側に位置する端部から現像領域側に位置する端部に向かって湾曲した形状で形成されている。

本発明のさらに好ましい発明において、現像スリーブと、現像スリーブの内側における現像領域の両端近傍の位置に配設される２つのバイアス印加部材とを備えると共に、２つのバイアス印加部材の間に交流電圧を供給する交流電源を更に備え、交番電界は、２つのバイアス印加部材の間に形成される。

本発明のさらに好ましい発明において、現像領域内で振動する現像剤における一部の現像剤の振動方向には、現像トナー飛翔方向とは略異なる方向であって、１つ又は異なる複数の方向が含まれている。

本発明によれば、現像剤振動場によって、現像領域内の現像剤を現像トナー飛翔方向とは略異なる方向に振動させるようにすれば、像担持体に形成されたトナー像に対する引き
剥がし方向の力が働くのを防止することができることとなり、多重現像方式による画像形成時の現像性を向上させ、かつ二色目以降の画像形成時における現像手段内への異色トナーの混入および像担持体上に形成されたトナー像の乱れを防止することができるという有効な効果が得られる。

また、本発明によれば、現像剤振動場は、現像領域内の現像剤を現像トナー飛翔方向に対して略垂直方向に振動させるようにすれば、像担持体に形成されたトナー像に対する引き剥がし方向の力が働くのを防止することができることとなり、多重現像方式による画像形成時の現像性を向上させ、かつ二色目以降の画像形成時における現像手段内への異色トナーの混入および像担持体上に形成されたトナー像の乱れを防止することができるという有効な効果が得られる。

さらに、本発明によれば、現像剤振動場としての交番電界によって、現像領域内の現像剤を現像トナー飛翔方向とは略異なる方向に振動させるようにすれば、像担持体に形成されたトナー像に対する引き剥がし方向の力が働くのを防止することができることとなり、多重現像方式による画像形成時の現像性を向上させ、かつ二色目以降の画像形成時における現像手段内への異色トナーの混入および像担持体上に形成されたトナー像の乱れを防止することができるという有効な効果が得られる。

さらに、本発明によれば、２つのバイアス印加部材の間に現像剤振動場としての交番電界が形成されるようにすれば、像担持体に形成されたトナー像に対する引き剥がし方向の力が働くのを防止することができることとなり、多重現像方式による画像形成時の現像性を向上させ、かつ二色目以降の画像形成時における現像手段内への異色トナーの混入および像担持体上に形成されたトナー像の乱れを防止することができるという有効な効果が得られる。

さらに、本発明によれば、平板形状の２つのバイアス印加部材の間に現像剤振動場としての交番電界が形成されるようにすれば、像担持体に形成されたトナー像に対する引き剥がし方向の力が働くのを防止することができることとなり、多重現像方式による画像形成時の現像性を向上させ、かつ二色目以降の画像形成時における現像手段内への異色トナーの混入および像担持体上に形成されたトナー像の乱れを防止することができるという有効な効果が得られる。

さらに、本発明によれば、湾曲形状の２つのバイアス印加部材の間に現像剤振動場としての交番電界が形成されるようにすれば、キャリアと現像トナーとを含む現像剤の攪拌力が向上してキャリアと現像トナーとの遊離が促進され、多重現像方式による画像形成時の現像性をより一層向上させることができるとともに、二色目以降の画像形成時における現像手段内への異色トナーの混入および像担持体上に形成されたトナー像の乱れを防止することができるという有効な効果が得られる。

さらに、本発明によれば、現像スリーブの内側における現像領域の両端近傍の位置に配設される２つのバイアス印加部材の間に現像剤振動場としての交番電界が形成されるようにすれば、像担持体に形成されたトナー像に対する引き剥がし方向の力が働くのを防止することができることとなり、多重現像方式による画像形成時の現像性を向上させ、かつ二色目以降の画像形成時における現像手段内への異色トナーの混入および像担持体上に形成されたトナー像の乱れを防止することができるという有効な効果が得られる。

さらに、本発明によれば、現像領域内で振動する現像剤における一部の現像剤を、現像トナー飛翔方向とは略異なる方向に飛翔させるようにすれば、像担持体に形成されたトナー像に対する引き剥がし方向の力が働くのを防止することができることとなり、多重現像
方式による画像形成時の現像性を向上させ、かつ二色目以降の画像形成時における現像手段内への異色トナーの混入および像担持体上に形成されたトナー像の乱れを防止することができるという有効な効果が得られる。

さらに、本発明によれば、現像領域内で振動する現像剤において、一部の現像剤を現像トナー飛翔方向とは略異なる方向に飛翔させ、他の現像剤については現像トナー飛翔方向と同一方向に飛翔させるようにしているので、現像したい色の現像剤を像担持体に形成された静電潜像に付着させつつ、像担持体に形成されたトナー像に対する引き剥がし方向の力が働くのを防止することができることとなり、多重現像方式による画像形成時の現像性を向上させ、かつ二色目以降の画像形成時における現像手段内への異色トナーの混入および像担持体上に形成されたトナー像の乱れを防止することができるという有効な効果が得られる。

本発明の請求項１に記載の発明は、静電潜像が形成される像担持体と、像担持体と対向して配設され、複数の色の現像剤それぞれを収容する複数の現像手段とを備え、複数の色毎に、該当する現像手段に収容されている現像剤を像担持体に形成されている静電潜像へ飛翔させて当該静電潜像を可視化する画像形成装置であって、現像手段と像担持体との間の現像領域内の現像剤を現像トナー飛翔方向とは略異なる方向に振動させる現像剤振動場を有する画像形成装置であり、現像剤振動場によって、現像領域内の現像剤を現像トナー飛翔方向とは略異なる方向に振動させるようにしているので、像担持体に形成されたトナー像に対する引き剥がし方向の力が働くのを防止することができることとなり、多重現像方式による画像形成時の現像性を向上させ、かつ二色目以降の画像形成時における現像手段内への異色トナーの混入および像担持体上に形成されたトナー像の乱れを防止することができるという作用を有する。

本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、現像剤振動場は、現像領域内の現像剤を現像トナー飛翔方向に対して略垂直方向に振動させる画像形成装置であり、現像剤振動場は、現像領域内の現像剤を現像トナー飛翔方向に対して略垂直方向に振動させるようにしているので、像担持体に形成されたトナー像に対する引き剥がし方向の力が働くのを防止することができることとなり、多重現像方式による画像形成時の現像性を向上させ、かつ二色目以降の画像形成時における現像手段内への異色トナーの混入および像担持体上に形成されたトナー像の乱れを防止することができるという作用を有する。

本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、現像剤振動場は、交番電界である画像形成装置であり、現像剤振動場としての交番電界によって、現像領域内の現像剤を現像トナー飛翔方向とは略異なる方向に振動させるようにしているので、像担持体に形成されたトナー像に対する引き剥がし方向の力が働くのを防止することができることとなり、多重現像方式による画像形成時の現像性を向上させ、かつ二色目以降の画像形成時における現像手段内への異色トナーの混入および像担持体上に形成されたトナー像の乱れを防止することができるという作用を有する。

本発明の請求項４に記載の発明は、請求項３記載の発明において、現像領域を挟み込むように、かつ電界の方向が現像トナー飛翔方向とは異なる方向となるように配設される２つのバイアス印加部材と、２つのバイアス印加部材の間に交流電圧を供給する交流電源とを更に備え、交番電界は、２つのバイアス印加部材の間に形成される画像形成装置であり、２つのバイアス印加部材の間に現像剤振動場としての交番電界が形成されるようにしているので、像担持体に形成されたトナー像に対する引き剥がし方向の力が働くのを防止することができることとなり、多重現像方式による画像形成時の現像性を向上させ、かつ二
色目以降の画像形成時における現像手段内への異色トナーの混入および像担持体上に形成されたトナー像の乱れを防止することができるという作用を有する。

本発明の請求項５に記載の発明は、請求項４記載の発明において、２つのバイアス印加部材は、平板形状で形成されている画像形成装置であり、平板形状の２つのバイアス印加部材の間に現像剤振動場としての交番電界が形成されるようにしているので、像担持体に形成されたトナー像に対する引き剥がし方向の力が働くのを防止することができることとなり、多重現像方式による画像形成時の現像性を向上させ、かつ二色目以降の画像形成時における現像手段内への異色トナーの混入および像担持体上に形成されたトナー像の乱れを防止することができるという作用を有する。

本発明の請求項６に記載の発明は、請求項４記載の発明において、２つのバイアス印加部材は、現像領域とは反対側に位置する端部から現像領域側に位置する端部に向かって湾曲した形状で形成されている画像形成装置であり、湾曲形状の２つのバイアス印加部材の間に現像剤振動場としての交番電界が形成されるようにしているので、キャリアと現像トナーとを含む現像剤の攪拌力が向上してキャリアと現像トナーとの遊離が促進され、多重現像方式による画像形成時の現像性をより一層向上させることができるとともに、二色目以降の画像形成時における現像手段内への異色トナーの混入および像担持体上に形成されたトナー像の乱れを防止することができるという作用を有する。

本発明の請求項７に記載の発明は、請求項３記載の発明において、現像スリーブと、現像スリーブの内側における現像領域の両端近傍の位置に配設される２つのバイアス印加部材とを備えると共に、２つのバイアス印加部材の間に交流電圧を供給する交流電源を更に備え、交番電界は、２つのバイアス印加部材の間に形成される画像形成装置であり、現像スリーブの内側における現像領域の両端近傍の位置に配設される２つのバイアス印加部材の間に現像剤振動場としての交番電界が形成されるようにしているので、像担持体に形成されたトナー像に対する引き剥がし方向の力が働くのを防止することができることとなり、多重現像方式による画像形成時の現像性を向上させ、かつ二色目以降の画像形成時における現像手段内への異色トナーの混入および像担持体上に形成されたトナー像の乱れを防止することができるという作用を有する。

本発明の請求項８に記載の発明は、請求項１〜７の何れか一項に記載の発明において、現像領域内で振動する現像剤における一部の現像剤の振動方向には、現像トナー飛翔方向とは略異なる方向であって、１つ又は異なる複数の方向が含まれている画像形成装置であり、現像領域内で振動する現像剤における一部の現像剤を、現像トナー飛翔方向とは略異なる方向に飛翔させるようにしているので、像担持体に形成されたトナー像に対する引き剥がし方向の力が働くのを防止することができることとなり、多重現像方式による画像形成時の現像性を向上させ、かつ二色目以降の画像形成時における現像手段内への異色トナーの混入および像担持体上に形成されたトナー像の乱れを防止することができるという作用を有する。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１であるカラー画像形成装置における現像手段と像形成体ドラムとの間の対向面（現像領域）を示す模式図、図２は本発明の実施の形態１であるカラー画像形成装置の構成を示す模式図、図３は図１に示したカラー画像形成装置において、
現像領域とは逆側の端部から現像領域側に向かって湾曲した形状の電極１３ａおよび電極１３ｂを示す模式図、図４は図３に示したカラー画像形成装置の現像スリーブ３１ｘと像担持体ドラム４との間に、ＤＣ電源２２による直流電圧およびＡＣ電源２３による交流電圧を供給する構成を示す模式図である。

図２において、カラー画像形成装置は、帯電手段１ｙ，１ｍ，１ｃ，１ｋ、露光手段２ｙ，２ｍ，２ｃ，２ｋ、現像手段３ｙ，３ｍ，３ｃ，３ｋ、像形成体ドラム（像担持体ドラム）４、中間転写媒体５、および最終転写ローラ６、クリーニング手段８を有して構成されている。

なお、このカラー画像形成装置には、図２には図示されていないが、上記現像手段３ｙ，３ｍ，３ｃ，３ｋの各装置への補給用現像剤を格納する現像剤カートリッジおよび各現像手段への現像剤補給手段、記録紙などの最終転写出力媒体８上へ転写された現像画像を定着させるための定着手段などが存在する。

帯電手段１ｙ，１ｍ，１ｃ，１ｋ、露光手段２ｙ，２ｍ，２ｃ，２ｋ、現像手段３ｙ，３ｍ，３ｃ，３ｋの各装置が、像形成体ドラム４の周囲に配置されている。現像手段３ｙ，３ｍ，３ｃ，３ｋの各装置内には、それぞれ色の異なる、非磁性粉体トナーと磁性キャリアとが含まれる二成分現像剤が内蔵されている。

現像手段３ｙ，３ｍ，３ｃ，３ｋの各装置内に存在する現像スリーブ３１ｙ，３１ｍ，３１ｃ，３１ｋは、それぞれの現像手段３ｙ，３ｍ，３ｃ，３ｋに内蔵されている各色の現像剤を像形成体ドラム４の対向面まで運搬するとともに、像形成体ドラム４上に形成された静電潜像に対し、二成分現像剤中に含まれる非磁性粉体トナーを像形成体ドラム４上へ飛翔させる役割を有している。

この実施の形態では、現像手段３ｙにはイエロー（ｙ）の現像剤が、現像手段３ｍにはマゼンタ（ｍ）の現像剤が、現像手段３ｃにはシアン（ｃ）の現像剤が、現像手段３ｋにはブラック（ｋ）の現像剤が、それぞれ内臓されている。

また、この実施の形態では、帯電手段、露光手段および現像手段に付されている各符号の最後に付与されているアルファベットのサフィックスの同じものが一組となって各色の現像画像を形成するようになっている。

すなわち、最初に、帯電手段１ｙによって像形成体ドラム４の表面を所定の表面電位に帯電させ、次に、露光手段２ｙによって静電潜像を形成し、さらに、現像手段３ｙによって、像形成体ドラム４上に形成された静電潜像に対し、二成分現像剤中に含まれる非磁性粉体トナーを付着させ、イエローの現像画像を形成する。

次に、帯電手段１ｍによって、像形成体ドラム４上に先に形成されたイエロー現像画像の上から像形成体ドラム４の表面を所定の表面電位に帯電させ、次に、露光手段２ｍによって静電潜像を形成し、さらに、現像手段３ｍによって、像形成体ドラム４上に形成された静電潜像に対し、二成分現像剤中に含まれる非磁性粉体トナーを付着させ、先に形成したイエロー現像画像の上にマゼンタの現像画像を形成する。

これ以降、シアンについては帯電手段１ｃ、露光手段２ｃおよび現像手段３ｃ、またブラックについては帯電手段１ｋ、露光手段２ｋおよび現像手段３ｋによって、上記イエローやマゼンタの場合の処理と同様に、像形成体ドラム４の上に先に形成された現像画像の上に各現像画像を形成する。

上述したような現像画像の形成方法が、いわゆる多重現像方式と呼ばれている、各色の画像を順次重ね合わせるカラー画像形成方法である。

以上の様にして像形成体ドラム４上に形成された多重現像画像を、例えば中間転写媒体５へ一度転写した後、最終的にこの中間転写媒体５と最終転写ローラ６との間を通過する、記録紙などの最終出力媒体７へ転写し出力する。転写後、像形成体ドラム４上に残ってしまった残トナーは、クリーニング手段８によって回収される。

ここで、像形成体ドラム４上に形成された多重現像画像の最終出力媒体７への転写方法については、中間転写媒体５を介さないで最終出力媒体７へ直接転写する方法など、他の方法を取ることも可能である。

本実施の形態では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色によるカラー画像形成装置について説明しているが、本発明は、これに限定されるものではなく、２色以上の多色現像を行うカラー画像形成装置に適用することができ、形成色の上限色数を限定するものではない。

また、本実施の形態においては、像形成体ドラム４や中間転写媒体５をドラム上としているが、例えば無端ベルト状のような、他の形状や構成を採用するようにしても構わない。

次に、図２に示したカラー画像形成装置において、現像工程中の各現像手段３ｙ，３ｍ，３ｃ，３ｋと、像形成体ドラム４との間の対向面の状態について、図１を参照しながら説明する。

最初に、これ以降の説明において使用する各用語について定義する。

現像手段３ｙ，３ｍ，３ｃ，３ｋの各装置内にある現像スリーブ３１ｙ，３１ｍ，３１ｃ，３１ｋを現像スリーブ３１ｘと定義する。

現像領域とは、各現像スリーブと像形成体ドラム４との間の対向面であると定義する。例えば、現像手段３ｙと像形成体ドラム４との間の対向面が現像領域となる。

前色トナーとは、像担持体ドラム４上に対して、先に形成されていた現像画像（トナー像）のトナーであると定義する。

現像トナー飛翔方向とは、現像スリーブ３１の表面と像形成体ドラム４の表面との間を最短の距離で結ぶ方向であると定義する。

現像剤振動場とは、現像トナー飛翔方向とは異なる方向を有する振動場であると定義する。

図１において、カラー画像形成装置は、図７に示した従来のカラー画像形成装置の構成において、電極１３ａ、１３ｂを追加し、ＡＣ電源２１、ＤＣ電源２２の配置を変更した構成になっている。

図１に示すように、現像領域（現像スリーブ３１ｘすなわち各現像手段３ｙ，３ｍ，３ｃ，３ｋと像形成体ドラム４との間の対向面）中において、その現像領域の両端部に電極（バイアス印加部材）１３ａおよび電極（バイアス印加部材）１３ｂを設け、ＡＣ電源（交流電源）２１によって、電極１３ａと電極１３ｂとの間に交流電圧を印加して、現像ト
ナー飛翔方向とは略異なる方向の交番電界１４を発生させるようにしている。

すなわち、現像領域を挟み込むように平板形状の２つの電極１３ａ、１３ｂを設け、その間に交番電界（交番電界１４）を発生させ、現像領域内のキャリア１１および現像トナー１２からなる現像剤を振動させるようにしている。各現像剤はその存在位置においては、発生された交番電界（交番電界１４）の接線方向に振動するため、現像領域における各現像剤は、現像トナー飛翔方向（現像トナー飛翔方向１５）と垂直な方向、つまり現像トナー飛翔方向（現像トナー飛翔方向１５）とは異なる方向に振動する。

また、現像スリーブ３１ｘと像担持体ドラム４との間には、従来の如く交番電界ではなく、ＤＣ電源２２による直流電圧のみを印加するようにしている。現像スリーブ３１ｘと像担持体ドラム４との間に、直流電圧を印加することで一方向電界（直流電界）を形成させ、この一方向電界によって、現像トナー１２を像形成体ドラム４へ飛翔させる。

このようにすることにより、像担持体ドラム４上に存在する前色トナー１６に対して、引き剥がし方向の力が働くのを防止ことが出来、その結果、二色目以降の画像作像時における現像性を確保し、かつ現像手段（現像器）内への異色トナー混入および像担持体ドラム４上に先に形成されている現像画像（トナー像）の乱れを防止することができる。

ところで、図１に示した２つの電極１３ａ、１３ｂは、平板電極（平板形状）に形成されていが、他の形状の電極とすることもできるので、次に、２つの電極１３ａ、１３ｂの応用例について、図３を参照しながら説明する。

図３において、カラー画像形成装置は、図１に示したカラー画像形成装置とは、基本的な構成（構造）および機能は同じであるものの、電極１３ａ、１３ｂの構造（形状）および配置構成が異なっている。

すなわち、図３に示すように、２つの電極１３ａ、１３ｂは、現像領域と逆側の端部から現像領域側に向かって湾曲した形状で形成されている。このような湾曲形状にすることにより、強い交番電界がかかる領域を拡大することが出来、これにより、現像スリーブ３１ｘ上に搬送されている広い範囲の現像剤に強い交番電界を作用させることが出来るため、現像剤の攪拌力がアップして、キャリア１１と現像トナー１２との遊離が促進され、現像性をより向上させることが出来る。

これについてより具体的に説明すると、まず、現像領域（各現像手段３ｙ，３ｍ，３ｃ，３ｋと像形成体ドラム４との間の対向面）中において、現像スリーブ３１ｘを囲むようにして形成された現像手段の開口部端部の内側（すなわち現像スリーブ３１側）に、２つの電極１３ａ、１３ｂを設け、ＡＣ電源２１によって、電極１３ａと電極１３ｂとの間に交流電圧を印加して、現像トナー飛翔方向とは略異なる方向の交番電界１４を発生させるようにしている。

すなわち、現像領域を挟み込むように２つの電極１３ａ、１３ｂを設け、その間に交番電界を発生させ、現像領域内のキャリア１１および現像トナー１２からなる現像剤を振動させるようにしている。各現像剤は、その存在位置において、発生された交番電界の接線方向に振動するため、現像領域における各現像剤の振動方向は、現像トナー飛翔方向とは異なる方向となり、しかも現像領域の各点毎に異なる方向を持っている。つまり、１つの現像領域の中で、現像剤の振動方向が複数存在していることになる。特に、現像領域中央部付近においては、現像剤は現像トナー飛翔方向と垂直な方向に振動する。

また、現像スリーブ３１ｘと像担持体ドラム４との間には、従来の如く交番電界ではな
く、ＤＣ電源２２による直流電圧のみを印加する。

このようにすることにより、像担持体ドラム４上に存在する前色トナー１６に対して、引き剥がし方向の力が働くことを劇的に弱めることが出来、その結果、二色目以降の画像作像時における現像性を確保し、かつ現像手段（現像器）内への異色トナー混入および像担持体ドラム４上に先に形成されている現像画像（トナー像）の乱れを防止することができる。

ところで、上記図３に示したカラー画像形成装置では、現像領域の端に位置する電極１３ａおよび電極１３ｂと像担持体ドラム４との間に、現像トナーの飛翔方向と同じ方向にトナーを振動させるような電界が発生することもある。

そこで、このような問題点を解決するために、図４に示すカラー画像形成装置の構成とする。図４において、カラー画像形成装置は、図３に示したカラー画像形成装置の構成において、ＡＣ電源２３を追加した構成になっている。

図４に示すように、現像スリーブ３１ｘと像担持体ドラム４との間に、上記図１に示したＤＣ電源２２による直流ＤＣ電圧、およびＡＣ電源２３による交流電圧を印加する構成とする。つまり、現像トナーの飛翔方向に現像トナーが振動するような交番電界を与えるようにする。

このＡＣ電源２３による交流電圧は、ＡＣ電源２１による交流電圧と同位相であり、その振幅は、ＡＣ電源２１による交流電圧の振幅よりも小さいことが望ましい。

これにより、現像トナーの飛翔方向と同じ方向にトナーを振動させる電界を弱めることができ、その結果、二色目以降の画像作像時における現像器内への異色トナー混入および像担持体ドラム４上に先に形成されている現像画像（トナー像）の乱れを、さらに防止することが出来る。

なお、上記図４に示した例において、ＡＣ電源２１とＡＣ電源２３とは別電源である必要は無く、例えば１つのＡＣ電源により発生する交流電圧を、異なる抵抗値の抵抗を用いる等の手段により、電極１３ａと電極１３ｂとの間、像形成体ドラム４と現像スリーブ３１ｘとの間それぞれに与える交流電圧の振幅を変化させて供給する方法を取っても良い。

上述した本実施の形態においては、現像剤振動場（現像トナーの飛翔方向とは略異なる方向を有する振動場）を現像領域中の現像剤に対して与える手段を、２つの電極間に印加された交流電圧により発生する交番電界に限って説明しているが、本発明は、これに限定されることなく、前記現像剤振動場を与える手段として、例えば超音波振動によるものでも構わない。

以上説明したように、本実施の形態のカラー画像形成装置によれば、現像領域を挟み込むように設けられた２つの電極１３ａ、１３ｂ間にＡＣ電源２１による交流電圧を印加するようにしているので、現像トナー飛翔方向（現像トナー飛翔方向１５）とは略異なる方向の交番電界（交番電界１４）を発生させることができ、現像領域における各現像剤を、現像トナー飛翔方向１５とは異なる方向に振動させることができる。

これにより、像担持体ドラム４上に形成された前色トナー１６が現像スリーブ３１ｘ側に引き戻される剥ぎ取り現象を大幅に抑制することが可能となり、よって高画質なカラー画像を出力することができる。

（実施の形態２）
図５は本発明の実施の形態２であるカラー画像形成装置における現像手段と像形成体ドラムとの間の対向面（現像領域）を示す模式図、図６は図５に示したカラー画像形成装置の現像スリーブ３１ｘと像担持体ドラム４との間に、ＤＣ電源２２による直流電圧およびＡＣ電源４１による交流電圧を供給する構成を示す模式図である。

図５において、カラー画像形成装置は、図１に示した実施の形態１のカラー画像形成装置の構成において、電極１３ａ、１３ｂ、ＡＣ電源２１およびＤＣ電源２２の配置を変更した構成になっている。

すなわち、カラー画像形成装置は、図５に示すように、現像トナー飛翔方向（現像トナー飛翔方向１５）とは略異なる方向の交番電界１４を発生させるための２つの電極１３ａ、１３ｂを、現像スリーブ３１ｘの内部に設けた構成となっている。なお、現像スリーブ３１ｘは、２つの電極１３ａ、１３ｂとの間に発生する交番電界１４を透過するような材質で構成される必要がある。

この実施の形態においても、上記実施の形態１の場合と同様に、ＡＣ電源２１によって、これらの電極１３ａと電極１３ｂとの間に交流電圧を印加することで、現像トナー飛翔方向（現像トナー飛翔方向１５）とは略異なる方向の交番電界１４を発生させるようにしている。

すなわち、現像領域を挟み込むように２つの電極１３ａ、１３ｂを設け、その間に交番電界を発生させ、現像領域内のキャリア１１および現像トナー１２からなる現像剤を振動させるようにしている。各現像剤は、その存在位置において、発生させた交番電界の接線方向に振動するため、現像領域における各現像剤の振動方向は、現像トナー飛翔方向とは異なる方向となり、しかも現像領域の各点毎に異なる方向を持っている。つまり、１つの現像領域の中で、現像剤の振動方向が複数存在していることになる。特に、現像領域中央部付近において現像剤は、現像トナー飛翔方向と垂直な方向に振動する。

また、この実施の形態においても、図１に示した実施の形態１のカラー画像形成装置と同様に、現像スリーブ３１ｘと像担持体ドラム４との間には、ＤＣ電源２２による直流電圧のみを印加するようにしている。

このようにすることにより、像担持体ドラム４上に存在する前色トナー１６に対して、引き剥がし方向の力が働くことを劇的に弱めることが出来る。その結果、二色目以降の画像作像時における現像性を確保し、かつ現像器内への異色トナー混入および像担持体ドラム４上に先に形成されている現像画像（トナー像）の乱れを防止することが出来る。

さらに、２つの電極１３ａ、１３ｂが現像スリーブ３１ｘの内部に配設されているため、２つの電極１３ａ、１３ｂへの現像トナーの固着による振動性能の低下を防止することが出来る。

ところで、上記図５に示したカラー画像形成装置では、現像領域の端に位置する電極１３ａおよび電極１３ｂと像担持体ドラム４との間に、現像トナーの飛翔方向と同じ方向にトナーを振動させるような電界が発生することもある。

そこで、このような問題点を解決するために、図６に示すカラー画像形成装置の構成とする。図６において、カラー画像形成装置は、図５に示したカラー画像形成装置の構成において、ＡＣ電源４１を追加した構成になっている。

すなわち、図６に示すように、現像スリーブ３１ｘと像担持体ドラム４との間に、前記図４のＤＣ電源２２によるＤＣ電圧に加え、ＡＣ電源４２によるＡＣ電圧をかける構成を取る。つまり、現像トナーの飛翔方向に現像トナーが振動するような交番電界を与える。

このＡＣ電源４１による交流電圧は、ＡＣ電源２１による交流電圧と同位相であり、その振幅は、ＡＣ電源２１による交流電圧の振幅よりも小さいことが望ましい。

これにより、現像トナーの飛翔方向と同じ方向にトナーを振動させる電界を弱めることができ、その結果、二色目以降の画像作像時における現像手段（現像器）内への異色トナー混入および像担持体ドラム４上に先に形成されている現像画像（トナー像）の乱れ（次媒体上トナー像乱れ）を、さらに防止することが出来る。

なお、図６に示す例において、ＡＣ電源２１とＡＣ電源４１とは別電源である必要は無く、例えば１つのＡＣ電源により発生する交流電圧を、異なる抵抗値の抵抗を用いる等の手段により、電極１３ａと電極１３ｂとの間、像形成体ドラム４と現像スリーブ３１ｘとの間それぞれに与える交流電圧の振幅を変化させて供給する方法を取っても良い。

上述した本実施の形態においては、現像剤振動場（現像トナーの飛翔方向とは略異なる方向を有する振動場）を現像領域中の現像剤に対して与える手段を、２つの電極間に印加された交流電圧により発生する交番電界に限って説明しているが、本発明は、これに限定されることなく、前記現像剤振動場を与える手段として、例えば超音波振動によるものでも構わない。

以上説明したように、本実施の形態のカラー画像形成装置によれば、現像スリーブ３１ｘの内部に設けられた２つの電極１３ａ、１３ｂ間に、ＡＣ電源２１による交流電圧を印加するようにしているので、上記実施の形態１の場合と同様に、現像トナー飛翔方向（現像トナー飛翔方向１５）とは略異なる方向の交番電界（交番電界１４）を発生させることができ、現像領域における各現像剤を、現像トナー飛翔方向とは異なる方向に振動させることができる。

また、交番電界を発生させるための２つの電極１３ａ、１３ｂを現像スリーブ３１ｘの内部に配設するようにしているので、２つの電極１３ａ、１３ｂへの現像トナーの固着による振動性能の低下を防止することができ、上記実施の形態１の場合と比較して、より一層確実に、現像領域における各現像剤を、現像トナー飛翔方向とは異なる方向に振動させることができる。

上述したようなことから、像担持体ドラム４上に形成された前色トナー１６が現像スリーブ３１ｘ側に引き戻される剥ぎ取り現象を大幅に抑制することが可能となり、よって高画質なカラー画像を出力することができる。

本発明は、非磁性トナーと磁性キャリアとが含まれる二成分現像剤を用いて像担持体上の静電潜像に非磁性トナーを飛翔させて可視化する画像形成装置のみならず、例えば液体トナーによる湿式現像手段を備えた画像形成装置等にも適用が可能である。

本発明の実施の形態１であるカラー画像形成装置における現像手段と像形成体ドラムとの間の対向面（現像領域）を示す模式図 本発明の実施の形態１であるカラー画像形成装置の構成を示す模式図 図１に示したカラー画像形成装置において、現像領域とは逆側の端部から現像領域側に向かって湾曲した形状の電極を示す模式図 図３に示したカラー画像形成装置の現像スリーブと像担持体ドラムとの間に、ＤＣ電源による直流電圧およびＡＣ電源による交流電圧を供給する構成を示す模式図 本発明の実施の形態２であるカラー画像形成装置における現像手段と像形成体ドラムとの間の対向面（現像領域）を示す模式図 図５に示したカラー画像形成装置の現像スリーブと像担持体ドラムとの間に、ＤＣ電源による直流電圧およびＡＣ電源による交流電圧を供給する構成を示す模式図 従来のカラー画像形成装置における現像手段と像形成体ドラムとの間の対向面（現像領域）を示す模式図

符号の説明

１ｙ，１ｍ，１ｃ，１ｋ 帯電手段
２ｙ，２ｍ，２ｃ，２ｋ 露光手段
３ｙ，３ｍ，３ｃ，３ｋ 現像手段
４ 像形成体ドラム（像担持体ドラム）
５ 中間転写媒体
６ 最終転写ローラ
７ 最終出力媒体（記録紙など）
８ クリーニング手段
１１ キャリア
１２ 現像トナー
１３ａ，１３ｂ 電極（バイアス印加部材）
１４ 交番電界（現像剤振動場）
１５ 現像トナー飛翔方向
１６ 前色トナー
２１，２３，４１ ＡＣ電源
２２ ＤＣ電源
３１ｙ，３１ｍ，３１ｃ，３１ｋ，３１ｘ 現像スリーブ

Claims (9)

1. 静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体と対向して配設され、複数の色の現像剤それぞれを収容する複数の現像手段とを備え、前記複数の色毎に、該当する現像手段に収容されている現像剤を前記像担持体に形成されている静電潜像へ飛翔させて当該静電潜像を可視化する画像形成装置であって、
   前記現像手段と前記像担持体との間の現像領域内の現像剤を現像トナー飛翔方向とは略異なる方向に振動させる現像剤振動場を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記現像剤振動場は、前記現像領域内の現像剤を前記現像トナー飛翔方向に対して略垂直方向に振動させることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記現像剤振動場は、交番電界であることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
4. 前記現像領域を挟み込むように、かつ電界の方向が前記現像トナー飛翔方向とは異なる方向となるように配設される２つのバイアス印加部材と、
   前記２つのバイアス印加部材の間に交流電圧を供給する交流電源と、を更に備え、
   前記交番電界は、２つのバイアス印加部材の間に形成されることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記２つのバイアス印加部材は、平板形状で形成されていることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
6. 前記２つのバイアス印加部材は、前記現像領域とは反対側に位置する端部から前記現像領域側に位置する端部に向かって湾曲した形状で形成されていることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
7. 前記現像手段は、現像スリーブと、前記現像スリーブの内側における前記現像領域の両端近傍の位置に配設される２つのバイアス印加部材と、を備えると共に、
   前記２つのバイアス印加部材の間に交流電圧を供給する交流電源を更に備え、
   前記交番電界は、前記２つのバイアス印加部材の間に形成されることを特徴とする請求３記載の画像形成装置。
8. 前記現像領域内で振動する現像剤における一部の現像剤の振動方向には、前記現像トナー飛翔方向とは略異なる方向であって、１つ又は異なる複数の方向が含まれていることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の画像形成装置。
9. 前記複数の現像剤の振動方向のうち、一つは前記現像トナー飛翔方向であることを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。

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