JP2008268394A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド現像方式を採用した画像形成装置において、長期にわたり所望の画像濃度を得やすくするとものに、ゴースト現象を抑制し、高画質の画像を得られるようにする。
【解決手段】現像ユニット４は、キャリアとトナーを含む現像剤を磁力で保持する磁気ブラシローラ２３（現像剤担持体）と、磁気ブラシローラ２３からトナーを供給される現像ローラ２４（トナー担持体）と、現像ローラ２４の表面が感光体ドラム２（静電潜像担持体）に対面する位置から磁気ブラシローラ２３に対面する位置まで移動する経路中に、現像ローラ２４に対面する形で配置された電極２７を備える。電極２７には少なくとも交流電圧が印加され、その交流電圧は、現像ローラ２４に印加されている交流電圧と同位相で、且つそれよりも電圧値が低い。
【選択図】図５

Description

本発明は電子写真方式の画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置における現像方式には、絶縁トナーや磁性トナーを用いる１成分現像方式、トナーとキャリアを混合して用いる２成分現像方式、非磁性トナーとこれを帯電させる磁性キャリアからなる２成分現像剤を用い、帯電したトナーのみをトナー担持体に保持させ、トナー担持体から静電潜像担持体にトナーをジャンプさせて静電潜像を現像するハイブリッド現像方式（タッチダウン現像方式ともいう）などがある。特許文献１には１成分現像方式の画像形成装置が開示され、特許文献２にはハイブリッド現像方式の画像形成装置が開示されている。
特開平５−３１３４２１号公報 特開２００３−２８０３５７号公報

ハイブリッド現像方式には、高速の画像形成が可能で、ドット再現性に優れ、また長寿命化が可能というメリットがある。一方で次のような問題もあった。すなわち、キャリアとトナーを含む現像剤を磁力で現像剤担持体に保持し、現像剤担持体の表面に形成された磁気ブラシでトナー担持体の表面にトナー薄層を形成し、このトナー薄層で静電潜像担持体の静電潜像を現像するのであるが、その際、トナー担持体上のトナー薄層の厚みが十分でないと画像濃度が不足する。逆にトナー薄層が厚すぎると、トナー薄層の上層部は静電潜像担持体に移行するものの、下層部がトナー担持体に残留し、トナー飛散やゴースト現象が発生する。このようなトナー薄層の厚みの不適合が生じるのは、トナー担持体にトナー薄層を形成する時のトナーの適正帯電量と、静電潜像担持体を現像する時のトナーの適正帯電量とが違うということが関係している。画像形成が高速化すると、トナー薄層の厚みの不適合を発生させない層厚のマージンがより狭くなる。

２成分現像剤のトナー帯電が高くなると、トナー担持体上のトナー薄膜が薄くなり、画像濃度が低下する。これは、現像剤担持体とトナー担持体の間の電位差を大きくすることにより補償できるが、このようにすると、画像濃度は向上できるものの、トナー担持体に対するトナーの付着力も高まり、未現像トナーを引き剥がしにくくなる。これはゴーストの発生につながる。

また、未現像トナーの引き剥がしが不十分であると、トナー担持体上に高帯電のトナーが蓄積され、トナー担持体上の単位重量当たりのトナー帯電量が上昇し、さらに、磁気ブラシとの摩擦帯電により、前記蓄積されたトナー薄層のチャージアップが促進され、画像濃度不良が発生しやすくなる。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、ハイブリッド現像方式を採用した画像形成装置において、長期にわたり所望の画像濃度を得やすくするとものに、ゴースト現象を抑制し、高画質の画像を得られるようにすることを目的とする。

（１）上記目的を達成するために本発明は、キャリアとトナーを含む現像剤を磁力で保持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体からトナーを供給されて表面にトナー層を形成するトナー担持体と、前記トナー担持体及び現像剤担持体に印加された現像バイアスにより、トナー担持体の担持するトナーで現像される静電潜像担持体とを備えた画像形成装置において、前記トナー担持体の表面が、前記静電潜像担持体に対面する位置から前記現像剤担持体に対面する位置まで移動する経路中に、トナー担持体に対面する電極を配置したことを特徴としている。

この構成によると、トナー担持体の表面は、静電潜像担持体に対面する位置から現像剤担持体に対面する位置まで移動する間に電極により形成された電界を通過する。電界通過により静電潜像担持体に付着しなかった未現像トナーが振動し、層がより均一化する。これにより未現像トナーの引き剥がし性が改善されて現像剤担持体による回収率が向上し、ゴースト現象が抑制される。

（２）また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記電極と前記トナー担持体との間に形成される電界は、トナー担持体と前記静電潜像担持体との間に形成される電界よりも小であることを特徴としている。

この構成によると、電極とトナー担持体の間に形成される電界が、トナー担持体と静電潜像担持体の間に形成される電界を上回ることはないので、電極に未現像トナーが付着することを抑制すると共に、電極に付着して蓄積したトナーが飛散して静電潜像担持体表面の非画像部に付着し、カブリ画像を発生させるなどといった不具合が発生しにくい。

（３）また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記トナー担持体の表面が、前記現像剤担持体に対面する位置から前記静電潜像担持体に対面する位置まで移動する経路中に、トナー担持体に対面する第２の電極を配置したことを特徴としている。

この構成によると、トナー担持体の表面は、現像剤担持体に対面する位置から静電潜像担持体に対面する位置まで移動する間に第２の電極により形成された電界を通過する。電界通過によりトナー薄層が再配置され、磁気ブラシによるトナー薄層形成時に強固に付着したトナーの付着力を弱めることができる。このためトナーがトナー担持体からジャンプしやすくなり、現像性が高くなる。現像性が高くなるということは未現像トナーが減少するということであり、ゴースト現象が抑制される。

（４）また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記第２の電極とトナー担持体との間に形成される電界は、トナー担持体と前記静電潜像担持体との間に形成される電界よりも小であることを特徴としている。

この構成によると、第２の電極とトナー担持体の間に形成される電界が、トナー担持体と静電潜像担持体の間に形成される電界を上回ることはないので、第２の電極に未現像トナーが付着してしまい、静電潜像担持体表面のトナー層が薄くなって画像濃度不良が発生する、第２の電極に付着して蓄積したトナーが飛散して静電潜像担持体表面のトナー層を乱すなどといった不都合が発生しにくい。

（５）また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記電極には、少なくとも交流電圧が印加されることを特徴としている。

この構成によると、現像前のトナーまたは未現像トナーに微少な振動が生じ、層が均一化される。

（６）また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記電極に印加される交流電圧は、前記トナー担持体に印加されている交流電圧と同位相で、且つそれよりも電圧値が低いことを特徴としている。

この構成によると、トナー担持体表面に付着している現像前のトナーまたは未現像トナーが良く振動せしめられるものの、それが電極に付着することはない。

本発明によると、トナー担持体の表面が、静電潜像担持体に対面する位置から現像剤担持体に対面する位置まで移動する経路中に、トナー担持体に対面する電極を配置したから、電極により形成された電界を通過する際、トナー担持体表面に付着した未現像トナーが振動し、層がより均一化する。これにより未現像トナーの引き剥がし性が改善されて現像剤担持体による回収率が向上し、ゴースト現象が抑制され、画質が向上する。

またトナー担持体の表面が、現像剤担持体に対面する位置から静電潜像担持体に対面する位置まで移動する経路中に、トナー担持体に対面する第２の電極を配置したから、第２の電極により形成された電界を通過する際、トナー担持体表面に付着した現像前のトナーが振動し、トナー担持体からジャンプしやすくなる。これにより現像性が改善されて未現像トナーが減少し、ゴースト現象が抑制され、画質が向上する。

本発明の第１実施形態を図１から図３に示す。図１は画像形成装置の概略構成図、図２は現像ユニットの概略構成図、図３はトナーの動きを説明する概略構成図である。

図１に示す画像形成装置はタンデム型のフルカラープリンタであり、装置本体Ａの内部に４個の画像形成部を備えている。すなわちマゼンタ画像形成部１Ｍ、シアン画像形成部１Ｃ、イエロー画像形成部１Ｙ、及びブラック画像形成部１Ｂｋである。これらの画像形成部は水平方向に所定間隔でタンデム配置されている。

マゼンタ画像形成部１Ｍには、感光体ドラム２ａ、帯電ローラ３ａ、マゼンタトナーを収納した現像ユニット４ａ、転写ローラ５ａ、及びドラムクリーニングローラ６ａが設置され、また露光のための光学ユニット７ａが組み合わせられている。シアン画像形成部１Ｃには、感光体ドラム２ｂ、帯電ローラ３ｂ、シアントナーを収納した現像ユニット４ｂ、転写ローラ５ｂ、及びドラムクリーニングローラ６ｂが設置され、また露光のための光学ユニット７ｂが組み合わせられている。イエロー画像形成部１Ｙには、感光体ドラム２ｃ、帯電ローラ３ｃ、イエロートナーを収納した現像ユニット４ｃ、転写ローラ５ｃ、及びドラムクリーニングローラ６ｃが設置され、また露光のための光学ユニット７ｃが組み合わせられている。ブラック画像形成部１Ｂｋには、感光体ドラム２ｄ、帯電ローラ３ｄ、ブラックトナーを収納した現像ユニット４ｄ、転写ローラ５ｄ、及びドラムクリーニングローラ６ｄが設置され、また露光のための光学ユニット７ｄが組み合わせられている。

感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは静電潜像担持体であり、それぞれアルミニウム製の基体の上に正帯電のアモルファスシリコン（ａ-Ｓｉ）感光体で光導電層を形成したものであって、図示しない駆動装置により、矢印方向（反時計方向）に所定の作像プロセス線速で同期回転せしめられる。静電潜像担持体はＯＰＣ感光体でもよい。

感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの表面に接触する帯電ローラ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄには図示しない帯電バイアス電源から直流電圧と交流電圧が重畳した帯電バイアスが印加される。印加された帯電バイアスにより、帯電ローラ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの表面を正極性の所定電位に均一に帯電させる。

感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの帯電表面は光学ユニット７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄによって露光される。デジタル画像処理部からの画像信号に対応して変調されたレーザ光がレーザ出力部から出力され、高速回転するポリゴンミラーから各光学ユニット７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄに送られ、そこから感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの表面に照射される。回転する感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄはレーザ光により走査露光せしめられ、各色の静電潜像を形成する。すなわち感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは静電潜像担持体となる。デジタル画像処理部、レーザ出力部、ポリゴンミラーはいずれも図示しない。

現像ユニット４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは、感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの静電潜像に各色のトナーを付着させ、トナー像として現像する。

転写ローラ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、一次転写ニップ部Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄを介して感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに向き合っている。

一次転写ニップ部Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄには像担持体である中間転写ベルト８が挟まれる。中間転写ベルト８は無端ベルトであり、駆動ローラ９、二次転写対向ローラ１０、及びテンションローラ１１に巻き掛けられている。中間転写ベルト８は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフッ化ビニリデンのような誘電体樹脂のフィルムにより構成される。

一次転写ニップ部Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄで中間転写ベルト８にトナー転写を行った後、感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの表面に残留するトナーは、ドラムクリーニングローラ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｃにより回収される。

二次転写対向ローラ１０は、二次転写ニップ部Ｔｅを介して二次転写ローラ１２に向き合っている。二次転写ニップ部Ｔｅには中間転写ベルト８と転写材（紙、フィルム）が挟み込まれる。

テンションローラ１１の近傍には、転写材へのトナー転写後中間転写ベルト８の表面に残留するトナーを回収するベルトクリーニング装置１３が設置される。ベルトクリーニング装置１３は、中間転写ベルト８に接触するベルトクリーニングローラ１３ａを有する。

二次転写ニップ部Ｔｅの転写材搬送方向の下流には、定着ローラ１４ａと加圧ローラ１４ｂを有する定着装置１４が設置されている。

画像形成開始信号が発せられると、所定の作像プロセス線速で回転する感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは帯電ローラ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄによって帯電せしめられ、光学ユニット７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄによる露光で静電潜像が形成される。すなわち感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは静電潜像を担持する。この静電潜像を、感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの帯電極性と同極性の現像バイアス電圧が印加された現像ユニット４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄがトナーで可視像化する。

感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄのトナー像は、一次転写ニップ部Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄで、トナーと逆極性の一次転写バイアス電圧が印加された転写ローラ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄにより、回転している中間転写ベルト８に順次一次転写される。すなわち中間転写ベルト８はトナー像を担持する。

マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各トナー像をこの順序で重畳転写され、フルカラーのトナー像を担持した中間転写ベルト８は、そのフルカラートナー像を二次転写ニップ部Ｔｅで転写材に転写する。転写材はその後定着装置１４を通過し、トナーは熱と圧力で転写材に定着せしめられる。

モノクロ画像の場合は、ブラック画像形成部１Ｂｋにより中間転写ベルト８に形成されたブラックのトナー像のみが二次転写ニップ部Ｔｅで転写材に転写される。同様にしてブラック以外の単色画像を得ることができる。

続いて、現像ユニット４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄにより感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの静電潜像にトナーを付着させる仕組みを図２、３に基づき説明する。現像ユニット４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは、その中に入れられるトナーの色が違うだけで、構造は共通なので、「ａ」「ｂ」「ｃ」「ｄ」の識別記号を省き、符号「４」のみ付してある。同様に、感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄについても「ａ」「ｂ」「ｃ」「ｄ」の識別記号を省き、符号「２」のみ付してある。

現像ユニット４のケーシング２０の内部には、第１攪拌スクリュー２１及び第２攪拌スクリュー２２と、現像剤担持体として機能する磁気ブラシローラ２３と、トナー担持体として機能する現像ローラ２４とが水平軸線まわりに回転自在に軸支されている。第１攪拌スクリュー２１、第２攪拌スクリュー２２、磁気ブラシローラ２３、及び現像ローラ２４には図示しない電動機より回転動力が与えられる。磁気ブラシローラ２３には所定の規制ギャップを隔てて規制ブレード２５が対向する。現像ローラ２４の一部はケーシング２０の開口部２６から露出し、感光体ドラム２に対面する。磁気ブラシローラ２３と現像ローラ２４の間、及び現像ローラ２４と感光体ドラム２の間にはそれぞれ所定のギャップが設けられている。

ケーシング２０にはトナーとキャリアを混合した２成分現像剤が入れられる。図３には、トナーＴとキャリアＣが、小黒点とそれよりも少し大きい白抜き円の形で象徴的に描かれている。

図２、３において、現像ローラ２４は反時計回りに回転するものであり、その表面は、磁気ブラシローラ２３に対面した後、感光体ドラム２へと向かい、感光体ドラム２に対面した後、磁気ブラシローラ２３に向かうという動きを繰り返す。現像ローラ２４の表面が感光体ドラム２に対面する位置から磁気ブラシローラ２３に対面する位置まで移動する経路中に、電極２７が配置される。電極２７は現像ローラ２４を囲む仮想の円筒形状の一部を切り取った形状であり、所定のギャップを隔てて現像ローラ２４に対面する。

磁気ブラシローラ２３には交流電圧Ｖｐｐ１と直流電圧Ｖｄｃ１の重畳バイアスが印加され、現像ローラ２４には交流電圧Ｖｐｐ２と直流電圧Ｖｄｃ２の重畳バイアスが印加され、電極２７には交流電圧Ｖｐｐ３と直流電圧Ｖｄｃ３の重畳バイアスが印加される。電極２７に印加される交流電圧Ｖｐｐ３は、現像ローラ２４に印加されている交流電圧Ｖｐｐ２と同位相で、且つそれよりも電圧値が低い。

現像ユニット４は磁気ブラシローラ２３に２成分現像剤を磁力により担持し、担持された２成分現像剤は磁気ブラシローラ２３の表面に磁気ブラシ２８を形成する。磁気ブラシ２８の穂は規制ブレード２５をくぐるときに高さを揃えられる。磁気ブラシ２８の穂が磁気ブラシローラ２３と現像ローラ２４の間のギャップに至ると、磁気ブラシローラ２３と現像ローラ２４の間の電位差によりトナーＴが現像ローラ２４に移行し、現像ローラ２４の表面にトナー薄層２９が形成される。

トナー薄層２９のトナーＴは、現像ローラ２４と感光体ドラム２の間のギャップに至ると、現像バイアスによって感光体ドラム２へとジャンプせしめられる。いわゆるジャンピング現象が生じる。感光体ドラム２にジャンプしたトナーＴは感光体ドラム２表面の静電潜像を現像する。

トナー薄層２９を構成するトナーＴの全量が静電潜像の現像に寄与する訳ではなく、一部は未現像トナーとして現像ローラ２４の表面に残留する。未現像トナーの薄層は、電極２７によって形成される電界に入ると、現像ローラ２４に印加されている交流電圧と同位相の交流電圧による電界であるため、良く振動せしめられ、層が均一化する。未現像トナーの引き剥がし性はこれにより改善され、磁気ブラシローラ２３に対面する位置に来たとき、磁気ブラシ２８で容易に回収される。未現像トナーの回収率が向上するので、ゴースト現象が抑制され、画質が向上する。

電極２７と現像ローラ２４との間に形成される電界は、現像ローラ２４と感光体ドラム２との間に形成される電界よりも小である。このため、電極２７に未現像トナーが付着してしまい、感光体ドラム２の表面のトナー層が薄くなって画像濃度不良が発生する、電極２７に付着して蓄積したトナーが飛散して感光体ドラム２０の表面のトナー層を乱すなどといった不都合が発生しにくい。電極２７に未現像トナーが付着することを抑制すると共に、電極に付着して蓄積したトナーが飛散して静電潜像担持体表面の非画像部に付着し、カブリ画像を発生させるなどといった不具合が発生しにくい。

２成分現像剤のトナー帯電が高くなると、現像ローラ２４表面のトナー薄層の層厚が薄くなるため、画像濃度が低下する。現像ローラ２４と磁気ブラシローラ２３の間の電位差を大きくしてトナー薄層を厚くすれば画像濃度は上昇する。しかしながらトナー帯電が高いため、現像ローラへの付着力が強く、未現像トナーの回収率が低下する。そこで、現像ローラ２４と磁気ブラシローラ２３の間の電位差ΔＶが大きくなったときには電極２７に印加する電圧を高めるものとする。これにより未現像トナーの回収率を高めることができる。

本発明は特に、画像形成速度が速く、現像時間や未現像トナーの回収時間が短い場合に効果を奏する。特に感光体ドラム２の周速が１８０ｍｍ／ｓｅｃ以上の場合に効果的である。また現像ローラ２４の直径が小さい場合、特に直径が２５ｍｍ以下の場合に効果的である。

また一般的に、トナーの体積平均粒径（用語の説明は後で行う）が７．５μｍ以下になると現像ローラ２４への付着力が高まり、現像性が低下するとともに未現像トナーの回収率が低下するのであるが、本発明は、トナーの体積平均粒径が６．５μｍ以下の場合に一層効果が際立つ。

本発明の第２実施形態を図４及び図５に示す。図４は現像ユニットの概略構成図、図５はトナーの動きを説明する概略構成図である。

第２実施形態が第１実施形態と異なる点は、現像ローラ２４の表面が磁気ブラシローラ２３に対面する位置から感光体ドラム２に対面する位置まで移動する経路中に、第２の電極３０が配置されていることである。電極３０は現像ローラ２４を囲む仮想の円筒形状の一部を切り取った形状であり、所定のギャップを隔てて現像ローラ２４に対面する。

第２の電極３０には交流電圧Ｖｐｐ４と直流電圧Ｖｄｃ４の重畳バイアスが印加される。電極３０に印加される交流電圧Ｖｐｐ４は、現像ローラ２４に印加されている交流電圧Ｖｐｐ２と同位相で、且つそれよりも電圧値が低い。

現像ローラ２４の表面は、磁気ブラシローラ２３に対面する位置から感光体ドラム２に対面する位置まで移動する間に第２の電極３０により形成された電界を通過する。電界通過によりトナー薄層が再配置され、磁気ブラシによるトナー薄層形成時に強固に付着したトナーの付着力を弱めることができる。このためトナーが現像ローラ２４からジャンプしやすくなり、現像性が高くなる。現像性が高くなるということは未現像トナーが減少するということであり、ゴースト現象が抑制される。

続いて、実際の装置への本発明の応用を実施例及び比較例という形で説明する。

＜画像形成装置の仕様その１＞
感光体ドラムの直径は３０ｍｍ、現像ローラの直径は２０ｍｍ、磁気ブラシローラの直径は２５ｍｍ、感光体ドラムと現像ローラの間のギャップは０．２ｍｍ、現像ローラと磁気ブラシローラの間のギャップは０．３５ｍｍ、磁気ブラシローラと規制ブレードの間のギャップは０．３５ｍｍ、感光体ドラムの周速は１８０ｍｍ／ｓｅｃとした。

＜画像形成装置の仕様その２＞
感光体ドラムの表面電位は、暗電位３００Ｖ、明電位２０Ｖとした。

暗電位は「感光体表面の電位を帯電手段により一様に帯電させた電位（露光手段により露光されていない、いわゆる非画像部電位）」と定義される。明電位は「感光体表面の電位を帯電手段により一様に帯電させた後、露光手段により露光され、電位が低下した部分の電位（レーザ露光された、いわゆる画像部電位）」と定義される。

＜画像形成装置の仕様その３＞
現像剤中のブラックトナーのＱ／Ｍは２５μＣ／ｇ、ブラックトナーの体積平均粒径は６．４μｍ、ブラックトナーの個数平均粒径は５．６μｍ、体積平均粒径／個数平均粒径は１．１６、キャリアの粒径（重量平均粒径）は４５μｍとした。

Ｑ／Ｍは単位重量当たりのトナー帯電量である。単位重量の単位にはｇ、帯電量の単位にはμＣが用いられている。個数平均粒子径は「測定された粒子径の総和を、測定粒子数（個数）で除した値」と定義される。体積平均粒子径は「測定された粒子の総体積を、測定粒子数（個数）で除して求められた粒子１個当たりの平均体積に相当する球の直径」と定義される。

重量平均粒子径は、キャリア芯材の重量平均粒径（Ｄｗ）を代表として説明すれば、個数基準で測定された粒子の粒径分布（個数頻度と粒径との関係）に基づいて算出される。重量平均粒径Ｄｗを表す式は以下の通りである。
Ｄｗ＝｛１／Σ（ｎＤ³）｝×｛Σ（ｎＤ⁴）｝

上記式中、Ｄは各チャネルに存在する粒子の代表粒径（μｍ）を示し、ｎは各チャネルに存在する粒子の総数を示す。なお、チャネルとは、粒径分布図における粒径範囲を等分に分割するための長さを示すもので、本発明では２μｍの長さを採用した。また、各チャネルに存在する粒子の代表粒径としては、各チャネルに存在する粒子粒径の下限値を採用した。

トナー粒子径、トナー粒度分布はベックマン・コールター社製のマルチタイザーIIIにて、アパーチャー径１００μｍ、測定範囲２〜４０μｍで測定した。トナー帯電量はＴＲＥＫ社製の吸引式小型帯電量測定装置Ｍｏｄｅｌ２１０ＨＳで測定した。

＜画像形成装置の仕様その４＞
画像形成時の各現像バイアスは次の通りとした。現像ローラにおいてはＶｄｃ＝１００Ｖ、Ｖｐｐ＝１．６ｋＶ、周波数ｆ＝２．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比＝３０％とした。磁気ブラシローラにおいてはＶｄｃ＝３００Ｖ、Ｖｐｐ＝３００ｋＶ、周波数ｆ＝２．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比＝７０％とした。

直流電圧Ｖｄｃは面積中心電圧であり、Ｄｕｔｙ比を変化させると変化する。Ｄｕｔｙ比は矩形波の交流電圧１周期分において、正極性側の電圧印加継続時間をＴ１、負極性側の電圧印加継続時間をＴ２とすると、下式で表される。
Ｄｕｔｙ比（％）＝［Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）］×１００

任意のＤｕｔｙ比において、正極性側に立ち上がる波形と負極性側に立ち上がる波形の面積が等しくなる電圧を面積中心電圧という。必要に応じて直流電圧を重畳してもよく、直流電圧を重畳した場合はＶｄｃ＝直流電圧＋面積中心電圧となる。交流電圧を印加しない場合のＶｄｃは単なる直流電圧である。

＜画像形成装置の仕様その５＞
現像ローラの周速Ｓと感光体ドラムの周速Ｄの比Ｓ／Ｄは１．５とした。磁気ブラシローラの周速Ｍと現像ローラの周速Ｓの比Ｍ／Ｓも１．５とした。

上記仕様の画像形成装置において、印字率６％の原稿を連続５００枚印字出力後、感光体ドラムに印加するバイアスを変化させ、次の条件でバイアス現像を行いブラックトナーの現像感度曲線を確認した。現像ローラはアース（Ｖｄｃ＝０Ｖ）し、磁気ブラシローラにＶｄｃ＝２００Ｖ、Ｖｐｐ＝３００Ｖ、周波数ｆ＝２．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比＝７０％を印加した。現像ローラ表面のトナー薄層の層厚は約０．６ｍｇ／ｃｍ²で一定となるようにした。

＜実施例１＞
現像ローラの表面が感光体ドラムに対面する位置から磁気ブラシローラに対面する位置まで移動する経路中に配置した電極に、Ｖｄｃ＝−１０Ｖ、Ｖｐｐ＝０．６ｋＶ、周波数ｆ＝２．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比＝７０％を印加した。

＜比較例１＞
現像ローラの表面が感光体ドラムに対面する位置から磁気ブラシローラに対面する位置まで移動する経路中に配置した電極に電圧を印加しなかった。

実施例１と比較例１による現像感度曲線を図６のグラフに示す。また、図６のグラフの素データを図７の表に示す。本発明の実施により、現像感度が向上したことが見てとれる。

また上記仕様の画像形成装置において、以下の条件で感光体ドラムを帯電、露光し、画像を形成させて、画像濃度を測定した。またブラックトナーにつき、現像ローラ表面のトナー帯電量を測定し、現像ローラからの未現像トナーの引き剥がし性を評価した。

＜実施例２＞
現像ローラの表面が感光体ドラムに対面する位置から磁気ブラシローラに対面する位置まで移動する経路中に配置した電極に、直流電圧としてＤＣ＝９０Ｖ、交流電圧として、現像ローラと同位相のＶｐｐ＝１．０ｋＶ、周波数ｆ＝２．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比＝３０％を印加した。

＜実施例３＞
現像ローラの表面が磁気ブラシローラに対面する位置から感光体ドラムに対面する位置まで移動する経路中に配置した電極に、直流電圧としてＤＣ＝９０Ｖ、交流電圧として、現像ローラと同位相のＶｐｐ＝１．０ｋＶ、周波数ｆ＝２．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比＝３０％を印加した。現像ローラの表面が感光体ドラムに対面する位置から磁気ブラシローラに対面する位置まで移動する経路中に配置した電極には、直流電圧としてＤＣ＝８５Ｖ、交流電圧として、現像ローラと同位相のＶｐｐ＝１．０ｋＶ、周波数ｆ＝２．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比＝３０％を印加した。

＜比較例２＞
いずれの電極にも電圧を印加しなかった。

実施例２、３と比較例２について、「画像濃度」「スタート時の現像ローラ上トナー帯電量」「１０００枚耐久印刷後の現像ローラ上トナー帯電量」を測定した結果を図８の表に示す。本発明を実施した場合、トナー帯電量を低く抑えられることがわかる。

以上本発明の各実施形態につき説明したが、発明の主旨を逸脱しない範囲でさらに種々の変更を加えて実施することができる。

本発明は、ハイブリッド現像方式の画像形成装置に広く利用可能である。

画像形成装置の概略構成図 現像ユニットの概略構成図 トナーの動きを説明する概略構成図 第２実施形態に係る現像ユニットの概略構成図 第２実施形態におけるトナーの動きを説明する概略構成図 現像感度曲線のグラフ 現像感度曲線グラフの素データの表 実施例と比較例の測定結果の表

符号の説明

１Ｍ マゼンタ画像形成部
１Ｃ シアン画像形成部
１Ｙ イエロー画像形成部
１Ｂｋ ブラック画像形成部
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ 感光体ドラム（静電潜像担持体）
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 現像ユニット
２３ 磁気ブラシローラ（現像剤担持体）
２４ 現像ローラ（トナー担持体）
２７ 電極
３０ 第２の電極

Claims (6)

1. キャリアとトナーを含む現像剤を磁力で保持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体からトナーを供給されて表面にトナー層を形成するトナー担持体と、前記トナー担持体及び現像剤担持体に印加された現像バイアスにより、トナー担持体の担持するトナーで現像される静電潜像担持体とを備えた画像形成装置において、
   前記トナー担持体の表面が、前記静電潜像担持体に対面する位置から前記現像剤担持体に対面する位置まで移動する経路中に、トナー担持体に対面する電極を配置したことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記電極と前記トナー担持体との間に形成される電界は、トナー担持体と前記静電潜像担持体との間に形成される電界よりも小であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記トナー担持体の表面が、前記現像剤担持体に対面する位置から前記静電潜像担持体に対面する位置まで移動する経路中に、トナー担持体に対面する第２の電極を配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記第２の電極とトナー担持体との間に形成される電界は、トナー担持体と前記静電潜像担持体との間に形成される電界よりも小であることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記電極には、少なくとも交流電圧が印加されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記電極に印加される交流電圧は、前記トナー担持体に印加されている交流電圧と同位相で、且つそれよりも電圧値が低いことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。

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