JP3510575B2

JP3510575B2 - 現像装置および画像形成装置

Info

Publication number: JP3510575B2
Application number: JP2000265673A
Authority: JP
Inventors: 和彦古川; 茂西尾; 弘幸平川
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-09-10
Filing date: 2000-09-01
Publication date: 2004-03-29
Anticipated expiration: 2020-09-01
Also published as: US6275666B1; JP2001147590A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリンタ
などの画像形成装置に用いられる現像装置に関わり、詳
細には一成分現像剤を用いた現像装置および画像形成装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１６は、従来の電子写真方式の画像形
成装置において、トナーのみの一成分現像剤を用いる一
成分現像方式に適用される現像装置を示している。図１
６に示すように、像担持体である感光体１に対して、感
光体１に形成されている静電潜像を可視像化する現像装
置４が対向して配置されている。現像装置４は一般的に
絶縁性のトナー１０を収容してなる現像槽４０の特に開
口部に対向するように現像ローラ４１を回転可能に支持
している。現像ローラ４１は現像槽４０の開口部から外
部に一部が露出し、感光体１にたとえば接触するように
配置されている。この接触する領域が現像領域となる。

【０００３】一成分トナー１０は供給ローラ４２にて供
給されて現像ローラ４１表面に吸着されるが、その吸着
量を規制するために現像ローラ４１表面に圧接された規
制部材４３が設けられている。規制部材４３を通過した
トナー１０はその量が一定量に規制された後、現像ロー
ラ４１の表面に担持され感光体１と対向する現像領域へ
と搬送される。そして感光体１表面に形成されている静
電潜像に応じて選択的に付着し現像が行なわれることに
なる。

【０００４】現像後には現像されなかったトナー１０は
現像槽４０内へと搬送され回収される。回収されたトナ
ー１０を一旦現像ローラ４１面から除去するために現像
ローラ４１と圧接するように供給ローラ４２が設けられ
ており、現像ローラ４１表面に担持されたトナー１０が
供給ローラ４２から掻き取られる。そして、この供給ロ
ーラ４２にて新たにトナー１０が現像ローラ４１表面に
供給されるように構成されている。

【０００５】また、現像を良好に行なうために現像ロー
ラ４１には通常現像バイアス電圧が供給されている。こ
の現像バイアス電圧は静電潜像にトナー１０が付着し、
感光体１の画像以外の背景部にトナー１０が付着しない
ような電圧値に設定されている。

【０００６】また、現像ローラ４１に吸着されているト
ナー１０を所定の極性に所定量の帯電電荷を付与するた
めに上述した規制部材４３が設けられており、規制部材
４３にトナー１０を所定の極性に帯電させるための規制
電圧を供給している。これによりトナー１０は規制部材
４３を通過することで、その量は一定に維持され、帯電
された後に現像領域へと搬送される。

【０００７】以上の構成により、一成分現像剤であるト
ナーを現像ローラ１０に吸着させて現像領域へと搬送す
ることで感光体上の静電潜像にトナーが付着し画像が形
成される。

【０００８】しかしながら、上述の摩擦帯電方法を適用
した現像方法においては、規制部材との摩擦時間が短く
トナーの帯電量は十分飽和した領域ではないため、個々
のトナーの帯電量がばらつくだけでなく、規制部材と接
触する機会が得られないことによる未帯電トナーや摩擦
帯電では不可避の所望の極性とは逆の極性に帯電したト
ナー（以下、逆帯電トナー）ができてしない、結果的に
帯電量分布の広い現像剤となる。このことは現像の安定
性を損ない、特に逆帯電トナーは本来非画像部であるべ
きところに現像されてしまうため、画像の品質を低下さ
せることとなる。

【０００９】また、帯電量の平均値についても、規制部
材とトナーの材料、トナーの粒径、使用環境により大き
く異なり、これらを所望の値にするためにトナーに添加
する材料の非常に微妙な調整により対処している。

【００１０】これらの問題を改善する方法として、たと
えば特開平１０−１４８９９９号公報などに開示されて
いるように、コロナ帯電によってトナーに電荷を付与す
る方法がある。

【００１１】図１７にコロナ帯電器を適用した現像装置
を示す。図１７に示すように、トナータンク４０に収納
されたトナー１０はアジテータ４７の回転により攪拌さ
れ、供給ローラ４２の回転により現像ローラ４１まで搬
送される。搬送されたトナー１０は供給ローラ４２と同
一方向に回転する現像ローラ４１に擦りつけられ、層規
制部材４３との摩擦により帯電され、また均一なトナー
層を形成する。形成されたトナー層は帯電器４５により
さらに安定して帯電され、現像ローラ４１と同一方向に
回転する感光体１上に形成された静電潜像を現像する。
この帯電方法により帯電量の平均値を比較的簡単に制御
することができ、また幾分帯電量の分布をシャープなも
のにすることができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
現像装置においても以下の理由により逆帯電トナーがで
きることは免れない。トナー１０は規制部材４３や供給
ローラ４２あるいはトナー１０同士で摩擦するため、ト
ナー層が形成された時点ではトナー１０表面のある部分
は負に、またある部分は正に帯電した状態になってお
り、１個のトナー１０の電荷量で見た場合に一部のトナ
ー１０は逆極性に帯電していることになると考えられ
る。

【００１３】次に、逆帯電トナーや、トナー１個では全
体として見れば正規の帯電極性でも逆帯電部分を持って
いるトナー１０を含んだトナー層がコロナ帯電器４５に
よって帯電されたとき、図１８に示すようにコロナ放電
により生成された電荷は電気力線に従って移動し、やが
てはトナー１０に付着する。このとき、トナー１０の逆
帯電部分が電荷の付着可能な面（図中上方）にある場合
には逆極性電荷は解消され、やがては正規の極性に帯電
することとなるが、電荷の付着が不可能な面（図中下
側）にある場合はたとえコロナ放電により単極性の電荷
を与えたとしても逆極性の帯電は解消されない。

【００１４】つまり、コロナ帯電器４５に面したトナー
１０に関しては、コロナ帯電により所望の帯電量を与え
ることができるが、トナー粒子表面以外の、つまりトナ
ー層中に存在するトナー１０に対しては有効に電荷を与
えることができない。また、表面のトナー１０であって
も、トナー層側の部分はコロナ帯電による電荷が届かな
いので、そこに存在する逆特性の電荷をキャンセルする
ことはできず、結局、表面部分のみしか所望の電荷を与
えることができない。

【００１５】この問題点に対して現象の詳細な検討を行
なった結果、逆帯電トナーを解消することができる帯電
条件を見出すに至った。

【００１６】本発明は上記の事情に鑑み、現像剤の構成
材料の微妙な調整をせずとも、帯電量の分布幅を小さく
し、特に逆帯電トナーを低減することにより現像の安定
性、画質の向上を図ることを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の一の局面に従う
現像装置は、表面に一成分現像剤を担持する現像剤担持
体と、現像剤担持体に当接し現像剤の層厚を規制する現
像剤規制部材と、現像剤担持体の回転方向に対して現像
剤規制部材より下流側に設けられ、単極性の電荷を現像
剤担持体上の現像剤層に付与するための電荷発生装置と
を備えた現像装置において、電荷発生装置のバイアス電
圧の増加に対して現像剤層の表面電位が比例して増加し
なくなるバイアス電圧以上の条件で現像剤を帯電するこ
とを特徴とするものである。

【００１８】本発明の一の局面に従う現像装置では、電
荷発生装置のバイアス電圧の増加に対して現像剤層の表
面電位が比例して増加しなくなるバイアス電圧以上の条
件で現像剤を帯電するため、現像剤層内部において微小
気中放電を起すことができる。これにより、現像剤層中
における現像剤の逆帯電トナーを解消することができ、
現像の安定性、画質の向上を図ることができる。

【００１９】上記一の局面に従う現像装置において好ま
しくは、現像剤の帯電は、電荷発生装置のバイアス電圧
の増加に対して現像剤の帯電量が減少するバイアス電圧
以下の条件で行なわれる。

【００２０】これにより、トナー層が荒れることや、電
荷発生装置の機能を損ねることも防止できる。

【００２１】本発明の他の局面に従う現像装置は、表面
に一成分現像剤を担持する現像剤担持体と、現像剤担持
体に当接し現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材と、
現像剤担持体の回転方向に対して現像剤規制部材より下
流側に設けられ、単極性の電荷を現像剤担持体上の現像
剤層に付与するための電荷発生装置とを備えた現像装置
において、現像剤層表面に付与された電荷が形成する電
界により現像剤層内部で微小気中放電が起こる条件で現
像剤を帯電することを特徴とするものである。

【００２２】本発明の他の局面に従う現像装置では、現
像剤層内部において微小気中放電を起させることができ
るため、現像剤層中における現像剤の逆帯電トナーを解
消することができ、現像の安定性、画質の向上を図るこ
とができる。

【００２３】上記一および他の局面に従う現像装置にお
いて好ましくは、現像剤担持体上の現像剤層の表面電位
と電荷発生装置の印加電圧との比較により帯電条件を制
御することを特徴とする。

【００２４】これにより、現像剤層内に適切に微小気中
放電を起させることができるとともに、トナー層が荒れ
ることや、電荷発生装置の機能を損ねることも防止でき
る。

【００２５】上記一および他の局面に従う現像装置にお
いて好ましくは、帯電時に現像剤担持体に流れる電流に
より帯電条件を制御することを特徴とする。

【００２６】これにより、現像剤層内に適切に微小気中
放電を起させることができるとともに、トナー層が荒れ
ることや、電荷発生装置の機能を損ねることも防止でき
る。

【００２７】本発明の一の局面に従う画像形成装置は、
静電潜像を担持する静電潜像担持体と、表面に一成分現
像剤を担持し現像部にて静電潜像担持体に接触または微
小な空隙をおいて対向する現像剤担持体と、現像剤担持
体に当接し現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材と、
現像剤担持体の回転方向に対して現像剤規制部材より下
流側に設けられ単極性の電荷を現像剤担持体上の現像剤
層に付与するための電荷発生装置とを備えた画像形成装
置において、電荷発生装置のバイアス電圧の増加に対し
て現像剤層の表面電位が比例して増加しなくなるバイア
ス電圧以上の条件で現像剤を帯電することを特徴とする
ものである。

【００２８】本発明の一の局面に従う画像形成装置で
は、電荷発生装置のバイアス電圧の増加に対して現像剤
層の表面電位が比例して増加しなくなるバイアス電圧以
上の条件で現像剤を帯電するため、現像剤層内部におい
て微小気中放電を起すことができる。これにより、現像
剤層中における現像剤の逆帯電トナーを解消することが
でき、現像の安定性、画質の向上を図ることができる。

【００２９】上記一の局面に従う画像形成装置において
好ましくは、現像剤の帯電は電荷発生装置のバイアス電
圧の増加に対して現像剤の帯電量が減少するバイアス電
圧以下の条件で行なわれる。

【００３０】これにより、トナー層が荒れることや、電
荷発生装置の機能を損ねることも防止できる。

【００３１】本発明の他の局面に従う画像形成装置は、
静電潜像を担持する静電潜像担持体と、表面に一成分現
像剤を担持し現像部にて静電潜像担持体に接触または微
小な空隙をおいて対向する現像剤担持体と、現像剤担持
体に当接し現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材と、
現像剤担持体の回転方向に対して現像剤規制部材より下
流側に設けられ単極性の電荷を現像剤担持体上の現像剤
層に付与するための電荷発生装置とを備えた画像形成装
置において、現像剤層表面に付与された電荷が形成する
電界により現像剤層内部で微小気中放電が起こる条件で
現像剤を帯電することを特徴とするものである。

【００３２】本発明の他の局面に従う画像形成装置で
は、現像剤層内部において微小気中放電を起すことがで
きるため、現像剤層中における現像剤の逆帯電トナーを
解消することができ、現像の安定性、画質の向上を図る
ことができる。

【００３３】上記一および他の局面に従う画像形成装置
において好ましくは、静電潜像担持体上に形成された画
像の濃度から、電荷発生装置のバイアス電圧により現像
剤の帯電量を制御することを特徴とする。

【００３４】これにより、現像剤層内に適切に微小気中
放電を起させることができるとともに、トナー層が荒れ
ることや、電荷発生装置の機能を損ねることも防止でき
る。

【００３５】本発明のさらに他の局面に従う画像形成装
置は、表面に一成分現像剤を担持する現像剤担持体と、
現像剤担持体に当接し現像剤の層厚を規制する現像剤規
制部材と、現像剤担持体の回転方向に対して現像剤規制
部材より下流側に設けられ単極性の電荷を現像剤担持体
上の現像剤層に付与するための電荷発生装置と、電荷発
生装置よりさらに下流側にて現像剤担持体に対向して設
けられ、記録すべき画像データに対応した電気信号に応
じて現像剤を断続的に吐出するために複数の孔を持つ制
御電極を有した印字ヘッドとを備えた画像形成装置にお
いて、電荷発生装置のバイアス電圧の増加に対して現像
剤層の表面電位が比例して増加しなくなるバイアス電圧
以上の条件で現像剤を帯電することを特徴とするもので
ある。

【００３６】本発明のさらに他の局面に従う画像形成装
置では、電荷発生装置のバイアス電圧の増加に対して現
像剤層の表面電位が比例して増加しなくなるバイアス電
圧以上の条件で現像剤を帯電するため、現像剤層内部に
おいて微小気中放電を起すことができる。これにより、
現像剤層中における現像剤の逆帯電トナーを解消するこ
とができ、現像の安定性、画質の向上を図ることができ
る。

【００３７】上記のさらに他の局面に従う画像形成装置
において好ましくは、現像剤の帯電は、電荷発生装置の
バイアス電圧の増加に対して現像剤の帯電量が減少する
バイアス電圧以下の条件で行なわれる。

【００３８】これにより、トナー層が荒れることや、電
荷発生装置の機能を損ねることも防止できる。

【００３９】本発明のさらに他の局面に従う画像形成装
置は、表面に一成分現像剤を担持する現像剤担持体と、
現像剤担持体に当接し現像剤の層厚を規制する現像剤規
制部材と、現像剤担持体の回転方向に対して現像剤規制
部材より下流側に設けられ単極性の電荷を現像剤担持体
上の現像剤層に付与するための電荷発生装置と、電荷発
生装置よりさらに下流側にて現像剤担持体に対向して設
けられ、記録すべき画像データに対応した電気信号に応
じて現像剤を断続的に吐出するために複数の孔を持つ制
御電極を有した印字ヘッドとを備えた画像形成装置にお
いて、現像剤層表面に付与された電荷が形成する電界に
より現像剤層内部で微小気中放電が起こる条件で現像剤
を帯電することを特徴とするものである。

【００４０】本発明のさらに他の局面に従う画像形成装
置では、現像剤層内部において微小気中放電を起すこと
ができるため現像剤層中における現像剤の逆帯電トナー
を解消することができ、現像の安定性、画質の向上を図
ることができる。

【００４１】上記２つのさらに他の局面に従う画像形成
装置において好ましくは、現像剤担持体上の現像剤層の
表面電位と電荷発生装置の印加電圧との比較により帯電
条件を制御することを特徴とする。

【００４２】これにより、現像剤層内に適切に微小気中
放電を起させることができるとともに、トナー層が荒れ
ることや、電荷発生装置の機能を損ねることも防止でき
る。

【００４３】上記２つのさらに他の局面に従う画像形成
装置において好ましくは、帯電時に現像剤担持体に流れ
る電流により帯電条件を制御することを特徴する。

【００４４】これにより、現像剤層内に適切に微小気中
放電を起させることができるとともに、トナー層が荒れ
ることや、電荷発生装置の機能を損ねることも防止でき
る。

【００４５】本発明のさらに他の局面に従う画像形成装
置は、表面に現像剤を担持する画像形成体と、画像形成
体上の現像剤が画像保持体に転移される位置より画像形
成体の回転方向に対して上流側に設けられ、単極性電荷
を画像形成体上の現像剤に付与するための電荷発生装置
とを備えた画像形成装置において、電荷発生装置のバイ
アス電圧の増加に対して現像剤の表面電位が比例して増
加しなくなるバイアス電圧以上の条件で現像剤を帯電す
ることを特徴とするものである。

【００４６】本発明のさらに他の局面に従う画像形成装
置では、電荷発生装置のバイアス電圧の増加に対して現
像剤層の電位が比例して増加しなくなるバイアス電圧以
上の条件で現像剤を帯電するため、現像剤層内部におい
て微小気中放電を起すことができる。これにより、現像
剤の帯電量を増加し、さらに逆帯電トナーを解消するこ
とができ、現像剤の転移の忠実性、画質の向上を図るこ
とができる。

【００４７】上記のさらに他の局面に従う画像形成装置
において好ましくは、現像剤の帯電は、電荷発生装置の
バイアス電圧の増加に対して現像剤の帯電量が減少する
バイアス電圧以下の条件で行なわれる。

【００４８】これにより、現像剤層が乱れることや、電
荷発生装置の機能を損ねることも防止できる。

【００４９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。

【００５０】［第１の実施の形態］図１に電子写真方式
を用いた画像形成装置の概略図を示す。

【００５１】図１に示すように、画像形成装置は、その
ほぼ中央部に感光体１が配置され、感光体１の周囲に対
向するように、帯電装置２、露光装置３（図示せず）、
現像装置４、濃度センサ５、転写装置６、クリーナ７、
光除電ランプ８（図示せず）が、この順序で感光体１の
回転方向に配置されている。

【００５２】感光体１は、金属もしくは樹脂の導電性基
体の上にアンダーレイヤが塗布されていて、その上の層
としてキャリア発生層ＣＧＬが、さらに最外層にポリカ
ーボネイトを主成分としたキャリア移動層ＣＴＬが薄膜
に塗布されている。

【００５３】感光体１には、予め帯電装置２によって所
望の電位まで表面を帯電されており、図示しない露光装
置３によって画像情報に応じた潜像ポテンシャルが形成
される。

【００５４】その後、感光体１上に形成された静電潜像
は回転して現像ローラ４１（現像装置４）との対向領域
に搬送される。現像領域では感光体１に、少なくともそ
の表面が弾性部材で形成された導電性現像ローラ４１が
圧接されており、後述の工程により予め所望の値に帯電
・層厚制御された現像剤（以下、トナー）１０が潜像パ
ターンに従って感光体１に移動し、顕像化される。

【００５５】感光体１の潜像ポテンシャルをトナー１０
により顕像化した後、感光体１は回転およびもしくは移
動してトナー像の濃度を測定するための濃度センサ５を
通った後に転写装置６の設置されている転写領域に搬送
される。トナー像の濃度は帯電器４５のバイアス電圧制
御部（図示せず）にフィードバックされる。

【００５６】そして、図示しない給紙装置によって給紙
された転写紙Ｐは、転写領域に搬送されて感光体１上の
トナー像と同期して接触する。転写装置６は感光体１の
トナー１０を転写紙Ｐに移動する側の極性の電圧を印加
して、感光体１のトナー像を転写紙Ｐに移動させる。転
写紙Ｐはトナー像が転写された後に搬送されて、一般に
は熱定着装置（図示せず）によって転写紙上に融解・定
着されて排紙されていく。

【００５７】一方、転写領域通過後の感光体１上に残留
した未転写トナーはクリーナ７によって感光体１から除
去される。その後、感光体１の残留電荷をイレースする
光除電ランプ８によって電位のリフレッシュが行なわれ
て、感光体１は初めの工程に戻る。

【００５８】なお、帯電した感光体１の帯電電位（電
荷）のリフレッシュは、露光、すなわちアナログ機では
ランプ光、デジタル機では一般にレーザ光によってＣＧ
Ｌから発生するキャリアでキャンセルされる。

【００５９】次に、現像装置４について詳細に説明す
る。現像装置４のトナータンク（以下、ホッパ）４０に
収められたトナー１０は、スクリュー４７によって現像
ローラ４１近傍に搬送される。

【００６０】現像ローラ４１は直径１８ｍｍのステンレ
ス製の回転軸表面上に厚さ８ｍｍの半導電性弾性層が被
覆された構成になっており、半導電性弾性層の基材はウ
レタン樹脂でありカーボンブラックの分散量により抵抗
値が調整されている。

【００６１】現像ローラ４１はトナー供給ローラ４２が
圧接されており、トナー供給ローラ４２は現像ローラ４
１の対向部で現像ローラ４１の回転方向と逆方向に回転
している。また、トナー供給ローラ４２には現像ローラ
４１と同様な素材が用いられており、電気的抵抗の調整
も現像ローラ４１と同様の抵抗調整材料で行なわれる。
また、トナー供給ローラ４２には弾性力をさらに大きく
するために発泡させた素材が用いられており、発泡剤の
量は現像ローラ４１よりも多い。

【００６２】トナー供給ローラ４２には、図示しないバ
イアス電源から電圧が印加されており、一般にはトナー
１０を現像ローラ４１に押す方向、たとえば負極性トナ
ーであればより負極側に大きなバイアス電圧が印加され
る。

【００６３】トナー供給ローラ４２によって現像ローラ
４１に供給されたトナー１０は、現像ローラ４１の回転
動作によってトナー層厚規制部材であるブレード４３と
現像ローラ４１との当接位置に搬送される。

【００６４】０．１ｍｍのステンレス板で作られたブレ
ード４３は片持ち板バネ構造を有しており、その自由端
は現像ローラ４１に当接している。これにより、現像ロ
ーラ４１に供給されたトナー１０はブレード４３の所定
の設定圧力や設定位置によって所定の厚みに規制され
る。また、ブレード４３には図示しないバイアス電源か
ら電圧が印加されており、トナー１０を現像ローラ４１
に押す方向、たとえば負極性トナーであればより負極側
に大きなバイアス電圧、または現像ローラ４１と同電位
となるようなバイアス電圧が印加される。

【００６５】次に、層形成されたトナー層は帯電器４５
と対向する位置に搬送される。帯電器４５は絶縁性の支
持基板４５ａ上に電極Ａ４５ｂ、絶縁層４５ｃ、電極Ｂ
４５ｄが積層されており、帯電時には電極Ｂ４５ｄ近傍
で生成された電荷がバイアス電圧とトナー層の表面電位
に基づく電界によりトナー層表面方向に引出され、トナ
ー１０に付着することによりトナー１０を帯電させる。

【００６６】帯電されたトナー層は表面電位センサ４６
に対向する面を通り現像領域（感光体１との対向部）に
搬送され、現像工程に進む。表面電位センサ４６によっ
て測定されたトナー層の表面電位は帯電器４５のバイア
ス電圧制御部（図示せず）にフィードバックされる。

【００６７】現像工程で使用されなかった現像ローラ４
１上の未現像トナーは、現像ローラ４１の回転によって
現像装置４内に戻っていくが、現像領域後のトナー供給
ローラ４２手前に設置された電荷除電装置４４によっ
て、現像ローラ４１上の未現像トナーの帯電電荷が除去
され、供給ローラ４２の圧接によってホッパ４０に剥離
回収されて再利用される。

【００６８】電荷除電装置４４は、弾性を有する薄板状
部材であり、現像剤層を介して現像剤担持体と接触する
部分における抵抗値が１０ｋΩ以下の低抵抗材料もしく
は金属材料から構成されている。また電荷除電装置４４
は、ローラ状部材でもよく、現像剤層を介して現像剤担
持体と接触する部分における抵抗値が１０ｋΩ以下の低
抵抗材料もしくは金属材料から構成されている。電荷除
電装置４４をローラ状部材とすることにより、現像ロー
ラ４１上の誘電体層に存在する電荷を除去するだけでな
く、現像に供されなかった残留トナーを現像ローラ４１
から除去することができる。

【００６９】電荷除電装置４４に板状の弾性部材を用い
る場合について説明すると、適度に現像ローラ４１に圧
接させるように弾性部材の一端部分が現像槽４に固定さ
れ、自由端側の腹は弾性部材のバネ性を利用して現像ロ
ーラ４１に圧接されている。また、図示しない電源回路
からのバイアス電圧Ｖｄが供給されることにより、弾性
部材は、現像後の現像ローラ４１上の誘電体層の電荷を
除去し、また回収トナーを除電・除去する。

【００７０】そのため、弾性部材の材質としては、ナイ
ロン、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＴＦ
Ｅ（ポリテトラフルオロエチレン）含有樹脂、ポリウレ
タンなどが用いられ、これを基材（主成分）として、カ
ーボンなどの電気抵抗調整材料にて弾性部材は適当な電
気抵抗に調整されている。このような抵抗を有する電荷
除電装置４４に電源からのリセット電圧Ｖｄが供給され
る。電圧Ｖｄとしては接地（０Ｖ）であってもよく、あ
るいは±８００Ｖ程度の交流であってもよい。

【００７１】上記電気抵抗調整材料に用いるカーボンブ
ラックとしては、窒素吸着比表面積２０ｍ²／ｇ以上１
３０ｍ²／ｇ以下のカーボンブラック、たとえばＩＳＡ
Ｆ、ＨＡＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦなどのファーネスもしくは
チャンネルブラックを、ポリウレタン（ナイロンやＰＥ
Ｔその他の樹脂でも同様）１００重量部に対して１０重
量部以上（場合によっては７０重量部以下）混合したも
のが使用されている。

【００７２】トナー１０はスチレン−アクリル共重合体
の基材にカーボンブラックが添加された平均粒径８μｍ
微粒子であり、ブレード４３により層厚約３０μｍ、充
填率約５０％のトナー層にされる。

【００７３】現像ローラ４１は、その体積抵抗が６×１
０⁶Ωｃｍであり、そのゴム硬度がアスカＣ硬度におい
て６５度であり、感光体１との接触幅が約１．５ｍｍと
なっており、２００ｍｍ／ｓの周速で回転している。

【００７４】画像形成時の各部材への印加電圧の例とし
ては、現像ローラ４１は−４００Ｖに設定され、供給ロ
ーラ４２は−５００Ｖ（現像ローラ電位−１００Ｖ）に
設定され、ブレード４３は−５００Ｖ（現像ローラ電位
−１００Ｖ）に設定され、帯電器の電極Ａ４５ｂには１
０ｋＨｚの±２ｋＶの交流電圧に−７００Ｖ（現像ロー
ラ電位−３００Ｖ）の電圧が印加され、電極Ｂ４５ｄに
は電極Ａと同じ電圧つまり−７００Ｖが印加されている
（以後、電極Ｂの電圧−現像ローラの電位、上記の例で
は−３００Ｖを帯電器のバイアス電圧という）。なお、
トナー１０には帯電極性および帯電量を制御するための
帯電制御剤は添加されておらず、トナー１０はブレード
４３通過直後には若干負極性に帯電している。

【００７５】上記の画像形成装置において逆帯電トナー
量を測定するために以下のような実験を行なった。

【００７６】現像バイアス電圧（現像ローラ４１の電位
と感光体１上非画像部の電位の差）を＋２００Ｖ、供給
ローラ４２およびブレード４３は上記の電位関係となる
ように設定し、帯電器４５のバイアス電圧を−１００
Ｖ、−２００Ｖ、−３００Ｖと変化させた。そのときの
感光体１上の非画像部（画像形成時は約−７００Ｖであ
るが本測定時は０Ｖ）のトナー１０を粘着テープに採取
し、白い用紙に貼付けてトナー量をマクベス濃度計によ
るＯＤ値により評価した。その結果を表１に示す。

【００７７】このトナーは正規現像バイアス電圧とは逆
の極性の現像バイアス時に現像されているため、トナー
の帯電極性が正規（負極性）とは逆の逆帯電トナーであ
り、付着量が少ないほど逆帯電トナーが少ないと考えら
れる。なおトナーが付着していない白い用紙上のテープ
のＯＤ値は０．０８５であった。

【００７８】

【表１】

【００７９】表１に示す結果より、帯電器４５のバイア
ス電圧が−３００Ｖのときが格段に逆帯電トナーが少な
かった。

【００８０】この結果について下記に考察する。図２は
帯電器のバイアス電圧とトナー層の表面電位との関係を
示している。図２から、帯電器のバイアス電圧が−２０
０Ｖまではトナー層の表面電位Ｖｓが帯電器４５のバイ
アス電圧に対して直線的に増加している（（トナー層の
表面電位Ｖｓ）≒（帯電器４５のバイアス電圧））が、
−３００Ｖでは直線上に到達しない（バイアス電圧の変
化量に比べ、トナー層の表面電位Ｖｓの変化量が乏し
い）。このとき、現像ローラ４１には図３のようなパル
ス状の電流が観測される。この状態でのトナー層内の電
荷分布を別途測定したところ、トナー層内部に電荷はほ
とんど観測されなかった。

【００８１】以上の結果を考え併せると、帯電器４５の
バイアス電圧の増加とともにトナー層表面に付着する電
荷も増加し、これらの電荷が作るトナー層内の電界があ
る値以上になるとトナー層内の空隙部で空気のイオン化
が起こり、これらがパルス電流として観測されたと考え
られる。

【００８２】このトナー層内での気中放電は空隙部の至
る所で散発的に起こるため、トナー層内が一種のプラズ
マ状態になる。

【００８３】図４に示すように、トナー層の表面は帯電
器４５により所望の極性に帯電されているが、トナー層
の表面から離れたところには摩擦などにより発生した逆
帯電部（図中、トナー内部に＋として示す）が存在し、
この逆帯電部が気中放電により生成された１対の正、負
の電荷のうちの負の電荷により優先的に打消し合い解消
される。

【００８４】また、このような気中放電により生成され
たもう一方の電荷（この場合、正の電荷）は、さらなる
気中放電により生成された負の電荷により打消され、こ
れを繰返しながら、トナー層内に形成された電界により
トナー層表面方向に移動し、より上層のトナー１０に付
着する。最終的には、この正の電荷は最表層トナー１０
の裏面に付着する。なお、帯電器４５により帯電された
所望の極性の電荷量に比べ、最表層トナー１０の裏面に
付着した正の電荷量が非常に小さいので、トナー１０自
体は所望の極性に帯電している。

【００８５】一方、気中放電により生成された負の電荷
であって、逆帯電部の電荷や、気中放電により生成され
た正の電荷と再結合しなかったものは、トナー層の深さ
方向に移動し、最終的には現像ローラ４１に流入する。

【００８６】以上のプロセスにより、トナー層内部の電
荷はほとんど０に近い状態になると考えられる。

【００８７】上述したトナー層内の放電はあるバイアス
電圧値以上で起こるが、放電が起こり始めるバイアス電
圧よりあまりに高い電圧に設定すると、トナー層内の放
電が激しくなり、トナー粒子がトナー層から噴出してト
ナー層が荒れたり、帯電器に付着して帯電器の機能を損
ねたりするので、電圧の設定には十分な注意が必要であ
る。

【００８８】最適なバイアス電圧の設定は、図２を用い
て説明したように、トナー層内部で放電が起こるとトナ
ー層の表面電位は印加したバイアス電圧に到達しなくな
り、徐々に飽和していくという特性、あるいはトナー層
内で放電が起こると現像ローラに放電による電荷の移動
に相当する分の電流が帯電電荷分に上乗せされて流れる
という特性を用いて、次のように行なう。

【００８９】画像形成動作に入る前の前回転時に、バイ
アス電圧としてまず少し低めの電圧（たとえば−２００
Ｖ）を印加し、トナー層の表面電位（表面電位センサ４
６の出力）と帯電器のバイアス電圧を比較しながら徐々
にバイアス電圧を増加させていく。バイアス電圧と表面
電位の差はバイアス電圧制御部（図示せず）にフィード
バックされ、その差が所定の値（たとえば７０Ｖ）にな
ったときのバイアス電圧で一旦保持した後に画像形成動
作を開始し、画像形成動作中は表面電位が一定となるよ
うにバイアス電圧を制御する。あるいは、現像ローラの
電流値が所定値になるように上記と同様の方法でバイア
ス電圧を設定する。これらにより、トナー層内の放電の
悪影響を受けることなく良好なトナーの帯電を行なうこ
とが可能となる。

【００９０】上記では画像形成動作ごとにバイアス電圧
の印加を行なう例について述べたが、プロセスの簡略化
が必要な場合は、電源投入時の初期化動作時にのみバイ
アス電圧の印加を行なうことも可能である。

【００９１】次に、画像形成条件（感光体は約０Ｖ）で
現像したときに現像されたトナーの平均比電荷ｑと現像
ローラ上のトナー層の表面電位Ｖｓとの関係を調べたと
ころ、図５に示すように比例関係にあることがわかっ
た。

【００９２】この関係を詳細に検討したところ、ｑ／ｍ＝ｋ・ε・Ｖｓ／（ｄ²・ρ・δ） …（１）ｑ／ｍ：トナーの平均比電荷 ε：トナー層の誘電率Ｖｓ：トナー層の表面電位ｄ：トナー層厚 ρ：トナー比重 δ：トナー層のトナー充填率で表わされ、どのような帯電条件においてもｋは１．１
〜１．２であったため、式（１）においてε、ｄ、ρ、
δが既知の場合には、トナー層の表面電位Ｖｓを制御す
ることにより、比電荷の平均値ｑ／ｍを容易に制御する
ことができる。

【００９３】また、比電荷が最適値よりも大きいと画像
濃度が小さくなり、比電荷が最適値よりも小さいと画像
濃度が大きくなるため、画像濃度が制御すべき比電荷値
の指標となる。

【００９４】そこで、感光体上の画像濃度を測定して、
画像濃度が所定値より小さい場合はトナー比電荷を下げ
る方向すなわち帯電器のバイアス電圧を下げ、画像濃度
が所定値より大きい場合はトナー比電荷を上げる方向す
なわち帯電器のバイアス電圧を上げることにより（濃度
センサ５の出力をバイアス電圧制御部（図示せず）にフ
ィードバックする）、環境や使用時間あるいは摩擦帯電
特性の異なる現像剤にかかわらず、常に画像濃度を一定
に保った安定した画像形成が可能となる。

【００９５】次に、現像ローラ４１の体積抵抗値が６×
１０⁶Ωｃｍのときと、現像ローラ４１の組成は変えず
に、カーボンブラックの分散量を減らして体積抵抗値を
上げて、１×１０⁸Ωｃｍにしたときとの、帯電器のバ
イアス電圧に対するトナー比電荷量を図６に示す。図６
より、体積抵抗値１×１０⁸Ωｃｍの帯電器のバイアス
電圧に対するトナー比電荷量が、体積抵抗値６×１０⁶
Ωｃｍのそれより低くなった。

【００９６】これは現像ローラ４１上のトナー層電位が
帯電器のバイアス電圧と同電位になると電荷の供給が終
わるので、現像ローラ４１の容量成分が現われると現像
ローラ４１とトナー層を併せた静電容量が小さくなるた
め、トナー層上に供給される電荷量が減ることが原因で
ある。

【００９７】不用意に電圧を上げることを避けるために
も、現像ローラ４１は実質的に導電性の方がよい。ここ
で言う実質的に導電性とは先述のように容量成分が現わ
れないという意味である。この容量成分は、本来は複素
誘電率に依存するが、体積抵抗率とも強い相関を有する
ため、体積抵抗率が１×１０⁷Ωｃｍ程度以下ではこの
容量成分に関する問題はない。

【００９８】以上より、現像ローラ４１の電気的特性と
して導電性の方がよいことがわかった。

【００９９】次に、現像ローラ４１を導電性とした上で
さらにトナー比電荷量を上げる方法について検討した。

【０１００】直径１８ｍｍのステンレス製の回転軸表面
上に設けられた厚さ８ｍｍの半導電性弾性層を厚さ１０
μｍのポリエチレンテレフタレート（以降、ＰＥＴ）フ
ィルムで被覆した構成の現像ローラ４１上と、該ＰＥＴ
フィルムがない現像ローラ４１上とにトナー層を形成し
たときのバイアス電圧とトナー層表層の比電荷量との関
係を測定したところ、絶縁性であるＰＥＴフィルムを用
いた方がトナー層内の放電開始電界が高くなり、結果的
に高い比電荷のトナーを作ることができることがわかっ
た。これは、ＰＥＴフィルム部分での電圧降下分より
も、トナー層間で保持できる電圧上昇分が大きいためと
考えられる。

【０１０１】なお、図１に示した電子写真プロセスに適
用する場合、比電荷量を上げすぎると画像濃度が低下す
るという問題が別途発生するため、記録装置に応じた適
正な比電荷量とする必要がある。

【０１０２】［第２の実施の形態］本実施の形態では、
第１の実施の形態と異なる条件で逆帯電トナー量の測定
を行なった。

【０１０３】図１に示す装置において、ブレード４３の
現像ローラ４１に対する当接圧を調整し、各部材への印
加電圧を、現像ローラ４１：−３００Ｖ、供給ローラ４
２：−４００Ｖ、ブレード４３：−４５０Ｖに設定し、
現像ローラ４１上に、層厚約８μｍ（重量と充填率５０
％より換算）のトナー層を平均粒径６μｍのトナーによ
って形成した。その他の条件などは第１の実施の形態と
同じとした。

【０１０４】トナー層厚を薄くすることでより潜像に忠
実な現像が期待できる。このトナー層に対して、帯電器
のバイアス電圧を変えて、約−７００Ｖに帯電した感光
体１に付着したトナー付着量を第１の実施の形態と同様
の方法で測定した。その結果を図７に示す。

【０１０５】図７に示す結果より、帯電器のバイアス電
圧が−４０Ｖから−１００Ｖの範囲内において、逆帯電
トナーが非常に少ない結果となった。

【０１０６】図８は帯電器のバイアス電圧と現像ローラ
４１上のトナー層の表面電位Ｖｓおよび、感光体１との
接触位置で測定したトナーの比電荷量の関係を示してい
る。図８より、バイアス電圧が−４０Ｖから負側に大き
くなるとトナー層の表面電位Ｖｓがバイアス電圧に追従
できなくなる。またバイアス電圧が−１２０から負側に
大きくなると逆帯電トナーは増加し、このとき比電荷お
よびトナー層の表面電位Ｖｓは低下していた。このよう
に、トナー層の表面電位Ｖｓがバイアス電圧に追従でき
なくなるバイアス電圧の絶対値以上、トナー層の表面電
位Ｖｓ（＝トナー帯電量）が低下するバイアス電圧の絶
対値以下の帯電条件を用いることにより、逆帯電トナー
によるカブリのない画像を形成することができた。な
お、本実施の形態のようにトナー粒径と対比して層厚が
小さい場合、供給した帯電電荷のいくらかは直接現像ロ
ーラに流れ込むため、それによる電流に埋もれてしまっ
て図３に示したようなパルス状の電流は明確には見えな
かった。また、本装置ではバイアス電圧が−２０Ｖのと
き、トナー層の表面電位Ｖｓは−１９Ｖであったが、帯
電器の設置位置や高電圧条件により飽和帯電電位がバイ
アス電圧と完全に一致するとは限らず上下にオフセット
することがある。したがって、上記の追従できなくなる
バイアス電圧とは、トナー層の表面電位Ｖｓがバイアス
電圧より小さくなる電圧という意味ではなく、バイアス
電圧に対して比例関係（図８中点線）から外れてくる電
圧を指す。

【０１０７】次に体積抵抗５×１０⁷Ωｃｍの現像ロー
ラ４１上に、上記と同様のトナー層を形成し、帯電器の
バイアス電圧を変えたときの、トナー層の表面電位Ｖ
ｓ′の関係を調べた。その結果を図９に示す。

【０１０８】先述したようにこの現像ローラでは容量成
分が現われ、トナー層の表面電位Ｖｓ′が高くなるが
（Ｖｓ′＝トナー層電位（≒Ｖｓ）＋現像ローラ電
位）、トナー層の表面電位がバイアス電圧に追従できな
くなるバイアス電圧の絶対値以上で逆帯電トナーによる
カブリのない画像を形成することができるのには変わり
はない。したがって、計測したトナー層の表面電位に基
づいて帯電条件を決定することや、計測した画像濃度に
基づいてバイアス電圧を制御し、帯電量を所望値にする
ことにより、常に画像濃度を一定に保った安定した画像
を形成することも容量成分の現われない現像ローラを用
いたときと同様に可能となる。しかしながら、トナー層
の表面電位が低下するバイアス電圧は現われないため、
プロセス動作時の表面電位計測によりバイアス電圧の絶
対値の上限を知ることはできない。したがって、この場
合にはバイアス電圧の上限値をマシン設計時に予め求め
ておく必要がある。

【０１０９】［第３の実施の形態］以下に、本発明によ
る画像形成装置の他の実施の形態を示す。

【０１１０】図１０に示すように、現像装置４のトナー
タンク４０の内部には、顕像化粒子としてのトナー１０
が収容されており、静電気力もしくは磁気力、またはこ
れら両者によりトナー１０を担持する円筒状のトナー担
持体である現像ローラ４１と、トナー１０を攪拌しなが
ら現像ローラ４１へ供給する供給ローラ４２と、現像ロ
ーラ４１の外周面に担持されるトナー層の厚さを規制す
るドクターブレード４３と、層形成されたトナー層を帯
電するためのグリッド電極４５ｅを持つ帯電器４５とが
設けられている。

【０１１１】印字ヘッドは吐出電極９０と対向電極９１
とから構成され、画像信号に応じた制御信号に基づく電
圧がそれぞれの電極に印加される。そして、吐出電極９
０と対向電極９１の間を記録媒体としての用紙Ｐが、図
示しない搬送手段によって図中Ｙ方向に搬送されるよう
に構成されており、印字ヘッド対向部において画像が記
録される。

【０１１２】図１１に吐出電極９０と対向電極９１の構
成を示す。吐出電極９０はＹ方向に平行に並設された複
数の吐出制御電極９０Ａにより構成されており、対向電
極９１はＸ方向に平行に並設された複数の対向制御電極
９１Ａにより構成されている。各吐出制御電極９０Ａと
対向制御電極９１Ａとは交差するように配置されてい
る。各吐出制御電極９０Ａにはその長手方向のゲートを
構成するための円形の開口部９０Ｂが用紙Ｐの幅方向
（図中Ｘ方向）にわたって複数形成され、現像ローラ４
１から対向電極９１方向へのトナー流が通過可能な構造
となっている。この開口部９０Ｂは、たとえば、φ６０
μｍであり、１６８μｍ（＝４２μｍ×４）間隔でＸ方
向に形成されている。また、各吐出制御電極９０Ａ間に
おいて、開口部９０ＢのＸ方向の位置は、４２μｍずつ
ずらして形成されている。以上の構成により、６００Ｄ
ＰＩの解像度での記録を行なうことができる。

【０１１３】図１１に示すように、対向電極９１は、現
像ローラ４１表面の接線方向とは平行に設けられた平板
状、または現像ローラ４１と平行に設けられた円弧状、
もしくは円筒状からなる絶縁材上に、用紙Ｐの搬送方向
であるＹ方向に細長い板状の対向制御電極９１Ａを複数
個それぞれ平行に並設して形成されている。そして、こ
の対向電極９１と吐出電極９０に画像信号に基づいてそ
れぞれの制御部から供給される電位により、現像ローラ
４１と対向電極９１との間に形成された電界が変化し、
現像ローラ４１から対向電極９１へのトナーの飛翔が制
御される。

【０１１４】上述した現像装置において、帯電器４５の
グリッド電圧を変化させた場合の画像について評価し
た。その結果を図１２Ａおよび図１２Ｂに示す。図１２
Ａ、図１２Ｂはそれぞれ、グリッド電圧が−２００Ｖお
よび−３００Ｖの場合である。

【０１１５】図１２Ａより、グリッド電圧−２００Ｖの
場合には、非画像部において飛び散りが生じており、画
質が劣化している。この飛び散りは、クロストーク、つ
まり本来トナーの吐出を抑制する電界が形成されている
部分に存在する逆帯電トナーが不本意ながら吐出してし
まったものである。

【０１１６】また、図１２Ｂより、グリッド電圧−３０
０Ｖの場合には、明らかに飛び散りの少ない高画質な画
像が得られ、逆帯電トナーがほとんどないことがわか
る。また、グリッド電圧−３００Ｖのときは、現像ロー
ラにパルス状の電流が観測され、第１の実施の形態で説
明したようにトナー層内で放電が起こっている。

【０１１７】次に、直径１８ｍｍのステンレス製の回転
軸表面上に設けられた厚さ８ｍｍの半導電性弾性層を厚
さ１０μｍのＰＥＴフィルムで被覆した構成の現像ロー
ラ上と、該ＰＥＴフィルムがない現像ローラ上とにトナ
ー層を形成したときのグリッド電圧と、トナー層の比電
荷量の関係を図１３に示す。図１３より、絶縁性である
ＰＥＴフィルムを用いた方がトナー層内の放電開始電界
が高くなり、結果的に高い比電荷のトナーを作ることが
できることがわかった。比電荷が高いと静電力による制
御性がよくなるため画質が向上される。

【０１１８】なお、記録媒体Ｐ上へトナーが消費された
場合であっても、誘電体としてのＰＥＴフィルム上に電
荷が残っていると、次回のトナー層帯電時に、該電荷の
影響によってトナーを所望の比電荷に帯電することがで
きなくなるおそれがある。これを防止するために、図１
に示したような電荷除電装置４４を現像領域よりも回転
方向下流側に設置することが好ましい。

【０１１９】［第４の実施の形態］以下に本発明による
画像形成装置の他の実施の形態を図１４に示す。

【０１２０】図１４に示した画像形成装置が第１の実施
の形態の説明に用いた図１と異なる点は、４つの現像装
置４Ｋ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｙが感光体１の周囲に配されて
いるところと、現像装置により現像された感光体１上の
画像を一旦保持し、各現像装置により現像された画像を
重ね合せるための中間転写ベルト６ｂと、中間転写ベル
ト６ｂに形成された画像を転写紙Ｐに転写するための転
写ローラ６ｒと、中間転写ベルト６ｂと転写ローラ６ｒ
の対向位置より中間転写ベルト６ｂの移動方向に対して
上流側に、グリッド電極６５ｅを持つ帯電器６５が設け
られているところである。中間転写ベルト６ｂはシーム
レス弾性ベルトであり、たとえば厚さ１ｍｍのゴムで形
成されており、カーボンブラックなどの一般的な導電剤
により抵抗値が制御されている。また、２本の回転支持
ローラ６ｓにより支持されて移動可能となっている。転
写ローラ６ｒは直径８ｍｍのステンレス製の回転軸表面
に５ｍｍのスポンジ形態に成形された半導電性弾性層が
被覆された構成になっており、中間転写ベルト６ｂに対
して離接可能となっている。

【０１２１】感光体１には帯電装置２によって所望の電
位まで表面を帯電されており、露光装置３によって画像
情報に応じた潜像ポテンシャルが形成される。その後、
感光体１上に形成された静電潜像は回転して現像装置４
Ｋとの対向領域に搬送され、現像装置４Ｋ内で準備され
たブラックトナーが潜像パターンに従って感光体１に移
動し、顕像化される。感光体１の潜像ポテンシャルをト
ナーにより顕像化した後、感光体１は回転して中間転写
ベルト６ｂとの対向領域に搬送される。中間転写ベルト
６ｂには対向領域の感光体１とは反対側に支持されたバ
イアスローラ６ｔより転写電圧が与えられ、感光体１上
のトナー像が中間転写ベルト６ｂに転写される。一方、
中間転写ベルト６ｂとの対向領域通過後の感光体１上に
残留した未転写トナーはクリーナ７によって感光体１か
ら除去される。その後、感光体１の残留電荷をイレース
する光除電ランプ８によってリフレッシュが行なわれ
て、感光体１は初めの工程に戻る。

【０１２２】以上の工程が現像装置４Ｍ（マゼンタトナ
ー）、４Ｃ（シアントナー）、４Ｙ（イエロートナー）
を順次動作させることにより繰返され、中間転写ベルト
６ｂに各色のトナー像が重ね合される。以上の動作が終
了すると、中間転写ベルト６ｂ上のトナー像と同期し
て、帯電器６５を動作させ中間転写ベルト６ｂ上のトナ
ー像を帯電する。また、これまで中間転写ベルト６ｂか
ら離れて待機していた転写ローラ６ｒが転写ベルト６ｂ
に接触するよう移動し、図示しない給紙装置によって給
紙された転写紙Ｐは、転写ローラ６ｒと転写ベルト６ｂ
の接触部に搬送されて、中間転写ベルト６ｂ上のトナー
像と接触する。転写ローラ６ｒには中間転写ベルト６ｂ
上のトナー像を転写紙Ｐに移動する側の極性の電圧を印
加して、中間転写ベルト６ｂのトナー像を転写紙Ｐに移
動させる。転写紙Ｐはトナー像が転写された後に、一般
には熱定着装置（図示せず）に搬送され、転写紙上に溶
融・定着されて排紙される。

【０１２３】上述した画像形成装置において、帯電器６
５のグリッド電圧を変化させた場合の画像について評価
した。その結果を図１５（ａ）および図１５（ｂ）に示
す。

【０１２４】図１５（ａ）、図１５（ｂ）はそれぞれ、
グリッド電圧が５０Ｖと、１２０Ｖの場合である。図１
５（ａ）より、グリッド電圧が５０Ｖの場合には、ライ
ンのエッジ部でジャギーが見られ画質が劣化しているの
に対して、図１５（ｂ）より、グリッド電圧が１２０Ｖ
の場合には、ラインが忠実に転写されていることがわか
る。

【０１２５】本実験では体積抵抗の小さい（１０⁶Ω・
ｃｍ）中間転写ベルトを用いたため、グリッド電圧が６
０Ｖ付近から中間転写ベルト上から測定したトナー層表
面電位がグリッド電圧に到達しなくなることが明確にわ
かったが、感光体から中間転写ベルトへの転写安定性を
得るために高抵抗な中間転写ベルトを用いた場合、グリ
ッド電圧を大きくしても中間転写ベルト上から測定した
トナー層表面電位はグリッド電圧に追従する。しかしな
がら、これは中間転写ベルトが電位差を保持しているた
めであって、この場合はトナー層電位差（≒Ｖｓ）＝中
間転写ベルト上から測定したトナー層表面電位（Ｖ
ｓ′）、トナー層を取除いた後の中間転写ベルトの表面
電位（Ｖｂ）としたときの、トナー層電位差（Ｖｓ）と
グリッド電圧との関係を調べることにより帯電条件を知
ることができる。

【０１２６】すなわち、帯電器のバイアス電圧に対して
トナー層電位差が比例して増加しなくなるバイアス電圧
以上で帯電すればよい。また、高抵抗な中間転写ベルト
を用いた際に、電位をより確定するためや、中間転写ベ
ルト内部を移動する電荷を速く流出させるために、回転
支持ローラ６ｓを設置し、その対向する位置に帯電器６
５を設置したり、中間転写ベルトの内側にたとえば金属
薄膜層などの導電体を設けてもよい。上述のプロセスで
は、４色のトナー像が重なった後にトナー像の帯電を行
なったが、各色のトナー像が中間転写ベルト６ｂに形成
されるごとにトナー像の帯電を行なってもよい。また、
本実施の形態では転写の際の忠実性について説明した
が、本発明は、たとえば感光体クリーニング性向上のた
めの前工程において、感光体上の未転写トナーを帯電す
る場合や、トナーの帯電極性を初期の極性とは逆の極性
に反転して揃えるようなプロセスにも適用することがで
きる。

【０１２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の現像装置
および画像形成装置によれば、現像剤の構成材料の微妙
な調整をせずとも、帯電量の分布幅を小さくし、トナー
の逆帯電を解消して、適正な比電荷量の帯電を行なうこ
とにより、現像の安定性、画質の向上を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】電子写真方式を用いた画像形成装置の概略図
を示す図である。

【図２】帯電器のバイアス電圧とトナー層の表面電位
との関係を示す図である。

【図３】トナー層内部で放電が起こったときに現像ロ
ーラで観測される電流を表わす図である。

【図４】トナー層内部で放電が起こったときのトナー
の帯電状態のイメージ図である。

【図５】トナー層の表面電位とトナーの平均比電荷量
の関係を示す図である。

【図６】帯電器のバイアス電圧とトナーの平均比電荷
量の関係を示す図である。

【図７】帯電器のバイアス電圧と逆帯電トナーの濃度
の関係を示す図である。

【図８】帯電器のバイアス電圧とトナー層の表面電
位、トナー層の平均比電荷量との関係を示す図である。

【図９】帯電器のバイアス電圧とトナー層の表面電位
の関係を示す図である。

【図１０】他の画像形成装置の概略図である。

【図１１】吐出電極の構造を示す図である。

【図１２】形成された画像の拡大図である。

【図１３】グリッド電圧とトナーの平均比電荷量の関
係を示す図である。

【図１４】他の画像形成装置の概略図である。

【図１５】形成された画像の拡大図である。

【図１６】従来の現像装置の概略図である。

【図１７】従来の電子写真方式を用いた画像形成装置
の概略図である。

【図１８】従来の現像装置におけるトナーの帯電状態
のイメージ図である。

【符号の説明】

１感光体、４１現像ローラ、４２供給ローラ、４
３トナー層厚規制部材、４４電荷除去手段、４５
帯電器、４６表面電位センサ、５画像濃度センサ、
９０吐出電極、９１対向電極。

フロントページの続き (56)参考文献特開平10−207221（ＪＰ，Ａ) 特開平10−39624（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−121050（ＪＰ，Ａ) 特開平７−271121（ＪＰ，Ａ) 特開平４−337749（ＪＰ，Ａ) 特開平５−173415（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−181370（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に一成分現像剤を担持する現像剤担
持体と、前記現像剤担持体に当接し前記現像剤の層厚を
規制する現像剤規制部材と、前記現像剤担持体の回転方
向に対して前記現像剤規制部材より下流側に設けられ、
単極性の電荷を前記現像剤担持体上の現像剤層に付与す
るための電荷発生装置とを備えた現像装置において、前記電荷発生装置のバイアス電圧の増加に対して現像剤
層の表面電位が比例して増加しなくなるバイアス電圧以
上の条件で現像剤を帯電することを特徴とする現像装
置。
【請求項２】前記現像剤の帯電は、前記電荷発生装置
のバイアス電圧の増加に対して現像剤の帯電量が減少す
るバイアス電圧以下の条件で行なわれる、請求項１に記
載の現像装置。
【請求項３】前記現像剤担持体上の現像剤層の表面電
位と前記電荷発生装置の印加電圧との比較により帯電条
件を制御することを特徴する、請求項１に記載の現像装
置。
【請求項４】帯電時に前記現像剤担持体に流れる電流
により帯電条件を制御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５】表面に一成分現像剤を担持する現像剤担
持体と、前記現像剤担持体に当接し前記現像剤の層厚を
規制する現像剤規制部材と、前記現像剤担持体の回転方
向に対して前記現像剤規制部材より下流側に設けられ、
単極性の電荷を前記現像剤担持体上の現像剤層に付与す
るための電荷発生装置とを備えた現像装置において、現像剤層表面に付与された電荷が形成する電界により現
像剤層内部で微小気中放電が起こる条件で現像剤を帯電
することを特徴とする現像装置。
【請求項６】前記現像剤担持体上の現像剤層の表面電
位と前記電荷発生装置の印加電圧との比較により帯電条
件を制御することを特徴とする、請求項５に記載の現像
装置。
【請求項７】帯電時に前記現像剤担持体に流れる電流
により帯電条件を制御することを特徴とする、請求項５
に記載の現像装置。
【請求項８】静電潜像を担持する静電潜像担持体と、
表面に一成分現像剤を担持し現像部にて前記静電潜像担
持体に接触または微小な空隙をおいて対向する現像剤担
持体と、前記現像剤担持体に当接し前記現像剤の層厚を
規制する現像剤規制部材と、前記現像剤担持体の回転方
向に対して前記現像剤規制部材より下流側に設けられ単
極性の電荷を前記現像剤担持体上の現像剤層に付与する
ための電荷発生装置とを備えた画像形成装置において、前記電荷発生装置のバイアス電圧の増加に対して現像剤
層の表面電位が比例して増加しなくなるバイアス電圧以
上の条件で現像剤を帯電することを特徴とする画像形成
装置。
【請求項９】前記現像剤の帯電は、前記電荷発生装置
のバイアス電圧の増加に対して現像剤の帯電量が減少す
るバイアス電圧以下の条件で行なわれる、請求項８に記
載の画像形成装置。
【請求項１０】前記静電潜像担持体上に形成された画
像の濃度から、前記電荷発生装置のバイアス電圧により
現像剤の帯電量を制御することを特徴とする、請求項８
に記載の画像形成装置。
【請求項１１】静電潜像を担持する静電潜像担持体
と、表面に一成分現像剤を担持し現像部にて前記静電潜
像担持体に接触または微小な空隙をおいて対向する現像
剤担持体と、前記現像剤担持体に当接し前記現像剤の層
厚を規制する現像剤規制部材と、前記現像剤担持体の回
転方向に対して前記現像剤規制部材より下流側に設けら
れ単極性の電荷を前記現像剤担持体上の現像剤層に付与
するための電荷発生装置とを備えた画像形成装置におい
て、現像剤層表面に付与された電荷が形成する電界により現
像剤層内部で微小気中放電が起こる条件で現像剤を帯電
することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】前記静電潜像担持体上に形成された画
像の濃度から、前記電荷発生装置のバイアス電圧により
現像剤の帯電量を制御することを特徴とする、請求項１
１に記載の画像形成装置。
【請求項１３】表面に一成分現像剤を担持する現像剤
担持体と、前記現像剤担持体に当接し前記現像剤の層厚
を規制する現像剤規制部材と、前記現像剤担持体の回転
方向に対して前記現像剤規制部材より下流側に設けられ
単極性の電荷を前記現像剤担持体上の現像剤層に付与す
るための電荷発生装置と、前記電荷発生装置よりさらに
下流側にて前記現像剤担持体に対向して設けられ、記録
すべき画像データに対応した電気信号に応じて前記現像
剤を断続的に吐出するために複数の孔を持つ制御電極を
有した印字ヘッドとを備えた画像形成装置において、前記電荷発生装置のバイアス電圧の増加に対して現像剤
層の表面電位が比例して増加しなくなるバイアス電圧以
上の条件で現像剤を帯電することを特徴とする画像形成
装置。
【請求項１４】前記現像剤の帯電は、前記電荷発生装
置のバイアス電圧の増加に対して現像剤の帯電量が減少
するバイアス電圧以下の条件で行なわれる、請求項１３
に記載の画像形成装置。
【請求項１５】前記現像剤担持体上の現像剤層の表面
電位と前記電荷発生装置の印加電圧との比較により帯電
条件を制御することを特徴とする、請求項１３に記載の
画像形成装置。
【請求項１６】帯電時に前記現像剤担持体に流れる電
流により帯電条件を制御することを特徴とする、請求項
１３に記載の画像形成装置。
【請求項１７】表面に一成分現像剤を担持する現像剤
担持体と、前記現像剤担持体に当接し前記現像剤の層厚
を規制する現像剤規制部材と、前記現像剤担持体の回転
方向に対して前記現像剤規制部材より下流側に設けられ
単極性の電荷を前記現像剤担持体上の現像剤層に付与す
るための電荷発生装置と、前記電荷発生装置よりさらに
下流側にて前記現像剤担持体に対向して設けられ、記録
すべき画像データに対応した電気信号に応じて前記現像
剤を断続的に吐出するために複数の孔を持つ制御電極を
有した印字ヘッドとを備えた画像形成装置において、現像剤層表面に付与された電荷が形成する電界により現
像剤層内部で微小気中放電が起こる条件で現像剤を帯電
することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１８】前記現像剤担持体上の現像剤層の表面
電位と前記電荷発生装置の印加電圧との比較により帯電
条件を制御することを特徴とする、請求項１７に記載の
画像形成装置。
【請求項１９】帯電時に前記現像剤担持体に流れる電
流により帯電条件を制御することを特徴とする、請求項
１７に記載の画像形成装置。
【請求項２０】表面に現像剤を担持する画像形成体
と、前記画像形成体上の現像剤が画像保持体に転移され
る位置より前記画像形成体の移動方向に対して上流側に
設けられ、単極性電荷を前記画像形成体上の現像剤に付
与するための電荷発生装置とを備えた画像形成装置にお
いて、前記電荷発生装置のバイアス電圧の増加に対して現像剤
の表面電位が比例して増加しなくなるバイアス電圧以上
の条件で現像剤を帯電することを特徴とする画像形成装
置。
【請求項２１】前記現像剤の帯電は、前記電荷発生装
置のバイアス電圧の増加に対して現像剤の帯電量が減少
するバイアス電圧以下の条件で行なわれる、請求項２０
に記載の画像形成装置。