JP5211554B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真プロセスを利用した画像形成装置の現像装置及び、その現像装置を備えた複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置に関する。

従来、電子写真プロセスを利用した画像形成装置の現像装置に用いられている現像方式としては、実用化されているものも含めて多数存在する。その中で代表的な現像方式としては、以下のようなものがある。

［二成分現像方式］
この方式はトナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤を用いる方式であり、高速現像に非常に適しており、現在の中速や高速出力機の主流方式である。この二成分現像方式で高画質を狙うためには、静電潜像との接触部における現像剤の状態を非常に緻密にする必要がある。そのために、現在はキャリア粒子の小径化が進んでおり、商用レベルでは３０μｍ程度のキャリアも使われ始めている。しかし、高画質化に対する要求は益々高まっており、必要とされる画素のドットサイズ自身が現状のキャリア粒子径と同等もしくはそれよりも小さい必要があるために、孤立ドットの再現性という意味では更にキャリア粒子は小さくする必要がある。しかし、キャリア径を小さくしていくと、キャリア粒子の透磁率が低下するために、現像ローラからのキャリア離脱が生じやすくなり、離脱したキャリア粒子が静電潜像担持体に付着した場合には、キャリア付着そのものによる画像欠陥が生じるだけでなく、それを起点として静電潜像担持体に傷をつけてしまうなど色々な副作用が生じる。

このキャリア離脱を防止するために、材料面からキャリア粒子の透磁率を上げる試みや、現像ローラに内包されるマグネットの磁力を強くする試みが進められているが、低コスト化及び高画質化との兼ね合いの中で開発は困難を極めている。また、小型化の煽りを受けて、現像ローラは益々小径化の一途をたどっていることからも、キャリア離脱を完全に抑止できるような強力な磁場構成を有した現像ローラの設計が困難となっている。
また、そもそも二成分現像方式は、磁気ブラシと呼ばれる二成分現像剤の穂を静電潜像に対して擦り付けるようにしてトナー像を形成するプロセスであるために、どうしても穂の不均一性によって、孤立ドットの現像性にムラが生じやすい。

現像ローラと静電潜像担持体との間に交番電界を形成する事で画質の向上は可能だが、現像剤の穂のムラといった根本的な画像ムラを完全に消滅させる事は困難である。
また、静電潜像担持体に現像されたトナー像を転写材もしくは中間転写体に転写する工程や、転写後に静電潜像担持体上に残存するトナーをクリーニングする工程において、転写効率やクリーニング効率を向上させるためには静電潜像担持体とトナーとの非静電的付着力を極力下げる必要がある。静電潜像担持体とトナーとの非静電的付着力を下げる方法としては、静電潜像担持体表面の摩擦係数を下げることが効果的であることが知られているが、この場合、二成分現像剤の穂が滑らかに現像部をすり抜けてしまうために現像効率やドット再現性が非常に悪くなってしまう。

［一成分現像方式］
この方式はトナーからなる一成分現像剤を用いる方式であり、機構が小型軽量になることから、現在の低速出力機の主流方式である。この一成分現像方式では、現像ローラ上にトナー薄層を形成するために、現像ローラにブレードやローラなどのトナー規制部材を当接させるが、そのときに現像ローラやトナー規制部材との摩擦によってトナーは帯電される。現像ローラ上に薄層形成された帯電トナー層は、現像部に運ばれて現像される。ここでの現像方式には大きく分けて接触型と非接触型があり、前者は現像ローラと静電潜像担持体とが非接触であり、後者は接触しているものである。いずれの方式にしても、現像ローラ上に薄層化されているトナー層は、十分に圧接されてしまっているために、現像部での電場に対するトナー応答性が非常に悪い。よって、通常は高画質を得るために、現像ローラと静電潜像担持体との間に強力な交番電場を形成するのが主流であるが、この交番電場の形成をもってしても静電潜像に対して一定量のトナーを安定して現像することは困難であり、高解像度の微小ドットを均一に現像することは難しい。

また、この一成分現像方式は、現像ローラへのトナー薄層の形成時に、トナーに対して非常に大きなストレスをかけてしまうため、現像装置内を循環するトナーの劣化が非常に早い。そしてトナーの劣化につれて、現像ローラへのトナー薄層形成の工程でもムラなどが生じやすくなり、一般には高速や高耐久の画像形成装置の現像方式としては向かない。

［上記二成分現像方式と一成分現像方式のハイブリッド化］
二成分現像方式と一成分現像方式の欠点を補い合うべく、特許文献１（特開平０３−１００５７５号公報）に記載の従来技術などの様にハイブリッド化されたものも幾つか提案されている。こういったハイブリッド化によって現像装置そのものの大きさや部品点数は増えてしまうものの、幾つかの課題は克服される。しかし、現像部においては、やはり一成分現像方式と同様の問題、つまり高解像度の微小均一ドットを現像することには難が残る。

［現像部でのトナークラウド化］
高解像度の微小均一ドットを現像する方法として、例えば特許文献２（特開平０３−１１３４７４号公報）に記載の従来技術がある。これは上記ハイブリッド構成に対して、現像部に高周波バイアスを印加したワイヤを設置することにより、現像部でのトナークラウド化を行い、高解像度のドット現像性を実現するものである。この方式により、現像装置の構成こそ複雑にはなったが、高安定且つ高画質な現像が実現できているものと考えられる。しかしこの方式では、クラウド化したトナーを現像領域に束縛する力はなく、トナー飛散が大きな問題となる。

［電界カーテンによるトナークラウド化］
最も効率良く、且つ安定なトナークラウドを形成するために、特許文献３（特開平０３−２１９６７号公報）及びそこで引用されている公知例においては、回転ローラ上に電界カーテンを形成する方法が提案されている。この方法は、小型且つ高画質の現像を得るには非常に優れたものと解釈できるが、本発明者らが鋭意研究した結果、理想的な高画質を得るためには、形成する電界カーテンや現像などの条件を限定しなくてはならないことが発見された。すなわち、適正な条件から外れた条件で作像を行ってしまうと、全く効果が得られないばかりか、返って粗悪な画質を提供してしまうことになるのである。

特開平０３−１００５７５号公報 特開平０３−１１３４７４号公報 特開平０３−２１９６７号公報

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、前述の従来の現像方式に比べて、これら以上に高画質（高解像度のドット再現性）を実現できるフレア現像方式を用い、そのフレア現像方式において、電極上のフレア均一性を高めることができ、如いてはトナー飛散や画像ムラを改善することができる構成の現像装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、従来の現像方式と比較してドット再現性の圧倒的に優れた高画質画像を得ることのできるフレア現像方式を用い、そのフレア現像方式において、電極上のフレア均一性を高め、如いてはトナー飛散や画像ムラを改善することができる現像装置を備え、高画質な画像形成を長期にわたり安定して行うことができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明では以下のような解決手段を採っている。
本発明の第１の手段は、静電潜像担持体に対向して配置され、前記静電潜像担持体上に形成された静電潜像を現像するためのトナーを担持しながら移動するトナー担持体を有する現像装置であって、
前記トナー担持体は表面保護層としての表層を有し、該表層の下層に二群に分かれた二種の電極であって、それぞれの群の電極は互いに非導電でかつ交互に隣り合う二種の電極パターンを有し、かつ前記電極パターンの下層に絶縁層を有し、前記二種の電極パターン間の電界が時間的に変化するように該二種の電極にそれぞれ逆位相の電圧を供給する電圧供給手段を備えており、前記トナーを前記二種の電極パターン間の電界により前記トナー担持体表面から引き離してクラウドを形成する現像装置において、
前記移動するトナー担持体の、前記二種の電極パターンの交互に隣り合うピッチ幅が該電極パターンの両サイドで異なることを特徴とする。

本発明の第２の手段は、第１の手段の現像装置において、前記トナー担持体がローラ形状であることを特徴する。
本発明の第３の手段は、第２の手段の現像装置において、前記トナー担持体の端面に給電面を有し、該給電面を通して前記二種の電極に給電することを特徴する。
また、本発明の第４の手段は、第２の手段の現像装置において、
前記トナー担持体のローラ中心に給電部材を有し、該給電部材より前記二種の電極に給電することを特徴する。

本発明の第５の手段は、第１〜第４のいずれか１つの手段の現像装置において、前記トナー担持体の表層は、前記トナーに対し、帯電系列で逆側の材料によって被覆されていることを特徴とする。
また、本発明の第６の手段は、第１〜第５のいずれか１つの手段の現像装置において、前記トナー担持体の表層が、体積抵抗にして１０Ｅ７（Ω・ｃｍ）〜１０Ｅ１３（Ω・ｃｍ）の材料によって被覆されていることを特徴とする。（なお、「Ｅ７」は「×１０^７」を意味しており、略記したものである。）
さらに本発明の第７の手段は、第１〜第６のいずれか１つの手段の現像装置において、前記トナー担持体上のクラウド電位が前記静電潜像の画像部電位と非画像部電位との間となることを特徴とする。

本発明の第８の手段は、静電潜像担持体上に静電潜像を形成する手段と、前記静電潜像担持体上に形成された静電潜像を現像して顕像化する現像手段を備えた画像形成装置において、前記現像手段として第１〜第７のいずれか１つの手段の現像装置を備えたことを特徴とする。
また、本発明の第９の手段は、第８の手段の画像形成装置において、前記静電潜像担持体上に２種以上のトナー画像を重ね合わせることを特徴とする。

本発明の現像装置では、高画質（高解像度のドット再現性）を実現できるフレア現像方式を用い、そのフレア現像方式において、移動するトナー担持体の二種の電極間の隣り合うピッチ幅が異なるようにしたことにより、フレアトナー寄りが防止され、電極上のフレア均一性を高めることができ、如いてはトナー飛散や画像ムラを改善することができる。
そして、本発明の画像形成装置では、従来の現像方式と比較してドット再現性の圧倒的に優れた高画質画像を得ることのできるフレア現像方式を用い、そのフレア現像方式において、電極上のフレア均一性を高め、如いてはトナー飛散や画像ムラを改善することができる現像装置を備えたことにより、高画質な画像形成を長期に渡り安定して行うことができる。

以下、本発明の構成、動作及び作用効果について、図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明の現像装置に用いられるトナー担持体の一例を示す図であり、トナー担持体であるフレア現像ローラ３１の表層の一部を拡大して示す断面図である。このトナー担持体（フレア現像ローラ）３１は、絶縁材料（例えばＰＩ（ポリイミド）樹脂等）からなる樹脂ローラ４１にアルミ蒸着によって電極パターン４２を形成し、その上に表面保護層として厚み約３μｍ、体積抵抗率約１０Ｅ１０Ω・ｃｍの樹脂コート４３を施したものである。また、電極パターン４２は、電極４１Ａ、電極４２Ｂの二群に分けて電圧供給手段であるバイアス電源５９に接続されており、二種の電極間の電界が時間的に変化するように、該二種の電極４２Ａ，４２Ｂには逆位相の電圧が供給される。また、トナー担持体３１の二種の電極４２Ａ，４２Ｂ間の隣り合うピッチ幅ａ，ｂは、異なる（ａ＞ｂ）ように構成している。なお、上記の体積抵抗率の「Ｅ１０」は、「×１０^１０」を意味しており、以下においては同様に略して記載する。

次に、図２〜５は、トナー担持体の試作例を説明するための図である。
図２はトナー担持体であるフレア現像ローラ３１の外観の一例を示す斜視図であり、このフレア現像ローラ３１は樹脂ローラ４１上に形成した符号４２Ａの電極群を束ねた電極軸Ａ（４０Ａ）と、符号４２Ｂの電極群を束ねた電極軸Ｂ（４０Ａ）を回転軸として回転することができる。以下にこのトナー担持体（フレア現像ローラ）３１の構成と作製方法を説明する。

図３はフレア現像ローラ３１の構成説明図である。この例では、図３（１）の様に、アクリル樹脂（あるいはＰＩ樹脂等）の円筒５１に軸穴５２を設けた樹脂ローラ４１に、同図（２）の様に電極軸Ａと電極軸Ｂとなるステンレス製の電極軸４０Ａ，４０Ｂを圧入する。次に、図４の（１）〜（５）の工程により、樹脂ローラの表層に図３の（３）に示すようなパターンの電極４２Ａ，４２Ｂを形成する。当然このパターン電極４２Ａ，４２Ｂは、それぞれ電極軸Ａ（４０Ａ）、電極軸Ｂ（４０Ｂ）と通電できるように形成することは言うまでもない。

図４はフレア現像ローラの電極パターン及び表層の作製工程を示す図であり、各工程の図は、トナー担持体であるフレア現像ローラの表層部を回転軸に沿った方向から見たときの一部を拡大して示す断面図である。図４（１）では、図３の（２）の樹脂ローラ４１の表面を外周旋削によって平滑に仕上げる。図４（２）では溝のピッチがａ，ｂ（ａ＞ｂ、例えばａ＝１３０［μｍ］，ｂ＝１００［μｍ］）、溝幅が５０［μｍ］となるように溝切削を行う。図４（３）では電極４２形成用の無電解ニッケルメッキを施し、図４（４）では外周を旋削して不要な導体膜を取り除く。この時点で電極４２Ａ，４２Ｂが溝部分に形成される。その後、図４（５）のようにシリコーン系樹脂で樹脂コーティング４３を施すことでローラ表面を平滑にし、同時にその樹脂コーティング４３を表面保護層（厚み約５［μｍ］、体積抵抗１０Ｅ１０［Ω・ｃｍ］）とした。

このトナー担持体（フレア現像ローラ）の表面保護層４３の体積抵抗は１０Ｅ７（Ω・ｃｍ）未満であると電極群間で電荷のリーク（ショート）が発生してしまうために、効率的なバイアス効果が得られなり、フレアの活性が悪化する。また、１０Ｅ１３（Ω・ｃｍ）より大きいと飛翔を繰り返すトナーとの摩擦によってトナー担持体（フレア現像ローラ）の表面が帯電したままになってしまいトナー担持体（フレア現像ローラ）の表面の平均電位が変化してしまう。よって、トナー担持体（フレア現像ローラ）の表層が体積抵抗にして１０Ｅ７（Ω・ｃｍ）〜１０Ｅ１３（Ω・ｃｍ）であることが望ましい。また、樹脂コート層の帯電系列をトナーと同極性にしてしまうと、フレアしたトナーの帯電量が除々に低下してフレアの活性が悪化する。そこで本発明では、トナー担持体の表層は、トナーに対し、帯電系列で逆側の材料によって被覆（樹脂コート）されている構成とした。このように、トナーと帯電系列を逆にすることで、フレアしたトナーの帯電量を保つことができる。

図５にトナー担持体（フレア現像ローラ）の電極軸Ａと電極軸Ｂへの電圧の印加方法を示す。
図５（１）の例の場合は、ローラ端面または表面の給電面に、電極板や導電ブラシ等の導電性を有する部材を接触させて給電する。
同図（２）の例の場合は、電極軸Ａ（４０Ａ）と電極軸Ｂ（４０Ｂ）の端面または表面の給電面に、電極板や導電ブラシ等の導電性を有する部材を接触させて給電する。本構成は作像エンジン側と簡易な構成で接続でき、給電することができる。
同図（３）は電極軸Ａと電極軸Ｂに印加されるバイアスの例を示している。ここでは、周波数０．５〜２．０［ｋＨｚ］、ピークtoピーク電圧：Ｖpp＝２００〜４００［Ｖ］の矩形波の交流電圧を印加する。電極軸Ａと電極軸Ｂには、同周波数、同Ｖppで、かつ逆位相になるようにバイアスを印加する。このようなバイアスを印加することにより、電荷を持ったトナーはホッピング状態となりトナークラウド（これをフレアと言う）を形成する。
上述した構成をとることにより、トナー担持体（フレア現像ローラ）３１の電極４２Ａ，４２Ｂに２種の電圧（同周波数、同Ｖppで、かつ逆位相のバイアス電圧）を安定に印加することができる。

ここで、従来の櫛歯電極間の隣り合うピッチ幅が等しい場合のフレアトナーの動き方の思想について図６を用いて説明する。なお、ここでは簡略化のためバイアスの切替えはＡ相電極のみで行い、Ｂ相電極はＧＮＤに接地している。従ってＡ相電極へ印加するバイアスが切り替わる度に、ある電極上のトナーはその電極と両隣りの電極との間で形成される電界から等しい力を受ける。

図６の左側の図では、Ｂ相電極上に存在していたマイナス帯電トナーが、＋２００Ｖにバイアスが切り替わったピッチ間距離ａの両隣りのＡ相電極との間で左右等しい電界からの力を受けて、左右に等しい確率でＡ相電極上に移動する。その後、Ａ相電極上の該マイナス帯電トナーが、Ａ相電極が−２００Ｖのバイアスに切り替わることで、図６の右側の図のように、両隣りのＢ相電極との間で左右等しい電界からの力を受けて、左右に等しい確率でトナーがＢ相電極上に移動する。そして、この動作をバイアス切替え周波数に従って繰り返すことでフレア（トナークラウド）が発生する。

ところが、電極形状のバラツキや電極間ピッチａのバラツキ、重力・気流等の僅かな外力等によって、フレアしたトナーが除々にある方向に寄っていく現象（フレアトナー寄り）が発生する場合がある。
フレアトナー寄りが発生すると、トナーが寄り集まった部分での飛散や、フレアトナー寄りによるフレアクラウドバイアスのばらつき、トナー坦持体上のトナー量のバラツキ等によって、静電潜像坦持体への現像トナー付着量がバラついて均一性に欠けた画像ムラとなる場合があることがわかった。

そこで本発明では、図７に示すように、電極間の隣り合うピッチ幅がａとｂというように異なるような構成にすることを見出した。
この場合のフレアトナーの動き方の思想について図７を用いて説明する。なお、ここでも図６のときと同様に、簡略化のためバイアスの切替えはＡ相電極のみで行い、Ｂ相電極はＧＮＤに接地している。従ってＡ相電極へ印加するバイアスが切り替わる度に、ある電極上のトナーはその電極と両隣りの電極との間で形成される異なる大きさの電界からの力を受けることになる。

図７の左側の図では、Ｂ相電極上に存在していたマイナス帯電トナーが、＋２００Ｖにバイアスが切り替わったピッチ間距離ｂの右隣りのＡ相電極と、ピッチ間距離ａ（ｂ＜ａ）の左隣りのＡ相電極との間で、左右から異なる大きさの電界からの力を受けて、電界からの力が大きいピッチ間距離ｂの右のＡ相電極上に移動する確率が高くなる。その後、Ａ相電極上の該マイナス帯電トナーが、Ａ相電極が−２００Ｖのバイアスに切り替わることで、図７の右側の図のように、ピッチ間距離ｂの左隣りのＢ相電極と、ピッチ間距離ａ（ｂ＜ａ）の右隣りのＢ相電極との間で左右から異なる大きさの電界からの力を受けて、電界からの力が大きいピッチ間距離ｂの左のＢ相電極上に移動する確率が高くなる。そして、この動作をバイアス切替え周波数に従って繰り返すことでフレアが発生する。

この電極構成の場合、電極形状のバラツキや電極間ピッチａ，ｂのバラツキ、重力・気流等の僅かな外力等があっても、バイアス切替えの度にトナーを移動させる方向が決まっている（方向性を持っている）ため、フレアトナー寄りに対して有効であることがわかった。

図８は、Ｂ相電極をＧＮＤに接地、Ａ相電極に０±４００［Ｖ］、周波数１［ｋＨｚ］のバイアスを印加したときのフレアのトナー寄りについて評価した結果である。この評価実験では、トナー坦持体として図１〜３を参照して説明したようなパターン電極を形成したフレア現像ローラ３１を用い、このフレア現像ローラ上にトナーを０．５ｍｇ／ｃｍ^２、２５ｃｍ^２面積で均一に載せる。そして前記バイアスを３秒印加した後のフレアトナーの様子を観察し、フレア寄りランクにする。なお、図８において、ランク５：寄り無し、ランク４：許容レベル、ランク３以下：ＮＧ、である。

フレア現像ローラ上のトナー供給部から現像部までの移動時間は長くてもせいぜい０．５秒であり、３秒はトナー寄りを確認するには十分な時間である。仮に静電潜像坦持体（例えば有機感光体（ＯＰＣ））の線速を１５０［ｍｍ／ｓｅｃ］、ＯＰＣに対するフレア現像ローラの線速比を１／２、フレア現像ローラ径をφ１８［ｍｍ］、供給〜現像を１８０°と仮定しても、移動時間は０．３８秒である。
また、パラメータとして、ピッチｂを４０［μｍ］，６０［μｍ］とし、ピッチａを４０［μｍ］，６０［μｍ］，８０［μｍ］，１００［μｍ］，１２０［μｍ］，１４０［μｍ］，１６０［μｍ］，１８０［μｍ］，２００［μｍ］とした。

これより、ａ＝ｂの等間隔電極ピッチに対して、ａ＞ｂの両隣りピッチ間隔の方がトナー寄りに対して有利であることが明らかとなった。ただし、ａをｂに対して大きくし過ぎると逆にランクが悪化する傾向がある。この原因は前説のトナー寄りとは異なり、ピッチを広くし過ぎたことによって電極間の電界が弱すぎたためにフレアの活性が弱くなったためと考えられる。これについては印加バイアスのＶppを高くすることで対応可能な事象である。

次に図９〜１１は、本発明のトナー担持体であるフレア現像ローラ３１を利用した現像装置の実施例を示す図である。
図９に示す実施例は上記トナー担持体（フレア現像ローラ）３１を利用した現像装置の概略構成図である。トナー担持体であるフレア現像ローラ３１に対しては、通常の２成分現像器５６により２成分現像剤の穂が当接されている。具体的には、２成分現像器５６の容器６０内で、攪拌搬送部材６１，６２により、粒径３５［μｍ］の磁性キャリア粉と粒径約６［μｍ］のポリエステルトナーを重量比で７〜８［ｗｔ％］混合させた２成分現像剤６３を、２成分現像器５６の永久磁石を内包するマグネットスリーブ５７によってトナー担持体（フレア現像ローラ）３１まで搬送し、そこでトナーの一部がマグネットスリーブ５７とトナー担持体（フレア現像ローラ）３１との間に印加される直流バイアス電位によってトナー担持体（フレア現像ローラ）３１に転移する。トナー担持体（フレア現像ローラ）３１に転移したトナーは、トナー担持体（フレア現像ローラ）３１上でフレアを形成しながら、トナー担持体（フレア現像ローラ）３１が図示しない駆動部により回転駆動されることで静電潜像担持体５８との対向部に搬送され、トナー担持体（フレア現像ローラ）３１表面の平均電位と静電潜像担持体５８の電位との差によってトナーが静電潜像担持体５８上の静電潜像に付着することで該静電潜像を現像してトナー像を形成する。なお、トナー担持体（フレア現像ローラ）３１の前述した電極軸４０Ａ、４０Ｂ間には交流バイアス電源５９から電極ブラシ等によってバイアス電位として交流電圧が印加され、電極軸４０Ａに接続された電極群４２Ａと、電極軸４０Ｂに接続された電極群４２Ｂとの間に時間周期的な電位差が形成される。

なお、現像に寄与しなかった不要なトナーは現像部から再びマグネットスリーブ５７に戻ってくる。トナー担持体（フレア現像ローラ）３１上ではフレアが形成されているので、トナー担持体（フレア現像ローラ）３１に対するトナーの付着力は非常に低く、トナー担持体（フレア現像ローラ）３１によって現像部から戻ってきたトナーは、マグネットスリーブ５７の回転に追随した２成分現像剤の穂によって容易に掻き取られたり馴らされたりする。これを繰り返すことによって、トナー担持体（フレア現像ローラ）３１上には常にほぼ一定量のトナーフレアが形成されることになる。
２成分現像器５６は、容器６０内の２成分現像剤６３を攪拌搬送部材６１，６２により攪拌しながら搬送して循環させ、マグネットスリーブ５７がその２成分現像剤の一部をトナー担持体（フレア現像ローラ）３１まで搬送すると共に現像部から現像に寄与しなかった不要なトナーを戻す。

図１０は本発明の別の実施例を示す図であり、フレア現像ローラを利用した現像装置の概略構成図である。この実施例では、図９に示す実施例に対して、２成分現像器５６は、マグネットスリーブ５７を省略して簡略化した構成とし、トナー担持体（フレア現像ローラ）３１に対するトナー供給を２成分現像剤６３のカスケード現像現象によって行う。２成分現像器５６は単純なカスケードを利用してトナー担持体（フレア現像ローラ）３１に薄いトナー層を形成するため、トナー担持体（フレア現像ローラ）３１へのトナー転移率が図９に示す実施例に比べて低下するが、その分トナー担持体（フレア現像ローラ）３１の回転速度を高くすることにより、静電潜像担持体５８への現像速度に対応することができる。

図１１は本発明のさらに別の実施例を示す図であり、フレア現像ローラを利用した現像装置の概略構成図である。この実施例では、２成分現像器５６の代りに、容器６５内にトナー６６のみを有する１成分現像器６４が用いられ、この１成分現像器６４はトナー担持体（フレア現像ローラ）３１に対してトナーを転位させてトナー担持体（フレア現像ローラ）３１上に薄いトナー層を形成する。この場合、１成分現像器６４は、容器６５内のトナー６６を循環パドル６７で攪拌して循環させながらトナー担持体（フレア現像ローラ）３１に供給し、トナー担持体（フレア現像ローラ）３１上のトナーをトナー規制部材としてのドクタブレード６８により０．４５［ｍｇ／ｃｍ^２］の一定トナー量に規制して薄層とする。また、ドクターブレード６８に交流電圧を印加することで、フレア活性度を上げて現像領域へ送ることも可能である。

現像領域では、静電潜像担持体５８の暗部電位は−２６０［Ｖ］であり、トナー担持体（フレア現像ローラ）３１の表面の平均電位−１５０［Ｖ］と静電潜像担持体５８の画像部電位−４０［Ｖ］との差によってトナー像が形成され、現像に寄与しなかった不要なトナーは再びトナー溜り部に戻ってくる。フレアが形成されているので、トナー担持体（フレア現像ローラ）３１に対するトナーの付着力は非常に低く、トナー担持体（フレア現像ローラ）３１によって現像部から戻ってきたトナーは、トナー溜り部でのトナー間の摺擦によって容易に掻き取られたり馴らされたりする。これを繰り返すことによって、トナー担持体（フレア現像ローラ）３１上には常にほぼ一定量のトナーフレアが形成されることになる。

次に図１２は、図１１と略同様の構成の現像装置を複数用いて構成された画像形成装置の一例を示す概略要部構成図である。
この実施例では、容器６５内のトナー６６を循環パドル６７で攪拌して循環させながらトナー担持体（フレア現像ローラ）３１に供給する構成の現像装置７３Ｋ，７３Ｙ，７３Ｃ，７３Ｍを備えた画像形成部７０Ｋ，７０Ｙ，７０Ｃ，７０Ｍを、静電潜像担持体であるベルト状の感光体６９に沿って並設したものであり、４つの画像形成部７０Ｋ，７０Ｙ，７０Ｃ，７０Ｍの現像装置７３Ｋ，７３Ｙ，７３Ｃ，７３Ｍの容器６５内には、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）の各色のトナー６６が収納されている。また、図１２において、符号７１Ｋ，７１Ｙ，７１Ｃ，７１Ｍは感光体を帯電する帯電装置、７２Ｋ，７２Ｙ，７２Ｃ，７２Ｍは図示しない書込装置（例えばレーザ光源と光偏向器、走査結像光学系等からなる光走査方式の書込装置）からの書込み光（静電潜像形成手段）、７４Ｋ，７４Ｙ，７４Ｃは感光体を除電する除電装置、７５は感光体上の画像を記録紙等の転写材に転写する転写装置、７６は転写材に転写されたトナー画像を定着する定着器、７７は転写後の感光体６９に残留したトナーを清掃するクリーニング装置である。

この画像形成装置は、ベルト状の感光体６９に対して４つの画像形成部７０Ｋ，７０Ｙ，７０Ｃ，７０Ｍで、帯電装置７１Ｋ，７１Ｙ，７１Ｃ，７１Ｍによる帯電、書込装置からの書込み光７２Ｋ，７２Ｙ，７２Ｃ，７２Ｍによる潜像形成、現像装置７３Ｋ，７３Ｙ，７３Ｃ，７３Ｍの各色のトナーによる現像を行い、感光体６９上に各色のトナー画像を順次重ねて形成し、カラー画像を形成するシステムの例である。そして、このようなシステムとすることにより、同一の感光体６９上に４色分の書込みと現像を行うので、通常の四連タンデム方式の画像形成装置（例えばドラム状の感光体と帯電手段、現像手段、書込手段、クリーニング手段を有する画像形成部を、中間転写ベルトや転写材搬送ベルトに沿って４つ並設した構成の画像形成装置）と比較すると、原理的に画像の位置ズレがほとんど発生しないという利点がある。また、本発明による現像装置を用いることにより、感光体上に一度形成されたトナー像に対しては全く影響を与えることが無いので、スキャベンジや混色などの問題が一切無く、高画質な作像プロセスを長期に渡り安定して行うことができる。

本発明の現像装置に用いられるトナー担持体の一例を示す図であり、トナー担持体であるフレア現像ローラの表層の一部を拡大して示す断面図である。 トナー担持体であるフレア現像ローラの外観の一例を示す斜視図である。 フレア現像ローラの構成説明図である。 フレア現像ローラの電極パターン及び表層の作製工程を示す図である。 フレア現像ローラの電極軸Ａと電極軸Ｂへの電圧の印加方法を示す図である。 櫛歯電極間の隣り合うピッチ幅が等しい場合のフレアトナーの動き方の思想について説明するための図である。 櫛歯電極間の隣り合うピッチ幅が異なる場合のフレアトナーの動き方の思想について説明するための図である。 フレア現像ローラのＢ相電極をＧＮＤに接地し、Ａ相電極に所定のバイアスを印加したときのフレアのトナー寄りについて評価した結果を示す図である。 本発明の一実施例を示す図であり、フレア現像ローラを利用した現像装置の概略構成図である。 本発明の別の実施例を示す図であり、フレア現像ローラを利用した現像装置の概略構成図である。 本発明の別の実施例を示す図であり、フレア現像ローラを利用した現像装置の概略構成図である。 フレア現像ローラを利用した現像装置を複数用いて構成された画像形成装置の一例を示す概略要部構成図である。

符号の説明

３１：トナー担持体（フレア現像ローラ）
４０Ａ：電極軸Ａ
４０Ｂ：電極軸Ｂ
４１：樹脂ローラ
４２：電極
４２Ａ：Ａ相電極
４２Ｂ：Ｂ相電極
４３：樹脂コート（表面保護層）
５６：２成分現像器
５７：マグネットスリーブ
５８：静電潜像担持体
５９：バイアス電源
６０：容器
６１，６２：攪拌搬送部材
６３：２成分現像剤
６４：１成分現像器
６５：容器
６６：トナー
６７：循環パドル
６８：ドクタブレード
６９：感光体（静電潜像担持体）
７０Ｋ，７０Ｙ，７０Ｃ，７０Ｍ：画像形成部
７１Ｋ，７１Ｙ，７１Ｃ，７１Ｍ：帯電装置
７２Ｋ，７２Ｙ，７２Ｃ，７２Ｍ：書込み光（静電潜像形成手段）
７３Ｋ，７３Ｙ，７３Ｃ，７３Ｍ：現像装置
７４Ｋ，７４Ｙ，７４Ｃ：除電装置
７５：転写装置
７６：定着器
７７：クリーニング装置

Claims (9)

1. 静電潜像担持体に対向して配置され、前記静電潜像担持体上に形成された静電潜像を現像するためのトナーを担持しながら移動するトナー担持体を有する現像装置であって、
   前記トナー担持体は表面保護層としての表層を有し、該表層の下層に二群に分かれた二種の電極であって、それぞれの群の電極は互いに非導電でかつ交互に隣り合う二種の電極パターンを有し、かつ前記電極パターンの下層に絶縁層を有し、前記二種の電極パターン間の電界が時間的に変化するように該二種の電極にそれぞれ逆位相の電圧を供給する電圧供給手段を備えており、前記トナーを前記二種の電極パターン間の電界により前記トナー担持体表面から引き離してクラウドを形成する現像装置において、
   前記移動するトナー担持体の、前記二種の電極パターンの交互に隣り合うピッチ幅が該電極パターンの両サイドで異なることを特徴とする現像装置。
2. 請求項１記載の現像装置において、
   前記トナー担持体がローラ形状であることを特徴する現像装置。
3. 請求項２記載の現像装置において、
   前記トナー担持体の端面に給電面を有し、該給電面を通して前記二種の電極に給電することを特徴する現像装置。
4. 請求項２記載の現像装置において、
   前記トナー担持体のローラ中心に給電部材を有し、該給電部材より前記二種の電極に給電することを特徴する現像装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の現像装置において、
   前記トナー担持体の表層は、前記トナーに対し、帯電系列で逆側の材料によって被覆されていることを特徴とする現像装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の現像装置において、
   前記トナー担持体の表層が、体積抵抗にして１０Ｅ７（Ω・ｃｍ）〜１０Ｅ１３（Ω・ｃｍ）の材料によって被覆されていることを特徴とする現像装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の現像装置において、
   前記トナー担持体上のクラウド電位が前記静電潜像の画像部電位と非画像部電位との間となることを特徴とする現像装置。
8. 静電潜像担持体上に静電潜像を形成する手段と、前記静電潜像担持体上に形成された静電潜像を現像して顕像化する現像手段を備えた画像形成装置において、
   前記現像手段として請求項１〜７のいずれか１項に記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項８記載の画像形成装置において、
   前記静電潜像担持体上に２種以上のトナー画像を重ね合わせることを特徴とする画像形成装置。

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