JPH06110309A - 静電荷像現像装置と２色画像形成装置及び電子写真装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 静電荷像担持体あるいは感光体及び現像剤担
持体の表面形状によって現像剤層と静電荷像担持体ある
いは感光体との間隔にバラッキが生じても静電荷像担持
体あるいは感光体上に静電荷像を高濃度で現像すること
ができること。 【構成】 直流電源９及び交流電源８から発生する交流
バイアス信号の周波数を５００Ｈｚ乃至２０００Ｈｚに
設定し、交流バイアス信号の電圧レベルとして、電圧の
時間平均値を感光体ドラム１の非画像部電位と画像部電
位との間でかつ画像部電位より非画像部電位側に偏位し
た値に設定すると共に、電圧のピーク・ツー・ピーク値
を３００Ｖ以上でかつ時間平均値と画像部電位との差の
２倍以下の値に設定し、感光体ドラム１と現像ロール４
との現像ギャップを２５０μｍ乃至３５０μｍに設定
し、現像ギャップＧの拡大を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は静電荷像現像装置と２色
画像形成装置及び電子写真装置に係り、特に、非磁性一
成分現像剤を用いて静電荷像担持体に非接触で静電荷像
を現像するに好適に静電荷像現像装置と２色画像形成装
置及び電子写真装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザビームプリンタ、複写機などの電
子写真装置において、感光ドラムなどの静電荷像担持体
に非接触で静電荷像を現像する方法として、特開平４−
１９６７７号公報に記載されているように、矩形波バイ
アスを用いた現像方法が知られている。この現像方法に
おいては、現像剤（トナー）として、単位質量当たりの
電荷量が５μＣ／ｇ乃至２０μＣ／ｇのものを用い、現
像剤層と静電荷像担持体（感光ドラム）との間隔を３０
μｍ乃至２５０μｍの範囲、好ましくは６０μｍ乃至１
４０μｍの範囲に設定し、現像剤担持体（現像ロール）
に印加するバイアス電圧の周波数を３００Ｈｚ乃至１５
００Ｈｚの範囲に設定し、かつバイアス電圧の平均電圧
が現像剤の帯電極性と逆極性になるようにデューテイ比
を１対１からずらした矩形波バイアスを用いている。こ
の現像方法によれば高画質で滑らかな画像を得ることが
できる。

【０００３】上記従来技術のように、現像剤層と静電荷
像担持体との間隙を一定値に保っような現像方法を用い
た場合には、現像剤層と静電荷像担持体との間隔は、静
電荷像担持体と現像剤担持体とが向い合う部分全体にわ
たって常に一様に保っことが要求される。すなわち、静
電荷像担持体と現像剤担持体とが向い合う部分全体に渡
って間隔を一様に保っことができなければ、間隔の広い
部分に対応する画像が薄く、間隔が狭い部分に対応する
画像が濃くなり、最終的に得られる画像は濃度ムラが多
いものとなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、静電荷像担持体として、ベルト状感光体を用いたと
きに、ベルトに撓みが発生したり、ベルトの裏面側にゴ
ミなどの異物が混入したりしたとき、あるいはドラム状
感光体を用いた場合でも、ドラム状感光体の表面や現像
ロールの表面にうねりや凹凸などが生じたときについて
充分配慮されておらず、現像剤層と静電荷像担持体との
間隔を３０μｍ乃至２５０μｍの範囲に設定したので
は、ベルトの撓みや感光体表面のうねりあるいは凹凸に
よっては現像剤層と静電荷像担持体との間隔を設定範囲
に保っことができず、画像に濃度ムラが発生する恐れが
ある。

【０００５】本発明の目的は、静電荷像担持体あるいは
感光体及び現像剤担持体の表面形状によって現像剤層と
静電荷像担持体あるいは感光体との間隔にバラッキが生
じても静電荷像担持体あるいは感光体上に静電荷像を高
濃度で現像することができる静電荷像現像装置と２色現
像形成装置及び電子写真装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、第１の装置として、非磁性現像剤を収納
する現像剤収納手段と、画像情報に応じた電位の静電荷
像を担持した静電荷像担持体と一定の間隙を保って配置
された現像剤担持体を有し現像剤収納手段からの現像剤
を現像剤担持体の表面に担持する現像剤担持手段と、静
電荷像担持体の静電荷像と同一極性の直流電圧に交流電
圧が重畳された交流バイアス信号を現像剤担持体に印加
するバイアス信号発生手段とを備え、前記静電荷像担持
体と現像剤担持体との間隙を２５０μｍ乃至３５０μｍ
に設定し、前記交流バイアス信号の周波数を５００Ｈｚ
乃至２０００Ｈｚに設定し、前記交流バイアス信号の電
圧レベルとして、電圧の時間平均値を静電荷像担持体の
非画像部電位と画像部電位との間で且つ画像部電位より
非画像部電位側に偏位した値に設定すると共に電圧のピ
ーク・ツー・ピーク値を３００Ｖ以上で且つ前記時間平
均値と前記画像部電位との差の２倍以下の値に設定して
構成されている静電画像現像装置を構成したものであ
る。

【０００７】第２の装置として、非磁性一成分現像剤を
収納する現像剤収納手段と、現像剤収納手段に収納され
た現像剤を指定の位置まで搬送する現像剤搬送手段と、
画像情報に応じた電位の静電荷像を担持した静電荷像担
持体と一定の間隙を保って配置された現像剤担持体を有
し現像剤搬送手段により搬送された現像剤を現像剤担持
体の表面に担持する現像剤担持手段と、静電荷像担持体
の静電荷像と同一極性の直流電圧に交流電圧が重畳され
た交流バイアス信号を現像剤担持体に印加するバイアス
信号発生手段とを備え、前記静電荷像担持体と現像剤担
持体との間隙を２５０μｍ乃至３５０μｍに設定し、前
記交流バイアス信号の周波数を５００Ｈｚ乃至２０００
Ｈｚに設定し、前記交流バイアス信号の電圧レベルとし
て、電圧の時間平均値を静電荷像担持体の非画像部電位
と画像部電位との間で且つ画像部電位より非画像部電位
側に偏位した値に設定すると共に電圧のピーク・ツー・
ピーク値を３００Ｖ以上で且つ前記時間平均値と前記画
像部電位との差の２倍以下の値に設定して構成されてい
る静電画像現像装置を構成したものである。

【０００８】第１または第２の装置を含む第３の装置と
して、非磁性一成分現像剤として、電荷質量比の絶対値
が２μＣ／ｇ乃至８μＣ／ｇの現像剤を用いている静電
荷像現像装置を構成したものである。

【０００９】第４の装置として、第１現像剤を収納する
第１現像剤収納手段と、画像情報に応じた電位の静電荷
像を担持した静電荷像担持体に近接して配置された第１
現像剤担持体を有し第１現像剤収納送手段からの第１現
像剤を第１現像剤担持体の表面に担持する第１現像剤担
持手段と、静電荷像担持体の静電荷像と同一極性のバイ
アス信号を第１現像剤担持体に印加する第１バイアス信
号発生手段と、第１現像剤とは色素が異なる非磁性一成
分の第２現像剤を収納する第２現像剤収納手段と、第２
現像剤収納手段に収納された第２現像剤を指定の位置ま
で搬送する第２現像剤搬送手段と、画像情報に応じた電
位の静電荷像を担持した静電荷像担持体と一定の間隙を
保って配置された第２現像剤担持体を有し第２現像剤搬
送手段により搬送された第２現像剤を第２現像剤担持体
の表面に担持する第２現像剤担持手段と、静電荷像担持
体の静電荷像と同一極性の直流電圧に交流電圧が重畳さ
れた交流バイアス信号を第２現像剤担持体に印加する第
２バイアス信号発生手段とを備え、前記静電荷像担持体
と第２現像剤担持体との間隙を２５０μｍ乃至３５０μ
ｍに設定し、前記交流バイアス信号の周波数を５００Ｈ
ｚ乃至２０００Ｈｚに設定し、前記交流バイアス信号の
電圧レベルとして、電圧の時間平均値を静電荷像担持体
の非画像部電位と画像部電位との間で且つ画像部電位よ
り非画像部電位側に偏位した値に設定すると共に電圧の
ピーク・ツー・ピーク値を３００Ｖ以上で且つ前記時間
平均値と前記画像部電位との差の２倍以下の値に設定し
て構成されている２色画像形成装置を構成したものであ
る。

【００１０】第５の装置として、第１現像剤を収納する
第１現像剤収納手段と、第１現像剤収納手段に収納され
た第１現像剤を指定の位置まで搬送する第１現像剤搬送
手段と、画像情報に応じた電位の静電荷像を担持した静
電荷像担持体に近接して配置された第１現像剤担持体を
有し第１現像剤搬送手段により搬送された第１現像剤を
第１現像剤担持体の表面に担持する第１現像剤担持手段
と、静電荷像担持体の静電荷像と同一極性のバイアス信
号を第１現像剤担持体に印加する第１バイアス信号発生
手段と、第１現像剤とは色素が異なる非磁性一成分の第
２現像剤を収納する第２現像剤収納手段と、第２現像剤
収納手段に収納された第２現像剤を指定の位置まで搬送
する第２現像剤搬送手段と、画像情報に応じた電位の静
電荷像を担持した静電荷像担持体と一定の間隙を保って
配置された第２現像剤担持体を有し第２現像剤搬送手段
により搬送された第２現像剤を第２現像剤担持体の表面
に担持する第２現像剤担持手段と、静電荷像担持体の静
電荷像と同一極性の直流電圧に交流電圧が重畳された交
流バイアス信号を第２現像剤担持体に印加する第２バイ
アス信号発生手段とを備え、前記静電荷像担持体と第２
現像剤担持体との間隙を２５０μｍ乃至３５０μｍに設
定し、前記交流バイアス信号の周波数を５００Ｈｚ乃至
２０００Ｈｚに設定し、前記交流バイアス信号の電圧レ
ベルとして、電圧の時間平均値を静電荷像担持体の非画
像部電位と画像部電位との間で且つ画像部電位より非画
像部電位側に偏位した値に設定すると共に電圧のピーク
・ツー・ピーク値を３００Ｖ以上で且つ前記時間平均値
と前記画像部電位との差の２倍以下の値に設定して構成
されている２色画像形成装置を構成したものである。

【００１１】第４または第５の装置を含む第６の装置と
して、第１現像剤として、電荷質量比の絶対値が１０μ
Ｃ／ｇ乃至３０μＣ／ｇの現像剤を用い、第２現像剤と
して、電荷質量比の絶対値が２μＣ／ｇ乃至８μＣ／ｇ
の現像剤を用いている２色画像形成装置を構成したもの
である。

【００１２】第７の装置として、感光体表面を帯電する
帯電手段と、帯電手段により帯電された感光体の表面に
画像情報に応じた光を照射する露光手段と、露光手段に
より光の照射された感光体に対して現像剤を付着する現
像手段と、現像手段により感光体に付着された現像剤を
記録紙上に転写する転写手段と、感光体を帯電手段から
露光手段、現像手段を介して転写手段側へ順次移送する
移送手段と、を備えた電子写真装置において、前記現像
手段は、非磁性一成分現像剤を収納する現像剤収納手段
と、現像剤収納手段に収納された現像剤を指定の位置ま
で搬送する現像剤搬送手段と、画像情報に応じた電位の
静電荷像を担持した感光体と一定の間隙を保って配置さ
れた現像剤担持体を有し現像剤搬送手段により搬送され
た現像剤を現像剤担持体の表面に担持する現像剤担持手
段と、感光体の静電荷像と同一極性の直流電圧に交流電
圧が重畳された交流バイアス信号を現像剤担持体に印加
するバイアス信号発生手段とを備え、前記感光体と現像
剤担持体との間隙を２５０μｍ乃至３５０μｍに設定
し、前記交流バイアス信号の周波数を５００Ｈｚ乃至２
０００Ｈｚに設定し、前記交流バイアス信号の電圧レベ
ルとして、電圧の時間平均値を感光体の非画像部電位と
画像部電位との間で且つ画像部電位より非画像部電位側
に偏位した値に設定すると共に電圧のピーク・ツー・ピ
ーク値を３００Ｖ以上で且つ前記時間平均値と前記画像
部電位との差の２倍以下の値に設定して構成されている
電子写真装置を構成したものである。

【００１３】第７の装置を含む第８の装置として、非磁
性一成分現像剤として、電荷質量比の絶対値が２μＣ／
ｇ乃至８μＣ／ｇの現像剤を用いている電子写真装置を
構成したものである。

【００１４】第９の装置として、感光体表面を帯電する
第１帯電手段と、第１帯電手段により帯電された感光体
の表面に画像情報に応じた光を照射する第１露光手段
と、第１露光手段により光の照射された感光体に対して
第１現像剤を付着する第１現像手段と、第１現像手段に
より第１現像剤の付着された感光体の表面を帯電する第
２帯電手段と、第２帯電手段により帯電された感光体の
表面に光を照射する第２露光手段と、第２露光手段によ
り光の照射された感光体に対して第２現像剤を付着する
第２現像手段と、第１現像手段と第２現像手段により感
光体に付着された各現像剤を記録紙上に転写する転写手
段と、感光体を第１帯電手段から第１露光手段、第１現
像手段、第２帯電手段、第２露光手段、第２現像手段を
介して転写手段側へ順次移送する移送手段と、を備えた
電子写真装置において、前記第１現像手段は、第１現像
剤を収納する第１現像剤収納手段と、第１現像剤収納手
段に収納された第１現像剤を指定の位置まで搬送する第
１現像剤搬送手段と、画像情報に応じた電位の静電荷像
を担持した感光体に近接して配置された第１現像剤担持
体を有し第１現像剤搬送手段により搬送された第１現像
剤を第１現像剤担持体の表面に担持する第１現像剤担持
手段と、感光体の静電荷像と同一極性のバイアス信号を
第１現像剤担持体に印加する第１バイアス信号発生手段
とを備え、前記第２現像手段は、 第１現像剤とは色素
が異なる非磁性一成分の第２現像剤を収納する第２現像
剤収納手段と、現像剤収納手段に収納された第２現像剤
を指定の位置まで搬送する第２現像剤搬送手段と、画像
情報に応じた電位の静電荷像を担持した感光体と一定の
間隙を保って配置された現像剤担持体を有し第２現像剤
搬送手段により搬送された第２現像剤を現像剤担持体の
表面に担持する第２現像剤担持手段と、感光体の静電荷
像と同一極性の直流電圧に交流電圧が重畳された交流バ
イアス信号を現像剤担持体に印加する第２バイアス信号
発生手段とを備え、前記感光体と現像剤担持体との間隙
を２５０μｍ乃至３５０μｍに設定し、前記交流バイア
ス信号の周波数を５００Ｈｚ乃至２０００Ｈｚに設定
し、前記交流バイアス信号の電圧レベルとして、電圧の
時間平均値を感光体の非画像部電位と画像部電位との間
で且つ画像部電位より非画像部電位側に偏位した値に設
定すると共に電圧のピーク・ツー・ピーク値を３００Ｖ
以上で且つ前記時間平均値と前記画像部電位との差の２
倍以下の値に設定して構成されている電子写真装置を構
成したものである。

【００１５】第９の装置を含む第１０の装置として、第
１現像剤として、電荷質量比の絶対値が１０μＣ／ｇ乃
至３０μＣ／ｇの現像剤を用い、第２現像剤として、電
荷質量比の絶対値が２μＣ／ｇ乃至８μＣ／ｇの現像剤
を用いている電子写真装置を構成したものである。

【００１６】

【作用】前記した手段によれば、現像剤担持体に印加す
る交流バイアス信号の周波数を５００Ｈｚ乃至２０００
Ｈｚに設定し、交流バイアス信号の電圧レベルとして、
電圧の時間平均値を静電荷像担持体あるいは感光体の非
画像部電位と画像部電位との間でかつ画像部電位より非
画像部電位側に偏位した値に設定すると共に、電圧のピ
ーク・ツー・ピーク値を３００Ｖ以上でかつ時間平均値
と画像部電位との差の２倍以下の値に設定したため、静
電荷像担持体あるいは感光体と現像剤担持体（現像剤
層）との間隔を２５０μｍ乃至３５０μｍに設定して
も、静電荷像担持体あるいは感光体上の静電荷像の静電
荷像を高濃度で現像できることが確認された。このよう
に、現像ギャップを従来の３倍乃至４倍に拡大できるの
で、現像ギャップが変動しても、その変動は現像ギャッ
プに対して相対的に１／３乃至１／４に小さくなり、画
像濃度の変動を抑制できる。

【００１７】従って、ベルト状感光体を用いた静電荷像
現像装置などにおいて、ベルトがたわんだり、ベルト裏
面にゴミなどが付着したりしても、現像ギャップが拡大
されているためベルト状感光体上の静電荷像を高濃度で
現像することができる。またドラム状感光体を用いた静
電荷像現像装置などにおいても、ドラム状感光体の表面
あるいは現像ロールの表面にうねりが生じたり凹凸が生
じたりしても、現像ギャップが拡大されているため、ド
ラム状感光体上の静電荷像を高濃度で現像することがで
きる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。 （第１実施例）図１は、静電荷像現像装置を電子写真装
置に適用したときの実施例を示す構成図である。図１に
おいて、感光ドラム１は、静電荷像担持体としてセレン
感光体を用いて構成されており、移送手段によって回転
間に支持されていると共に、一定方向に回転されるよう
になっている。感光ドラム１の周囲には帯電器（図示省
略）、露光器（図示省略）、現像機２、転写器（図示省
略）、定着機（図示省略）が配置されている。

【００１９】感光体ドラム１の表面は帯電器によって一
様に帯電され、その後露光器によって画像情報に対応し
た露光が行なわれる。そしてこれらの処理が行われる
と、感光体ドラム１上には静電荷像が形成される。この
静電画像の画像部電位Ｖｒは、セレン感光体を用いた反
転現像を行なう場合には約５０Ｖで、非画像部電位Ｖｓ
は約７５０Ｖである。そして帯電工程及び露光工程が終
了した後感光体ドラム１は現像機２側に移送される。

【００２０】現像機２はブレイド３、現像ロール４、搬
送ロール５、撹拌羽根６、ホッパ７、交流電源８、直流
電源９を備えて構成されており、現像ロール４と感光体
ドラム１とが一定の現像ギャップＧを保って配置されて
いる。ホッパ７は、非磁性のトナーのみから成る一成分
現像剤を収納する現像剤収納手段として構成されてお
り、ホッパ７内には撹拌羽根６、搬送ロール５、現像ロ
ール４が収納されている。撹拌羽根６はホッパ７内の現
像剤を撹拌して搬送ロール５側へ送給するように構成さ
れている。搬送ロール５はスポンジあるいはブラシなど
で構成されており、現像ロール４と接触した状態で現像
ロール４とは逆方向に回転し、撹拌羽根６で撹拌された
現像剤を現像ロール４側へ送給するようになっている。
すなわち搬送ロール５は撹拌羽根６と共に、ホッパ７内
の現像剤を現像ロール４側へ搬送する現像剤搬送手段と
して構成されている。

【００２１】現像ロール４は、現像剤担持体として、搬
送ロール４と接触した状態で回転可能に構成されてお
り、現像ロール４の上部には現像ロール４の表面に均一
な現像剤層を形成するためのブレイド３が配置されてい
る。そして現像ロール４上に送給された現像剤は搬送ロ
ール５との摩擦によって帯電されるようになっている。
また現像ロール４と搬送ロール５には交流電源８及び直
流電源９からの交流バイアス信号が供給されている。こ
の交流バイアス信号は、直流電源９の出力電圧５００Ｖ
に交流電源８の交流電圧が重畳されて形成されている。
そして交流電源８の周波数は数Ｈｚから数ｋＨｚの範囲
で調整可能であり、かつ電圧のレベルが０Ｖ〜数千Ｖボ
ルトの範囲で調整可能に構成されている。すなわち交流
電源８と直流電源９はバイアス信号発生手段として構成
されている。

【００２２】上記構成において、交流バイアス信号の電
圧のピーク・ツー・ピーク値や周波数を種々換えると共
に現像ギャップＧを種々換えて実験を行なったところ、
図２に示されるような実験結果が得られた。図２におい
て、曲線Ａは、バイアス信号として直流電圧５００Ｖの
みを用いたときの特性であり、現像ギャップＧの増加に
伴なって画像濃度が減少することが理解される。

【００２３】次に、直流電圧５００Ｖに周波数２ｋＨｚ
の交流電圧を重畳し、交流電圧のレベルを４００Ｖｐｐ
から１０００Ｖｐｐまで変化させたところ、曲線Ｂ，
Ｃ，Ｄ，Ｅに示されるような特性が得られた。これらの
特性曲線から、交流電圧のピーク・ツー・ピーク値を大
きくするに従って、現像ギャップＧの拡大に伴なう画像
濃度の低下割り合いが小さくなってくることが理解され
る。また現像ギャップＧを２５０μｍより狭くすると、
曲線Ｆで示されるように、直流電圧５００Ｖに交流電圧
８００Ｖｐｐを重畳した場合には、本来現像されてはな
らない非画像部がカブリとして現像された。これは、記
録用紙上に白地の汚れとなり好ましくない。

【００２４】これらの実験結果から、直流電圧５００Ｖ
に交流電圧を重畳することは、現像ギャップＧの拡大に
伴なう画像濃度の低下割り合いを小さくすることはでき
るが、現像ギャップＧが狭いときには、非画像部にカブ
リを生じさせることになるということが理解される。

【００２５】次に、現像ギャップＧを３００μｍとし、
交流電圧のレベルを種々変化させて画像濃度を測定した
ところ、図３に示されるような実験結果が得られた。

【００２６】図３から、交流電圧のピーク・ツー・ピー
ク値を大きくしていくと、画像濃度が高くなることが理
解される（曲線Ｇ）。また交流電圧のピーク・ツー・ピ
ーク値が、感光体ドラム１の画像部電位Ｖｒ（５０Ｖ）
と、交流バイアス信号の直流電圧５００Ｖ（交流バイア
ス信号の時間平均値）の２倍より大きくなると、曲線Ｈ
で示されるように、非画像部にカブリが生じることが理
解される。このカブリは、トナーの電荷質量比Ｑ／Ｍの
絶対値が８μＣ／ｇより大きい場合に生じることが確認
された。これは、交流電圧のピーク・ツー・ピーク値が
大きくなると、交流バイアス信号の瞬時値が大きくな
り、現像ロール４上の比較的電荷量の大きなトナーも感
光体ドラム１で現像され、交流バイアス信号の瞬時値が
小さくなったときには交流バイアス信号の直流成分が非
画像部電位に変位しているため、電荷質量比の大きいト
ナーが感光体ドラム１から現像ロール４へ戻らないこと
が原因と考えられる。

【００２７】そこで、トナーの電荷質量比Ｑ／Ｍや交流
バイアス信号のレベル及び現像ギャップＧを種々換えて
実験を行なったところ、現像ギャップＧが２５０μｍか
ら３５０μｍの範囲であれば、画像濃度が高く、カブリ
がない良好な画像が得られた。

【００２８】すなわち、画像剤（トナー）として電荷質
量比Ｑ／Ｍの絶対値が２μＣ／ｇ乃至８μＣ／ｇのトナ
ーを用い、交流バイアス信号の周波数を５００Ｈｚ乃至
２０００Ｈｚ範囲で、電圧の時間平均値が感光体ドラム
１の非画像部電位（約７５０Ｖ）を画像部電位（５０
Ｖ）の間で、かつ画像部電位より比画像部電位に偏位し
ており、電圧のピーク・ツー・ピーク値が３００Ｖ以上
で時間平均値（５００Ｖ）と画像部電位（５０Ｖ）との
差（４５０Ｖ）の２倍の値（９００Ｖ）以下の交流バイ
アス信号を用いる。

【００２９】上記実施例によれば、現像ギャップＧを２
５０μｍから３５０μｍの範囲に設定しても、画像濃度
が高くカブリがない良好な画像が得られるため、感光体
としてベルト状感光体を用いたときに、ベルトに撓みが
発生したり、ベルトの裏面にゴミなどが付着したりして
も、画像濃度が安定した現像を行なうことができる。ま
た感光体としてドラム状感光体を用いたときに、感光体
や現像ロールの表面にうねりや凹凸が生じても、画像濃
度の安定した現像を行なうことができる。

【００３０】（第２実施例）次に、本発明の第２実施例
を図４乃至図６に従って説明する。本実施例は、感光体
状色重ね方式の多色画像形成装置を電子写真装置に適用
したものである。図４において、電子写真装置は、感光
体ドラム１、第１帯電器１１、第１露光器１２、第１現
像機１３、第２帯電器１５、第２露光器１６、第２現像
機３２、転写器１７、定着機１８などを備えて構成され
ており、セレン感光体で構成された感光体ドラム１の周
囲に、第１帯電器１１、第１露光器１２、第１現像機１
３、第２帯電器１５、第２露光器１６、第２現像機３
２、転写器１７、定着機１８が配置されている。そして
第１現像機１３と第２現像機３２によって２色画像形成
装置が構成されている。

【００３１】感光体ドラム１は、移送手段によって回転
可能に支持されて第１帯電器１１から第１露光器１２側
へ順次移送されるように構成されている。そして感光体
ドラム１は、まず第１帯電器１１によってその表面が一
定の電位に一様に帯電されるようになっている。第１帯
電器１１によって帯電された感光体ドラム１の表面に
は、第１露光器１２から画像情報に応じた光が照射され
て露光されるようになっている。露光された感光体ドラ
ム１は第１現像機１３側へ移送され、第１現像機１３に
よって感光体ドラム１上の静電荷像が現像される。第１
現像機１３は直流電源１４、現像ロール１９などを備え
ており、第１現像機１３内に収納された第１現像剤（本
実施例の場合は黒色）が現像ロール１９によって感光体
ドラム１上に付着されるようになっている。このとき現
像ロール１９にはバイアス電圧として直流電源１４から
の直流電圧が印加されている。この第１現像機１３には
ホッパ、撹拌器、搬送ロール、ブレードなどが設けられ
ているが（図示省略）、第１現像機１３においては、第
１露光器１２で形成された潜像に対して黒色の現像が行
われる。

【００３２】第１現像機１３による現像工程が終了した
感光体ドラム１は第２帯電器１５側へ移送され、第２帯
電器１５によってその表面が一様に帯電される。第２帯
電器１５によって帯電された感光体ドラム１は第２露光
器１６側へ移送され、第２露光器１６により第二色目の
カラーに対する潜像が形成される。第２露光器１６によ
って露光された感光体ドラム１は第２現像機３２側に移
送され、第２現像機３２により第二色目のカラーに対す
る現像が行なわれる。すなわち第２現像機３２内には第
２現像剤として、赤、青、緑などのうち指定のカラーの
現像剤が収納されており、この現像剤が現像ロール３３
を介して感光体ドラム１の表面に付着されるようになっ
ている。このとき、現像ロール３３には、交流電源８、
直流電源からの交流バイアス信号が印加されている。ま
たこの第２現像機３２は前記実施例における現像機２と
同一のもので構成されており、現像ロール３３が感光体
ドラム１に対して一定の現像ギャップＧを保って配置さ
れている。

【００３３】第２現像機３２により黒とカラーの２色の
画像が現像された感光体ドラム１は転写器１７側に移送
され、感光体ドラム１上に付着された黒とカラーの２色
の画像が転写器１７によって記録用紙２０上に転写され
る。転写器１７により２色の画像が転写された記録用紙
２０は定着機１８側に順次移送それ、定着機１８によっ
て２色画像が記録用紙２０に固定され、記録用紙２０上
には２色画像により画像情報が印刷されることになる。

【００３４】ここで、２色画像形成装置を電子写真装置
に適用するに際しては、第２現像機３２で２色目の現像
を行なうときに、感光体ドラム１上にすでに形成されて
いる第一色目の画像を乱さないことが重要である。そこ
で、本実施例においては、第２現像機３２として、感光
体ドラム１にトナーを接触させずにカラー画像に対応す
る静電荷像をカラートナーで現像するという非接触現像
方式を採用している。なお、第１現像機１３において
は、現像剤が感光体ドラム１に接触して良いので、第１
現像機１３としては、キャリアとトナーからなる二成分
現像剤を用いた磁気ブラシ現像装置を用いることができ
る。

【００３５】上記構成において、交流バイアス信号のピ
ーク・ツー・ピーク値に対する画像濃度を測定したとこ
ろ、図５に示されるような実験結果が得られた。図５に
おいて、曲線Ｉは、第二色目のカラー画像の濃度であ
り、交流電圧のピーク・ツー・ピーク値が大きくなるに
従って画像濃度が高くなることが理解される。また曲線
Ｋで示されるように、交流電圧のピーク・ツー・ピーク
値が大きくなりすぎると、非画像部にカブリが生じるこ
とがわかった。一方、第一色目の黒画像は、曲線Ｊで示
されるように、交流電圧のピーク・ツー・ピーク値が大
きくなると画像濃度が若干低下してくることが理解され
る。これは、交流電圧のピーク・ツー・ピーク値が大き
くなると、交流バイアス信号の瞬時値が小さくなったと
きには、感光体ドラム１上に付着している黒トナー像の
電位より現像ロール３３の電位が低い状態が発生し、感
光体ドラム１上の比較的電荷量の小さな黒トナーが感体
体ドラム１から引き離されることが原因と考えられる。
実際、黒画像の濃度が低下した場合に、第２現像機３２
の現像ロール３３の表面を観察すると、黒トナーが混入
していたことが分かった。

【００３６】次に、直流電圧５００Ｖに８００Ｖｐｐの
交流電圧を重畳した交流バイアス信号を用い、現像ギャ
ップＧを種々換えて実験を行なったところ、図６に示さ
れるような実験結果が得られた。図６の曲線Ｍから、本
発明を適用した第２現像機３２を用いて現像を行なう
と、カラー画像濃度は現像ギャップＧの拡大に対しても
低下の割り合いが小さいことが理解される。一方、現像
ギャップＧが２５０μｍより狭くなると、曲線Ｎで示さ
れるように、カブリが発生すると共に、曲線Ｌで示され
るように、黒現像濃度も低下することが理解される。こ
のカブリの発生は、カラートナー中の比較的電荷量の大
きなトナーが原因である。一方、黒画像濃度の低下は、
現像ギャップＧが狭くなると、交流バイアス信号の瞬時
値が小さくなったときに、第２現像機３２の現像ロール
３３の電位の方が低くなるが、現像ギャップＧが狭いほ
ど感光体ドラム１上の比較的電荷量の小さな黒トナーを
感光体ドラムから引き離すように、電界が大きくなるた
めである。これらの実験結果から、第１現像に用いる現
像剤は電荷質量比がある程度大きい方が第２現像時に第
一色目の黒画像を劣化させないことが分った。

【００３７】次に、第１現像機１３による第一色目と第
２現像機３２による第二色目について、トナーの電荷質
量比や交流バイアス信号のレベル、周波数、現像ギャッ
プＧの大きさを種々換えて実験を行なったところ、以下
に示すような実験結果が得られた。

【００３８】まず、第１現像については、トナーの電荷
質量比を１０μＣ／ｇ乃至３０μＣ／ｇとし、バイアス
信号としては直流電圧のみで、その値は前記実施例と同
じ潜像電位条件の場合は非画像部表面の電位Ｖｓよりは
５０Ｖ以上低くければ良く、更に、トナーが感光体ドラ
ム１表面に充分接触する現像ギャップに設定すれば、充
分な濃度の画像が得られることが分かった。

【００３９】次に、第２現像に関しては、前記実施例と
同じ条件によって良好な画像を得ることが確認された。

【００４０】本実施例によれば、第１現像及び第２現像
における条件を満足することによって、２色画像形成装
置を電子写真装置に適用しても、黒とカラーの画像濃度
が高くカブリがない良好な画像を得ることができる。従
って、本実施例によれば、感光体としてベルト状感光体
を用いたりドラム状感光体を用いても、前記実施例と同
様に、画像濃度が安定した現像を行なうことができる。

【００４１】なお、本実施例では、第一色目の第１現像
機１３として、キャリアとトナーから成る２成分現像剤
を用いた磁気ブラシ現像装置を用いることで説明した
が、第１現像機１３としては、第２現像機３２と同じよ
うに、非磁性１成分現像剤を用いた非接触現像を行う現
像機を用いることも可能である。この場合、現像剤の電
荷質量比、交流バイアス信号、現像ギャップの条件を同
じように設定してもよい。また現像剤の電荷質量比は、
現像時には第２現像と同じ程度の２μＣ／ｇ乃至８μＣ
／ｇであるが、第２帯電器１５で再び感光体ドラム１の
表面を一様に帯電する際には、感光体ドラム１上の現像
剤にも電荷が付与され、電荷質量比が１０μＣ／ｇ乃至
１５μＣ／ｇ程度に大きくなる。従って、前述したよう
に、第２現像においては、第一色目の黒画像を劣化させ
ることがない。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
交流バイアス信号として一定の条件を設定し、現像剤担
持体と静電荷像担持体との現像ギャップを拡大するよう
にしたため、静電荷像担持体や現像剤担持体の表面形状
にバラッキが生じても、画像濃度が安定した現像を行な
うことができる。従って、静電荷像担持体あるいは現像
剤担持体の加工精度を低くおさえることができ、製造コ
ストの低減に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す構成図である。

【図２】第１実施例における現像ギャップと画像濃度に
対するバイアス信号の特性図である。

【図３】第１実施例における交流電圧のピーク・ツー・
ピーク値と画像濃度との関係を示す特性図である。

【図４】本発明の第２実施例を示す構成図である。

【図５】第２実施例における交流電圧のピーク・ツー・
ピーク値と画像濃度との関係を示す特性図である。

【図６】第２実施例における現像ギャップと画像濃度と
の関係を示す特性図である。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム ２ 現像機 ３ ブレード ４ 現像ロール ５ 搬送ロール ６ 撹拌羽根 ７ ホッパ ８ 交流電源 ９ 直流電源 １１ 第１帯電器 １２ 第１露光器 １３ 第１現像機 １４ 直流電源 １５ 第２帯電器 １６ 第２露光器 １７ 転写器 １８ 定着機 １９ 現像ロール ３２ 第２現像機 ３３ 現像ロール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 徳安 昇 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 立山 晋 東京都千代田区大手町二丁目６番２号 日 立工機株式会社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非磁性現像剤を収納する現像剤収納手段
   と、画像情報に応じた電位の静電荷像を担持した静電荷
   像担持体と一定の間隙を保って配置された現像剤担持体
   を有し現像剤収納手段からの現像剤を現像剤担持体の表
   面に担持する現像剤担持手段と、静電荷像担持体の静電
   荷像と同一極性の直流電圧に交流電圧が重畳された交流
   バイアス信号を現像剤担持体に印加するバイアス信号発
   生手段とを備え、前記静電荷像担持体と現像剤担持体と
   の間隙を２５０μｍ乃至３５０μｍに設定し、前記交流
   バイアス信号の周波数を５００Ｈｚ乃至２０００Ｈｚに
   設定し、前記交流バイアス信号の電圧レベルとして、電
   圧の時間平均値を静電荷像担持体の非画像部電位と画像
   部電位との間で且つ画像部電位より非画像部電位側に偏
   位した値に設定すると共に電圧のピーク・ツー・ピーク
   値を３００Ｖ以上で且つ前記時間平均値と前記画像部電
   位との差の２倍以下の値に設定して構成されている静電
   画像現像装置。
2. 【請求項２】 非磁性一成分現像剤を収納する現像剤収
   納手段と、現像剤収納手段に収納された現像剤を指定の
   位置まで搬送する現像剤搬送手段と、画像情報に応じた
   電位の静電荷像を担持した静電荷像担持体と一定の間隙
   を保って配置された現像剤担持体を有し現像剤搬送手段
   により搬送された現像剤を現像剤担持体の表面に担持す
   る現像剤担持手段と、静電荷像担持体の静電荷像と同一
   極性の直流電圧に交流電圧が重畳された交流バイアス信
   号を現像剤担持体に印加するバイアス信号発生手段とを
   備え、前記静電荷像担持体と現像剤担持体との間隙を２
   ５０μｍ乃至３５０μｍに設定し、前記交流バイアス信
   号の周波数を５００Ｈｚ乃至２０００Ｈｚに設定し、前
   記交流バイアス信号の電圧レベルとして、電圧の時間平
   均値を静電荷像担持体の非画像部電位と画像部電位との
   間で且つ画像部電位より非画像部電位側に偏位した値に
   設定すると共に電圧のピーク・ツー・ピーク値を３００
   Ｖ以上で且つ前記時間平均値と前記画像部電位との差の
   ２倍以下の値に設定して構成されている静電画像現像装
   置。
3. 【請求項３】 非磁性一成分現像剤として、電荷質量比
   の絶対値が２μＣ／ｇ乃至８μＣ／ｇの現像剤を用いて
   いる請求項１または２記載の静電荷像現像装置。
4. 【請求項４】 第１現像剤を収納する第１現像剤収納手
   段と、画像情報に応じた電位の静電荷像を担持した静電
   荷像担持体に近接して配置された第１現像剤担持体を有
   し第１現像剤収納送手段からの第１現像剤を第１現像剤
   担持体の表面に担持する第１現像剤担持手段と、静電荷
   像担持体の静電荷像と同一極性のバイアス信号を第１現
   像剤担持体に印加する第１バイアス信号発生手段と、第
   １現像剤とは色素が異なる非磁性一成分の第２現像剤を
   収納する第２現像剤収納手段と、第２現像剤収納手段に
   収納された第２現像剤を指定の位置まで搬送する第２現
   像剤搬送手段と、画像情報に応じた電位の静電荷像を担
   持した静電荷像担持体と一定の間隙を保って配置された
   第２現像剤担持体を有し第２現像剤搬送手段により搬送
   された第２現像剤を第２現像剤担持体の表面に担持する
   第２現像剤担持手段と、静電荷像担持体の静電荷像と同
   一極性の直流電圧に交流電圧が重畳された交流バイアス
   信号を第２現像剤担持体に印加する第２バイアス信号発
   生手段とを備え、前記静電荷像担持体と第２現像剤担持
   体との間隙を２５０μｍ乃至３５０μｍに設定し、前記
   交流バイアス信号の周波数を５００Ｈｚ乃至２０００Ｈ
   ｚに設定し、前記交流バイアス信号の電圧レベルとし
   て、電圧の時間平均値を静電荷像担持体の非画像部電位
   と画像部電位との間で且つ画像部電位より非画像部電位
   側に偏位した値に設定すると共に電圧のピーク・ツー・
   ピーク値を３００Ｖ以上で且つ前記時間平均値と前記画
   像部電位との差の２倍以下の値に設定して構成されてい
   る２色画像形成装置。
5. 【請求項５】 第１現像剤を収納する第１現像剤収納手
   段と、第１現像剤収納手段に収納された第１現像剤を指
   定の位置まで搬送する第１現像剤搬送手段と、画像情報
   に応じた電位の静電荷像を担持した静電荷像担持体に近
   接して配置された第１現像剤担持体を有し第１現像剤搬
   送手段により搬送された第１現像剤を第１現像剤担持体
   の表面に担持する第１現像剤担持手段と、静電荷像担持
   体の静電荷像と同一極性のバイアス信号を第１現像剤担
   持体に印加する第１バイアス信号発生手段と、第１現像
   剤とは色素が異なる非磁性一成分の第２現像剤を収納す
   る第２現像剤収納手段と、第２現像剤収納手段に収納さ
   れた第２現像剤を指定の位置まで搬送する第２現像剤搬
   送手段と、画像情報に応じた電位の静電荷像を担持した
   静電荷像担持体と一定の間隙を保って配置された第２現
   像剤担持体を有し第２現像剤搬送手段により搬送された
   第２現像剤を第２現像剤担持体の表面に担持する第２現
   像剤担持手段と、静電荷像担持体の静電荷像と同一極性
   の直流電圧に交流電圧が重畳された交流バイアス信号を
   第２現像剤担持体に印加する第２バイアス信号発生手段
   とを備え、前記静電荷像担持体と第２現像剤担持体との
   間隙を２５０μｍ乃至３５０μｍに設定し、前記交流バ
   イアス信号の周波数を５００Ｈｚ乃至２０００Ｈｚに設
   定し、前記交流バイアス信号の電圧レベルとして、電圧
   の時間平均値を静電荷像担持体の非画像部電位と画像部
   電位との間で且つ画像部電位より非画像部電位側に偏位
   した値に設定すると共に電圧のピーク・ツー・ピーク値
   を３００Ｖ以上で且つ前記時間平均値と前記画像部電位
   との差の２倍以下の値に設定して構成されている２色画
   像形成装置。
6. 【請求項６】 第１現像剤として、電荷質量比の絶対値
   が１０μＣ／ｇ乃至３０μＣ／ｇの現像剤を用い、第２
   現像剤として、電荷質量比の絶対値が２μＣ／ｇ乃至８
   μＣ／ｇの現像剤を用いている請求項４または５記載の
   ２色画像形成装置。
7. 【請求項７】 感光体表面を帯電する帯電手段と、帯電
   手段により帯電された感光体の表面に画像情報に応じた
   光を照射する露光手段と、露光手段により光の照射され
   た感光体に対して現像剤を付着する現像手段と、現像手
   段により感光体に付着された現像剤を記録紙上に転写す
   る転写手段と、感光体を帯電手段から露光手段、現像手
   段を介して転写手段側へ順次移送する移送手段と、を備
   えた電子写真装置において、 前記現像手段は、非磁性一成分現像剤を収納する現像剤
   収納手段と、現像剤収納手段に収納された現像剤を指定
   の位置まで搬送する現像剤搬送手段と、画像情報に応じ
   た電位の静電荷像を担持した感光体と一定の間隙を保っ
   て配置された現像剤担持体を有し現像剤搬送手段により
   搬送された現像剤を現像剤担持体の表面に担持する現像
   剤担持手段と、感光体の静電荷像と同一極性の直流電圧
   に交流電圧が重畳された交流バイアス信号を現像剤担持
   体に印加するバイアス信号発生手段とを備え、前記感光
   体と現像剤担持体との間隙を２５０μｍ乃至３５０μｍ
   に設定し、前記交流バイアス信号の周波数を５００Ｈｚ
   乃至２０００Ｈｚに設定し、前記交流バイアス信号の電
   圧レベルとして、電圧の時間平均値を感光体の非画像部
   電位と画像部電位との間で且つ画像部電位より非画像部
   電位側に偏位した値に設定すると共に電圧のピーク・ツ
   ー・ピーク値を３００Ｖ以上で且つ前記時間平均値と前
   記画像部電位との差の２倍以下の値に設定して構成され
   ている電子写真装置。
8. 【請求項８】 非磁性一成分現像剤として、電荷質量比
   の絶対値が２μＣ／ｇ乃至８μＣ／ｇの現像剤を用いて
   いる請求項７記載の電子写真装置。
9. 【請求項９】 感光体表面を帯電する第１帯電手段と、
   第１帯電手段により帯電された感光体の表面に画像情報
   に応じた光を照射する第１露光手段と、第１露光手段に
   より光の照射された感光体に対して第１現像剤を付着す
   る第１現像手段と、第１現像手段により第１現像剤の付
   着された感光体の表面を帯電する第２帯電手段と、第２
   帯電手段により帯電された感光体の表面に光を照射する
   第２露光手段と、第２露光手段により光の照射された感
   光体に対して第２現像剤を付着する第２現像手段と、第
   １現像手段と第２現像手段により感光体に付着された各
   現像剤を記録紙上に転写する転写手段と、感光体を第１
   帯電手段から第１露光手段、第１現像手段、第２帯電手
   段、第２露光手段、第２現像手段を介して転写手段側へ
   順次移送する移送手段と、を備えた電子写真装置におい
   て、 前記第１現像手段は、第１現像剤を収納する第１現像剤
   収納手段と、第１現像剤収納手段に収納された第１現像
   剤を指定の位置まで搬送する第１現像剤搬送手段と、画
   像情報に応じた電位の静電荷像を担持した感光体に近接
   して配置された第１現像剤担持体を有し第１現像剤搬送
   手段により搬送された第１現像剤を第１現像剤担持体の
   表面に担持する第１現像剤担持手段と、感光体の静電荷
   像と同一極性のバイアス信号を第１現像剤担持体に印加
   する第１バイアス信号発生手段とを備え、 前記第２現像手段は、 第１現像剤とは色素が異なる非
   磁性一成分の第２現像剤を収納する第２現像剤収納手段
   と、現像剤収納手段に収納された第２現像剤を指定の位
   置まで搬送する第２現像剤搬送手段と、画像情報に応じ
   た電位の静電荷像を担持した感光体と一定の間隙を保っ
   て配置された現像剤担持体を有し第２現像剤搬送手段に
   より搬送された第２現像剤を現像剤担持体の表面に担持
   する第２現像剤担持手段と、感光体の静電荷像と同一極
   性の直流電圧に交流電圧が重畳された交流バイアス信号
   を現像剤担持体に印加する第２バイアス信号発生手段と
   を備え、前記感光体と現像剤担持体との間隙を２５０μ
   ｍ乃至３５０μｍに設定し、前記交流バイアス信号の周
   波数を５００Ｈｚ乃至２０００Ｈｚに設定し、前記交流
   バイアス信号の電圧レベルとして、電圧の時間平均値を
   感光体の非画像部電位と画像部電位との間で且つ画像部
   電位より非画像部電位側に偏位した値に設定すると共に
   電圧のピーク・ツー・ピーク値を３００Ｖ以上で且つ前
   記時間平均値と前記画像部電位との差の２倍以下の値に
   設定して構成されている電子写真装置。
10. 【請求項１０】 第１現像剤として、電荷質量比の絶対
    値が１０μＣ／ｇ乃至３０μＣ／ｇの現像剤を用い、第
    ２現像剤として、電荷質量比の絶対値が２μＣ／ｇ乃至
    ８μＣ／ｇの現像剤を用いている請求項９記載の電子写
    真装置。