JPH06175486A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 現像効率が高く、長期的な現像安定性に優
れ、スリーブへの異色トナーの混入、感光体上での混色
を防止できる現像装置を提供する。 【構成】 ＤＣ重畳のＡＣ電圧を印加可能な現像スリー
ブの現像域上流に、絶縁部材を介して近接または接触可
能な電極を配設してなる制御電極を有する現像装置にお
いて、前記制御電極の電極部を、現像時には所定のＤＣ
電圧を印加、非現像時には電気的にフローティングでき
るように構成し、像形成体側のトナーを制御電極側や現
像スリーブ側へ引き戻すことのないようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電子写真式の画像形
成装置において、非磁性トナー粒子からなる１成分現像
剤を用いて静電潜像を現像する現像装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真式の画像形成装置に用い
られる現像装置のひとつとして、非磁性トナーからなる
１成分現像剤を用いた現像装置がある。この現像装置
は、表面を粗面にして回転可能に支持された円筒状の現
像スリーブの表面にトナーを保持し、該トナーを現像領
域に搬送して現像を行うもので、像担持体面（感光体）
に対して非接触で現像する非接触現像に適用されてい
る。しかし、この種の現像装置では一般に、平均粒径が
１０μｍ前後の比較的粗い非磁性トナー粒子が現像剤と
して用いられているため、繊細な線や濃淡差などを再現
することができず、高画質の画像形成には不向きである
という問題点があった。

【０００３】この非接触現像方法において高画質画像を
得るには、トナーをより微粒子化することが必要である
と考えられている。しかしながら、トナーの平均粒径を
１０μｍ以下に微粒子化すると、

【０００４】現像時のクーロン力に対して相対的にフ
ァンデルワールス力の影響が現れ、像背景の地部分にも
トナーが付着する「かぶり」現象を呈するようになる。
この場合、現像剤搬送担持体への直流バイアス電圧印加
によっても、かぶりを防ぐことが困難となる。

【０００５】トナー同士の摩擦帯電制御が難しくな
り、凝集が起こり易くなる。といった困難を招来する。
このため、微粒子化による画質改善は、その副作用のほ
うが目立ち、鮮明な画像を得ることは困難であった。

【０００６】トナーの流動性が環境や使用状態によっ
て変化しやすく、それに応じて画像特性も変化しやすく
なる。といった困難を招来する。このため、微粒子化に
よる画質改善は、その副作用のほうが目立ち、鮮明な画
像を得ることは困難であった。

【０００７】そこで、こうした問題を解決するために、
これまで、さまざまな現像法が提案されている。即ち、 （１）特開昭５６−２７１５８ 非接触状態にある感光体／スリーブの間に、互いに平行
な複数本のコロナワイヤを設けるとともに、隣接するワ
イヤの極性が逆になるように構成し、交番電圧を印加し
て現像剤を飛翔させる。

【０００８】（２）特開昭５７−１９８４７０ 潜像保持面とトナー保持面との間にグリッドを有し、グ
リッドトナー保持面の間に、直流及び交流、ないしはそ
のいずれかの偏奇電圧を印加する。

【０００９】（３）特開平３−１３１８７８ スリーブ上の現像剤に接触し、かつ先端部が現像領域に
位置する板状弾性部材からなる電極体と、該電極体とス
リーブとの間に変動電界を印加する手段を有し、変動電
界の作用によって現像剤を現像領域に分散飛翔させて潜
像を現像する。

【００１０】（４）特開平２−１３０５６９ 交流成分を有するバイアス電圧を印加して現像する現像
方法において、交流成分の印加をＯＦＦとする時に、現
像剤をスリーブ側に引き戻す電界状態を所定以上印加す
る

【００１１】（５）特開平４−１１５２６４ 特開平３−１３１８７８の現像装置を複数個並べた多色
画像形成方法。

【００１２】（６）特開平４−５６９７７ 特開平３−１３１８７８の現像法において、現像を行わ
ない時には、電極体に付着した現像剤を感光体に向けて
放出させる放出電界を印加する。などの方法が提案され
ている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の現像装置や方法には、実用上さまざまな問題点があっ
た。

【００１４】（１）、（２）は、いずれも現像領域の感
光体とスリーブ間に複数本のグリッドワイヤを配置し
て、交番電界を印加する方法だが、この場合、飛翔した
現像剤がワイヤ間に目詰まりを起こし、現像性の低下を
生じる。また、実際の装置で、狭い現像ギャップ間に複
数のワイヤを精度良く配置することは困難である。

【００１５】（３）は、現像剤を分散飛翔させるための
電極体が、スリーブとの接触部の上流側にも存在するた
め、現像剤搬送時に現像領域と同様な変動電界が形成さ
れ、現像剤がさらに上流側に戻される結果となる。この
結果、この電極体を通過して、現像領域に運ばれる現像
剤の量が極度に低下する。

【００１６】（４）、（５）は、現像器を複数台並べた
複数現像１回転写の多色画像形成装置において、像形成
体に付着したかぶりトナーや、複数現像時に非画像部に
なった部分の像形成体上のトナーは、感光体表面電位が
高いため、現像器への逆流が起きやすくなる。

【００１７】（６）は複数現像１回転写の多色画像形成
装置において、放出電界によって放出されたトナークラ
ウドが、他の色の現像時にも現像空間内に漂うため、特
に、連続コピー時に、感光体上での混色が起こりやす
い。また、電極に印加する電源が、現像用と放出用で２
種類必要となるため、装置が煩雑になる。

【００１８】この発明は上記の点に鑑み、 ・十分な量のトナーを現像領域に搬送して、現像効率が
高く、長期的な現像安定性に優れた現像を容易に行える ・スリーブへの異色トナーの混入、感光体上での混色を
防止できる などの特質を備え、通常の画像形成手段はもちろんのこ
と、一括転写型多色画像形成装置への適用も可能な現像
装置を提供することを目的としている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めこの発明は、ＤＣ重畳のＡＣ電圧を印加可能な現像ス
リーブの現像域上流に、絶縁部材を介して近接または接
触可能な電極を配設してなる制御電極を有する現像装置
において、前記制御電極の電極部を、現像時には所定の
ＤＣ電圧を印加、非現像時には電気的にフローティング
できるように構成し、像形成体側のトナーを制御電極側
や現像スリーブ側へ引き戻すことのないようにしたもの
である。

【００２０】また、前記現像スリーブは、非現像時に、
電気的にフローティングできるものとし、トナーを現像
スリーブ側へ引き戻さないようにしたものである。ま
た、前記現像スリーブは、非現像時に、ＤＣ電圧のみを
印加できるものとし、感光体（像形成体）上のトナーを
電気的に押圧して、他の現像器に混入するのを防止でき
るようにしたものである。また、非現像時に現像スリー
ブに印加される前記ＤＣ電圧は、現像時に印加されるＤ
Ｃ電圧より大とし、感光体（像形成体）上のトナーをよ
り積極的に電気的に押圧して、像形成体側から現像スリ
ーブ側へのトナーの逆流を防止できるようにしたもので
ある。

【００２１】

【作用】像形成体に対向する現像スリーブの現像域の上
流部適所に、電極を、絶縁部材を介して近接または接触
させて配設した制御電極を配設する。該現像スリーブに
はＤＣ重畳のＡＣ電圧が、該制御電極における電極部に
はＤＣ電圧が、それぞれ印加される。

【００２２】これにより、現像時には、前記制御電極中
の電極部と現像スリーブの間に、トナーを分散飛翔させ
る第１振動電界が形成されるとともに、現像スリーブと
前記像形成体の間には、第１振動電界よりも弱い第２振
動電界が形成される。そして、第１振動電界近傍で発生
されたトナークラウドは、第２振動電界側へ誘導され、
さらに像形成体の表面へのトナー付着が促進される。

【００２３】一方、非現像時には、電極部は電気的にフ
ローティングされ、第１振動電界によるトナークラウド
は形成されず、従って、混色発生は防止される。また、
非現像時に、現像スリーブも電気的にフローティングす
れば、第２振動電界によるトナークラウドも形成され
ず、混色発生はより防止される。さらに、非現像時に、
現像スリーブにＤＣ電圧のみを印加すれば、像形成体表
面に付着したトナーは、現像スリーブ側から電気的に押
圧されることとなり、トナーの剥脱が防止される。さら
に、非現像時に現像スリーブに印加される前記ＤＣ電圧
が、現像時に印加されるＤＣ電圧より大であれば、現像
スリーブ側から電気的により積極的に押圧され、トナー
剥脱が確実に防止される。

【００２４】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づき詳細
に説明する。まず、本願現像装置を好適な現像手段とし
て備えたカラー画像形成装置の一例について、図５に示
す断面構成図により説明する。

【００２５】図５において、１は可撓性のベルトに光導
電体を塗布あるいは蒸着してなる感光体ベルト（像形成
体）で、該感光体ベルト１は、回動ローラ２および３の
間に架設されていて、回動ローラ２の駆動により時計方
向に搬送できるように構成されている。

【００２６】４は前記感光体ベルト１に内接するように
装置本体に固定したガイド部材で、前記感光体ベルト１
はテンションローラ５の作用で緊張状態とされることに
より、その内周面が該ガイド部材４に摺擦されるように
なっている。

【００２７】６は帯電手段たるスコロトロン帯電器、７
は像露光手段たるレーザビームを用いた光書き込み装
置、８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄは、それぞれ特定色の現像
材を収容した複数の現像手段たる本発明の現像装置であ
って、これらの像形成手段は、感光体ベルト１の前記ガ
イド部材４に接する部分に配設される。

【００２８】前記各現像装置８Ａ〜８Ｄは、例えば、イ
エロー、マゼンタ、シアン、黒色の各現像剤をそれぞれ
収容するもので、前記感光体ベルト１と所定の間隙を保
つ各現像スリーブ８１を備え、感光体ベルト１上の潜像
を非接触の反転現象により顕像化する機能を有してい
る。この非接触現像は接触現像と異なり、感光体ベルト
１上にトナー像を担持したまま移動を妨げない長所を有
する。尚、該現像装置８Ａ〜８Ｄの詳細については後述
する。

【００２９】１２は転写器、１３はクリーニング装置
で、該クリーニング装置１３のブレード１３ａとトナー
搬送ローラ１３ｂは、画像形成中に感光体ベルト１の表
面より離間した位置に保たれた画像転写後のクリーニン
グ時のみ、図示のように感光体ベルト１の表面に圧接さ
れる。かかるカラー画像形成装置によるカラー画像形成
のプロセスは、次のようにして行われる。

【００３０】先ず、本実施例による多色像の形成は、図
６の像形成システムに従って遂行される。即ち、オリジ
ナル画像を撮像素子が走査するカラー画像データ入力部
（イ）で得、該データを画像データ処理部（ロ）で演算
処理して画像データを作製し、一旦画像メモリ（ハ）に
格納する。次いで、該画像データは記録時に取り出され
て記録部（ニ）である例えば図５のカラー画像形成装置
へ入力される。

【００３１】即ち、前記カラー画像形成装置とは別体の
画像読み取り装置から出力される色信号である画像デー
タが、前記光書き込み装置７に入力されると、光書き込
み装置７においては図示しない書き込み光源である半導
体レーザで発生されたレーザビーム（書き込み光）は、
図示しないコリメータレンズ及びシンドリカルレンズを
通過し、駆動モータ７１により回転される回転多面鏡７
４により回転走査され、ｆθレンズ７５とシリンドリカ
ルレンズ７６を経て、その間２個のミラー７７、７８に
より光路を曲げられて、予め帯電手段たるスコロトロン
の帯電器６によって一様な電荷を付与された感光体ベル
ト１の周面上に投射され、主走査がなされて輝線を形成
する。

【００３２】一方、走査が開始されるとレーザビームが
図示しないインデックスセンサによって検知され、第１
の色信号により変調されたレーザビームが前記感光体ベ
ルト１の周面上を走査する。従って、レーザビームによ
る主走査と、感光体ベルト１の搬送による副走査により
感光体ベルト１の周面上に第１の色に対応する潜像が形
成されていく。この潜像は、現像手段の内イエロー
（Ｙ）のトナー（顕像媒体）の装填された現像装置８Ａ
により反転現像されて、ベルト表面にトナー像が形成さ
れる。得られたトナー像はベルト面に保持されたまま感
光体ベルト１の周面より引き離されている清掃手段たる
クリーニング装置１３のブレード１３ａの下を通過し、
次の画像形成サイクルに入る。

【００３３】即ち、前記感光体ベルト１は前記スコロト
ロン帯電器６により再び帯電され、次いで、第２の色信
号が前記光書き込み装置７に入力され、前述した第１の
色信号の場合と同様にして、ベルト表面への書き込みが
行われ潜像が形成される。潜像は第２の色としてマゼン
タ（Ｍ）のトナーを装填した現像装置８Ｂによって反転
現像される。このマゼンタ（Ｍ）のトナー像は、すでに
形成されている前述のイエロー（Ｙ）のトナー像の存在
下に形成される。

【００３４】８Ｃはシアン（Ｃ）のトナーを有する現像
装置で、第１、第２の色と同様にベルト表面にシアン
（Ｃ）のトナー像を形成する。さらに、８Ｄは黒色のト
ナーを有する現像装置であって、前記の色と同様の処理
によりベルト表面に黒色のトナー像を重ね合わせて形成
する。これら各現像装置８Ａ〜８Ｄの各スリーブには、
「ＤＣ（直流）＋ＡＣ（交流）」のバイアス電圧が印加
され、顕像手段である１成分現像剤による非接触反転現
像が行われ、感光体ベルト１には非接触で現像が行われ
るようになっている。

【００３５】図７は感光体の現像領域と現像スリーブ、
及び電極の関係を示す展開図、図８はトナークラウド発
生部の説明図である。かくして感光体ベルト１の周面上
に形成されたカラーのトナー画像は、転写部においてト
ナーと逆極性の高電圧が印加されて、給紙カセット１４
より給紙ガイド１６を経て送られてきた転写材に転写さ
れるように構成されている。

【００３６】即ち、給紙カセット１４に収容された転写
材は、給紙ローラ１６の回転によって最上層の１枚が搬
出されてタイミングローラ１８を介して感光体ベルト１
上の像形成とタイミングを合わせて転写器１２へと供給
される。

【００３７】こうして画像転写を受けた転写材は、前記
回動ローラ２に沿って急に方向転換をする感光体ベルト
１から確実に分離して上方へと移送され、定着ローラ１
８によって画像を溶着したのち排紙ローラ１９を経てト
レイ２０上に排出される。

【００３８】一方、転写材への転写を終えた感光体ベル
ト１は、さらに搬送を続けてブレード１３ａとトナー搬
送ローラ１３ｂを圧接状態とした前記クリーニング装置
１３において残留したトナーの除去を行い、その終了を
待って、再び前記ブレード１３ａを引き離し、それより
少し後にトナー搬送ローラ１３ｂを引き離し新たな画像
形成のプロセスに入る。

【００３９】上記では本願現像装置を用いるカラー画像
形成装置として、像担持体がベルト状のものについて述
べたが、ドラム状の像形成体を有する画像形成装置につ
いても同様に用いることができることはもちろんであ
る。

【００４０】次に、前述した現像装置８Ａ〜８Ｄについ
て、詳細に説明する。前記現像装置８Ａ〜８Ｄは、同一
の構成からなり、以下符号８をもって示すことにする。
図１、２、３、４は本発明に用いられる現像装置の実施
例を示す概略断面図である。これらの図において、８１
はアルミニウム、ステンレス鋼などの非磁性材料からな
り、表面をサンドブラスト処理により、ＪＩＳ１０点平
均粗さによる表示（ＪＩＳ−Ｂ０６１０）で１〜２μｍ
の粗面加工を施し、回転可能に支持された現像剤搬送担
体である現像スリーブ、８３は現像剤Ｄを攪拌して成分
を均一にする攪拌器、８４は現像剤Ｄを現像スリーブ８
１に供給するファーブラシ、８６は現像スリーブ８１上
の現像剤層の厚みを規制するゴム板からなる規制ブレー
ドである。

【００４１】ここで、現像スリーブ８１に近接または接
触して設けられた制御電極８５の構造について説明す
る。該制御電極８５は、現像スリーブ８１の現像領域上
流にてトナークラウドを発生する第１振動電界を形成す
るためのもので、ゴムなどの絶縁部材８５ｂを介して、
電極部８５ａを現像スリーブ８１の表面に近接または接
触できるように構成されている。ここで、制御電極８５
における電極部と絶縁部材の形状と配置については、い
ろいろな実施例を考えることができる。これらの実施例
を図９〜１２に示す。

【００４２】図９（ａ）〜（ｅ）は、電極部８５ａの端
部が、下側（現像スリーブ側）の絶縁部材８５ｂの端部
より下流側に延出するように構成した実施例である。こ
れらの実施例では、現像スリーブ８１と電極部８５ａの
間に絶縁部材８５ｂを介装することにより、少なくとも
その厚み分のギャップ量を、現像スリーブ８１と電極部
８５ａ間で確定できるようになっている。そして、この
ギャップ量に応じて、トナークラウドの発生に必要な空
間が、絶縁部材８５ｂの下端より下流側に延出した電極
部８５ａの下側に形成されることとなる。また、絶縁部
材８５ｂは、強度部材としての機能も有しており、像形
成体と現像スリーブの間のわずかな隙間に、電極部８５
ａを所定の位置と姿勢で安定的に保持することができる
ようになっている。

【００４３】図９（ａ）は、最もシンプルに構成された
制御電極８５の実施例であり、電極部８５ａの下側のギ
ャップ空間が、トナークラウドを発生するための第１振
動電界形成部となっている。

【００４４】図９（ｂ）は、電極部８５ａの下側が下流
に向けて広がるＶ字形空間となるように電極部８５ａを
上側へ曲げ、第１振動電界形成部で発生したトナークラ
ウドが、下流側の第２振動電界形成部へと移行しやすい
ようにしたものである。

【００４５】図９（ｃ）と（ｄ）は（ｂ）と同様に、電
極部８５ａの下側に下流に向けて広がる空間を形成した
実施例であるが、電極部８５ａは絶縁部材８５ｂの端面
と接するまで下側に回り込んでいるため、（ｂ）の実施
例より強い第１振動電界を形成できるようになってい
る。

【００４６】図９（ｅ）は、制御電極８５の強度を向上
させるとともに、より充分なトナークラウド発生空間を
得るために、現像スリーブ側の絶縁部材８５ｂに補強板
８５ｄを取り付けた例である。

【００４７】図１０（ａ）〜（ｅ）は、電極部８５ａの
感光体ベルト１（像形成体）側に絶縁部材８５ｃを設け
た実施例である。これらの実施例では、いずれも、絶縁
部材８５ｃは、電極部８５ａと感光体ベルト（像形成
体）１との接触を防止し、電極から感光体ベルトへの電
流リークが発生しないように構成されている。

【００４８】このうち、図１０（ｂ）〜（ｄ）は、第１
振動電界形成部で発生したトナークラウドを、下流側の
第２振動電界形成部へと移行しやすくするために、上側
の絶縁部材８５ｃを下側の絶縁部材８５ｂより長くし
て、電極部８５ａの下側が下流に向けて広がるＶ字形空
間となるようにしている。

【００４９】図１０（ｅ）は、制御電極８５の強度と、
より充分なトナークラウド発生空間を得るために、現像
スリーブ側の絶縁部材８５ｂに補強板８５ｄを取り付け
た例である。

【００５０】図１１（ａ）〜（ｃ）は、電極部８５ａの
下流側端部を、絶縁部材により被覆した実施例で、特に
放電の発生しやすいコーナーエッジ部を絶縁することに
より、電極部８５ａから感光体ベルト（像形成体）１側
への放電現象を防止できるようにしたものである。これ
らが、図９及び図１０で示した構成例において、特徴的
な例を図示したもので、これら以外の制御電極形状であ
っても、少なくとも下端部を被覆して放電防止できるよ
うに構成したものであればよい。

【００５１】図１２（ａ）〜（ｈ）は、電極部８５ａの
全体を、前記現像スリーブ８１と絶縁部材８５ｂの最近
接点Ｐより下流側に位置するように構成した実施例であ
る。これらの実施例は、最近接点Ｐより上流側には電極
が存在しないため、当然のことなが振動電界が全く発生
しない。従って、上流でのトナークラウド発生によって
最近接点Ｐの下流側への現像剤の供給が低減してしまう
現象を、未然に防止できるようになっている。

【００５２】これらの実施例において、電極部８５ａ
は、絶縁部材８５ｂの上側、端部、下側のいずれに外装
してもよく（図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、
（ｅ））、また、下端部の内部に埋設してもよい（図１
２（ｄ）、（ｆ）、（ｈ））。また、電極部８５ａの断
面形状は、矩形である必要はなく、例えば、断面円形の
ワイヤを絶縁部材８５ｂの下端部に取り付けて、電極部
８５ａを構成してもよい（図１２（ｇ））。この場合、
強度部材でもある絶縁部材８５ｂによって、像形成体と
現像スリーブの狭い間隙においてワイヤを安定的に支持
し、ワイヤを単独で架設する場合に比して、極めて高精
度な位置決めを行うことができる。

【００５３】尚、該制御電極８５（電極部８５ａと絶縁
部材８５ｂ）は、前述のように、図９（ｃ）、図１０
（ｄ）のように、現像スリーブ８１側の端部下側をＶ字
形に切り欠き、制御電極８５と現像スリーブ８１との間
でトナークラウドを発生させる空間を設けるようにして
もよい。

【００５４】また、図１２（ｈ）のように、現像スリー
ブ側の絶縁部材８５ｂに補強板を取り付け、より充分な
トナークラウド発生空間を設けるようにしてもよい。制
御電極８５によって層厚を規制された現像剤Ｄの層は、
現像スリーブ８１の上記回転によって移動し、現像領域
Ａに搬送される。尚、制御電極８５は現像スリーブ８１
上の現像剤層の厚みを規制する規制ブレード８６を兼ね
ることもできる。 尚、この図１２の実施例の制御電極
８５に対して、前述したように、 ・感光体１（像形成体）側に絶縁部材８５ｃを備える ・感光体１側の絶縁部材８５ｃの下流側端部は、前記現
像スリーブ８１側の絶縁

【００５５】部材８５ｂの端部と同じか、またはより長
いものとする ・電極部８５ａは、少なくともその下流側端部が、絶縁
部材により被覆されたものとする などの改良を加えてもよいことはもちろんである。

【００５６】また、図９〜図１２の各電極について、ト
ナークラウド発生空間の確保、トナークラウド形成時の
振動防止、位置決め精度向上などの目的のために、現像
スリーブ側絶縁部材８５ｂに補強板を取り付けたり、像
形成体側絶縁部材８５ｃよりも硬度の高い部材で現像ス
リーブ側絶縁部材８５ｂを形成してもよい。

【００５７】こうした電極部の製造方法としては、一般
にプリント基板の製造などに用いられているエッチング
法、絶縁性基板上に導電層をディップ塗布あるいは印刷
する方法、導電性基板上に絶縁層をディップ塗布する方
法、蒸着法、ＣＶＤ法、などを用いることができるが、
なかでも精度、生産性の点から、エッチング法が望まし
い。

【００５８】さらに、図９〜１２の各制御電極の電極部
が露出している部分において、１０〜１００μｍ程度の
絶縁層をコーティング処理することが望ましい。これに
より、電極部の現像スリーブや像形成体へのブレークダ
ウンを防止し、高い電界を維持することが可能である。

【００５９】次に、制御電極８５の駆動条件について説
明する。前記制御電極８５は、前記電極部８５ａと現像
スリーブ８１の最近接点Ｐより下流側における電極部８
５ａの有効長さ＝Ｒ（ｍｍ）、前記現像スリーブ８１の
表面移動速度＝ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）、前記第１振動電界
の周波数＝ｆ（Ｈｚ）が、 １≦Ｒ・ｆ／ｖ≦３０ ・・・（１） なる関係式を満たすように構成されている。ここで、電
極部８５ａの有効長さ＝Ｒとは、下側（現像スリーブ
側）の絶縁部材８５ｂの厚さや絶縁性能にもよるが、第
１振動電界の形成に直接的に寄与する電極部の領域の長
さのことで、最近接点Ｐより現像スリーブ８１の接線方
向に測った電極部の長さを意味している。

【００６０】具体的に好ましい構成は、 ０．０３≦Ｒ≦３ ｆ＝０．３〜１０ （ｋＨｚ） ｖ＝５０〜５００ （ｍｍ／ｓｅｃ） であり、この構成で前述の条件（１）を満たすことが望
ましい。

【００６１】例えば、図９、図１０、及び図１１の
（ａ），（ｂ）では、絶縁部材８５ｂに対する電極部８
５ａの延出部の露出長さ、図１２の（ｆ）のように全体
を被覆された実施例では、当接点Ｐより下流側の電極部
の長さなどとなる。

【００６２】この式（１）において、 １≦Ｒ・ｆ／ｖ ・・・（１ａ） は、現像スリーブ８１から感光体１に分散飛翔するに十
分な振動を、現像剤Ｄに与えるための条件を示してい
る。また、 Ｒ・ｆ／ｖ≦３０ ・・・（１ｂ） は、振動が強すぎてトナーの摩擦帯電量が過剰となっ
て、現像スリーブ８１への静電付着力が増大し、分散飛
翔性が劣化するのを防ぐ条件を示している。

【００６３】上記２つの条件式（１ａ）、（１ｂ）を満
たすように電極部８５ａを駆動することにより、現像効
率が高く、ムラや欠陥の少ない画像形成を実現すること
ができるようになっている。尚、この２つの条件は、 ２≦Ｒ・ｆ／ｖ≦１０ ・・・（２） であることがより好ましい。

【００６４】また、図９〜図１２に示されるように、最
近接点Ｐから下流側にある、電極部先端までの距離ｌ₁
（ｍｍ）は、トナークラウドを安定して発生させるため
に、 １．０＜ｌ₁ ＜４．０（ｍｍ） が好ましい。また、現像スリーブ側絶縁部材８５ｂの先
端部のＰからの距離ｌ₂ （ｍｍ）は、電極部の直線性を
維持し、現像スリーブに当接する場合に、電極部の設定
精度を容易に確保するために、 ０．１＜ｌ₂ ＜３．０（ｍｍ） であることが望ましい。更に、 ｌ₁ ＞ｌ₂ とすることにより、電極部を高精度に設定でき、充分な
トナークラウド発生領域を確保することができる。ま
た、上記の電極部８５ａの厚さＴ₁ は、１０〜２００μ
ｍ、絶縁部材８５ｂ、８５ｃの厚さＴ₂ は２０〜２００
μｍとし、さらに、 ０．３Ｔ₁ ≦Ｔ₂ ≦４Ｔ₁ であることが好ましい。

【００６５】本実施例では、制御電極８５をこのような
条件下で駆動するとともに、前記現像スリーブ８１と前
記感光体１（像形成体）の間に、前記第１振動電界より
も弱い第２振動電界を形成し、かつ前記電極部８５ａと
感光体１の間に、トナーを感光体１側へ移動させる一方
向電界を形成している。ここで、第１振動電界より弱い
第２振動電界を形成するのは、第１振動電界で発生した
トナークラウドを、消滅させることなく下流側の現像領
域に誘導するためである。また、トナークラウドの感光
体１への付着を促すとともに、付着した現像剤を電極部
８５ａ側へ引き戻すことのないようにするためである。

【００６６】また、前記第１振動電界と第２振動電界
は、共通の電源を用いることにより、同位相となるよう
に構成されている。これは、両電界に位相差があると、
トナークラウドの誘導が円滑に行われず、結果として、
現像される画像に濃度むらが発生するのを防ぐためであ
る。

【００６７】前記現像スリーブ８１上に形成される現像
剤層は、感光体ベルト１の表面に接触せず、間隙を保つ
ように、現像スリーブ８１と制御電極８５の間隙及び現
像スリーブ８１と感光体ベルト１の間隙を調整される。
８７は現像領域Ａを通過した現像剤を現像スリーブ８１
上から除去するクリーニングブレード、８８は現像剤溜
まり、８９はケーシングである。

【００６８】現像スリーブ８１には、現像時、直流バイ
アス電源Ｅ１と交流バイアス電源Ｅ２により、保護抵抗
Ｒ１を介して直流に交流を重畳したバイアス電圧（Ｅ１
＋Ｅ２）が印加される。また、制御電極８５の電極部８
５ａには、直流バイアス電源Ｅ３から保護抵抗Ｒ２を介
して直流のバイアス電圧Ｅ３が印加される。

【００６９】前記カラー画像形成装置において、感光体
ベルト１の感光体として負に帯電させるＯＰＣ感光体を
用いて反転現象が行われ、感光体が例えば−８００Ｖに
帯電されているとすると、制御電極８５には感光体電位
より絶対値が大きい−（７００〜１０００）Ｖ、現像ス
リーブ８１には−７００Ｖの直流電圧成分と、交流電圧
成分のバイアス電圧が印加される。交流電圧成分は周波
数１００Ｈｚ〜１０ｋＨｚ、好ましくは４ｋＨｚで、ピ
ーク間電圧は２００〜４０００Ｖ、好ましくは１ｋＶで
ある。

【００７０】これにより、制御電極８５の電極部８５ａ
には現像スリーブ８１より絶対値の大きい電圧が印加さ
れているので、制御電極部８５ａにトナーが付着するこ
ともないし、重ね合わせプロセスにおいても、感光体ベ
ルト１上のトナー像が電極部８５ａに付着することもな
い。電極部８５ａは感光体べルト１より現像スリーブ８
１に近接して設けてあることにより、第１の振動電界の
強さが第２の振動電界の強さより大となる。

【００７１】電極部８５ａと現像スリーブ８１との最近
接間隙ｄ₂ は、感光体ベルト１と現像スリーブ８１との
最近接間隙ｄ₁ に対して、 ｄ₂ ＝（０．２〜０．６）ｄ₁ が好ましい。尚、ｄ₁ は０．２〜１．０ｍｍである。狭
い現像領域に電極を設置するために、現像スリーブ８１
と感光体ベルト１の対向位置と電極部８５ａとのなす角
θは、上流側に５〜４５°の角度であることが望まし
い。また、現像スリーブの直径は、１０〜３０ｍｍであ
ることが好ましい。さらに現像スリーブ移動速度Ｖ
_S （ｍｍ／ｓｅｃ）、像形成体移動速度Ｖ_P （ｍｍ／ｓ
ｅｃ）の比は、 Ｖ_S ／Ｖ_P ＝０．５〜２．０ が好ましい。

【００７２】また、図５に示したように、電極部８５ａ
の長手方向の幅（Ｗ１）は、現像スリーブ上の現像剤層
の幅（Ｗ２）よりも大きくなるように構成され、電極部
８５ａ上のＷ２の領域外で、電源Ｅ３によってＤＣ電圧
を印加する。このため、電極部以外での余分なトナーク
ラウド発生を抑制することができる。

【００７３】この第１の振動電界は、トナー粒子をその
電気力線に直角の方向に振動させるのでトナーを飛翔さ
せ、雲霞状のトナークラウドを十分に発生させることが
できる。このトナークラウドは、第２の振動電界によっ
て感光体ベルト１上の潜像に向かう飛翔を助けられ均一
な現像が行われる。

【００７４】ここで、第１と第２の振動電界は同位相で
あることは重要である。同位相であるために、トナーの
振動がうねりなどを生じることなく現像が行われる。ま
た、位相が変化する時に発生する強い電場による絶縁破
壊も起きない。

【００７５】以上の交流電圧成分は、波形が正弦波に限
らず、矩形波や三角波などであってもよい。そして、そ
の周波数にもよるが、電圧値は高いほどトナーを振動さ
せるようになるが、反面、「かぶり」や落雷現象のよう
な絶縁破壊が発生しやすくなる。かぶりの発生は直流電
圧成分で防止し、絶縁破壊は、現像スリーブ８１の表面
を樹脂や酸化皮膜などにより絶縁、ないしは半絶縁にコ
ーティングすることなどによって防止することができ
る。

【００７６】一方、非現像時において、前記制御電極８
５の電極部８５ａは、電気的にフローティングされ、現
像スリーブ８１との間に形成されていた第１振動電界が
消失するように構成されている。このため、トナークラ
ウドの発生は停止し、特に、多色現像時に、他の色のト
ナーが感光体１側へ飛翔するのを防止できるようになっ
ている。

【００７７】また、この非現像時に、現像スリーブ８１
は、 ・ＤＣ＋ＡＣ電圧がそのまま印加される（図１） ・電気的にフローティングされる（図２） ・ＤＣ電圧のみ印加される（図３） ・現像時のＤＣ電圧と新たなＤＣ電圧が、ともに印加さ
れる（図４） という４つの状態が考えられる。このうち、ＤＣ＋ＡＣ
電圧を印加し続けることは、異色トナー混入の原因とな
り得るため、必ずしも好ましいとはいえない。そこで、
現像スリーブ８１も電気的にフローティングするか、Ｄ
Ｃ電圧のみ印加することが望ましい。

【００７８】図２の実施例は、電極部８５ａと現像スリ
ーブ８１をともにフローティングできるようにしたもの
である。ここで、電極部８５ａと現像スリーブ８１を同
時に電流遮断してもよいし、電極部８５ａをオフにした
のち、現像スリーブ８１をオフにしてもよい。また、現
像スリーブ８１は、無用なトラブル防止と省電のために
も回動は停止することが好ましい。この実施例では、感
光体（像形成体）１に対し、電極部８５ａと現像スリー
ブ８１の電気力は働かなくなるから、トナーの剥脱や異
色トナーの付着が防止される。

【００７９】図３の実施例は、電極部８５ａのフローテ
ィング時に、ＤＣ電圧Ｅ１のみを現像スリーブに印加す
るようにしたものである。この場合、ＡＣ電圧Ｅ２はオ
フであるからトナークラウドは発生せず、かつＤＣバイ
アス電圧Ｅ１により、感光体（像形成体）１上のトナー
を感光体１側に向けて押圧する静電力が作用する。この
ため、特に、多色現像時におけるトナーの剥脱や、異色
トナーの付着が防止される。

【００８０】図４の実施例では、非現像時に、感光体
（像形成体）１上のトナーを感光体１側に向けて押圧す
る静電力をより大きくするために、新たなＤＣ電圧Ｅ４
をＤＣ電圧Ｅ１に付加して、印加できるようになってい
る。このＤＣ電圧Ｅ４の電圧値は任意に設定可能であ
り、感光体１と現像スリーブ８１の間隙量などにもよる
が、本実施例では、ＤＣ電圧Ｅ１の２０〜５０％程度が
好ましい。

【００８１】本発明の現像装置は、以上述べたように１
成分現像剤の現像剤層を像担持体である感光体ベルト
（像形成体）１に対して非接触に保ち、第１及び第２の
振動電界によってトナークラウドを発生させて、感光体
ベルト１への分離・飛翔性を向上させ、静電像への選択
吸着性を向上させて、従ってトナーに微粒子のものを用
いることを可能にして、高画質画像の現像が行われるよ
うにしたものであるが、それには次のような非磁性トナ
ーからなる現像剤を用いることが好ましい。

【００８２】一般にトナーは、平均粒径が小さくなる
と、定性的に粒径の２乗に比例して帯電両が現象し、相
対的にファンデルワールス力のような付着力が大きくな
って、現像スリーブ８１に強く付着し、また、非画像部
に飛散しやすくなり、かぶりが発生しやすくなる。そし
て、従来の現像剤層現像方法では、平均粒径が１０μｍ
以下になると、このような問題が顕著に現れるようにな
る。

【００８３】その点を本発明の現像装置では、現像剤層
による現像を２重の振動電界下で行うことで解消するよ
うにしている。即ち、トナー粒子は、第１の振動電界に
おいて強く振動を与えられて現像スリーブ８１から離れ
てトナークラウドを形成し、このクラウドの直ぐ近くの
現像領域Ａに運ばれて、第１の振動電界より弱い第２の
振動電界下で静電潜像にトナー粒子が忠実に吸着される
ようになる。また、帯電量の低いトナーが画像部や非画
像部に移行することがほとんどなくなるし、トナーが感
光体ベルト１と摺擦することもないので、摩擦帯電によ
り感光体ベルト１に付着することもなくなって、１μｍ
程度のトナー粒径のものまで用いることができるように
構成されている。

【００８４】トナーの平均粒径が大きくなると、既に触
れているように、画像の荒れが目立つようになる。通
常、１０本／ｍｍ程度のピッチで並んだ細線の解像力が
ある現像では、平均粒径２０μｍ程度のトナーでも問題
はない。しかし、平均粒径１〜５μｍの微粒子化したト
ナーを用いると、解像力は格段に向上して、濃淡差も忠
実に再現した鮮明な高画質画像を与えるようになる。以
上の理由から、トナーの粒径は平均粒径が１０μｍ以
下、好ましくは１〜５μｍが適正条件である。また、ト
ナーの粒子が電界に追随するためには、トナー粒子の帯
電量は１〜３μＣ／ｇより大きいことが望ましい（好ま
しくは３〜３０μＣ／ｇ）。特に、粒径の小さい場合
は、高い帯電量が必要である。

【００８５】このような微粒トナーは、従来のトナーと
同様の方法で得られる。即ち、従来公知の粉砕法、懸濁
重合法、乳化重合法などの方法によって得られたトナー
粒子を、平均粒径選別手段によって選別したトナーを用
いることができる。

【００８６】本発明の現像装置において、好ましいトナ
ーは、スチレン系樹脂、ビニル系樹脂、エチレン系樹
脂、ロジン変性樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド樹
脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂などの樹脂や、パ
ルミチン酸、ステアリン酸などの脂肪酸ワックスなどの
樹脂を用い、それにカラー顔料等の着色成分や必要に応
じて帯電制御剤などを加えて、従来公知の粉砕法、懸濁
重合法、乳化重合法などのトナー粒子製造方法と同様の
方法によって作ることができる。その平均粒径は２０μ
ｍ以下、好ましくは１０μｍ以下、特に好ましくは１〜
７μｍの粒子からなるものである。

【００８７】本発明の現像装置には、以上述べたような
非磁性トナー粒子からなる現像剤が好ましく用いられる
が、これにはまた、必要に応じて粒子の流動滑りを良く
するための流動化剤や像担持体面の清浄化に役立つクリ
ーニング剤等が混合される。流動化剤としては、コロイ
ダルシリカ、疎水性チタニア、シリコンワニス、金属石
鹸あるいは非イオン表面活性剤等を用いることができ、
クリーニング剤としては、脂肪酸金属塩、有機基置換シ
リコンあるいはフッ素等表面活性剤等を用いることがで
きる。

【００８８】以上のように、図１〜図４に示したような
現像装置に、トナーにスチレン・アクリル樹脂（山洋化
成製ハイマーｕｐ１１０）１００重量部、カラー顔料１
０重量部からなる重量平均粒径が５μｍの粉砕造粒法に
よって得られた非磁性粒子からなるものを用い、図３に
示した装置により現像を行った。各トナーの平均帯電量
は−５μＣ／ｇであった。

【００８９】かかる図１〜図４に示したような現像装置
を装着した図５に示すカラー画像形成装置で、感光体ベ
ルト１にはＯＰＣ感光体を使用、その周速度＝１８０ｍ
ｍ／ｓｅｃ、感光体ベルト１に形成された静電潜像の最
高電位＝−８００Ｖ、現像スリーブ８１の外径＝３００
ｍｍ、その回転数＝１５０ｒｐｍ、現像剤Ｄ層の厚さ＝
０．０３ｍｍ、現像スリーブ８１と感光体ベルト１との
間隙＝０．７ｍｍである。

【００９０】また、現像スリーブ８１に印加するバイア
ス電圧は、直流電圧成分＝−７００Ｖ、交流電圧成分＝
４ｋＨｚ、ピーク間電圧＝１０００Ｖとし、電極部８５
ａは感光体ベルト１から０．４ｍｍの位置に設置し、電
極部８５ａの有効長さＲは０．４ｍｍで、−１０００Ｖ
の直流電圧を印加した。この実施例では、現像スリーブ
８１上の現像剤Ｄは感光体ベルト１の表面に接触しな
い。

【００９１】以上の条件で現像を行って、それを普通紙
の転写紙にコロナ放電して転写し、表面温度１４０℃の
ヒートローラ定着装置に通して定着した結果、いずれの
現像装置を用いた場合も、得られ転写紙の記録画像は、
エッジやかぶりがない、濃度が極めて鮮明なものであ
り、引き続いて５万枚の記録を行ったが、最初から最後
まで安定して変わらない記録画像を得ることができた。
また、現像器への異色トナーの混入も観察されなかっ
た。

【００９２】以上の実施例において、特定の現像器を使
用している間、他の使用しない現像器（非現像状態の現
像器）は、電極部８５ａを電気的にフローティング状態
にるとともに、現像スリーブ８１は回動状態を停止さ
せ、 ・ＤＣ＋ＡＣ電圧をそのまま印加（図１） ・電気的にフローティングされる（図２） ・ＤＣ電圧のみ印加される（図３） ・現像時のＤＣ電圧に対して３０％の電圧値を有する新
たなＤＣ電圧が印加される（図４） 状態とした。

【００９３】また、制御電極は、絶縁部材８５ｃ、８５
ｂとしてそれぞれ厚さ５０μｍのポリイミドを、電極部
８５ａとして厚さ４０μｍの銅箔を用いてエッチング法
によって製造し、これにガラスエポキシからなる厚さ２
００μｍの補強板８５ｄを取り付けた図１２（ｈ）の形
状のものを用いた。

【００９４】また、本発明は、１成分現像装置を例とし
て説明したが、磁性キャリアとトナーとからなる２成分
現像装置に対しても同様に適用し得る。その場合、磁極
は図１３に示したように、制御電極８５の最近接点Ｐよ
り上流及び現像領域より下流に、Ｎ，Ｓの磁極を配置
し、制御電極８５による現像剤層の均一化とトナークラ
ウドの発生を行わせるようにする。

【００９５】

【発明の効果】上記の目的を達成するためこの発明は、
ＤＣ重畳のＡＣ電圧を印加可能な現像スリーブの現像域
上流に、絶縁部材を介して近接または接触可能な電極を
配設してなる制御電極を有する現像装置において、前記
制御電極の電極部を、現像時には所定のＤＣ電圧を印
加、非現像時には電気的にフローティングできるように
構成しているので、像形成体側のトナーを制御電極側や
現像スリーブ側へ引き戻すことのないようにすることが
できる。

【００９６】また、前記現像スリーブは、非現像時に、
電気的にフローティングできるものとしているので、ト
ナーを現像スリーブ側へ引き戻さないようにすることが
できる。また、前記現像スリーブは、非現像時に、ＤＣ
電圧のみを印加できるものとし、感光体（像形成体）上
のトナーを電気的に押圧してているので、他の現像器に
混入するのを防止することができる。また、非現像時に
現像スリーブに印加される前記ＤＣ電圧は、現像時に印
加されるＤＣ電圧より大とし、感光体（像形成体）上の
トナーをより積極的に電気的に押圧してているので、像
形成体側から現像スリーブ側へのトナーの逆流を防止す
ることができる。

【００９７】この結果、トナークラウド発生方式により
高い現像効率を実現しながら、多色現像時の混色が極め
て少ない現像装置を提供できるという優れた効果を奏す
るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】電極部をフローティングできるようにした本発
明の現像装置の実施例を示す断面図である。

【図２】電極部と現像スリーブをともにフローティング
できるようにした本発明の現像装置の実施例を示す断面
図である。

【図３】電極部をフローティングできるようにし、現像
スリーブにはＤＣ電圧のみを印加できるようにした本発
明の現像装置の実施例を示す断面図である。

【図４】電極部をフローティングできるようにし、現像
スリーブには現像時よりも大きいＤＣ電圧を印加できる
ようにした本発明の現像装置の実施例を示す断面図であ
る。

【図５】本発明の現像装置を備えたカラー画像形成装置
の１例を示す断面図である。

【図６】像形成システムの基本構成図である。

【図７】感光体の現像領域と現像スリーブの対応を示す
説明図である。

【図８】トナークラウド発生部の説明図である。

【図９】電極部を絶縁部材より延出させた制御電極の実
施例を示す原理構成図である。

【図１０】電極部の像形成体側に絶縁部材を設けた制御
電極の実施例を示す原理構成図である。

【図１１】電極部の少なくとも下端部を絶縁被覆した制
御電極の実施例を示す原理構成図である。

【図１２】電極部全体を最近接点より下流側に配置した
制御電極の実施例を示す原理構成図である。

【図１３】本発明を２成分現像剤を用いた現像装置に適
用した実施例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 感光体ベルト（像形成体） ４ ガイド部材 ６ スコロトロン帯電器 ７ 光書き込み装置 ８，８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ 現像装置 １２ 転写器 １３ クリーニング装置 ８１ 現像スリーブ ８３ 攪拌器 ８４ ファーブラシ ８５ 制御電極 ８５ａ 電極部 ８５ｂ 絶縁部材 ８５ｃ 絶縁部材 ８６ 規制ブレード（現像剤規制部材） Ｅ１，Ｅ４ 直流バイアス電源（現像スリーブ側） Ｅ２ 交流バイアス電源（現像スリーブ側） Ｅ３ 直流バイアス電源（電極側） Ｒ１，Ｒ２ 保護抵抗 Ａ 現像領域 Ｄ 現像剤

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＤＣ重畳のＡＣ電圧を印加可能な現像ス
   リーブの現像域上流に、絶縁部材を介して近接または接
   触可能な電極を配設してなる制御電極を有する現像装置
   において、前記制御電極の電極部を、現像時には所定の
   ＤＣ電圧を印加、非現像時には電気的にフローティング
   できるように構成したことを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 前記現像スリーブは、非現像時に、電気
   的にフローティングできるものである請求項１に記載の
   現像装置。
3. 【請求項３】 前記現像スリーブは、非現像時に、ＤＣ
   電圧のみを印加できるものである請求項１に記載の現像
   装置。
4. 【請求項４】 非現像時に現像スリーブに印加される前
   記ＤＣ電圧は、現像時に印加されるＤＣ電圧より大であ
   る請求項３に記載の現像装置。