JPH06266221A

JPH06266221A - 記録装置に用いる現像装置及びイオン発生器

Info

Publication number: JPH06266221A
Application number: JP5052041A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Hosaka; 靖夫保坂; Kazushi Nagato; 一志永戸; Hideyuki Nakao; 英之中尾
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-03-12
Filing date: 1993-03-12
Publication date: 1994-09-22

Abstract

(57)【要約】【目的】記録装置に用いられ、現像スリーブと記録ド
ラムとの正確な位置精度が要求されず、環境変動に対す
る画質の変動がなく、気圧の低い高所での放電などによ
る不安定性を除き、静電潜像を安定に現像できる現像装
置を提供すること。【構成】記録装置に用いられ、トナー１１が現像スリ
ーブ１５と記録媒体間を往復運動して記録媒体を現像す
る非接触型の現像装置において、前記現像スリーブ１５
上に被覆される前記トナー１１の被覆率が１より小さ
く、前記記録媒体の移動速度と前記現像スリーブ１５の
周速との比が１より大きくなるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、記録装置に用いられ、
静電記録装置の記録媒体上の静電潜像を現像する現像装
置並びに誘電体、特に記録装置の感光体、を帯電させる
のに使用される高密度イオンを発生するイオン発生器に
関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真の感光体上の静電潜像や、静電
記録装置の静電記録媒体上の静電潜像を現像する方法に
は、液体現像、磁性トナーを使用した一成分現像、粉体
トナーに電荷を与えるキャリアを混合した二成分現像、
更にキャリアを必要としない非磁性一成分現像がある。

【０００３】液体現像は、トナーが微細で高画質のカラ
ー記録に適しており、加えて、２００Ｖ以下の低い静電
潜像を現像できる。しかし、トナーに電荷を与えるキャ
リアとしてジェット燃料に使用する高絶縁性ケロシンが
必要であり、この高絶縁性ケロシンは危険性と悪臭のた
め特殊用途に使用されており、一般のオフィス用プリン
タや複写機では使用されていない。

【０００４】また、磁性一成分現像は、液体現像と同様
の低い静電コントラストを現像でき、加えて、トナー中
の磁性体でトナー搬送ができるので、現像器の構造が簡
単になる。しかし、磁性一成分現像は現像時に静電潜像
により生ずるトナーの分極力を使用するため、レーザプ
リンタのように電荷のない領域を反転現像する方式には
適さない。また、トナー中の磁性体が導電性のため、記
録媒体上に形成されたトナー画像を静電的に普通紙に転
写することができない。更に、磁性体が不透明黒色であ
るので、カラー化に適さない。

【０００５】一方、二成分現像方式は、磁性キャリアと
絶縁性トナーを混合し、両者の摩擦帯電でトナーに電荷
を与えることにより、４００Ｖ以上の高い静電潜像を現
像する粉体現像方式である。この二成分現像方式は安定
した画質が得られ、複写機やレーザプリンタ更にはデジ
タルカラープリンタなどに最も一般的に使用されてい
る。しかし、この方式は、トナーに電荷を与えるキャリ
アを記録枚数ごとに交換する必要があり、更に、キャリ
アとトナーを混合する現像器が大型になる欠点がある。
この欠点を除くために、最近ではキャリアを使用しない
非磁性一成分現像方式が開発・実用化されている。この
非磁性一成分現像方式には、非接触方式と接触方式があ
る。従来の非接触現像方式について、図１５及び図１６
を用いて説明する。図１５は、非接触一成分現像器と記
録ドラムとの配置図である。

【０００６】図１５によれば、現像器１０中のトナー１
１は、帯電ブレード１２で摩擦電荷を与えられ、トナー
１１の粒径程度に粗らされた現像スリーブ１５の金属表
面上に、数層のトナー１２の層を形成する。現像スリー
ブ１５と記録ドラム２０との間の距離Ｌが画像濃度に影
響するため、通常２００μｍ程度に精度良く保持され
る。

【０００７】現像スリーブ１５と記録ドラム２０は、そ
れぞれ矢印Ｄ１及びＤ２方向に等速で移動し、現像スリ
ーブ１５には交流バイアス電圧３０と直流バイアス電圧
３５が与えられる。トナー１１は、交流バイアス電圧に
より現像スリーブ１５と記録ドラム２０との間を往復運
動し、記録ドラム２０上の電荷が消去された画像領域１
１２に付着して現像が行われる。直流バイアスは、現像
スリーブ１５上のトナー１１を剥離し、記録ドラム２０
方向にトナー１１を飛翔させる役割を担う。

【０００８】図１６は、交流バイアス電圧を変えた場合
の非磁性一成分現像の特性を示す。横軸は静電コントラ
ストを示し、静電潜像の電位から直流バイアス電圧を除
去した値である。縦軸は画像濃度を示す。曲線Ｃ０は、
交流バイアス電圧を印加しない状態の現像特性であり、
現像には６００Ｖ以上の高い静電コントラストが必要に
なる。また、曲線ＣＧは１．５ｋＶppの交流バイアス電
圧を与えた場合の現像特性で、現像に必要な静電コント
ラストは２００Ｖ以下で高いガンマ特性を示す。

【０００９】ここで、階調特性を表すガンマ特性は、交
流バイアス電圧を変えられることでコントロールが可能
になる。しかし、従来は交流バイアス電圧を変えると現
像の臨界電圧Ｖc も変動すると考えられており、ガンマ
特性を制御して画像の階調特性を変えることは行われて
いない。また、この現像方式は現像器１０と記録ドラム
２０との間の位置設定に高い精度が必要であった。更
に、本現像方式は、環境変動で画質が影響される。特
に、高所で気圧が低下する乾燥した環境では、現像スリ
ーブ１５上の多層トナー１１間の水分が除去されてトナ
ー１１層間の物理的保持力が減少するので、トナー１１
が飛散して画質が劣化する。加えて、現像スリーブ１５
と記録ドラム２０との間の電圧で放電が起こる。

【００１０】上記の欠点を除くために交流バイアス電圧
を印加しない接触一成分現像方式が開発され、実用化の
段階に入っている。接触一成分現像方式は、帯電ブレー
ドでトナー層を一層以下に現像スリーブ上に塗布し、記
録ドラムの周辺速度より現像スリーブを高速に移動し
て、現像に必要なトナー量を補給する。しかし、この現
像方式には、次のような欠点がある。まず、記録ドラム
と現像スリーブとの相対速度の変動で現像濃度が影響を
受ける。更に、相対速度を持って現像スリーブと記録ド
ラムとが摩擦（接触）するため、記録ドラムの駆動系負
荷が大きくなり、送りムラが発生し易くなる。また、記
録ドラムと現像スリーブとの摩擦による表面電位の変動
を、高い直流バイアス電圧で除去するため、２値記録に
なる。

【００１１】このような静電画像を形成する記録装置で
は、チャージャによる帯電の際にオゾンが生成される。
オゾンの発生はオフィス環境を劣化させるため、近年プ
リンタなどのオゾン発生量を減少してオフィス環境を向
上させる帯電装置の開発が行われてきている。そのた
め、ローラ帯電や固体化イオン発生器を使用したイオン
デポジション記録の開発が活発に行われている。ローラ
帯電で均一な画像を得るには低い表面電位が有利で、固
体化イオン発生器を使用した画点ごとにイオンを制御し
て静電潜像を形成するイオンデポジション記録ではイオ
ンと静電潜像との干渉を減少させる低い静電コントラス
トが有利となる。このように、２００Ｖ以下の低い静電
画像を現像できる低電位現像器への要求も生じつつあ
る。

【００１２】また、従来画質を決定する静電コントラス
トに対する画像濃度を与えるガンマ特性がトナーで決定
され、積極的に外部からのコントロールでガンマ特性を
変化させる試みは行われていない。そのため、装置で必
要とする画質ごとに異なる種類のトナーが必要となる。

【００１３】上記のように、非接触一成分現像は、現像
スリーブを記録媒体に対して精度良く設置する必要があ
り、かつ低い気圧の高所では現像スリーブと記録媒体と
の間で放電が生ずる。一方、接触一成分現像は送りムラ
による画質の劣化が生じ易く、２値記録に限定される。
これらの現像方式は、静電コントラストに対する画像濃
度を与えるガンマ特性を現像剤トナーの特性で決定して
おり、装置ごとに異なる種類のトナーが必要であった。

【００１４】ところで、放電を利用したイオン発生器
は、誘電物を帯電させる帯電器として利用されている。
図１７は電子写真プロセスで利用されている例であっ
て、帯電器５０（以下、「イオン発生器」とも称する）
が感光体２０（以下、「記録ドラム」とも称する）を一
様に帯電するために用いられている例を示す。なお、図
１７において、１０は現像器、８１は静電潜像を形成す
るためのレーザ光、８２がクリーナである。通常、この
帯電器ではワイヤに高電圧を印加して放電によってイオ
ンを作り、イオンを帯電対象に付着させることで帯電さ
せている。この時問題の一つとして、前述したように、
放電による有害物質であるオゾンの発生がある。

【００１５】現在電子写真プロセスを利用した複写機や
プリンタでは、記録装置からの排気孔にオゾンフィルタ
を配置し、装置外に排出されるオゾン濃度をある基準以
下にしている。しかし、オゾンフィルタは一定期間毎に
交換する必要がある。オフィス等で用いられる複写機の
場合は、保守員が定期的に交換を行うので問題はない
が、使用者がメンテナンスを行うプリンタでは交換が怠
りがちになり、基準以上のオゾンが排出されることが多
い。

【００１６】また、その他の対策として導電ローラを用
いて感光体とそのローラを接触させるローラ帯電方法が
とられている。しかし、この方法ではローラが感光体上
のトナーや紙片で汚れて、次第に帯電能力が劣化すると
いう問題がある。また、ローラ帯電方式では帯電むらも
生じやすく、高画質な画像出力装置には向いていない。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、現像に
必要な電位コントラストを４００Ｖ以上必要とする二成
分現像は、トナーに電荷を与える磁性キャリアを一定記
録枚数ごとに交換する必要がある。交換すべき磁性キャ
リアを必要としない非磁性一成分現像には非接触方式と
接触方式があり、非接触方式は記録ドラムと現像スリー
ブとを高い精度で設定する必要があり、かつ気圧の低い
高所の乾燥した地域では、現像スリーブと記録媒体との
間に放電が発生し、現像が不安定になる。一方、接触方
式は、現像スリーブが記録ドラムに接触していることか
ら記録ドラムに多大の機械的負荷がかかり、記録ドラム
の送りムラが発生し現像濃度の変動が発生し易い。ま
た、静電コントラストに対する画像濃度を与えるガンマ
特性が現像剤トナーの特性で決まり、装置ごとに異なる
種類のトナーが必要であった。

【００１８】ローラ帯電などオゾン発生量の少ない帯電
装置を使用できるように、２００Ｖ以下の低い静電潜像
を現像する液体現像は、トナーのキャリアにジェット燃
料のケロシンを使用しているが、危険性と悪臭のため現
在では現像剤としてほとんど使用されていない。更に、
この現像器では液体現像剤の搬送系が複雑になる。磁性
一成分現像方式も低い静電コントラストの現像が可能で
あるが、磁性トナーを誘電分極で静電潜像に付着させる
ため、電荷のない領域を現像する反転現像には適さな
い。更に、磁性一成分現像方式は、トナー中の磁性体の
ためにトナーが導電性を示すので普通紙にトナー像を静
電転写できず、更にトナー中の磁性体のためのカラー化
ができない。

【００１９】なお、従来の放電を用いた帯電器は装置外
へのオゾンの排気が多く、オゾンの排出濃度を下げるに
はオゾンフィルタが必要である等の問題がある。電圧を
印加したローラを接触させることで帯電させる方法も、
発生するオゾン量は少ないものの、安定性や帯電むらの
問題がある。

【００２０】本発明の目的は、記録装置に用いられ、現
像スリーブと記録ドラムとの正確な位置精度が要求され
ず、環境変動に対する画質の変動がなく、気圧の低い高
所での放電などによる不安定性を除き、静電潜像を安定
に現像できる現像装置を提供することである。本発明の
他の目的は、記録装置に用いられ、安定性に優れ、帯電
むらがなく、発生するオゾン量の少ないイオン発生器を
提供することである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために次のような手段を講じた。

【００２２】本発明の現像装置は、記録装置に用いら
れ、トナーが現像スリーブと記録媒体との間を往復運動
して記録媒体を現像する非接触型の現像装置であって、
前記現像スリーブ上に被覆される前記トナーの被覆率が
１より小さく、前記記録媒体の移動速度と前記現像スリ
ーブの周速との比が１より大きくするようにした。

【００２３】非接触現像は、乾燥した高所で現像が安定
しない欠点を有する。これは、乾燥した高所の温度の減
少と気圧の減少で、現像スリーブ上に存在する多層トナ
ーの水分が除去され、水分によるトナー間の物理的付着
力が減少し、トナー間の静電的反発力がトナー間の付着
力より増加し、トナー飛散が生じて現像劣化が生ずる。

【００２４】上記のように、現像スリーブ上のトナーの
被覆率ｋを１より小さくしたトナー層を一層以下にし、
現像スリーブ上のトナー付着力がトナー電荷による現像
スリーブの電気的鏡像力で主に決まるようにすると、環
境安定性が得られる。

【００２５】また、上記のようにトナー層を一層以下に
したことによるトナー搬送量の減少を、記録ドラム速度
に対する現像スリーブ速度の周速比を１より大きくする
ことで補償している。すなわち、交流バイアス電圧で往
復運動するトナーが現像スリーブ上で多層にならないよ
うに、記録ドラムと現像スリーブとの間を往復運動する
時間Ｔａｃを、速度ｖで現像スリーブ上に現像領域Ｓを
通過する時間（Ｓ／ｖ）より小さくした（Ｔａｃ＜Ｓ／
ｖ）。このようにして、現像スリーブ上でトナーを多数
回往復運動させることにより、現像スリーブに戻るトナ
ー量を平均化して多層にならないようにした。

【００２６】ここで、交流バイアス電圧Ｖppとその周波
数ｆ、トナー電荷量Ｑｓで与えられる距離、すなわちＬ
＝（Ｑｓ・Ｖpp）^1/2 ／（２・ｆ）から、記録媒体と現
像スリーブとの間の距離が上記の距離Ｌより小さくなる
範囲が現像領域Ｓとなる。

【００２７】また、非接触現像の第２の欠点である記録
ドラムとの位置精度を緩和するために、距離変動に対し
て安定して現像できる記録ドラムと現像スリーブとの間
の距離の条件を検討した。その結果、記録ドラムと現像
スリーブとの間の最近接距離Ｌｍが、交流バイアス電圧
Ｖppと周波数ｆ、トナー比電荷Ｑｓから与えられる次の
距離より小さい範囲、すなわち、Ｌｍ＜（Ｑｓ・Ｖpp）^1/2 ／（２・ｆ）

【００２８】の条件を満足する距離で安定した現像が行
われる。記録ドラムと現像スリーブとの間の距離を上記
の範囲で自由に選定でき、ソフトな現像ローラを使用す
ることにより、接触現像器と同様に記録ドラムと現像ス
リーブを接触して使用することもできる。更に、この条
件が満足されると現像の臨界電圧は直流バイアス電圧で
一義的に決まるので、交流バイアス電圧を変えてガンマ
特性のみを変化させることが可能になる。この時、交流
バイアス電圧が大きくなるとガンマ値は小さくなり、上
式で等号が成り立つ場合にガンマ値が最大となるので、
低い静電コントラストの現像が可能になる。また、交流
バイアス電圧の周期とトナーが臨界距離を飛翔する時間
を同程度にすると、周波数を上昇させることによってト
ナーの移動距離を周波数の周期でコントロールでき、ガ
ンマ特性を変えることができる。

【００２９】また、本発明の現像装置は、記録装置に用
いられ、トナーが現像スリーブと記録媒体間を往復運動
して記録媒体を現像する非接触型の現像装置であって、
前記現像スリーブと前記記録媒体間に交流電圧を印加す
る交流電圧源と、気圧を検知する検知手段と、前記検知
手段によって検知された気圧に従って前記交流電圧源の
電圧を制御する手段とを備えた。

【００３０】高所での気圧減少による記録媒体と現像ス
リーブとの間の放電を防止するため、現像器に印加する
交流バイアス電圧を放電が発生しない範囲に設定する。
この時、プリンタや複写機が使用される高原都市に標高
３０００ｍ近辺を想定し、高度の上限とすると、これら
の都市の気圧は５００ｍｍＨｇ程度になる。この値を気
圧の下限に取り、パッシェンの放電曲線の直線領域の近
似から、交流バイアス電圧が次式を満足するように設定
する。（Ｖpp／２＋Ｖｃ）≦４１５０×ｄ）＋３２５

【００３１】更に、現像スリーブの表面に金属や酸化物
などの２次電子放出率の高い材料を露出しないように
し、放電が発生し易い条件を除去する。また、現像臨界
電圧が変動する原因には交流バイアス電圧が不足して起
こる場合と、高いバイアス電圧によりトナーに電荷注入
が生じて起こる場合がある。交流バイアス電圧を変えて
ガンマ特性を変化させるには、この臨界電圧を一定にす
る必要がある。そのため、記録媒体と現像スリーブとの
間をトナーが往復運動できる最小値に交流バイアス電圧
を設定する。この時、現像臨界電圧が変動すること無
く、トナーが現像スリーブと記録媒体間を往復運動でき
る条件は、交流バイアス電圧Ｖppと周波数ｆ、トナー電
荷量Ｑｓ、現像スリーブと記録媒体間距離ｄを用いて、
次式で与えられる。Ｌ＜（Ｑｓ・Ｖpp）／（２・ｆ）

【００３２】以上の条件は、トナー電荷が決まると一義
的に決まる値であり、実際のトナーは粒径分布に応じて
比電荷の分布が存在する。そのため、交流バイアス電圧
の大きさ、または周波数粒径分布の異なるトナーに対す
る現像の安定性を得る。

【００３３】現像スリーブからの電荷注入は、磁性トナ
ーなどのトナー内部に金属を含む場合に、発生し易い。
そのため、絶縁性の一成分現像剤を使用し、かつ現像ス
リーブ表面を電荷注入が発生し易い金属粒子などの低抵
抗体が露出しないようにする。この様にして安定した現
像と、階調表現をきめるガンマ特性をコントロールす
る。

【００３４】本発明のイオン発生器は、記録装置に用い
られ、イオンを発生する放電領域とイオンが帯電対象へ
移動する移動領域とが分離して構成されるイオン発生器
であって、前記放電領域内のイオン発生場所から所定の
距離をもって設けられ、前記放電領域で発生したイオン
が前記放電領域から前記移動領域に移動するための通気
孔と、前記放電領域内を所定の温度で加熱する加熱手段
とを備えた。

【００３５】

【作用】上記手段を講じた結果、次のような作用が生じ
る。

【００３６】本発明の現像装置は、非磁性の粉体トナー
を使用した非接触の一成分現像装置であって、気圧が低
い高所でも安定した現像が可能なように、気圧を検知し
て、現像スリーブと記録媒体間の放電を防止し、更に現
像スリーブと記録媒体間距離を規定値以内にすれば良い
ので、非接触現像の欠点であった現像スリーブと記録ド
ラム間の正確な位置精度の必要性をなくし、現像器の設
定を容易にした。また、接触現像と同様のソフトな現像
スリーブを用いると軽い接触範囲にまで広げることがで
きる。

【００３７】また、交流バイアス電圧或いはその周波数
を変化させることにより、一成分現像で高いガンマ特性
を得ることを可能にし、２００Ｖ以下の低い静電潜像を
安定に現像できるようにした。その結果、オゾン発生量
の低いローラ帯電や接触帯電を低い表面電位で画像形成
できるようになり、安定したオフィス環境の向上を図っ
た。更に、高速記録が可能で高い画質が期待できるイオ
ンを画点ごとに制御し絶縁性記録媒体上に直接静電潜像
を形成するイオンデポジション記録を、低い静電コント
ラストの潜像を現像できるようにすることで、静電潜像
とイオンビームの干渉を減少し、画質を向上した粉体現
像のプリンタが可能になる。また、現像器に印加する交
流バイアス電圧の周波数と電圧を変えることで現像のガ
ンマ特性を変化させ、外部から画質を変えることを可能
にしている。

【００３８】オゾンは放電による生成反応と、窒素など
を参加することによる分解反応の２種の反応によりある
程度に飽和する。更に、オゾンは熱により分解する。本
発明のイオン発生器でも放電領域ではこの飽和濃度のオ
ゾンが存在する。しかし、放電領域を所定の温度に加熱
すると共に、オゾンの発生場所から通気孔までの距離を
オゾンが消滅する距離としたので、放電領域外に漏れる
オゾン量は少なく、装置全体に高濃度のオゾンが広がる
ことはない。このことによって、帯電対象に非接触で帯
電でき、安定で、かつオゾン排出濃度が小さいイオン発
生器が可能となる。

【００３９】

【実施例】本発明の装置の実施例を図面を参照して説明
する。図１は、本発明の第１実施例に係る記録装置に用
いる現像装置の動作を説明するための図である。

【００４０】図１によれば、現像スリーブ１５と記録ド
ラム２０とは１００μｍ程度の距離を隔てて配置されて
いる。この現像スリーブ１５上にトナー１１の被覆率ｋ
が１より小さく、トナー１１が一層以下になるように図
示しない一成分現像器中の帯電ブレードで電荷を与えら
れて、現像スリーブ１５上にトナー１１が塗布される。
ここで、トナー１１の被覆率ｋとは、現像スリーブ１５
上の任意の面積中におけるトナー１１の総面積をその面
積で除した値をいう。ここで、トナー１１の総面積と
は、トナー１１の粒の１個の面積とトナー１１の個数を
かけたものである。現像スリーブ１５と記録ドラム２０
とが近接する領域Ａ０では、記録ドラム２０上の表面電
位の低い画像領域Ａ１と表面電位の高い非画像領域Ａ２
で、交流バイアス電圧によりトナー１１が往復運動す
る。矢印で示すように現像スリーブ１５の移動に従っ
て、トナー１１の飛翔が順次次のように起こる。トナー
１１の飛翔は現像スリーブ１５と記録ドラム２０が近接
するに従い、次のような順序で起こる。

【００４１】現像スリーブ１５と記録ドラム２０間の距
離が離れたトナー１１の飛翔がおこる限界領域Ａ３で
は、交流バイアス電圧と静電コントラスト（静電潜像と
直流バイアス電圧との差）が加算され、現像スリーブ１
５から記録ドラム２０方向へトナー１１が飛翔する。現
像スリーブ１５と記録ドラム２０が近接すると記録媒体
上の画像領域のトナー１１が、現像スリーブ１５上に戻
る。

【００４２】更に近接した領域では、記録ドラム２０上
の表面電位の高い非画像領域Ａ２のトナー１１の飛翔が
起こる。現像スリーブ１５と記録ドラム２０とが接近す
る状態では非画像領域Ａ２へのトナー１１の飛翔がまだ
生じていないため、この現象は発生しない。更に近接す
ると、非画像領域へ現像スリーブ１５からトナー１１が
飛翔するようになる。最も両者が近づいた領域では、上
記の現象がすべて同時に発生する。すなわち、記録ドラ
ム２０上の非画像領域および画像領域でトナー１１の往
復飛翔が起こる。

【００４３】上記のように、トナー１１の飛翔の限界と
なる領域Ａ３では、現像スリーブ１５から記録ドラム２
０へのトナー１１の飛翔が起こる。トナー１１が付着し
た記録媒体から現像スリーブ１５に戻る運動が停止する
と、往復運動がなくなることで記録媒体に移動するトナ
ー１１量が最大となり、現像特性はこの距離で決まる。
更に距離が増加すると、記録媒体方向Ｄ２に移動できる
領域まで、現像スリーブ１５上に残留したトナー１１の
移動が起こる。現像による画像領域Ａ１のトナー１１の
濃度を上昇させるため、すなわち、一方、現像スリーブ
１５上のトナー１１の被覆率ｋが１．０より小さいこと
による画像濃度の減少を補償するため、記録ドラム２０
の移動方向Ｄ２（回転方向）と同方向Ｄ１に高速に移動
する現像スリーブ１５との速度比（以下、単に「周速
比」と称する）ｐを１より大きくする。このようにする
と、画像領域Ａ１は現像スリーブ１５上の多数のトナー
１１で現像される。

【００４４】実際には、現像スリーブ１５上のトナー１
１の被覆率ｋを０．６８、現像スリーブ１５の周速を１
５ｃｍ／ｓｅｃ、記録ドラム２０の周速を１０ｃｍ／ｓ
ｅｃとし、周速比ｐを１．５とした。この時の、トナー
１１の電荷量は〜６μＣ／ｇである。現像スリーブ１５
に周波数２ｋＨｚ、１．５ｋＶppの交流バイアス電圧
と、−５５０Ｖの直流バイアス電圧を重畳する。記録ド
ラム２０の表面電位は、−６００Ｖで２００Ｖの静電コ
ントラストを形成して現像する。

【００４５】上記のように、現像スリーブ１５上のトナ
ー１１が一層以下の場合は、トナー１１自身の電気的鏡
像力で現像スリーブ１５に付着し、多層にした場合のト
ナー１１間の電荷反発力がない。従って、トナー１１間
の水分などによる物理的付着力の影響が小さく、乾燥し
た高所等においても安定した現像が得られる。

【００４６】なお、第１実施例では、トナー１１を現像
スリーブ１５と記録媒体間で往復運動させる手段として
交流電圧を用いたが、超音波のような他の力を用いても
良い。

【００４７】第１実施例の現像装置の現像スリーブ１５
に使用するローラ１５の構造を、図２を用いて説明す
る。図２（ａ）は、現像ローラの構造を示す横断面図、
図２（ｂ）は、現像ローラが変形を受ける様子を示す
図、図２（ｃ）は、現像ローラの構造を示す縦断面図で
ある。

【００４８】現像スリーブ１５は、金属の駆動軸１６上
の導電性ゴムローラ１７と、この導電性ゴムローラ１７
上に被覆された導電樹脂層１８と、この導電樹脂層１８
上に被覆された抵抗樹脂層１９とで構成される。なお、
従来の非接触現像装置の現像スリーブは、アルミなどの
金属から構成されている。

【００４９】また、放電は、放電が起こる電極（現像ス
リーブ）表面の仕事関数と２次電子放出量によって決ま
り、仕事関数が小さく２次電子放出量の大きい金属また
は金属酸化物で起こり易い。また、トナーに磁性体のよ
うな金属または金属酸化物が含まれていると、トナーを
通して放電が起こる。そのため、現像スリーブには２次
電子放出率〜４以下で、仕事関数が〜８ｅＶ以上の金属
以外の材料が適している。実際には、現像スリーブ表面
に金属や金属酸化物などが存在しないイオン性の導電性
フッ素樹脂を使用し、現像に最適な１０⁶ 〜１０⁸ Ωｃ
ｍの体積抵抗を持つ現像スリーブを構成する。また、ト
ナーとしては磁性体の含まれない非磁性トナーを使用す
る。

【００５０】上記のような構成にすることにより、金属
電極の場合のパッシェンの放電曲線以上に放電電圧が上
昇するようにして、交流バイアス電圧と静電コントラス
トとの和に対する許容範囲の増加を図ることができる。

【００５１】なお、現像スリーブ内の導電性ゴムローラ
は、経年変形の少ない３０°〜６０°程度の硬度のもの
を使用する。図２（ｂ）に示すように、この硬度は帯電
ブレード１２などの圧力で、現像スリーブ１５が点線か
ら実線へ矢印方向に変形することを防止する。加えて、
記録媒体や現像スリーブの偏心で、現像スリーブと記録
媒体とが接触する場合にも記録媒体の機械的破損を防止
する。上記のような構成にすることにより、気圧の低い
高所においても放電が発生すること無く安定した非接触
現像を可能にする。

【００５２】また、図２（ｃ）に示すように、現像スリ
ーブ１５の導電性ゴムローラ１７上に被覆する導電層１
８と抵抗層１９は、導電層１８を抵抗層１９より短く
し、かつ抵抗層１９を導電性ゴムローラ１７の両端部で
折りまげて、導電性ゴムローラ１７と記録媒体の接触に
よる放電で記録媒体が破損することを防止するようにし
ても良い。

【００５３】図３は、本発明の第２実施例に係る記録装
置に用いる現像装置の動作を説明するための図であっ
て、トナー１１の被覆率ｋと記録ドラム２０に対する現
像スリーブ１５の周速比ｐの積が、１より大きい値を示
す図である。

【００５４】図３において、記録ドラム２０の周速が１
０ｃｍ／ｓｅｃ、現像スリーブ１５の周速は３０ｃｍ／
ｓｅｃで、他の記録条件は第１実施例と同一であり、ト
ナー１１の被覆率ｋと周速比ｐとの積（ｋ・ｐ）を２と
している。このような構成とすることにより、記録ドラ
ム２０上の画像領域Ａ１は、現像スリーブ１５上の広い
範囲Ａ１₁のトナー１１が積算されて現像される。な
お、本実施例ではトナー１１が２層に現像されるので、
十分な画像濃度を得ることができる。図４は、本発明の
第３実施例に係る記録装置に用いる現像装置の動作を説
明するための図である。

【００５５】第２実施例のようにトナー１１の被覆率ｋ
と周速比ｐの積（ｋ・ｐ）が１以上、すなわちトナー１
１が往復運動する時間が現像スリーブ１５が現像領域を
通過する時間より長くなると、往復運動するトナー１１
が新しい現像スリーブ１５上のトナー１１に積算され
る。このようにトナー１１が多層になると、現像した画
像濃度の不均一性が生じ、更に乾燥した高所では、静電
潜像を有する記録ドラム２０のように強制的にトナー１
１を保持する力がない現像スリーブ１５上でトナー１１
飛散が生じ、現像の安定性が損なわれる。そのため、現
像スリーブ１５がトナー１１が往復運動している現像領
域Ａ４（面積Ｓ）を速度ｖで通過する時間Ｓ／ｖを、ト
ナー１１の往復する時間Ｔａｃよりも長くする。すなわ
ち、Ｔac＜Ｓ／ｖ …（１）

【００５６】とする。上記のような条件により現像スリ
ーブ１５上の現像領域Ｓでトナー１１を多数回往復運動
をさせると、現像スリーブ１５上にトナー１１が積算さ
れることがなくなるので、現像濃度の変動や環境変動に
対し安定した現像が可能になる。次に、トナー１１を往
復運動させる手段として交流電圧を使用した場合につい
て説明する。

【００５７】ピーク間電圧Ｖppであり、周波数ｆの交流
バイアス電圧を現像スリーブ１５に与えた時に、トナー
電荷量をＱｓとすると、現像スリーブ１５と記録ドラム
２０との間でトナー１１が飛翔できる距離Ｌは次式で与
えられる。Ｌ＝（Ｑｓ・Ｖpp）^1/2 ／（２・ｆ） …（２）

【００５８】上式で与えられる距離Ｌより現像スリーブ
１５と記録ドラム２０との距離が小さい領域Ｓでトナー
１１が往復運動する。そこで、現像スリーブ１５がこの
領域Ｓを速度ｖで通過する時間（Ｓ／ｖ）を、トナー１
１が往復運動する時間Ｔac（＝１／ｆ）より小さくす
る。この領域Ｓはトナー１１の往復移動できる距離Ｌを
用いて近似的に次式で示すことができる。Ｓ＝｛８・ｒ・（Ｌ−Ｌｍ）／（１＋ｒ／Ｒ）｝^1/2 …（３）上式において、Ｌｍは現像スリーブ１５と記録ドラム２
０の最近接距離、ｒは現像スリーブ１５の半径、Ｒは記
録ドラム２０の半径である。

【００５９】なお、実際の計算では、トナー１１電荷の
鏡像力による現像スリーブ１５との付着力に打ち勝つ電
界を生ずる電圧を、交流バイアス電圧に加算する必要が
ある。この電圧は、他の計算式から、現像スリーブ１５
と記録媒体とが１００μｍ離れていると、約１．３ｋＶ
ppになる。ここで、交流電圧が２ｋＶppの時には、実際
のトナー１１の飛翔に印加されると交流電圧は７００Ｖ
ppである。交流電圧の周波数２ｋＨｚ、トナー１１の比
電荷６μＣ／ｇとすると、トナー１１が飛翔できる距離
Ｌは約６７０μｍになる。

【００６０】現像スリーブ１５と記録ドラム２０との間
の距離が１００μｍで、記録ドラム２０の径が大きく、
現像スリーブ１５の半径ｒが１ｃｍのとき、現像領域Ｓ
は約６．７ｍｍになる。そのため、トナー１１が現像ス
リーブ１５上に積算しない条件Ｔac＜（Ｓ／ｖ）から、
現像スリーブ１５周速ｖは〜１３ｍ／ｓｅｃより小さく
する必要がある。例えば、トナー１１の被覆率ｋが０．
５、記録ドラム２０の周速が１０ｃｍ／ｓｅｃの時、記
録ドラム２０上の現像トナー１１を２層以上にするため
の周速比ｐを４にとると、現像スリーブ１５の周速ｖは
４０ｃｍ／ｓｅｃとなり、〜１３ｍ／ｓｅｃより小さい
ので、前記条件を満足する。

【００６１】現像スリーブ１５と記録ドラム２０との間
の最近接距離Ｌｍが大きくなると、（３）式からも明ら
かにように現像領域Ｓは減少し、Ｔac＜（Ｓ／ｖ）の条
件が満たされなくなる。このような状態になると、現像
の不安定性が生ずる。更に、最近接距離Ｌｍがトナー１
１の飛翔距離Ｌより大きくなると、トナー１１の往復運
動がなくなり静電潜像の電界のみでトナー１１を現像ス
リーブ１５から記録ドラム２０に移動させることにな
り、現像電界が不十分となり十分な現像が行われなくな
る。そのために、記録ドラム２０と現像スリーブ１５間
の最近接間距離Ｌｍは、トナー１１が往復運動する距離
Ｌより近接している必要がある。上記の例では、現像ス
リーブ１５と記録ドラム２０との最近接間距離が１００
μｍであり、トナー１１が飛翔できる距離が６７０μｍ
のため、この条件を満足している。また、現像スリーブ
１５と記録ドラム２０の両者は互いに接していても良
い。

【００６２】図５を用いて、交流バイアス電圧を変えて
現像特性（階調特性）を変える例を示す。周波数ｆの交
流バイアス電圧Ｖppが与えられると、現像スリーブ１５
と記録ドラム２０との間をトナー１１が往復運動できる
距離Ｌは、次式で与えられる。Ｌ＜（Ｑｓ・Ｖpp）^1/2 ／（２・ｆ） …（４）

【００６３】上記の（４）式によれば、交流電圧のＶpp
を変化させると、トナー１１の飛翔距離を変えることが
できる。このトナー１１の飛翔距離が変わると、現像時
に記録ドラム２０上にトナー１１に作用する静電コント
ラストによる電界が変動するので、現像のガンマ特性を
コントロールできる。この解析結果について以下に説明
する。

【００６４】図５（ａ）は、記録ドラム２０上の静電コ
ントラストを横軸に、そのときの現像濃度を縦軸にと
り、交流電圧をパラメータとした現像特性の図である。
図５（ｂ）は、交流電圧を変えた場合のトナー１１の飛
翔の軌跡である。この時の現像スリーブ１５と記録ドラ
ム２０との間距離Ｌｍは１００μｍとした。

【００６５】図５（ａ）の曲線Ｃ０は、交流電圧Ｖppが
印加されていない場合の現像特性を示す。図５（ｂ）の
トナー１１の軌跡Ｍ１で示すように、この時現像スリー
ブ１５上のトナー１１は、静電潜像の電界のみで飛翔
し、高い静電コントラストで初めて現像が行われる。そ
の結果、鏡像力で付着したトナー１１を現像スリーブ１
５から飛翔させる現像の臨界電圧ＶC1は、高い静電潜像
電位となる。交流電圧が印加され、トナー１１が最近接
間距離Ｌｍを軌跡Ｍ２に示すような往復運動をするよう
になると、静電潜像の電位に対する画像濃度が現像曲線
ＣＧ１で示すように上昇して、現像特性を示すガンマ値
が大きくなると共に、現像の臨界電圧ＶC2も低下する。
この時の交流電圧Ｖppは〜１．５ｋＶppで計算値（１．
３ｋＶpp）とほぼ一致する。なお、交流電圧の周波数は
２ｋＨｚである。

【００６６】上記のような高いガンマ値では低い静電コ
ントラスト潜像を現像でき、そして、記録ドラム２０の
表面電位を低くできるので、オゾン発生量の少ないロー
ラ帯電を安定して使用できるようになる。更に、静電潜
像をドットごとのイオンを制御して形成するイオンデポ
ジション記録では、低い静電潜像を使用できるようにな
るので、イオンと静電潜像との干渉が減少して画質向上
を計ることができる。

【００６７】一方、この交流電圧を増加するとトナー１
１の飛翔領域Ａ３₁が増加するので、現像曲線ＣＧ２の
ガンマ値が減少する。この時、静電潜像の大きさで決ま
る現像臨界電圧ＶC2に変化はない。更に交流電圧を増加
すると、トナー１１の飛翔領域Ａ３₂が広がり現像曲線
ＣＧ３のガンマ値は更に小さくなって、現像に必要な静
電コントラストが６００Ｖ以上になる。この時の交流電
圧は３ｋＶppである。この場合は、階調記録が容易にな
り、臨界電圧の変化はない。上記のようにして交流バイ
アス電圧を変えると現像特性（階調特性）を制御するこ
とができる。この制御方法を図６を用いて説明する。

【００６８】従来のアナログ複写機や、中間調を再現す
るデジタル複写機、更にデジタルカラー記録装置では、
任意に画質をコントロールする要求が最近大きくなって
いる。レーザプリンタなどでは、パルス幅制御などによ
るレーザ光量を制御することにより、静電潜像の画点を
制御し画質のコントロールを行っている。しかし、電子
写真の画質を制御するパラメータには、レーザ光で制御
できる静電潜像のほかに、現像特性など他の構成要素の
特性制御も必要となる。ここでは、現像特性を現像器の
交流バイアス電圧をコントロールして行う例について説
明する。

【００６９】プリンタの使用者またはカラーデジタル複
写機などのスキャナ信号を処理して得られた図示しない
ＣＰＵからの信号により、１枚ごと又はカラー画像の各
色ごとに画質制御信号発生器４０で画質制御用の信号が
生成される。この信号に応じて交流バイアス電圧制御回
路３１が交流バイアス電圧３０を制御する。この交流バ
イアス電圧３０は、直流バイアス電圧３５と重畳されて
現像装置１０の現像スリーブ１５に印加される。この現
像スリーブ１５上には被覆率ｋが１以下のトナー１１が
帯電ブレード１２によって塗布されている。２値記録に
近い画像に対する制御信号が入力されると、交流バイア
ス電圧は１．５ｋＶppの電圧に制御される。また、ソフ
トな階調記録の場合は、２．５ｋＶppの交流バイアス電
圧が印加される。このように現像特性を決めるガンマ特
性を、外部からコントロールすることで、自由に記録ド
ラム２０上の画質を自由に制御することができる。特に
カラー記録の場合はトナー１１の特性が各色ごとに異な
り、それぞれのカラー現像器の交流バイアス電圧を最適
値に設定することにより、良質なカラー画像を得ること
ができる。

【００７０】上記は交流バイアス電圧の電圧を変えて、
ガンマ特性をコントロールする例を示したが、交流バイ
アス電圧の周波数を変え、現像特性のガンマ値をコント
ロールする例について説明する。

【００７１】周波数ｆのバイアス電圧が与えられている
場合、現像スリーブ１５と記録ドラム２０との間のトナ
ー１１の飛翔距離Ｌは、（４）式と同様に次式で与えら
れる。Ｌ＝（Ｑｓ・Ｖpp）^1/2 ／（２・ｆ） …（５）

【００７２】（５）式において、交流バイアス電圧の周
波数ｆを大きくするとトナー１１の飛翔距離Ｌは小さく
なり、周波数ｆを小さくするとトナー１１の飛翔距離Ｌ
は大きくなる。そのため上記の例と同様に、交流バイア
ス電圧の周波数を変えることにより現像のガンマ特性を
コントロールできる。上記の制御方法を図７を用いて説
明する。

【００７３】プリンタの使用者またはカラーデジタル複
写機などのスキャナ信号を処理して得られた図示しない
ＣＰＵからの信号により、１枚ごと又はカラー画像の各
色ごとに画質制御信号発生器３５から画質制御用の信号
が生成される。この信号に応じて交流バイアス電圧の周
波数制御回路３２により交流バイアス電圧３０の周波数
が制御される。例えば、２．５ｋＶppの電圧が印加され
た交流バイアス電圧は、２値記録に近い画像に対する制
御信号が入力されると、周波数が１．５ｋＨｚの低い値
に制御される。ソフトな階調記録の場合は、３ｋＨｚの
周波数に制御される。上記のように現像特性を決めるガ
ンマ値を、交流バイアス電圧の周波数を外部からコント
ロールすることで、自由に制御することができる。

【００７４】図８は、本発明の第４実施例に係る記録装
置に用いる現像装置の動作を説明するための図である。
本実施例は、気圧を検出して現像スリーブ１５と記録媒
体間の交流バイアス電圧を制御し、放電を防止した非接
触現像器の例を示す。図８（ａ）は現像器のコントロー
ル・ブロック図であり、図８（ｂ）はパッシェンの放電
曲線を示す。

【００７５】図８（ａ）に示すように、現像器１中の現
像スリーブ１５は、記録媒体３と距離ｄを隔てて設置さ
れる。この現像スリーブ１５に電圧Ｖppの交流バイアス
電圧３０と、直流バイアス電圧３５を重畳して印加す
る。交流バイアス電圧は、気圧検出器４２からの出力信
号で交流バイアス電圧制御回路３１によりコントロール
される。高所などの気圧Ｐ（ｍｍＨｇ）と距離ｄ（ｍ
ｍ）の積が６．０以上の値の領域（図８（ｂ）中の実線
部）では、パッシェンの放電曲線は直線で近似できる。

【００７６】交流バイアス電圧Ｖpp／２と静電コントラ
ストＶｃとの和を、（６）式を満足するように交流バイ
アス電圧３０の電圧を交流バイアス電圧制御回路３１で
制御する。（Ｖpp／２＋Ｖｃ）＜８．３３×（Ｐ×ｄ）＋３２５ …（６）

【００７７】（６）式において、例えば、現像スリーブ
１５と記録媒体間の距離ｄが０．１ｍｍのとき、３００
０ｍ級の高原都市では気圧が５００ｍｍＨｇと低くな
り、放電臨界電圧Ｖ₁は７４０Ｖとなる。一方、７５０
ｍｍＨｇの低地での放電臨界電圧Ｖ₂は９５０Ｖにな
る。

【００７８】上記のように、交流バイアス電圧を制御す
ることにより、高所における現像スリーブ１５と記録媒
体間の放電を防止し、常に安定した非接触現像を達成す
ることができる。次に、第４実施例においてガンマ特性
を変えて階調特性を変化させる例について示す。

【００７９】３０００ｍ級の高原都市では、気圧が５０
０ｍｍＨｇ程度に低下する。この時、（Ｐ×ｄ）が６以
上の範囲の金属電極にたいするパッシェンの放電曲線
は、次式の等号で直線近似できる。（Ｖpp／２＋Ｖｓ）≦４１５０×ｄ＋３２５ …（７）

【００８０】第１実施例で示した現像スリーブと非磁性
一成分トナーを使用すると、この放電限界は高い電圧に
移行する。現像スリーブと記録媒体間の距離を１００μ
ｍ、静電コントラスト２００Ｖ、交流バイアス電圧Ｖpp
を１．５ｋＶppに設定すると、放電が生じない上式の範
囲で、交流バイアス電圧を変えることで任意にガンマ特
性を変えることができる。図９は、本発明の第５実施例
に係る記録装置に用いる現像装置の動作を説明するため
の図である。

【００８１】気圧検出器４２と画質制御信号発生器４０
からの信号がＣＰＵ４５により入力され、ＣＰＵ４５は
気圧検出器４２で検出された気圧に対する最適交流バイ
アス電圧を決定する。更に、画質制御信号３７からの信
号によりＣＰＵ４５は階調特性を最適にする電圧範囲の
交流バイアス電圧を計算して、交流バイアス電圧制御回
路３１を通して交流バイアス電圧３０の電圧を設定す
る。この時、画像コントラストが最大となり、かつカブ
リの無い画像を形成する直流バイアス電圧３５も同時に
設定する。

【００８２】本実施例における交流バイアス電圧３０の
設定は、電圧は一定として、周波数ｆを変えることによ
ってコントロールしても良い。また、トナー１１の粒径
分布によるトナー１１の比電荷の影響を考慮し、この交
流バイアス電圧の大きさ、または周波数をトナー１１の
粒径分布に従って変化させて、画質向上を図っても良
い。以上は記録装置に用いる現像装置について記載した
が、以下、記録装置に用いるイオン発生器について記載
する。図１０は本発明の第６実施例に係る記録装置に用
いるイオン発生器の概略構成を示す図である。

【００８３】図１０によれば、イオン発生器５０は、誘
電体５１を介して２つの電極５２及び電極５３が設けら
れていて、その２つの電極間に交流バイアス電圧７０を
印加して、電極５３に設けられたスリット５４の誘電体
５１表面で放電を起こさせることによってイオンを発生
させるように構成されている。加えて、図１０において
は、イオン発生器５０が、ヒータ６５と共に、１つのセ
ラミック基板６０上に形成されている。なお、誘電体５
１、電極５２、電極５３及びヒータ６５は厚膜印刷技術
により形成される。

【００８４】図１０において、電極５５は、放電領域と
イオンが帯電対象２２へ移動する移動領域とを仕切る電
極である。また、電極５５にはイオンが通過する通過孔
５６が設けられている。なお、電極５３と電極５５との
間には、放電領域で発生したイオンを通過孔５６に導く
ために第２直流電圧７２が印加されている。電極５３と
電極５５との間は絶縁物５７で絶縁されている。電極５
５にはイオンを帯電対象２２へ移動させるための第１直
流電圧７１が印加されている。

【００８５】この絶縁物５７により、放電領域で生成さ
れたオゾンは通過孔５６を除いては外部に漏れることは
ない。更に、イオン発生器５０を加熱し放電領域の温度
を上げるために設けられたヒータ６５により、後述する
ように、オゾンの分解反応を促進させて飽和濃度を低く
することができる。すなわち、本発明は、放電領域で生
成されたオゾンが通気孔５６を除いて外部へ拡散するの
を防止すると共に、放電領域を加熱することによって、
オゾンを分解して外部に拡散するオゾン量を減少させる
ことができる。

【００８６】上記のように、ヒータ６５を用いて放電領
域を加熱することは、電極５５に形成された通過孔５６
から漏れるオゾン濃度を低くする効果がある。なお、ヒ
ータ６５は電流を流すことにより温度が上昇する発熱抵
抗体で、セラミック基板６０を４０〜１５０℃に加熱す
ることで効果が得られる。

【００８７】放電領域を加熱することにより、オゾン濃
度を低くすることができる理由を図１１を参照して説明
する。図１１は、オゾンの生成量とその拡散距離による
オゾン量との関係及びオゾンの生成量と温度によるオゾ
ンの消滅の様子を示す図である。まず、オゾンの生成、
分解反応は次の式で表すことができる。Ｏ₂＋ｅ→Ｏ＋Ｏ^- ；電界による
イオン生成Ｏ＋Ｏ₂＋Ｍ（Ｏ₂）→Ｏ₃＋Ｍ（Ｏ₂）；温度による
オゾン生成Ｏ₃＋Ｏ→Ｏ₂＋Ｏ₂ ；温度による
オゾン分解上式の化学反応式におけるオゾンの分解・生成反応の化
学反応速度は、反応速度定数をそれぞれＫｇ、Ｋｄとす
れば、以下の式で表される。

【００８８】

【数１】で与えられる。ここで、反応速度定数Ｋｇ及びＫｄは温
度に依存する定数であり、それぞれ、Ｋｇ＝２．５×１０^-35 ｅｘｐ（９７０／Ｔ）（ｃ
ｍ³ ／ｓｅｃ）Ｋｄ＝１．５×１０^-11 ｅｘｐ（−２２４０／Ｔ）（ｃ
ｍ³ ／ｓｅｃ）で与えられることが知られている。従って、Ｋｇ、Ｋｄ
は温度に依存する量であることがわかる。

【００８９】上記の反応に基づいて、各温度（０℃〜２
００℃）におけるオゾンの生成、分解量の関係を数値解
析により解析して図示したものが図１１の曲線Ａ〜Ｅで
ある。

【００９０】図１１によれば、温度が高いほどオゾンの
分解速度が速くなることがわかる。すなわち、常温（例
えば、室温）で通気孔の大きさを制限してオゾンの拡散
を防ぐことも効果はある。加えて、イオン発生器５０を
所定の温度（例えば、１００℃）に加熱することによっ
て、この場合は、拡散距離０．５ｍｍでオゾンが分解さ
れるので、温度が１００℃の場合には拡散距離を０．５
ｍｍとすることでオゾンの外部への漏れをなくすことが
できる。

【００９１】上記のように構成された本実施例装置にお
いて、まず、通気孔５６について考慮する。通常、スリ
ット５４の幅は１００μｍ、通過孔５６の直径は８０μ
ｍである。また、交流バイアス電圧７０として３．０ｋ
Ｖpp、１５０ｋＨｚ、第１直流電圧７１として６００
Ｖ、第２直流電圧７２として３００Ｖが印加されてい
る。本実施例では正極性のイオンが移動し、帯電対象２
２は第１直流電圧７１と同じ電圧に帯電される。この実
施例のように放電領域を小さくすると、電極５５に設け
た通過孔も小さくでき、通過孔から漏れるオゾンを少な
くできる。

【００９２】従って、本実施例装置によれば、放電領域
を加熱し、そして、イオンの発生部分から通過孔５６ま
での距離を適当に設定することにより、通過孔５６から
漏れるオゾン量はほぼ０に抑えることができる。加え
て、通過孔５６も小さくしてオゾンの漏れを少なくする
ようにしているので、更に、オゾンの漏れが防止でき
る。

【００９３】次に、この通過孔５６を設けた電極５５の
製造方法を述べる。電極５５と絶縁物５７は一体化して
作られると、組み立てる際に取扱いが容易になる。例え
ば、銅張りポリイミド・シートを使い、エッチングで放
電領域や通過孔を形成する。なお、通過孔５６が細長く
なると製造方法が困難になってくるが、イオンが通過で
きるような形状であれば、特に形状は問わない。

【００９４】以上の説明では放電が起こる領域からオゾ
ンが拡散する通過孔５６を狭くし、放電領域を加熱する
ような構成としたが、電極の構成を図１２のようにして
も良い。図１２は、図１０において、電極５３を片側の
みにした第７実施例を示す。図１２において、図１０と
同じ部分には同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

【００９５】図１２のような構成にすると通過孔５６を
通らないイオンが多くなり、帯電効率は悪い。しかし、
電極５２と電極５３との位置合わせが容易になるので、
製造コストは低くなる。帯電効率を上げるには通過孔５
６を大きくして通過するイオン量を増やせばよいが、こ
の時通過孔５６を大きくするとイオン発生器外に漏れる
オゾン量も多くなるので、適正な大きさにすることが必
要である。

【００９６】第６実施例で説明したイオン発生器におい
て、オゾンの生成反応を抑制して、飽和濃度を下げるこ
とが出来る例を図１３に示す。図１３は、本発明の第８
実施例に係る記録装置に用いるイオン発生器の概略構成
を示す図である。図１３において、図１０と同じ部分に
は同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。なお、本実
施例も図１０と同様にヒータ６５を備えているが、図示
は省略している。

【００９７】通常、電極５３と誘電体５１の接合部が一
番電界が強く、オゾンの生成に関与している。しかし、
この接合部分で生成されるイオンは電極５３に流れ込
み、通過孔５６へ向かうイオンは少なく、帯電への寄与
は少ない。この接合部を誘電体で覆い、放電が起こらな
いようにするとオゾン濃度の抑制に効果がある。図１３
の第８実施例では、電極５３と誘電体５１の接合分に誘
電層５１ａを形成することで、この部分の放電を制御し
ている。このようにすることにより、オゾンの発生量が
抑えられるので、オゾンの外部への漏れを更に有効に防
止することができる。

【００９８】図１４は、本発明の第９実施例に係る記録
装置に用いるイオン発生器の概略構成を示す図である。
図１４において、図１０と同じ部分には同じ符号を付
し、詳細な説明は省略する。本実施例は、コロトロンや
スコロトロン等の従来よく使われているイオン発生器に
本発明を応用した実施例である。

【００９９】図１４において、ワイヤ７４には直流高電
圧７３が印加されている。電極５５は放電領域と移動領
域を仕切る電極である。ワイヤ７４を使用したイオン発
生器５０は電極５５の所でのイオン電流密度が小さいの
で、第７実施例で記載したような小さな通気孔では帯電
効率が劣る。通過孔５６を大きくすると帯電効率は上が
るが、漏れるオゾンも増えるので、通過孔は適正な大き
さにする必要がある。なお、本実施例においても、先の
実施例と同様に図示しないヒータが設けられているの
で、イオン発生器５０からオゾンが漏れることを有効に
防止することができる。本発明は、上記実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種
々変形して実施できるのは勿論である。

【０１００】

【発明の効果】本発明によれば次のような効果が得られ
る。

【０１０１】本発明の現像装置は、非磁性の粉体トナー
１１を使用した非接触の一成分現像装置であって、気圧
が低い高所でも安定した現像が可能なように、気圧を検
知して、現像スリーブ１５と記録媒体間の放電を防止
し、更に現像スリーブ１５と記録媒体間距離を規定値以
内にすれば良いので、非接触現像の欠点であった現像ス
リーブ１５と記録ドラム２０間の正確な位置精度の必要
性をなくし、現像器の設定を容易にした。また、接触現
像と同様のソフトな現像スリーブ１５を用いると軽い接
触範囲にまで広げることができる。

【０１０２】また、交流バイアス電圧或いはその周波数
を変化させることにより、一成分現像で高いガンマ特性
を得ることを可能にし、２００Ｖ以下の低い静電潜像を
安定に現像できるようにした。その結果、オゾン発生量
の低いローラ帯電や接触帯電を低い表面電位で画像形成
できるようになり、安定したオフィス環境の向上を図っ
た。更に、高速記録が可能で高い画質が期待できるイオ
ンを画点ごとに制御し絶縁性記録媒体上に直接静電潜像
を形成するイオンデポジション記録を、低い静電コント
ラストの潜像を現像できるようにすることで、静電潜像
とイオンビームの干渉を減少し、画質を向上した粉体現
像のプリンタが可能になる。また、現像器に印加する交
流バイアス電圧の周波数と電圧を変えることで現像のガ
ンマ特性を変化させ、外部から画質を変えることを可能
にしている。

【０１０３】オゾンは放電による生成反応と、窒素など
を参加することによる分解反応の２種の反応によりある
程度に飽和する。更に、オゾンは熱により分解する。本
発明のイオン発生器でも放電領域ではこの飽和濃度のオ
ゾンが存在する。しかし、放電領域を所定の温度に加熱
すると共に、オゾンの発生場所から通気孔までの距離を
オゾンが消滅する距離としたので、放電領域外に漏れる
オゾン量は少なく、装置全体に高濃度のオゾンが広がる
ことはない。このことによって、帯電対象に非接触で帯
電でき、安定で、かつオゾン排出濃度が小さいイオン発
生器が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る記録装置に用いる現
像装置の動作を説明するための図。

【図２】第１実施例の現像装置の現像スリーブに使用す
るローラの構造を示す図。

【図３】本発明の第２実施例に係る記録装置に用いる現
像装置の動作を説明するための図。

【図４】本発明の第３実施例に係る記録装置に用いる現
像装置の動作を説明するための図。

【図５】交流バイアス電圧を変えてガンマ特性を変える
例を示す図。

【図６】交流バイアス電圧を変えてガンマ特性を制御す
るブロック図。

【図７】交流バイアス電圧の周波数を変えてガンマ特性
を制御するブロック図。

【図８】本発明の第４実施例に係る記録装置に用いる現
像装置の動作を説明するための図。

【図９】本発明の第５実施例に係る記録装置に用いる現
像装置の動作を説明するための図。

【図１０】本発明の第６実施例に係る記録装置に用いる
イオン発生器の概略構成を示す図。

【図１１】オゾンの生成量とその拡散距離によるオゾン
量との関係及びオゾンの生成量と温度によるオゾンの消
滅の様子を示す図。

【図１２】本発明の第７実施例に係る記録装置に用いる
イオン発生器の概略構成を示す図。

【図１３】本発明の第８実施例に係る記録装置に用いる
イオン発生器の概略構成を示す図。

【図１４】本発明の第９実施例に係る記録装置に用いる
イオン発生器の概略構成を示す図。

【図１５】非接触一成分現像器と記録ドラムとの配置
図。

【図１６】交流バイアス電圧を変えた場合の非磁性一成
分現像の特性を示す図。

【図１７】従来のイオン発生器が電子写真プロセスで利
用されている例を示す図。

【符号の説明】

１０…現像器、１１…トナー、１２…帯電ブレード、１
５…現像スリーブ、１６…駆動軸、１７…導電性ゴムロ
ーラ、１８…導電層、１９…抵抗層、２０…記録ドラム
（感光体）、２２…帯電対象、３０…交流バイアス電
圧、３１…交流バイアス電圧制御回路、３２…交流バイ
アス電圧の周波数制御回路、３５…直流バイアス電圧、
４０…画質制御信号発生器、４２…気圧検出器、４５…
ＣＰＵ、５０…イオン発生器（帯電器）、５１…誘電
体、５１…誘電層、５４…スリット、５２…電極、５３
…電極、５５…電極、５６…通過孔、５７…絶縁物、６
０…セラミック基板、６５…ヒータ、７０…交流バイア
ス電圧、７１…第１直流電圧、７２…第２直流電圧、７
３…直流高電圧、７４…ワイヤ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録装置に用いられ、トナーが現像スリ
ーブと記録媒体との間を往復運動して前記記録媒体を現
像する非接触型の現像装置において、前記現像スリーブ
上に被覆される前記トナーの被覆率が１より小さく、前
記記録媒体の移動速度と前記現像スリーブの周速との比
が１より大きいことを特徴とする現像装置。
【請求項２】記録装置に用いられ、トナーが現像スリ
ーブと記録媒体との間を往復運動して前記記録媒体を現
像する非接触型の現像装置において、前記現像スリーブと前記記録媒体との間に交流電圧を印
加する交流電圧源と、気圧を検知する検知手段と、前記検知手段によって検知された気圧に従って前記交流
電圧源の電圧を制御する手段と、を具備することを特徴
とする現像装置。
【請求項３】記録装置に用いられ、イオンを発生する
放電領域とイオンが帯電対象へ移動する移動領域とが分
離して構成されるイオン発生器において、前記放電領域内のイオン発生場所から所定の距離をもっ
て設けられ、前記放電領域で発生したイオンが前記放電
領域から前記移動領域に移動するための通気孔と、前記放電領域内を所定の温度で加熱する加熱手段と、を
具備することを特徴とするイオン発生器。