JPH07140768A

JPH07140768A - 静電記録装置

Info

Publication number: JPH07140768A
Application number: JP5351167A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Hosaka; 靖夫保坂; Hideyuki Nakao; 英之中尾; Kazushi Nagato; 一志永戸
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-09-20
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 1995-06-02

Abstract

(57)【要約】【目的】非磁性一成分現像の性能を向上させる。【構成】記録媒体を一様に帯電した後、帯電された記
録媒体に静電潜像を形成し、非磁性トナーによって現像
を行ない記録画像を形成する静電記録装置において、現
像領域にトナーをトナー搬送ローラ３から機械的に剥離
する剥離ワイヤ１２を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は静電記録装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】静電記録装置の静電記録媒体や電子写真
の感光体に形成した静電潜像を現像する方式には、粉体
トナートとキャリアからなる二成分現像、非磁性粉体ト
ナーを用いる一成分現像、磁性トナーを用いる一成分現
像、および液体現像がある。二成分現像は複写機などに
最も一般的に使用されているが、粉体トナーに電荷を与
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。液体現像はトナーが微細で高画質カラー記録に適
するが、トナーに電荷を与えるキャリアがジェット燃料
である高絶縁性ケロシンを使用するため悪臭と危険性が
あり、現在ではプロッタなどの特殊な静電記録装置にの
み使用される。

【０００３】一方、磁性一成分現像はトナー搬送を磁気
力で行え現像器構造が簡単になるが、トナー分極力を利
用して現像するため電荷のない領域を現像するレーザプ
リンタのような反転現像には適さない。また、トナーは
不透明磁性体を含み、カラー現像には適さない。

【０００４】非磁性一成分現像は以上の点で改良された
方式であり、実用化の段階にある。この現像方式には、
現像ローラ表面に帯電したトナーを塗布し記録媒体に接
触して現像する方式と、トナーを現像ローラと記録媒体
間で飛翔させて現像する方式がある。

【０００５】現像ローラと感光体を接触させる方式は、
現像ローラと記録媒体との摩擦帯電で記録媒体上の静電
潜像が変動し、低い静電コントラストの白地領域の地カ
ブリ発生と、画像ノイズが発生し易い。そのため、高い
現像バイアス電圧を印加して地カブリを除去し、画像ノ
イズ除去には高い静電コントラストを形成して飽和濃度
まで現像する。その結果、この現像方式は階調記録より
２値記録に適している。

【０００６】一方、現像ローラと記録媒体間にトナーを
飛翔させ現像する非接触一成分現像は、トナーと現像ロ
ーラ間に生ずる物理付着力より高い静電力でトナーを飛
翔させるため、５００Ｖ程度の直流バイアス電圧と１ｋ
Ｖｐｐ以上の高い交流バイアス電圧を重畳して印加す
る。この方式は、直流バイアス電圧と交流バイアス電圧
が加算される極性では、現像ローラと記録媒体間に高い
電圧が加わり、乾燥した気圧の低い放電が発生し易い高
所では両者間で火花放電が発生し現像ができなくなる。
また、トナー間に作用する水分付着力が減少し、トナー
飛翔の臨界バイアス電圧の変動と現像ローラ上の多層ト
ナー間の反発で現像特性が変動し、画質変動とトナー飛
散が発生して現像の不安定性が生ずる。

【０００７】この非接触一成分現像方式の従来例（IEEE
-IAS-1985,Annual Meeting p1485）を、図６を用いて説
明する。図６（ａ）は、非接触一成分現像器１０１と記
録ドラム１０２、およびバイアス電源１０３の配置図で
ある。現像器中のトナー１０４は帯電ブレード１０５と
の摩擦で電荷が与えられ、トナー粒径程度に粗らされた
金属表面の現像ローラ１０６上に数層の帯電したトナー
層を形成する。現像特性は通常２００ｕｍ程度に設定し
た現像ローラと記録ドラム間の距離１０７で決まる。

【０００８】現像ローラと記録ドラムは、矢印１０８，
１０９方向にそれぞれ等速で移動している。現像ローラ
は直流バイアス１１０と交流バイアス１１１が与えられ
る。プリチャージで与えられた記録ドラム上の表面電位
−６００Ｖの白地領域のトナーは、−４００Ｖの直流バ
イアス電圧と周波数２ｋＨｚ、電圧１．５ｋＶｐｐの交
流バイアス電圧で現像ローラ方向に逆飛翔し、カブリの
発生を防止する。また、表面電荷が消去された画像領域
の記録媒体上に飛翔したトナーは、そのまま留まり現像
される。

【０００９】図６（ｂ）は、横軸に静電コントラストを
縦軸に画像濃度を示し、トナーと現像ローラ間の物理的
付着力を１×１０^-8（Ｎ）から１×１０^-7（Ｎ）まで変
えた現像特性の計算値である。この物理的付着力は現像
ローラ上の水分の影響を受け、環境条件で大きく変動す
る。物理的付着力が大きい曲線１１２ではトナー飛翔に
必要な電界が大きく、１００Ｖ以上のトナー飛翔開始電
圧と飽和濃度には４００Ｖ以上の高い静電コントラスト
が必要となる。高湿時などで水分による物理的付着力が
１×１０^-6（Ｎ）を越えると、静電力ではトナー飛翔が
不可能になる。曲線１１３は物理的付着力が１×１０^-8
（Ｎ）と小さい場合を示す。高所などの気圧が低い乾燥
した場所ではこのように物理的付着力が減少し、現像ロ
ーラと記録媒体間に火花放電が発生して現像が出来なく
なる。このように乾燥して物理的付着力が減少した場合
は、現像ローラ上の多層トナーの反発力でトナー飛散が
発生し、画質の低下と装置のトナー汚れを生ずる。

【００１０】また、現像ローラと感光体を接触させる接
触一成分方式は、現像ローラと記録媒体との摩擦帯電で
記録媒体上の静電潜像が変動し、低い静電コントラスト
の白地領域の地カブリ発生と、画像ノイズが発生し易
い。そのため、高い現像バイアス電圧を印加して地カブ
リを除去し、画像ノイズ除去には高い静電コントラスト
を形成して飽和濃度まで現像する。その結果、この現像
方式は階調記録より２値記録に適している。

【００１１】このようなローラ帯電（電子写真学会誌
通巻９６号ｐ３０２）と改良された接触一成分現像器
（特開平５−２２４５２３）について、図２９を用いて
説明する。この現像ローラは、導体ローラ表面に微小面
積の分離した誘電体部を設けたものである。図２９は、
この接触一成分現像器６０１と記録ドラム６０２、およ
び現像バイアス電源６０３との配置図である。

【００１２】現像器中のトナー６０４は帯電ブレード６
０５との摩擦で電荷が与えられ、トナー粒径程度に粗れ
た金属表面と誘電体部からなる現像ローラ６０６上に、
多層の帯電トナーを形成する。図３０は、この現像ロー
ラ６０６上に設けられた分離した誘電体構造６０７を示
す。分離した誘電体層は、トナーまたは帯電ブレードと
の摩擦帯電で電荷が与えられる。図３１に示すように、
この帯電した誘電体と周辺の導電性ローラ６０８との間
に強電界６０９が生じ、トナー６１０は誘電体周辺に多
量に固定されて搬送され、図２９で示す現像領域６１１
での高速現像が可能になる。この現像ローラと記録ドラ
ムは接触し、現像特性は現像ローラの交流バイアス電圧
６１２と直流バイアス電圧６１３で決まる。現像ローラ
と記録ドラムは図中の矢印方向に移動し、記録ドラムは
帯電ローラ６１４で表面電位−６００Ｖが与えられる。
白地領域では、−４００Ｖの直流バイアス電圧と周波数
２ｋＨｚ、電圧１．５ｋＶｐｐの交流バイアス電圧で、
白地領域のカブリトナーを現像ローラに移動させ、クリ
ーニングする。表面電位が−１００Ｖ程度に減少した画
像領域では、現像ローラから記録媒体にトナーが移動
し、現像が行われる。この現像特性は、現像ローラとト
ナーの物理付着力を１×１０^-7（Ｎ）から１×１０
^-8（Ｎ）に減少させるとガンマ特性は大きくなり、２０
０Ｖ程度の低い静電コントラストで飽和濃度に達する。
しかし、高湿時の現像ローラ上の水分の影響が大きく物
理付着力に寄与する場合は大きい現像電界を必要とし、
この物理付着力が１×１０^-6（Ｎ）を越える場合は、静
電力によるトナー現像が不可能になる。また、高所など
の気圧が低い乾燥した場所では、現像ローラと記録媒体
間の高い電圧により火花放電が発生し、現像が出来なく
なる場合もある。また、この現像方法は接触現像のた
め、記録媒体とトナーとの摩擦で記録媒体上の静電潜像
が乱れ、かつ背景に静電ノイズが発生する。この現像ロ
ーラ上の誘電体周辺の電界は誘電体の帯電電荷で決ま
り、帯電量の変動に大きく左右される。そのため、安定
したトナー搬送とカブリ防止用の逆電界形成が、摩擦帯
電に影響する環境の影響を受け易い欠点がある。

【００１３】一方、放電を利用したイオン発生器は、電
子写真等の静電記録を利用した記録装置に使用される絶
縁性記録媒体を帯電させる帯電器として利用されてい
る。

【００１４】図１１は本発明者が既に提案したイオン発
生器を電子写真プロセスで利用しているところを示して
いる例である。帯電器２５１は感光体２５２を一様に帯
電するために用いられている。帯電器２５１の構造は図
１２の様になっている。誘電層を挟んで第一の電極であ
る誘導電極２６１と第２の電極であるイオン発生電極２
６２が設けられている。誘電層は材質は結晶化ガラス
で、厚みは３０μｍである。第１の電極である誘導電極
２６１は厚みは３μｍで、第２の電極であるイオン発生
電極２６２は１５μｍである。

【００１５】誘電層、誘導電極２６１およびイオン発生
電極２６２はそれぞれ厚膜印刷で作られている。イオン
発生電極２６２には放電を起こさせるための空隙を形成
するイオン発生用孔２６３が設けられている。従来のイ
オン発生用孔２６３の幅は８０〜１００μｍであった。
これら第１の電極２６１と第２の電極２６２の間に波高
値が２．５〜３．０ｋＶｐ−ｐの交流電圧を印加し、イ
オン発生用孔で放電を起こし、正負両極性のイオンを生
成させる。

【００１６】この帯電器ではイオンを帯電対象に付着さ
せることで帯電させている。イオン発生電極と帯電対象
物である感光体２５２の間にバイアス電圧を印加するこ
とで、イオン発生器から感光体へ単一極性のイオンが移
動し、感光体を帯電させることになる。

【００１７】このとき問題の一つとして、放電による生
成物で誘電層表面の物性値が変わり、次第に放電が弱く
なり帯電能力が落ちることである。また、誘電体表面の
物性値が変わると、交流電圧を印加してもすぐに放電が
起こらず、帯電電流が飽和値になるまでに時間がかかる
という問題もある。この様に、誘電層表面の物性値が変
わり放電が弱くなった場合、イオン発生器自体の温度を
上げたり、交流電圧の波高値を上げると、放電は再び必
要な程度に強くなるが、誘電体表面の物性値の変化を促
進するだけで、しばらくすると再び放電は弱くなり、帯
電能力が低下する。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】上記したカラー記録に
使用する現像方式には、公害問題のある液体現像と記録
枚数ごとに磁性キャリア交換が必要な二成分現像があ
り、これらの欠点を除去した現像方式として非磁性一成
分現像方式がある。この一成分現像方式には接触現像と
非接触現像がある。接触現像方式は現像ローラと記録媒
体とが接触し、両者の摩擦帯電で記録媒体上の静電潜像
が変動するため画像に濃度ムラが生ずる。この濃度ムラ
を除くため、プリチャージによる−６００Ｖの表面電位
を−１００Ｖまで減少して５００Ｖ以上の高い静電コン
トラストにする。現像に必要な直流バイアス電圧を−４
００Ｖにし、摩擦帯電による白地領域の１００Ｖ程度の
電位変動を除去する。画像領域では、現像ローラと記録
媒体間の３００Ｖの電位コントラストにより、２値記録
で飽和濃度まで現像して画像濃度変動を除去する。

【００１９】しかし、このように高い静電コントラスト
では、感光体中に生じた光キャリア軌道が静電潜像との
干渉で曲げられ、静電画点が拡大し画質が低下する。ま
た、接触による現像器と記録ドラムの機械的負荷の増加
で記録ドラムの送りムラが発生し、画像濃度のムラが生
ずる。非接触現像ではこのような送りムラは発生しない
が、気圧の低い高所ではトナーを飛翔させる高いバイア
ス電圧で現像ローラと記録媒体間に火花放電が発生し、
現像が不可能になる。

【００２０】この非接触一成分現像方式の現像特性は、
トナーと現像ローラとの物理的付着力で決まる。この力
には、環境で変動する水分とトナー形状で決まるファン
デルワールス力による物理的付着力、さらにトナー形状
に影響されるトナー電荷の局所的鏡像力がある。これら
の力が変動すると現像特性に影響を与えるが、特に物理
的付着力は環境で大きく変動する。

【００２１】一方、電子写真などの画質向上を検討して
きた本出願人は、２００Ｖ以上の静電潜像を感光体上に
形成すると、静電潜像と光照射で生じた感光体中の光キ
ャリアが干渉し、静電画点の広がりが発生することを見
いだした。また、画点ごとにイオンを制御し絶縁性記録
媒体上に静電潜像を直接形成するイオンデポジション記
録では、静電潜像とイオン流の干渉が生じ、画点の広が
りが発生する。２００Ｖ以下の低い静電コントラストに
すると、これらの干渉が減少し高画質を達成できる。こ
のように低い静電コントラストを現像する方式には液体
現像と磁性一成分現像があるが、前記に示した欠点が存
在する。ここでは、公害が無くカラー現像が可能な非接
触の非磁性一成分現像に着目し、高所の乾燥した低い気
圧などで火花放電を発生しないこと、トナーと現像ロー
ラとの物理的付着力を安定化し現像特性の環境安定性を
図ること、２００Ｖ以下の低い静電コントラストを現像
可能にし、画点広がりを無くし低濃度領域でも粗れのな
い良好を画像を得ることにある。

【００２２】また、上記したイオン発生器において、誘
電体を挟んで２つの電極を設けて、この２つの電極の間
に交流電圧を印加することで放電を起こし帯電させる方
式では、従来の構造では誘電体表面が放電の影響を受
け、電気的物性値が変わり、放電の安定性が著しく悪
い。

【００２３】本発明の静電記録装置はこのような課題に
着目してなされたものであり、その第１の目的とすると
ころは、非磁性トナーを用いた非接触一成分現像方式に
より、環境変動に対して安定で画点広がりがなく低濃度
領域でも滑らかなきめの細かい現像を行い、高画質の画
像形成が可能な静電記録装置を提供することにある。

【００２４】また、本発明の第２の目的は、放電を安定
に発生させるとともに、交流電圧印加後に放電電流が飽
和するまでの時間を短縮できる静電記録装置を提供する
ことにある。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上記の第１の目的を達成
するために、本発明の静電記録装置は、第１の構成にい
て、記録媒体を帯電手段によって一様に帯電した後、帯
電された記録媒体に静電潜像を形成し、非磁性一成分現
像手段によって現像を行ない記録画像を形成する静電記
録装置において、上記非磁性一成分現像手段が、トナー
をトナー搬送ローラに塗布する手段と、塗布されたトナ
ーをトナー搬送ローラから機械的に剥離する剥離現像手
段とを具備する。

【００２６】さらに、上記第１の構成において上記剥離
現像手段に直流バイアス電圧、又は交番電圧を重畳した
直流バイアス電圧を印加する。

【００２７】また、本発明の静電記録装置は、第２の構
成において、記録媒体を一様に帯電する帯電手段と、帯
電された記録媒体に静電潜像を形成する静電潜像形成手
段と、静電潜像が形成された記録媒体に対して現像を行
ない記録画像を形成する現像手段とを具備し、この現像
手段が、前記記録媒体に平行な電界を発生させる電界発
生手段を含む。

【００２８】さらに、上記第２の構成において、前記現
像手段が現像ローラを含み、前記電界発生手段がこの現
像ローラと前記記録媒体間に設けられた複数の電極と、
この複数の電極に異なる直流電圧または異なる交番電圧
を印加する電圧印加手段とを有する。

【００２９】さらに、上記第２の構成において、前記現
像手段が現像ローラと、記録媒体間に設けられた複数の
電極と、この複数の電極に異なる直流電圧または異なる
交番電圧を印加する手段と、前記現像ローラに直流電圧
を印加する手段を有する。

【００３０】さらに、上記第２の構成において、前記現
像ローラと記録媒体間距離が複数の電極間距離より小さ
い。

【００３１】さらに、上記第２の構成において、前記現
像手段が現像ローラを含み、この現像ローラと記録媒体
間の複数の電極が現像スリーブと接するか、または電極
を振動する手段を有する。

【００３２】さらに、上記第２の構成において、前記現
像手段が現像ローラを含み、この現像ローラと記録媒体
間の複数の電極と、前記電極に異なる直流または交番電
圧を印加する手段と、前記現像ローラに交番電圧を印加
する手段を有する。

【００３３】さらに、上記第２の構成において、前記現
像手段が現像ローラを含み、上記平行な電界に加えて、
前記現像ローラと記録媒体間でトナーを現像ローラから
記録媒体方向と、記録媒体から現像ローラ方向に移動さ
せる垂直電界を形成する手段を有する。

【００３４】さらに、上記第２の構成において、前記電
界発生手段が、導電性現像ローラ表面からなる第１電極
及び現像ローラ表面に絶縁体を介して埋め込まれた第２
電極と、両電極間に異なるバイアス電圧を印加する電圧
印加手段を含む。

【００３５】さらに、上記第２の構成において、導電性
現像ローラ面からなる第１電極と絶縁体を介して埋め込
まれた第２電極との距離Ｌｄが、現像ローラと記録媒体
間距離ｄより小さい。

【００３６】さらに、上記構成において、前記現像手段
が現像ローラを含み、前記記録媒体の移動速度ｖと現像
領域Ｌ、現像ローラの周速ｖｒと前記現像ローラ上の同
一バイアス電圧の電極間周期Ｌｆのとき、現像ローラに
近接した記録媒体が現像領域を通過する際、異なる複数
の電極を通過する次の条件を満足する。

【００３７】（Ｌ／ｖ）＞（Ｌｆ／ｖｒ）また、本発明の第２の目的を達成するために、本発明
は、第３の構成において、記録媒体を帯電手段によって
一様に帯電した後、帯電された記録媒体に静電潜像を形
成し、現像手段によって現像を行ない記録画像を形成す
る静電記録装置において、上記帯電手段が、誘電層と、
この誘電層を挟んで設けられた誘電電極としての第１の
電極及びイオン発生用孔を有する第２の電極とを具備
し、第１の電極をイオン発生用孔に対する領域で複数個
に分割するとともに、分割された電極と電極の間隔が誘
電層の厚み以上となるように構成する。

【００３８】さらに、上記第３の構成において、上記第
１の電極の幅がイオン発生用孔の幅よりも狭い。

【００３９】

【作用】すなわち、本発明の静電記録装置は、第１に、
記録媒体を帯電手段によって一様に帯電した後、帯電さ
れた記録媒体に静電潜像を形成し、非磁性一成分現像手
段によって現像を行ない記録画像を形成するにおいて、
トナーをトナー搬送ローラに塗布した後、塗布されたト
ナーをトナー搬送ローラから機械的に剥離するようにす
る。

【００４０】また、本発明の静電記録装置は、記録媒体
を一様に帯電し、帯電された記録媒体に静電潜像を形成
して現像を行ない記録画像を形成するにあたって、現像
時に、前記記録媒体に平行な電界を発生させる。

【００４１】第２に、本発明の静電記録装置は、記録媒
体を帯電手段によって一様に帯電した後、帯電された記
録媒体に静電潜像を形成し、現像手段によって現像を行
ない記録画像を形成するにおいて、上記帯電手段を、誘
電層と、この誘電層を挟んで設けられた誘電電極として
の第１の電極及びイオン発生用孔を有する第２の電極と
によって構成し、かつ第１の電極がイオン発生用孔に対
する領域で複数個に分割され、かつ分割された電極と電
極の間隔が誘電層の厚み以上となるように構成する。

【００４２】

【実施例】まず、本発明の第１乃至第４実施例の概略を
説明する。本発明の第１乃至第４実施例に係る非接触の
非磁性一成分現像装置では、非磁性トナーをトナー搬送
ローラに塗布する手段と塗布されたトナーをトナー搬送
ローラから現像領域で剥離する手段を設け、現像時にト
ナーを搬送ローラから剥離して環境によって変動する物
理的付着力を除去し、現像特性の環境安定化と画質向上
を図っている。

【００４３】この剥離手段と搬送ローラには異なる電圧
を印加し、トナーを反発する電界を剥離手段近辺に形成
してトナー剥離を容易にする。このようにして、従来の
現像ローラとしての役割をトナー搬送のみの役割にし、
剥離手段に印加するバイアス電圧で現像特性を決定す
る。また、感光体間と搬送ローラまたはトナー剥離手段
間の火花放電を防止するため、抵抗性樹脂層を搬送ロー
ラまたは剥離手段に被覆し、２次電子放出率の高い金属
や酸化物が表面に露出しないようにする。

【００４４】トナー層は搬送ローラ上に設けた帯電ブレ
ードで一層以下のトナー層になるように被覆し、多層ト
ナー層間の電荷反発力でトナー飛散が環境変動で生ずる
ことを防止する。搬送ローラ表面には抵抗層を設け、搬
送ローラの１回転周期で電荷が蓄積しない時定数にす
る。また、この時定数は搬送ローラが交流バイアス電圧
の１周期または現像領域を通過する時間より大きくし、
交流バイアス電圧による鏡像力が生じないようにする。
このようにすると、トナー粒径による電荷で搬送ローラ
に生ずる鏡像力は減少し、トナー粒径に拘らず記録媒体
へのトナー飛翔が一様になる。

【００４５】このトナー搬送ローラの抵抗層を最適化す
ると、低静電コントラストで粒径の小さいトナーも現像
に寄与し、低濃度領域で滑らかなきめの細かい画像が得
られる。このときの条件は、トナー粒径をＲ、搬送ロー
ラの抵抗層の厚さＤｉと誘電率Ｅｉ、記録媒体の厚さＤ
ｐと誘電率Ｅｐとの間に、次式を満足させることで達成
する。

【００４６】 εｐ・（Ｄｐ＋Ｒ）²＜εｉ・（Ｄｉ＋Ｒ）² このように搬送ローラに直流バイアスと交流バイアスを
重畳して印加すると、トナー粒径に拘らず一様に現像に
寄与でき、滑らかな安定した階調画像が得られる。ま
た、搬送ローラ上のトナー層を一層以下に塗布した場合
は、画像濃度が十分に得られるように記録ドラムと搬送
ローラとの速度比ｐを１より大きくする。

【００４７】本実施例は、非接触の一成分現像を用い２
００Ｖ以下の静電潜像を安定して現像する現像装置を与
える。この内容は、トナー搬送ローラに帯電ブレードで
塗布し、感光体と近接した現像領域で搬送ローラと接す
るトナー剥離手段でトナーを剥離し、剥離手段に印加し
たバイアス電圧で搬送ローラと感光体間でトナー飛翔を
行い現像するものである。

【００４８】すなわち、第１実施例による現像方式は、
一成分現像の特徴である高いガンマ値を利用し、非接触
で２００Ｖ以下の低い静電コントラスト現像を可能に
し、かつ環境の安定性を確保するものである。また、低
濃度領域で粒径の小さいトナーも粒径の大きいトナーと
同様に現像に寄与するようにし、低濃度領域の階調特性
を滑らかに再現して画質向上を図ったものである。

【００４９】以下、上記した実施例の概略を図面を参照
して詳細に説明する。

【００５０】図１（ａ）は、本発明の第１実施例に係る
一成分現像器１と感光ドラム２との相対位置を示す模式
図である。トナー搬送ローラ３は、金属性の駆動軸４の
回りに設けた発泡性ゴムローラ５と、その上を被覆した
導電性樹脂層６と、抵抗性樹脂層７からなる。搬送ロー
ラ３端に設けた導電性ゴム（図示せず）で導電性樹脂層
を駆動軸に接続する。この搬送ローラ３は、厚さ２５ｕ
ｍの感光体８からなる感光ドラム２と１００ｕｍの距離
９を隔てて設置する。

【００５１】トナー搬送ローラ３上にはトナー層が一層
以下のトナー被覆率ｋが１．０より小さくなるように、
現像器中の帯電ブレード１０で一様に帯電させ塗布す
る。磁性金属または金属酸化物を含んだ磁性トナーは、
高い現像バイアス電圧では磁性トナーから直接放電が生
ずるため、この現像方式には非磁性トナーを使用する。
搬送ローラ３上のトナーを現象領域１１で剥離する剥離
ワイア１２を、搬送ローラ３に接触して設ける。剥離ワ
イア１２には数十ｕｍ径のタングステン・ワイアを用
い、トナー搬送用の搬送ローラ３と剥離ワイア１２には
−５５０Ｖの直流バイアス電圧１３と周波数２ｋＨｚ．
１．５ｋＶｐｐの交流バイアス電圧１４を重畳して印加
する。搬送ローラ３上の剥離ワイア１２でトナーは機械
的に剥離され、バイアス電圧で現像ローラと感光体８間
を往復運動して現像が行なわれる。

【００５２】感光体８の表面電位は、プリチャージによ
り白地領域で−６００Ｖ，画像領域で光照射により−４
００Ｖになっている。搬送ローラ３から機械的にトナー
が剥離すると、トナー粒径または環境で変化する物理的
付着力が作用しなくなり、静電力のみでトナーをコント
ロールできる。

【００５３】図１（ｂ）は、本実施例の現像装置の斜視
図である。トナー搬送ローラ３に接して斜めに張られた
剥離ワイア１２が、搬送ローラ３上のトナー１５を機械
的に剥離する。剥離ワイア１２は数十ｕｍのタングステ
ンまたは他の金属ワイアで構成するか、または数十ｕｍ
厚のステンレス金属板などに斜めにスリットをエッチン
グして用いてもよい。この剥離ワイア１２は、エポキシ
樹脂など絶縁性または抵抗性樹脂でコーティングしても
よい。また、剥離ワイア１２が搬送ローラ３と良く接触
するようワイア両端にスプリング（図示せず）などで張
力を与える。従来の非接触現像器の現像ローラは、仕事
関数（〜４ｅＶ）が比較的小さく２次電子放出が容易な
アルミなどで構成されており、現像ローラと感光体８間
で火花放電が発生し易かった。

【００５４】ここでは、搬送ローラ３表面に仕事関数が
〜８ｅＶ以上の２次電子放出率が〜４以下の体積抵抗率
１０⁶〜１０⁸Ωｃｍのイオン導電性フッ素樹脂を１０
〜１００ｕｍの厚さ被覆して用いる。この搬送ローラ３
は、感光体８間の高電界による電子放出量が減少するた
め、気圧の低い高所の乾燥した場所で火花放電を防止で
きる。また、感光体８と搬送ローラ３間で放電が発生し
た場合も、搬送ローラ３の抵抗層に放電電荷が蓄積し、
直ちに両者間の電位が等しくなり放電が停止する。

【００５５】図２（ａ）はトナー搬送ローラ３上のトナ
ー剥離の状態を示し、矢印１６方向に移動するトナー搬
送ローラ３上のトナー１５はトナー剥離用ワイア１２で
矢印１７方向に剥離し、物理付着力が作用しなくなる。
その結果、トナーは感光体８と剥離ワイア１２間に作用
する静電力のみで移動し、粒径分布１８のトナーはトナ
ー搬送ローラ３から剥離し、物理的付着力が作用しなく
なることで粒径の大小に拘らず電界の力のみで現像を開
始する。

【００５６】従来の現像方式の現像特性は図２（ｂ）に
示す曲線１９となる。高湿時などの物理的付着力が１×
１０^-7（Ｎ）と大きい場合は、粒径が大きく電荷量の大
きいトナー１９は低い静電コントラストの低濃度領域２
０で、また中間調領域２１で最大分布２２のトナー２３
が現像に寄与する。さらに、現像電界の大きい現像領域
２４で微細トナー２５が現像に寄与する。

【００５７】このように低濃度領域では粒径が大きく濃
度に大きく寄与するトナーが現像に使用され、画像が粗
れる。本実施例による現像器では、搬送ローラ３から機
械的に剥離したトナーの物理付着力が寄与しなくなり、
急峻な立ち上がりの現像特性２６になる。また、全ての
静電コントラストで異なる粒径トナー１９，２３，２５
が現像に寄与するため、低濃度領域での微細トナーによ
りきめの細かい粗れのない画像が得られる。

【００５８】以下に本発明の第２実施例として、剥離ワ
イア１２とトナー搬送ローラ３に異なるバイアス電圧を
印加し、搬送ローラ３上の剥離ワイア１２近傍に局所的
なトナー移動電界を形成し、トナーの移動を容易にした
実施例を図３で説明する。剥離ワイア１２にはエポキシ
樹脂などの絶縁性または抵抗性樹脂を塗布し、搬送ロー
ラ３と絶縁する。

【００５９】図３（ａ）は現像器１と感光ドラム２との
相対位置と、搬送ローラ３と剥離ワイア１２の電圧印加
方法を示す。搬送ローラ３は直流バイアス電圧２７を、
剥離ワイア１２はトナー移動用に交流バイアス電圧２８
を重畳して印加する。

【００６０】具体的には、搬送ローラ３には−５５０Ｖ
の直流バイアス電圧を、剥離ワイア１２には搬送ローラ
３の直流バイアス電圧に周波数２ｋＨｚ，１．５ｋＶｐ
ｐの交流バイアス電圧を重畳して印加する。剥離ワイア
１２と記録媒体間の距離９は１００ｕｍ程度に設定す
る。

【００６１】図３（ｂ）に示すように、剥離用ワイア１
２は数十ｕｍ径のタングステン・ワイア２９の周辺に２
０ｕｍ厚のエポキシ樹脂３０を被覆して使用する。感光
体８の白地領域の表面電位がプリチャージで−６００Ｖ
のとき、剥離ワイア１２と感光体８間には電気力線３１
が生じ、剥離ワイア１２近辺の交流電界による電気力線
に沿って矢印３２に示すように大小の粒径トナー３３が
往復運動し、感光体８上に付着することはない。また、
感光体８の表面電位が−４００Ｖで静電コントラストが
２００Ｖの画像領域では、剥離ワイア１２近傍で電気力
線３４が生じ、剥離したトナー３５が感光体８方向３６
に飛翔し、現像が行われる。この電気力線は、静電潜像
に応じた変化を示し、静電潜像の大きさに従った現像が
行われる。剥離ワイア１２には交流電圧が印加されてい
るため、トナーがワイアに付着することはない。

【００６２】以下に本発明の第３実施例を説明する。

【００６３】このように低い静電コントラスト現像が可
能になると、静電潜像との干渉による感光体中の光キャ
リアの広がりを防止でき、画質の向上が図れる。この点
について、図４を用いて説明する。図４（ａ）は、静電
コントラストが４００Ｖ以上と高い場合の感光体８中の
光キャリア軌道である。有機感光体（ＯＰＣ）３７の透
明キャリア輸送層（ＣＴＬ）３８を通過した照射光３９
は、キャリア発生層（ＣＧＬ）４０で光強度に応じて
（＋）キャリア４１を発生し、感光体８の表面の（−）
電荷４２の電界で移動し、この電荷を消去して静電潜像
を形成する。

【００６４】このキャリアの軌道４３は、キャリア自身
の空間電荷の反発力と静電潜像の電界との干渉で曲げら
れ、光照射領域４４より静電潜像４５が大きくなり感光
体８上の電位分布４６が拡大する。光照射強度を従来の
１／２以下にし光キャリアを少なくすると、空間電荷に
よる相互干渉が減少し、静電コントラストは２００Ｖ以
下になり光キャリアと静電潜像との相互干渉が少なくな
る。

【００６５】このように低い静電コントラストでは、図
４（ｂ）に示すように感光体８中の光キャリア軌道が曲
がることなく、光照射した領域４７の表面電位４８が減
少し静電画点の広がりを防止できる。この低い静電潜像
を十分な濃度で現像し、低濃度領域で微細トナーが現像
に寄与できる現像方式には、本発明の非磁性一成分現像
が適する。

【００６６】画像形成は、プリチャージによる感光体８
の表面電位を−６００Ｖに、トナー搬送ローラ３の直流
バイアス電圧を−５５０Ｖにし、剥離ワイア１２と搬送
ローラ３に周波数２ｋＨｚ、電圧〜１．５ｋＶｐｐの交
流バイアス電圧を直流バイアス電圧−５５０Ｖに重畳し
て印加し、感光体８と剥離ワイア１２間でトナーを往復
運動させる。現像ローラ上のトナー被覆率ｋは１．０よ
り小さい０．６８とし、画像濃度を補償するため記録ド
ラム周速１０ｃｍ／ｓｅｃより速い搬送ローラ速度１５
ｃｍ／ｓｅｃにする。現像には、電荷量〜６ｕＣ／ｇの
トナーを使用する。この条件で現像し、第１実施例と同
一の現像曲線２６を得る。

【００６７】また、このように低い静電コントラストで
は感光体８の表面電位とトナー搬送ローラ３間の電位差
を小さくでき、高所における感光体８と現像器との放電
を押さえることができる。以上の現像方法は、イオンを
ドットごとに制御して静電潜像を形成するイオンデポジ
ション記録にも効果的で、イオン流と静電潜像との干渉
を減少でき画質の向上を図れる。

【００６８】以下に本発明の第４実施例として、トナー
搬送ローラ３と剥離ワイア１２に印加するバイアス電圧
の他の実施例を図５を参照して説明する。図５（ａ）
は、剥離ワイア１２と搬送ローラ３に同一の−５５０Ｖ
の直流バイアス電圧４９を印加する。記録媒体の表面電
位はプリチャージにより白地領域で−６００Ｖ、黒地領
域は光照射で−４００Ｖに減衰し、静電コントラストは
２００Ｖである。

【００６９】このように低い静電コントラストでは、感
光体８中の光キャリアと静電潜像との干渉がなく、キャ
リア軌道が曲げられることによる静電画点の拡がりはな
い。搬送ローラ３上の（−）トナーは粒径の大小に拘ら
ず機械的に剥離し、反転現像に使用される。剥離したト
ナーは剥離ローラとの物理的付着力がなく静電力のみで
現像が行われ、環境に安定な現像が可能になる。また、
機械的に剥離した大小の粒径トナーが現像に寄与し滑ら
かできめの細かい画像が得られる。

【００７０】図５（ｂ）は、剥離ワイア１２に搬送ロー
ラ３上のトナーを反発する直流バイアスを印加する他の
実施例である。トナー搬送を主とするトナー搬送ローラ
３に−４００Ｖの直流バイアス電圧５０を、剥離ワイア
１２には−１５０Ｖの直流バイアス電圧５１を重畳して
印加する。感光体８の白地領域はプリチャージで−６０
０Ｖの表面画電位であり、黒地領域は光照射で−４００
Ｖで、静電コントラストは静電潜像の広がりのない２０
０Ｖである。現像は、剥離ワイア１２で決まる現像バイ
アス−５５０Ｖで行う。現像器の剥離ワイア１２で機械
的に剥離した（−）トナーは、剥離ワイア１２の高いバ
イアス電圧で搬送ローラ３にトナーが反発され、トナー
の動きが容易になり反転現像に使用される。

【００７１】このように、剥離したトナーは物理的付着
力がなくなり、剥離ワイア１２と感光体８間を静電力の
みでコントロールされ、環境に安定な現像を可能にす
る。このとき、微細トナーも現像に寄与し、滑らかでき
めの細かい画像が得られる。剥離ワイア１２間の距離を
感光体８との距離より小さく密に設けると、現像に作用
するバイアス電圧は−５５０Ｖの剥離ワイア電圧とな
る。疎の場合は、現像に作用する現像バイアス電圧は剥
離ワイア電圧−５５０Ｖより小さくなり、搬送ローラ電
圧を−４００Ｖより大きく調整する。

【００７２】図５（ｃ）は、搬送ローラ３に−４００Ｖ
の直流バイアス電圧５２を、剥離ワイア１２に搬送ロー
ラ３より高い−５５０Ｖの直流バイアス電圧５３とトナ
ーを振動させる周波数２ｋＨｚ，１．５ｋＶｐｐの交流
バイアス電圧５４を重畳して与える他の実施例である。
搬送ローラ３上の反転現像用（−）トナーは、剥離ワイ
ア１２で搬送ローラ３から機械的に剥離され、同時に剥
離ワイア１２の交流電圧で振動し、同時に感光体８との
間を往復運動して現像が行われる。

【００７３】図５（ｄ）は、−５５０Ｖの直流電圧５５
と、周波数２ｋＨｚ，１．５ｋＶｐｐの交流電圧５６を
重畳した電圧を剥離ワイア１２に印加し、剥離ローラに
は電圧調整手段５７で剥離ワイア１２より低い１ｋＶｐ
ｐの交流電圧を重畳して印加する。反転現像用の（−）
トナーは、剥離ワイア１２で機械的に搬送ローラ３から
剥離され、同時に交流電圧で搬送ローラ３上を振動しな
がら感光体８との間を往復運動し、現像が行われる。

【００７４】以下に本発明の第５乃至第７実施例に係る
イオン発生器の概略を説明する。

【００７５】従来のイオン発生器においては、イオン発
生器を連続的に使用した場合、放電による生成物によっ
て誘電層表面が時間とともに劣化するので、イオン発生
孔におけるイオン発生量は図１３に示すように減衰する
ことが知られている。また、放電による生成物で誘電層
表面の物性値が変化するので、図１４（ａ）に示すよう
に、放電停止の後に、交流電圧を印加してイオンを再度
発生させようとしても放電が起こらずイオンが発生しな
くなってしまう（立ち上がり特性の劣化）問題があっ
た。

【００７６】この問題に対して本出願人は、誘電層を挟
んで第１の電極とイオン発生用孔を有する第２の電極を
設け、これら第１の電極と第２の電極の間に交流電圧を
印加し、前記イオン発生用孔で気中放電によりイオンを
発生させて、所定極性のイオンのみを一方向にイオン流
として取り出すイオン発生器において、上記の安定性や
立ち上がり特性の劣化の原因となる領域がイオン発生電
極近傍の数μｍの範囲で生ずることを見いだした。

【００７７】この結果、この領域の放電の変動が全体に
対して微小になるように、誘電電極を分割すること、イ
オン発生用孔を広げることと、誘導電極の幅をイオン発
生用孔の幅より小さくすることで、上記劣化を減少さ
せ、図１４（ｂ）に示すように、立ち上がり特性を改善
することができた。

【００７８】誘導電極を分割する際には、分割した誘導
電極の間隔が重要なパラメタとなる。この値は、誘電層
の厚みと関連して決まる。電極間の間隔を誘電層の厚み
以上にすると、誘導電極を分割した効果が表れる。

【００７９】また、イオン発生用孔を広げる場合は、そ
のイオン発生用孔の幅の値は取り出す帯電電流量と関連
して決まる。通常の電子写真の帯電に用いる時の帯電電
流量１〜１０μＡ／ｃｍでは、イオン発生用孔の幅は１
５０〜３００μｍにすると効果が表れる。

【００８０】また、誘導電極の幅をイオン発生用孔の幅
よりも狭くする際は、誘導電極とイオン発生電極とのオ
ーバーラップが無くなるように、誘導電極とイオン発生
電極が誘電層表面方向に少なくとも１０μｍ離れている
ことが必要である。

【００８１】すなわち、本実施例では、イオン発生用孔
に対する領域にある第１の電極である誘導電極を複数個
に分割することで、イオン発生用孔内の領域で電界の強
さを調節することが出来る。例えば、放電の劣化への影
響が大きい、イオン発生電極と誘電体表面の接合部付近
の電界を強くすることなく、帯電電流に寄与するイオン
発生用孔中央部の電界を強くすることが出来る。このこ
とにより、帯電電流量を減らすこと無く、イオン発生電
極近傍の放電を抑制することができ、イオン発生器の安
定性と立ち上がり特性を改善することができる。

【００８２】また、上述のように中央部の放電を強くで
きるので、イオン発生用孔中央部の温度が上昇しやすく
なり、交流電圧の印加後から帯電電流が飽和するまでの
時間が短くなる。

【００８３】また、イオン発生用孔をある程度広くとる
ことにより、イオン発生用孔内の単位面積あたりの放電
電流量を減らし、電気的物性値の変化量を減らすことが
出来る。このことにより放電の安定性が劣化するまでの
時間を長くすることが出来る。

【００８４】また、誘導電極の幅をイオン発生用孔の幅
よりも小さくすることで、イオン発生電極と誘導電極と
のオーバーラップが無くなり、イオン発生電極近傍の電
界を弱くすることが出来る。このことにより、イオン発
生電極近傍の放電を抑制し、イオン発生器の劣化を減少
させることが出来る。

【００８５】以下に上記した実施例の概略を図面を参照
して詳細に説明する。

【００８６】図７は、本発明の第５実施例に係るイオン
発生器を示している。図に示すように、誘電体２１１を
介して２つの電極２１２，２１３を設け、その２つの電
極間に交流電圧２１４を印加し、電極２１３に設けられ
たスリット状のイオン発生用孔２１５の誘電体表面で放
電を起こさせてイオンを発生させる。ここで電極２１２
を誘導電極と呼び、電極２１３をイオン発生電極と呼
ぶ。この例では、誘電層２１１の厚みを３０μｍ、イオ
ン発生用孔２１５の幅は１００μｍに設定した。誘電層
２１１、誘導電極２１２およびイオン発生電極２１３は
厚膜印刷技術で形成する。

【００８７】本実施例では誘導電極は３つに分割されて
おり、それぞれの電極の幅を５０μｍ、電極の間隔を５
０μｍとした。

【００８８】図８は、本発明のイオン発生器２１０を用
いた帯電器の例である。電極２１６は放電領域とイオン
が帯電対象２１７へ移動する移動領域とを仕切る電極で
ある。電極２１６にはイオンを帯電対象２１７へ移動さ
せるための直流電圧２１８が印加されている。また、電
極２１６にはイオンが通過する通過孔２１９が設けられ
ている。通過孔２１９の直径は２５０μｍである。ま
た、イオン発生電極２１３と電極２１６の間には、放電
領域で発生したイオンを通過孔２１９に導くために直流
電圧２２０が印加されている。

【００８９】この実施例では交流電圧２１４として３．
０ｋＶｐ−ｐ、１５０ｋＨｚ、直流電圧２１８として６
００Ｖ、直流電圧２２０として３００Ｖが印加されてい
る。この実施例では正極性のイオンが移動し、帯電対象
２１７は直流電圧２１８と同じ電圧に帯電される。

【００９０】この様に、誘導電極を分割し、各電極の幅
と電極間隔を変えることによって、イオン発生用孔での
電界分布を変えることができる。このようにして、イオ
ン発生用孔の中心部での電界強度は維持したまま、誘電
層とイオン発生電極の接合部付近の電界を弱くすること
により、イオン発生器の安定性を改善することができ
る。

【００９１】以下に図９を参照して本発明の第６実施例
を説明する。この実施例では、イオン発生器の安定化の
ために、イオン発生用孔２１５の幅を広げている。本実
施例ではイオン発生用孔の幅を２００μｍ、各誘導電極
の幅を５０μｍ、分割された誘導電極の間隔を５０μｍ
とした。取り出す帯電電流を一定にした場合、イオン発
生用孔を２倍に広げると放電による生成物による誘電層
表面の物性値変化量はほぼ２分の１になり、イオン発生
器を安定に使える期間が約２倍になった。

【００９２】このようにして、イオン発生用孔の幅を広
げることにより、誘電層表面の物性値の変動を抑制する
ことができ、イオン発生器の安定性を改善することがで
きる。

【００９３】以下に図１０を参照して本発明の第７実施
例を説明する。この実施例では、イオン発生器の安定化
のために、誘導電極２１２を複数個に分割して、かつ、
誘導電極２１２とイオン発生電極２１３がオーバーラッ
プしないようにしている。誘導電極２１２とイオン発生
電極２１３は誘電層表面方向に２０μｍ離れている。ま
た、各誘電電極の幅は５０μｍで、電極間隔は６０μｍ
にし、イオン発生用孔の幅は２００μｍとした。

【００９４】こうすることにより、イオン発生用孔中央
部の電界強度を維持しながらイオン発生電極付近の電界
を弱めることにより、イオン発生器の安定性を改善する
ことができる。

【００９５】以下に本発明の第８実施例を説明する。

【００９６】図１５は、本発明の一成分現像器３０１と
記録媒体ドラム３０２との相対位置を示す模式図であ
る。現像ローラ３０３は、金属性の駆動軸３０４の回り
に設けた発砲性ゴムローラ３０５と、その上を被覆した
導電性樹脂層と抵抗性樹脂層３０６からなる。現像ロー
ラ端に設けた導電性ゴム（図示せず）で、導電性樹脂層
と駆動軸とを電気的に接続する。厚さ２５ｕｍの記録媒
体を有する記録媒体ドラムと２００ｕｍの距離３０７を
隔て現像ローラが存在する。現像器中の帯電ブレード３
０８で、トナー被覆率ｋが１．０より小さい一層以下の
トナー層を、現像ローラに塗布する。現像ローラには、
直流バイアス電圧３０９を印加する。

【００９７】つぎに図１６を用い、金属ワイアに印加す
るバイアス電圧について説明する。現像領域３１０で
は、交互に異なるバイアス電圧３１１，３１２が印加さ
れた金属ワイア３１３，３１４が、現像ローラと平行に
設けてある。この金属ワイア間に生じた現像ローラと平
行の電界でトナーは現像ローラ上を移動すると、トナー
と現像ローラ間の接触面積の減少または現像ローラから
の剥離で水分などの物理付着力が減少する。その結果、
記録媒体と現像ローラとの静電潜像による電界のみで、
容易に記録媒体方向に移動する。この金属ワイアは数十
ｕｍ径のタングステンワイアを使用する。

【００９８】つぎに、このトナーに作用する静電力を図
１８を用いて説明する。図１７は、静電潜像の存在する
記録媒体と現像ローラおよび金属ワイア間の電位を示
す。記録媒体はプリチャージで表面電位３１５が−６０
０Ｖになり、画像領域３１６は−６００Ｖで静電コント
ラストが２００Ｖとなっている。現像ローラは−５５０
Ｖの直流バイアス電圧３１７が印加され、現像ローラ上
の金属ワイア３１３，３１４には−２８０Ｖと−８８０
Ｖの直流電圧が与えられる。現像ローラと記録媒体の移
動にともない、現像ローラ上のトナーに現像ローラと記
録媒体間を往復運動させる電位３１８が作用する。

【００９９】図１８（ａ）は、表面電位−６００Ｖの白
地領域のトナーの移動を示し、現像ローラ上に塗布され
たトナー３１９は−８８０Ｖに印加された剥離ワイア３
１４の近傍に生じた強電界による電気力線３２０で水平
・垂直方向に移動し（矢印３２１）、記録媒体に達す
る。記録媒体上に達したトナーは、記録媒体の移動で−
２８０Ｖのバイアス電圧が印加された金属ワイア３１３
に達し、このワイアによる逆電界３２１で記録媒体から
現像ローラ方向に移動する（矢印３２２）。このように
現像ローラが移動するとトナーは現像ローラと記録媒体
間を往復運動し、現像が行われる。

【０１００】図１８（ｂ）は、記録媒体上の表面電位が
−４００Ｖの画像領域を示す。−８８０Ｖが印加された
金属ワイア３１４の強電界３２０で剥離したトナー３１
９は、表面電位−４００Ｖの記録媒体方向に移動する
（矢印３２１）。このように記録媒体に移動し付着した
トナー３２３は、−２８０Ｖの電圧が印加した金属ワイ
ア３１３で現像ローラ方向に力を受ける。しかし、その
電界は小さく物理付着力とトナー鏡像力でトナーは記録
媒体上に留まり現像が行われる。このように現像スリー
ブ上をワイアの電界で移動するトナーは物理付着力が減
少し、トナー粒径で決まる電荷力のみが作用する。この
剥離ワイアは数十ｕｍのタングステンまたは他の金属ワ
イアか、または数十ｕｍのステンレスのワイアを用いて
もよい。また、エポキシ樹脂など絶縁性または抵抗性樹
脂でコーティングしてもよい。

【０１０１】従来の非接触現像器の金属で構成された現
像ローラは、仕事関数（〜４ｅＶ）が比較的小さく２次
電子放出が容易で気圧の低い高所の乾燥した場所で、現
像ローラと記録媒体間で火花放電が発生し易かった。現
像ローラ表面を仕事関数〜８ｅＶ以上の２次電子放出率
が〜４以下で、体積低効率１０⁶〜１０⁸Ωｃｍのイオ
ン導電性フッ素樹脂を１０〜１００ｕｍ被覆して用いる
と火花放電を防止できる。環境条件が悪く放電が発生し
た場合も、現像ローラの抵抗層に放電電荷が蓄積し、直
ちに放電が停止する。このように、トナーが記録媒体と
剥離ワイア間に作用する静電力のみで移動するようにな
ると図１９に示す現像特性３２４となり、現像ローラ上
の粒径分布を有する全てのトナー３２５は電界のみで移
動し、画像濃度でトナー粒径が選別されることはない。

【０１０２】以下に第９実施例を説明する。

【０１０３】次に隣接する金属ワイアに異なる電圧を印
加した場合、トナーが効果的に現像ローラと記録媒体間
を往復運動する条件について図２０を用いて説明する。
図２０（ａ）、図２０（ｂ）は、ワイア間の間隔Ｓ（５
０ｕｍ）が現像ローラと記録媒体間の距離ｄ（１００ｕ
ｍ）より小さい場合を示す。記録媒体上に静電潜像がな
く表面電位が−６００Ｖの場合を図２０（ａ）に示す。
異なる電圧が印加された現像ローラ上の金属ワイア３１
３，３１４間で強電界が形成され、現像ローラから記録
媒体に達するトナーを移動させる電界は記録媒体に達す
ることはない。そのため、−８８０Ｖの電圧が印加され
た金属ワイア３１４の強電界で、現像ローラから飛翔し
たトナー３１９は記録媒体に達することなく、現像ロー
ラ上に戻る（３２６で示すトナー）。

【０１０４】図２０（ｂ）に示す記録媒体の表面電位が
−４００Ｖである画像領域では、現像ローラから記録媒
体に達する一部の電気力線３２７でトナーの一部が記録
媒体に達するが、多くのトナー３２８は現像ローラ上に
戻り、画像濃度が低下する。図２０（ｃ）、図２０
（ｄ）は、金属ワイア間隔が１５０ｕｍで、現像ローラ
と記録媒体間の距離より大きい場合を示す。図２０
（ｃ）で示す白地領域では、バイアス電圧−８８０Ｖを
印加した金属ワイア３１４の強電界による電気力線３２
９で、現像ローラ上のトナー３１９の多くが記録媒体に
達する。記録媒体上に達したトナー３３０は、金属ワイ
ア３１３に印加した−２８０Ｖの逆バイアス電圧で現像
ローラ上に戻り、白地領域にカブリが発生することはな
い。

【０１０５】一方、図２０（ｄ）の表面電位が−４００
Ｖの画像領域では、−８８０Ｖの順方向バイアスを印加
した金属ワイア３１４の電界で、現像ローラ上のトナー
３１９が記録媒体に達する。−２８０Ｖの逆バイアスの
金属ワイア３１３による電界は小さく、記録媒体のトナ
ー３３１は現像ローラ上に戻ることはなく現像が終了す
る。このワイア間距離Ｓが現像ローラと記録媒体間距離
ｄより大きいと、効果的に電界がトナーに作用し現像が
可能になる。

【０１０６】以下に第１０実施例を説明する。

【０１０７】つぎに、この金属ワイアと現像ローラを接
触させ、現像ローラ上のトナーを強制的に剥離する現像
方式について、図２１を用いて説明する。図２１（ａ）
は現像ローラに接した金属ワイア３３２で、現像スリー
ブ上のトナー３３３が機械的に剥離し、金属ワイアに与
えたバイアス電圧で記録媒体方向に移動する状態を示
す。金属ワイアの両端はスプリング（図示せず）などで
張力を与え、現像ローラとの接触を確実にする。現像ロ
ーラの抵抗性樹脂層と絶縁を取るため、金属ワイアにエ
ポキシ樹脂などの絶縁性または抵抗性樹脂を塗布する。
矢印３３４方向に移動する現像ローラ上では、トナー３
３３が金属ワイア３３２と機械的に接触し、現像ローラ
上を移動する。このように移動するトナーは現像ローラ
との物理付着力が減少し、プリチャージによる−６００
Ｖの白地領域の表面電位と金属ワイアの順方向バイアス
電圧で、容易に記録媒体に移動する。記録媒体上に移動
したトナー３３５は−２８０Ｖのバイアス電圧を印加し
た金属ワイア３３６近傍に来ると、記録媒体方向に逆飛
翔しカブリの発生を防止する。−４００Ｖになった画像
領域では、現像ローラから飛翔したトナーは、第８実施
例と同様の振る舞いをし、現像が行われる。

【０１０８】図２１（ｂ）は、現像ローラに接した金属
ワイア３３２，３３３を超音波振動子（図示せず）など
で振動させ、現像ローラ上のトナー３５１を強制的に現
像ローラから剥離させる。剥離したトナーは現像ローラ
との物理付着力が減少し、金属ワイアに印加したバイア
ス電圧による電界で容易に記録媒体方向に移動できる。
−６００Ｖの白地領域では金属ワイア３３２に与えた−
８８０Ｖのバイアス電圧で現像ローラ上のトナー３３３
が記録媒体上に移動し、隣接する金属ワイア３３６の−
２８０Ｖのバイアス電圧で記録媒体上のトナー３３５が
再び現像ローラ上に戻る。このクリーニング作用で地カ
ブリのない白地領域を形成できる。このとき、現像ロー
ラにはプリチャージによる表面電位に近い逆バイアス電
圧−５８０Ｖを与える。

【０１０９】一方、−４００Ｖの画像領域では、順方向
のバイアス電圧−８８０Ｖと画像領域の−４００Ｖの電
圧で、金属ワイアの超音波で現像ローラ上に剥離したト
ナーが記録媒体方向に移動する。金属ワイアの逆バイア
ス電圧−２８０Ｖと静電潜像の−４００Ｖ間の逆電界が
小さいため、この記録媒体に移動したトナーが現像ロー
ラ上に戻ることなく、現像が終了する。以上の現像方式
により、低静電コントラストの現像と、微細トナーの物
理付着力も解放することで低い諧調領域で、木目の細か
い滑らかな画像が得られる。

【０１１０】以下に第１１実施例を説明する。

【０１１１】つぎに図２２を用い、現像ローラと剥離ワ
イアに印加するバイアス電圧の他の実施例について説明
する。図２２（ａ）は、隣接する一方の金属ワイア３１
４に現像ローラと同一の−５５０Ｖのバイアス電圧３３
７を、他方の金属ワイア３１３に周波数２ｋＨｚ，６０
０Ｖｐｐの交流電圧３３８を重畳して印加する。現像ロ
ーラ上のトナーは、粒径の大小に拘らず金属ワイア間の
交流強電界で現像ローラ上を移動し、トナーと現像ロー
ラ間の接触面積の減少などで両者間の物理付着力が小さ
くなり、記録媒体と現像ローラ間の静電力のみで現像が
可能になる。このように、粒径の大小で左右される物理
付着力が減少すると、粒径に依存しない現像が行われ、
低濃度画像が滑らかで木目の細かい現像が可能になる。
さらに、水分などによる環境に依存した物理付着力の減
少で、環境に安定な現像が可能になる。以上の金属ワイ
アには交流バイアスが印加されており、ワイアにトナー
が付着することを防止する。

【０１１２】図２２（ｂ）は、現像ローラと一方の金属
ワイア３１４には周波数２ｋＨｚ，−８８０Ｖｐｐの交
流電圧３３９と−５５０Ｖの直流電圧３４０を重畳した
バイアス電圧を印加し、他の金属ワイア３１３には−２
８０Ｖの直流バイアス３４１を印加する他の実施例であ
る。この金属ワイア間の直流バイアス電圧でトナーは現
像ローラ上を移動し、さらに直流バイアス電圧が重畳し
た交流バイアス電圧で、記録媒体と現像ローラ間をトナ
ーが往復運動し、環境に安定で低濃度領域できめの細か
い現像が行われる。

【０１１３】以下に第１２実施例を説明する。

【０１１４】図２３は第１２実施例に係る現像器５０１
の模式図である。現像ローラ５０２は、金属ローラ５０
３に絶縁体で絶縁された他の金属電極５０４が埋め込ま
れた構造である。この金属ローラに埋め込まれた電極
は、現像ローラのもう一端５０５で電気的に導通が取ら
れ、異なるバイアス電圧が印加できるようになってい
る。この現像ローラ５０２と他の電極５０４の表面は、
摩擦帯電でトナーに均一電荷を与えるように同一の金属
材質や金属酸化物または樹脂層で構成する。この現像ロ
ーラ５０２には、帯電ブレード５０６によりトナーに電
荷を与え、かつ現像ローラにトナーを塗布する。この現
像ローラ上の異なる電極には、プリチャージで記録媒体
に与える表面電位と等しい−６００Ｖ程度の直流バイア
ス電圧５０７と、一方の電極にはトナーを記録媒体方向
に移動させる直流バイアス電圧５０８と、他電極には記
録媒体上のカブリトナーを現像ローラに引き戻す逆極性
のバイアス電圧５０９を与える。

【０１１５】図２４は、本発明の記録装置による一成分
現像器５０１と記録媒体ドラム５０９との相対位置を示
す断面模式図である。厚さ２５μｍの記録媒体をする記
録媒体ドラム５０９と２００μｍの距離５１０を隔てて
現像ローラ５０２が存在する。現像器中の帯電ブレード
５０６でトナーが帯電され現像ローラ５０２に塗布され
て搬送される。現像ローラ５０２上の電極には、それぞ
れ異なるバイアス電圧が印加されている。

【０１１６】つぎに、このトナーに作用する静電力とト
ナー搬送の様子を図２５を用いて説明する。図２５
（ａ）は、記録媒体上の静電潜像と現像ローラ上の電極
電位との関係を示す。記録媒体上の非画像領域５１１に
はプリチャージで−６００Ｖの表面電位５１２が与えら
れ、画像領域５１３では−４００Ｖの表面電位５１４で
静電潜像が形成されている。静電潜像と電荷キャリアと
の干渉を防止し静電画点の拡大を無くすため、静電コン
トラストは２００Ｖの低い値にしてある。現像ローラの
一方の電極５１５には、共通のバイアス電圧−５５０Ｖ
に重畳して現像ローラから記録媒体にトナー飛翔を容易
にする−３００Ｖの直流バイアス電圧を印加し、−８８
０Ｖの電圧を与える。

【０１１７】他の電極には、記録媒体上の非画像領域５
１１上のカブリトナーを除去するため、現像ローラ方向
の電界を形成する＋２７０Ｖの電圧を共通バイアス電圧
に重畳する。このとき、現像ローラと記録媒体が近接し
た現像領域で、記録媒体上の同一点を現像ローラ上の複
数の電極が交差するようにする。そのため、記録媒体の
移動速度ｖ，現像領域をＬ，現像ローラ周速ｖｒ，現像
ローラ上の同一バイアスを印加する電極間の周期Ｌｆと
の間に、（Ｌ／ｖ）＞（Ｌｆ／ｖｒ）なる関係を与える。このようにすると、現像ローラと記
録媒体間をトナーが往復運動し、カブリの無い良好な画
像を得ることが出来る。Ａ４の記録速度を１０枚／分の
場合、現像領域が５ｍｍでは記録媒体が、この現像領域
を通過する時間（Ｌ／ｖ）は０．１ｓｅｃとなる。現像
ローラが記録媒体の２倍の周速で移動している場合、こ
の０．１ｓｅｃで現像領域を異なるバイアス電圧を印加
した一周期の現像ローラ上の電極が移動するには、電極
周期を１０ｍｍ以下にする必要があり、電極が等ピッチ
の場合は電極間ピッチは５ｍｍ以下となる。

【０１１８】図２５（ｂ）は、画像領域５１３における
現像ローラ上のトナーの動きを示す。異なるバイアス電
圧が印加されている電極５１５，５１６では、両電極の
エッジ効果で電極間の絶縁膜５１７の近辺に多量の帯電
トナー５１８が現像ローラ上に固定され、搬送される。
この多層のトナーが記録媒体と接触しないためには、ト
ナー保持するエッジ効果による電界５１９が記録媒体に
達することの内容にする必要がある。そのためには、絶
縁層による電極間距離Ｌｄが現像ローラと記録媒体間距
離ｄより小さいことが条件となる。

【０１１９】現像ローラ上のトナーを記録媒体方向に移
動させるバイアス電圧−８８０Ｖが印加された電極５１
５上のトナー５２０および絶縁膜５１７近辺のトナー５
２１は、バイアス電圧−８８０Ｖと画像電位−４００Ｖ
との−４８０Ｖの大きい電位差で記録媒体方向に飛翔
し、現像が行われる。また、バイアス電圧−２８０Ｖを
印加された電極５１６上では、画像電位−４００Ｖに対
し＋１２０Ｖの小さい電位差で記録媒体上の現像トナー
５２２の多くは現像ローラに飛翔することなく記録媒体
上に保持される。一方、非画像領域ではバイアス電圧−
８８０Ｖが印加された現像ローラ上の電極５１５のトナ
ー５２３には、−６００Ｖのプリチャージ電位とバイア
ス電圧−８８０Ｖの電位差で−２８０Ｖのトナー飛翔電
位が加わる。この小さい電位差ではトナー飛翔５２４は
少ない。また、このように記録媒体に飛翔したトナー５
２５は、電極５１６に印加した−２８０Ｖのバイアス電
圧と−６００Ｖの表面電位差による＋３２０Ｖの逆電位
により現像ローラに引き戻され、カブリを生ずることは
ない。

【０１２０】以上のように、異なる電圧を印加した隣接
電極間の電界のエッジ効果で多量にトナーを搬送でき、
高速記録が可能になる。さらに、このようにエッジ効果
で電気的に固定されたトナーは物理付着力が少なく、現
像時にはエッジ効果の減少で静電力も解放され、静電潜
像とバイアス電圧による静電界のみで現像が可能にな
り、低い静電コントラストの静電潜像を現像できる。ま
た、現像ローラ上の電極に異なるバイアス電圧により、
トナーを現像する効果と記録媒体上の不要トナーをクリ
ーニングする効果を得ることができ、画質を向上でき
る。さらに、この現像ローラにトナーを供給するトナー
供給ローラを現像ローラと接してトナーホッパー内に設
けると、トナー供給量を安定して増加できる。このトナ
ー供給ローラは、金属繊維または金属酸化物および樹脂
層を設けた金属繊維を表面に設けると、さらに効果的に
トナー供給が可能になる。

【０１２１】以下に図２６、図２７を参照して、現像ロ
ーラと剥離ワイアに印加するバイアス電圧の他の実施例
を示す第１２実施例を説明する。

【０１２２】図２６は、現像ローラ５０２上の隣接する
電極５２６と５２７との間に異なるバイアス電圧を印加
できるようにした、隣接電極を交互に接続してある図で
ある。図２７は、この交互に隣接する電極間にそれぞれ
異なる直流バイアスを印加した例であり、一方のバイア
ス電源５２８には現像ローラ５０２上のトナーを記録媒
体５０９方向に移動させる−８８０Ｖを、他方のバイア
ス電源５２９には記録媒体５０９上のカブリトナーを除
去するクリーニング効果を生ずるような−２８０Ｖを印
加してある。

【０１２３】図２８（ａ）、図２８（ｂ）は、現像ロー
ラ５０２上の隣接する一方の電極５２６に、記録媒体上
のプリチャージ電位に近い−５５０Ｖのバイアス電圧５
３０を、他方の電極５２７には周波数２ｋＨｚ，６００
Ｖｐｐの交流電圧５３１を重畳して印加する例を示す図
である。現像ローラ上のトナーは、粒径の大小に拘らず
隣接する電極間の交流強電界で現像ローラ上を移動する
ことでトナーと現像ローラ間の接触面積が減少すると、
トナーと現像ローラとの物理付着力が小さくなり、直流
バイアス５３０で決まる記録媒体と現像ローラ間の静電
力で現像が可能になる。このように粒径の大小で、左右
される物理付着力が減少して粒径に依存しない現象が行
われ、低濃度領域で滑らかなキメの細かい画像が得られ
る。また、水分などの環境に依存する物理付着力減少
し、環境に安定な現像が可能になる。この隣接する電極
間には交流バイアスが印加されているため、電極間にト
ナーが付着することはなく、常に新しいトナーによって
現像が行われる。

【０１２４】以上、上記した第１乃至第１２実施例によ
れば、高画質の画像を得ることができる。

【０１２５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の静電記録
装置は、第１に、非磁性の粉体トナーを使用した非接触
の一成分現像方式に関し、トナー搬送ローラで搬送され
てきた粒径の異なるトナーを機械的または電気的に搬送
ローラから剥離し、環境で変動するトナーと搬送ローラ
との物理的付着力を除き、トナーが電気力のみで現像に
寄与するようにして現像の安定化を図ることができる。

【０１２６】同時に、静電コントラストに拘らず、全て
のトナー粒径が現像に寄与でき、低濃度領域の画像も滑
らかできめの細かい現像が可能となる。また、２００Ｖ
以下の低静電コントラスト現像を可能にする高いガンマ
特性で現像が行え、感光体中の光キャリアと静電潜像の
相互干渉による画点広がりを防止することができる。

【０１２７】このように、静電潜像電位が小さくなると
感光体と現像器に印加するバイアス電圧も減少し、気圧
が低い高所で現像器と感光体間の放電を防止でき、安定
した現像が可能になる。また、低い静電コントラストの
画像形成が可能になったことで、オゾン発生量の少ない
ローラ帯電や接触帯電が安定して使用できるようにな
り、オフィス環境の向上が図れる。同様の手段は、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
像を形成する高速記録のイオンデポジションにも使用で
き、静電潜像とイオンビームの干渉を減少した画質向上
が図れる。

【０１２８】第２に、本発明の静電記録装置は、イオン
発生用孔に対する領域にある第１の電極である誘導電極
を複数個に分割することで、イオン発生用孔内の領域で
電界の強さを調節することが出来る。これによって、放
電の劣化への影響が大きい、イオン発生電極と誘電体表
面の接合部付近の放電を強くすることなく、帯電電流に
寄与するイオン発生用孔中央部の放電を強くすることが
出来る。したがって、イオン発生器の安定性を改善する
ことができる。

【０１２９】また、イオン発生用孔をある程度広くとる
ことにより、イオン発生用孔内の単位面積あたりの放電
電流量を減らし、電気的物性値の変化量を減らすことが
出来る。これより、放電の安定性が劣化するまでの時間
を長くすることが出来る。

【０１３０】また、上述のように中央部の放電を強くで
きるので、イオン発生用孔中央部の温度が上昇しやすく
なり、交流電圧の印加後から帯電電流が飽和するまでの
時間が短くなる。

【０１３１】また、誘導電極とイオン発生電極のオーバ
ーラップを無くすことにより、イオン発生用孔中央部の
電界強度を維持したまま、イオン発生電極付近の電界を
弱めることができ、イオン発生器の安定性を改善するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像器の構成図で、（ａ）は現像器と
感光体との断面模式図であり、（ｂ）は本発明の現像器
の斜視図である。

【図２】（ａ）はトナー搬送ローラ上の剥離ワイアとト
ナー剥離図であり、（ｂ）、（ｃ）は本発明の現像器に
よる現像特性図である。

【図３】現像ローラ上の剥離ワイヤの作用図で、（ａ）
はトナー搬送ローラと現像バイアスの印加図であり、
（ｂ）は剥離ワイアの動作図である。

【図４】静電コントラストによる感光体中の光キャリア
軌道図で、（ａ）は静電コントラスト４００Ｖ以上の光
キャリア軌道図であり、（ｂ）は静電コントラスト２０
０Ｖ以下の光キャリア軌道図である。

【図５】現像器へのバイアス印加方法を示す図である。

【図６】従来の非接触現像器の図である。

【図７】本発明の第５実施例を説明する図である。

【図８】本発明のイオン発生器の使われ方を示す図であ
る。

【図９】本発明の第６実施例を示す図である。

【図１０】本発明の第７実施例を示す図である。

【図１１】従来のイオン発生器の使われ方を示す図であ
る。

【図１２】従来のイオン発生器の構造を示す図である。

【図１３】イオン発生量が時間とともに減衰するようす
を示す図である。

【図１４】イオン発生に関する立ち上がり特性を従来と
比較して説明するための図である。

【図１５】本発明の第８実施例の現像器の構成図であ
る。

【図１６】現像器と記録媒体の断面模式図である。

【図１７】静電潜像の存在する記録媒体と現像ローラ及
び金属ワイヤ間の電位を示す図である。

【図１８】現像ローラと記録媒体間の電位と電気力線に
よるトナー移動図である。

【図１９】現像特性図である。

【図２０】金属ワイア間距離が小さい場合及び大きい場
合の電気力線の図である。

【図２１】現像ローラ上のトナーを機械的に剥離する作
用図である。

【図２２】現像器へのバイアス印加方法を示す図であ
る。

【図２３】現像器の構成を示す模式図である。

【図２４】一成分現像器と記録媒体ドラムとの相対位置
を示す断面模式図である。

【図２５】トナーに作用する静電力とトナー搬送の様子
を示す図である。

【図２６】現像ローラ上の隣接する電極ととの間に異な
るバイアス電圧を印加できるようにした隣接電極を交互
に接続した図である。

【図２７】交互に隣接する電極間にそれぞれ異なる直流
バイアスを印加した例を示す図である。

【図２８】現像ローラ５０２上の隣接する一方の電極と
他方の電極にそれぞれ特定のバイアス電圧と交流電圧を
印加する例を示す図である。

【図２９】従来の接触一成分現像器の構成を示す図であ
る。

【図３０】現像ローラ上に設けられた分離した誘電体の
構造を示す図である。

【図３１】図２９に示す現像器を使用した場合の現像動
作を説明するための図である。

【符号の説明】

１…現像器、３…トナー搬送ローラ、１２…剥離ワイ
ア、１３…直流バイアス電圧、１４…交流バイアス電
圧、１５…剥離トナー、２６…現像特性、３１，３４…
電気力線、２１０…イオン発生器、２１１…誘電体、２
１２…誘導電極、２１３…イオン発生電極、２１４…交
流電圧、２１５…スリット、２１６…電極、２１７…帯
電対象、２１８…直流電圧、２１９…通過孔、２２０…
直流電圧、２５１…帯電器、２５２…感光体、２６１…
誘導電極、２６２…イオン発生電極、２６３…イオン発
生用孔。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録媒体を帯電手段によって一様に帯電
した後、帯電された記録媒体に静電潜像を形成し、非磁
性一成分現像手段によって現像を行ない記録画像を形成
する静電記録装置において、上記非磁性一成分現像手段が、トナーをトナー搬送ロー
ラに塗布する手段と、塗布されたトナーをトナー搬送ローラから機械的に剥離
する剥離現像手段と、を具備することを特徴とする静電
記録装置。
【請求項２】上記剥離現像手段に直流バイアス電圧、
又は交番電圧を重畳した直流バイアス電圧を印加するこ
とを特徴とする請求項１記載の静電記録装置。
【請求項３】記録媒体を帯電手段によって一様に帯電
した後、帯電された記録媒体に静電潜像を形成し、現像
手段によって現像を行ない記録画像を形成する静電記録
装置において、上記帯電手段が、誘電層と、この誘電層を挟んで設けら
れた誘電電極としての第１の電極及びイオン発生用孔を
有する第２の電極とを具備し、第１の電極をイオン発生
用孔に対する領域で複数個に分割するとともに、分割さ
れた電極と電極の間隔が誘電層の厚み以上となるように
構成したことを特徴とする静電記録装置。
【請求項４】上記第１の電極の幅がイオン発生用孔の
幅よりも狭いことを特徴とする請求項３記載の静電記録
装置。
【請求項５】記録媒体を一様に帯電する帯電手段と、帯電された記録媒体に静電潜像を形成する静電潜像形成
手段と、静電潜像が形成された記録媒体に対して現像を行ない記
録画像を形成する現像手段とを具備し、この現像手段が、前記記録媒体に平行な電界を発生する
電界発生手段を含むことを特徴とする静電記録装置。
【請求項６】前記現像手段が現像ローラを含み、前記
電界発生手段がこの現像ローラと前記記録媒体間に設け
られた複数の電極と、この複数の電極に異なる直流電圧
または異なる交番電圧を印加する電圧印加手段とを有す
ることを特徴とする請求項５記載の静電記録装置。
【請求項７】前記電界発生手段が、導電性現像ローラ
表面を形成する第１電極及びこの現像ローラ表面に絶縁
体を介して埋め込まれた第２電極と、両電極間に異なる
バイアス電圧を印加する電圧印加手段を含むことを特徴
とする請求項５記載の静電記録装置。