JPH10232549A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 未帯電トナーの飛散による機内汚れや混色を
防止し、長期にわたり良好な画質が得られる現像装置を
提供することを目的とする。 【解決手段】 トナー担持体１２の循環移動に伴ってト
ナー担持体１２表面に連続的に形成されるトナー層のう
ちの、像担持体１上の静電潜像の現像に寄与するトナー
層領域を帯電する時間内では、トナー層領域が所定の現
像用帯電量に帯電され、その時間経過後も、少なくとも
トナー担持体１２の露出部１２ａに担持されるトナー層
領域が帯電されるように、トナー帯電用電源１８による
帯電器１５への電圧の印加期間を制御する帯電制御手段
１９を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリンタ
などの電子写真方式の画像形成装置に用いられる現像装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式の画像形成装置にお
いて用いられる、像担持体上に形成された静電潜像にト
ナーを付着させることにより静電潜像を可視化して現像
像を形成する現像装置として、トナーのみの一成分現像
剤を用いる一成分現像方式と、トナーとキャリアとから
なる二成分現像剤を用いる二成分現像方式とが知られて
いる。これらの現像装置には像担持体と対向する位置に
回転可能な現像剤担持体が備えられており、現像剤は現
像剤担持体表面に担持され現像剤担持体の回転により現
像剤担持体と像担持体とが互いに対向する現像領域に搬
送される。現像領域では、現像剤担持体と像担持体との
間に印加された現像バイアス電圧により電界が形成され
ており、この電界によりトナーは像担持体上の静電潜像
に転移し、像担持体上にトナーによる現像像が形成され
る。

【０００３】このような現像装置では、現像領域におい
てトナーを像担持体上の静電潜像に確実に転移させるた
めに、トナーに所定の帯電量の電荷を付与する必要があ
る。二成分現像方式の現像装置では、摩擦帯電序列上で
互いに隔たったトナーと磁性キャリアとを混合、撹拌す
ることによりトナーに電荷が付与されるが、混合、撹拌
中にトナーに外添された帯電制御剤が遊離してキャリア
表面を汚染することがある。従って、キャリアを長期間
使用すると帯電制御剤の影響でトナーの帯電能力が次第
に低下してくるため、現像剤の交換が必要になるという
欠点がある。また、トナーとキャリアとの混合比を一定
に保つためのトナー濃度制御装置や現像剤撹拌装置を必
要とし、また、現像剤担持体の内部に磁性キャリアを担
持するためのマグネットを配設する必要があり、装置の
複雑化を招くという問題がある。

【０００４】一方、一成分現像方式の現像装置には上記
のような二成分現像方式の欠点がないため一成分現像方
式の現像装置も広く用いられている。一成分現像方式の
現像装置では、現像剤（トナー）担持体にブレードと呼
ばれる弾性材料からなるトナー層形成部材を圧接させ、
トナー担持体上に薄いトナー層を形成するとともに、ト
ナー層とトナー層形成ブレードとの摩擦帯電によりトナ
ーに電荷を付与する方式が広く採用されている。しか
し、一般にブレードによるトナー帯電能力は低いためト
ナーを十分に帯電することが難しく、所望の極性とは逆
の極性に帯電した所謂逆極性トナーが発生しやすく、そ
の逆極性トナーにより画像背景部に地カブリを発生する
ことが多いという欠点がある。すなわち、ブレードによ
る摩擦帯電においては、トナー粒子がブレードと接触す
る確率が低く、特に微小トナーは摩擦帯電されずにトナ
ー層形成ブレードを通過してしまうことがある。そこで
摩擦帯電を促進するために、トナー層に対するトナー層
形成ブレードの圧接力を増加させることが考えられる
が、圧接力を増加させると摩擦熱の増大によりトナーの
バインダー樹脂が溶融し、凝集したトナーがブレードに
詰まり、画像に白筋を発生させるという問題を生じるこ
とがある。

【０００５】上記のような、摩擦帯電装置の問題点を解
消するために、トナーに直接電荷を付与する方式の現像
装置が提案されている。この方式の現像装置として、例
えば、実開昭６３−１３８５６０号公報には、トナー担
持体と対向する位置にコロナ放電器を配設し、コロナ放
電器からトナー層へ所望の極性のイオンを照射すること
によりトナーに電荷を付与する方式の現像装置が開示さ
れている。しかし、コロナ放電器を用いるとコロトロン
ワイヤーに汚れが付着し均一な放電が得られなくなると
いう問題が発生することがある。また、コロトロンワイ
ヤー近傍の空気層を電離させるために高電圧の印加が必
要であり、放電の軸方向の安定性などを考慮すると５ｋ
Ｖ以上の高電圧が必要となる。さらに、放電時にオゾン
の発生が多いなどの欠点もある。

【０００６】そこで、コロナ放電を利用せずにトナーに
電荷を付与する現像装置が、例えば、特開昭５４−１７
０３０号公報、特開昭６２−２９１６７８号公報、特開
昭６４−６２６７５号公報などに開示されている。これ
らの現像装置について、図６および図７を用いて説明す
る。図６は、従来の現像装置の一例を示す概略構成図で
ある。

【０００７】図６に示す現像装置２０には、像担持体１
に近接して配設された、矢印Ａ方向に回転するトナー担
持体２２と、現像装置２０内のトナーを撹拌しトナー担
持体２２表面にトナーを供給する撹拌供給部材２４と、
トナー担持体２２に圧接し、撹拌供給部材２４により供
給されたトナーを所定の厚さのトナー層に形成するトナ
ー層形成ブレード２３と、トナー担持体２２と接触し
て、あるいは微小間隔を隔てて配設された円筒状の帯電
電極２５と、トナー担持体２２に現像バイアス電圧を供
給するバイアス電源２７と、帯電電極２５にトナー帯電
用の電圧を供給するトナー帯電用電源２８と、これら各
構成要素のうち電源以外の各部を収納するハウジング２
１とが備えられている。このように構成した現像装置２
０を用い、トナー帯電用電源２８により帯電電極２５に
帯電用電圧を印加し帯電電極２５とトナー担持体２２と
の間隙に放電電界を形成し、放電により発生したイオン
または電子をトナーに付着させることによりトナーを帯
電させる。

【０００８】図７は、従来の現像装置の他の例を示す概
略構成図である。図７に示す現像装置３０には、図６に
示す現像装置２０における帯電電極２５に相当するもの
は備えられておらず、その代わりに、トナー担持体３２
に圧接するトナー層形成ブレード３３にトナー帯電用電
源３８からのトナー帯電用電圧が印加される。トナー層
形成ブレード３３は、トナー担持体３２上にトナー層を
形成するとともに、トナー層形成ブレード３３とトナー
担持体３２との間隙に放電電界を形成し放電により発生
したイオンまたは電子をトナーに付着させることにより
トナーを帯電させる。

【０００９】図６または図７に示す方式の現像装置は、
コロナ放電器ほどの高電圧を必要とせず、さらに印加電
圧が低いためオゾンの発生も少ないという利点がある
が、その反面、以下に示すような問題点がある。すなわ
ち、これらの方式の現像装置では、体積抵抗率の高いト
ナーを使用しているため、図６の現像装置２０において
は、帯電電極２５に印加される電圧が放電電圧以下であ
ると電荷誘導が十分に行われず、トナーを所望の極性に
帯電させることができない。そこで、帯電電極２５への
印加電圧を放電電圧以上に高めて帯電電極２５からの放
電現象によりトナーを帯電させることが考えられるが、
そのようにした場合は、次に説明するように、所望の極
性（この場合はマイナス）とは逆極性（この場合はプラ
ス）に帯電したトナーが生じてしまう。

【００１０】図８は、図６に示す現像装置におけるトナ
ー担持体上のトナーの帯電状態を示す図であり、図９
は、図７に示す現像装置におけるトナー担持体上のトナ
ーの帯電状態を示す図である。図８に示すように、図６
に示す現像装置２０において、帯電電極２５への印加電
圧を高めて放電が起こるようにした場合は、帯電電極２
５とトナー担持体２２との間に、放電に伴う電離により
電子なだれ現象が発生し、その結果、放電領域にプラス
イオン４という正の極性を持つ電荷担体および電子また
はマイナスイオン３という負の極性を持つ電荷担体とが
発生する。その結果、帯電後のトナーは、所望の極性
（マイナス）に帯電したトナー２ａと逆極性（プラス）
に帯電したトナー２ｂとが混在した状態となる。

【００１１】また、図９に示すように、図７に示す現像
装置３０においてもトナー層形成ブレード３３とトナー
担持体３２との間に電子なだれ現象が発生し、その結
果、正の極性を持つ電荷担体および負の極性を持つ電荷
担体が発生する。従って、このような状態でトナー２を
所望の極性（例えばマイナス）に帯電させようとして
も、放電領域は電離により発生した正の極性を持つプラ
スイオン４と、負の極性を持つ電子またはマイナスイオ
ン３とで満たされているため、トナー２は、正の極性あ
るいは負の極性のいずれかの極性に帯電され、その結
果、帯電後のトナーには、所望のマイナス極性に帯電し
たトナー２ａと逆極性のプラスに帯電したトナー２ｂと
が混在することとなる。なお、逆極性とは、本例のよう
にトナーをマイナスに帯電させたい場合はプラス極性を
さすが、トナーをプラスに帯電させたい場合はマイナス
極性をさす。

【００１２】ここで、上記のような放電領域においてど
の程度プラスイオンが発生するかについて検証した結果
について説明する。文献「放電現象」（東京電機大学出
版、本多侃士著、６４ページ）の記載に基づき、平行に
配置された２つの電極間に発生する電子およびプラスイ
オンの相対密度を計算してみると次に示す結果が得られ
た。

【００１３】図１０は、従来の現像装置の放電領域に発
生する電子およびプラスイオンの電荷密度を示す図であ
る。なお、図１０（ａ）は、横軸に帯電電極からトナー
担持体までの距離（μｍ）、縦軸に電荷密度をとり、プ
ラスイオン密度と電子密度とをそれぞれ相対値で示した
ものであり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のうちのト
ナー担持体寄りのＡ部の拡大図である。

【００１４】図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すよ
うに、帯電電極からトナー担持体までの距離を１００μ
ｍとした時、陽極（この例ではトナー担持体）の極く近
傍にもプラスイオンが存在していることが示されてい
る。トナーの大きさ（７μｍ〜１０μｍ）と同程度の距
離内に電子の数千倍のプラスイオンがあることがわか
る。従って、トナーをマイナスに帯電させようとした場
合にも、かなりの量のプラスに帯電したトナーが発生す
る。

【００１５】また、「最近の電子写真現像システムとト
ナー材料の開発・実用化」（日本科学情報株式会社出版
部、竹内学。３０３ページ）に記載に基づき、トナー粒
子１個１個の極性と帯電量を分布として計測する方法に
より上記の現像装置における逆極性トナーの発生量を求
めた結果、逆極性トナーはトナー全体の２０ｗｔ％であ
った。このような逆極性トナーがトナー担持体により現
像領域に搬送されると、現像後のトナー像に地かぶりな
どの画質劣化が発生し良好な画像を得ることはできな
い。また、逆極性トナーがトナー担持体上のトナー層か
ら飛散し機内のトナー汚染を招くという問題がある。

【００１６】そこで、この逆極性トナーの問題を解決す
るために、帯電電極を用いてトナーを帯電させる方式の
現像装置（図６参照）の改良型として、図１１に示すよ
うに、帯電電極とトナー担持体との間に、帯電電極とト
ナー担持体との間に生じる電界の電離領域を制限する制
御電極を設けて逆極性トナーの発生を防止するようにし
た現像装置が考えられる。

【００１７】図１１は、帯電電極とトナー担持体との間
に制御電極を設けて逆極性トナーの発生を防止するよう
にした現像装置の概略構成図である。図１１に示す現像
装置４０では、帯電電極４５ａとトナー担持体４２との
間にメッシュ状の制御電極４５ｂを設け、帯電電極４５
ａと制御電極４５ｂとの間に放電開始電圧以上の高電圧
を印加するとともに、制御電極４５ｂとトナー担持体４
２との間に放電を生じない低電圧を印加し、トナー担持
体４２付近に所望の極性のイオンまたは電子がトナー担
持体４２側へ移動するような電界を形成する。帯電電極
４５ａと制御電極４５ｂとの間には強い電界が形成され
放電が発生し、放電による電離による電子なだれ現象に
よりプラスイオン、マイナスイオンおよび電子などの電
荷担体が発生する。一方、制御電極４５ｂとトナー担持
体４２との間には弱い電界が形成されるため電離は起こ
らず電荷担体は発生しない。制御電極４５ｂとトナー担
持体４２との間に形成された弱い電界の作用により帯電
電極４５ａと制御電極４５ｂとの間の電離領域に発生し
たプラスまたはマイナスの電荷担体のうちのいずれか一
方の所望極性の電荷担体がトナー担持体４２側に引き付
けられる。こうして、トナー担持体４２上のトナーを所
望の極性のみに帯電させることができ、逆極性トナーの
問題を解決することができる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この方式の現
像装置にも次のような問題がある。いま、図１１に示す
現像装置４０における帯電器４５によるトナー層の帯電
の過程について考えてみる。トナー層形成ブレード４３
によりトナー担持体４２上に連続的に形成されるトナー
層のうちの、静電潜像の現像に寄与するトナー層領域の
帯電が終わった時点において、帯電器４５への電圧印加
の必要はなくなるので当然電源からの電圧供給は停止さ
れるのが普通である。しかし、このように、静電潜像の
現像に寄与するトナー層領域を帯電し終わった直後に帯
電器４５によるトナー帯電を停止してしまうと、現像領
域Ｄにおいて現像に寄与するトナー層領域のトナーによ
る静電潜像の現像が終わった時点では、トナー担持体４
２がハウジング４１から像担持体１側に露出している露
出部４２ａ上のトナー層のうち、少なくとも現像領域Ｄ
よりもトナー担持体４２の回転方向Ｂの上流側に存在す
るトナー層は帯電器４５による帯電を受けていないため
その帯電量は極めて低い状態にある。このトナー層はト
ナー層形成ブレード４３との摩擦帯電により弱く帯電さ
れてはいるものの帯電器４５で帯電された帯電量に比べ
るとその帯電量は極めて低い。この未帯電トナーはトナ
ー担持体４２との静電的付着力が弱いため、像担持体１
の回転による空気流や静電潜像の形成する電界により飛
散して機内汚れを引き起こしやすい。また、この現像装
置４０がカラー用画像形成装置の現像ユニットとして用
いられた場合は、飛散したトナーが他の異なる色のトナ
ーと混ざり合っていわゆる混色を引き起こしたりする。
また、ロータリー式の現像装置を用いたカラー画像形成
装置の場合はロータリーの回転によりトナーが機内にこ
ぼれて機内汚れや混色をひき起こすこともある。

【００１９】本発明は、上記の事情に鑑み、未帯電トナ
ーの飛散による機内汚れや混色を防止し、長期にわたり
良好な画質が得られる現像装置を提供することを目的と
する。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明の現像装置は、所定の現像領域において、静電潜像
を担持して所定の方向に移動する像担持体に近接もしく
は接触するように配置され、供給されたトナーを表面に
担持して循環移動するトナー担持体と、トナー担持体に
供給されたトナーをトナー担持体表面を覆う所定の厚さ
のトナー層に形成するトナー層形成部材と、上記トナー
担持体を循環移動させることにより上記トナー層形成部
材により形成されたトナー層を上記現像領域に搬送する
トナー担持体駆動手段と、トナー層形成部材により形成
されたトナー層を担持したトナー担持体に対向して配置
された、トナー層を帯電する帯電器と、帯電器に電圧を
印加して上記トナー担持体上のトナー層を帯電させるト
ナー帯電用電源と、上記現像領域側に開口を有し、上記
トナー担持体の、開口から露出した露出部を除く部分を
覆う収納体と、上記像担持体と上記トナー担持体との間
に、上記トナー担持体駆動手段により上記現像領域に搬
送されてきたトナー層から上記像担持体にトナーを選択
的に転移させることにより上記像担持体上の静電潜像を
可視化して現像像を生成するためのバイアス電圧を印加
するバイアス電源と、上記トナー担持体の循環移動に伴
って上記トナー層形成部材によりトナー担持体に連続的
に形成されるトナー層のうちの、上記静電潜像の現像に
寄与するトナー層領域を帯電する時間内では、トナー層
領域が所定の現像用帯電量に帯電され、その時間経過後
も、少なくとも上記トナー担持体の上記露出部に担持さ
れるトナー層領域が帯電されるように、上記トナー帯電
用電源による上記帯電器への電圧の印加期間を制御する
帯電制御手段とを備えたことを特徴とする。

【００２１】ここで、上記帯電制御手段が、上記トナー
担持体の循環移動に伴って上記トナー層形成部材により
トナー担持体に連続的に形成されるトナー層のうちの、
上記静電潜像の現像に寄与するトナー層領域を帯電する
時間内では、トナー層領域が所定の現像用帯電量に帯電
され、その時間経過後は、少なくとも上記トナー担持体
の上記露出部に担持されるトナー層領域が、上記現像用
帯電量と比べ極性が同一であって、かつ現像用帯電量よ
りも高い帯電量に帯電されるように、上記トナー帯電用
電源による上記帯電器への印加電圧をも制御するもので
あることが好ましい。

【００２２】また、上記帯電器が、上記トナー担持体と
の間に所定の間隔をおいて配置され、上記トナー帯電用
電源により上記トナー担持体との間に所定の帯電電圧が
印加される帯電電極と、帯電電極と上記トナー担持体と
に挟まれた位置に配置された、上記トナー帯電用電源に
より上記トナー担持体との間に上記帯電電極の電位とト
ナー担持体の電位との中間的な電位の制御電圧が印加さ
れる制御電極とを有し、上記帯電制御手段が、上記帯電
電圧および制御電圧のうちの少なくとも一方を変化させ
ることにより、上記トナー担持体のトナー層を所定の現
像用帯電量に帯電させるモードと現像用帯電量よりも高
い帯電量に帯電させるモードとを切り替えるものである
ことも好ましい態様である。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。図１は、本発明の現像装置をカラー画像形成
装置に適用した第一の実施形態を示す概略構成図であ
る。図１には、静電潜像を担持してＡ方向に移動する像
担持体１、および図１に示すような現像装置ユニット１
０がイエロー、マゼンタ、シアン、黒の４色分組み込ま
れたロータリー式の現像装置を備えたカラー画像形成装
置が示されている。このロータリー式現像装置では、上
記の４組の現像装置ユニットのうちのいずれか一つの現
像装置ユニット１０が、ロータリー機構により像担持体
１と対向する現像位置に順次回動されてそれぞれの色の
トナーによる現像が行われる。

【００２４】現像装置ユニット１０には、ハウジング１
１と、トナー担持体１２と、バイアス電源１７と、トナ
ー層形成ブレード１３と、撹拌供給部材１４と、帯電器
１５と、トナー帯電用電源１８と、帯電制御手段１９
と、図示しないトナー担持体駆動手段とが備えられてい
る。なお、帯電器１５は帯電電極１５ａと制御電極１５
ｂとからなり、トナー帯電用電源１８は、第１、第２の
トナー帯電用電源１８ａ，１８ｂからなる。

【００２５】トナー担持体１２は、現像領域Ｄにおい
て、像担持体１に近接もしくは接触するように配置され
ており、供給されたトナーを表面に担持してＢ方向に循
環移動する。トナー担持体１２には、バイアス電源１７
により−２００Ｖの直流電圧が印加される。なお、バイ
アス電源１７からトナー担持体１２に印加される電圧
は、良好な現像性能を確保するため直流電圧と交流電圧
とを重畳した電圧としてもよい。トナー担持体１２に
は、アルミニウムまたはステンレスの丸棒またはパイプ
を切削加工した後、サンドブラスト、液体ホーニング、
エメリー研磨などの機械加工を施すか、あるいは化学腐
食を施すことにより外周面に表面あらさＲａ＝０．１〜
５．０μｍ程度の凹凸を形成したものを用いることがで
きる。また、アルミニウムまたはステンレスの丸棒また
はパイプを切削加工した後に、導電粉を分散させた樹脂
層を形成したものでもよい。あるいは、表面にゴム層を
被覆した金属ロールでもよい。本実施形態のトナー担持
体１２は直径２０ｍｍのアルミニウムパイプを切削加工
した後、外周面にサンドブラスト陽極酸化処理を施した
ものが用いられている。

【００２６】撹拌供給部材１４は、トナーを撹拌すると
ともにトナー担持体１２表面にトナーを供給するもので
あり、直径１０ｍｍの半導電性スポンジ材料からなるロ
ール状の部材が用いられる。トナー層形成ブレード１３
は、本発明にいうトナー層形成部材に相当するものであ
り、トナー担持体１２に供給されたトナーをトナー担持
体１２表面を覆う所定の厚さのトナー層に形成する。本
実施形態に用いられるトナー層形成ブレード１３は、厚
さ０．０３〜０．３ｍｍ程度の１８−８ステンレス（Ｓ
ＵＳ３０３）の板バネに導電性粉を分散させたシリコー
ンゴムまたはＥＰＤＭゴムからなる圧接部材を加硫接着
したものが用いられる。トナー層形成ブレード１３のト
ナー担持体１２への接触圧力は５〜１００ｇ／ｃｍ程度
に設定される。シリコーンゴムの硬度は２０〜８０度の
ものが使用可能であるが、特に３０〜６０度が好まし
い。トナー担持体１２上のトナーがトナー層形成ブレー
ド１３で圧接されることにより、トナー担持体１２上に
５〜３０μｍ程度のトナー層が形成される。トナー層形
成ブレード１３により形成されたトナー層は図示しない
トナー担持体駆動手段によるトナー担持体１２の循環移
動に伴われて矢印Ｂ方向に搬送される。

【００２７】トナー層形成ブレード１３により形成され
たトナー層を担持したトナー担持体１２に対向する位置
に、トナー層を帯電する帯電器１５が配置されている。
帯電器１５は、円筒状の帯電電極１５ａおよび帯電電極
１５ａとトナー担持体１２に挟まれる位置に配置された
メッシュ状の制御電極１５ｂからなる。帯電電極１５ａ
にはトナー担持体１２上のトナー層を帯電させるための
電圧を印加する第１のトナー帯電用電源１８ａが接続さ
れ、制御電極１５ｂには、帯電電極１５ａによって生じ
る放電の電離領域を制限する制御電圧を印加する第２の
トナー帯電用電源１８ｂが接続されている。

【００２８】帯電電極１５ａは、直径１０ｍｍの円筒状
に形成され回転可能に支持されている。帯電電極１５ａ
の材質は、シリコーンゴムにイオン導電性微粒子を配合
したものもしくはシリコーンゴムに導電性微粒子を配合
して体積抵抗率１０⁵ 〜１０ ¹⁰Ω・ｃｍ程度としたもの
が用いられる。その体積抵抗率は、１０⁷ 〜１０⁸ Ω・
ｃｍの範囲内であることが好ましい。

【００２９】制御電極１５ｂは、線径５０μｍ、ピッチ
１２７μｍのステンレスのメッシュ状部材からなり、帯
電電極１５ａより大径の円筒状に形成されている。制御
電極１５ｂは、帯電電極１５ａに外挿され、帯電電極１
５ａとトナー担持体１２とに挟まれていて、トナー担持
体１２との対向位置で制御電極１５ｂ内周面の一部が帯
電電極１５ａと接触して従動回転する。制御電極１５ｂ
は、この例に限らず例えば厚さ１００μｍの導電性材料
からなる円筒状フィルムに直径８０μｍの微小開口を開
口率８０％で形成したものを用いてもよい。

【００３０】本実施形態では、トナー担持体１２上のト
ナーは負極性に帯電される。帯電電極１５ａと制御電極
１５ｂとの間には第１のトナー帯電用電源１８ａによ
り、放電開始電圧以上の高電圧が印加され、帯電電極１
５ａと制御電極１５ｂとの間に強い電界を形成する。一
方、制御電極１５ｂとトナー担持体１２との間には第２
のトナー帯電用電源１８ｂにより、放電を生じない程度
の低電圧が印加され、弱い電界が形成される。

【００３１】本実施形態では、制御電極１５ｂの電位と
トナー担持体１２の電位との間には次の関係が保たれて
いる。 （トナー担持体電位）−（制御電極電位）＝５００Ｖ また、帯電電極１５ａの電位と制御電極１５ｂの電位と
の間には次の関係が保たれている。

【００３２】 （制御電極電位）−（帯電電極電位）＝１５００Ｖ なお、これらの各電極の電位は帯電電極１５ａとトナー
担持体１２との間隔、制御電極１５ｂの構造、厚さなど
によって適宜調整される。また、帯電電極１５ａ、制御
電極１５ｂ、およびトナー担持体１２が、それぞれ所定
の間隙をおいて設けられるときには、これらの間隙の大
きさも考慮して各電極の電位が定められる。本実施形態
では、トナー担持体１２にはバイアス電源１７から−２
００Ｖの電圧が印加され、制御電極１５ｂには第２の帯
電用電源１８ｂから−７００Ｖの電圧が印加され、帯電
電極１５ａのシャフトには第１のトナー帯電用電源１８
ａから−２２００Ｖの電圧が印加されている。

【００３３】この現像装置ユニット１０には非磁性トナ
ーからなる一成分系の現像剤が用いられる。トナーは、
スチレン樹脂、アクリル樹脂もしくはポリエステル樹脂
などの各種熱可塑性樹脂中に顔料や含金属アゾ染料など
の極性制御剤を分散させ、粉砕し、分級して３〜２０μ
ｍ（平均粒径７μｍ）の大きさに揃えたものが用いられ
る。このトナーに、さらに電荷制御剤を添加してもよ
い。電荷制御剤としては、疎水化処理したシリカ、アル
ミナ、チタンなどの０．１μｍ以下の微粒子を用いるこ
とができるが、疎水性シリカが最も好ましい。また、ト
ナーの流動性助剤を外添することも現像性能を安定させ
る上で有効である。

【００３４】なお、画像形成装置の像担持体１として
は、セレン系感光体や有機感光体が用いられ、像担持体
１とトナー担持体１２とは接触させて配置してもよい
し、あるいは１００μｍ〜６００μｍ程度の間隙をおい
てトナー担持体１２と対向させて配置してもよい。トナ
ー担持体１２、トナー層形成ブレード１３、撹拌供給部
材１４、帯電器１５などはハウジング１１内に収納され
ている。ハウジング１１は、像担持体１側に開口１１ａ
を有しており、トナー担持体１２の、開口１１ａから露
出した露出部１２ａを除くすべての部分を覆っている。

【００３５】このように構成された現像装置ユニット１
０において、撹拌供給部材１４の回転によりハウジング
１１内のトナーが撹拌され、トナー担持体１２表面に供
給される。トナー担持体１２の表面に供給されたトナー
はトナー担持体１２の回転によりトナー層形成ブレード
１３との対向位置へ搬送され、トナー層形成ブレード１
３の押圧力によりトナー担持体１２上にトナー層が形成
される。形成されたトナー層は帯電電極１５ａと制御電
極１５ｂとの対向位置に搬送される。帯電電極１５ａと
制御電極１５ｂとの間、および制御電極１５ｂとトナー
担持体１２との間には前述の電圧が印加されており、そ
れぞれの印加電圧により形成された電界の作用でトナー
層が帯電される。帯電されたトナー層は現像領域Ｄに搬
送される。像担持体１とトナー担持体１２との間にはバ
イアス電源１７によりバイアス電圧が印加されており、
現像領域Ｄに搬送されてきたトナー層から像担持体１に
トナーが選択的に転移されることにより像担持体１上の
静電潜像が可視化されて現像像が生成される。

【００３６】このようにして像担持体１上の静電潜像の
現像が終了すると、トナー担持体１２上のトナー層の役
割も終了する。従って、現像プロセスとしては、トナー
担持体１２に連続的に形成されるトナー層のうちの、静
電潜像の現像に寄与するトナー層領域の帯電が終了した
時点以降はトナー層の帯電を続ける必要はない。しか
し、前述のように、この時点で帯電を停止してしまう
と、トナー担持体１２上のトナー層のうちのハウジング
１１から露出している部分のトナー、すなわち、少なく
とも現像領域Ｄよりもトナー担持体１２の回転方向Ａの
上流側に存在するトナーは帯電電極１５ａによる帯電を
受けておらず、トナー層形成ブレード１３との摩擦帯電
による少ない帯電量しか持っていない。このような帯電
量の少ないトナーはトナー担持体１２との静電的付着力
が弱いため飛散しやすく機内汚れや混色を引き起こしや
すい。

【００３７】そこで、本実施形態の現像装置ユニット１
０は、トナー担持体１２上に連続的に形成されるトナー
層のうちの、静電潜像の現像に寄与するトナー層領域を
帯電する時間の経過も、少なくともトナー担持体１２の
露出部１２ａに担持されるトナー層領域が帯電されるよ
うに帯電器１５への電圧印加期間を制御する帯電制御手
段１９を備えている。なお、本実施形態の現像装置ユニ
ット１０の帯電器１５には、帯電電極１５ａのほかに、
帯電電極１５ａとトナー担持体１２とに挟まれた位置に
配置された、トナー帯電用電源１８によりトナー担持体
１２との間に帯電電極１５ａの電位とトナー担持体１２
の電位との中間的な電位の制御電圧が印加される制御電
極１５ｂが備えられている。制御電極１５ｂは、前述の
ように、帯電電極を備えた現像装置における逆極性トナ
ーの発生を防止するためのものであり、帯電電極１５ａ
とトナー担持体１２とに挟まれた位置に配置される。制
御電極１５ｂとトナー担持体１２との間には、放電を生
じない程度の低電圧を印加して弱い電界を形成すること
により、帯電電極１５ａと制御電極１５ｂとの間に放電
による電離で発生したプラス極性の電荷担体とマイナス
極性の電荷担体とのうちマイナスの極性の電荷担体のみ
がトナー担持体１２側に引き寄せられ、トナー担持体１
２上のトナーはすべてマイナスの極性に帯電する。

【００３８】図２は、第一の実施形態における帯電スケ
ジュールを示す概要図であり、図３は、図２に示す帯電
スケジュールの詳細を示す一部拡大図である。図２に示
すように、先ず、第１色用の現像装置ユニットが像担持
体に対向する現像位置に回動され、その帯電電極、制御
電極、およびトナー担持体にそれぞれ所定の電圧が印加
されて第１色の現像用の帯電が行われ、次にロータリー
が駆動されて第２色用の現像装置ユニットが現像位置に
回動され、その帯電電極、制御電極、およびトナー担持
体にそれぞれ所定の電圧が印加されて第２色の現像用の
帯電が行われる。以下同様にして順次第４色までの現像
用の帯電が行われる。

【００３９】ここで、図３および図１を参照して第ｎ色
用の現像装置ユニットの帯電電極、制御電極、およびト
ナー担持体への帯電スケジュールを詳細に説明する。図
３および図１に示すように、第ｎ色用の現像装置ユニッ
トに対して、帯電制御手段１９は、時刻ｔ１に、帯電電
極１５ａ、制御電極１５ｂ、およびトナー担持体１２
に、それぞれ−２２００Ｖ、−７００Ｖ、−２００Ｖの
電圧の印加を開始するよう各部を制御し、その結果、現
像に寄与するトナーが現像用帯電量に帯電される。時刻
ｔ１は、少なくとも静電潜像の現像に寄与するトナー層
領域の先頭部が帯電器１５に対向する位置に到達する時
刻ｔ２より早いタイミングに設定される。

【００４０】静電潜像の現像に寄与するトナー層領域の
終端部が帯電器１５に対向する位置を通過する時刻ｔ３
までの間、トナー層のうちの静電潜像の現像に寄与する
トナー層領域が帯電されるよう制御される。ここで、本
実施形態の現像装置では、帯電制御手段１９が、時刻ｔ
３が経過した後も、少なくともトナー担持体１２の、現
像装置ユニットのハウジング１１から露出した部分（露
出部１２ａ）に担持されるトナー層領域が上記の現像用
帯電量に帯電されるように制御を行う。この帯電が十分
に行われた後、時刻ｔ５においてトナー担持体１２の循
環移動が停止される。次に、図２に示すように、ロータ
リーが駆動を開始して第ｎ＋１色用の現像装置ユニット
が像担持体に対向する現像位置に回動され、次の色の現
像用の帯電が開始される。こうして、各色の現像時に、
露出部１２ａに担持されたトナーを現像用帯電量に帯電
することにより、像担持体の回転に伴う空気流によるト
ナー飛散や、ロータリー機構の回動に伴うトナークラウ
ドが減少し機内汚れや混色の発生が防止される。

【００４１】次に、本発明の現像装置の第二の実施形態
について説明する。第二の実施形態では、帯電制御手段
は、帯電器への電圧の印加期間を制御するとともに、静
電潜像の現像に寄与するトナー層領域が所定の現像用帯
電量に帯電される時間を経過した後、少なくともトナー
担持体の露出部に担持されるトナー層領域が現像用帯電
量と比べ極性が同一であって、かつ現像用帯電量よりも
高い帯電量に帯電されるように、トナー帯電用電源によ
る帯電器への印加電圧をも制御する。

【００４２】なお、本実施形態では、帯電制御手段に
は、トナー担持体のトナー層を所定の現像用帯電量に帯
電させるモードと、トナー担持体のトナー層を現像用帯
電量よりも高い帯電量に帯電させるモードとの切り替え
可能な二つのモードを有しており、帯電電圧および制御
電圧のうちの少なくとも一方を変化させることにより、
これら二つのモードのうちのいずれか一つのモードを選
択できるように構成されている。

【００４３】図４は、第二の実施形態における帯電のス
ケジュールを示す概要図であり、図５は、図４に示す帯
電スケジュールの詳細を示す一部拡大図である。図４お
よび図５に示すように、第１色用から第４色用までの各
現像装置ユニットの帯電電極、制御電極、およびトナー
担持体に各所定の電圧が印加されそれぞれの色の現像用
の帯電が行われる。本実施形態では、図５に示す第ｎ色
用の現像装置ユニットにおいて、帯電制御手段は、静電
潜像の現像に寄与するトナー層領域の終端部が帯電器に
対向する位置を通過する時刻ｔ３が過ぎた後、少なくと
もトナー担持体の露出部に担持されるトナー層領域が、
現像用帯電量と比べ極性が同一であってかつ現像用帯電
量以上に帯電されるよう、時刻ｔ４においてトナー帯電
用電源による帯電器への印加電圧を増加させるよう制御
を行う。トナー担持体の露出部に担持されたトナーが現
像用帯電量以上の帯電量に十分帯電された時点（ｔ５）
でトナー担持体の循環移動が停止される。

【００４４】第ｎ色用の現像装置ユニットによる現像が
終了すると、図４に示すように、ロータリーが駆動を開
始して第ｎ＋１色用の現像装置ユニットが像担持体に対
向する現像位置に回動され、第ｎ＋１色の現像が開始さ
れる。こうして、各色の現像時に、露出部に担持された
トナーを現像用帯電量以上に帯電することにより、像担
持体の回転に伴う空気流によるトナー飛散や、ロータリ
ー機構の回動に伴うトナークラウドが一層効果的に防止
され、機内汚れや混色の発生をより効果的に防止するこ
とができる。

【００４５】なお、本実施形態では、帯電制御手段が帯
電電極および制御電極の双方への印加電圧を高めるよう
制御する例について示したが、帯電制御手段による印加
電圧の制御は必ずしも帯電電極および制御電極の双方に
対して行う必要はなく、帯電電極または制御電極のうち
のいずれか一方の印加電圧を高めるよう制御を行っても
差し支えない。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の現像装置
によれば、帯電制御手段が、現像に寄与するトナー層領
域を帯電する時間の経過後も、少なくともトナー担持体
の露出部に担持されるトナー層領域が現像用帯電量ある
いは現像用帯電量以上に帯電されるように帯電器への印
加電圧の制御を行うので、トナー担持体の露出部に担持
されるトナーが強い静電的付着力でトナー担持体に付着
しトナーの飛散やこぼれを引き起こすことがなく機内汚
れや混色を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像装置をカラー画像形成装置に適用
した第一の実施形態を示す概略構成図である。

【図２】第一の実施形態における帯電スケジュールを示
す概要図である。

【図３】図２に示す帯電スケジュールの詳細を示す一部
拡大図である。

【図４】第二の実施形態における帯電スケジュールを示
す概要図である。

【図５】図４に示す帯電スケジュールの詳細を示す一部
拡大図である。

【図６】従来の現像装置の一例を示す概略構成図であ
る。

【図７】従来の現像装置の他の例を示す概略構成図であ
る。

【図８】図６に示す現像装置におけるトナー担持体上の
トナーの帯電状態を示す図である。

【図９】図７に示す現像装置におけるトナー担持体上の
トナーの帯電状態を示す図である。

【図１０】従来の現像装置の放電領域に発生する電子お
よびプラスイオンの電荷密度を示す図である。

【図１１】帯電電極とトナー担持体との間に制御電極を
設けて逆極性トナーの発生を防止するようにした現像装
置の概略構成図である。

【符号の説明】

１ 像担持体 ２，２ａ，２ｂ トナー ３ 電子またはマイナスイオン ４ プラスイオン １０ 現像装置ユニット ２０，３０，４０ 現像装置 １１，２１，３１，４１ ハウジング １２，２２，３２，４２ トナー担持体 １２ａ 露出部 １３，２３，３３，４３ トナー層形成ブレード １４，２４，３４，４４ 撹拌供給部材 １５，４５ 帯電器 １５ａ，２５，４５ａ 帯電電極 １７，２７，３７ バイアス電源 １８，１８ａ，１８ｂ，２８，３８ トナー帯電用電
源 １９ 帯電制御手段 １５ｂ，４５ｂ 制御電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 倉本 新一 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 大場 正太 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の現像領域において、静電潜像を担
   持して所定の方向に移動する像担持体に近接もしくは接
   触するように配置され、供給されたトナーを表面に担持
   して循環移動するトナー担持体と、該トナー担持体に供
   給されたトナーを該トナー担持体表面を覆う所定の厚さ
   のトナー層に形成するトナー層形成部材と、前記トナー
   担持体を循環移動させることにより前記トナー層形成部
   材により形成されたトナー層を前記現像領域に搬送する
   トナー担持体駆動手段と、該トナー層形成部材により形
   成されたトナー層を担持したトナー担持体に対向して配
   置された、該トナー層を帯電する帯電器と、該帯電器に
   電圧を印加して前記トナー担持体上のトナー層を帯電さ
   せるトナー帯電用電源と、前記現像領域側に開口を有
   し、前記トナー担持体の、該開口から露出した露出部を
   除く部分を覆う収納体と、前記像担持体と前記トナー担
   持体との間に、前記トナー担持体駆動手段により前記現
   像領域に搬送されてきたトナー層から前記像担持体にト
   ナーを選択的に転移させることにより前記像担持体上の
   静電潜像を可視化して現像像を生成するためのバイアス
   電圧を印加するバイアス電源と、 前記トナー担持体の循環移動に伴って前記トナー層形成
   部材により該トナー担持体に連続的に形成されるトナー
   層のうちの、前記静電潜像の現像に寄与するトナー層領
   域を帯電する時間内では、該トナー層領域が所定の現像
   用帯電量に帯電され、該時間経過後も、少なくとも前記
   トナー担持体の前記露出部に担持されるトナー層領域が
   帯電されるように、前記トナー帯電用電源による前記帯
   電器への電圧の印加期間を制御する帯電制御手段とを備
   えたことを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 前記帯電制御手段が、前記トナー担持体
   の循環移動に伴って前記トナー層形成部材により該トナ
   ー担持体に連続的に形成されるトナー層のうちの、前記
   静電潜像の現像に寄与するトナー層領域を帯電する時間
   内では、該トナー層領域が所定の現像用帯電量に帯電さ
   れ、該時間経過後は、少なくとも前記トナー担持体の前
   記露出部に担持されるトナー層領域が、前記現像用帯電
   量と比べ極性が同一であって、かつ該現像用帯電量より
   も高い帯電量に帯電されるように、前記トナー帯電用電
   源による前記帯電器への印加電圧をも制御するものであ
   ることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 【請求項３】 前記帯電器が、前記トナー担持体との間
   に所定の間隔をおいて配置され、前記トナー帯電用電源
   により前記トナー担持体との間に所定の帯電電圧が印加
   される帯電電極と、該帯電電極と前記トナー担持体とに
   挟まれた位置に配置された、前記トナー帯電用電源によ
   り前記トナー担持体との間に前記帯電電極の電位と該ト
   ナー担持体の電位との中間的な電位の制御電圧が印加さ
   れる制御電極とを有し、 前記帯電制御手段が、前記帯電電圧および制御電圧のう
   ちの少なくとも一方を変化させることにより、前記トナ
   ー担持体のトナー層を所定の現像用帯電量に帯電させる
   モードと該現像用帯電量よりも高い帯電量に帯電させる
   モードとを切り替えるものであることを特徴とする請求
   項２記載の現像装置。