JPH10232550A

JPH10232550A - 現像装置

Info

Publication number: JPH10232550A
Application number: JP3624297A
Authority: JP
Inventors: Jun Abe; 純安部; Noriaki Yamazaki; 憲明山崎; Akihiko Noda; 明彦野田; Shinichi Kuramoto; 新一倉本; Shota Oba; 正太大場
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1997-02-20
Filing date: 1997-02-20
Publication date: 1998-09-02

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】トナー担持体上のトナー層上下間の帯電量の
ばらつきに起因する画像むらの発生が防止された現像装
置を提供する。【解決手段】帯電電極１５ａと制御電極１５ｂに印加
された電圧によりトナー担持体１２上のトナー層を帯電
する帯電器１５を備えた現像装置１０において、トナー
担持体１２には−２００Ｖの直流電圧を印加し、制御電
極１５ｂには−５００Ｖの直流成分に振幅４００Ｖの交
番成分が重畳された電圧を印加し、帯電電極１５ａには
−２０００Ｖの直流成分に振幅４００Ｖの交番成分が重
畳された電圧を印加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、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５および図６を参照して説明
する。図５は、従来の現像装置の一例を示す概略構成図
である。

【０００７】図５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６は、従来の現像装置の他の例を示す概
略構成図である。図６に示す現像装置３０には、図５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５または図６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５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７は、図５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る。図７に示すように、図５
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８に示すように、図５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、正または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９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９（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９（ｂ）は、図９（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９（ａ）および図９（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１００μｍ
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）の記載に基づき、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５参照）の改良型として、図１０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１０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１０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。すなわち、この方式
の現像装置において、トナー担持体４２（図１０参照）
上のトナー層を帯電する際に、制御電極４５ｂとトナー
担持体４２とが形成する電界中で放電により発生した電
荷担体が電界の影響でトナー層の下層に誘導されてしま
い、下層のトナーの帯電量が多くなり上層のトナーの帯
電量が少なくなるという現象が起きやすい。この現象
は、制御電極４５ｂとトナー担持体４２の形成する電界
が強い場合に特に顕著である。

【００１９】図１１は、帯電電極と制御電極に直流電圧
を印加してトナー層を帯電した場合の帯電状態を示す模
式図である。図１１に示すように、帯電電極１５ａと制
御電極１５ｂを備えた帯電器において、トナー担持体１
２にバイアス電源１７からトナーと同極性の約−２００
Ｖの直流電圧を印加し、制御電極１５ｂに第２のトナー
帯電用電源１８ｂから−１２００Ｖの直流電圧を印加
し、帯電電極１５ａに第１のトナー帯電用電源１８ａか
ら−２２００Ｖの直流電圧を印加した場合、電荷担体
（この場合は、負の電荷を持つ電子またはマイナスイオ
ン３）は電界の影響で矢印で示す軌跡線のようにトナー
層下部に誘導されトナー層の下層のトナーを強く帯電さ
せ、下層のトナー２Ｂの帯電量が上層のトナー２Ｔの帯
電量より相対的に多くなる。その結果、下層のトナーと
トナー担持体４２との静電的付着力が強くなり過ぎて、
現像段階において下層のトナーは現像に寄与しなくなり
画像むらを発生させる原因となることがある。

【００２０】本発明は、上記の事情に鑑み、トナー担持
体上のトナー層上下間の帯電量のばらつきに起因する画
像むらの発生が防止された現像装置を提供することを目
的とする。

【００２１】

【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、静電潜像を担持して所定の方向に移
動する像担持体に所定の現像領域において近接もしくは
接触するように配置され、供給されたトナーを表面に担
持して上記現像領域に向けて搬送するトナー担持体、ト
ナー担持体に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部材、および、上記トナー層形
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帯電電極と、帯電電極に所定の
極性の帯電用電圧を印加して上記トナー担持体との間に
電界を形成する第１の電源と、上記帯電電極と上記トナ
ー担持体とに挟まれた位置に配備され、上記電界内に発
生する放電の電離領域を上記帯電電極との間に規制す
る、多数の開口を有する制御電極と、制御電極に、上記
帯電電極の電位と上記トナー担持体の電位との中間の電
位を形成する電圧を印加する第２の電源とを有する帯電
器を備え、上記電離領域で発生した電荷を上記制御電極
の開口を通して上記トナー層に供給して該トナー層を帯
電し帯電したトナー層を上記現像領域に搬送し現像領域
において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現像装置において、上記第２の
電源が、上記制御電極に、直流成分に交番成分が重畳さ
れた、上記帯電電極の電位と上記トナー担持体の電位と
の中間の電位の電圧を印加するものであることを特徴と
する。

【００２２】ここで、上記第１の電源が、上記制御電極
が上記帯電電極の電位と上記トナー担持体の電位との中
間の電位に常に保たれるように、上記帯電電極に、直流
電圧に、上記第２の電源が上記制御電極に印加する交番
成分と同期した交番成分が重畳されてなる電圧を印加す
るものであることが好ましい。

【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画像形成装置に
用いた場合の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矢印Ａ方向に移動する像
担持体１、および現像領域Ｄにおいて像担持体１にトナ
ーを選択的に転移させることにより像担持体１上の静電
潜像を可視化して現像像を生成する現像装置１０を備え
た画像形成装置が示されている。

【００２４】現像装置１０は、トナー担持体１２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、バイアス電源１７と、トナー帯電用電源１８
とを備えている。なお、帯電器１５は帯電電極１５ａと
制御電極１５ｂ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。なお、この第１、第２のトナー帯電用電源１８ａ，
１８ｂは、本発明にいう第１、第２の電源に相当する。

【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、この直流
電圧の代わりに、直流電圧と交流電圧とを重畳した電圧
を用いることにより良好な現像性能を確保するようにし
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を用
いてもよい。本実施形態のトナー担持体１２は直径２０
ｍｍ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として
は、厚さ０．０３〜０．３ｍｍ程度の１８−８ステンレ
ス（ＳＵＳ３０３）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１
３のトナー担持体１２への接触圧力は５〜１００ｇ／ｃ
ｍ程度に設定される。シリコーンゴムの硬度は２０〜８
０度のものが使用可能であるが、特に３０〜６０度とす
ることが好ましい。トナー担持体１２上のトナーはトナ
ー層形成ブレード１３で圧接され、トナー担持体１２上
には層厚５〜３０μｍ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】帯電器１５は、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
に対向する位置に配置されている。帯電器１５には、円
筒状の帯電電極１５ａと、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とが備えられている。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が接続されてお
り、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
に形成され回転自在に支持されている。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
して体積抵抗率を１０⁵ 〜１０¹⁰Ω・ｃｍ程度に調整し
たものが用いられる。この体積抵抗率は、特に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とに挟まれており、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。また、制
御電極１５ｂの形状も円筒状に限らず板状であってもよ
い。また、制御電極は必ずしも帯電電極に従動させる必
要はない。

【００３０】この現像装置１０には非磁性のトナーから
なる一成分系の現像剤が用いられる。トナーとしては、
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、疎水性シリカを用いるのが好ましい。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。

【００３１】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る。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。この
ように構成された現像装置１０において、撹拌供給部材
１４の回転により現像装置１０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１３の押圧力によりトナー担
持体１２上に所定層厚の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。

【００３２】本実施形態では、トナー担持体１２上のト
ナーは帯電器１５により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１５ａと制御電極１５ｂとの間に放電電界
が形成される。一方、制御電極１５ｂとトナー担持体１
２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。その結果、放電電界で発生した電荷担体のうち
マイナスの電荷担体のみが制御電極１５ｂのメッシュの
網目を通ってトナー担持体１２にて引き寄せられトナー
層を帯電する。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。

【００３３】ところで、帯電電極１５ａと制御電極１５
ｂに直流電圧を印加してトナー層を帯電した場合、先に
図１１を参照して説明したように、下層のトナー２Ｂが
強く帯電され過ぎてトナー担持体４２に静電的に強く付
着し、現像段階において静電潜像に転移しなくなるた
め、画像むらを引き起こすことがある。そこで、本実施
形態の現像装置では、次の帯電方式により帯電電極１５
ａおよび制御電極１５ｂへの電圧印加を行う。

【００３４】図２は、第一の実施形態における帯電方式
を示す図である。図２に示すように、この帯電方式で
は、トナー担持体１２には−２００Ｖの直流電圧、帯電
電極１５ａには−２０００Ｖの直流電圧が印加され、制
御電極１５ｂには−５００Ｖの直流成分に振幅４００Ｖ
の交番成分が重畳された、−３００Ｖから−７００Ｖの
電圧が印加される。以下に、このような帯電方式により
帯電されたトナー層内部の帯電状態について図３を参照
して説明する。

【００３５】図３は、第一の実施形態の帯電方式により
帯電されたトナー層内部の帯電状態を示す模式図であ
る。本実施形態の帯電方式では、制御電極１５ｂとトナ
ー担持体１２の間には交番成分が重畳された電圧が印加
されるので、制御電極１５ｂとトナー担持体１２の間に
形成される電界の強さは交番成分が上下するのに応じて
増減を繰り返す。電界が強くなった時には電荷担体は強
い電界の作用を受けてトナー層下層まで誘導され、トナ
ー担持体１２の下層のトナー２Ｂの帯電量を上昇させ
る。この時同時に上層のトナー２Ｔの帯電量も同時に上
昇するが、平均帯電量としては上層のトナー２Ｔよりも
下層のトナー２Ｂの方が帯電量が高くなる。

【００３６】一方、電界が弱くなった時には電荷担体の
受ける力も弱くなるため電荷担体は比較的上層のトナー
に誘導され上層のトナー２Ｔの帯電量を上昇させる。こ
の時同時に下層のトナー２Ｂの帯電量も上昇はするが、
平均帯電量としては下層トナー２Ｂよりも上層のトナー
２Ｔの方が帯電量が高くなる。このような電界の交番が
繰り返されることによりトナー担持体１２のトナー層の
上下間の帯電量は平均化され、画像むらの発生原因であ
るトナー層の帯電量のばらつきを解消することができ
る。

【００３７】

【実施例】本実施形態の現像装置のトナー帯電性能を確
認するために、図１に示した現像装置と同じ構成の現像
装置を用い上記の帯電方式で長時間のプリントテストを
行った。テスト条件は次の通りである。像担持体：負帯電有機感光体プロセススピード：２００ｍｍ／ｓｅｃ制御電極：厚さ１００μｍの導電性材料か
らなる円筒状のフィルムに直径８０μｍの微小開口を開
口率８０％で開口させたもの帯電電極：直径１０ｍｍのロール状部材、
ロール周面を形成する材料はシリコーンゴムに導電性微
粒子を配合したもの、シリコーンゴムの硬度は６０度、
体積抵抗率は１０⁸ Ω・ｃｍトナー担持体：直径２０ｍｍ、表面にゴム層を
有するロール、ロールの体積抵抗率は１０⁶ Ω・ｃｍ撹拌供給部材：直径１０ｍｍの半導電性スポン
ジ材料からなるロールトナー層形成ブレード：厚さ０．１２ｍｍのＳＵＳ３０
３ステンレスの板バネに１ｍｍ厚のＥＰＤＭゴムを接着
したもの、接着圧力は約３０ｇｆ／ｃｍ、体積抵抗率は
１０⁵ Ω・ｃｍ、ゴム硬度は５０度潜像電位：−１００Ｖ背景部電位：−３５０Ｖ上記条件にてプリントテストを行った結果、従来問題で
あったトナー層の上下間の帯電量のばらつきが減少する
ことが確認された。

【００３８】次に、本発明の現像装置の第二の実施形態
における帯電方式について説明する。図４は、第二の実
施形態における帯電方式を示す図である。図４に示すよ
うに、この帯電方式では、トナー担持体１２には−２０
０Ｖの直流電圧が印加され、制御電極１５ｂには−５０
０Ｖの直流成分に振幅４００Ｖの交番成分が重畳され
た、−３００Ｖ〜−７００Ｖの電圧が印加され、帯電電
極１５ａには−２０００Ｖの直流成分に振幅４００Ｖの
交番成分が重畳された、−１８００Ｖ〜−２２００Ｖの
電圧が印加される。

【００３９】このように、第二の実施形態における帯電
方式では、帯電電極１５ａおよび制御電極１５ｂには直
流成分に交番成分が重畳された電圧が印加され、かつ、
帯電電極１５ａおよび制御電極１５ｂに印加される電圧
は互いに同期して交番しているため、帯電電極１５ａと
制御電極１５ｂとの間の電位差は一定である。そのた
め、帯電電極１５ａと制御電極１５ｂの間に形成される
電界は、厳密にいえば制御電極１５ｂとトナー担持体１
２の間の交番電界の影響を多少は受けるもののほぼ一定
の強さに保たれ、安定した状態で放電が持続するので、
トナー担持体上のトナーをより一層均一に帯電させるこ
とができる。

【００４０】

【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、帯電電極および制御電極に、直流成分に交番
成分を重畳させた電圧を印加することにより、トナー担
持体上のトナー層上下間の帯電量のばらつきが低減され
画像むらの発生が防止された現像装置を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像装置を画像形成装置に用いた場合
の一の実施形態を示す概略構成図である。

【図２】第一の実施形態の現像装置における帯電方式を
示す図である。

【図３】第一の実施形態の帯電方式により帯電されたト
ナー層内部の帯電状態を示す模式図である。

【図４】第二の実施形態の現像装置における帯電方式を
示す図である。

【図５】従来の現像装置の一例を示す概略構成図であ
る。

【図６】従来の現像装置の他の例を示す概略構成図であ
る。

【図７】図５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】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】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１０】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】帯電電極と制御電極に直流電圧を印加してト
ナー層を帯電した場合の帯電状態を示す模式図である。

【符号の説明】

１像担持体２，２ａ，２ｂ，２Ｂ，２Ｔトナー３電子またはマイナスイオン４プラスイオン１０，２０，３０，４０現像装置１２，２２，３２，４２トナー担持体１３，２３，３３，４３トナー層形成ブレード１４，２４，３４撹拌供給部材１５帯電器１５ａ，２５，４５ａ帯電電極１５ｂ，４５ｂ制御電極１７，２７，３７バイアス電源１８，２８，３８トナー帯電用電源１８ａ，１８ｂ電源

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

【特許請求の範囲】

【請求項１】静電潜像を担持して所定の方向に移動す
る像担持体に所定の現像領域において近接もしくは接触
するように配置され、供給されたトナーを表面に担持し
て前記現像領域に向けて搬送するトナー担持体、該トナ
ー担持体に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部材、および、前記トナー層形成
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帯電電極と、該帯電電極に所定の
極性の帯電用電圧を印加して前記トナー担持体との間に
電界を形成する第１の電源と、前記帯電電極と前記トナ
ー担持体とに挟まれた位置に配備され、前記電界内に発
生する放電の電離領域を前記帯電電極との間に規制す
る、多数の開口を有する制御電極と、該制御電極に、前
記帯電電極の電位と前記トナー担持体の電位との中間の
電位を形成する電圧を印加する第２の電源とを有する帯
電器を備え、前記電離領域で発生した電荷を前記制御電
極の開口を通して前記トナー層に供給して該トナー層を
帯電し該帯電したトナー層を前記現像領域に搬送し該現
像領域において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現像装置において、前記第２の電源が、前記制御電極に、直流成分に交番成
分が重畳された、前記帯電電極の電位と前記トナー担持
体の電位との中間の電位の電圧を印加するものであるこ
とを特徴とする現像装置。
【請求項２】前記第１の電源が、前記制御電極が前記
帯電電極の電位と前記トナー担持体の電位との中間の電
位に常に保たれるように、前記帯電電極に、直流電圧
に、前記第２の電源が前記制御電極に印加する交番成分
と同期した交番成分が重畳されてなる電圧を印加するも
のであることを特徴とする請求項１記載の現像装置。