JPH1152730A

JPH1152730A - 現像装置

Info

Publication number: JPH1152730A
Application number: JP21190497A
Authority: JP
Inventors: Jun Abe; 純安部; Akihiko Noda; 明彦野田; Shota Oba; 正太大場
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1997-08-06
Filing date: 1997-08-06
Publication date: 1999-02-26

Abstract

(57)【要約】【課題】現像剤層の厚さ方向の現像効率の差が少な
く、現像剤層の筋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。【解決手段】電荷付与部材５ａよりも現像剤搬送方向
Ｂの下流側、かつ現像領域Ｄよりも上流側に配置され、
現像剤層内の現像剤を飛翔させた上で現像剤を現像剤担
持体２上に落ち着かせる現像剤飛翔電極６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、電子写真方式の複
写機やプリンターなどの画像形成装置に用いられる現像
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式の画像形成装置にお
いて、像担持体上に形成された静電潜像をトナーで可視
化する現像装置として、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た回転する現像剤担持体を
備え、その現像剤担持体上に現像剤による磁気ブラシを
形成し、それを上記の現像領域に搬送し、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
現像剤担持体上のトナーを像担持体上の静電潜像に転移
させる方式の現像装置が広く用いられている。この現像
装置には、トナーのみの１成分現像剤を用いる１成分現
像方式と、トナーおよびキャリアからなる２成分現像剤
を用いる２成分現像方式とがある。このような現像装置
では、現像領域において現像剤担持体上のトナーを像担
持体上の静電潜像に転移させるために、トナーに所定の
帯電量を付与する必要がある。

【０００３】そのため、２成分現像方式の現像装置で
は、通常、トナーを摩擦帯電序列上で隔たっているキャ
リアと混合・撹拌することによりトナーに電荷を付与す
る方法が採用されることが多いが、この電荷付与方法で
はキャリアを長期間使用するとトナーに外添された帯電
制御剤が次第にトナーから遊離してキャリア表面を汚染
し、そのためにトナーに電荷を付与することができなく
なることがある。そのため、一定の使用期間が経過する
毎に現像剤を交換しなければならないという欠点があ
る。また、トナーとキャリアとの混合比を一定に保つた
めのトナー濃度コントロール装置や現像剤撹拌装置が必
要であり、さらに、磁性キャリアを担持するために現像
剤担持体内にマグネットを配設する必要があるなど、現
像装置の複雑化を招くという欠点がある。

【０００４】一方、１成分現像方式の現像装置には、上
記の２成分現像方式の欠点がなく現像装置をコンパクト
に構成できる利点がある。１成分現像方式の現像装置で
は、弾性部材からなるブレード型のトナー層形成部材を
現像剤担持体に圧接させて現像剤担持体上に薄いトナー
層を形成するとともに、トナー層形成部材とトナー層と
の摩擦帯電によりトナー層に電荷を付与する方式のもの
が多く用いられている。しかし、一般に、ブレード型の
トナー層形成部材のトナー帯電能力は低いため、トナー
層中のすべてのトナーを十分に帯電することが難しい。
また、所望の極性とは逆の極性に帯電したいわゆる逆極
性トナーが発生し、その逆極性トナーにより画像に地か
ぶりを発生するという欠点がある。すなわち、ブレード
型のトナー層形成部材による摩擦帯電においては、トナ
ーがブレードと接触する確率が低く、特に微小トナーは
ブレードと接触せずに層形成部分を通過してしまい相当
量の未帯電トナーを発生することがある。そこで、摩擦
帯電を促進するためにトナー層形成部材のトナーへの圧
接力を増加することが考えられるが、圧接力を増加する
と摩擦熱も増加するためトナー中のバインダー樹脂が溶
融し、凝縮したトナーがブレードに詰まって画像に白筋
を発生させるという問題を起こすことがある。

【０００５】このような摩擦帯電方式における問題点を
解消するために、トナーに直接電荷を付与する現像装置
が開示されている。例えば、実開昭６３−１３８５６０
号公報には、現像剤担持体と対向する位置にコロナ放電
器を配設し、このコロナ放電器から発生したイオンをト
ナー層に照射することによりトナーに電荷を付与する現
像装置が開示されている。しかし、コロナ放電器を用い
る現像装置は、使用中にコロトロンワイヤーに汚れが付
着しやすく、長期間にわたって均一な放電を得るのは難
しいと。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を印加する必要があり、コロトロン
ワイヤーの軸方向の放電安定性などを考慮すると５ｋＶ
以上の高電圧を印加する必要がある。そのため、高電圧
の電源回路を設置する必要があり、また、放電器自体の
絶縁性も高めなければならず高コスト化が避けられな
い。さらに、放電時に多量のオゾンを発生するという問
題や、コロトロンワイヤーからの火花放電を回避するた
めにコロトロン装置自体を大型化する必要があるなどの
問題がある。

【０００６】上記公報のほかに、トナーに直接電荷を付
与する方式として次のような現像装置も用いられてい
る。図６は、従来の、トナーに直接電荷を付与する方式
の現像装置の一例を示す概要図である。図６に示す現像
装置２０は、静電潜像を担持して矢印Ａ方向に回転する
像担持体２１に現像領域Ｄにおいて近接もしくは接触す
るように配置された、矢印Ｂ方向に回転する現像剤担持
体２２と、現像剤担持体２２へトナーを供給するトナー
供給部材２４と、現像剤担持体２２に圧接して現像剤担
持体２２上に薄いトナー層を形成するトナー層形成ブレ
ード２３と、現像剤担持体２２と近接もしくは接触する
ように配置された円筒状の電荷付与部材２５と、現像剤
担持体２２に現像バイアス電圧を印加する現像バイアス
電源２６ａと、電荷付与部材２５に帯電用電圧を印加す
る帯電用電源２６ｂとを備えている。この現像装置２０
では、電荷付与部材２５に帯電用電源２６ｂからの帯電
用電圧を印加して電荷付与部材２５と現像剤担持体２２
との間隙で放電を起こさせ、放電により発生したイオン
または電子からなる電荷担体を現像剤担持体２２上のト
ナー層に付着させることによりトナーを帯電させる。帯
電したトナーは現像領域Ｄにおいて像担持体２１上の静
電潜像に付着し像担持体２１上にトナー像が形成され
る。

【０００７】図７は、従来の、トナーに直接電荷を付与
する方式の現像装置の他の一例を示す概要図である。図
７に示す現像装置３０は、静電潜像を担持して矢印Ａ方
向に回転する像担持体３１に現像領域Ｄにおいて近接も
しくは接触するように配置された、矢印Ｂ方向に回転す
る現像剤担持体３２と、現像剤担持体３２へトナーを供
給するトナー供給部材３４と、現像剤担持体３２に圧接
して現像剤担持体３２上に薄いトナー層を形成するトナ
ー層形成ブレード３３と、現像剤担持体３２に現像バイ
アス電圧を印加する現像バイアス電源３６ａと、トナー
層形成ブレード３３に帯電用電圧を印加する帯電用電源
３６ｂとを備えており、トナー層形成ブレード３３に帯
電用電源３６ｂからの帯電用電圧を印加し、トナー層形
成ブレード３３と現像剤担持体３２との間に摩擦帯電を
起こさせるとともにトナー層形成ブレード３３と現像剤
担持体３２との間隙で放電を起こさせ、放電により発生
したイオンまたは電子からなる電荷担体を現像剤担持体
３２上のトナー層に付着させることによりトナーを帯電
させる。帯電したトナーは現像領域Ｄにおいて像担持体
３１上の静電潜像に付着し像担持体３１上にトナー像が
形成される。

【０００８】これら図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またオゾ
ンの発生も少ないという利点を有する。上記方式に類似
の現像装置は、例えば、特開昭５４- １７０３０号公
報、特開昭６２- ２９１６７８号公報、特開昭６４- ６
２６７５号公報などにも開示されている。しかしなが
ら、この方式の現像装置にも、以下に示すような問題が
ある。すなわち、図６または図７に示す方式の現像装置
では、通常、体積抵抗率の高いトナーが用いられている
ため電荷付与部材２５に印加される帯電用電圧が放電電
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
の極性に帯電することができない。帯電用電圧を上げる
ことにより電荷付与部材２５から放電を起こさせてトナ
ーを帯電することも可能ではあるが、帯電用電圧を上げ
て放電を起こさせると、トナーを所望の極性、例えばマ
イナス極性に帯電するためにマイナス極性の電荷担体、
すなわち電子またはマイナスイオンをトナーに付着させ
ようとしても、放電領域は電離現象で発生したプラスイ
オンと電子またはマイナスイオンで満たされているた
め、トナーには、マイナス極性の電荷担体だけでなくプ
ラス極性の電荷担体も付着してしまう。そのため、帯電
後のトナーは所望のマイナス極性に揃わず、プラス極性
に帯電した逆極性トナーが発生してしまう。ここで逆極
性とは、この例のようにトナーをマイナスに帯電したい
場合はプラス極性を指すが、トナーをプラスに帯電した
い場合はマイナス極性を指す。

【０００９】ここで、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とプラスイオ
ンの電荷密度を計算してみると次のような結果が得られ
る。図８は、２つの電極間の電荷密度を表すグラフ
（ａ）とその一部拡大図（ｂ）である。

【００１０】図８（ａ）の横軸は、陰極、すなわち電荷
付与部材の位置を原点とし、この原点から陽極、すなわ
ち現像剤担持体までの距離を現している。図８（ｂ）
は、図８（ａ）の陽極近傍の一部拡大図である。計算条
件は次のとおりである。電極間距離：１００μｍプラスイオンの移動度：１．３２（ｃｍ／ｓ）／（ｖ／ｃｍ）電子の移動度：２．１１（ｃｍ／ｓ）／（ｖ／ｃｍ）電離係数：１１４７回／ｃｍ図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、プラスイオ
ンは陽極（現像剤担持体）の近傍にも存在しており、ト
ナーの大きさ（７μｍ〜１０μｍ）に相当する範囲内に
は、電子の数千倍のプラスイオンが存在していることが
わかる。つまり、放電によりトナーをマイナスに帯電し
ようとした場合には、これと同時にかなりの量のプラス
に帯電した逆極性トナーが発生するものと考えられる。

【００１１】また、文献「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個の極性と帯電量とを分布として計測して
みると、上記の２つの電極間において発生する逆極性ト
ナーの比率はトナー全体の２０ｗｔ％にも達することが
確認される。

【００１２】このように、逆極性トナーが混在するトナ
ーが現像領域に搬送されて、静電潜像を現像すると、現
像により形成されたトナー像に地かぶりなどの画質劣化
が生じ良好な画像を得ることはできない。また、現像時
に逆極性トナーが現像剤担持体２２上から飛散して機内
のトナー汚染を招くという問題もある。そこで、このよ
うな逆極性トナーの発生を防止するために、現像装置の
帯電器として、電荷付与部材と現像剤担持体との間に、
電荷付与部材の電位と現像剤担持体の電位との中間的な
電位の電離制御電圧を印加することにより電荷付与部材
と現像剤担持体との間の放電の電離領域を電荷付与部材
との間に制限する電離制御部材を設けた帯電器を用いる
ことが考えられる。現像装置の帯電器としてこのような
帯電器を用いることによりトナーを所望の極性にのみ帯
電することが可能となる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような電
離制御部材を設けた帯電器を用いて現像剤の帯電を行う
現像装置において、現像剤担持体表面に形成された現像
剤層の厚さ方向の現像剤の充填密度の違いにより、現像
剤の帯電量が厚さ方向にばらつきを生じることがある。
すなわち、現像剤層形成部材を用いて現像剤層を形成す
ると、形成された現像剤層の充填密度が下層は高く上層
にゆくほど低くなる傾向がある。このように厚さ方向に
充填密度の差がある現像剤層に電荷が付与されると、次
に説明するような問題を起こすことがある。

【００１４】図９は、現像剤担持体上の現像剤層に電荷
が付与される様子を示す図である。前述のように、現像
剤層形成部材によって現像剤担持体２上に層形成された
現像剤層Ｔ内の現像剤充填密度は、下層の現像剤Ｔ２ほ
ど高く上層の現像剤Ｔ１ほど低くなっている。このよう
に厚さ方向に充填密度の差がある現像剤層Ｔに対し、図
９に示すように、矢印の方向から電荷担体Ｅが降り注が
れると、最初は上層の現像剤Ｔ１にも電荷担体Ｅが付着
するが、上層の現像剤Ｔ１の帯電量が一定のレベルに達
すると、上層の現像剤Ｔ１に付着した電荷担体Ｅが形成
する電場により新たな電荷担体Ｅが上層の現像剤Ｔ１に
付着するのが妨げられるようになり上層の現像剤Ｔ１の
帯電量は一定のレベルにとどまる。従って現像時におけ
る上層の現像剤Ｔ１の現像効率は低下する傾向にある。

【００１５】一方、下層の現像剤Ｔ２は、電荷担体Ｅが
付与されて帯電量が増加してゆく過程で下層の現像剤Ｔ
２の充填密度が高いために新たに降り注ぐ電荷担体Ｅが
現像剤担持体２の方に流れずらくなり、下層の現像剤Ｔ
２に付着したままとなる。そのため、上層の現像剤Ｔ１
と比較すると下層の現像剤Ｔ２の帯電量の方が大きくな
り、その結果、帯電量の大きい下層の現像剤Ｔ２は現像
剤担持体２との鏡像力が大きくなるため、現像時におけ
る下層の現像剤Ｔ２の現像効率は低下する傾向がある。
このように、上層の現像剤Ｔ１あるいは下層の現像剤Ｔ
２の現像効率が低下すると、特にカラー画像形成の場合
にカラーバランスが崩れ画質を低下させる恐れがある。

【００１６】また、現像剤層形成部材による現像剤層の
形成を続けている間に経時的に現像剤層形成部材の一部
に現像剤が付着したり現像剤層形成部材の一部が変形し
たりして現像剤層に筋が発生するようになることがあ
る。このような筋が発生すると、この筋のために現像剤
層の層厚が厚くなった部分では上記の上層および下層の
現像剤の現像効率低下の傾向が一層顕著に現れるように
なる。また、この現像剤層の筋が画像上に顕在化される
と画質を著しく劣化させることとなる。

【００１７】本発明は、上記の事情に鑑み、現像剤層の
厚さ方向の現像効率の差が少なく、現像剤層の筋の発生
が防止された現像装置を提供することを目的とする。

【００１８】

【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、供給された現像剤を表面に担
持して上記現像領域に向けて搬送する現像剤担持体、上
記現像剤担持体に供給された現像剤を所定の厚さの現像
剤層に形成する現像剤層形成部材、上記現像剤担持体
の、現像剤搬送方向に関し上記現像領域よりも上流側に
おいて、現像剤層形成部材により形成された現像剤層を
担持する現像剤担持体に対向して配置され、現像剤層に
電荷を付与する電荷付与部材、および、上記電荷付与部
材よりも上記現像剤搬送方向下流側、かつ上記現像領域
よりも上流側に配置され、上記現像剤層内の現像剤を飛
翔させた上で現像剤を現像剤担持体上に落ち着かせる現
像剤飛翔部材を備えたことを特徴とする。

【００１９】

【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、本発明の現像装置の第１の実施形態
を示す概略構成図である。本実施形態は本発明の現像装
置を電子写真方式の画像形成装置の現像手段として用い
た場合の実施の形態を示すものである。

【００２０】図１に示すように、この現像装置１０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に
現像領域Ｄにおいて近接もしくは接触するように配置さ
れ、供給された現像剤を表面に担持して現像領域Ｄに向
けて搬送する現像剤担持体２、現像装置１０内の現像剤
を撹拌するとともに現像剤担持体２に現像剤を供給する
撹拌供給部材４、現像剤担持体２に供給された現像剤を
所定の厚さの現像剤層に形成する現像剤層形成部材３、
現像剤担持体２の現像剤搬送方向Ｂに関し現像領域Ｄよ
りも上流側において現像剤層形成部材３により形成され
た現像剤層を担持する現像剤担持体２に対向して配置さ
れ、現像剤層を帯電させる帯電器５、帯電器５よりも現
像剤搬送方向Ｂの下流側、かつ現像領域Ｄよりも上流側
に配置され、現像剤層内の現像剤を飛翔させた上で現像
剤を現像剤担持体２上に落ち着かせる現像剤飛翔電極６
よりなる現像剤飛翔部材、およびこれら各部材を収納す
るハウジング７を備えている。

【００２１】帯電器５は、現像剤層に電荷を付与する電
荷付与部材５ａ、電荷付与部材５ａと現像剤担持体２と
の間の電界内の放電の電離領域を電荷付与部材５ａとの
間に制限する帯電制御部材５ｂ、および電荷付与部材５
ａと帯電制御部材５ｂとの間に形成された絶縁層５ｃか
ら構成されている。さらに、この現像装置１０には、現
像剤担持体２と像担持体１との間に現像用の電圧を印加
する現像用電源１１、現像剤担持体２と電荷付与部材５
との間に現像剤帯電用の電圧を印加する現像剤帯電用電
源１２、帯電制御部材６に電離領域を制限するための制
御電圧を印加する帯電制御用電源１３、および現像剤飛
翔電極６に現像剤飛翔用の交番電圧を印加する現像剤飛
翔用電源１４が備えられている。

【００２２】現像剤担持体２は、アルミニウムやステン
レスの丸棒またはパイプを切削加工した後、外周面にサ
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、あるいは化学腐食処理を施すことによ
り表面粗さＲａ≧０．１μｍの凹凸を形成することによ
り作製することができる。または、アルミニウムやステ
ンレスの丸棒またはパイプを切削加工した後、導電粉を
分散させた樹脂層を表面に塗布して形成することにより
作製してもよい。本実施形態では、現像剤担持体２の直
径は２０ｍｍであり、アルミニウムのパイプを切削加工
した後、外周面にサンドブラストおよび陽極酸化処理を
施したものが用いられている。現像剤担持体２には現像
用電源１１からトナーと同極性の約−２００Ｖの直流電
圧が印加され、現像剤担持体２と像担持体１との間に現
像用の電界が形成されて現像剤中のトナーが像担持体１
上の静電潜像に転移される。現像用電源１１から印加さ
れる電圧は、十分な現像効率を確保するために直流電圧
と交流電圧とを重畳した電圧としてもよい。

【００２３】現像剤層形成部材３は、厚さ０．０３〜
０．３ｍｍ程度のステンレスの板バネに、導電性粉を分
散させたＳｉゴムまたはＥＰＤＭゴムからなる圧接部材
を加硫接着して形成したものが用いられる。現像剤層形
成部材３の現像剤担持体２との接触圧力は５〜１００ｇ
／ｃｍ程度に設定される。また、ゴムの硬度は２０〜８
０度のものを用いることができるが、好ましくは３０度
〜６０度程度が適している。現像剤が、このように設定
された現像剤層形成部材３で圧接されることにより、現
像剤担持体２上に層厚５μｍ〜３０μｍ程度の現像剤層
が形成される。

【００２４】図２は、図１に示した帯電器の構造を示す
図である。この帯電器５は、図２に示すように、現像剤
層に電荷を付与する電荷付与部材５ａと、放電の電離領
域を制御する帯電制御部材５ｂと、電荷付与部材５ａと
帯電制御部材５ｂとの間に所定の間隙を保持して、両者
を一体化させる絶縁層５ｃと、帯電器５全体を支持する
セラミックスの基板５ｄとからなる。帯電制御部材５ｂ
および絶縁層５ｃは現像剤担持体２の軸方向にほぼ平行
な向きに配列された複数のストライプ状の形状に形成さ
れている。

【００２５】電荷付与部材５ａは、例えば、ガラスなど
の無機材料にカーボン粉などの導電体を分散させて半導
電性としたものを薄く塗布して所望のパターンに形成す
ることができる。また、電荷付与部材５ａは、イオン導
電体を含んだもの、もしくはゴムに導電性微粒子を配合
したもので形成してもよい。電荷付与部材５ａの体積抵
抗率は１０⁵ Ω・ｃｍ〜１０¹⁰Ω・ｃｍ程度であればよ
いが、特に１０⁷ Ω・ｃｍ〜１０⁸ Ω・ｃｍ程度である
ことが望ましい。なお、電荷付与部材５ａの構成、製
法、材料などは上記に限定されるものではない。

【００２６】帯電制御部材５ｂは、例えば、ガラスなど
の無機材料にカーボン粉などの導電体を分散させて半導
電性としたものを薄く塗布して所望のパターンに形成す
ることができる。また、帯電制御部材５ｂとして線径５
０μｍ、ピッチ１２７μｍのステンレスのメッシュ状部
材などを用いてもよい。帯電制御部材５ｂの体積抵抗率
は１０¹ Ω・ｃｍ〜１０⁵ Ω・ｃｍ程度であればよい
が、特に１０² Ω・ｃｍ〜１０³ Ω・ｃｍ程度であるこ
とが好ましい。なお、帯電制御部材５ｂの構成、製法、
材料などは上記に限定されるものではない。

【００２７】絶縁層５ｃは、例えば、ガラスなどの無機
材料を電荷付与部材５ａの上に薄く塗布して所望のパタ
ーンに形成することができる。絶縁層５ｃは、電荷付与
部材５ａと帯電制御部材５ｂとを電気的に絶縁するもの
であればよく、その構成、製法、材料などは上記に限定
されるものではない。本実施形態では、現像剤担持体２
上の現像剤を負極性に帯電するために、電荷付与部材５
ａと帯電制御部材５ｂとの間に放電が開始されるように
電界を形成し、帯電制御部材５ｂと現像剤担持体２との
間には放電を生じない程度に勾配の小さい電界で、かつ
負電荷を現像剤担持体２側に引き付ける方向の電界を形
成する。

【００２８】そのため、帯電付与部材５ａの電位と帯電
制御部材５ｂの電位との間、および帯電制御部材５ｂの
電位と現像剤担持体２の電位との間には、次の関係が保
たれるよう各部の電位を設定する。（帯電制御部材電位）−（電荷付与部材電位）＝１５０
０Ｖ（現像剤担持体電位）−（帯電制御部材電位）＝５００
Ｖ本実施形態では、現像剤担持体２には電源１１から−２
００Ｖの電圧が印加され、電荷付与部材５ａには電源１
２から−２２００Ｖの電圧が印加され、帯電制御部材５
ｂには電源１３から−７００Ｖの電圧が印加されてい
る。

【００２９】なお、これらの各部材の電位は電荷付与部
材５ａと現像剤担持体２との間隔、帯電制御部材５ｂの
構造および厚さなどに応じて適宜調整される。また、電
荷付与部材５ａ、帯電制御部材５ｂ、および現像剤担持
体２が、それぞれ間隙をおいて配置されているときには
これら各部材間の間隙の大きさも考慮して各部材の電位
が定められる。

【００３０】本実施形態では、図１および図２に示すよ
うに、電荷付与部材５ａ、帯電制御部材５ｂ、および絶
縁層５ｃを備えた帯電器５が用いられているが、帯電器
は、このような構成のものに限定されるものではなく、
少なくとも電荷付与部材５ａを備えたものであればよ
い。しかし、前述のように、帯電制御部材を備えること
によりトナーに付与される電荷担体の極性を所望の極性
のみに揃えることができるので、現像装置用の帯電器と
しては、帯電制御部材を備えた帯電器を用いることが望
ましい。

【００３１】なお、この現像装置１０に用いられる現像
剤は一成分系の現像剤であり、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、粉砕および分級操作により３μｍ〜２０μｍ（平均
粒径７μｍ）の大きさとしたトナーが用いられる。この
ようにして製造したトナーに電荷制御剤が添加された
上、負極性の電荷が付与される。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０．１
μｍ以下の微粒子が用いられるが、なかでも疎水性シリ
カが最も適している。さらにこのトナーに流動性助剤を
外添するようにしてもよい。

【００３２】トナーは粉砕・分級方式により製造された
ものに限られるものではなく、重合方式などで製造され
たトナーを用いてもよい。なお、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と現
像剤担持体２とは接触してもよいし、あるいは１００μ
ｍ〜６００μｍ程度の間隙をおいて対向させて配置して
もよい。

【００３３】このように構成された現像装置１０におい
て、ハウジング７内のトナーが撹拌供給部材４により撹
拌され現像剤担持体２に供給される。現像剤担持体２の
表面付近のトナーは現像剤担持体２の回転に伴い現像剤
層形成部材３との対向位置へ搬送され、現像剤層形成部
材３の押圧力により現像剤担持体２上にトナー層が形成
される。こうして形成されたトナー層は帯電器５と対向
する帯電領域Ｃに搬送される。このとき、電荷付与部材
５ａと帯電制御部材５ｂとの間、および帯電制御部材５
ｂと現像剤担持体２との間には前述のような電圧がそれ
ぞれ印加されており、帯電領域Ｃにおけるこれらの各部
材の間にはそれぞれ所望の電界が形成される。

【００３４】このようにして、帯電領域Ｃにおいて現像
剤担持体２上の現像剤層は所望の極性に帯電されるが、
さきに、図９を参照して説明したように、現像剤層形成
部材３により形成された現像剤担持体２上の現像剤層Ｔ
の現像剤充填密度は下層の現像剤Ｔ２ほど高く、上層の
現像剤Ｔ１ほど低くなっており、このように厚さ方向に
充填密度の差がある現像剤層Ｔに対し帯電が行われる
と、上層の現像剤Ｔ１あるいは下層の現像剤Ｔ２の帯電
が不十分となり現像効率が低下する。また、現像剤層Ｔ
に筋が発生した場合は、現像剤層Ｔの層厚が厚くなった
部分で上記の傾向がさらに顕著に現れる。

【００３５】そこで、図１に示すように、本実施形態の
現像装置１０には、電荷付与部材５ａよりも現像剤搬送
方向Ｂの下流側、かつ現像領域Ｄよりも上流側に配置さ
れ、現像剤層内の現像剤を飛翔させた上で現像剤を現像
剤担持体２上に落ち着かせる現像剤飛翔電極６が現像剤
担持体２に対向して配置されており、この現像剤飛翔電
極６に現像剤飛翔用電源１４からの交番電圧を印加する
ことにより現像剤を飛翔させる。こうすることにより、
現像剤担持体２上の現像剤層の厚さ方向でのトナー充填
密度の差、ひいては現像剤層の厚さ方向での帯電量の差
を減少させている。

【００３６】図３は、第１の実施形態の現像装置におけ
る現像剤飛翔電極の作用を示す図である。図３（ａ）に
示すように、電荷付与部材５ａから発生した電荷担体に
より帯電した直後の現像剤担持体２上のトナー層Ｔのト
ナー帯電量は、下層のトナーＴ２ほど大きく、上層のト
ナーＴ１ほど小さい。このように厚さ方向に帯電量の差
があるトナー層Ｔは、次に、図１に示すように現像領域
Ｄよりも上流側に配置された現像剤飛翔電極６と現像剤
担持体２との間に形成された交番電界により飛翔させら
れて、図３（ｂ）に示すようにクラウド状態となる。次
に、トナー層Ｔが現像剤飛翔電極６と対向する位置を通
過した後は、図３（ｃ）に示すように、現像剤担持体２
と現像剤飛翔電極６の両者間に形成された、交番電界に
重畳された直流電界によりトナーは再び現像剤担持体２
上に落ち着き、ほぼ均一な厚さの薄層を形成する。この
ように、一旦トナー像をクラウド状態とすることによっ
て、トナー像の上層と下層の間の電荷量の差がなくな
り、トナー像内部での帯電量分布をほぼ均一なものとす
ることができる。

【００３７】さらに、現像剤形成部材による現像剤層形
成時に微少な筋や層形成むらなどが発生しても、トナー
像層は一旦クラウド状態とされるため充填密度分布の均
一なトナー像層が再形成される。図４は、第１の実施形
態における現像剤飛翔電極の断面形状を示す図である。
図４（ａ）に示すように、現像剤飛翔電極６の現像剤担
持体２に対向する部分の形状は方形状でもよいが、図４
（ｂ）に示すように、現像剤担持体２と現像剤飛翔電極
６との間の電界を均一な電界とするため、すなわち現像
剤飛翔電極６近傍に電界の集中する個所が形成されるこ
とのないように、現像剤担持体２に対向する部分の形状
を円弧状とすることが好ましい。これは、現像剤飛翔電
極６近傍に電界の集中する個所が存在すると、一旦現像
剤飛翔電極６に向かって飛翔したトナーが交番電界によ
って現像剤担持体２に戻れなくなることがあるので、そ
れを防止するためである。また、現像剤飛翔電極６の断
面形状を、図４（ｃ）に示すように円筒形としてもよ
い。さらに、現像剤飛翔電極６の両端部に現像剤飛翔電
極６の本体部分より径の大きい間隙保持部を設け、その
間隙保持部を介して、ばねなどの弾性部材を用いて現像
剤飛翔電極６を現像剤担持体２に押し付け、現像剤飛翔
電極６を現像剤担持体２に接触させてその接触圧力によ
り現像剤飛翔電極６を現像剤担持体２の回転に従動して
回転するように構成してもよい。このように構成した場
合は、仮にトナー層から飛翔したトナーが現像剤飛翔電
極６に付着して現像剤担持体２に戻れないようなことが
あっても、現像剤飛翔電極６が回転自在に保持されてい
ることにより現像剤飛翔電極６が１回転した時にトナー
が再び現像剤担持体２に戻ることが可能となる。

【００３８】次に、本発明の現像装置の第２の実施形態
について説明する。図５は、第２の実施形態に用いられ
る現像剤飛翔電極の構造を示す図である。図５に示すよ
うに、この現像剤飛翔電極６’の現像剤担持体２に対向
する部分の表面には、飛翔したトナーｔと接触すること
によりトナーｔを電荷付与部材５ａによるトナーの帯電
極性と同一の極性に帯電させる摩擦帯電特性を有する樹
脂コート層６ａ’が形成されている。なお、現像剤飛翔
電極６’の表面に樹脂コート層６ａ’を形成する代わり
に、このような摩擦帯電特性を有する材料で現像剤飛翔
電極６’自体を形成するようにしてもよい。

【００３９】現像剤飛翔電極６’をこのような構成とす
ることによって、現像剤担持体２と現像剤飛翔電極６’
との間をトナーが飛翔し、トナーが現像剤飛翔電極６’
との間で摩擦帯電を起こす際に、トナーを電荷付与部材
５ａによるトナーの帯電極性と同一の極性に維持するこ
とができる。仮に、トナーを電荷付与部材５ａによるト
ナーの帯電極性とは逆に帯電させる摩擦帯電特性を有す
る材料を選択した場合は、トナーが交番電界により現像
剤担持体２と現像剤飛翔電極６との間を往復運動するこ
とによりトナーの電荷量が低下してしまうことがある。

【００４０】現像剤飛翔電極６’表面の樹脂コート層６
ａ’を形成するには、ベースとして、フェノール、ポリ
カーボネイト、ポリウレタン、アクリル樹脂、アクリル
シリコン、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル、
シリコン樹脂などを用い、これにカーボン粉などの導電
性の微粒子および現像剤帯電制御剤の微粒子を希釈剤で
希釈混合して現像剤飛翔電極６’の基体に塗布し熱硬化
させることにより形成することができるが、この形成方
法に限定されるものではない。

【００４１】以上説明した本発明の現像装置を用いた下
記仕様の画像形成装置によりプリントテストを行った。像担持体：負帯電有機感光体プロセススピード：２００ｍｍ／ｓｅｃ電荷付与部材：セラミック基板上に、無機材料に導
電体を分散させて体積抵抗率１０⁸ Ω・ｃｍの半導電性
としたものを１００μｍの厚さに塗布して形成したもの
を使用。

【００４２】絶縁層：電荷付与部材の表面に
無機材料を厚さ２０μｍ、幅１００μｍで複数回塗布し
たものを使用。体積抵抗率：１０¹⁴Ω・ｃｍ。帯電制御部材：絶縁層の上に無機材料に導電体を分
散させて体積抵抗率１０⁵ Ω・ｃｍの半導電性としたも
のを１０μｍの厚さに塗布して形成したものを使用。

【００４３】現像剤飛翔電極：アルミニウムパイプに
よる円筒形状の電極を現像剤担持体との間に３００μｍ
の間隙を隔てて配置した。電極の両端部には電極より径
の大きい間隙保持部を設け間隙保持部が現像剤担持体に
接触して現像剤担持体に従動し回転するよう構成した。
現像剤飛翔電極と現像剤担持体の間には、Ｖｐｐとして
２．０ＫＶの交番電圧に、Ｖｄｃとして所望の極性のト
ナーが現像剤担持体に引き付けられるような極性の３０
０Ｖの直流電圧が重畳された電圧が印加されている。

【００４４】現像剤担持体：直径２０ｍｍのアルミ
ニウムのパイプに研磨処理を１回行ったものを使用。撹拌供給部材：直径１０ｍｍの半導電性スポンジ材
料からなるロールを使用。現像剤層形成部材：厚さ０．１ｍｍのＳＵＳ３０３の板
バネに、厚さ１ｍｍの、導電性粉を含んだＥＰＤＭゴム
を接着したものを使用。接着圧力：約３０ｇｆ／ｃｍ、
体積抵抗率：１０⁵ Ω・ｃｍ、ゴム硬度５０度。

【００４５】潜像電位：−１００Ｖ背景部電位：−３５０Ｖ上記条件によるプリントテストの結果、トナー像の上層
および下層のトナー帯電量分布に差が生じることがな
く、従来問題であった現像効率の低下は認められなかっ
た。

【００４６】また、現像装置内部に異物を混入させてそ
の影響を調べるテストを行った結果、現像剤担持体と現
像剤層形成部材の間に異物が滞留することもなく、現像
剤層に筋が発生しないことも確認された。なお、上記の
各実施形態では、現像剤飛翔部材として、現像剤層に交
番電界を作用させて現像剤を飛翔させる方式の現像剤飛
翔電極を用いた例について説明したが、現像剤飛翔部材
は電界による飛翔手段のみに限定されるものではなく、
機械的あるいは他の方法による飛翔手段を用いたもので
もよい。

【００４７】

【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、現像剤層内の現像剤を飛翔させた上で現像剤
を現像剤担持体上に落ち着かせる現像剤飛翔部材を備え
たことにより、現像剤が一旦クラウド状態とされるため
現像剤層の現像剤充填密度は厚さ方向に均一なものとな
り、現像剤層の厚さ方向の帯電量は均一となる。従っ
て、現像剤層の厚さ方向の現像効率の差が少なく、かつ
現像剤層の筋の発生が防止された現像装置を実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像装置の第１の実施形態を示す概略
構成図である。

【図２】図１に示した帯電器の構造を示す図である。

【図３】第１の実施形態の現像装置における現像剤飛翔
電極の作用を示す図である。

【図４】第１の実施形態における現像剤飛翔電極の断面
形状を示す図である。

【図５】第２の実施形態に用いられる現像剤飛翔電極の
構造を示す図である。

【図６】従来の、トナーに直接電荷を付与する方式の現
像装置の一例を示す概要図である。

【図７】従来の、トナーに直接電荷を付与する方式の現
像装置の他の一例を示す概要図である。

【図８】２つの電極間の電荷密度を表すグラフ（ａ）と
その一部拡大図（ｂ）である。

【図９】現像剤担持体上の現像剤層に電荷が付与される
様子を示す図である。

【符号の説明】

１像担持体２現像剤担持体３現像剤層形成部材４撹拌供給部材５帯電器５ａ電荷付与部材５ｂ帯電制御部材５ｃ絶縁層５ｄ基板６，６’ 現像剤飛翔電極６ａ’ 樹脂コート層７ハウジング１０現像装置１１現像用電源１２現像剤帯電用電源１３帯電制御用電源１４現像剤飛翔用電源２０，３０現像装置２１，３１像担持体２２，３２現像剤担持体２３，３３トナー層形成ブレード２４，３４トナー供給部材２５電荷付与部材２６ａ，３６ａ現像バイアス電源２６ｂ，３６ｂ帯電用電源

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、供給された現像剤を表面に担持し
て前記現像領域に向けて搬送する現像剤担持体、該現像剤担持体に供給された現像剤を所定の厚さの現像
剤層に形成する現像剤層形成部材、前記現像剤担持体の、現像剤搬送方向に関し前記現像領
域よりも上流側において、該現像剤層形成部材により形
成された現像剤層を担持する現像剤担持体に対向して配
置され、該現像剤層に電荷を付与する電荷付与部材、お
よび、該電荷付与部材よりも前記現像剤搬送方向下流側、かつ
前記現像領域よりも上流側に配置され、前記現像剤層内
の現像剤を飛翔させた上で該現像剤を現像剤担持体上に
落ち着かせる現像剤飛翔部材を備えたことを特徴とする
現像装置。
【請求項２】前記現像剤飛翔部材が、前記現像剤担持
体に対向して配置され、前記現像剤層に交番電界を作用
させることにより現像剤を飛翔させる現像剤飛翔電極を
備えたものであることを特徴とする請求項１記載の現像
装置。
【請求項３】前記現像剤飛翔電極が、飛翔した現像剤
と接触することにより該現像剤を前記電荷付与部材によ
る前記現像剤の帯電極性と同一の極性に帯電させる摩擦
帯電特性を有する材料よりな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。