現像装置及びこれを用いた画像形成装置
【課題】現像剤を飛翔させて像保持体の潜像を現像するにあたり、像保持体に対する現像剤の飛翔量を確保し、かつ、像保持体に向かう現像剤の飛翔能力を抑える。
【解決手段】静電潜像が保持された像保持体１に対向して配置され且つ現像剤Ｄを外周面に保持して回転搬送する現像剤保持体３と、この現像剤保持体３の外周面に対向配置され且つ現像剤保持体３との間に振動電界Ｅ１を作用させて現像剤保持体３上の現像剤Ｄを飛翔させる振動電界発生部材４と、この振動電界発生部材４に対し現像剤保持体３とは反対側に配置され且つ前記振動電界発生部材４との間に前記振動電界Ｅ１とは非同位相の振動電界Ｅ２を作用させ、現像剤保持体３から飛翔した現像剤Ｄのうち振動電界発生部材４を通過して像保持体１に向かう現像剤の飛翔能力を抑制する飛翔能力抑制部材５と、を備える。
【解決手段】静電潜像が保持された像保持体１に対向して配置され且つ現像剤Ｄを外周面に保持して回転搬送する現像剤保持体３と、この現像剤保持体３の外周面に対向配置され且つ現像剤保持体３との間に振動電界Ｅ１を作用させて現像剤保持体３上の現像剤Ｄを飛翔させる振動電界発生部材４と、この振動電界発生部材４に対し現像剤保持体３とは反対側に配置され且つ前記振動電界発生部材４との間に前記振動電界Ｅ１とは非同位相の振動電界Ｅ２を作用させ、現像剤保持体３から飛翔した現像剤Ｄのうち振動電界発生部材４を通過して像保持体１に向かう現像剤の飛翔能力を抑制する飛翔能力抑制部材５と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置及びこれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、感光体とドナーローラとの対向領域に対応してドナーローラから離間したワイヤを設け、ドナーローラとワイヤとの間に交流電界を印加することでトナークラウドを生じさせ、感光体を現像する方式が開示され、ワイヤの汚れを交流電界で除去したり、空気流で汚れを取ることが記されている。
また、特許文献２には、感光体ドラムと現像スリーブとの間隙を維持するための位置決め部材をトナーの搬送方向上流側から現像領域に至る両者間に設け、現像スリーブ上の薄層化したトナーを飛翔させる構成が開示され、位置決め部材の現像スリーブ側をトナーの帯電電位と同極にしてもよいことが記されている。
【０００３】
更に、特許文献３には、感光体ベルトと現像スリーブの対向位置に上流側から現像スリーブに対し接触又は近接させるように制御電極板を設け、この制御電極板のうち現像スリーブに接しない位置で、また、対向領域のできれば中央より下流側に電極部を設け、電極部にはトナーと同極性の直流バイアスを印加し、現像スリーブと電極部との間の振動電界によりトナーを飛翔させるようにした技術が開示されている。
そして、特許文献４には、像担持体と現像剤搬送体との対向位置に上流側から現像剤搬送体に対し接触又は近接させるように板状部材を設け、この板状部材の先端側に先端部電極を配置し、更に、先端部電極より上流側にある部分を有する第二電極を配置する構成が開示され、板状部材の先端は対向位置の中央位置より上流側となっている構成が記されている。更に、現像剤搬送体と先端部電極との間に振動電界を作用させてトナーを飛翔させ、先端部電極と第二電極との間にはトナーが第二電極側へ戻るあるいは第二電極に溜まるのを防ぐ電界を作用させることが記されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２７８０１号公報（実施例、図１）
【特許文献２】特開平１１−１８４２４３号公報（発明の実施の形態、図１）
【特許文献３】特開平８−３００８９号公報（実施例、図２）
【特許文献４】特開平６−２３６１０６号公報（実施例、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、現像剤を飛翔させて像保持体の潜像を現像するにあたり、像保持体に対する現像剤の飛翔量を確保し、かつ、像保持体に向かう現像剤の飛翔能力を抑えるようにした現像装置及びこれを用いた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、静電潜像が保持された像保持体に対向して配置され且つ現像剤を外周面に保持して回転搬送する現像剤保持体と、この現像剤保持体の外周面に対向配置され且つ前記現像剤保持体との間に振動電界を作用させて現像剤保持体上の現像剤を飛翔させる振動電界発生部材と、この振動電界発生部材に対し現像剤保持体とは反対側に配置され且つ前記振動電界発生部材との間に前記振動電界とは非同位相の振動電界を作用させ、前記現像剤保持体から飛翔した現像剤のうち前記振動電界発生部材を通過して像保持体に向かう現像剤の飛翔能力を抑制する飛翔能力抑制部材と、を備えることを特徴とする現像装置である。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る現像装置において、前記飛翔能力抑制部材と前記振動電界発生部材との間には、前記振動電界発生部材と前記現像剤保持体との間に印加される交流電圧と逆位相の交流電圧を印加するようにしたことを特徴とする現像装置である。
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る現像装置において、前記振動電界発生部材と前記現像剤保持体との間には当該部位の振動電界を供給する交流電源を有し、前記飛翔能力抑制部材は前記現像剤保持体と同電位に構成されることを特徴とする現像装置である。
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに係る現像装置のうち振動電界発生部材及び飛翔能力抑制部材を夫々一つ有する態様において、前記飛翔能力抑制部材の現像剤保持体の回転方向下流端位置は、前記振動電界発生部材の現像剤保持体の回転方向下流端位置より下流側に配置されることを特徴とする現像装置である。
請求項５に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに係る現像装置のうち振動電界発生部材及び飛翔能力抑制部材を夫々一つ有する態様において、前記振動電界発生部材の現像剤保持体の回転方向下流端位置は、前記飛翔能力抑制部材の現像剤保持体の回転方向下流端位置より下流側に配置されることを特徴とする現像装置である。
請求項６に係る発明は、請求項１ないし５のいずれかに係る現像装置において、前記振動電界発生部材は現像剤が通過できる開口が形成されるように線材にて構成されていることを特徴とする現像装置である。
請求項７に係る発明は、請求項１ないし６のいずれかに係る現像装置において、前記振動電界発生部材及び前記飛翔能力抑制部材は少なくとも現像剤が接触する部位に絶縁性の被覆処理がなされていることを特徴とする現像装置である。
【０００８】
請求項８に係る発明は、静電潜像を保持して回転搬送する像保持体と、この像保持体に対向して離間配置される請求項１ないし７のいずれかに係る現像装置と、を備え、前記振動電界発生部材及び前記飛翔能力抑制部材は、前記像保持体と前記現像剤保持体とが対向する対向領域に設けられることを特徴とする画像形成装置である。
請求項９に係る発明は、請求項８に係る画像形成装置において、前記振動電界発生部材及び前記飛翔能力抑制部材は前記対向領域のうち像保持体と現像剤保持体との最短部位より現像剤保持体の回転方向上流側に設けられることを特徴とする画像形成装置である。
請求項１０に係る発明は、請求項９に係る画像形成装置において、像保持体と現像剤保持体との最短位置を結ぶ線分のうち像保持体との交点をＡ、現像剤保持体との交点をＢとし、一方、前記飛翔能力抑制部材の現像剤保持体の回転方向下流端を通る像保持体と現像剤保持体との最短位置を結ぶ線分のうち像保持体との交点をＡ’、現像剤保持体との交点をＢ’としたときに、Ａ−Ａ’間の距離がＢ−Ｂ’間の距離より短くなるように像保持体及び現像剤保持体が配置されていることを特徴とする画像形成装置である。
請求項１１に係る発明は、請求項８ないし１０のいずれかに係る画像形成装置において、最大画像形成領域以上の周面を有する回転可能な支持体並びにこの支持体上に当該支持体の回転方向及びこの回転方向に交差する交差方向に沿って画素単位毎に行列配列された画素電極を有する像保持体と、前記交差方向に沿った各行の画素電極群のうち走査信号によって選択された行の夫々の画素電極に対応して画像信号に基づいた潜像電圧を印加することにより潜像を書き込む潜像書込手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に係る発明によれば、現像剤を飛翔させて像保持体の潜像を現像するにあたり、本構成を有さない場合に比べて、像保持体に対する現像剤の飛翔量を確保し、かつ、像保持体に向かう現像剤の飛翔能力を抑えることができる。
請求項２に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、電界作用を簡単に構築しながら現像剤保持体から離間する方向に向かう現像剤の飛翔能力を抑制することができる。
請求項３に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、電界作用を簡単に構築しながら現像剤保持体から離間する方向に向かう現像剤の飛翔能力を抑制することができる。
請求項４に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、像保持体に向かう現像剤の飛翔能力を一層抑えることができる。
請求項５に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、現像時の現像剤量を多くすることができる。
請求項６に係る発明によれば、振動電界発生部材を板状部材とした場合に比べて、現像剤保持体からの現像剤の飛翔量を多くすることができる。
請求項７に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、現像剤の電荷量の変化を抑えることができる。
請求項８に係る発明によれば、潜像電圧が小さい場合であっても、像保持体に対する現像剤の飛翔量を確保し、かつ、非画像部でのかぶり発生を抑えることができる。
請求項９に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、現像時の現像剤量を多くすることができる。
請求項１０に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、現像濃度を向上させることができる。
請求項１１に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、帯電工程を実施する際の画質低下を考慮することなく、非画像部でのかぶりが抑えられた高画質画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明が適用された現像装置を用いた画像形成装置の実施の形態の概要を示す説明図である。
【図２】現像剤の作用を示す説明図であり、（ａ）は実施形態モデル、（ｂ）は比較形態モデルを示す。
【図３】偏倚配置された像保持体のレイアウトを示す説明図である。
【図４】実施の形態１に係る画像形成装置の全体構成の概略を示す説明図である。
【図５】実施の形態１の像保持体の構成を示す説明図である。
【図６】（ａ）（ｂ）は画素電極の構成を示す説明図であり、（ｃ）は等価回路を示す説明図である。
【図７】画素電極の駆動方式を示す説明図である。
【図８】実施の形態１の現像装置を示す説明図である。
【図９】（ａ）（ｂ）は導電性トナーを示す説明図である。
【図１０】実施の形態１の対向領域でのトナーの作用を示す説明図である。
【図１１】（ａ）（ｂ）は振動電界発生電極の変形例、（ｃ）は飛翔能力抑制電極の変形例を示す説明図である。
【図１２】（ａ）（ｂ）は実施の形態１の変形例であり、振動電界発生電極及び飛翔能力抑制電極が一体化された構成のものを示す説明図である。
【図１３】実施の形態２の現像装置が適用された画像形成装置の概要を示す説明図である。
【図１４】実施の形態２の要部拡大図である。
【図１５】（ａ）は実施の形態３の現像装置の要部拡大図、（ｂ）は実施の形態４の現像装置の要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
◎実施の形態の概要
先ず、本発明が適用された現像装置の実施の形態の概要について説明する。
図１は本発明を具現化する実施の形態モデルに係る画像形成装置の概要であって、静電潜像を保持して搬送する像保持体１と、この像保持体１に対向して配置され且つ像保持体１上に保持された静電潜像に対し現像剤（トナー）Ｄを飛翔させて現像する現像装置２と、を備えたものとなっている。
【００１２】
ここで、現像装置２は、静電潜像が保持された像保持体１に対向して配置され且つ現像剤Ｄを外周面に保持して回転搬送する現像剤保持体３と、この現像剤保持体３の外周面に対向配置され且つ現像剤保持体３との間に振動電界Ｅ１を作用させて現像剤保持体３上の現像剤Ｄを飛翔させる振動電界発生電極（振動電界発生部材に相当）４と、この振動電界発生電極４に対し現像剤保持体３とは反対側に配置され且つ前記振動電界発生電極４との間に前記振動電界Ｅ１とは非同位相の振動電界Ｅ２を作用させ、現像剤保持体３から飛翔した現像剤Ｄのうち振動電界発生電極４を通過して像保持体１に向かう現像剤の飛翔能力を抑制する飛翔能力抑制電極（飛翔能力抑制部材に相当）５と、を備えた構成のものとなっている。
【００１３】
このとき、現像剤保持体３としてはドラム状、ベルト状いずれでもよく、現像剤Ｄを保持して搬送できるようになっていればよい。
また、振動電界発生電極４及び飛翔能力抑制電極５の構成は特に限定されず、板状、ワイヤ状、メッシュ状等の態様が挙げられるが、特に、飛翔能力抑制電極５としては現像剤保持体３から飛翔した現像剤Ｄのうち振動電界発生電極４を通過して像保持体１に向かう現像剤Ｄの飛翔能力を抑制する観点からすれば板状で構成されるものが好適である。更に、振動電界発生電極４及び飛翔能力抑制電極５の数量は特に限定せられず、一つずつ有する構成でもよいし、一方を複数有する構成であってもよく、あるいは夫々複数有する構成でもよいが、装置構成を簡略化する観点からすれば夫々一つずつ有する構成が好適である。
ここで、飛翔能力とは、飛翔する現像剤Ｄ自体が有する飛翔に必要なエネルギであり、現像剤Ｄが像保持体１側に向かって飛翔するための運動エネルギである。また、このような飛翔能力は、例えば実機での現像剤Ｄの挙動を撮像装置等にて観測することで確認することも可能である。
【００１４】
ここで、振動電界発生電極４としては、振動電界Ｅ１による現像剤Ｄの飛翔をより効果的に行い、飛翔量を確保する観点から現像剤Ｄが通過できる開口を持った構成のものが好ましく、線材を使用する構成が好適である。尚、振動電界発生電極４は現像剤保持体３に対して非接触に設けられることが好ましいが、現像剤Ｄを介して現像剤保持体３に接触するようになっていても差し支えない。
【００１５】
また、このような振動電界Ｅ１としては現像剤Ｄを飛翔させるための交流成分が含まれていればよく、例えば直流成分が重畳されたものであっても差し支えない。
そして、二つの振動電界Ｅ１、Ｅ２による電界作用を良好に行う観点からすれば、飛翔能力抑制電極５と振動電界発生電極４との間には、振動電界発生電極４と現像剤保持体３との間に印加される交流電圧と逆位相の交流電圧を印加することが好ましい。このように二つの振動電界Ｅ１、Ｅ２が互いに逆位相となることで振動電界発生電極４を通過して像保持体１側に向かう現像剤Ｄの飛翔能力が抑えられるようになる。
更に、振動電界発生電極４を通過して像保持体１側へ向かう現像剤Ｄの飛翔能力をより一層抑える観点から、振動電界発生電極４と現像剤保持体３との間には当該部位の振動電界Ｅ１を供給する交流電源６を有し、飛翔能力抑制電極５は現像剤保持体３と同電位に構成されることが好ましい。このとき、飛翔能力抑制電極５と現像剤保持体３とを短絡して同電位にする方が装置構成の簡略化の観点から好ましいが、飛翔能力抑制電極５と現像剤保持体３との間に例えば飛翔能力抑制電極５側が現像剤Ｄの帯電極性と同符号の極性方向になるように直流成分を作用させるようにしてもよい。
【００１６】
このような本実施の形態モデルでの現像剤Ｄの作用について説明する。
一般に、現像剤Ｄを飛翔（クラウド化）させて像保持体１の静電潜像を現像するような方式の画像形成装置にあっては、現像剤（トナー）Ｄの飛翔方式として現像剤保持体３の近傍に制御電極（振動電界発生電極４に相当する部材）を設け、現像剤保持体３と制御電極との間に現像剤保持体３から現像剤Ｄを飛翔させる振動電界を作用させたり、像保持体１と現像剤保持体３との間に交流電界による現像剤Ｄの振動電界を作用させて現像剤Ｄを飛翔させる等の方式が採用される。
【００１７】
このとき、現像剤保持体３から飛翔する現像剤Ｄは、振動電界によって現像剤保持体３と像保持体１との間で往復運動をするようになるが、像保持体１側へ飛翔する現像剤量も多く、また、その運動エネルギも手伝って飛翔した現像剤Ｄが像保持体１の非画像部にも付着してかぶり現象を引き起こす。このようなかぶり現象を避けるため、通常、像保持体１の潜像電圧を大きな値（例えば数１００Ｖ）に設定し、画像部と非画像部との電位差を大きくすることで画像部では現像剤Ｄをより引き付け、非画像部では現像剤Ｄが付着しないようにしている。
しかしながら、像保持体１の潜像電圧が小さい場合、例えば画素電極を用いて画素毎にスイッチング素子にて駆動する、所謂アクティブマトリクス方式を採用する画像形成装置のような場合には、画素電極構成の特性から、像保持体１が大きな潜像電圧を維持することができ難く、勢い潜像電圧が小さくなり、その分、非画像部においても現像剤保持体３からの現像剤Ｄの飛翔の影響を受け易くなる。
【００１８】
図２（ａ）（ｂ）は、像保持体１と現像剤保持体３との間で現像に関係する対向領域ＯＲにて像保持体１の潜像電圧が小さい場合の現像剤Ｄの作用を示したものであり、（ａ）は実施形態モデル、（ｂ）は比較形態モデル（上述の制御電極を設けた態様）を示している。尚、像保持体１には二箇所の画像部ＩＭＧを例示しており、画像部ＩＭＧの間が非画像部（背景部）ＢＫＧとなる。
先ず、（ｂ）の比較形態モデルについて説明すると、現像剤保持体３上の現像剤Ｄ（ここでは負帯電トナーとして示している）は、現像剤保持体３と制御電極４’との間の振動電界Ｅ１’によって現像剤保持体３から飛翔し、制御電極４’を超えて対向領域ＯＲ内で飛翔を繰り返す（図中略上下方向に振動する）。そこで、像保持体１の画像部ＩＭＧでは正の電界が作用するため、現像剤Ｄは像保持体１側に吸引されて付着するが、非画像部ＢＫＧでは大きな負の電界が作用するようにできないため、現像剤Ｄが少し付着するようになり、かぶり現象を生じる。
【００１９】
一方、（ａ）の実施形態モデルでは、現像剤保持体３と振動電界発生電極４との間の振動電界Ｅ１により現像剤保持体３から現像剤Ｄは飛翔するが、飛翔能力抑制電極５と振動電界発生電極４との間の振動電界Ｅ２（Ｅ１とは位相が異なる）によって振動電界発生電極４を通過して像保持体１側へ向かおうとする現像剤Ｄの運動エネルギが抑えられるようになる。そのため、飛翔した現像剤Ｄが振動電界発生電極４の下流端部近傍に一時滞留した状態を呈するようになる（図中α領域）。これにより、像保持体１の潜像電圧が小さくてもα領域にある現像剤Ｄに対する吸引力や斥力が十分作用し、画像部ＩＭＧでは吸引された現像剤Ｄが付着し、非画像部ＢＫＧでは現像剤Ｄの付着が抑えられ、非画像部ＢＫＧでのかぶりの発生が抑えられる。
【００２０】
このような現像装置２にあって、図１に示すように、振動電界発生電極４及び飛翔能力抑制電極５を共に一つずつ有する態様にあっては、像保持体１でのかぶりを防ぐ観点からすれば、飛翔能力抑制電極５の現像剤保持体３の回転方向下流端位置は、振動電界発生電極４の現像剤保持体３の回転方向下流端位置より下流側に配置されることが好ましい。このように飛翔能力抑制電極５を振動電界発生電極４より下流側にまで延ばすことにより、振動電界Ｅ１によって飛翔された現像剤Ｄに対し、像保持体１側に向かう飛翔量が抑えられると共にその運動エネルギも抑えられる。一方、現像時の現像剤量を多くする観点からすれば、振動電界発生電極４は、飛翔能力抑制電極５よりも現像剤保持体３の回転方向下流側にまで延ばして設けられることが好ましい。このように振動電界発生電極４を飛翔能力抑制電極５より下流側にまで延ばすことにより、振動電界Ｅ１によって飛翔された現像剤Ｄの像保持体１側に向かう運動エネルギを大きく低下させることなく、有効に現像剤Ｄの飛翔がなされる。
【００２１】
また、振動電界発生電極４及び飛翔能力抑制電極５は少なくとも現像剤Ｄが接触する部位に絶縁性の被覆処理がなされていることが好ましい。このように、現像剤Ｄが接触する部位を絶縁性のものとすることで、振動電界発生電極４及び飛翔能力抑制電極５に現像剤Ｄが接触しても現像剤Ｄ自体の有する電荷量が安定に保たれ、より安定した現像が実行される。特に、このような絶縁性の被覆処理を行った態様のものは、現像剤Ｄとして注入帯電によって主たる帯電が行われるタイプのものを用いる場合に有効となる。
【００２２】
そして、このような現像装置２を画像形成装置に適用する場合、静電潜像を保持して回転搬送する像保持体１と、この像保持体１に対向して離間配置されるように上述の現像装置２を設ければよい。尚、像保持体１としてはドラム状、ベルト状いずれでもよい。
このような画像形成装置では、振動電界発生電極４及び飛翔能力抑制電極５は、像保持体１と現像剤保持体３とが対向する対向領域ＯＲに設けられるようにすればよい。
【００２３】
また、現像時の現像剤量を増加させる観点からすれば、振動電界発生電極４及び飛翔能力抑制電極５は、像保持体１と現像剤保持体３とが対向する対向領域ＯＲのうち像保持体１と現像剤保持体３との最短部位より現像剤保持体３の回転方向上流側に設けられることが好ましい。このことは、対向領域ＯＲにおいて、現像剤Ｄに対し二つの振動電界Ｅ１、Ｅ２が有効に作用すると共に像保持体１の潜像が現像されるようになっていればよく、対向領域ＯＲの広い領域に亘って振動電界発生電極４及び飛翔能力抑制電極５を設ける必要はなく、例えば対向領域ＯＲの上流側から対向領域ＯＲの最短部位付近に亘って設けるようにすればよい。尚、対向領域ＯＲの下流側の現像を阻害しない位置に別部材等によって現像剤Ｄの像保持体１側への移動を遮蔽する遮蔽部材を構築するようにしても差し支えない。
【００２４】
また、振動電界発生電極４及び飛翔能力抑制電極５が対向領域ＯＲの上流側に設けられる態様にあっては、現像濃度を向上させる観点からすれば、図３に示すように、像保持体１と現像剤保持体３との最短位置を結ぶ線分のうち像保持体１との交点をＡ、現像剤保持体３との交点をＢとし、一方、飛翔能力抑制電極５の現像剤保持体３の回転方向下流端を通る像保持体１と現像剤保持体３との最短位置を結ぶ線分のうち像保持体１との交点をＡ’、現像剤保持体３との交点をＢ’としたときに、Ａ−Ａ’間の距離がＢ−Ｂ’間の距離より短くなるように像保持体１及び現像剤保持体３が配置されていることが好ましい。
このことは、仮想線で示す位置にある回転中心ＣＡ’の像保持体１に対して、現像剤保持体３の回転方向に沿って飛翔能力抑制電極５が延びる方向に偏倚した位置に回転中心ＣＡを有する像保持体１を配置するようにしたものである。これにより、像保持体１は、現像剤保持体３に対して偏倚配置されるようになり、振動電界発生電極４及び飛翔能力抑制電極５より現像剤保持体３の回転方向下流側の対向領域ＯＲが実効的に長くなり、現像時の現像剤量が実質的に多く確保される。つまり、仮想線で示す像保持体１と現像剤保持体３との対向領域ＯＲ’に対し、現像剤保持体３の回転中心ＣＢをそのままに、像保持体１の回転中心ＣＡを移動させた配置を採ることで、新たな対向領域ＯＲは飛翔能力抑制電極５と現像剤保持体３との間の領域を確保しながら、現像剤保持体３の回転方向下流側に実効的に広がった領域となる。
【００２５】
そして、本実施の形態モデルの現像装置２を適用する好適な画像形成装置の一例としては次のものが挙げられる。すなわち、最大画像形成領域以上の周面を有する回転可能な支持体並びにこの支持体上に当該支持体の回転方向及びこの回転方向に交差する交差方向に沿って画素単位毎に行列配列された画素電極を有する像保持体１と、前記交差方向に沿った各行の画素電極群のうち走査信号によって選択された行の夫々の画素電極に対応して画像信号に基づいた潜像電圧を印加することにより潜像を書き込む潜像書込手段と、を備えるようにすればよい。
【００２６】
次に、図面に示す実施の形態に基づいて本発明を更に詳細に説明する。
◎実施の形態１
図４は、本発明が適用された画像形成装置の実施の形態１を示す。
＜画像形成装置の全体構成＞
同図において、本実施の形態の画像形成装置は、所謂タンデム型のカラー画像形成装置であり、装置筐体１５内に例えば電子写真方式にて各色成分（例えばイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ））の各色トナー像が形成される四色の像保持体２０（２０ａ〜２０ｄ）を略鉛直方向に並列配置したものである。
四色の像保持体２０ａ〜２０ｄに対向する位置には、二つの張架ロール６１、６２に記録材を吸着して搬送する記録材搬送ベルト６０が掛け渡され、例えば張架ロール６１を駆動ロールとして循環回転するようになっている。また、張架ロール６２と記録材搬送ベルト６０を挟んで対向する位置には、記録材を記録材搬送ベルト６０に吸着するための帯電器６３が設けられている。そして、各色の像保持体２０の周囲には、像保持体２０上に形成された静電潜像をトナーにて現像して可視像化する現像装置４０と、像保持体２０上の残留トナーを清掃する清掃器６５とが設けられ、更に、像保持体２０と記録材搬送ベルト６０を挟んで対向する位置には、記録材搬送ベルト６０によって搬送される記録材上に像保持体２０上のトナー像を転写する転写器６４が設けられている。尚、符号４１は現像装置４０（詳細は後述する）内にて像保持体２０にトナーを供給する現像ロールを示している。
【００２７】
また、装置筐体１５内の下方には、記録材を供給する記録材供給装置７０が設けられ、例えば供給容器７１内に収容された記録材が、供給ロール７２及び捌き機構７３にて一枚毎に鉛直方向に延びる記録材搬送路７４に向かって供給されるようになっている。
そのため、記録材供給装置７０から記録材搬送路７４に供給された記録材は、記録材搬送路７４の下流側に配置された位置合わせロール（レジストロール）７８にて一旦位置合わせされた後、所定のタイミングで記録材搬送路７４を更に搬送される。そして、搬送された記録材は、帯電器６３によって記録材搬送ベルト６０に吸着され、そのまま記録材搬送ベルト６０の回転と共に搬送される。記録材搬送ベルト６０上の記録材には、各色の転写器６４によって夫々のトナー像が順次転写されて多重化される。トナー像が多重化された記録材は定着器７６にて定着された後、排出ロール７７から装置筐体１５の一部で構成される記録材排出受け１６に排出される。尚、記録材搬送路７４には、記録材を搬送するための搬送部材（例えば搬送ロール等）７８が適宜設けられる一方、記録材搬送ベルト６０の出口近傍（張架ロール６１近傍）には図示外の剥離部材が設けられ、記録材搬送ベルト６０から記録材の剥離が容易になされるようになっている。
【００２８】
＜像保持体＞
次に、本実施の形態で用いられる像保持体２０について詳述する。
本実施の形態における像保持体２０は、図５に示すように、フィルム上に多数の画素電極３４が行列配列状（所謂マトリクス状）に形成された画素電極フィルム３０を回転可能な支持体である剛体ドラム２１上に巻き付けて固定支持したものとなっている。
本例において、画素電極フィルム３０は、例えば耐熱性ＰＥＴ（ポリエステル樹脂）フィルム基体上に、所謂ＩＣ製造プロセス等で用いられる薄膜技術を利用して作製されたもので、画素電極３４が行列配列されている。そして、このように行列配列された画素電極３４は、例えば剛体ドラム２１の回転軸方向に沿った方向をデータライン、剛体ドラム２１の回転方向に沿った方向を走査ラインとし、各画素電極３４に対応するデータライン及び走査ラインはまとめられて適宜数のデータ用ドライバ３１及び走査用ドライバ３２に接続されている。尚、画素電極フィルム３０は画素電極３４を覆うように全体が図示外の保護膜で覆われており、また、図中符号２１ａは、剛体ドラム２１の外周面の一部に回転軸方向に沿って開口された溝である。
【００２９】
−画素電極の周辺構造−
次に、画素電極フィルム３０の画素電極３４及びその周辺構造について説明する。
本実施の形態において、画素電極フィルム３０は、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、画素電極３４が行列配列されており、各画素電極３４は、所謂アクティブマトリクス方式で構成され、スイッチング素子として例えばＴＦＴ（Thin Film Transistor）３３を用い、蓄積容量３５及び配線（ソース線Ｌｓ、ゲート線Ｌｇ等）が夫々付加されている。
そして、各画素電極３４及び画素電極３４間の結線は、データライン毎にＴＦＴ３３のソースｓが結線されるソース線Ｌｓ、走査ライン毎にＴＦＴ３３のゲートｇが結線されるゲート線Ｌｇとしてまとめられている。また、ＴＦＴ３３のドレインｄには画素電極３４と蓄積容量３５が並列に接続され、蓄積容量３５の一方は走査ライン毎にまとめられ（図示せず）、図６（ｃ）のような等価回路を呈するように構成されている。
【００３０】
画素電極３４は画素電極フィルム３０に対しマトリクス状に多数並べられた構成のために、画素電極３４の駆動回路は次のように行われる。
つまり、画素電極フィルム３０には、図７に示すように、データライン及び走査ライン毎に所定数の画素電極３４が配列されており、各画素電極３４をスイッチングするＴＦＴ３３のソースｓ側がデータライン毎に夫々データ用ドライバ３１へ接続される一方、ＴＦＴ３３のゲートｇ側が走査ライン毎に夫々走査用ドライバ３２に接続されている。また、これらのデータ用ドライバ３１及び走査用ドライバ３２は、像保持体２０に設けられた像書込制御装置１００によって駆動され、像書込制御装置１００によってデータ用ドライバ３１及び走査用ドライバ３２を駆動することで、所定の画素電極３４に画像信号に基づいた所定の潜像電圧が印加され、蓄積容量３５によって保持される。尚、図７では画素電極３４は省略しているが、図６（ｃ）に示すように、ＴＦＴ３３と蓄積容量３５との間に画素電極３４が接続されていることは言うまでもない。
【００３１】
＜現像装置＞
−現像装置の構成例−
本実施の形態において、現像装置４０としては現像剤Ｄとして導電性トナーを用いたときの構成が採用されている。
本実施の形態における現像装置４０は、図８に示すように、導電性トナー（以降適宜トナーと略す）が収容される現像容器４０ａを有し、この現像容器４０ａには像保持体２０に対向して現像用開口４０ｂを開設すると共に、この現像用開口４０ｂに面して像保持体２０と離間配置され且つ対向部位で同方向に回転する現像ロール４１を配設し、像保持体２０と現像ロール４１とが対向する対向領域ＯＲにて像保持体２０上に形成された潜像を現像して可視像化するものである。
【００３２】
また、現像ロール４１の像保持体２０側と異なる側には、現像ロール４１との間にて導電性トナーに電荷注入を行う電荷注入ロール４３が設けられ、互いの対向部位で逆方向に回転しながら、バイアス電源９２によって電荷注入電界が加えられる。また、この電荷注入ロール４３の表面には、導電性トナーの薄層を形成する層規制ブレード４５を備え、更に、現像容器４０ａ内の電荷注入ロール４３の奥側には導電性トナーを撹拌するアジテータ４８が設けられている。
【００３３】
本実施の形態における現像ロール４１は、例えば表面をアルマイト処理したアルミニウム製のロールで構成され、電荷注入ロール４３は、例えばサンドブラスト法や化学エッチング法等により表面に小さく均一な凹凸面を形成したアルミニウム製のロールから構成され、現像ロール４１と電荷注入ロール４３とは軽く接触又は微小間隙をもって支持されている。また、層規制ブレード４５は例えば厚さ０．０３〜０．３ｍｍ程度のステンレスの板バネにシリコーンゴムやＥＰＤＭを接着剤等により接着したものであり、この層規制ブレード４５の一端は、電荷注入ロール４３の表面に軽く接触し、他端は現像容器４０ａの一部に支持されている。
【００３４】
そして、本実施の形態の現像装置４０には、その特徴点である一対の振動電界発生電極５１と飛翔能力抑制電極５２とが現像ロール４１と像保持体２０との間の対向領域ＯＲに配置されており、対向領域ＯＲの中央位置より上流側に配置されている。具体的には、例えば像保持体２０と現像ロール４１との間隙を３００〜４００μｍとした場合、現像ロール４１の近くには例えば直径２５〜５０μｍのワイヤを張った振動電界発生電極５１が取り付けられ、この振動電界発生電極５１より外側には所定間隔を持って約１００μｍ厚の金属板で構成される飛翔能力抑制電極５２が取り付けられ、この飛翔能力抑制電極５２と像保持体２０との間に所定の間隙が保たれるようになっている。
【００３５】
更に、本実施の形態では、現像ロール４１上のトナーを飛翔させるべく振動電界を作用させるように、バイアス電源９０（交流電源に相当する）が現像ロール４１と振動電界発生電極５１との間に設けられており、例えば１．４ｋＶｐｐの交流電圧が印加されている。また、飛翔能力抑制電極５２は、現像ロール４１と電気的に短絡されており、本例では接地されている。つまり、本実施の形態では飛翔能力抑制電極５２と振動電界発生電極５１との間にもバイアス電源９０が接続されるようになっており、結果的に飛翔能力抑制電極５２と振動電界発生電極５１との間には、振動電界発生電極５１と現像ロール４１との間の振動電界とは逆位相で同じ振幅の振動電界が作用するようになる。
更にまた、これらの振動電界発生電極５１及び飛翔能力抑制電極５２のトナーが接触する部位にはその表面に絶縁性塗膜が施されている。尚、絶縁性の処理としては塗膜によるものに限られず、物理めっき処理等の公知の処理を用いて行うようにすればよい。
【００３６】
−導電性トナーの構成例−
また、本実施の形態で用いられる導電性トナーは、例えば図９（ａ）に示すように、導電性を有する材料からなる導電性トナー基体（導電性コア）８１を有し、この導電性コア８１の周囲を絶縁性被覆層（例えば絶縁性樹脂層）８２で被覆すると共に、導電性コア８１の一部が露出するように絶縁性被覆層８２に適宜数の凹部８３を設けたものが用いられる。導電性トナーは、重合法や各種公知のカプセル化技術等で作製することができる。この時、導電性コア８１は、ポリエステル系樹脂やスチレンアクリル系樹脂等に導電性カーボンやＩＴＯ等の透明導電粉などの導電剤を分散させたり、ポリエステル系樹脂やスチレンアクリル系樹脂等からなる粒子表面を前記導電剤により被覆することによって、作製される。
このような態様の導電性トナーに対し高電界を印加すると低抵抗化する傾向を示す。そして、低抵抗化する電界の大きさについては、トナーの主として凹部８３の占有割合、あるいは、絶縁性被覆層８２の厚さなどに依存する。
このメカニズムについては、次のように推測される。つまり、導電性コア８１が絶縁性被覆層８２にて被覆されているため、導電性コア８１自体がコア同士接触することや直接電極部材等に接触することが殆どなく、絶縁性被覆層８２を介して一定の微小間隙を保つことになり、この結果、例えば高電界が印加された時、トンネル効果等により導通することによる。
【００３７】
また、導電性トナーの他の態様としては、例えば図９（ｂ）に示すように、導電性コア８１を絶縁性若しくは半導電性の被覆層８４にて被覆し、被覆層８４の厚さｈを適宜調整することにより、トナーの抵抗を調整可能としたものが挙げられる。このとき、半導電性の被覆層８４については、それ自体半導電性の材料を用いるようにしてもよいし、例えば絶縁性樹脂に、酸化チタンや酸化すず等の金属酸化物や導電性カーボンを微量含有させた半導電性樹脂を用いるようにしてもよい。そして、導電性コア８１としては、例えば通常の絶縁性トナーからなる絶縁性トナー基体（絶縁性コア）の外表面近傍に導電性微粒子を付着させる態様や、絶縁性コアの内部に導電性微粒子を混入させるものなど適宜選定して差し支えない。
【００３８】
＜画像形成装置の作動＞
次に、本実施の形態に係る画像形成装置の作動についてその概略を説明する。
−像保持体の潜像形成−
先ず、像保持体２０での潜像形成について説明する。図７に示す像書込制御装置１００によって、各色成分の像保持体２０ａ〜２０ｄ（図４参照）の各画素電極３４に対して画像信号に対応した潜像電圧が印加されて保持される。
【００３９】
−現像装置の作動−
次に、現像装置４０での作動を説明するが、先ず、図８を用いて導電性トナーに対する電荷注入工程を中心に説明する。
アジテータ４８により撹拌されたトナーは、電荷注入ロール４３側に供給された後、電荷注入ロール４３の回転に伴って搬送され、層規制ブレード４５にてその層厚が規制されて略均一なトナー層が形成される。この均一に形成された電荷注入ロール４３上のトナー層は、電荷注入ロール４３と現像ロール４１との対向部位にて、互いに逆方向に回転する両者間に挟持されて擦られながら、バイアス電源９２によりもたらされる電荷注入電界によって電荷注入される。
このような状態において、両者間に挟持されたトナーは電荷注入ロール４３と接触する確率が高められ、しかも、トナーの接触抵抗を小さくすることが可能になり、その結果、トナーの見かけ上の抵抗が小さくなり、トナーには低抵抗な状態で有効に電荷注入がなされる。そのため、電荷注入電界としては、比較的低電界であってもトナーには効率的に電荷注入が行われる。
【００４０】
このように、単層以下にしたトナーに対して電荷注入を行うことで、トナーに対する電荷注入が効果的になされ、ＷＳＴ（Wrong Sign Toner：トナー本来の帯電極性とは異なる逆極性に帯電されたトナー）の発生が抑えられる。そして、電荷注入ロール４３との対向部位を経た現像ロール４１上には、均一な電荷注入がなされた単層以下のトナー層が形成され、対向領域ＯＲに搬送される。また、このとき、トナー層間にせん断力が与えられるため、トナー同士が分極状態で重なることが防止され、電荷注入電界が仮に高電界の場合であってもＷＳＴの発生は防止される。
【００４１】
−対向領域でのトナーの作用−
次に、本実施の形態の特徴点である対向領域ＯＲでのトナー（ここでは負帯電トナーを使用するものとする）の動きについて説明する。
図１０は、対向領域ＯＲを拡大した図であり、振動電界発生電極５１と現像ロール４１との間にはトナーを飛翔させるための振動電界Ｅ１を作用させるようにバイアス電源９０が接続され、交流電圧として例えば１．４ｋＶｐｐが供給される。これにより、現像ロール４１上のトナーが現像ロール４１から容易に飛翔される。この振動電界Ｅ１によって飛翔したトナーは、飛翔能力抑制電極５２と振動電界発生電極５１との間の振動電界Ｅ１とは異なる振動電界Ｅ２（ここでは振動電界Ｅ１と振動電界Ｅ２とがトナーに対し互いに逆向きに作用する電界となる）によって振動電界発生電極５１を通過して像保持体２０側へ向かうトナーの運動エネルギは抑えられ、結果的に飛翔能力抑制電極５２と現像ロール４１との間でトナーは往復運動を繰り返すが、特に、振動電界発生電極５１と飛翔能力抑制電極５２との間ではトナーの移動が抑えられる。
【００４２】
このとき、振動電界発生電極５１の現像ロール４１の回転方向下流側端部近傍では、現像ロール４１の回転や二つの振動電界Ｅ１、Ｅ２の作用によって、像保持体２０側へ向かう飛翔量が減少し、また、その運動エネルギ（飛翔能力に相当する）も低下する。その結果、対向領域ＯＲの図中二点鎖線で示すα領域ではトナーが一時滞留するようになる。
一方、像保持体２０側では、画像部ＩＭＧの潜像電圧を例えば＋２５Ｖとし、非画像部ＢＫＧの潜像電圧を例えば−１５Ｖとすることで、α領域にて滞留するトナーが画像部ＩＭＧには静電引力で引かれて吸着し、非画像部ＢＫＧではトナーに対する斥力が作用してトナー付着が抑制され、非画像部ＢＫＧでのかぶりの発生が抑えられる。
尚、画像部ＩＭＧ及び非画像部ＢＫＧの潜像電圧としてはこれに限られず、画像部ＩＭＧと非画像部ＢＫＧとの電位差によりトナーは引かれることから例えば非画像部ＢＫＧを０Ｖとするようにしても差し支えない。また、ここでは、潜像電圧として画像部ＩＭＧと非画像部ＢＫＧとで二値化した状態を示したが、より多値化した潜像電圧であっても非画像部ＢＫＧでのかぶり発生が抑えられることは言うまでもない。更に、飛翔能力抑制電極５２と現像ロール４１との間に例えば飛翔能力抑制電極５２側を負極側とするように直流電圧（数Ｖ程度）を印加するようにしても差し支えない。
【００４３】
そして、本実施の形態では、振動電界発生電極５１及び飛翔能力抑制電極５２に絶縁性の被覆処理を施しているため、電荷注入されたトナーがこれらの部材に接触しても、トナーの電荷量の変化を抑えられ、安定した現像がなされる。
このようにα領域にてトナーを一時滞留させることで、画素電極３４（図５参照）を用いた像保持体２０側の潜像電圧が小さくてもその潜像電圧に応じた良好な現像がなされ、画素電極３４をスイッチングするスイッチング素子として、例えばＴＦＴ３３を用いるようにしても、ＴＦＴ３３自体の耐圧が小さいものでも十分安定したスイッチング動作が行われる。
【００４４】
更に、本実施の形態では振動電界発生電極５１として線状の部材を用いた構成のものを示したが、例えば振動電界発生電極５１を板状部材で構成することも可能で、この場合、現像ロール４１から飛翔し、振動電界発生電極５１端部から飛び出したトナーは、飛翔能力抑制電極５２と振動電界発生電極５１との間の振動電界Ｅ２によって像保持体２０側へ向かう運動エネルギが抑えられ、像保持体２０側へ向かうトナーの移動が実質的に抑えられる。そして、α領域ではトナーが滞留するようになる。それ故、このような構成にあっても、同様の作用を奏する。
【００４５】
本実施の形態では、画像形成装置として四色に対応する像保持体２０を用いた構成のものを示したが、これに限られず、単色のものであってもよい。
また、本実施の形態では、飛翔能力抑制電極５２として金属製の板状部材に絶縁性の被覆処理を施した構成のものを示したが、例えば銅箔の両面をポリイミドフィルムにて挟んだ構成の配線板等を用いるようにしても差し支えない。
更に、本実施の形態では像保持体２０として画素電極３４を使用した構成のものとしたが、例えば画素電極３４を用いない感光体を適用することも可能であり、この場合、感光体側の潜像電圧を小さく設定してもかぶりの発生が抑えられるようになり、感光体自体の長寿命化が実現される。
更にまた、トナーとして電荷注入型のものを示したが、例えば摩擦帯電型のトナーを用いるようにしてもよく、この場合、潜像電圧として非画像部ＢＫＧにかぶりを生じない程度の大きさの潜像電圧になるようにすればよい。そして、この場合、特に、振動電界発生電極５１や飛翔能力抑制電極５２への絶縁性被覆処理は省略する方がよい。
【００４６】
また、図１１（ａ）（ｂ）は、振動電界発生電極５１の変形例を示すもので、（ａ）は振動電界発生電極５１をワイヤ５１ａとそれを支持する支持板５１ｂとで構成し、支持板５１ｂにワイヤ５１ａを接着等で固定するようにしたものである。また、（ｂ）は（ａ）の支持板５１ｂに図中βで示すＶ溝を形成し、このＶ溝に合わせてワイヤ５１ａを固定するようにしたものである。このような構成にすれば、振動電界発生電極５１を現像装置４０に組み立てる際容易になされる。
更に、（ｃ）は、飛翔能力抑制電極５２の変形例を示すもので、飛翔能力抑制電極５２の下流側に沿った延長上で例えば対向領域ＯＲの下流側部位に相当する部位に遮蔽部材（図中γで示す部分）を有するようにしたものであり、このような構成の飛翔能力抑制電極５２を用いることで、像保持体２０へのトナーの不要な付着が一層少なくなり、かぶりの発生も一層抑えられる。尚、このような変形例は、振動電界発生電極５１に適用するようにしても差し支えない。
【００４７】
更に、図１２（ａ）（ｂ）は、本実施の形態における振動電界発生電極５１及び飛翔能力抑制電極５２の変形例として、共に一体化された構成のものを例示したものである。
（ａ）は、ワイヤ状の振動電界発生電極５１が導体部５１ａとこの導体部５１ａを被覆する絶縁部５１ｃとで構成される一方、飛翔能力抑制電極５２が導体部５２ａとこの導体部５２ａを被覆する絶縁部５２ｃとで構成されたもので、飛翔能力抑制電極５２に振動電界発生電極５１を接着等にて固定することで作製される。
このように振動電界発生電極５１と飛翔能力抑制電極５２とを接触して配置するようにしても、振動電界発生電極５１から上方（図示外の像保持体２０側）に向かうトナーの運動エネルギが抑えられる。
【００４８】
また、（ｂ）は飛翔能力抑制電極５２の絶縁部５２ｂにＶ溝（図中βで示す部位）を設け、このＶ溝に合わせて振動電界発生電極５１を配置するようにしたもので、振動電界発生電極５１側の絶縁部５１ｃは、振動電界発生電極５１の導体部５１ａが飛翔能力抑制電極５２に組み込まれた後に絶縁性の被覆処理を行うようにしても差し支えない。
そして、（ａ）（ｂ）に示す振動電界発生電極５１の絶縁部５１ｃをなくすようにした構成では、例えば摩擦帯電型トナーを用いる場合に適用される。
そして、このように振動電界発生電極５１と飛翔能力抑制電極５２とを一体化することにより、現像装置４０としての組立も容易になる。
【００４９】
◎実施の形態２
図１３は、実施の形態１と異なる現像装置４０を用いた実施の形態２の画像形成装置の概要を示すものである。尚、実施の形態１と同様の構成要素には同様の符号を付し、ここではその詳細な説明は省略する。
同図において、本実施の形態では、現像装置４０が現像ロール４１の背後に中間ロール４２を備える態様のものであり、また、像保持体２０を現像ロール４１より下流側に少し偏倚させた状態（１００μｍ程度）とし、振動電界発生電極５１及び飛翔能力抑制電極５２は像保持体２０と現像ロール４１との軸心同士を結ぶ位置より上流側位置になるように配置されている。尚、本実施の形態の現像ロール４１は像保持体２０の周速の１〜２倍で回転するように設定されている。
【００５０】
本実施の形態における現像装置４０は、現像ロール４１の像保持体２０と異なる側に現像ロール４１に対向して帯電された導電性トナーを保持して搬送する中間ロール４２を有している。中間ロール４２は、現像ロール４１との対向部位にて互いに異なる方向に回転すると共に、その周速が現像ロール４１の周速の１．２〜２倍の大きさになるように設定され、中間ロール４２と現像ロール４１との間にはバイアス電源９１によって所定の移動バイアスが印加されることで、中間ロール４２と現像ロール４１とが対向する移動領域に移動電界を作用させ、中間ロール４２上のトナーが現像ロール４１に容易に移動するようにしている。
【００５１】
また、本実施の形態の電荷注入ロール４３は、中間ロール４２の略上方に対向する位置に設けられ、中間ロール４２との間にバイアス電源９２によって所定の電荷注入バイアスを印加することで、電荷注入ロール４３と中間ロール４２とが対向する電荷注入領域に電荷注入電界が作用される。そして、電荷注入ロール４３は、中間ロール４２との対向部位で互いに同方向に回転するようになっており、その周速は中間ロール４２の周速の１．５〜２．５倍となっている。
【００５２】
また、本実施の形態では、中間ロール４２にトナーを供給するために、例えばポリウレタン樹脂等からなる導電性フォームロール構成のトナー供給ロール４４が設けられ、中間ロール４２との対向部位で互いに異なる方向に回転するようになっている。そして、トナー供給ロール４４は中間ロール４２の周速の０．３〜１．０倍の周速で回転するように設定されている。更に、このトナー供給ロール４４と中間ロール４２とは電気的に短絡されており、電荷注入ロール４３と中間ロール４２との間で、中間ロール４２表面が帯電されても、トナー供給ロール４４と中間ロール４２の電位を均一にする作用が働き、中間ロール４２表面の帯電を抑える効果、すなわち、除電効果が作用すると共に、中間ロール４２上に付着したトナーを清掃することができ、トナー供給ロール４４が中間ロール４２のリフレッシュ機能を果たすようになっている。
【００５３】
また、層規制ブレード４５は中間ロール４２に対向して設けられ、層規制ブレード４５としては、例えば０．０５〜０．２ｍｍ厚のステンレスやりん青銅等の板状ばね部材からなるもので、現像容器４０ａにその一端側が固定された支持部材４５ａの自由端側に固定支持されるようになっている。尚、層規制ブレード４５としては、トナーを層状にできるものであれば特に限定されず、板状ばね部材表面に弾性体を設けるようにしても差し支えない。
【００５４】
一方、現像ロール４１の対向領域ＯＲより下流側で中間ロール４２より上流側には、現像ロール４１に接触するように例えばアルミニウム製の金属ロールからなるリフレッシュロール４６が設けられている。そして、このリフレッシュロール４６を接地することで、現像ロール４１上の残留トナーを静電的に除去すると共に、現像ロール４１表面の除電機能を果たすようになっている。また、このリフレッシュロール４６には図示外の金属製ブレードが設けられ、リフレッシュロール４６に付着したトナーを回収するようになっている。ここで、リフレッシュロール４６としては金属ロールに限られず、例えば導電性繊維を用いたブラシを用いるようにしてもよい。
【００５５】
このような現像装置４０を用いた場合の作用について説明する。
アジテータ４８により撹拌された導電性トナーは、トナー供給ロール４４側に供給された後トナー供給ロール４４の回転によって中間ロール４２との対向部位に運ばれ、対向面でトナー供給ロール４４と逆向きに回転する中間ロール４２に供給される。中間ロール４２に供給されたトナーは層規制ブレード４５によってその層厚が規制され、略均一なトナー層が形成される。この均一に形成された中間ロール４２上のトナー層は、中間ロール４２と電荷注入ロール４３との対向部位にて、両者間に挟持されて擦られながら、バイアス電源９２によりもたらされる電荷注入電界によって電荷注入される。
このような状態において、両者間に挟持されたトナーは単層以下に揃えられることから、トナーと電荷注入ロール４３と接触する確率が高められ、その分、トナーの見かけ上の抵抗が小さくなり、トナーは低抵抗な状態で電荷注入される。特に、本実施の形態では、電荷注入ロール４３がトナーへの電荷注入機能を専用に行うため、電荷注入作用が安定して行われるという特長がある。
【００５６】
電荷注入ロール４３との対向部位を経た中間ロール４２上には、均一な電荷注入がなされた単層以下のトナー層が形成され、そのまま中間ロール４２に保持されて搬送される。
中間ロール４２上の帯電されたトナーは中間ロール４２と現像ロール４１との対向部位に搬送され、現像ロール４１上に移動される。このとき、中間ロール４２と現像ロール４１とを対向部位で互いに逆向きに回転させ、バイアス電源９１により移動電界を作用させるようにしているので、トナーは中間ロール４２と現像ロール４１とのニップを通過することなく、静電的に現像ロール４１側へ移動するようになり、トナー自体の帯電量の変化が抑えられる。更に、現像ロール４１の周速に対し中間ロール４２の周速を１．２〜２倍に増加させているため、中間ロール４２から現像ロール４１へ移動するトナー量も多くなり、結果的に現像ロール４１上のトナー量密度は中間ロール４２上のトナー量密度の略１．２〜２倍になる。尚、このとき、中間ロール４２と現像ロール４１とは、必ずしも対向部位にて逆向き回転させる必要はなく、同じ向きに回転させるようにしてもよい。このことは、移動電界が電荷注入電界に比べ小さく設定されているため、この移動時にトナーの帯電状態を変化させる虞が少ないことによる。
そして、現像ロール４１上に移動したトナーは対向領域ＯＲに進み、現像に供される。
【００５７】
また、本実施の形態では、図１４に示すように、像保持体２０を現像ロール４１より下流側に偏倚配置していることから、実効的な対向領域ＯＲの長さが長くなり、像保持体２０へのトナー付着量が多くなり、十分な画像濃度が確保される。
つまり、対向領域ＯＲは、偏倚配置させない場合に比べ長くなり、二つの振動電界Ｅ１、Ｅ２の作用によってトナーは図中α領域にて一時滞留するようになるが、対向領域ＯＲが長く採られていることから、像保持体２０側へ向かうトナー量が実質的に多くなり、像保持体２０の画像部ＩＭＧに付着するトナー量も増えるようになる。
【００５８】
◎実施の形態３
図１５（ａ）は、実施の形態１の現像装置４０と異なる実施の形態３の現像装置４０の要部拡大図を示すものである。同図において、本実施の形態の現像装置４０は、振動電界発生電極５１と飛翔能力抑制電極５２との長さの関係が異なり、振動電界発生電極５１より飛翔能力抑制電極５２の方が下流側にまで延ばされた構成のものとなっている。
このように構成することで、対向領域ＯＲでは、バイアス電源９０による振動電界Ｅ１によって飛翔されたトナー（符号Ｄに相当）は、振動電界Ｅ２の作用によって振動電界発生電極５１の下流側端部から像保持体２０側へ向かう運動エネルギが抑えられ、像保持体２０側へ向かう飛翔量も少なくなり、像保持体２０側の非画像部ＢＫＧに付着するトナーが一層少なくなる傾向を呈する。そのため、非画像部ＢＫＧにおけるかぶりがより抑えられる。
本実施の形態では、振動電界発生電極５１として板状部材の構成を示しているが、線材で構成されるものであっても同様に作用することは言うまでもない。
【００５９】
◎実施の形態４
図１５（ｂ）は、実施の形態１の現像装置４０と異なる実施の形態４の現像装置４０の要部拡大図を示すものである。同図において、本実施の形態の現像装置４０は、振動電界発生電極５１と飛翔能力抑制電極５２の長さの関係が実施の形態３とは逆に、飛翔能力抑制電極５２より振動電界発生電極５１の方が下流側にまで延ばされた構成のものとなっている。
このように構成することで、対向領域ＯＲでは、バイアス電源９０による振動電界Ｅ１によって飛翔するトナー（符号Ｄに相当）は、振動電界Ｅ２の作用によって振動電界発生電極５１の下流側端部から像保持体２０側へ向かう運動エネルギの抑制効果は飛翔能力抑制電極５２が長いものに比べ小さくなるが、飛翔能力抑制電極５２が設けられている分ある程度の効果は確保される。また、このとき、像保持体２０側へ向かうトナーの飛翔量は飛翔能力抑制電極５２が長いものに比べ多くなることから、像保持体２０側の画像部ＩＭＧに付着するトナーが十分確保されるようになり、画像部ＩＭＧでの画像濃度が確保される。
【符号の説明】
【００６０】
１…像保持体，２…現像装置，３…現像剤保持体，４…振動電界発生部材，５…飛翔能力抑制部材，６…交流電源，Ｄ…現像剤，ＯＲ…対向領域，Ｅ１（Ｅ２）…振動電界
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置及びこれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、感光体とドナーローラとの対向領域に対応してドナーローラから離間したワイヤを設け、ドナーローラとワイヤとの間に交流電界を印加することでトナークラウドを生じさせ、感光体を現像する方式が開示され、ワイヤの汚れを交流電界で除去したり、空気流で汚れを取ることが記されている。
また、特許文献２には、感光体ドラムと現像スリーブとの間隙を維持するための位置決め部材をトナーの搬送方向上流側から現像領域に至る両者間に設け、現像スリーブ上の薄層化したトナーを飛翔させる構成が開示され、位置決め部材の現像スリーブ側をトナーの帯電電位と同極にしてもよいことが記されている。
【０００３】
更に、特許文献３には、感光体ベルトと現像スリーブの対向位置に上流側から現像スリーブに対し接触又は近接させるように制御電極板を設け、この制御電極板のうち現像スリーブに接しない位置で、また、対向領域のできれば中央より下流側に電極部を設け、電極部にはトナーと同極性の直流バイアスを印加し、現像スリーブと電極部との間の振動電界によりトナーを飛翔させるようにした技術が開示されている。
そして、特許文献４には、像担持体と現像剤搬送体との対向位置に上流側から現像剤搬送体に対し接触又は近接させるように板状部材を設け、この板状部材の先端側に先端部電極を配置し、更に、先端部電極より上流側にある部分を有する第二電極を配置する構成が開示され、板状部材の先端は対向位置の中央位置より上流側となっている構成が記されている。更に、現像剤搬送体と先端部電極との間に振動電界を作用させてトナーを飛翔させ、先端部電極と第二電極との間にはトナーが第二電極側へ戻るあるいは第二電極に溜まるのを防ぐ電界を作用させることが記されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２７８０１号公報（実施例、図１）
【特許文献２】特開平１１−１８４２４３号公報（発明の実施の形態、図１）
【特許文献３】特開平８−３００８９号公報（実施例、図２）
【特許文献４】特開平６−２３６１０６号公報（実施例、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、現像剤を飛翔させて像保持体の潜像を現像するにあたり、像保持体に対する現像剤の飛翔量を確保し、かつ、像保持体に向かう現像剤の飛翔能力を抑えるようにした現像装置及びこれを用いた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、静電潜像が保持された像保持体に対向して配置され且つ現像剤を外周面に保持して回転搬送する現像剤保持体と、この現像剤保持体の外周面に対向配置され且つ前記現像剤保持体との間に振動電界を作用させて現像剤保持体上の現像剤を飛翔させる振動電界発生部材と、この振動電界発生部材に対し現像剤保持体とは反対側に配置され且つ前記振動電界発生部材との間に前記振動電界とは非同位相の振動電界を作用させ、前記現像剤保持体から飛翔した現像剤のうち前記振動電界発生部材を通過して像保持体に向かう現像剤の飛翔能力を抑制する飛翔能力抑制部材と、を備えることを特徴とする現像装置である。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る現像装置において、前記飛翔能力抑制部材と前記振動電界発生部材との間には、前記振動電界発生部材と前記現像剤保持体との間に印加される交流電圧と逆位相の交流電圧を印加するようにしたことを特徴とする現像装置である。
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る現像装置において、前記振動電界発生部材と前記現像剤保持体との間には当該部位の振動電界を供給する交流電源を有し、前記飛翔能力抑制部材は前記現像剤保持体と同電位に構成されることを特徴とする現像装置である。
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに係る現像装置のうち振動電界発生部材及び飛翔能力抑制部材を夫々一つ有する態様において、前記飛翔能力抑制部材の現像剤保持体の回転方向下流端位置は、前記振動電界発生部材の現像剤保持体の回転方向下流端位置より下流側に配置されることを特徴とする現像装置である。
請求項５に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに係る現像装置のうち振動電界発生部材及び飛翔能力抑制部材を夫々一つ有する態様において、前記振動電界発生部材の現像剤保持体の回転方向下流端位置は、前記飛翔能力抑制部材の現像剤保持体の回転方向下流端位置より下流側に配置されることを特徴とする現像装置である。
請求項６に係る発明は、請求項１ないし５のいずれかに係る現像装置において、前記振動電界発生部材は現像剤が通過できる開口が形成されるように線材にて構成されていることを特徴とする現像装置である。
請求項７に係る発明は、請求項１ないし６のいずれかに係る現像装置において、前記振動電界発生部材及び前記飛翔能力抑制部材は少なくとも現像剤が接触する部位に絶縁性の被覆処理がなされていることを特徴とする現像装置である。
【０００８】
請求項８に係る発明は、静電潜像を保持して回転搬送する像保持体と、この像保持体に対向して離間配置される請求項１ないし７のいずれかに係る現像装置と、を備え、前記振動電界発生部材及び前記飛翔能力抑制部材は、前記像保持体と前記現像剤保持体とが対向する対向領域に設けられることを特徴とする画像形成装置である。
請求項９に係る発明は、請求項８に係る画像形成装置において、前記振動電界発生部材及び前記飛翔能力抑制部材は前記対向領域のうち像保持体と現像剤保持体との最短部位より現像剤保持体の回転方向上流側に設けられることを特徴とする画像形成装置である。
請求項１０に係る発明は、請求項９に係る画像形成装置において、像保持体と現像剤保持体との最短位置を結ぶ線分のうち像保持体との交点をＡ、現像剤保持体との交点をＢとし、一方、前記飛翔能力抑制部材の現像剤保持体の回転方向下流端を通る像保持体と現像剤保持体との最短位置を結ぶ線分のうち像保持体との交点をＡ’、現像剤保持体との交点をＢ’としたときに、Ａ−Ａ’間の距離がＢ−Ｂ’間の距離より短くなるように像保持体及び現像剤保持体が配置されていることを特徴とする画像形成装置である。
請求項１１に係る発明は、請求項８ないし１０のいずれかに係る画像形成装置において、最大画像形成領域以上の周面を有する回転可能な支持体並びにこの支持体上に当該支持体の回転方向及びこの回転方向に交差する交差方向に沿って画素単位毎に行列配列された画素電極を有する像保持体と、前記交差方向に沿った各行の画素電極群のうち走査信号によって選択された行の夫々の画素電極に対応して画像信号に基づいた潜像電圧を印加することにより潜像を書き込む潜像書込手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に係る発明によれば、現像剤を飛翔させて像保持体の潜像を現像するにあたり、本構成を有さない場合に比べて、像保持体に対する現像剤の飛翔量を確保し、かつ、像保持体に向かう現像剤の飛翔能力を抑えることができる。
請求項２に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、電界作用を簡単に構築しながら現像剤保持体から離間する方向に向かう現像剤の飛翔能力を抑制することができる。
請求項３に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、電界作用を簡単に構築しながら現像剤保持体から離間する方向に向かう現像剤の飛翔能力を抑制することができる。
請求項４に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、像保持体に向かう現像剤の飛翔能力を一層抑えることができる。
請求項５に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、現像時の現像剤量を多くすることができる。
請求項６に係る発明によれば、振動電界発生部材を板状部材とした場合に比べて、現像剤保持体からの現像剤の飛翔量を多くすることができる。
請求項７に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、現像剤の電荷量の変化を抑えることができる。
請求項８に係る発明によれば、潜像電圧が小さい場合であっても、像保持体に対する現像剤の飛翔量を確保し、かつ、非画像部でのかぶり発生を抑えることができる。
請求項９に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、現像時の現像剤量を多くすることができる。
請求項１０に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、現像濃度を向上させることができる。
請求項１１に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、帯電工程を実施する際の画質低下を考慮することなく、非画像部でのかぶりが抑えられた高画質画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明が適用された現像装置を用いた画像形成装置の実施の形態の概要を示す説明図である。
【図２】現像剤の作用を示す説明図であり、（ａ）は実施形態モデル、（ｂ）は比較形態モデルを示す。
【図３】偏倚配置された像保持体のレイアウトを示す説明図である。
【図４】実施の形態１に係る画像形成装置の全体構成の概略を示す説明図である。
【図５】実施の形態１の像保持体の構成を示す説明図である。
【図６】（ａ）（ｂ）は画素電極の構成を示す説明図であり、（ｃ）は等価回路を示す説明図である。
【図７】画素電極の駆動方式を示す説明図である。
【図８】実施の形態１の現像装置を示す説明図である。
【図９】（ａ）（ｂ）は導電性トナーを示す説明図である。
【図１０】実施の形態１の対向領域でのトナーの作用を示す説明図である。
【図１１】（ａ）（ｂ）は振動電界発生電極の変形例、（ｃ）は飛翔能力抑制電極の変形例を示す説明図である。
【図１２】（ａ）（ｂ）は実施の形態１の変形例であり、振動電界発生電極及び飛翔能力抑制電極が一体化された構成のものを示す説明図である。
【図１３】実施の形態２の現像装置が適用された画像形成装置の概要を示す説明図である。
【図１４】実施の形態２の要部拡大図である。
【図１５】（ａ）は実施の形態３の現像装置の要部拡大図、（ｂ）は実施の形態４の現像装置の要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
◎実施の形態の概要
先ず、本発明が適用された現像装置の実施の形態の概要について説明する。
図１は本発明を具現化する実施の形態モデルに係る画像形成装置の概要であって、静電潜像を保持して搬送する像保持体１と、この像保持体１に対向して配置され且つ像保持体１上に保持された静電潜像に対し現像剤（トナー）Ｄを飛翔させて現像する現像装置２と、を備えたものとなっている。
【００１２】
ここで、現像装置２は、静電潜像が保持された像保持体１に対向して配置され且つ現像剤Ｄを外周面に保持して回転搬送する現像剤保持体３と、この現像剤保持体３の外周面に対向配置され且つ現像剤保持体３との間に振動電界Ｅ１を作用させて現像剤保持体３上の現像剤Ｄを飛翔させる振動電界発生電極（振動電界発生部材に相当）４と、この振動電界発生電極４に対し現像剤保持体３とは反対側に配置され且つ前記振動電界発生電極４との間に前記振動電界Ｅ１とは非同位相の振動電界Ｅ２を作用させ、現像剤保持体３から飛翔した現像剤Ｄのうち振動電界発生電極４を通過して像保持体１に向かう現像剤の飛翔能力を抑制する飛翔能力抑制電極（飛翔能力抑制部材に相当）５と、を備えた構成のものとなっている。
【００１３】
このとき、現像剤保持体３としてはドラム状、ベルト状いずれでもよく、現像剤Ｄを保持して搬送できるようになっていればよい。
また、振動電界発生電極４及び飛翔能力抑制電極５の構成は特に限定されず、板状、ワイヤ状、メッシュ状等の態様が挙げられるが、特に、飛翔能力抑制電極５としては現像剤保持体３から飛翔した現像剤Ｄのうち振動電界発生電極４を通過して像保持体１に向かう現像剤Ｄの飛翔能力を抑制する観点からすれば板状で構成されるものが好適である。更に、振動電界発生電極４及び飛翔能力抑制電極５の数量は特に限定せられず、一つずつ有する構成でもよいし、一方を複数有する構成であってもよく、あるいは夫々複数有する構成でもよいが、装置構成を簡略化する観点からすれば夫々一つずつ有する構成が好適である。
ここで、飛翔能力とは、飛翔する現像剤Ｄ自体が有する飛翔に必要なエネルギであり、現像剤Ｄが像保持体１側に向かって飛翔するための運動エネルギである。また、このような飛翔能力は、例えば実機での現像剤Ｄの挙動を撮像装置等にて観測することで確認することも可能である。
【００１４】
ここで、振動電界発生電極４としては、振動電界Ｅ１による現像剤Ｄの飛翔をより効果的に行い、飛翔量を確保する観点から現像剤Ｄが通過できる開口を持った構成のものが好ましく、線材を使用する構成が好適である。尚、振動電界発生電極４は現像剤保持体３に対して非接触に設けられることが好ましいが、現像剤Ｄを介して現像剤保持体３に接触するようになっていても差し支えない。
【００１５】
また、このような振動電界Ｅ１としては現像剤Ｄを飛翔させるための交流成分が含まれていればよく、例えば直流成分が重畳されたものであっても差し支えない。
そして、二つの振動電界Ｅ１、Ｅ２による電界作用を良好に行う観点からすれば、飛翔能力抑制電極５と振動電界発生電極４との間には、振動電界発生電極４と現像剤保持体３との間に印加される交流電圧と逆位相の交流電圧を印加することが好ましい。このように二つの振動電界Ｅ１、Ｅ２が互いに逆位相となることで振動電界発生電極４を通過して像保持体１側に向かう現像剤Ｄの飛翔能力が抑えられるようになる。
更に、振動電界発生電極４を通過して像保持体１側へ向かう現像剤Ｄの飛翔能力をより一層抑える観点から、振動電界発生電極４と現像剤保持体３との間には当該部位の振動電界Ｅ１を供給する交流電源６を有し、飛翔能力抑制電極５は現像剤保持体３と同電位に構成されることが好ましい。このとき、飛翔能力抑制電極５と現像剤保持体３とを短絡して同電位にする方が装置構成の簡略化の観点から好ましいが、飛翔能力抑制電極５と現像剤保持体３との間に例えば飛翔能力抑制電極５側が現像剤Ｄの帯電極性と同符号の極性方向になるように直流成分を作用させるようにしてもよい。
【００１６】
このような本実施の形態モデルでの現像剤Ｄの作用について説明する。
一般に、現像剤Ｄを飛翔（クラウド化）させて像保持体１の静電潜像を現像するような方式の画像形成装置にあっては、現像剤（トナー）Ｄの飛翔方式として現像剤保持体３の近傍に制御電極（振動電界発生電極４に相当する部材）を設け、現像剤保持体３と制御電極との間に現像剤保持体３から現像剤Ｄを飛翔させる振動電界を作用させたり、像保持体１と現像剤保持体３との間に交流電界による現像剤Ｄの振動電界を作用させて現像剤Ｄを飛翔させる等の方式が採用される。
【００１７】
このとき、現像剤保持体３から飛翔する現像剤Ｄは、振動電界によって現像剤保持体３と像保持体１との間で往復運動をするようになるが、像保持体１側へ飛翔する現像剤量も多く、また、その運動エネルギも手伝って飛翔した現像剤Ｄが像保持体１の非画像部にも付着してかぶり現象を引き起こす。このようなかぶり現象を避けるため、通常、像保持体１の潜像電圧を大きな値（例えば数１００Ｖ）に設定し、画像部と非画像部との電位差を大きくすることで画像部では現像剤Ｄをより引き付け、非画像部では現像剤Ｄが付着しないようにしている。
しかしながら、像保持体１の潜像電圧が小さい場合、例えば画素電極を用いて画素毎にスイッチング素子にて駆動する、所謂アクティブマトリクス方式を採用する画像形成装置のような場合には、画素電極構成の特性から、像保持体１が大きな潜像電圧を維持することができ難く、勢い潜像電圧が小さくなり、その分、非画像部においても現像剤保持体３からの現像剤Ｄの飛翔の影響を受け易くなる。
【００１８】
図２（ａ）（ｂ）は、像保持体１と現像剤保持体３との間で現像に関係する対向領域ＯＲにて像保持体１の潜像電圧が小さい場合の現像剤Ｄの作用を示したものであり、（ａ）は実施形態モデル、（ｂ）は比較形態モデル（上述の制御電極を設けた態様）を示している。尚、像保持体１には二箇所の画像部ＩＭＧを例示しており、画像部ＩＭＧの間が非画像部（背景部）ＢＫＧとなる。
先ず、（ｂ）の比較形態モデルについて説明すると、現像剤保持体３上の現像剤Ｄ（ここでは負帯電トナーとして示している）は、現像剤保持体３と制御電極４’との間の振動電界Ｅ１’によって現像剤保持体３から飛翔し、制御電極４’を超えて対向領域ＯＲ内で飛翔を繰り返す（図中略上下方向に振動する）。そこで、像保持体１の画像部ＩＭＧでは正の電界が作用するため、現像剤Ｄは像保持体１側に吸引されて付着するが、非画像部ＢＫＧでは大きな負の電界が作用するようにできないため、現像剤Ｄが少し付着するようになり、かぶり現象を生じる。
【００１９】
一方、（ａ）の実施形態モデルでは、現像剤保持体３と振動電界発生電極４との間の振動電界Ｅ１により現像剤保持体３から現像剤Ｄは飛翔するが、飛翔能力抑制電極５と振動電界発生電極４との間の振動電界Ｅ２（Ｅ１とは位相が異なる）によって振動電界発生電極４を通過して像保持体１側へ向かおうとする現像剤Ｄの運動エネルギが抑えられるようになる。そのため、飛翔した現像剤Ｄが振動電界発生電極４の下流端部近傍に一時滞留した状態を呈するようになる（図中α領域）。これにより、像保持体１の潜像電圧が小さくてもα領域にある現像剤Ｄに対する吸引力や斥力が十分作用し、画像部ＩＭＧでは吸引された現像剤Ｄが付着し、非画像部ＢＫＧでは現像剤Ｄの付着が抑えられ、非画像部ＢＫＧでのかぶりの発生が抑えられる。
【００２０】
このような現像装置２にあって、図１に示すように、振動電界発生電極４及び飛翔能力抑制電極５を共に一つずつ有する態様にあっては、像保持体１でのかぶりを防ぐ観点からすれば、飛翔能力抑制電極５の現像剤保持体３の回転方向下流端位置は、振動電界発生電極４の現像剤保持体３の回転方向下流端位置より下流側に配置されることが好ましい。このように飛翔能力抑制電極５を振動電界発生電極４より下流側にまで延ばすことにより、振動電界Ｅ１によって飛翔された現像剤Ｄに対し、像保持体１側に向かう飛翔量が抑えられると共にその運動エネルギも抑えられる。一方、現像時の現像剤量を多くする観点からすれば、振動電界発生電極４は、飛翔能力抑制電極５よりも現像剤保持体３の回転方向下流側にまで延ばして設けられることが好ましい。このように振動電界発生電極４を飛翔能力抑制電極５より下流側にまで延ばすことにより、振動電界Ｅ１によって飛翔された現像剤Ｄの像保持体１側に向かう運動エネルギを大きく低下させることなく、有効に現像剤Ｄの飛翔がなされる。
【００２１】
また、振動電界発生電極４及び飛翔能力抑制電極５は少なくとも現像剤Ｄが接触する部位に絶縁性の被覆処理がなされていることが好ましい。このように、現像剤Ｄが接触する部位を絶縁性のものとすることで、振動電界発生電極４及び飛翔能力抑制電極５に現像剤Ｄが接触しても現像剤Ｄ自体の有する電荷量が安定に保たれ、より安定した現像が実行される。特に、このような絶縁性の被覆処理を行った態様のものは、現像剤Ｄとして注入帯電によって主たる帯電が行われるタイプのものを用いる場合に有効となる。
【００２２】
そして、このような現像装置２を画像形成装置に適用する場合、静電潜像を保持して回転搬送する像保持体１と、この像保持体１に対向して離間配置されるように上述の現像装置２を設ければよい。尚、像保持体１としてはドラム状、ベルト状いずれでもよい。
このような画像形成装置では、振動電界発生電極４及び飛翔能力抑制電極５は、像保持体１と現像剤保持体３とが対向する対向領域ＯＲに設けられるようにすればよい。
【００２３】
また、現像時の現像剤量を増加させる観点からすれば、振動電界発生電極４及び飛翔能力抑制電極５は、像保持体１と現像剤保持体３とが対向する対向領域ＯＲのうち像保持体１と現像剤保持体３との最短部位より現像剤保持体３の回転方向上流側に設けられることが好ましい。このことは、対向領域ＯＲにおいて、現像剤Ｄに対し二つの振動電界Ｅ１、Ｅ２が有効に作用すると共に像保持体１の潜像が現像されるようになっていればよく、対向領域ＯＲの広い領域に亘って振動電界発生電極４及び飛翔能力抑制電極５を設ける必要はなく、例えば対向領域ＯＲの上流側から対向領域ＯＲの最短部位付近に亘って設けるようにすればよい。尚、対向領域ＯＲの下流側の現像を阻害しない位置に別部材等によって現像剤Ｄの像保持体１側への移動を遮蔽する遮蔽部材を構築するようにしても差し支えない。
【００２４】
また、振動電界発生電極４及び飛翔能力抑制電極５が対向領域ＯＲの上流側に設けられる態様にあっては、現像濃度を向上させる観点からすれば、図３に示すように、像保持体１と現像剤保持体３との最短位置を結ぶ線分のうち像保持体１との交点をＡ、現像剤保持体３との交点をＢとし、一方、飛翔能力抑制電極５の現像剤保持体３の回転方向下流端を通る像保持体１と現像剤保持体３との最短位置を結ぶ線分のうち像保持体１との交点をＡ’、現像剤保持体３との交点をＢ’としたときに、Ａ−Ａ’間の距離がＢ−Ｂ’間の距離より短くなるように像保持体１及び現像剤保持体３が配置されていることが好ましい。
このことは、仮想線で示す位置にある回転中心ＣＡ’の像保持体１に対して、現像剤保持体３の回転方向に沿って飛翔能力抑制電極５が延びる方向に偏倚した位置に回転中心ＣＡを有する像保持体１を配置するようにしたものである。これにより、像保持体１は、現像剤保持体３に対して偏倚配置されるようになり、振動電界発生電極４及び飛翔能力抑制電極５より現像剤保持体３の回転方向下流側の対向領域ＯＲが実効的に長くなり、現像時の現像剤量が実質的に多く確保される。つまり、仮想線で示す像保持体１と現像剤保持体３との対向領域ＯＲ’に対し、現像剤保持体３の回転中心ＣＢをそのままに、像保持体１の回転中心ＣＡを移動させた配置を採ることで、新たな対向領域ＯＲは飛翔能力抑制電極５と現像剤保持体３との間の領域を確保しながら、現像剤保持体３の回転方向下流側に実効的に広がった領域となる。
【００２５】
そして、本実施の形態モデルの現像装置２を適用する好適な画像形成装置の一例としては次のものが挙げられる。すなわち、最大画像形成領域以上の周面を有する回転可能な支持体並びにこの支持体上に当該支持体の回転方向及びこの回転方向に交差する交差方向に沿って画素単位毎に行列配列された画素電極を有する像保持体１と、前記交差方向に沿った各行の画素電極群のうち走査信号によって選択された行の夫々の画素電極に対応して画像信号に基づいた潜像電圧を印加することにより潜像を書き込む潜像書込手段と、を備えるようにすればよい。
【００２６】
次に、図面に示す実施の形態に基づいて本発明を更に詳細に説明する。
◎実施の形態１
図４は、本発明が適用された画像形成装置の実施の形態１を示す。
＜画像形成装置の全体構成＞
同図において、本実施の形態の画像形成装置は、所謂タンデム型のカラー画像形成装置であり、装置筐体１５内に例えば電子写真方式にて各色成分（例えばイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ））の各色トナー像が形成される四色の像保持体２０（２０ａ〜２０ｄ）を略鉛直方向に並列配置したものである。
四色の像保持体２０ａ〜２０ｄに対向する位置には、二つの張架ロール６１、６２に記録材を吸着して搬送する記録材搬送ベルト６０が掛け渡され、例えば張架ロール６１を駆動ロールとして循環回転するようになっている。また、張架ロール６２と記録材搬送ベルト６０を挟んで対向する位置には、記録材を記録材搬送ベルト６０に吸着するための帯電器６３が設けられている。そして、各色の像保持体２０の周囲には、像保持体２０上に形成された静電潜像をトナーにて現像して可視像化する現像装置４０と、像保持体２０上の残留トナーを清掃する清掃器６５とが設けられ、更に、像保持体２０と記録材搬送ベルト６０を挟んで対向する位置には、記録材搬送ベルト６０によって搬送される記録材上に像保持体２０上のトナー像を転写する転写器６４が設けられている。尚、符号４１は現像装置４０（詳細は後述する）内にて像保持体２０にトナーを供給する現像ロールを示している。
【００２７】
また、装置筐体１５内の下方には、記録材を供給する記録材供給装置７０が設けられ、例えば供給容器７１内に収容された記録材が、供給ロール７２及び捌き機構７３にて一枚毎に鉛直方向に延びる記録材搬送路７４に向かって供給されるようになっている。
そのため、記録材供給装置７０から記録材搬送路７４に供給された記録材は、記録材搬送路７４の下流側に配置された位置合わせロール（レジストロール）７８にて一旦位置合わせされた後、所定のタイミングで記録材搬送路７４を更に搬送される。そして、搬送された記録材は、帯電器６３によって記録材搬送ベルト６０に吸着され、そのまま記録材搬送ベルト６０の回転と共に搬送される。記録材搬送ベルト６０上の記録材には、各色の転写器６４によって夫々のトナー像が順次転写されて多重化される。トナー像が多重化された記録材は定着器７６にて定着された後、排出ロール７７から装置筐体１５の一部で構成される記録材排出受け１６に排出される。尚、記録材搬送路７４には、記録材を搬送するための搬送部材（例えば搬送ロール等）７８が適宜設けられる一方、記録材搬送ベルト６０の出口近傍（張架ロール６１近傍）には図示外の剥離部材が設けられ、記録材搬送ベルト６０から記録材の剥離が容易になされるようになっている。
【００２８】
＜像保持体＞
次に、本実施の形態で用いられる像保持体２０について詳述する。
本実施の形態における像保持体２０は、図５に示すように、フィルム上に多数の画素電極３４が行列配列状（所謂マトリクス状）に形成された画素電極フィルム３０を回転可能な支持体である剛体ドラム２１上に巻き付けて固定支持したものとなっている。
本例において、画素電極フィルム３０は、例えば耐熱性ＰＥＴ（ポリエステル樹脂）フィルム基体上に、所謂ＩＣ製造プロセス等で用いられる薄膜技術を利用して作製されたもので、画素電極３４が行列配列されている。そして、このように行列配列された画素電極３４は、例えば剛体ドラム２１の回転軸方向に沿った方向をデータライン、剛体ドラム２１の回転方向に沿った方向を走査ラインとし、各画素電極３４に対応するデータライン及び走査ラインはまとめられて適宜数のデータ用ドライバ３１及び走査用ドライバ３２に接続されている。尚、画素電極フィルム３０は画素電極３４を覆うように全体が図示外の保護膜で覆われており、また、図中符号２１ａは、剛体ドラム２１の外周面の一部に回転軸方向に沿って開口された溝である。
【００２９】
−画素電極の周辺構造−
次に、画素電極フィルム３０の画素電極３４及びその周辺構造について説明する。
本実施の形態において、画素電極フィルム３０は、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、画素電極３４が行列配列されており、各画素電極３４は、所謂アクティブマトリクス方式で構成され、スイッチング素子として例えばＴＦＴ（Thin Film Transistor）３３を用い、蓄積容量３５及び配線（ソース線Ｌｓ、ゲート線Ｌｇ等）が夫々付加されている。
そして、各画素電極３４及び画素電極３４間の結線は、データライン毎にＴＦＴ３３のソースｓが結線されるソース線Ｌｓ、走査ライン毎にＴＦＴ３３のゲートｇが結線されるゲート線Ｌｇとしてまとめられている。また、ＴＦＴ３３のドレインｄには画素電極３４と蓄積容量３５が並列に接続され、蓄積容量３５の一方は走査ライン毎にまとめられ（図示せず）、図６（ｃ）のような等価回路を呈するように構成されている。
【００３０】
画素電極３４は画素電極フィルム３０に対しマトリクス状に多数並べられた構成のために、画素電極３４の駆動回路は次のように行われる。
つまり、画素電極フィルム３０には、図７に示すように、データライン及び走査ライン毎に所定数の画素電極３４が配列されており、各画素電極３４をスイッチングするＴＦＴ３３のソースｓ側がデータライン毎に夫々データ用ドライバ３１へ接続される一方、ＴＦＴ３３のゲートｇ側が走査ライン毎に夫々走査用ドライバ３２に接続されている。また、これらのデータ用ドライバ３１及び走査用ドライバ３２は、像保持体２０に設けられた像書込制御装置１００によって駆動され、像書込制御装置１００によってデータ用ドライバ３１及び走査用ドライバ３２を駆動することで、所定の画素電極３４に画像信号に基づいた所定の潜像電圧が印加され、蓄積容量３５によって保持される。尚、図７では画素電極３４は省略しているが、図６（ｃ）に示すように、ＴＦＴ３３と蓄積容量３５との間に画素電極３４が接続されていることは言うまでもない。
【００３１】
＜現像装置＞
−現像装置の構成例−
本実施の形態において、現像装置４０としては現像剤Ｄとして導電性トナーを用いたときの構成が採用されている。
本実施の形態における現像装置４０は、図８に示すように、導電性トナー（以降適宜トナーと略す）が収容される現像容器４０ａを有し、この現像容器４０ａには像保持体２０に対向して現像用開口４０ｂを開設すると共に、この現像用開口４０ｂに面して像保持体２０と離間配置され且つ対向部位で同方向に回転する現像ロール４１を配設し、像保持体２０と現像ロール４１とが対向する対向領域ＯＲにて像保持体２０上に形成された潜像を現像して可視像化するものである。
【００３２】
また、現像ロール４１の像保持体２０側と異なる側には、現像ロール４１との間にて導電性トナーに電荷注入を行う電荷注入ロール４３が設けられ、互いの対向部位で逆方向に回転しながら、バイアス電源９２によって電荷注入電界が加えられる。また、この電荷注入ロール４３の表面には、導電性トナーの薄層を形成する層規制ブレード４５を備え、更に、現像容器４０ａ内の電荷注入ロール４３の奥側には導電性トナーを撹拌するアジテータ４８が設けられている。
【００３３】
本実施の形態における現像ロール４１は、例えば表面をアルマイト処理したアルミニウム製のロールで構成され、電荷注入ロール４３は、例えばサンドブラスト法や化学エッチング法等により表面に小さく均一な凹凸面を形成したアルミニウム製のロールから構成され、現像ロール４１と電荷注入ロール４３とは軽く接触又は微小間隙をもって支持されている。また、層規制ブレード４５は例えば厚さ０．０３〜０．３ｍｍ程度のステンレスの板バネにシリコーンゴムやＥＰＤＭを接着剤等により接着したものであり、この層規制ブレード４５の一端は、電荷注入ロール４３の表面に軽く接触し、他端は現像容器４０ａの一部に支持されている。
【００３４】
そして、本実施の形態の現像装置４０には、その特徴点である一対の振動電界発生電極５１と飛翔能力抑制電極５２とが現像ロール４１と像保持体２０との間の対向領域ＯＲに配置されており、対向領域ＯＲの中央位置より上流側に配置されている。具体的には、例えば像保持体２０と現像ロール４１との間隙を３００〜４００μｍとした場合、現像ロール４１の近くには例えば直径２５〜５０μｍのワイヤを張った振動電界発生電極５１が取り付けられ、この振動電界発生電極５１より外側には所定間隔を持って約１００μｍ厚の金属板で構成される飛翔能力抑制電極５２が取り付けられ、この飛翔能力抑制電極５２と像保持体２０との間に所定の間隙が保たれるようになっている。
【００３５】
更に、本実施の形態では、現像ロール４１上のトナーを飛翔させるべく振動電界を作用させるように、バイアス電源９０（交流電源に相当する）が現像ロール４１と振動電界発生電極５１との間に設けられており、例えば１．４ｋＶｐｐの交流電圧が印加されている。また、飛翔能力抑制電極５２は、現像ロール４１と電気的に短絡されており、本例では接地されている。つまり、本実施の形態では飛翔能力抑制電極５２と振動電界発生電極５１との間にもバイアス電源９０が接続されるようになっており、結果的に飛翔能力抑制電極５２と振動電界発生電極５１との間には、振動電界発生電極５１と現像ロール４１との間の振動電界とは逆位相で同じ振幅の振動電界が作用するようになる。
更にまた、これらの振動電界発生電極５１及び飛翔能力抑制電極５２のトナーが接触する部位にはその表面に絶縁性塗膜が施されている。尚、絶縁性の処理としては塗膜によるものに限られず、物理めっき処理等の公知の処理を用いて行うようにすればよい。
【００３６】
−導電性トナーの構成例−
また、本実施の形態で用いられる導電性トナーは、例えば図９（ａ）に示すように、導電性を有する材料からなる導電性トナー基体（導電性コア）８１を有し、この導電性コア８１の周囲を絶縁性被覆層（例えば絶縁性樹脂層）８２で被覆すると共に、導電性コア８１の一部が露出するように絶縁性被覆層８２に適宜数の凹部８３を設けたものが用いられる。導電性トナーは、重合法や各種公知のカプセル化技術等で作製することができる。この時、導電性コア８１は、ポリエステル系樹脂やスチレンアクリル系樹脂等に導電性カーボンやＩＴＯ等の透明導電粉などの導電剤を分散させたり、ポリエステル系樹脂やスチレンアクリル系樹脂等からなる粒子表面を前記導電剤により被覆することによって、作製される。
このような態様の導電性トナーに対し高電界を印加すると低抵抗化する傾向を示す。そして、低抵抗化する電界の大きさについては、トナーの主として凹部８３の占有割合、あるいは、絶縁性被覆層８２の厚さなどに依存する。
このメカニズムについては、次のように推測される。つまり、導電性コア８１が絶縁性被覆層８２にて被覆されているため、導電性コア８１自体がコア同士接触することや直接電極部材等に接触することが殆どなく、絶縁性被覆層８２を介して一定の微小間隙を保つことになり、この結果、例えば高電界が印加された時、トンネル効果等により導通することによる。
【００３７】
また、導電性トナーの他の態様としては、例えば図９（ｂ）に示すように、導電性コア８１を絶縁性若しくは半導電性の被覆層８４にて被覆し、被覆層８４の厚さｈを適宜調整することにより、トナーの抵抗を調整可能としたものが挙げられる。このとき、半導電性の被覆層８４については、それ自体半導電性の材料を用いるようにしてもよいし、例えば絶縁性樹脂に、酸化チタンや酸化すず等の金属酸化物や導電性カーボンを微量含有させた半導電性樹脂を用いるようにしてもよい。そして、導電性コア８１としては、例えば通常の絶縁性トナーからなる絶縁性トナー基体（絶縁性コア）の外表面近傍に導電性微粒子を付着させる態様や、絶縁性コアの内部に導電性微粒子を混入させるものなど適宜選定して差し支えない。
【００３８】
＜画像形成装置の作動＞
次に、本実施の形態に係る画像形成装置の作動についてその概略を説明する。
−像保持体の潜像形成−
先ず、像保持体２０での潜像形成について説明する。図７に示す像書込制御装置１００によって、各色成分の像保持体２０ａ〜２０ｄ（図４参照）の各画素電極３４に対して画像信号に対応した潜像電圧が印加されて保持される。
【００３９】
−現像装置の作動−
次に、現像装置４０での作動を説明するが、先ず、図８を用いて導電性トナーに対する電荷注入工程を中心に説明する。
アジテータ４８により撹拌されたトナーは、電荷注入ロール４３側に供給された後、電荷注入ロール４３の回転に伴って搬送され、層規制ブレード４５にてその層厚が規制されて略均一なトナー層が形成される。この均一に形成された電荷注入ロール４３上のトナー層は、電荷注入ロール４３と現像ロール４１との対向部位にて、互いに逆方向に回転する両者間に挟持されて擦られながら、バイアス電源９２によりもたらされる電荷注入電界によって電荷注入される。
このような状態において、両者間に挟持されたトナーは電荷注入ロール４３と接触する確率が高められ、しかも、トナーの接触抵抗を小さくすることが可能になり、その結果、トナーの見かけ上の抵抗が小さくなり、トナーには低抵抗な状態で有効に電荷注入がなされる。そのため、電荷注入電界としては、比較的低電界であってもトナーには効率的に電荷注入が行われる。
【００４０】
このように、単層以下にしたトナーに対して電荷注入を行うことで、トナーに対する電荷注入が効果的になされ、ＷＳＴ（Wrong Sign Toner：トナー本来の帯電極性とは異なる逆極性に帯電されたトナー）の発生が抑えられる。そして、電荷注入ロール４３との対向部位を経た現像ロール４１上には、均一な電荷注入がなされた単層以下のトナー層が形成され、対向領域ＯＲに搬送される。また、このとき、トナー層間にせん断力が与えられるため、トナー同士が分極状態で重なることが防止され、電荷注入電界が仮に高電界の場合であってもＷＳＴの発生は防止される。
【００４１】
−対向領域でのトナーの作用−
次に、本実施の形態の特徴点である対向領域ＯＲでのトナー（ここでは負帯電トナーを使用するものとする）の動きについて説明する。
図１０は、対向領域ＯＲを拡大した図であり、振動電界発生電極５１と現像ロール４１との間にはトナーを飛翔させるための振動電界Ｅ１を作用させるようにバイアス電源９０が接続され、交流電圧として例えば１．４ｋＶｐｐが供給される。これにより、現像ロール４１上のトナーが現像ロール４１から容易に飛翔される。この振動電界Ｅ１によって飛翔したトナーは、飛翔能力抑制電極５２と振動電界発生電極５１との間の振動電界Ｅ１とは異なる振動電界Ｅ２（ここでは振動電界Ｅ１と振動電界Ｅ２とがトナーに対し互いに逆向きに作用する電界となる）によって振動電界発生電極５１を通過して像保持体２０側へ向かうトナーの運動エネルギは抑えられ、結果的に飛翔能力抑制電極５２と現像ロール４１との間でトナーは往復運動を繰り返すが、特に、振動電界発生電極５１と飛翔能力抑制電極５２との間ではトナーの移動が抑えられる。
【００４２】
このとき、振動電界発生電極５１の現像ロール４１の回転方向下流側端部近傍では、現像ロール４１の回転や二つの振動電界Ｅ１、Ｅ２の作用によって、像保持体２０側へ向かう飛翔量が減少し、また、その運動エネルギ（飛翔能力に相当する）も低下する。その結果、対向領域ＯＲの図中二点鎖線で示すα領域ではトナーが一時滞留するようになる。
一方、像保持体２０側では、画像部ＩＭＧの潜像電圧を例えば＋２５Ｖとし、非画像部ＢＫＧの潜像電圧を例えば−１５Ｖとすることで、α領域にて滞留するトナーが画像部ＩＭＧには静電引力で引かれて吸着し、非画像部ＢＫＧではトナーに対する斥力が作用してトナー付着が抑制され、非画像部ＢＫＧでのかぶりの発生が抑えられる。
尚、画像部ＩＭＧ及び非画像部ＢＫＧの潜像電圧としてはこれに限られず、画像部ＩＭＧと非画像部ＢＫＧとの電位差によりトナーは引かれることから例えば非画像部ＢＫＧを０Ｖとするようにしても差し支えない。また、ここでは、潜像電圧として画像部ＩＭＧと非画像部ＢＫＧとで二値化した状態を示したが、より多値化した潜像電圧であっても非画像部ＢＫＧでのかぶり発生が抑えられることは言うまでもない。更に、飛翔能力抑制電極５２と現像ロール４１との間に例えば飛翔能力抑制電極５２側を負極側とするように直流電圧（数Ｖ程度）を印加するようにしても差し支えない。
【００４３】
そして、本実施の形態では、振動電界発生電極５１及び飛翔能力抑制電極５２に絶縁性の被覆処理を施しているため、電荷注入されたトナーがこれらの部材に接触しても、トナーの電荷量の変化を抑えられ、安定した現像がなされる。
このようにα領域にてトナーを一時滞留させることで、画素電極３４（図５参照）を用いた像保持体２０側の潜像電圧が小さくてもその潜像電圧に応じた良好な現像がなされ、画素電極３４をスイッチングするスイッチング素子として、例えばＴＦＴ３３を用いるようにしても、ＴＦＴ３３自体の耐圧が小さいものでも十分安定したスイッチング動作が行われる。
【００４４】
更に、本実施の形態では振動電界発生電極５１として線状の部材を用いた構成のものを示したが、例えば振動電界発生電極５１を板状部材で構成することも可能で、この場合、現像ロール４１から飛翔し、振動電界発生電極５１端部から飛び出したトナーは、飛翔能力抑制電極５２と振動電界発生電極５１との間の振動電界Ｅ２によって像保持体２０側へ向かう運動エネルギが抑えられ、像保持体２０側へ向かうトナーの移動が実質的に抑えられる。そして、α領域ではトナーが滞留するようになる。それ故、このような構成にあっても、同様の作用を奏する。
【００４５】
本実施の形態では、画像形成装置として四色に対応する像保持体２０を用いた構成のものを示したが、これに限られず、単色のものであってもよい。
また、本実施の形態では、飛翔能力抑制電極５２として金属製の板状部材に絶縁性の被覆処理を施した構成のものを示したが、例えば銅箔の両面をポリイミドフィルムにて挟んだ構成の配線板等を用いるようにしても差し支えない。
更に、本実施の形態では像保持体２０として画素電極３４を使用した構成のものとしたが、例えば画素電極３４を用いない感光体を適用することも可能であり、この場合、感光体側の潜像電圧を小さく設定してもかぶりの発生が抑えられるようになり、感光体自体の長寿命化が実現される。
更にまた、トナーとして電荷注入型のものを示したが、例えば摩擦帯電型のトナーを用いるようにしてもよく、この場合、潜像電圧として非画像部ＢＫＧにかぶりを生じない程度の大きさの潜像電圧になるようにすればよい。そして、この場合、特に、振動電界発生電極５１や飛翔能力抑制電極５２への絶縁性被覆処理は省略する方がよい。
【００４６】
また、図１１（ａ）（ｂ）は、振動電界発生電極５１の変形例を示すもので、（ａ）は振動電界発生電極５１をワイヤ５１ａとそれを支持する支持板５１ｂとで構成し、支持板５１ｂにワイヤ５１ａを接着等で固定するようにしたものである。また、（ｂ）は（ａ）の支持板５１ｂに図中βで示すＶ溝を形成し、このＶ溝に合わせてワイヤ５１ａを固定するようにしたものである。このような構成にすれば、振動電界発生電極５１を現像装置４０に組み立てる際容易になされる。
更に、（ｃ）は、飛翔能力抑制電極５２の変形例を示すもので、飛翔能力抑制電極５２の下流側に沿った延長上で例えば対向領域ＯＲの下流側部位に相当する部位に遮蔽部材（図中γで示す部分）を有するようにしたものであり、このような構成の飛翔能力抑制電極５２を用いることで、像保持体２０へのトナーの不要な付着が一層少なくなり、かぶりの発生も一層抑えられる。尚、このような変形例は、振動電界発生電極５１に適用するようにしても差し支えない。
【００４７】
更に、図１２（ａ）（ｂ）は、本実施の形態における振動電界発生電極５１及び飛翔能力抑制電極５２の変形例として、共に一体化された構成のものを例示したものである。
（ａ）は、ワイヤ状の振動電界発生電極５１が導体部５１ａとこの導体部５１ａを被覆する絶縁部５１ｃとで構成される一方、飛翔能力抑制電極５２が導体部５２ａとこの導体部５２ａを被覆する絶縁部５２ｃとで構成されたもので、飛翔能力抑制電極５２に振動電界発生電極５１を接着等にて固定することで作製される。
このように振動電界発生電極５１と飛翔能力抑制電極５２とを接触して配置するようにしても、振動電界発生電極５１から上方（図示外の像保持体２０側）に向かうトナーの運動エネルギが抑えられる。
【００４８】
また、（ｂ）は飛翔能力抑制電極５２の絶縁部５２ｂにＶ溝（図中βで示す部位）を設け、このＶ溝に合わせて振動電界発生電極５１を配置するようにしたもので、振動電界発生電極５１側の絶縁部５１ｃは、振動電界発生電極５１の導体部５１ａが飛翔能力抑制電極５２に組み込まれた後に絶縁性の被覆処理を行うようにしても差し支えない。
そして、（ａ）（ｂ）に示す振動電界発生電極５１の絶縁部５１ｃをなくすようにした構成では、例えば摩擦帯電型トナーを用いる場合に適用される。
そして、このように振動電界発生電極５１と飛翔能力抑制電極５２とを一体化することにより、現像装置４０としての組立も容易になる。
【００４９】
◎実施の形態２
図１３は、実施の形態１と異なる現像装置４０を用いた実施の形態２の画像形成装置の概要を示すものである。尚、実施の形態１と同様の構成要素には同様の符号を付し、ここではその詳細な説明は省略する。
同図において、本実施の形態では、現像装置４０が現像ロール４１の背後に中間ロール４２を備える態様のものであり、また、像保持体２０を現像ロール４１より下流側に少し偏倚させた状態（１００μｍ程度）とし、振動電界発生電極５１及び飛翔能力抑制電極５２は像保持体２０と現像ロール４１との軸心同士を結ぶ位置より上流側位置になるように配置されている。尚、本実施の形態の現像ロール４１は像保持体２０の周速の１〜２倍で回転するように設定されている。
【００５０】
本実施の形態における現像装置４０は、現像ロール４１の像保持体２０と異なる側に現像ロール４１に対向して帯電された導電性トナーを保持して搬送する中間ロール４２を有している。中間ロール４２は、現像ロール４１との対向部位にて互いに異なる方向に回転すると共に、その周速が現像ロール４１の周速の１．２〜２倍の大きさになるように設定され、中間ロール４２と現像ロール４１との間にはバイアス電源９１によって所定の移動バイアスが印加されることで、中間ロール４２と現像ロール４１とが対向する移動領域に移動電界を作用させ、中間ロール４２上のトナーが現像ロール４１に容易に移動するようにしている。
【００５１】
また、本実施の形態の電荷注入ロール４３は、中間ロール４２の略上方に対向する位置に設けられ、中間ロール４２との間にバイアス電源９２によって所定の電荷注入バイアスを印加することで、電荷注入ロール４３と中間ロール４２とが対向する電荷注入領域に電荷注入電界が作用される。そして、電荷注入ロール４３は、中間ロール４２との対向部位で互いに同方向に回転するようになっており、その周速は中間ロール４２の周速の１．５〜２．５倍となっている。
【００５２】
また、本実施の形態では、中間ロール４２にトナーを供給するために、例えばポリウレタン樹脂等からなる導電性フォームロール構成のトナー供給ロール４４が設けられ、中間ロール４２との対向部位で互いに異なる方向に回転するようになっている。そして、トナー供給ロール４４は中間ロール４２の周速の０．３〜１．０倍の周速で回転するように設定されている。更に、このトナー供給ロール４４と中間ロール４２とは電気的に短絡されており、電荷注入ロール４３と中間ロール４２との間で、中間ロール４２表面が帯電されても、トナー供給ロール４４と中間ロール４２の電位を均一にする作用が働き、中間ロール４２表面の帯電を抑える効果、すなわち、除電効果が作用すると共に、中間ロール４２上に付着したトナーを清掃することができ、トナー供給ロール４４が中間ロール４２のリフレッシュ機能を果たすようになっている。
【００５３】
また、層規制ブレード４５は中間ロール４２に対向して設けられ、層規制ブレード４５としては、例えば０．０５〜０．２ｍｍ厚のステンレスやりん青銅等の板状ばね部材からなるもので、現像容器４０ａにその一端側が固定された支持部材４５ａの自由端側に固定支持されるようになっている。尚、層規制ブレード４５としては、トナーを層状にできるものであれば特に限定されず、板状ばね部材表面に弾性体を設けるようにしても差し支えない。
【００５４】
一方、現像ロール４１の対向領域ＯＲより下流側で中間ロール４２より上流側には、現像ロール４１に接触するように例えばアルミニウム製の金属ロールからなるリフレッシュロール４６が設けられている。そして、このリフレッシュロール４６を接地することで、現像ロール４１上の残留トナーを静電的に除去すると共に、現像ロール４１表面の除電機能を果たすようになっている。また、このリフレッシュロール４６には図示外の金属製ブレードが設けられ、リフレッシュロール４６に付着したトナーを回収するようになっている。ここで、リフレッシュロール４６としては金属ロールに限られず、例えば導電性繊維を用いたブラシを用いるようにしてもよい。
【００５５】
このような現像装置４０を用いた場合の作用について説明する。
アジテータ４８により撹拌された導電性トナーは、トナー供給ロール４４側に供給された後トナー供給ロール４４の回転によって中間ロール４２との対向部位に運ばれ、対向面でトナー供給ロール４４と逆向きに回転する中間ロール４２に供給される。中間ロール４２に供給されたトナーは層規制ブレード４５によってその層厚が規制され、略均一なトナー層が形成される。この均一に形成された中間ロール４２上のトナー層は、中間ロール４２と電荷注入ロール４３との対向部位にて、両者間に挟持されて擦られながら、バイアス電源９２によりもたらされる電荷注入電界によって電荷注入される。
このような状態において、両者間に挟持されたトナーは単層以下に揃えられることから、トナーと電荷注入ロール４３と接触する確率が高められ、その分、トナーの見かけ上の抵抗が小さくなり、トナーは低抵抗な状態で電荷注入される。特に、本実施の形態では、電荷注入ロール４３がトナーへの電荷注入機能を専用に行うため、電荷注入作用が安定して行われるという特長がある。
【００５６】
電荷注入ロール４３との対向部位を経た中間ロール４２上には、均一な電荷注入がなされた単層以下のトナー層が形成され、そのまま中間ロール４２に保持されて搬送される。
中間ロール４２上の帯電されたトナーは中間ロール４２と現像ロール４１との対向部位に搬送され、現像ロール４１上に移動される。このとき、中間ロール４２と現像ロール４１とを対向部位で互いに逆向きに回転させ、バイアス電源９１により移動電界を作用させるようにしているので、トナーは中間ロール４２と現像ロール４１とのニップを通過することなく、静電的に現像ロール４１側へ移動するようになり、トナー自体の帯電量の変化が抑えられる。更に、現像ロール４１の周速に対し中間ロール４２の周速を１．２〜２倍に増加させているため、中間ロール４２から現像ロール４１へ移動するトナー量も多くなり、結果的に現像ロール４１上のトナー量密度は中間ロール４２上のトナー量密度の略１．２〜２倍になる。尚、このとき、中間ロール４２と現像ロール４１とは、必ずしも対向部位にて逆向き回転させる必要はなく、同じ向きに回転させるようにしてもよい。このことは、移動電界が電荷注入電界に比べ小さく設定されているため、この移動時にトナーの帯電状態を変化させる虞が少ないことによる。
そして、現像ロール４１上に移動したトナーは対向領域ＯＲに進み、現像に供される。
【００５７】
また、本実施の形態では、図１４に示すように、像保持体２０を現像ロール４１より下流側に偏倚配置していることから、実効的な対向領域ＯＲの長さが長くなり、像保持体２０へのトナー付着量が多くなり、十分な画像濃度が確保される。
つまり、対向領域ＯＲは、偏倚配置させない場合に比べ長くなり、二つの振動電界Ｅ１、Ｅ２の作用によってトナーは図中α領域にて一時滞留するようになるが、対向領域ＯＲが長く採られていることから、像保持体２０側へ向かうトナー量が実質的に多くなり、像保持体２０の画像部ＩＭＧに付着するトナー量も増えるようになる。
【００５８】
◎実施の形態３
図１５（ａ）は、実施の形態１の現像装置４０と異なる実施の形態３の現像装置４０の要部拡大図を示すものである。同図において、本実施の形態の現像装置４０は、振動電界発生電極５１と飛翔能力抑制電極５２との長さの関係が異なり、振動電界発生電極５１より飛翔能力抑制電極５２の方が下流側にまで延ばされた構成のものとなっている。
このように構成することで、対向領域ＯＲでは、バイアス電源９０による振動電界Ｅ１によって飛翔されたトナー（符号Ｄに相当）は、振動電界Ｅ２の作用によって振動電界発生電極５１の下流側端部から像保持体２０側へ向かう運動エネルギが抑えられ、像保持体２０側へ向かう飛翔量も少なくなり、像保持体２０側の非画像部ＢＫＧに付着するトナーが一層少なくなる傾向を呈する。そのため、非画像部ＢＫＧにおけるかぶりがより抑えられる。
本実施の形態では、振動電界発生電極５１として板状部材の構成を示しているが、線材で構成されるものであっても同様に作用することは言うまでもない。
【００５９】
◎実施の形態４
図１５（ｂ）は、実施の形態１の現像装置４０と異なる実施の形態４の現像装置４０の要部拡大図を示すものである。同図において、本実施の形態の現像装置４０は、振動電界発生電極５１と飛翔能力抑制電極５２の長さの関係が実施の形態３とは逆に、飛翔能力抑制電極５２より振動電界発生電極５１の方が下流側にまで延ばされた構成のものとなっている。
このように構成することで、対向領域ＯＲでは、バイアス電源９０による振動電界Ｅ１によって飛翔するトナー（符号Ｄに相当）は、振動電界Ｅ２の作用によって振動電界発生電極５１の下流側端部から像保持体２０側へ向かう運動エネルギの抑制効果は飛翔能力抑制電極５２が長いものに比べ小さくなるが、飛翔能力抑制電極５２が設けられている分ある程度の効果は確保される。また、このとき、像保持体２０側へ向かうトナーの飛翔量は飛翔能力抑制電極５２が長いものに比べ多くなることから、像保持体２０側の画像部ＩＭＧに付着するトナーが十分確保されるようになり、画像部ＩＭＧでの画像濃度が確保される。
【符号の説明】
【００６０】
１…像保持体，２…現像装置，３…現像剤保持体，４…振動電界発生部材，５…飛翔能力抑制部材，６…交流電源，Ｄ…現像剤，ＯＲ…対向領域，Ｅ１（Ｅ２）…振動電界
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像が保持された像保持体に対向して配置され且つ現像剤を外周面に保持して回転搬送する現像剤保持体と、
この現像剤保持体の外周面に対向配置され且つ前記現像剤保持体との間に振動電界を作用させて現像剤保持体上の現像剤を飛翔させる振動電界発生部材と、
この振動電界発生部材に対し現像剤保持体とは反対側に配置され且つ前記振動電界発生部材との間に前記振動電界とは非同位相の振動電界を作用させ、前記現像剤保持体から飛翔した現像剤のうち前記振動電界発生部材を通過して像保持体に向かう現像剤の飛翔能力を抑制する飛翔能力抑制部材と、
を備えることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１記載の現像装置において、
前記飛翔能力抑制部材と前記振動電界発生部材との間には、前記振動電界発生部材と前記現像剤保持体との間に印加される交流電圧と逆位相の交流電圧を印加するようにしたことを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の現像装置において、
前記振動電界発生部材と前記現像剤保持体との間には当該部位の振動電界を供給する交流電源を有し、前記飛翔能力抑制部材は前記現像剤保持体と同電位に構成されることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の現像装置のうち振動電界発生部材及び飛翔能力抑制部材を夫々一つ有する態様において、
前記飛翔能力抑制部材の現像剤保持体の回転方向下流端位置は、前記振動電界発生部材の現像剤保持体の回転方向下流端位置より下流側に配置されることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれかに記載の現像装置のうち振動電界発生部材及び飛翔能力抑制部材を夫々一つ有する態様において、
前記振動電界発生部材の現像剤保持体の回転方向下流端位置は、前記飛翔能力抑制部材の現像剤保持体の回転方向下流端位置より下流側に配置されることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の現像装置において、
前記振動電界発生部材は現像剤が通過できる開口が形成されるように線材にて構成されていることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の現像装置において、
前記振動電界発生部材及び前記飛翔能力抑制部材は少なくとも現像剤が接触する部位に絶縁性の被覆処理がなされていることを特徴とする現像装置。
【請求項８】
静電潜像を保持して回転搬送する像保持体と、
この像保持体に対向して離間配置される請求項１ないし７のいずれかに記載の現像装置と、を備え、
前記振動電界発生部材及び前記飛翔能力抑制部材は、前記像保持体と前記現像剤保持体とが対向する対向領域に設けられることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項８記載の画像形成装置において、
前記振動電界発生部材及び前記飛翔能力抑制部材は前記対向領域のうち像保持体と現像剤保持体との最短部位より現像剤保持体の回転方向上流側に設けられることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項９記載の画像形成装置において、
像保持体と現像剤保持体との最短位置を結ぶ線分のうち像保持体との交点をＡ、現像剤保持体との交点をＢとし、一方、前記飛翔能力抑制部材の現像剤保持体の回転方向下流端を通る像保持体と現像剤保持体との最短位置を結ぶ線分のうち像保持体との交点をＡ’、現像剤保持体との交点をＢ’としたときに、Ａ−Ａ’間の距離がＢ−Ｂ’間の距離より短くなるように像保持体及び現像剤保持体が配置されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項８ないし１０のいずれかに記載の画像形成装置において、
最大画像形成領域以上の周面を有する回転可能な支持体並びにこの支持体上に当該支持体の回転方向及びこの回転方向に交差する交差方向に沿って画素単位毎に行列配列された画素電極を有する像保持体と、
前記交差方向に沿った各行の画素電極群のうち走査信号によって選択された行の夫々の画素電極に対応して画像信号に基づいた潜像電圧を印加することにより潜像を書き込む潜像書込手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
静電潜像が保持された像保持体に対向して配置され且つ現像剤を外周面に保持して回転搬送する現像剤保持体と、
この現像剤保持体の外周面に対向配置され且つ前記現像剤保持体との間に振動電界を作用させて現像剤保持体上の現像剤を飛翔させる振動電界発生部材と、
この振動電界発生部材に対し現像剤保持体とは反対側に配置され且つ前記振動電界発生部材との間に前記振動電界とは非同位相の振動電界を作用させ、前記現像剤保持体から飛翔した現像剤のうち前記振動電界発生部材を通過して像保持体に向かう現像剤の飛翔能力を抑制する飛翔能力抑制部材と、
を備えることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１記載の現像装置において、
前記飛翔能力抑制部材と前記振動電界発生部材との間には、前記振動電界発生部材と前記現像剤保持体との間に印加される交流電圧と逆位相の交流電圧を印加するようにしたことを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の現像装置において、
前記振動電界発生部材と前記現像剤保持体との間には当該部位の振動電界を供給する交流電源を有し、前記飛翔能力抑制部材は前記現像剤保持体と同電位に構成されることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の現像装置のうち振動電界発生部材及び飛翔能力抑制部材を夫々一つ有する態様において、
前記飛翔能力抑制部材の現像剤保持体の回転方向下流端位置は、前記振動電界発生部材の現像剤保持体の回転方向下流端位置より下流側に配置されることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれかに記載の現像装置のうち振動電界発生部材及び飛翔能力抑制部材を夫々一つ有する態様において、
前記振動電界発生部材の現像剤保持体の回転方向下流端位置は、前記飛翔能力抑制部材の現像剤保持体の回転方向下流端位置より下流側に配置されることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の現像装置において、
前記振動電界発生部材は現像剤が通過できる開口が形成されるように線材にて構成されていることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の現像装置において、
前記振動電界発生部材及び前記飛翔能力抑制部材は少なくとも現像剤が接触する部位に絶縁性の被覆処理がなされていることを特徴とする現像装置。
【請求項８】
静電潜像を保持して回転搬送する像保持体と、
この像保持体に対向して離間配置される請求項１ないし７のいずれかに記載の現像装置と、を備え、
前記振動電界発生部材及び前記飛翔能力抑制部材は、前記像保持体と前記現像剤保持体とが対向する対向領域に設けられることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項８記載の画像形成装置において、
前記振動電界発生部材及び前記飛翔能力抑制部材は前記対向領域のうち像保持体と現像剤保持体との最短部位より現像剤保持体の回転方向上流側に設けられることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項９記載の画像形成装置において、
像保持体と現像剤保持体との最短位置を結ぶ線分のうち像保持体との交点をＡ、現像剤保持体との交点をＢとし、一方、前記飛翔能力抑制部材の現像剤保持体の回転方向下流端を通る像保持体と現像剤保持体との最短位置を結ぶ線分のうち像保持体との交点をＡ’、現像剤保持体との交点をＢ’としたときに、Ａ−Ａ’間の距離がＢ−Ｂ’間の距離より短くなるように像保持体及び現像剤保持体が配置されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項８ないし１０のいずれかに記載の画像形成装置において、
最大画像形成領域以上の周面を有する回転可能な支持体並びにこの支持体上に当該支持体の回転方向及びこの回転方向に交差する交差方向に沿って画素単位毎に行列配列された画素電極を有する像保持体と、
前記交差方向に沿った各行の画素電極群のうち走査信号によって選択された行の夫々の画素電極に対応して画像信号に基づいた潜像電圧を印加することにより潜像を書き込む潜像書込手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１１−１３３７７６（Ｐ２０１１−１３３７７６Ａ）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９４８１８（Ｐ２００９−２９４８１８）
【出願日】平成２１年１２月２５日（２００９．１２．２５）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２５日（２００９．１２．２５）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
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