JP3996363B2

JP3996363B2 - 現像装置

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Publication number: JP3996363B2
Application number: JP2001276809A
Authority: JP
Inventors: 哲朗豊島; 正岩松; 伸之東; 吉紀武藤; 弘幸平川
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-09-12
Filing date: 2001-09-12
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2021-09-12
Also published as: JP2003084560A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真装置や静電潜像を可視化する現像装置に係り、さらに詳しくは、非磁性一成分現像剤の供給搬送手段に関し、予め摩擦帯電させることなく、非接触で現像剤を担持体に付着・搬送させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真装置の現像剤としてはトナーのみからなる一成分現像剤と、トナーとキャリアからなる二成分現像剤とが知られている。二成分現像剤を用いた代表的な現像装置を図２に示す。この現像装置では、トナ−７６とキャリア８０を撹拌ローラ７９で混合撹拌することによりトナー７６を帯電させ、キャリア８０の表面にトナー７６を付着させた状態でマグネットを内包した現像剤担持体７２により、静電潜像担持体７１と現像剤担持体７２との対向位置にある現像領域に搬送させる。このため、十分な搬送量が得られ高濃度の画像を得ることができる。
【０００３】
しかしながら、二成分現像剤では現像濃度を一定に維持するために、トナー７６とキャリア８０の混合比を一定に維持する必要があり、現像装置全体の構成が複雑になる。また、トナー７６とキャリア８０との撹拌によってキャリア８０表面にトナー微粉が堆積・固着し、帯電性能が低下していくため、キャリア８０は定期的に交換する必要がある。加えて、マグネットやキャリア８０は現像装置のコストアップや重量アップ、更には現像装置の大型化などを招く。
【０００４】
したがって、二成分現像法は、サービスマンが定期的に保守点検する複写機では広く使われているが、ユーザ自身がサプライ品の管理をするプリンタ装置においては、保守性、コスト、サイズ、重量等の理由で敬遠されているのが実状である。
【０００５】
一方、一成分現像剤を用いた現像装置では、その取扱が簡便である。一成分現像剤（以下、トナーと略称）としては、非磁性一成分現像剤が知られている。非磁性一成分現像装置では、現像剤供給部材（例えば、スポンジ等からなるトナー供給ローラ）を用い、現像剤担持体に現像剤供給部材を押し当てることで、トナーの供給を機械的・電気的に行うことによって、トナーの供給と塗布を行っている。
【０００６】
この種の現像装置として一般的なものについて、図３を基に説明する。まず、感光体７１（静電潜像担持体）表面に図示しない潜像形成手段により静電像が形成され、その後、感光体７１に対向する現像ローラ７２（現像剤担持体）によりトナー７６（非磁性一成分現像剤）が静電的に付着されて現像が行われ、静電像が可視化される。
【０００７】
この現像過程において、現像ローラ７２上には帯電したトナー７６が薄層形成されている。このトナー７６の薄層形成は、まず、現像槽７５内に配置され現像ローラ７２に圧接されるトナー供給ローラ７７（現像剤供給部材）によりトナー７６が現像ローラ７２に供給・塗布される。その後、現像剤層規制部材であるブレード７４により現像ローラ７２に付着しているトナー７６が薄層均一化される。
【０００８】
また、トナー７６の帯電は、現像ローラ７２とトナー供給ローラ７７との間、または現像ローラ７２とブレード７４との間の少なくとも一方での摺擦による摩擦帯電や電荷注入帯電による方法が一般に用いられる。
【０００９】
このような非磁性一成分現像剤を用いた現像装置では、全面黒ベタの原稿のようにトナーを多く消費する現像を行ったとき、トナー供給不足が問題となる。すなわち、二成分現像法と異なりキャリアによるトナー搬送が行えないので、現像ローラ７２上のトナー消費量に見合ったトナー供給量を維持できなくなり、濃度が徐々に低下する現象が生じやすい。
【００１０】
この問題を解決する従来技術として、例えば、一成分現像剤として上記非磁性トナーの代わりに磁性トナーを用いることが広く知られている。磁性トナーは、磁気力により磁気的に吸引して搬送することができるため、現像ローラ７２へトナー消費量に見合う十分なトナー量を供給することが可能となる。しかしながら、磁性トナーは磁性粉をトナーの主樹脂に添加しているので、着色が困難となり、カラー化に対応することが難しくなる。
【００１１】
従って、一成分現像剤としては非磁性トナーを用いる方が有利である。しかし、この場合、トナーの搬送やトナーの帯電、更に現像剤担持体上にトナーを均一に且つ薄層化して形成することが問題となる。
【００１２】
即ち、非磁性トナーの場合、磁気力によるトナー搬送が行えないため、トナー搬送方法を工夫する必要がある。また、磁性トナーを用いた場合ではトナーは磁気力により現像ローラに付着しているが、非磁性トナーの場合、現像ローラへのトナーの付着は主に鏡像力とファンデルワールス力によって生じているため、トナー層厚を薄層に形成しなければ、現像ローラからのトナーの脱落や飛散が生じてしまう。
【００１３】
さらに、トナーの帯電が現像ローラ７２またはブレード７４との摩擦帯電によるものでは、帯電量はトナー層厚に逆比例するため、安定した高いトナー帯電を得るためにも、均一な薄層形成が必要となる。
【００１４】
非磁性トナーを用いた現像装置でのトナー搬送方法としては、前述した従来例で示したように、トナー供給ローラを用いる方法やそれに準ずるものとして多数開示された技術がある。
【００１５】
例えば、特開昭５８−９８７６２号公報やＵＳＰ４，０８３，３２６に開示されたように、トナー供給ローラとして繊維ブラシを用いる方法がある。即ち、表面に繊維ブラシを有するトナー供給ローラを現像ローラに接触させることにより、繊維ブラシに含まれたトナーを供給することができる。また、トナー供給ローラとして弾性発泡体を用いる方法が特開平２−１９１９７４号公報に開示されている。この方法は、弾性発泡体の発泡セル中にトナーを含ませることにより、トナーを供給するものである。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、繊維ブラシや弾性発泡体からなるトナー供給ローラ７７を用いた場合、十分なトナー供給量を得るためには、トナー供給ローラ７７を現像ローラー７２に圧接させる必要があるため、トナー供給ローラー７７と現像ローラ７２との圧接部において、トナーにストレスがかかりトナーが劣化しやすくなる。また、現像ローラ７２の駆動トルクが大きくなるという問題が生じる。
【００１７】
さらに、トナー供給ローラ７７として、繊維ブラシを用いた場合、ブラシ間へのトナー目詰まりやブラシの毛倒れ等の経時的な劣化が生じやすくなる。また、弾性発泡体を用いた場合でも、発泡セル中へのトナー目詰まりによる経時的な劣化が生じやすくなる。
【００１８】
また、トナー供給ローラ７７やその駆動装置を設けることにより、現像装置の構造が複雑となり、一成分現像剤を用いる利点の一つである装置の簡易さが失われると同時に、コストも高くなるという問題もある。
【００１９】
本発明は、このような実情に鑑みてなされ、現像ローラに圧接摺擦する現像剤供給部材を用いることなく、トナーを現像ローラ上に付着・搬送させ、非磁性一成分現像剤の供給を十分に行うことができ、かつ、トナーへのストレス及びトナーの経時的劣化が少なく、高濃度の画像が安定して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】
本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。
【００２１】
（１）非磁性トナーを現像剤担持体上に付着させる現像剤付着領域の下流側に現像剤の層厚を規制するブレードを設けた現像装置において、
非磁性トナーを担持する現像剤担持体表面に、絶縁部を介して周期的な導電性電極パターンを設け、前記現像剤付着領域の前記導電性電極パターンに電気的に接触する導電性部材を設け、
前記導電性部材を介して前記現像剤付着領域の前記導電性電極パターンの電極間に対してのみ所望のバイアス電位を与えることで、現像剤担持体表面近傍の電極間に電界勾配を発生せしめ、前記現像剤担持体上に前記非磁性トナーを付着搬送させることを特徴とする。
ブレードは、トナー搬送によって形成された現像ローラ上のトナーに対し、層厚を規制するためのものであり、本発明においては、現像領域において現像ローラ感光体間に作用する電界によってその移動が制御されるように、ブレードとの摩擦によって、さらには、ブレードに所定の電圧を印加することにより、トナーを帯電させる機能を有する。現像工程は、上記帯電された現像ローラ上のトナーを現像領域においてクーロン力の作用により感光体に移動させる工程であり、通常の場合と変わらない。
これにより、本発明によるトナー搬送のために印加したバイアスが、現像領域において、現像のバイアスを撹乱することなく、搬送バイアスと現像バイアスを独立して与えることができる。
なお、上記部材以外に、現像ローラの外周に電気的作用を有する部材が存在する場合には、該部材が配設される領域においても本発明に係るバイアスを印加させない操作を行うことが好ましい。たとえば、現像領域下流側において、現像ローラ上の帯電トナーを除電するために設けられる部材等が該当する。
【００２２】
この構成においては、現像剤担持体表面近傍に生じた電界勾配によって、トナー粒子にＧｒａｄｉｅｎｔ力という力を発生させることができ、非磁性トナーであっても摩擦帯電させることなくトナーを現像剤担持体上に付着搬送させることできる。
【００２３】
従来方法との比較を示せば、以下の通りである。
トナーを部材間で摺擦して摩擦電荷を付与し、鏡像力Ｆｉでローラに付着させる場合、帯電量ｑ、粒径ｄのトナー粒子に働く鏡像力Ｆｉは、知られているように、数式１に示される。
【００２４】
【数１】

【００２５】
ここでε_p は、現像剤担持体の比誘電率である。
【００２６】
一方、本発明のように、電界勾配でトナーを付着搬送する場合、直径ｄ、比誘電率ε_tのトナー粒子に働く力Ｆｇは、数式２に示される。
【００２７】
【数２】

【００２８】
すなわち、トナーが帯電していなくても、電界の勾配を作りだすことにより、トナー粒子内に偏った分極が生じ、トナー粒子にＧｒａｄｉｅｎｔ力と呼ばれる力を発生させることができるのである。
【００２９】
本発明では、このＧｒａｄｉｅｎｔ力Ｆｇを活用することにより、トナーを現像剤担持体に付着せしめ、担持体の回転に伴ってトナーを搬送することができる。
【００３０】
（２）前記電極パターンは、前記現像剤担持体の軸方向に延びたストライプ状の電極群で構成されており、前記現像剤担持体の移動方向に所定の間隙を設けて複数の電極を配設していることを特徴とする。
【００３１】
上記電極に電圧を印加すると、電極上は同電位となり、該電極近傍は一様な電界となるため電界勾配は生じないが、この構成のように、軸方向に伸びたストライプ状の電極を現像剤担持体の移動方向に所定の間隔を開けて配置し、電極に電圧を印加することにより、担持体の移動方向に電界の勾配を効果的に生成することができる。
【００３２】
さらに詳しく説明すると、電極の軸方向をＹ、軸方向に垂直で現像剤担持体表面上の方向（隣接する電極の方向）をＸ、軸方向に垂直で現像剤担持体から離れる方向をＺと定義すると、Ｇｒａｄｉｅｎｔ力をもたらす電界勾配▽Ｅ² は、数式３で示される。
【００３３】
【数３】

【００３４】
現像剤担持体の軸方向にストライプ状の電極を延伸させ、現像剤担持体の移動方向に所定の間隙を設けてストライプ電極を繰り返し配設することにより、Ｚ方向の電界ＥｚはＸ方向の変化に伴って変調され、上記数式の第１項の電界勾配成分を生じせしめる。よって、数式３で表される電界勾配▽Ｅ²を効果的に生み出すことができる。
【００３５】
（３）前記電極パターン群は、絶縁層を介して前記非磁性トナーと接することを特徴とする。
【００３６】
この構成は、たとえば、ポリイミド等の絶縁部材上に電極を形成後、さらに、該電極形成側を絶縁フィルムで張り合わせることにより実現することができる。これにより、電極間に不所望なリークの発生を防止することができる。
【００３７】
（４）前記バイアス電位は、異なる電位が交互に印加されていることを特徴とする。
【００３８】
この構成においては、電界勾配を電極上に集中することができる。
図６は、６００ｄｐｉの電極ピッチ（４２μｍ間隔）で形成した電極に＋６０Ｖ、＋３００Ｖの電圧を交互に印加した場合の等電位線３０、電気力線３１、Ｇｒａｄｉｅｎｔ力のベクトル３２を表した解析結果の一例である。
【００３９】
極性が同一で大きさの異なる電圧を印加することにより、Ｇｒａｄｉｅｎｔ力３２を特定の電極部に集中して働かせることができる。Ｇｒａｄｉｅｎｔ力はクーロン力に比べて小さい力であるが、電極部に集中して働かせることにより、クーロン力と同等の力を発生させることができる。図では、＋３００Ｖの電圧が印加された電極上に、トナー１５が付着している様子を図示している。
【００４０】
なお、この場合、電極の無い場所（たとえば、＋６０Ｖが印加されている電極上及び＋６０Ｖと＋３００Ｖが印加されている電極間）ではトナーを付着させる力が働かないが、電極に付着したトナーをブレードで均すことにより、周方向にも一様な厚さのトナー層を形成することができる。
【００４１】
（５）前記バイアス電位は、プラス電位とマイナス電位が交互に印加されていることを特徴とする。
【００４２】
この構成においては、電極上以外の場所においても電界勾配を働かせることができるので、電極以外の部分においてもトナーを付着させることができる。したがって、現像ローラ上により均一にトナーを形成することができる。
【００４３】
（６）前記プラス電位とマイナス電位の絶対値が等しいことを特徴とする。
【００４４】
図７は、６００ｄｐｉの電極ピッチ（４２μｍ間隔）で形成した電極に−１２０Ｖ、＋１２０Ｖの電圧を交互に印加した場合の等電位線３０、電気力線３１、Ｇｒａｄｉｅｎｔ力のベクトル３２を表した解析結果である。
【００４５】
極性の異なる電圧を交互に印加することにより、現像ローラ上の電極の無い部分に対しても電界勾配を生成することができ、さらに、プラスとマイナスの電位の絶対値を等しくすることにより、場所によらず電界勾配の値を揃えることができ、現像剤担持体上により一様な付着力を生じせしめることができる。この場合、電極部へ電界勾配を集中させる場合に比べて付着力は小さくなるが、むらの少ないトナー層を付着せしめることができる。
【００４６】
図７では、＋１２０Ｖの電圧が印加された電極上及び＋１２０Ｖの電圧が印加された電極と−１２０Ｖの電圧が印加された電極間、さらには、−１２０Ｖの電圧が印加された電極上にも、トナー１５が付着している様子を図示している。このように、同一極性の電圧を印加する場合に比べて、トナーをより均一に付着させることが可能となる。
【００４７】
したがって、下流側に配設されるドクターブレード等の層厚規制部材に、トナーを均一に均す機能を付加させる必要がなく、現像ローラに対する押圧力を低減させることができる。
【００５３】
（７）前記電極パターン群の間隔をｐ、前記電極の幅をｄとするとき、ｐとｄの大きさをほぼ等しく設定することを特徴とする。
【００５４】
この構成においては、現像剤担持体上にむらの少ないトナー層を付着させることができ、ブレードで均す際の押圧を軽減できる。
【００５５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態に係る現像装置について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００５６】
まず、図８により、本発明が適用される電子写真装置の概略構成についつて説明する。感光体２は、矢印方向に一定速度で回転駆動されるドラムもしくはベルト構造の静電潜像保持体である。この感光体２の周囲に対向するように、各種の画像形成プロセス手段が配置されている。
【００５７】
上記画像形成プロセス手段は、感光体２表面を均一に帯電する帯電器３、画像に応じた光による像を照射する光学系４、該光学系により露光されることで感光体２表面に形成された静電潜像を可視像化するための現像ローラ（現像剤担持体）１を含んだ現像装置１１、現像されたトナーの像を適宜搬送されてくるシート状の用紙Ｐに転写する転写器５、転写されなかった残留現像剤を除去するクリーニング装置６、及び感光体２表面に残る帯電電荷を除去する除電器７などがあり、この順序で、感光体２の回転方向に配置されている。
【００５８】
用紙Ｐは、上述した転写器５が配置された感光体２と対向する転写領域へと送り込まれる。トナー像を転写された用紙Ｐは、感光体２より剥離され、定着装置８へと送り込まれる。
【００５９】
次に、本発明が適用される現像装置の構成を第１図により説明する。現像装置１１内には、現像剤である非磁性トナー１５と、この非磁性トナー１５を保持するトナー担持体としての現像ローラ１と、撹拌ローラ１４を有している。
【００６０】
さらに、現像ローラ１に搬送後の非磁性トナー１５を帯電させるためのドクターブレード１２（図４参照）が、搬送領域の下流側に設けられている。これにより、現像領域（現像ローラ１と感光体２とが対向する領域）において、現像ローラ１上のトナーが現像ローラ１−感光体２間の電界に従い、感光体２上に移動することで現像が行われる。該ドクターブレードは、また、現像ローラ１に付着・搬送されることにより形成されたトナー層を均一化、所定の厚さに制限する機能を有する。
【００６１】
撹拌ローラ１４は、非磁性トナー１５を現像ローラ１に流しかける（供給する）役目を果たしている。通常、非磁性トナー１５の量が十分ある場合は現像ローラ１と非磁性トナー１５は必然的に接触するが、非磁性トナー１５の量が少なくなると非磁性トナー１５と現像ローラ１との接触領域が少なくなる。撹拌ローラ１４により、非磁性トナー１５が少なくなっても積極的に非磁性トナー１５を現像ローラ１に接触させることができる。
【００６２】
現像ローラ１と静電潜像を保持する感光体２は、接触状態で回転し、現像ローラ１に保持された非磁性トナー１５によって静電潜像が現像される。
【００６３】
図１に示すような構造の現像槽に、非磁性トナー１５として平均粒径７μｍの負帯電トナーを入れ現像剤担持体表面に、図４のような周期的な電極２１，２２（導電性電極パターン）を形成し、該電極２１，２２に電圧を印加し、電界勾配を発生させた。
【００６４】
以下に、本発明の現像装置の構成について、より詳細に説明する。
図４は、現像装置１１を斜め上方から見た図であり、現像ローラ１のほぼ直上にブレード１２が配設されており、また、その下流側に図示しない感光体２が配設される。
【００６５】
現像ローラ１の芯金には、現像領域２４において感光体２−現像ローラ１間に所望の電界を発生させるための電源ＶＢが接続されている。該電源ＶＢは、直流もしくは直流に交流を重畳したバイアス電圧を出力する。
【００６６】
本発明の現像ローラ１の特徴とするところは、その表面に軸方向に延びた複数の電極が形成されていることである。また、よりよい効果を得るために、該電極は２つのグループに分けられており、同一のグループに属する電極には同一の電圧が印加されるようになっている。
【００６７】
また、該電極に電源からの電圧が印加可能なように、図からわかるように、１つおきに電極が現像ローラ１の幅方向にずれて形成されている。なお、グループの数及び電圧の供給方法は、上記に限られない。
【００６８】
また、現像領域２４下流側であって、ブレード１２の配設位置よりも上流側の領域に位置する電極２１，２２に対して、外部電源Ｖ１，Ｖ２からの所定の電圧を印加するための導電シート２３ａ，２３ｂが接触して配設されている。
【００６９】
図では、導電シート２３ａは＋Ｙ方向により延伸して形成された４つの電極２１に対して電気的接続を行うように、また、導電シート２３ｂは−Ｙ方向により延伸して形成された４つの電極２１に対して電気的接続を行うように、また、導電シート２３ｂは−Ｙ方向により延伸して形成された３つの電極２２に対して電気的接続を行うように構成されている場合の一例を示している。
【００７０】
なお、導電シート２３ａ，２３ｂは、必要とする現像幅（たとえば、Ａ３タテの場合には２９７ｍｍ）の外側で電極２１，２２と接触するように配設されていることが好ましい。現像幅内に配設する構造であれば、導電シート２３ａ，２３ｂと接触する電極２１，２２を露出して形成する必要があり、後述するように電極間のショートといった問題があるからである。
【００７１】
さらに、導電シート２３ａを現像ローラ１の側面（図では手前側）まで延伸し、導電シート２３ｂを現像ローラ１の他の側面まで延伸し、現像ローラ１の側面において電気的接続を行う形態であってもよい。
【００７２】
また、導電シート２３ａ，２３ｂと電気的接続が行われる電極の数は例示的であり、上記値に限定されるものではなく、現像ローラ１上へのトナー搬送量が十分得られるように任意に設定可能である。
【００７３】
該導電シート２３ａ，２３ｂは、現像装置１１の筐体等に絶縁部材を介して固定されており、したがって、現像ローラ１の回転によって、導電シート２３ａ，２３ｂと電気的接続が得られる電極２１，２２に対してのみ電源Ｖ１及びＶ２からの電圧を供給することができる。
【００７４】
また、ばね等を用いることによって、電極部２２，２３に確実に押圧するようにしてもよい。また、現像ローラ１の外形状に沿うように、薄層に形成するとよい。
【００７５】
さらに、電源Ｖ１及びＶ２はそれぞれ独立にその電圧値が設定可能なように構成されている。なお、電源Ｖ１及びＶ２が出力する電圧値は、図示しないＣＰＵ等の制御部によって可変可能なように制御される形態であってもよい。
【００７６】
上記現像ローラ１の作製にあたっては、後述するように、ポリイミドフィルム等の絶縁部材に電極を形成したものを通常の現像ローラの外周に貼り付けるという方法を採った。
【００７７】
図５に示すように、電極幅ｗが５０μｍ、電極ピッチｐが１２０μｍ、シート厚ｄが１２０μｍのＦＰＣを試作し、現像ローラ１に貼り付け、図１に示すような現像装置として組込み実験を行った。
【００７８】
電極部２１，２２には＋４００Ｖ／−４００Ｖの電圧を印加した。ブレード通過前の単位面積当りのトナー付着量Ｍ／Ａは、１〜２ｍｇ／ｃｍ² であり、必要なトナー量を付着せしめることができた。
【００７９】
このときのトナーの比電荷量Ｑ／Ｍは、０．７μＣ／ｇであり、未帯電状態のトナーが電界勾配による吸引力で付着していることがわかった。ブレード通過後のトナーは０．３ｍｇ／ｃｍ²に規制できた。
【００８０】
比較のため、図３に示した供給ローラタイプの現像槽で同様の実験を試みた。ブレード通過前の単位面積当りのトナー付着量Ｍ／Ａは、１３．１ｍｇ／ｃｍ²であり、過剰なトナーが現像ローラ上に付着し、ブレードで掻きとる必要があることがわかった。
【００８１】
本実施形態では、現像ローラ１の回りにＦＰＣ電極を巻きつけて実験を行ったが、電極構造を有する現像ローラを一体化して製作して実施することもできる。
【００８２】
図５において、電極面からＺ方向にｈだけ離れると電界Ｅｚは変化し、電界勾配が生じるが、電極面からのギャップｈが大きいとＥｚは急激に減衰し、Ｅｚの変化も小さくなる。したがって本来ギャップｈは０か小さいほうが、電界勾配を有効に用いることができる。
【００８３】
しかしながら、ｈが０、すなわち、電極が露出した状態であると、万一ギアの摩耗粉などの導電性パーティクルや導電性の異物などが異なる電極上に覆い被さった場合に該電極間がリークし、電極及び電源の損傷につながる場合がある。よって、図１の実施形態においては、導電シート２３ａ，２３ｂとの接触部を除き、電極上を１０〜２５μｍのポリイミド絶縁層で被覆した。その結果、連続稼働においてもリークが発生することはなかった。
【００８４】
６００ｄｐｉの電極ピッチ（４２μｍ間隔）で形成した電極２１，２２を現像剤担持体１上に図４の如く配設し、図１で示すような現像装置として組み込んだ。電極２１には＋６０Ｖを、電極２２には＋３００Ｖの電圧が印加されるように、交互に印加したところ、電極２２部に集中してトナーが付着した。
【００８５】
この状態ではトナー層は、周方向に層厚むらを有するため、ドクターブレード１２で均一に均してトナー層の均一化を図った。均一にトナー層を平坦化するブレード機構として、円弧板ばね機構１２を用いた。円弧板ばねの厚さは０．２ｍｍ、円弧部半径２．６ｍｍ、平板部長さ１４ｍｍであり、４０ｇｆ／ｃｍの線圧で規制したところ、約０．３ｍｇ／ｃｍ² の均一なトナー層が得られた。
【００８６】
図４に示すように、電極２１に電圧Ｖｌが印加されるべく、電源に接続された導電シート部材２３ａを現像ローラ１の周端部にて密着させ、電極２２に電圧Ｖ２が印加されるべく、導電シート部材２３ｂを密着させ、電極２１，２２には現像ローラ１がホッパー内のトナーと接触するときにのみ電圧が印加されるようにした。
【００８７】
すなわち、感光体２と対向する現像領域２４の上流側にドクターブレード１２が設けられ、ドクターブレード１２の上流側で現像ローラ１の周端部に、電極２１，２２と各々接続される導電シート２３ａ，２３ｂが、それぞれ設けられている。
【００８８】
以上のような構成において、非磁性トナー１５は電界勾配によるＧｒａｄｉｅｎｔ力で現像ローラ１に付着し、付着した非磁性トナー１５は、ドクターブレード１２で摩擦帯電され電圧が印加されない領域でも鏡像力で現像ローラ１に保持される。
【００８９】
現像部では静電潜像Ｖｉと現像バイアスＶＢの電位差にしたがって帯電した非磁性トナー１５が現像される。非磁姓トナー１５を現像ローラ１に搬送するときにのみ電極２１，２２にバイアスを印加させることで、該搬送バイアスが現像バイアスに干渉することがないので、現像特性を安定化することができた。
【００９０】
６００ｄｐｉの電極ピッチ（４２μｍ間隔）で形成した電極２１，２２を現像ローラｌ上に図４の如く配設し、図１で示すような現像装置として組み込んだ。電極２１には−１２０Ｖを、電極２２には＋１２０Ｖの電圧を交互に印加したところ、電極２１，２２部のみならず、その間隙部分にもトナーが付着した。この状態ではトナー層が厚すぎるため、ドクターブレード１２で均一に均してトナー層の均一化を図った。
【００９１】
均一にトナー層を平坦化するブレード機構として、円弧板ばね機構１２を用いた。実験の結果、２０ｇｆ／ｃｍ以下の線圧で、約０．３ｍｇ／ｃｍ² の均一なトナー層が得られた。
【００９２】
以上、電極幅と電極ピッチをほぼ等しくし、隣り合う電極に極性が異なり大きさの等しい電圧を加えることで、より小さいブレード圧で所望のトナー層厚を現像ローラ１上に形成することができた。
【００９３】
【発明の効果】
本発明は、以下の効果を奏する。
【００９４】
（１）非磁性トナーを担持する現像剤担持体表面に、絶縁部を介して周期的な導電性電極パターンを設け、該電極に所望のバイアス電位を与えることで、現像剤担持体表面近傍に電界勾配を発生せしめ、前記現像剤担持体上にトナーを付着搬送させるので、トナー供給部材をトナー担持体に圧接させることなく、非磁性一成分トナーを現像剤担持体上に形成して付着搬送させることできる。従って、現像装置が簡略化され、より小さな負荷トルクで現像剤担持体を駆動でき、装置全体も小型・軽量化できる。
【００９５】
また、予め摩擦帯電させる工程が不要で、非接触でトナーを担持体上に付着・搬送できるので、トナーに与えるストレスを低減でき、トナー融着を防止でき、長寿命のプリンタが実現できる。
【００９６】
従来、非磁性一成分現像システムは、トナーの供給不足が原因で２０ｐｐｍ以上のプリンタに適用することは難しかったが、本発明により、磁性トナーをマグネットローラで付着搬送する磁性現像システムと同様な供給追従性が得られ、非磁性一成分トナーを高速機にも適用することが可能となる。
【００９７】
さらに、非磁性トナーであるから、カラー化に適しており、モノクロ、カラー、低速、高速を問わず、今後の電子写真方式の現像エンジンとして、幅広く使用することができる。
【００９８】
（２）電極パターンを、現像剤担持体の軸方向に延びたストライプ状の電極群で構成し、現像剤担持体の移動方向に所定の間隙を設けて複数の電極を配設しているので、担持体の移動方向に電界の勾配を効果的に生成することができる。
【００９９】
（３）前記電極パターン群は絶縁層を介してトナーと接するので、電極間に不所望なリークの発生を防止することができる。
【０１００】
（４）前記バイアス電位は、異なる電位が交互に印加されているので、電界勾配を電極上に集中させることができる。
【０１０１】
（５）前記バイアス電位は、プラス電位とマイナス電位が交互に印加されているので、電極上以外の場所においても電界勾配を働かせることができるので、電極以外の部分においてもトナーを付着させることができる。したがって、現像ローラ上により均一にトナーを形成することができる。
【０１０２】
（６）前記プラス電位とマイナス電位の絶対値が等しいので、場所によらず電界勾配の値を揃えることができ、現像剤担持体上により一様な付着力を生じさせることができる。この場合、電極部へ電界勾配を集中させる場合に比べて付着力は小さくなるが、トナーをより均一に付着させることが可能となる。したがって、下流側に配設されるドクターブレード等の層厚規制部材に、トナーを均一に均す機能を付加させる必要がなく、現像ローラに対する押圧力を低減させることもできる。
【０１０３】
（７）前記電極に印加するバイアス電位は、非磁性トナーを担持体に付着させるときにのみ印加し、一旦付着したトナーを規制する工程や現像に供する工程では前記電極へのバイアスを印加させないので、本発明によるトナー搬送のために印加したバイアスが、現像領域において、現像のバイアスを撹乱することなく、搬送バイアスと現像バイアスを独立して与えることができる。
【０１０４】
（８）前記電極パターン群の間隔をｐ、電極の幅をｄとするとき、ｐとｄの大きさをほぼ等しく設定するので、現像剤担持体上にむらの少ないトナー層を付着させることができ、ブレードで均す際の押圧を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る現像装置を採用した電子写真方式の構成図である。
【図２】二成分現像装置の概略断面図である。
【図３】非磁性一成分現像装置の概略断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る現像剤担持体の斜視図である。
【図５】同電極パターンとバイアス印加条件を示す構成図である。
【図６】同トナー近傍の電界勾配とトナーに働くＧｒａｄｉｅｎｔ力の大きさ・向きを示す解析結果の一例である。
【図７】同トナー近傍の電界勾配とトナーに働くＧｒａｄｉｅｎｔ力の大きさ・向きを示す解析結果の他の例である。
【図８】同電子写真装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１−現像剤担持体（現像ローラ）
１５−非磁性トナー
２１，２２−電極

Claims

非磁性トナーを現像剤担持体に付着させる現像剤付着領域の下流側に現像剤の層厚を規制するブレードを設けた現像装置において、
非磁性トナーを担持する現像剤担持体表面に、絶縁部を介して周期的な導電性電極パターンを設け、前記現像剤付着領域の前記導電性電極パターンに電気的に接触する導電性部材を設け、
前記導電性部材を介して前記現像剤付着領域の前記導電性電極パターンの電極間に対してのみ所望のバイアス電位を与えることで現像剤担持体表面近傍の電極間に電界勾配を発生せしめ、
前記現像剤担持体上に前記非磁性トナーを付着させることを特徴とする現像装置。
前記電極パターンは、前記現像剤担持体の軸方向に延びたストライプ状の電極群で構成されており、前記現像剤担持体の移動方向に所定の間隙を設けて複数の電極を配設していることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
前記電極パターン群は、絶縁層を介して前記非磁性トナーと接することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
前記バイアス電位は、異なる電位が交互に印加されていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
前記バイアス電位は、プラス電位とマイナス電位が交互に印加されていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
前記プラス電位とマイナス電位の絶対値が等しいことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
前記電極パターン群の間隔をｐ、前記電極の幅をｄとするとき、ｐとｄの大きさをほぼ等しく設定すること特徴とする請求項６に記載の現像装置。