(57)【要約】【課題】現像された画像における斑の発生を抑制することができると共に、現像性を高めることのできる現像装置及び現像方法を得る。【解決手段】ドナーロール１４からトナー２６を移動させることにより感光体１２に対して非接触で静電潜像を現像する際に、ドナーロール１４と感光体１２との間に設けられたワイヤ電極１６に第１の交流電圧を交流電源３２により印加すると共に、第１の交流電圧に当該第１の交流電圧と略同期した第２の交流電圧を重畳した第３の交流電圧を交流電源３４によりドナーロール１４に印加する。【選択図】        図１
2005010348.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドナー構造体からトナーを移動させることにより電荷保持面に対して非接触で静電潜像を現像する現像装置であって、
前記ドナー構造体と前記電荷保持面との間の前記ドナー構造体近傍に設けられた電極と、
前記電極に第１の交流電圧を印加する第１の印加手段と、
前記第１の交流電圧に当該第１の交流電圧と略同期した第２の交流電圧を重畳した第３の交流電圧を前記ドナー構造体に印加する第２の印加手段と、
を備えた現像装置。
【請求項２】
前記第２の交流電圧を、前記第１の交流電圧に略同期し、かつ略同位相であるものとした
請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
マグネット構造体により磁性粉キャリアとトナーが含まれた現像剤を吸着し、ドナー構造体に前記マグネット構造体から前記トナーを移動させ、前記ドナー構造体から前記トナーを移動させることにより電荷保持面に対して非接触で静電潜像を現像する現像装置であって、
前記ドナー構造体と前記電荷保持面との間の前記ドナー構造体近傍に設けられた電極と、
前記電極に第１の交流電圧を印加する第１の印加手段と、
前記第１の交流電圧に当該第１の交流電圧と略同期した第２の交流電圧を重畳した第３の交流電圧を前記ドナー構造体に印加する第２の印加手段と、
前記第３の交流電圧に略同期した第４の交流電圧を前記マグネット構造体に印加する第３の印加手段と、
を備えた現像装置。
【請求項４】
前記第２の交流電圧を、前記第１の交流電圧に略同期し、かつ略同位相であるものとし、
前記第４の交流電圧を、前記第３の交流電圧に略同期し、かつ略同位相であるものとした
請求項３記載の現像装置。
【請求項５】
前記第４の交流電圧の振幅を大きくするための付加交流電源を更に備えた請求項３又は請求項４に記載の現像装置。
【請求項６】
前記第３の交流電圧を嵩上げするための嵩上手段を更に備えた請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の現像装置。
【請求項７】
ドナー構造体からトナーを移動させることにより電荷保持面に対して非接触で静電潜像を現像すると共に、前記ドナー構造体と前記電荷保持面との間の前記ドナー構造体近傍に電極が設けられた現像装置の現像方法であって、
前記電極に第１の交流電圧を印加すると共に、前記第１の交流電圧に当該第１の交流電圧と略同期した第２の交流電圧を重畳した第３の交流電圧を前記ドナー構造体に印加する
現像方法。
【請求項８】
マグネット構造体により磁性粉キャリアとトナーが含まれた現像剤を吸着し、ドナー構造体に前記マグネット構造体から前記トナーを移動させ、前記ドナー構造体から前記トナーを移動させることにより電荷保持面に対して非接触で静電潜像を現像すると共に、前記ドナー構造体と前記電荷保持面との間の前記ドナー構造体近傍に電極が設けられた現像装置の現像方法であって、
前記電極に第１の交流電圧を印加すると共に、前記第１の交流電圧に当該第１の交流電圧と略同期した第２の交流電圧を重畳した第３の交流電圧を前記ドナー構造体に印加し、かつ前記第３の交流電圧に略同期した第４の交流電圧を前記マグネット構造体に印加する
現像方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、現像装置及び現像方法に係り、より詳しくは、ドナー構造体からトナーを移動させることにより電荷保持面に対して非接触で静電潜像を現像する現像装置及び現像方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
非接触でトナーにより現像を行う手法としては、幾つかの周知の現像法がある。まず、一成分現像剤を用い、現像ロールと感光体の間にＡＣ（交流）＋ＤＣ（直流）の電界を印加してトナーを飛翔現像させるのがジャンピング現像法と呼ばれる手法であり、主に小型プリンタに採用されている。この手法で適用される現像ロールのバイアスは、周波数が１〜５ｋＨｚ程度で、電位差が２〜３ｋＶｐｐ程度のパルス電圧である。
【０００３】
また、特許文献１では、二成分現像剤を用いていながら、ドナーロールと呼ばれる薄膜絶縁性コーティングロールにトナー層を作成し、ドナーロールと感光体との間にＡＣ＋ＤＣのパルス電界を印加してトナーを飛翔現像させる手法が開示されている。この手法は、ハイブリッドジャンピング現像法と呼ばれており、中・高速プリンターに適した手法である。なお、この手法におけるドナーロールのバイアスは、上述したジャンピング現像法と同様である。
【０００４】
ここで、図４を参照して、ハイブリッドジャンピング現像法について説明する。同図において、交流電源５０は、アースとドナーロール１４の間に矩形波で２．５ｋＶｐｐ／３ｋＨｚ前後のＡＣ電位差を与える。直流電源５２は、アースとドナーロール１４の間に−３００Ｖ前後の電位差を与える。直流電源５４は、ドナーロール１４とマグネットロール１８の間に−２００Ｖ前後の電位差を与える。
【０００５】
二成分現像剤２４は図示しない攪拌手段によってキャリアがプラスに、トナー２６がマイナスに帯電している。二成分現像剤２４はマグネットロール１８の表面に吸着され、時計回りに搬送されて、トリマープレート２２の規制を受けて所定の層厚になる。
【０００６】
続いて二成分現像剤２４は、ドナーロール１４の近傍にまで移動すると、直流電源５４によるドナーロール１４とマグネットロール１８の電位差−２００Ｖによってマイナスのトナー２６だけが二成分現像剤２４から剥がされてドナーロール１４に移り、均一なトナー層を形成する。
【０００７】
ドナーロール１４に移動したトナー２６は時計回りに搬送される。トナー２６は続いて感光体１２に面する近傍まで運ばれると、交流電源５０による感光体１２とドナーロール１４のＡＣ電位差２．５ｋＶｐｐ／３ｋＨｚによって激しく空間振動し、感光体１２とドナーロール１４の間を往復することになる。
【０００８】
感光体１２とドナーロール１４の最も近接している付近では、直流電位差は交流に比べて小さく、空間ギャップで往復運動が規制される。ただし、ドナーロール１４の回転に伴い感光体１２とギャップが増大するにつれて直流電源５２の作用を受け、感光体１２上の潜像のイメージ部では、ＤＣ電位差＋２００Ｖによってトナー２６の往復運動は感光体１２側に偏り、一方、感光体１２上の潜像の背景部では、ＤＣ電位差−４００Ｖによってトナー２６はドナーロール１４側に偏って往復運動する。こうして、潜像にはトナー像が完成する。
【０００９】
以上のようなハイブリッドジャンピング現像法や前述のジャンピング現像法は非接触の現像法ではあるが、重ね現像を行うハイライトカラープリンタの下流現像器としては用いられない。感光体と現像ロール間、又は感光体とドナーロール間は高圧の交流電界が作用し、ロール上の現像エリアのトナーは激しく振動して、上流現像器で現像された感光体上の先行他色トナー像に影響を及ぼし、乱したり剥ぎ取ってしまうからである。この現象をスキャベンジ（Ｓｃａｖｅｎｇｅ）作用と呼んでいる。従って、重ね現像を行うハイライトカラープリンタの下流現像手法としてはスキャベンジレス（Ｓｃａｖｅｎｇｅ−ｌｅｓｓ）な非接触現像手法が望まれる。
【００１０】
そこで、特許文献２では、クラウド現像と呼ばれるスキャベンジレスな非接触現像法が開示されている。現像エリアに電極を配置し、その電極と現像ロール間でＡＣ＋ＤＣ電界によりトナーをクラウド状態にし、現像ロールと感光体間のＤＣ又はＡＣ＋ＤＣ電界でクラウドトナーを感光体に飛翔させて潜像を現像させる手法である。この場合、電極は現像ロール近傍に配置し、電極に印加したＡＣ＋ＤＣバイアスは現像ロール上のトナーを振動させてクラウド状態にさせるが、感光体上の先行トナー像には作用しない程度に抑える必要がある。
【００１１】
また、特許文献３では、この技術を高速プリンタ向けに二成分現像剤で実現させた技術が開示されており、ハイブリッドスキャベンジレス現像法として知られている。この現像法は、マグネットロールとドナーロールを有し、トナー層が形成されたドナーロールの現像エリア近傍にＡＣ＋ＤＣバイアスを印加した電極をおいてスキャベンジレスなクラウド現像を行うものである。
【００１２】
このようなことから、重ね現像を行う高速なハイライトカラープリンタの下流側の現像法としては電極を用いるハイブリッドスキャベンジレス現像法が最適であると考えられる。
【００１３】
ここで、図５を参照して、ハイブリッドスキャベンジレス現像法について説明する。同図において、感光体１２は潜像を有し、背景部は−７００Ｖ前後で、イメージ部は−１００Ｖ前後の電位をもち、同図右方向へ所定の速度で動き、現像後はトナー像を保持する。ドナーロール１４は絶縁性材料で薄くコーティングされ、表面にトナー層を保持する。ワイヤ電極１６はドナーロール１４に沿って軸方向に張架され、両端は固定されている。マグネットロール１８は時計方向に回転し、二成分現像剤２４を搬送する。
【００１４】
マグネット２０はマグネットロール１８の内部にあって静止しており、二成分現像剤２４をマグネットロール１８の表面に吸着する。トリマープレート２２はマグネットロール１８によって搬送される二成分現像剤２４を規制し、所定の層厚にする。
【００１５】
二成分現像剤２４は磁性粉キャリアとトナーからなる。磁性粉キャリアとしては代表的な鉄粉系キャリアや磁性粉分散型の樹脂系キャリアでもよい。トナー２６は、二成分現像剤２４から分離されたものである。直流電源６０は、アースとドナーロール１４との間に−３００Ｖ前後の電位差を与える。直流電源６２は、ドナーロール１４とマグネットロール１８の間に−２００Ｖ前後の電位差を与える。交流電源６４は、ドナーロール１４とワイヤ電極１６の間に正弦波で７００Ｖｐｐ／１０ｋＨｚ前後のＡＣ電位差を与える。
【００１６】
二成分現像剤２４は図示しない攪拌手段によってキャリアがプラスに、トナー２６がマイナスに、各々帯電している。二成分現像剤２４はマグネットロール１８の表面に吸着されて時計回りに搬送され、トリマープレート２２の規制を受けて所定の層厚になる。
【００１７】
続いて二成分現像剤２４はドナーロール１４の近傍にまで移動すると、直流電源６２によるドナーロール１４とマグネットロール１８の電位差−２００Ｖによってマイナスのトナー２６だけが二成分現像剤２４から剥がされてドナーロール１４に移り、均一なトナー層を形成する。ドナーロール１４に移動したトナー２６は、時計回りに搬送される。
【００１８】
トナー２６は続いてワイヤ電極１６の近傍まで運ばれると、交流電源６４によるワイヤ電極１６とドナーロール１４のＡＣ電位差７００Ｖｐｐ／１０ｋＨｚによって激しく振動し、ドナーロール１４の表面からの拘束を失ってクラウド状態になる。
【００１９】
ワイヤ電極１６の近傍においてクラウド状態となったトナー２６は、直流電源６０による感光体１２上の潜像のイメージ部とドナーロール１４の電位差＋２００Ｖによってイメージ部にのみ移動して感光体１２上のイメージ部に移る。
【００２０】
一方、感光体１２上の潜像の背景部とドナーロール１４の電位差は−４００Ｖであるので、トナー２６はドナーロール１４側に戻されることになり、感光体１２上の潜像の背景部にはトナー２６が載らない。こうして潜像にはトナー像が完成する。
【００２１】
この現像過程において、もし、潜像部に先行する異色トナー像があったとしても、先行するトナー像を乱すことはない。トナーの振動はワイヤ電極近傍においてのみ発生し、またワイヤ電極によるＡＣ電界作用も感光体表面まで影響しないからである。ただし、ワイヤ電極のＡＣ電位を１ｋＶ以上に大きくしたり、周波数を５ｋＨｚ以下に小さくすると電界の作用空間が広がったり、トナーの空間振動が大きくなって先行する異色トナー像を徐々に乱すことになる。
【００２２】
一方、特許文献４では、以上のようなハイブリッドスキャベンジレス現像法の流れを汲む現像法が開示されており、ワイヤ電極のみならずドナーロールにもＡＣ＋ＤＣバイアスを印加して改善したものが記述されている。
【００２３】
ここで、図６を参照して、従来技術による、重ね現像を行うハイライトカラープリンタ１２０の具体例について簡単に説明する。
【００２４】
図示しない駆動手段によってドライブロール７０が回り、ベルト状の感光体７１を駆動させる。反時計回りに回る感光体７１上のあるイメージフレームは第１帯電器７２によって−７００Ｖ前後までチャージされ、続いて第１露光装置７３によって−１００Ｖの潜像が描き込まれる。続いてハイブリッドジャンピング現像法が適用された第１現像装置７４によってマイナスの黒トナーが現像される。続いて第１除電ランプ７５によってイメージフレームの潜像が消去される。
【００２５】
該イメージフレームは黒トナー像を載せたまま第２帯電器７６によって再び−７００Ｖまでチャージされ、続いて第２露光装置７７によって−１００Ｖの潜像が描き込まれる。続いてハイブリッドスキャベンジレス現像法が適用された第２現像装置７８によってマイナスの赤トナーが現像され、赤と黒のハイライト像が完成する。続いて第２除電ランプ７９によってイメージフレームの潜像は再び消去される。
【００２６】
続いて極性反転器８０によって黒トナー及び赤トナーはプラスに極性反転され、転写部に進む。
【００２７】
一方、図示しない用紙供給装置から送られた用紙が転写部で該イメージフレームと当接し、転写器８１によって用紙がマイナス帯電することにより、該イメージフレームのプラスのトナー像は用紙側に転写される。更に、除電器８２により転写用紙の帯電は低減され、転写用紙は剥離ロール８３によって感光体７１から剥離され、搬送ベルト８４によって定着器８５に送れられて定着像が完成し、定着用紙は図示しない排出手段に送られる。
【００２８】
一方、残留トナー像を載せたイメージフレームはプレクリーナ除電ランプ８６で残留電位を除去した後、クリーナ８７に進んで残留トナーが除去され、次のイメージサイクルに進む。
【００２９】
【特許文献１】
特開平１０−１０８６１号公報
【特許文献２】
米国特許第４８６８６００号明細書
【特許文献３】
特開平４−２１４５８１号公報
【特許文献４】
米国特許第５０１０３６７号明細書
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したハイブリッドスキャベンジレス現像法では、現像エリアに配置したワイヤ電極が短期間で局所的に汚れてしまい、トナークラウドを発生させるためのＡＣ電界効果が軸方向で局所的に弱まり、現像された画像に斑が発生しやすい、という問題点があった。
【００３１】
すなわち、この現像法では、ワイヤ電極とドナーロール間にはＡＣ＋ＤＣの電流が流れているが、当該ワイヤ電極の表面はトナーが付着しているため、トナーが電気的抵抗となって熱が発生する。また、ワイヤ電極の表面のトナー自体も振動しているため、電極表面との間で機械的な摩擦熱も生じる。このため、経時的にはワイヤ電極表面にトナーが溶着してしまう、所謂コンタミネーション（Ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ）が発生することになる。トナーは高抵抗であるので、ワイヤ電極は、コンタミネーションが発生したところで局所的に電気抵抗が増大し、電界効果が低下してトナークラウドが発生しにくくなる。
【００３２】
また、ハイブリッドスキャベンジレス現像法では、先行する異色トナー像に対するスキャベンジレスを維持するために、ワイヤ電極のＡＣバイアスは高圧方向に制限があり、現像性が低い、という問題点もあった。
【００３３】
すなわち、ワイヤ電極とドナーロール間に印加するＡＣ電圧を大きくすると、ＡＣ電界が感光体表面にまで作用し、スキャベンジしてしまうので制限されるし、更にワイヤ電極とドナーロールとのギャップは僅か２０μｍ程度なので、ＡＣ電界としては非常に大きくなり、所謂エアブレークダウン（Ａｉｒ  Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ）が発生し、電流が急激に流れ過ぎて画質欠陥を生じさせることとなる。
【００３４】
これに対し、ワイヤ電極の周波数を上げることにより、ドナーロール表面のトナーを振動させる回数を増加させて、ある程度の現像性増加の効果を得るようにすることも考えられる。
【００３５】
しかしながら、この方法は、周波数を上げることに起因するＡＣ電源の容量アップによるコストの増加、高圧線からの漏れ電波の増大、電気的ノイズの懸念の増大等の新たな障害が生じるため、好ましくない。
【００３６】
本発明は上記問題点を解消するためになされたものであり、現像された画像における斑の発生を抑制することができると共に、現像性を高めることのできる現像装置及び現像方法を提供することを目的とする。
【００３７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の現像装置は、ドナー構造体からトナーを移動させることにより電荷保持面に対して非接触で静電潜像を現像する現像装置であって、前記ドナー構造体と前記電荷保持面との間の前記ドナー構造体近傍に設けられた電極と、前記電極に第１の交流電圧を印加する第１の印加手段と、前記第１の交流電圧に当該第１の交流電圧と略同期した第２の交流電圧を重畳した第３の交流電圧を前記ドナー構造体に印加する第２の印加手段と、を備えている。
【００３８】
請求項１記載の現像装置は、ドナー構造体からトナーを移動させることにより電荷保持面に対して非接触で静電潜像を現像するものであり、ドナー構造体と電荷保持面との間の前記ドナー構造体近傍に電極が設けられる。なお、この電極は、前述したハイブリッドスキャベンジレス現像法で適用されていた電極に相当するものである。
【００３９】
ここで、本発明では、第１の印加手段によって上記電極に第１の交流電圧が印加され、第２の印加手段によって第１の交流電圧に当該第１の交流電圧と略同期した第２の交流電圧を重畳した第３の交流電圧がドナー構造体に印加される。なお、ここでいう「略同期」には‘同期’も含まれる。
【００４０】
これにより、ドナー構造体と電荷保持面との間の交流電位差によるトナーの空間振動が補完しているため、電極に局所的にトナーによるコンタミネーションが発生してトナークラウドの発生量が低減しても、現像された画像における斑の発生を抑制することができる。
【００４１】
また、同様の理由により、ドナー構造体のトナーの拘束力は非常に弱いため、スキャベンジレスな現像手法であるにもかかわらず現像性を高めることができる。
【００４２】
このように、請求項１に記載の現像装置によれば、ドナー構造体からトナーを移動させることにより電荷保持面に対して非接触で静電潜像を現像する際に、前記ドナー構造体と前記電荷保持面との間に設けられた電極に第１の交流電圧を印加すると共に、前記第１の交流電圧に当該第１の交流電圧と略同期した第２の交流電圧を重畳した第３の交流電圧を前記ドナー構造体に印加しているので、現像された画像における斑の発生を抑制することができると共に、現像性を高めることができる。
【００４３】
なお、請求項１に記載の発明は、請求項２記載の発明のように、前記第２の交流電圧を、前記第１の交流電圧に略同期し、かつ略同位相であるものとすることが好ましい。なお、ここでいう「略同位相」には‘同位相’も含まれる。
【００４４】
一方、上記目的を達成するために、請求項３記載の現像装置は、マグネット構造体により磁性粉キャリアとトナーが含まれた現像剤を吸着し、ドナー構造体に前記マグネット構造体から前記トナーを移動させ、前記ドナー構造体から前記トナーを移動させることにより電荷保持面に対して非接触で静電潜像を現像する現像装置であって、前記ドナー構造体と前記電荷保持面との間に設けられた電極と、前記電極に第１の交流電圧を印加する第１の印加手段と、前記第１の交流電圧に当該第１の交流電圧と略同期した第２の交流電圧を重畳した第３の交流電圧を前記ドナー構造体に印加する第２の印加手段と、前記第３の交流電圧に略同期した第４の交流電圧を前記マグネット構造体に印加する第３の印加手段と、を備えている。
【００４５】
請求項３記載の現像装置は、マグネット構造体により磁性粉キャリアとトナーが含まれた現像剤を吸着し、ドナー構造体に前記マグネット構造体から前記トナーを移動させ、前記ドナー構造体から前記トナーを移動させることにより電荷保持面に対して非接触で静電潜像を現像するものであり、ドナー構造体と電荷保持面との間の前記ドナー構造体近傍に電極が設けられる。なお、この電極は、前述したハイブリッドスキャベンジレス現像法で適用されていた電極に相当するものである。
【００４６】
ここで、本発明では、第１の印加手段によって上記電極に第１の交流電圧が印加され、第２の印加手段によって第１の交流電圧に当該第１の交流電圧と略同期した第２の交流電圧を重畳した第３の交流電圧がドナー構造体に印加され、更に、第３の印加手段によって第３の交流電圧に略同期した第４の交流電圧がマグネット構造体に印加される。なお、ここでいう「略同期」には‘同期’も含まれる。
【００４７】
これにより、ドナー構造体と電荷保持面との間の交流電位差によるトナーの空間振動が補完しているため、電極に局所的にトナーによるコンタミネーションが発生してトナークラウドの発生量が低減しても、現像された画像における斑の発生を抑制することができる。
【００４８】
また、同様の理由により、ドナー構造体のトナーの拘束力は非常に弱いため、スキャベンジレスな現像手法であるにもかかわらず現像性を高めることができる。
【００４９】
このように、請求項３に記載の現像装置によれば、マグネット構造体により磁性粉キャリアとトナーが含まれた現像剤を吸着し、ドナー構造体に前記マグネット構造体から前記トナーを移動させ、前記ドナー構造体から前記トナーを移動させることにより電荷保持面に対して非接触で静電潜像を現像する際に、前記ドナー構造体と前記電荷保持面との間に設けられた電極に第１の交流電圧を印加すると共に、前記第１の交流電圧に当該第１の交流電圧と略同期した第２の交流電圧を重畳した第３の交流電圧を前記ドナー構造体に印加し、かつ前記第３の交流電圧に略同期した第４の交流電圧を前記マグネット構造体に印加しているので、現像された画像における斑の発生を抑制することができると共に、現像性を高めることができる。
【００５０】
なお、請求項３に記載の発明は、請求項４記載の発明のように、前記第２の交流電圧を、前記第１の交流電圧に略同期し、かつ略同位相であるものとし、前記第４の交流電圧を、前記第３の交流電圧に略同期し、かつ略同位相であるものとすることが好ましい。なお、ここでいう「略同位相」には‘同位相’も含まれる。
【００５１】
また、請求項３又は請求項４に記載の発明は、請求項５記載の発明のように、前記第４の交流電圧の振幅を大きくするための付加交流電源を更に備えることが好ましい。
【００５２】
更に、請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の発明は、請求項６記載の発明のように、前記第３の交流電圧を嵩上げするための嵩上手段を更に備えることが好ましい。
【００５３】
一方、上記目的を達成するために、請求項７記載の現像方法は、ドナー構造体からトナーを移動させることにより電荷保持面に対して非接触で静電潜像を現像すると共に、前記ドナー構造体と前記電荷保持面との間の前記ドナー構造体近傍に電極が設けられた現像装置の現像方法であって、前記電極に第１の交流電圧を印加すると共に、前記第１の交流電圧に当該第１の交流電圧と略同期した第２の交流電圧を重畳した第３の交流電圧を前記ドナー構造体に印加するものである。
【００５４】
従って、請求項７に記載の現像方法によれば、現像装置に対して請求項１に記載の発明と同様に作用させることができるので、請求項１に記載の発明と同様に、現像された画像における斑の発生を抑制することができると共に、現像性を高めることができる。
【００５５】
更に、請求項８記載の現像方法は、マグネット構造体により磁性粉キャリアとトナーが含まれた現像剤を吸着し、ドナー構造体に前記マグネット構造体から前記トナーを移動させ、前記ドナー構造体から前記トナーを移動させることにより電荷保持面に対して非接触で静電潜像を現像すると共に、前記ドナー構造体と前記電荷保持面との間の前記ドナー構造体近傍に電極が設けられた現像装置の現像方法であって、前記電極に第１の交流電圧を印加すると共に、前記第１の交流電圧に当該第１の交流電圧と略同期した第２の交流電圧を重畳した第３の交流電圧を前記ドナー構造体に印加し、かつ前記第３の交流電圧に略同期した第４の交流電圧を前記マグネット構造体に印加するものである。
【００５６】
従って、請求項８に記載の現像方法によれば、現像装置に対して請求項３に記載の発明と同様に作用させることができるので、請求項３に記載の発明と同様に、現像された画像における斑の発生を抑制することができると共に、現像性を高めることができる。
【００５７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係る現像装置及び現像方法の実施の形態について詳細に説明する。
【００５８】
〔第１実施形態〕
まず、図１を参照して、本実施の形態に係る現像装置１０の構成について説明する。
【００５９】
同図に示すように、本実施の形態に係る現像装置１０は、ワイヤ電極１６と、ドナーロール１４と、マグネットロール１８と、トリマープレート２２と、を含んで構成されている。なお、これらの構成要素は、図５に示したハイブリッドスキャベンジレス現像法による現像装置１１０と同様のものである。
【００６０】
ワイヤ電極１６のドナーロール１４と反対側に位置された感光体１２は、上流側で形成された潜像を有し、背景部は−７００Ｖ前後で、イメージ部は−１００Ｖ前後の電位を有すると共に、同図右方向へ所定の速度で移動するものとされており、現像後は上記潜像を顕在化したトナー像を保持するものである。
【００６１】
ドナーロール１４は絶縁性材料で薄くコーティングされ、表面にトナー層を保持する。ワイヤ電極１６はドナーロール１４に沿って軸方向に張架され、両端は固定されている。マグネットロール１８は時計方向に回転し、二成分現像剤２４を搬送する。マグネット２０はマグネットロール１８の内部にあって静止しており、二成分現像剤２４をマグネットロール１８の表面に吸着する。
【００６２】
トリマープレート２２はマグネットロール１８によって搬送される二成分現像剤２４を規制し、所定の層厚にする。二成分現像剤２４は磁性粉キャリアとトナー２６からなる。
【００６３】
直流電源３０と交流電源３２は、アースとワイヤ電極１６の間に−３００Ｖ、７００Ｖｐｐ／１０ｋＨｚ前後の電位差を印加する。交流電源３４は、ドナーロール１４とワイヤ電極１６の間に、交流電源３２によるＡＣ電位差に同期し同位相とされた９００Ｖｐｐ前後のＡＣ電位差を加算（重畳）する。直流電源３６は、ドナーロール１４とマグネットロール１８の間に−２００Ｖ前後の電位差を加算する。なお、以上のような構成の現像装置１０を、本発明の発明者は、「トリプルＡＣシンクロ現像システム」と称している。
【００６４】
次に、本実施の形態に係る現像装置１０の作用を説明する。二成分現像剤２４は図示しない攪拌手段によってキャリアがプラスに、トナー２６がマイナスに、各々帯電している。
【００６５】
二成分現像剤２４はマグネットロール１８の表面に吸着されて時計回りに搬送され、トリマープレート２２の規制を受けて所定の層厚とされる。続いて二成分現像剤２４はドナーロール１４の近傍にまで移動すると、直流電源３６によるドナーロール１４とマグネットロール１８との間の電位差−２００Ｖによってマイナスのトナー２６だけが二成分現像剤２４から剥がされてドナーロール１４に移り、均一なトナー層を形成する。ドナーロール１４に移動したトナー２６は、時計回りに搬送される。
【００６６】
トナー２６は続いてワイヤ電極１６の近傍まで運ばれると、交流電源３４によるワイヤ電極１６とドナーロール１４との間のＡＣ電位差７００Ｖｐｐ／１０ｋＨｚによって激しく振動し、ドナーロール１４の表面からの拘束を失ってクラウド状態になる。
【００６７】
また、それと同時に、交流電源３２及び交流電源３４により生成された交流電圧を同期同位相で加算させた感光体１２とドナーロール１４との間のＡＣ電位差１．６ｋＶｐｐ／１０ｋＨｚによってトナー２６は空間振動し、ドナーロール１４の表面から感光体１２までには届かない範囲で往復することになる。以上の作用により、ドナーロール１４上のトナー２６は二重に活性化される。
【００６８】
ドナーロール１４は直流電源３０によって−３００Ｖ前後の電位を有し、感光体１２上の潜像のイメージ部に対して電位差＋２００Ｖを有するため、空間を振動するクラウドトナーは感光体１２上のイメージ部に移る。
【００６９】
一方、感光体１２上の潜像の背景部とドナーロール１４の直流電位差は−４００Ｖであるので、トナー２６はドナーロール１４側に戻されることになり、感光体１２上の潜像の背景部にはトナー２６が載らない。こうして、潜像にはトナー像が完成する。
【００７０】
この現像過程において、もし、潜像部に先行する異色トナー像があったとしても、先行するトナー像を乱すことはない。トナー２６の空間振動は、ドナーロール１４の表面から感光体１２上の潜像の背景部にまでは達しないからである。
【００７１】
ただし、ドナーロール１４の交流電位を２．５ｋＶｐｐ以上で、かつ周波数を５ｋＨｚ以下に小さくすると、電界の作用空間が広がったり、トナー２６の空間振動が大きくなってハイブリッドジャンピング現像に近い設定になり、先行する異色トナー像を乱すことになる。
【００７２】
ワイヤ電極１６に印加される電圧の交流成分及び直流成分をそれぞれＶｗ（ａｃ）、Ｖｗ（ｄｃ）とし、ドナーロール１４−ワイヤ電極１６間の交流電位差をＶｄｗ（ａｃ）、マグネットロール１８−ドナーロール１４間の直流電位差をＶｄｍ（ｄｃ）とすれば、ドナーロール１４に印加される電圧の交流成分Ｖｄ（ａｃ）、直流成分Ｖｄ（ｄｃ）は各々次のようになる。
【００７３】
Ｖｄ（ａｃ）＝Ｖｗ（ａｃ）＋Ｖｄｗ（ａｃ）
Ｖｄ（ｄｃ）＝Ｖｗ（ｄｃ）
また、マグネットロール１８に印加される電圧の交流成分Ｖｍ（ａｃ）、直流成分Ｖｍ（ｄｃ）は各々次のようになる。
【００７４】
Ｖｍ（ａｃ）＝Ｖｄ（ａｃ）＝Ｖｗ（ａｃ）＋Ｖｄｗ（ａｃ）
Ｖｍ（ｄｃ）＝Ｖｗ（ｄｃ）＋Ｖｄｍ（ｄｃ）
各交流成分は同期しかつ同位相であるため、以上のような単純な加算演算が成立する。
【００７５】
図２には、ドナーロール１４のバイアス４０、マグネットロール１８のバイアス４２、及びワイヤ電極１６のバイアス４４の経時的な変化の一例が示されている。同図に示すように、各バイアス４０、４２、４４は、互いに同期し、かつ同位相のものとなっていることがわかる。
【００７６】
以上詳細に説明したように、本実施の形態では、ドナーロール１４からトナーを移動させることにより感光体１２に対して非接触で静電潜像を現像する際に、ドナーロール１４と感光体１２との間に設けられたワイヤ電極１６に第１の交流電圧を交流電源３２により印加すると共に、第１の交流電圧に当該第１の交流電圧と略同期した第２の交流電圧を重畳した第３の交流電圧を交流電源３４によりドナーロール１４に印加しているので、現像された画像における斑の発生を抑制することができると共に、現像性を高めることができる。
【００７７】
特に、本実施の形態では、前記第２の交流電圧を、前記第１の交流電圧に略同期し、かつ略同位相であるものとしているので、上記斑の発生を抑制する効果及び現像性を高める効果を最大限に得ることができる。
【００７８】
〔第２実施形態〕
本第２実施形態では、上記第１実施形態に係る現像装置１０を、更に改良したものの形態例について説明する。
【００７９】
図３には、本第２実施形態に係る現像装置１０Ｂの構成が示されている。同図に示すように、現像装置１０Ｂは、交流電源３４と直流電源３６との間の分岐点からドナーロール１４に至る電圧供給路に直流電源３８を介在させると共に、直流電源３６からマグネットロール１８に至る電圧供給路に交流電源３９を介在させている点のみが、上記第１実施形態に係る現像装置１０と異なっている。
【００８０】
ここで、直流電源３０と交流電源３２は、アースとワイヤ電極１６の間に−２００Ｖ、７００Ｖｐｐ／１０ｋＨｚ前後の電位差を印加する。
【００８１】
交流電源３４は、ドナーロール１４とワイヤ電極１６の間に９００Ｖｐｐ前後のＡＣ電位差を加算する。同時に直流電源３８が−１００Ｖ程度の電位を加算する。
【００８２】
また、直流電源３６は、ドナーロール１４とマグネットロール１８の間に−２００Ｖ前後の電位差を加算する。同時に交流電源３９が２５０Ｖｐｐ前後のＡＣ電位差を加算する。
【００８３】
この構成によれば、ドナーロール１４に印加される電位は交流成分のみならず直流成分でもワイヤ電極１６よりも絶対値が大きくなっている。これは、ワイヤ電極１６がマイナスのトナー２６の蓄積によってマイナス方向に電位が嵩上げされることを予め見込んで、ワイヤ電極１６の直流成分を低めに設定するものである。このようにドナーロール１４の電位とワイヤ電極１６の電位の直流成分は異なっていてもよい。
【００８４】
一方、マグネットロール１８の電位は直流成分のみならず交流成分でもドナーロール１４より絶対値が大きくなっている。これは、マグネットロール１８からドナーロール１４へのトナー２６の移動を促進するためである。このように、ドナーロール１４の電位とマグネットロール１８の電位の交流成分は異なっていてもよい。
【００８５】
以上詳細に説明したように、本実施の形態では、上述した第１実施形態に係る現像装置と同様の効果を奏することができると共に、マグネットロール１８に印加する交流電圧（本発明の「第４の交流電圧」に相当。）の振幅を大きくするための交流電源３９を備えているので、マグネットロール１８からドナーロール１４へのトナーの移動を、より促進することができる。
【００８６】
また、本実施の形態では、ドナーロール１４に印加する交流電圧（本発明の「第３の交流電圧」に相当。）を嵩上げするための直流電源３８を備えているので、ワイヤ電極１６がマイナス電位のトナーの蓄積によりマイナス方向に電位が嵩上げされることを予め見込んでワイヤ電極１６に印加する電圧の直流成分を低めに設定することができ、ワイヤ電極１６に対して適正レベルの電圧を印加することができる。
【００８７】
なお、上記各実施の形態では、本発明の「電極」として、ドナーロール１４に沿って軸方向に張架され、かつ両端が固定されたワイヤ電極１６を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の電極として、例えば、網目状のグリッド電極を適用する形態とすることもできる。この場合も、上記各実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００８８】
また、上記各実施の形態では、本発明の「ドナー構造体」として、円柱形状のドナーロール１４を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、高絶縁性のドナーベルトを適用する形態とすることもできる。この場合も、上記各実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００８９】
また、上記各実施の形態では、交流電源３２、３４、３９を、正弦波交流を出力するものとした場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各交流電源を、例えば、矩形波を出力するものとする形態とすることもできる。ただし、この場合は、電界効果、トナー振動効果は程度が異なり、エッジのシャープ差（立ち上がりの速さの差）なども影響するので、ＡＣ振幅を正弦波のそれより小さくする等とすることが好ましい。
【００９０】
また、上記各実施の形態では、各バイアスの交流電圧を同期同位相とした場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、位相が多少ずれていても上記各実施の形態と略同様の効果を奏することができる。本発明者による図１に示した構成とされた現像装置を用いた実験によれば、ワイヤ電極とドナーロールとの間のバイアスの位相は、１５度前後ずれていても略同様の効果を得ることができた。同様に、ドナーロールとマグネットロールとの間のバイアスの位相も、２０度前後ずれていても略同様の効果を得ることができた。なお、当該実験は、感光体１２とドナーロール１４との間の距離（図１の垂直距離）が０．３〜０．５ｍｍであり、ドナーロール１４とワイヤ電極１６との間の距離（図１の垂直距離）が１０〜５０μｍとして行った。
【００９１】
更に、本実施の形態において示した現像装置の構成（図１、図３参照）は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
【００９２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１及び請求項２に係る現像装置と、請求項７に係る現像方法によれば、ドナー構造体からトナーを移動させることにより電荷保持面に対して非接触で静電潜像を現像する際に、前記ドナー構造体と前記電荷保持面との間に設けられた電極に第１の交流電圧を印加すると共に、前記第１の交流電圧に当該第１の交流電圧と略同期した第２の交流電圧を重畳した第３の交流電圧を前記ドナー構造体に印加しているので、現像された画像における斑の発生を抑制することができると共に、現像性を高めることができる、という効果が得られる。
【００９３】
また、請求項３乃至請求項６に係る現像装置と、請求項８に係る現像方法によれば、マグネット構造体により磁性粉キャリアとトナーが含まれた現像剤を吸着し、ドナー構造体に前記マグネット構造体から前記トナーを移動させ、前記ドナー構造体から前記トナーを移動させることにより電荷保持面に対して非接触で静電潜像を現像する際に、前記ドナー構造体と前記電荷保持面との間に設けられた電極に第１の交流電圧を印加すると共に、前記第１の交流電圧に当該第１の交流電圧と略同期した第２の交流電圧を重畳した第３の交流電圧を前記ドナー構造体に印加し、かつ前記第３の交流電圧に略同期した第４の交流電圧を前記マグネット構造体に印加しているので、現像された画像における斑の発生を抑制することができると共に、現像性を高めることができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る現像装置の構成を示す模式図である。
【図２】第１実施形態に係る現像装置の要部におけるバイアスの状態を示す波形図である。
【図３】第２実施形態に係る現像装置の構成を示す模式図である。
【図４】従来の現像装置の構成例を示す模式図である。
【図５】従来の現像装置の他の構成例を示す模式図である。
【図６】従来の重ね現像を行うハイライトカラープリンタの構成例を示す概略側面図である。
【符号の説明】
１０、１０Ｂ    現像装置
１２    感光体（電荷保持面）
１４    ドナーロール（ドナー構造体）
１６    ワイヤ電極（電極）
１８    マグネットロール（マグネット構造体）
２０    マグネット
２２    トリマープレート
２４    二成分現像剤（現像剤）
２６    トナー
３０    直流電源
３２    交流電源（第１の印加手段）
３４    交流電源（第２の印加手段）
３６    直流電源（第３の印加手段）
３８    直流電源（嵩上手段）
３９    交流電源（付加交流電源）
１２０    ハイライトカラープリンタ
【図１】
2005010348.tif 000003
【図２】
2005010348.tif 000004
【図３】
2005010348.tif 000005
【図４】
2005010348.tif 000006
【図５】
2005010348.tif 000007
【図６】
2005010348.tif 000008