(57)【要約】      （修正有）【課題】現像剤表面のトナー濃度を高め、よりいっそう画像濃度を高めることができる現像装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】静電潜像を担持する感光ドラム１ａに対向配置され、トナーとキャリアを有する現像剤を現像領域まで搬送する現像スリーブ２３１ａと、現像領域よりも現像剤搬送方向上流側に配置された電極部２３６ａと、を有し、電極部２３６ａと感光ドラム１ａの間にプレバイアスをかけ、現像スリーブ２３１ａに直流電圧を印加し、現像スリーブ２３１ａと感光ドラム１ａの間に現像バイアスをかけて、現像スリーブ２３１ａ上の現像剤中のトナーを感光ドラム１ａへ移動させて、感光ドラム１ａ上の静電潜像を現像する現像装置において、プレバイアスによる電極部２３６ａと現像スリーブ２３１ａとの間の電界強度が、現像バイアスによる像担持体と現像スリーブ２３１ａとの間の電界強度よりも大きいことを特徴とする。【選択図】図４
2012155131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を担持する像担持体に対向して配置され、トナーとキャリアを有する現像剤を現像領域まで搬送する現像剤担持体と、
前記現像領域よりも現像剤搬送方向上流側に配置された電極部材と、を有し、
前記電極部材と前記像担持体の間にプレバイアスをかけ、
前記現像剤担持体に直流電圧を印加し、前記現像剤担持体と前記像担持体の間に現像バイアスをかけて、前記現像剤担持体上の現像剤中のトナーを前記像担持体へ移動させて、前記像担持体上の静電潜像を現像する現像装置において、
前記プレバイアスによる前記電極部材と前記現像剤担持体との間の電界強度が、前記現像バイアスによる前記像担持体と前記現像剤担持体との間の電界強度よりも大きいことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記電極部材は、現像領域より現像剤搬送方向上流側に位置している前記現像剤担持体の内側の複数の磁極のうち最も現像領域に近い磁極に対向した位置から、現像剤と感光ドラムとの接触する位置の間に、プレバイアスをかけることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記プレバイアスによる前記電極部材と前記現像剤担持体との間の電界強度は、前記電極部材と前記現像剤担持体との間で放電しない強度となっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記電極部材を支持する電極支持部材を有し、
前記電極支持部材に、前記現像剤担持体上の現像剤を穂立たせる磁性板が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の現像装置と、
前記現像装置によって現像されたトナー像を記録媒体へ転写する転写手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を利用した複写機やプリンタ等の画像形成装置及びこれに用いられる現像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子写真方式の画像形成装置では、帯電したトナーを像担持体に接近させ、静電的にトナーを像担持体上の静電潜像に付着させることにより現像が行なわれ、画像が形成される。現像剤としては、非磁性トナーと磁性キャリアとを主成分とする二成分現像剤が広く用いられている。
【０００３】
現像剤を像担持体へと移動させる現像バイアスとしては、直流電圧に交流電圧を重畳させるＡＣ現像と直流電圧のみを利用するＤＣ現像とがある。ＡＣ現像は画質面において優れているのに対し、ＤＣ現像は簡易な構成や低コストがその長所である。
【０００４】
二成分現像剤を用いた二成分ＡＣ現像方式では、例えば、２００Ｖ程度の直流電圧にＶｐ−ｐ＝２ｋＶ程度の矩形波の交流電圧を重畳したバイアスが用いられる。現像バイアスの直流成分は、現像剤担持体表面上の現像剤中のトナーを像担持体へと向かわせる為に印加されるのに対し、交流成分には、瞬間的に大きな電界をかけることによって現像剤中で互いに逆極性に帯電しているトナーとキャリアを分離させる効果がある。
【０００５】
一方、二成分現像剤を用いた二成分ＤＣ現像方式では直流電圧のみによって現像が行なわれる。この直流電圧の大きさはＡＣ現像に於ける交流電圧と比較して小さい為、現像バイアスによるトナーとキャリアの分離作用は小さい。このため、現像バイアスの下で動くことのできるトナー粒子の数は少なく、必然的に像担持体に現像されるトナーの量も少なくなるので画像濃度が出にくい。
【０００６】
画像濃度を向上させる方法としては、現像剤中のトナー濃度を上げたり、現像剤担持体の現像剤搬送速度を上げる、現像バイアスを大きくする方法等がある。しかし、現像剤中のトナー濃度を上げると、像担持体上の非画像領域にトナーが付着する、という所謂かぶりが起きやすくなる。また、現像剤搬送速度を上げると、現像剤の劣化が加速されることが知られている。
【０００７】
また、現像バイアスを大きくすると、トナーに働く力が大きくなるので、トナーとキャリアの分離性を上げることができ、画像濃度を上昇させることができる。しかし、像担持体上の画像領域にキャリアが付着する確率も飛躍的に大きくなるため、現像バイアス大きくすることで画像濃度を上げることには限界がある。
【０００８】
そこで、特許文献１（特開平４−７０８７４）では、現像領域の直前に二成分現像剤中のトナーを引き付ける励起電極を設置している。これにより、現像剤が励起電極位置を通過して現像領域に至るとき、現像剤中のトナーを励起電極側により引き付け、感光体と接触する現像剤のトナー濃度を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平４−７０８７４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、特許文献１に記載の技術では、現像剤中のトナーを動かす力は依然として弱く、電極の効果は薄い。
【００１１】
そこで本発明は、現像領域の現像剤搬送方向上流側の電極部材と現像剤担持体との間に現像電界よりも大きな電界が形成されるように電圧を印加する。これによって、現像剤表面のトナー濃度を高め、よりいっそう画像濃度を高めることができる現像装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために本発明に係る現像装置及び画像形成装置の代表的な構成は、静電潜像を担持する像担持体に対向して配置され、トナーとキャリアを有する現像剤を現像領域まで搬送する現像剤担持体と、前記現像領域よりも現像剤搬送方向上流側に配置された電極部材と、を有し、前記電極部材と前記像担持体の間にプレバイアスをかけ、前記現像剤担持体に直流電圧を印加し、前記現像剤担持体と前記像担持体の間に現像バイアスをかけて、前記現像剤担持体上の現像剤中のトナーを前記像担持体へ移動させて、前記像担持体上の静電潜像を現像する現像装置において、前記プレバイアスによる前記電極部材と前記現像剤担持体との間の電界強度が、前記現像バイアスによる前記像担持体と前記現像剤担持体との間の電界強度よりも大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、現像領域の現像剤搬送方向上流側の電極部材と現像剤担持体との間に現像電界よりも大きな電界が形成されるように電圧を印加することによって、現像剤表面のトナー濃度を高め、よりいっそう画像濃度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係る画像形成装置の構成図である。
【図２】第１実施形態に係る画像形成部の構成図である。
【図３】第１実施形態に係る補助電極の構成図である。
【図４】第１実施形態に係る補助電極の効果を示す模式図である。
【図５】補助電極の電圧印加範囲を示す図である。
【図６】トナーに作用する力を説明する図である。
【図７】マグネットパターンを示す図である。
【図８】感光ドラム上のトナー載り量とキャリア付着量のコントラスト電位依存性を示す図である。
【図９】感光ドラム上のトナー載り量とキャリア付着量のプレバイアス依存性を示す図である。
【図１０】現像時間と現像されるトナーの量の関係を示す図である。
【図１１】現像時間と現像されるトナーの量の関係を示す図である。
【図１２】（ａ）磁性板を設けない場合の現像剤担持体と電極部材との間の磁力線の様子を示す図である。（ｂ）磁性板を設けた場合の現像剤担持体と電極部材との間の磁力線の様子を示す図である。
【図１３】第２実施形態に係る磁性板の効果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
[第１実施形態]
本発明に係る現像装置及び画像形成装置の第１実施形態について、図を用いて説明する。図１は本実施形態に係る画像形成装置１００の構成図である。図１に示すように、本実施形態の画像形成装置１００は、４個の画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを有している。画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、ほぼ同様の構成をもつため、画像形成部Ｐａを例にとって画像形成部を説明する。
【００１６】
画像形成部Ｐａにおいて、原稿のイエロー成分色による画像信号に応じてレーザースキャナー１１ａからレーザー光が発射され、１次帯電器２２ａによって帯電された感光ドラム１ａ上（像担持体上）に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置２３ａによりイエロートナー像として現像される。イエロートナー像は、１次転写ローラ２６ａと感光ドラム（像担持体）１ａにより挟持された中間転写ベルト８１が感光ドラム１ａと当接する１次転写ニップ部Ｔ１ａにて中間転写ベルト８１に１次転写される。１次転写後に感光ドラムに残留したトナーは、クリーニング器１２によって除去される。イエロートナー像を担持した中間転写ベルト８１は、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄにて同様に形成されたマゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を重畳転写される。
【００１７】
一方、給送カセット６０に積載されたシート（記録媒体）Ｐは、ピックアップローラ６１、搬送ローラ６２により、２次転写内ローラ（転写手段）２９と２次転写外ローラ４０とが当接する２次転写部Ｔ２に搬送され、４色のトナー像を２次転写される。２次転写されたトナー像は、定着装置９１により加熱加圧されて、シートＰに定着し、画像形成装置本体外へ排出される。
【００１８】
図２に示すように、本実施形態の現像装置２３ａは、マイナス帯電の非磁性トナーと磁性キャリアとを主成分とする二成分現像剤を用いている。現像装置２３ａの内部は、現像位置において垂直方向に延在する隔壁によって、第１室（現像室）と第２室（攪拌室）とに区画されている。第１室には、非磁性の現像スリーブ（現像剤担持体）２３１ａが配置されており、現像スリーブ２３１ａ内には磁界発生手段としてのマグネットが固定配置されている。
【００１９】
第１室、第２室にはそれぞれ、第１、第２のスクリュー２３２ａ、２３３ａが配置されている。第１のスクリュー２３２ａは、第１室中の現像剤を攪拌搬送する。第２のスクリュー２３３ａは、トナー補給槽３０ａから供給されたトナーと、現像装置２３ａ内にある現像剤とを攪拌搬送し、現像剤のトナー濃度を均一にする。第１室と第２室との間の隔壁には、手前側と奥側の端部において第１室と第２室とを相互に連通させる現像剤通路が形成されている。第１、第２スクリュー２３２ａ、２３３ａの搬送力により、現像によってトナーが消費されて現像剤のトナー濃度が低下した第１室内の現像剤が一方の通路から第２室へ移動する。第２室内で現像剤のトナー濃度の回復した現像剤が他方の通路から第１室内へ移動する。
【００２０】
現像装置２３ａ内の二成分現像剤は、マグネットの磁力により現像スリーブ２３１ａ上（現像剤担持体上）に担持される。次いで、現像スリーブ２３１ａ上の現像剤は、ブレード２３４ａにより層厚を規制され、現像スリーブ２３１ａの回転に伴って感光ドラム１ａと対向した現像領域に搬送される。現像領域において二成分現像剤が磁気ブラシを形成するようにマグネットの磁極は配置されており、磁気ブラシを感光ドラム１ａと接触させることによりトナーが静電潜像に供給され、現像が行なわれる。現像効率、すなわち、潜像へのトナー付与率を向上させるために、現像スリーブ２２１ａには現像バイアス出力手段としての現像バイアス電源（不図示）から所定の現像バイアスが印加される。本実施形態では、現像スリーブ２３１ａには、現像バイアス電源から、−５００Ｖの直流電圧が印加される。
【００２１】
（補助電極）
図２に示すように、感光ドラム１ａと現像スリーブ２３１ａとが対向する現像領域より現像剤搬送方向上流側に補助電極２３５ａを配置している。補助電極２３５ａは現像装置２３ａに取り付けられている。
【００２２】
図３は補助電極２３５ａの構成図である。図３に示すように、補助電極２３５ａは、電極部（電極部材）２３６ａ、電極支持部材２３７ａを有している。電極部２３６ａは電圧印加可能な金属箔からなる。電極支持部材２３７ａは絶縁性の樹脂からなる。電極部２３６ａは、接着剤等によって電極支持部材２３７ａ上に固定されている。
【００２３】
電極部２３６ａの長さｌは、現像スリーブ２３１ａの長手方向において、現像スリーブ２３１ａの現像剤担持領域よりも広くなっている。これにより、電極部２３６ａに電圧を印加したとき、現像スリーブ２３１ａの長手方向において、現像スリーブ２３１ａ上の現像剤が担持されている領域全域に渡って均一な電界が形成される。電極部２３６ａの幅ｄは、後述するプレバイアス印加範囲と等しくなるようにする。
【００２４】
電極部２３６ａと現像スリーブ２３１ａとの間に直流電圧（以下、プレバイアスという）を印加し、現像スリーブ２３１ａに対する電極部２３６ａの電位が現像剤中のトナーの電荷と逆極性になるようにする。これにより、図４に示すように、現像剤が補助電極２３５ａを通過するとき、プレバイアスによって形成される電界の作用で、現像剤中のトナーが現像スリーブ側から補助電極側へと引っ張られる。これにより、補助電極側の現像剤のトナー濃度が現像スリーブ側の現像剤のトナー濃度よりも高くなる。そして、感光ドラム１ａにはトナー濃度の高い現像剤が触れることになり、補助電極２３５ａが無い構成よりも現像されるトナー像の画像濃度が上昇する。
【００２５】
（プレバイアス印加範囲）
次に、プレバイアス印加範囲について説明する。特許第３０８７５４１号にも記載されているように、プレバイアスを印加しても補助電極と現像スリーブ内のマグネットの磁極の位置によっては高効率の現像が実現できないことがある。
【００２６】
図５は補助電極２３５ａの電圧印加範囲を示す図である。図５に示すように、現像領域Ａより最も現像剤搬送方向上流側の領域ａにプレバイアスを印加した場合、トナー濃度が高まった磁気穂先端の現像剤は次の磁極位置で反転する。このため、トナー濃度の低い現像剤が現像領域Ａにおいて感光ドラム１ａと接触することになるので現像性はかえって低下してしまう。
【００２７】
次に、領域ａの現像剤搬送方向下流側の領域ｂにプレバイアスを印加した場合、磁気穂先端の現像剤が反転するため、磁気穂が寝ており、磁気穂の側面にトナーが集まることになる。このため、磁気穂先端のトナーが減ってしまうので、やはり現像性は低下してしまう。
【００２８】
最後に、領域ｂの現像剤搬送方向下流側の領域ｃにプレバイアスを印加した場合、トナーは磁気穂の先端に引き寄せられ、磁気穂先端のトナー濃度が高まった状態で現像が行なわれる。このため、現像性は向上する。
【００２９】
以上より、現像領域Ａより現像剤搬送方向上流側に位置している現像剤担持体の内側の複数の磁極のうち最も現像領域Ａに近い現像主極に対向した磁気穂が立ち上がり始める位置（領域ｃの位置）に、プレバイアスを印加することが効果的である。
【００３０】
プレバイアスの効果がより発揮される範囲を明確にするために次のような考察を行なった。図６はトナーに作用する力を説明する図である。図６（ａ）に示すように、現像剤搬送方向（矢印Ｙ方向）を含む平面内において、現像スリーブ２３１ａ表面外向き法線Ｈと磁気穂Ｇとのなす角度をαとする。このとき、現像スリーブ２３１ａ表面外向き法線Ｈに対して現像剤搬送方向に磁気穂Ｇが傾く方向をαの正方向とする。
【００３１】
現像スリーブ２３１ａと補助電極２３５ａとが対向する位置において、平行平板近似が成り立ち、補助電極２３５ａに垂直な電界が形成されるとする。図６（ａ）に示すように、磁気穂Ｇの角度がαであるとき、図６（ｂ）に示すように、磁気穂中のトナー粒子がこの電界によって受ける力Ｆは、トナー粒子を磁気穂先端に向かって引っ張る力ｆ１とトナー粒子を磁気穂の側面に寄せる力ｆ２とに分解できる。
【００３２】
−４５°＜α＜４５°の範囲にあるとき、トナーを磁気穂先端に向かって引っ張る力がトナーを磁気穂側面に寄せる力を上回るので、現像剤中のトナーは磁気穂Ｇの先端に集める力が働き、プレバイアスの効果が発揮される。
【００３３】
また、磁気穂Ｇの形状は、現像スリーブ２３１ａの周りに生じる磁束密度のパターンにほぼ追従するので、α≒ｔａｎ−１（Ｂθ／Ｂｒ）である。ここで、Ｂｒは磁束密度の現像スリーブ表面法線方向成分でありる。Ｂθは磁束密度の現像剤搬送方向成分である。
【００３４】
図７は磁気穂Ｇのなす角度αと磁束密度Ｂθ、Ｂｒの関係を示す図である。図７において、現像剤搬送方向において、現像主極に近づくにつれてαが負の値から０に近づく。従って、現像主極近傍でα＝−４５°、つまり、Ｂθ／Ｂｒ＝−１となる点（Ｂｒと−Ｂθの二つの曲線の交点）の位置をプレバイアス印加開始点とする。本実施形態の場合、現像主極のピーク位置がα＝−８°であるので、プレバイアス印加開始点を−２１°にとればよい。
【００３５】
プレバイアス印加終了点に関しては次のように決める。バイアスによるトナー引き付け効果はバイアス印加範囲とともに増加する一方で、現像による感光ドラム上のトナー載り量は磁気ブラシ（磁気穂Ｇ）と感光ドラム１ａの接触距離とともに増加する。このため、バイアス印加開始点からバイアス印加範囲を伸ばしていくと、磁気ブラシと感光ドラム１ａとが接触し始める点までは感光ドラム上のトナー載り量は増加する。しかし、電極が現像領域Ａに侵入し、磁気ブラシと感光ドラム１ａとの接触範囲が狭くなり始めると、感光ドラム上のトナー載り量はかえって減少する。よって、感光ドラム上のトナー載り量の最大値を得られるよう、磁気ブラシと感光ドラム１ａとの接触開始点をバイアス印加終了点とした。
【００３６】
プレバイアス印加開始点とプレバイアス印加終了点との間の領域をプレバイアス印加範囲とし、電極部２３６ａの幅ｄをこのプレバイアス印加範囲と一致させる。
【００３７】
（補助電極２３５ａに印加するバイアス）
次に、補助電極２３５ａに印加するバイアスについて説明する。本実施形態では、現像スリーブ２３１ａが感光ドラム１ａと対向する領域において、感光ドラム１ａとの間の距離が最短になる点に於ける電界を現像電界Ｅｄｅｖとした。同様に、現像スリーブ２３１ａが補助電極２３５ａと対向する領域において、補助電極２３５ａとの間の距離が最短になる点に於ける電界をプレバイアス電界強度Ｅｐｒｅとした。
【００３８】
上述したごとく、二成分ＤＣ現像方式では現像電界の大きさは二成分ＡＣ現像方式で一般的に用いられているものよりも小さい為、現像に寄与することができるトナーの量は少ない。そして、ＤＣ現像バイアスを大きくすることによって現像電界が大きくなるので、画像濃度は上がるが、同時に画像領域へのキャリアの付着が顕著になる。感光ドラム上の画像領域にキャリアが付着すると、出力画像に黒い斑点として現れる。本実施形態に於けるキャリア付着量の上限を１個／ｃｍ２と定める。
【００３９】
図８は感光ドラム上のトナー載り量、および、感光ドラムの画像領域へのキャリア付着量の現像バイアス依存性（コントラスト電位依存性）を示す図である。図８に示すように、現像バイアス（コントラスト電位）を大きくすると感光ドラム上のトナーの載り量は増えるが、３００〜４００Ｖから感光ドラム１ａの画像領域へのキャリア付着量も急激に増える。
【００４０】
一方、プレバイアスの電圧を大きくすると、同様に電界強度が大きくなるので、現像スリーブ２３１ａと補助電極２３５ａとの間で移動するトナーの量は増える。このとき同時にキャリアの移動が起こったとしても、キャリア粒子の行き先は電極部表面であるため、現像バイアスを大きくしたときとは違い、出力画像には現れない。この為、補助電極２３５ａと現像スリーブ２３１ａとの間に印加する電圧を大きくすることによって、感光ドラム上の画像領域へのキャリア付着のリスクを抑えつつ画像濃度を上げることが可能である。
【００４１】
図９は感光ドラム上のトナー載り量、および、感光ドラムの画像領域へのキャリア付着量のプレバイアス依存性を示す図である。図９の横軸は現像電界Ｅｄｅｖに対するプレバイアス電界強度Ｅｐｒｅの比である。
【００４２】
現像電界に対してプレバイアス電界を大きくすると感光ドラム上のトナーの載り量は増える。プレバイアス電界の大きさが現像電界の大きさ以下であれば、感光ドラム上のトナー載り量の変化はさほど大きくないが、プレバイアス電界の大きさが現像電界の大きさを超えると感光ドラム上トナー載り量が急激に大きくなる。また、プレバイアス電界の大きさを変えても感光ドラム上の画像領域へのキャリア付着量には変化が殆ど無い。
【００４３】
プレバイアス電界を現像電界よりも大きくすることによってどのような効果が生じるかを明確にするために、二成分ＡＣ現像方式と二成分ＤＣ現像方式の現像性の違いを次のようなモデルを用いて考察を行なった。
【００４４】
周知の通り、感光ドラム１ａと現像スリーブ２３１ａとが対向する現像領域Ａにおいて、両者の間に適当な電圧を印加することでトナーが感光ドラム表面に現像され、トナー粒子に作用する力が釣り合った時点で現像は収束する。ここで、トナー粒子に作用する力とは、例えば、現像領域に形成される電界による力やトナーとキャリアとの間の静電的・非静電的な力、等である。
【００４５】
ＡＣ現像ではＤＣ現像と比較して現像電界の強度が大きいので現像の速度は速く、現像が収束するまでの時間は短い。また、ＡＣ現像では現像バイアスの交流成分によるトナーとキャリアの分離効果が大きく、現像に寄与するトナーの量が多いため、現像収束後に最終的に現像されるトナーの量Ｍ∞は多い。
【００４６】
これらのことから、感光ドラム１ａに現像されるトナーの量Ｍを現像時間の関数としてプロットすると図１０（ａ）のようになることが想定される。
【００４７】
現像時間を延ばすことは、例えば、現像スリーブ２３１ａや感光ドラム１ａの径を大きくする等で現像領域Ａにおいて磁気ブラシと感光ドラム１ａとが接触する範囲を広くすることによって達成される。以下、本実施形態に於ける現像時間をｔｄｅｖと表す。
【００４８】
補助電極２３５ａを用いて現像剤中のトナーを感光ドラム側に寄せることは、現像に寄与するトナーの量を増やすことに相当し、図１０（ａ）に於けるＤＣ現像の曲線を図１０（ｂ）の点線のようにシフトさせる効果がある。
【００４９】
前述の通り、現像電界の下で十分に時間をかけて現像を行なった場合、現像スリーブ２３１ａから感光ドラム１ａに現像されるトナーの量はＭ∞である。このことから、プレバイアスによって形成される電界の大きさが現像電界と等しい大きさであれば、プレバイアスによって磁気穂の先端に集められるトナーの量は高々Ｍ∞であることがわかる。このため、感光ドラム上に現像されるトナーの量もＭ∞よりも多くなることはない。つまり、プレバイアスによって形成される電界の大きさが現像電界と等しい大きさであれば、図１１（ａ）に示すように、感光ドラム上に現像されるトナーの量はＭ∞を超えることはない。実際には、現像剤が補助電極位置を通過する時間および現像時間は有限なので磁気穂Ｇの先端に集められるトナーの量は更に少ない。
【００５０】
しかし、現像電界よりも大きな電界が形成されるようにプレバイアスを印加した場合、通常の現像において感光ドラム上に現像されるトナーの量よりも多くのトナーを磁気穂の先端に集めることが可能になるので、図１１（ｂ）に示すように、Ｍ∞以上のトナー量を現像させることが可能である。
【００５１】
本実施形態において、感光ドラム１ａ上の静電潜像の暗部電位Ｖｄと明部電位ＶｌはそれぞれＶｄ＝−７００Ｖ、Ｖｌ＝−３００Ｖである。現像時に現像スリーブ２３１ａに印加される直流電圧は−５００Ｖである。現像時に感光ドラム１ａと現像スリーブ２３１ａとの間に印加される電圧は２００Ｖである。感光ドラム１ａと現像スリーブ２３１ａとの最も接近する最近接部における感光ドラム１ａと現像スリーブ２３１ａの間隔が３００μｍの場合、感光ドラム１ａと現像スリーブ２３１ａとの最近接部において平行平板近似が成り立つとすると、現像電界は６．７×１０５Ｖ／ｍである。
【００５２】
また、補助電極２３５ａの電極部２３６ａを接地すると、現像スリーブ２３１ａとの電位差は５００Ｖである。電極部２３６ａを現像スリーブ２３１ａから６００μｍ離して配置した場合、現像スリーブ２３１ａと電極部２３６ａとの間に生じる電界の大きさは８．３×１０５Ｖ／ｍである。電極部２３６ａを現像スリーブ２３１ａに近づけると電界強度を更に大きくすることは可能であるが、近づけ過ぎると電極部２３６ａと現像スリーブ２３１ａとの間で放電が起きる。放電が起きると、電界がなくなり、トナーの引きつけができなくなってしまう。
【００５３】
そこで、本実施形態では、電極部２３６ａと現像スリーブ２３１ａとの間隔を３００〜７００μｍの間で調整し、この値から放電開始電圧をパッシェンの法則をより計算し、これをプレバイアス電圧の上限とする。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態によれば、現像領域Ａの現像剤搬送方向上流側の補助電極２３５ａと現像スリーブ２３１ａとの間に現像電界よりも大きな電界が形成されるようにプレバイアスを印加する。これによって、現像剤表面のトナー濃度を高め、よりいっそう画像濃度を高めることができる。
【００５５】
[第２実施形態]
次に本発明に係る現像装置及び画像形成装置の第２実施形態について図を用いて説明する。上記第１実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。図１２（ａ）は磁性板２３６ｂを設けない場合の現像スリーブ２３１ａと補助電極２３５ａとの間の磁力線の様子を示す図である。図１２（ｂ）は磁性板２３６ｂを設けた場合の現像スリーブ２３１ａと補助電極２３５ａとの間の磁力線の様子を示す図である。図１３は磁性板２３６ｂを設置したときとそうでないときの感光ドラム上のトナー載り量、および、感光ドラム上の画像領域へのキャリア付着量のプレバイアス依存性を示す図である。
【００５６】
図１２（ｂ）に示すように、本実施形態の画像形成装置は、上記第１実施形態の補助電極２３５ａに磁性板２３６ｂを取り付けたものである。
【００５７】
図１２（ａ）に示すように、磁性板２３６ｂを設けない場合、バイアス印加範囲内の現像剤搬送方向上流側において、現像剤が十分に穂立っていない部分がある。
【００５８】
図１２（ｂ）に示すように、磁性板２３６ｂを設けた場合、磁気穂Ｇの形状は磁界のベクトル場に概ね追従するので、磁性板２３６ｂを配置することによってバイアス印加範囲内の磁気穂Ｇは補助電極２３５ａに対してほぼ垂直に接する。
【００５９】
これにより、現像スリーブ上の現像剤は磁気穂Ｇと磁気穂Ｇの間に隙間を含んだ状態になるので、トナー粒子がプレバイアスの作用で現像剤中を移動するときに周囲の現像剤等から受ける抵抗が減り、トナーの移動度が上がる。これにより、図１３に示すように、プレバイアス印加によりトナーをより効率的に磁気穂Ｇの先端へと動かすことができる。
【００６０】
すなわち、補助電極２３５ａに磁性板２３６ｂを取り付けることによって、バイアス印加範囲内の現像剤を穂立たせ、バイアスによるトナー引き付け効果が得られやすくなり、バイアス印加範囲内の磁力線が補助電極２３５ａに向かうようになる。
【符号の説明】
【００６１】
Ａ    …現像領域
Ｇ    …磁気穂
Ｈ    …法線
Ｐ    …シート
Ｐａ〜Ｐｄ  …画像形成部
１ａ  …感光ドラム（像担持体）
２３ａ〜２３ｄ …現像装置
２９ …２次転写内ローラ（転写手段）
２３１ａ …現像スリーブ（現像剤担持体）
２３５ａ …補助電極
２３６ａ …電極部（電極部材）
２３６ｂ …磁性板
２３７ａ …電極支持部材
１００ …画像形成装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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