JPH0611972A

JPH0611972A - 現像装置

Info

Publication number: JPH0611972A
Application number: JP17100792A
Authority: JP
Inventors: Satoru Haneda; 哲羽根田
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1992-06-29
Filing date: 1992-06-29
Publication date: 1994-01-21

Abstract

(57)【要約】【目的】微粒子のトナーを用いることができ、現像効
率が高くムラのない現像を行うことの可能な現像装置を
提供する。【構成】現像領域Ａ上流部に電極86aを中心に絶縁部
材86b,86cで覆った板状部材である電極体86を設け、絶
縁部材86cの先端は感光体１の表面に当接し、絶縁部材8
6bの先端は現像スリーブ81上の現像剤Ｄの層に接触する
よう設け、電極86aと現像スリーブ81間に第１の振動電
界を、感光体１と前記現像スリーブ81間に第２の振動電
界を形成し、第１の振動電界は第２の振動電界より強く
設定すると共に、感光体１と電極86a間にはトナーを感
光体１へ移動させる電界を形成したことを特徴としてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写装置等に
おいて、非磁性トナーからなる１成分現像剤を用いて静
電潜像を現像する現像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真複写装置等においては、
非磁性トナーからなる１成分現像剤を用いた現像装置が
用いられている。この現像装置は、回転可能に支持され
た円筒状の現像スリーブを有し、この現像スリーブ表面
にトナーの粒子を付着保持して現像領域に搬送して現像
を行うものである。

【０００３】このような現像剤を用いる従来の現像装置
としては、平均粒径10μm前後の非磁性トナーからなる
現像剤が用いられており、トナーの粒子が粗いために、
繊細な線や点或いは濃淡差等を再現する高画質画像が得
られにくいといって問題がある。そこで、この現像方法
において高画質を得るために、従来、多くの努力が払わ
れているが、それでも未だ安定して十分に満足し得る画
像が得られないのが現状である。従って、高画質画像を
得るためには、トナー粒子をより微粒子にすることが必
要であると考えられる。しかし、トナー粒子を平均粒径
が20μm以下、特に10μm以下の微粒子にすると、現像
時のクーロン力に対して相対的にファンデルワールス力
の影響が現れて、像背景の地部分にもトナー粒子が付着
する所謂かぶりが生ずるようになり、現像剤搬送担体へ
の直流バイアス電圧印加によってもかぶりを防ぐことが
困難となる。トナー粒子の摩擦帯電制御が難しくなっ
て凝集が起こり易くなる。微粒子化には、上述のような
副作用の方が目立って、鮮明な画像が得られないという
問題があるので、そのために微粒子化したトナーを実際
に用いるのが困難であった。

【０００４】上記問題を解決する方法として、特開昭59
-223467号公報に記載されるように、現像領域にトナー
の飛翔を制御する制御電極を設け、交流電圧成分を有す
るバイアス電圧を印加して生ずる振動電界下で現像を行
う方法や、特開平1-94368号公報に記載されるように、
現像領域の中央部と現像剤層の層厚を規制する規制部材
との間に均し部材を設け、この均し部材にトナーの帯電
極性とは逆の極性の直流電圧を印加する方法や、特開平
4-56977号公報に記載されるように、電極体を配設し、
この電極体に交流電圧をバイアス電圧として印加する方
法などが提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記提案の制
御電極による方法では、制御電極は使用するに従い汚れ
が発生したり、制御電極が使用中振動する。また、制御
電極を直線に保持することが困難であること等により濃
度ムラを発生し所期の効果を発揮できないという問題点
がある。

【０００６】また、均し部材を用いる方法では、均し部
材にトナーの帯電極性と逆の極性のバイアス電圧を印加
するので均し部材にトナーが付着し、これが像担持体に
付着することにより画像汚れとなったり、現像剤の振動
条件が変化して、良好な現像が行われなくなるという問
題点がある。

【０００７】本発明は、前記現像スリーブが回転する現
像装置における現像剤の微粒子化の問題点を解決し、現
像効率が高くムラのない現像が行われる現像装置を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、像担持体
と、現像剤を搬送する現像スリーブとが対向して、像担
持体上の潜像を現像する現像装置において、電極体を前
記像担持体と前記現像剤とに接触するように現像領域上
流側に設け、前記電極体の電極と前記現像スリーブとの
間に第１の振動電界を、前記現像スリーブと前記像担持
体との間に第２の振動電界を形成し、前記第１の振動電
界は前記第２の振動電界より強く設定すると共に、前記
像担持体と前記電極間にはトナーを像担持体へ移動させ
る電界を形成することを特徴とする現像装置によって達
成される。

【０００９】また、前記電極体は、前記電極の両面を絶
縁体で覆われるように構成されていて、前記電極にはト
ナーと同極性の電圧を印加し、前記第１の振動電界と前
記第２の振動電界は同位相であることを特徴とする前記
現像装置は好ましい実施態様である。

【００１０】

【実施例】図１（ａ）は本発明の現像装置の一実施例を
示す概略断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の現像領域Ａ
近傍を示す拡大断面図である。

【００１１】図１において、１は導電性基体の上に感光
体層を設けた像担持体であるドラム状の感光体、81はア
ルミニウム、ステンレス鋼等の非磁性材料からなり、表
面をサンドブラスト処理でＪＩＳ10点平均粗さによる表
示（JIS-B0610）で１〜２μmの粗面加工を施し回転可能
に支持された現像剤搬送担体である現像スリーブ、83は
現像剤Ｄを撹拌して均一に帯電させる撹拌器、84は現像
剤Ｄを現像スリーブ81に供給するファーブラシ、85は現
像剤Ｄの層厚を規制する現像剤層規制部材である規制ブ
レード、86は現像スリーブ81上の現像剤層の厚みをさら
に均一に均し、振動電界を形成するために現像領域Ａの
上流側に設けた板状部材である電極体、電極体86は現像
スリーブ81上の現像剤Ｄ又は感光体１の表面に接触する
ように設けたゴムなどの絶縁体よりなる絶縁部材86b,86
cの間に金属等の導電性材料からなる板状の電極86aを挟
持するように一体にしたものである。87は現像領域Ａを
通過した現像剤Ｄを現像スリーブ81上から除去するクリ
ーニングブレード、88は現像剤溜まり、89はケーシング
である。

【００１２】規制ブレード85及び電極体86によって層厚
を規制された現像剤Ｄの層は現像スリーブ81の上記回転
によって移動し、現像領域Ａに搬送される。この現像ス
リーブ81上に形成される現像剤層は感光体１の表面に接
触せず間隙を保つように、現像スリーブ81と電極体86の
間隙及び現像スリーブ81と感光体１の間隙を調整され
る。

【００１３】現像スリーブ81には直流バイアス電源Ｅ1
と交流バイアス電源Ｅ2により保護抵抗Ｒ1を介して直流
に交流を重畳したバイアス電圧が印加される。また、電
極体86の電極86aには直流バイアス電源Ｅ3から保護抵抗
Ｒ2を介して直流のバイアス電圧が印加される。

【００１４】本発明では現像スリーブ81上の現像剤Ｄ層
に当接する絶縁部材86bの上に一体に設けた電極86aと現
像スリーブ81との間に第１の振動電界を発生させるよう
にし、しかも従来の装置で感光体１と現像スリーブ81と
の間に形成する振動電界（これを第２の振動電界という
ことにする）に比べ第１の振動電界の強さが第２の振動
電界の強さより大なるようにすると共に、感光体１と電
極86aとの間にはトナーを感光体１へ移動させる電界を
形成した所に特徴がある。

【００１５】図１（ｂ）は現像領域Ａ近傍を示す拡大断
面図である。現像スリーブ81には図１（ａ）に示すよう
に直流に交流が重畳したバイアス電圧が、また、電極体
86の電極86aには直流バイアス電圧が印加されている。
例えば、負に帯電させるＯＰＣ感光体層を有する感光体
１と、負に帯電したトナーの現像剤Ｄを用いた反転現像
が行われる場合、感光体が例えば−800Ｖに帯電されて
いるとすると、電極体86の電極86aには感光体電位より
絶対値が大きい−(800〜1,500)Ｖが印加される。現像ス
リーブ81には、−700Ｖの直流電圧成分に、周波数100Ｈ
z〜10ＫＨz、好ましくは１〜５ＫＨzでピーク間電圧は2
00〜4,000Ｖの交流電圧成分のバイアス電圧が重畳して
印加される。これにより、電極体86の電極86aには現像
スリーブ81より絶対値が高くトナー帯電と逆極性の電圧
が印加されているので、電極体86にトナーが付着するこ
ともないし、感光体１上のトナー像からトナーが電極体
86に付着することもない。電極86aが感光体１より現像
スリーブ81に近接して設けてあるため第１の振動電界の
強さが第２の振動電界の強さより大となり、両振動電界
は交流バイアス電源Ｅ2により発生しているので同位相
である。

【００１６】電極86aと現像スリーブ81との最近接間隙
ｄ₂は、感光体１と現像スリーブ81との最近接間隙ｄ₁に
対し、ｄ₂＝（0.2〜0.6）ｄ₁であることが好ましい。な
お、ｄ₁は0.2〜1.0mmである。

【００１７】狭い現像領域に電極を設置するために現像
スリーブ81と感光体ベルト１の対向位置と電極86ａとな
す角θは上流側に５〜45°の角度であることが望まし
い。又、現像スリーブ81の直径は10〜30mmであることが
好ましい。

【００１８】この第１の振動電界によってトナーの粒子
をその電気力線に直角の方向に振動させるのでトナーを
飛翔させ、雲霞状のトナークラウドを十分に発生させる
ことができる。このトナークラウドは第１の振動電界と
同位相の第２の振動電界によって感光体１上の潜像に向
う飛翔を助けられ均一な現像が行われる。

【００１９】ここで第１と第２の振動電界は同位相であ
ることは重要である。同位相であるために、トナーの振
動にうねりなどを生じることなく現像が行われる。ま
た、位相の変化時の強い電場による絶縁破壊も起きな
い。

【００２０】前記交流電圧成分は波形が正弦波に限ら
ず、矩形波や三角波等であってもよい。そして周波数も
関係するが、電圧値は高い程トナーを振動させるように
なるが、反面、かぶりや落雷現象のような絶縁破壊が発
生し易くなる。かぶりの発生は直流電圧成分で防止し、
絶縁破壊は、現像スリーブ81の表面を樹脂や酸化皮膜等
により絶縁ないしは半絶縁にコーティングすることなど
によって防止することができる。

【００２１】図２は本発明の他の実施例を示す部分断面
図である。この実施例では、電極体86の絶縁部材86bの
先端部に切欠き部86dを設け、現像スリーブ81との間に
トナークラウドを発生させるＶ字形の空間を形成するよ
うにしたものである。また、電極86aの先端部も絶縁部
材で覆われるようにしている。

【００２２】本発明の現像装置は、以上述べたように１
成分現像剤の現像剤層を像担持体である感光体１に対し
て非接触に保ち、第１の振動電界によってトナークラウ
ドを発生させ、感光体１への分離飛翔を向上させ、第２
の振動電圧によって行う静電像への選択吸着性を向上さ
せている。従ってトナーに微粒子のものを用いることを
可能にして、高画質画像の現像が行われるようにしたも
のであるが、それには次のような非磁性トナーからなる
現像剤を用いることが好ましい。

【００２３】一般にトナーは、平均粒径が小さくなる
と、定性的に粒径の二乗に比例して帯電量が減少し、相
対的にファンデルワールス力のような付着力が大きくな
って、現像スリーブ81に強く付着し、また、非画像部に
飛散し易くなり、かぶりが発生し易くなる。そして、従
来の現像剤層現像方法では、平均粒径が10μm以下にな
ると、このような問題が顕著に現れるようになる。

【００２４】その点を本発明の現像装置では、現像を二
重の振動電界下で行うことで解消するようにしている。
即ち、トナーの粒子は、第１の振動電界において強く振
動を与えられて現像スリーブ81から離れてトナークラウ
ドを形成し、近くの現像領域Ａに運ばれて、第１の振動
電界と同位相でより弱い第２の振動電界によって飛翔を
助けられ、感光体１上の静電潜像にトナー粒子が忠実に
吸着されるようになる。また、帯電量の低いトナーが画
像部や非画像部に移行することが殆どなくなるし、トナ
ーが感光体１と摺擦することもないので摩擦帯電により
感光体１に付着することもなくなって、１μm程度の粒
径のトナーまでも用いられるようになる。

【００２５】トナーの平均粒径が大きくなると、既に触
れているように、画像の荒れが目立つようになる。通
常、10本／mm程度のピッチで並んだ細線の解像力がある
現像には、平均粒径20μm程度のトナーでも問題ない
が、しかし、平均粒径１〜５μmの微粒子化したトナー
を用いると、解像力は格段に向上して、濃淡差も忠実に
再現した鮮明な高画質画像を得られるようになる。以上
の理由からトナーの粒径は平均粒径が10μm以下、好ま
しくは１〜５μmが適正条件である。また、トナーの粒
子が電界に追随するために、トナーの帯電量は１〜３μ
C/gより大きいこと(好ましくは３〜30μC/g)が望まし
い。

【００２６】本発明の現像装置において、好ましいトナ
ーは、スチレン系樹脂，ビニル系樹脂，エチル系樹脂，
ロジン変性樹脂，アクリル系樹脂，ポリアミド樹脂，エ
ポキシ樹脂，ポリエステル樹脂，シリコン樹脂，フッ素
樹脂等の樹脂を用い、それにカラー顔料等の着色成分や
必要に応じて帯電制御剤等を加えて、従来公知のトナー
粒子製造方法と同様の方法によって作ることができる。
これを従来公知の平均粒径選別手段で粒径選別すること
によって、平均粒径が20μm 以下、好ましくは10μm以
下、特に好ましくは１〜７μmの粒子を選別して得られ
る。

【００２７】本発明の現像装置には、以上述べたような
球状の非磁性トナー粒子からなる現像剤が好ましく用い
られるが、これにはまた、必要に応じて粒子の流動滑り
を良くするための流動化剤や像担持体面の清浄化に役立
つクリーニング剤等が混合される。流動化剤としては、
コロイダルシリカ、シリコンワニス、金属石鹸あるいは
非イオン表面活性剤等を用いることができ、クリーニン
グ剤としては、脂肪酸金属塩、有機基置換シリコンある
いはフッ素等表面活性剤等を用いることができる。

【００２８】以上のような現像装置に、トナーにスチレ
ン・アクリル樹脂（三洋化成製ハイマーｕｐ110）100重
量部、カラー顔料10重量部からなる重量平均粒径が５μ
mの粉砕造粒法によって得られた非磁性粒子からなるも
のを用い、図１に示した装置により現像を行った。各ト
ナーの平均帯電量は−10μC／ｇであった。

【００２９】この場合の感光体１はＯＰＣ感光体、その
周速は180mm／sec、感光体１に形成された静電潜像の最
高電位−800Ｖ，現像スリーブ81の外径30mm、その回転
数150rpm、現像剤Ｄ層の厚さは0.４mm、現像スリーブ81
と感光体１との間隙0.7mm、電極体86と現像スリーブ81
との間隙を0.2mm、現像スリーブ81に印加するバイアス
電圧は直流電圧成分−700Ｖ、交流電圧成分４ＫＨz、ピ
ーク間電圧1,000Ｖとし、電極86aには−1,000Ｖの直流
電圧を印加した。電極体86としては、ウレタンゴムの間
に厚さ100μmの電極86aを挟んだ構成のものを用いた。

【００３０】以上の実施例において、現像スリーブ81に
印加する交流電圧成分の周波数と電圧を変化させた結果
を図３に示した。図３において、横線で陰を付した範囲
がかぶりの発生し易い範囲、縦線で陰を付した範囲が絶
縁破壊の生じ易い範囲、斜線で陰を付した範囲が画質低
下を生じ易い範囲であり、陰を付していない範囲が安定
して鮮明な画像の得られる好ましい範囲である。図から
明らかなように、かぶりの発生し易い範囲は、交流電圧
成分の変化によって変化する。なお、交流電圧成分の波
形は、正弦波に限らず、矩形波や三角波であってもよ
い。また、図の散点状の陰を施した低周波領域は、周波
数が低いために現像ムラが生ずるようになる範囲であ
る。この好ましい範囲は前記した好ましいｄ₁，ｄ₂の条
件下で同様な結果が得られた。

【００３１】以上の実施例においては、非現像時には、
現像スリーブ81の回転を停止し、現像スリーブ81に印加
する交流バイアス印加を停止した。即ち、フローティン
グ状態、或いはトナーと同極性或いは異極性のバイアス
電圧を印加した。なお、電極86aには画像形成中と同じ
くトナーと同極性の電圧を印加、或いは、フローティン
グ状態としてトナーの付着を防止した。

【００３２】以上の条件で現像を行って、それを普通紙
の転写紙にコロナ放電して転写し、表面温度140℃のヒ
ートローラ定着装置に通して定着した結果、得られた転
写紙の記録画像はエッジ効果やかぶりのない、そして濃
度が高い極めて鮮明なものであり、引き続いて５万枚の
記録を行ったが最初から最後まで安定して変わらない記
録画像を得ることができた。

【００３３】本発明の現像装置は、特に反転現像に好適
な装置であるが、電子写真法による記録装置に限らず、
マルチスタイラス電極等を用いる静電記録法による記録
装置の現像装置としても使用できる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、電極の両
者面を絶縁部材で覆った電極体を現像領域上流側に均し
板を兼ねて設け、上記電極にはトナーと同極性のバイア
ス電圧を印加する構成とした。これにより、平均粒径が
10μm以下のトナーを用いても電極体のトナーによる汚
れも発生せず、現像効率が高くムラやかぶりのない鮮明
な高画質の画像が得られる現像装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像装置の一実施例を示す断面図であ
る。

【図２】本発明の現像装置他の実施例を示す部分断面図
である。

【図３】本実施例においてバイアス電圧の交流成分を変
化させた場合の現像状態を示すグラフである。

【符号の説明】

１感光体（像担持体） 81 現像スリーブ 83 撹拌器 84 ファーブラシ 85 規制ブレード（現像剤層規制部材） 86 電極体（板状部材） 86a 電極 86b,86c 絶縁部材Ｅ1,Ｅ3 直流バイアス電源Ｅ2 交流バイアス電源Ｒ1,Ｒ2 保護抵抗Ａ現像領域Ｄ現像剤

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体と、現像剤を搬送する現像スリ
ーブとが対向して、像担持体上の潜像を現像する現像装
置において、前記像担持体と前記現像剤とに接触する電極体を現像領
域上流部に設け、該電極体の電極と前記現像スリーブと
の間に第１の振動電界を、前記像担持体と前記現像スリ
ーブとの間に第２の振動電界を形成し、前記第１の振動
電界は前記第２の振動電界より強く設定すると共に、前
記像担持体と前記電極間にはトナーを前記像担持体へ移
動させる電界を形成することを特徴とする現像装置。
【請求項２】前記電極体は、前記電極の両面を絶縁体
で覆われるように構成されていることを特徴とする請求
項１の現像装置。
【請求項３】前記電極にはトナーと同極性の電圧を印
加することを特徴とする請求項１の現像装置。
【請求項４】前記第１の振動電界と前記第２の振動電
界は同位相であることを特徴とする請求項１又は２の現
像装置。