JPH0830089A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 現像ムラがなく現像効率のよい非接触現像を
行う現像装置を提供する。 【構成】 内部に磁石体82を固設した現像スリーブ81に
よって、２成分現像剤Ｄを現像領域Ａに搬送し、振動電
界中でトナーを飛翔させて潜像の現像を行う現像装置に
おいて、現像領域Ａの上流部に固設された制御電極板84
の下流側先端部に電圧印加可能な電極部84ａを配設して
なる制御電極板84を有し、この制御電極板84の下流側先
端部の位置は、制御電極板84の下流側先端と像形成体と
現像スリーブ81との最近接位置との距離をｄ３（mm）、
ただし、前記最近接位置より上流側を正、下流側を負と
する時、 −0.05≦ｄ３≦−1.0（mm） となる位置に設定する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、電子写真式複写装置等
の画像形成装置において、１成分又は２成分の現像剤を
用いて静電潜像を非接触で現像する現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より高い解像力が得られる現像方法
として「パウダークラウド現像法」（米国特許第2,725,
304号）が知られていたが、近年、特に現像領域内に電
極板を設置し、現像剤搬送担体である現像スリーブと電
極板の間に振動電界を形成して、電気的にトナークラウ
ドを形成し現像を行う方法が提案されている。

【０００３】しかし、従来一般に平均粒径が数十μm〜
数百μmの磁性キャリア粒子と平均粒径が10μm前後の非
磁性トナー粒子からなる現像剤が用いられており、トナ
ー粒子やさらにはキャリア粒子が粗いために、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
いといった問題がある。そこで、この現像方法において
高画質を得るために、従来、例えば、キャリア粒子の樹
脂コーティングとか、現像剤搬送担体における磁石体の
改良とか、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
及びキャリア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、像形成体・トナー間の付着力が強くなり像背
景の地部分にもトナー粒子が付着する所謂カブリが生ず
るようになり、現像剤搬送担体への直流バイアス電圧印
加によってもカブリ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。一方、キャリア粒子を微粒子化していくと、キャ
リア粒子も像形成体の静電像部分に付着するようにな
る。この原因としては、磁気バイアスの力が低下して、
キャリア粒子がトナー粒子と共に像形成体側に付着した
ためと考えられる。なお、バイアス電圧が大きくなる
と、像背景の地部分にもキャリア粒子が付着するように
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
のためにトナー粒子及びキャリア粒子を微粒子化するこ
とは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、本出願人
が出願した、現像領域に制御電極板を設け、該制御電極
板の電極部に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によって現像剤中のトナーを飛翔さ
せて、潜像の現像を行う現像方法（特開昭59-223467号
公報）や、非接触現像法において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配
設し、この均し部材にトナー粒子の帯電極性とは逆の極
性の直流バイアス電圧を印加する方法（特開平1-94368
号公報）が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし前記解決方法で
は、図８に示すように前記制御電極板84（あるいは均し
部材）の先端部に、振動電界により飛散するトナーやキ
ャリアの上流部方向に飛散したもの（Ｄａ）が次第に堆
積する。この堆積したトナーやキャリア（Ｄａ）の量が
増大すると像形成体に付着したり接触して画像汚れやス
ジムラを発生するという問題点がある。

【０００６】本発明は、上記問題点を解決し、現像効率
が高く画像汚れやムラのない非接触現像を行う現像装置
を提供することを目的とする。

【０００７】さらに、像形成体上にトナー像を重ねて多
色像を形成し、これを一括して転写材上に転写するカラ
ー画像形成装置にあっては、振動電界によってトナー像
に他の色のトナーが付着するいわゆる「混色」が起き易
いという問題点があるが、これも解決することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的は、現像剤搬送
担体により現像剤を現像領域に搬送し、かつ像形成体と
前記現像剤搬送担体との間に振動電界を形成して非接触
現像を行う現像装置において、前記像形成体と前記現像
剤搬送担体との最近接位置の上流部に制御電極板である
板状部材を配置すると共に、前記板状部材下流側先端の
設定位置は前記最近接位置より下流側に設定することを
特徴とする現像装置によって達成される。

【０００９】また、前記現像装置において、前記板状部
材下流側先端と前記最近接位置との距離をｄ３（mm）、
ただし、前記最近接位置より上流側を正、下流側を負と
する時、−0.05≦ｄ３≦−1.0（mm）とし、また、前記
板状部材はその先端部に電極部を配設した制御電極板と
したことは好ましい実施態様である。

【００１０】

【実施例】図３は本発明の現像装置を好適な現像手段と
して備えたカラー画像形成装置の一例を示す概略構成図
である。

【００１１】図３において、１は光導電体を塗布あるい
は蒸着した可撓性のベルトからなるベルト状の像形成体
である感光体ベルトで、この感光体ベルト１は回動ロー
ラ２および３の間に架設されていて回動ローラ２の駆動
により時計方向に搬送される。

【００１２】４は前記感光体ベルト１に内接するよう装
置本体に固定したガイド部材で、前記感光体ベルト１は
テンションローラ５の作用によって緊張状態とされるこ
とによりその内周面を前記ガイド部材４に摺擦させる。

【００１３】６は帯電手段たるスコロトロン帯電器、７
は像露光手段たるレーザビームを用いたレーザ書込み装
置、８Ａないし８Ｄはそれぞれ特定色の現像剤を収容し
た複数の現像手段たる本発明の現像装置であって、これ
等の像形成手段は感光体ベルト１の前記ガイド部材４に
接する部分に配設される。

【００１４】前記各現像装置８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄは
詳細については後述するが、例えばイエロー，マゼン
タ，シアン，黒色の各現像剤をそれぞれ収容するもので
前記感光体ベルト１と所定の間隙を保つ10〜30mmφの各
現像スリーブ81を備え、感光体ベルト１上の潜像を非接
触の反転現像法により顕像化する機能を有している。こ
の非接触現像は接触現像と異なり、感光体ベルト１の移
動を妨げない長所を有する。

【００１５】12は転写器、13はクリーニング装置でこの
クリーニング装置13のブレード13ａとトナー排出ローラ
13ｂは画像形成中には感光体ベルト１の表面より離間し
た位置に保たれ画像転写後のクリーニング時のみ図示の
ように感光体ベルト１の表面に圧接される。

【００１６】かかるカラー画像形成装置によるカラー画
像形成のプロセスは次のようにして行われる。

【００１７】先ず、本実施例による多色像の形成は、オ
リジナル画像を撮像素子が走査する図示しないカラー画
像像データ入力部で得、このデータを画像データ処理部
で演算処理して画像データを作成し、一旦画像メモリに
格納される。次いでこの画像データは記録時取り出され
て記録部である例えば図２のカラー画像形成装置へ入力
される。すなわち、前記カラー画像形成装置とは別体の
画像読取装置から出力される色信号である画像データが
前記レーザ書込み装置７に入力されると、レーザ書込み
装置７においては図示しない書込み光源である半導体レ
ーザで発生されたレーザビーム（書込み光）は図示しな
いコリメータレンズ及びシリンドリカルレンズを通過
し、駆動モータ71により回転される回転多面鏡74により
回転走査され、ｆθレンズ75とシリンドリカルレンズ76
を経てその間２個のミラー77，78により光路を曲げられ
て、予めスコロトロンの帯電器６によって一様な電荷を
付与された感光体ベルト１の周面上に投射され主走査が
なされて画像書込みが行われる。

【００１８】走査が開始されるとレーザビームが図示し
ないインデックスセンサによって検知され、第１の色信
号により変調されたレーザビームが前記感光体ベルト１
の周面上を走査する。従ってレーザビームによる主走査
と感光体ベルト１の搬送による副走査により感光体ベル
ト１の周面上に第１の色に対応する潜像が形成されて行
く。この潜像は現像手段の内イエロー（Ｙ）のトナー
（顕像媒体）の装填された現像装置８Ａにより現像され
て、ベルト表面にトナー像が形成される。得られたトナ
ー像はベルト面に保持されたまま感光体ベルト１の周面
より引き離されている清掃手段たるクリーニング装置13
のブレード13ａ、トナー排出ローラ13ｂの下を通過し、
次の画像形成サイクルに入る。

【００１９】すなわち、前記感光体ベルト１は前記帯電
器６により再び帯電され、次いで第２の色信号が前記レ
ーザ書込み装置７に入力され、前述した第１の色信号の
場合と同様にしてベルト表面への書込みが行われ潜像が
形成される。潜像は第２の色としてマゼンタ（Ｍ）のト
ナーを装填した現像装置８Ｂによって現像される。

【００２０】このマゼンタ（Ｍ）のトナー像はすでに形
成されている前述のイエロー（Ｙ）のトナー像の存在下
に形成される。

【００２１】８Ｃはシアン（Ｃ）のトナーを有する現像
装置で、第１，第２の色と同様にベルト表面にシアン
（Ｃ）のトナー像を形成する。

【００２２】さらに８Ｄは黒色のトナーを有する現像装
置であって、前記の色と同様の処理によりベルト表面に
黒色のトナー像を重ね合わせて形成する。これ等各現像
装置８Ａ，８Ｂ，８Ｃ及び８Ｄの各現像スリーブ81には
直流あるいはさらに交流のバイアス電圧が印加され、顕
像手段である２成分現像剤による非接触現像が行われ、
基体が接地された感光体ベルト１には非接触で現像が行
われるようになっている。

【００２３】かくして感光体ベルト１の周面上に形成さ
れたカラーのトナー画像は、転写部においてトナーと逆
極性の高電圧が印加されて、給紙カセット14より給紙ガ
イド15を経て送られてきた転写材に転写される。

【００２４】すなわち、給紙カセット14に収容された転
写材は，給紙ローラ16の回転によって最上層の一枚が搬
出されてタイミングローラ17を介し感光体ベルト１上の
像形成とタイミングを合わせて転写器12へと供給され
る。

【００２５】トナー画像の転写を受けた転写材は、前記
回動ローラ２に沿って急に方向転換をする感光体ベルト
１より確実に分離して上方に向かい、定着ローラ18によ
ってトナー画像を溶着固定したのち排紙ローラ19を経て
トレイ20上に排出される。

【００２６】一方、転写材への転写を終えた感光体ベル
ト１は，さらに搬送を続けてブレード13ａとトナー排出
ローラ13ｂを圧接状態とした前記クリーニング装置13に
おいて残留したトナーの除去を行いその終了をまって再
び前記ブレード13ａを引き離し、それより少し後にトナ
ー排出ローラ13ｂを引き離し新たな画像形成のプロセス
に入る。

【００２７】上記本発明の現像装置を用いるカラー画像
形成装置として、像形成体がベルト状のものについて述
べたが、ドラム状の像形成体を有する画像形成性装置に
ついても同様に用いることができる。

【００２８】前記現像装置８Ａ〜８Ｄは同一の構成から
なり、以下符号８をもって示すことにする。

【００２９】図１は本発明の現像装置の一実施例を示す
概略断面図で、磁石体の磁極の１つが現像領域中に存在
する例を示している。図において、81はアルミニウム等
の非磁性材料からなり、表面をサンドブラスト処理等の
加工によって粗面に仕上げられた現像剤搬送担体である
現像スリーブで、図の矢示方向に回転可能である。82は
現像スリーブ81の内部に固設された複数のＮ，Ｓ磁極を
周方向に有する磁石体で、磁石体82の１つの磁極82ａは
現像スリーブ81と感光体ベルト１との最近接位置の現像
領域Ａの中に配置されこれを主磁極ということにする。
この現像スリーブ81と磁石体82とで現像剤搬送担体を構
成している。磁石体82の主磁極82ａを含む各磁極は500
〜1,500ガウスの磁束密度に磁化されており、その磁力
によって現像スリーブ81上に磁性現像剤Ｄの層すなわ
ち、磁気ブラシを形成するこの磁気ブラシは現像スリー
ブ81の回転によって同方向に移動し現像領域Ａに搬送さ
れる。この現像スリーブ81上に形成される磁気ブラシは
感光体ベルト１の表面に接触せず間隙を保つように、現
像スリーブ81と規制ブレード86の間隙及び現像スリーブ
81と感光体ベルト１の間隙を調整される。

【００３０】84は現像領域Ａの上流側に現像剤Ｄの層に
当接／近接して設けた絶縁部材83の下流側先端部上に電
圧印加可能な電極部84ａを配設してなる板状部材である
制御電極板で、絶縁部材83は例えばポリエステル、ポリ
イミド、ガラスエポキシ、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリアミドイミド等の電気的絶縁体よりなる均し部
材を兼ねる部材、電極部84ａは金属等の導電性材料から
なり絶縁部材83の先端部上に線状に一体に設けられてい
る。85Ａ，85Ｂは現像剤Ｄを撹拌して成分を均一にする
撹拌スクリュー、86は現像剤Ｄの層厚、量を規制するた
め設けられた非磁性体あるいは磁性体からなる現像剤規
制手段である規制ブレード、87は現像領域Ａを通過した
磁気ブラシを現像スリーブ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、89ａ
は絶縁部材83の固定部を支持するためケーシング89に設
けられた支持部である。90は固定部材の一例である押え
板、90ｓは押え板90を支持部89ａに固定し制御電極板84
を現像スリーブ81に向かって押圧するよう固定する止め
ネジである。

【００３１】上記電極部84ａは、図５に示すように、金
属等の導電性材料を断面が円形又は四辺形の線状にした
ものを、絶縁性材質よりなる絶縁部材83の先端部に接着
剤等により貼り付ける（図５（ａ），（ｂ），（ｇ），
（ｈ））、絶縁部材83の先端部に切り込み83ａを設けこ
れに挟み込む（図５（ｃ），（ｄ））、絶縁部材83の先
端部に凹部83ｃを設けてここに埋め込む（図５（ｅ），
（ｆ））等の方法の他に、図６に示すように、従来公知
のプリント基板製造方法を用いて、絶縁部材83としてガ
ラスエポキシ，ポリイミド，紙フェノール等を用い、銅
箔等の導電性部材をラミネートした後、エッチング処理
することによって、絶縁部材83の先端部に、電極部84ａ
を形成することができる。電極部84ａは無用の放電を防
止するためと防錆のため絶縁性樹脂によって被覆しても
よい。84ｂはバイアス電圧を印加するためのターミナル
部である。

【００３２】又、電極部84ａは、制御電極板と現像剤を
介して現像スリーブとの最近接位置より下流側のみに設
置することが好ましい。電極部84ａが上流部にまで広が
っていると電極部84ａの現像スリーブとの間の振動電界
によりトナーが上流側で飛散してしまう問題が生じる。

【００３３】制御電極板84の絶縁部材83は現像スリーブ
81上に現像剤Ｄが搬送されると、絶縁部材83と現像スリ
ーブ81の間に現像剤Ｄが入り込むために若干湾曲して絶
縁部材83は現像スリーブ81に対して若干間隙を有して対
峙するか殆ど間隙のない状態、すなわち現像剤Ｄの層に
当接／近接の状態で現像スリーブ81に対峙するようにな
る。この当接／近接する現像スリーブ81上の点を近接点
といい81ｂで表す。

【００３４】また、絶縁部材83の厚みｔ1 と電極部84ａ
の厚みｔ２を加えた制御電極板84の厚さｔ（図６
（ｂ））は、現像領域Ａの感光体ベルト１と現像スリー
ブ81の最近接距離をｄ１としたときに、（1/10,000）ｄ
１〜（2/3）ｄ１、特に（1/1,000）ｄ１〜（1/2）ｄ１
が好ましい。（2/3）ｄ１より大きいと、感光体ベルト
１と電極部84ａの間隙が狭くなるため、電極部84ａが像
形成体１の表面に接触しやすくなり、画像乱れが発生し
やすくなる。反対に（1/10,000）ｄ１以下では現像スリ
ーブ81からの電流が流れ込みやすくなり、電圧降下が発
生し現像効率の低下が起こる。

【００３５】また、電極部84ａの周方向長さｍは、現像
スリーブ81の径や搬送速度にもよるが、0.05〜５mm、特
に0.1〜１mmが好ましい。0.05mm以下では充分なクラウ
ドを発生させることができず、５mm以上では電極が振動
したり、最近接位置より上流部でトナーが飛散するなど
の問題を生ずる。

【００３６】現像スリーブ81の表面粗さＲz１（μm）と
制御電極板84の絶縁部材83の現像スリーブ81に対向する
面の粗さＲz２（μm）は、Ｒz１＞Ｒz２が好ましく、Ｒ
z１≦Ｒz２になると、現像スリーブ81上に搬送される現
像剤Ｄが絶縁性部材83ａに搬送を阻害されて、現像域Ａ
へのトナー搬送量が低下し画像濃度低下を起こす。Ｒz
１は0.2μm〜20μmの範囲、Ｒz２は0.02μm〜5.0μmの
範囲にあるのが、良好な搬送性と、画像乱れのない、高
い濃度の画像を得るのに好ましい。なお、表面粗さＲz
はＪＩＳＢ0601に準じてミツトヨ製Surftest−402を用
いて基準長さ2.5mmで測定を行った。

【００３７】さらに、制御電極板84の設定位置について
実験を行ったところ次ぎのような結果が得られた。

【００３８】すなわち、制御電極板84の下流側先端と現
像スリーブ81と感光体ベルト１（像形成体）との最近接
位置81ａとの距離をｄ３（mm）、ただし、前記最近接位
置より上流側を正、下流側を負とする時、この距離ｄ３
を変化させた時の現像効率の変化による画像濃度と、
制御電極板84の先端部にある電極部84ａのトナーある
いはキャリア付着による汚れの度合いの関係を示すと図
４のグラフが得られた。現像効率はｄ３は正すなわち制
御電極板84の先端部が最近接位置81ａより上流側にある
時は変化しないが下流側に移動するに従い低下する。し
かし、−1.0mmまでは問題ない程度であるが、−1.0mm以
下になると画像濃度の低下は顕著になり、−２mmでは、
画像濃度は大幅に低下した。また、電極部84ａの汚れ
は、ｄ３が＋0.5mm以下になると低減し始め−0.05mmに
なると殆ど汚れは発生しないことが判明した。

【００３９】これより、板状部材である制御電極板84を
現像領域Ａに挿入し、そのｄ３は下記の範囲（図４のハ
ッチングを施した範囲） −0.05≦ｄ３≦−1.0（mm） になるよう制御電極板84を設置すると、現像効率の低下
を起こさずに電極部84ａの汚れを防止できる。制御電極
板84を現像領域Ａに挿入することは現像効率を低下させ
るが、本発明では、制御電極板84の電極部84ａと現像ス
リーブ81との間に次のような振動電界を形成することに
より現像効率を向上させている。

【００４０】すなわち、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
を介して直流成分に交流成分を重畳したバイアス電圧が
印加される。また、電極部84ａには直流バイアス電源Ｅ
３から保護抵抗Ｒ２を介して直流成分のみのバイアス電
圧が印加される。電極部84ａには、トナーと同極性の直
流電圧を印加するのがトナー付着防止の観点から好まし
い。

【００４１】また、現像スリーブ81に印加する直流電圧
と、電極部84ａに印加する直流電圧が等しい場合は、図
１（ｃ）に示すように、直流バイアス電源Ｅ１を共用す
ることができ、装置の繁雑化を避けることができる。

【００４２】本発明の現像装置８では、以上のバイアス
電圧印加によって、感光体ベルト１と現像スリーブ81と
の間に形成する交番電界（これを第２の振動電界という
ことにする）と共に、制御電極板84の電極部84ａ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
してある。

【００４３】前記カラー画像形成装置において、感光体
ベルト１の感光体として負に帯電させるＯＰＣ感光体を
用い反転現像が行われ、感光体が例えば−800Ｖに帯電
されているとすると、電極部84ａには−750Ｖ、現像ス
リーブ81には−750Ｖ＋交流電圧成分のバイアス電圧が
印加される。交流成分は周波数100〜20KHz、好ましくは
１〜10KHzでピーク・ピーク電圧（Ｖ_P-P）は200〜2,000
Ｖである。この場合、電極部84ａは感光体ベルト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る。

【００４４】上記第１の振動電界によってその電気力線
の方向に、電極部84ａ付近に達した現像剤Ｄのトナー粒
子を振動させるので、そのトナー粒子をキャリアから分
離飛翔させ、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２の振動電界
によって感光体ベルト１上の潜像に向う飛翔を助けら
れ、制御電極板84が適切な位置に設定されているので均
一な現像が行われる。

【００４５】この時、交流バイアスは現像スリーブ81の
みに印加されているため、前記第１の振動電界と第２の
振動電界は同位相となり、トナー粒子を第１の振動電界
から第２の振動電界に円滑に移行させる。

【００４６】以上の交流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、電圧値は高い程現像剤Ｄの磁気ブラシを振動さ
せるようになって、キャリア粒子からトナー粒子の分離
飛翔が行われ易くなるが、反面、カブリや落雷現象のよ
うな絶縁破壊が発生し易くなる。カブリの発生は直流成
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、あるいは現像剤Ｄのキャリア粒子に後述する
ような絶縁性のキャリア粒子を用いること、等によって
防止することができる。

【００４７】以上の実施例において、現像スリーブ81に
印加する交流成分の周波数とピーク・ピーク電圧を変化
させた結果を図７に示した。図７において、横線で陰を
付した範囲がカブリの発生し易い範囲、縦線で陰を付し
た範囲が絶縁破壊の生じ易い破壊、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、カブリの発生し易い範囲
は、交流成分の変化によって変化する。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。

【００４８】以上説明した実施例は、磁石体の磁極の１
つが現像領域中に存在するものであるが、この他、磁石
体の隣り合う磁極が現像領域を挟んで現像領域より等し
く離れて位置する場合や、隣り合う磁極の１つが現像領
域に近く他の１つが現像領域より遠く離れて位置する場
合もあるが、いずれも基本的には変わることがない。ま
た、磁性の１成分現像剤や非磁性の１成分現像剤を使用
し、磁石体82を有しないで、現像スリーブ81の粗面によ
って現像剤Ｄを搬送するようにした図２に示す現像装置
においても、図１に示す現像装置と同様に感光体ベルト
１と現像スリーブ81との間に制御電極板84を設け、その
設置条件を同一にすることにより同様の効果を得ること
ができる。（図２の85ｃは現像性Ｄを撹拌しながら現像
スリーブ81に供給するファーブラシ、86は搬送される現
像剤Ｄの量を規制するために設けられた弾性ゴムからな
る規制ブレードである。他は図１と同一であるので詳細
な説明は省略する。） 本発明の現像装置は、以上述べたように現像剤Ｄを像形
成体である感光体ベルト１に対して非接触に保ち、第１
及び第２の振動電界によってトナークラウドを発生さ
せ、感光体ベルト１への分離飛翔を向上させ、キャリア
粒子の感光体ベルト１への付着を防止し、従ってトナー
粒子やキャリア粒子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、それには下記のようなキャリア粒子とトナー粒
子からなる２成分の現像剤Ｄ、又は下記のようなトナー
からなる１成分の現像剤Ｄを用いることが好ましい。

【００４９】一般に磁性キャリア粒子は平均粒径が大き
いと、現像スリーブ81上に形成される磁気ブラシの穂の
状態が粗くなるために、電界により振動を与えながら静
電潜像を現像しても、トナー像にムラが現れ易く、穂に
おけるトナー濃度が低くなるので高濃度の現像が行われ
ない等の問題点がある。この問題点を解消するには、磁
性キャリア粒子の平均粒径を小さくすればよく、実験の
結果重量平均粒径が50μm以下であると上記問題点は発
生しないことが判明した。しかし、磁性キャリアの粒径
が小さ過ぎると、トナー粒子と共に感光体ベルト１表面
に付着するようになったり、飛散し易くなる。これらの
現象はキャリアに作用する磁界の強さと、それによるキ
ャリアの磁化の強さにも関係するが、一般的には、磁性
キャリアの重量平均粒径が15μm以下になると次第に上
記傾向が出始め、５μm以下で顕著に現れるようにな
る。従って、この現像装置では現像剤Ｄの磁性キャリア
には、重量平均粒径が好ましくは50μm以下、特に好ま
しくは30μm以下５μm以上であるものが好適に用いられ
る。なお、磁性キャリアが球形化されていると、トナー
粒子とキャリア粒子の撹拌性及び現像剤Ｄの搬送性を向
上させ、さらにトナーの荷電制御性を向上させて、トナ
ー粒子同志やトナー粒子とキャリア粒子の凝集を起こり
にくくするので好ましい。

【００５０】このような磁性キャリアは、磁性体として
従来の磁性キャリアにおけると同様の、鉄，クロム，ニ
ッケル，コバルト等の金属、あるいはそれらの化合物や
合金、例えば、四三酸化鉄，γ-酸化第二鉄，二酸化ク
ロム，酸化マンガン，フェライト，マンガン-銅系合
金、といった強磁性体ないしは常磁性体の球形化された
粒子、又はそれらの磁性体粒子の表面をスチレン系樹
脂，ビニル系樹脂，エチレン系樹脂，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，シリコーン樹脂等の樹脂これらの共重合
樹脂やパルミチン酸，ステアリン酸等の脂肪酸ワックス
で球状に被覆するか、あるいは、磁性体微粒子を分散し
て含有した樹脂や脂肪酸ワックスの球状粒子を作るかし
て得られた粒子を、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得られる。

【００５１】なお、前述のように樹脂等によって被覆さ
れた球状キャリア粒子を用いることは、先に述べた効果
の他に、現像剤搬送担体に形成される現像剤Ｄの層が均
一となり、また、現像剤搬送担体に高いバイアス電圧を
印加することが可能になるという効果も与える。すなわ
ち、キャリア粒子が樹脂等によって被覆された球状キャ
リア粒子であることは、(１)一般にキャリア粒子は長軸
方向に磁化吸着され易いが、球形化によってその方向性
がなくなり、従って、現像剤層が均一に形成され、局所
的に抵抗の低い領域や層厚のムラの発生を防止する。
(２)キャリア粒子の高抵抗化と共に、従来のキャリア粒
子に見られるようなエッジ部がなくなって、エッジ部へ
の電界の集中が起こらなくなり、その結果、現像剤搬送
担体に高いバイアス電圧を印加しても、感光体ベルト１
面に放電して静電潜像を乱したり、バイアス電圧がブレ
ークダウンしたりすることが起こらない、という効果を
与える。この高いバイアス電圧を印加できるということ
は、本発明の振動電界下での現像における先に述べたよ
うな効果を十分に発揮させることができるということで
ある。そして、以上のような効果を奏するキャリア粒子
の球形化には前述のようなワックスも用いられるが、キ
ャリアの耐久性等からすると、前述のような球状の磁性
体粒子を樹脂被覆したものが好ましく、さらに、キャリ
ア粒子の抵抗率が10⁸Ωcm以上、特に10¹³Ωcmも以上の
絶縁性を有する磁性粒子で形成したものが好ましい。こ
の抵抗率は、粒子を0.50cm²の断面を有する容器に入れ
てタッピングしたのち、詰められた粒子上に１Kg／cm²
の荷重を掛け、荷重と底面電極との間に1,000Ｖ／cmの
電界が生ずる電圧を印加したときの電流値を読み取るこ
とで得られる値であり、この抵抗率が低いと、現像剤搬
送担体にバイアス電圧を印加した場合に、キャリア粒子
に電荷が注入されて、感光体ベルト１面にキャリア粒子
が付着し易くなったり、あるいはバイアス電圧のブレー
クダウンが起こり易くなったりする。

【００５２】以上を総合して、磁性キャリア粒子は、少
なくとも長軸と短軸の比が３倍以下であるように球形化
されており、針状部やエッジ部等の突起がなく、抵抗率
が10⁸Ωcm以上好ましくは10¹³Ωcm以上であることが適
正条件である。そして、このような磁性キャリア粒子
は、球状の磁性体粒子を酸化皮膜形成等によって高抵抗
化すること、磁性体微粒子分散系のキャリアでは、でき
るだけ磁性体の微粒子を用いて、分散樹脂粒子形成後に
球形化処理を施すこと、あるいはスプレードライの方法
によって分散樹脂粒子を得ること等によって製造され
る。

【００５３】次に、トナー粒子について説明する。一般
にトナー粒子は、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、飛散し易
くなり、かぶりが発生し易くなる一方、磁気ブラシのキ
ャリア粒子から離れにくくなったりする。そして、従来
の磁気ブラシ現像方法では、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。その
点を本発明の現像装置では磁気ブラシによる現像を二重
の振動電界下で行うことで解消するようにしている。す
なわち、磁気ブラシの穂に付着しているトナー粒子は、
第１の振動電界において強く振動を与えられて穂から容
易に離れてトナークラウドを形成し、このクラウドが、
スリーブ回転による慣性力，振動電界による遠心力等に
より直ぐ近くの現像領域Ａに運ばれて、第２の振動電界
下で静電潜像にトナー粒子が忠実に吸着されるようにな
る。このとき、電極部84ａは、絶縁部材83と現像スリー
ブ81の最近接点81ａより下流側にのみ設けられているた
め、現像領域以外の不要な部分でクラウドが発生するこ
とがない。振動電界がトナー粒子とキャリア粒子の結合
を弱めることは、トナー粒子に伴うキャリア粒子の感光
体ベルト１への付着も減少させるし、磁気ブラシの穂が
感光体ベルト１面と非接触に保たれていて、キャリア粒
子に対して大きな帯電量をもつトナー粒子が上述のよう
に振動電界下で選択的に静電潜像に移行することは、キ
ャリア粒子の感光体ベルト１への付着を大幅に減少させ
る。

【００５４】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10μm以下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与えるようになる。以上の
理由からトナーの粒径は平均粒径が20μm以下、好まし
くは１〜10μmが適正条件である。また、トナー粒子が
電界に追随するために、トナー粒子の帯電量は３μC／g
より大きいこと（好ましくは３μC／g〜100μC／g）が
望ましい。特に粒径の小さい場合は高い帯電量が必要で
ある。

【００５５】このようなトナーは、従来のトナーと同様
の粉砕造粒法，懸濁重合法，乳化重合法等の方法で得ら
れる。すなわち、従来のトナーにおける球形や不定形の
非磁性又は磁性のトナー粒子を平均粒径選別手段によっ
て選別したトナーを用いることができる。また、トナー
粒子が磁性体微粒子を含有した磁性粒子であっても良
く、この場合、磁性体微粒子の量が60wt％以下、特に30
wt％を超えないものが好ましい。トナー粒子が磁性粒子
を含有したものである場合は、トナー粒子が現像剤搬送
担体に含まれる磁力の影響を受けるようになるから、磁
気ブラシの均一形成性が一層向上して、しかも、かぶり
の発生が防止され、さらにトナー粒子の飛散も起こりに
くくなる。しかし、含有する磁性体の量を多くし過ぎる
と、キャリア粒子との間の磁気力が大きくなり過ぎて、
十分な現像濃度を得ることができなくなるし、また、磁
性体微粒子がトナー粒子の表面に現れるようになって、
摩擦帯電制御が難しくなったり、トナー粒子が破損し易
くなったりする。

【００５６】以上を纏めると、本発明の現像装置におい
て、好ましいトナー粒子は、キャリア粒子について述べ
たような樹脂及びさらには磁性体の微粒子を用い、それ
にカーボン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平均粒径が20μm以下、特に好
ましくは１〜10μmの粒子からなるものである。

【００５７】本発明の現像装置には、以上述べたような
球状のキャリア粒子とトナー粒子とが従来の２成分現像
剤におけると同様の割合で混合した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。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したような構成により本発明の
現像装置は、板状部材である制御電極板を、その下流側
先端と像形成体と現像スリーブとの最近接位置との距離
をｄ３（mm）、ただし、前記最近接位置より上流側を
正、下流側を負とする時、 −0.05≦ｄ３≦−1.0（mm） となる位置に設定し、制御電極板の電極部と現像スリー
ブとの間に振動電界を形成することにより、現像効率が
高く画像汚れやスジムラのない非接触現像を行う現像装
置を提供できる。

【００５９】また、像形成体上にトナー像を重ねて多色
像を形成し、これを一括して転写材上に転写するカラー
画像形成装置にあっては、振動電界によってトナー像に
他の色のトナーが付着するいわゆる「混色」がなく、し
かも良好な現像効率を有するカラー画像形成装置を提供
できることとなった。

【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概略断面図
である。

【図２】本発明の現像装置の他の実施例を示す概略断面
図である。

【図３】本発明の現像装置を備えたカラー画像形成装置
の一例を示す概略構成図である。

【図４】制御電極板の設置位置と電極汚れと画像濃度と
の関係を表すグラフである。

【図５】制御電極板の絶縁部材及び電極部の他の形態を
示す断面図である。

【図６】制御電極板の一例を示す斜視図及び拡大断面図
である。

【図７】現像スリーブのバイアス電圧の交流成分の好適
な範囲を示すグラフである。

【図８】従来の非接触現像を説明する図である。

【符号の説明】 １ 感光体ベルト（像形成体） ６ スコロトロン帯電器 ７ レーザ書込み装置 ８，８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ 現像装置 81 現像スリーブ 81ａ 最近接点（像形成体への） 81ｂ 近接点（現像スリーブの制御電極板への） 82 磁石体 83 絶縁部材 84 制御電極板（板状部材） 84ａ 電極部 86 規制ブレード Ａ 現像領域 Ｄ 現像剤 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

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現像剤搬送担体により現像剤を現像領域
   に搬送し、かつ像形成体と前記現像剤搬送担体との間に
   振動電界を形成して非接触現像を行う現像装置におい
   て、 前記像形成体と前記現像剤搬送担体との最近接位置の上
   流部に制御電極板である板状部材を配置すると共に、前
   記板状部材下流側先端の設定位置は前記最近接位置より
   下流側に設定することを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 前記板状部材下流側先端と前記最近接位
   置との距離をｄ３（mm）、ただし、前記最近接位置より
   上流側を正、下流側を負とする時、 −0.05≦ｄ３≦−1.0（mm） であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 【請求項３】 前記板状部材はその先端部に電極部を配
   設した制御電極板であることを特徴とする請求項１又は
   ２に記載の現像装置。