JPH0830090A

JPH0830090A - 現像装置

Info

Publication number: JPH0830090A
Application number: JP6163925A
Authority: JP
Inventors: Satoru Haneda; 哲羽根田; Isao Endo; 勇雄遠藤
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1994-07-15
Filing date: 1994-07-15
Publication date: 1996-02-02

Abstract

(57)【要約】【目的】制御電極と小粒径の二成分現像剤を用いて接
触現像し、良好な画像を得たまま、現像装置の長寿命化
とクリーニング性の向上を達成する。【構成】電極体８をニップ領域上流側から挿入して感
光体ドラム１と接触させ、現像スリーブ２上の２成分現
像剤層を接触現像する現像装置で電極体８に印加する電
極バイアス電圧を、【数９】但し、Ｖ_W：像形成体上の非画像部電位Ｖ_DC1：現像スリーブに印加される現像バイアスの直流
電圧成分Ｖ_DC2：電極部に印加される電極バイアスの直流電圧成
分を満たすようにする。

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、磁性キャリアとトナーとを混合した２成分現像
剤を用いて接触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、
２成分現像剤を用いた磁気ブラシ現像方式の現像装置が
用いられている。この現像装置は、内部に複数の磁極を
有する磁石体からなる磁石ロールを備え回転可能に支持
された円筒状の現像スリーブを有し、この現像スリーブ
表面にトナーを付着させた磁性キャリアを保持し現像域
に搬送して現像を行うものである。この現像装置は、ト
ナーの摩擦帯電制御が比較的容易で、トナー粒子の凝集
が起こりにくく、磁気ブラシの穂立ちがよくて、像担持
体面の摩擦性に優れ、クリーニングとの兼用においても
十分なクリーニング効果が発揮される等の特長を有す
る。この為、キャリアに対するトナーの量の管理を必要
とするにも拘わらず、多く用いられている。

【０００３】しかし、この磁気ブラシを像担持体面に摺
擦させて現像する現像方式には、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10μ
m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イングとか、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。

【０００４】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。一方、キャリア粒子を微粒子化していくと、キャ
リア粒子も像担持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担持体側に付着した
ためと考えられる。なお、バイアス電圧が大きくなる
と、非画像部に相当する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。

【０００５】上記問題を解決する方法として、現像剤
を像形成体に現像領域に搬送し、振動電界によって現像
剤中のトナーを移動させて、潜像の現像を行う現像方法
（特開昭59-222847号等）、非接触現像法において現
像域に水平磁界を形成し、そ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。

【０００６】また、板状電極体を用いたトナークラウ
ド現像法（特開平3-131878号公報、特開平3-131879号公
報）が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし前記解決方法の
では、トナー粒子の平均粒径が10μm以下になると、
前述したようにファンデルワールス力の影響が大きくな
るため、キャリア粒子とトナー粒子間の付着力が増大し
現像性が極度に低下する問題が生ずる。

【０００８】前記解決方法のでは、水平磁界のため磁
気ブラシの穂が倒れ、現像剤層が密になるため、トナー
が均し部材によって引き出されにくくなり、特に平均粒
径10μm以下の小粒径トナーを用いた場合、現像性が顕
著に低下する。

【０００９】また、の方法では、電極体が幅のある板
状であるため電極体の当接位置又は最近接位置より上流
部でもトナークラウドが発生して現像剤搬送量が低下す
るので、良好な現像が行われなくなるという問題点があ
る。

【００１０】上記問題を解決する方法として、特開平6-
3965号公報に記載されるように、現像領域にトナー粒子
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非接触現
像を行う方法が提案されている。

【００１１】しかし、前記提案の制御電極を非接触現像
と併用する装置で反転現像を行うには、像形成体の露光
域、即ち画像部に相当する部位の帯電電位を高く設定し
ないと画像濃度が得られないものであった。

【００１２】即ち制御電極を非接触現像と併用する方法
では、現像剤の微粒子化を達成したとしても、所期の効
果を発揮できる期間が短いとともに、トナーが現像剤中
から移動しきれず現像性が低下するという問題点があ
る。

【００１３】本発明は、小粒径トナー粒子，キャリア粒
子を用いた場合にも画像汚れが発生せず、安定して高い
現像性が得られる上に、長期間に渡って所期の性能を発
揮しうる現像装置を提供することを課題とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の課題は次の手段に
よって解決される。即ち、請求項１に係る現像装置は、
像形成体に対向する現像領域上流部に制御電極を配した
現像装置において、前記制御電極は板状の絶縁部材の先
端に電圧印加可能な電極部を有して現像剤層及び像形成
体に当接され、前記現像剤層は内部に前記像形成体と対
向させた磁極を有する現像スリーブ上に磁性キャリアと
トナーからなる二成分現像剤で形成され、前記現像領域
で前記現像スリーブと前記電極部間に、

【００１５】

【数３】

【００１６】但し、Ｖ_W：像形成体上の非画像部電位Ｖ_DC1：現像スリーブに印加される現像バイアスの直流
電圧成分Ｖ_DC2：電極部に印加される電極バイアスの直流電圧成
分を満たす電極バイアスを印加して前記トナーを前記現像
スリーブから前記電極部へ移動する電界を形成し、前記
二成分現像剤を前記像形成体と接触させて現像すること
を特徴とする現像装置。

【００１７】また更に請求項２に係る現像装置の如く、
前記電極バイアスの直流電圧成分は、更に、

【００１８】

【数４】

【００１９】但し、Ｖ_B：像形成体上の画像部電位を満たすことが好ましい。

【００２０】また更に請求項３に係る現像装置の如く、
前記電極部は前記現像スリーブに形成された現像剤層の
接触領域内に配置されることが好ましい。

【００２１】また更に請求項４に係る現像装置の如く、
前記現像スリーブと前記電極部間に形成される電界が振
動電界であることが好ましい。

【００２２】また更に請求項５に係る現像装置の如く、
前記Ｖ_DC2を変化させる電極バイアスの直流電圧成分変
更手段を有することが好ましい。

【００２３】

【作用】請求項１に係る現像装置は、像形成体に対向す
る現像領域上流部に制御電極を配した現像装置におい
て、前記制御電極は板状の絶縁部材の先端に電圧印加可
能な電極部を有して現像剤層及び像形成体に当接され、
前記現像剤層は内部に前記像形成体と対向させた磁極を
有する現像スリーブ上に磁性キャリアとトナーからなる
二成分現像剤で形成され、前記現像領域で前記現像スリ
ーブと前記電極部間に、

【００２４】

【数５】

【００２５】但し、Ｖ_W：像形成体上の非画像部電位Ｖ_DC1：現像スリーブに印加される現像バイアスの直流
電圧成分Ｖ_DC2：電極部に印加される電極バイアスの直流電圧成
分を満たす電極バイアスを印加して前記トナーを前記現像
スリーブから前記電極部へ移動する電界を形成し、前記
二成分現像剤を前記像形成体と接触させて現像すること
を特徴とした。

【００２６】即ち本発明の現像装置では、磁極が電極部
や像形成体と対向しているので磁気ブラシが疎に形成さ
れるために、電界下での現像剤層中のトナーの移動を可
能としている。また、これにより制御電極を磁気ブラシ
で像形成体側へ安定に押圧している。制御電極が現像領
域の上流部で像形成体と接触しているのでトナーが現像
器から上流側へ飛散することが無い。次に、予めトナー
を現像スリーブから電極部へと移動させる方向の電界を
形成する。即ち、電極部に、数５に示した条件式を満た
す電極バイアスを印加しているので、現像に先立ち現像
剤層中のトナーを移動させて電極部付近に高濃度のトナ
ー領域を形成させることができる。前記電極部は絶縁部
材の先端に配され、絶縁部材が像形成体に接触している
ので、像形成体との間ではリークしたり潜象を乱すこと
が無く、前記高濃度のトナー領域は像形成体の近傍に発
生することになる。しかるのちに前記高濃度のトナー領
域に偏在するトナーを有する現像剤を現像バイアス下で
接触現像している。

【００２７】また請求項２に係る現像装置の如く、前記
電極バイアスの直流電圧成分は、更に、

【００２８】

【数６】

【００２９】但し、Ｖ_B：像形成体上の画像部電位を満たすことを特徴とする事が好ましい。ここで該画像
部電位とは、最大画像濃度を実現する部位での電位であ
る。請求項２に係る現像装置では、電極バイアスを数６
で示した如く設定することによって、現像前にトナーを
十分前記高濃度のトナー領域に引き出すための高い電界
を形成しており、より高い現像濃度を得ることができ
る。

【００３０】また更に請求項３に係る現像装置の如く、
前記電極部は前記現像スリーブに形成された現像剤層の
接触領域内に配置されたことを特徴とすることが好まし
い。

【００３１】制御電極の電極部には電極バイアスを印加
するため、トナーが引きつけられてこびりつきが起きや
すい。しかしながら請求項３に係る現像装置では、前記
接触領域内に電極部を配置しているので、現像剤の流れ
が電極部をこする。このため制御電極の電極部にトナー
のこびりつきが起きるのを防止することができる。ま
た、現像スリーブと電極部に振動電界を形成した場合
も、トナーが上流部で飛散する事がない。

【００３２】また更に請求項４に係る現像装置の如く、
前記現像スリーブと前記電極部間に形成される電界が振
動電界であることを特徴とすることが好ましい。

【００３３】振動電界を有すると、現像剤に振動を与え
てトナーの移動を促進する効果がある。これによって電
極部へのトナーの移動や画質向上に効果を有する。

【００３４】また更に請求項５に係る現像装置の如く、
前記Ｖ_DC2を変化させる電極バイアス電圧の直流電圧成
分変更手段を有する事を特徴とすることが好ましい。

【００３５】前記電極バイアスの直流電圧成分変更手段
によってＶ_DC2を変化させることにより、前記Ｖ_W、Ｖ_B
や現像バイアスＶ_DC1を調整しなくとも、かぶりを生じ
ること無く容易に画像濃度の調整を行うことが可能とな
る。

【００３６】以上のように本発明にかかる現像装置で
は、小粒径トナー粒子，キャリア粒子を用いた場合に
も、前記高濃度のトナー領域が像形成体近傍に偏在する
現像剤によって現像するので十分な画像濃度が得られ
る。加えて感光体電位を低く設定することが可能で感光
体が長寿命化し、長期間に渡って所期の性能を発揮しう
る現像装置を得ることができた。また感光体電位を低く
設定することにより、露光部分のクリーニングの容易性
が得られる。

【００３７】また、高濃度のトナー領域とは、穂立ちし
た二成分現像剤中でのトナー分布を偏らせて、トナー密
度を高くした領域の事である。

【００３８】

【実施例】図１は本発明の現像装置の実施例を示す概略
断面図、図２は現像領域Ａ近傍を示す拡大断面図、図３
は他の実施例の現像装置を示す概略断面図、図４は他の
実施例の現像領域Ａ近傍を示す拡大断面図である。図１
を用いて、本発明に係る第１の実施例の説明をする。

【００３９】図１において、感光体ドラム１は本発明に
係わる像形成体である。現像スリーブ２はアルミニウム
やステンレス鋼等の非磁性材料からなり、矢示方向に回
転する。磁石体３は現像スリーブ２の内部に固定して設
けられ表面に複数のＮ，Ｓ磁極を周方向に有し、Ｎ，Ｓ
磁極は通常500〜1,500ガウスの磁束密度に磁化されてい
る。磁極の一つは現像スリーブ２と感光体ドラム１と対
向するとともに感光体ドラム１との最近接の位置近傍に
配置され、これを主磁極31ということにする。主磁極31
は感光体ドラム１の回転軸と前記最近接の位置とを結ぶ
線に対して10〜−10°の角度を成すことが好ましい。主
磁極31と感光体ドラム１を対向させることにより、電極
体８によって押圧されていた現像剤を起立させて、感光
体ドラム１に接触する磁気ブラシを形成する。現像スリ
ーブ２と磁石体３とで現像剤搬送手段を構成している。
現像スリーブ２は磁石体３に対して回転可能であり、図
は現像スリーブ２が矢示左方向に回転し、磁石体３は固
定されていることを示している。また、磁石体３は、そ
の磁力によって現像スリーブ２の表面にトナー粒子とキ
ャリア粒子とからなる現像剤Ｄの層即ち、磁気ブラシを
形成する。この磁気ブラシは現像スリーブ２の回転によ
って現像スリーブ２の回転と同方向に移動し、現像領域
Ａに搬送される。現像領域とは、二成分現像剤によって
現像が行われている領域である。即ち、現像領域Ａでは
トナーが現像バイアス下で移動して感光体上の潜象を現
像する。また、現像領域Ａの磁気ブラシは主磁極31によ
って穂立ちさせられたものである。

【００４０】現像剤溜まり４はトナーと磁性キャリアが
混合した二成分現像剤である現像剤Ｄを溜め置く。撹拌
回転翼５は現像剤溜まり４の現像剤Ｄを撹拌して成分を
均一にすると共に、トナーを摩擦帯電させる。現像領域
Ａの上流側には規制ブレード６が配設されている。規制
ブレード６は非磁性体又は磁性体からなり、磁石体３の
磁力（以下磁気バイアスとも言う）によって現像スリー
ブ２の表面に現像剤溜まり４の現像剤Ｄが吸着され、現
像スリーブ２の上記回転によって移動して現像剤層を形
成すると、その現像剤層の層厚を規制する。この現像ス
リーブ２上に形成される磁気ブラシは感光体ドラム１の
表面と接触するように、現像スリーブ２と規制ブレード
６の間隙及び現像スリーブ２と感光体ドラム１の間隙を
調整される。本実施例の現像装置では、感光体ドラム１
と現像スリーブ２の間隙200〜700μmに調整して接触現
像としているので、ニップ領域が形成される。ニップ領
域とは磁気バイアスによって現像スリーブ上に穂立ちし
た二成分現像剤が感光体ドラム１に接触している接触領
域のことである。

【００４１】クリーニングブレード７は現像領域Ａの下
流側に配設されて現像領域Ａを通過した現像剤層を現像
スリーブ２の表面から除去して現像剤溜まり４に還元す
る。トナー補給ローラ10はトナーホッパー11からトナー
を現像剤溜まり４にトナーを補給する。ケーシング12は
現像装置の筐体である。

【００４２】電極体８は板状の制御電極である。電極体
８は図１で図示しない電源によってバイアス電圧を印加
され、トナークラウドを生ぜしめる。電極体８は電極体
支持部84によって保持されている。以下に図２を用い
て、第１の実施例の電極体８、前記電源、更に現像領域
Ａについて説明する。

【００４３】図２は現像領域Ａ近傍を示す拡大断面図で
ある。電極体８は絶縁部材81と導電性部材82を有し、電
源Ｅ３によってバイアス電圧を印加されていて、現像ス
リーブ２との間に電界を形成する。電極体８は現像領域
Ａの上流側に設けられる。

【００４４】絶縁部材81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50〜20
0μmの厚さを有する板状部材であって、適度な弾性を有
して感光体ドラム１と接触する。電極体支持部84は現像
領域Ａの上流側に設けられている。絶縁部材81は電極体
支持部84に固定されるとともに延設されて感光体ドラム
１と接触する。絶縁部材81と感光体ドラム１は現像領域
Ａで接触するように配設される。絶縁部材81において感
光体ドラム１と接触する部位から該接触する部位に最も
近い端部までの部位を接触端83とする。絶縁部材81の端
部で感光体ドラム１と接触している場合は該端部を接触
端83とする。絶縁性部材はこのように現像領域Ａの上流
部に電極体支持部84で固定されるとともに、絶縁部材81
自身の上流側が電極体支持部84に固定される。

【００４５】導電性部材82は板状の部材で、金属等の導
電性材料からなっている。導電性部材82は絶縁部材81の
接触端83を含む部位で保持される。導電性部材82は、金
属等の導電性材料を断面が四辺形の板状にしたものを、
絶縁部材81の接触端83を含む部位に接着剤等により貼り
付けたものである。また導電性部材82は従来公知のプリ
ント基板製造方法を用いて、絶縁部材81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、銅はく等
の導電性材料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81の接触端83を含む部位に導電
性部材82を形成することができる。

【００４６】導電性部材82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。ま
た、導電性部材82は滞留および穂立ちした現像剤Ｄの形
成するニップ領域内に入るように保持される。即ち本発
明の現像装置ではニップ領域に電極体８の導電性部材82
を上流側から挿入した如く構成している。

【００４７】なお滞留した現像剤とは、現像スリーブ２
と電極体８の間隙が次第に狭まる為に、現像スリーブ２
によって搬送されても該間隙に進入しきれない現像剤の
事である。

【００４８】また電極体８は導電性部材82が現像スリー
ブ２に接触しないような形状と配置としなければならな
い。

【００４９】現像スリーブ２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現像バイアス電圧が印加される。ま
た、電極体８には直流バイアス電源Ｅ３により保護抵抗
Ｒ２を介して直流バイアス電圧ＤＣ₂が印加される。

【００５０】感光体ドラム１に感光体として（−）帯電
のＯＰＣ感光体を用い反転現像が行われる場合のバイア
ス電圧について説明する。感光体の未露光部に相当する
非画像部の電位Ｖ_Wが例えば−800Ｖに帯電され、露光部
に相当する画像部の電位Ｖ_Bは−50Ｖに変化し、現像ス
リーブ２には−700Ｖの直流電圧の現像バイアス電圧Ｄ
Ｃ₁が印加される。また交流成分条件１〜20KHz、ピーク
電圧（Ｖ_p-p）が300〜2000Ｖである交流電圧のバイアス
電圧が重畳されている。このため現像領域Ａには振動電
界が生じる。

【００５１】電極体８には電極の直流バイアス電圧ＤＣ
₂として現像スリーブ２の−700Ｖより高く、請求項１で
示した条件式を満たすように、−700〜−50Ｖを印加す
る。更に好ましくは請求項２で示した条件式を満たすよ
うに、−50Ｖより高い電圧を印加することが画像濃度の
向上に効果がある。また現像スリーブ２と電極体８間の
放電やリークを防止するためにはＤＣ₁とＤＣ₂の電圧値
は、数７に示す、

【００５２】

【数７】

【００５３】を満足する事が望ましい。このようにする
と、現像領域Ａには現像スリーブ２から電極体８へとト
ナーを移動せしめる電界が形成されるとともに、前記振
動電界によってトナー粒子をその電気力線の方向に振動
させるので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現像領域中に十分に発生させる
ことができる。磁極による磁気ブラシの形成はトナーの
移動する空間を形成するのに効果を有する。図２中の現
像領域Ａの近傍の黒点はトナー粒子を表している。図２
では電極バイアス電圧ＤＣ₂が印加された結果、接触端8
3の近傍にトナーが偏在して、高濃度のトナー領域が発
生している状態を示している。電極体８を通った現像剤
は直ちに感光体ドラム１に近接するので電極バイアス電
圧ＤＣ₂によって感光体ドラム近くに高濃度なトナー領
域が保持される。さらに電極体８を通った現像剤は、該
高濃度なトナー領域によって前記振動電界で現像され
る。このため、高効率の現像を行うことが可能となる
し、また小粒径トナーをもちいても十分なトナー濃度が
得られる。

【００５４】また、接触現像法を用いているので、細線
再現性が良好であり、感光体の電位を低く設定可能であ
り、感光体の長寿命化が達成される。

【００５５】また、導電性部材82をニップ領域内に挿入
する構成とした場合は、導電性部材82が現像剤Ｄで常に
こすられていることから、トナーが電極体８に付着する
ことがなく汚れが発生しない。

【００５６】次に請求項４に係る第２の実施例について
図３乃至図４を用いて説明する。尚、第２の実施例で第
１の実施例と共通する構成部材には同一の符号を付して
ある。また、第２の実施例は第１の実施例と異なり、電
極体８に交流成分を重畳したバイアス電圧が印加された
ものである。

【００５７】図３は、本発明の請求項４に係る現像装置
の第２の実施例を示す概略断面図である。図３に示す第
２の実施例の現像装置は、第１の実施例の現像装置と同
様に、感光体ドラム１、現像スリーブ２、磁石体３、現
像剤溜まり４、撹拌回転翼５、クリーニングブレード
７、電極体８、ケーシング12を有する。但し規制ブレー
ド６に代えて規制棒61を有する。規制棒61は非磁性体又
は磁性体からなり、磁石体３の磁力によって現像スリー
ブ２の表面に現像剤溜まり４の現像剤Ｄが吸着され、現
像スリーブ２の上記回転によって移動して現像剤層を形
成すると、その現像剤層の層厚を規制する点は、規制ブ
レード６と同様である。

【００５８】また、磁石体３の磁極の一つは現像スリー
ブ２と感光体ドラム１との最近接位置近傍に配置され
る。この現像スリーブ２と磁石体３とで現像剤搬送手段
を構成して、磁気バイアスによって現像スリーブ２の表
面にトナー粒子とキャリア粒子とからなる現像剤Ｄの層
即ち、磁気ブラシを形成する。この磁気ブラシは現像ス
リーブ２の回転によって現像スリーブ２の回転と同方向
に移動し、現像領域Ａに搬送される。現像領域Ａではト
ナーがクーロン力によって飛翔して感光体にトナー像を
現像する。また現像剤溜まり４、撹拌回転翼５、規制ブ
レード６に代わる規制棒61、クリーニングブレード７、
電極体８の動作は第１の実施例で説明したものと同様で
ある。

【００５９】図４は現像領域Ａ近傍を示す拡大断面図で
ある。電極体８は絶縁部材81と導電性部材82を有し、電
源によってバイアス電圧を印加されていて、現像スリー
ブ２との間に電界を形成する。電極体８は現像領域Ａの
上流側に設けられる。

【００６０】電極体８は絶縁部材81と導電性部材82を有
し、図４では示していない電極体支持部に支持されて接
触端83で感光体ドラム１に接触している点は第１の実施
例と同様に構成される。また、電極体支持部84は現像領
域Ａの上流側に設けられている。このように第２の実施
例の現像装置でも第１の実施例と同様にニップ領域に電
極体８の導電性部材82を上流側から挿入し、かつ導電性
部材82が現像スリーブ２と非接触の状態を保つ如く構成
している。

【００６１】現像スリーブ２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ＤＣ₁に交流を重畳した現像バイアスが印加され
る。また、電極体８には直流バイアス電源Ｅ３保護抵抗
Ｒ２を介して、直流成分ＤＣ ₂に交流バイアス電源Ｅ４
により交流が重畳された電極バイアスが印加される。

【００６２】感光体ドラム１に第１の実施例と同様に感
光体として（−）帯電のＯＰＣ感光体を用い反転現像が
行われる場合のバイアス電圧について説明する。感光体
の未露光部が例えば−800Ｖに帯電されているとする
と、現像スリーブ２には−700Ｖの直流成分としてバイ
アス電圧ＤＣ₁が印加される。また交流成分条件５〜20K
Hz、ピーク電圧（Ｖ_p-p）が300〜2000Ｖである交流電圧
のバイアス電圧が重畳されている。このため現像領域Ａ
には感光体ドラム１と現像スリーブ２の間に振動電界が
生じる。

【００６３】電極体８には電極の直流バイアス電圧ＤＣ
₂として現像スリーブ２の−700Ｖより高く、請求項１で
示した条件式を満たすように、−700〜−50Ｖを印加す
る。更に好ましくは請求項２で示した条件式を満たすよ
うに、−50Ｖより高い電圧を印加することが画像濃度の
向上に効果がある。また交流成分条件１〜20KHz、ピー
ク電圧（Ｖ_p-p）が300〜2000Ｖである交流成分のバイア
ス電圧が重畳されている。このため現像領域Ａの現像ス
リーブ２と電極体８間にも振動電界が生じる。なお、こ
の場合現像スリーブ２には直流成分のみを印加する構成
としてもよい。また現像スリーブ２と電極体８間の放電
やリークを防止するために、ＤＣ₂の電圧値は、数７と
同一の数８に示す、

【００６４】

【数８】

【００６５】を満足するように選択されるのが好まし
い。

【００６６】前記振動電界によってトナー粒子をその電
気力線の方向に振動させるのでトナー粒子をキャリアか
ら分離飛翔させ、現像領域中に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。磁極による磁気ブラ
シの形成は、トナーの移動する空間を形成するのに効果
を有する。図４中の現像領域Ａの近傍の黒点はトナー粒
子を表している。図４では電極バイアス電圧ＤＣ₂が印
加された結果、接触端83の近傍にトナーが偏在して、高
濃度のトナー領域が形成されている状態を示している。
電極体８を通った現像剤は直ちに感光体ドラム１に近接
するので電極バイアス電圧ＤＣ₂によって感光体ドラム
近くに高濃度なトナー領域が保持される。さらに電極体
８を通った現像剤は、該高濃度なトナー領域によって前
記振動電界で現像される。このため、高効率の現像を行
うことが可能となるし、また小粒径トナーをもちいても
十分なトナー濃度が得られる。また、電極バイアス電圧
にも交流バイアスを重畳してあるので、さらに高濃度な
トナー領域を作ることができる。

【００６７】また、実施例１乃至２で、電極体８に電極
バイアス電圧を印加する直流バイアス電源Ｅ３を可変と
して請求項５に係る電極バイアス電圧変更手段としても
よい。このとき、例えば図示しない画像濃度検出センサ
ーの情報、或いはユーザーの指令に基づいて電極バイア
スの直流電圧成分Ｖ_DC2を自動制御して、安定した画像
濃度を得るようにすることもできる。画像濃度検出セン
サーは、原稿台上の原稿に投射された反射光をフォトト
ランジスタで受光したり感光体ドラム１上にトナー像と
して形成されたものをフォトトランジスタで受光したり
して、その出力変化を画像濃度の情報とするもの等が適
用可能である。

【００６８】また、実施例で用いた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、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
の発生は直流成分で防止し、絶縁破壊は、現象スリーブ
２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、或いは現像剤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。

【００６９】本発明の現像装置は、以上述べたように２
成分現像剤の磁気ブラシを像形成体である感光体ドラム
１に対して接触させ、感光体ドラム１と現像スリーブ２
の間に生じる振動電界と現像スリーブ２と電極体８に印
加されたバイアス電圧によって生じる電界とによってト
ナークラウドを発生させ、トナーのキャリアからの分離
及び、感光体ドラム１への移動性を向上させている。即
ちトナーのみの静電像への選択吸着性を向上させて、実
質的にキャリア粒子の感光体ドラム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。本発明においては次のようなキ
ャリア粒子及びトナー粒子からなる現像剤Ｄを用いるこ
とが好ましい。

【００７０】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２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100μm 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30μm以下になると次第に
上記傾向が出始め、15μm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100μm 以下、15μm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。

【００７１】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、或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，フッ素樹脂等の樹脂，これ
らの共重合樹脂で球状に被覆するか、或いは、磁性体微
粒子を分散して含有した樹脂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。

【００７２】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。即ち、
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、感光体ドラム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1000Ｖ／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
に現像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、感光体ドラム１にキャリア粒子が付
着し易くなったり、或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。

【００７３】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、或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。

【００７４】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現像
スリーブ２と電極体８の間の電界と感光体ドラム１と現
像スリーブ２の間に生じさせた振動電界で行うことで解
消するようにしている。即ち、磁気ブラシの穂に付着し
ているトナー粒子は、電極体８で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、現像スリーブ
２と電極体８の間に生じたＤＣ電界により高濃度のトナ
ー領域を電極体８の近傍に形成し、次に現像バイアス電
圧の有する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、請求項３に係る現像
装置の如く制御電極がニップ領域に挿入されれば、現像
領域以外の不要な部分でトナーの移動やクラウドが発生
することがない為に、電極体８が汚れることがないし、
絶縁部材81が現像領域Ａの上流側で感光体ドラム１と接
触しているので現像領域Ａの上流側にトナー飛散する事
がない。また、高い現像効率を有するために、１μm程
度のトナー粒径のものまで用いられるようになる。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、キャリア粒子の感光体ドラム１への付着を大幅に減
少させる。

【００７５】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３〜50μC／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。

【００７６】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。即ち、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。又、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30wt％を超
えないものが好ましい。トナー粒子が磁性体微粒子を含
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。

【００７７】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。

【００７８】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、金属石鹸或い
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或
いはフッ素等表面活性剤等を用いることができる。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる現
像装置では、小粒径トナー粒子，キャリア粒子を用いた
場合にも、前記高濃度のトナー領域が像形成体近傍に偏
在する現像剤によって現像するので十分な画像濃度が得
られる。加えて感光体電位を低く設定することが可能で
感光体が長寿命化し、長期間に渡って所期の性能を発揮
しうる現像装置を得ることができた。また感光体電位を
低く設定したことにより、露光部分のクリーニングの容
易性が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像装置の実施例を示す概略断面図。

【図２】現像装置の現像領域Ａ近傍を示す拡大断面図。

【図３】他の実施例の現像装置を示す概略断面図。

【図４】他の実施例の現像領域Ａ近傍を示す拡大断面
図。

【符号の説明】

１感光体ドラム２現像スリーブ３磁石体４現像剤溜まり５撹拌回転翼６規制ブレード７クリーニングブレード８電極体 10 トナー補給ローラ 11 トナーホッパー 12 ケーシング 31 主磁極 61 規制棒 81 絶縁部材 82 導電性部材 83 接触端 84 電極体支持部Ａ現像領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像形成体に対向する現像領域上流部に制
御電極を配した現像装置において、前記制御電極は板状
の絶縁部材の先端に電圧印加可能な電極部を有して現像
剤層及び像形成体に当接され、前記現像剤層は内部に前
記像形成体と対向させた磁極を有する現像スリーブ上に
磁性キャリアとトナーからなる二成分現像剤で形成さ
れ、前記現像領域で前記現像スリーブと前記電極部間
に、【数１】但し、Ｖ_W：像形成体上の非画像部電位Ｖ_DC1：現像スリーブに印加される現像バイアスの直流
電圧成分Ｖ_DC2：電極部に印加される電極バイアスの直流電圧成
分を満たす電極バイアスを印加して前記トナーを前記現像
スリーブから前記電極部へ移動する電界を形成し、前記
二成分現像剤を前記像形成体と接触させて現像すること
を特徴とする現像装置。
【請求項２】請求項１の現像装置において、前記電極
バイアスの直流電圧成分は、更に、【数２】但し、Ｖ_B：像形成体上の画像部電位を満たすことを特徴とする現像装置。
【請求項３】前記電極部は前記現像スリーブに形成さ
れた現像剤層の接触領域内に配置されたことを特徴とす
る請求項１乃至２の現像装置。
【請求項４】前記現像スリーブと前記電極部間に形成
される電界が振動電界であることを特徴とする請求項１
乃至請求項３の現像装置。
【請求項５】前記Ｖ_DC2を変化させる電極バイアスの
直流電圧成分変更手段を有する事を特徴とする請求項１
の現像装置。