JPH05346736A

JPH05346736A - 現像装置

Info

Publication number: JPH05346736A
Application number: JP4155126A
Authority: JP
Inventors: Satoru Haneda; 哲羽根田
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1992-06-15
Filing date: 1992-06-15
Publication date: 1993-12-27
Anticipated expiration: 2015-09-04
Also published as: JP3084465B2

Abstract

(57)【要約】【目的】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85ａを有する板状部
材である電極板85を現像スリーブ81に当接し、前記電極
85ａと前記現像スリーブ81間に第１の振動電界を形成
し、感光体ベルト１と前記現像スリーブ81間に第２の振
動電界を形成すると共に、前記第１の振動電界は第２の
振動電界より強く設定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、磁性キャリア粒子とトナー粒子とを混合した２
成分現像剤を用いて静電潜像あるいは磁気潜像を現像す
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、
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
多く用いられている。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
ーブ表面にトナー粒子を付着させた磁性キャリアを保持
し現像領域に搬送して現像を行うもので、トナー粒子の
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し、また像
担持体面と非接触で現像する非接触現像にも適している
ことから、キャリア粒子に対するトナー粒子の量の管理
を必要とするにも拘わらず、多く用いられている。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〜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
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。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。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、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。

【０００３】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現像を行う方法（特開昭59-2
23467号公報）や、特開平1-94368号公報に開示された、
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電圧をバイアス電圧とし
て印加する方法が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記解決方法
の前者では、制御電極が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。

【０００５】また、後者の方法では、均し部材にトナー
粒子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、これが感光体に付着する
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。

【０００６】本発明は、上記問題点を解決し、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
供することを目的とする。

【０００７】さらに、像担持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間
に混色が起き易いという問題点を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】上記目的は、現像スリー
ブ上に現像剤を搬送し、振動電界中でトナーを飛翔させ
て現像を行う現像装置において、現像域上流部に電極を
有する板状部材を前記現像スリーブに当接し、前記電極
と前記現像スリーブ間に第１の振動電界を、感光体と前
記現像スリーブ間に第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、前記感光体と前記電極間にはトナーを感光体へ移動
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、前記振動電界は前記現像スリーブと
前記感光体と電極間に形成し、前記感光体と前記電極間
には一方向性電界を形成す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４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断面構成図
である。

【００１１】図４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感光体で
ある感光体ベルトで、該感光体ベルト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光書込み装置、
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該ク
リーニング装置13のブレード13aとトナー搬送ローラ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図５
の像形成システムに従って遂行される。即ち、オリジナ
ル画像を撮像素子が走査するカラー画像データ入力部
（イ）で得、該データを画像データ処理部（ロ）で演算
処理して画像データを作成し、一旦画像メモリ（ハ）に
格納される。次いで該画像データは記録時取り出されて
記録部（ニ）である例えば図４のカラー画像形成装置へ
入力される。即ち、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
前記光書込み装置７に入力されると、光書込み装置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（書き込み光）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
帯電手段たる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
査がなされて輝線を形成する。

【００１８】一方、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により反転
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の下を通過し、次の画像形成サ
イクルに入る。

【００１９】即ち、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の色信号が前記光書込
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によって反転現像される。

【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の各スリーブには直流ある
いはさらに交流のバイアスが印加され、顕像手段である
２成分現像剤による非接触反転現像が行われ、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】即ち、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】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によって画
像を溶着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とトナー搬送
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
ー搬送ローラ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、像担持体がベルト状のものについて述
べたが、ドラム状の像担持体を有する画像形成装置につ
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。図１〜図３
はそれぞれ本発明に用いられる現像装置の実施例を示す
概略断面図である。図１（ａ）は、本発明装置の実施例
１の断面図であって、81はアルミニウム等の非磁性材料
からなる現像スリーブ、82は現像スリーブ81の内部に設
けられ表面に複数のＮ,Ｓ磁極を周方向に有する磁石体
で、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。そして、現像スリーブ81は磁石体82に
対して回転可能であり、図は現像スリーブ81が矢示左方
向に回転するものであることを示している。また、現像
部の磁石体82のＮ,Ｓ磁極は通常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81の回転によって現像スリーブ81の回転
と同方向に移動し、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現像機の近傍に
配置したＮ，Ｓ磁極によって寝た穂の状態となり、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。

【００２９】ここでθ₁、θ₂は感光性の最近接した現像
スリーブ位置から、現像スリーブの移動方向の上流側及
び下流側に近接配置した磁極間角度である。又θ₃は、
電極先端とのなす角度である。

【００３０】ここでθ₁，θ₂は各々５〜45゜とすること
が望ましい。この様にすることにより均一に穂立ちした
磁気ブラシを形成できる。

【００３１】又、板状部材は上流側の磁極上から、下流
に向けて設定され、その好ましい角度θ₃はθ₂に対し0.
2θ₂から0.9θ₂である。

【００３２】83,84は現像剤Ｄを図中前後に現像剤を循
環して撹拌して成分を均一にする撹拌スクリュー、85は
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板、電極板85は現像スリーブ81に当
接するように設けたゴムなどの絶縁体よりなる絶縁部材
85b上に金属等の導電性材料からなる板状の電極85aを一
体に設けたものである。86は磁気ブラシの高さ、量を規
制するため設けられた非磁性体や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はケーシングであ
る。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、電極板85の
電極85aには直流バイアス電源Ｅ3から保護抵抗Ｒ2を介
してバイアス電圧が印加される。

【００３３】図１に示す実施例１は、現像部に近接配置
した磁石体82のＮ,Ｓ磁極の磁束密度が略等しいもので
あって、磁石体82が固定したものであるのに対し、図２の
実施例２は、磁石体82が現像スリーブと同方向あるいは
逆方向に回転する点で図１の装置と異なり、図３の実施
例３は現像部に近接配置した固定の磁石体82をＳ,Ｓ磁
極とした点が図１の装置と異なる。

【００３４】図２（ａ）は、本発明装置の実施例２の断
面図であって、81はアルミニウム等の非磁性材料からな
る現像スリーブ、82は現像スリーブ81の内部に回転可能
に設けられ表面に複数のＮ，Ｓ磁極を周方向に等間隔に
有する磁石体で、この現像スリーブ81と磁石体82とで現
像剤搬送担持体を構成している。そして、現像スリーブ
81は回転可能であり、図は現像スリーブ81が矢印左方向
に回転し、磁石体82は右方向に回転するものであること
を示している。また現像部の磁石体82のＮ，Ｓ磁極は通
常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81と磁石体82の
回転によって現像スリーブ81の回転と同方向に移動し、
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。

【００３５】83,84は現像剤Ｄを図中前後に現像剤を循
環して撹拌して成分を均一にする撹拌スクリュー、85は
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板、電極板85は現像スリーブ81に当
接するように設けたゴムなどの絶縁体よりなる絶縁部材
85b上に金属等の導電性材料からなる板状の電極85aを一
体に設けたものである。86は磁気ブラシの高さ、量を規
制するため設けられた非磁性体や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はケーシングであ
る。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、電極板85の
電極85aには直流バイアス電源Ｅ3から保護抵抗Ｒ2を介
してバイアス電圧が印加される。

【００３６】図３に示す第３の実施例は現像スリーブ81
は磁石体82に対して回転可能であり、図は現像スリーブ
81が矢示左方向に回転するものであることを示してい
る。また、現像部の磁石体82のＳ,Ｓ磁極は通常500〜1,
500ガウスの略同じ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81の回転によって
現像スリーブ81の回転と同方向に移動し、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
ラシは現像機の近傍に配置したＳＳ磁極の反発磁界によ
ってクラウド状態となり、感光体ベルト１の表面をこす
らずクラウド状で移動するように、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。

【００３７】ここでθ₁，θ₂は各々５〜45゜とすること
が望ましい。この様にすることにより均一に穂立ちした
磁気ブラシを形成できる。

【００３８】又、板状部材は上流側の磁極上から、下流
に向けて設定され、その好ましい角度θ₃はθ₂に対し0.
2θ₂から0.9θ₂である。

【００３９】83,84は現像剤Ｄを図中前後に現像剤を循
環して撹拌して成分を均一にする撹拌スクリュー、85は
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板、電極板85は現像スリーブ81に当
接するように設けたゴムなどの絶縁体よりなる絶縁部材
85b上に金属等の導電性材料からなる板状の電極85aを一
体に設けたものである。86は磁気ブラシの高さ、量を規
制するため設けられた非磁性体や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はケーシングであ
る。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、電極板85の
電極85aには直流バイアス電源Ｅ3から保護抵抗Ｒ2を介
してバイアス電圧が印加される。

【００４０】本発明では現像スリーブ81に当接する絶縁
部材85bの上に一体に設けた電極85a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
来の装置で感光体ベルト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、感光体ベルト１と電極
85ａとの間にはトナーを感光体へ移動させる電界を形成
した所に特徴がある。特に好ましくは、電極板85ａは現
像スリーブ81と感光体ベルト１との間隙をｄ₁とした時
現像スリーブ81側から0.2ｄ₁〜0.6ｄ₁とする。

【００４１】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、電極板
85には直流バイアス電圧が印加されている。電極板85
は、現像スリーブ側の先端をＶ字型に切り欠き、電極板
85と現像スリーブ間でトナークラウドを発生させる空間
を設けている。この切り欠き部は上流側の磁角θ₂より
下流に設けられる。又電極板85は両面及び先端も絶縁コ
ートしている。この構成は図２、３においても好ましい
構成である。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、電極板85には感光体電位より高い
−(800〜1,500)Ｖ、現像スリーブ81には−700Ｖの直流
電圧成分と交流電圧成分のバイアス電圧が印加される。
交流電圧成分は周波数100Ｈz〜10ＫＨz、好ましくは１
〜５ＫＨzで電圧のPeak to Peakが200〜4000Ｖである。
電極板85には、トナー同極性で感光体電位より高い電圧
が印加されているので電極にトナーが付着することもな
いし、重ね合わせプロセスにおいては、感光体上のトナ
ー像が電極に付着することもない。電極板85が感光体ベ
ルト１より現像スリーブ81に近接して設けることにより
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
している。電極板と現像スリーブとの最近接間隙ｄ₂は
感光体と現像スリーブとの最近接距離ｄ₁に対し、ｄ₂＝
（0.2〜0.6）ｄ₁が好ましい。なお、ｄ₁は0.2〜1.0mmが
好ましい。

【００４２】この第１の振動電界によってトナー粒子を
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
う飛翔を助けられ均一な現像が行われる。

【００４３】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
動がうねりなどを生じることなく現像が行われる。又、
位相の変化時の強い電界により、ブレークダウンするこ
ともない。

【００４４】以上の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、電圧値は高い程現像剤の磁気ブラシを振動
させるようになって、トナー粒子にキャリア粒子からの
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、あるいは現像剤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。

【００４５】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担持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、静電像への選択吸着性を向上させ
て、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を用いることが好まし
い。

【００４６】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、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以下であり、５μm
以上、好ましくは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。

【００４７】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，ポリエステル樹脂等の樹
脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂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。

【００４８】なお、キャリア粒子を前述のように樹脂等
によって球状に形成することは、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球形化されていることは、(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、電極部材や感光体ベルト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、前述のような樹脂を用いたものが好まし
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を形成したも
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。

【００４９】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10⁸Ω以上好ましくは10¹³Ω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。

【００５０】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。即
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、このクラウドの直ぐ近
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。また、帯
電量の低いトナー粒子が画像部や非画像部に移行するこ
とが殆どなくなるし、トナーが感光体ベルト１と摺擦す
ることもないので摩擦帯電により感光体ベルト１に付着
することもなくなって、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、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。

【００５１】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10μm以下、好まし
くは１〜５μm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１〜３μ
C/gより大きいこと(好ましくは３〜30μC/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。

【００５２】このようなトナーは、従来のトナーと同様
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。中で
も、トナー粒子が磁性体微粒子を含有した磁性粒子であ
ることは好ましく、特に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。

【００５３】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、好まし
くは10μm以下特に好ましくは１〜５μmの粒子からなる
ものである。

【００５４】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。

【００５５】以上のような現像装置に、微粒フェライト
を樹脂中に50wt％分散した重量平均粒径が30μm、磁化
の強さが50emu／ｇ、抵抗率が10¹⁴Ωcm以上の熱による
球形化処理を行った磁性キャリアを用い、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５
μm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各現像剤溜まり88
における各現像剤Ｄのトナー粒子比率がキャリア粒子に
対して10wt％になる条件で現像を行った。各トナーの平
均帯電量は−15μC／ｇであった。

【００５６】この場合の感光体ベルト１はＯＰＣ感光
体、その周速は180mm／sec、感光体ベルト１に形成され
た静電潜像の最高電位−800Ｖ，現像スリーブ２の外径3
0mm、その回転数150rpm、磁石体82の現像領域Ａに対向
するＮＳ磁極の磁束密度は1,200ガウス、θ₁＝20゜、θ
₂＝30゜現像剤Ｄ層の厚さは0.4mm、現像スリーブ81と感
光体ベルト１との間隙0.7mm、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、1,000Ｖとした。電極部材は感光体から0.3mm
に設置しトナーと同極性で感光体の帯電電位より高い−
1000Ｖの直流電圧成分を印加した。なお、θ₃＝20゜で
ある。この実施例では現像スリーブ81上の現像剤Ｄは感
光体ベルト１の表面に接触しない。

【００５７】以上の条件で現像を行って、重ね合わせた
カラートナー像を感光体上に形成し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。

【００５８】図２に示す第２の実施例については、感光
体ベルト１はＯＰＣ感光体、その周速は180mm／sec、感
光体ベルト１に形成された静電潜像の最高電位−800
Ｖ，現像スリーブ２の外径30mm、その回転数150rpm、磁
石体82は８極の磁石体で回転数1000rpm、磁束密度は1000
ガウス、現像剤Ｄ層の厚さ0.4mm、現像スリーブ81と感
光体ベルト１との間隙0.7mm、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、1,000Ｖとした。電極部材は感光体から0.4mm
に設置しトナーと同極性で感光体の帯電電位より高い−
1000Ｖの直流電圧成分を印加した。なお、θ₃＝20゜で
ある。この実施例では現像スリーブ81上の現像剤Ｄは感
光体ベルト１の表面に接触しない。

【００５９】以上の条件で現像を行って、重ね合わせた
カラートナー像を感光体上に形成し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。図３に示す第３の実施例について
は、感光体ベルト１はＯＰＣ感光体、その周速は180mm
／sec、感光体ベルト１に形成された静電潜像の最高電
位−800Ｖ，現像スリーブ２の外径30mm、その回転数150
rpm、磁石体82の現像領域Ａに対向するＳＳ磁極の磁束
密度は1,200ガウス、θ₁＝25゜、θ₂＝25゜現像剤Ｄ層
の厚さは0.4mm、現像スリーブ81と感光体ベルト１との
間隙0.7mm、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、1,000Ｖ
とした。電極部材は感光体から0.3mmに設置しトナーと
同極性で感光体の帯電電位より高い−1000Ｖの直流電圧
成分を印加した。なお、θ₃＝15゜である。この実施例
では現像スリーブ81上の現像剤Ｄは感光体ベルト１の表
面に接触しない。

【００６０】以上の条件で現像を行って、重ね合わせた
カラートナー像を感光体上に形成し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。

【００６１】以上の実施例においては特定の現像器を使
用中、他の使用しない現像器に、現像スリーブの回動状
を停止し、現像スリーブに印加する交流バイアスを停止
した。すなわちフローティング状態あるいはトナーと同
極性あるいは異極性のバイアスを印加した。なお、電極
部材は画像形成中はトナーと同極性の電圧をそのまま維
持した。これにより、感光体上のトナー像から電極部材
へのトナーの移動を防止した。

【００６２】又、電極部材としては、ウレタンゴム間に
100μmの電極板をはさんだ構造のものを用いた。

【００６３】以上の実施例においては同様のバイアス条
件が得られた。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６に示した。図６
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。

【００６４】以上の実施例において、２成分現像剤中の
トナーが磁性を有するものであれば、磁気潜像に対して
も同様の現像条件により可視化できることはいうまでも
ない。

【００６５】又、一成分磁性現像剤も同様な構成で用い
ることができる。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように本発明の現像装置
は、平均粒径が30μm以下のキャリアや平均粒径が10μm
以下のトナーを用いてもキャリア付着等のない小粒径ト
ナーを用いた高画質が得られる現像装置を提供できる。
又像担持体上にトナー像を重ねて形成した多色像を一括
して転写材上に転写してカラー画像を得る画像形成装置
に用いても、現像時、弱い振動電界を用いることができ
るので混色が起きず、現像効率が高くムラのない現像を
行うことの可能な優れた現像装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像装置の実施例１を示す断面図であ
る。

【図２】本発明の現像装置の実施例２を示す断面図であ
る。

【図３】本発明の現像装置の実施例３を示す断面図であ
る。

【図４】本発明の現像装置を備えたカラー画像形成装置
の１例を示す断面図である。

【図５】像形成システムを示すブロック図である。

【図６】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感光体ベルト（像担持体）４ガイド部材６帯電器７光書込み装置８,８Ａ,８Ｂ,８Ｃ,８Ｄ現像装置 12 転写器 13 クリーニング装置 81 現像スリーブ 82 磁石体 83 撹拌スクリュー 84 ファーブラシ 85 電極板（板状部材） 85a 電極 85b 絶縁部材 86 規制ブレード（現像剤規制部材）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Ｎ，Ｓ磁極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】現像スリーブ上に現像剤を搬送し、振動
電界中でトナーを飛翔させて現像を行う現像装置におい
て、現像域上流部に電極を有する板状部材を前記現像スリー
ブに当接し、前記電極と前記現像スリーブ間に第１の振
動電界を、感光体と前記現像スリーブ間に第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、前記感光体と前記電極間には
トナーを感光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】前記振動電界は前記現像スリーブと前記
感光体と電極間に形成し、前記感光体と前記電極間には
一方向性電界を形成することを特徴とする請求項１の現
像装置。
【請求項３】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。