JPH07140789A

JPH07140789A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH07140789A
Application number: JP5288381A
Authority: JP
Inventors: Isao Endo; 勇雄遠藤; Satoru Haneda; 哲羽根田; Yotaro Sato; 洋太郎佐藤
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1993-11-17
Filing date: 1993-11-17
Publication date: 1995-06-02

Abstract

(57)【要約】【目的】画像汚れが発生せず、安定して高い現像性が
得られる装置の繁雑化を避けてコストダウンをはかった
画像形成装置を提供する。【構成】内部に複数の磁極を有する磁石体82を固設し
た現像スリーブ81によって、２成分現像剤Ｄを現像域Ａ
に搬送し、振動電界中でトナーを飛翔させて感光体ベル
ト１上の潜像の現像を行う現像装置において、現像スリ
ーブ81の、現像域Ａの上流部に、磁石体82の磁極により
形成される現像剤Ｄ層（磁気ブラシ）に当接して配設さ
れた絶縁性の板状部材83の現像域Ａ側先端部に電圧印加
可能な線状電極84を設け、現像スリーブ81には直流電圧
と交流電圧との重畳電圧を印加し、線状電極84には前記
直流電圧と共通電源により印加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、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を備えた画像形成装
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の画像形成装
置においては、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粒子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、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、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1
0μm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、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、現像剤
を像形成体に非接触になるように現像域に搬送し、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59-222847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1-94
368号公報）が提案されている。

【０００４】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−
トナー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。

【０００５】前記解決方法のでは、均し部材にトナー
と逆極性の直流電圧を印加するので使用するに従いトナ
ーが堆積し画像に汚れが発生する等の問題点がある。

【０００６】本発明者らは、内部に複数の磁極を有する
磁石体を固設した現像スリーブによって、２成分現像剤
を現像域に搬送し、振動電界中でトナーを飛翔させて像
形成体に形成された潜像の現像を行う現像装置を用い、
上記問題点を解決し、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
像性が得られる現像装置を提供することを目的として、
現像域上流部に現像剤層に当接又は近接した絶縁性の板
状部材を配設し、該板状部材の現像域側先端部には、電
圧印加可能な線状の制御電極を設けるようにした現像装
置の提案を行っている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる線状の制御電極を
設けた現像装置では図９に示すように、像形成体１に対
向した現像スリーブ81には直流電源ＤＣ１と交流電源Ａ
Ｃ１とによって、直流電圧と交流電圧を重畳した形で印
加し、また絶縁性の板状部材83の画像域側先端部に設け
た線状電極84には直流電源ＤＣ２と交流電源ＡＣ２とに
より現像スリーブ81とは独立に直流，交流の電圧が印加
されていた。このように現像スリーブ81と制御電極84に
独立に電圧が印加される結果、制御電極部84と現像スリ
ーブ81間の電位差が大きくなった時には制御電極部84か
らの放電が発生した。また、制御電極部84と現像スリー
ブ81との直流電圧によって制御電極部84にトナーが付着
して汚れたり、また現像性が低下したりする問題があっ
た。本発明は制御電極部からの放電を防止し、従来多く
の電源を必要としていたところから電源部分でのコスト
ダウンをはかり、画像調整の容易化をはかった現像装置
を有した画像形成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、像形成体と
現像スリーブとの間に制御電極部材を有し、トナーを飛
翔させて現像を行う現像装置を有する画像形成装置にお
いて、前記現像スリーブには直流電圧と交流電圧との重
畳電圧を印加し、前記制御電極部材の電極には前記直流
電圧を共通電源より印加することを特徴とする画像形成
装置によって達成される。

【０００９】なお、本発明の画像形成装置の好ましい実
施態様は、前記直流電圧電源と前記制御部材との間に保
護抵抗を設けることであり、また本発明の画像形成装置
における画像調整は、前記直流電圧を加減することに
より調整し、前記交流成分の電圧あるいは周波数によ
り調整することが行われる。

【００１０】

【実施例】図２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２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図６
の像形成システムに従って遂行される。すなわち、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、この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。次いでこの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】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
直流および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は本発
明の現像装置の一実施例を示す概略断面図である。図１
（ａ）は、本発明装置の一実施例の断面図であって、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の内部に固設され表面に複数のＮ，
Ｓ磁極を周方向に有する磁石体で、磁極の一つが現像ス
リーブ81と感光体ベルト１との最近接位置近傍に配置さ
れた場合、これを主磁極82ａ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。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し、磁石体
82は固定されていることを示している。また、磁石体82
の主磁極82ａ及び他のＮ，Ｓ磁極は通常500ガウス〜1,5
00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の回転によって現
像スリーブ81の回転と同方向に移動し、現像域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。

【００２９】現像域中に主磁極がある場合、現像スリー
ブ81と画像形成体１の最近接位置と主磁極とがなす角を
θ２(°)としたとき、−30°＜θ２＜30°好ましくは−
15°＜θ２＜10°が良好な穂立ちと高い現像性を得るた
めには望ましい。

【００３０】又、隣接する磁極が現像域を挟んで配置さ
れる場合、現像スリーブと像形成体の最近接位置と現像
域下流側の磁極とがなす角をθ４(°)、上流側の磁極が
なす角をθ３(°)とすると、θ４、θ３はそれぞれ−５
°〜−45°、５°〜45°、好ましくは−10°〜−30°、
10°〜30°であることが、現像剤層が不要に像形成体に
接触するのを防止し、かぶりや画像乱れを防止するため
に望ましい。現像スリーブ81の径Ｄ(mm)は10mm〜60mmが
好ましい。また、現像スリーブ81と像形成体１の最近接
距離ｄ(mm)は、0.1mm〜２mm、好ましくは0.2mm〜１mm
が、線状電極の設定精度、現像剤の搬送の容易さ、現像
性の確保の点から望ましい。

【００３１】83は現像域Ａの上流側に設けた、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板状部材、84は板状部材83の先
端部に振動電界を形成するために板状部材83の先端部上
に線状に板状部材83と一体に設けられた金属等の導電性
材料からなる線状電極、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。

【００３２】上記線状電極84は、図３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、絶縁性の板状部材83の先端部に接着剤等により
貼り付ける（図３（ａ），（ｂ），（ｇ），（ｈ））、
板状部材83の先端部に切り込み83ａを設けこれに挟み込
む（図３（ｃ），（ｄ））、板状部材83の先端部に凹部
83ｂを設けてここに埋め込む（図３（ｅ），（ｆ））等
の方法の他に、図４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、板状部材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、銅はく等の導
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、板状部材83の先端部に、線状電極84を形成す
ることができる。線状電極84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。

【００３３】この時、搬送上流部での不要なクラウド発
生を防止し、安定した搬送量を得るために、線状電極84
は、図３（ａ）に示したように、板状部材83と現像スリ
ーブ81の最近接点81ｂよりもスリーブ回転方向下流側に
のみ形成させる。線状電極84の周方向長さは、スリーブ
81の径や搬送速度にもよるが、0.05mm〜５mm、特に0.1m
m〜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以上ではトナーが振動に
よって帯電し、過剰帯電となるため現像性の低下が生ず
る。又線状電極84の厚さは、現像域の像形成体１と現像
スリーブ81の最近接距離をｄとしたときに、（2/3）ｄ
〜（1/10000）ｄ、特に（1/2）ｄ〜（1/1000）ｄが好ま
しい。（2/3）ｄより大きいと、像形成体１と線状電極8
4の間隙が狭くなるため、線状電極84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（1/10000）ｄ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性の低
下が起こる。板状部材83は、線状電極84の像形成体１側
上端部が（2/3）ｄ以下、現像スリーブ側下端部が（1/1
0000）ｄ以上になるように線状電極84を支持できるもの
が選ばれるが、強度や振動防止、像形成体１への接触防
止の観点から、（2/3）ｄ〜（1/100）ｄのものが好まし
い。線状電極84の長さをＷ₃、現像スリーブ81上の現像
剤Ｄ層の幅をＷ₄とすると、Ｗ₃＞Ｗ₄として、線状電極8
4に直流電圧を印加するターミナル部81ａは、線状電極8
4のＷ₄より外側の部分に設け、不要なクラウドの発生を
防止する。

【００３４】線状電極84の設置位置は、図１（ｂ）、図
３（ａ）に示すように、主磁極82ａと板状部材83の現像
スリーブ81との当接点又は最近接点81ｂとの間のみにあ
るようにすると共に、線状電極84は前記主磁極82ａより
現像スリーブ81の回転に対し上流部で、かつ主磁極82ａ
による現像スリーブ81上の最大磁束密度をHrとする時、
磁束密度が0.2Hr〜１Hrである範囲に配置される。それ
は、磁束密度が0.2Hr以下の所では磁気束縛力が不足し
てトナー飛散や画像にかぶりが発生し易くなるからであ
る。

【００３５】また、現像スリーブ81の感光体ベルト１と
の最近接位置81ａと現像スリーブ81の回転軸Ｏを結ぶ直
線を中心線Ｃとすると、中心線Ｃと主磁極82ａとの間の
角度、すなわち現像スリーブ81の回転軸Ｏを中心にし
た、上記最近接位置81ａと主磁極82ａとの間の角度をθ
1、とするとき、θ1は−10°〜10°の間にあることが、
現像域Ａでの現像剤Ｄの穂立ちを良好にし、現像効率を
高く維持し、トナーの飛散を防止する。

【００３６】本発明においては、図１（ａ）に示すよう
に、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、制
御電極である線状電極84には現像スリーブ81と共通の直
流バイアス電源Ｅ1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。ここで保護抵抗Ｒ1は
像形成体１や線状電極84との間での放電を防止するため
に設けたものであり、保護抵抗Ｒ2は線状電極84と現像
スリーブ81との間での放電を防止するために設けたもの
である。

【００３７】現像スリーブ81と線状電極84とが直流バイ
アス電源Ｅ1を共用することによって、直流バイアス電
源Ｅ1の出力Ｖ_DCを変化させても、線状電極84と現像ス
リーブ81との間には一定の交流電圧Ｖ_ACしか印加されな
いので、線状電極84からの放電はなくなる。また線状電
極84と現像スリーブ81との間での直流成分での差異△Ｖ
_DC＝０なので、線状電極84はトナーが付着して汚れるこ
とが殆んどない。また、図１（ａ）に示したように、直
流バイアス電源Ｅ1を共用することによって、電源数を
減らして装置の繁雑化を避けることができる。

【００３８】本実施例では、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
する振動電界（これを第２の振動電界ということにす
る）と共に、板状部材83に一体に設けた線状電極84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。

【００３９】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、現像装置８による現像に当たっ
ては、直流バイアス電源Ｅ1はＯＮとし、交流バイアス
電源Ｅ2もＯＮの状態となって、現像スリーブ81には直
流電圧Ｖ_DCに交流電圧Ｖ_ACが重畳された形で保護抵抗Ｒ
1を介して印加され、線状電極84にも保護抵抗Ｒ2を介し
て直流電圧Ｖ_ACが印加される。感光体が例えば−800Ｖ
に帯電されているとすると、線状電極84には−700Ｖ、
現像スリーブ81には−700Ｖ＋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100Hz〜20KHz、好
ましくは１〜10KHzでピーク・ピーク電圧（Ｖ_P-P）が20
0Ｖ〜2,000Ｖである。線状電極84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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】また前記のカラー画像形成装置で、現像装
置８が非現像時には、現像スリーブ81は回転を中止する
と共に交流バイアス電源Ｅ2を０とする。直流バイアス
電源Ｅ1は共通なので、Ｖ_DCを現像時と同じ、または更
に高圧へと変化させる。勿論フローティングの状態とす
ることもできる。本発明においては直流バイアス電源Ｅ
1を共用しているので、電源のＯＮ・ＯＦＦ時の立ち上
がり、立ち下がり時にも現像スリーブ81と線状電極84と
の間で電位差が生じて放電が起きることはない。

【００４３】図１（ａ）のバイアス電源を有した画像形
成装置においては、共用される直流バイアス電源Ｅ1の
出力電圧Ｖ_DCを変化させることによって、原稿画像濃度
の濃淡に対する画像調整が行われる。図８（ａ）に示す
ように、反転現像に当たっては、直流バイアス電源Ｅ1
の出力Ｖ_DCを増大させることにより、プリント画像濃度
は濃くなる特性を用いて画像調整が行われる。またトナ
ー粒子の帯電量Ｑ／Ｍの変化や、環境・劣化等による画
像の劣化に対しては、図８（ｂ）に示すように現像スリ
ーブ81に印加する交流バイアス電源Ｅ2のピーク・ピー
ク電圧（Ｖ_P-P）又は周波数を変えて画像調整を行う。

【００４４】又、板状部材83として厚さ0.1mmのガラス
エポキシを用い、図５に示すように、その像形成体側の
面の先端部に、周方向に0.3mmの線状電極84を、厚さ0.0
2mmの銅はくを用いてラミネートエッチング法によって
形成した。この線状電極84には共用の直流バイアス電源
Ｅ1によって直流電圧−700Ｖを印加した。

【００４５】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、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。

【００４６】本発明の現像装置は、以上述べたように２
成分現像剤の現像剤層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、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Ｄを用いることが好ましい。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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、線状電極84は、板状部材83と現像スリー
ブ81の最近接点81ｂより下流側にのみ設けられているた
め、現像域以外の不要な部分でクラウドが発生すること
がない。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。

【００５２】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10μm以下が適正条件である。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１μC／
ｇ〜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。

【００５３】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。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。

【００５４】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10μm以下の粒子からなるものである。

【００５５】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。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したような構成により本発明の
画像形成装置では、ａ）磁気ブラシの穂立ちが良好で、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
も支障なく、像形成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実
施例で示した画像形成装置に用いて、安定した高い現像
性を得ることができる。

【００５７】ｂ）現像域上流部に線状電極を有する板状
部材を配設したので現像剤搬送経路中で不要なクラウド
が発生することなく、安定した現像剤の搬送量が得られ
る。

【００５８】ｃ）共通電源によって現像スリーブと線状
電極にはトナー帯電と同極性の直流バイアス電圧が印加
されるので、トナーの堆積が起こらず、画像汚れが発生
しない。

【００５９】ｄ）現像スリーブに直流電圧に交流電圧を
重畳したバイアス電圧を印加し、線状電極には直流電圧
のみを印加するため、現像域での交流バイアス電圧の位
相乱れがなく、円滑良好な現像が行われる。

【００６０】ｅ）電源部を共用することで、装置の繁雑
化を避けコストダウンをはかることができる。

【００６１】ｆ）電源部を共用することで、画像調整が
容易になされることとなる。

【００６２】等の効果を有する優れた画像形成装置を提
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一実施例を示す断面図であ
る。

【図２】本発明のカラー画像形成装置の一実施例を示す
断面図である。

【図３】図１の板状部材及び線状電極の他の実施例を示
す断面図である。

【図４】図１の線状電極の他の実施例を示す平面図であ
る。

【図５】図１の線状電極のさらに他の実施例を示す断面
図及び斜視図である。

【図６】像形成システムを示すブロック図である。

【図７】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】（ａ）（ｂ）は共にオリジナルとプリント間で
の画像調整を示すグラフである。

【図９】従来の現像スリーブ及び線状電極に印加するバ
イアス電源を示している。

【符号の説明】

１感光体ベルト（像形成体）４ガイド部材６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 81ｂ最近接点 82 磁石体 82ａ主磁極 83 板状部材 84 線状電極（制御電極） 86 規制ブレードＥ1 直流バイアス電源Ｅ2 交流バイアス電源Ｒ1，Ｒ2 保護抵抗Ａ現像域Ｄ現像剤Ｎ，Ｓ磁極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像形成体と現像スリーブとの間に制御電
極部材を有し、トナーを飛翔させて現像を行う現像装置
を有する画像形成装置において、前記現像スリーブには
直流電圧と交流電圧との重畳電圧を印加し、前記制御電
極部材の電極には前記直流電圧を共通電源より印加する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】画像調整は前記直流電圧により調整する
ことを特徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項３】画像調整は前記交流成分の電圧あるいは
周波数により調整することを特徴とする請求項１の画像
形成装置。
【請求項４】前記直流電圧電源と前記制御部材との間
に保護抵抗を設けることを特徴とする請求項１の画像形
成装置。