JPH086380A

JPH086380A - 現像装置及びカラー画像形成装置

Info

Publication number: JPH086380A
Application number: JP6135995A
Authority: JP
Inventors: Isao Endo; 勇雄遠藤; Toru Komatsu; 小松　　徹; Yotaro Sato; 洋太郎佐藤; Hiroyuki Nomori; 弘之野守
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1994-06-17
Filing date: 1994-06-17
Publication date: 1996-01-12

Abstract

(57)【要約】【目的】制御電極を精度よく設置し、間欠コピーを行
っても画像乱れがなく、安定して高い現像性を有する現
像装置を提供する。【構成】交流電圧に直流電圧を重畳した交流バイアス
電圧を印加可能な現像スリーブ81の現像領域Ａ上流部
に、現像剤Ｄ層に近接又は当接された絶縁部材83に支持
された、電圧印加可能な電極部84ａを配設してなる制御
電極84を有する現像装置８において、現像開始時にイ）前記電極部84ａに直流電圧を印加する工程、ロ）前記現像スリーブ81の回転を開始する工程、ハ）前記現像スリーブ81に前記交流バイアス電圧を印加
する工程、の各工程を行い、少なくとも前記ハ）の工程
が前記イ）の工程よりも先に行われることを特徴とす
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
用いて静電潜像を現像する現像装置及び該現像装置を備
えた複数現像一括転写型のカラー画像形成装置に関す
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号明細書）が知られていたが、近年、特に現像領域
内に制御ワイヤー又は電極を設置し、現像スリーブと前
期電極の間に振動電界を形成して、電気的にトナークラ
ウドを形成して、クラウド現像を行う例が提案されてい
る。

【０００３】例えば、イ）特開昭56-27158号公報には、
非接触状態にある像形成体と現像スリーブとの間に、互
いに平行な複数本のワイヤーを設け、隣接するワイヤー
の極性が逆になるように交番電圧を印加して現像剤を飛
翔させる方法が開示されている。

【０００４】また、ロ）特開昭57-198470号公報には、
潜像を保持する像形成体とトナーを保持する現像スリー
ブとの間にグリッドを設け、このグリッドと現像スリー
ブとの間に、直流及び交流、ないしはその何れかをバイ
アス電圧として印加することを特徴とする現像方法が開
示されている。

【０００５】さらに、ハ）特開平3-121678号公報には、
像形成体と現像スリーブとの最近接する現像領域内に電
極を設置して交番電界を印加し、トナーを分散飛翔させ
て現像を行う方法が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術には次のような問題点がある。

【０００７】（１）前記イ）、ロ）の方法では、ワイヤ
ー（グリッド）を精度良く配置・維持することが困難で
あり、また、前記ハ）の方法では、現像スリーブの軸方
向にあばれ、うねりが発生する。この位置精度不良、あ
ばれ、うねりがないように電極を設置するのは困難であ
り、コピー画像にスジムラ等の画像乱れを発生させる原
因になる。

【０００８】（２）前記いずれの従来技術も、現像・停
止が繰り返される間欠コピー時には、現像開始時に電源
の出力の立ち上がり時のオーバーシュート（図８）のた
めに過剰現像が起こり、コピー画像の先端部分は濃度過
剰になり易い。

【０００９】（３）また、現像停止時には、まだ現像空
間内には、前記グリッド，電極によって加速されたトナ
ーが存在しているため画像にカブリ等の汚れが発生し易
い。

【００１０】（４）特に、像形成体上に複数の色トナー
を重ね合わせる複数現像一括転写型の多色画像形成プロ
セスを用いる際、コピー画像前半部に他色のトナー像が
存在すると、その部分に過剰現像が行われるために、い
わゆる「色ニゴリ」を生じ鮮明なカラー画像が得られな
くなる。

【００１１】本発明の目的は、前記（１），（２），
（３），（４）の問題点を解決して、前記ワイヤーや電
極に相当する制御電極を狭い空間に精度良く設置し、解
像力が高く、スジムラ、カブリ等の画像乱れがなく、コ
ピー画像先端部分の濃度過剰が起こらず均一な高濃度の
画像を間欠コピー時にも安定して得られ、特に複数現像
一括転写型の多色画像形成装置に適した現像装置及びカ
ラー画像形成装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記（１），（２）の問
題点を解決する第１の手段（第１発明）は、交流電圧に
直流電圧を重畳した交流バイアス電圧を印加可能な現像
スリーブの現像領域上流部に、現像剤層に近接又は当接
された絶縁部材に支持された、電圧印加可能な電極部を
配設してなる制御電極を有する現像装置において、現像
開始時にイ）前記電極部に直流電圧を印加する工程、ロ）前記現像スリーブの回転を開始する工程、ハ）前記現像スリーブに前記交流バイアス電圧を印加す
る工程、の各工程を行い、少なくとも前記ハ）の工程が
前記イ）の工程よりも先に行われることを特徴とする現
像装置である。

【００１３】また、前記（１），（３）の問題点を解決
する第２の手段（第２発明）は、交流電圧に直流電圧を
重畳した交流バイアス電圧を印加可能な現像スリーブの
現像領域上流部に、現像剤層に近接又は当接された絶縁
部材に支持された、電圧印加可能な電極部を配設してな
る制御電極を有する現像装置において、現像終了時にニ）前記電極部を電気的にフローティング状態にする工
程、ホ）前記現像スリーブの回転を停止する工程、ヘ）前記現像スリーブを電気的にフローティング状態、
又は少なくとも印加した前記交流バイアス電圧を０Ｖに
する工程、の各工程を行い、少なくとも前記ニ）の工程
が前記ヘ）の工程よりも先に行われることを特徴とする
現像装置である。

【００１４】さらに、前記（４）の問題点を解決する第
３の手段（第３発明）は、前記第１発明及び第２発明の
現像装置を備え、複数現像一括転写型の多色画像形成プ
ロセスを用いることを特徴とするカラー画像形成装置で
ある。

【００１５】

【実施例】図２は本発明の現像装置を好適な現像手段と
して備えた第３発明のカラー画像形成装置の一例を示す
概略構成図である。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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輝線を形成する。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】上記本発明の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の多
色画像形成プロセスを用いることができる。

【００３３】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。

【００３４】図１は本発明の現像装置の一実施例を示す
概略断面図、及び要部断面図で、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が磁極の配置はこ
れに限定するものではない。

【００３５】図において、81はアルミニウム等の非磁性
材料からなる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、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
剤スリーブ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剤スリーブ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。

【００３６】84は現像領域Ａの上流側に現像剤Ｄの層に
近接又は当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を配設してなる制御電極で、
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
は搬送される現像剤Ｄの量を規制するため設けられた現
像剤規制手段である規制ブレード、87は現像領域Ａを通
過した現像剤層を現像スリーブ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に固定すると共に
制御電極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。

【００３７】上記制御電極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
電極部84ａを、絶縁性の絶縁部材83の先端部に接着剤等
により貼り付ける（図３（ａ），（ｂ），（ｇ），
（ｈ））、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３（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３（ｅ），
（ｆ））等の方法の他に、図４に具体的寸法を付して示
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84
ａ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。

【００３８】制御電極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の層に近
接又は当接の状態で現像スリーブ81に対峙するようにな
る。

【００３９】電極部84ａの全体は、搬送上流部での不要
なトナークラウド発生を防止し、安定した搬送量を得る
ために、図１（ｂ）に示すように、現像スリーブ81の制
御電極84への最近接位置81ｂよりも現像スリーブ81の感
光体ベルト１への最近接位置81ａ側にのみ配置されるよ
う形成させる。電極部84ａの周方向（水平方向）長さ
は、現像スリーブ81の直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
分なトナー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。

【００４０】絶縁部材83の厚みと電極部84ａの厚みを加
えた制御電極84の厚さｔ（図４（ａ））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）ｄ1〜（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（1/10,00
0）ｄ1以下では現像スリーブ81からの電流が流れ込み易
くなり、電圧降下が発生し現像性の低下が起こる。

【００４１】制御電極84の絶縁部材83は、電極部84ａの
感光体ベルト１側上端部と感光体ベルト１との間隙が
（2/3）ｄ1以下、現像スリーブ81側下端部と現像スリー
ブ81との間隙が（1/10,000）ｄ1以上になるように電極
部84を支持できるものが選ばれるが、強度や振動防止、
感光体ベルト１への接触防止の観点から、厚さｔ1は（1
/100）ｄ1〜（3/5）ｄ1のものが好ましい。

【００４２】現像スリーブ81の回転軸方向の幅をＷ1、
制御電極84の絶縁部材83の幅（現像スリーブ81の軸方向
の長さ）をＷ2、電極部84ａの幅（現像スリーブ81の軸
方向の長さ）をＷ3、現像スリーブ81上の現像剤Ｄ層の
幅をＷ4とすると、図５に示すように、Ｗ2＞Ｗ1＞Ｗ3＞
Ｗ4として、電極部84ａに直流電圧Ｅ3を印加するターミ
ナル部84ｂも、現像領域の幅Ｗ4より外側になる部分に
設け、不要なトナークラウドの発生を防止する。

【００４３】制御電極自由端長をＬ（mm）（図１）、現
像スリーブ81表面から電極部84の電極部84ａ先端部まで
の高さをｄ2（mm）、感光体ベルト１と現像スリーブ81
との最近接位置81ａと電極部84ａ下流側先端部の水平方
向距離をｄ3（mm）（ｄ3は最近接位置81ａより現像下流
側を−，上流側を＋とする）、現像スリーブ81の外径を
Ｒ（mm）とするとき、Ｒ／400 ≦ Ｌ ≦ ２Ｒ／３Ｒ／400 ≦ ｄ2 ≦ ３Ｒ／10 ０ ≦ ｄ3 ≦ ２Ｒ／３とするのが好ましい。

【００４４】制御電極自由端長ＬがＲ／400未満ではト
ナーが飛翔するのに充分な振動空間が得ることができな
いし、２Ｒ／３より大では交番電界形成時に制御電極84
が振動して安定した画像を得ることができない。

【００４５】電極部84ａ先端部の前記高さｄ2について
は、Ｒ／400未満では、現像スリーブ81表面への放電が
起き易く画像乱れが生じ、ｄ2が３Ｒ／10より大では、
トナーが飛翔するのに充分な強い交番電界を形成するこ
とができない。

【００４６】ｄ3については、０未満では現像域を覆い
充分な現像性を得ることができなく、２Ｒ／３より大で
は現像域から離れ過ぎるため充分な現像性を得ることが
できない。

【００４７】現像スリーブ81の表面粗さＲz1（μm）と
制御電極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、Ｒz1≦
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。Ｒz1は0.2
μm〜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ＪＩＳ
Ｂ0601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。

【００４８】制御電極84の現像スリーブ81の最近接位置
81ｂにおける圧接力は、0.1ｇ／cm以上40ｇ／cm以下、
好ましくは0.5ｇ／cm以上25ｇ／cm以下とするのが良
い。

【００４９】0.1ｇ／cm未満では制御電極84が現像剤Ｄ
層の変動によって振動し、現像性が不安定になり、40ｇ
／cm以上では制御電極84によって現像剤Ｄ層が過剰に規
制され、搬送不良が生じる。

【００５０】さらに、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
して交流成分に直流成分を重畳した交流バイアス電圧が
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。

【００５１】図１のＳ1は現像スリーブ81と保護抵抗Ｒ1
との間に設けられた切換えスイッチ、Ｓ2は電極部84ａ
と保護抵抗Ｒ2との間に設けられた切換えスイッチであ
る。これらの切換えスイッチＳ1,Ｓ2は図示しない制御
部のＣＰＵの制御により実線又は破線で示すように切換
えられ、現像スリーブ81及び電極部材84ａに印加される
バイアス電圧をON/OFFし、バイアス電圧印加状態と破線
のフローティング状態にすることができる。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】上記第１の強い振動電界によってその電気
力線に直角の方向に、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
の弱い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。

【００５６】この時、交流バイアス電圧は現像スリーブ
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。

【００５７】この結果、弱い振動電界でトナー飛翔が行
われるため、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多色画像形成
プロセスにおいては、前に形成されたトナー像の部分に
過剰現像が行われることがなく、いわゆる「色ニゴリ」
が起こりにくい。

【００５８】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。

【００５９】本発明の現像装置は、以上述べたように磁
性現像剤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とトナー粒子から
なる現像剤Ｄを用いることが好ましい。

【００６０】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。

【００６１】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。

【００６２】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。

【００６３】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。

【００６４】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の最近接位置81ｂより下流側にのみ設けられている
ため、現像領域Ａ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。

【００６５】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〜
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。

【００６６】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。

【００６７】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。

【００６８】本発明の現像装置８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。

【００６９】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。

【００７０】以上の現像装置において、現像開始時に
（イ）前記切換えスイッチＳ2をONにして、前記電極部8
4ａに電源Ｅ3又はＥ1による直流電圧を印加する工程、
（ロ）前記現像スリーブ81の回転を開始する工程、
（ハ）前記切換えスイッチＳ1をONにして、現像スリー
ブ81に電源Ｅ1及びＥ2による前記交流バイアス電圧を印
加する工程の各工程を行い、少なくとも前記（イ）の工
程が前記（ハ）の工程よりも先に行われるようにする。

【００７１】この（ハ）の工程を（イ）の工程より先に
行うことにより、交流電源Ｅ2の立ち上がり時に発生す
るオーバーシュートを避けて図８に示す安定領域の出力
を用いることができ、必要以上の強電界が現像スリーブ
81と電極部84ａの間に形成されるのを防止し、コピー画
像先端部分が濃度過剰になるのを防止しすることができ
る。

【００７２】従って、つぎのような工程順序が好まし
い。

【００７３】ａ）：（ハ）→（イ）→（ロ）ｂ）：（ハ）→（ロ）→（イ）ｃ）：（ロ）→（ハ）→（イ）ｄ）：（ハ）→（イ）及び（ロ）｛（イ）と（ロ）を同
時に行う｝以上の内、特に好ましい工程順序は（ロ）→（ハ）→
（イ）の順で、この現像スリーブ81の回転を一番先に行
うことで、帯電を十分にした現像剤Ｄによる現像を行う
ことができる。

【００７４】また、以上の現像装置において、現像終了
時に（ニ）前記電極部84ａを切換えスイッチＳ2をOFFに
して電気的にフローティング状態にする工程、（ホ）前
記現像スリーブ81の回転を停止する工程、（ヘ）前記現
像スリーブ81を切換えスイッチＳ1をOFFにして電気的に
フローティング状態にする、又は少なくとも図示しない
ＣＰＵの制御により電源Ｅ1,Ｅ2の出力をOFFにして印加
した前記交流バイアス電圧を０Ｖにする工程の各工程を
行い、少なくとも前記（ニ）の工程が前記（ヘ）の工程
より先に行われるようにする。

【００７５】この電極部84ａの直流バイアス電圧を先に
OFFにすることにより現像スリーブ81と電極部84ａとの
間の強い電界を瞬時に消滅させることができるため、不
要なトナークラウドが形成されずコピー終了時に発生す
るカブリを防止できる。また、現像スリーブ81と感光体
ベルト１との間の現像空間に残されたトナーは弱い振動
電界しか形成されていないためトナーの移動速度は小さ
く、直流電界によって感光体ベルト１上の潜像は速やか
に現像されるためカブリ等は発生しにくい。

【００７６】従って、つぎのような工程順序が好まし
い。

【００７７】ａ）：（ニ）→（ヘ）→（ホ）ｂ）：（ニ）→（ホ）→（ヘ）ｃ）：（ホ）→（ニ）→（ヘ）ｄ）：（ニ）→（ホ）及び（ヘ）｛（ホ）と（ヘ）を同
時に行う｝以上の内、特に好ましい工程順序は（ニ）→（ヘ）→
（ホ）の順で、この現像スリーブ81の回転を最後に行う
ことで、応答性の速い電気的ON/OFFを先に行い電極部84
ａと現像スリーブ81との間の放電を防止することができ
る。

【００７８】（実験例）図１及び図２に示した装置に、
磁化の強さが50emu／ｇの球形フェライト粒子に、メチ
ルメタクリレート／スチレン共重合樹脂を表面被覆して
得られた重量平均粒径が30μm、抵抗率が10¹⁴Ωcm以上
の球形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
ー顔料各10重量部、ニグロシン５重量部からなる重量平
均粒径が８μm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た。また現像領域については、ｄ
１＝0.5mm，ｄ２＝0.3mm，ｄ３＝0.5mmの関係位置とし
た。現像装置の現像剤溜まり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、現像時の各トナーの平均帯電量は−18μC／ｇであ
った。

【００７９】また、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81の外径30mm、
その回転数150rpm、現像剤Ｄ層の厚さは0.3mm、Ｌ＝10m
m、また、制御電極84の絶縁部材83として厚さ0.1mmのガ
ラスエポキシを用い、図４に示すように、その感光体ベ
ルト１側の面の先端部に、水平方向の幅0.3mmの電極部8
4ａを、厚さ0.02mmの銅箔を用いてラミネートエッチン
グ法によって形成したものを用い、現像スリーブ81の表
面の粗さＲz1は2.7μm、絶縁部材83表面粗さＲz2は0.3
μmとし、電極部84ａの下流側先端の位置は、現像スリ
ーブ81と感光体ベルト１との最近接位置81ａより上流側
現像スリーブ81の回転軸Ｏを中心にした角度５°とし、
磁石体82の現像領域Ａにある磁極の位置は最近接位置近
傍とした現像装置を備えた図２のカラー画像形成装置に
よって、下記実験を行った。

【００８０】なお、現像スリーブ81に印加するバイアス
電圧は直流成分電圧−750Ｖ、交流成分の周波数８KHz、
ピーク・ピーク電圧1,200Ｖ、電極部84ａに印加する直
流成分電圧−750Ｖとした。

【００８１】また、現像開始時と現像終了時のバイアス
電圧印加のON/OFFと、現像スリーブ81の回転のON/OFFの
工程順を下記表１に示す（ａ）〜（ｄ）の４つについ
て、

【００８２】

【表１】

【００８３】フルカラー画像を１枚コピーした後停止
し、次にまた１枚コピーした後停止するというふうに間
欠コピーを３万枚まで行ったが、いずれの場合も最後ま
で解像力が高くスジムラ、カブリ、色ニゴリ等が発生せ
ず、コピー画像の先端部に濃度過剰のない安定した高濃
度のカラーコピー画像を得ることができた。

【００８４】本実施例は、２成分現像剤を用いる現像装
置について説明したが、他の非磁性１成分系現像剤、磁
性１成分現像剤を用いる現像装置にも適用可能である。
また現像剤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。

【００８５】

【発明の効果】本発明は、以上説明したような構成とプ
ロセスにより、ａ）制御電極を狭い空間に精度良く設置し、稼動中も安
定に維持することが可能で、解像力が高く、スジムラ等
の画像乱れのない高濃度のカラー画像を得ることができ
る。

【００８６】ｂ）間欠コピーを行っても画像乱れがな
く、安定して高い現像性有し、濃度ムラのない高濃度の
カラーコピー画像が得られる。

【００８７】等の効果を有する優れた現像装置及びカラ
ー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例を示す概略
構成図である。

【図３】図１の制御電極の絶縁性部材及び電極部の他の
形態を示す断面図である。

【図４】図１の制御電極の一例を示す拡大側面図及び斜
視図である。

【図５】現像スリーブ、制御電極、現像剤層等の幅の関
係を示す鳥瞰図である。

【図６】像形成システムを示すブロック図である。

【図７】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】交流電源の立ち上がり時の出力波形を示すグラ
フである。

【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最近接位置（現像スリーブの像形成体への） 81ｂ最近接位置（現像スリーブの制御電極への） 82 磁石体 83 絶縁部材 84 制御電極 84ａ電極部 86 規制ブレード 90 押え板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Ｓ1，Ｓ2 切換えスイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野守弘之東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流電圧に直流電圧を重畳した交流バイ
アス電圧を印加可能な現像スリーブの現像領域上流部
に、現像剤層に近接又は当接された絶縁部材に支持され
た、電圧印加可能な電極部を配設してなる制御電極を有
する現像装置において、現像開始時にイ）前記電極部に直流電圧を印加する工程、ロ）前記現像スリーブの回転を開始する工程、ハ）前記現像スリーブに前記交流バイアス電圧を印加す
る工程、の各工程を行い、少なくとも前記ハ）の工程が
前記イ）の工程よりも先に行われることを特徴とする現
像装置。
【請求項２】交流電圧に直流電圧を重畳した交流バイ
アス電圧を印加可能な現像スリーブの現像領域上流部
に、現像剤層に近接又は当接された絶縁部材に支持され
た、電圧印加可能な電極部を配設してなる制御電極を有
する現像装置において、現像終了時にニ）前記電極部を電気的にフローティング状態にする工
程、ホ）前記現像スリーブの回転を停止する工程、ヘ）前記現像スリーブを電気的にフローティング状態、
又は少なくとも印加した前記交流バイアス電圧を０Ｖに
する工程、の各工程を行い、少なくとも前記ニ）の工程
が前記ヘ）の工程よりも先に行われることを特徴とする
現像装置。
【請求項３】請求項１又は請求項２に記載の現像装置
を備え、複数現像一括転写型の多色画像形成プロセスを
用いることを特徴とするカラー画像形成装置。