JPH09244401A

JPH09244401A - 現像装置

Info

Publication number: JPH09244401A
Application number: JP5612296A
Authority: JP
Inventors: Isao Endo; 勇雄遠藤; Toru Komatsu; 小松　　徹; Satoru Haneda; 哲羽根田
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1996-03-13
Filing date: 1996-03-13
Publication date: 1997-09-19

Abstract

(57)【要約】【目的】画像の縦スジ、現像ムラ等がなく、解像度と
現像性の高い画像を安定して得られる非接触の現像装置
を提供する。【構成】像形成体である感光体ドラム１０に対向して
設けられた、現像剤を搬送する現像スリーブ１３０と現
像スリーブ１３０との間隙に絶縁部材８３によって支持
され、電圧印加可能な電極部８２を有する制御電極板８
０を配し、非磁性１成分の現像剤を用いる現像装置１３
において、制御電極板８０のない場合の現像時の前記像
形成体のトナー付着量をＭ₀（ｍｇ／ｃｍ²）、制御電極
板８０を前記現像剤搬送体の周面に沿って移動させた際
の現像時の前記像形成体の最大トナー付着量をＭ
_max（ｍｇ／ｃｍ²）とする時、０．１≦（Ｍ₀／Ｍ_max）
≦０．５となるような振動電界を有する現像バイアス電
圧を設定することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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、非磁性１成分の現像剤を
用いて静電潜像を非接触現像する現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真複写装置等に用いられる
現像方法の一つとして、非磁性トナーからなる１成分現
像方法がある。この現像方法は、表面を粗面にして回転
可能に支持された円筒状のスリーブを有し、この現像ス
リーブ表面に帯電したトナーを支持し、現像領域に搬送
して現像を行うものである。

【０００３】この現像法は、トナー粒子として平均粒径
１０μｍ前後のものを用いているため、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
う問題がある。こうした高画質な画像を得るためには、
トナー粒子をより微粒子にすることが必須であると考え
られる。しかし、トナー粒子として平均粒径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大きくなるため、
現像性の低下が生じやすくなり、トナーの凝集も起こ
りやすくなるため、帯電制御が困難となる、等の副作用
の方が目立って、鮮明な画像が得られないという問題が
あるため、実際に微粒子化を行うことは困難であった。

【０００４】この問題を解決する方法として現像域上流
部に電極を有する板状部材を前記現像剤搬送体である現
像スリーブに当接し、前記電極と前記現像スリーブ、前
記現像スリーブと前記像形成体の間に、前者の方が強く
なるような振動電界を形成し、現像剤中のトナーをクラ
ウド化して現像を行う方法が、特開平５−３４６７３６
号公報、特開平６−１７５４８５号公報に記載されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した制御
電極法では、前記制御電極板の長手方向のうねりや反り
によって、前記現像スリーブと前記電極との間の距離が
変化するため、現像性が不均一となり縦スジ、現像ムラ
等が発生し画質低下を引き起こす。

【０００６】また、前記制御電極板上にトナーが堆積し
て、像形成体上の画像を汚したり、トナーが堆積した部
分は、その厚さ分だけ誘電率が増加するため、現像性が
高くなり均一な画像が得られなくなるという問題点があ
った。

【０００７】本発明は、前記制御電極法の問題点を解決
し、制御電極板のうねり、反りによる縦スジ、現像ムラ
等がなく、解像度及び現像性の高い均一で高画質の画像
を安定して得られる非接触で現像を行う現像装置を提供
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、像形成体に
対向して設けられた現像剤搬送体と、該現像剤搬送体と
前記像形成体との間隙に絶縁性部材によって支持され、
電圧印加可能な電極部を有する制御電極板を配し、非磁
性１成分の現像剤を用いて現像を行う現像装置におい
て、前記制御電極板を有しない場合の現像時の前記像形
成体のトナー付着量をＭ₀（ｍｇ／ｃｍ²）、前記制御電
極板を有し、該制御電極板を前記現像剤搬送体の周面に
沿って位置変化させた際の像形成体の最大トナー付着量
をＭ_max（ｍｇ／ｃｍ²）とする時、０．１≦（Ｍ₀／Ｍ_max）≦０．５となるような振動電界を有する現像バイアス電圧を設定
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、前記制御電極板を用い、任意の設定
位置でのトナー付着量をＭ（ｍｇ／ｃｍ²）とすると
き、０．５≦（Ｍ／Ｍ_max）≦０．９、かつＭ＞Ｍ₀ となる位置に前記制御電極板を設定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】

【発明の実施の形態】図２及び図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２及び図３において、１０はドラム状の
像形成体すなわち感光体ドラムで、光学ガラスもしくは
透明アクリル樹脂等の透明部材によって形成される円筒
状の基体の外周に透明導電層，有機感光層（ＯＰＣ）を
塗布したものである。

【００１２】この画像形成装置では、画像露光用の露光
ビームの結像点である感光体ドラムの光導電体層におい
て、光導電体層の光減衰特性（光キャリア生成）に対し
て適正なコントラストを付与できる波長の露光光量を有
していればよい。従って、感光体ドラムの透明基体の光
透光率は、１００％である必要はなく、露光ビームの透
過時にある程度の光が吸収されるような特性であっても
構わない。透光性基体の素材としては、ソーダガラス、
パイレックスガラス、ホウ珪酸ガラスや一般光学部材な
どに使用されるフッ素、ポリエステル、ポリカーボネー
ト、ポリエチレンテレフタレートなどの各種透光性樹脂
が使用可能である。また、透光性導電層としては、イン
ジウム、スズ・酸化物（ＩＴＯ）、酸化錫、酸化鉛、酸
化インジウム、ヨウ化銅やＡｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌなど
からなる透光性を維持した金属薄膜が用いられ、成膜法
としては、真空蒸着法、活性反応蒸着法、各種スパッタ
リング法、各種ＣＶＤ法、浸漬塗工法、スプレー塗布法
などが利用される。また、光導電体層としては、アモル
ファスシリコン（ａ−Ｓｉ）合金感光層、アモルファス
セレン合金感光層や、各種有機感光層（ＯＰＣ）が使用
可能である。

【００１３】前記感光体ドラム１０は一方の端部のフラ
ンジ１０Ａが後述するカートリッジ３０の備えるガイド
ピン３０Ｐによって軸受支持され、他方の端部のフラン
ジ１０Ｂが装置本体の基板４０の備える複数のガイドロ
ーラ４０Ｒに外嵌して外周の歯車１０Ｇを駆動歯車４０
Ｇに噛合し、その動力により前記の透明導電層を接地し
た状態で時計方向に回転される。

【００１４】１１はスコロトロン帯電器（以下単に帯電
器ということもある）で感光体ドラム１０の前述した有
機感光層に対し所定の電位に保持されたグリッドと放電
ワイヤによるコロナ放電とによって帯電作用を行い、感
光体ドラム１０に対し一様な電位を与える。

【００１５】１２は感光体ドラム１０の軸方向に配列し
た発光素子をアレイ状に一列に並べたＦＬ，ＥＬ，Ｐ
Ｌ，ＬＥＤや、発光素子と光シャッタ機能をもつ素子を
一列に並べたＬＩＳＡ，ＰＬＺＴ，ＬＣＳと等倍結像素
子としてのセルフォックレンズとから構成される露光光
学系で、別体の画像読み取り装置によって読み取られた
各色の画像信号がメモリより順次取り出されて前記の各
露光光学系１２にそれぞれ電気信号として入力される。

【００１６】前記の各露光光学系１２は何れも装置本体
の基板４０に対しガイドピン４０Ｐ１を案内として固定
した円柱状の支持部材２０に取り付けられて前記感光体
ドラム１０の基体内部に収容される。

【００１７】１３（Ｙ）ないし１３（Ｋ）はイエロー
（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）および黒色
（Ｋ）の各現像剤を収容する現像装置で、それぞれ感光
体ドラム１０の周面に対し所定の間隙を保って同方向に
回転する現像スリーブ１３０を備えている。

【００１８】前記の各現像装置１３は、前述した帯電器
１１による帯電，露光光学系１２による像露光によって
形成される感光体ドラム１０上の静電潜像を現像バイア
ス電圧の印加により非接触の状態で反転現像する。

【００１９】次に本装置におけるカラー画像形成装置の
プロセスについて説明する。

【００２０】本装置とは別体の画像読み取り装置におい
て、撮像素子により読み取られた原稿画像の画像データ
あるいは、コンピュータで編集された画像データを、
Ｙ，Ｍ，ＣおよびＫの各色別の画像信号として一旦メモ
リに記憶し格納される。

【００２１】画像記録のスタートにより感光体駆動モー
タの始動により前記の駆動歯車４０Ｇが回動して感光体
ドラム１０を時計方向へと回転し、同時に帯電器１１
（Ｙ）の帯電作用により感光体ドラム１０に電位の付与
が開始される。

【００２２】感光体ドラム１０は電位を付与されたあ
と、前記の露光光学系１２（Ｙ）において第１の色信号
すなわちイエロー（Ｙ）の画像信号に対応する電気信号
による露光が開始されドラムの回転走査によってその表
面の感光層に原稿画像のイエロー（Ｙ）の画像に対応す
る静電潜像を形成する。

【００２３】前記の潜像は現像装置１３（Ｙ）により現
像スリーブ上の現像剤が非接触の状態で反転現像され感
光体ドラム１０の回転に応じイエロー（Ｙ）のトナー像
が形成される。

【００２４】次いで感光体ドラム１０は前記イエロー
（Ｙ）のトナー像の上にさらに帯電器１１（Ｍ）の帯電
作用により電位を付与され、露光光学系１２（Ｍ）の第
２の色信号すなわちマゼンタ（Ｍ）の画像信号に対応す
る電気信号による露光が行われ、現像装置１３（Ｍ）に
よる非接触の反転現像によって前記のイエロー（Ｙ）の
トナー像の上にマゼンタ（Ｍ）のトナー像が順次重ね合
わせて形成される。

【００２５】同様のプロセスにより帯電器１１（Ｃ）、
露光光学系１２（Ｃ）、現像装置１３（Ｃ）によって、
さらに第３の色信号に対応するシアン（Ｃ）のトナー像
が、また帯電器１１（Ｋ）、露光光学系１２（Ｋ）、現
像装置１３（Ｋ）によって第４の色信号に対応する黒色
（Ｋ）のトナー像が順次重ね合わせて形成され、感光体
ドラム１０の一回転以内にその周面上にカラーのトナー
像が形成される。

【００２６】これ等各露光光学系による感光体ドラム１
０の有機感光層に対する露光はドラムの内部より前述し
た透明の基体を透して行われる。従って第２，第３及び
第４の色信号に対応する画像の露光は何れも先に形成さ
れたトナー像の影響を全く受けることなく行われ、第１
の色信号に対応する画像と同等の静電潜像を形成するこ
とが可能となる。なお各露光光学系１２の発熱による感
光体ドラム１０内の温度の安定化及び温度上昇の防止
は、前記支持部材２０に熱伝導性の良好な材料を用い、
低温の場合はヒータ２０１を用い、高温の場合はヒート
パイプ２０２を介して外部に放熱する等の措置を講ずる
ことにより支障のない程度迄抑制することができる。ま
た各現像装置１３による現像作用に際しては、それぞれ
現像スリーブ１３０に対し直流あるいはさらに交流を加
えた現像バイアスが印加され、現像装置１３の収容する
１成分現像剤によるジャンピング現像が行われて、透明
電導層を接地する感光体ドラム１０に対してトナーと同
極性の直流バイアスを印加して、露光部にトナーを付着
させる非接触の反転現像が行われるようになっている。

【００２７】かくして感光体ドラム１０の周面上に形成
されたカラーのトナー像は転写器１４Ａにおいて給紙カ
セット１５より搬送されタイミングローラ１６の駆動に
よって同期して給紙される転写紙に転写される。

【００２８】トナー像の転写を受けた転写紙は、除電器
１４Ｂにおいては帯電の除去を受けてドラム周面より分
離し、定着装置１７においてトナーを溶着したのち排紙
ローラ１８を介して装置上部のトレイ上に排出される。

【００２９】一方、転写紙を分離した感光体ドラム１０
はクリーニング装置１９において残留トナーを除去、清
掃して原稿画像のトナー像の形成を続行するかもしくは
一旦停止して新たな画像のトナー像の形成にかかる。

【００３０】前記の感光体ドラム１０、各帯電器１１、
各現像装置１３とさらにクリーニング装置１９はカート
リッジ３０に収容され一体化された状態で像露光手段に
負荷や衝撃を与えることなく、光学系１２を有する支持
部材２０を残して装置本体内に着脱出来るように構成さ
れている。着脱時に支持部材２０を残す構成は、ヒータ
２０１，ヒートパイプ２０２、ＬＥＤを動作させるリー
ド線２０３や光学系１２を感光体ドラム１０の回動や感
光体ドラム１０の着脱にもかかわらず支持部材２０に固
定しておくことができる特長を有している。また感光体
ドラム１０の軸心を決めるのに利用することもできる。

【００３１】図１は本発明の現像装置の一例を示す概略
断面図である。現像装置の詳細については後述する。図
１は、露光光学系１２の感光体ドラム１０上での露光位
置を、現像器１３の現像ケーシング１３８内で現像スリ
ーブ１３０の上流側に設けた状態をも示している。

【００３２】このカラー画像形成装置では、ＬＥＤ等を
用いた露光光学系１２を感光体ドラム１０の内側に配置
し、露光光学系１２による像露光位置を現像ケーシング
１３８内で現像スリーブ１３０の上流側に設けていて、
感光体ドラム１０中心と現像スリーブ１３０中心とを結
ぶ中心線を中心線ｐとすると、中心線ｐ上の感光体ドラ
ム１０と現像スリーブ１３０との距離が最も近接し、こ
の中心線ｐ上に現像中心Ｐがある。現像中心Ｐから上流
側の現像ケーシング１３８の端面までの感光体ドラム１
０上の距離をＬ₁、現像中心Ｐから像露光位置までの感
光体ドラム１０の距離をＬ₂、現像中心Ｐからの現像が
行われる現像領域の幅（感光体ドラム１０の周面方向の
長さ）をｗ₁、感光体ドラム１０に塗布された有機感光
体の電位低下時間をＴ、プロセススピードすなわち感光
体ドラム１０の周速をｖとした時、Ｌ₁＞Ｌ₂＞ｖＴ＋ｗ₁ の関係に設定されている。

【００３３】ここで本実施例においては、Ｌ₁及びＬ₂は
３〜３０ｍｍの間に設定する。またプロセススピードｖ
は３０〜３００ｍｍ／ｓｅｃの間にある。また本実施例
で用いられる有機感光体の電位低下時間Ｔは、実験的に
容易に求められるが、０．１ｓｅｃ以下である。また現
像領域の幅ｗ₁は通常１〜２ｍｍの間にある。

【００３４】従ってプロスセスピードｖが３０〜３００
ｍｍ／ｓｅｃで電位低下時間Ｔが０．１ｓｅｃのとき
は、ｖＴ＋ｗ₁＝４〜３２ｍｍとなり、プロセススピードｖが３０〜３００ｍｍ／ｓｅ
ｃで電位低下時間Ｔが０．０５ｓｅｃのときは、ｖＴ＋ｗ₁＝２．５〜１７ｍｍとなり、Ｌ₂＞３〜３２ｍｍ又はＬ₂＞２．５〜１７ｍｍ
の条件を満たす位置で像露光を行うよう構成すること
で、図４に示すように感光体電位が充分電位低下し、先
に現像されたトナー像が像形成体上に安定して付着した
状態で、次の現像がその上に行われることとなる。

【００３５】また、前記図２の現像装置１３（Ｙ）〜１
３（Ｋ）は、非磁性１成分の現像剤を収容する現像装置
で同一の構成からなるので符号を単に１３とする。

【００３６】図１は上記現像装置１３の１組を取り出し
てその構成を示す断面図である。図１（ａ），（ｂ）に
おいて、１３０は現像剤搬送体である現像スリーブで、
アルミニウム等の非磁性材料からなり表面を粗に加工さ
れていて図の矢示方向に回転可能である。現像剤は現像
スリーブ１３０の回転によって同方向に移動し現像領域
に搬送される。１３６は回転する現像スリーブ１３０の
現像領域上流側に設けられ、現像領域へ搬送される現像
剤量を規制する規制ブレード、１３３は現像を終えて現
像スリーブ１３０に付着する現像剤Ｄを掻き取る掻き取
り部材、１３４は現像剤Ｄを撹拌しながら現像スリーブ
１３０に供給するファーブラシ等からなる供給部材、１
３５は現像剤Ｄを撹拌して現像剤であるトナーを均一に
帯電する撹拌スクリュー、１３６は現像剤層の厚さを規
制する規制ブレードで、現像スリーブ１３０とトナーを
摺擦させてトナーを帯電させるため、ウレタンゴム、シ
リコンゴム等の弾性ゴムからなる弾性ブレードタイプが
好ましい。１３８は現像ケーシング、１３９は制御電極
板８０の支持部材８１の基部を現像ケーシング１３８に
固定するため現像ケーシング１３８に設けられた支持
部、８８，８９は制御電極板８０の支持部材８１を支持
部１３９に固定するための押さえ板と止めネジである。

【００３７】８０は現像領域の上流側に現像剤Ｄの層に
当接するよう設けた電気的絶縁材よりなる絶縁部材８３
上に電圧印加可能な電極部８２と、さらに電極部８２の
上流側に絶縁部材８３を支持するために結合された支持
部材８１よりなる制御電極板で、詳細は後述する。電極
部８２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る。

【００３８】現像スリーブ１３０には直流と交流とが重
畳した現像バイアス電圧が印加され、感光体ドラム１０
と最も近接した現像領域において、非接触の状態で反転
現像が行われる。

【００３９】現像スリーブ１３０上に形成される現像剤
層は感光体ドラム１０の表面に接触せず間隙を保つよう
に、現像スリーブ１３０と規制ブレード１３６の当接力
・間隙及び現像スリーブ１３０と感光体ドラム１０の最
近接距離ｇ₀は調整される。

【００４０】また、現像スリーブ１３０には直流電源Ｅ
₁と交流電源Ｅ₂により直流成分に交流成分を重畳した交
流バイアス電圧が保護抵抗Ｒ₁を介して印加される。さ
らに、電極部８２には直流電源Ｅ₃から直流成分のみの
バイアス電圧が保護抵抗Ｒ₂を介して印加される。電極
部８２には、現像剤中の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】以上の現像装置１３では、上記交流バイア
ス電圧印加によって、感光体ドラム１０と現像スリーブ
１３０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、制御電極板８０の電極部
８２と現像スリーブ１３０との間に第１の振動電界を発
生させるようにしてある。この時、交流バイアス電圧は
現像スリーブ１３０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、電極部８２は感光体ドラム１０より
現像スリーブ１３０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。

【００４３】上記第１の振動電界によってその電気力線
に直角の方向に、電極部８２付近に達した現像剤のトナ
ー粒子を振動させるので、トナーは雲霞状になり、いわ
ゆる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ド
ラム１０上の潜像に向う飛翔を助けられ高効率で均一な
現像が行われる。

【００４４】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を振動させるようにな
って、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１３０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によって防止す
ることができる。

【００４５】現像スリーブ１３０に印加されるバイアス
電圧の交流成分の周波数は、１００Ｈｚ〜２０ｋＨｚ、
特に１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚであることが好ましい。

【００４６】この現像装置１３を用いた前記カラー画像
形成装置において、感光体ドラム１０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−８５０Ｖに帯電され、画像部最大濃度部
の電位を−５０Ｖとすると、電極部８３ａには−７５０
Ｖ、現像スリーブ１３０には−７５０Ｖの直流電圧に交
流電圧を重畳した交流バイアス電圧が好ましく印加され
る。ここで、現像スリーブ１３０に印加する交流バイア
ス電圧は、制御電極板８０のない場合の現像時の感光体
ドラム１０のトナー付着量をＭ₀（ｍｇ／ｃｍ²）、制御
電極板８０を有する場合の制御電極板８０の任意の位置
にした現像時の感光体ドラム１０のトナー付着量をＭ
（ｍｇ／ｃｍ²）、制御電極板８０を現像スリーブ１３
０の周面に沿って移動させた際の現像時の感光体ドラム
１０の最大トナー付着量をＭ_max（ｍｇ／ｃｍ²）とする
時、Ｍ₀とＭ_maxとの比率が次のようになる振動電界を有
する現像バイアス電圧を設定するのが良い。

【００４７】０．１≦（Ｍ₀／Ｍ_max）≦０．５Ｍ₀／Ｍ_max＜０．１となる場合は制御電極板８０の効
果が大き過ぎて、電極部８２の汚れ、制御電極板８０の
そり、うねりによる縦スジ、濃度ムラが発生し易い。

【００４８】０．５＜Ｍ₀／Ｍ_max となる場合は電極に
よるクラウド発生が少なく、現像性が不足する。

【００４９】図５〜図７は前記現像バイアス電圧を変え
た場合の制御電極板８０の設定位置と感光体ドラム１０
の現像時のトナー付着量との関係を示すグラフである。
図のｄは感光体ドラム１０と現像スリーブ１３０との中
心線ｐと制御電極板８０の下流側先端との間の距離（ｍ
ｍ）を表している。

【００５０】図５は現像バイアス電圧を適正にし、Ｍ₀
＝０．３（ｍｇ／ｃｍ²）、Ｍ_max＝０．８（ｍｇ／ｃｍ
²）、すなわちＭ₀／Ｍ_max＝０．３８となるように選択
したときのグラフで、バイアス電圧の良好な場合を示
す。

【００５１】図６は現像バイアス電圧を過度に高くし
て、Ｍ₀＝０．５（ｍｇ／ｃｍ²）、Ｍ_max＝０．９（ｍ
ｇ／ｃｍ²）、すなわちＭ₀／Ｍ_max＝０．５６となるよ
うに選択したときのグラフで、この場合は制御電極板８
０への放電が起き易く、画像乱れが起き易く不適当であ
る。

【００５２】図７は現像バイアス電圧を低くして、Ｍ₀
＝０．０５（ｍｇ／ｃｍ²）、Ｍ_max＝０．６５（ｍｇ／
ｃｍ²）、すなわちＭ₀／Ｍ_max＝０．０７となるように
選択したときのグラフで、この場合は制御電極板８０の
効果が大き過ぎてスジ、ムラ等の画像の濃度ムラが起き
易く不適当である。

【００５３】反転現像の場合好ましいバイアス電圧は、
図１（ａ）の各電源の電圧ｅ₁（Ｅ₁の電圧），ｅ₂（Ｅ₂
の電圧），ｅ₃（Ｅ₃の電圧）はｅ₁：トナーと同極性で絶対値で３００〜２，５００
Ｖ、好ましくは４００Ｖ〜２，０００Ｖｅ₂（Ｖ_0-P）：２００Ｖ〜２，０００Ｖ、周波数は１０
０Ｈｚ〜２０ｋＨｚ、好ましくは３００Ｖ〜１，５００
Ｖ、周波数は１〜１０ｋＨｚｅ₃：トナーと同極性で絶対値でｅ₁に対し、０．５ｅ₁
＜ｅ₃＜１．５ｅ₁の範囲にあることが現像性の確保と電
極部８２のトナー付着を防止する点から好ましい。

【００５４】Ｍ_maxの制御はｅ₂を変更する他、ｅ₁，ｅ₃
の調整でも行うことができる。

【００５５】以上のようにバイアス電圧を設定すること
で制御電極板８０の効果を適正化し、縦スジや濃度ム
ラ、放電等の発生を防止することができる。

【００５６】感光体ドラム１０へのトナー付着量Ｍ，Ｍ
₀，Ｍ_maxは次のようにして測定される。

【００５７】感光体ドラム１０の感光体上に所定の現像
バイアス電圧で、最高濃度画像部分（感光体表面電位−
５０Ｖの部分）のベタ画像を形成する。このトナーを、
面積（ｃｍ²）と重量（ｍｇ）を予め測定した粘着テー
プにより感光体から剥離し、その重量を測定する。この
トナー剥離前後の粘着テープの重量差をｄＭ（ｍｇ）と
し、粘着テープの粘着面の面積をＡ（ｃｍ²）とすると
き、トナー付着量Ｍ（ｍｇ／ｃｍ²）＝ｄＭ（ｍｇ）／Ａ
（ｃｍ²）から算出することができる。

【００５８】上記測定は、例えば図１３に示すような治
具８０１を作成し、この治具８０１とシックネスゲージ
８０２を用い、制御電極板８０を現像スリーブ１３０の
周方向に移動させながら、ｄを０．５ｍｍ単位でその位
置を調整して、上記測定を繰り返し、最もトナー付着量
が大きい場合をＭ_max、制御電極板８０を装着しない場
合のトナー付着量をＭ₀とした。

【００５９】また、制御電極板８０の設置位置は、図１
（ｂ）に示すように、現像領域内部又は現像領域より現
像スリーブ１３０の回転に対し上流部にすると共に、同
一の現像バイアス電圧を印加した状態で、０．５≦（Ｍ／Ｍ_max）≦０．９、かつ、Ｍ＞Ｍ₀ となる図５の点線で示す範囲、すなわちＣ及びＤの範囲
に制御電極板８０を設置するのがよい。

【００６０】Ｍ≦Ｍ₀となる設定位置では、制御電極板
８０部分が現像域を過度に覆ってしまい、現像が過剰に
抑制されるため使用不可能となる。

【００６１】Ｍ＝Ｍ_maxとなる設定位置では、制御電極
板８０が現像に関与する割合が大きいため、電極部８２
のトナー汚れによる画像の濃度ムラが大きくなり、また
設定精度により画像濃度が大きな影響を受け好ましくな
い。制御電極板８０の設定位置は現像性が電極部８２の
位置に鈍感になる位置に設定するのが好ましい。

【００６２】特に前記現像時の感光体ドラム１０のトナ
ー付着量ＭがＭ＝（０．６〜０．９）×Ｍ_max となる領域に設定すると、現像性に対する電極部８２の
影響が適度となり、電極部８２の汚れ等による画像の濃
度ムラや縦スジ等が発生しなくなる。

【００６３】また、特に感光体ドラム１０の現像時のト
ナー付着量Ｍは、制御電極板８０が現像剤搬送方向上流
側に配置されるに従い、前記Ｍ_maxからＭ₀に低下する領
域があるが、この領域に制御電極板８０ａを設定するの
が好ましい。Ｍ_maxとなる位置から下流側でＭ₀→Ｍ_max
となる領域では制御電極板８０が現像領域に入り込み過
ぎているため長期に渡って現像を続けた場合、現像に制
御電極板８０の影響が大きく現れ、現像ムラや縦スジが
発生し易い。従って、最も好ましいのは図５のＤの領域
である。

【００６４】次に、本実施例の現像装置１３に用いられ
る制御電極板８０の構成について説明する。

【００６５】制御電極板８０は、図８（ａ）に示すよう
に、電極部８２を支持するセラミック等の絶縁性部材か
らなる絶縁部材８３と、その絶縁部材８３を支持する支
持部材８１からなる。絶縁部材８３と支持部材８１とは
接着剤等によりそれぞれの一部を接着して一体に結合さ
れる。

【００６６】（支持部材８１の材質）支持部材８１の材
質は、直線性が高く、かつ弾性を有する金属薄板が好ま
しい。例えば、上記線状電極に用いる金属や合金を用い
ることができるが、特にこれらのうち、コスト、可撓性
の観点からステンレス（ＳＵＳ）の薄板を用いることが
好ましい。

【００６７】支持部材８１の厚さは、材質にもよるが、
絶縁部材８３との結合の容易さを考慮して、０．０５ｍ
ｍ〜１ｍｍが好ましい。０．０５ｍｍより薄いと絶縁部
材８３と結合するとき、しわ、歪みが発生し易くなる。
１ｍｍより厚くなると、弾性が失われ、制御電極板８０
の設定の自由度が狭くなる。

【００６８】支持部材８１に上記金属薄板を用いる場
合、現像スリーブ１３０に印加するバイアス電圧や感光
体電位のリークを防止するために、金属薄板はフッ素系
樹脂等により絶縁被覆することが好ましい。

【００６９】絶縁部材８３は狭い現像領域の空間に設置
できるよう薄く、かつ制御電極板８０の全体（特に電極
部８２）の直線性を保持するために、絶縁部材８３は下
記のような材料よりなることが好ましい。

【００７０】（絶縁部材８３の材質）絶縁部材８３とし
ては例えば、ポリエステル、ポリイミド、ガラスエポキ
シ、エチレン−４フッ化エチレン共重合体、４フッ化エ
チレン−６フッ化プロピレン共重合体、ポリ４フッ化エ
チレン、ポリアミドイミド、ポリスルホン、トリアジン
樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリウレタン等の
絶縁性樹脂、又はこれらをガラス繊維等で強化した複合
材料の他、紙、紙フェノール、ワニス、シリコンゴム等
の材料、また、セラミック系の材料として、アルミナ
（Ａｌ₂Ｏ₃）系、単結晶サファイア（Ａｌ₂Ｏ₃）、フォ
ルステライト（２ＭｇＯ／ＳｉＯ₂）系、ステアタイト
（ＭｇＯ／ＳｉＯ₂）系、ジルコン（ＺｒＯ₂・Ｓｉ
Ｏ₂）系、コージライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ₂Ｏ₃・５Ｓ
ｉＯ₂）系、チタニア系、炭化珪素（ＳｉＣ）系、窒化
珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）系、ジルコニア（ＺｒＯ₂）系、サーメ
ット系の各セラミックを用いることができる。

【００７１】絶縁部材８３に適当な弾性を付与するため
に、上記セラミックには５〜２０重量％の樹脂を含有さ
せたものを用いても良い。また、現像スリーブ１３０側
の面の表面粗さを小さくするために、絶縁部材８３の表
面は研磨処理されていることが望ましい。

【００７２】（電極部８２の形成法）上記の絶縁部材８
３に電解銅箔、焼きなまし電解銅箔、ベリリウム銅箔等
を接着剤によって貼り付け、従来公知のフォトポリマー
を用いたフォトエッチング法、スクリーン印刷によるエ
ッチングレジスト構成法により、絶縁部材８３上に必要
な電極部８２を形成する。この他、導電性インキを凸
版、孔版、凹版、平版によって電極部８２に対応して印
刷する方法や、金属を蒸着する方法を用いることができ
る。

【００７３】図８（ｂ）は電極部８２の下流先端と絶縁
部材８３の下流先端が一致する例、図８（ｃ），（ｄ）
は絶縁部材８３の先端部にガラスエポキシ板等の絶縁材
よりなるひさし部材８４を接着剤等により接着し、その
絶縁部材８３とひさし部材８４との間に電極部８２を形
成した例を示し、また図８（ｅ）は上記ひさし部材８４
の先端下面に電極部８２を形成した例を示している。

【００７４】制御電極板８０はまた、図９（ａ），
（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示すように、断面が円形又は
四辺形の線状電極を、絶縁部材８３の先端部に接着剤等
を用いて接着して、電極部８２を形成したものを使用す
ることができる。さらに、図９（ｅ）に示すように、絶
縁部材８３の先端部に切り込み８３ａを設け、そこに線
状電極を埋め込んで電極部８２を形成することもでき
る。またさらに図９（ｆ），（ｇ）に示すように、絶縁
部材８３の先端部にひさし部材８４を設け、そのひさし
部材８４の先端下面に線状電極を接着して電極部８２を
設ける構成としてもよい。

【００７５】（線状電極の材質）上記線状電極の材質
は、銅、銅−亜鉛、銅−カドミウム、リン青銅、銅−ベ
リリウム、コルソン合金、アルミニウム、アルミニウム
合金、タンタル、タングステン、ニッケル、モリブデ
ン、ステンレス鋼、金、チタン、クロム、パラジウム、
銀等の金属、酸化銅等の金属酸化物、ガラスに銅粉、グ
ラファイト、ニッケル、銀等をコーティングした複合
物、又はグラファイト、カーボン繊維等の導電性材料を
用いることができる。これらの材料により形成された電
極部は、放電防止、防錆、強度付与のため、絶縁被覆さ
れていることが望ましい。

【００７６】電極部８２の現像スリーブ１３０の周方向
の長さは、現像スリーブ１３０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が低下する。

【００７７】制御電極板８０は現像スリーブ１３０上に
現像剤Ｄが搬送されると、図１２（ａ），（ｂ）に示す
ように絶縁部材８３と現像スリーブ１３０との間に現像
剤Ｄが入り込むため、若干湾曲して絶縁部材８３は現像
スリーブ１３０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、すなわち現像スリーブ１３０に当接
／近接の状態で現像スリーブ１３０に対峙するようにな
る。

【００７８】制御電極板８０の電極部８２と絶縁部材８
３との厚みの和ｔ（図８参照）は、感光体ドラム１０と
現像スリーブ１３０との最近接距離である現像間隙をｇ
₀（ｍｍ）とすると、（１／１０）ｇ₀＜ｔ＜（２／３）ｇ₀ であることが好ましい。

【００７９】ｔ＞（２／３）ｇ₀では、電極部８２の上
に感光体である誘電体が接近するため、電極部８２上で
電界強度が強くなり電極部８２に高いバイアス電圧を印
加した時に、潜像を乱したり、多色画像形成時に像形成
体である感光体ドラム１０上の多色トナーを引きはがす
恐れがある。

【００８０】ｔ＜（１／１０）ｇ₀では、電極部８２が
感光体ドラム１０から離れるため、電界が弱まり充分な
トナークラウドが形成されない。また、絶縁部材８３が
薄くなりその剛性が低くなり割れ易くなる。

【００８１】制御電極板８０の厚みは、マイクロメータ
（ミツトヨ製、Ｍ３２０−２５Ａ）によって、制御電極
板８０の現像スリーブ１３０の回転軸方向について２０
点測定して得た値の平均値を制御電極板８０の厚みｔと
した。

【００８２】図１０は電極部８２の幅と現像領域の幅と
の関係を示す図である。図１０において、Ｗ₃は電極部
８２の幅（現像スリーブ１３０の軸方向の長さ）、Ｗ₄
は現像スリーブ１３０上の現像領域の軸方向の幅（現像
剤層の幅）とすると、Ｗ₃＞Ｗ₄として、電極部８２に直
流電圧を印加するためのターミナル部８２ａ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。

【００８３】さらに、現像スリーブ１３０の表面粗さＲ
ｚ₁（μｍ）と絶縁部材８３の現像スリーブ１３０に対
向する面の粗さＲｚ₂（μｍ）は、Ｒｚ₂≧Ｒｚ₁になる
と、現像スリーブ１３０上に搬送される現像剤Ｄが絶縁
部材８３に搬送を阻害されて、現像領域へのトナー搬送
量が低下し画像濃度低下を起こす。Ｒｚ₁は０．２μｍ
〜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Ｒ
ｚはＪＩＳＢ０６０１に準じ、ミツトヨ製Ｓｕｒｆ
ｔｅｓｔ−４０２を用いて、基準長さ２５ｍｍで測定を
行った。

【００８４】次に、現像剤Ｄのトナーについて説明す
る。

【００８５】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、カブリが発生し易くなる。そ
して、平均粒径が１０μｍ以下になると、この問題が顕
著に現れるようになる。その点を本実施例の現像装置で
は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。

【００８６】トナーの体積平均粒径Ｄ₅₀（μｍ）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。Ｄ₅₀が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。Ｄ₅₀が
２０μｍ以上では、画質の低下を生じ、１μｍ以下にな
ると帯電不良、飛散等が起こり易くなる。

【００８７】以上の理由からトナーの体積平均粒径Ｄ₅₀
は１〜２０μｍ、好ましくは４μｍ＜Ｄ₅₀＜１０μｍで
ある。

【００８８】Ｄ₅₀＞１０μｍでは粒径が大きく解像力が
不足し、Ｄ₅₀＜４μｍでは凝集力が大きく、摩擦帯電不
良となり易い。

【００８９】ここで、平均粒径に用いた体積平均粒径Ｄ
₅₀はコールターカウンターＴＡ−II型（アパーチャー１
００μｍ、コールター社製）で測定された。

【００９０】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の絶対値は、１成分現像剤にお
いては絶対値で１〜３０μＣ／ｇ、特に１〜２０μＣ／
ｇにするのが現像性確保、カブリや飛散防止の観点から
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。

【００９１】ここで上記非磁性トナーの平均帯電量Ｑ₁
は、２ｃｍ×５ｃｍの導電性板を、前述した規制ブレー
ド８６Ａを備え、直径２０ｍｍの現像スリーブ１３０を
有する現像装置（８ａ）に、最近接距離０．７ｍｍで対
向させ、現像スリーブ１３０に帯電させた１成分現像剤
を供給して２００ｒｐｍで回転させながら現像スリーブ
１３０にＤＣとＡＣの重畳電圧（例えばＤＣ；１０００
Ｖ、ＡＣ；７５０Ｖ_O-P、ＡＣ周波数８ｋＨｚ）を印加
して、前記導電性板上に現像剤中のトナーを現像し、こ
のトナーが現像された導電性板をファラデーゲージに接
続してトナーを窒素ガスによって吹き飛ばし、このとき
飛ばされたトナーの電荷量と重量とを測定することによ
り得られる値である。

【００９２】このようなトナーのバインダー樹脂として
は、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，ポリエステル樹脂や、これらのスチレン−ア
クリル系樹脂等の共重合体樹脂又は混合した樹脂等が好
ましい。これらの樹脂にカラー顔料等の着色成分や、必
要に応じて帯電制御剤、ワックス等の離型剤等を加え
て、従来公知の粉砕造粒法，懸濁重合法，乳化重合法等
のトナー製造方法と同等の方法によって作ることができ
る。

【００９３】１成分現像剤Ｄとしては上記トナーに、コ
ロイダルシリカ等の流動化剤をトナーに対して０．１重
量部〜１０重量部程度添加して、そのまま現像剤Ｄとし
て用いることができる。

【００９４】〔本発明の実施例と比較例の比較実験〕実
施例１及び比較例１〜７は、図１に示した現像装置１３
を備えた図２に示したカラー画像形成装置を用い、それ
ぞれの感光体ドラム１０はＯＰＣ感光体で、電位低下時
間Ｔは０．０５（ｓｅｃ）その周速は１８０ｍｍ／ｓｅ
ｃ．感光体ドラム１０上に形成された静電潜像の最高電
位は−８５０Ｖ（非画像部電位）、最低電位は−５０Ｖ
（画像部電位）、ｇ₀＝０．３ｍｍ、現像スリーブ１３
０の表面粗さＲｚ＝１．７μｍ、Ｌ₁＝１５ｍｍ、Ｌ₂＝
１２ｍｍ現像域の幅ｗ₁＝１（ｍｍ）で、Ｌ₁＞Ｌ₂＞Ｖ
Ｔ＋ｗ₁（１５＞１２＞１０）の関係にある。その他の
プロセス条件は表１に記載した通りである。

【００９５】実施例１，２及び比較例１〜７の制御電極
板８０の構成・寸法は図１１に示すもので、絶縁部材８
３として厚さ０．１ｍｍのガラスエポキシ板を用い、図
１１に図示したように、電極部８２は、周方向の幅０．
５ｍｍ、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。さらに、厚さ０．１ｍｍ
のステンレス（ＳＵＳ）板からなる支持部材８１を接着
剤によって絶縁部材８３に装着し、この制御電極板８０
を、現像装置１３の現像ケーシング１３８に固定した。
絶縁部材８３の現像スリーブ１３０側の表面粗さはＲｚ
＝０．８μｍである。

【００９６】いずれの実施例及び比較例も現像剤Ｄ層の
規制部材として、ウレタンゴムの弾性ブレードよりなる
規制ブレードを用いた。

【００９７】また、現像剤Ｄは、実施例１，２及び比較
例１〜６いずれも下記のものを用いた。

【００９８】スチレン−アクリル樹脂１００重量部、カ
ラー顔料１０重量部、ニグロシン２重量部を溶融・混練
した後、粉砕・分級して、体積平均粒径５．５μｍのイ
エロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナーを得
た。この各トナーに流動化剤としてコロイダルシリカを
それぞれ２重量部添加したものをそのまま現像剤Ｄとし
て用いた。

【００９９】帯電量Ｑ₁は、Ｙ；−３．３μＣ／ｇ、
Ｍ；−３．０μＣ／ｇ、Ｃ；−２．９μＣ／ｇ、Ｋ；−
３．５μＣ／ｇである。

【０１００】（制御電極板８０の設定位置）図１１に示
す制御電極板８０を備え、それぞれの現像スリーブ１３
０に対する設定位置は、いずれもｇ₀＝０．３ｍｍと
し、実施例１及び２は図５の実１及び実２で示した位置
に、比較例１，２，３は図５の比１〜比３で示した位置
に、比較例４及び５は図６の比４及び比５で示した位置
に、比較例６及び７は図７の比６及び比７で示した位置
にした現像装置１３により、それぞれ表１に示した条件
で比較実験を行った。

【０１０１】この際、画像荒れ測定法として、次によう
にして行った。各実施例、比較例のフルカラー画像記録
終了後（５０万コピーごとに、コピー出力濃度０．７の
ハーフトーンを出力して、その部分の濃度ムラを画像解
析装置ＲＴ−２０００Ｃ（ヤーマン（株）社製）により
測定した。測定は３０μｍ×３０μｍのウィンドゥサイ
ズで、現像方向に対し垂直方向に測定長さ３０ｍｍ、３
０μｍピッチで行い、その濃度ムラの標準偏差（σ）が
０．１５以下であれば、画像に掃き目やがさつきがな
い、良好な画像と判断した。

【０１０２】

【表１】

【０１０３】以上のカラー画像形成装置を用い、表１中
に示した条件で、５万枚のフルカラー画像記録を行った
ところ、実施例１及び２では、最初から最後まで、縦ス
ジ、画像ムラがなく、画像濃度、解像力の高い画像を安
定して得ることができた。

【０１０４】特に実施例１，２では画像ムラの極めて少
ない良好な画像を得ることができた。

【０１０５】一方、これに対し、比較例１〜７では、表
１に示したように、数千コピー時より制御電極板８０の
汚れ、うねり、反りによる、縦スジ、現像ムラが発生
し、安定した画像形成を行うことができなかった。

【０１０６】

【発明の効果】本発明のような振動電界を有する現像バ
イアス電圧を印加し、本発明の制御電極板位置とし、非
磁性１成分現像剤を用いた現像装置により、従来の制御
電極法の問題点を解決し、縦スジ、画像ムラがなく、画
像濃度、解像力の高い画像を安定して得られる現像装置
を提供することが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例を示す概略断面図。

【図２】図１の現像装置を備えたカラー画像形成装置の
一例を示す概略断面図。

【図３】図２の感光体ドラム、支持部材及びカートリッ
ジを示す断面図。

【図４】像形成体の露光による電位低下を示すグラフ。

【図５】適正条件時の制御電極板の位置ｄとトナー付着
量の関係を示すグラフ。

【図６】高バイアス時の制御電極板の位置ｄとトナー付
着量の関係を示すグラフ。

【図７】低バイアス時の制御電極板の位置ｄとトナー付
着量の関係を示すグラフ。

【図８】制御電極板の構成を示す断面図。

【図９】制御電極板の他の構成を示す断面図。

【図１０】制御電極板と現像剤搬送体との幅の関係を示
す平面図。

【図１１】制御電極板の具体的寸法を示す断面図。

【図１２】制御電極板の設置状態を示す側面図。

【図１３】ｄの調整を治具を用いて行う場合の説明図。

【符号の説明】

１０感光体ドラム（像形成体）１１スコロトロン帯電器１２露光光学系（露光手段）１３現像装置１３０現像スリーブ（現像剤搬送体）１３８現像ケーシング８０制御電極板８１支持部材８２電極部８３絶縁部材Ｅ₁，Ｅ₃ 直流電源Ｅ₂ 交流電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像形成体に対向して設けられた現像剤搬
送体と、該現像剤搬送体と前記像形成体との間隙に絶縁
性部材によって支持され、電圧印加可能な電極部を有す
る制御電極板を配し、非磁性１成分の現像剤を用いて現
像を行う現像装置において、前記制御電極板を有しない
場合の現像時の前記像形成体のトナー付着量をＭ₀（ｍ
ｇ／ｃｍ²）、前記制御電極板を有し、該制御電極板を
前記現像剤搬送体の周面に沿って位置変化させた際の像
形成体の最大トナー付着量をＭ_max（ｍｇ／ｃｍ²）とす
る時、０．１≦（Ｍ₀／Ｍ_max）≦０．５となるような振動電界を有する現像バイアス電圧を設定
することを特徴とする現像装置。
【請求項２】前記制御電極板を用い、任意の設定位置
でのトナー付着量をＭ（ｍｇ／ｃｍ²）とするとき、０．５≦（Ｍ／Ｍ_max）≦０．９、かつＭ＞Ｍ₀ となる位置に前記制御電極板を設定することを特徴とす
る請求項１に記載の現像装置。