JPH1073985A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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現像装置を
提供する。 【解決手段】 現像スリーブ１３０はプリント１枚毎に
画像形成の開始直後に回転を開始し、画像形成終了直前
に回転を停止する。この現像スリーブ１３０が回転を停
止して現像を休止する間の制御電極板１８０の電極部１
８２には、切替えスイッチＳｗ₁₀により現像時に現像ス
リーブ１３０に印加していた直流と交流とのバイアス電
圧を重畳して印加するよう切替え、この時に対向する感
光体ドラム１０上の画像形成領域外に制御電極板１８０
上に付着したトナーを移動させる。

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用いられる、１成分又は２成分の
現像剤を収容し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５〜１５μｍのトナーを支持し、
現像領域に搬送して現像を行うものである。

【０００３】また、１成分現像法に対して、一般に粒径
が３０〜１００μｍの磁性キャリアと、平均粒径１０μ
ｍ前後の非磁性トナーからなる２成分現像剤を用いた２
成分現像方法も多く用いられている。

【０００４】何れの現像法も、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、トナー粒子及びキャリア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、トナー粒子を特
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大き
くなるため、１成分トナーでは現像スリーブからトナー
は離れにくく、又２成分現像剤ではトナーがキャリアか
ら離れずらく、現像性が低下する。１成分トナーでは
現像スリーブへの被覆率が高くなるため、帯電制御が困
難となる。またトナーの凝集も起こりやすくなる。２成
分現像法においては、トナーのキャリア被覆率が高くな
るため、帯電制御が困難となる。２成分現像剤ではキ
ャリア被覆率を低下させるため、キャリア粒子を小さく
していくと、キャリア粒子も像形成体の静電潜像部分に
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形
成体側に付着したためと考えられる。また、バイアス電
圧が大きくなると、像背景の他部分にもキャリア粒子が
付着するようになる。

【０００５】トナーやキャリアの微粒子化には、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
という問題があるため、実際に微粒子化を行うことは困
難であった。

【０００６】この問題を解決する方法として現像領域上
流部に電極部を有する板状部材である制御電極板を現像
スリーブに当接し、前記電極部と前記現像スリーブ、及
び前記現像スリーブと感光体の間に、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。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した制御
電極板法においては、制御電極板の像形成体側にトナー
が堆積して、像形成体上の画像を汚す上、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
像性が高くなり現像性が不均一となり、縦スジや現像ム
ラが発生し画質低下や均一な画像が得られなくなるとい
う問題点があった。

【０００８】本発明は、前記制御電極板法の問題点を解
決し、制御電極板上のトナー堆積による、画像に縦ス
ジ、現像ムラ等の発生がなく、解像度及び現像性の高
い、均一で高画質の画像を、安定して得られる現像装置
を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、像形成体に
対向して設けた現像剤を搬送する現像剤搬送体と、該現
像剤搬送体と前記像形成体との間隙に前記現像剤に当接
し、電極部を有する制御電極板を備えた現像装置におい
て、前記現像剤搬送体と前記制御電極板の電極部に印加
するバイアス電圧を供給する共通の直流電源と交流電源
を有し、現像時には、前記現像剤搬送体に直流と交流の
バイアス電圧を重畳して印加し、前記制御電極板の電極
部に直流のバイアス電圧を印加し、前記制御電極板のク
リーニング時には、該制御電極板の電極部に直流と交流
のバイアス電圧を重畳して印加することを特徴とする現
像装置によって達成される。

【００１０】なお、前記制御電極板のクリーニング時に
は、前記現像剤搬送体に直流と交流のバイアス電圧を重
畳して印加することを特徴とする前記現像装置。

【００１１】又は前記制御電極板のクリーニング時に
は、前記現像剤搬送体はフローティング状態とすること
を特徴とする前記現像装置。

【００１２】或いは、前記制御電極板のクリーニング時
には、前記像形成体上に形成する潜像は、前記制御電極
板の電極部に印加する直流バイアス電圧との間にトナー
を前記像形成体上へ移動させる電位を形成することを特
徴とする前記何れかの現像装置は好ましい実施態様であ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の説明に先立って本発明の
現像装置が好適に適用されるカラー画像形成装置の基本
構成と画像形成プロセスについて図１〜図６により説明
する。

【００１４】図１はカラー画像形成装置の断面構成図で
あり、図２は感光体ドラムの支持構造を示す正面図であ
り、図３は感光体ドラムの支持構造を示す断面図であ
り、図４はドラムユニットの外観図であり、図５は中間
転写ベルトの支持構造を示す正面図、図６は間隙保持手
段の像形成体への当接の仕方の一例を示す図である。

【００１５】ドラム状の像形成体である感光体ドラム１
０は、例えば、透明アクリル樹脂の透明部材によって形
成される円筒状の透明樹脂基体を内側に設け、透明の導
電層及び有機感光体層（ＯＰＣ）を該基体の外周に形成
したものであり、接地された状態で図１の矢印で示す方
向に回転される。

【００１６】本実施形態では、感光体ドラムの光導電体
層において適切なコントラストを付与できる露光光量を
有していればよい。従って、本実施形態における感光体
ドラムの透明樹脂基体の光透過率は、１００％である必
要はなく、露光光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、アクリル樹脂、特にメタクリル酸メチルエステル
モノマーを用い重合したものが、透明性、強度、精度、
表面性等において優れており好ましく用いられるが、そ
の他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、露光光
に対し透光性を有していれば、着色していてもよい。こ
れらの樹脂の屈折率はほぼ１．５である。透光性導電層
の成膜法としては、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法を用いて、インジウム
・スズ・酸化物（ＩＴＯ）、アルミナ、酸化錫、酸化
鉛、酸化インジウム、ヨウ化銅や、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、
Ａｌ等からなる透光性を維持した薄膜が用いられたり、
浸漬塗工法、スプレー塗布法等を用いて上記金属の微粒
子とバインダー樹脂とからなる導電性樹脂等が用いられ
る。また、光導電体層としては、各種有機感光体層（Ｏ
ＰＣ）が使用可能である。

【００１７】以下に好ましい像形成体の例を示す。

【００１８】プラスチック材料モノマーを合成し、重合
させるための触媒を添加した後、円筒状の型に注ぎ、側
板にて密封して固定し、これを高速に回転させると共
に、適度に加熱することにより均一な重合を促進させ
る。重合終了後は冷却し、得られた透明な樹脂基体を型
より取り出し、切断し、必要ならば仕上げ工程を経て画
像形成装置の感光体ドラム用の透明樹脂基体が製造され
る（遠心重合法）。

【００１９】遠心重合によって成型される透明なプラス
チックの透明樹脂基体の素材としては、上記のごとくメ
タクリル酸メチルエステルモノマーを用い重合したもの
が、透明性、強度、精度、表面性等において最も良い
が、その他ポリメタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸
ブチル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸ブチ
ル、ポリスチレン、ポリイミド、ポリエステル或いはポ
リ塩化ビニル等、又はこれらの共重合体などが使用され
得る。遠心重合法では真円度が成型に用いられる型で決
まるので、高精度の基体を得ることができる。また、偏
肉は重合時の回転ムラや粘度や重合時の加熱条件で変化
する。

【００２０】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、アル
ミナ、ヨウ化銅や、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌなどからな
る導電性微粒子と樹脂とを混合した導電性樹脂が用いら
れ、成膜法としては、浸漬塗工法、スプレー塗布法など
が好ましく利用される。

【００２１】有機感光体層は、電荷発生物質（ＣＧＭ）
を主成分とする電荷発生層（ＣＧＬ）と電荷輸送物質
（ＣＴＭ）を主成分とする電荷輸送層（ＣＴＬ）とに機
能分離された二層構成の感光体層とされる。二層構成の
有機感光体層は、ＣＧＬが薄いために像露光光の透過性
が良く本発明に適する。なお有機感光体層は、電荷発生
物質（ＣＧＭ）と電荷輸送物質（ＣＴＭ）を１つの層中
に含有する単層構成とされてもよく、該単層構成又は前
記二層構成の感光体層には、通常バインダー樹脂が含有
される。

【００２２】前記２層構成の有機感光体層を有する感光
体ドラムにおいて、ＣＧＬに含有されるＣＧＭとして
は、ＬＥＤ，ＬＤ等の光源光に感光性を有するアゾ系顔
料、アズレニウム顔料、フタロシアニン系顔料、ペリレ
ン系顔料が用いられ、なかでも赤外光（６００ｎｍ〜８
５０ｎｍ）に感光するＯＰＣ感光体のＣＧＭとしては、
銅フタロシアニン顔料やチタニルフタロシアニン顔料等
が好ましく用いられる。

【００２３】ＣＧＬに用いられるバインダー樹脂として
は、ポリビニルブチラール樹脂又はポリカーボネート樹
脂が用いられ、感度、繰り返し使用時の電位変化等にお
いて優れる。これらのバインダー樹脂は、単独で或いは
２種以上の混合物として用いることができる。

【００２４】ＣＧＬの形成に用いられる溶媒或いは分散
媒としては、ケトン系又はハロゲン系溶剤が好ましく用
いられ、感度、繰り返し使用時の電位変化等が更に良好
となる。また、これらの溶媒は単独或いは２種以上の混
合溶媒として用いることもできる。

【００２５】ＣＧＬ中のＣＧＭとバインダー樹脂との重
量比は１００：１〜１０００とされ、該ＣＧＬの膜厚は
０．０１〜１０μｍとされ、該ＣＧＬの形成のための塗
布方法としては、ブレード塗布、ワイヤーバー塗布、ス
プレー塗布、ディップ塗布、スライドホッパー塗布等の
各塗布方法がある。

【００２６】次に前記ＣＴＬに含有されるＣＴＭとして
は、ヒドラゾン系化合物、スチリル系化合物、ベンジジ
ン系化合物、スチルベン系化合物等が用いられる。

【００２７】前記ＣＴＬに用いられるバインダー樹脂と
しては、広範囲な絶縁性樹脂から適時選択して使用する
ことができ、好ましい結着樹脂としては、シリコン−ア
ルキッド樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、ポ
リ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリシラン等の絶縁性樹
脂を挙げることができ、これらの結着樹脂は単独或いは
２種以上混合して用いることができる。

【００２８】バインダー樹脂とＣＴＭとの配合比は１：
１０〜５００とされ、更には１：２０〜１５０が好まし
い。ＣＴＬの膜厚は１：１００μｍとされるが、更に５
〜５０μｍが好ましい。

【００２９】塗布方法としては、ＣＧＬと同様な方法を
用いることができる。

【００３０】また、有機感光体層と導電層との間に必要
により中間層が設けられるが、中間層としては、例えば
塩ビ酢ビ共重合体、塩ビ酢ビマレイン酸共重合体、エチ
ルセルロース、カルボキシメチルセルロース、共重合タ
イプ若しくは変性タイプのアルコール可溶性ポリアミド
樹脂等の０．０１〜２μｍ厚の樹脂層とされる。

【００３１】前記の製造方法によって造られたプラスチ
ックの円筒状の透明樹脂基体を用いることにより、肉厚
が均一で、円筒状の基体の円筒度、真円度に優れ、像露
光光の焦点ズレのない感光体ドラムが提供される。

【００３２】１１はスコロトロン帯電器（以後単に帯電
器という）で感光体ドラム１０の前述した有機感光体層
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。

【００３３】１２は像露光手段即ち感光体ドラム１０の
軸方向に配列した例えばＬＥＤ等の発光素子と等倍結像
系である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。

【００３４】前記の各露光光学系１２は何れも光学系支
持手段として設けた支持部材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。

【００３５】１３Ｙないし１３Ｋはイエロー（Ｙ），マ
ゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）及び黒色（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剤搬
送体である現像スリーブ１３０を備えている。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。現像装置１３については後
に詳しく説明する。

【００３６】本装置とは別体の画像読み取り装置におい
て、原稿画像より撮像素子により読み取られた画像デー
タ或いはコンピュータで編集された画像データを、Ｙ，
Ｍ，Ｃ及び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。

【００３７】画像記録のスタートにより感光体駆動モー
タの始動により感光体ドラム１０を反時計方向へと回転
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。

【００３８】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
即ちイエロー（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。

【００３９】前記の潜像は現像装置１３（Ｙ）により現
像スリーブ１３０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。

【００４０】次いで感光体ドラム１０は前記イエロー
（Ｙ）のトナー像の上に更に帯電器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
の色信号即ちマゼンタ（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
形成していく。

【００４１】同様のプロセスにより帯電器１１（Ｃ）、
露光光学系１２（Ｃ）及び現像装置１３（Ｃ）によって
更に第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）及び
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。

【００４２】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
た露光波長に対し透明の基体を通して行われる。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を用い、高温の場合は
ヒートパイプ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に対し直流或いは更に交流を加えた現像
バイアス電圧が印加され、現像装置の収容する１成分或
いは２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に対して非接触
の反転現像が行われるようになっている。

【００４３】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一旦中間転写手段として設け
た中間転写ベルト１４の周面に転写される。

【００４４】中間転写ベルト１４は厚さ０．５〜２．０
ｍｍの無端状のゴムベルトで、シリコンゴム或いはウレ
タンゴムの１０⁸〜１０¹²Ω・ｃｍの抵抗値をもつ半導
電性基体と、ゴムの基体の外側にトナーフィルミング防
止層として厚さ５〜５０μｍのフッ素コーティングを行
った２層構成とされる。この層も同様な半導電性が好ま
しい。ゴムベルト基体の代わりに厚さ０．１〜０．５ｍ
ｍの半導電性のポリエステルやポリスチレン、ポリエチ
レン、ポリエチレンテレフタレート等を使用することも
できる。中間転写ベルト１４がローラ１４Ａ，１４Ｂ，
１４Ｃ及び１４Ｄの間に張架され、ローラ１４Ｄに伝達
される動力により感光体ドラム１０の周速度に同期して
時計方向に循環して搬送される。

【００４５】前記の中間転写ベルト１４はローラ１４Ａ
とローラ１４Ｂの間のベルト面を感光体ドラム１０の周
面に接し、一方ローラ１４Ｃ外周のベルト面を転写部材
である転写ローラ１５に接していてそれぞれの接点にお
いてトナー像の転写域を形成している。

【００４６】感光体ドラム１０周面に付着した状態にあ
るカラートナー像は、先ず前記の中間転写ベルト１４と
の間の接点においてローラ１４Ｂへのトナーと反対極性
のバイアス電圧の印加により順次中間転写ベルト１４の
周面側に転写される。即ちドラム上のカラートナー像は
接地したローラ１４Ａの案内によりトナーを散らすこと
なく転写域へと搬送され、ローラ１４Ｂに対する１〜２
ｋＶのバイアス電圧の印加によって中間転写ベルト１４
側に効率良く転写される。

【００４７】一方では給紙カセット（図示せず）の給紙
ローラ１７の作動により転写紙Ｐが搬出されてタイミン
グローラ１８に給送され、中間転写ベルト１４上のカラ
ートナー像の搬送に同期して転写ローラ１５の転写域へ
と給紙される。

【００４８】転写ローラ１５は前記中間転写ベルト１４
の周速度に同期して反時計方向に回動されていて、給紙
された転写紙Ｐは転写ローラ１５と前記の接地状態にあ
るローラ１４Ｃの間のニップ部の形成する転写域におい
て中間転写ベルト１４上のカラートナー像に密着され転
写ローラ１５への１〜２ｋＶのトナーと反対極性のバイ
アス電圧の印加により順次カラートナー像は転写紙Ｐ上
に転写される。

【００４９】カラートナー像の転写を受けた転写紙Ｐは
除電され、搬送板１９を介して定着装置９１に搬送さ
れ、熱ローラ９１Ａと圧着ローラ９１Ｂとの間に挟持搬
送して加熱され、トナーを溶着して定着がなされたのち
排紙ローラ９２を介して装置外部に排出される。

【００５０】前述した感光体ドラム１０及び中間転写ベ
ルト１４にはそれぞれクリーニング装置１００及び１４
０が設置され、それぞれの備えるブレードが常時圧接さ
れていて、残留した付着トナーの除去がなされて周面は
常に清浄な状態に保たれている。

【００５１】前記の支持部材２０は図３及び図４に示す
ように感光体ドラム１０の回転支持軸３０に固定された
前後一対の部材により構成されていて、各露光光学系１
２は、それぞれの両端部が貼付部材２１を介し感光面に
対する距離が所定の位置関係になるよう調節されて、接
着により調節位置に固定されている。

【００５２】一方感光体ドラム１０は両端部に備えるフ
ランジ部材１０Ａ及び１０Ｂがそれぞれ軸受Ｂを介して
前記の支持部材２０に回動自在に支持されていて、フラ
ンジ部材１０Ｂの備える歯車１０Ｇの駆動により固定状
態にある回転支持軸３０を回転中心として回動される。

【００５３】前記の回転支持軸３０は感光体ドラム１０
ならびに各露光光学系１２を支持した状態で、コの字状
に形成して一体に接続された対称形の前後の各側板４０
の間に軸受け支持されている。

【００５４】前記の側板４０は前後の接続部に吊り下げ
手段としてのレール部材５０を設けていて、前記のレー
ル部材５０を装置本体の備えるガイド部材６０に挿入し
係合して吊り下げ状態にすることにより前記の回転支持
軸３０は、従って感光体ドラム１０ならびに各露光光学
系１２はほぼ所定の設定位置に置かれる。

【００５５】更にに前記の回転支持軸３０は正規の位置
まで挿入されると、前述した吊り下げ状態から後方の側
板４０より突出する軸端部３０Ｂが装置基板の備える受
座７１に嵌合し、前方の側板４０より突出する軸端部３
０Ａが支持基板８０の備える受座８１に対しテーパー嵌
合するネジ部材８２に支持されることにより、感光体ド
ラム１０を正規の設定位置に正確に規制して歯車１０Ｇ
を駆動側の歯車に噛合し、一方各露光光学系１２が更に
軸端部３０Ｂの備える貫通ピンＰ１を前記の受座７１に
形成した断面計状Ｖ字型の溝に係合されることにより、
装置本体に対する所定の角度位置に正確に規制され固定
状態となる。しかる後各光学系のリード線が前面側の支
持部材２０の各窓２０Ａから側板４０の切欠部４０Ａを
経て電源部へと接続される。

【００５６】前記の支持基板８０は、上下の各基準穴Ｈ
１が前方の装置基板７０の備える一対の基準ピンＰ２に
係合してその取付位置が決定された上で複数個所のネジ
止メにより前方の装置基板７０に固定されるもので、更
に複数の窓８０Ａを開口していて前述した棒状をなす各
帯電器１１を支持基板８０の外部より挿入して感光体ド
ラム１０に対して所定の間隔位置に設定すると共に電極
を接続した状態でネジ止メにより固定し支持している。

【００５７】従って前記の支持基板８０は、各帯電器１
１を前記の窓８０Ａを経て取り外した状態で前記のネジ
部材８２を取り除くと複数個所のネジ止メを解除するの
みにして装置基板７０より分離されることとなり、その
状態から前記の側板４０は不図示のガイド部材の案内に
よりレール部材５０をスライドして感光体ドラム１０な
らびに各露光光学系１２を一体として水平方向に移動
し、装置基板７０の開口部７０Ａより装置本体の外部へ
と取り出すことが可能となる。

【００５８】前記の側板４０によって支持された感光体
ドラム１０の装置本体への着脱操作の開始に先立って
は、感光体ドラム１０の周面に対する各現像装置１３、
中間転写ベルト１４ならびにクリーニング装置１００の
ブレードの各圧接作用が事前に解除され、１〜１０ｍｍ
程度退避状態とされており、装着後再び圧接状態に後帰
されるものとする。

【００５９】なお、前記の側板４０は、装置本体からの
取り外し後図４に示す如くレール部材５０を下側にして
感光体ドラム等が床面に接することのないようバランス
良く置くことができるようにした置き台として機能し、
感光体面の保護にも利用される。

【００６０】前記の各ローラ１４Ａないし１４Ｄは前記
の中間転写ベルト１４をテンションローラＴの付勢によ
り張架した状態で、コの字状に形成して一体に接続され
た前後の各側板４５の間に軸受け支持されている。

【００６１】前記の側板４５は、更にコの字状に形成し
て一体に接続された非対称形の前後の各支持基板８５の
間に前記のクリーニング装置１４０と共に挟持して一体
とされている。

【００６２】前記の前方の支持基板８５は上下の立上り
部８５Ａに吊り下げ手段としての基準穴Ｈ２を設け、一
方後方の支持基板８５は背面に同じく吊り下げ手段とし
ての一対の基準ピンＰ４を備えていて、前記の基準穴Ｈ
２に前方の装置基板７０の備える基準ピンＰ３を、一方
前記の基準ピンＰ４を後方の装置基板に設けた基準穴Ｈ
３に係合した上ネジ止メして固定することにより中間転
写ベルト１４は所定の位置に設定され、感光体ドラム１
０の周面に圧接して感光体ドラム１０から中間転写ベル
ト１４へのトナー像の転写を行う第１の転写域を構成
し、更に前記の転写ローラ１５の圧接により中間転写ベ
ルト１４から転写材に対するトナー像の転写を行う第２
の転写域が構成される。

【００６３】前記の支持基板８５は前後の装置基板７０
に対し、アキュライドレール（商品名）と呼ばれる２段
階に伸縮可能の一対のガイドレール２００を介し装置本
体の前面側に引き出し可能に支持されている。

【００６４】支持基板８５は、左右の側部に設けたそれ
ぞれ前後一対の案内板８６が前記のガイドレール２００
の可動部２００Ａを上下方向に摺動可能に挟持してい
て、引き出し方向に対しては前記の可動部２００Ａを一
体とするが、上下方向に対しては突当板８７が可動部２
００Ａに突き当たる迄下降出来るように構成されてい
る。

【００６５】前記の支持基板８５はネジ止メを解除した
上で装置本体の前面側に僅かに引き出す操作により前述
した各基準ピンと各基準穴の係合が解除されて僅かに下
方へとさがり、従って前記の各突当板８７が前記の可動
部２００Ａに乗った状態でガイドレール２００の伸長作
動により装置基板７０の開口部７０Ａより装置本体の前
面に大きく引き出される。その結果中間転写ベルト１４
は感光体ドラム１０の周面より退避して圧接を解除した
状態で引き出され、再度の装着に当たってもガイドレー
ル２００の伸長状態からの復帰と各基準ピンのテーパ部
の案内により僅かに上方へと移動して感光体ドラム１０
への圧接状態への復帰動作が自動的かつ確実に行われ
る。

【００６６】従って支持基板８５の極めて簡単な着脱操
作により感光体ドラム１０は中間転写ベルト１４に干渉
することなく取り出しが可能の状態となり、更に支持基
板８５の引き出しにより搬送路に滞留したジャム紙の取
り出し処理や中間転写ベルト１４の交換、点検等のメン
テナンスも容易に行えることとなる。

【００６７】なお支持基板８５は装置本体からの引き出
し操作に先立って中間転写ベルト１４を張架するローラ
１４Ｃに対する前記の転写ローラの圧接作用を前もって
解除され、所定の設定位置への復帰後再び圧接状態に置
かれる。

【００６８】前記の画像形成プロセスにて説明したよう
に、現像装置１３が感光体ドラム１０との間隙保持手段
としての、例えば厚み３ｍｍ、外径２０ｍｍの円板状の
突当てコロ１３Ａにより感光体ドラム１０と所定の値の
間隙、例えば１００μｍ〜１０００μｍをあけて非接触
に保たれる（図６参照）。各色毎の現像装置１３による
現像に際しては、現像スリーブ１３０に対しトナーと同
極性の直流バイアス電圧に交流電圧を重畳した交流バイ
アス電圧を印加して、現像装置の収容する１成分或いは
２成分現像剤によるジャンピング現像が行われて、透明
な導電層を接地する負荷電の感光体ドラム１０の露光部
にトナーを付着させる非接触の反転現像が行われる。こ
の時の前記現像間隙の精度は画像ムラを防ぐために２０
μｍ程度以下が必要である。

【００６９】現像スリーブ１３０は感光体ドラム１０の
後側のフランジ部材１０Ｂに設けられた歯車１０Ｇと結
合し、現像装置１３の現像ケーシング１３８に保持され
る現像装置駆動用の歯車１３Ｇにより回転駆動される。

【００７０】前記現像装置１３（Ｙ）〜１３（Ｋ）は同
一の構成からなり、更に、前記現像装置は、２成分現像
剤を収容するものと、１成分現像剤を収容するものなど
を用いることができる。以下２成分現像剤を収容する現
像装置は符号１３、１成分現像剤を収容する現像装置を
１３ａをもって示す。

【００７１】次に本発明の画像形成装置に用いられる現
像装置について更に詳しく説明する。

【００７２】図７は本発明の一例である非磁性トナーと
磁性キャリアとからなる２成分の現像剤Ｄを収容し磁極
上現像を行う現像装置１３を示す概略断面図である。

【００７３】図７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
り図の矢示方向に回転可能である。１３１は現像スリー
ブ１３０の内部に固設された複数のＮ，Ｓ磁極を周方向
に有する磁石ローラで、磁石ローラ１３１の一つの磁極
１３１ａは現像中心Ｐの近傍に配設され、これを主磁極
ということにする。この現像スリーブ１３０と磁石ロー
ラ１３１とで現像剤搬送機能を発揮する。磁石ローラ１
３１の主磁極１３１ａを含む各磁極は５００〜１，５０
０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１３０上に現像剤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１３０の
回転によって同方向に移動し現像域に搬送される。１３
２は現像剤の薄層形成部材で回転する現像スリーブ１３
０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部材、１３３は現像剤の掻き取
り部材で、現像を終えた現像スリーブ１３０に付着する
現像剤を掻き取る作用をする。また１３４は新たに撹拌
された現像剤の供給を行う例えばファーブラシ等からな
る供給部材である。１８０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１８３上に電圧印加可能な電極部１８２と、更に電
極部１８２の上流側に絶縁部材１８３を支持するために
結合された支持部材１８１よりなる制御電極板で詳細は
後述する。電極部１８２は金属等の導電性材料からなり
絶縁部材１８３の先端部上に線状に一体に設けられる。

【００７４】１３５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、１３８は現像ケーシング、１３９
は制御電極板１８０の支持部材１８１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、１８８，１８９は制御電極板１８０の
支持部材１８１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。

【００７５】制御電極板１８０の設置位置は、図７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の回転上流部に設置すると共に、現像スリーブ１
３０の回転中心Ｏを中心にした、現像スリーブ１３０の
回転中心Ｏと感光体ドラム１０の回転中心とを結ぶ中心
線ｐと主磁極１３１ａとの間の角度θ₁は、 −１０°≦θ₁≦１０° となるようにするのが、現像領域での現像剤Ｄの穂立ち
を良好にして現像効率を高く維持し、トナーの飛散を防
止する上で好ましい。

【００７６】このカラー画像形成装置では、前述の露光
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、前記中心線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１０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上の距離を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
ロセススピード即ち感光体ドラム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。

【００７７】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。

【００７８】従ってプロセスピードｖが３０〜３００ｍ
ｍ／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／ｓｅｃ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９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。

【００７９】図８は、本発明の他の例である非磁性１成
分現像剤を収容する現像装置１３ａの概略断面図であっ
て、図７と同一部分は同一符号を付してあり作用も同一
であるので詳細な説明は省略する。

【００８０】図８において、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。

【００８１】前記何れの現像装置１３，１３ａにおいて
も、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と規制部材１３２又は規制ブレード１３
６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。

【００８２】以上の現像装置１３，１３ａの現像時に
は、現像スリーブ１３０には直流電源Ｅ₁と交流電源Ｅ₂
により保護抵抗Ｒ₁を介して直流と交流のバイアス電圧
を重畳して印加し、電極部１８２には直流電源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を印
加する。電極部１８２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。

【００８３】直流と交流とのバイアス電圧を現像スリー
ブ１３０に重畳して印加することによって、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
御電極板１８０の電極部１８２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。

【００８４】この場合、電極部１８２は感光体ドラム１
０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。

【００８５】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１８２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
振動電界によって感光体ドラム１０上の潜像に向う飛翔
を助けられ均一な現像が行われる。

【００８６】この時、交流の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。

【００８７】前記のバイアス電圧の交流電圧の波形は正
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の穂を
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、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。

【００８８】現像スリーブ１３０に印加されるバイアス
電圧の交流電圧の周波数は１００Ｈｚ〜２０ｋＨｚ、特
に１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚであることが好ましい。

【００８９】この現像装置１３又は１３ａを現像装置１
３（Ｙ）〜１３（Ｋ）として備え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１８２には−７５０Ｖ、
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に印加する交流電圧のゼロ・ピ
ーク電圧（Ｖ_0-P）は、図７，図８に示した感光体ドラ
ム１０と現像スリーブ１３０の最近接距離ｇ₀（μ
ｍ）、前記電極部１８２の現像スリーブ１３０からの高
さｈ（μｍ）、現像剤中のトナーの体積平均粒径Ｄ
₅₀（μｍ）、該トナーの平均帯電量をＱ₂（μＣ／ｇ）
とした場合に、１成分現像については ５００・Ｑ₂・Ｄ₅₀・ｇ₀＞Ｖ_0-P＞３・Ｑ₂・Ｄ₅₀・ｈ 好ましくは ２００・Ｑ₂・Ｄ₅₀・ｇ₀＞Ｖ_0-P＞５・
Ｑ₂・Ｄ₅₀・ｈ の範囲である。

【００９０】また、２成分現像については ３００・Ｑ₂・Ｄ₅₀・ｇ₀＞Ｖ_0-P＞３・Ｑ₂・Ｄ₅₀・ｈ 好ましくは、 ２００・Ｑ₂・Ｄ₅₀・ｇ₀＞Ｖ_0-P＞５・
Ｑ₂・Ｄ₅₀・ｈ の範囲である。

【００９１】なお、ｈは、現像スリーブ１３０や感光体
ドラム１０への放電防止、現像性確保の点から、 ｈ＝（０．２〜０．６）×ｇ₀ であることが好ましい。

【００９２】次ぎに、本発明の現像装置１３，１３ａに
用いられる制御電極板１８０の構成について説明する。

【００９３】図１０は制御電極板１８０の一例を示す断
面図である。

【００９４】制御電極板１８０は、図１０に示すよう
に、電極部１８２を支持するセラミック等の絶縁性材料
からなる絶縁部材１８３と、その絶縁部材１８３を支持
する支持部材１８１からなる。絶縁部材１８３と支持部
材１８１とは接着剤１８７等によりそれぞれの一部を接
着して一体に結合される。

【００９５】絶縁部材１８３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１８０の全体の直線
性を保持するために、絶縁部材１８３は下記のような材
料よりなることが好ましい。

【００９６】（絶縁部材１８３の材質）絶縁部材１８３
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・ＳｉＯ
₂）系、コージライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ₂Ｏ₃・５Ｓｉ
Ｏ₂）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。

【００９７】絶縁部材１８３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して、良好な現像剤の搬送を
得るために、絶縁部材１８３の表面は研磨処理されてい
ることが望ましい。

【００９８】（電極部１８２の形成法）以上の絶縁部材
１８３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１８２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、又は線状電極
を接着剤によって貼り付けて形成した電極部１８２を用
いることができる。

【００９９】（電極部１８２の材質）上記線状電極を含
む電極部１８２の材質としは、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。

【０１００】（支持部材１８１の材質）支持部材１８１
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鋼の薄板を用いることが好ま
しい。

【０１０１】支持部材１８１の厚さは、材質にもよる
が、絶縁部材１８３との結合の容易さを考慮して、０．
０５ｍｍ〜１ｍｍが好ましい。０．０５ｍｍより薄いと
絶縁部材１８３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１８０の設定の自由度が狭くなる。

【０１０２】支持部材１８１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。

【０１０３】電極部１８２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、０．０５〜５ｍ
ｍ、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。

【０１０４】制御電極板１８０は現像スリーブ１３０上
に現像剤Ｄが搬送されると、絶縁部材１８３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１８３は現像スリーブ１３０に対して若干
間隙有して対峙するか殆ど間隙のない状態、即ち現像ス
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。

【０１０５】制御電極板１８０の電極部１８２と絶縁部
材１８３との厚みの和ｔ（図１０参照）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ｇ₀（ｍｍ）とすると、 （１／１０）ｇ₀＜ｔ＜（２／３）ｇ₀ であることが好ましい。

【０１０６】ｔ＞（２／３）ｇ₀では、電極部１８２の
上に感光体ドラム１０の感光体である誘電体が接近する
ため、電極部１８２上で電界強度が強くなり電極部１８
２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。

【０１０７】ｔ＜（１／１０）ｇ₀では、電極部１８２
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１８
３が薄くなりその剛性が低くなり割れ易くなる。

【０１０８】制御電極板１８０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１８０の現像スリーブ１３０の回転軸方向について
２０点測定して値の平均値を制御電極板１８０の厚みｔ
とした。

【０１０９】図１１は電極部１８２の幅と現像領域の幅
との関係を示す図である。図１１において、Ｗ₃は電極
部１８２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Ｄ層の幅）とすると、Ｗ₃＞Ｗ₄として、電極部
１８２に直流電圧を印加するためのターミナル部１８２
ａ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。

【０１１０】更に、現像スリーブ１３０の表面粗さＲｚ
₁（μｍ）と絶縁部材１８３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が絶縁部
材１８３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ＪＩＳ Ｂ ０６０１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。

【０１１１】次に、現像剤（トナー及びキャリア粒子）
について説明する。

【０１１２】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の影響が
大きくなるため、トナー粒子の静電的な制御が困難とな
り、飛散し易くなり、カブリが発生し易くなる一方、現
像スリーブ１３０や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。

【０１１３】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
ると摩擦によるキャリアへの付着（トナースペント）や
キャリア被覆率が高くなるため、帯電不良、飛散等が起
こり易くなる。

【０１１４】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＜８μｍであ
る。

【０１１５】Ｄ₅₀＞８μｍ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。

【０１１６】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。

【０１１７】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２成分現像剤におい
ては１〜３μＣ／ｇより大きいこと好ましくは３〜５０
μＣ／ｇであること、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。

【０１１８】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（１３ａ）に、最近接距離０．７ｍｍで
対向させ、現像スリーブ１３０に帯電させた現像剤を供
給して２００ｒｐｍで回転させながら現像スリーブ１３
０に直流と交流の重畳電圧（例えば直流電圧１０００
Ｖ、交流のゼロ・ピーク電圧７５０Ｖ、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。

【０１１９】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。更に、トナーに流動化剤を添加することが一般的で
ある。

【０１２０】１成分現像剤としては上記非磁性トナー
に、コロイダルシリカ等の流動化剤を添加して、そのま
ま現像剤として用いることができる。

【０１２１】２成分現像剤を用いる現像装置１３は、像
形成体である感光体ドラム１０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、感光体ドラム１０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
ドラム１０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なるが、２成分現像法
においては上記トナーと次のようなキャリア粒子からな
る現像剤Ｄを用いることが好ましい。

【０１２２】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１３０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ｄc を小さくすればよ
く、実験の結果体積平均粒径ｄc が１０〜６０μｍ、好
ましくは２０〜５０μｍであると上記問題点は発生しな
いことが判明した。

【０１２３】ｄc が１０μｍ以下であると、キャリアを
十分に磁化させることが困難で、トナー粒子と共に感光
体ドラム１０表面に付着するようになったり、飛散し易
くなる。

【０１２４】また、ｄc が６０μｍ以上になると、キャ
リアの比表面積が小さくなるため、トナーを十分に帯電
することができない。また、被覆率が高くなるためトナ
ー粒子の静電制御が困難となりトナー飛散も起こり易く
なる。

【０１２５】上記体積平均粒径ｄc は、湿式分散機を備
えたレーザ回折式粒度分布測定装置「ＨＥＲＯＳ」（Ｓ
ＹＭＰＡＴＥＣ社製）により測定される。先ず、湿式分
散機で磁性粒子数１０ｍｇを界面活性剤と共に水５０ｍ
ｇに分散させ、次いで超音波ホモジナイザー（出力１５
０Ｗ）で発熱による再凝集が起こらぬよう注意しなが
ら、１〜１０分間分散する前処理を行った後に測定した
値である。

【０１２６】キャリアの磁化の強さは、５〜６０ｅｍｕ
／ｇ、好ましくは１０〜４０ｅｍｕ／ｇである。この強
さは現像スリーブ１３０上の磁束密度にもよるが、現像
スリーブ１３０の一般的な磁束密度が５００〜１，２０
０ガウスにおいては、５ｅｍｕ／ｇ未満では磁気的な束
縛力が働かずキャリア飛散の原因となる。また、６０ｅ
ｍｕ／ｇを超えるとキャリアの穂立ちが高くなり過ぎ、
感光体ドラム１０と非接触状態を保つことが困難にな
る。

【０１２７】キャリアの磁化の強さの測定は、キャリア
粒子を０．２５ｃｍ×３ｃｍ²の試料セルにタッピング
しながら充填した後、試料をピックアップコイルに付け
て磁化器にセットし、直流磁化特性自動記録装置「ＴＹ
ＰＥ３２５７」（横河北辰電機社製）を用いてＸ−Ｙレ
コーダにヒステリシスカーブを描かせることにより行わ
れる。

【０１２８】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、
といった強磁性体の球形化された粒子、又はそれらの球
形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，エポキシ系樹脂，ポリエステル系樹脂，シ
リコン系樹脂、フッ素系樹脂等の単独、又は共重合体で
球形に被覆することで得られる。

【０１２９】また、これらの樹脂の中に、磁性体微粒子
を分散して含有させた、いわゆる樹脂分散型キャリアも
用いることができる。

【０１３０】以上を纏めると、本発明の画像形成装置の
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更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体積平均粒径が２
０μｍ以下、特に好ましくは３〜１０μｍの粒子からな
るものである。

【０１３１】本発明の２成分現像剤を用いる現像装置１
３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、キャリアとし
て、一般のコーティングキャリア（密度５〜８ｇ／ｃｍ
³）を使用した場合、現像剤中のトナー濃度は２〜３０
重量％、好ましくは５〜２０重量％である。

【０１３２】２重量％より小であると、現像に必要なト
ナー数が確保できなく、被覆率が低下するため帯電過
剰、現像性低下を招く。

【０１３３】３０重量％より大であると、被覆率が大と
なり、帯電不良、トナー飛散が起こり易くなる。

【０１３４】ただし、現像剤中のキャリアとして前述し
たような密度の比較的軽い（２〜４ｇ／ｃｍ³）樹脂分
散型キャリアを用いた場合の現像剤中のトナー濃度は、
一般の樹脂被覆キャリアを用いる場合よりもやや高く、
５〜４０重量％、より好ましくは１０〜３０重量％が良
好な範囲である。

【０１３５】トナーの帯電量は絶対値で１〜３μＣ／ｇ
より大きく、３〜５０μＣ／ｇにするのが、現像性確
保、カブリ・飛散防止の観点から好ましい。

【０１３６】前述の現像装置１３，１３ａにおいて、制
御電極板１８０上にはトナーが堆積してトナー汚れが発
生し易い。この制御電極板１８０上のトナーの堆積は画
像汚れ等の原因になるだけでなく、トナーの堆積した部
分の誘電率が増加し、現像剤層と像形成体との実効的な
間隙が狭まるため、その部分の現像性が増し、画像に濃
度の高い縦スジとなって現れる。

【０１３７】本発明の現像装置１３，１３ａでは上記ト
ナー汚れを防止するため、現像の前後の現像を行わない
間は前記直流と交流とのバイアス電圧を制御電極板１８
０の電極部１８２に重畳して印加して、制御電極板１８
０上に堆積したトナーを感光体ドラム１０上の画像形成
領域以外の部分に移動させ取り除くようにしている。 （実施の形態１）図１２は本発明の現像装置のバイアス
電圧印加回路の一例を示す回路図である。図に示すＳｗ
₁₀は不図示の制御部によって制御される上記バイアス電
圧印加を切替えるための切替えスイッチである。

【０１３８】図１３は図１２に示す回路により、画像２
枚をプリントする場合の感光体ドラム１０の感光体電
位、現像スリーブ１３０の回転及び現像スリーブ１３０
並びに電極部１８２へのバイアス電圧印加状態の時間的
変化の一例を示す図である。

【０１３９】図１３（ａ）は感光体ドラム１０の現像ス
リーブ１３０に対向する部分の感光体電位、図１３
（ｂ）は現像スリーブ１３０の回転状態、図１３（ｃ）
は現像スリーブ１３０に直流と交流のバイアス電圧を重
畳して印加する状態、図１３（ｄ）は制御電極板１８０
の電極部１８２に直流と交流のバイアス電圧を重畳して
印加する状態、図１３（ｅ）は電極部１８２に直流のみ
のバイアス電圧を印加する状態を示す。

【０１４０】図１３に示すように、現像スリーブ１３０
はプリント１枚毎に感光体ドラム１０の画像形成領域に
対向した直後の実際に画像形成を行う前に回転を開始
し、実際の画像形成終了の直後に回転を停止する
（ｂ）。この現像スリーブ１３０にはプリント開始から
終了するまでの画像形成中は直流と交流のバイアス電圧
を重畳して印加する（ｃ）。また、制御電極板１８０の
電極部１８２には現像スリーブ１３０が回転を停止して
現像を休止する間、直流と交流とを重畳したバイアス電
圧を印加する（ｄ）。この時に対向する感光体ドラム１
０の画像形成領域外の部分は予め露光光学系１２によっ
てベタ像露光を行い、その感光体電位をトナーを感光体
ドラム１０に向かって移動させる電位であるほぼ０Ｖに
してトナーが移動し易い状態にする。現像中の電極部１
８２には直流バイアス電圧が印加される（ｅ）。これに
より、現像中に制御電極板１８０の電極部１８２に堆積
したトナーは現像休止中に感光体ドラム１０に移動し制
御電極板１８０のクリーニングが行われる。図中のＣで
示す区間は上記制御電極板１８０のクリーニング区間で
ある。感光体ドラム１０上に制御電極板１８０から移動
したトナーはクリーニング装置１００により取り除かれ
る。上記現像時のバイアス電圧とクリーニング時のバイ
アス電圧の切り替えは画像幅以外で行えばよく、画像形
成領域の内でも外でもよい。電極部１８２に直流と交流
とのバイアス電圧を重畳して印加する時間は、直流電源
Ｅ₁と交流電源Ｅ₂とをＯＦＦにしてできるだけ短くする
のがよい。これによりトナーを無用に消費するのを防止
できる。

【０１４１】（実施の形態２）図１４は前記バイアス電
圧切替え回路の他の例を示す図で、図１５は図１４の回
路を用いて画像２枚をプリントする場合の感光体ドラム
１０の感光体電位、現像スリーブ１３０の回転及び現像
スリーブ１３０並びに電極部１８２へのバイアス電圧印
加状態の時間的変化の一例を示す図である。

【０１４２】図１４においてＳｗ₂₁，Ｓｗ₂₂は連動して
作動する切替えスイッチで、切替えスイッチＳｗ₂₁によ
り現像スリーブ１３０に直流と交流とのバイアス電圧が
重畳して印加される時は、電極部１８２には切替えスイ
ッチＳｗ₂₂により直流のみのバイアス電圧が印加され
る。また、切替えスイッチＳｗ₂₁，Ｓｗ₂₂が破線で示す
位置に切り替わり、直流と交流とのバイアス電圧が重畳
して電極部１８２に印加される時は切替えスイッチＳｗ
₂₁は現像スリーブ１３０をフローティング状態にし、切
替えスイッチＳｗ₂₂は何れにも接続しない。

【０１４３】図１５（ａ）は感光体ドラム１０の現像ス
リーブ１３０に対向する部分の感光体電位、図１５
（ｂ）は現像スリーブ１３０の回転状態、図１５（ｃ）
は現像スリーブ１３０に直流と交流のバイアス電圧を重
畳して印加する状態、図１５（ｄ）は制御電極板１８０
の電極部１８２に直流と交流のバイアス電圧を重畳して
印加する状態、図１５（ｅ）は電極部１８２に直流のみ
のバイアス電圧を印加する状態を示す。

【０１４４】図１５に示すように、現像スリーブ１３０
はプリント開始直後に回転を開始し、画像形成終了直前
に回転を中止する。現像スリーブ１３０は画像形成領域
外ではフローティング状態となるので、現像スリーブ１
３０が回転していて感光体ドラム１０の感光体電位が０
Ｖであっても現像は行われない。この現像を休止する間
の電極部１８２には直流と交流とのバイアス電圧が重畳
して印加されているので、制御電極板１８０上のトナー
は感光体ドラム１０上に移動しクリーニングされる。こ
の時に対向する感光体ドラム１０の部分はトナーが移動
し易いようにするため露光光学系１２によって予め像露
光を行い感光体電位をほぼ０Ｖにする。図１５（ｅ）に
示されるように現像中の制御電極板１８０の電極部１８
２には直流バイアス電圧のみが印加される。なお、この
実施例では切替えスイッチＳｗ₂₁，Ｓｗ₂₂によるバイア
ス電圧の切替えは画像幅以外で行えばよく画像形成領域
の内でも外でもよい。

【０１４５】図１に示す画像形成装置の構成では画像形
成中に特定の現像スリーブの駆動が回動／停止動作を行
うと画像ムラの原因となり易い。それ故、図１４で示さ
れる様に画像形成中、特に各像露光手段の動作中には現
像装置の回動／停止を行わない制御が好ましい。即ち、
各像露光が開始する以前に使用する現像装置を回動して
おき（但し現像バイアスをフローティングして現像機能
は動作させない）、次に像露光を行うようにする。そし
て全ての像露光が終了した後、各現像装置を停止させ
る。こうすることによりカラー画像形成時の画像ムラを
防止することができる。

【０１４６】

【発明の効果】本発明の請求項１，２及び４によるとき
は、現像が行われない間に直流と交流とのバイアス電圧
を重畳して制御電極板の電極部に印加し、制御電極板に
付着したトナーを像形成体に移動させてクリーニングし
取り除く。従って、制御電極板はクリーニングされた状
態で現像がなされるので、プリント画像に縦スジ、現像
ムラ等の発生がなく、解像度及び現像性の高い高画質の
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。

【０１４７】また、請求項１，３及び４によるときは、
像形成体の画像形成領域外の部分に対向する時の現像剤
搬送体のバイアス電圧はフローティング状態とし、制御
電極板の電極部には直流と交流とを重畳したバイアス電
圧を印加して、制御電極板に付着したトナーを像形成体
に移動させて取り除く。この場合は現像剤搬送体の回転
はプリント中停止させる必要がないので、上記効果を奏
する共に、現像剤搬送体の回転制御も容易になるという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像装置を用いた画像形成装置の一例
を示す断面図である。

【図２】感光体ドラムの支持構造を示す正面図である。

【図３】感光体ドラムの支持構造を示す断面図である。

【図４】ドラムユニットの外観図である。

【図５】中間転写ベルトの支持構造を示す正面図であ
る。

【図６】間隙保持手段の像形成体への当接の仕方の一例
を示す図である。

【図７】本発明の現像装置の一例を示す概略断面図であ
る。

【図８】本発明の現像装置の他の例を示す概略断面図で
ある。

【図９】像形成体の露光による電位低下を示すグラフで
ある。

【図１０】制御電極板の構成の一例を示す断面図であ
る。

【図１１】制御電極板と現像剤搬送体との幅の関係を示
す平面図である。

【図１２】本発明の現像装置のバイアス電圧印加回路の
一例を示す回路図である。

【図１３】２枚プリント時の像形成体の電位、現像剤搬
送体の回転及びバイアス電圧印加の時間的変化の一例を
示す図である。

【図１４】本発明の現像装置のバイアス電圧印加回路の
他の例を示す回路図である。

【図１５】２枚プリント時の像形成体の電位、現像剤搬
送体の回転、バイアス電圧印加の時間的変化の他の例を
示す図である。

【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（帯電手段） 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） １３１ 磁石ローラ １８０ 制御電極板 １８１ 支持部材 １８２ 電極部 １８３ 絶縁部材 Ｅ₁ 直流電源 Ｅ₂ 交流電源 Ｓｗ₁₀，Ｓｗ₂₁，Ｓｗ₂₂ 切替えスイッチ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像形成体に対向して設けた現像剤を搬送
   する現像剤搬送体と、該現像剤搬送体と前記像形成体と
   の間隙に前記現像剤に当接し、電極部を有する制御電極
   板を備えた現像装置において、前記現像剤搬送体と前記
   制御電極板の電極部に印加するバイアス電圧を供給する
   共通の直流電源と交流電源を有し、現像時には、前記現
   像剤搬送体に直流と交流のバイアス電圧を重畳して印加
   し、前記制御電極板の電極部に直流のバイアス電圧を印
   加し、前記制御電極板のクリーニング時には、該制御電
   極板の電極部に直流と交流のバイアス電圧を重畳して印
   加することを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 前記制御電極板のクリーニング時には、
   前記現像剤搬送体に直流と交流のバイアス電圧を重畳し
   て印加することを特徴とする請求項１に記載の現像装
   置。
3. 【請求項３】 前記制御電極板のクリーニング時には、
   前記現像剤搬送体はフローティング状態とすることを特
   徴とする請求項１に記載の現像装置。
4. 【請求項４】 前記制御電極板のクリーニング時には、
   前記像形成体上に形成する潜像は、前記制御電極板の電
   極部に印加する直流バイアス電圧との間にトナーを前記
   像形成体上へ移動させる電位を形成することを特徴とす
   る請求項１〜３の何れか１項に記載の現像装置。