JP3103998B2

JP3103998B2 - 現像装置

Info

Publication number: JP3103998B2
Application number: JP04270424A
Authority: JP
Inventors: 哲羽根田
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1992-10-08
Filing date: 1992-10-08
Publication date: 2000-10-30
Anticipated expiration: 2015-10-30
Also published as: JPH06118778A

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、磁性キャリアとトナーとを混合した２成分系現
像剤を用いて静電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、
非磁性トナーからなる１成分現像剤を用いた現像装置や
２成分系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。１成分系現像剤を用いる現像装置
は、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の粒子を付着保持し
て現像領域に搬送して現像を行うものである。

【０００３】また２成分系現像剤を用いる現像装置は、
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い。従って、バイアス電界等に
よるトナーの移行制御が効果的に行われ、トナーに磁性
体を含有させないで済み、また、かぶり防止等のために
磁性体を含有させたとしても少量で済むから、カラート
ナーの場合に色の鮮明性が得られることから、キャリア
に対するトナー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。

【０００４】従来１成分系現像剤を用いる従来の現像装
置としては、平均粒径10μm前後の非磁性トナーからな
る現像剤が用いられており、トナーの粒子が粗いため
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。２成分系現像剤を
用いる現像装置においても、一般に平均粒径が数十〜数
百μmの磁性キャリアと平均粒径10μm前後の非磁性トナ
ー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て問
題がある。そこで、これら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。

【０００５】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、キャリア粒子も像形成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形成体側
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、そのために微粒子化したトナー及びキャリアを実
際に用いるのが困難であった。

【０００６】上記問題を解決する方法として、特開昭59
-223467号公報に記載されるように、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
を行う方法や、特開平1-94368号公報に記載されるよう
に、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設け、この均し部材にトナーの
帯電極性とは逆の極性の直流電圧を印加する方法や、特
開平4-56977号公報に記載されるように、電極体を配設
し、この電極体に交流電圧をバイアス電圧として印加す
る方法などが提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記提案の制
御電極による方法では、制御電極は使用するに従い汚れ
が発生したり、トナーが不要な箇所に飛散して濃度ムラ
やかぶり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。

【０００８】また、均し部材を用いる方法では、均し部
材にトナー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、これが像形成体に
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。

【０００９】本発明は、２成分現像剤を用いて像形成体
上の潜像の現像を行う現像装置で、前記現像スリーブが
回転する現像装置における現像剤の微粒子化の問題点を
解決し、現像効率が高くムラやかぶりのない現像が行わ
れる現像装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、磁性キャリ
アとトナーとから成る２成分現像剤を用い、像形成体と
内部に固定磁極を設けた現像スリーブとの間に制御電極
を有する電極体を設けて現像を行う現像装置において、
前記固定磁極は前記像形成体と前記現像スリーブとの最
接近位置を挟んで配設され、前記電極体は板状部材で、
前記電極体の前記現像スリーブとの最接近位置は、前記
現像スリーブと前記像形成体との最接近位置上流側の磁
極位置近傍の下流側にあり、前記制御電極は前記電極体
の前記現像スリーブとの最接近位置の下流側に設けられ
ていて、前記制御電極は前記像形成体の中心と前記現像
スリーブの中心を結ぶ直線の垂線に対する角度をθとす
るとき、θは５°≦θ≦４５°となるように設けられた
ことを特徴とする現像装置によって達成される。特に好
ましくはθは10゜≦θ≦25゜である。

【００１１】また、前記現像スリーブには直流に交流を
重畳したバイアス電圧を印加し、前記制御電圧には直流
バイアス電圧を印加し、前記現像スリーブと前記像形成
体及び、前記現像スリーブと前記制御電極との間に交流
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。

【００１２】

【実施例】図１（ａ）は本発明の現像装置の一実施例を
示す概略断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の現像領域Ａ
近傍を示す拡大断面図で、２成分現像剤を用いる現像装
置の例である。

【００１３】図１において、１は接地された導電性基体
の上に感光体層を設けた像形成体であるドラム状の感光
体ドラム、81はアルミニウムやステンレス鋼等の非磁性
材料からなり、矢示方向に回転する現像剤搬送担体であ
る現像スリーブ、82は現像スリーブ81の内部に固定して
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、Ｎ,Ｓ磁極は通常500〜1,500ガウスの磁束密度に
磁化されている。83は現像剤溜まり88のトナーと磁性キ
ャリアが混合した現像剤Ｄを撹拌して成分を均一にする
と共にトナーを摩擦帯電させる撹拌器、85は現像領域Ａ
の上流側に感光体ドラム１と現像スリーブ81との間に設
けた板状の電極体で、現像スリーブ81上の現像剤Ｄ層の
厚みをさらに均一に均すため現像スリーブ81上の現像剤
Ｄ又は感光体ドラム１の表面に接触するように設けたゴ
ムなどの弾性を有する絶縁体よりなる均し部材852、均
し部材852の先端部に埋め込み又は接着により設けた板
状の金属等の導電性材料からなる制御電極851、制御電
極851にバイアス電圧を印加するための端子線853から成
る。86は現像剤Ｄの層厚を規制する現像剤層規制部材で
ある規制ブレード、87は現像領域Ａを通過した現像剤Ｄ
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。

【００１４】規制ブレード86及び均し部材852によって
層厚を規制された現像剤Ｄの層は現像スリーブ81の上記
回転によって移動し、現像領域Ａに搬送される。この現
像スリーブ81上に形成される現像剤Ｄの層は感光体ドラ
ム１の表面に接触せず間隙を保つように、現像スリーブ
81と均し部材852の間隙及び現像スリーブ81と感光体ド
ラム１の間隙を調整される。

【００１５】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、制
御電極851には直流バイアス電源Ｅ3から保護抵抗Ｒ2を
介してトナーと同極性のバイアス電圧が印加される。

【００１６】従来の現像装置では、規制ブレード86によ
って現像剤Ｄ層の層厚を一定にするように規制していて
も、それだけでは層厚に不同が生じ易い。そのため、従
来の現像装置におけるように、磁石体82の磁極が現像ス
リーブ81の感光体ドラム１に最も接近した位置に設けら
れていると、そこで現像剤Ｄ層の立ち上がりが生じて層
厚の不同が強調され、従って、かぶりなく十分な画像濃
度の得られる現像を安定して行うことが困難になる。ま
た、現像剤層を感光体ドラム１と非接触に保つように、
層厚を薄く形成しようとすると、規制ブレード86と現像
スリーブ81の間隙を狭くすることが必要となり、ごみや
トナー等の凝集により規制部に目ずまりを生じ易い。

【００１７】このために本発明の現像装置では、Ｎ，Ｓ
磁極を現像スリーブ81が感光体ドラム１に最接近してい
る位置を避けて配設したことにより現像領域Ａに水平磁
界を形成し、現像剤層の穂を立てずに寝かすようにして
いる。これによって、現像領域Ａで均一な層厚の現像
剤層が実現され、規制ブレード86と現像スリーブ81の
間隙を広げても現像領域Ａで現像剤層の薄層が実現され
て、層厚不同の影響を受けない安定した現像を行うこと
ができる。

【００１８】この磁極の位置は、感光体ドラム１と現像
スリーブ81の中心を結ぶ中心線を挟んで５〜45°開いた
位置にＮ，Ｓを配設するのが好ましく、しかも、中心線
の下流側の開き角をθ₁、上流側の開き角をθ₂としてθ
₁≦θ₂であるようにするのが好ましい、さらに、下流側
の開き角θ₁の位置に配設するＮ磁極（又はＳ磁極）の
磁束密度を大として、現像領域Ａの下流側で強い磁界が
生じるようにするのが好ましい。また、このように中心
線位置を避けて設けたＮ，Ｓ磁極の位置における現像剤
Ｄの穂立ちが感光体ドラム１の表面と接しないように、
現像スリーブ81の直径を小さくするのが好ましく、その
好ましい範囲は現像スリーブ81は40〜10mmの範囲であ
る。又さらに、感光体ドラム１の直径も小さくすること
が好ましく、30〜2000mmである。なお、感光体にベルト
状のものを用いた場合には、現像領域Ａにベルト駆動ロ
ーラを設けて上述のような条件を満足させるようにすれ
ばよい。

【００１９】さらに、本発明の現像装置においては、現
像剤Ｄ層が現像スリーブ81の感光体ドラム１に最も接近
した位置に達する手前に現像剤層の上面を押さえるよう
に均し部材852 を設けており、そして、均し部材852に
よる押え位置を前記中心線より上流側に角θ₂開いて配
設したＳ磁極（又はＮ磁極）の配設位置としている。こ
れによって現像領域Ａにおける現像剤層の厚さが一層均
一に薄く形成されるようになり、従って、振動電界によ
る制御下で一層安定してかぶりのない十分な画像濃度の
得られる現像を行うことができる。

【００２０】現像スリーブ81上に形成される現像剤Ｄ層
は内部のＮ，Ｓ磁極が設けられている位置で穂立ちする
ようになる。そして、規制ブレード86によって規制され
た現像剤Ｄ層の層厚に不同があると、その不同は穂立ち
位置で強調され易い。従って、現像スリーブ81が感光体
ドラム１に最接近している位置にＮやＳの磁極が設けら
れていると、磁気ブラシ現像法では、磁気ブラシが感光
体ドラム１を摺擦する状態が大きく変化して、かぶりや
像崩れを起こし易いし、かぶりや像崩れを起こりにくい
現像剤Ｄ層を感光体ドラム１に接触させない非接触現像
法では、現像スリーブ81と感光体ドラム１の間隙を磁石
体82を回転させるもの以上に広くしないと接触し易い
し、それでは振動電界によるトナーの飛翔制御が不十分
になって、均一に十分な現像濃度を得ることが困難にな
る。そこで、本実施例では図１に示すようにＮ，Ｓ磁極
を現像スリーブ81が感光体ドラム１に最接近する中心線
位置を避けて配設するようにしている。これによって、
現像領域Ａで磁界が水平即ち接線方向となり、現像剤層
が穂立ちすることなく薄く形成され、従って、層厚の不
同が強調されることなく、安定して均一な現像が行われ
るようになる。

【００２１】一方、現像剤Ｄ層の層厚の不同を均し板等
で矯正することを考えると、不同が強調される位置に均
し板等を設けて不同を矯正することが効果的である。そ
こで、図１に見るように、現像スリーブ81が感光体ドラ
ム１に最接近している位置を避けて設けたＮ，Ｓ磁極の
中心線より上流側のＳ磁極（又はＮ磁極）の位置におい
て、均し部材852 によって現像剤Ｄ層の上面を押さえて
均すようにすると、規制ブレード86における現像剤Ｄや
塵芥の詰まり等によって生じた筋斑も解消されて、現像
領域Ａにおける現像剤Ｄ層の層厚は特に著しく均斉にな
る。なお、図１の例では中心線より上流側に配設したＳ
又はＮ磁極の位置より均し部材852 を押え位置が若干下
流側になるように設けている。均し部材852 は、トナー
とキャリアとの摩擦による帯電を助長する帯電序列の絶
縁材料から成るものが好ましいが、それに限らず、フロ
ーティング状態に支持されて、現像剤Ｄ層あるいは現像
スリーブ81と同電位になっても、放電やリークを防止す
るようなものであればよい。

【００２２】本発明では現像スリーブ81上の現像剤Ｄ層
に当接する均し部材852の先端部に一体に設けた制御電
極851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ドラム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、感光体ドラム１と制御電極851との間にはトナーを
感光体ドラム１へ移動させる電界を形成する。

【００２３】図１（ｂ）は現像領域Ａ近傍を示す拡大断
面図である。制御電極851は図１（ｂ）に示すように、
その延長線の中心線の垂線に対する角度（これを傾斜角
ということにする）θを５°≦θ≦45°として現像領域
Ａに向かって広がったトナーの振動空間を形成した所に
特徴がある。特に好ましくは10゜≦θ≦25゜である。θ
が小さいと、トナークラウドが効率よく現像空間に放出
されない。一方θが大きいと直接感光体へふきつけられ
てしまい、かぶりを生じる。

【００２４】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、制御電
極851には直流バイアス電圧が印加されている。例え
ば、負に帯電させるＯＰＣ感光体層を有する感光体ドラ
ム１と、負に帯電したトナーの現像剤Ｄを用いた反転現
像が行われる場合、感光体が例えば−800Ｖに帯電され
ているとすると、制御電極851には感光体電位より絶対
値が大きい−(800〜1,500)Ｖが印加される。現像スリー
ブ81には、−700Ｖの直流電圧成分に、周波数100Ｈz〜1
0ＫＨz、好ましくは１〜５ＫＨzでピーク値間電圧は200
〜4,000Ｖの交流電圧成分のバイアス電圧が重畳して印
加される。これにより、制御電極851には現像スリーブ8
1より絶対値が高くトナー帯電と同極性の電圧が印加さ
れているので、制御電極851にトナーが付着することも
ないし、感光体ドラム１上のトナー像からトナーが制御
電極851に付着することもない。制御電極851が感光体ド
ラム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
り、両振動電界は交流バイアス電源Ｅ2により発生して
いるので同位相である。

【００２５】この第１の振動電界によってトナーの粒子
を前記振動空間においてその電気力線に直角の方向に振
動させるのでトナーを飛翔させ、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１の振動電界と同位相の第２の振動電界によって
感光体ドラム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。

【００２６】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
動にうねりなどを生じることなく現像が行われる。ま
た、位相の変化時の強い電場による絶縁破壊も起きな
い。

【００２７】前記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、電圧値は高い程トナーを振動させるように
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など
によって防止することができる。

【００２８】図２（ａ）〜（ｃ）は本発明の電極体85の
他の実施例を示す部分断面図である。図２の（ａ）は均
し部材852の先端部が太くその下面852ａが曲線状に形成
され制御電極851は均し部材852の内部に埋め込むように
構成したものを示す。この場合の傾斜角θは制御電極85
1の中央部の接線と前記垂線とのなす角度である。

【００２９】制御電極851につながる制御電極853はトナ
ークラウド発生の役割を有しない。

【００３０】図２（ｂ）は均し部材852の弾性を利用し
て現像スリーブ81に押圧するように構成したものを示
す。図２（ｃ）は均し部材852の押圧部852ｃより先の下
部を削除しここに制御電極851を設けるよう構成した電
極体85を示す。図１及び図２に示す実施例はいずれも制
御電極851は押圧部852cより現像領域Ａ側（現像スリー
ブ81の下流側に存在するようにしたものである。これに
より、上流部でトナークラウドの発生を防止する構成と
している。

【００３１】図３（ａ）は電極体85のさらに他の実施例
を示す図で、均し部材852はスポンジ状のウレタン樹脂
などから成り制御電極851は押圧部852c上部に取り付け
られ、制御電極851は押圧部852cより現像スリーブ81の
上流側にも存在するようになっている。この場合はトナ
ークラウドが押圧部852cより上流側で発生しトナー飛散
を起こすのを防止するため制御電極851の押圧部852cよ
り上流側の部分は現像剤Ｄの層を均し部材852によって
押圧するよう構成されている。電極851は押圧領域の上
流部で非押圧領域においては十分に現像スリーブから離
れているためにトナークラウドは発生しない。図３
（ｂ）は電極851をさらに短くした構成であり均し部材8
52によって押圧されている領域内となるように電極を設
定した場合である。図１、図２（ｃ）及び図３に示す制
御電極851の均し部材852によって覆われていない部分は
絶縁性合成樹脂で被覆して放電発生を防止するのが好ま
しい。

【００３２】図４は電極体85の構成を示す斜視図で、図
４（ａ）は図２（ｂ）に示す制御電極851の端子線851が
均し部材852の中に埋め込まれているのを示し、図４
（ｂ）は図１、図２（ｃ）及び図３に示す制御電極851
の端子線851が均し部材852の側面に設けられているもの
を示している。

【００３３】以上の実施例においては、非現像時には、
現像スリーブ81の回転を停止し、現像スリーブ81に印加
する交流バイアス印加を停止した。即ち、フローティン
グ状態、或いはトナーと同極性或いは異極性のバイアス
電圧を印加した。なお、制御電極851には画像形成中と
同じくトナーと同極性の電圧を印加、或いは、フローテ
ィング状態としてトナーの付着を防止した。

【００３４】本発明の現像装置は以上のように、制御電
極851を傾斜させトナーの振動空間を形成したことと、
現像スリーブ81の内部に固定的に配設する磁極を現像ス
リーブ81が感光体ドラム１に最接近している位置を避け
た位置に配設するようにして、現像スリーブ81の回転に
従って移動する現像剤Ｄ層が現像領域Ａで水平磁界成分
の作用を受けて保持されるようにし、現像剤Ｄ層が上記
現像領域Ａに達する手前で均し部材852により上面を押
さえられて均されることから、現像領域Ａにおける現像
剤Ｄ層が安定して均斉に薄く形成される。さらに、第１
の振動電界によって上記振動空間でトナークラウドを十
分に発生させ、感光体ドラム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、キャリアの感
光体ドラム１への付着を防止し、従ってトナーやキャリ
ア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及びトナーからなる現像剤Ｄを用い
ることが好ましい。

【００３５】一般に磁性キャリア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、トナーと共に感光体ドラム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
ーとキャリア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、トナーの
粒子同志やトナーとキャリアの凝集を起こりにくくする
ので好ましい。

【００３６】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，エチレン系樹脂，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。

【００３７】なお、キャリアの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)キャリアの高抵抗化と共に、従
来のキャリア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
体ドラム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、キャリアに電荷が注入されて、感
光体ドラム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。

【００３８】以上を総合して、磁性キャリアの粒子は、
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−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。

【００３９】次に、トナーについて説明する。一般にト
ナーは、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、現像剤層のキャリア粒子
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、現像剤
層の穂に付着したいるトナーは、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、このクラウドは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
ーが感光体ドラム１と摺擦することもないので摩擦帯電
により感光体ドラム１に付着することもなくなって、１
μm程度のトナー粒径のものまで用いられるようにな
る。振動電界がトナーとキャリアの結合を弱めること
は、トナーに伴うキャリアの感光体ドラム１への付着も
減少させるし、現像剤層の穂が感光体ドラム１面と非接
触に保たれていて、キャリアに対して大きな帯電量をも
つトナー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、キャリアの感光体ドラム１への付着
を大幅に減少させることになる。

【００４０】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が得られるようになる。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、トナーが電
界に追随するために、トナーの帯電量は１〜３μC/gよ
り大きいこと(好ましくは３〜300μC/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。

【００４１】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30
wt％を超えないものが好ましい。トナーが磁性粒子を含
有したものである場合は、トナー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、現像剤層の
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
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。

【００４２】以上を纏めると、本発明の現像装置におい
て、好ましいトナーは、キャリア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３〜1
0μmの粒子からなるものである。

【００４３】本発明の現像装置には、以上述べたような
球状のキャリアとトナーとが従来の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形成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。

【００４４】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、カーボンブラック（三菱化成製ＭＡ−100）10
重量部、ニグロシン５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現像剤溜まり４に
おける現像剤Ｄのトナー比率がキャリアに対して10wt％
になる条件で現像を行った。トナーの平均帯電量は−15
μC／ｇであった。

【００４５】この場合の感光体ドラム１はＯＰＣ感光体
を用い、その周速は180mm／sec、感光体ドラム１に形成
された静電潜像の帯電電位−800Ｖ，露光部電位−50Ｖ
現像スリーブ81の外径30mm、その回転数150rpm、磁石体
82の磁極の磁束密度は1,200ガウス、現像剤Ｄ層の厚さ
は0.４mm、現像スリーブ81と感光体ドラム１との間隙0.
7mm、制御電極851の中心線の垂線に対する角度を25°と
し、これにに印加するバイアス電圧はトナー帯電と同極
性の−900Ｖ、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２ＫＨz、1,000
Ｖとした。

【００４６】以上の条件で反転現像を行って、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。

【００４７】

【００４８】本発明の現像装置は、特に反転現像に好適
な装置であるが、電子写真法による記録装置に限らず、
マルチスタイラス電極等を用いる静電記録法による記録
装置の現像装置としても使用できる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、現像領域
上流側に弾性を有する絶縁材からなりその先端部に制御
電極を有する電極体を設け、上記制御電極は現像領域中
心に近い方が現像スリーブ周面に対する間隔が大きくな
るよう傾けて設けて振動空間を形成し、トナーと同極性
のバイアス電圧を印加する構成とした。これにより、平
均粒径が３〜10μmの微粒トナーを用いても制御電極の
トナーによる汚れも発生せず、現像効率が高くムラやか
ぶりのない鮮明な高画質の画像が得られる現像装置を提
供できる。

【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】本発明の現像装置の電極体の他の実施例を示す
断面図である。

【図３】本発明の現像装置の電極体のさらに他の実施例
を示す断面図である。

【図４】本発明の電極体の構成を示す斜視図である。

【符号の説明】

１感光体ドラム（像形成体） 81 現像スリーブ 82 磁石体 83 撹拌器 85 電極体 86 規制ブレード 851 制御電極 852 均し部材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

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】磁性キャリアとトナーとから成る２成分
現像剤を用い、像形成体と内部に固定磁極を設けた現像
スリーブとの間に制御電極を有する電極体を設けて現像
を行う現像装置において、前記固定磁極は前記像形成体と前記現像スリーブとの最
接近位置を挟んで配設され、前記電極体は板状部材で、前記電極体の前記現像スリー
ブとの最接近位置は、前記現像スリーブと前記像形成体
との最接近位置上流側の磁極位置近傍の下流側にあり、前記制御電極は前記電極体の前記現像スリーブとの最接
近位置の下流側に設けられていて、前記制御電極は、前記像形成体の中心と前記現像スリー
ブの中心を結ぶ直線の垂線に対する角度をθとすると
き、θは５°≦θ≦４５°となるように設けられたこと
を特徴とする現像装置。
【請求項２】前記現像スリーブには直流に交流を重畳
したバイアス電圧を印加し、前記制御電圧には直流バイ
アス電圧を印加し、前記現像スリーブと前記像形成体及
び、前記現像スリーブと前記制御電極との間に交流電界
を形成することを特徴とする請求項１に記載の現像装
置。
【請求項３】 θは好ましくは１０°≦θ≦２５°の間
にあることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装
置。