JPH08220853A

JPH08220853A - 現像装置

Info

Publication number: JPH08220853A
Application number: JP7029471A
Authority: JP
Inventors: Isao Endo; 勇雄遠藤; Toru Komatsu; 小松　　徹; Kunio Shigeta; 邦男重田; Hiroyuki Nomori; 弘之野守
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1995-02-17
Filing date: 1995-02-17
Publication date: 1996-08-30

Abstract

(57)【要約】【目的】制御電極にトナー、キャリアが付着せず、解
像度と現像性の高い画像を安定して得ることのできる非
接触現像装置を提供する。【構成】像形成体１に対向する現像剤搬送体81の現像
域Ａまたは現像域Ａよりも上流部に、現像剤層に当接し
た絶縁部材93によって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し、反転現像法によって像
形成体１上の潜像の現像を行う現像装置において、電極
部は、現像剤搬送体81に近接した第１の電極91と、第１
の電極91と像形成体１間に配置され、少なくとも第１の
電極91全体に対応する部分を有する第２の電極92とから
なり、第１の電極91には、潜像現像時に直流電圧が印加
され、第２の電極92には、潜像現像時は、第１電極部に
印加される直流電圧と同極性の直流電圧が印加され、潜
像非現像時には、電極部上に堆積したトナーを前記像形
成体１に移動させる放出電界が形成されるように電圧を
印加する現像装置。

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、一成分又は二成分の現像剤を
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、電子写真式複写装置等に用いられ
る現像装置の一つとして、非磁性トナーからなる一成分
現像剤を用いた現像装置がある。この現像装置は、表面
を粗面にして回転可能に支持された円筒状の現像剤搬送
体である現像スリーブを有し、この現像スリーブ表面に
トナー粒子を保持し現像域に搬送して現像を行うもの
で、像形成体面と非接触で現像する非接触現像にも用い
られる。

【０００３】また、一成分現像法に対して、磁性キャリ
アと非磁性トナーからなる２成分現像剤を用いた二成分
現像法も多く用いられている。

【０００４】いずれの現像法も、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。

【０００５】しかし、トナー粒子を平均粒径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、像
背景の地部分にもトナー粒子が付着するいわゆるカブリ
が生ずるようになり、現像剤搬送体への直流バイアス電
圧印加によってもカブリを防ぐことが困難となる。ト
ナー粒子の摩擦帯電制御が困難となり、トナーの凝集も
起こり易くなる。二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、さらに帯電制御が困難
となる。キャリア被覆率を低下させるため、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するためと考えられる。ま
た、バイアス電圧が大きくなると、像背景の地部分にも
キャリア粒子が付着するようになる。

【０００６】トナー及び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。

【０００７】上記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である制御電極板を現像剤
搬送体に当接させ、前記電極と前記現像剤搬送体、前記
現像剤搬送体と像形成体との間に、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
化して現像を行う制御電極法が、特開平5-346736号公
報、特開平6-175485号公報に記載されている。

【０００８】また、キャリア粒子を用いない一成分現像
剤についても同様な制御電極法の提案がなされ、小粒径
トナーに適した一成分トナークラウド現像方法が、特開
平6-175485号公報に記載されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来方法
では、摩擦帯電によって前記制御電極板が帯電しトナー
やキャリアが制御電極板の像形成体側の面に静電的に付
着するという問題が生じる。

【００１０】現像装置は、現像剤搬送体の移動に伴う振
動、画像形成装置全体の振動等によって振動しているこ
とが多い。そのためそこに取り付けられた制御電極板も
振動し、機内の空気との摩擦帯電により帯電する。ま
た、メンテナンス時の現像装置の出し入れ時に、機内の
他の部材と摺擦されることで、摩擦帯電によりさらに帯
電量が大となる。

【００１１】こうして付与された電荷の蓄積によって、
トナー又はキャリアは、制御電極板上に静電的に付着し
易くなる。特にトナーは現像空間内にクラウド状になっ
て浮遊しているために付着する確率が高い。

【００１２】これらの制御電極板上に付着堆積したトナ
ーやキャリアは、像形成体上の非画像部分や、電界の強
い潜像のエッジ部分に付着し、画質低下の原因となる。

【００１３】本発明は、前記制御電極法の問題点を解決
し、制御電極板にトナーやキャリアが付着することな
く、解像度、現像性が高い高画質の画像を、安定して得
られる非接触の現像装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記目的は、像形成体に
対向する現像剤搬送体の現像域または現像域よりも上流
部に、現像剤層に当接した絶縁部材によって支持された
電圧印加可能な電極部を配設してなる制御電極を有し、
反転現像法によって像形成体上の潜像の現像を行う現像
装置において、該電極部は、前記現像剤搬送体に近接し
た第１の電極と、該第１の電極と前記像形成体間に配置
され、少なくとも前記第１の電極全体に対応する部分を
有する第２の電極とからなり、前記第１の電極には、潜
像現像時に直流電圧が印加され、前記第２の電極には、
前記潜像現像時は、第１電極部に印加される直流電圧と
同極性の直流電圧が印加され、前記潜像非現像時には、
電極部上に堆積したトナーを前記像形成体に移動させる
放出電界が形成されるように電圧を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。

【００１５】

【実施例】図１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。

【００１６】図１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及び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、次
の像形成システムに従って遂行される。

【００２３】（イ）オリジナル画像を撮像素子が走査す
る画像データ入力部でカラー画像データを得る。（ロ）
このデータを画像データ処理部で演算処理して画像デー
タを作成する。（ハ）その画像データは一旦画像メモリ
に格納される。（ニ）次いでこの画像データは記録時取
り出されて記録部である例えば図１のカラー画像形成装
置へ入力される。

【００２４】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て行わ
れる主走査と、感光体ベルト１の移動による副走査によ
ってラスター走査がなされて潜像が形成される。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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
像手段である二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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】トナー画像の転写を受けた転写材は、前記
回転ローラ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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】前記現像装置８Ａ〜８Ｄは同一の構成から
なり、また、前記現像装置は２成分現像剤を収容するも
のと、一成分現像剤を収容するものとの両方の現像装置
を用いることができる。以下二成分現像剤を収容する現
像装置を符号８、１成分現像剤を収容する現像装置を符
号８ａで示すことにする。

【００３６】図２は本発明の現像装置の一例（二成分現
像剤を収容するもの）を示す概略断面図である。

【００３７】図２（ａ）は本発明の一実施例の二成分現
像剤Ｄ２を使用した現像装置の概略断面図、図２（ｂ）
は、該現像装置の要部拡大断面図である。これらの図に
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、磁石体82の一つ
の磁極82ａは現像スリーブ81と感光体ベルト１との最近
接位置の現像域Ａの中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81と磁石体82とで現像剤搬
送機能を発揮する。磁石体82の主磁極82ａを含む各磁極
は500〜1,500ガウスの磁束密度に磁化されており、その
磁力によって現像スリーブ81上に二成分磁性現像剤Ｄ２
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。

【００３８】85Ａ，85Ｂは二成分現像剤Ｄ２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あるいは磁性
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89ａは絶縁部材93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。83は制御電極90
の絶縁部材93を支持部89ａに固定するための押え板84は
止めネジである。

【００３９】90は現像域Ａの上流側に現像剤Ｄ２の層に
当接するよう設けた後述する電気的絶縁材よりなる絶縁
部材（基板）93上に電圧印加可能な第１の電極91と第２
の電極92と、該第１の電極部91の上にひさし部材94又は
被覆部材95を配設してなる制御電極である。第１の電極
91は金属等の導電性材料からなり絶縁部材93の先端部上
に線状に一体に設けられる。

【００４０】イ．制御電極90の構成：図３は制御電極90
の各種実施例を示す断面図である。制御電極90は、絶縁
部材（基板）93と、第１の電極91と第２の電極92とひさ
し部材93および／または被覆部材95から成る。現像剤搬
送体81に近接した第１の電極91と、前記第１の電極91と
前記像形成体１間に配置され、少なくとも前記第１の電
極91全体に対応する部分を有するように第２の電極92を
配置する。広範囲にわたる電極上堆積物を除去するた
め、特に第１の電極91は以下の構成では、第１の電極91
によって電気的に付着した堆積物（逆帯電トナーの付着
等）の除去も困難となる。又、第２の電極92は、トナー
クラウドが最も多く浮遊している制御電極先端部から構
成するのが、より効果的な汚れの除去のために好まし
い。

【００４１】図３（ａ）は、絶縁部材（基板）93の先端
部上面側に薄板状の第１の電極91を接合し、さらにその
上面に絶縁性のひさし部材94を介して最上面に第２の電
極９２を接合したもので、各部材の先端部をほぼ同一面
上に揃えた構成にしたものである。

【００４２】図３（ｂ）は、前記第１の電極９１をひさ
し部材94の内側に埋設した構成をなす制御電極である。

【００４３】図３（ｃ）は、絶縁部材93の先端部で、ひ
さし部材94が突出した部分の下端にワイヤ状の第１の電
極91を接合した制御電極である。

【００４４】図３（ｄ）は、絶縁部材93の先端部に凹部
を設けて、22に第１の電極91を埋め込んだ制御電極であ
る。

【００４５】図３（ｅ）は、図３（ｃ）におけるワイヤ
の代わりに薄板状の第１の電極91を、第２の電極９２が
構成されているひさし部材94の先端部下面に接合した制
御電極である。

【００４６】図３（ｆ）は、絶縁部材93の先端部上面に
突出して設けたひさし部材94の下方で、絶縁部材93の先
端部に角断面を有するワイヤ状の第１の電極91を設けた
絶縁部材である。

【００４７】図３（ｇ）は、絶縁部材93の先端部より所
定間隔をおいた上面に凹部を設け、この凹部とひさし部
材94との間に第１の電極91を埋設した制御電極である。

【００４８】図３（ｈ）は、前記図３（ｂ）に示す構成
の制御電極の上面側で、第２の電極92の上面および側面
を被覆層により被覆・接着した制御電極である。

【００４９】図３（ｉ）は、前記図３（ｂ）において、
第２の電極92の上面にのみ被覆部材95を設けた制御電極
である。

【００５０】ロ．制御電極90の製造方法：基板93の材料
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、ポリスルホル、トリアジン
樹脂、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂材料やガラ
ス繊維強化樹脂、セラミックス、ガラス、アルミナ等の
無機材料を用いることができる。これらの基板93に電解
銅はく、焼きなまし電解銅はく、ベリリウム銅はく等を
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等により、基板93上に必要な第１
の電極91を構成する。この他、導電性インキを凸版、孔
版、凹版、平版、によって第１の電極91に対応して印刷
する方法や金属を蒸着する方法等を用いることができ
る。第２の電極92も同様の方法によって形成することが
できる。又、第２の電極92からの不要な放電を防止する
ために、第２の電極92上に絶縁被覆層（被覆部材）95を
構成することが好ましく、この場合は、前述した基板93
の材料と同種の部材を用いることができる。

【００５１】又、絶縁性インキを塗布する方法も用いる
ことができる。

【００５２】このようにして製造された部材を接着剤に
より貼り合わせることにより、前述した構成の制御電極
を得ることができる。その他にも、従来公知の積層型プ
リント基板の製法と同じく、第１の電極91を構成した
後、絶縁性樹脂を塗布して、同様なエッチング法や導電
性インキ印刷法で第２の電極92を構成することもでき
る。また、第１の電極91を線状ワイヤーとしたものや、
一つの絶縁部材の両面に第１の電極91と第２の電極92を
構成したもの等も用いることができる。

【００５３】構成された制御電極の、少なくとも第２の
電極92上（像形成体側の面）は、像形成体１への放電防
止、防錆効果のため、絶縁被覆を行うのが好ましい。

【００５４】ハ．電極設定条件：〈二成分現像〉制御電極90の設置位置は、図２（ｂ）に
示すように、現像域Ａ内部又は現像域Ａより現像スリー
ブ81の回転に対し上流部にすると共に、現像スリーブ81
の回転軸Ｏを中心にした、現像スリーブ81の感光体ベル
ト１との最近接位置81ａと主磁極82ａとの間の角度をθ
₁、同じく上記最近接位置81ａと制御電極84の先端部、
又はひさし部材84ｃの先端部との間の角度をθ₄とする
と（図２（ｂ）のＣは最近接位置81ａと現像スリーブ81
の回転軸Ｏを結ぶ中心線であり、上記角度θ₁，θ₄の値
は最近接位置81ａより上流側を正、下流側を負とす
る）、 −10°≦ θ₁ ≦ 10° （θ₁−５°）≦ θ₄ ≦（θ₁＋５°）となるようにするのが、現像域Ａ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。

【００５５】θ₁が10°未満、あるいは10°を超すと、
現像域Ａでの現像剤Ｄ２の穂立ちが悪く現像性が低下す
る。

【００５６】θ₄が（θ₁−５°）より小さいと現像剤Ｄ
２の穂立ちした部分を制御電極84が覆い過ぎて現像性が
低下する、またθ₄が（θ₁＋５°）より大きいと現像剤
Ｄ２の穂立ちが大きくなり過ぎて、感光体ベルト１の感
光体に現像剤Ｄが接触し、はき目やキャリア付着が発生
し画像乱れが生じる。

【００５７】このように、現像域Ａに主磁極82ａを配設
し、制御電極84をその近くに配設して現像剤層を押さえ
るようにすることによって、現像剤Ｄ２の穂立ちを適度
にしキャリア付着を起こすことなく、従来技術では不可
能であった現像性の向上を低い現像バイアス電圧印加で
実現することができる。

【００５８】制御電極90は現像スリーブ81上に現像剤Ｄ
２が搬送されると、図２（ａ），（ｂ）に示すように絶
縁部材93と現像スリーブ81の間に現像剤Ｄ２が入り込む
ために若干湾曲して絶縁部材93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
なわち現像スリーブ81に当接／近接の状態でスリーブ81
に対峙するようになる。

【００５９】以上の実施例において、現像スリーブ81に
は直流バイアス電圧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、第１の電極91には、直流
バイアス電源Ｅ₃から直流成分のみのバイアス電圧が印
加される。第１の電極91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。

【００６０】また、現像スリーブ81に印加する直流電圧
と、第１の電極91に印加する直流電圧が等しい場合は、
図２（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。

【００６１】本発明の現像装置８又は８Ａ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との間の形成する交番電界（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90の第１の電極
部91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。

【００６２】この場合、第１の電極91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。

【００６３】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84ａ付近に達した現像剤Ｄ２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ベルト１上の潜像に向かう飛翔
を助けられ均一な現像が行われる。

【００６４】この時、交流バイアス現像スリーブ81のみ
に印加されるため、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。

【００６５】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Ｄ２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。

【００６６】この実施例を用いた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−850Ｖに帯電され、画像部最大濃度部の電位を−50
Ｖとすると、第１の電極91には−750Ｖ、現像スリーブ8
1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81に
印加する交流成分のゼロ・ピーク電圧（Ｖ_0-P）は、図
２中に示した前記像形成体１と現像剤搬送体81の最近接
距離ｄ₁（mm）、前記第１の電極91の現像スリーブ81か
らの高さｄ₂（mm）現像剤中のトナー体積平均粒径ｄt
（μm）、該トナーの平均帯電量をＱ₂（μC／ｇ）とし
た場合に、20・Ｑ₂・ｄt・ｄ₁＞Ｖ_0-P＞３・Ｑ₂・ｄt・
ｄ₂、特に10・Ｑ₂・ｄt・ｄ₁＞Ｖ_0-P＞５・Ｑ₂・ｄt・
ｄ₂の範囲であることが好ましい。ここで該トナーの平
均帯電量Ｑ₂は、２cm×５cmの導電性板を直系20mmの現
像ローラに最近接距離0.7mmで対向させ、前記現像ロー
ラに現像剤を供給して200rpmで回転させながら前記現像
ローラにDCとACの重畳電圧（例えばDC；1000Ｖ、AC；75
0Ｖ_0-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。
又、ｄ₂は、電極部84ａの現像スリーブ81からの高さ（m
m）で、現像スリーブ、像形成体１への放電防止、現像
性確保の点から、（0.2〜0.6）ｄ₁が好ましい。又、印
加される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。

【００６７】〈一成分現像〉図４は本発明の現像装置の
他の例（非磁性一成分現像剤を収容するもの）を示す概
略断面図及び要部断面図である。図２に示す装置と同一
部分は同一符号を付してあり、その作用も同一なので詳
細な説明は省略する。

【００６８】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の現像スリーブである。85
Ａは現像剤Ｄ１を撹拌して成分を均一にする撹拌スクリ
ュー、85Ｂは現像剤Ｄ１を撹拌しながら現像スリーブ81
に供給するファーブラシである。86は規制ブレードで、
現像スリーブ81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。

【００６９】前記現像スリーブ81と感光体ベルト１との
最近接位置と、制御電極84の下流側先端との間の回転中
心Ｏを中心とした角度をθ₄とすると、θ₄は −５°≦ θ₄ ≦ 15° であるのが好ましい。

【００７０】θ₄が−５°より小さいと、現像域Ａを覆
い過ぎて現像性が低下し、θ₄が15°より大きいと、現
像域Ａより離れ過ぎて、発生したトナークラウドが現像
域Ａまで十分移行せず、現像性が低下する。

【００７１】一成分現像剤Ｄ１を用いるこの実施例では
現像スリーブ81の表面をトナー帯電性に応じて、後述す
るキャリア被覆材料と同様な材料で被覆するのが好まし
い。

【００７２】この実施例においても、図５の装置と同様
にバイアス電圧が現像スリーブ81と電極部84ａに印加さ
れる。現像スリーブ81に印加する直流電圧と、電極部84
ａに印加する直流電圧が等しい場合は、図５（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。

【００７３】ここで、非磁性一成分現像剤を用いた場合
に、現像スリーブ81に印加する交流成分のゼロ・ピーク
電圧（Ｖ_0-P）は、図５中に示した前記像形成体１と現
像剤搬送体81の最近接距離ｄ₁（mm）、前記第１の電極9
1の現像スリーブからの高さｄ₂（mm）、現像剤中のトナ
ー体積平均粒径ｄt（μm）、該トナーの平均帯電量をＱ
₁（μC／ｇ）とした場合に、50・Ｑ₁・ｄt・ｄ₁＞Ｖ_0-P
＞５・Ｑ₁・ｄt・ｄ₂、特に40・Ｑ₁・ｄt・ｄ₁＞Ｖ_0-P
＞10・Ｑ₁・ｄt・ｄ₂の範囲であることが好ましい。こ
こで該非磁性一成分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86を備え、直
径20mmの現像ローラを有する現像装置（８ａ）に、最近
接距離0.7mmで対向させ、前記現像ローラに帯電させた
１成分現像剤を供給して200rpmで回転させながら前記現
像ローラにDCとACの重畳電圧（例えばDC；1000Ｖ、AC；
750Ｖ_0-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。又、ｄ₂は、第１の電極91の現像スリーブ81からの
高さ（mm）で、現像スリーブ81、像形成体１への放電防
止、現像性確保の点から、（0.2〜0.6）ｄ₁が好まし
い。又、印加される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。

【００７４】〈制御電極〉図１及び図４に示した現像装
置８，８Ａには共通した制御電極90を用いることができ
る。

【００７５】図５は制御電極90の一例を示す斜視図及び
拡大断面図である。図５に示す制御電極90は従来公知の
プリント基板製造方法を用い、絶縁部材93（基板）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等の樹脂材料やガラス
繊維強化樹脂、セラミックス、ガラス、アルミナ等の無
機材料を用いることができる。これらの絶縁部材93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93上に必要な第１の
電極91を形成する。この他、導電性インキを凸版、孔
版、凹版、平版によって第１の電極91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。
さらに第１の電極91から不要の放電を防止するために、
第１の電極91上に絶縁層である被覆部材95を形成するこ
とが好ましく、この被覆部材95には上記絶縁部材93と同
種の材料を用いることができる。また、被覆部材95の代
わりに絶縁性インキを塗布する方法も用いることができ
る。上記被覆部材95の上面に第２の電極92を形成した。
長さ0.5mmの第１の電極91の先端部はひさし部材94、第
２の電極92の各先端部より0.5mm後退した位置に形成さ
れている。

【００７６】図６は制御電極90の他の例を示す図で、絶
縁部材93の先端部に図５の制御電極90と同様の方法によ
り第１の電極を形成し、その第１の電極91の上をガラス
エポキシ板等の絶縁材よりなるひさし部材94により被覆
し、かつ0.3mm張り出すように一体に接着し、さらに上
記ひさし部材94の上面に第２の電極92を形成してなるも
のである。

【００７７】なお、ひさし部材94、又は被覆部材95を除
いた制御電極も用いることができるが、図５及び図６に
示す被覆部材95を有するものが第２の電極92の汚れ、像
形成体１への放電を防止することができて好ましい。

【００７８】制御電極部90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２（ｂ）に示すように、絶縁部材93と現像
スリーブ81の最近接点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。第１の電極91の周方向長さは、現像スリー
ブ81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の低下が
生ずる。

【００７９】また、制御電極90の厚さｔ（図５参照）
は、現像域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
ひさし部材94，被覆部材95（又は第２の電極92）との間
隙が狭くなるため、ひさし部材94、又は被覆部材95（あ
るいは第２の電極92）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（１／1
0,000）ｄ₁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。

【００８０】第１の電極91および第２の電極92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
上の現像領域の幅（現像剤Ｄ層の幅）をＷ₄とすると、
図７に示すように、Ｗ₃＞Ｗ₄として、第１の電極91に直
流電圧Ｅ₃を印加するターミナル部91ｂ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。

【００８１】さらに、現像スリーブ81の表面粗さＲz
₁（μm）と絶縁部材93の現像スリーブ81に対向する面の
粗さＲz₂（μm）は、Ｒz₂≧Ｒz₁になると、現像スリー
ブ81上に搬送される現像剤が絶縁部材93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0.2μm〜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、画像の乱
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 B 0601に準じ、ミツトヨ製Surftest-
402を用いて、基準長さ25mmで測定を行った。

【００８２】以上のように構成された現像装置８，８Ａ
の制御電極90は、少なくとも像形成体である感光体ベル
ト１側の面に、図３（ｈ）に示すように界面活性剤を含
有する材料からなる被覆層96、またはシロキサン結合を
有する化合物を含有する材料、或いは界面活性剤とシロ
キサン結合を有する化合物の両者を含有する材料である
被覆層96によって被覆するのが好ましい。

【００８３】界面活性剤としては次のものが用いられ
る。

【００８４】アニオン性界面活性剤カルボン酸、脂肪族スルフォン酸塩、高級アルコール硫
酸エステル、高級アルコールエチレンオキサイド付加硫
酸エステル、高級アルコールリン酸エステル、高級アル
コールエチレンオキサイド付加リン酸エステル等カチオン性界面活性剤第４級アンモニウム塩形カチオン性活性剤等両性界面活性剤ペダイン型両性活性剤等非イオン性界面活性剤エチレンオキサイド高級アルコールエーテル、ポリエチ
レングリコール脂肪酸エステル、多価アルコール脂肪酸
エステル、アクリル酸エステル等以上の界面活性剤を、
水又はアルコール等の溶媒に分散・溶解させて、制御電
極84の少なくとも像形成体側の面上に塗布して乾燥させ
る。この際熱を加えて、同時に不溶化処理を行うことも
できる。

【００８５】シロキサン結合を有する化合物を含有する
被覆は例えば次のようにして行う。４塩化ケイ素を、１
価アルコール類、エステル類を適量配合したもので溶解
し、これを制御電極90の少なくとも感光体ベルト１側の
面に塗布する。

【００８６】これらの界面活性剤やシロキサンの薄膜の
形成は第１の電極91上に直接行うのではなく、第１の電
極91を電気絶縁性の被覆部材95やひさし部材94で被覆し
た後、第２の電極を接合し、その上から上記薄膜を形成
するのが好ましい。

【００８７】又これらの塗布方法は、ここに記載した方
法に限らず、例えば、ポリマー溶液中に界面活性剤シロ
キサン含有化合物を添加してこれを塗布して制御電極上
に薄膜を形成する方法等を用いられることは言うまでも
ない。又これらの界面活性剤、シロキサン結合を含む化
合物を、前述した静電電極90のひさし部材94、被覆部材
95の内部に内添させることも可能である。これらの方法
によって、制御電極90の少なくとも像形成体１側の面の
帯電性を低下させることができ、トナー、キャリアの付
着を防止し、画像汚れを長期に亘って防ぐことができ
る。

【００８８】ニ．現像プロセス／放出電界： −第２の電極（潜像現像時）− 反転現像において、第２の電極には、第１の電極91に印
加された直流電圧と同極性で、かつ絶対値が同じか、ま
たは大きい直流電圧を印加する。これによって第１の電
極91によって形成されたトナークラウドが、第１の電極
91から第２の電極92に移動することがなくなり、不必要
に第２の電極92上に堆積することを防止する。

【００８９】また、像形成体１の非画像部電位（未露光
部電位）の絶対値と、第２の電極92に印加される直流電
圧の絶対値は同じか又は大きくするのが好ましい。好ま
しくは前記非画像部電位の１倍〜1.5倍が好ましい。１
倍以下では、多色画像形成時に、像形成体１上の他色ト
ナーを第２の電極92によって静電的に引き剥がされ、安
定した多色画像を得ることができない。1.5倍以上では
像形成体１への放電が起こりやすくなる。表面電位の測
定は、従来公知の表面電位計による測定方法を用いるこ
とができる。

【００９０】第１の電極91、第２の電極92への電圧印加
タイミングを図８のタイミングチャートに示す。図８に
示すように、多色画像形成装置での、第２の電極92への
DS電圧印加は、他色の潜像が現像が行われている間、印
加されるのが、前述した、安定した多色画像を得るため
には好ましい。

【００９１】−第２の電極（潜像非現像時）− 第２の電極92には、潜像非現像時に電極部上に堆積した
トナーを前記像形成体１に移動させる放出電界を形成す
る。特にこの放出電界は、直流電圧または直流電圧に交
流電圧が重畳されたものであることが好ましい。ここで
直流成分は、堆積物を像形成体１に確実に移動させるた
め、像形成体１の白地部電位よりも、反転現像では高
く、特に白地部電位の1.1倍から２倍にするのが好まし
い。

【００９２】また、堆積物の除去効果を向上させ、放出
電界印加時の、第２の電極から像形成体１への放電を防
止するために、放出電界形成時に、対応する像形成体１
の電位を画像部電位、即ち反転現像であれば露光部電位
にすることが好ましい。この具体的な方法としてはレー
ザーによる書き込みや、帯電器６の下流にLEDを設置し
て一様露光をする方法等を用いることができる。

【００９３】この場合、前述したように、放出電界の直
流成分を像形成体１の白地部電位より高くする必要は必
ずしもなく、潜像現像時に現像剤搬送体81に印加される
直流成分の１／４倍〜２倍、特に１／２倍〜1.5倍が好
ましい。これ以外の範囲では、堆積物の除去が不十分で
あったり、像形成体１への放電が生じ、像形成体の破損
が起こりやすい。

【００９４】ここで、より確実に堆積物を移動させるた
めに、放出電界の直流成分に交流成分を重畳することが
好ましい。この交流成分の周波数は100Hz〜20kHz、好ま
しくは１kHz〜10kHzである。また、強度は、潜像現像時
に現像剤搬送体81に印加される交流成分の１／５倍〜４
倍、特に１／２倍〜３倍が好ましい。これ以外の範囲で
は堆積物が像形成体１に移動しなかったり、堆積物が電
極上に拡散して、充分な除去が行われない。

【００９５】また、放出電界形成時には、無用な汚れを
生じさせないために、現像剤搬送体81の移動を停止させ
るのが好ましい。この際、現像剤搬送体81は電気的にフ
ローティング状態（図９（Ｂ）参照）にするのが好まし
い。また更に堆積物の除去効果を向上させるために、現
像剤搬送体81にも図９（Ａ）のように放出電界と同じ電
圧を印加しても良い。その際、放出電界を、現像時現像
剤搬送体に印加される電圧と等しいものにすれば、図10
（Ａ）のように電源の繁雑化を防止することができる。
特に、第１の電極91に印加される直流電圧を、現像剤搬
送体81に印加される電圧の直流成分と共用すれば、図10
（Ｂ）のように大幅に電源の繁雑化を防止することがで
きる。

【００９６】同様な理由で放出電界形成時には、前記第
１の電極91は電気的にフローティング状態にすることが
好ましい。

【００９７】また、確実に多くの堆積物を除去するため
に、放出電界形成時には、像形成体１は移動しているこ
とが好ましい。

【００９８】潜像現像時には、前記第２の電極92は、現
像空間内に浮遊しているトナー等を、電気的に付着され
ないため、電気的にフローティング状態にしておくこと
が好ましい。これらの制御は、図中に不図示の制御装置
によって行う。また、画像形成プロセス自体の非動作時
は、これらの電源の出力は全てOFFになるように制御す
るのは勿論である。

【００９９】図11（Ａ）は潜像非現像状態を示す図、図
11（Ｂ）は潜像現像状態を示す図である。

【０１００】図11に放出電界印加タイミングの一例を示
す。図11は、図１に記載されたタイプの多色画像形成装
置で、フルカラー画像を１枚形成した際の一例で、像形
成体１が回転してから第１色目の現像が始まるまでと、
第４色目の現像終了時から像形成体の回転停止まで各色
一斉に放出電界が印加される。また、現像終了した現像
器は、終了時から像形成体１上のトナー像が制御電極付
近に来るまでの間の、放出電界を印加するように設定し
てある。連続コピー時においては、図11の構成のままで
も勿論良いが、コピー間、または数十コピー毎に、放出
電界印加用の時間を設定しても良い。いずれにしろ、放
出電界印加のタイミングは、図11や図８に記載したタイ
ミングに限定されるものではなく、像形成体１上に形成
された潜像の非現像時であれば、自由に設定されるが、
前述したような複数現像１回転写型の多色画像形成装置
の場合は、像形成体１上に他色のトナー像が無い状態の
とき、即ちすべて色の現像器が潜像非現像時であるとき
に、印加されるようにするのが好ましい。

【０１０１】本発明の現像装置は、以上述べたように一
成分現像剤又は二成分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、二成分現像法においては次の
ようなキャリア粒子とトナー粒子からなる現像剤Ｄ２を
用いることが好ましい。

【０１０２】ホ．キャリア：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
決するには、磁性キャリア粒子の平均粒径を小さくすれ
ばよく、実験の結果体積平均粒径が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。

【０１０３】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。

【０１０４】また、60μm以上になると、キャリア比表
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飛散も起
こり易くなる。

【０１０５】−測定方法− 上記体積平均粒径は、湿式分散機を備えたレーザー回折
式粒度分布測定装置「HEROS」（SYMPATEC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50mgに分散させ、次いで超音波ホモジナ
イザー（出力150Ｗ）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。

【０１０６】キャリアの磁化の強さ（最大磁化）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81上の磁束密度にもよるが、現像スリ
ーブ81の一般的な磁束密度が500〜1,200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、60emu／ｇを超えるとキャ
リアの穂立ちが高くなり過ぎ、感光体ベルト１と非接触
状態を保つことが困難になる。

【０１０７】キャリアの磁化の強さは、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「TYPE3227」（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得られる。

【０１０８】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。

【０１０９】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。この場合、キャリアの形状が不定
形となるために、比表面積が増大し、現像に必要な十分
なトナー量を、より低い表面被覆率で得ることができ、
トナー飛散が起こりにくく、現像安定性の面から好まし
い。

【０１１０】キャリア密度は磁性体含有量によるが、概
ね1.8〜７ｇ／cm³、好ましくは２〜６ｇ／cm³であるの
が良好である。1.8ｇ／cm³より小さいと現像スリーブ81
の回転によりキャリアが飛散し易くなる。７ｇ／cm³よ
り大きくなると、トナーへのストレスが大きくなり現像
剤Ｄの耐久性が低下する。

【０１１１】密度の測定は、乾式密度計アキュピック13
30（Micromeritics社製）を用いて行った。

【０１１２】ヘ．トナー：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、カブリ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。

【０１１３】トナーの体積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。
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。体積平均粒径が20μ
m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粒径は体積平均粒
径が１〜20μm、好ましくは３〜10μmである。

【０１１５】ここで、平均粒径に用いた体積平均粒径は
コールターカウンターTA-II型（アパーチャー100μm、
コールター社製）で測定された。

【０１１６】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二成分現像剤におい
ては１〜３μC／ｇより大きいこと好ましくは３〜50μC
／ｇであることが現像性確保、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。

【０１１７】ここで二成分現像剤中のトナーの平均帯電
量Ｑ₂は、２cm×５cmの導電性板を直径20mmの現像ロー
ラに最近接距離0.7mmで対向させ、前記現像ローラに現
像剤を供給して200rpmで回転させながら前記現像ローラ
にDCとACの重畳電圧（例えばDC；1000Ｖ、AC；750
Ｖ_0-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。

【０１１８】このようなトナーとしては、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のバインダー樹脂にカ
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。

【０１１９】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体積平均粒径が20μm以下、特
に好ましくは３〜10μmの粒子からなるものである。

【０１２０】ト．二成分現像剤Ｄ２：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
子とが従来の二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／cm³）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。

【０１２１】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。

【０１２２】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。

【０１２３】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％、好ましくは10〜30重量％とするのがよい。

【０１２４】チ．一成分現像剤Ｄ１：一成分現像剤Ｄ１
の場合は上記トナーに、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Ｄ１として用いることができ
る。

【０１２５】一成分現像剤の帯電量は絶対値で１〜30μ
C／ｇ、特に１〜20μC／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。

【０１２６】ここで該非磁性一成分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86を備え、直径20mmの現像ローラを有する現像装置
（８ａ）に、最近接距離0.7mmで対向させ、前記現像ロ
ーラに帯電させた１成分現像剤を供給して200rpmで回転
させながら前記現像ローラにDCとACの重畳電圧（例えば
DC；1000Ｖ、AC；750Ｖ_0-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。

【０１２７】（実施例）以上説明した図２又は図４に示
した現像装置を備えた図１に示したカラー画像形成装置
に、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を行った。

【０１２８】この実験のために用いられた装置に備えら
れる制御電極90は下記のものが用意された。

【０１２９】・制御電極制御電極84の絶縁部材83に厚さ0.1mmのガラスエポキシ
板を用い、第１の電極91は周方向の幅0.5mm、厚さ0.02m
mに電解銅箔を用いてエッチング法により、先端部から
0.3mm後退した位置に形成し、その上に前記絶縁部材93
と同じ厚さ0.025mmのポリイミドフィルムを貼り付け、
更にその上に周方向幅５mmの第２の電極92をエッチング
法により、厚さ0.02mmの銅箔により形成した（図５参
照）。

【０１３０】（二成分現像剤使用の現像装置についての
実験）（実施例１）・現像装置現像装置として図２に示したものを用い、図１に示した
カラー画像形成装置を用いて画像形成を行った。感光体
ベルト１はOPC感光体で、その周速は180mm／sec、感光
体ベルト１上に形成された静電潜像の最高電位−850Ｖ
（非画像部電位）、最低電位−50Ｖ（画像部電位）、現
像スリーブ81の外径20mm、該現像スリーブの回転数390r
pm、現像スリーブの表面粗さＲz₁＝1.2μm、現像スリー
ブ内の磁石の強さ700ガウス、ｄ₁＝0.5mm、ｄ₂＝0.25m
m、θ₁＝＋１°、θ₄＝＋1.5°、制御電極90は前述した
ものを表１に示したように用いた。放出電界は表１に記
載した条件のものを、図８のタイミングで印加した。

【０１３１】

【表１】

【０１３２】・現像剤二成分現像剤には、キャリアとして、磁化の強さ25emu
／ｇの球形フェライト粒子に、メチルメタクリレート／
スチレン共重合体樹脂を表面被覆して得た球形キャリア
を用いた。体積平均粒径は45μm、密度は5.2ｇ／cm³で
あった。

【０１３３】トナーとしては、スチレン-アクリル樹脂1
00重量部、カラー顔料各10重量部を溶融・混練した後、
粉砕・分級して、体積平均粒径8.5μmのイエロー、マゼ
ンタ、シアン、黒の各トナーを得た。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
したものを用いた。密度は1.1ｇ／cm³であった。

【０１３４】上記のキャリアとトナーを、トナーが全体
の10重量％となるよう混合したものを用いた。現像剤中
のトナーの平均帯電量Ｑ₂は−21.0μC／ｇであった。

【０１３５】その他のプロセス条件も表１に記載した。

【０１３６】実施例２（二成分現像法）・放出電界形成時に、対応する像形成体部分の電位をレ
ーザー書き込みによって、−50Ｖ（画像部電位）とし
て、条件を表１に記載したものに変更した他は、実施例
１と同じ。

【０１３７】比較例１・放出電界を印加しない以外は実施例１と同じ。

【０１３８】これらの現像プロセス、キャリア、トナー
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。実施例１、２では、制御電極上へのキ
ャリア付着、トナー付着が共におこらず、画像汚れの無
い、濃度、解像度の高い画像が安定して得られたが、比
較例１では100コピー程度から制御電極上へのトナー付
着、キャリア付着が始まり、それらが堆積していった結
果、500コピーから画像汚れが発生した。

【０１３９】実施例３（一成分現像剤使用の現像装置に
ついての実験）現像装置として図４に示したものを用い、図１に示した
カラー画像形成装置を用いて画像形成を行った。感光体
ベルト１はOPC感光体で、その周速は180mm／sec、感光
体ベルト１上に形成された静電潜像の最高電位−850Ｖ
（非画像部電位）、最低電位−50Ｖ（画像部電位）、現
像スリーブ81の外径20mm、該現像スリーブの回転数260r
pm、現像スリーブの表面はスチレン-アクリル系樹脂に
よりコーティングされ、その表面粗さＲz₁は2.7μmであ
る。現像剤規制ブレード86はウレタンゴムよりなる弾性
ブレードを用いた。又、ｄ₁＝0.5mm、ｄ₂＝0.25mm、θ₄
＝＋２°、制御電極90は前述したものを表１に示したよ
うに用いた。

【０１４０】一成分現像剤のトナーとして、スチレン-
アクリル樹脂100重量部、カラー顔料各10重量部、ニグ
ロシン１重量部を溶融・混練した後、粉砕・分級して、
体積平均粒径8.5μmのイエロー、マゼンタ、シアン、黒
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用い
た。密度は1.1ｇ／cm³であった。なお、現像剤中のトナ
ー平均帯電量Ｑ₁は−2.2μC／ｇであった。放出電界は
図８のタイミングチャートで示すように印加した。放出
電界の条件も表１に記載した。

【０１４１】実施例４（一成分現像法）放出電界形成時に、対応する像形成体部分の電位をレー
ザー書き込みにより−50Ｖ（画像部電位）として、条件
を表１に記載したものに変更した他は、実施例１と同
じ。

【０１４２】比較例２放出電界を印加しない以外は実施例３と同じ。

【０１４３】これらの現像プロセス、トナーを用い、表
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。実施例２、３では、制御電機上へのトナー付着はお
こらず、画像汚れの無い、階調性に優れた、濃度、解像
度の高い画像が安定して得られたが、比較例２では500
コピー程度から制御電極上へのトナー付着それらが堆積
していった結果、1000コピーから画像汚れが発生した。

【０１４４】

【発明の効果】以上説明したように、現像剤搬送体に近
接した第１の電極と、該第１の電極と像形成体間に配置
され少なくとも第１の電極全体に対応する部分を有する
第２の電極とを有する制御電極を有する本発明の現像装
置において、第１の電極と第２の電極に印加する電圧を
制御することによって、制御電極の摩擦帯電を防止し、
トナーやキャリアの付着を防止し、画像汚れのない解像
度と現像性の高い画像を安定して得ることのできる優れ
た非接触現像を行う現像装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像装置を備えたカラー画像形成装置
の一例を示す概略構成図。

【図２】本発明の二成分現像装置の一例を示す概略断面
図、拡大断面図及びバイアス電源の他の例を示す図。

【図３】制御電極の各種実施例を示す断面図。

【図４】一成分現像装置の例を示す概略断面図及び拡大
断面図である。

【図５】制御電極の一例を示す斜視図及び拡大断面図。

【図６】制御電極の他の例を示す斜視図及び拡大断面
図。

【図７】制御電極の各部と現像スリーブの幅の関係を示
す平面図である。。

【図８】第１の電極および第２の電極への電圧印加のタ
イミングチャート。

【図９】第１電極と第２の電極の電圧を印加する回路
図。

【図１０】第１電極と第２の電極の電圧を印加する回路
図。

【図１１】第１電極と第２の電極の電圧を印加する回路
図。

【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レーザー書込み装置８，８ａ，８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ現像装置 81 現像スリーブ（現像剤搬送体） 82 磁石体 82ａ主磁極 86 規制ブレード（現像剤規制部材） 87 クリーニングブレード 88 現像剤溜まり 89 ケーシング 89ａ支持部 90 制御電極 91 第１の電極（電極部） 92 第２の電極（電極部） 93 絶縁部材（基板） 94 ひさし部材 95 被覆部材 96 被覆層Ａ現像域Ｄ１一成分現像剤Ｄ２二成分現像剤Ｅ₁，Ｅ₃，Ｅ₄ 直流バイアス電源Ｅ₂，Ｅ₅ 交流バイアス電源

───────────────────────────────────────────────────── 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】像形成体に対向する現像剤搬送体の現像
域または現像域よりも上流部に、現像剤層に当接した絶
縁部材によって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し、反転現像法によって像形成体
上の潜像の現像を行う現像装置において、該電極部は、
前記現像剤搬送体に近接した第１の電極と、該第１の電
極と前記像形成体間に配置され、少なくとも前記第１の
電極全体に対応する部分を有する第２の電極とからな
り、前記第１の電極には、潜像現像時に直流電圧が印加
され、前記第２の電極には、前記潜像現像時は、第１電
極部に印加される直流電圧と同極性の直流電圧が印加さ
れ、前記潜像非現像時には、電極部上に堆積したトナー
を前記像形成体に移動させる放出電界が形成されるよう
に電圧を印加することを特徴とする現像装置。
【請求項２】前記放出電界は、前記第２の電極に、直
流電圧又は直流電圧に交流電圧を印加して形成されるこ
とを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】潜像現像時に前記第２の電極に印加され
る直流電圧の絶対値は、潜像現像時に前記第１の電極に
印加される直流電圧の絶対値と同じか、又は大きいこと
を特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
【請求項４】潜像現像時に前記第２の電極に印加され
る直流電圧の絶対値は、前記像形成体の非画像部電位の
絶対値と同じか、又は大きいことを特徴とする請求項１
ないし３の何れか１項に記載の現像装置。
【請求項５】前記放出電界形成時には、前記現像剤搬
送体の移動が停止していることを特徴とする請求項１な
いし４の何れか１項に記載の現像装置。
【請求項６】前記放出電界形成時には、前記像形成体
は移動していることを特徴とする請求項１ないし５の何
れか１項に記載の現像装置。
【請求項７】前記放出電界形成時には、前記第１の電
極は電気的にフローティング状態にすることを特徴とす
る請求項１ないし６の何れか１項に記載の現像装置。