JPH0854788A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 現像効率が高くムラのない現像を行うことの
可能な現像装置を提供する。 【構成】 現像領域Ａの上流部に、電極85ａを有する板
状部材である電極板85を設け、該電極板85により現像ス
リーブ81上のスペーサ粒子を挟んで現像剤層を形成さ
せ、電極85ａと現像スリーブ81間に第１の振動電界を、
感光体ベルト１と前記現像スリーブ81間に第２の振動電
界を形成し、第１の振動電界は第２の振動電界より強く
設定すると共に、感光体ベルト１と電極85ａ間にはトナ
ーを感光体ベルト１へ移動させる電界を形成したことを
特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写装置等に
おいて、磁性キャリア粒子とトナー粒子とを混合した２
成分現像剤を用いて静電潜像あるいは磁気潜像を現像す
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、
２成分現像剤を用いた磁気ブラシ現像方式の現像装置が
多く用いられている。この現像装置は、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
りにくく、磁気ブラシの穂立ちがよくて、像担持体面の
摩擦性に優れ、クリーニングとの兼用においても十分な
クリーニング効果が発揮される等の特長を有し、また像
担持体面と非接触で現像する非接触現像にも適している
ことから、キャリア粒子に対するトナー粒子の量の管理
を必要とするにも拘わらず、多く用いられている。しか
し、この磁気ブラシを像担持体面に摺擦させて現像する
現像方式には、従来一般に平均粒径が数10〜数100μmの
磁性キャリア粒子と平均粒径が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
た問題がある。そこで、こ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。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。
また、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、キャリア粒子も像担持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担持体側に
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。

【０００３】上記問題を解決する方法として、本出願人
が出願した、特開昭59-223467号公報に記載の、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号公報に開示
された、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配設し、この均し部材にト
ナー粒子の帯電極性とは逆の極性の直流電圧をバイアス
電圧として印加する方法が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記解決方法
の前者では、制御電極が使用するに従い汚れが発生した
り、制御電極が使用中振動する。また、制御電極を直線
に保持することが困難であること等により濃度ムラを発
生し所期の効果を発揮できないという問題点がある。

【０００５】また、後者の方法では、均し部材にトナー
粒子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、これが感光体に付着する
ことにより画像汚れとなったり、均し部材の押圧が不均
一となったりして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。

【０００６】本発明は、上記問題点を解決し、現像効率
が高くムラのない現像を行うことの可能な現像装置を提
供することを目的とする。

【０００７】さらに、像担持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カラ
ー画像形成装置にあっては振動電界によってトナー像間
に混色が起き易いという問題点を解決することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、現像スリー
ブ上にトナーと磁性キャリアとから成る二成分現像剤を
形成し、振動電界下で像形成体へ前記現像剤を飛翔させ
て現像を行う現像装置において、板状部材先端に電極を
有する弾性部材を前記現像剤に押圧すると共に、前記現
像スリーブ上に前記磁性キャリア径より大きい絶縁性磁
性粒子をスペーサ粒子として磁気的に付着させ、前記現
像スリーブと前記弾性部材との間隙を維持することを特
徴とする現像装置によって達成される。

【０００９】また、前記スペーサ粒子の径は前記弾性部
材で押圧した現像剤層厚以上に設定されることを特徴と
する前記現像装置は好ましい実施態様出あり、かつ前記
現像スリーブの前記弾性部材との最近接部近傍には磁極
が配設されることを特徴とする前記現像装置も好ましい
実施態様である。

【００１０】

【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断面構成図
である。

【００１１】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感光体で
ある感光体ベルトで、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。

【００１２】４は感光体ベルト１に内接するよう装置本
体に固定したガイド部材で、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
その内周面をガイド部材４に摺擦させる。

【００１３】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光書込み装置、
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のガイド部材４に接する部
分に配設される。

【００１４】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。

【００１５】12は転写器、13はクリーニング装置でクリ
ーニング装置13のブレード13ａとトナー搬送ローラ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。

【００１６】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。

【００１７】先ず、本実施例による多色像の形成は図２
の像形成システムに従って遂行される。即ち、オリジナ
ル画像を撮像素子が走査するカラー画像データ入力部
（イ）で得、該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。次いで該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１のカラー画像形成装置へ
入力される。即ち、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光書
込み装置７に入力されると、光書込み装置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（書き込み光）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、ｆ
θ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、予め帯電手段
たるスコロトロン帯電器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。

【００１８】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により反転現像
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の下を通過し、次の画像形成サイク
ルに入る。

【００１９】即ち、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の色信号が前記光書込み装
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によって反転現像される。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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の各スリーブには直流あ
るいはさらに交流のバイアスが印加され、顕像手段であ
る２成分現像剤による非接触反転現像が行われ、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。

【００２３】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。

【００２４】即ち、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。

【００２５】画像の転写を受けた転写材は、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によって画像を
溶着したのち排紙ローラ19を経てトレイ20上に排出され
る。

【００２６】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とトナー搬送
ローラ13ｂを圧接状態としたクリーニング装置13におい
て残留したトナーの除去を行いその終了を待って再びブ
レード13ａを引き離し、それより少し後にトナー搬送ロ
ーラ13ｂを引き離し新たな画像形成のプロセスに入る。

【００２７】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、像担持体がベルト状のものについて述
べたが、ドラム状の像担持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。

【００２８】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。図３は本発
明に用いられる現像装置の実施例を示す概略断面図であ
る。図３（Ａ）は、本発明装置の１実施例の断面図、図
３（Ｂ）は現像領域Ａ近傍を示す拡大断面図であって、
81は10〜20mmφのアルミニウム、ステンレス鋼等の非磁
性材料からなり、表面をサンドブラスト処理でＪＩＳ10
点平均粗さによる表示（ＪＩＳ−Ｂ0610）で0.5〜５μm
の粗面加工を施し回転可能に支持された現像剤搬送担体
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、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。

【００２９】そして、現像スリーブ81は磁石体82に対し
て回転可能であり、図は現像スリーブ81が矢示左方向に
回転するものであることを示している。また、現像部の
磁石体82のＮ，Ｓ磁極は通常500〜1500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
の表面にスペーサ粒子が吸着され、弾性を有する板状部
材である電極板85が対抗する磁極Ｎ部に有るスペーサ粒
子を押圧、挟持する状態で、現像スリーブ81との間隙が
形成されている。

【００３０】スペーサ粒子は現像スリーブ81上に弾性を
有する電極板85を押し上げる程度にまばらに２成分現像
剤であるキャリア粒子とトナー粒子にブレンドされてい
る。スペーサ粒子としては磁性粒子、好ましくは絶縁性
磁性粒子が用いられる。スペーサ粒子と現像スリーブ81
とで形成される間隙によりキャリア粒子とトナー粒子か
らなる現像剤Ｄの層が形成される。即ち、磁気ブラシを
形成する。スペーサ粒子と電極板85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の回転によって現
像スリーブ81の回転と同方向に移動し、現像領域Ａに搬
送される。

【００３１】この現像スリーブ81上に形成される磁気ブ
ラシは電極板85を現像器の近傍に配置したＮ，Ｓ磁極に
よって均一化された寝た穂の状態となり、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。

【００３２】83，84は現像剤Ｄを図中前後に撹拌して成
分を均一にする撹拌スクリュー、85は振動電界を形成す
るために現像領域Ａの上流側に設けた板状部材である電
極板、電極板85は50〜300μm厚で現像スリーブ81に当接
するように設けた樹脂やゴムなどの絶縁体よりなる絶縁
部材85ｂ先端部にその表面を絶縁コートしてある金属等
の導電性材料からなる50〜500μm幅、１〜100μm厚の線
状の電極85ａを一体に設けたものである。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や磁性
体からなる現像剤規制手段である規制ブレード、87は現
像領域Ａを通過した現像剤を現像スリーブ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。規制ブレードに代わり非磁性や磁性体
からなる丸棒を現像スリーブに押圧してもよい。

【００３３】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、
電極板85の電極85ａには直流バイアス電源Ｅ３から保護
抵抗Ｒ２を介してバイアス電圧が印加される。

【００３４】本発明では現像スリーブ81上のスペーサ粒
子を挟んで現像剤層に当接する絶縁部材85ｂの上に一体
に設けた電極85ａ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
ベルト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、感光体ベルト１と電極85ａとの間には
トナーを感光体へ移動させる電界を形成した所に特徴が
ある。

【００３５】ここでθ₁は、現像部である感光体ベルト
１と現像スリーブ81の最近接した中央位置から、現像ス
リーブ81の移動方向の上流側に近接配置した磁極位置角
度であり、３〜20゜が好ましい。θ₂は、スペーサ粒子
を挟んで現像スリーブ81と電極板85との最近接位置であ
り、磁極位置θ₁と近接した位置とし、θ₁に対し±10゜
とすることが好ましい。スペーサ粒子を挟んで現像スリ
ーブ81と電極板85とで圧接される現像剤の層厚はスペー
サ粒子径と比べて１〜３倍で形成されている。現像スリ
ーブ上にまばらに有る磁性粒子であるスペーサ粒子搬送
量は磁性キャリアに対し、１〜20重量％の割合で混入さ
れている。このようにして、電極板85からの押圧力と、
磁極による磁気力により、現像剤層の均一化と安定した
搬送が得られる。

【００３６】電極85ａの上流側端部は、θ₂（最近接位
置）より下流側に設定し、電極85ａの下流側端部は中央
部より上流側θ₃とすることが好ましい。θ₃は、中央位
置と電極先端とのなす角度であり、０〜15゜が好まし
い。θ₃を５゜以上とすると生成したトナークラウドを
そのままの状態で現像領域Ａに送り出すことが困難とな
り、θ₃を０゜以下とするとトナークラウドが主たる現
像領域Ａを通り越した位置で発生することになり好まし
くない。電極板85と現像スリーブ81との間にスペーサ粒
子を挟んで間隙が設けられる、かつ、θ₃を０〜15゜と
することにより、トナーが電極部で振動する空間が与え
られクラウドの発生が良好に行われ、クラウド状のトナ
ーをそのままの状態で中央部の現像領域Ａに送り出すこ
とが出来る。なお、対抗磁極は中央位置より下流側の任
意の位置に配置される。

【００３７】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、電極板85には現像スリーブ電位よ
り絶対値が大きい−700〜ー1000Ｖ、現像スリーブ81に
は−700Ｖの直流電圧成分と交流電圧成分のバイアス電
圧が印加される。交流電圧成分は周波数100Hz〜30KHz、
好ましくは５〜15KHzでピーク間電圧は200〜3000Ｖであ
る。

【００３８】これにより、電極板85の電極85ａには現像
スリーブ81より好ましくは感光体電位より絶対値の高い
電圧が印加されているので、電極板85にトナーが付着す
ることもないし、重ね合わせプロセスにおいても感光体
ベルト１上のトナー像が電極85ａに付着することもな
い。電極85ａが感光体ベルト１より現像スリーブ81に近
接して設けてあることにより第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。

【００３９】この第１の振動電界によってスペーサ粒子
によって形成された空間に存るトナーの粒子をその電気
力線の方向に振動させてトナーを飛翔させ、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２の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。

【００４０】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
動が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。

【００４１】以上の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など
によって防止することができる。

【００４２】本発明の現像装置は、以上述べたようにス
ペーサ粒子を挟んで現像スリーブ81と電極板85との間で
２成分現像剤の現像剤層を形成し、２成分現像剤磁気ブ
ラシを像担持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スペーサ粒子及びトナー粒子とキャ
リア粒子からなる現像剤を用いることが好ましい。

【００４３】スペーサ粒子は、キャリア粒子に対し、１
〜20重量％の量を混合して用いるのが好ましい。少なす
ぎると、電極板85を均一に押し上げる効果が低下し、多
すぎると、磁気ブラシの穂が高く不均一に形成され易い
ためである。又、このようにして混合されたスペーサ粒
子及びキャリア粒子からなる現像スリーブ上での搬送量
は0.01〜0.2ｇ／cm²に通常設定される。

【００４４】スペーサ粒子としては、電極板85に圧接形
成される現像剤層厚がキャリア粒径（10〜50μm）の２
〜10層（好ましくは３〜５層）とすることから、その粒
径は30〜150μmであることが好ましく、特に大粒径をカ
ットしてあることが重要である。又、形状は球形が好ま
しい。この様にすることにより現像スリーブ81と電極板
85との間隙がスペーサ粒子の形状により変動することが
ない。磁性粒子であるスペーサ粒子の磁性体として、
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、シリコン樹脂、フッ素樹脂等の樹脂で球状に
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。

【００４５】更に、スペーサ粒子の抵抗は高圧の交流電
圧が印加されるので絶縁性が好ましく抵抗率が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る。ま
た、スペーサ粒子は交番電界下で感光体ベルト１へ飛翔
したり、磁気ブラシを高く不均一にしたりトナーの帯電
量を乱したりしないように、磁石体82を内部に有する現
像スリーブ81に安定して吸着させるべく磁化率が10〜50
emu／ｇであり磁性キャリアと同じか、より低磁化とす
ることが好ましい。又、トナーとの摩擦帯電性はキャリ
アと同じ帯電系列であり、トナーに同じ帯電量を付与す
るものが良い。

【００４６】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、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、10μm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以下であり、10μm
以上、好ましくは15μm以上であるものが好適に用いら
れる。磁気ブラシを低く均一に形成するために、磁化は
10〜50emu／ｇが好ましい。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。

【００４７】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、シリ
コン樹脂、フッ素樹脂等の樹脂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。

【００４８】なお、スペーサ粒子やキャリア粒子を前述
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、スペーサ粒子やキャリア粒子が樹脂等によって球形
化されていることは、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。また、ス
ペーサ粒子やキャリア粒子の高抵抗化と共に、従来のス
ペーサ粒子や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、電極部材や感光体ベルト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スペーサ粒子やキャリア粒子の
球形化には、スペーサ粒子や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、スペーサ粒子やキャリア粒子の抵抗率が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、スペーサ粒子やキャリア粒子に電荷が注入さ
れて、感光体ベルト１面にスペーサ粒子やキャリア粒子
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。

【００４９】以上を総合して、スペーサ粒子や磁性キャ
リア粒子は、少なくとも長軸と短軸の比が３倍以下好ま
しくは２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10⁸Ω以上好まし
くは10¹³Ω以上であることが適正条件である。そして、
このようなスペーサ粒子や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スペーサ粒子やキャリアで
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。

【００５０】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。即
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、このクラウドの直ぐ近
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付着されるようになる。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への付着も減少さ
せるし、磁気ブラシの穂が感光体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への付着を大幅に
減少させる。

【００５１】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１〜５μm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10μm以下、好まし
くは１〜７μm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３μc／
ｇより大きいこと（好ましくは３〜30μc／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。

【００５２】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。中で
も、トナー粒子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30wt％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。

【００５３】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、好まし
くは10μm以下特に好ましくは１〜５μmの粒子からなる
ものである。

【００５４】本発明の現像装置には、以上述べたような
スペーサ粒子及び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
像剤と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。

【００５５】以上のような現像装置に、球形フェライト
に樹脂コーテイングした重量平均粒径が70μm、磁化の
強さが30emu／ｇ、低効率が10¹⁴Ωcm以上の球形スペー
サ粒子と球形フェライトにスペーサ粒子と同じ樹脂コー
テイングした重量平均粒径が30μm、磁化の強さが30emu
／ｇ、抵抗率が10¹⁴Ωcm以上の球形化磁性キャリアを
５：100の割合で混合したものを用い、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10重量部からなる重量平均粒径が５μ
m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３に示した装置により各現像剤溜まり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％になる条件で現像を行った。各トナーの平均
帯電量は−15μc／ｇであった。

【００５６】この場合の感光体ベルト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２の外径1
5mm、その回転数200rpm、磁石体82の現像領域Ａに対向
するＮＳ磁極上の磁束密度は1200ガウス、上流側のＮ極
はθ₁＝10゜、θ₂＝10゜、上流側のＳ極は30゜、現像バ
イアスを印加しない時の現像部での現像剤Ｄ層の厚さは
0.3mm、現像スリーブ81と感光体ベルト１との間隙0.7m
m、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４KHz、1000Ｖとした。現像
剤を押圧している電極部材（電極板85）先端の電極85ａ
はθ₃＝３゜とし、現像スリーブ81から先端が0.4mm離れ
た位置に設置しトナーと同極性で感光体の帯電電位より
高い−1000Ｖの直流電圧成分を印加した。この実施例で
は現像スリーブ81上の現像剤Ｄは感光体ベルト１の表面
に接触しない。

【００５７】以上の条件で現像を行って、重ね合わせた
カラートナー像を感光体上に形成し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。

【００５８】以上の実施例においては特定の現像器を使
用中、他の使用しない現像器に、現像スリーブの回動状
を停止し、現像スリーブに印加する交流バイアスを停止
した。すなわちフローティング状態あるいはトナーと同
極性あるいは異極性のバイアスを印加した。なお、電極
部材は画像形成中はトナーと同極性の電圧をそのまま維
持した。これにより、感光体上のトナー像から電極部材
へのトナーの移動を防止した。

【００５９】又、電極部材としては、ガラス繊維を含有
する150μm厚のエポキシ板上に厚さ10μm、幅100μmの
線状電極を取り付けた構造のものを用いた。

【００６０】以上の実施例においては同様のバイアス条
件が得られた。現像スリーブ81に印加する交流電圧成分
の周波数と電圧を変化させた結果を図４に示した。図４
において、横線で陰を付した範囲がかぶりの発生し易い
範囲、縦線で陰を付した範囲が絶縁破壊の生じ易い範
囲、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、か
ぶりの発生し易い範囲は、交流電圧成分の変化によって
変化する。なお、交流電圧成分の波形は、正弦波に限ら
ず、矩形波や三角波であってもよい。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。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の現像装置
は、平均粒径が30μm以下のキャリアや平均粒径が10μm
以下のトナーを用いてもキャリア付着等のない小粒径を
用いた高画質の画像が得られる現像装置を提供できた。
また、像担持体上にトナー像を重ねて形成した多色像を
一括して転写材上に転写してカラー画像を得る画像形成
装置に用いても、トナー像間の混色が起きない、現像効
率が高くムラのない現像を行うことの可能な優れた現像
装置を提供することができる。特に、スペーサ粒子を現
像スリーブと電極板との間に挟持した状態でトナー粒子
とキャリア粒子とから成る現像剤層（磁気ブラシ）を形
成するため、電極板を強く押圧できると共に、トナー層
への押圧力も軽減出来る。従って、現像剤層安定化、現
像剤の圧縮防止、電極設定の安定化、トナーとの過剰な
こすりが起こらないことによる電極板のフィルミングの
防止、摩擦帯電防止による現像効率の向上等が図られ
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１例を示す断面図である。

【図２】像形成システムを示すブロック図である。

【図３】本発明の現像装置の一実施例を示す断面図であ
る。

【図４】実施例においてバイアス電圧の交流成分を変化
させた場合の現像状態を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 感光体ベルト（像担持体） ４ ガイド部材 ６ スコロトロン帯電器 ７ 光書込み装置 ８，８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ 現像装置 12 転写器 13 クリーニング装置 81 現像スリーブ 83 撹拌器 84 ファーブラシ 85 電極板（板状部材） 85ａ 電極 85ｂ 絶縁部材 86 規制ブレード（現像剤規制部材） 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 (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現像スリーブ上にトナーと磁性キャリア
   とから成る二成分現像剤を形成し、振動電界下で像形成
   体へ前記現像剤を飛翔させて現像を行う現像装置におい
   て、板状部材先端に電極を有する弾性部材を前記現像剤
   に押圧すると共に、前記現像スリーブ上に前記磁性キャ
   リア径より大きい絶縁性磁性粒子をスペーサ粒子として
   磁気的に付着させ、前記現像スリーブと前記弾性部材と
   の間隙を維持することを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 前記スペーサ粒子は球形であることを特
   徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 【請求項３】 前記現像スリーブと前記弾性部材との最
   近接部近傍には前記現像スリーブ内に磁極が配設される
   ことを特徴とする請求項１記載の現像装置。