JPH0862972A

JPH0862972A - 現像装置

Info

Publication number: JPH0862972A
Application number: JP6196920A
Authority: JP
Inventors: Satoru Haneda; 哲羽根田
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1994-08-22
Filing date: 1994-08-22
Publication date: 1996-03-08

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、主に、非磁性トナー粒子からなる１成分現像剤
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１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スリーブ
を有し、この現像スリーブ表面にトナーを保持し現像領
域に搬送して現像を行うもので、像担持体面と非接触で
現像する非接触現像にも用いられる。しかし、従来は一
般に平均粒径が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、トナーの粒子が粗いために、
高画質画像が得られにくいといった問題がある。そこで
最近、高画質化特に、繊細な線や点或いは濃淡差等を再
現するために平均トナー粒径を５μm前後とし、１〜５
μmのトナー粒子を用いた現像方法が提案されている。
しかし、トナー粒子を１〜５μm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、トナーの摩擦帯電制御が難しくなって
凝集が起こり易くなる。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、制御電極に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
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、これが像担持体である感光体
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があるが、これも解決
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
ブ上に一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現像剤の粒径
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
する現像装置は好ましい実施態様である。

【００１０】さらに、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
る現像装置も好ましい実施態様である。

【００１１】

【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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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上にトナー像を担持した
まま移動を妨げない長所を有する。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】即ち、感光体ベルト１はスコロトロン帯電
器６により再び帯電され、次いで第２の色信号が光書込
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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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１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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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現像剤であ
る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
によりトナー粒子からなる現像剤Ｄの層厚が形成され
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。

【００３２】この現像スリーブ81上に形成される現像剤
層は感光体ベルト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。

【００３３】83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、84はトナーを現像スリーブ
81に再供給するファーブラシ、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は現像剤層
の高さ、量を規制するため設けられた現像剤規制手段で
あるゴムや金属板からなる規制ブレード、88は現像剤溜
まり、89はケーシングである。規制ブレード86は現像ス
リーブ81の回転方向に対して、トレイル或いはカウンタ
配置とすることができる。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。この様にすることにより電極板
85の押圧下で磁性のスペーサ粒子が滞留せずに搬送され
る。スペーサ粒子を挟んで現像スリーブ81と電極板85と
で圧接されるトナー層厚は１〜２層で安定して形成され
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10^-4〜10^-2ｇ／cm²である。

【００３７】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
ナー層（現像剤層）をそのままの状態で中央部の現像領
域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。

【００３８】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〜−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〜15KH_Z、
好ましくは３〜10KH_Zでピーク間電圧は200〜3000Ｖであ
る。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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
１成分現像剤の現像剤層を形成し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、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非磁性ト
ナーである現像剤を用いることが好ましい。

【００４４】スペーサ粒子は、現像スリーブ81上に10^-4
〜10^-2ｇ／cm²の量を設けるのが好ましい。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。以上のことから適性量のスペーサ粒子が現像ス
リーブ上にあることが望ましく、この搬送量は10^-4〜10
^-2ｇ／cm²である。

【００４５】スペーサ粒子としては、電極板85に圧接形
成されるトナー層厚がトナー粒径（３〜15μm）の１〜
３層（好ましくは１〜２層）とすることから、その粒径
は10〜50μmであり、好ましくは30μm以下で、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
であることが好ましい。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。

【００４６】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、
現像部において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に吸着させるべく磁化率が10
〜50emu／ｇであり、又、トナーとの摩擦帯電性は、既
に規制ブレードで帯電されているトナーと同一極性を与
えるものが好ましく、その値は３〜20μc／ｇが好まし
い。

【００４７】なお、スペーサ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
サ粒子が樹脂等によって球形化されていることは、一般
にスペーサ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、現像スリー
ブと電極間の間隙が変動することなく保たれ、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。又、スペーサ粒子の高抵抗化と共
に、従来のスペーサ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の球形化にはスペーサ
粒子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、スペーサ粒子の抵抗率が10⁸
Ωcm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0.50
cm²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、スペーサ粒子に電荷が注入されて、感光
体ベルト１面にスペーサ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。

【００４８】以上を総合して、スペーサ粒子は、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。

【００４９】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、現像スリーブ81に強く付着し、また、非画像部に
飛散し易くなり、かぶりが発生し易くなる。そして、従
来の現像剤層現像方法では、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。

【００５０】その点を本発明の現像装置ではスペーサ粒
子による現像剤層の安定化と、現像スリーブ81と電極板
85との空間の確保とにあわせ、現像剤層による現像を二
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、トナーの粒子は、第１の振動電界において前記安
定した空間で、強く振動を与えられて現像スリーブ81か
ら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１の振動電界より弱い第
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。また、平均粒径が小さい場合、例えば
１〜５μmのときにもカブリ等がなく安定した画像が得
られる。トナーは通常用いられる１〜10μm（平均粒径1
0μm）のものが用いられる。また、トナーの粒子が電界
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。

【００５１】このようなトナーは、従来のトナーと同様
の方法で得られる球形や不定形の非磁性のトナーを用い
ることができる。

【００５２】本発明の現像装置において、好ましいトナ
ーは、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等の樹脂を用
い、それにカラー顔料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１〜７μmの
粒子からなるものである。

【００５３】本発明の現像装置には、以上述べたような
非磁性トナー粒子からなる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。

【００５４】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が15μm、磁化の強さ
が40emu／ｇ、抵抗率が10¹⁴Ωcm以上の球形スペーサ粒
子を用い、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５μm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
により現像を行った。各トナーの平均帯電量は−５μc
／ｇであった。又、現像スリーブ81上にスペーサ粒子を
５×10^-4ｇ／cm²の量を付着させた。

【００５５】かかる現像装置を装着した図２に示すカラ
ー画像形成装置で、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81の外径15mm、
その回転数300rpm、磁石体82の現像領域Ａに対向する
Ｎ，Ｓ磁極上の磁束密度は1200ガウス、上流側のＮ極は
θ₁＝10゜、θ₂＝10゜、下流側のＳ極は30゜、現像剤Ｄ
層の厚さは20μm、現像スリーブ81と感光体ベルト１と
の間隙0.7mm、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４KH_Z、ピーク間
電圧1000Ｖとした。現像剤を押圧している電極85ａの先
端はθ₃＝３゜とし、現像スリーブ81から先端が0.3mm離
れた位置に設置し−1000Ｖの直流電圧を印加した。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。

【００５６】以上の条件で現像を行って、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。

【００５７】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
態を停止し、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85ａに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
板85へのトナーの移動を防止した。

【００５８】又、電極板85としては、ガラス繊維を含有
した150μm厚のエポキシ板上に、厚さ10μm、幅100μm
の線状電極85ａ取り付けた構造のものを用いた。

【００５９】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。また、現像剤として
は１成分磁性トナーを用いたものでも良い。

【００６０】

【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15μm以下のトナーを用いてもトナー飛
散のない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現像剤
層（トナー層）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 撹拌スクリュー 84 ファーブラシ 85 電極板 85ａ電極 85ｂ絶縁部材 86 規制ブレード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

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｇ 15/09 １０１

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】現像スリーブ上に一成分現像剤を形成
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
リーブ上に前記現像剤の粒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。
【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。
【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。