JPH09211965A

JPH09211965A - 現像装置及びカラー画像形成装置

Info

Publication number: JPH09211965A
Application number: JP8016713A
Authority: JP
Inventors: Isao Endo; 勇雄遠藤; Toru Komatsu; 小松　　徹; Satoru Haneda; 哲羽根田
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1996-02-01
Filing date: 1996-02-01
Publication date: 1997-08-15

Abstract

(57)【要約】【目的】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。【構成】像形成体である感光体ドラム１０に対向して
設けられた、現像剤Ｄを搬送する現像スリーブ１３０と
感光体ドラム１０との間隙に現像剤Ｄに当接した制御電
極板８０を有する現像装置において、その制御電極板８
０の設置位置は、制御電極板８０が現像剤層に接し、か
つ感光体ドラム１０と現像スリーブ１３０の中心を通る
中心線ｐに垂直な接線Ｍに対し、現像スリーブ１３０側
に位置していることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真式複写装置等
の画像形成装置において、１成分又は２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及び非接触現
像する現像装置を備えたカラー画像形成装置に関する。

【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】いずれの現像法も、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、像背景の他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
直流バイアス印加によっても防ぐことが困難となる。
トナーの凝集も起こりやすく、帯電制御が困難となる。
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、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、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域上流
部に電極部を有する板状部材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６−１
７５４８５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
電極板法では、制御電極板の長手方向（スリーブ軸方
向）のうねりや反りによって、前記現像スリーブと前記
電極部間の距離が変化するため、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を引き起こす。

【０００８】また、制御電極板にトナーが堆積して、像
形成体上の画像を汚したり、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
り均一な濃度の画像が得られなくなるという問題点があ
った。

【０００９】本発明は、前記制御電極板法の問題点を解
決し、制御電極板のうねり、反りによる、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
高画質な画像を、安定して得られる非接触現像装置及び
カラー画像形成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、像形成体に
対向して設けられ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
接した制御電極板を有する現像装置において、前記現像
剤層に接し、かつ前記像形成体と前記現像剤搬送体の中
心を通る中心線に垂直な接線に対し、前記制御電極板の
全体が前記現像剤搬送体側に位置していることを特徴と
する現像装置（第１発明）によって達成される。

【００１１】また、前記接線と前記制御電極板との間隙
をｇ₂（μｍ）、前記現像剤と前記像形成体との間隙を
ｇ₁（μｍ）とするとき、ｇ₂＝（０〜２）×ｇ₁である
ことを特徴とする前記現像装置。

【００１２】さらに、前記現像剤として、少なくともキ
ャリアとトナーとからなる２成分現像剤を用いる場合
は、前記像形成体と前記現像剤搬送体との最近接距離を
ｇ₀（μｍ）とするとき、前記ｇ₁と前記ｇ₀の関係がｇ₁
＝（０．１〜０．５）×ｇ₀であることを特徴とする前
記現像装置。

【００１３】あるいは、前記現像剤が、少なくともトナ
ーよりなる１成分現像剤を用いる場合は、前記ｇ₁と前
記ｇ₀との関係がｇ₁＝（０．３〜０．９）×ｇ₀である
ことを特徴とする前記現像装置。

【００１４】さらにまた、前記制御電極板先端と前記中
心線との間隔ｄ（μｍ）はｄ＝（２〜１０）×ｇ₀であ
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。

【００１５】さらに、上記現像装置は、像形成体に対
し、複数組の帯電手段、像露光手段及び現像手段を配設
し、前記像形成体の一回転中に帯電、像露光及び現像を
繰り返して像形成体上にトナー像を重ね合わせて形成
後、前記トナー像を転写材に一括して転写するカラー画
像形成装置において、前記像露光手段は前記像形成体内
に配置すると共に、前記露光手段による像露光位置を前
記現像手段の現像ケーシング内とし、現像中心から現像
ケーシングまでの位置をＬ₁、現像中心から像露光位置
までの距離をＬ₂、現像中心からの現像領域の幅をｗ₁、
像形成体の電位低下時間をＴ、プロセススピードをｖと
するとき、Ｌ₁＞Ｌ₂＞ｖＴ＋ｗ₁であるカラー画像形成
装置に好ましく用いられる。

【００１６】

【発明の実施の形態】図３ないし図５は本発明の現像装
置を好適な現像手段（現像器）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。

【００１７】１０はドラム状の像形成体すなわち感光体
ドラムで、光学ガラスもしくは透明アクリル樹脂等の透
明部材によって形成される円筒状の基体の外周に透明導
電層，有機感光層（ＯＰＣ）を塗布したものである。

【００１８】この画像形成装置では、画像露光用の露光
ビームの結像点である感光体ドラムの光導電体層におい
て、光導電体層の光減衰特性（光キャリア生成）に対し
て適正なコントラストを付与できる波長の露光光量を有
していればよい。従って、本発明における感光体ドラム
の透明基体の光透光率は、１００％である必要はなく、
露光ビームの透過時にある程度の光が吸収されるような
特性があっても構わない。透光性基体の素材としては、
ソーダガラス、パイレックスガラス、ホウ珪酸ガラスや
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、透光性導電層
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、ヨウ化銅やＡｕ、Ａｇ、
Ｎｉ、Ａｌなどからなる透光性を維持した金属薄膜が用
いられ、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、浸漬塗工
法、スプレー塗布法などが利用される。また、光導電体
層としては、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）合金感
光層、アモルファスセレン合金感光層や、各種有機感光
層（ＯＰＣ）が使用可能である。

【００１９】前記感光体ドラム１０は一方の端部のフラ
ンジ１０Ａが後述するカートリッジ３０の備えるガイド
ピン３０Ｐによって軸受支持され、他方の端部のフラン
ジ１０Ｂが装置本体の基板４０の備える複数のガイドロ
ーラ４０Ｒに外嵌して外周の歯車１０Ｇを駆動歯車４０
Ｇに噛合し、その動力により前記の透明導電層を接地し
た状態で時計方向に回転される。

【００２０】１１はスコロトロン帯電器で感光体ドラム
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。

【００２１】１２は感光体ドラム１０の軸方向に配列し
た発光素子をアレイ状に一列に並べたＦＬ，ＥＬ，Ｐ
Ｌ，ＬＥＤや、発光素子と光シャッタ機能をもつ素子を
一列に並べたＬＩＳＡ，ＰＬＺＴ，ＬＣＳと等倍結像素
子としての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。

【００２２】前記の各露光光学系１２は何れも装置本体
の基板４０に対しガイドピン４０Ｐ１を案内として固定
した円柱状の支持部材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。

【００２３】１３（Ｙ）ないし１３（Ｋ）はイエロー
（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）およびＫ（黒
色）の各現像剤を収容する現像器で、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
する現像スリーブ１３０を備えている。

【００２４】前記の各現像器１３は、詳細は後述するが
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。

【００２５】次に本装置におけるカラー画像形成装置の
プロセスについて説明する。

【００２６】原稿画像は本装置とは別体の画像読み取り
装置において、撮像素子により読み取られた画像あるい
は、コンピュータで編集された画像を、Ｙ，Ｍ，Ｃおよ
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。

【００２７】画像記録のスタートにより感光体駆動モー
タの始動により前記の駆動歯車４０Ｇが回動して感光体
ドラム１０を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。

【００２８】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
すなわちイエロー（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。

【００２９】前記の潜像は現像器１３（Ｙ）により現像
スリーブ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。

【００３０】次いで感光体ドラム１０は前記イエロー
（Ｙ）のトナー像の上にさらに帯電器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の色信号すなわちマゼンタ（Ｍ）の画像信号に対応す
る電気信号による露光が行われ、現像器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。

【００３１】同様のプロセスにより帯電器１１（Ｃ）、
露光光学系１２（Ｃ）および現像器１３（Ｃ）によって
さらに第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）およ
び現像器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。

【００３２】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
た透明の基体を透して行われる。従って第２，第３およ
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２０１を用い、高温の場合はヒート
パイプ２０２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
た各現像器による現像作用に際しては、それぞれ現像ス
リーブ１３０に対し直流あるいはさらに交流を加えた現
像バイアスが印加され、現像器の収容する一成分或いは
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に対してトナーと同
極性の直流バイアスを印加して、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ようになっている。

【００３３】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転写器１４Ａにおいて給紙カ
セット１５より搬送されタイミングローラ１６の駆動に
よって同期して給紙される転写紙に転写される。

【００３４】トナー像の転写を受けた転写紙は、除電器
１４Ｂにおいては帯電の除去を受けてドラム周面より分
離し、定着装置１７においてトナーを溶着したのち排紙
ローラ１８を介して装置上部のトレイ上に排出される。

【００３５】一方、転写紙を分離した感光体ドラム１０
はクリーニング装置１９において残留トナーを除去，清
掃して原稿画像のトナー像の形成を続行するかもしくは
一旦停止して新たな原稿画像のトナー像の形成にかか
る。

【００３６】前記の感光体ドラム１０、各帯電器１１、
各現像器１３とさらにクリーニング装置１９はカートリ
ッジ３０に収容され一体化された状態で像露光手段に負
荷や衝撃を与えることなく、光学系１２を有する支持部
材２０を残して装置本体内に着脱出来るように構成され
ている。着脱時に支持部材２０を残す構成は、ヒータ２
０１，ヒートパイプ２０２、ＬＥＤを動作させるリード
線２０３や光学系１２を感光体の回動や感光体の着脱に
もかかわらず支持部材２０に固定しておくことができる
特長を有している。また感光体ドラム１０の軸心を決め
るのに利用することもできる。

【００３７】図５は本発明による露光光学系１２の感光
体ドラム１０上での露光位置を、現像器１３の現像ケー
シング１３８内で現像スリーブ１３０の上流側に設けた
状態を示したもので、図５はその１組を取り出して説明
を簡単にするため制御電極板を除いて示した説明図であ
る。また図１１は制御電極板の配置関係を示した図であ
る。図５において１３０は現像スリーブで、内部に固定
磁石１３１を有している。１３２は現像剤の薄層形成部
材で回転する現像スリーブ１３０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
う供給部材である。現像スリーブ１３０には直流と交流
とが重畳した現像バイアスが印加され、感光体ドラム１
０と最も近接した現像領域において、非接触の状態で現
像が行われる。ここに示した実施例では現像スリーブ１
３０は感光体ドラム１０の回転に対して対向部で同方向
に回転しているが、この方向に限定されるものではな
い。

【００３８】このカラー画像形成装置では、ＬＥＤ等を
用いた露光光学系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、感光体
ドラム１０中心と現像スリーブ１３０中心とを結ぶ中心
線を中心線ｐとする。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、プロセススピードすなわ
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。

【００３９】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。

【００４０】従ってプロススピード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０．０５
ｓｅｃ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
６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。

【００４１】前記現像器１３（Ｙ）〜１３（Ｋ）は同一
の構成からなり、さらに、前記現像器は、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
器（現像装置）は符号１３ａ、１成分現像剤を収容する
現像器（現像装置）を１３ｂをもって示す。

【００４２】次に本発明の現像装置についてさらに詳し
く説明する。

【００４３】図１（ａ）及び図１（ｂ）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１３ａを示
す概略断面図及び要部拡大断面図である。

【００４４】図において、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
有する固定磁石で、固定磁石１３１の一つの磁極１３１
ａ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と固定磁石１３１
とで現像剤搬送機能を発揮する。固定磁石１３１の主磁
極１３１ａ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１３０上に現像剤Ｄ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１３０の回転に
よって同方向に移動し現像域に搬送される。１３２は現
像剤の薄層形成部材で回転する現像スリーブ１３０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供給部材である。８０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
材よりなる絶縁性部材である絶縁部材８３上に電圧印加
可能な電極部８２と、さらに電極部８２の上流側に絶縁
部材８３を支持するために結合された支持部材８１より
なる制御電極板で詳細は後述する。電極部８２は金属等
の導電性材料からなり絶縁部材８３の先端部上に線状に
一体に設けられる。

【００４５】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８０の支持部材８１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、８８，８９は制御電極板８０の支持部材８
１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。

【００４６】制御電極板８０の設置位置は、図１（ｂ）
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１３０の回転軸Ｏを中心にした、現像スリーブ１３０
の回転軸Ｏと感光体ドラム１０の回転軸とを結ぶ中心線
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。

【００４７】図２（ａ）及び図２（ｂ）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１３
ｂの概略断面図及び要部断面図であって、図１と同一部
分は同一符号を付してあり詳細な説明は省略する。

【００４８】図において、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。

【００４９】前記いずれの現像装置１３ａ，１３ｂ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
８６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。

【００５０】また、現像スリーブ１３０には直流電源Ｅ
₁と交流電源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交流バイアス電圧が印加される。さ
らに、電極部８２には直流電源Ｅ₃から保護抵抗Ｒ₂を介
して直流成分のみのバイアス電圧が印加される。電極部
８２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。

【００５１】以上の現像装置１３ａ，１３ｂでは、交流
バイアス電圧を現像スリーブ１３０に印加することによ
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８０の電極部８２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。

【００５２】この場合、電極部８２は感光体ドラム１０
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。

【００５３】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８２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。

【００５４】この時、交流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。

【００５５】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、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。

【００５６】現像スリーブ１３０に印加されるバイアス
電圧の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。

【００５７】この現像装置１３ａ又は１３ｂを現像器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８２には−７５０Ｖ、現
像スリーブ１３０には−７５０Ｖの直流電圧に交流電圧
を重畳した交流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に印加する交流成分のゼロ・
ピーク電圧（Ｖ_0-P）は、図１（ｂ），図２（ｂ）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（μｍ）、前記電極部８２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Ｄ₅₀（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・ｈ２成分現像について３００・Ｑ₂・Ｄ₅₀・ｇ₀＞Ｖ_0-P＞５・Ｑ₂・Ｄ₅₀・ｈ好ましくは２００・Ｑ₂・Ｄ₅₀・ｇ₀＞Ｖ_0-P＞１０・
Ｑ₂・Ｄ₅₀・ｈの範囲であることが好ましい。

【００５８】前記感光体ドラム１０に対向して設けられ
現像スリーブ１３０と感光体ドラム１０との間隙に現像
剤Ｄに当接した制御電極板８０を有する現像装置１３ａ
及び現像装置１３ｂは、その制御電極板８０全体の設置
位置が、図１（ｂ）及び図２（ｂ）に示すように、現像
剤層に接し、かつ感光体ドラム１０と現像スリーブ１３
０の中心を通る中心線ｐに垂直な接線Ｍに対し、制御電
極板８０は現像スリーブ１３０側に位置していることを
特徴とする。

【００５９】制御電極板８０の作用はトナークラウドを
発生させ現像領域に送り込むだけで現像領域での現像に
は関与しない。電極部８２が接線Ｍを超えて感光体ドラ
ム１０側にあるように設置すると、トナークラウドが電
極部８２に回り混み易くなり、電極上へのトナー汚れが
発生し易い。

【００６０】この電極上へのトナー汚れは、堆積して画
像汚れ等の原因になるだけでなく、堆積した部分の誘電
率が増加するため、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、画像にたて
すじとなって現れてしまう。

【００６１】電極部８２を接線Ｍを超えず現像スリーブ
１３０側に設置することは、電極部８２が現像領域より
上流部に遠ざかることになり上記のトナークラウドによ
る電極上の汚れが発生しない。

【００６２】現像剤Ｄとして、少なくともキャリアとト
ナーとからなる２成分現像剤を用いる現像装置１３ａの
場合は、前記接線Ｍと制御電極板８０との間隙をｇ
₂（μｍ）、現像剤Ｄと感光体ドラム１０との間隙をｇ₁
（μｍ）とするとき、ｇ₂＝（０〜２）×ｇ₁ であることが好ましい。

【００６３】・ｇ₁＜０では、電極部８２が現像領域に
近づき汚れ易く画像部に前述した悪影響が現れる。

【００６４】・ｇ₂＞２ｇ₁では、トナークラウドを効率
的に現像領域に送り込むことができず現像性が低下す
る。

【００６５】また、制御電極板８０の先端と中心線ｐと
の間隔をｄ（μｍ）、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中心線ｐ上の間隙をｇ
₀（μｍ）とするとき、ｄ＝（２〜１０）×ｇ₀ であることが好ましい。

【００６６】・ｄ＜２ｇ₀では、制御電極板８０が現像
領域に入り込み過ぎ、電極部８２の汚れの影響が画像部
に現れる。

【００６７】・ｄ＞１０ｇ₀では、トナークラウドを効
率的に現像領域に送り込むことができず現像性が低下す
る。

【００６８】さらに、ｇ₁＝（０．１〜０．５）×ｇ₀ であることが好ましい。

【００６９】・ｇ₁＜０．１ｇ₀では、現像スリーブ１３
０の回転により現像剤Ｄが感光体ドラム１０に接触する
ようになり、カブリ発生やキャリア付着の原因となる。

【００７０】・ｇ₁＞０．５ｇ₀では、トナークラウドを
効率的に現像領域に送り込むことができず現像性が低下
する。

【００７１】あるいは、現像剤Ｄが、少なくともトナー
よりなる１成分現像剤を用いる現像装置１３ｂの場合
は、前記ｇ₀，ｇ₁，ｇ₂，ｄに関し、ｇ₂とｇ₁との関係
及びｄとｇ₀との関係は２成分現像剤を用いる場合と同
様に、ｇ₂＝（０〜２）×ｇ₁ ｄ＝（２〜１０）×ｇ₀ であることが好ましい。

【００７２】しかし、１成分現像剤の場合はトナーのみ
からなるため現像剤層が低くなるので、ｇ₁とｇ₀との関
係は、ｇ₁＝（０．３〜０．９）×ｇ₀ であることが好ましい。（この場合ｇ₁が大きくなるの
で、その分現像バイアス電圧を高く選定する。）・ｇ₁＜０．３ｇ₀では、現像スリーブ１３０の回転によ
りトナーが感光体ドラム１０周面や感光体ドラム１０上
の他色トナーに接触し、カブリや混色、色にごりの原因
となる。

【００７３】・ｇ₁＞０．９ｇ₀では、感光体ドラム１０
から現像剤層が離れ過ぎ現像性が低下する。

【００７４】現像装置１３ａ，１３ｂ共にｇ₀，ｇ₁，ｇ
₂，ｄの条件を上記のように設定することにより、制御
電極板８０の電極部８２上にトナーが付着しにくくなる
ため、トナー付着による誘電率の変化が抑制されるた
め、画像ムラの発生を防止することができる。また、感
光体ドラム１０と現像スリーブ１３０との間隙の広い所
に制御電極板８０を設定することになり、設定の自由度
が大きくなるため、うねりや反り等が発生しにくく、安
定した制御電極板８０の設定が可能となる。そのため白
スジや画像ムラのない画像を長期にわたり安定して得る
ことができる。

【００７５】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。

【００７６】次ぎに、本発明の現像装置１３ａ，１３ｂ
に用いられる制御電極板８０の構成について説明する。

【００７７】制御電極板８０は、図７（ａ）に示すよう
に、電極部８２を支持するガラスエポキシセラミック等
からなる絶縁性部材である絶縁部材８３と、その絶縁部
材８３を支持する支持部材８１からなる。絶縁部材８３
と支持部材８１とは接着剤等によりそれぞれの一部を接
着して一体に結合される。

【００７８】絶縁部材８３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８０の全体の直線性を
保持するために、絶縁部材８３は下記のような材料より
なることが好ましい。

【００７９】（絶縁部材８３の材質）絶縁部材８３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・ＳｉＯ₂）
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。

【００８０】絶縁部材８３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８３の表面は研磨処理されているこ
とが望ましい。

【００８１】（電極部８２の形成法）以上の絶縁部材８
３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る他、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を用いて、絶縁部材８３
上に必要な電極部８２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を用いること
ができる。

【００８２】図７（ｂ）は電極部８２の下流先端と絶縁
部材８３の下流先端が一致する例、図７（ｃ），（ｄ）
は絶縁部材８３の先端部にガラスエポキシ板等の絶縁材
よりなるひさし部材８４を接着剤等により接着し、その
絶縁部材８３とひさし部材８４との間に電極部８２を形
成した例を示し、また図７（ｅ）は上記ひさし部材８４
の先端下面に電極部８２を形成した例を示している。

【００８３】制御電極板８０はまた、図８（ａ），
（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示すように、断面が円形又は
四辺形の線状電極を、絶縁部材８３の先端部に接着剤等
を用いて接着して、電極部８２を形成したものを使用す
ることができる。さらに、図８（ｅ）に示すように、絶
縁部材８３の先端部に切り込み８３ａを設けそこに線状
電極を埋め込んで電極部８２を形成することもできる。
またさらに図８（ｆ），（ｇ）に示すように、絶縁部材
８３の先端部にひさし部材８４を設け、そのひさし部材
８４の先端下面に線状電極を接着して電極部８２を設け
る構成としてもよい。

【００８４】上記線状電極を含む電極部の材質として
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。

【００８５】（支持部材８１の材質）支持部材８１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。

【００８６】支持部材８１の厚さは、材質にもよるが、
絶縁部材８３との結合の容易さを考慮して、０．０５ｍ
ｍ〜１ｍｍが好ましい。０．０５ｍｍより薄いと絶縁部
材８３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８０
の設定の自由度が狭くなる。

【００８７】支持部材８１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。

【００８８】電極部８２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。

【００８９】制御電極板８０は現像スリーブ１３０上に
現像剤Ｄが搬送されると、図１１（ａ），（ｂ）に示す
ように絶縁部材８３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８３は現像
剤Ｄ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、すなわち現像スリーブ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。

【００９０】制御電極板８０の電極部８２と絶縁部材８
３との厚みの和ｔ（図７参照）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ｇ
₀（ｍｍ）とすると、（１／１０）ｇ₀＜ｔ＜（２／３）ｇ₀ であることが好ましい。

【００９１】ｔ＞（２／３）ｇ₀では、電極部８２の上
に感光体である誘電体が接近するため、電極部８２上で
電界強度が強くなり電極部８２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。

【００９２】ｔ＜（１／１０）ｇ₀では、電極部８２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８３が
薄くなりその剛性が低くなり割れ易くなる。

【００９３】制御電極板８０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８０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８０の厚みｔとし
た。

【００９４】図９は電極部８２の幅と現像領域の幅との
関係を示す図である。図９において、Ｗ₃は電極部８２
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８２に直流
電圧を印加するためのターミナル部８２ａ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。

【００９５】さらに、現像スリーブ１３０の表面粗さＲ
ｚ₁（μｍ）と絶縁部材８３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８３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Ｒｚ
はＪＩＳＢ０６０１に準じ、ミツトヨ製Ｓｕｒｆｔ
ｅｓｔ−４０２を用いて、基準長さ２５ｍｍで測定を行
った。

【００９６】次に、現像剤（トナー及びキャリア粒子）
について説明する。

【００９７】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トナーの
現像を前述した様な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。

【００９８】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。

【００９９】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。

【０１００】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。

【０１０１】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。

【０１０２】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。

【０１０３】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（１３ｂ）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ＤＣとＡＣの重畳電圧（例えばＤＣ；１０００Ｖ、
ＡＣ；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。

【０１０４】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。

【０１０５】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。

【０１０６】２成分現像剤を用いる現像装置１３ａ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。

【０１０７】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。

【０１０８】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。

【０１０９】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
ー粒子の帯電制御が困難となりトナー飛散も起こり易く
なる。

【０１１０】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。

【０１１１】キャリアの磁化の強さ（σ１０００)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５
００〜１，２００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、感光体ドラム１０と非接触状態を保つ
ことが困難になる。

【０１１２】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。

【０１１３】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。

【０１１４】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。

【０１１５】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。

【０１１６】本発明の２成分現像剤を用いる現像装置１
３ａ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。

【０１１７】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。

【０１１８】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。

【０１１９】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。

【０１２０】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。

【０１２１】〔本発明の実施例と比較例のテスト〕実施
例１及び比較例１〜５は２成分現像剤を用いるもので、
図１に示した現像装置１３ａを備えた図３に示すカラー
画像形成装置を用い、感光体ドラム１０はアクリル樹脂
からなる透明基体上にＯＰＣを塗布したもので、その周
速（プロセススピードｖ）は１８０ｍｍ／ｓｅｃ．、感
光体ドラム１０上に形成された静電潜像の最高電位は−
８５０Ｖ（非画像部電位）、最低電位は−５０Ｖ（画像
部電位）、現像スリーブ１３０の外径２０ｍｍ、現像ス
リーブ１３０の回転数３９０ｒｐｍ、現像スリーブ１３
０の表面粗さＲ_z1＝１．２μｍ、固定磁石１３１の磁極
の強さは７００ガウス、θ₁＝＋１°で、前述した現像
領域幅Ｗは２ｍｍ、Ｌ₁＝１２ｍｍ、Ｌ₂＝１５ｍｍ、そ
の他のプロセス条件は後述の表１に記載した通りであ
る。

【０１２２】実施例２、比較例６〜９は１成分現像剤を
用いるもので、図２に示した現像装置１３ｂを備えた図
３に示すカラー画像形成装置を用い、感光体ドラム１０
はアクリル樹脂からなる透明基体上にＯＰＣを塗布した
もので、その周速（プロセススピードｖ）は１８０ｍｍ
／ｓｅｃ．、感光体ドラム１０上に形成された静電潜像
の最高電位は−８５０Ｖ（非画像部電位）、最低電位は
−５０Ｖ（画像部電位）、現像スリーブ１３０の外径２
０ｍｍ、現像スリーブ１３０の回転数２６０ｒｐｍ、現
像スリーブ１３０の表面粗さＲ_z1＝１．２μｍ、前述し
た現像領域幅Ｗは１．５ｍｍ、Ｌ₁＝１２ｍｍ、Ｌ₂＝１
５ｍｍ、その他のプロセス条件は後述の表１に記載した
通りである。

【０１２３】実施例１，２の制御電極板８０は図１０に
示す構成と寸法のもので、絶縁部材８３として厚さ０．
１ｍｍのガラスエポキシ板を用い、図１０に図示したよ
うに、電極部８２は、周方向の幅０．５ｍｍ、厚さ０．
０２ｍｍの銅泊を用いてラミネートエッチング法によっ
て形成した。さらに、厚さ０．１ｍｍのステンレス鋼板
からなる支持部材８１を接着剤によって絶縁部材８３に
装着し、この制御電極板８０を、現像装置１３ａ，１３
ｂの現像ケーシング１３８に固定した。絶縁部材８３の
現像スリーブ１３０側の表面粗さはＲｚ＝０．８μｍ、
電極部８２の高さｈは０．２５ｍｍである。

【０１２４】比較例１〜５及び比較例６〜９の制御電極
板８０も図１０に示す構成と寸法を有するもので、実施
例１及び２と同一のものを使用した。

【０１２５】いずれの実施例及び比較例も現像剤層の規
制部材として、ウレタンゴムの弾性ブレードよりなる規
制ブレードを用いた。

【０１２６】また、現像剤Ｄは下記のものを用いた。

【０１２７】（２成分現像剤）（実施例１、比較例１〜
５用）キャリア：磁化の強さが２５ｅｍｕ／ｇの、球形フェラ
イト粒子に、メチルメタクリレート／スチレン共重合樹
脂を、表面被覆して得た球形キャリア。体積平均粒径は
４５μｍ。

【０１２８】トナー：スチレン−アクリル樹脂１００重
量部、カラー顔料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５．５
μｍのイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナ
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実際には用い
た。

【０１２９】現像剤の調整は上記のトナー、キャリア
を、トナーの濃度が７ｗｔ％となるように混合して調整
した。

【０１３０】帯電量は、Ｙ；−２０．５μＣ／ｇ、Ｍ；
−２１．３μＣ／ｇ、Ｃ；−２０．７μＣ／ｇ、Ｋ；−
２２．０μＣ／ｇである。

【０１３１】（１成分現像剤）（実施例２、比較例６〜
９用）スチレン−アクリル樹脂１００重量部、カラー顔料１０
重量部、ニグロシン２重量部を溶融・混練した後、粉砕
・分級して、体積平均粒径５．５μｍのイエロー、マゼ
ンタ、シアン、ブラックの各トナーを得た。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
部添加したものをそのまま現像剤として用いた。

【０１３２】帯電量Ｑ₁は、Ｙ；−３．２μＣ／ｇ、
Ｍ；−２．７μＣ／ｇ、Ｃ；−３．２μＣ／ｇ、Ｋ；−
３．４μＣ／ｇである。

【０１３３】（制御電極板８０の設定位置）イ）２成分（実施例１、比較例１〜５）上記制御電極板８０を備え、ｇ₀＝０．５ｍｍとした現
像装置によって、表１に示した条件で比較実験を行っ
た。

【０１３４】ロ）１成分（実施例２、比較例６〜９）上記制御電極板８０を備え、ｇ₀＝０．３ｍｍとした現
像装置によって、制御電極板８０の設定位置を、それぞ
れ表１に示した条件で比較実験を行った。

【０１３５】

【表１】

【０１３６】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
像記録を行ったところ、実施例１及び２では、最初から
最後まで、縦スジ、画像ムラがなく、画像濃度、解像力
の高い画像を安定して得ることができた。

【０１３７】一方、これに対し、比較例１では、表１に
示したように、スタート時よりカブリが発生し、比較例
２〜４ではスタート時より現像不良となり、比較例５で
は１０００コピーより電極部８２のトナー汚れによる画
像汚れ、画像ムラ等が発生した。

【０１３８】また、比較例６〜８ではスタート時より現
像不良となり、比較例９では５００コピーより電極部８
２のトナー汚れによる画像汚れ、画像ムラ等が発生し
た。

【０１３９】

【発明の効果】本発明は、制御電極法の問題点を解決
し、制御電極板の設定条件を前記説明のように設定する
ことにより、制御電極板の電極部上にトナーが付着しに
くくなる上、現像領域での制御電極板の影響を適度に抑
制されるため、画像ムラの発生を防止することができ
る。また、像形成体と現像剤搬送体との間隙の広い所に
制御電極板を設定することになり、設定の自由度が大き
くなり制御電極板のうねり、反り等が発生しにくく、安
定した制御電極板の設定が行うことができる。従って、
縦スジ、現像ムラ等がなく、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非接触現像の現像装置を
提供することができる。

【０１４０】更に、該現像装置は、像形成体に対し、複
数組の帯電手段、像露光手段及び現像手段を配設し、前
記像形成体の一回転中に帯電、像露光及び現像を繰り返
して像形成体上にトナー像を重ね合わせて形成後、前記
トナー像を転写材に一括して転写するカラー画像形成装
置で、像露光手段を像形成体内に配置すると共に、露光
手段による像露光位置を現像ケーシング内とし、Ｌ₁＞Ｌ₂＞_vＴ＋Ｗ₁ の条件を満たすようなカラー画像形成装置に用いられ、
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カラー画像形成装
置を提供することができることとなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１発明の現像装置の一例を示す概略断面図及
び要部拡大断面図である。

【図２】第１発明の現像装置の他の例を示す概略断面図
及び要部拡大断面図である。

【図３】第２発明のカラー画像形成装置の一例を示す断
面構成図である。

【図４】図３の感光体ドラム、支持部材及びカートリッ
ジを示す断面図である。

【図５】図３の露光光学系の露光位置を示す説明図であ
る。

【図６】像形成体の露光による電位低下を示すグラフで
ある。

【図７】制御電極板の構成を示す断面図である。

【図８】制御電極板の他の構成を示す断面図である。

【図９】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１０】制御電極板の具体的寸法を示す断面図であ
る。

【図１１】制御電極板の設置状態を示す側面図である。

【符号の説明】

１０感光体ドラム（像形成体）１１スコトロン帯電器（帯電手段）１２露光光学系（露光手段）１３，１３ａ，１３ｂ現像装置，現像器（現像手段）１３０現像スリーブ（現像剤搬送体）１３１固定磁石８０制御電極板８１支持部材８２電極部８３絶縁部材（絶縁性部材）８４ひさし部材Ｅ₁，Ｅ₃ 直流電源Ｅ₂ 交流電源

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｇ０３Ｇ 15/09 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像形成体に対向して設けられ現像剤を搬
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た制御電極板を有する現
像装置において、前記現像剤層に接し、かつ前記像形成
体と前記現像剤搬送体の中心を通る中心線に垂直な接線
に対し、前記制御電極板の全体が前記現像剤搬送体側に
位置していることを特徴とする現像装置。
【請求項２】前記接線と前記制御電極板との間隙をｇ
₂（μｍ）、前記現像剤と前記像形成体との間隙をｇ
₁（μｍ）とするとき、ｇ₂＝（０〜２）×ｇ₁ であ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】前記現像剤として、少なくともキャリア
とトナーとからなる２成分現像剤を用いる場合、前記像
形成体と前記現像剤搬送体との最近接距離をｇ₀（μ
ｍ）とするとき、前記ｇ₁と前記ｇ₀の関係がｇ₁＝（０．１〜０．５）×ｇ₀ で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。
【請求項４】前記現像剤が、少なくともトナーよりな
る１成分現像剤を用いる場合、前記ｇ₁と前記ｇ₀との関
係がｇ₁＝（０．３〜０．９）×ｇ₀ で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。
【請求項５】前記制御電極板先端と前記中心線との間
隔ｄ（μｍ）はｄ＝（２〜１０）×ｇ₀ であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１
項に記載の現像装置。
【請求項６】像形成体に対し、複数組の帯電手段、像
露光手段及び現像手段を配設し、前記像形成体の一回転
中に帯電、像露光及び現像を繰り返して像形成体上にト
ナー像を重ね合わせて形成後、前記トナー像を転写材に
一括して転写するカラー画像形成装置において、前記像
露光手段は前記像形成体内に配置すると共に、前記露光
手段による像露光位置を前記現像手段の現像ケーシング
内とし、現像中心から現像ケーシングまでの位置をＬ₁、現像中心から像露光位置までの距離をＬ₂、現像中心からの現像領域の幅をｗ₁、像形成体の電位低下時間をＴ、プロセススピードをｖとするとき、Ｌ₁＞Ｌ₂＞ｖＴ＋ｗ₁ であると共に、該現像装置として、前記請求項１ないし
５のいずれか１項に記載の現像装置を有することを特徴
とするカラー画像形成装置。