JPH096129A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【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できる非接触現像装置を
提供する。 【構成】 現像域Ａに対応する現像剤搬送体８１ｂ内部
に主磁極８２１ｂを有し、現像剤搬送体の現像域又は現
像域上流部に、現像剤層に当接又は近接した絶縁部材８
３ｂに固定された、電圧印加可能な電極部８４１ｂを配
設してなる制御電極８４ｂを有する非接触現像装置にお
いて、制御電極の電極部は、現像剤層との当接点又は近
接点よりも下流側前記絶縁部材の下流側端部よりも上流
側にその全体が配置され、１．５ｄｃ＜ｔ１＜７ｄｃ、
２．５ｔ１＜ｔ２＜６ｔ１、ｄｃ：キャリア体積平均粒
径（μｍ）、ｔ１：電極部を含む部分の制御電極厚さ
（μｍ）、ｔ２：電極部よりも現像剤搬送方向下流側の
部分の制御電極厚さ（μｍ）である現像装置。

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、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】又、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。
トナーのキャリア被覆率が高くなるため、帯電制御が困
難となる。又トナーの凝集も起こりやすくなる。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、更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。又、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。この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を現像スリーブに当接し、前
記電極と前記現像スリーブ、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６−１７５４８
５号公報に記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した制御
電極法では、形成されたトナークラウドが、現像剤搬送
体−電極間に形成される電界に沿って移動し、電極部分
にトナーが付着、堆積する問題が生ずる。これらのトナ
ー堆積物が多くなると、像形成体上の非画層部分や、潜
像電界の強い画像のエッジ部に付着し、画質低下の原因
となる。

【０００７】本発明の目的は、前記制御電極法の問題点
を解決し、制御電極板にトナーが付着することなく、解
像度、現像性が高い高画質な画像を、安定して得られる
非接触現像装置を提供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、像形成体に
対向し、非磁性１成分現像剤を搬送する現像剤搬送体の
現像域又は現像域上流部に、現像剤層に当接又は近接し
た絶縁部材に固定された、電圧印加可能な電極部を配設
してなる制御電極を有する非接触現像装置において、該
制御電極の電極部は、 前記現像剤層との当接点又は近接点よりも下流側 前記絶縁部材の下流側端部よりも上流側 にその全体が配置され、 ５ｄｔ＜ｔ１＜３５ｄｔ 且つ １．２ｔ１＜ｔ２＜５ｔ１ ｄｔ：トナー体積平均粒径（μｍ） ｔ１：電極部を含む部分の制御電極厚さ（μｍ） ｔ２：電極部よりも現像剤搬送方向下流側の部分の制御
電極厚さ（μｍ） であることを特徴とする現像装置（第１発明）。

【０００９】像形成体に対向し、内部に複数の磁極を有
する磁石体を固設した現像剤搬送体によって、磁性現像
剤を現像域に搬送し、像形成体上に形成された潜像の現
像を行う現像装置であって、前記現像域に対応する現像
剤搬送体内部に主磁極を有し、前記現像剤搬送体の現像
域又は現像域上流部に、現像剤層に当接又は近接した絶
縁部材に固定された、電圧印加可能な電極部を配設して
なる制御電極を有する非接触現像装置において、該制御
電極の電極部は、 前記現像剤層との当接点又は近接点よりも下流側 前記絶縁部材の下流側端部よりも上流側 にその全体が配置され、 １．５ｄｃ＜ｔ１＜７ｄｃ 且つ ２．５ｔ１＜ｔ２＜６ｔ１ ｄｃ：キャリア体積平均粒径（μｍ） ｔ１：電極部を含む部分の制御電極厚さ（μｍ） ｔ２：電極部よりも現像剤搬送方向下流側の部分の制御
電極厚さ（μｍ） であることを特徴とする現像装置（第２発明）。

【００１０】像形成体に対向し、内部に複数の磁極を有
する磁石体を固設した現像剤搬送体によって、磁性現像
剤を現像域に搬送し、像形成体上に形成された潜像の現
像を行う現像装置であって、前記現像剤搬送体内の隣接
する磁極が、前記現像域を挟んで配置され、前記現像剤
搬送体の現像域又は現像域上流部に、現像剤層に当接又
は近接した絶縁部材に固定された、電圧印加可能な電極
部を配設してなる制御電極を有する非接触現像装置にお
いて、該制御電極の電極部は、 前記現像剤層との当接点又は近接点よりも下流側 前記絶縁部材の下流側端部よりも上流側 にその全体が配置され、 ｄｃ＜ｔ１＜５ｄｃ 且つ １．２ｔ１＜ｔ２＜６ｔ１ ｄｃ：キャリア体積平均粒径（μｍ） ｔ１：電極部を含む部分の制御電極厚さ（μｍ） ｔ２：電極部よりも現像剤搬送方向下流側の部分の制御
電極厚さ（μｍ） であることを特徴とする現像装置（第３発明）。

【００１１】上記第１〜３発明により達成される。

【００１２】

【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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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の前記ガイド部材４に
接する部分に配設される。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】（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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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２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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】トナー画像の転写を受けた転写材は、前記
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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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、１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。本発明の１成分現像剤を収容し
た現像装置（第１発明）は符号８ａをもって示し、２成
分現像剤を収容し現像域に対応する現像スリーブ内に主
磁極を有した現像装置（第２発明）は符号８ｂをもって
示し、２成分現像剤を収容し現像スリーブ内の隣接する
磁極が現像域を挟んで配置された現像装置（第３発明）
は符号８ｃをもって示す。以下各現像装置について説明
する。

【００３３】本発明（第１〜３発明）の現像装置では、
共通して制御電極の電極部が現像剤層との当接又は近接
点よりも下流側にあって、電極部を支持する絶縁部材の
下流側端部よりも上流側にその全体が配置され、不要な
クラウド発生を防止している。制御電極は断面形状が図
２（ａ）に示すように電極部を含む厚さｔ１（ｍｍ）、
電極部よりも現像剤搬送方向下流側の部分厚さｔ２（ｍ
ｍ）とするときｔ１＜ｔ２の関係にあって、図２（ｂ）
に示すようにクラウドが像形成体と電極間に侵入するの
を防止し、電極部が汚れて堆積するのを防止している。

【００３４】以下、本発明の各現像器について説明を行
う。

【００３５】〔実施例１（第１発明）〕図３は本発明の
非磁性１成分現像剤を収容する現像装置８ａ概略断面図
及び要部断面図を示している。

【００３６】図において、８１ａ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。８５１ａ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、８５１ａは現像剤Ｄを撹拌しながら現像
スリーブ８１ａに供給するファーブラシである。８６ａ
は規制ブレードで、現像スリーブ８１ａ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。

【００３７】前記現像スリーブ８１ａと感光体ベルト１
との最近接位置と、制御電極８４ａの下流側先端との間
の回転中心Ｏを中心にした角度をθ₄とすると、θ₄は −５°≦θ₄≦１５° であるのが好ましい。 θ₄が−５°より小さいと、現像域Ａを覆いすぎて現像
性が低下し、θ₄が１５°より大きいと、現像域Ａより
離れすぎて、発生したトナークラウドが現像域Ａまで十
分に移行せず、現像性が低下する。

【００３８】１成分現像剤Ｄを用いるこの実施例では現
像スリーブ８１ａの表面をトナーの帯電性に応じて、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。

【００３９】現像スリーブ８１ａと電極部８４１ａにバ
イアス電圧が印加される。現像スリーブ８１ａに印加す
る直流電圧と、電極部８４１ａにバイアス電圧が印加す
る直流電圧が等しい場合は、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。

【００４０】ここで、非磁性１成分現像剤を用いた場合
に、現像スリーブ８１ａに印加する交流成分のゼロ・ピ
ーク電圧（Ｖ_O-P）は、図３中に示した、前記像形成体
１と現像剤搬送体８１ａの最近接距離ｄ₁（ｍｍ）、前
記電極部８４１ａの現像スリーブからの高さｄ₂（ｍ
ｍ）、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Ｑ₁（μＣ／ｇ）とした場合に、
１００・Ｑ₁・ｄｔ・ｄ₁＞Ｖ_O-P＞５・Ｑ₁・ｄｔ・ｄ₂
の範囲であることが好ましい。ここで該非磁性１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８６ａ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ＤＣとＡＣの重畳電圧（例えばＤＣ；１０００
Ｖ、ＡＣ；７５０Ｖ_O-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８４１ａの現
像スリーブ８１ａからの高さ（ｍｍ）で、現像スリー
ブ、像形成体への放電防止、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１ｋＨ
ｚ〜１０ｋＨｚであることが好ましい。

【００４１】図３（ｂ）に示す制御電極８４ａは従来公
知のプリント基板製造方法を用い、絶縁部材８３ａ（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８３ａ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８３
ａ上に必要な電極部８４１ａ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８４
１ａ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。さらに電極部８４１ａから不要の
放電を防止するために、電極部８４１ａ上に絶縁層であ
る被覆部材８４４ａを形成することが好ましく、この被
覆部材８４４ａには上記絶縁部材８３ａと同種の材料を
用いることができる。また、被覆部材８４４ａ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。

【００４２】本発明の現像装置８ａでは、絶縁部材８３
ａ上に設けた電極部８４１ａは図４の制御電極８４ａに
示すように、電極部８４１ａを含む制御電極８４ａの厚
さｔ１（μｍ）に対して、電極部８４１ａよりも現像剤
搬送方向下流側には絶縁部材８３ａの延長部材又は別部
材による段部８３１ａがあって、当該部分の厚さｔ２
（μｍ）とするとき、 ５ｄｔ＜ｔ１＜３５ｄｔ であって、且つ １．２ｔ１＜ｔ２＜５ｔ１ の関係にある。但し、ｄｔはトナー体積平均粒径（μ
ｍ）である。

【００４３】上記の範囲内にあることを必要とする理由
は、 ｔ１≦５ｄｔ：現像剤搬送体−電極距離が近すぎて、不
要なクラウドが発生する。電極部が低すぎ、汚れを防止
しきれない。

【００４４】３５ｄｔ≦ｔ１：現像剤搬送体−電極距離
間が遠すぎて、十分なクラウド発生が不可能。

【００４５】ｔ２≦１．２ｔ１：トナークラウドの回り
込みを十分に防ぐことができない。

【００４６】５ｔ１≦ｔ2 ：制御電極のバランスが悪く
（頭でっかちに）なり、像形成体の移動によって制御電
極が振動してしまい、安定した現像性を得ることができ
ない。像形成体に接触しやすくなる。

【００４７】電極部８４１ａ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３（ｂ）に示すように、絶縁部材８３ａ
と現像スリーブ８１ａの最近接点８１２よりも現像スリ
ーブ８１ａの感光体ベルト１への最近接位置８１１ａ側
にのみ配置されるよう形成させる。電極部８４１ａの周
方向長さは、現像スリーブ８１ａ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。

【００４８】電極部８４１ａの幅（現像スリーブ８１ａ
の軸方向の長さ）をＷ₃、現像スリーブ８１ａ上の現像
領域の幅（現像剤Ｄ層の幅）をＷ₄とすると、Ｗ₃＞Ｗ₄
として、電極部８４１ａに直流電圧Ｅ₃を印加するター
ミナル部８４２ａ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。

【００４９】さらに、現像スリーブ８１ａの表面粗さＲ
z₁（μｍ）と絶縁部材８３ａの現像スリーブ８１ａに対
向する面の粗さＲz₂（μｍ）は、Ｒz₂≧Ｒz₁になると、
現像スリーブ８１ａ上に搬送される現像剤が絶縁部材８
３ａ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〜２０
μｍ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ＪＩ
Ｓ 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。

【００５０】以上のように構成された現像装置８ａの制
御電極８４ａは、少なくとも像形成体である感光体ベル
ト１側の面に、界面活性剤を含有する材料からなる被
覆、又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によって被覆しても良い。

【００５１】界面活性剤としては次のものが用いられ
る。

【００５２】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８４ａの少なくとも像形成体側
の面上に塗布して乾燥させる。この際熱を加えて又、同
時に不溶化処理を行うこともできる。

【００５３】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８４ａの少なくとも感光体ベルト１
側の面に塗布する。

【００５４】これらの界面活性剤やシロキサンの薄膜の
形成は電極部８４１ａ上に直接行うのではなく、電極部
８４１ａを電気絶縁性の被覆部材８４４ａで被覆した
後、その上から上記薄膜を形成するのが好ましい。

【００５５】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、前述した制御電極８４ａの被覆部材８４４ａ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８４ａの少なくとも像形成体側の面の帯
電性を低下させることができ、トナー、キャリアの付着
を更に効果的に防止し、画像汚れを長期に亘って防ぐこ
とができる。

【００５６】本発明に用いられる現像剤としては、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。

【００５７】本発明に用いられる現像剤粒子は、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、磁気ブラシから離れにくくなったりす
る。そして、平均粒径が８μｍ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。

【００５８】トナーの体積平均粒径ｄｃが８μｍ以上と
なると、解像力が不足し、画像の荒れが目立つようにな
る。平均粒径８μｍ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ｄ
ｃが４μｍ以下になると凝集力が大きく摩擦帯電不良と
なりやすい。

【００５９】以上の理由からトナーの粒径は体積平均粒
径ｄｃは、好ましくは４〜８μｍである。

【００６０】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１００
μｍ、コールター社製）で測定された。

【００６１】本発明の１成分現像剤Ｄ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Ｄとして用いることができる。

【００６２】１成分現像剤の帯電量は絶対値で１〜３０
μＣ／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。

【００６３】ここで該非磁性１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；７
５０Ｖ_O-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。

【００６４】〔実施例２（第２発明）〕図５は本発明
（第２発明）の現像装置の一例（２成分現像剤を収容し
極上現像を行うもの）を示す概略断面図である。

【００６５】図５（ａ）及び図５（ｂ）は、本発明装置
の一例の概略断面図及び要部拡大断面図、図５（ｃ）は
バイアス電源の他の例を示す図であって、８１ｂ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。８２ｂ
は現像スリーブ８１ｂ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８２ｂの一つの
磁極８２１ｂは現像スリーブ８１ｂ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８１ｂと磁石体８２
ｂとで現像剤搬送機能を発揮する。磁石体８２ｂの主磁
極８２１ｂ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８１ｂ上に磁性現像剤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８１ｂ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８１ｂ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８１ｂと規制ブレード８６ｂの間隙及び現像スリー
ブ８１ｂと感光体ベルト１の間隙を調整される。

【００６６】８４ｂは現像域Ａの上流側に現像剤Ｄ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８３ｂ上に電圧印加可能な電極部８４１ｂと、さ
らに電極部８４１ｂの下流側に絶縁部材８３ｂの延長部
材又は別部材による段部８３１ｂを配設してなる制御電
極、電極部８４１ｂは金属等の導電性材料からなり絶縁
部材８３ｂの先端部上に線状に一体に設けられる。８５
１ｂ，８５２ｂ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、８６ｂ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、８７ｂは現像域Ａを
通過した磁気ブラシを現像スリーブ８１ｂ上から除去す
るクリーニングブレード、８８ｂは現像剤溜まり、８９
ｂはケーシング、８９１ｂは絶縁部材８３ｂの固定部を
支持するためケーシング８９ｂに設けられた支持部、９
０ｂは制御電極８４ｂを支持部８９１ｂに固定するため
の押え板と止めネジ９０１ｂである。

【００６７】制御電極８４ｂの設置位置は、図５（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８１ｂの回転に対し上流部にすると共に、現像スリ
ーブ８１ｂの回転軸Ｏを中心にした、現像スリーブ８１
ｂの感光体ベルト１との最近接位置８１１ｂと主磁極８
２１ｂとの間の角度をθ₁、同じく上記最近接位置８１
１ｂと制御電極８４ｂの先端部、又は段部８３１ｂの先
端部との間の角度をθ₄とすると（図５のＣは最近接位
置８１１ｂと現像スリーブ８１ｂの回転軸Ｏを結ぶ中心
線であり、上記角度の値は最近接位置８１１ｂ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。

【００６８】θ₁が１０°未満、あるいは１０°を超す
と、現像域Ａでの現像剤Ｄの穂立ちが悪く現像性が低下
する。

【００６９】θ₄が（θ₁−５°）より小さいと現像剤Ｄ
の穂立ちした部分を制御電極８４ｂが覆いすぎて現像性
が低下する、またθ₄が（θ₁＋５°）より大きいと現像
剤Ｄの穂立ちが大きくなりすぎて、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。

【００７０】このように、現像域Ａに主磁極８２１ｂを
配設し、制御電極８４ｂをその近くに配設して現像剤Ｄ
層を押さえるようにすることによって、現像剤Ｄ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。

【００７１】制御電極８４ｂは現像スリーブ８１ｂ上に
現像剤Ｄが搬送されると、絶縁部材８３ｂと現像スリー
ブ８１ｂの間に現像剤Ｄが入り込むために若干湾曲して
絶縁部材８３ｂは現像スリーブ８１ｂ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８１ｂに当接／近接の状態で現像スリーブ８１
ｂに対峙するようになる。制御電極８４ｂの絶縁部材８
３ｂが上記現像スリーブ８１ｂに当接／近接する現像ス
リーブ８１ｂの部分を最近接点ということにし８１２ｂ
で表す。

【００７２】以上の実施例において、現像スリーブ８１
ｂ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、電極部８４１ｂには
直流バイアス電源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８４１ｂ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。

【００７３】また、現像スリーブ８１ｂに印加する直流
電圧と、電極部８４１ｂ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。

【００７４】本発明の現像装置８ｂ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８
１ｂ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８４ｂの電極部８
４１ｂと現像スリーブ８１ｂとの間に第１の振動電界を
発生させるようにしてある。

【００７５】この場合、電極部８４１ｂは感光体ベルト
１より現像スリーブ８１ｂ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。

【００７６】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８４１ｂ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。

【００７７】この時、交流バイアスは現像スリーブ８１
ｂ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。

【００７８】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、現像スリーブ８１ｂ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。

【００７９】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
−５０Ｖとすると、電極部８４１ｂには−７５０Ｖ、現
像スリーブ８１ｂ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８１ｂ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８１ｂの最近接距離ｄ₁（ｍｍ）、前記
電極部８４１ｂの現像スリーブからの高さｄ₂（ｍ
ｍ）、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Ｄ
Ｃ；１０００Ｖ、ＡＣ；７５０Ｖ_O-P、ＡＣ周波数８ｋ
Ｈｚ）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。

【００８０】制御電極８４ｂについては、先の第１発明
の実施例で説明したと同様電極８４ｂは従来公知のプリ
ント基板製造方法を用い、絶縁部材８３ｂ（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８３
ｂ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８３ｂ上に必
要な電極部８４１ｂ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８４１ｂ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。さらに電極部８４１ｂから不要の放電を防
止するために、電極部８４１ｂ上に絶縁層である被覆部
材８４４ｂを形成することが好ましく、この被覆部材８
４４ｂには上記絶縁部材８３ｂと同種の材料を用いるこ
とができる。また、被覆部材８４４ｂ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。

【００８１】本発明の現像装置８ｂでは、絶縁部材８３
ｂ上に設けた電極部８４１ｂを含む制御電極８４ｂの厚
さｔ１（μｍ）に対して、電極部８４１ｂよりも現像剤
搬送方向下流側には絶縁部材８４ｂの延長部材又は別部
材による段部８３１ｂがあって、当該部分の厚さｔ２
（μｍ）とするとき、 １．５ｄｃ＜ｔ１＜７ｄｃ であって、且つ ２．５ｔ１＜ｔ２＜６ｔ１ の関係にある。但しｄｃはキャリア体積平均粒径（μ
ｍ）である。

【００８２】上記範囲内にあることを必要とする理由
は、 ｔ１≦１．５ｄｃ：現像剤搬送体−電極距離が近すぎ
て、不要なクラウドが発生する。電極部が低すぎ、汚れ
を防止しきれない。

【００８３】７ｄｔ≦ｔ１：現像剤搬送体−電極距離間
が遠すぎて十分なクラウド発生が不可能。

【００８４】ｔ２≦２．５ｔ１：トナークラウドの回り
込みを十分に防ぐことができない。

【００８５】６ｔ１≦ｔ2 ：制御電極のバランスが悪く
（頭でっかちに）なり、像形成体の移動によって制御電
極が振動してしまい、安定した現像性を得ることができ
ない。像形成体に接触しやすくなる。

【００８６】ここで、制御電極の厚みは、マイクロメー
タ（ミツトヨ製、Ｍ３２０−２５Ａ）によって、制御電
極のスリーブ軸方向について２０点測定した値の平均値
を、制御電極の厚みとした。

【００８７】電極部８４１ｂ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５（ｂ）に示すように、絶縁部材８３ｂ
と現像スリーブ８１ｂの最近接点８１２ｂよりも現像ス
リーブ８１ｂの感光体ベルト１への最近接位置８１１ｂ
側にのみ配置されるよう形成させる。電極部８４１ｂの
周方向長さは、現像スリーブ８１ｂ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。

【００８８】電極部８４１ｂの幅（現像スリーブ８１ｂ
の軸方向の長さ）をＷ₃、現像スリーブ８１ｂ上の現像
領域の幅（現像剤Ｄ層の幅）をＷ₄とすると、Ｗ₃＞Ｗ₄
として、電極部８４１ｂに直流電圧Ｅ₃を印加するター
ミナル部８４２ｂ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。

【００８９】さらに、現像スリーブ８１ｂの表面粗さＲ
z₁（μｍ）と絶縁部材８３ｂの現像スリーブ８１ｂに対
向する面の粗さＲz₂（μｍ）は、Ｒz₂≧Ｒz₁になると、
現像スリーブ８１ｂ上に搬送される現像剤が絶縁部材８
３ｂ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〜２０
μｍ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ＪＩ
Ｓ 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。

【００９０】以上のように構成された現像装置８ｂの制
御電極８４ｂは、少なくとも像形成体である感光体ベル
ト１側の面に、先の第１発明の実施例で説明した界面活
性剤を含有する材料からなる被覆、又はシロキサン結合
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被
覆することで、より効果的にトナー、キャリアの堆積を
防止することができる。

【００９１】本発明の現像装置は、２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、２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Ｄを用いることが好ましい。

【００９２】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８１ｂ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。

【００９３】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。

【００９４】また、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飛散
も起こり易くなる。

【００９５】上記体積平均粒径は、湿式分散機を備えた
レーザ回折式粒度分布測定装置「ＨＥＲＯＳ」（ＳＹＭ
ＰＡＴＥＣ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１５０
Ｗ）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。

【００９６】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８１ｂ上の磁束密度にも
よるが、現像スリーブ８１ｂの一般的な磁束密度が５０
０〜１，２００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。

【００９７】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「ＴＹＰＥ３
２２７」（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。

【００９８】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。

【００９９】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、現像に必要な充分
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。

【０１００】キャリア密度は磁性体含有量にもよるが、
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８１ｂ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。

【０１０１】密度の測定は、乾式密度計アキュピック１
３３０（Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製）を用いて行
った。

【０１０２】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。

【０１０３】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
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。

【０１０４】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。

【０１０５】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１００
μｍ、コールター社製）で測定された。

【０１０６】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。

【０１０７】ここで２成分現像剤中のトナーの平均帯電
量Ｑ₂、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Ｄ
Ｃ；１０００Ｖ、ＡＣ；７５０Ｖ_O-P、ＡＣ周波数８ｋ
Ｈｚ）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。

【０１０８】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。

【０１０９】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。

【０１１０】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／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。

【０１１１】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。

【０１１２】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。

【０１１３】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。

【０１１４】〔実施例３（第３発明）〕図６は本発明
（第３発明）の現像装置の一例（２成分現像剤を収容し
極間現像を行うもの）を示し、図６（ａ）は概略断面図
で、図６（ｂ）は要部拡大断面図である。

【０１１５】本実施例の現像装置８ｃは、現像スリーブ
８１ｃ内に固設した磁石体８２ｃの隣接した２つの磁極
８２２ｃと８２３ｃとが現像スリーブ８１ｃと感光体ベ
ルト１との最近接位置の現像域Ａを挟んで位置してい
る。現像域Ａと現像スリーブ８１ｃ内の下流側の磁極８
２３ｃとの角度をθ₃、上流側の磁極８２２ｃとの角度
をθ₂、制御電極８４ｃの下流側の先端部の角度θ₄とす
ると、 −４５°≦θ₂≦−５° ５°≦θ₃≦４５° θ₂＋５°≦θ₄≦θ₃＋５° θ₂、θ₃について、上記条件の角度範囲内では、現像剤
の穂立ち比較的低く、密に現像域Ａに搬送されるため、
キャリア付着がなく、掃き目がなく粒状性に優れた画像
を得ることができる。

【０１１６】上記条件範囲外では、これらの効果が充分
に発現されない。

【０１１７】θ₄について、θ₂＋５°未満では現像域を
電極板が覆いすぎて現像性は低下する。またθ₄がθ₃＋
５°より大では穂立ちが大きくなりすぎ、感光体に接触
し、掃き目、キャリア付着等の画像乱れが発生する。

【０１１８】本発明の現像装置８ｃでは、絶縁部材８３
ｃ上に設けた電極部８４１ｃを含む制御電極８４ｃの厚
さｔ１（μｍ）に対して、電極部８４１ｃよりも現像剤
搬送方向下流側には絶縁部材８４ｃの延長部材又は別部
材による段部８３１ｃがあって、当該部分の厚さｔ２
（μｍ）とするとき、 ｄｃ＜ｔ１＜５ｄｃ であって、且つ １．２ｔ１＜ｔ２＜６ｔ１ の関係にある。但し、ｄｔはキャリア体積平均粒径（μ
ｍ）である。

【０１１９】上記の範囲内にあることを必要とする理由
は、 ｔ１≦ｄｃ：現像剤帆走体−電極距離が近すぎて、不要
なクラウドが発生する。電極部が低すぎ、汚れを防止し
きれない。

【０１２０】３ｄｃ≦ｔ１：現像剤搬送体−電極距離間
が遠すぎて十分なクラウド発生が不可能。特に磁極間現
像は、現像剤が密に搬送され、高い現像性が得られにく
いため、磁極上現像よりも電極位置を現像剤搬送体に近
い位置に設定する必要がある。

【０１２１】ｔ２≦１．２ｔ１：トナークラウドの回り
込みを十分に防ぐことができない。

【０１２２】６ｔ１≦ｔ２：制御電極のバランスが悪く
（頭でっかちに）なり、像形成体の移動によって制御電
極が振動してしまい、安定した現像性を得ることができ
ない。像形成体に接触しやすくなる。

【０１２３】本発明は、上記説明以外については第２発
明の実施例で説明したところが適用されるので、説明を
省略する。

【０１２４】〔第１〜第３発明の実施例と比較例のテス
ト〕本発明の第１〜第３発明について、図３（第１発
明）、図５（第２発明）、図６（第３発明）の現像装置
を用い、図７に示した制御電極の位置関係と図８に示し
た形状の制御電極によってテストを行った。

【０１２５】実施例及び比較例でのプロセス構成は図
７、図８に示したところで、電圧その他のプロセス条件
は表１に記載している。

【０１２６】制御電極については、共通して制御電極の
絶縁部材としてガラスエポキシ板を用い、図８に図示し
たように、周方向の幅０．５ｍｍの電極部を、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。更に、該電極部よりも下流側に所定の厚さ
のガラスエポキシ板を取り付けた。それぞれのｔ１，ｔ
２の値は図８の下表に記載した。なお、現像スリーブ側
の表面粗さＲＺ₂は０．８μｍである。又、これらの制
御電極の像形成体側面は絶縁性インキにより絶縁被覆さ
れ、更にその上に４塩化ケイ素のアルコール溶液（商品
名コルコートＮ−１３０、フルコート（株））を塗布し
て乾燥させた。

【０１２７】第１発明の１成分現像剤を用いた比較実験
（実施例１（１）、２（１）、比較例１（１）、２
（１））では現像装置として図３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１
８０ｍｍ／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２０
ｍｍ、該現像スリーブの回転数２６０ｒｐｍ、現像スリ
ーブの表面粗さＲｚ₁は２．７μｍである。現像剤規制
ブレード８７はウレタンゴムよりなる弾性ブレードを用
いた。そして下記のトナーを用いている。

【０１２８】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。

【０１２９】帯電量：Ｙ；−３．２μＣ／ｇ、Ｍ；−
２．７μＣ／ｇ、Ｃ；−３．２μＣ／ｇ、Ｋ；−３．４
μＣ／ｇ ２成分現像剤を用いた第２発明の比較実験（実施例３
（２）、比較例３（２）、４（２））及び第３発明の比
較実験（実施例４（３）、５（３）、比較例５（３）、
６（３））では現像装置として図５，６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３９０ｒｐｍ、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ガウスである。そして下記の現
像剤を用いている。

【０１３０】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４５μｍ。

【０１３１】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。

【０１３２】現像剤の調整：これらのトナー、キャリア
を、トナーの濃度が７ｗｔ％となるように混合して現像
剤を調整した。

【０１３３】帯電量：Ｙ；−２０．５μＣ／ｇ、Ｍ；−
２１．３μＣ／ｇ、Ｃ；−２０．７μＣ／ｇ、Ｋ；−２
２．０μＣ／ｇ

【０１３４】

【表１】

【０１３５】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、本発明の実施例１〜５では、電
極上へのトナー堆積が起こらず、最初から最後まで画像
汚れのない、濃度、解像度の高い画像を安定して得るこ
とができた。

【０１３６】一方、これに対し、比較例１〜５では、現
像性不良が、電極上へのトナー堆積による画像汚れが発
生し、安定した画像形成を行うことができなかった。

【０１３７】

【発明の効果】本発明によるときは、制御電極板にトナ
ーが付着することなく、解像度、現像性が高い高画質な
画像が安定して得られる非接触現像がなされる現像装置
が提供されることとなった。

【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である。

【図２】本発明の効果を示す説明図である。

【図３】第１発明の現像装置の概略断面図及び要部拡大
断面図である。

【図４】制御電極の一例を示す斜視図及び拡大断面図で
ある。

【図５】第２発明の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である。

【図６】第３発明の現像装置の一例を示す概略断面及び
拡大断面図である。

【図７】比較テストに用いた制御電極の位置関係を示す
図である。

【図８】比較テストに用いた制御電極形状を示す図表で
ある。

【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 レーザ書込み装置 ８，８ａ，８ｂ，８ｃ 現像装置 ８１ 現像スリーブ（現像剤搬送体） ８２ 磁石体 ８２１ 主磁極 ８３ 絶縁部材 ８３１ 段部 ８４ 制御電極 ８４１ 電極部 ８６ 規制ブレード Ａ 現像域 Ｄ 現像剤 Ｅ₁，Ｅ₃ 直流バイアス電源 Ｅ₂ 交流バイアス電源

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像形成体に対向し、非磁性１成分現像剤
   を搬送する現像剤搬送体の現像域又は現像域上流部に、
   現像剤層に当接又は近接した絶縁部材に固定された、電
   圧印加可能な電極部を配設してなる制御電極を有する非
   接触現像装置において、該制御電極の電極部は、 前記現像剤層との当接点又は近接点よりも下流側 前記絶縁部材の下流側端部よりも上流側 にその全体が配置され、 ５ｄｔ＜ｔ１＜３５ｄｔ 且つ １．２ｔ１＜ｔ２＜５ｔ１ ｄｔ：トナー体積平均粒径（μｍ） ｔ１：電極部を含む部分の制御電極厚さ（μｍ） ｔ２：電極部よりも現像剤搬送方向下流側の部分の制御
   電極厚さ（μｍ） であることを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 像形成体に対向し、内部に複数の磁極を
   有する磁石体を固設した現像剤搬送体によって、磁性現
   像剤を現像域に搬送し、像形成体上に形成された潜像の
   現像を行う現像装置であって、前記現像域に対応する現
   像剤搬送体内部に主磁極を有し、前記現像剤搬送体の現
   像域又は現像域上流部に、現像剤層に当接又は近接した
   絶縁部材に固定された、電圧印加可能な電極部を配設し
   てなる制御電極を有する非接触現像装置において、該制
   御電極の電極部は、 前記現像剤層との当接点又は近接点よりも下流側 前記絶縁部材の下流側端部よりも上流側 にその全体が配置され、 １．５ｄｃ＜ｔ１＜７ｄｃ 且つ ２．５ｔ１＜ｔ２＜６ｔ１ ｄｃ：キャリア体積平均粒径（μｍ） ｔ１：電極部を含む部分の制御電極厚さ（μｍ） ｔ２：電極部よりも現像剤搬送方向下流側の部分の制御
   電極厚さ（μｍ） であることを特徴とする現像装置。
3. 【請求項３】 像形成体に対向し、内部に複数の磁極を
   有する磁石体を固設した現像剤搬送体によって、磁性現
   像剤を現像域に搬送し、像形成体上に形成された潜像の
   現像を行う現像装置であって、前記現像剤搬送体内の隣
   接する磁極が、前記現像域を挟んで配置され、前記現像
   剤搬送体の現像域又は現像域上流部に、現像剤層に当接
   又は近接した絶縁部材に固定された、電圧印加可能な電
   極部を配設してなる制御電極を有する非接触現像装置に
   おいて、該制御電極の電極部は、 前記現像剤層との当接点又は近接点よりも下流側 前記絶縁部材の下流側端部よりも上流側 にその全体が配置され、 ｄｃ＜ｔ１＜５ｄｃ 且つ １．２ｔ１＜ｔ２＜６ｔ１ ｄｃ：キャリア体積平均粒径（μｍ） ｔ１：電極部を含む部分の制御電極厚さ（μｍ） ｔ２：電極部よりも現像剤搬送方向下流側の部分の制御
   電極厚さ（μｍ） であることを特徴とする現像装置。