JPS60202458A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子写真法、静電記録法、静電印刷法または
磁気記録法によって形成された静電潜像または磁気潜像
を現像する装置の改良に関し、特に、潜像を担持する像
担持体に対向する開口部を有し、開口部の内部に現像剤
層を表面に形成して現像剤層から現像剤を像担持体に供
給する現像剤搬送担体を有する現像装置に関する。

〔従来技術〕

上述のような現像装置としては、所謂磁気ブラシ現像装
置が周知であシ、また、像担持体と現像剤搬送担体の間
に振動電界を生ぜしめるようにして、あるいはさらに現
像剤搬送担体の現像剤層を像担持体に接触させないよう
にして、かぶりや掃き目のない鮮明な現像をなし得るよ
うにした現像装置が特開昭５０−３０５３７号、同５５
−１８６５６号。

同５６−１４４４５２号、同５７−１３９７６１号、同
５７−１４７６５２号、同５８−４８０６５号各公報等
によシ知られている。このような現像装置における問題
の一つとして、現像剤が現像装置と像担持体の間隙から
現像装置外に飛散すると云う問題がある。

この問題は、像担持体と現像剤搬送担体の間に振動電界
を生ぜしめるもの、さらには現像剤搬送担体の現像剤層
を像担持体に接触させない非接触現像条件によった場合
に一層顕著となる。

一方、現像剤搬送担体と像担持体の間には振動電界等の
バイアス電界を与えずに、現像装置枠の現像剤搬送担体
外側を囲う像担持体と近接した部分に像担持体面と近接
する電極板を設けて、該電極板に所定の電位を与えるこ
とにより現像剤が現像装置と像担持体の間隙から飛散し
たシすることを防止するようにした現像装置がＵＳＰ　
３，９２６．５１６号公報や特開昭５８−４６３６５号
公報により知られている。

そこで、前述のような現像剤搬送担体と像担持体の間に
振動電界を生ぜしめる現像装置にＵＳＰ３．９２６，５
１６号公報や特開昭５８−４６３６５号公報に記載して
いる技術を採り入れて、現像剤の飛散防止を行うように
することは容易に考えられるが、この場合は、ＵＳＰ　
３　、９２６　、５１６号公報や特開昭５８−４６３６
５号公報に記載しているように、現像装置枠に設けた電
極板に直流バイアス電圧を印加しても、現像剤搬送担体
と電極板間に交番電界が生ずるために十分な現像剤の飛
散防止効果を得ることはできず、条件によっては反って
現像剤の飛散を太きくシ、画像にかぶりを生じさせるこ
との方が目立つようになる。

〔発明の目的〕

本発明は、上述のような電極板について研究を重ねた結
果、優れた現像剤の飛散防止効果を与え、しかもかぶシ
を生ぜしめることのない手段を見出してなされたもので
あり、磁気ブラシ現像条件の場合は勿論のこと、振動電
界下での非接触現像条件によった場合も、効果的に現像
剤の飛散を防止し、かぶりのない鮮明な画像再現が行わ
れる現像装置を提供するものである。

〔発明の構成〕

本発明は、潜像を相持する像担持体に対向する開口部を
有し、開口部の内部に現像剤層を表面に形成して現像剤
層から現像剤を像担持体に供給する現像剤搬送担体を有
する現像装置において、前記開口部周辺の少くとも一部
に電極を設けて、該電極と像担持体の間に振動電界を生
ぜしめるようにしたことを特徴とする現像装置にあり、
この構成によって上記目的を達成したものである０〔実
施例〕 以下、本発明を図面に基いて詳細に説明する０第１図乃
至第５図はそれぞれ本発明現像装置の例を示す記録装置
の部分構成図、第６図、第７図は現像剤飛散防止用の電
極と現像剤搬送担体にノくイアスミ圧を印加する電源の
例を示す回路図、第８図は現像剤飛散防止の原理図であ
る０（５） 図において、１は表面に電子写真感光体層や誘電体層あ
るいは磁気記録体層を有して矢印方向に回転し、公知の
静電潜像形成装置や磁気潜像形成装置によって静電潜像
や磁気潜像を形成される像担持体、２は像担持体１に対
向する開口部２ａを有する現像装置枠、３はステンレス
鋼やアルミニウム等の非磁性材料からなる現像剤搬送担
体、４は現像剤搬送担体３の内部に設けられた表面に複
数のＮ−８磁極を開方向に有する磁石体であり、図は磁
石体４が矢印方向に回転して、静止または磁石体４と反
対方向に回転する現像剤搬送担体３の表面に現像剤が吸
着されて現像剤層を形成し、その現像剤層が矢印方向に
移動するものであることを示している。しかし、磁石体
４が静止していて、現像剤搬送担体３が回転することに
よって現像剤層が現像剤搬送担体３の表面と共に移動す
るようなものであってもよい０磁石体４が回転するもの
にあっては、Ｎ、Ｓ磁極は通常５００〜１５００ガウス
の均等な磁束密度のものとされるが、静止しているもの
にあっては、像担持体１に対向する（６） 磁極の磁束密度を他の磁極の磁束密度よ如も大きくする
ことが通常行われる。

５は現像剤搬送担体３の表面に形成される現像剤層の厚
さを規制する層厚規制ブレード、６は現像剤層から現像
剤が像担持体１の潜像に付着する現像領域Ａを通過した
現像剤層を現像剤搬送担体３の表面から除去するクリー
ニングブレード、７は現像剤搬送担体３の表面に現像剤
を供給する現像剤溜り、８は現像剤溜り７の現像剤を攪
拌して現像剤搬送担体３に吸着され易いようにし、また
現像剤がトナー粒子とキャリヤ粒子とから成る二成分現
像剤の場合にその混合を均一にする攪拌ローラ、９は現
像剤（二成分現像剤の場合はトナー粒子）を補給するだ
めの現像剤補給ホッパー、１０は現像剤補給ホッパー９
から現像剤溜り７に現像剤を落すだめの表面に凹部を有
する現像剤補給ローラ、１１は保護抵抗１２を介して現
像剤搬送担体３にバイアス電圧を印加して金属基体部を
接地されている像担持体１との間に振動電界を生ぜしめ
るバイアス電源、１３．１３’は開口部２ａの周辺部分
に設けられた電極、１４は保護抵抗１５を介して電極１
３．１３’にバイアス電圧を印加し、像担持体１との間
に振動電界を生ぜしめるバイアス電源である。

こ−で、層厚規制ブレード５は接地しても、フローティ
ング状態としても、あるいはバイアス電源１１または１
４と接続してもよい。また、第１図の電極１３は現像装
置枠２の内側に取付けられたもの、第２図の電極１３は
現像装置枠２の外側に取付けられたもの、第３図の電極
１３は現像装置枠２の形状の一部をなすように一体に設
けられたもの、第４図の電極１３は現像装置枠２の端面
に取付けられ、層厚規制ブレードの役割りも兼ねるもの
、電極１３′は矢印方向に回転して電極１３′に付着し
た現像剤が現像剤溜り７に落されるようにしたものであ
シ、これら第１図乃至第４図の電極１３　、１３’はそ
れぞれ像形成体１への対向面を有する。そして、第１図
乃至第４図の電極１３は像担持体１への対向面の全体が
開口部２ａの中心側程像相持体１０面から離れるように
なっているが、電極１３′は像担持体１と電極１３′の
中心線から開口部２ａの中心側になる対向面が開口部の
中心側程像担持体１の面から離れるようになる対向面と
なっておυ、これら対向面と像担持体１の間に振動電界
が生ぜしめられる。このような対向面が開口部２ａの中
心側程像拒持体１の面から離れるようになる度合は、対
向面と像担持体１の電極が最接近している位置における
接線とのなす角が５〜８０°に相当する程度が好ましく
、特に２０〜６０’に相当する程度が好ましいＯ これに対して、第５図の電極１３は、第３図の電極１３
と同様現像装置枠２の形状の一部をなすように一体に設
けられたものであるが、像担持体１への対向面を有しな
いものである０すなわち、第５図の電極１３の像担持体
１に対向する面は現像装置枠２の外側に相当する面であ
るが、この対向する面には絶縁層を介して導電層が設け
られ、その導電層が接地されているから、この対向する
面と像担持体１の間には振動電界が生ぜず、振動電界は
現像装置枠２の内側に相当する面と像形成体１との間に
生ずることになる。したがって、第５図の電極１３は、
第１図乃至第４図の電極１３の対向面の像担持体１の接
線とのなす角を鈍角にした場合に相当する０このような
電極１３によっても現像剤の飛散防止効果′ｔｔ得るこ
とができる。

しかし、第１図乃至第４図の電極１３．１３’に比較す
ると、その効果は劣る。

以上の電極１３　、１３’は、像担持体１に最も接近す
る部分を像担持体１に接触させず、そして、像担持体１
に形成された潜像やトナー像を損ねない範囲で出来るだ
け像担持体１に接近して設けることが好ましい０ バイアス電源１１および１４には第６図や第７図に示し
たような電源が好ましく用いられる。第６図および第７
図において一点鎖線で囲んだ構成が現像剤搬送担体３に
バイアス電圧を印加するバイアス電源１１であシ、二点
鎖線で囲んだ構成が電極１３　、１３’にバイアス電圧
を印加するバイアス電源１４である。このようなバイア
ス電源１１と１４を用いると、トナーを現像剤層から像
担持体１にかぶシを生ぜしめることなく容易に移行させ
るように現像剤搬送担体３に印加するバイアス電圧の交
流成分と同様の交流成分を有するバイアス電圧が電極１
３　、１３’に印加されるようになるから、電極１３　
、１３’は単に現像装置と像担持体１０間隙から現像剤
の飛散することを防止するだけでなく、かぶりのない現
像にも寄与すると云う効果も与える。なお、第６図の回
路においては、バイアス電源１１を現像剤層から像担持
体１へのトナー移行制御に最適な条件に設定し、それに
対して、電極１３　、１３’にトナーが付着しようとす
るのはバイアス電源１４のトランス２次側に接続した直
流電源回路によるトナーと同極性の直流バイアスで防止
することができる。この点、第７図の回路においては、
バイアス電源１１の出力回路から交流成分のみを取り出
して電極１３．１３’に印加する。本発明はこのような
第６図、第７図の例に限らず、例えば、バイアス電源１
１をバイアス電源１４に兼用してもよい。

電極１３．１３’に交流成分を有するバイアス電圧を印
加することによって現像剤の飛散防止が行われる原理を
第８図に示す０すなわち、電極１３゜１３′に交流成分
を有するバイアス電圧が印加されると、電極１３．１３
’と像担持体１の間に、両者の間隙が狭い所では強く、
間隙が広がるにつれて弱くなる点線矢印で示したような
電気力線の交番電界が生じ、両者の間隙の間の現像剤Ｔ
は電気力線の方向に振動して電気力線の弱くなる方向に
押し出される力を受けるようになるから、現像装置枠２
の開口部２ａの中心方向に一点鎖線矢印で示しだように
運動するようになり、それによって現像剤の飛散防止効
果が得られたと考える。この効果は、電極１３　、１３
’の対向面と像担持体１の面のなす角が鈍角の場合にも
、程度の差こそあれ、やはり得られる。

さらに、現像剤の飛散防止を完全にするためには、バイ
アス電源１１による現像剤搬送担体３へのバイアス電圧
の印加を現像時以外は交流成分のないトナーの移行を抑
制する直流成分のみの状態とするか、あるいは接地やフ
ローティングの状態１３′には、現像搬送担体３へのバ
イアス電圧の印加と同時か、あるいはそれよりも前後に
長い時間バイアス電圧を印加するようにするのが好まし
い。

電極１３　、１３’へのバイアス電圧の印加は、記録装
置への電源投入と同時に行ってもよい。

本発明現像装置によれば、以上述べたように、現像剤の
飛散を防止して、しかも現像剤搬送担体３の現像剤層か
ら像担持体１へのトナーの移行制御を十分に行うことが
できる。したがって、本発明現像装置には、掃き目やか
ぶり等の防止が容易な振動電界を用いる現像条件、特に
非接触現像条件が好ましく用いられる。それには、像担
持体１と現像剤搬送担体３の間隙を数１０〜２０００μ
ｍの範囲として、現像剤搬送担体３に形成する現像剤層
の厚さを像担持体１の表面に接触しない範囲で厚くする
ことが好ましい。像担持体１と現像剤搬送担体３の間隙
が数１０μｍよりも狭くなり過ぎると、均一に現像剤層
を形成することが困難となり、安定して鮮明な現像を行
うことが難しくな（１３） る。また、間隙が２０００μｍを大きく超すようになる
と、現像剤搬送担体３と像形成体１の間の振動電界によ
る効果が低下して十分な現像濃度が得られないようにな
る。そして、エツジ効果も大きくなる。このように、現
像剤搬送担体３と像担持体１の間隙が極端になると、そ
れに対して現像剤搬送担体３上の現像剤層の厚さを適当
にすることができなくなるが、間隙が数１０μｍ〜２０
００μｍの範囲では、それに対して現像剤層を厚さを適
当に形成することができる。そこで、現像剤層を像担持
体１の表面に接触させない、できるだけ近接する厚さに
形成すると、掃き目やかぶりのない鮮明な現像を行うこ
とができる。

現像剤搬送担体３に現像剤層を形成するのは、図示例の
ように磁石体４を回転させて形成する条件によるのが好
ましい。それによって、形成された現像剤層は、波状に
起伏して現像剤搬送担体３の表面を移動するようになる
から、新しい現像剤が現像領域Ａに次々と供給されて、
現像剤層に多少の層厚の不均一があってもその影響は上
記波状（１４） の起伏により実際上問題とならないように十分にカバー
される。像担持体１と現像剤層の移動方向は図示例のよ
うに同方向でも、あるいは逆方向でもよい。そして、現
像剤層の移動速度が像担持体１の移動速度と同等かそれ
以上であることが鮮明な画像を得る上から好ましいが、
磁石体４の回転による現像剤層の撹乱がある場合は現像
剤層の移動速度が遅くても鮮明な画像を得ることができ
る〇さらに１本発明現像装置には、現像剤の摩擦帯電制
御を容易に行うことができ、したがって・振動電界によ
る現像剤の移行制御が効果的に行われるトナー粒子とキ
ャリヤ粒子とから成る二成分現像剤を用いることが好ま
しい。そして、振動電界によってトナー粒子はキャリヤ
粒子から離れて像担持体１に移行し易くなるから、従来
の平均粒径が十数μｍのトナー粒子と平均粒径が数十〜
数百μｍの磁性キャリヤ粒子とから成る二成分現像剤よ
りも平均粒径が１０μｍ以下のトナー粒子と平均粒径が
数十μｍ以下の磁性キャリヤ粒子とから成る二成分現像
剤を用いることが一層再現性に優れた高画質画像を得る
上から好ましい。この点、現像剤搬送担体３と像担持体
１の間に振動電界を生ぜしめない現像装置では、トナー
粒子とキャリヤ粒子を上述のように微粒子化すると、現
像時のクーロン力に対してファンデルワールス力の影響
が現われて、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υ、現像剤搬送担体３への
直流バイアス電圧の印加によってもかぶりを防ぐことが
困難となるし、トナー粒子の摩擦帯電制御が難しくなっ
て、凝集が起り易くもなるし、キャリヤ粒子も像担持体
１の潜像部分や背景部分に付着し易くなる、等の問題が
発生するから、実際に微粒子化したトナー粒子及びキャ
リヤ粒子を用いることは困難であった。なお、トナー粒
子とキャリヤ粒子の平均粒径は、重量平均粒径であり、
コールタ社製コールタカウンタあるいはボッシュロム社
製オムニコンアルファによって測定した値による。

本発明現像装置によれば、微粒子化したトナー粒子とキ
ャリヤ粒子とから成る二成分現像剤を用いても、現像剤
搬送担体３と像形成体１の間に生ぜしめられる振動電界
によって現像剤搬送担体３の現像剤層からトナー粒子が
個々に分離し易く、そしてクーロン力によって潜像に付
着して、かぶりやエツジ効果を生ぜしめることがないと
云う結果が得られるｏしかも、現像剤層からトナー粒子
が個々に分離し易くても、電極１３　、１３’が現像装
置と像形成体１の間隙からトナー粒子の飛散することを
防止すると云う結果を与えるＯまた、この電極１３　、
１３’に第６図や第７図に示したようなバイアス電源１
４によって振動電圧を印加した場合には、現像剤搬送担
体３に印加されている現像バイアスと同位相であるから
、現像剤搬送担体３と像担持体１の間の振動電界状態が
乱されることなく、そして、現像剤搬送担体３と電極１
３゜１３′の間に振動電界が生ずることもなくて、画像
再現性に優れた鮮明な現像が行われる０さらに、電極１
３．１３’にトナー粒子の帯電と同極性の直流成分を有
するバイアス電圧を印加した場合は、電極１３．１３’
にトナー粒子が付着することも防（１７） 止される。

本発明現像装置において、現像剤搬送担体３や電極１３
．１３’の表面に絶縁性乃至は半絶縁性の被膜を設ける
ことは、それらに高いバイアス電圧を印加することがで
きるので好ましい。また、トナー粒子やキャリヤ粒子が
球形化され、磁性キャリヤ粒子が磁性体粒子に絶縁体被
膜を設けられた粒子、あるいは磁性体粒子を分散含有し
た熱可塑性樹脂から成る粒子のように抵抗率が１０８Ω
α以上、特に１０１３Ωの以上の絶縁性キャリヤ粒子で
あることがトナーの帯電制御やバイアス電圧の印加によ
る制御等の上から好ましい０この抵抗率は、粒子をＱ、
５ｃｍ２の断面積を有する容器に入れて１闘程度の厚さ
にタッピングした後、詰められた粒子上にＩ　Ｋｙ／α
２の荷重を掛け、荷重と底面電極との間に１０００ｖ／
ｃＷＬ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０次に本発明の具体的実
施例について述べる０実施例１゜ 第１図及び第６図に示した現像装置において、（１８） バイアス電源１１は２　ｋＨｚ　、　２　ｋＶの交流電
圧と−１５０Ｖの直流電圧の重畳したバイアス電圧を現
像剤搬送担体３に印加するものとし、バイアス電源１４
は位相が同じ２　ｋＨｚ　、　２　ｋＶの交流電圧と＋
　１００　Ｖの直流電圧の重畳したバイアス電圧を電極
１３に印加するものとした。そして、像担持体１は表面
に有機光導電体ｏｐａから成る像形成層を有するもので
あシ、矢印方向に１２０　ｓｓ　／　ｓｅａの表面速度
で回転して表面に一５０Ｖの背景部電位に対して一５０
０ｖの静電潜像が形成されるようにした。電極１３は、
現像装置枠２の開口部２ａの周辺部に近い最も像担持体
１に接近した間隙を５００〜２０００μｍとし、その間
隙位置における像担持体１の接線と長さが１Ｑｓｓｓの
電極１３の対向面とのなす角を４５°とした。そして、
像担持体１と現像剤搬送担体３の間隙すなわち、現像領
域Ａの間隙を７００μｍ１外径３０闘の現像剤搬送担体
３の左方向の回転数を６５　ｒｐｍ　、磁束密度９００
ガウスのＮ、Ｓ磁極８極を等間隔に有する磁石体４の矢
印方向の回転数を７００　ｒｐｍ　１磁性体から成る層
厚規制ブレード５と現像剤搬送担体３の間隙を４００μ
ｍとし、現像剤には重量平均粒径が３０μｍ程度で樹脂
中に磁性体粉末を分散含有した比抵抗が約１×１０　Ω
αの絶縁性キャリヤ粒子と重量平均粒径が１０μｍの絶
縁性非磁性トナー粒子とから成るトナー濃度が２０　ｗ
ｔ％の二成分現像剤を用い、現像剤搬送担体３上に形成
された現像剤層の層厚が約５００μｍとなる条件で像担
持体１の静電潜像を現像した０現像によって得られたト
ナー像は、図示していないコロナ放電転写装置によって
普通紙に転写し、表面温度１４０℃のローラ定着装置に
よって定着した。

得られた記録画像は、エツジ効果やかぶシのない、濃度
の高いきわめて鮮明なものであシ、引続いて５万枚の記
録紙を得たが、最初から最後まで安定して変らない記録
画像を得ることができた。

また、この間、現像装置と像担持体１の間隙からトナー
粒子が飛散することも起らなかった。

これに対して、電極１３にバイアス電圧を印加せず、そ
れらをフローティング状態や接地状態にした場合は、ト
ナー粒子の飛散が著しくて１万枚の記録紙を得るのが限
度であった０また、電極１３にトナーと同極性あるいは
異極性の直流電圧のみを印加した場合は、７０−ティン
グ状態や接地状態にした場合と比較して、トナー粒子の
飛散は少ししか減少しなかった。

なお、現像剤搬送担体３や電極１３に印加するバイアス
電圧の交流成分は、１００〜１００００Ｈｚ好ましくは
１０００〜５０００Ｈ２の実効値が２００〜５０００　
Ｖで像担持体１との間に実効値で３００〜５０００Ｖ／
ｗの電界強さを生ぜしめるようなものであることが好ま
しく、波形は、正弦波に限らず、矩形波や三角波であっ
てもよい。

〔発明の効果〕

本発明の現像装置によれば、かぶりやエツジ効果のない
鮮明な現像を行うことができて、像担持体との間隙から
現像剤が飛散することもないと云う優れた効果が得られ
る。

本発明において、現像剤搬送担体と像担持体間に振動電
界を生せしめるのは、図示例に限らず、両者の間に電極
ワイヤ電極ネット等を張設して、それにバイアス電圧を
印加するようにしてもよい。

本発明の現像装置を磁気潜像の現像に利用するのは、現
像剤に磁性トナー粒子を用いるようにすればよい。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図はそれぞれ本発明現像装置の例を示す
記録装置の部分構成図、第６図、第７図は現像剤飛散防
止用の電極と現像剤搬送担体にバイアス電圧を印加する
電源の例を示す回路図、第８図は現像剤飛散防止の原理
図である０１・・・像担持体、　２・・・現像装置枠、
３・・・現像剤搬送担体、　４・・・磁石体、５・・・
層厚規制ブレード、 ６・・・クリーニングブレード、 ７・・・現像剤溜り、　８・・・攪拌ローラ、９・・・
現像剤補給ホッパー、 １０・・・現像剤補給ローラ、１１・・・バイアス電源
、１２・・・保護抵抗、　１３　、　ｊ３’・・・電極
、１４・・・バイアス電源、１５・・・保護抵抗。 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）潜像を担持する像担持体に対向する開口部を有し
   、開口部の内部に現像剤層を表面に形成して現像剤層か
   ら現像剤を像担持体に供給する現像剤搬送担体を有する
   現像装置において、前記開口部周辺の少くとも一部に電
   極を設けて、該電極と像担持体の間に振動電界を生ぜし
   めるようにしたことを特徴とする現像装置。 （２）　前記電極が前記開口部周辺の内側程前記像担持
   体の面から離れるようになる像担持体との対向面を有し
   、該対向面と像担持体との間に前記振動電界を生ぜしめ
   られる特許請求の範囲第１項記載の現像装置。 （５）　前記電極が表面に絶縁性乃至は半絶縁性の層を
   設けられている特許請求の範囲第１項まだは第２項記載
   の現像装置。 （４）　前記現像剤搬送担体と像担持体の間にも振動電
   界を生ぜしめるようにした特許請求の範囲第１項乃至第
   ５項記載の現像装置。 （５）　前記現像剤層の層厚を前記像担持体と現像剤搬
   送担体の間隙よりも薄く形成するようにした特許請求の
   範囲第１項乃至第４項記載の現像装置。