JPS60256163A - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は電子写真等で用いられる現ｉ装Ｕに関する。

■発明の技術的背優どその問題点コ ミ子複写装置、ファクシミリ、プリンタなどに広く応用
されている電子写真装置では、従来からカスケード法や
マグネツ１ヘブラシ法などの現像方法が主に用いられて
きているが、近４１カラー記録に対する実用化要求の強
まるなかで、未定義像の手ね現象が可能／；　ｌｉＪ％
光体に非接触状態で現像４る方法が研究されている。こ
の一般に非接触現１ｉｉｌ法と呼ばれる現像方法に関し
ては、英ｌ特ｆＦｆ　１　／１５８７６６及び米国時ｉ
ｔ’Ｆ３８６５７あるいは３８９３４１８などにその基
本的手段が４軟されている。

これら一連の発明は、円筒状ロール表面にトＪの均一な
薄い贋を形成し、静電潜徽面に近接（約５〜！５００ミ
クロン）させ、この間隙に交流機ｊ（を偏置させて印加
し、１−す−を飛翔振動させむがら、静電潜像部の電界
の強い部分では１−ブーが（’１−　２　− 着させ、非静電潜像部では再起させるようにして選択付
着させることにより現像するものである。

さらに米国特許３８９３４１８は、現像された画像の階
調性が、印加する交流電圧の周波数によって変化するこ
とを利用して、階調再現性を周波数の切替によって選択
できるようにしたものである。

一方かかる非接触現像方法について検討を行なった結架
、トナーの飛翔特性は印加する交流電圧の大きさと周波
数という外的要因に太き（依存づ−るという従来の解析
の他に、トナー自身の性状がこれらの外的要因と多きな
相関をもつことをつきとめ、これらの外的要因だけで現
像条件を定義することがほとんど無意味に近いことがわ
かった。

すなわち印加すべき電圧条件は、トナーの帯電器や粒径
〈重さ）ににっていちぢるしく変化するものであり、最
大のトナー飛翔感度を（りるべき周波数や電圧は、用い
るトナー毎に変ってしまうものであることが判明した。

しかしながらこれらに対し入念な調整を行なうことは、
実際上トナーの−　３　− 帯！ｆｆｉや粒子径の変化ばらつきに対応できる手段が
必要である。いいかえれば、従来方式の非接触現像に用
いるトナーは、その帯電ｍと粒子径分布が極端に少ない
ものが要求され、トナーの生産性にいらぢるしい制約を
もたらすことにｌｚるとともに、実際ト埠在の技術では
ある程度の分布ばらつきはやむをえぬものであり、その
結果トナーの飛翔効率あるいは現像結果が満足１べきレ
ベルには到達していないのが現状である。

また、従来のような一定の周波数の電圧が印加される坦
像法では、前述した如く特定のトナーが主に飛翔するた
め高解像力が（ηやすい反面、画像璋− の綿密性と階調の再現性において、従来の例えば磁気ブ
ラシ瑛像法によるものなどに比して、明らかな欠点を有
していた。

［発明の目的］ 本発明は上記小情にもとづいてなされたものであり、特
定トナー粒子だけでなく、異なる性状の範囲を有するｌ
〜ルナ−子をも応動飛翔させること黴 のできる高感度で階調性と綿密性のすぐれた現像−４− 装置を提供しようとするものである。

［発明の１１ 本発明は、特定のトナー粒子が特定の交流電界に対して
顕著な応動をすることに鑑み、交流電界の周波数をその
現像時間内もしくは現像領域内において適宜変化させる
ことにより、上記目的を達成するものである。

［発明の実施例］ 次に本発明を図に示した実施例を参照して詳細に説明す
る。

第１図は本発明の一実施例である現像装置５０が適用さ
れる例えば電子複写機６０を示す断面図である。

まず、この複写１！１６０について概略を説明すると、
図において２１は複写機筐体であり、この筺体２１の上
部には往復水平移動する原稿台２３が配置されている。

また、そのほぼ中央部には無定形セレンを使用した感光
ドラム６が回転可能に配置されている。そしてこの感光
ドラム６の周囲には、帯電器２７、露光ランプ２４及び
結像レンズ−５− アレー２５からなる露光光学系、本発明係わる現像装置
５０．転写前帯電器２９、転写帯電器３６、剥離帯電器
３７、クリーニングブレード３８ａを具備するクリーニ
ング装置３８、及び除電ランプ２６がこの順に配置され
ている。また、−ト記筐体２１の図において一側部には
給紙部３０が設けられている。この給紙部３０は筐体２
１から着脱自在な給紙カセット３１と、この給紙カセッ
トに収納されている記録紙Ｐの最上層に転接して記録紙
を給紙方向へ給出する給紙ローラ３２と、手差し給紙ガ
イド３３から挿入された記録紙を給紙方向へ搬送する搬
送ローラ３４とから構成されている。

また、この給紙部３０と後述する定着器４０との間には
、上記転写帯電器３６が配置されている転写部を経由し
て、記録紙搬送部１００が設置−１られている。この搬
送部１００は、給紙部から給出された記録紙を所定タイ
ミングで上記転写部へ搬送するレジストローラ３５及び
転写部からさらに定着器４０方向へ記録紙を搬送する搬
送ベルト３９で構成されている。またこの搬送部１００
に連設−６− して、一対のヒートローラ４１を具備する定着器４０が
設けられている。さらに上記筐体２１の他側部と定着器
４０との間には、記録紙を筐体外に排紙づる一対の排紙
ローラ４２及びそれを受ける排紙トレー４３が配置され
ている。

以上のように構成されている電子複写機６０について、
その主要複写プロセスを説明すると、まず感光ドラム６
が、帯電器２７により約７００ボルトに均一帯電される
。次いで露光ランプ２７によって原稿台２３に載置され
た原稿（図示しない）を照明し、その反射光が結像レン
ズアレー２５により感光ドラム６上に結像されて像露光
が行なわれると、像状の静電潜像が形成される。そして
この静電潜像が侵述づる現像装置１５０により現像され
た後、転写前帯電器２９（正側に約８００ポルＨＩされ
た８　００　ｌ−１ｚの交流コロナチャージャー）によ
り感光ドラム６の除電と同時にトナーの荷電が行なわれ
て画像の転写が容易な状態とされる。一方この後、給紙
部３０から記録紙が転写部へ給出されて転写帯電器２９
（正極性の直流コロ−７− ナチャージャー）により記録紙の荷電が行なわれた後、
剥離帯電器３７（交流コロナチャージ１−−）により除
電が行なわれ、画像の転写と感光ドラム６からの剥離が
行なわれる。そして記録紙は搬送ベルト３９により定着
器４０へ搬送され、定１ａ器のヒートローラ４１により
約１７０〜１８０℃にＩＪｎ熱、加圧されて定着された
後、筐体外に排出されて、複写が完了される。一方転写
後の感光ドラム６は、その表面に残留する１〜ナーがク
リーニング装置３８のクリーニングブレード３８ａによ
り除去される。また、感光ドラム６に残留（−る電荷は
、除電ランプ２６により消去されて次の）ノイクルに供
されることとなる。

次に本発明に係わる現像装置５０について訂細に説明す
る。

第２図は現像装置５０の斜視図であり、第３図はその要
部を示す断面図である。

すなわち、現像装置５０１１．Ｌ、■完像ロール１７及
びトナーコーティングブレード１９を具備している。現
像Ｄ−ル１７は、現像装置５０のケーシン＝　８　− グを構成するサイドフレーム５０ａ　、５０ｂの間に、
図中矢印方向、かつ感光ドラム６と等速度で回転可能に
軸支されてい、。ブレード１９は１００ミクロンの厚さ
のステンレス板あるいは燐青銅板からなり、一端が上記
ケーシングを構成するフロントフレーム５０Ｃに固定さ
れ、他端が面当て状態で感光ドラム６に圧接されている
。なお図中２０は１００ミクロンのポリエステルフィル
ムからなり、一端が」−記ケーシングを構成するリアフ
レーム５０ｄに固定されるとともに他端が感光ドラム６
に当接されたトナー漏れ防止ブレードである。また、図
中７は現像ロール１７と感光ドラム６との間に現像バイ
アスを印加するバイアス電源である。また、上記ケーシ
ングはその上部に蓋体５０ｅにより開閉可能なトナー供
給口を有している。さらに現像装置５０が上記電子複写
機に配置された状態において、現像ロール１７と感光ド
ラム６とを一定微小間隙を有して保持するためのガイド
ローラ１８が、現像ロール１７と同軸に軸支されている
。

−９− しかして、まず感光ドラム６及び現縁日−ル１７が等速
度（１３０ミリ、７秒）で回転でると、現像装置５０内
の一成分トナーが自重により移動づるとともにｔノ現（
頓０−ル１７とブレード１９との間に導かれ、ブレード
１９により現像ロール１７表面に約３０〜４０ミクロン
の１ヘナ一層が形成されて、現Ｉｌ装置外に露出する。

この１ヘナ一層の厚さはブレード１つの加圧力にＪ、っ
て調堕される。

なおここで使用されるトナーは、第４図に実線で示した
ような粒度分布をもつものであり、５０％平均粒径Ａが
１１．５ミクロンである。また、現像ロール１７上での
トナーの電荷量は約３０マイクロクーロン／グラムであ
り、トナ一層厚を厚くすると小さくなる傾向にある。一
方感光ドラム６はは帯電器２７により帯電された後、像
露光光Ｋが照射されて静電潜像が形成される。そしてｌ
−ナ一層がこの感光ドラム６と対向近接してくると、現
像ロール１７と感光ドラム６どの間に印加される現像バ
イアス及び感光ドラム６上の潜像１！　ｆｏにより、現
ｊ＆ｏ−ル１７と感光ドラム６どの間隙の−１０＝ 電界が増大する。このためトナーに働く力が飛翔条件達
したｗＡ域から、トナ一層中のトナーが感光ドラム６へ
の飛翔を開始する。すなわら、ここから現ＩＩ程がＯＤ
始されるのであるが、トナーはこの時感光ドラム６と現
像ロール１７との間を１１復運動しながら飛翔する。そ
してこの現一工程法に現象ロール１７ど感光ドラム６と
が回転により離間してその領域の電胃が弱まり、もはや
飛翔しなくなるまでこの現像はつづくこととなる。

ここで上記感光ドラム６と現像ロール１７との間にバイ
アス電源７により印加される現像バイアスについて説明
する。第５図はその出力波形を示すもので、波高値で１
１００ポル１〜の交流電圧を約４００ボルト正側に偏倚
さゼ時間ｔとともに周・波数がＮｌ、Ｎ２．Ｎ３の３種
類に変化する電圧；Ｖが時間口ごとに繰返し出力される
。本実施例では、Ｎ１＝４００１１ｚ　ＸＮ２＝８００
１−１ｚ　、Ｎ５＝１４００１−１ｚであり、口１　＝
　１１０１−Ｉ　Ｚで良好な現像結果が（りられる。こ
の値に設定した理由は、トナーの平均粒径を、第４図に
おいて他に７１と−１１− ７２づなわち１３ミクロンと１０５ミクロンのものにつ
いて、単一の周波数だ１）を変化させながら、画像の最
適となる周波数を調べたところ、７２．７３．７１に対
しそれぞれ４００ｔｌｚ　、　８００ｆ−１ｚ　、　１
４００１−１ｚの順に最適値が存在することを見出した
。そしてこれを同時に印加することを試みた結果、絶大
なる効果があることを見出したものである。ずなわらこ
のように複数の周波数の電圧が印加される結架、従来で
は特定の粒子径の範囲の１−す−しか現像に寄りさせる
ことができなかったのに対し、本実施例では広範な粒子
１￥の範囲に渡って現像に寄りせしめることができるこ
とから、現像効率そのｂのの向上とともに粒子（￥の異
なるものが現像に寄与し、階調再現が格段によくなる傾
向を示す。また、ｈす−の製造毎に変化す平均粒径のば
らつきに対してし影響は小さく、より安定した画像特性
が得られる。第６図は、従来方式の単一の周波数（８０
０１１７）だ１プを印加した場合と、本実施例による場
合との階調再現性をそれぞれラインＦとラインＤとで示
したしので、−１２− ＯＤは原ｌＩ′ＩＩ４度、Ｃｒ）はコピー濃度である。

　なおこの再現性は、以上の説明でもわかるように、Ｎ
ｌ、Ｎ２．Ｎ３の値を変えることにより変化させること
もできる。また、トナーの平均粒径あるいは分布がこと
なるものについては、さらに他の周波数の組合わせが必
要である。

＝方トナーの粒（￥の現像特性に与える影響は、その重
力と上記飛翔時の空気の粘性抵抗あるいは慣性力が主に
考えられ、単に粒径だけでなく、１ヘナー材質により比
重の違うトナーに対しても異なる周波数の最適値が存在
すると考えられ、動揺の効果が期待できるものと思われ
る。

またトナーの帯電量と飛翔感度との相関も強く、帯電量
の大きさによっても必要な印加電圧と周波数も変化する
傾向を示し、このことから帯電■分布のばらつきに対し
ても本実施例では孔か的であると考えられる。しかし残
念ながらトナーの帯電分布については測定手段がなく、
確認できない。

いずれにしても、本実施例によって得られた画像は、第
６図で示した如く最高濃度や階調再現性へ−１３− 善の点で、従来に比較して格段の効果が認ダ）られる。

このため、特性あるいは性状がある分布範囲をもったト
ナーに対して、同様に周波数の分布をを有する交流電界
を現像領域（感光ドラ八６と現像ロール１７との間をト
ナーが飛翔（る領域）に形成することにより、［活性化
ｊされるトノ−−ｍを増大させることに起因するものと
理解される。

いいかえれば、従来のように一定の周波数を印加する方
法では、この周波数に対応する特定の１−ノーしか活性
化でき４Ｔかったということである。

以上のように本実Ｍ！例によれば粒径や帯Ｎ量に分布を
有する］ヘナ−を効率的に飛翔、あるいは制御するため
に、バイアス電源７により印加される交流バイアスの周
波数にも分布をしたぜることにより、従来不可能に思わ
れていたトナーの特性ばらつきに対する許容範囲の拡大
とともに、より画質的にもすぐれた非接触方式の現像装
置を提供することができる。

なお以−にの例では、印加する周波数をＮ１．Ｎ２、Ｎ
３の３種類としたが２秤類で６十分従来よ−１４− り烏い結束が得られる。また、３種類以上用いても特に
問題はない。また、偏倚させるべき電圧は、感光ドラム
６の帯電電位と１〜ナーによってことなり、かぶりを中
心に検月を加える必要がある。しかしＮｌ、Ｎ２．Ｎ３
・・・の繰返し周期１１は、現像むらを生じないために
、少なくとも現像の始まりから終りまでに複数回繰返さ
れる必要があり、Ｎ１．Ｎ２．Ｎ３の印加時間ｔ２．１
３．１４を設定し。

な（Ｊればならない。またこのように異なる周波数を出
力させるために、たとえばバイアス電源７が第７図ある
いは第８図の如く構成される。第７図は、１梗類の発信
器８１及びプログラマブル分周器８２を具備し、所望の
値で分周された出力を昇圧トランス８３により出力覆る
構成である。第８図は３種類の発信器８４，８５．８６
及びアナログスイッチなどの切換回路８７を具備し、こ
れにより切換えて同様に昇圧トランスＴで昇圧して３種
類の高圧交流電圧を発生させるものである。

また既に述べたように本発明は本実施例に限定−１５− されるものではなく、使用される周波数範囲や種類、偏
置電圧あるいは波形等当然本発明の趣旨からすれば、様
々なものがドブ−の種類や装Ｍなどに応じて使用可能で
あることは、明白である。基本的には、現像間隙（感光
ドラム６とｙＡ像ロール１７との間隙）において感光ド
ラム６と現像［１ル１７との間に周波数の異なる交流電
圧を印加４ることにより、活ｔ’ｌ化されるｉ〜）−の
範囲を広げるとともに、現像間隙で（１復運動するト）
−の振動状態も変化させることができる結束、トノ　−
の飛翔到達距離も種々変化し、１・す−の静電潜像への
付着確率や非静電潜像部からの再帰確率も増大できるも
のである。機械的にし、ドブ−ｌ１的にも許容範囲が広
げられるものどして、理解さされるものである。さらに
、■η像装置の形状もただの一例でありこれに限定され
るものではなり、磁性−成分型の現像装置においても全
く同様な千「９が効果を勺えることは勿論である。なお
ｌｆｔ！１１・−ノでは比重が重（なるため、用いる周
波数は上記実施例よりもやや低いｌ１ｌ（ＩＫ１１ｚ〜
６００１１７）−１６− に良好な埴が見出される。なお現像剤の交番電界による
往復運動は、静電潜像部と非静電潜像部（感光ドラム６
において静電潜像が形成されている部分といない部分）
とでは電界が異なるため、一様ではなく、またトナー自
身も個々の特性が責なるため、飛翔の位相は全くランダ
ムになってしまうが、繰返し振動するうちに、静電Ｓ像
部に吸着されるものと、再び現像ロール１７に回帰する
ものとが差異を生じて現像されるものと考えられ、必ず
しも全てのトナーが全間隙を往復運動するものではない
。

本発明はその他その要旨を変えない範囲で種々変形が可
能である。

［発明の効果］ 以上述べた如く、本発明によれば、特定トナー粒子だけ
でなく異なる範囲のトナー粒子をも応動飛獣 翔させることができる高感度で階調性と綿密性のすぐれ
た現像装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用される電子複写機の断面−１７− 図、第２図は本発明の一実施例を示づ斜視図、第３図は
同側を示づ断面図、第４図は同側の要部を示す図、第５
図は同側の他の要部を示寸図、第６図は同側における作
用効果を示１図、第７図及び第８図は同側のさらに他の
要部を示寸図である。 ６・・・感光ドラム（被現像体）、７・・・バイアス電
源（電圧印加手段）、１７・・」１［１ル（現像剤担持
体）、５０・・・現像装置。 代理人弁理士　則近憲佑〈ほか１名） −１８− 第　６　図 ＯＤ 第　７　図 ／ 第　Ｓ　図　Ｙ ／ 手　続　補　Ｗ　山　（方式） ％式％ ２、発明の名称 現ｌＩｉ技画 ３、補正を４る者 事ｎとの関係　特許出願人 （３０７）　株式会？１　東芝 ４、代理人 〒１０５ 東京都港区芝浦−丁目１番１号 昭和５９年９月２５日（発送日） ６、補正の対象 図面 ７、補正の内容 図面のうち第５図を別紙の通り補正する。 ／ππ空 手　続　補　ｉＴ’Ｐｊ（自発） １、事件の表示 特願昭５９−１１０９０６ｑ ２、発明の名称 坦　像　肢　置 ３、補正をする者 事件との関係　特ｐ　！１１願人 ＜　３０７）株式合着　東芝 １、代理人 〒１０５ 東京都港区芝浦−丁目１番１＠ （１）明細書全文 （２）図面 ６、補正の内容 （１）明細用全文を別紙の通り補正する。 （２）図面のうら第１図、第２図、第３図、第４図、第
６図、第７図及び第８図を別紙の通り補正づる。 （、−・、　、二　ｒ試１−ト？τ□１１　イン−６以
　上 −２− 明　細　ｊ： １、発明の内容 現像装置 ２、特許請求の範囲 （１）少なくとも１電↑りを−（ｉ　？ｌる現像剤を１
１１持づる現像剤担持体と、この現象剤１［１持体の現
像剤の層厚よりも人きな微小間隙を保持して対向４る被
現１体に形成された電荷バク−ンを現像する現象手段と
を具備した現＊装置に４５いて、Ｖ記現像ｆ段として上
記微小間隙に周波数が時間的に変化りる交番電圧を印加
する電圧印加手段を具備し、１記文番電圧によりイＩ−
しる交番電界にＪ、す１闇微小間隙で現像剤を１１運動
させて被現像体の？ｌ伺パターンを川縁することを特徴
どづる現像装置。 （２）電圧印加手段に上り印１１１１される交番電１１
はその周波数の時間的変化が＃Ｍ返されるしのでありか
つ子の繰返し周期がＩＴ！鍮有効領域あろい（１現像時
間内で少なくとも１周期が完了されるｂのであることを
特徴とする特許請求の徒囲第１１ｆＨ記載の現像装置。 −１− ３、発明の１ｔＦｌｌｌな説明 ［発明の技術分野］ 本発明は電子写真菰駅等で用いられる現１１装冒に関し
、特に電拘バクーン（以下静電Ｗｉ像ということがある
）が形成される被現象体（たとえばセレン等の感光体）
面と現像剤（［−ナー及びキャリアあるいはトノ−−だ
ＩＪから成るものがあるが、ここではトナーだけのもの
を指していうことがある）を供給搬送りる現像剤（０持
体（以下＋１１に現像［１−ラということがある）とを
微小間隙を有して対向さ１！、この間隙に交流バイアス
を印加することにＪ、−）てトナーを感光体の静電ｉ８
１！！が形成された部分に飛翔付着させる現像装置に閏
ηる。 ［発明の技術的ＩＹ…とイの問題点］ 電子複写Ｋｌ、ファクシミリ、プリンタなどに広く応用
されている電子写真装訪では、従来からカスケード法や
マグネッｌ−ブラシ法へどの現隊方払が主に用いられて
きているが、近年カラー記録に対する実用化要求の強ま
るなかで、未定＠像の重ねｙ４１ｓ１が可能な、感光体
に非接触状態で現像す−２− る方法が研究されている。この一般にノ１接触現像ン人
と叶ばれる現像方ン去ｉこ関しては、英ｆＴｌ　４’ｊ
　Ｅ’ｌ　１４５８７６６及び米ｒｆＪ特Ｆｆ３８６６
５７４Ｍるい１Ｊ３８９３４１８などにてのＵ本釣原理
が記載さねている。これら一連の発明では円筒状ロール
の表面に１〜ナーの均一な薄い層を形成しＣ円筒状［１
−ルを静電潜像面に近接（約５へ・５００ミク［１ン）
さゼ、この間隙に交流型Ｆ［を飼育さゼＣｒＩ］舶づろ
ことにより、トナーを飛翔振動さ１！ながら、所定電位
以上の静電潜搬部に選択付着させるようにしている。さ
らに米国時ｆＦ３８９３４１８は、現像ハれた画像の階
調性が、印加する交流電圧の周波数によって変化するこ
とを利用して、ＩＩＰｉｌＩ再現竹を周波数の切換によ
って選択できるＪ、うにしたしのである。 一方かかる非接触現像方法について検討を（ｊなった結
果、１−ナーの飛翔特性は川縁間隙に印加ゴる交流電圧
の大きさとＲ１波数という外的要因に大きく依存すると
いう従来の解析の他に、トノーー自身の性状がこれらの
外的要因と大きな相聞をｂつ−３− ことをつきとめ、１−２外的要因だ寥フで現像条ｒｔを
定義することがほとんど無意味に近いことがわかった。 ηなわら印ｊノ１しする交流電圧の条１１は、］〜フー
の帯電ｆｆｉ　亡粒（￥〈季さ）に応じて適宜変化させ
るべきものであり、τ１、た最大の１〜ブー飛翔感磨づ
なゎら検電性を１りることができる周波数Ｆ　Ｔｉ　ｆ
Ｘは、用いるトナー毎に変ってしまうものであることが
判明した。しかしながらこれらに対し逐一入念な調整を
行なうことは、実際上極めて複雑で実用的ではなく　ｌ
−ｊ−一の帯電量を粒子径の変化ばらつきに宙吊ど粒子
（￥に関してばらつきが山幅Ｉに少ないものが要求され
、トナーの生産１１に著しい制約をもたらＪことになる
。しかしながら、実際上現在の技術ではこれらに関して
のある程ｔαの分布ばらつきはやむをλぬしのであり、
このため現状では］ヘナー飛翔効率あるいは現像結束が
満足すべきレベルには到達し−（いない。 −々　− また、従来のような一定の周波数の電ＩＴが印加される
現像法で（ま、前述した如く狭い範囲の特定のトナーだ
Ｃプが主に飛翔ηるため高解像力がＷ）ヤ）すい反面、
画像の緻密竹と階調の再用竹において、従来の例えば磁
気ブラシ現像法によるもの４Ｔどに比して、明らかな欠
点を有していた。 ［発明の目的］ 本発明は上記事情にＵづいて成されたしのであり、限ら
れた狭い性状分布範囲内のドブー粒子だけでなく、より
広い性状分布範囲のｌ−Ｊ−粒子を応動飛翔させ、これ
により階調性と緻密竹に優れた画像を出力することがで
きる現像装置をｌＩ２供でることにある。 ［発明の概要１ 本発明は、特定の性状分布範囲を右するｌ−Ｊ−−粉子
が特定の周波数の交流Ｎ界に対して顕りへ応動をするこ
とに着目し、印加する全流電［［の周波数を時間的に変
化させることにＪ：す、Ｉ＝記目的を達成するものであ
る。 すなわち本発明の現像装置は、現像剤を保持し、−５− 現像領域において被現像体に対し微小間隙を保持して対
向する現像剤１ｎ持体ど、前記現像剤相持体と被現像体
どの微小間隙に周波数が時間的に変化づる交番電圧を印
加し、この交番電圧より生じる交ｉ電捏により現像剤を
被現像体へＲ柊的に選択的に（現像剤は、微小間隙内の
全面で飛翔を繰返している。現像は、被現像体の静電潜
像形成部と非静電潜像形成部への現像剤の付＠山の差に
よって行イ【われる）飛翔付着させる電圧印加手段とを
備えて椙成される。 ここで電圧印加手段により印加される交番電圧は、現像
むらを生じさせないために、所定−周期繰返されるとと
もに、その繰返し周期は、被現像体表面の静電潜像が現
像剤相持体と被現像体との対向領域中の現像有効領域（
現像動作が可能な領［）を通過する期間内に少なくとも
一周期、もしくはより多くの周期が終了すべく設定した
ほうが好ましい。 ［発明の実施例１ −　６　− 以下に本発明を図に示した実施例を参照して訂細に説明
する。 第１図は本発明の一実施例である現像装置５０が適用さ
れる例えば電子複写機６０を示１１Ｐｉ面図である。ま
ず、この複写機６０について概略を説明すると、図にお
いて２１は複写機筐体であり、この筐体２１の上部には
往復水平移動する原稿台２３が配置されている。また、
そのほぼ中央部には無定形セレンを使用した感光ドラ八
〇が回転可能に配置されている。そしてこの感光ドラノ
、６の周囲には、帯電器２７、露光ランプ２４及び結像
電器３６、剥離帯電器３７、クリーニングブレード３８
ａを具備するクリーニング装置３８、及び除電ランプ２
６がこの順に配置されている。また上記筐体２１の一側
部には給紙部３０が設けられている。この給紙部３０は
筐体２１から＠脱自在な給紙カセット３１と、この給紙
力セラ］へに収納されている記録紙Ｐの最上層に転接し
て記録紙を−７＝ 給紙方向へ給出する給紙［１−ラ３２と、手差し給紙ガ
イド３３から挿入された記録紙を給紙方向へ搬送づる搬
送ローラ３４とから構成されている。 また、この給紙部３０と後述づる定着器４０との間には
、］二配転写帯電器３６が配置されている転写部を杼山
して記録紙を搬送Ｊるための記録紙搬送部１００が設け
られている。この搬送部１００は、給紙部から給出され
た記録紙を所定タイミングで上記転写部へ１１送するレ
ジストローラ３５及び転写部からさらに定着器４０方向
へ記録紙を搬ｔｖるｌｌ！２送ベル１〜３つで構成され
ている。またこの搬送部１００に連設して、一対のヒー
ト［１−ラ４１を具齢ゴる定着器／ＩＯが設置）られて
いる。さらに上記筐体２１の他側部と定着器４０との間
には、記録紙を筐体外にＩＪ１紙する一対の排紙ローラ
４２及びそれを受＋−Ｊる和紙、トレー４３が配置され
ついて、その主要複写プロセスを説明すると、まず感光
ドラム６が、帯電器２７により約７００ボー　８　− シトに均一帯電される。次いで露光ランプ２７によって
原稿台２３に載置された原稿（図示しない）を照明し、
その反射光を結像レンズアレー２５を介して感光ドラム
Ｇ上に結像さ１！る一連の像露光動作が行なわれること
にＪ、す、感光ドラｌ＼６１−に像状の静電潜像が形成
される。モしてこの静電潜像が後述する現像装置５０に
より現詠されｌこ後、転写前帯電器２９（正側に約８０
０ポル１〜偏奇された８　００１−１　ｚの交流コロナ
チャーシト−）にＪ、り感光ドラム６の除電及び（〜ナ
ーの帯電が行なわれて画像の転写が容易な状態とされる
。一方、給紙部３０から記録紙は転写部へ給出されて転
写帯電器２９（正極性の直流＝１ｒｌナブ（・−シト−
）により帯電が行なわれた後、剥離帯電器３７（交流コ
ロナチャーシト−）にＪ−り除電が行なわれ、記録紙へ
の画像の転写と感光１ｚラム６からの剥頗が行なわれる
。そして記録紙は搬送ベルｉ〜３９にＪ。 り定着器４０へ搬送され、定着器のし−１・［１−ラ４
１により約１７０〜１８０℃に加熱、加Ｈさねて定着さ
れた後、筐体外にｌｊＦ出されて、複写が完−９＝ 了される。一方転写後の感光ドラム６は、その表向に残
留する１ヘナーがクリーニング装置３８のクリーニング
ブレード３８ａにより除去される。また、感光ドラム６
に残留する電荷は、除電ランプ２６により消去されて次
のサイクルに供されることどなる。 次に本発明に係わる現像装置５０について詳細に説明す
る。 第２図は現像装置５０の斜視図であり、第３図はその要
部を示す断面図である。 この現像装置５０は、現像ロール１７及び１〜ナーコー
テイングブレード１９を具備している。現像ロール１７
は、現像装置５０の）１−ランプを構成するサイドフレ
ーム５０ａ　、５０ｂの間で、図中矢印へ方向、かつ感
光ドラム６と等速度で回転可能に軸支されている。ブレ
ード１９は１００ミクロン程度の厚さのステンレス板あ
るいは燐青銅板からなり、−ｍが上記ケーシングを構成
するフロントフレーｌ＼５０ｃに固定され、他端が面当
て状態で現像ロール１７に圧接されている。なお図−１
０− 中２０は１００ミクロン程麻のポリニスデルフィルムか
らなり、その一端が上記ケーシングを１８成するリアフ
レーム５０ｄに固定されるとともに他端が現像ロール１
７に当接された１〜ナー漏ね防Ｊ１ブレードである。上
記ケーシングはでの土部に蓋体５０ｅにより開閉可能な
トナー供給［１を右している。また現像装置５０が上記
電子複写機に配置された状態において、現像ロール１７
と感光ドラム６とを一定微小間隙を有して保持するため
のガイドローラ１８が、現像ロール１７と同軸に軸支さ
れている。上記微小間隙は、このガイ１：ローラ１８に
より、現像ロール１７に形成されるドブ一層の厚みより
も大きく設定される。さらに現像０−ルには、感光ドラ
ム６との間隙に直流電圧が重畳された交番電圧を印加す
るバイアス？！！１１ｉ７が接続されている。このバイ
アス電源７の内部構成及び作用については後に詳述する
。 しかして、感光ドラム６及び現像ロール１７が等速度（
１３０ミリ／秒）で回転すると、ケーシング内の一成分
トナーＴＮは自重により移動して−１１− 現像［１−ル１７どブレード１９との間に導かれ、ブレ
ード１９によって１１Ｊ１１帯電されるどどもに現酸１
１−ル１７表面で約３０・〜４０ミク１−１ン程度の厚
さに層形成（きれる。この（・ノ一層の厚さはブレード
１９の加Ｉｎ力によって調整される。なおここ′Ｃ使用
されるＩ−ブー（−家、第４図に実線１３で示したＪ、
うな粒径封缶をもつものであり、５０％平均粒径が１１
．５ミク［］ンである。また、現像ロール１７１−での
ｌ−Ｊ−の電荷量は約３〜３０マイクロクーロン′グラ
１１であり、ｊ−ナ一層厚を厚くするど小さく’Ｊる傾
向にある。一方感光ドラム６は帯電：碍２７により帯電
された後、露光光（第３図中にで示！ｔ）が照θ・１さ
れて静電潜像が形成される。 でして１〜ｉ−−ｌｉｄがこの感光ドラム６と対向近接
してくると、バイアス電源７にＪ、って現像ロール１７
ど感光ドラｌ＼６どの間に印加される現像バイアス及び
感光ドラム６Ｌの静電潜瞭電ｔｃ１により、現像ロール
１７ど感光ドラム６どの間隙の電界が徐々に）四人ｊる
。でして１ヘナーに働く力が飛翔条件に達した領域から
、トナ一層中の１〜ｊ−が感光ドー　１２　− ラム６への飛翔を開始づる。この助点から現ルＦ稈が開
始さねるのであるが、１・−Ｊ−１：ｌこのｌｌｉ’ｉ
感Ｗ。 ドラム６と現像ロール１７との間を印加されｌζ交流電
界により１１復運動しながら飛翔ηる。ぞしく現像ロー
ル１７と感光ドラｌ＼６とが同転により離間してその領
域の電界が弱まり、１ｊＵ　’？’　Ｉ□　：ｊ−が飛
翔しなくなるまでこの現像は続くこととイする。１１な
わち、感光ドラノ、６ど川縁ロール１７とがｆ、Ｊ向す
る領域のうらトナーが実際に飛翔できるの（を部の微小
間隙を有１６部分だけであり、以−トこの領域を「現像
領域」という。イｆお交番電ＩＩＦ！（ごよるトナーの
（１復運動は、静電溝１１ＩＫＩと非静電潜像部（！１
１光ドラム６において静電潜像が形成され（いる部分と
いない部分）とでは電界が異なるｔこめ様ではなく、ま
たトナー自身も個々の特性が安／するため、飛翔の（Ｏ
相は全くうンダ１１になってしまうが、繰返し振動する
うｔｊに、静電潜像部に吸着されるものと、再び現像［
ｌ−ル１７に回帰づるしのとが差異を生じることに」：
り現像が１１なわれるものと考えられ、必ずしも全ての
ｉ〜プリー全間隙−１３− を（１復運動するものではない。 次に本発明の主要部づな？）　’ｊ５バイアス電源７に
よって懇）Ｋドラム６ど現１９目−１し１７どの間隙に
印加される現像バイアス電圧について説明する。 第５図はでの出力波形例を示すもので、この場合波高値
で１１００ポルｉ・の交流電圧を杓／！００・１ｚルト
正側に装置さｔＬるととしに該交番電圧の周波数をＮ＋
　、Ｎ２　、Ｎ３の３種類に周期的に変化さ０るＪ、う
にした。ここで、Ｎ１．Ｎ２　、Ｎ３゜Ｎ１．・・・の
繰返し周ｌ＃Ｉｔ１は現像むらをｌｒじさせないために
、感光ドラム６−１−の静？！！潜６Ｚが感光ドラム６
ど現像ロール１７どの間の現像有効領域を通過する期間
内に少なくと６１回、もしくはより多くの回数繰返され
るのがりｆましく、これを考慮して、さらには川縁３！
度や要求する現像特性に応じて、各周波数Ｎ１．Ｎ２　
、Ｎ３の交番Ｙ１斤の印加時間ｔ２．ｔ３．ｔ４を設定
しなＩＪればならない。 なお本実施例では、Ｎ１−７１００１−１ｚ　、　ｌ」
２−８００Ｈｚ　、Ｎ３　＝　１４００１１．’とし、
ｔ２．ｔ−１４− ３及びｔ４をそれぞれ約２周期に設定し１／ＩＩ＝１１
０１−ＩＺとなる」２う４１時間に調整しＮ３０この値
に設定した理由１１、’Ｎ　？￥が１１．５ミク１１ン
、１３ミクロン及び１０．５ミク［１ンの１・Ｊ−（第
４図の分布曲線Ｂ、Ｃ及びＤＩこ対応）について、各々
周波数をいろいろ変化さＩ！＜、ｋがら画像品質が最適
となる周波数を調べたところ、曲＄１１８．Ｃ及びＤの
ものに対し、それそ゛れ８００１１ｒ　、　１４００　
Ｎ２及び４００Ｈ７に最適値が存在ηることを見出した
からである。１なわらこの」、うに？！２教の周波数の
７ＩＡ斤が繰返して印加される結中、従来て・は特定分
布範囲の粒子径あるいは帯電ｍの１〜Ｊ−しか現像に寄
与させることができなかつｔ；のに対し、本実施例では
広鞘な粒子（Ｙのト）〜に渡って現像に寄与せしめるこ
とができることから、現像効率でのものの向上とともに
粒子径の異なるものが現像に寄与し、階調再用竹が格段
によくなる傾向を示す。また、トナーの特造毎に変化す
る平均粒径や帯電隋のばらきに蛸しても影響は小さく、
より安定した画像特性が得られる。 −１５− 第６図は、横軸Ｌ：　１Ｉ３ｉ　ｆｍ　ｍ　Ｉｆｆ　Ｏ
Ｄ　、　１２　ｅｌｋ　ニア１　ヒ−１１）１１ｉ［Ｃ
Ｄをとって従来技術と本実施例との階調再現性を比較し
て示したもので、ラインＦが従来技術を用いて甲−の周
波数（８００Ｈｚ）の交番電圧を印加しｔこ場合であり
、ライン［が本実施例を用イア　３　ツ（７）　’４４
なル周波ｖｉ（４００１１ｚ　、８００１−１ｚ　、　
１４００１１ｚ　）の交番電圧を印加した場合を示して
いる。同第６図にＪ、れば本実施例のものは従来１に術
ニ比Ａ：　Ｔ　再］Ｔｉ！　’Ｕ　ルＩｌｉ’ｉ　５ｉ
１１！！　囲ｈＩ　格Ｎ　と広くなっていることがわか
る。 なおこの再現↑１は、前述のＭ２明でもわかるＪ、うに
、Ｎｚ　、Ｎ２　、Ｎ３の値、あるいはｔ　２　、　ｔ
　３゜１４のυ１合を変えることにより礎化さ【遍るこ
とができる。また］−ナーの平均粒径あるいは分布が異
ムるしのについては、さらに他の周波数の組合わＵが必
要である。 次に、第７図及び第８図に、周波数が周期的に３種類に
変化する交Ｉｔ？Ｆ！圧を出力させるバイアス電′Ｉｒ
Ａ７の具体的内容構成を各々示Ｊ０第７図の構成で１よ
、ｎＨトランス５１と該トラ−１６− ンス５１の一次側に接続された可変直流電源５）２と、
所定の周波数の発振信号を出力りる１″′）の発信器５
３と、３挿類の異なる分周比が設定されこの分周比が与
イクリックに切換えられるプ］ｌグ７マブル分因器５４
と、この分周器５４０分周出力に基づき直流電源５２か
ら胃１１１・−ノンス５１に流れる電流を断続するスイ
ッチング回路５５とを備え、昇任トランス５１０２次側
の出力から周波数が３種類に変化する交番電圧を発ｌｌ
−させるようにしている。 また第８図の構成では、第７図に示した１つの発振器５
３及びブ０グラマプル分周ｆｉ　５４；７）１６成る構
成の代わりに、３つの異なる周波数の発振信号を出力す
る３つの発振器５６．５７及び５８ど、アナログスイッ
チなどの切換回路５９とを１１５え、切換回路５９の動
作によって発振器５６．巳）７及び５８の各出力を切換
えてスイッチング回路５５に加えることにＪ：す、上記
第７図に示ｔｊ　１Ｍ成同様、時間的に周波数が変化す
る高Ｆ［交番型１１をｙｆ、！１−させるようにしてい
る。 −１７− ところでトナーの粒１￥が現像特性に与える影響は、帯
電性のほかにぞの小力と飛翔時の空気の粘性抵抗あるい
（ま慣性力等に起因するものと考えられ、甲に粒径の違
いだけでなく、トナーの材質乃なわら比重の違う］・ナ
ーに対しても異なる周波数の最適値が存在づると考えら
れ、これらの最適１直を用いたバイアス電源の周波数制
御によっても同様の効果が期待できるものと思われる。 またトナーの帯電量と飛翔感型すなわち検電性との相関
も強く、帯電量の大きさによっても適正な印加電圧と周
波数も変化する傾向を示し、このことから帯電僅分布の
ばらつきに対しても本実施例は効果的であることが裏付
（」られる。しかし残念ながら１〜ナーの帯電分布につ
いては測定手段がなく、直接的確認はできない。いずれ
にしても、本実施例に１二って冑られた画一は、第６図
で示した如く最高濃度及び階調再現性を改善する上で、
従来に比較して格段の効果が認められる。このことは、
粒子径や比重などの性状に関して分布ばらつきをもった
トナーに対して、周波数が同様に時−１８− 量的変化を持った交流電界を現像右９）＋領！吠に形成
することで、［活性化１される＋−Ｊ−ｍを増大させた
ことに起因づるものど理解されよう。７ｊいかえれば、
従来のように一定の周波数を印加１１６カ法では、この
周波数に対応Ｊる特定の分布範囲の］・ナーしか活性化
できなかったということで゛ある。 以上のように本実施例によれば粒径や（１）電ｍに分布
を有するトナーを効率的に飛翔、あるいは刊御するため
に、バイアス電源７により印加される交流バイアスの周
波数にも時間的分布を６たけることにより、従来不可能
に思われていたトナーの特性ばらつきに対する訂容笥囲
を拡大するとともに、より画質的にも優れた非接触方式
の現１１１８置を提供づることができる。 なお以上の例では、印加する周波数をＮ＋　、　Ｎ２、
Ｎ３の３種類としたが２種類でも十分従来より良い結果
が得られる。また、１ｍ類以−１−用いても特に問題は
ない。また、装置させるべき電圧は、感光ドラム６の帯
電電位と１〜ｊ−の帯電極性にＪ、って異なり、かぶり
等を考慮して検討を加える必−１９− 要がある。 また既に）ホべたように本発明は本実施例に限定される
ものではなく、特に使用する交番電圧に関して、設定す
る周波数範囲、設定Ｊる周波数の種類、偏倚電圧あるい
は波形等は、当然本発明の趣旨からりれぽ、様々なしの
がトナーの種類や現像装置の形式などに応じて使用可能
であることは、明白である。また本実施例では、交番電
圧の周波数を複数の異なる随で段階的に切換えるように
したが、他に例えば該交番電圧の周波数を所定の値力口
ら連続的に変化させるようにしてもよい。基本的には、
本発明にお（Ｊる現像間隙（感光ドラム６ど現像ロール
１７どの間隙）において感光ドラム６と現像ロール１７
との間に周波数が時間的に変化する交流電圧を現像時間
内に繰返し印加づることにＪ：す、活性化されるトナー
の範囲を広げるとともに、現像間隙で１１役運動するト
ナーの振動状態も変化さ１！ることができ、これにＪ：
す、１〜ナーの飛翔到達距離も種々変化し、トナーの静
電潜像への句、わ確率や非静電潜像部からの再帰確率す
制−２０− 御され、さらに、機械的にも、；〜Ｊ−特１特約性的許
容範囲を広げることができる。また、現＠装置の形状も
ただの一例であり、これｌＪ限定ざねるしのではなく、
磁性−成分型あるいは一↑１分へ”（Ｌヤリアは高抵抗
かつ径の小さい−しのに限られる）の現（Ｉ装置におい
ても全く同様な手段が効果を与えることは勿論である。 なお磁性１〜ノーでは比重が重くなるため、用いる周波
数（，１１記実施例よりもやや低い値（Ｉ　Ｋ　ｌ−１
ｚ〜６００１１ｚ）に良好イｆ値が見出される。 本発明はその他その要旨を変えない範囲で得々変形が可
能である。 ［発明の効果］ 以上述べた如く、本発明によれば、限られた狭い性状分
布範囲内のトナー粒子だｉｔ　ｒなく、より広い性状分
布範囲の１〜ナ一粒子を応動飛翔させ、これにより階調
性と緻密性に優れた画像を出力することができる現像装
置を提供することができる。 ４、図面の簡単な説明 第１図は本発明が適用される電子複写機の断面−２１− 図、第２図は本発明にかかる現（９装置の一実施例につ
いて外観構成を承り斜視図、第３図は回倒の要部を示Ｉ
ＴＲ念的断面図、第４図は回倒にお１−Ｊる１〜）−一
の粒径分布を示すグラフ、第５図は回倒のバイアス電源
ｉ源から供給される現像バイアス電圧の波形例を示づタ
イムヂｐ　−１−１第６図は回倒の作用効果を示１Ｊた
Ｖ）のグラフ、第７図はバイアス電源の内部構成例を示
す回路図、第８図はバイアス電源の他の内部構成例を示
す回路図である。 ６・・・感光ドラム（被現像体）、７・・・バイアス電
源（電圧印加手段）、１７・・・現像ロール（現像剤担
持体）、５０・・・現像装置６０代理人弁狸十　１川近
　憲佑 −２２− ０Ｄ 第　７　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）少な（とも順電性を有する現像剤を相持する現像
   剤担持体と、この現像剤担持体の現像剤の層厚よりも大
   きな微小間隙を保持して対向ηる被現像体に形成された
   電荷パターンを現像する現像手段とを具備した現像装置
   において、上紀現縁手段として上記微小間隙に周波数が
   時間的に変化する交番電圧を印加する電圧印加手段を具
   晶し、上記交番電圧により生じる交番電界により上記微
   小間隙で現像剤をｔｔＷ運動させて被現像体の電荷パタ
   ーンを現像することを特徴とする現像装置。 〈２）電圧印加手段により印加される交番電圧はその周
   波数の時間的変化が繰返されるものであり、かつその繰
   返し周期が現−有効領域あるいは現象時間内で少なくと
   も１周期が完了されるものであることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記軟の現像装置。 −１−