JPS63231377A - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） この発明は、例えば電子写真装置に用いられ、誘電体又
は受光容体（ホトリセプタ）等の潜像保持体に形成され
た静電潜像を現像する現像装置に関する。

この樵の現像装置として、非磁性−成分現像剤を使用し
た非接触現像タイプの現像方法か知られている。例えば
、米国特許番号第３，２３２，１９０号公報には、電子
写真感光体（像担持体）に対して、表面に非磁性−成分
現像剤（以下トナーとする）の薄層を担持したベルト（
現像剤担持体）を、相互に間隙を維持したｉま対向させ
ている現像装置が開示されている。この従来の現像装置
において、ベルトに担持されているトナーは、静電気力
にょシ、電子写真感光体の表面に形成された静電潜像へ
向かって飛翔し、静電潜像に付着してこれを現像してい
る。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、トナーは厳密には、その粒子径が均一でなく、
粒子径が大きい粒子と、粒子径が小さい粒子とが混在し
ている。このため、トナーを均一に帯電することができ
ないばかりが、所定の粒子径以下の粒子は逆の極性に帯
電することがある。

トナーの帯電が不十分であったり、逆極性のトナ−が混
在すると、現像後の画像濃度が不十分であったシ、かぶ
勺が生じたりするために、鮮明な画像が得られないとい
う問題点がある。

この発明は、斯る事情に鑑みなされたもので、鮮明な画
像をえることができる現像装置の提供を目的とする。

［発明の構成コ （問題点を解決するための手段） この発明に係る現像装置は、静電潜像が形成された像支
持体と間隙をあけて対向して設けられ、現像剤を担持す
る現像剤担持体と、現像剤担持体に現像剤を供給する現
像剤供給手段と、像支持体と現像剤担持体との間の前記
間隙に交番電界を与える交番電界手段とを備え、現像剤
を現像剤担持体から像支持体に向けて飛翔させて静電潜
像を現像する現像装置であって、現像剤の体積平均粒子
径は８μｍ以上１６μｍ以下であり、且つ粒子径４μｍ
以下の粒子の個数分布が１０％以上８０％以下であるこ
とを特徴とする。

（作用） この発明に係る現像装置によれば、現像剤担持体と像支
持体との間に交番電界を与えて、現像剤を現像剤担持体
と像支持体との間を往復運動させる。

現像剤の体積平均粒子径を８μｍ以上１６μｍ以下に限
定する理由は、８μｍよシ小さいと逆の極性に帯電しや
すくなるためにかぶりを生じやすり、１６μｍより大き
いと画像の解像度が低下するからである。

現像剤粒子の粒子径が４μｍ以下の粒子の個数分布を１
０％以上８０％以下に限定した理由は１０％よシ少ない
と現像剤の分級精度が要求されるためにコスト高になシ
、８０％より多いとかぶりが生じるからである。

（実施例） 以下に添付図面の第１図乃至第５図を参照してこの発明
の実施例を詳細に説明する。尚、この実施例では、正規
現像を例に用いて説明する。

第１図に示すように１　この発明に係る現像装置１０に
は、現像剤を収納するホッパぐ１２と、ホッパ１２内の
トナーを感光体１４に向けて供給する現像ローラ１６が
矢印Ａ方向に回転可能に設けられている。現像剤として
は、樹脂及び着色剤を含んだ検電性粉体の非磁性−成分
現像剤（トナー）が用いられている。現像ローラ１６の
周面は、粗面化処理されておシ現像剤の摩擦帯電と搬送
とを容易にしている。現像ローラ１６の周面には、ホラ
ｚＪ？１４に向けて延出されてた弾性ブレード１８の自
由端部が圧接されている。弾性ブレード１８は、その自
由端部が現像ロー２１６の回転と逆向きに延出されてい
るので弾性ブレード１Ｂト現１１１０−ラ１６との表面
によって形成されるくさび形状の空間部分が減少し、こ
の部分にトナーＴが埋め込まれることを防止できる。そ
の結果、弾性ブレード１８によるトナーコーティング作
用及びトナー帯電作用が均一して行われるので安定なト
ナー薄膜を形成することができる。弾性ブレード１８は
、弾性材料であれば何でも良いが、ステンレススチール
、ジん青銅等のプレートが用いられることか好ましい。

板厚は、約０．１乃至０．４ｍｍが好ましく、現像ロー
２１６に対して二、ｆ幅を形成するように配置され、そ
の中心が現像ローラ１６に対する押圧点となる。この場
合、弾性ブレード１８の自由端側の端から約１乃至５■
離れた部分が押圧点となる。

ホッパ１２内には、更に現像ローラに現像剤を供給する
供給ローラ２０が現像ローラ１６に接して設けられてい
るとともに現像ローラ１６の回転方向Ａと逆方向Ｃに回
転するように構成されている。供給ローラ２０は、回転
軸２２にポリウレタンフォームのローラ２４が設けられ
ている。

現像ロール１６には、直流電圧及び交流電圧を重畳して
印加するバイアス電源２６が接続されている。現像９−
２１６の下方には、回収ブレード２８が圧接されており
、現像ローラ１６に残存しているトナーをホラ／４’Ｊ
２内に回収してｂる。回収ブレード２８は、金属、グラ
スチック又はゴム等の薄い板材が使用され、現像ローラ
に付着したトナーを回収するとともに、ホッパ１２から
のトナーＴの流出を防止している。

一方、現像ローラ１６と感光体１４とは、間隔ｄをあけ
て対向されておシ、感光体ドラム１４は、矢印Ｂ方向に
回転するように設けられているとともにアースされてい
る。間隔ｄは約０．１乃至０．５諺に設定されている。

感光体ドラム１４は、アルミニウムドラム表面に感光層
を形成して製造されている。

次に、この現像装置の動作について説明する。

ホッパ１２内のトナーＴは、供給ロー２１６の回転によ
り攪拌されつつ現像ロー２１６へ供給される。現像ロー
９１６Ｆｉ、その表面の粗面部分によりトナー搬送力を
持つので、弾性ブレード１８の押圧力に抗してトナーＴ
を現像領域りに向けて搬送する。弾性ブレード１８はこ
の場合、約１０乃至２００　？／ｃｍＯ線圧力で圧する
。現像ロー２１６では、トナーＴが弾性ブレード１８に
より押し圧されて薄層に形成されるとともに摩擦帯電さ
れる。トナ一層の洋みは約８乃至８０μｍに形成される
。トナーの帯電極性は現像すべき静電潜像の極性、正規
現像または反転現像の選択によシ異なるが、ここでは正
規の帯′ｔ＆性としてプラスの極性に帯電するトナーを
用いている。摩擦帯電されたトナーＴは、感光体１４と
対面する′ｆＡ像領域りに搬送される。

一方、感光体ドラム１４は、その表面に静電潜像（符号
「−」で示す）が形成された後、矢印Ｂ方向に清って回
転されて現像領域りに搬送されてくる。現像領域りでは
、感光体１４と現像ローラ１６との間に間隙ｄが形成さ
れているから、現像領域りでは、現像ローラ１６に担持
されている現像剤は感光体１４の表面に向けて飛翔し、
静電気力によυ付着する。

バイアス電源２６からは、直流電圧約５０乃至３００Ｖ
（、Ｉｆルト〕と交流電圧がそのピークトウーピーク値
約１．５乃至３．ＯｋＶ　（キロデルト）との重畳した
バイアス電圧を与える。直流電圧による力はトナー粒子
を感光体ドラム１４から現像ロー２１６へ移動させる力
が作用し、非画像部におけるトナー付着を防止している
。その結果、トナーのかぶりを防止して、鮮明な画像を
得るとともに、現像剤のむだな消費を防止して記録コス
トを安くできる。変流電圧は現像領域りにおいて、トナ
ー粒子を振動させて活性化し、これにより可視像の階調
性を高める。この場合の交流電圧の周波数は、後述する
が、非画像部に付着するトナーの帯電量の全体の和の絶
対値が最少となる時の周波数、即ち約７００　Ｈｚ乃至
３　ｋＨｚに設定する。

ここで、間隙ｄに印加される周波数とトナーの作用との
関係について、第４図及び第５図を参照して説明する。

一般に交流バイアスを印加すると、その周波数に応じて
、トナー粒子は現像ロー２１６と感光体１４の間を飛翔
し、往復運動することが知られている。図４に示すよう
に、周波数が低い場合は、非画像部において、不十分に
帯電したトナーＴＩ、充分に帯電したトナーＴ２は感光
体に到達してしまい、そこに付着してかぶりとなる。一
方、第５図に示すように、周波数が高い場合には、非画
像領域において、Ｔ２は感光体に到達する前に、現像ロ
ーラに引き戻されてしまうため、充分に帯電したトナー
Ｔ２によるかぶシが減少する。しかし、トナーの中に含
まれる微小粒子の中には、逆チャージを持ったものもあ
シ、この逆チャーゾのトナーは、非画像領域の電界によ
り感光体１４へ押し出される。そのため、画像領域にお
いて、高周波の周波数になるほど画像濃度が高くなり、
これと同様に非画像領域に付着する逆チャージのトナー
は、周波数が、高いほど多くなっていく。これは、逆極
性のトナーが現像ローラ１６に鏡像力により、付着して
おり、周波数が高くなるとこのトナーの振動力がトナー
の鏡像力に打ち勝って飛び出しやすくなるためと考えら
れる。言替えると、非画像部に付着するべきトナー全体
の帯電量（見掛は帯電量）を０に近い値に設定する。尚
、周波数は現像ロー２１６と感光体１４との間の間隙ｄ
によっても異なるが、この実施例では、間隙ｄが約２０
０乃至３００μｍの場合で、約１乃至２　ｋＨｚが好ま
しい。

現像後の可視像は、次に用紙に転写さｎる。−方、現像
領域を通過した現像ローラ１６は更に回転して、現像に
寄与しなかったトナーはその表面に担持したまま回収ブ
レード２６を得てホッパ１４内に収納される。ここで、
現像ロー２１６に付着したトナーは、供給ローラ２０に
よｐ一部が掻き取られつつ、新たなトナーが付着される
。従って、現像ローラ１６の表面には、常に新たなトナ
ーが供給されることになシ、現像後の現像ロー２１６の
表面にそのままトナーが残らず、これに−よシ次回の現
像に悪影響を与えない。

［試験例１］ 感光体ドラム１４の表面を、コロナ帯電によシ一様に帯
電させた後、原稿に対する像露光をして静電潜像を形成
した。この場合、画像部（非露光部分）の電位は一６７
５Ｖ、非画像部（露光部分）の電位は一７０Ｖであった
。

感光体ドラム１４と現像ローラ１６との間隙ｄを３００
μｍ１現像剤層の厚みを２０乃至３０μｍとした。現像
ロー２１６に形成されたトナ一層は、摩擦帯電量が６乃
至２０μｔ／ｉＰの帯電量であった。

尚、この帯を量は潜像の前後において変化しないので、
現像領域りにおいて電荷注入等の現象は起こっていない
と考えられる。即ち、ここで用いたトナーは、３０００
いおよび３００００■偏の電界下においても１０　０画
以上の高い抵抗のトナーである。

トナーは、その粒子径及び粒度分布に基づいて、３種類
のす／ｆルＡ、Ｂ、Ｃに分けたて用いた。

サンプルＡ 体積平均粒径：１４．８μｍ１ 粒子径４μｍ以下の粒子ニア３．６％以下（累積値）粒
子径１６μｍ以下の粒子：９５．０％以上（累積値）サ
ンプルＢ 体積平均粒径：１４．０μｍ、 粒子径４μｍ以下の粒子：８８．３％以下（累積値〕粒
子径１６μｍ以下の粒子：９８．４％以上（累積値）サ
ンプルＣ 体積平均粒径：１２．３μｍ１ 粒子径４μｍ以下の粒子：５６．９％以下（累積値）粒
子径１６μｍ以下の粒子：９６．６％以上（累積値）尚
、上述のトナー粒子の分布は個数分布による測定値でお
り、Ｈ・−Ｎ＠レーザ解析および散乱を利用した測定法
によシ測定した数値である。

バイアス電源２６は、 直流電圧−２７５Ｖ。

および交流電圧２．４　ｋＶ　（十四ジと一四夕とＱ腋
寝対値）そして、サンプルＣについて、周波数を２００
１ｈ乃至４　ｋＨｚで変化させた際の交流バイアスの周
波数と、非画像部におけるトナーの付着量（かぶり）と
の関係を第２図に黒丸で示す。

第２図は、横軸に交流バイアスの周波数（ｋＨｚ　）、
縦軸に非画像部におけるトナーの付着量を反射濃度（％
）で夫々示したものである。第２図から明かなように、
交流バイアスが約７００　Ｈｚ以上になると、非画像部
におけるトナーの付着量（かぶシ）が急激に減少し、約
１．２　ｋＨｚ　（図中符号ａ）で極小となる。そして
、１．２ｋＨｚ前後を極小値として、以後周波数の上昇
とともに徐々にかぶシが増加する傾向を示している。尚
、サンプルＡ、Ｂについても同様な試験をしたところサ
ンプルＣと同様な結果を示したが、サンプルＣの場合が
最もかぶシが少なく、サンプルＡ１サンプルＢの順序で
かぶ夕が増える傾向にあった。即ち、粒子径の小さなト
ナー粒子を多く含む程かぶりが増えることを示している
。

この試験例１では、交流バイアスの周波数を約１乃至２
　ｋＨｚに設定したところかぶりのほとんどない、階調
の優れた鮮明な画像を得ることができた。

体積平均粒子径８乃至１６μｍ、粒子径４μｍ以下のト
ナー個数分布が約１０乃至８０％、粒子径１６μｍ以下
のトナーの個数分布が９７％以上（いずれも累積値）の
粒度分布を持つトナーを使用する限シ、この試験例１と
同様な結果を得られた。

この場合、著しく粒子径の小さいトナーを多く含んだυ
、著しく粒子径の大きいトナーを含んでいると、かぶり
が増えたり、充分な濃度、解像度が得られなかったが、
上述のサンプルＡＳＢ、Ｃｉ含む範囲の粒度分布の場合
には、鮮明な画像が得られる。尚、弾性ブレードＩ８の
線圧は約８０ｂ６であった。

［試験例２］ 帯電後の画像部（非露光部分）の電位は一６００Ｖ、非
画像部（露光部分）の電位は一７０ｖ１感光体ドラム１
４と現像ローラ１６との間隙ｄを２００／ｊｍ。

バイアス電源２６は、 直流電圧−２００”／。

および交流電圧１．６ｋＶ（＋ピークと一ピークとの差
の絶対値）であった。尚、その他の条件は、試験例１と
同様である。試験例２で、バイアス電圧を試験例１に対
して変更したのは、間隙ｄにおける電界を試験例１と略
等しくするためである。この第２の試験例の結果を第２
図に白丸で示す。

第２図から明らかなように、かぶりの量と交流バイアス
の周波数との関係は試験例１と同様な傾向を示した。ま
た、第２図から明らかなように、かぶりの極少値を与え
る周波数は、試験例２では１、７　ｋＨｚ　（図中符号
ｂ）であシ、間隙ｄを小さくすることにより高い周波側
にシフトしていることがわかる。尚、他のトナーサンプ
ルＡ％　Ｂについても同様な結果を得た。

ここで、第２図を参照して交流バイアスとかぶりとの関
係について説明する。

周波数が約７００乃至１５００　Ｈｚより低くなると、
かぶりが急激に増加しこれよシ高くなると付着量が減少
しているが、これは前述したように、バイアス周波数が
高くなるにつれて、トナー粒子が往復運動する際、その
電界の変化において、感光体に到達する以前に向きを変
えるために結果的に非画像部に到達して付着しないから
である。従って、この実施例では、交流バイアスの周波
数は７００乃至１５００Ｈｚ以上でなければならない。

次に、間隙ｄとかぶシとの関係について説明する。

交流パイ゛アスが上述した高周波数の領域では、往復運
動における電界の変化に対してトナー粒子が感光体に到
達できないので、静電潜像による充分な現像電界がない
限りトナーは付着しない（従って、非画像部にはトナー
の付着量が少なくなるン。

間隙ｄが大きければ、トナーが感光体に到達するのに必
要な時間が大きくなシ、トナーの付着量が少なくなる。

これらの試験によれば、交流バイアスの周波数を７００
　Ｈｚ乃至３　ｋＨｚの間に設定することにより、間隙
ｄは１００乃至５００μｍの範囲で設定した場合、かぶ
りを最少にできた。

［試験例３コ 試験例１で用いたサンプルＣについて、試験例１と同様
な条件で試験を実施した。更に、＠３図の上段のグラフ
に示すように、画像部における濃度（原稿に対する濃度
の比）を測定するとともに、同図下段に示すように、非
画像部に付着したトナー粒子全体の帯電量を測定した。

第３図は、横軸に周波数を取ｐ１縦軸の上段に画像部に
おける画像濃度、中段に非画像部におけるトナーの付着
量、下段に非画像部におけるトナーチャージを夫々並べ
て、比較したものである。

第３図から明らかなように、周波数が４００Ｈｚ以上の
領域であれば、画像部は充分な濃度が得られる。一方、
第３図の下段に示すように周波数が１　ｋＨｚを越えた
領域では非画像部に付着したトナー粒子の帯電量が正か
ら負へと変化している。このことから、高周波領域での
かぶりトナーは、トナ一層中に含まれる逆帯電トナーで
あることがわかる。

つまシ、第３図中段に一点鎖線で示すように、逆帯電ト
ナーの付着量は周波数とともに徐々に増加する。一方、
破断線で示すように正帯電のトナーの付着量は急激に減
少する。そして、これらの合成量が中段に実線で示す曲
線として描かれている。即ち、周波数が約１　ｋＨｚ　
（ターニングディン）Ｒ）を越えると非画像部に付着す
るトナー量が増加する。このターニングポイントＲは、
下段部のグラフからあきらかなようにトナー全体として
の帯電極性の変化点（０点）と一致する。言替えれば、
非画像部に付着すべきトナーの帯電電荷量の全体の総和
の絶対値が小さい程かぶりを最少にすることができる。

この発明は上述した一実施例に限定されることなく、こ
の発明の要旨を逸脱しない範囲で程々変形可能である。

例えば、この発明は、１個の現像装置のみにより現像す
る一色の電子写真装置に用いることなく、複数の現像装
置を用いて複数の色のトナーによ逆現像するカラー複写
装置に用いても同様な効果を得ることができる。この場
合、第１の現像器によ逆現像されたトナー像に、第２の
現像器の接触を回避するために、第２の現像器における
現像ローラと感光体との間の間隙ｄを第１の現像器よシ
も大きく取シ、印加する周波数を低くすることが望まし
い。このように設定することによジ、第１と第２との現
像器の現像特性をほぼ同様に設定することができる。な
お、必要に応じて、逆に間１１ｄを小さくする必要があ
る場合には周波数を高くしてもよい。即ち、間隙ｄに応
じて周波数を変化させるだけで所望の現像状態に調節す
ることができる。

また、上述の実施例では正規現像を例に用いて説明した
が、言うまでもなく、反転現像に用いても同様な効果を
得ることができる。

［発明の効果］ この発明によれば、現像剤の体積平均粒子径を８μｍ以
上１６μｍ以下に、且つ粒子径４μｍ以下の粒子の個数
分布を１０％以上８０％以下に設定することにより、鮮
明な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例に係る現像装置の概略断面
図、第２図は交流バイアスとかぶりの関係を示したグラ
フ図、第３図は交流バイアスの周波数と、かぶシ及びト
ナーの帯電量との関係を示したグラフ図、第４図及び第
５図は交流バイアスを印加した場合のトナーの動きを説
明した図である。 １０・・・現像装置、１２・・・ホッパ、１６・・・現
像ローラ、２６・・・交流バイアス電源。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 静電潜像が形成された像支持体と間隙をあけて対向して
   設けられ、現像剤を担持する現像剤担持体と、現像剤担
   持体に現像剤を供給する現像剤供給手段と、像支持体と
   現像剤担持体との間の前記間隙に交番電界を与える交番
   電界手段とを備え、現像剤を現像剤担持体から像支持体
   に向けて飛翔させて静電潜像を現像する現像装置であっ
   て、現像剤の体積平均粒子径は８μｍ以上１６μｍ以下
   であり、且つ粒子径４μｍ以下の粒子の個数分布が１０
   ％以上８０％以下であることを特徴とする現像装置。