(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアを含む現像剤を現像剤担持体の表面に保持させて像担持体と対向する現像領域に搬送させると共に、この現像剤担持体と像担持体との間に電界を作用させて、像担持体に形成された静電潜像に現像剤中におけるトナーを供給するようにした現像装置において、上記の現像剤担持体の表面であって、少なくとも像担持体と対向する現像領域に搬送される現像剤を保持する領域に、キャリアに対してトナーと同じ帯電極性をもち、厚み方向の抵抗が０．００１〜１Ωの範囲であるコート層を設けたことを特徴とする現像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複写機やプリンター等の画像形成装置において、像担持体に形成された静電潜像を現像するのに使用する現像装置に係り、特に、トナーとキャリアを含む現像剤を現像剤担持体の表面に保持させて像担持体と対向する現像領域に搬送させると共に、この現像剤担持体と像担持体との間に電界を作用させて、像担持体に現像剤中におけるトナーを供給して、像担持体に形成された静電潜像を現像するようにした現像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複写機やプリンター等の画像形成装置においては、像担持体に形成された静電潜像を現像するのに様々な現像装置が使用されていた。
【０００３】
そして、このような現像装置としては、現像剤にトナーだけを使用した１成分現像方式の現像装置の他に、トナーとキャリアを含む現像剤を使用した２成分現像方式の現像装置が用いられていた。
【０００４】
ここで、トナーとキャリアを含む現像剤を使用した２成分現像方式の現像装置としては、図１に示すような現像装置が知られており、この現像装置においては、像担持体１と対向するようにして設けられた円筒状の現像剤担持体１１の内周側に複数の磁極Ｎ，Ｓ，…を有するマグネット部材１２を設け、装置本体１０内に収容された現像剤２を現像剤攪拌部材１３により混合攪拌させると共に、この現像剤攪拌部材１３によって現像剤２を上記の現像剤担持体１１に供給し、この現像剤２をマグネット部材１２の磁気力により現像剤担持体１１の表面に保持させるようにしていた。
【０００５】
そして、この現像剤担持体１１を回転させて、現像剤２を磁気ブラシの状態にして搬送させると共に、このように搬送される現像剤２の量を規制部材１４によって調整し、この現像剤担持体１１によって適当量の現像剤２を像担持体１と対向する現像領域に搬送させ、現像剤担持体１１に直流電源１５から直流バイアス電圧を印加させると共に交流電源１６から交流バイアス電圧を印加させて、現像剤担持体１１と像担持体１とが対向する現像領域に直流電界に交流電界が重畳された電界を作用させ、現像剤２中におけるトナーを像担持体１に供給して、像担持体１に形成された静電潜像を現像するようにしていた。
【０００６】
ここで、このように現像剤担持体１１と像担持体１とが対向する現像領域において、直流電界に交流電界が重畳された電界を作用させて現像を行う場合、現像剤２中におけるトナーをキャリアから分離させることが必要であり、このためには、現像領域において高い電界を作用させることが必要になり、特に、小粒径のトナーを用いた場合には、トナーとキャリアとの付着力が高く、より高い電界を作用させることが必要になった。
【０００７】
そして、このように現像領域において現像剤担持体１１と像担持体１との間に高い電界を作用させるにあたっては、交流電源１６から現像剤担持体１１に印加させる交流バイアス電圧を高くして、現像剤担持体１１と像担持体１との間に作用させる交流電界を強くすることが考えられた。
【０００８】
しかし、このように現像剤担持体１１と像担持体１との間に作用させる交流電界を強くすると、現像剤担持体１１の表面における現像剤２の磁気ブラシと像担持体１との間でリークが発生しやすくなり、また現像剤２中におけるキャリアが像担持体１に付着しやすくなり、形成される画像にリークやキャリア付着によるノイズが発生するという問題があった。
【０００９】
そして、近年においては、上記の現像剤担持体１１の表面に絶縁性のコート層を形成するようにしたものが存在したが、このコート層の種類によっては、トナーがこのコート層に電気的に引かれて現像剤担持体１１の表面に付着し、このようにトナーが付着した部分においては、電界が適切に作用しなくなって像担持体１に形成された静電潜像にトナーが適切に供給されず、いわゆるスリーブメモリーと呼ばれる現象が生じて、その部分における画像濃度が低下するという問題があり、またコート層の抵抗が高くなり過ぎると、像担持体１の静電潜像部分における回り込み電界が強くなって、形成される画像におけるエッジ部にエッジ効果が生じると共に、その周囲における画像濃度が低下するリードオフと呼ばれる現象が生じるという問題もあった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、トナーとキャリアとを有する現像剤を現像剤担持体の表面に保持させて像担持体と対向する現像領域に搬送させると共に、この現像剤担持体と像担持体との間に電界を作用させて、像担持体に形成された静電潜像に現像剤中におけるトナーを供給して、像担持体に形成された静電潜像を現像するようにした現像装置における上記のような問題を解決することを課題とするものである。
【００１１】
すなわち、この発明においては、上記のように現像剤担持体と像担持体とが対向する現像領域において電界を作用させ、像担持体に形成された静電潜像に現像剤中におけるトナーを供給するにあたり、現像剤の磁気ブラシと像担持体との間でリークが発生したり、現像剤中におけるキャリアが像担持体に付着したりするのを抑制し、形成される画像にこれらによるノイズが発生するのを防止すると共に、現像剤担持体の表面にコート層を形成した場合においても、上記のようなスリーブメモリーやエッジ効果やリードオフが発生するのも抑制されて、良好な画像が得られるようにすることを課題とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１における現像装置においては、上記のような課題を解決するため、トナーとキャリアを含む現像剤を現像剤担持体の表面に保持させて、像担持体と対向する現像領域に搬送させると共に、この現像剤担持体と像担持体との間に電界を作用させて、像担持体に形成された静電潜像に現像剤中におけるトナーを供給するようにした現像装置において、上記の現像剤担持体の表面であって、少なくとも像担持体と対向する現像領域に搬送される現像剤を保持する領域に、キャリアに対してトナーと同じ帯電極性をもち、厚み方向の抵抗が０．００１〜１Ωの範囲であるコート層を設けるようにしたのである。
【００１３】
そして、この請求項１における現像装置のように、現像剤担持体の表面であって、少なくとも像担持体と対向する現像領域に搬送される現像剤を保持する領域に、キャリアに対してトナーと同じ帯電極性をもつコート層を設けると、このコート層がトナーと同極性に帯電されるため、現像剤中におけるトナーがこのコート層に電気的に引かれて現像剤担持体の表面に付着するということがなく、像担持体と現像剤担持体との間で電界が適切に作用して、像担持体に形成された静電潜像にトナーが適切に供給され、スリーブメモリーの発生がない良好な画像が得られるようになる。
【００１４】
また、この現像剤担持体の表面に形成したコート層の厚み方向の抵抗が０．００１〜１Ωの範囲になるようにすると、現像剤の磁気ブラシと像担持体との間でリークが発生したり、現像剤中におけるキャリアが像担持体に付着するのが抑制されると共に、像担持体の静電潜像部分における回り込み電界が強くなるということもなく、形成される画像にエッジ効果やリードオフが発生するのも抑制され、一定した画像濃度を有する良好な画像が得られるようになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態に係る現像装置を添付図面に基づいて具体的に説明する。
【００１６】
この実施形態における現像装置においては、トナーと樹脂を含むキャリアとを有する現像剤２を使用し、図１に示した従来の現像装置の場合と同様に、この現像剤２を装置本体１０内に設けられた現像剤攪拌部材１３により混合攪拌させると共に、像担持体１と対向するようにして設けられた円筒状の現像剤担持体１１の表面に供給し、この現像剤担持体１１の内周側に設けられた複数の磁極Ｎ，Ｓ，…を有するマグネット部材１２の磁気力により現像剤担持体１１の表面に保持させるようにする。
【００１７】
そして、この現像剤担持体１１を回転させて、現像剤２を磁気ブラシの状態にして搬送させると共に、このように搬送される現像剤２の量を規制部材１４によって調整し、この現像剤担持体１１によって適当量の現像剤２を像担持体１と対向する現像領域に搬送すると共に、現像剤担持体１１に直流電源１５から直流バイアス電圧を作用させると共に交流電源１６から交流バイアス電圧を作用させて、現像剤担持体１１と像担持体１との間に直流電界に交流電界が重畳された電界を作用させ、現像剤２中におけるトナーを像担持体１に供給して、像担持体１に形成された静電潜像を現像するようにしている。
【００１８】
ここで、この実施形態における現像装置においては、図２に示すように、上記の現像剤担持体１１の表面に、キャリアに対してトナーと同じ帯電極性をもつコート層１１ａを設けるようにしている。
【００１９】
【実施例】
次に、この発明における現像装置の具体的な実施例について説明すると共に、比較例を挙げ、この発明の実施例における現像装置においては、現像剤担持体１１の表面に形成される現像剤２の磁気ブラシと像担持体１との間におけるリークの発生が抑制されると共に、スリーブメモリーのない良好な画像が得られることを明らかにする。
【００２０】
（実施例１，２及び比較例１，２）
実施例１，２及び比較例１，２の各現像装置においては、磁性キャリアと、この磁性キャリアに対して負帯電性のトナーとが混合された現像剤２を用いるようにした。
【００２１】
また、上記の現像剤担持体１１として、実施例１においては、メチルエチルケトン４０００ｃｃにシリコーン変性アクリル樹脂を２００ｇ溶解させた溶液をアルミニウム管の表面に浸漬塗布し、これを乾燥させて、アルミニウム管の表面にシリコーン変性アクリル樹脂のコート層１１ａを形成したものを、実施例２においては、アルミニウム管の表面にテフロンのディスパージョンを塗布し焼き付けてコート層１１ａを形成したものを、比較例１においては、アルミニウム管の表面にコート層を設けないものを、比較例２においては、アルミニウム管の表面にナイロンのコート層１１ａを形成したものを用いるようにした。
【００２２】
そして、上記の実施例１，２及び比較例２において使用する上記の各現像剤担持体１１の表面に上記の磁性キャリアを保持させ、各現像剤担持体１１を２００ｒｐｍの回転速度で２分間回転させた後、磁性キャリアを吸引し、磁性キャリアに対する各現像剤担持体１１の表面におけるコート層１１ａの帯電極性を表面電位計（トレック社製）によって調べた。
【００２３】
この結果、実施例１，２において使用する現像剤担持体１１の表面におけるコート層１１ａは、磁性キャリアに対してトナーと同極性の負帯電性であり、これに対して、比較例２において使用する現像剤担持体１１の表面におけるコート層１１ａは、磁性キャリアに対してトナーと逆極性の正帯電性であった。
【００２４】
また、上記の実施例１，２において使用する現像剤担持体１１について、それぞれ１Ｖの交流電圧を印加させて、その表面におけるコート層１１ａの厚み方向の抵抗値を測定したところ、実施例１において使用する現像剤担持体１１の表面におけるコート層１１ａの抵抗値は０．０１６Ωであり、実施例２において使用する現像剤担持体１１の表面におけるコート層１１ａの抵抗値は０．８３Ωであった。
【００２５】
そして、上記の実施例１，２及び比較例１，２の各現像装置を市販のデジタル複写機（ミノルタ社製：Ｄｉ３０）を改造したものに搭載し、像担持体１の初期表面電位Ｖｏを−５００Ｖにし、上記の各現像剤担持体１１に対して、直流電源１５から直流バイアス電圧Ｖｂ１を印加させると共に、交流電源１６からｄｕｔｙ比が５０％の矩形波で、周波数が３ｋＨｚの交流バイアス電圧Ｖｂ２を印加させるようにし、像担持体１に形成された静電潜像部における表面電位Ｖｉと直流バイアス電圧Ｖｂ１との電位差ΔＶ（＝｜Ｖｂ１−Ｖｉ｜）の値を変化させると共に、交流バイアス電圧Ｖｂ２のピークピーク値Ｖｐｐを変化させて、反転現像による画像形成を行い、それぞれ透過画像濃度が１．３になった画像を得るようにした。
【００２６】
この結果、実施例１，２及び比較例２の現像装置においては、上記の交流電源１６から現像剤担持体１１に印加させる交流バイアス電圧Ｖｂ２のピークピーク値Ｖｐｐを３．０ｋＶにした場合においても、現像剤２の磁気ブラシと像担持体１との間におけるリークによるノイズが発生しなかったが、比較例１の現像装置においては、上記の交流電源１６から現像剤担持体１１に印加させる交流バイアス電圧のピークピーク値Ｖｐｐを１．０ｋＶにした場合に、現像剤２の磁気ブラシと像担持体１との間におけるリークによるノイズが発生した。
【００２７】
また、このように実施例１，２及び比較例２の現像装置においては、現像剤担持体１１に印加させる交流バイアス電圧Ｖｂ２のピークピーク値Ｖｐｐを３．０ｋＶにすることができるため、上記のように透過画像濃度が１．３になった画像を得るにあたり、像担持体１に形成された静電潜像部における表面電位Ｖｉと直流バイアス電圧Ｖｂ１との電位差ΔＶを２００Ｖにすれば良かったのに対し、比較例１の現像装置においては、上記のように現像剤担持体１１に印加させる交流バイアス電圧Ｖｂ２のピークピーク値Ｖｐｐを１．０ｋＶ以上にするとリークによるノイズが発生するため、上記の電位差ΔＶを４００Ｖにする必要があった。
【００２８】
また、上記のようにして画像形成を行ったところ、実施例１，２の現像装置を用いた場合には、現像剤担持体１１の表面に設けられたコート層１１ａに現像剤２中におけるトナーが付着するのが抑制され、形成された画像にスリーブメモリーが発生するということはなかったが、比較例２の現像装置を用いた場合には、現像剤担持体１１の表面に設けられたコート層１１ａに現像剤２中におけるトナーが付着し、形成された画像にスリーブメモリーが発生した。
【００２９】
また、上記のように実施例１，２の現像装置を用いて、ハーフトーン画像中に黒べた部を有する画像形成を行った場合に、形成された画像のエッジ部におけるエッジ効果が強くなり過ぎるということがなく、リードオフが発生するということもなかった。
【００３０】
なお、比較例２における現像装置のように、アルミニウム管の表面に磁性キャリアに対して正帯電性のナイロンのコート層１１ａを形成した現像剤担持体１１を用いた場合においても、磁性キャリアに対して正帯電性のトナーを含む現像剤を用いて画像形成を行うと、現像剤担持体１１の表面に設けられたコート層１１ａに現像剤２中におけるトナーが付着するのが抑制され、形成された画像にスリーブメモリーが発生するということはなかった。
【００３１】
（実験例１〜１１）
実験例１〜８においては、上記の実施例１の場合と同様に、メチルエチルケトン４０００ｃｃにシリコーン変性アクリル樹脂を２００ｇ溶解させた溶液をアルミニウム管の表面に浸漬塗布させるようにし、このように浸漬塗布させる回数を１〜８にして、それぞれアルミニウム管の表面にシリコーン変性アクリル樹脂のコート層１１ａが形成された現像剤担持体１１を用いるようにした。
【００３２】
また、実験例９〜１１においては、メチルエチルケトン４０００ｃｃに溶解させるシリコーン変性アクリル樹脂の量を変更させ、実験例９ではシリコーン変性アクリル樹脂の量を２０ｇ、実験例１０ではシリコーン変性アクリル樹脂の量を５０ｇ、実験例１１ではシリコーン変性アクリル樹脂の量を１００ｇにして、これらの溶液をそれぞれアルミニウム管の表面に１回浸漬塗布させて、アルミニウム管の表面にシリコーン変性アクリル樹脂のコート層１１ａが形成された現像剤担持体１１を用いるようにした。
【００３３】
そして、上記の実験例１〜１１における各現像剤担持体１１について、それぞれ１Ｖの交流電圧を印加させて、その表面におけるコート層１１ａの厚み方向の抵抗値を測定し、その結果を下記の表１に示した。
【００３４】
また、上記の実験例１〜１１における各現像剤担持体１１を用いた現像装置を使用し、上記の実施例１，２の場合と同様に、市販のデジタル複写機（ミノルタ社製：Ｄｉ３０）を改造したものに搭載し、上記の交流電源１６から現像剤担持体１１に印加させる交流バイアス電圧Ｖｂ２のピークピーク値Ｖｐｐを変更させて、現像剤２の磁気ブラシと像担持体１との間におけるリークによるノイズが発生するピークピーク値Ｖｐｐを求めると共に、形成された画像におけるスリーブメモリーの評価を行い、さらにハーフトーン画像中に黒べた部を有する画像形成を行った場合において、形成された画像におけるエッジ効果及びリードオフの評価を行い、これらの結果を下記の表１に合わせて示した。
【００３５】
ここで、スリーブメモリーやエッジ効果やリードオフの評価については、これらの発生が全くなくて非常に良好な画像が得られた場合を５、これらの発生が少なくて良好な画像が得られた場合を４、これらの発生が若干存在するが実用上問題がない場合を３、これらの発生が目について問題となる場合を２、これらの発生が多くて画像が非常に悪くなった場合を１として評価した。
【００３６】
【表１】
0003829489.tif 000002
【００３７】
この結果、実験例１〜１１に示すように、現像剤担持体１１の表面に、磁性キャリアに対してトナーと同じ帯電極性をもつコート層１１ａを設けた場合には、現像剤担持体１１の表面に設けられたコート層１１ａに現像剤２中におけるトナーが付着するのが抑制され、形成された画像にスリーブメモリーが発生するということはなかったが、このコート層１１ａの厚み方向の抵抗値が０．００１Ω未満になると、現像剤２の磁気ブラシと像担持体１との間でリークが発生しやすくなる一方、このコート層１１ａの厚み方向の抵抗値が１．０Ωを越えると、像担持体１の静電潜像部分における回り込み電界が強くなって、形成された画像にエッジ効果やリードオフが発生した。
【００３８】
このため、現像剤担持体１１の表面に設けるコート層１１ａの厚み方向の抵抗値を０．００１〜１．０Ωの範囲にすることが好ましかった。
【００３９】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明における現像装置においては、トナーとキャリアを含む現像剤を現像剤担持体の表面に保持させて像担持体と対向する現像領域に搬送させると共に、この現像剤担持体と像担持体との間に電界を作用させて、像担持体に形成された静電潜像に現像剤中におけるトナーを供給するにあたり、現像剤担持体の表面であって、少なくとも像担持体と対向する現像領域に搬送される現像剤を保持する領域に、キャリアに対してトナーと同じ帯電極性をもつコート層を設けたため、現像剤中におけるトナーがこのコート層に電気的に引かれて現像剤担持体の表面に付着するということがなく、像担持体と現像剤担持体との間で電界が適切に作用して、像担持体に形成された静電潜像にトナーが適切に供給され、スリーブメモリーのない良好な画像が得られるようになった。
【００４０】
また、この発明における現像装置において、現像剤担持体の表面に形成したコート層の厚み方向の抵抗を０．００１〜１Ωの範囲にすると、現像剤の磁気ブラシと像担持体との間でリークが発生したり、現像剤中におけるキャリアが像担持体に付着するのが抑制されると共に、像担持体の静電潜像部分における回り込み電界が強くなるということもなく、形成される画像にエッジ効果やリードオフが発生するのも抑制され、一定した画像濃度を有する良好な画像が得られるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】トナーとキャリアを含む現像剤を使用した現像装置の概略断面図である。
【図２】この発明の一実施形態に係る現像装置の部分説明図である。
【符号の説明】
１  像担持体
２  現像剤
１１  現像剤担持体
１１ａ  コート層
１５  直流電源
１６  交流電源
【図１】
0003829489.tif 000003
【図２】
0003829489.tif 000004