JP2000305355A

JP2000305355A - 現像装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2000305355A
Application number: JP11381999A
Authority: JP
Inventors: Toshio Koike; 寿男小池
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1999-04-21
Filing date: 1999-04-21
Publication date: 2000-11-02

Abstract

(57)【要約】【課題】トナー飛散を低減して地汚れを解消するとと
もに、従来磁性トナーを用いたことにより発生していた
画像濃度の低下を防止することができる現像装置及び画
像形成装置を提供する。【解決手段】現像スリーブ４に担持された磁性トナー
を有する現像剤３が該ドクタにより阻止されて現像剤収
容部Ａに収容された現像剤が、現像剤自身の内圧及び自
重によりトナー補給口８ａ側に移動してトナーホッパ８
から補給用トナー３ａを取り込む現像装置１０におい
て、上記磁性トナーとして、４．０×１０^５Ａ／ｍの磁
場中での飽和磁化値が１．２５×１０^−２〜５．６５×
１０^−２Ａ／ｍ・ｇである磁性トナーを用い、上記ドク
タにより規制されて現像スリーブに担持された現像剤中
のキャリア被覆率を３０〜１３０％とする。これによ
り、地汚れをほとんど問題とならない程度に抑えること
ができる上、画像濃度の低下を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、ファクシ
ミリ、プリンター等の画像形成装置及びこれに用いる現
像装置に係り、詳しくは、内部に磁界発生手段を配置し
た現像剤担持体上に磁性トナーと磁性キャリアとを含む
現像剤を担持させ、該現像剤を潜像担持体と対向する現
像領域へ搬送し、該潜像担持体に形成された潜像を現像
する現像装置及び該現像装置を有する画像形成装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の現像装置としては、トナ
ー濃度センサー等のトナー濃度検知手段を必要とせず、
現像剤の動きによってトナーを補給してトナー濃度を適
正範囲内に制御するトナー濃度自己制御システムを適用
したものが知られている。このトナー濃度自己制御シス
テムを利用した現像装置においては、上記トナー濃度検
知手段を簡略化することができ、トナー補給機構を簡素
化することができるため、装置の小型化及び低コスト化
を図ることが可能となる。

【０００３】このようなトナー濃度自己制御システムを
利用した現像装置としては、例えば、容器内で現像剤担
持体上に磁性キャリア層を形成するとともに、容器内の
トナー供給部においてこの磁性キャリア層に接触するよ
うにトナーを収容し、内部に固定配置された磁石を有す
る現像剤担持体の回転に伴う磁性キャリア層の磁性キャ
リアの移動により、該トナー供給部で磁性キャリア層内
にトナーを取り込み、トナーと磁性キャリアの混合され
た現像剤を、現像剤規制部材で層厚規制して現像領域に
搬送する現像装置において、該磁石は、上記トナー補給
部に対向する磁極を持たず、現像剤担持体の回転方向に
関して上記トナー供給部の下流側、かつ該規制部材の上
流側に磁極を持ち、上記トナー供給部の下流側、かつ上
記規制部材の上流側で、該磁極の磁界が及ぶ範囲内の位
置に現像剤担持体と対向して設けられ、該現像剤担持体
との間に磁性キャリア層の充満した領域を形成する遮蔽
部材を有する現像装置が提案されている（特公平５−６
７２３３号公報参照）。

【０００４】この現像装置によれば、上記現像剤規制部
材の上流側の遮蔽部材と現像剤担持体とで囲まれた領域
に滞留する現像剤は、トナー濃度が高く現像剤の嵩が大
きい状態になると、その領域の充填率が高まって動きに
くくなり、該現像剤規制部材を通過する現像剤を除き、
該領域の現像剤の動きはほとんどなくなる。逆に、トナ
ーの消費によってトナー濃度が低下して現像剤の嵩が小
さい状態になると、該領域の充填率が低くなって現像剤
が動きやすくなり、トナーが現像剤内に取り込まれる。
そして、現像剤のトナー濃度が上昇して現像剤の嵩が大
きくなると、再び該領域の現像剤がほとんど動かなくな
り、トナーの取り込みが停止する。このようにして、上
記現像装置は現像剤中のトナー濃度を自動的に制御する
ことができる。

【０００５】しかし、上記公報に開示された現像装置に
おいては、上記磁性キャリア層の充満した領域に存在す
る現像剤が少し多めになると、上記現像剤規制部材を通
過するものを除き、該現像剤はほとんど動かなくなる。
このため、少し多めのトナー消費量の画像形成を行った
場合、現像に寄与する現像剤への新たなトナー補給が困
難になってしまう。一方、必要量以上の磁性キャリアを
セットすると、トナー濃度が著しく低下し、トナー濃度
不足となってもトナーを取り込むための現像剤の流れが
発生しない。そして、更にトナー消費が進行すると、ト
ナー濃度がほぼ０ｗｔ％になり、所望の画像濃度が得ら
れなくなってしまう場合がある。従って、上記領域に存
在する現像剤の動きを活発にするために、この現像装置
の場合には少なめの現像剤をセットするのが好ましい
が、上記現像剤の量が少なすぎる場合にはトナー濃度が
部分的に高くなりすぎ、トナーの帯電不足によって、地
汚れやトナー飛散による機内汚染等の不具合が発生しや
すくなる。また、このような地汚れやトナー飛散による
機内汚染等の不具合は、上記現像剤にトナーが補給され
て該トナーが現像領域まで搬送されるまでの経路が短い
ことによるトナーの帯電不足にも原因があると考えられ
る。

【０００６】このように、上記公報に開示された現像装
置では、従来の二成分現像装置に比べて現像剤量を多く
することができないため、この現像装置を現像剤担持体
表面の線速が速い高速機に適用した場合には、トナーを
十分に帯電することができず、地汚れやトナー飛散が発
生するおそれがあった。

【０００７】このような不具合を解消するため、本出願
人は、特開平９−２２１７８号公報に、トナーと磁性キ
ャリアとを含む現像剤を担持して搬送するための現像剤
担持体及び該現像剤担持体の内部に配置した磁界発生手
段と、該現像剤担持体に担持されて搬送される現像剤の
量を規制する現像剤規制部材と、該現像剤規制部材で阻
止された現像剤が収容される現像剤収容部と、該現像剤
収容部に該現像剤担持体上の現像剤搬送方向の上流から
隣接し、収容されているトナーが該現像剤担持体に担持
されている現像剤及び該現像剤収容部の現像剤に接する
トナー補給用開口を有するトナー収容部とを備え、該現
像剤規制部材で阻止された現像剤を該現像剤収容部内で
現像剤自身の内圧及び自重により該トナー補給用開口側
に移動させるとともに、該トナー収容部からトナーを取
り込んだ現像剤を、該現像剤担持体表面に沿って該現像
剤規制部材側に搬送し、該現像剤規制部材で所定量に規
制した該現像剤担持体上の現像剤を像担持体と対向する
現像領域に供給する現像装置であって、該現像剤を構成
するトナーとして磁性トナーを用いたことを特徴とする
現像装置を提案した。

【０００８】この現像装置においては、主に現像剤担持
体に強く担持されて搬送されている現像剤層（以下、
「第１現像剤層」という。）の現像剤を、現像剤規制部
材で所定量に規制した後、像担持体と対向する現像領域
に供給する。そして、現像剤中のトナー濃度の変化に伴
って現像剤の嵩が変化した場合に、主に現像剤担持体表
面から離れた位置でトナー補給用開口側に移動してきた
現像剤収容部の現像剤層（以下、「第２現像剤層」とい
う。）の現像剤がトナー補給用開口を塞ぐ度合いを変化
させることにより、第１の現像剤層の現像剤に取り込ま
れるトナー量を現像でのトナー消費量に応じて変化さ
せ、該現像剤のトナー濃度を自動的に制御する。

【０００９】また、この現像装置では、現像剤を構成す
るトナーとして磁性トナーを用いることにより、上記磁
界発生手段で発生した磁界による磁気束縛力を上記第１
現像剤層内の磁性キャリアのみならず磁性トナーにも作
用させ、磁性キャリアと磁性トナーとの間の摩擦力を強
めている。これにより、現像剤中のトナーを十分に帯電
させることができる。この結果、非磁性トナーを用いた
場合と比べて高速の画像形成装置に用いた場合でも、十
分に帯電されたトナーを現像領域に供給することがで
き、地汚れ、トナー飛散などを低減することができる。

【００１０】更に、トナーが上記磁界発生手段による磁
気の効果により磁化することで上記磁性キャリアのトナ
ー拘束力が大きくなり、帯電量が比較的小さいトナーに
よる地汚れ、トナー飛散を低減することができる。ま
た、上記トナー収容部のトナー補給用開口に対向する位
置に上記磁界発生手段が配置されている場合には、該磁
界発生手段の磁気力により該トナー収容部からのトナー
が現像剤担持体側に引き寄せられるので、トナー補給性
が向上し、黒ベタ画像を形成するときのようにトナー消
費率が高いときのトナー補給の追従性が向上する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
現像剤を構成するトナーとして磁性トナーを用いた場
合、該磁性トナーの磁気バイアス効果により上記磁性キ
ャリア上のトナー拘束力も増大する。この磁気バイアス
効果により、帯電量が小さい磁性トナーは該磁性トナー
自体に働く磁力により上記磁性キャリアに引きつけてお
くことができる。この結果、上述のように帯電量が比較
的小さいトナーによる地汚れ等を低減することができる
が、該トナー拘束力が増大しすぎると、現像領域におい
て潜像担持体側へのトナー吸引力が該トナー拘束力に打
ち勝つことができず、現像能力が低下して画像濃度が低
くなってしまうという問題があった。

【００１２】本発明は、以上の問題点に鑑みなされたも
のであり、その目的とするところは、トナー飛散を低減
して地汚れを低減するとともに、画像濃度の低下を防止
することができる現像装置及び画像形成装置を提供する
ことである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１乃至３の発明は、トナーと磁性キャリアと
を含む現像剤を担持して搬送するための現像剤担持体
と、該現像剤担持体の内部に配置された磁界発生手段
と、該現像剤担持体に担持されて搬送される現像剤の量
を規制する現像剤規制部材と、該現像剤規制部材により
阻止された現像剤を収容する現像剤収容部と、該現像剤
収容部に該現像剤担持体上の現像剤搬送方向上流側から
隣接するトナー補給口を有するトナー収容部とを備え、
該現像剤規制部材により阻止された現像剤を該現像剤収
容部内で現像剤自身の内圧及び自重により該トナー補給
口側に移動させるとともに、該トナー収容部から磁性ト
ナーを取り込んだ現像剤を、該現像剤担持体表面に沿っ
て該現像剤規制部材側に搬送し、該現像剤規制部材で所
定量に規制した該現像剤担持体上の現像剤を潜像担持体
と対向する現像領域に供給する現像装置において、上記
トナーとして、４．０×１０^５Ａ／ｍの磁場中での飽和
磁化値が１．２５×１０^−２〜５．６５×１０⁻ ^２Ａ／
ｍ・ｇである磁性トナーを用い、上記現像剤規制部材に
より規制されて現像剤担持体に担持された現像剤中のキ
ャリア被覆率を３０〜１３０％としたことを特徴とする
ものである。

【００１４】この現像装置においては、飽和磁化値が
１．２５×１０^−２〜５．６５×１０ ^−２Ａ／ｍ・ｇで
ある磁性トナーを含有し、かつ、上記現像剤規制部材に
より規制された現像剤中のキャリア被覆率が３０〜１３
０％である現像剤を用いて現像を行う。これにより、地
汚れをほとんど問題とならない程度に抑えることができ
る。詳しくは後述する。

【００１５】特に、請求項２の発明は、請求項１の現像
装置において、上記潜像担持体に対する上記現像剤担持
体の線速比を１．５以上に設定したことを特徴とするも
のである。磁性トナーを用いた場合、非磁性トナーに比
べてキャリアのトナー拘束力が大きいため、非磁性トナ
ーの場合よりも現像能力が低くなってしまう。この点を
解消するためには、例えば、現像バイアスを大きくして
現像能力を高める方法も考えられるが、この方法では潜
像担持体等の寿命が短くなる、省電力化を図れない等の
問題がある。そこで、請求項２では、上記潜像担持体に
対する上記現像剤担持体の線速比を１．５以上に設定す
ることで現像能力を高める方法を用いて現像能力を向上
させている。

【００１６】また、請求項３の発明は、請求項１又は２
の現像装置において、上記磁性トナーの帯電量が７〜３
５μＣ／ｇであることを特徴とするものである。現像に
使用する現像剤のキャリア被覆率が高くなると、該現像
剤に含まれる磁性トナーの帯電量によって画像に影響が
でる場合がある。具体的には、上記磁性トナーの帯電量
が小さくなるにつれて地汚れによる問題が大きくなり、
逆に該磁性トナーの帯電量が大きいなるにつれて画像濃
度が低下する。特に、上記潜像担持体に対する上記現像
剤担持体の線速比が小さくなると、地汚れが発生しやす
くなる。そこで、本請求項では、上記磁性トナーの帯電
量を７〜３５μＣ／ｇとし、ほとんど問題とならない程
度に地汚れを抑え、かつ、画像濃度の低下を防止する。

【００１７】請求項４の発明は、潜像を担持する潜像担
持体と、該潜像担持体上に形成された潜像を現像する現
像装置とを備えた画像形成装置において、上記現像装置
が、請求項１、２又は３の現像装置であることを特徴と
するものである。この画像形成装置においては、上述し
た各請求項の現像装置を用いることで、地汚れを効果的
に低減し、かつ、画像濃度の低下を防止することができ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を画像形成装置であ
る電子写真複写機（以下、複写機という。）に適用した
一実施形態について説明する。まず、本実施形態に係る
複写機全体の構成及び動作について説明する。図１は、
磁性トナーと磁性粒子である磁性キャリアとからなる現
像剤３を用いて現像を行う複写機の概略構成図である。
この複写機は、原稿の画像情報を読み取るスキャナ部１
１と、該スキャナ部で読み取った画像情報に基づいて潜
像担持体である感光体ドラム１に静電潜像を形成する露
光装置１２とを備えている。上記スキャナ部１１では、
コンタクトガラス１１ａ上に載置された原稿の画像情報
を受光装置１１ｂで読み取り、その画像情報を中央演算
処理装置１３に送る。この中央演算処理装置１３は、受
け取った画像情報に基づき、上記露光装置１２の光源で
あるレーザダイオード１２ａ及びポリゴンミラー１２ｂ
を制御して、上記感光体ドラム１に静電潜像を形成す
る。

【００１９】上記感光体ドラム１の周囲には、該感光体
ドラム表面を均一に帯電するための帯電手段である帯電
器１４と、該感光体ドラム上に形成された静電潜像を現
像剤３で現像する現像装置１０と、該現像装置により現
像されて形成されたトナー像を転写紙に転写する転写手
段である転写装置１５と、転写後の感光体ドラム表面を
クリーニングするクリーニング手段であるクリーニング
装置１６とが配置されている。

【００２０】上記構成の複写機は、上記帯電器１４によ
り感光体ドラム１の表面を均一に帯電し、上記スキャナ
部１１で読み取った原稿の画像情報に基づいて上記露光
装置１２により該感光体ドラム表面にレーザを照射して
光露光を行う。これにより、この感光体ドラム１上には
静電潜像が形成される。ここで、例えば、本発明をプリ
ンタに適用した場合には、画像情報を出力する画像情報
出力手段、例えばパーソナルコンピュータからの画像情
報に基づいて静電潜像を形成することになる。

【００２１】上記感光体ドラム１上の静電潜像は、上記
現像装置１０により現像され、該感光体ドラム上にはト
ナー像が形成される。その後、このトナー像は、上記転
写装置１５によって図示しない転写紙上に転写される。
このようにして、転写紙に転写されたトナー像は、図示
しない定着装置の作用を受けて該転写紙上に定着され
る。一方、この転写時に上記感光体ドラム１上に残留し
た転写残トナーは、上記クリーニング装置１６により除
去され、クリーニングされた感光体ドラム１は次の画像
形成工程に供される。

【００２２】次に、上記複写機における現像装置１０の
構成について説明する。図２は、本実施形態における現
像装置１０の概略構成を示す部分断面図である。この現
像装置１０は、上記感光体ドラム１の側方に配置されて
いる。この現像装置１０は、上記感光体ドラム１に向け
て開口部が形成されたケーシング２と、該開口部から一
部が露出した現像剤担持体としての非磁性材質からなる
現像スリーブ４と、該現像スリーブの内部に固定配置さ
れた磁界発生手段としてマグネットローラ５と、該現像
スリーブ上に担持された現像剤の量を規制する現像剤規
制部材としてのドクタ６と、該ドクタにより進行が阻止
された現像剤を収容する現像剤収容部Ａを形成する現像
剤収納ケース７と、補給用の磁性トナー（以下、「補給
用トナー」という。）３ａを収容するトナー収容部とし
てのトナーホッパ８等を備えている。

【００２３】上記現像剤スリーブ４の内部に固定配置さ
れているマグネットローラ５のうち、上記現像剤収容部
Ａに対向する位置には、該現像剤収容部内の現像剤３を
該現像スリーブ上に担持させるための磁極５ａが設けら
れている。

【００２４】上記トナーホッパ８は、上記現像剤収容部
Ａにおける現像剤搬送方向上流側に隣接して上記現像ス
リーブ４表面と対向するトナー補給口８ａを有してい
る。また、このトナー補給口８ａに隣り合ったスペース
には、上記トナーホッパ８内に収容された補給用トナー
３ａを上記トナー補給口８ａに向けて攪拌しながら送り
出すトナー攪拌部材としてのアジテータ９が配置されて
いる。このアジテータ９は、図中破線で示すように、そ
の最外周軌道が現像剤に接触しないように回転軸の位置
及びフィンの長さが設定されている。

【００２５】次に、本実施形態における現像装置１０の
動作について説明する。上記現像装置１０において、上
記現像剤収容部Ａ内に収容されている現像剤３は、図中
矢印ａ方向に回転する現像スリーブ４の回転に伴って、
上記ドクタ６側に搬送される。このように搬送された現
像スリーブ４上の現像剤３は、上記ドクタ６により規制
されて薄層化され、図中矢印ｂ方向に回転する感光体ド
ラム１と対向する現像領域に搬送される。この現像領域
では、上記現像剤中のトナーが上記感光体ドラム１上に
形成されている静電潜像に接触あるいは非接触で供給さ
れ、該静電潜像を可視化し、現像が行われる。

【００２６】このように現像が行われた後、上記現像ス
リーブ４上の現像剤３は、該現像スリーブの回転に伴っ
て上記トナー補給口８ａ側に搬送される。そして、この
現像剤は、上記トナー補給口８ａから供給された補給用
トナー３ａを取り込みつつ上記現像剤収容部Ａに戻る。
このように補給用トナー３ａを取り込んだ現像剤３は上
記ドクタ６による規制部での内圧が増加し、該現像剤中
のトナーが摩擦帯電される。このように、上記現像剤収
容部Ａに収容された現像剤３の内圧により該現像剤中の
トナーを帯電することができるので、現像剤を帯電ある
いは攪拌するためのパドルやスクリュー等を用いた複雑
な攪拌搬送機構を設ける必要はない。

【００２７】一方、上記現像領域に搬送されずに、上記
ドクタ６により進行が阻止された現像剤３の一部は、上
記現像剤収容部Ａ内における該現像剤自身の内圧及び重
力によって上記トナー補給口８ａに向かって移動する。
このトナー補給口８ａ付近まで移動した現像剤３は、上
記マグネットローラ５の磁極５ａの磁力により上記現像
スリーブ４側に引き寄せられ、該現像スリーブの回転に
伴って上記ドクタ６側に搬送される。このようにして、
上記ドクタ６により進行が阻止された現像剤３は、上記
現像剤収容部Ａ内を循環することになる。

【００２８】本実施形態の現像装置においては、上記現
像剤３に供給された補給用トナー３ａが多くなってトナ
ー濃度が高まると、それに従って該現像剤の嵩が増加
し、該現像剤が現像剤収容部Ａ内からあふれ出て上記ト
ナー補給口８ａを塞ぐ。これにより、上記現像剤３のト
ナー取り込み量が減少し、該現像剤のトナー濃度が一定
濃度以下に保たれる。逆に、上記現像剤３のトナー濃度
が低くなると、該現像剤の嵩が減少してトナー補給口８
ａを塞がない状態となる。これにより、上記現像剤３に
該トナー補給口から所定量の補給用トナー３ａが供給さ
れ、該現像剤のトナー濃度が常に一定濃度に保たれる。
このように、本実施形態では、上記現像剤３のトナー濃
度がほぼ一定範囲内にコントロールされるので、トナー
濃度センサーや補給部材などを用いた複雑なトナー濃度
制御を必要としない。

【００２９】また、上記現像剤３中のトナーは、磁性ト
ナーであるので、上記現像スリーブ４の内部に設けられ
たマグネットローラ５による磁界により磁化する。そし
て、この現像剤３中のトナーが磁化することで磁気バイ
アス効果が得られ、トナー飛散や地汚れといった不具合
を低減することができる。更に、トナーの補給性が上が
り、黒ベタ追従性が向上するといったメリットも得られ
る。

【００３０】一方で、このように磁性トナーを使用した
場合、該磁性トナーの磁気バイアス効果により、上記磁
性キャリアによるトナー拘束力も増大する。このときの
トナー拘束力が増大しすぎると、現像領域において上記
感光体ドラム１上の静電潜像によるトナー吸引力が上記
トナー拘束力に打ち勝つことができず、現像能力が低下
して画像濃度が低くなってしまうおそれがある。

【００３１】そこで、本実施形態では、磁性体含有量が
２０〜５０ｗｔ％で、４．０×１０ ^５Ａ／ｍ（約５００
０Ｏｅ）の磁場中での飽和磁化値が１．２５×１０^−２
〜５．６５×１０^−２Ａ／ｍ・ｇ（約１０〜４５ｅｍ
ｕ）である磁性トナーを含有し、上記ドクタ６により規
制されたときのキャリア被覆率が３０〜１３０％となる
現像剤３を用いて現像を行っている。これにより、磁性
トナーの磁気バイアス効果を有効に利用して、トナー飛
散や地汚れを低減するともに、高い画像濃度による画像
形成が可能となる。

【００３２】次に、上記磁性トナーを用いて現像を行う
場合に、地汚れを効果的に防止でき、かつ、画像濃度の
低下を防ぐことが可能となる該磁性トナーの飽和磁化値
の条件及び該磁性トナーのキャリア被覆率を導き出すた
めに行った測定について説明する。まず、本実施形態に
係る複写機に使用する磁性トナーに含まれる磁性体量を
変化させることにより該磁性トナーに含まれる飽和磁化
値を変化させて、該複写機により形成された画像の画像
濃度（以下、「ＩＤ」という。）の測定及び地汚れの評
価を行った。この測定における評価は、温度２０℃、湿
度６０％の環境化において、現像バイアスを３００Ｖに
設定して上記現像装置を用いて現像したときの評価であ
る。

【００３３】上記ＩＤの測定にはマクベス濃度計を用い
て評価を行った。このＩＤの値は、１．４以上で少なく
とも１．６以下であるのが望ましいとされ、該ＩＤ値が
この範囲内にあれば、ほとんど問題のない高品質の画像
を得ることができる。また、地汚れに関しては、出願人
の研究成果に基づく地汚れ判定基準より決められたラン
ク評価（１が最低で、５が最高ランクである。）を採用
して評価を行った。この判断基準において、この地汚れ
が通常の画像では問題にならない程度となるのはランク
評価が４以上の場合である。

【００３４】図３は、磁性トナーの磁性体量を変化させ
たときのＩＤ値及び地汚れ評価を示すグラフである。ま
た、図４は、この磁性体量の変化に対応して飽和磁化値
が変化したときのＩＤ値及び地汚れ評価を示すグラフで
ある。図３に基づいて磁性トナーの磁性体量とＩＤ値と
の関係について考察すると、該磁性体量が約４０ｗｔ％
以下のときには、そのＩＤはほぼ１．４５で一定であ
り、該磁性体量が約４０ｗｔ％を超えたあたりでＩＤが
急激に低下する。そして、上記磁性体量が５０ｗｔ％以
上となったときにＩＤが１．４をきり、これ以上の値で
は画像が薄く画像品質が悪化してしまう。この結果、磁
性トナーの磁性体量を５０ｗｔ％以下とすれば、望まし
いＩＤの画像を得ることができると考察できる。

【００３５】また、上記磁性トナーの磁性体量と地汚れ
との関係について考察すると、該磁性体量が約３０ｗｔ
％以上のときには、その地汚れは通常の画像では問題と
ならず、その評価もほぼ一定である。そして、上記磁性
体量が約３０ｗｔ％を下回るあたりで地汚れの評価が急
激に落ち、該磁性体量が約２０ｗｔ％以下となったとき
に地汚れの評価が４をきってしまう。この結果、磁性ト
ナーの磁性体量を２０ｗｔ％以上とすれば、地汚れに関
して通常の画像では問題とならない程度の画像を得るこ
とができると考察することができる。この結果、上記磁
性トナーの磁性体量を２０〜５０ｗｔ％の範囲内に設定
することで、磁気バイアス効果が小さいことによる地汚
れを防止し、かつ、磁気バイアス効果が大きすぎること
による画像濃度の低下を防止することができる。

【００３６】一方、図４に示すように、上記磁性体量の
範囲に対応する上記磁性トナーの単位重さ当たりの飽和
磁化値は、４．０×１０^５Ａ／ｍの磁場中で１．２５×
１０ ^−２〜５．６５×１０^−２Ａ／ｍ・ｇとなる。従っ
て、飽和磁化値が４．０×１０^５Ａ／ｍの磁場中で１．
２５×１０^−２〜５．６５×１０^−２Ａ／ｍ・ｇとなる
磁性トナーを用いて現像を行えば、磁気バイアス効果が
小さいことによる地汚れを防止し、かつ、磁気バイアス
効果が大きすぎることによる画像濃度の低下を防止する
ことができる。

【００３７】ところが、上述のように磁性体量を変化さ
せて上記磁性トナーの飽和磁化値を変化させた場合、そ
の磁性トナーの比重が変化してしまう。このように比重
が変化してしまうと、該磁性トナーを含有する現像剤の
トナー濃度が同じであっても、該現像剤の磁性キャリア
に吸着する磁性トナーの状態すなわち該磁性トナーのキ
ャリア被覆率が異なってくる。このキャリア被覆率によ
っても、形成される画像の地汚れ及びＩＤに影響がでて
しまう。

【００３８】そこで、次に、本実施形態に係る複写機に
使用する現像剤を構成する磁性トナーのキャリア被覆率
を変化させて、該複写機により形成された画像のＩＤの
測定及び地汚れの評価を行った。このキャリア被覆率Ｔ
ｎは、下記数１によって算出することができる。

【００３９】

【数１】

【００４０】ここで、記号Ｃは現像剤中のトナー濃度
（ｗｔ％）、記号ｒはトナー粒径の半径（μｍ）、記号
Ｒはキャリア粒径の半径（μｍ）、記号ρ_ｔはトナーの
真比重（ｇ／ｃｍ^３）、ρ_ｃはキャリアの真比重（ｇ
／ｃｍ^３）をそれぞれ示している。尚、この数１で示す
式においては、磁性キャリアの表面がトナーからみて平
面とみなせる条件すなわちＲ》ｒを満たすことが必要と
なる。

【００４１】図５は、上記キャリア被覆率を変化させた
ときのＩＤ値及び地汚れ評価を示すグラフである。図５
に基づいて上記キャリア被覆率とＩＤとの関係について
考察すると、該キャリア被覆率が約３０％以上のときに
は、そのＩＤはほぼ１．４５で一定であり、該キャリア
被覆率が約３０％を下回るあたりでＩＤが急激に低下す
る。このキャリア被覆率が３０％よりも小さくなったと
きにＩＤが１．４をきり、これ以上の値では画像が薄く
画像品質が悪化してしまう。この結果、現像剤を構成す
る磁性トナーのキャリア被覆率を３０％以上とすれば、
望ましいＩＤの画像を得ることができると考察できる。

【００４２】また、上記キャリア被覆率と地汚れとの関
係について考察すると、該キャリア被覆率が約１００％
以下のときには、その地汚れは通常の画像では問題とな
らず、その評価もほぼ一定である。そして、上記キャリ
ア被覆率が約１００％を超えたあたりで地汚れの評価が
急激に落ち、該キャリア被覆率が１３０％を超えたとき
に地汚れの評価が４をきってしまう。この結果、磁性ト
ナーのキャリア被覆率を１３０％以下とすれば、地汚れ
に関して通常の画像では問題とならない程度の画像を得
ることができる。この結果、上記磁性トナーのキャリア
被覆率を３０〜１３０％の範囲内に設定することで地汚
れを効果的に防止し、かつ、画像濃度の低下を防止する
ことができる。

【００４３】以上より、飽和磁化値が４．０×１０^５Ａ
／ｍの磁場中で１．２５×１０^−２〜５．６５×１０
^−２Ａ／ｍ・ｇである磁性トナーを用い、かつ、該磁性
トナーのキャリア被覆率を３０〜１３０％とすれば、地
汚れを効果的に防止し、かつ、画像濃度の低下を防止す
ることができる。

【００４４】ところで、上述のように磁性トナーを用い
た現像装置においては、該磁性トナーと磁性キャリアと
の間の磁気バイアス効果のため、非磁性トナーに比べて
キャリアのトナー拘束力が高くなる。このようにトナー
拘束力が高まると、現像領域において感光体ドラム１上
に形成された静電潜像に付着させるためのトナー吸引力
が該トナー拘束力に打ち勝つことができない場合が発生
し、現像能力の低下につながるおそれがある。

【００４５】このような現像能力の低下を防止する方法
としては、現像バイアスを大きくして現像能力を稼ぐ方
法等も考えられるが、感光体の寿命や省電力化の点で不
利となる。そこで、本実施形態では、上記感光体ドラム
１に対する上記現像スリーブ４の線速比を大きくするこ
とで現像能力を高める方法を採用している。

【００４６】そこで、上記感光体ドラム１に対する上記
現像スリーブ４の線速比を変化させて、本実施形態に係
る複写機により形成された画像のＩＤを測定した。この
測定では、飽和磁化値が１．２５×１０^−２Ａ／ｍ・ｇ
である場合と５．６５×１０ ^−２Ａ／ｍ・ｇである場合
の磁性トナーを用いたときに形成された画像のＩＤにつ
いて測定を行った。尚、この測定の条件は、上記磁性体
量に対するＩＤの測定のものと同じである。

【００４７】図６は、上記感光体ドラム１に対する上記
現像スリーブ４の線速比を変化させたときのＩＤ値を示
すグラフである。この図において、ＩＤ値は、上記線速
比が大きくなるにつれて増加する。また、上記飽和磁化
値が高いほどキャリアのトナー拘束力が高まるので、本
実施形態で設定された最大飽和磁化値である５．６５×
１０^−２Ａ／ｍ・ｇの場合に最も現像能力が低下しやす
く、画像濃度の低下を起こしやすい。そこで、図６に基
づいて上記線速比とＩＤ値との関係について考察する
と、該線速比が１．５以上である場合には、飽和磁化値
が５．６５×１０ ^−２Ａ／ｍ・ｇの場合であってもＩＤ
を１．４以上に保持することができる。この結果、上記
線速比を１．５以上に設定すれば、現像能力の低下を効
果的に防止でき、画像濃度の低下を防止することができ
る。尚、実際上、上記線速比は３．５以下に設定され
る。

【００４８】また、キャリア被覆率が高い場合には、上
記感光体ドラム１に対する現像スリーブ４の線速比が小
さいと、該感光体ドラム上に付着した地汚れを形成する
トナーがスキャベンジ力により回収される確率が低下し
てしまい、地汚れが発生しやすくなってしまう。また、
一般的に、トナーの帯電量が小さい場合には地汚れを発
生し、逆にトナーの帯電量が大きい場合には画像濃度不
足になる傾向にある。

【００４９】そこで、本実施形態では、トナーの帯電量
を適正な範囲に設定することにより、更に地汚れの発生
を効果的に防止するため、上記磁性トナーのキャリア被
覆率が３０〜１３０％の範囲内にある場合に、該磁性ト
ナーの単位重さ当たりの帯電量Ｑ／Ｍを変化させて、本
実施形態に係る複写機により形成された画像のＩＤ値の
測定及び地汚れの評価を行った。

【００５０】図７は、本実施形態に係る複写機に使用す
る現像剤の磁性トナーの帯電量Ｑ／ＭとＩＤとの関係、
及び該帯電量と地汚れとの関係を示すグラフである。図
７に基づいて磁性トナーの帯電量Ｑ／ＭとＩＤ値との関
係について考察すると、該帯電量が３５μＣ／ｇ以下で
ある場合には、キャリア被覆率に関係なくＩＤを１．４
以上に保持することができる。一方、磁性トナーの帯電
量Ｑ／Ｍと地汚れ評価との関係について考察すると、該
帯電量が７μＣ／ｇ以上である場合には、キャリア被覆
率に関係なく地汚れ評価が４以上となる。この結果、上
記磁性トナーの帯電量Ｑ／Ｍを７〜３５μＣ／ｇの範囲
内に設定すれば、地汚れを効果的に防止し、かつ、画像
濃度の低下を防止することができる。

【００５１】尚、上述した測定では、現像バイアスを３
００Ｖに設定した場合について説明したが、実際にはそ
れ以上の現像バイアスであっても同様の結果が得られ
る。

【００５２】

【発明の効果】請求項１乃至４の発明によれば、トナー
飛散を低減して地汚れを解消するとともに、従来磁性ト
ナーを用いたことにより発生していた画像濃度の低下を
防止することができるという優れた効果がある。

【００５３】特に、請求項２の発明によれば、画像濃度
の低下を更に効果的に防止することができるという優れ
た効果がある。

【００５４】また、請求項３の発明によれば、更に、ト
ナー飛散を低減して地汚れを解消するとともに、画像濃
度の低下を防止することができるという優れた効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係る複写機全体の概略構成図。

【図２】同複写機の現像装置の概略構成を示す部分断面
図。

【図３】同複写機に使用する現像剤の磁性トナーの磁性
体量とＩＤとの関係、及び該磁性体量と地汚れとの関係
を示すグラフ。

【図４】同現像剤の磁性トナーの飽和磁化値とＩＤとの
関係、及び該飽和磁化値と地汚れとの関係を示すグラ
フ。

【図５】同現像剤のキャリア被覆率とＩＤとの関係、及
び該キャリア被覆率と地汚れとの関係を示すグラフ。

【図６】同複写機の感光体ドラムに対する現像スリーブ
の線速比とＩＤとの関係を示すグラフ。

【図７】同複写機に使用する現像剤の磁性トナーの帯電
量とＩＤとの関係、及び該帯電量と地汚れとの関係を示
すグラフ。

【符号の説明】

１感光体ドラム２ケーシング３現像剤３ａ補給用トナー４現像スリーブ５マグネットローラ５ａ磁極６ドクタ７現像剤収納ケース８トナーホッパ９アジテータ１０現像装置１１スキャナ部１２露光装置１３中央演算処理装置１４帯電器１５転写装置１６クリーニング装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を担
持して搬送するための現像剤担持体と、該現像剤担持体
の内部に配置された磁界発生手段と、該現像剤担持体に
担持されて搬送される現像剤の量を規制する現像剤規制
部材と、該現像剤規制部材により阻止された現像剤を収
容する現像剤収容部と、該現像剤収容部に該現像剤担持
体上の現像剤搬送方向上流側から隣接するトナー補給口
を有するトナー収容部とを備え、該現像剤規制部材によ
り阻止された現像剤を該現像剤収容部内で現像剤自身の
内圧及び自重により該トナー補給口側に移動させるとと
もに、該トナー収容部から磁性トナーを取り込んだ現像
剤を、該現像剤担持体表面に沿って該現像剤規制部材側
に搬送し、該現像剤規制部材で所定量に規制した該現像
剤担持体上の現像剤を潜像担持体と対向する現像領域に
供給する現像装置において、上記トナーとして、４．０
×１０^５Ａ／ｍの磁場中での飽和磁化値が１．２５×１
０^−２〜５．６５×１０^−２Ａ／ｍ・ｇである磁性トナ
ーを用い、上記現像剤規制部材により規制されて現像剤
担持体に担持された現像剤中のキャリア被覆率を３０〜
１３０％としたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】請求項１の現像装置において、上記潜像担
持体に対する上記現像剤担持体の線速比を１．５以上に
設定したことを特徴とする現像装置。
【請求項３】請求項１又は２の現像装置において、上記
磁性トナーの帯電量が７〜３５μＣ／ｇであることを特
徴とする現像装置。
【請求項４】潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持
体上に形成された潜像を現像する現像装置とを備えた画
像形成装置において、上記現像装置が、請求項１、２又
は３の現像装置であることを特徴とする画像形成装置。