JP2003248372A - 画像形成装置 - Google Patents
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- G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
- G03G13/00—Electrographic processes using a charge pattern
- G03G13/06—Developing
- G03G13/08—Developing using a solid developer, e.g. powder developer
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- Dry Development In Electrophotography (AREA)
- Developing For Electrophotography (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 像担持体と現像剤担持体との間隔、及び線速
度比率、磁気ブラシ層の高さ及び遮蔽率を関連付け、ベ
タ黒濃度を確保し、かつ、中間調画像での濃度ムラやエ
ッジ部のカスレの無い画像を形成しうる画像形成装置を
提供すること。 【解決手段】 像担持体と、現像装置と、バイアス印加
手段とを有する画像形成装置において、前記像担持体に
対する現像剤担持体の線速度の比率をＶｒ、前記像担持
体と前記現像剤担持体との間隔をＨｄ、磁気ブラシ層の
高さの平均値をＨｈ、前記間隔Ｈｄに対する前記平均値
Ｈｈの比率をＨｒ、及び、前記現像剤担持体を遮蔽する
前記磁気ブラシ層の遮蔽率をα％で表したとき、Ｖｒ、
Ｈｒ、及びαの関係が、１≦（α／１００）＊Ｖｒ＊Ｈ
ｒ1/3＜３．５で表されることを特徴とする画像形成装
置。
度比率、磁気ブラシ層の高さ及び遮蔽率を関連付け、ベ
タ黒濃度を確保し、かつ、中間調画像での濃度ムラやエ
ッジ部のカスレの無い画像を形成しうる画像形成装置を
提供すること。 【解決手段】 像担持体と、現像装置と、バイアス印加
手段とを有する画像形成装置において、前記像担持体に
対する現像剤担持体の線速度の比率をＶｒ、前記像担持
体と前記現像剤担持体との間隔をＨｄ、磁気ブラシ層の
高さの平均値をＨｈ、前記間隔Ｈｄに対する前記平均値
Ｈｈの比率をＨｒ、及び、前記現像剤担持体を遮蔽する
前記磁気ブラシ層の遮蔽率をα％で表したとき、Ｖｒ、
Ｈｒ、及びαの関係が、１≦（α／１００）＊Ｖｒ＊Ｈ
ｒ1/3＜３．５で表されることを特徴とする画像形成装
置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式によ
る現像装置を備えた画像形成装置に関し、特に、磁性キ
ャリアと非磁性トナーからなる２成分現像剤により現像
する磁気ブラシ現像法を用いた現像装置を備える画像形
成装置に関する。
る現像装置を備えた画像形成装置に関し、特に、磁性キ
ャリアと非磁性トナーからなる２成分現像剤により現像
する磁気ブラシ現像法を用いた現像装置を備える画像形
成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の磁性キャリアと非磁性トナーから
なる２成分現像剤を用いる磁気ブラシ現像法において
は、濃度不足のない良好な現像性を確保する必要性か
ら、現像剤担持体（現像スリーブともいう）の外周面に
形成された現像剤による磁気ブラシ層が像担持体（感光
体ドラムともいう）の外周面に当接または近接する現像
領域において、現像剤のコボレやキャリア付着などの問
題が発生しない範囲で現像剤を充分に供給することが求
められてきた。
なる２成分現像剤を用いる磁気ブラシ現像法において
は、濃度不足のない良好な現像性を確保する必要性か
ら、現像剤担持体（現像スリーブともいう）の外周面に
形成された現像剤による磁気ブラシ層が像担持体（感光
体ドラムともいう）の外周面に当接または近接する現像
領域において、現像剤のコボレやキャリア付着などの問
題が発生しない範囲で現像剤を充分に供給することが求
められてきた。
【０００３】このため、現像剤担持体外周面を遮蔽する
磁気ブラシ層の遮蔽率（後述）は１００％に近い値を用
いている現像装置が一般的であった。
磁気ブラシ層の遮蔽率（後述）は１００％に近い値を用
いている現像装置が一般的であった。
【０００４】また、ベタ画像濃度を確保するために、像
担持体に対する現像剤担持体の速度比を高く設定し、潜
像が現像領域を通過する間に出来るだけ多くの現像剤を
通過させる方法が用いられてきた。
担持体に対する現像剤担持体の速度比を高く設定し、潜
像が現像領域を通過する間に出来るだけ多くの現像剤を
通過させる方法が用いられてきた。
【０００５】しかしながら、近年カラー化、高画質化に
対する要求が高まり、中間調画像、すなわち弱電界領域
に対しても均一なトナー像を得るための技術が必要とさ
れてきている。
対する要求が高まり、中間調画像、すなわち弱電界領域
に対しても均一なトナー像を得るための技術が必要とさ
れてきている。
【０００６】然るに、従来の磁気ブラシ現像法において
は、中間調画像を形成するとき、濃度のムラやエッジ部
のカスレという画像不良を生じることが多かった。
は、中間調画像を形成するとき、濃度のムラやエッジ部
のカスレという画像不良を生じることが多かった。
【０００７】この画像不良は、感光体ドラム上に一旦形
成されたトナー像が、現像スリーブと感光体ドラムの移
動速度の違いによる磁気ブラシ層と感光体ドラム表面と
のやや過度な擦過作用により磁気ブラシ層に擦過され、
乱されるために発生する現象である。
成されたトナー像が、現像スリーブと感光体ドラムの移
動速度の違いによる磁気ブラシ層と感光体ドラム表面と
のやや過度な擦過作用により磁気ブラシ層に擦過され、
乱されるために発生する現象である。
【０００８】画像不良発生の確率は、現像領域内で現像
スリーブ外周面にどれだけの現像剤層が存在するか、即
ち現像剤による現像スリーブ外周面の遮蔽状態と、感光
体ドラムに対する現像スリーブ外周面の線速度の比率
（Ｖｒ）と、現像領域内における現像スリーブ外周面と
感光体ドラム外周面との間隔（Ｈｄ）に対する、現像領
域内での磁気ブラシ層の穂の平均の高さ（以下、単に磁
気ブラシ層の高さともいう）（Ｈｈ）の比率（Ｈｒ）と
の関係により決定されている。
スリーブ外周面にどれだけの現像剤層が存在するか、即
ち現像剤による現像スリーブ外周面の遮蔽状態と、感光
体ドラムに対する現像スリーブ外周面の線速度の比率
（Ｖｒ）と、現像領域内における現像スリーブ外周面と
感光体ドラム外周面との間隔（Ｈｄ）に対する、現像領
域内での磁気ブラシ層の穂の平均の高さ（以下、単に磁
気ブラシ層の高さともいう）（Ｈｈ）の比率（Ｈｒ）と
の関係により決定されている。
【０００９】つまり、ベタ黒画像の濃度確保を重視し過
ぎ、感光体ドラムに対する現像スリーブ外周面の線速度
の比率（Ｖｒ）や磁気ブラシ層の高さの比率（Ｈｒ）や
磁気ブラシ層の前記遮蔽率を大きくし過ぎると、中間調
画像の濃度のムラやエッジ部のカスレという画像不良が
生じ易くなるということである。
ぎ、感光体ドラムに対する現像スリーブ外周面の線速度
の比率（Ｖｒ）や磁気ブラシ層の高さの比率（Ｈｒ）や
磁気ブラシ層の前記遮蔽率を大きくし過ぎると、中間調
画像の濃度のムラやエッジ部のカスレという画像不良が
生じ易くなるということである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、上記の問
題に対し、現像に寄与するトナー量は現像スリーブ表面
上の現像剤量ではなく、現像領域においてどれだけのト
ナーが感光体ドラム上の潜像に対向可能な状態となって
いるかが重要であることに着目した。即ち、現像領域に
おける磁気ブラシ層が現像スリーブ表面をどれだけ遮蔽
しているかである。
題に対し、現像に寄与するトナー量は現像スリーブ表面
上の現像剤量ではなく、現像領域においてどれだけのト
ナーが感光体ドラム上の潜像に対向可能な状態となって
いるかが重要であることに着目した。即ち、現像領域に
おける磁気ブラシ層が現像スリーブ表面をどれだけ遮蔽
しているかである。
【００１１】また、トナー像を乱す磁気ブラシ層による
擦過は、前述のように、感光体ドラムに対する現像スリ
ーブの線速度の比率Ｖｒ、及び磁気ブラシ層の高さの比
率Ｈｒにも影響される。
擦過は、前述のように、感光体ドラムに対する現像スリ
ーブの線速度の比率Ｖｒ、及び磁気ブラシ層の高さの比
率Ｈｒにも影響される。
【００１２】本発明は、前述のような問題を解決するた
め、像担持体と現像剤担持体との間隔、及び線速度比
率、磁気ブラシ層の高さ及び遮蔽率のそれぞれの値を関
連付けることにより、ベタ黒濃度を確保し、かつ、中間
調画像での濃度ムラやエッジ部のカスレの無い画像を形
成しうる画像形成装置を提供することを目的とする。
め、像担持体と現像剤担持体との間隔、及び線速度比
率、磁気ブラシ層の高さ及び遮蔽率のそれぞれの値を関
連付けることにより、ベタ黒濃度を確保し、かつ、中間
調画像での濃度ムラやエッジ部のカスレの無い画像を形
成しうる画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は下記の構
成により達成することができる。
成により達成することができる。
【００１４】（１）静電潜像を形成する像担持体と、非
磁性トナーと磁性キャリアを含む２成分現像剤を現像領
域に搬送する現像剤担持体、当該現像剤担持体の内部に
固定して設けられた磁界発生手段、及び前記現像剤担持
体上に２成分現像剤により形成される磁気ブラシ層の高
さを規制する現像剤層規制部材を備えた現像装置と、前
記現像剤担持体に対し直流バイアス電圧に交流バイアス
電圧を重畳したバイアス電圧を印加するバイアス印加手
段とを有する画像形成装置において、前記像担持体の外
周面に対する前記現像剤担持体の外周面の線速度の比率
をＶｒ、前記像担持体の外周面と前記現像剤担持体の外
周面との間隔をＨｄ、現像領域における、前記磁気ブラ
シ層の高さの平均値をＨｈ、前記間隔Ｈｄに対する前記
高さの平均値Ｈｈの比率をＨｒ、及び、前記現像剤担持
体の外周露出面積に対し当該現像剤担持体外周面を遮蔽
する前記磁気ブラシ層の面積の遮蔽率をα％で表したと
き、Ｖｒ、Ｈｒ、及びαの関係が、 １≦（α／１００）＊Ｖｒ＊Ｈｒ1/3＜３．５ で表されることを特徴とする画像形成装置。
磁性トナーと磁性キャリアを含む２成分現像剤を現像領
域に搬送する現像剤担持体、当該現像剤担持体の内部に
固定して設けられた磁界発生手段、及び前記現像剤担持
体上に２成分現像剤により形成される磁気ブラシ層の高
さを規制する現像剤層規制部材を備えた現像装置と、前
記現像剤担持体に対し直流バイアス電圧に交流バイアス
電圧を重畳したバイアス電圧を印加するバイアス印加手
段とを有する画像形成装置において、前記像担持体の外
周面に対する前記現像剤担持体の外周面の線速度の比率
をＶｒ、前記像担持体の外周面と前記現像剤担持体の外
周面との間隔をＨｄ、現像領域における、前記磁気ブラ
シ層の高さの平均値をＨｈ、前記間隔Ｈｄに対する前記
高さの平均値Ｈｈの比率をＨｒ、及び、前記現像剤担持
体の外周露出面積に対し当該現像剤担持体外周面を遮蔽
する前記磁気ブラシ層の面積の遮蔽率をα％で表したと
き、Ｖｒ、Ｈｒ、及びαの関係が、 １≦（α／１００）＊Ｖｒ＊Ｈｒ1/3＜３．５ で表されることを特徴とする画像形成装置。
【００１５】（２）前記２成分現像剤は、体積平均粒径
が３０〜６０μｍで磁化率が３０〜６０ｅｍｕ／ｇの磁
性キャリアと、体積平均粒径が４〜１１μｍの非磁性ト
ナーとを混合した現像剤に対し、前記非磁性トナーの質
量％を３〜１０％としたことを特徴とする（１）に記載
の画像形成装置。
が３０〜６０μｍで磁化率が３０〜６０ｅｍｕ／ｇの磁
性キャリアと、体積平均粒径が４〜１１μｍの非磁性ト
ナーとを混合した現像剤に対し、前記非磁性トナーの質
量％を３〜１０％としたことを特徴とする（１）に記載
の画像形成装置。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１は本発明の画像形成装置の一
実施例を示す概略構成図である。
実施例を示す概略構成図である。
【００１７】この画像形成装置は、画像読取りユニット
１０、ディジタル書込み系である書き込み部２０、画像
形成部３０、給紙部４０及び原稿載置部５０等より構成
される。
１０、ディジタル書込み系である書き込み部２０、画像
形成部３０、給紙部４０及び原稿載置部５０等より構成
される。
【００１８】画像形成装置上部には、透明なガラス板な
どからなる原稿台５１と、さらに原稿台５１上に載置し
た原稿Ｄを覆う原稿カバー５２等からなる原稿載置部５
０があり、原稿台５１の下方であって、装置本体内には
第１ミラーユニット１２、第２ミラーユニット１３、撮
像レンズ１４、ＣＣＤアレイなどの撮像素子１５等から
なる画像読取りユニット１０が設けられている。
どからなる原稿台５１と、さらに原稿台５１上に載置し
た原稿Ｄを覆う原稿カバー５２等からなる原稿載置部５
０があり、原稿台５１の下方であって、装置本体内には
第１ミラーユニット１２、第２ミラーユニット１３、撮
像レンズ１４、ＣＣＤアレイなどの撮像素子１５等から
なる画像読取りユニット１０が設けられている。
【００１９】原稿台５１上の原稿Ｄの画像は、画像読取
りユニット１０の照明ランプ１２Ａと第１ミラー１２Ｂ
を備える第１ミラーユニット１２の実線から破線にて示
す位置への平行移動と、第２ミラー１３Ａ及び第３ミラ
ー１３Ｂを対向して一体的に備える第２ミラーユニット
１３の前記第１ミラーユニット１２に対する１／２の速
度の追随移動とにより全面を照明走査され、その画像は
撮像レンズ１４により第１ミラー１２Ｂ、第２ミラー１
３Ａ、第３ミラー１３Ｂを経て撮像素子１５上へ結像さ
れるようになっている。走査が終わると第１ミラーユニ
ット１２及び第２ミラーユニット１３は元の位置に戻
り、次の画像形成まで待機する。
りユニット１０の照明ランプ１２Ａと第１ミラー１２Ｂ
を備える第１ミラーユニット１２の実線から破線にて示
す位置への平行移動と、第２ミラー１３Ａ及び第３ミラ
ー１３Ｂを対向して一体的に備える第２ミラーユニット
１３の前記第１ミラーユニット１２に対する１／２の速
度の追随移動とにより全面を照明走査され、その画像は
撮像レンズ１４により第１ミラー１２Ｂ、第２ミラー１
３Ａ、第３ミラー１３Ｂを経て撮像素子１５上へ結像さ
れるようになっている。走査が終わると第１ミラーユニ
ット１２及び第２ミラーユニット１３は元の位置に戻
り、次の画像形成まで待機する。
【００２０】前記撮像素子１５によって光電変換されて
得られた画像データはディジタル信号に変換された後、
ＭＴＦ補正やγ補正等の処理がなされ、画像信号として
メモリに一旦格納される。次いで前記の画像信号が画像
記録部（図示せず）の制御によってメモリ（図示せず）
より読み出されパルス幅変調された後書込み部２０に入
力される。
得られた画像データはディジタル信号に変換された後、
ＭＴＦ補正やγ補正等の処理がなされ、画像信号として
メモリに一旦格納される。次いで前記の画像信号が画像
記録部（図示せず）の制御によってメモリ（図示せず）
より読み出されパルス幅変調された後書込み部２０に入
力される。
【００２１】画像形成部３０は、前記画像記録部の制御
によって前記画像信号が、後に説明する書き込み部２０
に入力されると画像記録動作を開始する。すなわち、像
担持体である感光体ドラム３１は矢示のように時計方向
に回転し、帯電前露光を行って除電する除電器３６によ
って除電された後、帯電器３２により電荷を与えられて
いるので、書き込み部２０によるレーザビームＬによっ
て感光体ドラム３１上には原稿Ｄの像に対応した静電潜
像が形成される。その後、感光体ドラム３１上の前記静
電的な潜像は、現像装置３３のバイアス電圧を印加した
現像剤担持体である現像スリーブ３３１上に担持する現
像剤によって反転現像が行われ可視のトナー像となる。
によって前記画像信号が、後に説明する書き込み部２０
に入力されると画像記録動作を開始する。すなわち、像
担持体である感光体ドラム３１は矢示のように時計方向
に回転し、帯電前露光を行って除電する除電器３６によ
って除電された後、帯電器３２により電荷を与えられて
いるので、書き込み部２０によるレーザビームＬによっ
て感光体ドラム３１上には原稿Ｄの像に対応した静電潜
像が形成される。その後、感光体ドラム３１上の前記静
電的な潜像は、現像装置３３のバイアス電圧を印加した
現像剤担持体である現像スリーブ３３１上に担持する現
像剤によって反転現像が行われ可視のトナー像となる。
【００２２】一方、給紙部４０に装填された給紙カセッ
ト４１Ａ又は４１Ｂからは指定のサイズの転写紙Ｐを１
枚ずつ搬出ローラ４２Ａによって搬出し、搬出ローラ４
３及びガイド部材４２を介して画像の転写部に向かって
給紙する。給紙された転写紙Ｐは、感光体ドラム３１上
のトナー像と同期して作動するレジストローラ４４によ
って感光体ドラム３１上に送出される。この転写紙Ｐに
は、転写器３４の作用により、感光体ドラム３１上のト
ナー像が転写され、分離器３５の除電作用によって感光
体ドラム３１上から分離されたのち、搬送ベルト４５を
経て定着器３７へ送られ、加熱ローラ３７Ａ及び加圧ロ
ーラ３７Ｂによって溶融定着された後、排紙ローラ３
８，４６により装置外のトレイ５４へ排出される。５３
は手差し用の給紙台である。
ト４１Ａ又は４１Ｂからは指定のサイズの転写紙Ｐを１
枚ずつ搬出ローラ４２Ａによって搬出し、搬出ローラ４
３及びガイド部材４２を介して画像の転写部に向かって
給紙する。給紙された転写紙Ｐは、感光体ドラム３１上
のトナー像と同期して作動するレジストローラ４４によ
って感光体ドラム３１上に送出される。この転写紙Ｐに
は、転写器３４の作用により、感光体ドラム３１上のト
ナー像が転写され、分離器３５の除電作用によって感光
体ドラム３１上から分離されたのち、搬送ベルト４５を
経て定着器３７へ送られ、加熱ローラ３７Ａ及び加圧ロ
ーラ３７Ｂによって溶融定着された後、排紙ローラ３
８，４６により装置外のトレイ５４へ排出される。５３
は手差し用の給紙台である。
【００２３】前記感光体ドラム３１はさらに回転を続
け、その表面に転写されずに残留したトナーは、クリー
ニング装置３９において圧接するクリーニングブレード
３９Ａにより除去清掃され、再び除電器３６によって除
電された後帯電器３２により一様に電荷の付与を受け
て、次回の画像形成のプロセスに移行する。
け、その表面に転写されずに残留したトナーは、クリー
ニング装置３９において圧接するクリーニングブレード
３９Ａにより除去清掃され、再び除電器３６によって除
電された後帯電器３２により一様に電荷の付与を受け
て、次回の画像形成のプロセスに移行する。
【００２４】本発明における実施の形態では、感光体ド
ラム３１に近接して設けられた、帯電器３２により感光
体ドラム表面を−６５０Ｖに均一に帯電した後、レーザ
ー２５に照射され、形成すべき画像濃度に応じて潜像電
位Ｖｅが−６５０＜Ｖｅ＜０（Ｖ）の範囲に変化し潜像
が形成される。前記潜像は、前記感光体ドラム３１と一
定間隔を隔てて設けられた現像装置３３により現像が行
われ顕像となる。現像装置３３の現像スリーブ３３１は
感光体ドラム３１に対し所定の線速度比率Ｖｒの回転数
にて回転して、潜像に順次十分なトナー供給を行う構成
となっている。また、金属筒の現像スリーブ３３１表面
には高圧電源が接続されており直流成分−５００Ｖに周
波数０．５〜１０ｋＨｚ、波高値１．０〜３．０ｋｖの
交流成分が重畳された電圧に保持されている。
ラム３１に近接して設けられた、帯電器３２により感光
体ドラム表面を−６５０Ｖに均一に帯電した後、レーザ
ー２５に照射され、形成すべき画像濃度に応じて潜像電
位Ｖｅが−６５０＜Ｖｅ＜０（Ｖ）の範囲に変化し潜像
が形成される。前記潜像は、前記感光体ドラム３１と一
定間隔を隔てて設けられた現像装置３３により現像が行
われ顕像となる。現像装置３３の現像スリーブ３３１は
感光体ドラム３１に対し所定の線速度比率Ｖｒの回転数
にて回転して、潜像に順次十分なトナー供給を行う構成
となっている。また、金属筒の現像スリーブ３３１表面
には高圧電源が接続されており直流成分−５００Ｖに周
波数０．５〜１０ｋＨｚ、波高値１．０〜３．０ｋｖの
交流成分が重畳された電圧に保持されている。
【００２５】図２は本発明の画像形成装置に用いられて
いる現像装置の一実施例を示す構成断面図であり、図３
はマグネット構成図である。
いる現像装置の一実施例を示す構成断面図であり、図３
はマグネット構成図である。
【００２６】この現像装置の機構について、図２及び図
３を用いて説明する。図２に示された現像スリーブ３３
１の内部には、図３で示す様に、磁界発生手段として、
主磁極Ｎ１、以下反時計方向に、Ｓ１、Ｓ２、Ｎ２、Ｓ
３の磁極を有するマグネットロール３３２が配置され、
固定されている。感光体ドラム３１と現像スリーブ３３
１との双方の中心を結ぶ線と主磁極Ｎ１の向きがなす角
（マグネットアングル）は、現像性を考慮して設定する
が、本実施の形態では、０°に設定している。
３を用いて説明する。図２に示された現像スリーブ３３
１の内部には、図３で示す様に、磁界発生手段として、
主磁極Ｎ１、以下反時計方向に、Ｓ１、Ｓ２、Ｎ２、Ｓ
３の磁極を有するマグネットロール３３２が配置され、
固定されている。感光体ドラム３１と現像スリーブ３３
１との双方の中心を結ぶ線と主磁極Ｎ１の向きがなす角
（マグネットアングル）は、現像性を考慮して設定する
が、本実施の形態では、０°に設定している。
【００２７】現像装置内の現像剤は撹拌水車３３４によ
って現像スリーブ３３１に供給され現像剤層規制部材で
ある現像剤層規制板３３３で、ほぼ一定の高さＨｈに規
制された磁気ブラシ層を形成し、感光体ドラムに近接す
る現像領域Ａ（幅Ｂで示すハッチング部）へと搬送さ
れ、感光体ドラム３１に接触、もしくは非接触の状態で
現像を行う。
って現像スリーブ３３１に供給され現像剤層規制部材で
ある現像剤層規制板３３３で、ほぼ一定の高さＨｈに規
制された磁気ブラシ層を形成し、感光体ドラムに近接す
る現像領域Ａ（幅Ｂで示すハッチング部）へと搬送さ
れ、感光体ドラム３１に接触、もしくは非接触の状態で
現像を行う。
【００２８】３３５、３３６は、現像剤を撹拌する一対
の撹拌ローラである。現像剤搬送体である現像スリーブ
３３１は、例えばステンレス材を用いた外径８ｍｍ〜６
０ｍｍの非磁性の円筒状の部材からなり、感光体ドラム
３１の周面に対し、現像スリーブ３３１の両端に設けら
れた不図示の位置出し部材により所定の間隙を保ち、感
光体ドラム３１の回転方向（時計方向）に対し順方向
（反時計方向）に回転される。外径が８ｍｍ以下である
と、画像形成に必要な磁極Ｎ１、Ｓ１、Ｓ２、Ｎ２、Ｓ
３から成る少なくとも５極の磁極を有するマグネットロ
ール３３２を形成することが困難であり、また現像スリ
ーブ３３１の外径が６０ｍｍを越えると、現像装置３３
が大型化する。
の撹拌ローラである。現像剤搬送体である現像スリーブ
３３１は、例えばステンレス材を用いた外径８ｍｍ〜６
０ｍｍの非磁性の円筒状の部材からなり、感光体ドラム
３１の周面に対し、現像スリーブ３３１の両端に設けら
れた不図示の位置出し部材により所定の間隙を保ち、感
光体ドラム３１の回転方向（時計方向）に対し順方向
（反時計方向）に回転される。外径が８ｍｍ以下である
と、画像形成に必要な磁極Ｎ１、Ｓ１、Ｓ２、Ｎ２、Ｓ
３から成る少なくとも５極の磁極を有するマグネットロ
ール３３２を形成することが困難であり、また現像スリ
ーブ３３１の外径が６０ｍｍを越えると、現像装置３３
が大型化する。
【００２９】現像スリーブ３３１の回転は、図示しない
回転軸や連結歯車を介して、回転速度可変の現像スリー
ブ駆動モータ６１により駆動されているため、前記線速
度の比率Ｖｒの値を変化させることが可能である。
回転軸や連結歯車を介して、回転速度可変の現像スリー
ブ駆動モータ６１により駆動されているため、前記線速
度の比率Ｖｒの値を変化させることが可能である。
【００３０】バイアス電圧印加手段である高圧電源６０
により、現像時に、現像スリーブ３３１上にバイアス電
圧が印加され、直流バイアス電圧−５００Ｖに周波数
０．５〜１０ｋＨｚ、波高値１．０〜３．０ｋｖの交流
バイアス電圧が重畳された電圧に保持される。
により、現像時に、現像スリーブ３３１上にバイアス電
圧が印加され、直流バイアス電圧−５００Ｖに周波数
０．５〜１０ｋＨｚ、波高値１．０〜３．０ｋｖの交流
バイアス電圧が重畳された電圧に保持される。
【００３１】感光体ドラム３１の外周面と現像スリーブ
３３１の外周面とが近接する現像領域Ａにおいて、互い
の間隔をＨｄとし、現像スリーブ３３１の外周面に形成
される磁気ブラシ層ＭＢ（一点鎖線で図示）の高さをＨ
ｈとすると、前記間隔Ｈｄに対する前記高さＨｈの比率
Ｈｒは、Ｈｒ＝Ｈｈ／Ｈｄで表される。即ち、当該比率
Ｈｒの値が１以上であれば磁気ブラシ層ＭＢは感光体ド
ラム３１に接触して現像する方式であり、１より小さけ
れば非接触の方式である。
３３１の外周面とが近接する現像領域Ａにおいて、互い
の間隔をＨｄとし、現像スリーブ３３１の外周面に形成
される磁気ブラシ層ＭＢ（一点鎖線で図示）の高さをＨ
ｈとすると、前記間隔Ｈｄに対する前記高さＨｈの比率
Ｈｒは、Ｈｒ＝Ｈｈ／Ｈｄで表される。即ち、当該比率
Ｈｒの値が１以上であれば磁気ブラシ層ＭＢは感光体ド
ラム３１に接触して現像する方式であり、１より小さけ
れば非接触の方式である。
【００３２】磁気ブラシ層ＭＢの高さＨｈは、現像剤層
規制板３３３と現像スリーブ３３１の外周面との距離、
マグネットロール３３２の磁力、及び磁性キャリアの磁
化率の値を変えることにより変化させることができる。
規制板３３３と現像スリーブ３３１の外周面との距離、
マグネットロール３３２の磁力、及び磁性キャリアの磁
化率の値を変えることにより変化させることができる。
【００３３】また、感光体ドラム３１の外周面と現像ス
リーブ３３１の外周面との間隔Ｈｄは、現像スリーブ３
３１の軸方向端部に設けた位置決め部材を感光体ドラム
３１または感光体ドラム３１を保持する部材の一部に当
接させ、当該位置決め部材を移動または異なるサイズの
ものとの交換等により調節することで変化させている。
リーブ３３１の外周面との間隔Ｈｄは、現像スリーブ３
３１の軸方向端部に設けた位置決め部材を感光体ドラム
３１または感光体ドラム３１を保持する部材の一部に当
接させ、当該位置決め部材を移動または異なるサイズの
ものとの交換等により調節することで変化させている。
【００３４】現像領域Ａにおける現像スリーブ３３１外
周上の水平投影面積（幅Ｂ、長さは現像スリーブの長
さ）に対する、現像スリーブ３３１の外周面を遮蔽する
磁気ブラシ層（現像剤）の占める面積の割合を遮蔽率α
％で表し（αの値の測定方法については後で詳述す
る）、回転する感光体ドラム３１の外周面の線速度に対
する現像スリーブ３３１の外周面の線速度の比率をＶｒ
で表す。
周上の水平投影面積（幅Ｂ、長さは現像スリーブの長
さ）に対する、現像スリーブ３３１の外周面を遮蔽する
磁気ブラシ層（現像剤）の占める面積の割合を遮蔽率α
％で表し（αの値の測定方法については後で詳述す
る）、回転する感光体ドラム３１の外周面の線速度に対
する現像スリーブ３３１の外周面の線速度の比率をＶｒ
で表す。
【００３５】上記のような現像装置を用いて前述の課題
について検討を行ったところ、図４のグラフに示すよう
な結果を得た。
について検討を行ったところ、図４のグラフに示すよう
な結果を得た。
【００３６】図４は、ベタ黒画像の濃度、及び中間調画
像における濃度のムラやエッジ部のカスレについての発
生状況を調べた実験結果のグラフである。
像における濃度のムラやエッジ部のカスレについての発
生状況を調べた実験結果のグラフである。
【００３７】先ず、グラフに用いた記号について説明す
る。図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、前記比率Ｈｒをそ
れぞれ１、０．５、１．５としたときの実験結果を示す
グラフで、縦軸は前記比率Ｖｒ、横軸は前記遮蔽率α
（％）を表している。記号●、▲、×は、それぞれ、ベ
タ黒画像濃度の目視判定結果が、良、中間、不良であっ
たことを表し、記号○、△、×は、それぞれ、中間調画
像における濃度のムラやエッジ部のカスレの目視判定結
果が、良、中間、不良であったことを表している。
る。図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、前記比率Ｈｒをそ
れぞれ１、０．５、１．５としたときの実験結果を示す
グラフで、縦軸は前記比率Ｖｒ、横軸は前記遮蔽率α
（％）を表している。記号●、▲、×は、それぞれ、ベ
タ黒画像濃度の目視判定結果が、良、中間、不良であっ
たことを表し、記号○、△、×は、それぞれ、中間調画
像における濃度のムラやエッジ部のカスレの目視判定結
果が、良、中間、不良であったことを表している。
【００３８】図４（ｄ）は 図４（ａ）〜（ｃ）の結果
をまとめたグラフで、縦軸は前記比率Ｈｒ、横軸は前記
比率（Ｖｒ）×遮蔽率（α）／１００の値を表し、曲線
Ｃ１はベタ黒画像濃度の判定結果の良否限界を示し、記
号●、▲、×は、それぞれ、ベタ黒画像濃度の目視判定
結果が、良、中間、不良であったことを表しており、曲
線Ｃ２は中間調画像の判定結果の良否限界を示し、記号
○、△、×は、それぞれ、中間調画像における濃度のム
ラやエッジ部のカスレの目視判定結果が、良、中間、不
良であったことを表したものである。従って、二つの曲
線Ｃ１、Ｃ２に挟まれた範囲がベタ黒画像と中間調画像
の両方を満足する範囲であると言える。
をまとめたグラフで、縦軸は前記比率Ｈｒ、横軸は前記
比率（Ｖｒ）×遮蔽率（α）／１００の値を表し、曲線
Ｃ１はベタ黒画像濃度の判定結果の良否限界を示し、記
号●、▲、×は、それぞれ、ベタ黒画像濃度の目視判定
結果が、良、中間、不良であったことを表しており、曲
線Ｃ２は中間調画像の判定結果の良否限界を示し、記号
○、△、×は、それぞれ、中間調画像における濃度のム
ラやエッジ部のカスレの目視判定結果が、良、中間、不
良であったことを表したものである。従って、二つの曲
線Ｃ１、Ｃ２に挟まれた範囲がベタ黒画像と中間調画像
の両方を満足する範囲であると言える。
【００３９】図４（ｃ）の二つの曲線に挟まれた範囲を
数式に変換すると、Ｈｒ、α、及びＶｒの関係式は、 １≦（α／１００）＊Ｖｒ＊Ｈｒ1/3＜３．５ で表される。
数式に変換すると、Ｈｒ、α、及びＶｒの関係式は、 １≦（α／１００）＊Ｖｒ＊Ｈｒ1/3＜３．５ で表される。
【００４０】上記の関係式が成立するように、前記比率
Ｈｒ、Ｖｒ、及び前記遮蔽率αの値を調整し、変化させ
ることにより、ベタ黒画像と中間調画像の両方の画質を
満足することが可能となる。
Ｈｒ、Ｖｒ、及び前記遮蔽率αの値を調整し、変化させ
ることにより、ベタ黒画像と中間調画像の両方の画質を
満足することが可能となる。
【００４１】図５は遮蔽率αと磁気ブラシ層の高さＨｈ
とを測定する方向を説明するための現像スリーブの斜視
図であり、図６は遮蔽率αを算出するための磁気ブラシ
層の撮影個所を示す現像スリーブの正面図、図７は磁気
ブラシ層の高さＨｈの撮影個所を示す現像スリーブの上
面図、図８は図７の領域Ｚｖを撮影した写真の概略図で
ある。
とを測定する方向を説明するための現像スリーブの斜視
図であり、図６は遮蔽率αを算出するための磁気ブラシ
層の撮影個所を示す現像スリーブの正面図、図７は磁気
ブラシ層の高さＨｈの撮影個所を示す現像スリーブの上
面図、図８は図７の領域Ｚｖを撮影した写真の概略図で
ある。
【００４２】以下に、遮蔽率αの値の測定方法について
説明する。遮蔽率αの値は、デジタル式カメラによる図
のＨ方向（水平方向）からの複数箇所の撮影画像を、画
像処理アプリケーションソフトを用い、現像領域Ａにお
いて磁気ブラシ層を形成する現像剤（黒色）と現像スリ
ーブ面（白色）とを２値化解析し、その比率の平均値を
求めることにより算出する。
説明する。遮蔽率αの値は、デジタル式カメラによる図
のＨ方向（水平方向）からの複数箇所の撮影画像を、画
像処理アプリケーションソフトを用い、現像領域Ａにお
いて磁気ブラシ層を形成する現像剤（黒色）と現像スリ
ーブ面（白色）とを２値化解析し、その比率の平均値を
求めることにより算出する。
【００４３】図５において、現像スリーブ３３１の外周
面には現像剤による磁気ブラシ層（不図示）が形成され
た状態であり、デジタル式カメラによるＨ方向からの複
数箇所の撮影ポイントＰを結ぶ線Ｌ１−Ｌ２は、現像ス
リーブ３３１が感光体ドラム３１に最も近接する線と一
致する、回転軸方向に平行な直線である。
面には現像剤による磁気ブラシ層（不図示）が形成され
た状態であり、デジタル式カメラによるＨ方向からの複
数箇所の撮影ポイントＰを結ぶ線Ｌ１−Ｌ２は、現像ス
リーブ３３１が感光体ドラム３１に最も近接する線と一
致する、回転軸方向に平行な直線である。
【００４４】本実施の形態では、撮影にはＫＥＹＥＮＣ
Ｅ社製ＶＴ６３００マイクロスコープシステムを用い、
図６に示すように、現像スリーブの外周面上の磁気ブラ
シ層に対し、前記直線Ｌ１−Ｌ２上の撮影ポイントＰを
中心とする５ｍｍ平方の領域Ｚｈを、Ｈ方向から倍率４
０倍の視野で撮影を行う。
Ｅ社製ＶＴ６３００マイクロスコープシステムを用い、
図６に示すように、現像スリーブの外周面上の磁気ブラ
シ層に対し、前記直線Ｌ１−Ｌ２上の撮影ポイントＰを
中心とする５ｍｍ平方の領域Ｚｈを、Ｈ方向から倍率４
０倍の視野で撮影を行う。
【００４５】照明条件は同じくＫＥＹＥＮＣＥ社製マイ
クロスコープＶＨ−Ｚ２５の光ファイバにより現像領域
Ａに対し円周方向からの照明を行い、焦点位置に白色基
準板を設置したときの照度をＰＥＮＴＡＸ社製ＳＰＯＴ
ＭＥＴＥＲにより測定し、そのときの値が１６〜１７Ｅ
Ｖとなるように光源光量を調節した上で撮影を行う。
クロスコープＶＨ−Ｚ２５の光ファイバにより現像領域
Ａに対し円周方向からの照明を行い、焦点位置に白色基
準板を設置したときの照度をＰＥＮＴＡＸ社製ＳＰＯＴ
ＭＥＴＥＲにより測定し、そのときの値が１６〜１７Ｅ
Ｖとなるように光源光量を調節した上で撮影を行う。
【００４６】このとき最高解像度で得られた画像を電子
ファイルにより圧縮画像として保存する。保存した画像
はＡｄｏｂｅ社製画像解析アプリケーションソフトのＰ
ｈｏｔｏＳｈｏｐにより開き、前記保存画像に対し２値
化を行う。
ファイルにより圧縮画像として保存する。保存した画像
はＡｄｏｂｅ社製画像解析アプリケーションソフトのＰ
ｈｏｔｏＳｈｏｐにより開き、前記保存画像に対し２値
化を行う。
【００４７】２値化の方法に関しては、前記撮影環境下
で現像スリーブの外周面を２５６に分割した輝度レベル
として表示させ、磁気ブラシ層の無い部位の輝度レベル
に対し、目視状態と一致させるため、２０〜３０レベル
暗くしたレベルに閾値を設定する。２値化された画像に
対し観測領域の全画素数に対する暗部の画素数（磁気ブ
ラシ層の有る範囲）の比率がαとなる。
で現像スリーブの外周面を２５６に分割した輝度レベル
として表示させ、磁気ブラシ層の無い部位の輝度レベル
に対し、目視状態と一致させるため、２０〜３０レベル
暗くしたレベルに閾値を設定する。２値化された画像に
対し観測領域の全画素数に対する暗部の画素数（磁気ブ
ラシ層の有る範囲）の比率がαとなる。
【００４８】次に、磁気ブラシ層の高さの測定方法につ
いて説明する。図５において、前述のＨ方向からの撮影
と同様の方法で、前記撮影ポイントＰに対して垂直上方
のＶ方向から撮影する。撮影ポイントＰは、図７に示す
ように、現像スリーブ３３１の外周面上の直線Ｌ１−Ｌ
２を含む水平面上の５ｍｍ平方の領域Ｚｖの中心に位置
する点であり、当該領域Ｚｖ内には磁気ブラシ層の高さ
Ｈｈを一点鎖線で示す直線ＭＢが含まれる。
いて説明する。図５において、前述のＨ方向からの撮影
と同様の方法で、前記撮影ポイントＰに対して垂直上方
のＶ方向から撮影する。撮影ポイントＰは、図７に示す
ように、現像スリーブ３３１の外周面上の直線Ｌ１−Ｌ
２を含む水平面上の５ｍｍ平方の領域Ｚｖの中心に位置
する点であり、当該領域Ｚｖ内には磁気ブラシ層の高さ
Ｈｈを一点鎖線で示す直線ＭＢが含まれる。
【００４９】図８は、前記領域Ｚｖを撮影した写真から
磁気ブラシ層の高さの平均値Ｈｈを求める方法について
説明するための概略図であり、バラツキのある磁気ブラ
シ層先端に対し平均となる線を描くことにより、現像ス
リーブ３３１の外周面からの高さ、即ち磁気ブラシ層の
高さＨｈを決定することができる。
磁気ブラシ層の高さの平均値Ｈｈを求める方法について
説明するための概略図であり、バラツキのある磁気ブラ
シ層先端に対し平均となる線を描くことにより、現像ス
リーブ３３１の外周面からの高さ、即ち磁気ブラシ層の
高さＨｈを決定することができる。
【００５０】本実施の形態において、使用した現像剤
は、磁性キャリアと３〜１０質量％で混合された非磁性
トナーとを含む２成分現像剤であり、磁性キャリアは体
積平均粒径が３０〜６０μｍ、磁化率が３０〜６０ｅｍ
ｕ／ｇのものを用い、非磁性トナーは体積平均粒径が４
〜１１μｍのものを用いている。
は、磁性キャリアと３〜１０質量％で混合された非磁性
トナーとを含む２成分現像剤であり、磁性キャリアは体
積平均粒径が３０〜６０μｍ、磁化率が３０〜６０ｅｍ
ｕ／ｇのものを用い、非磁性トナーは体積平均粒径が４
〜１１μｍのものを用いている。
【００５１】
【発明の効果】本発明によれば、像担持体と現像剤担持
体との間隔、及び線速度比率、磁気ブラシ層の高さ及び
遮蔽率のそれぞれの値を関連付けることにより、ベタ黒
濃度を確保し、かつ、中間調画像での濃度ムラやエッジ
部のカスレの無い画像を形成しうる画像形成装置を提供
することができる。
体との間隔、及び線速度比率、磁気ブラシ層の高さ及び
遮蔽率のそれぞれの値を関連付けることにより、ベタ黒
濃度を確保し、かつ、中間調画像での濃度ムラやエッジ
部のカスレの無い画像を形成しうる画像形成装置を提供
することができる。
【図１】本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略構
成図。
成図。
【図２】本発明の画像形成装置に用いられている現像装
置の一実施例を示す構成断面図。
置の一実施例を示す構成断面図。
【図３】マグネット構成図。
【図４】ベタ黒画像の濃度、及び中間調画像における濃
度のムラやエッジ部のカスレについての発生状況を調べ
た実験結果のグラフ。
度のムラやエッジ部のカスレについての発生状況を調べ
た実験結果のグラフ。
【図５】遮蔽率と磁気ブラシ層の高さとを測定する方向
を説明するための現像スリーブの斜視図。
を説明するための現像スリーブの斜視図。
【図６】遮蔽率を算出するための磁気ブラシ層の撮影個
所を示す現像スリーブの正面図。
所を示す現像スリーブの正面図。
【図７】磁気ブラシ層の高さの撮影個所を示す現像スリ
ーブの上面図。
ーブの上面図。
【図８】図７の領域Ｚｖを撮影した写真から磁気ブラシ
層の高さの平均値Ｈｈを求める方法について説明するた
めの概略図。
層の高さの平均値Ｈｈを求める方法について説明するた
めの概略図。
３１ 像担持体（感光体ドラム）
３３ 現像装置
３３１ 現像剤担持体（現像スリーブ）
３３２ マグネットロール
３３３ 現像剤層規制部材（現像剤層規制板）
６０ 高圧電源
６１ 現像スリーブ駆動モータ
Ａ 現像領域
Ｃ１ ベタ黒画像濃度の判定結果の良否限界を表す曲線
Ｃ２ 中間調画像の判定結果の良否限界を表す曲線
Ｈｄ 像担持体の外周面と現像剤担持体の外周面との間
隔 Ｈｈ 現像領域における磁気ブラシ層の高さの平均値 Ｈｒ Ｈｄに対するＨｈの比率 Ｖｒ 像担持体の外周面に対する現像剤担持体の外周面
の線速度の比率 α 現像剤担持体外周露出面積に対し現像剤担持体外周
面を遮蔽する磁気ブラシ層の遮蔽率
隔 Ｈｈ 現像領域における磁気ブラシ層の高さの平均値 Ｈｒ Ｈｄに対するＨｈの比率 Ｖｒ 像担持体の外周面に対する現像剤担持体の外周面
の線速度の比率 α 現像剤担持体外周露出面積に対し現像剤担持体外周
面を遮蔽する磁気ブラシ層の遮蔽率
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０４ Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０４Ａ
５０６ ５０６Ａ
Ｆターム(参考） 2H005 AB10 EA02 EA05 EA07 FA01
2H031 AC08 AC14 AC15 AC17 AC30
AC36 AD03 AD05 AD15 BA05
BA08 BA09 CA01 CA11 DA01
2H073 AA02 BA04 BA13 BA43 CA03
2H077 AD02 AD06 AD13 AD17 AD18
AD36 BA03 BA07 DB08 DB14
EA03
Claims (2)
- 【請求項１】 静電潜像を形成する像担持体と、非磁性
トナーと磁性キャリアを含む２成分現像剤を現像領域に
搬送する現像剤担持体、当該現像剤担持体の内部に固定
して設けられた磁界発生手段、及び前記現像剤担持体上
に２成分現像剤により形成される磁気ブラシ層の高さを
規制する現像剤層規制部材を備えた現像装置と、 前記現像剤担持体に対し直流バイアス電圧に交流バイア
ス電圧を重畳したバイアス電圧を印加するバイアス印加
手段とを有する画像形成装置において、 前記像担持体の外周面に対する前記現像剤担持体の外周
面の線速度の比率をＶｒ、前記像担持体の外周面と前記
現像剤担持体の外周面との間隔をＨｄ、現像領域におけ
る、前記磁気ブラシ層の高さの平均値をＨｈ、前記間隔
Ｈｄに対する前記高さの平均値Ｈｈの比率をＨｒ、及
び、前記現像剤担持体の外周露出面積に対し当該現像剤
担持体外周面を遮蔽する前記磁気ブラシ層の面積の遮蔽
率をα％で表したとき、 Ｖｒ、Ｈｒ、及びαの関係が、 １≦（α／１００）＊Ｖｒ＊Ｈｒ1/3＜３．５ で表されることを特徴とする画像形成装置。 - 【請求項２】 前記２成分現像剤は、体積平均粒径が３
０〜６０μｍで磁化率が３０〜６０ｅｍｕ／ｇの磁性キ
ャリアと、体積平均粒径が４〜１１μｍの非磁性トナー
とを混合した現像剤に対し、前記非磁性トナーの質量％
を３〜１０％としたことを特徴とする請求項１に記載の
画像形成装置。
Priority Applications (3)
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002047720A JP2003248372A (ja) | 2002-02-25 | 2002-02-25 | 画像形成装置 |
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|---|---|
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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| JPH04204962A (ja) * | 1990-11-30 | 1992-07-27 | Konica Corp | 現像剤層の形成方法 |
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| JPH08272156A (ja) * | 1995-04-04 | 1996-10-18 | Hitachi Metals Ltd | 画像形成方法 |
| US5870656A (en) * | 1996-12-04 | 1999-02-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Image forming apparatus for effecting development and cleaning by using magnet brush |
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| JP2000075536A (ja) * | 1998-08-26 | 2000-03-14 | Konica Corp | トナー及び画像形成方法 |
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- 2002-02-25 JP JP2002047720A patent/JP2003248372A/ja active Pending
-
2003
- 2003-02-14 US US10/367,427 patent/US6816696B2/en not_active Expired - Lifetime
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