JPH07121032A

JPH07121032A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH07121032A
Application number: JP29137993A
Authority: JP
Inventors: Masaru Hibino; 勝日比野; Kenichiro Waki; 健一郎脇
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-10-26
Filing date: 1993-10-26
Publication date: 1995-05-12

Abstract

(57)【要約】【目的】２成分現像剤を使用した画像形成装置におい
て、ハイライト、ハーフトーン濃度領域におけるガサツ
キを解消し、かつキャリア付着の発生を防止し、高品質
の画像を得る。【構成】感光ドラム３の内部に、現像スリーブ２２内
の現像磁極２３１と対向した位置に、現像磁極２３１と
同極のマグネット３１を配置する。このとき、マグネッ
ト３１は、現像スリーブ２２の中心と感光ドラム３の中
心とを結ぶ直線上の感光ドラム３内部の位置において磁
場の強さが０ガウスとなるように配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真法あるいは静
電記録法などにより形成された静電潜像を現像する現像
装置を備えた画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真感光体などの像担持体上
に形成された潜像を現像するに際し、各種２成分現像剤
が使用されていた。特に非磁性トナーと磁性キャリアを
有する２成分現像剤は、磁気ブラシ現像方式などにてコ
ンパクトかつ効果的な現像を可能とする。磁気現像とし
ては、磁性トナーを用いた１成分現像剤が用いられる
が、１成分現像剤は、黒色の磁性体を含有するために所
望の色を得ることが困難であり、そのためカラー画像の
形成には上記２成分現像剤を用いる方式の方が優れてい
る。

【０００３】図１５を参照して、従来の２成分現像装置
の一例について説明する。

【０００４】像担持体である感光ドラム１０３の表面上
に形成された潜像が現像器１０１と対向する。現像器１
０１の現像容器１３６内には現像剤Ｄが収容されてお
り、この現像剤Ｄは非磁性の現像スリーブ１２２内の固
定マグネット１２３の磁力によって、現像剤支持手段で
ある現像スリーブ１２２上に担持される。現像剤Ｄは現
像スリーブ１２２の回転により、キャリア返し１２６と
規制ブレード１２４によって現像スリーブ１２２表面上
にコートされ、感光ドラム１０３との対向部（現像部）
に搬送される。現像剤Ｄは８μｍの非磁性トナーと５０
μｍの磁性キャリアからなり、現像部では固定マグネッ
ト１２３の磁力により穂立ちし、図示しない電源から現
像スリーブ１２２に印加された交流バイアスによって感
光ドラム１０３の潜像がトナーにより現像される。現像
部を通り過ぎた現像剤は再び現像容器１３６に取り込ま
れ、スクリュー１６１によって撹拌搬送される。

【０００５】以上のような２成分現像剤を用いた磁気ブ
ラシ現像方式は現像に寄与する現像剤を十分に現像する
ことができるので高画像濃度を得ることができるが、現
像極位置において磁気ブラシの穂が粗であるため、特に
ハイライト、ハーフトーン濃度領域においてガサツキの
ある画像となることが多い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ハイライト、ハーフト
ーン濃度領域におけるガサツキを少なく、かつ全濃度領
域において高濃度の最終画像を得るための方法として、
現像領域の磁気ブラシの穂を緻密にした２成分現像方
式、あるいは磁性キャリアの粒径を小さくして、Ｔ／
（Ｔ＋Ｃ）比を向上させる２成分現像方式（粒径を小さ
くすることにより、また、穂も密になる傾向がある）が
考えられる。しかし、穂を密にするためには現像極位置
の磁場中で、磁性キャリアの単位体積当りの磁化の大き
さ（ｅｍｕ／ｃｍ³ ）を小さくする必要があり、この場
合、磁性キャリアが現像スリーブに磁気的に拘束される
力が弱まり、キャリア付着が起こりやすくなる。また、
キャリアの粒径を小さくした場合も、キャリア１個当り
の磁化の大きさ（ｅｍｕ／個）が小さくなることによ
り、キャリア付着が起こりやすくなる。

【０００７】従って、本発明の目的は、ハイライト、ハ
ーフトーン濃度領域におけるガサツキを解消するととも
に、キャリア付着の発生を防止できる２成分現像装置を
備えた画像形成装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
潜像を形成する像担持体と、該像担持体に対向して、ト
ナー及び磁性キャリアを含む２成分現像剤を現像位置に
搬送する現像剤支持手段、及び該現像剤支持手段の内部
に設けられた複数の磁界発生手段を具備する現像手段と
を有し、前記像担持体と前記現像剤支持手段との対向部
で、磁気ブラシ現像方法にて前記２成分現像剤により前
記像担持体上の潜像を現像する画像形成装置において、
前記像担持体の内部に、前記磁界発生手段のうちの現像
磁極と対向した位置に、前記現像磁極と同極の磁界発生
手段を配置することを特徴とする画像形成装置である。

【０００９】好ましくは、前記像担持体上に形成された
潜像はドット潜像である。

【００１０】また、好ましくは、前記ドット潜像は画像
濃度値に対応して１画素当りの光源の発光時間を変調し
て形成する。

【００１１】１０００ガウスにおける磁性キャリアの磁
化の大きさが１５０（ｅｍｕ／ｃｍ³ ）以下のものを用
いることが好ましい。

【００１２】また、前記像担持体上の潜像を現像する時
に、交流バイアスを重畳した直流バイアスを印加するこ
とが好ましい。

【００１３】

【実施例】以下、本発明に係る画像形成装置の実施例を
図面に則して更に詳しく説明する。

【００１４】実施例１図１ないし図１０を参照して本発明による画像形成装置
の第１の実施例について説明する。

【００１５】図２に代表的な電子写真方式のカラープリ
ンタを示す。このプリンタは、矢印方向に回転する像担
持体としての感光ドラム３を備え、該感光ドラム３の周
囲には、帯電器４、現像器１Ｍ、１Ｃ、１Ｙ、１ＢＫを
備えた回転現像装置１、転写用放電器１０、クリーニン
グ手段１２及び感光ドラム３の図面上方に配設したレー
ザービームスキャナなどからなる画像形成手段が配設さ
れる。

【００１６】カラープリンタ全体のシーケンスについ
て、フルカラーモードの場合を例として簡単に説明する
と、まず、感光ドラム３は帯電器４によって均等に帯電
される。次に、原稿（図示せず）の、マゼンタ画像信号
により変調されたレーザ光Ｅにより感光ドラム３上に潜
像が形成され、その後、予め現像位置に定置されたマゼ
ンタ現像器１Ｍによって潜像の現像が行われる。

【００１７】一方、給紙ガイド５ａ、給紙ローラー６、
給紙ガイド５ｂを経由して進行した転写材は、所定タイ
ミングに同期してグリッパ７により保持され、当接用ロ
ーラー８とその対向極によって静電的に転写ドラム９に
巻き付けられる。転写ドラム９は、感光ドラム３と同期
して図示矢印方向に回転しており、マゼンタ現像器１Ｍ
で現像された顕画像は、転写部において転写帯電器１０
によって転写材に転写される。転写ドラム９はそのま
ま、回転を継続し、次の色（図２においてはシアン）の
転写に備える。

【００１８】一方、感光ドラム３は、帯電器１１により
除電され、クリーニング手段１２によってクリーニング
され、再び帯電器４によって帯電され、次のシアン画像
信号によって上記のような露光を受ける。この間に現像
装置１は回転して、シアン現像器１Ｃが所定の現像位置
に定置されていて所定のシアン現像を行う。

【００１９】続いて、以上のような工程をそれぞれイエ
ロー及びブラックに対して行い、４色分の転写が終了す
ると、転写材上の４色顕像は各帯電器１３、１４により
除電され、前記グリッパ７を解除するとともに、分離爪
１５によって転写ドラム９より分離され、搬送ベルト１
６によって定着器（熱圧ローラー定着器）１７に送ら
れ、一連のフルカラープリントシーケンスが終了し、所
定のフルカラープリント画像が形成される。

【００２０】なお、露光手段を形成する上記レーザービ
ームスキャナは、図３に示すように、半導体レーザー部
１０２、高速回転するポリゴンミラー１０５、ｆ−θレ
ンズ１０６から成っており、該半導体レーザー部１０２
は、画像読み取り装置の電子計算機などによって演算出
力される時系列のデジタル画像信号の入力を受けて、そ
の信号に対応してＰＷＭ変調されたレーザービームを発
振し、感光ドラム３面を露光する。

【００２１】図３を参照して、更に詳しく説明すると、
光源部であるレーザー光源としての固体レーザー素子１
０２は、レーザー光を発生するための発光信号を送る発
光信号発生器であるレーザードライバー５００に接続さ
れ、該レーザードライバーの発光信号に応じて明滅す
る。固体レーザー素子１０２から放射されたレーザー光
束はコリメーターレンズ系１０３にて略平行光とされ
る。該コリメーターレンズ系１０３は、後述する焦点調
整手段１０４によりレーザー光の光軸方向である矢印Ａ
方向に所定量だけ移動可能となっている。

【００２２】ポリゴンミラー、即ち、回転多面鏡１０５
は、矢印Ｂ方向に一定速度で回転することにより、コリ
メーターレンズ系１０３から放出された平行光を反射し
て所定方向の矢印Ｃ方向に走査する。回転多面鏡１０５
の前方に設けたｆ−θレンズ群１０６（１０６ａ、１０
６ｂ、１０６ｃ）は、該多面鏡１０５により偏向された
レーザー光束を非走査面、即ち感光ドラム３上の所定位
置に結像するとともにその走査速度を被走査面上におい
て等速とする。

【００２３】レーザー光束Ｌは反射鏡１０７を介して検
出手段としてのＣＣＤ（固体撮像素子）１０８上に導か
れ、かつ非走査面としての感光ドラム３上に走査され
る。ＣＣＤ１０８は矢印Ｃ方向に多数個の光検出距離を
感光ドラム３面と光源部に対して光学的にほぼ等価な位
置に配列して構成されている。また、ＣＣＤ１０８はレ
ーザードライバー５００及び焦点調整手段１０４を制御
する制御部１００に接続してある。

【００２４】また、画像処理部１１１が上記レーザード
ライバー５００及び制御部１００に接続されている。

【００２５】以上の構成において、所望の画像を形成す
る場合、先ず画像処理部１１１から制御部１００に画像
出力信号Ｐを入力するとともに、レーザードライバー５
００に画像信号Ｓを入力し、所定タイミングで固体レー
ザー素子１０２を明滅させる。

【００２６】固体レーザー素子１０２から放射されたレ
ーザー光はコリメーターレンズ系１０３により略平行光
に変換され、更に、矢印Ｂ方向に回転する回転多面鏡１
０５により矢印Ｃ方向に走査されるとともにｆ−θレン
ズ群１０６により感光ドラム３上にスポット状に結像さ
れる。そして、このようなレーザー光束Ｌの走査により
感光ドラム３表面には画像一走査分の露光分布が形成さ
れ、更に、各走査毎に感光ドラム３を所定量回転して該
ドラム３上に画像信号Ｓに応じた露光分布を有する潜像
を形成し、周知の電子写真プロセスにより転写材上に顕
画像として記録する。

【００２７】上記画像出力信号Ｐは画像信号Ｓより先だ
って画像処理部１１１より出力され、画像信号Ｓの出力
が終了した後に出力が終了する。また制御部１００は画
像処理部１１１から画像出力信号Ｐが入力されている間
動作を停止している。その為、画像形成動作中は画素の
大きさ、コントラストを一定に保つことができる。

【００２８】次に、レーザー光束Ｌの焦点位置調整手段
１０４の動作について説明する。

【００２９】先ず、制御部１００より作動信号をレーザ
ードライバー５００に入力し、該レーザードライバー５
００から、図４（ａ）に示すような一定間隔でオン、オ
フする矩形波を所定期間発生させ、固体レーザー素子１
０２をこの信号に応じて明滅させる。固体レーザー素子
１０２からのレーザー光は、上記したように走査される
とともに、反射鏡１０７により反射され、感光ドラム３
と光学的に等価な位置に配設したＣＣＤ１０８上に投
影、走査される。

【００３０】制御部１００は、ＣＣＤ１０８上をレーザ
ー光束Ｌが走査する前にＣＣＤ１０８各画像の蓄積電荷
をリセットし、１ラインのスポット走査によりＣＣＤ１
０８の各画素に電荷が蓄積された後にこの電荷を電気信
号として読み出す。

【００３１】固体レーザー素子１０２からレーザー光を
明滅して１回走査すると、ＣＣＤ１０８は感光ドラム３
と光学的等価な位置にあるので、ＣＣＤ１０８面上の露
光分布は、レーザー光束Ｌのスポット径に応じた強弱の
分布形状を示す。従って、ＣＣＤ１０８の各画素の出力
は図４（ｂ）に示すような分布になり、その信号を制御
部１００に送出する。制御部１００においては、ＣＣＤ
１０８の出力の最大値をθ_max 、最小値をθ_min とし
て、コントラストＶをＶ＝（θ_max −θ_min ）／（θ_max ＋θ_min ）・・・・・（１）の式により、算出、測定する。

【００３２】この場合、走査方向のスポット径が小さく
なるほどコントラストＶは大きくなるので、予め設定し
た値Ｖ₀ と（１）の式により算出したＶとを比較してＶ
が所定値Ｖ₀ と等しくない場合には、制御部１００から
焦点調整手段１０４へ駆動信号を送出してコリメータレ
ンズ系１０３を矢印Ａ方向へ所定量移動させる。そし
て、該コリメータレンズ系１０３を移動させた位置でそ
れぞれ上記コントラストＶを測定し、この値とＶ₀ が等
しくなる位置でコリメータレンズ系１０３を固定すれ
ば、光学系Ｖ₀ の焦点ズレを補正してレーザー光束Ｌの
走査スポット系を最小にすることができる。

【００３３】図５はパルス幅変調回路の一例を示す回路
ブロック図、図６はパルス幅変調回路の動作を示すタイ
ミングチャートである。図５において、４０１は８ビッ
トのデジタル画像信号をラッチするＴＴＬラッチ回路、
４０２はＴＴＬ論理レベルを高速ＥＣＬ論理レベルに変
換するレベル変換器、４０３はＥＣＬ論理レベルをアナ
ログ信号に変換するＤ／Ａコンバーターである。４０４
はＰＷＭ信号を発生するＥＣＬコンパレーター、４０５
はＥＣＬ論理レベルをＴＴＬ論理レベルに変換するレベ
ル変換器、４０６はクロック信号２ｆを発振するクロッ
ク発振器、４０７はクロック信号２ｆに同期して略理想
的三角波信号を発生する三角波発生器、４０８はクロッ
ク信号２ｆを１／２分周して画像クロック信号ｆを作成
している１／２分周器である。これによりクロック信号
２ｆは画像クロック信号ｆの２倍の周期を有しているこ
ととなる。尚、回路を高速動作させるために、随所にＥ
ＣＬ論理回路を配している。

【００３４】かかる構成からなる回路動作を、図６のタ
イミングチャートを参照して説明する。信号ａはクロッ
ク信号２ｆ、信号ｂは画像クロック信号ｆを示してお
り、図示のごとく画像信号と関係付けてある。また、三
角波発生器４０７内部においても、三角波信号のデュー
ティ比を５０％に保つため、クロック信号２ｆを一旦１
／２分周してから三角波信号ｃを発生させている。更
に、この三角波信号ｃはＥＣＬレベル（０〜−１Ｖ）に
変換されて三角波信号ｄになる。

【００３５】一方、画像信号は００ｈ（白）〜ＦＦｈ
（黒）まで例えば２５６階調レベルで変化する。尚、記
号”ｈ”１６進数表示を示している。そして画像信号ｅ
はいくつかの画像信号値についてそれらをＤ／Ａ変換し
たＥＣＬ電圧レベルを示している。例えば、第１画素は
最高濃度画素レベルのＦＦｈ、第２画素は中間調レベル
の８０ｈ、第３画素は中間調レベルの４０ｈ、第４画素
は中間調レベルの２０ｈの各電圧を示している。コンパ
レーター４０４は三角波信号ｄと画像信号ｅを比較する
ことにより、形成すべき画素濃度に応じたパルス幅（時
間長）Ｔ、ｔ₂ 、ｔ₃ 、ｔ₄ 等のＰＷＭ信号を発生す
る。低濃度画素に対応するパルス幅程狭くなる。そして
このＰＷＭ信号は、ＯＶ又は５ＶのＴＴＬレベルに変換
されてＰＷＭ信号ｆになりレーザードライバ回路５００
に入力される。

【００３６】尚、図５の回路においてラッチ回路４０１
の前段部には図示しないルックアップテーブルが設けら
れている。このルックアップテーブルは画像データのγ
補正した結果のデータが格納されたメモリーで、１画素
８ビットの画像信号をアドレスデータとしてメモリーを
アクセスし、所望のγ補正されたデータの画像信号を出
力せしめる。通常は１画素中特定の１つのγ補正テーブ
ルを１画面中で切り替え使用することができる。つま
り、ビームによるライン走査毎に、例えば３種類のテー
ブルを順次繰り返し使用し、副走査方向のγ補正をライ
ン毎に変化させ階調補正することができる構成となって
いる。

【００３７】また、ルックアップテーブルは、各色、例
えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のト
ナー固有の濃度に影響されないように、トナーの濃度が
低い場合には、所謂、たったγテーブルが設定され、濃
度が高い場合にはその逆の特性のγテーブルが設定され
ていて、各形成毎に設けられているが、斯かるルックア
ップテーブルの前段には各色トナーの色のにごりを補正
するために非線形式マスキング回路、例えば２次色マス
キング回路を設けることができる。

【００３８】上述のＰＷＭ方式によると、１画素毎にド
ットの面積階調を行い、記録すべき画素密度を低下させ
ることなく同時に中間調を表現できることに特徴があ
る。

【００３９】以下に本発明の特徴部分について実施例に
即して更に説明する。尚、以下に示す図７は図２で示し
たレーザービームプリンターに使用される回転式現像装
置１の一つの現像器付近の拡大図であり、現像器は感光
ドラム１に対向した現像位置に配置されている。

【００４０】現像器（例えば１Ｍ）は、矢印ａ方向に回
転する感光ドラム３に近接されている現像スリーブ２２
を備えている。該現像スリーブ２２は、例えばアルミニ
ウム、ＳＵＳ３１６の如き非磁性材料で構成されてい
る。現像スリーブ２２は現像容器３６の左下方壁に容器
長手方向に形成した横長開口に右略半周面を容器３６内
へ突入させ、左略半周面を容器３６外へ露出させて回転
自在に軸受けさせて横設してあり、矢印ｂ方向に回転駆
動される。

【００４１】現像スリーブ２２内には、図示の位置姿勢
に位置決めされた固定磁界発生手段としての固定の永久
磁石（マグネット）２３が配置される。磁石２３はＮ極
の磁極２３ａ、Ｓ極の磁極２３ｂ、Ｎ極の磁極２３ｃ、
Ｓ極の磁極２３ｄの４磁極を有する。磁石２３は永久磁
石に代えて電磁石であってもよい。

【００４２】現像スリーブ２２を配設した現像剤供給器
開口の上縁側に、基部を容器側壁に固定し、先端側は開
口上縁位置よりも容器３６の内側へ突出させて開口上縁
長手に沿って、現像剤規制部材としての非磁性ブレード
２４が配設される。該ブレード２４は、例えばＳＵＳ３
１６を横断面が「く」の字形になるように曲げ加工した
ものである。又、非磁性ブレード２４の下面側に上面を
接触させ前端面を現像剤案内面２６１とした磁性粒子限
定部材２６が設けられる。非磁性ブレード２４及び磁性
粒子限定部材２６などによって構成される部分が規制部
である。

【００４３】現像剤は磁性粒子２７と非磁性トナー３７
を含有する。現像容器３６の下部部分に溜るトナーを封
止するためにシール部材４０が設けられる。該シール部
材４０は弾性を有しており、スリーブ２２の回転方向に
向かって曲げられ、スリーブ２２表面側を弾性的に押圧
している。このシール部材４０は、現像剤の容器内部側
への進入を許可するように、スリーブとの接触域でスリ
ーブ回転方向下流側に端部を有している。

【００４４】現像容器３６内には、更に現像工程で発生
した浮遊トナーをトナーと同極性の電圧を印加して感光
ドラム側に付着させ飛散を防止するために飛散防止電極
板３０、及びトナー濃度検出センサー（不図示）によっ
て得られる出力に応じて作動するトナー補給ローラー６
０が配置される。トナー濃度検出センサーとしては、例
えば現像剤の体積検知方式、圧電素子、インダクタンス
変化検知素子、圧電素子、交番バイアスを利用したアン
テナ方式、光学濃度を検知する方式を利用することがで
きる。トナー補給ローラー６０の回転停止によって非磁
性トナー３７の補給を行う。トナー３７が補給されたフ
レッシュ現像剤はスクリュー６１によって搬送されなが
ら混合・撹拌される。従って、この搬送中において補給
されたトナーにトリボ付与が行われる。しきり板６３
は、現像器長手方向両端部において切り欠かれており、
この部分でスクリュー６１によって搬送されたフレッシ
ュ現像剤が矢印ｃ方向に回転するスクリュー６２へ受け
渡される。

【００４５】Ｓ極２３ｄは搬送極である。現像後の回収
現像剤を容器内に回収し、さらに容器内の現像剤を規制
部まで搬送する。該Ｓ極２３ｄ付近では、スリーブに近
接して設けたスクリュー６２によって搬送されてきたフ
レッシュ現像剤と現像後の回収剤とを交換する。

【００４６】搬送スクリュー６４は、現像スリーブ２２
と磁性粒子限定部材２６との間に配設され、現像スリー
ブ軸方向の現像剤の量を均一化するためのものであっ
て、スリーブの回転に従ってスリーブ上を搬送されてき
た現像剤はスクリュー６４によってスリーブ軸方向に搬
送され、スリーブ上で軸方向に”凸”が生じていた現像
剤層は一部、図７の空間Ｍを介してスリーブ上の現像剤
の搬送方向とは、逆方向に反転して押し戻される。スク
リュー６４はスクリュー６２と逆方向に現像剤を搬送す
る。

【００４７】斯かる現像器の構成は現像剤容器内に磁性
粒子と、非磁性或は弱磁性トナーが混在している場合に
も有効である。

【００４８】本発明に於いてトナーは着色樹脂粒子（結
着樹脂、着色材、必要に応じてその他添加剤を含む）そ
のもの、及び疎水性コロイダルシリカ微粉末のごとき外
添剤が外添されている着色粒子を含有している。本実施
例においては負帯電性のポリエステル系樹脂で体積平均
粒径が８μｍのトナーを用いている。磁性粒子として
は、体積平均粒径５０μｍの、図８に図示するような磁
気特性を示す軟強磁性（フェライト）キャリアを用いて
いる。

【００４９】ところで、前述のように、ハイライト、ハ
ーフトーン濃度領域におけるガサツキをなくすために現
像スリーブ上の磁気ブラシ密度を高めることが有効であ
ることが知られている。ドット潜像を現像する場合、ア
ナログ潜像に比べて潜像がシャープである反面、局所的
な潜像となるために、磁気ブラシの穂に対応したムラ
（ガサツキ）がより発生し易くなる。よって、ドット潜
像を現像する際にはより磁気ブラシの穂が密であること
が望まれる。現像スリーブ上の磁気ブラシ密度を変化さ
せる方法としては、磁性キャリアの磁気特性を変化させ
るものがある。具体的には現像磁極の磁場により磁化さ
れる、磁化キャリアの磁化の大きさを小さくする方法で
ある。これはキャリアとして、ソフトフェライトを用い
た場合、透磁率を小さくすることに相当する。以下の磁
性キャリアの磁化特性測定には、理研電子株式会社の直
流磁化Ｂ−Ｈ特性自動記録装置ＢＨＨ−５０を用いた。
図９に現像磁極位置の磁場中で、磁性キャリアの単位体
積当たりの磁化の大きさ（以下σｄ（ｅｍｕ／ｃｍ³ ）
と称す。ｄは現像極の磁界の大きさを表わす）を変えた
ときの、現像スリーブ上の磁気ブラシ密度（スリーブ上
の漏らし量一定）を示す。ｄとしては、目安として１０
００ガウスを考え、以後磁化の大きさとしてσ₁₀₀₀で評
価する。図９より明らかなように、σ₁₀₀₀の値を小さく
するにつれ、磁気ブラシは緻密になる。

【００５０】次に、この方法によって変化させた磁気ブ
ラシ密度と出力画像の画像性（ハイライト・ハーフトー
ンのガサツキ感）、及びキャリア付着の度合いの関係
を、通常の２成分現像方式による、主走査方向２００ｄ
ｐｉ、副走査方向４００ｄｐｉの画像サンプルにて評価
した。それにより、次の表１に示すような結果を得た。

【００５１】

【表１】

【００５２】この方法によって磁気ブラシの穂を密にす
ると画像のガサツキ感は低減する。つまり表１を見る
と、単位体積当たりの磁化の大きさ、σ₁₀₀₀の値が小さ
くなる程、ガサツキのない良好な画像が得られることが
わかる。ところが、一方で、σ_d の値を小さくすること
により、現像極位置においてキャリアがスリーブ上に拘
束される力が弱まることになり、主として非画像部及
び、ハイライト部にキャリアが付着する。表１によると
σ₁₀₀₀が１４００（ｅｍｕ／ｃｍ³ ）で若干のキャリア
付着があり、１５０（ｅｍｕ／ｃｍ³ ）以下の場合、キ
ャリア付着が多いことがわかる。

【００５３】前述したようなソフトフェライトキャリア
の場合、図８をみても明らかなように、外部磁場が１０
００ガウス付近で磁化の強さが飽和している。このよう
な磁性キャリア１個が１０００ガウス付近或はそれ以上
大きな磁場中に存在しているとき、磁場の発生源（磁
荷、即ちマグネット）から発生している磁力線の接線方
向を、磁場の発生源の向きに、次の（ａ）式の大きさの
力が働くと近似することができる。

【００５４】

【数１】

【００５５】すなわち、σ₁₀₀₀の値がより小さいキャリ
アがキャリア付着しやすくなる現象は、感光ドラムと現
像スリーブの最近接部である現像領域において、上記の
式におけるｍの値が小さいために、現像スリーブ側に引
きつけられる磁気力がより小さくなるために発生する。

【００５６】そこで、本発明の構成は、感光ドラムと現
像スリーブの最近接部である現像領域において、磁性キ
ャリアを現像スリーブ側に引きつける磁気的な力、δ・
ベクトルＨ／δ・ベクトルｒ（磁場の勾配）を向上させ
ることによって強める構成となっている。本実施例で
は、図１に模式的に示すように、現像スリーブ２２の中
心（軸）と感光ドラム３の中心（軸）を結ぶ直線上に現
像スリーブ２２内に現像磁極２３１、感光ドラム３内
に、感光ドラムの軸方向に長い現像磁極と同極性のマグ
ネット３１を、この直線上の感光ドラム内部の位置にお
いて磁場の強さが０ガウスとなるように対向して固定配
置している。図１０は、上記のような配置をした時の、
現像スリーブの中心（軸）と感光ドラムの中心（軸）を
結ぶ直線上における、現像磁極のマグネット単体２３
１、感光ドラム内部のマグネット単体３１、そしてこれ
ら２つのマグネット相互の磁場の強さを、それぞれグラ
フ、、で表したものである。現像磁極のマグネッ
ト単体のとき、現像スリーブ表面での磁場の強さは１４
００ガウスであり、感光ドラム内部のマグネット単体の
とき、感光ドラム表面での磁場の強さは３００ガウスで
ある。０ガウスは、感光ドラム表面から感光ドラム内部
に２．２ｍｍの位置である。（ａ）式におけるキャリア
の磁化の強さを小さくしないためにも、現像領域におい
て、感光ドラム近傍の磁場の強さは１０００ガウス、或
は少なくとも７００ガウス必要である。

【００５７】以上のような構成により（ａ）式における
ｍの値をほとんど変えることなくδ・ベクトルＨ／δ・
ベクトルｒ（この場合、ｒは現像磁極のマグネットの中
心からの距離）を向上させることができ、σ₁₀₀₀の小さ
いキャリアを用いても、現像スリーブ側に引きつけられ
る磁気力を大きくすることができる。

【００５８】本実施例の構成では、現像磁極における磁
気ブラシの穂の密度を保ったまま磁気的な拘束を大きく
することができ、画像性を損なうことなくキャリア付着
を低減することができる。

【００５９】本実施例ではσ₁₀₀₀＝６０（ｅｍｕ／ｃｍ
³ ）、体積平均粒径３０μｍのキャリアを用いている。
現像スリーブ２２には図示しない電源から交流バイアス
が印加され、本実施例ではＶｐｐ２０００Ｖ、Ｆｒ２０
００Ｈｚが印加されている。一般に２成分現像法におい
ては交流バイアスを印加すると現像効率が増し、画像は
高品位になる。本実施例においてもこの交流バイアスを
印加することによって、穂のムラがより目立たなくなっ
た。ところが、逆にキャリア付着が発生しやすくなる。
しかしながら、本実施例のような構成にすることで、磁
性キャリアとしてσ₁₀₀₀が１５０（ｅｍｕ／ｃｍ³ ）以
下のキャリアを用いて、現像磁極における磁気ブラシ密
度を保ったまま、磁気的な拘束力を大きくすることがで
き、ハイライトのガサツキがなくキャリア付着を低減し
た画像形成ができる。

【００６０】実施例２第１実施例においては、２成分現像剤のキャリアとして
図８のような磁気特性を示す軟強磁性キャリアを用いた
が、本実施例においては図１１のようなヒステリシス特
性を示す硬強磁性キャリアを使用し、この硬強磁性キャ
リアが保磁力Ｈｃ及び残留磁化σｒを有することを特徴
としている。

【００６１】硬強磁性キャリアは残留磁化σｒを有する
ため外部磁化が弱まった状態（現像スリーブから離れた
状態）においてもある程度の磁化を持つためキャリア−
キャリア間の引き合う力、あるいはキャリアの現像磁極
に引きつけられる力が強くなり、軟強磁性キャリアに比
べてキャリア付着に対して有利となる。

【００６２】本実施例においては、潜像形成方法及び装
置構成については第１実施例と同様とし、現像剤のキャ
リアのみを変更した。用いた現像剤のキャリアとしては
保磁力Ｈｃは全て約２０００（Ｏｅ）のものを用い、１
０００ガウスの磁気力における磁化の値σ₁₀₀₀（ｅｍｕ
／ｃｍ³ ）及び残留磁化σｒが違うキャリアを用いた。

【００６３】このような硬強磁性キャリアを用いて、磁
気力が１０００ガウスの場合における磁化の値と磁気ブ
ラシの穂の密度の関係を調べた。図１２を見てもわかる
ようにσ₁₀₀₀の値と穂の密度の関係は、軟強磁性キャリ
アの場合と同様に、σ₁₀₀₀の値を小さくするにつれ、磁
気ブラシは密になる。この方法によって変化させた磁気
ブラシの密度と出力画像の画像性（ハイライト・ハーフ
トーンのガサツキ）及びキャリア付着の度合いの関係
を、第１実施例と同様の２成分非接触現像方式による、
主操作方向２００ｄｐｉ、副走査方向４００ｄｐｉの画
像サンプルにて評価したものが次に示す表２である。

【００６４】

【表２】

【００６５】結果はほぼ第１実施例と同様であり、穂を
密にするほどガサツキのない良好な画像が得られるが、
σ₁₀₀₀の値が１００（ｅｍｕ／ｃｍ³ ）以下でキャリア
付着している。

【００６６】以上の構成で、磁性キャリアとして硬強磁
性キャリアを用いた場合においても１０００ガウスの磁
場中で単位面積当たりの磁化の大きさが１００（ｅｍｕ
／ｃｍ³ ）以下のものを用いて、現像磁極における磁気
ブラシ密度を保ったまま、ハイライトのガサツキが無
く、画像濃度をアップさせることができ、しかもキャリ
ア付着を低減した画像形成ができる。

【００６７】実施例３本実施例においては、潜像形成方法、装置構成及び現像
剤は第１実施例と同様であり、感光ドラムと現像スリー
ブとの対向部で２成分現像剤と感光ドラムが非接触に対
向している。非接触にするためには現像剤を薄層コート
しなければならないが、一般的にはその方法として規制
ブレードによって現像剤の漏らし量を減らす方法が取ら
れる。この方法によると現像効率が落ち、とくに画像の
ベタ部における濃度が低下する。σ₁₀₀₀の大きさとブラ
シの高さの関係は、スリーブ上の漏らし量が一定の時、
σ₁₀₀₀を小さくすることにより（穂が密になり）、磁気
ブラシの高さが低くなる。即ち、前述したように規制ブ
レードによって薄層コートし、磁気ブラシと感光ドラム
を非接触にしたときに、σ₁₀₀₀の大きさを小さくするこ
とによって、同じ磁気ブラシの高さにしても磁気ブラシ
密度がより密になり、現像剤の量をふやすことが可能に
なる。このように非接触にすることにより、とくにハイ
ライト部でのガサツキのない画像を得ることができる。

【００６８】このような構成において第１実施例の図７
に示されれる現像装置を用い、磁気ブラシの密度を高め
るために、磁性キャリアとして１０００ガウスの磁場中
で、単位体積当りの磁化の大きさが１５０以下（ｅｍｕ
／ｃｍ³ ）のものを用いた。磁性ブレード２４の端部と
現像スリーブ２２面との距離ｄ₂ は３００μｍとして、
現像スリーブ２２面に現像剤を薄層コートしている。感
光ドラム３と現像スリーブ２２面との距離ｄ₁ は５００
μｍに設定されており、薄層コートされた現像剤と感光
ドラム３は非接触に保たれている。

【００６９】以上の構成により、磁性キャリアとしてσ
₁₀₀₀の小さいキャリアを用いて、現像磁極における磁気
ブラシの密度を保ったまま、磁気的な拘束力を大きくす
ることができ、ハイライトのガサツキがなく、キャリア
付着を低減した画像形成ができる。

【００７０】実施例４近年、感光体上に直接トナー像を重ね合わせカラー画像
を形成する、多重現像プロセスが提案され、検討されて
いる。本実施例はこのような多重現像プロセスを採用し
た画像形成装置に本発明を適用したことを特徴とする。

【００７１】先ず図１３を参照して、上記の多重現像プ
ロセスを採用した従来の画像形成装置について説明す
る。最初に帯電器５４によって感光ドラム５３上を均一
に帯電する。その後、感光ドラム５３上から露光手段５
５によって潜像を書き込み、反転現像によってレーザー
５６の照射された部分のみを現像する。このプロセス
を、マゼンタ、シアン、イエロー、（ブラック）の３色
または４色分繰り返し、感光ドラム５３上においてトナ
ー像を重ね合わせ、カラー画像を形成する。そしてこの
トナー像を、転写手段５７によって紙に一括転写し、感
光ドラム３上の残留電荷を前露光ランプ５８によって取
り除く。その後、図に示さない定着器を通過させること
により、定着させカラー画像を得るわけである。

【００７２】このような構成において、第１実施例の図
７に示される現像装置１を用い、磁気ブラシ密度を高め
るために１０００ガウスの磁場中で、単位体積当たりの
磁化の大きさが１５０（ｅｍｕ／ｃｍ³ ）以下のものを
用いた。本実施例においても、潜像形成法、装置構成、
及び現像剤は第１実施例と同様である。

【００７３】以上の構成により、磁性キャリアとして、
σ₁₀₀₀の小さいキャリアを用いて、現像磁極における磁
気ブラシの密度を保ったまま、その結果、ハイライトの
ガサツキがなく、画像濃度をアップさせることができ、
しかもキャリア付着を低減した画像形成ができる。

【００７４】実施例５次に、図１４を参照して、本発明による画像形成装置の
第５の実施例について説明する。

【００７５】本実施例における画像形成装置はフルカラ
ーのレーザービームプリンタとされるが、前述の実施例
と異なり、色毎に専用の像担持体、即ち本実施例では感
光ドラム７３Ｙ（イエロー）、７３Ｍ（マゼンタ）、７
３Ｃ（シアン）、７３ＢＫ（ブラック）を具備し、その
周りにそれぞれ専用のレーザービームスキャナー７０
Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０ＢＫ、現像器７１Ｙ、７１
Ｍ、７１Ｃ、７１ＢＫ、転写用放電器９０Ｙ、９０Ｍ、
９０Ｃ、９０ＢＫ、クリーニング器９２Ｙ、９２Ｍ、９
２Ｃ、９２ＢＫが配置されている。

【００７６】転写材は給紙ガイド７５ａをとおり、給紙
ローラ７６、給紙ガイド７５ｂと順に搬送され、吸着用
帯電器９１からコロナ放電を受け、搬送ベルト９０ａへ
確実に吸着する。

【００７７】その後、各感光ドラムに形成された画像を
転写用放電器９０Ｙ、９０Ｍ、９０Ｃ、９０ＢＫにより
転写し、除電器９３により搬送ベルト９０ａから除電さ
れ、定着器９７によって定着されて、フルカラーの画像
が得られる。

【００７８】本実施例においては、潜像形成方法、装置
構成、及び現像剤は第１実施例と同様であり、磁気ブラ
シ密度を高めるために、磁性キャリアとして、１０００
ガウスの磁場中で、単位体積当りの磁化の大きさが１５
０（ｅｍｕ／ｃｍ³ ）以下のものを用いた。

【００７９】以上の構成により、磁性キャリアとして、
σ₁₀₀₀の小さいキャリアを用いて、現像磁極における磁
気ブラシの密度を保ったまま、ハイライトのガサツキが
なく、画像濃度をアップさせることができ、しかもキャ
リア付着を低減した画像形成ができる。

【００８０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
による画像形成装置が、像担持体の内部で、磁界発生手
段のうちの現像磁極と対向した位置に、この現像磁極と
同極の磁界発生手段を配置する構成としたことにより、
ハイライト、ハーフトーン濃度領域におけるガサツキを
解消するとともに、キャリア付着の発生を防止でき、高
品質の画像を画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による画像形成装置の第１実施例の特徴
部を示す説明図である。

【図２】第１実施例の画像形成装置の全体構成図であ
る。

【図３】図２の走査光学装置をより詳細に示す構成図で
ある。

【図４】レーザー光源のオン／オフ状態を示すグラフ
（ａ）及びＣＣＤの各画素の出力分布図（ｂ）である。

【図５】図２の装置に使用されるＰＷＭ回路図である。

【図６】図５の回路の動作を示すタイミングチャートで
ある。

【図７】図２の現像装置を示す構成図である。

【図８】軟強磁性キャリアの磁気特性を示すグラフであ
る。

【図９】軟強磁性キャリアを用いた場合の、外部磁場が
１０００ガウスの場合における磁化の値と磁気ブラシの
穂の密度の関係示すグラフである。

【図１０】第１実施例における、現像磁極のマグネット
の中心からの磁場の強さを示すグラフである。

【図１１】第２実施例における硬強磁性キャリアの磁気
特性を示すグラフである。

【図１２】硬強磁性キャリアを用いた場合の、外部磁場
が１０００ガウスの場合における磁化の値と磁気ブラシ
の穂の密度の関係示すグラフである。

【図１３】第４実施例の画像形成装置を示す概略構成図
である。

【図１４】第５実施例の画像形成装置を示す概略構成図
である。

【図１５】従来の現像装置を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１現像器（現像手段）３感光ドラム（像担持体）２２現像スリーブ（現像剤支持手段）３１マグネット（磁界発生手段）２３１現像磁極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】潜像を形成する像担持体と、該像担持体
に対向して、トナー及び磁性キャリアを含む２成分現像
剤を現像位置に搬送する現像剤支持手段、及び該現像剤
支持手段の内部に設けられた複数の磁界発生手段を具備
する現像手段とを有し、前記像担持体と前記現像剤支持
手段との対向部で、磁気ブラシ現像方法にて前記２成分
現像剤により前記像担持体上の潜像を現像する画像形成
装置において、前記像担持体の内部に、前記磁界発生手段のうちの現像
磁極と対向した位置に、前記現像磁極と同極の磁界発生
手段を配置することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記像担持体上に形成された潜像がドッ
ト潜像であることを特徴とする請求項１の画像形成装
置。
【請求項３】前記ドット潜像は画像濃度値に対応して
１画素当りの光源の発光時間を変調して形成することを
特徴とする請求項１又は２の画像形成装置。
【請求項４】１０００ガウスにおける磁性キャリアの
磁化の大きさが１５０（ｅｍｕ／ｃｍ³ ）以下のものを
用いることを特徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項５】前記像担持体上の潜像を現像する時に、
交流バイアスを重畳した直流バイアスを印加することを
特徴とする請求項１ないし４のうちいずれかひとつの画
像形成装置。