JPH0830103A

JPH0830103A - 現像装置

Info

Publication number: JPH0830103A
Application number: JP6180458A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Yamaji; 雅章山路
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-07-11
Filing date: 1994-07-11
Publication date: 1996-02-02

Abstract

(57)【要約】【目的】キャリア付着及びトナー飛散を抑制できると
共に、濃度が十分に高く且つガサツキがなく、鮮明で高
画質な画像を安定して得ることができる現像装置を提供
することである。【構成】磁性キャリアの単位体積当たりの磁化の強さ
が磁界の強さ１０００ガウスにおいて１５０ emu/cm³以
下の２成分現像剤を使用する。又磁石ローラ２３が第１
の磁石材料からなる磁石２３ａと、第２の磁石材料から
なる磁石２３ｂとから構成され、第１の磁石２３ａによ
る現像スリーブ２１上の最大磁束密度が、第２の磁石２
３ｂによるスリーブ２１上の最大磁束密度よりも大き
く、第１の磁石２３ａが現像領域に位置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式或いは静
電記録方式により像担持体上に形成された静電潜像を現
像して可視化するのに用いられる現像装置に関し、特に
乾式現像剤を用いて現像する現像装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】電子写真装置、静電記録装置、磁気記録
装置等の画像形成装置における現像方法として、磁気ブ
ラシ現像法が広く用いられている。この磁気ブラシ現像
法として、磁性トナーからなる１成分現像剤を用いた１
成分現像方式と、非磁性トナーと磁性キャリアとからな
る２成分現像剤を用いた２成分現像方式とがある。

【０００３】１成分現像方式は構成は簡単であるが、ト
ナーに磁性体が含まれるため所望の色の画像を得ること
が困難である。一方、２成分現像方式は非磁性トナーを
用いているので、カラー画像を形成するのに適してい
る。

【０００４】この２成分現像方式の１つとして磁気ブラ
シ摺擦現像法が知られている。この現像法では、現像容
器に回転自在に取付けた非磁性円筒（現像スリーブ）
と、この現像スリーブ内に固定された複数の磁極を有す
る磁石ローラと、現像スリーブ上の現像剤の層厚を規制
する規制ブレードとを具備し、現像スリーブの回転によ
り現像剤を感光ドラムと対向した現像領域に搬送し、磁
石ローラの現像位置に配置された現像極により現像剤に
磁気ブラシを形成させて、磁気ブラシで感光ドラムに摺
擦させて現像を行なうものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この種の磁気ブラシ現
像法は、現像に寄与する現像剤を現像領域に十分に供給
することができるので、高い画像濃度を得ることができ
る反面、現像位置において磁気ブラシの穂が疎であるた
め、特にハイライト、ハーフトーン濃度領域においてガ
サツキのある貧弱な画像となることがあった。

【０００６】又近年、高画質の画像の要求が高まってお
り、様々な原稿画像、特にフルカラー画像に対し大きな
要求がなされている。従ってベタ黒部の画像濃度を十分
に高く維持しながらハイライト部の再現性を良好にし、
ハーフトーン部においても緻密な画像を得ることが必要
とされている。

【０００７】このことから、例えば２成分現像剤のトナ
ー及び磁性キャリアを小粒径化することが行なわれる
が、画質は良好になるものの感光ドラムにキャリア付着
を生じ、ひどい場合は画像の欠損を発生することがあっ
た。

【０００８】又磁性キャリアの飽和磁化を小さくするこ
とにより、磁気ブラシの穂を緻密にする方法が試みられ
ているが、従来の２成分現像装置では、キャリア付着を
生じたり、画像濃度が薄くなることがあった。

【０００９】この場合、磁石ローラの反撥磁界を用いて
現像スリーブ上のトナーを積極的に利用することによ
り、画像濃度を高くすることができるが、トナー飛散を
生じることがある。

【００１０】本発明の目的は、キャリア付着及びトナー
飛散を抑制できると共に、濃度が十分に高く且つガサツ
キがなく、鮮明で高画質な画像を安定して得ることがで
きる現像装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
現像装置にて達成される。要約すれば本発明は、非磁性
トナーと磁性キャリアとからなる２成分現像剤を、複数
の磁極を有する磁界発生手段を内部に非回転に配設した
現像剤支持手段上に支持して、像担持体と対向した現像
領域へ搬送し、前記現像領域で現像剤の磁気ブラシを形
成して前記像担持体上の潜像を現像する現像装置におい
て、前記磁性キャリアの単位体積当たりの磁化の強さが
磁界の強さ１０００ガウスにおいて１５０emu/cm³ 以下
であり、前記磁界発生手段が第１の磁石と第２の磁石の
少なくとも２種類の磁石を含んで構成され、そして前記
第１の磁石による磁界の前記現像剤支持手段上の最大磁
束密度が、前記第２の磁石による磁界の前記現像剤支持
手段上の最大磁束密度よりも大きく、且つ前記第１の磁
石が前記現像領域に位置することを特徴とする現像装置
である。

【００１２】本発明の他の態様では、前記磁性キャリア
の単位体積当たりの磁化の強さが磁界の強さ１０００ガ
ウスにおいて１５０emu/cm³ 以下であり、前記磁界発生
手段が２つのピークを有する現像主極を備え、前記ピー
ク間において前記現像剤支持手段上に現像剤が存在しな
い領域の幅が１ｍｍ以内であるようにした。

【００１３】本発明の更に他の態様では、前記磁性キャ
リアの単位体積当たりの磁化の強さが磁界の強さ１００
０ガウスにおいて１５０emu/cm³ 以下であり、前記磁界
発生手段の現像主極が、前記現像剤支持手段の回転方向
に関して上流側及び下流側の現像主極から構成されて２
つのピークを有し、そして前記上流側の現像磁極及び下
流側の現像磁極による前記現像剤支持手段上の磁束密度
をそれぞれＡ１１Ｇガウス及びＡ１２Ｇガウスとし、こ
れら２つの現像磁極間の磁束密度の極少値をＭＩＮＧガ
ウス、前記Ａ１１Ｇ及びＡ１２Ｇのうちの小さい方の値
をＡＬＧとしたときに、０＜ＡＬＧ−ＭＩＮＧ＜５０の関係を満たすようにした。

【００１４】本発明の更に他の態様では、前記磁性キャ
リアの単位体積当たりの磁化の強さが磁界の強さ１００
０ガウスにおいて１５０emu/cm³ 以下であり、前記磁界
発生手段の現像主極による前記前記現像剤支持手段上の
磁束密度の分布曲線におけるピーク位置をＡ、位置Ａの
前記現像剤支持手段上の磁束密度をＡＧガウスとし、前
記現像剤支持手段上の磁束密度が０．８×ＡＧガウスの
領域において位置Ａと結んだ直線の傾きに極小値を持た
せると共に、この極少値の位置をＤとしてその位置Ｄと
位置Ａを結んだ直線を仮想磁束密度Ｂｉ（ｘ）ガウス、
位置Ｄと位置Ａとの間の実測磁束密度をＢｍ（ｘ）ガウ
スとし、そのＢｉ（ｘ）−Ｂｍ（ｘ）の最大値をＢｉｍ
ガウスとしたときに、０＜Ｂｉｍ＜５０の関係を満たすようにした。

【００１５】

【実施例】

実施例１図１は、本発明の現像装置の一実施例を示す断面図であ
る。本現像装置を設置した画像形成装置は、像担持体と
しての感光ドラム３を有し、その感光ドラム３の周囲
に、周知の電子写真プロセス手段として、図示しない帯
電手段、画像露光手段及び上記の現像装置が配置され、
更に転写手段、クリーニング機構及び除電手段等が配置
されている。上記露光手段はレーザビームを用いて画像
の濃度信号をＰＷＭ変調して、感光ドラム３上に露光す
るようになっている。

【００１６】本実施例の現像装置は、非磁性トナーと軟
強磁性キャリアを含む２成分現像剤を収納した現像容器
２０の開口部内に、現像剤支持手段としてアルミニウ
ム、ステンレス鋼等の非磁性円筒体からなる現像スリー
ブ２１を有し、この現像スリーブ２１は、矢印に示す反
時計方向に回転して容器２０内の現像剤を支持搬送し、
感光ドラム３と対向した現像領域に搬送する。現像容器
２０の現像スリーブ２１が設置された開口部には、現像
スリーブ２１の上方にこれと小間隙を開けて規制ブレー
ド２５が配置され、現像スリーブ２１上に支持して搬送
される現像剤の層厚を規制するようになっている。

【００１７】現像スリーブ２１によって現像領域に搬送
された現像剤は、矢印方向に移動する感光ドラム３に供
給され、これにより感光ドラム３上に形成された潜像が
現像され、トナー像として可視化される。現像の際には
電源２２により現像スリーブ２１に現像バイアスとし
て、交流電圧に直流電圧を重畳した振動バイアス電圧が
印加される。振動バイアス電圧の波形として矩形波、サ
イン波等が使用される。

【００１８】現像スリーブ２１内にはローラ状の磁石
（磁石ローラ）２３が非回転に設置されており、本実施
例によれば、この磁石ローラ２３は少なくとも２種類の
磁石から構成され、第１の磁石材料からなる第１の磁石
２３ａと第２の磁石材料からなる第２の磁石２３ｂとか
らなっている。

【００１９】磁石ローラ２３は表面に３つのＮ極の磁極
Ｎ₁ 、Ｎ₂ 、Ｎ₃ 及び２つのＳ極の磁極Ｓ₁ 、Ｓ₂ を有
している。Ｓ₁ 極は現像磁極、Ｎ₂ 極とＮ₃ 極は現像剤
の剥ぎ取り・汲み上げ・搬送の作用を持つ磁極であり、
Ｓ₂ 極は規制ブレード２５と協働して現像剤層を規制す
る作用を持つ磁極である。Ｎ₁ 極は現像剤の搬送作用を
持つ搬送磁極である。上記の磁極のうちＮ₂ 極とＮ₃ 極
は同極性であって、両者間に反撥磁界を形成し、現像領
域を通過した現像剤を現像スリーブ２１上から一旦離脱
させるのに寄与する。

【００２０】現像スリーブ２１から一旦離脱した現像剤
は、スクリュー２４により容器２０内の現像剤と撹拌混
合される。撹拌された現像剤はＮ₃ 極の磁力によって現
像スリーブ２１上に吸着され、Ｓ₂ 極、Ｎ₁ 極を経て現
像領域に搬送される。尚、上流、下流という用語は現像
の進行方向に関して用いられるものとする。

【００２１】次に、キャリア付着について説明する。

【００２２】キャリア付着とは、キャリアが感光ドラム
３に付着する現象である。感光ドラムにキャリアが付着
すると、転写時に転写材と感光ドラム３との間にエアー
ギャップを生じ、そのためこの部分での電界が弱まり、
キャリア近傍にあるトナーの転写が不十分となり、画像
欠損を生じる場合があった。このキャリアが転写材上に
転写されると、転写されたキャリアが転写材上に定着さ
れないばかりでなく、その近傍のトナーも定着されない
ことがあり、定着不良を生じることがある。このキャリ
ア及びトナーからなる未定着画像が擦り取られると、画
像欠損を生じ、又転写材の汚染を生じる。又未定着のキ
ャリアが定着時に移動し、他の画像に欠損を生じること
もあった。逆に感光ドラムに付着したキャリアが転写材
上に転写されずにそのまま残っていると、クリーナでキ
ャリアを除去するときに感光ドラムを傷つけてしまうこ
とがあり、そのために画像に欠損を生じることもあっ
た。

【００２３】２成分現像剤では、トナーとキャリアが互
に逆極性に帯電する。即ちトナーが正に帯電する場合は
キャリアは負に、トナーが負に帯電する場合はキャリア
は正に帯電する。従って現像によりトナーが感光ドラム
上の画像部へ付着する時に、キャリアは非画像部に付着
し易い。このキャリア付着は感光ドラム３の非画像部と
現像スリーブ２１とのコントラスト電位（Ｖback）に影
響される。このＶbackが小さい場合は、非画像部にもト
ナーが付着する所謂「カブリ」を生じ易く、逆にＶback
が大きい場合は、非画像部にキャリア付着を生じ易くな
る。現像電界として直流電界のみを印加する場合は、非
画像部と現像スリーブとの間にＶback電位がかかるだけ
であるが、本実施例のように振動バイアス電圧を印加す
る場合には、最大「１／２振幅電圧（ピーク間電圧）＋
Ｖback」の電位がかかるので、キャリア付着を生じ易く
なる。上記振動バイアス電圧を用いる方法は、画質を向
上させる効果はあるものの、このようにキャリア付着を
生じ易い問題がある。

【００２４】又本実施例のように、画質を良好にするた
めに、磁界の強さ１０００ガウスにおける磁化の大きさ
が小さいキャリアを用いる場合は、現像スリーブ上へキ
ャリアを拘束する力が弱くなるので、キャリア付着を生
じ易くなるという問題がある。

【００２５】このキャリア付着を防止するためには、現
像領域において現像スリーブ上にキャリアを引き付ける
磁気的吸引力を大きくする必要がある。そのために、磁
石材料として希土類磁石等の高磁力材料を用い、磁石ロ
ーラの磁束密度を大きくする方法があるが、コストが高
くなる、装置が重くなる等の欠点がある。そこで本実施
例では、磁石ローラ２３に材質の異なる磁石材料を複合
して用いた。

【００２６】図２（Ａ）及び（Ｂ）は、本実施例におけ
る磁石ローラの構成を示すもので、図２（Ａ）に示す磁
石ローラ２３は、図示しない軸に第１の磁石材料からな
る第１の磁石２３ａと、第２の磁石材料からなる第２の
２３ｂとを固定してなっており、第１の磁石２３ａは、
断面が略四角形のブロック形状をしている。本発明に好
適に適用できる第１の磁石２３ａの磁石材料としては、
フェライト磁石、アルニコ磁石、鉄コバルト系磁石、希
土類磁石等の公知の磁石を使用できるが、高い磁界が得
られることから希土類磁石が好ましい。本発明に好適に
適用できる第２の磁石２３ｂの磁石材料としては、上述
の公知の磁石を使用できるが、コスト、重さの面から、
フェライト磁石を樹脂又はゴムに分散させたものが好ま
しい。図２（Ｂ）に示す磁石ローラ２３は、第１の磁石
である略四角形断面のブロック形状磁石２３ａを若干斜
めに取付けたものである。

【００２７】図３は、現像主極における現像スリーブ２
１上の磁束密度分布の形態を説明するための図であり、
現像スリーブ２１上の垂直方向の磁束密度と位置（現像
スリーブの回転中心に対する角度）を示している。図３
（Ａ）及び（Ｂ）は本実施例の場合を示し、図３（Ｃ）
は上記の比較例の場合を示している。

【００２８】図３（Ａ）は磁束密度のピークが２つあ
り、中央にやや凹みを有した矩形形状となっている。図
３（Ｂ）は磁束密度のピークが１つであるが、磁束密度
分布はほぼ矩形形状となっている。図３（Ｃ）は磁束密
度のピークが１つで、磁束密度分布はほぼサイン形状と
なっている。

【００２９】尚、本実施例においては、負帯電性のトナ
ーを用い、反転現像を行なった。

【００３０】次に、本発明における現像剤について説明
する。本発明に好適に使用される現像剤は、非磁性トナ
ーと磁性粒子（キャリア）とからなる二成分現像剤であ
る。

【００３１】本発明において、トナーは着色樹脂粒子
（結着樹脂、着色剤及び必要に応じてその他の添加剤を
含む）と、コロイダルシリカ微粉末の如き外添剤が外添
された着色粒子とを含有している。本実施例では、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。磁性キャリアはフェライト粒子に極
く薄い樹脂コーティングを施した重量平均粒径が４５μ
ｍのものを使用した。この磁性キャリアの磁界の強さ１
０００ガウスにおける単位体積当たりの磁化の強さ（σ
₁₀₀₀（emu/cm³ ））は３７emu/cm³ で、透磁率は約５．
０であった。

【００３２】本発明者が実験により確認したところによ
れば、ガサツキのない緻密な画像を得るためには、磁性
キャリアのσ₁₀₀₀を１５０emu/cm³ 以下にすることが有
効であることが分かった。これは、σ₁₀₀₀を１５０emu/
cm³ 以下にすることにより、現像スリーブ上の磁気ブラ
シの密度を高めることができ、そのためにガサツキのな
い緻密な画像が得られたものと考えられる。

【００３３】本実施例においては、磁性キャリアとし
て、重量平均粒径が２０〜１００μｍ、好ましくは３０
〜７０μｍものが好適に使用できる。磁性キャリアの抵
抗値は１０⁷ Ω・ｃｍ以上、好ましくは１０⁸ Ω・ｃｍ
以上のものを用いた。

【００３４】次に数値例について説明する。本実施例に
おいては、感光ドラム３の暗部電位（背景部電位）を−
６５０Ｖ、明部電位（可視部電位）を−２００Ｖとし
た。電源２２で現像スリーブ２１に印加する振動バイア
ス電圧は、周波数が２ｋＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐが２
ｋＶの交流電圧に直流電圧−５５０Ｖを重畳したもので
ある。感光ドラム３の周速は８５ｍｍ／秒、外径は８０
ｍｍ、現像スリーブ２１の周速は１５０ｍｍ／秒、外径
は２０ｍｍとした。感光ドラム３と現像スリーブ２１の
最近接距離は０．５ｍｍとした。現像スリーブ２１と規
制ブレード２５の間隔は０．５ｍｍとした。

【００３５】本実施例において、以上の条件により画像
形成実験を行なった。現像スリーブ２１内に固定する磁
石ローラ２３は、以下に示すＡ〜Ｄの４つのものを使用
した。

【００３６】磁石ローラＡ：上流側の現像磁極の磁束密
度；１５００ガウス下流側の現像磁極の磁束密度；１５２０ガウス両磁極間の極少値；１４８０ガウス磁石ローラＢ：現像磁極の磁束密度；１５００ガウス磁石ローラＣ：現像磁極の磁束密度；９００ガウス磁石ローラＤ：現像磁極の磁束密度；１２５０ガウス磁石ローラＡ及びＢは本実施例に係るもので、それぞれ
図２（Ａ）及び（Ｂ）に示した構成となっており、磁束
密度分布は先の図３（Ａ）、（Ｂ）に示した通りであ
る。磁石ローラＣ及びＤは比較例に係るもので、フェラ
イト磁石を樹脂又はゴムに分散させた従来のフェライト
系磁石である。磁石ローラＣ及びＤの磁束密度分布は図
３（Ｃ）に示した通りである。

【００３７】本実施例及び比較例で得られた画像の画質
評価を表１に示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】本実施例に係る実験例Ｎｏ．１及び２で
は、低濃度領域（ハイライト領域）、中間濃度領域（ハ
ーフトーン領域）の再現性が良好で、画像のガサツキが
なく、濃度ムラがなく、画像濃度が十分に高く、キャリ
ア付着がなく、鮮明で高画質な画像が長期に亙って安定
して得られた。カブリやトナー飛散も生じなかった。

【００４０】実験例Ｎｏ．１及び２の磁石ローラＡ、Ｂ
は、略四角形状断面のブロック磁石２３ａの取付け方が
やや異なるだけであるが、上記したように、いずれにお
いても良好な画像を得ることができた。このように、磁
石ローラ２３のブロック磁石２３ａの取付け方の精度は
それほど厳密でなくても効果がある。

【００４１】これに対し、比較例を示す実験例Ｎｏ．３
及び４では、画像濃度が低く、画像に掃き寄せを生じて
いた。この掃き寄せとは、ベタ黒画像において現像進行
方向の一方又は両方の端部の濃度が他よりも高い濃度ム
ラを生じる現象であり、ちょうど箒でトナーを掃き寄せ
たような感じになる。この例では画像の後端の濃度が高
い後端掃き寄せを生じた。

【００４２】更に実験例Ｎｏ．１〜４において、２成分
現像剤の磁性キャリアの磁化の強さσ₁₀₀₀を２３２emu/
cm³ に変えて現像に使用し、得られた現像画像の画質評
価を行なったところ、ハイライト領域、ハーフトーン領
域の再現性に劣り、画像のガサツキがあり、貧弱な画像
であった。

【００４３】本実施例の場合は画像濃度が高く、比較例
の場合は画像濃度が低かったが、これは、本実施例の場
合は、磁石ローラの現像主極の磁束密度分布がほぼ矩形
であることから、比較例の場合のサイン形の磁束密度分
布と比べて、現像剤が穂立ちしている領域が広くいこと
が考えられ、そのため現像剤中のトナーが現像スリーブ
の放射方向（半径方向）に動き易くなり、現像効率が向
上したものと思われる。

【００４４】本実施例に示すように、希土類磁石のブロ
ック状の磁石２３ａをフェライト系磁石２３ｂに埋め込
んだ場合、磁束密度分布がほぼ矩形となっている。例え
ばブロック状の磁石を現像スリーブ内に固定して、現像
スリーブ上の磁束密度を測定すると、磁束密度分布はほ
ぼ矩形状となっていた。この理由を考えてみると、
（１）磁力線はブロック状の磁石の両端部に集中するこ
とから、両端部の磁束密度が大きくなる、（２）ブロッ
ク状磁石の両端部は現像スリーブ表面との距離が相対的
に近くなるために、両端部の磁束密度が大きくなる、即
ち磁束密度分布がほぼ矩形となると考えられる。

【００４５】２種類の磁石の中でブロック状の磁石に高
磁力材料を用いた場合、両磁石の磁力に差があればある
ほど、上記のブロック状磁石単体を配置した例と類似し
た磁束密度分布となる。従ってフェライト系磁石に極め
て高い磁力が得られる希土類磁石を埋め込むことによ
り、簡単に矩形状の磁束密度分布を得ることができる。

【００４６】実施例２本実施例では、実施例１と磁石ローラの構成が異なるだ
けであり、その他の構成は同様である。図４に本実施例
における磁石ローラの構成を示す。

【００４７】本実施例において、磁石ローラ２３は、図
示しない軸に第１の磁石材料からなる磁石２３ａと第２
の磁石材料からなる磁石２３ｂとを固定してなってお
り、第１の磁石２３ａの形状は、断面四角形のブロック
の中央が凹んだ略「コ」の字型をしている。本実施例で
は、第１の磁石２３ａとしてフェライト焼結磁石を用
い、第２の磁石２３ｂとして、フェライト磁石を樹脂中
に分散させたフェライト系プラスチック磁石を用いた。
尚、現像スリーブ上の磁束密度分は図３（Ａ）とほぼ同
様な形状をしていた。

【００４８】このように、第１の磁石２３ａの形状を工
夫することにより、フェライト磁石を用いた場合でも、
希土類磁石と同様な磁束密度分布形状を得ることができ
る。

【００４９】実施例１と同様な条件により画像形成を行
なったところ、低濃度領域（ハイライト領域）、中間濃
度領域（ハーフトーン領域）の再現性が良好で、画像の
ガサツキがなく、濃度ムラがなく、画像濃度が十分に高
く、キャリア付着がなく、鮮明で高画質な画像が長期間
に亙って安定して得られた。カブリ、トナー飛散も生じ
なかった。

【００５０】以上説明したように、磁性キャリアのσ
₁₀₀₀を１５０emu/cm³ 以下とし、２種類の磁石からなる
複合磁石ローラを用いることにより、キャリア付着を抑
制し、十分に画像濃度が高く、高画質な画像が得られる
磁石ローラを簡単に得ることが可能になった。本発明者
が更に実験により確認したところ、磁束密度分布形状を
適正にすることにより、複合磁石ローラばかりでなく、
単一磁石ローラを用いた場合でも、キャリア付着を抑制
し、トナー飛散を抑制し、画像濃度が十分に高く、高画
質な画像を得ることが可能となった。

【００５１】実施例３本実施例においても、実施例１と磁石ローラの構成を異
ならせた。図５に、本実施例の現像装置の断面図を示
す。

【００５２】磁石ローラ２３は表面に３つのＮ極の磁極
Ｎ₁ 、Ｎ₂ 、Ｎ₃ 及び３つのＳ極の磁極Ｓ₁₁、Ｓ₁₂、Ｓ
₃ を有している。Ｓ₁₁は上流側の現像主極、Ｓ₁₂極は下
流側の現像主極であり、Ｎ₂ 極とＮ₃ 極は現像剤の剥ぎ
取り・汲み上げ・搬送の作用を持つ磁極であり、Ｓ₂ 極
は規制ブレード２５と協働して現像剤層を規制する作用
を持つ磁極である。Ｎ₁ 極は現像剤の搬送作用を持つ搬
送磁極である。

【００５３】図６は、現像主極における現像スリーブ２
１上の磁束密度分布の形態を示す説明図である。現像ス
リーブ２１上の垂直方向の磁束密度と位置（現像スリー
ブの回転中心に対する角度）を示したものであり、磁束
密度のピークを２つ有している。即ち上流側の現像磁極
Ｓ₁₁と下流側の現像磁極Ｓ₁₂を形成している。２つの磁
極Ｓ₁₁、Ｓ₁₂間の間隔をΔＰ（°）とする。現像磁極Ｓ
₁₁、Ｓ₁₂の現像スリーブ上の磁束密度をそれぞれＡ１１
Ｇガウス、Ａ１２Ｇガウスとし、２つの現像磁極間の磁
束密度の極少値をＭＩＮＧガウスとし、更にＡ１１Ｇと
Ａ１２Ｇのうちの小さい方をＡＬＧとする。磁束密度分
布上の凹みΔＨは、ＡＬＧ−ＭＩＮＧガウスである。

【００５４】図７は、現像主極による現像スリーブ上の
現像剤の穂の形成状態を示す説明図である。図７（Ａ）
は磁束密度の凹みΔＨが大きい例を示し、図７（Ｂ）は
磁束密度の凹みΔＨが小さい例を示している。図７
（Ａ）において、現像磁極Ｓ₁₁及びＳ₁₂上では、現像剤
はキャリアが穂立ちしているが、現像磁極Ｓ₁₁とＳ₁₂の
間では、これらの磁極Ｓ₁₁、Ｓ₁₂による反撥磁界の作用
により現像剤の空隙を生じている。この空隙の幅をＷｍ
ｍとする。

【００５５】このように、磁極Ｓ₁₁及びＳ₁₂からなる２
つのピークを持つ現像磁極は反撥磁界を形成しており、
現像スリーブ２１の回転に従って移動する現像剤は、そ
の磁極Ｓ₁₁で磁気ブラシを形成した後、上記反撥磁界を
通過することになる。そしてこのとき現像スリーブ２１
上の現像剤は、反撥磁界の作用により磁極Ｓ₁₁とＳ₁₂間
で現像スリーブ２１から離脱し、撹拌されながら現像に
供される。このように現像剤がカスケード的、パウダー
クラウド的に現像に寄与することから、エッジ効果によ
り輪郭の鮮明な画像が得られ、トナーがキャリアに阻害
されることなく現像されるので、高画像濃度が得られる
が、トナー飛散を生じ易いという問題がある。

【００５６】図７（Ｂ）では、反撥磁界の作用がない若
しくは殆どないため、キャリアの穂の形成状態は、図７
（Ａ）に示す現像剤のものとは異なり、現像剤の大きな
空隙はない。

【００５７】本実施例において、空隙幅Ｗを変化させた
種々の磁石ローラを用い、実施例１と同様な条件で画像
形成を行なったところ、空隙幅Ｗを１ｍｍ以内にする
と、トナー飛散は問題ならない低レベルになった。

【００５８】以上から、本実施例では、磁石ローラ２３
が上流側、下流側の現像主極Ｓ₁₁、Ｓ₁₂極を備え、その
２つのピーク間において現像スリーブ２１上に現像剤が
存在しない空隙幅Ｗが１ｍｍ以内であることを条件とし
た。

【００５９】実施例４図５に示した現像装置を用い、図６に示した磁束密度の
凹みΔＨを変化させて、実施例３と同様な条件により画
像形成実験を行ない、画像の画質評価を行なった。

【００６０】その結果、本実施例及び比較例共、画像の
ガサツキがなく、画像濃度が十分に高く、掃き寄せもな
く、鮮明で高画質な画像が得られたが、トナー飛散に差
を生じた。又キャリア付着は許容レベル以上であった。

【００６１】本実施例及び比較例におけるトナー飛散及
びキャリア付着の評価を表２に示す。

【００６２】

【表２】

【００６３】表２に示すように、本実施例に係る実験例
Ｎｏ．５〜７では、トナー飛散を生じなかったが、比較
例である実験例Ｎｏ．８〜９では、トナー飛散を生じ
た。

【００６４】本実施例に示すように、磁束密度分布上の
凹みΔＨが０＜ΔＨ＜５０ガウスの範囲においては、ト
ナー飛散がなく、又低濃度領域（ハイライト領域）、中
間濃度領域（ハーフトーン領域）の再現性が良好で、画
像のガサツキがなく、濃度ムラがなく、画像濃度が十分
に高く、キャリア付着がなく、鮮明で高画質な画像が長
期間に亙って安定して得られた。

【００６５】実施例５図８は、本実施例の現像装置を示す断面図である。本実
施例においても、磁石ローラ２３の構成が実施例１と異
なっている。

【００６６】磁石ローラ２３は表面に３つのＮ極の磁極
Ｎ₁ 、Ｎ₂ 、Ｎ₃ 及び２つのＳ極の磁極Ｓ₁ 、Ｓ₂ を有
している。Ｓ₁ は現像主極、Ｎ₂ 極とＮ₃ 極は現像剤の
剥ぎ取り・汲み上げ・搬送の作用を持つ磁極であり、Ｓ
₂ 極は規制ブレード２５と協働して現像剤層を規制する
作用を持つ磁極である。Ｎ₁ 極は現像剤の搬送作用を持
つ搬送磁極である。

【００６７】図９は、現像主極における現像スリーブ２
１上の磁束密度分布を示す説明図である。図９の上段
は、縦軸に現像スリーブ２１上の垂直方向の磁束密度
を、横軸に位置（現像スリーブの回転中心に対する角
度）を示し、符号Ａで示した位置は磁束密度のピーク位
置であり、このときの最大磁束密度をＡＧガウスとす
る。図９の下段は、上段の磁束密度分布曲線から以下に
示す傾きを求めたものである。即ち現像スリーブ上の磁
束密度が０．８×ＡＧガウスの領域（８０％領域）にお
いて、位置Ａと磁束密度分布曲線上の点とを結んだ直線
の傾きを求め、縦軸にこの各直線の傾きを、横軸に位置
を示したものである。符号Ｄはこの傾きの極小値の位置
を示している。

【００６８】上段の磁束密度分布曲線において、位置Ａ
と位置Ｄとを結んだ直線ＡＤを仮想磁束密度直線とし
て、位置を示す変数をｘを用いてＢｉ（ｘ）ガウスのよ
うに表し、位置Ａと位置Ｄの間の位置ｘにおける磁束密
度の実測値をＢｍ（ｘ）ガウスとする。そしてＢｉ
（ｘ）−Ｂｍ（ｘ）が最大となるときの、そのＢｉ
（ｘ）−Ｂｍ（ｘ）の値（最大値）をＢｉｍガウスと
し、このときの実測磁束密度Ｂｍ（ｘ）の値をＢｍＬガ
ウスとして、この位置をＥとする。

【００６９】本実施例において、図８の現像装置の磁石
ローラ２３として種々の磁石ローラを用い、実施例３と
同様な条件で画像形成実験を行ない、画像の画質評価を
行なった。その結果、本実施例（実験例Ｎｏ．１０〜１
２）及び比較例（実験例Ｎｏ．１３〜１４）共、画像の
ガサツキがなく、実験例Ｎｏ．１４を除き、画像濃度が
十分に高く、除き掃き寄せもなく、鮮明で高画質な画像
が得られたが、トナー飛散に差を生じた。又キャリア付
着は許容レベル以上であった。尚、上記の実験では、位
置Ｅを感光ドラムに対向配置して現像を行なった。

【００７０】本実施例及び比較例におけるトナー飛散及
びキャリア付着の評価を表３に示す。但し、実験例Ｎ
ｏ．１０は実験例Ｎｏ．２と、実験例Ｎｏ．１４は実験
例Ｎｏ．４と同じであるが、Ｎｏ．を改めて表３に掲載
した。実験例Ｎｏ．１１は位置Ｄが位置Ａよりも下流に
あり、実験例Ｎｏ．１０、１２及び１３は位置Ｄが位置
Ａよりも上流にある。

【００７１】

【表３】

【００７２】表３に示すように、本実施例に係る実験例
Ｎｏ．１０〜１２及び比較例である実験例Ｎｏ．１３で
は、画像濃度が十分に高く、掃き寄せを生じなかった
が、比較例である実験例Ｎｏ．１４では、画像濃度が低
く画像に掃き寄せを生じていた。本実施例に示すよう
に、少なくとも現像磁極の磁束密度に対し８０％の領域
において、現像磁極の位置Ａと結んだ直線の傾きに極少
値を持たせることにより、画像濃度が十分に高く、掃き
寄せを防止する効果が得られた。

【００７３】又実験例Ｎｏ．１０〜１２ではトナー飛散
を生じなかったが、実験例Ｎｏ．１３ではトナー飛散を
生じた。本実施例に示すように、現像磁極の磁束密度に
対し８０％の領域において、現像磁極の位置Ａと結んだ
直線の傾きを持たせ、この極少値から計算した仮想磁束
密度Ｂｉ（ｘ）と実測磁束密度Ｂｍ（ｘ）との差の最大
値Ｂｉｍが、０＜Ｂｉｍ＜５０ガウスの範囲において、
トナー飛散がなく、又低濃度領域（ハイライト領域）、
中間濃度領域（ハーフトーン領域）の再現性が良好で、
画像のガサツキがなく、濃度ムラがなく、画像濃度が十
分に高く、キャリア付着がなく、鮮明で高画質な画像が
長期間に亙って安定して得られた。

【００７４】以上、本発明の実施例を説明した。本発明
において、現像剤の各種物性を測定するのに使用した測
定法を以下に示す。

【００７５】本発明において、非磁性トナーの体積平均
粒径の測定は、１００μｍのアパチャーを用い、コール
タカウンターＴＡ−IIを使用して行なった。即ち、測定
装置としてコールタカウンターＴＡ−II（コールター社
製）を用い、個数平均分布、体積平均分布を出力するイ
ンタフェース（日科機製）及びＣＸ−ｉパーソナルコン
ピュータ（キヤノン製）を接続し、電解液は試薬１級の
塩化ナトリウムを用いて１％ＮａＣｌ水溶液を調製し
た。

【００７６】測定方法は、次の通りである。上記のＮａ
Ｃｌ水溶液からなる電解液１００〜１５０ｍｌ中に分散
剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスル
ホン酸塩を０．１〜５ｍｌ加え、更に測定試料０．５〜
５０ｍｇを加える。そして試料を懸濁した電解液は、超
音波分散器で約１〜３分間分散処理し、上記のコールタ
カウンターＴＡ−IIにより、１００μｍのアパチャーを
用いて２〜４０μｍの粒子の粒度分布を測定して体積平
均分布を求める。このようにして求めた体積平均分布か
ら体積平均粒径が得られる。

【００７７】磁性キャリアの重量平均粒径は、以下のよ
うにして測定した。先ず、次の手順でキャリアの粒度分
布を測定する。

【００７８】（１）試料約１００ｇを０．１ｇの桁まで
計り取る。（２）篩は１００メッシュから４００メッシ
ュの標準篩を用い、上から１００、１４５、２００、２
５０、３５０、４００の大きい順に積み重ね、底には受
皿を置き、試料を１番上の篩いに入れて蓋をする。但
し、篩の枠の寸法は篩面から上の内径が２００ｍｍ、上
面から篩面までの深さが４５ｍｍであること。（３）上
記の積み重ねた篩を振動機によって水平旋回数毎分２８
５±６回、振動回数毎分１５０±１０回で１５分間振る
う。（４）振るった後に各篩及び受皿内の鉄粉を０．１
ｇの桁まで計り取る。（５）重量百分率で少数第２位ま
で算出し、ＪＩＳ−Ｚ８４０１によって少数第１位まで
丸める。但し、各部のキャリア粒子の重量の総和は、初
め計り取った試料の重量の９９％以下であってはならな
い。

【００７９】重量平均粒径は、上記の粒度分布測定値よ
り下記式に従って求める。

【００８０】平均粒径（μｍ）＝｛（１００メッシュ篩
の残量）×１４０＋（１４５メッシュ篩の残量）×１２
２＋（２００メッシュ篩の残量）×９０＋（２５０メッ
シュ篩の残量）×６８＋（３５０メッシュ篩の残量）×
５２＋（４００メッシュ篩の残量）×３８＋全篩通過量
×１７｝×１／１００

【００８１】キャリアの５００メッシュ以下の量は、５
０ｇ入り試料量を５００メッシュ標準篩に載せてから吸
引して重量減少から算出する。

【００８２】磁性キャリアの抵抗値は、測定電極面積が
４ｃｍ² 、電極間距離が０．４ｃｍのサンドイッチタイ
プの測定セルを使用して、片方の電極への１ｋｇ重量の
加圧下に磁性キャリア粒子を挟み、両電極間に電圧を印
加して、そのとき測定回路に流れた電流値から求めた。

【００８３】磁性キャリアの飽和磁化率及び透磁率の測
定は、振動試料型磁力計（東英工業社製ＶＳＭ−Ｐ−
１）により行なった。最大１００００エルステッドの磁
場中に置かれた磁性キャリア粒子の磁化を測定して、そ
のとき記録紙に描かれたヒステリシス曲線に基づき飽和
磁化率及び透磁率求めた。

【００８４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の現像装置
によれば、キャリア付着及びトナー飛散を抑制できると
共に、濃度が十分に高く且つガサツキがなく、鮮明で高
画質な画像を安定して得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像装置の一実施例を示す断面図であ
る。

【図２】図１の実施例で用いた磁石ローラを示す断面図
である。

【図３】図２の磁石ローラ及び従来の磁石ローラの現像
スリーブ上の磁束密度分布を示す説明図である。

【図４】本発明の他の実施例で用いた磁石ローラを示す
断面図である。

【図５】本発明の現像装置の他の実施例を示す断面図で
ある。

【図６】図５の現像装置における磁石ローラの現像スリ
ーブ上の磁束密度分布を示す説明図である。

【図７】図６の磁石ローラの現像磁極による現像スリー
ブ上の現像剤の穂の形成状態を示す説明図である。

【図８】本発明の現像装置の更に他の実施例を示す断面
図である。

【図９】図５の現像装置における磁石ローラの現像スリ
ーブ上の磁束密度分布を示す説明図である。

【符号の説明】

３感光ドラム２１現像スリーブ２２振動バイアス電源２３磁石ローラ２３ａ第１の磁石２３ｂ第２の磁石２５規制ブレードＳ₁ 、Ｓ₁₁、Ｓ₁₂ 現像主極 ΔＨ磁束密度の凹みＢｉ（ｘ）仮想磁束密度Ｂｉｍ仮想磁束密度と実測磁束密度との差の最大値

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０１ＤＨ０１Ｆ 7/02 Ｈ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非磁性トナーと磁性キャリアとからなる
２成分現像剤を、複数の磁極を有する磁界発生手段を内
部に非回転に配設した現像剤支持手段上に支持して、像
担持体と対向した現像領域へ搬送し、前記現像領域で現
像剤の磁気ブラシを形成して前記像担持体上の潜像を現
像する現像装置において、前記磁性キャリアの単位体積
当たりの磁化の強さが磁界の強さ１０００ガウスにおい
て１５０emu/cm³ 以下であり、前記磁界発生手段が第１
の磁石と第２の磁石の少なくとも２種類の磁石を含んで
構成され、そして前記第１の磁石による磁界の前記現像
剤支持手段上の最大磁束密度が、前記第２の磁石による
磁界の前記現像剤支持手段上の最大磁束密度よりも大き
く、且つ前記第１の磁石が前記現像領域に位置すること
を特徴とする現像装置。
【請求項２】前記現像剤は、体積平均粒径が１０μｍ
以下の非磁性トナーと、重量平均粒径が８０μｍ以下の
磁性キャリアとからなる請求項１の現像装置。
【請求項３】前記第１の磁石の前記現像剤支持手段の
長手方向と直角方向における中央部が、両端部よりも前
記現像剤支持手段から離れている請求項１又は２の現像
装置。
【請求項４】前記第１の磁石の前記現像剤支持手段の
長手方向と直角方向における断面形状が略四角形である
請求項１、２又は３の現像装置。
【請求項５】非磁性トナーと磁性キャリアとからなる
２成分現像剤を、複数の磁極を有する磁界発生手段を内
部に非回転に配設した現像剤支持手段上に支持して、像
担持体と対向した現像領域へ搬送し、前記現像領域で現
像剤の磁気ブラシを形成して前記像担持体上の潜像を現
像する現像装置において、前記磁性キャリアの単位体積
当たりの磁化の強さが磁界の強さ１０００ガウスにおい
て１５０emu/cm³ 以下であり、前記磁界発生手段が２つ
のピークを有する現像主極を備え、前記ピーク間におい
て前記現像剤支持手段上に現像剤が存在しない領域の幅
が１ｍｍ以内であることを特徴とする現像装置。
【請求項６】非磁性トナーと磁性キャリアとからなる
２成分現像剤を、複数の磁極を有する磁界発生手段を内
部に非回転に配設した現像剤支持手段上に支持して、像
担持体と対向した現像領域へ搬送し、前記現像領域で現
像剤の磁気ブラシを形成して前記像担持体上の潜像を現
像する現像装置において、前記磁性キャリアの単位体積
当たりの磁化の強さが磁界の強さ１０００ガウスにおい
て１５０emu/cm³ 以下であり、前記磁界発生手段の現像
主極が、前記現像剤支持手段の回転方向に関して上流側
及び下流側の現像主極から構成されて２つのピークを有
し、そして前記上流側の現像磁極及び下流側の現像磁極
による前記現像剤支持手段上の磁束密度をそれぞれＡ１
１Ｇガウス及びＡ１２Ｇガウスとし、これら２つの現像
磁極間の磁束密度の極少値をＭＩＮＧガウス、前記Ａ１
１Ｇ及びＡ１２Ｇのうちの小さい方の値をＡＬＧとした
ときに、０＜ＡＬＧ−ＭＩＮＧ＜５０の関係を満たすことを特徴とする現像装置。
【請求項７】非磁性トナーと磁性キャリアとからなる
２成分現像剤を、複数の磁極を有する磁界発生手段を内
部に非回転に配設した現像剤支持手段上に支持して、像
担持体と対向した現像領域へ搬送し、前記現像領域で現
像剤の磁気ブラシを形成して前記像担持体上の潜像を現
像する現像装置において、前記磁性キャリアの単位体積
当たりの磁化の強さが磁界の強さ１０００ガウスにおい
て１５０emu/cm³ 以下であり、前記磁界発生手段の現像
主極による前記前記現像剤支持手段上の磁束密度の分布
曲線におけるピーク位置をＡ、位置Ａの前記現像剤支持
手段上の磁束密度をＡＧガウスとし、前記現像剤支持手
段上の磁束密度が０．８×ＡＧガウスの領域において位
置Ａと結んだ直線の傾きに極小値を持たせると共に、こ
の極少値の位置をＤとしてその位置Ｄと位置Ａを結んだ
直線を仮想磁束密度Ｂｉ（ｘ）ガウス、位置Ｄと位置Ａ
との間の実測磁束密度をＢｍ（ｘ）ガウスとし、そのＢ
ｉ（ｘ）−Ｂｍ（ｘ）の最大値をＢｉｍガウスとしたと
きに、０＜Ｂｉｍ＜５０の関係を満たすことを特徴とする現像装置。