JPH0922191A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 キャリア付着及びキャリア飛散の発生を防止
し、かつ、十分な画像品質が得られ、重ね現像法にも適
用可能とする。 【構成】 潜像担持体４に対向する有効現像領域Ｙに対
応した磁石部材３には異なる極性が交互に並んだ複数列
の現像磁極５（５ａ〜５ｄ）を配列すると共に、有効現
像領域Ｙに隣接する領域には有効現像領域Ｙ内の境界寄
り現像磁極５ａ，５ｄから連続して異なる極性が交互に
並んだ少なくとも一つ以上の搬送磁極６（６ａ〜６ｄ）
を配列し、有効現像領域Ｙ内及びこれに隣接する領域の
各磁極５，６の相隣接する磁極間隔Ａを略同一に設定す
ると共に、現像剤担持体１と潜像担持体４との最近接部
位近傍の一対の現像磁極５ｂ，５ｃを最近接部位を挟ん
で配置し、更に、前記各磁極５，６の現像剤担持体１表
面における径方向の磁束密度のピーク値Ｂを略同一に設
定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、単色あるいは多
色画像を形成する電子写真方式の複写機、プリンタ等の
画像形成装置にて用いられる現像装置に係り、特に、現
像剤担持体上に二成分現像剤からなる磁気ブラシの薄層
を形成し、磁気ブラシの薄層を潜像担持体と非接触にな
るように担持させて搬送し、直流電圧が重畳された交流
電圧からなる現像バイアスを現像剤担持体に印加し、潜
像担持体上の静電潜像を現像する現像装置の改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来における複写機等の画像形成装置
は、潜像担持体上に形成された静電潜像を現像装置によ
って現像し、この現像像（顕像）を記録紙上に転写して
画像の複写等を行うように構成されている。その際、潜
像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置と
しては、潜像担持体表面にトナー及び磁性キャリアから
なる二成分現像剤を接触させることにより、静電潜像を
顕像化する所謂接触型二成分磁気ブラシ現像装置を採用
したものが多数提案されている。この現像装置は、現像
剤中におけるトナー濃度の制御が必要であること、現像
剤の攪拌機構が必要となり装置が大型化するという課題
を有するものの、画質特性及び維持性等の観点から現像
方式の主流となっている。

【０００３】ところが、上記接触型二成分磁気ブラシ現
像装置では、潜像担持体表面を磁気ブラシが機械的に摺
擦するため、磁気ブラシによる所謂刷毛あとや掃き寄せ
等の画質欠陥が発生し易い。特に、潜像担持体上に複数
のカラー画像を形成し、この複数のカラー画像を記録紙
に一括転写してカラー画像を得る、所謂重ね現像法にお
ける第二現像工程以降に上記接触型二成分磁気ブラシ現
像装置を使用した場合には、前段トナー像に磁気ブラシ
による刷毛あとや掃き寄せが生じ、トナー像に乱れが発
生し易いという難点がある。また、前段トナー像が、第
二以降の後段現像工程において潜像担持体上から掻き取
られて後段現像剤中に混入し、前段画像の濃度低下が発
生すると共に後段現像剤の寿命が著しく低下してしまう
という難点もある。そこで、これらの技術的課題を回避
するために、潜像担持体表面に現像剤を接触させずに現
像する、所謂非接触型二成分磁気ブラシ現像装置が多数
提案されている。

【０００４】従来この種の非接触型二成分磁気ブラシ現
像装置としては、例えば特開昭５６−１４４４５２号公
報に、現像ロール上にトナー及び磁性キャリアからなる
二成分現像剤の薄層（現像磁気ブラシ）を形成し、潜像
担持体表面と前記現像磁気ブラシとを非接触状態とし、
現像剤層に磁気的、電気的又は機械的要素による擾乱効
果を与えて現像させるものが開示されている。また、特
開昭６０−１７６０６９号公報には、現像ロールと潜像
担持体とが最近接している位置を避けて磁極を配置し、
現像剤層に現像ロール周方向の水平磁界成分を作用させ
ながら振動電界下で現像させるものが開示されている。

【０００５】しかしながら、特開昭５６−１４４４５２
号公報所載の現像装置においては、現像剤層に上記要素
による擾乱効果を与えるため、現像剤層全体が磁気的、
電気的又は機械的に振動することになる。このため、十
分な画像濃度を得るために擾乱効果を大きくした場合に
は、現像剤層の振動が大きくなり、現像剤層の潜像担持
体表面への接触が発生してしまう。前記接触が発生する
と、潜像担持体表面に二成分現像剤中のキャリア粒子が
付着する所謂キャリア付着が発生するという技術的課題
が見られる。

【０００６】キャリア付着が生じると、潜像担持体上に
転移したキャリアが、トナー像と共に転写域にて記録紙
に接することになるため、トナー像の欠けや抜けが発生
する。また、現像装置内からキャリアが少量ずつ流出し
ていくことになるので、現像剤の寿命低下が促進される
ことになる。また、重ね現像法における第二現像以降に
使用した場合には、前記現像剤層の潜像担持体表面への
接触の発生により、前段トナー像の乱れや掻き取りが発
生するという技術的課題が見られる。

【０００７】一方、特開昭６０−１７６０６９号公報所
載の現像装置では、磁気ブラシは水平磁界の作用によっ
て現像ロール上に強く拘束されている。このために、磁
気ブラシの上層部のみからトナーの現像が行われること
になり、十分な画像濃度が得難いという技術的課題を有
している。また、十分な画像濃度を得るためには、振動
電界濃度を高める必要があるため、振動電界の作用によ
り現像剤層の振動が生じ、現像剤層の潜像担持体表面へ
の接触が発生してしまう。接触が発生すると、前述のよ
うにキャリア付着が発生するという技術的課題が見られ
る。

【０００８】また、重ね現像法における第二現像以降に
使用した場合には、前記現像剤層の潜像担持体表面への
接触の発生により、前段トナー像の乱れや掻き取りが発
生するという技術的課題が見られる。また、十分な画像
濃度を得るために振動電圧の振幅を大きくした場合に
は、潜像担持体上の前段トナー像を現像ロール側へ逆飛
翔させる方向に作用する電界が強くなるため、前段トナ
ー像に電気的な乱れや掻き取りが発生するという技術的
課題も見られる。

【０００９】そこで、上述した技術的課題を回避するた
めに、現像ロール内部の磁極の配置及び構成に関する技
術が種々提案されている。例えば、特開昭６３−２１０
８７４号公報所載の現像装置は、現像ロールが潜像担持
体と対向する部分の磁極ピッチを、現像ロールが潜像担
持体との最近接点から離れるにつれて大きくし、磁気ブ
ラシの穂高を高くするように構成したものである。

【００１０】また、特開平１−１７２８８２号公報所載
の現像装置は、現像ロールと潜像担持体との最近接部に
現像磁極の略中央部を配置すると共に、該現像磁極の前
後の６ｍｍ以内に現像磁極と異極性の補磁極を有し、現
像ロールと潜像担持体との最近接距離ｄが０．３〜０．
７ｍｍの間にあり、現像磁極上の現像剤の穂と潜像担持
体との距離Ｓが（０．１〜０．６）×ｄ（ｍｍ）の間に
あるように構成したものである。

【００１１】更に、特開昭６３−２７８０８２号公報、
特開昭６３−２７８０８３号公報所載の現像装置は、現
像剤担持体の静電潜像担持体と反対側に、トナー粒子を
静電潜像担持体に供給する現像部に対向して設けられ、
且つ互いに近接する複数の磁極を有する磁界発生手段を
有するように構成されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
６３−２１０８７４号公報所載の現像装置では、潜像担
持体との最近接点から離れた現像ロール位置における磁
極上での磁気ブラシは、現像剤のチェーン構造が長くな
りチェーン間の間隔が広くまた粗くなるので、均一な現
像剤の薄層を形成することは困難であり、画像の均一性
不良及びライン画像のエッジ再現不良が発生するという
技術的課題を有している。また、該磁極上では現像剤の
チェーン構造が長くなりキャリアに作用する遠心力が強
くなるため、現像ロール回転時には静止時に比べて現像
剤のチェーン構造が長くなり、現像剤層の潜像担持体表
面への接触が発生すると共に、キャリア飛散が発生する
という技術的課題も見られる。キャリア飛散が生じる
と、前記キャリア付着の場合と同様に画像品質が低下す
ると共に現像剤の寿命低下が促進されることになり、更
に、機内汚染の原因にもなる。

【００１３】一方、特開平１−１７２８８２号公報所載
の現像装置では、現像ロールと潜像担持体との最近接部
に現像磁極の略中央部を配置しているため、現像領域す
なわち現像ロール上の現像剤により静電潜像の現像が行
われる領域には、略一磁極のみが配置されることにな
る。このような構成では、現像磁極の略中央部において
は、前述したように磁気ブラシのチェーン構造は広間隔
となるために、該チェーン構造の影響による画像の均一
性不良及びライン画像のエッジ再現不良が発生するとい
う技術的課題を有している。

【００１４】また、磁極上部における現像剤層厚を前記
規定範囲内にした場合には、現像ロール上における単位
面積当たりの現像剤量が少なくなるので、十分な画像濃
度を得るためには振動電界強度を高める必要がある。こ
のために、重ね現像法において該装置を使用した場合に
は、潜像担持体上の前段トナー像上への混色と画像濃度
との両立が困難である。また、十分な画像濃度を得るた
めには、振動電界強度を高める必要があることから、振
動電界の作用により前述のように前段トナー像の乱れや
掻き取り及びキャリア付着が発生するという問題点があ
る。

【００１５】更に、特開昭６３−２７８０８２号公報、
特開昭６３−２７８０８３号公報所載の現像装置では、
有効現像領域（有効に現像に寄与する領域）内部に互い
に近接する複数個の磁極を配置しているが、これら複数
個の磁極群上に形成される磁界の状態は、有効現像領域
外部の磁極の影響を受けるために、均一な現像剤層を形
成することは困難である。

【００１６】図７は有効現像領域における磁力線の状態
を表す模式図である。図７において、１１０は潜像担持
体としての感光体ドラム、１１１は回転可能な非磁性円
筒スリーブ１１２及び前記スリーブ１１２内に固定設置
される磁石ロール１１３からなる現像ロール、Ｓ1、Ｎ
2，Ｓ2、Ｎ3は有効現像領域内部の複数磁極、Ｎ1、Ｓ3
は有効現像領域の両外側に配置され、スリーブ１１１表
面に垂直な方向の磁束密度が有効現像領域内部の磁極よ
りも大きな磁極である。

【００１７】また、図７において、矢印は磁力線の概略
の方向と向きを示すものであり、磁極Ｎ1とＳ3の間で形
成される磁力線の影響により、磁極Ｓ1とＮ2の間及び磁
極Ｓ2とＮ3の間では、感光ドラム１１０とスリーブ１１
２の間隙中において、スリーブ１１０表面に水平な方向
の磁界成分（以降、水平磁界と称す）の向きの反転が発
生する。このため、スリーブ１１２上の現像剤層は、ス
リーブ１１２表面近傍では隣接する磁極間の磁力線に沿
って配列し、また、スリーブ１１２表面から離れたとこ
ろでは磁極Ｎ1とＳ3の間で形成される磁力線に沿って配
列することになり、磁極Ｓ1からＮ3の間で均一な現像剤
層を形成することは困難である。また、スリーブ１１２
の表面から離れるに従って磁極より形成される磁界が減
衰するために、磁極Ｎ1とＳ3の間で形成される磁力線に
沿って配列した磁気ブラシの先端部に作用する磁気拘束
力は弱くなり、キャリア付着及びキャリア飛散が発生す
るという技術的課題がある。

【００１８】また、現像剤層が磁極Ｎ1とＳ3の間で形成
される磁力線に沿って配列しないように現像ロール１１
１上での単位面積当たりの現像剤量を少なくした場合に
は、十分な画像濃度を得るためには振動電界強度を高め
る必要がある。このために、重ね現像法において該装置
を使用した場合には、感光体ドラム１１０上の前段トナ
ー像上への混色と画像濃度との両立が困難である。ま
た、十分な画像濃度を得るためには、振動電界強度を高
める必要があるため、振動電界の作用により前述のよう
に前段トナー像の乱れや掻き取り及びキャリア付着が発
生するという問題点がある。

【００１９】更に、磁極Ｎ1とＳ3の間で、感光体ドラム
１１０とスリーブ１１２の間隙中での水平磁界の向きの
反転が発生しない場合においても、別の技術的課題が発
生する。すなわち、スリーブ１１２表面に垂直な方向の
磁束密度が有効現像領域内部の磁極よりも大きな磁極で
あるＮ1及びＳ3により、有効現像領域内部の磁極Ｓ1及
びＮ3上の磁気ブラシの状態は影響を受ける。より具体
的に述べると、磁極の垂直方向の磁束密度の大小関係に
より、水平方向の磁束密度のピーク値はＳ1〜Ｎ1間の方
がＳ1〜Ｎ2間よりも大となり、Ｎ3〜Ｓ3間の方がＮ3〜
Ｓ2間よりも大となる。このため、磁極Ｓ1及びＮ3上に
おいて水平方向の磁束密度が０となる位置は垂直方向の
磁束密度がピークとなる位置とは一致せずに、該ピーク
位置よりも有効現像領域の内側方向に存在する。このと
き、磁気ブラシのキャリアチェーンは、水平方向の磁束
密度が０となる位置でスリーブ１１２表面に対して垂直
に立って配列するので、磁気ブラシが垂直に立つ位置と
垂直方向の磁束密度がピークとなる位置とは一致してい
ない。このため、磁極Ｓ1及びＮ3上で磁気ブラシがスリ
ーブ１１２表面に対して垂直に立つ位置において、磁気
ブラシ先端部に作用する磁気拘束力は弱くなり、キャリ
ア付着及びキャリア飛散が発生するという技術的課題に
つながってしまう。

【００２０】そこで、この発明はこのような背景に鑑み
なされたものであり、その目的とするところは、キャリ
ア付着及びキャリア飛散の発生を防止し、かつ、十分な
画像品質が得られ、重ね現像法に適用可能な現像装置を
提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】すなわち、この発明は、
図１に示すように、回転可能な非磁性スリーブ２内に磁
石部材３が固定設置される現像剤担持体１を有し、この
現像剤担持体１を潜像担持体４に対向配置し、前記現像
剤担持体１上に非磁性トナー及び磁性キャリアからなる
二成分現像剤を潜像担持体４と非接触状態で担持させる
と共に、潜像担持体４と現像剤担持体１との間には直流
成分が重畳された交番電界ＥACを作用させ、潜像担持体
４上の静電潜像Ｚを現像するようにした現像装置におい
て、前記潜像担持体４に対向する有効現像領域Ｙに対応
した磁石部材３には異なる極性が交互に並んだ複数列の
現像磁極５（例えば５ａ〜５ｄ）を配列すると共に、前
記有効現像領域Ｙに隣接する領域には前記有効現像領域
Ｙ内の境界寄り現像磁極５ａ，５ｄから連続して異なる
極性が交互に並んだ少なくとも一つ以上の搬送磁極６
（例えば６ａ〜６ｄ）を配列し、前記有効現像領域Ｙ内
の各現像磁極５及び有効現像領域Ｙに隣接する領域の少
なくとも一つ以上の搬送磁極６の相隣接する磁極間隔Ａ
を略同一に設定すると共に、前記現像剤担持体１と潜像
担持体４との最近接部位近傍の一対の現像磁極５ｂ，５
ｃを前記最近接部位を挟んで配置し、更に、前記各現像
磁極５及び前記一つ以上の搬送磁極６の現像剤担持体１
表面における径方向の磁束密度のピーク値Ｂを略同一に
設定したことを特徴とする。

【００２２】このような技術的手段において、上記有効
現像領域Ｙは、トナーが潜像担持体４に作用して潜像担
持体４上の潜像を有効に現像する領域を意味し、具体的
には、例えば二成分交番電界現像方式のタイプにあって
は、現像剤担持体１と潜像担持体４とが停止した状態で
現像時に印加される交番電界と同じ交番電界を作用させ
てトナーが潜像担持体４に飛翔する領域を意味する。

【００２３】また、上記磁石部材３については、特にロ
ール状に限られるものではなく、この磁石部材３に設け
られる磁極５，６の作成方法については、芯材の周囲に
予め着磁されたシート状のマグネットを固着するように
してもよいし、磁性ロール芯材に直接的に着磁したり、
あるいは、芯材に別個の磁極部材を設ける等適宜設計変
更して差し支えない。

【００２４】更に、この発明の対象磁極としては、有効
現像領域Ｙ内の現像磁極５及び有効現像領域Ｙに隣接す
る有効現像領域Ｙから外れた一つの搬送磁極６でよい
が、有効現像領域Ｙ内の各現像磁極５間の磁力分布をよ
り均一に生成するという観点からすれば、有効現像領域
Ｙから外れた上流側、下流側の複数の磁極間の位置関係
及び磁力値についても可能な限り現像磁極５と略等しく
設定することが好ましい。

【００２５】また、前記現像磁極５（５ａ〜５ｄ）及び
有効現像領域Ｙに隣接する領域の搬送磁極６（６ａ〜６
ｂ）のピーク値Ｂについては、キャリアに対する磁気拘
束力を十分に確保するという観点からすれば、２００ガ
ウス以上であるが好ましい。

【００２６】

【作用】上述したような技術的手段によれば、有効現像
領域Ｙ内の各現像磁極５及び有効現像領域Ｙに隣接する
領域の少なくとも一つ以上の搬送磁極６の相隣接する磁
極間隔Ａが略同一に設定され、しかも、前記各現像磁極
５及び前記一つ以上の搬送磁極６の現像剤担持体１表面
における径方向の磁束密度のピーク値Ｂが略同一に設定
されているので、有効現像領域Ｙ内の複数個の現像磁極
５上に形成される磁界の状態は有効現像領域Ｙ外部の搬
送磁極６の影響を受けなくなり、有効現像領域Ｙにおい
て、均一な現像剤の薄層が形成され、該現像剤層が潜像
担持体４表面に対して非接触状態に保持される。

【００２７】また、有効現像領域Ｙにおける現像剤担持
体１内部に、互いに極性の異なる複数個の現像磁極５が
交互に配置されているので、有効現像領域Ｙ中で現像剤
層の転動、すなわち現像剤層の上下層部の入れ替わりが
複数回発生する。従って、トナーの消費された現像剤と
消費されていない現像剤の入れ替わりが生じることにな
り、現像剤層の転動がない場合に比べて高い現像効率が
得られる。また、このために、交流電界を低く設定する
ことが可能になり、その分、電界によるキャリアの振動
が抑制され、キャリア付着の発生が防止される。

【００２８】更に、現像剤層が潜像担持体４表面に対し
て非接触状態に保持されており、低い交流電界下で高い
現像効率が得られるので、重ね現像法に適用した場合に
おいても、前段トナー像上への混色及び前段トナー像の
乱れや掻き取りを引き起こすことなく、十分な画像濃度
が得られる。

【００２９】更にまた、現像剤担持体１と潜像担持体４
との最近接部位近傍の一対の現像磁極５ｂ，５ｃは前記
最近接部位を挟んで配置されているので、現像剤層の層
厚が最も高くなる部位、すなわち、垂直方向の磁束密度
のピーク部は現像剤担持体１が潜像担持体４に最近接す
る部位を避けて配置される。従って、より多くの現像剤
が潜像担持体４に対して非接触状態に保持されることに
なり、低い交流電界下で高い現像性能が得られるほか、
電界によるキャリアの振動が小さく抑制され、キャリア
付着の発生が防止される。

【００３０】また、この発明において、現像磁極５（５
ａ〜５ｄ）及び搬送磁極６（６ａ〜６ｄ）の現像剤担持
体１表面における径方向の磁束密度のピーク値Ｂを２０
０ガウス以上に設定するようにすれば、キャリアに対し
て十分な磁気拘束力が作用し、キャリア飛散の発生が防
止される。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に示す実施の形態
に基づいてこの発明を詳細に説明する。図２は、この発
明に係る現像装置を適用したカラー画像記録装置の実施
の一形態を示すものである。同図において、１１は潜像
担持体としての感光体ドラムを示すものであり、この感
光体ドラム１１は導電性材料からなる円筒部材１１ａの
表面に感光体層１１ｂを薄層に形成したものである。こ
の感光体層１１ｂとしては、例えば、負帯電の有機感光
体が用いられる。また、上記感光体ドラム１１の外径は
例えば１６０ｍｍに設定され、その表面移動線速度すな
わちプロセススピードは例えば１６０ｍｍ／ｓに設定さ
れる。

【００３２】また、上記感光体ドラム１１の周囲には、
その回転方向に沿って、例えばスコロトロンからなる帯
電器１２と、例えばレーザ書き込み装置からなる露光器
１３と、イエロ用、マゼンタ用、シアン用、ブラック用
の第一乃至第四現像装置１４（具体的には１４ａ〜１４
ｂ）と、転写前に感光体ドラム１１上のトナー像の帯電
特性を揃える例えばコロトロンからなる転写前帯電器１
５と、感光体ドラム１１上のトナー像を記録紙２０に転
写させる例えばコロトロンからなる転写帯電器１６と、
転写後の記録紙２０を感光体ドラム１１から剥離する例
えばコロトロンからなる剥離帯電器１７と、感光体ドラ
ム１１上の残留トナーを除去するクリーナ１８と、感光
体ドラム１１上の残留電荷を除去する光除電器１９とか
らなる各電子写真記録デバイスが順次配設されている。

【００３３】この実施の形態において、前記露光器１３
は画像部に対応した箇所を露光するものであり、また、
前記現像装置１４は、いずれも非磁性トナーと磁性キャ
リアよりなる二成分現像剤を使用し、現像ロールのスリ
ーブに現像バイアスを印加することにより感光体ドラム
１１上に形成された静電潜像を非接触にて反転現像する
ものである。更に、前記クリーナ１８は装置の全部又は
一部がリトラクト可能な構成となっており、前記トナー
像を作像中は感光体ドラム１１に対し非接触の状態とな
っており、感光体ドラム１１上のトナー像を乱さないよ
う構成されている。また、感光体ドラム１１のクリーニ
ング及び光除電は転写終了後のサイクルに行われ、直前
の画像の転写終了後に、クリーナ１８は感光体ドラム１
１と当接し、光除電器１９は点灯する。その後、クリー
ナ１８は、次の画像記録工程で形成されたトナー像がク
リーナ１８に到達する前に感光体ドラム１１に対し非接
触となるように退避する。また、同様に光除電器１９は
点灯を終える。

【００３４】このような画像記録装置において、感光体
ドラム１１は、図示しない駆動手段よって矢印方向に回
転駆動される。最初の画像形成サイクルとして、先ず、
感光体ドラム１１の表面は、帯電器１２によって所定の
電圧に一様に帯電される。その後、感光体ドラム１１の
表面には、露光器１３によりイエロ画像に対応した露光
が行われ静電潜像が形成される。次いで、第一現像装置
１４ａのイエロトナーにより前記イエロ画像が現像され
る。

【００３５】次に、二回目の画像形成サイクルとして、
感光体ドラム１１の表面には、帯電器１２による再帯電
が施され、前のイエロ画像形成工程で露光器１３の露光
を受けて電位の下がった感光体ドラム１１の表面部分が
再び元の電位近くまで帯電される。その後、感光体ドラ
ム１１の表面には、露光器１３によりマゼンタ画像に対
応した露光が行われ静電潜像が形成される。次いで、第
二現像装置１４ｂのマゼンタトナーにより前記マゼンタ
画像が現像される。

【００３６】以後同様に、三回目の画像形成サイクルと
して、帯電器１２よる再帯電、露光器１３の露光による
シアンの静電潜像形成、第三現像装置１４ｃによるシア
ントナーの現像、四回目の画像形成サイクルとして、帯
電器１２による再帯電、露光器１３の露光によるブラッ
クの静電潜像形成、第四現像装置１４ｄによるブラック
トナーの現像の各工程が順次行なわれる。そして、第四
現像装置１４ｄによる現像工程が終了した時点では、感
光体ドラム１１上には、露光に応じたイエロ、マゼン
タ、シアン、ブラックのトナー像が存在する。

【００３７】次に、感光体ドラム１１上に形成された各
トナー像は必要に応じて転写前帯電器１５によって帯電
を受け、帯電特性が揃えられる。続いて、転写帯電器１
６の帯電によって前記各トナー像が記録紙２０上に一括
転写され、その後、この記録紙２０は剥離帯電器１７の
帯電によって感光体ドラム１１の表面から剥離される。
その後、この記録紙２０は、図示しない定着器へと搬送
され、トナー像は記録紙２０上に定着されて画像記録は
終了する。尚、トナー像の転写及び記録紙２０の剥離工
程が終了した感光体ドラム１１の表面については、クリ
ーナ１８によって残留トナーが清掃された後、光除電器
１９による露光を受け残留電荷が除電され、次の画像記
録工程に備える。

【００３８】次に、この実施の形態で使用した現像装置
１４（１４ａ〜１４ｄ）を図３を用いて説明する。尚、
この実施の形態では、現像装置１４ａ〜１４ｄの構成は
全て共通である。同図において、現像装置１４は、矢印
方向に回転可能な非磁性円筒スリーブ３１内に磁石ロー
ル３２が固定設置された現像ロール３０を有している。
更に、非磁性円筒スリーブ３１の外径は１８ｍｍに設定
され、有効現像領域Ｙ内及びこの有効現像領域Ｙに隣接
する領域には、スリーブ３１の回転方向に沿って互いに
極性の異なる複数個の磁極４１〜４８が交互に配列され
ている。この実施の形態において、前記磁極４３〜４６
が有効現像領域Ｙ内に位置する現像磁極であり、また、
前記磁極４１，４２が有効現像領域Ｙの上流側隣接領域
に位置する搬送磁極であり、また、前記磁極４７，４８
が有効現像領域Ｙの下流側隣接領域に位置する搬送磁極
である。そして、この実施の形態では、前記磁極４１〜
４８の非磁性円筒スリーブ３１表面に垂直な方向（径方
向）の磁束密度のピーク値は３００ガウスに、また、相
隣接する磁極間での径方向の磁束密度ピーク位置の間隔
は非磁性円筒スリーブ３１の周上で３ｍｍに設定されて
いる。尚、符号４９は後述する層厚規制部材５３に略対
向した部位に設けられて現像剤の層厚規制をスムースに
行なわせるための層厚規制磁極、符号５０，５１は現像
剤剥離用の同極性からなる一対の反発磁極である。

【００３９】また、磁石ロール３２は、感光体ドラム１
１と磁極４４，４５の略中間とが対向するように固定さ
れている。そして、この実施の形態では、感光体ドラム
１１と非磁性円筒スリーブ３１との間隙が５００μｍ
に、感光体ドラム１１と対向する部位、すなわち磁極４
４と４５の略中間部の現像剤層厚は２００μｍに夫々設
定されており、現像剤層は感光体ドラム１１に対して非
接触状態に保持されている。

【００４０】更に、上記非磁性円筒スリーブ３１には、
現像バイアス用の電源５２によって所定の現像バイアス
が印加される。この現像バイアスは直流電圧が重畳され
た交流電圧である。

【００４１】更にまた、符号５３は非磁性円筒スリーブ
３１に付着した状態で搬送される現像剤を層厚を一定に
規制する層厚規制部材であり、この層厚規制部材５３に
よって層厚規制された現像剤は非磁性円筒スリーブ３１
の回転に伴って感光体ドラム１１と対向する有効現像領
域Ｙへと搬送されるようになっている。

【００４２】次に、この実施の形態に係る現像装置で使
用した現像剤について説明する。現像剤としては、トナ
ー及び磁性キャリアからなる二成分現像剤を使用してい
る。トナーは負帯電で、キャリアは正帯電である。トナ
ーとしては、重量平均粒径が７μｍで負帯電性ポリエス
テル系トナーを使用した。キャリアとしては、結着樹脂
中に磁性粉を分散させた所謂磁性粉分散型樹脂キャリア
を使用した。これは、スチレン−アクリル共重合体、マ
グネタイト、ニグロシンを溶融混練した後に微粉砕し
た、正帯電性のものである。本実施の形態のような、非
接触現像法で使用するキャリアとしては、単位体積当た
りの磁化が小さく、かつ低密度であることが好ましい。
単位体積当たりの磁化を小さくすることにより、磁気ブ
ラシのチェーン間の磁気反発力が弱くなり、高密度で層
厚の薄い現像剤層が現像ロール３０上に形成される。従
って、均一性の良い画像を再現することが可能となる。
また、磁気ブラシのチェーンの長さが短いことと、キャ
リアが低密度であることにより、キャリアに作用する遠
心力は弱くなり、キャリア付着及びキャリア飛散の発生
が抑制される。具体的には、キャリアは密度が４．０ｇ
／ｃｍ³以下であり、１キロエルステッドの磁界中にお
ける体積当たりの磁化が４０ｅｍｕ／ｃｍ³以上１５０
ｅｍｕ／ｃｍ³以下であることが好ましい。またこの
際、キャリアの粒径としては、重量平均粒径で２０μｍ
以上７０μｍであることが好ましい。２０μｍ以下で
は、キャリアに作用する磁気拘束力が弱くなるため、キ
ャリア付着及び飛散が発生し易くなる。また、７０μｍ
以上では現像剤層の密度が低くなるために、画像の均一
性不良が発生し易くなる。本実施の形態で使用したキャ
リアは、重量平均粒径は４０μｍで、密度は２．５ｇ／
ｃｍ³、１キロエルステッドの磁界中における体積当た
りの磁化は１００ｅｍｕ／ｃｍ³である。

【００４３】◎実験例１ 本発明者らは、図２に示すカラー画像記録装置を用いて
単色時の現像性能を確認する実験を行った。尚、本実施
の形態では第二現像装置１４ｂのみを使用しており、他
の現像装置１４ａ、１４ｃ、１４ｄは取り外した状態で
実験を行った。以下、図４を用いて実験例１の画像形成
工程を説明する。帯電器１２により、感光体ドラム１１
の表面を一様に−４５０Ｖに帯電した（図４（ａ））。
次いで、露光器１３にてレーザ光による露光を行い、露
光部電位が−２００Ｖの静電潜像を形成した（図４
（ｂ））。そして、この静電潜像を第二現像装置１４ｂ
によりマゼンタトナーで現像した（図４（ｃ））。ま
た、転写前に、感光体ドラム１１上に付着したキャリア
が、トナーと一緒に記録紙２０上に転写されるようにす
るために、転写前帯電器１５によって一様な負帯電を行
った。その後、感光体ドラム１１上のマゼンタトナー像
は記録紙２０上に一括転写され、トナー像は図示外の定
着器にて記録紙２０上に定着される。

【００４４】このような画像形成工程において、非磁性
円筒スリーブ３１には、現像バイアス用の電源５２によ
って所定の現像バイアスが印加される。この現像バイア
スは直流電圧を重畳した交流電圧である。現像バイアス
電圧の直流成分は、地カブリの発生を防ぐために−４０
０Ｖに設定した。また、現像バイアス電圧の交流成分は
周波数６ｋＨｚの矩形波で、ピーク値間電圧１．５ｋＶ
に設定した。また、非磁性円筒スリーブ３１の表面移動
線速度は３２０ｍｍ／ｓに設定した。

【００４５】また、現像剤中のトナーとキャリアの混合
比は、現像剤中のトナーの混合率が１２重量％になるよ
うに調整した。また、トナーの帯電量は約−１５μＣ／
ｇになるように調整した。始めに、有効現像領域Ｙの長
さを調査する実験を行った。ここで、有効現像領域と
は、感光体ドラム１１及び非磁性円筒スリーブ３１が停
止した状態で、現像時に印加される電界と同等の電界が
作用するように現像バイアス電圧を印加した条件で、非
磁性円筒スリーブ３１上のトナーが感光体ドラム１１上
へ飛翔する領域を示す。この結果、有効現像領域Ｙの長
さは、非磁性円筒スリーブ３１の周上で約１０ｍｍであ
った。従って、有効現像領域中の磁極間隔は３ｍｍであ
るので、上記有効現像領域Ｙ中には図３における磁極４
３から磁極４６までの四磁極が配置されることになる。

【００４６】また、有効現像領域Ｙ外部における有効現
像領域Ｙに隣接する部位の磁極（以降、隣接外部磁極
（図３における磁極４２，４７に相当）と称す）の、非
磁性円筒スリーブ３１表面に垂直な方向の磁束密度のピ
ーク値（以降、磁束密度ピーク値と称す）と、隣接する
有効現像領域Ｙ内部磁極との非磁性円筒スリーブ３１の
周上での間隔（以降、磁極間隔と称す）とを変化させ、
キャリア付着及び画像濃度、ライン画像のエッジ不良と
の関係を調査した。また、隣接外部磁極の磁束密度ピー
ク値及び磁極間隔は、有効現像領域Ｙに対して非磁性円
筒スリーブ３１の回転方向上流側（磁極４２）と下流側
（磁極４７）とで同一とした。使用した五種類の磁極配
置パターンを表１に示す。尚、各パターンに応じて、図
３における有効現像領域内部磁極及び隣接外部磁極以外
の磁極の配置は適宜変更している。

【００４７】

【表１】

【００４８】結果を評価するに当たり、キャリア付着
は、図５に示すように、線画像と背景部が一定周期で並
んだ所謂交番ライン部で評価を行った。交番ラインの周
期は２ｃｙｃｌｅ／ｍｍで画像部と背景部の比率は１：
１である。画像解析装置（商品名：ＬＵＺＥＸ−５００
０）を使用して、背景部上のトナー粒子の面積率を測定
した。キャリア粒子の面積率は、１．０％以下であれば
実用上問題の無いレベルであるので、１．０％以下を
○、１．０％を超えた場合を×とした。また、画像濃度
は反射濃度計（商品名：Ｘ−ＲＩＴＥ３１０）でベタ画
像について測定した。画像濃度は、１．８以上であれば
ベタ画像、線画像共に十分であるので、１．８以上を
○、１．８未満を×とした。更に、ライン画像のエッジ
不良は目視で評価し、目視でギザツキが確認されない状
態を○、少量のギザツキはあるが実用上問題の無いレベ
ルを△、使用不能なレベルを×とした。結果として表２
を得た。総合評価は上記三項目全てに×のないものを
○、一つでも×のあるものを×とした。

【００４９】

【表２】

【００５０】隣接外部磁極の磁束密度ピーク値が高い場
合には、前述したように、有効現像領域Ｙ内部磁極上の
現像剤層の状態は隣接外部磁極の影響によって不均一と
なり、現像剤層の感光体ドラム１１表面への接触が発生
し、キャリア付着、ライン画像エッジ不良が発生してし
まう。また、隣接外部磁極の磁束密度ピーク値が低い場
合には、該隣接外部磁極と隣接する有効現像領域Ｙ内部
磁極との間でキャリアに作用する磁気拘束力が弱くなる
ために、現像剤層の感光体ドラム１１表面への接触が発
生し易くなり、キャリア付着が発生してしまう。更に、
隣接外部磁極の磁束密度ピーク値は有効現像領域Ｙ内部
磁極と同一であるが、磁極間隔が広い場合においても、
上記同様キャリアに作用する磁気拘束力が弱くなるため
に、現像剤層の感光体ドラム１１表面への接触が発生し
易くなり、キャリア付着が発生してしまう。

【００５１】表１及び表２により隣接外部磁極と有効現
像領域Ｙ内部磁極との磁極間隔を、有効現像領域Ｙ内部
の磁極同士の磁極間隔と同一とし、かつ、隣接外部磁極
の磁束密度ピーク値を有効現像領域内部磁極の磁束密度
ピーク値と同一とすることにより、均一な現像剤層が形
成可能であり、また、キャリアに対して十分な磁気拘束
力が作用するため、キャリア付着並びにライン画像エッ
ジ不良が許容レベルを超えることなく、十分な画像濃度
が得られることがわかる。

【００５２】◎実験例２ また、本発明者らは、図２に示すカラー画像記録装置を
用いてカラー画像を実際に記録する実験を行った。実験
例２では、第一現像装置１４ａ及び第二現像装置１４ｂ
を使用して、イエロとマゼンタの二色の画像を形成し
た。この際、実験例１と同様に、他の現像装置１４ｃ、
１４ｄは取り外している。本実験例では、第二現像装置
１４ｂにおけるトナー種を変えて実験を行った。

【００５３】以下、図６を用いてこの実験例２の画像形
成工程を説明する。帯電器１２により、感光体ドラム１
１の表面を一様に−４５０Ｖに帯電した（図６
（ａ））。次いで、露光器１３にてレーザ光による露光
を行い、露光部電位が−２００Ｖの静電潜像を形成した
（図６（ｂ））。そして、この静電潜像を第一現像装置
１４ａによりイエロトナーで現像した（図６（ｃ））。
続いて、帯電器１２により帯電を行った。帯電後の電位
は第一画像部、第一非画像部と共に−４５０Ｖである
（図６（ｄ））。続いて、露光器１３にてレーザ光によ
る露光を行い、露光部電位が−２００Ｖの静電潜像を形
成し（図６（ｅ））、次いで、第二現像装置１４ｂによ
りマゼンタトナーで現像した（図６（ｆ））。また、転
写前に、感光体ドラム１１上に付着したキャリアが、ト
ナーと一緒に記録紙２０上に転写されるようにする為に
は、転写前帯電器１５によって一様な負帯電を行った。
その後、感光体ドラム１１上のイエロ及びマゼンタトナ
ー像は、記録紙２０上に一括転写され、トナー像は図示
外の定着器により記録紙２０上に定着される。

【００５４】このような画像形成工程において、第一現
像装置１４ａ及び第二現像装置１４ｂにおける磁石ロー
ル３２の着磁パターンは、実験例１のパターン種（表
１参照）を使用した。また、第一現像装置１４ａでは、
現像剤中のトナーとキャリアの混合比は、現像剤中のト
ナーの混合率が１２重畳％、トナーの帯電量は約−１５
μＣ／ｇになるように調整した。一方、第二現像装置１
４ｂでは、トナーの種類を変えることによってトナー電
荷量を変化させた。キャリアは実験例１と同一のものを
使用し、トナーとキャリアの混合比は１２重畳％とし
た。トナー電荷量は、−３μＣ／ｇ、−１５μＣ／
ｇ、−２５μＣ／ｇの三種類を使用した。その他の現
像条件は、実験例１と同一である。

【００５５】評価項目は、実験例１の三項目と、第一画
像の濃度低下、第一画像中への第二トナーの混色の五項
目である。第一画像の濃度低下は、第二現像装置１４ｂ
を取り外した状態での単色画像形成時の第一画像濃度
と、第二現像装置１４ｂを作用させた場合の二色画像形
成時の第一画像濃度の差分で評価した。ここで、第一画
像濃度は、実験例１と同様に反射濃度計（商品名：Ｘ−
ＲＩＴＥ３１０）で測定し、濃度低下の無い場合を○、
濃度低下がある場合を×とした。また、第一画像中への
第二トナーの混色は限度見本を使用して目視で評価し
た。目視で混色が確認されない状態をＧｒａｄｅ（以下
Ｇで示す）１。微量の混色はあるが実用上問題の無いレ
ベルＧ２、使用不可能なレベルをＧ３とした。Ｇ１及び
Ｇ２を○、Ｇ３を×とした。結果として表３を得た。

【００５６】

【表３】

【００５７】表３により、隣接外部磁極と有効現像領域
Ｙ内部磁極との磁極間隔を、有効現像領域Ｙ内部の磁極
同士の磁極間隔と同一とし、かつ、隣接外部磁極の磁束
密度ピーク値を有効現像領域内部磁極の磁束密度ピーク
値と同一とすることにより、均一な現像剤層が形成可能
であり、また、キャリアに対して十分な磁気拘束力が作
用するため、トナー電荷量が低い場合と、高い場合
の両方において、キャリア付着並びにライン画像エッジ
不良が許容レベルを超えることなく、十分な画像濃度が
得られることがわかる。

【００５８】また、現像剤層が感光体ドラム１１表面並
びに感光体ドラム１１表面上の第一トナー像に対して非
接触状態に保持されているので、第一画像が機械的に掻
き取られることはない。更に、有効現像領域Ｙ内部に互
いに極性の異なる複数個の磁極が交互に配置されている
ので、前述したように、有効現像領域中で現像剤層の転
動が生じ、低い交流電界で高い現像効率が得られるた
め、交流電界の作用による第一トナー像の乱れや掻き取
り、第一画像中への第二トナーの混色を引き起こすこと
なく十分な画像濃度を得ることができる。

【００５９】従って、トナー電荷量が環境の影響や経時
的に変化した場合においても、第一画像濃度低下や第一
画像中への第二トナーの混色、キャリア付着を引き起こ
すことなく十分な画像濃度を再現することができる。

【００６０】◎比較例 また、実験例１あるいは実験例２と同様な構成の画像記
録装置において、使用する現像装置の現像ロール構成を
現像ロールと感光体ドラムとの最近接部位に対向した部
位に磁極が配置される構成とし、現像バイアスの交番電
界を変化させながら、実験例１と同様な構成のものに対
しては、キャリア付着、画像濃度、ライン画像のエッジ
不良の有無を評価し、また、実験例２と同様な構成のも
のについては、前記三項目に加えて、第一画像の濃度低
下、第一画像中への第二トナーの混色の有無を評価し
た。結果としては、現像バイアスの交番電界を実施の形
態よりも大きく設定しなければ充分な画像濃度が得られ
ず、また、交番電界が大きくなる分、実施の形態に比べ
てキャリア付着量（キャリア面積率）が大きくなること
が把握される。ここで、具体的なデータとしては、例え
ば本実施の形態の極間対向部と同一の層厚を極上で得る
為には、現像剤の搬送量（現像ロール上の単位面積当た
りの現像剤量）を２／３程度に減らす必要があり、この
状態で十分な濃度を得るには交流成分を例えば２ｋＶp-
pに設定せねばならないことが確かめられた。

【００６１】尚、前記実施の形態では、二成分現像剤中
の磁性キャリアとして、結着樹脂中に磁性粉を分散させ
た所謂磁性粉分散型樹脂キャリアを使用したが、球形フ
ェライト粒子に樹脂被覆を施したものなど、任意のもの
が使用できる。また、前記実施の形態では、現像バイア
ス電圧の交流成分の波形として矩形波を使用したが、正
弦波又は三角波、平均電圧に対して非対称な形状の波形
やその他の任意の波形を使用した場合にも同様の効果が
得られる。更に、前記実施の形態では、画像部露光と反
転現像を繰り返し行っているが、画像形成プロセスはこ
れに限定されるものではなく、任意のプロセスにおいて
適用可能である。更にまた、前記実施の形態では、単色
の画像記録装置と重ね現像法を用いたカラー画像記録装
置について説明したが、画像記録装置はこれに限定され
るものではなく、電子写真記録方法を用いた任意の画像
記録装置において適用可能である。また、前記実施の形
態では、潜像担持体として感光体を使用したが、潜像担
持体として誘電体を使用し、静電プリンタに使用されて
いる放電記録ヘッドや特開昭５９−１９０８５４号公報
で開示されているイオン流記録ヘッド等により静電潜像
を形成するようにしてもよい。

【００６２】

【発明の効果】以上説明してきたように、有効現像領域
に対応した磁石部材には異なる極性が交互に並んだ複数
列の現像磁極を配列すると共に、前記有効現像領域に隣
接する領域には前記有効現像領域内の境界寄り現像磁極
から連続して異なる極性が交互に並んだ少なくとも一つ
以上の搬送磁極を配列し、前記有効現像領域内及びこれ
に隣接する領域の各磁極の間隔を略同一に設定し、か
つ、前記各磁極の現像剤担持体表面における垂直方向
（径方向）の磁束密度のピーク値を略同一に設定したの
で、有効現像領域内の複数個の現像磁極上に形成される
磁界の状態が有効現像領域外部の搬送磁極の影響を受け
なくなり、有効現像領域において、高密度で均一な現像
剤の薄層を形成することができ、該現像剤層の潜像担持
体表面に対する非接触状態を良好に保持することができ
る。

【００６３】また、キャリアに対して十分な磁気拘束力
が作用するため、キャリア付着やキャリア飛散を有効に
防止することができ、十分な画像品質を得ることができ
る。

【００６４】更に、潜像担持体と現像剤担持体との最近
接部位近傍の一対の現像磁極を前記最近接部位を挟んで
配置するようにしたので、前記最近接部位に対して現像
磁極の垂直方向の磁束密度のピーク値が直接的に作用す
ることはなく、その分、前記最近接部位において現像剤
の層厚を他の箇所より抑制することができる。このた
め、より多くの現像剤を潜像担持体に対して非接触状態
で保持することが可能になり、その分、低い交流電界下
で高い現像効率を得ることができる。それゆえ、非接触
現像方式において、電界によるキャリアの振動を小さく
抑えながら、高い現像効率を得ることが可能になり、重
ね現像法に適用した場合においても、前段トナー像上へ
の混色及び前段トナー像の乱れや掻き取りを引き起こす
ことなく十分な画像濃度のカラー画像を確実に得ること
ができる。

【００６５】また、この発明において、有効現像領域及
びこれに隣接する領域の各磁極の径方向の磁束密度のピ
ーク値を２００ガウス以上にすれば、キャリアに十分な
磁気拘束力を作用させることが可能になり、キャリア飛
散をより有効に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係る現像装置の構成を示す説明図
である。

【図２】 この発明が適用された現像装置を用いたカラ
ー画像形成装置の実施の一形態を示す説明図である。

【図３】 実施の形態に係る現像装置の具体的構成を示
す説明図である。

【図４】 （ａ）〜（ｃ）は実験例１における画像形成
工程を夫々示す電位説明図である。

【図５】 交番ライン部分の説明図である。

【図６】 （ａ）〜（ｆ）は実験例２における画像形成
工程を夫々示す電位説明図である。

【図７】 従来における有効現像領域における磁力線の
状態を表す説明図である。

【符号の説明】

１…現像剤担持体、２…非磁性スリーブ，３…磁石部
材，４…潜像担持体，５（５ａ〜５ｄ）…現像磁極，６
（６ａ〜６ｄ）…搬送磁極，Ｙ…有効現像領域，Ｚ…静
電潜像，Ａ…磁極間隔，Ｂ…径方向の磁束密度のピーク
値

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成７年１１月１６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】 実験例１における画像形成工程を示す電位説
明図である。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】 実験例２における画像形成工程を示す電位説
明図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 笹原 慎司 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者 江連 平和 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転可能な非磁性スリーブ（２）内に磁
   石部材（３）が固定設置される現像剤担持体（１）を有
   し、この現像剤担持体（１）を潜像担持体（４）に対向
   配置し、前記現像剤担持体（１）上に非磁性トナー及び
   磁性キャリアからなる二成分現像剤を潜像担持体（４）
   と非接触状態で担持させると共に、潜像担持体（４）と
   現像剤担持体（１）との間には直流成分が重畳された交
   番電界（ＥAC）を作用させ、潜像担持体（４）上の静電
   潜像（Ｚ）を現像するようにした現像装置において、 前記潜像担持体（４）に対向する有効現像領域（Ｙ）に
   対応した磁石部材（３）には異なる極性が交互に並んだ
   複数列の現像磁極（５：５ａ〜５ｄ）を配列すると共
   に、前記有効現像領域（Ｙ）に隣接する領域には前記有
   効現像領域（Ｙ）内の境界寄り現像磁極（５ａ，５ｄ）
   から連続して異なる極性が交互に並んだ少なくとも一つ
   以上の搬送磁極（６：６ａ〜６ｄ）を配列し、 前記有効現像領域（Ｙ）内の各現像磁極（５）及び有効
   現像領域（Ｙ）に隣接する領域の少なくとも一つ以上の
   搬送磁極（６）の相隣接する磁極間隔（Ａ）を略同一に
   設定すると共に、 前記現像剤担持体（１）と潜像担持体（４）との最近接
   部位近傍の一対の現像磁極（５ｂ，５ｃ）を前記最近接
   部位を挟んで配置し、 更に、前記各現像磁極（５）及び前記一つ以上の搬送磁
   極（６）の現像剤担持体（１）表面における径方向の磁
   束密度のピーク値（Ｂ）を略同一に設定したことを特徴
   とする現像装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のものにおいて、前記ピー
   ク値（Ｂ）が２００ガウス以上であることを特徴とする
   現像装置。