JPH11258909A

JPH11258909A - 現像装置

Info

Publication number: JPH11258909A
Application number: JP10080340A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Tanaka; 英明田中; Nobumasa Furuya; 信正古谷
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1998-03-12
Filing date: 1998-03-12
Publication date: 1999-09-24

Abstract

(57)【要約】【課題】トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤
を用いて静電潜像を可視化する現像装置において、現像
剤の劣化を生じることなく、安定して高品質の画像を得
る。【解決手段】静電潜像が形成された感光体ドラム１と
対向する現像ロール２１を、周面付近に微小間隔で複数
の磁極が着磁されたものとし、層形成ロール２３から供
給された現像剤によって周面上にほぼ一層の磁性キャリ
アがほとんど隙間なく吸着された現像剤層を形成する。
そして、この現像剤層を、上記磁極とともに周回移動さ
せる。現像領域の下流側には、この現像ロールと対向す
るように磁石２４を設け、これに着磁された複数の磁極
と現像ロールの移動する磁極との間の変動磁界によっ
て、現像ロール上の一層に配列されている現像剤層を多
層化する。多層化した現像剤層は剥離ロール２２によっ
て、磁気的に回収する。なお、現像剤の供給と回収とを
一つの層形成ロールで行なってもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁性キャリアとこ
の磁性キャリアに電気的に吸着されるトナーとを含む二
成分現像剤を用い、像担持体上に形成された潜像に二成
分現像剤中のトナーを選択的に転移させて可視化する現
像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機・プリンタ等の画像形成装置とし
て、電子写真式又は静電記録式の装置が広く用いられて
いる。このような装置は像担持体上に静電潜像を形成
し、これにトナーを転移して可視像とした後、このトナ
ー像を記録用紙等に転写するように構成されている。上
記像担持体上の静電潜像を現像する現像装置には、トナ
ー及び磁性キャリアからなる二成分現像剤を像担持体表
面に接触又は近接させてトナーを転移するいわゆる二成
分現像装置がある。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、現像剤の撹拌機構
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、画質および現像剤の搬送性等の点で優れた特性を有
し、現像装置の主流となっている。

【０００３】このような二成分現像剤を用いる現像装置
の例として、磁石ロールとその周囲で回転駆動されるス
リーブとを備えた現像ロールを用いるものがある。この
現像装置では、磁石ロールが形成する磁界によってスリ
ーブ上に二成分現像剤を吸着し、スリーブ又は磁石ロー
ルの回転によって搬送する。そして、層厚規制部材によ
ってスリーブ上で適切な厚さの現像剤層とする。この現
像剤層は、磁石ロールの磁界にしたがって磁性キャリア
が穂状に連なった磁気ブラシを形成し、現像領域で像担
持体と接触又は近接して二成分現像剤中のトナーのみが
像担持体上の静電潜像に転移される。

【０００４】一方、上記現像ロールのスリーブを省略
し、ロール状の磁石のみからなる現像部材を用いる現像
装置も知られている。この現像装置で用いられる現像部
材は、ロール状の部材の全周にわたって磁極が形成され
ており、この周面上に二成分現像剤を吸着し、ロール状
の磁石の回転により現像剤層を搬送して像担持体に接触
又は近接させるものである。

【０００５】上記のような接触型又は非接触型の二成分
現像装置では、いずれも現像領域に運ばれる現像剤の量
や、現像領域を通過した後の現像剤を新しい現像剤と入
れ替える効率が、画像濃度や印字画像の品質を左右す
る。このため、現像領域を通過して一度現像に供された
現像剤を現像ロール表面から効率よく剥離し、新たな現
像剤を供給して所定厚さの均等な現像剤層を形成するこ
とが必要となる。

【０００６】新たな現像剤を現像部材上に供給して層形
成する手段として、例えばパドルやオーガーなどで現像
部材近傍まで現像剤を搬送して供給し、現像部材上に付
着した現像剤を層厚規制部材で所望の層厚に規制、均一
化する技術が広く採用されており、層厚規制部材として
は、トリマーやブレード等が用いられる。さらに、この
ような層厚規制部材の他に、特開平８−１３７２６５号
公報に開示される現像装置のように、ロール状部材によ
って層厚の規制を行なうものもある。

【０００７】一方、現像部材上の現像剤を入れ替えるた
めに現像剤を剥離する手段としては、例えば、磁石ロールの、現像剤を剥離する部位に、隣接した同
極性の磁極を設け、反発磁極により現像剤を剥離する技
術スクレーパと呼ばれる薄板状部材を現像ロールに当接
させて現像剤を剥離する技術等が一般に採用されている。

【０００８】また、特開平８ー１３７２６５号公報に開
示される現像装置は、現像ロールの現像スリーブに、弾
性部材で被覆した磁性棒を圧接し、この磁性棒を現像ス
リーブの回転方向と逆方向に回転させ、現像スリーブの
内側に固定して設けた磁石による磁界の作用と、磁性棒
表面に設けられた弾性部材の掻取り力によって現像スリ
ーブ上の磁性現像剤を効率良く除去しようとするもので
ある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような現像装置では以下のような問題を有している。現
像ロール等の現像部材上に所定厚さの現像剤層を形成す
るのに、トリマーやブレード等の層厚規制部材を用いた
場合には、層厚規制部材の背面部、すなわち現像剤搬送
方向の上流側において、現像剤が過度に充填された状態
となる。このため、現像剤に対して強い圧縮力が作用
し、また現像剤が層厚規制部材と現像部材の間隙を通過
する際には、現像剤に対して強い摩擦力が作用する。こ
のような力により、層厚規制部において現像剤の劣化が
発生するという問題点を有している。

【００１０】上記現像剤の劣化はトナーの劣化とキャリ
アの劣化とに大別され、双方とも圧縮力や摩擦力等によ
り発生するものであり、トナーおよびキャリアの劣化が
生じると、電荷量の低いトナーおよび所定の極性と逆極
性に帯電したトナーが生じて背景部へのカブリが発生し
たり、トナーとキャリアとの付着力が増大し、トナーー
が像担持体に転移しにくくなって画像濃度が低下すると
いう問題が発生する。

【００１１】一方、現像剤を剥離する手段に関し、現像
部材が有する磁石ロールに、隣接した同極性の磁極を設
ける技術は、現像部材の構造、磁極の配置および磁極間
隔等が限定されてしまう。つまり、磁石ロールの磁極間
隔を小さくした場合には、この技術の適用は構成上極め
て困難となる。また、磁石ロールが周面上に現像剤を担
持して回転するものでは、このような反発磁界を磁石ロ
ールに設けることはできない。

【００１２】また、スクレーパを用いる装置では、スク
レーパと現像ロールとが摺擦されるために経時摩耗が発
生する。現像ロールの表面が摩耗すると、表面粗さや磁
束密度等の変化により現像剤の搬送量が変化し、画質変
動が発生するという問題がある。また、スクレーパが摩
耗すると、現像剤の剥離不良が発生する。この場合に
は、現像ロール上の現像剤の交換効率が低下し、現像に
よってトナーが消費された現像剤が現像ロールから剥離
されにくくなる。このため、画像面積率の高い画像を連
続して形成した場合に、画像濃度が低下するという問題
がある。さらに、スクレーパと現像ロールとの当接部に
異物が詰まり、スクレーパの当接不良によって画像濃度
のムラが発生するという問題がある。

【００１３】さらに、特開平８ー１３７２６５号公報に
開示される現像装置でも、弾性部材で被覆した磁性棒が
現像部材に圧接されており、上記スクレーパを用いた装
置と同様の問題点が生じる。また、この装置は、現像部
材が内蔵する磁石ロールが固定支持されることを前提と
しており、磁石ロールが回転する装置には適用すること
ができない。

【００１４】本発明は、上記のような事情に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、トナーと磁
性キャリアとを含む二成分系現像剤を用いる現像装置に
おいて、現像剤の劣化をほとんど生じることなく、現像
領域を通過した現像剤の回収と、現像ロールへの新たな
現像剤層の形成とを効率よく行ない、安定性及び維持性
に優れた現像装置とすることである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本願に係る発明は、表面に静電潜像が形成される
像担持体と近接対向又は接触して設けられ、周面が周回
可能に支持された現像部材を有し、この現像部材の周
面にトナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を担持
して搬送し、前記像担持体と該現像部材とが対向する領
域に形成された電界内で、トナーを前記像担持体に転移
させてトナー像を形成する現像装置において、前記現
像部材は、周面上にほぼ一層のキャリアをほぼ均等に吸
着する複数の磁極を有し、この磁極が着磁された部材の
移動によって吸着された現像剤を搬送するものであり、
前記現像部材の周面の移動方向における前記現像領域
の下流側に、該現像部材上に吸着されたキャリアを撹乱
して多層化する現像剤層多層化部材と、前記現像部材
の周面上で多層化された現像剤を該現像部材から剥離し
て回収する現像剤回収部材とが設けられているものとす
る。

【００１６】上記現像装置は、前記現像部材の磁極の間
隔又は磁束密度の分布によって、トナーを電気的に吸着
した磁性キャリアがほぼ一層だけ均等に吸着されるよう
にしたものであり、例えば、請求項２に記載のように現
像部材の周面に沿ってＮ極とＳ極とが交互に配置され、
この現像部材の周面付近における磁極の中心間距離が２
５μｍ以上２５０μｍ以下となるように着磁されている
と、一般に用いられる粒径２５μｍ〜２００μｍ程度の
キャリアはほぼ一層だけ均等に吸着される。

【００１７】つまり、このように着磁されていると、図
１２に示すように、磁束が隣接する極性の異なる磁極へ
と向かうため、現像部材表面に垂直な方向の磁界成分
は、現像部材表面の近傍において急激に減衰する。従っ
て、現像剤は極上部に集中して付着することなく、磁界
に沿った状態で整然と配列し易くなる。そして、磁束は
吸着された磁性キャリア中を通り、二層目のキャリアに
対する吸着力は極めて小さくなり、キャリアが一層だけ
均等に配列された現像剤層が形成される。

【００１８】このように現像剤層を形成することによ
り、現像剤にストレスを負荷することが少なくなり、現
像剤の劣化が防止される。また、このように均一な現像
剤層を現像部材の磁極と相対移動させることなく搬送
し、像担持体との対向位置でトナーを転移させて現像を
行なうことにより、濃度ムラのない高品質の画像が安定
して得られる。

【００１９】なお、上記複数の磁極は、現像部材を強磁
性体からなるもの又は周面付近に強磁性体層を設け、こ
れに着磁したものであってもよいし、結着樹脂に強磁性
体粉を混入した材料を塗布した磁気記録層を設け、これ
に着磁したものであってもよい。

【００２０】一方、上記のような現像剤層は、像担持体
との対向領域を通過した後に現像剤層多層化部材によっ
て攪乱され、現像部材の周面と平行な力が作用すると、
容易にその配列が崩され、磁性キャリアが複数層に重な
った状態となる。そして、このような現像剤に、現像部
材から剥離しようとする力が現像剤回収部材によって作
用すると、多層化された現像剤層の上層のキャリア粒子
は、現像部材表面近傍で垂直方向の磁界成分が急激に減
衰しているため、現像部材表面方向へ拘束される力が弱
く、容易に剥離されて回収される。また、下層のキャリ
ア粒子も周方向への配列が疎となるため移動が容易とな
り、現像部材の表面に働く磁気拘束力を振りきって現像
部材から剥離し、現像剤回収部材に回収される。

【００２１】上記現像剤層多層化部材としては、例えば
請求項３に記載されるもののように、現像部材に非接触
で対向するように配置した磁界発生部材を用いることが
できる。このような現像剤層多層化部材と対向する位置
では、現像部材周面に担持され、ほぼ一層に配列された
キャリア粒子は、移動する現像部材の磁極と対向して配
置された磁石との間の変動磁界によって、現像部材の周
面上で移動し、多層化される。

【００２２】また、上記現像剤層多層化部材を構成する
磁界発生部材としては、請求項４に記載されるように、
現像部材の周面に沿って固定配置された磁石であり、Ｓ
極とＮ極とが前記現像部材の周方向に交互に着磁されて
いるものを用いるのが望ましい。このような場合、現像
部材周面上に固定状態で吸着されたキャリア粒子は、現
像部材の周回によって現像剤層多層化部材上の磁極の吸
引力や反発力を繰り返し受けながら移動する。また、キ
ャリア粒子の粒径や磁気特性にばらつきがあるため異な
る転がり速度で移動を始め、隣接するキャリアに接触
し、複数のキャリアが重なり合ったり凝集したりして現
像剤層が多層化される。これにより、現像剤層は効率よ
く剥離され、現像剤が入れ替わって新しい現像剤層が形
成される。

【００２３】現像剤回収部材としては、例えば請求項５
に記載されるように、磁気吸引力によって現像剤を回収
する構成を有するものを現像部材に非接触に配置して用
いることができる。このような現像剤回収部材を用いる
場合、現像部材に非接触で、磁気吸引力によって現像剤
の回収を行うため、現像部材表面や現像剤回収部材自体
の摩耗や現像剤の劣化をおこすことなく現像剤の回収を
行うことができる。

【００２４】さらに、この現像剤回収部材は、例えば請
求項６に記載されるように、現像部材と対向して配置さ
れた無端状の周面を有する部材とし、この周面に磁気的
に吸着した現像剤を周回移動させながら前記現像部材に
接触させることによって、この現像部材からの現像剤の
回収と新たな現像剤の現像部材への供給を行うことがで
きる。このような現像装置は、現像剤回収部材が層形成
機能を備えるため、層形成部材を別途に設ける必要がな
く、また、回収された現像剤は、層形成に使用されなか
った現像剤と共にトナー供給部へと搬送されるため、現
像装置の小型化及び簡素化が実現される。

【００２５】上記現像装置で用いる現像剤中の磁性キャ
リアは、請求項７に記載されるように、１０⁶ ／（４
π）Ａ／ｍの磁界中における磁化が、約４５ｋＡ／ｍ以
上３６０ｋＡ／ｍ以下であるものを用いるのが望まし
い。これにより、現像部材の周面に微小な現像剤の抜け
や層厚ムラのない現像剤層が層厚規制部材を用いること
なく形成される。また、現像に供された後には、上記現
像剤層多層化部材によりこの現像剤層の多層化が容易に
行われ、確実に現像部材上の現像剤の入れ替えが行なわ
れる。したがって、低濃度部における濃度均一性及び細
線画像の再現性や高密度画像の濃度維持性に優れた良好
な画質を安定して得ることができる。

【００２６】上記の作用は次のように考えることができ
る。磁性キャリアの磁化が小さいと、上記磁極が形成す
る磁界によってこの磁性キャリアが現像部材上へ吸着さ
れる力が小さくなる。このため、磁極間隔が小さく設定
され、現像部材の表面に垂直な方向の磁界成分が急激に
減衰していると、現像部材の表面にキャリアが吸着され
ない部分（いわゆる現像剤層の抜け）が生じ易くなる。
このような現像剤層の抜けがあると、低濃度部における
微小な濃度ムラや細線の再現性不良が発生する。一方、
磁性キャリアの磁化が大きいと、現像部材の磁化パター
ンに応じて強い吸着力が作用し、磁極上と磁極間とでほ
ぼ均一な現像剤層、つまり山谷構造のない現像剤層を形
成するのが難しくなる。現像剤層にこのような山谷構造
があると、低濃度部において磁極ピッチと対応した濃度
ムラが発生したり、細線の幅に微小なムラが生じたりす
ることになる。

【００２７】また、上記現像装置で用いる現像剤中の磁
性キャリアは、請求項８に記載されるように、残留磁化
が約２５ｋＡ／ｍ以下であるものを用いるのが望まし
い。この理由は、次のように説明される。磁性キャリア
の残留磁化が大きいと、キャリアの磁気的凝集が生じ易
くなり、この磁気的凝集により一層より多くキャリアが
吸着される部位が生じる。つまり、磁気的に凝集したキ
ャリアが付着している部分では、現像部材上にキャリア
が多層になって付着し、現像剤層に微小な凹凸が形成さ
れる。このような凹凸が生じると、低濃度部における微
小な濃度ムラや細線の再現性不良が発生する。

【００２８】このように、磁性キャリアの磁化と残留磁
化とは、上記磁極によって形成される現像剤層の状態に
影響を及ぼすものであり、磁化と残留磁化とを上記の範
囲内とすることにより、キャリア粒子が近接してほぼ一
層に配列された現像剤層が得られ、さらに、現像剤層多
層化部材による現像剤層の多層化が効率よく行われる。

【００２９】なお、特開平９−４３９９３号公報に記載
の現像装置は、複数の磁極を有する磁石ロールと対向し
て複数の磁極を有する磁石部材を固定配置する点で、上
記現像装置と共通の構成を有するものである。しかし、
特開平９−４３９９３号公報に記載の現像装置では、磁
石ロール上の現像剤層の上層と下層とを入れ替えるよう
に攪拌し、摩擦帯電を促進することを目的として上記磁
石部材を設けたものであり、磁石ロール上にはキャリア
が穂状となった現像剤層が形成されていることを前提と
するものである。したがって、本件発明と目的および構
成が異なるものである。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本願に係る発明の実施の形
態を図に基づいて説明する。［本願に係る発明が用いられる画像形成装置］図１は、
本願に係る現像装置が用いられる画像形成装置の一例を
示す概略構成図である。この画像形成装置は、ほぼ円筒
状の導電性基体の周面に感光体層が設けられた感光体ド
ラム１を備えており、この感光体ドラム１が、図中に示
す矢印Ａの方向に回転駆動されるようになっている。ま
た、感光体ドラム１の周囲には、その回転方向に沿っ
て、帯電器２と、露光装置３と、円筒状の現像部材（現
像ロール）２１を感光体ドラム１に対向させた現像装置
２０と、転写前コロトロン４と、転写コロトロン５と、
剥離コロトロン６と、クリーナー７と、光除電器８とを
有している。

【００３１】上記感光体ドラム１の導電性基体は電気的
に接地されている。また、感光体層には負帯電の有機感
光体（ＯＰＣ）が用いられており、ほぼ一様に帯電した
後、像光を照射すると、露光部の電荷が上記導電性基体
に流れ、電位が減衰するようになっている。この感光体
ドラム１は、例えば外径を５０ｍｍに設定することがで
きる。

【００３２】上記露光装置３としては、画像情報に応じ
た露光が可能な任意の露光手段を使用することができ、
例えば、レーザー書き込み装置、ＬＥＤアレイ、一様光
源と液晶マイクロシャッターからなる液晶ライトバルブ
等任意の露光装置が目的に応じて使用される。

【００３３】次に、上記画像形成装置の動作について説
明する。この画像記録装置においては、感光体ドラム１
が図示しない駆動手段によって矢印の方向に回転駆動さ
れる。この感光体ドラム１の表面は、帯電器２によって
一様に帯電される。続いて、感光体ドラム１の表面に
は、露光手段３により画像に対応した露光が行われ、静
電潜像が形成される。現像ロール２１には、図示しない
現像バイアス用の電源によって現像バイアス電圧が印加
され、感光体ドラム１の表面と現像ロール２１との間に
形成される電界の作用により、現像ロール２１の周面上
に担持された二成分現像剤中のトナーが感光体ドラム１
に転移し、静電潜像が顕像化される。

【００３４】上記のようにして感光体ドラム１上に形成
されたトナー像は、必要に応じて転写前コロトロン４に
よって帯電され、転写コロトロン５の帯電によって記録
用紙上に転写される。その後、この記録用紙は、剥離コ
ロトロン６の帯電によって感光体ドラム１の表面から剥
離されて定着器（図示しない）へと搬送される。定着器
ではトナー像が加熱・加圧によって記録用紙上に定着さ
れる。一方、トナー像の転写および記録用紙の剥離工程
が終了した感光体ドラム１の表面は、クリーナー７によ
って残留トナーが清掃され、さらに光除電器８による露
光で残留電荷が除去されて次の画像形成工程に備えられ
る。

【００３５】［第１の実施形態］次に、本願に係る発明
の実施の形態である現像装置について説明する。図２
は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項
５、請求項７又は請求項８に記載の発明の一実施形態で
ある現像装置を示す概略構成図である。この現像装置２
０は、二成分現像剤を収容するハウジング２８内に、周
面に二成分現像剤を担持して感光体ドラム１との対向領
域に搬送する現像ロール２１と、現像領域の下流側で、
この現像ロール２１に近接対向して配置され、キャリア
がほぼ単層で吸着された現像剤層を多層化する現像剤層
多層化部材２４と、前記現像剤層多層化部材２４の下流
側で、現像ロール２１に近接対向して設けられ、多層化
された現像剤層を現像ロール２１から剥離する剥離ロー
ル２２と、前記剥離ロール２２の下流側で、前記現像ロ
ール２１と所定の間隔をおいて対向し、現像剤を前記現
像ロール２１の周面上に供給して現像剤層を形成する層
形成ロール２３と、前記ハウジング２０内に新たなトナ
ーを投入するトナー補給手段２７と、トナーが補給され
た現像剤を撹拌しながら搬送する攪拌搬送部材２５、２
６とを有している。

【００３６】上記現像ロール２１は、軸線回りに回転が
可能となるように支持されており、図３に示すように、
導電性基体２１ａとこの上に積層された磁気記録層２１
ｂとで主要部が構成されている。この現像ロール２１の
外径は１２ｍｍに設定され、現像剤層が感光体ドラム１
に対して非接触状態となるよう保持されている。

【００３７】上記導電性基体２１ａには現像バイアス用
電源２９により、現像バイアス電圧が印加される。この
現像バイアス電圧には直流又は直流を重畳した交流電圧
を採用することができる。一方、上記磁気記録層２１ｂ
は、磁性材料を結着樹脂と混合し、層状に形成したもの
であり、磁性材料としてγ−Ｆe₂ｏ₃ を、結着樹脂とし
てポリウレタンが使用され、層厚は５０μｍとなってい
る。この磁気記録層２１ｂには、現像ロール２１の全周
にわたってＳ極とＮ極とが周方向に交互に等間隔（２５
〜２５０μｍ程度）着磁されており、周面上に磁性キャ
リアがほぼ一層だけ隙間なく吸着された現像剤層を形成
するようになっている。この磁気記録層２１ｂの着磁
は、図４に示すように現像ロール２１の周面に近接して
配置された磁気記録用ヘッド１０によって行なわれ、磁
化の方向は、図３に示すように現像ロール２１の表面に
対して水平方向となっている。

【００３８】この磁気記録用ヘッド１０は、軟磁性材料
からなり両端部が間隔を置いて並列する形状のコア１１
と、このコア１１に巻き回されたコイル１２とを有し、
上記コア１１の両端部が現像ロール２１の周面に近接又
は接触するように配置される。コイル１２には磁化信号
発生装置によって制御される電源（図示しない）から磁
化電流が供給されるようになっており、コイル１２に電
流が流れると、コア１１内に磁束１３が発生し、この磁
束１３はコア１１の先端から磁気記録層２１ｂ内を通
る。これにより、磁気記録層２１ｂが磁化される。コイ
ル１２へ供給される磁化電流は断続的または適宜電流の
方向を変えて供給され、図４に示すように回転駆動され
る現像ロール２１の周面が所定の着磁パターンに磁化さ
れる。

【００３９】このように着磁された現像ロール２１は、
表面付近に磁界が形成され、磁性キャリアを保持しなが
ら感光体ドラム１との間に電位差が設けられるものであ
ればよく、基体上に磁気記録層を形成し、さらに導電性
材料の薄層を蒸着などにより積層したものでもよい。

【００４０】上記層形成ロール２３は周方向に複数の磁
極を有する磁界発生部材２３ｂと、その外側で周回可能
に支持された中空円筒状のスリーブ２３ａとを備えてい
る。上記磁界発生部材２３ｂは、周方向にＳ極とＮ極と
が交互に着磁され、隣接する磁極間で形成される磁界に
よって二成分現像剤の磁気ブラシをスリーブ２３ａの表
面に形成するようになっている。この磁界発生部材２３
ｂ及びスリーブ２３ａは、双方が逆方向に回転すること
によりスリーブの表面に変動する磁界を発生させ、磁気
ブラシを形成するトナーとキャリアとを均一に混合して
摩擦帯電するとともに、現像ロール２１と対向する位置
まで搬送する。つまり、磁界発生部材２３ｂの回転によ
り、磁気ブラシはスリーブ２３ａ上で倒れ込んだり再び
起立されたりする、いわゆる磁気ブラシの転動を繰り返
しながら、磁界発生部材２３ｂの回転と逆方向に搬送さ
れる。そして、現像ロールとの対向部で磁気ブラシの先
端が現像ロール２１の表面に接触し、現像ロールの周面
上に、キャリアがほぼ一層だけ付着した現像剤層が形成
される。

【００４１】上記層形成ロール２３の磁極ピッチは搬
送、攪拌性能が良好な１〜６ｍｍ程度が好ましく、前記
現像ロール２１の磁極ピッチよりも大きい方がよい。本
実施形態では、外径が８ｍｍのスリーブ２３ａと、スリ
ーブ２３ａの周面上での磁極間ピッチが約４ｍｍとなる
ような間隔でＮ極とＳ極とが交互に着磁された磁界発生
部材２３ｂを用いている。また、層形成ロール２３は、
現像ロール２１とのギャップが０．２ｍｍ〜０．８ｍｍ
であることが好ましく、本実施形態では０．５ｍｍとな
るように配置され、スリーブ２３ａ及び磁界発生部材２
３ｂが図中に示す方向にそれぞれ回転駆動されるもので
ある。

【００４２】なお、前記層形成ロールは、上記実施形態
のようにスリーブと磁界発生部材とを逆方向に回転させ
るものの他、スリーブを静止させ、磁界発生部材のみを
回転させるもの、又は速度差を設けて同方向に回転させ
るものであってもよい。また、スリーブと磁界発生部材
とで構成されるものに限らず、現像剤を担持して現像ロ
ールに供給することができる様々な形態のものを採用す
ることができる。

【００４３】上記現像剤層多層化部材２４は、現像ロー
ル２１と所定間隔（１ｍｍ）をおいて対向するように固
定配置された磁石であり、現像ロールとの対向面は、該
現像ロールの周面に沿った形状となっている。そして、
この対向面には、現像ロール２１の周方向にＳ極とＮ極
とが間隔１．５ｍｍで交互に６極着磁されている。

【００４４】なお、本実施形態においては、現像剤層多
層化部材２４と現像ロール２１との間隔を１ｍｍとした
が、これに限定されるものではなく、現像ロール上でキ
ャリアが転がり移動できる間隔であればよい。また、現
像剤層多層化部材が有する複数の磁極の磁極間隔は、
１．５ｍｍに限定されるものではなく、０．５ｍｍ〜７
ｍｍの範囲であれば本発明の効果が得られる。また、こ
の磁極間隔は、等間隔でなくてもよいし、磁極数は少な
くとも２極以上の任意の磁極数を適宜選択することがで
きる。さらに、上記複数の磁極は、任意のパターンで配
置することができ、対向する現像ロールの周方向だけで
なく、軸方向に隣り合う磁極が異なるパターンとするこ
とも可能である。

【００４５】上記剥離ロール２２は、外径が８ｍｍの中
空円筒状で外周面の一部が外側に突出した形状の非磁性
スリーブ２２ａと、このスリーブの内部に周回可能に設
けられた磁石２２ｂとからなる。この磁石は、Ｓ極とＮ
極とが全周にわたって交互に８極着磁されたものであ
り、現像ロール２１上から現像剤を磁気的に剥離し、磁
石２２ｂの回転によって搬送するものである。

【００４６】次に、上記現像装置内の現像剤の流れにつ
いて説明する。上記現像ロール２１上にキャリアがほぼ
隙間なく一層が吸着された現像剤層は、現像領域を通過
した後、現像剤層多層化部材２４と対向する位置に搬送
される。現像ロール上のキャリアは対向する現像剤層多
層化部材２４の磁極に応じて吸引力や反発力を周期的に
受け、キャリア粒子単位で現像ロール２１上を転がりな
がら移動する。この時、キャリア粒子の移動速度は、現
像ロール２１上のキャリア粒子の位置やキャリア粒子の
粒径及び磁気特性の違いから、キャリア粒子毎にばらつ
きが生じる。このようにして、キャリア粒子が、現像剤
層多層化部材２４と対向する位置で異なる転がり速度で
移動を始めると、図５に示すように、ほぼ隙間なく一層
に吸着されたキャリア１５は隣接するキャリア粒子と互
いに接触し、他のキャリアに乗りあげたり、潜り込んだ
り、あるいはキャリア粒子の凝集がおこり、現像剤層が
多層化される。また、これにともなって現像ロールの現
像剤は疎な状態、つまり周面上に現像剤の付着していな
い部分が生じた状態となる。

【００４７】このように多層化された現像剤層の上層の
キャリア粒子は、現像ロールの磁極による垂直方向の磁
界成分が急激に減衰するため、現像ロール２１の表面に
磁気的に拘束される力は弱く、剥離ロール２２によって
容易に剥離される。また、現像剤層の下層でも周方向に
キャリア粒子の付着していない部分が生じており、キャ
リア粒子が互いに周方向に拘束しないため、現像ロール
２１上で移動が容易となり、剥離ロール２２から磁気的
吸引力が作用すると現像ロール２１の表面に働く磁気拘
束力を振りきって現像ロール２１の表面から剥離され
る。

【００４８】現像ロール２１から剥離され、剥離ロール
２２上に移動した現像剤は、図２中に示す矢印の方向に
回転する磁石２２ｂによって、スリーブ２２ａの周面上
を磁石２２ｂの回転と逆方向に移動し、スリーブ２２ａ
の周面が外側に突出した部位に搬送される。この部位で
はスリーブ２２ａの周面と内蔵する磁石２２ｂとの距離
が遠くなっているため、スリーブ２２ａの周面に吸着さ
れたキャリアに対する磁気拘束力が弱くなり、スリーブ
２２ａから脱落する。脱落したキャリアを含む現像剤
は、ハウジング内の現像剤収容室に戻され、トナー補給
手段２７によって補給されたトナーと混合される。そし
て、撹拌搬送部材２５、２６で撹拌され、層形成ロール
２３上に再び供給される。

【００４９】層形成ロール２３上に供給された現像剤
は、この層形成ロール２３上に担持され、内蔵する磁石
ロール２３ｂの回転により、スリーブ２３ａ上を図２中
の矢印の方向に移動して現像ロール２１に接触する。こ
の時、現像ロール２１の表面に接触したキャリア粒子に
は、比較的強い磁気拘束力が働き、近接する周囲のキャ
リア粒子と連なって現像ロール２１上に残留し、現像剤
層を形成する。一方、現像ロール上の２層目以上のキャ
リア粒子は、現像ロール２１上に留まろうとするが、現
像ロール表面に働く磁気拘束力は、現像ロールの表面か
ら離れるにしたがって急速に減衰するため、現像ロール
２１から容易に離脱し、層形成ロール２３上に戻され、
層形成ロール２３の周面に沿って移動する。その結果、
現像ロール２１表面にはほぼ一層のキャリアからなる現
像剤層が安定して形成される。

【００５０】なお、この現像装置で用いられる二成分現
像剤は非磁性のポリエステル系トナーとフェライト系磁
性キャリアとを混合したものであるが、これに限定され
るものではなく、他の材料からなるトナー又はキャリア
を用いることもできる。また、上記トナーは、重合法又
は混練粉砕法等によって製造することが可能であるが、
トナー粒子は流動性の高い球形のものが望ましい。

【００５１】次に、図２に示す現像装置を用いて画像形
成試験を行い、画像濃度の安定性を調査した結果につい
て説明する。比較のため、現像剤層多層化部材２４を配
置しない構成とした現像装置についても同時に実験を行
った。

【００５２】本実験では、図１に示す画像形成装置を用
い、Ａ４用紙上に連続して画像を形成する。現像する画
像は、感光体ドラム１の長手方向に画像領域を二分割
し、半分の領域を面積率１００％のベタ画像、残りの半
分の領域を面積率０％の白地領域としたものである。そ
して、この画像を所定枚数形成した後に、両領域に面積
率が１００％のベタ画像を形成し、画像濃度差を調査し
て画像濃度の安定性を評価する。評価項目はプロセスの
進行方向における濃度ムラであり、評価にはこれらの画
像濃度を反射濃度計（商品名：Ｘ−Ｒｉｔｅ３１０）に
て測定する。また、実験時には、現像剤中のトナー量が
一定となるようにトナーの補給を行うものとする。

【００５３】この実験では、重量平均粒径５０μｍ、真
比重４．５ｇ／ｍ² 、１０⁶ ／（４π）Ａ／ｍの磁界中
における磁化が５０Ａ・ｍ² ／ｋｇのフェライトキャリ
アを使用し、トナーは重量平均粒径が７μｍで負帯電性
のポリエステル系トナーを用いた。現像剤中のトナーと
キャリアとの混合比は現像剤中のトナーの重量比で７．
９重量％とし、トナーの帯電量は−１５ｍＣ／ｋｇ〜−
２０ｍＣ／ｋｇの範囲に調整されている。また、現像ロ
ール２１の磁極間隔は１００μｍに設定している。上記
のような方法で評価を行った結果を表１に示す。

【００５４】

【表１】

【００５５】表１より、比較例の現像装置においては、
連続してベタ画像を現像した領域では、その後の画像濃
度が低下していることが分かる。また、連続してベタ画
像を現像した領域と白地領域とでは、その後に形成した
画像の濃度の差は、連続現像枚数が多くなるにつれて大
きくなり、ベタ画像を現像した領域の画像濃度が大きく
低下する。これは、現像剤層多層化部材がない現像装置
では、現像後の現像剤が完全に交換されずに、一部現像
ロール上に残って次の現像に供されるため、現像性能の
低下を生じたものと考えられる。一方、現像剤層多層化
部材を有する現像装置では、連続して現像を行った後で
も、ベタ画像を現像した領域と白地領域とで、その後の
画像濃度差はほとんどなく、濃度低下は発生していない
ことがわかる。

【００５６】従って、本実施形態のように複数の磁極を
有する現像ロールを用い、ほぼ一層のキャリアをほぼ均
等に吸着した現像剤層て現像を行った後、この現像剤の
薄層を多層化してから回収する構成を採用すれば、小型
化された現像装置においても、現像部材上の現像剤の回
収及び供給時における現像剤の入れ替えが効率良く行わ
れることがわかる。さらに、本実験のように感光体ドラ
ム１の長手方向に画像面積率の偏りがある原稿を連続し
て現像し、現像ロールの長手方向でトナー消費量に偏り
が生じるような場合においても、現像ロール上の現像剤
にこれに起因したトナー濃度の差は生じない。

【００５７】次に、図２に示す現像装置を用い、キャリ
アの種類および粒径と、磁気記録層２１ｂの磁極間隔と
を変化させて静電潜像の現像試験を行い、画像濃度、キ
ャリアの付着及び画像の均一性に及ぼす影響について調
査した結果について説明する。一般に二成分現像剤の薄
層を用いる現像方式において、きめの細かい画像を得る
ためには、平均粒径の小さいキャリアを用いることが好
ましい。平均粒径の大きなキャリアを用いた場合には、
磁界に沿って配列されるキャリアのチェーン間の間隔は
広くまた粗くなるため、均一性の高い薄層を得ることは
困難となる。このため、画像の均一性不良およびライン
画像のエッジ再現不良が発生してしまう。したがってキ
ャリアの平均粒径としては、１００μｍ以下であること
が好ましく、本試験では平均粒径が５０μｍ、１００μ
ｍのキャリアを用いた。この実験で使用した４種類のキ
ャリアは表２に示す。以下余白

【００５８】

【表２】

【００５９】表２中のキャリアおよびは磁性粉分散
型樹脂キャリアで、およびはフェライトキャリアで
ある。また、平均粒径は、重量平均粒径である。単位重
量当りの磁化は１０⁶ ／（４π）Ａ／ｍの磁界中におけ
る値であり、残留磁化はいずれも５ｋＡ／ｍ未満であ
る。現像剤中のトナーとキャリアの混合比は、現像剤中
のトナーの重量比で、およびのキャリアでは１５重
量％、およびのキャリアでは７．９重量％として、
単位体積当たりのトナー量がほぼ等しくなるように設定
している。また、トナーの電荷量は−１５〜−２０ｍＣ
／ｋｇの範囲に調整されている。現像ロール２１として
は、その表面における磁極間隔が、１３μｍ、２５μ
ｍ、５０μｍ、１００μｍ、２５０μｍ、５００μｍの
６種類のものを使用した。

【００６０】画像濃度の評価は、ベタ画像の現像を行
い、その濃度を反射濃度計（商品名：Ｘ−ＲＩＴＥ３１
０）で測定して行う。この測定値が１．８以上であれば
ベタ画像、線画像ともに十分な濃度を有しており、１．
８以上を○、１．８未満を×と評価した。

【００６１】また、キャリアの付着は、図６に示すよう
な画像部と背景部とがプロセスの進行方向と直角方向に
一定周期で並列されたいわゆる交番ラインの現像を行
い、このときのキャリア付着量を測定して評価を行っ
た。交番ラインの周期は２サイクル／ｍｍで画像部と背
景部の比率は１：１である。このような交番ラインの現
像においては、感光体の表面に、画像部と背景部とが非
常に小さい間隔で隣接する静電潜像が存在するため、感
光体層の表面近傍にはいわゆるフリンジ電界が生じ、画
像の周辺部では、トナーと逆極性に帯電したキャリアに
対して静電的吸引力が作用する。従って、交番ラインは
キャリアの付着が生じやすい画像であり、キャリア付着
の評価に適している。キャリア付着量の評価指標は、交
番ラインの背景部におけるキャリア粒子の面積率とし
た。面積率の測定には、画像解析装置（商品名：ＬＵＺ
ＥＸ−５０００）を使用した。キャリア粒子の面積率
が、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。

【００６２】さらに、画像の均一性の評価は、ベタ画像
について目視で行い、目視で濃度ムラが確認されない状
態を○、少量の濃度ムラはあるが実用上問題の無いレベ
ルを△、使用不可能なレベルを×とした。

【００６３】上記のような方法で、評価を行った結果は
表３に表す。この表において、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。以下余白

【表３】

【００６４】表３より、磁極間隔が２５μｍ以上２５０
μｍ以下の範囲であれば、キャリア付着や均一性不良を
起こすことなく十分な画像濃度を得られることがわか
る。また、ベタ画像の濃度低下は全く見られなかった。
磁極間隔が２５μｍより狭い場合には、磁界に沿った磁
性キャリアの配列は困難となり、現像剤層は全体的に疎
な状態となる。このため、十分な濃度が得られず、画像
の均一性も損なわれる。また、現像ロール２１の表面か
ら離れた部位における磁界は、磁極間隔が狭いほど急激
に減衰して弱くなるため、磁極間隔が２５μｍより狭い
場合には、現像ロール上の磁性キャリアに作用する磁気
拘束力は弱くなり、層形成ロールとの対向部で現像ロー
ル表面に接触したキャリアも容易に剥離してしまい、完
全な現像剤層が得られない。さらに、現像ロールの回転
時に作用する遠心力により、現像剤が飛散する現象が観
察された。

【００６５】一方、磁極間隔が２５０μｍより広い場合
には、磁極間部において磁性キャリアに作用する磁気拘
束力が極めて弱くなる。このために、現像剤が磁極付近
に集中的に付着する。従って、現像剤層の状態は着磁パ
ターンに応じて山と谷とを形成するようになり、現像さ
れた画像には着磁パターン状のムラが発生してしまう。
また、上記のように、磁極間部に付着した磁性キャリア
に作用する磁気拘束力が弱いため、キャリアの付着およ
び現像剤の飛散が発生してしまう。

【００６６】これらに対し、磁極間隔を２５μｍ以上２
５０μｍ以下とすると、現像ロール上において、磁性キ
ャリアは磁界に沿った状態で整然と配列される。このた
め現像ロール上には現像剤の付着していない部分が無
く、かつ山谷構造を持たないほぼ一定層厚の現像剤層が
形成され、この現像剤層が磁力により保持されて搬送さ
れる。

【００６７】したがって、層厚規制部材を用いることな
く均一性の高い画像を得ることが可能となる。また、現
像剤搬送量は部品精度に依存しないので、高精度な組立
て精度は要求されない。さらに、現像部材上の現像剤層
には強い磁気拘束力が作用するので、キャリアの感光体
への付着および現像剤の飛散は発生しない。さらに、上
記現像装置では、現像剤層多層化部材を設けて、現像
後、現像ロール上に残留する現像剤を多層化した後回収
し、層形成しているので前回の現像像の履歴を残すこと
なく、濃度低下のない安定した画像が得られる。

【００６８】なお、上記図２に示す現像装置では、現像
ロール２１上の現像剤層を、感光体ドラム１に対して非
接触状態としたが、現像剤層が感光体ドラム１と接触す
るように設定した場合においても同様な結果が得られ
る。また、上記現像装置では、磁気記録層１２ｂの結着
樹脂としてポリウレタンを用いたが、この他に、ハイパ
ロン、ポリイソブチレン、ネオプレンゴム、ニトリルゴ
ム、塩素化ポリエチレン等を用いることができる。ま
た、結着樹脂中に磁性材料を分散させた構成の他に、磁
性金属材料を用いた場合においても同様な結果が得られ
る。この場合、磁性金属材料としては磁石材料や磁気記
録材料等として公知である任意のものが使用可能であ
り、例えばＣｏ−Ｎｉ−ＰやＣｏ−ＮｉやＣｏ−Ｃｒが
使用できる。

【００６９】次に、本実施形態の現像装置を用い、長期
にわたって画像形成を行なった実験について説明する。
また、この現像装置と比較するため、図７に示すよう
な、層厚規制部材３３を用いた従来の現像装置３０で同
様に画像を形成する実験を行った。ここで、比較例とし
て用いた現像装置は、次のような構成のものである。

【００７０】この現像装置３０は、現像剤が収容される
現像ハウジング３６の感光体ドラム１との対向部位に現
像用開口が設けられ、この開口部に現像ロール３１が配
設されたものであり、このハウジング内には、現像ロー
ルの軸と平行にパドル状の現像剤供給部材３２及び２本
の現像剤搬送部材（オーガー）３４、３５が配設され、
２本の現像剤搬送部材３４、３５の間には、隔壁３７が
形成されている。

【００７１】上記現像ロール３１は、感光体ドラム１と
の位置関係が固定されている磁石ロール３１ｂと、その
周囲で回転駆動されるスリーブ３１ａと、図示しない両
端部の軸とにより構成され、感光体ドラム１との間隙が
５００μｍに設定されている。上記磁石ロール３１ｂ
は、磁極Ｎ１とＳ１とのほぼ中間部が感光体ドラムと近
接するように配置され、磁極Ｎ１とＳ１との挟む角度は
７０度で、磁束密度は、磁極Ｎ１とＳ１ともに７０ｍＴ
に設定されている。

【００７２】この現像ロール３１の、上記感光体ドラム
との対向位置の上流側には、該現像ロール３１の軸線方
向に沿って層厚規制部材３３が近接配置される。そし
て、この層厚規制部材３３で現像ロール上の現像剤量を
調整することにより、現像ロール３１の周面には、磁極
Ｎ１とＳ１との中間部で２００μｍの層厚を有し、感光
体ドラム１に対して非接触状態となる現像剤層が形成さ
れる。このようにスリーブ３１ａ上で層厚が規制された
現像剤は、スリーブ３１ａの回転に伴い感光体ドラム１
と対向する現像領域へと搬送され、感光体ドラム上の静
電潜像の現像に供される。また、現像領域を通過した現
像剤は、磁極Ｎ２とＮ３とで形成される反発磁界の作用
により、スリーブ３１ａ上から剥離されて現像剤溜りへ
と落下し、図示しないトナー補給器より供給された追加
トナーと混合されて次の現像へと供される。

【００７３】上記の２種類の現像装置を用い、Ａ４用紙
上に連続して画像形成を行ってベタ画像濃度及びトナー
電荷量の推移を調査した。この実験の結果は、各々図８
及び図９に示す。なお、この実験において、本願発明に
係る現像装置２０及び従来の現像装置３０における現像
ハウジング内の現像剤重量は、それぞれ１００ｇ及び４
００ｇに設定した。また、補給トナー量は、現像剤中の
トナー重量比が７．５〜８．５重量％となるように調整
した。

【００７４】図８及び図９から、本願発明に係る現像装
置２０では、１０万枚の連続画像形成を通じて画像濃度
及びトナー電荷量が充分に維持されることがわかる。一
方、比較例である従来の現像装置３０では、上記連続画
像形成によって急激な濃度低下及びトナー電荷量の低下
がみられ、これに伴ってトナー飛散による地カブリが発
生し、現像剤は寿命に至った。また、長期にわたって画
像形成を行なう実験の後に、現像剤の状態を調査した結
果、従来の現像装置３０で用いた現像剤は、顕著なトナ
ー劣化及びキャリア劣化が発生していた。これは、層厚
規制部材３３による層厚規制時に現像剤に対して強いス
トレスが作用することに起因するものであり、この影響
により前述のような濃度低下及びトナー電荷量低下が発
生したものと考えられる。

【００７５】一方、本願発明の現像装置２０では、長期
画像形成実験後のトナー及びキャリアは初期と同様な状
態であり、劣化状態は見られなかった。これは、図２に
示す現像装置２０では、現像剤層の形成及び現像ロール
からの剥離を磁気的に行う構成となっているので、現像
剤に対する機械的なストレスが回避され、現像剤の劣化
が防止されたものである。以上のように、本願発明の現
像装置では、良好な画質を長期に渡り安定して維持でき
ることが分かる。

【００７６】なお、本実施形態では層形成ロールのスリ
ーブと磁石の回転方向をそれぞれ図２中に矢印で示す方
向としたが、これに限定されるものではなく、層形成ロ
ールと現像ロールとの対向部位において層形成ロール上
の現像剤の搬送方向と現像ロール上の現像剤層の搬送方
向とが同じであれば、磁石ロールを逆方向に回転させて
もよい。

【００７７】次に、図２に示す現像装置２０において、
キャリアの粒径及び磁化と、磁気記録層２１ｂの磁極間
隔とを変化させて画像形成への影響を調査した結果につ
いて説明する。この実験に使用したキャリアの種類は表
４に示す。以下余白

【表４】

【００７８】上記キャリアはすべて真密度４．５ｇ／ｃ
ｍ³ のフェライトキャリアを使用した。このキャリアの
平均粒径は重量平均粒径で示し、また、磁化は１０⁶ ／
（４π）Ａ／ｍの磁界中における単位重量当たりの磁化
の値で表した。

【００７９】現像剤中のトナーとキャリアとの混合比
は、現像剤中のトナーの重量比で７．９重量％とし、ト
ナーの電荷量は−１５ｍＣ／ｋｇ〜−２０ｍＣ／ｋｇの
範囲に調整されている。また、現像ロール２１として
は、磁極間隔が２５μｍ及び２５０μｍの２種類の現像
ロールを使用し、画像濃度、キャリア面積率低濃度部
における画像の均一性及び細線再現性の４項目について
評価を行った。

【００８０】上記画像濃度及びキャリア面積率について
は、先の実験と同じ評価基準で評価を行った。上記低濃
度画像の均一性は、面積率２０％のベタ画像について目
視で評価を行い、濃度ムラが確認されない状態を〇、少
量の濃度ムラはあるが実用上問題のないレベルを△、使
用不可能なレベルを×とした。また、上記細線再現性に
ついては、幅１３０μｍの線画像について目視で評価を
行い、エッジ部のギザツキ及び濃度ムラが確認されない
状態を〇、少量のギザツキ及び濃度ムラはあるが実用上
問題のないレベルを△、使用不可能なレベルを×とし
た。

【００８１】上記の実験の結果を表５に示す。ここで、
総合評価は上記４項目の全てに△及び×のないものを
〇、△はあるが×のないものを△、一つでも×があるも
のを×とした。以下余白

【００８２】

【表５】表５より、キャリアの磁化が４５ｋＡ／ｍ以上３６０ｋ
Ａ／ｍ以下であれば、キャリア付着を起こすことなく充
分な画像濃度を濃度差なく得られると同時に、低濃度部
の均一性、並びに細線再現性も良好となることがわか
る。また、ベタ画像での濃度低下はまったく見られなか
った。

【００８３】この現像装置のように現像ロール２１の表
面に微小間隔で磁極が設けられていると、現像ロールの
表面から離れた位置における磁界は、磁極間隔が狭いほ
ど急激に減衰して弱くなる。このため、キャリアの磁化
が小さいと、磁界に沿った磁性キャリアの配列が困難と
なり、現像剤層は全体的に疎な状態となって現像剤層の
抜け、すなわち現像剤の付着していない部分が生じ易く
なる。これに対し、単位重量当たりのキャリアの磁化を
４５ｋＡ／ｍ以上とし、キャリアに作用する磁気拘束力
を高めることにより、現像剤層の抜けの発生を抑制する
ことが可能となり、低濃度部の均一性、並びに細線再現
性を高めることができる。

【００８４】一方、磁極間隔が大きくなると、吸着され
た現像剤層に着磁パターンに応じた山谷構造を形成し易
くなる。これに対しては、単位重量当たりのキャリアの
磁化を３６０ｋＡ／ｍ以下とし、キャリアに作用する磁
気拘束力を弱めることにより、上記現像剤層の山谷構造
の発生を抑制することが可能となり、低濃度部の均一
性、並びに細線再現性を高めることができる。

【００８５】以上のように、１０⁶ ／（４π）Ａ／ｍの
磁界中における磁化を約４５ｋＡ／ｍ以上３６０ｋＡ／
ｍ以下とすることにより、充分な画像濃度の均一性の高
い画像を形成すると共に、低濃度部の均一性、並びに細
線再現性を高めることが可能となる。なお、本実施形態
においては、フェライトキャリアを使用したが、磁化が
上記の範囲内であれば、公知である任意のキャリア、あ
るいは樹脂中に磁性粉を分散させたいわゆる磁性粉分散
型樹脂キャリアを用いた場合においても、同様の結果が
得られる。

【００８６】次に、図２に示す現像装置において、キャ
リアの残留磁化を変化させ、キャリアの感光体への付
着、低濃度部における濃度ムラの発生及び細線の再現性
を調査した結果について説明する。この実験では、表６
に示す８種類のキャリアを使用しており、これらは全て
樹脂中に磁性粉を分散させた真密度２．２ｇ／ｃｍ² の
磁性粉分散型樹脂キャリアである。平均粒径は重量平均
粒径であり、１０⁶ ／（４π）Ａ／ｍの磁界中における
磁化は４０Ａ・ｍ² ／ｋｇ、磁化は８８ｋＡ／ｍであ
る。

【００８７】

【表６】

【００８８】また、現像剤中のトナーとキャリアとの混
合比は、現像剤中のトナーの重量比で５重量％とした。
トナーの電荷量は、−１５ｍＣ／ｋｇ〜−２０ｍＣ／ｋ
ｇの範囲内に調整されている。現像ロールとしては、そ
の表面における磁極間隔が１００μｍのものを使用し
た。

【００８９】キャリアの付着、低濃度部における濃度ム
ラ及び細線の再現性については、先の実験と同じ方法で
評価を行った。この実験の結果は表７に示す通りであ
り、総合評価は上記の４項目すべてに△及び×のないも
のを〇、△はあるが×のないものを△、一つでも×のあ
るものを×とした。

【００９０】

【表７】表７の結果から、キャリアの残留磁化が２５ｋＡ／ｍ以
下であれば、キャリアの付着をおこすことなく充分な画
像濃度が得られると同時に、低濃度部における画像の均
一性及び細線の再現性に優れた高画質の画像形成を実現
することができる。なお、この実験では、ベタ画像での
濃度低下は見られなかった。

【００９１】このように、キャリアの残留磁化が低濃度
部における画像の均一性及び細線の再現性に影響を及ぼ
す理由については、次のように考えることができる。磁
性キャリアの残留磁化が大きいと、キャリアの磁気的な
凝集が生じ易くなり、この影響で層形成時に現像ロール
上の現像剤に磁気的な凝集が生じ、現像剤が一層より多
く付着するため、現像剤層に凹凸が生じる。そして、現
像剤層の層厚にこのような凹凸があると、低濃度部の均
一性及び細線再現性は低下してしまう。この問題に対し
ては、キャリアの残留磁化を２５ｋＡ／ｍ以下とするこ
とにより、キャリア付着を起こすことなく充分な画像濃
度が得られると同時に、低濃度部における画像の均一性
及び細線の再現性を高めることができる。

【００９２】なお、この実験では、キャリアとして磁性
粉分散型樹脂キャリアを使用したが、残留磁化が上記の
範囲内であれば、フェライトキャリアを用いた場合にお
いても同様な効果が得られる。また、この実験では、現
像ロールの磁極間隔を１００μｍとしたが、磁極間隔を
２５μｍ以上２５０μｍ以下とした場合においても同様
の結果が得られた。

【００９３】［第２の実施形態］図１０は請求項１、請
求項２、請求項３、請求項４、請求項５及び請求項６に
記載の発明の一実施形態である現像装置を示す概略構成
図である。この現像装置４０は、二成分現像剤を収容す
るハウジング４７内に、周面に二成分現像剤を担持して
感光体ドラム１との対向領域に搬送する現像ロール４１
と、現像ロール４１と所定間隔をおいて対向配置され、
キャリアがほぼ単層で吸着された現像ロール上の現像剤
層を多層化する現像剤層多層化部材４４と、現像剤層多
層化部材４４より下流側で、現像ロール４１と所定間隔
をおいて対向配置され、現像ロール４１上の多層化され
た現像剤を回収するとともに、新たな現像剤を供給して
キャリアが単層となった現像剤層を現像ロール上に形成
する層形成ロール４２と、層形成ロール４２上に担持さ
れる現像剤層の一部分を崩す現像剤層細分部材４３と、
トナー収容部４８内のトナー４５をほぐしながら上記層
形成ロール４２に供給するトナー供給部材４６とを有し
ている。また、図示しないが、トナー収容部の軸線方向
における端部には、トナー収容部にトナーを供給するト
ナーボックスが連結されている。

【００９４】上記現像ロール４１は、外径が１０ｍｍ
で、図２に示す現像装置で用いられる現像ロール２１と
同様の構成を有し、図１０中に示す矢印Ｂの方向に回転
駆動される。上記層形成ロール４２は、周方向に複数の
磁極を有し、軸線回りに回転する磁界発生部材４２ｂと
その外側で磁界発生部材４２ｂと逆の方向に回転する外
径１０ｍｍの中空円筒状のスリーブ４２ａとで主要部が
構成されており、スリーブ４２ａ上に二成分現像剤を磁
気的に吸着して撹拌および搬送するようになっている。

【００９５】上記現像剤層多層化部材４４は、対向する
現像ロール４１の周面の形状に沿った曲面を有する磁石
であり、現像ロール４１の周面の外側に現像ロール４１
と近接して固定配置されている。この現像剤層多層化部
材４４には、現像ロール４１の周方向にＳ極とＮ極とが
１．５ｍｍの間隔で交互に着磁されており、現像ロール
４１との間隔は１．５ｍｍとなっている。

【００９６】上記現像剤層細分部材４３は、先端が層形
成ロール４２と近接対向するように突き出し、層形成ロ
ール上で穂状となった現像剤層を崩して細分するように
なっている。また、この現像剤層細分部材の後方部分４
３ａは、トナー収容部４８との間で傾斜面を形成してお
り、トナー収容部４８から供給されるトナーを層形成ロ
ール４２上に導くようになっている。

【００９７】次に、現像剤の流れについて説明する。現
像ロール４１上に担持され、キャリアがほぼ一層に吸着
された現像剤層は、現像領域を通過した後、現像剤層多
層化部材４４と対向する位置に搬送され、この現像剤層
多層化部材４４により現像剤の配列が攪乱されて多層化
する。このように多層化し、配列が疎な状態となった現
像剤層は、層形成ロール４２と対向する位置に搬送され
る。

【００９８】層形成ロール４２上では、表面をトナーに
覆われたキャリアが磁気ブラシを形成しており、層形成
ロール４２の内部に配置された磁界発生部材４２ｂの回
転により、穂状となった現像剤が転動しながらスリーブ
４２ａ上を移動し、現像ロール４１と対向する位置に運
ばれて現像ロール４１上の現像剤層と接触する。現像ロ
ール４１上の現像剤層は疎な状態で多層化されているた
め、２層目以上の上層のキャリアは容易に磁気ブラシに
回収され、また、現像ロール４１の表面に接触している
一層目のキャリアも周囲を他のキャリアで囲まれていな
いため移動し易く、磁気ブラシの摺擦により層形成ロー
ル上に回収される。層形成ロール上に回収された現像剤
はスリーブ４２ａおよび磁界発生部材４２ｂの回転によ
り搬送され、トナー供給領域Ｃに戻される。

【００９９】一方、上記ハウジング内のトナー収容部４
８には、トナー搬送部材４６が配設されており、図１０
中に示す矢印の方向へ回転することによってトナーを充
分に撹拌すると共に、撹拌されたトナーを現像剤層細分
部材の後部４３ａ上に搬送する。このトナーは、現像剤
層細分部材４３上の傾斜面にそって移動し、スリーブ４
２ａ上の現像剤と接触するトナー供給領域Ｃまで導かれ
る。トナー供給領域Ｃでは、現像時にトナーが消費され
て表面が露出したキャリアが層形成ロール４２によって
搬送されてきており、トナーはこの露出したキャリア表
面に接触して摩擦帯電により静電的に付着する。

【０１００】このように、新たにトナーが補給された現
像剤により層形成ロール４２上に形成された磁気ブラシ
は、現像ロールとの対向領域に搬送される。現像ロール
との対向領域で、現像剤の磁気ブラシは現像ロール４１
の表面に次々と接触し、現像ロール４１の表面から離れ
る際に強く吸着された一層目のキャリアだけが現像ロー
ル４１の表面に磁気的に拘束され、キャリアがほぼ一層
に配列された新たな現像剤層が現像ロール４１上に形成
される。そして、この現像剤層は現像ロール４１の回転
に伴って現像領域に運ばれ、感光体ドラム１上の静電潜
像の現像に供される。

【０１０１】なお、この実施形態では、二成分現像剤と
して非磁性のポリエステル系トナーとフェライト系磁性
キャリアとを混合したものを用いたが、流動性の高い球
形の粒子であれば、他の材料からなるトナーまたはキャ
リアを用いることもできる。トナーは重合法及び混練粉
砕法のいずれの方法で製造されたものも使用可能である
が、流動性の高い球形トナーを用いるのが望ましい。

【０１０２】上記の現像装置４０を用いて、第１の実施
形態と同様の条件によりベタ現像領域と白地現像領域と
を有する画像を連続して現像し、その後に形成した画像
の濃度を調査した結果、ベタ現像領域と白地現像領域と
で画像濃度差はほとんど見られず、濃度低下が発生して
いないことがわかった。また、この現像装置４０を用い
た長期画像形成試験でも、現像剤の劣化が発生せず、良
好な画像が長期にわたり安定して得られた。

【０１０３】［第３の実施形態］図１１は、請求項１、
請求項２、請求項３、請求項４、請求項５及び請求項６
に記載の発明の他の実施形態である現像装置を示す概略
構成図である。この現像装置５０は、二成分現像剤を収
容するハウジング５７内に、周面に現像剤を担持して感
光体ドラム１との対向領域に搬送する現像ロール５１
と、現像ロール５１と所定の間隔をおいて対向配置さ
れ、現像領域を通過した現像ロール上の現像剤層を多層
化する現像剤層多層化部材５４と、現像剤層多層化部材
５４よりも下流側で現像ロール５１と所定の間隔をおい
て対向配置され、現像ロール５１上の多層化された現像
剤を回収するとともに、新たな現像剤を供給してキャリ
アが単層となった現像剤層を現像ロール上に形成する層
形成ロール５２と、層形成ロール５２と所定の間隔をお
いて対向配置され、トナー槽内でトナーを攪拌しながら
層形成ロール上の現像剤に供給するトナー撹拌供給部材
５３と、トナー収容部５８内のトナー５５を前記トナー
撹拌供給部材５３付近に搬送するトナー搬送部材５６と
を備えている。また、この現像装置の他の構成は、図１
０に示す現像装置と同じである。

【０１０４】この現像装置では、現像剤層の形成および
トナーの供給は次にように行なわれる。現像終了後、現
像ロール５１の周面に担持された現像剤が現像ロール５
１の回転によって現像剤層多層化部材５４と対向する位
置に搬送される。そして、この現像剤層多層化部材５４
の磁界の影響で、現像ロール５１表面に相対的に固定さ
れていたキャリアが、現像ロール５１の周面上を転がり
ながら移動し、キャリア粒子同士が互いに接触して乗り
上げたり潜り込んだりして、ほぼ一層に形成されていた
現像剤層が疎な配列で多層化される。多層化された現像
剤層は、層形成ロール５２と対向する位置に搬送され
る。

【０１０５】層形成ロール５２上では、表面をトナーに
覆われたキャリアが磁気ブラシを形成し、内蔵する磁界
発生部材５２ｂの回転により、転動しながらスリーブ５
２ａ上を移動する。そして、現像ロール５１と対向する
位置に運ばれた現像剤の磁気ブラシは、現像ロール５１
上の現像剤層と接触し、現像ロール５１上の多層化され
た現像剤を吸着し回収する。これとともに、トナーが十
分に吸着されたキャリアがほぼ一層に配列された現像剤
層を現像ロール上に形成する。一方、層形成ロール上に
残った現像剤は、さらに層形成ロール上で搬送され、ト
ナー槽５９内に入る。

【０１０６】トナー槽５９内のトナー６０は、トナー撹
拌供給部材５３により常に撹拌され、流動性が保たれて
いる。トナー槽５９内に入った現像剤は補給されたトナ
ー６０を取り込みながら転動し、現像剤中のキャリアは
トナーと充分に接触してキャリア表面に帯電されたトナ
ーが静電的に付着する。キャリアは、トナー槽５９から
搬出されるときには表面をトナーで覆われた状態となっ
ており、消費されたトナーが補給されて再び現像ロール
５１と対向する位置に運ばれる。この時、余剰のトナー
は、トナー槽５９内に残されるかあるいは層形成ロール
５２上で移動中に落下してトナー槽５９内に戻る。

【０１０７】トナー槽５９内にはトナー搬送部材５６に
より、トナー収容部５８からトナー５５が補給される。
この時、トナー層５９内に既にトナーが一定量ある場合
には、過剰のトナーが溢れ出してトナー収容部５８に戻
され、トナー量は常に一定に保たれる。

【０１０８】一方、トナーが補給された現像剤は、層形
成ロール５２上に担持されて現像ロール５１と対向する
位置に搬送され、すでに現像ロール表面に付着している
現像剤と入れ替わって現像剤層を形成し、次の現像に寄
与する。

【０１０９】このような工程で現像を行なうことによ
り、図１０に示す現像装置と同様に画像濃度の低下がな
く、濃度の均一性に優れた画像が安定して得られ、キャ
リアの付着も生じない。

【０１１０】なお、上記の現像装置５０では、トナー収
容部５８にトナーボックスを連結してトナーを補給する
ように構成しているが、トナー収容部５８を交換可能な
トナーカートリッジとしてもよい。また、トナー撹拌供
給部材５３は、トナー槽５９内のトナー６０を安定して
層形成ロール５２上の現像剤に接触させる構成であれば
よく、例えば、機械的あるいは電気的に振動するものや
トナー槽５９の底部で回転するスクリュー状の撹拌部材
とすることも可能である。さらに、この現像装置で用い
られている二成分現像剤は非磁性のポリエステル系トナ
ーとフェライト系磁性キャリアとを混合したものである
が、流動性の高い粒子であれば他の材料から成るトナー
及びキャリアを用いることも可能であり、トナーは重合
法、混練粉砕法等で製造されたものを使用することがで
きる。

【０１１１】

【発明の効果】以上説明したように、本願発明の現像装
置によれば、微小ピッチで着磁された現像部材の周面に
ほぼ一層のキャリアをほぼ均等に付着した現像剤層を形
成して現像を行うとともに、この現像剤層を多層化して
から磁気的に剥離回収するので、現像部材上で現像領域
を通過した現像剤は効率よく回収される。そして、この
現像部材の周面に新しい現像剤を接触させることで、次
の現像のための新たな現像剤の薄層が過不足なく均一に
安定して形成され、画像形成時の濃度ムラ並びに濃度低
下が確実に防止される。また、現像剤の回収および層形
成が磁気的に行なわれるので、現像剤に過大な力が作用
することがなく、現像剤の劣化が防止され、画像の安定
性並びに維持性に優れた現像装置とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明に係る現像装置が用いられる画像形成
装置の一例を示す概略構成図である。

【図２】請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請
求項５、請求項７及び請求項８に記載の発明の一実施形
態である現像装置を示す概略構成図である。

【図３】図２に示す現像装置で用いられる現像ロールの
部分拡大図である。

【図４】図３に示す現像ロールの着磁の方法を示す図で
ある。

【図５】現像剤層多層化部材の機能を示す概略図であ
る。

【図６】現像時にキャリアが感光体ドラムに転移する量
を調査するために用いる画像パターンを示す図である。

【図７】比較例として用いた従来の現像装置の概略構成
図である。

【図８】図２に示す現像装置及び図７に示す現像装置に
おけるプリント枚数とベタ画像濃度との関係を示す図で
ある。

【図９】図２に示す現像装置及び図７に示す現像装置に
おけるプリント枚数とトナー電荷量との関係を示す図で
ある。

【図１０】請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、
請求項５及び請求項６に記載の発明の一実施形態である
現像装置を示す概略構成図である。

【図１１】請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、
請求項５及び請求項６に記載の発明の他の実施形態であ
る現像装置を示す概略構成図である。

【図１２】本願発明の現像装置で用いられる現像ロール
の表面付近における磁束の分布およびキャリア粒子の配
列を示す概略図である。

【符号の説明】

１感光体ドラム２帯電器３露光装置４転写前コロトロン５転写コロトロン６剥離コロトロン７クリーナー８光除電器１０磁気記録用ヘッド１１コア１２コイル１３磁束１５キャリア２０現像装置２１現像ロール２１ａ導電性基体２１ｂ磁気記録層２２剥離ロール２２ａスリーブ２２ｂ磁石２３層形成ロール２３ａスリーブ２３ｂ磁界発生部材２４現像剤層多層化部材２５、２６撹拌搬送部材２７トナー補給手段２８ハウジング２９現像バイアス用電源３０現像装置３１現像ロール３１ａスリーブ３１ｂ磁石ロール３２現像剤供給部材３３層厚規制部材３４、３５現像剤搬送部材（オーガー）３６ハウジング３７隔壁４０、５０現像装置４１、５１現像ロール４２、５２層形成ロール４２ａ、５２ａスリーブ４２ｂ、５２ｂ磁界発生部材４３現像剤層細分部材４４、５４現像剤層多層化部材４５、５５トナー４６トナー供給部材４７、５７ハウジング４８、５８トナー収容部５３トナー撹拌供給部材５６トナー搬送部材５９トナー槽６０トナー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に静電潜像が形成される像担持体と
近接対向又は接触して設けられ、周面が周回可能に支持
された現像部材を有し、この現像部材の周面にトナーと磁性キャリアとを含む二
成分現像剤を担持して搬送し、前記像担持体と該現像部
材とが対向する領域に形成された電界内で、トナーを前
記像担持体に転移させてトナー像を形成する現像装置に
おいて、前記現像部材は、周面上にほぼ一層のキャリアをほぼ均
等に吸着する複数の磁極を有し、この磁極が着磁された
部材の移動によって吸着された現像剤を搬送するもので
あり、前記現像部材の周面の移動方向における前記現像領域の
下流側に、該現像部材上に吸着されたキャリアを撹乱し
て多層化する現像剤層多層化部材と、前記現像部材の周面上で多層化された現像剤を該現像部
材から剥離して回収する現像剤回収部材とが設けられて
いることを特徴とする現像装置。
【請求項２】請求項１に記載の現像装置において、前記現像部材の複数の磁極は、該現像部材の周面に沿っ
てＮ極とＳ極とが交互に配置され、前記現像部材の周面
上における前記磁極の中心間距離が２５μｍ以上２５０
μｍ以下となるように着磁されていることを特徴とする
現像装置。
【請求項３】請求項１又は請求項２に記載の現像装置
において、前記現像剤層多層化部材は、前記現像部材と非接触で対
向するように配置された磁界発生部材であることを特徴
とする現像装置。
【請求項４】請求項３に記載の現像装置において、前記磁界発生部材は、前記現像部材の周面に沿って固定
配置された磁石であり、この磁石にはＳ極とＮ極とが前
記現像部材の周方向に交互に着磁されていることを特徴
とする現像装置。
【請求項５】請求項１、請求項２請求項３又は請求項
４に記載の現像装置において、前記現像剤回収部材は、現像部材に非接触に配置され、
磁気吸引力によって現像剤を回収するものであることを
特徴とする現像装置。
【請求項６】請求項５に記載の現像装置において、前記現像剤回収部材は、前記現像部材と対向して配置さ
れた無端状周面を有する部材であり、該周面に磁気的に
吸着した現像剤を周回移動させながら、前記現像部材に
接触させることによって、該現像部材からの現像剤の回
収と新たな現像剤の該現像部材への供給を行うものであ
ることを特徴とする。
【請求項７】請求項１、請求項２、請求項３、請求項
４、請求項５又は請求項６に記載の現像装置において、前記磁性キャリアは、１０⁶ ／（４π）Ａ／ｍの磁界中
における磁化が約４５ｋＡ／ｍ以上３６０ｋＡ／ｍ以下
であることを特徴とする現像装置。
【請求項８】請求項１、請求項２、請求項３、請求項
４、請求項５、請求項６又は請求項７に記載の現像装置
において、前記現像部材の周面に担持される現像剤の磁性キャリア
は、残留磁化が約２５ｋＡ／ｍ以下であることを特徴と
する現像装置。