JP2000098749A

JP2000098749A - 二成分現像装置

Info

Publication number: JP2000098749A
Application number: JP10270284A
Authority: JP
Inventors: Yoshimi Tokita; 好美鴇田; Masahiro Azuma; 正博我妻
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1998-09-24
Filing date: 1998-09-24
Publication date: 2000-04-07

Abstract

(57)【要約】【課題】キャリアのカウンターチャージによる白抜け
等の画像欠陥のない、高画質な画像を長期間にわたり形
成することができる二成分現像装置を提供する。また、
現像剤に加わるストレスが少なく、現像剤の劣化や現像
装置の動作に必要な駆動トルクを低減することができる
二成分現像装置を提供する。【解決手段】回転可能な第一のスリーブとその内部に
配設される第一の磁石とを備え、回転する潜像担持体に
対峙して設けられる第一の現像ロールと、回転可能な第
二のスリーブとその内部に配設される第二の磁石とを備
え、回転する潜像担持体の第一の現像ロールよりも下流
側に対峙して設けられる第二の現像ロールとを有し、第
一及び第二のスリーブ上に保持される現像剤層により潜
像担持体の潜像部分に選択的に現像を行う二成分現像装
置において、第二のスリーブ上に保持される現像剤層と
潜像担持体とが非接触である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式の複
写機、ファクシミリ、プリンタ、これらの複合機等の画
像形成装置に係り、さらに詳しくは、トナーとキャリア
とからなる二成分現像剤を使用して静電潜像を現像する
二成分現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、複写機等の電子写真方式の画
像形成装置において、トナーとキャリアとからなる二成
分現像剤層を現像ロール上に保持し、その現像ロールと
対峙する潜像担持体上の静電潜像を現像する二成分現像
装置が広く知られている。また、このような二成分現像
装置において、潜像担持体の上流側及び下流側に二つの
現像ロールを配設し、それら二つの現像ロールにより潜
像を現像する現像装置も提案されている（例えば、特開
平３−３１８７６号公報）。

【０００３】この二つの現像ロールのうち、上流側での
現像ロールの現像能力は高く、現像濃度（べた画像）も
高くなるが、像担持体の移動方向の上流側で像が欠ける
傾向があり、また像担持体の移動方向の下流側（背景
部）では背景部かぶりが発生しやすい傾向にある。ま
た、下流側の現像ロールでの現像能力は、上流側の現像
ロールの現像能力に比べて低い為、全体的に現像濃度は
低下し、そして像担持体の移動方向の下流側で像が欠け
る傾向がある。この現象は、像担持体の移動方向の下流
側で背景部かぶりを回収する（クリーニング効果）作用
を有するためである。

【０００４】そして、上述した現像装置においては、上
流側の現像ロール、下流側の現像ロールの順に現像が行
われる為、最終的には各々が有する特徴が合成され、全
体的に現像濃度が安定した画像を得ることができる。さ
らに、このような二つの現像ロールを備える現像装置に
おいて、下流側の現像ロールの半径を上流側の現像ロー
ルの半径よりも小さく構成する記述が特開平１０−３１
３６８号公報に提案されている。このような二成分現像
装置においては、上流側と下流側の現像ロールの径が同
径な場合よりも、下流側の現像ロールでの像担持体の移
動方向下流側をクリーニングする影響を少なくして、よ
り高画質の画像を実現するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
二成分現像装置であっても、現像時に生じるキャリアの
カウンターチャージによるトナー像の回収の問題を十分
に解決するものではない。図１１は、キャリアのカウン
ターチャージを説明するものである。キャリアが保持し
ていたトナーが感光体上に移動すると、トナーが有して
いた電荷の逆電荷がキャリアに蓄積される。例えば、ト
ナーが負に帯電している場合には、そのトナーを失った
キャリア自体は正に帯電してしまう（図１１（ａ）参
照）。このようにキャリアに逆電荷（カウンターチャー
ジ）が蓄積されると、一旦潜像担持体表面に移動したト
ナーの一部がキャリアの逆電荷に引き寄せられ、再びキ
ャリアへ付着してしまう（図１１（ｂ）参照）。

【０００６】このようなカウンターチャージの影響は、
潜像担持体と現像ロールとの回転方向の関係上、トナー
画像の画像形成プロセス方向後ろ端部に生じやすく、画
像形成装置により記録シート上に形成される画像は、図
１２に示すように画像の後端部にトナーの薄い白抜け部
（スタベーション）として顕れる。

【０００７】さらに、上記のような二成分現像装置で
は、現像剤層規制部材により、現像ロールが保持する現
像剤の量を規制するため、現像剤に加わるストレスが大
きくなりがちであり、現像剤の劣化や攪拌部材を回転さ
せるのに必要な駆動トルクの増大を招く。

【０００８】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、その第一の目的は、キャリアのカウンターチャ
ージによる白抜け等の画像欠陥のない、高画質な画像を
長期間にわたり形成することができる二成分現像装置を
提供することにある。また、本発明の第二の目的は、現
像剤に加わるストレスが少なく、現像剤の劣化や現像装
置の動作に必要な駆動トルクを低減することができる二
成分現像装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、回転可能な第
一のスリーブとその内部に配設される第一の磁石とを備
え、回転する潜像担持体に対峙して設けられる第一の現
像ロールと、回転可能な第二のスリーブとその内部に配
設される第二の磁石とを備え、回転する潜像担持体の第
一の現像ロールよりも下流側に対峙して設けられる第二
の現像ロールとを有し、第一及び第二のスリーブ上に保
持される現像剤層により潜像担持体の潜像部分に選択的
に現像を行う二成分現像装置において、第二のスリーブ
上に保持される現像剤層と潜像担持体とが非接触であ
る。

【００１０】二成分現像装置をこのように構成すること
により、第一の現像ロールにより潜像担持体上に形成さ
れるトナー像に、カウンターチャージによる白抜け等の
画像欠陥が生じても、その画像欠陥部分を再度第二の現
像ロールにより再現像するため、高画質の画像を得るこ
とができる。この際、第二のスリーブ上に保持される現
像剤層と潜像担持体とが非接触であるため、潜像担持体
上に形成されているトナー像を第二のスリーブ上に保持
される現像剤層が掻き落としてしまうことがないのは勿
論、潜像担持体上に形成されているトナー像を第二のス
リーブ上に保持される現像剤のキャリアのカウンターチ
ャージにより乱して再び白抜け等の画像欠陥を生じさせ
ることもない。なお、第一の現像ロール及び、又は第二
の現像ロールに相当するものが複数存在しても構わな
い。

【００１１】ここで、第二のスリーブ上に保持される現
像剤層と潜像担持体とは非接触であるが、現像剤層と潜
像担持体とを余りに近づけすぎては現像剤がトナー像を
回収してしまう問題があり、余りに離しすぎては潜像担
持体上へトナーを飛翔しずらくなる問題があるため、第
二のスリーブ上に保持される現像剤層と潜像担持体との
間隔は、好ましくは０．０５〜０．３［ｍｍ］、より好
ましくは０．１〜０．２［ｍｍ］である。

【００１２】また本発明は、回転可能な第一のスリーブ
とその内部に配設される第一の磁石とを備え、回転する
潜像担持体に対峙して設けられる第一の現像ロールと、
回転可能な第二のスリーブとその内部に配設される第二
の磁石とを備え、回転する潜像担持体の第一の現像ロー
ルよりも下流側に対峙して設けられる第二の現像ロール
とを有し、第一及び第二のスリーブ上に保持される現像
剤層により潜像担持体の潜像部分に選択的に現像を行う
二成分現像装置において、第一のスリーブは、潜像担持
体との対峙部分において潜像担持体の回転と逆方向に回
転し、第二のスリーブは、潜像担持体との対峙部分にお
いて潜像担持体の回転と順方向に回転し、第一のスリー
ブと第二のスリーブとの間隔により第一及び第二のスリ
ーブ上に保持される現像剤の総量を規制するものであ
る。

【００１３】二成分現像装置をこのように構成すること
により、現像剤量規制部材を用いなくても、第一及び第
二のスリーブ上に保持される現像剤の総量を規制するこ
とができるため、現像剤に加わるストレスが少なく、現
像剤の劣化や現像装置の動作に必要な駆動トルクを低減
することができる。

【００１４】すなわち、第一のスリーブと第二のスリー
ブとの間隔を狭く構成すれば、第一及び第二のスリーブ
上に保持される現像剤の総量は少なくなり、逆にその間
隔を広く構成すれば、保持される現像剤の総量は多くな
る。したがって、第一のスリーブと第二のスリーブとの
間隔を適宜設定することにより、他の現像剤量規制部材
を用いることなく、所望の保持される現像剤の総量を得
ることができる。

【００１５】また、本発明は、第二のスリーブ上に保持
される現像剤層と潜像担持体とが非接触であり、第一の
スリーブは、潜像担持体との対峙部分において潜像担持
体の回転と逆方向に回転し、第二のスリーブは、潜像担
持体との対峙部分において潜像担持体の回転と順方向に
回転し、第一のスリーブと第二のスリーブとの間隔によ
り第一及び第二のスリーブ上に保持される現像剤層の総
量を規制するものである。

【００１６】二成分現像装置をこのように構成すること
により、白抜け等の画像欠陥が少ない高画質の画像を得
ることができるとともに、現像剤に加わるストレスが少
なく、現像剤の劣化や現像装置の動作に必要な駆動トル
クを低減することができる。

【００１７】また、第二のスリーブ上に保持される現像
剤層と潜像担持体とを非接触にする構成は、例えば第二
のスリーブの径を第一のスリーブの径よりも小さくした
り、第二の現像ロールを第一の現像ロールに比べて潜像
担持体に対して離間させて配設することにより実現する
ことができるが、それらの手段と共に、又はそれらの手
段を採らずに、第二のスリーブ上に保持される現像剤層
の単位面積当たりの現像剤量を、第一のスリーブ上に保
持される現像剤層の単位面積当たりの現像剤量よりも少
なくして、第二のスリーブ上に保持される現像剤層と潜
像担持体とが非接触とすることもできる。

【００１８】二成分現像装置をこのように構成すること
により、第二のスリーブ上に保持される現像剤層の層厚
が、第一のスリーブ上に保持される現像剤層の層厚より
も薄くなるため、容易に第二のスリーブ上に保持される
現像剤層と潜像担持体とを非接触にすることができる。
その結果、白抜け等の画像欠陥を一層効果的に防止する
ことができる。

【００１９】また、第二のスリーブ上に保持される現像
剤層の単位面積当たりの現像剤量を、第一のスリーブ上
に保持される現像剤層の単位面積当たりの現像剤量より
も少なくする構成は、例えば、第一及び第二のスリーブ
間に現像剤量規制部材として穂切り部材を設け、その穂
切り部材を設ける位置を調節することにより、第一及び
第二のスリーブ間に存在する現像剤を第一のスリーブ表
面と第二のスリーブ表面とに振り分けさせたりすること
で実現することも出来るが、それらの手段を採らずに、
第一のスリーブと第二のスリーブとの間隔に生じる磁界
により、その間隔に存在する現像剤の内、第一のスリー
ブ上に保持される現像剤と第二のスリーブ上に保持され
る現像剤との割合を規制することもできる。

【００２０】二成分現像装置をこのように構成すること
により、現像剤量規制部材を用いなくても、第二のスリ
ーブ上に保持される現像剤層の単位面積当たりの現像剤
量を、第一のスリーブ上に保持される現像剤層の単位面
積当たりの現像剤量よりも少なくすることができるた
め、現像剤に加わるストレスが少なく、現像剤の劣化や
現像装置の動作に必要な駆動トルクを低減することがで
きる。

【００２１】この第一のスリーブと第二のスリーブ間に
生じる磁界を調整することが可能な要素としては、第一
及び第二の磁石中の各磁極、その数及び磁束密度、それ
らの位置関係等が挙げられる。

【００２２】

【発明の実施による形態】次に、実施例に基づいて本発
明の好適な実施の形態を説明する。 ◎実施例１図１は、本実施例にかかる二成分現像装置を適用するこ
とができる画像形成用装置（複写機）の一例の全体構成
を示したものであり、大きく分けて画像形成部１、中間
転写部２、搬送部５、定着装置６からなる。

【００２３】画像形成部は感光体ドラム（潜像担持体）
１０、帯電器１１、露光器１２、現像装置３、感光体ク
リーニング装置１４等からなる。なお、現像装置３の構
成及び動作については後述する。中間転写部２は中間転
写ベルト２０、駆動ロール２１、張架ロール２２ａ，
ｂ，ｃ、一次転写装置（転写コロトロン）２３、二次転
写装置（転写ロール）２４、ベルトクリーニング装置２
５等からなり、二次転写装置は転写ロール、バックアッ
プロール（張架ロール２２ｂ）等からなる。定着装置６
は、内部に熱源を有する加熱ロール６０と加圧ロール６
１とからなる。搬送部５は、記録シートＳトレイ５０
ａ，ｂ、ピックアップロール５１ａ，ｂ、搬送ロール対
５２ａ，ｂ，ｃ、レジロール対（図示せず）、搬送ベル
ト装置５３等からなる。なお、中間転写ベルト２０は、
アクリル、塩化ビニル、ポリエステル、ポリカーボ、ポ
リアミド等の樹脂、又は各種のゴムにカーボンブラック
等の帯電防止材を適当量含有させ、例えば厚さ０．１ｍ
ｍに形成されており、その体積抵抗率は１０⁶〜１０¹⁴
Ω・ｃｍに調整されている。

【００２４】このような画像形成装置によって画像を形
成する動作について説明する。帯電器１１によって感光
体ドラム１０の表面は一様な所定の電圧に帯電される。
次に、例えば原稿画像に対応して露光器１２からレーザ
光が感光体ドラム１０表面に照射され、感光体ドラム１
０表面には電位差による静電潜像が形成される。その静
電潜像は現像装置３によってトナーにより現像され、ト
ナーの顕像となる。

【００２５】この感光体ドラム上に現像されたトナー像
は感光体ドラム１０の回転に従って、中間転写ベルト２
０と接する一次転写位置へと移動する。この際、一次転
写装置２３によって電界の作用によりトナーは中間転写
ベルト２０へと一次転写される。なお、一次転写されず
感光体ドラム１０表面に僅かに残った残留トナーは下流
の感光体クリーニング装置１４によりクリーニングされ
る。

【００２６】一方、中間転写ベルト２０（以下、単に
「ベルト２０」という）は駆動ロ−ル２１及び張架ロー
ル２２によって所定の張力で引っ張られてた状態で回転
駆動している。なお、駆動ロール２１や張架ロール２２
の軸方向においてもベルト２０に偏りが生じないように
所定の張力で引っ張られている。このベルト２０上に一
次転写されたトナー像はベルト２０の回転に伴って移動
する。

【００２７】記録シートトレイ５０ａ，ｂに収容されて
いる記録シートＳは、ピックアップロール５１ａ，ｂ、
搬送ロール対５２ａ〜ｃによって二次転写位置近くまで
搬送され、ベルト２０上のトナー像が二次転写位置に達
するタイミングに合わせてレジロール対（図示せず）の
ニップが解除され、記録シートＳが二次転写位置へと搬
送される。そこで、転写ロールから供給される電界の作
用によってトナー像が記録シートＳへ二次転写され、記
録シートＳは表面にトナー像を保持する。その記録シー
トＳは搬送ベルト５３により定着装置６まで搬送され、
加熱ロール６０と加圧ロール６１とのニップ部を通過す
る際に熱と圧力との作用によりトナー像が記録シートＳ
に定着され、永久像となり画像形成が終了する。

【００２８】図２は、図１に示した画像形成装置の二成
分現像装置３の構成を詳細に示したものである。この現
像装置３は、ハウジング３０を備えている。このハウジ
ング３０内は、略垂直方向に延設される仕切り壁により
第一の領域と第二の領域とに仕切られている。但し、こ
の仕切り壁はハウジング３０内の感光体ドラム１０軸方
向の全てに渡り設けられているものではなく、第一の領
域と第二の領域とは互いに現像剤Ｄが行き来可能に繋が
っている。そして、第一の領域及び第二の領域内には所
定量の現像剤Ｄが充填されている。また、各領域には、
螺旋羽根形状を有する攪拌部材３３ａ，ｂが感光体ドラ
ムの軸方向と同方向に設けられており、それぞれ矢印の
方向に回転駆動されることにより、現像剤Ｄを搬送、攪
拌している。なお、使用される現像剤の一例として、平
均粒径３０〜１００［μｍ］、抵抗値１０⁸〜１０¹⁶Ω
・ｃｍ以下のキャリアと、平均粒径５〜１０［μｍ］の
トナーを使用することができる。

【００２９】ハウジング３０内の第一の領域には、第一
及び第二の現像ロール３２が設けられている。図３は、
それらの両ロールの構成をより詳しく示したものであ
る。

【００３０】この第一の現像ロール３１は、円筒形状で
回転可能な第一のスリーブ３１１とその内部に配設され
る円柱状の第一の磁石３１２とを備え、回転する感光体
ドラム１０とそれぞれその軸方向を平行に対峙して設け
られている。第一のスリーブ３１１は、例えばアルミニ
ウム等の金属により構成されており、図２に示すように
所定の電源装置３１３から現像バイアス電圧が印加され
ている。この現像バイアス電圧は、例えばＡＣ成分とし
て、０．５〜２．０［ｋＶ_p-p］，２〜９［ｋＨｚ］、
ＤＣ成分として、−６００〜−４００［Ｖ］の交番電圧
を使用することができる。第一の磁石３１２は固定的に
配設され、所定の位置に複数（本実施例ではＮ₁₀，
Ｓ₁₀，Ｎ₂₀の３つ）の磁極を有している。ここで、合い
隣り合う二つの磁極がＮ極であるＮ₁₀−Ｎ₂₀間の第一の
スリーブ３１１表面には、磁界が実質的に存在しない、
又は存在しても僅かな領域が存在し、現像剤Ｄが保持さ
れない領域を形成している。

【００３１】第二の現像ロール３２は、円筒形状で回転
可能な第二のスリーブ３２１とその内部に配設される円
柱状の第二の磁石３２２とを備え、回転する感光体ドラ
ム１０とそれぞれその軸方向を平行に対峙して設けられ
ている。第二のスリーブ３２１は、例えばアルミニウム
等の金属により構成されており、図２に示すように所定
の電源装置３２３から現像バイアス電圧が印加されてい
る。この現像バイアス電圧は、例えばＡＣ成分として、
０．５〜２．０［ｋＶ_p-p］，２〜９［ｋＨｚ］、ＤＣ
成分として、−６００〜−４００［Ｖ］の交番電圧を使
用することができる。第二の磁石３２２は固定的に配設
され、所定の位置に複数（本実施例ではＳ₁，Ｎ₁，Ｎ
₂，Ｓ₂，Ｎ₃，Ｓ₄，Ｎ₄の７つ）の磁極を有してい
る。ここで、合い隣り合う二つの磁極がＮ極であるＮ₁
−Ｎ₂間の第二のスリーブ３２１表面には、磁界が実質
的に存在しない、又は存在しても僅かな領域が存在し、
現像剤Ｄが保持されない領域を形成している。

【００３２】また、感光体ドラム１０の回転方向に対し
て、第二の現像ロール３２は第一の現像ロール３１より
も下流側に設けられている。第一のスリーブ３１１は、
図２，３の矢印で示すように感光体ドラム１０との対峙
部分において感光体ドラム１０の回転と逆方向に回転
し、第二のスリーブ３２１は、図２，３の矢印で示すよ
うに感光体ドラム１０との対峙部分において感光体ドラ
ム１０の回転と順方向に回転する。

【００３３】図４は、感光体ドラム１０、第一の現像ロ
ール３１、第二の現像ロール３２の位置関係を説明する
ものである。本実施例において、第一及び第二の現像ロ
ール３１，３２は共に中心がそれぞれＣ₁、Ｃ₂の円柱
形状であり、第一の現像ロール３１（第一のスリーブ３
１１）の半径ｒ₁、第二の現像ロール３２（第二のスリ
ーブ３２１）の半径ｒ₂は、それぞれｒ₁＝５〜１５
［ｍｍ］，ｒ₂＝５〜１５［ｍｍ］である。

【００３４】感光体ドラム１０表面（点Ｐ₁）と第一の
現像ロール３１（第一のスリーブ３１１）表面との距離
をＤＲ₁とすると、このＤＲ₁は、感光体ドラム１０と
の対峙部分における第一の現像ロール３１表面に保持す
る現像剤層の厚さＤＴ₁と同等、もしくはＤＴ₁以下で
あることが望ましく、その好ましい値は０．２≦ＤＲ ₁
≦１．０［ｍｍ］、より好ましくは０．３≦ＤＲ₁≦
０．６［ｍｍ］である。余りにＤＲ₁が小さくては、現
像ロールと感光体ドラム間で現像剤の圧力が上がり、強
いては現像剤の固着が発生するという問題があり、余り
にＤＲ₁が大きくては現像剤層が感光体ドラム１０表面
に接触せず、ドラム１０表面に形成されている静電潜像
部分を十分に現像できないという問題があるためであ
る。

【００３５】一方、感光体ドラム１０表面（点Ｐ₂）と
第二の現像ロール３２（第二のスリーブ３２１）表面と
の距離をＤＲ₂とすると、このＤＲ₂は、感光体ドラム
１０との対峙部分における第二の現像ロール３２表面に
保持する現像剤層の厚さＤＴ ₂以上であることが必要で
あり、その好ましい値は０．２≦ＤＲ₂≦１．０［ｍ
ｍ］、より好ましくは０．３≦ＤＲ₂≦０．６［ｍｍ］
である。余りにＤＲ₂が小さくては、第二の現像ロール
３２に保持された現像剤層により感光体ドラム１０表面
に形成されているトナー画像を摺擦したり、またキャリ
アのカウンターチャージの影響により、そのトナー像を
乱してしまう可能性があり、余りにＤＲ₂が大きくて
は、第一の現像ロール３１による現像が不十分な部分を
補間して現像する効果を発揮できないためである。

【００３６】また、第一のスリーブ３１１と第二のスリ
ーブ３２１との間隔ｄにより、第一及び第二のスリーブ
３２１上に保持される現像剤層の総量を規制するため、
所望の現像剤層の総量に応じてその間隔ｄを設定するこ
とができる。その好ましい値は、０．３≦ｄ≦２．０
［ｍｍ］、より好ましくは０．４≦ｄ≦０．７［ｍｍ］
である。余りにｄが小さくては、現像剤Ｄの量が少なく
なり、感光体ドラム１０上に形成されている静電潜像を
十分に現像することができず、余りにｄが大きくては、
現像剤Ｄの量が多くなり、感光体ドラム１０上に形成さ
れている静電潜像に過剰な現像がなされると共に、第二
のスリーブ３２１上に保持される現像剤層と感光体ドラ
ム１０とを非接触に保つことが困難なためである。

【００３７】図５は、第一及び第二の現像ロール３２が
それぞれ有する第一及び第二の磁石３２２の磁極の位置
及びその磁界の強さを示すものである。

【００３８】図５（ａ）は、第一の磁石３１２の磁極の
位置及び磁界の強さを示すものであり、円筒形磁石の長
手方向に伸びる三箇所の磁極Ｎ₁₀，Ｓ₁₀，Ｎ₂₀を有して
いる。ここで、合い隣り合う二つの磁極がＮ極であるＮ
₁₀−Ｎ₂₀間に対応する第一のスリーブ３１１表面には、
反発磁界が形成され、現像剤Ｄが保持されない領域を形
成している。また、第一の磁石３１２の中心Ｃ₁から感
光体ドラム１０表面のＰ₁点を結ぶ直線上には、主に磁
極Ｓ₁₀によりもっとも大きな磁界Ｍ₁が生じている。ま
た、第一の磁石３１２の中心Ｃ₁から第二の磁石３２２
の中心Ｃ₂を結ぶ直線上には、主に磁極Ｎ₁₀により磁界
ｍ₁が生じている。

【００３９】図５（ｂ）は、第二の磁石３２２の磁極の
位置及び磁界の強さを示すものであり、円筒形磁石の長
手方向に伸びる七箇所の磁極Ｓ₁，Ｎ₁，Ｎ₂，Ｓ₂，
Ｎ₃，Ｓ₄，Ｎ₄を有している。また、Ｎ₂〜Ｓ₄は、
互いに中心角にして１０〜３０°ずつ離れて位置してお
り（本実施例では３０°）、その磁界の強さは０．５〜
５０［ｍＴ］（本実施例では２０［ｍＴ］）に設定され
ている。ここで、合い隣り合う二つの磁極がＮ極である
Ｎ₁−Ｎ₂間に対応する第二のスリーブ３２１表面に
は、反発磁界が形成され、現像剤Ｄが保持されない領域
を形成している。また、第二の磁石３２２の中心Ｃ₂か
ら感光体ドラム１０表面のＰ₂点を結ぶ直線上には、主
に磁極Ｎ₄と磁極Ｓ₁とにより磁界Ｍ₂が生じている。
また、第二の磁石３２２の中心Ｃ₂から第一の磁石３１
２の中心Ｃ₁を結ぶ直線上には、主に磁極Ｓ₄により磁
界ｍ₂が生じている。

【００４０】ここで、第二のスリーブ３２１上に保持さ
れる現像剤層の単位面積当たりの現像剤量は、第一のス
リーブ３１１上に保持される現像剤層の単位面積当たり
の現像剤量よりも少なく構成するために、第一のスリー
ブ３１１と第二のスリーブ３２１との間隔に生じる磁界
を規定する。すなわち、互いに異なる極により形成され
る磁界ｍ₁とｍ₂の大きさの違いにより、第二のスリー
ブ３２１上に保持される現像剤Ｄを第一のスリーブ３１
１上に保持される現像剤Ｄよりも少なくする。そのた
め、ｍ₂＋１０≦ｍ₁≦ｍ₂＋４０［ｍＴ］とすること
が好ましい。ｍ₁とｍ₂との差が余りに小さくては、第
二のスリーブ３２１上に保持される現像剤Ｄの量を第一
のスリーブ３１１上に保持される現像剤Ｄの量よりも少
なくすることが困難であり、ｍ₁とｍ₂との差が余りに
大きくては、第二のスリーブ３２１上に現像剤が保持さ
れないという問題があるためである。

【００４１】以下、かかる二成分現像装置３の動作につ
いて説明する。

【００４２】◎現像剤総量の規制この現像装置３では特別な現像剤量規制部材等を使用せ
ずに、第一及び第二のスリーブ３２１上に保持される現
像剤Ｄの量を規制するものである。すなわち、この現像
装置３では、第二の磁石３２２の磁極Ｎ₂，Ｓ₂，
Ｎ₃，Ｓ₄の磁界の作用により、また、第一のスリーブ
３１１と第二のスリーブ３２１との間隔により第一及び
第二のスリーブ３２１上に保持される現像剤層の総量を
規制する。

【００４３】ハウジング３０の第一の領域内の現像剤Ｄ
は、攪拌部材により攪拌され、その一部が第二のスリー
ブ３２１表面に搬送される。そこで、第二の磁石３２２
の磁極Ｎ₂，Ｓ₂，Ｎ₃，Ｓ₄からの磁界の作用によ
り、所定量の現像剤Ｄが第二のスリーブ３２１の回転と
共に従動回転して第一のスリーブ３１１と第二のスリー
ブ３２１との間に搬送される。さらに、この第一及び第
二のスリーブ３２１間隔ｄにより、余分な現像剤Ｄは振
り落とされ、第一及び第二のスリーブ３２１上に保持さ
れる現像剤Ｄの総量が規制される。

【００４４】◎現像剤量比の規制この現像装置３では特別な現像剤量規制部材等を使用せ
ずに、第一のスリーブ３１１と第二のスリーブ３２１と
の間隔に存在する現像剤Ｄの内、第一のスリーブ３１１
上に保持される現像剤Ｄと第二のスリーブ３２１上に保
持される現像剤Ｄとの割合を規制するものである。すな
わち、この現像装置３では、第一の現像ロール３１の中
心Ｃ₁と第二の現像ロール３２に中心Ｃ₂とを結ぶ直線
上近傍に存在する磁界の作用により、第二のスリーブ３
２１上に保持される現像剤Ｄを第一のスリーブ３１１上
に保持される現像剤Ｄよりも少なくする。

【００４５】第一の磁石３１２の主に磁極Ｎ₁₀により、
磁界の強さｍ₁の磁界が生じている。同様に、第二の磁
石３２２の主に磁極Ｓ₄により、磁界の強さｍ₂の磁界
が生じている。ここでは、ｍ₂＋１０≦ｍ₁≦ｍ₂＋４
０［ｍＴ］の関係となっているため、その第一及び第二
のスリーブ３２１の間隔ｄ周辺に搬送された現像剤Ｄの
内、より多くの現像剤Ｄが第一の磁石３１２側、すなわ
ち第一のスリーブ３１１側に引き寄せられ、より少ない
現像剤Ｄが第二の磁石３２２側、すなわち第二のスリー
ブ３２１側に引き寄せられる。その結果、第二のスリー
ブ３２１上に保持される現像剤層の単位面積当たりの現
像剤量は、第一のスリーブ３１１上に保持される現像剤
層の単位面積当たりの現像剤量よりも少なくなる。

【００４６】◎第一の現像ロール３１による主現像第一のスリーブ３１１上に保持された現像剤Ｄは、その
スリーブの回転とともに、感光体ドラム１０と対峙する
部分に達し、主に第一の磁石３１２の磁極Ｓ₁₀からの磁
界Ｍ₁により、現像剤Ｄはその磁界の向きに沿った穂立
ち状態となり、その現像剤層の厚さをＤＴ₁、感光体ド
ラム１０表面と第一の現像ロール３１（第一のスリーブ
３１１）表面との距離をＤＲ₁とすれば、ＤＲ₁≦ＤＴ
₁が成り立っている。すなわち、このような状態となる
ように、感光体ドラム１０と第一の現像ロール３１の位
置関係を規定するとともに、上記現像剤Ｄ総量の規制及
び現像剤量比の規制を行っている。

【００４７】ＤＲ₁≦ＤＴ₁の関係が成り立っているた
め、感光体ドラム１０表面と現像剤層とが接触状態とな
り、現像剤Ｄが感光体ドラム１０上の静電潜像を摺擦す
ることで、十分にその像を現像することができる。

【００４８】現像後の現像剤Ｄは、スリーブの回転とと
もに搬送され、第一の磁石３１２の磁極Ｎ₁₀−Ｎ₂₀間の
反発磁界が生じている領域に達し、その磁界、スリーブ
の回転による遠心力、重力の作用により第一のスリーブ
３１１から離れ、ハウジング３０の第一の領域内の現像
剤Ｄと再び混合される。

【００４９】◎第二の現像ロール３２による補助現像一方、第二のスリーブ３２１上に保持された現像剤Ｄ
は、そのスリーブの回転とともに、感光体ドラム１０と
対峙する部分に達し、主に第二の磁石３２２の磁極
Ｎ₄，Ｓ₁からの磁界Ｍ₂により、現像剤Ｄはその磁界
の向きに沿った穂立ち状態となる。ここで、互いに逆特
性の磁極により形成される磁界は、必ずしも第二の現像
ロール３２中心Ｃ₂から感光体ドラム１０上の点Ｐ₂の
方向に向かっているものではないため、現像剤層の厚さ
もそれ程厚くならない。その現像剤層の厚さをＤＴ₂、
感光体ドラム１０表面と第一の現像ロール３１（第一の
スリーブ３１１）表面との距離をＤＲ₂とすれば、ＤＲ
₂＞ＤＴ₂が成り立っている。すなわち、このような状
態となるように、感光体ドラム１０と第二の現像ロール
３２の位置関係を規定するとともに、上記現像剤総量の
規制及び現像剤量比の規制を行っている。

【００５０】ＤＲ₂＞ＤＴ₂の関係が成り立っているた
め、感光体ドラム１０表面と現像剤層とが非接触状態と
なり、現像剤Ｄが感光体ドラム１０上の静電潜像を摺擦
することなく、第一の現像ロール３１により現像された
トナー像を掻き落とすことがない。さらに、第一の現像
ロール３１による現像では現像が不十分な部分に対して
は、現像を行うことが出来るため、より高画質のトナー
画像を得ることができる。なお、このような効果を奏す
るために、第二のスリーブ３２１上に保持される現像剤
層と潜像担持体との間隔が０．１〜０．２［ｍｍ］であ
ることが好ましい。

【００５１】現像後の現像剤Ｄは、スリーブの回転とと
もに搬送され、第二の磁石３２２の磁極Ｎ₁−Ｎ₂間の
反発磁界が生じている領域に達し、その磁界、スリーブ
の回転による遠心力等の作用により第二のスリーブ３２
１から離れ、ハウジング３０の第一の領域内の現像剤Ｄ
と再び混合される。

【００５２】◎比較試験図１２において説明した白抜け量ｔについて、本実施例
にかかる二成分現像装置３と、従来の二成分現像装置３
とを比較した。図６は、その結果を説明するグラフであ
る。横軸は使用する現像剤Ｄのキャリアの抵抗値を、縦
軸はその際の白抜け量ｔを示している。一般に、キャリ
アの抵抗値が高くなるに従って白抜け量ｔは大きくなる
が、本実施例にかかる二成分現像装置３では、従来のも
のに比べてその白抜け量ｔが０．３〜０．４［ｍｍ］減
少しており、本発明によりより高画質の画像を提供する
ことができることが分かる。

【００５３】また図７は、キャリアの抵抗値の違い（１
０¹⁰［Ω・ｃｍ］と１０¹⁶［Ω・ｃｍ］）による経時的
な帯電量の変化を示したグラフである。このグラフか
ら、一般にキャリアの抵抗値が高い方がプリント枚数が
増えても帯電量の変化が少なく、画像形成上好ましいこ
とが分かる。したがって、これら図６、図７に示した実
験結果から、本実施例にかかる二成分現像装置３では、
白抜け量ｔを抑えながらより高い抵抗値のキャリアを使
用することができるため、経時的に帯電量の変化が少な
い、現像剤Ｄを使用することができる。

【００５４】図８は、本実施例にかかる二成分現像装置
３と従来の二成分現像装置３とのトナーインパクション
量を比較したグラフである。このグラフから、本実施例
にかかる二成分現像装置３のトナーインパクション量が
約１８０［ｍｇ／１００ｇＣＡ］であるのに対し、従来
の二成分現像装置３のそれは、約３００［ｍｇ／１００
ｇＣＡ］であり、本発明により特別な現像剤層規制部材
を使用しないため、トナーインパクション量を低減する
ことができることが分かる。その結果、現像剤Ｄに加わ
るストレスが少なく、現像剤Ｄの劣化や現像装置３の動
作に必要な駆動トルクを低減することができる。

【００５５】実施例２図９は、実施例２にかかる二成分現像装置３の第一及び
第二の現像ロール３２の構成を示したものである。ここ
で、第一及び第二のスリーブ３２１は共に感光体ドラム
１０との対峙部分において潜像担持体の回転と順方向に
回転する。また、第一の現像ロール３１表面近傍には、
ハウジング３０と一体的に構成されている現像剤層規制
部材４が設けられている。さらに、第一の磁石３１２は
固定的に配設され、所定の位置に複数（本実施例ではＮ
₁₀，Ｓ₁₀，Ｎ₂₀，Ｓ₁₀，Ｎ₃₀の５つ）の磁極を有してお
り、第二の磁石３２２は固定的に配設され、所定の位置
に複数（本実施例ではＮ₁，Ｓ₁，Ｎ₂，Ｓ₂，Ｎ₃の
５つ）の磁極を有している。なお、その他の構成は実施
例１に示したものと同様であり、同一の符号を付してい
る。

【００５６】以下、この二成分現像装置３の動作につい
て説明する。

【００５７】まず、第一の磁石３１２の磁極Ｎ₃₀，Ｓ₂₀
からの磁界により、第一のスリーブ３１１上の所定量の
現像剤Ｄが保持される。この保持された現像剤Ｄは、第
一のスリーブ３１１の回転とともに搬送され、現像剤層
規制部材４により所定厚さの現像剤層を形成し、スリー
ブの回転とともに、感光体ドラム１０と対峙する部分に
達する。主に第一の磁石３１２の磁極Ｓ₁₀からの磁界Ｍ
₁により、現像剤Ｄはその磁界の向きに沿った穂立ち状
態となる。また、その現像剤層の厚さをＤＴ₁、感光体
ドラム１０表面と第一の現像ロール３１（第一のスリー
ブ３１１）表面との距離をＤＲ₁とすれば、ＤＲ₁≦Ｄ
Ｔ₁が成り立っている。すなわち、このような状態とな
るように、感光体ドラム１０と第一の現像ロール３１の
位置関係を規定するとともに、現像剤層規制部材と第一
の現像ロール３１との位置関係を規定している。

【００５８】ＤＲ₁≦ＤＴ₁の関係が成り立っているた
め、感光体ドラム１０表面と現像剤層とが接触状態とな
り、現像剤Ｄが感光体ドラム１０上の静電潜像を摺擦す
ることで、十分にその像を現像することができる。

【００５９】現像後の現像剤Ｄは、スリーブの回転とと
もに搬送され、第一の磁石３１２の磁極Ｎ₁₀−Ｎ₃₀間の
反発磁界が生じている領域に達し、その磁界及び第二の
磁石３２２の磁極Ｓ₂からの磁界、重力等の作用により
第一のスリーブ３１１から離れ、第二のスリーブ３２１
上に保持される。

【００６０】その第二のスリーブ３２１の回転ととも
に、感光体ドラム１０と対峙する部分に達し、主に第二
の磁石３２２の磁極Ｎ₃，Ｓ₁からの磁界Ｍ₂により、
現像剤Ｄはその磁界の向きに沿った穂立ち状態となる。
ここで、互いに逆特性の磁極により形成される磁界は、
必ずしも第二の現像ロール３２中心Ｃ₂から感光体ドラ
ム１０上の点Ｐ₂の方向に向かっているものではないた
め、現像剤層の厚さもそれ程厚くならない。その現像剤
層の厚さをＤＴ₂、感光体ドラム１０表面と第二の現像
ロール３２（第二のスリーブ３２１）表面との距離をＤ
Ｒ₂とすれば、ＤＲ₂＞ＤＴ₂が成り立っている。すな
わち、このような状態となるように、感光体ドラム１０
と第二の現像ロール３２の位置関係を規定するととも
に、現像剤層規制部材と第一の現像ロール３１との位置
関係を規定している。

【００６１】ＤＲ₂＞ＤＴ₂の関係が成り立っているた
め、感光体ドラム１０表面と現像剤層とが非接触状態と
なり、現像剤Ｄが感光体ドラム１０上の静電潜像を摺擦
することなく、第一の現像ロール３１により現像された
トナー像を掻き落とすことがない。さらに、第一の現像
ロール３１による現像では現像が不十分な部分に対して
は、現像を行うことが出来るため、より高画質のトナー
画像を得ることができる。なお、このような効果を奏す
るために、第二のスリーブ３２１上に保持される現像剤
層と潜像担持体との間隔が０．０５〜０．３［ｍｍ］で
あることが好ましい。

【００６２】現像後の現像剤Ｄは、第二のスリーブ３２
１の回転とともに搬送され、第二の磁石３２２の磁極Ｎ
₁−Ｎ₂間の反発磁界が生じている領域に達し、その磁
界、スリーブ３２１の回転による遠心力等の作用により
第二のスリーブ３２１から離れ、ハウジング３０の第一
の領域内の現像剤Ｄと再び混合される。

【００６３】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、キャリアのカウンターチャージによる白抜け等
の画像欠陥のない、高画質な画像を長期間にわたり形成
することができる二成分現像装置を提供することができ
る。また、本発明によれば、現像剤に加わるストレスが
少なく、現像剤の劣化や現像装置の動作に必要な駆動ト
ルクを低減することができる二成分現像装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明を適用可能な一例の画像形成装
置の構成を説明するものである。

【図２】図２は、実施例１にかかる二成分現像装置の全
体の構成を説明するものである。

【図３】図３は、図２に示す二成分現像装置の第一及び
第二の現像ロール周辺を説明するものである。

【図４】図４は、図２に示す二成分現像装置の第一及び
第二の現像ロール周辺の位置関係を説明するものであ
る。

【図５】図５は、図２に示す二成分現像装置の第一及び
第二の磁石による磁界を説明するものである。

【図６】図６は、本発明による画質向上の効果を説明す
るグラフである。

【図７】図７は、キャリアの抵抗値による経時的な帯電
量変化を説明するグラフである。

【図８】図８は、本発明によるトナーインパクション低
減の効果を説明するグラフである。

【図９】図９は、実施例２にかかる二成分現像装置の第
一及び第二の現像ロール周辺を説明するものである。

【図１０】図１０は、従来の二成分現像装置の全体の構
成を説明するものである。

【図１１】図１１は、キャリアのカウンターチャージを
説明するものである。

【図１２】図１２は、白抜けの画像欠陥を説明するもの
である。

【符号の説明】

１０…感光体ドラム、３…二成分現像装置、３１…第一
の現像ロール、３１１…第一のスリーブ、３１２…第一
の磁石、３２…第一の現像ロール、３２１…第二のスリ
ーブ、３２２…第二の磁石、４…現像剤量規制部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H031 AC14 AC19 AC20 AC33 AD03 AD05 BA08 BA09 CA09 CA11 CA13 DA01 EA03 2H077 AD02 AD06 AD36 BA03 BA07 BA08 EA03 EA21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転可能な第一のスリーブとその内部に
配設される第一の磁石とを備え、回転する潜像担持体に
対峙して設けられる第一の現像ロールと、回転可能な第
二のスリーブとその内部に配設される第二の磁石とを備
え、回転する潜像担持体の第一の現像ロールよりも下流
側に対峙して設けられる第二の現像ロールとを有し、第
一及び第二のスリーブ上に保持される現像剤層により潜
像担持体の潜像部分に選択的に現像を行う二成分現像装
置において、第二のスリーブ上に保持される現像剤層と潜像担持体と
が非接触であることを特徴とする二成分現像装置。
【請求項２】第二のスリーブ上に保持される現像剤層
と潜像担持体との間隔が０．０５〜０．３［ｍｍ］であ
る請求項１に記載の二成分現像装置。
【請求項３】第一のスリーブは、潜像担持体との対峙
部分において潜像担持体の回転と逆方向に回転し、第二のスリーブは、潜像担持体との対峙部分において潜
像担持体の回転と順方向に回転し、第一のスリーブと第二のスリーブとの間隔により第一及
び第二のスリーブ上に保持される現像剤層の総量を規制
する請求項１又は請求項２に記載の二成分現像装置。
【請求項４】回転可能な第一のスリーブとその内部に
配設される第一の磁石とを備え、回転する潜像担持体に
対峙して設けられる第一の現像ロールと、回転可能な第
二のスリーブとその内部に配設される第二の磁石とを備
え、回転する潜像担持体の第一の現像ロールよりも下流
側に対峙して設けられる第二の現像ロールとを有し、第
一及び第二のスリーブ上に保持される現像剤層により潜
像担持体の潜像部分に選択的に現像を行う二成分現像装
置において、第一のスリーブは、潜像担持体との対峙部分において潜
像担持体の回転と逆方向に回転し、第二のスリーブは、潜像担持体との対峙部分において潜
像担持体の回転と順方向に回転し、第一のスリーブと第二のスリーブとの間隔により第一及
び第二のスリーブ上に保持される現像剤の総量を規制す
ることを特徴とする二成分現像装置。
【請求項５】第二のスリーブ上に保持される現像剤層
の単位面積当たりの現像剤量は、第一のスリーブ上に保
持される現像剤層の単位面積当たりの現像剤量よりも少
ない請求項１〜請求項４のいずれかに記載の二成分現像
装置。
【請求項６】第一のスリーブと第二のスリーブとの間
隔に生じる磁界により、その間隔に存在する現像剤の
内、第一のスリーブ上に保持される現像剤と第二のスリ
ーブ上に保持される現像剤との割合を規制する請求項２
〜請求項５のいずれかに記載の二成分現像装置。