JP2000172063A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 現像剤担持体の寿命を共通化することによっ
てサービスマンによるメンテナンスの手間を省き、サー
ビスコストを低減することができるとともに、現像剤担
持体毎の現像性の違いを解消して近年のデジタル画像や
グラフィック化に対応した画像の階調性及び階調性安定
性の要求を満たすことができる現像装置を提供するこ
と。 【構成】 静電潜像担持体の回転方向に対して上流と下
流に配置される複数の現像スリーブ（現像剤担持体）２
０，３０を有し、各現像スリーブ２０，３０を内部の磁
性部材の周りに非磁性部材とこれを覆うコーティング部
材を形成して構成し、下流の現像スリーブ３０上の現像
剤の層厚規制を上流の現像スリーブ２０で行う現像装置
２において、下流の現像スリーブ３０表面のコーティン
グ部材を構成する樹脂（Ｂ）とピグメント部材（Ｐ）の
重量比Ｐ／Ｂを上流の現像スリーブ２０表面のコーティ
ング部材を構成する樹脂（Ｂ）とピグメント部材（Ｐ）
の重量比Ｐ／Ｂよりも大きく設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式を用
いた複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ、
印刷装置等に用いられる現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、静電潜像担持体上に一様帯電を行
った後、アナログ露光又は半導体レーザー或はＬＥＤに
より画像露光を行って静電潜像担持体上に静電潜像を形
成した後、この静電潜像を現像装置により現像剤像とし
て可視像化し、この現像剤像を転写材に転写した後、転
写材を静電潜像担持体より分離して定着装置に送り、定
着装置において現像剤像を転写材に定着して画像として
出力する画像形成装置が知られている。

【０００３】ここで、図１４を用いて画像形成工程を説
明する。

【０００４】図１４は画像形成装置要部の断面図であ
り、該画像形成装置は静電潜像担持体として例えば感光
ドラム１を有しており、該感光ドラム１は表面にＯＰ
Ｃ、ａ−Ｓｉ等の光導電層を備え、矢印Ａ方向に回転駆
動される。この感光ドラム１の表面を一次帯電器３によ
り例えば−７００Ｖに一様帯電する。次いで、画像信号
情報による画像露光１２を行って感光ドラム１上の露光
部の表面電位を例えば−２００Ｖに減衰させ、感光ドラ
ム１上に画像の画像信号に応じた潜像を形成する。尚、
画像露光１２には例えば半導体レーザー或はＬＥＤアレ
ーが用いられる。

【０００５】次に、潜像を１成分現像器である現像装置
２により現像してトナー像として可視化する。尚、乾式
１成分現像剤を用いた現像装置は簡易でキャリア等の交
換が不要であるために高耐久・高寿命であり、現像方式
として例えば磁性１成分トナーを用いたジャンピング現
像等が採用される。

【０００６】而して、現像装置２は負に帯電した黒トナ
ーを用いており、現像時に現像剤担持体には現像バイア
スとして−５００Ｖ程度の直流バイアスを印加して潜像
を反転現像してトナー像として可視化する。その後、必
要に応じてチャージャー１０を用いて転写前処理（通常
はＤＣ若しくはＡＣによるコロナの付与又は光除電等を
組み合わせたりする）を施し、感光ドラム１に供給され
た転写材上にトナー像を転写帯電器４によって転写す
る。そして、トナー像が転写された転写材を定着装置７
に送ってトナー像を転写材に定着することによって所望
の画像を得る。尚、感光ドラム１上の転写残トナーはク
リーニング装置６によって除去され、次の画像形成に備
えられる。

【０００７】ところで、画像形成装置の高速化に対して
は、現像装置においては２成分磁気ブラシを用いた現像
装置の現像ロールを複数にして対応したり（特開平３−
２０４０８４号公報参照）、現像スリーブと感光体の距
離を下流の現像スリーブ程近づけて現像スリーブからの
トナーの補給量の均一化を図っている（特開平２−１８
８７７８号公報参照）。

【０００８】又、小型化した複数の現像スリーブを有す
る現像装置も提案されている（特公平３−５５７９号公
報参照）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の現像装置には以下のような問題があった。

【００１０】即ち、複数現像剤担持体（現像スリーブ）
を有する現像装置は濃度維持の点で優れ、複数現像スリ
ーブの間にトナー層厚規制部材を設けないものはコンパ
クト性に優れて省スペース化が図られるものの、これら
の現像システムには以下のような問題があった。

【００１１】１．複数の現像スリーブを有する現像装置
においては、上流の現像スリーブのトナー層厚規制には
磁性ブレード等が用いられるのに対して、下流の現像ス
リーブは上流の現像スリーブでトナー層厚規制を行う。
このため、上流の現像スリーブは通常の層厚規制に加え
てもう一度下部でトナー層厚規制を行うため、下流の現
像スリーブに比べてトナー層厚規制部材を通る回数が多
くなってスリーブ表面が受ける摩擦の程度が大きくな
り、結果としてコート材の削れ具合が下流の現像スリー
ブと上流の現像スリーブとで異なってしまい、両現像ス
リーブの寿命が異なっていた。このため、現像スリーブ
の交換メンテナンス間隔が異なり、サービスマンが度々
ユーザーを訪れる必要があり、サービスコストを浪費し
ていた。

【００１２】２．又、下流の現像スリーブのトナー層厚
規制を上流の現像スリーブによって行う現像方式では、
上流の現像スリーブの層厚規制方法と下流の現像スリー
ブの層厚規制方法が異なり、下流の現像スリーブは回転
する上流の現像スリーブに対してカウンター回転して層
厚規制を行うためにトナーは激しく擦られ、同じトナー
でもトリボが上流に比べて可成り高くなっていた。この
ため、上流の現像スリーブと下流の現像スリーブで現像
性が異なり、省スペース化やコスト低減のために共通現
像バイアスを用いていると、現像スリーブ毎に現像性が
異なってしまい、濃度制御に困難を伴っていた。これは
近年のデジタル画像やグラフィック化に対応した画像の
諧調性と諧調性安定性の要求に相反することであった。
この現象はトナー帯電量が小さくて現像性の低い磁性１
成分トナーを用いた場合に特にひどい。

【００１３】３．ＳＵＳ等のコートをしていないスリー
ブではスリーブピッチで前の画像の残像が残るスリーブ
ゴースト画像が生じていた。又、高速機はそのスピード
が速いために現像時間が短くなり、現像時間が十分に確
保されないために結果として現像性が不安定で濃度の変
動が大きくなっていた。

【００１４】而して、以上の問題を同時に解決すること
は困難であった。

【００１５】従って、本発明の第１の目的とする処は、
現像剤担持体の寿命を共通化することによってサービス
マンによるメンテナンスの手間を省き、サービスコスト
を低減することができる現像装置を提供することにあ
る。

【００１６】又、本発明の第２の目的とする処は、現像
剤担持体毎の現像性の違いを解消して近年のデジタル画
像やグラフィック化に対応した画像の階調性及び階調性
安定性の要求を満たすことができる現像装置を提供する
ことにある。

【００１７】更に、本発明の第３の目的とする処は、ス
リーブゴーストがなく、高速化に対して現像性及び濃度
の安定化を図ることができる現像装置を提供することに
ある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、静電潜像担持体の回転方向
に対して上流と下流に配置される複数の現像剤担持体を
有し、各現像剤担持体を内部の磁性部材の周りに非磁性
部材とこれを覆うコーティング部材を形成して構成し、
下流の現像剤担持体上の現像剤の層厚規制を上流の現像
剤担持体で行う現像装置において、下流の現像剤担持体
表面のコーティング部材を構成する樹脂（Ｂ）とピグメ
ント部材（Ｐ）の重量比Ｐ／Ｂを上流の現像剤担持体表
面のコーティング部材を構成する樹脂（Ｂ）とピグメン
ト部材（Ｐ）の重量比Ｐ／Ｂよりも大きく設定したこと
を特徴とする。

【００１９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記コーティング部材を構成する樹脂はフ
ェノール樹脂又はエポキシ樹脂であることを特徴とす
る。

【００２０】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の発明において、前記コーティング部材を構成するピ
グメント部材を導電性カーボン、結晶性グラファイト、
酸化チタンの少なくとも１つ以上で構成することを特徴
とする。

【００２１】請求項４記載の発明は、請求項１，２又は
３記載の発明において、負極性の磁性１成分現像剤を用
いた現像方法を採用することを特徴とする。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００２３】＜実施の形態１＞図３は本発明に係る現像
装置を備える画像形成装置要部の断面図であり、図示の
画像形成装置はプロセススピード４６０ｍｍ／ｓｅｃで
毎分９２枚の出力が可能な白黒デジタル複写機であっ
て、感光体として直径φ１０８ｍｍのａ−Ｓｉ感光ドラ
ム１を用いている。ａ−Ｓｉは有機感光体に比べて比誘
電率が１０程度と大きく、帯電電位が比較的低くてＯＰ
Ｃに比べ潜像電位が十分に取れないが、高耐久で寿命が
３００万枚以上あるために高速機に向いているという特
徴を有している。

【００２４】感光ドラム１は帯電器３によって例えば＋
５００Ｖに一様帯電された後、６００ｄｐｉで画像露光
１２がなされる。画像露光１２は半導体レーザーを光源
として第１の画像信号により変調された第１のレーザー
ビームであり、該第１のレーザービームはモータにより
一定の回転数で回転する多面鏡により偏光され、結像レ
ンズを経て折り返しミラーで反射された後に感光ドラム
１上をラスタ走査され、その露光部の表面電位を例えば
＋１００Ｖに減衰して感光ドラム１上に像状の潜像を形
成する。尚、レーザービームの波長は６８０ｎｍであ
る。

【００２５】その後、感光ドラム１上に形成された潜像
を現像装置２によって正規現像してトナー像として顕像
化する。そして、現像装置２で静電潜像を現像してトナ
ー像として顕像化した後、ポスト帯電器１０で総電流
（ＡＣ＋ＤＣ）−２００μＡを流してトナー像を帯電さ
せた後、矢印方向に進む転写材に転写帯電器４によって
トナー像を転写し、トナー像が転写された転写材を定着
装置７に送ってトナー像を転写材上に定着する。尚、感
光ドラム１上の転写残トナーはクリーニング装置６によ
って除去され、次の画像形成に備えられる。

【００２６】本実施の形態では、現像装置２において簡
易で現像スリーブ寿命２０００ｋ枚までメンテナンスが
不要な高耐久な現像方式である黒の磁性１成分現像剤を
用いた現像を行う。

【００２７】而して、本実施の形態では、複数の現像剤
担持体（現像スリーブ）２０，３０を用いた正規現像を
行う。トナー補給の動作は図１に示す２Ｂ付近のトナー
が無くなると、圧電素子２２からの信号によってマグネ
ットロール２４が回転駆動され、このマグネットロール
２４の回転によってホッパー９Ｂからトナーが現像装置
２内に補給される。

【００２８】次に、本発明に係る前記現像装置２の詳細
を図１及び図２について説明する。尚、図１は本発明に
係る現像装置の断面図、図２は同現像装置の現像スリー
ブの斜視図である。

【００２９】本実施の形態に係る現像装置２では、現像
剤として簡易でメンテナンスが不要な高耐久・高信頼性
で生産性の高い負極性の１成分磁性トナーを用いた。ト
ナーはネガトナーで粒径は７．０μｍ、外添剤としてＳ
ｉＯ₂ が重量％で１．０％含まれている。

【００３０】而して、現像装置２には図１に示すように
現像剤担持体として２本の現像スリーブ）２０，３０が
設けられており、第１の現像スリーブ２０は非磁性部材
である直径φ３０ｍｍのアルミニウムＡ２０１７の上に
ＦＧＢ＃３００でブラスト処理をした後、図２に示すよ
うにコーティングを行って構成されている。又、第２の
現像スリーブ３０も同様に非磁性部材である直径φ２０
ｍｍのアルミニウムＡ２０１７の上にＦＧＢ＃３００で
ブラスト処理してコーティングを行って構成されてい
る。尚、このコーティングはＡ１表面を保護する膜を形
成するものであって、スリーブ周期で発生するスリーブ
ゴースト画像を防止するとともに、スリーブ表面の耐久
性を高めるために施される。スリーブ素管の材質として
は、ａ−Ｓｉドラムを用いる場合はヒータを併用するた
めにＳＵＳ等の熱伝導性の悪いものであるとスリーブの
熱偏心を生じてスリーブピッチムラ画像が生じ易いた
め、Ａｌ等の熱伝導性の良いものが好ましい。

【００３１】次に、磁気シール部材について説明する。

【００３２】図４及び図５に示すように、第１現像スリ
ーブ２０と第２現像スリーブ３０は共に内部に６極（Ｎ
１〜Ｎ３，Ｓ１〜Ｓ３）の磁極を有し、両現像スリーブ
２０，３０の外周に沿って図示のような形状を有する磁
気シール部材１３が現像スリーブ２０，３０の両端近傍
に設けられている。そして、現像スリーブ２０，３０の
表面と磁気シール部材１３とのギャップは４２０μｍ±
１００μｍに設定されている。尚、磁気シール部材１３
は主に鉄から成るモルダロイ（ＫＮメッキ、透磁率１
０．６）で構成されている。又、第１及び第２マグネッ
ト長は共に３０５ｍｍに設定されている。

【００３３】磁気シール部材１３の取付位置については
マグネットに対する磁気シールの適切な位置は磁性シー
ルの外側の端部の位置とマグネットの端部を一致させる
のが最も好ましい。これは磁気シールの外側よりマグネ
ットが外に出ると長手方向の外にも磁力が存在するため
にその磁力でトナーが外に運ばれてしまい、トナー漏れ
を引き起こすためである。又、逆に磁気シールの外側に
対してマグネットの端部が中に入り過ぎると、本来、磁
性シールとマグネットの間で磁気ブラシを形成してトナ
ー漏れを無くす磁性シールが、磁気シールの外端部では
磁力が存在しないにも拘らず、現像スリーブ上には磁気
シールの幅で磁気ブラシを形成するため、外側のトナー
は端部に漏れると同時にトナー層厚も大きくなり、ボタ
落ちする場合もある。長手方向には現像スリーブ２０，
３０とマグネットとの関係等でガタがあるため、それら
を考慮して図６に示すようにマグネット端から１ｍｍ内
側に入った所に磁性シール部材１３が位置するようにし
た。

【００３４】ところで、第１の現像スリーブ２０内には
図４、図５及び表１に示すような６極（Ｎ１〜Ｎ３，Ｓ
１〜３）の磁場パターンを有する固定マグネットが内蔵
されている。

【００３５】 又、第１の現像スリーブ２０は感光ドラム１に対して１
２０％の速度で回転し、該現像スリーブ２０上に担持さ
れたトナーは磁気ブレード２０Ａで層厚を規制され、現
像スリーブ２０と磁気ブレード２０Ａとの隙間Ｓ−Ｂga
p は２５０μｍに設定されている。そして、第１の現像
スリーブ２０と感光ドラム１との隙間Ｓ−Ｄgap は２３
０μｍに設定され、現像スリーブ２０には＋２００Ｖの
ＤＣバイアスと図７に示すようにＶpp１４００Ｖ、周波
数２．７ｋＨｚの矩形波がＡＣバイアスとして印加され
て磁性１成分非接触現像が行われる。従って、現像コン
トラストは飛翔方向に３００Ｖ、かぶり取り（トナー引
き戻し）コントラストが１００Ｖとなる。

【００３６】第２の現像スリーブ３０としては非磁性部
材である直径φ３０ｍｍのアルミニウムＡ２０１７に膜
を形成したものが用いられ、その内部には図４、図５及
び表２に示す６極（Ｎ１〜Ｎ３，Ｓ１〜Ｓ３）の磁場パ
ターンより成るマグネットが設けられている。

【００３７】 第２の現像スリーブ３０には＋２００ＶのＤＣバイアス
と図７に示すＶpp１４００Ｖ、周波数２．７ｋＨｚの矩
形波が印加されるが、この第２の現像スリーブ３０は第
１の現像スリーブ２０と同一で共通であり、電源は１つ
で良いためにコストダウンが図られ、電源のスペースが
少なくて済むというメリットがある。

【００３８】第２の現像スリーブ３０は感光ドラム１に
対して１５０％の速度で回転し、該現像スリーブ３０と
感光ドラム１との隙間Ｓ−Ｄgap は２３０μｍに設定さ
れている。

【００３９】ところで、磁気ブレード２０Ａ，３０Ａは
共に厚さ１．０ｍｍの板状磁性ブレードであって、第２
現像スリーブ３０上のトナーの層厚規制は上流の現像ス
リーブ２０により行う。第１現像スリーブ２０と第２現
像スリーブ３０間の距離は３００μｍに設定される。こ
の値は第１及び第２現像スリーブ２０，３０でのトナー
供給量が等しくなるようにするための値である。このよ
うにすることによって現像スリーブ２０，３０上のトナ
ーコート量（Ｍ／Ｓ）を約１．０ｍｇ／ｃｍ²とした。
第２現像スリーブ３０のＳ−Ｄgap は２３０μｍであ
る。単位時間当たりのトナー供給量を揃えることは複数
現像スリーブの現像特性を一致させ、諧調性を安定させ
る制御を可能にする上で最も重要である。

【００４０】而して、近年のデジタル画像やグラフィッ
ク化に対応した画像の諧調性と階調性安定性の要求に応
えるためには、現像スリーブ２０，３０による現像特性
（第１と第２の現像特性）を一致させることが最も重要
な課題である。両現像スリーブ２０，３０についてトナ
ー供給量は等しく、又、第１の現像スリーブ２０の現像
極はＳ１であり、両者の磁力と半値幅も同じである。し
かし、３０ｋ枚耐久の現像特性は図８に示すように異な
る（上が第２現像、下が第１現像）。

【００４１】このことについて以下に説明する。

【００４２】これは第１現像スリーブ２０は磁性ブレー
ド２０Ａでのトナー規制であるのに対して、第２現像ス
リーブ３０は第１現像スリーブ２０による規制であると
ともに、第１現像スリーブ２０は第２現像スリーブ３０
のトナー規制部でトナーの進行方向とは逆方向に回転す
る。このため、第２現像スリーブ３０と第１現像スリー
ブ２０間でトナーは強く圧縮且つ擦られ、トナーの摩擦
帯電能力が通常の磁性ブレード規制に比べて高くなる。
つまり、第１現像に比べて第２現像はトリボ（Ｑ／Ｍ）
が大きくなる。

【００４３】一般に現像特性はトリボ（Ｑ／Ｍ）×トナ
ー供給量（Ｍ／Ｓ）に依存するため、トリボ（Ｑ／Ｍ）
の差が図８に示すような現像特性の差としてＶ−Ｄカー
ブに現れる。この傾向はプロセススピード４００ｍｍ／
ｓ以上の高速機のように現像時間が十分確保できない場
合で、且つ、現像スリーブ回転速度が速くてトナー層厚
規制部材部でトナーへの摩擦力が大きい場合に顕著であ
る。そして、この差が図８に示す現像特性（３０ｋ枚
時）の違いを生じさせる。尚、図８は横軸がコントラス
ト電位Ｖcont（Ｖ）で縦軸が濃度であるＶ−Ｄ特性を示
すものである。

【００４４】次に、第２の問題点である現像スリーブの
寿命について説明する。

【００４５】本発明に係る現像装置２は現像スリーブ２
０，３０間に部材を有さないためによりコンパクトな構
成となっている。この方式では第１現像スリーブ２０は
磁性ブレード２０Ａでのトナー規制を行った後、第２現
像スリーブ３０のトナーを規制する。即ち、現像スリー
ブ２０が１回転する間にトナーとのシェアを２回受け
る。これに対して第２現像スリーブ３０は規制部でシェ
アを１回受ける。つまり、画像形成耐久において第１現
像スリーブ２０の表面は第２現像スリーブ３０の表面に
比べて約２倍程のシェアを受け、コートの削れ量も第１
現像スリーブ２０の方が多くなる。このことが第１現像
スリーブ２０と第２現像スリーブ３０のコート寿命（ス
リーブ寿命）が異なる原因となっている。

【００４６】そこで、一方の現像スリーブの寿命は未だ
あるにも拘らず他方の現像スリーブを先に交換しなけれ
ばならず、その後、別の現像スリーブを交換するとサー
ビスマンのコストが嵩むことになり、現像スリーブ寿命
の共通化が望まれる。

【００４７】本実施の形態は以上のことに鑑みて実施し
たものである。

【００４８】表３に従来系での膜処方、削れ量、トリボ
（Ｑ／Ｍ）、トナー供給量（Ｍ／Ｓ）及びトリボ（Ｑ／
Ｍ）×トナー供給量（Ｍ／Ｓ）の値を示す。

【００４９】 膜の処方はＡ１スリーブ表面にフェノール樹脂と結晶性
グラファイト及びカーボンを１００：３６：４の重量比
割合で混合し、膜厚１０μｍで温度１５０℃環境で硬化
させた膜を用いた。安定且つ均一な膜を形成するための
膜厚は１０μｍ程度が適当である。この場合、Ｐ／Ｂ比
は１／２．５である。尚、Ｂは樹脂の重量、Ｐは樹脂以
外のピグメント（結晶性グラファイト＋カーボン）の重
量である。

【００５０】表３から分かるように、従来系では５００
ｋ枚において、第２現像スリーブが６．４μｍ削れる間
に第１現像スリーブの削れ量は９．９μｍになってしま
う。そして、現像スリーブ間のgap の調整によりトナー
供給量（Ｍ／Ｓ）を一定に保つことはできたが、現像特
性の指標であるトリボ（Ｑ／Ｍ）×トナー供給量（Ｍ／
Ｓ）は両者異なった値を示す。これは前述のトリボ（Ｑ
／Ｍ）の差によるものである。

【００５１】それに対して、本実施の形態では、表４に
示す構成を採用することによって以上の問題を解決し
た。

【００５２】 膜の処方は表５に示す通りである。樹脂（Ｂ）とピグメ
ント（Ｐ）の重量比Ｐ／Ｂについては上流よりも下流を
大きく設定した。因に、グラファイトとカーボンの比は
カーボンの分散性より９：１が好ましい。

【００５３】 以上のように構成にした際の効果を表４に示す。

【００５４】先ず、５００ｋ枚における削れ量は第２現
像スリーブが６．４μｍであるのに対して第１現像スリ
ーブは６．６μｍとほぼ同程度であった。これは図１０
に示すような性質を有するためである。即ち、図１０は
Ｐ／Ｂ比と膜の削れ量との関係を示し、Ｐ／Ｂ比が大き
くなると膜は削れ易くなり、逆に小さくすると削れづら
くなる特性を応用した。

【００５５】次に、トリボ（Ｑ／Ｍ）については第２現
像スリーブは第１現像スリーブによる規制で且つ第１現
像スリーブはトナー規制部でトナーの進行方向とは逆方
向に回転するために生じる第１現像と第２現像のトリボ
（Ｑ／Ｍ）の差を各々１０．２と１０．５μＣ／ｇと同
程度にすることができた。これは図１１に示すＰ／Ｂ比
とトリボ（Ｑ／Ｍ）との関係から分かるように、Ｐ／Ｂ
比を大きくするとトリボ（Ｑ／Ｍ）が小さくなり、Ｐ／
Ｂ比を小さくするとトリボ（Ｑ／Ｍ）が大きくなる特性
を利用したものである。その結果として、従来は図８に
示すような現像特性であるＶ−Ｄカーブ（３０ｋ枚時）
に差があったものが、図９に示すようにほぼ同一曲線に
することができた。この結果、画像の階調性と階調性安
定性の制御が可能となるとともに、現像スリーブの耐久
寿命の共通化を図ることができた。

【００５６】以上のように構成することによって、高速
機対応の小型現像システムであるとともに、第１の目的
である複数の現像スリーブを有する現像装置において、
現像スリーブ毎に現像性が異なるのを防ぐことができ、
近年のデジタル画像やグラフィック化に対応した画像の
階調性と階調性安定性の要求を満たすことができ、又、
第２の目的である複数の現像スリーブを有する現像装置
において、現像スリーブの寿命を共通化することがで
き、サービスマンのメンテナンスの手間を省くことによ
ってサービスコストも低減することができ、スリーブゴ
ースト画像がなく、濃度が高濃度で且つ安定した現像装
置を提供することができた。

【００５７】＜実施の形態２＞次に、本発明の実施の形
態２について説明する。

【００５８】本発明に係る画像形成装置は実施の形態１
と同様である。

【００５９】本実施の形態の特徴は更に削れづらくて帯
電性の高い材料を用いることによって、現像スリーブの
更なる小径化を図り、省スペース化を実現した点にあ
る。

【００６０】本実施の形態で用いた現像装置２について
詳しく説明する。

【００６１】現像剤としては負極性の１成分磁性トナー
を用いた。図１に示すように現像装置２は２本の現像ス
リーブ２０，３０を有し、第１の現像スリーブ２０は非
磁性部材であるφ２０ｍｍのアルミニウムＡ２０１７の
上にＦＧＢ＃６００でブラスト処理をした後、コーティ
ングを行って構成されている。又、第２の現像スリーブ
３０も同様に非磁性部材であるφ２０ｍｍのアルミニウ
ムＡ２０１７の上にＦＧＢ＃６００でブラスト処理し、
コーティングを行って構成されている。コーティングは
スリーブ周期で発生するスリーブゴースト画像を防止す
るとともにスリーブ表面の耐久性を高めるために行われ
る。

【００６２】第１の現像スリーブ２０は感光ドラム１に
対して１５０％の速度で回転する。トナーは磁気ブレー
ド２０Ａによって層厚が規制され、Ｓ−Ｂgap は２５０
μｍに設定されている。第１の現像スリーブ２０と感光
ドラム１との距離Ｓ−Ｄgapは２３０μｍとし、現像ス
リーブ２０には＋２００ＶのＤＣバイアスと図７に示す
ようにＶpp１４００Ｖ、周波数２．７ｋＨｚの矩形波を
ＡＣバイアスとして印加した磁性１成分非接触現像を行
う。従って、現像コントラストは飛翔方向に３００Ｖ、
かぶり取りコントラストが１００Ｖとなる。

【００６３】第２の現像スリーブ３０としては非磁性部
材であるφ２０ｍｍのアルミニウムＡ２０１７に膜を形
成したものが用いられる。この現像スリーブ３０には＋
２００ＶのＤＣバイアスと図７に示すようなＶpp１４０
０Ｖ、周波数２．７ｋＨｚの矩形波を印加するが、電圧
印加手段は第１現像スリーブ２０と同一であるために共
通化され、電源は１つで済むためにコストダウンが図ら
れるとともに、電源のスペースが少なくて済むメリット
がある。現像スリーブ３０は感光ドラム１に対して１５
０％の速度で回転し。該現像スリーブ３０と感光ドラム
１との距離Ｓ−Ｄgap は２３０μｍに設定される。尚、
磁気ブレード２０Ａは実施の形態１と同様である。

【００６４】次に、本実施の形態の特徴について説明す
る。

【００６５】本実施の形態で用いた材料は樹脂（Ｂ）と
してエポキシ樹脂、ピグメント（Ｐ）としてＴｉＯ₂ と
カーボンを用いた。この膜は実施の形態１で用いた膜よ
りも耐久性が高く、且つ、ネガ帯電に対して帯電付与性
の高い特徴がある。この材料を用いた際の結果を次に示
す。

【００６６】表６に従来系での膜処方、削れ量、トリボ
（Ｑ／Ｍ）、トナー供給量（Ｍ／Ｓ）及びトリボ（Ｑ／
Ｍ）×トナー供給量（Ｍ／Ｓ）の値を示す。

【００６７】 膜の処方はＡ１スリーブ表面にエポキシ樹脂とＴｉＯ₂
及びカーボンを１００：３６：４の重量比割合で混合
し、膜厚１０μｍで温度１５０℃環境で硬化させた膜を
用いた。安定且つ均一な膜を形成するための厚さは１０
μｍ程度である。この場合、Ｐ／Ｂ比は１／２．５であ
る。Ｂは樹脂の重量、Ｐは樹脂以外のものの重量（結晶
性グラファイト＋カーボン）である。

【００６８】表６から分かるように、従来系では５００
ｋ枚において第２現像スリーブが６．８μｍ削れる間に
第１現像スリーブは１０．０μｍ削れる（前記実施の形
態１の場合よりも値が全体的に大きいのはスリーブ径が
小さくなったためである）。そして、現像特性の指標で
あるトナー供給量（Ｍ／Ｓ）×トリボ（Ｑ／Ｍ）は両者
異なった値を示す。

【００６９】これに対して、本実施の形態では、表７に
示す構成を採用することによって以上の問題を解決し
た。

【００７０】 膜の処方は表８に示す通りである。樹脂（Ｂ）とピグメ
ント（Ｐ）の重量比Ｐ／Ｂについては現像スリーブ速度
の速い方を速度の遅い方よりも小さく設定した。因に、
ＴｉＯ₂ とカーボンの比はカーボンの分散性より９：１
が好ましい。

【００７１】 このような構成にした際の効果を表７に示す。

【００７２】先ず、５００ｋ枚における削れ量は第２現
像スリーブが６．８μｍであるのに対して第１現像スリ
ーブが６．９μｍとほぼ同程度にできた。これはスリー
ブを小径化したにも拘らず削られなくなったことを意味
する。同様に、Ｐ／Ｂ比が大きくなると膜は削れ易くな
り、逆にＰ／Ｂ比を小さくすると削れづらくなる特性を
応用した。

【００７３】次に、トリボ（Ｑ／Ｍ）については第２現
像スリーブは第１現像スリーブによる規制によって、
又、第１現像スリーブはトナー規制部でトナーの進行方
向とは逆方向に回転するために生じる第１現像スリーブ
と第２現像スリーブのトリボ（Ｑ／Ｍ）の差を各々１
０．９，１１．１μＣ／ｇと同程度にすることができ
た。これは図１１に示すＰ／Ｂ比とＱ／Ｍ（３０ｋ）と
の関係から明らかなように、Ｐ／Ｂ比を大きくするとト
リボ（Ｑ／Ｍ）が小さくなり、Ｐ／Ｂ比を小さくすると
トリボ（Ｑ／Ｍ）が大きくなる特性を利用したものであ
る。このようにすることによって現像特性の指標である
トリボ（Ｑ／Ｍ）×トナー供給量（Ｍ／Ｓ）の値をほぼ
同等にすることができ、その結果として、現像特性であ
るＶ−Ｄカーブをほぼ同一曲線にすることができた。こ
のことによって、画像の階調性と階調性安定性の制御が
可能になるとともに、耐久寿命の共通化を図ることがで
き、更にはこのような材料を選択することによって現像
装置２の省スペース化が可能となった。

【００７４】以上のように構成にすることによって、高
速機対応の現像システムであるとともに、第１の目的で
ある複数の現像スリーブを有する小型現像装置におい
て、現像スリーブ毎に現像性が異なるのを防ぐことがで
き、近年のデジタル画像やグラフィック化に対応した画
像の階調性と階調性安定性の要求を満たすことができ、
又、第２の目的である複数の現像スリーブを有する現像
装置において、現像スリーブの寿命を共通化することが
でき、サービスマンのメンテナンスの手間を省くことで
サービスコストも低減することができ、濃度が高濃度で
安定した現像装置を提供することができた。

【００７５】又、第３の目的である高速化に対して濃度
が高濃度で安定し、省スペース化を図ることができ、７
０万枚の寿命の現像装置を提供することができた。

【００７６】＜実施の形態３＞次に、本発明の実施の形
態３について説明する。

【００７７】本実施の形態の特徴はリユース画像形成装
置に本発明に係る現像装置を適用した点にある。

【００７８】リユース系は基本的には転写されないで残
りクリーニングで回収された廃トナーであるために、劣
化でＮｅｗトナーと比較してトリボが極端に小さいため
に現像性が落ち、且つ、廃トナーの凝集度が高くなり、
Ｓ−Ｂgap でのシェアが高まり、膜の削れも多くなる。
これを示したのが図１２のリユース系の現像特性であ
る。Ｎｅｗトナーの場合と比較して全体的に濃度が低
く、更に現像スリーブ差が大きくなっていることが分か
る。本実施の形態はこれらのことに鑑みて実施したもの
である。

【００７９】本実施の形態では、図１３に示す画像形成
装置で感光ドラム２０１としてａ−Ｓｉドラムを用いた
デジタル複写機について説明する。

【００８０】デジタル複写機のプロセススピードは５７
０ｍｍ／ｓの１１０枚／分であり、感光ドラム２０１の
表面を一次帯電器２０３により＋５００Ｖに一様帯電す
る。次いで、波長６８０μｍの半導体レーザーで６００
ｄｐｉでＰＷＭによる露光２１２を行って感光ドラム２
０１上に静電潜像を形成する。

【００８１】次に、現像装置２０２により正規現像して
静電潜像をトナー像として可視化する。現像剤として磁
性１成分ネガトナーを用いてジャンピング現像する。ト
ナー粒径は６．０μｍである。従来の２成分現像剤では
キャリアの交換を１０万枚毎にサービスマンが行わねば
ならず、メンテナンスフリーではないためにリユースの
利点が余り反映できない。それに対して、耐久性が無視
できノーメンテナンスで済む乾式磁性１成分トナーを用
いた。現像バイアスは第１、第２共に２４００Ｈｚ，１
５００Ｖpp，Duty５０％の交流電圧に＋２００Ｖの直流
電圧を重畳したバイアス電圧を印加する。Ｓ−Ｂgap は
共に２５０μｍ、Ｓ−Ｄgap は２５０μｍとした。その
後、ポスト帯電器２１０で総電流−２００μＡを流して
トナー像を帯電させた後、矢印方向に進む転写材にトナ
ー像を転写帯電器２０４によって転写し、トナー像が転
写された転写材を定着装置２０７に送ってトナー像を定
着する。

【００８２】一方、感光ドラム２０１上の転写残トナー
をクリーニング装置２０６により除去・回収して搬送パ
イプ２０８を経て廃トナー（リユーストナー）を現像ホ
ッパー２０９Ｂに戻す。搬送パイプ２０８内にはスクリ
ュー状の搬送部材が設けられており、この搬送部材が回
転することによってリユーストナーが搬送される。そし
て、リユーストナーは現像ホッパー２０９Ｂに回収され
て再利用される。

【００８３】又、Ｎｅｗトナーはホッパー２０９Ａに収
容されており、マグネットローラ２１Ａ，２１Ｂの磁力
でそれぞれ引き付けられ、マグネットローラ２１Ａ，２
１Ｂが回転することによって現像装置２０２に搬送され
る。本実施の形態では、リユーストナーとｎｅｗトナー
を現像装置２０２内で混ぜる方法を採用したが、ホッパ
ー内に混合するスペースを設けて混ぜても構わない。

【００８４】而して、現像装置２０２内で混ぜられたト
ナーは再び現像スリーブに送られ、感光ドラム２０１上
に形成された静電潜像の現像に供される。マグネットロ
ーラ２１Ａの通常の回転速度は２回転／分であり、マグ
ネットローラ２１Ｂの回転速度を変化させる。現像装置
２０２内のピエゾセンサー（ＴＤＫ製）にトナーの自重
が掛らなくなり、ピエゾセンサーが振動するとトナー供
給信号が発せられる。通常は、マグネットローラ２１Ｂ
はマグネットローラ２１Ａに対して１０／９０（マグネ
ットローラ２１Ａ：マグネットローラ２１Ｂ＝９：１）
にする。

【００８５】本実施の形態に係る現像装置２０２の構成
は前記実施の形態２と同様にエポキシ樹脂とＴｉＯ₂ 、
カーボンを用いた膜でスリーブ径は共にφ２０ｍｍであ
る。

【００８６】表９に本実施の形態の効果を示す。

【００８７】 表９に示すように、５００ｋ枚における削れ量は第１現
像スリーブが７．４μｍであるのに対して第２現像スリ
ーブが７．３μｍとほぼ同程度にできた。これはユリー
スで廃トナーの凝集にも拘らず寿命が６００ｋ程度もつ
ことを意味する。

【００８８】次に、トリボ（Ｑ／Ｍ）は現像スリーブ速
度が速い方が機械的なシェアにより劣化するのに対し、
劣化した方のトナーの帯電性を更に上げることができ
た。即ち、第１現像スリーブのトリボ（Ｑ／Ｍ）を第２
現像スリーブのそれと同程度にすることができた。この
ようにすることによって全体的に帯電性の低いリユース
系において、現像特性の指標であるトリボ（Ｑ／Ｍ）×
トナー供給量（Ｍ／Ｓ）の値をほぼ同等にすることがで
き、その結果として、現像特性であるＶ−Ｄカーブをほ
ぼ同一曲線にすることができた。このことによって画像
の階調性と階調性安定性の制御が可能になるとともに、
耐久寿命の共通化が図れたユリース系を実現することが
できた。

【００８９】以上のような構成により、リユース対応の
現像システムであるとともに、第１の目的である複数の
現像スリーブを有する小型現像装置において現像スリー
ブ毎に現像性が異なるのを防ぐことができ、近年のデジ
タル画像やグラフィック化に対応した画像の階調性と階
調性安定性の要求を満たすことができ、又、第２の目的
である複数の現像スリーブを有する現像装置において現
像スリーブの寿命を共通化することができ、サービスマ
ンのメンテナンスの手間を省くことによってサービスコ
ストも低減することができ、濃度が高濃度で安定した現
像装置を提供することができた。

【００９０】又、第３の目的であるスリーブゴスト画像
がなく、高速化に対して濃度が高濃度で安定し、省スペ
ース化が履かれるとともにリユースで環境性に優れた現
像装置を提供することができた。

【００９１】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、現像剤担持体の寿命を共通化することによって
サービスマンによる手間を省き、サービスコストを低減
することができるとともに、現像剤担持体毎の現像性の
違いを解消して近年のデジタル画像やグラフィック化に
対応した画像の諧調性と諧調性安定性の要求を満たすこ
とができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る現像装置の断面図である。

【図２】本発明に係る現像装置の現像スリーブの斜視図
である。

【図３】本発明に係る現像装置を備える画像形成装置要
部の断面図である。

【図４】本発明に係る現像装置の磁極配置を示す断面図
である。

【図５】本発明に係る現像装置の磁極配置を示す断面図
である。

【図６】本発明に係る現像装置の現像スリーブの配置と
磁気シール部材との関係を示す図である。

【図７】現像バイアス波形を示す図である。

【図８】従来の現像装置の現像特性を示す図である。

【図９】従来の現像装置の現像特性を示す図である。

【図１０】膜組成のＰ／Ｂ比と膜の削れ量との関係を示
す図である。

【図１１】膜組成のＰ／Ｂ比とトリボ（Ｑ／Ｍ）との関
係を示す図である。

【図１２】従来のリユース画像形成装置の現像特性を示
す図である。

【図１３】本発明の実施の形態３に係る現像装置を備え
るリユース画像形成装置要部の断面図である。

【図１４】従来の現像装置を備える画像形成装置要部の
断面図である。

【符号の説明】

１ 感光ドラム（静電潜像担持体） ２ 現像装置 ３ 一次帯電器 ４ 転写帯電器 ６ クリーニング装置 ７ 定着装置 １０ ポスト帯電器 １２ 画像露光 ２０ 第１の現像スリーブ（上流の現像剤担持体） ３０ 第２の現像スリーブ（下流の現像剤担持体）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H031 AA17 AB02 AC10 AC11 AC19 AC31 AD03 AE00 BA03 BB01 BC01 CA11 EA07 2H077 AA12 AA25 AA37 AB02 AB07 AB22 AC02 AD06 AD13 AD24 AD36 AE03 DA42 DA75 EA13 EA16 EA21 FA03 FA13 FA19 FA27 GA04

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静電潜像担持体の回転方向に対して上流
   と下流に配置される複数の現像剤担持体を有し、各現像
   剤担持体を内部の磁性部材の周りに非磁性部材とこれを
   覆うコーティング部材を形成して構成し、下流の現像剤
   担持体上の現像剤の層厚規制を上流の現像剤担持体で行
   う現像装置において、 下流の現像剤担持体表面のコーティング部材を構成する
   樹脂（Ｂ）とピグメント部材（Ｐ）の重量比Ｐ／Ｂを上
   流の現像剤担持体表面のコーティング部材を構成する樹
   脂（Ｂ）とピグメント部材（Ｐ）の重量比Ｐ／Ｂよりも
   大きく設定したことを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 前記コーティング部材を構成する樹脂は
   フェノール樹脂又はエポキシ樹脂であることを特徴とす
   る請求項１記載の現像装置。
3. 【請求項３】 前記コーティング部材を構成するピグメ
   ント部材を導電性カーボン、結晶性グラファイト、酸化
   チタンの少なくとも１つ以上で構成することを特徴とす
   る請求項１又は２記載の現像装置。
4. 【請求項４】 負極性の磁性１成分現像剤を用いた現像
   方法を採用することを特徴とする請求項１，２又は３記
   載の現像装置。