JP2000172065A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 現像剤担持体毎に現像性が異なるのを防ぎ、
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るとと
もに、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。 【構成】 静電潜像担持体の回転方向に対して上流と下
流に配置される外径の異なる複数の現像スリーブ（現像
剤担持体）２０，３０を有し、各現像スリーブ２０，３
０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するとともに、上流の現
像スリーブ２０と下流の現像スリーブ３０の回転速度を
異ならせて成る現像装置２において、前記現像スリーブ
２０，３０表面の各々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を異な
らせ、回転速度が大きい方の現像スリーブのＰ／Ｂ比を
回転速度が小さい方の現像スリーブのそれよりも小さく
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１６を用いて画像形成工程を説
明する。

【０００４】図１６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である現像スリ
ーブ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、必要に応じてポスト帯電器（チャージ
ャー）１０を用いて転写前処理（通常はＤＣ若しくはＡ
Ｃ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】

【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。

【０００９】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るものの、通常
の複数現像装置は速度の異なる現像スリーブを用いたも
のが多く、以下のような問題があった。

【００１０】１．上流の現像スリーブと下流の現像スリ
ーブの速度が異なるとトナー層厚規制部でのトナーの受
けるダメージの違いにより、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ると現像スリーブ毎に
現像特性が異なってしまい、現像特性が現像スリーブ毎
に異なるために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階
調性並びに階調性安定性の要求に対して相反することで
あった。この現像特性の違いはトナー層厚規制部材のギ
ャップでトナーコート量を同じにしてもトナーの機械的
な劣化による帯電劣化でトリボ（トナーの単位重量当た
りの電荷量）が低下することによって起きる。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顕著に現れる。

【００１１】２．又、複数の現像スリーブを有する現像
装置においては、現像スピードが異なると各々の現像ス
リーブでトナー層厚規制部材を通る回数が異なるために
スリーブ表面の受ける摩擦程度が異なり、結果としてス
リーブ表面を覆うコート材の削れ度合いが違うために寿
命が異なっていた（径が小さい方がブレード通過回数が
多いために寿命も短い）。そのため、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るためにサービスコストも高騰し
ていた。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】従って、本発明の第１の目的とする処は、
現像剤担持体毎に現像性が異なるのを防ぎ、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る現像装置を提供
することにある。

【００１５】又、本発明の第２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】更に、本発明の第３の目的とする処は、ス
リーブゴースト画像の発生を防ぐとともに、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。

【００１７】

【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外径の異なる複数の現
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
して構成するとともに、上流の現像剤担持体と下流の現
像剤担持体の回転速度を異ならせて成る現像装置におい
て、前記現像剤担持体表面の各々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を異ならせ、回転速度が大きい方の現像剤担持体の
Ｐ／Ｂ比を回転速度が小さい方の現像剤担持体のそれよ
りも小さく設定したことを特徴とする。

【００１８】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。

【００１９】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つ以上より構成することを特
徴とする。

【００２０】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。

【００２１】

【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。

【００２２】＜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９０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。

【００２３】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。

【００２４】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（図３参
照）で総電流（ＡＣ＋ＤＣ）−２００μＡを流してトナ
ー像を帯電させる。転写材が転写及び分離し易いように
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によって転写するのである。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。

【００２５】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。

【００２６】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。トナーの補給動作において、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。

【００２７】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。

【００２８】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。
尚、トナーはネガトナーであって、その粒径は７．５μ
ｍで、外添剤としてＳｉＯ₂ が添加されている。

【００２９】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＃６００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φ３０
ｍｍのアルミニウムＡ２０１７の上にＦＧＢ＃６００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アルミニウム（Ａｌ）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。特にａ−
Ｓｉドラムはヒータを併用するためにスリーブの熱偏心
を生じ易いため、スリーブ素管の材質としては熱伝導性
の低いＳＵＳよりも熱伝導性の高いＡｌの方が好まし
い。

【００３０】ところで、第１の現像スリーブ２０には図
４及び表１に示すような６極（Ｎ１〜Ｎ３，Ｓ１〜３）
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。

【００３１】 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２０
０μｍに設定され、現像スリーブ２０には＋２００Ｖの
ＤＣバイアスと図５に示すようにＶpp１２００Ｖ、周波
数２．５ｋＨｚ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。

【００３２】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。

【００３３】 第２の現像スリーブ３０には＋２００ＶのＤＣバイアス
と図５に示すＶpp１２００Ｖ、周波数２．５ｋＨｚ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。

【００３４】第２の現像スリーブ３０は感光ドラム１に
対して１７０％の速度（周速は現像装置２の配置やギヤ
比によって異なる）で回転し、該現像スリーブ３０上に
担持されたトナーの層厚規制は磁気ブレード３０Ａによ
って行われる。そして、第２の現像スリーブ３０と磁気
ブレード３０Ａとの隙間Ｓ−Ｂgap は２５０μｍ、現像
スリーブ３０と感光ドラム１との隙間Ｓ−Ｄgap は２０
０μｍにそれぞれ設定されている。

【００３５】ところで、磁気ブレード２０Ａは厚さ１．
０ｍｍの板状磁性ブレードであり、磁気ブレード３０Ａ
は図６に示すように先端部がテーパ状に成形された厚さ
０．５ｍｍの板状磁性ブレードである。これは第１の現
像スリーブ２０と第２の現像スリーブ３０で周速が異な
り、単位時間当たりの感光ドラム１へのトナー供給量が
異なるのを補正するためであり、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）を変え、表３に示すように約１．０ｍｇ／ｃｍ
² 、０．７ｃｍ² に設定し、周速×Ｍ／Ｓが等しくなる
ようにした。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条件を一致させ、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。

【００３６】 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。前述の
ように単位時間当たりのトナー供給量（Ｍ／Ｓ）は等し
い。又、第１の現像スリーブ２０の現像極はＮ２、第２
の現像スリーブ３０の現像極はＳ１であり、両者の磁力
と半値幅も同じである。

【００３７】ところが、３０ｋ枚耐久後の現像特性は図
７に示すように異なる（上が第１現像、下が第２現
像）。このことについて以下に説明する。

【００３８】これは特にプロセススピード４００ｍｍ／
ｓ以上の機械では現像スリーブ複数化が行われるが、高
速化に伴い現像スリーブの回転速度が速いためにトナー
層厚規制部材でトナーにかかるシェアは速度が速い程大
きい。この現象を示したのが図８である。図８は現像ス
リーブの感光ドラムに対する周速比を１２０％，１７０
％，２２０％とした際の３０ｋ枚耐久後の現像スリーブ
上のトナーのＳＥＭ写真である。新トナーと比較して現
像スリーブ速度を上げるとトナー表面にまぶされている
外添剤ＳｉＯ₂ （粒径７ｎｍ程度）がトナー中に埋め込
まれて表面がつるつるしてきていることが分かる。これ
は高速化に伴ってトナーが受けるシェアが増大して劣化
するためである。この結果として、トナーの機械的な劣
化により帯電性（トリボ）が低下する。図９は現像スリ
ーブ周速比を１２０％，１７０％，２２０％とし、トナ
ー供給量を一定にするためにブレード厚を１．０ｍｍ，
０．５ｍｍ，０．３ｍｍとしてスリーブ上トナーコート
量（Ｍ／Ｓ）を調整して周速×Ｍ／Ｓが１．２程度と同
じになるようにした際の耐久濃度推移を示す。これは図
１０に示すようにＭ／Ｓとブレード厚にはブレード厚を
小さくするとＭ／Ｓを減らすことができる特性を利用し
たものである。このように約２０ｋ枚を過ぎると濃度に
差が出てくる。これはスリーブ速度に対するトナー劣化
の程度が異なることを意味し、それによる帯電性の低下
が主な理由である。この差が図７の現像特性（３０ｋ枚
時）の違いを生じさせる。尚、図７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。

【００３９】現像スリーブ径が同じでトナー供給量が同
じ場合、現像性は基本的にトナーのトリボ（Ｑ／Ｍ）に
比例する。

【００４０】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。

【００４１】現像スリーブ速度の異なる現像スリーブに
おいては、現像スリーブ速度が遅い方が単位コピー（単
位時間）にブレード部を通過する回数が減るためにスリ
ーブ上の膜の削れ量は少ない。従って、径が本実施の形
態の場合のように同一で速度が異なる場合、速度の速い
方は多く削れるため、一方の現像スリーブは未だ寿命に
達していない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。

【００４２】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。

【００４３】表４に従来系での膜処方（Ｐ／Ｂ）、削れ
量、トリボ（Ｑ／Ｍ）、ブレード厚、トナー供給量（Ｍ
／Ｓ）、トナー供給量（Ｍ／Ｓ）×周速比及びトリボ
（Ｑ／Ｍ）×トナー供給量（Ｍ／Ｓ）×周速の値をそれ
ぞれ示す。

【００４４】 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。

【００４５】表４から分かるように、従来系では５００
ｋ枚において、第１現像スリーブが５．４μｍ削れる間
に第２現像スリーブは寿命７．６μｍを超えてしまう。
そして、ブレード厚調整によりトナー供給量であるＭ／
Ｓ×周速比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）×Ｍ／Ｓ×周速比は両者異な
った値を示す。それに対して、本実施の形態では、表３
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。

【００４６】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については現
像速度の速い方の膜を速度の遅い方のそれよりも小さく
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。

【００４７】 以上のように構成にした際の効果を表３に示す。

【００４８】先ず、５００ｋ枚における削れ量は第１現
像スリーブが５．４μｍであるのに対して第２現像スリ
ーブは５．６μｍとほぼ同程度であった。これは図１２
に示すような性質を有するためである。即ち、図１２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。

【００４９】次に、トリボ（Ｑ／Ｍ）については現像ス
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帯電性を更に上げることが
できた。即ち、速度の速い方の現像スリーブのトリボ
（Ｑ／Ｍ）を遅い方のそれよりも上げることができた。
これは図１３に示すＰ／Ｂ比とＱ／Ｍ（３０ｋ）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。
このようにすることによって現像特性の指標であるトナ
ー供給量（Ｍ／Ｓ）×トリボ（Ｑ／Ｍ）×周速比の値を
ほぼ同等にすることができ、その結果として、従来図７
に示すように現像特性であるＶ−Ｄカーブ（３０ｋ枚
時）に差があったものが、図１１に示すようにほぼ同一
曲線にすることができた（因に、初期は劣化が少ないた
めに現像性が非常に高く、Ｑ／Ｍの違いが濃度差として
出てこない）。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。

【００５０】以上のように構成することによって、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、濃度が高濃度で且
つ安定した現像装置を提供することができた。

【００５１】＜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。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】第１の現像スリーブ２０は感光ドラム１に
対して１２０％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２００μｍとし、現像ス
リーブ２０には＋２００ＶのＤＣバイアスと図５に示す
ようにＶpp１２００Ｖ、周波数２．５ｋＨｚ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。

【００５７】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５に示すようなＶpp１２０
０Ｖ、周波数２．５ｋＨｚ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１７
０％の速度で回転する。トナーの層厚規制には磁気ブレ
ード３０Ａを用い、Ｓ−Ｂgap は２５０μｍ、Ｓ−Ｄga
p は２００μｍにそれぞれ設定される。尚、磁気ブレー
ド２０Ａ，３０Ａは実施の形態１と同様である。

【００５８】次に、本実施の形態の特徴について説明す
る。

【００５９】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）として酸化チタン
（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。

【００６０】表７に従来系での膜処方（Ｐ／Ｂ）、削れ
量、トリボ（Ｑ／Ｍ）、ブレード厚、トナー供給量（Ｍ
／Ｓ）、Ｍ／Ｓ×周速比及びＱ／Ｓ×Ｍ／Ｓ×周速の値
をそれぞれ示す。

【００６１】 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は樹脂以外のピグメント（Ｔｉ
Ｏ₂ ＋カーボン）の重量である。

【００６２】表７から分かるように、従来系では５００
ｋ枚において第１現像スリーブが６．０μｍ削れる間に
第２現像スリーブは８．２μｍ削れる（実施の形態１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、周速が異なり、現像特性の指標
であるトナー供給量（Ｍ／Ｓ）×トリボ（Ｑ／Ｍ）×周
速は両者異なった値を示す。

【００６３】これに対して、本実施の形態では、表６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。

【００６４】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の膜を速度の遅い膜のそれより
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。

【００６５】 このような構成にした際の効果を表６に示す。

【００６６】先ず、５００ｋ枚における削れ量は第１現
像スリーブが６．０μｍであるのに対して第２現像スリ
ーブが６．２μｍ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。

【００６７】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、速度の速い方の現像スリーブのトリボ（Ｑ／
Ｍ）を遅い方のそれよりも上げることができた。これは
図１３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）×Ｍ／Ｓ×周速比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。

【００６８】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。

【００６９】又、第３の目的であるスリーブゴーストを
無くすとともに、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、９０万枚の寿命の
現像装置を提供することができた。

【００７０】＜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。

【００７１】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。

【００７２】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１４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。

【００７３】本実施の形態では、図１５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。

【００７４】デジタル複写機のプロセススピードは５７
０ｍｍ／ｓの１２５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。

【００７５】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２０００Ｈｚ，１５００
Ｖpp，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２
５０μｍ、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。

【００７６】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。

【００７７】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。

【００７８】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。

【００７９】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。

【００８０】表９に本実施の形態の効果を示す。

【００８１】 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７．２μｍであるのに対して第２現像スリ
ーブが７．４μｍ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６５０ｋ枚程度も
つことを意味する。

【００８２】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、速度の速い方の現像スリーブのトリボ（Ｑ／
Ｍ）を遅い方のそれよりも上げることができた。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）×Ｍ
／Ｓ×周速比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るリユース系を構成すること
ができた。

【００８３】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。

【００８４】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。

【００８５】

【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、近年のデジタル画像やグラフィック化に対応し
た画像の諧調性及び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。

【００８６】又、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いう効果
が得られる。

【００８７】更に、スリーブゴースト画像の発生を防ぐ
とともに、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現像スリーブの磁極配
置を示す断面図である。

【図５】現像バイアス波形を示す図である。

【図６】磁気ブレードの先端部形状を示す図である。

【図７】従来の現像装置の現像特性を示す図である。

【図８】トナーのＳＥＭ写真を示す図である。

【図９】耐久枚数と濃度との関係を周速比をパラメータ
として示す図である。

【図１０】ブレード厚とトナーコート量（Ｍ／Ｓ）との
関係を示す図である。

【図１１】従来の現像装置の現像特性を示す図である。

【図１２】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１３】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１４】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１５】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１６】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 現像スリーブ（現像剤担持体） ３０ 現像スリーブ（現像剤担持体）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H031 AA17 AC10 AC11 AC19 AC31 AD03 BA03 BB01 BC01 CA11 EA07 2H077 AA12 AA15 AA25 AA37 AB02 AB07 AB22 AC02 AD02 AD06 AD13 AD24 AD36 AE03 DA42 DA75 EA13 EA16 EA21 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外径の異な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する
   とともに、上流の現像剤担持体と下流の現像剤担持体の
   回転速度を異ならせて成る現像装置において、 前記現像剤担持体表面の各々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
   を異ならせ、回転速度が大きい方の現像剤担持体のＰ／
   Ｂ比を回転速度が小さい方の現像剤担持体のそれよりも
   小さ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又は２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つ以上より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。