JP2000194194A

JP2000194194A - 現像装置及びこの現像装置を備える画像形成装置

Info

Publication number: JP2000194194A
Application number: JP37653598A
Authority: JP
Inventors: Masaru Hibino; 勝日比野; Katsuaki Kobayashi; 克彰小林; Masanori Shida; 昌規志田; Ichiro Ozawa; 一郎小澤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-12-25
Filing date: 1998-12-25
Publication date: 2000-07-14

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、現像剤寿命を長くするために磁化
の小さい磁性キャリアを採用する場合であっても、画像
の黒ベタ部でスクリューピッチムラを生じることなく、
均一な黒ベタ画像を得ることができる現像装置又はこの
現像装置を備える画像形成装置の提供を目的とする。【解決手段】磁極Ｓ１が、現像に供されず再び現像剤
容器２７内に搬送された現像剤を確実に現像スリーブ２
１から剥ぎ取り、搬送スクリュー２４が、該現像剤と現
像剤容器２７内の現像剤とを十分に撹拌し、磁極Ｓ３
が、搬送スクリュー２４によって十分撹拌された現像剤
を現像スリーブ２１上に担持させることにより達成され
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、被記録画像に対応
して潜像担持体に形成された静電潜像を、現像剤により
現像して用紙等の記録媒体に記録する画像形成装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式の画像形成装置に備
えられた現像装置にあっては、各種の現像装置が提案さ
れ、実用に供されている。かかる現像装置は、大別する
と、１成分現像方式による現像装置と２成分現像方式に
よる現像装置とに分けられる。

【０００３】１成分現像方式による現像装置において
は、ほとんどが非接触方式であるが、代表的な現像法と
しては磁性トナーを用いた１成分ジャンピング現像法が
ある。

【０００４】１成分ジャンピング現像法は、容易な構成
で高品位な画質を得られるが、トナーに磁性体が含まれ
るため、カラー画像を得ることができないという欠点が
ある。

【０００５】又、非磁性トナーを用いた１成分現像法
は、カラー画像を得ることができるが、現像剤担持体た
る現像スリーブ上にトナーを塗布することが困難で、規
制部材たる弾性ブレードによってコーティングしている
のが現状であり、安定性、耐久性に欠ける面がある。

【０００６】一方、２成分現像法による現像装置にあっ
ては、磁性キャリアによりトナーを現像領域に搬送し現
像を行なうものであり、通常は、現像剤を潜像担持体た
る感光ドラムに接触させて現像行程を行うようになって
いる。

【０００７】ここで、かかる現像工程について図３に基
づき説明する。

【０００８】図３において、３０は現像剤担持体たる現
像スリーブ、３５は現像スリーブ３０内に固定配置され
た磁界発生手段たるマグネットローラー、３１，３２は
撹拌搬送手段たる搬送スクリュー、３３は現像剤を現像
スリーブ３０表面に薄層形成するために配置された規制
部材たる規制ブレード、３４は現像剤容器である。

【０００９】ここで、感光ドラム上に形成された静電潜
像を、図３の現像装置を用いて２成分磁気ブラシ法によ
り顕像化する現像工程と現像剤の循環系とについて説明
する。

【００１０】先ず、現像スリーブ３０の回転に伴いＮ３
極によって現像スリーブ３０上に汲み上げられた現像剤
は、Ｓ２極からＮ１極へと搬送される過程において、現
像スリーブ３０に担持される量を規制ブレード３３によ
って規制され、現像スリーブ３０上に薄層形成される。
ここで、薄層形成された現像剤が、現像主極Ｓ１極に搬
送されてくると磁気力によって穂立ちが形成される。こ
の穂状に形成された現像剤によって上記静電潜像が現像
され、その後、Ｎ３極及びＮ２極による反発磁界によっ
て現像スリーブ３０上の現像剤は、現像剤容器３４内に
戻される。

【００１１】このように、２成分現像法による現像装置
においては、互いに同極性の磁極を並べて配置すること
により、現像後の現像剤を一旦現像スリーブから剥ぎと
り、画像履歴を残さない構成とするのが一般的である。

【００１２】現像スリーブ３０には、電源（図示せず）
から直流バイアス及び交流バイアスが印加されるように
なっている。一般に、二成分現像法においては交流バイ
アスを印加すると現像効率が増し、画像は高品位にな
る。

【００１３】潜像形成方法としては、被記録画像信号に
対応して変調されたレーザービームにより潜像担持体た
る電子写真感光体を走査露光し、ドット分布形状即ちド
ット上の潜像を画像に対応して分布させた静電潜像を形
成する方法が知られている。その中でもレーザーの駆動
パルス電流の幅（即ち継続時間長）を被記録画像の濃淡
に対応して変調する、所謂パルス幅変調（ＰＷＭ）法
は、高記録密度（即ち高解像度）を得ることができ、且
つ高い階調性を得ることができるものである。

【００１４】ところで、近年、２成分現像法による現像
装置の、さらなる小型化、高画質化、長寿命化の開発が
進められている。その中で、２成分現像法による現像装
置の長寿命化を達成するためには、現像剤が圧縮されな
いような構成をとり、トナー劣化とキャリア劣化（キャ
リアスペント化）とを防止することが必要となる。

【００１５】現像剤容器内で現像剤が圧縮される場所
は、現像スリーブ上での現像剤の層厚が規制される部分
であり、通常、かかる現像装置の構成では、規制ブレー
ドに規制される現像剤を現像スリーブ上に担持させるた
めの現像剤層厚規制磁極が、規制ブレード近傍において
規制ブレードより現像スリーブの回転方向上流側に位置
している。これにより、現像剤層厚規制磁極によって現
像スリーブ上に引き付けられた現像剤が現像スリーブと
現像剤容器との間で圧縮されることとなる。

【００１６】そこで、現像スリーブと現像剤容器との間
での現像剤の圧縮を弱めるには、現像剤層厚規制磁極が
現像剤を現像スリーブ上に引き付ける力（現像スリーブ
に垂直な方向に働く力）Ｆｒを弱めることが有効であ
り、そのためには、現像剤中のキャリアの磁化を小さく
すること(キャリアの磁化を小さくする方向は、現像部
での、感光体上に現像されたトナー像を摺擦する力が弱
いという点で、高画質化の方向である）や、現像剤層厚
規制磁極からの磁力線が隣接磁極に回りこみづらく、で
きるだけ現像スリーブの半径方向に出るようなマグネッ
トパターンを構築することである。

【００１７】後者の方法の一つに、現像スリーブ内の反
発極によって反発磁界を形成し該反発極を現像剤層厚規
制磁極として用いる現像方法も提案されている（特願平
９−３１６４７８）。

【００１８】このように、互いに同極性の磁極が隣り合
って、反発磁界を形成している時には、各々の磁極の磁
力線は現像スリーブ表面に対して、垂直に出ることとな
る。この場合、現像スリーブ表面に対して垂直な方向の
磁束密度の変化率が小さいため、その結果、現像剤を現
像スリーブに引きつける力が小さくなり、現像剤の圧縮
度は小さくなる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の二成分現像法による現像装置の構成、即ち、反発
磁極の一つの磁極を現像剤層厚規制磁極として用いる構
成をとった場合、黒ベタ画像が形成された記録媒体の搬
送方向後端部分にスクリューピッチ状の濃度ムラが発生
する虞がある。

【００２０】この現象は、反発磁界により剥ぎ取られた
後に現像剤層厚規制磁極に移動する、（画像履歴のあ
る）トナー濃度の低下した現像剤と、搬送スクリューで
撹拌搬送されて現像スリーブの現像剤層厚規制磁極部分
に供給される現像剤との混合比率が、画像域長手で搬送
スクリューの回転周期で変わることで発生する。

【００２１】又、この現象は、現像スリーブ近傍の現像
剤の剤面が比較的低く、現像剤層厚規制磁極の近傍に搬
送スクリューが配置されている場合に生じやすい。

【００２２】更に、上記現象は、磁性キャリアの磁化の
大きさを小さくしていった時にも生じやすい。これは、
キャリアの磁化が小さいときは、現像剤が磁場に対して
磁気的に鈍感になり、現像後の現像剤が剥ぎとり極で剥
ぎとられずに現像剤層厚規制磁極に移動しやすいからで
ある。

【００２３】そこで、本発明は、現像剤寿命を長くする
ために磁化の小さい磁性キャリアを採用する場合であっ
ても、画像の黒ベタ部でスクリューピッチムラを生じる
ことなく、均一な黒ベタ画像を得ることができる現像装
置又はこの現像装置を備える画像形成装置の提供を目的
とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本出願によれば、上記目
的は、磁性キャリアと非磁性トナーとを含有する現像剤
を、潜像を担持する潜像担持体に付与することにより、
該潜像を可視画像とする現像装置であって、現像剤を収
容する現像剤容器と、現像剤容器内の現像剤を担持する
ための回転自在な現像剤担持体と、現像剤担持体上に現
像剤を担持させるよう現像剤担持体の内部に固定配置さ
れ周方向に複数の磁極を有する磁界発生手段と、現像剤
容器内の現像剤担持体近傍で現像剤を撹拌し現像剤担持
体に向けて搬送する回転可能な撹拌搬送手段と、現像剤
担持体上の現像剤量を規制するための規制部材とを備え
る現像装置において、撹拌手段は、撹拌手段の軸線が現
像剤担持体の軸線より下方となるような位置に配設さ
れ、磁界発生手段は、現像剤容器内部側で規制部材近傍
に配設される第一磁極と、第一磁極の現像剤容器内部側
部分に隣接し第一磁極と同極性をもつ第二磁極とを有
し、第一磁極による現像剤担持体表面の法線方向におけ
る磁界の強さが最大値になる現像剤担持体表面位置は、
第二磁極による同方向における磁界の強さが最大値にな
る現像剤担持体表面位置より下方となるようになってお
り、且つ、現像剤容器内の現像剤担持体近傍の現像剤面
の位置は、第一磁極による現像剤担持体表面の法線方向
における磁界の強さが最大値になる現像剤担持体表面位
置と、第二磁極による同方向における磁界の強さが最大
値になる現像剤担持体表面位置との間で、第一磁極によ
る現像剤担持体表面の法線方向における磁界の強さが２
００ガウスとなる位置より上方となるよう設定されてい
るという第一の発明によって達成される。

【００２５】又、本出願によれば、上記目的は、第一の
発明において、現像剤担持体は、潜像担持体と対向して
配設されており、現像剤担持体表面と潜像担持体表面と
がその対向部で互いに逆方向に移動するようになってい
るという第二の発明によっても達成される。

【００２６】更に、本出願によれば、上記目的は、第一
の発明又は第二の発明において、磁性キャリアは、１０
００ガウスの磁界における磁化が、３０ｅｍｕ／ｃｍ³
以上２００ｅｍｕ／ｃｍ³以下であるという第三の発明
によっても達成される。

【００２７】又、本出願によれば、上記目的は、一連の
画像形成プロセスによって形成された画像を記録媒体上
に記録する画像形成装置であって、第一の発明の現像装
置を備えるという第四の発明によっても達成される。

【００２８】更に、本出願によれば、上記目的は、第四
の発明において、現像剤担持体は、潜像担持体と対向し
て配設されており、現像剤担持体表面と潜像担持体表面
とがその対向部で互いに逆方向に移動するようになって
いるという第五の発明によっても達成される。

【００２９】又、本出願によれば、上記目的は、第四の
発明又は第五の発明において、磁性キャリアは、１００
０ガウスの磁界における磁化が、３０ｅｍｕ／ｃｍ³以
上２００ｅｍｕ／ｃｍ³以下であるという第六の発明に
よっても達成される。

【００３０】すなわち、本出願にかかる第一の発明にあ
っては、第二磁極が、現像に供されず再び現像剤容器内
に搬送された現像剤を確実に現像剤担持体から剥ぎ取
り、撹拌搬送手段が、該現像剤と現像剤容器内の現像剤
とを十分に撹拌し、第一磁極が、撹拌搬送手段によって
十分撹拌された現像剤を現像剤担持体上に担持させる。

【００３１】又、本出願にかかる第二の発明にあって
は、現像剤担持体が、潜像担持体の回転方向と逆方向に
回転しながら、第二磁極が、現像に供されず再び現像剤
容器内に搬送された現像剤を確実に現像剤担持体から剥
ぎ取り、撹拌搬送手段が、該現像剤と現像剤容器内の現
像剤とを十分に撹拌し、第一磁極が、撹拌搬送手段によ
って十分撹拌された現像剤を現像剤担持体上に担持させ
る。

【００３２】更に、本出願にかかる第三の発明にあって
は、第二磁極が、現像に供されず再び現像剤容器内に搬
送された現像剤を確実に現像剤担持体から剥ぎ取り、撹
拌搬送手段が、該現像剤と現像剤容器内の現像剤とを十
分に撹拌し、第一磁極が、撹拌搬送手段によって十分撹
拌された現像剤を現像剤担持体上に担持させる。

【００３３】又、本出願にかかる第四の発明にあって
は、第二磁極が、現像に供されず再び現像剤容器内に搬
送された現像剤を確実に現像剤担持体から剥ぎ取り、撹
拌搬送手段が、該現像剤と現像剤容器内の現像剤とを十
分に撹拌し、第一磁極が、撹拌搬送手段によって十分撹
拌された現像剤を現像剤担持体上に担持させる。

【００３４】更に、本出願にかかる第五の発明にあって
は、現像剤担持体が、潜像担持体の回転方向と逆方向に
回転しながら、第二磁極が、現像に供されず再び現像剤
容器内に搬送された現像剤を確実に現像剤担持体から剥
ぎ取り、撹拌搬送手段が、該現像剤と現像剤容器内の現
像剤とを十分に撹拌し、第一磁極が、撹拌搬送手段によ
って十分撹拌された現像剤を現像剤担持体上に担持させ
る。

【００３５】又、本出願にかかる第六の発明にあって
は、第二磁極が、現像に供されず再び現像剤容器内に搬
送された現像剤を確実に現像剤担持体から剥ぎ取り、撹
拌搬送手段が、該現像剤と現像剤容器内の現像剤とを十
分に撹拌し、第一磁極が、撹拌搬送手段によって十分撹
拌された現像剤を現像剤担持体上に担持させる。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態に関し
て、添付図面に基づいて説明する。

【００３７】（第一の実施形態）先ず、本発明の第一の
実施形態について説明する。

【００３８】図１は、本実施形態に係る画像形成装置の
一例たる電子写真方式のカラープリンタ（以下、プリン
タという）の概略構成を示す模式的断面図である。

【００３９】かかるプリンタは、図１に示すように、矢
印方向に回転する潜像担持体たる電子写真感光ドラム３
（以下、感光ドラム３という）を備え、感光ドラム３の
周囲には、帯電器４、現像装置１、転写用放電器１０、
クリーニング手段１２、及び感光ドラム３の上方に配設
されたレーザービームスキャナＬＳ等からなる画像形成
手段が配設される。

【００４０】現像装置１は、現像器１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，
１ＢＫを備え、各現像器１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１ＢＫは、
トナー粒子とキャリア粒子とを含有する現像剤（二成分
現像剤）を感光ドラム３表面に供給するようになってい
る。尚、現像器１Ｍ、現像器１Ｃ、現像器１Ｙ、現像器
１ＢＫは、それぞれマゼンタトナー、シアントナー、イ
エロートナー、ブラックトナーを含有する現像剤を使用
するようになっている。

【００４１】被複写原稿は、原稿読み取り装置（図示せ
ず）で読み取られるようになっている。この読み取り装
置はＣＣＤ等の、原稿画像を電気信号に変換する光電変
換素子を有しており原稿のマゼンタ画像情報、シアン画
像情報、イエロー画像情報、白黒画像情報に、それぞれ
対応した画像信号を出力するようになっている。スキャ
ナＬＳに内蔵された半導体レーザーは、これらの画像信
号に対応して制御され、レーザービームＬを射出する。
尚、電子計算機等からの出力信号をプリントアウトする
こともできる。

【００４２】次に、カラープリンタ全体のシーケンスに
ついて、フルカラーモードの場合を例として簡単に説明
する。

【００４３】かかるプリンタは、先ず、感光ドラム３の
表面が、帯電器４によって一様に帯電される。

【００４４】次に、マゼンタ画像信号により変調された
レーザー光Ｌにより走査露光が行なわれ、感光ドラム３
上にドット分布からなる静電潜像が形成され、該静電潜
像は、予め所定の現像位置に配設されたマゼンタ現像器
１Ｍによって反転現像される。

【００４５】カセットＣから取り出された後、給紙ガイ
ド５ａ、給紙ローラー６、給紙ガイド５ｂを経由して給
紙された紙等の転写材は、転写ドラム９のグリッパ７に
より保持され、当接用ローラ８とその対向極によって静
電的に転写ドラム９に巻き付けられる。

【００４６】転写ドラム９は、感光ドラム３と同期して
図１に示す矢印方向に回転しており、マゼンタ現像器１
Ｍで現像されたマゼンタ顕画像は、転写部において転写
帯電器１０によって転写材に転写される。転写ドラム９
はそのまま、回転を継続し、次の色（図１に示す本例に
おいてはシアン）の画像の転写にそなえる。

【００４７】一方、感光ドラム３は、帯電器１１により
除電され、クリーニング手段１２によってクリーニング
され、再び帯電器４によって帯電され、次のシアン画像
信号により変調されたレーザービームＬにより上述した
のと同様に露光を受け、静電潜像が形成される。この間
に現像装置１は回転して、シアン現像器１Ｃが所定の現
像位置に定置されていて、シアンに対応するドット分布
静電潜像の反転現像を行ない、シアン顕画像を形成す
る。

【００４８】続いて、上述したような工程を、それぞれ
イエロー画像信号及びブラック画像信号に対して行な
い、４色分顕画像（トナー像）の転写が終了すると、転
写材は、各帯電器１３、１４により除電され、グリッパ
７を解除すると共に、分離爪１５によって転写ドラム９
により分離され、搬送ベルト１６で定着器（熱圧ローラ
定着器）１７に送られる。定着器１７は転写材上に重な
っている４色の顕画像を加熱及び加圧により定着する。

【００４９】このように、１連のフルカラープリントシ
ーケンスが終了し、所望のフルカラープリント画像が形
成される。

【００５０】尚、本実施形態にかかる画像形成装置の構
成は一例であって、例えば帯電器３はコロナ帯電器に限
らず帯電ローラであったり、転写帯電器７も転写ローラ
であったりと、様々な方式が適用可能であり、基本的に
は上記した様に帯電、露光、現像、転写、定着、の工程
で画像が形成される。

【００５１】次に、本実施形態にかかる現像装置につい
て、現像器１Ｍを例に図２に基づき説明する。尚、現像
器１Ｃ，１Ｙ，１ＢＫの構成に関しては、使用される現
像剤のみが異なり現像器１Ｍの構成と同様であるので、
その説明を省略する。

【００５２】図２は、本発明の実施形態にかかる現像器
１Ｍを示す構成図である。

【００５３】現像器１Ｍは、図２に示すように、現像剤
容器２７を備える。

【００５４】現像剤容器２７の内部は、隔壁２９によっ
て現像室（第１室）Ｒ１と撹拌室（第２室）Ｒ２とに区
画され、撹拌室Ｒ２の上方には隔壁２９を隔ててトナー
貯蔵室Ｒ３が形成され、トナー貯蔵室Ｒ３内には補給用
トナー（非磁性トナー）２８が収容されている。尚、隔
壁２９には補給口２６が設けられ、補給口２６を経て消
費されたトナーに見合った量の補給用トナー２８が撹拌
室Ｒ２内に落下補給される。

【００５５】これに対し、現像室Ｒ１及び撹拌室Ｒ２内
には現像剤１９が収容されている。現像剤１９は、粉砕
法によって製造された平均粒径８μｍの非磁性トナー
（以下、トナーという）に対して平均粒径２０ｎｍの酸
化チタンを重量比１％外添したものと、１０００ガウス
における磁化の値が２７０ｅｍｕ／ｃｍ³の平均粒径３
５μｍの磁性粒子である磁性キャリアとを含有する二成
分現像剤である。尚、現像剤のトナーと磁性キャリアと
の混合比は、重量比でトナーが約７％になるようにし
た。

【００５６】現像剤容器２７の感光ドラム３側の部位に
は開口部が形成され、現像剤担持体たる現像スリーブ２
１が該開口部から外部に突出するよう、現像スリーブ２
１は現像剤容器２７の開口部近傍に回転可能に組み込ま
れている。尚、本実施形態においては、現像スリーブ２
１の直径は１６ｍｍのものを用いている。又、現像スリ
ーブ２１は、例えば、ＳＵＳ３０ＳＡＣのような、非磁
性材からなり、その内部には磁性発生手段たる磁石２３
が固定配置されている。

【００５７】磁石２３は、感光ドラム３と現像スリーブ
２１との対向部である現像領域の近傍に配設される現像
磁極である磁極Ｎ１と、現像剤層厚規制磁極である第一
磁極たる磁極Ｓ３と、現像剤１９を現像スリーブ２１上
に担持させながら搬送するための磁極Ｎ２、Ｓ２、Ｓ１
とを有する。

【００５８】磁石２３は、現像磁極である磁極Ｎ１が感
光ドラム３に対向するように現像スリーブ２１内に配置
されている。

【００５９】磁極Ｎ１は、現像スリーブ２１と感光ドラ
ム３との間の現像部の近傍に磁界を形成させ、該磁界に
よって磁気ブラシを形成するようになっている。上記現
像部において、現像スリーブ２１の回転とともに、矢印
の方向に運ばれてきた現像剤は感光ドラム３と接触し、
感光ドラム３上の静電潜像は現像されることとなる。こ
のとき、現像スリーブ２１と感光ドラム３との近接位置
（現像部）において、現像スリーブ２１と感光ドラム３
とは互いに逆方向（カウンター方向）に移動するように
なっている。磁極Ｎ１で現像を終了した現像剤は、磁極
Ｓ１及び磁極Ｓ３により形成された反発磁界によって現
像現像スリーブ２１上から剥ぎとられ、現像室Ｒ１に落
下することとなる。

【００６０】尚、現像スリーブ２１には電源２０によ
り、交流電圧に直流電圧を重畳した振動バイアス電圧が
印加される。感光ドラム３上の潜像の暗部電位（非露光
部電位）と明部電位（露光部電位）とは、上記振動バイ
アス電位の最大値と最小値との間に位置している。これ
によって現像部に、向きが交互に変化する交番電界が形
成される。この交番電界中でトナーと磁性キャリアとが
激しく振動され、トナーが現像スリーブ２１及び磁性キ
ャリアヘの静電的拘束を振り切って潜像電位に対応した
量のトナー量が感光ドラム３に付着する。

【００６１】尚、本実施形態においては、感光ドラム３
上の暗部電位を−５５０Ｖ、明部電位を−１００Ｖと
し、現像スリーブ２１には、直流バイアスとして、−３
００Ｖの直流電圧が印加され、交流バイアスとして、Ｖ
ｐｐ＝２．０ｋＶ、Ｆｒｑ．＝６ｋＨｚの交流電圧が印
加されている。

【００６２】さて、現像スリーブ２１の下方には、規制
部材たる規制ブレード１８（以下、ブレードという）が
現像スリーブ２１と所定の間隔をおいて配置されてい
る。尚、現像スリーブ２１とブレード１８との間隔は４
００μｍである。

【００６３】ブレード１８は、現像剤容器２７に固定さ
れている。ブレード１８は、鉄等の磁性材からなり、現
像スリーブ２１上の現像剤１９の層厚を磁気的に規制す
る。

【００６４】現像室Ｒ１内には、撹拌搬送手段たる搬送
スクリュー２４が収容されている。搬送スクリュー２４
の直径は１４ｍのものを用いている。

【００６５】搬送スクリュー２４は図中の矢印が示す方
向に回転され、搬送スクリュー２４の回転駆動によって
現像室Ｒ１内の現像剤１９は現像スリーブ２１の長手方
向に向けて搬送されるようになっている。

【００６６】本実施形態において、搬送スクリュー２４
は、現像スリーブ２１に対して、重力方向下部に配置さ
れる。その理由は、後述するが、搬送スクリュー２４に
収容される現像剤の剤面の最上面を、現像剤層厚規制磁
極Ｓ３と剥ぎ取り磁極である磁極Ｓ１との間に設定する
からである。

【００６７】貯蔵室Ｒ２内には搬送スクリュー２５が収
容されている。搬送スクリュー２５は、搬送スクリュー
２４と同じく直径１４ｍｍのものを用いている。

【００６８】搬送スクリュー２５は、その回転によって
トナーを現像スリーブ２１の長手方向に沿って搬送し、
そのトナーを補給口２６から撹拌室Ｒ２内に自由落下さ
せるようになっている。

【００６９】ここで、本実施形態で用いたトナーについ
て説明する。

【００７０】本実施形態においては、摩擦帯電量が約
２．０×１０^-2Ｃ／ｋｇのものを用いている。

【００７１】尚、トナーの体積平均粒径は、４〜１５μ
ｍのものが好適に使用できる。ここでトナーの体積平均
粒径は、例えば、下記測定法で測定されたものを使用す
る。

【００７２】測定装置としてはコールターカウンターＴ
Ａ−ＩＩ型（コールター社製）を用い、個数平均分布、
体積平均分布を出力するインターフェイス（日科機製）
及びＣＸ−ｉパーソナルコンピュータ（キャノン製）を
接続し、電解液は一級塩化ナトリウムを用いて１％Ｎａ
Ｃｌ水溶液を調整する。

【００７３】測定法としては、前記電解水溶液１００〜
１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤（好ましくはア
ルキルベンゼンスルホン酸塩）を０．１〜５ｍｌ加えさ
らに測定試料０．５〜５０ｍｇを加える。

【００７４】試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で
約１〜３分間分散処理を行ない、上記コールターカウン
ターＴＡ−ＩＩ型によりアパチヤーとして１００μｍア
パチヤーを用いて２〜４０μｍの粒子の粒度分布を測定
し体積分布を求める。これら求めた体積分布により、サ
ンプルの体積平均粒径が得られる。

【００７５】上述したようなトナーに対して、さらに
は、（トナー）表面を外添剤で被覆することにより、ハ
ード的に２つの効果がある。

【００７６】一つは、流動性が向上し、補給トナーが現
像剤容器２７内の２成分現像剤と混合撹拌しやすくなる
ことであり、もう一つは、外添剤がトナー表面に介在す
ることにより、（感光ドラム３上に現像された）トナー
の感光ドラム３に対する離型性が上がり、転写効率が良
化することである。

【００７７】本発明に使用される外添剤としては、トナ
ーに添加した時の耐久性の点から、トナー粒子の重量平
均径に対して１／１０以下の粒径であることが好まし
い。この外添剤の粒径とは、電子顕微鏡におけるトナー
粒子の表面観察により求めたその平均粒径を意味する。

【００７８】外添剤としては、例えば、金属酸化物（酸
化アルミニウム、酸化チタン、チタン酸ストロンチウ
ム、酸化セリウム、酸化マグネシウム、酸化クロム、酸
化錫、酸化亜鉛等）、窒化物（窒化ケイ素等）、炭化物
（炭化ケイ素等）金属塩（硫酸カルシウム、硫酸バリウ
ム、炭酸カルシウム等）、脂肪酸金属塩（ステアリン酸
亜鉛、ステアリン酸カルシウム等）、カーボンブラッ
ク、シリカ等が用いられる。

【００７９】外添剤は、トナー粒子１００重量部に対
し、０．０１〜１０重量部が用いられ、好ましくは、
０．０５〜５重量部が用いられる。これら外添剤は、単
独で用いても、又、複数併用しても良い。それぞれ、疎
水化処理を行ったものが、より好ましい。

【００８０】本実施形態においては、平均粒径２０ｎｍ
の酸化チタンを重量比１％外添したものを用いている。

【００８１】次に、上述したようなトナーとともに本発
明で使用される現像剤を構成するキャリアとしては、従
来公知のものを使用することができる。例えば、樹脂中
に磁性材料としてマグネタイトを分散し、導電化、及び
抵抗調整のためにカーボンブラックを分散して形成した
樹脂キャリア、或いは、フェライト等のマグネタイト単
体表面を酸化、還元処理して抵抗調整を行ったもの、或
いは、フェライト等のマグネタイト単体表面樹脂でコー
ティングし抵抗調整を行ったもの等が用いられ得る。
尚、これら磁性キャリアの製造法は特に制限されない。

【００８２】本実施形態においては、磁性キャリアとし
て、重量平均粒径が２０〜１００μｍ、好ましくは、２
０〜７０μｍのものを用いている。

【００８３】次に、本実施形態において用いられる現像
器の現像剤層厚規制磁極である磁極Ｓ３と、ともに反発
磁界を形成する剥ぎ取り磁極である磁極Ｓ１と、現像ス
リーブ２１近傍のスクリュー２４の位置関係についてそ
の作用も含めて詳述する。

【００８４】本実施形態においては、反発磁界を形成す
る磁極Ｓ３と磁極Ｓ１のうち、磁極Ｓ３を現像剤層厚規
制磁極として用い、磁極Ｓ１を現像剤剥ぎ取り磁極とし
て用いる。

【００８５】磁極Ｓ３の現像スリーブ２１表面に垂直な
方向の磁界の強さのピーク値は、４００ガウスから１０
００ガウス、磁極Ｓ１による現像スリーブ２１表面に垂
直な方向の磁界の強さのピーク値は、４００ガウスから
８００ガウスが好ましく、磁極Ｓ３の磁界の強さが磁極
Ｓ１の磁界の強さ以上である方が好ましい。

【００８６】尚、本実施形態においては、磁極Ｓ３の磁
界の強さのピーク値を６００ガウス、磁極Ｓ１の磁界の
強さのピーク値を５００ガウスとした。

【００８７】又、磁極Ｓ３と磁極Ｓ１との位置関係は、
剥ぎ取り磁極である磁極Ｓ１の現像スリーブ２１表面に
垂直な方向の磁界の強さのピーク位置が、現像剤層厚規
制磁極Ｓ３の現像スリーブ表面に垂直な方向の磁界の強
さのピーク位置より、重力方向で上部に位置するような
構成を採っている。

【００８８】このような構成にすると、現像後の現像剤
が落下し易く（特別な剥ぎ取り手段を必要とせず）、現
像剤層厚規制磁極である磁極Ｓ３による磁気的な吸引で
現像剤を吸着し現像部まで搬送し易い。つまり、現像ス
リーブ２１からの剤の剥ぎ取り、現像スリーブ２１ヘの
剤の供給に関して、簡易な構成にすることが可能とな
る。

【００８９】又、磁極Ｓ３の現像スリーブ２１表面に垂
直な方向の磁界の強さのピーク位置と（規制）ブレード
１８の先端とは、本実施形態においては、５°（現像ス
リーブの中心位置を基準）としている。

【００９０】磁極Ｓ３は、磁極Ｓ１との間で反発磁界を
形成しているので、磁極Ｓ３の磁力線は現像スリーブ２
１表面に対して垂直に発散する。その結果、現像スリー
ブ２１表面に垂直な方向の磁界（磁力線密度）の変化率
が小さくなり、そのことは、即ち、現像剤を現像スリー
ブ２１に引き付ける力が小さくなることに相当する。こ
のような構成をとると、現像剤が現像剤層厚規制磁極で
ある磁極Ｓ３において圧縮される力が弱まり、トナー劣
化や、キャリアのスペント化といった現像剤の劣化が抑
制され、現像材寿命が延びることとなる。

【００９１】従来では、反発磁極の一つの磁極を現像剤
層厚規制磁極として用い、現像剤層厚規制磁極の近傍に
撹拌搬送スクリューが配置されている構成をとった場
合、現像スリーブ近傍の剤面が比較的低いときに、黒ベ
タ画像の後端にスクリューピッチ状の濃度ムラが発生す
る虞があった。この現象は、反発磁界により剥ぎ取られ
た（画像履歴のある）トナー濃度の低下した現像剤が、
現像剤層厚規制磁極に移動し、スクリューで撹拌搬送さ
れて現像剤層厚規制磁極に供給される現像剤と混合され
るときに、その比率が、画像域長手でスクリューの回転
周期で変わることにより発生していた。

【００９２】幾つかの検討の結果、現像スリーブ近傍の
搬送スクリューにおける現像剤面が次のような場合、ス
クリューピッチ状の濃度ムラが発生しないことがわかっ
た。

【００９３】即ち、現像剤層厚規制磁極の現像スリーブ
表面に垂直な磁界の強さのピーク位置と、剥ぎ取り磁極
の現像スリーブ表面に垂直な方向の磁界の強さのピーク
位置との間で、現像剤層厚規制磁極の、現像スリーブ表
面に垂直な方向の磁界の強さが２００ガウスになる位置
よりも（現像剤の）剤面を高く設定すればよい。

【００９４】この位置に剤面を設定すれば、剥ぎ取り後
の現像剤が、現像剤層厚規制磁極に、空間的に移動しづ
らく、又、現像剤層厚規制磁極に供給される現像剤の混
合比率を、剥ぎ取り後の画像履歴のある現像剤の量に比
べて、撹拌搬送スクリューで混合撹拌されてから供給さ
れる現像剤の量のほうを多くすることができるからであ
る。

【００９５】上記剤面の位置を、現像剤層厚規制磁極の
現像スリーブ表面に垂直な磁界の強さのピーク位置と、
剥ぎ取り磁極の現像スリーブ表面に垂直な方向の磁界の
強さのピーク位置との間で、現像剤層厚規制磁極の、現
像スリーブ表面に垂直な方向の磁界の強さが２００ガウ
スになる位置と規定したのは、２００ガウス以上とする
と、剥ぎ取り後の現像剤が（剤面が低くなることによ
り）空間的にも移動し易くなり、磁気的にも、現像剤層
厚規制磁極に引き付けられ易くなるからである。

【００９６】本実施形態においては、上記構成をとるこ
とにより、スクリューピッチ状の濃度ムラの発生を防ぐ
ようになっている。

【００９７】尚、本実施形態においては、図２で示すよ
うに、感光ドラム３と現像スリーブ２１が現像部でカウ
ンター回転する構成をとっているが、それに限られるも
のではない。

【００９８】しかし、図２のように、現像器の重力方向
下部で現像層厚を規制した方が、上記構成のような現像
剤圧縮度の小さい構成は作りやすく（現像スリーブ２１
に吸着していない現像剤は、現像剤容器２７内で、重力
方向下部に存在するからである。）、転写部が感光ドラ
ム３の下部に位置する場合は、現像スリーブ２１と感光
ドラム３とがカウンター方向回転にしたはうが、現像器
構成は容易となる。

【００９９】よって、本実施形態によれば、磁極Ｓ１
が、現像に供されず再び現像剤容器２７内に搬送された
現像剤を確実に現像スリーブ２１から剥ぎ取り、搬送ス
クリュー２４が、該現像剤と現像剤容器２７内の現像剤
とを十分に撹拌し、磁極Ｓ３が、搬送スクリュー２４に
よって十分撹拌された現像剤を現像スリーブ２１に担持
させるようになっているので、現像剤寿命を長くするた
めに磁化の小さい磁性キャリアを採用する場合であって
も、画像の黒ベタ部でスクリューピッチムラを生じるこ
となく、均一な黒ベタ画像を得ることができる。

【０１００】（比較例）本発明の実施形態の比較例とし
て、以下の位置関係を変更した以外は第一の実施形態と
同じ構成の画像形成装置に関して、画像形成した場合に
ついて説明する。

【０１０１】本比較例では、現像スリーブ近傍の搬送ス
クリューにおける現像剤の剤面の位置を、現像剤層厚規
制磁極の現像スリーブ表面に垂直な磁界の強さのピーク
位置と、剥ぎ取り磁極の現像スリーブ表面に垂直な方向
の磁界の強さのピーク位置との間で、現像剤層厚規制磁
極の、現像スリーブ表面に垂直な方向の磁界の強さが３
００ガウスになる位置とした。

【０１０２】この構成をとると、Ａ３の黒ベタ画像を出
力した結果、画像の途中から、スクリューピッチ状の画
像濃度ムラが発生した。

【０１０３】（第二の実施形態）次に、本発明の第二の
実施形態について説明する。尚、第一の実施形態と同様
の構成に関しては、その説明を省略する。

【０１０４】本実施形態においては、２成分現像剤中の
磁性キャリアとして、１０００ガウスの磁界における磁
化が、１５０ｅｍｕ／ｃｍ³であるものを用いた。尚、
他の条件は全て、第一の実施形態と同様とした。

【０１０５】磁化が小さい磁性キャリアを採用するにあ
っては、反発磁極を構成する磁極のうち一つの磁極を現
像剤層厚規制磁極とし、現像剤層厚規制磁極の近傍に撹
拌搬送スクリューが配置されている構成をとった場合、
現像スリーブ近傍の現像剤面が比較的低いときに、スク
リューピッチ状の濃度ムラが発生しやすい。

【０１０６】これは、磁性キャリアの磁化が小さいとき
は、現像剤が磁場に対して磁気的に鈍感になり、現像後
の現像剤が剥ぎとり極で剥ぎとられずに現像剤層厚規制
磁極に移動しやすいからである。

【０１０７】一方、磁化の小さい磁性キャリアを用いる
と、現像剤層厚規制磁極におけるにおける現像剤圧縮度
が更に弱まり、現像剤寿命が更に延びるという利点があ
る。

【０１０８】幾つかの検討の結果、本実施形態のよう
に、２成分現像剤中の磁性キャリアとして、１０００ガ
ウスの磁界における磁化が、３０ｅｍｕ／ｃｍ³以上
（３０ｅｍｕ／ｃｍ³未満の磁性キャリアでは現像スリ
ーブ上にコートすることができないことから３０ｅｍｕ
／ｃｍ³とした）、２００ｅｍｕ／ｃｍ³以下の磁化を有
するものを用い、現像剤層厚規制磁極の現像スリーブ表
面に垂直な磁界の強さのピーク位置と、剥ぎ取り磁極の
現像スリーブ表面に垂直な方向の磁界の強さのピーク位
置との間で、現像剤層厚規制磁極の、現像スリーブ表面
に垂直な方向の磁界の強さが２００ガウスになる位置よ
りも（現像剤の）剤面を高く設定する構成をとることに
より、現像剤寿命を伸ばすことができ、且つ均一な黒ベ
タ画像を形成可能となっている。

【０１０９】よって、本実施形態よれば、磁極Ｓ１が、
現像に供されず再び現像剤容器２７内に搬送された現像
剤を確実に現像スリーブ２１から剥ぎ取り、搬送スクリ
ュー２４が、該現像剤と現像剤容器２７内の現像剤とを
十分に撹拌し、磁極Ｓ１が、搬送スクリュー２４によっ
て十分撹拌された現像剤を現像スリーブ２１上に担持さ
せるようになっているので、現像剤寿命を長くするため
に磁化の小さい磁性キャリアを採用する場合であって
も、画像の黒ベタ部でスクリューピッチムラを生じるこ
となく、均一な黒ベタ画像を得ることができる。

【０１１０】

【発明の効果】以上にて説明したように、本出願にかか
る第一の発明によれば、第二磁極が、現像に供されず再
び現像剤容器内に搬送された現像剤を確実に現像剤担持
体から剥ぎ取り、撹拌搬送手段が、該現像剤と現像剤容
器内の現像剤とを十分に撹拌し、第一磁極が、撹拌搬送
手段によって十分撹拌された現像剤を現像剤担持体上に
担持させるようになっているので、現像剤寿命を長くす
るために磁化の小さい磁性キャリアを採用する場合であ
っても、画像の黒ベタ部でスクリューピッチムラを生じ
ることなく、均一な黒ベタ画像を得ることができる。

【０１１１】又、本出願にかかる第二の発明によれば、
現像剤担持体が、潜像担持体の回転方向と逆方向に回転
しながら、第二磁極が、現像に供されず再び現像剤容器
内に搬送された現像剤を確実に現像剤担持体から剥ぎ取
り、撹拌搬送手段が、該現像剤と現像剤容器内の現像剤
とを十分に撹拌し、第一磁極が、撹拌搬送手段によって
十分撹拌された現像剤を現像剤担持体上に担持させるよ
うになっているので、現像剤寿命を長くするために磁化
の小さい磁性キャリアを採用する場合であっても、画像
の黒ベタ部でスクリューピッチムラを生じることなく、
均一な黒ベタ画像を得ることができる。

【０１１２】更に、本出願にかかる第三の発明によれ
ば、第二磁極が、現像に供されず再び現像剤容器内に搬
送された現像剤を確実に現像剤担持体から剥ぎ取り、撹
拌搬送手段が、該現像剤と現像剤容器内の現像剤とを十
分に撹拌し、第一磁極が、撹拌搬送手段によって十分撹
拌された現像剤を現像剤担持体上に担持させるようにな
っているので、現像剤寿命を長くするために磁化の小さ
い磁性キャリアを採用する場合であっても、画像の黒ベ
タ部でスクリューピッチムラを生じることなく、均一な
黒ベタ画像を得ることができる。

【０１１３】又、本出願にかかる第四の発明によれば、
第二磁極が、現像に供されず再び現像剤容器内に搬送さ
れた現像剤を確実に現像剤担持体から剥ぎ取り、撹拌搬
送手段が、該現像剤と現像剤容器内の現像剤とを十分に
撹拌し、第一磁極が、撹拌搬送手段によって十分撹拌さ
れた現像剤を現像剤担持体上に担持させるようになって
いるので、現像剤寿命を長くするために磁化の小さい磁
性キャリアを採用する場合であっても、画像の黒ベタ部
でスクリューピッチムラを生じることなく、均一な黒ベ
タ画像を得ることができる。

【０１１４】更に、本出願にかかる第五の発明によれ
ば、現像剤担持体が、潜像担持体の回転方向と逆方向に
回転しながら、第二磁極が、現像に供されず再び現像剤
容器内に搬送された現像剤を確実に現像剤担持体から剥
ぎ取り、撹拌搬送手段が、該現像剤と現像剤容器内の現
像剤とを十分に撹拌し、第一磁極が、撹拌搬送手段によ
って十分撹拌された現像剤を現像剤担持体上に担持させ
るようになっているので、現像剤寿命を長くするために
磁化の小さい磁性キャリアを採用する場合であっても、
画像の黒ベタ部でスクリューピッチムラを生じることな
く、均一な黒ベタ画像を得ることができる。

【０１１５】又、本出願にかかる第六の発明によれば、
第二磁極が、現像に供されず再び現像剤容器内に搬送さ
れた現像剤を確実に現像剤担持体から剥ぎ取り、撹拌搬
送手段が、該現像剤と現像剤容器内の現像剤とを十分に
撹拌し、第一磁極が、撹拌搬送手段によって十分撹拌さ
れた現像剤を現像剤担持体上に担持させるようになって
いるので、現像剤寿命を長くするために磁化の小さい磁
性キャリアを採用する場合であっても、画像の黒ベタ部
でスクリューピッチムラを生じることなく、均一な黒ベ
タ画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施形態にかかる画像形成装置
の一例たるフルカラープリンタの概略構成を示す模式的
断面図である。

【図２】図１の画像形成装置に備えられた現像装置の概
略構成を示す模式的断面図である。

【図３】従来の現像装置の概略構成を示す模式的断面図
である。

【符号の説明】

１現像装置３感光ドラム（潜像担持体）１８規制ブレード（規制手段）２１現像スリーブ（現像剤担持体）２３磁石（磁界発生手段）２４搬送スクリュー（撹拌搬送手段）２７現像剤容器（現像剤容器）Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｓ１，Ｓ２磁極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者志田昌規東京都大田区下丸子三丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者小澤一郎東京都大田区下丸子三丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 2H005 EA02 FA01 2H031 AB02 AC01 AC14 AC19 AC20 AC33 AC34 AD03 BA04 BA09 CA11 CA13 EA03 2H077 AB02 AB15 AC02 AD02 AD06 AD13 AD18 AD36 BA07 BA08 EA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁性キャリアと非磁性トナーとを含有す
る現像剤を、潜像を担持する潜像担持体に付与すること
により、該潜像を可視画像とする現像装置であって、現
像剤を収容する現像剤容器と、現像剤容器内の現像剤を
担持するための回転自在な現像剤担持体と、現像剤担持
体上に現像剤を担持させるよう現像剤担持体の内部に固
定配置され周方向に複数の磁極を有する磁界発生手段
と、現像剤容器内の現像剤担持体近傍で現像剤を撹拌し
現像剤担持体に向けて搬送する回転可能な撹拌搬送手段
と、現像剤担持体上の現像剤量を規制するための規制部
材とを備える現像装置において、撹拌手段は、撹拌手段
の軸線が現像剤担持体の軸線より下方となるような位置
に配設され、磁界発生手段は、現像剤容器内部側で規制
部材近傍に配設される第一磁極と、第一磁極の現像剤容
器内部側部分に隣接し第一磁極と同極性をもつ第二磁極
とを有し、第一磁極による現像剤担持体表面の法線方向
における磁界の強さが最大値になる現像剤担持体表面位
置は、第二磁極による同方向における磁界の強さが最大
値になる現像剤担持体表面位置より下方となるようにな
っており、且つ、現像剤容器内の現像剤担持体近傍の現
像剤面の位置は、第一磁極による現像剤担持体表面の法
線方向における磁界の強さが最大値になる現像剤担持体
表面位置と、第二磁極による同方向における磁界の強さ
が最大値になる現像剤担持体表面位置との間で、第一磁
極による現像剤担持体表面の法線方向における磁界の強
さが２００ガウスとなる位置より上方となるよう設定さ
れていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】現像剤担持体は、潜像担持体と対向して
配設されており、現像剤担持体表面と潜像担持体表面と
がその対向部で互いに逆方向に移動するようになってい
ることとする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】磁性キャリアは、１０００ガウスの磁界
における磁化が、３０ｅｍｕ／ｃｍ³以上２００ｅｍｕ
／ｃｍ³以下であることとする請求項１又は請求項２に
記載の現像装置。
【請求項４】一連の画像形成プロセスによって形成さ
れた画像を記録媒体上に記録する画像形成装置であっ
て、請求項１に記載の現像装置を備えることを特徴とす
る画像形成装置。
【請求項５】現像剤担持体は、潜像担持体と対向して
配設されており、現像剤担持体表面と潜像担持体表面と
がその対向部で互いに逆方向に移動するようになってい
ることとする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】磁性キャリアは、１０００ガウスの磁界
における磁化が、３０ｅｍｕ／ｃｍ³以上２００ｅｍｕ
／ｃｍ³以下であることとする請求項４又は請求項５に
記載の画像形成装置。