JP2000206794A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 高密度で形成された静電潜像をも忠実に再現
でき、画像ノイズも発生することのない画像形成装置を
提供する。 【解決手段】 反転現像方式の画像形成装置で、像担持
体に非画像部が連続するときに、現像剤が像担持体に接
触する領域で、現像剤担持体近傍の現像剤のトナー濃度
に対する像担持体近傍の現像剤のトナー濃度の比が、
０．６以上であるようにする。また磁性キャリアの粒径
に対して現像剤担持体３１上の現像剤と像担持体１４と
接触する領域が像担持体１４の移動方向に対する幅を５
倍以上１００倍以下とし、像担持体１４と現像装置の最
近接距離を５倍以上とし、かつ磁性キャリアの平均粒径
が像担持体１４上に照射される光ビーム径以下とする。
この現像条件により、静電潜像に忠実で、摺擦跡のない
ベタ部などの画像のノイズのない良好な画像が得ること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像データに基づ
いて電子写真法によりトナー像を形成する画像形成装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像形成装置としては、デジタル複写
機、プリンター、ファクシミリなどがあり、既に多くの
製品が実用化されている。これらの製品に対する顧客の
立場からの要求は、耐久性を含めた高い信頼性、低コス
ト、良好な操作性、さらには高いレベルの画像品質にあ
る。これらの要求の達成レベルを左右する構成要素の一
つとしては、現像方式の影響が大きい。電子写真その他
の粉体トナーを用いた画像形成方法での現像方式の中
で、二成分現像が特に高速対応性に優れた方式として知
られており、特に、複写機やレーザープリンターなどの
商品分野において、主流の技術として使われている。二
成分現像方式では、現像剤担持体である内部に磁石を設
置した非磁性の現像剤担持体表面に、現像剤を保持・搬
送し、現像剤をブラシ状（以下、「磁気ブラシ」と記
す。）にして像担持体に接触ないしは近接して、静電潜
像が形成された像担持体と電気的バイアスが印加された
現像剤担持体との間の電界によってトナーが潜像面に選
択的に付着することにより、現像が行われる。

【０００３】現像剤はトナーと磁性キャリアからなる。
磁性キャリアは磁性体で、現像剤担持体内部の磁石によ
って現像剤担持体に保持・搬送される。トナーは磁性キ
ャリアと接触することによって電荷を持ち、磁性キャリ
ア表面に付着して共に運動し、静電潜像に応じて像担持
体に転移し、通常その消費量に対応したトナーが新たに
補給される。磁性キャリアは現像装置内にとどまって、
補給されたトナーと混合され、トナーの帯電に寄与し、
再度現像するために搬送の運動を繰り返すことになる。
現像剤担持体上の現像剤と像担持体が接触する範囲（以
下、「現像領域」と記す。）では、トナーが磁性キャリ
アから分離して現像される一方で、磁性キャリアに残留
するトナーの帯電とは逆極性の電荷がトナーをクーロン
的に引き寄せて現像を阻害する現象が起こる。そのため
一度像担持体に付着したトナーが磁性磁性キャリアに再
付着し、ブラシの跡が像担持体上の画像に残ったり、矩
形状の黒ベタ画像部あるいはハーフトーン画像部の後端
側（搬送の下流側）が抜ける現象が現れる。さらに、高
密度の画像が形成された画像データに基づいて、静電潜
像も高密度で形成される機会が増えているが、従来の二
成分現像では、例えば、５０μｍ程度のドットを形成す
るのも難しく、解像力も十分でない。二成分現像におい
て、現像剤を搬送する現像剤担持体に周期的に変化する
バイアス（以下、「ＡＣバイアス」と記す。）を印加す
ることにより、現像剤担持体と潜像が形成されている像
担持体の基板との間に周期的な電界を形成して、現像能
力の向上と画質の向上を達成した現像方法が従来より数
多く提案され、実用化されている。

【０００４】この技術によれば、上記問題点の多くが改
善されていることが確認されている。例えば、特開平６
−３４８１１７号公報では、階調再現性を最適にするた
めに原稿画像によってＡＣバイアス印加条件を変更する
という内容の発明が公開されている。また、特開平７−
１１４２２３号公報では、小粒径磁性キャリアと小粒径
トナーを用いて高周波のＡＣバイアスを印加しながらデ
ジタル潜像を現像することにより、カブリ、文字再現
性、粒状性、中間調端部抜けが改善し、写真、印刷と同
等以上の高画質画像を形成できるとしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような画像形成装置等では以下に示すような問題点があ
る。ＡＣバイアスを印加すると、特に画像部に白い斑点
状にトナーが付着しない箇所が発生するという問題が発
生することが明らかになった。これは、現像剤担持体に
保持された現像剤層と像担持体との間に瞬間的に大きな
電位差が生ずるとき、現像剤層から局所的な放電が起こ
り、静電潜像の一部を乱して、トナーが付着しなくなる
部分が現れるためと推測される。これを説明したのが図
８で、現像剤担持体が瞬間的に最も高くなる電位Ｖ_ＰＵ
と像担持体の最も低い電位（画像部の電位）Ｖ_Ｌ の差
Ｖ_ＰＵ−Ｖ_Ｌ が大きくなるほど現像後の画像部に白抜
けの発生頻度が高いことからも明かである。

【０００６】さらに、以下に示すような問題点がある。
図９は、黒ベタ画像部後端部分が白く抜ける現象（以
下、「後端白抜け」と記す。）の原因を説明するための
現像部の概念図である。像担持体、現像剤担持体は、そ
れぞれ矢印の方向ａ、ｂに移動する。線速度は、現像剤
担持体が像担持体より大きい。これは、現像剤担持体の
線速度を像担持体の線速度よりも大きくして、現像剤を
多く供給することで、像担持体へのトナー供給を多くし
て画像濃度を高くするためである。そのために、現像剤
担持体上の磁気ブラシは常に像担持体に形成された静電
潜像を追い越しながら現像する。ここで、現像領域上流
側で非画像部に磁気ブラシが接触すると、磁気ブラシ先
端にあるトナーが現像領域内の電界の影響により現像剤
担持体方向ｃへの力を受けて、像担持体近傍から離れ
る。このため、磁気ブラシが非画像部に接触する時間が
長いほど像担持体近傍のトナー濃度は低下する。磁気ブ
ラシが現像剤担持体の移動方向に伴って現像領域下流側
に移動し、画像部に追いつくと、画像部後端部でトナー
濃度が低い磁気ブラシ先端が既に現像されて、像担持体
に付着しているトナーを矢印方向ｄに静電的に吸引す
る。このために、画像部後端部のトナーが少なくなる。
一方、磁気ブラシ先端のトナー濃度は再び増加する。磁
気ブラシがさらに現像領域下流側に移動しても、トナー
濃度が回復しているために像担持体からトナーを吸引す
ることはなくなる。以上の結果、現像領域を通過する像
担持体上には後端部がかすれたような後端白抜け画像が
形成される。さらに、ＡＣバイアスを印加すると、現像
剤担持体が瞬間的に最も低くなる電位Ｖ_ＰＬと像担持体
の最も高い電位（非画像部の電位）Ｖ_Ｄ の差Ｖ_ＰＵ−
Ｖ_Ｄ によって、像担持体から現像剤担持体方向にトナー
に力が作用する。このために、後端白抜けの現象が激し
くなってしまう。

【０００７】本発明は、以上のような問題を解決し、高
密度で形成された静電潜像をも忠実に再現でき、画像ノ
イズも発生することのない画像形成装置を提供すること
を目的とする。さらに、磁気ブラシ先端部分から現像剤
担持体に向かって移動するトナーを少なくすることによ
り、後端白抜けを解消する画像形成装置を提供すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、請求項１に記載の発明は、 少なくとも光減衰特性
を有する像担持体と、 画像データに基づいて制御され
た光ビームを前記像担持体に照射する像露光部と、 磁
性キャリアとトナーとからなる現像剤を収納し、現像剤
を表面に保持して現像領域に搬送する現像剤担持体を有
し、像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置
とから構成される画像形成装置において、 像担持体に
非画像部が連続するときに、現像剤が像担持体に接触す
る領域で、現像剤担持体近傍の現像剤のトナー濃度に対
する像担持体近傍の現像剤のトナー濃度の比が、０．６
以上である画像形成装置である。請求項２に記載の発明
は、 現像剤担持体上の現像剤と像担持体とが接触する
領域の像担持体の移動方向に対する幅が磁性キャリアの
平均粒径の５倍以上１００倍以下である請求項１に記載
の画像形成装置である。請求項３に記載の発明は、 像
担持体と現像剤担持体との最近接距離が磁性キャリアの
平均粒径の５倍以上である請求項１又は２に記載の画像
形成装置である。 請求項４に記載の発明は、 磁性キ
ャリアの平均粒径が像担持体上に照射される光ビーム径
以下である請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形
成装置である。請求項５に記載の発明は、 現像剤担持
体上の現像剤と像担持体が接触する領域で、磁性キャリ
アが像担持体表面に沿って、像担持体移動方向に対して
上流側に連結している請求項１ないし４のいずれかに記
載の画像形成装置である。請求項６に記載の発明は、
磁性キャリアの平均粒径が３０μｍ以上６０μｍ以下で
ある請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置
である。像担持体に非画像部が連続するときに、現像剤
が像担持体に接触する領域で、現像剤担持体近傍の現像
剤のトナー濃度に対する像担持体近傍の現像剤のトナー
濃度の比、磁性キャリア粒径と現像ニップ、現像ギャッ
プ（像担持体と現像剤担持体との最近接距離）、磁性キ
ャリア粒径と光ビームの関係等を決定することにより、
高密度で形成された静電潜像を忠実に再現し、解像力、
粒状性、並びに均一性を向上させ、さらに黒ベタ画像部
の摺擦跡や後端白抜けのない画像を得ることが可能とな
る。ここで、光ビーム径は、光ビームの強度分布のピー
ク値の１／ｅ^２ 倍のときの光ビーム径の幅を最小幅と
定義する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に基づいて具体
例を挙げて説明する。図１は、プリンターなど外部から
の画像データにより画像を形成する画像形成装置の構成
とトナー像形成部の基本的な構成を示した概略図であ
る。はじめに、コンピュータ３からの画像データが制御
部２に転送され、レーザー光の点灯を制御する。レーザ
光はトナー像形成部１の像担持体１４に照射され、静電
潜像が形成される。中央に、有機感光体（ＯＰＣ）を表
面に塗布した像担持体１４があり、矢印方向に回転す
る。像担持体１４の移動方向に沿って、帯電器２３があ
り、これによって像担持体１４表面は均一に帯電され、
像露光装置１１によるＬＤ光書き込み、現像装置３０に
収納されているトナーによる現像、転写装置１８による
転写材１９への転写、クリーニング装置４０による感光
体上のクリーニング、と画像形成プロセスが進み、転写
材１９は像担持体１４から分離された後、定着装置２０
でトナー像の定着が行われる。像露光後の像担持体１４
の表面電位は例えば光照射部が−１００〜−２００Ｖ、
非露光部が−６００〜−９００Ｖ程度になっていて、現
像剤担持体を−３００〜−５００Ｖの現像バイアスを印
加して光照射部にトナーが付着するような現像（反転現
像）が行われる。

【００１０】図２は、本発明の一実施形態を説明するた
めの現像装置の断面図である。現像装置３０は現像剤担
持体３１、現像剤規制部材３５、内部磁石３１ａ、３１
ｂ、攪拌部材３２，３３などからなる。現像剤担持体３
１は非磁性の導電性部材で構成され、表面はサンドブラ
ストなどで適度な凹凸が設けられている。現像剤担持体
３１は矢印方向に回転し、内部には複数の固定磁石３１
ａ、３１ｂが設けられている。現像剤担持体３１には電
源２５から現像バイアスが印加されるようになってい
る。現像剤溜まり３９には現像剤Ａを互いに逆方向に移
動させる２本の攪拌部材３２、３３がある。また、現像
剤担持体３１近傍には現像剤Ａの現像領域への搬送量を
規制するための現像剤規制部材３５が設けられている。
トナーは静電潜像を可視化することによって消費される
ため、それに相当する量のトナーがトナーボトル３７か
ら補給される。補給されたトナーは攪拌部材３２、３３
により現像装置３０内の現像剤Ａと混合される。２本の
攪拌部材３２、３３によって搬送された現像剤Ａは現像
剤担持体３１近傍に達したとき、内部の汲み上げ磁石３
１ｂの作用で現像剤担持体３１に汲み上げられる。現像
剤規制部材３１の下流側で現像剤Ａの対流が起こり、ト
ナーと磁性キャリアとが混合してトナーが十分に、かつ
均一に帯電される。現像剤規制部材３５と現像剤担持体
３１の間のドクターギャップＪにより、現像領域に搬送
される現像剤量が一定になる。現像領域では磁石によっ
て形成される磁気ブラシ（トナーと磁性キャリアで形成
されたブラシ状の状態）が像担持体１４に接触し、現像
剤担持体３１の電圧と像担持体１４の静電潜像との間で
形成された電界によってトナーが移動する。

【００１１】現像剤Ａとしては、粒径５０μｍのフェラ
イト粒子を芯材とし、その表面をシリコーン樹脂でコー
トした磁性キャリアと、質量平均粒子径が７．５μｍで
カーボンブラックで着色されている熱可塑性樹脂を主成
分とするトナーとを、トナー濃度２〜２０wt.%で混合し
たものを用いる。好ましくは、３〜１０wt.%がよい。な
お、磁性キャリアの種類は鉄粉、フェライト、マグネタ
イトなどの磁性体の芯材をアクリル系、シリコーン系、
フッ素系樹脂でコートしたものや、アクリル系等の樹脂
バインダー中にマグネタイト微粉などを分散させたもの
が通常用いられる。これら樹脂コート材や樹脂バインダ
によって磁性キャリアの抵抗が適当な値に制御され、磁
性キャリアの耐久性が向上する。磁性キャリアの磁化の
強さは２０〜８０emu/g がよく、好ましくは３０〜５０
emu/g がよい。磁化の強さが８０emu/g より大きいと、
磁性キャリアチェーンの結合が強くなるためにベタ部に
摺擦跡が生じやすくなり、２０emu/g より小さいと磁性
キャリア付着のためにベタ部に白い斑点が発生しやすく
なるからである。さらに、磁性キャリアの粒径は３０〜
６０μｍの範囲がよい。磁性キャリアの粒径が３０μｍ
以下では、画像部への磁性キャリア付着が激しいからで
あり、６０μｍ以上ではレーザのドット径による高画質
に対応できないからである。 一方、トナーはアクリル
系、ポリエステル系、あるいはエポキシ系の樹脂に、カ
ーボンブラック、マグネタイトの黒色顔料や銅フタロシ
アニン等の有機顔料等を含有させたものが用いられる。
また、トナーの特性を改良するために荷電制御材、ワッ
クス等を含有させるものがある。さらに、トナーには流
動性等を付与するために、シリカ、アルミナ等の金属酸
化物等を添加するものがある。なお、磁性キャリア、樹
脂コート及びトナー等は像担持体１４の極性、像担持体
１４の線速度等の現像条件によって適宜選択することが
できる。

【００１２】本発明の画像形成装置は、像担持体１４に
非画像部が連続するときに、現像剤Ａが像担持体１４に
接触する領域で、現像剤担持体３１近傍の現像剤Ａのト
ナー濃度に対する像担持体１４近傍の現像剤Ａのトナー
濃度の比が、０．６以上にするものである。現像剤担持
体３１近傍の現像剤Ａのトナー濃度に対する像担持体１
４近傍の現像剤Ａのトナー濃度の比を決める因子として
は、磁気ブラシの移動速度、像担持体１４曲率、現像剤
担持体３１曲率、像担持体１４と磁気ブラシ間の摩擦
力、像担持体１４と現像剤担持体３１間距離（現像ギャ
ップＧ）、現像部の磁場、磁性キャリアの磁化、現像剤
粒径などがある。これらを調整することにより、磁気ブ
ラシ先端にトナーは不足する現象を軽減することができ
る。この現像の現象の確認は以下のようにして行う。 (1) 像担持体１４に形成する潜像として、非画像部に相
当する表面電位を設定する。現像剤担持体３１には現像
バイアスを印加する。この状態で、像担持体１４と現像
剤担持体３１を通常の画像形成と同様に駆動し、瞬間的
に停止させる。 (2) 像担持体１４と現像装置３０を引き離し、現像剤担
持体３１の表面の磁気ブラシが像担持体１４と接触して
いる領域を特定する。具体的には磁気ブラシが像担持体
１４と接触して変形している領域を目視で見極め、その
領域外にある現像剤Ａを磁石などで現像剤担持体３１か
ら除去する。 (3) 接触領域にある現像剤Ａを現像剤担持体３１と垂直
方向に２分割する高さに薄膜フィルムを夾む。 (4) 薄膜フィルムの表層側にある現像剤Ａを磁石などで
採取する。 (5) 採取した現像剤Ａの質量とトナー濃度を測定する。
トナー濃度の測定には周知の方法であるブローオフ法を
用いる。 (6) 現像剤担持体３１の残った現像剤Ａを磁石などで採
取し、(5) と同様に、現像剤Ａの質量とトナー濃度を測
定する。以上のようにして、現像剤担持体３１上にある
現像剤Ａのトナー濃度を像担持体１４側と現像剤担持体
３１側とで比較する。なお、上記測定において、基準の
正確さを確保するために、数回測定し、現像剤担持体３
１側と像担持体１４側の質量比が１：１に近い値になっ
たときのデータを採用することが望ましい。

【００１３】像担持体１４側のトナー濃度が現像剤担持
体３１側のトナー濃度より一定以上低い場合は、図９に
説明したような状態になっている。すなわち、像担持体
１４側にあったトナーが像担持体１４の非画像部の表面
電位によって現像剤担持体３１側に移動している。その
結果、現像領域下流側で画像部に達したとき、既に現像
されたトナーを画像部から電気的に吸収してしまうと予
想される。図３は、現像剤担持体３１側のトナー濃度に
対する像担持体１４側のトナー濃度の比と後端白抜けレ
ベルを目視でランク付けした値である。ここで、後端白
抜けランク５とは、目視で黒ベタ画像部で白抜けが全く
ないと判断したレベルをいい、後端白抜けランク１と
は、目視で黒ベタ画像部で白抜けが目立つと判断したレ
ベルをいい、中間２〜４は、目視で上述のレベルに基づ
いて相対的に判断した。現像剤Ａの搬送量（現像剤層厚
規制部材３５より下流側で現像剤担持体３１の表面に保
持している現像剤Ａの量）を現像剤層厚規制部材３５が
形成するドクターギャップＪにより設定し、上述のよう
にしてトナー濃度の比を測定し、さらに同じ条件で画像
形成したときの後端白抜けを測定した。図３からも明ら
かなように、トナー濃度比０．６以下になると後端白抜
けが発生しやすくなる。以上のことから、像担持体１４
に非画像部が連続したときに、現像剤Ａが像担持体１４
に接触する領域内で、現像剤担持体３１近傍の現像剤Ａ
のトナー濃度に対する像担持体１４近傍の現像剤Ａのト
ナー濃度の比が０．６以上としたときに、後端白抜けが
ない画像が得られる。

【００１４】本発明の画像形成装置は、現像剤担持体３
１上の現像剤Ａと像担持体１４とが接触する領域の像担
持体１４の移動方向に対する幅が磁性キャリアの平均粒
径の５倍以上１００倍以下とするものである。発明者は
像担持体１４と現像剤担持体３１の間の現像領域の様子
を観察するためにアクリル樹脂製で像担持体１４と同じ
外形の観察用ドラムを作製し、観察用ドラムの内側から
現像領域をビデオカメラで観察する装置を組み立てた。
現像ニップＨは現像剤担持体３１上の現像領域に搬送さ
れる現像剤Ａの量と、像担持体１４・現像剤担持体３１
間距離（現像ギャップＧ）に依存する。発明者は、現像
剤搬送量を現像剤規制部材３５・現像剤担持体３１間距
離（ドクターギャップ）Ｊを調整して変化させ、画像を
形成するとともに観察用である感光体ドラムを用いて現
像ニップＨを観察した。その結果を図４に模式的に示
す。感光体ドラム面に連なって接触している磁性キャリ
アの数が５個以上１００個以下の時、言い換えれば、磁
性キャリアの平均粒径の５倍以上１００倍以下の時は、
十分な現像が行われることが明らかになった。ここで、
磁性キャリアの接触個数が５個未満の時、現像能力が不
足となり、黒ベタ画像部の画像濃度が低く、細線が途切
れるなどの問題が現れる。また、磁性キャリアの接触個
数が１００個を越えると、磁気ブラシが現像を阻害する
方向に作用して、磁気ブラシの摺擦跡が画像面に現れ、
長時間の動作では像担持体１４表面が削れ耐久性が低下
するという問題が生ずる。

【００１５】また、本発明の画像形成装置は、像担持体
１４と現像剤担持体３１との最近接距離が磁性キャリア
の平均粒径の５倍以上とするものである。ドクターギャ
ップを調整して像担持体１４に接触する磁性キャリア個
数を一定にしながら、現像ギャップＧを変化させたとこ
ろ、現像ギャップＧ内で像担持体１４面に垂直方向に並
ぶ磁性キャリア個数によって画像が大きく変化すること
が明らかになった。垂直方向の磁性キャリア個数が４個
以下のときは、像担持体１４に当たる磁気ブラシが硬く
なり、画像に磁気ブラシの摺擦跡ができ、像担持体１４
表面が削れやすいという問題が生ずる。現像ギャップＧ
内で垂直に並ぶ磁性キャリア個数が多いほど磁気ブラシ
が均一で摺擦力が弱くなり、粒状性・解像力の良好な画
像が形成されることが明らかになった。

【００１６】さらに、本発明の画像形成装置は、磁性キ
ャリアの平均粒径が像担持体１４上に照射される光ビー
ム径以下とするものである。静電潜像は光ビームが像担
持体１４を走査することにより形成される。図５は、レ
ーザの光による照射によって形成された像担持体１４の
ドットの電位分布を示す。一般に、光ビーム径が狭い強
度分布を持っているものほど小さいドット面積の静電潜
像が形成される。図６に、レーザ静止ビーム径の大小に
よる強度分布と光ビーム径の定義を示す。光ビーム強度
のピーク値の１／ｅ^２ 倍の値になる範囲の狭い部分を
静止ビーム径と定義すれば、形成される静電潜像の最も
小さいドット径は光ビーム径と同程度になる。形成され
たドット状の静電潜像にトナーを付着させるためには、
磁性キャリアの粒径がドット径以下であることが必要で
ある。

【００１７】さらに、本発明の画像形成装置は、磁性キ
ャリアの平均粒径が３０μｍ以上６０μｍ以下とするも
のである。図７は、磁性キャリアが像担持体１４と接触
して現像している状態を模式的に示した図である。図７
（ｂ）に示すように、磁性キャリアが大きい場合は現像
領域で磁性キャリアが最密充填していても、磁性キャリ
ア面が像担持体１４と近接しない部分（図中Ｘ２で示
す。）ができる。このため現像に細かいムラができ、小
さなドットの再現性が悪くなる。図７（ａ）に示す磁性
キャリア粒径が小さい場合はそのような磁性キャリア面
が像担持体１４と近接しない部分（図中Ｘ１で示す。）
は少なくなる。また、高さ方向を考慮しても、磁性キャ
リア粒径が小さい場合、像担持体１４と近接しない高さ
（図中Ｙ１で示す。）は磁性キャリア粒径の半分ですむ
ために、現像電界の影響を強く受け、このるためトナー
は十分現像される範囲内に存在することができる。しか
し、磁性キャリアが大きい場合像担持体１４と近接しな
い高さ（図中Ｙ１で示す。）は高くなり現像されにくく
なる。磁性キャリアの粒径が光ビーム径Ｗ以下になる
と、そのビーム径Ｗで形成できる最も小さいドット潜像
が現像できることが明らかになった。磁性キャリアの粒
径がそれを越えると、小径ドットの面積ばらつきが大き
くなり、均一性が著しく低下する。しかしながら、磁性
キャリアの平均粒径が小さくなりすぎると、磁性キャリ
ア１個の磁気力が弱くなり、キャリアチェーンから離さ
れて像担持体１４に付着しやすくなり、また、像担持体
１４近傍のトナーが、キャリアチェーンに沿って移動し
やすくなるために、現像剤担持体３１近傍の現像剤Ａの
トナー濃度に対する像担持体１４近傍の現像剤Ａのトナ
ー濃度の比が小さくなりやすい。したがって、磁性キャ
リアの平均粒径は、３０μｍ以上６０μｍ以下がよい。

【００１８】以下、実施例を挙げて説明する。 （１）実施例１ 表１：実施例１の現像条件

【表１】

【００１９】比較のために、現像バイアス条件をＡＣバ
イアスとして、他の条件は同じ設定にした。 表２：参考例１の現像条件

【表２】 これらの参考例１の現像条件では、像担持体１４の黒ベ
タ画像部に局所的に放電が発生し、白い斑点状にトナー
が付着しない箇所が生じた。

【００２０】さらに、比較のために、磁性キャリア粒径
を８０μｍとして、他の条件は同じに設定した。 表３：参考例２の現像条件

【表３】

【００２１】これらの構成において、ドクターギャップ
Ｊを調整して現像剤Ａの搬送量を変化させ、現像ニップ
を前述の観察手段で観察するとともに、ドットパターン
からなる画像を形成し、ドットパターンの均一性の官能
評価を行った。その結果、参考例２の現像条件では、ド
ット面積がばらついているのに対して、実施例１の現像
条件では画質向上が確認された。すなわち、現像ニップ
がキャリア５個分を下回ると、現像能力が不足し、ベタ
部の画像濃度不足と細線の途切れが出現するようにな
る。また、現像ニップがキャリア１００個分を上回る
と、画像の後端部が白く抜ける現象が出現するようにな
る。このときに、現像剤担持体３１近傍の現像剤Ａのト
ナー濃度に対する像担持体１４近傍の現像剤Ａのトナー
濃度の比を測定したところ、０．６未満であった。ま
た、現像ニップがキャリア約５個から１００個までの場
合はほぼ０．６以上の値になった。次に、同様に、ドク
ターギャップＪを調整しながら現像ギャップＧを設定
し、ドット画像を形成して同様の評価を行った。この場
合、参考例２の現像条件ではドット面積のばらつきを抑
えることが難しく、実施例１の現像条件では現像ギャッ
プＧの設定値によって画質向上が確認された。参考例２
の現像条件により現像領域内で像担持体１４面に垂直に
磁性キャリアが並ぶ個数が４個以下になると、磁気ブラ
シの摺擦跡が出現した。

【００２２】（実施例２）比較のために、磁性キャリア
粒径を８０μｍとして、他は同じ条件に設定した。 表４：実施例２の現像条件

【表４】

【００２３】表５：参考例３の現像条件

【表５】

【００２４】上述の例と同様に、これらの構成において
も、ドクターギャップＪを調整して現像剤Ａの搬送量を
変化させ、現像ニップＨを前述の観察手段で観察すると
ともに、ドットパターンからなる画像を形成し、ドット
パターンの均一性の官能評価を行った。その結果、参考
例３の現像条件ではドット面積がばらついているのに対
して、実施例２の現像条件では設定条件によって画質向
上が確認された。すなわち、現像ニップＨがキャリア５
個分を下回ると、現像能力が不足し、黒ベタ画像部の画
像濃度不足と細線の途切れが出現するようになる。ま
た、現像ニップＨがキャリア１００個分を上回ると、画
像の後端部がしろ抜ける現象が出現するようになる。こ
のときの、現像剤担持体３１近傍の現像剤Ａのトナー濃
度に対する像担持体１４近傍の現像剤Ａのトナー濃度の
比を測定したところ、０．６未満であった。又、現像ニ
ップがキャリア約５個から１００個までの場合は、ほぼ
０．６以上の値となった。次に、同様に、ドクターギャ
ップＪの距離を調整しながら現像ギャップＧを設定し、
ドット画像を形成して同様の評価を行った。この場合
も、参考例３の現像条件ではドット面積のばらつきを抑
えることが難しく、実施例２の現像条件では現像ギャッ
プＧの設定値によって画質向上が確認された。すなわ
ち、現像領域内で像担持体１４面に垂直に磁性キャリア
が並ぶ個数が４個以下になると、磁気ブラシの摺擦跡が
出現するようになった。

【００２５】さらに、本発明の画像形成装置は、現像剤
担持体３１上の現像剤Ａと像担持体１４が接触する領域
で、磁性キャリアが像担持体１４表面に沿って、像担持
体１４移動方向に対して上流側に連結しているものであ
る。現像ニップＨの像担持体１４の移動方向に対して上
流側において、像担持体１４表面に磁性キャリアチェー
ンが形成されることが望ましい。このような状態は現像
ニップＨ内に十分な現像剤Ａを搬送し、現像剤担持体３
１内の現像磁石３１ａが形成する磁界を調整することに
より実現できる。像担持体１４に沿って形成される磁性
キャリアチェーンが受ける現像剤担持体内３１の現像磁
石３１ａからの影響は比較的弱く、磁性キャリアチェー
ンは像担持体１４表面内で移動方向に対して垂直な方向
に比較的動きやすく、磁性キャリアチェーンに付着した
トナーが磁気ブラシの粗さによる画像のムラを打ち消す
ようにして像担持体１４に付着しやすくなる。このため
さらに均一な画像が得られるようになる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明に係わる画像形成装置では、像担持体に非画像部が
連続したときに、現像剤が像担持体に接触する領域内
で、現像剤担持体近傍の現像剤のトナー濃度に対する像
担持体近傍の現像剤のトナー濃度の比が０．６以上とす
ることにより、画像部の後端のトナーが局所的に低トナ
ー濃度となった磁気ブラシに除去されることがなくな
り、後端白抜けがない画像を得ることができる。請求項
２に記載の発明に係わる画像形成装置では、現像剤担持
体上の現像剤と像担持体とが接触する領域の像担持体の
移動方向に対する幅が磁性キャリアの平均粒径の５倍以
上１００倍以下にすることにより、磁気ブラシの摺擦に
よる現像の阻害を防止しない範囲で現像能力を向上さ
せ、総合的に画質を向上させることができる。請求項３
に記載の発明に係わる画像形成装置では、像担持体と現
像剤担持体との最近接距離が磁性キャリアの平均粒径の
５倍以上とすることにより、現像時に磁気ブラシを柔ら
かくして現像均一性を向上させ、均一性に優れた画像を
得ることができる。請求項４に記載の発明に係わる画像
形成装置では、磁性キャリアの平均粒径が像担持体上に
照射される光ビーム以下とすることにより、細線再現性
等画像細部の再現性を向上させて、総合的に優れた画像
を得ることができる。請求項５に記載の発明に係わる画
像形成装置では、現像剤担持体上の現像剤と像担持体が
接触する領域で、キャリアが像担持体表面に沿って、像
担持体移動方向に対して上流側に連結させることによ
り、像担持体面にムラなく現像することができるので、
画像の均一性を向上させることができる。請求項６に記
載の発明に係わる画像形成装置では、磁性キャリアの平
均粒径が３０μｍ以上６０μｍ以下とすることにより、
柔らかい磁気ブラシを形成することが可能となり、細部
再現性に優れていてムラがなく、さらにキャリア付着の
ない優れた画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】外部からの画像データにより画像を形成する画
像形成装置の構成とトナー像形成部の基本的な構成を示
した概略図である。

【図２】本発明の一実施形態を説明するための現像装置
の断面図である。

【図３】現像剤担持体側のトナー濃度に対する像担持体
側のトナー濃度の比と後端白抜けレベルとの関係を示す
図である。

【図４】本発明の画像形成装置における現像ギャップで
の磁性キャリアチェーンの形成状況を模式的に示した図
である。

【図５】（ａ）レーザのビーム径が大きい場合の照射に
よって形成された像担持体のドットの電位分布を示す図
である。（ｂ）レーザのビーム径が小さい場合の照射に
よって形成された像担持体のドットの電位分布を示す図
である。

【図６】（ａ）レーザのビーム径が大きい場合の強度分
布とレーザ静止ビーム径の定義を示す図である。（ｂ）
レーザのビーム径が小さい場合の強度分布とレーザ静止
ビーム径の定義を示す図である。

【図７】（ａ）は磁性キャリア粒径が大きい場合の磁性
キャリアが像担持体と接触して現像がおこなわれる状態
を模式的に示した図である。（ｂ）は磁性キャリア粒径
が小さい場合の磁性キャリアが像担持体と接触して現像
が行われる状態を模式的に示した図である。

【図８】像担持体上の画像部と非画像部の電位及び現像
剤担持体に印加するＡＣバイアスの電位を示す図であ
る。

【図９】黒ベタ画像部後端部分が白く抜ける現象の原因
を説明するための現像部の概念図である

【符号の説明】

１ 画像形成部 ２ 制御部 ３ コンピュータ １１ 像露光装置 １２ レンズ １３ ミラー １４ 像担持体 １６ 給紙装置 １７ 給紙ローラ １８ 紙転写ローラ １９ 転写材 ２０ 定着装置 ２１ 排紙部 ２２ 除電器 ２３ 帯電器 ２５ 直流電源 ３０ 現像装置 ３１ 現像剤担持体 ３１ａ 現像磁石 ３１ｂ 汲み上げ磁石 ３２ 第１攪拌回転スクリュー ３３ 第２攪拌回転ス
クリュー ３４ 仕切り板 ３５ 層厚規制部材 ３６ セパレーター ３７ トナーボトル ３８ トナー補給ロー
ラ ４０ クリーニング装置 Ａ 現像剤 Ｃ１ Ｃ２ 磁性キャリア Ｅ 像担持体上に沿って連結している磁性キャリアチェ
ーン Ｆ 現像ギャップ中の磁性キャリアチェーン Ｇ 現像ギャップ Ｈ 現像ニップ Ｊ ドクターギャップ Ｗ レーザ径

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも光減衰特性を有する像担持体
   と、 画像データに基づいて制御された光ビームを前記像担持
   体に照射する像露光部と、 磁性キャリアとトナーとからなる現像剤を収納し、現像
   剤を表面に保持して現像領域に搬送する現像剤担持体を
   有し、像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装
   置とから構成される画像形成装置において、 像担持体に非画像部が連続するときに、現像剤が像担持
   体に接触する領域で、現像剤担持体近傍の現像剤のトナ
   ー濃度に対する像担持体近傍の現像剤のトナー濃度の比
   が、０．６以上であることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 現像剤担持体上の現像剤と像担持体とが
   接触する領域の像担持体の移動方向に対する幅が磁性キ
   ャリアの平均粒径の５倍以上１００倍以下であることを
   特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 像担持体と現像剤担持体との最近接距離
   が磁性キャリアの平均粒径の５倍以上であることを特徴
   とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 磁性キャリアの平均粒径が像担持体上に
   照射される光ビーム径以下であることを特徴とする請求
   項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 現像剤担持体上の現像剤と像担持体が接
   触する領域で、磁性キャリアが像担持体表面に沿って、
   像担持体移動方向に対して上流側に連結していることを
   特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形
   成装置。
6. 【請求項６】 磁性キャリアの平均粒径が３０μｍ以上
   ６０μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし５
   のいずれかに記載の画像形成装置。