JP2000305361A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 横ラインの細りや後端白抜け等が発生せず、
さらに、磁気ブラシの不均一当接によって発生する孤立
ドット画像の抜けや、いわゆるキャリア付着も発生しな
い高画質の画像形成装置を提供する。 【解決手段】 マグネットローラ１２が形成する磁場に
より現像剤スリーブ１１上に形成される磁気ブラシを感
光体ドラム１に接触させて静電潜像の現像を行う画像形
成装置において、磁気ブラシは、感光体ドラム１と現像
剤スリーブ１１の最近接部よりも感光体ドラム１の回転
方向の下流側領域で感光体ドラム１に接触しない画像形
成装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電複写機、レー
ザプリンタ等の電子写真プロセスを用いる画像形成装置
に関し、より詳細には高画像再現性の画像形成装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の画像形成装置としては、現像剤が
いわゆるキャリアとトナーとから構成される２成分現像
剤を備えた２成分現像装置と、現像剤がトナーのみであ
る１成分現像装置とが知られている。本発明は、上述の
現像装置のうちでも２成分現像装置に関するので、ここ
では、２成分現像装置についての説明を行なう。図１
は、電子写真プロセスを用いる画像形成装置の概略図で
ある。感光体ドラム１は、アルミニウムといった導電体
の表面に感光材料を塗布することによって形成され、図
１中の矢印方向に回転する。 図１に示す画像形成装置
では次のような手順で画像の形成が行われる。

【０００３】１．帯電手段２（帯電装置）では感光体の
表面を所望の電位に帯電する。図１では、帯電手段とし
て帯電ローラ２ａが用いられている。 ２．露光手段３では、感光体ドラム１を露光して、所望
の画像に対応する静電潜像を感光体ドラム１上に形成さ
せる。 ３．現像手段４では、露光手段３によって形成された静
電潜像をトナーによって現像し、感光体ドラム１上にト
ナー像を形成する。 ４．転写手段５は、感光体ドラム１上のトナー像を、図
示しない搬送手段によって搬送される紙等の転写体６上
に転写する。 ５．クリーニング手段７は、転写手段５で転写体上に転
写されずに感光体ドラム１上に残ったトナーをクリーニ
ングブレード７ａで清掃する。 ６．転写手段５によって、トナー像が転写された転写体
６は、図示しない定着手段へと搬送される。この定着手
段では、トナーが加熱されて、転写体上に定着される。 ７．感光体ドラム１は、図１中の矢線の方向に回転する
ため、上記の１〜６の手順を操り返すことによって、転
写体上に所望の画像が形成されていくようになってい
る。

【０００４】図２は、従来の２成分現像装置を表した概
略図である。この２成分現像装置に用いられる２成分現
像剤８（以下、本発明では、単に現像剤と言う。）は、
現像容器９内に収容されており、現像容器９の開口部内
１０には、現像スリーブ１１が回転自在に配置されてい
る。この現像スリーブ１１内には、Ｎ・Ｓの磁極が配置
されたマグネットローラ１２が回転しないようにして配
置されている。現像スリーブ１１は図示しない駆動装置
によって図２中の矢線方向に回転する。

【０００５】現像剤８では、キャリアは磁性体とされて
いるため、現像剤８は、現像スリーブ１１の回転に伴っ
て担持・搬送される。このとき、規制部材１３は、現像
スリーブ１１と非接触に対向するように配置されてお
り、現像スリーブ１１上の現像剤８の量が一定になるよ
うにされている。規制部材１３を通過した現像剤８は、
現像容器開口部１０へと担持・搬送される。この部分で
は、感光体ドラム１が現像スリーブ１１と非接触に対向
するようにして配置されている。また、現像スリーブ１
１には、スリーブ用電源１４によって直流電圧が印加さ
れている。このため、感光体ドラム１上に形成された静
電潜像に対応した電界が、感光体ドラム１−現像スリー
ブ１１間に形成される。このとき、現像剤８中のトナー
は、帯電されているので感光体ドラム１−現像スリーブ
１１間に形成された電界によって、トナーが感光体ドラ
ム１上に付着するように構成されている。

【０００６】現像容器９内では１対の現像剤搬送装置９
ａ，９ｂが回転自在に配置されていて、図示しない駆動
手段によって互いに現像剤８を逆方向に搬送するように
回転されている。この現像剤搬送装置９ａ，９ｂによっ
て現像剤８は、現像容器９内を偏りなく循環している。
またこの現像剤搬送装置９ａ，９ｂは、現像剤８のトナ
ーとキャリアとを攪拌・搬送する機能を有しており、こ
の攪拌・搬送工程の間にトナーとキャリアとが摩擦帯電
してトナーが帯電されている。さらに、トナーは、図示
しないトナー補給容器から補給されるが、この現像剤搬
送装置９ａ，９ｂの回転運動により攪拌・搬送される過
程で、トナー濃度が均一になるように維持されている。
２成分現像装置では、従来では、１ドット横ラインの細
り、すなわち紙送り方向に対して垂直方向に形成した１
ドットラインが紙搬送方向に形成された１ドットライン
よりも細くなってしまうといった現象や、後端白抜け、
すなわち紙搬送方向に対して、ハーフトーン部等の後端
で画像濃度が低下したり、現像されなかったりする現象
等が発生し、問題となっている。このような問題に対
し、以下のような画像形成装置が提案されている。

【０００７】特開平７−１４０７３０号公報では、マグ
ネットローラの主極角度を上流側に設定したり、磁気ブ
ラシの穂高さを規制する規制部材と現像スリーブとの距
離と、感光体ドラムと現像スリーブとの距離との間に、
一定の関係を持たせるといった方法が提案されている。
詳細には、 １．現像主極位置が、最近接部よりも現像剤搬送方向の
上流側５〜２０°の範囲に設けられ、 ２．規制部材と現像材担持体間の距離（Ｈｃｕｔ）が、
０．２５〜０．７５ｍｍとされ、 ３．現像ニップ距離（Ｄｓｄ）が０．３０〜０．８０ｍ
ｍとされ、 ４．１．２０＜Ｄｓｄ／Ｈｃｕｔ＜１．６０であり、 ５．現像剤スリーブ Ｐ の移動速度Ｖｓ、正電荷像担
持体の移動速度Ｖｐが、１．０≦Ｖｓ／Ｖｐ≦３．０で
ある関係を満足する磁気ブラシ現像方法が開示されてい
る。このような磁気ブラシ現像方式を用いることによっ
て、複写速度を高くした場合にハーフトーンベタ部のト
ナー層の乱れによる現像掃き目を防止することで、細線
切れのない、濃度が高く均一な輪郭のはっきりした画像
を高速で得ることが可能とされている。

【０００８】また、２成分現像装置での現像能力の向上
も従来からの問題点とされており、これに対しては、特
開平２−５９９９５号では、現像主極と隣接する磁極を
現像主極に近づけることによって現像能力が向上されて
いる。また、これによって横ラインの濃度低下が発生す
るものの、キャリアの飽和磁化を下げることによって磁
気ブラシを弱くする対応が取られている。詳細には、 １．比抵抗値が１０１２Ωｃｍ以上の磁性キャリアを用
い、 ２．マグネットロールの主極角度と、感光体ドラムとマ
グネットロールの中心連結線を挟んで隣接する磁極の間
の角度が１６°〜４６°度の範囲であって、これらの磁
極の間の距離がロール表面に沿って５〜１５ｍｍとさ
れ、 ３．磁性キャリアの飽和磁化が５〜４０ｅｍｕ／ｇであ
り、 ４．現像主極と隣接する磁極の極性が異なる関係を満足
する２成分磁気ブラシ現像を用いる画像形成装置が開示
されている。 このような構成を用いることにより、現像部内部に存在
したトナーも現像に寄与することができるようにされて
いる。また、現像電界の低下も抑制することができる。
さらには、縦方向と横方向の同一幅のライン像を現像し
た場合の差を小さくすることが可能とされているととも
に、現像剤寿命も向上することが開示されている。

【０００９】この他、特開平６−１４９０６３号では、
非接触の２成分現像装置として、感光体に磁気ブラシが
接触しない磁極配置が提案されている。詳細には、 １．一対のＮ−Ｓ極間現像位置を設定し、 ２．これらのＮ−Ｓ極の極間角度を４０〜７０°の範囲
とし、かつそれぞれの磁束密度を５００ｍＴ以上とし、 ４．像形成体と対向する磁気ブラシロールが最近接する
位置と、極間の中央とがなすマグネットアングルが０°
から極間角度の１／１０以内で、現像位置がマグネット
の極と極の間とされる 関係を満足する磁気ブラシ現像方式が開示されている。
このような構成により、キャリアが像形成体に付着する
カブリ現象、キャリアが付着したところを中心にした自
抜け現象等が生じにくい安定した高画質の画像が得られ
ている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来提
案されている現像装置には以下のような問題がある。特
開平７−１４０７３０号公報の現像装置では、横ライン
の細り（細線切れ）を解決するために、規制部材と現像
スリーブとの距離Ｈｃｕｔと、現像スリーブ１１と感光
体ドラム１との距離Ｄｓｄとの比を１．６＜Ｄｓｄ／Ｈ
ｃｕｔ＜２．０としている。しかし、Ｄｓｄ／Ｈｃｕｔ
の値が１よりも著しく大きくなると、すなわちＨｃｕｔ
がＤｓｄに比べて小さくなると、現像スリーブ１１と感
光体ドラム１との最近接部分での磁気ブラシが疎にな
る。このため、感光体ドラムヘの磁気ブラシの当接が不
均―になり、磁気ブラシで摺擦されない場所が感光体上
に生じてしまう。そしてこれが原因となって、特に孤立
ドット画像、例えば６００ｄｐｉの１ドットを５〜１０
ピクセル間隔で書込んだ画像では、一部のドットが小さ
くなったり、抜けてしまうような現象が発生する。この
ような、孤立ドットが均一に再現されないことによっ
て、いわゆるハイコントラスト部分の再現が悪く、ハイ
コントラスト部分での階調性も充分ではない画像とな
る。

【００１１】また、特開平２−５９９９５号では、横ラ
インの濃度低下を、キャリアの飽和磁化を下げることに
よって防いでいる。しかし、キャリアの飽和磁化を下げ
た場合には、いわゆるキャリア付着が発生し易くなる。
またこのキリア付着を防止するために、トナーの帯電量
を下げる場合には、いわゆる未帯電トナーが増加し、地
肌汚れが発生してしまうといった不都合がある。さら
に、特開平６−１４９０６３号は、非接触２成分現像を
採用しているが、現像電界が弱く、現像能力を向上させ
ることが困難であるといった問題がある。

【００１２】本発明の目的は、上述した従来技術におけ
る問題を解決し、横ラインの細りや後端白抜け等が発生
せず、さらに、磁気ブラシの不均一当接によって発生す
る孤立ドット画像の抜けや、いわゆるキャリア付着も発
生しない高画質の画像形成装置を提供することを目的と
する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、本
発明の画像形成装置を提供することによって達成され
る。請求項１に記載の発明は、少なくとも静電潜像を形
成する感光体ドラムと、トナーと磁性キャリアとを含む
２成分現像剤と、 ２成分現像剤を担持・搬送する現像
剤スリーブと、 現像剤スリーブの内部に固定されたマ
グネットローラとを備え、 マグネットローラが形成す
る磁場により現像剤スリーブ上に形成される磁気ブラシ
を感光体ドラムに接触させて静電潜像の現像を行う画像
形成装置において、 磁気ブラシは、感光体ドラムと現
像剤スリーブの最近接部よりも感光体ドラムの回転方向
の下流側領域で感光体ドラムに接触させない画像形成装
置である。請求項２に記載の発明は、 少なくとも静電
潜像を形成する感光体ドラムと、トナーと磁性キャリア
とを含む２成分現像剤と、 ２成分現像剤を担持・搬送
する現像剤スリーブと、 現像剤スリーブの内部に固定
されたマグネットローラとを備え、 マグネットローラ
が形成する磁場により現像剤スリーブ上に形成される磁
気ブラシを感光体ドラムに接触させて静電潜像の現像を
行う画像形成装置において、 磁気ブラシが、感光体ド
ラムと現像剤スリーブの最近接部よりも感光体ドラムの
回転方向の下流側領域で感光体ドラムと現像剤スリーブ
の間の距離よりも高さが小さくする画像形成装置であ
る。請求項３に記載の発明は、 円筒状の感光体ドラム
と、 トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤と、
円筒形の現像剤スリーブと、 現像剤スリーブの内部
に固定されたマグネットローラとを備え、 マグネット
ローラが形成する磁場により現像剤スリーブ上に形成さ
れる磁気ブラシを感光体ドラムに接触させて静電潜像の
現像を行う画像形成装置において、 感光体ドラムと現
像スリーブの最近接点を基準として、感光体ドラムの移
動方向下流側にとったマグネットローラの中心角度φに
対して、 感光体ドラムの半径Ｒと、 現像剤スリーブ
の半径ｒと、 感光体ドラムと現像剤スリーブの最近接
点での距離Ｇと、 磁気ブラシ高さｈとが、 下記式
（１）の関係と満たす画像形成装置である。

【数２】 請求項４に記載の発明は、 少なくとも静電潜像を形成
する感光体ドラムと、トナーと磁性キャリアとを含む２
成分現像剤と、 ２成分現像剤を担持・搬送する現像剤
スリーブと、 現像剤スリーブの内部に固定されたマグ
ネットローラとを備え、 マグネットローラが形成する
磁場により現像剤スリーブ上に形成された磁気ブラシを
感光体ドラムに接触させて静電潜像の現像を行う画像形
成装置において、 感光体ドラムと現像剤スリーブの最
近接部の下流側領域における磁場のマグネットローラ中
心方向成分は、−４０ｍＴ〜４０ｍＴとする画像形成装
置である。請求項５に記載の発明は、 請求項１ないし
請求項４のいずれかに記載の画像形成装置において、
画像形成装置が、現像剤スリーブ上に担持された２成分
現像剤を規制する規制部材を備え、 規制部材と現像剤
スリーブの間の距離Ｇｄと、感光体ドラムと現像剤スリ
ーブの間の距離Ｇｐとの比が０．８〜１．０とする画像
形成装置である。請求項６に記載の発明は、 請求項１
ないし請求項５のいずれかに記載の画像形成装置におい
て、 感光体ドラムの帯電電位と現像バイアスの電位差
が１００以上とする画像形成装置である。請求項７に記
載の発明は、 請求項１ないし請求項６のいずれかに記
載の画像形成装置において、 磁性キャリアの飽和磁化
が、４０〜８０ｅｍｕ／ｇとされている画像形成装置で
ある。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面をもって本発明を説明
する。図３は、本発明の実施例１の画像形成装置の概略
断面図である。本発明の実施例１の画像形成装置は、概
ね感光体ドラム１と、現像スリーブ１１と、規制部材１
３を備えている。この他にも画像形成装置は、画像形成
に必要な手段を備えているが本発明では特に重要ではな
いので説明を省略する。この実施例１の画像形成装置
は、以下の手順によって画像形成を行うように構成され
ている。

【００１５】１．感光体ドラム１は、アルミニウムとい
った導電体の表面に感光体を塗布することによって形成
され、図３中の失印方向に回転する。実施例１では、感
光体ドラム１の周速は、２３０ｍｍ／ｓｅｃである。 ２．図示しない帯電手段２は、感光体ドラム１と接触し
て感光体ドラム１表面を帯電させる。本発明では、感光
体は表面電位が−０．９ｋＶに帯電される。 ３．図示しない露光手段３は、帯電手段２で均―に帯電
された感光体ドラム１の表面上に、目的の画像に対応し
た光を照射することによって、静電潜像を形成する。露
光手段３の光源は、レーザダイオードであり、図示しな
いポリゴンミラーは、レーザビームを感光体ドラム１上
に照射しながら走査させている。 ４．図示しない現像手段４は、現像スリーブ１１と、現
像剤８と、規制部材１３とを含んで構成されている。実
施例１の現像手段４では、現像スリーブ１１に−０．６
ｋＶの電圧を印加することによって露光手段３で露光さ
れた部分を現像し、感光体ドラム１上にトナー画像が形
成される。これは、いわゆる反転現像プロセスで行われ
ている。 ５．図示しない転写手段５は、現像手段４で現像された
トナー像を図示しない給紙手段から搬送される図示しな
い転写体６上に転写する。実施例１の図示しない転写手
段５は、転写ベルト５ａと図示しない転写用電源とを備
え、転写用電源から転写ベルト５ａに電圧が印加されて
いる。印加する電圧は、定電流制御とし、この電流は、
４０μＡとされている。 ６．転写体６は、図示しない定着手段に搬送され、トナ
ー像が転写体上に定着される。 ７．クリーニング手段７は、弾性体から形成されるクリ
ーニングブレード７ａを備えており、感光体ドラム１上
の残留トナー、すなわち転写残留トナーのクリーニング
を行うようにされている。

【００１６】現像剤８に含まれるトナーは、非磁性トナ
ーとされており、その帯電性は、負帯電とされている。
又、トナーの体積平均粒径は、７．５μｍである。ま
た、キャリアは、磁性体から構成されており、その体積
平均粒径は、５０μｍ、飽和磁化が６０ｅｍｕ／ｇとさ
れている。図２に示されるように、現像容器９内には、
この現像剤８が収容されており、この現像剤８のトナー
濃度は、５重量％とされ、その量は５００ｇとされてい
る。現像容器内で２成分現像剤を撹拌・搬送するために
用いられる対となったスクリューは直径が１９ｍｍとさ
れ、ピッチが２０ｍｍである。このスクリュー１０は、
図示しない駆動手段により、回転数６００ｒｐｍで回転
する。これらの具体的な値については、本発明の効果が
得られる限り、異なった値を用いることもできる。ま
た、現像スリーブ１１には、スリーブ電源１２により現
像バイアス−０．６ｋＶが印可されている。この時、感
光体ドラム上での静電潜像は、非画像部で−０．９ｋ
Ｖ、画像部で−１．０ｋＶとされている。規制部材１３
は、板厚１．６ｍｍのＳＵＳ板であり、現像スリーブ１
１に対して、０．４ｍｍのギャップを保持するように固
定されている。現像スリーブ１１は、現像容器９開口部
１０で感光体ドラム１に対して０．４ｍｍのギャップを
保持するように固定されている。このため、規制部材１
３と、現像スリーブ１１との間のギャップ（以下Ｇｄと
する）と、感光体ドラム１と現像スリーブ１１の間のギ
ャップとの比は１となるようにされている。

【００１７】図４は、本発明の実施例１の現像手段４に
用いられるマグネットローラ１２による磁束密度の構成
を示した図である。このマグネットローラ１２が収容さ
れる現像スリーブ１１は、直径２０ｍｍ、長さ３２０ｍ
ｍとされており、板厚０．７ｍｍのアルミニウムによっ
て形成されているとともに、表面には軸方向に深さ０．
２ｍｍの溝が形成され、この溝が周方向に並ぶようにし
て形成されている。この溝周期は、１ｍｍである。現像
スリーブ１１の周速は、５７５ｍｍ／ｓｅｃとされてい
るので感光体ドラム１の周速との比は、２．５とされて
いる。なお、上述した各値については、本発明の効果を
得ることができる範囲内において異なった値を用いるこ
とも可能である。現像スリーブ１１内に固定して配置さ
れるマグネットローラ１２は、図４のように磁極が配置
されている。主極（Ｎ）１４は、マグネットローラ１２
中心から見て感光体ドラム１と現像スリーブ１１の最近
接点から３０°だけ感光体の移動方向に対して上流側に
配置されている。主極１５は、磁束密度が９０ｍＴとさ
れ、主極半値中央角度は５０°とされている。汲み上げ
極（Ｎ）１６は、磁束密度が７０ｍＴとされている。ま
た、剤離れ部１７では、磁束密度が１０ｍＴ以下となる
ようにされている。

【００１８】本発明の実施例の現像スリーブ１１上の磁
気ブランの高さを測定した結果を図５に示す。図５は、
縦軸が現像スリーブ１１上の磁気ブラシの高さを表し、
横軸がマグネットローラの中心角度θで現像スリーブの
位置を表している。中心角度θは、マグネットローラ１
２と、感光体ドラム１の中心とを結ぶ線を基準としたス
リーブ回転方向下流側の角度θを示す。この角度は、具
体的にはマグネットローラ１２の主極１５の位置を基準
０°としていて、図４の矢印方向を正として示してい
る。実施例ではθ＝３０°の位置が、感光体ドラム１と
現像スリーブ１１との最近接点に対応する。磁気ブラシ
高さの測定は、磁気ブラシを回転させながら、磁気ブラ
シに高さゲージを当接させることによって行った。

【００１９】一方、感光体ドラム１とマグネットローラ
１２との最近接点を基準０°として測定した角度φを用
いて、現像スリーブ１１表面から感光体表面までの距離
ｄは次のように表わされる。これが図６に示されてい
る。

【数３】 上式（２）中、Ｒは、感光体ドラム１の半径、ｒは、現
像スリーブ１１の半径、Ｇは、感光体ドラム１と現像ス
リーブ１１との空隙の距離である。この実施例の場合に
（Ｒ＝３０ｍｍ、ｒ＝１０ｍｍ、Ｇ＝０．４ｍｍ）のｄ
を計算した結果を図７に示す。

【００２０】この実施例の場合、マグネットローラ１２
の主極１５が最近接点の上流側３０°の位置にあるた
め、上述の中心角度θとφとの間には下記式（３）の関
係がある。

【数４】 この関係を用いて、磁気ブラシの高さの測定結果と、現
像スリーブ１１表面から感光体表面までの距離ｄを中心
角度θに対して計算した結果とを比較した。これを図８
に示す。図８においては鎖線が距離ｄを表し、実線が磁
気ブラシの高さを示す。図８に示されているように鎖線
よりも下側に実線が来る場合には、感光体ドラムに磁気
ブラシが当接していないことになる。上述の構成では、
最近接点よりも下流側（角度θが３０°以上の傾域）
で、磁気ブラシが感光体表面に当接しないようになって
いることが分かる。実施例のマグネットローラ１２とし
ては、上述した構成以外のものを用いることもでき、主
極１５の位置も上述以外の値であっても良い。

【００２１】さらに本発明者等は、直径２０ｍｍの現像
スリーブ１１を用いて、下記の本発明の実施例である９
種類のマグネットローラを作成し、磁気ブラシの高さを
同様に測定した。 マグネットローラａ．主極半値中央角度：50°、主極磁
束密度ピーク値：60ｍＴ マグネットローラｂ．主極半値中央角度：50°、主極磁
束密度ピーク値：90ｍＴ （マグネットローラｂは上述と同じもの） マグネットローラｃ．主極半値中央角度：50°、主極磁
束密度ピーク値：120mT マグネットローラｄ．主極半値中央角度：35°、主極磁
束密度ピーク値：60ｍＴ マダネットローラｅ．主極半値中央角度：35°、主極磁
束密度ピーク値：90ｍＴ マグネットローラｆ．主極半値中央角度：35°、主極磁
束密度ピーク値：120mT マダネットローラｇ．主極半値中央角度：20°、主極磁
束密度ピーク値：60ｍＴ マグネットローラｈ．主極半値中央角度：20°、主極磁
束密度ピーク値：90ｍＴ マグネットローラｉ．主極半値中央角度：20°、主極磁
束密度ピーク値：120mT 図９〜図１１は、各マグネットローラの磁束密度を概略
的に示した図である。半値中央角度が、３５°、２０°
のマグネットローラ（ｄ〜ｉ）については、主極両隣に
磁極を配置して、半値中央角度を小さくしてある。ま
た、磁束密度は、現像スリーブ１１表面で測定した磁束
密度のマグネットローラ中心方向成分を示している。

【００２２】また、図１２〜図１４は、主極１５の位置
を基準０°として、各マグネットローラａ〜ｉについて
現像スリーブ１１上の磁気ブラシの高さを測定したもの
であ。なお、角度θの規定の仕方、向きについては図４
と同様にして行った。この磁気ブラシの高さの測定結果
から、マグネットローラａ〜ｉの角度θで表される現像
スリーブ１１上の位置が、感光体ドラム１と、現像スリ
ーブ１１との最近接点になるようにした場合でも、最近
接点より下流側で磁気ブラシが感光体ドラム１に接触し
ないような角度θの範囲を表したものが、表１の第一列
である。また実験的に、角度θの位置を最近接点にあわ
せて画像出しを行い、１ドット横ライン、後端白抜けの
結果が結果が良好な角度θの範囲を示したものが、表１
の２〜５列である。

【００２３】表中の記号〇、△は、１ドット横ライン及
び後端白抜けの評価結果に対応している。判断基準は以
下の基準を用いた。 １．１ドット縦横ライン画像（６００ｄｐｉ、１ドット
ライン）を作成し、転写紙上での縦横ラインの濃度や幅
の違いを目視観察することで評価した。このとき、地肌
ポテンシャル（感光体帯電電位と現像バイアスとの差を
５０〜３００Ｖの範囲で変化させた。これは、現像バイ
アスを−６００Ｖに固定して、帯電電位を−９００〜−
６５０Ｖの範囲で変化）させて行った。いずれの地肌ポ
テンシャルにおいても、縦横ラインに差がない場合を
○、地肌ポテンシャル１００Ｖ以上の場合に１ドットラ
インに差が見られるが地肌ポテンシャル１００Ｖ以下の
場合には差がないものを△、地肌ポテンシャル１００Ｖ
以下の場合においても１ドット縦横ラインに差が見られ
るものを不合格（×）とした。 ２． 後端白抜けに関しては、格子状のドット画像（６
００ｄｐｉ、大きさ１ｃｍ四方）を形成して、転写紙上
において後端側の濃度低下を同様に地肌ポテルャルを５
０〜３００Ｖの範囲で変化させて評価した。○、△、不
合格の判断基準は１ドット縦横ラインの場合と同じであ
る。

【００２４】表１に、各マグネットローラの角度θと画
像評価結果との関係を示す。

【表１】 表１からわかるように、最近接点よりも下流側で磁気ブ
ラシが感光体に接触しないマグネットローラ１２の角度
θの範囲（表第１列）と１ドット横ライン細り及び後端
白抜けの評価結果が○のマグネットローラ１２の角度θ
の範囲（表第２、第４列）とは完全に一致しているのが
わかる。

【００２５】また、Ｇｐ／Ｇｄも１以外の値であっても
良い。図１５は、Ｇｐを０．４ｍｍに固定し、Ｇｄを
０．４ｍｍ，０．３ｍｍ，０．２ｍｍと変化させた場合
の磁気ブラシの高さの測定結果である。この際、マグネ
ットローラｂ１２を使用した。Ｇｄを小さくすることに
よって磁極間での磁気ブラシが低くなっていることがわ
かる。

【００２６】表２に、Ｇｄと画像評価結果との関係を示
す。

【表２】 最近接点よりも下流がわで、磁気ブラシが感光体ドラム
１に接触しないマグネットローラの角度θの領域が広が
っているのがわかる（表２第１列）。画像評価の結果に
おいて、１ドット横ライン、後端白抜けに対して、評価
結果が○の領域がやはり広がっているのが分かる。（表
２第２、第４列）。しかしながら、Ｇｄを小さくするこ
とによって、感光体ドラム１と現像スリーブ１１との最
近接部での磁気ブラシの密度が疎になり、孤立ドット画
像等では、ドットの大ききにばらつきが生じ、その結果
ハイコントラスト部等での再現性が低下する。（表２第
６列）。

【００２７】この時の評価は、目視で○（良）、△（普
通）、×（不良）の三段階評価を行った。さらに、Ｇｄ
を小さくすることによって現像能力が低下することが分
かった（表２第７）。この時の評価は、目視で、○
（良）、△（普通）、×（不良）の三段階評価を行っ
た。このため、Ｇｄ／Ｇｐの値は０．８〜１．０程度で
あり、できるかぎり１に近いことが望ましいことが分か
る。また、感光体ドラム１と現像スリーブ１１との距離
Ｇｐ、現像スリーブ１１と規制部材１３との距離Ｇｄ
は、実施例ではともに０．４ｍｍに設定しているが、本
発明においてはこれ以外の値を用いることもできる。Ｇ
ｐ／Ｇｄの比を１に保ったまま、Ｇｐを０．２ｍｍ、
０．４ｍｍ、０．６ｍｍと変化させた場合の、磁気ブラ
シの高さを測定した結果を図１６に示す。この際、マグ
ネットローラｂ１２を用いた。また、感光体ドラム１と
現像スリーブ１１との距離Ｇｐ、現像スリーブ１１と規
制部材１３との距離Ｇｄは、実施例ではともに０．４ｍ
ｍに設定しているが、本発明においてはこれ以外の値を
用いることもできる。Ｇｐ／Ｇｄの比を１に保ったま
ま、Ｇｐを０．２ｍｍ、０．４ｍｍ、０．６ｍｍと変化
させた場合の、磁気ブラシの高さを測定した結果を図１
６に示す。この際、マグネットローラｂ１２を用いた。

【００２８】また、Ｇｐと画像評価結果との関係を表３
に示す。

【表３】 Ｇｐを大きくした場合には、画像評価により○となる角
度の領域が広がっているので、１ドット横ライン、後端
白抜けに対して余裕が向上しているのが分かる。しかし
ながら、現像能力の低下及びエッジ効果の増大などの問
題を生じることがあるので、Ｇｐは、０．２〜０．８ｍ
ｍ程度に設定することが好ましい。

【００２９】本発明においては、磁性キャリアの飽和磁
化の大きさは、６０ｅｍｕ／ｇ以外の値であっても用い
ることができる。図１７は、キャリアの飽和磁化を変化
させた場合の現像スリーブ上での磁気ブラシの高さに対
する１ドット横ライン、後端白抜けの画像評価の結果を
示した図である。飽和磁化を小さくすると磁気ブラシの
高さが低くなり、１ドット横ライン、後端白抜けに対す
る余裕は向上するが、キャリア付着が発生しがちにな
る。逆に飽和磁化を大きくすると磁気ブラシの高さが高
くなり、１ドット横ライン、後端白抜けに対する余裕度
は低下する。磁気ブラシの高さは、磁性キャリアの飽和
磁化の他に、マグネットローラ１２の形成する磁場の影
響を受けるため、磁性キャリアの飽和磁化の大きさは、
４０〜８０ｅｍｕ／ｇの範囲内であればどのような値を
用いることもできる。

【００３０】つぎに、表４に磁性キャリア飽和磁化と画
像評価結果との関係を示す。

【表４】 表４から分かるように、磁性キャリアの飽和磁化が４０
〜８０ｅｍｕ／ｇであれば、キャリア付着を生じさせる
ことなく使用することができることが分かる。

【００３１】この他、磁気ブラシの高さが低い場所の磁
束密度の値を測定するために、マグネットローラａ〜ｃ
を用いて、現像スリーブ１１表面から０．４ｍｍ離れた
位置でのマグネットローラの径方向に沿った磁束密度の
測定を行つた結果を図１８〜２０に示す。図中●が磁気
ブラシの高さ（左縦軸）であり、△が磁束密のの大きさ
（右縦軸）を示している。図１８〜２０に示されている
ように、磁気ブラシの裾の部分、すなわち磁気ブラシが
起きあがる部分での磁束密度の値は、マグネットローラ
ａ〜ｃは全て、図中の矢印に示されているように約４０
ｍＴ程度であることがわかった。このため、磁束密度の
大きさが４０ｍＴ以上であることが磁気ブラシ形成の条
件と判断される。このことから、最近接点より下流の感
光体表面上で磁束密度を測定してして、４０ｍＴ以下で
あれば、現像スリーブ１１上の磁気ブラシは感光体表面
まで到達しないと考えられる。

【００３２】実施例の画像形成装置では、感光体ドラム
１と現像ズリーブ１１の最近接点よりも下流側では磁気
ブラシが感光体ドラム１に当接しない構成にされてい
る。しかしながら、実際の装置では、この最近接点はか
ならずしも点ではなく、感光体や現像スリーブ１１の振
れ等の機械的公差、マグネットローラ１２の着磁精度等
によって、０．５ｍｍ程度変化することは避けられな
い。このため、実施例の画像形成装置においては、上述
の機械的精度の範囲内であれば最近接点より下流側で感
光体に磁気ブラシが当接する場合であっても本発明の効
果が奏される限り本発明の範囲と考えられる。

【００３３】

【発明の効果】本発明の請求項１の画像形成装置では、
従来の画像形成装置とは異なり、現像スリーブ上で形成
される磁気ブラシが、感光体移動方向に対して、感光体
と現像スリーブの最近接部よりも下流側で感光体表面に
接触しない構成とされている。請求項１の画像形成装置
では、上述の構成を用いることによって、１ドット横ラ
インの細りと後端白抜けの発生を防止することができ
る。発明者は、鋭意検討した結果、１ドットラインの細
りと後端白抜けは、同じ原因で発生していることが見出
された。現像スリーブ上の現像剤は、現像スリーブ及び
感光体の最近接部に近づくにしたがって、磁気ブラシを
形成する。この磁気ブラシは感光体と現像スリーブによ
って押しつぶされる。従来の画像形成装置では、感光体
と現像スリーブとの最近接点を通過した後、最近接部の
下流側で再度磁気ブラシが形成され、感光体と接触して
いたことが見出された。これは、主極（現像磁極）の裾
付近の磁場によって下流側に磁気ブラシが形成されるた
めである。一方、磁気ブラシ中のトナーは、地肌部（白
地部）と対向している場合には、地肌ポテンシャルに対
応した電界よって、現像スリーブ側に偏在し、磁気ブラ
シ先端部分のトナー濃度は低くなっている。通常の２成
分現像方式では、現像スリーブは、感光体ドラムの周速
の２〜３倍の速度で回転されているため、画像の後端端
分や横１ドットライン上には、このような現像スリーブ
側にトナーが偏在し、先端部分のトナー濃度が薄くなっ
た磁気ブラシが当接すると考えられる。このような磁気
ブラシが、感光体と現像スリーブとの最近接点で当接し
ている限りは、感光体上のトナーが磁気ブラシ側に戻る
ようなことは起こらないと考えられる。すなわち、現像
電界が最も強いので、スリーブ側に偏在していたトナー
も現像に寄与すると考えられるためである。これに対し
て、最近接部よりも下流側で、先端部分のトナー濃度が
薄くなった磁気ブラシが感光体上に接触した場合には、
現像電界は最近接部に比べて弱いために感光体上のトナ
ーの一部が磁気ブラシに再付着、すなわち戻ると考えら
れる。この結果が、転写紙上の画像における、１ドット
横ライン細りと後端白抜けとして現れることが見出され
たのである。請求項１の画像形成装置では、上述の最近
接部よりも下流側で、感光体表面に磁気ブラシが接触し
ない構成とされ、このため感光体上のトナー像が、最近
接部よりも下流側で磁気ブラシに再付着するのを防止で
き、この結果１ドット横ライン細りと後端白抜け等の不
都合が発生しないのである。さらに、請求項１の画像形
成装置では、１ドット横ライン細りや後端白抜けを悪化
させることなく、Ｇｄ／Ｇｐの値を１にすることが可能
となる。従来の画像形成装置に比べて、孤立した１ドッ
ト画像のドット抜けや、小さいドットの出現を低減させ
ることが可能となり、この結果、ハイコントラスト部分
の画像の再現が良い画像の形成が可能になるのである。

【００３４】さらに本発明の請求項２の画像形成装置
は、感光体の移動方向に対して、感光体と現像スリーブ
の最近接部よりも下流側において現像スリーブ上で形成
される磁気ブラシの高さが感光体ドラムと現像スリーブ
の空隙の距離よりも小さくなる構成とされている。この
ため、磁気ブラシの高さが制限された現像スリーブを感
光体に対向配置しても、請求項１の画像形成装置と同様
に、最近接点よりも下流側では磁気ブラシが感光体に接
触せず、１ドット横ライン細りや後端白抜けを悪化させ
ることなく、Ｇｄ／Ｇｐの値を１にすることが可能であ
り、従来の画像形成装置に比べて、孤立した１ドット画
像のドット抜けや、小さいドットの出現を低減させるこ
とが可能となる。この結果、ハイコントラスト部分の画
像の再現が良い画像形成が可能になるのである。

【００３５】本発明の請求項３の画像形成装置において
も感光体ドラムの半径がＲ、現像スリーブの半液がｒ、
現像ギャップがＧの場合に、現像スリーブ上の磁気ブラ
シの高さｈは、感光体ドラムと現像スリーブとの最近近
接点を基準０として感光体ドラムと現像スリーブの移動
方向に対して感光体と現像スリーブの最近接部よりも下
流側に向きを取ったマグネットローラの中心角度φを用
いて下記式（１）を満たす。

【数５】 この条件を満たすことにより、現像スリーブを感光体に
対向させても、最近接点より下流側では磁気ブラシが感
光体に接触しないため、請求項１の画像形成装置の場合
と同じ効果が得られる。

【００３６】本発明の請求項４の画像形成装置では、感
光体の移動方向に対して、感光体ドラムと現像スリーブ
との最近接部よりも下流側の領域で感光体表面上にマグ
ネットローラによって形成される磁場のマグネットロー
ラ中心方向の成分が−４０ｍＴ〜４０ｍＴの範囲とされ
る。本発明の請求項４の構成によれば、現像スリーブ表
面上の磁気ブラシが起き上がり始めるのは、上述したよ
うに磁束密度のマグネットローラの中心方向成分の大き
さが４０ｍＴ以上であり、４０ｍＴ以下では磁気ブラシ
が形成されないことが判明した。このため、感光体表面
上で磁束密度が４０ｍＴ以上である領域が感光体の移動
方向に対して最近接部よりも下流側の領域で存在しなけ
れば、感光体ドラムに接触するような磁気ブラシが現像
スリーブ上に形成されなくすることが可能となる。この
ため、従来の画像形成装置に比べて、孤立した１ドット
画像のドット抜けや、小さいドットの出現を低減させる
ことが可能となり、この結果、ハイコントラスト部分の
画像の再現が良い画像の形成が可能になるのである。

【００３７】本発明の請求項５の画像形成装置は、現像
スリーブ上の現像剤を規制するための規制部材を備え、
この規制部材と現像スリーブとの距離Ｇｄと、感光体ド
ラムと現像スリーブとの距離Ｇｐとの比Ｇｄ／Ｇｐが
０．８〜１．０とされている。このようにすることによ
り、感光体ドラムと現像スリーブとの最近接点で磁気ブ
ラシの当接が疎の状態ではなくなり、特に孤立ドット画
像において大きさが均一なドットが形成されるようにな
る。この結果は、画像として観測した場合には、ハイラ
イト部分の画像再現性が向上する効果を奏する。この
他、Ｇｄ／Ｇｐを略１とすることによって現像能力が向
上し、現像効率が向上する。

【００３８】本発明の請求項６の画像形成装置では、い
わゆる地肌ポテンシャルが１００Ｖ以上とされる。この
構成を用いることにより、最近接点よりも下流側で磁気
ブラシが感光体に接触しないので、１ドット横ラインの
細りや、後端白抜けは、地肌ポテンシャルが１００Ｖ以
上であっても発生しない。地肌ポテンシャルを小さくし
た場合には、いわゆる地肌汚れが発生しやすくなる。こ
れに対して本発明では地肌汚れが発生しないような地肌
ポテンシャルが１００〜３００Ｖと比較的大きい場合で
も１ドット横ラインの細りや、後端白抜けが発生するこ
とはない。

【００３９】本発明の請求項７の画像形成装置では、磁
気キャリアの飽和磁化を４０〜８０ｅｍｕ／ｇとする構
成を有する。従来、磁性キャリアの飽和磁化を小さくす
ることによって、１ドット横ラインの細りや後端白抜け
の改善を行ってきた。しかしながら、磁性キャリアの飽
和磁化を小さくした場合には、いわゆるキャリア付着が
発生しがちとなる。これを防ぐためにトナーの帯電量を
下げたり、地肌ポテンシャルを下げたりする結果、地肌
汚れが発生してしまうことになるが、本発明では磁性キ
ャリアの飽和磁化を下げなくても、１ドット横ライン細
りや後端白抜けを防止することができる。

【００４０】以上により、横ラインの細りや後端白抜け
等が発生せず、さらに、磁気ブラシの不均一当接によっ
て発生する孤立ドット画像の抜けや、いわゆるキャリア
付着も発生しない高画質の画像形成装置を提供すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の２成分現像装置を示す概略構成図であ
る。

【図２】本発明の画像形成装置に用いるマグネットロー
ラの周方向の磁束密度の変化を示す図である。

【図３】本発明による現像スリーブ上の磁気ブラシの高
さと角度θとの関係を示す図である。

【図４】本発明における中心角度φを説明するために示
す図である。

【図５】本発明のスリーブ表面から感光体ドラム表面ま
での距離ｄの計算値を角度θに対して示す図である。

【図６】本発明の実施例の磁気ブラシの感光体ドラムへ
の当接を状況を示す図である。

【図７】本発明の画像形成装置に用いられるマグネット
ローラａ〜ｃの周方向の磁束密度の変化を示す図であ
る。

【図８】本発明の画像形成装置に用いられるマグネット
ローラｄ〜ｆの周方向の磁束密度の変化を示す図であ
る。

【図９】本発明の画像形成装置に用いられるマグネット
ローラｇ〜ｉの周方向の磁束密度の変化を示す図であ
る。

【図１０】本発明の画像形成装置のマグネットローラａ
〜ｃを用いる現像スリーブ上の磁気ブラシの高さと角度
θとの関係を示す図である。

【図１１】本発明の画像形成装置のマグネットローラｄ
〜ｆを用いる現像スリーブ上の磁気ブラシの高さと角度
θとの関係を示す図である。

【図１２】本発明の画像形成装置のマグネットローラｇ
〜ｉを用いる現像スリーブ上の磁気ブラシの高さと角度
θとの関係を示す図である。

【図１３】本発明に用いるマグネットローラを用いる現
像スリーブで、Ｇｐを固定し、Ｇｄを因子として変える
場合の磁気ブラシ高さの変化について示す図である。

【図１４】本発明に用いるマグネットローラを用いる現
像スリーブで、Ｇｐ／Ｇｄをほぼ１に固定し、Ｇｄを因
子として変える場合の磁気ブラシ高さの変化について示
す図である。

【図１５】本発明に用いるマグネットローラを用いる現
像スリーブの磁気ブラシ高さと磁性キャリアの飽和磁化
の関係を示す図である。

【図１６】本発明に用いるマグネットローラｂを用いる
現像スリーブで、磁気ブラシ高さと磁束密度との関係を
示す図である。

【図１７】本発明に用いるマグネットローラｅを用いる
現像スリーブで、磁気ブラシ高さと磁束密度との関係を
示す図である。

【図１８】本発明に用いるマグネットローラｈを用いる
現像スリーブで、磁気ブラシ高さと磁束密度との関係を
示す図である。

【図１９】従来の画像形成装置を示す概略構成図であ
る。

【図２０】従来の２成分現像装置を示す概略構成図であ
る。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム ２ 帯電手段 ２ａ 帯電ローラ ３ 露光手段 ４ 現像手段 ５ 転写手段 ６ 転写体 ７ クリーニング手段 ８ 現像剤 ９ 現像容器 ９ａ，９ｂ 現像剤搬送装置 １０ 開口部 １１ 現像スリーブ １２ マグネットローラ １３ 規制部材 １４ スリーブ電源 １５ 主極 １６ 汲み上げ極 １７ 剤離れ部

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも静電潜像を形成する感光体ド
   ラムと、 トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤と、 ２成分現像剤を担持・搬送する現像剤スリーブと、 現像剤スリーブの内部に固定されたマグネットローラと
   を備え、 マグネットローラが形成する磁場により現像剤スリーブ
   上に形成される磁気ブラシを感光体ドラムに接触させて
   静電潜像の現像を行う画像形成装置において、 磁気ブラシは、感光体ドラムと現像剤スリーブの最近接
   部よりも感光体ドラムの回転方向の下流側領域で感光体
   ドラムに接触させないことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 少なくとも静電潜像を形成する感光体ド
   ラムと、 トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤と、 ２成分現像剤を担持・搬送する現像剤スリーブと、 現像剤スリーブの内部に固定されたマグネットローラと
   を備え、 マグネットローラが形成する磁場により現像剤スリーブ
   上に形成される磁気ブラシを感光体ドラムに接触させて
   静電潜像の現像を行う画像形成装置において、 磁気ブラシが、感光体ドラムと現像剤スリーブの最近接
   部よりも感光体ドラムの回転方向の下流側領域で感光体
   ドラムと現像剤スリーブの間の距離よりも高さが小さく
   することを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 円筒状の感光体ドラムと、 トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤と、 円筒形の現像剤スリーブと、 現像剤スリーブの内部に固定されたマグネットローラと
   を備え、 マグネットローラが形成する磁場により現像剤スリーブ
   上に形成される磁気ブラシを感光体ドラムに接触させて
   静電潜像の現像を行う画像形成装置において、 感光体ドラムと現像スリーブの最近接点を基準として、
   感光体ドラムの移動方向下流側にとったマグネットロー
   ラの中心角度φに対して、 感光体ドラムの半径Ｒと、 現像剤スリーブの半径ｒと、 感光体ドラムと現像剤スリーブの最近接点での距離Ｇ
   と、 磁気ブラシ高さｈとが、 下記式（１）の関係と満たすことを特徴とする画像形成
   装置。 【数１】
4. 【請求項４】 少なくとも静電潜像を形成する感光体ド
   ラムと、 トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤と、 ２成分現像剤を担持・搬送する現像剤スリーブと、 現像剤スリーブの内部に固定されたマグネットローラと
   を備え、 マグネットローラが形成する磁場により現像剤スリーブ
   上に形成された磁気ブラシを感光体ドラムに接触させて
   静電潜像の現像を行う画像形成装置において、 感光体ドラムと現像剤スリーブの最近接部の下流側領域
   における磁場のマグネットローラ中心方向成分は、−４
   ０ｍＴ〜４０ｍＴとすることを特徴とする画像形成装
   置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のいずれかに記
   載の画像形成装置において、 画像形成装置が、現像剤スリーブ上に担持された２成分
   現像剤を規制する規制部材を備え、 規制部材と現像剤スリーブの間の距離Ｇｄと、感光体ド
   ラムと現像剤スリーブの間の距離Ｇｐとの比が０．８〜
   １．０とすることを特徴とする画像形成装置。
6. 【請求項６】 請求項１ないし請求項５のいずれかに記
   載の画像形成装置において、 感光体ドラムの帯電電位と現像バイアスの電位差が１０
   ０以上とすることを特徴とする画像形成装置。
7. 【請求項７】 請求項１ないし請求項６のいずれかに記
   載の画像形成装置において、 磁性キャリアの飽和磁化が、４０〜８０ｅｍｕ／ｇとさ
   れていることを特徴とする画像形成装置。