JP2001356604A

JP2001356604A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2001356604A
Application number: JP2000178923A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yasutomi; 啓安富; Atsuka Matsuura; 熱河松浦; Nobutaka Takeuchi; 信貴竹内; Hisafumi Shoji; 尚史庄司; So Kai; 創甲斐
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-06-14
Filing date: 2000-06-14
Publication date: 2001-12-26

Abstract

(57)【要約】【課題】現像において横ライン細りや後端白抜けなど
が発生せず、現像能力が高く、またキャリア飛散のない
画像形成装置を提供する。【解決手段】磁界発生手段が形成する磁場によって現
像剤担持体上に磁気ブラシを形成して像担持体に摺擦さ
せることで現像を行う画像形成装置であって、現像領域
で現像剤を穂立てする現像主極の磁力形成を補助する補
助磁極を備えることで現像主極の半値幅を狭くした画像
形成装置において、現像剤担持体の周速度ｖｄ、像担持
体の周速度ｖｐとするとき、その比ｖｄ／ｖｐが２．５
以下であり、現像主極の磁束密度の最大値が６０ｍＴ以
上であり、現像剤中のキャリアの飽和磁化が３５ｅｍｕ
／ｇ以上であるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁力を用いて現像
処理を行う電子写真プロセスの画像形成方法を実施する
画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、複写機、プリンタ、ファクシミ
リなどの電子写真式や静電記録式などによる各種画像形
成装置においては、感光体ドラムや感光体ベルトなどか
らなる潜像担持体上に画像情報に対応した静電潜像が形
成され、現像装置によって現像動作が実行され、可視像
を得るようになっている。

【０００３】このような現像動作を実行する画像形成装
置の一例を図４で説明する。潜像担持体（像担持体とも
いう）をなすドラム感光体１は矢印方向（反時計方向）
に回転し、帯電装置２によって表面を所望電位に均一帯
電された後、露光手段３で所定の画像情報を潜像形成さ
れる。この潜像画像を現像する現像装置４は、現像容器
と現像剤担持体である現像スリーブとを備えている。当
該現像装置４によって感光体１上にトナー像が形成さ
れ、転写装置５において、転写体（転写紙等）６に転写
される。そしてトナー像を転写された転写体６は不図示
の定着手段へ搬送されて定着される。一方、転写されず
に感光体上に残ったトナーはクリーニング装置７により
除かれ、感光体上の残留電位が不図示の除電装置によっ
て除電され、再度の作像工程に備えられる。

【０００４】上記現像装置としては、従来、現像剤が所
謂キャリアとトナーから構成される２成分系の現像装置
と、現像剤がトナーのみである１成分系の現像装置とが
知られている。そして磁性キャリアとトナーを含む現像
剤は、磁性キャリアを用いず磁性トナーからなる一成分
現像剤に比較すると、トナーの摩擦帯電制御が容易で、
トナー凝集が起こり難く、したがってバイアス電界等に
よるトナーの移行制御を効果的に行うことができるとい
った利点を有している。またトナーに磁性体を含有させ
ないで済み、仮にかぶり防止等のために磁性体を含有さ
せたとしても少量で済むので、特にカラートナーの場合
に色の鮮明性が得られる。更に現像剤層で潜像担持体面
を摺擦する磁気ブラシ現像法による場合は、磁気ブラシ
の穂立ちがよくて摺擦性に優れる等の特徴を有する。そ
のため、キャリアに対するトナーの量の管理が必要であ
るにも拘らず、多く用いられている。

【０００５】図５に示された２成分現像装置において、
２成分現像剤１１は現像容器１２内に収容されており、
現像容器の開口部内には、感光体１に対向するように現
像スリーブ１３が配置され、不図示の駆動装置によって
図中の矢印方向（時計方向）に回転する。この現像スリ
ーブ内には、Ｎ極、Ｓ極の磁極を配置した磁界発生手段
たるマグネットローラ（磁石ローラ）１４が非回転に配
置されている。

【０００６】２成分現像剤は現像スリーブの回転に伴っ
て担持・搬送され、その際、規制部材１５（磁気ブラシ
の穂高さを規制する部材）が現像スリーブ１３と非接触
に対向するよう配置されていて、現像スリーブ上の現像
剤量を一定になるように規制する。規制部材１５を通過
した現像剤は現像領域へ搬送される。現像スリーブ上で
磁気ブラシが立ち上がり感光体と接触する範囲である当
該現像領域では、感光体１が現像スリーブ１３と非接触
に対向するように配置されており、また現像スリーブ１
３には電源１７によって直流電圧が印加されている。こ
のため、感光体上に形成された静電潜像に対応した電界
が、感光体／現像スリーブ間に形成される。このとき、
２成分現像剤中のトナーは帯電しており、感光体／現像
スリーブ間に形成された電界によって、当該トナーが感
光体上に付着する。

【０００７】現像容器１２内では１対のスクリュー１８
が互いに平行に配置され、不図示の駆動手段によって現
像剤を互いに（紙面に対して垂直な）逆方向に搬送する
ように回転する。このスクリューによる攪拌・搬送によ
って、不図示のトナー補給容器からトナーが新たに補給
されても、現像剤中のトナー濃度は均一になるように維
持される。

【０００８】以上のような２成分現像装置では、従来か
らの問題点として、横ラインの細り（紙搬送方向に対す
る垂直方向に形成された１ドットラインが、紙搬送方向
に形成された１ドットラインに比べて細ってしまう現
象）、後端白抜け（紙搬送方向に対して、ハーフトーン
部など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）がある。このような問題に対して、マグ
ネットローラの現像主極角度を上流側に設定したり、規
制部材と現像スリーブの距離と感光体ドラムと現像スリ
ーブの距離との間に一定の関係を持たせるなどの方法が
提案されている。例えば特開平７−１４０７３０号に開
示された提案である。この方式においては、次の条件を
満たすことが求められる。現像現像主極位置が、最近接部よりも現像剤搬送方向
の上流側５〜２０゜の範囲にあること；規制部材と現像材担持体間の距離（Ｈｃｕｔ）が、
０．２５〜０．７５ｍｍであること；現像ニップ距離（Ｄｓｄ）が０．３０〜０．８０ｍｍ
であること；１．２０＜Ｄｓｄ／Ｈｃｕｔ＜１．６０であること；現像剤担持体の移動速度ｖｄ、正電荷像担持体の移動
速度ｖｐが、１．０≦ｖｄ／ｖｐ≦３．０の関係を満足
すること。

【０００９】このような条件を満たすことにより、従来
では高速な複写速度領域で使用した場合の、ハーフトー
ンやベタ部のトナー層の乱れである現像掃き目を防止で
き、細線の切れのない、濃度が高く均一で且つ輪郭のは
っきりした画像を高速に得ることができるとされてい
る。

【００１０】また例えば特公平２−５９９９５号では、
現像現像主極と隣接する磁極を現像現像主極に近づける
ことによって現像能力を向上させることを提案してお
り、これによって横ラインの濃度が低下して、上述の横
ライン細りと同じ現象が発生するが、この現象に対して
はキャリアの飽和磁化を下げることによって磁気ブラシ
を弱くすることで対応するとしている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】特開平７−１４０７３
０号に開示された現像方法では、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の距
離Ｈｃｕｔと現像スリーブと感光体の距離Ｄｓｄとの比
が、１．２＜Ｄｓｄ／Ｈｃｕｔ＜１．６の範囲内である
としている。しかし、Ｄｓｄ／Ｈｃｕｔの値が１から大
きく離れるにしたがって、即ち、ＨｃｕｔがＤｓｄに比
べて小さくなるにしたがって、現像スリーブと感光体と
の最近接部分での磁気ブラシが疎になる。このために、
感光体への磁気ブラシの当接が不均一になり、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
てこのことが原因となって、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
き込んだ画像）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とがある。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、
所謂ハイコントラスト部分の再現性が悪く、ハイコント
ラスト部分での階調性も悪い画像になってしまう。この
他、画像濃度が０．３〜０．８（ＩＤ）程度のハーフト
ーン画像においては、やはり磁気ブラシの当接が不均一
であるために、ざらつき感が悪くなり、画質劣化の原因
となっている。

【００１２】また特公平２−５９９９５号に開示の構成
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が、キャリアの飽和磁化を
下げた場合には、所謂キャリア付着が発生しやすくな
る。またこのキャリア付着を防ぐために、トナーの帯電
量を下げたりする場合には、未帯電トナーが増加し、地
肌汚れが発生してしまう。

【００１３】そこで本出願人は先に、横ラインの細りや
後端白抜けなどが発生せず、更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ハーフトー
ン画像のざらつき感悪化が起こらず、また所謂キャリア
付着も発生せず、現像能力を高く維持することができる
画像形成装置を、特願平１１−３１８４９０号として提
案した。ところがこのような画像形成における現像で
は、潜像担持体と現像剤担持体との対向部の狭い領域で
磁気ブラシが活発に動くために「キャリア飛散」しやす
いという問題があった。キャリア飛散とは、現像の際に
現像剤中のキャリアが飛散して、感光体やその他の装置
内に付着する現象のことである。このような現象の結果
として、例えば潜像担持体たる感光体に付着したキャリ
アがそのまま転写部に至ることがあるが、感光体上にキ
ャリアが付着した状態では、キャリア周辺のトナー像が
転写紙上に転写されないため、異常画像の原因となる。
また転写部において当該キャリアが転写紙上に付着する
と、この転写紙上のキャリアはトナーとは異なって定着
されないため、出力画像の異物となる。このようにキャ
リア飛散は電子写真プロセスに望ましくない結果をもた
らす。

【００１４】上記提案した画像形成装置におけるマグネ
ットローラを用いて上述のキャリア飛散の評価を行った
ところ、キャリア飛散を発生させないためには幾つかの
条件があることが分かった。そこで本発明では、このよ
うな現像において横ライン細りや後端白抜けなどが発生
せず、現像能力が高く、またキャリア飛散のない画像形
成装置を提供することを課題とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題は、本発明によ
れば、像担持体と、二成分現像剤を担持搬送する現像剤
担持体と、当該現像剤担持体内部に固定された磁界発生
手段とを少なくとも有し、当該磁界発生手段が形成する
磁場によって現像剤担持体上に磁気ブラシを形成して像
担持体に摺擦させることで現像を行う画像形成装置であ
って、現像領域で現像剤を穂立てする現像主極の磁力形
成を補助する補助磁極を備えることで現像主極の半値幅
を狭くした画像形成装置において、現像剤担持体の周速
度ｖｄ、像担持体の周速度ｖｐとするとき、その比ｖｄ
／ｖｐが２．５以下であり、上記現像主極の磁束密度の
最大値が６０ｍＴ以上であり、現像剤中のキャリアの飽
和磁化が３５ｅｍｕ／ｇ以上であるようにすることで、
解決される。

【００１６】ここで、半値幅とは、磁極の磁束密度のピ
ーク値或いは法線方向の磁力分布曲線の最高法線磁力
（頂点）の値に対して、その１／２の磁束密度となる磁
極内の位置（ピークの前後に２個所存在する）と磁界発
生手段であるマグネットローラの中心によってなされる
角度幅のことである。半値中央角、半値中央角度幅と称
することもある。また現像主極の磁束密度の最大値と
は、マグネットローラが形成する磁場の磁束密度を現像
スリーブ表面で測定し、その時の現像主極での、磁束密
度のマグネットローラ中心方向成分を測定したときの、
最大値のことである。更に、キャリアの飽和磁化とは、
単位質量（１ｇ）当たりの磁気モーメントのことであ
る。

【００１７】現像剤中のキャリアの粒径が３０〜７５μ
ｍの範囲内であること、並びに現像剤中のキャリアがフ
ェライトであることが、本発明にとって好適である。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の詳細を、図に示す例に基
づいて説明する。（例１）本発明に係る画像形成装置の全体的な機械構造
は、従来と基本的に同じであるが、本発明に関わること
であるので、一部重複する部分もあるが、改めて説明す
る。図４において、潜像担持体をなす例えば導体の表面
に感光材料を塗布することで形成されたドラム感光体１
は、例えば２３０ｍｍ／ｓｅｃの周速で矢印方向（反時
計方向）に回転する。当該感光体１に接触するローラと
当該ローラに電圧を印加する電源を備えた帯電装置２に
よって、感光体１はその表面を所望電位、例えば表面電
位−０．６ｋＶに均一帯電された後、例えばレーザーダ
イオードを光源とする露光手段３で、ポリゴンミラーを
介しレーザービームを照射することで所定の画像情報を
潜像形成される。この潜像画像を現像する現像装置４
は、現像剤の貯蔵・保管、攪拌を行う現像容器と現像剤
担持体である現像スリーブを備えている。当該現像装置
４によって感光体１上にトナー像が形成され、転写装置
５において、不図示の搬送手段でタイミングをとられて
搬送された転写体６に転写される。そしてトナー像を転
写された転写体６は不図示の定着手段へ搬送されて定着
される。一方、転写されずに感光体上に残ったトナーは
クリーニング装置７により除かれ、感光体上の残留電位
が不図示の除電装置によって除電され、再度の作像工程
に備えられるようになっている。

【００１９】現像剤担持体である現像スリーブと、トナ
ーと磁性キャリアを含む現像剤と、電源とによって基本
的に構成された現像装置では、現像スリーブに例えば−
０．４ｋＶの電圧を印加することによって、感光体の露
光部分を現像してトナー像を形成する（所謂反転現
像）。例えば転写ベルトを基本構成とする転写装置にお
いては、電源から当該転写ベルトに電圧印加する（例え
ば定電流制御、３０μＡ）ことで、転写体たるカット紙
に上記トナー像を転写する。帯電装置によって帯電され
た露光前の表面電位である感光体帯電電位、特に非画像
部電位と現像バイアスとの差である地肌ポテンシャルに
よって、画像の白地部にトナーが付着し難いように電界
が形成される。言い換えれば、地肌ポテンシャルを大き
くすることによって、所謂地肌汚れを少なくすることが
可能である。本例においては、この地肌ポテンシャルを
１００Ｖ以上、例えば２００Ｖとした。

【００２０】本発明に係る画像形成方法を行う主たるユ
ニットたる現像装置の全体的な機械構造も従来と基本的
に同じであるが、具体的な理解のために今一度、図５に
戻って説明する。なお、本現像装置の構成は、ごく一般
的に知られた２成分現像装置の構成の１つであるが、こ
れをもって本発明の現像装置の構成が制限されるもので
はなく、トナーと磁性キャリアを含む現像剤を用いる現
像装置であれば、これとは異なる構成であっても構わな
いのは当然である。

【００２１】図５に示された現像装置において、２成分
現像剤１１は現像容器１２内に収容されており、現像容
器の開口部内には、感光体１に対向するように現像スリ
ーブ１３が配置され、不図示の駆動装置によって図中の
矢印方向（時計方向）に回転する。当該現像スリーブ１
３は、例えばアルミニウムでなり、直径２０ｍｍ、長さ
３２０ｍｍ、厚みが０．７ｍｍであって、その表面上に
軸方向に沿って例えば深さ０．２ｍｍの溝が周面に１ｍ
ｍ間隔で形成されている。その周速は５７５ｍｍ／ｓｅ
ｃで、感光体周速との周速比（対感光体線速比）が２．
５となる。

【００２２】このような現像装置で用いられる現像剤に
おいて、トナーは例えば平均粒径が５．０μｍの非磁性
トナーであり、その帯電極性が負である。また磁性キャ
リアは平均粒径が３５μｍであり、フェライトキャリア
である。キャリアとしては、フェライトキャリアのほ
か、鉄分キャリア、樹脂キャリア、マグネタイトキャリ
アなどが知られているが、本例及び以下の例２で使用し
たキャリアはいずれもフェライトキャリアである。フェ
ライトキャリアの特徴としては、鉄分キャリアのように
酸化によってキャリアが変質・劣化することがなく、ま
た球形化が比較的容易なため、キャリア粒径を揃えやす
いという特徴を有する。トナーとキャリアの組み合わせ
は、キャリアに表面層を形成することで所謂トナーの帯
電量がＱ／ｍ＝−１５μＣ／ｇとなるように調整されて
いる。ここで「トナーの帯電量」とは、現像剤中のトナ
ーとキャリアとが攪拌される過程で、両者の摩擦帯電に
より帯電したトナーの電荷量を測定したものである。ト
ナー帯電量の測定方法については、幾つかの方法が知ら
れており、文献などにおいてその例が示されている。本
例のトナー帯電量の値は、文献「電子写真技術の基礎と
応用」（電子写真学会編、コロナ社、６８０頁）のブロ
ーオフ法の項に示されている「ブローオフ法」によって
測定した値である。

【００２３】現像容器１２内には、トナー濃度５ｗｔ％
の現像剤が例えば５００ｇ収容されている。当該現像容
器１２内では互いに平行に配置された１対のスクリュー
１８は直径１９ｍｍ、ピッチ２０ｍｍで、不図示の駆動
手段により回転数５００ｒｐｍで回転して、現像剤を互
いに逆方向に搬送する。これにより、現像剤は現像容器
内を偏りなく循環する。その際、現像剤中のトナーとキ
ャリアが攪拌されるので、トナーとキャリアの摩擦帯電
によってトナーが帯電するのである。このスクリューに
よる攪拌・搬送によって、不図示のトナー補給容器から
トナーが新たに補給されても、現像剤中のトナー濃度は
均一になるように維持される。

【００２４】電源１７により現像スリーブ３には現像バ
イアス（例えばＤＣ−０．４ｋＶ）が印加され、当該ス
リーブの回転に伴って現像剤が担持・搬送されるが、そ
の際、規制部材１５が現像スリーブと非接触に対向する
よう配置されていて、現像スリーブ上の現像剤量を一定
になるように規制する。規制部材１５を通過した現像剤
は現像領域へ搬送される。この現像領域では、感光体１
が現像スリーブ１３と非接触に対向するように配置され
ていて、現像スリーブ１３に印加された電圧のため、感
光体上に形成された静電潜像に対応した電界が、感光体
／現像スリーブ間に形成される。このとき、感光体／現
像スリーブ間に形成された電界によって、帯電トナーが
感光体上に付着する。そして上記の例では、感光体１上
の静電潜像は、非画像部で−０．６ｋＶ、画像部で約−
０．１ｋＶである。

【００２５】現像スリーブ内に固定配置された磁界発生
手段であるマグネットローラ１４による磁極配置は、図
１に示される。現像主極２１が、マグネットローラの中
心から見て、感光体と現像スリーブの最近接点の方向を
向いている。現像主極２１は磁束密度が９０から１００
ｍＴ（ミリテスラ）である。そして所謂現像主極の半値
幅は２０゜である。このマグネットローラは、従来のマ
グネットローラが単一の現像磁極であるのに対して、現
像主極両隣に補助的な磁極を配置することで半値幅を小
さくしている。汲み上げ極２２は磁束密度が７０ｍＴ
で、所謂剤離れ部２４では、１０ｍＴ以下の磁束密度と
なっている。

【００２６】図２において、規制部材１５は板厚１．６
ｍｍのＳＵＳ板であり、現像スリーブ１３に対して、
０．４ｍｍのギャップを保持して固定されている。また
この現像スリーブ１３は現像容器の開口部で感光体１に
対して０．４ｍｍのギャップを保持して支持されてい
る。この結果、規制部材１５と現像スリーブ１３とのギ
ャップ（以後Ｇｄと称する）と、感光体１と現像スリー
ブ１３とのギャップ（以後Ｇｐと称する）との比は１で
ある。

【００２７】以上のような現像装置、画像形成装置にお
いて、キャリアの飽和磁化と、現像主極の磁束密度の最
大値とを共に変化させたときの、画像上で観察されたキ
ャリア飛散の結果を表１に示す。本例において、キャリ
アの飽和磁化は、多試料回転式磁化装置（東英工業株式
会社製ＲＥＭ−１−１０）を使用して１０００［Ｏｅ］
の磁場を印加しているときの値である。キャリアの飽和
磁化の調整は、キャリアを構成する磁性体材料などを変
えることによって調整したキャリアを複数用意し、上述
の測定方法で測定した飽和磁化が特定の値を示すものを
選抜するという方法で、飽和磁化が異なるキャリアを用
意することによって行った。本例での磁束密度の測定
は、ホール素子を使用したガウスメータ（ＡＤＳＧＡ
ＵＳＳＭＥＴＥＲＭＯＤＥＬＨＧＭ−８３００）に
よって行った。この実験では、現像スリーブ周速ｖｄの
感光体ドラム周速ｖｐに対する線速比ｖｄ／ｖｐは２．
５である。

【００２８】

【表１】

【００２９】表１でのキャリア飛散の評価は次のように
して行った。現像剤を現像容器に入れてよく攪拌する
（現像容器内で、現像剤やトナーに偏りがなくなる程度
まで）。次に、Ａ３全面の１ドット独立画像（２×２ピ
クセルに１つの割合でドットを形成した画像）を３枚連
続して出力する。この３枚の１ドット独立画像全てにお
いてキャリア飛散が観察されなければ○（良）であると
した。キャリア飛散が３枚中１枚でのみ発生しているも
のを△（普通）、キャリア飛散が３枚中２枚以上で発生
しているものを×（不良）とクラス分けした。

【００３０】画像へのキャリア飛散が引き起こす問題を
次に説明する。現像で飛散したキャリアは、その一部が
感光体上に付着する。感光体上のこの飛散キャリアは、
転写工程において、感光体上の現像トナーが転写紙上へ
転写されることの妨げとなる。通常の場合、キャリア粒
子のほうがトナー粒子に比べて大きいため、感光体上に
キャリア粒子が付着した状態では、転写工程において、
感光体と転写紙が密着した場合でも、前述のキャリア粒
子がその間に存するため、キャリア粒子の周辺部の密着
が悪くなり、キャリア粒子周辺部の現像トナーが転写紙
へ転写されず、白く抜けてしまう。画像上では、特にハ
ーフトーン部などで、白くトナー像が欠落する異常画像
として観察される（上述のキャリア周辺部）。また、こ
の感光体上に付着したキャリアは、一部はそれ自体が転
写紙上に転写される。この場合には、転写工程後の定着
工程でもキャリアは紙上に定着されないため、出力画像
上の異物としてキャリアが観察される。この他にも、現
像部から飛散したキャリアは、感光体上に付着する以外
にも、画像形成装置の機内を汚染したり、機内に堆積し
たりする。このようなキャリアが給紙コロや搬送ローラ
などに付着すると、摩擦力が変化し、ジャムや重送の原
因となる。

【００３１】表１の結果から、現像主極の磁束密度の最
大値が６０ｍＴ以上であり、なおかつ、現像剤中のキャ
リアの飽和磁化が３５ｅｍｕ／ｇ以上であれば、キャリ
ア飛散が発生していないことが分かる。ただし、現像主
極の磁束密度が１２０ｍＴ以上になった場合には、キャ
リア飛散の問題はないが、磁気ブラシが高くなりすぎる
ことによって、横ライン細りや後端白抜けがあまりよく
ない。つまりキャリア飛散と横ライン細り・後端白抜け
の両立を考えると現像主極の磁束密度は６０〜１２０ｍ
Ｔの範囲内であることが望ましい。また、現像剤中の飽
和磁化が大きすぎる場合にも、磁気ブラシの所謂コシ
（磁気ブラシが感光体等と接触した時の変形し易さ変形
し難さ）が強くなりすぎてしまう。この結果、磁気ブラ
シが感光体と強く擦れるため感光体表面の摩耗が大きく
なり、感光体寿命を縮めてしまう。このような観点か
ら、キャリアの飽和磁化は３５〜８０ｅｍｕ／ｇの範囲
内であることが望ましい。

【００３２】この他、ｖｄ／ｖｐの値を２．０（潜像担
持体の線速２３０ｍｍ／ｓｅｃに対し、現像剤担持体の
線速が４６０ｍｍ／ｓｅｃ）、１．５（潜像担持体の線
速２３０ｍｍ／ｓｅｃに対し、現像剤担持体の線速が３
４５ｍｍ／ｓｅｃ）と変えて実験を行った結果を示した
ものが、表２及び表３である。これらの場合でも、現像
主極の磁束密度の最大値が６０ｍＴ以上であり、なおか
つ現像剤中のキャリアの飽和磁化が３５ｅｍｕ／ｇ以上
であれば、キャリア飛散が発生しないことが分かった。

【００３３】

【表２】

【００３４】

【表３】

【００３５】（比較例）上記例１との比較のため、ｖｄ
／ｖｐの値を３．０（潜像担持体の線速２３０ｍｍ／ｓ
ｅｃに対し、現像剤担持体の線速が６９０ｍｍ／ｓｅ
ｃ）、４．０（潜像担持体の線速２３０ｍｍ／ｓｅｃに
対し、現像剤担持体の線速が９２０ｍｍ／ｓｅｃ）とし
て実験を行った結果を、表４及び表５に示す。これらの
比較例においては、例１の要件である、現像主極の磁束
密度の最大値が６０ｍＴ以上で、なおかつ、現像剤中の
キャリアの飽和磁化が３５ｅｍｕ／ｇ以上、という条件
を満たしている場合でも、転写紙上でキャリア飛散が認
められ、実際の使用上問題となることが分かった。

【００３６】

【表４】

【００３７】

【表５】

【００３８】次に、例１での条件（ｖｄ／ｖｐが２．５
以下）と比較例での条件（ｖｄ／ｖｐが３．０以上）と
では、キャリア飛散の様子が異なることを説明する。こ
こでのキャリア飛散は、所謂キャリア付着とは異なる。
前者の原因は現像スリーブの回転や現像磁極での磁気ブ
ラシが立って寝るときの遠心力によると考えられる。こ
のため、キャリア飛散は、ｖｄ／ｖｐに大きく依存する
傾向がある。これに対して後者は画像白地部へのキャリ
アの付着であり、キャリアに働く電気的な力（地肌ポテ
ンシャル）がその原因である。両者は全く別のメカニズ
ムによって発生するものである。また画像上で観察され
る現象においても両者は異なっている。キャリア飛散
は、その原因からも分かるように、形成される画像に依
存しない特徴がある。一方、キャリア付着の場合には、
形成された画像に対応した電界に依存するため、黒ベタ
部では発生せず、白地部でのみ発生し、特にエッジ効果
によって黒ベタ部との境目近傍の白地部において発生が
顕著となる。このように現象面においても、両者は全く
異なっている。

【００３９】キャリア飛散の原因を上述したように遠心
力であると考えた場合、表１〜５の実験結果をうまく説
明することができる。キャリアを飛散させる力である遠
心力は、速度の２乗に比例する。一方キャリアを現像ス
リーブ上に保持する所謂磁気力は、磁束密度、キャリア
の飽和磁化の１乗に比例すると考えられる。このことか
ら、ｖｄ／ｖｐが２．５以下であれば、キャリアは飛散
しないが、３．０以上になるとキャリア飛散が急激増大
し、現実的な範囲内での磁束密度やキャリアの飽和磁化
の増加を試みてもキャリア飛散を防ぐことができないの
である。つまりキャリア飛散を決定する最大の因子はｖ
ｄ／ｖｐの値であるため、実験結果が表１〜５のように
なったと考えられる。

【００４０】（例２）例２においても例１と同じ構成で
あり、現像剤中のキャリアの粒径が３０〜７５μｍの範
囲であることを条件として加える。例２としては、この
他、キャリア粒径を３０、５０、７５μｍとした場合に
おいても、飽和磁化が異なるキャリアを用意して、例１
と同じ実験を行った。この結果、キャリア飛散に関して
は、キャリア粒径には全く依存しないことが分かった。
つまり、どの粒径のキャリアを使用しても、キャリア飛
散は、ｖｄ／ｖｐの値、マグネットローラの磁束密度の
最大値、キャリアの飽和磁化にのみ依存するという結果
が得られた。

【００４１】キャリア粒径に関しては、発明者らの実験
によれば、小粒キャリアほど地肌汚れが良好であるとい
う傾向が得られた。このため、キャリア粒径は小さいほ
うが望ましい。これは、キャリア粒径を小さくすればキ
ャリアの表面積が増加するため、トナーのキャリア上を
占有する面積が小さくなり、不安定なトナーが減少する
ためであると考えられる。この他、キャリア粒径が大き
い場合には、所謂現像ギャップやドクターギャップで、
キャリアがストレスを受けやすく、寿命が小さくなると
いう問題もある。ただし、キャリア粒径を小さくするた
めには、技術的な困難さや粒径ばらつきの精度向上など
の問題が必然的に発生し、コスト増加を伴う。このよう
な観点から、キャリア粒径は３０〜７５μｍの範囲が望
ましい。また例２では、この範囲のキャリア粒径であれ
ば、実験的にキャリア飛散が起こらないことを確認する
ことができたので、キャリア飛散が発生することがない
キャリアの条件を規定したことになった。

【００４２】また例１及び例２の実験によって、現像剤
中のキャリアがフェライトキャリアであり、かつ、ｖｄ
／ｖｐが２．５以下であり、現像磁極の磁束密度の最大
値が６０ｍＴ以上であり、キャリアの飽和磁化が３０ｅ
ｍｕ／ｇ以上であれば、キャリア飛散が起こらないこと
を確認することができた。このため、キャリア飛散が発
生することがないキャリアの条件を規定したことになっ
た。更にフェライトキャリアの特徴である球形化の効果
によって、磁気ブラシの形成がより均一になり、磁気ブ
ラシの摺擦跡（穂あたりの跡）が少なく、画像チリの少
ない高品質の画像を得ることができた。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、横ライン細りや後端白
抜けの発生を防ぐことができるだけでなく、現像剤担持
体の周速度／像担持体の周速度の比が２．５以下であ
り、現像主極の磁束密度の最大値が６０ｍＴ以上であ
り、現像剤キャリアの飽和磁化が３５ｅｍｕ／ｇ以上で
あるので、現像剤がスリーブの回転や磁気ブラシの寝起
きに伴う遠心力によって飛散する所謂キャリア飛散の発
生が抑えられる。これによって、画像上のトナー像の欠
落や画像への異物の付着、機内の汚染、ジャム・重送な
どを抑制することができる。

【００４４】現像剤中のキャリアの粒径が３０〜７５μ
ｍの範囲内であれば、更に画像上の所謂地肌かぶりを抑
えることができ、更なる高画質の画像を得ることが可能
である。現像剤中のキャリアをフェライトにすること
で、球形化の効果により、磁気ブラシの摺擦跡（穂当た
りの跡）が少なく、画像チリの少ない高品質の画像を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】例１でのマグネットローラの磁束密度を示す概
念図である。

【図２】例１における現像装置の磁気ブラシ接触状況を
示す概念図である。

【図３】現像電界がトナーとキャリアを分離することが
できる範囲の特定のための構成を示す概念図である。

【図４】全体的な機械構造が従来公知で本発明にも関わ
る画像形成装置の概略図である。

【図５】全体的な機械構造が従来公知で本発明にも関わ
る現像装置の概略図である。

【符号の説明】

１感光体１１現像剤１３現像スリーブ１５規制部材

フロントページの続き (72)発明者竹内信貴東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者庄司尚史東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者甲斐創東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内Ｆターム(参考） 2H005 BA02 CB04 EA05 2H031 AC15 AC19 AC20 AD01 BA06 BA09 BB01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体と、二成分現像剤を担持搬送す
る現像剤担持体と、当該現像剤担持体内部に固定された
磁界発生手段とを少なくとも有し、当該磁界発生手段が
形成する磁場によって現像剤担持体上に磁気ブラシを形
成して像担持体に摺擦させることで現像を行う画像形成
装置であって、現像領域で現像剤を穂立てする現像主極の磁力形成を補
助する補助磁極を備えることで現像主極の半値幅を狭く
した画像形成装置において、現像剤担持体の周速度ｖｄ、像担持体の周速度ｖｐとす
るとき、その比ｖｄ／ｖｐが２．５以下であり、上記現像主極の磁束密度の最大値が６０ｍＴ以上であ
り、現像剤中のキャリアの飽和磁化が３５ｅｍｕ／ｇ以上で
あることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】現像剤中のキャリアの粒径が３０〜７５
μｍの範囲内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。
【請求項３】現像剤中のキャリアがフェライトである
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。