JP2002072691A

JP2002072691A - 現像ユニット、プロセスカートリッジ及びカラー画像形成装置

Info

Publication number: JP2002072691A
Application number: JP2000268580A
Authority: JP
Inventors: So Kai; 創甲斐; Hisafumi Shoji; 尚史庄司
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-09-05
Filing date: 2000-09-05
Publication date: 2002-03-12

Abstract

(57)【要約】【課題】画像濃度を高くし且つ低コントラスト画像を
良好にして画質を高めることができ、しかも価格競争の
点でも優れたカラー画像形成装置を提供する。【解決手段】磁気ブラシを現像剤担持体上に形成する
ようになった現像器を複数個有した現像ユニット２３に
して、上記現像剤担持体は非磁性スリーブ２８５と磁石
ローラ２８６とからなり、当該磁石ローラが現像剤穂立
ちのための主磁極を備えるようになった現像ユニットを
装着した画像形成装置において、上記主磁極の法線方向
磁束密度の減衰率が４０％以上であるような現像器と、
上記主磁極の法線方向磁束密度の減衰率が３０％以下で
あるような現像器とを、それぞれ少なくとも１つ備え
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、現像剤担持体外周
面に現像剤を磁気吸着させて磁気ブラシを形成し対向す
る像担持体に当該磁気ブラシが摺擦する現像領域部分
（現像剤担持体上で磁気ブラシが立ち上がり潜像担持体
と接触する範囲）で現像処理する現像主磁極を有する現
像装置を備えたカラー画像形成装置、それに関連した現
像ユニット並びにプロセスカートリッジに関するもので
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て、可視
像を得る。このような現像動作を実行するにあたり、転
写性、ハーフトーンの再現性、温度・湿度に対する現像
特性の安定性などの観点から、トナーとキャリアからな
る２成分現像剤を用いた磁気ブラシ現像方式が主流にな
ってきている。磁気ブラシ現像方式の現像装置では、現
像剤担持体上に２成分現像剤がブラシチェーン状に穂立
ちされて保持されながら、潜像担持体に対向する現像領
域に搬送されて、現像剤中のトナーを潜像担持体上の静
電潜像部分に供給するのである。

【０００３】上記現像剤担持体は、通常円筒状に形成さ
れたスリーブ（現像スリーブ）を備えて構成されると共
に、当該スリーブ表面に現像剤を穂立ちさせるように磁
界を形成する磁石ローラ（磁界発生手段）をスリーブ内
部に有している。穂立ちの際、キャリアが磁石ローラで
生じる法線方向磁力線に沿うようにスリーブ上に穂立ち
されると共に、この穂立ちされたキャリアに対して帯電
トナーが付着する。上記磁石ローラは、複数の磁極を備
え、棒状などに形成されており、特に現像剤担持体表面
の現像領域部分に現像剤を穂立ちさせる現像主磁極が備
えられている。上記スリーブと磁石ローラの少なくとも
一方が動くことでスリーブ表面に穂立ちされた現像剤が
移動するようになっている。現像領域に搬送された現像
剤は上記現像主磁極から発せられる磁力線に沿って穂立
ちし、この現像剤のチェーン穂は撓むように潜像担持体
表面に接触し、接触した現像剤のチェーン穂が潜像担持
体との相対線速差に基づいて静電潜像と擦れ合いなが
ら、トナー供給を行うのである。

【０００４】このような磁気ブラシ現像方式の現像装置
においては従来、後端白抜け現象の発生（ベタラインの
クロス部や黒ベタ、ハーフトーンベタ画像の後端部に生
じる白抜け）、横細線再現性やドット形成の貧弱さ（同
じ幅で形成した格子画像の横線が縦線よりも細くなった
り、１ドットなどの小さい点画像が現像されないなどの
現象）が指摘されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで本出願人は、低
コントラスト画像であっても後端白抜けの発生などを改
善することができ、良好な画像濃度と画質を確保するこ
とができる画像形成装置を実現するために、特願２００
０−２９６３７号において、提案を行った（新しい構造
の磁石ローラ）。

【０００６】しかしながら、上記提案技術では、鉄ネオ
ジウムボロン合金や鉄ネオジウムボロン合金ボンドなど
の希土類金属合金やサマリウム合金の磁石を用いること
で所望の現像主磁極表面磁力を確保しながら、その半値
幅を狭めることを実現しているが、このような磁石を用
いると現像ローラのコストがかなり上がり、とりわけカ
ラー画像形成装置では、そのコストアップが価格競争の
点で明らかな足かせとなってしまう。

【０００７】そこで本発明は、実用的な観点から、画像
濃度を高くし且つ低コントラスト画像を良好にして画質
を高めることができ、しかも価格競争の点でも優れたカ
ラー画像形成装置を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題は、本発明にし
たがって、潜像担持体に現像剤を摺擦すべく磁気ブラシ
を現像剤担持体上に形成するようになった現像器を複数
個有した現像ユニットにして、上記現像剤担持体は非磁
性スリーブと当該スリーブ内に固定配置された磁石ロー
ラとからなり、当該磁石ローラが現像剤汲み上げ磁極、
現像剤搬送磁極、現像剤穂立ちのための主磁極を備える
ようになった現像ユニットを装着した画像形成装置にお
いて、上記主磁極の法線方向磁束密度の減衰率が４０％
以上、好ましくは５０％以上であるような現像器と、上
記主磁極の法線方向磁束密度の減衰率が３０％以下であ
るような現像器とが、それぞれ少なくとも１つ備えられ
ていることによって解決される。磁極の法線方向の磁束
密度の減衰率が大きくなるということは、磁気ブラシの
立ち上がり・倒れの間の穂立ちの幅が小さくなることを
意味し、その結果、磁気ブラシは短く且つ密に立ち上が
り、倒れることとなる。

【０００９】同様なカラー画像形成装置において、上記
主磁極の半値幅が２２°以下であるような現像器と、上
記主磁極の半値幅が２５°以上であるような現像器と
が、それぞれ少なくとも１つ備えられていても、上記課
題を解決できる。ここで半値幅とは、法線方向の磁力分
布曲線の最高法線磁力（頂点）の半分の値（例えばＮ極
によって作製されている磁石の最高法線磁力が１２０ｍ
Ｔ（ミリテスラ）であった場合、半値５０％というと６
０ｍＴである。）を指す部分の角度幅のことである。

【００１０】主磁極法線方向磁束密度の減衰率が４０％
以上或いは主磁極半値幅が２２°以下である現像器が黒
トナーを収容した現像器であり、上記減衰率が３０％以
下或いは半値幅が２５°以上である現像器が他の色トナ
ーを収容した現像器であれば、一層効果的である。

【００１１】潜像担持体に現像剤を摺擦すべく磁気ブラ
シを現像剤担持体上に形成するようになった現像器を複
数個有した現像ユニットにして、上記現像剤担持体は非
磁性スリーブと当該スリーブ内に固定配置された磁石ロ
ーラとからなり、当該磁石ローラが現像剤汲み上げ磁
極、現像剤搬送磁極、現像剤穂立ちのための主磁極を備
えるようになった現像ユニットであり、上記複数個の現
像器での主磁極の法線方向磁束密度の減衰率が全て４０
％以上或いは主磁極の半値幅が全て２２°以下であるよ
うな現像ユニットを装着した画像形成装置において、黒
トナーを収容した現像器では主磁極の磁力形成を補助す
る補助磁極を有し、他の色トナーを収容した現像器では
そのような補助磁極を持たないようにしても、上記課題
を解決できる。

【００１２】黒トナーを収容した現像器がモノクロ現像
装置として知られた公知の据え置き型で形成され、他の
色トナーを収容した現像器が３色用リボルバー型で形成
されていてもよく、又は全てのトナーに対してリボルバ
ー型ユニットとして形成されていてもよい。リボルバー
型の場合、回転の際に平衡を保つことができるように各
現像器が重さ合わせされているのがよい。

【００１３】上記のような画像形成装置において、潜像
担持体と現像剤担持体の間の現像ギャップが、黒トナー
を収容した現像器についてのみ狭く設定されているのが
好適である。そのために、黒トナーを収容した現像器の
現像剤担持体のローラ径が他の色トナーを収容した現像
器のものよりも大きければ好都合である。

【００１４】

【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。先ず、図１を用いて、電子写真式多色
画像形成装置（以下、カラー複写機という）の概略構成
及び動作について説明する。このカラー複写機は、カラ
ー画像読取装置（以下、カラースキャナという）１１、
カラー画像記録装置（以下、カラープリンタという）１
２、給紙バンク１３などで構成されている。

【００１５】上記カラースキャナ１１は、コンタクトガ
ラス１０１上の原稿１０の画像を照明ランプ１０２、ミ
ラー群１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ及びレンズ１０４
を介してカラーセンサ１０５に結像して、原稿１０のカ
ラー画像情報を、例えば赤、緑、青の色分解光毎に読み
取り、電気的な画像信号に変換する。ここで、カラーセ
ンサ１０５は、本例では赤、緑、青の色分解手段とＣＣ
Ｄのような光電変換素子で構成され、原稿１０の画像を
色分解した３色のカラー画像を同時に読み取っている。
そして、このカラースキャナ１１で得た赤、緑、青の色
分解画像信号強度レベルを基にして、不図示の画像処理
部で色変換処理を行い、黒（以下、Ｂｋという）、シア
ン（以下、Ｃという）、マゼンタ（以下、Ｍという）、
イエロー（以下、Ｙという）のカラー画像データを得
る。

【００１６】上記Ｂｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙのカラー画像データ
を得るためのカラースキャナ１１の動作は次の通りであ
る。後述のカラープリンタ１２の動作とタイミングを取
ったスキャナスタート信号を受けて、照明ランプ１０２
及びミラー群１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃなどからな
る光学系が図中矢印左方向へ原稿１０を走査し、１回の
走査毎に１色のカラー画像データを得る。この動作を合
計４回繰り返すことによって、順次４色のカラー画像デ
ータを得る。そして、その都度カラープリンタ１２で順
次顕像化しつつ、これを重ね合わせて最終的な４色フル
カラー画像を形成する。

【００１７】上記カラープリンタ１２は、像担持体とし
ての感光体ドラム２０、書き込み光学ユニット２２、リ
ボルバー現像ユニット２３、中間転写装置２６、定着装
置２７などで構成されている。

【００１８】上記感光体ドラム２０は矢印の反時計方向
に回転し、その周りには、感光体クリーニング装置２０
１、除電ランプ２０２、帯電器２０３、電位センサ２０
４、リボルバー現像ユニット２３の選択された現像器、
現像濃度パターン検知器２０５、中間転写装置２６の中
間転写ベルト２６１などが配置されている。カラープリ
ンタ１２のうち、感光体ドラム２０とリボルバー現像ユ
ニット２３、更に場合によっては感光体クリーニング装
置２０１、除電ランプ２０２、帯電器２２０３、電位セ
ンサ２０４、現像濃度パターン検知器２０５がプロセス
カートリッジとして形成され、カラープリンタ１２から
着脱自在に構成されていてもよい。

【００１９】また、上記書き込み光学ユニット２２は、
カラースキャナ１１からのカラー画像データを光信号に
変換して、原稿１０の画像に対応した光書き込みを行
い、感光体ドラム２０に静電潜像を形成する。この書き
込み光学ユニット２２は、光源としての半導体レーザー
２２１、不図示のレーザー発光駆動制御部、ポリゴンミ
ラー２２２とその回転用モータ２２３、ｆ／θレンズ２
２４、反射ミラー２２５などで構成されている。

【００２０】また、上記リボルバー現像ユニット２３
は、Ｂｋ現像器２３１Ｋ、Ｃ現像器２３１Ｃ、Ｍ現像器
２３１Ｍ及びＹ現像器２３１Ｙと、各現像器を矢印の反
時計方向に回転させる後述のリボルバー回転駆動部など
で構成されている。各現像器は、静電潜像を現像するた
めに現像剤の穂を感光体ドラム２０の表面に接触させて
回転する現像スリーブと、現像剤を汲み上げて攪拌する
ために回転する現像剤パドルなどで構成されている。各
現像器２３１内のトナーはフェライトキャリアとの攪拌
によって負極性に帯電され、また、各現像スリーブには
不図示の現像バイアス電源によって負の直流電圧Ｖｄｃ
に交流電圧Ｖａｃが重畳された現像バイアスが印加さ
れ、現像スリーブが感光体ドラム２０の金属基体層に対
して所定電位にバイアスされている。複写機本体の待機
状態では、リボルバー現像ユニット２３はＢｋ現像器２
３１Ｋが現像位置にセットされており、コピー動作が開
始されると、カラースキャナ１１で所定のタイミングか
らＢｋカラー画像データの読み取りが開始され、このカ
ラー画像データに基づいてレーザー光による光書き込
み、静電潜像形成が始まる（以下、Ｂｋ画像データによ
る静電潜像をＢｋ潜像という。Ｃ、Ｍ、Ｙについても同
様）。このＢｋ潜像の先端部から現像可能とすべくＢｋ
現像位置に静電潜像先端部が到達する前にＢｋ現像スリ
ーブを回転開始しておいて、Ｂｋ潜像をＢＫトナーで現
像する。Ｂｋ潜像領域の現像動作が続いて、静電潜像後
端部がＢｋ現像位置を通過した時点で、速やかに次の色
の現像器（本例では通常Ｃ現像器）が現像位置にくるま
で、リボルバー現像ユニット２３が回転する。これは少
なくとも、次の画像データによる静電潜像先端部が到達
する前に完了する。

【００２１】このリボルバー現像ユニット２３について
は、後で詳しく説明する。上記中間転写装置２６は、中
間転写ベルト２６１、ベルトクリーニング装置２６２、
紙転写コロナ放電器（以下、紙転写器という）２６３な
どで構成されている。中間転写ベルト２６１は駆動ロー
ラ２６４ａ、転写対向ローラ２６４ｂ、クリーニング対
向ローラ２６４ｃ及び従動ローラ群に張架されており、
不図示の駆動モータにより、駆動制御される。またベル
トクリーニング装置２６２は、入口シール、ゴムブレー
ド、排出コイル、入口シール及びゴムブレードの接離機
構などで構成されており、１色目のＢｋ画像を中間転写
ベルト２６１に転写した後の２、３、４色目の画像をベ
ルト転写している間は接離機構によって中間転写ベルト
２６１の表面から入口シール、ブレードを離間させてお
く。また紙転写器２６３は、コロナ放電方式にてＡＣ電
圧＋ＤＣ電圧、又はＤＣ電圧を印加して、中間転写ベル
ト２６１上の重ねトナー像を記録紙に一括転写する。

【００２２】また、カラープリンタ１２内の記録紙カセ
ット２０７及び給紙バンク１３内の記録紙カセット３０
ａ，３０ｂ，３０ｃには、各種サイズの記録紙が収納さ
れており、指定されたサイズの記録紙のカセットから、
給紙コロ２８，３１ａ，３１ｂ，３１ｃによってレジス
トローラ対２９方向に給紙、搬送される。また、プリン
タ１２の図で見て右側面には、ＯＨＰ用紙や厚紙などの
手差し給紙用の手差しトレイ２１が設けられている。

【００２３】上記構成のカラー複写機において、画像形
成サイクルが開始されると、まず感光体ドラム２０は矢
印の反時計方向に、中間転写ベルト２６１は矢印の時計
回りに不図示の駆動モータによって回転される。中間転
写ベルト２６１の回転に伴ってＢｋトナー像形成、Ｃト
ナー像形成、Ｍトナー像形成、Ｙトナー像形成が行わ
れ、最終的にＢｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの順に中間転写ベルト２
６１上に重ねてトナ−像が形成される。

【００２４】上記Ｂｋトナー像形成は次のように行われ
る。帯電器２０３はコロナ放電によって感光体ドラム２
０を負電荷で約−７００Ｖに一様帯電する。そして、半
導体レーザー２２１はＢｋカラー画像信号に基づいてラ
スタ露光を行う。このラスタ像が露光されたとき、当初
一様荷電された感光体ドラム２０の露光部分は、露光光
量に比例する電荷が消失し、Ｂｋ潜像が形成される。そ
して、このＢｋ潜像にＢｋ現像スリーブ上の負帯電のＢ
ｋトナーが接触することにより、感光体ドラム２０の電
荷が残っている部分にはトナーが付着せず、電荷の無い
部分、つまり露光された部分にはＢｋトナーが吸着さ
れ、静電潜像と相似なＢｋトナー像が形成される。そし
て、感光体ドラム２０上に形成されたＢｋトナー像は、
感光体ドラム２０と接触状態で等速駆動している中間転
写ベルト２６１の表面に、ベルト転写器２６５によって
転写される（以下、感光体ドラム２０から中間転写ベル
ト２６１へのトナー像転写をベルト転写という）。

【００２５】感光体ドラム２０上の若干の未転写残留ト
ナーは、感光体ドラム２０の再使用に備えて感光体クリ
ーニング装置２０１で清掃される。ここで回収されたト
ナーは回収パイプを経由して不図示の排トナータンクに
蓄えられる。

【００２６】感光体ドラム２０側ではＢｋ画像形成工程
の次にＣ画像形成工程に進み、所定のタイミングでカラ
ースキャナ１１によるＣ画像データ読み取りが始まり、
そのＣ画像データによるレーザー光書き込みで、Ｃ潜像
形成が行われる。そして、先のＢｋ潜像の後端部が通過
した後で、かつＣ潜像の先端部が到達する前にリボルバ
ー現像ユニット２３の回転動作が行われ、Ｃ現像器２３
１Ｃが現像位置にセットされてＣ潜像がＣトナーで現像
される。Ｃ潜像領域の現像が続いて、Ｃ潜像の後端部が
現像位置を通過した時点で、先のＢｋ現像器２３１Ｂの
場合と同様にリボルバー現像ユニット２３の回転動作が
なされ、次のＭ現像器２３１Ｍを現像位置に移動させ
る。これもやはり次のＭ潜像の先端部が現像位置に到達
する前に完了させる。

【００２７】なお、Ｍ及びＹの画像形成工程について
は、それぞれのカラー画像データ読み取り、静電潜像形
成、現像の動作が上述のＢｋ、Ｃの工程と同様であるの
で説明を省略する。

【００２８】上記中間転写ベルト２６１には、感光体ド
ラム２０に順次形成されるＢｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙのトナー像
を、同一面に順次位置合わせして、４色重ねのトナー像
が形成され、次の転写工程において、この４色のトナー
像が記録紙に紙転写器２６３により一括転写される。

【００２９】上記画像形成動作が開始される時期に、記
録紙は上記記録紙カセット又は手差しトレイのいずれか
から給送され、レジストローラ対２９のニップで待機し
ている。そして、紙転写器２６３に中間転写ベルト２６
１上のトナー像先端がさしかかるときに、ちょうど記録
紙の先端がこのトナー像の先端に一致するようにレジス
トローラ対２９が、駆動され、記録紙とトナー像とのレ
ジスト合わせが行われる。そして、記録紙が中間転写ベ
ルト２６１上のトナー像と重ねられて正電位の紙転写器
２６３の上を通過する。このときコロナ放電電流で記録
紙が正電荷で荷電され、トナー画像が記録紙上に転写さ
れる。続いて紙転写器２６３の図で見て左側に配置され
るべき不図示のＡＣ＋ＤＣコロナによる分離除電器との
対向部を通過するときに、記録紙は除電され、中間転写
ベルト２６１から剥離して搬送ベルト２１１に移る。

【００３０】そして、中間転写ベルト２６１面から４色
重ねトナー像を一括転写された記録紙は、搬送ベルト２
１１で定着装置２７に搬送され、所定温度に制御された
定着ローラ２７１と加圧ローラ２７２のニップ部でトナ
ー像が溶融定着され、排出ローラ対３２で装置本体外に
送り出され、不図示のコピートレイに表向きにスタック
され、フルカラーコピーを得る。

【００３１】一方、ベルト転写後の感光体ドラム２０の
表面は、感光体クリーニング装置２０１（ブラシロー
ラ、ゴムブレード）でクリーニングされ、除電ランプ２
０２で均一に除電される。また、記録紙にトナー像を転
写した後の中間転写ベルト２６１の表面は、ベルトクリ
ーニング装置２６２のブレードを再びブレード接離機構
で押圧することによってクリーニングされる。

【００３２】次に、上記リボルバー現像ユニット２３に
ついて説明する。図２は、各現像器２３１Ｋ、２３１
Ｃ、２３１Ｍ、２３１Ｙが一体となった４色用リボルバ
ー現像ユニット２３の内部構造を示す断面図である。こ
のリボルバー現像ユニット２３の各現像器２３１Ｋ、２
３１Ｃ、２３１Ｍ、２３１Ｙは、不図示の前後端板間に
設けられた中空角筒状のステー部材２４２によってそれ
ぞれ支持されている。また、各現像器２３１Ｋ、２３１
Ｃ、２３１Ｍ、２３１Ｙは、それぞれ同型の現像器ケー
シング部２８３Ｋ、２８３Ｃ、２８３Ｍ、２８３Ｙを備
えている。これら各現像器ケーシング部２８３Ｋ、２８
３Ｃ、２８３Ｍ、２８３Ｙには、現像剤としてのキャリ
ア及び各色のトナーからなる二成分現像剤がそれぞれ収
容されている。図示の例では感光体ドラム２０に対向す
る現像位置にあるのが黒トナーとキャリアを収容したＢ
ｋ現像器２３１Ｋで、図中反時計回りの順に、イエロー
トナーとキャリアを収容したＹ現像器２３１Ｙ、マゼン
タトナーとキャリアを収容したＭ現像器２３１Ｍ、シア
ントナーとキャリアを収容したＣ現像器２３１Ｃになっ
ている。

【００３３】ここで、４つの各現像器の内部構造は現像
ローラの磁石ローラ部分の構成を除いて全く同じである
ので、以下、図２において現像位置にあるＢｋ現像器２
３１Ｋを例にとってその内部構造を説明し、他の現像器
の内部構造については、対応する部材の符号として、Ｂ
ｋ現像器における符号と同じ数字にイエロー、マゼン
タ、シアンの各現像器を区別するためＹ、Ｍ、Ｃの添字
を付した符号を図中に示し、その説明を省略し、磁石ロ
ーラの点のみ言及する。なお本例では、Ｂｋ現像器には
主磁極の磁力形成を補助する補助磁極を有した磁石ロー
ラが装着され、他の色トナー用現像器には減衰率が比較
的小さい、あるいは主磁極半値幅が比較的広い従来構造
の磁石ローラが装着されている。

【００３４】図２に示すように現像装置に設けられてい
る現像剤担持体としての現像ローラ２８４は、潜像担持
体としての感光体ドラム２０に近接するようにして配置
されており、両者の対向部分に現像領域が形成されるよ
うになっている。上記現像ローラ２８４には、アルミニ
ウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂などの非磁性体を
円筒状に形成してなる現像スリーブ２８５が不図示の回
転駆動機構によって時計回り方向に回転されるようにし
て備えられている。本例においては、感光体ドラム２０
のドラム径が９０ｍｍに設定されているとともに、ドラ
ム線速が２００ｍｍ／ｓｅｃが設定されている。またＢ
ｋ現像器２３１Ｋの現像スリーブ２８５のスリーブ径は
３０ｍｍに設定されているとともに、スリーブ線速は２
４０ｍｍ／ｓｅｃに設定されている。したがって感光体
ドラム２０のドラム線速に対する現像スリーブ２８５の
スリーブ線速の比は１．２である。また感光体ドラム２
０と現像スリーブ２８５との間隔である現像ギャップは
０．４ｍｍに設定されている。ちなみに、他の色トナー
用現像器２３１Ｃ、２３１Ｍ、２３１Ｙの現像スリーブ
径は２９．９ｍｍに設定されて、現像ギャップを０．４
５ｍｍとするのが好ましいが、同じ径（３０ｍｍ）、同
じ現像ギャップ（０．４ｍｍ）とすることも可能であ
る。

【００３５】上記現像スリーブ２８５内には、当該現像
スリーブ２８５の周表面上に現像剤の穂立ちを生じるよ
うに磁界を形成する磁石ローラ２８６が固定状態で備え
られている。このとき現像剤を構成するキャリアは、上
記磁石ローラ２８６から発せられる法線方向磁力線に沿
うようにして現像スリーブ２８５上にチェーン状に穂立
ちを起こすとともに、このチェーン状に穂立ちを起こし
たキャリアに対して帯電トナーが付着されて磁気ブラシ
が構成される。この磁気ブラシは、現像スリーブ２８５
の回転移送にともなって現像スリーブ２８５と同方向
（時計回り方向）に移送されることとなる。上記磁石ロ
ーラ２８６は、複数の磁極を備えている。具体的には、
図３に詳細を示すように、現像領域部分に現像剤を立ち
上げる現像主磁極Ｐ１ｂと、現像主磁極磁力の形成を補
助する主磁極形成補助部材Ｐ１ａ，Ｐ１ｃ、現像スリー
ブ２８５上に現像剤を汲み上げるための磁極Ｐ４，Ｐ
５、汲み上げられた現像剤を現像領域まで搬送させる磁
極Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８、現像後の領域で現像剤を搬送させ
る磁極Ｐ２，Ｐ３を備えている。これらの各磁極Ｐ１
ｂ，Ｐ１ａ，Ｐ１ｃ，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８，
Ｐ２及びＰ３は、現像スリーブ２８５の半径方向に向け
て配置されている。その３０ｍｍ径でのＦｅＮｄＢボン
ドの磁石ローラ（黒トナー用）での磁束密度などを従来
構成での磁石ローラ（他色トナー用）との比較において
表１に示す。

【００３６】

【表１】

【００３７】上記磁石ローラ２８６は１０極によって構
成されているが、汲み上げ性、黒ベタ画像追従性を向上
させるためにＰ３極からドクタブレード間に磁極を更に
増やして１２極で構成する磁石ローラとしても良い。逆
に構成上の簡略化やコスト低減のために８極によって構
成してもよい。

【００３８】特に図２に示すように、現像主極群Ｐ１
は、Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃの順で上流側から並ぶ横断
面の小さな磁石から構成されている。横断面の小さいこ
れら磁石は希土類金属合金により作製されているが、サ
マリウム合金系磁石、特にサマリウムコバルト合金系磁
石などを用いることもできる。希土類金属合金磁石のう
ち代表的な鉄ネオジウムボロン合金磁石では最大エネル
ギー積が３５８ｋＪ／ｍ ^３であり、鉄ネオジウムボロン
合金ボンド磁石では最大エネルギー積が８０ｋＪ／ｍ^３
前後である。このような磁石によって従来の磁石と異な
り、相当に小サイズ化しても必要な現像ローラ表面磁力
を確保できる。従来の通常フェライト磁石やフェライト
ボンド磁石では最大エネルギー積がそれぞれ３６ｋＪ／
ｍ^３前後、２０ｋＪ／ｍ^３前後である。スリーブ径を大
きくすることが許容される場合には、フェライト磁石や
フェライトボンド磁石を用いて形状を大きくとり、ある
いはスリーブ側に向いた磁石先端を細く形成することに
よっても半値幅を狭くすることが可能である。また、本
例では横断面の小さな磁石により構成しているが、一体
成形で形成される磁石ローラにより成形して良く、更
に、Ｐ１極群以外の磁石を一体成形しＰ１極群を個別に
形成し一体化若しくは同時に形成しても良い。形状的に
は、磁石ローラ内部の個々の磁石断面形状は四角でもよ
いが、その他に扇型、竹輪型などが考えられ、扇状に形
成した磁石を磁石ローラ軸に貼り合わせによって成形し
ても良い。

【００３９】本例では、現像主磁石Ｐ１ｂと、現像スリ
ーブ４３上に現像剤を汲み上げるための磁石Ｐ４と、汲
み上げられた現像剤を現像領域まで搬送する磁石Ｐ６，
Ｐ８と、現像後の領域で現像剤を搬送する磁極Ｐ２，Ｐ
３がＮ極をなし、主磁極の磁力形成を補助する主磁極磁
力形成補助磁石Ｐ１ａ，Ｐ１ｃと、汲み上げられた現像
剤を搬送する磁石Ｐ５、Ｐ７がＳ極をなしている。法線
方向の磁束密度を測定し円チャートグラフとして示した
図３で理解できるように、主磁石Ｐ１ｂとして、現像ロ
ーラ上で８５ｍＴ以上の法線方向磁力を有する磁石が用
いられた。本例では、当該主磁石Ｐ１ｂより回転下流側
の主磁極磁力形成補助磁石Ｐ１ｃとして６０ｍＴ以上の
磁力を有する磁石を用いることにより、キャリア付着な
どの異常画像の発生が無いことが確認された。これより
も小さい磁力の場合にはキャリア付着が発生した。キャ
リア付着に関係する磁力は接線磁力であり、この接線磁
力を大きくするためにはＰ１ｂ，Ｐ１ｃの磁力を大きく
する必要があるが、どちらかを十分に大きくすることで
キャリア付着の発生を抑えることができる。磁石Ｐ１
ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃの磁石幅は２ｍｍであった。この時
のＰ１ｂの半値幅は１６°であった。更に磁石の幅を狭
くすることで半値幅を一層細めることができることを確
認した。１．６ｍｍ幅の磁石を用いた際の主磁極の半値
幅は１２°であった。

【００４０】以上のような構成を有する現像ローラを有
する現像装置において、図２に示されるように、現像器
ケーシング部２８３Ｋ内には、現像ローラ２８４に担持
され感光体ドラム２０との対向部に搬送される現像剤量
を規制するドクタブレード２８７（現像スリーブ２８５
との間隔であるドクタギャップは０．４ｍｍ）、当該ド
クタブレード２８７で規制されて現像器ケーシング内に
押し留められた現像剤の−部を中心軸線方向に沿って後
から前に搬送する第１搬送スクリュー２８８、及び、中
心軸線方向に沿って上記第１搬送スクリュー２８８とは
逆の向きに現像剤を搬送する第２搬送スクリュー２８９
が配設されている。この第２搬送スクリュー２８９の下
方の現像器ケーシング部２８３Ｋには、現像器ケーシン
グ部２８３Ｋに収容されている現像剤のトナー濃度を検
出するためのトナー濃度センサが設置されている。

【００４１】法線方向の磁力密度の減衰率を考察するに
あたり、改めて図３に戻る。当該図は法線磁力パターン
を示すもので、実線は現像スリーブ表面上の磁束密度を
測定して円チャートグラフであり、破線は現像スリーブ
表面から１ｍｍ離れたところでの法線方向の磁束密度を
測定した円チャートグラフである。一方、他色トナー用
の従来構成磁石ローラ（所謂６極マグ）の磁力詳細を、
図５に概略的に示す。測定に使用した計測装置はＡＤＳ
社製ガウスメーター（ＨＧＭ-８９００Ｓ）並びにＡＤ
Ｓ社製ＴＳ−１０Ａ型プローブであり、円チャートレコ
ーダにて記録した。

【００４２】本例での磁石ローラによる観測では、主磁
極Ｐ１ｂのスリーブ表面上の法線方向の磁束密度は１０
８．０ｍＴを示し、スリーブ表面から１ｍｍ離れた部分
での法線方向磁束密度は３４．１ｍＴであり、磁束密度
の変化量は７３．９ｍＴの磁力差であった。この時の法
線方向磁束密度の減衰率（スリーブ表面上の法線方向磁
束密度のピーク値からとスリーブ表面から１ｍｍ離れた
ところでの法線方向磁束密度のピーク値の差をスリーブ
表面上の法線方向磁束密度のピーク値で割った比率）は
６８．４％である。主磁極の最高法線磁力が１０８．０
ｍＴである時の半値は５４ｍＴで、その半値幅は２２°
である。この主磁極の半値幅２２°を境に、それより大
きくすると異常画像の発生があることが確認された。な
お従来構造の磁石ローラでは、所望の現像主磁極表面磁
力を確保できる範囲内においては、半値幅はせいぜい２
５°である。

【００４３】また主磁極Ｐ１ｂの上流側に位置する主磁
極磁力形成補助磁石Ｐ１ａのスリーブ表面上の法線方向
磁束密度は１０７．４ｍＴを示し、スリーブ表面上から
１ｍｍ離れた部分での法線方向磁束密度は４５．６ｍＴ
であり、磁束密度の変化量は６１．８ｍＴの磁力差であ
った。この時の法線方向磁束密度の減衰率は５７．５％
である。主磁極Ｐ１ｂの下流側に位置する主磁極磁力形
成補助磁石Ｐ１ｃのスリーブ表面上の法線方向磁束密度
は１０４．６ｍＴを示し、スリーブ表面上から１ｍｍ離
れた部分での法線方向磁束密度は４４．８ｍＴであり、
磁束密度の変化量は５９．８ｍＴの磁力差であった。こ
の時の法線方向磁束密度の減衰率は５７．１％である。

【００４４】本例のＢｋ現像器では、磁石ローラ上に発
生した磁力線に沿って形成された磁気ブラシは、主磁極
Ｐ１ｂに形成されるブラシ部分のみが感光体に接し、感
光体上の静電潜像を顕像化する。この際、感光体が接し
ない状態で測定すると当該箇所での磁気ブラシの長さは
約１．５ｍｍで、他色トナー用の従来型磁石ローラで形
成される磁気ブラシ（約３ｍｍ）よりも穂立ちが短く、
密になった状態を作り出すことが可能となった。現像剤
規制部材と現像スリーブの間の距離が従来と同じである
場合には、現像剤規制部材を通過する現像剤量が同じで
あるので、現像領域にある磁気ブラシは短く、密になっ
ていることが確認できた。この現象は図３の法線磁力パ
ターンからも理解でき、現像スリーブ表面から１ｍｍ離
れたところでの法線磁束密度が大きく減少しているの
で、磁気ブラシは現像スリーブより離れたところではブ
ラシチェーンを形成することができず、磁気ブラシが短
く現像スリーブ表面に密に形成することとなる。

【００４５】一方、他色トナー用磁石ローラ（図４）で
は、主磁極のスリーブ表面上の法線方向磁束密度は１０
７．８ｍＴを示し、スリーブ表面上から１ｍｍ離れた部
分での法線方向磁束密度は７６．７ｍＴであり、磁束密
度の変化量は３１．１ｍＴの磁力差であった。この時の
法線方向磁束密度の減衰率は２８．８％である。

【００４６】上記第１例のリボルバー現像ユニットで
は、Ｂｋ現像器２３１Ｋに補助磁極付き磁石ローラ、他
の色トナー用現像器２３１Ｃ、２３１Ｍ、２３１Ｙに従
来構造の磁石ローラを装着させているが、主磁極の法線
方向磁束密度の減衰率を４０％以上、あるいは主磁極の
半値幅を２２°以下にするような磁石ローラ（新しい構
造の磁石ローラ）であるためには、主磁極の磁力形成を
補助する補助磁極を有しなくとも可能であり、そのよう
な補助磁極を持たない磁石ローラをＢｋ現像器に用いた
り（他の色トナー用現像器には従来構造の磁石ロー
ラ）、黒以外の色トナー用現像器に用いたり（Ｂｋ現像
器２３１Ｋには補助磁極付き磁石ローラ）する構成も本
発明の対象である。そこで補助磁極を有することなく主
磁極の法線方向磁束密度の減衰率を４０％以上、あるい
は主磁極の半値幅を２２°以下にする磁石ローラについ
て、以下説明する。なお当該磁石ローラが収まる現像ロ
ーラや現像装置は上記の例と全く同じなので、重ねて説
明しない。

【００４７】本磁石ローラは、現像領域部分に現像剤を
穂立ちさせる現像主磁石Ｐ１、現像スリーブ上に現像剤
を汲み上げるための磁石Ｐ４、汲み上げられた現像剤を
現像領域まで搬送する磁石Ｐ５，Ｐ６、現像後の領域で
現像剤を搬送する磁極Ｐ２，Ｐ３を備えている。現像主
極を形成する主磁石Ｐ１は、主磁極磁力形成補助磁石を
備えた上記第１例のものと同じく希土類金属合金により
作製されているが、サマリウム合金磁石等であってもよ
い。６０ｍＴ以上の磁力を有すれば、キャリア付着など
の異常画像の発生が無いこと、磁石幅２ｍｍで磁石Ｐ１
の半値幅が２２°、１．６ｍｍ幅では１６°であること
も上記第１例と同じである。

【００４８】法線磁力パターンを示す図５で理解できる
ように、本例での磁石ローラでは、現像磁極Ｐ１のスリ
ーブ表面上の法線方向の磁束密度は８５ｍＴを示した。
一方、スリーブ表面から１ｍｍ離れた部分での法線方向
磁束密度は３９．５ｍＴであり、磁束密度の変化量は４
５．５ｍＴの磁力差を観測した。この時の法線方向磁束
密度の減衰率は５３．５％である。本例では、磁石ロー
ラ上に発生した磁力線に沿って現像剤で形成された磁気
ブラシは、現像磁極Ｐ１に形成されるブラシ部分のみが
感光体に接し、感光体上の静電潜像を顕像化する。

【００４９】上記の２つの例のリボルバー現像ユニット
では、Ｂｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの各色トナー用の現像器に装着
される磁石ローラの構造が相違する。そのため、現像ユ
ニットの回転の際に均衡を保つことができるように、軽
量となり得る現像器に対してはウエイトを取り付けるよ
うにするのがよい。

【００５０】また上記リボルバー現像ユニットは４色用
ユニットであるが、図６ａに示すように、Ｂｋ現像器の
み所謂据え置き型として、他の色トナー用現像器のみを
リボルバー型としてもよく、また図６ｂのように、全て
の色トナーについて据え置き型現像器としてもよい。

【００５１】

【発明の効果】本発明によれば、潜像担持体に現像剤を
摺擦すべく磁気ブラシを現像剤担持体上に形成するよう
になった現像器を複数個有した現像ユニットにして、上
記現像剤担持体は非磁性スリーブと当該スリーブ内に固
定配置された磁石ローラとからなり、当該磁石ローラが
現像剤汲み上げ磁極、現像剤搬送磁極、現像剤穂立ちの
ための主磁極を備えるようになった現像ユニットを装着
した画像形成装置において、上記主磁極の法線方向磁束
密度の減衰率が４０％以上であるような現像器と、上記
主磁極の法線方向磁束密度の減衰率が３０％以下である
ような現像器とが、それぞれ少なくとも１つ備えられ、
若しくは主磁極の半値幅が２２°以下であるような現像
器と、上記主磁極の半値幅が２５°以上であるような現
像器とが、それぞれ少なくとも１つ備えられることによ
って、特に再現性の要求が高いものにのみ新しい構造の
磁石ローラを振り分けることで、コストダウンを図るこ
とができる。通常のＢｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙの４色タイプで
は、主磁極法線方向磁束密度の減衰率が４０％以上或い
は主磁極半値幅が２２°以下である現像器を黒用現像器
とし、上記減衰率が３０％以下或いは半値幅が２５°以
上である現像器を他の色用現像器とするのが、高画質化
とコストダウンの両方にとって好都合である。

【００５２】複数の現像器を備える画像形成装置におい
て、全ての現像器に新しい構造の磁石ローラを装着させ
る場合には、黒トナーを収容した現像器では主磁極の磁
力形成を補助する補助磁極を有し、他の色トナーを収容
した現像器ではそのような補助磁極を持たないようにす
ることで、高画質化とコストダウンをバランスよく達成
できる。

【００５３】黒トナーを収容した現像器がモノクロ現像
装置として知られた公知の据え置き型で形成され、他の
色トナーを収容した現像器が３色用リボルバー型で形成
されていれば、黒用現像器のみに新しい構造の磁石ロー
ラを用いる場合にバランスをとりやすく、また黒用現像
器の現像ギャップの精度を出しやすい。画像形成装置全
体の設計上、唯一の現像装置としてリボルバー型ユニッ
トとして形成する方が好ましいことも少なくなく、その
ようなリボルバー型の場合には、各現像器を重さ合わせ
することで、回転の際に平衡を保つことができる。

【００５４】上記のような画像形成装置において、潜像
担持体と現像剤担持体の間の現像ギャップが、黒トナー
を収容した現像器についてのみ狭く設定されていれば、
当該現像器に新しい構造の磁石ローラを用いる場合に当
該ローラの効果、即ち、異常画像の発生原因を抑え、画
像濃度を高くし且つ低コントラスト画像を良好にするこ
とを一層引き出すことが可能である。そのために、黒ト
ナーを収容した現像器の現像剤担持体のローラ径を、他
の色トナーを収容した現像器のものよりも大きくすれ
ば、設計製作の点で容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るカラー複写機の構成概略図であ
る。

【図２】リボルバー現像ユニットの部分概略構成図であ
る。

【図３】図２のリボルバー現像ユニットでの補助磁極を
有した現像ローラの磁力分布とその大きさ程度を示す図
である。

【図４】他色トナー用現像器に装着されるべき従来構造
の現像ローラの磁力分布を示す図である。

【図５】補助磁極を有しない磁石ローラの磁力分布とそ
の大きさ程度を示す図である。

【図６】カラー複写機での感光体ドラムと現像器の関係
を示す図であり、ａは３色用リボルバー現像ユニットを
備えた構成を、ｂは各色毎に現像器が独立した構成を示
している。

【符号の説明】

２０感光体ドラム２３リボルバー現像ユニット２３１現像器２８３現像器ケーシング２８４現像ローラ２８５現像スリーブ２８６磁石ローラ２８７ドクタブレード２８８，２８９搬送スクリュー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H030 AD01 BB02 BB24 BB33 BB63 BB71 2H031 AC11 AC19 AC20 AD01 BA04 FA01 2H077 AD02 AD06 BA07 BA08 BA09 EA03 GA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】潜像担持体に現像剤を摺擦すべく磁気ブ
ラシを現像剤担持体上に形成するようになった現像器を
複数個有した現像ユニットにして、上記現像剤担持体は
非磁性スリーブと当該スリーブ内に固定配置された磁石
ローラとからなり、当該磁石ローラが現像剤汲み上げ磁
極、現像剤搬送磁極、現像剤穂立ちのための主磁極を備
えるようになった現像ユニットにおいて、上記主磁極の法線方向磁束密度の減衰率が４０％以上で
あるような現像器と、上記主磁極の法線方向磁束密度の
減衰率が３０％以下であるような現像器とが、それぞれ
少なくとも１つ備えられていることを特徴とする現像ユ
ニット。
【請求項２】黒トナーを収容した現像器の主磁極法線
方向磁束密度の減衰率が４０％以上であり、他の色トナ
ーを収容した現像器の主磁極法線方向磁束密度の減衰率
が３０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の
現像ユニット。
【請求項３】潜像担持体に現像剤を摺擦すべく磁気ブ
ラシを現像剤担持体上に形成するようになった現像器を
複数個有した現像ユニットにして、上記現像剤担持体は
非磁性スリーブと当該スリーブ内に固定配置された磁石
ローラとからなり、当該磁石ローラが現像剤汲み上げ磁
極、現像剤搬送磁極、現像剤穂立ちのための主磁極を備
えるようになった現像ユニットにおいて、上記主磁極の半値幅が２２°以下であるような現像器
と、上記主磁極の半値幅が２５°以上であるような現像
器とが、それぞれ少なくとも１つ備えられていることを
特徴とする現像ユニット。
【請求項４】黒トナーを収容した現像器の主磁極半値
幅が２２°以下であり、他の色トナーを収容した現像器
の主磁極半値幅が２５°以上であることを特徴とする請
求項３に記載の現像ユニット。
【請求項５】潜像担持体に現像剤を摺擦すべく磁気ブ
ラシを現像剤担持体上に形成するようになった現像器を
複数個有した現像ユニットにして、上記現像剤担持体は
非磁性スリーブと当該スリーブ内に固定配置された磁石
ローラとからなり、当該磁石ローラが現像剤汲み上げ磁
極、現像剤搬送磁極、現像剤穂立ちのための主磁極を備
えるようになった現像ユニットであり、上記複数個の現
像器での主磁極の法線方向磁束密度の減衰率が全て４０
％以上であるような現像ユニットにおいて、黒トナーを収容した現像器では主磁極の磁力形成を補助
する補助磁極を有し、他の色トナーを収容した現像器で
はそのような補助磁極を持たないことを特徴とする現像
ユニット。
【請求項６】潜像担持体に現像剤を摺擦すべく磁気ブ
ラシを現像剤担持体上に形成するようになった現像器を
複数個有した現像ユニットにして、上記現像剤担持体は
非磁性スリーブと当該スリーブ内に固定配置された磁石
ローラとからなり、当該磁石ローラが現像剤汲み上げ磁
極、現像剤搬送磁極、現像剤穂立ちのための主磁極を備
えるようになった現像ユニットであり、上記複数個の現
像器での主磁極の半値幅が全て２２°以下であるような
現像ユニットにおいて、黒トナーを収容した現像器では主磁極の磁力形成を補助
する補助磁極を有し、他の色トナーを収容した現像器で
はそのような補助磁極を持たないことを特徴とする現像
ユニット。
【請求項７】黒トナーを収容した現像器が据え置き型
で形成され、他の色トナーを収容した現像器がリボルバ
ー型で形成されていることを特徴とする請求項２、４、
５又は６に記載の現像ユニット。
【請求項８】リボルバー型ユニットとして形成されて
いることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記
載の現像ユニット。
【請求項９】回転の際に平衡を保つことができるよう
に各現像器が重さ合わせされていることを特徴とする請
求項８に記載の現像ユニット。
【請求項１０】減衰率が４０％以上であるような現像
器が主磁極の磁力形成を補助する補助磁極を備えている
ことを特徴とする請求項９に記載の現像ユニット。
【請求項１１】主磁極の半値幅が２２°以下であるよ
うな現像器が主磁極の磁力形成を補助する補助磁極を備
えていることを特徴とする請求項９に記載の現像ユニッ
ト。
【請求項１２】請求項１〜１１のいずれか一項に記載
の現像ユニットと潜像担持体とを備えたプロセスカート
リッジ。
【請求項１３】潜像担持体と現像剤担持体の間の現像
ギャップが、黒トナーを収容した現像器についてのみ狭
く設定されていることを特徴とする請求項１２に記載の
プロセスカートリッジ。
【請求項１４】黒トナーを収容した現像器の現像剤担
持体のローラ径が他の色トナーを収容した現像器のもの
よりも大きいことを特徴とする請求項１３に記載のプロ
セスカートリッジ。
【請求項１５】請求項１〜１１のいずれか一項に記載
の現像ユニットを備えたカラー画像形成装置。
【請求項１６】請求項１２〜１４のいずれか一項に記
載のプロセスカートリッジを備えたカラー画像形成装
置。