JP2002182476A

JP2002182476A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2002182476A
Application number: JP2000378781A
Authority: JP
Inventors: Nobutaka Takeuchi; 信貴竹内; So Kai; 創甲斐; Naomi Sugimoto; 奈緒美杉本
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-12-13
Filing date: 2000-12-13
Publication date: 2002-06-26
Anticipated expiration: 2020-12-13
Also published as: JP4074744B2

Abstract

(57)【要約】【課題】像担持体の低摩擦化を図った系においてもハ
ーフトーン部の均一感の高い画像を提供し、且つ画像後
端部の白抜けの発生を抑え、また文字部周辺のハーフト
ーンのドット抜けを改善し、各色トナーの重なる領域で
の色再現性を向上させ、更には像担持体の摩擦係数が低
い状態から高い状態に変化しても画像品質が良好に保持
可能とする。【解決手段】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する現像主磁極を有する現像装
置と当該現像装置に対向する像担持体とを備えた画像形
成装置において、像担持体の摩擦係数μが０．０２以上
０．６未満であり、現像主磁極の法線方向磁束密度の減
衰率が４０％以上であり、現像領域に交番電界を形成す
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、現像剤担持体表面
の所謂現像領域（現像剤担持体と像担持体の間で現像可
能電界が確保されている領域）に現像剤を立ち上げて
（穂立ちを起こして）現像処理するにあたり画像濃度を
高く且つ低コントラスト画像を良好にする現像装置を備
えた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（像担持体ともいう）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、可視像を得るようになっている。この
ように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。
このような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
界を形成する磁石体（磁石ローラ）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
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、接触現像
の場合には、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。

【０００４】一方、高画質の画像を長期にわたって安定
して提供するための一つの手段として、潜像担持体又は
潜像担持体周りの作像プロセスに潤滑剤を塗布すること
が広く行われている。潜像担持体たる感光体の摩擦係数
が高いと、クリーニング工程ではクリーニングブレード
の巻き込みが発生して感光体をクリーニングできずに黒
スジが発生すると共にクリーニングブレード自体が異常
に摩耗することになる。感光体などに潤滑剤を塗布する
ことによって、感光体とクリーニングブレード、感光体
と転写部材などの間での摩擦力を低減させ、摩擦による
感光体の膜削れ量を減少し、上記のような問題を回避す
ると共に感光体の高寿命を達成できた。同時に摩擦によ
る「きしみ音」の発生を抑制することができ、不快音の
発生を未然に防ぐことができた。また感光体の摩擦係数
を下げることで、転写工程では、ライン部中央などトナ
ー付着量の多い部分で発生しがちな中抜け現象（所謂虫
食い）を抑えることができた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、潤滑剤塗布
による低μ化により感光体へのトナーの付着量が減少
し、十分な画像濃度を得るのが困難となり、現像バイア
スや書き込みビームパワーの変更などによる階調補正を
余儀なくされた。これらの制御は非常に複雑であり、コ
ストアップに繋がってしまう。またハーフトーン領域に
おいては、トナーの感光体との付着力と磁気ブラシの摺
擦力のバランスが崩れた際にドット抜けが発生し、画像
のザラツキ感が増す画像となってしまっている。またと
りわけ感光体のハーフトーン部においてはキャリアに対
してカウンターチャージと磁気ブラシの摺擦とが作用し
所謂後端白抜け現象が発生するため、現像スリーブの対
感光体線速比を増加させることが不可能であった。

【０００６】本発明は、像担持体又は当該像担持体周辺
の作像装置で低摩擦化を図った系においてもハーフトー
ン部の均一感の高い画像を提供し、且つ画像後端部の白
抜けの発生を抑え、横ラインの再現性にも優れた画像を
実現し、また文字部周辺のハーフトーンのドット抜けを
改善し、各色トナーの重なる領域での色再現性を向上さ
せ、更には像担持体の摩擦係数が低い状態から高い状態
に変化しても上記画像品質が良好に保持できるような画
像形成装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明にし
たがって、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する現像主磁極を有する現像装置と
当該現像装置に対向する像担持体とを備えた画像形成装
置において、上記像担持体の摩擦係数μが０．０２以上
０．６未満であり、上記現像主磁極の法線方向磁束密度
の減衰率が４０％以上であり、現像領域に交番電界を形
成することによって解決される。

【０００８】上記現像主磁極の磁力形成補助のための磁
石を備えているのが好適である。交番電界として矩形波
のものを用いる場合、矩形波１周期当たりにおいて、ト
ナーを現像剤担持体から像担持体へ移動させる電界の印
加時間Ｔ１と、同トナーを像担持体から現像剤担持体へ
移動させる電界の印加時間Ｔ２とが、Ｔ１≦Ｔ２の関係
を満たすならば、好都合である。交番電界の周波数が
２．５〜５．０ｋＨｚであるのがよい。またトナー帯電
量分布のピーク位置から±５femtＣ／１０μｍ以内に全
トナーが収まるのがよい。潤滑剤塗布機構を付設してい
るのが好ましい。像担持体の初期摩擦係数μがμ≦０．
４であるのがよい。

【０００９】

【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。先ず本発明に係る画像形成装置として
電子写真式カラー複写機（以下、カラー複写機という）
に関して、図１を用いて、本カラー複写機の概略構成及
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等で構成されている。

【００１０】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（以下、それぞれ
Ｒ，Ｇ，Ｂという）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Ｒ，Ｇ，Ｂの色分解手段とＣＣＤ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Ｒ，Ｇ，Ｂ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。

【００１１】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等からなる
光学系が矢印左方向へ原稿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。

【００１２】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
ボルバ現像ユニット２３、中間転写装置２６、定着装置
２７等で構成されている。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２０１、除電ランプ２０２、帯電器２０３、
電位センサ２０４、リボルバ現像ユニット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。帯電器２０３内には潤滑剤塗布部材が内蔵されてい
るが、その塗布部材については後述する。

【００１３】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。

【００１４】また、上記リボルバ現像ユニット２３は、
Ｂｋ現像器２３１Ｋ、Ｃ現像器２３１Ｃ、Ｍ現像器２３
１Ｍ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
電界として交番電界を用いるため）、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、リボルバ現
像ユニット２３はＢｋ現像器２３１Ｋ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。

【００１５】このリボルバ現像ユニット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。また潤滑
剤塗布部材も内蔵する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等で構成されており、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。塗布部材については後
述する。また紙転写器２６３は、コロナ放電方式にてＡ
Ｃ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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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）。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】次に、上記リボルバ現像ユニット２３につ
いて説明する。図２に、各現像器２３１Ｋ，２３１Ｃ，
２３１Ｍ，２３１Ｙが一体となったリボルバ現像ユニッ
ト２３の内部構造を断面的に示す。このリボルバ現像ユ
ニット２３の各現像器２３１Ｋ，２３１Ｃ，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，２３１Ｃ，２３１Ｍ，２
３１Ｙは、それぞれ同型の現像器ケーシング部２８３
Ｋ，２８３Ｃ，２８３Ｍ，２８３Ｙを備えている。これ
ら各現像器ケーシング部２８３Ｋ，２８３Ｃ，２８３
Ｍ，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Ｂｋ現像器２
３１Ｋ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。

【００２７】ここで、４つの各現像器の内部構造はまっ
たく同様なので、以下、図２において現像位置にあるＢ
ｋ現像器２３１Ｋ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、Ｂｋ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
略する。

【００２８】Ｂｋ現像器２３１Ｋ内には、現像剤担持体
である現像ローラ２８４が感光体２０に近接するように
配置されていて、双方の対向部分に現像領域が形成され
る。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形に形成して
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のドラム線速が２００
ｍｍ／秒に設定され、現像スリーブ４３のスリーブ線速
が３６０ｍｍ／秒に設定されている。したがって、ドラ
ム線速に対するスリーブ線速の比は１．８である。また
感光体ドラム２０と現像スリーブ４３との間隔である現
像ギャップは０．３５ｍｍに設定されている。

【００２９】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を穂立ちさせるよう
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、現像剤を構成するキャリアは、
現像スリーブ２８５上にチェーン状に穂立ちされ、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ようになって
いる。この磁気ブラシは、現像スリーブ２８５の回転移
送によって現像スリーブ２８５と同方向（図で見て時計
回り方向）に移送されることとなる。上記磁石ローラ２
８６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穂立ちさせ
る現像主磁極Ｐ１ｂ、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２８
５上に現像剤を汲み上げるための磁極Ｐ４，Ｐ５、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Ｐ
２，Ｐ３を備えている。これらの各磁極Ｐ１ｂ，Ｐ１
ａ，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。上記磁石ローラの測定は既述したＡＤＳ社製
ＴＳ−１０Ａ型プローブ、ガウスメータＨＧＭ−８９０
０Ｓを用いて行った。法線方向、接線方向の磁束密度の
測定のホール素子の位置はスリーブ表面より０．５ｍｍ
に設定した。

【００３０】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。磁
石の形状に関しては、上記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
が考えられる。

【００３１】図２で認識できるように、上記現像主極群
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、サマリウム合金磁石、特にサマリウムコバルト合金
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
トボンド磁石などでは最大エネルギー積が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、従来のフェライト磁
石やフェライトボンド磁石を用いてスリーブ側に向いた
磁石先端を細く形成することで半値幅を狭くすることが
可能である。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）或いはピーク磁束密度の半分
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１２０ｍＴ（ミリテスラ）であった場合、半値
というと６０ｍＴである．）を指す部分の角度幅のこと
である。半値中央角、半値中央角度幅と称することもあ
る。

【００３２】改めて図３に示された本発明での磁石ロー
ラによる法線磁力パターンに戻り、考察する。実線は現
像スリーブ表面上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。目盛りは２０ｍＴ毎になってい
る。これと、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比較する。使用した計測装
置、ＡＤＳ社製ガウスメーター（ＨＧＭ-８３００）、
ＡＤＳ社製Ａ１型アキシャルプローブである。本例での
磁石ローラでは、主磁極Ｐ１ｂのスリーブ表面上の法線
方向の磁束密度は１０８．１ｍＴ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５０．２
ｍＴであり、磁束密度の変化量は５７．９ｍＴ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（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５３．６％である。主磁極Ｐ１
ｂ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１００．１ｍＴ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５３．４ｍＴであり、磁束密度の変化量は
４６．７ｍＴの磁力差を測定した。この時の法線方向磁
束密度の減衰率は４６．７％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１０８．０ｍＴ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６０．７ｍＴであり、磁束密度の変化量は４７．
３ｍＴの磁力差を測定した。この時の法線方向磁束密度
の減衰率は４３．８％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、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とすると当該箇所での磁気ブラシ
の長さは約１ｍｍで、従来の磁石ローラで形成される磁
気ブラシ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
方向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。実験的には、或る磁極に
おける法線方向磁束密度の減衰率の増減とその半値幅の
減増には相関関係があり、半値幅を狭くすることで、そ
の減衰率が大きくなることが判明している。法線方向磁
束密度の減衰率を４０％以上とするには、半値幅を２２
°以下、望ましくは１８°以下で構成するのが良い。ち
なみに従来の磁石ローラでは主磁極のスリーブ表面上の
法線方向磁束密度は９０ｍＴ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６３．９ｍ
Ｔであり、磁束密度の変化量は２６．１ｍＴの磁力差を
測定した。この時の法線方向磁束密度の減衰率は２９％
である。

【００３３】図４は１dot縦横ラインの線幅の比率と主
磁極（Ｐ１ｂ）の法線方向磁束密度の減衰率との関係を
示している。縦軸の１dot縦横ラインの線幅の比率が１
であれば縦線と横線の各幅は同等である。８０％のライ
ンはこれ以下だと横線細りが目立つボーダーラインであ
る。言い換えれば、上記ラインより上であれば実用上問
題ない。このグラフから、本例で使用した磁石ローラで
は横線細りがなくなっていることが分かる。したがって
法線方向磁束密度の減衰率が４０％以上であれば、画像
後端白抜け並びに横細線細りが解消される。また主磁極
と隣り合う磁極に関しても、４０％以上の法線方向磁束
密度の減衰率によって画像後端白抜け並びに横細線細り
がなくなっていることが確認された。

【００３４】上記磁束密度を測定した測定方法を示す。
ＡＤＳ社製ガウスメーター（ＨＧＭ-８３００）及びＡ
ＤＳ社製Ａ１型アキシャルプローブで測定し、円チャー
トレコーダにて記録した。現像スリーブ表面上の法線方
向磁束密度を測定する際には、現像スリーブ上に接触す
る様にアキシャルプローブを取り付け、磁石ローラを回
転させ、３６０度を０．１度のステップで測定し、円チ
ャートレコーダに記録する。次にアキシャルプローブの
先端を現像スリーブ表面より１ｍｍ上げて固定し、上記
と同じように磁石ローラを３６０度回転させて磁束密度
を測定した。

【００３５】上記のような法線磁力を構成することによ
って現像ニップ幅の狭い状態を形成でき、現像ニップ上
流側の現像剤溜りの発生を抑え、安定した現像ニップを
形成することが可能となり、画像後端白抜けや横細線画
像の細りのない画像が得られ、ひいてはドット均一性の
高い美しい画像を提供することができるようになった。

【００３６】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、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、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。

【００３７】また帯電装置に内蔵され感光体２０の表面
に配置された塗布部材２０９は、図５に示されるよう
に、固定治具４２１に固形潤滑剤４２４がバネを介して
配置されている。別の作像形成装置であるクリーニング
装置や他の装置内に塗布部材を組み入れることも可能で
ある。中間転写装置２６にも同様な塗布部材が配置され
ている。

【００３８】固定治具４２１によって固定された固形潤
滑剤４２４は、不図示の押圧部材の圧力によりブラシ部
４２２に接触していて、このブラシ４２２によって潤滑
剤が削り取られる。この際、押圧部材の押し付け圧力は
可変であり、潤滑剤をブラシ４２２に押し付ける圧力の
変化で塗布量を変化させるようになっている。塗布量を
変化させることによって、感光体表面、及び転写部材表
面の摩擦係数を変化させるものである。

【００３９】潤滑剤材料としては、表面エネルギーが低
いという特性を筆頭に、化学的に不活性であること、熱
安定性が高いことなどが望まれ、具体的にはステアリン
酸亜鉛、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸鉄、ステ
アリン酸ニッケル、ステアリン酸マグネシウムなどの脂
肪酸金属やポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）や
ＰＦＡなどのフッ素系ポリマーなどが挙げられる。本例
ではステアリン酸亜鉛を用いた。その理由は、成形加工
が容易で、画像形成に関して悪影響を及ぼさず、安定し
た画像が得られるためである。

【００４０】感光体への潤滑剤の塗布については別の方
法としてブラシの感光体に対する塗布ブラシの線速比を
変化させて、塗布量を変化させるという手段もある。ま
た図６に示すように、押圧部材を兼ねる固定治具４３１
によって直接固形潤滑剤４３２を感光体２０に押し付
け、その圧力変化によって塗布量及び摩擦係数を変化さ
せることも可能である。

【００４１】なお本例では感光体２０の摩擦係数μを低
下させるために、感光体２０に潤滑剤を塗布する機構を
設けたが、感光体組成や製法の違いにより摩擦係数が本
例程度に低いシステムにおいても本発明の効果は確認済
みである。

【００４２】塗布量と感光体表面の摩擦係数の関係を説
明する。図７に塗布量と摩擦係数（以下μと記述する）
の関係を示す。感光体に潤滑剤を塗布することによっ
て、図示するような勾配で感光体μが変化する。感光体
μは無限に零に近づくものではなく或る値に収束する。
この値は塗布する前の感光体の組成、表面状態、並びに
環境条件（特に湿度）に依存する。本発明においてはオ
イラー法により感光体μを測定した。この測定装置の概
略を図８に示す。本測定において、感光体μは０．０２
に限りなく収束した（潤滑剤塗布前の感光体μは０．７
であった）。但し、この値は他の測定法を用いた場合や
測定環境によっても相違する。本測定はＲＨ６５％、温
度２３℃の標準環境で行った。

【００４３】図２に戻り、発光素子と受光素子により構
成されたフォトセンサ５１０が現像ユニット２３の近傍
に配置されている。このような図示した位置にセンサを
設置することにより基準パターンの濃度を測定し、ＣＰ
Ｕを有する制御手段にこの情報を入力し、潤滑剤塗布量
並びに現像に関与するパラメータの制御を行う。

【００４４】感光体上のトナー付着量と反射型フォトセ
ンサ出力の関係を図９に示す。基準パターンとして例え
ば２ｃｍ×２ｃｍ程度の大きさの潜像を感光体上に作成
する。このパターンは条件変化に対して敏感に反応する
ため、ハーフトーンなどの中間調が望ましいが、黒ベタ
画像でも制御可能である。

【００４５】潤滑剤塗布量の変化は図１０に示すように
現像γカーブにも影響を与える。このグラフは縦軸に画
像濃度、横軸に現像ポテンシャルをプロットしたもので
ある。このグラフが示すように、潤滑剤塗布量が少ない
場合には、設計した現像γに対して高くなる。逆に塗布
量が多い場合には低くなる。そのため、即座に現像γを
設計値に修正することが必要である。本発明では例えば
図１１のフローチャートのように現像剤塗布量を制御す
る。すなわち、塗布ブラシ線速を標準に設定した上で基
準濃度パターンを形成し、基準パターンの反射濃度を読
み取って、或る基準値（上限側）よりも高い場合には塗
布ブラシ線速を増加し、別の基準値（下限側）よりも低
い場合には塗布ブラシ線速を減少するように制御して反
射濃度を適正範囲に収める。このように制御することに
よって常に安定した画像を得ることができる。

【００４６】本発明者らは、像担持体に近接する主磁極
に隣接して、主磁極の磁力と半値幅を調整するための補
助磁極を設けた磁石ローラ（第１例の磁石ローラ）と従
来タイプの磁石ローラ（現像磁極の半値幅が４８°のも
の）を用いて詳細に実験を行った。後端白抜けと感光体
μとの関係を以下に示す。なおリファレンスとして従来
タイプの磁石ローラのデータも添付した。

【００４７】図１２は、潤滑剤塗布後の感光体表面μに
対する後端白抜けのレベルをランク評価したものであ
る。後端白抜けレベルのランク評価とは、ハーフトーン
画像の後端部において抜けがまったく存在しないものを
ランク５とし、最も抜けるものをランク１とするもので
ある（例えばランク１レベルでは、感光体線速２００ｍ
ｍ／ｓ、現像ギャップ０．３５ｍｍ、対感光体現像スリ
ーブ線速比：１．８、ＡＣバイアスの周波数９ｋＨｚ、
感光体μ：０．２で従来磁石ローラを使用した系におい
て、画像後端部より４．２ｍｍ画像抜けが発生した）。
感光体表面摩擦係数は図中でμ：０．７までプロットし
ている。しかしながら、μが０．６以上では１０Ｋ程度
のランニングにより、クリーニングブレードが摩耗し、
その機能が著しく低下した、また感光体表面にもトナー
がフィルミングを起こし画像品質を低下させてしまっ
た。図に示す通り、従来タイプの磁石ローラでは、感光
体μ：０．２で後端白抜けランクがランク１となってい
る。一方、本発明に係る磁石ローラを使用した場合、感
光体μが０．５から０．１に変化しても後端白抜けラン
クは５を維持している。本発明に係る磁石ローラに関し
ては更に小さな感光体μに対しても実験した。図１３に
示す様に、感光体μが０．１以下の時の後端白抜けラン
クは、感光体μが０．０２以上において、良好なレベル
を示した。感光体μが０．０２未満では、後端白抜けラ
ンクが著しく低下する。これは、実験で粒径が６．５μ
ｍのトナーを用いたためであり、更に小粒径のトナーを
用いた系では、後端白抜けレベルの低下は少ない。

【００４８】また本発明に関わる磁石ローラは感光体μ
が０．４以下の系において、従来タイプの磁石ローラの
後端白抜けレベルと比較して特に優れている。初期感光
体μが０．４以下の場合、従来タイプの磁石ローラでは
十分な後端白抜けレベルを維持することが不可能であっ
た。一般的に潤滑剤塗布システムを持たない系では、経
時により感光体μが上昇する（クリーニングブレード当
接や磁気ブラシの接触による感光体表面の削れによる）
ため、従来タイプの磁石ローラでの若干の後端白抜けレ
ベルの回復が見られる。

【００４９】次に対感光体現像スリーブ線速比と後端白
抜けの関係を説明する。感光体μと後端白抜けの関係の
場合と同様に従来磁石ローラをリファレンスとして図１
４に付け加えた。図に示す通り、本発明に係る磁石ロー
ラにおいては、線速比４．０まで後端白抜けに対して非
常によいランクを保持できた。一方、従来磁石ローラの
場合、線速比１．５で後端白抜けランクが低下し、線速
比２．０でランク１まで低下した。

【００５０】更に、本発明の磁石ローラに関して文字周
辺の白抜けランクを評価した。文字周辺白抜けのランク
評価は、文字とその周辺のハーフトーン画像の境界にお
いて抜けが全く存在しないものをランク５と定義し、最
も抜けるものをランク１とした。この実験結果を図１５
に示す。このグラフのように、ランクは線速比を増加さ
せることによって改善した。上述したように、本発明の
ような磁石構成の現像ローラを用いることにより後端部
の白抜けと文字周辺部の抜けを両立することができる。

【００５１】次に中間転写ベルト（一次転写工程）への
潤滑剤の塗布機構を説明する。図２に示すベルトクリー
ニング装置（図示省略）内の位置に中間転写ベルト２６
１への潤滑剤塗布ブラシ２６６を設置した。中間転写ベ
ルト２６１は感光体２０と接触しニップを形成している
ため、感光体塗布装置と同じ潤滑剤材料を用いることが
望ましい。感光体への潤滑剤塗布と同様に、塗布ブラシ
の接触圧（接触圧が０のときは塗布をしない）やブラシ
の線速を変化させることによって、塗布量を変化させる
ことができる。感光体への潤滑剤塗布と同様の機構であ
る（図５や図６）ため改めての図示は省略する。塗布ブ
ラシの材料は、導電性アクリル繊維（２００００本／ｉ
ｎｃｈ^２＝３１００本／ｃｍ^２）を使用した。

【００５２】中間転写ベルト２６１に潤滑剤を塗布する
ことによって、感光体２０と中間転写ベルト２６１の摩
擦力が減少するため、感光体及び中間転写ベルトの寿命
は飛躍的に伸びる。またベルトへのトナーフィルミング
を防止することができるため、一次転写工程で各色トナ
ーを積層させた後、一括して転写材にトナーを転写する
二次転写工程において、一次転写の表面エネルギーを低
く抑えることができ、転写性が向上し、画像部中抜けの
ない画像が経時しても得られる。

【００５３】ところで、表面エネルギー（表面張力）は
表面の試薬に対する接触角θを用いて次式のように表す
ことができる。Ｗ＝γ（１＋ｃｏｓθ）・・・（１）ここで（１）式中のＷは被測定材料の表面張力、γは試
薬の表面張力、θは被測定材料と試薬の接触角である。
図１６に試薬と被測定材料の概略を示す。表面張力は表
面エネルギーの代用特性として一般に用いられている。

【００５４】試薬は例えば純水のような純物質を用い
る。同一表面張力の試薬を用い、被測定材料の濡れ性を
計測することによって、表面張力の変化を測定するもの
である。表面張力の増加に伴い、異なる２種の物質間の
付着力が増加する。この式は被測定材料の試薬（液体）
に対する表面張力（臨界表面張力）を求めるものである
が、被測定物の表面に付着する粉体の付着力変化を知る
ための一つの方法として広く用いられている。

【００５５】感光体２０と中間転写ベルト２６１の表面
エネルギーを変化させ、３つの環境で中間転写ベルト上
の画像の差異を見極めるべく実験を行った。３つの環境
はそれぞれ温度と湿度に関するもので、ＨＨ（３０℃、
９０％）、ＭＭ（２３℃、６５％）、ＬＬ（１０℃、１
５％）である。その実験結果を図１７に示す。但し、実
験データはそれぞれ初期的な傾向であり、経時変化によ
る画像の変動は表していない。横軸は各環境であり、縦
軸は虫食いランクである。ここで虫食いランクは、後端
白抜けランクと同様に、抜けがまったく存在しないもの
をランク５と定義し、最も抜けるものをランク１とし
た。ランク４以上では目視では確認できないため、すべ
ての画像をＣＣＤカメラに取り込みを２値化処理した
後、画像部面積率の変化より判断した。但し、評価画像
はベタ文字部を用いた。その概略を図１８に示す。

【００５６】実験結果として、図１７に示した通り、感
光体の表面エネルギー＜中間転写ベルトの表面エネルギ
ーの条件を満たす時、環境変動によっても影響を受けず
に安定して転写できた。その他の条件ではどの環境にお
いても、ランク４以上のレベルの画像は得られなかっ
た。特にＨＨ環境では、虫食いが多く発生し、画像品質
として全く許容できるものではなかった。

【００５７】次に上述の表面エネルギー条件において、
３Ｋ（３０００枚）までのショートランニング試験を行
った。その結果を図１９に示す。但し、ランニング環境
はＭＭ（２３℃、６５％）である。図に示すように、感
光体の表面エネルギー＜中間転写ベルトの条件は、ラン
ニングによっても虫食いランクの低下はなかった。その
他の条件では、それぞれ０．５Ｋ、１Ｋにおいて、感光
体にトナーがフィルム状に付着するフィルミングが起こ
ったため、画質の著しい劣化によりランニングを続行す
ることが不可能となった。感光体の表面エネルギー＜中
間転写ベルトの条件では、更に２０Ｋまでランニングを
続行したが、問題は発生しなかった。

【００５８】次に本発明における交番電界を説明する。
既述のように、現像電界として交番電界を用いるために
本発明では直流バイアスに交流バイアスを重畳したもの
を現像バイアスとして用いる。図２０に示すように、こ
の現像バイアスは、現像剤担持体上のトナーを感光体上
の潜像へ飛翔させる方向に電界を形成する電圧の印加時
間：Ｔ１とトナーを感光体側から現像剤担持体方向に引
き戻す方向に作用する電界を形成する電圧の印加時間：
Ｔ２を1周期ごとに交互に繰り返すものである。この現
像バイアスを一定時間現像剤担持体に印加することによ
って、トナーが感光体上に現像される。ＡＣバイアス１
周期あたりでトナーを感光体に現像する方向に作用する
電界の発生時間をＤｕｔｙと呼び、それを次式に示す。Ｄｕｔｙ＝Ｔ１／（Ｔ１+Ｔ２）×１００（％）・・・（２）

【００５９】またＡＣバイアス重畳時のＤＣバイアス成
分：Ｖoffは、時間平均の現像バイアスが一定になるよ
うに、次式のように設定した。Ｖoff＝Ｖｂ＋（１/２−(Ｄｕｔｙ/１００)）×Ｖpp （Ｖ）・・・（３）ここでＶｂはＡＣ成分を重畳しない場合のＤＣ成分、Ｖ
ppはＡＣバイアスのPeak to Peak電圧である。Ｖoffは
±２０Ｖの範囲で適宜補正を行った。

【００６０】なお、実験条件は現像ギャップＧｐ：０．３５ｍｍ現像剤汲み上げ量ρ：０．０６５ｍｇ／ｃｍ^２感光体線速Ｖｓ：２００ｍｍ／sec 対感光体スリーブ線速比：１．３Ｖpp：０．８ｋＶである。

【００６１】本発明のシステムにおいて、ＡＣバイアス
のＤｕｔｙ、及び周波数による出力画像差異の評価を行
った。それらの評価結果を表１に示す。なお本発明にお
いてはＤｕｔｙを１０％から７０％まで変化させた画像
を評価した。

【００６２】

【表１】

【００６３】評価画像には、露光手段の露光量を変化さ
せる方式により作成した２５６段パッチ画像を採用した
（解像度：６００dpi）。その理由はこの方式で作成し
た２５６段パッチ画像のハイライト部は、交番電界のＤ
ｕｔｙやＶpp電圧の変化にも影響を受けやすく、ハーフ
トーン部のザラツキ感を評価するのに最も適しているこ
とを挙げることができる。なぜならばハイライト部の潜
像は露光後の電位が浅いため、潜像のコントラストが小
さく１ドットあたりに現像されるトナー量が必然的に少
なくなる。そのため若干のトナー付着量変動がドット抜
けにつながり、ザラツキが目立ちやすいからである。ま
た交番電界に限って言うと、露光電位が浅いため現像を
行う際、トナーを現像スリーブ側に引き戻す電界が作用
する時間内にトナーが受ける静電力が大きくなる。その
ため感光体上潜像に静電的に付着したトナー、または感
光体上潜像へ飛翔途中のトナーが現像スリーブに引き戻
される確率が大幅に増加しザラツキが低下する。

【００６４】２５６段パッチ画像において、ザラツキを
評価する場所は比較的トナー付着量の少ない部分であ
り、明度で言うと６０〜８０の領域で画像評価を行う
（特に明度７０付近でザラツキ感が悪くなる傾向があ
る）。これらの明度において、ランク見本に基づいて目
視によりランク評価を行った。ここでザラツキランク
は、後端白抜けランクと同様に、最もハーフトーン部の
均一感に優れたものをランク５と定義し、最も均一感に
欠けるものをランク１とした（表中の条件ではランク１
は存在しない．例えばＤｕｔｙ＝６０％、Ｖpp：１．２
ｋＶ、Ｖoff：−５００Ｖの条件はランク１である）。
ザラツキはＤｕｔｙが５０％以下でランク４以上と良好
であるが、Ｄｕｔｙ＝５０％を超える領域では低下す
る。

【００６５】細線再現性の評価には２値的に書き込んだ
１ドット縦ラインを用いた。その理由として、１ドット
縦ラインは現像γの変化に比較的敏感であり、現像γ変
動による細線再現性の低下を容易に判断できるためであ
る。このライン画像をＣＣＤカメラで読み込み、その後
２値化処理した画像の線幅を実際に計測するという手法
で評価した。８５μｍを狙いの中心値とし、実測１００
μｍ以上、７０μｍ以下のサンプルに対して×と評価し
表中に記した。

【００６６】図２１に代表的なＤｕｔｙによる現像γ曲
線（出力パッチ数に対する感光体上トナー付着量曲線）
を示した。図示のようにＤｕｔｙ＝５０％を超える領域
では、現像γが上昇する。それに起因する影響は細線再
現性に欠け、階調性の乏しい画像となってしまうことで
ある。更には地肌汚れレベルが著しく低下し、基本画像
品質を満たせなくなる。Ｄｕｔｙ＝５０％以下では地肌
汚れなどの基本品質を劣化させることない画像が得られ
るが、逆にＤｕｔｙ＝１０％では現像能力が低くなって
しまっている。

【００６７】周波数とザラツキの関係は、図２２のよう
な結果となった。この時のトナーの帯電量はブローオフ
法の測定で−２０μｃ／ｇであった。図示したように
２．５ｋHZ〜５．０ｋHZの範囲で良好なハーフトーンが
得られた。より低周波領域では、交番電界を重畳しない
直流バイアス的な画像となり、ＡＣバイアスの効果が得
られず、ハーフトーンのザラツキが向上しない。これは
潜像に付着したトナーを振動させることにより忠実に潜
像を再現させるＡＣ電界の効果が得られにくいためであ
る。また、より高周波側では、ハイライト部のトナー付
着量が２．５ｋHZ〜５．０ｋHZの周波数領域と比較して
減少し、ドット抜けが多くなる。その結果として、ザラ
ツキが低下する。この実験で使用したトナーの帯電量分
布を図２３に示す。図に示すように、縦軸はトナーの個
数であり、横軸はＱ/ｄ（femtＣ／１０μｍ）である。
なお本測定にはホソカワミクロン社製Ｅスパートアナラ
イザを用いた。

【００６８】次の実験として、トナーの帯電量分布を上
記より狭くしたトナーを用いて同様に周波数によるハー
フトーン部のザラツキを評価した。帯電量分布を図２４
に示し、実験結果を図２５に示す。このトナーは上記実
験で使用したものと同処方で生成されたものであるが、
分布範囲を狭くすることでブローオフ法での帯電量は−
２５μｃ／ｇとなった。図２３で示された分布の場合の
結果とは異なり高周波側でのザラツキ低下は確認されな
かった。その理由はＡＣバイアスを高周波側へ振った際
には、現像電界に対するレスポンスの悪いトナー（低帯
電トナーであり現像されにくいトナー）では現像されな
いが、このように帯電量分布を狭くし、低帯電トナーを
カットした系では十分に現像されるためである。つま
り、ＡＣバイアスを高周波で使用するためには、帯電量
分布を狭くすることが必須といえる。

【００６９】以上は、現像主磁極に隣接させ当該主磁極
の磁力と半値幅を調整するための補助磁極を設けた構成
の磁石ローラを用いた場合の例において説明したが、こ
れに限定されるものではなく、現像主磁極の法線方向磁
束密度の減衰率が４０％以上であるような磁石ローラで
あれば、同様な効果が得られる。

【００７０】

【発明の効果】本発明によれば、像担持体の摩擦係数μ
が０．０２以上０．６未満であり、現像主磁極の法線方
向磁束密度の減衰率が４０％以上であり、現像領域に交
番電界を形成することで、後端白抜けレベルを高く維持
したまま、ハーフトーンのザラツキを向上することがで
きる。

【００７１】直流バイアスに交流バイアスを重畳するこ
とで形成される交番電界として矩形波のものを用いる場
合、矩形波１周期当たりにおいて、トナーを現像剤担持
体から像担持体へ移動させる電界の印加時間Ｔ１と、同
トナーを像担持体から現像剤担持体へ移動させる電界の
印加時間Ｔ２とが、Ｔ１≦Ｔ２の関係を満たす、言い換
えれば、交流バイアスのＤｕｔｙを５０％以下にするこ
とにより、請求項１の効果に加えて形成画像上のトナー
濃度（ＩＤ）の確保が容易である。交番電界の周波数が
２．５〜５．０ｋＨｚであれば、ハーフトーンにトナー
を均一に付着することができる。またトナー帯電量分布
のピーク位置から±５femtＣ／１０μｍ以内に全トナー
が収まれば、経時的にもハーフトーンにトナーを均一に
付着することができ、ザラツキを向上することができ
る。潤滑剤塗布機構を付設していれば、像担持体μが変
化した際にも適正なμに補正することができ、安定した
画像を経時的にも得ることができる。像担持体の初期摩
擦係数μがμ≦０．４であれば、像担持体の膜削れを防
ぎ、長寿命化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置としてのカラー複写
機の概略構成図である。

【図２】図１のカラー複写機に装着されるリボルバ現像
ユニットの部分概略構成図である。

【図３】図２のリボルバ現像ユニットでの現像ローラの
磁力分布とその大きさ程度を示す図である。

【図４】１ドット縦横ラインの線幅の比率と磁石ローラ
の主磁極法線方向磁束密度の減衰率との関係を示すグラ
フである。

【図５】塗布部材の構成概略図である。

【図６】図５に対する代替例としての塗布部材構成図で
ある。

【図７】塗布量と感光体表面の摩擦係数の関係を示すグ
ラフである。

【図８】感光体摩擦係数を測定するための測定装置の概
略図である。

【図９】感光体上のトナー付着量と反射型フォトセンサ
出力の関係を示すグラフである。

【図１０】潤滑剤塗布量の変化と現像γカーブの関係を
表すもので、縦軸に画像濃度、横軸に現像ポテンシャル
をプロットする。

【図１１】現像剤塗布量の制御を説明するフローチャー
トである。

【図１２】潤滑剤塗布後の感光体表面摩擦係数に対する
後端白抜けのレベルをランク評価したグラフである。

【図１３】本発明に関わる磁石ローラでの感光体摩擦係
数０．１以下の後端白抜けレベルのランク評価のグラフ
である。

【図１４】対感光体現像スリーブ線速比と後端白抜けの
関係を説明するグラフである。

【図１５】対感光体現像スリーブ線速比と文字周辺抜け
の関係を説明するグラフである。

【図１６】試薬と被測定材料表面の位置関係を示す概略
図である。

【図１７】中間転写ベルト上の画像における虫食いの、
温度・湿度変化における差異を表すグラフである。

【図１８】図１７に関わる実験における評価画像を示す
図である。

【図１９】ランニング枚数による虫食い状態の変化を示
すグラフである。

【図２０】現像電界として交番電界を用いる場合の現像
バイアスの変化を説明する図である。

【図２１】代表的なＤｕｔｙによる現像γ曲線を示すグ
ラフである。

【図２２】周波数とザラツキの関係を示すグラフであ
る。

【図２３】図２２に関わる実験で使用したトナーの帯電
量分布を示すグラフである。

【図２４】周波数とザラツキの関係を示す別のグラフで
ある。

【図２５】図２４に関わる実験で使用したトナーの帯電
量分布を示すグラフである。

【符号の説明】

１感光体ドラム４現像装置４１現像ローラ４３現像スリーブ４４磁石ローラ４５ドクタブレード４７スクリュー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｇ 21/00 ３５０Ｇ０３Ｇ 21/00 ３５０２Ｈ０７３ (72)発明者杉本奈緒美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） 2H031 AC10 AC11 AC18 AC19 AC20 AC30 AD01 BA04 BB01 CA10 CA11 FA01 2H032 AA05 AA15 BA01 BA05 BA09 BA23 BA30 2H034 AA07 BD00 2H035 CA07 CB03 2H068 AA08 AA28 DA17 DA37 2H073 AA02 BA03 BA04 BA06 BA09 BA28 BA45 CA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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する現像主磁極を有する現像装
置と当該現像装置に対向する像担持体とを備えた画像形
成装置において、上記像担持体の摩擦係数μが０．０２以上０．６未満で
あり、上記現像主磁極の法線方向磁束密度の減衰率が４
０％以上であり、現像領域に交番電界を形成することを
特徴とする画像形成装置。
【請求項２】上記現像主磁極の磁力形成補助のための
磁石を備え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】上記交番電界として矩形波のものを用い
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４】矩形波１周期当たりにおいて、トナーを
現像剤担持体から像担持体へ移動させる電界の印加時間
Ｔ１と、同トナーを像担持体から現像剤担持体へ移動さ
せる電界の印加時間Ｔ２とが、Ｔ１≦Ｔ２の関係を満た
すことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】上記交番電界の周波数が２．５〜５．０
ｋＨＺであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか
一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】トナー帯電量分布のピーク位置から±５
femtＣ／１０μｍ以内に全トナーが収まることを特徴と
する請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像形成装
置。
【請求項７】潤滑剤塗布機構を付設したことを特徴と
する請求項１〜６のいずれか一項に記載の画像形成装
置。
【請求項８】上記像担持体の初期摩擦係数μがμ≦
０．４であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか
一項に記載の画像形成装置。