JP2002258604A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 後端白抜けがなく細線再現性が向上し、感光
体へのキャリア付着を防止することができる現像装置を
得る。 【解決手段】 ２成分現像剤を搬送する現像剤担持体
４、現像剤担持体で搬送される現像剤３の量を規制する
第１の規制部材６、規制部材６で掻き落とされた現像剤
を収容する現像剤収容部１０、現像剤収容部に隣接し現
像剤担持体にトナーを供給するトナー収容部８を備え、
現像剤担持体上の現像剤のトナー濃度変化により現像剤
とトナーとの接触状態を変化させ現像剤担持体上の現像
剤のトナー取り込み状態を変化させる。第１の規制部材
よりも現像剤担持体上の現像剤搬送方向上流側に配設さ
れた第２の規制部材７ａを有し、第２の規制部材は、現
像剤担持体上の現像剤の層厚が増加した場合に現像剤の
増加分の通過を規制すべく現像剤担持体との間隙が設定
され、磁性キャリアとトナーの攪拌部材がなく、現像剤
担持体内部の磁界発生手段５によって発生される磁気力
が大きい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリン
タ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機などの画像
形成装置、特に、そのうち帯電、書込み、現像、転写、
クリーニング等を繰り返して用紙などの記録媒体に画像
を記録する電子写真方式の画像形成装置に適用し得る現
像装置、詳しくは、そのような電子写真方式の画像形成
装置において、トナーと磁性キャリアとからなる二成分
現像剤を使用し、その二成分現像剤のトナーを付着して
像担持体上に形成した静電潜像を可視像化する現像装置
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
リなどの電子写真方式の画像形成装置においては、感光
体ドラムや感光体ベルト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、可視像が得られる。かかる電子写
真方式においては、現像剤がトナーのみからなる一成分
現像方式と、トナーとキャリアを含む現像剤を用いる２
成分現像方式とが知られている。このうち２成分現像剤
を用いた磁気ブラシ現像方式は、転写性や温度・湿度に
対する現像特性の安定性が良好な優れた現像方式として
知られている。かかる磁気ブラシ現像方式とは、現像剤
担持体が２成分現像剤をブラシチェーン状に穂立ちさ
せ、潜像担持体に対向する現像領域において、上記穂立
ちして保持された２成分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方式である。

【０００３】かかる２成分現像方式においては、現像が
行われる領域において潜像担持体と現像剤担持体との距
離が近接している方が、良好な画像濃度を得ることがで
き、また、エッジ効果が少ないことが知られている。こ
のため潜像担持体と現像剤担持体との距離を近接させる
ことが望ましい。その反面、潜像担持体と現像剤担持体
とを近接させると、黒ベタ画像やハーフトーンのベタ画
像の後端部が白く抜ける、いわゆる「後端白抜け」と呼
ばれる画質劣化が発生する。

【０００４】後端白抜けの例を図７に示す。図３（ａ）
は後端白抜け現象がない場合、（ｂ）は後端白抜け現象
が発生している場合を模式的に示している。この後端白
抜け現象は以下のメカニズムで起こると考えられる。図
４に２成分現像剤を用いた磁気ブラシ現像方式の一例で
あるネガポジ現像の現像部が示されている。図４におい
て、右側には現像剤担持体である現像ローラが、左側に
は潜像担持体である感光体が示されている。現像ローラ
は、図４において反時計方向に回転することにより、感
光体との対向部においては矢印Ｄで示すように下向きに
移動する現像スリーブと、内部に固定されて配置された
現像磁極とからなり、非磁性トナーと磁性キャリアとを
含む２成分現像剤が現像スリーブの移動により感光体と
の対向部付近へ運ばれるようになっている。２成分現像
剤は感光体との対向部付近では現像磁極の磁力によりキ
ャリアが穂立ちし、磁気ブラシを形成する。図４におい
て、小さな丸はトナー、大きな丸はキャリアを意味して
いるが、図面上においてわかりやすくするために、現像
剤担持体と感光体との対向部内の１本の磁気ブラシだけ
を実線で示し、他の磁気ブラシは破線で示すとともに、
トナーの描写も一部を除いて省略してある。

【０００５】一方、感光体は図４において時計方向に回
転駆動され、その表面に静電潜像を保持しつつ、現像剤
担持体との対向部においては矢印Ｃで示すように下向き
に移動する。図４では静電潜像は符号Ａで示すように非
画像部が負に帯電しているものとする。感光体と現像ロ
ーラとの対向部において磁気ブラシは感光体上の潜像に
摺擦され、画像部には現像電界によってトナーが付着す
る。その結果、符号Ｂで示すように現像部の下流側では
感光体上の潜像の画像部にトナー像が形成される。以
下、感光体表面に沿って磁気ブラシが感光体に摺擦する
感光体の移動方向の長さをニップと呼ぶ。なお、感光体
表面の一点に対し現像剤担持体から穂立ちした磁気ブラ
シの一本のみが摺擦すると所定の画像濃度が出ないの
で、感光体上の一点に対し複数本の磁気ブラシが摺擦す
るように、感光体と現像スリーブの周速度に差を設ける
のが一般的であり、これによって現像スリーブは感光体
よりも早く移動するようになっている。

【０００６】このような２成分現像方式を例にとり、図
５に後端白抜けのメカニズムを示す。図５（ａ）〜
（ｃ）はいずれも図８の感光体と現像スリーブの対向部
付近を拡大した図である。（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は時
系列的な磁気ブラシの動きを表し、（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）の順番で時間が経過していく。図５において感光
体と現像ローラの対向部はちょうど非画像部と黒ベタ画
像との境界を現像している状態、したがって「後端白抜
け」が発生する状態にあり、感光体の回転方向下流側に
は、現像されたばかりのトナー像が形成されている。こ
の状態において左側の感光体に向かい、右側の現像スリ
ーブ上に生じている１つの磁気ブラシ先端が近づいてく
る。

【０００７】感光体は実際には時計回りに回転している
が、上述のように現像スリーブが感光体よりも早く移動
しているため、磁気ブラシは感光体を追い越していく。
図５（ａ）〜（ｃ）においては、感光体は静止している
ものとしてモデルを簡略化している。図５（ａ）におい
て、感光体に近づいてくる磁気ブラシは、非画像部から
これに隣接する現像すべき画像部位置Ａに至るまでに、
上記非画像部を通ることになり、このときマイナス電荷
同士の反発力Ｂによりトナーは次第に感光体から離れ、
スリーブ側に移動していく。この現象を以下「トナード
リフト」と呼ぶ。トナードリフト現象が生じる結果、図
５（ｂ）に示すように、磁気ブラシが上記の位置Ａに到
達する頃には、感光体近くの磁気ブラシは正に帯電した
キャリアの表面が剥き出しの状態になっている。このた
め、画像部位置Ａの潜像に付着するトナーは存在せず、
位置Ａは現像されない。

【０００８】さらに、図５（ｃ）において、磁気ブラシ
が上記画像部位置Ａに隣接する画像部位置Ｃに到達する
と、トナーと感光体との付着力が弱い場合には、一度感
光体に付着したトナーが静電気力によりキャリアに再付
着することもある。この結果、画像部と非画像部との境
界では現像が行なわれないことがあり、これが「後端白
抜け」の原因となる。

【０００９】以上、現像ローラと感光体との対向部の１
つの断面を図示して説明してきたが、現像ローラの長手
方向に沿って観察すると磁気ブラシの長さは一定ではな
く、長手方向の位置によって大きさの異なる磁気ブラシ
が立ち上がっている。この様子を図６に示す。図６は感
光体が存在しないときの磁気ブラシの状態を模式的に示
すもので、（ａ）は長手方向に広がる磁気ブラシの状態
を、（ｂ）は（ａ）に示す磁気ブラシを長手方向に対し
て垂直方向の平面Ａ−Ａ‘で切ったときの断面図を示し
ている。すなわち（ｂ）は図４と同じ断面において磁気
ブラシを観察した図である。他の図との関係がわかるよ
うにするため、（ｂ）には模式的に感光体との位置関係
を示しておく。

【００１０】図６（ａ）に示すように、現像剤担持体の
長手方向に並ぶ一つ一つの磁気ブラシの高さは大きくば
らついている。このため潜像担持体への各磁気ブラシの
接触位置が現像剤担持体の長手方向に沿って不揃いにば
らつく。この結果、トナードリフトの度合も現像剤担持
体の長手方向にばらつくために、「後端白抜け」の起こ
る度合は現像剤担持体の長手方向に一定ではなく、結果
として図３（ｂ）に示すような現像剤担持体の長手方向
にぎざぎざした形の後端白抜けが発生することになる。
同様なメカニズムにより、横細線が縦細線に比べて細る
「横線細り」現象や、孤立ドットの形成が不安定になる
現象も発生し、高画質化の妨げとなっている。以上が、
２成分磁気ブラシ現像の問題点ということができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本出願人は上記「後端
白抜け」を解決するため、ニップを狭くする２成分磁気
ブラシ現像装置、および、磁気ブラシが潜像担持体に摺
擦するニップ領域において磁気ブラシを密に形成する２
成分磁気ブラシ現像装置を先に提案した。これらの現像
装置はともに「後端白抜け」を低減する効果が確認され
ているが、その原理は以下に示すものであると考えられ
ている。

【００１２】まず、本出願人はニップを短くする事で後
端白抜けを改善できる事を発見した。これは、現像部で
のニップを狭くすることにより磁気ブラシが非画像部に
摺擦している時間が短くなり、これによりトナードリフ
トが低減されることがその原理であると考えられる。こ
のことを図７に示す。図７は、図５においてニップを狭
めたときの現象を示す図である。すなわち、図７におい
ては図５と異なり、（ａ）に示すように磁気ブラシは感
光体に摺擦する時間が短いためにトナードリフトが低減
され、（ｂ）に示すようにトナードリフトが低減されて
いるため、非画像部に隣接する画像位置Ａにトナーが供
給され、（ｃ）に示すように、磁気ブラシが上記位置Ａ
を通り過ぎたあともキャリアの周囲にトナーが付着して
いてキャリアが剥き出しになっていない。そのため、感
光体上のトナーがキャリアに再付着することもなく、後
端白抜けは低減される。

【００１３】上記のようにニップを狭めるためには、現
像磁極の半値幅を小さくすることが効果的である。ここ
で半値幅とは、現像磁極の法線方向磁力分布曲線の最高
法線磁力（頂点）の半分の値を示す部分の角度幅のこと
であり、例えばＮ極によって作成されている磁石の最高
法線磁力が１２０ｍＴであれば、６０ｍＴの値を示す部
分の角度幅のことである。

【００１４】しかしながら、現像磁極の半値幅を小さく
するだけでは後端白抜けの発生を完全に抑えることはで
きないことがわかった。この原因は、現像剤担持体の長
手方向に広がる全ての位置においてニップを狭めること
が困難なためと考えられる。すなわち、図６に示されて
いるように、磁気ブラシの高さは通常現像剤担持体の長
手方向にばらついており、長い磁気ブラシの穂が発生す
る部分があればその部分はニップが狭くならず、結果と
してトナードリフトが発生してしまうと考えられるから
である。

【００１５】そこで本出願人はさらに「後端白抜け」を
低減させる現像装置として次のような現像装置を提案し
た。すなわち、磁気ブラシが潜像担持体に摺擦するニッ
プ領域において磁気ブラシを密に形成することで、現像
剤担持体の長手方向に広がる磁気ブラシの高さがばらつ
くことを防止する現像装置である。磁気ブラシを密に形
成することで磁気ブラシの高さのばらつきが防止される
ことを図８に示す。図８において（ａ）は密に形成され
た磁気ブラシを、（ｂ）は従来の磁気ブラシを示す。
（ａ）は磁気ブラシが密に形成されており、このため磁
気ブラシの高さのばらつきは低減されている。その結
果、（ｃ）のように「後端白抜け」のない画像が得られ
ている。

【００１６】一方、図８（ｂ）は磁気ブラシの高さにば
らつきがある従来の磁気ブラシの例を示しており、この
状態の磁気ブラシを用いると、（ｄ）に示すように「後
端白抜け」が発生する。このように磁気ブラシがニップ
に到達するときに充分密に形成されていれば、現像剤担
持体の長手方向に広がる磁気ブラシの長さのばらつきは
充分に低減される。このため磁気ブラシが現像剤担持体
の長手方向に充分均一な状態でニップに突入するため、
現像剤担持体の長手方向の各位置においてトナードリフ
トを充分低減することができ、この結果、長手方向の各
位置において後端白抜けを充分に低減することができ
る。

【００１７】ここで、磁気ブラシを密に形成するには、
磁気ブラシを形成する現像磁極の法線方向磁束密度の減
衰率を高めればよい。現像磁極の法線方向磁束密度の減
衰率とは、現像ローラ表面の法線方向磁束密度ｘに対し
て現像ローラ表面から１ｍｍ離れた部分での法線方向磁
束密度ｙがどの程度減衰したかを表す数値、すなわち、 （ｘ−ｙ）÷ｘ×１００（％） である。例えば、現像ローラ表面の法線方向磁束密度が
１００「ｍＴ」、現像ローラ表面から１ｍｍ離れた部分
での法線方向磁束密度が８０「ｍＴ」であれば、減衰率
は２０％となる。法線方向磁束密度を測定する装置とし
ては、例えばＡＤＳ社製ガウスメータ（ＨＧＭ−８３０
０）並びにＡＤＳ社製Ａ１型アキシャルプローブがあ
る。検討の結果、現像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％以上であれば、現像剤
担持体の長手方向における磁気ブラシのばらつきを充分
低減できる程度に密な磁気ブラシが形成されることが分
かった。

【００１８】現像磁極の法線方向磁束密度の減衰率が高
まると磁気ブラシが密になる理由は、減衰率が高い場合
には現像ローラから離れるに従い磁力が急速に小さくな
るために、磁気ブラシの先端位置における磁力が磁気ブ
ラシを維持することができないほど弱まり、その結果、
磁気ブラシ先端のキャリアが磁力の強い現像ローラ表面
に引き付けられるためと考えられる。ここで、減衰率を
高めるためには現像磁極を形成する磁石の材料を選択す
ること、あるいは、現像磁極から出る磁力力線の回り込
みを強めることが考えられる。このうち現像磁極から出
る磁力力線の回り込みを強める手段としては、例えば現
像磁極を、磁気ブラシを穂立ちさせる主磁極と、現像剤
担持体の移動方向に沿って主磁極の上流および下流に存
在する主磁極と逆の極性を有する補助磁極とから構成す
ることが考えられる。また現像磁極から出る磁力力線の
回り込みを強める別の手段としては、例えば現像剤担持
体に搬送磁極など、現像磁極以外の磁極が存在する場合
に、現像磁極の半値幅を狭めることで現像磁極から出る
磁力線の大部分を搬送磁極へ回り込ませることが考えら
れる。

【００１９】以上のように、２成分磁気ブラシ現像装置
によって生じる「後端白抜け」は、ニップを狭くするこ
とで低減でき、また、ニップ領域において磁気ブラシを
密に形成することによって「後端白抜け」はさらに低減
できることが確認されている。

【００２０】さらに、２成分現像装置においては、磁気
ブラシが像担持体である感光体に接触した際の衝撃で切
断されたときに、磁気力より電界の力が強いために磁性
キャリアを現像剤担持体のスリ−ブ上に引き戻すことが
できず、感光体の非画像部に磁性キャリアが付着すると
いう現象が起こる。このような状態でその後の転写工
程、定着工程が行われると、感光体上の非画像部に付着
した磁性キャリアがトナー画像とともに転写用紙に付着
するため、磁性キャリアによって定着ロ−ラが傷つき、
定着不良による白抜けなどの画像品質の劣化を招くこと
になる。

【００２１】一方、現像剤はキャリアとトナーを均一に
するために攪拌しているが、その攪拌によるストレスの
ため、トナーとキャリアのストレスが大きくなり、帯電
量が変動して大きくなるため、現像バイアスを高くする
必要がある。そのため、感光体の寿命が短くなるという
欠点がある。

【００２２】また、キャリアを保持するために磁力を大
きくすると、回転による発熱、あるいは駆動トルクを大
ききする必要がある、などの不具合が生じ、同時に小型
化が困難になる。また、トナーおよびキャリアの帯電量
がトナー供給のときに大きく変動し、そのため回復する
までの間に、キャリアが飛散しやすいという問題があ
る。

【００２３】本発明は以上のような従来技術の問題点を
解消するためになされたもので、トナーを連続的に供給
することにより、また、現像剤担持体の磁気力を大きく
することにより、後端白抜けがなく細線再現性が向上
し、さらに、キャリア付着を防止することができる現像
装置を提供することを目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
内部に磁界発生手段を有しトナーと磁性キャリアとを含
む２成分現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、現
像剤担持体に担持されて搬送される上記現像剤の量を規
制する第１の規制部材と、第１の規制部材により掻き落
とされた上記現像剤を収容する現像剤収容部と、現像剤
収容部に隣接して上記現像剤担持体にトナーを供給する
トナー収容部とを備え、上記現像剤担持体上の現像剤の
トナー濃度変化により現像剤とトナーとの接触状態を変
化させて現像剤担持体上の現像剤のトナー取り込み状態
を変化させる現像装置であって、上記現像剤収容部は、
第１の規制部材よりも現像剤担持体上の現像剤の搬送方
向上流側に配設された第２の規制部材を有し、第２の規
制部材は、現像剤担持体上の現像剤のトナー濃度が上昇
し現像剤の層厚が増加した場合に現像剤の増加分の通過
を規制すべく現像剤担持体との間隙が設定されていて、
磁性キャリアとトナーの攪拌部材がなく、かつ、現像剤
担持体内部の磁界発生手段によって発生される磁気力が
大きいことを特徴とする。

【００２５】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、現像担持体の径が２５ｍｍ以下であること
を特徴とする。請求項３記載の発明は、請求項１記載の
発明において、現像部にＡＣバイアスを印加することを
特徴とする。

【００２６】請求項４記載の発明は、内部に磁界発生手
段を有しトナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤を
担持して搬送する現像剤担持体と、現像剤担持体に担持
されて搬送される上記現像剤の量を規制する第１の規制
部材と、第１の規制部材により掻き落とされた上記現像
剤を収容する現像剤収容部と、現像剤収容部に隣接して
上記現像剤担持体にトナーを供給するトナー収容部とを
備え、上記現像剤担持体上の現像剤のトナー濃度変化に
より現像剤とトナーとの接触状態を変化させて現像剤担
持体上の現像剤のトナー取り込み状態を変化させる現像
装置であって、上記現像剤収容部は、第１の規制部材よ
りも現像剤担持体上の現像剤の搬送方向上流側に配設さ
れた第２の規制部材を有し、第２の規制部材は、現像剤
担持体上の現像剤のトナー濃度が上昇し現像剤の層厚が
増加した場合に現像剤の増加分の通過を規制すべく現像
剤担持体との間隙が設定されていて、外部からの制御に
よることなくトナーの取り込みが行なわれ、かつ、現像
剤担持体内部の磁界発生手段によって発生される磁気力
が大きいことを特徴とする。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
にかかる現像装置の実施形態について説明する。図１
は、本発明にかかる現像装置の一例を示す。図１におい
て、現像装置は、像担持体である円筒状の感光体ドラム
１の側方に配設され、感光体ドラム１に向けて開口部が
形成されたケーシング２、上記開口部から一部が露出し
現像剤３を表面に担持する現像スリーブ４、磁界発生手
段としてのマグネットローラ５、現像剤規制部材として
のドクタ６、カバー部材７、トナー収容部としてのトナ
ーホッパ８などを備えている。

【００２８】現像剤３はトナーおよび磁性キャリアから
なる２成分現像剤である。現像スリーブ４は、マグネッ
トローラ５の磁力によって現像剤３を表面に担持する現
像剤担持体として機能し、適宜の駆動源によって回転駆
動される。マグネットローラ５は固定磁石群からなり現
像スリーブ４の内部に固定配置されている。ドクタ６は
現像スリーブ４上に担持されて搬送されている現像剤３
の一部を掻き落とし、感光体ドラム１に供給される現像
剤の量を規制する第１の規制部材をなしている。カバー
部材７は現像スリーブ４上方でスリーブ４の表面との間
に現像剤３の収容部１０を形成するように設けられてい
る。上記ドクタ６で掻き落とされた現像剤３は収容部１
０に収容され、いずれは現像スリーブ４によって現像部
に搬送されるようになっている。

【００２９】上記トナーホッパ８は、現像剤搬送方向に
おいて現像剤収容部１０の上流側に隣接して現像スリー
ブ４の表面と対向するトナー補給用開口８ａを有してい
る。トナー補給用開口８ａに隣り合ったスペースには、
ホッパ８内のトナー３をトナー補給用開口８ａに向けて
撹拌しながら送り出すトナー撹拌搬送部材としてのトナ
ーアジテータ９が配設されている。現像剤収容部１０
は、トナー補給用開口８ａに、したがって第１の規制部
材としての上記ドクタ６よりも現像スリーブ４上の現像
剤搬送方向上流側に、第２の規制部材７ａが配設されて
いる。第２の規制部材７ａの下端は現像スリーブ４の周
面に向かって延びていて、現像スリーブ４上の現像剤の
トナー濃度が上昇し、現像スリーブ４上の現像剤の層厚
が増加した場合に、現像剤の増加分の通過を規制すべ
く、現像スリーブ４と第２の規制部材７ａの下端との間
隙が設定されている。

【００３０】この現像装置において、現像スリーブ４上
の現像剤３は、スリーブ４の図１において反時計方向の
回転に伴って搬送され、ドクタ６により規制されて薄層
化される。薄層化された後の現像スリーブ４上の現像剤
３は、図１において時計方向に回転している感光体ドラ
ム１の表面と対向する現像領域に搬送される。この現像
領域で、現像剤中のトナーが感光体ドラム１上に形成さ
れている静電潜像に供給され、トナーによる静電潜像の
可視像化が行われる。この可視化によって現像剤３のト
ナー濃度が低下する。トナー濃度の低下は現像剤３全体
にわたって一様ではなく、現像された画像に応じて部分
的に変動する。現像領域を通過した現像剤３は、現像ス
リーブ４の回転に伴ってさらに搬送され、アジテータ９
で送り出されたトナーが充満しているトナー補給用開口
８ａ付近を通過し、現像剤収容部１０に戻る。このトナ
ー補給用開口８ａ付近を通過する間に、現像によりトナ
ー濃度が低下した現像剤部分に新しいトナー３ａが取り
込まれる。

【００３１】一方、上記現像領域に供給されずにドクタ
６で進行が阻止された現像剤３の一部は、現像剤収容部
１０内で現像剤３自身の内圧および重力によってトナー
補給用開口８ａ付近まで移動し、現像スリーブ４の回転
に伴う現像剤移動層の移動とともにドクタ６側に搬送さ
れて循環する。この実施形態では、上記のように、現像
に供された現像剤の磁性キャリアがトナー補給用開口８
ａ付近を通過するとき、磁性キャリアにトナーが触れ、
現像によって消費されたトナーに見合う分のトナーが磁
性キャリアに補給され、現像剤濃度が自動的に維持され
る。要するに、現像スリーブ４上の現像剤のトナー濃度
変化に応じ、現像スリーブ４上の現像剤とホッパ８側か
ら補給されるトナーとの接触状態を変化させて、現像ス
リーブ４上の現像剤取り込み状態を変化させ、現像剤濃
度を所定の濃度に自動的に維持する。そのため、トナー
と磁性キャリアを攪拌する部材は設けられていない。こ
の場合のトナーと磁性キャリアの帯電量は、通常１０〜
２０μｑ／ｇである。

【００３２】マグネットローラ５によって現像スリーブ
４の外周側に生じる法線方向の磁束密度分布を、図１に
点線５ａで示してある。マグネットローラ５には、磁性
キャリアの保持を担う主極Ｐ１の前後に、主極と反対の
極性を持つ補助磁極Ｐ２、Ｐ６を設け、磁力を向上させ
ている。図２は、磁性キャリア付着のしやすさをピーク
磁力と地肌電位との関係で示したものである。図２から
もわかるとおり、主極のピーク磁力は５０ｍＴ以上必要
で、６５ｍＴ以上あるほうが望ましい。

【００３３】このように、マグネットローラ５によって
発生される磁気力を大きくし、磁性キャリアを保持する
磁力を増加させることによって、像担持体である感光体
ドラム１に磁気ブラシが接触した際の衝撃で磁気ブラシ
が切断されたときに、感光体ドラム１表面の電界の力よ
りも磁気力を強くして、磁性キャリアを現像剤担持体の
スリ−ブ上に容易に引き戻すことができ、感光体ドラム
１の非画像部に磁性キャリアが付着するという現象を防
止することができる。その結果、その後の転写工程、定
着工程においても、磁性キャリアが転写用紙に転写され
ることもないため、磁性キャリアによって定着ロ−ラが
傷つくことはないし、定着不良による白抜けなどの画像
品質の劣化を招くこともない。

【００３４】次に、現像磁極について詳細に説明する。
図１において、マグネットローラ５は、複数の磁極を備
えている。ただし、図１ではマグネットローラ５は描か
れておらず、マグネットローラ５に形成されている磁極
を符号Ｐ１〜Ｐ６で示し、それぞれの磁極によって生じ
る磁界を点線で示している。具体的には、現像領域部分
に現像剤を穂立ちさせる現像主磁極Ｐ１と、現像主極磁
力Ｐ１と極性が異なり現像主極磁力Ｐ１の両側に配置さ
れた補助磁極Ｐ２，Ｐ６と、現像スリーブ４上に現像剤
を汲み上げるための磁極Ｐ４、現像スリーブ４上に汲み
上げられた現像剤を現像領域まで搬送させる磁極Ｐ５お
よびＰ６と、現像後の領域で現像剤を搬送させる磁極Ｐ
２およびＰ３を備えている。これらの各磁極Ｐ１，Ｐ
２，Ｐ６，Ｐ４，Ｐ５，およびＰ３は、現像スリーブ４
の半径方向に向けて配置されている。

【００３５】図１に示す実施形態では、マグネットロー
ラ５は６極の磁石によって構成されているが、現像剤３
の汲み上げ性、黒ベタ画像追従性を向上させるために、
磁極Ｐ３からドクタ６までの間において磁極をさらに増
やし、８極や１０極で構成されるマグネットローラとし
てもよい。

【００３６】本実施の形態では、現像主極Ｐ１は、この
現像主極Ｐ１によって生じる磁界が図１に点線５ａで示
されていることからわかるように、横断面の小さい磁石
により構成されている。横断面が小さくなると一般に磁
力は弱くなる。現像ローラ表面の磁力が小さくなりすぎ
ると磁性キャリアを保持する力が充分ではなくなるた
め、前述のようなメカニズムによって、感光体ドラム１
へのキャリア付着を生じることがある。そこでこれらの
磁石は磁力の強い希土類金属合金磁石により作製した。
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で３５８ｋＪ／ｍ
^３であり、鉄−ネオジウム−ボロン合金ボンド磁石では
最大エネルギー積で８０ｋＪ／ｍ^３前後である。これに
より、従来通常用いられていた、最大エネルギー積が３
６ｋＪ／ｍ^３前後、２０ｋＪ／ｍ^３前後であるフェライ
ト磁石、フェライトボンド磁石等と比べ、強い磁力を確
保することが可能となった。そのため、横断面の小さい
磁石を用いても、現像ローラ表面の磁力を十分に大きく
確保することが可能となった。磁力を十分大きく確保す
るために、この他にサマリュウム−コバルト金属合金磁
石等を用いることもできる。

【００３７】上記のように構成することにより、主磁極
Ｐ１の半値幅が小さくなり、その結果、ニップが短くな
った。このように本実施の形態においては、感光体ドラ
ム１上を摺擦する磁気ブラシのニップが短くなるため、
磁気ブラシ先端部でトナードリフトが起こりにくくな
り、結果として、「後端部白抜け」を低減させることが
可能となる。また、補助磁極Ｐ２，Ｐ６の存在により主
磁極Ｐ１の磁力線の回り込みが強くなり、その結果、ニ
ップ部における法線方向の磁力密度の減衰率が高くなる
ため、ニップ内で磁気ブラシが密に形成される。このた
め、磁気ブラシはニップ部において長手方向のばらつき
がなくなって充分均一になり、長手方向にわたる全領域
で後端白抜けが低減される。

【００３８】なお、本実施の形態では補助磁極を用いた
例を説明したが、補助磁極を用いることなく、主磁極Ｐ
１のみを用いた場合でも、搬送磁極Ｐ２〜Ｐ６等への磁
力線の回り込みが強まる結果、ニップ部において法線方
向における磁束密度の減衰率が４０%以上になれば磁気
ブラシは密に形成され、後端白抜けを充分に低減するこ
とができる。

【００３９】上記のような機構の場合、部分的にトナー
の濃度ムラが発生する場合があるため、ＡＣバイアスを
現像部に印加することは有効である。

【００４０】また、この現像装置によれば、現像剤滞留
部１０内へのトナー３の取り込みが現像剤のトナー濃度
に応じて自動的に行われ、トナー濃度が自己制御される
ので、現像剤３のトナー濃度が常にほぼ一定濃度の範囲
となるように保たれる。このため、トナー濃度センサや
このセンサの出力に応じて駆動制御するトナー補給部材
などの複雑なトナー濃度制御機構が不要となるばかりで
なく、外部制御のあるトナー供給のタイムラグにより発
生する一時的な、トナーとキャリアの帯電量の上昇を防
止することが可能になり、感光体ドラム１へのキャリア
付着を防止することができる。

【００４１】上記のように、現像剤滞留部１０内へのト
ナー３の取り込みが現像剤のトナー濃度に応じて自動的
に行われ、トナー濃度が自己制御され、現像剤３のトナ
ー濃度が常にほぼ一定濃度の範囲となるように保たれる
ため、現像剤３のトナー濃度を一定にするための撹拌は
不要である。トナー濃度を一定にするために撹拌を行な
うと、攪拌によるストレスのためにトナーとキャリアの
ストレスが大きくなり、帯電量が変動して大きくなるた
め、現像バイアスを高くする必要があり、感光体の寿命
が短くなるという問題があるが、上記実施の形態によれ
ば、トナー濃度を一定にするための撹拌は不要であるた
め、トナーとキャリアのストレスが低減され、現像バイ
アスを低くすることができ、感光体の長寿命化を図るこ
とができる。

【００４２】上記実施の形態によればまた、現像主磁極
の半値幅を、端部よりも中央部において狭くしている。
これにより、現像ニップ幅が狭くなり、トナードリフト
の効果がより弱くなることから、画像後端白抜けならび
に細線再現性が向上する利点がある。また、現像ドラム
の軸方向端部よりも中央部の法泉方向磁束密度減衰率を
増加させている。これによって、端部より中央部の磁気
ブラシがより密で短く形成されることになり、画像後端
白抜けならびに細線再現性がより一層向上する。さら
に、０ガウス変極点位置を、端部より中央部において大
きくしている。これにより、中央部において現像剤の立
ち上がり位置が端部より狭くなり、トナードリフトの効
果が弱まる。トナードリフトの効果が弱まることによっ
て画像後端白抜けならびに細線再現性が向上する。

【００４３】以上のように、現像剤汲み上げ量が多くな
る中央部の現像領域における磁気ブラシの状態を現像領
域内で長手方向に関し均一にすることが可能となり、形
成画像の品質を高めることができる。

【００４４】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、磁性キャ
リアとトナーとの撹拌部材が不要であり、現像剤撹拌に
よるトナーと磁性キャリアのストレスが小さくなり、ト
ナーと磁性キャリアとの間の帯電量が下がることと、現
像剤担持体内部の磁界発生手段によって発生される磁気
力を大きくしたことが相俟って、上記帯電量のみ、ある
いは上記磁気力のみでは保持することができない磁性キ
ャリアを、現像剤担持体上に保持することにより、像担
持体への磁性キャリア付着を効果的に防止することがで
きる。

【００４５】現像剤担持体を小径化すると、現像剤担持
体の線速度が速くなり、トナー濃度の不均一により画像
濃度むらが発生しやすくなるが、本発明によれば、上記
のように、トナー濃度均一化のための撹拌を行なわなく
ても所定のトナー濃度を維持することができ、画像濃度
むらを防止することができる。換言すれば、現像剤担持
体を小径化しても画像むらを防止することができるとい
うことである。そこで請求項２記載の発明では、現像剤
担持体の外径を２５ｍｍ以下とした。これによって装置
の小型化を図ることができる。

【００４６】請求項３記載の発明によれば、現像部にＡ
Ｃバイアスを印加して、有効なトナーを増加させるよう
にした。これによって、濃度むらのない高品質の画像を
得ることができる。

【００４７】請求項４記載の発明によれば、トナー供給
のタイミングによる帯電量の変動がなく、一時的な帯電
量の上昇の上昇が抑制されることと、現像剤担持体内部
の磁界発生手段によって発生される磁気力を大きくした
ことが相俟って、上記帯電量のみ、あるいは上記磁気力
のみでは保持することができない磁性キャリアを、現像
剤担持体上に保持することにより、像担持体への磁性キ
ャリア付着を効果的に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる現像装置の実施の形態を示す正
面図である。

【図２】上記実施の形態における現像ローラのピーク磁
力と地肌電位との関係を示すグラフである。

【図３】従来の画像形成装置における後端白抜けのない
画像と後端白抜けがある画像との違いを示す模式図であ
る。

【図４】従来の画像形成装置における感光体と現像ロー
ラとのニップ部分を示す拡大正面図である。

【図５】従来の画像形成装置において後端白抜けの発生
メカニズムを順に示す正面図である。

【図６】従来の画像形成装置において穂立ちした磁気ブ
ラシの様子を示すもので、（ａ）は現像ローラの長手方
向を、（ｂ）は（ａ）中の線Ａ−Ａ´に沿う断面におい
て感光体が対向した場合を想定した模式図である。

【図７】穂立ちした磁気ブラシの長さが短い場合に線像
担持体表面にトナーが付着する様子を順に示す正面図で
ある。

【図８】後端白抜けのない画像形成時と後端白抜けがあ
る画像形成時において穂立ちした磁気ブラシの違いを示
す模式図である。

【符号の説明】

１ 像担持体としての感光体ドラム ３ 現像剤 ４ 現像剤担持体としての現像スリーブ ５ 磁界発生手段としてのマグネットローラ ６ 第１の規制部材としてのドクタ ８ トナー収容部としてのホッパ １０ 現像剤収容部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関根 健善 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 山中 俊彦 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 AC08 AC28 AC30 AC33 AC34 AD01 BA05 BA09 BC00 CA10 DA01 EA03 2H077 AD06 AD13 AD16 AD18 AD36 DA10 DA42 DB08 DB14 EA03

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に磁界発生手段を有しトナーと磁性
   キャリアとを含む２成分現像剤を担持して搬送する現像
   剤担持体と、現像剤担持体に担持されて搬送される上記
   現像剤の量を規制する第１の規制部材と、第１の規制部
   材により掻き落とされた上記現像剤を収容する現像剤収
   容部と、現像剤収容部に隣接して上記現像剤担持体にト
   ナーを供給するトナー収容部とを備え、上記現像剤担持
   体上の現像剤のトナー濃度変化により現像剤とトナーと
   の接触状態を変化させて現像剤担持体上の現像剤のトナ
   ー取り込み状態を変化させる現像装置であって、 上記現像剤収容部は、第１の規制部材よりも現像剤担持
   体上の現像剤の搬送方向上流側に配設された第２の規制
   部材を有し、 第２の規制部材は、現像剤担持体上の現像剤のトナー濃
   度が上昇し現像剤の層厚が増加した場合に現像剤の増加
   分の通過を規制すべく現像剤担持体との間隙が設定され
   ていて、 磁性キャリアとトナーの攪拌部材がなく、かつ、現像剤
   担持体内部の磁界発生手段によって発生される磁気力が
   大きいことを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 現像担持体の径が２５ｍｍ以下であるこ
   とを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 【請求項３】 現像部にＡＣバイアスを印加することを
   特徴とする請求項１記載の現像装置。
4. 【請求項４】 内部に磁界発生手段を有しトナーと磁性
   キャリアとを含む２成分現像剤を担持して搬送する現像
   剤担持体と、現像剤担持体に担持されて搬送される上記
   現像剤の量を規制する第１の規制部材と、第１の規制部
   材により掻き落とされた上記現像剤を収容する現像剤収
   容部と、現像剤収容部に隣接して上記現像剤担持体にト
   ナーを供給するトナー収容部とを備え、上記現像剤担持
   体上の現像剤のトナー濃度変化により現像剤とトナーと
   の接触状態を変化させて現像剤担持体上の現像剤のトナ
   ー取り込み状態を変化させる現像装置であって、 上記現像剤収容部は、第１の規制部材よりも現像剤担持
   体上の現像剤の搬送方向上流側に配設された第２の規制
   部材を有し、 第２の規制部材は、現像剤担持体上の現像剤のトナー濃
   度が上昇し現像剤の層厚が増加した場合に現像剤の増加
   分の通過を規制すべく現像剤担持体との間隙が設定され
   ていて、 外部からの制御によることなくトナーの取り込みが行な
   われ、かつ、現像剤担持体内部の磁界発生手段によって
   発生される磁気力が大きいこを特徴とする現像装置。