JP2003140384A - 現像装置、画像形成装置及び画像形成プロセスユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 現像領域を狭める二成分現像方式の現像装置
において、磁性トナーを用いた場合でも超高解像度の画
像の再現性に優れた良好な画像を得ることである。 【解決手段】 磁性トナー３ａをもつ現像剤３を用いる
現像装置２は、現像スリーブ４の内部に現像磁極Ｐ１を
もち、その現像磁極により現像スリーブ表面外側に発生
する法線方向磁束密度Ｂｎの減衰率が５０％以上となる
ように構成されている。この現像装置で用いる現像剤の
磁性トナーとして、重量平均粒径が６．０〜８．０μ
ｍ、５μｍ以下の粒子が４０〜８０個数％、５ｋエルス
テッド磁場中での磁化の強さが１０〜２５ｅｍｕ／ｇ、
１ｋエルステッド磁場中における磁性トナーの磁化の強
さが７〜２０ｅｍｕ／ｇという条件を満たすものを使用
する。これにより、トナー飛散の抑制、後端白抜けなど
の画質劣化の防止、超高解像度の画像再現性の向上を図
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリン
タ、ＦＡＸなどの画像形成装置に用いる現像装置、この
現像装置を備えた画像形成装置、及び、この現像装置を
備えた画像形成プロセスユニットにに関するものであ
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等の潜像担持体上に、画像情報
に対応した静電潜像を形成し、現像装置による現像動作
によって可視像が得られる。かかる電子写真方式の現像
方式としては、従来より、トナーのみからなる一成分現
像剤を用いる一成分現像方式と、トナーと磁性粒子（以
下、「磁性キャリア」という。）を含む二成分現像剤を
用いる二成分現像方式とが知られている。一成分現像方
式は、現像装置の構成が単純で小型化が容易であり、二
成分現像方式は、安定性、長寿命化、高速化に有利であ
るという利点を有する。

【０００３】二成分現像方式においては、比較的大きな
磁性キャリア表面上に微小なトナー粒子が、両粒子の摩
擦により発生した電気力により保持される二成分現像剤
を使用する。この二成分現像剤が潜像担持体上の静電潜
像に近接すると、二成分現像剤を担持している現像スリ
ーブ等の現像剤担持体と静電潜像との間で形成される現
像電界により、トナー粒子に対して静電潜像方向への吸
引力が働く。そして、この吸引力がトナー粒子と磁性キ
ャリア間の結合力に打ち勝つことで、トナー粒子が静電
潜像上に吸引付着し、その静電潜像が可視化される。こ
のような二成分現像方式においては、現像によって消費
されたトナーを補充しながら二成分現像剤を反復使用す
るため、安定した画像濃度を得るために、磁性キャリア
とトナー粒子の混合比（トナー濃度）を一定にする必要
がある。そのため、従来の二成分現像方式の現像装置で
は、トナー補給機構やトナー濃度センサを搭載する必要
があったため、装置が大型化し、その動作機構が複雑化
するという欠点があった。

【０００４】一方、一成分現像方式においては、トナー
と現像剤担持体との間の摩擦により発生する電気力、あ
るいは、磁性体を含有する磁性トナーと磁石を内蔵した
現像剤担持体との間の磁力により、現像剤担持体上にト
ナーが保持される一成分現像剤が使用される。この一成
分現像剤が静電潜像に近接すると、一成分現像剤を担持
している現像剤担持体と静電潜像との間で形成される現
像電界により、トナー粒子に対して静電潜像方向への吸
引力が働く。そして、この吸引力がトナー粒子と現像剤
担持体間の結合力に打ち勝つことで、トナー粒子が静電
潜像上に吸引付着し、静電潜像が可視化される。このよ
うな一成分現像方式においては、二成分現像方式のよう
にトナー濃度を制御する必要がないため、現像装置を小
型化できるという利点がある。しかし、現像領域でのト
ナー粒子の個数が二成分現像方式に比べて少ないため、
潜像担持体上へのトナー供給量が十分でなく、高速の複
写機への対応が困難であった。

【０００５】このため、二成分現像方式の現像装置にお
いて、トナー補給機構やトナー濃度センサを搭載せず、
二成分現像剤のトナー濃度を自動で制御するいわゆる自
己トナー濃度制御を採用した現像装置が提案されている
（例えば、特開平９―２２１７８号公報参照）。この現
像装置は、内部に磁界発生手段が配置された現像剤担持
体に担持されて搬送される二成分現像剤のトナー濃度の
変化により、その二成分現像剤と補給トナーとの接触状
態を変化させて、その二成分現像剤中にトナーを取り込
み、二成分現像剤中のトナー濃度を一定にするものであ
る。この現像装置によれば、装置の小型化が可能で、そ
の動作機構を簡略化することができ、二成分現像方式の
欠点を解消できる。よって、一成分現像方式よりも、安
定性、長寿命化、高速化に有利な二成分現像方式を採用
する方が有益となる。

【０００６】ところで、二成分現像方式においては、現
像が行われる現像領域において潜像担持体と現像剤担持
体との距離を近接させるほど、高い画像濃度を得やす
く、またエッジ効果も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
ことが望ましいが、両者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しやすいとい
う不具合が生じる。

【０００７】上記後端白抜けの現象は、次のようなメカ
ニズムで起こると考えられている。図６は、二成分現像
方式でネガポジ現像を行う現像装置における現像領域の
拡大図である。図６において、小さな丸はトナー３ａ、
大きな丸は磁性キャリア３ｂを示している。なお、図示
の都合上、磁気ブラシＭＢが感光体ドラム１に摺擦する
現像領域内の１本の磁気ブラシＭＢだけを実線で示し、
他の磁気ブラシは破線で示すと共にトナーを省略してあ
る。また、潜像担持体としての感光体ドラム１上の現像
前の画像領域Ａ及び現像後の画像領域Ｂに含まれる非画
像部（潜像が形成されていない部分）は、負極性に帯電
しているものとする。

【０００８】図６において、筒状に形成された現像剤担
持体としての現像スリーブ４上に担持された現像剤は、
現像スリーブ４が表面移動することにより、現像スリー
ブ４と感光体ドラム１とが対向する現像領域付近へと運
ばれる。そして、この現像剤は、現像領域付近で、現像
スリーブ４の内部に配置された現像磁極Ｐ１の磁力によ
り磁性キャリア３ｂが穂立ちすることによって、ブラシ
チェーン状の磁気ブラシＭＢとなる。

【０００９】一方、感光体ドラム１は、図６において、
その表面に形成された静電潜像を保持しつつ表面移動
し、現像領域で、感光体ドラム１と現像スリーブ４との
線速差（感光体線速＜現像スリーブ線速）により、上記
磁気ブラシＭＢが感光体ドラム１上の静電潜像を摺擦す
る。そして、現像領域に形成される現像電界によって、
感光体ドラム１上の画像部（潜像が形成されている部
分）にトナー３ａが付着する。その結果、現像領域の現
像スリーブ４の表面移動方向下流側における感光体ドラ
ム１上の現像後画像領域Ｂにおいて、画像部にトナー３
ａが付着したトナー像が形成される。なお、現像スリー
ブ４の線速は、所定の画像濃度のトナー像を形成するた
めに、感光体ドラム１の線速よりも大きくするのが一般
的である。

【００１０】図７（ａ）〜（ｃ）は、上記現像装置にお
いて後端白抜けが発生するメカニズムを説明するための
説明図であり、感光体ドラム１の表面に対して次第に近
づいてくる磁気ブラシＭＢの先端の動きを、図７
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の時系列で表示している。図７
（ａ）〜（ｃ）では、感光体ドラム１と現像スリーブ４
とが対向する現像領域において、ちょうど非画像部と黒
ベタ画像の画像部との境界を現像している部分、すなわ
ち、上記後端白抜けが発生する部分を示しており、感光
体ドラム１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。ここで、感光体ドラム１は、
実際には図中時計回りに回転しているが、上述したよう
に現像スリーブ４が感光体ドラム１よりも早く移動して
いるため、磁気ブラシＭＢは感光体ドラム１の表面を摺
擦していく。よって、図７（ａ）〜（ｃ）においては、
感光体ドラム１が静止しているものとして図示を簡略化
している。

【００１１】図７（ａ）に示すように、感光体ドラム１
に近づいてくる磁気ブラシＭＢは、感光体ドラム１の画
像部の現像すべき後端位置Ｅに至るまでの間に、感光体
ドラム１の非画像部に対向して移動することになる。こ
のように、磁気ブラシＭＢが感光体ドラム１の非画像部
に対向して移動する際、感光体ドラム１の表面のマイナ
ス電荷と、トナーのマイナス電荷とが反発力Ｇにより反
発し、トナー３ａが感光体ドラム１から次第に離れて現
像スリーブ４側に移動していく（以下、このトナー移動
を「トナードリフト」という）。このようなトナードリ
フトにより、図７（ｂ）に示すように、磁気ブラシＭＢ
が上記画像部後端Ｅに到達する頃には、感光体ドラム１
近くの磁気ブラシＭＢは、正極性に帯電した磁性キャリ
ア３ｂが剥き出しの状態になる。このように剥き出し状
態の磁性キャリア３ｂが、感光体ドラム１上に形成され
た静電潜像の画像部後端Ｅに対向しても、その表面には
トナーが存在しないため、磁気ブラシＭＢから感光体ド
ラム１へのトナー移動が起らない。また、その剥き出し
状態の磁気ブラシＭＢが画像部後端Ｅに到達すると、図
７（ｃ）に示すように、感光体ドラム１との付着力が弱
いトナー３ａは、静電気力により感光体ドラム１から磁
性キャリア３ｂに付着してしまう。これが、上記後端白
抜けの原因となると考えられている。

【００１２】また、ここでは、上述の後端白抜けの発生
メカニズムを、図８（ａ）に示すような現像スリーブ４
の回転中心軸に対して直交する断面の磁気ブラシＭＢに
ついて説明したが、その後端白抜けの度合は、図８
（ｂ）に示すように現像スリーブ４の回転中心軸方向に
沿った磁気ブラシＭＢのばらつきよって一定でない。
尚、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示す磁気ブラシＭＢを
長手方向に対して垂直な平面Ｈ−Ｈ'で切ったときの断
面図であり、磁気ブラシＭＢと感光体ドラム１との位置
関係を分かるようにするため、感光体ドラム１を破線で
示している。このように、磁気ブラシＭＢの長さは、現
像スリーブ４の回転中心軸方向の各位置でのばらつきが
大きいため、磁気ブラシＭＢの感光体ドラム１への接触
位置は長手方向に沿って不揃いにばらつく。この結果、
上記トナードリフトの度合も長手方向にばらつき、上記
後端白抜けの起こる度合は現像スリーブ４の回転中心軸
方向で一定とはならない。したがって、図９（ｂ）に示
すように現像スリーブ４の回転中心軸方向にギザギザし
た形の後端白抜けが発生することになる。

【００１３】なお、同様のメカニズムにより、現像スリ
ーブ４の回転中心軸方向に延在する横細線がそれに直交
する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、二成分現像方式
により高画質の画像を形成する際の妨げとなっている。

【００１４】また、二成分現像剤に含まれるトナーとし
て非磁性トナーを用いた場合、現像スリーブ４が回転す
ることによって加わる遠心力により、現像スリーブ４上
に担持された現像剤中のトナーが飛散するトナー飛散と
いう不具合が生じる。このトナー飛散の不具合は、画像
形成を高速化するために現像スリーブ４の回転速度を速
めるほど大きくなるため、非磁性トナーを用いた場合、
画像形成の高速化にとって不利となる。このようなトナ
ー飛散を抑制する方法としては、二成分現像剤に含まれ
るトナーとして磁性トナーを用いることが考えられる。
しかし、二成分現像剤のトナーとして磁性トナーを用い
た場合、その磁性トナーは、現像領域において、感光体
ドラム１側から離れる向きの磁気的な力を磁性キャリア
から受けることになる。よって、磁性トナーを用いた場
合、磁性トナーは、磁性キャリアから、非磁性トナーと
同様の静電的な吸引力に加えて、上記磁気的な力も受け
ることになり、感光体ドラム１から離れやすくなる。し
たがって、二成分現像剤のトナーとして磁性トナーを用
いた場合、上記トナー飛散という不具合は改善できる
が、上述した後端白抜けが発生しやすくなるという問題
が生じる。

【００１５】そこで、本出願人は、上述した後端白抜
け、横線細り及び孤立ドット形成の不安定に関する不具
合を低減するため、現像スリーブ４の表面法線方向にお
ける磁束密度分布を規定することで、現像スリーブ４の
表面移動方向における現像領域の幅を狭くしたり、現像
領域における磁気ブラシＭＢの密度を高めたりすること
ができる現像装置を提案した（特開２０００−３０５３
６０号公報）。この現像装置によれば、上述した後端白
抜け等の不具合を低減する効果が確認されている。この
現像装置において上述した後端白抜け等の不具合が低減
される原理は、以下に示すものであると考えられてい
る。

【００１６】本出願人は、先に、上記現像領域の幅を狭
くすることで、上述した後端白抜け等の不具合を改善で
きることを発見している。これは、現像領域の幅を狭く
することにより、上記磁気ブラシＭＢが感光体ドラム表
面の非画像部を摺擦する時間が短くなって、上記トナー
ドリフトが低減されることによるものと考えられる。こ
の原理を図１０（ａ）〜（ｃ）に示す。図１０（ａ）〜
（ｃ）は、上述した後端白抜け等の不具合が改善される
メカニズムを説明するための説明図であり、図７（ａ）
〜（ｃ）に示す図に対応したものである。

【００１７】図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように現像領
域の幅が狭くなると、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように
現像領域の幅が広い場合に比べて、磁気ブラシＭＢによ
って感光体ドラム１の表面が摺擦される時間が短くな
る。これにより、図１０（ａ）に示すように、磁気ブラ
シＭＢが感光体ドラム１の非画像部に対向して移動する
際には、感光体ドラム１の表面のマイナス電荷と帯電ト
ナーのマイナス電荷との間に発生する反発力が少ない。
この結果、図１０（ｂ）に示すように、磁気ブラシＭＢ
が上記画像部後端Ｅに到達する頃に、感光体ドラム１近
くの磁気ブラシＭＢの正極性に帯電した磁性キャリア３
ｂが剥き出し状態にならない。よって、画像部後端Ｅに
おいても、磁性キャリア３ｂにトナー３ａを被覆した状
態に維持することができ、上記トナードリフトが低減さ
れる。

【００１８】ここで、上記現像領域の幅を狭めるには、
図６に示した現像磁極Ｐ１の半値角度幅を小さくするの
が効果的である。このように現像磁極Ｐ１の半値角度幅
を小さくすれば、具体的には、その半値角度幅を２２°
以下にすれば、上述した後端白抜け等の不具合を低減で
きる効果を得ることができることが確認されている。
尚、この「半値角度幅」とは、図１１に示すように、現
像領域で現像磁極Ｐ１により発生する磁束分布におい
て、現像スリーブ４の表面法線方向において最も高い磁
束密度（最高法線磁束密度）Ｂｎの半分の値となる２つ
の位置を、現像スリーブ４の回転中心軸からみたときの
角度幅θ２のことであり、例えば、Ｎ極によって作成さ
れている現像磁石Ｐ１の最高法線磁束密度Ｂｎが１２０
［ｍＴ］であれば、その半値１／２Ｂｎである６０［ｍ
Ｔ］を指す位置を現像スリーブ４の回転中心軸からみた
ときの角度幅が上記半値角度幅となる。

【００１９】また、上記現像領域の幅を狭めるには、図
６に示した現像磁極Ｐ１により現像スリーブ４の表面上
に発生する現像スリーブ４の表面法線方向における磁束
密度（法線方向磁束密度）が０［ｍＴ］となる２つの変
極点の間の角度幅（変極点間角度幅）を小さくするのも
効果的である。このように現像磁極Ｐ１の変極点間角度
幅を小さくすれば、具体的には、その半値角度幅を４０
°以下にすれば、上述した後端白抜け等の不具合を低減
できる効果を得ることができることが確認されている。

【００２０】しかし、上述のように半値角度幅を小さく
したり、変極点間角度幅を小さくしたりするだけでは、
上述した後端白抜け等を完全に抑えることが困難な場合
もある。これは、図８（ａ）に示したように、現像スリ
ーブ４の回転中心軸方向にわたる全ての位置において、
現像領域の幅を狭めることが困難なためと考えられる。
つまり、磁気ブラシＭＢの長さは、通常、現像スリーブ
４の回転中心軸方向にばらつくことになる。これによ
り、その回転中心軸方向において、他の磁気ブラシＭＢ
よりも穂が長い磁気ブラシＭＢが発生する部分がある
と、その部分では現像領域の幅が十分に狭くならず、結
果としてトナードリフトが発生してしまうためと考えら
れる。

【００２１】そこで、本出願人は、上述した後端白抜け
等を更に低減させるため、上記特開２０００−３０５３
６０号公報において、現像領域における磁気ブラシＭＢ
の長さを短くでき、かつ、磁気ブラシＭＢの穂立ちの状
態を密に形成して磁気ブラシＭＢの高さが現像スリーブ
の回転中心軸方向にばらつくことを防止できる現像装置
も提案している。ここで、磁気ブラシＭＢの長さを短く
し、かつ、磁気ブラシＭＢを密に形成することは、現像
領域で現像磁極Ｐ１により発生する磁束分布において、
現像スリーブ４の表面法線方向における磁束密度（法線
方向磁束密度）の減衰率を高めることで実現できる。こ
こでいう「減衰率」とは、現像磁極Ｐ１によって現像ス
リーブ４表面上に発生する法線方向磁束密度のピーク値
をＸとし、現像スリーブ４表面からその法線方向に１ｍ
ｍ離れた位置での法線方向磁束密度のピーク値をＹとし
たとき、下記の数１で求められる値を意味する。

【００２２】

【数１】減衰率［％］＝｛（Ｘ−Ｙ）／Ｘ｝×１００

【００２３】例えば、現像スリーブ４の表面の法線方向
磁束密度が１００［ｍＴ］、現像スリーブ４の表面から
１ｍｍ離れた部分での法線方向磁束密度が８０［ｍＴ］
のとき、その減衰率は２０％となる。なお、法線方向磁
束密度を測定する装置としては、ＡＤＳ社製ガウスメー
タ（ＨＧＭ−８３００）や、ＡＤＳ社製Ａ１型アキシャ
ルプローブなどがある。本出願人による検討の結果、現
像磁極Ｐ１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、後端白抜け等を十
分に低減できるほど磁気ブラシＭＢの長さを短くし、か
つ、現像スリーブ４の回転中心軸方向における磁気ブラ
シＭＢののばらつきを充分低減できるほど密な磁気ブラ
シＭＢを形成できることが判明している。

【００２４】上記減衰率を高めることで、磁気ブラシＭ
Ｂの長さを短くし、かつ、磁気ブラシＭＢを密に形成で
きる理由は、次のとおりである。すなわち、その減衰率
が高い場合には、現像スリーブ４の表面から離れるに従
って磁気ブラシＭＢの磁力が急速に小さくなる。これに
より、磁気ブラシＭＢの先端位置における磁力は、磁気
ブラシＭＢを維持できないほど弱まり、その結果、磁気
ブラシＭＢの先端を形成する磁性キャリア３ｂが、磁力
の強い現像スリーブ４の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
Ｐ１を形成する磁石の材料を適切に選択したり、現像磁
極Ｐ１から出る磁力力線の回り込みを強めたりすること
が考えられる。このうち、現像磁極Ｐ１から出る磁力力
線の回り込みを強める場合には、例えば、現像スリーブ
４の表面移動方向に沿って磁気ブラシＭＢを穂立ちさせ
る主磁極の上流側及び下流側に、この主磁極とは逆の極
性を有する補助磁極を配置した現像磁極を用いることが
挙げられる。

【００２５】このようにして減衰率を高めれば、図１３
（ａ）に示すように、磁気ブラシＭＢが現像領域に到達
するときに、磁気ブラシＭＢの長さを短くでき、かつ、
現像スリーブ４の回転中心軸方向における磁気ブラシＭ
Ｂの長さのばらつきを充分に低減できる。このような状
態の磁気ブラシＭＢは、その高さが低いために現像領域
の幅が狭くなり、しかも、現像スリーブ４の回転中心軸
方向に充分均一となった状態で現像領域に突入すること
ができるので、その回転中心軸方向の各位置において上
記トナードリフトを充分低減することができる。これに
より、図１３（ｂ）に示すように、その回転中心軸方向
の各位置における後端白抜け等を充分に低減できる。

【００２６】このように、上記特開２０００−３０５３
６０号公報で提案した現像装置で磁性トナーを用いた二
成分現像剤により現像を行うことで、上述した後端白抜
け、横線細り及び孤立ドット形成の不安定に関する不具
合の低減を図り、トナー飛散の不具合を低減することが
可能となる。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年では、
複写画像あるいはプリント画像の更なる高精細化・高解
像化が強く望まれている。上記特開２０００−３０５３
６０号公報で提案した現像装置は、上記孤立ドット形成
の不安定に関する不具合を低減できる点で、画像の高精
細化・高解像化に寄与しているが、例えば１２００ｄｐ
ｉという超高解像度画像の１ドットの再現性に関しては
十分でなく、近年の高精細化・高解像化に十分に応える
ことが困難であるという問題があった。その理由は、上
記特開２０００−３０５３６０号公報で提案した現像装
置では、現像領域の幅が狭くなるので、現像領域でのト
ナー粒子の個数が少なくなり、感光体ドラム１上へのト
ナー供給量が減少すること、及び、磁性トナーを用いた
二成分現像剤により現像を行う場合、現像スリーブ４上
の磁性トナーを現像電界による静電力により感光体ドラ
ム１上の画像部に付着させるための力が磁性トナーに加
わる磁気的な力により邪魔されることが考えられる。

【００２８】一方、特公平６−８２２２７号公報及び特
公平７−６０２７３号公報においては、平均粒径が小さ
く、かつ、５μｍ以下のトナー粒子含有量及びその分布
を規定した現像剤が提案されている。これらの公報で提
案されている現像剤を二成分現像方式に利用して現像を
行えば、画像の高精細化・高解像化を果たすことは可能
であるが、この現像剤を用いて、上記特開２０００−３
０５３６０号公報で提案した現像装置により現像を行っ
たところ、１２００ｄｐｉという超高解像度画像の１ド
ットを再現することは困難であった。

【００２９】本発明は、上記問題に鑑みなされたもので
あり、その目的とするところは、上記特開２０００−３
０５３６０号公報で提案されているような現像領域を狭
める現像装置において磁性トナーを用いた場合でも、超
高解像度の画像の再現性に優れた良好な画像を得ること
ができる現像装置、画像形成装置及び画像形成プロセス
ユニットを提供することである。

【００３０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、トナーと磁性粒子を含む現像剤
を表面に担持して表面移動する現像剤担持体と、静電潜
像を表面に担持して表面移動する潜像担持体とが対向す
る現像領域で、該現像領域に対向するように配置した現
像磁極により該現像剤担持体上の現像剤を穂立ちさせて
該現像剤担持体上に磁気ブラシを形成し、該現像剤担持
体を、該現像領域で該潜像担持体の表面移動方向と同方
向かつ該潜像担持体表面の線速よりも大きい線速で表面
移動させて、該磁気ブラシにより該潜像担持体の表面を
摺擦し、該潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置
において、上記トナーは、少なくとも結着樹脂と磁性体
からなる磁性トナーであり、上記現像磁極により上記現
像剤担持体の表面外側に発生する該現像剤担持体表面の
法線方向における磁束密度の減衰率が５０［％］以上で
あり、上記現像剤中の磁性トナーの重量平均粒径が６．
０〜８．０μｍであり、上記現像剤中に５μｍ以下の磁
性トナーが４０〜８０［個数％］含有され、５×１０⁶
／４π［Ａ／ｍ］磁場中における上記磁性トナーの磁化
の強さが、１０×１０^-7×４π〜２５×１０^-7×４π
［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］であり、１×１０⁶／４π［Ａ／
ｍ］磁場中における上記磁性トナーの磁化の強さが、７
×１０^-7×４π〜２０×１０^-7×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋ
ｇ］であることを特徴とするものである。ここで、上記
「現像領域」とは、現像剤担持体上で穂立ちして形成さ
れた磁気ブラシが潜像担持体と接触し、現像剤中のトナ
ーで潜像担持体の潜像を現像可能な領域である。また、
上記「減衰率」とは、現像磁極によって現像剤担持体表
面上に発生する該現像剤担持体表面の法線方向における
磁束密度（法線方向磁束密度）のピーク値をＸとし、現
像剤担持体表面からその法線方向に１ｍｍ離れた位置で
の法線方向磁束密度のピーク値をＹとしたとき、上記数
１で求められる値を意味する。この現像装置において
は、磁性トナーを用いることにより、トナーが磁気力に
よって磁性キャリアに引き付けられるので、現像剤担持
体の線速を大きくした場合でもトナー飛散が発生しにく
くなる。そして、現像領域で現像剤担持体の外側に発生
する法線方向磁束密度の減衰率を５０％以上にすること
により、上述したように、現像領域において穂立ちした
磁気ブラシの長さが短くなるので、現像剤担持体の表面
移動方向における現像領域の幅が狭くなり、上記磁性ト
ナーを用いた場合でも、画像部後端部における潜像担持
体から現像剤担持体側に向かうトナードリフトが発生す
るのを抑制することができる。更に、上述したように、
現像領域において穂立ちした磁気ブラシが密になるの
で、上記磁性トナーを用いた場合でも、その磁気ブラシ
が現像領域の潜像担持体の表面に対して現像剤担持体の
軸方向全体にわたって均一に接離するようになる。ま
た、現像剤中の磁性トナーの重量平均粒径を６．０〜
８．０μｍとし、かつ、現像剤中に５μｍ以下の磁性ト
ナーが４０〜８０［個数％］含有される現像剤を使用す
るので、単位面積当たりの潜像に対して多くの磁性トナ
ーを付着させることができる。更に、その磁性トナーと
して、５×１０⁶／４π［Ａ／ｍ］磁場中における磁化
の強さが１０×１０^-7×４π〜２５×１０^-7×４π［Ｗ
ｂ・ｍ／ｋｇ］であり、かつ、１×１０⁶／４π［Ａ／
ｍ］磁場中における磁化の強さが、７×１０^-7×４π〜
２０×１０^-7×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］である磁性トナ
ーを用いることで、現像磁極からの磁力に邪魔されず
に、現像電界による静電力により感光体ドラム１上の潜
像に忠実に付着させることができる。よって、現像領域
が狭く、かつ、磁性トナーを用いた場合でも、例えば１
２００ｄｐｉという超高解像度の１ドットを良好に再現
することが可能になる。尚、５×１０⁶／４π［Ａ／
ｍ］磁場中における磁化の強さを磁性トナーの飽和磁化
値とみなし、１×１０⁶／４π［Ａ／ｍ］磁場中におけ
る磁化の強さを磁性トナーの飽和磁化値に達する前の磁
化値とみなすことで、磁性トナーのおおよその磁化曲線
を描くことができ、本発明で使用する磁性トナーを特定
することができる。また、現像剤中に５μｍ以下の磁性
トナーが４０〜８０［個数％］含有され、かつ、１×１
０⁶／４π［Ａ／ｍ］磁場中での磁化が７×１０^-7×４
π〜２０×１０^-7×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］とすること
により、トナーの流動性が良好になり、上述した自己ト
ナー濃度制御を採用した場合でも、現像剤の動きによる
トナーの取り込みを安定して行うことができるため、画
像の濃度ムラを抑制することができる。尚、現像剤中に
５μｍ以下の磁性トナーが８０［個数％］より多いと、
トナーの流動性が悪化し、トナーを消費した現像剤に対
するトナーの取り込みが円滑に行われないため、画像濃
度ムラが発生しやすくなる。また、現像剤中に５μｍ以
下の磁性トナーが４０［個数％］未満の場合には、超高
解像度の１ドットに対応する潜像を忠実に再現するため
の微細なトナーの数が少ないため、超高解像度の１ドッ
トの再現性が十分に得られない。また、現像剤中に５μ
ｍ以下の磁性トナーが４０［個数％］未満の場合には、
粗大なトナーが多くなるため、トナーを消費した現像剤
に取り込まれるトナーの数が減少し、特にトナー消費量
の多い画像を形成した場合に、画像濃度が低下すること
になる。また、トナーの重量平均粒径を６．０〜８．０
μｍ、好ましくは７．０〜８．０μｍとすることで、長
期間の経時使用下においてもトナーの帯電量を所望の範
囲内に維持することが可能となり、トナー帯電量の増加
による画像濃度の低下や、トナー帯電量の減少による非
画像部へのトナーの散りを抑制することができる。尚、
トナーの重量平均粒径が６．０μｍ未満の場合、長期間
の経時使用によりトナーの帯電量が高くなって、特に低
湿環境下において画像濃度が低下しやすい。また、トナ
ーの重量平均粒径が８．０μｍを超える場合では、例え
ば１２００ｄｐｉという超高解像度の１ドット再現性が
十分に得られず、また、非画像部へのトナー散りも多く
なり画像品質が劣化しやすい。また、現像剤中に５μｍ
以下の磁性トナーが４０〜８０［個数％］含有され、か
つ、１×１０⁶／４π［Ａ／ｍ］磁場中での磁化が７×
１０^-7×４π〜２０×１０^-7×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］
とすることにより、磁界の作用を受けて磁性トナーの流
動性が低下することなく、トナーを消費した現像剤に対
するトナーの取り込みを円滑に行うことができるので、
トナー消費量の多い画像を繰り返し形成したときの画像
濃度の低下を抑制することができる。

【００３１】また、請求項２の発明は、トナーと磁性粒
子を含む現像剤を表面に担持して表面移動する現像剤担
持体と、静電潜像を表面に担持して表面移動する潜像担
持体とが対向する現像領域で、該現像領域に対向するよ
うに配置した現像磁極により該現像剤担持体上の現像剤
を穂立ちさせて該現像剤担持体上に磁気ブラシを形成
し、該現像剤担持体を、該現像領域で該潜像担持体の表
面移動方向と同方向かつ該潜像担持体表面の線速よりも
大きい線速で表面移動させて、該磁気ブラシにより該潜
像担持体の表面を摺擦し、該潜像担持体上の静電潜像を
現像する現像装置において、上記トナーは、少なくとも
結着樹脂と磁性体からなる磁性トナーであり、上記現像
磁極により上記現像剤担持体の表面上に発生する該現像
剤担持体表面の法線方向における磁束密度が０［ｍＴ］
となる変極点を、上記現像領域における該現像剤担持体
表面の曲率中心軸から見たときの該現像剤担持体の表面
移動方向における変極点間の角度幅が４０°以下であ
り、上記現像剤中の磁性トナーの重量平均粒径が６．０
〜８．０μｍであり、上記現像剤中に５μｍ以下の磁性
トナーが４０〜８０［個数％］含有され、５×１０⁶／
４π［Ａ／ｍ］磁場中における上記磁性トナーの磁化の
強さが、１０×１０^-7×４π〜２５×１０^-7×４π［Ｗ
ｂ・ｍ／ｋｇ］であり、１×１０⁶／４π［Ａ／ｍ］磁
場中における上記磁性トナーの磁化の強さが、７×１０
^-7×４π〜２０×１０^-7×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］であ
ることを特徴とするものである。ここで、上記「変極
点」とは、現像磁極の中央から現像剤担持体表面移動方
向に遠ざかっていくときに法線方向磁束密度の値が０
［ｍＴ］になる点、すなわち法線方向磁束密度の向きが
反転する点である。この現像装置においては、現像磁極
により現像剤担持体の表面上に発生する現像剤担持体表
面の法線方向における磁束密度が０［ｍＴ］となる変極
点を、現像領域における現像剤担持体表面の曲率中心軸
から見たときの現像剤担持体の表面移動方向における変
極点間の角度幅を４０°以下とすることで、上記減衰率
を５０［％］以上にする場合と同様に、現像剤担持体の
表面移動方向における現像領域の幅を狭くでき、上記磁
性トナーを用いた場合でも、画像部後端部における潜像
担持体から現像剤担持体側に向かうトナードリフトが発
生するのを抑制することができる。

【００３２】また、請求項３の発明は、トナーと磁性粒
子を含む現像剤を表面に担持して表面移動する現像剤担
持体と、静電潜像を表面に担持して表面移動する潜像担
持体とが対向する現像領域で、該現像領域に対向するよ
うに配置した現像磁極により該現像剤担持体上の現像剤
を穂立ちさせて該現像剤担持体上に磁気ブラシを形成
し、該現像剤担持体を、該現像領域で該潜像担持体の表
面移動方向と同方向かつ該潜像担持体表面の線速よりも
大きい線速で表面移動させて、該磁気ブラシにより該潜
像担持体の表面を摺擦し、該潜像担持体上の静電潜像を
現像する現像装置において、上記トナーは、少なくとも
結着樹脂と磁性体からなる磁性トナーであり、上記現像
磁極により上記現像剤担持体の表面外側に発生する該現
像剤担持体表面の法線方向における最高磁束密度の半分
の磁束密度となる半値点を、上記現像領域における該現
像剤担持体表面の曲率中心軸から見たときの該現像剤担
持体の表面移動方向における変極点間の角度幅が２０°
以下であり、上記現像剤中の磁性トナーの重量平均粒径
が６．０〜８．０μｍであり、上記現像剤中に５μｍ以
下の磁性トナーが４０〜８０［個数％］含有され、５×
１０⁶／４π［Ａ／ｍ］磁場中における上記磁性トナー
の磁化の強さが、１０×１０^-7×４π〜２５×１０^-7×
４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］であり、１×１０⁶／４π［Ａ
／ｍ］磁場中における上記磁性トナーの磁化の強さが、
７×１０^-7×４π〜２０×１０^-7×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋ
ｇ］であることを特徴とするものである。この現像装置
においては、現像磁極により現像剤担持体の表面外側に
発生する現像剤担持体表面の法線方向における最高磁束
密度の半分の磁束密度となる半値点を、現像領域におけ
る現像剤担持体表面の曲率中心軸から見たときの現像剤
担持体の表面移動方向における変極点間の角度幅を２０
°以下とすることで、上記減衰率を５０［％］以上にす
る場合と同様に、現像剤担持体の表面移動方向における
現像領域の幅を狭くでき、上記磁性トナーを用いた場合
でも、画像部後端部における潜像担持体から現像剤担持
体側に向かうトナードリフトが発生するのを抑制するこ
とができる。

【００３３】尚、請求項２及び３の現像装置における他
の構成は、請求項１と同じであり、その作用効果も同様
である。

【００３４】また、請求項５の発明は、潜像担持体と、
上記潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、上記
潜像担持体上の潜像を現像してトナー像とする現像手段
と、上記潜像担持体上のトナー像を転写材上に転写する
転写手段とを備えた画像形成装置において、上記現像手
段として、請求項１、２、３又は４の現像装置を用いた
ことを特徴とするものである。この画像形成装置におい
ては、上記現像装置を用いることにより、現像剤担持体
の線速を大きくした場合でも、トナー飛散を抑制するこ
とができるとともに、後端白抜けなどの画質劣化がな
く、かつ、超高解像度の１ドットを良好に再現した画像
を転写材上に形成することができる。

【００３５】また、請求項６の発明は、潜像担持体、該
潜像担持体の表面を一様帯電する帯電手段及び該潜像担
持体の表面をクリーニングするクリーニング手段の少な
くとも一つと、該潜像担持体上の潜像を現像してトナー
像とする現像手段とを、画像形成装置本体に対して着脱
可能に一体構造物として構成した画像形成プロセスユニ
ットにおいて、上記現像手段として、請求項１、２、３
又は４の現像装置を用いたことを特徴とするものであ
る。この画像形成プロセスユニットにおいては、上記現
像装置を備えた画像形成プロセスユニットを画像形成装
置本体に装着して用いることにより、現像剤担持体の線
速を大きくした場合でも、トナー飛散を抑制することが
できるとともに、後端白抜けなどの画質劣化がなく、か
つ、超高解像度の１ドットを良好に再現した画像を転写
材上に形成することができる。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を、電子写真式の画
像形成装置であるレーザプリンタ（以下、「プリンタ」
という。）の現像装置に適用した実施形態について説明
する。図２は、本実施形態に係るプリンタ全体の概略構
成図である。このプリンタは、潜像担持体としての感光
体ドラム１を有している。感光体ドラム１は、図中矢印
Ａ方向に回転駆動されながら、感光体ドラム１に接触す
る一様帯電手段としての帯電ローラ５０により、その表
面を一様に帯電される。その後、潜像形成手段としての
光書込ユニット５１により画像情報に基づき走査露光さ
れて、感光体ドラム１の表面に静電潜像が形成される。
なお、一様帯電手段及び潜像形成手段としては、帯電ロ
ーラ５０及び光書込ユニット５１とは異なるものを用い
ることもできる。感光体ドラム１上に形成された静電潜
像は、後述する現像装置２により現像され、感光体ドラ
ム１上にトナー像が形成される。感光体ドラム１上に形
成されたトナー像は、転写ローラ５３を備えた転写手段
としての転写ユニットにより、給紙カセット５４から給
紙ローラ５５及びレジストローラ対５６を経て搬送され
る転写材としての転写紙５２上に転写される。転写終了
後の転写紙５２は、定着手段としての定着ユニット５７
によりトナー像が定着され、機外に排出される。なお、
転写されずに感光体ドラム１上に残留した転写残トナー
は、クリーニング手段としてのクリーニングユニット５
８により感光体ドラム１の表面から除去される。また、
感光体ドラム１上の残留電荷は、除電手段としての除電
ランプ５９で除去される。

【００３７】次に、本実施形態における現像装置２の構
成について説明する。図１は、本実施形態における現像
装置２全体の概略構成図である。この現像装置２は、感
光体ドラム１の表面に対向するするように配置され、磁
性トナー３ａ及び磁性粒子（以下、「磁性キャリア」と
いう。）３ｂとを含む二成分現像剤（以下、「現像剤」
と省略する。）３により現像を行う。現像装置２は、表
面に現像剤を担持する非磁性の現像剤担持体としての現
像スリーブ４を備えている。この現像スリーブ４は、感
光体ドラム１側に開口したケーシング２ａの開口部から
一部露出するように設けられており、図示しない駆動手
段により図中矢印Ｂ方向に回転駆動する。これにより、
現像スリーブ４と感光体ドラム１と対向して現像が行わ
れる現像領域Ｄにおいて、現像スリーブ４に担持された
現像剤は図中下方に移動することになる。

【００３８】また、上記現像装置２は、現像領域Ｄに向
けて搬送される現像スリーブ４上に担持された現像剤３
の量を規制する第１現像剤規制部材としてのドクタ６を
有している。このドクタ６の現像剤搬送方向上流側にお
いて現像スリーブ４の表面及びドクタ６との間に現像剤
３を収容する現像剤収容部Ｓを形成するように現像剤収
容ケース７が設けられている。現像剤収容ケース７等で
形成される現像剤収容部Ｓには、感光体ドラム１との対
向する現像領域に供給されずにドクタ６で進行が阻止さ
れた現像剤が収容される。また、現像装置２は、トナー
収容部としてのトナーホッパ８なども備えている。トナ
ーホッパ８は、現像スリーブ４上の現像剤搬送方向にお
ける現像剤収容部Ｓの上流側に隣接するように現像スリ
ーブ表面と対向するトナー補給用開口（以下、「トナー
補給口」という。）８ａを有している。また、トナーホ
ッパ８の内部には、図中矢印Ｃの方向に回転しながらト
ナーホッパ８内の磁性トナー３ａをトナー補給口８ａに
向けて撹拌しながら送り出すトナー撹拌部材としてのト
ナーアジテータ９が配設されている。また、現像剤収容
ケース７の現像スリーブ４に近接する先端部（ひさし
部）は、トナーホッパ８から磁性トナーが補給され現像
剤収容部Ｓ内に向かって進行しようとする現像剤の量を
規制する第２現像剤規制部材としてのプレドクタ７ａと
して用いられている。

【００３９】また、上記現像装置２における現像スリー
ブ４の内部には、磁界発生手段としての固定磁石群から
なるマグネットローラ５が固定配置されている。このマ
グネットローラ５の表面には、マグネットローラ５の中
心軸方向に沿って延在する磁極がその径方向外側に向け
て複数形成されるように、複数の磁石が設けられてい
る。具体的には、マグネットローラ５は、現像領域Ｄに
対向する位置に現像剤を穂立ちさせて現像を行うための
現像磁極Ｐ１（Ｎ極）と、その現像磁極Ｐ１に対して現
像スリーブ表面移動方向（以下、「現像スリーブ回転方
向」という。）の上流側及び下流側に隣接する位置に、
その現像磁極Ｐ１とは反対極性をもつ２つの補助磁極Ｐ
１ａ（Ｓ極），Ｐ１ｂ（Ｓ極）とを有している。２つの
補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｂは、現像磁極Ｐ１により現像ス
リーブ４の表面の法線方向において発生する磁束密度分
布を、マグネットローラ５の中心軸すなわち現像スリー
ブ４の中心軸からみた現像スリーブ回転方向の半値角度
幅を狭くするために利用されている。また、マグネット
ローラ５は、プレドクタ７ａに対向する位置から現像領
域Ｄに至るまでの間に磁極Ｐ４（Ｎ極）を有している。
この磁極Ｐ４により、現像剤収容部Ｓ内にも磁場が形成
される。更に、マグネットローラ５は、現像領域Ｄを通
過した現像スリーブ４上の現像剤を現像スリーブ４上に
担持し続けながら現像剤収容部Ｓまで搬送するための搬
送磁極Ｐ２（Ｎ極），Ｐ３（Ｓ極）も有している。な
お、図１中の現像スリーブ４の周囲に点線で示した曲線
は、各磁極によって形成される、現像スリーブ４の軸方
向中央部分における現像スリーブ表面上の法線方向磁束
密度分布を示している。

【００４０】本実施形態におけるマグネットローラ５で
は、６つの磁極が形成されているが、上記補助磁極Ｐ１
ｂから補助磁極Ｐ１ａに至る間に磁極を更に増やし、８
極や１０極で構成されるマグネットローラを用いること
もできる。

【００４１】また、上記マグネットローラ５の現像磁極
Ｐ１は、マグネットローラ５の中心軸に垂直な横断面に
おける面積（以下、「横断面積」という。）が小さい磁
石で構成されている。このように横断面積を小さくする
と一般に磁力は弱くなるため、現像スリーブ４の表面に
おける磁力も小さくなる。したがって、横断面積を小さ
くしすぎると、現像スリーブ４の表面に磁性キャリア３
ｂを保持する力が十分に得られず、感光体ドラム１への
磁性キャリア付着を生じることがある。そこで、本実施
形態では、現像磁極Ｐ１用の磁石としては、磁力の強い
希土類金属合金磁石を使用している。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
大エネルギー積で３５８ｋ［Ｊ／ｍ³］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
８０ｋ［Ｊ／ｍ³］前後の磁力を得ることができる。よ
って、最大エネルギー積が３６ｋ［Ｊ／ｍ³］前後のフ
ェライト磁石や、最大エネルギー積が２０ｋ［Ｊ／
ｍ³］前後のフェライトボンド磁石等の従来から通常用
いられている磁石に比べて、強い磁力を確保することが
できる。よって、横断面積の小さい磁石を用いても、現
像スリーブ４の表面に磁性キャリア３ｂを保持する力が
十分に得られ、感光体ドラム１への磁性キャリア付着を
生じることもない。なお、横断面積の小さい磁石を用い
ても現像スリーブ４の表面に磁性キャリア３ｂを保持す
る力が十分に得られる磁石としては、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。

【００４２】また、上記現像装置２は、現像バイアス印
加手段としての現像バイアス電源１０も備えている。現
像時において、現像スリーブ４には、その現像バイアス
電源１０から現像バイアスとして直流電圧に交流電圧を
重畳した振動バイアス電圧ＶＢが印加される。振動バイ
アス電圧ＶＢは、感光体ドラム１の表面における非画像
部電位ＶＤ及び画像部電位ＶＬが、その振動バイアス電
圧ＶＢの最大値と最小値の間に位置するように設定され
ている。このような振動バイアス電圧の印加により、現
像領域Ｄには、感光体ドラム１の表面と現像スリーブ４
の表面との間における電界の向きが交互に変化する交互
電界が形成される。この交互電界中では、トナー３ａと
磁性キャリア３ｂとが激しく振動する。この振動によ
り、磁性トナー３ａは、現像スリーブ４及び磁性キャリ
ア３ｂによる静電的拘束力及び磁気的拘束力に打ち勝
ち、感光体ドラム１の表面に形成された静電潜像部分
（画像部）に選択的に付着することができる。

【００４３】上記振動バイアス電圧ＶＢの最大値と最小
値の差（ピーク間電圧）は、０．５〜５［ｋＶ］が好ま
しく、その周波数は１〜１０［ｋＨｚ］が好ましい。振
動バイアス電圧ＶＢの波形としては、矩形波、サイン
波、三角波等を使用することができる。振動バイアス電
圧ＶＢの直流電圧成分は、非画像部電位ＶＤと画像部電
位ＶＬの間の値とするが、画像部電位ＶＬよりも非画像
部電位ＶＤに近い値である方が、非画像部へのトナー付
着を抑制でき、いわゆる画像カブリを低減できる点で好
ましい。

【００４４】また、上記振動バイアス電圧ＶＢの波形が
矩形波の場合、デューティ比を５０［％］以下とするこ
とが望ましい。ここで、「デューティ比」とは、振動バ
イアス電圧ＶＢの１周期中で磁性トナー３ａが感光体ド
ラム１に向かおうとする時間の割合である。デューティ
比を５０［％］以下に設定することにより、トナーが感
光体ドラム１に向かおうとするピーク値と振動バイアス
電圧ＶＢの時間平均値との差を大きくすることができる
ので、磁性トナー３ａの運動を更に活発化させ、磁性ト
ナー３ａを現像領域Ｄにおける電位分布に従って静電潜
像部分（画像部）に忠実に付着させることができる。よ
って、現像能力が向上し、更にざらつき感をなくし、解
像度を向上させることができる。また、磁性トナー３ａ
とは逆極性の電荷を有する磁性キャリア３ｂが感光体ド
ラム１に向かおうとするピーク値と振動バイアス電圧Ｖ
Ｂの時間平均値との差を小さくすることができるので、
磁性キャリア３ｂの運動を沈静化させることができる。
これにより、磁性キャリア３ｂによる画像後端部での磁
性トナー３ａの攪乱を抑制でき、後端白抜け、細線再現
性、孤立ドット再現性が良好となる。さらに非画像部に
対して磁性キャリア３ｂが付着する確率を大幅に低減す
る効果もある。

【００４５】次に、上記現像装置２の現像動作について
説明する。現像剤収容部Ｓ内において現像スリーブ４上
に担持された現像剤３は、現像スリーブ４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。
薄層化された現像剤３は、感光体ドラム１と対向する現
像領域Ｄに搬送される。この現像領域Ｄでは、感光体ド
ラム１上に形成されている静電潜像に磁性トナーが供給
され、静電潜像の可視像化が行われる。現像領域Ｄを通
過した現像スリーブ４上の現像剤３は、現像スリーブ４
の回転に伴って更に搬送され、トナー補給口８ａと対向
する位置に到達する。このトナー補給口８ａのには、ア
ジテータ９で送り出されたトナーホッパ８内の磁性トナ
ー３ａが現像スリーブ４上の現像剤３に接するように滞
留している。そして、トナー補給口８ａ付近に到達した
現像剤３は、新しい磁性トナー３ａを取り込んだ後、現
像剤収容部Ｓに戻る。このように本実施形態では、現像
剤３のトナー濃度が自動で制御されるいわゆる自己トナ
ー濃度制御がなされている。このようにして新しい磁性
トナー３ａを取り込んだ現像剤３は、ドクタ６による規
制により内圧が増加し、その磁性トナー３ａは磁性キャ
リア３ｂとの間で摩擦帯電される。一方、現像領域Ｄ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Ｓ内で循環するように移動する。

【００４６】図３（ａ）及び（ｂ）は、現像装置２にお
ける現像動作時の自己トナー濃度制御を説明するための
説明図である。なお、図３中の２点鎖線は、互いに異な
る挙動を示す現像剤３同士の界面を示している。まず、
現像装置２に初期剤として所定のトナー濃度及び重量を
有する現像剤３をセットして現像スリーブ４を回転駆動
させると、現像剤３は、搬送現像剤３１及び収容現像剤
３２の２つの部分に分かれる。現像剤３のうちの搬送現
像剤３１は、現像スリーブ４の表面に磁力で担持され、
その表面に保持された状態で搬送される。一方、現像剤
３のうちの収容現像剤３２は、現像剤収容部Ｓ内に収容
され、搬送現像剤３１の移動に伴って現像剤収容部Ｓ内
で循環移動する。現像剤収容部Ｓ内では、図３（ａ）に
示すように、２つの現像剤流Ｆ１，Ｆ２が発生する。第
１の現像剤流Ｆ１は、現像スリーブ４とドクタ６との間
を通過するように流れる搬送現像剤３１の流れである。
一方、第２の現像剤流Ｆ２は、ドクタ６の現像剤収容部
Ｓ側の面に到達した現像剤３がその面に沿って現像スリ
ーブ４から離れる方向に移動し、更にプレドクタ７ａ側
に向かって移動する現像剤収容部Ｓ内における収容現像
剤３２の流れである。

【００４７】現像剤収容部Ｓで現像剤流Ｆ１，Ｆ２が発
生した状態で、トナーホッパー８に磁性トナー３ａがセ
ットされると、トナー補給口８ａ付近で現像スリーブ４
に担持される搬送現像剤３１に新しい磁性トナー３ａが
供給される。新しい磁性トナー３ａが供給された現像ス
リーブ４上の搬送現像剤３１は、その磁性トナー３ａと
ともに現像剤収容部Ｓ内に搬送される。そして、搬送途
中で、搬送現像剤３１に供給された磁性トナー３ａは、
現像スリーブ４表面に近づく方向へ若干入り込む。そし
て、その搬送現像剤３１は、プレドクタ７ａによる規制
位置を通過した後、その一部は収容現像剤３２との間で
混合される。この混合により、両現像剤３１，３２間に
おいて現像剤の入れ替え、磁性トナー３ａの分散撹拌に
よる均一化、磁性トナー３ａと磁性キャリア３ｂとの間
の摩擦帯電等が行われる。

【００４８】新しい磁性トナー３ａの補給により、現像
剤３中のトナー濃度は次第に上昇していき、搬送現像剤
３１の嵩は増大していくことになる。これにより、トナ
ー補給口８ａに対向する位置からドクタ６による規制位
置に至る区間で、現像スリーブ４上の搬送現像剤３１の
層厚が厚くなっていく。したがって、現像スリーブ４上
の搬送現像剤３１内における磁性キャリア３ｂの比率が
低下し、現像スリーブ４の表面に搬送現像剤３１を保持
する力が弱くなり、搬送現像剤３１の移動速度が低下す
る。これにより、上記区間での現像スリーブ４上の搬送
現像剤３１の層厚がますます厚くなっていく。更に、こ
の層厚が厚くなった搬送現像剤３１は、ドクタ６から受
ける搬送を阻止する向きの力（ブレーキ力）を強く受け
るようになり、搬送現像剤３１の移動速度はますます低
下していく。そして、トナー補給口８ａに対向する位置
で層厚が厚くなった搬送現像剤３１の上層部（図中２点
鎖線で示す界面部分）は、プレドクタ７ａで掻き取ら
れ、図３（ａ）に示すようにプレドクタ７ａの現像剤搬
送方向上流側に滞留していく。以下、この滞留した現像
剤を滞留現像剤３３という。この滞留現像剤３３は、こ
れに接する搬送現像剤３１の移動に伴ってその滞留部分
において循環移動する。トナー補給口８ａに送り込まれ
た磁性トナー３ａは、搬送現像剤３１に接触する部分に
引き付けられるとともに、搬送現像剤３１と滞留現像剤
３３との合流点Ｐから引き込まれるようにして、現像剤
３中に取り込まれる。

【００４９】さらに現像剤３のトナー濃度が上昇してい
くと、図３（ｂ）に示すようにトナー補給口８ａにおけ
る滞留現像剤３３の量が増え、新しい磁性トナー３ａに
接している搬送現像剤３１部分が滞留現像剤３３で塞が
れ、両現像剤の合流点Ｐもトナー補給口８ａの現像剤搬
送方向上流端まで移動する。それとともに、トナー補給
口８ａ付近に位置する滞留現像剤３３自体の循環移動速
度も低下する。この時点で、現像剤３への磁性トナー３
ａの取り込みがほぼ終了し、トナー濃度がそれ以上上昇
しなくなる。

【００５０】感光体ドラム１上の静電潜像を現像するこ
とにより、現像スリーブ４上の磁性トナー３ａが消費さ
れると、この部分の現像剤３のトナー濃度が減少し、現
像スリーブ４によって現像剤３に作用する搬送力が増加
するとともに、この部分の現像剤３の嵩も減少する。そ
して、プレドクタ７ａの先端部によって規制される搬送
現像剤３１の層厚が低下し、その部分にトナー補給口８
ａ付近に溜まっていた滞留現像剤３３が供給される。よ
って、滞留現像剤３３の量が減少し、搬送現像剤３１と
滞留現像剤３３との合流点Ｐが再び図３（ａ）に示すよ
うに現像剤搬送方向下流側に移動し、搬送現像剤３１と
新しい磁性トナー３ａが再度接触することになる。そし
て、滞留現像剤３３の量の減少により滞留現像剤３３の
循環移動速度の上昇も伴って、再度磁性トナー３ａが現
像剤３中に取り込まれて上述のように現像剤３のトナー
濃度が増加する。

【００５１】以上のように、本実施形態の現像装置２に
おいては、現像スリーブ４上のトナー濃度の変化に応じ
て、現像スリーブ４上の搬送現像剤３１に対するプレド
クタ７ａによる規制状態が変化し、磁性トナー３ａが消
費された部分の現像剤３のトナー濃度が所定の濃度範囲
になるように自己制御される。よって、現像スリーブ４
上の搬送現像剤３１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。そのため、本実施形態の現
像装置２では、二成分現像剤を使用する現像装置で必要
であったトナー濃度センサやトナー補給部材などの複雑
なトナー濃度制御機構は不要となる。

【００５２】なお、現像スリーブ４上の搬送現像剤３１
の一部を強制的に剥離して現像剤収容部Ｓ内の収容現像
剤３２と混合するための剥離部材を、現像剤収容部Ｓ内
に設けてもよい。このような剥離部材を設けた場合、搬
送現像剤３１と収容現像剤３２との間で現像剤の入れ替
えが促進されるので、現像剤３中の磁性キャリア３ｂの
帯電能力低下による現像剤３の早期劣化を抑制すること
ができる。また、搬送現像剤３１と収容現像剤３２との
混合も促進され、磁性トナー３ａが十分に分散撹拌され
る結果、現像スリーブ４の回転中心軸方向に関してトナ
ー濃度の均一化を図ることができ、現像スリーブ４の回
転中心軸方向における現像濃度ムラのない良好な現像を
行うことができる。

【００５３】次に、本実施形態で用いる現像剤について
説明する。本実施形態で用いる現像剤３の磁性トナー３
ａの分級方法としては、トナー粉原料を気流中における
トナー粒子の慣性力及びコアンダ効果による湾曲気流の
遠心力によって少なくとも粗粉領域，中粉領域及び微粉
領域に分級することにより、所定の粒径分布をもつ磁性
トナー３ａを効率よく得ることができる。また、二成分
現像剤をカラー用現像剤として用いる場合は、後述する
磁性トナー３ａとシリコーン樹脂を主成分としたコート
層からなる平均粒径３５〜８０μｍの磁性キャリア３ｂ
と組合せることが好ましい。これにより、寿命は飛躍的
に向上する。なお、磁性キャリア３ｂの平均粒径は、種
々の方法で測定可能であるが、ここでは、通常の篩分け
による方法や光学顕微鏡から得られる画像からランダム
に抽出した２００〜４００個を、画像処理解析装置によ
り解析する方法を用いる。

【００５４】磁性トナー３ａの粒度分布は、種々の方法
で測定可能であるが、本実施形態では、コールターカウ
ンターを用いて行った。具体的には、測定装置としてコ
ールターカウンターＴＡ−II型（コールター社製）を用
い、個数分布、体積分布を出力するインターフェイス
（日科機製）をＰＣ９８０１パーソナルコンピューター
（ＮＥＣ製）に接続したものを利用した。測定法として
は、電解液として１級塩化ナトリウムを用いて１［％］
ＮａＣｌ水溶液を調製し、その電解水溶液１０〜１５ｍ
ｌ中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベ
ンゼンスルフォン酸塩を０．１〜５［ｍｌ］加え、更に
測定試料（磁性トナー３ａ）を２〜２０［ｍｇ］加え、
超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行った後、その
分散処理したサンプル分散液を別のビーカーに入れられ
た１００〜２００ｍｌの電解水溶液中に所定の濃度にな
るように加え、コールターカウンターＴＡ−II型により
アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて個
数を基準として２〜４０μｍの粒子の粒度分布を測定す
る方法を用いた。そして、２〜４０μｍの粒子の体積分
布と個数分布を算出し、その体積分布から求めた重量基
準の重量平均粒径（Ｄ４：各チャンネルの中央値をチャ
ンネルの代表値とする）を求めた。

【００５５】本実施形態で用いる流動性付与剤として
は、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｉ
ｎ、Ｇａ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｃｒ、
Ｍｏ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｖ、Ｚｒ等の酸化物や複合酸化物が
挙げられ、これらを１種又は２種以上を組合せたものを
用いることができる。これらのうち、二酸化ケイ素（シ
リカ）、二酸化チタン（チタニア）、アルミナの微粒子
が好適に用いられる。また、これらのうち、１次粒子径
は０．１［μｍ］以下のものが好ましい。さらに、疎水
化処理剤等により表面改質処理することが有効である。

【００５６】上記疎水化処理剤の代表例としては、ジメ
チルジクロルシラン、トリメチルクロルシラン、メチル
トリクロルシラン、アリルジメチルジクロルシラン、ア
リルフェニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロル
シラン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロ
ルエチルトリクロルシラン、ｐ−クロルエチルトリクロ
ルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、クロル
メチルトリクロルシラン、ｐ−クロルフェニルトリクロ
ルシラン、３−クロルプロピルトリクロルシラン、３−
クロルプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキ
シシラン、ビニルメトキシシラン、ビニル−トリス（β
−メトキシエトキシ）シラン、γ−メタクリルオキシプ
ロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラ
ン、ジビニルジクロルシラン、ジメチルビニルクロルシ
ラン、オクチル−トリクロルシラン、デシル−トリクロ
ルシラン、ノニル−トリクロルシラン、（４−ｔ−プロ
ピルフェニル）−トリクロルシラン、（４−ｔ−ブチル
フェニル）−トリクロルシラン、ジベンチル−ジクロル
シラン、ジヘキシル−ジクロルシラン、ジオクチル−ジ
クロルシラン、ジノニル−ジクロルシラン、ジデシル−
ジクロルシラン、ジドデシル−ジクロルシラン、ジヘキ
サデシル−ジクロルシラン、（４−ｔ−ブチルフェニ
ル）−オクチル−ジクロルシラン、ジオクチル−ジクロ
ルシラン、ジデセニル−ジクロルシラン、ジノネニル−
ジクロルシラン、ジ−２−エチルヘキシル−ジクロルシ
ラン、ジ−３，３−ジメチルベンチル−ジクロルシラ
ン、トリヘキシル−クロルシラン、トリオクチル−クロ
ルシラン、トリデシル−クロルシラン、ジオクチル−メ
チル−クロルシラン、オクチル−ジメチル−クロルシラ
ン、（４−ｔ−プロピルフェニル）−ジエチル−クロル
シラン、オクチルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジ
シラザン、ヘキサエチルジシラザン、ジエチルテトラメ
チルジシラザン、ヘキサフェニルジシラザン、ヘキサト
リルジシラザン等が挙げられる。この他チタネート系カ
ップリング剤、アルミニューム系カップリング剤も使用
可能である。

【００５７】これらの流動性付与剤のうち、０．０５μ
ｍ以下の疎水性シリカ微粒子と平均粒径０．０５μｍ以
下の疎水性酸化チタン微粒子と併用することが、環境安
定性、画像濃度安定性には最も効果が高かった。また、
流動性付与剤は、磁性トナー３ａに対して０．１〜２
［重量％］使用されるのが好ましい。０．１［重量％］
未満では、トナー凝集を改善する効果が乏しくなり、２
［重量％］を超える場合は、細線間におけるトナーの飛
び散り、機内の汚染、感光体ドラム１の傷や摩耗等の問
題が生じやすくなるからである。

【００５８】また、本実施形態で用いることができる現
像剤３には、実質的な悪影響を与えない範囲内で更に他
の添加剤、例えばテフロン（登録商標）粉末、ステアリ
ン酸亜鉛粉末、ポリフッ化ビニリデン粉末の如き滑剤粉
末、あるいは、酸化セリウム粉末、炭化ケイ素粉末、チ
タン酸ストロンチウム粉末などの研磨剤、あるいは、例
えばカーボンブラック粉末、酸化亜鉛粉末、酸化スズ粉
末等の導電性付与剤、また、逆極性の白色微粒子、及び
黒色微粒子を現像性向上剤として少量用いることもでき
る。

【００５９】本実施形態で用いることができるトナー用
結着樹脂としては、従来から公知のものを広く使用する
ことができる。この結着樹脂としては、例えば、ポリス
チレン、ポリ−ｐ−クロルスチレン、ポリビニルトルエ
ンなどのスチレン及びその置換体の単重合体、スチレン
−Ｐ−クロルスチレン共重合体、スチレン−プロピレン
共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレ
ン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸
エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共
重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレ
ン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニル
エチルエーテル共重合体、スチレンビニルメチルケトン
共重合体、スチレン−プタジエン共重合体、スチレン−
イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−イ
ンデン共重合体などのスチレン系共重合体、アクリル樹
脂、メタクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニ
ル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル樹
脂、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジ
ン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、天然
樹脂変性フェノール樹脂、天然樹脂変性マレイン酸樹
脂、ポリウレタン、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポ
キシ樹脂、クマロインデン樹脂、シリコン樹脂、脂肪族
又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂などが挙げ
られ、これらを単独あるいは混合して使用される。特
に、スチレン系共重合体及びポリエステル樹脂が現像特
性、定着性等の面で好ましい。

【００６０】上記スチレン系共重合体のスチレンモノマ
ーに対するコモノマーとしては、アクリル酸、アクリル
酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アク
リル酸ドデシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸−２
−エチルヘキシル、アクリル酸フェニル、メタクリル
酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタク
リル酸ブチル、メタクリル酸オクチル、アクリロニトリ
ル、メタクリロニトリル、アクリルアミドのような二重
結合を有するモノカルボン酸もしくはその置換体、マレ
イン酸、マレイン酸ブチル、マレイン酸メチル、マレイ
ン酸ジメチルのような二重結合を有するジカルボン酸及
びその置換体、塩化ビニル、酢酸ビニル、安息香酸ビニ
ルのようなビニルエステル類、エチレン、プロピレン、
ブチレンのようなエチレン系オレフィン類、ビニルメチ
ルケトン、ビニルヘキシルケトンのようなビニルケトン
類、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビ
ニルイソブチルエーテルのようなビニルエーテル類が挙
げられ、これらのビニル単量体が単独もしくは２種以上
用いられる。

【００６１】上記ポリエステル樹脂は、アルコール成分
と酸成分を原材料に公知の合成方法で製造することがで
きる。そのアルコール成分としては、ポリエチレングリ
コール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコー
ル、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレ
ングリコール、１，４−プロピレングリコール、ネオペ
ンチルグリコール、１，４−ブテンジオールなどのジオ
ール類、１，４−ビス（ヒドロキシメチル）シクロヘキ
サン、ビスフェノールＡ、水素添加ビスフェノールＡ、
ポリオキシエチレン化ビスフェノールＡ、ポリオキシプ
ロピレン化ビスフェノールＡなどのエーテル化ビスフェ
ノール類、これらを炭素数３〜２２の飽和又は不飽和の
炭化水素基で置換した二価のアルコール単位体、その他
の二価のアルコール単位体、ソルビトール、１，２，
３，６−ヘキサンテトロール、１，４−サルビタン、ペ
ンタエスリトール、ジペンタエスリトール、トリペンタ
エスリトール、蔗糖、１，２，４−ブタントリオール、
１，２，５−ペンタトリオール、グリセロール、２−メ
チルプロパントリオール、２−メチル−１，２，４−ブ
タントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロー
ルプロパン、１，３，５−トリヒドロキシメチルベンゼ
ン等の三価以上の他価アルコール単量体等が挙げられ
る。また、上記酸成分としては、パルミチン酸、ステア
リン酸、オレイン酸などのモノカルボン酸、マレイン
酸、フマール酸、メサコン酸、シトラコン酸、イタコン
酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタ
ル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピ
ン酸、セバチン酸、マロン酸、これらを炭素数３〜２２
の飽和もしくは不飽和の炭化水素基で置換した二価の有
機酸単量体、これらの酸の無水物、低級アルキルエステ
ルトリノレイン酸の二量体、その他の二価の有機酸単量
体、１，２，４−ベンゼントリカルボン酸、１，２，５
−ベンゼントリカルボン酸、１，２，４−シクロヘキサ
ントリカルボン酸、２，５，７−ナフタレントリカルボ
ン酸、１，２，４−ナフタレントリカルボン酸、１，
２，４−ブタントリカルボン酸、１，２，５−ヘキサン
トリカルボン酸、１，３−ジカルボキシル−２−メチル
−２−メチレンカルボキシプロパン、テトラ（メチレン
カルボキシル）メタン、１，２，７，８−オクタンテト
ラカルボン酸エンボール三量体酸、これら酸の無水物等
の三価以上の多価カルボン酸単量体等が挙げられる。

【００６２】また、本実施形態で用いることができる顔
料としては、以下のものが用いられる。黒色顔料として
は、カーボンブラック、オイルファーネスブラック、チ
ャンネルブラック、ランプブラック、アセチレンブラッ
ク、アニリンブラック等のアジン系色素、金属塩アゾ色
素、金属酸化物、複合金属酸化物が挙げられる。黄色顔
料としては、カドミウムイエロー、ミネラルファストイ
エロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルスイエロ
ー、ナフトールイエローＳ、ハンザイエローＧ、ハンザ
イエロー１０Ｇ、ベンジジンイエローＧＲ、キノリンイ
エローレーキ、パーマネントイエローＮＣＧ、タートラ
ジンレーキが挙げられる。橙色顔料としては、モリブデ
ンオレンジ、パーマネントオレンジＧＴＲ、ピラゾロン
オレンジ、バルカンオレンジ、インダンスレンブリリア
ントオレンジＲＫ、ベンジジンオレンジＧ、インダンス
レンブリリアントオレンジＧＫが挙げられる。赤色顔料
としては、ベンガラ、カドミウムレッド、パーマネント
レッド４Ｒ、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォ
ッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドＤ、ブリリ
アントカーミン６Ｂ、エオシンレーキ、ローダミンレー
キＢ、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン３Ｂが
挙げられる。紫色顔料としては、ファストバイオレット
Ｂ、メチルバイオレットレーキが挙げられる。青色顔料
としては、コバルトブルー、アルカリブルー、ビクトリ
アブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロ
シアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、
ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーＢＣが
挙げられる。緑色顔料としては、クロムグリーン、酸化
クロム、ピグメントグリーンＢ、マラカイトグリーンレ
ーキ、等がある。これらは、１種又は２種以上を使用す
ることができる。

【００６３】また、本実施形態で用いることができる磁
性トナー３ａには、定着時のオフセット防止のために離
型剤を内添することも可能である。その離型剤として
は、キャンデリラワックス、カルナウバワックス、ライ
スワックスなどの天然ワックス、モンタンワックス、パ
ラフィンワックス、サゾールワックス、低分子量ポリエ
チレン、低分子量ポリプロピレン、アルキルリン酸エス
テルなどがある。これらは、結着樹脂及び定着ローラー
表面材質により選択される。これら離型剤の融点は、６
５〜９０［℃］であることが好ましい。この範囲より低
い場合には、トナーの保存時のブロッキングが発生しや
すくなり、この範囲より高い場合には定着ローラ温度が
低い領域でオフセットが発生しやすくなる場合があるか
らである。

【００６４】また、本実施形態の磁性トナー３ａには、
荷電制御剤をトナー粒子に内添、又はトナー粒子に外添
して用いることが好ましい。この荷電制御剤によって、
現像システムに応じた最適の荷電量コントロールが可能
となり、特に、本実施形態のように自己トナー濃度制御
によりトナー濃度を制御する場合には、荷電制御剤を用
いるのが有効である。

【００６５】磁性トナー３ａに用いられる極性制御剤と
しては、従来から公知のものを使用できる。正極性制御
剤としては、ニグロシン及び脂肪酸金属塩等による変性
物、トリブチルベンジルアンモニウム−１−ヒドロキシ
−４−ナフトスルフォン酸塩、テトラブチルアンモニウ
ムテトラフルオロボレートなどの四級アンモニウム塩、
ジブチルスズオキサイド、ジオクチルスズオキサイド、
ジシクロヘキシルスズオキサイドなどのジオルガノスズ
オキサイド、ジブチルスズボレート、ジオクチルスズボ
レート、ジシクロヘキシルスズボレートなどのジオルガ
ノスズボレートを単独あるいは２種類以上組み合わせて
用いることができる。これらの中でも、ニグロシン系化
合物、有機四級アンモニウム塩の如き極性制御剤が特に
好ましく用いられる。負極性制御剤としては、例えば有
機金属化合物、キレート化合物が有効である。その例と
してはアルミニウムアセチルアセトナート、鉄（II）ア
セチルアセトナート、３，５−ジタ−シャリ−ブチルサ
リチル酸クロム等があり、特にアセチルアセトン金属錯
体、モノアゾ金属錯体、ナフトエ酸あるいはサリチル酸
系の金属錯体又は塩が好ましく、特にサリチル酸系金属
錯体、モノアゾ金属錯体又はサリチル酸系金属塩が好ま
しい。上記極性制御剤は、微粒子状として用いることが
好ましく、具体的には、３μｍ以下の個数平均粒径が好
ましい。また、本実施形態の磁性トナー３ａに使用され
る極性制御剤の使用量は、結着樹脂の種類、必要に応じ
て使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製
造方法によって決定されるもので、一義的に限定される
ものではないが、好ましくは結着剤１００重量部に対し
て、０．１〜２０重量部の範囲、好ましくは０．２〜１
０重量部で用いられる。０．１重量部未満では、磁性ト
ナー３ａの帯電量が不足し実用的でなく、また、２０重
量部を越える場合には磁性トナー３ａの帯電量が大きす
ぎ、磁性キャリア３ｂとの静電的吸引力の増大のため、
現像剤の流動性低下や画像濃度の低下を招くからであ
る。

【００６６】また、本実施形態の磁性トナー３ａに使用
される磁性材料としては、マグネタイト、ヘマタイト、
フェライト等の酸化鉄、鉄、コバルト、ニッケルのよう
な金属あるいはこれら金属のアルミニウム、コバルト、
銅、鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモン、ベリ
リウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、マンガ
ン、セレン、チタン、タングステン、バナジウムのよう
な金属の合金及びその混合物などが挙げられる。この中
でも特にマグネタイトが有用である。このマグネタイト
は、公知の製造方法で作製でき、例えば、硫酸鉄水溶液
をアルカリ性水溶液で中和し、水酸化鉄を得て、その後
ｐＨを１０以上に調整した水産化鉄懸濁液を酸素含有ガ
スで酸化し、マグネタイトスラリーを得た後、そのマグ
ネタイトスラリーを水洗、濾過、乾燥、解砕することに
より、マグネタイト粒子を得ることができる。

【００６７】これらの磁性材料は平均粒子が０．０１〜
１μｍ、好ましくは０．１〜０．５μｍのものがよい。
磁性トナー３ａ中に含有させる量としては、磁性トナー
３ａに対して、５〜８０［ｗｔ％］、特に好ましくは１
０〜６０［ｗｔ％］がよい。

【００６８】また、本実施形態の磁性トナー３ａは、５
［ｋＯｅ］すなわち５×１０⁶／４π［Ａ／ｍ］の磁場
中での磁化の強さが、１０〜２５［ｅｍｕ／ｇ］すなわ
ち１０×１０^-7×４π〜２５×１０^-7×４π［Ｗｂ・ｍ
／ｋｇ］、好ましくは１５〜２０［ｅｍｕ／ｇ］すなわ
ち１５×１０^-7×４π〜２０×１０^-7×４π［Ｗｂ・ｍ
／ｋｇ］であって、１［ｋＯｅ］すなわち１×１０⁶／
４π［Ａ／ｍ］磁場中での磁化の強さが、７〜２０［ｅ
ｍｕ／ｇ］すなわち７×１０^-7×４π〜２０×１０^-7×
４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］、好ましくは１０〜１７［ｅｍ
ｕ／ｇ］すなわち１０×１０^-7×４π〜１７×１０^-7×
４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］となるように調製される。すな
わち、５×１０⁶／４π［Ａ／ｍ］の磁場中における上
述した磁化の強さを飽和磁化値とし、１×１０⁶／４π
［Ａ／ｍ］の磁場中における上述した磁化の強さを飽和
磁化値に達する前の磁化値として得られる磁化曲線をも
つような磁性トナーを調製する。また、本実施形態の磁
性トナー３ａ中における磁性材料は、ＦｅＯ含有量が５
〜５０［ｗｔ％］、好ましくは１０〜３０［ｗｔ％］
で、比表面積が１〜６０［ｍ²／ｇ］、好ましくは３〜
２０［ｍ²／ｇ］であるのが好ましい。

【００６９】また、本実施形態の磁性キャリア３ｂとし
ては、従来から公知のものを使用でき、例えば、鉄粉、
フェライト粉、ニッケル粉、マグネタイト粉の如き磁性
粒子あるいはこれら磁性粒子の表面を樹脂で処理したも
の、あるいは磁性粒子が樹脂中に分散されている磁性粒
子分散樹脂粒子等が挙げられる。磁性キャリア３ｂの平
均粒径は、３５〜８０μｍとするのがよい。その磁性キ
ャリア３ｂのコート層を形成する樹脂としては、例え
ば、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレ
ン、クロロスルホン化ポリエチレン等のポリオレフィン
系樹脂、ポリスチレン、アクリル（例えばポリメチルメ
タクリレート）、ポリアクリロニトリル、ポリビニルア
セテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラー
ル、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビ
ニルエーテル、ポリビリケトン等のポリビニル及びポリ
ビニリデン系樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、
ポリテトラフルオロエチレン、ポリ弗化ビニル、ポリ弗
化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン等の弗
素樹脂、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン、ポ
リカーボネート、尿素−ホルムアルデヒド樹脂等のアミ
ノ樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられ
る。これらの中で、磁性粒子の表面にシリコーン樹脂層
を設けたものあるいはカーボンブラックを含むシリコー
ン樹脂層を設けたものが、耐スペント性に最も優れてい
る。このシリコーン樹脂としては、従来から知られてい
るいずれのシリコーン樹脂であってもよく、例えば、下
記の化１で示されるオルガノシロキサン結合のみからな
るストレートシリコーン及びアルキド、ポリエステル、
エポキシ、ウレタンなどで変成したシリコーン樹脂が挙
げられる。

【００７０】

【化１】

【００７１】上記化１中の式において、Ｒ１は、水素原
子、炭素原子１〜４のアルキル基又はフェニル基、Ｒ２
及びＲ３は、水素基、炭素原子数１〜４のアルコキシ
基、フェニル基、フェノキシ基、炭素原子数２〜４のア
リケニル基、炭素原子数２〜４のアルケニルオキシ基、
ヒドロキシ基、カルボキシル基、エチレンオキシド基、
グリシジル基又は下記の化２に示される基である。

【００７２】

【化２】

【００７３】上記化２中の式において、Ｒ４及びＲ５
は、ヒドロキシ基、カルボキシル基、炭素原子数１〜４
のアルキル基、炭素原子数１〜４のアルコキシ基、炭素
原子数２〜４のアルケニル基、炭素原子数２〜４のアル
ケニルオキシ基、フェニル基、フェノキシ基、ｋ，ｌ，
ｍ，ｎ，ｏ，ｐは１以上の整数を示す。

【００７４】上述した各置換基は、未置換のもののほ
か、例えば、アミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシル
基、メルカプト基、アルキル基、フェニル基、エチレン
オキサイド基、グリシジル基、ハロゲン原子のような置
換基を有してもよい。

【００７５】また、磁性キャリア３ｂのコート層にカー
ボンブラックを含むことによって、所望のキャリアの電
気抵抗を得ることができる。このカーボンブラックは、
例えば、ファーネスブラック、アセチレンブラック、チ
ャンネルブラックなどのすべてのカーボンブラックが使
用できる。この中でも、特にファーネスブラックとアセ
チレンブラックの混合物を用いることにより、少量の添
加で効果的に導電性の調整が可能で、更にコート層の耐
摩耗性に優れたキャリアを得ることが可能となった。こ
れらのカーボンブラックは、粒径０．０１〜１０μｍ程
度のものが好ましく、被覆樹脂１００重量部に対して２
〜３０重量部添加されることが好ましく、さらには５〜
２０重量部が好ましい。また、キャリア被覆層中には、
核体粒子との接着性を向上させたり導電性付与剤の分散
性を向上させる目的で、シランカップリング剤、チタン
カップリング剤等を添加しても良い。

【００７６】上記シランカップリング剤としては、下記
の化３中の一般式に示される化合物である。

【００７７】

【化３】ＹＲＳｉＸ３

【００７８】但し、上記化２中の式において、Ｘは、ケ
イ素原子に結合している加水分解基で、クロル基、アル
コキシ基、アセトキシ基、アルキルアミノ基、プロペノ
キシ基などがある。また、Ｙは、有機マトリックスと反
応する有機官能基で、ビニル基、メタクリル基、エポキ
シ基、グリシドキシ基、アミノ基、メルカプト基などが
ある。また、Ｒは、炭素数１〜２０のアルキル基又はア
ルキレン基である。このようなシランカップリング剤の
中でも、特に負帯電性を有する現像剤を得るには、Ｙに
アミノ基を有するアミノシランカップリング剤が好まし
く、正帯電性を有する現像剤を得るには、Ｙにエポキシ
基を有するエポキシシランカップリング剤が好ましい。

【００７９】磁性キャリア３ｂのコート層の形成法とし
ては、従来と同様、キャリア核体粒子の表面にコート層
形成液を噴霧法、浸漬法等の手段で塗布すればよい。コ
ート層の厚さは、０．１〜２０μｍが好ましい。

【００８０】次に、本実施形態で用いる二成分現像剤を
作製する方法の一例について説明する。先ず、上述した
結着樹脂、着色剤としての顔料又は染料、荷電制御剤、
滑剤、その他の添加剤等をヘンシェルミキサーの如き混
合機により充分に混合した後、バッチ式の２本ロール、
バンバリーミキサーや連続式の２軸押出し機、例えば神
戸製鋼所社製ＫＴＫ型２軸押出機、東芝機械社製ＴＥＭ
型２軸押出機、ＫＣＫ社製２軸押出機、池貝鉄工社製Ｐ
ＣＭ型２軸押出機、栗本鉄工所社製ＫＥＸ型２軸押出機
や、連続式の１軸混練機、例えばブッス社製コ・ニーダ
等の熱混練機を用いて構成材料をよく混練し、冷却後、
ハンマーミル等を用いて粗粉砕する。また、カラー現像
剤を作製する場合、顔料の分散を向上させる目的で、結
着樹脂の一部と顔料を予め溶融混練して得られるマスタ
ーバッチを着色剤として使用することが一般的である。

【００８１】次に、このようにして得た粗粉砕物を、ジ
ェット気流を用いた微粉砕機や機械式粉砕機を単独ある
いは併用して微粉砕する。そして、得られた微粉際粒子
を、旋回気流を用いた分級機やコアンダ効果を用いた分
級機により所定の粒度に分級する。本発明の粒径分布を
有する磁性トナー３ａを得るためには、この中でも、コ
アンダ効果を利用した分級機が好適に用いられる。更
に、流動性付与剤とヘンシェルミキサーの如き混合機に
より充分混合し、２５０メッシュ以上の篩を通過させ、
粗大粒子、凝集粒子を除去する。

【００８２】以下、複数の現像剤３を用い、本実施形態
の現像装置２により現像して得た画像の評価を行った実
験について説明する。まず、本実験に用いた現像剤の製
造例ならびに比較例を以下に示す。

【００８３】〔現像剤製造例１〕本現像剤製造例１で
は、ポリエステル樹脂を１００重量部、含クロムアゾ染
料を３重量部、マグネタイト微粒子を２３重量部、ポリ
プロピレンを５重量部からなる混合物を、ヘンシェルミ
キサーにて混合した後、１８０℃に設定した混練押出機
によって混練し、冷却固化せしめ、これをカッターミル
にて粗粉砕後、機械式粉砕機を使用して微粉砕し、得ら
れた微粉砕物をコアンダ効果を利用した多分割分級機を
使用して、５μｍ以下の粒径をもつ粒子が５１．４［個
数％］の粒度分布となるように分級して母体粒子を得
た。さらに、この母体粒子１００重量部に対して、平均
粒径０．３μｍの疎水性シリカ０．６重量部を添加し
て、ヘンシェルミキサーにて混合し、磁性トナーａを得
た。また、磁性キャリアについては、シリコーン樹脂
（オルガノストレ−トシリコーン）を１００重量部、ト
ルエンを１００重量部、γ−（２−アミノエチル）アミ
ノプロピルトリメトキシシランを５重量部、カーボンブ
ラックを１０重量部からなる混合物を、ホモミキサーで
２０分間分散し、コート層形成液を調整した。このコー
ト層形成液を流動床型コーティング装置で粒径５０μｍ
の球状マグネタイト１０００部の表面にコーティングし
て磁性キャリアＡを得た。そして、このようにして得た
９０重量部の磁性キャリアＡと１０重量部の磁性トナー
ａとを、ターブラミキサーを用いて混合して二成分現像
剤を得た。

【００８４】〔現像剤製造例２〕本現像剤製造例２で
は、上記現像剤製造例１で得られた母体粒子に、平均粒
径０．３μｍの疎水性シリカ０．６重量部、疎水性酸化
チタン０．３重量部を添加して、ヘンシェルミキサーに
て混合し、磁性トナーｂを得た。そして、上記現像剤製
造例１で得られた９０重量部の磁性キャリアＡと１０重
量部の磁性トナーｂとを、ターブラミキサーを用いて混
合して二成分現像剤を得た。

【００８５】〔現像剤製造例３〕本現像剤製造例３で
は、上記現像剤製造例２における分級条件を変更し、５
μｍ以下の粒径をもつ粒子が４１．２［個数％］の粒度
分布となるように分級した以外は、上記現像剤製造例２
と同様の方法で磁性トナーｃを得た。そして、上記現像
剤製造例１で得られた９０重量部の磁性キャリアＡと１
０重量部の磁性トナーｃとを、ターブラミキサーを用い
て混合して二成分現像剤を得た。

【００８６】〔現像剤製造例４〕本現像剤製造例４で
は、上記現像剤製造例２における分級条件を変更し、５
μｍ以下の粒径をもつ粒子が６２．１［個数％］の粒度
分布となるように分級した以外は、上記現像剤製造例２
と同様の方法で磁性トナーｄを得た。そして、上記現像
剤製造例１で得られた９０重量部の磁性キャリアＡと１
０重量部の磁性トナーｄとを、ターブラミキサーを用い
て混合して二成分現像剤を得た。

【００８７】〔現像剤製造例５〕本現像剤製造例５で
は、上記現像剤製造例２における分級条件を変更し、５
μｍ以下の粒径をもつ粒子が７５．６［個数％］の粒度
分布となるように分級した以外は、上記現像剤製造例２
と同様の方法で磁性トナーｅを得た。そして、上記現像
剤製造例１で得られた９０重量部の磁性キャリアＡと１
０重量部の磁性トナーｅとを、ターブラミキサーを用い
て混合して二成分現像剤を得た。

【００８８】〔現像剤製造例６〕本現像剤製造例６で
は、ポリエステル樹脂を１００重量部、含クロムアゾ染
料を３重量部、マグネタイト微粒子を３０重量部、ポリ
プロピレンを５重量部からなる混合物を、ヘンシェルミ
キサーにて混合した後、１８０℃に設定した混練押出機
によって混練し、冷却固化せしめ、これをカッターミル
にて粗粉砕後、機械式粉砕機を使用して微粉砕し、得ら
れた微粉砕物を旋回式風力分級装置を使用して、５μｍ
以下の粒径をもつ粒子が５５．７［個数％］の粒度分布
となるように分級して母体粒子を得た。さらに、この母
体粒子１００重量部に対して、平均粒径０．３μｍの疎
水性シリカ０．５重量部、疎水性酸化チタン０．３重量
部を添加して、ヘンシェルミキサーにて混合し、磁性ト
ナーｆを得た。そして、上記現像剤製造例１で得られた
９０重量部の磁性キャリアＡと１０重量部の磁性トナー
ｆとを、ターブラミキサーを用いて混合して二成分現像
剤を得た。

【００８９】〔比較例１〕本比較例１では、ポリエステ
ル樹脂を１００重量部、含クロムアゾ染料を３重量部、
マグネタイト微粒子を５０重量部、ポリプロピレンを５
重量部からなる混合物をヘンシェルミキサーにて混合し
た後、１８０℃に設定した混練押出機によって混練し、
冷却固化せしめ、これをカッターミルにて粗粉砕後、機
械式粉砕機を使用して微粉砕し、得られた微粉砕物を旋
回式風力分級装置を使用して、５μｍ以下の粒径をもつ
粒子が３２．３［個数％］の粒度分布となるように分級
して母体粒子を得た。さらに、この母体粒子１００重量
部に対して、平均粒径０．３μｍの疎水性シリカ０．５
重量部、疎水性酸化チタン０．３重量部を添加して、ヘ
ンシェルミキサーにて混合し、磁性トナーｇを得た。そ
して、上記現像剤製造例１で得られた９０重量部の磁性
キャリアＡと１０重量部の磁性トナーｇとを、ターブラ
ミキサーを用いて混合して二成分現像剤を得た。

【００９０】〔比較例２〕本比較例２では、ポリエステ
ル樹脂を１００重量部、含クロムアゾ染料を３重量部、
ポリプロピレンを５重量部からなる混合物を、ヘンシェ
ルミキサーにて混合した後、１８０℃に設定した混練押
出機によって混練し、冷却固化せしめ、これをカッター
ミルにて粗粉砕後、機械式粉砕機を使用して微粉砕し、
得られた微粉砕物を旋回式風力分級装置を使用して、５
μｍ以下の粒径をもつ粒子が８３．１［個数％］の粒度
分布となるように分級して母体粒子を得た。さらに、こ
の母体粒子１００重量部に対して、平均粒径０．３μｍ
の疎水性シリカ０．５重量部、疎水性酸化チタン０．３
重量部を添加して、ヘンシェルミキサーにて混合し、磁
性トナーｈを得た。そして、上記現像剤製造例１で得ら
れた９０重量部の磁性キャリアＡと１０重量部の磁性ト
ナーｈとを、ターブラミキサーを用いて混合して二成分
現像剤を得た。

【００９１】各現像剤制御例及び比較例で作製した二成
分現像剤について、５μｍ以下の粒子の個数％、１×１
０⁶／４π［Ａ／ｍ］及び５×１０⁶／４π［Ａ／ｍ］の
磁場中での磁化の強さ、磁性キャリアのコート層の構成
及び流動性付与剤の種類を纏めた表を表１に示す。下記
の表１に、各例の結果を表１に示す。

【００９２】

【表１】

【００９３】次に、本実験に用いたプリンタの構成につ
いて説明する。図４は、現像領域Ｄにおいて、感光体ド
ラム１と磁性トナー３ａと磁性キャリア３ｂとの間に働
く力を示す説明図である。磁性トナー３ａには、感光体
ドラム１との間に電界による力Ｆｅと、磁性キャリア３
ｂとの間に静電的な力Ｆｓと、現像スリーブ４側に引き
付ける磁気的な力Ｆｂとが、それぞれ図中矢印の方向に
働く。上述したトナードリフトによる力は、静電的な力
Ｆｓの増加分αとして考えることができ、トナードリフ
トの発生している状態では、ＦｓはＦｓ＋αとなり、磁
性キャリア３ｂに引き戻されやすくなる。さらに、磁性
トナー３ａの形状が球形に近いほど、磁性トナー３ａが
磁性キャリア３ｂ上を移動しやすくなり、トナードリフ
トが発生しやすい。非磁性トナーの場合には、トナーに
磁気的な力Ｆｂが働かないので、磁性キャリア３ｂに向
かう磁気的な力Ｆｂが働く磁性トナー３ａは、非磁性ト
ナーと比べて、ベタ画像やハーフトーン画像の後端白抜
けが発生しやすく、また、細線、孤立ドットの再現性に
ついて不利となる。

【００９４】そこで、本実施形態では、現像磁極Ｐ１に
よって現像スリーブ４の外側に発生する法線方向磁束密
度のピーク値の減衰率を５０［％］以上にすることによ
り、磁気ブラシＭＢの長さを短くして現像スリーブ回転
方向における現像領域Ｄの幅を狭くし、トナードリフト
の発生を低減している。また、このように減衰率を５０
［％］以上にすることにより、現像領域Ｄにおける磁気
ブラシの密度を高めることができるので、図１３（ａ）
に示したように、現像スリーブ４の回転中心軸方向全体
にわたって現像剤を均一に穂立ちさせ、これを感光体ド
ラム１の表面に接離させることができる。その結果、図
１３（ｂ）に示したように、磁性トナー３ａを用いた場
合でも、後端白抜けのないベタ画像を形成することがで
き、磁性トナー３ａを用いた場合の画質改善ができる。
この原理については、上述したとおりである。

【００９５】なお、現像領域Ｄの幅を狭くしてトナード
リフトの発生を低減する効果を実現するための構成は、
上述したように上記法線方向磁束密度の減衰率を大きく
する以外にも、図１２に示したように、現像磁極Ｐ１に
よって現像スリーブ４上に発生する法線方向磁束密度が
０［ｍＴ］となる変極点間の角度幅θ１を小さくするも
のでもよい。具体的には、上記変極点間の角度幅θ１を
４０°以下にすることで、上記減衰率を５０［％］以上
にする場合と同様に、現像領域Ｄの現像スリーブ回転方
向の幅を狭くし、磁性トナーを用いた場合の後端白抜
け、横線細り、孤立ドット形状のばらつき等の画質劣化
を低減することができる。また、図１１に示したよう
に、現像領域で現像磁極Ｐ１により発生する磁束分布に
おいて、現像スリーブ４の表面法線方向における最高法
線磁束密度Ｂｎの半値角度幅θ２を小さくするものでも
よい。具体的には、上記半値角度幅θ２を２０°以下に
することで、上記減衰率を５０［％］以上にする場合と
同様に、現像領域Ｄの現像スリーブ回転方向の幅を狭く
し、磁性トナーを用いた場合の後端白抜け、横線細り、
孤立ドット形状のばらつき等の画質劣化を低減すること
ができる。

【００９６】〔実験例１〕次に、上述した各現像剤製造
例及び比較例で作製した現像剤を用い、本実施形態の現
像装置２により現像して得た画像の評価を行った実験例
１について説明する。本実験例では、現像装置２を下記
の表２に示すように設定したものを使用した。ここで、
磁束密度の測定に使用した計測装置は、ＡＤＳ社製ガウ
スメーター（ＨＧＭ ８３００）並びにＡＤＳ社製Ａ１
型アキシャルプローブであり、円チャートレコーダにて
記録した。

【００９７】

【表２】

【００９８】上記表２に示した実験条件の下で、上記表
１に示した現像剤製造例１〜６及び比較例１〜２で作製
した現像剤を用い、現像磁極Ｐ１によって現像スリーブ
の外側に発生する法線方向磁束密度Ｂｎのピーク値の減
衰率を変化させて、下記の評価方法により画像の評価を
行った。具体的には、ハーフトーンベタ画像の後端白抜
け量、１２００ｄｐｉ１ドット再現性、画像濃度ムラ、
画像濃度制御性について評価を行った。下記の表３に、
本実験例１における実験結果を示す。

【００９９】

【表３】

【０１００】ここで、ハーフトーンベタ画像の後端白抜
け量の評価においては、後端白抜け量が０〜０．４ｍｍ
の場合を良好な範囲として◎及び○で示し、０．８ｍｍ
以上を×で示し、その中間を△で示している。また、１
２００ｄｐｉ１ドット再現性の評価においては、１２０
０ｄｐｉの１ドット孤立点の再現性について、その再現
率が７０［％］以上を良好な範囲として◎及び○で示
し、３０［％］以下を×で示し、その中間を△で示して
いる。また、画像濃度制御性の評価においては、画像濃
度が１．６の１００％ソリッド画像を２０枚連続プリン
トし、その画像濃度の変化を評価した。評価基準として
は、画像濃度差が０．１未満のときには◎、０．１以上
０．２未満のときには○、０．２以上０．５未満のとき
には△、０．５以上のときには×とした。また、画像濃
度ムラの評価においては、画像の上部、中部、下部から
それぞれ３カ所、計９カ所の位置の画像濃度をマクベス
反射濃度計で測定し、その最大値と最小値の差を画像濃
度ムラとして評価を行った。評価基準としては、その値
が０．１未満のときには◎、０．１以上０．２未満のと
きには○、０．２以上０．５未満のときには△、０．５
以上のときには×とした。

【０１０１】上記表３に示した実験結果から、磁性小粒
径トナーを用いた場合は、法線方向磁束密度Ｂｎのピー
ク値の減衰率を５０［％］以上にすることにより、１２
００ｄｐｉの１ドット画像の再現が可能となり、後端白
抜け量の程度が少なく、また、画像濃度制御性、画像濃
度ムラも良好な画像品質が得られることがわかる。

【０１０２】〔実験例２〕次に、上述した各現像剤製造
例及び比較例で作製した現像剤を用い、本実施形態の現
像装置２により現像して得た画像の評価を行った実験例
２について説明する。本実験例では、上記実験例１と同
じ現像装置２を用い、上記変極点間の角度幅θ１を変化
させて、上記実験例１と同じ評価を行った。下記の表４
に、本実験例１における実験結果を示す。

【０１０３】

【表４】

【０１０４】上記表４に示した実験結果から、磁性小粒
径トナーを用いた場合は、法線方向磁束密度の０［ｍ
Ｔ］変極点間角度幅θ１を４０［％］以下にすることに
より、１２００ｄｐｉの１ドット画像の再現が可能とな
り、後端白抜け量の程度が少なく、また、画像濃度制御
性、画像濃度ムラも良好な画像品質が得られることがわ
かる。

【０１０５】〔実験例３〕次に、上述した各現像剤製造
例及び比較例で作製した現像剤を用い、本実施形態の現
像装置２により現像して得た画像の評価を行った実験例
３について説明する。本実験例では、上記実験例１と同
じ現像装置２を用い、上記現像磁極Ｐ１による法線方向
磁束密度分布の半値角度幅θ２を変化させて、上記実験
例１と同じ評価を行った。下記の表５に、本実験例１に
おける実験結果を示す。

【０１０６】

【表５】

【０１０７】上記表４に示した実験結果から、磁性小粒
径トナーを用いた場合は、上記法線方向磁束密度の半値
角度幅θ２を２０［％］以下にすることにより、１２０
０ｄｐｉの１ドット画像の再現が可能となり、後端白抜
け量の程度が少なく、また、画像濃度制御性、画像濃度
ムラも良好な画像品質が得られることがわかる。

【０１０８】以上、本実施形態によれば、いわゆる二成
分現像方式を採用した現像装置２において、現像剤３に
含まれるトナーが少なくとも結着樹脂と磁性体からなる
磁性トナー３ａであり、現像磁極Ｐ１により現像剤担持
体としての現像スリーブ４の表面外側に発生する法線方
向磁束密度Ｂｎの減衰率が５０［％］以上であり、現像
剤３中の磁性トナー３ａの重量平均粒径が６．０〜８．
０μｍであり、現像剤３中に５μｍ以下の磁性トナー３
ａが４０〜８０［個数％］含有され、５×１０ ⁶／４π
［Ａ／ｍ］磁場中における磁性トナー３ａの磁化の強さ
が、１０×１０^{- 7}×４π〜２５×１０^-7×４π［Ｗｂ・
ｍ／ｋｇ］であり、１×１０⁶／４π［Ａ／ｍ］磁場中
における磁性トナー３ａの磁化の強さが、７×１０^-7×
４π〜２０×１０^-7×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］であるの
で、現像スリーブ４の線速を大きくした場合でも、トナ
ー飛散を抑制することができるとともに、後端白抜けな
どの画質劣化がなく、かつ、例えば１２００ｄｐｉとい
う超高解像度の１ドットを良好に再現した画像を転写材
としての転写紙５２上に形成することができる。また、
本実施形態の現像装置２は、現像磁極Ｐ１により現像ス
リーブ４の表面上に発生する法線方向磁束密度Ｂｎが０
［ｍＴ］となる変極点を、現像領域Ｄにおける現像スリ
ーブ４表面の曲率中心軸としての回転中心軸から見たと
きの現像領域Ｄにおける現像スリーブ４の表面移動方向
における変極点間の角度幅が４０°以下であるので、上
記減衰率を５０［％］以上にする場合と同様に、現像ス
リーブ４の線速を大きくした場合でも、トナー飛散を抑
制することができるとともに、後端白抜けなどの画質劣
化がなく、かつ、例えば１２００ｄｐｉという超高解像
度の１ドットを良好に再現した画像を転写材としての転
写紙５２上に形成することができる。また、本実施形態
の現像装置２は、現像磁極Ｐ１により現像スリーブ４の
表面外側に発生する法線方向最高磁束密度Ｂｎｐの半分
の磁束密度となる半値点を、現像領域Ｄにおける現像ス
リーブ４の回転中心軸から見たときの現像スリーブ４の
表面移動方向における変極点間の角度幅が２０°以下で
あるので、上記減衰率を５０［％］以上にする場合と同
様に、現像スリーブ４の線速を大きくした場合でも、ト
ナー飛散を抑制することができるとともに、後端白抜け
などの画質劣化がなく、かつ、例えば１２００ｄｐｉと
いう超高解像度の１ドットを良好に再現した画像を転写
材としての転写紙５２上に形成することができる。ま
た、本実施形態の現像装置２は、現像スリーブ４に担持
されて現像領域Ｄに向けて搬送される搬送現像剤３１の
量を規制する現像剤規制部材としてのドクタ６と、その
ドクタ６で現像領域Ｄに向けての搬送が規制された収容
現像剤３２を収容する現像剤収容部Ｓと、その現像剤収
容部Ｓに現像剤搬送方向上流側から隣接する位置で現像
スリーブ４表面に臨むトナー補給口８ａを有するトナー
収容部としてのトナーホッパ８とを備え、現像スリーブ
４上での現像剤搬送に伴う現像剤３の移動により、現像
スリーブ４上の現像剤３のトナー濃度に応じてトナーホ
ッパ８内の磁性トナー３ａを現像剤３に取り込む構成を
有するので、いわゆる自己トナー濃度制御を行うことが
できる。よって、トナー補給機構やトナー濃度センサを
搭載せず、現像剤３のトナー濃度を自動で制御すること
ができ、二成分現像方式を採用する現像装置の欠点であ
った装置の大型化をなくし、小型で安価な現像装置を提
供することができる。特に、本実施形態の現像装置２で
は、磁性トナー３ａが上述のような磁化の強さをもつの
で、トナーの流動性が良好であり、トナーホッパ８内の
磁性トナー３ａを現像剤３に効率よく取り込むことがで
き、トナー消費量の多い画像を繰り返し形成したときの
画像濃度の低下を抑制することができる。

【０１０９】なお、本実施形態における現像装置２を、
感光体ドラム１、帯電ローラ５０及びクリーニング装置
５８の少なくとも１つと一体構造物にし、プリンタ本体
に対して着脱可能なプロセスユニット（プロセスカート
リッジ）として構成してもよい。例えば、図５に示すよ
うに、感光体ドラム１、帯電ローラ５０、クリーニング
装置５８及び現像装置２をすべて、プリンタ本体に対し
て着脱可能なプロセスユニット（プロセスカートリッ
ジ）６０として構成することができる。また、本実施形
態では、感光体ドラム１上に形成したトナー像を転写紙
５２に直接転写する場合について説明したが、感光体ド
ラム上のトナー像を一旦中間転写体に転写し、その後、
中間転写体上のトナー像を転写紙に転写する画像形成装
置にも適用することができる。例えば、１つの感光体ド
ラム上に各色ごとのトナー像を順次形成し、その感光体
ドラム上の各色トナー像を１次転写手段により中間転写
体に重ね合わせて１次転写し、その中間転写体上の重ね
合わせトナー像を２次転写手段により転写紙上に一括転
写するようなカラー画像形成装置に適用することができ
る。また、例えば、中間転写体の表面移動経路に沿って
感光体ドラムを含む画像形成ユニットを複数並べて配置
し、各画像形成ユニットの感光体ドラム上に互いに異な
る色のトナー像を形成し、各感光体ドラム上のトナー像
を一次転写手段により中間転写体上に重ね合わせて１次
転写し、その中間転写体上の重ね合わせトナー像を２次
転写手段により転写紙に一括転写するいわゆるタンデム
型のカラー画像形成装置にも適用することができる。ま
た、本実施形態では、本発明をプリンタの現像装置に適
用した場合について説明したが、複写機やＦＡＸなど他
の画像形成装置にも適用こともできる。

【０１１０】

【発明の効果】請求項１乃至６の発明によれば、現像領
域を狭める現像装置において磁性トナーを用いた場合で
も、超高解像度の画像の再現性に優れた良好な画像を得
ることができるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係るプリンタの現像装置の概略構成
図。

【図２】同プリンタの概略構成図。

【図３】（ａ）及び（ｂ）は、同現像装置における現像
動作時の自己トナー濃度制御を説明するための説明図。

【図４】同現像装置の現像領域において、感光体ドラム
と磁性トナーと磁性キャリアとの間に働く力を示す説明
図。

【図５】同現像装置を備えたプロセスカートリッジの一
例を示す概略構成図。

【図６】二成分現像方式でネガポジ現像を行う現像装置
における現像領域の拡大図。

【図７】（ａ）〜（ｃ）は、同現像装置において後端白
抜けが発生するメカニズムを説明するための説明図。

【図８】（ａ）は、従来例に係る現像装置の現像領域に
おける現像スリーブ軸方向の磁気ブラシ分布の説明図。
（ｂ）は、同現像領域における現像スリーブ表面移動方
向の磁気ブラシ分布の説明図。

【図９】（ａ）は、従来例に係る現像装置の現像領域に
おける現像スリーブ軸方向の磁気ブラシ分布の説明図。
（ｂ）は、同現像装置を用いて現像して得たベタ画像の
説明図。

【図１０】（ａ）〜（ｃ）は、法線方向磁束密度の減衰
率を５０［％］以下とした現像装置を用いたときの後端
白抜けの低減メカニズムを説明するための現像領域の拡
大図。

【図１１】現像磁極による法線方向磁束密度が０［ｍ
Ｔ］となる現像スリーブ回転方向における変極点間の角
度幅を示す説明図。

【図１２】現像磁極による法線方向磁束密度の現像スリ
ーブ回転方向における半値角度幅を示す説明図。

【図１３】（ａ）は、法線方向磁束密度の減衰率を５０
［％］以下とした現像装置の現像領域における現像スリ
ーブ軸方向の磁気ブラシ分布の説明図。（ｂ）は、同現
像装置を用いて現像して得たベタ画像の説明図。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム ２ 現像装置 ２ａ ケーシング ３ 現像剤 ３ａ 磁性トナー ３ｂ 磁性キャリア ３１ 搬送現像剤 ３２ 収容現像剤 ３３ 滞留現像剤 ４ 現像スリーブ ５ マグネットローラ ６ ドクタ ７ 現像剤収容ケース ７ａ プレドクタ ８ トナーホッパ ８ａ トナー補給口 ９ トナーアジテータ １０ 現像バイアス電源 ５０ 帯電ローラ ５１ 光書込ユニット ５２ 転写紙 ５３ 転写ローラ Ｓ 現像剤収容部 Ｄ 現像領域

───────────────────────────────────────────────────── 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 15/09 １０１ Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０７Ｌ (72)発明者 樋口 博人 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 近藤 麻衣子 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 小池 寿男 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 三瓶 敦史 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 山根 正行 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 大山 邦啓 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 佐野 潤一 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 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 Ｆターム(参考） 2H005 AA02 EA03 EA05 FA06 2H031 AA16 AC14 AC15 AC20 AC33 AC34 BA03 2H077 AA11 AD02 AD06 AD13 AD18 DA10 EA13 EA15 FA19

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トナーと磁性粒子を含む現像剤を表面に担
   持して表面移動する現像剤担持体と、静電潜像を表面に
   担持して表面移動する潜像担持体とが対向する現像領域
   で、該現像領域に対向するように配置した現像磁極によ
   り該現像剤担持体上の現像剤を穂立ちさせて該現像剤担
   持体上に磁気ブラシを形成し、該現像剤担持体を、該現
   像領域で該潜像担持体の表面移動方向と同方向かつ該潜
   像担持体表面の線速よりも大きい線速で表面移動させ
   て、該磁気ブラシにより該潜像担持体の表面を摺擦し、
   該潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置におい
   て、上記トナーは、少なくとも結着樹脂と磁性体からな
   る磁性トナーであり、上記現像磁極により上記現像剤担
   持体の表面外側に発生する該現像剤担持体表面の法線方
   向における磁束密度の減衰率が５０［％］以上であり、
   上記現像剤中の磁性トナーの重量平均粒径が６．０〜
   ８．０μｍであり、上記現像剤中に５μｍ以下の磁性ト
   ナーが４０〜８０［個数％］含有され、５×１０⁶／４
   π［Ａ／ｍ］磁場中における上記磁性トナーの磁化の強
   さが、１０×１０^-7×４π〜２５×１０^-7×４π［Ｗｂ
   ・ｍ／ｋｇ］であり、１×１０⁶／４π［Ａ／ｍ］磁場
   中における上記磁性トナーの磁化の強さが、７×１０^-7
   ×４π〜２０×１０^-7×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］である
   ことを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】トナーと磁性粒子を含む現像剤を表面に担
   持して表面移動する現像剤担持体と、静電潜像を表面に
   担持して表面移動する潜像担持体とが対向する現像領域
   で、該現像領域に対向するように配置した現像磁極によ
   り該現像剤担持体上の現像剤を穂立ちさせて該現像剤担
   持体上に磁気ブラシを形成し、該現像剤担持体を、該現
   像領域で該潜像担持体の表面移動方向と同方向かつ該潜
   像担持体表面の線速よりも大きい線速で表面移動させ
   て、該磁気ブラシにより該潜像担持体の表面を摺擦し、
   該潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置におい
   て、上記トナーは、少なくとも結着樹脂と磁性体からな
   る磁性トナーであり、上記現像磁極により上記現像剤担
   持体の表面上に発生する該現像剤担持体表面の法線方向
   における磁束密度が０［ｍＴ］となる変極点を、上記現
   像領域における該現像剤担持体表面の曲率中心軸から見
   たときの該現像剤担持体の表面移動方向における変極点
   間の角度幅が４０°以下であり、上記現像剤中の磁性ト
   ナーの重量平均粒径が６．０〜８．０μｍであり、上記
   現像剤中に５μｍ以下の磁性トナーが４０〜８０［個数
   ％］含有され、５×１０⁶／４π［Ａ／ｍ］磁場中にお
   ける上記磁性トナーの磁化の強さが、１０×１０^-7×４
   π〜２５×１０^-7×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］であり、１
   ×１０⁶／４π［Ａ／ｍ］磁場中における上記磁性トナ
   ーの磁化の強さが、７×１０^-7×４π〜２０×１０^-7×
   ４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］であることを特徴とする現像装
   置。
3. 【請求項３】トナーと磁性粒子を含む現像剤を表面に担
   持して表面移動する現像剤担持体と、静電潜像を表面に
   担持して表面移動する潜像担持体とが対向する現像領域
   で、該現像領域に対向するように配置した現像磁極によ
   り該現像剤担持体上の現像剤を穂立ちさせて該現像剤担
   持体上に磁気ブラシを形成し、該現像剤担持体を、該現
   像領域で該潜像担持体の表面移動方向と同方向かつ該潜
   像担持体表面の線速よりも大きい線速で表面移動させ
   て、該磁気ブラシにより該潜像担持体の表面を摺擦し、
   該潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置におい
   て、上記トナーは、少なくとも結着樹脂と磁性体からな
   る磁性トナーであり、上記現像磁極により上記現像剤担
   持体の表面外側に発生する該現像剤担持体表面の法線方
   向における最高磁束密度の半分の磁束密度となる半値点
   を、上記現像領域における該現像剤担持体表面の曲率中
   心軸から見たときの該現像剤担持体の表面移動方向にお
   ける変極点間の角度幅が２０°以下であり、上記現像剤
   中の磁性トナーの重量平均粒径が６．０〜８．０μｍで
   あり、上記現像剤中に５μｍ以下の磁性トナーが４０〜
   ８０［個数％］含有され、５×１０⁶／４π［Ａ／ｍ］
   磁場中における上記磁性トナーの磁化の強さが、１０×
   １０^-7×４π〜２５×１０^-7×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］
   であり、１×１０⁶／４π［Ａ／ｍ］磁場中における上
   記磁性トナーの磁化の強さが、７×１０^-7×４π〜２０
   ×１０^-7×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］であることを特徴と
   する現像装置。
4. 【請求項４】請求項１、２又は３の現像装置において、
   上記現像剤担持体に担持されて上記現像領域に向けて搬
   送される現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、上記
   現像剤規制部材で上記現像領域に向けての搬送が規制さ
   れた現像剤を収容する現像剤収容部と、上記現像剤収容
   部に現像剤搬送方向上流側から隣接する位置で、上記現
   像剤担持体表面に臨むトナー補給口を有するトナー収容
   部とを備え、上記現像剤担持体上での現像剤搬送に伴う
   現像剤の移動により、該現像剤担持体上の現像剤のトナ
   ー濃度に応じて該トナー収容部内のトナーを現像剤に取
   り込むことを特徴とする現像装置。
5. 【請求項５】潜像担持体と、上記潜像担持体に潜像を形
   成する潜像形成手段と、上記潜像担持体上の潜像を現像
   してトナー像とする現像手段と、上記潜像担持体上のト
   ナー像を転写材上に転写する転写手段とを備えた画像形
   成装置において、上記現像手段として、請求項１、２、
   ３又は４の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成
   装置。
6. 【請求項６】潜像担持体、該潜像担持体の表面を一様帯
   電する帯電手段及び該潜像担持体の表面をクリーニング
   するクリーニング手段の少なくとも一つと、該潜像担持
   体上の潜像を現像してトナー像とする現像手段とを、画
   像形成装置本体に対して着脱可能に一体構造物として構
   成した画像形成プロセスユニットにおいて、上記現像手
   段として、請求項１、２、３又は４の現像装置を用いた
   ことを特徴とする画像形成プロセスユニット。