JP2003167441A

JP2003167441A - 現像装置、画像形成方法及び装置

Info

Publication number: JP2003167441A
Application number: JP2001367958A
Authority: JP
Inventors: Hajime Koyama; 一小山; Katsuhiro Aoki; 勝弘青木; Kazuo Goto; 一雄後藤; Hiroshi Ikeguchi; 弘池口
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2003-06-13

Abstract

(57)【要約】【課題】現像時におけるトナー飛散を防止でき、且つ
現像時における潜像担持体へのキャリアの付着を防止で
きる現像装置、該現像装置を用いてトナー濃度不足やト
ナー濃度変化の少ない緻密で滑らか且つ地肌汚れの無い
高品質な画像を得ることができる画像形成方法、及び画
像形成装置を提供すること。【解決手段】現像装置４の現像剤のキャリアとして、
体積平均粒径が５０μｍ以下の小粒径のキャリアを使用
する。また、トナーを含む２成分現像剤による磁気ブラ
シが、現像剤量を規制する現像剤量規制部材（ドクタ）
を通過した直後の、キャリア表面上のトナー被覆率を、
３０％〜１００％の範囲とし、上記現像剤の空隙部分を
除く単位体積当りの平均磁化率が５０ｅｍｕ／ｃｃ以上
になるように、上記現像剤のトナーとキャリアとの割合
を制御する。これにより、トナー飛散を防止でき、且つ
感光体ドラム１へのキャリア付着を防止できるようにな
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、プリンタ、ファッ
クス、複写機等の画像形成装置における現像装置、画像
形成方法及び装置に関し、詳しくは、トナーとキャリア
とからなる２成分現像剤を使用して、現像剤担持体と潜
像担持体とが対向する現像領域（現像ニップ領域）で、
潜像担持体上に形成した潜像をトナー像化する現像装
置、この現像装置を用いて比較的低電位の条件下で画像
形成を行う画像形成方法及び画像形成装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】この種の画像形成装置の現像装置におい
ては、形成される画像の高画質化、及び画像形成速度の
高速化にともない、潜像担持体上の潜像を現像する際
の、トナー飛散の低減が必要不可欠な課題となってい
る。このようなトナー飛散を低減することを目的とした
現像装置として、従来、特開平１０−３１２１０５号公
報、特開平１１−１９４５２５号公報などの「現像装
置」が提案されている。

【０００３】上記特開平１０−３１２１０５号公報の現
像装置は、複数個の磁極を持ち現像剤を磁力担持しなが
ら回動して潜像担持体表面の潜像を現像する現像ローラ
を用いている。また、この現像ローラに担持・搬送され
る現像剤の量を規制する現像剤規制部材（ドクタ）や、
該ドクタの上流に設けられた開口を有する剤撹拌室を備
えている。さらに、この剤撹拌室内には、現像剤のトナ
ー濃度を検知するためのトナー濃度センサや、磁性キャ
リアとトナーとからなる現像剤を撹拌するためのアジテ
ータが設けられている。また、上記剤撹拌室に連通する
トナー補給用開口を有するトナー収容部や、このトナー
収容部内でトナーを補給するためのアジテータを備えて
いる。この現像装置においては、上記剤撹拌室における
現像剤のトナー濃度を、所定の式で表されるキャリア被
覆率が１３０％以下になるように設定して、トナー飛散
を低減するようにしている。

【０００４】また、特開平１１−１９４５２５号公報の
現像装置は、安全性に有利とされるマンガンマグネシウ
ム系フェライトキャリアを含有する現像剤を使用してい
る。そして、該マンガンマグネシウム系フェライトキャ
リア表面のトナー被覆率を３０乃至６５％とし、且つ３
０ｎｍ乃至２μｍの平均粒径を有する導電性シリカ粒子
を、トナー全重量に対し、０．０５乃至０．３重量％外
添して、トナー飛散の発生を防止するようにしている。

【０００５】一方、上記２成分現像剤を用いる現像装置
として、２成分現像剤からなる磁気ブラシで、上記潜像
担持体上の潜像を直接現像するもの、あるいは該２成分
現像剤からなる磁気ブラシを、１成分現像ローラへのト
ナー供給手段及びトナー薄層形成手段として用いて、上
記潜像担持体上の潜像を、該磁気ブラシにより該１成分
現像ローラに供給したトナーで、間接的に現像するもの
が実用化されている。

【０００６】これらの現像装置においては、何れも上記
キャリアの小粒径化が、形成画像の高画質化に有効であ
る。すなわち、小粒径のキャリアを用いることにより、
木目の細かい磁気ブラシを形成できるようになる。この
ような木目の細かな磁気ブラシにより、上記潜像担持体
上の潜像を直接もしくは間接的に現像することで、磁気
ブラシの摺擦による磁気ブラシマークや穂跡と呼称され
ている画像のざらつき感を低減でき、画像欠陥の少ない
均質な画像を得られるようになる。

【０００７】また、同じ嵩量のキャリアでは、その粒径
が小さくなるほど全体の表面積が大きくなって、より多
くのトナーを静電気力で担持することができる。従っ
て、このような小粒径のキャリアを用いた現像では、現
像剤のトナー濃度がある程度高くても、トナー飛散や地
汚れを起こす虞が少なく、トナー濃度不足やトナー濃度
変化の少ない画質が安定した画像を形成できる利点があ
る。

【０００８】このようなことから、上記従来の画像形成
装置の現像装置においては、現像剤担持体に供給される
現像剤のトナー濃度をキャリア粒径及びトナー粒径に応
じたトナー濃度に設定したり、キャリア表面のトナー被
覆率を所定の範囲に制約したりして、トナー飛散を低減
するようにしている。また、トナー濃度不足やトナー濃
度変化の少ない画質が安定した画像を得るために、現像
剤のトナー濃度のレベルを、トナー飛散を効果的に抑制
できる範囲の、できるだけ高めのレベルに設定するよう
にしている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来の
現像装置のように、２成分現像剤のトナー濃度のレベル
を、トナー飛散を効果的に抑制できる範囲の、できるだ
け高めのレベルに設定して、トナー濃度不足やトナー濃
度変化の少ない画質が安定した画像を得るようにした場
合、潜像担持体へのキャリア付着が起こりやすくなる。

【００１０】すなわち、上記２成分現像剤は、そのトナ
ーとキャリアとが静電気力で互いに引き合うことによ
り、現像装置の現像剤担持体に対し一体的になって磁力
により保持されて移動する。ここで、現像剤のトナー濃
度が高い場合には、キャリア表面の全体が帯電トナーに
より覆われた状態となり、現像剤担持体の磁力による現
像剤全体としてのキャリアの磁化率が低下する。

【００１１】このような磁化率が低下した現像剤は、現
像剤担持体へのキャリアの吸着力が弱くなっている。こ
のため、このようなトナー濃度のレベルが高い現像剤を
用いた現像装置では、現像時にキャリアがトナーととも
に現像剤担持体上から潜像担持体上に転移しやすくなっ
て、潜像担持体へのキャリア付着が起こりやすくなる。
また、上述のようなトナー濃度のレベルが高い現像剤を
用いた現像装置においては、トナーを担持するキャリア
の磁化率の低下により、その現像剤担持体の回動により
付与されるキャリアの運動エネルギーによって生じるキ
ャリアの飛散や落下が多くなる。しかし、現状の現像装
置では、上述したような現像時におけるトナー飛散の問
題と、潜像担持体へのキャリア付着、キャリア飛散やキ
ャリア落下の問題とを、同時に解決できる技術が確立さ
れていなかった。

【００１２】本発明は以上の背景に鑑みなされたもので
あり、その目的とするところは、現像時におけるトナー
飛散を防止でき、且つ現像時における潜像担持体へのキ
ャリアの付着を防止できる現像装置、該現像装置を用い
てトナー濃度不足やトナー濃度変化の少ない緻密で滑ら
か且つ地肌汚れの無い高品質な画像を得ることができる
画像形成方法、及び画像形成装置を提供することであ
る。

【００１３】

【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、トナーとキャリアとを含む現像
剤を磁力により担持する現像剤担持体と、該現像剤担持
体の表面に上記現像剤を供給する現像剤供給手段と、該
現像剤供給手段により該現像剤担持体の表面に供給され
る現像剤量を規制する現像剤量規制部材と、該現像剤量
規制部材により現像剤量が規制された現像剤を、潜像が
形成された潜像担持体と上記現像剤担持体とが対向する
現像領域で磁力により穂立ちさせて、該現像剤担持体上
に磁気ブラシを形成する現像主磁極とを有する現像装置
において、上記キャリアの体積平均粒径を５０μｍ以
下、上記現像主磁極中心に対応する現像剤担持体の表面
の磁束密度を５０ｍＴ以上とし、上記現像剤量規制部材
により現像剤量が規制された直後の上記現像剤担持体上
に供給された現像剤のキャリア表面のトナー被覆率が３
０％〜１００％になり、上記現像剤の空隙部分を除く単
位体積当りの平均磁化率が５０ｅｍｕ／ｃｃ以上になる
ように、上記現像剤のトナーとキャリアとの割合を制御
する制御手段を有してい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、体積平均粒径が５０μｍ
以下の小粒径のキャリアを使用している。このキャリア
は、同じ嵩量の通常のキャリアと比較して、上記現像剤
のキャリア全体の表面積が大きくなり、より多くのトナ
ーを静電気力で担持することができるようになる。これ
により、トナー濃度不足やトナー濃度変化の少ない画質
が安定した画像を得るために、現像剤のトナー濃度を高
くしても、現像時にトナー飛散や地汚れを起こす虞が少
なくなる。また、この現像装置では、上記現像主磁極中
心に対応する現像剤担持体の表面の磁束密度が５０ｍＴ
以上、上記現像剤量規制部材により現像剤量が規制され
た直後の上記現像剤担持体上に供給された現像剤のキャ
リア表面のトナー被覆率が３０％〜１００％、上記現像
剤の空隙部分を除く単位体積当りの平均磁化率が５０ｅ
ｍｕ／ｃｃ以上になるように、上記制御手段により現像
剤のトナーとキャリアとの割合が制御される。上記磁気
ブラシの硬さは、上記現像主磁極の磁力とキャリアの飽
和磁化とによって決まり、現像主磁極の磁力が７０
（Ｔ）となる磁気ブラシの硬さが好ましい。上述のよう
な体積平均粒径が５０μｍ以下の小粒径のキャリアを使
用する場合には、上記現像主磁極中心に対応する現像剤
担持体の表面の磁束密度を５０ｍＴ以上とすることで、
現像主磁極の磁力が７０（Ｔ）となり、好ましい硬さの
磁気ブラシを形成することができるようになる。この硬
さの磁気ブラシは、経時でも現像剤がストレスを受ける
ことがない。ここで、磁束密度が５０ｍＴよりも小さい
場合には、十分に強固な磁気ブラシが形成されず、磁気
ブラシの穂の高さにバラツキが生じて、均一な現像が行
えなくなる。なお、この現像主磁極中心に対応する現像
剤担持体の表面の磁束密度の上限は１５０ｍＴ程度であ
る。つまり、この磁束密度が１５０ｍＴ以上になると、
磁気ブラシが強固に形成される。このため、トナーとキ
ャリアとの摩擦力高まり、両者の表面が前者では添加剤
の埋まり、後者ではトナーの一部がキャリアに付着す
る、図４を参照して後述するような所謂スペント化現象
が発生し、トナーの流動性が低減し、トナー帯電量の低
減により現像特性が著しく劣化して画像品質も劣化す
る。また、磁束密度が１５０ｍＴ以上の場合に形成され
る硬い磁気ブラシで現像を行った場合には、該現像によ
り潜像担持体上に形成されたトナー像が、磁気ブラシの
下流側の部分によって掻き落とされて著しく劣化してし
まう。また、キャリア表面のトナー被覆率が３０％より
も少ないと、トナーの過剰帯電、キャリア付着、現像能
力不足等の問題が発生し易く、逆にトナー被覆率１００
％を越えるた場合には、トナーの帯電不足、地汚れ、ト
ナー飛散等の問題が発生する。さらに、後述の表１に示
すように、上記現像剤の空隙部分を除く単位体積当りの
平均磁化率が５０ｅｍｕ／ｃｃ以上の場合には、像担持
体へのキャリア付着が無くなる。逆に、この平均磁化率
が５０ｅｍｕ／ｃｃよりも小さくなると、像担持体への
キャリア付着が多くなる。なお、現像剤のトナーとキャ
リアとの割合を制御する制御手段としては、現像剤中に
トナーを補給するトナー補給装置を用いることができ
る。これにより、現像時における現像剤の磁気特性が管
理されるようになり、現像剤のトナー濃度を高めた場合
の大きな課題である、潜像担持体へのキャリア付着、キ
ャリア飛散、キャリア落下等の問題を解消できるように
なる。請求項２の発明は、潜像担持体の表面を一様に帯
電し画像情報に基づいて露光することにより該潜像担持
体上に潜像を形成し、現像剤を磁力により担持する現像
剤担持体の表面に、トナーとキャリアとを含む現像剤
を、現像剤規制部材により現像剤量を規制しながら供給
し、該現像剤量規制部材により現像剤量が規制された現
像剤を、上記潜像担持体と上記現像剤担持体とが対向す
る現像領域で、該現像剤担持体の現像主磁極の磁力によ
り穂立ちさせ、該穂立ちにより上記現像剤担持体上に形
成した磁気ブラシにより、上記潜像担持体上に形成した
潜像をトナー像化した後、該潜像担持体上のトナー像を
転写材に転写する画像形成方法において、上記キャリア
の体積平均粒径を５０μｍ以下、上記現像主磁極中心に
対応する現像剤担持体の表面の磁束密度を５０ｍＴ以上
とし、上記現像剤量規制部材により現像剤量が規制され
た直後の上記現像剤担持体上に供給された現像剤のキャ
リア表面のトナー被覆率が３０％〜１００％になり、上
記現像剤の空隙部分を除く単位体積当りの平均磁化率が
５０ｅｍｕ／ｃｃ以上になるように、上記現像剤のトナ
ーとキャリアとの割合を制御して画像形成を行うことを
特徴とするものである。この画像形成方法においては、
現像時における現像剤の磁気特性が厳密に管理された条
件下で、画像形成が行われるようになり、トナー濃度不
足やトナー濃度変化の少ない緻密で滑らか且つ地肌汚れ
の無い高品質な画像を形成できるようになる。請求項３
の発明は、潜像担持体と、該潜像担持体の表面を一様に
帯電し画像情報に基づいて露光することにより該潜像担
持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、トナーとキャ
リアとを含む現像剤により上記潜像担持体上の潜像を現
像してトナー像化する現像手段と、該潜像担持体上のト
ナー像を転写材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、上記現像剤を磁力
により担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体の表面
に上記現像剤を供給する現像剤供給手段と、該現像剤供
給手段により該現像剤担持体の表面に供給される現像剤
量を規制する現像剤量規制部材と、該現像剤量規制部材
により現像剤量が規制された現像剤を、潜像が形成され
た潜像担持体と上記現像剤担持体とが対向する現像領域
で磁力により穂立ちさせて、該現像剤担持体上に磁気ブ
ラシを形成する現像主磁極と、上記キャリアの体積平均
粒径を５０μｍ以下、上記現像主磁極中心に対応する現
像剤担持体の表面の磁束密度を５０ｍＴ以上とし、上記
現像剤量規制部材により現像剤量が規制された直後の上
記現像剤担持体上に供給された現像剤のキャリア表面の
トナー被覆率が３０％〜１００％になり、上記現像剤の
空隙部分を除く単位体積当りの平均磁化率が５０ｅｍｕ
／ｃｃ以上になるように、上記現像剤のトナーとキャリ
アとの割合を制御する制御手段とを有する現像装置を使
用して、画像形成を行う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、現像時における現像剤の
磁気特性が厳密に管理された条件下で、画像形成が行わ
れるようになり、トナー濃度不足やトナー濃度変化の少
ない緻密で滑らか且つ地肌汚れの無い高品質な画像を形
成できるようになる。また、現像時におけるトナー飛散
や、潜像担持体へのキャリア付着、キャリア飛散、キャ
リア落下等の問題を解消できる画像形成装置が提供され
る。請求項４の発明は、請求項１の現像装置において、
上記キャリアの空隙部分を除く単位体積当りの平均磁化
率が、１ｋＯｅ磁場中で５０ｅｍｕ／ｃｃ以上であるこ
とを特徴とするものである。請求項５の発明は、請求項
１又は４の現像装置において、上記キャリアは、磁場中
の動的電気抵抗が、１０^６Ωオーダー以上の磁性粒子か
らなることを特徴とするものである。請求項６の発明
は、請求項１、４又は５の現像装置において、上記現像
剤量規制部材により現像剤量が規制された直後の上記現
像剤担持体上に供給された現像剤中のトナーの、単位質
量当りの平均帯電量の絶対値が、５μｃ／ｇ以上である
ことを特徴とするものである。請求項７の発明は、請求
項１、４、５又は６の現像装置において、上記現像剤担
持体から上記潜像担持体に対して、電界作用による静電
力で上記磁気ブラシ中のトナーを受け渡す現像領域の最
下流部の、該現像剤担持体の法線方向の磁束密度が、６
０ｍＴ以上であることを特徴とするものである。請求項
８の発明は、請求項１、４、５、６又は７の現像装置に
おいて、上記キャリアの平均球形度が、０．８以上であ
ることを特徴とするものである。請求項９の発明は、請
求項１、４、５、６、７又は８の現像装置において、上
記潜像担持体と上記現像剤担持体との間に配置されて、
上記現像剤量規制部材により現像剤量が規制された後の
上記現像剤担持体上に形成した磁気ブラシに対向して回
動するトナー担持体を有し、該トナー担持体と上記現像
剤担持体との間に電界を印可して、該現像剤担持体から
該トナー担持体に対してトナーのみを転移・担持させ、
該トナー担持体上に転移・担持したトナーで上記潜像担
持体上の潜像を現像することを特徴とするものである。
請求項１０の発明は、請求項１、４、５、６、７、８又
は９の現像装置において、上記トナーの上記現像剤の補
給動作と連動又は独立して、上記キャリアを使用済みキ
ャリアの一部と入れ替えて上記現像剤に補充するキャリ
ア補充手段を有していることを特徴とするものである。
請求項１１の発明は、請求項９の現像措置において、上
記トナー担持体の表面に近接するように対向配置され
て、該トナー担持体の表面に付着したキャリアを補足す
るキャリア補足手段を有していることを特徴とするもの
である。請求項１２の発明は、請求項９又は１１の現像
装置において、上記トナーの現像又は供給ポテンシャル
（絶対値）が、４００Ｖ以下であることを特徴とするも
のである。請求項１３の発明は、請求項１、４、５、
６、７、８、９、１０、１１又は１２の現像装置におい
て、上記トナーの体積平均粒径が、４〜９μｍであるこ
とを特徴とするものである。請求項１４の発明は、請求
項１、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２又は
１３の現像装置において、上記トナーが磁性トナーであ
ることを特徴とするものである。請求項１５の発明は、
請求項７の現像装置において、上記現像剤担持体の表面
線速が、９００ｍｍ／ｓｅｃ以下であることを特徴とす
るものである。請求項１６の発明は、請求項８の現像装
置において、上記キャリアの芯材が、ＭＯ・Ｆｅ_２Ｏ_３
（Ｍは２価の金属イオン）の組成を持つ一群のフェライ
トからなることを特徴とするものである。請求項１７の
発明は、請求項１１の現像装置において、上記キャリア
補足手段により補足したキャリアを、上記現像剤に戻す
ことを特徴とするものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を、画像形成装置で
あるプリンタに適用した一実施形態について説明する。
なお、本実施形態は、プリンタ以外に、複写機やファク
シミリなどにも適用することができる。

【００１５】以下、本発明を、画像形成装置であるプリ
ンタに適用した一実施形態について説明する。なお、本
実施形態は、プリンタ以外に、複写機やファクシミリな
どにも適用することができる。まず、本実施形態の説明
に先立って、本発明が適用されるプリンタについて説明
する。このプリンタの主要部の概略構成を図１に示す。

【００１６】図１において、潜像担持体である感光体ド
ラム１の周囲には、感光体ドラム表面を帯電するための
帯電装置２、一様帯電処理面に潜像を形成するためのレ
ーザー光Ｌを照射するための露光装置、ドラム表面の潜
像に帯電トナーを付着することでトナー像を形成する現
像装置４、形成されたドラム上のトナー像を記録紙やＯ
ＨＰシートなどの転写材へ転写するための転写装置５、
感光体ドラム１上の残留トナーを除去するためのクリー
ニング装置７、感光体ドラム１上の残留電位を除去する
ための除電ランプ８などが順に配設されている。

【００１７】このような構成のプリンタにおいて、チャ
ージャあるいは帯電ローラからなる帯電装置２によって
表面を一様に帯電された感光体ドラム１の表面には、レ
ーザー光Ｌの露光によって、潜像が形成される。この潜
像は、現像装置４によってトナー像化される。このトナ
ー像は、転写ローラあるいは転写ベルトなどで構成され
た転写装置５によって、感光体ドラム１の表面から、図
示しない給紙トレイから搬送された記録紙Ｐへ転写され
る。

【００１８】この転写の際に、感光体ドラム１に静電的
に付着した記録紙Ｐは、図示しない分離爪によって感光
体ドラムから分離される。そして未定着の記録紙Ｐ上の
トナー像は、定着装置６によって記録紙Ｐに定着され
る。一方、転写されずに感光体ドラム１上に残留したト
ナーは、クリーニング装置７によって除去され回収され
る。残留トナーを除去された感光体ドラム１は除電ラン
プ８で初期化され、次回の画像形成プロセスに供され
る。

【００１９】本実施形態のプリンタでは、現像剤とし
て、トナーとキャリアとを混合した２成分現像剤を使用
している。このような２成分現像剤の磁気ブラシを用い
る現像装置として、感光体ドラム１上の潜像をこの磁気
ブラシで直接現像する装置と、磁気ブラシを１成分現像
ローラへのトナー供給及びトナー薄層形成手段として用
い、感光体ドラム１上の潜像を、上記１成分現像ローラ
で現像する装置が実用化されている。

【００２０】これらの現像装置においては、前述したよ
うに、何れも上記キャリアとして小粒径のものを用いる
ことが、木目の細かな磁気ブラシを形成できるので、高
画質化に有効となる。また、同等の嵩当りのキャリアの
表面積は、小粒径のもの程大きくなるので、キャリアに
より多くのトナーを静電気力で担持できる。従って、現
像剤のキャリアを小粒径化することで、高トナー濃度に
してもトナー飛散防止や地汚れ防止ができ、濃度不足や
濃度変化の無い画像が安定して得られるようになる。

【００２１】しかし、このような小粒径のキャリアを用
いた現像剤は、そのトナー濃度が高くなる程、キャリア
の磁化率が低くなる。従って、トナーとキャリアとが静
電気力で引き合って一体的に振舞う場合には、現像剤全
体の磁化率も低下することになる。このため、上記現像
装置４の現像ローラ４ａの回動により付与されるキャリ
アの運動エネルギーで生じるキャリア飛散が多くなる。
つまり、現像剤のトナー濃度をあげるほど、トナーを担
持するキャリアの磁化率が低下する。これにより、現像
剤全体としての磁力が低下する。この結果、現像時に、
感光体ドラム１にキャリアが付着し易くなる。

【００２２】ここで、現像剤のトナー濃度が高くなる
と、トナーを担持するキャリアの電荷量も低下するが、
上述の感光体ドラム１へのキャリア付着は、現像剤の全
体的な磁力低下によって発生するもので、キャリアの電
荷量によるものではない。現像剤のトナー濃度が高くな
って、キャリアの静電気力が低下すると、感光体ドラム
１へのキャリア付着は起こり難くなる。すなわち、小粒
径のキャリアを用いた現像剤は、磁気的にはキャリア付
着を起こし易くなり、電気的にはキャリア付着を起こし
難くなる。

【００２３】従って、上記磁力低下による感光体ドラム
１へのキャリア付着が起こり難い現像剤のトナー濃度範
囲を規定することができれば、高トナー濃度にしてもト
ナー飛散防止や地汚れ防止ができ、且つ感光体ドラム１
へのキャリア付着が無く、濃度不足や濃度変化の無い画
像が安定して得られるようになる。

【００２４】そこで、本発明者らは、現像剤としての磁
気特性管理等を行うことにより、トナーを静電気的に担
持してトナーと一体的に振舞うキャリアに働く磁力下限
を保証し、同時に、キャリアが現像終了後も多くのトナ
ーを静電気力で担持することによってこのキャリア（担
持トナー含）に働く、感光体ドラム方向に向かう静電気
力を低減させて、大きな課題である感光体ドラム１への
キャリア付着、キャリア飛散、キャリア落下等の問題を
防止することを試みた。

【００２５】すなわち、本実施形態に係る現像装置４で
は、体積平均粒径が５０μｍ以下の小粒径のキャリアを
使用する。また、キャリアの体積平均粒径は５０μｍ以
下とした。さらに、トナーを含む２成分現像剤による磁
気ブラシが、現像剤量を規制する現像剤量規制部材（ド
クタ）を通過した直後の、キャリア表面上のトナー被覆
率は、３０％〜１００％の範囲とした。そして、上記現
像剤の空隙部分を除く単位体積当りの平均磁化率が５０
ｅｍｕ／ｃｃ以上になるように、上記現像剤のトナーと
キャリアとの割合を制御した。

【００２６】このように、本実施形態に係る現像装置で
使用される現像剤のキャリアは、体積平均粒径が５０μ
ｍ以下の小粒径のキャリアである。このキャリアは、同
じ嵩量の通常のキャリアと比較して、上記現像剤のキャ
リア全体の表面積が大きくなり、より多くのトナーを静
電気力で担持することができるようになる。これによ
り、トナー濃度不足やトナー濃度変化の少ない画質が安
定した画像を得るために、現像剤のトナー濃度を高くし
ても、現像時にトナー飛散や地汚れを起こす虞が少なく
なる。

【００２７】また、この現像装置における磁気ブラシの
硬さは、上記現像主磁極の磁力とキャリアの飽和磁化と
によって決まり、現像主磁極の磁力ＭＤが７０（Ｔ）、
キャリアの飽和磁化ＭＣが１００（ｅｍｕ／ｇ）となる
磁気ブラシの硬さが好ましい（詳しくは、後述する）。
従って、上述のような体積平均粒径が５０μｍ以下の小
粒径のキャリアを使用する場合には、上記現像主磁極中
心に対応する現像剤担持体の表面の磁束密度を５０ｍＴ
以上とすることで、現像主磁極の磁力ＭＤが７０（Ｔ）
となり、好ましい硬さの磁気ブラシを形成することがで
きるようになる。この硬さの磁気ブラシは、経時でも現
像剤がストレスを受けることがない。ここで、磁束密度
が５０ｍＴよりも小さい場合には、十分に強固な磁気ブ
ラシが形成されず、磁気ブラシの穂の高さにバラツキが
生じて、均一な現像が行えなくなる。

【００２８】なお、この現像主磁極中心に対応する現像
剤担持体の表面の磁束密度の上限は１５０ｍＴ程度であ
る。つまり、この磁束密度が１５０ｍＴ以上になると、
磁気ブラシが強固に形成されるため、トナーとキャリア
との摩擦力高まり、両者の表面が前者では添加剤の埋ま
り、後者ではトナーの一部がキャリアに付着する、図４
を参照して後述するような所謂スペント化現象が発生
し、トナーの流動性が低減し、トナー帯電量の低減によ
り現像特性が著しく劣化して画像品質も劣化する（図４
参照）。また、磁束密度が１５０ｍＴ以上の場合に形成
される硬い磁気ブラシで現像を行った場合には、該現像
により潜像担持体上に形成されたトナー像が、磁気ブラ
シの下流側の部分によって掻き落とされて著しく劣化し
てしまう。

【００２９】また、キャリア表面のトナー被覆率が３０
％よりも少ないと、トナーの過剰帯電、キャリア付着、
現像能力不足等の問題が発生し易く、逆にトナー被覆率
１００％を越えるた場合には、トナーの帯電不足、地汚
れ、トナー飛散等の問題が発生する。

【００３０】さらに、後述の表１に示すように、上記現
像剤の空隙部分を除く単位体積当りの平均磁化率が５０
ｅｍｕ／ｃｃ以上の場合には、像担持体へのキャリア付
着が無くなる。逆に、この平均磁化率が５０ｅｍｕ／ｃ
ｃよりも小さくなると、像担持体へのキャリア付着が多
くなる。これにより、現像時における現像剤の磁気特性
が厳密に管理されるようになり、現像剤のトナー濃度を
高めた場合の大きな課題である、潜像担持体へのキャリ
ア付着、キャリア飛散、キャリア落下等の問題を解消で
きるようになる。

【００３１】ここで、上記キャリアの空隙部分を除く単
位体積当りの平均磁化率は、後述の表１に示すように、
１ｋＯｅ磁場中で５０ｅｍｕ／ｃｃ以上であることが好
ましい。また、現像剤のトナーとキャリアとの割合を制
御する制御手段としては、図示しないトナー補給装置や
キャリア補充装置により、現像装置４へのトナー補給量
やキャリア補充量を制御することで達成することができ
る。

【００３２】また、本実施形態に係る現像装置４では、
特に低電位現像に好適な抵抗が低目のキャリアを使用す
る場合に、このキャリアの抵抗下限を管理することによ
り、静電誘導現象による感光体ドラム１へのキャリア付
着を防止している。すなわち、このキャリアは、キャリ
アのみの磁場中の動的電気抵抗（以下ＤＲと略記）が、
１０^６Ωオーダー以上の磁性粒子からなることが好まし
い。

【００３３】図４（ａ）に、本実施形態に係る現像装置
で用いる現像剤のキャリア１２の一例を示す。図４
（ｂ）は、従来のキャリア例である。このキャリアは、
トナーを現像領域に搬送する。トナーに所望の電荷
を与える。潜像の現像電極となる。感光体上の不用
トナーを除去する。等の多くの機能が備わっている。従
って、上記キャリアは、その粉体特性（粒径、形状）、
電気特性、磁気特性が重要な要素であり、現像プロセス
に適合させる性能が要求される。また、上記現像剤のキ
ャリアとしては、摩擦帯電性、環境安定性、耐久性向上
のために、従来から樹脂コートキャリアも多く使用され
ている。コート樹脂としては、ポリエステル系樹脂、フ
ッ素樹脂、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂、などが用
いられる。このコート樹脂は、噴射法、浸漬法によりキ
ャリア表面に被覆される。

【００３４】また、上記ドクタを通過した直後の磁気ブ
ラシを形成する２成分現像剤中のトナーの単位質量当り
の平均帯電量としては、トナー被覆率が５０％以上で、
トナー濃度が１０％以上の比較的高濃度な状態でも、ト
ナー帯電量の絶対値が５μｃ／ｇ以上となるようにし
た。これにより、トナー飛散や地汚れの問題を防止する
ことができた。

【００３５】また、感光体ドラム１と現像ローラ４ａと
の間の現像ニップに形成した電界作用によって、上記ド
クタを通過した後の磁気ブラシ中のトナーを、感光体ド
ラム１の表面に静電力で受け渡す領域の最下流部の、現
像ローラ４ａの法線方向の磁束密度は、６０ｍＴ以上と
した。これにより、キャリアに磁力が強く作用して、感
光体ドラム１へのキャリア付着や、キャリア飛散を殆ど
防止できるようになった。

【００３６】ところで、キャリア表面に不定形の大きな
凹部や平面部があると、トナーフィルミングや帯電能力
の違う表層材料がまばらに存在するケースが多く、トナ
ーの帯電量にムラが生じやすくなって、地汚れや、トナ
ー飛散などの問題が生じ易い。そこで、本実施形態に係
る現像装置においては、球形度が０．８以上の球形キャ
リアを用いることにより上記問題を回避するようにして
いる。

【００３７】また、上記樹脂コートキャリアでは、その
表面が多少削れるようにしても良い。この場合、キャリ
ア表面に付着した異物のみが削れて、キャリア母体が変
化しない構成とすることが望ましい。このようなキャリ
アとしては、耐磨耗性をさらに向上させる狙いから、表
面を鉄系金属としても良い。また、低電位現像等に適合
させるため、キャリアの抵抗は、実抵抗で、１０^８Ωオ
ーダー以下の低目にした。また錆の進行による磨耗が発
生しないように適度に焼成する等で酸化膜を設けた。但
し、前述したように、キャリアの下限抵抗は、感光体ド
ラム１へのキャリア付着を防止するために、１０^６Ωオ
ーダー以上とした。

【００３８】このようなキャリアとしては、例えば、樹
脂中にマグネタイトなどの微粉末磁性体を分散させたバ
インダ型粒子（１０〜５０μｍ，２〜３×１０^１３Ω・
ｃｍ以上，２０〜５０ｅｍｕ／ｇ）をキャリア芯材と
し、表面に金属皮膜を設けた系のものを用いることがで
きる。このバインダ型粒子からなるキャリア芯材には、
低磁力である、比重が小さい、電気抵抗が高い、小粒径
であるなどの多くの特徴があり、また、材料の選択、構
成比の調整により幅広い特性が得られるので、高画質用
キャリアに適しているといえる。

【００３９】フェライト系キャリア（３０〜１５０μ
ｍ,４．５〜５．５×１０^６〜１０^１ ^５Ω・ｃｍ,４０〜
７０ｅｍｕ／ｇ）としては、銅、ニッケル、亜鉛、コバ
ルト、マンガン、マグネシウムなどのフェライト粉末が
用いられる。このフェライト系キャリアは、組成、製
造条件により磁力、電気抵抗などの物性の調整が容易で
ある。球形で流動性が良い。化学的に安定である。
などの特徴を有しており、高画質化、長寿命化に適して
いるといえる。

【００４０】鉄粉系キャリア（５０〜３００μｍ,７〜
８×１０^９Ω・ｃｍ以下,７０〜２５０ｅｍｕ／ｇ）は、
製造方法により還元鉄粉、アトマイズ鉄粉、窒化鉄粉な
どに分けられる。還元鉄粉、窒化鉄粉は不定型であるた
め球形化処理されることがある。また鉄粉キャリアには
あらかじめ酸化処理が施されている。

【００４１】上記キャリアの粒径は、２０〜５０μｍの
範囲が良好である。また抵抗はダイナミック抵抗で１０
^６〜１０^８Ωの範囲が最適である。但し、このキャリア
の抵抗値は、磁石を内包したローラ（φ２０；６００Ｒ
ＰＭ）に坦持して、幅６５ｍｍ、長さ１ｍｍの面積の電
極をギャップ０．９ｍｍで当接させ、２００Ｖ（又は２
００Ｖ未満の耐圧上限レベル。鉄粉キャリアでは数Ｖ）
の印加電圧を印加して測定した場合の測定値である。

【００４２】図５に、本実施形態に係る現像装置で用い
る現像剤のトナー１１の構成例を示す。トナーのバインダ樹脂（構成比：８０〜９０％）は、
結着性、定着性、摩擦帯電性（摩擦帯電性は主に現像に
関与する）などの機能を備えている。トナーの摩擦帯電
は、バインダ樹脂の摩擦帯電系列、電機抵抗、誘電率に
支配されるが、酸素、塩基性窒素などの置換基を含む電
子供与性のもので正電荷を、塩素、フッ素など置換基を
含む電子受容性のもので負電荷を帯び易くすることがで
きる。トナーの摩擦帯電性は、バインダ樹脂だけでな
く、添加剤との組合せで制御する。また高湿時において
も電荷を維持できるように、電気抵抗を設定することが
好ましい（１０^１４Ωｃｍ程度以上）。トナーの熱的特
性は、定着およびトナーの保存に関与する。ここでは、
トナーの保存中や移送中、ならびに現像装置内で、トナ
ーが凝集しないようにするために、バインダ樹脂が５０
〜６０℃以上のＴｇ（ガラス転移温度）をもつようにし
た。また、現在主流となっている熱ローラ定着システム
用のトナーに対しては、溶融時の粘弾性が重要であり、
架橋、分子量分布、共重合体組成などで制御した。

【００４３】トナーの機械的特性は、現像剤の耐久性お
よびトナー製造工程に関与する。トナーは、現像、クリ
ーニングなど、プリンタ内で常に機械的衝撃を受けてい
る。従って、トナーには、これらの機械的衝撃を上回る
機械的強度が必要であるが、製造面からは、粉砕性の良
いほうがコスト的に有利である。トナー用のバインダ樹
脂には、例えば、一般的なポリスチレン、スチレン-ア
クリル共重合体、ポリエステル、エポキシ、ポリアミ
ド、ポリメチルメタアクリレート、ポリビニルブチラー
ルなどが使用している。これらのなかでもポリスチレン
系樹脂、スチレン-アクリル共重合体樹脂、ポリエステ
ル系樹脂などが好適である。

【００４４】トナーの着色剤（染顔料）は、構成比が
５〜１５％で、着色する機能を有している。摩擦帯電性
を有する黒トナー用には、ファーネスブラック、チャン
ネルブラックなどのカーボンブラックを使用した。カー
ボンブラックの種類、添加量により、トナーの電気的物
性、摩擦帯電性が影響を受ける。塩基性のものは正帯電
用に、酸性のものは負帯電用に用いた例が好適であっ
た。用いられる着色剤としては、公知の染料及び顔料が
使用できる。

【００４５】ここで、黄色系着色剤としては、例えば、
ナフトールイエローＳ、ハンザイエロー（１０Ｇ、５
Ｇ、Ｇ）、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、
黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、
ハンザイエロー、（ＧＲ、Ａ、ＲＮ、Ｒ），ピグメント
イエローＬ、ベンジジンイエロー（Ｇ、ＧＲ）、パーマ
ネントイエロー（ＮＣＧ）、バルカンファストイエロー
（５Ｇ、Ｒ）、タートラジンレーキ、キノリンイエロー
レーキ、アンスラザンイエローＢＧＬ、ベンズイミダゾ
ロンイエロー、イソインドリノンイエロー等が挙げられ
る。

【００４６】赤色系着色剤としては、例えば、ベンガ
ラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマ
ーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド４
Ｒ、パラレッド、ファイヤーレッド、パラクロロオルト
ニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレット
Ｇ、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアント
カーミンＢＳ、パーマネントレッド（Ｆ２Ｒ、Ｆ４Ｒ、
ＦＲＬ、ＦＲＬＬ、Ｆ４ＲＨ）、ファストスカーレット
ＶＤ、ベルカンファストルビンＢ、ブリリアントスカー
レットＧ、リソールルビンＧＸ、パーマネントレッド
（Ｆ５Ｒ、ＦＢＢ）、ブリリアントカーミン６Ｂ、ピグ
メントスカーレット３Ｂ、ボルドー５Ｂ、トルイジンマ
ルーン、パ−マネントボルドーＦ２Ｋ、ヘリオボルドー
ＢＬ、ボルドー１０Ｂ、ボンマルーンライト、ボンマル
ーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、
ローダミンレーキＹ、アリザリンレーキ、チオインジゴ
レッドＢ、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナ
クリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、
クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノン
オレンジ、オイルオレンジ等が挙げられる。

【００４７】青色系着色剤としては、例えば、コバルト
ブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピ
ーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金
属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファ
ストスカイブルー、インダンスレンブルー（ＲＳ、Ｂ
Ｃ）、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、
ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ、
コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、ア
ントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグ
リーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリー
ン、ピグメントグリーンＢ、ナフトールグリーンＢ、グ
リーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイト
グリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキ
ノングリーン等が挙げられる。

【００４８】黒色系着色剤としては、例えば、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、複合金属酸化物等が挙げられる。また、その他の着
色剤としては、チタニア、亜鉛華、リトボン、ニグロシ
ン染料、鉄黒等が挙げられる。これらの着色剤の含有量
は結着樹脂１００重量部に対して、通常１〜３０重量部
の範囲内である。

【００４９】トナーの電荷制御剤（構成比：１〜５
％）は、トナーの摩擦帯電性を制御する。トナーの摩擦
帯電量は、トナー像の現像及転写性を支配するため、ト
ナー設計上最も重要と考えられている。材料からのトナ
ーの摩擦帯電量の制御方法としては、バインダ樹脂によ
る方法、着色剤（カーボンブラック、無機・有機顔料）
による方法もあるが、この電荷制御剤による方法が一般
的である。本実施形態では、正帯電トナーにはニグロシ
ン染料、脂肪酸金属塩、第4級アンモニウム塩などの電
子供与物質を、負帯電トナーにはアゾ系含金属染料、塩
素化パラフィン、塩素化ポリエステルなどの電子受容性
物質を用いた。

【００５０】上記トナーに用いられる帯電制御剤として
は、まず、トナーを正帯電性に制御するものとして、ニ
グロシン及びその変成物、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等の四
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等
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
ト等のジオルガノスズボレート等が挙げられる。また、
トナーを負帯電性に制御するものとして、サリチル酸金
属錯体や塩類、有機ホウ素塩類、カリックスアレン系化
合物等が挙げられる。これらは、それぞれ単独あるいは
２種類以上組合わせて用いることも可能である。これら
の帯電制御剤の含有量は結着樹脂１００重量部に対し
て、０．５〜８重量部が好ましい。

【００５１】トナーの離型剤（構成比：０〜５％）
は、クリーニング特性の向上、定着オフセット防止、キ
ャリアへのトナー樹脂のスペント防止などの機能を備え
ている。熱ローラ定着用トナーでは、オフセット防止剤
として低分子量ポリプロピレン、低分子量ポリエチレン
などを用いた。

【００５２】トナーの外添剤（構成比：０〜５％）
は、トナーの流動性、摩擦帯電性、クリーニング特性、
キャリアへのトナートナー樹脂スペント防止、トナー流
動性の向上、摩擦帯電量の調整、クリーニング性向上、
キャリア表面への付着物除去などを目的としてトナー表
面に添加される。コロイダルシリカ、酸化チタン、アル
ミナ、炭化珪素、などの微粉末（1次粒径１０〜３０ｎ
ｍ）は、トナーブロッキング防止、流動性改善、クリー
ニング性改善、に大きく寄与する。またステアリン酸亜
鉛などの脂肪酸金属塩の微粉末は、感光体の傷つき防止
剤として使用される。

【００５３】この他、上記トナーには、潤滑剤（半固
体、固体）としての金属石鹸（アルミニウム、マンガ
ン、コバルト、鉛、カルシウム、クロム、銅、鉄、水
銀、マグネシウム、亜鉛、ニッケルなどの石鹸）、フッ
カ物、研摩材としてのアルミナ（溶融物）、炭化珪素、
炭化ホウ素、等の炭化物、タクマ材としての酸化鉄
（3）、酸化クロム(3)アルミナ（焼成物）等が適宜添加
される。

【００５４】このようなトナーの用いられる添加剤とし
ては、従来公知のものが使用できるが、具体的には、Ｓ
ｉ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｉｎ，Ｇ
ａ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｗ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｃｒ，Ｍｏ，
Ｃｕ，Ａｇ，Ｖ，Ｚｒ等の酸化物や複合酸化物等が挙げ
られ、特にＳｉ，Ｔｉ，Ａｌの酸化物であるシリカ、チ
タニア、アルミナが好適に用いられる。また、このとき
の添加剤の添加量は、母体粒子１００重量部に対して
０．５〜１．８重量部であることが好ましく、特に好ま
しくは、０．７〜１．５重量部である。

【００５５】添加剤の添加量が、０．５重量部未満であ
ると、トナーの流動性が低下するため、十分な帯電性が
得られず、また、転写性や耐熱保存性も不十分となり、
また、地汚れやトナー飛散の原因にもなりやすい。ま
た、添加剤の添加量が、１．８重量部より多いと、流動
性は向上するものの、ビビリ、ブレードめくれ等の感光
体クリーニング不良や、トナーから遊離した添加剤によ
る感光体等へのフィルミングが生じやすくなり、クリー
ニングブレードや感光体等の耐久性が低下し、定着性も
悪化する。さらに、細線部におけるトナーのチリが発生
しやすくなり、特に、フルカラー画像における細線の出
力の場合には、少なくとも２色以上のトナーを重ねる必
要があり、付着量が増えるため、特にその傾向が顕著で
ある。さらに、カラートナーとして用いる場合には、添
加剤が多く含有されていると、透明シートに形成された
トナー画像をオーバーヘッドプロジェクターで投影した
場合に投影像にかげりが生じ、鮮明な投影像が得られに
くくなる。ここで、添加剤の含有量の測定には種々の方
法があるが、蛍光Ｘ線分析法で求めるのが一般的であ
る。すなわち、添加剤の含有量既知のトナーについて、
蛍光Ｘ線分析法で検量線を作成し、この検量線を用い
て、添加剤の含有量を求めることができる。

【００５６】さらに、本実施形態で用いられる添加剤
は、必要に応じ、疎水化、流動性向上、帯電性制御等の
目的で、表面処理を施されていることが好ましい。ここ
で、表面処理に用いる処理剤としては、有機系シラン化
合物等が好ましく、例えば、メチルトリクロロシラン、
オクチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン等
のアルキルクロロシラン類、ジメチルジメトキシシラ
ン、オクチルトリメトキシシラン等のアルキルメトキシ
シラン類、ヘキサメチルジシラザン、シリコーンオイル
等が挙げられる。また、処理方法としては、有機シラン
化合物を含有する溶液中に添加剤を漬積し乾燥させる方
法、添加剤に有機シラン化合物を含有する溶液を噴霧し
乾燥させる方法等があるが、本実施形態においては、い
ずれの方法も好適に用いることができる。

【００５７】上述トナーは、磁性体を含有させ、磁性ト
ナーとしても使用することもできる。具体的な磁性体と
しては、マグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の酸
化鉄、コバルト、ニッケルのような金属あるいはこれら
金属とアルミニウム、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との合金及びその混合物等
が挙げられる。これらの磁性体は平均粒径が０．１〜２
μｍ程度のものが望ましく、このときの磁性体の含有量
は、結着樹脂１００重量部に対して２０〜２００重量
部、特に好ましくは結着樹脂１００重量部に対して４０
〜１５０重量部である。

【００５８】トナーの体積平均粒径の範囲は３〜１２μ
ｍが好適であるが、本実施例では５μｍであり、１２０
０ｄｐｉ以上の高解像度の画像にも十分対応することが
可能である。一方、上記キャリア（磁性粒子）１２は、
金属もしくは樹脂をコアとしてフェライトもしくはマグ
ネタイト等の磁性材料を含有し、表層は金属で被覆され
たものである。このキャリアの粒径は２０〜５０μｍの
範囲が良好である。また、キャリアの抵抗は、上述した
ように、ダイナミック抵抗で１０^４〜１０^８Ωの範囲が
最適である。但し、この抵抗値は、磁石を内包したロー
ラ（φ２０；６００ＲＰＭ）に坦持して、幅６５ｍｍ、
長さ１ｍｍの面積の電極をギャップ０．９ｍｍで当接さ
せ、耐圧上限レベル（２００Ｖから鉄粉キャリアでは数
Ｖ）の印加電圧を印加した時の測定値である。

【００５９】上記トナーがキャリアの表面を覆う被覆率
Ｔｎは、２５〜１００％未満（トナー１層完全被覆未
満）が適切である。この被覆率Ｔｎが少ないと、トナー
の過剰帯電、キャリア付着、現像能力不足等の問題が発
生し易く、逆に被覆率Ｔｎが過剰な場合には、トナーの
帯電不足、地汚れ、トナー飛散等の問題が発生する。図
６に、Ｔｎ＝１００Ｃ／{３^（1/2）}／［２π（１００-
Ｃ）{（１＋ｒ／Ｒ）^２}・（ｒ／Ｒ）・(ρｒ／ρｃ
)］の被覆率のトナーを示す。ここで、Ｃ：ＴＣ
（ｗｔ％）、ｒ：トナー半径（μｍ）、Ｒ：キャリア半
径（μｍ）、ρｒ：トナーの真比重、ρＣ：キャリアの
真比重ｒ＝７μｍ、Ｒ＝５０μｍ、ρｒ＝１．１５ｇ／
ｃｍ^３、ρＣ＝５．２ｇ／ｃｍ^３、すなわち、５０μｍ
径のフェライトキャリア、７μｍ径のトナーの組合せ
で、ＴＣ＝２．８ｗｔ％では被覆率は２０．０％、ＴＣ
＝３ｗｔ％では被覆率は２１．２％、ＴＣ＝5wt%では被
覆率は３６．１％、ＴＣ＝５．５ｗｔ％では被覆率は３
９．９％、ＴＣ＝６ｗｔ％では被覆率は４３．８％、Ｔ
Ｃ＝６．８ｗｔ％では被覆率は５０％，１２．７ｗｔ％
ではほぼ１００％である。

【００６０】上記トナー濃度ＴＣの水準を振り画像を比
較したところ５．５ｗｔ％以上すなわち被覆率が４０％
以上の時は問題無く均一な画像が得られた。反対に５．
５ｗｔ％より小さいときはベタ消費直後の低コントラス
ト画像の濃度が低くなった。キャリアに対するトナーの
被覆率の寄与は如何にトナーを高効率で現像できるのか
という点と考える。また被覆率の規定はトナー粒径等が
変化した場合でも適用可能である。ここでトナー粒径を
６μｍ、５μｍとなった場合を考え比較を行う。（１）
式を使用して比較すると図４のようになり、現状の７μ
ｍ径のトナーではＴＣの下限が５．５ｗｔ％であったの
が、６μｍ径のトナーでは４．６ｗｔ％，５μｍ径のト
ナーに至っては３．８ｗｔ％が下限となり、トナー粒径
を小さくする事で被覆率を維持しつつトナーＣを下げる
事が可能となり、トナー飛散等の悪影響が抑える事が可
能である。（図３左側参照）被覆率が上記、下限より下
回ったときはベタ消費直後の現像能力が低減する為に残
像が発生してしまい、画像品質が劣化したものとなる。

【００６１】上記現像装置４の構成を図２に基づいて説
明する。この現像装置内４には、トナー担持体である現
像スリーブ４３が感光体ドラム１に当接するように配置
されている。この現像スリーブ４３には、内部に固定磁
石４８が内蔵されているトナー供給ローラ４４が対向配
置されている。トナー供給ローラ４４の表面には、トナ
ー１１とキャリア１２とからなる２成分現像剤１３から
なる磁気ブラシが形成される。そして、選択的にトナー
供給電界を形成することにより、この磁気ブラシ中のト
ナーのみが、現像スリーブ４３上に供給され、現像スリ
ーブ４３の表面に過不足のない量（トナー１〜２層相当
が好適）のトナー薄層ｄが形成される。ここで、トナー
供給ローラ４４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り、図
示しない回転駆動機構によって回転されるようになって
いる。

【００６２】図３に、図２に示した現像装置４と異なる
二成分現像装置４０を示す。この二成分現像装置４０
は、上記２成分現像剤により形成された磁気ブラシで、
感光体ドラム１上の静電潜像を現像するように構成され
ている。図３において、現像ローラ４１（図２のトナー
供給ローラ４４に相当）の表面は、サンドブラストもし
くは１〜数ｍｍの深さを有する複数の溝を形成する処理
を行い１０〜２０μｍＲＺの範囲に入るように荒らして
いる。なお、感光体ドラム１はアルミ等の素管に感光性
を有する有機感光体を塗布し、感光層を形成したドラム
タイプのものを用いた。

【００６３】図２に示した現像装置４を用いた実施形態
においては、感光体ドラム１のドラム径が６０ｍｍで、
ドラム線速が２４０ｍｍ／秒に設定され、上記現像スリ
ーブ４３のスリーブ径が２０ｍｍで、スリーブ線速が６
００ｍｍ／秒に設定されている。従って、ドラム線速に
対するスリーブ線速の比は２．５である。また感光体ド
ラム１と現像スリーブ４３との間隔である現像ギャップ
は０．４ｍｍに設定されている。現像ギャップは、従来
ではキャリア粒径が５０μｍであれば０．６５ｍｍから
０．８ｍｍ程度、言い換えれば、現像剤粒径の１０倍以
上に設定されていたが、本実施形態では１０倍以下
（０．５５ｍｍ）に設定するのが良い。これより広くす
ると望ましいとされる画像濃度が出にくくなる。

【００６４】図３に示した二成分現像装置４０には、現
像剤の搬送方向（図で見て反時計回り方向）における現
像領域の上流側部分に、現像剤チェーン穂の穂高さ、即
ち、現像スリーブ上の現像剤量を規制するためのドクタ
ブレード４５が設置されている。このドクタブレード４
５と現像ローラ４１との間隔であるドクタギャップは
０．４ｍｍに設定されている。更に現像ローラ４１の感
光体ドラム１とは反対側領域には、現像ケーシング４６
内の現像剤を攪拌しながら現像ローラ４１へ汲み上げる
ためのスクリューあるいはパドル等からなる攪拌・搬送
部材４７が設置されている。

【００６５】図３に示す二成分現像装置４０における現
像条件について説明する。この二成分現像装置４０にお
いては、感光体ドラム１の帯電（露光前）電位Ｖ０を−
３５０Ｖ、露光後電位ＶＬを−５０Ｖとして現像バイア
ス電圧ＶＢを−２５０Ｖすなわち現像ポテンシャル（Ｖ
Ｌ−ＶＢ＝２００Ｖ）として現像工程が行われるもので
ある。このとき、｜ＶＤ−ＶＬ｜＞｜ＶＬ−ＶＢ｜は、
４００Ｖ>３００Ｖとなる。｜ＶＤ−ＶＬ｜＜４００Ｖ
は、感光体ドラム１の露光部分とそうで無い部分の放電
を避けるために、パッシェンの放電則より設定したもの
である。本実施形態はネガポジのプロセスである。

【００６６】上記現像ローラ４１内には、この現像ロー
ラ４１の周表面に現像剤の穂立ちを生じるように磁界を
形成する磁石体（磁石ローラ）が固定状態で備えられて
いる。この磁石ローラから発せられる法線方向磁力線に
沿うように、現像剤のキャリアが現像スリーブ上にチェ
ーン状に穂立ちを起こし、このチェーン状に穂立ちを生
じたキャリアに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ローラ４１の回転に
よって現像ローラと同方向（図で見て時計回り方向）に
移送されることとなる。上記磁石ローラは、複数の磁極
（磁石）を備えている。

【００６７】上記二成分現像装置４０は、現像剤による
現像駆動トルクの範囲を０．１５Ｎ・ｍ以内に設定して
トナー帯電を十分立ち上げさらに十分現像能力を確保し
た例である。駆動トルクのうち、現像剤の攪拌に使用さ
れる分の割合は大きい。現像剤の攪拌はトナーの均一な
帯電に必要であるからである。それを決める条件は現像
剤量、攪拌に使用する部材、特に最近はスクリュウ形状
のものが多く提案されているが、現像剤に当接する面
積、接触頻度（回転数）、現像スリーブ中の磁極の磁
力、現像剤中のキャリアの飽和磁化、現像剤の規制部材
である規制部剤の現像スリーブとの間隙、磁力等に依存
することが分かっている。これらの条件を組み合わせて
トナーの効率的な帯電を促していたが、現像剤が受ける
機械的なハザードが寿命を短くする要因になっており、
これを低減することが重要と考える。そこで、本実施形
態に係る現像装置では上記、トナーへストレスを与える
要因である現像トルクに着目し、余分な磁力を現像剤こ
及ぼさないようにしている。これにより、経時における
現像剤の劣化促進が低減され、現像剤の寿命が最大１０
０Ｋ枚以上のレベルに飛躍的に向上した。

【００６８】もので、本実施形態では主磁極の磁力ＭＤ
が７０（Ｔ）、キャリアの飽和磁化ＭＣが１００（ｅｍ
ｕ／ｇ）である。この範囲では磁気ブラシの硬さは適度
であり、経時でも現像剤がストレスを受ける事なく使用
し続けることができる。その好適な範囲は、ＭＤ＜６０
（Ｔ）もしくはＭＣ＜６０（ｅｍｕ／ｇ）では十分強固
な磁気ブラシが形成できず、均一な現像が行えない。ま
たＭＤ＞８０（Ｔ）もしくはＭＣ＞１３０（ｅｍｕ／
ｇ）では磁気ブラシが現像スリーブ３上で強固に形成さ
れるのでトナーと、キャリアの摩擦力高まり、両者の表
面が前者では添加剤の埋まり、後者ではトナーの一部が
キャリアに付着する、所謂スペント化現象が発生し、ト
ナーの流動性低減、トナー帯電量の低減により現像特性
が著しく劣化して、画像品質も劣化する（図４参照）。
なお、ここで用いたキャリアの真比重は５ｇ／ｃｍ^３程
度である。

【００６９】上記現像ローラ４１上のトナーは、感光体
ドラム１上に形成された潜像に対して、現像ローラ４１
に印加された現像バイアスにより現像され、感光体ドラ
ム１上で顕像化される。ちなみに本実施形態では、感光
体ドラム１の線速を２００ｍｍ／ｓ、現像ローラ４１の
線速を３００ｍｍ／ｓとしている。感光体ドラム１の直
径を５０ｍｍ、現像剤供給部材の直径を１８ｍｍ、現像
ローラ４１の直径を１６ｍｍとして、現像行程が行われ
る。ここで現像ローラ４１上のトナー帯電量は−１０〜
−３０μC/gの範囲である。感光体ドラム１の厚みを２
８μmとし、光学系のビームスポット径を５０×６０μ
ｍ，光量を０．２３ｍＷとしている。

【００７０】そして、上記感光体ドラム１の帯電（露光
前）電位Ｖ０を−３００Ｖ、露光後電位ＶＬを−１００
Ｖとして現像バイアス電圧を−２５０Ｖすなわち現像ポ
テンシャル（ＶＬ−ＶＢ＝１５０Ｖ）として現像工程が
行われる。感光体ドラム１上に形成されたトナーの顕像
は、その後、転写、定着工程を経て画像として完成され
る。転写は転写紙もしくは中間転写体の裏側に当接させ
たバイアス印加したローラもしくはチャージャー等が配
設される。

【００７１】ところで、本発明者等は、低光量の露光光
量を高密度としてビーム径を絞って露光する手法を用い
て、いわゆる２値プロセスと称する画像形成装置を提案
してきた。ところが、このような画像形成装置において
は、露光光量をアップすることによる課題が存在する。
一つは高密度の光量のビーム径を絞ることは、光学設計
の余裕度が低減し、部品精度の向上が不可欠でコストが
上昇してしまう。更にもう一つの点は、露光光量が大き
いために感光体ドラム１に対する帯電・露光における、
通電電荷量アップによるいわゆる静電ハザードを受け
て、感光体ドラム１の寿命が短くなる要因の一つとな
る。そこで、本実施形態に係る画像形成装置において
は、感光体ドラム１の初期帯電電位を低くすることによ
って、露光光量も同時に低減する。これにより、汎用光
学部品を使用して高精細な潜像を形成することができ、
感光体ドラム１への静電ハザードを低減して、感光体ド
ラム１の長寿命化が可能になる。

【００７２】また、本実施形態の現像装置４、４０にお
いては、その現像特性におけるγ曲線（現像電位差に対
する現像量）をみると、その傾きが大きく、比較的低電
位でも現像し易くすぐに飽和できる。これは、現像ロー
ラ４１（あるいは現像スリーブ４３）上のトナー坦持量
を一定にして、ベタ画像で現像ローラ４１（あるいは現
像スリーブ４３）上の多くの割合のトナーを、効率良く
現像に寄与させることが比較的容易であることを示す。
従って、小径ドットを形成する場合も、トナーの帯電電
位を低く抑えることができ、従来の約半分の光量で、ド
ット潜像を形成でき、均一なドット画像を形成できるよ
うになる。

【００７３】ところで、本実施形態に係る現像装置で
は、その現像剤の磁力は、後述の「式１」のように、キ
ャリア粒径の3乗に比例する磁力というより、各段に大
きな隣接キャリア間（本例ではトナーを静電気力で拘束
担持した状態の１個のキャリア）で働く、後述の「式
５」に示す実効的キャリア粒径の２乗、及び磁束密度の
２乗に比例し且つ透磁率μ（本例ではキャリアがトナー
を静電気力で拘束担持した状態の現像剤としての磁化率
に相当）が大きい程大きくなる。つまり、（μ−１）／
（μ＋２）＝１−２／（μ＋２）は、μが大程大きくな
る。

【００７４】なお、本実施形態に係る現像装置におい
て、上記キャリア抵抗の制約を敢えてしない理由は、高
抵抗トナーを含む現像剤としての抵抗は、キャリア抵抗
が例え１０の５乗以下でも、現像剤としては通常のトナ
ー被覆率３０％以上であれば、現像剤としてはキャリア
間にトナーが入り込む為実質１０の７乗以上として振舞
うことによる。

【００７５】また、後述の「７」式で扱うキャリアの本
例の帯電量は、1個のキャリアが複数トナーを静電気力
で拘束担持した状態を「式７」での１個のキャリアの帯
電量と見なしており、１個のキャリア単体の帯電量から
この複数トナーの帯電量を引いた値になり、「式７」で
取り扱う静電気力より大分小さい値になると考えられ
る。すなわち、キャリアのトナー被覆率が少なくなれ
ば、感光体ドラムへのキャリア付着がし易くなり、キャ
リア粒径が小さくなる程（但し、磁化率と比重は同じと
する）、トナー濃度下限を高くする必要がある。そこ
で、本例では、キャリアのトナー被覆率を３０％以上と
している。

【００７６】なお、上述のような感光体ドラムへのキャ
リア付着に効く要因には多くあるが、ここでは、この要
因の中のキャリア（合体トナー含）の帯電量、磁化率、
磁界の三つについて特に着目した。本発明者らが検討し
たキャリアにかかる力を考慮したキャリア付着要因を、
以下に説明する。上記キャリア付着の対策は、現像ロー
ラ（マグネットローラ）の磁場設計を行なう上で重要な
要因となる。そこで、簡易モデルにより、キャリアにか
かる力を比較し、キャリア付着に有効な因子と条件とを
検討した。ここでは、磁気ブラシ先端のキャリアにかか
る力として、磁気吸引力、静電気力、遠心力を検討し
た。

【００７７】一般的に、磁界に沿って形成させた磁気ブ
ラシ先端のキャリアにかかる力は、孤立したキャリアよ
り数１００倍で、隣合うキャリアに引き付けられる。ま
た、磁気ブラシ先端にかかる力は、磁界の強さに依存す
る。さらに、静電気力は遠心力と比較して数１００倍強
い。これらのことから、キャリア付着は、現像ニップの
出口における磁気ブラシ先端のキャリアにかかる磁気力
が、静電気力より弱いことで発生すると考えらる。そこ
で、マグネットローラを変えて、キャリア付着実験を行
なった。この結果、上記現像ニップの出口付近の磁界を
増加させ、磁気ブラシ先端のキャリア間の相互作用力を
強くすることにより、キャリア付着の余裕度が増加する
ことが確認された。

【００７８】ここで、現像剤の磁気的な力としては、孤
立したキャリアが受ける磁場的力と、磁気ブラシ形成時
に隣接するキャリアによる相互作用力とを検討した。孤
立したキャリアが受ける磁場的力ｆは、ｃｇｓ単位系に
おいて、キャリアの粒子半径をｂ、透磁率をμ、外部磁
束密度をＢとすると、次の「式１」で表される

【数１】この式１から、キャリアの吸引力Ｆｍを算出できる。

【００７９】次に、隣接するキャリアに引き付けられる
力について説明する。ここでは、説明を簡単にするた
め、均一な磁場中における２つの粒子間の相互作用につ
いて考える。磁化した直径ｂのキャリアの、中心からの
距離ｒにおける磁界は、次の「式２」で表される。

【数２】

【００８０】また、キャリアの磁化が外部磁界に平行に
形成されるとすると、式２で、θ=０となる。隣接する
キャリアの影響のみ考慮した場合、キャリアの磁化によ
り磁気モーメントは、次の「式３」で表される。

【数３】

【００８１】そして、スリーブ表面からの距離ｒにおけ
るキャリア粒子間の力は、次の「式４」で表される。

【数４】

【００８２】ここで、キャリア間が接している場合、ｒ
＝２ｂで接するとすると、上記「式４」は、次の「式
５」で表される。

【数５】

【００８３】キャリアに作用する遠心力は、スリーブの
接線方向に働き、次の「式６」で表される。Ｆｒ＝ｍｖ^２／ｒ（６）ここで、キャリア半径をｂ＝０．００２５ｃｍ、比重を
５とすると、キャリア1個当たりの質量は、ｍ=１．８４
×１０^−７ｇとなる。よって、スリーブ径をΦ１６、ス
リーブ回転数を３４９ｒｐｍとすると、ｖ＝２９．２ｃ
ｍ/ｓｅｃであり、ｒをキャリア7個分の長さ０．０３５
ｃｍとすると、上記「式６」から、キャリアに作用する
遠心力は、Ｆｒ＝０．００４ｄｙｎ（静電気力や磁力に
較べ桁違いに小さい力）となる。

【００８４】次に、キャリアの静電気力について説明す
る。電界をＥｐｃとすると、帯電量Ｑのキャリアにかか
る静電気力は、一次近似として、次の「式７」で表され
ると考えられる。Ｆｅ＝Ｑ・Ｅｐｃ＋Ｑ^２／４πε_０ｂ^２（７）

【００８５】次に、キャリアの帯電量２ついて説明す
る。ＴＣ=５％とすると、剤１ｇ中のキャリアの量は、
０．９５ｇである。キャリア1個当たりの質量が、ｍ＝
２．４５×１０^−７ｇなので、０．9５ｇのキャリアの
個数は、約３．８６×１０^６個である。ここで、トナー
の帯電量を、Ｑ＝２５μＣ／ｇとすると、剤中のキャリ
アの帯電量は、２５×０．０５＝１．２５μＣ/ｇとな
る。よって、キャリア1個当たりの帯電量は、３．３×
１０^−１３Ｃ／個となる。

【００８６】次に、現像領域の電界Ｅｐｃについて説明
する。地肌ポテンシャルをＶ、スリーブ-感光体距離を
ｔｃ、現像剤の誘電率をεｃ、感光体ドラムの厚みをｔ
ｏｐｃ、誘電率をεｏｐｃ、とすると、電界Ｅｐｃは、
近時的に、次の「式８」で表される。Ｅｐｃ＝Ｖ／（Ｇｐ／εｃ＋ｔｏｐｃ／εｏｐｃ） (８)

【００８７】上記キャリア付着は、次のようなプロセス
で観察された。現像ニップ中であれば、磁気ブラシの立ち上り時、も
しくは、現像ニップ通過による磁気ブラシ開放時に、ス
リーブ−感光体ドラム間より長い磁気ブラシが形成され
る。先端の磁気ブラシが電気的に感光体に拘束される。線速差により磁気ブラシが折れ曲がる、もしくは、磁
束密度ベクトルに沿わない形状になる。磁気ブラシが分離し、先端のキャリアが感光体に付着
する。

【００８８】また、現像ニップ中で、感光体ドラムに付
着したキャリアは、後続の磁気ブラシに捕獲された。つ
まり、現像ニップを通過後の感光体ドラムへのキャリア
付着は、現像ニップ後端で感光体ドラムにキャリアが付
着した場合のみ発生した。また、磁気ブラシが磁束密度
ベクトルに沿わないと、磁気ブラシを構成するキャリア
間の拘束力が低下し、磁気ブラシが分離する。このこと
を検討するため、２個キャリアの並びに対する磁束密度
の角度を変化させ、キャリア間の磁気的拘束力Ｆｘの変
化を計算した。この結果を下図に示す。キャリアの配列
が磁束密度ベクトルに沿わなくなるほど、磁気拘束力が
低下することが分かる。

【００８９】このようなことから考えられるキャリア付
着要因としては、電気引力（感光体−キャリアの付着力、キャリアの帯
電量、電界）、磁気拘束力（磁場およびキャリア特
性、キャリアの個数、配置）、剤の搬送性（摩擦係数
（キャリア-キャリア間）、摩擦係数（スリーブ−キャ
リア間）、線速比）が挙げられる。

【００９０】また、上記キャリアの磁化率とキャリアと
一体的に振舞うトナー（トナー被覆率１００％以下）の
合わせた磁化率と、キャリア付着との間には、表１に示
すような相関があることが確認された。

【表１】

【００９１】これにより、上記キャリアの磁化率と真比
重、トナーの磁化率と真比重、現像剤のトナー濃度の組
み合わせで、磁気的なキャリア防止条件を推定すること
ができる。

【００９２】上述のように、請求項１、４乃至１７の現
像装置においては、小粒径のキャリアを使用し、且つ高
トナー濃度現像剤の磁化率の下限を保証しているので、
感光体ドラム１へのキャリア付着を防止できるようにな
る。特に、請求項４の現像装置においては、キャリアの
磁化率の下限保証により、キャリアに働く磁力の下限を
保証でき、感光体ドラム１へのキャリアの付着を防止で
きるようになる。また、請求項５の発明においては、キ
ャリアの静電誘導荷電の抑制により、キャリアに働く静
電気力を抑制でき、感光体ドラム１へのキャリアの付着
を防止できるようになる。また、請求項６の発明におい
ては、トナーの帯電電荷量の下限管理で、トナーとキャ
リアとの静電気力の下限を保証でき、キャリアからのト
ナーの浮遊・遊離が防止され、トナー飛散を防止できる
ようになる。また、請求項７の発明においては、磁界強
度の加下限の保証により、現像剤に働く磁力下限を保証
でき、感光体ドラム１へのキャリアの付着を防止できる
ようになる。また、請求項８の発明においては、キャリ
ア表面にトナーが引っかかり易い凹部が少ないので、ト
ナースペントを防止し易くなる。また、請求項９の発明
においては、現像ローラ表層のトナー層が、均一、緻密
な１成分現像を行うので、ざらつき感がなく、高精細、
高鮮鋭、地汚れ等のない高画質画像が得られるようにな
る。また、請求項１０の発明においては、キャリアが末
期的な劣化状態に至る前に、常時新品キャリアと入れ替
えられるので、現像剤の交換が不要になる。また、請求
項１１の発明においては、現像ローラから対向部材にキ
ャリアが移っても、直にこのキャリアを磁力回収するの
で、感光体ドラム１へのキャリア付着によるトラブル
（転写抜け、感光体の損傷等）を防止できるようにな
る。また、請求項１２の発明においては、感光体ドラム
１へのキャリアの付着を防止できるようになる。また、
請求項１３の発明においては、ざらつき感がなく、高精
細、高鮮鋭で、地汚れのない高画質画像を得られ、且つ
トナー飛散を防止できるようになる。また、請求項１４
の発明においては、トナー飛散を防止できるようにな
る。また、請求項１５の発明においては、キャリアの飛
散、落ち及び付着を防止できるようになる。また、請求
項１６の発明においては、キャリア特性を安定化するこ
とができるようになる。また、請求項１７の発明におい
ては、トナーの過不足帯電を防止して、現像特性を安定
化することができるようになる。

【００９３】

【発明の効果】請求項１、４乃至１７の発明によれば、
乾式二成分現像剤からなる磁気ブラシ先端の凹凸による
対向部材へのトナー付与電界ムラの影響が画像に出ない
様に小粒径キャリア、高トナー濃度現像剤を用いた画像
形成方式において、現像剤の下限磁化特性を管理してい
るので、緻密、滑らか且つ地肌汚れの無い高品質画像形
成、トナー飛散・落ち防止、キャリア付着防止を同時に
全て達成できるできるという優れた効果がある。請求項
２の発明によれば、緻密、滑らか且つ地肌汚れの無い高
品質画像形成、トナー飛散・落ち防止、キャリア付着防
止を同時に全て達成できる画像形成方法を提供できると
いう優れた効果がある。請求項３の発明によれば、緻
密、滑らか且つ地肌汚れの無い高品質画像形成、トナー
飛散・落ち防止、キャリア付着防止を同時に全て達成で
きる画像形成装置を提供きるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されるプリンタの概略構成図。

【図２】上記プリンタで用いられる現像装置を示す概略
構成図。

【図３】上記プリンタで用いられる他の現像装置を示す
概略構成図。

【図４】（ａ）は、上記現像装置で用いられる現像剤の
キャリアの一例を示す概略図。（ｂ）は、従来の現像装
置で用いられる現像剤のキャリアの一例を示す概略図。

【図５】上記現像装置で用いられる現像剤のトナーの一
例を示す概略図。

【図６】上記現像装置で用いられる現像剤の一例を示す
概略図。

【符号の説明】

１感光体ドラム２帯電装置４現像装置４ａ現像ローラ５転写装置６定着装置７クリーニング装置８除電ランプ１１トナー１２キャリア１３２成分現像剤４０二成分現像装置４１現像ローラ４３現像スリーブ４４トナー供給ローラ４５ドクターブレード４６現像ケーシング４７攪拌・搬送部材Ｐ記録紙

───────────────────────────────────────────────────── 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 15/08 ５０４Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０７Ｌ５０７ 9/10 ３２１ (72)発明者後藤一雄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)発明者池口弘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 BA00 EA02 EA05 EA10 FA02 2H031 AB02 AC04 AC13 AC23 AC24 AD01 AD16 BA06 BA08 BA09 CA07 DA01 2H077 AB02 AC12 AD02 AD06 AD13 AD35 AE06 CA11 EA03 EA15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トナーとキャリアとを含む現像剤を磁力に
より担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体の表面に
上記現像剤を供給する現像剤供給手段と、該現像剤供給
手段により該現像剤担持体の表面に供給される現像剤量
を規制する現像剤量規制部材と、該現像剤量規制部材に
より現像剤量が規制された現像剤を、潜像が形成された
潜像担持体と上記現像剤担持体とが対向する現像領域で
磁力により穂立ちさせて、該現像剤担持体上に磁気ブラ
シを形成する現像主磁極とを有する現像装置において、上記キャリアの体積平均粒径を５０μｍ以下、上記現像
主磁極中心に対応する現像剤担持体の表面の磁束密度を
５０ｍＴ以上とし、上記現像剤量規制部材により現像剤
量が規制された直後の上記現像剤担持体上に供給された
現像剤のキャリア表面のトナー被覆率が３０％〜１００
％になり、上記現像剤の空隙部分を除く単位体積当りの
平均磁化率が５０ｅｍｕ／ｃｃ以上になるように、上記
現像剤のトナーとキャリアとの割合を制御する制御手段
を有していることを特徴とする現像装置。
【請求項２】潜像担持体の表面を一様に帯電し画像情報
に基づいて露光することにより該潜像担持体上に潜像を
形成し、現像剤を磁力により担持する現像剤担持体の表
面に、トナーとキャリアとを含む現像剤を、現像剤規制
部材により現像剤量を規制しながら供給し、該現像剤量
規制部材により現像剤量が規制された現像剤を、上記潜
像担持体と上記現像剤担持体とが対向する現像領域で、
該現像剤担持体の現像主磁極の磁力により穂立ちさせ、
該穂立ちにより上記現像剤担持体上に形成した磁気ブラ
シにより、上記潜像担持体上に形成した潜像をトナー像
化した後、該潜像担持体上のトナー像を転写材に転写す
る画像形成方法において、上記キャリアの体積平均粒径を５０μｍ以下、上記現像
主磁極中心に対応する現像剤担持体の表面の磁束密度を
５０ｍＴ以上とし、上記現像剤量規制部材により現像剤
量が規制された直後の上記現像剤担持体上に供給された
現像剤のキャリア表面のトナー被覆率が３０％〜１００
％になり、上記現像剤の空隙部分を除く単位体積当りの
平均磁化率が５０ｅｍｕ／ｃｃ以上になるように、上記
現像剤のトナーとキャリアとの割合を制御して画像形成
を行うことを特徴とする画像形成方法。
【請求項３】潜像担持体と、該潜像担持体の表面を一様
に帯電し画像情報に基づいて露光することにより該潜像
担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、トナーとキ
ャリアとを含む現像剤により上記潜像担持体上の潜像を
現像してトナー像化する現像手段と、該潜像担持体上の
トナー像を転写材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、上記現像剤を磁力により担持する
現像剤担持体と、該現像剤担持体の表面に上記現像剤を
供給する現像剤供給手段と、該現像剤供給手段により該
現像剤担持体の表面に供給される現像剤量を規制する現
像剤量規制部材と、該現像剤量規制部材により現像剤量
が規制された現像剤を、潜像が形成された潜像担持体と
上記現像剤担持体とが対向する現像領域で磁力により穂
立ちさせて、該現像剤担持体上に磁気ブラシを形成する
現像主磁極と、上記キャリアの体積平均粒径を５０μｍ
以下、上記現像主磁極中心に対応する現像剤担持体の表
面の磁束密度を５０ｍＴ以上とし、上記現像剤量規制部
材により現像剤量が規制された直後の上記現像剤担持体
上に供給された現像剤のキャリア表面のトナー被覆率が
３０％〜１００％になり、上記現像剤の空隙部分を除く
単位体積当りの平均磁化率が５０ｅｍｕ／ｃｃ以上にな
るように、上記現像剤のトナーとキャリアとの割合を制
御する制御手段とを有する現像装置を使用して、画像形
成を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】請求項１の現像装置において、上記キャリアの空隙部分を除く単位体積当りの平均磁化
率が、１ｋＯｅ磁場中で５０ｅｍｕ／ＣＣ以上であるこ
とを特徴とする現像装置。
【請求項５】請求項１又は４の現像装置において、上記キャリアは、磁場中の動的電気抵抗が、１０^６Ωオ
ーダー以上の磁性粒子からなることを特徴とする現像装
置。
【請求項６】請求項１、４又は５の現像装置において、上記現像剤量規制部材により現像剤量が規制された直後
の上記現像剤担持体上に供給された現像剤中のトナー
の、単位質量当りの平均帯電量の絶対値が、５μｃ／ｇ
以上であることを特徴とする現像装置。
【請求項７】請求項１、４、５又は６の現像装置におい
て、上記現像剤担持体から上記潜像担持体に対して、電界作
用による静電力で上記磁気ブラシ中のトナーを受け渡す
現像領域の最下流部の、該現像剤担持体の法線方向の磁
束密度が、６０ｍＴ以上であることを特徴とする現像装
置。
【請求項８】請求項１、４、５、６又は７の現像装置に
おいて、上記キャリアの平均球形度が、０．８以上であることを
特徴とする現像装置。
【請求項９】請求項１、４、５、６、７又は８の現像装
置において、上記潜像担持体と上記現像剤担持体との間に配置され
て、上記現像剤量規制部材により現像剤量が規制された
後の上記現像剤担持体上に形成した磁気ブラシに対向し
て回動するトナー担持体を有し、該トナー担持体と上記
現像剤担持体との間に電界を印可して、該現像剤担持体
から該トナー担持体に対してトナーのみを転移・担持さ
せ、該トナー担持体上に転移・担持したトナーで上記潜
像担持体上の潜像を現像することを特徴とする現像装
置。
【請求項１０】請求項１、４、５、６、７、８又は９の
現像装置において、上記トナーの上記現像剤の補給動作と連動又は独立し
て、上記キャリアを使用済みキャリアの一部と入れ替え
て上記現像剤に補充するキャリア補充手段を有している
ことを特徴とする現像装置。
【請求項１１】請求項９の現像措置において、上記トナー担持体の表面に近接するように対向配置され
て、該トナー担持体の表面に付着したキャリアを補足す
るキャリア補足手段を有していることを特徴とする現像
装置。
【請求項１２】請求項９又は１１の現像装置において、上記トナーの現像又は供給ポテンシャル（絶対値）が、
４００Ｖ以下であることを特徴とする現像装置。
【請求項１３】請求項１、４、５、６、７、８、９、１
０、１１又は１２の現像装置において、上記トナーの体積平均粒径が、４〜９μｍであることを
特徴とする現像装置。
【請求項１４】請求項１、４、５、６、７、８、９、１
０、１１、１２又は１３の現像装置において、上記トナーが磁性トナーであることを特徴とする現像装
置。
【請求項１５】請求項７の現像装置において、上記現像剤担持体の表面線速が、９００ｍｍ／ｓｅｃ以
下であることを特徴とする現像装置
【請求項１６】請求項８の現像装置において、上記キャリアの芯材が、ＭＯ・Ｆｅ_２Ｏ_３（Ｍは２価の
金属イオン）の組成を持つ一群のフェライトからなるこ
とを特徴とする現像装置。
【請求項１７】請求項１１の現像装置において、上記キャリア補足手段により補足したキャリアを、上記
現像剤に戻すことを特徴とする現像装置。