JP2003208027A

JP2003208027A - 現像装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2003208027A
Application number: JP2002004907A
Authority: JP
Inventors: Hiroharu Suzuki; 弘治鈴木; Naoto Shimoda; 直人霜田; Hiyo Shu; 冰朱; Yuji Suzuki; 裕次鈴木; Akihiro Ito; 昭宏伊藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-01-11
Filing date: 2002-01-11
Publication date: 2003-07-25

Abstract

(57)【要約】【課題】感光体ドラムに接触するブラシ部分の密度が
高く、かつ、現像ニップ領域の幅も狭い現像装置におい
て、高い画像濃度を維持し、ぼそつき画像を発生させず
に、トナー飛散による種々の問題を抑制することであ
る。【解決手段】現像スリーブ４の表面に形成される複数
の溝４ａの溝ピッチを０．４〜０．６［ｍｍ］と比較的
狭く設定して現像領域に搬送される現像剤の量を多くす
ることで、感光体ドラムに対する現像スリーブの線速を
１．３〜１．５倍という従来よりも遅くする。これによ
り、高い画像濃度を維持し、ぼそつき画像等の発生を抑
制しつつ、トナー飛散を抑制することができる。

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及びこ
の現像装置を備えた画像形成装置に係り、詳しくは、現
像剤担持体表面の現像領域で現像剤を穂立ちさせて潜像
担持体上の潜像を現像処理する現像装置及び画像形成装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子写真式や静電記録式等の画
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、その静電潜像に対して現像装置による現像処理を施
すことにより可視像を得る。近年では、このような現像
処理を行うにあたり、転写性、ハーフトーンの再現性、
温度及び湿度に対する現像特性の安定性などの観点か
ら、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤（以下、
単に「現像剤」という。）を用いた二成分現像方式を利
用するのが主流になっている。この二成分現像方式を利
用する現像装置では、現像剤を現像剤担持体上にブラシ
状に穂立ちさせて保持しつつ、現像剤担持体と潜像担持
体とが対向する現像領域に搬送する。そして、その現像
領域において、そのブラシ状の現像剤を潜像担持体表面
に摺擦させ、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。

【０００３】このような現像装置における現像剤担持体
は、通常、円筒状に形成された現像スリーブと、その現
像スリーブ表面に現像剤を穂立ちさせるための磁界を形
成するために現像スリーブ内部に配置される複数の磁極
を備えた磁石ローラとから構成されている。そして、磁
石ローラに対して現像スリーブが相対移動することで、
現像スリーブ表面に穂立した現像剤が現像スリーブの表
面移動に伴って搬送される。現像領域において、現像ス
リーブ上の現像剤は、磁石ローラがもつ現像磁極から発
せられる磁力線に沿って穂立ちする。そして、穂立ちし
てブラシ状となった現像剤は、現像スリーブの表面移動
に伴って撓むようにして潜像担持体表面に接触する。

【０００４】このような現像装置においては、現像領域
において潜像担持体と現像スリーブ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
スリーブ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
る現象が発生したり、細線の再現性が低下したりして、
画質が劣化するという不具合が生じる。

【０００５】このように後端白抜けが発生したり、細線
の再現性が低下したりする原因は、次のように考えられ
る。現像スリーブ上の現像剤のうち、潜像担持体に接触
する磁気ブラシの先端部分のみが、潜像担持体に接触し
て静電潜像の可視像化に寄与する。このとき、通常、現
像領域における現像スリーブの表面移動方向は、潜像担
持体に連れ回る方向であり、その線速は潜像担持体の線
速よりも速く設定されているので、磁気ブラシは潜像担
持体上の静電潜像を摺擦するように静電潜像に対して相
対移動する。このため、磁気ブラシの先端部分は、画像
後端位置に対応する潜像担持体上の静電潜像部分（潜像
後端部分）を摺擦するとき、潜像担持体上の非潜像部分
に対向した後に潜像後端部分を摺擦し、その潜像後端部
分にトナーを供給することになる。このとき、その磁気
ブラシ先端部分では、潜像担持体上の非潜像部分に対向
している間に、キャリア表面に付着していたトナーが非
潜像部分から受ける静電力により現像スリーブ側に移動
する現象（以下、この現象を「トナードリフト」とい
う。）が生じる。その結果、潜像担持体上の潜像後端部
分を摺擦するときには、磁気ブラシ先端部分のキャリア
面にトナーがない状態となり、そのキャリア面に潜像後
端部分に付着しているトナーが付着する。これにより、
後端白抜けや細線の再現性の低下が生じるものと考えら
れる。

【０００６】本出願人は、後端白抜けや細線の再現性の
低下を抑制するために、特開２０００―３０５３６０号
公報や特開２０００―３４７５０６号公報において、上
述の現像装置に関する画質の改善を図ることができる発
明を提案している。これらの公報で提案した発明では、
現像領域における法線方向磁束密度の減衰率や、現像領
域で現像剤を穂立ちさせるための主磁極と隣り合う磁極
との角度間隔などが所定値となるように設定している。
具体的な構成としては、上述した現像磁極を、Ｎ極から
なる１つの主磁極と、この主磁極の現像スリーブの表面
移動方向上流側及び下流側に近接するように配置される
Ｓ極からなる２つの補助磁極とから構成する。この発明
によれば、現像効率を向上させ、細線の再現性、後端白
抜け現象の改善を図ることができることが確認されてい
る。

【０００７】上記公報の装置により、現像効率を向上さ
せ、細線の再現性、後端白抜け現象を改善できるのは、
以下の理由によるものと考えられる。図８（ａ）は、現
像磁極が１つの磁極Ｐ１からなる従来の現像装置におけ
る現像領域近傍の磁力分布を示す説明図であり、同図
（ｂ）は、その現像磁極Ｐ１により形成される磁界から
磁力を受けて穂立ちした現像剤からなる磁気ブラシを現
像スリーブ４の軸方向から見たときの形状を示す説明図
である。また、図９（ａ）は、現像磁極が１つの主磁極
Ｐ１ｂと２つの補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃからなる現像装
置における現像領域近傍の磁力分布を示す説明図であ
り、同図（ｂ）は、これらの磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１
ｃにより形成される磁界から磁力を受けて穂立ちした現
像剤からなる磁気ブラシを現像スリーブ４の軸方向から
見たときの形状を示す説明図である。

【０００８】従来の現像装置では、Ｎ極の現像磁極に隣
り合うＳ極の磁極としては、現像領域に対して現像スリ
ーブ４の表面移動方向下流側に位置する領域で現像剤を
搬送するための磁界を形成する磁極Ｐ２と、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する
ための磁界を形成する磁極Ｐ６がある。これらの磁極Ｐ
２，Ｐ６は、現像磁極Ｐ１から比較的離れた位置に配置
されるので、現像領域における磁界の磁力分布は、図８
（ａ）に示すように、現像磁極Ｐ１から出る磁力線が現
像スリーブ表面から比較的離れた位置を通るようにな
る。そして、現像スリーブ４上に担持されて現像領域ま
で搬送されてきた現像剤は、図８（ｂ）に示すように、
その磁力線に沿って穂立ちし、磁気ブラシを形成する。

【０００９】一方、上記公報の現像装置では、Ｎ極の主
磁極Ｐ１ｂに隣り合う２つのＳ極の補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ
１ｃがあるため、主磁極Ｐ１ｂに隣接するＳ極は、図８
（ａ）及び（ｂ）に示した従来の現像装置に比べて主磁
極Ｐ１ｂに近接して配置されている。このため、現像領
域における磁界の磁力分布は、図９（ａ）に示すよう
に、主磁極Ｐ１ｂから出る磁力線が現像スリーブ表面に
近い位置を通るようになる。ここで、主磁極Ｐ１ｂから
出る磁力線の多くは、近接する２つの補助磁極Ｐ１ａ，
Ｐ１ｃに向かうことになるので、磁気ブラシの形成に関
与する現像スリーブ表面の法線方向に近い方向に向かう
磁力線（以下、「穂立ち用磁力線」という。）の本数
は、同じ本数の磁力線が生じる従来の現像装置に比べて
少なくなり、その穂立ち用磁力線が存在する現像スリー
ブ４の表面移動方向における幅（穂立ち幅）が狭くな
る。そのため、現像スリーブ４の表面に担持された状態
で現像領域に搬送されてきた現像剤の穂立ち開始位置
は、従来の現像装置よりも現像領域における現像スリー
ブ表面移動方向の中心（以下、単に「中心」という。）
に近づくことになる。また、現像スリーブ４の表面に担
持された状態で現像領域を通過する現像剤の穂立ち終了
位置も、同様にして、従来の現像装置よりも現像領域の
中心に近づくことになる。

【００１０】従来の現像装置では、現像スリーブ４上の
現像剤が、図８（ｂ）に示すように、上記公報の現像装
置よりも現像領域の中心から離れた地点で穂立ちを開始
するため、上記公報の現像装置よりも長期間、感光体ド
ラム１に近接又は接触して対向することになる。このた
め、感光体ドラム１の非潜像部分からの静電力を受けて
トナードリフトが発生しやすい。一方、上記公報の現像
装置では、現像スリーブ４上の現像剤が、図９（ｂ）に
示すように、従来の現像装置よりも現像領域の中心から
近い地点で穂立ちを開始するため、感光体ドラム１に近
接又は接触する期間が従来の現像装置よりも短く、非潜
像部分に近接又は接触する期間も短いため、感光体ドラ
ム１の非潜像部分からの静電力を受けにくい。したがっ
て、トナードリフトが生じにくく、後端白抜けや細線再
現性の低下を抑制することができる。

【００１１】また、上記公報の現像装置においては、Ｎ
極の主磁極Ｐ１ｂに２つのＳ極の補助磁極が近接して配
置されているので、現像スリーブ４の表面からその法線
方向に離れた位置での現像領域内の磁力線は、従来の現
像装置に比べて疎となる。このため、現像スリーブ４の
表面からその法線方向に離れた位置（例えば、従来装置
における磁気ブラシの先端部分が存在する位置）での現
像領域内における法線方向磁束密度は、上記公報の現像
装置の方が従来の現像装置よりも小さいものとなる。そ
のため、従来の現像装置であれば磁気ブラシの先端に位
置するはずの現像剤は、磁束密度の高い現像スリーブ４
の表面近傍に引き寄せられるので、磁気ブラシ先端に存
在することができず、図９（ｂ）に示すように、磁気ブ
ラシの長さは従来の現像装置に比べて短いものとなる。

【００１２】更に、上記公報の現像装置における現像領
域に供給される現像剤の量は、現像領域を通過する間に
穂立ちすることができる現像剤の最大量よりも少なく設
定される。すなわち、上記公報の現像装置においては、
本来であればもっと長い磁気ブラシを形成できるとこ
ろ、現像領域に供給される現像剤の量を少なめにして磁
気ブラシの長さをより短く規制する。これにより、上記
公報の現像装置においては、現像スリーブ４の表面に近
い磁束密度の高い領域に磁気ブラシの先端部分が位置す
ることになる。よって、上記公報の現像装置における磁
気ブラシの先端部分では、従来の現像装置におけるブラ
シ先端部分よりもブラシ密度が高いものとなる。そし
て、磁気ブラシが短くなった分だけ現像スリーブ４の表
面と感光体ドラム１の表面との最小間隔（以下、「現像
ギャップ」という。）Ｐｇを狭くすることで、従来装置
よりも現像スリーブ４の表面に近い磁束密度の高い領域
に存在する密度の高いブラシ部分で感光体ドラム１を摺
擦することができる。

【００１３】尚、上記公報の現像装置では、上述のよう
に、現像剤の穂立ち開始位置及び現像剤の穂立ち終了位
置が、従来の現像装置よりも現像領域の中心に近づくこ
とになるため、図９（ｂ）に示すように、現像スリーブ
４の表面移動方向における現像領域の幅Ｐｎが従来の現
像装置よりも狭くなる。そのため、磁気ブラシによる摺
擦で感光体ドラム１上の潜像部分に供給されるトナー量
は、摺擦する部分のブラシ密度が同じであれば、従来の
現像装置よりも減少する。しかし、上記公報の現像装置
では、上述したように、感光体ドラム１に接触するブラ
シ部分のブラシ密度が従来の現像装置よりも高いため、
感光体ドラム１上の潜像部分に供給されるトナー量は、
従来の現像装置に対しては多少減るものの、その減少量
は比較的少ない。更に、本発明者らの研究の結果、従来
の現像装置では、現像領域中の磁気ブラシ先端部分のキ
ャリアが、感光体ドラム１の表面に付着しているトナー
からの静電力を受けて、感光体ドラム表面に吸着する現
象が生じていることが判明した。すなわち、従来の現像
装置における現像領域では、感光体ドラム１の表面に接
触しないブラシ部分は感光体ドラム表面に対して相対移
動するものの、感光体ドラム表面に接触するブラシ部分
は感光体ドラム表面に吸着してしまい、感光体ドラム表
面に対して摺擦動作を行っていないことが多い。そのた
め、従来の現像装置では、磁気ブラシを感光体ドラム１
の表面に摺擦させることで、磁気ブラシを感光体ドラム
１の表面に連れ回らせる場合よりも静電潜像に供給され
るトナー量を高めようとしていたが、その効果が小さい
ものであった。これに対し、上記公報の現像装置では、
感光体ドラム１に接触するブラシ部分は、従来装置より
も現像スリーブ４の表面に近い磁束密度の高い領域に存
在するので、そのブラシ部分を構成するキャリアに働く
現像スリーブ４側への拘束力が強い。そのため、感光体
ドラム表面に接触するブラシ部分は、感光体ドラム表面
に対してしっかりと摺擦動作を行うことができる。以上
から、現像領域の幅Ｐｎが従来の現像装置よりも狭くな
っても、感光体ドラム１上の潜像部分に供給されるトナ
ー量の減少量は少なく、現像領域における感光体ドラム
１の線速に対する現像スリーブ４の線速比を高めるなど
により補うことが可能である。具体的には、その線速比
を例えば１．５〜３．０程度とする。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上記線速比を高めるに
は、感光体ドラム１の線速を遅くする方法と、現像スリ
ーブ４の線速を速くする方法とがあるが、前者の方法で
は画像形成装置全体の大幅な設計変更が必要となるた
め、一般に後者の方法が採用される。ところが、このよ
うに現像スリーブ４の線速を速めることで、新たな技術
的課題が発生した。すなわち、このように現像スリーブ
４の線速を速めた結果、その現像スリーブ上に付着する
現像剤に働く遠心力が高まり、その現像剤で構成される
磁気ブラシが感光体ドラム１に接触したときの衝撃等に
より、現像剤中のキャリア表面に静電力で付着していた
トナーがキャリアから遊離し、この遊離したトナーが現
像装置の外部に浮遊してトナー飛散又はトナー落ちと呼
ばれる現象が生じる。この飛散トナーが現像装置周囲の
部品に付着すると、種々の問題が発生する。例えば、飛
散したトナーが感光体ドラム１を一様帯電する帯電チャ
ージャ等に付着すると、その感光体ドラム表面を均一に
帯電できず、ベタむら、かすれ等が発生し、画質を低下
させるという問題が生じる。また、飛散したトナーが記
録材を搬送する搬送部材に付着すると、記録材の表面又
は裏面にトナーによる汚れが付着し、こすれ跡等の画質
低下を引き起こすという問題が生じる。

【００１５】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、細線再現性の向上や後
端白抜け現象の抑制を図りつつ、高い画像濃度を維持
し、ぼそつき画像を発生させずに、トナー飛散による種
々の問題を抑制することが可能な現像装置及び画像形成
装置を提供することである。

【００１６】

【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、該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置におい
て、上記現像磁極により上記現像領域の現像剤担持体表
面外側に生じる磁束の該現像剤担持体表面法線方向にお
ける磁束密度の減衰率が４０［％］以上であり、上記現
像領域に搬送される現像剤の量を規制する現像剤規制部
材と上記現像剤担持体との間隔が０．３５〜０．５［ｍ
ｍ］であり、上記現像剤担持体は、その表面に該現像剤
担持体の表面移動方向に対して直交する方向に延びる複
数の溝を有し、該複数の溝のピッチが０．４〜０．６
［ｍｍ］であり、上記現像領域における現像剤担持体の
線速が潜像担持体の線速の１．３〜１．５倍であること
を特徴とするものである。ここで、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１［ｍｍ］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。

【数１】減衰率［％］＝｛（Ｘ−Ｙ）／Ｘ｝×１００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
密度の減衰率を高めるための構成としては、例えば、上
記公報の現像装置のように、現像磁極を、Ｎ極からなる
１つの主磁極と、この主磁極の現像スリーブの表面移動
方向上流側及び下流側に近接するように配置されるＳ極
からなる２つの補助磁極とから構成したものを利用する
ことができる。尚、主磁極と補助磁極の極性は互いに逆
極性であればよく、現像磁極がＳ極で補助磁極がＮ極で
あってもよい。このようにして減衰率を高めるととも
に、現像領域に搬送される現像剤の量（現像剤供給量）
を現像領域を通過する間に穂立ちすることができる現像
剤の最大量よりも少なく設定することで、上述したよう
に、磁気ブラシの長さを短くし、潜像担持体に接触する
ブラシ部分の密度を高めることができる。一般に、画像
濃度等に関して高い画質を維持するため、磁気ブラシの
長さや密度の設定を変化させたら、これに応じて、現像
領域における現像剤担持体の線速、現像ギャップ等の現
像パラメータを適宜設定することになる。現像パラメー
タのうち、現像剤担持体上の溝ピッチ及び現像剤規制部
材と現像剤担持体との間隔は、現像領域への現像剤供給
量に影響する。例えば、現像剤規制部材上の溝ピッチを
狭くすると、現像剤供給量を多くすることができる。そ
こで、請求項１の現像装置では、現像剤担持体上の溝ピ
ッチが０．４〜０．６［ｍｍ］と比較的狭く設定してい
る。これにより、現像剤規制部材と現像剤担持体との間
隔が０．３５〜０．５［ｍｍ］であるとき、現像領域に
搬送される現像剤の量を６５〜９５［ｍｇ／ｃｍ²］の
範囲内とすることができる。その結果、高い画像濃度を
維持するために線速比を１．５〜３．０程度に設定する
必要があった従来の現像装置より低い１．３〜１．５と
いう線速比であっても、高い画像濃度を維持し、ぼそつ
き画像等の発生を抑制することが可能となる。そして、
請求項１の現像装置によれば、このように線速比を落と
すことが可能であるため、現像剤担持体の線速を落とす
ことが可能となる。その結果、現像剤担持体表面上の現
像剤に働く遠心力や衝撃力等の力を小さくすることがで
きる。よって、上述のように磁気ブラシの長さが短く、
かつ、潜像担持体に接触するブラシ部分の密度が高い現
像装置において、高い画像濃度を維持し、ぼそつき画像
等の発生させずに、トナー飛散を低減することができ
る。尚、現在普及している画像形成装置においては、遅
いもので毎分１０枚程度（Ａ４版用紙）の画像形成スピ
ードをもち、速いもので毎分１００枚（Ａ４版用紙）を
越える画像形成スピードをもつので、これらの潜像担持
体の線速は、およそ４０〜５５０［ｍｍ／秒］である。
よって、本請求項１の現像装置における現像剤担持体の
線速は、およそ５０〜８００［ｍｍ／秒］となる。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、該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置におい
て、上記現像磁極により上記現像剤担持体表面上に生じ
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該現像剤担持体表面上の半値点
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
ける半値点間の角度幅が２５［°］以下であり、上記現
像領域に搬送される現像剤の量を規制する現像剤規制部
材と上記現像剤担持体との間隔が０．３５〜０．５［ｍ
ｍ］であり、上記現像剤担持体は、その表面に該現像剤
担持体の表面移動方向に対して直交する方向に延びる複
数の溝を有し、該複数の溝のピッチが０．４〜０．６
［ｍｍ］であり、上記現像領域における現像剤担持体の
線速が潜像担持体の線速の１．３〜１．５倍であること
を特徴とするものである。この現像装置では、上記減衰
率を４０［％］以上とする代わりに、半値点間の角度幅
を２５［°］以下とする点で、上記請求項１の現像装置
の構成と異なっている。しかし、半値点間の角度幅を２
５［°］以下とした場合も、上記減衰率を４０［％］以
上とする場合と同様に、長さが短く、かつ、潜像担持体
に接触するブラシ部分の密度が高い磁気ブラシを形成す
ることができる。よって、上記請求項１の現像装置と同
様に、高い画像濃度を維持し、ぼそつき画像等の発生さ
せずに、トナー飛散を低減することが可能となる。ま
た、請求項３の発明は、請求項１又は２の現像装置にお
いて、上記磁性粒子の体積平均粒径は、３０〜６０［μ
ｍ］であることを特徴とするものである。また、請求項
４の発明は、請求項１、２又は３の現像装置において、
上記磁性粒子のダイナミック抵抗値は、８．０〜９．０
［ｌｏｇΩ］であることを特徴とするものである。ま
た、請求項５の発明は、請求項１、２、３又は４の現像
装置において、上記トナーの重量平均粒径が６〜７［μ
ｍ］であり、上記トナーは、４［μｍ］以下の微粉体を
６０〜７０［％］含有していることを特徴とするもので
ある。また、請求項６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、トナーと磁性粒子を含む現像剤により
現像する現像手段と、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、４又は
５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、請求項１乃至５の現像装置
を備えているので、高い画像濃度を維持するために線速
比を１．５〜３．０程度に設定する必要があった従来の
画像形成装置より低い１．３〜１．５という線速比であ
っても、高い画像濃度を維持し、ぼそつき画像等の発生
を抑制することが可能となる。よって、高い画像濃度を
維持し、ぼそつき画像等の発生させずに、トナー飛散を
低減することが可能となる。

【００１７】

【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。）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、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
像手段としての現像装置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、転写ベルト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。

【００１８】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３は、感光体ドラム１の周囲に
配置される現像装置２を含む主な装置の概略構成図であ
る。本実施形態における現像装置２は、現像剤担持体と
しての現像ローラ３が所定間隔の現像ギャップを介して
感光体ドラム１に近接するように配置されている。この
現像ローラ３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からなる円筒状の現像スリーブ
４を備え、その内部に現像スリーブ４の表面上に現像剤
を穂立ちさせる等ための磁界を形成する磁界形成手段と
しての磁石ローラ５を備えている。現像スリーブ４は、
固定配置されている磁石ローラ５の周囲を、図示しない
駆動手段によって図中反時計回り方向に回転する。

【００１９】また、現像装置２は、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に対して現像スリー
ブ４の表面移動方向上流側に、現像スリーブ４上に付着
した現像剤量を規制する現像剤規制部材としてのドクタ
ブレード６が設けられている。このドクタブレード６と
現像スリーブ４との間隔であるドクタギャップは、現像
領域に搬送される現像剤供給量に影響を与える。なお、
本実施形態では、ドクタギャップを０．４８［ｍｍ］に
設定しているが、０．３５〜０．５［ｍｍ］の範囲内で
あればよい。また、現像装置２は、現像ローラ３の感光
体ドラム１とは反対側の領域における現像ケーシング７
の内部に、現像剤を攪拌しながら現像スリーブ４上へ汲
み上げるためのスクリュー８が設けられている。

【００２０】図１は、本実施形態の現像装置における現
像スリーブ４の一部を示す斜視図、及び、その現像スリ
ーブ４の表面の拡大図である。本実施形態で使用する現
像スリーブ４には、その表面に、現像スリーブ４の表面
移動方向に対して直交する方向すなわち現像スリーブの
軸方向に延びる複数の溝４ａが設けられている。この溝
４ａは、図１に示すように、断面がＶ字状であって、溝
ピッチが０．４〜０．６［ｍｍ］となるように形成され
ている。このように、溝ピッチを０．４〜０．６［ｍ
ｍ］とし、ドクタギャップを０．３５〜０．５［ｍｍ］
とすれば、現像スリーブ４に担持されて現像領域に搬送
される現像剤の量を６５〜９５［ｍｇ／ｃｍ²］の範囲
内とすることができる。

【００２１】本実施形態では、径が１００［ｍｍ］であ
る感光体ドラム１を、現像領域におけるドラム線速が３
３０［ｍｍ／秒］となるように回転駆動させ、かつ、径
が２５［ｍｍ］である現像スリーブ４を、現像領域にお
けるスリーブ線速が４９５［ｍｍ／秒］となるように回
転駆動させている。すなわち、本実施形態では、ドラム
線速に対するスリーブ線速の線速比を１．５に設定して
いる。また、本実施形態における現像ギャップは０．５
［ｍｍ］に設定されている。従来の現像ギャップは、一
般にキャリア粒径の１０倍程度に設定されており、例え
ばキャリア粒径が５０［μｍ］であれば０．６５〜０．
８［ｍｍ］程度であった。一方、本実施形態では、従来
に比べて主磁極の磁力が大きいため、キャリア粒径の３
０倍程度に設定することも可能である。しかし、本実施
形態であっても、現像ギャップをキャリア粒径の３０倍
程度よりも広くすると、所望の画像濃度を得ることが困
難となる。なお、本実施形態によれば、ドラム線速に対
するスリーブ線速の線速比を１．３にまで引き下げて
も、所望の画像濃度を得ることが可能である。

【００２２】次に、磁気ローラ５により形成される磁界
について説明する。図４は、磁石ローラ５の各磁極によ
り現像スリーブ４の表面に発生するその表面の法線方向
の磁束密度（以下、「法線方向磁束密度」という。）の
分布を実線で示した円グラフである。この円グラフを作
成するために、ＡＤＳ社製ガウスメーター（ＨＧＭ−８
３００）並びにＡＤＳ社製Ａ１型アキシャルプローブを
使用し、これらで測定した結果を円チャートレコーダに
より記録した。このような磁気特性を有する磁石ローラ
５による磁界によって、現像剤中のキャリアが現像スリ
ーブ４上にチェーン状に穂立ちし、このチェーン状に穂
立ちしたキャリアに静電力等によりトナーが付着して磁
気ブラシが形成される。この磁気ブラシは、現像スリー
ブ４の表面移動に伴って現像スリーブ４の表面移動方向
（図中反時計回り方向）に搬送される。

【００２３】本実施形態における磁石ローラ５は、図４
に示すように、現像領域における現像剤を穂立ちさせる
ための磁界を形成する現像磁極として、３つの磁極Ｐ１
ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃを備えている。これらの磁極Ｐ１
ａ、磁極Ｐ１ｂ及び磁極Ｐ１ｃは、この順に現像スリー
ブ４の表面移動方向上流側から並んで配置されている。
各磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃは、横断面の小さい磁石
により構成されている。一般に、磁石の横断面を小さく
すると磁力が弱くなるため、本実施形態では、３つの磁
極Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃを比較的磁力の強い希土類金
属合金からなる磁石で構成している。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によれ
ば、３５８［ｋＪ／ｍ³］の最大エネルギー積を得るこ
とができ、また、鉄ネオジウムボロン合金ボンド磁石に
よれば、８０［ｋＪ／ｍ³］前後の最大エネルギー積を
得ることができる。このような希土類金属合金磁石を用
いれば、一般には、最大エネルギー積が３６［ｋＪ／ｍ
³］前後、２０［ｋＪ／ｍ³］前後のフェライト磁石、フ
ェライトボンド磁石等が用いられていたが、これらに比
べて強い磁力を確保することができる。よって、横断面
の小さい磁石を用いても、現像スリーブ４の表面の磁力
を十分に確保することができる。本実施形態では、現像
磁極を構成する３つの磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃによ
り現像スリーブ４の表面に発生する法線方向磁束密度が
１００〜２００［ｍＴ］となるように設定されている。

【００２４】また、図４において１点破線で示すライン
は、現像スリーブ４の表面からその法線方向に１［ｍ
ｍ］離れた位置での法線方向磁束密度を示している。本
実施形態において、法線方向磁束密度の減衰率とは、現
像スリーブ４の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の表面からその法線方
向に１［ｍｍ］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。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］で、現像スリーブ４の表面から１［ｍ
ｍ］離れた部分での法線方向磁束密度が８０［ｍＴ］で
あるとき、その減衰率は２０［％］となる。

【００２５】次に、磁気ローラ５の磁極配置について説
明する。図５は、磁気ローラ５の現像磁極である３つの
磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃの配置を示す説明図であ
る。磁気ローラ５の現像磁極は、主に現像領域の現像剤
を穂立ちさせるために機能する主磁極Ｐ１ｂと、その主
磁極Ｐ１ｂに対して現像スリーブ４の表面移動方向の上
流側及び下流側に隣接する位置に、その主磁極Ｐ１ｂと
は反対極性をもつ２つの補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃから構
成される。本実施形態では、上記主磁極Ｐ１ｂ、現像ス
リーブ４上に現像剤を汲み上げるための磁界を形成する
磁極Ｐ４、現像スリーブ４上に汲み上げられた現像剤を
現像領域まで搬送するための磁界を形成する磁極Ｐ６、
及び、現像領域の現像スリーブ４表面移動方向下流側に
位置する領域で現像剤を搬送するための磁界を形成する
磁極Ｐ２，Ｐ３を、Ｎ極で構成している。また、上記補
助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃ、及び、現像スリーブ４上に汲み
上げられた現像剤を搬送する磁極Ｐ５を、Ｓ極で構成し
ている。本実施形態では、主磁極Ｐ１ｂとして、現像ス
リーブ４の表面上の法線方向磁束密度の最高値が約１２
０［ｍＴ］となる磁石を用いている。そして、主磁極Ｐ
１ｂの現像スリーブ表面移動方向下流側に位置する補助
磁極Ｐ１ｃと主磁極Ｐ１ｂとが、１００［ｍＴ］以上の
法線方向磁束密度をもっていれば、感光体ドラム１上に
キャリアが付着する等の異常画像の発生がないことが確
認されている。このようなキャリア付着は、現像領域中
の現像スリーブ４表面の接線方向の磁力が小さいほど発
生しやすいため、この接線方向磁力を大きくすることが
重要であるが、主磁極Ｐ１ｂ又は補助磁極Ｐ１ｃのいず
れか一方の磁極を十分に大きくすれば、キャリア付着の
発生を十分に抑えることができる。

【００２６】また、上述した２つの補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ
１ｃは、主磁極Ｐ１ｃによる現像スリーブ４表面上の法
線方向磁束密度の分布を調節するために利用される。具
体的には、現像領域における現像スリーブ４表面の曲率
中心軸すなわち現像スリーブ４の中心軸から見た現像ス
リーブ表面移動方向の半値点間の角度幅（以下、「半値
角度幅」という。）を狭くするために利用される。ここ
で、半値角度幅とは、主磁極Ｐ１ｃにより現像スリーブ
４の表面に発生する法線方向磁束密度の最高値の半分と
なる磁束密度を示す現像スリーブ４表面の２つの半値点
を、現像スリーブ４の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角度幅をいう。したがっ
て、例えば、法線方向磁束密度の最高値が１２０［ｍ
Ｔ］である場合、半値角度幅は、法線方向磁束密度がそ
の半値である６０［ｍＴ］となる現像スリーブ４表面の
半値点を現像スリーブ４の中心軸から見たときの角度幅
となる。本実施形態では、主磁極Ｐ１ｂの半値角度幅が
２５［°］以下となるように、補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃ
の磁気特性や配置などが設定されている。具体的には、
現像磁極を構成する３つの磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃ
の磁石における現像スリーブ表面移動方向の横断面の幅
が２［ｍｍ］に設定されており、その結果、本実施形態
における主磁極Ｐ１ｂの半値角度幅は１６［°］となっ
ている。

【００２７】図６（ａ）は、図４を基づいて、本実施形
態のように３つの磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃで現像磁
極を構成した場合の半値角度幅を示す説明図であり、図
６（ｂ）は、従来のように１つの磁極Ｐ１で現像磁極を
構成した場合の半値角度幅を示す説明図である。図６
（ａ）及び（ｂ）を比較すると、本実施形態における主
磁極Ｐ１ｂの半値角度幅θ１は、補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１
ｃにより、従来の単一の現像磁極Ｐ１の半値角度幅θ'
１よりも狭くなる。ここで、主磁極Ｐ１ｂの半値角度幅
が２５［°］を越えると、後端白抜け等の異常画像が発
生することが確認されている。

【００２８】また、本実施形態では、補助磁極Ｐ１ａ，
Ｐ１ｃの半値角度幅は、図５に示すように、３５［°］
以下となるように設定している。また、主磁極Ｐ１ｂと
各補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃとの位置関係は、図５に示し
たように、主磁極Ｐ１ｂと各補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃと
の配置角度幅が３５［°］以下となるように設定されて
いる。この配置角度幅とは、主磁極Ｐ１ｂと２つの補助
磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃとにより現像スリーブ４の表面に発
生する法線方向磁束密度の最高値を示す現像スリーブ４
表面の各点を、現像領域における現像スリーブ４表面の
曲率中心軸すなわち現像スリーブ４の中心軸から見たと
きの現像スリーブ４の表面移動方向におけるそれぞれの
角度幅をいう。本実施形態では、上述のように主磁極Ｐ
１ｂの半値角度幅が１６［°］であるため、主磁極Ｐ１
ｂに対する各補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃの配置角度幅を２
５［°］としている。

【００２９】更に、本実施形態では、現像磁極Ｐ１ａ，
Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃにより現像スリーブ４の表面に発生する
法線方向磁束密度が０［ｍＴ］となる変極点のうち、現
像スリーブ４の表面移動方向最上流側と最下流側に位置
する２つの変極点間の角度幅を１２０［°］以下となる
ように構成されている。すなわち、図５に示すように、
２つの補助磁極Ｐ１ａ、Ｐ１ｃと各補助磁極Ｐ１ａ、Ｐ
１ｃにそれぞれ隣り合う磁極Ｐ２，Ｐ６との間に存在す
る変極点間の角度幅が１２０［°］以下となっている。

【００３０】以上の構成において、本実施形態における
現像磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃの磁気特性は、以下に
示すように観測された。主磁極Ｐ１ｂの現像スリーブ４
の表面上における法線方向磁束密度の最高値は１２０
［ｍＴ］であり、その最高値を示す現像スリーブ４の表
面から法線方向外側に１［ｍｍ］離れた位置での法線方
向磁束密度は５５．８［ｍＴ］であり、その法線方向磁
束密度の変化量は６４．２［ｍＴ］であった。よって、
本実施形態における主磁極Ｐ１ｂによる法線方向磁束密
度の減衰率は５３．５［％］となる。また、主磁極Ｐ１
ｂの現像スリーブ表面移動方向上流側に位置する補助磁
極Ｐ１ａの現像スリーブ４の表面上における法線方向磁
束密度の最高値は１００［ｍＴ］であり、その最高値を
示す現像スリーブ４の表面から法線方向外側に１［ｍ
ｍ］離れた位置での法線方向磁束密度は５３．３［ｍ
Ｔ］であり、その法線方向磁束密度の変化量は４６．７
［ｍＴ］であった。よって、本実施形態における主磁極
Ｐ１ｂによる法線方向磁束密度の減衰率は４６．７
［％］となる。また、主磁極Ｐ１ｂの現像スリーブ表面
移動方向下流側に位置する補助磁極Ｐ１ｃの現像スリー
ブ４の表面上における法線方向磁束密度の最高値は１２
０［ｍＴ］であり、その最高値を示す現像スリーブ４の
表面から法線方向外側に１［ｍｍ］離れた位置での法線
方向磁束密度は６７．４［ｍＴ］であり、その法線方向
磁束密度の変化量は５２．６［ｍＴ］であった。よっ
て、本実施形態における主磁極Ｐ１ｂによる法線方向磁
束密度の減衰率は４３．８［％］となる。なお、図６
（ｂ）に示した従来の磁石ローラ５では、例えば、現像
磁極Ｐ１の現像スリーブ４の表面上における法線方向磁
束密度の最高値は９０［ｍＴ］であり、その最高値を示
す現像スリーブ４の表面から法線方向外側に１［ｍｍ］
離れた位置での法線方向磁束密度は６３．９［ｍＴ］で
あり、その法線方向磁束密度の変化量は２６．１［ｍ
Ｔ］であった。よって、この場合の主磁極Ｐ１ｂによる
法線方向磁束密度の減衰率は２９［％］となる。

【００３１】以上のような磁気特性を有する現像磁極Ｐ
１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃを備えた磁石ローラ５により生じ
る磁力線に沿って現像剤が穂立ちして、現像スリーブ４
上に磁気ブラシが形成される。この磁気ブラシの中で、
主磁極Ｐ１ｂによる磁界により形成されるブラシ部分の
みが感光体ドラム１の表面に接触することになり、感光
体ドラム１上の静電潜像の可視像化に寄与することにな
る。このとき、現像領域における磁気ブラシの長さは、
約１［ｍｍ］となるように設定されている。尚、ここで
いう磁気ブラシの長さは、感光体ドラム１を取り外した
場合における長さであって、実際には、現像ギャップが
０．５［ｍｍ］に設定されているので、現像領域におけ
る磁気ブラシの長さは、その現像ギャップに応じて短く
なる。

【００３２】このように磁気ブラシの長さを短く形成で
きるのは、上述のように法線方向磁束密度の減衰率が大
きいためである。すなわち、現像スリーブ４の表面上で
の法線方向磁束密度は高いが、減衰率が高いために、現
像スリーブ４の表面から１［ｍｍ］離れた位置での法線
方向磁束密度は急激に低くなり、現像スリーブ４の表面
付近の現像剤は強い磁界の作用を受けて密集するが、現
像スリーブ４の表面から比較的離れたところでは磁界が
弱いため現像剤がブラシチェーンを維持できないからで
ある。また、本実施形態では、ドクターギャップを適宜
調節して、現像スリーブ４に担持されて現像領域に搬送
される現像剤の量（現像剤供給量）を６５〜９５［ｍｇ
／ｃｍ²］と少なめになるように設定されている。これ
により、本来であればもっと長い磁気ブラシを形成でき
るところ、現像剤供給量不足のため、磁気ブラシが短く
規制される。そして、このように短く規制された結果、
現像ギャップを０．５［ｍｍ］と設定することで、磁束
密度の高い現像スリーブ４の表面付近で密集した現像剤
からなるブラシ部分で感光体ドラム１の表面を摺擦する
ことができる。

【００３３】以上のような構成から、本実施形態では、
主磁極Ｐ１ｂにより形成される磁気ブラシが感光体ドラ
ム１に接触する部分の現像領域における現像スリーブ表
面移動方向の幅は、キャリア粒径以上であって２［ｍ
ｍ］以下となる比較的狭いものとなる。これにより、上
述したように、後端白抜けがなく、横細線や１ドットの
ように小さい画像の細線再現性の高い画像を形成するこ
とができる。

【００３４】次に、本実施形態に用いる現像剤のキャリ
アについて説明する。キャリアの芯材としては、平均粒
径が３０〜１００［μｍ］である公知の磁性体材料を使
用することができる。この磁性体材料としては、例え
ば、鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属やマグネタ
イト、ヘマタイト、フェライトなどの合金又は化合物等
が挙げられる。

【００３５】ここで、キャリアの磁気特性は、磁気ロー
ラ５による磁界からキャリアが受ける影響を左右し、現
像剤の現像特性及び搬送性に大きく影響を及ぼすこと
が、後述する実験例等により確認されている。具体的に
は、キャリアの飽和磁化値が９０×１０^-7×４π［Ｗｂ
・ｍ／ｋｇ］を超えるものであると、主磁極Ｐ１ｂから
受ける磁界の作用によって現像領域における現像スリー
ブ４上のトナー及びキャリアからなる磁気ブラシの穂立
ち状態が固く締ったものとなり、画像の階調性や中間調
の再現性が悪化することが判明した。また、キャリアの
飽和磁化値が５０×１０^-7×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］未
満であると、トナー及びキャリアを現像スリーブ４上に
良好に保持することが困難となり、特に小粒径のキャリ
アとトナーからなる現像剤を使用する場合には、感光体
ドラム１へのキャリア付着やトナー飛散が発生しやすく
なる。そこで、本実施形態では、飽和磁化値が５０〜９
０×１０^-7×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］となるキャリアを
使用する。これにより、特にカラー画像の形成におい
て、画像品質の均一性や階調再現性に優れた画像形成を
行うことができる。尚、ここでいうキャリアの飽和磁化
値としては、３０００×１０³／４π［Ａ／ｍ］磁場中
におけるキャリアの磁化の強さを使用している。

【００３６】また、キャリアの残留磁化値及び保磁力の
強さが大きすぎると、現像ケーシング７の内部における
現像剤の良好な搬送性が妨げられ、画像のカスレやベタ
画像中での濃度不均一等が発生しやすくなり、現像能力
を低下させる要因となる。このような現像能力の低下を
抑制するためには、キャリアの残留磁化値が１０×１０
^-7×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］以下、好ましくは５×１０
^-7×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］以下、より好ましくは実質
上０であるのが望ましい。また、キャリアの保磁力の強
さは、４０×１０³／４π［Ａ／ｍ］以下、好ましくは
３０×１０³／４π［Ａ／ｍ］以下、より好ましくは１
０×１０³／４π［Ａ／ｍ］以下であることが重要であ
る。尚、ここでいうキャリアの保磁力の強さとしては、
３０００×１０³／４π［Ａ／ｍ］磁場中に置かれたと
きの保持力の強さを使用している。

【００３７】以上のキャリアの磁気特性を考慮した場
合、キャリアの芯材としては、フェライトを使用するの
が好ましい。

【００３８】また、キャリアの被覆樹脂としては、一般
的な熱硬化型シリコーン樹脂を使用することができる。
また、本実施形態では、キャリアの抵抗値の調整等の目
的で、キャリアの被覆樹脂中に微粉末を添加するが、こ
の微粉末は、０．０１〜５．０［μｍ］程度の粒径をも
つものであるのが好ましい。更に、キャリアの帯電特性
を調整したり、被覆樹脂と芯材との接着性を向上させた
りする目的で、カップリング剤、特にシランカップリン
グ剤を用いることができる。例えば、γ−（２−アミノ
エチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−（２
−アミノエチル）アミノプロピルメチルジメトキシシラ
ン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、
Ｎ−β−（Ｎ−ビニルベンジルアミノエチル）−γ−ア
ミノプロピルトリメトキシシラン塩酸塩、γ−グリシド
キシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロ
ピルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、
メチルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラ
ン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメ
チルジシラザン、γ−アニリノプロピルトリメトキシシ
ラン、ビニルトリメトキシシラン、オクタデシルジメチ
ル［３−（トリメトキシシリル）プロピル］アンモニウ
ムクロライド、γ−クロロプロピルメチルジメトキシシ
ラン、メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラ
ン、トリメチルクロロシラン（以上、トーレ・シリコン
社製）、アリルトリエトキシシラン、３−アミノプロピ
ルメチルジエトキシシラン、３−アミノプロピルトリメ
トキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、１．３−ジ
ビニルテトラメチルジシラザン、メタクリルオキシエチ
ルジメチル（３−トリメトキシシリルプロピル）アンモ
ニウムクロライド（以上、チッソ社製）等が挙げられ
る。

【００３９】次に、本実施形態に用いる現像剤のトナー
について説明する。本実施形態におけるトナーとして
は、公知の方法を用いて作製したものを広く用いること
ができる。具体的には、例えば、結着樹脂、着色剤及び
極性制御剤よりなる混合物を、熱ロールミルで溶融混練
した後、冷却固化せしめ、これを粉砕分級して得られた
ものを使用することができる。また、必要に応じて任意
の添加物を含ませてもよい。本実施形態では、重量平均
粒径が６〜１０［μｍ］の範囲にあるトナーを使用す
る。このトナーの重量平均粒径は、種々の方法によって
測定でき、例えばコールターカウンターを使用して測定
することができる。このコールターカウンターとして
は、例えばコールターカウンターII型（コールター社
製）を利用することができる。そして、このようなコー
ルターカウンターにより得られた測定結果に基づいて、
例えば個数分布、体積分布といった特性について解析す
ることにより、トナーの重量平均粒径を求めることがで
きる。コールターカウンターによる測定で使用する電解
液としては、１級塩化ナトリウムを使用して調節した１
［％］塩化ナトリウム水溶液を用いることができる。

【００４０】トナーの結着樹脂としては、従来からトナ
ー用結着樹脂として使用されてきたものの全てを用いる
ことができる。具体的には、ポリスチレン、ポリクロロ
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−クロロスチレン共重
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／アクリル酸メチル共重合体、スチレン
／アクリル酸エチル共重合体、スチレン／アクリル酸ブ
チル共重合体、スチレン／アクリル酸オクチル共重合
体、スチレン／メタクリル酸メチル共重合体、スチレン
／メタクリル酸エチル共重合体、スチレン／メタクリル
酸ブチル共重合体、スチレン／α−クロルメタクリル酸
メチル共重合体、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／ブタジエン共重合
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、スチレン／マレイン酸
共重合体、スチレン／マレイン酸エステル共重合体など
のスチレン系共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポ
リブチルメタクリレート、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、
ポリビニルブチルブチラール、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、脂
肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素
化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられ、こ
れらは、単独であるいは２種以上混合して使用される。

【００４１】また、トナーの着色剤としては、トナー用
として公知のものがすべて使用できる。黒色の着色剤と
しては、例えば、カーボンブラック、アニリンブラッ
ク、ファーネスブラック、ランプブラック等が使用でき
る。シアンの着色剤としては、例えば、フタロシアニン
ブルー、メチルレンブルー、ビクトリアブルー、メチル
バイオレット、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー
等が使用できる。マゼンタの着色剤としては、例えば、
ローダミン６Ｇレーキ、ジメチルキナクリドン、ウォッ
チングレッド、ローズベンガル、ローダミンＢ、アリザ
リンレーキ等が使用できる。イエローの着色剤として
は、例えば、クロムイエロー、ベンジジンイエロー、ハ
ンザイエロー、ナフトールイエロー、モリブデンオレン
ジ、キノリンイエロー、タートラジン等が使用できる。

【００４２】また、トナーをより効率的に帯電させるた
めに、少量の帯電付与剤、例えば染顔料、極性制御剤を
含有させることもできる。極性制御剤としては、例え
ば、モノアゾ染料の金属錯塩、ニトロフミン酸及びその
塩、サリチル酸、ナフトエ酸、ジカルボン酸のＣｏ、Ｃ
ｒ又はＦｅ等の金属錯体、有機染料、四級アンモニウム
塩等が使用できる。

【００４３】また、その他の添加剤としては、シリカ微
粒子、酸化チタン微粒子等が一般的なものとして挙げら
れるが、特に限定するものではない。本実施形態では、
添加剤として、シリコーンオイル処理剤にて処理した微
粒子を用いている。この微粒子としては、シリカ微粒
子、酸化チタン微粒子等が挙げられる。シリカ微粒子の
シリコーンオイル処理剤の具体例としては、分子中に反
応性基を有する変性シリコーンオイル、ハイドロジェン
シリコーンオイル又はフッ素含有シリコーンオイルの１
種以上を用いることが好ましいが、分子中にこのような
活性な基を有しない未変性シリコーンオイルを用いるこ
とも可能である。分子中に反応基を有する変性シリコー
ンオイルとしては、分子中にヒドロキシ基、カルボキシ
ル基、アミノ基、エポキシ基、エーテル基およびメルカ
プト基からなる群から選ばれる基を１種以上含む変性シ
リコーンオイルの１種以上が好ましい。また、このシリ
コーンオイルの粘度は、室温で５〜１５０００ｃｐであ
るものが好ましい。添加剤としてシリコーンオイル処理
剤にて処理したシリカ微粒子を用いれば、シリカ微粒子
による感光体ドラム１の摩耗を低減することができる。

【００４４】ここで、本実施形態のように小粒径のトナ
ーを用いる場合、摺擦による過剰帯電を生じやすくなる
ので、連続でプリントした場合での帯電量が上昇を抑止
し、カウンターチャージよる非画像部へのトナー付着が
生じやすい。そこで、本実施形態では、トナーの帯電量
を制御する目的で、トナーの流動性を高めることができ
る酸化チタン微粒子を含有させている。この酸化チタン
の添加量は、ＢＥＴ法による窒素吸着により計測したト
ナーの全表面積に対する酸化チタンの比表面積が、３０
［ｍ²／ｇ］以上、特に５０〜４００［ｍ²／ｇ］の範囲
内となるように設定するのが望ましい。しかし、酸化チ
タン微粒子をシリカ微粒子よりも多量に添加すると、ト
ナー帯電量が不足する結果を招くことになる。よって、
シリカ微粒子に対する酸化チタン微粒子の添加比率は、
０．６以下となるように設定するのが望ましい。このよ
うな微粉末の総添加量は、トナーに対しても０．５〜２
［重量％］とするのが好適である。

【００４５】以下、上述した実施形態で説明したレーザ
プリンタを用いて行った３つの実験例について説明す
る。まず、以下の実験例で用いるトナーＴ１〜Ｔ４及び
キャリアＣ１〜１０の処方及び製法について説明する。

【００４６】（トナーＴ１の作製）下記の表１に示す各
材料の混合物を、ヘンシェルミキサー中で十分攪拌混合
した後、８０［℃］の温度下でロールミルにより約３０
分間加熱溶融し、室温まで冷却後に得られた混練物をジ
ェットミルで粉砕分級し、６．５［μｍ］の粒径で４
［μｍ］以下の微粒子の量が６０［％］以下である分級
トナーを生成した。そして、１００部の分級トナーに対
して、１．０部のシリカ微粒子及び０．４部のチタニア
微粒子を添加し、１５００［ｒｐｍ］で回転するヘンシ
ェルミキサーにより混合することで、トナーＴ１を得
た。このトナーＴ１の重量平均粒径は６．７［μｍ］で
あった。

【表１】

【００４７】（トナーＴ２の作製）上記表１に示す各材
料の混合物を、ヘンシェルミキサー中で十分攪拌混合し
た後、８０［℃］の温度下でロールミルにより約３０分
間加熱溶融し、室温まで冷却後に得られた混練物をジェ
ットミルで粉砕分級し、６．５［μｍ］の粒径をもつ分
級トナーを生成した。このとき、このジェットミルでの
粉砕分級条件等を調節して、４［μｍ］以下の微粒子の
量が５０［％］である分級トナーを得た。そして、１０
０部の分級トナーに対して、１．０部のシリカ微粒子及
び０．４部のチタニア微粒子を添加し、１５００［ｒｐ
ｍ］で回転するヘンシェルミキサーにより混合すること
で、トナーＴ２を得た。

【００４８】（トナーＴ３の作製）上記表１に示す各材
料の混合物を、ヘンシェルミキサー中で十分攪拌混合し
た後、８０［℃］の温度下でロールミルにより約３０分
間加熱溶融し、室温まで冷却後に得られた混練物をジェ
ットミルで粉砕分級し、６．５［μｍ］の粒径をもつ分
級トナーを生成した。このとき、このジェットミルでの
粉砕分級条件等を調節して、４［μｍ］以下の微粒子の
量が７０［％］である分級トナーを得た。そして、１０
０部の分級トナーに対して、１．０部のシリカ微粒子及
び０．４部のチタニア微粒子を添加し、１５００［ｒｐ
ｍ］で回転するヘンシェルミキサーにより混合すること
で、トナーＴ３を得た。

【００４９】（トナーＴ４の作製）上記表１に示す各材
料の混合物を、ヘンシェルミキサー中で十分攪拌混合し
た後、８０［℃］の温度下でロールミルにより約３０分
間加熱溶融し、室温まで冷却後に得られた混練物をジェ
ットミルで粉砕分級し、６．５［μｍ］の粒径をもつ分
級トナーを生成した。このとき、このジェットミルでの
粉砕分級条件等を調節して、４［μｍ］以下の微粒子の
量が８０［％］である分級トナーを得た。そして、１０
０部の分級トナーに対して、１．０部のシリカ微粒子及
び０．４部のチタニア微粒子を添加し、１５００［ｒｐ
ｍ］で回転するヘンシェルミキサーにより混合すること
で、トナーＴ２を得た。

【００５０】（キャリアＣ１の作製）下記の表２に示す
処方を、ホモミキサーで２０分分散して被覆層形成液を
調製した。そして、この被覆層形成液を流動床型塗布装
置により０．１［ＭＰａ］のスプレーエアー圧で１００
０部のフェライトの表面に塗布して、フェライト表面に
被覆層を形成した後、３００［℃］の温度下の電気炉に
て２時間焼成し、キャリアＣ１を作製した。このフェラ
イトとしては、体積平均粒径が５５［μｍ］のものを使
用した。このキャリアＣ１の体積平均粒径は５５［μ
ｍ］であり、そのダイナミック抵抗値は９．３［ｌｏｇ
Ω］であった。

【表２】

【００５１】（キャリアＣ２の作製）下記の表３に示す
処方を、ホモミキサーで２０分分散して被覆層形成液を
調製した。そして、この被覆層形成液を流動床型塗布装
置により０．４［ＭＰａ］のスプレーエアー圧で１００
０部のフェライトの表面に塗布して、フェライト表面に
被覆層を形成した後、３００［℃］の温度下の電気炉に
て２時間焼成し、キャリアＣ２を作製した。このフェラ
イトとしては、体積平均粒径が４５［μｍ］のものを使
用した。このキャリアＣ２の体積平均粒径は４５［μ
ｍ］であり、そのダイナミック抵抗値は８．４［ｌｏｇ
Ω］であった。

【表３】

【００５２】（キャリアＣ３の作製）上記表２に示す処
方を、ホモミキサーで２０分分散して被覆層形成液を調
製した。そして、この被覆層形成液を流動床型塗布装置
により０．１［ＭＰａ］のスプレーエアー圧で１０００
部のフェライトの表面に塗布して、フェライト表面に被
覆層を形成した後、３００［℃］の温度下の電気炉にて
２時間焼成し、キャリアＣ３を作製した。このフェライ
トとしては、体積平均粒径が４５［μｍ］のものを使用
した。このキャリアＣ３の体積平均粒径は４５［μｍ］
であり、そのダイナミック抵抗値は９．３［ｌｏｇΩ］
であった。

【００５３】（キャリアＣ４の作製）上記表２に示す処
方を、ホモミキサーで２０分分散して被覆層形成液を調
製した。そして、この被覆層形成液を流動床型塗布装置
により０．４［ＭＰａ］のスプレーエアー圧で１０００
部のフェライトの表面に塗布して、フェライト表面に被
覆層を形成した後、３００［℃］の温度下の電気炉にて
２時間焼成し、キャリアＣ４を作製した。このフェライ
トとしては、体積平均粒径が４５［μｍ］のものを使用
した。このキャリアＣ４の体積平均粒径は４５［μｍ］
であり、そのダイナミック抵抗値は１０．３［ｌｏｇ
Ω］であった。

【００５４】（キャリアＣ５の作製）上記表３に示す処
方を、ホモミキサーで２０分分散して被覆層形成液を調
製した。そして、この被覆層形成液を流動床型塗布装置
により０．４［ＭＰａ］のスプレーエアー圧で１０００
部のフェライトの表面に塗布して、フェライト表面に被
覆層を形成した後、３００［℃］の温度下の電気炉にて
２時間焼成し、キャリアＣ５を作製した。このフェライ
トとしては、体積平均粒径が５５［μｍ］のものを使用
した。このキャリアＣ５の体積平均粒径は５５［μｍ］
であり、そのダイナミック抵抗値は８．４［ｌｏｇΩ］
であった。

【００５５】（キャリアＣ６の作製）上記表３に示す処
方を、ホモミキサーで２０分分散して被覆層形成液を調
製した。そして、この被覆層形成液を流動床型塗布装置
により０．４［ＭＰａ］のスプレーエアー圧で１０００
部のフェライトの表面に塗布して、フェライト表面に被
覆層を形成した後、３００［℃］の温度下の電気炉にて
２時間焼成し、キャリアＣ６を作製した。このフェライ
トとしては、体積平均粒径が８０［μｍ］のものを使用
した。このキャリアＣ６の体積平均粒径は８０［μｍ］
であり、そのダイナミック抵抗値は８．６［ｌｏｇΩ］
であった。

【００５６】（測定方法）次に、上述したトナー及びキ
ャリアの特性を測定するために使用した方法について説
明する。キャリアの体積平均粒径については、測定装置
としてマイクロトラック粒度分析計（日機装株式会社：
ＬＥＥＤＳ＆ＮＯＲＴＨＲＵＰ製Ｔｙｐｅ７９９５）の
ＳＲＡタイプを用い、０．７〜１２５［μｍ］のレンジ
設定で測定した。また、キャリアのダイナミック抵抗値
は、図７に示すダイナミック抵抗測定装置を用いて測定
を行った。このダイナミック抵抗測定装置は、導電性ス
リーブ６１、ドクターブレード６２、駆動軸６３、可変
直流電源６４、架台６５、連結部材６６、導電性接触部
材６７、絶縁性支持部材６８、駆動モータ６９、電流計
７０等から構成されている。導電性スリーブ６１は、非
磁性かつ導電性の円筒形スリーブからなり、その内部に
は磁極角度を変えることができる磁石が設けられてい
る。ドクターブレード６２は、アルミニウム等の金属か
ら構成されており、絶縁性支持部材６８を介して電気的
にフローティングの状態で導電性スリーブ６１に固定さ
れている。また、導電性スリーブ６１には、駆動軸６３
と導通状態にあり、可変直流電源６４からドクターブレ
ード６２を通して直流電圧が印加されている。そして、
導電性スリーブ６１の表面からアースに流れる電流値
を、導電性接触部材６７を通じて電流計７０により測定
する。ここでは、このダイナミック抵抗測定装置を用い
て、可変直流電源６４による印加電圧を０〜２００Ｖの
範囲で変化させて、そのときの電流値を電流計７０で検
出した後、その検出結果に基づいて、縦軸に電圧、横軸
に電流値をプロットしたグラフを作成し、そのグラフの
傾きをダイナミック抵抗値とした。尚、本測定において
は、導電性スリーブ６１とドクターブレード６２とのギ
ャップは１［ｍｍ］、ドクターブレード６２に対する導
電性スリーブ６１の周速を６００［ｍｍ／秒］として測
定を行った。

【００５７】〔実験例１〕本実験例で使用する現像装置
２のように、法線方向磁束密度の減衰率が４０［％］以
上であって、現像剤供給量が６５〜９５［ｍｇ／ｃ
ｍ²］である条件下では、磁気ブラシが短くかつ密な状
態になる。そのため、従来では、現像領域における現像
スリーブ４の線速が感光体ドラム１の線速に対して１．
１〜３．０倍、実用的には１．５〜３．０倍に設定し、
高い画像濃度を維持し、ぼそつき画像の発生を抑制して
いた。しかし、このように高い線速比に設定する場合、
一般に現像スリーブ４の線速を速めるので、トナー飛散
の問題が生じる。ここで、本発明者らは、上述した実施
形態のように現像スリーブ４の表面に複数の溝４ａを形
成することで、現像領域への現像剤供給量を多くするこ
とができることに着目した。本実験例１では、現像スリ
ーブ４の表面に形成される複数の溝４ａの溝ピッチとト
ナー飛散及び画質との関係について確認する。

【００５８】実験例１では、上記トナーＴ１及びキャリ
アＣ１を混合してトナー濃度が５［ｗｔ％］の現像剤を
作製した。本実験例で使用する現像装置２は、上述した
実施形態で説明したものであり、主磁極Ｐ１ｂの法線方
向磁束密度の最高値は１２０［ｍＴ］で、その法線方向
磁束密度の減衰率は５３．５［％］であり、また、主磁
極Ｐ１ｂの半値角度幅は１６［°］である。そして、こ
の現像装置２に本実験例の現像剤を１［ｋｇ］を入れ、
上述した実施形態に係るレーザプリンタにより、Ａ４版
の用紙に対して原稿面積が６［％］である画像を連続プ
リントし、１００００枚時点での現像装置２の下あご部
に付着したトナーをテープに転写して、そのテープに付
着したトナーの画像濃度（以下、「テープ転写濃度」と
いう。）ＩＤを測定した。このテープ転写濃度ＩＤの測
定には、Ｍａｃｂｅｔｈ濃度計ＲＤ９１４を使用し、そ
の測定結果をトナー飛散又はトナー落ちの特性値として
評価に用いた。テープ転写濃度ＩＤは、０．５以下であ
れば、トナー飛散又はトナー落ちにより生じる種々の問
題を実用レベルで十分に許容範囲内となる。

【００５９】本実験例では、現像スリーブ４上の溝４ａ
が、幅０．２［ｍｍ］、深さ０．１［ｍｍ］であり、溝
ピッチがそれぞれ０．３［ｍｍ］、０．４［ｍｍ］、
０．６［ｍｍ］及び０．８［ｍｍ］である４つの現像ス
リーブ４を用い、それぞれについて、現像領域における
現像スリーブ４の線速を、感光体ドラム１の線速に対し
て１．１倍、１．３倍、１．５倍及び１．７倍に設定し
た場合のテープ転写濃度ＩＤを測定した。また、この測
定にあわせて、連続プリントした画像の画質について、
ベタむら及びぼそつきについて評価を行った。本実験例
における測定結果及び評価結果は、下記の表４に示すと
おりである。

【００６０】

【表４】

【００６１】上記表４に示すように、少なくとも、溝ピ
ッチが０．４〜０．６［ｍｍ］であって、かつ、現像領
域における感光体ドラム１の線速に対する現像スリーブ
４の線速比が１．３〜１．５であれば、画像濃度不足及
びぼそつき画像の発生について良好であり、かつ、テー
プ転写濃度ＩＤが０．５以下の許容範囲内とすることが
できる。

【００６２】以下、この結果について考察する。上記線
速比を変化させることで、現像領域への現像剤供給量を
制御することができる。また、線速比を変化させる場
合、通常では現像スリーブ４の線速を変化させるので、
現像スリーブ４の表面に付着する現像剤に働く遠心力
や、現像剤が感光体ドラム１の表面に接触したときの衝
撃力などの現像スリーブ表面上の現像剤に働く力も調節
することができる。例えば、線速比を小さくした場合、
現像スリーブ４の線速を落とすことになるため、現像ス
リーブ４の表面上の現像剤に働く遠心力や衝撃力等の力
が小さくなり、トナー飛散を低減することができる。し
かし、このように線速比を小さくすると、現像領域への
現像剤供給量が低下するため、ベタむらや画像濃度不足
等が発生する。逆に、線速比を大きくした場合、現像領
域への現像剤供給量が多くなるので、ベタむらや画像濃
度不足等の発生を抑制できるが、現像スリーブ４の線速
を上げることになるため、トナー飛散による種々の問題
が発生する。一方で、現像スリーブ４上の溝ピッチを変
化させることにより、現像領域への現像剤供給量を制御
することができる。例えば、溝ピッチが狭くなれば、現
像剤供給量が多くなり、ベタむらや画像濃度不足等の発
生を抑制できる。しかし、溝ピッチを狭くしすぎて現像
剤供給量が多くなりすぎると、磁気ブラシの形成に寄与
する現像剤の量が多くなる。その結果、長さが短くかつ
感光体ドラム１に接触するブラシ部分の密度が高い磁気
ブラシを形成することが困難となり、細線再現性が悪化
し、後端白抜け現象が発生する。また、現像剤供給量が
多くなりすぎると、磁気ブラシの先端部分を形成するキ
ャリアを磁力により保持する力が弱まり、感光体ドラム
１へのキャリア付着が発生したり、トナー飛散が発生し
たりしやすくなる。したがって、本実験例１の結果が示
すとおり、現像領域における感光体ドラム１の線速に対
する現像スリーブ４の線速比を、１．５〜３．０程度と
してた従来の画像形成装置よりも小さい１．３〜１．５
とすることで、テープ転写濃度ＩＤが０．５以下の許容
範囲内とすることができる。そして、線速比を落とした
ことで減少する現像剤供給量分は、溝ピッチを０．４〜
０．６［ｍｍ］とすることで補うことができた結果、画
像濃度不足及びぼそつき画像の発生を十分に抑制するこ
とができたものと考えられる。

【００６３】以上、本実験例１により、上記線速比が
１．３〜１．５であり、かつ、現像スリーブ４の表面に
形成される溝のピッチが０．４〜０．６［ｍｍ］の範囲
内であれば、トナー飛散を抑制しつつ、画像濃度の低下
やぼそつき画像等が発生しない良好な画質を得ることが
できることが確認された。尚、本実験例１では、ドクタ
ギャップが０．４８［ｍｍ］である場合についてのもの
であるが、ドクタギャップが０．３５〜０．５［ｍｍ］
の範囲内のときには同様の結果が得られた。

【００６４】〔実験例２〕実験例２では、上記トナーＴ
１とキャリアＣ２〜Ｃ６をそれぞれ混合してトナー濃度
が５［ｗｔ％］の５つの現像剤を作製した。本実験例で
は、各現像剤について、上記実験例１と同じ現像装置２
を備えたレーザプリンタを用い、上記実験例１と同様に
して連続プリントを行い、１００００枚時点での現像装
置２の下あご部に付着したトナーのテープ転写濃度ＩＤ
を測定した。尚、本実験例では、溝ピッチが０．６［ｍ
ｍ］である現像スリーブ４を用い、現像領域における感
光体ドラム１の線速に対する現像スリーブ４の線速比を
１．５に設定した。本実験例２における測定結果は、下
記の表５に示すとおりである。

【００６５】

【表５】

【００６６】上記表５に示すように、少なくとも、キャ
リアの体積平均粒径が３０〜６０［μｍ］であれば、ま
た、キャリアのダイナミック抵抗値が８．０〜９．０
［ｌｏｇΩ］であれば、画像濃度不足及びぼそつき画像
の発生について良好であり、かつ、テープ転写濃度ＩＤ
が０．５以下の許容範囲内とすることができる。

【００６７】以下、この結果について考察する。一定量
の現像剤が現像スリーブ４によって搬送されるとき、キ
ャリアに付着して搬送されるトナーの量は、そのキャリ
アの粒径やダイナミック抵抗値により変化する。例え
ば、キャリア粒径が小さくなると、キャリアの単位重量
当たりの表面積が大きくなり、キャリアに付着するトナ
ーの量が多くなる結果、現像領域に供給されるトナー量
が多くなる。しかし、現像領域に供給されるトナー量が
多くなりすぎると、感光体ドラム１上の静電潜像に付着
するトナー量が多くなり、ぼそつきが発生するおそれが
ある。逆に、キャリア粒径が小さすぎると、感光体ドラ
ム１にキャリアが付着する現象が発生し、実用上で３０
［μｍ］以下では汎用性が少ないと言える。また、キャ
リア粒径が小さすぎると、現像領域に供給されるトナー
量が多くしようとしてトナー濃度を高める結果、トナー
の帯電量が少なくなり、トナー飛散が発生しやすくな
る。更に、キャリア粒径が小さすぎると、感光体ドラム
１とキャリアとの間の摺擦力が大きくなり、感光体ドラ
ム１上の静電潜像に一旦付着したトナーをキャリアが擦
ることによりスジ状画像のような異常画像が形成される
こともある。また、キャリアのダイナミック抵抗値は、
キャリアに付着するトナー周辺の電界やトナーの帯電量
に影響を与える。例えば、このダイナミック抵抗値が高
すぎると、エッジ現象が発生して十分な画像濃度が得ら
れない場合がある。逆に、キャリアのダイナミック抵抗
値が低すぎると、トナー帯電量が小さくなり、トナー飛
散が発生する。また、ダイナミック抵抗値を低くするた
めに、キャリア表面を覆うコート剤の量が少なくする
と、寿命の点でも不利となる。したがって、本実験例２
の結果が示すとおり、キャリアの体積平均粒径を３０〜
６０［μｍ］とし、また、キャリアのダイナミック抵抗
値を８．０〜９．０［ｌｏｇΩ］とすることで、テープ
転写濃度ＩＤが０．５以下の許容範囲内とすることがで
き、かつ、画像濃度不足及びぼそつき画像の発生を十分
に抑制することができたものと考えられる。

【００６８】以上、本実験例２により、キャリア粒径が
３０〜６０［μｍ］の範囲内であれば、トナー飛散を抑
制しつつ、画像濃度の低下やぼそつき画像等が発生しな
い良好な画質を得ることができることが確認された。ま
た、キャリアのダイナミック抵抗値が８．０〜９．０
［ｌｏｇΩ］の範囲内であれば、トナー飛散を抑制しつ
つ、画像濃度の低下やぼそつき画像等が発生しない良好
な画質を得ることができることが確認された。

【００６９】〔実験例３〕実験例３では、上記トナーＴ
１〜Ｔ４とキャリアＣ２をそれぞれ混合してトナー濃度
が５［ｗｔ％］の４つの現像剤を作製した。本実験例で
は、各現像剤について、上記実験例１と同じ現像装置２
を備えたレーザプリンタを用い、上記実験例１と同様に
して連続プリントを行い、１００００枚時点での現像装
置２の下あご部に付着したトナーのテープ転写濃度ＩＤ
を測定するとともに、連続プリントした画像の画質につ
いてベタむら及びぼそつきの画質評価を行った。尚、本
実験例では、溝ピッチが０．６［ｍｍ］である現像スリ
ーブ４を用い、現像領域における感光体ドラム１の線速
に対する現像スリーブ４の線速比を１．５に設定した。
本実験例における測定結果は、下記の表６に示すとおり
である。

【００７０】

【表６】

【００７１】上記表６に示すように、トナーＴ２を含む
４［μｍ］以下の微粒子の量（トナーの微粉量）が５０
［％］である現像剤を使用した場合、そのテープ転写濃
度ＩＤは０．２８であり、トナー飛散は低減できるもの
の、ベタむら、ぼそつき等の画像が確認された。また、
トナーＴ４を含む４［μｍ］以下のトナーの微粉量が８
０［％］である現像剤を使用した場合、ベタむら、ぼそ
つき等の画像は確認されなかったものの、そのテープ転
写濃度ＩＤは０．５２となり、トナー飛散を十分に抑制
することができない。よって、上記表６に示すように、
４［μｍ］以下のトナーの微粉量が６０〜７０［％］の
範囲内である現像剤を用いれば、テープ転写濃度ＩＤが
０．３５〜０．４４となり、トナー飛散が少なく、か
つ、ベタむら、ぼそつき等に関する画質は良好であるこ
とが確認された。

【００７２】この結果について考察すると、トナーの微
粉量が少ないと、感光体ドラム１上の静電潜像に供給さ
れるトナー量が減る結果、ベタむら、ぼそつき等が発生
し、画質を悪化させたものと考えられる。また、トナー
の微粉量が多いと、感光体ドラム１上の静電潜像に供給
されるトナー量が多くなり、ベタむら、ぼそつき等の画
質は良好なものとなるが、微粉トナーが多い結果、トナ
ー飛散が発生する。以上、本実験例３により、４［μ
ｍ］以下のトナーの微粉量が６０〜７０［％］の範囲内
である現像剤を用いれば、トナー飛散を安定して低減で
きるとともに、ベタむら、ぼそつき等のない良好な画質
を得ることができることが確認された。

【００７３】以上、本実施形態によれば、トナーと磁性
粒子としてのキャリア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しての現像スリーブ４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して
の感光体ドラム１が対向する現像領域で、その現像領域
に対向するように配置した現像磁極としての主磁極Ｐ１
ｂ及び補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃにより現像スリーブ４上
の現像剤を穂立ちさせて磁気ブラシを形成し、その現像
スリーブ４を現像領域で感光体ドラム１の表面移動方向
と同方向かつ感光体ドラム表面の線速よりも大きい線速
で表面移動させて磁気ブラシにより感光体ドラム１の表
面を摺擦し、感光体ドラム１上の潜像を現像する現像装
置について、主磁極Ｐ１ｂ及び補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃ
により現像領域の現像スリーブ４の表面外側に生じる磁
束の現像スリーブ表面法線方向における磁束密度の減衰
率が４０［％］以上であり、現像領域に搬送される現像
剤の量を規制する現像剤規制部材としてのドクタブレー
ド６と現像スリーブ４との間隔であるドクタギャップが
０．３５〜０．５［ｍｍ］であり、現像スリーブ４は、
その表面に現像スリーブ表面移動方向に対して直交する
方向に延びる複数の溝４ａを有し、その溝ピッチが０．
４〜０．６［ｍｍ］であり、現像領域における現像スリ
ーブ４の線速が感光体ドラム１の線速の１．３〜１．５
倍であるので、上記実験例１で説明したように、磁気ブ
ラシの長さが短く、かつ、潜像担持体に接触するブラシ
部分の密度が高くできるので、細線再現性の向上や後端
白抜け現象の抑制を図ることができ、トナー飛散を抑制
しつつ、画像濃度の低下やぼそつき画像等が発生しない
良好な画質を得ることができる。また、本実施形態にお
いては、主磁極Ｐ１ｂ及び補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃによ
り現像スリーブ４の表面上に生じる現像スリーブ表面の
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
現像スリーブ表面上の半値点を現像領域における現像ス
リーブ表面の曲率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半値点間の角度幅（半値角度
幅）が２５［°］以下であるので、減衰率が４０［％］
以上である場合と同様に、磁気ブラシの長さが短く、か
つ、潜像担持体に接触するブラシ部分の密度が高くな
り、細線再現性の向上や後端白抜け現象の抑制を図るこ
とができ、トナー飛散を抑制しつつ、画像濃度の低下や
ぼそつき画像等が発生しない良好な画質を得ることがで
きる。また、本実施形態においては、キャリアの体積平
均粒径を３０〜６０［μｍ］としているので、上記実験
例２で説明したように、トナー飛散を効果的に抑制しつ
つ、画像濃度の低下やぼそつき画像等が発生しない良好
な画質を得ることができる。また、本実施形態において
は、キャリアのダイナミック抵抗値を、８．０〜９．０
［ｌｏｇΩ］としているので、上記実験例２で説明した
ように、トナー飛散を効果的に抑制しつつ、画像濃度の
低下やぼそつき画像等が発生しない良好な画質を得るこ
とができる。また、本実施形態においては、トナーの重
量平均粒径を６〜７［μｍ］とし、そのトナーが４［μ
ｍ］以下の微粉体を６０〜７０［％］含有しているの
で、上記実験例３で説明したように、トナー飛散を安定
して低減できるとともに、ベタむら、ぼそつき等のない
良好な画質を得ることができることが確認された。ま
た、本実施形態においては、潜像担持体としての感光体
ドラム１と、その感光体ドラム１に潜像を形成する潜像
形成手段としての光書込ユニット５１と、感光体ドラム
１上の潜像をトナーと磁性粒子としてのキャリアを含む
現像剤により現像する現像手段と、感光体ドラム１上の
トナー像を転写材としての転写紙５２上に転写する転写
手段としての転写ユニットを備えた画像形成装置として
のレーザプリンタの現像手段として、上述した現像装置
２を用いているので、細線再現性の向上や後端白抜け現
象の抑制を図ることができ、トナー飛散を抑制しつつ、
画像濃度の低下やぼそつき画像等が発生しない良好な画
質を得ることができる。

【００７４】

【発明の効果】請求項１及び２の発明によれば、磁気ブ
ラシの長さが短く、かつ、潜像担持体に接触するブラシ
部分の密度が高い現像装置において、高い画像濃度を維
持し、ぼそつき画像等の発生させずに、トナー飛散によ
る種々の問題を抑制することが可能となるという優れた
効果がある。また、請求項６の発明によれば、磁気ブラ
シの長さが短く、かつ、潜像担持体に接触するブラシ部
分の密度が高い現像装置を使用して画像形成を行う場合
でも、高い画像濃度を維持し、ぼそつき画像等の発生さ
せずに、トナー飛散による種々の問題を抑制することが
可能とな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で使用される現像装置
の現像スリーブの一部を示す斜視図、及び、同現像スリ
ーブの表面の拡大図。

【図２】同プリンタ全体の概略構成図。

【図３】同プリンタの感光体ドラム周囲の概略構成図。

【図４】同プリンタの磁石ローラの各磁極により現像ス
リーブ表面に発生する法線方向磁束密度の分布を示す円
グラフ。

【図５】同磁気ローラの現像磁極を構成する３つの磁極
の配置を示す説明図。

【図６】（ａ）は、３つの磁極で現像磁極を構成した場
合の半値角度幅を示す説明図。（ｂ）は、１つの磁極で
現像磁極を構成した場合の半値角度幅を示す説明図。

【図７】キャリアのダイナミック抵抗値を測定するため
の測定装置の概略構成図。

【図８】（ａ）は、現像磁極が１つの磁極からなる従来
の現像装置における現像領域近傍の磁力分布を示す説明
図。（ｂ）は、同現像装置において、現像磁極により形
成される磁界から磁力を受けて穂立ちした現像剤からな
る磁気ブラシを現像スリーブ軸方向から見たときの形状
を示す説明図。

【図９】（ａ）は、現像磁極が１つの主磁極と２つの補
助磁極からなる現像装置における現像領域近傍の磁力分
布を示す説明図。（ｂ）は、同現像装置において、現像
磁極により形成される磁界から磁力を受けて穂立ちした
現像剤からなる磁気ブラシを現像スリーブ軸方向から見
たときの形状を示す説明図。

【符号の説明】

１感光体ドラム２現像装置３現像ローラ４現像スリーブ５磁気ローラ６ドクタブレード７現像ケーシング８スクリュー５０帯電ローラ５１光書込ユニット５２転写紙５３転写ベルトＰ１ｂ主磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃ補助磁極

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 ５０４Ａ (72)発明者朱冰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)発明者鈴木裕次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)発明者伊藤昭宏宮城県柴田郡柴田町大字中名生字神明堂３番地の１Ｆターム(参考） 2H005 BA02 EA01 EA05 EA07 FA02 2H031 AC08 AC10 AC15 AC18 AC19 AC20 AC34 AD03 AD15 BA05 BA08 BA09 DA01 2H077 AD02 AD06 AD13 AD17 AD18 BA03 EA03 FA01 FA19

Claims

【特許請求の範囲】

【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
像担持体上の潜像を現像する現像装置において、上記現
像磁極により上記現像領域の現像剤担持体表面外側に生
じる磁束の該現像剤担持体表面法線方向における磁束密
度の減衰率が４０［％］以上であり、上記現像領域に搬
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
像剤担持体との間隔が０．３５〜０．５［ｍｍ］であ
り、上記現像剤担持体は、その表面に該現像剤担持体の
表面移動方向に対して直交する方向に延びる複数の溝を
有し、該複数の溝のピッチが０．４〜０．６［ｍｍ］で
あり、上記現像領域における現像剤担持体の線速が潜像
担持体の線速の１．３〜１．５倍であることを特徴とす
る現像装置。
【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
像担持体上の潜像を現像する現像装置において、上記現
像磁極により上記現像剤担持体表面上に生じる該現像剤
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
束密度となる該現像剤担持体表面上の半値点を、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半値点
間の角度幅が２５［°］以下であり、上記現像領域に搬
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
像剤担持体との間隔が０．３５〜０．５［ｍｍ］であ
り、上記現像剤担持体は、その表面に該現像剤担持体の
表面移動方向に対して直交する方向に延びる複数の溝を
有し、該複数の溝のピッチが０．４〜０．６［ｍｍ］で
あり、上記現像領域における現像剤担持体の線速が潜像
担持体の線速の１．３〜１．５倍であることを特徴とす
る現像装置。
【請求項３】請求項１又は２の現像装置において、上記
磁性粒子の体積平均粒径は、３０〜６０［μｍ］である
ことを特徴とする現像装置。
【請求項４】請求項１、２又は３の現像装置において、
上記磁性粒子のダイナミック抵抗値は、８．０〜９．０
［ｌｏｇΩ］であることを特徴とする現像装置。
【請求項５】請求項１、２、３又は４の現像装置におい
て、上記トナーの重量平均粒径が６〜７［μｍ］であ
り、上記トナーは、４［μｍ］以下の微粉体を６０〜７
０［％］含有していることを特徴とする現像装置。
【請求項６】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、ト
ナーと磁性粒子を含む現像剤により現像する現像手段
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、４又は５の現像装置を用
いたことを特徴とする画像形成装置。