JP2003241517A - 現像装置、及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 横ラインの細り・後端白抜け・孤立ドット画
像の抜け・ハーフトーン画像のざらつき感などが発生せ
ず、また、スキャベンジ効果、エッジ効果も低減する。 【解決手段】 小径（φ16ｍｍ以下）の現像剤担持体
と、小径（φ30ｍｍ以下）の潜像担持体とを備え、磁性
キャリアの粒径が50μm以下、非磁性トナーの粒径が9μ
m以下、非磁性トナーの球形度が1.00〜1.50、非磁性ト
ナーの帯電量の絶対値が15〜50μC/g、現像剤担持体と
潜像担持体のギャップ（ＤＳＤ）が0.2〜0.6mm、現像担
持体現像極上の磁気ブラシ高さH（現像極穂立ち高さ）
が0.5〜1.5mm、磁気ブラシ高さと前記ＤＳＤの差である
磁気ブラシ接触深さDが0.4〜0.9mmであることを特徴と
する現像装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式のプ
リンタや複写機などの画像形成装置に使用される現像装
置に係り、更に詳細には、回転可能な非磁性スリーブ内
に磁極部材が固定設置された現像剤担持体を用いて、二
成分現像剤のトナーを現像領域において潜像担持体上に
非接触現像する現像装置及びこれを用いた画像形成装置
の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、複写機、プリンタ、ファクシミ
リなどの電子写真式や静電記録式などによる各種画像形
成装置においては、感光体ドラムや感光体ベルトなどか
らなる潜像担持体上に画像情報に対応した静電潜像が形
成され、現像装置によって現像動作が実行され、可視像
を得るようになっている。

【０００３】このような現像動作を実行する画像形成装
置の現像装置の一例を従来の現像装置の構成を示す説明
図の図15、従来の現像担持体及び潜像担持体間の現像剤
の挙動を示す説明図の図16、従来の現像担持体現像極穂
立ち高さを示す説明図の図17で説明する。ドラム感光体
等からなる潜像担持体201は矢印方向（時計方向）に回
転し、帯電装置202によって表面を所望電位に均一帯電
された後、露光手段203で所定の画像情報を潜像形成さ
れる。この潜像画像を現像する現像装置204は、現像容
器213と現像スリーブ207を持つ現像剤担持体205とを備
えている。当該現像装置204によって潜像担持体201上に
トナー像が形成され、転写装置206において、不図示の
転写体に転写される。そしてトナー像を転写された転写
体は不図示の定着装置へ搬送されて定着される。一方、
転写されずに潜像担持体201上に残ったトナーはクリー
ニング装置210により除かれ、潜像担持体201上の残留電
位が除電器211によって除電され、再度の作像工程に備
えられる。

【０００４】上記現像手段としては、図15、16に示すよ
うに、従来、現像剤G'が所謂磁性キャリアC'と非磁性ト
ナーT'から構成される２成分現像用の現像装置204と、
現像剤がトナーのみである１成分現像装置とが知られて
いる。そして磁性キャリアC'と非磁性トナーT'を含む現
像剤G'は、磁性キャリアを用いない磁性トナーからなる
一成分現像剤に比較すると、トナーの摩擦帯電制御が容
易で、トナー凝集が起こり難く、したがってバイアス電
界等によるトナーの移行制御が効果的に行うことができ
るといった利点を有している。またトナーに磁性体を含
有させないで済み、仮にかぶり防止等のために磁性体を
含有させたとしても少量で済むので、特にカラートナー
の場合に色の鮮明性が得られる。更に図16に示すよう
に、現像剤層で潜像担持体201面を摺擦する磁気ブラシ
現像法による場合は、磁気ブラシの穂立ちがよくて摺擦
性に優れる等の特徴を有する。そのため、磁性キャリア
C'に対する非磁性トナーT'の量の管理が必要であるにも
拘らず、多く用いられている。

【０００５】図15に示された２成分現像用の現像装置20
4において、２成分現像用の現像剤G'は現像容器213内に
収容されており、現像容器213の開口部内には、潜像担
持体201に対向するように現像スリーブ207を有する現像
剤担持体205が配置され、不図示の駆動装置によって図
中の矢印方向（反時計方向）に回転する。この現像剤担
持体205内には、Ｎ極、Ｓ極の磁極を配置した磁界発生
手段たる磁極部材208が非回転に配置されている。

【０００６】２成分現像用の現像剤G'は現像剤担持体20
5の回転に伴って担持・搬送され、その際、現像剤層厚
規制手段212（磁気ブラシの穂立ち高さを規制する部
材）が現像剤担持体205と非接触に対向するよう配置さ
れていて、現像剤担持体205上の現像剤G'量及び磁気ブ
ラシの穂立ち高さを一定になるように規制する。現像剤
層厚規制手段212を通過した現像剤G'は現像領域r'へ搬
送される。この現像領域ｒ'では、潜像担持体体201が現
像剤担持体205と非接触に対向するように配置されてお
り、また現像担持体体205の現像スリーブ207には直流電
源214、交流電源215によって直流及び交流電圧が印加さ
れている。このため、潜像担持体201上に形成された静
電潜像に対応した電界が、潜像担持体201-現像スリーブ
207間に形成される。このとき、２成分現像剤中の非磁
性トナーT'は帯電しており、潜像担持体201-現像スリー
ブ207間に形成された電界によって、当該非磁性トナー
T'が潜像担持体201上に付着する。

【０００７】現像容器213内では１対のスクリュー209が
互いに平行に配置され、不図示の駆動手段によって現像
剤G'を互いに逆方向に搬送するように回転する。このス
クリュー209による攪拌・搬送によって、不図示のトナ
ー補給容器から非磁性トナーT'が新たに補給されても、
現像剤G'中のトナー濃度は均一になるように維持され
る。

【０００８】以上のような２成分現像用の現像装置204
では、従来からの問題点として、横ラインの細り（紙搬
送方向に対する垂直方向に形成された１ドットライン
が、紙搬送方向に形成された１ドットラインに比べて細
ってしまう現象）、後端白抜け（紙搬送方向に対して、
ハーフトーン部などの後端で画像濃度が低下したり、現
像されなかったりする現象）がある。

【０００９】このような問題に対して、磁極部材208を
持つマグネットローラの現像主極角度を上流側に設定し
たり、現像剤層厚規制手段212と現像スリーブ207の距離
（BSD'）、潜像担持体201と現像スリーブ207の距離（DS
D'）との間に一定の関係を持たせるなどの方法が提案さ
れている。例えば特開平７−１４０７３０号に開示され
た提案である。この方式においては、次の条件を満たす
ことが求められる。

【００１０】・現像主極（現像極）位置が、最近接部よ
りも現像剤搬送方向の上流側5〜20゜の範囲にあること ・現像剤層厚規制手段と現像剤担持体間の距離（BS
D‘）が、0.25〜0.75ｍｍであること ・現像ギャップ（DSD‘）が0.30〜0.80ｍｍであること ・1.20＜DSD‘／BSD’＜1.60であること ・現像剤担持体の移動速度Ｖｓ、潜像担持体の移動速度
Ｖｐが、１．０≦Ｖｓ／Ｖｐ≦３．０の関係を満足する
であること このような条件を満たすことにより、従来では高速な複
写速度領域で使用した場合の、ハーフトーンやベタ部の
トナー層の乱れである現像掃き目を防止でき、細線の切
れのない、濃度が高く均一でかつ輪郭のはっきりした画
像を高速に得ることができるとされている。

【００１１】また２成分現像用の現像装置での現像能力
の向上も従来からの課題である。これに対しては、様々
な方法が提案されている。例えば特公平２−５９９９５
号では、現像主極（現像極）と隣接する磁極を現像主極
（現像極）に近づけることによって現像能力を向上させ
ることを提案している。これによって横ラインの濃度が
低下して、上述の横ライン細りと同じ現象が発生する
が、この現象に対しては磁性キャリアの飽和磁化を下げ
ることによって磁気ブラシを弱くすることで対応すると
している。このほか、特開平６−１４９０６３号では、
非接触の２成分現像装置として、潜像担持体に磁気ブラ
シが接触しない磁極配置を提案している。この磁極配置
は次の条件を満たすことが求められる。

【００１２】・１対のＮ-Ｓ極間現像位置に設定するこ
と ・上記Ｎ-Ｓ極の極間角度を４０〜７０゜の範囲で且つ
それぞれの磁束密度を５００以上に設定すること ・像形成体と対向する磁気ブラシロールとが最近接する
位置と極間の中央とでなすマグネットアングルが０゜か
ら上記極間角度の１／１０以内で、現像位置はマグネッ
トの極と極の間であること このような条件を満たすことにより、磁性キャリアが潜
像担持体に付着してカブリ現象、磁性キャリアが付着し
たところを中心にして白抜け現象などが生じにくい安定
した高画質の画像が得られるとされる。

【００１３】また、近年カラー化が進み、この現像装置
においても複数配置する必要が生じ、小型化が重要な課
題となって来ているが、前記したような帯電、露光、現
像、転写、定着、クリーニングの工程がそれぞれ小型に
なるだけでは限界があった。また、前記した転写残トナ
ーはクリーニング装置210のクリーナーによって回収さ
れるが、この廃トナーは環境保護の面からもないことが
好ましい。そこで、上記のクリーニング装置210を取り
外し現像装置204によって現像同時クリーニングを行な
う、クリーナーレス装置も出現している。現像同時クリ
ーニングとは、転写後に潜像担持体上に若干残留したト
ナーを次工程以後の現像時にかぶり取りバイアスＶｂａ
ｃｋによって回収する方法である。この方法によれば、
転写残トナーは回収されて次工程以後用いられるため、
廃トナーをなくすことができる。またスペースの面での
利点も大きく、大幅に小型化できるようになる。

【００１４】また、前述した画質改善の他に高画質の要
求から50μm以下の平均粒径の磁性キャリアを用いるこ
とも提案されている。更には現像装置に使用される磁極
部材は、生産性の理由から円筒上の磁性体周辺に電磁コ
イルを複数配置して、通電し同時に複数極の磁極を形成
するものが低コストで一般的になっている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】特開平７−１４０７３
０号に開示された現像方法では、横ラインの細り（細線
切れ）を解決するために、現像剤規制手段と現像スリー
ブの距離BSD'と現像スリーブと潜像担持体の距離DSD'と
の比が、１．２＜DSD'／BSD'＜１．６の範囲内、BSD'が
0.25〜0.75ｍｍ、DSD'が0.30〜0.80ｍｍであるとしてい
る。しかし、BSD'はその大きさによって現像剤層厚を確
かに規制できるが、現像剤層厚手段の位置と現像剤担持
体の磁極位置、磁極の磁力、磁力の半値幅によっても現
像剤層厚、現像剤搬送量及び現像剤の穂立ちの密度も変
わるので上記課題を完全に解決出来るものではない。ま
た、DSD'が0.5mmを超えると、対向電極方向（現像スリ
ーブ側）へ向かう電気力線がエッジ部にかかる電気力線
量が増え、そのエッジ部への現像量が増えることによっ
て濃度ムラが発生する。また、DSD'が0.2〜0.5ｍｍと現
像ギャップが狭いと、回り込んでいた現像電界が対向電
極側に向かうので、エッジ部の電界強度が低減され、空
隙での現像電界が高くなるので、エッジ効果が低減し、
現像能力が向上する。ここでエッジ効果とは、潜像担持
体に形成された静電潜像画像の画像部と非画像部とに発
生する電場を指し、エッジ効果が強い、大きいと言う時
は、この電場が大きくなっていることを示し、その時に
現像されるトナーは境界部以外のトナー付着量よりも多
くなり、画像としてはID（濃度）が濃くなる。反対にエ
ッジ効果が「少ない」、「小さい」、「影響ない」とい
うときは、電場の発生量が小さいため、トナー付着量が
他の部分と同等の量が付着するのでエッジ部とベタ内部
の濃度差がなくなり、きれいな画像となる。このエッジ
効果により小さなドット／ラインは拡大されることにな
る。しかしながら、近年急速に普及しているデジタル式
画像形成装置では、アナログ式のように「低コントラス
トの潜像が弱い」という欠点がないので、画像形成の理
想通りに、できるだけ潜像に忠実な現像を行うこと、と
りわけ画像濃度を高くできる高現像能力でもって潜像に
忠実な現像を行うことが求められる。画像濃度を高くす
るための現像条件としては、上述したように（ｉ）潜像
担持体と現像スリーブとの間隔である現像ギャップを狭
くしたり、（ii）現像領域幅、即ち、現像ニップ幅を広
くすることがある。但し、上記した従来の現像装置で
は、現像ギャップを狭くすると現像ニップ幅が大きくな
りすぎてしまう。現像ニップ幅が大きいままで画像濃度
を出すように現像を行うと、ベタラインのクロス部や黒
ベタ、ハーフトーンベタ画像後端部に白抜けを生じる所
謂後端白抜けと称される異常画像が発生しやすいことが
知られている。

【００１６】また、DSD'／BSD'の値が１から大きく離れ
るにしたがって、即ち、BSD'がDSD'に比べて小さくなる
にしたがって、現像スリーブと潜像担持体との最近接部
分での磁気ブラシが疎になる傾向にもある。また、BSD'
はその大きさによって現像剤層厚を確かに規制できる
が、現像剤層厚手段の位置と現像剤担持体の磁極位置、
磁極の磁力、磁力の半値幅によっても現像剤層厚、現像
剤搬送量及び現像剤の穂立ちの密度、現像極磁気ブラシ
高さとDSD'（現像ギャップ）の差である磁気ブラシ高さ
も変わるので、潜像担持体への磁気ブラシの当接が不均
一になり、磁気ブラシで摺擦されない場所が潜像担持体
上に生じてしまう。そしてこのことが原因となって、特
に孤立ドット画像（例えば６００ｄｐｉの１ドットを５
〜１０ピクセル間隔で書き込んだ画像）では、一部のド
ットが小さくなったり、抜けてしまうような現象が発生
することがある。このような、孤立ドットが均一に再現
されないことによって、所謂ハイコントラスト部分の再
現性が悪く、ハイコントラスト部分での階調性も悪い画
像になってしまう。この他、画像濃度が０．３〜０．８
（ＩＤ）程度のハーフトーン画像においては、やはり磁
気ブラシの当接が不均一であるために、ざらつき感が悪
くなり、画質劣化の原因となっている。また、潜像担持
体への磁気ブラシの当接が不均一になることにより、磁
気ブラシの穂先が長すぎたり、短すぎたりする場合、磁
気ブラシの穂先が潜像担持体に衝突する時、静電気力、
機械的な力に依って潜像担持体へのキャリア付着が発生
しやすくなる。また、穂立ちの密度、現像極磁気ブラシ
高さの不均一により、潜像担持体上の転写残トナーへの
接触面積、接触回数が不均一になるので、現像同時クリ
ーニング性も低下することになる。

【００１７】また特公平２−５９９９５号に開示の構成
では、横ラインの濃度低下を、キャリアの飽和磁化を下
げることによって防いでいるが、キャリアの飽和磁化を
下げた場合には、所謂キャリア付着が発生しやすくな
る。またこのキャリア付着を防ぐために、トナーの帯電
量を下げたりする場合には、未帯電トナーが増加し、地
肌汚れ及び転写不良が発生してしまう。また、この事に
より現像同時クリーニング性も低下し、廃トナーが増
え、ランニングコストの上昇を招く。

【００１８】そして特開平６−１４９０６３号の提案技
術では、非接触２成分現像であるため、所謂現像電界が
弱く、現像能力を向上させることが困難であり、現像同
時クリーニング性も低下することとなる。

【００１９】また、現像装置の小型化を考えた場合、例
えばφ16mm以下の現像剤担持体では、磁極が近接して互
いに影響を及ぼす為、現像極の磁力が0.07〜0.08（T）,
700〜800（G）程度の磁力しか得られず、磁性キャリア
に及ぼす磁気力が小さくなり、磁性キャリアが潜像担持
体に現像、付着しやすい問題があった。前記でも述べた
この問題を解決する別の方法として、現像極のみを強く
着磁する方法が考えられるが、この方法では、現像スリ
ーブの現像極磁極部材のみに希土類材料等を用いた強磁
性体を使う事で可能となるが、製造コストが上がる問題
が生じた。また、この問題を解決する為に現像領域で現
像担持体を潜像担持体に近づけて（DSD'を小さくする）
キャリアの現像担持体への拘束力をアップさせる方法が
あるが、現像領域での現像剤磁気ブラシの穂立ち高さ及
び磁気ブラシ穂立ち高さとDSD'の差である磁気ブラシ接
触高さが明確に規制されてないので、現像領域で現像剤
が圧接する。そうなると現像剤層厚規制手段によってBS
D'を小さくして、現像剤量を減らす必要があるが、これ
も上述したように明確な規定がされておらず、またBSD'
が0.6ｍｍ以下になると、流動性が悪い現像剤や、磁気
特性が強い現像剤を使用すると、現像剤担持体と現像剤
層厚規制手段との間隙からの現像剤のすり抜けが阻害さ
れ、現像剤が搬送されなくなると言う問題が連鎖的に生
じる事が多い。また、接触深さが小さすぎると磁気ブラ
シの潜像担持体への接触機会が少なくなり現像能力及び
現像同時クリーニング性を低下させる問題がある。ま
た、接触深さが小さすぎると現像剤担持体磁極と穂先の
距離が長くなるので穂先にかかる磁気力が弱く、穂先が
切れやすい、逆に接触深さが大きすぎると磁気ブラシの
先端にかかる静電気力が大きくなるので潜像担持体へキ
ャリアが現像してしまう。更に高画質化を図る為に50μ
m以下、特に35μm以下の磁性キャリアを使用した現像剤
は流動性が悪く、現像剤層厚規制手段でのすり抜けを困
難にした。また、磁性キャリアの粒径により、現像極穂
立ち高さが変化するが、この磁性キャリア粒径とDSD'の
関係が明確に規定されていないので、安定した現像能
力、キャリア付着防止、高画質等の現像特性、現像同時
クリーニング性を得ることが出来ない問題もあった。

【００２０】また、現像装置の小型化を考えた場合の別
の問題として、例えばφ16mm以下の現像剤担持体、φ30
ｍｍ以下の潜像担持体では、現像領域が小さく（現像ニ
ップが狭い）、かつ現像領域でのトナー量の絶対量が従
来に比べて大幅に減少するので、現像能力が大幅に減少
する大きな問題が生じる。また、小型化の為、現像剤量
も少量（例えば150ｇ以下）となり、現像剤容器中のト
ナー濃度変化も大きくなり、現像能力を大幅に上げる必
要がある。更には、現像ニップが狭くなると、現像電界
及び現像剤穂立ちによる潜像担持体上の残トナーの現像
装置への回収力が低下する問題も生じる。

【００２１】本発明では、φ16ｍｍ以下の小径現像担持
体、φ30ｍｍ以下の小径潜像担持体を用いる小型の現像
装置及び画像形成装置でも、横ラインの細りや後端白抜
けなどは発生せず、更に、磁気ブラシの不均一当接によ
って発生する孤立ドット画像の抜けやハーフトーン画像
のざらつき感悪化が起こらず、また所謂キャリア付着も
発生せず、現像能力を高く維持し、かつ高画質を得るこ
とが出来、更には現像同時クリーニング性を向上させて
クリーニング装置を省く事が出来る現像装置及び画像形
成装置を提供することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明の現像装置は、回
転可能な非磁性スリーブ内に磁極部材が固定設置され、
非磁性トナー及び磁性キャリアからなる二成分現像剤を
担持して、静電潜像が形成される外径30ｍｍ以下の潜像
担持体に対して磁気ブラシ搬送する外径16ｍｍ以下の現
像剤担持体と、前記現像剤担持体上に担持される現像剤
量を規制する現像剤層厚規制手段と、前記現像剤担持体
及び前記潜像担持体に静電界を作用させ、前記現像剤担
持体上に担持される磁気ブラシ現像剤のトナーを前記潜
像担持体の潜像側へ静電付着させる、現像バイアスの直
流成分に交流成分を重畳印可する静電界形成手段と、を
備えた現像装置において、前記磁性キャリアの粒径が50
μm以下、前記非磁性トナーの粒径が9μm以下、前記非
磁性トナーの球形度（投影面積で、（周囲長）²/（4π
×投影面積））が1.00〜1.50、前記非磁性トナーの帯電
量の絶対値が15〜50μC/g、前記現像剤担持体と潜像担
持体のギャップ（DSD）が0.2〜0.6mm、前記現像担持体
現像極上の磁気ブラシ高さH（現像極穂立ち高さ）が0.5
〜1.5mm、前記磁気ブラシ高さと前記ＤＳＤの差である
磁気ブラシ接触深さDが0.4〜0.9mmであることを特徴と
する。

【００２３】更に前記磁性キャリア粒径と前記ＤＳＤの
関係が下記関係式を満たすことを特徴とする。

【００２４】（キャリア粒径(μm)）×0.01−0.3≦（DS
D（mm））≦（キャリア粒径（μm））×0.01+0.1又、前
記現像極穂立ち高さHと前記ＤＳＤの関係が下記関係式
を満たすことを特徴とする。

【００２５】（現像極穂立ち高さH(mm)）×0.25≦（DSD
(mm)）≦（現像極穂立ち高さH(mm)）×0.75また、前記
磁気ブラシ接触深さDが0.55〜0.70mmを満たすことを特
徴とする。

【００２６】また、前記潜像担持体の表面電位V0と前記
現像バイアスの直流成分Vdcの差│V0-Vb│が150〜250
V、前記現像バイアスの交流成分のVppが1.5kV以上、周
波数5.5〜6.5kHz、Duty45〜65％、矩形波であることを
特徴とする。

【００２７】更に、前記非磁性トナーは、粒径が7μm以
下、球径度（投影面積で、（周囲長）²/（4π×投影面
積））が1.00〜1.30、帯電量の絶対値が20〜45μC/gを
特徴とする。

【００２８】また、前記非磁性トナーの帯電量の絶対値
が30〜45μC/g、粒度分布変動係数が20％以下、５μｍ
以下、12μｍ以上の粒子が存在せず、帯電量分布の絶対
値が5μC/g以下が無いことを特徴とする。

【００２９】更に、前記潜像担持体の周縁部に帯電手
段、像露光手段、現像手段、クリーニング手段を設けた
プロセスユニットを持つ画像形成装置において、前記現
像装置を有する画像形成装置を特徴とする。

【００３０】更に、前記プロセスユニットの内、クリー
ニング手段が無いプロセスユニットを有する画像形成装
置において、前記現像装置を有する画像形成装置を特徴
とする。

【００３１】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１記載の現像装置
は、回転可能な非磁性スリーブ内に磁極部材が固定設置
され、非磁性トナー及び磁性キャリアからなる二成分現
像剤を担持して、静電潜像が担持される小径（φ30ｍｍ
以下）の潜像担持体に対して磁気ブラシ搬送する小径
（φ16ｍｍ以下）の現像剤担持体と、前記現像剤担持体
上に担持される現像剤量を規制する現像剤層厚規制手段
と、前記現像剤担持体及び前記潜像担持体に静電界を作
用させ、前記現像剤担持体上に担持される磁気ブラシ現
像剤のトナーを前記潜像担持体の潜像側へ静電付着させ
る、現像バイアスの直流成分に交流成分を重畳印可する
静電界形成手段とを備えた現像装置において、前記磁性
キャリアの粒径が50μm以下、前記非磁性トナーの粒径
が9μm以下、前記非磁性トナーの球径度（投影面積で、
（周囲長）²/（4π×投影面積））が1.00〜1.50、前記
非磁性トナーの帯電量の絶対値が15〜50μC/g、前記現
像剤担持体と潜像担持体のギャップ（DSD）が0.2〜0.6m
m、前記現像担持体現像極上の磁気ブラシ高さH（現像極
穂立ち高さ）が0.5〜1.5mm、前記磁気ブラシ高さと前記
ＤＳＤの差である磁気ブラシ接触深さDが0.4〜0.9mmで
あることを特徴とする。

【００３２】この構成によると、前記現像剤担持体外径
がφ16ｍｍ以下と小型のニ成分現像装置でありながら、
すなわち該現像剤担持体を小径にしたことによる現像極
の磁力の弱さ、現像ニップが小さくなったことによる現
像能力の弱さを（小径現像剤担持体の場合は、現像ニッ
プが大きい場合の横ラインの細り、後端白抜け等の問題
は生じにくい）、前記現像剤担持体と潜像担持体のギャ
ップ（ＤＳＤ）を0.2〜0.6mmの狭ギャップにしたことに
より、強い電界のなかで現像が行われ、磁性キャリアの
現像担持体への拘束力が大きくなり、磁性キャリアが潜
像担持体に付着することを防止する、また回り込んでい
た現像電界が対向電極側に向かうので、エッジ部の電界
強度が低減され、空隙での現像電界が高くなるので、エ
ッジ効果が低減し、現像能力が向上する作用を有する。
従って、横ラインの細りや後端白抜けなどの発生防止、
ベタ追従性等向上出来る。また、高い現像電界を得る事
が出来ることで、現像同時クリーニング性も向上させる
作用を有する。また、現像穂立ち高さを0.5〜1.5ｍｍと
規制することにより、現像部での現像剤の圧接や現像剤
担持体と現像剤層厚規制手段との間隙からの現像剤のす
り抜けが阻害され、現像剤が搬送されなくなるのを防止
する作用を有する。すなわち磁気ブラシの不均一当接に
よって孤立ドット画像の抜けやハーフトーン画像のざら
つき感悪化を防止出来る作用がある。また、磁気ブラシ
接触深さを0.4〜0.9mmに規制することにより、現像ギャ
ップDSDに関係なく現像部での現像剤の圧接を防止出来
る、磁気ブラシの潜像担持体への接触機会を安定的に多
く出来るので、より安定的に高い現像能力を得ることが
出来、現像同時クリーニング性を向上出来る作用を有す
ると共に、磁気ブラシの先端に働く現像担持体からの磁
気力を磁気ブラシの先端に働く静電気力よりも強く安定
にする（接触深さが小さすぎると現像剤担持体磁極と穂
先の距離が長くなるので穂先にかかる磁気力が弱く、穂
先が切れやすい、逆に接触深さが大きすぎると磁気ブラ
シの先端にかかる静電気力が大きくなるので潜像担持体
へキャリアが現像してしまう）ので、潜像担持体へのキ
ャリア付着を防止する作用を有する。

【００３３】また磁性キャリアの粒径を50μｍ以下（特
に35μｍ以下）にすることにより、磁気ブラシ間距離が
小さくなり、磁気ブラシの潜像担持体への摺擦による画
像スジ発生すなわちスキャベンジ効果を防止出来、かつ
磁気ブラシの密度を上げることが出来るので、緻密な画
像形成が出来る作用を有する。更に磁性キャリアの比表
面積も上がるので、トナーの被覆量も大きくなり、現像
能力も向上し、いわゆる高画質を達成できる。また、非
磁性トナーの粒径を9μｍ以下と小径化（特に6μｍ以
下）することにより、解像度アップすなわち高画質にす
る作用を有する。また、前記した狭ギャップ現像により
現像能力を上げる作用に加えて、非磁性トナーの帯電量
を−15〜−50μC/g（正帯電の場合15〜50μC/g）に規制
することにより、帯電量が低すぎるトナーが潜像担持体
上の非画像部への現像を防止し、帯電量が高すぎるトナ
ーによる現像能力低下を規制し、より安定的な現像特性
を得る事が出来る作用を有する。

【００３４】更に、前記した狭ギャップ現像により現像
能力を上げる作用に加えて、小径現像担持体及び小径潜
像担持体により現像ニップ幅が小さくなって現像能力が
下がるのを、前記非磁性トナーの球径度（投影面積で、
（周囲長）²/（4π×投影面積））を1.00〜1.50と球形
にすることにより、磁性キャリアと非磁性トナーの接触
面積を小さくし、すなわちファンデルワールス力を小さ
くすることが出来るので、非磁性トナーが磁性キャリア
から離れやすくなる、すなわち現像能力を大幅に上げる
ことが出来る作用を有すると共に、潜像担持体上の残ト
ナーも潜像担持体体との付着力が小さく出来るので、現
像同時クリーニング性も大幅に向上させる作用を有す
る。また、磁性キャリアが50μm以下と小径となった場
合、現像剤の流動性が低下するが、高画質化の為にトナ
ー粒径を9μm以下としても、トナーの形状を1.00〜1.50
と球形にすることにより、流動性を向上させる作用も有
する。

【００３５】本発明の請求項２記載の現像装置は、請求
項１において、前記磁性キャリア粒径と前記ＤＳＤの関
係が下記関係式を満たすことを特徴とする。

【００３６】キャリア粒径×0.001-0.3≦DSD≦キャリア
粒径×0.001+0.1 この構成によると、キャリア粒径による磁気ブラシの高
さ（穂立ち高さ）の変化に対して磁気ブラシの潜像担持
体への当たり具合（磁気ブラシの潜像担持体への接触機
会を多く設定出来る）を良好に出来る、すなわち磁気ブ
ラシ接触深さを適切な範囲に設定出来、良好な現像特性
を得ることが出来るDSDを設定出来るので、磁気ブラシ
の現像剤が潜像担持体へ圧接を防止出来、磁気ブラシ先
端における磁気拘束力を強く保つ事が出来、潜像担持体
へのキャリア付着を防止する、またキャリア粒径変化
（特に50μm以下の小さい場合）に対する現像剤の流動
性変化（特に流動性低下の場合）も吸収出来る、良好な
現像特性を得ることが出来る穂立ち高さとDSDの関係す
なわち磁気ブラシ接触深さを設定できる作用を有する。

【００３７】本発明の請求項3記載の現像装置は、請求
項１〜請求項２のいずれかにおいて、前記現像極穂立ち
高さと前記ＤＳＤの関係が下記関係式を満たすことを特
徴とする。

【００３８】現像極穂立ち高さ×0.25≦DSD≦現像極穂
立ち高さ×0.75この構成によると、磁気ブラシの現像極
穂立ち高さの変化に対して磁気ブラシの潜像担持体への
当たり具合を良好に出来る、磁気ブラシの潜像担持体へ
の接触機会を多く設定出来る、すなわち磁気ブラシ接触
深さを適切な範囲に設定出来、良好な現像特性を得るこ
とが出来るDSDを設定出来るので、磁気ブラシの現像剤
が潜像担持体へ圧接を防止出来る、磁気ブラシ先端にお
ける磁気拘束力を強く保つ事が出来、潜像担持体へのキ
ャリア付着を防止する、すなわち良好な現像特性を得る
ことが出来る穂立ち高さとDSDの関係を設定できる作用
を有する。

【００３９】本発明の請求項4記載の現像装置は、請求
項１〜請求項3のいずれかにおいて、前記磁気ブラシ接
触深さDが0.55〜0.70mmであることを特徴とする。

【００４０】この構成によると、前記した狭ギャップ現
像を行う際の現像極穂立ち高さを、磁気ブラシの潜像担
持体への当たり具合を良好に出来る（すなわち磁気ブラ
シ接触深さを良好に最適化すること）、更に良好な現像
特性を得ることが出来るような最適な範囲にする作用を
有する。

【００４１】本発明の請求項5記載の現像装置は、請求
項１〜請求項4のいずれかにおいて、前記非磁性トナー
の球径度（投影面積で、（周囲長）²/（4π×投影面
積））が、1.00〜1.30であることを特徴とする。

【００４２】この構成によると、潜像担持体とトナーの
付着力を更に小さくすることが出来、更なる現像能力ア
ップ、現像同時クリーニング性アップの作用を有する。

【００４３】本発明の請求項6記載の現像装置は、請求
項１〜請求項5のいずれかにおいて、前記潜像担持体の
表面電位V0と前記現像バイアスの直流成分Vdcの差│V0-
Vb│が100V以上、前記現像バイアスの交流成分のVppが
1.3kV以上、周波数5〜7kHz、Duty45〜70％であることを
特徴とする。

【００４４】この構成によると、前記現像剤担持体外径
がφ16ｍｍ以下と小型のニ成分現像装置でありながら、
すなわち該現像剤担持体を小径にしたことにより現像ニ
ップが小さくなったことによる現像能力及び回収電界の
弱さを打ち消し、現像能力等現像特性を維持しつつ、転
写後に潜像担持体上に残留した残トナーを次工程以後の
現像時に潜像担持体から現像剤担持体へかかる電界強度
（回収電界）を強くすることが出来、すなわち現像同時
クリーニング性アップの作用を有する。

【００４５】本発明の請求項7記載の現像装置は、請求
項１〜請求項6のいずれかにおいて、前記潜像担持体の
表面電位V0と前記現像バイアスの直流成分Vdcの差│V0-
Vb│が150〜250V、前記現像バイアスの交流成分のVppが
1.5kV以上、周波数5.5〜6.5kHz、Duty45〜65％、矩形波
であることを特徴とする。

【００４６】この構成によると、更に安定的に良好な現
像能力等現像特性を維持しつつ、転写後に潜像担持体上
に残留した残トナーを次工程以後の現像時に潜像担持体
から現像剤担持体へかかる電界強度（回収電界）を更に
安定的に強くすることが出来、更なる現像同時クリーニ
ング性アップの作用を有する。

【００４７】本発明の請求項8記載の現像装置は、請求
項１〜請求項7のいずれかにおいて、前記非磁性トナー
の粒径が7μm以下、帯電量が−20〜−45μC/g（正帯電
の場合20〜45μC/g）であることを特徴とする。

【００４８】この構成によると、更なる解像度アップす
なわち高画質に対する作用と帯電量が低すぎるトナーが
潜像担持体上の非画像部への現像を防止し、帯電量が高
すぎるトナーによる現像能力低下を規制し、より安定的
な現像特性を得る事が出来る作用を有する。

【００４９】本発明の請求項9記載の現像装置は、請求
項１〜請求項8のいずれかにおいて、前記非磁性トナー
の帯電量が−30〜−45μC/g（正帯電の場合30〜45μC/
g）であることを特徴とする。

【００５０】この構成によると、低すぎる帯電量の非磁
性トナーの存在も少なくなり、かつ若干帯電量が高めに
なるので、カブリも少なく安定的に良好な現像能力等現
像特性を維持しつつ、転写後に潜像担持体上に残留した
残トナーを次工程以後の現像時に潜像担持体から現像剤
担持体へかかる電界強度（回収電界）を更に安定的に強
くすることが出来、更なる現像同時クリーニング性アッ
プの作用を有する。

【００５１】本発明の請求項10記載の現像装置は、請求
項１〜請求項9のいずれかにおいて、前記非磁性トナー
の粒度分布変動係数が20％以下、５μｍ以下、12μｍ以
上の粒子が存在しないことを特徴とする。

【００５２】この構成によると、トナーの粒度分布を非
常に狭く、粒径のそろった均一なトナーと出来るので、
トナーの帯電量分布を安定、均一、シャープに出来、現
像転写後の潜像担持体への残トナーを大幅に減らすこと
が出来、現像同時クリーニング性もアップさせると共に
転写後のトナーの帯電量も安定、均一、シャープに出
来、潜像担持体への逆転写を防止する作用を有する。す
なわち高画質で廃トナーを大幅に減らすことが出来、ラ
ンニングコストに有利で環境にやさしいものとなる。

【００５３】本発明の請求項11記載の現像装置は、請求
項１〜請求項10のいずれかにおいて、前記非磁性トナー
の帯電量分布が狭く、−5μC/g以下（正帯電の場合5μC
/g以下）が無いことを特徴とする。

【００５４】この構成によると、逆極性トナーの存在を
排除出来るので、現像転写後の潜像担持体への残トナー
を大幅に減らすことが出来、現像同時クリーニング性も
アップさせる作用と共に転写後のトナーの帯電量も安
定、均一、シャープに出来、潜像担持体への逆転写を防
止する作用を有する。すなわち高画質で廃トナーを大幅
に減らすことが出来、ランニングコストに有利で環境に
やさしいものとなる。

【００５５】本発明の請求項12記載の画像形成装置は、
前記潜像担持体の周縁部に帯電手段、像露光手段、現像
手段、クリーニング手段を設けたプロセスユニットを持
つ画像形成装置において、請求項1〜11のいずれか記載
の現像装置を特徴とする。

【００５６】この構成によると、請求項1〜11のいずれ
か記載の現像装置を用いるので、請求項1〜11記載の現
像装置の作用を有すると共に、この現像装置を単数また
は複数必要とする画像形成装置においては、小型で低コ
スト化を図れる作用を有する。

【００５７】本発明の請求項13記載の画像形成装置は、
前記プロセスユニットの内、クリーニング手段が無いプ
ロセスユニットを有する画像形成装置において、請求項
1〜11のいずれか記載の現像装置を特徴とする。

【００５８】この構成によると、請求項1〜11のいずれ
か記載の現像装置を用いるので、請求項1〜8記載の現像
装置の作用を有すると共に、この現像装置の作用によ
り、現像、転写後の潜像担持体上の残トナーを減らし、
現像同時クリーンニング性も大幅にアップ出来、クリー
ニング装置を省くことが出来るので、この現像装置を単
数または複数必要とする画像形成装置においては、更な
る小型で低コスト化を図れる作用を有する。

【００５９】以下、添付図面に示す実施の形態に基づい
てこの発明を詳細に説明する。

【００６０】図１は本発明の実施の形態に係る現像装置
の構成を示す説明図であり、図2は、本発明の実施の形
態に係る現像担持体及び潜像担持体間の現像剤の挙動を
示す説明図、図3は、本発明の実施の形態に係る現像担
持体現像極穂立ち高さを示す説明図、図4は、本発明が
適用された画像形成装置の構成を示す説明図である。ま
た、図５は、小径キャリア/小径トナーによるＤＳＤと
現像特性評価結果との関係を示す説明図、図6は、小径
キャリア/小径トナーによる磁気ブラシ接触深さDと現像
特性評価結果との関係を示す説明図、図7は、キャリア
粒径と現像特性に最適なＤＳＤの関係を示す説明図、図
8は、現像極穂立ち高さと現像特性に最適なＤＳＤの関
係を示す説明図、図９は、潜像担持体表面電位V0と現像
バイアス直流成分Vdcの差│V0−Vdc│と現像同時クリー
ニング性の関係を示す説明図、図10は、現像バイアス交
流成分電圧Vppと現像同時クリーニング性の関係を示す
説明図、図11は、現像バイアス交流成分周波数ｆと現像
同時クリーニング性の関係を示す説明図、図12は、現像
バイアス交流成分Dutyと現像同時クリーニング性の関係
を示す説明図である。更に、図13は、本発明が適用され
たクリーニング装置を持たない現像装置の構成を示す説
明図であり、図14は、本発明が適用されたクリーニング
装置を持たない現像装置を有する画像形成装置の構成を
示す説明図である。

【００６１】先ず本発明に係る現像装置を含む潜像担持
体全体について説明する。図１、4において、感光体ド
ラム等から成る潜像担持体1は、例えばアルミ材によっ
て形成される円筒状の金属基体の外周に、表面にオーバ
ーコート層（保護層）を設けた有機感光体層（ＯＰＣ）
を該金属基体の外周に形成したものである。有機感光体
層は、電荷発生物質（ＣＧＭ）を主成分とする電荷発生
層（ＣＧＬ）と電荷輸送物質（ＣＴＭ）を主成分とする
電荷輸送層（ＣＴＬ）とに機能分離された二層構成の感
光体層とされる。なお有機感光体層は、電荷発生物質
（ＣＧＭ）と電荷輸送物質（ＣＴＭ）を１つの層中に含
有する単層構成とされてもよく、該単層構成又は前記二
層構成の感光体層には、通常バインダー樹脂が含有され
ている。この潜像担持体1の周囲には、当該潜像担持体1
表面を帯電するための帯電ローラ、スコロトロン、イオ
ン発生器等から成る帯電装置２、一様帯電処理面に潜像
を形成するためのレーザー光線でなる露光学系３、潜像
担持体1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、形成された潜像担持体1上
のトナー像を記録紙へ転写するための転写装置６、潜像
担持体1上の残留トナーを除去するためのクリーニング
装置10、潜像担持体1上の残留電位を除去するための除
電装置11が順に配設されている。

【００６２】次に、上記現像装置４の構成を図１，２，
３に基づいて説明する。現像装置４内には、現像剤Ｇを
有する現像剤容器13、現像剤Ｇを攪拌するスクリュー
9、現像剤担持体５である現像スリーブ７が潜像担持体
１に近接するように配置されていて、双方の対向部分に
現像領域ｒが形成されている。現像剤担持体5では、ア
ルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂などの非磁
性体を円筒形に形成してなる現像スリーブ７が不図示の
回転駆動機構によって反時計回り方向に回転されるよう
になっている。このような現像装置4で用いられる現像
剤Ｇにおいて、トナーは本発明においては、平均粒径9
μｍ（好ましくは6μｍ）以下のオイルレス非磁性トナ
ーＴであり、その帯電極性は負である。勿論、帯電極性
は正でも、粉砕、重合トナーでも構わない。また、磁性
キャリアＣは、平均粒径が50μｍ（好ましくは35μｍ）
以下、飽和磁化が30〜200emu/gで好ましくは50〜100emu
/gである。非磁性トナーＴと磁性キャリアＣの組み合わ
せは、磁性キャリアＣに表面層を形成することで所謂非
磁性トナーTの帯電量が本発明においては、Q/m＝−15〜
−50μＣ/ｇ（正帯電の場合15〜50μC/g）となるように
調整されている。現像剤容器13には、例えばトナー濃度
8wt％の現像剤Ｇが150ｇ収容されている。当該現像剤容
器13内では例えば互いに平行に配置されたスクリュー9
が不図示の駆動手段により回転して、現像剤Ｇを互いに
逆方向に搬送する。これにより、現像剤Ｇは現像剤容器
13内を偏りなく循環する。その際、現像剤Ｇ中の非磁性
トナーＴと磁性キャリアＣが攪拌されるので、非磁性ト
ナーＴと磁性キャリアＣの摩擦帯電によって非磁性トナ
ーＴが帯電するのである。このスクリュー９による攪拌
・搬送によって、不図示のトナー補給容器からトナーが
新たに補給されても、現像剤Ｇ中のトナー濃度は均一に
なるように維持される。

【００６３】本発明においては、潜像担持体１の外径が
φ30ｍｍ以下で、潜像担持体1線速が50ｍｍ／秒以上で
あれば良いが、例えば100ｍｍ／秒に設定され、現像ス
リーブ７の外径がφ16ｍｍ以下で、現像スリーブ線速が
50ｍｍ／秒以上であれば良いが、例えば130ｍｍ／秒に
設定されている。したがって、潜像担持体1線速に対す
る現像スリーブ７線速の比は1.3である。また潜像担持
体１と現像スリーブ７から成る現像担持体５との間隔で
ある現像ギャップ（DSD）は、0.2〜0.6ｍｍに設定され
ている。現像スリーブ７線速の潜像担持体１線速に対す
る比は最低1.0であり、大きくなるにつれて現像能力が
大きくなる方向、エッジ効果が大きくなる方向にある。
本発明では、この比が最低の1.0にまで下げてもなお必
要な画像濃度を得ることができる。

【００６４】現像剤Gの搬送方向（図で見て反時計回り
方向）における現像領域ｒの上流側部分には、現像剤チ
ェーン穂（磁気ブラシ）の穂立ち高さH、即ち、現像ス
リーブ７上の現像剤G量を規制する現像剤層厚規制手段1
2が設置されており、この現像領域ｒでの現像極穂立ち
高さHは、0.5〜1.5ｍｍに設定されている。この現像剤
層厚規制手段12と現像スリーブ７との間隔であるドクタ
ギャップBSDは例えば0.1〜0.6ｍｍに設定されている
が、現像極穂立ち高さHとDSDの差である磁気ブラシ接触
深さDは、0.4〜0.9mmに設定されている。更に現像剤担
持体５の潜像担持体１とは反対側領域には、現像剤容器
13内の現像剤Gを攪拌しながら現像剤担持体５へ汲み上
げるためのスクリュー９が設置されている。

【００６５】上記現像スリーブ７内には、当該現像スリ
ーブ７の周表面に現像剤Gを穂立ちさせるように磁界を
形成する磁極部材８が固定状態で備えられている。この
磁極部材８から発せられる法線方向磁力線に沿うよう
に、現像剤Gの粒径50μm以下（好ましくは35μｍ以下）
の磁性キャリアCが現像スリーブ７上にチェーン状に穂
立ちされ、このチェーン状に穂立ちされた磁性キャリア
Cに粒径9μｍ以下（好ましくは6μｍ以下）の帯電非磁
性トナーTが付着されて、磁気ブラシが構成される。当
該磁気ブラシは現像スリーブ７の回転によって現像スリ
ーブ７と同方向（図で見て反時計回り方向）に移送され
ることとなる。上記した非磁性トナーTの球形度（投影
面積で、（周囲長）²/（4π×投影面積））は、1.00〜
1.50に設定している。また、上記磁極部材８は、複数の
磁極部材（磁石）８を備えている。具体的には、現像領
域部分に現像剤を穂立ちさせる現像磁石N１（現像
極）、現像スリーブ７上に現像剤Gを汲み上げるための
磁石N３、汲み上げられた現像剤Ｇを現像領域ｒまで搬
送する磁石Ｓ１、現像後の領域で現像剤Ｇを搬送する磁
極Ｓ２、現像後の現像剤Ｇを現像剤容器13へ剥離する磁
石Ｎ３を備えている。これら各磁石Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，
Ｓ１及びＳ２は、現像スリーブ７の半径方向に向けて配
置されている。この現像極Ｎ１は、現像スリーブ７の中
心から見て、潜像担持体1と現像スリーブ7の最近接点の
方向を向いている。現像極Ｎ１の磁束密度は60〜150ｍ
Ｔ（ミリテスラ、または600〜1500ガウス）である。現
像極（主極）の半値中央角度は、10〜45°である。尚、
ここでの磁束密度とは、現像スリーブ7表面で測定した
磁束密度の現像スリーブ7中心方向成分を表している。

【００６６】本発明では、磁極部材８を５極の磁石によ
って構成しているが、汲み上げ性、黒ベタ画像追従性を
向上させるために、５極から磁石（磁極）を更に増やし
て６、７極以上で構成してもよい。ここで磁極部材８
は、通常フェライト磁石やフェライトボンド磁石等で、
最大エネルギー積が３６ｋＪ／ｍ３前後、２０ｋＪ／ｍ
３前後である。また、最近では磁力が強い希土類金属合
金も使用されており、サマリウム合金磁石、特にサマリ
ウムコバルト合金磁石などを用いることもできる。希土
類金属合金磁石のうち代表的な鉄ネオジウムボロン合金
磁石では最大エネルギー積が３５８ｋＪ／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
積が８０ｋＪ／ｍ３前後である。このような磁石によっ
て従来の磁石と異なり、相当に小サイズ化しても必要な
現像剤担持体１表面磁力を確保できるが、コストがかか
る問題があるので、本発明では、使用しないでも、下記
に具体的に示すが、キャリア付着防止、現像能力向上、
画質向上、現像同時クリーニング性向上を図ることが出
来るので、使用しないことを基本とするが、制約するも
のではなく、使用可能である。

【００６７】以上のような現像装置４の構成によると、
前記現像剤担持体５の外径がφ16ｍｍ以下、前記潜像担
持体１の外径がφ30ｍｍ以下と小型のニ成分現像装置で
ありながら、すなわち該現像剤担持体５を小径にしたこ
とによる現像極の磁力の弱さ、現像ニップが小さくなっ
たことによる現像能力の弱さを（小径現像剤担持体の場
合は、現像ニップが大きい場合の横ラインの細り、後端
白抜け等の問題は生じにくい）、前記現像剤担持体５と
潜像担持体１のギャップ（ＤＳＤ）を0.2〜0.6mmの狭ギ
ャップにしたことにより、強い電界のなかで現像が行わ
れ、磁性キャリアCの現像担持体５への拘束力が大きく
なり、磁性キャリアCが潜像担持体１に付着することを
防止する、回り込んでいた現像電界が対向電極側に向か
うので、エッジ部の電界強度が低減され、空隙での現像
電界が高くなるので、エッジ効果が低減し、現像能力が
向上させることが出来る。また、高い現像電界を得る事
が出来ることで、現像クリーニング性も向上させる効果
も併せ持つ。また、現像穂立ち高さHを0.5〜1.5ｍｍと
規制することにより、現像領域ｒでの現像剤Gの圧接や
現像剤担持体５と現像剤層厚規制手段１２との間隙から
の現像剤Gのすり抜けが阻害され、現像剤Gが搬送されな
くなるのを防止する効果もある。すなわち磁気ブラシの
不均一当接によって孤立ドット画像の抜けやハーフトー
ン画像のざらつき感悪化を防止することが出来る。

【００６８】また、磁気ブラシ接触深さDを0.4〜0.9mm
に規制することにより、現像ギャップDSDに関係なく現
像部ｒでの現像剤Gの圧接を防止出来る、磁気ブラシの
潜像担持体1への接触機会を安定的に多く出来るので、
より安定的に高い現像能力を得ることが出来、現像同時
クリーニング性を向上出来ると共に、磁気ブラシの先端
に働く現像担持体からの磁気力を磁気ブラシの先端に働
く静電気力よりも強く安定にする（磁気ブラシ接触深さ
Dが小さすぎると現像剤担持体磁極と穂先の距離が長く
なるので穂先にかかる磁気力が弱く、穂先が切れやす
い、逆に接触深さDが大きすぎると磁気ブラシの先端に
かかる静電気力が大きくなるので潜像担持体1へキャリ
アCが現像してしまう）ので、潜像担持体1へのキャリア
付着を防止することが出来る。

【００６９】また磁性キャリアCの粒径を50μｍ以下、
特に35μｍ以下にすることにより、磁気ブラシ間距離が
小さくなり、磁気ブラシの潜像担持体１への摺擦による
画像スジ発生すなわちスキャベンジ効果を防止出来、か
つ磁気ブラシの密度を上げることが出来るので、緻密な
画像形成が出来る効果もある。更に磁性キャリアCの比
表面積も上がるので、非磁性トナーTの被覆量も大きく
なり、現像能力も向上し、いわゆる高画質を達成でき
る。また、非磁性トナーの粒径を9μｍ以下と小径化
（特に6μｍ以下）することにより、解像度アップすな
わち高画質にすることが出来る。

【００７０】また、前記した狭ギャップ現像により現像
能力を上げる効果に加えて、非磁性トナーTの帯電量を
−15〜−50μC/g（正帯電の場合15〜50μC/g）に規制す
ることにより、帯電量が低すぎる非磁性トナーTが潜像
担持体1上の非画像部への現像を防止し、帯電量が高す
ぎる非磁性トナーTによる現像能力低下を規制し、より
安定的な現像特性を得る事が出来る。

【００７１】更に、前記した狭ギャップ現像により現像
能力を上げる効果に加えて、小径現像担持体５及び小径
潜像担持体１により現像ニップ幅が小さくなって現像能
力が下がるのを、前記非磁性トナーTの球径度（投影面
積で、（周囲長）²/（4π×投影面積））を1.00〜1.50
と球形にすることにより、磁性キャリアと非磁性トナー
の接触面積を小さくし、すなわちファンデルワールス力
を小さくすることが出来るので、非磁性トナーTが磁性
キャリアCから離れやすくなる、すなわち現像能力を大
幅に上げることが出来る効果を有すると共に、潜像担持
体１上の残トナーTも潜像担持体体１との付着力が小さ
く出来るので、現像同時クリーニング性も大幅に向上さ
せることが出来る。また、磁性キャリアCが50μm以下と
小径となった場合、現像剤の流動性が低下するが、高画
質化の為にトナー粒径を9μm以下としても、トナーの形
状を0.93〜1.00と球形にすることにより、流動性を向上
させることが出来る。

【００７２】また、これらの効果は現像剤Gの量が150ｇ
以下と少量であっても十分な効果が得られる。

【００７３】これらの効果は、図５の小粒径キャリア/
小粒径トナーによるDSDと現像特性評価結果との関係に
示すように、φ16以下の非磁性現像スリーブ５、φ30以
下の潜像担持体１キャリア粒径50μm以下、トナー粒径9
μm以下、トナー帯電量−15μC/g〜−50μC/g、トナー
球形度1.00〜1.5、現像極穂立ち高さ0.6〜1.0mm、現像
剤量150g以下、DSD0.2〜0.6ｍｍの狭ギャップ現像にお
いて、現像能力向上（高ＩＤ）、ベタ追従性向上、ハイ
ライト再現性向上、キャリア付着防止、現像同時クリー
ニング性向上が図れることが確認された。

【００７４】また、これらの効果は、図６の小粒径キャ
リア/小粒径トナーによる磁気ブラシ接触深さDと現像特
性評価結果との関係に示すように、φ16以下の非磁性現
像スリーブ５、φ30以下の潜像担持体１キャリア粒径50
μm以下、トナー粒径9μm以下、トナー帯電量−15μC/g
〜−50μC/g、トナー球形度1.00〜1.5、現像極穂立ち高
さ0.6〜1.0mm、現像剤量150g以下、DSD0.2〜0.6ｍｍの
狭ギャップ現像と最適な磁気ブラシ接触深さ0.4〜0.9mm
において、より安定的に、現像能力向上（高ＩＤ）、ベ
タ追従性向上、ハイライト再現性向上、キャリア付着防
止、現像同時クリーニング性向上が図れることが確認さ
れた。

【００７５】また、本発明の現像装置4においては、磁
性キャリアCの粒径とDSDの関係が下記関係式を満たすよ
うに設定している。

【００７６】キャリア粒径×0.001-0.3≦DSD≦キャリア
粒径×0.001+0.1 この構成によると、図7のキャリア粒径と現像特性に最
適なDSDの関係に示すように、キャリア粒径による磁気
ブラシの高さ（穂立ち高さH）の変化に対して磁気ブラ
シの潜像担持体１への当たり具合を良好に出来る、良好
な現像特性を得ることが出来るDSDを設定出来るので、
磁気ブラシの現像剤Gが潜像担持体への圧接を防止出
来、磁気ブラシ先端における磁気拘束力を強く保つ事が
出来、潜像担持体1へのキャリアC付着を防止する、また
キャリアC粒径変化（特に50μm以下の小さい場合）に対
する現像剤Gの流動性変化（特に流動性低下の場合）も
吸収出来る、良好な現像特性を得ることが出来る穂立ち
高さHとDSDの関係を設定できる効果がある。このことに
より、より安定して現像能力向上、キャリア付着防止、
現像同時クリーニング性向上を図ることが出来る。

【００７７】また、本発明の現像装置4においては、現
像極穂立ち高さHとDSDの関係が下記関係式を満たすよう
に設定している。

【００７８】現像極穂立ち高さ×0.25≦DSD≦現像極穂
立ち高さ×0.75 この構成によると、図8の現像極穂立ち高さと現像特性
に最適なDSDの関係に示すように、磁気ブラシの現像極
穂立ち高さHの変化に対して磁気ブラシの潜像担持体１
への当たり具合を良好に出来る、磁気ブラシの潜像担持
体1への接触機会を多く設定出来る、すなわち磁気ブラ
シ接触深さDを適切な範囲に設定出来、良好な現像特性
を得ることが出来るDSDを設定出来るので、磁気ブラシ
の現像剤Gが潜像担持体１への圧接を防止出来る、磁気
ブラシ先端における磁気拘束力を強く保つ事が出来、潜
像担持体1へのキャリアC付着を防止する、すなわち良好
な現像特性を得ることが出来る穂立ち高さHとDSDの関係
を設定できる効果がある。

【００７９】このことにより、より安定して現像能力向
上、キャリア付着防止、現像同時クリーニング性向上を
図ることが出来る。

【００８０】また、本発明の現像装置４においては、前
記した磁気ブラシ接触深さDを0.55〜0.70mmに範囲を狭
く設定する方がより好ましい。

【００８１】このことにより、図6に示すように、前記
した狭ギャップ現像を行う際の現像極穂立ち高さHを、
磁気ブラシの潜像担持体1への当たり具合を良好に出来
る（すなわち磁気ブラシ接触深さDを良好に最適化する
こと）、良好な現像特性を得ることが出来るような最適
な範囲にすることになるので、より安定的に、現像能力
向上（高ＩＤ）、ベタ追従性向上、ハイライト再現性向
上、キャリア付着防止、現像同時クリーニング性向上が
図ることが出来る。

【００８２】また、本発明の現像装置4においては、前
記非磁性トナーTの球径度（投影面積で、短軸長さ/長軸
長さ）を、1.00〜1.30に設定するのがより好ましい。

【００８３】このことにより、このことにより、潜像担
持体１と非磁性トナーTの付着力を更に小さくすること
が出来、更なる現像能力アップ、現像同時クリーニング
性アップを図ることが出来る。

【００８４】また、本発明の現像装置4においては、前
記非磁性トナーTの粒径が7μm以下、好ましくは6μm以
下、帯電量が−20〜−45μC/g（正帯電の場合20〜45μC
/g）に設定するのがより好ましい。

【００８５】このことにより、更なる解像度アップすな
わち高画質に対する作用と帯電量が低すぎる非磁性トナ
ーTが潜像担持体1上の非画像部への現像（カブリ）を防
止し、帯電量が高すぎるトナーによる現像能力低下を規
制し、より安定的な現像特性を得る事が出来る。

【００８６】また、本発明の現像装置4においては、前
記非磁性トナーTの帯電量を−30〜−45μC/gに設定する
のがより好ましい。

【００８７】このことにより、低すぎる帯電量の非磁性
トナーTの存在も少なくなり、かつ若干帯電量が高めに
なるので、カブリも少なく安定的に良好な現像能力等現
像特性を維持しつつ、転写後に潜像担持体1上に残留し
た残トナーを次工程以後の現像時に潜像担持体1から現
像剤担持体5へかかる電界強度（回収電界）を更に安定
的に強くすることが出来、更なる現像同時クリーニング
性アップを図ることが出来る。

【００８８】また、本発明の現像装置4においては、非
磁性トナーTの粒度分布変動係数が20％以下、５μｍ以
下、12μｍ以上の粒子が存在しないものを使用する。

【００８９】このことにより、非磁性トナーTの粒度分
布を非常に狭く、粒径のそろった均一なトナーと出来る
ので、トナーの帯電量分布を安定、均一、シャープに出
来、現像転写後の潜像担持体１への残トナーを大幅に減
らすことが出来、現像同時クリーニング性もアップさせ
ることが出来る。すなわち高画質で廃トナーを大幅に減
らすことが出来、ランニングコストに有利で環境にやさ
しいものとなる。

【００９０】更に、本発明の現像装置4においては、非
磁性トナーTの帯電量分布が狭く、−5μC/g以下（正帯
電の場合5μC/g以下）が無いものを使用する。

【００９１】このことにより、逆極性トナーの存在を排
除出来るので、現像転写後の潜像担持体１への残トナー
を大幅に減らすことが出来、現像同時クリーニング性も
アップさせることが出来ると共に転写後のトナーの帯電
量も安定、均一、シャープに出来、潜像担持体1への逆
転写を防止することが出来る。すなわち高画質で廃トナ
ーを大幅に減らすことが出来、ランニングコストに有利
で環境にやさしいものとなる。

【００９２】このような現像装置4及び潜像担持体1を有
する画像形成装置は、単色の場合と、例えば図4に示す
ように、イェロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン
（Ｃ）、黒（Ｋ）の４色について、前記したように、潜
像担持体１（a〜ｄ）の周縁部に帯電装置２（a〜ｄ）、
露光学系３（a〜ｄ）、現像装置４（a〜ｄ）、クリーニ
ング装置１０（a〜ｄ）、除電器１１（a〜ｄ）を設けた
各色のプロセスユニットと転写ローラ、転写ベルト等か
らなる転写装置６（a〜ｄ）、潜像担持体1（a〜ｄ）に
静電的に付着した転写材20は、分離爪、分離チャージャ
等からなる分離装置17（a〜ｄ）、未定着の転写材20上
のトナー像を定着する定着装置１８を転写材搬送路19ま
たは中間転写体に沿って配設したカラー画像形成装置に
使用される。勿論、単色の画像形成装置、タンデム方式
でも４パス方式でもどちらの方式のカラー画像形成装置
に使用されて良い。

【００９３】このような構成において、現像装置4及び
それを用いた画像形成装置の詳細な動作について、図1,
2,3,4を用いて説明する。帯電ローラ、スコロトロン、
イオン発生器等の帯電装置２によって表面を所望電位、
例えば-600Vに均一帯電された潜像担持体１は、例えば
レーザーダイオードを光源とする不図示の露光手段を用
い、ポリゴンミラーを介してレーザービームを照射する
露光学系３によって静電潜像を形成され、前述した現像
剤Gの貯蔵・保管、攪拌を行う現像容器13と現像剤担持
体5である現像スリーブ7を備えている現像装置４によっ
て潜像担持体1上にトナー像を形成される。当該トナー
像は、転写ローラ、転写ベルト等でなる転写装置６によ
って、潜像担持体１表面から、不図示の給紙トレイから
搬送された転写材20または中間転写体へ転写される。こ
の転写の際に潜像担持体1に静電的に付着した転写材20
は、分離爪、分離チャージャ等からなる分離装置17によ
って潜像担持体１から分離される（中間転写体の場合は
分離装置無し）。この動作は、各プロセスユニットで順
次行なって各プロセスユニットの像形成体１（a〜d）上
に形成した単色のトナー像は、転写材搬送路19に沿って
移動する転写材２０に順次トナー像を転写及び重ね合わ
せてカラーのトナー像とし、カラートナー像が転写され
た転写材２０は、最後にヒートローラ等から構成される
定着装置18で、トナーが加熱・加圧されることによって
転写材２０上に定着されて記録が終了する。尚、中間転
写体の場合は、４つのプロセスユニット動作後転写材20
に一括転写され、そして未定着の転写材20上のトナー像
は定着器18によって転写材20に定着される。一方、転写
されずに潜像担持体上に残留したトナーは、クリーニン
グローラ、クリーニングブレード等からなるクリーニン
グ装置10によって除去され回収される。残留トナーを除
去された潜像担持体１は除電装置11で初期化され、次回
の画像形成プロセスに供される。ここで、中間転写体を
使用する場合、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ４色のプロセスユニット
が並列して対向する不図示の中間転写体は、例えば体積
抵抗率Ｅ12〜Ｅ15Ω・ｃｍの無端ベルト（ベルトでな
く、ドラムでも良い）であり、例えば変性ポリイミド、
熱硬化ポリイミド、エチレンテトラフルオロエチレン共
重合体、ポリフッ化ビニリデン、ナイロンアロイ等のエ
ンジニアリングプラスチックに導電材料を分散した、厚
さ０．１〜１．０ｍｍの半導電性フィルム基体の外側
に、好ましくはトナーフィルミング防止層として厚さ５
〜５０μｍのフッ素コーティングを行った、２層構成の
シームレスベルト（シームレスでなくても良い）であ
る。中間転写体の基体としては、この他に、シリコンゴ
ム或いはウレタンゴム等に導電材料を分散した厚さ０．
５〜２．０ｍｍの半導電性ゴムを使用することもでき
る。

【００９４】現像剤担持体５である現像スリーブ７と、
非磁性トナーTと磁性キャリアCを含む現像剤Gと、直流
電源15、交流電源１４とによって基本的に構成された現
像装置４では、現像スリーブ７に例えば−0.30〜−0.55
ｋＶの直流電圧とVp-p0.8〜2.0ｋＶ好ましくは1.5〜2.0
ｋＶ、周波数2.5〜6.0kHz好ましくは5.0〜7.0kHz、矩形
波またはsin波または三角波の交流電圧の現像バイアス
を印加することによって、潜像担持体１の露光部分（潜
像）を現像してトナー像を形成する（所謂反転現像）。
この時、現像バイアスに交流を重畳することは、所謂現
像能力向上、キャリア付着防止、現像同時クリーニング
性向上及び高画質化に大きな働きを示している。

【００９５】本発明においては、潜像担持体1の表面電
位V0と現像バイアスの直流成分Vdcの差が差│V0-Vb│が
100V以上、前記現像バイアスの交流成分のVppが1.3kV以
上、周波数5〜7kHz、Duty45〜70％に設定してある。

【００９６】このことにより、現像剤担持体5外径がφ1
6ｍｍ以下、潜像担持体1外径がφ30ｍｍ以下と小型のニ
成分現像装置でありながら、すなわち該現像剤担持体5
を小径にしたことにより現像ニップが小さくなったこと
による現像能力及び回収電界の弱さを打ち消し、良好な
現像能力等現像特性を維持しつつ、転写後に潜像担持体
1上に残留した残トナーを次工程以後の現像時に潜像担
持体1から現像剤担持体5へかかる電界強度（回収電界）
を強くすることが出来、すなわち現像同時クリーニング
性アップの効果を得る事が出来る。

【００９７】また、本発明において、潜像担持体1の表
面電位V0と前記現像バイアスの直流成分Vdcの差│V0-Vb
│が150〜250V、前記現像バイアスの交流成分のVppが1.
5kV以上、周波数5.5〜6.5kHz、Duty45〜65％、矩形波に
設定するのがより好ましい。

【００９８】このことにより、更に安定的に良好な現像
能力等現像特性を維持しつつ、転写後に潜像担持体1上
に残留した残トナーを次工程以後の現像時に潜像担持体
1から現像剤担持体5へかかる電界強度（回収電界）を更
に安定的に強くすることが出来、更なる現像同時クリー
ニング性アップさせることが出来る。

【００９９】これらの効果は、図９の表面電位V0と現像
バイアスVdcの差│V0−Vdc│と現像同時クリーニング
性、図10の現像バイアス交流成分Vppと現像同時クリー
ニング性、図11の現像バイアス交流成分周波数ｆと現像
同時クリーニング性、図12の現像バイアス交流成分Duty
と現像同時クリーニング性に示すように、φ16以下の非
磁性現像スリーブ５、φ30以下の潜像担持体１キャリア
粒径50μm以下、トナー粒径9μm以下、トナー帯電量−1
5μC/g〜−50μC/g、トナー球形度1.00〜1.5、現像極穂
立ち高さ0.6〜1.0mm、現像剤量150g以下、DSD0.2〜0.6
ｍｍの狭ギャップ現像と最適な磁気ブラシ接触深さ0.4
〜0.9mmにおいて、より安定的に、高い現像能力向上を
維持しつつ、キャリア付着防止、現像同時クリーニング
性向上を大幅に図れることが確認された。尚、ここでは
潜像担持体1の表面電位V0を-600V、現像バイアス直流成
分Vdcを−0.30〜−0.55ｋＶと例に挙げたが、本発明で
はこれを制約するものでない。

【０１００】また、転写ローラ、転写ベルト等の転写装
置６を基本構成とする転写手段においては、不図示の電
源から当該転写装置６に電圧印加する（例えば定電流制
御、３０μＡ）ことで、転写体たる転写材20に上記トナ
ー像を転写する。

【０１０１】本発明に係る画像形成方法を行う主たるユ
ニットたる現像装置４の全体的な機械構造は従来と基本
的に同じであるが、なお、本現像装置4の構成は、ごく
一般的に知られた２成分現像装置の構成の１つである
が、これをもって本発明の現像装置４の構成が制限され
るものではなく、非磁性トナーTと磁性キャリアCを含む
現像剤Gを用いる現像装置であれば、これとは異なる構
成であっても構わないのは当然である。

【０１０２】以上のように本発明の現像装置４を用いた
画像形成装置の構成、動作について述べたが、これの作
用、効果については、前述の本発明の現像装置４で述べ
た作用と効果と基本的に同じであるが、現像装置４の寸
法、コストに大きく影響する現像担持体5を有する現像
装置４と潜像担持体１の寸法、コストは、画像形成装置
全体に、また単純に4倍に積算される４組のプロセスユ
ニットを持つタンデム方式のカラー画像形成装置に大き
く影響するものであるので、この現像装置４をこれらの
画像形成装置に使用することは、前述した現像能力向
上、キャリア付着防止、現像同時クリーニング性向上に
加えて、特にプロセスユニット間の狭ピッチ化及び装置
の小型化、低コスト化、オゾン発生量低減効果に特に有
効である。

【０１０３】更に本発明の現像装置及びこれを用いた画
像形成装置においては、図13、14に示すように、前述し
たクリーニング装置１０（a〜ｄ）を省き、転写後の像
形成体上の転写できなかったトナーを前記現像装置４
（a〜ｄ）に回収する現像同時クリーニング工程を設け
たことを特徴としている。具体的には、該転写後の感光
体等の潜像担持体１（a〜ｄ）上の転写できなかったト
ナーを該帯電工程において、感光体等潜像担持体１（a
〜ｄ）を帯電させる極性と同一の極性に帯電させた後、
現像工程でトナーを回収する。このことにより、転写さ
れなかったトナーを正しい極性に帯電させ現像器での回
収を容易にしかつ現像器内のトナーと残トナーが混合さ
れても、現像特性の劣化をおこさないようにすることが
出来る。この作用・効果は、前述した本発明の現像装置
4の作用・効果によって容易に発現出来る。従って、ク
リーニングローラ、クリーニングブレード等を有するク
リーニング装置１０（a〜ｄ）を省くことにより、前述
した更なる小型化、低コスト化及び廃トナーレスが可能
になり、低ランニングコスト及び環境性向上を図ること
が出来る。

【０１０４】

【発明の効果】以上説明してきたように、請求項１記載
の発明によれば、現像剤担持体外径がφ16ｍｍ以下であ
る小型のニ成分現像装置でありながら、すなわち該現像
剤担持体を小径にしたことによる現像極の磁力の弱さ、
現像ニップが小さくなったことによる現像能力の弱さ
を、現像剤担持体と潜像担持体のギャップ（ＤＳＤ）を
0.2〜0.6ｍｍと狭ギャップにしたことにより、強い電界
のなかで現像が行われ、磁性キャリアの現像担持体への
拘束力が大きくなり、磁性キャリアが潜像担持体に付着
することを防止する、回り込んでいた現像電界が対向電
極側に向かうので、エッジ部の電界強度が低減され、空
隙での現像電界が高くなるので、エッジ効果が低減し、
現像能力を向上出来る。従って、横ラインの細りや後端
白抜けなどの発生を防止出来る。また、高い現像電界を
得る事が出来ることで、現像クリーニング性も向上す
る。また、現像穂立ち高さを0.5〜1.5ｍｍと規制するこ
とにより、現像部での現像剤の圧接や現像剤担持体と現
像剤層厚規制手段との間隙からの現像剤のすり抜けが阻
害され、現像剤が搬送されなくなるのを防止出来る。す
なわち磁気ブラシの不均一当接によって孤立ドット画像
の抜けやハーフトーン画像のざらつき感悪化を防止出来
る。また、磁気ブラシ接触深さを0.4〜0.9mmに規制する
ことにより、現像ギャップDSDに関係なく現像部での現
像剤の圧接を防止出来る、磁気ブラシの潜像担持体への
接触機会を安定的に多く出来るので、より安定的に高い
現像能力を得ることが出来、現像同時クリーニング性を
向上出来る作用を有すると共に、磁気ブラシの先端に働
く現像担持体からの磁気力を磁気ブラシの先端に働く静
電気力よりも強く安定にするので、潜像担持体へのキャ
リア付着を防止する。

【０１０５】また磁性キャリアの粒径を50μｍ以下（特
に35μｍ以下）にすることにより、磁気ブラシ間距離が
小さくなり、磁気ブラシの潜像担持体への摺擦による画
像スジ発生すなわちスキャベンジ効果を防止出来、かつ
磁気ブラシの密度を上げることが出来るので、緻密な画
像形成が出来る。更に磁性キャリアの比表面積も上がる
ので、トナーの被覆量も大きくなり、現像能力も向上
し、いわゆる高画質を達成できる。従って、孤立ドット
画像の抜けやハーフトーン画像のざらつき感悪化も防止
出来る。また、非磁性トナーの粒径を9μｍ以下と小径
化（特に6μｍ以下）することにより、解像度アップす
なわち高画質にする。

【０１０６】更に、前記した狭ギャップ現像により現像
能力を上げる作用に加えて、非磁性トナーの帯電量を−
15〜−50μC/g（正帯電の場合15〜50μC/g）に規制する
ことにより、帯電量が低すぎるトナーが潜像担持体上の
非画像部への現像を防止し、帯電量が高すぎるトナーに
よる現像能力低下を規制し、より安定的な現像特性を得
る事が出来る。

【０１０７】更に、前記した狭ギャップ現像により現像
能力を上げる作用に加えて、小径現像担持体及び小径潜
像担持体により現像ニップ幅が小さくなって現像能力が
下がるのを、非磁性トナーの球径度（投影面積で、（周
囲長）²/（4π×投影面積））を1.00〜1.50と球形にす
ることにより、磁性キャリアと非磁性トナーの接触面積
を小さくし、すなわちファンデルワールス力を小さくす
ることが出来るので、非磁性トナーが磁性キャリアから
離れやすくなる、すなわち現像能力を大幅に上げること
が出来る効果を有すると共に、潜像担持体上の残トナー
も潜像担持体体との付着力が小さく出来るので、現像同
時クリーニング性も大幅に向上させることが出来る。ま
た、磁性キャリアが50μm以下と小径となった場合、現
像剤の流動性が低下するが、高画質化の為にトナー粒径
を9μm以下としても、トナーの形状を1.00〜1.50と球形
にすることにより、流動性を向上させることが出来る。
従って、このような特徴を有する本発明の現像装置は、
従来の現像装置には無い小型化でも前述した作用・効果
を発現することが出来る。

【０１０８】また、請求項２記載の発明によれば、キャ
リア粒径による磁気ブラシの高さ（穂立ち高さ）の変化
に対して磁気ブラシの潜像担持体への当たり具合（磁気
ブラシの潜像担持体への接触機会を多く設定出来る）を
良好に出来る、すなわち磁気ブラシ接触深さを適切な範
囲に設定出来、良好な現像特性を得ることが出来るDSD
を設定出来るので、磁気ブラシの現像剤が潜像担持体へ
圧接を防止出来、磁気ブラシ先端における磁気拘束力を
強く保つ事が出来、潜像担持体へのキャリア付着を防止
する、またキャリア粒径変化（特に50μm以下の小さい
場合）に対する現像剤の流動性変化（特に流動性低下の
場合）も吸収出来る、良好な現像特性を得ることが出来
る。

【０１０９】また、請求項3記載の発明によれば、磁気
ブラシの現像極穂立ち高さの変化に対して磁気ブラシの
潜像担持体への当たり具合を良好に出来る、磁気ブラシ
の潜像担持体への接触機会を多く設定出来る、すなわち
磁気ブラシ接触深さを適切な範囲に設定出来、良好な現
像特性を得ることが出来るDSDを設定出来るので、磁気
ブラシの現像剤が潜像担持体へ圧接を防止出来る、磁気
ブラシ先端における磁気拘束力を強く保つ事が出来、潜
像担持体へのキャリア付着を防止する、すなわち良好な
現像特性を得ることが出来る。

【０１１０】また、請求項4記載の発明によれば、狭ギ
ャップ現像を行う際の現像極穂立ち高さを、磁気ブラシ
の潜像担持体への当たり具合を良好に出来る（すなわち
磁気ブラシ接触深さを良好に最適化すること）、更に良
好な現像特性を得ることが出来るような最適な範囲にす
ることが出来る。

【０１１１】また、請求項5記載の発明によれば、潜像
担持体とトナーの付着力を更に小さくすることが出来、
更なる現像能力アップ、現像同時クリーニング性アップ
を図ることが出来る。

【０１１２】また、請求項6記載の発明によれば、前記
現像剤担持体外径がφ16ｍｍ以下と小型のニ成分現像装
置でありながら、すなわち該現像剤担持体を小径にした
ことにより現像ニップが小さくなったことによる現像能
力及び回収電界の弱さを打ち消し、現像能力等現像特性
を維持しつつ、転写後に潜像担持体上に残留した残トナ
ーを次工程以後の現像時に潜像担持体から現像剤担持体
へかかる電界強度（回収電界）を強くすることが出来、
すなわち現像同時クリーニング性アップさせることが出
来る。

【０１１３】すなわち、廃トナーを大幅に減らすことが
出来、ランニングコストに有利で環境にやさしいものと
なる。

【０１１４】また、請求項7記載の発明によれば、更に
安定的に良好な現像能力等現像特性を維持しつつ、転写
後に潜像担持体上に残留した残トナーを次工程以後の現
像時に潜像担持体から現像剤担持体へかかる電界強度
（回収電界）を更に安定的に強くすることが出来、更な
る現像同時クリーニング性アップさせることが出来る。

【０１１５】また、請求項8記載の発明によれば、更な
る解像度アップすなわち高画質に対する作用と帯電量が
低すぎるトナーが潜像担持体上の非画像部への現像を防
止し、帯電量が高すぎるトナーによる現像能力低下を規
制し、より安定的な現像特性を得る事が出来る。

【０１１６】また、請求項9記載の発明によれば、低す
ぎる帯電量の非磁性トナーの存在も少なくなり、かつ若
干帯電量が高めになるので、カブリも少なく安定的に良
好な現像能力等現像特性を維持しつつ、転写後に潜像担
持体上に残留した残トナーを次工程以後の現像時に潜像
担持体から現像剤担持体へかかる電界強度（回収電界）
を更に安定的に強くすることが出来、更なる現像同時ク
リーニング性アップさせることが出来る。

【０１１７】また、請求項10記載の発明によれば、トナ
ーの粒度分布を非常に狭く、粒径のそろった均一なトナ
ーと出来るので、トナーの帯電量分布を安定、均一、シ
ャープに出来、現像転写後の潜像担持体への残トナーを
大幅に減らすことが出来、現像同時クリーニング性もア
ップさせると共に転写後のトナーの帯電量も安定、均
一、シャープに出来、潜像担持体への逆転写を防止する
ことが出来る。すなわち高画質で廃トナーを大幅に減ら
すことが出来、ランニングコストに有利で環境にやさし
いものとなる。

【０１１８】また、請求項11記載の発明によれば、逆極
性トナーの存在を排除出来るので、現像転写後の潜像担
持体への残トナーを大幅に減らすことが出来、現像同時
クリーニング性もアップさせると共に転写後のトナーの
帯電量も安定、均一、シャープに出来、潜像担持体への
逆転写を防止することが出来る。

【０１１９】また、請求項12記載の発明によれば、請求
項1〜11のいずれか記載の現像装置を用いるので、請求
項1〜11記載の現像装置の作用・効果を有すると共に、
この現像装置を単数または複数必要とする画像形成装置
においては、小型で低コスト化を図れる画像形成装置を
提供できる。

【０１２０】また、請求項13記載の発明によれば、請求
項1〜11のいずれか記載の現像装置を用いるので、請求
項1〜11記載の現像装置の作用を有すると共に、この現
像装置の作用により、現像、転写後の潜像担持体上の残
トナーを減らし、現像同時クリーンニング性も大幅にア
ップ出来、クリーニング装置を省くことが出来るので、
この現像装置を単数または複数必要とする画像形成装置
においては、更なる小型で低コスト化を図れる画像形成
装置を提供出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る現像装置の構成を示
す説明図

【図２】本発明の実施の形態に係る現像担持体及び潜像
担持体間の現像剤の挙動を示す説明図

【図３】本発明の実施の形態に係る現像担持体現像極穂
立ち高さを示す説明図

【図４】本発明が適用された画像形成装置の構成を示す
説明図

【図５】小径キャリア/小径トナーによるＤＳＤと現像
特性評価結果との関係を示す説明図

【図６】小径キャリア/小径トナーによる磁気ブラシ接
触深さDと現像特性評価結果との関係を示す説明図

【図７】キャリア粒径と現像特性に最適なＤＳＤの関係
を示す説明図

【図８】現像極穂立ち高さと現像特性に最適なＤＳＤの
関係を示す説明図

【図９】潜像担持体表面電位V0と現像バイアス直流成分
Vdcの差│V0−Vdc│と現像同時クリーニング性の関係を
示す説明図

【図１０】現像バイアス交流成分電圧Vppと現像同時ク
リーニング性の関係を示す説明図

【図１１】現像バイアス交流成分周波数ｆと現像同時ク
リーニング性の関係を示す説明図

【図１２】現像バイアス交流成分Dutyと現像同時クリー
ニング性の関係を示す説明図

【図１３】本発明が適用されたクリーニング装置を持た
ない現像装置の構成を示す説明図

【図１４】本発明が適用されたクリーニング装置を持た
ない現像装置を有する画像形成装置の構成を示す説明図

【図１５】従来の現像装置の構成を示す説明図

【図１６】従来の現像担持体及び潜像担持体間の現像剤
の挙動を示す説明図

【図１７】従来の現像担持体現像極穂立ち高さを示す説
明図

【符号の説明】

１（１ａ〜１ｄ），２０１ 潜像担持体 ２（２ａ〜２ｄ），２０２ 帯電装置 ３（３ａ〜３ｄ），２０３ 露光光学系 ４（４ａ〜４ｄ），２０４ 現像装置 ５（５ａ〜５ｄ），２０５ 現像剤担持体 ６（６ａ〜６ｄ），２０６ 転写装置（転写ローラ） ７（７ａ〜７ｄ），２０７ 現像スリーブ ８，208 磁極部材 ９，２０９ スクリュー １０（１０ａ〜１０ｄ），２１０ クリーニング装置 １１（１１ａ〜１１ｄ），２１１ 除電器 １２，２１２ 現像剤層厚規制手段 １３，２１３ 現像容器 １４，２１４ 直流電源 １５，２１５ 交流電源 １６，２１６ グランド １７（１７ａ〜１７ｄ） 分離装置（剥離チャージャ） １８ 定着装置 １９ 転写材搬送路 ２０（２１ａ〜２１ｄ） 転写材 ２１（２１ａ〜２１ｄ） チラシブラシ Ｇ，Ｇ‘ 二成分現像剤 Ｃ，Ｃ’ キャリア Ｔ，Ｔ‘ トナー ＤＳＤ，ＤＳＤ’ 現像剤担持体と潜像担持体とのギャ
ップ ＢＳＤ，ＢＳＤ’ 潜像担持体と現像剤層厚規制手段と
のギャップ Ｄ１，Ｄ１‘ 潜像担持体の外径 Ｄ２，Ｄ２’ 現像剤担持体の外径 H，H' 現像極穂立ち高さ D，D' 磁気ブラシ接触深さ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｇ 21/00 Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０７Ｂ Ｆターム(参考） 2H005 AA15 EA01 EA05 EA10 FA02 2H031 AB02 AC01 AC15 AC18 AC19 AC29 AD03 AD05 AD15 AE01 BA08 BA09 CA11 DA03 FA01 FA05 2H073 AA01 BA04 BA07 BA13 BA43 BA45 CA03 CA22 2H077 AA37 AB02 AC02 AC12 AC16 AD02 AD06 AD13 AD36 AD37 BA07 EA03 EA16 GA13 2H134 GA01 GB02 HF13 KB02 KG07 KG08 KH01 KH17 KJ02

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転可能な非磁性スリーブ内に磁極部材
   が固定設置され、非磁性トナー及び磁性キャリアからな
   る二成分現像剤を担持して、静電潜像が形成される外径
   30ｍｍ以下の潜像担持体に対して磁気ブラシ搬送する外
   径16ｍｍ以下の現像剤担持体と、 前記現像剤担持体上に担持される現像剤量を規制する現
   像剤層厚規制手段と、 前記現像剤担持体及び前記潜像担持体に静電界を作用さ
   せ、前記現像剤担持体上に担持される磁気ブラシ現像剤
   のトナーを前記潜像担持体の潜像側へ静電付着させる、
   現像バイアスの直流成分に交流成分を重畳印可する静電
   界形成手段と、を備えた現像装置において、 前記磁性キャリアの粒径が50μm以下、前記非磁性トナ
   ーの粒径が9μm以下、前記非磁性トナーの球形度（投影
   面積で、（周囲長）²/（4π×投影面積））が1.00〜1.5
   0、前記非磁性トナーの帯電量の絶対値が15〜50μC/g、
   前記現像剤担持体と潜像担持体のギャップ（DSD）が0.2
   〜0.6mm、前記現像担持体現像極上の磁気ブラシ高さH
   （現像極穂立ち高さ）が0.5〜1.5mm、前記磁気ブラシ高
   さと前記ＤＳＤの差である磁気ブラシ接触深さDが0.4〜
   0.9mmであることを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 前記磁性キャリア粒径と前記ＤＳＤの下
   記の関係式を満たすことを特徴とする請求項１記載の現
   像装置。 （キャリア粒径(μm)）×0.01−0.3≦（DSD（mm））≦
   （キャリア粒径（μm））×0.01+0.1
3. 【請求項３】 前記現像極穂立ち高さと前記ＤＳＤの関
   係が下記の関係式を満たすことを特徴とする請求項１ま
   たは２記載の現像装置。 （現像極穂立ち高さH(mm)）×0.25≦（DSD(mm)）≦（現
   像極穂立ち高さH(mm)）×0.75
4. 【請求項４】 前記磁気ブラシ接触深さDが0.55〜0.70m
   mであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載
   の現像装置。
5. 【請求項５】 前記非磁性トナーの球径度（投影面積
   で、（周囲長）²/（4π×投影面積））が、1.00〜1.30
   であることを特徴とする請求項１〜4のいずれかに記載
   の現像装置。
6. 【請求項６】 前記潜像担持体の表面電位V0と前記現像
   バイアスの直流成分Vdcの差│V0-Vb│が100V以上、前記
   現像バイアスの交流成分のVppが1.3kV以上、周波数5〜7
   kHz、Duty45〜70％であることを特徴とする請求項１〜5
   のいずれかに記載の現像装置。
7. 【請求項７】 前記潜像担持体の表面電位V0と前記現像
   バイアスの直流成分Vdcの差│V0-Vb│が150〜250V、前
   記現像バイアスの交流成分のVppが1.5kV以上、周波数5.
   5〜6.5kHz、Duty45〜65％、矩形波であることを特徴と
   する請求項１〜６のいずれかに記載の現像装置。
8. 【請求項８】 前記非磁性トナーの粒径が7μm以下、帯
   電量の絶対値が20〜45μC/gであることを特徴とする請
   求項１〜7のいずれかに記載の現像装置。
9. 【請求項９】 前記非磁性トナーの帯電量の絶対値が30
   〜45μC/gであることを特徴とする請求項1〜8のいずれ
   かに記載の現像装置。
10. 【請求項１０】 前記非磁性トナーの粒度分布変動係数
    が20％以下、5μｍ以下、12μｍ以上の粒子が存在しな
    いことを特徴とする請求項１〜9のいずれかに記載の現
    像装置。
11. 【請求項１１】 前記非磁性トナーの帯電量の絶対値が
    5μC/g以下が無いことを特徴とする請求項１〜10のいず
    れかに記載の現像装置。
12. 【請求項１２】 前記潜像担持体の周縁部に帯電手段、
    像露光手段、現像手段、クリーニング手段を設けたプロ
    セスユニットを持つ画像形成装置において、請求項1〜1
    1のいずれかに記載の現像装置を特徴とする画像形成装
    置。
13. 【請求項１３】 前記プロセスユニットの内、クリーニ
    ング手段が無いプロセスユニットを有する画像形成装置
    において、請求項1〜11のいずれかに記載の現像装置を
    特徴とする画像形成装置。