JP3142153B2 - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、感光体に粉体現像剤を
接触させて静電潜像を可視像化する現像装置、およびこ
の現像装置を組み入れた複写機、プリンタなどの画像形
成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、現像装置として、外周部に複数の
磁極を有する磁石体とこの磁石体に外装したスリーブと
からなる現像ローラを有し、前記スリーブの外周部に保
持されている現像剤を感光体に接触させて静電潜像を顕
像化するものが提案されている。この現像装置は、図１
９，２０に示すように、磁石体１０３を非回転状態に固
定し、その周囲を前記磁石体１０３に外装された円筒状
のスリーブ１０２が矢印ａ方向に回転する内極固定型現
像装置１０1ａ，１０１ｂと、図２１に示すように、磁
石体１０３とスリーブ１０２が共に矢印ａ’方向に回転
する内極回転型現像装置１０１ｃとに大別される。

【０００３】また、内極固定型現像装置は、図１９に示
すように、スリーブ１０２と感光体１００とが対向する
現像領域Ｑに対向して一つの磁極Ｎを配置し、この磁極
Ｎに保持されている現像剤だけを感光体１００に接触さ
せた単極型現像装置１０１ａと、図２０に示すように、
現像領域Ｑの近傍の磁石体外周部に同一極性の２つの磁
極Ｎ_１，Ｎ_２を隣接し、これらの磁極Ｎ_１，Ｎ_２に保持
されている現像剤を共に感光体１００に接触させた同極
型現像装置１０１ｂとに分けられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
現像装置１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃはそれぞれ以下
の問題点を有する。

【０００５】（ａ）単極型現像装置１０１ａ 単極型現像装置１０１ａにおける第１の問題点は、感光
体１００に対向する磁極Ｎに拘束された現像剤１０６が
感光体１００との離れ際で高密度であることから、図２
２に示すように、可視像化されたトナー像１１０におい
てその周縁部（エッジ部）１１１のトナー付着量が中央
部１１２のそれよりも多くなり、いわゆるエッジ効果が
強調され過ぎることである。前記エッジ効果は、感光体
１００との離れ際の現像剤密度と密接に関係しており、
この部分の現像剤密度が高いほどエッジ効果が強くな
る。そのため、図２３に示すように、エッジ効果の強調
されたトナー像１１０を紙などの記録媒体１０７に溶融
定着すると、エッジ部１１１のトナーが周囲に広がり、
近接するトナー像が接触して画質が低下する。特に、網
点画像にあっては、網点が潰れて画像品位が著しく悪化
する。また、図２４に示すように、異なる色のトナー像
１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃを重ねて画像を形成する
場合、エッジ部１２１と中央部１２２とで色調が異な
り、カラー画像の品位が低下する。

【０００６】第２の問題点は、画像の前端又は後端のト
ナーが磁気ブラシに掻き取られて掠れ模様を生じるとい
うことである。前記後端掠れ模様は、現像スリーブの周
速が感光体の周速よりも速い場合に発生する。その発生
過程を、図２６（ａ），（ｂ），（ｃ）を参照して説明
する。静電潜像画像部Ｉ_１（Ｖ_ｉ＝−３００Ｖ）の現像
が終了した後、静電潜像非画像部Ｉ_０（Ｖ_０＝−５０
Ｖ）が現像領域Ｑに進行してくると、この静電潜像非画
像部Ｉ_０に磁気ブラシが接触する。そして、前記非画像
部Ｉ_０と接触する磁気ブラシ先端のキャリアＣａでは、
感光体１００の対向面にトナーＴｏと逆極性の電荷（負
電荷）が現れる。これは、磁気ブラシでは、キャリアＣ
ａに吸着しているトナーＴｏ（正帯電）がスリーブ１０
２に印加されている現像バイアス（Ｖ_Ｂ＝−１５０Ｖ）
に引かれてスリーブ側（図において上方）に移動し、そ
の跡に電荷（負電荷）が残るからである。その結果、感
光体１００に付着している画像後端部のトナーＴｏが、
前記磁気ブラシ先端のキャリアＣａと接触し、このキャ
リアＣａの機械的接触力と電気的吸引力によって磁気ブ
ラシに掻き取られ、その掻き取り跡が掠れ模様として画
像上に現れる。前端掠れ模様も同様にして発生する。

【０００７】第３の問題点は、低濃度画像の後に高濃度
画像が続く画像を現像する場合、低濃度画像後端部のト
ナーが掻き取られていわゆるリード部白抜けを生じると
いうことである。この現象も、現像スリーブの周速が感
光体の周速よりも速い場合に発生する。その発生過程
を、図２７（ａ），（ｂ），（ｃ）を参照して説明す
る。低濃度画像静電潜像Ｉ_１（Ｖ_ｉ１＝−３００Ｖ）の
後に高濃度画像静電潜像Ｉ_２（Ｖ_ｉ２＝−６００Ｖ）が
続く場合、現像領域Ｑでは静電潜像Ｉ_１，Ｉ_２が順に現
像される。このとき、高濃度画像の静電潜像Ｉ_２を現像
してトナーＴｏを失った磁気ブラシのキャリアＣａが低
濃度画像静電潜像Ｉ_１に付着しているトナーに追い付い
てこれに接触すると、磁気ブラシの掻き取り力と、トナ
ーを失った跡に残る電荷と感光体１０に付着しているト
ナーとの間に生じる電気的吸引力とにより、低濃度画像
の静電潜像Ｉ_１の後端部に付着しているトナーＴｏが掻
き取られ、その掻き取り跡に画像の白抜けが発生する。

【０００８】第４の問題点は、スリーブ外周面に微小ギ
ャップを保持して規制板１０４を対向させ、この規制板
１０４で現像領域Ｑに搬送する現像剤量を規制している
ものでは、前記規制板１０４とスリーブ１０２との間に
トナーの塊や紙粉などの異物が詰まると、この異物によ
って現像剤１０６が退けられ、画像上に白すじ状の画像
欠損部が現れることである。

【０００９】第５の問題点は、現像によりトナーを失っ
たキャリアＣａが、図２５に示すように、静電潜像画像
部（−６００Ｖの領域）と非画像部（−５０Ｖの領域）
との境界部に生じる回り込み電界Ｅに捕獲されて、感光
体１００に付着するということである。

【００１０】（ｂ）同極型現像装置１０１ｂ 同極型現像装置１０１ｂでは、前記単極型現像装置１０
１ａと同様に、感光体１００との離れ際の現像剤が高密
度であることから、エッジ効果が強調され過ぎる、画像
先端部又は後端部が掠れる、リード部白抜けを生じる、
キャリア付着を生じる、という問題点を有する。

【００１１】しかし、本現像装置１０１ｂでは、図２０
に示すように、感光体１００との対向部にこれと接触す
る２つの磁気ブラシ１０６ａ，１０６ｂが形成され、現
像剤は第１の磁気ブラシ１０６ａから第２の磁気ブラシ
１０６ｂに向かって飛翔し、このとき現像剤１０６はス
リーブ１０２の軸方向に撹乱される。つまり、現像剤は
３次元方向に撹乱される。したがって、規制部１０４の
先端に引っ掛った異物にトナーが退けられて出来た現像
剤不存在部は近傍の現像剤で消去され、規制部１０４の
先端に異物が詰まっても画像上に白すじ状の画像欠損部
が現れることはない。

【００１２】（ｃ）内極回転型現像装置１０１ｃ 内極回転型現像装置１０１ｃでは、エッジ効果が強調さ
れ過ぎる、キャリア付着が前記内極固定型の現像装置に
比べて多い、という問題点を有する。ここで、エッジ効
果が強調されるのは、前記内極固定型現像装置１０１
ａ，１０１ｂの場合と同様の理由による。また、キャリ
ア付着が多いのは、内極回転型現像装置１０１ｃの場
合、現像剤１０６の穂が磁石体１０３と共に高速で回転
するため、キャリアに作用する遠心力が内極固定型現像
装置１０１ａ，１０１ｂに比べて大きく、また感光体１
００との離れ際の現像剤に対する磁気吸引力が磁極の通
過と共に周期的に変化するからである。

【００１３】画像先端・後端の掠れ模様が生じない理由
を、図２８（ａ），（ｂ），（ｃ）を参照して説明す
る。静電潜像画像部Ｉ_１の現像が終了し、静電潜像非画
像部Ｉ_０が現像領域に進行してくると、静電潜像非画像
部Ｉ_０に接触する磁気ブラシではトナー（正荷電）がス
リーブ１０２の現像バイアスＶ_Ｂ（＝−１５０Ｖ）に引
かれてスリーブ側に移動し、スリーブ１０２の感光体対
向面にトナーと逆極性の電荷（負電荷）が現れる。しか
し、キャリアＣａは磁石体１０３の回転と共にスリーブ
側（図中上方）に移動するので、このキャリアＣａと画
像部静電潜像Ｉ_１に付着しているトナーＴｏとの間に電
気的な吸引力が作用せず、また電気的に吸引されること
もなく、画像先端又は後端のトナーＴｏが掻き取られて
画像上に掠れ模様が現れるということはない。

【００１４】リード部白抜けが生じない理由を、図２９
を参照して説明する。低濃度画像静電潜像Ｉ_１及び高濃
度画像静電潜像Ｉ_２の現像でトナーを失ったキャリアＣ
ａは、前述のように、スリーブ表面側に移動する。した
がって、トナーＴｏを失ったキャリアＣａが感光体１０
０に付着しているトナーＴｏに接触し、このトナーＴｏ
を掻き取るということはない。それゆえ、画像上にリー
ド部白抜けが現れることはない。

【００１５】規制部先端の異物詰まりによっても画像に
白すじが現れないのは、磁石体１０３の回転により現像
剤が３次元方向に撹乱され、異物によって現像剤が排除
された現像剤不存在部には近傍の現像剤が補充されて消
去されるからである。現像装置１０１ａ，１０１ｂ，１
０１ｃの問題点を表１にまとめて示した。

【００１６】

【表１】 問題点 現像装置１０１ａ 現像装置１０１ｂ 現像装置１０１ｃ × × × × × ○ × × ○ × ○ ○ △ △ × ※１ ：エッジ効果 ：画像先端・後端の掠れ模様 ：リード部白抜け ：規制部の異物詰まりによる白抜け ：キャリア付着 ※２ ×：問題なし △：やや問題あり ○：問題あり

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の現像装置および
画像形成装置は、前記問題点を解決するためになされた
もので、同極型現像装置に属し、非回転状態に固定され
た磁石体（３）、及び該磁石体（３）の周囲を移動する
とともにその外周にキャリアとトナーからなる現像剤
（Ｄ）を保持するスリーブ（２）からなる現像剤担持体
を備え、この現像剤（Ｄ）を感光体（１０）に接触させ
て静電潜像を現像する現像装置において、前記磁石体
（３）の感光体対向部に同極性の２つの磁極（Ｎ₁，
Ｎ₂）を、現像剤が該２つの磁極（Ｎ₁，Ｎ₂）間のスリ
ーブ外周面上に連続的に保持されるように、隣接して設
け、該２つの磁極（Ｎ₁，Ｎ₂）のうちスリーブ回転方向
上流側に位置する磁極（Ｎ₁）の磁力がスリーブ回転方
向下流側に位置する磁極（Ｎ₂）の磁力よりも大きく、
かつ、前記２つの磁極（Ｎ₁，Ｎ₂）の中間部の磁力が前
記スリーブ回転方向上流側に位置する磁極（Ｎ₁）の磁
力の６０〜９０％になるように設定し、前記スリーブ
（２）は前記現像剤（Ｄ）が前記感光体（１０）と接触
する部分に前記感光体（１０）と同方向に、かつ、該ス
リーブ（２）の周速が前記感光体（１０）の周速よりも
速く移動するとともに、前記２つの磁極（Ｎ₁，Ｎ₂）の
うちスリーブ回転方向上流側に位置する磁極（Ｎ₁）の
対向部から前記２つの磁極（Ｎ₁，Ｎ₂）の中間部に至る
領域に保持されている現像剤（Ｄ₁，Ｄ₁₂）が感光体
（１０）に接触し、スリーブ回転方向下流側に位置する
磁極（Ｎ₂）の対向部に保持されている現像剤（Ｄ₂）が
感光体（１０）と非接触となるように、前記現像剤担持
体を前記感光体（１０）に対して配置したものである。

【００１８】前記現像装置は、前記２つの磁極（Ｎ_１，
Ｎ_２）のうち、スリーブ回転方向下流側に位置する磁極
（Ｎ_２）に近接して磁性体（１２）または前記磁極（Ｎ
_２）と異なる極性の磁界発生手段を設けたものであって
もよい。

【００１９】画像形成装置は、感光体（１０）の内側に
第２の磁石体（２５）を設け、この第２の磁石体（２
５）における前記２つの磁極（Ｓ_１，Ｓ_２）と同一極性
の磁極（Ｓ’，Ｓ’）を、前記同極部（Ｓ₁，Ｓ₂）に対
向させてもよい。

【００２０】また、感光体（３２）とこれに押圧された
転写ローラ（３８）との間に形成されるニップ部（５
０）に転写シート（４０）を導入し、前記感光体（３
２）上に形成されたトナー像を前記転写シート（４０）
に転写するローラ転写型のものであってもよい。

【００２１】

【作用】前記現像装置および画像形成装置では、感光体
（１０）とスリーブ（２）とが対向する領域で、磁極
（Ｎ_１）とこれと同極性の磁極（Ｎ₂）との中間部にお
いて、前記２つの磁極（Ｎ_１，Ｎ_２）の磁界が反発し、
反発磁界（Ｈ_０）が形成されている。したがって、スリ
ーブ回転方向上流側磁極（Ｎ_１）の対向部に搬送されて
きた現像剤（Ｄ_１）は、該磁極（Ｄ_１）の磁力によって
強力に保持され、その下流側に反発磁界（Ｈ_０）が存在
することとも相俟って、磁極（Ｎ₁）の対向部で高密度
状態の溜まりを形成し、ここで現像剤（Ｄ）は撹乱され
る。また、磁極（Ｎ_１）の対向部に保持された現像剤
は、順次上流側から送られて来る現像剤（Ｄ）に押さ
れ、スリーブ（２）の表面に保持されながら、つまり飛
翔することなく下流側に移動していく。ここで、磁極
（Ｎ₁）と磁極（Ｎ₂）の中間部では反発磁界（Ｈ_０）が
形成されているので、前記中間部を通過する現像剤（Ｄ
_１２）は低密度状態になっている。また、磁極（Ｎ_２）
の対向部では、現像剤（Ｄ_２）は磁極（Ｎ₂）に強力に
保持されている。しかし、磁極（Ｎ_２）の下流側には前
記反発磁界（Ｈ₀）のように、現像剤の搬送を妨げるも
のはないので、現像剤が溜まりを形成することはない。

【００２２】感光体（１０）の静電潜像は、磁極
（Ｎ_１）および磁極（Ｎ_１）と磁極（Ｎ_２）の中間部に
保持されている現像剤（Ｄ_１）および（Ｄ_１２）と接触
して現像される。つまり、現像は、最も低密度の現像剤
との接触をもって終了する。

【００２３】磁性体（１２）または磁界発生手段を設け
た現像装置では、下流側の磁極対向部に移動した現像剤
（Ｄ_２）は、磁極（Ｎ_２）と磁性体（１２）との間に形
成される磁界に捕獲され、落下、飛散することはない。
また、下流側磁極（Ｎ_２）に保持された現像剤（Ｄ_２）
と感光体（１０）との接触が断たれる。

【００２４】感光体（１０）の内側に磁石体（２５）を
設けた画像形成装置では、２つの磁石体（３，２５）に
よって形成される反発磁界によって、下流側の磁極（Ｓ
_２）に保持されている現像剤（Ｄ_２）と感光体（１０）
との接触が断たれる。

【００２５】ローラ転写の画像形成装置では、前記現像
装置によって感光体上にはエッジ効果の弱いトナー像が
作成されるので、転写時にトナー像が広がることがな
い。

【００２６】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例に
ついて説明する。図１は現像装置の現像部を示す。本現
像装置は同極型現像装置に属し、現像ローラ１におい
て、スリーブ２に内蔵されている磁石体３には、感光体
１０との対向部に同一極性の２つの磁極Ｎ_１，Ｎ_２を隣
接配置して同極部Ｎ_０が設けてあり、磁極Ｎ_１，Ｎ_２の
対向部に磁界Ｈ_１，Ｈ_２が形成され、これらの間に反発
磁界Ｈ_０が形成されている。磁石体外周部のその他の領
域にも磁極が形成されており、これら磁極は原則として
Ｎ極とＳ極が交互に位置するように配置してあり、前記
磁極Ｎ_１の上流側に磁極Ｓ_１、磁極Ｎ_２の下流側に磁極
Ｓ_２が設けてある。

【００２７】前記磁極Ｎ_１とＮ_２の間隔は、これら磁極
Ｎ_１，Ｎ_２の磁力分布が、図２に示すように、磁極
Ｎ_１，Ｎ_２の中間部で谷が形成され、かつ落ち込み部
（谷の部分）Ｐｄの磁力Ｍｄがピーク部（山の部分）Ｐ
ｕの磁力Ｍｕの６０〜９０％になるように設定されてい
る。

【００２８】前記現像装置では、トナーとキャリアとか
らなる二成分系の現像剤が現像ローラ１に供給される。
現像ローラ１に供給された現像剤は、磁石体３の磁力に
よってスリーブ外周面に保持される。また、現像剤は矢
印ａ方向に回転するスリーブ２と共に同方向に搬送さ
れ、規制板４で規制される。規制板４の先端を通過した
現像剤は、磁極Ｎ_１，Ｎ_２が対向する感光体１０とスリ
ーブ２の近接領域を通過していく。

【００２９】ここで、磁極Ｎ_１と磁極Ｓ_１との間に磁界
Ｈ_１が形成され、また、磁極Ｎ_２と磁極Ｓ_２との間に磁
界Ｈ_２が形成され、磁極Ｎ_１とＮ_２の中間部で前記２つ
の磁界Ｈ_１，Ｈ_２が反発し、反発磁界Ｈ_０が形成されて
いる。したがって、図３に示すように、磁極Ｎ_１の対向
部に搬送された現像剤Ｄ_１は磁極Ｎ_１の磁力によって磁
気ブラシ状態で強力に保持されると共に、前記磁界Ｈ_１
に沿って進行方向（矢印ａ方向）とは逆の方向に傾斜す
る。このため、磁極Ｎ_１に拘束された現像剤Ｄ_１は溜ま
りを形成し、この溜まりの中で３次元方向に撹乱され
る。

【００３０】次に、磁極Ｎ_１に保持されている現像剤Ｄ
_１は、上流側から搬送されてくる現像剤Ｄに押され、磁
極Ｎ_１に保持できなくなったものから順次磁極Ｎ_２に移
動する。ここで、前述のように、磁極Ｎ_１とＮ_２の中間
部における落ち込み部Ｐｄの磁力Ｍｄは、ピーク部Ｐｕ
の磁力Ｍｕの６０〜９０％に設定されているので、前記
中間部に位置するスリーブ上においても現像剤Ｄ_１２は
磁気ブラシ状態で保持される。すなわち、現像剤Ｄは、
飛翔することなく磁極Ｎ_１の対向部から磁極Ｎ_２の対向
部に移動する。ただし、前記中間部では磁界が反発して
いるので現像剤Ｄ_１２の密度は極めて低く、現像スリー
ブ表面が現像剤Ｄ_１２を介して目視観察できる程度であ
る。

【００３１】次に、中間部を通過した現像剤は、磁極Ｎ
_２の磁力によってスリーブ外周に強く保持される。しか
し、磁極Ｎ_２の下流側にはこれと同極性の磁極が存在し
ないこともあって、磁極Ｎ_２に保持された現像剤Ｄ_２は
溜まりを形成することなく磁極Ｓ_２に向かってスムーズ
に下流側に搬送されていく。したがって、磁極Ｎ_２の磁
力に保持された現像剤Ｄ_２は、中間部における現像剤Ｄ
_１２よりも高密度で、磁極Ｎ_１に保持される現像剤Ｄ_１
よりも低密度、すなわち中密度である。

【００３２】以上のようにして搬送される現像剤に対し
て、感光体１０は磁極Ｎ_１に保持される現像剤Ｄ_１と中
間部に保持される現像剤Ｄ_１２と接触し、電源５よりス
リーブ２に印加されているバイアスＶ_Ｂと感光体１０の
外周面に形成されている静電潜像の電圧との電位差に基
づいて、前記静電潜像にトナーが付着して現像が行われ
る。すなわち、感光体上の静電潜像は、低密度現像剤Ｄ
_１２との接触をもって現像を終了し、下流側磁極Ｎ_２に
保持された中密度の現像剤Ｄ_２と接触することはない。

【００３３】そのため、静電潜像のエッジ部に付着する
トナー量がこれに囲まれた中央領域のトナー付着量より
も極めて多くなるということはない。したがって、図４
に示すように、トナー付着量の均一なエッジ効果の弱い
フラットなトナー像６が得られ、図５に示すように、異
なる色のトナー像６ａ，６ｂ，６ｃを重ねても、全体の
色調を均一に保つことができる。

【００３４】また、前記現像装置では、画像部の前方に
トナーカブリを生じることもない。すなわち、図６
（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、飛翔する現像剤
が感光体１０に衝突すると、その衝撃によって静電潜像
画像部Ｉ_２に付着しているトナーＴｏが弾き出され、こ
の弾き出されたトナーＴｏが静電潜像非画像部Ｉ_０に付
着してトナーカブリを生じる。しかし、前記現像装置で
は、現像剤は飛翔することなく常にスリーブ２の外周に
保持されているので、現像剤の飛翔に伴うトナーカブリ
の発生はない。

【００３５】同じく、トナー飛散、それに伴う機内汚染
の発生もない。すなわち、飛翔した現像剤が再びスリー
ブへ回収される際、回収時の衝撃によって多量のトナー
が現像剤穂から飛散し、トナーカブリや、機内汚染の原
因となる。しかし、前記現像装置では、現像剤は常にス
リーブ２の外周に保持されているので、現像剤の飛翔に
伴うトナーカブリ、機内汚染の発生はない。

【００３６】また、図１に示すように、磁極Ｎ_１の対向
部では、磁界Ｈ_１の磁力線が上流側の磁極Ｓ_２に向かっ
て形成されているので、この磁界Ｈ_１に沿って磁気ブラ
シが形成され、磁気ブラシ先端側の現像剤は磁極Ｓ_１に
向かう搬送方向と逆方向の力を受ける。そのため、図７
（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、静電潜像非画像
部Ｉ_０に接触する磁気ブラシでは、キャリアに拘束され
ているトナーが現像バイアスＶ_Ｂ（−１５０Ｖ）によっ
て電気的に吸引されてスリーブ側に移動し、キャリアＣ
ａの感光体対向部にはトナーと逆極性の電荷が現れる
が、前述のように磁気ブラシは搬送方向と逆方向の力を
受けるので、磁気ブラシ先端のキャリアはスリーブ側
（図中上方）に移動する。したがって、キャリアのトナ
ーに対する電気的な掻き取り力が弱く、画像先端部およ
び後端部に掠れ模様が生じることはない。同様の理由か
ら、図８（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、低濃度
画像静電潜像Ｉ_１の後ろに高濃度画像静電潜像Ｉ_２が続
く場合でも、低濃度画像後端部のトナーが磁気ブラシに
掻き取られてリード部白抜けを生じるということもな
い。

【００３７】さらに、磁極Ｎ_１に保持された現像剤は３
次元方向に撹乱されるので、たとえ規制板４とスリーブ
２との間に異物が詰まっても、異物に退けられた現像剤
の不存在部分に現像剤が供給され、白すじなどの画像欠
損部の無い画像が得られる。

【００３８】さらにまた、感光体１０から離れ際の現像
剤は密度が低いことから、トナーを失ったキャリアが静
電潜像周縁部における回り込み電界に捕獲されて感光体
１０に付着することも少なく、感光体１０へのキャリア
付着が減少する。

【００３９】現像装置の同極部における磁極Ｎ_１，Ｎ_２
の磁力、位置関係等を変え、それぞれの場合について地
肌かぶり等の有無を観察した。結果を表２に示す。表２
中、〜はそれぞれ観察項目を示し、：地肌かぶ
り、：エッジ効果、：リード部白抜け、：白す
じ、である。また、○は良好（問題のない程度）、△は
実用上支障ない程度、×は実用上支障あり、を意味す
る。また、ここで使用したスリーブの外径は２４．５ｍ
ｍ、スリーブの周速度は３８ｃｍ／ｓｅｃ、感光体の周
速度は２５ｃｍ／ｓｅｃであった。

【表２】 実験 Ｍｕ（Ｇ） Ｍｄ（Ｇ） Ｍｄ／Ｍｕ １ １，０００ １，０００ １．０ ○ × × × ２ １，２００ １，０８０ ０．９ ○ △ △ △ ３ １，１６０ ９２０ ０．７９ ○ ○ ○ ○ ４ １，２００ ８３０ ０．６９ △ ○ ○ ○ ５ １，５８０ ７８０ ０．４９ × ○ ○ ○

【００４０】この表２に示すように、 （ａ）Ｍｄ／Ｍｕ＝１．０の場合、：エッジ効果、
：リード部白抜け、：白すじの項目において支障を
生じた。 （ｂ）Ｍｄ／Ｍｕ＝０．６９〜０．９の場合、すべての
項目が実用上支障の無い状態であった。 （ｃ）Ｍｄ／Ｍｕ＝０．４９の場合、：地肌かぶりの
点で支障を生じた。

【００４１】したがって、Ｍｄ／Ｍｕがほぼ０．６〜
０．９の範囲であれば、同極部の中間にも現像剤が保持
され、この中間に保持された現像剤によって現像が最終
的に行われ、地肌かぶり、エッジ効果、リード部白抜
け、白すじの無い良質な画像が得られることが理解でき
る。

【００４２】現像装置では、図９に示すように、現像ロ
ーラ１の下部ケーシング１１を感光体１０と現像ローラ
１の対向部近傍まで延設してその先端部に磁性体１２を
設けるとともに、磁極Ｎ_２をケーシング１１の内側に配
置してもよい。この場合、磁極Ｎ₁から磁極Ｎ₂の対向部
に移動する現像剤は、前記磁性体１２と磁極Ｎ₂との間
に形成される磁界に捕獲されるので、現像剤が現像装置
から落下したり、感光体１２に付着したりすることがな
く、カブリ等の汚れの無い画像が得られると共に、機械
の内部を清潔に維持することができる。

【００４３】現像装置は、現像ローラが１つだけのもの
に限らず、複数の現像ローラを有するものであってもよ
く、例えば、図１０に示すように、前記現像ローラ１と
同様の現像ローラ１３，１４を感光体１０の側部に複数
配置し、これら現像ローラ１３，１４で静電潜像を２回
に亘って現像するようにしてもよい。このようにすれ
ば、高速の複写機においても、エッジ効果の弱いフラッ
トな画像を得ることができる。

【００４４】また、現像装置は、図１１に示すように、
前記現像ローラ１と同一の現像ローラ１５と、単極型の
現像ローラ１６とを有し、これら２つの現像ローラ１
５，１６を同時に駆動して、第１の現像ローラ１５でエ
ッジ効果の弱い画像を形成し、第２の現像ローラ１６で
エッジ効果の効いた画像を形成するようにしてもよい。
この場合、ソリッド画像とライン画像を、これらの特徴
を維持した状態で再現することができる。なお、図１２
に示すように、現像ローラ１５と１６は、その配置順序
を逆にしてもよい。

【００４５】画像形成装置は、複数の現像装置を有する
ものであってもよい。例えば、図１３に示すように、感
光体１０の移動方向に沿って、それぞれがイエロー、マ
ゼンタ、シアン、ブラックのトナーを含む４台の現像装
置１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃ，１７ＢＫを配置するととも
に、第１から第３番目の現像装置１７Ｙ，１７Ｍ，１７
Ｃに前記実施例の現像ローラ１を採用し、第４番目の現
像装置１７ＢＫに従来の現像ローラ１０１ａを採用する
ようにしてもよい。この場合、第１から第３番目の現像
装置１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃによって作成されるカラー
画像はエッジ効果の弱いものとなる。したがって、これ
らの三色を重ね合わせてもエッジ部を含むすべての領域
の画像が同一の色調で再現される。また、第４番目の現
像装置１７ＢＫによってブラックの画像だけがエッジ効
果の効いたものとなる。なお、ブラックの画像だけエッ
ジ効果を効かせるようにしたのは、一般にブラックの画
像には線画像が多いからである。ただし、必要に応じ
て、第４番目の現像装置１７ＢＫも他の現像装置１７
Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃと同様に前記実施例の現像ローラを
採用してもよい。

【００４６】また、図１４に示すように、第４番目の現
像装置１７ＢＫについては、感光体１０の対向部に同極
性の磁極を隣接するように配置し、両磁極に保持された
現像剤を共に感光体に接触させるようにしてもよい。こ
の場合、現像剤と感光体との離れ際の現像剤密度が高い
ので、本現像装置によって顕像化されるブラックの画像
はエッジ効果の効いたものとなる。また、感光体上のト
ナーに対する現像剤の掻取力が弱いので、図示していな
いが、感光体１０から一度中間転写体または記録紙に転
写してから次の色を現像する方式以外に、感光体１０の
上に順次トナー像を重ね合わせることも可能である。

【００４７】さらに、感光体の側部に複数の現像ローラ
を配置した画像形成装置にあっては、例えば図１５に示
すようにしてもよい。すなわち、感光体１０の移動方向
に対して下流側に位置する現像ローラ１ｂに、前記現像
ローラ１と同様に感光体対向部に同一極性の磁極（Ｓ
極）を隣接した形式のものを使用し、感光体１０の内部
に磁石２５を設け、前記磁極（Ｓ極）に同一極性の磁極
（Ｓ極）を対向させるようにしてもよい。なお、上流側
の現像ローラ１ａは単極固定型としてあるので、該現像
ローラ１ａによって作成されるトナー像はエッジ効果の
効いた画像となる。一方、下流側の現像ローラ１ｂでは
エッジ効果の弱いトナー像が得れらる。したがって、本
画像形成装置では、ソリッド画像とライン画像をそれぞ
れの特徴を生かした状態で再現することができる。

【００４８】図１６は本発明をローラ転写型のプリンタ
に適用した例を示す。このプリンタ３１では、感光体３
２が矢印方向に回転し、その外周感光体層が帯電器３３
で６００〜８００Ｖに帯電される。レーザ光学ヘッド３
４は画像情報に応じてレーザ光３５を発射し、これを感
光体３２の帯電領域に照射して静電潜像を形成する。現
像装置３６はトナーとキャリアとからなる二成分系の現
像剤を備え、前記静電潜像に荷電トナーを供給してトナ
ー像を形成する。転写ベルト３７は電気絶縁材からな
り、転写ローラ３８と従動ローラ３９に巻回されてい
る。転写ローラ３８は、芯金に導電性発泡材を外装し、
該導電性発泡材の表面を導電性フィルムで被覆したもの
で、電気抵抗値が１０^５〜１０^１０Ω・ｃｍとしてあ
る。また、転写ローラ３８は８００〜１，５００Ｖの電
圧が印加され、図示しないスプリングで転写ベルト３７
を介して感光体３２に押圧されている。

【００４９】そして、転写ベルト３７は、転写ローラ３
８の駆動により、感光体３２の回転方向と逆方向に回転
し、感光体３２と転写ベルト３７との接触部では、両者
は互いに同一の方向に移動する。転写シート４０はカー
トリッジ４１に収容されており、カートリッジ４１から
点線に沿って給紙され、タイミングローラ４２により、
前記トナー像に同期して感光体３２と転写ローラ３８と
の圧接部（以下、「ニップ部」という。）５０におい
て、転写ベルト３７と感光体３２との間に導入され、こ
こで感光体３２上のトナー像が転写シート４０に押圧・
転写される。このとき、ニップ部５０において、感光体
３２と転写ベルト３７は同一方向に同一速度で移動する
ので、感光体３２のトナー像が転写ずれを生じることな
く転写シート４０に転写される。

【００５０】転写シート４０に転写されることなく感光
体３２に残存するトナーは、感光体３２と接触しながら
回転するファーブラシ４３で掻き取られる。ファーブラ
シ４３に掻き取られたトナーは回収ローラ４４で補獲さ
れ、容器４５に回収される。また、感光体３２上の残留
電荷はイレース光４６で消去されて次回の作像に備え
る。

【００５１】一方、トナー像が転写された転写シート４
０は、転写ベルト３７との電気的吸引力によって保持さ
れながら定着装置４７に搬送され、ここでトナー像が溶
融定着されたのち、フェイスアップトレー４８又はフェ
イスダウントレー４９のいずれかに排出される。

【００５２】次に、現像装置３６の現像部の構成につい
て図１７を参照して説明する。現像装置３６の現像部に
は、現像ローラ５１が配置されている。この現像ローラ
５１は、回転駆動する円筒状のスリーブ５２と、その内
側に固定状態に配置された磁石体５３とで構成され、前
記スリーブ５２の外周面に規制板５４が対向させてあ
る。

【００５３】ここで、スリーブ５２には電源５５でバイ
アスＶ_Ｂが印加されており、このバイアスＶ_Ｂの値は、
正規現像のときは１００〜１５０Ｖ、反転現像のときは
５５０〜７５０Ｖに設定される。また、スリーブ５２と
感光体３２との間隔（以下、「現像ギャップ」とい
う。）Ｄ_Ｓは０．７ｍｍ、スリーブ５２と規制板５４と
の間隔（以下、規制ギャップ」という。）Ｄ_Ｂは０．５
ｍｍに設定されている。

【００５４】磁石体５３は、外周部に、スリーブ中心軸
と同方向に延在する複数の磁極Ｓ_１，Ｎ_１，Ｎ_２，
Ｓ_２，Ｎ_３，Ｓ_３がこの順序で回転方向に着磁してあ
る。また、同極性の磁極Ｎ_１とＮ_２は、それらの回転角
が３０°に設定され、これら磁極Ｎ_１と磁極Ｎ_２が感光
体３２に対向させてある。さらに、磁極Ｎ_１，Ｎ_２の強
さはスリーブ外周面上で８００〜１，２００ガウスとな
るように設定され、磁極Ｎ_１と磁極Ｎ_２との間の磁力落
ち込み量は、磁極Ｎ_１，Ｎ_２のうち磁力の大きい方の約
６０〜９０％となるように設定してある。

【００５５】前記構成において、トナーとキャリアは図
示しない撹拌装置で混合され、トナーとキャリアがそれ
ぞれ逆の極性に帯電された状態で現像ローラ５１に供給
される。なお、キャリアは、バインダキャリア、フェラ
イトキャリア、鉄粉キャリア、あるいはそれらにオーバ
ーコートしたもののいずれでもよい。

【００５６】現像ローラ５２に供給された現像剤は、磁
石体５３の磁極Ｓ_１に吸引されてスリーブ５２の外周面
に保持される。また、スリーブ５２に保持された現像剤
は、スリーブ５２の回転と共に矢印方向に搬送され、規
制板５４で搬送量が規制される。規制板５４の先端を通
過した現像剤は磁極Ｎ_１の対向部に搬送される。

【００５７】ここで、磁極Ｎ_１とＮ_２は同極性であるか
ら、磁極Ｎ_１の磁力線は磁極Ｓ_１に収束し、磁極Ｎ_２の
磁力線は磁極Ｓ_２に収束している。したがって、磁極Ｎ
_１の対向部に搬送された現像剤は、磁極Ｎ_１と磁極Ｓ_１
との間に形成される磁界と磁極Ｎ_１とＮ_２の反発磁界に
より拘束されて現像剤溜まり５６を形成する。

【００５８】現像剤溜まり５６の現像剤は、上流側から
搬送されてくる現像剤に押され、磁気ブラシ状態で飛翔
することなくスリーブ５２に保持された状態で磁極Ｎ₂
の対向部に移動していく。また、磁極Ｎ_２に保持された
現像剤は、スリーブ５２の回転とともに矢印方向に搬送
され、磁極Ｓ_２，Ｎ_３，Ｓ_３の対向部を通過し、磁極Ｓ
_３とこれと同極性の磁極Ｓ_１との間で磁石体５３の磁気
拘束力から解放されスリーブ５２から落下する。

【００５９】一方、感光体３２の表面に形成された静電
潜像は、前記磁極Ｎ₁に保持された現像剤溜まり５６の
現像剤と、磁極Ｎ₁と磁極Ｎ₂との中間部に保持された現
像剤５７と接触して可視像化される。ここで、前述のよ
うに、磁極Ｎ₁に保持された現像剤５６は高密度、磁極
Ｎ₁と磁極Ｎ₂の中間に保持された現像剤５７は低密度、
磁極Ｎ₂に保持された現像剤５８は中密度である。

【００６０】したがって、可視像化されたトナー像はエ
ッジ効果が弱く、フラットな画像である。そのため、ニ
ップ部５０において、感光体３２上のトナーはほぼ完全
に転写シート５０に転写され、転写後の感光体３２に残
るトナー量が極めて僅かとなる。また、当然のことなが
ら、地肌カブリ、画像先端・後端掠れ、リード部白抜
け、規制部材による白抜け、キャリア付着も無い。

【００６１】前記プリンタは二成分系の現像剤を使用す
るものであったが、一成分の磁性トナーだけでなる現像
剤を使用するものであってもよい。この場合、磁極
Ｎ_１，Ｎ_２の磁力は、スリーブ外周面上で７００〜１，
３００ガウスとする。また、現像ギャップＤ_Ｓは０．２
５〜０．３ｍｍ、規制ギャップＤ_Ｂは０．１５〜０．２
ｍｍとする。

【００６２】本発明にかかる現像装置に使用するスリー
ブの外周面は、図１８に示すように、軸方向の凹溝２０
１（深さ５〜５００μｍ）を等間隔に形成するか、また
は、ブラスト処理等によって同程度の微小凹凸を形成し
たものであることが望ましい。その理由は、スリーブ外
周面が鏡面の場合、上流側の磁極Ｎ₁に保持された現像
剤がスリップし易く、そのために、磁極Ｎ₁と磁極Ｎ₂と
の中間部に搬送されない事態が生じたり、また、現像剤
が飛翔しない条件に磁力を設定することが非常に難しい
が、表面を粗くすれば、現像剤に対するスリーブの摩擦
力が大きくなり、現像剤搬送力が向上して、磁極中間部
への現像剤の搬送や、磁力設定が容易になるからであ
る。

【００６３】また、スリーブに印加するバイアスＶ
_Bは、直流に交流を重畳したものが望ましい。これは、
交流を重畳することによって、現像剤に振動が加わり、
感光体に対するトナー供給能力が向上し、十分な画像濃
度の確保が容易になるからである。ただし、交流は、周
波数が０．５ＫＨ_Z〜５ＫＨ_Z、電圧（ピークツーピー
ク）／現像ギャップ（感光体とスリーブとの間隔）が１
〜１０ＫＶ／ｍｍであることが望ましい。この範囲が適
当なのは、周波数が０．５ＫＨ_Z以下のときは画像上に
縞模様が発生し、５ＫＨ_Z以上のときは前記濃度向上の
効果が得られなくなるからで、電圧／現像ギャップが１
ＫＶ／ｍｍ以下のときは前記濃度向上の効果が得られ
ず、１０ＫＶ／ｍｍ以上のときは感光体とスリーブとの
間でリークが発生するからである。

【００６４】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
係る同極型現像装置およびこの現像装置を有する画像形
成装置では、同極部における二つの磁極の中間部に対向
する領域にも現像剤を保持し、該中間部の低密度現像剤
との接触をもって現像を終了するようにしている。

【００６５】したがって、静電潜像のエッジ部だけに多
くのトナーが付着することがなく、エッジ効果の弱い画
像を得ることができる。そのため、網点画像の原稿を現
像しても個々の網点が正確に再現されるし、複数のカラ
ー像を重ねて画像を形成する画像形成方法にあっても全
体に均一濃度の画像を得ることができる。

【００６６】また、上流側磁極の対向部では、この磁極
から発生している磁力線はさらに上流側の磁極に向かっ
て形成されているので、磁気ブラシの先端が寝た状態に
なるとともに、上流側の磁極へ逆流するような力を受け
るため、ほぼ直線状に伸びた従来の現像装置の磁気ブラ
シに比べてトナー掻き取り効果が弱い。そのため、画像
先端部におけるはけ筋や後端部分における掠れが減少
し、輪郭のはっきりした画像が得られるとともに、リー
ド部白抜けも防止できる。

【００６７】さらに、磁極の対向部に形成される磁気ブ
ラシ現像剤は３次元方向に撹乱されるので、たとえ規制
板とスリーブとの間に異物の詰まっていても、異物に対
応した現像剤の不存在部分が消去され、白すじの無い画
像が得られる。

【００６８】さらにまた、感光体に接触する現像剤の密
度が低いことから、キャリアが静電潜像周縁部における
回り込み電界により感光体に付着する確率が極めて低
く、感光体へのキャリア付着が減少する。

【００６９】すなわち、本発明にかかる現像装置は、従
来の現像装置に比べて、（イ）エッジ効果が強調されず
均一濃度の画像を得ることができる、（ロ）画像先端部
および後端部に掠れ模様の無い画像が得られる、（ハ）
規制部先端に異物が詰まっても画像上に白筋が現れるこ
とがない、（ニ）地肌かぶりやキャリア付着の問題を生
じることがない、などの種々の利点を有する。

【００７０】また、下流側の磁極に近接して磁性体を設
けたものでは、上流側の磁極対向部から搬送されてくる
現像剤が前記磁極と磁性体との間に形成される磁界に確
実に捕獲され、下流側磁極に保持される現像剤と感光体
との接触が確実に防止される。加えて、現像剤の落下が
防止されるので、画像形成装置の内部を清潔に維持する
ことができる。

【００７１】さらに、感光体の内側に第２の磁石体を配
置したものでも、下流側の磁極に保持された現像剤と感
光体との接触、および現像剤の落下飛散を確実に防止す
ることができる。

【００７２】さらにまた、前記現像装置を組み込んだロ
ーラ転写型の画像形成装置では、可視像化されたトナー
像はエッジ効果が弱くフラットな画像であるから、ニッ
プ部において、感光体上のトナーがほぼ完全に転写シー
トに転写され、転写後の感光体に残るトナー量が極めて
僅かとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 現像装置の部分断面図である。

【図２】 同極部の磁力分布図である。

【図３】 現像部における現像剤の状態を示す説明図で
ある。

【図４】 トナーの付着状態を示す断面図である。

【図５】 トナーを重ねた付着状態を示す断面図であ
る。

【図６】 現像剤の飛翔に伴うトナー飛散の説明図であ
る。

【図７】 現像部における現像剤の状態を示す説明図で
ある。

【図８】 現像部における現像剤の状態を示す説明図で
ある。

【図９】 磁性体を有する現像装置の部分断面図であ
る。

【図１０】 現像装置の部分断面図である。

【図１１】 現像装置の部分断面図である。

【図１２】 現像装置の部分断面図である。

【図１３】 画像形成装置の部分断面図である。

【図１４】 画像形成装置の部分断面図である。

【図１５】 画像形成装置の部分断面図である。

【図１６】 プリンタの断面図である。

【図１７】 プリンタの部分断面図である。

【図１８】 スリーブの部分正面図である。

【図１９】 単極型現像装置の部分断面図である。

【図２０】 同極型現像装置の部分断面図である。

【図２１】 内極回転型現像装置の部分断面図である。

【図２２】 エッジ効果の強いトナー像の断面図であ
る。

【図２３】 定着トナー像の断面図である。

【図２４】 定着トナー像の断面図である。

【図２５】 画像境界部における磁界の存在状態を示す
図である。

【図２６】 画像前端・後端の掠れ模様の発生を説明す
る図である。

【図２７】 リード部白抜けの発生を説明する図であ
る。

【図２８】 内極固定型現像装置の現像部における現像
剤の状態を説明する図である。

【図２９】 内極固定型現像装置の現像部における現像
剤の状態を説明する図である。

【符号の説明】

１…現像ローラ、２…スリーブ、３…磁石体、４…規制
板、１０…感光体、Ｎ_０…同極部、Ｎ_１，Ｎ_２…磁極、
Ｄ_１，Ｄ_２，Ｄ_１２…現像剤。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村崎 博司 大阪府大阪市中央区安土町２丁目３番13 号大阪国際ビル ミノルタカメラ株式会 社内 (72)発明者 松浦 昌彦 大阪府大阪市中央区安土町２丁目３番13 号大阪国際ビル ミノルタカメラ株式会 社内 (72)発明者 三河 進 大阪府大阪市中央区安土町２丁目３番13 号大阪国際ビル ミノルタカメラ株式会 社内 (56)参考文献 特開 平２−19875（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−4281（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−21682（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非回転状態に固定された磁石体、及び該
   磁石体の周囲を移動するとともにその外周にキャリアと
   トナーからなる現像剤を保持するスリーブからなる現像
   剤担持体を備え、この現像剤を感光体に接触させて静電
   潜像を現像する現像装置において、 前記磁石体の感光体対向部に同極性の２つの磁極を、現
   像剤が該２つの磁極間のスリーブ外周面上に連続的に保
   持されるように、隣接して設け、該２つの磁極のうちス
   リーブ回転方向上流側に位置する磁極の磁力がスリーブ
   回転方向下流側に位置する磁極の磁力よりも大きく、か
   つ、前記２つの磁極の中間部の磁力が前記スリーブ回転
   方向上流側に位置する磁極の磁力の６０〜９０％になる
   ように設定し、 前記スリーブは前記現像剤が前記感光体と接触する部分
   に前記感光体と同方向に、かつ、該スリーブの周速が前
   記感光体の周速よりも速く移動するとともに、 前記２つの磁極のうちスリーブ回転方向上流側に位置す
   る磁極の対向部から前記２つの磁極の中間部に至る領域
   に保持されている現像剤が感光体に接触し、 スリーブ回転方向下流側に位置する磁極の対向部に保持
   されている現像剤が感光体と非接触となるように、 前記現像剤担持体を前記感光体に対して配置したことを
   特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 前記２つの磁極のうち、スリーブ回転方
   向下流側に位置する磁極に近接して磁性体または前記磁
   極と異なる極性の磁界発生手段を設けたことを特徴とす
   る請求項１の現像装置。
3. 【請求項３】 非回転状態に固定された磁石体、及び該
   磁石体の周囲を移動するとともにその外周にキャリアと
   トナーからなる現像剤を保持するスリーブからなる現像
   剤担持体を有し、この現像剤を感光体に接触させて静電
   潜像を現像する現像装置を備えた画像形成装置におい
   て、 前記磁石体の感光体対向部に同極性の２つの磁極を、現
   像剤が該２つの磁極間のスリーブ外周面上に連続的に保
   持されるように、隣接して設け、該２つの磁極のうちス
   リーブ回転方向上流側に位置する磁極の磁力がスリーブ
   回転方向下流側に位置する磁極の磁力よりも大きく、か
   つ、前記２つの磁極の中間部の磁力が前記スリーブ回転
   方向上流側に位置する磁極の磁力の６０〜９０％になる
   ように設定し、 前記スリーブは前記現像剤が前記感光体と接触する部分
   に前記感光体と同方向に、かつ、該スリーブの周速が前
   記感光体の周速よりも速く移動するとともに、 前記２つの磁極のうちスリーブ回転方向上流側に位置す
   る磁極の対向部から前記２つの磁極の中間部に至る領域
   に保持されている現像剤が感光体に接触し、 スリーブ回転方向下流側に位置する磁極の対向部に保持
   されている現像剤が感光体と非接触となるように、 前記現像剤担持体を前記感光体に対して配置したことを
   特徴とする画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記感光体の内側に第２の磁石体を設
   け、この第２の磁石体における前記２つの磁極と同一極
   性の磁極を、前記同極部に対向させたことを特徴とする
   請求項３の画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記画像形成装置が、感光体とこれに押
   圧された転写ローラとの間に形成されるニップ部に転写
   シートを導入し、前記感光体上に形成されたトナー像を
   前記転写シートに転写するものであることを特徴とする
   請求項４の画像形成装置。