JP3152655B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、静電潜像を顕像化するための現像装置を備
えた電子写真装置、或いは静電記録装置などの画像形成
装置の組み立て方法に関し、特に多色画像を形成する画
像形成装置の組み立て方法に関するものである。

従来の技術 従来、画像を形成するための電子写真装置、或いは静
電記録装置などの画像形成装置において、所定のプロセ
スを介して像担持体上に形成された潜像を現像する際、
第11図に示すような磁気ブラシ法による現像装置を用い
て現像を行う場合があった。

この第11図に示す現像装置では、現像剤を担持する現
像剤担持体としての現像ローラ102と、像担持体として
の円筒状の感光ドラム１との間の距離ｄを保証するため
に、現像ローラ102に同軸に支持されたコロ状のスペー
サ部材109を、感光ドラム１又は該ドラム１の回転中心
軸上に支持された円板状部材に突当てている。

前記コロ状の部材109は、その半径が、現像ローラ102
と感光ドラム１との間の距離ｄ及び現像ローラ102の半
径ｒを加えたものになっている。

上記した現像装置において、このような構成をとる理
由としては、まず、現像ローラ102と感光ドラム１と
の間の距離ｄが形成される画像の濃度或いは品位に大き
な影響を与えること、及びこの距離が、通常、極めて
小さな値であることが挙げられる。最近はプリンターや
複写機等の画像形成装置に対して、カラーグラフィック
出力等の要求が課され、より高品位な画像が必要となっ
てきている。これらを達成するため、即ち、感光ドラム
１上の潜像に対してより忠実な顕像化を行なうために
は、感光ドラム１と現像ローラ102との距離ｄをより小
さくしている（具体的には1mm以下である）。

発明が解決しようとする課題 ところで、上記した画像形成装置では、現像ローラ10
2表面から遊離、飛散する現像剤、或いは感光ドラム１
表面から遊離、飛散する現像剤が、ある程度発生するこ
とは避けられない。これらの遊離、飛散した現像剤が、
コロ状のスペーサ部材109と感光ドラム１との接触面に
達すると、この接触面で現像剤が圧縮される。圧縮され
た現像剤は、部材109の表面或いは感光ドラム１の表面
に融着し、その結果、双方の突当て面に微妙な突起を形
成する。

このようにして形成された突起は、感光ドラム１とコ
ロ状部材109とが接触しながら回転する際、円滑な回転
を妨げる。その結果、両者の回転に伴って、現像ローラ
102と感光ドラム１との距離ｄが変動したり、或いは回
転時に発生する感光ドラム１自身の振動、もしくは光学
系へ伝幡した振動の影響により、潜像或いは顕像が乱
れ、特に複数色の画像を重ね合わせる多色画像形成装置
では、個々の色の画像の乱れが相互に影響し合って高品
位な画像を得ることができなくなる。

又コロ状部材109と感光ドラム１の表面に現像剤の融
着物が付着すると、画像形成に重大な影響を持つ距離ｄ
が増大するため、その間で作用する現像電界が減少し、
画像濃度の全体的な低下を招いてしまう欠点があった。

また特公平１−8330号に記載のように、多色画像を形
成するために使用に供される各現像ユニットが順次移動
して現像を行う画像形成装置では、現像作動位置に移動
して来た現像ユニットの前述したコロ状スペーサ部材10
9が感光ドラム１と衝突することを避けることができな
かった。そしてこのスペーサ部材109と感光ドラム１と
の衝突時に、感光ドラム１上で既に静電潜像を形成中の
場合には、衝突時の振動が光学系に伝幡したり、或いは
感光ドラム１自身の振動により、画像品位が部分的に低
下するという欠点があった。各色の画像品位の低下は相
互に影響し合って、多色乃至カラー画像の品位を著しく
低下させる。

従って本発明の目的は、像担持体上に順次形成された
各色の潜像を現像装置の各色の現像ユニットで順々に現
像して、多色乃至カラー画像を形成するに際し、各現像
ユニットの現像剤担持部材と像担持体の間隙を、長期に
亙って高精度に一定に保ち、長期に亙って安定して高品
位の多色乃至カラー画像を形成することが可能な画像形
成装置の組み立て方法を提供することである。

課題を解決するための手段 上記目的は本発明に係る画像形成装置の組み立て方法
にて達成される。要約すれば本発明は、静電潜像を担持
する像担持体と、現像ローラを備え前記像担持体に形成
された静電潜像を現像する複数の現像ユニットと、前記
複数の現像ユニットを支持して回転することにより各現
像ローラを現像位置にて前記像担持体と所定間隔を有し
て対向させる回転支持体であって径方向における前記現
像ローラの位置を現像動作時の位置に保持した状態で回
転する回転支持体とを有する画像形成装置の組み立て方
法において、 前記回転支持体の径方向に移動可能であって各現像ロ
ーラを支持するための複数の支持部材と、各支持部材を
前記回転支持体の径方向に付勢する複数の付勢手段とを
設け、前記現像ローラの半径に前記所定間隔を加えた半
径を有する治具を各支持部材に支持させ、該治具を前記
像担持体に当接させた状態で前記回転支持体に対して前
記支持部材を固定し、その後前記治具にかえて前記現像
ローラを前記支持部材に支持させたことを特徴とする画
像形成装置の組み立て方法である。

本発明の一実施態様によると、前記画像形成装置の前
記像担持体と前記現像ローラとの間には交番電界が形成
される。

本発明のその他の特徴、目的は以下の説明から明らか
になる。

実施例 第２図を参照すると、本発明の画像形成装置の一実施
例としてのフルカラー電子写真複写機の全体的な概略構
成が示されている。第２図に示すように、電子写真複写
機の概略中央部には、像担持体としての表面に電子写真
感光層を有する円筒状感光ドラム１が配設され、矢印方
向（反時計方向）に回転駆動される。

この感光ドラム１の略真上位置には一次帯電器２が配
設され、感光ドラム１の左側には回転式現像装置100が
配設され、感光ドラム１の略真下位置には転写装置５が
配設され、そして感光ドラム１の右側にはクリーニング
装置６が配設されている。

また電子写真複写機の上方部には、周知の光学系10が
配設され、この光学系10は、ガラス板等の透明プラテン
７上の原稿Ｏの画像を、前記一次帯電器２と回転式現像
装置100との間に位置した露光部３にて感光ドラム１上
に投影（スリット露光）するように構成される。このよ
うな光学系10は、任意の光学系を利用し得るが、本実施
例では、第１走査ミラー11、この第１走査ミラー11に対
して半分の速度で同方向に移動する第２及び第３走査ミ
ラー12及び13、結像レンズ14、第４固定ミラー15を備え
ている。原稿照明光源16は、第１走査ミラー11と共に運
動するように構成し、また、赤、緑、青、NDフィルター
を備えた色分解フィルタ17は、第４固定ミラー15と露光
部３との間に配置される。

第１、第２、第３走査ミラー11、12、13によって走査
された原稿Ｏの反射光像は、レンズ14を通過後、第４固
定ミラー15を経て色分解フィルタ17により色分解され、
露光部３にて帯電器２で帯電されている感光ドラム１上
に結像される。これにより選択された色に対応する静電
潜像が形成される。

上記構成にて、感光ドラム１は、色分解フィルタ17に
よって、色分解された色毎に帯電、露光、現像、転写及
びクリーニング工程等の一連の画像形成プロセスが、一
次帯電器２、光学系10、回転式現像装置100、転写装置
５及びクリーニング装置６によって施される。

ここで、上記した回転式現像装置100は、軸310を可動
体としての中心に矢印方向に回転可能な支持体300と、
この回転支持体300に略90゜の角度間隔で、それぞれ、
着脱自在に保持させた現像ユニット101とを具備し（本
実施例の場合には、イエロートナーを用いる現像ユニッ
ト101Y、マゼンタトナーを用いる現像ユニット101M、シ
アントナーを用いる現像ユニット101C及びブラックトナ
ーを用いる現像ユニット101Bの４個の現像ユニットが具
備されている）、色分解されて感光ドラム１面に形成さ
れた各色の画像に対応する潜像を、それぞれ対応する現
像ユニットの現像剤によって顕像化する。

すなわち、回転支持体300の略90゜ずつの回転角度制
御により、所要の現像ユニットが感光ドラムと相対する
所定の現像位置へ移動して、その現像ユニットの現像剤
担持体としての現像ローラが感光ドラム１と対向され、
その現像ユニットによる現像が実行される。現像時、現
像ローラには交番、或いは直流電圧を重畳した交番、サ
イン波、矩形波等の振動電圧が現像バイアス電圧として
印加され、感光ドラム１にトナーを繰り返し付着、離脱
させる工程を経て潜像を現像している。なお、第２図
は、ブラック現像ユニット101Bが現像位置にあって感光
ドラム１に相対している状態を示しているものである。

このようにして現像された顕画像は、転写装置５に
て、給紙装置30から供給される転写材Ｐに転写される。
すなわち、転写装置５は、典型的には、その周面に転写
材Ｐ、すなわち転写紙を把持するためのグリッパ5aを有
した転写ドラム5bを備えており、この転写装置５は、給
紙装置30の転写材カセット31、または32から転写材搬送
系35を経て給紙された転写材Ｐの先端をグリッパ5aで把
持し、感光ドラム１上の各色毎の顕画像を転写するべく
回転移送せしめる。なお、転写ドラム５の転写域内部に
は、転写帯電器5cが配置されている。

かくして、各色の顕画像、すなわち、トナー画像が順
次重ねて転写された転写材Ｐは、グリッパ5aから解放さ
れ、分離爪８にて転写ドラム5bから剥離される。次い
で、転写ドラム5bから剥離された転写材Ｐは、転写材搬
送系25によって定着装置20へと送られ、この定着装置20
によって転写材Ｐ上の多色カラートナー画像は転写材Ｐ
上に定着され、その後、転写材Ｐは、トレー23上へと放
出される。

尚、上記の実施例では、ポジの原稿Ｏの光学像をレン
ズ14を通して直接感光ドラム１に露光した。この場合、
感光ドラム１上の潜像の暗部電位領域（即ち、光で露光
されなかった領域）にトナーを付着させる。所謂正規現
像が行われる。従って、各現像ユニットにおいて、現像
ローラによりて現像部に搬送される現像剤中のトナー
は、キャリア粒子との摩擦により潜像の暗部電位と同極
性に摩擦帯電している。

本発明は、以上に限らず、電気的画像信号により変動
された光束を形成して、この光束で感光ドラムを走査露
光して潜像を形成する画像形成装置に適用することがで
きる。かかる画像形成装置は高品位の多色乃至カラー画
像を形成できるので、本発明を適用するのに特に有効で
ある。

この画像形成装置によると、トナーで可視化されるべ
き感光ドラムの領域に光が照射され、光が照射された明
部電位領域にトナーを付着させて可視化する反転現像方
式が採用される。第３図はこのような画像形成装置の一
例を示すものである。

第３図において、レンズ14からの原稿Ｏの光学像は、
光電変換素子26に結像される。素子26は受光面に赤、
緑、青のフィルター層、即ち、色分解フィルター層が設
けられたカラー画像読取り素子であり、光像の赤色、緑
色、青色に対応する電気信号を出力する。電気信号は信
号処理回路27で処理してレーザー駆動信号に変換され、
レーザー駆動信号はレーザー28を変動駆動して、選択さ
れた色画像に対応するレーザー情報光束を出力させる。
このレーザー光束は回転多面鏡29で偏向され、ドラム１
をラスター走査する。

各現像ユニットの現像剤担持体が現像部に搬送する現
像剤中のトナーは、キャリア粒子との摩擦により潜像の
暗部電位と同極性に摩擦帯電されており、このトナーが
潜像の明部電位領域に付着してこれを可視化することを
除けば、第３図の装置の構成は第２図の装置の構成と同
様である。なお、第３図の装置の場合、レーザー28をコ
ンピュータ等からの画像信号で駆動してもよい。

ここで、本発明において、上記したような画像形成装
置で用いる回転式現像装置100について、第１図および
第４図を参照して詳しく説明する。

尚、第１図では４つの現像ユニット101のうちの黒色
現像ユニット101Bのみを示したが、回転支持体300への
現像ユニットの支持させ方は、４つの現像ユニットとも
同じである。また各現像ユニットの機械的構成は全て同
じであり、収容されている現像剤の色がユニット毎に異
なるだけである。

各現像ユニット101は現像剤を収容した現像容器101a
を有しており、現像容器101aはベアリング103を介して
円筒状の非磁性スリーブ、即ち現像ローラ102を回転自
在に支持している。この現像ローラ102内には後述のよ
うに磁石が静止配置されている。現像ローラ102の軸10
2′の両端部には、軸102′に回転自在に支持された円柱
状部材としてのベアリング104が配置されている。本明
細書ではかかるベアリング104もローラ102の軸102′の
一部と呼ぶ。このベアリング104を支持する支持部材
（位置決め部材）105が回転支持体300に位置調節可能に
固定されている。この支持部材105は、現像ユニットを
現像位置以外で着脱することができるように、一方に切
欠き部を有していると共に、ベアリング104を支持部材1
05に係合固定するためのアーム106を保持している。

このアーム106は、現像容器101aを着脱自在にするた
めに、支持部材105への取付軸106′を中心にして回動可
能で、ベアリング104を支持部材105に押し付けることに
より、現像ローラ102及び現像容器101aを、感光ドラム
１に対して所定位置に保持することができるものであ
る。アーム106は、第４図に示すように、ネジ106″によ
り支持部材105に固定される。

そして、第１図における感光ドラム１と現像ローラ10
2との間の距離ｄを、画像形成時以外に、例えば組立て
時などに予め調整可能にするため、回転支持体300に取
り付け固定される支持部材105の取付け位置が、距離ｄ
が変化する方向に移動可能とされている。

すなわち、付勢バネ107で、支持部材105を回転支持体
300の軸310とは反対方向半径方向に付勢している。所望
する現像ローラ102と感光ドラム１との間の距離ｄ（1mm
以下の微小距離）に現像ローラ102の半径ｒを加えた半
径を有する円板状部材108が設けられた治具108′を、第
５図に示すように、ベアリング104を支持している支持
部材105に装着した後、バネ107の付勢力で部材108を感
光ドラム１に当接させた状態で、支持部材105と回転支
持体300をネジ107aにより固定する。その後、治具108′
を支持部材105から取外して、その代わりに、ベアリン
グ104を軸102′に嵌めた半径ｒを有した現像ローラ102
を支持部材105に装着すれば、感光ドラム１と現像ロー
ラ102との間の距離は、所望の距離ｄとなる。

以上の手順で、各現像ユニットの支持部材105の回転
支持体300への位置を調整後、この回転支持体300に各支
持部材105を固定する。

尚、支持部材105に設けられた長孔107bは、現像ロー
ラ102と感光ドラム１との間の間隙の広さが調整可能な
方向に、支持部材105を回転支持体300に対して移動可能
とするためのものである。上記の固定ネジ107aはこの長
孔107bに挿入される。

第１図および第５図では、１つの支持部材105に対し
て１つの長孔107b、１つのネジ107aを設けた場合を示し
たが、第４図に示すように、１つの支持部材105に対し
て２つの長孔107b、２つの固定ネジ107aを設けてもよ
い。

以上の実施例では、現像ローラ102の回転軸102′を支
持部材（位置決め部材）105に係合して現像ユニットの
位置決めを行った。この仕方が、感光ドラム１と現像ロ
ーラ102との間の間隙量ｄを機械的誤差を可及的に小さ
くして設定できるので最も好ましいが、現像容器101aに
他に突起等を設け、この突起等を回転支持体300に位置
調整可能に固定された支持部材に係合して、現像ユニッ
トを位置決めしてもよい。

尚、第１図において、符号50は感光ドラム１と回転支
持体300の軸310とを支持する共通のフレーム板である。

次に、各現像ユニット101の構成を第６図を用いて説
明する。

各現像ユニットは、現像剤80を収容した現像容器101
a、現像剤担持体としての現像ローラ102、現像剤層規制
部材としてのブレード83などを有する。

現像容器101aの感光ドラム１に近接する位置には開口
部が形成されており、この開口部に前記現像ローラ102
が回転可能に設けられており、該現像ローラ102の上方
に前記ブレード83が所定隙間を設けて取り付けられてい
る。

現像ローラ102は非磁性材料で構成され、現像動作時
には、第６図の矢印方向に回転し、その内部には磁界発
生手段である磁石84が固定されている。磁石84は、現像
剤80を感光ドラム１に付与する現像部に現像剤80の磁気
ブラシを形成する現像磁極S₁と、現像剤80を搬送する搬
送磁極N₁、N₂、S₂、N₃を有している。

又、前記ブレード４は、アルミニウム（Al）などの非
磁性材料にて構成され、これは前述の如く現像ローラ10
2の表面との間に所定の隙間を設けて取り付けられ、こ
の隙間は現像ローラ102上を現像部へと搬送される現像
剤80の量、即ち、現像ローラ102上の現像剤80の厚さを
規制する。本実施例においては、現像剤80として非磁性
トナー81と磁性粒子（キャリア）82とが混合された２成
分現像剤が使用されるので、ブレード83の先端部と現像
ローラ102の表面との間を非磁性トナー81と磁性粒子82
の双方が通過して現像部へ送られる。ブレード83の箇所
に移動する現像剤80の量は、その案内面89により規制さ
れる。

非磁性トナー81としては、12μｍ以下、特に10μｍ以
下、５μｍ以上の体積平均粒径を有するものが好ましく
使用できるが、本実施例では体積平均粒径が約８μｍの
ものを使用した。

磁性粒子82は上述のトナー81を使用する場合、重量粒
径が20〜65μｍのものが好ましく使用し得るが、本実施
例では重量平均流系が約50μｍのものを使用した。

第６図において、搬送磁極N₁とそのすぐ下流の搬送磁
極N₂は同極性であり、両者の間には反発磁界が発生して
いる。従って現像ローラ102に保持されたまま搬送磁極N
₁へと搬送された現像剤80は、この反発磁界の作用によ
り現像ローラ102から取り除かれ、後述する第１スクリ
ュー85aにより撹拌混合され、磁極N₂近傍で新たな現像
剤80が供給される。

即ち、現像ローラ102上の現像履歴を受けた現像剤80
は剥離除去され、十分に混合された新たな現像剤80が現
像ローラ102へと常に供給されるので、安定して良好な
画像が得られる。

ところで、上記現像容器101aの内部は、第６図の紙面
垂直方向に延在する隔壁87によって現像室（第１室）Ｓ
−１と撹拌室（第２室）Ｓ−２とに区画され、撹拌室Ｓ
−２の上方には隔壁86を隔ててトナー収容室Ｓ−３が形
成され、該トナー収容室Ｓ−３内には補給用トナー（非
磁性トナー）81が収容されている。この隔壁86には補給
口86aが開口しており、該補給口86aの切欠き付きローラ
86bの回転制御により、現像で消費されたトナー量に見
合った量で補給用トナー81が補給口86aを経て撹拌室Ｓ
−２内に補給される。又、上記現像室Ｓ−１及び撹拌室
Ｓ−２内には現像剤80が収容されている。尚、現像容器
101aの第６図における手前側と奥側の端部においては前
記隔壁87が形成されておらず、この両端部においては現
像室Ｓ−１と撹拌室Ｓ−２とを相連通せしめる開口部
（図示せず）が形成されている。

現像室Ｓ−１内には、現像ローラ102近傍の現像容器1
01a内の底部にあって図示矢印方向（反時計方向）に回
転し、現像剤80を第６図の奥側から手前側に搬送する第
１スクリュー85aと、該第１スクリュー85aの上方にあっ
て図示矢印方向（反時計方向）に回転し、現像剤80を第
６図の手前側から奥側に搬送する第２スクリュー88とが
設けられている。

又、撹拌室Ｓ−２内には上記第１スクリュー85aと略
同一水平位置にあって図示矢印方向（時計方向）に回転
し、現像剤80を第６図の手前側から奥側に撹拌搬送する
第３スクリュー85bが設けられている。

現像ローラ102には、これに交番バイアス電圧を印加
する電源90が感光ドラム１との間に設けられている。こ
の交番バイアス電圧の現像ローラ102への印加により、
現像部には交番電界が形成される。交番バイアス電圧と
しては、交番電圧に潜像の明部電位と暗部電位の間の電
圧値を有する直流電圧が重畳されたものが好ましい。そ
の交番電圧の波形は矩形波、三角波、サイン波等が利用
できる。又、正極性、負極性に交番に振動するものに限
らず、正極性内、又は負極性内だけで振動する交番電圧
も利用できる。

第７図は、現像部における現像剤の挙動を説明する説
明図である。感光ドラム１は潜像を構成する電荷を担持
し、本実施例においては静電潜像の明部電位（画像部電
位）、暗部電位（背景部電位）はともに負極性であり、
トナー81は負極性に帯電している。また、この実施例に
おいては感光ドラム１と現像ローラ102とは同一周方向
移動となるように矢印のごとく回転する。これらの間の
空間には電極90によって前述の交番電圧が印加され、交
番電界が形成される。

この空間には、前述のごとく現像ローラ102の回転に
よって搬送されてきた磁性粒子（キャリア）82とトナー
81との混合物である現像剤80の薄層がある。この現像剤
80の薄層は感光ドラム１に接触している。しかし、この
部分における磁性粒子82の相対体積比率（後述）の関係
から、磁性粒子82の存在量は通常のいわゆる磁気ブラシ
現像方法に比較してはるかに少なく、この点において通
常の磁気ブラシ現像方法とも本質的に異なる。この少な
い磁性粒子82が磁極S₁の作用で、鎖状に連なった穂91を
比較的粗の状態、すなわち比較的疎らな状態で形成す
る。

現像部における磁性粒子82の挙動は自由度が増加して
いるので、特殊なものとなっている。つまり、この疎ら
な磁性粒子82の穂91は均一な分布を形成すると共に、現
像ローラ102表面と磁性粒子82表面の両方を開放するこ
とができるため、磁性粒子82表面に付着したトナー81を
穂91に阻害されることなく感光ドラム１へ供給でき、現
像ローラ102表面の均一な開放表面の形成によって、現
像ローラ102表面に付着したトナーが81交番電界で現像
ローラ102表面から感光ドラム１表面へ飛翔できる。

ここで磁性粒子の挙動及びトナー粒子の飛翔について
説明する。

第７図に矢印ａ、ｂで示されるように、交番電界での
電界の方向は交番に変化するが、現像ローラ102側に負
成分の電圧が印加されている位相では、これによる電界
の方向はｂ方向である。このとき穂91は図示のごとく最
大起立状態となって、長い穂91は感光ドラム１表面に伸
びる。

一方、現像ローラ102および磁性粒子82の表面上のト
ナー81は前述のごとく負極性に帯電しているので、この
空間に形成されている電界によって感光ドラム１に転移
する。このときに穂91は粗の状態で起立しているので、
現像ローラ102の表面は露出しており、トナー81は現像
ローラ102の表面および穂91の表面の両方から離脱す
る。

交番電圧の正の成分が現像ローラ102に印加される位
相では、交番電圧による電界は矢印ａ方向である。した
がってこの空間部での穂91は縮んだ状態で感光ドラム１
に接触する。

一方、感光ドラム１上のトナー81は前述のごとく負極
性に帯電しているので、この空間に形成されている電界
によって現像ローラ102或いは磁性粒子82に逆転移す
る。このようにしてトナー81は感光ドラム１と現像ロー
ラ102表面及び磁性粒子82表面との間を往復運動し、感
光ドラム１および現像ローラ102の回転によって、これ
らの間の空間が広がるにつれて、電界が弱くなると共に
現像作用が完了する。

以上は反転現像を行う際の現像剤80の挙動の説明であ
るが、暗部電位領域にトナーを付着させてこれを可視化
する正規現像の場合の現像剤の挙動は、特開昭62−6397
0号公報に記載した通りである。

ここで現像部に搬送された現像剤80中の磁性粒子82の
量を規定する相対体積比率Ｑ（％）について説明する。
相対体積比率は、現像部、即ち現像ローラ102から感光
ドラム１へトナー81が転移或いは供給される部分におい
て定義される量である。即ち、現像部の現像ローラ102
表面の単位面積あたりについて非穂立状態で測定したと
きの現像剤80の塗布量Ｍ（g/cm²）と、その現像部空間
の高さｈ（cm）と、磁性粒子82の真密度ρ（g/cm²）
と、現像ローラ102表面の現像剤80中の磁性粒子81の重
量割合C/（Ｔ＋Ｃ）（％）（ただし、Ｃは磁性粒子重
量、Ｔはトナー重量である）、現像ローラ102と感光ド
ラム１との速度比σとによって定義され、以下の式によ
って示される。

相対体積比率Ｑ＝（M/h）×（1/ρ） ×｛C/（Ｔ＋Ｃ）｝×σ この相対体積比率Ｑは前述した現像ユニットの構成、
特にマグネット84の磁極配置、及び磁極の強さ、非磁性
ブレード83の現像剤案内面89の状態、ブレード83の端部
と現像ローラ102の面との間の距離等、及び現像剤80の
材料の相違により変化する。

上述したように、本発明においては、現像ローラ102
と感光ドラム１との間の間隙は、感光ドラム１にスペー
サを当接させないで保持する。従って現像ローラ102及
び／又は感光ドラム１に偏心が存在すると、現像ローラ
102、感光ドラム１の回転に伴って前記の式中の現像部
空間の高さｈが変動し、相対体積比率Ｑが変動する。

又、前述のように回転式或いは直線移動式の多色現像
装置構成においては、現像装置への外的振動が加わり、
これによっても相対体積比率Ｑは変動する。

この相対体積比率Ｑの変化は、複写画像に、特にその
画像濃度に大きな影響を与える。

従って、相対体積比率の変化が多少生じても複写画像
への影響が無いようにする必要がある。

本発明者等は、上記の相対体積比率Ｑと画像濃度との
間の関係を各種実験条件下で検討し、その結果、相対体
積比率Ｑ（％）を25≦Ｑ≦40の範囲に設定すれば、良好
なカラー複写画像が得られることが判明した。

第８図に、これら実験結果の一例を示す。

実験条件は次の通りである。即ち、現像装置の現像ロ
ーラ102の周速を280mm/sec、感光ドラム１の周速を160m
m/secとして試験した。現像ローラ102としては直径32mm
のステンレス（SUS）製円筒体を用い、その中にＮ極と
Ｓ極とに相互に着磁したマグネットローラを使用した。
現像ローラ102表面での磁束密度はS₁極が1000ガウス、N
₁極が650ガウス、N₂極が500ガウス、S₂極が750ガウス、
N₃極が500ガウスであった。

また現像ローラ102とブレード83先端との間隙を800μ
ｍにし、磁性粒子81は、体積平均粒径50μｍ、真密度5g
/cm²、最大磁化60emu/gのものを用いた。

トナー81としては、ポリエステル系樹脂を母体とする
平均体積粒径８μｍの非磁性トナーを用いた。このトナ
ー81は、現像ローラ102上にマグネットローラの磁界に
従ってコーティングされた。

上記の現像装置を第３図に示したカラー画像形成装置
に組み込み、感光ドラム１と現像ローラ102の表面との
間隔ｄを500μｍとした。感光ドラム１と現像ローラ102
との周速比は、160:280＝1:1.75、即ちσ＝1.75であ
る。現像ローラ102への現像剤の塗布量Ｍ（g/cm²）は40
mg/cm²に設定した。感光ドラム１は、外径寸法80mmの有
機感光材料製OPCドラムを用い、その潜像電位を暗部電
位で−650V、明部電位で−200Vとした。バイアス電源90
により、周波数2000Hz、ピーク対ピーク値2000Vの矩形
波交番電圧に−500Vの直流電圧を重畳させた交番電圧を
現像ローラ102に印加して、現像を行った。

更に雰囲気環境が変化したときに、相対体積比率と画
像濃度との間の関係がどのように変化するかも調べ、先
の第８図に合わせて示した。

第８図において、現像部での現像剤80中の磁性粒子81
の相対体積比率Ｑと画像濃度Ｄとの関係は、記号（Ａ）
で示したものが低湿環境（温度20℃／湿度10％）下にお
ける場合、記号（Ｂ）で示したのが中湿環境（温度23℃
／湿度60％）下における場合、記号（Ｃ）で示したのが
高湿環境（温度30℃／湿度80％）下における場合であ
る。図の曲線から明らかなように、相対体積比率が約20
％を超えると画像濃度が1.5以上を示し、十分なベタ画
像を得ることができる。又、該相対体積比率が約25％以
上では、相対体積比率の変動に対して画像濃度の変化が
少なくなり、画像濃度は飽和に達する。

さらに、これらの関係図から、前記の装置構成によれ
ば環境変動時においても、相対体積比率Ｑ（％）が25≦
Ｑ≦40を満たすことにより、常に良好な画像特性、即
ち、画像濃度変化の極めて少ない画像が得られることが
判った。

上記の相対体積比率が25％未満では、相対体積比率の
わずかな変動に対し画像濃度が変化し、特に低湿環境下
でその変化が大きくなったり、現像ローラ102表面上に
形成される現像剤層の厚さが全体的に不均一傾向となっ
て、画像上にムラ、特にハーフトーン部にムラが生じて
しまうなどの画像特性上の問題が生じてくる。相対体積
比率が40％を超えると、磁性粒子82の穂91が現像ローラ
102の表面を閉鎖する度合が増大し、かぶりが発生した
り、現像ローラ102と感光体１との間での現像剤80の動
きが疎外されて、画像濃度の低下を引き起こしたりして
好ましくない。

相対体積比率が20〜40％の範囲であれば、現像ローラ
102面上に現像剤80の穂91が好ましい程度に疎らな状態
で形成され、現像ローラ102表面および磁性粒子82の穂9
1の表面上に付着していた両方のトナー81が感光ドラム
１に対して十分に開放され、現像ローラ102上のトナー8
1も交番電界で飛翔転移するので、殆ど全てのトナー81
が現像に寄与可能な状態となることから、高い現像効率
（現像部に存在するトナーのうち現像に消費され得るト
ナーの割合）および高画像濃度が得られる。又、微少で
あるが激しい穂91の振動を生じさせ、これによって磁性
粒子82および現像ローラ102に付着しているトナー81が
ほぐされる。いずれにせよ、通常の磁気ブラシなどの場
合に生じる掃目ムラやゴースト像が発生するのを防止で
きる。更に穂91の振動によって磁性粒子82とトナー91と
の摩擦接触が活発になるので、トナー91への摩擦帯電を
向上させ、かぶりの発生を防止できる。

更に好ましくは、第９図に示すように、感光ドラム１
と現像ローラ102との周速非σを1.5≦σ≦2.0と設定す
るのがよい。これは、現像ローラ102と感光ドラム１と
の間に相対速度差を持たせることにより、現像剤80によ
る感光ドラム１の機械的摩擦を利用して、感光ドラム１
上に付着した不要なカブリトナー81や磁性粒子82を現像
容器101a中に再回収できることと、速度比を1.5以上に
することにより現像効率を上げることができること等の
効果があるからである。しかし、σ＞2.0の設定下で相
対体積比率を高めると、上記の再回収の効果が強すぎ
て、ブラシ後や濃度低下を生じやすくなる。またσ≦2.
0にしておくことで、現像時の現像ユニット101外へのト
ナー81の飛散も防止できる。またσ＞2.0では複写画像
のベタ部内での濃度が一様ではなくなり、いわゆる「掃
き寄せ」を生じ易くなる。

次に、現像部での電界強度の好適範囲について、第10
図の現像バイアスの説明図に基づき説明する。

第10図において、現像ローラ101に印加される現像バ
イアス電圧は矩形波で、反転現像するようになってい
る。トナー81と逆極性に摩擦帯電した磁性粒子82が、感
光ドラム１の画像部に付着して既に現像されている画像
を見出すことを防止するために、感光ドラム１の画像部
に対する磁性粒子82の付着を防止することが好ましい。
即ち、画像部に磁性粒子82が付着すると、この磁性粒子
82による部分的な階調度の低下傾向が見られ、画像濃度
も低下していることが判った。画像部に磁性粒子82の付
着が生じる問題には、画像部にトナー81を多く付着せし
めようとする最大電界強度が逆に磁性粒子82の付着を生
じさせてしまうという、混合型の現像剤特有の原因があ
る。しかし、感光ドラム１への磁性粒子82の付着を防止
すべく、逆に最大電界強度を弱くしすぎると、代えって
画像の階調度が悪化して十分な濃度が出ないことも判明
した。

画像部の最大電界強度Ｆ（V/μｍ）は、静電像画像部
の電位V_L（Ｖ）と、バイアス電圧の直流成分V_DC（Ｖ）
と、この直流成分V_DCに関して静電像画像部の電位V
_L（Ｖ）と反対側に位置する最大電界付与点のバイアス
ピーク電圧VppMax（Ｖ）と、現像ローラ102表面と感光
ドラム１表面との間の最近接間隙ｄ（μｍ）とによって
形成される式 Ｆ＝｛|VppMax−V_DC|＋|V_DC−V_L|｝/d で与えられる。

第10図では、背景電位V_Dが−650（Ｖ）、画像電位V_L
が−200（Ｖ）の潜像を反転現像するが、背景部へのト
ナー81の付着防止としてのバイアス直流成分V_DCを−500
（Ｖ）と設定してある。そしてVppMax（Ｖ）が−1500
（Ｖ）となる交番バイアス電圧をスリーブ101に印加
し、上記条件を満足した上で、スリーブ101と感光ドラ
ム１との間の最近接間隙ｄを450μｍ〜600μｍまで変化
させたところ、画像部の最大電界強度Ｆは、間隙ｄが45
0μｍのとき2.89（V/μｍ）、500μｍのとき2.60（V/μ
ｍ）、550μｍのとき2.36（V/μｍ）、600μｍのとき2.
17（V/μｍ）となり、いずれも画像部に対する磁性粒子
82の付着はほとんど見られず、画像の階調度も良好であ
った。

これに対して間隙ｄを400μｍに狭くしたところ、画
像部に磁性粒子82が一様な割合で付着し、画像全体の階
調製が低下し、画像の荒びや乱れ、又転写時に画像ムラ
が生じてしまった。このときの電界強度Ｆは3.25（V/μ
ｍ）であった。又、間隙ｄを450μｍとしたとき電界強
度Ｆは2.89（V/μｍ）となり、画像部への磁性粒子82の
付着はごく一部にわずかに見られる程度で、磁性粒子82
の付着がかなり防止されて、画像の均一性も保たれてい
た。逆に間隙ｄを650μｍとしたところ、電界強度Ｆは
2.00となり画像部磁性粒子82付着は減少しているものの
階調性は磁性粒子82付着時よりも低下し、ラインのシャ
ープネスが低下する傾向となり、画像濃度も低下してし
まった。更に間隙ｄを600μｍと広くしたところ、階調
性は回復し画像濃度も十分なものとなった。

一方、間隙ｄを一定として交番電界自体を可変して行
なったものでも、画像部の最大電界強度Ｆが2.17以上、
2.89以下にあるときは、それ以外の場合よりも画像の階
調性が高く、画像部への磁性粒子82の付着もほとんど見
られなかった。

電界強度Ｆを2.7以下にすると、間隙ｄが450μｍでＦ
＝2.89の部分的に極くわずかに見られていた、磁性粒子
82の付着による画像の荒びが全くなくなり、磁性粒子82
の付着が見られなかった。仍て、画像部への磁性粒子82
の付着を大幅に防止し、良好な画像の濃度と階調性を共
に得ることが条件は、2.2≦Ｆ≦2.9であり、更に好まし
くは2.2≦Ｆ≦2.8である。

好ましい条件を更に付記すると、磁性粒子82は絶縁性
のものよりも抵抗の低い中高抵抗磁性粒子（体積抵抗が
10⁷Ωcm以上、10¹²Ωcm以下、好ましくは10⁸Ωcm以上、
10¹⁰Ωcm以下）が良く、又表面に薄い樹脂被膜を施した
ものが良い。又、画像部以外への磁性粒子82の付着は、
非画像部たる背景部に対して生ずることになるが、本発
明においては、背景部への磁性粒子82の付着防止に対し
ても好ましいものとなる。

そのための条件は、前記の直流成分V_DC（Ｖ）が可変
であっても、背景部にトナー81が付着しない範囲で、直
流成分V_DCを背景部電圧V_D（Ｖ）に対して下記の条件を
満たすようにすることである。

50≦|V_DC−V_D|≦200 背景部電位は環境により変動する場合もあるので、確
実性を増すには、上記の|V_DC−V_D|の値はより好ましく
は150（Ｖ）以下である。

以上のような条件は、暗部電位V_Dの領域にトナーを付
着させ、明部電位V_Lの領域を背景部とする正規現像につ
いても該当する。

発明の効果 以上説明したように、本発明の画像形成装置の組み立
て方法では、静電潜像を担持する像担持体と、現像ロー
ラを備え像担持体に形成された静電潜像を現像する複数
の現像ユニットと、複数の現像ユニットを支持して回転
することにより各現像ローラを現像位置にて像担持体と
所定間隔を有して対向させる回転支持体であって径方向
における現像ローラの位置を現像動作時の位置に保持し
た状態で回転する回転支持体とを有する画像形成装置の
組み立て方法において、回転支持体の径方向に移動可能
であって各現像ローラを支持するための複数の支持部材
と、各支持部材を回転支持体の径方向に付勢する複数の
付勢手段とを設け、現像ローラの半径に所定間隔を加え
た半径を有する治具を各支持部材に支持させ、該治具を
像担持体に当接させた状態で回転支持体に対して支持部
材を固定し、その後治具にかえて現像ローラを支持部材
に支持させた構成とされるので、本発明は、像担持体と
各現像ローラとの間の間隔を容易且つ高精度に保証する
ことができる。

従って、本発明に従って組み立てられた画像形成装置
は、スペーサ部材を有さず、そのために、スペーサ部材
と像担持体との衝突もなく、又、上述のように、各現像
ユニットの現像ローラと像担持体の間隙を、長期に亙っ
て高精度に一定に保つことができ、 現像ローラと像担持体との距離が変動したり、或いは
像担持体自体が振動したり、光学系へと振動が伝幡する
ことがなく、高品位な画像を得ることができる。

現像ローラと像担持体との距離が増大して、現像ロー
ラと像担持体間で作用する現像電界が減少し、画像濃度
の全体的な低下を招くことがない。又、 個々の現像ユニットが現像位置以外で支持部材に対し
て着脱可能であるため、組み立て調整時に回転支持体に
対する支持部材の固定位置を一度調整してしまえば、現
像位置以外で支持部材に対して現像ユニットを着脱して
も、個々の現像ローラが現像位置に位置した際と、現像
ローラと像担持体との間隔が変化する恐れが回避され、
常に高品位な画像を得ることができる。

といった特長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の画像形成装置における現像装置の要
部正面断面図である。 第２図は、本発明の画像形成装置の一実施例の全体を示
す側面図である。 第３図は、本発明の画像形成装置の他の実施例の全体を
示す側面図である。 第４図は、第１図の画像装置の全体を示す一部破断側面
図である。 第５図は、第１図の現像装置における現像ユニットの位
置決め法を示す説明図である。 第６図は、本発明の画像形成装置の現像装置における現
像ユニットの構成を示す側面図である。 第７図は、第６図の現像ユニットの現像部における現像
剤の挙動を説明する説明図である。 第８図は、第６図の現像ユニットにおける現像剤の相対
体積比率と画像濃度の関係を示すグラフである。 第９図は、第６図の現像ユニットにおける現像ローラ周
速／感光ドラム周速比とコピー濃度との関係を示すフラ
フである。 第10図は、第６図の現像ユニットにおける現像バイアス
電圧を説明する説明図である。 第11図は、従来の画像形成装置における現像装置の要部
正断面図である。 1:感光ドラム 80:現像剤 81:トナー 82:磁性粒子 100:現像装置 101:現像ユニット 101a:現像容器 102:現像ローラ 105:支持部材 106:アーム 107:付勢バネ 300:回転支持体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−259282（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−44760（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−52158（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−135357（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−172159（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/01 G03G 15/01 - 15/01 117 G03G 15/08 - 15/095 G03G 15/00 550 G03G 21/16 - 21/18 G03G 21/00 350 - 352 G03G 21/16

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】静電潜像を担持する像担持体と、現像ロー
   ラを備え前記像担持体に形成された静電潜像を現像する
   複数の現像ユニットと、前記複数の現像ユニットを支持
   して回転することにより各現像ローラを現像位置にて前
   記像担持体と所定間隔を有して対向させる回転支持体で
   あって径方向における前記現像ローラの位置を現像動作
   時の位置に保持した状態で回転する回転支持体とを有す
   る画像形成装置の組み立て方法において、 前記回転支持体の径方向に移動可能であって各現像ロー
   ラを支持するための複数の支持部材と、各支持部材を前
   記回転支持体の径方向に付勢する複数の付勢手段とを設
   け、前記現像ローラの半径に前記所定間隔を加えた半径
   を有する治具を各支持部材に支持させ、該治具を前記像
   担持体に当接させた状態で前記回転支持体に対して前記
   支持部材を固定し、その後前記治具にかえて前記現像ロ
   ーラを前記支持部材に支持させたことを特徴とする画像
   形成装置の組み立て方法。
2. 【請求項２】前記画像形成装置の前記像担持体と前記現
   像ローラとの間には交番電界が形成されることを特徴と
   する請求項１の画像形成装置の組み立て方法。