JP3230379B2 - 現像方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電子写真法あるいは
静電記録法等によって形成された潜像を現像する現像方
法及びその装置に係り、特に、二成分現像剤を用いた現
像方法及びその装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子写真法あるいは静電記録法
等の画像形成方法においては、例えば二成分現像剤を用
いて潜像担持体上の静電潜像にトナーを付着させ、可視
化する現像方法が採用される。この種の現像方法におい
て、原稿に忠実でより高画質な画像を得るには濃度だけ
でなく静電潜像を忠実に現像しなければならないが、ト
ナー粒子を小さくすることにより高画質が得られること
はよく知られている（例えば特開昭５８−１８４１５６
号、特開昭５８−１８４１５７号公報参照）。

【０００３】我々の調査では、トナー粒径と文字再現性
（ｇｒａｄｅ）との関係をスクリーン線数をパラメータ
として調べたところ図２１（図中、ｌｐｉはｌｉｎｅｓ
ｐｅｒ ｉｎｃｈの略）のような結果が得られ、ま
た、スクリーン線数と文字再現性（ｇｒａｄｅ）との関
係をトナー粒径をパラメータとして調べたところ図２２
のような結果が得られた（但し、キャリアは粒径２０μ
ｍのものを使用）が、肉眼で見たときに高品位印刷や写
真と同等の線再現性が得られる条件は、トナー粒径は約
６μｍ以下であり、かつ、アナログ画像若しくは３５０
ｐｉｘｅｌ／ｉｎｃｈ以上のデジタル画像であることが
判明した。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、二成分
現像においてトナー粒径を小さくするとトナークラウド
が発生し易く、それを防ぐためにトナー帯電量を大きく
すると所望の現像濃度が得られないという技術的課題が
見い出された。また、特にカラー画像形成装置のように
多重転写を行なう場合には、小粒径トナーのトナークラ
ウドを防ぐためにトナー帯電量を大きくすると転写不良
になり易く、それを防ぐために転写電圧または転写電流
値を大きくすると、転写電圧または転写電流発生部材か
ら周囲の金属部品への火花放電の発生や転写ニップ領域
での放電発生による転写不良を引き起こしてしまうとい
う技術的課題が見い出された。

【０００５】この発明は、二成分現像剤を用いるタイプ
において、印刷や写真と同等以上の高品位な画質を再現
すると共に、トナークラウドの発生を有効に抑えなが
ら、現像濃度の低下や転写不良を確実に回避することが
できる信頼性の高い現像方法及びその装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】先ず、第１の発明に係る
現像方法は、図１（ａ）及び図２に示すように、単色又
は複数色のトナーを用いて潜像担持体１上の静電潜像Ｚ
を現像した後、当該現像トナー像ＴＺを被転写媒体２に
静電的に転写又は順次多重転写するようにした画像形成
方法に用いられる現像装置３であって、現像ハウジング
４の潜像担持体１に対向する部位に現像用開口５を開設
し、この現像用開口５に面した部位には回転可能な非磁
性スリーブ７内に磁石部材８が固定設置される現像剤担
持体６を有し、この現像剤担持体６の表面に担持された
二成分現像剤Ｇにて現像用開口５を通じて潜像担持体１
上の静電潜像を現像すると共に、現像剤担持体６の現像
用開口５の下流側に少なくとも一対の隣合わせた同極の
磁極（反発磁極）やスクレーパ等の現像剤剥離手段９を
設けた現像装置を前提とし、平均粒径が６μｍ以下のト
ナーを用い、トナーの帯電条件がｙ≦−３．５ｘ＋３
４．５（但し、ｙ：単位面積当たりの現像トナー電荷量
の絶対値、ｘ：転写回数）を満足すると共に、現像剤担
持体６の現像用開口５の上流側及び下流側領域で現像剤
担持体６表面に担持されている現像剤Ｇ層を現像剤担持
体６の軸方向全域に亘って現像ハウジング４内壁若しく
は現像ハウジング４内の取り付け部材１０壁面に常時接
触させるようにしたことを特徴とする。

【０００７】また、本願第２の発明に係る現像方法は、
図１（ｂ）及び図２に示すように、単色又は複数色のト
ナーを用いて潜像担持体１上の静電潜像Ｚを現像した
後、当該現像トナー像ＴＺを被転写媒体２に静電的に転
写又は順次多重転写するようにした画像形成方法に用い
られる現像装置３であって、現像ハウジング４の潜像担
持体１に対向する部位に現像用開口５を開設し、この現
像用開口５に面した部位には回転可能な非磁性スリーブ
７内に磁石部材８が固定設置される現像剤担持体６を有
し、前記磁石部材８には偶数の異極性の磁極８ａ，８ｂ
を交互に配設すると共に、前記現像剤担持体６の表面に
担持された二成分現像剤Ｇにて現像用開口５を通じて潜
像担持体１上の静電潜像を現像するようにした現像装置
を前提とし、平均粒径が６μｍ以下のトナーを用い、ト
ナーの帯電条件がｙ≦−３．５ｘ＋３４．５（但し、
ｙ：単位面積当たりの現像トナー電荷量の絶対値、ｘ：
転写回数）を満足することを特徴とする。

【０００８】このような本願発明に係る現像方法は接触
現像、非接触現像のいずれをも対象とする。また、現像
バイアスとしては直流バイアスだけでもよいが、現像性
をより高めるという観点からすれば、直流重畳の交流バ
イアスを印加することが好ましく、交流バイアスの電圧
波形としては、矩形波、正弦波、三角波、鋸波など適宜
選定して差し支えない。

【０００９】このような現像方法を具現化する装置発明
においては、以下に示すような各種の工夫を施すことが
好ましい。例えば、現像ハウジング４内壁又は現像ハウ
ジング４内の取り付け部材１０を磁性体で構成すると共
に、夫々の近傍に対向する現像剤担持体６内部に磁極８
ａ，８ｂを配置し、前記磁性体と磁極８ａ，８ｂとの間
の隙間に形成される磁場に沿って二成分現像剤Ｇを充填
させ、当該隙間部分の気密性（シールド）を良好に保つ
ように設計すれば、トナークラウドのシール効果をより
高めることが可能である。

【００１０】また、現像剤担持体６端部の現像剤Ｇ層が
存在しない領域に対応した箇所に、現像剤担持体６と現
像ハウジング４との隙間からの現像剤Ｇ漏出が阻止され
るシール手段を設けるようにすれば、現像剤担持体６の
端部におけるトナークラウドのシール効果を高めること
が可能になる。このシール手段としては、例えば現像剤
担持体６内部の磁極８ａ，８ｂに対向する磁性体からな
る現像ハウジング４内壁又は現像ハウジング４内の取り
付け部材１０を現像剤担持体６の現像剤Ｇ層が存在しな
い領域まで延長し、現像剤Ｇのシールド領域を現像剤存
在領域の外側まで拡大するようにしたり、あるいは、現
像剤担持体６端部の現像剤Ｇ層の存在しない領域の現像
剤担持体６外周に、現像剤担持体６に接する弾性体又は
現像剤担持体６に接しない磁性体を設けたりするものが
挙げられる。

【００１１】更に、図１（ｂ）の現像方法を具現化した
装置発明において、現像剤Ｇの交換性を上げるという観
点からすれば、現像剤担持体６に近接した部位に、現像
剤Ｇが現像剤担持体６側に強く押し付けられて現像剤担
持体６上に担持されている現像剤Ｇと一部強制交換され
る強制押圧手段１１を設けるようにすることが好まし
い。

【００１２】更にまた、平均粒径が４５μｍ以下のキャ
リアを用い、前記現像剤担持体６と潜像担持体１との間
に交番成分が含まれるバイアス電圧を印加し、その交番
電圧の周波数ｆが６，０００≦ｆ（Ｈｚ）を満足するよ
うに設定されれば、それによって、６μｍ以下のトナー
の環境への許容範囲を広げると共に非画像部へのトナー
付着（カブリ）を解消し、かつ、現像効率を高めること
により３０μＣ／ｃｍ³以下という制限内でも比較的高
いトナー帯電量で使用できるようになり、粒状性を良く
すると共にナークラウドの安全性を高めることが可能で
ある。

【００１３】また、潜像担持体１と現像剤担持体６との
距離である現像間隙と交番電圧のピーク間電圧との関係
が２．０×１０⁶Ｖ／ｍ≦ピーク間電圧／現像間隙≦
５．０×１０⁶Ｖ／ｍであるように設定されれば、上述
した条件（平均粒径４５μｍのキャリア，現像バイアス
の交番電圧の周波数ｆが６，０００≦ｆ（Ｈｚ））下で
ピーク間電圧／現像間隙が２．０×１０⁶Ｖ／ｍ 以上で
あることによって現像効率を高め、３０μＣ／ｃｍ³以
下という制御内でも比較的高いトナー帯電量で使用でき
るようになり、粒状性を良くすると共にトナークラウド
の安全性を高めることが可能になる。一方、ピーク間電
圧／現像間隙が５．０×１０⁶Ｖ／ｍ以下であることに
よって現像間隙における放電を防止し、良好な現像状態
を保つことが可能になる。

【００１４】また、体積抵抗率が１０¹⁰Ωｃｍ以下のキ
ャリアを用いるようにすれば、転写性能から定まるｙの
制限内でも比較的高いトナー帯電量で使用できるように
なり、粒状性を良くすると共にトナークラウドの安全性
を高めることが可能である。

【００１５】また、線数３５０ｐｉｘｅｌ／ｉｎｃｈ以
上のデジタル潜像を現像対象とすれば、６μｍ以下のト
ナーを用いた画像において線再現性と粒状性とを両立さ
せることが可能である。

【００１６】また、レーザ等のように光ビームにより帯
電した潜像担持体１に静電潜像を書き込む装置におい
て、ビーム径を６０μｍ以下にすれば、線数３５０ｐｉ
ｘｅｌ／ｉｎｃｈ以上の画像においてより粒状性を向上
させることが可能になる。

【００１７】

【作用】上述したような技術的手段において、図１
（ａ）に示す現像方法によれば、先ず、平均粒径が６μ
ｍ以下のトナーを用いることによって印刷や写真と同等
以上の高品位な画質を実現する。そして、ｙ≦−３．５
ｘ＋３４．５（但し、ｙ：単位面積当たりの現像トナー
電荷量の絶対値、ｘ：転写回数）を満たすことによって
複数色のトナーの安定した転写性能を確保する。つま
り、複数色のトナーを多重に転写する場合、前に転写さ
れたトナーの電荷に打ち勝つだけの転写電流を転写部に
流さなければ後のトナーが十分に転写されず、転写不良
となってしまうのでｙは低い方がよく、上記範囲を超え
ると、機体内での火花放電の危険性や転写ニップ領域内
での放電による転写不良が発生する程度まで転写電流値
又は電圧を上げなければならず、安定した転写性能が得
られない。

【００１８】また、６μｍ以下のトナーにおいてｑ／ｄ
（ｑ：トナーの電荷量（ｆｃ：フェムト［１０^-15］ク
ーロン），ｄ：トナー粒径（μｍ））が０．５ｆｃ／μ
ｍ以下になるとトナークラウドが発生する。これは、ト
ナーのもつ電荷量が小さくなることによってトナーとキ
ャリアとの鏡像力が弱まり、トナークラウドが発生し易
くなるものであるが、現像ハウジング４内壁又は現像ハ
ウジング４内壁に取り付けられた部材１０と現像剤Ｇ層
とが現像剤担持体６の回転軸方向全域亘って常時接触し
ているため、現像剤担持体６と現像ハウジング４との間
の隙間部分には現像剤が充填されることになり、現像ハ
ウジング４内でトナークラウドが発生したとしても、当
該トナークラウドは前記充填された現像剤Ｇにて現像ハ
ウジング４内に封じ込められ、前記隙間部分から外部へ
漏出することはほとんどない。

【００１９】また、図１（ｂ）に示す現像方法におい
て、平均粒径が６μｍ以下のトナーを用いる点及びトナ
ーの帯電条件がｙ≦−３．５ｘ＋３４．５（但し、ｙ：
単位面積当たりの現像トナー電荷量の絶対値、ｘ：転写
回数）を満たす点に関する作用は図１（ａ）に示す現像
方法と同様であるが、図１（ａ）に示す現像方法と異な
り、この現像方法が採用される現像装置は、現像剤担持
体６内の磁石部材８に偶数の異極性の磁極８ａ，８ｂが
交互に配設されるという構成を備えているため、もとも
と現像剤担持体６から現像剤Ｇが剥離され難く、トナー
クラウドの発生自体が抑制されている。但し、強制押圧
手段１１を設けた場合にはトナークラウドが発生し易く
なるので、上記取り付け部材１０を取り付ける方が好ま
しい。

【００２０】

【実施例】以下図面を参照して、この発明の好適な実施
例を例示的に説明する。但し、この実施例の記載された
構成部品の寸法、特質、その他パラメータは特に特定的
な記載がない限りは、この発明を限定するものではな
い。 ◎実施例１ この発明が適用される電子写真方式のカラー画像形成装
置の一実施例を図３に示す。同図において、符号２１は
ａ方向に回転する潜像担持体としての感光ドラム、２２
は感光ドラム２１を帯電する帯電器、２３は帯電された
感光ドラム２１上に静電潜像を形成するレーザ走査ユニ
ット等の露光ユニット、２４〜２７は例えばシアン、マ
ゼンタ、イエロ、ブラックの各色トナーが収容される二
成分磁気ブラシ現像装置であり、各現像装置２４〜２７
はロータリ方式にて回転移動し、各色画像形成サイクル
毎に現像位置に選択的にセットされるようになってい
る。

【００２１】また、符号２８は上記感光ドラム２１に接
触転動する転写ドラムであり、この転写ドラム２８は感
光ドラム２１との接触部に対向した部位にコロトロン２
８１を配設し、このコロトロン２８１によって転写ドラ
ム２８のドラム面形成用のフィルム２８２に電荷を与
え、この転写電界により感光ドラム２１上のトナー像を
転写ドラム２８に保持される記録用紙２９に転写させる
ものである。尚、符号３０は感光ドラム２１のトナー像
の帯電電位を調整する転写前帯電器である。

【００２２】そして、上記記録用紙２９は給紙ユニット
３１から搬送装置３２を通って転写ドラム２８に巻き付
け保持され、各色トナーの転写工程を繰り返した後に、
搬送装置３３に送られ、定着器３４にてトナー像定着さ
れた後に排出トレイ３５に排出される。また、符号３６
は感光ドラム２１上に残留したトナーを除去する例えば
ブレードクリーニング方式のクリーナである。

【００２３】この実施例に係るカラー画像形成装置の画
像形成プロセスは、各色画像形成サイクル毎に感光ドラ
ム２１を回転させ、帯電、露光、現像、転写を繰り返し
ながら、転写ドラム２８に巻き付け保持された記録用紙
２９に各色トナー像を順次重ね転写し、定着器３４にて
記録用紙２９上の未定着トナー像を定着した後、当該記
録用紙２９を排出するようにしたものである。

【００２４】次に、この実施例に係るカラー画像形成装
置で用いられる現像装置２４〜２７を図４に基づいて詳
細に説明する。尚、各現像装置２４〜２７の基本的構成
は同様であるので、以下現像装置２４を例に挙げて説明
する。同図において、現像装置２４は、現像ハウジング
４１の感光ドラム２１に対向する部位に現像用開口４２
を開設し、この現像用開口４２に面した部位に現像ロー
ル４３を配設したものである。この実施例における現像
ロール４３は、回転可能な非磁性の現像スリーブ４４内
に磁石ロール４５を固定設置したものであり、磁石ロー
ル４５には磁極４５１〜４５５が設けられ、少なくとも
磁石ロール４５の現像用開口４２の下流側に位置する相
隣接する磁極４５２，４５３は同極（この実施例ではＮ
極）で、残りの３磁極４５１，４５４，４５５は夫々隣
接する磁極と異なる極性のものになっている。

【００２５】そして、現像ロール４３の周囲には、トナ
ー４６とキャリア４７とを混合した二成分現像剤Ｇが現
像ロール４３の磁気力によって磁気ブラシとなり、矢印
ｂ方向に回転する現像スリーブ４４に従い搬送される。
磁気ブラシは現像ハウジング４１の現像用開口４２にお
いて感光ドラム２１上に予め形成された静電潜像を摺擦
現像する。

【００２６】そして、現像が終了した現像剤Ｇは回転す
る現像スリーブ４４の回転に従って更に下流に搬送され
る。このとき、磁石ロール４５の磁極４５２，４５３は
同極であるため、磁極４５２，４５３間の磁気吸収力が
ゼロもしくは弱くなっており、そこで現像剤Ｇは現像ロ
ール４３から離れ、一対のスクリュオーガ４８により搬
送、撹拌される。上記一対のスクリュオーガ４８は現像
ハウジング４１の前後位置で現像ロール４３の軸方向に
沿って配設され、互いに相反する方向に現像剤Ｇを搬送
し、その間にトナー補給口４１１からトナーが補給さ
れ、隔壁４９端部の開口部で現像剤Ｇを受け渡すように
なっている。

【００２７】そして更に、磁石ロール４５の磁極４５３
部位では新しい現像剤Ｇが吸引され、現像スリーブ４４
の回転に従い磁気ブラシからなる現像剤Ｇが搬送される
が、トリミングバー５０によって磁気ブラシからなる現
像剤Ｇ層は一定の厚さに規制される。また、現像ロール
４３にはバイアス電源５１により例えば直流重畳交流バ
イアス電圧が供給されるようになっている。

【００２８】このような現像装置２４において、この実
施例では現像剤Ｇのトナー４６、キャリア４７として共
に平均粒径を振ったものを用いた。平均粒径の異なるト
ナー４６は、混練後、粉砕・分球条件を変え、適切な外
添剤を施して作成した。一方、キャリア４７は、造粒・
焼結後適切なコート剤を塗布し、篩分して作成した。更
に、感光ドラム２１の移動速度を１６０ｍｍ／ｓｅｃと
し、現像スリーブ４４を感光ドラム２１と同方向に３３
６ｍｍ／ｓｅｃで回転させた。また、バイアス電源５１
の直流成分を−５００Ｖ、交流成分の振幅値を０〜３．
０ＫＶ（Ｐｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ）、周波数１〜２０
ＫＨｚで実験を行なった。

【００２９】先ず、キャリアコート剤やトナー平均粒
径、トナー濃度、現像電位コントラストを変えて上記の
方法により現像及び多重転写を行なった。各粒径のトナ
ーを組み合わせて直流現像バイアスだけで画像濃度が
１．２以上となり且つカブリが発生しないように適当に
トナー濃度を調整し、現像バイアスをＶｐ−ｐ（Ｐｅａ
ｋ ｔｏ Ｐｅａｋ電圧）＝１．２ＫＶとし、直流成分
を−５００Ｖとして周波数を変化させたところ、図５に
示すように、低周波数側でカブリが発生し、高周波数に
なるに従ってカブリの程度が少なくなっていった。ま
た、トナー粒径が小さくなるほどカブリの出なくなる周
波数は高くなる傾向にあるが、略６ＫＨｚ以上でカブリ
が出なくなった。

【００３０】更に、交番現像バイアスの周波数６ＫＨｚ
での画像濃度はいずれも直流現像バイアスだけに比べて
３割以上高くなった。また、このとき、同時に３〜１０
ｌｉｎｅ／ｍｍの印刷原稿をコピーし、そのコピー画像
と印刷原稿及び印刷原稿の写真画像を肉眼で比較したと
ころ、線の直線性、キレの点で６μｍ以下のトナーでは
略印刷原稿や写真画像に比べて遜色ないが、７μｍ以上
のトナーでは劣ることが確認された。

【００３１】次に、それらの現像剤を高温多湿（３０゜
Ｃ，８２％ＲＨ）、低温低湿（９゜Ｃ，２７％ＲＨ）の
環境下にそれぞれ一昼夜放置し、周波数５ＫＨｚで上記
と同様の現像バイアスにより夫々の組合せにおいて上記
と同様な画像濃度を保つようにトナー濃度を調整してコ
ピーしたところ、６μｍ以下のトナーと６０μｍキャリ
アとの組合せでは低温低湿条件でカブリが生じた。そこ
で、同様の実験を４５μｍのキャリアを用いて行なった
ところ２．５μｍ以下のトナーでカブリが生じた。尚、
１．５μｍトナーではいずれの条件でも低温低湿におい
てカブリが生じた。この原因は、比較的粒径の大きなキ
ャリアと粒径の小さなトナーの組合せではキャリア表面
に保持できるトナー量が少なく、現像に寄与するトナー
の絶対量が不足するため、一定の画像濃度を保つように
トナーを追加するとキャリア表面と接触できずに帯電さ
れないトナーが増加して、カブリとなるものと想定され
る。これはトナー及びキャリアの帯電特性にも左右され
るものであり、一概に言えないが、略トナー粒径の１０
倍以下の粒径のキャリアを用いることが望ましい。

【００３２】更に、現像間隙を０．２〜０．６ｍｍ、交
流現像バイアスのＶｐ−ｐを０〜３．０ＫＶの間で振っ
たところ、略［Ｖｐ−ｐ／現像間隙］が５．０×１０⁶
Ｖ／ｍのとき高温多湿において絶縁破壊が発生し、画質
欠陥を引き起こした。また、［Ｖｐ−ｐ／現像間隙］が
２．０×１０⁶Ｖ／ｍ未満になると現像濃度が低下し、
画質が低下した。この結果を図６に示す。

【００３３】次に、４５、２０μｍキャリアのコート量
を変化させ、抵抗率を測定した後に現像間隙を０．４ｍ
ｍ、交流現像バイアスのＶｐ−ｐ＝１．２ＫＶ、周波数
＝６ＫＨｚでコピーを行なった。このとき、１Ｖ／μｍ
でのキャリア抵抗が１０¹⁰Ωｃｍ以上では中間調ベタパ
ッチ後端部に像欠けが生じたが、キャリア抵抗が１０¹⁰
Ωｃｍ以下ではその程度がかなり改善された。これを図
７に示す。

【００３４】また、常温常湿（２０゜Ｃ，５０％ＲＨ）
に近い環境条件でいくつかのトナー粒径とキャリア粒径
との組合せを用いて交流現像バイアスの周波数を振って
２００ｐｉｘｅｌ／ｉｎｃｈのデジタル静電潜像のコピ
ーを行なった。全階調域の粒状性を測定し、それぞれの
ピーク値を比較したところ、６μｍ以下のトナーでは略
現像バイアス周波数６ＫＨｚ以上で粒状性は良好であっ
たが、周波数８ＫＨｚ以上で最も良好な粒状性が得られ
た。そこで、交流現像バイアスの周波数を９ＫＨｚに固
定し、光学系を載せ代えてレーザビーム径を６５μｍと
して静電潜像を１００〜８００ｐｉｘｅｌ／ｉｎｃｈで
振ったところ、６μｍ以下のトナーでは２００ｐｉｘｅ
ｌ／ｉｎｃｈ以上で良好な粒状性が得られた。また、同
時にレーザビーム径を３０〜１３０μｍで振ったとこ
ろ、６μｍ以下のトナーでは７０μｍ以下で良好な粒状
性が得られた。これらの結果を図８，図９に夫々示す。

【００３５】ここで、平均粒径約９μｍ及び約５μｍの
トナーと平均粒径４５μｍのフェライトキャリアとを用
い、イエロ、マゼンタ、シアンの順に現像、転写のサイ
クルを繰り返し、転写ドラム２８のフイルム２８２上に
ある記録用紙２９に３色のトナー像を重ねて排出、定着
した。その際、トナー濃度や一部キャリアコート剤を変
更する等してトナー帯電量を変化させ、更に、現像電位
条件を変えて単位面積当たりのトナー現像量Ｍを変化さ
せた。転写率が８５％以上で画質上転写ムラのない転写
電流値条件をプロットしたのが図１０である。尚、記録
用紙２９はＡ３の普通紙を縦送りで搬送し、転写ドラム
２８はフイルム２８２の内側からコロトロン２８１で電
荷を与え、コロトロン２８１のシールド電流を電源にフ
ィードバックして正味の転写電流値をモニタした。

【００３６】この結果、現像トナー重量が多くなったと
き、トナー帯電量が大きいとき、そして、多重転写回数
が増加するときには転写電流値を大きくしなければなら
ないが、転写電流値が４０μＡを越えると放電マーク
（放電による画像中白抜け）が発生する危険性が高くな
る。

【００３７】この結果をまとめると図１１のようにな
る。転写回数をｘ、単位面積当たり現像トナー電荷量を
ｙとすると、ｙ≦−３．５ｘ＋３４．５となることが必
要であることがわかる。ｙは（ｑ／ｍ）×Ｍで求めた。
但し、ｑはトナーの電荷量、ｍはトナーの重量、Ｍは単
位面積当りのトナー現像量である。ｑ／ｍはチャージス
ペクトログラフ法やブローオフ法等の公知の手法により
求められるが、この実施例では、チャージスペクトログ
ラフ法を用いた。すなわち、チャージスペクトログラフ
法（R.B.Lewis, E.W.Connors, R.F.Koehler:電子写真学
会誌,22(1),85(1983)）から画像解析によりｑ／ｄを求
め、算出式ｑ／ｍ＝ｑ／ρＶ＝ｑ／｛（４／３）・π
（ｄ／２）³ρ｝＝６ｑ／πｄ³ρよりトナー比電荷ｑ／
ｍを求めた。但し、ｄはトナー粒径（直径）、ρはトナ
ーの比重、Ｖはトナーの体積である。このとき、チャー
ジスペクトログラフの校正は、金属片に現像したトナー
の一部をチャージスペクトログラフにかけ、残りをエア
ーガンでブローオフし、その前後の金属片の電荷量と重
量変化からｑ／ｍを求めて、両者が合うようにチャージ
スペクトログラフのパラメータを調整して行なった。
尚、電荷量測定はKEITHLEYエレクトロメータ６１７、重
量測定はzartorius R180Dを用いた。

【００３８】現像トナー量は少ないほど転写に有利であ
るが、過度に少ないと、定着後にムラが目立ってしま
い、画像品質を落としてしまう。これは定着後のグロス
によって変化するが、ＯＨＰシートにおいて必要な透明
性を得るようにトナー像表面の平滑化を行なうと必然的
に普通紙でも高グロスの画像になる。このとき、現像ト
ナー重量は、比重１のトナーで略０．６ｍｇ／ｃｍ²以
上必要である。従って、転写回数に応じて転写できるト
ナー帯電量の限界が決まってくる。一方、トナー帯電量
は現像装置から発生するトナークラウドを抑える条件と
してｑ／ｄ（ｑ：トナー電荷量，ｄ：トナー粒径）≦
０．４５ｆｃ／μｍである必要があり、ｑ／ｖ∞ｑ／ｄ
³となることから小粒径トナーほど使用できる電荷の範
囲が狭くなる。そこで、トナークラウドが主に発生する
箇所を調べたところ、図４における同極の反発磁極４５
２，４５３間で現像剤Ｇが現像ロール４３から離れる部
分であることが判明した。

【００３９】ところが、この実施例では、上記現像ロー
ル４３の反発磁極４５２より現像用開口４２側部分と現
像ハウジング４１の下部との隙間寸法は、現像スリーブ
４４の回転に従って搬送される現像剤Ｇの層厚よりも僅
かに狭く設定されているため、現像ロール４３の前記部
位と現像ハウジング４１の下部との隙間には現像剤Ｇが
常時充填されることになり、仮に、上記現像ロール４３
の反発磁極４５２，４５３部分でトナークラウドが発生
したとしても、当該トナークラウドは前記現像剤Ｇによ
る壁に塞ぎ止められ、現像用開口４２から外部に漏出す
る事態はある程度は抑えられる。

【００４０】また、この実施例において、既存の現像装
置を利用するような場合には、現像ロール４３の反発磁
極４５２より現像用開口４２側部分と現像ハウジング４
１の下部との隙間寸法が現像スリーブ４４の回転に従っ
て搬送される現像剤Ｇの層厚よりももともと広く形成さ
れていることがあり得るが、このような場合には、例え
ば図１２に示すように、前記現像ロール４３の反発磁極
４５２より現像用開口４２側部分に対向する現像ハウジ
ング４１の下部に隙間調整用のスペーサ部材６１を設
け、このスペーサ部材６１と現像ロール４３との間に現
像剤Ｇの層厚よりも僅かに狭い隙間を確保するようにす
ればよい。

【００４１】◎実施例２ この実施例に係る現像装置の基本的構成は、図１３に示
すように、実施例１と略同様であるが、実施例１と異な
り、上記現像ロール４３の反発磁極４５２に対向する現
像ハウジング４１の下部に例えば鉄製の長尺な磁性板７
１を現像ロール４３の軸方向に沿って設けたものであ
る。この実施例によれば、反発磁極４５２と磁性板７１
との間に磁場が形成されるため、この磁場に沿って現像
剤Ｇが配列され、現像剤Ｇによるカーテンが形成される
ことになり、外部に漏出するトナークラウド量が激減し
た。特に、実施例１においては、現像ハウジング４１の
内壁あるいはスペーサ部材６１と現像ロール４３との間
の隙間をラフに設定すると、現像ハウジング４１の内壁
あるいはスペーサ部材６１を現像ロール４３上の現像剤
Ｇ層に適度に接触させることが難しくなり、時には現像
剤Ｇ層から離間したり、時には現像ロール４３に接近し
過ぎて現像剤Ｇの流れをせき止めて現像装置から現像剤
Ｇを溢れさせる原因にもなってしまうため、現像ハウジ
ング４１の内壁あるいはスペーサ部材６１と現像ロール
４３との間の隙間をある程度精度良く設定することが必
要になるが、この実施例であれば、現像ロール４３と磁
性板７１との間の隙間寸法をラフに設定することが可能
になる分、製造が簡単なものになる。

【００４２】また、この実施例においては、上記磁性板
７１は、図１４（ａ）に示すように、現像ロール４３の
ロール体４３１周面に対応した長さ寸法を備えていれば
よいが、現像ロール４３のロール体４３１から外れた端
部においてトナークラウドの発生が一部見られたため、
図１４（ｂ）に示すように、現像ロール４３のロール体
４３１から外れた端部までの長さ寸法を有する磁性板７
２を設けるようにすれば、現像ロール４３の端部から発
生するトナークラウドも有効に抑制される。

【００４３】更に、この実施例において、図１５（ａ）
（ｂ）に示すように、現像ロール４３のロール体４３１
の端部の周囲にシール部材７３を設けることが好まし
い。この実施例で用いられるシール部材７３は例えば上
記ロール体４３１の端部周囲のうち少なくともトナーク
ラウド発生部側を囲繞するロール体４３１と非接触の半
リング状の磁性体であり、ロール体４３１の端部周面と
シール部材７３との間に磁場を形成し、現像ロール４３
の端部に発生するトナークラウドを封じ込めるようにし
たものである。尚、上記シール部材７３としては、ロー
ル体４３１の端部周面に弾接する弾性部材であってもよ
いが、耐久性の点では磁性体のようなものを用いる方が
よい。

【００４４】この実施例において、例えば磁性板７２、
シール部材７３としての磁性体、更にシール効果を高め
るためにトリミングバー５０に磁性体を付加した現像装
置に対し、平均粒径約４５μｍのキャリアを用い、トナ
ー粒径を変えてトナークラウド量の測定を行なった。
尚、比較例としては、従来タイプの現像装置（図４に示
されるような磁極配置の現像ロールを有し、現像装置の
開口部の下流側に位置する現像剤と現像ハウジングとの
間に間隙が形成されるタイプ）を用いた。このとき、ト
ナークラウド量は、ＪＩＳＡ３判記録用紙１００枚のコ
ピーを行なう間に現像装置の開口部（現像用開口４２）
から流出したトナーを現像装置開口部の現像ロール４３
進行方向上流側と下流側とに設けられたトレイで受け、
その重畳測定を行なうことにより求めた。この結果を図
１６に示す。

【００４５】同図によれば、本実施例の方が比較例に比
べてトナークラウド量が立ち上がるｑ／ｄ（ｑ：トナー
帯電量，ｄ：トナー粒径）を大幅に下げることが可能に
なることが把握される。

【００４６】ここで、転写回数に応じて転写できるトナ
ー帯電量の限界とトナークラウド抑制の面から決まって
くる限界を共に表したのが図１７である。転写回数によ
りｑ／ｖ（ｑ：トナー帯電量，ｖ：トナー体積）の上限
が決まり、トナークラウド抑制によりｑ／ｄ（ｑ：トナ
ー帯電量，ｄ：トナー粒径の下限が決まるが、比較例に
係る現像装置は６μｍのトナーでは殆ど使用できるラチ
チュードがなく、５μｍ以下のトナーではそのラチチュ
ードが全くなかった。しかし、本実施例に係る現像装置
を用いることによりそのラチチュードを広げ、約２〜
２．５μｍ程度のトナーまでを使用可能とした。

【００４７】◎実施例３ 図１８はこの発明が適用された現像装置の実施例３を示
す。尚、実施例１と同様な構成部材については実施例１
と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略す
る。同図において、この実施例に係る現像装置は、実施
例１，２と略同様なトナー粒径（６μｍ以下）、トナー
帯電条件（転写回数をｘ、単位面積当たり現像トナー電
荷量をｙとすると、ｙ≦−３．５ｘ＋３４．５）の現像
剤Ｇを用いているが、実施例１，２と異なる磁石ロール
８５を有している。この磁石ロール８５は、極性が異な
る磁極８５１〜８５４（この実施例ではＳ，Ｎ，Ｓ，Ｎ
の順）を偶数個配置したものである。従って、この実施
例によれば、実施例１，２と略同様な高画質の現像性を
得ることができることに加えて、隣接する同極の反発磁
極を具備していないので、当該部分におけるトナークラ
ウドそのものの発生がなく、仮に、実施例１で示したよ
うに、現像ロール４３と現像ハウジング４１の内壁若し
くはスペーサ部材６１との隙間を現像剤Ｇ層厚よりも大
きく設定したとしても、現像装置の開口部から漏出する
トナークラウドは大幅に激減することが確認された。但
し、実施例２のようなトナークラウドに対するシール構
造を採用した方が好ましいことは勿論である。

【００４８】一方、この実施例にあっては、現像ロール
４３上の既存の現像剤Ｇが剥離されないため、現像剤の
入れ替わりが行われ難くなる。このため、この実施例に
あっては、現像剤循環搬送用のスクリュオーガ４８（少
なくとも現像ロール４３寄りのスクリュオーガ）を現像
ロール４３寄りに接近配置し、スクリュオーガ４８から
現像ロール４３側への現像剤Ｇの供給力を高め、現像剤
Ｇ供給時に現像ロール４３上で現像剤Ｇの入れ替わりが
行われるように対処している。また、スクリュオーガ４
８を現像ロール４３寄りに配設することから、現像ロー
ル４３の下部スペースを小さくすることが可能になり、
その分、現像ハウジング４１の占有スペースもコンパク
トなものになる。

【００４９】◎実施例４ 図１９はこの発明が適用された現像装置の実施例４を示
す。尚、実施例３と同様な構成部材については実施例３
と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略す
る。同図において、この実施例に係る現像装置の基本的
構成は、実施例３と略同様であるが、更に、現像ハウジ
ング４１内部の現像ロール４３表面の移動方向に対して
トリミングバー５０よりも上流側にあって、現像剤Ｇが
現像ロール４３内部の磁極の磁力によって搬送されるに
従い現像剤Ｇを現像ロール４３側へ押し当てるような角
度を持つ長尺な押し当て部材９０を設けたものである。
従って、この実施例によれば、実施例３と略同様な作用
を奏するほか、上記押し当て部材９０の存在によって、
現像ロール４３上での現像剤Ｇの入れ替わりが促進さ
れ、現像性能の長期安定性が確保される。このことを確
認するために、押し当て部材９０の有無によるコピー枚
数とベタ濃度との関係を調べたところ図２０のような結
果が得られ、押し当て部材９０が現像性能の長期安定性
を確保する上で影響していることが把握される。

【００５０】尚、押し当て部材９０はトリミングバー５
０とは離間し、トリミングバー５０から戻された現像剤
Ｇが逃げる間隙を有していることが好ましい。また、こ
の実施例においても、実施例２のようなトナークラウド
に対するシール構造を採用した方が好ましいことは勿論
である。

【００５１】また、この実施例において、トナークラウ
ドに対するシール構造を施した現像装置に対し、平均粒
径約４５μｍのキャリアを用い、トナー粒径を変えて実
施例２と同様なトナークラウド量の測定を行ったとこ
ろ、図１６と略同様な結果が得られた。更に、ｑ／ｖ，
ｑ／ｄ及びトナー粒径の関係を調べたところ、図１７と
略同様な結果が得られた。

【００５２】

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、６μｍ以下のトナーが使用可能となり、文字品質
を高めるだけでなく、そのような小粒径トナーにおいて
も画像濃度を高めると共にカブリの発生しない、しか
も、粒状性の良い高画質の画像を得ることができた。

【００５２】また、この発明によれば、現像剤担持体の
磁極配置を工夫したり、適切なシール構造を施すことに
より、小粒径のトナーを使用したとしても、トナークラ
ウドの漏出を有効に防止することができる。

【００５３】更に、現像剤担持体の磁極配置により、ト
ナークラウドの漏出を抑制したタイプにおいては、現像
剤担持体上での現像剤の入れ替わりが行われ難くなると
いう技術的課題が起こり得るが、この発明において、現
像剤担持体に対し新しい現像剤が強制的に押し付けられ
る強制押圧手段を設けることにより、現像剤担持体上で
の現像剤の入れ替わりを促進し、現像性能が短時間に低
下する事態を有効に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （ａ）（ｂ）はこの発明に係る現像方法及び
その装置を示す説明図である。

【図２】 この発明が有効適用される多重転写型の画像
形成方法を示す説明図である。

【図３】 実施例１に係る現像装置が用いられるカラー
画像形成装置の具体例を示す説明図である。

【図４】 実施例１に係る現像装置の詳細を示す説明図
である。

【図５】 交流現像バイアス周波数とトナー粒径、カブ
リの関係を示すグラフ図である。

【図６】 現像濃度と交流現像バイアスＶP-P／現像間
隙の関係と絶縁破壊に関するグラフ図である。

【図７】 キャリア抵抗率と中間調端部像欠けの関係を
示すグラフ図である。

【図８】 画素数、トナー粒径及び粒状性の関係を示す
グラフ図である。

【図９】 レーザビーム径、トナー粒径／線数及び粒状
性の関係を示すグラフ図である。

【図１０】 トナー帯電量と最適転写電流値との関係を
示すグラフ図である。

【図１１】 転写回数と単位面積当たりの現像トナー電
荷量との関係を示すグラフ図である。

【図１２】 実施例１に係る現像装置の変形例を示す説
明図である。

【図１３】 実施例２に係る現像装置の詳細を示す説明
図である。

【図１４】 （ａ）は図１３中ＸＩＶ方向から見た矢視
図、（ｂ）は（ａ）の発展例を示す説明図である。

【図１５】 （ａ）は実施例２に係る現像装置の現像ロ
ールの端部シール構造の詳細を示す説明図、（ｂ）は
（ａ）の矢印Ｂ方向から見た矢視図である。

【図１６】 実施例２のトナー電荷量／トナー粒径とト
ナークラウド量との関係を示すグラフ図である。

【図１７】 実施例２のトナー電荷量／トナー粒径、ト
ナー電荷量／トナーへ体積及びトナー粒径の関係を示す
グラフ図である。

【図１８】 実施例３に係る現像装置の詳細を示す説明
図である。

【図１９】 実施例４に係る現像装置の詳細を示す説明
図である。

【図２０】 実施例４に係る現像装置のコピー枚数とベ
タ濃度との関係を示すグラフ図である。

【図２１】 トナー粒径と文字再現性との関係をスクリ
ーン線数をパラメータとして示すグラフ図である。

【図２２】 スクリーン線数と文字再現性との関係をト
ナー粒径をパラメータとして示すグラフ図である。

【符号の説明】

１…潜像担持体，２…被転写媒体，３…現像装置，４…
現像ハウジング，５…現像用開口，６…現像剤担持体，
７…スリーブ，８…磁石部材，８ａ，８ｂ…磁極，９…
現像剤剥離手段，１０…取り付け部材，１１…強制押圧
手段，Ｇ…二成分現像剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福原 琢 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼ ロックス株式会社内 (72)発明者 奥野 辰男 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼ ロックス株式会社内 (72)発明者 勝田 修弘 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼ ロックス株式会社内 (72)発明者 福田 雄一 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼ ロックス株式会社内 (72)発明者 半田 修 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼ ロックス株式会社内 (72)発明者 重廣 清 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼ ロックス株式会社内 (72)発明者 町田 義則 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼ ロックス株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08 G03G 15/09 G03G 15/095

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単色又は複数色のトナーを用いて潜像担
   持体（１）上の静電潜像（Ｚ）を現像した後、当該現像
   トナー像（ＴＺ）を被転写媒体（２）に静電的に転写又
   は順次多重転写するようにした画像形成方法に用いられ
   る現像装置（３）であって、現像ハウジング（４）の潜
   像担持体（１）に対向する部位に現像用開口（５）を開
   設し、この現像用開口（５）に面した部位には回転可能
   な非磁性スリーブ（７）内に磁石部材（８）が固定設置
   される現像剤担持体（６）を有し、この現像剤担持体
   （６）の表面に担持された二成分現像剤（Ｇ）にて現像
   用開口（５）を通じて潜像担持体（１）上の静電潜像を
   現像すると共に、現像剤担持体（６）の現像用開口
   （５）の下流側に現像剤剥離手段（９）を設けた現像装
   置において、 平均粒径が６μｍ以下のトナーを用い、トナーの帯電条
   件がｙ≦−３．５ｘ＋３４．５（但し、ｙ：単位面積当
   たりの現像トナー電荷量の絶対値、ｘ：転写回数）を満
   足すると共に、現像剤担持体（６）の現像用開口（５）
   の上流側及び下流側領域で現像剤担持体（６）表面に担
   持されている現像剤（Ｇ）層を現像剤担持体（６）の軸
   方向全域に亘って現像ハウジング（４）内壁若しくは現
   像ハウジング（４）内の取り付け部材（１０）壁面に常
   時接触させるようにしたことを特徴とする現像方法。
2. 【請求項２】 単色又は複数色のトナーを用いて潜像担
   持体（１）上の静電潜像（Ｚ）を現像した後、当該現像
   トナー像（ＴＺ）を被転写媒体（２）に静電的に転写又
   は順次多重転写するようにした画像形成方法に用いられ
   る現像装置（３）であって、現像ハウジング（４）の潜
   像担持体（１）に対向する部位に現像用開口（５）を開
   設し、この現像用開口（５）に面した部位には回転可能
   な非磁性スリーブ（７）内に磁石部材（８）が固定設置
   される現像剤担持体（６）を有し、前記磁石部材（８）
   には偶数の異極性の磁極（８ａ，８ｂ）を交互に配設す
   ると共に、前記現像剤担持体（６）の表面に担持された
   二成分現像剤（Ｇ）にて現像用開口（５）を通じて潜像
   担持体（１）上の静電潜像を現像するようにした現像装
   置において、 平均粒径が６μｍ以下のトナーを用い、トナーの帯電条
   件がｙ≦−３．５ｘ＋３４．５（但し、ｙ：単位面積当
   たりの現像トナー電荷量の絶対値、ｘ：転写回数）を満
   足することを特徴とする現像方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の方法を行なう現像
   装置において、現像ハウジング（４）内壁又は現像ハウ
   ジング（４）内の取り付け部材（１０）が磁性体であ
   り、夫々の近傍に対向する現像剤担持体（６）内部に磁
   極（８ａ，８ｂ）を配置したことを特徴とする現像装
   置。
4. 【請求項４】 請求項１又は２記載の方法を行なう現像
   装置において、現像剤担持体（６）端部の現像剤（Ｇ）
   層が存在しない領域に対応した箇所に、現像剤担持体
   （６）と現像ハウジング（４）との隙間からの現像剤
   （Ｇ）漏出が阻止されるシール手段を設けたことを特徴
   とする現像装置。
5. 【請求項５】 請求項２記載の方法を行なう現像装置に
   おいて、現像剤担持体（６）に近接した部位に、現像剤
   （Ｇ）が現像剤担持体（６）側に強く押し付けられて現
   像剤担持体（６）上に担持されている現像剤（Ｇ）と一
   部強制交換される強制押圧手段（１１）を設けたことを
   特徴とする現像装置。