JP3267065B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式を利
用する複写機、プリンタ等の画像形成装置で用いられる
現像装置に係り、特に、現像剤層厚規制部材位置より下
流側から実効現像領域を通過する迄の間に複数の磁極を
狭いピッチ間隔で配列したタイプに対して有効な現像装
置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のカラー画像形成装置としては、例
えば感光ドラム等の潜像担持体上に複数色のカラートナ
ー像を順次重ね合わせた後、各カラートナー像を記録紙
に一括転写するようにしたものが既に知られている。こ
の種のカラー画像形成装置にあっては、記録紙を保持し
て一色毎に潜像担持体上のトナー像を写し取る転写ドラ
ムを用いない為、装置を安価で且つ小型化できる利点が
あるが、この場合、先に潜像担持体上に現像されたトナ
ー像を後段の現像工程で乱してはならないため、通常現
像装置としては、非接触現像方式のものが採用されるこ
とが多い。

【０００３】この種の非接触現像方式としては、現像ロ
ールにトナーのみを磁気的あるいは静電的に担持して現
像を行う一成分現像方式と、現像ロールにトナー及び磁
性キャリアからなる二成分現像剤を磁気的に担持して現
像を行う二成分現像方式とがあるが、本出願人らは画質
と維持性の点で総合的に優位に立つ非接触型二成分現像
方式を検討してきた。この種の非接触型二成分現像方式
に関しては例えば特開昭５６−１４４４５２号（特公平
２−４９０３号）公報所載の技術が提案されている。こ
れは、現像ロール内部に実効現像領域（実効的にトナー
が潜像担持体に作用して潜像担持体上の潜像を現像する
領域）に対向して現像磁極を固定してスリーブのみを回
転させる方式、更には前記現像磁極を同極反発にして現
像剤による磁気ブラシをソフトブラシとして形成する方
法が提案されているが、非接触現像において十分な現像
量を得るには強い電界の作用が必要であり、その為には
振動電界（交番電界）を付与しつつ電極となるスリーブ
をできるだけ潜像担持体に接近配置することが必要であ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記公報記
載の方式では、実効現像領域に磁極が１つ存在する構成
であり、あるいは、同極反発磁極ならスリーブ表面に対
して垂直方向の磁界の２つの極大値とその間に存在する
１つの極小値で構成される磁極が実効現像領域において
１つ存在する構成であるため、実効現像領域において、
現像剤の穂立ちが高く立上がった状態になってしまい、
潜像担持体に対して現像剤を非接触に保とうとした場
合、現像に必要な現像剤搬送量の確保と、潜像担持体及
びスリーブ間の狭い間隙設定とを両立させることが困難
になるという技術的課題が生ずる。

【０００５】このような技術的課題（穂立ちが高く立上
がる問題）の解決策としては、例えば、現像ロール内部
の実効現像領域を挟む位置に極性の異なる一対の磁極を
固定し、スリーブのみを回転させる方式が提案されてい
る（例えば特開昭６０−１７６０６９号（特公平４−３
６３８３号）参照）。このような方式にあっては、実効
現像領域で現像剤の穂立ちが寝た状態になるため、潜像
担持体に対して現像剤を非接触に保ちながら、現像に必
要な現像剤搬送量の確保と、潜像担持体及びスリーブ間
の狭い間隙設定とを両立させることが可能になる。しか
し、このような方式では、現像剤層の穂立ちが寝た状態
になるため、現像剤層の下層部のトナーが現像され難く
なり、現像剤搬送量を稼いでも結果的には現像性がそれ
ほど大きく上がらないという問題がある。

【０００６】これに対して、特開平１−２９１２６８号
公報所載の現像装置では、現像ロール磁極間ピッチを小
さくして、現像に必要な現像剤搬送量の確保と、潜像担
持体及びスリーブ間の狭い間隙設定とを両立させる手法
が提案されている。つまり、このタイプの現像装置で
は、実効現像領域に複数列の現像磁極を配列したため、
実効現像領域内での現像剤層の穂立ちが立っている箇所
が多く、実効現像領域における現像剤の表面積が格段に
増え、一方、磁極間ピッチが小さいために、上記現像剤
の補立ち量があまり大きくならず、現像剤は良好な薄層
状態に保たれる。よって、このタイプにあっては、現像
剤を薄層状態に保ちながら、現像性を向上させることが
可能になるので、非接触二成分現像方式に適したものと
言える。

【０００７】ところが、このタイプにあっては、現像剤
層厚規制部材位置より下流側から実効現像領域を通過す
る迄の間に複数の磁極を配列して穂立ちの列を増やして
いくと、現像ロール上の軸方向端部において現像剤が盛
り上がり、当該現像剤の盛り上がり部が潜像担持体に接
触してしまうという現象が見られた。この現象は以下の
ような挙動に起因すると思われる。すなわち、一般に、
内部に固定された磁極が配列された現像ロールにおい
て、スリーブ上で現像剤がある磁極から次の磁極へ搬送
される際に、磁極端部の外側に磁石が無いため、磁極端
部に位置する現像剤は磁極の軸方向内側への力を受け
る。その結果、現像剤は次磁極への移動を複数回経るう
ちに順次磁極の軸方向内側に寄り、結果的に現像剤の盛
り上がり部が形成されることになるのである。

【０００８】その結果、潜像担持体にキャリアが付着し
て不必要なキャリア消費を起こしたり、背景部に不要な
トナーが付着して画像品質を損なったりするばかりか、
潜像担持体上の既設のトナー像を掻き取ったり、下流に
配されている他の現像装置への混色を引き起こしたり、
転写ユニット等を汚すという技術的課題が生ずる。

【０００９】尚、現像剤層厚規制部材位置より下流側か
ら実効現像領域を通過する迄の間に複数の磁極を設けな
い場合には、現像剤が層厚規制部材を通過してから次の
磁極または２つ目の磁極で実効現像領域に達するため、
前記現像剤の現像ロール端部での盛り上がりは比較的小
さく、上記現象はそれほど大きな問題にはならないが、
現像剤層厚規制部材位置より下流側から実効現像領域を
通過する迄の間に複数の磁極を設け、磁極間ピッチを狭
くすると、磁極間の受渡し回数が増えることから、前記
現像剤の現像ロール端部での盛り上がりが潜像担持体に
接触するレベルに達するものである。

【００１０】このような技術的課題は、上述したカラー
画像形成装置で用いられる非接触二成分現像方式の現像
装置に限られるものではなく、単色画像形成装置で用い
られる非接触二成分現像方式の現像装置についても同様
に生ずる。

【００１１】また、多極現像ロールを使用する二成分接
触現像方式の現像装置についても、上述したような現像
ロール端部における現像剤の盛り上がり（供給過剰）現
象が見られ、例えば現像剤の盛り上がり部と他の部分と
の間で現像濃度むらが生じたり、磁気的保持力の弱い領
域まで現像剤が食出すことによる潜像担持体へのキャリ
アの付着、現像剤盛り上がり部での現像剤のパッキング
密度が強まることによるスリーブ上のトナー汚れ、最悪
のケースでは現像剤固着による現像装置のロック等の技
術的課題が生ずる。

【００１２】本発明は以上の技術的課題を解決するため
に為されたものであって、現像剤層厚規制部材位置より
下流側から実効現像領域を通過する迄の間に複数の磁極
を配列し且つ磁極間ピッチを狭めた場合であっても、現
像剤担持体の端部での現像剤の盛り上がりに伴なう弊害
を有効に回避できるようにした現像装置を提供する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、図
１（ａ）（ｂ）に示すように、回転可能な非磁性スリー
ブ２と、このスリーブ２内に固定設置され且つスリーブ
２の回転方向に沿って複数の磁極６が配列される磁石部
材３とで現像剤担持体１を構成し、この現像剤担持体１
を潜像担持体４に対向配置すると共に、上記現像剤担持
体１上にトナー及び磁性キャリアからなる二成分現像剤
Ｇを現像剤担持体１の軸方向に沿う現像許容幅ｄに亘っ
て担持させ、層厚規制部材５で層厚規制された現像剤Ｇ
にて潜像担持体４上に形成された静電潜像を潜像担持体
４に対向する現像剤担持体１の実効現像領域ｍの範囲で
現像する現像装置において、上記層厚規制部材５位置か
ら現像剤担持体１の実効現像領域ｍを通過するまでの範
囲に位置する磁極６の少なくとも一つを、上記現像剤担
持体１の現像許容幅ｄより大きく且つ端部が現像許容幅
ｄ両端位置から外側に突出配置される過剰寸法磁極６ａ
としたことを特徴とする。

【００１４】このような技術的手段において、本願発明
は、二成分現像剤を用いた接触、非接触現像方式のいず
れをも対象とするが、特に非接触現像方式に適用するこ
とが好ましい。また、本願発明に係る現像装置はカラー
画像形成装置のみならず、単色画像形成装置に対しても
適用し得る。

【００１５】また、上記実効現像領域ｍは、先に定義し
たのと同様に、実効的にトナーが潜像担持体４に作用し
て潜像担持体４上の潜像を現像する領域を意味し、具体
的には、例えば二成分交番電界現像方式のタイプにあっ
ては、現像剤担持体１と潜像担持体４とが停止した状態
で現像時に印加される交番電界と同じ交番電界を作用さ
せてトナーが潜像担持体４に飛翔する領域を意味する。
一方、上記現像許容幅ｄは現像剤担持体１上で現像を許
容する軸方向寸法を意味する。更に、上記磁石部材３に
ついては、特にロール状に限られるものではなく、この
磁石部材３に設けられる磁極６の作成方法については、
芯材の周囲に予め着磁されたシート状のマグネットを固
着するようにしてもよいし、芯材に固着された中空円筒
状の磁性ロールに直接的に着磁したり、あるいは、芯材
に別個の磁極部材を設ける等適宜設計変更して差し支え
ないが、狭いピッチ間隔で複数列の磁極６を容易に配列
するという観点からすれば、予め着磁されたシート状の
マグネットを用いるようにすることが好ましい。

【００１６】また、過剰寸法磁極６ａが複数存在するタ
イプにおいて、過剰寸法磁極６ａの寸法長を全て等しく
設定しても差し支えないが、実効現像領域ｍにおける現
像剤担持体１の端部での現像剤Ｇの盛り上がりをより確
実に回避するという観点からすれば、下流側（例えば実
効現像領域ｍの手前側領域ｆ）に位置する一若しくは複
数の過剰寸法磁極６ａ端部が上流側（実効現像領域ｍ）
に位置する一若しくは複数の過剰寸法磁極６ａ端部より
も外側に配置されていることが好ましい。

【００１７】更に、実効現像領域ｍにおいては、現像剤
Ｇの盛り上がりを回避する上で通常現像剤担持体１の現
像許容幅ｄより外側に現像剤Ｇの一部がはみ出すが、現
像装置の構造（例えば弾性シール部材が現像剤担持体の
端部に弾接している構造等）によっては、このはみ出し
た現像剤Ｇを回収する際に現像許容幅ｄ内に戻すことが
必要になる場合がある。このような要請下において、は
み出した現像剤Ｇの戻し動作をより確実にするという観
点からすれば、実効現像領域ｍの通過位置から残留現像
剤が装置内部に回収されるまでの範囲（図１（ｂ）の領
域ｒ）に位置する磁極６の少なくとも一つは、実効現像
領域ｍに位置する過剰寸法磁極６ａの幅寸法と現像許容
幅ｄとの中間寸法を有し且つ端部が上記過剰寸法磁極６
ａ端部よりも内側に配置される中間過剰寸法磁極６ｂで
あることが好ましい。

【００１８】

【作用】上述したような技術的手段によれば、実効現像
領域ｍに複数列の穂立ちを形成するために磁極６間隔の
狭い現像剤担持体１を用いたとしても、層厚規制部材５
位置から現像剤担持体１の実効現像領域ｍを通過するま
での範囲に位置する磁極６の少なくとも一つは、上記現
像剤担持体１の現像許容幅ｄより大きく且つ端部が現像
許容幅ｄ両端位置から外側に突出配置される過剰寸法磁
極６ａであるため、現像剤Ｇが層厚規制部材５通過後に
おいて過剰寸法磁極６ａへ受け渡される際には現像剤担
持体１の軸方向内側に向く力の成分が軽減されることに
なり、その分、実効現像領域ｍを通過するまで現像剤Ｇ
の盛り上がりが抑制される。

【００１９】

【実施例】以下、添付図面に示す実施例に基づいてこの
発明を詳細に説明する。図２は本発明が適用された電子
写真方式の現像装置の一実施例を示す。同図において、
現像装置２０は、現像ハウジング２１の現像用開口２２
に面した個所に現像ロール２３を有し、当該現像ロール
２３を感光ドラム等の潜像担持体１１に非接触状態で対
向配置したものである。

【００２０】この実施例において、上記現像ロール２３
は、非磁性中空円筒状であって剛性のある硬質で導電性
のスリーブ２４と、複数の磁極を持つ磁石ロール２５と
からなり、前記スリーブ２４のみが回転する構成になっ
ている。前記スリーブ２４は矢印のほうに回転してお
り、パドル２６で掻き上げられた現像剤Ｇは層厚規制板
２７で薄層化され、実効現像領域ｍまで搬送される。

【００２１】本実施例に用いた現像剤Ｇは、重量平均粒
径４０μｍで飽和磁化が４０ｅｍｕ／ｇとなるよう樹脂
バインダの中に磁性粉を混合・分散させ粉砕・分級した
磁性キャリアに、重量平均粒径７μｍのポリエステル系
カラートナーを混合攪拌し、現像剤に占めるトナーの混
合率がおよそ１０重量％で相対湿度３０％〜８５％にお
けるトナー帯電量が１２〜２５μＣ／ｇに調整したもの
である。

【００２２】また、前記スリーブ２４の外径は２５ｍｍ
であり、表面粗さはＲｚ＝２０μｍである。そして、潜
像担持体１１とスリーブ２４との距離は５００μｍに設
定されており、この状態で、潜像担持体１１とスリーブ
２４との間に、直流成分を重畳した交番電界を印加した
ときの実効現像領域ｍが１０ｍｍの幅になるように設定
されている。実効現像領域ｍの幅は、前記電界条件に影
響されるのは言うまでもないが、一般的には直流成分の
電界が大きいほど、また、交流成分の電界が大きいほど
広くなるし、本実施例に用いる現像剤Ｇに対する周波数
の影響に関しては、１０数ｋＨｚまでの範囲では１〜３
ｋＨｚのあたりに最も実効現像領域ｍの幅が広くなると
ころがある。本実施例では、先に潜像担持体１１上に現
像されたトナー像を乱されないことを考慮して、潜像担
持体１１における暗電位−６００Ｖ〜−９００Ｖ、明電
位−５０Ｖ〜−２００Ｖ、暗電位とスリーブ２４に印加
するバイアスの直流成分との差が５０〜１５０Ｖ、前記
バイアスの交流成分のピーク値間が１．５ｋＶ、周波数
４〜１０ｋＨｚの範囲で現像を行うことが望ましく、こ
れらを最適化したときの実効現像領域ｍが前出のように
約１０ｍｍの幅となっている。

【００２３】更に、層厚規制板２７で薄層化された現像
剤Ｇの穂立ちの高さは、実効現像領域ｍにおいて３５０
μｍとなっている。

【００２４】更にまた、上記磁石ロール２５は、スリー
ブ２４内に固定される芯材２５１にシート状の多極ラバ
ーマグネット２５２を巻き付けたものである。上記ラバ
ーマグネット２５２は、上記実効現像領域ｍを含み、層
厚規制板２７に対向する磁極から約１８０゜反対側まで
の範囲に亘って、スリーブ２４表面上で約３ｍｍピッチ
間隔且つ４０ｍＴ（４００ガウス）の磁束密度となるよ
うＮ極とＳ極とを交互に着磁した部分と、他の半分の領
域に亘って現像剤剥離用の一対の反発磁極（この実施例
ではＳ極）を着磁した部分とを備えている。

【００２５】また、上記磁石ロール２５のラバーマグネ
ット２５２の磁極端部の構成を図３に示す。尚、図３は
ラバーマグネット２５２を展開した状態で模式的に示し
たものである。同図において、少なくとも層厚規制板２
７から現像剤搬送方向に対して下流で実効現像領域ｍを
通過するまでの範囲における磁極３０（具体的には３０
（１），３０（２）……３０（ｎ−５））の軸方向端部
の位置は下流側ほど現像ロール２３の軸方向外側に位置
する構成になっている。また、実効現像領域ｍ通過後か
ら現像装置内への現像剤回収口に至るまでは、ラバーマ
グネット２５２の各磁極３０（具体的には３０（ｎ−
４），３０（ｎ−３）……３０（ｎ））の軸方向端部の
位置は、現像剤搬送方向に対して下流側ほど現像ロール
２３の軸方向内側に位置する構成になっている。尚、現
像剤剥離用の反発磁極３０（具体的には３０ａ，３０
ｂ）及びこれらに隣接する磁極３０（１），３０（ｎ）
の現像ロール２３の軸方向に沿った長さ寸法は現像許容
幅ｄに対応した値に設定されている。

【００２６】更に、この実施例で用いられるシール材２
９は、例えば図４に示すように、略半リング状の弾性ゴ
ム材からなり、上記実効現像領域ｍと反対側の領域で層
厚規制板２７位置から現像剤回収位置に至る範囲におい
て、上記現像ロール２３のスリーブ２４端部と現像ハウ
ジング２１との間に装填されて両者間の隙間を閉塞する
ものである。

【００２７】また、上記シール材２９の他の例として
は、例えば図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、上記実効
現像領域ｍと反対側の領域で層厚規制板２７位置から現
像剤回収位置に至る範囲において、Ｎ極，Ｓ極が交互に
狭いピッチで配列された略半リング状のシールラバーマ
グネット２９１を上記現像ロール２３の端部に対向させ
て近接配置すると共に、このシールラバーマグネット２
９１の現像ロール２３の軸方向に沿う内側面に磁性板２
９２を現像ロール２３とは非接触状態で配設し、磁性板
２９２と現像ロール２３の端部との隙間に磁気カーテン
を形成するようにしたものである。このタイプによれ
ば、現像ロール２３とシール材２９とが非接触であるた
め、両者間に摩擦抵抗が生ずることはなく、現像ロール
２３に不要な回転負荷が作用する事態はなくなる。

【００２８】次に、この実施例に係る現像装置の作動に
ついて説明する。今、図６に示すように、現像剤Ｇは磁
極３０（具体的には３０（１），３０（２）……）の磁
力線に沿ってスリーブ２４上を移動していく。このと
き、層厚規制板２７を通過する時に、「Ａ」に位置した
現像剤Ｇはスリーブ２４の回転方向に沿う略真っ直ぐな
方向「Ｃ」に向かって順次磁極３０（１），３０（２）
……に受け渡される。これは、上記磁極３０（１）、３
０（２）……の端部位置が現像許容幅ｄよりも外側へ突
出していることから、現像ロール２３の軸方向内側へ向
かう磁力が弱まっており、磁極３０の端部位置に位置す
る現像剤Ｇが前記内側へ向かって移動しないことによ
る。従って、実効現像領域ｍにおいては、図７に示すよ
うに、現像ロール２３の端部位置で現像剤Ｇの盛り上が
り部が形成されることはなく、現像許容幅ｄの範囲内で
現像剤Ｇの層厚は均一に保たれ、現像剤Ｇの一部が潜像
担持体１１に接触するような事態は全く見られなかっ
た。現に、この実施例においては、キャリア飛散もな
く、非常に優れた現像性を得ることが確認された。

【００２９】一方、磁極３０（１），３０（２）……を
現像許容幅ｄに全て一致させた比較例について、層厚規
制板２７を通過する時に「Ａ」に位置した現像剤Ｇの挙
動を調べたところ、図８に示すように、「Ａ」の位置に
あった現像剤Ｇは次磁極３０への移動を複数回経るうち
に「Ｂ」の位置まで現像ロール２３の軸方向内側に寄
り、図９に示すように、実効現像領域ｍにおいて、結果
的に現像許容幅ｄの端部位置に現像剤Ｇの盛り上がり部
４０が形成され、現像剤Ｇの一部が潜像担持体１１に接
触し、キャリア飛散（付着）や、非画像部にトナーがか
ぶるというような画像品質の低下が見られた。

【００３０】また、この実施例では、層厚規制板２７位
置から実効現像領域ｍを通過するまでの磁極３０（３０
（１）〜３０（ｎ−５））の端部位置は、下流へ行くに
従って順次現像ロール２３の軸方向外側へと変位してい
るので、現像ロール２３の軸方向内側へ向かう磁力が下
流に行くに従って徐々に弱まるようになっている。この
ため、この実施例では、上流側に位置する磁極３０の現
像許容幅ｄの端部位置には現像ロール２３の軸方向内側
へ向かう磁力がある程度働くことになるので、現像剤Ｇ
が現像ロール２３の軸方向外側へ広がろうとしても、上
記磁力が現像剤Ｇの外側への広がりを阻止する力として
働き、現像許容幅ｄから食み出す現像剤Ｇの量はより少
なく抑えられる。

【００３１】更に、この実施例では、 実効現像領域ｍ
通過後から現像装置内への現像剤回収口に至るまでの磁
極３０（３０（ｎ−４）〜３０（ｎ））は、下流へ行く
に従って順次現像ロール２３の軸方向内側へと変位して
いるので、現像ロール２３の軸方向内側へ向かう磁力が
下流に行くに従って徐々に強まるようになっている。こ
のため、現像許容幅ｄから食み出した現像剤Ｇは上記磁
極３０（ｎ−４）〜３０（ｎ）に順次受け渡される間に
徐々に現像ロール２３の軸方向内側へと引き戻され、つ
いには、現像許容幅ｄ内に収められる。この結果、現像
剤Ｇの回収に際し、現像装置端部に設けてあるシール材
２９の内側へ確実に現像剤を回収することが可能にな
り、現像剤Ｇをシール材２９の内側へ回収できない場合
の弊害、例えば、現像ロール２３とシール材２９の隙間
に現像剤が多量に入り込み、現像剤固着、さらには現像
ロール２３のかじり等を引き起こす事態は有効に回避さ
れる。

【００３２】次に、この実施例に係る磁極３０（１）〜
３０（ｎ）の端部構成の変形例について説明する。すな
わち、磁極３０（１）〜３０（ｎ）の端部構成は、図３
に示すものに限られるものではなく、例えば図１０に実
線で示すように、実効現像領域ｍの手前側領域では磁極
３０（１）〜３０（５）の端部を順次現像ロール２３の
軸方向外側へ配置し、実効現像領域ｍ内の磁極３０
（６）〜３０（ｎ−５）の端部を最大外側位置に揃える
ようにしてもよい。このタイプによれば、実効現像領域
ｍ内では、図６のＣを通過した端部に位置する現像剤に
は現像ロール２３の軸方向に沿って作用する磁力はほと
んどないため、現像許容幅ｄの端部位置に位置する現像
剤層の均一性はより良好に保たれる。

【００３３】また、図１０に短破線で示すように、実効
現像領域ｍ及びその手前側領域の磁極３０（１）〜３０
（ｎ−５）の端部を全て最大外側位置に揃えるようにし
てもよいし、更には、図１０に長破線で示すように、実
効現像領域ｍ及びその手前側領域、後方側領域の磁極３
０（１）〜３０（ｎ）の端部を全て最大外側位置に揃え
るようにしてもよい。但し、図１０の長破線で示すタイ
プにあっては、磁極３０（ｎ−４）〜３０（ｎ）パター
ンによっては、現像許容幅ｄから食み出した現像剤Ｇを
現像許容幅ｄ内に引き戻すための磁力が生成されないた
め、現像許容幅ｄから食み出した現像剤Ｇが現像ハウジ
ング２１内に回収されたときに現像許容幅ｄ内に積極的
に戻されることはないが、例えば図５に示すようなシー
ル材２９を用い、シール材２９の隙間に入る現像剤と出
ていく現像剤とをあるところでバランスさせるようにす
れば、現像許容幅ｄから食み出した現像剤Ｇが現像ハウ
ジング２１内に回収されたときに、食み出した現像剤Ｇ
とシール材２９とが干渉することは有効に回避される。

【００３４】次に、この実施例に係る現像装置の各特性
パラメータについて説明する。まず、磁極３０の着磁間
隔については、一般には現像ロール表面での垂直成分磁
束密度ピーク値が同程度での比較において、着磁間隔が
狭くなると現像剤の穂立ちの高さは低くなり、現像ロー
ルと潜像担持体との間隔は狭く設定されるので、非接触
二成分交番電界現像方式にとっては強い電界の作用を受
ける上で有利になる。しかし、現在実用化されている現
像剤では、着磁間隔を狭くしすぎると現像ロール表面か
らやや離れたところでの磁界の強さが不十分になり、キ
ャリア飛散を引き起こしてしまう。その為、キャリア飛
散を防ごうとすると、十分な搬送量が確保できず画像濃
度不足となる。こうした観点で１ｍｍ以下の着磁間隔は
実用的でない。前記実施例で用いた現像剤に対しては２
ｍｍ以上の着磁間隔が望ましい。

【００３５】また、磁極３０の着磁間隔が広くなると現
像剤の穂立ちの高さは高くなり、現像ロールと潜像担持
体との間隔を狭くできないので、強い現像電界の作用を
受ける上で不利になる。しかし、現像電界が弱まった分
現像剤搬送量で現像トナー量を確保することが可能にな
るので、１０ｍｍ程度の着磁間隔まで実用的である。但
し、前記１０ｍｍの着磁間隔の例は、潜像担持体がベル
トタイプで現像ロール径も５０ｍｍ以上の大型の画像形
成装置で実施可能となるケースであり、掃き目模様を抑
えるにはかなり高速でロールを回転させる必要がある。
例えば、現像ロール径が３０ｍｍ以下で、潜像担持体も
直径が２００ｍｍ以下のドラムタイプのような小型の画
像形成装置で前記着磁間隔は５ｍｍ以下が望ましい。

【００３６】次に、現像ロールの磁気特性に関しては、
現像ロール表面において、各磁極からの垂直方向磁束密
度の最大値が２０ｍＴ（２００ガウス）未満であるとキ
ャリア飛散を引起こし、１００ｍＴ（１０００ガウス）
を越えると現像剤の穂立ちが高過ぎて、現像ロールと潜
像像担持体との間隔を狭くできなくなって実用的でなく
なる。また、６０ｍＴ（６００ガウス）を越えると掃き
目模様を抑えるにはロール周速を速くする必要があり、
直径が３０ｍｍを下回るような小径ロールでは通常の機
械部品での実用的な回転数でなくなる。また、遠心力の
観点からキャリア飛散が悪化し、掃き目模様とキャリア
飛散を共に抑制することができなくなる。その為、実用
的な範囲は２０ｍＴ（２００ガウス）以上６０ｍＴ（６
００ガウス）以下である。

【００３７】また、現像剤のキャリアの諸特性に関して
は、１０００エールステッドにおける実用磁化が２０ｅ
ｍｕ／ｇ未満では潜像担持体へのキャリア付着を引き起
こしやすく、６０ｅｍｕ／ｇを越えると現像ロール上で
キャリア同士の磁力による反発が起こりチェーン個々の
間隔が広がって、掃き目模様が目立ちやすくなる。従っ
て、飽和磁化は２０ｅｍｕ／ｇ以上６０ｅｍｕ／ｇ 以
下が望ましい。また、平均粒径（重量平均粒径）につい
ては、２０μｍ未満のキャリアでは一個のキャリアに働
く磁力と静電気力の関係で潜像担持体へのキャリア付着
を引き起こしやすく、７０μｍを越えるとキャリアの表
面積が減少し、現像剤層の表面積も減少するもので、画
像濃度が不足してしまう。従って、平均粒径（重量平均
粒径）は２０μｍ以上７０μｍ以下が望ましい。

【００３８】現像剤のトナーの諸特性に関しては、平均
粒径（重量平均粒径）が３μｍを下回ると現像性の低下
が激しく、実用的には５μｍ以上のトナー平均粒径であ
ることが望ましい。一方、トナーの平均粒径が１５μｍ
を越えると画像の細線鮮鋭度や低濃度領域での粒状性が
劣るようになる。更に、本実施例に係る現像装置を用い
た画像形成を行うに当たり、レーザ露光を一画素６３．
５μｍの２５６階調のパルス幅変調で行って静電潜像を
シャープな細いライン像で構成し、それを現像するトナ
ーも一層細かくして細線鮮鋭度や低濃度領域での粒状性
を向上させることを狙いとするような場合には、平均粒
径が９μｍ以下のトナーであることが望ましい。

【００３９】更に、前記キャリアとの摩擦帯電に関し、
トナーの帯電量を５〜５０μｃ／ｇの範囲にすることが
必要である。５μｃ／ｇを下回ると、トナーとキャリア
との静電気的な結び付きが弱くなりトナー飛散を引き起
こすだけでなく、現像電界に対するレスポンスも鈍くな
り、細線や低濃度の再現性が劣るようになる。また、ト
ナーの帯電量が高くなれば少ないトナー量で潜像担持体
の潜像が静電気的に飽和してしまい画像濃度を確保する
為には非常に高い電圧の潜像が必要となる。画像濃度を
確保するための手段としては、トナーの着色力を上げる
方法があるが、本実施例では既に色材分散等において最
適化が終わっており、現段階で色材の量を２倍に上げて
も単純に着色力が２倍になるものではない。その為、５
０μｃ／ｇを越えると、初期帯電電位を１０００Ｖ（絶
対値）以下で使うような凡用的な潜像担持体を用いるこ
とが困難になる。

【００４０】現像ロールのスリーブの表面粗さに関して
は、本実施例記載の装置において、表面粗さが小さすぎ
ると現像剤が層厚規制板を通過する際にスリップを起こ
しやすく、現像剤中のトナー濃度によって搬送量が変化
しやすくなり、その結果、画像濃度の安定性が悪くな
る。また、表面粗さが大きすぎると現像ロールの振れの
管理が難しくなり、現像ロールの回転周期に合わせた画
像濃度むらがでやすくなる。例えば、磁性キャリアのう
ち最も平均粒径の小さな２０μｍのものを用いた場合、
表面粗さがＲＺ=２μｍ（磁性キャリアの平均粒径の１
０％）以上であれば層厚規制板を通過する際のスリップ
を実用上抑えることができる。また、磁性キャリアのう
ち最も平均粒径大きい７０μｍのものを用いた場合、表
面粗さがＲＺ=５０μｍ（磁性キャリアの平均粒径の７
０％）を越えると画像濃度むらが発生し、実用的でない
ことがわかった。すなわち、表面粗さＲＺは少なくとも
２μｍ以上で且つ５０μｍ以下が望ましい。

【００４１】次に、この発明が適用された現像装置を使
用したカラー画像形成装置の一実施例について説明す
る。図１１において、符号５１は円筒状の感光ドラム等
の潜像担持体、５２は潜像担持体５１を帯電する帯電
器、５３は図示外の半導体レーザ、ポリゴンミラー５３
１等を内蔵し、各色成分画像データに応じた光ビームに
て帯電された潜像担持体５１上に静電潜像を書き込むレ
ーザ書込ユニット、５４〜５７はブラック用、イエロ
用、マジェンタ用、シアン用の現像装置、５８は各色成
分毎のトナー像が形成された後に各トナー像及び潜像担
持体５１を転写に最適な状態に帯電または除電する転写
前帯電器、５９はペーパガイド６０に沿って搬入される
記録紙６１に各色成分トナー像を一括転写させる転写帯
電器、６２は転写後に潜像担持体５１に付着した記録紙
６１を剥離する剥離帯電器、６３は潜像担持体５１上の
残留トナーを除去するクリーニング装置、６４は潜像担
持体５１上の残留電荷を除去する除電露光器、６５は転
写後の記録紙６１を図示外の定着器へ搬送するための搬
送ベルトである。

【００４２】この実施例において、上記ブラック用現像
装置５４は、磁性一成分トナーを現像ロール５４１に付
着せしめ、層厚規制板５４２でトナーを薄層化するとと
もに現像に必要な電荷与え、その後、潜像担持体５１の
対向部において、直流が重量された交流バイアスを印加
し、潜像担持体５１へ前記トナーをジャンプ現像するも
のである。また、イエロ用、マジェンタ用、シアン用の
各現像装置５５〜５７はいずれもこの発明が適用された
非接触二成分交番電界現像方式を採用したものであり、
図２、図３に示す構成を基本的に備える他、前工程にお
いて現像された潜像担持体５１のトナー像が乱された
り、潜像担持体５１上の既設のトナー像が各現像装置５
５〜５７側に逆転移されないように、現像剤搬送量・エ
アギャップ・交番電界条件等の最適化を施したものにな
っている。

【００４３】次に、この実施例に係るカラー画像形成装
置の像形成プロセスについて説明する。先ず、１回目の
サイクルとして、潜像担持体５１は帯電器５２で帯電さ
れ、レーザ書込ユニット５３からのレーザ光５３２でブ
ラックに相当する潜像が潜像担持体５１の所定の位置に
形成され、この潜像はブラック用現像装置５４により現
像される。この時、レーザ光５３２は、画像部を書き込
むようになっており、帯電器５２で帯電された潜像担持
体５１の表面電位極性と同じ極性電荷を持つトナーが潜
像担持体５１のレーザ光照射部に現像される。

【００４４】次に、２回目のサイクルとして、潜像担持
体５１は帯電器５２により再帯電され、前（ブラック）
工程でレーザ光５３２の照射を受け、電位が下がった潜
像担持体５１の部分が再び元の電位近くに回復する。そ
の後、レーザ書込ユニット５３からのレーザ光５３２で
イエロに相当する像が潜像像担持体５１の所定の位置に
再度照射され、イエロ用現像装置５５は帯電器５２で帯
電された潜像担持体５１の表面電位極性と同じ極性電荷
を持つイエロトナーにて潜像担持体５１のレーザ光照射
部を現像する。

【００４５】以後同様に、３回目のサイクルとして、帯
電器５２による再帯電、レーザ書込ユニット５３からの
レーザ光５３２によるマジェンタ像の照射、マジェンタ
用現像装置５６によるマジェンタ像の現像、４回目のサ
イクルとして、帯電器５２による再帯電、レーザ書込ユ
ニット５３からのレーザ光５３２によるシアン像の照
射、シアン用現像装置５７によるシアン像の現像の各工
程を経る。

【００４６】シアン用現像装置５７によるシアン像の現
像工程が終了した時点では、潜像担持体５１上に、照射
像に応じたブラック、イエロ、マジェンタ、シアンの各
トナー像が存在する。これらのトナー像と潜像担持体５
１は必要に応じて転写前帯電器５８の照射を受け、転写
に最適な状態に帯電または除電されたのち、転写帯電器
５９により、ペーパガイド６０より進入してきた記録紙
６１上に、潜像担持体５１上のブラック、イエロ、マジ
ェンタ、シアンの各トナー像が１回の工程で転写され
る。転写終了後、記録紙６１は剥離帯電器６２により除
電され、潜像担持体５１から剥離されて搬送ベルト６５
により図示しない定着器に搬送されて定着工程が施され
る。

【００４７】一方、転写工程終了後、潜像担持体５１上
の残留トナーは、クリーニング装置６３によりクリーニ
ングされ、引続き除電露光器６４からの露光を受け、再
び帯電器５２による帯電工程にはいり、前述の全工程を
繰り返し、複数枚の連続プリントを出力する。尚、前記
クリーニング装置６３は装置の全部または一部がリトラ
クト可能な構成となっており、前記４色のトナー像を作
像中は潜像担持体５１に対し非接触の状態になってお
り、潜像担持体５１上のトナーを乱さないように構成さ
れている。

【００４８】このような作像プロセスを経て得られたカ
ラー画像品質を調べたところ、各色トナー像の乱れや、
キャリア付着に伴なう白抜け等の全くないカラー画像品
質の極めて良好なカラー画像が得られた。

【００４９】ここで、イエロ、マジェンタ、シアン用の
現像装置５５〜５７のいずれか一つの磁極構成を図３と
異なる従来のパターン（図８に示すパターン）にした比
較例で、同様な作像プロセスを行ったところ、図８の磁
極パターンを持つ現像装置からのキャリア飛散（付着）
に伴なう像破壊や非画像部にトナーがかぶるというよう
な画像品質の低下が確認されるばかりか、その後段の現
像装置への混色も見られた。

【００５０】尚、本実施例での第一の現像装置５４は、
磁性一成分現像方式のブラック用現像装置であったが、
第一の現像装置５４として磁性一成分現像方式以外の現
像方式でも可能である。例えば、第二〜第四の現像装置
５５〜５７と同様の非接触二成分交番電界現像方式で非
磁性のブラックトナーを用いた場合には、潜像担持体５
１上のブラックトナーが第二〜第四の現像装置５５〜５
７を通過する際、磁石ロール２５内蔵の現像ロール２３
による画像乱れの心配が無いため、更に潜像担持体５１
と現像ロール２３との間隔を狭くしたり、直流成分を含
む交番電界を強めたりできる利点がある。その為、前記
画像乱れ、画像濃度の確保、画質などに対し余裕を持っ
た作り込みができる。ただ、上記実施例において第一の
現像装置５４に磁性一成分現像方式のブラック用現像装
置を用いても、後段の現像装置５５〜５７の現像ロール
２３の磁極間隔が狭いことから、磁力線が現像ロール２
３表面近傍で閉じており、潜像担持体５１上に現像され
た磁性トナーに作用を及ぼしにくいという利点がある。
よって、トナーの磁力についてはそれほど大きな注意を
払う必要がない。

【００５１】また、第一の現像装置５４に対し、二成分
接触方式で非磁性のブラックトナーを用いる場合も同様
の利点があるが、この場合、第一の現像装置５４にブラ
ックトナー現像後の画像乱れ防止用の退避機構を設ける
必要がある。

【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、二成分現像方式を採用した現像装置において、現
像剤層厚規制部材位置より下流側から実効現像領域を通
過する迄の間に複数の磁極を配列し且つ磁極間ピッチを
狭めた場合であっても、磁極の端部構成を工夫すること
により、現像剤担持体の端部での現像剤の盛り上がり現
象を回避するようにしたので、現像剤担持体の端部での
現像剤の盛り上がりに伴なう弊害を確実に回避すること
がてきる。特に、非接触現像方式にあっては、潜像担持
体にキャリアが付着して不必要なキャリア消費を起こし
たり、背景部に不要なトナーが付着して画像品質を損な
うという弊害、更に、カラー画像形成装置で用いられる
タイプにあっては、潜像担持体上の既設のトナー像を掻
き取ったり、下流に配されている他の現像装置への混色
を引き起こしたり、転写ユニット等を汚すというような
弊害を確実に回避することができる。

【００５３】尚、接触現像方式にあっても、例えば現像
剤の盛り上がり部と他の部分との間で現像濃度むらが生
じたり、磁気的保持力の弱い領域まで現像剤が食み出す
ことによる潜像担持体へのキャリアの付着、現像剤盛り
上がり部での現像剤のパッキング密度が強まることによ
るスリーブ上のトナー汚れ、最悪のケースでは現像剤固
着による現像装置のロック等の弊害を確実に回避するこ
とができる。

【００５４】また、現像剤層厚規制部材位置より下流側
から実効現像領域を通過する迄の間の磁極の端部を下流
側ほど現像剤担持体の軸方向外側へ配置し、現像剤担持
体の軸方向内側へ向かう磁力を下流に行くほど徐々に弱
めるようにすれば、現像許容幅の端部付近に位置する現
像剤の外側への広がりをある程度規制しながら、現像剤
を搬送することが可能になり、その分、現像許容幅から
食み出す現像剤量を必要最小限に抑えることができる。

【００５５】更に、実効現像領域通過後から現像剤回収
口に至る迄の間の磁極の端部を下流ほど現像剤担持体の
軸方向内側へ配置し、現像剤担持体の軸方向内側へ向か
う磁力を下流に行くほど徐々に強めるようにすれば、現
像許容幅から食み出した現像剤を現像許容幅内へと効率
的に戻すことが可能になり、現像許容幅から食み出した
現像剤による現像装置のシール材との干渉、例えば、現
像剤を現像許容幅内に回収できない場合に、現像剤担持
体とシール材との隙間に現像剤が多量に入り込み、現像
剤固着、さらには現像剤担持体のかじり等を引き起こす
というような干渉を確実に回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （ａ）はこの発明に係る現像装置の構成を示
す説明図、（ｂ）はこの発明に係る磁石部材の磁極構成
を示す説明図である。

【図２】 この発明が適用された現像装置の一実施例を
示す説明図である。

【図３】 実施例に係る磁石ロールの磁極構成例を示す
説明図である。

【図４】 実施例に係る現像ロール端部のシール構造例
を示す説明図である。

【図５】 （ａ）は他の実施例に係る現像ロール端部の
シール構造例を示す説明図、（ｂ）は（ａ）のシールラ
バーマグネットを側方から見た矢視図、（ｃ）は（ａ）
の磁性板を側方から見た矢視図である。

【図６】 実施例に係る現像装置における現像剤の搬送
動作を示す説明図である。

【図７】 実施例に係る現像装置における実効現像領域
での現像剤の状態を示す説明図である。

【図８】 比較例に係る現像装置における現像剤の搬送
動作を示す説明図である。

【図９】 比較例に係る現像装置における現像剤の搬送
動作を示す説明図である。

【図１０】 実施例に係る現像装置の磁極構成の変形例
を示す説明図である。

【図１１】 この発明に係る現像装置が用いられた多色
画像形成装置の一実施例を示す説明図である。

【符号の説明】

１…現像剤担持体，２…非磁性スリーブ，３…磁石部
材，４…潜像担持体，５…層厚規制部材，６…磁極，６
ａ…過剰寸法磁極，６ｂ…中間過剰寸法磁極，Ｇ…二成
分現像剤，ｄ…現像許容幅，ｍ…実効現像領域

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08 G03G 15/09

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転可能な非磁性スリーブ（２）と、こ
   のスリーブ（２）内に固定設置され且つスリーブ（２）
   の回転方向に沿って複数の磁極（６）が配列される磁石
   部材（３）とで現像剤担持体（１）を構成し、この現像
   剤担持体（１）を潜像担持体（４）に対向配置すると共
   に、上記現像剤担持体（１）上にトナー及び磁性キャリ
   アからなる二成分現像剤（Ｇ）を現像剤担持体（１）の
   軸方向に沿う現像許容幅（ｄ）に亘って担持させ、層厚
   規制部材（５）で層厚規制された現像剤（Ｇ）にて潜像
   担持体（４）上に形成された静電潜像を潜像担持体
   （４）に対向する現像剤担持体（１）の実効現像領域
   （ｍ）の範囲で現像する現像装置において、上記層厚規
   制部材（５）位置より下流側から現像剤担持体（１）の
   実効現像領域（ｍ）を通過するまでの範囲に複数の磁極
   （６）が配設されると共に、これら複数の磁極（６）の
   少なくとも一つは、上記現像剤担持体（１）の現像許容
   幅（ｄ）より大きく且つ端部が現像許容幅（ｄ）両端位
   置から外側に突出配置される過剰寸法磁極（６ａ）であ
   ることを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のもののうち過剰寸法磁極
   （６ａ）が複数存在するタイプにおいて、下流側に位置
   する一若しくは複数の過剰寸法磁極（６ａ）端部が上流
   側に位置する一若しくは複数の過剰寸法磁極（６ａ）端
   部よりも外側に配置されていることを特徴とする現像装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１記載のものにおいて、実効現像
   領域（ｍ）の通過位置から残留現像剤が装置内部に回収
   されるまでの範囲に位置する磁極（６）の少なくとも一
   つは、実効現像領域（ｍ）に位置する過剰寸法磁極（６
   ａ）の幅寸法と現像許容幅（ｄ）との中間寸法を有し且
   つ端部が上記過剰寸法磁極（６ａ）端部よりも内側に配
   置される中間過剰寸法磁極（６ｂ）であることを特徴と
   する現像装置。