JP3305138B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式の画像形
成装置に使用する現像装置に関し、詳しくは、非磁性ト
ナーと磁性キャリアとを有する２成分現像剤を用い、現
像剤の磁気ブラシにより現像を行なわせる現像装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】被記録画像信号に対応して変調されたレ
ーザビームにより、電子写真感光体である感光ドラムを
走査露光して、ドット分布静電潜像、即ちドット状の潜
像を画像に対応して分布させた静電潜像を形成する画像
形成方式が知られている。その中でも、レーザの駆動パ
ルス電流の幅（即ち継続時間長）を被記録画像の濃淡に
対応して変調する、所謂パルス変調幅（ＰＷＭ）法は、
高記録密度（即ち高解像度）を得ることができ、且つ高
い階調性を得ることができる。

【０００３】ところが、ＰＷＭ法を用いてドット分布静
電潜像を感光ドラムに形成し、２成分現像剤の磁気ブラ
シを感光ドラムに接触させて、静電潜像を反転現像した
ところ、得られた画像は反射濃度が０．３以下のハーフ
トーン領域において、がさついてしまった。このガサツ
キは、文字原稿等においては余り発生せず、写真原稿等
の濃度の薄い領域において多く発生した。

【０００４】そこで、ガサツキの発生原因について調べ
たところ、以下のことが分った。通常、ドット分布潜像
により低濃度部の潜像を形成する場合、ミクロ的に見る
と感光ドラム上の潜像は、アナログ潜像のようなブロー
ドな潜像ではなく、図１２に示すように、局所的なドッ
ト状潜像の２次元的分布となっている。更により低い濃
度を再現しようとすると、感光ドラムの感光体膜厚の影
響からドット状潜像がなまり、図１２のように、最大コ
ントラストＶo （非露光部電位とドット状潜像内の電位
差のうちの絶対値で最小の電位差）が徐々に小さくなっ
てしまう。例えば反射濃度０．２程度の画像を再現しよ
うとすると、そのときのドット状潜像のＶo は、１５０
〜２００Ｖ程度となってしまう。

【０００５】一方、感光ドラムの光露光部にトナーを付
着させる反転現像の場合、カブリを防止するために、振
動現像バイアス電圧のＤＣ電圧成分は、非露光部（非画
像部）の表面電位よりも絶対値で１００〜２００Ｖ低く
設定されているので、最大コントラストＶo が１５０〜
２００Ｖの場合、ドット状潜像の光露光部の電位と現像
バイアスのＤＣ電圧成分との電位差Ｖcontは、０〜５０
Ｖ程度になってしまう。

【０００６】このＶcontが０〜５０Ｖというのは、トナ
ーが感光ドラム側に着くか現像スリーブ側に残留するか
非常に不安定なコントラスト電位である。そのために２
成分現像剤によって上記のドット状潜像を現像する際、
磁気ブラシの感光ドラムへの接触状態が現像効率に大き
く影響し、磁気ブラシの穂のムラに対応し（磁気ブラシ
が感光ドラムに接触しているところは現像されず、接触
していない領域に現像される）、ドットの欠落等による
ガサツキが発生し易くなるのである。図１３にこれを示
す。

【０００７】図１３において、符号Ｐは１画素を示す。
各画素Ｐに、ＰＷＭ法により変調されたレーザビームに
よって、低濃度画像に対応するドット状潜像Ｌ１〜Ｌ５
が形成されている。Ｄ１〜Ｄ４はドット状潜像Ｌ１〜Ｌ
４のトナー付着領域、即ち現像された領域を示す。

【０００８】ドット状潜像Ｌ２は完全に現像されてい
る。しかしドット状潜像Ｌ１、Ｌ３、Ｌ４は部分的にし
か現像されていない。ドット状潜像Ｌ５は全く現像され
ていない。

【０００９】このようにドット状潜像の現像に欠損があ
る現像像が二次元的に分布するので、低濃度領域ががさ
ついて見えるのであり、特に複数色のトナー像を重ね合
わせてカラー画像を形成する場合、このガサツキが非常
に目立ち、画像品質の低下を生じている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、像担
持体上に形成したドット分布静電潜像を２成分現像剤の
磁気ブラシにより、ガサツキの抑制された現像画像に現
像して、高品質の画像を得ることを可能とした現像装置
を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
現像装置にて達成される。要約すれば本発明は、トナー
及び磁性キャリアを有する２成分現像剤を担持し、回転
して、像担持体と対向した現像部へ搬送する現像剤担持
体と、現像剤担持体内に非回転に配設された磁石と、現
像剤担持体に対し先端と小間隙を開けて配置された現像
剤層厚規制ブレードとを備え、前記現像部において、現
像剤担持体上の現像剤に磁気ブラシを形成して、像担持
体上に形成されたドット分布静電潜像を現像する現像装
置において、前記磁性キャリアは、１０００ガウスの磁
界において３０ｅｍｕ／ｃｍ³以上、１００ｅｍｕ／ｃ
ｍ³以下の磁化を有し、前記規制ブレードは、非磁性板
とこの非磁性板の現像剤担持体の回転方向上流側に設け
られた磁性板とからなり、そして該磁性板の透磁率をμ
ｂ（無名数）、長手方向単位長さ（１ｍｍ）当たりの体
積をＶｂ（ｍｍ³）としたときに、 μｂ・Ｖｂ≧１０５０ の関係を満たし、前記磁石の規制ブレードの位置に配置
された磁極は、現像剤担持体表面上において、５００〜
２０００ガウスの磁界の強さのピーク値を有することを
特徴とする現像装置である。

【００１２】本発明によれば、前記規制ブレードは、現
像剤担持体に対し略垂直であることも、或いは、現像剤
担持体の該規制ブレードとの対向部の周方向上の接線方
向に対して、現像剤担持体の回転方向と逆方向に０〜３
０°の角度をなすように傾斜することもできる。規制ブ
レードが傾斜した場合には、その上方に、現像剤担持体
と逆方向に回転する現像剤撹拌部材を備えることができ
る。又前記像担持体上のドット分布静電潜像は、画像濃
度値に対応して１画素当たりの光源の発光時間を変調し
て形成される。前記像担持体上のドット分布静電潜像の
現像時には、現像剤担持体に、直流電圧に交流電圧を重
畳した現像バイアス電圧が印加される。

【００１３】

【実施例】

実施例１ 図８は、本発明の現像装置が適用可能な電子写真方式の
カラープリンタの一例を示す全体構成図である。

【００１４】このプリンタは、矢印方向に回転する電子
写真感光ドラム３を備え、該感光ドラム３の周囲に、帯
電器４、複数個の現像器を備えた回転現像装置１、転写
帯電器１０及びクリーニング手段１２が配設され、感光
ドラム３の上方にはレーザスキャナＬＳが配設されてお
り、これら帯電器４等により画像形成手段が構成されて
いる。

【００１５】回転現像装置１の現像器は、マゼンタ現像
器１Ｍ、シアン現像器１Ｃ、イエロー現像器１Ｙ及びブ
ラック現像器１Ｋとされ、トナーとキャリアを含有する
２成分現像剤が収容されており、それぞれトナーとして
マゼンタトナー、シアントナー、イエロートナー、ブラ
ックトナーが使用されている。

【００１６】被複写原稿は、図示しない原稿読み取り装
置で読み取られる。この読み取り装置は、原稿画像を電
気信号に変化するＣＣＤ等の光電変換素子を有してお
り、原稿のマゼンタ画像情報、シアン画像情報、イエロ
ー画像情報、白黒画像情報にそれぞれ対応した画像信号
を出力する。スキャナＬＳに内蔵された半導体レーザ
は、これらの画像信号に対応して制御され、レーザビー
ムＬを射出する。尚、コンピュータからの出力信号に対
応してレーザビームを射出することもできる。

【００１７】カラープリンタ全体のシーケンスについ
て、フルカラーモードの場合を例に採って簡単に説明す
ると、先ず、感光ドラム３は帯電器４により均等に帯電
される。次にマゼンタ画像信号により変調されたレーザ
ビームＬにより走査露光が行なわれ、感光ドラム３上に
ドット分布静電潜像が形成され、この潜像は、予め現像
位置に定置されたマゼンタ現像器１Ｍによって反転現像
して、マゼンタトナー像として可視化される。

【００１８】一方、カセットＣから取り出して、給紙ガ
イド５ａ、給紙ローラ６、給紙ガイド５ｂを経由して供
給された紙等の記録材は、転写ドラム９のグリッパ７に
より把持され、当接用ローラ８とその対向極により静電
的に転写ドラム９上に巻き付けて担持される。転写ドラ
ム９は、感光ドラム３と同期して図示の矢印方向に回転
しており、転写ドラム９上に担持された記録材は感光ド
ラム３と対向した転写部に搬送され、そこで上記の感光
ドラム３上のマゼンタトナー像が転写帯電器１０により
転写される。転写ドラム９はそのまま回転を継続し、次
に形成されるシアントナー像の転写に備えるべく、記録
材を転写部に向けて再び搬送する。

【００１９】マゼンタトナー像の転写が終了した感光ド
ラム３は、除電帯電器１１により除電し、クリーニング
手段１２により清掃して転写残りのトナーを除去した
後、再び帯電器４によって帯電し、次のシアン画像信号
により変調されたレーザビームＬの露光により、感光ド
ラム３上にドット分布静電潜像が形成される。この間に
現像装置１が回転してシアン現像器１Ｃが現像位置に予
め定置して置かれ、上記の感光ドラム３上に形成された
静電潜像は、このシアン現像器１Ｃによって反転現像さ
れて、シアントナー像として可視化される。得られたシ
アントナー像は、転写部において転写ドラム３上の記録
材上にマゼンタトナー像上から重ね合わせて転写され
る。

【００２０】以上のような工程がイエロー、ブラックに
対しても行なわれ、感光ドラム３上へのそれぞれの画像
信号で変調したレーザビームＬの露光によるドット分布
静電潜像の形成、イエロー現像器１Ｙ、ブラック現像器
１Ｋでの現像によるイエロートナー像、ブラックトナー
像の形成、記録材上へのイエロートナー像、ブラックト
ナー像の重ね合わせた転写により、記録材上にマゼン
タ、シアン、イエロー及びブラックの４色のトナー像を
重ねたカラー画像が得られる。

【００２１】４色のトナー像の転写が終了すると、記録
材は分離除電帯電器１３、１４により除電し、グリッパ
７による把持を解除した後、分離爪１５により転写ドラ
ム９から分離され、次いで搬送ベルト１６で定着器（熱
圧ローラ定着器）１７に送られる。定着器１７に送られ
た記録材は、そこで加熱及び加圧を受けてトナー像が定
着され、トナー像の混色及び記録材への固定が行なわれ
てフルカラーの永久像とされる。かくして一連のフルカ
ラーモードのシーケンスが終了し、定着により得られた
フルカラープリント画像はプリンタの機外に排出され
る。

【００２２】図８のプリンタに設置したレーザビームス
キャナを図９に示す。本スキャナは半導体レーザ素子１
０２を備え、この素子１０２はレーザ光発生用の駆動信
号である発光信号の発生器（レーザドライバ回路）５０
０に接続され、発光信号発生器５００で発生された発光
信号に応じて明滅する。レーザ素子１０２から明滅によ
り放射されたレーザビームＬは、コリメータレンズ系１
０３にて略平行光にして、回転多面鏡、即ちポリゴンミ
ラー１０５に入射される。

【００２３】ポリゴンミラー１０５は矢印Ｂ方向に一定
速度で回転することにより、コリメータレンズ系１０３
から入射された平行光のレーザビームＬを偏向して、被
走査対象物である感光ドラム３の軸方向と同方向の矢印
Ｃ方向に走査する。このポリゴンミラー１０５の前方に
設けたｆθレンズ群１００が、偏向されたレーザビーム
Ｌを感光ドラム３の表面上にスポット状に結像すると共
に、その走査速度を感光ドラム３の表面上で等速とす
る。このようなレーザビームＬによる感光ドラム３の走
査露光により、感光ドラム３上にドット分布静電潜像が
形成される。

【００２４】前記各現像器１Ｍ〜１Ｋは、帯電器４によ
る帯電極性と同極性に帯電したトナーを潜像の明部電位
部に付着させる反転現像を行なうので、レーザビームＬ
は感光ドラム３のトナーが付着されるべき領域を露光す
る。

【００２５】本実施例においては、ＰＷＭ（パルス幅変
調）方式を用いて、最小記録単位を１画素とする多値記
録によってドット分布静電潜像を形成している。これに
ついて説明する。図１０はパルス幅変調回路の一例を示
す回路ブロック図、図１１はパルス幅変調回路の動作を
示すタイミングチャートである。

【００２６】図１０において、符号４０１は８ビットの
デジタル画像信号をラッチするＴＴＬラッチ回路、４０
２はＴＴＬ論理レベルを高速ＥＣＬ論理レベルに変換す
るレベル変換器、４０３はＥＣＬ論理レベルをアナログ
信号に変換するＤ／Ａコンバータである。４０４はＰＷ
Ｍ信号を発生するＥＣＬコンパレータ、４０５はＥＣＬ
論理レベルをＴＴＬ論理レベルに変換するレベル変換
器、４０６はクロック信号２ｆを発振するクロック発振
器、４０７はクロック信号２ｆに同期して略理想的三角
波信号を発生する三角波信号発生器、４０８はクロック
信号２ｆを１／２分周して画像クロック信号ｆを作成す
る分周器である。これによりクロック信号２ｆは画像ク
ロック信号ｆの２倍の周期を有していることとなる。
尚、回路を高速動作させるために、随所にＥＣＬ論理回
路を配している。

【００２７】斯る構成の回路動作を図１１のタイミング
チャートを参照して説明する。信号ａはクロック信号２
ｆ、信号ｂは画像クロック信号ｆを示しており、図示の
如く画像信号ｅと関係付けてある。又三角波信号発生器
４０７内部においても、三角波信号のデューティー比を
５０％に保つため、クロック信号２ｆを一旦１／２分周
してから三角波信号ｃを発生させている。更にこの三角
波信号ｃはＥＣＬレベル（０〜−１Ｖ）に変換されて三
角波信号ｄになる。

【００２８】一方、画像信号は００ｈ（白）〜ＦＦｈ
（黒）まで、例えば２５６階調レベルで変化する（記
号”ｈ”は１６進数表示であることを示している）。そ
して画像信号ｅは、いくつかの画像信号値についてそれ
らをＤ／Ａ変換したＥＣＬ電圧レベルを示している。例
えば第１画素は最高濃度画素レベルのＦＦｈ、第２画素
は中間調レベルの８０ｈ、第３画素は中間調レベルの４
０ｈ、第４画素は中間調レベルの２０ｈの各電圧を示し
ている。

【００２９】コンパレータ４０４は三角波信号ｄと画像
信号ｅを比較することにより、形成すべき画素濃度に応
じたパルス幅（時間長）Ｔ、ｔ₂ 、ｔ₃ 、ｔ₄ 等のＰＷ
Ｍ信号を発生する。この信号は低濃度画素に対応するパ
ルス幅ほど狭くなる。そしてこのＰＷＭ信号は、０Ｖ又
は５ＶのＴＴＬレベルに変換されてＰＷＭ信号ｆにな
り、レーザドライバ回路５００に入力される。このよう
にして得られたＰＷＭ信号値に対応して１画素当たりの
露光時間を変化させることにより、１画素で２５６階調
を得ることが可能となる。

【００３０】尚、図１１のビーム効果ｈは各駆動パルス
幅に対応する感光ドラムのレーザビーム露光面積形状を
示す。各ドット潜像の面積形状もこの露光面積形状に略
対応する。図１１でａ〜ｇの信号波形については横軸は
時間であり、ｈについては横軸はビーム走査方向の距離
である。

【００３１】図１に本発明の現像装置の一実施例を示す
構成図を掲げる。図８のプリンタの各現像器１Ｍ〜１Ｋ
は、図１の現像装置のように構成されている。

【００３２】本実施例において、現像装置は、隔壁１９
によって現像室（第１室）Ｒ１と撹拌室（第２室）Ｒ２
とに区画された現像容器１８を備え、撹拌室Ｒ２の上方
にはトナー貯蔵室Ｒ３が設けられ、このトナー貯蔵室Ｒ
３には補強用トナー（非磁性トナー）２０が収容されて
いる。トナー貯蔵室Ｒ３の下部には補給口２１が設けら
れ、現像で消費されたトナーに見合った量で補強用トナ
ー２０が補給口２１を経て撹拌室Ｒ２内に落下、補給さ
れる。現像室Ｒ１及び撹拌室Ｒ２内には、上記のトナー
と磁性キャリアが混合された２成分現像剤２２が収容さ
れている。

【００３３】前記のトナーとしては、バインダー樹脂に
着色剤や帯電制御剤等を添加した公知のトナーが使用で
き、その体積平均粒径は５〜１５μｍの範囲が好適であ
る。トナーの体積平均粒径は、例えば下記の測定法で測
定した。

【００３４】測定装置としてコールカウンターＴＡ−II
型（コールター社製）を用い、個数分布、体積分布を出
力するインターフェース（日科機製）及びＣＸ−ｉパー
ソナルコンピュータ（キヤノン製）を接続した。電解液
として、試薬１級の塩化ナトリウムを用い、１％ＮａＣ
ｌ水溶液を調製した。

【００３５】上記の電解液１００〜１５０ｍｌ中に分散
剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスル
ホン酸塩を０．１〜５ｍｌ加え、更にトナーの測定試料
を０．５〜５０ｍｇ加えて懸濁する。そして試料を懸濁
した電解液を超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行
なってから、上記のコールカウンターにより１００μｍ
のアパチャーを用いて、２〜４０μｍの粒子の粒度分布
を測定し、それからトナーの体積分布を求める。この体
積分布により試料の体積平均粒径が得られる。

【００３６】一方、磁性キャリアとしては、磁性粒子の
表面に極めて薄く樹脂コーティングを施したもの等が好
適に使用でき、平均粒径は５〜７０μｍが好ましい。こ
のキャリアの平均粒径は水平方向最大弦長で示してお
り、測定法は顕微鏡法によった。キャリア３００個以上
をランダムに選んで、その径を実測して算術平均するこ
とによりキャリアの平均粒径が得られる。

【００３７】磁性粒子としては、例えば表面酸化又は未
酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希
土類などの金属、及びそれらの合金又は酸化物フェライ
トなどが使用され、これらの磁性粒子の製造法は特に制
限されない。

【００３８】磁性粒子の抵抗値は１０⁷ Ωｃｍ以上、好
ましくは１０⁸ Ωｃｍ以上である。磁性粒子の抵抗値の
測定は、電極面積４ｃｍ² 、電極間間隔０．４ｃｍのサ
ンドイッチタイプのセルを用い、片方の電極に１ｋｇの
加圧下で、両電極間に電Ｅ（Ｖ／ｃｍ）を印加して、回
路に流れた電流から磁性粒子の抵抗値を得るといった方
法をとっている。

【００３９】本現像装置において、現像容器１８の現像
室Ｒ１内には搬送スクリュー２３が設置され、この搬送
スクリュー２３の回転駆動によって現像室Ｒ１内の現像
剤が撹拌されながら、現像スリーブ２５の長手方向に向
けて搬送される。撹拌室Ｒ２内にも搬送スクリュー２４
が設置され、この搬送スクリュー２４の回転駆動によっ
て撹拌室Ｒ２内の現像剤とこれに供給されたトナーが撹
拌されながら、現像スリーブ２５の長手方向に向けて搬
送する。この搬送スクリュー２４による搬送方向はスク
リュー２３によるそれとは反対方向である。

【００４０】現像容器１８の隔壁１９には手前側と奥側
に開口が設けられており、スクリュー２３で搬送された
現像剤がこの開口の１つからスクリュー２４に受け渡さ
れ、スクリュー２４で搬送された現像剤が他の１つの開
口からスクリュー２３に受け渡され、上記したように撹
拌されながら搬送される。この撹拌による磁性キャリア
との摩擦で、トナーは潜像を現像するための極性に帯電
される。

【００４１】現像容器１８の感光ドラム３に近接した部
位には開口部が設けられ、この開口部には、前記の現像
スリーブ２５が設置されている。現像スリーブ２５は、
アルミニウムや非磁性ステンレス鋼等の非磁性材料から
なる。

【００４２】現像容器１８内に収容された現像剤２２
は、現像スリーブ２５内に設置された磁石２９により現
像スリーブ２５上に担持され、現像スリーブ２５の矢印
ｂ方向の回転により感光ドラム３と対向した現像部２６
に向けて搬送される。そして現像部２６で磁気ブラシを
形成して矢印方向ａに回転する感光ドラム３に接触し、
感光ドラム３上に形成された静電潜像が現像される。

【００４３】現像時、現像スリーブ２５には電源２７に
より現像バイアスとして、交流電圧に直流電圧を重畳し
た振動バイアス電圧が印加される。潜像の暗部電位（非
露光部電位）と明部電位（露光部電位）は、上記振動バ
イアス電圧の最大値と最小値の間に位置している。これ
によって現像部２６に向きが交互に変化する交番電界が
形成される。この交番電界中で現像剤のトナーとキャリ
アが激しく振動し、トナーが現像スリーブ２５及びキャ
リアへの静電的拘束を振り切って感光ドラム３に飛翔
し、感光ドラム３に潜像に対応して付着する。

【００４４】振動バイアス電圧の最大値と最小値の差
（ピーク間電圧）は１〜５ｋＶが好ましく、周波数は１
〜１０ｋＨｚが好ましい。振動バイアス電圧の波形は、
矩形波、サイン波、三角波等が使用できる。振動バイア
スの直流電圧成分は、上記したように暗部電位と明部電
位の間の値であるが、絶対値で最小の明部電位よりも暗
部電位により近い値である方が、暗部電位領域へのカブ
リトナーの付着を防止する上で好ましい。

【００４５】現像スリーブ２５と感光ドラム３の最小間
隙（この最小間隙は現像部２６内にある）は、０．２〜
１ｍｍであることが好適である。

【００４６】現像スリーブ２５の上方には現像剤層厚規
制ブレード２８が設置されており、この規制ブレード２
８は、現像スリーブ２５が現像部へ搬送する現像剤２２
の層厚、つまり現像剤２２の量を規制する。規制ブレー
ド２８で規制されて現像部２６に搬送される現像剤量
は、磁石２９の現像磁極Ｓ１による現像部２６での磁界
により形成される現像剤の磁気ブラシの現像スリーブ表
面上での高さが、感光ドラム３を取り去った状態で、上
記の最小間隙０．２〜１ｍｍの１．２〜３倍となるよう
な量であることが好ましい。

【００４７】本発明によれば、規制ブレード２８は、ア
ルミニウム、ＳＵＳ３１６等の非磁性材料板２８ａと、
鉄、ニッケル、コバルト、又はそれらの合金の如き強磁
性材料の磁性板２８ｂとからなっており、磁性板２８ｂ
は、非磁性材料板２８ａの現像スリーブ２５側であっ
て、その回転方向上流側（内側）に貼り付けられてい
る。この磁性板２８ｂは、非磁性材料板２８ａよりも狭
幅で、非磁性材料板２８の先端部に、これから若干後退
して位置されている。

【００４８】現像スリーブ２５内の磁石２９はローラ状
に形成され、現像スリーブ２５内に同心状に且つ非回転
に配置されている。上記の磁石２９の現像磁極Ｓ１は現
像部２６に位置し、この現像磁極Ｓ１が現像部２６に形
成する現像磁界により、現像スリーブ２５上の現像剤に
磁気ブラシが形成される。磁気ブラシは感光ドラム３に
接触して、磁気ブラシ中のトナーが感光ドラム３上に形
成されたドット分布静電潜像に転移して、潜像を現像す
る。磁気ブラシ中のトナーは、磁性キャリアの穂（ブラ
シ）に付着したり、現像スリーブ２５表面に付着してい
るが、いずれのトナーも潜像の露光部に転移して、これ
を現像する。

【００４９】現像磁極Ｓ１による現像磁界の現像スリー
ブ２５表面上での強さ（現像スリーブ表面に垂直な方向
の磁束密度）は、そのピーク値が５００〜２０００ガウ
スであることが好適である。

【００５０】磁石２９は、本例では、現像磁極Ｓ１の他
に、磁極Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｓ２を有している。

【００５１】斯る構成により、従来と同様、現像スリー
ブ２５が回転することにより、現像容器１８内の現像剤
２２が磁極Ｎ３によって現像スリーブ２５上に汲み上げ
られ、汲み上げられた現像剤が磁極Ｓ２からＮ２へと搬
送され、その途中で規制ブレード２８により規制され
て、現像スリーブ２５上に現像剤２２の薄層が形成され
る。そして現像スリーブ２５の回転に伴い現像部２６へ
搬送されて、前記したように、現像磁極Ｓ１の磁界中で
穂立ちして磁気ブラシを形成し、感光ドラム３上のドッ
ト分布静電潜像の現像に使用される。

【００５２】現像を終了した現像剤は、現像スリーブ２
５の回転により現像容器１８内に戻され、磁極Ｎ１とＮ
３間の反撥磁界により現像スリーブ２５上から撹拌室Ｒ
１内落下して、回収される。回収された現像剤は、前記
したように撹拌スクリュー２３及び２４により、撹拌、
搬送される。

【００５３】以上のような現像装置を用いて検討を行っ
たところ、画像のガサツキをなくすためには、現像部に
おける現像剤の磁気ブラシの密度（現像スリーブ２５の
表面単位面積当たりの磁気ブラシの本数）を高くするこ
とが必要であることが分かった。磁気ブラシの密度を高
めることは、現像部における磁性キャリアの磁化の強さ
を小さくすることにより可能である。

【００５４】尚、磁性キャリアの磁気特性は、理研電子
（株）の直流磁化Ｂ−Ｈ特性自動記録装置ＢＨＨ−５０
を使用して測定することができる。この測定の際、円柱
状の容器（内径６．５ｍｍ、高さ１０ｍｍ）にキャリア
を２ｋｇ程度の荷重をかけて充填し、容器内でキャリア
が動かないようにしてその磁化の強さを測定することが
重要である。

【００５５】さて、本実施例では、磁石９の現像磁極Ｓ
１として、現像スリーブ表面上でその法線方向の磁束密
度のピーク値が１０００ガウスであるものを使用したの
で、１０００ガウスの現像磁界、つまり磁気力（磁束密
度）が１０００ガウスの場合のキャリアの磁化の値と、
現像部での磁気ブラシの密度との関係を調べた。その結
果を図２に示す。

【００５６】図２に示されるように、現像磁界のピーク
磁束密度１０００ガウスでのキャリアの磁化σ₁₀₀₀（ｅ
ｍｕ／ｃｍ³ ）の値と、磁気ブラシの穂の密度α（本／
ｍｍ² ）とは、反比例の関係になっており、図２からそ
の反比例の曲線上の値を読み取って式で表すと、 α×σ₁₀₀₀＝６００ である。これから分かるように、キャリアの磁化σ₁₀₀₀
が小さくなればなるほど、磁気ブラシ穂の密度αが大に
なる。

【００５７】次に、キャリアの磁化σ₁₀₀₀の大きさを変
えて磁気ブラシの密度αを変化させることにより、その
磁気ブラシの密度と出力画像の画像性（ハイライト及び
ハーフトーンのガサツキ）の関係を調べて評価した。評
価は、記録密度が主走査方向で２００ｄｐｉ、副走査方
向で４００ｄｐｉの、２成分現像方式による現像画像に
ついて行なった。その結果を表１に示す。

【００５８】

【表１】

【００５９】表１において、記号の意味は下記の通りで
ある。

【００６０】ガサツキの項： Ａ：「ガサツキ」がなく、非常に滑らかな画質 Ｂ：「ガサツキ」がなく、更に滑らかな画質 Ｃ：「ガサツキ」が目立たなく、滑らかな画質 Ｄ：「ガサツキ」が目立つ Ｅ：「ガサツキ」が非常に目立つ

【００６１】表１に示されるように、磁気ブラシの穂の
密度が６本／ｍｍ² 以上あれば、ガサツキのない良好な
画像が得られる。つまり、図２を見ると、σ₁₀₀₀の大き
さが１００ｅｍｕ／ｃｍ³ 以下であれば、ガサツキのな
い良好な画像が得られる。これは、人間の目の視覚限界
によっている。

【００６２】ガサツキとは、人間が目で見た場合のノイ
ズであり、”がさついて見える”とは、人間の目で見易
い周期のノイズ量が多いことである。２成分接触現像方
式では、トナーは穂のパターンに従って現像に供される
が、磁気ブラシを緻密にすることにより、現像後のトナ
ーのパターンを人間の目で見にくい周期にすることがで
き、その結果、ガサツキを低減することができるのであ
る。又磁性キャリアの磁化が小さくなることにより、キ
ャリアが現像スリーブ上に弱く拘束されることになり、
これにより、現像部において磁気ブラシが感光ドラムを
弱く摺擦することも、ガサツキ低減の要因の１つである
と考えられる。

【００６３】しかしながら、磁性キャリアの磁化を１０
００ガウスの磁界で１００ｅｍｕ／ｃｍ³ 以下に小さく
して、規制ブレードの位置で現像剤層を規制する場合、
磁性板の体積を、例えば長手方向単位長さ（１ｍｍ）当
たり２．０ｍｍ³ （厚さ０．５ｍｍ×高さ４ｍｍ）とし
たのでは、現像スリーブ−規制ブレードの間隙（Ｓ−Ｂ
ギャップ）の変動に対して、現像スリーブ上への安定し
たトナーの塗布が難しくなる。

【００６４】これは、磁石の現像剤層厚規制位置の磁極
（図１では磁極Ｓ２に相当）と磁性板との間に、低透磁
率の磁性キャリアが挿入されることにより、磁性板近傍
のキャリアが磁性板側に引き付けられる力が弱まり、磁
性板の塗布に対する効果がなくなることによる。

【００６５】磁性キャリアの磁化を１０００ガウスの磁
界で２０５ｅｍｕ／ｃｍ³ とし、磁性板２８ｂとして、
透磁率が３００、長手方向単位長さ当たりの体積が２．
０ｍｍ³ （０．５ｍｍ^t ×４ｍｍ^h ）のものを用いた場
合（この条件をＢとする）の、Ｓ−Ｂギャップに対する
トナーコート量（Ｍ／Ｓ）は、図３に黒丸で示したよう
になる。コート量Ｍ／Ｓの所望量を４０〜５０ｍｇ／ｃ
ｍ² とすると、図３に示されるように、条件Ｂでは、Ｍ
／Ｓが４０〜５０ｍｇ／ｃｍ² の範囲が、Ｓ−Ｂギャッ
プの変動量０．１ｍｍ以上に亙って得られており、条件
Ｂによれば、Ｓ−Ｂギャップの微妙なずれに対して安定
した量の現像剤層を形成することができる。

【００６６】磁性キャリアの磁化を１０００ガウスの磁
界で１００ｅｍｕ／ｃｍ³ 以下とした以外は、上記と同
様にした場合（この条件をＡとする）の、Ｓ−Ｂギャッ
プに対するトナーコート量（Ｍ／Ｓ）は、図３に白丸で
示したようになる。この場合は、現像スリーブにより搬
送される現像剤が、現像剤層厚規制位置を通過する際
に、磁性板側に引き付けられる力（現像スリーブから引
き離される方向の力）が働くので、図３に示されるよう
に、Ｓ−Ｂギャップの微妙なずれに対して現像剤のコー
ト量の変動が大きい（４０〜５０ｍｇ／ｃｍ² の範囲の
Ｍ／Ｓが得られるＳ−Ｂギャップは、０．１ｍｍの変動
も許されない）。

【００６７】そこで、磁性キャリアの磁化を１０００ガ
ウスの磁界で１００ｅｍｕ／ｃｍ³以下に固定し、磁性
板として、透磁率及び体積を幾つか異ならせたものを使
用して検討した結果、磁性板の透磁率μｂ（無名数）、
長手方向単位長さ（１ｍｍ）当たりの体積Ｖｂ（ｍｍ
³ ）の関係が、図４に示すように、 μｂ・Ｖｂ≧１０５０ を満たしたときに、４０〜５０ｍｇ／ｃｍ² の範囲の現
像剤コート量Ｍ／Ｓが、Ｓ−Ｂギャップの変動０．１ｍ
ｍ以上に亙って安定して得られ、Ｓ−Ｂギャップの微妙
なずれによる現像剤のコート量の振れを小さくすること
ができることが分かった。又上記関係式が成り立つ範囲
は、現像剤規制位置の磁極Ｓ２の現像スリーブ表面上で
の磁界の強さのピーク値が５００〜２０００ガウスにお
いてであった。

【００６８】一方、現像磁界のピーク値でのキャリアの
磁化の強さが３０ｅｍｕ／ｃｍ³ よりも小さいと、現像
スリーブ上での現像剤の搬送性が悪く、現像画像の画質
が劣化したり、現像剤の飛散が生じ易くなるので、下限
は３０ｅｍｕ／ｃｍ³ 以上であることが好ましい。

【００６９】以上は、現像磁界のピーク値ｄが１０００
ガウスの場合の、キャリアの磁化の評価であるが、ピー
ク値ｄが１０００ガウス以外の場合でも結果は同様であ
った。

【００７０】即ち、現像磁界のピーク値ｄが５００、８
００、１５００、２０００ガウスの場合のそれぞれの磁
化の強さσ_d （ｅｍｕ／ｃｍ³ ）と、磁気ブラシの穂の
密度α（本／ｍｍ² ）との関係を図５に示す。いずれの
場合も、σ_d ×α＝６００という関係を満たしているこ
とが分かる。

【００７１】従って磁気ブラシの穂の密度、又ドット分
布潜像を現像した画像のガサツキの防止性は、現像磁界
のピーク強度ｄに依存するのではなく、ｄガウスの磁界
中でのキャリアの磁化の強さσ_d に依存していることが
分かる。

【００７２】以上から、本発明では、、１０００ガウス
の磁界において１００ｅｍｕ／ｃｍ³ 以下の磁化を有す
る磁性キャリアを用い、非磁性板２８ａと磁性板２８ｂ
とからなる規制ブレード２８の、現像スリーブ２５の回
転方向上流側に設けられた磁性板２８ｂの透磁率μｂ
（無名数）、長手方向単位長さ（１ｍｍ）当たりの体積
Ｖｂ（ｍｍ³ ）を、 μｂ・Ｖｂ≧１０５０ の関係を満たすように規定した。

【００７３】本実施例において、図１の現像装置を図８
の画像形成装置の各現像器１Ｙ〜１Ｋに用い画像形成を
行なった。２成分現像剤のトナーには負帯電性のトナー
を用い、感光ドラム１上の暗部電位を−７００Ｖ、明部
電位を−２００Ｖとし、現像スリーブ３に交番電圧（周
波数２００Ｈｚ、Ｖｐｐ２０００Ｖの交番電圧に直流電
圧−５５０Ｖを重畳）を印加し、反転現像を行なった。

【００７４】又感光ドラム１の外径は８０ｍｍ、現像ス
リーブ３の外径は３２ｍｍ、現像スリーブ３と規制ブレ
ード４との間隔を５００μｍ、現像スリーブ３と感光ド
ラム１との間隔を５００μｍ、感光ドラム１の周速を１
６０ｍｍ／秒、現像スリーブ３の周速を２８０ｍｍ／秒
とした。

【００７５】その結果、現像スリーブ上にＳ−Ｂギャッ
プの変動に対し安定した量の現像剤層を形成することが
でき、画像も初期のハイライトが滑らかに再現できた。

【００７６】実施例２ 本発明の他の実施例を図６により説明する。本実施例で
は、現像スリーブ２８に対して規制ブレード２８を傾斜
させたことが実施例１と相違する。本実施例のその他の
構成は実施例１と基本的に同じで、図６において実施例
１と同じ部材には同一の符号を付してその説明を省略す
る。

【００７７】即ち、実施例１のときと同様、磁性キャリ
アとして、１０００ガウスの磁界での磁化の強さが１０
０ｅｍｕ／ｃｍ³ 以下のものを用い、又規制ブレード２
８は、非磁性材料板２８ａに強磁性材料の磁性板２８ｂ
を設けた規制ブレード２８を用いた。同様に、この磁性
板２８ｂは、透磁率μｂ（無名数）、長手方向単位長さ
（１ｍｍ）当たりの体積Ｖｂ（ｍｍ³ ）が、 μｂ・Ｖｂ≧１０５０ の関係を満たしている。

【００７８】本実施例では、規制ブレード２８は、その
先端を中心にして現像スリーブ２５の回転方向と逆方向
に回転して、現像スリーブ２５の規制ブレード２８との
対向部の周方向上の接線方向に対し、その逆方向に０〜
３０°の角度をなすように傾斜配置されている。この規
制ブレード２８の先端と現像スリーブ２５との間隔は４
００μｍとした。

【００７９】本実施例によれば、規制ブレード２８を上
記のように現像スリーブ２５に対し傾斜配置したので、
現像スリーブ２５と規制ブレード２８のＳ−Ｂギャップ
の変動に対し、現像スリーブ２５上に安定して現像剤を
塗布できるだけでなく、現像剤に無用の圧力がかかるこ
とがなく、現像剤の一方の構成成分である樹脂トナーの
劣化を防ぐことができる。

【００８０】実施例１と同様にして画像形成を行なった
ところ、本実施例においても、Ｓ−Ｂギャップの変動に
対し安定した量の現像剤層を形成することができ、画像
も初期のハイライトが滑らかに再現でき、又劣化の少な
い画像を長期間安定して得ることができた。

【００８１】実施例３ 本発明の更に他の実施例を図７に示す。本実施例では、
規制ブレード２８の配置を実施例２と同様にすると共
に、規制ブレード２８の上方に、現像スリーブ２５と逆
方向に回転する現像剤撹拌部材３３を配置したことが特
徴である。規制ブレード２８の先端は、現像スリーブ２
５と８００μｍの間隔を開けた。

【００８２】本実施例によれば、撹拌部材３３は、例え
ばＳＵＳ３１６等の非磁性部材からなっている。本例で
は、撹拌部材３３は、非磁性部材製の８枚の羽根３３ａ
を回転軸３３ｂに均一間隔で取付けた形状とした。この
撹拌部材３３の位置は、回転軸３３ｂが規制ブレード２
８の先端よりも、現像スリーブ２５の回転中心に対して
現像スリーブ回転方向下流側に１０°ずれた位置に来る
ようにした。撹拌部材３３の回転方向は、規制ブレード
２８の規制で余った現像剤が規制ブレード２８の近傍に
滞留するのを防ぐために、上記したように、現像スリー
ブ２５の回転方向と逆方向である。

【００８３】本現像装置での現像剤の循環について説明
すると、実施例１のときと同様、現像スリーブ２５内の
磁石２９の磁極Ｓ２の磁力により現像スリーブ２５上に
汲み上げられた現像剤２２は、現像スリーブ２５の回転
により搬送され、現像剤層厚規制位置で規制ブレード２
８により規制されて、現像スリーブ２５上に現像剤２２
の薄層が形成される。その後、現像部２６へ運ばれ、現
像磁極Ｓ１の磁界中で穂立ちして磁気ブラシを形成し、
感光ドラム３上のドット分布静電潜像の現像に使用され
る。

【００８４】規制により現像スリーブ２５上に塗布され
ずに余った現像剤は、規制ブレード２８の箇所で撹拌部
材３３の回転により現像容器１８内側に戻され、撹拌ス
クリュー２３、２４により均一なトナー濃度に撹拌され
た後、再び磁極Ｓ２により磁気的に汲み上げられる。

【００８５】本実施例では、規制ブレード２８を現像ス
リーブに対し傾斜配置し、更に規制ブレード２８の上方
に現像スリーブ２５と逆方向回転する撹拌部材３３を配
置したので、現像スリーブ２５と規制ブレード２８のＳ
−Ｂギャップの変動に対して、現像スリーブ２５上に現
像剤を安定して塗布できるだけでなく、現像剤に無用な
圧力がかかるのを一層効果的に防止でき、現像剤中の樹
脂トナーの劣化防止を更に向上することができる。

【００８６】本実施例においても、画像形成を行なった
ところ、現像スリーブ上にＳ−Ｂギャップの変動に対し
安定した量の現像剤層を形成することができ、画像も初
期のハイライトが滑らかに再現でき、又劣化の少ない画
像を長期間安定して得ることができた。

【００８７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、トナー
及び磁性キャリアとを有する２成分現像剤を担持し、回
転して、像担持体と対向した現像部へ搬送する現像剤担
持体と、現像剤担持体内に非回転に配設された磁石と、
現像剤担持体に対し先端と小間隙を開けて配置された現
像剤層厚規制ブレードとを備え、現像部において、現像
剤担持体上の現像剤に磁気ブラシを形成して、像担持体
上に形成されたドット分布静電潜像を現像する現像装置
において、磁性キャリアは、１０００ガウスの磁界にお
いて３０ｅｍｕ／ｃｍ³以上、１００ｅｍｕ／ｃｍ³以下
の磁化を有し、規制ブレードは、非磁性板とこの非磁性
板の現像剤担持体の回転方向上流側に設けられた磁性板
とからなり、そして磁性板の透磁率をμｂ（無名数）、
長手方向単位長さ（１ｍｍ）当たりの体積をＶｂ（ｍｍ
³）としたときに、 μｂ・Ｖｂ≧１０５０ の関係を満たし、前記磁石の規制ブレードの位置に配置
された磁極は、現像剤担持体表面上において、５００〜
２０００ガウスの磁界の強さのピーク値を有する構成と
されるので、ドット分布静電潜像現像時の画像のガサツ
キを防止するために１０００ガウスの磁界下において磁
化の強さが３０ｅｍｕ／ｃｍ³以上、１００ｅｍｕ／ｃ
ｍ³以下の磁性キャリアを用いても、現像剤担持体−規
制ブレード間のギャップ変動に対するトナーコート量の
変動を小さく抑制して、現像剤担持体上に安定した量の
現像剤を塗布することができる。従って像担持体上に形
成したドット分布静電潜像を、ガサツキの抑制された現
像画像に現像して、高品質の画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像装置の一実施例を示す構成図であ
る。

【図２】図１の現像装置で使用する２成分現像剤のキャ
リアの磁化と磁気ブラシの穂の密度との関係を示す図で
ある。

【図３】図１の現像装置に設置された現像スリーブ−規
制ブレードのギャップに対する現像スリーブ上のトナー
コート量を示す図である。

【図４】規制ブレードの磁性板の透磁率と磁性板の長手
方向単位長さ当たりの体積の関係を示す図である。

【図５】現像スリーブ内磁石の現像磁極のピークの磁界
強さに対するキャリアの磁化の関係を示す図である。

【図６】本発明の現像装置の他の実施例を示す構成図で
ある。

【図７】本発明の現像装置の更に他の実施例を示す構成
図である。

【図８】本発明の現像装置が適用可能な電子写真方式の
カラープリンタの一例を示す全体構成図である。

【図９】図８のプリンタに設置したレーザビームスキャ
ナを示す説明図である。

【図１０】ＰＷＭ用回路の説明図である。

【図１１】ＰＷＭ法の信号波形の説明図である。

【図１２】ドット状潜像の電位を示す説明図である。

【図１３】ドット状潜像の現像像を示す説明図である。

【符号の説明】

３ 感光ドラム １８ 現像容器 ２２ ２成分現像剤 ２５ 現像スリーブ ２７ バイアス電源 ２８ 規制ブレード ２８ａ 非磁性板 ２８ｂ 磁性板 ２９ 磁石 Ｓ１ 現像磁極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｇ０３Ｇ 15/09 Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０７Ｘ (56)参考文献 特開 昭63−135973（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−73383（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−236569（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−102767（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/08 - 13/095 G03G 15/08 - 15/095

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トナー及び磁性キャリアを有する２成分
   現像剤を担持し、回転して、像担持体と対向した現像部
   へ搬送する現像剤担持体と、現像剤担持体内に非回転に
   配設された磁石と、現像剤担持体に対し先端と小間隙を
   開けて配置された現像剤層厚規制ブレードとを備え、前
   記現像部において、現像剤担持体上の現像剤に磁気ブラ
   シを形成して、像担持体上に形成されたドット分布静電
   潜像を現像する現像装置において、 前記磁性キャリアは、１０００ガウスの磁界において３
   ０ｅｍｕ／ｃｍ³以上、１００ｅｍｕ／ｃｍ³以下の磁化
   を有し、前記規制ブレードは、非磁性板とこの非磁性板
   の現像剤担持体の回転方向上流側に設けられた磁性板と
   からなり、そして該磁性板の透磁率をμｂ（無名数）、
   長手方向単位長さ（１ｍｍ）当たりの体積をＶｂ（ｍｍ
   ³）としたときに、 μｂ・Ｖｂ≧１０５０ の関係を満たし、前記磁石の規制ブレードの位置に配置
   された磁極は、現像剤担持体表面上において、５００〜
   ２０００ガウスの磁界の強さのピーク値を有することを
   特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 前記規制ブレードが現像剤担持体に対し
   略垂直である請求項１の現像装置。
3. 【請求項３】 前記規制ブレードが、現像剤担持体の該
   規制ブレードとの対向部の周方向上の接線方向に対し
   て、現像剤担持体の回転方向と逆方向に０〜３０°の角
   度をなすように傾斜している請求項１の現像装置。
4. 【請求項４】 前記規制ブレードの上方に、現像剤担持
   体と逆方向に回転する現像剤撹拌部材を備えた請求項３
   の現像装置。
5. 【請求項５】 前記像担持体上のドット分布静電潜像
   は、画像濃度値に対応して１画素当たりの光源の発光時
   間を変調して形成された請求項１、２、３又は４の現像
   装置。
6. 【請求項６】 前記像担持体上のドット分布静電潜像の
   現像時に、現像剤担持体に、直流電圧に交流電圧を重畳
   した現像バイアス電圧を印加する請求項１、２、３、４
   又は５の現像装置。