JP3404713B2

JP3404713B2 - 現像装置及びそれを用いたカラー電子写真装置

Info

Publication number: JP3404713B2
Application number: JP29267996A
Authority: JP
Inventors: 隆夫熊坂; 辰夫伊川; 譲嶋崎; 久仁夫福地
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-11-05
Filing date: 1996-11-05
Publication date: 2003-05-12
Anticipated expiration: 2016-11-05
Also published as: JPH10133480A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機，プリン
タ，ファクシミリなどの電子写真装置に使用する現像装
置及び該現像装置を使用したカラー電子写真装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】現像装置には、キャリアとトナーを含む
２成分現像剤を用いた２成分現像装置とトナー単独の１
成分現像剤を用いた１成分現像装置がある。１成分現像
装置は、キャリアを使用しないことや現像剤の混合比制
御機構を設ける必要がなく小型，低コスト化に有利であ
るために、複数の現像装置を配置することが必要なカラ
ー電子写真装置に多く用いられている。非磁性トナーを
用いた従来の１成分現像装置２１は、図２に示すよう
に、感光体１に対向する現像ロール２と、ブレード１８
と、搬送ロール２０と、トナーホッパー６内に設けられ
た撹拌羽根７と、トナー漏れ防止部材１９を備える。ト
ナーホッパー６内のトナーは、撹拌羽根７により開口１
３から搬送ロール２０の付近に供給され、更に搬送ロー
ル２０により現像ロール２付近に搬送され、ブレード１
８にて現像ロール２の外周面に塗布されてトナー層を形
成する。そして、現像ロール２の回転により感光体１と
対向する部分に搬送したトナー層１２を感光体１上の静
電潜像と接触させると共に現像部に現像電界を作用させ
ることにより静電潜像を現像してトナー画像を形成す
る。

【０００３】このような、非磁性１成分現像装置は、特
公平７−４３５４６号公報，実公平７−２０６８３号公
報等に開示されている。また、磁性１成分現像装置は、
特公平２−４８９０１号公報に開示されている。

【０００４】更に、表面にトナー層のみを形成した現像
ロールを用いる現像装置において、搬送磁気ロールとキ
ャリアを用いる例としては、特開昭５５−７７７６４号
公報や特開昭６２−１９２７７２号公報に記載されてい
るように、現像ロールに弾性ロールを用いて接触現像を
行なう方法や特開平３−５９５７６号公報，特開昭６１
−２３９２６６号公報，特開昭６１−１００７７５号公
報に記載されているように、現像ロール上のトナー層と
感光体との間に空隙を設けて非接触現像を行なう方法等
が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、搬送磁気ロー
ルとキャリアを用いて現像ロールの外周面にトナー層の
みを形成する従来の非磁性１成分現像装置は、キャリア
を使用するために、環境条件や現像条件によっては、現
像ロールにキャリアが付着して印刷画像に白抜け等の画
像欠陥を生じる傾向があった。

【０００６】また、このような非磁性１成分現像装置を
用いて、高速で高精細なカラー画像を得ようとする場合
や省電力に要求される低温定着を適用しようとすると、
現像ロールの外周面にトナーフィルミングが発生し、画
像品質を劣化したり、現像装置の交換寿命が短くなる傾
向があった。

【０００７】また、搬送磁気ロールとキャリアを用いて
現像ロールの外周面上にトナー層のみを形成する方法を
高速印刷に適用すると、弾性現像ロールを感光体と接触
させて現像を行なう場合はゴムやスポンジロールの表面
が変形し易く交換周期が短くなる傾向があり、また、非
接触現像を行なうと、微細な網点画像や階調の再現性が
不十分になる傾向があった。

【０００８】本発明の第１の目的は、現像ロールへのキ
ャリア付着を防止することができ、現像ロールの傷や摩
耗を防いで耐久性を高め、更に、現像ロールが感光体に
対して接触するときにはソフトに接触させることができ
る現像装置を提供することである。

【０００９】本発明の第２の目的は、トナーのみを現像
ロールの外周面に塗布して現像を行なう現像装置におい
て、現像ロールの外周面にトナーフィルミングが発生す
るのを防止することができ、しかも、高速で高画質を確
保することができる耐久性の高い現像装置を提供するこ
とである。

【００１０】更に本発明の第３の目的は、このような現
像装置を用いたカラー電子写真装置を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、磁気ロールに
吸着させたキャリアとトナーの混合剤層で現像ロールの
外周面を摺擦して該外周面にトナー層を形成し、該トナ
ー層を感光体に接触させることにより該感光体表面の静
電潜像を現像する現像装置または磁気ロールに吸着させ
たキャリアとトナーの混合剤層で感光体の外周面を摺擦
して該感光体表面の静電潜像を現像する現像装置におい
て、前記現像ロールは、２０〜６０μｍの肉厚の金属ス
リーブの表面に５〜２０μｍの厚さの非磁性層を設け、
この金属スリーブ内に弾性ロールを嵌合して弾性を有す
るロールに構成し、前記キャリアの抵抗値を１０^８〜１
０^１２Ωｃｍとしたことを特徴とする。このように構成
した現像ロールは、傷や摩耗を防いで耐久性を高め、更
に、現像ロールが感光体に対して接触するときにはソフ
トに接触させることができる。また、このような抵抗値
に調整されたキャリアは、静電気力によって現像ローラ
あるいは感光体に付着（移動）する現象が抑制される。

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。

【００１５】（第１の実施の形態）図１は、本発明の第
１の実施形態である現像装置の縦断側面図である。同図
において、現像装置８は、感光体１に対向する現像ロー
ル２と、搬送磁気ロール３と、規制板４と、トナーホッ
パー６内に設けた撹拌羽根７と、バイアス電源１４，１
５と、現像剤ガイド板５とを備える。トナーホッパー６
内のトナーは、撹拌羽根７により開口１３から搬送磁気
ロール３の上方乃至後方部付近に供給されてトナー溜り
９を形成する。

【００１６】搬送磁気ロール３は、磁性体キャリアとト
ナーを混合した混合剤１１をその外周面に吸着して反時
計方向に回転する。搬送磁気ロール３に吸着されて該搬
送磁気ロール３と共に反時計方向に回転（移動）する混
合剤１１は、該搬送磁気ロール３の外周に対向して設け
た規制板４により所定の厚みの混合剤層１０に規制さ
れ、該規制板４によつて掻き取られた外側の余剰な混合
剤１１は混合剤ガイド板５に沿ってＵターンして混合室
３６を循環することによりトナー溜り９のトナーと混合
する。

【００１７】規制板４により規制されて搬送磁気ロール
３の外周面に形成した混合剤層１０を現像ロール２とカ
ウンター方向に回転させながら該現像ロール２に接触さ
せると共に搬送磁気ロール３と現像ロール２の間に電界
を作用させることにより、この現像ロール２の外周面に
トナー層１２を形成し、しかる後に、このトナー層１２
を現像ロール２の回転により感光体１と対向する部分に
搬送して該感光体１に接触させると共に現像部に現像電
界を作用させることにより静電潜像を現像してトナー画
像を形成する。すなわち、搬送磁気ロール３に保持され
る混合剤１１を構成する磁性体キャリアとトナーは、摩
擦帯電により互いに逆極性に帯電しているので、搬送磁
気ロール３と現像ロール２の間に電界を作用させること
により、トナーのみを現像ロール２の外周面に転移させ
ることができる。

【００１８】現像ロール２は、約２０〜６０μｍの金属
または樹脂スリーブに低硬度（例えば、ゴム硬度が約１
５〜３５度（ＪＩＳ−Ａ））のゴムロールを嵌合させ、
弾性を有するロールに形成する。金属または樹脂スリー
ブは、現像ロール２の傷や摩耗を防ぎ、厚みを薄くしゴ
ムロールの弾性を維持できるようにして感光体１と接触
させても感光体１とのソフトな接触が得られるようにし
たものである。金属スリーブには、ＮｉやＳＵＳ等を使
用することができ、非磁性の材質であることが望ましい
が、磁性を帯びる場合には、現像ロール２へのキャリア
付着が増加する傾向があるので、スリーブ表面に非磁性
層（５〜２０μｍ）を金属メッキ，金属コート，樹脂コ
ートにより形成することが望ましい。また、樹脂スリー
ブや金属スリーブのコーティングに使用する樹脂は、耐
久性があり、且つ静電気のチャージアップを防止するた
めに導電性を付与したものが望ましく、ポリイミド，ポ
リアミド，フッ素，シリコン系樹脂に導電剤を添加した
もの等を使用することができる。従って、印刷速度が早
い場合や、現像ロール２と感光体１との周速比ｋがやや
大きい（ｋ＝１．５〜２．０）場合であっても、現像ロ
ール２や感光体１の交換周期を長くできる効果がある。
現像ロール２は、直径が１５〜４０ｍｍのものを用い
た。

【００１９】ゴムロールは、絶縁性及び導電性の何れで
も使用可能であるが、絶縁性ゴムロール（例えば、抵抗
値が約１０¹³〜１０¹⁶Ωｃｍ）の場合は現像バイアスを
印加するための給電は、現像ロール２の表面から行なう
のに対し、導電性ゴムロール（例えば、抵抗値が約１０
⁷〜１０⁸Ωｃｍ）の場合は給電を現像ロール２の軸を利
用して行なうことができる利点がある。

【００２０】なお、印刷速度が比較的遅い場合や、現像
ロール２と感光体１との周速がほぼ等しい場合には、現
像ロール２に金属スリーブを用いずに、低硬度（例え
ば、ゴム硬度が約１５〜５５度（ＪＩＳ−Ａ））のゴム
ロールを単体（または、表面コートを施し）で形成して
もよい。

【００２１】搬送磁気ロール３は、現像ロール２と間隙
（第１間隙）を介して対向するように回転可能に配置さ
れた等間隔多極着磁の裸の磁石体（所謂スリーブレスマ
グロール）である。このスリーブレスマグロール（磁石
体）は、磁極数が８〜６４極、磁極部の磁力が４００〜
８００ガウスの範囲に着磁された磁石ロール単独で構成
され、その周速Ｕｔを現像ロール２の周速Ｕｓとの比が
１．５〜５．０の範囲になるよう設定した。なお、磁石
体は、保護やバイアス電圧を表面に導くために非磁性材
で被覆しても良い。また、このようなスリーブレスマグ
ロールを使用した磁気ロールは、その外周面に吸着した
混合剤層１０が該外周面を転動することがないので、飽
和トナー濃度の混合剤層１０を形成してもトナー飛散が
発生するようなことがない。

【００２２】更に、搬送磁気ロール３は、磁石体と同心
状にスリーブを配置して構成しても良い。この場合に
は、磁極数を８〜２４極，磁極部の磁力を４００〜８０
０ガウスの範囲に着磁した磁石体を用いる。そして、混
合剤層１０を現像ロール２とカウンター方向に回転させ
ながら接触させるために、磁石ロールを時計方向に回転
させ、スリーブを反時計方向に回転させ、スリーブの周
速と現像ロール２の周速Ｕｓとの比は、１．０〜１．５
の範囲にを設定し、磁石体の回転数はスリーブ回転数の
１．５〜４．０の範囲に設定する。

【００２３】また、この搬送磁気ロール３と規制板４と
の間には混合剤層１０を所定の厚みに規制する第２の間
隙を設定する。この第２の間隙は、０．５〜０．８ｍｍ
の範囲が望ましい。そして、現像ロール２と搬送磁気ロ
ール３の間に形成される第１間隙と規制板４と搬送磁気
ロール３の間に形成される第２間隙との差は、０〜０．
２ｍｍの範囲に設定する。

【００２４】現像ロール２及び搬送磁気ロール３（規制
板４にも搬送磁気ロール３と同一のバイアスを印加）に
は、それぞれ、バイアス電源１４，１５を接続し、直流
電圧または直流電圧と交流電圧を重畳した電圧を印加す
る。

【００２５】搬送磁気ロール３に保持させる混合剤１１
には、キャリア粒径が１００μｍを越えると現像ロール
２上のトナー層に刷毛目状のむらが目立つようになり、
４０μｍ以下ではキャリア付着が増加する傾向があるた
めに、粒径が５０〜１００μｍのキャリアと粒径が５〜
１１μｍのトナーを混合したものを使用した。

【００２６】またこの実施形態では、規制板４を通過し
た混合剤層１０のトナー濃度（Ｗｔ％：トナー重量×１
００／キャリア重量）は、トナーの帯電量や混合剤搬送
量を考慮して７〜２５Ｗｔ％の間に設定すれば良いが、
より望ましくは、トナー粒径とキャリア粒径に応じて決
定される飽和トナー濃度（１３〜２５Ｗｔ％の範囲）に
なるように、混合室３６内の混合剤１１のトナー濃度を
規制板４を通過後の混合剤層１０のトナー濃度よりも高
く維持できるように構成する。ここで、飽和トナー濃度
は、充分高いトナー濃度（約２５Ｗｔ％）に調合した混
合剤１１を投入し、搬送磁気ロール３のみを回転させた
場合に規制板４を通過後のトナー濃度として測定するこ
とができる。また、規制板４を通過後の混合剤層１０の
トナー濃度が飽和値をとる理由としては、混合剤層（磁
気ブラシ）１０が規制板４を通過する際に搬送可能な最
大のトナー量は、キャリア表面に静電力で吸着可能なト
ナー量、すなわち、１〜３層程度と考えられ、それ以上
がキャリアやトナーの間隙に保持されていたとしても、
磁気ブラシの回転移動や規制板４を通過する際の磁気ブ
ラシの揺動や規制板４との間に働く静電力等の作用によ
り離脱してしまうためと考えられる。従って、搬送可能
なトナー量には限界があり、その値が飽和トナー濃度に
相当するものと考えられる。従って、規制板４を通過し
た後の混合剤層１０のトナー濃度をこの飽和値に設定す
れば、トナー濃度検出センサーを設置することなく（装
置構成を複雑化せずに）混合剤層１０における混合比を
安定に維持できる利点が得られる。

【００２７】また、キャリアの材質としては、トナーの
帯電や搬送作用の他に感光体１上の静電潜像を現像した
後に現像ロール２上に残存するトナーを掻き落す作用を
有することが望ましく、鉄粉キャリアがより望ましいこ
とが判った。更に、搬送磁気ロール３の磁力や周速を増
大させたり、他のトナー掻き落し手段を併用することに
より、樹脂キャリア及びフェライトキャリアも用いるこ
とができることが判った。樹脂キャリアは嵩比重１．０
〜１．６ｇ／ｃｍ³，飽和磁化６０〜８０ｅｍｕ／ｇの
球形および不定形のもの、また、フェライトキャリア
は、嵩比重２．２〜２．７ｇ／ｃｍ³，飽和磁化３０か
ら９５ｅｍｕ／ｇで略球形のものを用いることができ
る。

【００２８】更に、現像ロール２上に充分なトナー層を
形成するために、搬送磁気ロール３と現像ロール２との
間隙（第１間隙）を０．５〜１．０ｍｍとし、搬送磁気
ロール３のバイアス電圧を高く（電位差で４００ｖ以
上）すると、現像ロール２へのキャリア付着生じ、キャ
リアの材質によっては増大する傾向が見られた。

【００２９】そこで、キャリア付着とキャリア抵抗に関
する実験を行った。キャリアの抵抗値は、図６に示す構
成で測定した。すなわち、供試キャリア３７を測定容器
４０内に５ｍｍの厚さに保持し、電極を兼ねた錘３８に
より試料に荷重８ｇ／ｃｍ²を加え、リード線４３，４
４を、それぞれ、錘３８，測定容器４０の底部に絶縁材
４１で区分された円板状電極（４０φ）に接続し、絶縁
抵抗計４２により印加電圧１００Ｖ（測定電界強度２０
０Ｖ／ｃｍ）を印加して抵抗値Ｒ（Ω）を測定した。更
に、測定した抵抗値Ｒ（Ω）を基に、（１）式から固有
抵抗ρ（Ωｃｍ）を求めた。

【００３０】 ρ（Ωｃｍ）＝Ｒ（Ω）×Ａ（ｃｍ²）／ｔ（ｃｍ）………（１）Ａ：電極面積（ｃｍ²）ｔ：供試キャリアの厚さ（ｃ
ｍ）また、一定の印加電圧（１００Ｖ）の下で、荷重が小さ
くしすぎると抵抗値にバラツキを生じ易く、また、荷重
に依存して抵抗値の変化が大きいケースがあり、荷重を
大きくしすぎるとキャリア付着との相関が取りにくくな
った。従って、本発明においては、荷重８ｇ／ｃｍ²に
対して約５％程度を許容範囲として、キャリア抵抗（固
有抵抗）を規定した。

【００３１】また、キャリアの抵抗値は、ノンコートキ
ャリアの場合には、コア材の材質や表面状態や粒径に依
存するが、樹脂コートを施した場合には、更に、コート
樹脂の厚さや導電剤（例えば、カーボンや酸化チタン）
を含有させ、その導電剤の含有量を変えることにより抵
抗値を変化できることが判った。

【００３２】更に、現像条件としては、搬送磁気ロール
３には直径２１ｍｍ，１６極，５５０〜６５０ガウスの
スリーブレスマグロールを用い、現像ロール２はゴム硬
度が約２０度（ＪＩＳ−Ａ）の導電性ゴムロールを肉厚
約３０μｍのＮｉ電鋳スリーブに非磁性Ｎｉメッキ（厚
さ１０〜１５μｍ）を施した金属スリーブを嵌合させて
構成し、現像ロールに対する搬送磁気ロールの周速比を
２〜３に設定し、キャリア付着状況を調査した。規制板
４を通過した混合剤層１０のトナー濃度に関しては、飽
和濃度１８〜２５（Ｗｔ％）に設定した場合は、トナー
濃度を１０〜１５（Ｗｔ％）に設定した場合よりもキャ
リア付着が少なめとなった。

【００３３】

【表１】

【００３４】表１は、平均粒径約８０μｍの７種類フェ
ライトキャリアを用い、キャリア抵抗値（固有抵抗）と
キャリア付着状態と現像ロール上のトナー層形成の状況
について調査した結果を示している。なお、トナーは、
平均粒径が１１μｍであって、トナー濃度は、１０〜１
５（Ｗｔ％）に設定した。

【００３５】表１から、（１）キャリア付着は、キャリ
ア抵抗が１０⁸より低くなると増大する傾向がある（キ
ャリアＧを参照）、（２）キャリア付着を防止するに
は、キャリア抵抗を１０⁸Ωｃｍ以上、より望ましくは
１０⁹Ωｃｍ以上に設定することが有効である、ことが
判った。その理由は、キャリア抵抗が小さくなると、搬
送磁気ロール３に印加するバイアス電圧によりキャリア
に電荷注入が生じて該キャリアがバイアス電圧の極性と
同極性に帯電するようになり、その結果、キャリアに搬
送磁気ロール３から離れる方向に静電反発力が作用して
該キャリアの一部が現像ロール２に移行するためと推定
される。

【００３６】（３）また、キャリア抵抗を１０¹²Ωｃｍ
以上に設定した場合（キャリアＡ）は、現像ロール２上
のトナー付着量が少なくなり、トナー層の形成が不充分
となった。これは、トナーの帯電量が高めとなることに
加えて、搬送磁気ロール３と現像ロール２との間隙（第
１間隙）に作用する現像電界が低下するためと推測され
る。

【００３７】従って、以上から、キャリア抵抗は１０⁸
Ωｃｍ〜１０¹²Ωｃｍの範囲が望ましく、更に、１０⁸
Ωｃｍ〜５×１０¹¹Ωｃｍの範囲がより望ましいと判断
される。また、このような抵抗値のキャリアとしては、
鉄粉やフェライトに、前記したように、導電剤を含有し
た樹脂コートを施しコート後の抵抗値を１０⁸Ωｃｍ乃
至１０¹²Ωｃｍの範囲となるよう調整して構成すること
ができる。更にまた、コート後の抵抗値だけでなく、コ
ート前のコア材の抵抗値も１０⁸Ωｃｍ〜１０¹²Ωｃｍ
の範囲となるよう調整することが安定性の面でより望ま
しい。長期の使用においてコート剤が摩耗する場合は、
コート量の減少に伴いコア材の抵抗値に近ずくようにな
るからである。コア材の抵抗値の調整は、フェライトキ
ャリアの場合はコア材の材質の選択、鉄粉キャリアの場
合はコア材の表面酸化などにより調整することができ
る。

【００３８】また、搬送磁気ロール３の上部に混合剤ガ
イド板５を設け、混合剤１１を規制板４と混合剤ガイド
板５によりＵターンさせて下方に向かうように循環さ
せ、混合剤１１と搬送磁気ロール３の上方から後方部付
近に形成されるトナー溜り９のトナーと混合するように
したところ、画像濃度，かぶり等の画質の経時的安定度
が良好となった。

【００３９】このような構成の現像装置８を電子写真方
式のプリンタ装置に適用し、感光体１として有機感光体
（ＯＰＣ）を用い、周速１００〜４００ｍｍ／ｓｅｃの
感光体１上にコントラスト電位が約４５０Ｖの静電潜像
を形成し、現像スリーブ２の周速を感光体周速の約１〜
約２倍とし、更に現像スリーブ２に２５０〜３５０Ｖの
現像バイアスを印加して反転現像を行ったところ、現像
ロール２や感光体１の外周面にキャリア付着が生じるこ
とがなく、画像濃度１．３〜１．４（Ｏ．Ｄ）を確保す
ることができた。また、長期印刷を行った場合において
も、現像ロール２へのトナーのフィルミングが発生する
ことはなかった。

【００４０】なお、高速印刷においてトナーのフィルミ
ング発生を防止することができた理由としては、前記し
たように、現像ロール２に当接して該現像ロール２の外
周面にトナーを塗布するブレードを設けずに、磁気ブラ
シを用いて現像ロール２の外周面にトナー層を形成し、
同時に、該磁気ブラシで現像ロール２上に残存するトナ
ーを掻き落すようにしたとにより、現像ロール２上のト
ナーに加えられるストレスが軽減したためと考えられ
る。

【００４１】（第２の実施形態）図３に示す第２の実施
形態は、各色に対応させて設置する４つの作像ユニット
に前述した現像装置を適用したカラー電子写真装置であ
る。

【００４２】このカラー電子写真装置は、各色に対応し
た色のトナーを使用した４つの現像装置８−１，８−
２，８−３，８−４を４つの感光体１−１，１−２，１
−３，１−４の周囲に配置し、印刷用紙２２への転写タ
イミングを考慮して露光光線２４による潜像の書き込み
タイミングを設定することにより静電潜像を形成する位
置を制御し、４つの感光体１−１〜１−４の外周面に各
色に対応した静電潜像を形成すると共にこれを各現像器
８−１〜８−４により現像して各色のトナー画像を形成
し、各転写器２５−１，２５−２，２５−３，２５−４
によって印刷用紙２２に順次転写して各色のトナー画像
の色重ねを行なうことによりカラー画像を形成する電子
写真装置出ある。

【００４３】現像装置８−１〜８−４には、前述した本
発明になる現像装置を適用し、更に、後述するように、
各色の画像を検出して各色の画像濃度を制御するもので
ある。なお、図３では、４つの現像装置８−１〜８−４
のうちの１つの現像装置８−１の制御系統のみを具体的
に図示したが、他の現像装置８−２〜８−４に対しても
同様である。以下の説明は、現像装置８−１の制御系統
についてのみ行なう。

【００４４】現像装置８−１において、カラー画像セン
サー２７は、トナー画像の濃度を検出する。このカラー
画像センサー２７の検出値に基づいて、現像ロール２−
１と搬送磁気ロール３−１のバイアス電源１４，１５及
び回転駆動部１６，１７を制御するために、回転制御部
２９，バイアス制御部３０，画像制御部２８が設けられ
ている。また、感光体１の周囲には、転写器２５−１，
２５−２，２５−３，２５−４による転写後に感光体１
−１，１−２，１−３，１−４に残存するトナーを清掃
するクリーナ２６−１，２６−２，２６−３，２６−４
が配置され、更に、最終段の転写器２５−４の後方に未
定着トナー画像を印刷用紙２２に熱融解して固着させる
定着器３１が配置されている。

【００４５】このような構成のカラー電子写真装置にお
いては、感光体１−１〜１−４に各色のトナー像を形成
してカラー印刷を行なう際に、現像されたトナー画像の
濃度をトナー画像センサ２７により検出した結果に基づ
いて、少なくとも現像ロール２−１〜２−４と搬送磁気
ロール３−１〜３−４の間の電界または周速比の何れか
一方を制御することにより、感光体１−１〜１−４の外
周面に所望量のトナーを付着（現像）することができ、
長期印刷においても、画像濃度が低下したり変動してカ
ラー画像が劣化することがない。

【００４６】（第３の実施の形態）図４に示す第３の実
施形態は、前述した第１の実施形態に対して、搬送磁気
ロール３とトナー溜り９との間に、混合剤ガイド板５と
接触または近接する第２の搬送ロール（スポンジロール
または回転ブラシなど）３２を付加し、この第２の搬送
ロール３２の外周面にトナー層を形成すると共に移動す
る混合剤１１（図４の矢印で示すようにガイド板５に沿
っ混合室３６内を移動する混合剤または搬送磁気ロール
３に吸着して移動する混合剤１１）と強制的に接触させ
るようにした現像装置である。

【００４７】この第３の実施形態によれば、第１の実施
の形態と比較して、かぶりが低減する効果が得られた。

【００４８】（第４の実施の形態）この第３の実施形態
における現像装置は、前述した第３の実施形態における
第２の搬送ロール３２の代わりに、図５に示すように、
第２の撹拌部材３３（撹拌羽根やスクリュウオーガな
ど）を設け、トナー溜り９のトナーと混合剤１１とを強
制的に混合させるようにした構成である。

【００４９】この現像装置も、長期印刷においても画像
濃度ムラが発生することがなく、且つかぶりが低減する
効果が得られた。

【００５０】なお、第２の撹拌部材３３としては、トナ
ー溜り８のトナーや混合室３６の混合剤をほぐす作用を
有する部材、例えば、回転する細線や薄い平板等も用い
ることができる。

【００５１】（第５の実施の形態）この第５の実施形態
における現像装置は、図５に示すように、前述した第４
の実施形態におけ現像装置において、更に、搬送方向
（軸方向における）の異なる２本のスクリュウオーガ３
４，３５を設置したものである。この実施形態では、長
期印刷において、軸方向における画像の濃度にむらが発
生することがなく、且つ、かぶりがさらに低減する効果
が得られた。

【００５２】（第６の実施の形態）前記した第１〜第５
の実施形態においては、搬送磁気ロールにより現像ロー
ルにトナーのみの層を形成し、この現像ロールにより感
光体上の静電潜像を現像する例を示したが、搬送磁気ロ
ールに形成した混合剤層（磁気ブラシ）により感光体１
を摺擦して静電潜像を現像するようにすることができ
る。ＯＰＣ感光体の周速を約１５０〜２００ｍｍ／ｓｅ
ｃ，搬送磁気ロールの周速をＯＰＣ感光体の周速の１．
５〜５．０倍，磁気搬送ロールと感光体の間の間隙を
０．５〜１．０ｍｍとし、搬送磁気ロール及び規制板に
−３００〜−９００Ｖのバイアス電圧を印加するように
構成する。また、トナー平均粒径を８〜１０μｍ，キャ
リア平均粒径を約８０〜１００μｍとしてトナー濃度を
１２〜１８％に設定する。磁気ロールは、直径２０〜４
０ｍｍ，１６〜６４極，５００〜８００Ｇの多極着磁体
を用いた。

【００５３】このような実施形態においても、キャリア
抵抗は１０⁸Ωｃｍ〜１０¹²Ωｃｍの範囲に設定するこ
とにより、充分な画像濃度１．３（Ｏ．Ｄ）を得ると共
に混合剤層（磁気ブラシ）から感光体にキャリアが移行
して該感光体の外周面上にキャリアが付着するのを防止
することができる効果が得られた。

【００５４】

【発明の効果】キャリアとトナーの混合剤を用い、搬送
磁気ロールに吸着させて現像ロールの外周面を摺擦する
ことにより該現像ロールの外周面にトナー層のみを形成
して感光体上の静電潜像を現像する現像装置において、
２０〜６０μｍの肉厚の金属スリーブの表面に５〜２０
μｍの厚さの非磁性層を設け、この金属スリーブ内に弾
性ロールを嵌合して構成した弾性を有する現像ロール
は、現像ロールの傷や摩耗を防いで耐久性を高め、更
に、現像ロールが感光体に対して接触するときにはソフ
トに接触させることができ、前記キャリアの電気抵抗値
を１０^８〜１０^１２Ωｃｍとすることにより、現像ロー
ルへのキャリア付着を防止することができ、且つ、長期
の高速印刷を行っても現像ロールの外周面にトナーのフ
ィルミングが発生するのを防止することができ、長期に
わたって高画質を確保することができる。

【００５５】

【００５６】更に、このような現像装置を適用した高速
カラー電子写真装置においては、感光体あるいは現像ロ
ールへのキャリア付着を防止すると共に画像濃度の変動
を防止することができるので鮮明なカラー画像を安定に
確保できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態である現像装置の縦断
側面図である。

【図２】従来の現像装置の縦断側面図である。

【図３】本発明の第２の実施形態であるカラー電子写真
装置の概略構成図である。

【図４】本発明の第３の実施形態である現像装置の一部
分の縦断側面図である。

【図５】本発明の第４及び第５の実施形態である現像装
置の一部分の縦断側面図である。

【図６】キャリアの抵抗値測定状態に関する説明図であ
る。

【符号の説明】

１…感光体、２…現像ロール、３…搬送磁気ロー
ル、４…規制板、５…混合剤ガイド板、６…トナ
ーホッパー、７…撹拌羽根、８…現像装置、９…トナー
溜り、１０…混合剤層、１１…混合剤。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者伊川辰夫茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者嶋崎譲茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者福地久仁夫茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (56)参考文献特開昭55−77764（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−239266（ＪＰ，Ａ) 特開平２−187771（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−83760（ＪＰ，Ａ) 特開平８−6398（ＪＰ，Ａ) 特開平３−138674（ＪＰ，Ａ) 特開平８−114986（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/09

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気ロールに吸着させたキャリアとトナー
の混合剤層で現像ロールの外周面を摺擦して該外周面に
トナー層を形成し、該トナー層を感光体に接触させるこ
とにより該感光体表面の静電潜像を現像する現像装置に
おいて、前記現像ロールは、２０〜６０μｍの肉厚の金属スリー
ブの表面に５〜２０μｍの厚さの非磁性層を設け、この
金属スリーブ内に弾性ロールを嵌合して弾性を有するロ
ールに構成し、前記キャリアの抵抗値を１０^８〜１０^１２Ωｃｍとした
ことを特徴とする現像装置。
【請求項２】請求項１において、前記金属スリーブの材
質をＮｉまたはＳＵＳとしたことを特徴とする現像装
置。
【請求項３】請求項１または２において、前記非磁性層
は、金属メッキまたは金属コートによって形成したこと
を特徴とする現像装置。
【請求項４】請求項１または２において、前記非磁性層
は、導電性を有する樹脂で形成したことを特徴とする現
像装置。
【請求項５】請求項１〜４の１項において、前記混合剤
は、トナー濃度を１８〜２５（Ｗｔ％）としたことを特
徴とする現像装置。
【請求項６】請求項１〜５の１項において、磁気ロール
は、磁極数が８〜６４極、磁極部の磁力が４００〜８０
０ガウスの範囲に設定された多極着磁の磁石体であるこ
とを特徴とする現像装置。
【請求項７】各色に対応した混合剤をそれぞれ収納する
複数の現像装置を複数の感光体の周囲に配置し、感光体
の１または複数回転により各色に対応した複数の潜像を
形成すると共に複数の現像装置により現像して複数色の
トナー画像を該感光体上に形成する工程を実行するカラ
ー電子写真装置において、前記複数の現像装置に請求項１〜６の１項に記載の現像
装置を適用し、各色のトナー画像に基づいて少なくとも
現像ロールと磁気ロールの間の電界または周速比の何れ
か一方を制御するようにしたことを特徴とするカラー電
子写真装置。