JP5521521B2 - 現像装置、現像方法、画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、像担持体に現像剤を供給して該像担持体上の潜像を顕像化する現像装置及び現像方法に関し、さらには前記現像装置を備えた画像形成装置、前記現像方法を用いた画像形成方法に関する。

従来、感光体等の像担持体を帯電手段で帯電し、帯電された像担持体に潜像形成手段で潜像を形成し、該潜像を現像手段で現像して顕像化した後、該像担持体上の顕像を用紙等の転写材に直接または中間転写体を介して転写し、転写材に転写された顕像を定着して画像を形成する電子写真方式の画像形成装置が良く知られており、複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等として普及している。
そして、このような画像形成装置に用いられる現像装置としては、着色粉体であるトナーと磁性粒子（キャリア）を混合した二成分現像剤を用いるものが広く利用されている。

この二成分現像剤を用いた現像装置に関する従来技術として、特許文献１（特許第３５１８１９１号公報）には、従来に比して解像力を向上できる二成分現像装置を提供することを目的として、現像ローラと像担持体の間にバイアスを印加したワイヤを配設することで現像電界の現像剤による乱れを抑制し、潜像追従性を向上して解像力を向上できるようにした発明が開示されている。しかしながら、この従来技術では、ワイヤの懸架方向が現像剤搬送方向と平行であるので現像剤に対して障害にならず、現像剤はほとんど撹乱されることなく現像領域を通過してしまうので、現像効率の増加はあまり図れなかった。

また、特許文献２（特開２００７−１０２１２２号公報）には、粒径の相対的に大きなキャリア粒子と粒径の相対的に小さなキャリア粒子とからなるキャリアを含む２成分現像剤を用いても、これらのキャリア粒子の長所が相殺されることなく充分に発揮され、画像濃度が高くかつ画像欠陥のない高画質画像を安定的に形成するのに寄与する現像装置および該現像装置を備える画像形成装置を提供することを目的として、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を一定の回転方向に搬送する現像スリーブと、現像スリーブの内部に設けられて、予め定められる磁界が形成されるように現像磁極を含む複数の磁極より構成される磁気ロールと、現像スリーブおよび磁気ロールとともに２成分現像剤を収容して現像スリーブに２成分現像剤を供給する現像槽とを備える現像装置において、粒径の相対的に大きいキャリア粒子と粒径の相対的に小さいキャリア粒子とを含む２成分現像剤を用い、かつ現像スリーブにより搬送される２成分現像剤に力を付加しキャリア粒子間の接合を切断する現像剤制御部材を含むことを特徴とする現像装置が開示されている。
この従来技術では、２種類の径を有するキャリアを有し、且つ、現像剤を切断する現像剤制御部材を有するものであるが、異なった径のキャリアの配列を整えることを目的としているため作用が異なり、本発明で言う現像剤を撹乱することまではできないと考えられ、現像効率の増加はあまり図れなかった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、二成分現像剤を用いた現像方式において、現像効率の高い特性を得るために、現像領域において、既にトナーを現像された磁性粒子（キャリア）と未現像でトナー被覆率の高い磁性粒子（キャリア）を入れ替えることで現像効率を増加させることができる現像装置及び現像方法を提供することを目的とし、さらには、前記現像装置を備えた画像形成装置、前記現像方法を用いた画像形成方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明では以下のような解決手段を採っている。
本発明の第１の解決手段は、２成分現像剤を現像剤担持体で担持し、現像領域で前記現像剤担持体を潜像を形成した像担持体へ近接させ、該現像剤担持体に現像バイアスを印加することで現像剤を前記像担持体へ付着させて現像し、顕像を形成する現像装置において、前記現像剤担持体は回転する非磁性の円筒状部材からなり、内部に固定配置された複数の磁石と、前記現像領域において前記現像剤担持体上の現像剤層を動的に撹乱する、前記現像剤担持体の内面側に独立して移動可能な磁力遮蔽部材とを有することを特徴とする（請求項１）。

本発明の第２の解決手段は、２成分現像剤を現像剤担持体で担持し、現像領域で前記現像剤担持体を潜像を形成した像担持体へ近接させ、該現像剤担持体に現像バイアスを印加することで現像剤を前記像担持体へ付着させて現像し、顕像を形成する現像装置において、前記現像剤担持体は回転する非磁性の円筒状部材からなり、内部に固定配置された複数の磁石を有し、前記現像剤担持体の線速を、該線速に対する１ドットライン幅の比率より短い周期で断続的に変化させて、前記現像領域において前記現像剤担持体上の現像剤層を動的に撹乱することを特徴とする（請求項２）。
さらに本発明の第３の解決手段は、第１の解決手段の現像装置において、前記磁力遮蔽部材により磁力を遮蔽する時間は、前記現像剤担持体の線速に対して１ドットライン幅を移動する時間より小さいことを特徴とする（請求項３）。

本発明の第４の解決手段は、第１〜第３のいずれか一つの解決手段の現像装置において、前記現像剤担持体の内部に、前記現像領域で磁界を発生する現像主磁極が複数有る場合には、該現像剤担持体の内部に配設された複数の現像主磁極の磁極間と対向する部分に、前記像担持体と前記現像剤担持体の最近接点を設定することを特徴とする（請求項４）。
また、本発明の第５の解決手段は、第１〜第４のいずれか一つの解決手段の現像装置に
おいて、前記現像剤として、少なくとも２種類の異なる平均粒径を有する磁性粒子を使用
したことを特徴とする（請求項５）。
さらに本発明の第６の解決手段は、第５の解決手段の現像装置において、少なくとも２種類の異なる平均粒径を有する磁性粒子は、それぞれ飽和磁化量が異なることを特徴とする（請求項６）。
さらに本発明の第７の解決手段は、請求項５の解決手段の現像装置において、少なくとも２種類の異なる平均粒径を有する磁性粒子は、それぞれ比重が異なることを特徴とする（請求項７）。
さらに本発明の第８の解決手段は、第１〜７のいずれか一つの解決手段の現像装置において、使用する磁性粒子が弾性を有していることを特徴とする（請求項８）。

本発明の第９の解決手段は、２成分現像剤を現像剤担持体で担持し、現像領域で前記現像剤担持体を潜像を形成した像担持体へ近接させ、該現像剤担持体に現像バイアスを印加することで現像剤を前記像担持体へ付着させて現像し、顕像を形成する現像方法において、第１〜８のいずれか一つの解決手段の現像装置を用い、前記現像領域において前記現像剤担持体上の現像剤層を動的に撹乱させることにより、現像を促進させることを特徴とする（請求項９）。

本発明の第１０の解決手段は、像担持体と、該像担持体に潜像を形成する手段と、前記像担持体上の潜像を現像して顕像化する現像手段と、前記像担持体上の顕像を転写材に直接または中間転写体を介して転写する手段と、前記転写材に転写された顕像を定着する手段を備えた画像形成装置において、前記現像手段として、第１〜第９のいずれか一つの解決手段の現像装置を備えたことを特徴とする（請求項１０）。

本発明の第１１の解決手段は、像担持体に潜像を形成し、該像担持体上の潜像を現像して顕像化した後、該像担持体上の顕像を転写材に直接または中間転写体を介して転写し、前記転写材に転写された顕像を定着して画像を形成する画像形成方法において、前記像担持体上の潜像を現像する方法として、第９の解決手段の現像方法を用いたことを特徴とする（請求項１１）。

第１の解決手段の現像装置では、現像領域で現像剤層を動的に撹乱させる手段として、磁力遮蔽部材により現像剤担持体上の磁界を変化させるので、現像剤の撹乱が促進されて現像能力が向上し、現像効率を増加させることができる。
また、第１の解決手段の現像装置では、現像領域で現像剤層を動的に撹乱させる手段として、現像剤担持体上の磁界を磁力遮蔽部材の回転条件で独立に変化させられるので、現像剤の撹乱がより促進されて現像能力が向上し、現像効率を増加させることができる。
さらに第３の解決手段の現像装置では、上記の効果に加えて、画像に影響を与え難いので、画像劣化を抑制することができる。

第２の解決手段の現像装置では、現像領域で現像剤層を動的に撹乱させる手段として、現像剤担持体表面の線速が断続的に変化するので、現像領域の現像剤はイナーシャにより撹乱が促進されて現像能力が向上し、現像効率を増加させることができる。
また、上記の効果に加え、画像に影響を与え難いので、画像劣化を抑制することができる。

第４の解決手段の現像装置では、第１〜３の解決手段の効果に加え、現像領域での拘束磁界が低減するので、更に現像剤の運動の自由度が向上するため、現像剤の動的な撹乱を促進することができる。
第５の解決手段の現像装置では、第１〜４の解決手段の効果に加え、２種類の平均粒径を有する磁性粒子を混合することで、それぞれの磁性粒子の動きが異なり、更に撹乱が促進されるので、現像能力をより向上することができる。
第６の解決手段の現像装置では、第５の解決手段の効果に加え、磁性粒子に作用する磁力が増加し、動かされる時に加速度に変化が生じるため、更に撹乱を促進できるので、現像能力を更に向上することができる。
第７の解決手段の現像装置では、第５の解決手段の効果に加え、磁性粒子に作用する力が増加し、更に撹乱を促進できるので、現像能力を更に向上することができる。
第８の解決手段の現像装置では、第１〜第７解決手段の効果に加え、磁性粒子が像担持体に接触後に弾性散乱を起こし現像剤担持体方向へ移動しようとするので、更に撹乱が促進され、現像能力を更に向上することができる。

第９の解決手段の現像方法では、第１〜第８のいずれか一つの解決手段の現像装置を用い、前記現像領域において前記現像剤担持体上の現像剤層を動的に撹乱させることにより、現像を促進させるので、第１〜第８のいずれか一つの解決手段と同様の効果が得られる。
第１０の解決手段の画像形成装置では、現像手段として、第１〜第８のいずれか一つの解決手段の現像装置を備えたことにより、第１〜第８のいずれか一つの解決手段と同様の効果が得られ、現像効率の良い画像形成を行うことができる。
第１１の解決手段の画像形成方法では、像担持体上の潜像を現像する方法として、第９の解決手段の現像方法を用いたことにより、第９の解決手段と同様の効果が得られ、現像効率の良い画像形成を行うことができる。

本発明の一実施形態を示す図であって、単色画像を形成する画像形成装置の構成例を示す概略構成図である。 本発明の別の実施形態を示す画像形成装置の概略全体構成図である。 本発明の一実施例を示す現像装置の概略構成図である。 現像剤担持体内部の複数の磁石と遮蔽部材の配置の一例を示す図である。 本発明の現像器と従来の現像器の、現像ポテンシャルと感光体上のトナー付着量の関係を示す図である。 現像剤担持体内部の複数の磁石と遮蔽部材の配置の別の例を示す図である。 現像剤担持体内部の複数の磁石の配置の更に別の例を示す図である。 本発明に係る磁力遮蔽部材の形状の一例を示す図である。 磁力遮蔽部材による現像剤の磁気ブラシ撹乱作用の実験例を示す図である。 １ドット潜像を現像する際の線速差と撹乱回数の関係を説明するための図である。

以下に、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正は本発明に含まれるものである。従って、以下の説明は本発明における実施形態の例であって、本発明を限定するものではない。

まず、本発明に係る画像形成装置について説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す図であって、単色画像を形成する画像形成装置の構成例を示す概略構成図である。
図１において、符号１は像担持体としてのドラム状の感光体であり、この感光体１の周囲には、帯電装置２、書き込み装置３、現像装置４、転写装置５、クリーニング装置６が配設されている。また、感光体１とベルト状の転写装置５との間の転写部には、図示しない給紙部からレジストローラ７を介して用紙等の転写材２０が給紙されるようになっている。さらに転写装置５の転写材搬送方向下流側には定着装置８が設けられている。

画像形成動作が開始されると、感光体１は図中の矢印ａ方向に回転され、帯電装置２により均一な表面電位になるように放電あるいは注入により電荷が付与され、帯電された感光体１に、書き込み装置３により画像情報に応じた光が照射されて潜像が形成される。現像装置４の現像剤担持体４０２は、現像領域Ａ１で感光体１と現像剤層を介して接触しており、現像装置４の現像剤担持体４０２に担持された２成分現像剤（着色粉体からなるトナーと、磁性粒子（キャリア）を混合した現像剤）のトナーで潜像が顕像化される。感光体１上で顕像化されたトナー像は、図示しない給紙部からレジストローラ７を介して給紙された転写材２０に転写装置５により転写される。トナー像転写後の転写材２０は定着装置８に搬送され、定着装置８による定着工程を経て転写材上に画像が定着され、図示しない排紙トレイ等に排紙される。また、トナー像転写後の感光体１は、クリーニング装置６のクリーニングブレード６０１等により残留トナー等を除去される。

次に、図２は本発明の別の実施形態を示す画像形成装置の概略全体構成図であり、タンデム型中間転写方式のフルカラー複写機の一例を示している。
このフルカラー複写機は、装置本体１００、本体を載せる給紙テーブル２００、複写機本体上に取り付けるスキャナ３００、スキャナ上に取り付けられた原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）４００、等から構成されている。

装置本体１００の中央にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色に対応する４つの画像形成ユニット１８Ｙ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｂｋを横に並べて配置したタンデム型画像形成装置２０が構成されている。このタンデム型画像形成装置２０の各画像形成ユニット１８Ｙ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｂｋは、それぞれイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のトナー像が形成される像担持体としてのドラム状の感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｂｋを有しており、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｂｋの周囲には、図１と同様に、帯電装置２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｂｋ、現像装置４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｂｋ、一次転写装置５Ｙ、５Ｃ、５Ｍ、５Ｂｋ、クリーニング装置６Ｙ、６Ｃ、６Ｍ、６Ｂｋ等が配設されている。

タンデム型画像形成装置２０の上方には、潜像形成手段である書き込み装置２１が設けられている。図示を省略しているが、書き込み装置２１は、各色毎に用意されたレーザダイオード（ＬＤ）方式の４つの光源と、光源から出射されたレーザ光束をコリメートする光学系と、多面のポリゴンミラーとポリゴンモータから構成される１組のポリゴンスキャナと、各光源の光路に配置されたｆθレンズ、長尺ＷＴＬ等のレンズやミラー等から構成されている。そして、各色の画像情報に応じてレーザダイオードから射出されたレーザ光はポリゴンスキャナにより偏向走査され、各色の感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｂｋに照射される。

タンデム型画像形成装置２０の下方には、無端ベルト状の中間転写体（以下、中間転写ベルトと言う）１０が設置されている。中間転写ベルト１０は、図示の例では３つの支持ローラ１４、１５、１６に掛け回して図中時計回りに回転搬送可能であり、第１の支持ローラ１４は中間転写ベルト１０を回転駆動する駆動ローラである。また、第１の支持ローラ１４と第２の支持ローラ１５間には、各色の感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｂｋから中間転写ベルト１０にトナー像を転写する一次転写装置として、一次転写ローラ５Ｙ、５Ｃ、５Ｍ、５Ｂｋが中間転写ベルト１０を間に挟んで各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｂｋに対向するように設けられている。また、第３の支持ローラ１６のベルト搬送方向下流側には、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写ベルトクリーニング装置１７が設けられている。

中間転写ベルト１０の材質としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂材料を用い、これらの樹脂材料をシームレスベルトに成型して使用することができる。これらの材料はそのまま用いたり、カーボンブラック等の導電材により抵抗調整したりすることが可能である。また、これらの樹脂を基層として、スプレーやディッピング等の方法により表層を形成し、積層構造にしても良い。

中間転写ベルト１０の下方には、２次転写装置２２を備える。２次転写装置２２は、図示の例では、２つのローラ２３間に、無端ベルトである２次転写べルト２４を掛け渡して構成し、中間転写ベルト１０を介して第３の支持ローラ１６に押し当てて配置し、中間転写ベルト１０上の画像を転写材に転写する。２次転写ベルト２４としては中間転写ベルト１０と同様の材料を用いることができる。

２次転写装置２２の横には、転写材上の画像を定着する定着装置２５が設けられている。定着装置２５は、無端ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７を押し当てて構成されており、定着ベルト２６を支持するローラ等に加熱源を有している。
上述した２次転写装置２２には、画像転写後の転写材をこの定着装置２５へと搬送するシート搬送機能も備えている。もちろん２次転写装置として、転写ローラや転写チャージャを配置してもよく、そのような場合は、この転写材搬送機能を別途備える必要がある。なお、図示の例では２次転写装置２２および定着装置２５の下方に、上述したタンデム型画像形成装置２０と平行に、転写材を反転排紙したり、転写材の両面に画像を形成するために転写材を反転して再給紙したりする反転装置２８を備えている。

このフルカラー複写機を用いてコピーを行うときは、ＡＤＦ４００の原稿台３０上に原稿をセットする。または、ＡＤＦ４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、ＡＤＦ４００を閉じて原稿を押さえる。
そして、不図示の操作部のスタートスイッチを押すと、ＡＤＦ４００に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へと移動した後にスキャナ３００を駆動し、他方、コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ３００を駆動し、光源と第１ミラーを保持する第１走行体３３、および第２ミラーと第３ミラーを保持する第２走行体３４を走行する。そして、第１走行体３３で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光を第１ミラーで反射して第２走行体３４に向け、第２走行体３４の第２、第３のミラーで反射して結像レンズ３５を通してＣＣＤ等の読取りセンサ３６に入れ、読取りセンサ３６で原稿内容を読み取る。その後、操作部でのモード設定、あるいは操作部で自動モード選択が設定されている場合には原稿の読み取り結果に従い、フルカラーモードまたは白黒モードで画像形成動作を開始する。

ここで、フルカラーモードが選択された場合には、タンデム型画像形成装置２０の各画像形成ユニット１８Ｙ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｂｋの各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｂｋが図１で反時計回り方向にそれぞれ回転する。そして、その各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｂｋの表面が帯電装置２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｂｋにより一様に帯電される。そして、各色の感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｂｋには書き込み装置２１から各色の画像に対応するレーザ光がそれぞれ照射され、各色の画像データに対応した潜像がそれぞれ形成される。各潜像は感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｂｋが回転することにより各色の現像装置４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｂｋの現像剤担持体に担持された２成分現像剤中の各色のトナーにより現像され顕像化される。各色のトナー像は中間転写ベルト１０の搬送とともに、一次転写ローラ５Ｙ、５Ｃ、５Ｍ、５Ｂｋにより中間転写ベルト１０上に順次転写されて中間転写ベルト１０上にフルカラー画像を形成する。

一方、給紙テーブル２００の給紙ローラ４２の１つを選択回転し、給紙テーブル内４３に多段に備える給紙カセット４４の１つから用紙等の転写材を送り出し、分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に入れ、搬送ローラ４７で搬送して本体内の給紙路４８に導き、レジストローラ４９に突き当てて止める。または、給紙ローラ５０を回転して手差しトレイ５１上の転写材を送り出し、分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。そして、中間転写ベルト１０上のフルカラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転し、中間転写ベルト１０と２次転写装置２２との間に転写材を送り込み、２次転写装置２２で転写して転写材上にトナー像を転写する。

トナー像が転写された転写材は、２次転写装置２２の２次転写ベルト２４で搬送されて定着装置２５へと送り込まれ、定着装置２５で熱と圧力とを加えて転写材にトナー像を定着された後、切換爪５５で切り換えて排出ローラ５６で排出され、排紙トレイ５７上にスタックされる。または、切換爪５５で切り換えてシート反転装置２８に入れ、そこで反転して再び２次転写位置２２へと再給紙され、裏面にも画像を記録した後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出される。以降、２枚以上の画像形成が指示されているときには、上述した作像プロセスが繰り返される。

次に、白黒モードが選択された場合には、支持ローラ１５が下方に移動し、中間転写ベルト１０を感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍから離間させる。そしてブラック（Ｂｋ）用の感光体１Ｂｋのみが図１の反時計回り方向に回転し、ブラック（Ｂｋ）用の感光体１Ｂｋの表面が帯電装置２Ｂｋにより一様に帯電され、書き込み装置２１からＢｋの画像に対応するレーザ光が照射され、潜像が形成され、現像装置４Ｂｋの現像剤担持体に担持された２成分現像剤中のＢｋのトナーにより現像されてトナー像となる。このトナー像は中間転写ベルト１０上に転写される。この際、Ｂｋ以外の３色の感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、現像装置４Ｙ、４Ｃ、４Ｍは停止しており、感光体や現像剤の不要な消耗を防止する。

一方、給紙テーブル内４３の給紙カセット４４から転写材が給紙され、レジストローラ４９により、中間転写ベルト１０上に形成されているトナー像と一致するタイミングで２次転写装置２２に搬送される。そして、２次転写装置２２でトナー像が転写された転写材は、フルカラー画像の場合と同様に定着装置２５で定着され、指定されたモードに応じた排紙系を通って処理される。以降、２枚以上の画像形成が指示されているときには、上述した作像プロセスが繰り返される。

以上の図１に示した構成の画像形成装置や、図２に示した画像形成装置の各画像形成ユニットは、略同様の構成であり、これらに用いる本発明に係る現像方法及び現像装置では、接触または非接触現像方式に使用する２成分現像剤を用いている。この接触または非接触現像方式には色々な公知のものが使用されるが、本発明では、現像剤担持体として、回転する円筒状部材である現像スリーブ（例えばアルミニウムやＳＵＳ等のスリーブ）を用い、この現像スリーブの内部に複数の磁石（または複数の磁極）を固定配置したものを用いており、さらには、現像剤担持体と像担持体（感光体）とが対向する現像領域において、現像層を動的に撹乱する手段を設けている。
そして、以下に示す実施例１では、現像剤層を動的に撹乱する手段として、磁力遮蔽部材を使用した構成での作用・効果を説明し、実施例２では、現像剤層を撹乱する手段として、現像剤担持体の回転数の断続的な変化を使用した構成での作用・効果を説明する。また、以下においては、２成分現像剤を、磁性粒子（キャリア）＋トナーとして説明を行う。

［実施例１］
図１に示した構成の画像形成装置や、図２に示した画像形成装置の各画像形成ユニットは、略同様の構成であるので、ここでは図１の構成を使用して説明を行う。
現像領域Ａ１において、像担持体である感光体１と現像剤担持体４０２のギャップは３００［μｍ］に設定されている。
この時、現像剤担持体４０２と感光体１の間には、潜像と現像バイアスにより電界が形成されているので、現像剤層のトナーが潜像に付着することで顕像化される。
本条件ではベタ部でトナー付着量が０．３［ｍｇ／ｃｍ^２］で帯電量が平均で−２１［μＣ／ｇ］となっていた。
その後、適宜、転写、定着工程を経て画像が形成される。

本発明に係る現像方法及び現像装置に用いるトナーは、高画質画像を実現するために、トナーの平均粒径が４〜８μｍであることが有利である。重量平均粒径３μｍ未満では長期間の使用でのトナー飛散による機内の汚れ、低湿環境下での画像濃度低下、感光体クリーニング不良等という問題がある。また重量平均粒径が８μｍを超える場合では１００μｍ以下の微小スポットの解像度が充分でなく、非画像部への飛び散り等が発生した場合に画像品位が劣る傾向となる。

ここで、トナーの詳細を以下に示す。
トナーを構成する樹脂としては、ポリスチレン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、スチレンアクリル樹脂、スチレンメタクリレート樹脂、ポリウレタン樹脂、ビニル樹脂、ポリオレフィン樹脂、スチレンブタジエン樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、シリコン樹脂、ブチラール樹脂、テルペン樹脂、ポリオール樹脂等がある。ビニル樹脂としては、ポリスチレン、ポリ−ｐ−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合体：スチレン−ｐ−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロロメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体：ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル等がある。

ポリエステル樹脂としては以下のＡ群に示したような２価のアルコールと、Ｂ群に示したような二塩基酸塩からなるものであり、さらにＣ群に示したような３価以上のアルコールあるいはカルボン酸を第三成分として加えてもよい。

Ａ群：エチレングリコール、トリエチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４ブテンジオール、１，４−ビス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサン、ビスフェノールＡ、水素添加ビスフェノールＡ、ポリオキシエチレン化ビスフェノールＡ、ポリオキシプロピレン（２，２）−２，２’−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、ポリオキシプロピレン（３，３）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、ポリオキシエチレン（２，０）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、ポリオキシプロピレン（２，０）−２，２’−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン等。

Ｂ群：マレイン酸、フマール酸、メサコニン酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタール酸、イソフタール酸、テレフタール酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、マロン酸、リノレイン酸、またはこれらの酸無水物または低級アルコールのエステル等。

Ｃ群：グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の３価以上のアルコール、トリメリト酸、ピロメリト酸等の３価以上のカルボン酸等。

ポリオール樹脂としては、エポキシ樹脂と２価フェノールのアルキレンオキサイド付加物、もしくはそのグリシジルエーテルとエポキシ基と反応する活性水素を分子中に１個有する化合物と、エポキシ樹脂と反応する活性水素を分子中に２個以上有する化合物を反応してなるものなどがある。

本発明でトナーに用いる顔料としては以下のものが用いられる。
黒色顔料としては、カーボンブラック、オイルファーネスブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、アニリンブラック等のアジン系色素、金属塩アゾ色素、金属酸化物、複合金属酸化物が挙げられる。
黄色顔料としては、カドミウムイエロー、ミネラルファストイエロー、ニッケルンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローＳ、ハンザイエローＧ、ハンザイエロー１０Ｇ、ベンジジンイエローＧＲ、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローＮＣＧ、タートラジンレーキが挙げられる。

橙色顔料としては、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジＧＴＲ、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダンスレンブリリアントオレンジＲＫ、ベンジジンオレンジＧ、インダンスレンブリリアントオレンジＧＫが挙げられる。
赤色顔料としては、ベンガラ、カドミウムレッド、パーマネントレッド４Ｒ、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドＤ、ブリリアントカーミン６Ｂ、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン３Ｂが挙げられる。

紫色顔料としては、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキが挙げられる。
青色顔料としては、コバルトブルー、アルカリブルー、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーＢＣが挙げられる。
緑色顔料としては、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ、マラカイトグリーンレーキ等がある。

これらは１種または２種以上を使用することができる。特にカラートナーにおいては、良好な顔料の均一分散が必須となり、顔料を直接大量の樹脂中に投入するのではなく、一度高濃度に顔料を分散させたマスターバッチを作製し、それを希釈する形で投入する方式が用いられている。この場合、一般的には、分散性を助けるために溶剤が使用されていたが、環境等の問題があり、本発明では水を使用して分散させた。水を使用する場合、マスターバッチ中の残水分が問題にならないように、温度コントロールが重要になる。

本発明のトナーでは、電荷制御剤をトナー粒子内部に配合（内添）している。電荷制御剤によって、現像システムに応じた最適の電荷量コントロールが可能となり、特に本発明では、粒度分布と電荷量とのバランスを更に安定したものとすることが可能である。トナーを正電荷性に制御するものとして、ニグロシンおよび四級アンモニウム塩、トリフェニルメタン系染料、イミダゾール金属錯体や塩類を、単独あるいは２種類以上組み合わせて用いることができる。また、トナーを負電荷性に制御するものとしてサリチル酸金属錯体や塩類、有機ホウ素塩類、カリックスアレン系化合物等が用いられる。また、本発明におけるトナーには定着時のオフセット防止のために離型剤を内添することが可能である。離型剤としては、キャンデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックスなどの天然ワックス、モンタンワックスおよびその誘導体、パラフィンワックスおよびその誘導体、ポリオレフィンワックスおよびその誘導体、サゾールワックス、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、アルキルリン酸エステル等がある。これら離型剤の融点は６５〜９０℃であることが好ましい。この範囲より低い場合には、トナーの保存時のブロッキングが発生しやすくなり、この範囲より高い場合には定着ローラー温度が低い領域でオフセットが発生しやすくなる場合がある。

離型剤等の分散性を向上させるなどの目的のために、トナーに添加剤を加えても良い。添加剤としては、スチレンアクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、スチレンメタクリレート樹脂、ポリウレタン樹脂、ビニル樹脂、ポリオレフィン樹脂、スチレンブタジエン樹脂、フェノール樹脂、ブチラール樹脂、テルペン樹脂、ポリオール樹脂等があり、それぞれの樹脂を２種以上混合した物でも良い。

樹脂は、結晶性ポリエステルを用いても良い。結晶性を有し、分子量分布がシャープでかつその低分子量分の絶対量を可能な限り多くした脂肪族系ポリエステルである。この樹脂はガラス転移温度（Ｔｇ）において結晶転移を起こすと同時に、固体状態から急激に溶融粘度が低下し、紙への定着機能を発現する。この結晶性ポリエステル樹脂の使用により、樹脂のＴｇや分子量を下げ過ぎることなく低温定着化を達成することができる。そのため、Ｔｇ低下に伴なう保存性の低下はない。また、低分子量化に伴なう高すぎる光沢や耐オフセット性の悪化もない。したがってこの結晶性ポリエステル樹脂の導入は、トナーの低温定着性の向上に非常に有効である。
なお、トナー粒子の円形度はフロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−１０００（東亜医用電子株式会社製）により平均円形度として計測した。

また、本発明のトナーは流動性向上剤として無機微粉体をトナー表面に付着または固着させる。この無機微粉体の平均粒径は１０〜２００ｎｍが適している。１０ｎｍより小さい粒径の場合には流動性に効果のある凹凸表面を作り出すことが難しく、２００ｎｍより大きい粒径の場合には粉体形状がラフになり、トナー形状の問題が生じる。
本発明の無機微粉体としてはＳｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｖ、Ｚｒ等の酸化物や複合酸化物が挙げられる。これらのうち二酸化珪素（シリカ）、二酸化チタン（チタニア）、アルミナの微粒子が好適に用いられる。さらに、疎水化処理剤等により表面改質処理することが有効である。疎水化処理剤の代表例としては以下のものが挙げられる。
ジメチルジクロルシラン、トリメチルクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルジクロルシラン、アリルフェニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロルエチルトリクロルシラン、ｐ−クロルエチルトリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、クロルメチルトリクロルシラン、ヘキサフェニルジシラザン、ヘキサトリルジシラザン等。

無機微粉体はトナーに対して０．１〜２重量％使用されるのが好ましい。０．１重量％未満では、トナー凝集を改善する効果が乏しくなり、２重量％を超える場合は、細線間のトナー飛び散り、機内の汚染、感光体の傷や摩耗等の問題が生じやすい傾向がある。
また、少なくとも樹脂、顔料からなる粉体の表面に電荷制御剤を付着または固着させ、粉体表面形状を小さな周期と大きな周期を持つようにしても良い。その平均粒径は１０〜２００ｎｍの小さい粒径のものが最適である。１０ｎｍより小さい粒径の場合には流動性に効果のある凹凸表面を作り出すことが難しく、２００ｎｍより大きい粒径の場合には粉体形状がラフになり、トナー形状の問題が生じる。
また、本発明のトナーには、実質的な悪影響を与えない範囲内で更に他の添加剤、例えばテフロン（登録商標）粉末、ステアリン酸亜鉛粉末、ポリフッ化ビニリデン粉末の如き滑剤粉末；あるいは酸化セリウム粉末、炭化珪素粉末、チタン酸ストロンチウム粉末などの研磨剤を現像性向上剤として少量用いることもできる。
また、本評価法は混練り工程や粉砕工程を用いないで作製するスプレードライ法などで作製したトナー、カプセルトナーにも使用できる。

トナーの抵抗調整は導電性材料の含有、分散により行う。材料はカーボン系ではアセチルブラック、オイルファーネスブラック、サーマルブラック、炭素繊維、黒鉛等を上げることができる。また金属系では酸化スズ（ＳｎＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、Ｃｕ、Ｎｉ等の金属粉末がある。これを適宜トナーバインダ樹脂に分散することで抵抗調整が可能である。

二成分現像で使用される磁性を有する粒子（キャリア）は、その径が２０〜８０［μｍ］で、ベースは磁性体を有し、表層はトナーと摩擦帯電による電荷付与を効率的に行うためにトナーと逆極性に帯電し易い材料をコートしている。具体的にはシリコン樹脂及び二酸化アンモニウムを含む材料等を上げることができる。また更にスチレン−アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂、ブチラール樹脂、スチロール樹脂を上げられる。ベースになるフェライト系材料は１２５０〜１３００℃で３〜５時間焼成され、クラッシャー等で粉砕され、求める粒径分布を有するようにするものである。キャリアの質量を低下させる為にベースを樹脂とし、磁性体粒子を混ぜ込む方式でも作製することができる。

現像剤担持体がステンレススチール（ＳＵＳ）製スリーブ（またはアルミニウム製スリーブ）で構成され、内部に凹凸を有した永久磁石が配設されるものでは、表層はサンドブラスト等で粗し、表面粗さが１０〜３０［μｍ］程度の範囲が良好であり、これより粗くなると保持量が極端に増加しトナーの電荷量が低減する。また１０［μｍ］を下回ると十分な現像剤量が保持できなくなり、結果的に現像能力低下をきたす。

ここで、現像剤担持体は、外部の円筒状部材であるスリーブが回転すると共に、スリーブの内面側に配設される独立回転可能な磁力遮蔽部材も同様に回転する構成となっている。本実施例ではスリーブは直径φ１８ｍｍであり、その内部に磁力遮蔽部材として、円筒状の部材に回転方向に対して垂直方向に短冊状に磁性体を被着させたものを用いている。本実施例では間隔が約３［ｍｍ］で磁性体の被着されいる部分の幅が２［ｍｍ］に設定されており、回転数は現像剤担持体のスリーブに対して逆方向で２００［ｍｍ／ｓ］の線速で駆動されている。
また、短冊状の磁性体を被着する代わりに、磁性材料で形成したシートからなる円筒状の部材に、スリット状の開口を等間隔に形成したもの（後述する図８に示す磁力遮蔽部材）も磁力遮蔽部材として用いることができる。

さらに、これらとは別に、例えば現像剤担持体のスリーブ表面（または内面）に、短冊状やスリット状にした磁力遮蔽部材を貼り付けることでもよく、この場合には現像剤担持体の回転に伴い磁界を変化させる作用を起こさせることができるため、同様の効果が得られる。もちろん上記のような独立して回転可能な構成を取ることで更に磁界の変化を制御し易くなるため、現像剤の撹乱機能に応じた条件設定が可能となる。

現像剤の磁性粒子（キャリア）は金属もしくは樹脂をコアとしてフェライト等の磁性材料を含有し、表層はシリコン樹脂等で被覆されたものであることは既に述べた。磁性粒子の粒径は２０〜８０μｍの範囲が好適である。また、磁性粒子の抵抗は、ダイナミック抵抗ＤＲで１０⁸〜１０^１２Ωの範囲が好適である。ここで、上記磁性粒子のダイナミック抵抗ＤＲの測定は、測定装置を用いて次のように行った。
まず、接地した台座の上方に、固定磁石を所定位置に内蔵した直径φ２０ｍｍの回転可能なスリーブをセットする。このスリーブの表面には、幅Ｗ＝６５ｍｍ及び長さＬ＝０．５〜１ｍｍの対向面積を有する対向電極（ドクタ）を、ギャップｇ＝０．９ｍｍで対向させる。次に、スリーブを回転速度６００ｒｐｍ（線速６２８ｍｍ／ｓｅｃ）で回転駆動し始める。そして、回転しているスリーブ上に測定対象の磁性粒子を所定量（１４ｇ）だけ担持させ、該スリーブの回転により該磁性粒子を１０分間攪拌する。次に、スリーブに電圧を印加しない状態で、スリーブと対向電極との間を流れる電流ＩRII［Ａ］を電流計で測定する。次に、直流電源からスリーブに耐圧上限レベル（高抵抗シリコンコートキャリアでは４００Ｖから鉄粉キャリアでは数Ｖ）の印加電圧Ｅ［Ｖ］を５分間印加する（本実施例では２００Ｖを印加した）。そして、電圧Ｅを印加した状態でスリーブと対向電極との間を流れる電流ＩRQ［Ａ］を電流計で測定する。これらの測定結果から、次式を用いてダイナミック抵抗ＤＲ［Ω］を算出する。
ＤＲ＝Ｅ／（Ｉ_RQ−Ｉ_RII）

次に、現像装置４の構成例について、図３を使用してより詳しく説明する。現像剤担持体４０２は、内部に複数の磁極を有する磁石部材４０７を内蔵した非磁性で且つ回転可能なスリーブである。磁石部材４０７は固定配置され、現像剤が現像剤担持体４０２上の所定箇所を通過するときに磁力が作用するようになっている。本実施例で用いた現像剤担持体４０２は、直径がφ１８ｍｍのＳＵＳ製スリーブ（またはアルミニウム製スリーブ）であり、表面粗さＲｚ（十点平均粗さ）が１０〜２０μｍの範囲に入るようにサンドブラスト処理されている。

現像剤担持体４０２に内蔵された磁石部材４０７は、例えば規制ブレード４０４による規制箇所から現像剤担持体４０２の回転方向にＮ極（Ｎ１）、Ｓ極（Ｓ１）、Ｎ極（Ｎ２）、Ｓ極（Ｓ２）の４つの磁極を配置している。なお、磁石部材４０７の磁極の配置は、図３や、後述する図４の４極構成に限定されるものではなく、現像剤担持体４０２の周囲の規制ブレード４０４等の配置に応じて他の配置に設定してもよく、より磁極数の多い多極構成としてもよい。例えば図６に示すように、現像領域で磁界を発生する現像主磁極（現像用磁石）が２つ有る５極構成としてもよい。また、図７に示す例のように、より磁極数の多い多極構成としてもよい。図７は、像担持体（感光体）に対向する現像領域で磁界を発生する４つの現像主磁極（現像用磁石）を配置した例であり、都合８個の磁石からなり、Ｎ，Ｓはそれぞれの磁石の磁極の向きであり、四角で囲んだＮ，Ｓが現像剤担持体の表面側を向く磁極である。なお、図６、図７に示すように、現像剤担持体４０２の内部に複数の現像主磁極を有する構成の場合には、複数の現像主磁極の磁極間と対向する部分に、像担持体１と現像剤担持体４０２の最近接点を設定する。このように設定することにより、現像領域の最近接点での拘束磁界が低減するので、磁力遮蔽部材４０３による遮蔽効果が向上し、更に現像剤の運動の自由度が向上するため撹乱が促進できる。

本発明の現像装置４では、上記のような複数の磁石部材４０７の磁力により、現像剤担持体４０２上にトナー及び磁性粒子からなる現像剤がブラシ状に担持される。そして、現像剤担持体４０２上の磁気ブラシ中のトナーは、磁性粒子と混合されることで規定の帯電量を得る。また、現像装置４内の攪拌・搬送部材４０５，４０６や現像剤担持体４０２の回転力、磁石部材４０７の磁力によって攪拌され、そのときに、トナーに磁性粒子との摩擦帯電により電荷が付与される。
この現像剤担持体４０２上のトナーの帯電量としては、−１０〜−４０［μＣ／ｇ］の範囲が好適である。

本実施例では規制ブレード４０４と現像剤担持体４０２の間の最近接部における間隔が３００μｍに設定され、また、規制ブレード４０４に対向した磁石部材４０７の磁極Ｎ１を、規制ブレード４０４との対向位置よりも現像剤担持体４０２の回転方向上流側に数度傾斜して位置している。これにより、ケーシング内における現像剤の循環流を容易に形成することができる。

上記規制ブレード４０４は、現像剤担持体４０２との対向部で現像剤担持体４０２上に形成された現像剤の量を規制するように磁気ブラシと接触し、所定量の現像剤が担持・搬送されるようにするとともに、現像剤中のトナーと磁性粒子との摩擦帯電を促進させている。

ここで本実施例では、図４または図６に示すように、スリット状（または短冊状）の磁力遮蔽部材４０３を現像剤担持体４０２のスリーブ内部に配設し、且つ、スリーブの内面に沿って移動するように構成している。この磁力遮蔽部材４０３の形状の一例としては、図８に示すように、磁性材料を用いて円筒状に形成され、所定の間隔でスリット（開口）を設けたものが使用できる。また、これとは逆に、非磁性材料の円筒状部材に、短冊状の磁性材料を所定の間隔で被着したものでもよい。

現像剤担持体４０２の表面には、現像剤担持体４０３内に配設される固定磁石４０７による磁界が形成されているが、移動する磁力遮蔽部材４０３により磁界が時間によって変化する。この磁界の変化によって、特に感光体１近傍の現像領域の現像剤が感光体１に付勢したり、引き戻す作用が短時間で加わることにより、現像剤中のキャリア粒子が運動することで現像剤層に動的な撹乱が発生し、特に一度現像されたキャリア粒子はトナー被覆率の高いキャリア粒子とも入れ替わる効果により、感光体１に近接する確率が増加することで結果的に現像効率の増加につながる。

ここで、図１０は磁力遮蔽部材による現像剤の磁気ブラシ撹乱作用の実験例を示している。
この実験では、図１０（ａ）に示すように、磁力遮蔽部材として、２７［ｍｍ］×９１［ｍｍ］のシート状の磁性材料に、幅３［ｍｍ］のスリット（開口）を３［ｍｍ］間隔で設けたものを使用した。
そして、図１０（ｂ）に示すように、スクリュ管瓶に、磁性粒子（キャリア）とトナーを混合した現像剤を入れ、スクリュ管瓶の下方側外表面に沿って磁力遮蔽部材（磁性材料のシート）を配置し、さらにその下方に磁石を配置して磁気ブラシを形成した。

次に図１０（ｂ）の状態で、磁力遮蔽部材（磁性材料のシート）をスクリュ管瓶の下方側外表面に沿って往復移動し、磁気ブラシが撹乱されるかどうかを検証した。
この検証の結果、磁性材料のシートが１枚では、磁石の磁力によって形成された磁気ブラシは動かなかったが、図１０（ｃ）に示すように、二枚重ねにすると磁性材料のシートの移動に伴い、磁気ブラシの高さが変化した。
すなわち、磁性材料のシートが１枚では磁力遮蔽効果が低かったため磁力を低減する効果が弱く、磁気ブラシは動かなかったが、二枚重ねにすることで磁力遮蔽能力が発現し、磁気ブラシを動かすことができた。

以上の実験結果から、磁力遮蔽部材を磁力遮蔽効果が発現する適度な厚さの磁性材料で形成し、この磁力遮蔽部材を、磁石と現像剤担持体（スリーブ）に担持された現像剤の間で動かすことにより磁力遮蔽効果が作用し、磁気ブラシが上下方向に動くことが検証されたので、現像領域の現像剤を動的に撹乱する手段として十分に用いることができる。

本実施例で用いる磁力遮蔽部材４０３は、材料として鉄が好ましく、磁力を取り込んで外部に漏らさないように作用させるものである。それ故、現像剤担持体４０２内の固定磁石４０７の磁力を弱めることとなる。通常は決められた波形に対して現像剤が沿う形になるが、磁力遮蔽部材４０３により時間・場所共に該波形を変化させることにより、現像剤の運動方向が変化して現像剤が動的に撹乱するものである。

本実施例では、感光体１の線速２００ｍｍ／ｓに対し、現像剤担持体４０２を線速３６０ｍｍ／ｓで回転駆動している。そして、一例として、磁力遮蔽部材４０３のスリットは、現像剤担持体４０２の周方向に３［ｍｍ］間隔で配置され、磁力遮蔽する材料は３［ｍｍ］幅で形成されており、その線速は逆方向で５００［ｍｍ／ｓ］としている。これにより２８７［Ｈｚ］が磁気ブラシの振動周波数になり、この運動によりトナー被覆率の高い磁性粒子が感光体１に接触する確率が増加して、現像能力が高いことにより高画質の画像を得ることができる。

本実施例では使用する磁性粒子（キャリア）の平均粒径が異なるものを使用している。特性は以下に示すが、材料は同一で粒径のみ異なるものである。粒径が異なることによって磁性粒子の飽和磁化量が異なる。また質量も異なるので磁界内での挙動が異なってくる。まず飽和磁化量が異なることで現像剤担持体内の固定磁石に近接した時により強い磁力により吸引されるため、他の磁性粒子に結果的に衝突することになり撹乱を促進できる。また、質量が相対的に大きいと衝突時の力が強くなり、より既に存在する現像剤層を効率的に撹乱することが可能となる。このように、本実施例では粒径の異なる磁性粒子を組み合わせることで現像領域での現像剤層の撹乱を促進できるものである。

本実施例では、粒径７５［μｍ］で飽和磁化量が８０〜１００［ｅｍｕ／ｇ］のベースにフェライト材料を使用したものを作製し、もう一方は粒径２５［μｍ］で飽和磁化量が６５〜７５［ｅｍｕ／ｇ］のベースにフェライト材料を使用したものを作製し、前者の５０［ｗｔ％］に対して後者を５０［ｗｔ％］として混合したものを使用した。

図５に示すように、横軸に現像ポテンシャル、縦軸に感光体へのトナー付着量を取り、傾きを比較すると、従来の２成分現像器では１［ｋＶ］で１.４［（ｍｇ/ｃｍ²）／ｋＶ］になるのに対して、本発明では２.５［（ｍｇ/ｃｍ²）／ｋＶ］の値が得られており、本発明による現像剤の撹乱により現像能力が向上し、現像効率が増加したことが分かる。

上記現像剤層のトナーは十分に帯電しているため、現像剤層のキャリアに付着するトナーが被覆率としてかなり高い状態にある。その状態で現像剤担持体４０２上に担持された現像剤は、現像剤担持体４０２の回転により現像領域に搬送される。そして、現像バイアスで形成された現像電界により、感光体１上の静電潜像に選択的に付着し、該静電潜像が現像される。

なお、潜像を現像する際の１ドット画像に対する撹乱回数の関係の詳細を図９を用いて説明する。
現像剤の撹乱の目標を、現像剤が潜像を通り過ぎる時、少なくとも１回とすると、１ドット幅をＳ［μｍ］としたとき、６００［ｄｐｉ］の解像度では約４２［μｍ］となる。このとき感光体１の線速をｖＰＣ、現像剤担持体（以下、現像ローラとする）４０２の線速をｖＤＲ（連れ回り）とすると、線速差はｖＤＲ−ｖＰＣとなるので１ドット画像を通過する時間Ｔは下式で表せる（磁力遮蔽部材が現像ローラのスリーブに固定されている場合）。
Ｔ＝Ｓ×１０−３［ｍｍ］／｜ｖＰＣ−ＶＤＲ｜［ｍｍ／ｓ］

図９に示すように、１ドット幅を４２［μｍ］とし、感光体線速をｖＰＣ＝２００［ｍｍ／ｓ］とし、現像ローラ線速をｖＤＲ＝３００［ｍｍ／ｓ］とすると、現像剤は線速差１００［ｍｍ／ｓ］で潜像を移動するから、０．２５×１０^−４［ｓ］であり、これは周波数ではＦ＝Ｔ^−１＝２．５［ｋＨｚ］となる。
ところが現像領域の現像ニップ幅が約４［ｍｍ］あるので、潜像が通過する時間は、
４［ｍｍ］／２００［ｍｍ／ｓ］=２×１０^−２［ｓ］
になるので、５０［Ｈｚ］以上であれば良いこととなる。
このとき、磁力遮蔽部材４０３のスリット幅を考慮すると、５０［Ｈｚ］は時間で０.０２［ｓ］となるので１００［ｍｍ／ｓ］の線速差で磁力遮蔽部材４０３の有り無しの長さを算出すると、長さＳ［ｍｍ］／１００［ｍｍ／ｓ］=０．０２［ｓ］とするとＳ＝２［ｍｍ］となり、磁力遮蔽部材４０３は１［ｍｍ］毎のスリットにしないといけないことになる。従って、６００［ｄｐｉ］の解像度で１ドット画像の再現性を考慮した場合、磁力遮蔽部材のスリットは、１［ｍｍ］幅で１［ｍｍ］毎の間隔で配置することになる。

［実施例２］
次に、第２の実施例では、現像装置４の装置構成はほとんど実施例１と同様であるが、磁力遮蔽部材を用いずに、現像剤担持体４０２の回転線速を変化させて現像領域の２成分現像剤（以下、現像剤と言う）に動的な撹乱を起こすものである。
現像剤は、実施例１でも述べたように、現像剤担持体４０２のスリーブ内部の固定磁石と、スリーブ表面の摩擦係数により保持・搬送されている。ここで本実施例は現像剤担持体（スリーブ）４０２の線速を断続的に変化させることにより現像剤へ慣性力を付与したのち、再度搬送力を付与することで現像剤に力を与えて動的な撹乱を発生させるようにしたものである。

なお、本実施例においても、図６（または図７）に示すように、現像剤担持体の内部に複数の現像主磁極を有する構成の場合には、複数の現像主磁極の磁極間と対向する部分に、像担持体１と現像剤担持体４０２の最近接点を設定する。このように設定することにより、現像領域の最近接点での拘束磁界が低減するので、現像剤担持体（スリーブ）の線速を断続的に変化させることによる現像剤の運動の自由度が向上するため、現像剤の撹乱が促進できる。

以下、図１を用いて具体的に説明を行う。
現像剤担持体４０２は、スリーブの線速が３６０［ｍｍ／ｓ］であり、駆動に使用するモータへの電流量を時間的に変化させる。具体的には３６０［ｍｍ／ｓ］に対して０．０００１［ｓｅｃ］でその回転を２００［ｍｍ／ｓ］へ変化させる。その後、また０．０１［ｓｅｃ］で急速に電力量（電流×時間）を作用させて３６０［ｍｍ／ｓ］に戻す。これを０．０００２［ｓｅｃ］の周期で行うと、周波数では５［ｋＨｚ］となり、現像剤に動的な撹乱を発生させることができる。また、上記の周期（周波数）での線速の変化では、最小単位の画像へも影響を与えなくなり、バンディング等の画像劣化も抑制することが可能となる。

また、本実施例では、上記の構成に加えて、２成分現像剤に用いる磁性粒子（キャリア）の平均粒径及び比重が異なっている。磁性粒子の粒径のみならず比重を変化させることで、実際の質量差の関係が粒径より大きくなり、より現像剤層の撹乱に効果を与えるものである。比重の差異は３．５に対して５．７とかなり高い材料を選択している。なお、このように磁性粒子の粒径のみならず比重を変化させることは、前述の実施例１の構成にも適用でき、同様の効果を得ることができる。

さらに本実施例では、磁性粒子表面に弾性を有する材料をコートすることで、磁性粒子が弾性を有している。具体的にはコート層にゴム材料を含有させることで弾性を発現させることが可能である。また、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ変成シリコーン樹脂等はそれ自体で十分な弾性を有するので、これらの材料をコート層に用いることにより弾性を発現させることが可能である。
これらのコートを磁性粒子に使用することで、特に現像時に感光体１へ付勢された現像剤は、感光体表面に衝突した時に現像を行うと同時に弾性により該感光体表面から弾き飛ばされることとなるので、戻ったところに空間ができ、その空間に別の現像剤を供給させることができるので、結果的にトナーを十分被覆した磁性粒子の感光体への接触確率を増加させることができ、現像能力が向上して、現像効率が増加するものである。なお、このように磁性粒子に弾性を持たせることは、前述の実施例１の構成にも適用でき、同様の効果を得ることができる。

１、１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｂｋ：感光体（像担持体）
２、２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｂｋ：帯電装置
３、２１：書き込み装置（潜像形成手段）
４、４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｂｋ：現像装置
５：転写装置
５Ｙ、５Ｃ、５Ｍ、５Ｂｋ：一次転写装置
６、６Ｙ、６Ｃ、６Ｍ、６Ｂｋ：感光体クリーニング装置
４０３：磁力遮蔽部材
４０２：現像剤担持体
４０７：固定磁石

特許第３５１８１９１号公報 特開２００７−１０２１２２号公報

Claims (11)

1. ２成分現像剤を現像剤担持体で担持し、現像領域で前記現像剤担持体を潜像を形成した像担持体へ近接させ、該現像剤担持体に現像バイアスを印加することで現像剤を前記像担持体へ付着させて現像し、顕像を形成する現像装置において、
   前記現像剤担持体は回転する非磁性の円筒状部材からなり、内部に固定配置された複数の磁石と、前記現像領域において前記現像剤担持体上の現像剤層を動的に撹乱する、前記現像剤担持体の内面側に独立して移動可能な磁力遮蔽部材とを有することを特徴とする現像装置。
2. ２成分現像剤を現像剤担持体で担持し、現像領域で前記現像剤担持体を潜像を形成した像担持体へ近接させ、該現像剤担持体に現像バイアスを印加することで現像剤を前記像担持体へ付着させて現像し、顕像を形成する現像装置において、
   前記現像剤担持体は回転する非磁性の円筒状部材からなり、内部に固定配置された複数の磁石を有し、
   前記現像剤担持体の線速を、該線速に対する１ドットライン幅の比率より短い周期で断続的に変化させて、前記現像領域において前記現像剤担持体上の現像剤層を動的に撹乱することを特徴とする現像装置。
3. 請求項１に記載の現像装置において、
   前記磁力遮蔽部材により磁力を遮蔽する時間は、前記現像剤担持体の線速に対して１ドットライン幅を移動する時間より小さいことを特徴とする現像装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一つに記載の現像装置において、
   前記現像剤担持体の内部に、前記現像領域で磁界を発生する現像主磁極が複数有る場合には、該現像剤担持体の内部に配設された複数の現像主磁極の磁極間と対向する部分に、前記像担持体と前記現像剤担持体の最近接点を設定することを特徴とする現像装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一つに記載の現像装置において、
   前記現像剤として、少なくとも２種類の異なる平均粒径を有する磁性粒子を使用したことを特徴とする現像装置。
6. 請求項５記載の現像装置において、
   少なくとも２種類の異なる平均粒径を有する磁性粒子は、それぞれ飽和磁化量が異なることを特徴とする現像装置。
7. 請求項５に記載の現像装置において、
   少なくとも２種類の異なる平均粒径を有する磁性粒子は、それぞれ比重が異なることを特徴とする現像装置。
8. 請求項１〜５のいずれか一つに記載の現像装置において、
   使用する磁性粒子が弾性を有していることを特徴とする現像装置。
9. ２成分現像剤を現像剤担持体で担持し、現像領域で前記現像剤担持体を潜像を形成した像担持体へ近接させ、該現像剤担持体に現像バイアスを印加することで現像剤を前記像担持体へ付着させて現像し、顕像を形成する現像方法において、
   請求項１〜８のいずれか一つに記載の現像装置を用い、前記現像領域において前記現像剤担持体上の現像剤層を動的に撹乱させることにより、現像を促進させることを特徴とする現像方法。
10. 像担持体と、該像担持体に潜像を形成する手段と、前記像担持体上の潜像を現像して顕像化する現像手段と、前記像担持体上の顕像を転写材に直接または中間転写体を介して転写する手段と、前記転写材に転写された顕像を定着する手段を備えた画像形成装置において、
    前記現像手段として、請求項１〜８のいずれか一つに記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
11. 像担持体に潜像を形成し、該像担持体上の潜像を現像して顕像化した後、該像担持体上の顕像を転写材に直接または中間転写体を介して転写し、前記転写材に転写された顕像を定着して画像を形成する画像形成方法において、
    前記像担持体上の潜像を現像する方法として、請求項９に記載の現像方法を用いたことを特徴とする画像形成方法。

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