JPH07234565A

JPH07234565A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH07234565A
Application number: JP6046489A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Takahashi; 智高橋; Hiroyuki Tokimatsu; 宏行時松; Hiroshi Morimoto; 浩史森本; Kazuo Yasuda; 和夫安田
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1994-02-21
Filing date: 1994-02-21
Publication date: 1995-09-05

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】極間現像方式における現像剤穂の接触または
接近しすぎて、混色、はぎとりを抑えて画像劣化を防止
する画像形成装置を提供する。【構成】像担持体１の表面に対向する現像スリーブ８
を回転し、この内部に磁極を固定して設けるとともに、
この上に現像剤層を形成し、像担持体１と現像スリーブ
８とが最近接間隙を形成する現像領域で、非接触状態に
ある穂高さを有する現像剤層により潜像を異なる色の現
像剤を磁極の極間で現像し、重ね合わせて多色画像を得
る画像形成装置において、磁極の極間開き角θ、像担持
体半径Ｒｐｃ、現像スリーブ半径Ｒｓｌ、像担持体と現
像スリーブ間距離Ｄｓｄ等としたとき、が成立するように設定している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、像担持体、特に電子
写真式画像形成装置に供される像担持体上の潜像の現像
に適用され、重ね合わせて多色画像を得る画像形成装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、トナーと磁性キャリアとを混合
した２成分現像剤は、磁性キャリアを用いない磁性トナ
ーから成る１成分現像剤に比較して、トナーの摩擦帯電
制御が容易で、トナーの凝集が起りにくく、現像電界に
よるトナーの移行制御が効果的に行われ、特にカラート
ナーの場合には色の鮮明性が得られることから、磁性キ
ャリアに対するトナーの量の管理を必要とするにも拘ら
ず、多く用いられている。

【０００３】このような２成分現像剤を用いる画像形成
装置としては、例えば特公昭６４−７６６７号公報に開
示されるように、像担持体の表面に対向する現像スリー
ブを回転し、この現像スリーブの内部に磁極を固定して
設け、現像スリーブ上にその回転にしたがって移動する
層厚の規制された現像剤層を形成し、像形成体と現像ス
リーブとが最近接間隙を形成する現像領域で、非接触状
態にある穂高さを有する現像剤層により像担持体の潜像
を異なる色の現像剤を磁極の極間で現像し、重ね合わせ
て多色画像を得るものがある。

【０００４】このように、像担持体の潜像を異なる色の
現像剤を磁極の極間で現像し、重ね合わせて多色画像を
得る現像装置として、例えばキャリア付着防止の点から
磁極の極間開き角及び極上の磁束密度を規定していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、像担持体の
潜像を磁極の極間で現像し、これを異なる色の現像剤ご
とに複数回繰り返し像担持体上にトナーを重ね合わせ多
色画像を得る現像方式では、磁極の極間をはさむ極上の
現像剤穂が像担持体へ接触することを防止することが、
画質劣化防止に重要である。

【０００６】しかしながら、必須の非接触状態に保つ具
体的条件についての規定がなく、それぞれの磁極の極間
開き角に対応して、現像剤穂の接触または接近状態が異
なる。従って、像担持体へ現像剤の穂が接触したり、あ
るいは接近しすぎて、混色やはぎとりが発生してしまう
おそれがある。

【０００７】また、複数の現像装置を像担持体の曲率面
に対向して配置して多色画像を作成する場合、各色現像
装置に設置された現像スリーブは、各色専用の磁極構成
であり、色数に応じて異なった種類の現像スリーブが必
要であった。

【０００８】この発明は、かかる点に鑑みなされたもの
で、請求項１記載の発明は、極間現像方式における現像
剤穂の接触または接近しすぎて、混色、はぎとりを抑え
て画像劣化を防止する画像形成装置を提供することを目
的としている。請求項２記載の発明は、混色、はぎとり
を抑えて画像劣化を防止し、さらに現像剤の円滑な搬送
ができる画像形成装置を提供することを目的としてい
る。また、請求項３記載の発明は、混色、はぎとりを抑
えて画像劣化を防止し、さらに磁気キャリアの付着を少
なくできる画像形成装置を提供することを目的としてい
る。また、請求項４記載の発明は、極間現像方式におけ
る現像スリーブを改善する画像形成装置を提供すること
を目的としている。また、請求項５記載の発明は、極間
現像方式における現像スリーブを改善し、さらに混色、
はぎとりを抑えて画像劣化がなく、現像剤の円滑な搬送
ができる画像形成装置を提供することを目的としてい
る。また、請求項６記載の発明は、極間現像方式におけ
る現像スリーブを改善し、さらに磁気キャリアの付着を
少なくできる画像形成装置を提供することを目的として
いる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、像担持体の表面に対向する
現像スリーブを回転し、この現像スリーブの内部に磁極
を固定して設け、前記現像スリーブ上にその回転にした
がって移動する層厚の規制された現像剤層を形成し、前
記像担持体と前記現像スリーブとが最近接間隙を形成す
る現像領域で、非接触状態にある穂高さを有する前記現
像剤層により前記像担持体の潜像を異なる色の現像剤を
前記磁極の極間で現像し、重ね合わせて多色画像を得る
画像形成装置において、前記磁極の極間開き角θ、前記
像担持体半径Ｒｐｃ、前記現像スリーブ半径Ｒｓｌ、前
記像担持体と前記現像スリーブ間距離Ｄｓｄ、現像剤の
前記磁極上での最大穂高さと前記現像スリーブ半径Ｒｓ
ｌを加えた長さをＣ₂とし、また、前記極上の法線方向
での前記像担持体と前記現像スリーブ間距離Ｄｓｄと、
前記現像スリーブ半径Ｒｓｌを加えた長さをＣ₁とする
と、が成立するように設定したことを特徴としている。

【００１０】請求項２記載の発明は、前記磁極の極間開
き角θが、３０度〜７０度の範囲であることを特徴とし
ている。

【００１１】請求項３記載の発明は、前記磁極の極上の
磁束密度が、５００ガウス以上であることを特徴として
いる。

【００１２】請求項４記載の発明は、像担持体の表面に
対向する現像スリーブを回転し、この現像スリーブの内
部に磁極を固定して設け、前記現像スリーブ上にその回
転にしたがって移動する層厚の規制された現像剤層を形
成し、前記像担持体と前記現像スリーブとが最近接間隙
を形成する現像領域で、非接触状態にある穂高さを有す
る前記現像剤層により前記像担持体の潜像を異なる色の
現像剤を前記磁極の極間で現像し、重ね合わせて多色画
像を得る画像形成装置において、前記現像領域となる前
記磁極の極間部分を２つ以上有する磁極構成に設定し、
前記現像スリーブを前記像担持体の周辺に並列して配置
したことを特徴としている。

【００１３】請求項５記載の発明は、前記現像領域に現
像スリーブの磁極の極間を設定し、この極間開き角θ
は、３０度〜７０度の範囲であることを特徴としてい
る。

【００１４】請求項６記載の発明は、前記現像領域をは
さむ現像スリーブの磁極の両極上での磁束密度は５００
ガウス以上であることを特徴としている。

【００１５】

【作用】請求項１記載の発明では、現像剤穂が像担持体
へ接触または接近しすぎないように、磁極の極間開き角
θ、像担持体半径Ｒｐｃ、現像スリーブ半径Ｒｓｌ、像
担持体と現像スリーブ間距離Ｄｓｄ、現像剤の前記磁極
上での最大穂高さと現像スリーブ半径Ｒｓｌを加えた長
さをＣ₂とし、また、極上の法線方向での像担持体と現
像スリーブ間距離Ｄｓｄと、現像スリーブ半径Ｒｓｌを
加えた長さをＣ₁とすると、が成立するように設定することで、極間現像方式におけ
る現像剤穂の接触または接近しすぎることによる接触、
混色、はぎとりを抑えて画像劣化を防止する。

【００１６】請求項２記載の発明では、磁極の極間開き
角θが、３０度〜７０度の範囲であり、磁極の極間開き
角θが３０度以下では現像剤穂の接触または接近しすぎ
ることによる接触、混色、はぎとりが発生し、磁極の極
間開き角θが７０度以上では現像剤の滑らかな搬送がで
きない。

【００１７】請求項３記載の発明では、磁極の極上の磁
束密度が、５００ガウス以上であり、キャリア付着が少
なく現像剤による現像が良好である。

【００１８】請求項４記載の発明では、現像領域となる
磁極の極間部分を２つ以上有する極構成に設定すること
で、現像スリーブを複数の現像装置で共通して使用で
き、現像スリーブの種類を減少させることで低コストに
なる。

【００１９】請求項５記載の発明では、現像領域に現像
スリーブの磁極の複数の極間を設定し、この極間開き角
θは、３０度〜７０度の範囲であり、磁極の極間開き角
θが３０度以下では現像剤穂の接触または接近による接
触、混色、はぎとりが発生し、磁極の極間開き角θが７
０度以上では現像剤の滑らかな搬送ができない。

【００２０】請求項６記載の発明では、現像領域をはさ
む現像スリーブの磁極の両極上での磁束密度は５００ガ
ウス以上であり、キャリア付着が少なく現像剤による現
像が良好である。

【００２１】

【実施例】以下、この発明の画像形成装置の実施例を図
面に基づいて説明する。図１はカラー画像形成装置の断
面構成図である。

【００２２】カラー画像形成装置には像担持体１が備え
られ、この像担持体１はＯＰＣ感光体をドラム上に塗布
した感光体ドラムで構成され、この像担持体１は矢印方
向に駆動回転される。像担持体１には帯電器２が対向し
て配置され、スコロトロン帯電器２により像担持体１の
周面に対しＶ_Hの一様な帯電を、Ｖ_Gに電位保持されたグ
リッドとコロナ放電ワイヤによるコロナ放電によって与
えられる。このスコロトロン帯電器２による帯電に先だ
って、前プリントまでの感光体の履歴をなくすために発
光ダイオード等を用いたＰＣＬ３による露光を行って感
光体周面の除電をしておく。感光体への一様帯電ののち
像露光手段４により画像信号に基づいた像露光が行われ
る。像露光手段４は図示しないレーザダイオードを発光
光源とし回転するポリゴンミラー５、ｆθレンズ等を経
て反射ミラー６により光路を曲げられ走査がなされるも
ので、像担持体１の回転（副走査）によって潜像が形成
される。

【００２３】像担持体１の周縁には、イエロー（Ｙ）、
マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒色（Ｋ）等の非磁性
絶縁性トナーと磁性キャリアとからなる現像剤をそれぞ
れ内蔵した現像装置７が設けられていて、先ず１色目の
現像がマグネットを内蔵し現像剤を保持して回転する現
像スリーブ８によって行われる。現像剤はフェライトを
コアとしてそのまわりに絶縁性樹脂をコーティングした
磁性キャリアと、ポリエステルを主材料として色に応じ
た顔料と荷電制御剤、シリカ、酸化チタン等を加えた非
磁性絶縁性トナーとからなるもので、現像剤は現像スリ
ーブ８上に１００〜６００μｍの層厚（現像剤）に規制
されて現像域へと搬送される。現像域における現像スリ
ーブ８と像担持体１との間隙は層厚（現像剤）よりも大
きい０．２〜１．０ｍｍとして、この間にＶ_ACのＡＣバ
アイスとＶ_DCのＤＣバイアスが重畳して印加される。Ｖ
_DCとＶ_H、非磁性絶縁性トナーの帯電は同極性であるた
め、Ｖ_ACによって磁性キャリアから離脱するきっかけを
与えられた非磁性絶縁性トナーはＶ_DCより電位の高いＶ
_Hの部分には付着せず、Ｖ_DCより電位の低いＶ_L部分に付
着し顕像化（反転現像）が行われる。１色目の顕像化が
終った後２色目の画像形成行程にはいり、再びスコロト
ロン帯電器２による一様帯電が行われ、２色目の画像デ
ータによる潜像が像露光手段４によって形成される。こ
のとき１色目の画像形成行程で行われたＰＣＬ３による
除電は、１色目の画像部に付着した非磁性絶縁性トナー
がまわりの電位の急激な低下により飛び散るため行わな
い。

【００２４】再び像担持体１の周面の全面に亘ってＶ_H
の電位となった感光体のうち、１色目の画像のない部分
に対しては１色目と同様の潜像がつくられ現像が行われ
るが、１色目の画像がある部分に対し再び現像を行う部
分では、１色目の付着した非磁性絶縁性トナーにより遮
光と非磁性絶縁性トナー自身のもつ電荷によってＶ_M´
の潜像が形成され、Ｖ_DCとＶ_M´の電位差に応じた現像
が行われる。この１色目と２色目の画像の重なりの部分
では１色目の現像をＶ_Lの潜像をつくって行うと、１色
目と２色目とのバランスが崩れるため、１色目の露光量
を減らしてＶ_H＞Ｖ_M＞Ｖ_Lとなる中間電位とすることも
ある。３色目、４色目についても２色目と同様の画像形
成行程が行われ、像担持体１の周面上には４色の顕像が
形成される。

【００２５】一方給紙カセット９より半月ローラ１０を
介して搬出された記録紙Ｐは一旦停止し、転写のタイミ
ングの整った時点で給紙ローラ１１の回転作動により転
写域へと給紙される。転写域においては、転写のタイミ
ングに同期して像担持体１の周面に転写ローラ１２が圧
接され、給紙された記録紙Ｐを挟着して多色像が一括し
て転写される次いで、記録紙Ｐはほぼ同時に圧接状態と
された分割ブラシ１３によって除電され像担持体１の周
面により分離して定着装置１４に搬送され、定着ローラ
１５と定着ローラ１６の加熱、加圧によって非磁性絶縁
性トナーを溶着したのち排紙ローラ１７を介して装置外
部に排出される。

【００２６】なお、転写ローラ１２および分離ブラシ１
３は記録紙Ｐの通過後、像担持体１の周面より退避離間
して次なるトナー像の形成に備える。一方記録紙Ｐを分
離した像担持体１は、クリーニング装置１８のブレード
１９の圧接により残留トナーを除去、清掃し、再びＰＣ
Ｌ３による除電と、帯電器２による帯電を受けて次なる
画像形成のプロセスに入る。なお、ブレード１９は感光
体面のクリーニング後、直ちに移動して像担持体１の周
面より退避する。

【００２７】次に、この発明の現像装置の構成を図２に
基づいて説明する。図２は現像装置の断面図である。現
像装置７は像担持体１に対向して配設され、この像担持
体１はドラムあるいはベルト表面に例えばＯＰＣ感光体
等の光導電層を塗布あるいは蒸着したものである。現像
装置７のケーシング３０内には現像スリーブ８が設けら
れ、現像スリーブ８は矢印方向に回転する円筒状であ
り、その内部に固定した磁界発生手段３１を有してお
り、この磁界発生手段３１は複数の磁極をもつ磁石体で
構成される。

【００２８】トナーボックスより供給された非磁性絶縁
性トナーは、現像装置７のケーシング３０の右端部に落
下され、相反する方向に回転する一対の撹拌スクリュ３
２によって磁性キャリアと撹拌混合され、所定の帯電量
（Ｑ／Ｍ）に設定される一方トナー濃度はＬ検方式によ
り検知され、この出力周波数にもとづいて非磁性絶縁性
トナーの供給量を制御して、例えば５ないし７％程度の
トナー濃度値に設定制御される。撹拌された二成分現像
剤は供給ローラ３３を介して現像スリーブ８に搬送され
る。現像剤層厚規制部材３４は現像スリーブ８に僅かの
間隙をもって対向し、現像剤層厚規制部材３４は搬送す
る現像剤量を規制し、これによって現像剤層が一定かつ
適切な層厚に制御されて像担持体１の現像領域４０に搬
送され、次に記す現像条件によって静電潜像の反転現像
を行う。供給ローラ３３の下方位置には戻しローラ３５
が配置され、この戻しローラ３５で供給された余りの現
像剤を撹拌スクリュ３２側に戻す。

【００２９】非磁性絶縁性トナーは例えば下記の組成か
ら成るもので、スチレンーメタクリル酸ブチル（７５：２５）共重合体樹脂１００重量部着色剤１０重量部バリファースト（オリエント化学社製）０．２重量部軟化点１２０℃のポリプロピレン２重量部上記組成物を溶融、練肉、冷却、粉砕、紛糾し重量平均
粒径８μｍ径の非磁性絶縁性トナーとしたもので、５〜
１５μｍ径の間が好ましく用いられる。

【００３０】非磁性絶縁性トナーに用いられる樹脂とし
ては、スチレン系樹脂、ビニル系樹脂、エチル系樹脂、
ロジン変性樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド樹脂、エ
ポキシ樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられ、それにカ
ーボン等の着色剤や必要に応じて定着性向上剤、帯電制
御剤等を加えて、従来公知のトナー粒子製造方法と同様
の方法によって作ることができる。さらに、トナー粒子
がスプレードライ法、あるいは粒子化後の球形化処理に
よって球形化されたものであると、現像剤の流動性が向
上して凝集しにくくなり、磁性キャリアとの均一混合
性、搬送性および帯電性も向上する。

【００３１】トナー用の着色剤としては、一般に染料及
び顔料が用いられるが、耐候堅牢度が高い顔料が広く用
いられる。顔料としては、カーボンブラック（黒色）、
ベンジジンイエロー（黄）、ローダミンＢ（マゼン
タ）、銅フタロシアニン（シアン）等が用いられる。こ
れら有機及び無機顔料は所望に応じて単独又は複数を選
択併用して、求める色調に調えられる。又顔料の添加量
は樹脂に対し約３から１５部が好ましく選択される。

【００３２】磁性キャリアは、重量平均粒径４０μｍの
球形フェライト粒子にスチレン樹脂の０．５μｍ厚の被
覆層を設けて形成した。磁性キャリアの平均粒径が大き
いと、現像スリーブ８上に形成される現像剤層の状態が
荒くなり、振動電界で振動を与えてもトナー像にムラが
現れ易く、現像剤層におけるトナー濃度が低くなるの
で、高濃度の現像が困難になる。又磁性キャリアの平均
粒径が小さい場合、キャリア粒子が細か過ぎると、トナ
ー粒子と共に感光体面ヘの付着、飛散を起し易くなる。
これらの現象は、現像条件としてのキャリア粒子に作用
させる磁界の強さ、それに応ずるキャリア粒子の磁化の
強さに関係し、重量平均粒径が３０〜１２０μｍ、磁界
５００エルステット下での磁化率が２０〜５０ｅｍｕ／
ｇの磁性キャリアが好ましく用いられる。

【００３３】現像剤は、上記の磁性キャリアに対して非
磁性絶縁性トナーが５ｗｔ％となるよう混合すると共
に、疎水性シリカを０．５ｗｔ％となるよう加えて現像
剤としたものが多く用いられる。

【００３４】ケーシング３０内の２成分現像剤は撹拌ス
クリュ３２によって撹拌され、帯電して非磁性絶縁性ト
ナーは磁性キャリアの周囲に静電的に付着する。かかる
状態の現像剤は回転する供給ローラ３３によって移動
し、磁界発生手段３１の磁石体の磁力によって現像スリ
ーブ８に付着する。現像スリーブ８に付着した現像剤
は、現像剤層厚規制部材３４によって層厚規制がなされ
たのち像担持体１と現像スリーブ８との最近接位置であ
る現像領域４０において非接触現像を行う。

【００３５】現像スリーブ８は導電性の金属管で、アル
ミ材やステンレス材が用いられ、外径１０〜５０ｍｍφ
のローラである。現像スリーブ８の表面は現像剤の安定
して均ーな搬送がなされるよう平均粗さは２〜１５μｍ
の間にあることが好ましい。平滑であると搬送は十分に
行われなくなり、粗すぎると現像ムラが生じることとな
る。上記の表面粗さにするにはサンドブラスト処理が好
ましく用いられ、アルミ材の場合はアルマイト加工が施
されていることが望ましい。現像スリーブ８は１０〜５
０ｃｍ／ｓｅｃの周速度で回転し現像領域に新しい現像
剤を供給する。この供給量は像担持体１の移動速度に関
係し、不足すると現像不足（アンダ）の現像しか行われ
ない。また、現像スリーブ８の回転数が高いとトナーが
飛散しやすい条件となる。

【００３６】現像スリーブ８内の磁界発生手段３１は５
〜９極の磁石体であって、現像領域４０における前後の
固定した２磁極３１ａ，３１ｂ間の極間開き角θは３０
゜〜７０゜で、現像領域４０は２磁極のなす角θのほぼ
中間位置にあることが好ましい。このように、磁極の極
間開き角θが、３０度〜７０度の範囲であり、混色、は
ぎとりを抑えて画像劣化が防止でき、現像剤の円滑な搬
送ができる。磁極の極間開き角θが３０度以下では現像
剤穂の接触または接近しすぎることによる接触、混色、
はぎとりが発生し、磁極の極間開き角θが７０度以上で
は現像剤の滑らかな搬送ができない。

【００３７】また、磁極３１ａ，３１ｂの現像スリーブ
８の表面上での磁束密度は何れも５００ガウス以上であ
ることが好ましい。このように、磁極３１ａ，３１ｂの
極上の磁束密度が、５００ガウス以上であることによ
り、キャリア付着が少なく現像剤による現像が良好であ
る。

【００３８】図３は現像領域の状態を拡大図、図４はこ
の発明の画像形成装置を説明する図である。この画像形
成装置は、像担持体１の表面に対向する現像スリーブ８
を矢印方向に回転し、この現像スリーブ８の内部に磁極
を固定して設け、現像スリーブ８上にその回転にしたが
って移動する層厚の規制された現像剤層ＨＤを形成し、
像担持体１と現像スリーブ８とが最近接間隙を形成する
現像領域４０で、非接触状態にある穂高さを有する現像
剤層ＨＤにより像担持体１の潜像を異なる色の現像剤を
磁極の極間で現像し、重ね合わせて多色画像を得るもの
であり、磁極の極間開き角θ、像担持体半径Ｒｐｃ、現
像スリーブ半径Ｒｓｌ、像担持体と現像スリーブ間距離
Ｄｓｄ、現像剤の磁極上での最大穂高さと現像スリーブ
半径Ｒｓｌを加えた長さをＣ₂とし、また、極上の法線
方向での像担持体と現像スリーブ間距離Ｄｓｄと、現像
スリーブ半径Ｒｓｌを加えた長さをＣ₁とすると、下記
式１が成立するように設定している。

【００３９】

【式１】この像担持体１の径は、φ９０ｍｍ〜φ１８０ｍｍ、現
像スリーブ８の径は、φ１０ｍｍ〜φ５０ｍｍ、磁極の
極間開き角θが、３０度〜７０度の範囲、磁極の極上の
磁束密度が、５００ガウス以上に設定される。

【００４０】また、現像剤としては、トナー径５〜１５
μｍ、キャリア径２０〜１００μｍのものが用いられ
る。

【００４１】また、現像バイアスは直流に交流を重畳し
ており、周波数５〜２０ＫＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ
０．５〜３．５ＫＶとしており、像担持体と現像スリー
ブ間距離Ｄｓｄにより可変であり、例えばＤｓｄが０．
５ｍｍのとき周波数８ＫＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐは
１．８ＫＶに設定される。

【００４２】像担持体１の潜像を異なる色の現像剤を磁
極の極間で現像する極間現像方式では、磁極の極間をは
さむ極上の現像剤穂が像担持体１へ接触することを防止
することが、画質劣化防止に重要である。

【００４３】しかしながら、必須の非接触状態に保つ具
体的条件についての規定がなく、それぞれの磁極の極間
開き角に対応して、現像剤穂の接触または接近状態が異
なる。従って、像担持体１へ現像剤の穂が接触したり、
あるいは接近しすぎて、混色やはぎとりが発生してしま
うおそれがある。

【００４４】このように、極間現像方式における現像剤
穂が像担持体１への接触または接近しすぎることを防ぐ
ことが、像担持体上の色の重ね合わせておいて、混色、
はぎとりの防止となり、画質劣化防止に重要であるた
め、現像剤穂が像担持体１への接触または接近しすぎな
いように、磁極の極間開き角θ、像担持体半径Ｒｐｃ、
現像スリーブ半径Ｒｓｌ、像担持体と現像スリーブ間距
離Ｄｓｄ、現像剤の前記磁極上での最大穂高さと現像ス
リーブ半径Ｒｓｌを加えた長さをＣ₂とし、また、極上
の法線方向での像担持体と現像スリーブ間距離Ｄｓｄ
と、現像スリーブ半径Ｒｓｌを加えた長さをＣ₁とする
と、前記式１が成立するように設定することで、極間現
像方式における現像剤穂の接触または接近しすぎること
による接触、混色、はぎとりを抑えて画像劣化を防止す
ることができる。

【００４５】また、磁極の極間開き角θが、３０度〜７
０度の範囲であり、混色、はぎとりを抑えて画像劣化が
なく、現像剤の円滑な搬送ができる。磁極の極間開き角
θが３０度以下では現像剤穂の接触または接近しすぎる
による接触で、混色、はぎとりが発生し、磁極の極間開
き角θが７０度以上では現像剤の滑らかな搬送ができな
い。

【００４６】また、磁極の極上の磁束密度が、５００ガ
ウス以上であり、キャリア付着が少なく良好で現像剤に
よる現像が良好である。

【００４７】次に、さらに具体的な実施例１を、図５に
示すように像担持体と現像スリーブとの構成について説
明する。

【００４８】この実施例１では、図１に示すカラー画像
形成装置を用いて画出しを行った。

【００４９】像担持体１の径はφ１８０ｍｍで、像担持
体半径Ｒｐｃは９０ｍｍである。現像スリーブ８の径
は、φ１０ｍｍで、現像スリーブ半径Ｒｓｌは５ｍｍで
ある。像担持体と現像スリーブ間距離Ｄｓｄは０．５ｍ
ｍである。

【００５０】現像剤は、非磁性絶縁性トナーの量平均粒
径８．５μｍ径であり、磁性キャリアの重量平均粒径が
５０μｍであり、磁性キャリアの磁界１００エルステッ
ト下での磁化率が２０ｅｍｕ／ｇが用いられる。

【００５１】また、現像バイアスは、直流−７５０Ｖ
に、周波数ｆ８ｋＨｚ、Ｖ_ＡＣ１．８ｋＶ_ＰＰの交流を
重ねる。像担持体電位は−８５０Ｖ、露光部は−５０Ｖ
である。

【００５２】現像剤層厚規制部材３４により、現像領域
４０における現像剤の搬送量ｄｗｓは２２ｍｇ／ｃｍ²
に規制され、非接触状態に制御される。

【００５３】上記の条件において、表１に示すように、
極上での現像剤の最大穂高さ（穂自体の長さ＋現像スリ
ーブ半径Ｒｓｌ）Ｃ₂に対して、磁極の極間開き角θ、
磁極の極上の磁束密度、極上での像担持体と現像スリー
ブ間距離Ｄｓｄと現像スリーブ半径Ｒｓｌを加えた長さ
Ｃ₁を変化させて、Ｃ₁＞Ｃ₂の成立、混色による画質劣
化、キャリ付着を評価した。その結果を、表１に示す。

【００５４】

【表１】表１から明らかなように、Ｃ₁＞Ｃ₂が成立すると、現像
剤穂の接触または接近しすぎるによる接触がなく、混色
による画質劣化を防止できる。

【００５５】また、磁極の極間開き角θが、３０度以下
では現像剤穂の接触または接近しすぎることによる接
触、混色、はぎとりが発生することがあり、磁極の極間
開き角θが７０度以上では現像剤の滑らかな搬送ができ
にくいので、磁極の極間開き角θは、３０度〜７０度の
範囲が好ましい。

【００５６】また、磁極の現像スリーブ８の表面上での
磁束密度が５００ガウス以上であれば、キャリア付着が
少なく現像剤による現像が良好である。

【００５７】次に、さらに具体的な実施例２を、図６に
示すように像担持体と現像スリーブの構成について説明
する。

【００５８】この実施例２では、同様に図１に示すカラ
ー画像形成装置を用いて画出しを行った。

【００５９】また、像担持体１の径はφ９０ｍｍで、像
担持体半径Ｒｐｃは４５ｍｍである。現像スリーブ８の
径は、φ２０ｍｍで、現像スリーブ半径Ｒｓｌは１０ｍ
ｍである。その他の条件は実施例１と同様に設定した。

【００６０】上記の条件において、表２に示すように、
極上での現像剤の最大穂高さ（穂自体の長さ＋現像スリ
ーブ半径Ｒｓｌ）Ｃ₂に対して、磁極の極間開き角θ、
磁極の極上の磁束密度、極上での像担持体と現像スリー
ブ間距離Ｄｓｄとスリーブ半径Ｒｓｌを加えた長さＣ₁
を変化させて、Ｃ₁＞Ｃ₂の成立、混色による画質劣化、
キャリ付着を評価した。その結果を、表２に示す。

【００６１】

【表２】表２から明らかなように、Ｃ₁＞Ｃ₂が成立すると、現像
剤穂の接触または接近しすぎるによる接触がなく、混色
による画質劣化を防止できる。

【００６２】また、磁極の極間開き角θが、３０度以下
では現像剤穂の接触または接近しすぎることによる接
触、混色、はぎとりが発生することがあり、磁極の極間
開き角θが７０度以上では現像剤の滑らかな搬送ができ
にくいので、磁極の極間開き角θは、３０度〜７０度の
範囲が好ましい。

【００６３】また、磁極の現像スリーブ８の表面上での
磁束密度が５００ガウス以上であれば、磁気キャリアの
付着が良好で現像剤による現像が良好である。

【００６４】次に、さらに具体的な実施例３を、図７乃
至図１０に基づいて説明する。図７は極間開き角とキャ
リア付着量との関係を示す図、図８はキャリア付着を示
す断面図、図９はキャリア付着を示す平面図、図１０は
極間開き角と混色トナー個数との関係を示す図である。

【００６５】この実施例３では、像担持体半径Ｒｐｃは
９０ｍｍ、現像スリーブ半径Ｒｓｉは１０ｍｍ、像担持
体と現像スリーブ間距離Ｄｓｄは０．５ｍｍである。

【００６６】現像剤は、非磁性絶縁性トナーの量平均粒
径８．５μｍ径であり、磁性キャリアの重量平均粒径が
５０μｍであり、磁性キャリアの磁界１００エルステッ
ト下での磁化率が２０ｅｍｕ／ｇが用いられる。

【００６７】また、現像バイアスは、直流−７５０Ｖ
に、周波数ｆ８ｋＨｚ、Ｖ_ＡＣ１．８ｋＶ_ＰＰの交流を
重ね、像担持体電位は−８５０Ｖ、露光部は−５０Ｖで
ある。

【００６８】磁極の極上の磁束密度を変化させて、磁極
の極間開き角とキャリア付着量との関係を図７に示す。
この図７から明らかなように、磁極の極上の磁束密度≧
５００ガウスにしなければ、磁極の極間開き角θ＝３０
度付近においてキャリア付着量が許容範囲に入らないた
めに、磁極の極上の磁束密度を規定している。

【００６９】キャリア付着量は、図８及び図９に示すよ
うに、像担持体１上にべた画像を形成し、転写前、像担
持体１の感光体上の非磁性絶縁性トナー５０の表面にテ
ープ５１を指で押し当てる。この時磁気キャリア５２が
あれば、その部分に非磁性絶縁性トナー５０が付着せず
小円状の跡５３となってテープ５１に現れ、その個数を
カウントする。ここで、非磁性絶縁性トナー５０の量平
均粒径８．５μｍ径であり、磁性キャリア５２の重量平
均粒径が５０μｍであり、磁気キャリア５２の径が大き
くなっている。また、テープ５１は透明または半透明の
ものを使用する。

【００７０】キャリア付着の許容量は、感光体表面のキ
ャリア付着量１０個／ｃｍ²であれば転写後、記録媒体
としての紙上の画像には影響が現れない。もし、キャリ
ア付着量が多いと、転写ぬけ、転写不良となり画像上に
白点が現れる。

【００７１】次に、磁極の極上の磁束密度を一定にし
て、磁極の極間開き角と混色トナー量との関係を図１０
に示す。

【００７２】像担持体半径Ｒｐｃは９０ｍｍ、現像スリ
ーブ半径Ｒｓｅは１０ｍｍ、像担持体と現像スリーブ間
距離Ｄｓｄは０．５ｍｍである。

【００７３】現像剤は、非磁性絶縁性トナーの量平均粒
径８．５μｍ径であり、磁性キャリアの重量平均粒径が
５０μｍであり、磁性キャリアの磁界１００エルステッ
ト下での磁化率が２０ｅｍｕ／ｇが用いられる。

【００７４】また、現像バイアスは、直流−７５０Ｖ
に、周波数ｆ８ｋＨｚ、Ｖ_ＡＣ１．８ｋＶ_ＰＰの交流を
重ね、像担持体電位は−８５０Ｖ、露光部は−５０Ｖで
ある。磁極の極上の磁束密度は５６０ガウスに設定して
いる。

【００７５】図１０から明らかなように、磁極の極間開
き角θ＜３０度においては、混色が多く許容範囲に入ら
ないため、磁極の極間開き角θの下限を規定している。
ここで、現像バイアスを弱くすれば混合は減少するが、
文字再現性が劣化してしまい、上記現像バイアスより小
さくできない。また、磁極の極間開き角θ≧８０度で
は、現像スリーブ８上で現像剤が搬送できなかった。

【００７６】ここで、混色とは、はじめに像担持体１上
に現像されたトナー表面のうち、２色目以降非画部領域
になっている部分に、２色目以降のトナーが付着し、は
じめのトナー表面の色がにごることをいう。また、許容
量とは、１色目のトナー表面例えばイエロートナー上
に、以後３回マゼンタ、シアン、ブラックの現像工程を
通過させて画像を作成し、色にごりの官能評価を行な
い、混色トナー量は６０個／ｍｍ² まで良であったこと
に基づいている。従って、現像工程１色通過する当たり
２０個／ｍｍ²（３０／３＝２０）以下にすれば許容範
囲におさまる。

【００７７】このように、図７では磁極の極間開き角θ
とキャリア付着量との関係を示し、磁極の現像スリーブ
８の表面上での磁束密度が５００ガウス以上であれば、
キャリア付着が少なく現像剤による現像が良好である。
また、図１０では磁極の極間開き角θと混色トナー個数
の関係を示し、磁極の極間開き角θが、３０度以下では
現像剤穂の接触または接近しすぎることによる接触、混
色、はぎとりが発生することがあり、磁極の極間開き角
θが７０度以上では現像剤の滑らかな搬送ができにくい
ので、磁極の極間開き角θは、３０度〜７０度の範囲が
好ましい。

【００７８】次に、画像形成装置において、図２に示す
ように、現像領域４０となる磁極の極間部分を２つ以上
有する極構成に設定し、現像スリーブ８を像担持体１の
周辺に並列して配置している。この現像領域４０に現像
スリーブ８の磁極の極間を設定し、この極間開き角θ
は、３０度〜７０度の範囲であることが好ましい。ま
た、現像領域４０をはさむ現像スリーブ８の磁極の両極
上の磁束密度は５００ガウス以上であることが好まし
い。

【００７９】複数の現像装置７を像担持体１の曲率面に
対向して配置して多色画像を作成する場合、各色現像装
置７に設置された現像スリーブは、各色専用の磁極構成
であり、色数に応じて異なった種類の現像スリーブが必
要であった。このため、現像領域４０となる磁極の極間
部分を２つ以上有する極構成に設定することで、現像ス
リーブ８を複数の現像装置で共通して使用できることに
より、現像スリーブ８の種類を減少させることで低コス
トになる。

【００８０】また、現像領域４０に現像スリーブ８の磁
極の複数の極間を設定し、この極間開き角θは、３０度
〜７０度の範囲であり、混色、はぎとりを抑えて画像劣
化がなく、現像剤の円滑な搬送ができる。磁極の極間開
き角θが３０度以下では現像剤穂の接触または接近しす
ぎることによる接触、混色、はぎとりが発生し、磁極の
極間開き角θが７０度以上では現像剤の滑らかな搬送が
できない。

【００８１】また、現像領域４０をはさむ現像スリーブ
８の磁極の両極上での磁束密度は５００ガウス以上であ
り、キャリア付着が少なく現像剤による現像が良好であ
る。

【００８２】現像スリーブ８の径は、φ１０ｍｍ〜φ５
０ｍｍ、磁極は５〜９極、極上での磁束密度は５００ガ
ウス以上、磁極の極間開き角θが、３０度〜７０度の範
囲に設定される。

【００８３】また、現像剤としては、トナー径５〜１５
μｍ、キャリア径２０〜１００μｍのものが用いられ
る。

【００８４】また、現像バイアスは直流に交流を重畳し
ており、周波数５〜２０ＫＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ
０．５〜３．５ＫＶとしており、像担持体と現像スリー
ブ間距離Ｄｓｄにより可変であり、例えばＤｓｄが０．
５ｍｍのとき周波数８ＫＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐは
１．８ＫＶに設定される。

【００８５】次に、さらに具体的な実施例４を、図１１
に示すように像担持体と現像スリーブと構成について説
明する。

【００８６】この実施例４では、図１に示すカラー画像
形成装置を用いて画出しを行った。

【００８７】現像スリーブ８の径は、φ２０ｍｍで、像
担持体１と現像スリーブ８間距離Ｄｓｄは０．５ｍｍで
ある。

【００８８】磁極構成は、図１１に示すように、磁極の
極間開き角θは６０度で、現像領域での極間位置２ケ所
に設定した。即ち、現像スリーブ８をイエローとシアン
で共用、マゼンタとブラックで共用し、４色分を２種類
の現像スリーブ８で共用している。磁極の極間開き角θ
は、イエローでＳ₂−Ｎ₂間６０度、シアンでＮ₃−Ｓ₂間
６０度、マゼンタでＮ₃−Ｓ₂間６０度、ブラックでＮ₃
−Ｓ₃間６０度である。

【００８９】現像剤は、非磁性絶縁性トナーの量平均粒
径８．５μｍ径であり、磁性キャリアの重量平均粒径が
５０μｍであり、磁性キャリアの磁界１００エルステッ
ト下での磁化率が２０ｅｍｕ／ｇが用いられる。

【００９０】また、現像バイアスは、直流−７５０Ｖ
に、周波数ｆ８ｋＨｚ、Ｖ_ＡＣ１．８ｋＶ_ＰＰの交流を
重ねる。像担持体電位は−８５０Ｖ、露光部は−５０Ｖ
である。

【００９１】現像剤層厚規制部材３４により、現像領域
４０における現像剤の搬送量ｄｗｓは２２ｍｇ／ｃｍ²
に規制され、非接触状態に制御される。

【００９２】この実施例４では、現像スリーブ８をイエ
ローとシアンで共用、マゼンタとブラックで共用し、４
色分を２種類の現像スリーブ８で共用し、４種類現像ス
リーブを２色ずつ共通化して２種類へとコストが半減す
る。また、キャリア付着は、像担持体１で１個／ｍｍ²
未満に大きく低下し、記録媒体の画像上でもキャリア付
着により画像欠陥は減少、ほとんど問題ならない程度で
あった。また、混色は、許容範囲以内であり良好であっ
た。

【００９３】次に、さらに具体的な実施例５を、図１２
に示すように像担持体と現像スリーブとの構成について
説明する。

【００９４】この実施例５では、図１に示すカラー画像
形成装置を用いて画出しを行った。

【００９５】現像スリーブ８の径は、φ２０ｍｍで、像
担持体１と現像スリーブ８間距離Ｄｓｄは０．５ｍｍで
ある。

【００９６】磁極構成は、図１２に示すように、磁極の
極間開き角θは３０度で、現像領域での極間位置４ケ所
に設定した。即ち、現像スリーブ８をイエロー、シア
ン、マゼンタ、ブラックで共用し、４色分を１種類の現
像スリーブ８で共用している。磁極の極間開き角θは、
イエローでＳ₄−Ｎ₄間３０度、マゼンタでＮ₄−Ｓ₃間３
０度、シアンでＳ₃−Ｎ₃間３０度、ブラックでＮ₃−Ｓ₂
間３０度である。

【００９７】現像剤は、非磁性絶縁性トナーの量平均粒
径８．５μｍ径であり、磁性キャリアの重量平均粒径が
５０μｍであり、磁性キャリアの磁界１００エルステッ
ト下での磁化率が２０ｅｍｕ／ｇが用いられる。

【００９８】また、現像バイアスは、直流−７５０Ｖ
に、周波数ｆ８ｋＨｚ、Ｖ_ＡＣ１．８ｋＶ_ＰＰの交流を
重ねる。像担持体電位は−８５０Ｖ、露光部は−５０Ｖ
である。

【００９９】現像剤層厚規制部材３４により、現像領域
４０における現像剤の搬送量ｄｗｓは１８ｍｇ／ｃｍ²
に規制され、非接触状態に制御される。

【０１００】この実施例５では、現像スリーブ８をイエ
ロー、マゼンタ、シアン、ブラックで共用し、４色分を
１種類の現像スリーブ８で共用し、４種類現像スリーブ
を１種類へとコストが１／４に削減する。また、キャリ
ア付着は、像担持体１で６個／ｍｍ²程度であり、記録
媒体の画像上でもキャリア付着により画像欠陥は、ほと
んど問題ならない程度であった。また、混色は、許容範
囲以内であり良好であった。

【０１０１】

【発明の効果】前記したように、請求項１記載の発明
は、極間現像方式において、磁極の極間開き角θ、像担
持体半径Ｒｐｃ、現像スリーブ半径Ｒｓｌ、像担持体と
現像スリーブ間距離Ｄｓｄ、現像剤の磁極上での最大穂
高さと現像スリーブ半径Ｒｓｌを加えた長さをＣ₂と
し、また、極上の法線方向での像担持体と現像スリーブ
間距離Ｄｓｄと、現像スリーブ半径Ｒｓｌを加えた長さ
をＣ₁とすると、前記式１が成立するように設定するこ
とで、現像剤穂の接触または接近しすぎないようにする
ことができ、これにより混色、はぎとりを抑えて画像劣
化を防止することができる。

【０１０２】請求項２記載の発明は、前記磁極の極間開
き角θが、３０度〜７０度の範囲であり、混色、はぎと
りを抑えて画像劣化がなく、現像剤の円滑な搬送ができ
る。

【０１０３】請求項３記載の発明は、前記磁極の極上の
磁束密度が、５００ガウス以上であり、キャリア付着が
少なく現像剤による現像が良好である。

【０１０４】請求項４記載の発明は、現像領域となる磁
極の極間部分を２つ以上有する磁極構成に設定すること
で、現像スリーブを複数の現像装置で共通して使用でき
ることができ、現像スリーブの種類を減少させることで
低コストになる。

【０１０５】請求項５記載の発明は、前記現像領域に現
像スリーブの磁極の複数の極間を設定し、この極間開き
角θは、３０度〜７０度の範囲であり、混色、はぎとり
を抑えて画像劣化がなく、現像剤の円滑な搬送ができ
る。

【０１０６】請求項６記載の発明は、現像領域をはさむ
現像スリーブの磁極の両極上での磁束密度は５００ガウ
ス以上であり、キャリア付着が少なく現像剤による現像
が良好である。

【図面の簡単な説明】

【図１】カラー画像形成装置の断面構成図である。

【図２】現像装置の断面図である。

【図３】現像領域の状態を拡大図である。

【図４】画像形成装置を説明する図である。

【図５】像担持体と現像スリーブとの構成を説明する図
である。

【図６】像担持体と現像スリーブとの構成を説明する図
である。

【図７】極間開き角とキャリア付着量との関係を示す図
である。

【図８】キャリア付着を示す断面図である。

【図９】キャリア付着を示す平面図である。

【図１０】極間開き角と混色トナー個数との関係を示す
図である。

【図１１】像担持体と現像スリーブとの構成を説明する
図である。

【図１２】像担持体と現像スリーブとの構成を説明する
図である。

【符号の説明】

１像担持体８現像スリーブ４０現像領域 θ 磁極の極間開き角Ｒｐｃ像担持体半径Ｒｓｌ現像スリーブ半径Ｄｓｄ像担持体と現像スリーブ間距離Ｃ₁ 現像剤の穂高さＣ₂と現像スリーブ半径Ｒｓｌを加
えた長さＣ₂ 現像剤の穂高さ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者安田和夫東京都八王子市石川町2970 コニカ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体の表面に対向する現像スリーブを
回転し、この現像スリーブの内部に磁極を固定して設
け、前記現像スリーブ上にその回転にしたがって移動す
る層厚の規制された現像剤層を形成し、前記像担持体と
前記現像スリーブとが最近接間隙を形成する現像領域
で、非接触状態にある穂高さを有する前記現像剤層によ
り前記像担持体の潜像を異なる色の現像剤を前記磁極の
極間で現像し、重ね合わせて多色画像を得る画像形成装
置において、前記磁極の極間開き角θ、前記像担持体半
径Ｒｐｃ、前記現像スリーブ半径Ｒｓｌ、前記像担持体
と前記現像スリーブ間距離Ｄｓｄ、現像剤の前記磁極上
での最大穂高さと前記現像スリーブ半径Ｒｓｌを加えた
長さをＣ₂とし、また、前記極上の法線方向での前記像
担持体と前記現像スリーブ間距離Ｄｓｄと、前記現像ス
リーブ半径Ｒｓｌを加えた長さをＣ₁とすると、が成立するように設定したことを特徴とする画像形成装
置。
【請求項２】前記磁極の極間開き角θは、３０度〜７
０度の範囲であることを特徴とする請求項１記載の画像
形成装置。
【請求項３】前記磁極の極上の磁束密度は、５００ガ
ウス以上であることを特徴とする請求項１記載の画像形
成装置。
【請求項４】像担持体の表面に対向する現像スリーブ
を回転し、この現像スリーブの内部に磁極を固定して設
け、前記現像スリーブ上にその回転にしたがって移動す
る層厚の規制された現像剤層を形成し、前記像担持体と
前記現像スリーブとが最近接間隙を形成する現像領域
で、非接触状態にある穂高さを有する前記現像剤層によ
り前記像担持体の潜像を異なる色の現像剤を前記磁極の
極間で現像し、重ね合わせて多色画像を得る画像形成装
置において、前記現像領域となる前記磁極の極間部分を
２つ以上有する磁極構成に設定し、前記現像スリーブを
前記像担持体の周辺に並列して配置したことを特徴とす
る画像形成装置。
【請求項５】前記現像領域に現像スリーブの磁極の極
間を設定し、この極間開き角θは、３０度〜７０度の範
囲であることを特徴とする請求項４記載の画像形成装
置。
【請求項６】前記現像領域をはさむ現像スリーブの磁
極の両極上の磁束密度は５００ガウス以上であることを
特徴とする請求項１記載の画像形成装置。