JPH0736281A

JPH0736281A - 現像装置

Info

Publication number: JPH0736281A
Application number: JP5197725A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Hirata; 啓平田; Tomoyoshi Chihara; 朋義千原; Nobumasa Furuya; 信正古谷; Takeshi Saikawa; 健済川
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1993-07-16
Filing date: 1993-07-16
Publication date: 1995-02-07
Also published as: US5532804A

Abstract

(57)【要約】【目的】二成分現像剤の磁気ブラシが形成される現像
剤担持体を有し、静電潜像保持体と非接触で現像を行う
現像装置において、充分な現像濃度の複写画像を形成す
る。【構成】二成分現像剤１４を収容する現像装置１０内
に、静電潜像保持体６１と対向して、表面が回転可能な
導電性のスリーブ１１ａと、このスリーブ１１ａの内部
に静電潜像保持体と対向する側の外周面に沿ってＮ極と
Ｓ極とが交互に複数並べて着磁されたマグネット１１ｂ
とを備えた現像剤担持体１１を配設する。また、現像剤
担持体のスリーブとマグネットとが逆方向に回転駆動さ
れるような構成や、マグネットの外周面に導電性被覆層
を設ける構成としても良い。これにより、現像領域内
に、現像剤の穂が静電潜像保持体に向かって起立する部
分が複数形成され、現像に寄与するトナー量が増加す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、静電潜像保持体上の静
電潜像をトナーの付着により可視化する現像装置に係
り、特に非磁性トナーと磁性キャリアとを混合した二成
分現像剤を用い、静電潜像保持体と非接触で現像を行う
非接触方式の現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、静電潜像保持体上に複数色の
トナー像を順次重ね合わせて現像し、一回の転写で用紙
上にフルカラー画像を形成する白黒／フルカラー兼用の
画像形成装置が知られている。このような画像形成装置
は、記録紙を保持して一色毎に静電潜像保持体上のトナ
ー像を写し取るための転写ドラムを用いないので、装置
を安価でかつ小型化できる利点がある。このような画像
形成装置で用いる現像装置としては、先に静電潜像保持
体上に形成されたトナー像を後の現像工程で乱さないよ
うに現像剤担持体を静電潜像保持体と対向する位置に間
隙をもって配置し、現像剤担持体上の現像剤を静電潜像
保持体と非接触で現像させる非接触方式の装置が提案さ
れている。

【０００３】このような非接触方式による現像装置とし
ては、従来より、トナーのみを現像剤担持体に磁気的或
は静電的に保持して現像を行う一成分現像方式によるも
のと、現像剤担持体上に非磁性トナーと磁性キャリアと
からなる二成分現像剤を磁気的に吸着して現像を行う二
成分現像方式によるものとがある。このうち二成分現像
剤を用い、現像剤担持体が静電潜像保持体と対向する現
像領域に交番電界を発生させ、この電界内で非磁性トナ
ーを飛翔させる現像装置が画質と画像維持性の点で総合
的に優位性を有している。

【０００４】二成分現像剤を用い、非接触現像を行う現
像装置として、例えば、特開昭５６−１４４４５２（特
公平２−４９０３）号公報では、現像剤担持体内部に現
像領域に対向して磁極を固定配置し、現像剤担持体外周
面の導電性スリーブのみを回転させ、交番電界内で非接
触で現像を行う方式の現像装置、さらには、前記磁極を
２つの同極性の磁極を並設したものとし、該磁極間がち
ょうど静電潜像保持体と対向するように現像剤担持体を
配置して現像剤中のトナーがキャリアから分離され易く
する方式の現像装置が提案されている。このような非接
触現像方式の現像装置において十分な現像濃度を得るに
は、現像領域で強い電界の作用が必要であり、その為に
は電極となる導電性スリーブをできるだけ静電潜像保持
体表面に近づける必要がある。しかし、上記現像装置で
は、現像領域に磁極が１つ存在する構成、或いは、２つ
の同極性の磁極を並設してスリーブ表面に垂直方向の磁
界強度が２つの極大値とその間に存在する１つの極小値
とを有する構成である。そのため、現像領域で現像剤の
穂立ちが高く上がった状態になり、現像剤を静電潜像保
持体に対して非接触に維持することと、現像に必要な濃
度を確保することが困難であった。

【０００５】このような問題点を考慮して、現像剤と静
電潜像保持体との間を非接触に維持するとともに、静電
潜像保持体とスリーブ間の狭い間隙設定を両立させるこ
とのできる現像装置が、例えば、特開平１−２９１２６
８号公報、特開昭６０−１７６０６９（特公平４−３６
３８３）号公報、特開昭６３−１５９８６８号公報に提
案されている。特開平１−２９１２６８号公報に記載さ
れている現像装置では、現像剤担持体内部の現像磁極の
ピッチを小さくしたり、二成分現像剤中の磁性キャリア
の飽和磁化を小さくしたり、或は、静電潜像保持体内部
に現像剤担持体の現像磁極と対向して周極反発磁極を配
置して、現像剤担持体上の現像剤の穂立ちを低くするよ
うにした装置が開示されている。

【０００６】特開昭６０−１７６０６９（特公平４−３
６３８３）号公報に記載されている現像装置では、現像
剤担持体の内部であって現像領域を避ける位置に複数の
磁極を配設するとともに、互いに異なる極性の磁極を前
記現像領域の前後に固定配置し、現像剤担持体外周面の
スリーブのみを回転させて非接触で現像を行う装置が開
示されている。

【０００７】特開昭６３−１５９８６８号公報に記載さ
れている現像装置では、現像剤担持体内部に磁界発生手
段を配設し、現像剤担持体表面における接線方向の磁界
強度の極大値が現像剤担持体と静電潜像担持体の最近接
部を挟んで２つ存在し、かつ該最近接部近傍の接線方向
の磁界強度の極小値が極大値の大きさの９０％以上とな
るように磁界を形成した装置が開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような現像装置では、以下に示すような問題点がある。
特開平１−２９１２６８号公報に開示される現像装置で
は、磁性キャリアが現像剤担持体表面に対して垂直方向
に長く連なるのを防止し、現像剤の穂立ちを低くするこ
とができるが、静電潜像保持体内部の反発磁極と現像磁
極とによって形成される磁界により現像剤の穂が現像剤
担持体の円周方向に寝てしまい、その結果、現像剤の穂
が静電潜像保持体に向って起立するように形成される部
分が減少してしまう。現像領域では現像剤の穂が静電潜
像保持体に向って起立するように形成された部分から主
としてトナーが飛翔し現像が行われるので、上記のよう
な部分が減少するとトナーの飛翔が少なくなり現像効率
が低下するという問題点がある。また、本公報によれ
ば、現像剤担持体の磁極ピッチについては、単に第一現
像器の磁極ピッチより第二現像器の磁極ピッチのほうを
狭くし第二現像器以降は順次さらに狭くするという記述
と、磁極ピッチを狭くすることで現像剤の穂高を低くで
きるという記述があるが、磁極ピッチと穂立ちの状態お
よびこれにともなう現像性能との関係について記載がな
い。

【０００９】特開昭６０−１７６０６９（特公平４−３
６３８３）号公報に開示される現像装置では、現像領域
を避ける位置に配置された異なる磁極によって形成され
る磁界により、現像領域で磁性キャリアが現像剤担持体
の円周方向に連なって吸着し、現像剤の穂が寝てしま
う。そのため、現像剤の穂に吸着したトナーのうち静電
潜像保持体と対向する表面部分に吸着したトナーのみが
現像領域で飛翔し現像に寄与するので、充分な現像濃度
を確保することができないという問題点がある。

【００１０】特開昭６３−１５９８６８号公報に開示さ
れる現像装置では、現像領域で磁性キャリアの拘束力が
弱まるものの、現像剤の穂が現像剤担持体の円周方向に
沿って寝ており、現像に寄与するトナーは少なく充分な
現像濃度を確保することができないという問題点があ
る。本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、二成分現像剤を用いて充分な現
像濃度の画像を得ることのできる非接触方式の現像装置
を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記のような問題点を解
決するために、本発明は、静電潜像保持体と対向し
て配置され、磁性キャリアと非磁性トナーとを含む二成
分現像剤を磁気的に吸着して搬送する現像剤担持体を有
し、前記静電潜像保持体と該現像剤担持体とが対向す
る現像領域に交番電界が形成され、前記静電潜像保持体
と非接触に維持された前記二成分現像剤中の非磁性トナ
ーを、前記交番電界内で静電潜像保持体に転移させて静
電潜像を可視化する現像装置において、前記現像剤
担持体が、導電性材料からなる外周部と、その内部に異
なる極性の磁極を周方向に交互に配列したマグネットと
を備え、前記交互に配列された磁極は、前記現像領域
内に複数の磁極が含まれる配置間隔で着磁されているも
のとする。

【００１２】上記現像剤担持体のマグネットは、複数の
異なる極性の磁極を交互に並べて現像剤担持体の軸線方
向に一様に着磁されたものであれば、磁石の構造等は適
宜に設定することができ、また、複数の磁極の着磁間隔
も、用いる現像剤や現像剤担持体と静電潜像保持体との
間隔等に応じて適宜に設定することができる。また、上
記マグネットは、異なる極性の磁極を交互に着磁した部
位を現像領域を含む現像剤担持体の周面の一部のみに有
するものであってもよいし、現像剤担持体の周方向のほ
ぼ全域に亘って有するものでもよく、その構造は適宜に
設定することができる。

【００１３】なお、上記外周部は、バイアス電源から現
像剤担持体と静電潜像保持体との間に直流重畳交流電圧
を印加することのできるものであり、例えば中空円筒状
の導電性スリーブ、マグネットの表面を被覆する導電性
被覆層等から適宜に選定することができる。また、この
導電性部材は上記マグネットと一体化して回転するもの
でも、上記マグネットを固定してスリーブのみを回転す
る構造のものでも、双方が独立して回転するものでもよ
く、適切な構成のものを選択することができる。

【００１４】上記現像領域は、実効現像領域を意味し、
現像剤担持体と静電潜像保持体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、ト
ナーが静電潜像保持体上の静電潜像に飛翔する領域であ
る。例えば、該領域の幅を測定し、ｍｍ単位で表示する
ことができる。

【００１５】

【作用】上記のような構成の現像装置では、現像剤担持
体内部の静電潜像保持体と対向する部位に、複数の異な
る極性の磁極を周方向に交互に並べて着磁したマグネッ
トを備えているので、該複数の磁極によって形成される
磁界では磁力線が隣り合う磁極間で結ばれ、形成される
現像剤の穂立ちの高さが低くなる。また、これととも
に、現像領域内に複数ある磁極上の位置で現像剤の穂が
静電潜像保持体に向って起立し、この部分では穂の先端
付近のみでなく、現像剤担持体に近い部分からもトナー
が静電潜像保持体に飛翔して現像に寄与する。このよう
に現像領域内の複数の位置で現像剤の穂が起立し、現像
に寄与し得るトナー量が格段に増えるため、現像効率を
上げることが可能となり、充分な濃度のトナー像が得ら
れる。さらに、現像剤の穂立ちの高さが低くなることに
よって現像剤担持体と静電潜像保持体との間隙を狭く設
定することが可能となり、現像領域内で強い電界を形成
することができ、これによって現像効率が向上し、充分
な現像濃度を得ることができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図２は、本発明の第１の実施例である非接触二成分
現像方式の現像装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃを適用した
カラー画像形成装置を示す概略構成図である。このカラ
ー画像形成装置は、円筒状の静電潜像保持体６１の周囲
に、１台の磁性一成分現像方式の現像装置５０と、３台
の二成分現像方式の現像装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃ
と、帯電器６２とが配置されている。上記現像装置５０
はブラック用、上記現像装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃは
例えばイエロー用、マジェンタ用、シアン用である。

【００１７】円筒状の静電潜像保持体６１は帯電器６２
で帯電された後、半導体レーザーとポリゴン回転ミラー
６４を内蔵するレーザー光発生器６３からのレーザー光
６５で黒に相当する潜像が円筒状静電潜像保持体６１の
所定の位置に形成され、この潜像はブラック用の現像装
置５０により現像される。この時レーザー光は、画像部
を書き込むようになっており、帯電器６２で帯電された
静電潜像保持体６１の表面電位極性と同じ極性電荷を持
つトナーが静電潜像保持体６１のレーザー光照射部に現
像される。前記ブラック用現像装置５０では、静電潜像
保持体６１と対向するように配置された現像剤担持体５
１上に磁性一成分トナーを付着せしめ、層形成部材５２
で前記トナーを薄層化するとともに現像に必要な電荷を
与える。その後、円筒状の静電潜像保持体６１との対向
部に搬送され、直流を重畳した交流バイアス下の電界内
で、前記トナーは静電潜像保持体６１へ飛翔し現像され
る。

【００１８】次に２回目のサイクルとして、静電潜像保
持体６１は帯電器６２により再帯電され、前工程（黒色
像の形成工程）でレーザー光６５の照射を受け、電位が
下がった部分が再び元の電位近くまで回復する。その後
レーザー光発生器６３からのレーザー光６５でイエロー
像に相当する像光が静電潜像保持体６１の所定の位置に
再度照射され、イエロー用の現像装置１０ａにより静電
潜像保持体６１の表面電位極性と同じ極性電荷を持つイ
エロートナーが、静電潜像保持体６１のレーザー光照射
部に現像される。現像装置１０ａは、非磁性トナーと磁
性キャリアからなる二成分現像剤を用い交番電界内でト
ナーを飛翔させる非接触方式の現像装置であり、前工程
に於て現像装置５０により現像された静電潜像保持体６
１上のトナー像が乱されたり、静電潜像保持体６１上の
トナー像が現像装置１０ａ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
が施されている。この現像装置１０ａの詳細については
後述する。

【００１９】以後同様に、３回目のサイクルとして、帯
電器６２による再帯電、レーザー光発生器６３によるマ
ジェンタ像に相当する像光の照射、マジェンタ用の現像
装置１０ｂ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６２による再帯電、レーザー光発生器
６３によるシアン像に相当する像光の照射、シアン用の
現像装置１０ｃによるシアン像の現像の各工程を経る。
現像装置１０ｂ、１０ｃは前工程の現像装置により現像
された静電潜像保持体６１上の各色のトナー像が乱され
たり、静電潜像保持体６１上のトナー像が現像装置１０
ｂ、１０ｃ側に逆転移されないように現像装置１０ａと
同様の工夫が施されている。

【００２０】シアン用の現像装置１０ｃによるシアン像
の現像工程が終了した時点では、静電潜像保持体６１上
に黒、イエロー、マジェンタ、シアンの４色が重ね合わ
されたトナー像が存在する。これらのトナー像と静電潜
像保持体６１は必要に応じて転写前帯電器６６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６７により、ペーパーガイド６９より進入して
きた転写紙上に、４色のトナー像が１回の工程で転写さ
れる。転写工程終了後、転写紙は剥離用帯電器６８によ
り除電され、静電潜像保持体６１から剥離されて搬送ベ
ルト７０により定着装置部（図示せず）に搬送される。

【００２１】転写工程終了後、静電潜像保持体６１上の
残留トナーは、クリーニング装置７１により除去され、
引続き除電露光装置７２からの露光を受けて再び第１帯
電器による帯電工程に入り、前述の前工程を繰り返して
複数枚の連続プリントを出力する。上記クリーニング装
置７１は、偏心カム又はクランク機構等を利用して、装
置全体が静電潜像保持体６１に対し当接した状態と、静
電潜像保持体６１から離れた退避状態とに保持できる構
成となっている。これにより、静電潜像保持体６１上に
トナー像を作成している間、クリーニング装置７１は静
電潜像保持体６１から離れた非接触の退避状態となって
おり、静電潜像保持体６１に当接した状態への移動は、
３色目（マジェンタ）のトナー像が重ねて現像された部
分の後端がクリーニング装置との対向位置を通過し、４
色目（シアン）のトナー像が重ねて現像された部分の先
端が転写工程を経てクリーニング領域に達する直前にな
される。

【００２２】次に本発明の第１の実施例であって上記画
像形成装置で適用される現像装置１０ａ、１０ｂ、１０
ｃについて説明する。図１は、上記現像装置１０を示す
概略構成図である。この現像装置１０は、図１に示すよ
うに、非磁性トナーと磁性キャリアとからなる二成分現
像剤１４を収容するハウジング１７内に、静電潜像保持
体６１と対向して配置され、表面に二成分現像剤を磁気
的に吸着して現像剤の磁気ブラシを形成する現像剤担持
体１１と、この現像剤担持体１１上に吸着された二成分
現像剤の量を規制する現像剤規制部材１３と、前記現像
剤担持体１１表面に二成分現像剤を供給するパドル１２
と、前記パドル１２と隣接する位置で二成分現像剤を軸
方向へ搬送しながら攪拌する現像剤攪拌部材１５、１６
を有している。上記静電潜像保持体６１は、前述のカラ
ー画像形成装置本体に支持され、像光の照射によって表
面に帯電電位の差による静電潜像を形成することができ
るものである。

【００２３】上記現像剤担持体１１は、非磁性の中空円
筒状の部材であって、表面が導電性のスリーブ１１ａ
と、このスリーブ１１ａの内部に固定支持され、複数の
磁極を有するマグネット１１ｂとを備えるものであり、
前記スリーブ１１ａのみが一定方向に回転駆動される構
造となっている。前記スリーブ１１ａは外径が２５ｍｍ
で表面粗さはＲｚ＝２０μｍに設定されている。前記マ
グネット１１ｂは、静電潜像保持体６１に対向する側の
外周面に沿って、スリーブ表面上で約２．５ｍｍ間隔か
つ最大４５０ガウスの磁束密度となるようにＮ極とＳ極
が交互に複数並べて着磁されている。一方、パドル１２
と対向する側には該対向部分を挟むように同極反発の２
つのＳ極が着磁されている。なお、前記マグネット１１
ｂは一体的な磁性材に着磁してシャフトを取り付けたも
の、あるいはシャフト付きの一体的な磁性材に着磁した
ものでもよいし、シャフト付きの支持体に着磁済みのシ
ート状の磁性材を巻き付けたものでもよい。また、磁性
材の一部に別ピースの磁性材を埋め込む等して固定して
もよい。

【００２４】上記現像剤担持体１１は、スリーブ１１ａ
の表面と上記静電潜像保持体６１との間隙が５００μｍ
となるように支持されており、上記のように設定された
着磁条件においてスリーブ１１ａ上の現像剤の穂立ち
は、約３５０μｍとなっている。また、本実施例に用い
た現像剤は、重量平均粒径４０μｍで飽和磁化が６０ｅ
ｍｕ／ｇである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たものであり、
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１２〜２
５μｃ／ｇとなるように調整している。

【００２５】このような現像装置では、静電潜像保持体
６１とスリーブ１１ａとの間にバイアス電源（図示せ
ず）から直流成分に交流成分を重畳したバイアス電圧が
印加されており、ここで生じる交番電界によって両者の
対向部分に実効現像領域が形成される。この実効現像領
域の幅は、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
いる現像剤に対する周波数の影響に関しては、１０数Ｋ
Ｈｚまでの範囲では１〜３ＫＨｚのあたりに最も実効現
像領域の幅が広くなるところがある。本実施例では、先
に静電潜像保持体６１上に現像されたトナー像を乱さな
いことを考慮して、静電潜像保持体６１における暗電位
が６００〜９００Ｖ、明電位が５０〜２００Ｖ、暗電位
とスリーブ１１ａに印加するバイアス電圧の直流成分と
の電位差が５０〜１５０Ｖ、前記バイアス電圧の交流成
分のピーク値間が１．５〜２ＫＶ、周波数が４〜１０Ｋ
Ｈｚ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は約１０ｍｍの幅となってい
る。

【００２６】次に上記のような現像装置の作用について
説明する。現像剤攪拌部材１５、１６によって混合攪拌
された二成分現像剤中の非磁性トナーは適切な帯電量に
帯電され、パドル１２の回転により該二成分現像剤は現
像剤担持体１１表面に供給される。現像剤担持体１１の
内部には複数の磁極を有するマグネット１１ｂを備えて
おり、非磁性トナーを付着した磁性キャリアがスリーブ
表面上に連なるように吸着され、スリーブ表面に二成分
現像剤１４の層が形成される。この二成分現像剤の層
は、スリーブ１１ａの回転により現像剤規制部材１３を
通過し現像剤吸着量が規制されるとともに、スリーブ１
１ａ内部にＳ極とＮ極とが互いに着磁された現像領域に
搬送される。

【００２７】現像領域まで搬送されると、前記複数の磁
極に対応して現像剤の穂の起立した部分が複数形成さ
れ、さらに、この現像剤はスリーブ１１ａの回転により
搬送される。この現像領域を通過するときに、現像剤担
持体１１と静電潜像保持体６１との間に形成される交番
電界により、二成分現像剤中のトナーが静電潜像保持体
に飛翔し、静電潜像が現像される。このとき現像剤の穂
の起立した部分が複数形成されることによって現像効率
が向上し、非常に優れた現像性及び充分な現像濃度を得
ることができ、余裕をもって品質設計を行うことが可能
となる。また、本実施例においては、現像剤以外には現
像剤担持体と接触するものがなく、現像剤担持体の摩耗
の心配がないので、高速の画像形成装置のように耐久性
が要求される装置にも適用することができる。

【００２８】図３は、本発明の第２の実施例である現像
装置において用いられる現像剤担持体２１の構成を示す
部分拡大図である。この現像装置２０では、上記第１の
実施例における現像剤担持体１１に代えて、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２１
ａと、該スリーブ２１ａの内部に現像剤担持体の周方向
の全域に亘ってＳ極とＮ極とが交互に並べて着磁された
マグネット２１ｂとを有する現像剤担持体２１が配置さ
れている。加えて、ハウジング２７内のパドル２２と現
像剤担持体２１との対向位置よりも導電性スリーブ２１
ａの回転方向上流側に現像剤剥離部材２８が配置されて
いる。

【００２９】上記現像剤担持体２１は、スリーブ２１ａ
とマグネット２１ｂとがともに回転可能に支持され、図
中矢印に示すように両者が逆方向に回転駆動される。ま
た、マグネット２１ｂの複数の磁極はスリーブ表面上で
約２．５ｍｍ間隔かつスリーブ表面の磁束密度が最大と
なる位置で約４５０ガウスとなるようにＮ極とＳ極とが
交互にほぼ全周にわたって着磁されている。

【００３０】上記現像剤剥離部材２８は、板状部材の一
端がハイジング２７に支持され、他端がスリーブ２１ａ
の回転方向と反対方向に張り立しスリーブ２１ａ表面に
圧接される構成のものであり、現像工程後、現像剤担持
体２１上に残留するトナーを除去することができるもの
である。なお、上記現像装置２０の他の構成は、前記第
１の実施例の現像装置１０に記載のものと同じである。

【００３１】このような現像装置では、パドル２２でか
きあげられた現像剤１４は現像剤規制部材２３で薄層化
され、実効現像領域まで搬送される。現像を終えた現像
剤は剥離部材２２により現像剤担持体２１から剥離さ
れ、パドル２２によりハウジング２７内に貯留される現
像剤と混合して攪拌されるようになっている。このよう
な現像装置においても現像剤の穂立ちの高さが３５０μ
ｍで、実効現像領域の幅が約１０ｍｍとなり、非常に優
れた現像性を得ることができ、余裕をもって高画質設計
を行うことが可能である。

【００３２】また、本実施例においては、現像剤剥離部
材２３がスリーブ２１ａ表面に接触しているため第１の
実施例ほどの現像剤担持体の寿命はなく、また駆動方法
の複雑さはあるが、スリーブ２１ａと内部のマグネット
２１ｂとが相対的に移動することにより現像剤の穂の起
立する部分が実効現像領域内で移動し、現像効率を上げ
ることができる。そのため、画質設計の自由度が増し、
高画質を狙った画像形成装置に適用することができる。

【００３３】図４は、本発明の第３の実施例である現像
装置において用いられる現像剤担持体の構成を示す部分
拡大図である。この現像装置３０では、上記第２の実施
例の現像装置２０における現像剤担持体２１に代えて、
導電性スリーブ３１ａと内部のマグネット３１ｂとが一
体化するように密着され、両者が一体となって一定方向
に回転する現像剤担持体３１を備えている。

【００３４】この現像剤担持体３１を構成するスリーブ
３１ａは剛性のある硬質で導電性の非磁性中空円筒状部
材であり、マグネット３１ｂはスリーブ表面上で約２．
５ｍｍ間隔かつスリーブ表面の磁束密度の最大となる位
置で約４５０ガウスとなるようにＮ極とＳ極とが交互に
全周にわたって着磁されたものである。前記マグネット
３１ｂは着磁済みのシート状の磁性材を貼り付けてもよ
いし、シート状磁性材の一部に別ピースの磁性材を貼り
付ける等して固定してもよい。また、磁極については、
図６に示すような表と裏に異なる極が並ぶように着磁し
たマグネット３１ｃを用いてもよいし、図７に示すよう
な表側のみに互いに異なる極が並ぶように着磁したマグ
ネット３１ｄを用いてもよい。さらに、前記マグネット
は、シート状でなく、前記スリーブと嵌め合いで密着固
定される円筒状部材であってもよい。なお、上記現像装
置３０の他の構成は、前記第２の実施例の現像装置２０
と同じである。

【００３５】このような現像装置３０において、現像剤
の穂立ちの高さは３５０μｍ、静電潜像保持体６１とス
リーブ３１ａとの距離は５００μｍ、静電潜像の暗電位
・明電位および交番電界の条件は第１の実施例の現像装
置に等しく、実効現像領域の幅は約１０ｍｍであり、交
番電界を形成する為のバイアスは図５に示すようにバイ
アス電源３３から軸受部３４を介してスリーブ３１ａに
印加される。

【００３６】本実施例の現像装置においても、非常に優
れた現像性を得ることができ、余裕をもって画質設計を
行うことが可能である。また、本実施例の現像装置３０
においては、第１の実施例、第２の実施例の現像装置１
０および２０のように現像剤担持体の表面部分とマグネ
ットとを分割して駆動する必要がないので、現像剤担持
体の構成が簡単になる点で有利である。さらに、スリー
ブとマグネットが密着して一体化しているのでスリーブ
表面での磁界を容易に強くすることができ、マグネット
を比較的薄くして現像剤担持体の外径および現像装置を
小さくできる点でも有利である。したがって、以上の二
つの理由により安価な画像形成装置に適している。

【００３７】なお、上記第３の実施例である現像装置に
おける現像剤担持体と同様の構成で、スリーブの外径が
２０ｍｍ、スリーブ表面でのＳ極とＮ極の間隔が約２ｍ
ｍ、磁束密度が４５０ガウスの現像剤担持体を試作した
ところ、スリーブの外径が２５ｍｍの現像剤担持体と同
様の良好な結果を得ることができた。

【００３８】図８は、本発明の第４の実施例である現像
装置において用いられる現像剤担持体の構成を示す部分
拡大図である。この現像装置４０では、上記第３の実施
例の現像装置の現像剤担持体３１に代えて、マグネット
４１ｂの外周面に密着された導電性被覆層４１ａを有す
る現像剤担持体４１を備えている。上記現像剤担持体４
１は、外径が２５ｍｍ、表面粗さがＲｚ＝４μｍであ
り、マグネット４１ｂには現像剤担持体表面上で約２．
５ｍｍ間隔かつ現像剤担持体表面の磁束密度が最大とな
る位置で４５０ガウスとなるようにＮ極とＳ極が交互に
全周に亘って着磁されている。

【００３９】この現像装置４０では、現像剤の穂立ちの
高さは３５０μｍ、静電潜像保持体６１と現像剤担持体
４１との距離は５００μｍ、静電潜像の暗電位・明電位
および交番電界の条件は第３の実施例の現像装置に等し
く、実効現像領域の幅は約１０ｍｍである。またバイア
ス電源４３から交番電界を形成する為のバイアスは図９
に示すように軸受部４４と導電性被覆層４１ａを介して
現像剤担持体表面に印加される。なお、この現像装置４
０の他の構成は、上記第３の実施例の現像装置３０と同
じである。このような現像装置４０においても非常に優
れた現像性を得ることができ、余裕をもって画質設計を
行うことが可能である。

【００４０】なお、現像剤担持体の構成に関し、図１０
に示すように金属シャフト４５に着磁された板状のマグ
ネット４１ｄを巻付け、該マグネット４１ｄ外周面に導
電性被覆層４１ｃを設けた構成にしてもよい。このよう
な構成の現像剤担持体であって、直径８ｍｍのシャフト
に、２ｍｍ間隔でＳ極とＮ極を交互に着磁した厚さ２ｍ
ｍのマグネットを巻付け、その表面に導電性被覆層を設
けた現像剤担持体を試作したところ、外径が２５ｍｍの
現像剤担持体と同様の良好な結果を得ることができた。
なお、本実施例の現像装置４０では、現像剤担持体表面
の導電性被覆層が第３の実施例の現像剤担持体３１表面
ほどの剛性を持たない為に寿命が短くなるが、さらに小
型化かつ安価に製造できるため、現像剤の交換を現像装
置ごと行うようなカートリッジ方式の安価な画像形成装
置に適している。

【００４１】次に上記第１〜４の実施例の現像装置にお
いて設定したマグネットの着磁間隔、現像剤担持体の表
面粗さ、磁気特性等の数値特性の選定基準について説明
する。〈マグネットの着磁間隔〉交互に並ぶＳ極とＮ極の着磁
間隔については、同じ磁束密度での比較において、一般
には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、現像剤担持体と静電潜像保持体との間隔を狭くで
きる。したがって、二成分現像剤を用い交番電界内でト
ナーを飛翔させる非接触方式の現像装置にとって、強い
電界の作用を受け得る点で有利になる。また、穂立ちの
高さが低くなる理由にも関連するが、ある磁極の現像剤
担持体表面での磁束密度が同一の時、着磁間隔を狭くす
ると磁力線が現像剤担持体表面近傍に集まるので、静電
潜像保持体上に働く磁気的力が小さくなる。その為、先
段の工程に磁性トナーを用い易い利点も出でくる。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
しすぎると十分な搬送量が確保できず画像濃度不足とな
る。また、同時にマグネット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。こうした観点か
ら０．５ｍｍ以下の着磁間隔は実用的でなく、前記実施
例で用いた現像剤に対しては、１ｍｍ以上の着磁間隔が
望ましい。

【００４２】また、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、現像剤担持体と静電潜像保持体と
の間隔を狭くできないので、強い電界を作用させるため
には不利となる。しかし、現像剤の搬送量を上げられる
ので、１０ｍｍ程度の着磁間隔まで実用的である。ただ
し、前記１０ｍｍの着磁間隔の例は、静電潜像保持体が
ベルトタイプで現像剤担持体の径も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る。現像剤
担持体の径が３０ｍｍ以下であり、静電潜像保持体も直
径が２００ｍｍ以下のドラムタイプでは、前記着磁間隔
は５ｍｍ以下が望ましい。

【００４３】〈現像剤担持体の表面粗さ〉現像剤担持体
の表面粗さに関しては、上記実施例の現像装置におい
て、表面粗さが小さすぎると現像剤が層規制部材を通過
する際にスリップを起こしやすい。その結果、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、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
と現像剤担持体の振れの管理が難しくなり、現像剤担持
体の回転周期に対応した画像濃度ムラがでやすくなる。
上記実施例において使用できる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に、表面
粗さがＲｚ＝２μｍ（磁性キャリアの平均粒径の１０
％）以上であれば層規制部材を通過する際のスリップを
実用上おさえることができた。また、上記実施例で使用
できる磁性キャリアのうち最も平均粒径の大きな７０μ
ｍのものを用いた場合、上記第１の実施例、第２の実施
例、第４の実施例で示した現像剤担持体の表面粗さがＲ
ｚ＝５０μｍ（磁性キャリアの平均粒径の７０％）を越
えると画像濃度ムラが発生し、実用的でないことがわか
った。すなわち、表面粗さは少なくとも磁性キャリアの
平均粒径の１０％以上で、かつ、Ｒｚ＝５０μｍ以下
（平均粒径７０μｍの約７０％）が望ましい。

【００４４】〈現像剤担持体の磁気特性〉現像剤担持体
の磁気特性に関しては、上記実施例で適用した現像剤で
は、各磁極による垂直方向の磁界の強さ（磁束密度）の
最大値が２００ガウス未満であるとキャリアの飛散が発
生し、１０００ガウスを越えると現像剤の穂立ちが高く
なり過ぎ、現像剤担持体と静電潜像保持体との間隔を狭
くすることができず、実用的でなくなる。すなわち、実
用的な範囲は２００ガウス以上１０００ガウス以下であ
ることがわかった。

【００４５】〈現像剤のキャリアの諸特性〉現像剤のキ
ャリアの諸特性に関しては、飽和磁化が２０ｅｍｕ／ｇ
未満では静電潜像保持体へのキャリアの転移を引き起こ
しやすく、７０ｅｍｕ／ｇを越えると現像剤担持体上で
キャリアどうしの凝集が起こり多くのトナーが飛翔し得
る磁気ブラシを作ることが困難になる。したがって、飽
和磁化は２０ｅｍｕ／ｇ以上７０ｅｍｕ／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、２
０μｍ未満のキャリアでは一個のキャリアに働く磁力と
静電気力の関係で静電潜像保持体へのキャリアの転移を
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、トナーが付着している磁気ブラシの表面積
も減少するので、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。

【００４６】〈現像剤のトナーの諸特性〉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３
μｍを下回ると、十分な現像量を確保する為の帯電量の
範囲において現像装置からのトナー飛散がひどく実用的
でなかった。また、上記実施例として記載した画像形成
装置においては、静電潜像保持体の移動速度が１００ｍ
ｍ／ｓｅｃ以上であり、その時の小型現像装置用には５
μｍ以上のトナー平均粒径が望ましい。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。また、上記画像形成
装置においては、レーザー露光を一画素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
せることを狙いとしている。したがって、上記画像形成
装置には１０μｍ以下の平均粒径のトナーが望ましい。

【００４７】さらに、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静電
潜像保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為の手段としては、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
にしても単純に着色力が２倍になるものではない。その
ため、５０μｃ／ｇを越えると、初期帯電電位を１００
０Ｖ以下として使うような汎用的な静電潜像保持体を用
いることが困難になる。

【００４８】〈画像形成装置の他の応用例〉本実施例で
の第１現像装置は、磁性一成分現像方式の黒用現像装置
であったが、第１の現像装置として、磁性一成分現像方
式以外の現像装置を使用することも可能である。例えば
第２、第３、第４現像装置と同様に二成分現像剤を用い
交番電界内でトナーを飛翔させる非接触方式で非磁性の
黒トナーを用いた場合は、静電潜像保持体上の黒トナー
が第２、第３または第４現像装置との対向位置を通過す
る際、マグネットによる画像乱れの心配が無いため、さ
らに静電潜像保持体と現像ロール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
る。そのため、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設定が可能となる。また、第１現
像装置において、従来の二成分現像剤の磁気ブラシを接
触させる方式で非磁性の黒トナーを現像する場合も同様
の利点があるが、この場合、第１現像装置に黒トナー現
像後の画像乱れを防止するための退避機構を設ける必要
がある。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の現像装置
では、現像剤担持体内部に配置された複数の磁極によ
り、現像剤の穂が静電潜像保持体に向って起立する部分
が現像領域内に複数形成されるので、現像に寄与するト
ナー量が増加し、現像効率を上げることができる。ま
た、現像剤担持体と静電潜像保持体との間隙を狭めて現
像領域に強い電界を作用させることができ、充分な現像
濃度を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例である現像装置を示す概
略構成図である。

【図２】上記第１の実施例の現像装置が用いられる画像
形成装置を示す概略構成図である。

【図３】本発明の第２の実施例である現像装置を示す概
略構成図である。

【図４】本発明の第３の実施例である現像装置を示す概
略構成図である。

【図５】上記第３の実施例の現像装置で用いられる現像
剤担持体の軸線方向の断面を示す図である。

【図６】上記第３の実施例の現像装置で用いられる現像
剤担持体の着磁例を示す図である。

【図７】上記第３の実施例の現像装置で用いられる現像
剤担持体の他の着磁例を示す図である。

【図８】本発明の第４の実施例である現像装置を示す概
略構成図である。

【図９】上記第４の実施例の現像装置で用いられる現像
剤担持体の軸線方向の断面を示す図である。

【図１０】上記第４の実施例の現像装置で用いられる現
像剤担持体の他の構成例を示す図である。

【符号の説明】

１０、２０、３０、４０現像装置１１、２１、３１、４１現像剤担持体１２パドル１３現像剤規制部材１４二成分現像剤２２、３２、４２現像剤剥離部材１７、２７、３７、４７ハウジング５０ブラック用の現像装置６１静電潜像保持体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者済川健神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】静電潜像保持体と対向して配置され、
磁性キャリアと非磁性トナーとを含む二成分現像剤を磁
気的に吸着して搬送する現像剤担持体を有し、前記静電潜像保持体と該現像剤担持体とが対向する現像
領域に交番電界が形成され、前記静電潜像保持体と非接
触に維持された前記二成分現像剤中の非磁性トナーを、
前記交番電界内で静電潜像保持体に転移させて静電潜像
を可視化する現像装置において、前記現像剤担持体が、導電性材料からなる外周部と、そ
の内部に異なる極性の磁極を周方向に交互に配列したマ
グネットとを備え、前記交互に配列された磁極は、前記現像領域内に複数の
磁極が含まれる配置間隔で着磁されていることを特徴と
する現像装置。