JPH0882958A

JPH0882958A - 現像方法

Info

Publication number: JPH0882958A
Application number: JP24201094A
Authority: JP
Inventors: Tamotsu Shimizu; 保清水; Noboru Ito; 昇伊藤; Eiji Gyotoku; 栄二行徳
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1994-09-09
Filing date: 1994-09-09
Publication date: 1996-03-26

Abstract

(57)【要約】【目的】現像剤中のトナーを現像剤搬送部材から像担
持体に供給して現像を行うにあたり、像担持体上に形成
されたトナー像が乱れたり、キャリアが像担持体に付着
したり、トナーが飛散したりすることがなく、良好な画
像が安定して得られるようにする。【構成】トナーＴとキャリアＣを含む現像剤１を現像
剤搬送部材１１によって像担持体２と対向する現像領域
に搬送し、この現像領域において振動電界を作用させて
現像剤搬送部材から現像剤中のトナーを像担持体に供給
して現像を行うにあたり、現像剤の搬送量を０．７〜
５．０ｍｇ／ｃｍ² にすると共に、現像領域における現
像剤搬送部材と像担持体との間の間隔をＤｓ、印加する
交流電圧のピークピーク値をＶｐ−ｐとした場合に、５
ＫＶ／ｍｍ≧Ｖｐ−ｐ／Ｄｓ≧３．５ＫＶ／ｍｍの範囲
になった振動電界（Ｖｐ−ｐ／Ｄｓ）を作用させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、複写機やプリンター
等の画像形成装置において、像担持体に形成された潜像
にトナーを供給して現像を行う現像方法に係り、特に、
トナーとキャリアを含む現像剤を現像剤搬送部材によっ
て像担持体と対向する現像領域に搬送し、この現像領域
において振動電界を作用させて、現像剤中のトナーを現
像剤搬送部材から像担持体に供給して現像を行うように
した現像方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、複写機やプリンター等の画像
形成装置において、像担持体に形成された潜像にトナー
を供給して現像を行う現像方法としては、様々な方法が
知られていた。そして、このような現像方法の代表的な
ものとして、トナーとキャリアを含む現像剤を現像スリ
ーブ等の現像剤搬送部材に供給し、この現像剤を現像剤
搬送部材によって磁気ブラシの状態で像担持体側に搬送
し、現像剤搬送部材上における現像剤の量を規制部材に
よって規制した後、像担持体と対向する現像領域に導
き、この現像領域において現像剤搬送部材上における現
像剤を磁気ブラシの状態で像担持体の表面に接触させ、
この現像剤中のトナーを現像剤搬送部材から像担持体の
潜像部分に供給して現像を行うようにした現像方法が知
られていた。

【０００３】しかし、このように現像剤を磁気ブラシの
状態で像担持体に接触させて現像を行う場合、像担持体
上に供給されたトナーが現像剤搬送部材上の磁気ブラシ
によって掻き取られたりして、像担持体上に形成された
トナー像が乱れる等の問題があり、特に、像担持体に複
数色のトナーを順々に供給して多色現像を行う場合にお
いては、像担持体に先に供給された色彩のトナーが、次
の色彩のトナーを供給して現像する際に、その磁気ブラ
シとの接触により掻き取られ、画像が乱されたり、また
勝手に他の色彩のトナーが混ざり合ったりして、正確な
色彩になった良好な多色現像が行えなくなるという問題
があった。

【０００４】ここで、上記のように現像剤を磁気ブラシ
の状態で像担持体に接触させて現像を行った場合に、像
担持体上に形成されたトナー像が乱れるのは、現像剤に
おけるキャリアの磁気力が強くて、磁気ブラシが硬くな
っていることや、現像剤中のトナーを像担持体に供給し
た際に、キャリアに残留する電荷、いわゆるカウンター
チャージ等が原因であると考えられている。

【０００５】このため、従来においては、上記の現像剤
におけるキャリアに低磁気力のものを用い、像担持体に
接触する磁気ブラシの穂をソフト化させ、磁気ブラシの
接触によるトナー像の乱れを抑制することが考えられ
た。

【０００６】しかし、このように低磁気力のキャリアを
使用すると、現像剤搬送部材上におけるキャリアの拘束
力が弱くなって、キャリアが現像剤搬送部材から離れて
像担持体に付着しやすくなり、特に、入力画像としてラ
ダーパターンのような高い周波数の画像や、画数の多い
漢字パターン等の画像を現像する場合には、像担持体に
付着するキャリアが多くなった。

【０００７】そして、このようにキャリアが像担持体に
付着すると、このキャリアがトナー像と一緒に転写紙に
転写されて、形成された画像にキャリアによる抜けが生
じたり、また付着したキャリアによって像担持体が傷つ
き、形成される画像に筋状のノイズや、斑点状のノイズ
が発生したりする等の問題があった。

【０００８】また、近年においては、上記のように像担
持体上に形成されたトナー像が現像剤の磁気ブラシによ
って乱されたりするのを防止するため、特開昭６１−３
２８５８号公報や特開昭６２−１８２７６０号公報等に
示されるように、トナーとキャリアを含む二成分現像剤
を現像剤搬送部材によって像担持体と対向する現像領域
に搬送し、この現像領域に振動電界を作用させ、上記の
現像剤を像担持体と接触させない非接触の状態で、この
現像剤中のトナーを現像剤搬送部材から像担持体に供給
して現像を行うようにしたものが開発された。

【０００９】しかし、このように現像領域に振動電界を
作用させ、現像剤を像担持体と接触させない状態で現像
剤中のトナーを像担持体に供給して現像を行うようにし
た場合においても、現像剤中のトナーを像担持体に供給
すると、キャリアにカウンターチャージが残り、依然と
してキャリアが像担持体に付着するという問題が存在し
た。

【００１０】そこで、近年においては、トナーを像担持
体に供給した後にキャリアに残留するカウンターチャー
ジを少なくするため、特開平５−３２３６８１号公報に
示されるように、現像剤搬送部材によって像担持体に搬
送する現像剤の量を多くし、現像剤中におけるトナーの
消費率を低く押えるようにし、これにより一個のキャリ
アあたりに発生するカウンターチャージを減らすことが
考え出された。

【００１１】しかし、このように現像剤搬送部材によっ
て像担持体に搬送する現像剤の量を多くすると、上記の
ように現像剤を像担持体と接触させない状態で、この現
像剤中のトナーを像担持体に供給して現像を行う際に、
像担持体に供給されずに飛散するトナーの量が多くな
り、これによって形成される画像にかぶりが生じたり、
装置内が汚れたりする等の問題が発生した。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、トナーと
キャリアを含む現像剤を現像剤搬送部材によって像担持
体と対向する現像領域に搬送し、この現像領域において
現像剤中のトナーを現像剤搬送部材から像担持体に供給
して現像を行う場合における上記のような様々な問題を
解決することを課題とするものである。

【００１３】すなわち、この発明においては、現像剤中
のトナーを現像剤搬送部材から像担持体に供給して現像
を行う場合において、像担持体上に供給されたトナーが
現像剤搬送部材上における磁気ブラシによって掻き取ら
れ、像担持体上に形成されたトナー像が乱れたり、また
キャリアが像担持体に付着して、形成された画像にキャ
リアによる抜けが発生したり、付着したキャリアによっ
て像担持体に傷がつき、形成される画像に筋状のノイズ
や斑点状のノイズが発生したりするということがなく、
また現像剤中のトナーを像担持体に供給する場合に、ト
ナーが飛散するということも少なく、良好な画像形成が
安定して行える現像方法を提供することを課題とするも
のである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明においては、上
記のような課題を解決するため、トナーとキャリアを含
む現像剤を現像剤搬送部材によって像担持体と対向する
現像領域に搬送し、この現像領域において振動電界を作
用させて現像剤搬送部材から現像剤中のトナーを像担持
体に供給して現像を行う現像方法において、上記現像剤
搬送部材によって現像領域に搬送される現像剤の搬送量
を０．７〜５．０ｍｇ／ｃｍ² に調整すると共に、現像
領域に振動電界を作用させるにあたり、現像領域におけ
る現像剤搬送部材と像担持体との間の間隔をＤｓ、印加
する交流電圧のピークピーク値をＶｐ−ｐとした場合
に、下記の式（１）に示される範囲の振動電界（Ｖｐ−
ｐ／Ｄｓ）を作用させるようにしたのである。

【数１】５ＫＶ／ｍｍ≧Ｖｐ−ｐ／Ｄｓ≧３．５ＫＶ／ｍｍ（１）

【００１５】ここで、この発明における現像方法におい
て、現像剤搬送部材によって現像領域に搬送される現像
剤の搬送量を０．７〜５．０ｍｇ／ｃｍ² に調整したの
は、現像剤の搬送量が０．７ｍｇ／ｃｍ² より少ない
と、像担持体に供給されるトナーが不足し、画像濃度が
１．３以上になった充分な画像濃度を有する画像が得ら
れなくなる一方、現像剤の搬送量が５．０ｍｇ／ｃｍ²
より多くなると、現像剤搬送部材によって搬送される現
像剤の層厚が厚くなり、現像領域に上記のように振動電
界を作用させて現像剤中のトナーを像担持体に供給して
現像を行った際に、トナーが供給された後のキャリアに
おける電荷の移動が悪くなり、キャリアにカウンターチ
ャージが残り、キャリアが像担持体に付着しやすくなる
と共に、像担持体に供給されずに飛散するトナーの量が
多くなるためである。

【００１６】また、現像剤搬送部材から現像剤中のトナ
ーを像担持体に供給して現像を行うにあたり、現像領域
に上記の式（１）に示される範囲の振動電界（Ｖｐ−ｐ
／Ｄｓ）を作用させるようにしたのは、この振動電界が
３．５ＫＶ／ｍｍより小さいと、トナーが放出された後
のキャリアにおける電荷の移動が悪く、キャリアにカウ
ンターチャージが残り、キャリアが像担持体に付着しや
すくなる一方、この振動電界が５ＫＶ／ｍｍより大きく
なると、現像剤搬送部材と像担持体との間でリークしや
すくなるためである。

【００１７】なお、この発明の現像方法においては、前
記のような要件を満たしておればよく、現像剤搬送部材
によって搬送された現像剤が現像領域において像担持体
と非接触の状態であっても、接触している状態であって
もよい。

【００１８】また、この発明の現像方法において、画像
濃度が１．３以上になった充分な画像濃度の画像が得ら
れるようにすると共に、現像時におけるトナー飛散を抑
制するためには、上記の現像剤中におけるトナー濃度
（Ｔｃ）を１０〜２５ｗｔ％の範囲に設定することが好
ましい。

【００１９】また、現像剤搬送部材と像担持体とを現像
領域において同方向に移動させながら、現像剤搬送部材
から現像剤中のトナーを像担持体に供給して現像を行う
場合において、現像剤搬送部材の移動速度ｖ₁ が像担持
体の移動速度ｖ₂ よりも速くなり過ぎると、像担持体に
形成されたトナー像の移動方向後端部において、トナー
が現像剤搬送部材における現像剤の磁気ブラシにより掻
き取られてかすれるという、いわゆる後端かすれの現象
が生じる一方、現像剤搬送部材の移動速度ｖ₁が遅すぎ
ると、現像剤搬送部材によって像担持体に導かれる現像
剤の量が低下して、現像剤搬送部材から像担持体に供給
するトナーが不足し、充分な画像濃度を有する画像が得
られなくなるため、現像剤搬送部材と像担持体との移動
速度の比θ（＝ｖ₁ ／ｖ₂ ）が１〜３の範囲になるよう
にすることが好ましい。

【００２０】また、上記の現像剤搬送部材による現像剤
の搬送量の条件や、現像剤中におけるトナー濃度（Ｔ
ｃ）の条件や、現像剤搬送部材と像担持体との移動速度
の比θの条件を総合的に判断すると、充分な画像濃度を
有する画像が得らるようにするためには、下記の式
（２）に示される条件を満たすことが好ましい。

【数２】現像剤の搬送量×θ×（Ｔｃ÷１００）≧０．５ｍｇ／ｃｍ² （２）

【００２１】また、この発明の現像方法を実施する場
合、現像剤に使用するキャリアの磁気力が強すぎると、
図１の（ａ）に示すように、キャリアＣが部分的に凝集
して、現像剤搬送部材１１上における現像剤１の量にむ
らが生じてしまい、形成される画像に濃度むらが発生し
たりして、均一できめの細かい現像が行えなくなる。こ
のため、上記のキャリアとしては、一般に、キャリア一
個あたりの平均磁気力が９．０×１０^-6Ｇ・ｃｍ³ 以下
のものを用いるようにすることが好ましい。なお、この
ように磁気力が９．０×１０^-6Ｇ・ｃｍ³ 以下になった
キャリアを用いると、上記のようにキャリアＣが凝集す
るということがなく、図１の（ｂ）に示すように、現像
剤搬送部材１１上に現像剤１が均一に分散されるように
なり、濃度むら等のない均一できめの細かい現像が行え
るようになる。

【００２２】

【作用】この発明における現像方法においては、トナー
とキャリアを含む現像剤を現像剤搬送部材によって像担
持体と対向する現像領域に搬送し、この現像領域に振動
電界を作用させて、上記の現像剤中におけるトナーを像
担持体に供給して現像を行うにあたり、現像剤搬送部材
によって現像領域に搬送させる現像剤の搬送量を０．７
〜５．０ｍｇ／ｃｍ² に調整するようにしたため、像担
持体にトナーを供給して現像を行う際に、トナーが不足
するということがなく、像担持体に充分なトナーが供給
されて充分な画像濃度を有する画像が得られるようにな
ると共に、トナーが供給された後にキャリアに残る電荷
が速やかに現像剤搬送部材側に移動されて、キャリアに
おけるカウンターチャージが少なくなり、像担持体への
キャリアの付着が抑制されるようになり、また像担持体
に供給されずに飛散するトナーの量も少なくなる。

【００２３】また、この発明における現像方法において
は、現像領域に振動電界を作用させて現像剤搬送部材か
ら現像剤中のトナーを像担持体に供給して現像を行うに
あたり、前記の式（１）に示される範囲の振動電界を作
用させるようにしたため、現像剤搬送部材における現像
剤層がほぼ完全に電離して、トナーが放出された後のキ
ャリアにおける電荷の移動がより速やかに行われるよう
になり、キャリアにカウンターチャージが残ってキャリ
アが像担持体に付着するということがより一層抑制され
ると共に、現像剤搬送部材と像担持体との間でリークが
発生するということもない。

【００２４】

【実施例】以下、この発明に係る現像方法の実施例を添
付図面に基づいて具体的に説明する。

【００２５】図２は、この発明の現像方法を実施するの
に用いた現像装置１０の一例を示したものである。

【００２６】ここで、この図２に示す現像装置１０にお
いては、その内部にトナーＴとキャリアとを含む現像剤
１を収容させており、この現像剤１を搬送させる現像剤
搬送部材１１として、複数の磁極Ｎ₁ ，Ｓ₁ ，Ｎ₂ ，Ｓ
₂ ，Ｎ₃ を有するマグネットローラ１１ａが内周側に設
けられた円筒状の現像スリーブ１１を用い、この現像ス
リーブ１１を現像領域において像担持体２である感光体
２と適当な間隔Ｄｓを介して対向するようにして、回転
可能に配置させている。そして、この現像スリーブ１１
を感光体２とは逆方向、すなわち現像スリーブ１１と感
光体２とが対向する現像領域では現像スリーブ１１と感
光体２とが同方向に移動するように回転させ、この現像
スリーブ１１の回転に伴って現像装置１０内に収容され
た現像剤１を、上記のマグネットローラ１１ａによる磁
力作用により磁気ブラシの状態で感光体１側に搬送させ
るようにしている。

【００２７】また、上記の現像スリーブ１１には現像バ
イアス電源１２を接続させており、この現像バイアス電
源１２から交流電圧或いは交流電圧に直流電圧を重畳さ
せた現像バイアス電圧を印加させて、現像領域に振動電
界を作用させるようにしている。

【００２８】また、上記の現像スリーブ１１と感光体２
とが対向する現像領域よりも現像剤１の搬送方向上流側
で、前記のマグネットローラ１１ａの磁極Ｎ１と対向す
る位置には、現像スリーブ１１と所要間隔を介して磁性
ブレード１３を設け、この磁性ブレード１３によって現
像スリーブ１１上における現像剤１の量を規制するよう
にしている。

【００２９】また、この現像装置１０においては、その
上部にトナーＴを収容させたトナー収容部１４を設けて
おり、現像スリーブ１１から現像剤１中におけるトナー
Ｔを感光体２に供給して現像を行った結果、現像装置１
０内における現像剤１中のトナー濃度が低下した場合に
は、このトナー収容部１４の下に設けられたトナー補給
ローラ１５を回転させて、トナー収容部１４内に収容さ
れたトナーＴを現像装置１０内の現像剤１に補給させる
ようにしている。

【００３０】そして、この現像装置１を用いて、この発
明の現像方法を実施するにあたっては、上記のように回
転する現像スリーブ１１によって感光体２と対向する現
像領域に搬送される現像剤１の量を上記の磁性ブレード
１３によって規制するにあたり、この現像スリーブ１１
における現像剤１の搬送量が０．７〜５．０ｍｇ／ｃｍ
² の範囲になるように調整した。

【００３１】そして、このように現像スリーブ１１によ
る現像剤１の搬送量を調整した後、この現像剤１を現像
スリーブ１１によって感光体２と対向する現像領域に導
き、上記の現像バイアス電源１２からバイアス電圧を印
加させて、この現像領域に振動電界を作用させ、現像ス
リーブ１１によって搬送されてきた現像剤１中における
トナーＴを現像スリーブ１１から感光体２の潜像部分に
供給して現像を行うようにした。

【００３２】ここで、上記のように現像領域において振
動電界を作用させるにあたっては、現像スリーブ１１と
感光体２との間隔Ｄｓに合わせて現像バイアス電源１２
からバイアス電圧として印加させる交流電圧のピークピ
ーク値Ｖｐ−ｐを調整し、現像スリーブ１１と感光体２
との間に作用する振動電界（Ｖｐ−ｐ／Ｄｓ）が３．５
〜５ＫＶ／ｍｍの範囲になるようにした。

【００３３】このようにして現像を行うと、現像スリー
ブ１１から感光体２の潜像部分に充分なトナーＴが供給
されて、充分な画像濃度を有する画像が得られると共
に、現像スリーブ１１上における現像剤１の層がほぼ完
全に電離し、トナーＴが供給された後にキャリアに残る
電荷が速やかに現像スリーブ１１に移動してキャリアに
おけるカウンターチャージが減少し、感光体２にキャリ
アが付着するということもなくなり、形成された画像に
キャリアによる抜けが生じたり、感光体２が付着したキ
ャリアによって傷ついたりするということがなく、良好
な画像が安定して得られるようになった。

【００３４】また、上記のようにして現像を行うと、現
像時にトナーＴが飛散するということも少なく、形成さ
れた画像にかぶりが生じたり、装置内が飛散したトナー
Ｔによって汚れたりするということがなくなった。

【００３５】次に、上記の現像装置１０において、磁性
ブレード１３によって規制する現像スリーブ１１上の現
像剤１の量を調整し、現像スリーブ１１によって感光体
２と対向する現像領域に搬送される現像剤１の搬送量を
変更させた場合や、また現像領域における現像スリーブ
１１と感光体２との間隔Ｄｓや現像バイアス電源１２か
ら印加する交流電圧のピークピーク値Ｖｐ−ｐを調整し
て、現像スリーブ１１と感光体２との間に作用させる振
動電界（Ｖｐ−ｐ／Ｄｓ）を変更させた場合における影
響を調べた。

【００３６】ここで、これらの影響を調べるにあたり、
上記の現像剤１におけるキャリアとして、スチレン−ア
クリル樹脂１００重量部に、磁性粉２００重量部とカー
ボンブラックと酸化ケイ素とを加え、平均粒径が約２０
μｍになるように製造したバインダー型のキャリアで、
真比重が２．４、磁気力が１０５０Ｇ，電気抵抗値が１
×１０¹⁴Ω・ｃｍのものを用いるようにした。なお、上
記のキャリアの粒径については、コールター社製のコー
ルターカウンターによって測定し、またその磁気力につ
いては、直流磁化特性自動記録装置（横河電気製作所社
製，タイプ３２５７）を使用し、１ＫＯｅの磁界を作用
させて測定した。さらに、キャリアの電気抵抗値につい
ては、図３に示すように、キャリアＣをプレート２０の
凹部２０ａ内に収容させて、その厚みが１ｍｍになるよ
うにし、このキャリアＣの上面に直径が２０ｍｍの電極
２１を載置させ、この状態で、電源２２から５００Ｖの
電圧を印加させて上記のキャリアＣの層を流れた電流を
電流計２３で測定し、これによりその電気抵抗値を求め
た。

【００３７】一方、現像剤１におけるトナーとしては、
スチレン−アクリル樹脂にカーボンブラックとワックス
と正荷電制御剤（オリエント化学工業社製，ニグロシ
ン）を加え、酸化ケイ素を後処理させた平均粒径が約１
１μｍになった正荷電型のトナーを用い、このトナーを
上記のキャリアと混合させて、適当なトナー濃度になっ
た現像剤１を用いるようにした。

【００３８】ここで、先ず、トナー濃度が２０ｗｔ％に
なった現像剤１を使用し、上記の現像装置１０におい
て、現像スリーブ１１によって現像領域に搬送される現
像剤１の搬送量を磁性ブレード１３によって調整し、現
像剤１の搬送量を２．５ｍｇ／ｃｍ² とした場合と３０
ｍｇ／ｃｍ² にした場合とについて検討した。

【００３９】そして、上記の現像装置１０を使用して現
像を行うにあたっては、感光体２の周速ｖ₂ を１２０ｍ
ｍ／ｓ、現像スリーブ１１の周速ｖ₁ とこの感光体２の
周速ｖ₂ との比θ（＝ｖ₁ ／ｖ₂ ）を２に調整すると共
に、感光体２において、トナーを供給する部分の表面電
位が−４４０Ｖ，トナーを供給しない部分の電位が−２
１０Ｖになるようにした。

【００４０】また、現像バイアス電源１２からは、周波
数が２ＫＨｚ，ｄｕｔｙ比（現像：回収）が１：１にな
った矩形波からなる交流電圧と、−２５０Ｖの直流電圧
とを重畳させたバイアス電圧を印加させるようにし、上
記の交流電圧のピークピーク値Ｖｐ−ｐを０〜３ＫＶの
範囲で調整すると共に、現像領域における現像スリーブ
１１と感光体２との間隔Ｄｓを０．３〜０．６ｍｍの範
囲で調整して、現像領域に作用させる振動電界（Ｖｐ−
ｐ／Ｄｓ）の強さを変化させるようにした。

【００４１】そして、上記のように現像スリーブ１１に
よって現像領域に搬送される現像剤１の搬送量を２．５
ｍｇ／ｃｍ² と３０ｍｇ／ｃｍ² とに調整したそれぞれ
の場合において、上記のように現像領域に作用させる振
動電界（Ｖｐ−ｐ／Ｄｓ）の強さを変化させ、この振動
電界の強さと現像スリーブ１１上における現像剤層の電
位減少率との関係を調べ、その結果を図４に示した。な
お、この図４においては、現像剤１の搬送量が２．５ｍ
ｇ／ｃｍ² の場合の結果を○と実線で、３０ｍｇ／ｃｍ
² の場合の結果を△と破線で示した。また、現像剤層の
電位減少率については、感光体２にトナーを供給して現
像を行っている途中でこれを停止させ、トナーを供給し
た領域における現像剤層の電位を測定し、交流電圧を印
加しないで現像を行った場合における現像剤層の電位を
１として、その比で表すようにした。

【００４２】この結果、現像領域に作用させる振動電界
（Ｖｐ−ｐ／Ｄｓ）が弱すぎると、現像スリーブ１１に
よる現像剤１の搬送量にかかわらず、現像剤層における
電位の減少が少なく、トナーを供給して現像を行った後
のキャリアにおける電荷の移動が悪くて、キャリアに多
くのカウンターチャージが残り、感光体２にキャリアが
多く付着する一方、この振動電界の強さが５．５ＫＶ／
ｍｍ以上になると、感光体２との間でリークが発生し
た。

【００４３】一方、振動電界（Ｖｐ−ｐ／Ｄｓ）の強さ
をこの発明に示す３．５〜５ＫＶ／ｍｍの範囲に調整す
ると、現像スリーブ１１による現像剤１の搬送量を０．
７〜５ｍｇ／ｃｍ² の範囲内である２．５ｍｇ／ｃｍ²
にした場合には、この現像剤層における電位の減少が大
きくなって、現像剤層がほぼ完全に電離するようにな
り、トナーを供給して現像を行った後のキャリアにおけ
る電荷が速やかに移動して、キャリアにおけるカウンタ
ーチャージが殆どなくなり、感光体２へのキャリアの付
着が抑制された。これに対し、現像剤１の搬送量を３０
ｍｇ／ｃｍ² にした場合には、３．５〜５ＫＶ／ｍｍの
範囲の振動電界を作用させても、現像剤１の層における
電位の減少が少なく、トナーを供給して現像を行った後
のキャリアにおける電荷の移動が悪くて、キャリアにカ
ウンターチャージが多く残り、感光体２へのキャリアの
付着が多く発生した。

【００４４】次に、上記の現像剤１におけるトナー濃度
Ｔｃを５〜３０ｗｔ％の範囲に調整すると共に、上記の
現像装置１０において、現像スリーブ１１による現像剤
搬送量を、下記の表１に示すように２〜３０ｍｇ／ｃｍ
² の範囲で変更させるようにした。

【００４５】そして、上記の現像装置１０を用いて現像
を行うにあたっては、感光体２の周速ｖ₂ を１２０ｍｍ
／ｓ、現像スリーブ１１の周速ｖ₁ と感光体２の周速ｖ
₂ との比θ（＝ｖ₁ ／ｖ₂ ）を１〜３の範囲で調整する
と共に、感光体２においてトナーを供給する部分の表面
電位が−４４０Ｖ，トナーを供給しない部分の電位が−
２１０Ｖになるようにし、上記の現像バイアス電源１２
から、周波数が２〜４ＫＨｚ，ｄｕｔｙ比（現像：回
収）が１：１〜１：３の範囲になった矩形波からなる交
流電圧と、−４００〜＋６４０Ｖの直流電圧とを重畳さ
せたバイアス電圧を印加させるようにした。

【００４６】そして、上記の交流電圧のピークピーク値
Ｖｐ−ｐを０．７５〜３ＫＶの範囲で調整すると共に、
現像領域における現像スリーブ１１と感光体２との間隔
Ｄｓを０．３〜０．６ｍｍの範囲で調整し、現像領域に
作用させる振動電界（Ｖｐ−ｐ／Ｄｓ）を、下記の表１
に示すように２．５〜５．５ＫＶ／ｍｍの範囲で変化さ
せるようにした。

【００４７】そして、上記のように現像スリーブ１１に
よる現像剤１の搬送量と、現像領域に作用させる振動電
界（Ｖｐ−ｐ／Ｄｓ）とを表１に示すように変化させて
現像を行い、それぞれの条件の下で感光体２に付着した
キャリア状態を調べ、その結果を同表に示した。なお、
この表１においては、感光体２に付着したキャリア状態
を目視により５段階で評価し、キャリア付着が全くない
場合を５、僅かにキャリア付着が存在する場合を４、あ
る程度キャリア付着が確認できる場合を３、かなりのキ
ャリア付着が確認できる場合を２、キャリア付着が多い
場合を１で示すようにした。また、現像領域に作用させ
る振動電界が強すぎて感光体２との間でリークが生じた
場合はリークとして示した。

【００４８】

【表１】

【００４９】この結果から明らかなように、現像スリー
ブ１１による現像剤１の搬送量を５ｍｇ／ｃｍ² 以下に
すると共に、上記の振動電界を３．５〜５．５ＫＶ／ｍ
ｍの範囲にして現像を行った場合には、感光体２へのキ
ャリアの付着は全く認められなかった。これに対し、現
像スリーブ１１による現像剤１の搬送量が５ｍｇ／ｃｍ
² より多くなったり、また振動電界が弱くなったりする
と、これに従って、感光体２へのキャリア付着が増加し
た。また、振動電界を５．５ＫＶ／ｍｍにすると、電界
強度が強くなりすぎて、いずれの場合も感光体２との間
でリークが発生した。

【００５０】次に、上記の現像剤１中におけるトナー濃
度と、上記の現像装置１０における現像スリーブ１１と
感光体２との周速の比θ（＝ｖ₁ ／ｖ₂ ）とを変化させ
て、上記の現像装置１０により現像を行い、形成される
画像の状態や現像時におけるトナー飛散の状態を調べる
ようにした。

【００５１】ここで、上記の現像装置１０によって現像
を行うにあたっては、感光体２においてトナーを供給す
る部分の表面電位が−４４０Ｖ，トナーを供給しない部
分の電位が−２１０Ｖになるようにし、上記の現像バイ
アス電源１２からは、周波数が２〜４ＫＨｚ，ｄｕｔｙ
比（現像：回収）が１：１〜１：３の範囲になった矩形
波からなる交流電圧と、−４００〜＋６４０Ｖの範囲の
直流電圧とを重畳させたバイアス電圧を印加させると共
に、交流電圧のピークピーク値Ｖｐ−ｐ及び現像領域に
おける現像スリーブ１１と感光体２との間隔Ｄｓを調整
して、現像領域に作用させる振動電界（Ｖｐ−ｐ／Ｄ
ｓ）を４ＫＶ／ｍｍにした。

【００５２】そして、下記の表２に示すように、現像剤
１におけるトナー濃度を５〜３０ｗｔ％の範囲で変化さ
せると共に、上記の現像装置１０における現像スリーブ
１１と感光体２との周速の比θ（＝ｖ₁ ／ｖ₂ ）を０．
５〜３．５の範囲で変化させて現像を行い、それぞれの
条件の下で形成された画像の状態及びその画像濃度を調
べると共に、トナーの飛散状態を調べ、その結果を同表
に示した。なお、この表２においては、形成された画像
の画像濃度が１．３より低くて濃度不足の場合を不足と
して、前記の後端かすれが発生した場合をカスレとし
て、トナー飛散が発生した場合を飛散として示すと共
に、後端かすれやトナー飛散がなく充分な画像濃度の画
像が得られた場合を○で示した。

【００５３】

【表２】

【００５４】この結果から明らかなように、現像剤１中
のトナー濃度が５ｗｔ％以下の場合や、現像スリーブ１
１と感光体２との周速の比θが０．５以下になった場合
においては、現像スリーブ１１から現像剤１中のトナー
が感光体２に対して充分に供給されず、形成される画像
の画像濃度が不足する一方、現像剤１中のトナー濃度が
３０ｗｔ％以上の場合においては、現像時にトナー飛散
が発生し、また現像スリーブ１１と感光体２の周速の比
θが３．５以上になった場合においては、現像スリーブ
１１の周速が速すぎるため、形成されたトナー像の後端
部が、後からきた現像スリーブ１１上における磁気ブラ
シにより掻き採られてかすれるという後端かすれがやト
ナー飛散が発生した。

【００５５】このため、充分な画像濃度を有すると共に
後端かすれがなく、トナーの飛散もない良好な現像を行
う点からは、現像剤１中のトナー濃度を１０〜２５ｗｔ
％、現像スリーブ１１と感光体２の周速の比θ（＝ｖ₁
／ｖ₂ ）を１〜３の範囲に調整することが好ましかっ
た。

【００５６】また、画像濃度が１．３以上になった充分
な画像濃度を有する画像を得るためには、一般にトナー
の付着量を０．５ｍｇ／ｃｍ² 以上に調整することが必
要であり、現像スリーブ１１による現像剤１の搬送量
と、現像スリーブ１１と感光体２との周速の比θと、現
像剤１中におけるトナー濃度Ｔｃとが、前記の式（２）
に示したように、現像剤の搬送量×θ×（Ｔｃ÷１０
０）≧０．５ｍｇ／ｃｍ²の条件を満たすことが必要と
なる。そして、上記のようにトナー濃度Ｔｃが１０〜２
５ｗｔ％、現像スリーブ１１と感光体２の周速の比θが
１〜３の範囲において、上記の式に示される現像剤の搬
送量が最小となる条件、すなわち上記のＴｃ及びθが最
大になるＴｃ＝２５ｗｔ％，θ＝３を前記の式（２）に
代入して現像剤の搬送量を求めると、現像剤の搬送量が
０．７ｍｇ／ｃｍ² 以上になり、画像濃度が１．３以上
になった充分な画像濃度を有する画像を得るためには、
現像スリーブ１１による現像剤１の搬送量を０．７ｍｇ
／ｃｍ² 以上にすることが必要であった。

【００５７】また、上記の現像スリーブ１１による現像
剤１の搬送量と、現像領域における現像スリーブ１１と
感光体２との間隔Ｄｓとを変化させて、現像時における
トナーの飛散量を調べるようにした。

【００５８】ここで、上記のように現像時におけるトナ
ーの飛散量を調べるにあたっては、トナー濃度Ｔｃが１
８ｗｔ％になった現像剤１を用いると共に、現像を行う
原稿として黒と白の比（Ｂ／Ｗ比）が６％のチャートを
用いた。

【００５９】また、上記の現像装置１０においては、現
像スリーブ１１と感光体２の周速の比θ（＝ｖ₁ ／ｖ
₂ ）を２にすると共に、感光体２においてトナーを供給
する部分の表面電位が−４２０Ｖ，トナーを供給しない
部分の表面電位が−２１０Ｖになるようにし、上記の現
像バイアス電源１２からは、周波数が２ＫＨｚ，ｄｕｔ
ｙ比（現像：回収）が１：３になった矩形波からなる交
流電圧と、１８０〜５２０Ｖの範囲の直流電圧とを重畳
させたバイアス電圧を印加させると共に、交流電圧のピ
ークピーク値Ｖｐ−ｐ及び現像領域における現像スリー
ブ１１と感光体２との間隔Ｄｓを調整して、現像領域に
作用させる振動電界（Ｖｐ−ｐ／Ｄｓ）を４ＫＶ／ｍｍ
にした。

【００６０】そして、現像スリーブ１１による現像剤１
の搬送量を４．２ｍｇ／ｃｍ² と、８．６ｍｇ／ｃｍ²
とに調整すると共に、現像領域における現像スリーブ１
１と感光体２との間隔Ｄｓを変更させ、現像スリーブ１
１上における現像剤１を感光体２に対して接触或は非接
触の状態にし、上記のチャートを用いて１枚毎の現像を
行い、１０００枚の現像を行った場合におけるトナーの
飛散量を測定し、図５において、現像剤１の搬送量が
４．２ｍｇ／ｃｍ² の場合を結果を実線で、８．６ｍｇ
／ｃｍ² の場合を結果を破線で示した。なお、上記のチ
ャートを用いて現像を行った場合におけるトナー消費量
は５０ｍｇ／枚であった。

【００６１】図５の結果から明らかなように、現像スリ
ーブ１１による現像剤１の搬送量が増加すると、これに
伴ってトナーの飛散量が増加するということがわかっ
た。

【００６２】次に、現像剤１に使用するキャリアの種類
を変更させて、キャリアの磁気力が現像に及ぼす影響に
ついて調べるようにした。

【００６３】ここで、キャリアとしては、ポリエステル
樹脂又はスチレン−アクリル樹脂１００重量部に、磁性
粉を２００〜７００重量部の範囲で加えて製造し、真比
重，粒径及びキャリア一個あたりの平均磁気力（Ｇ・ｃ
ｍ³ ）が下記の表３に示すようになったキャリア１〜８
を用いるようにした。なお、表３に示すキャリア一個あ
たりの平均磁気力（Ｇ・ｃｍ³ ）については、前記の直
流磁化特性自動記録装置（横河電気製作所社製，タイプ
３２５７）を使用し、１ＫＯｅの磁界を作用させて、各
キャリアの磁気力（Ｇ）を測定した後、これに各キャリ
ア１個の体積をかけて求めた。

【００６４】一方、トナーとしては、ポリエステル樹脂
にカーボンブラック，ワックス，負荷電制御剤（クロム
含金染料）を加えて製造した後、酸化ケイ素を後処理し
て粒径が約８μｍになった負荷電型のトナーを用いるよ
うにした。そして、上記の１〜８の各キャリアとこのト
ナーとを混合させて、それぞれトナー濃度が１８ｗｔ％
になった現像剤を用いるようにした。

【００６５】また、上記の現像装置１０においては、感
光体２の周速を１８０ｍｍ／ｓ、現像スリーブ１１と感
光体２の周速の比θ（＝ｖ₁ ／ｖ₂ ）を１．８，現像ス
リーブ１１による現像剤１の搬送量を４．０ｍｇ／ｃｍ
² 、現像領域における現像スリーブ１１と感光体２との
間隔Ｄｓを０．３ｍｍに調整すると共に、感光体２にお
いてトナーを供給する部分の表面電位を−８０Ｖ，トナ
ーを供給しない部分の表面電位を−２８０Ｖにし、また
上記の現像バイアス電源１２からは、ピークピーク値Ｖ
ｐ−ｐが１．２５ＫＶ，周波数が３ＫＨｚ，ｄｕｔｙ比
（現像：回収）が１：１になった矩形波からなる交流電
圧と、−２２０Ｖの直流電圧とを重畳させたバイアス電
圧を印加させ、現像領域に振動電界を作用させて反転現
像を行うようにした。

【００６６】そして、表３に示す１〜８の各キャリアを
用いた現像剤を使用して、上記のように反転現像を行っ
た場合において、現像スリーブ１１上における各現像剤
の磁気凝集の状態を調べ、その結果を下記の表３に合わ
せて示した。なお、この表３においては、現像剤におけ
る磁気凝集の状態を目視により５段階で評価し、磁気凝
集が全くなく現像スリーブ１１上に均一な現像剤層が形
成された場合を５、僅かに磁気凝集が認められる場合を
４、磁気凝集がある程度確認できた場合を３、磁気凝集
がかなり確認された場合を２、磁気凝集が多く発生して
いた場合を１で示した。

【００６７】

【表３】

【００６８】この結果、キャリア一個当りの平均磁気力
が９×１０^-6Ｇ・ｃｍ³ より大きい上記のキャリア３，
５〜８を用いた現像剤の場合には、前記の図１の（ａ）
に示したように、現像スリーブ１１上において現像剤１
がキャリアＣによって部分的に磁気凝集してしまい、現
像スリーブ１１上における現像剤１の量にむらが生じ、
形成される画像に濃度むらが生じたり、画像のきめが悪
くなった。これに対して、キャリア一個当りの平均磁気
力が９×１０^-6Ｇ・ｃｍ³ 以下になった上記のキャリア
１，２，４を用いた現像剤の場合には、キャリアＣが凝
集するということがなく、前記の図１の（ｂ）に示した
ように、現像スリーブ１１上において現像剤１が均一に
分散されるようになり、濃度むら等のない均一できめの
細かい現像が行えるようになった。

【００６９】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明の現像方
法においては、トナーとキャリアを含む現像剤を現像剤
搬送部材によって像担持体と対向する現像領域に搬送
し、この現像領域に振動電界を作用させて、上記の現像
剤中におけるトナーを像担持体に供給して現像を行うに
あたり、現像剤搬送部材により現像領域に搬送させる現
像剤の搬送量や現像領域に作用させる振動電界を前記の
ように適切に調整するようにしたため、像担持体にトナ
ーを供給して現像を行う際に、像担持体に充分なトナー
が供給されて充分な画像濃度を有する画像が得られるよ
うになった。

【００７０】また、トナーが供給された後にキャリアに
残る電荷も速やかに現像剤搬送部材側に移動されて、キ
ャリアにおけるカウンターチャージが少なくなり、像担
持体へのキャリアの付着が抑制され、形成された画像に
キャリアによる抜けが生じたり、付着したキャリアによ
って像担持体が傷つき、形成される画像に筋状のノイズ
や、斑点状のノイズが発生したりするということがな
く、ノイズのない良好な画像が安定して得られるように
なった。

【００７１】さらに、現像領域において現像剤中のトナ
ーを像担持体に供給して現像を行う際におけるトナーの
飛散も少なくなり、かぶり等のない良好な画像が安定し
て得られると共に、飛散したトナーによって複写機等の
装置内が汚れるということもなくなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】現像剤に使用するキャリアの磁気力によって現
像剤搬送部材上で現像剤が凝集したり、凝集せずに均一
に分散される状態を示した概略説明図である。

【図２】この発明の現像方法を実施するのに使用した現
像装置の状態を示した概略説明図である。

【図３】現像剤に使用するキャリアの電気抵抗値を測定
するのに使用した装置の概略説明図である。

【図４】現像スリーブによって搬送される現像剤の量を
３０ｍｇ／ｃｍ² と２．５ｍｇ／ｃｍ² にし、現像領域
に作用させる振動電界の強さを変化させて現像を行った
場合における現像剤層の電位減少率を示したグラフであ
る。

【図５】現像スリーブによる現像剤の搬送量を、８．６
ｍｇ／ｃｍ² と４．２ｍｇ／ｃｍ² とにし、現像領域に
おける現像スリーブと感光体との間隔Ｄｓを変化させて
現像を行った場合におけるトナーの飛散量の変化を示し
た図である。

【符号の説明】

１現像剤２像担持体（感光体）１０現像装置１１現像剤搬送部材（現像スリーブ）１１ａマグネットローラ１２現像バイアス電源１３磁性ブレードＣキャリアＴトナーＤｓ現像領域における現像剤搬送部材と像担持体との
間隔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トナーとキャリアを含む現像剤を現像剤
搬送部材によって像担持体と対向する現像領域に搬送
し、この現像領域において振動電界を作用させて現像剤
搬送部材から現像剤中のトナーを像担持体に供給して現
像を行う現像方法において、上記の現像剤搬送部材によ
って現像領域に搬送される現像剤の搬送量を０．７〜
５．０ｍｇ／ｃｍ² に調整すると共に、現像領域に振動
電界を作用させるにあたり、現像領域における現像剤搬
送部材と像担持体との間の間隔をＤｓ、印加する交流電
圧のピークピーク値をＶｐ−ｐとした場合に、下記の式
（１）に示される範囲の振動電界（Ｖｐ−ｐ／Ｄｓ）を
作用させることを特徴とする現像方法。５ＫＶ／ｍｍ≧Ｖｐ−ｐ／Ｄｓ≧３．５ＫＶ／ｍｍ（１）