JPH0922188A

JPH0922188A - 現像装置

Info

Publication number: JPH0922188A
Application number: JP7172081A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Yamaji; 雅章山路
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-07-07
Filing date: 1995-07-07
Publication date: 1997-01-21

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】磁石ローラの設計度を高く、且つ、キャリア
付着を防止する。【解決手段】現像剤支持手段上における放射方向の磁
束密度Ｂｒ〔ガウス〕と現像位置における現像剤支持手
段表面と磁界発生手段表面の距離Ｘ〔ｍｍ〕が３０≦σ
１０００≦１００、Ｂｒ≧４８５０×σ１００
０^-0.34、０．４≦Ｘ≦−６８．５９×Ｄ^-0.5×σ１０
００^-0.34 ＋４．６。である磁気ブラシ現像装置。ここで、σ１０００は磁界
の強さ１０００ガウスにおける磁性キャリアの単位体積
当たりの磁化の強さ〔ｅｍｕ／ｃｍ³〕、Ｄは現像剤支
持手段２１表面と現像剤支持手段の回転中心との距離
〔ｍｍ〕である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式ある
いは静電記録方式にて像担持体に形成された静電潜像を
可視化（現像）するための現像装置に関し、特に乾式現
像剤を用いて現像を行う現像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真複写装置、静電記録装置、磁気
記録装置等の画像形成方法として、磁気ブラシ現像方法
が広く用いられている。この磁気ブラシ現像方法として
は磁性トナーを用いた１成分現像方式と非磁性トナーと
磁性キャリアからなる２成分現像剤を用いた２成分現像
方式がある。１成分の現像方式は、構成は簡単であるが
トナーに磁性体が含まれるため所望の色の画像を得るこ
とが困難である。一方、２成分現像方式は非磁性トナー
を用いているのでカラー画像を形成するのに適してい
る。

【０００３】この２成分磁気ブラシ現像方法の１つとし
て現像容器に回転自在に取付けた現像剤支持手段として
の非磁性円筒（以下スリーブと称す）とこのスリーブ内
にあって固定された複数の磁極を配置した磁界発生手段
としての磁石ローラとスリーブ上の現像剤の層厚を規制
する現像剤層厚規制手段としての規制ブレードとを具備
し、スリーブの回転により現像剤を搬送するもので、像
担持体と略対向した現像位置に磁石（以下現像磁極と称
す）を配設し、磁気ブラシを像担持体に摺擦し現像を行
なう磁気ブラシ摺擦現像方法が広く知られている。

【０００４】この種の現像方法は、現像領域へ現像に寄
与する現像剤を充分に供給することが出来るので、高画
像濃度を得ることが出来るが、現像位置において磁気ブ
ラシの穂が疎あるために、特にハイライト、ハーフトー
ン濃度領域においてガサツキのある貧弱な画像となる場
合があった。

【０００５】また、近来、高画質画像の要求が高まって
おり、様々な原稿画像、特にフルカラー画像に対して大
きな要求となっている。従って、ベタ黒部の画像濃度を
十分に高く維持しながらハイライト部の再現性を良好に
し、ハーフトーン部においても緻密な画像を得ることが
必要とされてる。

【０００６】このことから、例えば、２成分現像剤のト
ナー及び磁性キャリアを小粒径化すると画質は良好にな
るもののキャリア付着を生じ、ひどい場合は画像の欠損
を生じることがあった。

【０００７】又、磁性キャリアの飽和磁化を小さくする
ことにより穂を緻密にする方法が試みられているが、こ
の場合もキャリア付着の問題を生じる。

【０００８】このキャリア付着を防止するには、現像領
域において現像剤支持手段である現像ローラ上にキャリ
アを引きつける磁気的吸引力を大きくする必要がある。

【０００９】そのために、磁石材料として希土類磁石等
の高磁力材料を用い、磁石ローラの磁束密度を大きくす
る方法があるが、コストが高くなる、装置が重くなる等
の問題がある。通常コストが安いことから、フェライト
系磁石が広く用いられている。

【００１０】このフェライト系磁石を用いて、キャリア
付着を防止するには、即ち、スリーブ上にキャリアを引
きつける磁気的吸引力（以下磁気力とも称す）を大きく
するには、スリーブ上の磁束密度を大きくする方が有利
である。このことから、スリーブの肉厚を薄くし、スリ
ーブ表面〜磁石表面間の距離を小さくすることが試みら
れている。この場合、製造コスト、寸法精度の面から、
スリーブの材質はアルミニウムが好ましい。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】発明が解決しようとす
る課題は、磁石ローラの設計自由度が高く低コストであ
りながら、キャリア付着の抑制をし、且つ鮮明で高画質
な画像を得ることである。更に、鮮明で高画質な画像を
長期にわたって安定して得ることである。

【００１２】本出願に係る第１の発明の目的は、低コス
トでありながら、キャリア付着を抑制すると共に、十分
に画像濃度が高く、かぶりがなく、画像のガサツキがな
く、濃度むらがなく、鮮明で高画質な画像を長期にわた
って得ることである。

【００１３】本出願に係る第２の発明の目的は、上記第
１の発明の目的に加えて、鮮明で高画質な画像を安定し
て得ることである。

【００１４】本出願に係る第３の発明の目的は、上記第
１の発明の目的に加えて、画像形成装置を簡単な構成と
しながら、鮮明で高画質な画像を更に安定して得ること
である。

【００１５】本出願に係る第４の発明の目的は、上記第
１〜３の発明の目的に加えて、磁石ローラの設計自由度
が高くし、より高画質な画像を得ることである。

【００１６】本出願に係る第５の発明の目的は、上記第
１〜３の発明の目的に加えて、現像装置のコストを更に
低くすることである。

【００１７】本出願に係る第６の発明の目的は、上記第
１〜３の発明の目的に加えて、規制ブレード付近におけ
る現像剤によるスリーブへかかる圧力を低減して、鮮明
で高画質な画像を更に安定して得ることである。

【００１８】

【問題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するため、本出願に係る第１の発明は、非磁性トナーと
磁性キャリアからなる２成分現像剤を用い、像担持体に
対向して相対移動し、内部に複数の磁界発生手段を具備
した現像剤支持手段と、現像剤支持手段上の現像剤の層
厚を規制する現像剤層厚規制手段とを具備し、像担持体
を現像する磁気ブラシ現像装置において、磁界発生手段
としてフェライト系磁石を用い、且つ、前記磁性キャリ
アの磁化の強さσ１０００〔ｅｍｕ／ｃｍ³ 〕と、現像
剤支持手段上における放射方向の磁束密度Ｂｒ〔ガウ
ス〕と、現像位置における現像剤支持手段表面と磁界発
生手段表面の距離Ｘ〔ｍｍ〕が、下記式３０≦σ１０００≦１００Ｂｒ≧４８５０×σ１０００^-0.34 ０．４≦Ｘ≦−６８．５９×Ｄ^-0.5×σ１０００^-0.34
＋４．６とすることを特徴とする。

【００１９】ここで、σ１０００は磁界の強さ１０００
ガウスにおける磁性キャリアの単位体積当たりの磁化の
強さ〔ｅｍｕ／ｃｍ³ 〕，Ｄは現像剤支持手段表面と現
像剤支持手段の回転中心との距離〔ｍｍ〕である。

【００２０】上記構成において、磁性キャリアの磁化の
強さσ１０００を３０≦σ１０００≦１００にする手段
は鮮明で高画質な画像を得る作用があり、現像剤支持手
段上における放射方向の磁束密度ＢｒをＢｒ≧４８５０
×σ１０００^-0.34 にする手段はキャリア付着を抑制す
ることによりかぶりの抑制とキャリア付着の抑制の両立
する範囲を得る作用があり、磁界発生手段としてフェラ
イト系磁石を用いる手段は磁石ローラのコストを低くす
る作用があり、現像位置における現像剤支持手段表面と
磁界発生手段表面の距離Ｘを−６８．５９×Ｄ^-0.5×σ
１０００^-0.34＋４．６以下にする手段は前記キャリア
付着の抑制を達成する作用があり、現像位置における現
像剤支持手段表面と磁界発生手段表面の距離Ｘを０．４
ｍｍ以上にする手段は現像剤支持手段の厚みを確保する
ことにより変形・摩耗を防止し、画像濃度のむらや画質
の変化を抑制する作用がある。

【００２１】従って、上記構成にすることにより、低コ
ストにすると共に、キャリア付着を抑制しながら、十分
に画像濃度が高く、かぶりがなく、画像のガサツキがな
く、濃度むらがなく、鮮明で高画質な画像を長期にわた
って得ることが出来る。

【００２２】上記目的を達成するため、本出願に係る第
２の発明は、非磁性トナーと磁性キャリアからなる２成
分現像剤を用い、像担持体に対向し相対移動し、内部に
複数の磁界発生手段を具備した現像剤支持手段と、現像
剤支持手段上の現像剤の層厚を規制する現像剤層厚規制
手段とを具備し、像担持体を現像する磁気ブラシ現像装
置において、磁界発生手段としてフェライト系磁石を用
い、且つ、前記磁性キャリアの磁化の強さσ１００〔ｅ
ｍｕ／ｃｍ³ 〕と、現像剤支持手段上における放射方向
の磁束密度Ｂｒ〔ガウス〕と、現像位置における現像剤
支持手段表面と磁界発生手段表面の距離Ｘ〔ｍｍ〕を、
下記式３０≦ σ１０００≦１００Ｂｒ≧５９５０×σ１０００^-0.36 ０．４≦Ｘ≦−８４．１５×Ｄ^-0.5×σ１０００^-0.36
＋４．６とすることを特徴とする。

【００２３】ここで、σ１０００は磁界の強さ１０００
ガウスにおける磁性キャリアの単位体積当たりの磁化の
強さ〔ｅｍｕ／ｃｍ³ 〕，Ｄは現像剤支持手段表面と現
像剤支持手段の回転中心との距離〔ｍｍ〕である。

【００２４】上記構成において、磁性キャリアの磁化の
強さσ１０００を３０≦σ１０００≦１００にする手段
は鮮明で高画質な画像を得る作用があり、現像剤支持手
段上における放射方向の磁束密度ＢｒをＢｒ≧５９５０
×σ１０００^-0.36 にする手段はキャリア付着を抑制す
ることによりかぶりの抑制とキャリア付着の抑制の両立
する範囲をより広く得る作用があり、磁界発生手段とし
てフェライト系磁石を用いる手段は磁石ローラのコスト
を低くする作用があり、現像位置における現像剤支持手
段表面と磁界発生手段表面の距離Ｘを−８４．１５×Ｄ
^-0.5×σ１０００^-0.36 ＋４．６以下にする手段は前記
キャリア付着の抑制を達成する作用があり、現像位置に
おける現像剤支持手段表面と磁界発生手段表面の距離Ｘ
を０．４ｍｍ以上にする手段は現像剤支持手段の厚みを
確保することにより変形・摩耗を防止し、画像濃度のむ
らや画質の変化を抑制する作用がある。

【００２５】従って、上記構成にすることにより、低コ
ストにすると共に、キャリア付着を抑制しながら、十分
に画像濃度が高く、かぶりがなく、画像のガサツキがな
く、濃度むらがなく、鮮明で高画質な画像を長期にわた
って安定して得ることが出来る。

【００２６】上記目的を達成するため、本出願に係る第
３の発明は、非磁性トナーと磁性キャリアからなる２成
分現像剤を用い、像担持体に対向して相対移動し、内部
に複数の磁界発生手段を具備した現像剤支持手段と、現
像剤支持手段上の現像剤の層厚を規制する現像剤層厚規
制手段とを具備し、像担持体を現像する磁気ブラシ現像
装置において、磁界発生手段としてフェライト系磁石を
用い、且つ、前記磁性キャリアの磁化の強さσ１００
〔ｅｍｕ／ｃｍ³ 〕と、現像剤支持手段上における放射
方向の磁束密度Ｂｒ〔ガウス〕と、現像位置における現
像剤支持手段表面と磁界発生手段表面の距離Ｘ〔ｍｍ〕
を、下記式３０≦ σ１０００≦１００Ｂｒ≧７９５０×σ１０００^-0.4 ０．４≦Ｘ≦−１１２．４２×Ｄ^-0.5×σ１０００^-0.4
＋４．６とすることを特徴とする。

【００２７】ここで、σ１０００は磁界の強さ１０００
ガウスにおける磁性キャリアの単位体積当たりの磁化の
強さ〔ｅｍｕ／ｃｍ³ 〕，Ｄは現像剤支持手段表面と現
像剤支持手段の回転中心との距離〔ｍｍ〕である。

【００２８】上記構成において、磁性キャリアの磁化の
強さσ１０００を３０≦σ１０００≦１００にする手段
は鮮明で高画質な画像を得る作用があり、現像剤支持手
段上における放射方向の磁束密度ＢｒをＢｒ≧７９５０
×σ１０００^-0.4にする手段はキャリア付着をかなり良
く抑制することによりかぶりの抑制とキャリア付着の抑
制の両立する範囲をかなり広く得る作用があり、磁界発
生手段としてフェライト系磁石を用いる手段は磁石ロー
ラのコストを低くする作用があり、現像位置における現
像剤支持手段表面と磁界発生手段表面の距離Ｘを−１１
２．４２×Ｄ^-0 ^.5×σ１０００^-0.4＋４．６以下にする
手段は前記キャリア付着の抑制を達成する作用があり、
現像位置における現像剤支持手段表面と磁界発生手段表
面の距離Ｘを０．４ｍｍ以上にする手段は現像剤支持手
段の厚みを確保することにより変形・摩耗を防止し、画
像濃度のむらや画質の変化を抑制する作用がある。

【００２９】従って、上記構成にすることにより、低コ
ストにすると共に、画像形成装置を簡単な構成としなが
ら、キャリア付着を抑制し、十分に画像濃度が高く、か
ぶりがなく、画像のガサツキがなく、濃度むらがなく、
鮮明で高画質な画像を長期にわたって更に安定して得る
ことが出来る。

【００３０】上記目的を達成するため、本出願に係る第
４の発明は、請求項１〜３に記載の磁気ブラシ現像装置
において、前記現像位置における現像剤支持手段表面と
磁界発生手段表面の距離Ｘ〔ｍｍ〕がＸ≦０．９である
ことを特徴とする。

【００３１】上記構成において、現像位置における現像
剤支持手段表面と磁界発生手段表面の距離Ｘを０．９ｍ
ｍ以下にする手段は磁石ローラの設計自由度が高くする
作用があり、画像濃度がより高い画像を得たり、より鮮
明で高画質な画像を得たりすることが出来る。

【００３２】上記目的を達成するため、本出願に係る第
５の発明は、請求項１〜４に記載の磁気ブラシ現像装置
において、前記現像剤支持手段が非磁性円筒のアルミニ
ウムからなることを特徴とする。

【００３３】上記構成において、現像剤支持手段を非磁
性円筒のアルミニウムとする手段は製造コストを低くす
ることと、寸法精度を向上させることが出来る。

【００３４】上記目的を達成するため、本出願に係る第
６の発明は、請求項１〜５に記載の磁気ブラシ現像装置
において、現像位置における現像剤支持手段表面と磁界
発生手段表面の距離をＸ１とし、現像剤層厚規制手段近
傍における現像剤支持手段表面と磁界発生手段表面の距
離をＸ２としたときに、Ｘ１＜Ｘ２であることを特徴と
する。

【００３５】上記構成において、Ｘ１＜Ｘ２とする手段
は、規制ブレード付近における現像剤によるスリーブへ
かかる圧力を低減して、鮮明で高画質な画像を更に安定
して得ることが出来る。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００３７】図５は、本発明が適用できる画像形成装置
の第１の実施例を示す。図には省略したが、像担持体と
しての感光ドラム３の周囲には周知の電子写真プロセス
手段である帯電機構、画像露光機構、転写機構、クリー
ニング機構、除電機構等が配設されている。なお、本画
像形成装置は、画像露光手段としてレーザービームを用
い濃度信号をＰＷＭ変調している。

【００３８】２０は非磁性トナーと軟強磁性粒子（キャ
リア）を含む２成分現像剤Ｄを収納した容器である。２
１は、現像剤支持手段としてのアルミニウムの非磁性円
筒（スリーブ）であり、矢印に示す反時計方向に回転し
て、容器２０内で供給された現像剤Ｄを支持搬送する。
この支持搬送された現像剤Ｄ中のトナーは現像領域にお
いて矢印方向に移動する感光ドラム３に形成された潜像
を可視化する。スリーブ２１には、電源２２により、交
流電圧に直流電圧を重畳した振動バイアス電圧が印加さ
れる。尚、振動バイアス電圧の波形としては矩形波、サ
イン波等が使用できる。２５は、容器２０の出口におい
てスリーブ２１と小間隔を介して対向した現像剤層厚規
制ブレード（規制ブレード）で、スリーブが現像領域に
支持搬送する現像剤層の厚みを規制する。

【００３９】非磁性スリーブ２１内にはローラ状の磁石
２３が固定配置されている。図示例では、この磁石２３
は表面に３つのＮ極Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、及び２つのＳ極
Ｓ１、Ｓ２を有している。この磁極内、Ｎ３極と、Ｎ２
極は同極性であって、両者間に反発磁界を形成し、現像
領域を通過した現像剤をスリーブ２１から一旦離脱させ
るのに寄与する。

【００４０】スリーブ２１から一旦離脱した現像剤は、
スクリュー２４により容器内の現像剤と混合攪拌され
る。攪拌された現像剤はＮ２極の磁力によってスリーブ
２１上に吸着され、Ｓ２極を経て現像領域に搬送され
る。

【００４１】Ｌはスリーブ２１の回転中心と感光ドラム
３の回転中心を結んだ一転鎖線であり、スリーブ２１と
感光ドラム３の対向中心を示すものであり、この部分で
スリーブ２１と感光ドラム３は最近接位置となってお
り、現像領域（現像位置）の中央位置でもある。

【００４２】Ｓ１極は現像主極であり、θはスリーブ２
１の回転中心に対する現像主極Ｓ１と一点鎖線Ｌとの角
度である。即ち、現像主極Ｓ１はスリーブ２１の回転方
向に対して現像中央位置よりも上流側に位置している。
現像主極Ｓ１を上流側に配置することにより画質が良好
になる。

【００４３】なお、上流、下流という用語は現像進行方
向に関して用いられるものとする。

【００４４】次に、キャリア付着について説明する。

【００４５】キャリア付着とは、キャリアが感光ドラム
３に付着される現象であり、一般に非画像部に付着す
る。感光ドラムにキャリアが付着されると、転写時にお
いて転写材と感光ドラムの間にエアーギャップを生じ、
そのためこの部分での電界が弱まり、キャリアの近傍に
ある画像の転写が不十分となり、画像欠損を生じる場合
があった。このキャリアが転写材上に転写されると、転
写材の搬送中に、転写されたキャリアが転がる等により
転写材上を移動して、未定着画像を転写材上から擦り取
ることがあった。この未定着画像が擦り取られると、画
像欠損を生じ、転写材の汚染を生じる。又、転写材上の
キャリアは定着されないので、最終画像の汚染を生じ
る。更に、未定着のキャリアが定着時に移動し、他の画
像に欠損を生じることもあった。逆に、感光ドラムに付
着したキャリアが転写紙上に転写されずにそのまま残っ
ていると、クリーナーでキャリアを除去するときに感光
ドラムを傷つけてしまうことがあり、そのため画像に欠
損を生じることがあった。

【００４６】又、トナーとキャリアは互いに逆極性に帯
電する。即ち、トナーが正に帯電する場合はキャリアは
負に、トナーが負に帯電する場合はキャリアは正に帯電
する。従って、トナーは画像部へ付着し、現像される
が、キャリアは非画像部に付着され易い。このキャリア
付着は非画像部とスリーブとのコントラスト電位（Ｖｂ
ａｃｋ）に影響される。このＶｂａｃｋが小さい場合
は、非画像部にもトナーが付着する所謂「かぶり」を生
じ易く、逆にＶｂａｃｋが大きい場合は、非画像部に
「キャリア付着」を生じ易くなる。現像電界として直流
電界のみを印加する場合は、非画像部とスリーブとの間
にはＶｂａｃｋ電位がかかるだけであるが、本実施例の
ように振動バイアス電圧を印加する場合はに、最大「１
／２・振幅電圧（ピーク間電圧）＋Ｖｂａｃｋ」の電位
がかかるので、「キャリア付着」を生じ易くなる。上記
振動バイアスを用いる方法は、画質を向上させる効果は
あるものの、前述の様に「キャリア付着を生じ易い」と
いう問題がある。

【００４７】又、本実施例のように画質を良好にするた
めに、磁界の強さ１０００ガウスにおける磁化の大きさ
が小さいキャリアを用いる場合は、スリーブ上へキャリ
アを拘束する力が弱くなるので、「キャリア付着を生じ
易くなる」という問題がある。

【００４８】このキャリア付着を防止するには、現像領
域において現像剤手段であるスリーブ上にキャリアを引
きつける磁気的吸引力を大きくする必要がある。

【００４９】そのための方法としては、１）スリーブ上
の磁束密度を大きくすることと、２）磁束密度分布の形
状を工夫して現像領域（特に現像後半）における磁気力
を大きくすること（例えば現像領域後半に磁気力のピー
クを配置させる）等がある。一般にスリーブ上の磁束密
度は大きい程有利である。

【００５０】次に、スリーブ上の磁束密度を大きくする
方法について具体的に説明する。

【００５１】スリーブ上の磁束密度を大きくするには磁
石表面の磁束密度を大きくすればよいが、磁石の材質・
着磁方法によって異なるが磁束密度の大きさには限界が
ある。このように磁石表面の磁束密度の大きさには限界
があるが、以下に示す方法によれば、磁石表面の磁束密
度が同じであってもスリーブ上の磁束密度を大きくする
ことができる。

【００５２】図６は、現像ローラの構成図であり、非磁
性スリーブ２１内にはローラ状の磁石２３が固定配置さ
れている。Ｘは磁石表面とスリーブ表面の距離、ｇは磁
石表面とスリーブ間の間隔（ギャップ）、ｔはスリーブ
の肉厚である。スリーブ上の磁束密度を大きくするには
前述の磁石表面とスリーブ表面の距離Ｘを短くすること
が効果的である。

【００５３】磁石表面とスリーブ表面の距離を短くする
には、１）スリーブの肉厚を薄くする、２）スリーブと
磁石表面のギャップを狭くする、ことが必要である。

【００５４】１）のスリーブの肉厚を薄くすると、スリ
ーブの強度が弱くなる、スリーブの寸法精度を出すのが
難しくなる、等の問題があり、２）のスリーブと磁石表
面のギャップを狭くしすぎると、スリーブと磁石表面が
擦れる場合があり、十分に機能を果たせない等の問題が
ある。従って、磁石表面とスリーブ表面の距離を短くす
ることには自ずと限界がある。

【００５５】本実施例では、製造コストが安いことと寸
法精度の高いものが得られることから、スリーブの材質
としてはアルミニウムを使用して、スリーブの肉厚を
０．７ｍｍとした。

【００５６】次に本発明における磁束密度の測定法を説
明する。図７は現像スリーブ２１上の法線方向の磁束密
度Ｂｒの測定法を説明するための図であり、ベル社のガ
ウスメータモデル６４０を用い測定した。図中、スリー
ブは水平に固定され、スリーブ内の磁石ローラ２３は回
転自在に取付けられている。４２はアキシャルプローブ
であり、スリーブとは若干の間隔を保ってスリーブ２１
の中心とプローブ４２の中心が略同一水平面になるよう
に固定され、ガウス４１と接続しており、現像スリーブ
２１上の法線方向の磁束密度を測定するものである。ス
リーブ２１と磁石ローラ２３は略同心円であり、スリー
ブ２１と磁石ローラ２３の間隔はどこでも等しいと考え
てよい。従って、磁石ローラ２３を回転することによ
り、スリーブ２１上の法線方向の磁束密度Ｂｒを周方向
全てに対して測定することができる。

【００５７】磁石ローラは矢印方向に回転させているの
で、例えば、現像磁極Ｓ１よりも搬送磁極Ｎ１の角度は
大きな値となる。即ち、図７におけるスリーブの移動方
向に対して、下流側の方が角度が増える方向に測定して
いる。

【００５８】尚、本実施例においては、負帯電性のトナ
ーを用い、反転現像を行なった。

【００５９】次に、本発明における現像剤について説明
する。本発明に好適に使用される現像剤Ｄは、非磁性ト
ナーと磁性粒子（キャリア）とからなる２成分現像剤で
ある。

【００６０】トナーとしてはバインダー樹脂に着色剤や
帯電制御剤等を添加した公知のものが使用でき、体積平
均粒径が４〜１５μｍのものが好適に使用できる。磁性
キャアとしては磁性体粒子の表面に極く薄い樹脂コーテ
ィングを施したもの等が好適に使用され、重量平均粒径
が５〜７０μｍのものが好ましい。そして抵抗値が１０
⁷ Ω・ｃｍ以上、好ましくは１０⁸ Ω・ｃｍ以上のもの
が好適に使用できる。

【００６１】本発明者が実験により確認したところ、ガ
サツキのない緻密な画像を得るには磁性キャリアのσ１
０００を１００ｅｍｕ／ｃｍ³以下にすることが有効で
あることが解かった。これは、磁性キャリアのσ１００
０を１００ｅｍｕ／ｃｍ³以下にすることにより現像ス
リーブ上の磁気ブラシ密度を高めることができ、その為
ガサツキのない緻密な画像が得られたものと思われる。
一方、磁性キャリアのσ１０００を３０ｅｍｕ／ｃｍ³
より小さくすると、現像スリーブ上での現像剤の搬送性
が悪くなり、現像画像の画質が劣化したり、現像剤の飛
散が生じやすくなるので、σ１０００を３０ｅｍｕ／ｃ
ｍ³以上にすることが好ましい。従って、下記式（１）
と言う条件を満たせばよい。

【００６２】３０≦σ１０００≦１００ …（１）更に、本発明者が磁性キャリアのσ１０００に着目して
検討したところ、以下に示すことが判明した。

【００６３】図８は、磁性キャリアのσ１０００の異な
る種々の現像剤を用いて、現像装置の回転トルクを測定
したものである。現像剤中の磁性キャリアの磁気特性と
現像装置の回転トルクに相関があり、磁性キャリアのσ
１０００の値が小さい方が回転トルクが小さいという傾
向があった。この回転トルクは主に規制ブレードにおい
て規制された現像剤が規制ブレード付近に溜まり、次々
と搬送されてくる現像剤により大きな圧力がかかること
から生じるものと思われる。磁性キャリアのσ１０００
の値が小さければ、現像剤がスリーブへ引きつけられる
磁気的吸引力が小さいことから、規制ブレード付近に現
像剤が溜まりにくくなり、回転トルクが減少するものと
思われる。又、この回転トルクが小さい方が現像装置の
コストを安価にできる。この回転トルクの目安を４ｋｇ
ｆｃｍとする場合、磁性キャリアのσ１０００は１００
ｅｍｕ／ｃｍ³以下にすることが有効である。

【００６４】図９は、磁性キャリアのσ１０００の異な
る種々の現像剤を用いて、現像装置を一定時間空回転し
た後、画像を形成し、画質のレベル（ガサツキの少な
さ）を評価したものであり、数値が大きい程良好である
ことを示している。Ａ，Ｂ，Ｃは磁性キャリアのσ１０
００が各々２０５，６６，９８の現像剤である。図に示
すように現像剤中の磁性キャリアの磁気特性と画質のレ
ベルに相関があり、磁性キャリアのσ１０００の値が小
さい方が画質のレベルが良好であるという傾向があっ
た。この様に磁性キャリアのσ１０００の値を小さくす
ることにより、画像のガサツキがなく、鮮明で高画質な
画像を長期にわたって安定して得ることができる。

【００６５】この様に、磁性キャリアのσ１０００の値
を１００ｅｍｕ／ｃｍ³以下にすることによりキャリア
付着の抑制をし、且つ鮮明で高画質な画像を安定して維
持することが出来る。

【００６６】尚、スリーブ２１には、電源２２により、
交流電圧に直流電圧を重畳した振動バイアス電圧が印加
される。潜像の暗部電位（背景部電位）と明部電位（可
視部電位）は、上記振動バイアス電位の最大値と最小値
の間に位置している。これによって現像部に向きが交互
に変化する交番電界が形成される。この交番電界中でト
ナーとキャリアは激しく振動しトナーがスリーブ及びキ
ャリアへの静電的拘束を振り切って潜像に対応して感光
ドラム３に付着する。振動バイアス電圧の最大値と最小
値の差（ピーク間電圧）は１〜５ｋＶが好ましく、また
周波数は１〜１０ｋＨｚが好ましい。振動バイアス電圧
の波形は矩形波、サイン波、三角波等が使用できる。そ
して上記直流電圧成分ＶＤＣは潜像の明部電位ＶＤと明
部電位ＶＬの間の値のものであり、画像を形成するため
のコントラスト電位Ｖｃ＝｜ＶＬ−ＶＤＣ｜，画像形成
を抑制するためのコントラスト電位（バック電位と称
す）Ｖｂ＝｜ＶＤ−ＶＤＣ｜である。このバック電位Ｖ
ｂが小さいと暗部電位領域へのカブリトナーの付着を発
生しやすくなり、逆に大きくすると暗部電位領域へのカ
ブリトナーの付着を抑制する上では好ましいが、キャリ
ア付着を発生しやすくなる。従って、バック電位Ｖｂ
は、暗部電位領域へのカブリトナーの付着を防止するの
に十分大きな値で、キャリア付着を抑制するのに十分小
さな値であることが好ましい。また、感光ドラム３とス
リーブ２１の最近接距離（ＳＤギャップと称す）は０．
２〜１．０ｍｍであることが好ましい。

【００６７】規制ブレード２５で規制されて現像領域に
搬送される現像剤量は、現像主極による現像領域での磁
界により形成される現像剤の磁気ブラシのスリーブ表面
上での高さが、感光ドラム３を取り去った状態で、前記
スリーブ、感光ドラム間の最近接距離ＳＤギャップの
１．２〜３倍となるような量であることが好ましい。

【００６８】このような現像装置を用いて本発明者がキ
ャリア付着に関して感光ドラム３とスリーブ２１の最近
接距離（ＳＤギャップと称す）に対する依存性について
着目して検討したところ、以下に示すことが判明した。

【００６９】まず数値例につき説明する。本実施例にお
いては、負帯電性のポリエステル系樹脂で体積平均粒径
８μｍのトナーとフェライト粒子に極く薄い樹脂コーテ
ィングを施した重量平均粒径４５μｍの磁性キャリアか
らなる２成分現像剤を使用した。この磁性キャリアは、
磁化の強さσ１０００が６６ｅｍｕ／ｃｍ³で、透磁率
が約５．０のものを用いた。感光ドラム３の暗部電位
（背景部電位）を−７００Ｖ、明部電位（可視部電位）
を−２００Ｖとした。スリーブ２１に印加する振動バイ
アス電圧２２は、周波数が２ＫＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐ
−ｐが２ＫＶの交流電圧に、直流電圧−５５０Ｖを重畳
したものである。従って、画像を形成するためのコント
ラスト電位のＤＣ成分Ｖｃは３５０Ｖとなり、画像形成
を抑制するためのコントラスト電位（バック電位）のＤ
Ｃ成分Ｖｂは１５０Ｖとなる。感光ドラム３の周速は１
６０ｍｍ／ｓｅｃ、外径８０ｍｍ、現像スリーブ２１の
周速は２８０ｍｍ／ｓｅｃとした。スリーブ２１の外径
は３２．０ｍｍ、肉厚ｔは０．７ｍｍ、磁石ローラ２３
の外径は３０．２ｍｍ、磁石２３とスリーブ２１との間
隔ｇは０．２ｍｍとした。従って磁石２３表面とスリー
ブ２１表面間の距離Ｘは、０．９ｍｍとなる。このと
き、スリーブ２１内に固定する磁石である現像主極Ｓ１
のスリーブ表面上での、スリーブ表面に対する法線方向
の磁束密度のピーク値は１４９０ガウスであった。感光
ドラム３とスリーブ２１の最近接距離は０．２〜１．０
ｍｍとした。

【００７０】上記構成で、画像形成を行ない、キャリア
付着の検討をした結果を、表１に示す。

【００７１】（実験例１）

【００７２】

【表１】

【００７３】実験例１−１〜３に示すように感光ドラム
３とスリーブ２１の最近接距離０．２〜１．０ｍｍでキ
ャリア付着は全て良好であった。

【００７４】次に、キャリア付着に関して感光ドラム３
とスリーブ２１の最近接距離ＳＤギャップに対する依存
性についてより詳しく調べるために、キャリア付着を発
生しやすい条件で、上記と同様の検討をした。即ち、ス
リーブ２１に印加するバイアスの直流電圧を−４５０Ｖ
とした。従って、キャリアを付着する方向に働くコント
ラスト電位、即ちバック電位Ｖｂは２５０Ｖとなる。そ
の結果を、表２に示す。

【００７５】

【表２】

【００７６】実験例１−４〜６に示すように感光ドラム
３とスリーブ２１の最近接距離０．２〜１．０ｍｍでや
やキャリア付着を生じたが、レベルは同等であった。

【００７７】この様に、感光ドラム３とスリーブ２１の
最近接距離であるＳＤギャップが０．２〜１．０ｍｍの
範囲で、キャリア付着はＳＤギャップに殆ど依存しない
ことが解かった。

【００７８】詳細は後述するが、本発明者が実験により
確認したところ、キャリア付着を抑制するためには磁性
キャリアの磁化の強さσ１０００が小さい程磁束密度を
大きくする必要があり、この両者には、相関があった。
又、ＳＤギャップが０．２〜１．０ｍｍの範囲で、キャ
リア付着はＳＤギャップに殆んど依存しないことが解か
っていることから、「磁性キャリアの磁化の強さσ１０
００」に対応して「キャリア付着を抑制するために必要
なスリーブ表面上での法線方向の磁束密度のピーク値」
が決定されると考えてもよい。

【００７９】ここで、「キャリア付着を抑制する」一手
段として、バック電位Ｖｂを小さくする方法があるが、
前述したようにバック電位Ｖｂを小さくすると「かぶ
り」を生じ易くなるので、「キャリア付着を抑制する」
条件としては、「カブリＯＫ」で且つ「キャリア付着Ｏ
Ｋ」のバック電位Ｖｂの範囲，即ち「キャリア付着―カ
ブリラチチュード」を調べることが重要である。

【００８０】次に、「キャリア付着―カブリラチチュー
ド」の適正値について述べる。

【００８１】感光ドラム３の潜像形成は、常に同一とい
う訳ではなく、経時・環境等により暗部電位・明部電位
等が変化する。又、現像特性も変化する。従って、「カ
ブリＯＫ」で且つ「キャリア付着ＯＫ」の範囲，即ち
「キャリア付着―カブリラチチュード」が一点でもあれ
ば、実用上問題がないというわけではない。経時・環境
等に対応して暗部電位ＶＤ・明部電位ＶＬ・バイアス電
圧の直流電圧成分ＶＤＣを制御してコントラスト電位Ｖ
ｃ・バック電位Ｖｂを制御することにより、ある程度の
「キャリア付着―カブリラチチュード」があれば、実用
上使用可能となるが、これにも限度がある。又、シビア
に制御すればする程コストが大きくなる。本発明者が種
々の検討した経験上、「キャリア付着―カブリラチチュ
ード」が１５０Ｖ以上であれば、低コストでありなが
ら、経時・環境等が変化しても実用上問題がなく長期に
わたって、「カブリ」，「キャリア付着」共に非常に良
好な画像が得られる。又、「キャリア付着―カブリラチ
チュード」が１２５Ｖ以上であれは、長期にわたって、
「カブリ，「キャリア付着」共に比較的良好な画像が得
られる。又、「キャリア付着―カブリラチチュード」が
１００Ｖ以上あれば、ある程度精密な制御をすることに
より、長期にわたって、「カブリ」，「キャリア付着」
共に良好な画像が得られる。しかし、「キャリア付着―
カブリラチチュード」が１００Ｖ未満の場合は、極めて
高精度の制御をしなければ、長期にわたって、「カブ
リ」，「キャリア付着」共に良好な画像が得られないた
め、装置が極めて高コストとなり、実用的でない。

【００８２】以上から、「キャリア付着―カブリラチチ
ュード」の評価に関して「ラチチュード」が１５０Ｖ以
上ある場合を「非常に良好」，「ラチチュード」が１２
５Ｖ以上ある場合を「かなり良好」，「ラチチュード」
が１００Ｖ以上ある場合を「良好」，「ラチチュード」
が１００Ｖ未満の場合を「不良」とした。

【００８３】上記構成で、感光ドラム３とスリーブ２１
の最近接距離であるＳＤギャップを０．５ｍｍとし、種
々の磁性キャリアを用いることにより「磁性キャリアの
磁化の強さσ１０００」を変化させ、表３に示す種々の
現像ローラを用いることにより「スリーブ表面上での法
線方向の磁束密度のピーク値」を変化させて、更にバッ
ク電位Ｖｂを変化させて、画像形成し、画質・キャリア
付着・カブリの評価を行った結果を、表４に示す。尚、
バック電位Ｖｂは２５Ｖ間隔で変化させた。

【００８４】（実験例２）

【００８５】

【表３】

【００８６】表４において、記号の意味は下記の通り「ガサツキ」の評価に関してＡ：「ガサツキ」がなく、非常になめらかな画質Ｂ：「ガサツキ」が目立たなく、になめらかな画質Ｃ：「ガサツキ」が目立つ「カブリＯＫ」に関して２５Ｖ間隔で変化させたバック電位Ｖｂの中で「カブリ
ＯＫ」となる最も小さい値を表記した。従って、表記電
圧を含めてこれよりも大きい電圧にすると「カブリＯ
Ｋ」となる。「キャリア付着ＯＫ」に関して２５Ｖ間隔で変化させたバック電位Ｖｂの中で「キャリ
ア付着ＯＫ」となる最も大きい値を表記した。従って、
表記電圧を含めてこれよりも小さい電圧にすると「カブ
リＯＫ」となる。「ラチチュード」に関して２５Ｖ間隔で変化させたバック電位Ｖｂの中で「カブリ
ＯＫ」となる最も小さい値と「キャリア付着ＯＫ」とな
る最も大きい値の差を表記した。この値が「カブリＯ
Ｋ」で且つ「キャリアＯＫ」の範囲である。「キャリア付着−カブリラチチュード」の評価に関してＡ：「ラチチュード」が１５０Ｖ以上あり、非常に良好Ｂ：「ラチチュード」が１２５Ｖ以上あり、かなり良好Ｃ：「ラチチュード」が１００Ｖ以上あり、良好Ｄ：「ラチチュード」が１００Ｖ未満であり、不良「総合評価」に関して □：「ガサツキ」，「キャリア付着−カブリラチチュー
ド」共に非常に良好 ◎：「ガサツキ」が非常に良好で、「キャリア付着−カ
ブリラチチュード」がかなり良好 ○：「ガサツキ」が非常に良好で、「キャリア付着−カ
ブリラチチュード」が良好 △：「ガサツキ」が非常に良好で、「キャリア付着−カ
ブリラチチュード」が不良又は、「ガサツキ」がある程
度良好で、「キャリア付着−カブリラチチュード」が良
好〜非常に良好 ×：「ガサツキ」がある程度良好で、「キャリア付着−
カブリラチチュード」が不良又は、「ガサツキ」が不良

【００８７】

【表４】

【００８８】

【表５】

【００８９】感光ドラム３の潜像形成は、常に同一とい
う訳ではなく、経時・環境等により暗部電位・明部電位
等が変化する。又、現像特性も変化する。従って、「カ
ブリＯＫ」で且つ「キャリアＯＫ」の範囲、即ち「キャ
リア付着−カブリラチチュード」が一点でもあれば、実
用上問題がないというわけではない。経時・環境等に対
応して暗部電位ＶＤ・明部電位ＶＬ・バイアス電圧の直
流電圧成分ＶＤＣを制御してコントラスト電位Ｖｃ・バ
ック電位Ｖｄを制御することにより、ある程度の「キャ
リア付着−カブリラチチュード」があれば、実用上使用
可能となるが、これにも限度がある。又、シビアに制御
すればする程コストが大きくなる。本発明者が種々の検
討をした経験上、「キャリア付着−カブリラチチュー
ド」が１５０Ｖ以上あれば、低コストでありながら、経
時・環境等が変化しても実用上問題がなく長期にわたっ
て、「カブリ」，「キャリア付着」共に非常に良好な画
像が得られる。又、「キャリア付着−カブリラチチュー
ド」が１２５Ｖ以上であれば、長期にわたって、「カブ
リ」，「キャリア付着」共に比較的良好な画像が得られ
る。又、「キャリア付着−カブリラチチュード」が１０
０Ｖ以上であれば、ある程度精密な制御をすることによ
り、長期にわたって、「カブリ」，「キャリア付着」共
に良好な画像が得られる。しかし、キャリア付着−カブ
リラチチュード」が１００Ｖ未満の場合は、極めて高精
度の制御をしなければ、長期にわたって、「カブリ」，
「キャリア付着」共に良好な画像が得られないため、装
置が極めて高コストとなり、実用的でない。

【００９０】表４に示す結果から、「ガサツキ」に関し
ては、磁界の強さσ１０００と相関があり、実験例２−
１０〜４３に示すようにσ１０００が１００以下の場合
は「ガサツキ」がなく、非常になめらかな画質が得られ
たが、実験例２−１〜９に示すようにσ１０００が１０
０よりも大きい場合は前記よりも劣ることが解る。

【００９１】次に、「キャリア付着−カブリラチチュー
ド」に関して、「キャリア付着−カブリラチチュード」
が非常に良好である１５０Ｖ以上のものに着目すると、
これを達成するのに必要な磁束密度Ｂｒは磁界の強さσ
１０００と相関があり、磁束密度Ｂｒが８０００×σ１
０００^-0.4以上の時に達成できる。次に、「キャリア付
着−カブリラチチュード」がかなり良好である１２５Ｖ
以上のものに着目すると、これを達成するのに必要な磁
束密度Ｂｒは磁界の強さσ１０００と相関があり、磁束
密度Ｂｒが５９５０×σ１０００^-0.36 以上の時に達成
できる。次に、「キャリア付着−カブリラチチュード」
が良好である１００Ｖ以上のものに着目すると、これを
達成するのに必要な磁束密度Ｂｒは磁界の強さσ１００
０と相関があり、磁束密度Ｂｒが４８５０×σ１０００
^-0.34 以上の時に達成できる。

【００９２】即ち、「キャリア付着−カブリラチチュー
ド」１５０Ｖ以上を得る為に必要な磁束密度Ｂｒは、下
記式（２）となり、同１２５Ｖ，１００Ｖ以上を得る為
に必要な磁束密度Ｂｒは、各々下記式（３），（４）と
なる。

【００９３】Ｂｒ≧７９５０×σ１０００^-0.4 …（２）Ｂｒ≧５９５０×σ１０００^-0.36 …（３）Ｂｒ≧４８５０×σ１０００^-0.34 …（４）

【００９４】上述したように、「ガサツキ」がなく、非
常になめらかな画質を得るにはσ１０００が１００（ｅ
ｍｕ／ｃｍ³ ）以下であればよく、一方、磁性キャリア
のσ１０００を３０（ｅｍｕ／ｃｍ³ ）より小さくする
と、現像スリーブ上での現像剤の搬送性が悪くなり、現
像画像の画質が劣化したり、現像剤の飛散が生じやすく
なるので、σ１０００を３０（ｅｍｕ／ｃｍ³ ）以上に
することが好ましい。従って、式（１）…３０≦σ１０
００≦１００と言う条件を満たせばよい。

【００９５】図１は、実験例２−１〜４２に示す総合評
価を示し、更に、「キャリア付着−カブリラチチュー
ド」が非常に良好である式（２），かなり良好である式
（３），良好である式（４）を示したものであり、更
に、「ガサツキ」がなく、非常になめらかな画質を得て
且つ現像剤の搬送性が良好な式（１）の領域を示してい
る。図において、横軸は磁性キャリアの磁化の強さσ１
０００（ｅｍｕ／ｃｍ³ ）を示し、縦軸はスリーブ表面
上での法線方向の磁束密度Ｂｒを示す。太斜線の領域
は、式（１）と式（２）を満たす領域であり、細斜線の
領域は、式（１）と式（３）を満たす領域であり、ドッ
ト形状の領域は、式（１）と式（４）を満たす領域であ
る。「総合評価」で「ガサツキ」，「キャリア付着−カ
ブリラチチュード」共に非常に良好な□印は太斜線の領
域にあり、「ガサツキ」が非常に良好で且つ「キャリア
付着−カブリラチチュード」がかなり良好な◎は細斜線
の領域にあり、「ガサツキ」が非常に良好で且つ「キャ
リア付着−カブリラチチュード」が良好な○印はドット
形状の領域にあり、上記以外の評価である○印は上記太
斜線、細斜線、ドット形状の領域以外に位置しており、
実験と式が良く一致していることが解る。

【００９６】ところで、前述したようにスリーブ表面上
の磁束密度を大きくするには磁石表面とスリーブ表面の
距離Ｘを小さくすることが効果的である。

【００９７】次に、低コストで汎用性の磁石であるフェ
ライト系磁石を用いて、本発明者が磁束密度Ｂｒと磁石
表面とスリーブ表面の距離Ｘと関係について調べたとこ
ろ、スリーブの外径が約３２．０ｍｍの場合、Ｂｒ＝−
４００Ｘ＋１８４０の関係があることが解った。

【００９８】（実験例３）スリーブの外径を約３２．０
ｍｍとして、スリーブの肉厚ｔと、磁石ローラの外径を
変化させることにより、磁石表面とスリーブ表面の距離
Ｘを変化させて、スリーブ表面上での法線方向の磁束密
度のピーク値との関係を調べた結果を、表５に示す。

【００９９】

【表６】

【０１００】表５に示す結果から、磁束密度Ｂｒと磁石
表面とスリーブ表面の距離Ｘと関係は、Ｂｒ＝−４００
Ｘ＋１８４０を満足することが解る。

【０１０１】ところで、前述したようにスリーブ表面上
の磁束密度を大きくするには磁石表面とスリーブ表面の
距離Ｘを小さくすることが効果的である。

【０１０２】次に、前述フェライト系磁石を用いて、本
発明者がスリーブの外径を変化させ、磁束密度Ｂｒと磁
石表面とスリーブ表面の距離Ｘと関係について調べたと
ころ、スリーブの外径をＤ（ｍｍ）とすると、下記式Ｂ
ｒ＝ｒｏｏｔ（Ｄ／３２）×（−４００Ｘ＋１８４０）
…（５）の関係があることが解った。

【０１０３】（実験例４）スリーブの外径を２０．０ｍ
ｍ，２４．５ｍｍ，３２．０ｍｍとして、磁石ローラの
外径を変化させることにより、磁石表面とスリーブ表面
の距離Ｘを変化させて、スリーブ表面上での法線方向の
磁束密度のピーク値との関係を調べた結果を、表６に示
す。

【０１０４】

【表７】

【０１０５】表６に示す結果から、磁束密度Ｂｒとスリ
ーブ外径Ｄ及び磁石表面とスリーブ表面の距離Ｘと関係
はＢｒ＝ｒｏｏｔ（Ｄ／３２）×（−４００Ｘ＋１８４
０）を満足することが解る。

【０１０６】図２は、実験例４−１〜１２の各スリーブ
外径Ｄにおける磁石表面とスリーブ表面の距離Ｘと磁束
密度Ｂｒの関係を示したものであり、横軸は磁石表面と
スリーブ表面の距離Ｘを示し、縦軸はスリーブ表面上で
の法線方向の磁束密度Ｂｒを示す。○印はスリーブ外径
３２．０ｍｍを示し、実線はその実験式を示しており、
□印はスリーブ外径２４．５ｍｍを示し、点線はその実
験式を示しており、△印はスリーブ外径２０．０ｍｍを
示し、一点鎖線はその実験式を示している。実験値と実
験式が良く一致していることが解る。

【０１０７】ところで、スリーブ表面上の磁束密度を大
きくするには磁石表面とスリーブ表面の距離Ｘをできる
だけ小さくすることが効果的であるが、その為には、前
述したように１）スリーブの肉厚ｔを薄くする、２）ス
リーブと磁石表面の間隔ｇを狭くする、ことが必要であ
る。しかし、１）のスリーブの肉厚ｔを薄くすると、ス
リーブの強度が弱くなる、スリーブの寸法精度を出すの
が難しくなる、等の問題があり、２）のスリーブと磁石
表面の間隔ｇを狭くしすぎると、スリーブと磁石表面が
擦れる場合があり、十分に機能を果たせない等の問題が
ある。従って、磁石表面とスリーブ表面の距離を短くす
ることには自ずと限界がある。

【０１０８】本発明者が検討したところ、スリーブと磁
石表面の間隔ｇは０．２ｍｍ以上あれば、実用上機能を
果たせることが解った。更に検討したところ、以下に示
す工夫をすれば、スリーブと磁石表面の間隔ｇが０．１
ｍｍ以上あれば、機能を果たせることが解った。

【０１０９】（実験例５）図１０は、現像ローラの構成
図であり、非磁性スリーブ２１内には略ローラ状の磁石
２３が固定配置されており、磁石２３の現像主極Ｓ１は
他の部分よりも段差ｄ１だけ肉厚が大きくなっている。
Ｘ１は現像主極部における磁石表面とスリーブ表面の距
離、ｇ１は現像主極部における磁石表面とスリーブ間の
間隔（ギャップ）、ｔはスリーブの肉厚である。Ｘ２は
規制ブレード部における磁石表面とスリーブ表面の距
離、ｇ２は規制ブレード部における磁石表面とスリーブ
間の間隔（ギャップ）である。

【０１１０】キャリア付着を防止する必要から、現像主
極Ｓ１の磁束密度は大きい方が好ましく、規制ブレード
付近に溜まっている現像剤による圧力（磁気的吸引力）
を低減するためにはカット極Ｓ２の磁束密度は小さい方
が好ましい。

【０１１１】この様に現像主極部分に段差を設けて距離
Ｘ１を短くすることにより現像主極Ｓ１の磁束密度を効
果的に増大させながら、カット極Ｓ２の磁束密度を効果
的に低減させることが出来る。

【０１１２】次に数値例につき説明すると、本実施例に
おいては、スリーブ２１の外径は３２．０ｍｍ、肉厚ｔ
は０．７ｍｍ、磁石ローラ２３の外径は３０．０ｍｍ、
現像主極部における磁石２３とスリーブ２１との間隔ｇ
１は０．１ｍｍ、規制ブレード部における磁石２３とス
リーブ２１との間隔ｇ２は０．３ｍｍとした。従って現
像主極部における磁石２３表面とスリーブ２１表面間の
距離Ｘは、０．８ｍｍ、規制ブレード部における磁石２
３表面とスリーブ２１表面間の距離Ｘ２は、１．０ｍｍ
となる。

【０１１３】このとき、スリーブ２１内に固定する磁石
である現像主極Ｓ１のスリーブ上の磁束密度は１５２０
ガウス、カット極Ｓ２のスリーブ上の磁束密度は７２０
ガウスであった。

【０１１４】上記構成で、感光ドラム３とスリーブ２１
の最近接距離であるＳＤギャップを０．５ｍｍとし、実
験例１と同様の条件にて（即ち、磁化の強さσ１０００
が６６ｅｍｕ／ｃｍ³ の磁性キャリアを用いて）画像形
成を行ったところ、カブリがなく、キャリア付着がなく
「キャリア付着−カブリラチチュード」が１５０Ｖ以上
で非常に良好であり、低濃度（ハイライト領域）、中間
濃度領域（ハーフトーン領域）の再現性が良好で、画像
のガサツキがなく、非常になめらかで、濃度むらがな
く、鮮明で高画質な画像が長期にわたって安定して得ら
れた。

【０１１５】この様に、現像主極部における磁石表面と
スリーブ表面との間隔は０．１ｍｍ以上あれば、使用可
能であることが解った。

【０１１６】次に、本発明者が検討したところ、以下に
示すように、スリーブの肉厚ｔは０．３ｍｍ以上あれ
ば、実用上機能を果たせることが解った。

【０１１７】（実験例６）スリーブの外径を約３２．０
ｍｍとして、スリーブの肉厚ｔが０．５ｍｍ，０．３ｍ
ｍ，０．２ｍｍの現像ローラを用いて、実験例６と同様
の条件にて（即ち、磁化の強さσ１０００が６６ｅｍｕ
／ｃｍ³ の磁性キャリアを用いて）画像形成を行ったと
ころ、スリーブの肉厚ｔが０．５ｍｍ，０．３ｍｍの場
合は、カブリがなく、キャリア付着がなく、画像のガサ
ツキがなく、濃度むらがなく、鮮明で高画質な画像が長
期にわたって安定して得られたが、スリーブの肉厚ｔが
０．２ｍｍの場合は、画像の濃度むらを生じた。スリー
ブの肉厚が薄い場合は、スリーブが変形してスリーブ上
の現像剤のコートにむらを生じて、その為、画像の濃度
むらを生じたものと思われる。

【０１１８】この様に、スリーブの肉厚ｔは０．３ｍｍ
以上あれば、使用可能であることが解った。又、前述し
たように、現像主極部における磁石表面とスリーブ表面
との間隔は０．１ｍｍ以上であれば、使用可能であるこ
とも解っている。従って、磁石表面とスリーブ表面の距
離Ｘが０．４ｍｍ以上あれば、使用可能であるといえ
る。

【０１１９】次に、良好な「キャリア付着−カブリラチ
チュード」を得るために、磁石表面とスリーブ表面の距
離Ｘをどのような値にすればよいかについて説明する。

【０１２０】前述したように、「キャリア付着−カブリ
ラチチュード」１５０Ｖ，１２５Ｖ，１００Ｖ以上を得
る為に必要な磁束密度Ｂｒは、各々下記式（２），
（３），（４）となる。

【０１２１】Ｂｒ≧７９５０×σ１０００^-0.4 …（２）Ｂｒ≧５９５０×σ１０００^-0.36 …（３）Ｂｒ≧４８５０×σ１０００^-0.34 …（４）

【０１２２】又、フェライト系磁石を用いた場合の、磁
束密度Ｂｒと磁石表面とスリーブ表面の距離Ｘとの関係
については下記式（５）となる。

【０１２３】Ｂｒ＝ｒｏｏｔ（Ｄ／３２）×（−４００Ｘ＋１８４０）…（５）

【０１２４】式（２），（３），（４）と式（５）よ
り、「キャリア付着−カブリラチチュード」１５０Ｖ，
１２５，１００Ｖ以上を得るのに必要な磁束密度Ｂｒを
得る為には磁石表面とスリーブ表面の距離Ｘは、各々下
記式（６），（７），（８）となる。

【０１２５】Ｘ≦−１１２．４２×Ｄ^-0.5×σ１０００^-0.4＋４．６ …（６）Ｘ≦−８４．１５×Ｄ^-0.5×σ１０００^-0.36 ＋４．６ …（７）Ｘ≦−６８．５９×Ｄ^-0.5×σ１０００^-0.34 ＋４．６ …（８）

【０１２６】更に、磁石表面とスリーブ表面の距離Ｘは
実用上０．４ｍｍ以上必要であることから、実用上使用
可能で且つ「キャリア付着−カブリラチチュード」１５
０Ｖ，１２５Ｖ，１００Ｖ以上を得るのに必要な磁石表
面とスリーブ表面の距離Ｘは、各々下記式（９），（１
０），（１１）となる。

【０１２７】０．４≦Ｘ≦−１１２．４２×Ｄ^-0.5×σ１０００^-0.4＋４．６ …（９）０．４≦Ｘ≦−８４．１５×Ｄ^-0.5×σ１０００^-0.36 ＋４．６ …（１０）０．４≦Ｘ≦−６８．５９×Ｄ^-0.5×σ１０００^-0.34 ＋４．６ …（１１）

【０１２８】図３は、磁性キャリアの磁化の強さσ１０
００に対して「キャリア付着−カブリラチチュード」が
良好で、強度的にも実用上使用可能な現像ローラの磁石
表面とスリーブ表面の距離Ｘを示したものであり、横軸
は磁性キャリアの磁化の強さσ１０００を示し、縦軸は
磁石表面とスリーブ表面の距離Ｘを示す。図３（ａ）は
スリーブ外径３２．０ｍｍの例で、図３（ｂ）はスリー
ブ外径２０．０ｍｍの例であり、実線は「キャリア付着
−カブリラチチュード」が１５０Ｖ以上と非常に良好で
ある式（９）を示しており、点線は「キャリア付着−カ
ブリラチチュード」が１２５Ｖ以上とかなり良好である
式（１０）を示しており、一点鎖線は「キャリア付着−
カブリラチチュード」が１００Ｖ以上と良好である式
（１１）を示している。更に、σ１０００＝３０，σ１
０００＝１００を細点線で示している。この２つの細点
線の間が、現像剤の搬送性が良好で、画像のガサツキが
なく、非常になめらかな画質を得る範囲であり、式
（１）を満たしている。

【０１２９】太斜線の領域は、式（１）と式（９）を満
たす領域であり、搬送性が良好で「ガサツキ」が非常に
良好で且つ「キャリア付着−カブリラチチュード」が非
常に良好な領域である。細斜線の領域は、式（１）と式
（１０）を満たす領域であり、搬送性が良好で「ガサツ
キ」が非常に良好で且つ「キャリア付着−カブリラチチ
ュード」がなり良好な領域である。ドット形状の領域
は、式（１）と式（１１）を満たす領域であり、搬送性
が良好で「ガサツキ」が非常に良好で且つ「キャリア付
着−カブリラチチュード」が良好な領域である。

【０１３０】次に、本発明者が検討したところ、以下に
示すように、磁石表面とスリーブ表面の距離Ｘを０．９
ｍｍ以下にすることにより、現像ローラの設計自由度が
高くすることができ、画像濃度がより高い画像を得た
り、より鮮明で高画質な画像を得たりすることが出来
る。

【０１３１】例えば、図１１、図１２は、現像主極にお
ける現像スリーブ２１上の磁束密度分布の形態を説明す
るための図であり、現像スリーブ２１上の垂直方向の磁
束密度と位置（現像スリーブの回転中心に対する角度）
を示している。図１１においては実線は磁石表面とスリ
ーブ表面の距離Ｘを０．９ｍｍ以下にした場合である
が、磁束密度分布がシャープになっているが、磁石表面
とスリーブ表面の距離Ｘを離していくと、点線で示すよ
うに磁束密度分布がなまってブロードの形状となってい
る。又、図１２において実線は磁石表面とスリーブ表面
の距離Ｘを０．９ｍｍ以下にした場合であるが、磁束密
度のピークが２つあり、中央にやや凹みを有した矩形形
状となっている。しかし、磁石表面とスリーブ表面の距
離Ｘを離していくと、点線で示すように磁束密度分布が
なまって１つのブロードの形状となっている。

【０１３２】上述のように磁束密度分布の形状を精密に
制御しようとしても、磁石表面とスリーブ表面の距離Ｘ
を大きくすると、磁束密度分布がなまってしまい、うま
く制御できない。本発明者が検討したところ、磁石表面
とスリーブ表面の距離Ｘを０．９ｍｍ以下にすることに
より、所望の磁束密度分布の形状が得られた。

【０１３３】この様に磁石表面とスリーブ表面の距離Ｘ
を０．９ｍｍ以下にすることにより現像ローラの設計自
由度を高くすることができるので、画像濃度がより高い
画像を得たり、より鮮明で高画質な画像を得たりするこ
とが出来る。

【０１３４】図４は、図３の磁石表面とスリーブ表面の
距離Ｘを０．９ｍｍ以下にしたものであり、この様にす
ることにより、図３の効果に加えて、現像ローラの設計
自由度を高くすることができるものであり、画像濃度が
より高い画像を得たり、より鮮明で高画質な画像を得た
りすることが出来る。

【０１３５】（測定方法）次に、現像剤の各種物性の測
定方法について説明する。

【０１３６】○非磁性トナーの体積平均粒径の測定の仕
方体積平均粒径は１００μｍのアパーチャーを使用しコー
ルターカウンターＴＡ−ＩＩを使用して測定した。

【０１３７】即ち、測定装置としてはコールターカウン
ターＴＡ−ＩＩ型（コールター社製）を用い、個数平均
分布、体積平均分布を出力するインターフェース（日科
機製）及びＣＸ−ｉパーソナルコンピュータ（キヤノン
製）を接続し電解液は１級塩化ナトリウムを用いて１％
ＮａＣｌ水溶液を調製する。

【０１３８】測定方としては前記電解水溶液１００〜１
５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアル
キルベンゼンスルホン酸塩を０．１〜５ｍｌ加え、更に
測定試料０．５〜５０ｍｇを加える。

【０１３９】試料を懸濁した電解液は超音波分散液で約
１〜３分間分散処理を行い、前記コールターカウンター
ＴＡ−ＩＩ型により、アパーチャーとして１００μｍの
アパーチャーを用いて２〜４０μｍの粒子の粒度分布を
測定して体積平均分布を求める。

【０１４０】これら求めた体積平均分布より、体積平均
粒径を得る。

【０１４１】○磁性キャリアの重量平均粒径の測定の仕
方キャリアの重量平均粒径は以下の通りにして測定でき
る。即ち、まず以下の手順でキャリアの粒度分布を測定
する。

【０１４２】１．試料約１００ｇを０．１ｇの桁まで計
り取る。

【０１４３】２．篩は、１００メッシュから４００メッ
シュの標準篩（以下篩という）を用い、上から１００，
１４５，２００，２５０，３５０，４００の大きい順に
積み重ね底には受け皿を置き、試料は一番上の篩に入れ
て蓋をする。

【０１４４】３．これを振動機によって水平旋回数毎分
２８５±６回、衝動回数毎分１５０±１０回で１５分間
ふるう。

【０１４５】４．ふるった後、各篩及び受け皿内の鉄粉
を０．１ｇの桁まで計り取る。

【０１４６】５．重量百分率で小数第２位まで算出し、
ＪＩＳ−Ｚ８４０１によって小数第１位まで丸める。但
し、篩の枠の寸法は篩面から上の内径が２００ｍｍ、上
面から篩面までの深さが４５ｍｍであること。

【０１４７】各部のキャリア粒子の重量の総和は、始め
取った試料の質量の９９％以下であってはならないこ
と。又、平均粒径は上述の粒度分布測定値より、下式に
従って求める。平均粒径（μｍ）＝（（メッシュ篩の残量）×１４０＋
（１４５メッシュ篩の残量）×１２２＋（２００メッシ
ュ篩の残量）×９０＋（２５０メッシュ篩の残量）×６
８＋（３５０メッシュ篩の残量）×５２＋（４００メッ
シュ篩の残量）×３８（全篩通過量）×１７）／１００

【０１４８】キャリアの５００メッシュ以下の量は５０
ｇ入り試料量を５００メッシュ標準篩に乗せて下から吸
引して重量減少から算出する。

【０１４９】○磁性キャリアの抵抗値の測定の仕方磁性キャリア粒子の抵抗値の測定は測定電極面積４ｃｍ
² 、電極間間隔０．４ｃｍのサンドイッチタイプのセル
を用い、片方の電極１ｋｇ重量の加圧下で、両電極間の
印加電圧Ｅ（Ｖ／ｃｍ）を印加して、回路に流れた電流
から磁性粒子の抵抗値を測定した値である。

【０１５０】○磁性キャリアの磁気特性測定の求め方磁性キャリアの磁気特性測定値は、理研電子株式会社の
直流磁化Ｂ−Ｈ特性自動記録装置ＢＨＨ−５０を用い
て、最大１００００エルステッドの磁場中に置かれた磁
性粒子の磁化を測定し、記録紙に描かれたヒステリシス
曲線に基づいて求めた。この際、直径（内径）６．５ｍ
ｍ、高さ１０ｍｍの円柱状の容器にキャリアを荷重約２
ｇ重程度で充填し、容器内でキャリアが動かないように
してその磁化の強さを測定する。

【０１５１】

【発明の効果】以上説明したように、本出願に係る第１
の発明によれば、低コストにすると共に、キャリア付着
・カブリ等を抑制し、且つ画像のガサツキがなく、鮮明
で高画質な画像を安定して維持することが出来る。

【０１５２】また、本出願に係る第２の発明によれば、
低コストにすると共に、キャリア付着・カブリ等をより
良好に抑制し、且つ画像のガサツキがなく、鮮明で高画
質な画像を安定して維持することが出来る。

【０１５３】また、本出願に係る第３の発明によれば、
低コストにすると共に、キャリア付着・カブリ等を非常
に良好に抑制し、且つ画像のガサツキがなく、鮮明で高
画質な画像を安定して維持することが出来る。

【０１５４】また、本出願に係る第４の発明によれば、
上記第１〜３の発明に加えて、磁石ローラの設計自由度
を高くすることが出来る。

【０１５５】また、本出願に係る第５の発明によれば、
上記第１〜３の発明に加えて、現像装置のコストを更に
低くすることが出来る。

【０１５６】また、本出願に係る第６の発明によれば、
上記第１〜３の発明に加えて、規制ブレード付近におけ
る現像剤によるスリーブへかかる圧力を低減して、高画
質な画像を更に安定して得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】磁性キャリアの磁化の強さと磁束密度の関連の
好適範囲の説明図。

【図２】磁石表面〜スリーブ表面の距離と磁束密度の関
連の説明図。

【図３】磁性キャリアの磁化の強さと磁石表面とスリー
ブ表面との距離の関連の好適範囲の説明図。

【図４】磁性キャリアの磁化の強さと磁石表面とスリー
ブ表面との距離の関連の好適範囲の説明図。

【図５】本発明を適用した現像装置の一実施例の断面
図。

【図６】本発明の一実施例に用いた現像ローラの断面
図。

【図７】現像スリーブ上の法線方向の磁束密度の測定法
の説明図。

【図８】磁性キャリアの磁化と現像装置の回転トルクの
関係の説明図。

【図９】磁性キャリアの磁化と耐久後の画質との関係の
説明図。

【図１０】現像ローラの断面図。

【図１１】スリーブ上の磁束密度分布形態の説明図。

【図１２】スリーブ上の磁束密度分布形態の説明図。

【符号の説明】

３感光ドラム（像担持体）２１現像スリーブ２２振動バイアス電源２３磁石２５規制ブレードＳ１現像主極Ｓ２カット極Ｘ、Ｘ１、Ｘ２磁石表面とスリーブ表面との距離ｔスリーブの肉厚ｇ、ｇ１、ｇ２磁石表面とスリーブとの間隔Ｄ現像剤

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非磁性トナーと磁性キャリアからなる２
成分現像剤を用い、像担持体に対向して相対移動し、内
部に複数の磁界発生手段を具備した現像剤支持手段と、
現像剤支持手段上の現像剤の層厚を規制する現像剤層厚
規制手段とを具備し、像担持体を現像する磁気ブラシ現
像装置において、磁界発生手段としてフェライト系磁石
を用い、且つ、前記磁性キャリアの磁化の強さσ１００
０〔ｅｍｕ／ｃｍ³ 〕と、現像剤支持手段上における放
射方向の磁束密度Ｂｒ〔ガウス〕と、現像位置における
現像剤支持手段表面と磁界発生手段表面の距離Ｘ〔ｍ
ｍ〕が、下記式３０≦ σ１０００≦１００Ｂｒ≧４８５０×σ１０００^-0.34 ０．４≦Ｘ≦−６８．５９×Ｄ^-0.5×σ１０００^-0.34
＋４．６であることを特徴とする磁気ブラシ現像装置。ここで、
σ１０００は磁界の強さ１０００ガウスにおける磁性キ
ャリアの単位体積当たりの磁化の強さ〔ｅｍｕ／ｃｍ
³ 〕，Ｄは現像剤支持手段表面と現像剤支持手段の回転
中心との距離〔ｍｍ〕である。
【請求項２】非磁性トナーと磁性キャリアからなる２
成分現像剤を用い、像担持体に対向して相対移動し、内
部に複数の磁界発生手段を具備した現像剤支持手段と、
現像剤支持手段上の現像剤の層厚を規制する現像剤層厚
規制手段とを具備し、像担持体を現像する磁気ブラシ現
像装置において、磁界発生手段としてフェライト系磁石
を用い、且つ、前記磁性キャリアの磁化の強さσ１００
０〔ｅｍｕ／ｃｍ³ 〕と、現像剤支持手段上における放
射方向の磁束密度Ｂｒ〔ガウス〕と、現像位置における
現像剤支持手段表面と磁界発生手段表面の距離Ｘ〔ｍ
ｍ〕が、下記式３０≦ σ１０００≦１００Ｂｒ≧５９５０×σ１０００^-0.36 ０．４≦Ｘ≦−８４．１５×Ｄ^-0.5×σ１０００^-0.36
＋４．６であることを特徴とする磁気ブラシ現像装置。ここで、
σ１０００は磁界の強さ１０００ガウスにおける磁性キ
ャリアの単位体積当たりの磁化の強さ〔ｅｍｕ／ｃｍ
³ 〕，Ｄは現像剤支持手段表面と現像剤支持手段の回転
中心との距離〔ｍｍ〕である。
【請求項３】非磁性トナーと磁性キャリアからなる２
成分現像剤を用い、像担持体に対向して相対移動し、内
部に複数の磁界発生手段を具備した現像剤支持手段と、
現像剤支持手段上の現像剤の層厚を規制する現像剤層厚
規制手段とを具備し、像担持体を現像する磁気ブラシ現
像装置において、磁界発生手段としてフェライト系磁石
を用い、且つ、前記磁性キャリアの磁化の強さσ１００
０〔ｅｍｕ／ｃｍ³ 〕と、現像剤支持手段上における放
射方向の磁束密度Ｂｒ〔ガウス〕と、現像位置における
現像剤支持手段表面と磁界発生手段表面の距離Ｘ〔ｍ
ｍ〕が、下記式３０≦σ１０００≦１００Ｂｒ≧７９５０×σ１０００^-0.4 ０．４≦Ｘ≦−１１２．４２×Ｄ^-0.5×σ１０００^-0.4
＋４．６であることを特徴とする磁気ブラシ現像装置。ここで、
σ１０００は磁界の強さ１０００ガウスにおける磁性キ
ャリアの単位体積当たりの磁化の強さ〔ｅｍｕ／ｃｍ
³ 〕，Ｄは現像剤支持手段表面と現像剤支持手段の回転
中心との距離〔ｍｍ〕である。
【請求項４】請求項１〜３に記載の磁気ブラシ現像装
置において、前記現像位置における現像剤支持手段表面
と磁界発生手段表面の距離Ｘ〔ｍｍ〕が、Ｘ≦０．９で
あることを特徴とする磁気ブラシ現像装置。
【請求項５】請求項１〜４に記載の磁気ブラシ現像装
置において、前記現像剤支持手段が非磁性円筒のアルミ
ニウムからなることを特徴とする磁気ブラシ現像装置。
【請求項６】請求項１〜５に記載の磁気ブラシ現像装
置において、現像位置における現像剤支持手段表面と磁
界発生手段表面の距離をＸ１とし、現像剤層厚規制手段
近傍における現像剤支持手段表面と磁界発生手段表面の
距離をＸ２としたときに、Ｘ１＜Ｘ２であることを特徴
とする磁気ブラシ現像装置。