JPH09269661A

JPH09269661A - 現像装置

Info

Publication number: JPH09269661A
Application number: JP35565996A
Authority: JP
Inventors: Nobumasa Furuya; 信正古谷; Shigehito Andou; 滋仁安東
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1996-02-02
Filing date: 1996-12-24
Publication date: 1997-10-14

Abstract

(57)【要約】【課題】トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を用
い、像担持体上の静電潜像を可視化する現像装置におい
て、機械的に現像剤層の層厚を規制することなく、現像
剤担持体上に均一な現像剤の薄層を形成し、現像剤の劣
化を低減する。【解決手段】像担持体１と近接・対向するように配置
される現像剤担持体１２が円筒状の導電性基体とこの周
面に形成された磁気記録層とを有する。この磁気記録層
にはＳ極と、Ｎ極とが交互に着磁され、隣り合う磁極間
の距離が２５μｍ〜２５０μｍとなっている。このよう
な現像剤担持体の周面に現像剤が供給されると、磁性キ
ャリアが現像剤担持体の表面に吸着され、磁力線は現像
剤担持体の表面から垂直方向に急激に減衰する。したが
って現像剤担持体の表面にほぼ均一な薄い現像剤層が形
成される。一方、現像剤担持体の表面に、中心間隔が２
５μｍ〜２００μｍで細帯状の電極を形成し、隣り合う
電極間に直流電圧を印加してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真記録装置
又は静電記録装置等で用いられ、静電電位の差による潜
像にトナーを選択的に転移して可視化する現像装置に係
り、特にキャリアとトナーとを混合した二成分現像剤を
用いる現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機・プリンタ等の画像形成装置とし
ては、電子写真式又は静電記録式の装置が広く用いられ
ている。このような装置は像担持体上に静電潜像を形成
し、これにトナーを転移して可視像とした後、このトナ
ー像を記録用紙等に転写するように構成されている。

【０００３】上記像担持体上の静電潜像を現像する現像
装置には、トナー及び磁性キャリアからなる二成分現像
剤を像担持体表面に接触させ、トナーの転移による現像
を行ういわゆる接触型二成分現像装置がある。この現像
装置は、現像剤中におけるトナー濃度の制御が必要であ
ること、現像剤の撹拌機構が必要となり装置が大型化す
るという課題を有するものの、画質特性および現像剤の
搬送性等の点で優れた特性を有し、現像装置の主流とな
っている。

【０００４】図３３は、上記接触型二成分現像装置の一
例を示す概略構成図であり、磁石ロール４０１ａとその
周囲で回転駆動するスリーブ４０１ｂとを備えた現像ロ
ール４０１を有している。また、スリーブ４０１ｂの周
面に二成分現像剤を供給する供給部材４０２と、トリマ
と称される層厚規制部材４０３とを備えており、これに
よってスリーブ上に適切な厚さの現像剤層を形成する。
このようにして形成された現像剤層は磁石ロール４０１
ａによる磁界にしたがってキャリアが穂状に連なった磁
気ブラシを形成し、像担持体４１０との対向位置でこの
像担持体４１０と接触してトナーのみを転移するように
なっている。

【０００５】また、上記接触型二成分現像装置では像担
持体４１０の表面を現像剤の磁気ブラシが機械的に摺擦
するため、磁気ブラシによるいわゆる刷毛跡や掃き寄せ
等の画質欠陥が生じやすい。そこで、この欠点を回避す
るために、像担持体表面に現像剤を接触させずに現像す
る、いわゆる非接触型の二成分現像装置も多数提案され
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように層厚規制部材を用いた場合には、層厚規制部材の
背面部すなわち現像剤搬送方向の上流側で、現像剤が過
度に充填された状態となるため現像剤に強い圧縮力が作
用する。また現像剤が層厚規制部材と現像剤担持体の間
隙を通過する際には、現像剤に強い摩擦力が作用する。
このような力によって現像剤に劣化が発生する。

【０００７】上記現像剤の劣化はトナーの劣化とキャリ
アの劣化とに大別され、双方とも圧縮力や摩擦力等によ
り発生するものであり、トナーおよびキャリアの代表的
な劣化形態とその影響は次のとおりである。一般にトナ
ー表面には、帯電性及び流動性向上のために加えられた
外添剤が付着しており、現像剤に圧縮力や摩擦力が作用
すると、この外添剤がトナー表面から剥離したり、トナ
ーの樹脂中へ埋没する。このような外添剤の剥離や埋没
の生じた状態がトナーの劣化の代表的な形態であり、こ
のような劣化が進行すると摩擦帯電特性が変化し、トナ
ーの電荷量分布は極めて広く不安定となる。このため、
電荷量の低いトナーおよび所定の極性と逆極性に帯電し
たトナー（以降、逆極性トナーと称す）が生じて背景部
へのカブリが発生する。

【０００８】また上記のようなトナーの劣化が生じる
と、トナーとキャリアとの接触面積が増大するために、
トナーとキャリアとの間の付着力は増大する。このた
め、トナーはキャリアの表面から剥離し難くなり、現像
されるトナー量は減少して画像濃度が低下してしまう。
特に非接触型二成分現像においては、トナーと像担持体
との間の付着力が存在しないために、トナーのキャリア
表面からの剥離は、電界によりトナーに作用するクーロ
ン力が、トナーとキャリアとの間の付着力に勝った場合
に発生する。従って、トナー劣化に伴うトナーとキャリ
アとの間の付着力の増大により、画像濃度の低下は顕著
に表われる。このように、トナーの劣化による画像欠陥
が発生する状態となると、現像剤の寿命が尽きたという
ことであり、現像剤の交換が必要となる。

【０００９】一方、キャリアの劣化は、キャリア表面へ
のトナー並びにトナーの外添剤の固着によって発生す
る。このような劣化が生じると、キャリア表面にトナー
と同種の材料が存在するために、トナーとキャリアとの
摩擦帯電序列の差は、劣化前に比べて小さくなる。従っ
て、キャリアの劣化に伴いトナーの電荷量は減少し、電
荷量の低いトナーおよび逆極性トナーが生じて、背景部
へのカブリが発生することになる。

【００１０】また、層厚規制部材を用いる二成分現像装
置の他の問題点として次のような事項がある。非磁性ま
たは磁性の材料からなるトリマを用いる場合には、現像
剤の搬送量が層厚規制部材と現像剤担持体表面との間
隙、並びに現像剤担持体の磁極の位置関係に依存するた
め、層厚規制部材の寸法精度および設定精度が画質に大
きく影響する。従って、良好な画像を得るためには、上
記間隙を極めて高精度に設定する必要がある。このた
め、層厚規制部材の加工や設置に多くの手間が必要とな
り、製造コストが増大することになる。

【００１１】特に、近年の画像形成装置では、解像性や
細線再現性等の優れた現像を行うこと、電位が低い潜像
の現像を行うこと、さらに高速プロセスにおいて高い現
像効率を得ることが要求されており、このような場合に
は上記問題点はより顕著となる。つまり、上記のような
場合には現像間隙すなわち現像剤担持体と像担持体との
間隙を狭く設定することが望ましく、この場合の現像剤
層は、より搬送量が少ない薄い層としなければならな
い。このため、層厚規制部材と現像剤担持体表面との間
隙をより狭く設定する必要があるが、この間隙が狭くな
るほど、層厚規制部材の寸法精度および設定精度の画質
への影響が大きくなる。また、間隙を狭くするほど現像
剤に作用する圧縮力や摩擦力が大きくなるために、現像
剤の劣化が促進されるからである。

【００１２】本発明は、上記のような事情に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、機械的に現
像剤層の層厚を規制することなく均一な現像剤の薄層を
形成すること、およびこれにより現像剤の劣化を低減し
て良好な画像を安定して得ることができる現像装置を提
供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

［現像剤担持体の周囲に磁界を形成する構成］上記問題
点を解決するために、周面上に二成分現像剤を担持して
搬送する現像剤担持体が、ほぼ一層のキャリアを周面上
にほぼ均一に吸着する複数の磁極を備えるものとする。
これらの磁極は、発生させる磁界の強さ及び磁極間隔を
適切に選択することによって、上記のようなキャリアの
層を形成することができるように設定されている。例え
ば、現像剤担持体の周面付近に着磁された隣り合う磁極
間の距離を２５μｍ〜２５０μｍ程度とし、Ｓ極とＮ極
とが交互となるように着磁されていると、一般に用いら
れる粒径が２５μｍ〜２００μｍ程度のキャリアをほぼ
均一にほぼ一層だけ吸着することができる。なお、上記
磁極は、現像剤担持体の周面に磁性体層を設けて、これ
に着磁したものであってもよいし、着磁された磁性体層
の上に非磁性体層が積層されていてもよい。また、現像
剤担持体を、無端状の周面が周回移動する外周部材と、
その内部に設けられた内部部材からなるものとし、この
内部部材の周面付近に上記磁極を設けてもよい。

【００１４】このような磁極により、ほぼ均一なキャリ
アの薄層が形成される原理は次のようなものと考えるこ
とができる。上記のように狭い間隔で配置された磁極に
よる磁力線は隣接する極性の異なる磁極へと向かうため
に、現像剤担持体表面に垂直な方向の磁界成分は、現像
剤担持体表面の近傍において急激に減衰する。また、磁
性キャリアの層が周面に形成されると磁力線が現像剤担
持体の周面と接触する磁性キャリアの層内を通り、その
外側にほとんど分布しない状態となる。従って、キャリ
アは磁極上の部分に集中して付着することなく、磁界に
沿った状態でほぼ一層だけが整然と並んだ状態で吸着さ
れる。このため、現像剤担持体上には現像剤の未付着部
が無く、且つ山谷構造を持たない薄い現像剤層が形成さ
れ、磁力により保持されて現像領域へ搬送される。

【００１５】また、上記現像装置で用いる現像剤の磁性
キャリアは１０⁶ ／（４π）Ａ／ｍの磁界中における磁
化が４５ｋＡ／ｍ以上３６０ｋＡ／ｍ以下となるものを
用いるのが望ましい。磁性キャリアの磁化が小さいと、
上記磁極が形成する磁界によって現像剤担持体上へ吸着
される力が小さくなる。このため、磁極間隔が小さく設
置されて現像剤担持体の表面に垂直な方向の磁界成分が
急激に減水しているとキャリアが現像剤担持体の表面に
吸着されない部分（現像剤層の抜け）が生じ易くなる。
このような現像剤層の抜けがあると低濃度部における微
小な濃度ムラや細線の再現性不良が発生する。一方、磁
性キャリアの磁化が大きいと、現像剤担持体の磁極パタ
ーンに応じて強い吸着力が作用し、磁極上と磁極間とで
ほぼ均一な現像剤層、つまり山谷構造のない現像剤層を
形成するのが難しくなる。現像剤層にこのような山谷構
造があると、低濃度部において磁極ピッチと対応した濃
度ムラが発生したり、細線の幅に微小なムラを生じたり
することになる。このように、磁性キャリアの磁化は上
記磁極によって形成される現像剤層の状態に影響を及ぼ
すものであり、磁化の大きさを上記範囲とすることによ
り、ほぼ一層の現像剤層を現像剤担持体上に形成するの
が容易となる。

【００１６】上記のような現像装置では、現像剤担持体
に設けられた磁極の作用によって、層厚規制部材を用い
ることなく現像剤の薄層を形成することができるので、
現像剤に大きな負荷をかけることがなく、現像剤の劣化
を防止することができる。また、現像剤担持体の磁力の
みにより現像剤層を形成するので、現像剤搬送量が部品
精度に依存せず且つ経時変化は発生しない。さらに、磁
極の間隔が十分に狭く設定されているため、磁極パター
ンによる影響は発生せず、均一性の高い画像が得られ
る。また、磁性キャリアは磁極と磁極との間で閉磁気回
路状のブリッジを形成するため、現像剤担持体上のキャ
リア層には強い磁気拘束力が作用する。従って、現像剤
の飛散および静電潜像担持体上へのキャリアの付着は発
生しない。

【００１７】上記現像装置で用いられる現像剤担持体
は、導電層とその上に形成された磁気記録層とで主要部
が構成されるものとし、この磁気記録層に上記磁極を設
けたものとすることができる。この導電層には現像バイ
アス電圧を印加し、像担持体上の潜像との間に電界を形
成することによって、トナーが潜像に転移される。

【００１８】上記磁気記録層には着磁用ヘッドによって
着磁が行われるが、上記磁気記録層の下側に軟磁性体層
を配設しておくことにより、磁気記録層の厚さ方向にＮ
極およびＳ極とが生じるように着磁することができ、強
い磁極を得ることができる。つまり、軟磁性体層が磁束
の通路となるため、磁気記録層に対して現像剤担持体表
面と垂直な方向の着磁を施す際に、磁気記録層を磁化す
る着磁用ヘッドを磁気記録層側のみに設け、着磁ヘッド
から磁気記録層を垂直に通過して背後の軟磁性体層に至
る磁束を形成することが可能となる。なお、上記軟磁性
体とは、磁界中に置かれると磁化するが、外部の磁界が
作用しない状態では磁性を示さない材料からなるもので
ある。

【００１９】また、現像剤担持体は上記磁極が周回方向
の全域にわたってほぼ均等に設けられ、この着磁された
部分が周回駆動される構成としてもよいし、磁極が設け
られた内部部材と、この周囲を周回する外周部材を有す
るものとしてもよい。上記内部部材と外周部材とを有す
るものでは、内部部材の少なくとも現像剤担持体上に現
像剤層を形成する部位に上記磁極を配置し、この磁界に
よって外周部材の周面上に現像剤の薄層を形成すること
ができる。そして、前記外周部材の回転により現像剤を
搬送し、現像領域で像担持体と近接又は接触させてトナ
ー像の形成に供する。このような現像剤担持体では、現
像剤層を形成する部位以外では任意の磁石パターンとす
ることが可能となり、画質や画像形成速度等の要求に対
して適宜最適な磁石パターンによる対応が可能となる。

【００２０】なお、上記のような構成と同様に現像剤担
持体に小さなピッチで磁極を設ける技術が特開平３−２
５９２７６号公報に記載されている。この公報に記載の
技術は、現像ロール（現像剤担持体）を単一の回転体で
構成し、その周囲に１００μｍ程度以下の小さなピッチ
で磁極を設け、一成分磁性現像剤をその周面に吸着する
ものである。これにより、磁極の位置に対応して吸着さ
れる現像剤量のムラが生じるのを低減し、この現像剤層
を現像領域におけるトナー像の形成に供する。このよう
な構成により現像ロールを固定支持された磁石ロールと
その周囲で回転するスリーブを有する構造とすることな
く、単純な構成で濃度ムラのない現像を行うものであ
る。

【００２１】しかし、この公報に記載の現像装置は一成
分磁性現像剤を用いるのを前提としており、一成分現像
剤は粒径が７〜１５μｍであり、着磁ピッチを１００μ
ｍ程度以下としても吸着された現像剤は現像ロールの周
面上で穂状となる。このため、層厚規制部材で穂の高さ
を機械的に規制しないと均一な現像剤層を形成すること
ができず、層厚規制部材を用いることを前提としてい
る。このように上記公報に記載の技術は本願に係る発明
と扱う現像剤が異なり、目的も異なるもので全く異質の
技術的思想に基づくものである。

【００２２】［現像剤担持体の周囲に電界を形成する構
成］上記問題点を解決する別の手段として、現像剤担持
体の周面上にほぼ一層のキャリアをほぼ均等に吸着する
電界を形成する。例えば、上記現像剤担持体の周面に複
数の線状又は細帯状の電極を設け、これらの隣り合う電
極間に電圧を印加する電源装置を有するものとする。隣
り合う上記電極間の距離は２５μｍ〜２００μｍとする
のが望ましく、隣り合う前記電極間には０．８Ｖ／μｍ
程度以上の電位差が生じるように電圧を印加するのが望
ましい。

【００２３】上記のように現像剤担持体の周面に沿って
電界を形成することにより、周辺にあるキャリアは＋極
および−極が誘導されて分極する。このキャリアが電気
的な力で現像剤担持体の周面に吸着され、このキャリア
に付着しているトナーとともに現像剤の薄層を形成す
る。このとき、隣り合う電極間の電気力線はほとんどが
高抵抗材料からなるキャリアの中を通り、現像剤担持体
に接触するキャリア層の外側にはほとんど電気力線が出
てこない。このため、現像剤担持体の周面上にほぼ一層
のキャリア層がほぼ均等に形成される。この現像剤層が
像担持体と対向する現像領域に搬送され、トナー像の形
成に供される。したがって、層厚規制部材で機械的に現
像剤層の層厚を規制することなく、ほぼ均等な現像剤層
を形成することができるので、現像剤層形成時に現像剤
が劣化するのが回避される。さらに現像剤層の層厚が部
品の精度に依存しない。このため、高画質の現像を安定
して行うことが可能となる。

【００２４】上記現像剤担持体の周面に沿って設けられ
る電極は、隣接する電極間の距離が適切に設けられるの
であれば、その方向は周回方向に形成されていても、螺
旋状に設けられていてもよいが、周回方向と直角方向に
平行な線状又は細帯状に形成するのが望ましい。

【００２５】また、周回方向と直角方向に電極を設ける
とともに、該電極を現像剤担持体周面の周回移動ととも
に移動するように設置し、像担持体との対向位置の下流
側で、隣り合う前記電極間の電界の方向を周期的に反転
させるように構成することもできる。このように電界の
方向を周期的に反転させることにより、キャリアに誘導
される極性も反転し、現像剤担持体の周面からキャリア
が剥離される。

【００２６】したがってスクレーパなどの機械的な手段
を用いることなく、現像領域を通過した現像剤を現像剤
担持体の周面から剥離し、その後に新たな現像剤を供給
することができる。このため、現像剤の剥離時に劣化が
生じるのを防止し、現像によって得られるトナー像が経
時的に変化するのを低減することができる。

【００２７】なお、上記の構成と同様に現像剤担持体の
周面に沿って複数の電極を設ける技術が特開昭５５−１
３８７６５号公報、特開昭５７−２０６８号公報、特開
昭５９−１８１３７２号公報に開示されている。特開昭
５５−１３８７６５号公報に開示される磁気ブラシ現像
装置は、一成分トナーを用いるもので、複数の磁極を有
する円筒状のマグネットとその周囲で回転駆動されるス
リーブとを有し、スリーブの外周面には電気的絶縁を施
した複数の電極が露出するように設けられている。これ
らの電極間あるいはこれらの電極と前記スリーブとの間
に電圧を印加して、前記各電極間に連なった一成分現像
剤に電流を流すことで、一成分現像剤を所望の極性に帯
電させ、静電潜像を適切に現像しようとするものであ
る。

【００２８】特開昭５７−２０６８号公報に開示される
現像方法及び現像装置は、可動絶縁部材表面に電極手段
を形成し、前記電極間に電圧を印加することで前記可動
絶縁部材上に多数の収束電界を形成して一成分分極性ト
ナー粒子を保持する。このトナーを像形成部材に近接さ
せて潜像パターンを現像するものである。また、特開昭
５９−１８１３７２号公報に開示される現像装置は、現
像剤担持体が互いに電気的に絶縁された複数の電極を有
し、これらの電極群のうち一部の電極に交番電圧を印加
し、残りの電極に直流電圧を印加する。これにより、非
磁性一成分現像剤を隣接する電極間に生じる電気力線に
沿って振動させ、前記現像剤担持体との間の摩擦によっ
て前記非磁性一成分現像剤を帯電させるものである。

【００２９】しかしながら、特開昭５５−１３８７６５
号公報、特開昭５９−１８１３７２号公報に記載の技術
は、いずれも一成分現像剤を用いることを前提とし、電
極に印加される電圧でトナーを帯電させ、又はトナーの
電荷を調整するものであり、電極を現像剤の均一な薄層
を形成するための手段とする技術的思想はない。また、
特開昭５７−２０６８号公報に記載の技術は、電極間に
形成される電界によって一成分現像剤を可動絶縁部材上
に保持するものではあるが、層形成にはドクタブレード
等の層厚規制部材の使用を前提としている。したがって
本願発明と目的が異なるもので、上記先行技術は全く異
なる技術と考えられる。

【００３０】［現像剤担持体の周囲に磁界と電界とを形
成する構成］上記問題点を解消するための構成として、
先に「現像剤担持体の周面に磁界を形成する構成」と
「現像剤担持体の周面に電界を形成する構成」とを記載
したが、これらの利点を有効に生かし不都合な点を補う
ように、双方の構成を併せて有するものを採用すること
もできる。つまり、次のような構成の現像装置である。
現像剤担持体が、複数の磁極を有する内部部材と、その
周囲で周回駆動される外周部材とを有し、この外周部材
の周面に狭いピッチで複数の電極が設けられたものであ
る。上記内部部材と外周部材とは、円筒状のロールとそ
の周囲に配設された円筒状のスリーブであってもよい
し、円筒状のロールとこれに張架されるベルトであって
もよい。

【００３１】上記のような構成では、現像剤担持体と対
向する現像領域では、現像剤を磁界の作用によって外周
部材の表面に吸着し、現像領域の下流側の領域で電気的
に保持するとともに、この領域で隣り合う電極間の電界
の方向を周期的に反転させることができる。これによ
り、現像領域では濃度ムラのない均一な現像が可能とな
る。つまり、電極間に電界を生成するために隣り合う電
極間で電位が異なっており、このまま現像領域で像担持
体と対向すると現像バイアスが電極間で変動することに
なる。しかし、現像領域では磁界の作用で現像剤を保持
することにより、上記不都合が解消される。また、現像
領域の下流側では電界の作用で現像剤を外周部材の表面
から剥離することができ、スクレーパ等で掻き落とすこ
とによる現像剤の劣化が生じない現像装置とすることが
できる。

【００３２】また、上記現像装置において、上記内部部
材が有する磁極は現像剤担持体の周回方向と直角方向に
線状に着磁され、周方向にほぼ等間隔で設けられるもの
とし、上記外周部材に設けられた複数の電極が隣り合う
中心間距離と、上記磁極間の中心距離とは、一方が他方
の整数倍となり、上記内部部材の外周面と外周部材の内
周面とはほぼ等しい速度で周回移動するように駆動され
るものとするのが望ましい。このように設定することに
より、電界の作用で外周部材上に吸着された現像剤は、
磁界が作用する領域へ移動したときに磁界の作用で吸着
された状態にスムーズに移行する。つまり、外周部材上
の現像剤は外周部材から剥離されたり飛散したり、さら
に外周部材上で大きく移動することがなく、均一な現像
剤層が維持されて高品位な現像が可能となる。

【００３３】なお、上記現像装置は、内部部材に磁極を
設け、外周部材に電極を設けたが、これを逆にし、内部
部材の周面に電極を設け、外周部材に磁極も設けてもよ
い。このような構成であっても同様の効果を得ることが
できる。また、このような構成でも、外周部材の磁極間
隔と内部部材の磁極間隔とは、一方が他方の整数倍とな
るようにし、周面の移動速度がほぼ等しくなるように設
定するのが望ましい。さらに、磁気記録層を電極と重ね
て形成しこれに磁極を設けた構成とすることもできる。
この磁気記録層は電極の上から積層するものであっても
よいし、電極の下層に形成されるものであってもよい。
このような構成においては磁界の作用で現像剤を現像剤
担持体の周面に保持し、電界の作用で現像剤を剥離する
ことができる。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、本願に係る発明の実施の形
態を下記の順序で説明する。［１．本願発明に係る現像装置が用いられる画像形成装
置］［２．第１の実施形態］請求項１、請求項２、請求項
３、請求項４又は請求項６に記載の発明の実施形態〈ａ．現像装置の構成と動作〉〈ｂ．着磁の方法〉〈ｃ．磁極間隔等と、画像濃度・画像の均一性・キャリ
アの付着との関係を調査する実験〉〈ｄ．キャリアの磁化・磁極間隔と、濃度ムラの発生・
細線の再現性・キャリアの付着との関係を調査する実
験〉〈ｅ．維持性についての実験〉［３．第２の実施形態］請求項１、請求項２、請求項
３、請求項４又は請求項６に記載の発明の実施形態［４．第３の実施形態］請求項７又は請求項８に記載
の発明の実施形態［５．第４の実施形態］請求項９、請求項１０、請求
項１１、請求項１２又は請求項１３に記載の発明の実施
形態〈ａ．現像装置の構成と動作〉〈ｂ．電極間隔・印加電圧と、画像濃度・画像の均一性
・キャリアの付着との関係を調査する実験〉〈ｃ．維持性についての実験〉［６．第５の実施形態］請求項９、請求項１０、請求
項１１、請求項１２又は請求項１３に記載の発明の実施
形態［７．第６の実施形態］請求項１４に記載の発明の実
施形態〈ａ．現像装置の構成と動作〉〈ｂ．現像剤の交換性についての実験〉［８．第７の実施形態］請求項１５、請求項１６又は
請求項１７に記載の発明の実施形態〈ａ．現像装置の構成と動作〉〈ｂ．電極間隔及び磁極間隔と濃度ムラの発生との関係
を調査する実験〉［９．第８の実施形態］請求項１８、請求項１９又は
請求項２０に記載の発明の実施形態［１０．第９の実施形態］請求項２１に記載の発明の
実施形態［１１．第１０の実施形態］請求項２１に記載の発明
の実施形態［１２．上記実施形態の変更可能な構成］

【００３５】［１．本願発明に係る現像装置が用いられ
る画像形成装置］図１は、本願発明に係る現像装置が用
いられる画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
この画像形成装置は、ほぼ円筒状の導電性基体の周面に
感光体層が設けられた感光体ドラム１を備えており、こ
の感光体ドラム１が、図中に示す矢印Ａの方向に回転駆
動されるようになっている。また、感光体ドラム１の周
囲には、その回転方向に沿って、帯電器２と、露光装置
３と、円筒部材からなる現像剤担持体１２を感光体ドラ
ム１に対向させた現像装置４と、転写前コロトロン５
と、転写コロトロン６と、剥離コロトロン７と、クリー
ナー８と、光除電器９とを有している。

【００３６】上記感光体ドラム１の導電性基体は電気的
に接地されている。また、感光体層には負帯電の有機感
光体（ＯＰＣ）が用いられており、ほぼ一様に帯電した
後、像光を照射すると、露光部の電荷が上記導電性基体
に流れ、電位が減衰するようになっている。この感光体
ドラム１は、例えば外径を１００ｍｍ、周面の移動速
度、すなわちプロセススピードを１６０ｍｍ／ｓ程度に
設定することができる。

【００３７】上記露光装置は、画像信号に基づいて点滅
するレーザー発生装置と、このレーザー発生装置から射
出されるレーザービームを回転しながら反射するポリゴ
ンミラーとを有し、感光体ドラム１の周面を露光走査し
て静電潜像を形成するものである。この露光走査は、画
像部を露光するものであってもよいし、非画像部を露光
するものであってもよく、感光体の帯電極性とトナーの
帯電極性とを適切に選択することによって画像部にトナ
ーを転移して顕像化することができる。この画像形成装
置では感光体およびトナーは負帯電のものを用い、画像
部を露光するように設定されている。

【００３８】次に上記画像形成装置の動作について説明
する。始めに、帯電器２により感光体ドラム１の表面が
一様に−４５０Ｖに帯電される［図２（ａ）］。続い
て、レーザー光による画像部露光が行われ、露光部電位
がほぼ−２００Ｖのネガ潜像が形成される［図２
（ｂ）］。そして、このネガ潜像の露光部には現像装置
４によりトナーが転移され顕像化される［図２
（ｃ）］。

【００３９】上記のようにして感光体ドラム１上に形成
されたトナー像は、転写コロトロン６の帯電によって記
録用紙上に転写される。その後、この記録用紙は、剥離
コロトロン７の帯電によって感光体ドラム１の表面から
剥離されて定着器（図示しない）へと搬送される。定着
器ではトナー像が加熱・加圧によって記録用紙上に定着
される。

【００４０】一方、トナー像の転写および記録用紙の剥
離工程が終了した感光体ドラム１の表面は、クリーナー
８によって残留トナーが清掃され、さらに光除電器９に
よる露光で残留電荷が除去されて次の画像記録工程に備
えられる。なお、感光体ドラム１の回転方向における現
像装置の下流側に設けられた転写前コロトロン５は、現
像時にキャリアが像担持体へ転移する量を調査する際に
用いられるもので、感光体ドラム１上に形成されたトナ
ー像に対して一様な負帯電を行なう。これにより、現像
の際に意図に反して感光体ドラム１上へ転移したキャリ
アを負に帯電し、トナーと一緒に記録用紙上に転写され
るようにして、記録用紙上においてキャリアの転移量の
評価を行うことができる。

【００４１】［２．第１の実施形態］〈ａ．現像装置の構成と動作〉次に、本願に係る発明の
実施の形態である現像装置について説明する。図３は、
上記画像形成装置で用いることができる現像装置であっ
て、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求
項６に記載の発明に係る現像装置の一形態を示す概略構
成図である。この現像装置４は、現像剤が収容される現
像ハウジング１１の感光体ドラム１との対向部位に現像
用の開口部を設け、この開口部に現像ロール１２を配設
するとともに、その後方に二つのスクリューオーガー１
３、１４を設けたものである。また、現像ロール１２上
に付着した現像剤を剥離するスクレーパ１５が現像ロー
ル１２と接触するように設けられている。

【００４２】上記スクリューオーガー１３、１４は、現
像ハウジング内の仕切り壁１６で仕切られた二つの現像
剤撹拌搬送室内に設けられ、それぞれ逆方向に現像剤を
搬送するように回転駆動されるものである。上記二つの
現像剤撹拌搬送室は両端部で連通しており、上記スクリ
ューオーガー１３、１４によって搬送される現像剤は撹
拌されながら二つの現像剤撹拌搬送室内を循環移動する
ようになっている。

【００４３】上記現像ロール１２は、図４に示すように
軸線回りに回転が可能となるように支持された円筒状の
導電性基体１２ａとその周面上に形成された磁気記録層
１２ｂとで主要部が構成されている。この現像ロール１
２の外径は１８ｍｍ、駆動時の周速度は３２０ｍｍ／
ｓ、感光体ドラム１と現像剤担持体１２との間隙は３０
０μｍに各々設定されており、現像剤層が感光体ドラム
１に対して非接触状態となるよう保持されている。

【００４４】上記導電性基体１２ａには現像バイアス用
電源１７により、現像バイアス電圧が印加される。この
現像バイアス電圧には直流電圧を重畳した交流電圧が採
用されており、直流成分は地カブリの発生を防ぐために
−４００Ｖに設定されている。また、現像バイアス電圧
の交流成分は、周波数６ｋＨｚの矩形波で、ピーク間電
圧が１．５ｋＶに設定されている。一方、上記磁気記録
層１２ｂには、全周にわたってＳ極とＮ極とが交互に等
間隔（２５〜２００μｍ程度）で並列するように着磁が
施されている。この着磁については後述する。

【００４５】この磁気記録層１２ｂは、結着樹脂中に強
磁性材料の粉状体を分散させたものを、導電性基体１２
ａ上に層厚５０μｍでコーティングすることにより構成
されており、強磁性材料としてγ−Ｆｅ₂ Ｏ₃ 、結着樹
脂としてポリウレタンが使用されている。この磁性材料
としては、磁石材料や磁気記録材料等として公知である
任意のものが使用可能であり、上記γ−Ｆｅ₂ Ｏ₃ のほ
か、ＣｒＯ₂ 等が使用できる。また、結着樹脂として
は、テープ・ディスク・カード等の磁気記録層を構成す
る樹脂として公知である任意のものが使用可能であり、
例えばポリカーボネート、ポリエステル、ポリウレタン
等が使用できる。さらに、磁気記録層１２ｂには、必要
に応じて導電性微粒子等を添加することが可能である。

【００４６】上記現像装置で用いられる現像剤は非磁性
トナーと磁性キャリアとを混合した二成分現像剤であ
り、トナーとしては、重量平均粒径が７μｍで、負帯電
性のポリエステル系トナーが使用されている。また、キ
ャリアとしては、結着樹脂中に磁性粉を分散させた、い
わゆる磁性粉分散型樹脂キャリア又は球形フェライト粒
子に樹脂被覆を施した、いわゆるフェライトキャリアが
使用されている。そして、これらのキャリアは１０⁶ ／
（４π）Ａ／ｍの磁界中における磁化が４５ｋＡ／ｍ以
上３６０ｋＡ／ｍ以下となるものが望ましい。

【００４７】このような現像装置４においては、現像剤
が現像ロール１２に供給されると、磁気記録層１２ｂの
磁界に基づいて現像ロール１２の周面に一定量の現像剤
が吸着される。すなわち、トナーを電気的に吸着したキ
ャリアがほぼ一層だけ、ほぼ均等に付着した状態とな
り、層厚規制部材を用いずに現像剤層が形成される。そ
して、この現像剤層は、現像ロール１２の回転に伴って
感光体ドラム１と対向する現像領域へと搬送され、感光
体ドラム１上の静電潜像の現像に供される。

【００４８】〈ｂ．着磁の方法〉次に、上記磁気記録層
１２ｂの着磁の方法について説明する。磁気記録層の着
磁は、図５に示すように現像ロール１２の周面に近接し
て配置された磁気記録用ヘッド２００によって行われ
る。この磁気記録用ヘッド２００は、軟磁性材料からな
り両端部が間隔をおいて並列する形状のコア２０１と、
このコア２０１に巻き回されたコイル２０２とを有し、
上記コア２０１の両端部が現像ロールの周面に近接する
ように配置される。コイル２０２には磁化信号発生装置
を介して電源から磁化電流が供給されるようになってお
り、コイル２０２に電流が流れると、コア２０１内に磁
束が発生し、この磁束はコア２０１の先端から磁気記録
層１２ｂを通る。これにより、磁気記録層１２ｂが磁化
される。コイル２０２へ供給される磁化電流は磁化信号
発生装置を介して断続的又は適宜電流の方向を変えて供
給され、図５に示すように回転駆動される現像ロール１
２の周面が所定の着磁パターンに磁化される。本実施例
では現像ロール１２の周方向にＮ極とＳ極との交互着磁
を正弦波パターンにて行い、現像ロール表面における半
径方向の磁束密度のピーク値を５０ｍＴに設定してい
る。

【００４９】なお、磁気記録層の着磁には図６に示すよ
うな磁気記録用ヘッド２１０を用いることもできる。こ
のような磁気記録用ヘッド２１０を用いる場合には、現
像ロールを軟磁性体層１２２ａの上に磁気記録層１２２
ｂが設けられたものとする。軟磁性体１２２ａとして
は、公知である任意のものが使用でき、例えば鉄、鉄−
ケイ素合金、鉄−ニッケル合金等がある。

【００５０】上記磁気記録用ヘッド２１０は、コアの一
端２１１ａが小さな端面となるように断面を減少した形
状となっているが、他端２１１ｂは大きな端面が現像ロ
ールの周面と対向する形状となっている。このようなコ
ア２１１に巻き回されたコイル２１２に電流が供給され
ると、コア２１１に発生した磁束は小さな端面から磁気
記録層を通り、さらにその下にある軟磁性体層１２２ａ
を通って端面が大きくなっているコアの他端２１１ｂへ
通じる。したがって磁気記録層の小さな端面２１１ａと
対向している位置では、磁気記録層１２２ｂの厚さ方向
にＮ極とＳ極とが形成され、一方大きな端面と対向して
いる部分ではほとんど磁化されない。このような着磁を
現像ロールの周面のほぼ全域にわたって行うことによ
り、磁気記録層１２２ｂの厚さ方向に配列された磁極を
周面のほぼ全域に形成することができる。このように磁
気記録層の厚さ方向に着磁することによって大きな磁束
密度の磁界を形成することができ、磁極の間隔、使用す
るキャリア等に応じてこのような着磁パターンを採用す
ることもできる。

【００５１】〈ｃ．磁極間隔等と、画像濃度・画像の均
一性・キャリアの付着との関係を調査する実験〉次に、
図３に示す現像装置において、静電潜像の現像試験を行
い、キャリアの種類および粒径と、磁気記録層１２ｂの
磁極間隔とを変化させて、画像濃度、キャリアの付着、
画像の均一性を調査した結果について説明する。一般に
二成分現像剤の薄層を用いる現像方式において、きめの
細かい画像を得るためには、平均粒径の小さいキャリア
を用いることが好ましい。平均粒径の大きなキャリアを
用いた場合には、磁界に沿って配列されるキャリアのチ
ェーン間の間隔は広くまた粗くなるため、均一性の高い
薄層を得ることは困難となる。このため、画像の均一性
不良およびライン画像のエッジ再現不良が発生してしま
う。したがってキャリアの平均粒径としては、１００μ
ｍ以下であることが好ましく、本試験では平均粒径が５
０μｍ、１００μｍのキャリアを用いる。使用した４種
類のキャリアは表１に示す。

【００５２】

【表１】

【００５３】表１中のキャリアの種類およびは磁性
粉分散型樹脂キャリアで、およびはフェライトキャ
リアである。また、平均粒径は、重量平均粒径である。
単位重量当たりの磁化は１０⁶ ／（４π）Ａ／ｍの磁界
中における値である。現像剤中のトナーとキャリアの混
合比は、現像剤中のトナーの重量比で、およびのキ
ャリアでは１５重量％、およびのキャリアでは７．
９重量％として、単位体積当たりのトナー量がほぼ等し
くなるように設定している。また、トナーの電荷量は−
１５〜−２０ｍＣ／ｋｇの範囲に調整されている。現像
ロール１２としては、その表面における磁極間隔が、１
３μｍ、２５μｍ、５０μｍ、１００μｍ、２５０μ
ｍ、５００μｍの６種類のものを使用した。

【００５４】画像濃度の評価は、ベタ画像の現像を行
い、その濃度を反射濃度計（商品名：Ｘ−ＲＩＴＥ３１
０）で測定して行う。この測定値が１．８以上であれば
ベタ画像、線画像ともに十分な濃度を有しており、１．
８以上を○、１．８未満を×と評価している。

【００５５】また、キャリアの付着は、図７に示すよう
な画像部と背景部とがプロセスの進行方向と直角方向に
一定周期で並列されたいわゆる交番ラインの現像を行
い、このときのキャリア付着量を測定して評価を行っ
た。交番ラインの周期は２サイクル／ｍｍで画像部と背
景部の比率は１：１である。このような交番ラインの現
像においては、感光体の表面に、画像部と背景部とが非
常に小さい間隔で隣接する静電潜像が存在するため、感
光体層の表面近傍にはいわゆるフリンジ電界が生じ、画
像の周辺部では、トナーと逆極性に帯電したキャリアに
対して静電的吸引力が作用する。従って、交番ラインは
キャリアの付着が生じやすい画像であり、キャリア付着
の評価に適している。

【００５６】キャリア付着量の評価指標は、交番ライン
の背景部上におけるキャリア粒子の面積率とした。面積
率の測定には、画像解析装置（商品名：ＬＵＺＥＸ−５
０００）を使用した。キャリア粒子の面積率が、１．０
％以下であれば実用上問題の無いレベルであるので、
１．０％以下を○、１．０％を超えた場合を×としてい
る。

【００５７】さらに、画像の均一性の評価は、ベタ画像
について目視で行い、目視で濃度ムラが確認されない状
態を○、少量の濃度ムラはあるが実用上問題の無いレベ
ルを△、使用不可能なレベルを×とした。上記のような
方法で、評価を行った結果は表２に表す。この表におい
て、総合評価は、上記三項目全てに×のないものを○、
一つでも×のあるものを×とした。

【００５８】

【表２】

【００５９】表２より、磁極間隔が２５μｍ以上２５０
μｍ以下の範囲であれば、キャリア付着や均一性不良を
起こすことなく十分な画像濃度を得られることがわか
る。磁極間隔が２５μｍより狭い場合には、磁界に沿っ
た磁性キャリアの配列は困難となり、現像剤層は全体的
に疎な状態となる。このため、十分な濃度が得られず、
画像の均一性も損なわれる。また、現像ロール１２の表
面から離れた部位における磁界は、磁極間隔が狭いほど
急激に減衰して弱くなるため、磁極間隔が２５μｍより
狭い場合には、現像ロール上の磁性キャリアに作用する
磁気拘束力は弱くなり、前述のフリンジ電界の作用によ
るキャリアの付着が発生してしまう。さらに、現像ロー
ルの回転時に作用する遠心力により、現像剤が飛散する
現象が観察された。

【００６０】一方、磁極間隔が２５０μｍより広い場合
には、磁極間部において磁性キャリアに作用する磁気拘
束力が極めて弱くなる。このために、現像剤が磁極付近
に集中的に付着する。従って、現像剤層の状態は着磁パ
ターンに応じて山と谷とを形成するようになり、現像さ
れた画像には着磁パターン状のムラが発生してしまう。
また、上記のように、磁極間部に付着した磁性キャリア
に作用する磁気拘束力が弱いため、キャリアの付着およ
び現像剤の飛散が発生してしまう。

【００６１】これらに対し、磁極間隔を２５μｍ以上２
５０μｍ以下とすると、現像ロール上において、磁性キ
ャリアは磁界に沿った状態で整然と配列される。このた
め現像ロール上には現像剤の付着していない部分が無
く、かつ山谷構造を持たないほぼ一定層厚の現像剤層が
形成され、この現像剤層が磁力により保持されて搬送さ
れる。したがって、層厚規制部材を用いることなく、均
一性の高い画像を得ることが可能となる。また、現像剤
搬送量は部品精度に依存しないので、高精度な組立て精
度は要求されない。さらに、現像剤担持体上の現像剤層
には強い磁気拘束力が作用するので、キャリアの感光体
への付着および現像剤の飛散は発生しない。

【００６２】なお、図３に示す現像装置では、現像ロー
ル１２上の現像剤層を、感光体ドラム１に対して非接触
状態としたが、現像剤層が感光体ドラム１と接触するよ
うに設定した場合においても同様な結果が得られる。ま
た、この現像装置では、磁気記録層１２ｂを結着樹脂中
に磁性材料を分散させた構成としたが、磁性金属材料を
用いた場合においても同様な結果が得られる。この場
合、磁性金属材料としては磁石材料や磁気記録材料等と
して公知である任意のものが使用可能であり、例えばＣ
ｏ−Ｎｉ−ＰやＣｏ−ＮｉやＣｏ−Ｃｒが使用できる。

【００６３】さらに、磁気記録層１２ｂを、可撓性を有
する材料中に磁性材料を分散させた構成とした場合にお
いても同様な結果が得られる。この場合、可撓性を有す
る材料としては、多量の磁性材料の混入が可能で、且つ
可撓性の維持が可能な任意のものが使用可能であり、例
えばハイパロン、ポリイソブチレン、ネオプレンゴム、
ニトリルゴム、塩化ポリエチレン等が使用できる。さら
に、この現像装置では、現像ロール１２の周方向にＮ極
とＳ極とを交互に着磁したが、現像ロール１２の長手方
向にＮ極とＳ極とを交互に着磁した場合においても同様
な結果が得られる。

【００６４】〈ｄ．キャリアの磁化・磁極間隔と、濃度
ムラの発生・細線の再現性・キャリアの付着との関係を
調査する実験〉次に、図３に示す現像装置において、キ
ャリアの磁化及び磁極間隔を変化させ、キャリアの付
着、低濃度部における濃度ムラ及び細線の再現性を調査
した結果について説明する。この実験では、表３に示す
１０種のキャリアを使用しており、これらはすべてフェ
ライトキャリアであって、真密度は４．５ｇ／ｃｍ³ で
ある。また、平均粒径は重量平均粒径であり、磁化は１
０⁶ ／（４π）Ａ／ｍの磁界における値である。

【００６５】

【表３】

【００６６】現像剤中のトナーとキャリアとの混合比
は、現像剤中のトナーの重量比で７．９重量％とした。
また、トナーの電荷量は−１５〜−２０ｍＣ／ｋｇの範
囲に調整されている。現像ロールとしてはその表面にお
ける磁極間隔が２５μｍ、２５０μｍの２種類を使用し
た。

【００６７】実験は上記のような条件で画像形成を行な
い、出力画像について次のような評価を行なったもので
ある。低濃度部の画像の均一性は、面積率が２０％の網
点画像について目視で評価し、微小な濃度ムラが確認さ
れない状態を〇、少量の微小濃度ムラはあるが実用上問
題のないレベルを△、使用不可能なレベルを×とした。
細線の再現性については、幅１３０μｍの線画像につい
て目視で評価を行ない、エッジ部のギザつき及び濃度ム
ラが確認されない状態を〇、少量のギザつき及び濃度ム
ラはあるが実用上問題のないレベルを△、使用不可能な
レベルを×とした。また、キャリアの付着については、
先の実験と同様の方法で評価した。

【００６８】このような実験の結果は表４に示すとおり
であり、総合評価は、上記四項目のすべてに△及び×の
ないものを〇、△はあるが×のないものを△、一つでも
×のあるものを×としている。この表に示される結果よ
り、キャリアの磁化が４５ｋＡ／ｍ以上３６０ｋＡ／ｍ
以下であれば、キャリア付着を起こすことなく十分な画
像濃度が得られると同時に、低濃度部の均一性及び細線
の再現性が良好となることが分かる。

【表４】

【００６９】このように、キャリアの磁化が低濃度の均
一性及び細線の再現性に影響を及ぼす理由は、次のよう
に考えることができる。前述のように現像ロール１２の
表面から離れた位置における磁界は、磁極間隔が狭いほ
ど急激に減衰して弱くなる。したがって磁極間隔が狭い
ほど、現像剤層には抜け、すなわち現像剤の付着してい
ない部分が生じやすくなる。これに対しては、キャリア
の磁化を４５ｋＡ／ｍ以上として、キャリアに作用する
磁気拘束力を強めることにより、上記現像剤層の抜けの
発生を抑制することが可能となる。したがって、低濃度
部の均一性、並びに、細線再現性を高めることができ
る。一方、キャリアの磁化が４５ｋＡ／ｍより小さい場
合には、いわゆる現像剤の抜けを生じることなくキャリ
アを現像ロール表面上に均一に付着させることは困難と
なる。そして実用上その使用が困難となるレベルではな
いが、低濃度部の均一性および細線再現性は低下してし
まう。

【００７０】また、現像剤担持体の磁極間隔が広いほ
ど、現像剤層は着磁パターンに応じた山谷構造を形成し
やすくなるが、キャリアの磁化を３６０ｋＡ／ｍ以下と
してキャリアに作用する磁気拘束力を弱めることによ
り、上記現像剤層の山谷構造が発生するのを抑制するこ
とが可能となる。したがって、低濃度部の均一性、並び
に、細線再現性を高めることができる。一方、キャリア
の磁化が３６０ｋＡ／ｍより大きい場合には、上記山谷
構造が顕著となり、実用上その使用が困難となるレベル
ではないが、低濃度部の均一性、および細線再現性は低
下してしまう。

【００７１】以上のような理由により、磁極間隔が２５
μｍ以上２５０μｍ以下の場合において、１０⁶ ／（４
π）Ａ／ｍの磁界中におけるキャリアの磁化を４５ｋＡ
／ｍ以上３６０ｋＡ／ｍ以下とすることにより、キャリ
ア付着を起こすことなく十分な画像濃度が得られると同
時に、低濃度部の均一性、および細線再現性を高めるこ
とができる。なお、この実験では、フェライトキャリア
を使用したが、磁化が上記範囲内であれば、樹脂中に磁
性粉を分散させた、いわゆる磁性粉分散型樹脂キャリア
を用いた場合においても同様な結果が得られる。

【００７２】〈ｅ．維持性についての実験〉次に、図３
に示す現像装置の維持性について行った実験を説明す
る。この実験は、図１に示す画像形成装置を用い、図３
に示す現像装置でベタ画像を連続して１０万枚現像す
る。そして所定枚数の現像を行った後にベタ画像の現像
濃度とトナーの電荷量とを測定し、現像枚数を重ねたと
きの推移を調査する。また、本願発明に係る現像装置の
効果を調査するために従来から知られている現像装置を
用いて同様の現像を行い、その結果を上記図３に示す現
像装置で得られた結果と比較する。

【００７３】この実験において、現像剤は次のものを用
いる。 ◎キャリア：フェライトキャリア平均粒径５０μｍ真密度４．５ｇ／ｃｍ³ 単位重量当たりの磁化５０Ａ・ｍ² ／ｋｇ ◎トナー：負帯電性ポリエステル系トナー重量平均粒径７μｍ電荷量 −１５〜−２０ｍＣ／ｋｇまた、現像ロール表面の磁極間隔は１００μｍとなって
いる。

【００７４】一方、比較を行うために用いた従来の現像
装置は、図８に示すように、現像ロール３１２と近接対
向して設けられた層厚規制部材３１５を有するものであ
る。また、現像ロール３１２は、固定支持された磁石ロ
ール３１２ａとその周囲で回転駆動されるスリーブ３１
２ｂとを有し、磁石ロール３１２ａには周方向に５つの
磁極が設けられている。この磁極によって生じる磁界に
よって現像剤はスリーブ３１２ｂの表面に吸着され、ス
リーブ３１２ｂの回転と共に移動するようになってお
り、層厚規制部材３１５との対向位置で現像剤量が規制
され現像剤の薄層が形成される。

【００７５】この現像装置の主要部分の寸法、設定は以
下のとおりである。現像ロール：外径１８ｍｍ現像ロールの周速：３２０ｍｍ／ｓ現像領域の設定：感光体ドラムと現像ロールとの間隔・・・５００μｍ感光体ドラムと現像ロールとが最近接する位置・・・磁
極Ｎ₁ と磁極Ｓ₁ とのほぼ中間点磁極Ｎ₁ の位置と磁極Ｓ₁ の位置との中心角・・・７０
° 磁極Ｎ₁ の位置、磁極Ｓ₁ の位置での磁束密度・・・７
０ｍＴ現像バイアス：直流重畳交流電圧直流成分・・・−４００Ｖ交流成分・・・６ＫＨｚの矩形波、ピーク間電圧１．６
ＫＶ

【００７６】なお、上記二つの現像装置はそれぞれハウ
ジング内に４００ｇの現像剤を収容するものであり、現
像剤中のトナー重量比は７．５〜８．５重量％となるよ
うに適宜トナーを補給するようになっている。

【００７７】図９および図１０は、上記本願発明に係る
現像装置（図３）および従来の現像装置（図８）とを用
いて１０万枚の現像を行ったときのベタ画像濃度および
トナー電荷量の推移を示すものである。これらの図よ
り、本願発明に係る現像装置４では、１０万枚の現像を
通じて画像濃度およびトナー電荷量は、良好に維持され
ることがわかる。一方、比較例である従来の現像装置３
００では、急激な濃度低下およびトナー電荷量の低下が
発生する。このトナー電荷量の低下により、２万枚にて
トナー飛散による地カブリが発生し、現像剤は寿命に至
った。

【００７８】また、長期現像実験後の現像剤の状態を調
査した結果、従来の現像装置３００で用いた現像剤に
は、顕著なトナー劣化およびキャリア劣化が発生してい
た。従来の現像装置３００においては、層厚規制部材３
１５による層厚規制時に現像剤に対して強いストレスが
作用するため、トナー劣化およびキャリア劣化が早期に
発生したことによるものである。この影響により、上記
のように濃度低下およびトナー電荷量の低下が発生して
しまう。

【００７９】一方、本願に係る現像装置４では、層厚規
制部材を用いないため、現像剤層形成時に現像剤に対し
てストレスが作用せず、従って現像剤の劣化を防止する
ことができる。この現像装置４で用いた現像剤では、長
期現像実験後のトナーおよびキャリアは初期と同様な状
態であり、劣化状態は見られなかった。また、１０万枚
を通じて、現像剤搬送量に変動はほとんど生じていな
い。以上のように、本願発明の現像装置では、良好な画
質を、長期に渡り安定して維持できることが解る。

【００８０】［３．第２の実施形態］図１１は、請求項
１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求項６に記載
の発明に他の実施形態である現像装置を示す概略構成図
および現像剤担持体の部分拡大断面図である。この現像
装置は、現像剤が収容される現像ハウジング２１の感光
体ドラム１との対向部位に現像用の開口部が設けられて
おり、この開口部に現像剤担持体が配設されている。ま
た、現像剤担持体の後方には現像剤撹拌搬送室が設けら
れ、２つのスクリューオーガー２６、２７が配設されて
いる。

【００８１】上記現像剤担持体２２は駆動ロール２３と
二つの支持ロール２４、２５とに張架された無端状のベ
ルト２２で構成されており、駆動ロール２３の回転によ
り、図中に示す矢印の方向に周回駆動されるものであ
る。上記駆動ロール２３の外径は１０ｍｍであり、ベル
トが周速３２０ｍｍ／ｓで移動するように回転駆動され
ている。

【００８２】上記ベルト２２は、導電性基体２２ａ上に
磁気記録層２２ｂを積層して構成されている。導電性基
体２２ａには現像バイアス用電源（図示しない）によ
り、現像バイアス電圧が印加される。この現像バイアス
電圧は、直流電圧を重畳した交流電圧であり、直流成分
は、地カブリの発生を防ぐために−４００Ｖに設定さ
れ、交流成分は、周波数６ＫＨｚ、ピーク間電圧１．５
ｋＶの矩形波である。また、磁気記録層２２ｂには、ベ
ルト２２の全周にわたり、Ｓ極とＮ極とが交互に等間隔
で着磁されている。この磁気記録層２２ｂの磁性材料と
してはγ−Ｆｅ₂ Ｏ₃ 、結着樹脂としてはポリウレタン
が使用されており、磁気記録層２２ｂの層厚は５０μｍ
となっている。

【００８３】上記、磁気記録層２２ｂの着磁には、図５
に示すものと同様の磁気記録用ヘッドが使用され、ベル
トの周方向にＮ極とＳ極とが交互に正弦波パターンにて
着磁されている。磁化の方向は、水平方向にＮ極とＳ極
とが生じるように設定され、ベルトの表面における磁極
間隔は１００μｍ、垂直方向の磁束密度のピーク値は５
０ｍＴとなっている。

【００８４】このような現像装置においては、現像剤が
ベルト２２に供給されると、磁気記録層２２ｂの磁界に
基づいてベルト２２に一定量が付着し、層厚規制部材を
用いることなく現像剤の薄層が形成される。さらに、当
該現像剤は、ベルト２２の周回に伴って感光体ドラム１
と対向する現像領域へと搬送され、感光体ドラム１上の
静電潜像の現像に供される。このとき、現像剤層は、ト
ナーを付着したほぼ一層のキャリアがベルトの周面にほ
ぼ均等に付着されており、ベルトと感光体ドラムとの間
隙が３００μｍに設定されているので非接触に保たれ
る。このような現像工程において、キャリアはベルトの
磁極に保持されて現像剤の飛散は生じない。また、均一
な現像剤の薄層が現像領域に供給されるので均一な高品
位の画像が得られる。

【００８５】上記現像装置を用いて図３に示す現像装置
と同様に１０万枚の長期現像実験を行ったところ、１０
万枚を通じて画像濃度およびトナー帯電量は良好に維持
され、実験後の現像剤に劣化状態は見られなかった。な
お、この現像装置のように、現像剤担持体を無端ベルト
とすることにより、円筒形状の場合と比べて高い設計自
由度を得ることができる。例えばこの現像装置のよう
に、駆動ロールは円筒状の現像剤担持体に比べて小径化
することが可能であり、ハウジングの現像用開口を幅狭
く設計することが可能である。従って、現像装置および
画像形成装置全体を小型化することが可能となる。ま
た、現像部以外の部位における、現像剤担持体（ベル
ト）の引き回し形状も任意に設計可能であり、各部にお
ける最適条件に容易に対応できる。

【００８６】［４．第３の実施形態］図１２は、請求項
７又は請求項８に記載の発明の一実施形態である現像装
置を示す概略断面図およびこの現像装置で用いられる現
像ロールの部分拡大断面図である。この現像装置は、図
３に示す現像装置と同様に、ハウジング３１内に現像ロ
ール３２と、二つのスクリューオーガー３３、３４と、
スクレーパ３５とを有しているが、この現像装置で用い
られる現像ロール３２は、回転しないように固定支持さ
れた磁石ロール３２ａと、この磁石ロール３２ａの外側
で回転駆動される円筒状のスリーブ３２ｂとで主要部が
構成されている。

【００８７】上記磁石ロール３２ａの層形成部に対応す
る位置、すなわち現像剤をスリーブ３２ｂの表面に吸着
して薄層を形成する部分Ｘは、Ｓ極およびＮ極が周方向
に交互に等間隔（スリーブ上の磁極間隔２５０μｍ）で
並ぶように着磁されている。また、領域Ｘ以外の部分に
は８つの磁極Ｎ1 、Ｓ1 、Ｎ2 、Ｓ2 、Ｎ3 、Ｓ3 、Ｓ
4 、Ｎ4 が設けられており、これらの磁極が隣り合う中
心角は３５°となっている。

【００８８】上記領域Ｘにある複数の磁極は磁石ロール
を構成する基体上に磁気記録層を設け、これに着磁する
ことによって形成されており、これらの磁極によるスリ
ーブの表面における半径方向の磁束密度はピーク値で５
０ｍＴに設定されている。一方、上記Ｎ1 、Ｓ1 、Ｎ2
、Ｓ2 、Ｎ3 、Ｓ3 、Ｓ4 、Ｎ4 の磁極は、着磁され
たフェライト磁石３２ｃを嵌め込むことによって形成さ
れている。これらＳ1 〜Ｓ4 、Ｎ1 〜Ｎ4 の各磁極によ
る半径方向の磁束密度はスリーブ３２ｂの周面上で６０
ｍＴに設定されており、感光体ドラムとスリーブとが最
近接する位置は、磁極Ｓ1 と磁極Ｎ2 との間のほぼ中央
部に設けられている。

【００８９】上記スリーブ３２ｂは、外径が１８ｍｍで
周面の移動速度が３２０ｍｍ／ｓに設定されており、感
光体ドラムと５００μｍの間隙をおいて対向している。
また、このスリーブ３２ｂには現像バイアス電圧として
直流重畳交流電圧が印加されており、その直流成分は−
４００Ｖ、交流成分は周波数６ＫＨｚ、ピーク間電圧
１．６ＫＶの矩形波となっている。

【００９０】このような現像装置では、現像剤がスクリ
ューオーガー３３によってスリーブ３２ｂに供給される
と、領域Ｘにある磁極によってスリーブ３２ｂに一定量
の現像剤が付着し、層厚規制部材を用いずに現像剤の薄
層が形成される。この現像剤層は、スリーブ３２ｂの回
転に伴って搬送され、領域Ｘを過ぎると、間隔をおいて
設けられた磁極Ｎ1 、Ｓ1 、Ｎ2 ・・・の磁界によって
スリーブ上に保持される。そして、現像ロール３２が感
光体ドラム１と対向する現像領域へと搬送され、スリー
ブ上に保持された現像剤中のトナーが感光体ドラム１上
に転移して静電潜像を現像する。このとき、現像剤層の
層厚は磁極Ｓ1 と磁極Ｎ2 との中間部で２００μｍとな
るように設定されており、感光体ドラム１に対して現像
剤層が非接触となる状態で現像が行われる。現像領域を
通過した現像剤は、スクレーパ３５と、二つの同極性の
磁極Ｓ3 、Ｓ4 で形成される反発磁界の作用により、ス
リーブ３２ｂ上から剥離されて現像剤攪拌室へと落下
し、トナー補給器（図示しない）により供給された新た
なトナーと混合されて、次の使用へと供される。

【００９１】このように領域Ｘに形成された磁界でスリ
ーブ上にトナーの付着したキャリアが一層だけほぼ均一
に吸着され、これが他の部分でもＮ1 〜Ｎ4 、Ｓ1 〜Ｓ
4 の磁極で保持されるので、キャリアの付着および現像
剤の飛散を起こすことなく、均一性の高い高品位の画像
が得られる。さらに、この現像装置のように内部部材を
固定支持し、これに磁極を設けることにより、上記領域
Ｘにおける磁極間隔を、２５μｍ〜２５０μｍ程度に設
定してスリーブ上に均一な現像剤の薄層を形成するとと
もに、層形成部以外の現像磁極および搬送磁極は、任意
の磁極パターンを採用することができる。従って、画質
やプロセス速度等の要求に応じて、適宜最適な磁極パタ
ーンとすることが可能となる。

【００９２】上記現像装置を用いて、図３に示す現像装
置と同様に１０万枚の長期現像実験を行ったところ、１
０万枚を通じて画像濃度およびトナーの帯電量は良好に
維持され、実験後の現像剤に劣化状態は見られなかっ
た。

【００９３】なお、この現像装置では、スリーブ上の現
像剤層を、感光体ドラム１に対して非接触状態とした
が、現像剤層が感光体ドラム１と接触するように設定し
た場合においても、同様な結果が得られる。また、現像
ロールの領域Ｘにおけるスリーブ表面での磁極間隔を２
５０μｍに設定したが、磁極間隔が２５μｍ以上２５０
μｍ以下の場合において、同様な結果が得られる。

【００９４】以上に説明した図３に示す現像装置、図１
１に示す現像装置、図１２に示す現像装置において、現
像剤担持体として用いられる現像ロール、無端ベルト、
並びに磁石ロールの構成は、前記実施例に制限されるも
のではなく、目的や用途に応じた任意の構成が可能であ
る。例えば、磁気記録層上に導電層、抵抗層、保護層、
耐磨耗層等を設けてもよい。また、導電層と磁気記録
層、または軟磁性体層と磁気記録層、または基体と磁気
記録層との間に接着層、下地層、非磁性層、弾性層を設
けてもよい。

【００９５】［５．第４の実施形態］〈ａ．現像装置の構成と動作〉図１３は請求項９から請
求項１３までに記載の発明の一実施形態である現像装置
の概略構成図及びこの現像装置で用いられる現像ロール
の部分拡大断面図である。この現像装置は、図１３
（ａ）に示すように、感光体ドラムと近接対向するよう
に配置された現像ロール４２と、その後方に設けられた
２つのスクリューオーガー４３、４４と、上記現像ロー
ルに先端が接するように配置されたスクレーパ４５とを
有している。

【００９６】上記現像ロール４２は、図１３（ｂ）に示
すように、導電性基体４２ａ上に絶縁性層４２ｂを設
け、さらにその上に現像ロールの軸線方向のほぼ全長に
及ぶ細帯状の電極４２ｃを積層したものである。この電
極は、図１４に示すように現像ロールの両端部で一つお
きに連結され、両側からくし状に突き出した形状となっ
ている。また、これらの電極間には絶縁材料の層４２ｄ
が形成され、現像ロールの表面が滑らかとなるように仕
上げられている。

【００９７】上記現像ロール４２の導電性基体４２ｂに
は現像バイアス用電源４７から現像バイアス電圧が印加
される。この現像バイアス電圧は、交流電圧に直流電圧
を重畳したものであり、直流成分は−４００Ｖ、交流成
分は周波数が６ＫＨｚ、ピーク間電圧が１．５ＫＶの矩
形波となっている。そして、現像ロールの端部からくし
状に突き出した上記電極の一方４２ｃ−１には、上記現
像バイアス電圧の直流成分が印加される。また、上記現
像ロールの周面上のくし状電極の他方４２ｃ−２には上
記現像バイアス電圧の直流成分にさらに直流電源４６に
よって直流電圧を重畳した電圧が印加される。これによ
り現像ロール４２上の隣り合う電極間に電界が発生す
る。上記直流電源４６の電圧はこの隣り合う電極間に発
生する電界として１μｍ当たり１Ｖの電位差が生じる様
に設定される。つまり、ここで説明する現像装置では細
帯状電極の幅および電極の間隙がともに１００μｍとな
っており、隣り合う電極間の電位差が１００Ｖに設定さ
れている。

【００９８】この現像装置で使用される二成分現像剤
は、トナーとして重量平均粒径が７μｍの負帯電性のポ
リエステル系トナーを用い、キャリアとしては、球形フ
ェライト粒子（平均粒径５０μｍ）に樹脂被覆を施し
た、いわゆるフェライトキャリアを用いたものである。
なお、この現像装置の他の構成は図３に示す現像装置と
同じである。

【００９９】この現像装置では、現像剤が現像ロール４
２の周面近くに供給されると、上記電極４２ｃ間の電界
によってキャリアに誘導電荷が生じ分極する。そして電
界の作用によって現像ロール４２の周面に吸着され、現
像剤層を形成する。このとき、電極間隔は１００μｍと
キャリアの粒径の２倍程度と小さくなっているので、電
気力線は現像ロールの周面に吸着されたキャリアの内部
を通り、その外側にはほとんど進出しない状態となる。
このため、キャリアは現像ロールの周面上に多層に付着
することができず、薄い現像剤層がほぼ均等に形成され
る。

【０１００】このような現像剤層は、現像ロール４２の
回転により感光体ドラム１と対向する現像領域へと搬送
される。現像領域では現像ロールと感光体ドラムとの間
に電界が形成されるとともに、これらの間隙が３００μ
ｍに設定されている。上記のように形成された現像剤層
は上記現像領域で感光体ドラム１と非接触となり、電界
の作用によってキャリアに付着したトナーが感光体ドラ
ムに転移して現像が行われる。このように現像剤層の層
厚を小さくするとともに、感光体ドラム１と現像ロール
４２との間隙を小さく設定することにより、高速で高解
像度の現像を行うことができる。また層厚規制部材を用
いることなく現像剤の薄層が形成されるので、現像剤の
劣化を抑止することができ、長期に渡って高画質の現像
を行うことが可能となる。

【０１０１】〈ｂ．電極間隔・印加電圧と、画像濃度・
画像の均一性・キャリアの付着との関係を調査する実
験〉次に、上記現像装置で用いられる現像ロールの電極
間隔又は隣接する電極間に印加される電圧を変化させ
て、画像濃度、キャリアの付着、画像の均一性との関係
を調査した実験について説明する。本実験において、隣
接する電極間に印加する保持電圧は、隣接する電極間で
１μｍ当たり１Ｖの電位差を生じる電圧を基準電圧とし
て、基準保持電圧の５０％、８０％、１００％、１２０
％、１５０％となるよう保持電圧を設定した。また、現
像ロールの表面における電極間隔を、１５μｍ、２５μ
ｍ、５０μｍ、１００μｍ、２００μｍ、３００μｍに
設定した６種類の現像ロールを使用した。これらの現像
ロールにおいて、上記電極の幅と電極間隔との比は５
０：５０となるように形成されている。

【０１０２】なお、現像剤中のトナーとキャリアの混合
比は、現像剤中のトナーの重量比で７．９重量％とし、
トナーの電荷量は−１０〜−２０ｍＣ／ｋｇの範囲に調
整されている。実験の方法及び評価の方法は、図３に示
す現像装置について画像濃度、キャリアの付着、画像の
均一性を調査するために行った実験と同じ方法とした。

【０１０３】

【表５】

【０１０４】

【表６】

【０１０５】上記実験の結果は表５及び表６に示すとお
りであり、これらの表から電極間隔が２５μｍ以上２０
０μｍ以下の範囲であれば、キャリアの付着や画質の均
一性不良を起こすことなく十分な画像濃度を得られるこ
とがわかる。また、上記電極間隔の範囲において、電極
間隔の１μｍ当たり０．８Ｖ以上の保持電圧とすること
で、キャリアの付着や画像の均一性不良を起こすことな
く十分な画像濃度を得られることがわかる。

【０１０６】これに対し、電極間隔が２００μｍより大
きい場合には、現像剤を現像ロール上に保持するのに十
分な電界を形成するために、保持電圧を高く設定する必
要がある。従って、感光体ドラムと現像ロール上の現像
剤層間に働く現像電界は、現像ロール上の電極のパター
ンに対応して大きく変動し、現像された画像においても
電極のパターンに対応した濃度ムラが発生してしまう。

【０１０７】一方、電極間隔が２５μｍより小さい場合
には、隣接する電極間に形成される電界の電気力線に沿
って磁性キャリアを配列することは困難となり、現像剤
層の状態は不均一となってしまう。また、現像ロール表
面から離れた部位における電界は、電極間隔が狭いほど
減衰して弱くなる。従って、電極間隔が狭いほど、現像
ロール上の磁性キャリアに作用する電界の拘束力は弱く
なり、電極間隔が２５μｍより小さい場合には、キャリ
アの付着および現像剤の飛散が発生してしまう。また、
保持電圧を電極間隔の１μｍ当たり０．８Ｖ未満とする
と、現像剤を現像ロール上に保持するのに十分な電界を
隣接する電極間に形成できないため、キャリアの付着お
よび現像剤の飛散が発生してしまう。

【０１０８】〈ｃ．維持性についての実験〉次に、図１
３に示す現像装置の維持性について行った実験を説明す
る。この実験は、図３に示す現像装置で行った実験と同
様に、図１３に示す現像装置でベタ画像の現像を１０万
枚行い、このときの画像濃度の推移を調査したものであ
る。この実験で用いた現像剤は先に現像装置の構成とと
もに説明したものであり、現像剤中のトナーとキャリア
との混合比は、現像剤中のトナーが重量比で７．５〜
８．５重量％となるように調整を行う。また、現像ロー
ルの周面に形成された細帯状の電極の幅および電極間隔
は１００μｍであり、隣り合う電極間に印加される電極
は１００Ｖに設定されている。

【０１０９】図１５は、図１３に示す現像装置を用いて
１０万枚の現像を行ったときのベタ画像濃度の推移を示
すものである。また、図中には、図８に示す従来の現像
装置で現像を行ったときの結果を併せて示す。この図に
示されるように、本願に係る発明の現像装置では、１０
万枚を通じて画像濃度は、良好に維持されることがわか
る。また、長期現像実験後の現像剤の状態を調査した結
果、従来の現像装置では顕著なトナーの劣化およびキャ
リアの劣化が発生していたのに対し、図１３に示す現像
装置においては、層厚規制部材を用いないため、現像剤
層形成時に現像剤に対してストレスが作用せず、ほとん
ど現像剤の劣化は生じていなかった。以上のように、本
願に係る発明の現像装置では、良好な画質を、長期にわ
たり安定して維持できることがわかる。

【０１１０】なお、本実施例では、現像ロール上の現像
剤層を、感光体ドラムに対して非接触状態としたが、現
像剤層が感光体ドラム１と接触するように設定した場合
においても、同様な結果が得られる。また、本実施例で
用いた現像装置では、現像ロール上の隣り合う細帯状電
極の間隔を１００μｍに設定したが、電極間隔を２５μ
ｍ以上２００μｍ以下に設定した場合において同様な結
果が得られる。

【０１１１】［６．第５の実施形態］図１６は、請求項
９から請求項１３までに記載の発明の他の実施形態であ
る現像装置を示す概略構成図、およびこの現像装置で用
いられる現像剤担持体の部分拡大断面図である。この現
像装置では、現像剤が収容される現像ハウジング５１の
感光体ドラム１との対向部位に現像用の開口部が設けら
れており、この開口部に現像剤担持体が配設されてい
る。また、現像剤担持体の後方には現像剤撹拌搬送室が
設けられ、２本のスクリューオーガー５８、５９が配設
されている。

【０１１２】上記現像剤担持体は駆動ロール５３と二つ
の支持ロール５４、５５とに張架された無端状のベルト
５２で構成されており、駆動ロール５３の回転により、
図中に示す矢印の方向に周回駆動されるものである。上
記駆動ロール５３の外径は１０ｍｍであり、ベルト５２
が周速３２０ｍｍ／ｓで移動するように回転駆動され
る。

【０１１３】上記ベルト５２は、図１６（ｂ）に示すよ
うに、導電性基体５２ａ上に絶縁性層５２ｂを設け、さ
らにその上にベルトの幅方向にほぼ全幅に及ぶ細帯状の
電極５２ｃを積層したものである。この電極５２ｃは、
図１７に示すようにベルト５２の両側縁部で一つおきに
連結され、両側からくし状に突き出した形状となってい
る。また、これらの電極５２ｃ間には絶縁材料の層５２
ｄが形成され、ベルト５２の表面が滑らかとなるように
仕上げられている。

【０１１４】上記ベルト５２の導電性基体５２ａには現
像バイアス用電源５７から現像バイアス電圧が印加され
る。この現像バイアス電圧は、交流電圧に直流電圧を重
畳したものであり、直流成分は−４００Ｖ、交流成分は
周波数が６ＫＨｚ、ピーク間電圧が１．５ＫＶの矩形波
となっている。そして、ベルト５２の側縁部からくし状
に突き出した上記電極の一方５２ｃ−１には、上記現像
バイアス電圧の直流成分が印加される。また、上記ベル
ト５２の周面上に形成されたくし状電極の他方５２ｃ−
２には上記現像バイアス電圧の直流成分にさらに直流電
源５６によって直流電圧を重畳した電圧が印加される。
これにより、ベルト上の隣り合う電極間に電界が発生す
る。上記直流電源５６の電圧はこの隣り合う電極間に発
生する電界として１μｍ当たり１Ｖの電位差が生じるよ
うに設定される。つまり、図１６及び図１７に示す現像
装置では細帯状電極の幅および電極の間隔がともに１０
０μｍとなっており、隣り合う電極間の電位差が１００
Ｖに設定されている。

【０１１５】この現像装置で使用される二成分現像剤
は、図１３に示す現像装置で用いられる現像剤と同じも
のである。なお、この現像装置の他の構成は図３に示す
現像装置と同じである。

【０１１６】このような現像装置では、図１３に示す現
像装置と同様に層厚規制部材を用いることなくベルト上
に現像剤の薄層がほぼ均等に形成され、ベルトの周回移
動により現像領域へ搬送されて現像に供される。このた
め、現像剤の劣化が低減され、安定して良好な画像を得
ることができる。また、この現像装置のように、現像剤
担持体を無端ベルト形状とすることにより、円筒形状の
場合と比べて、高い設計自由度を得ることができる。駆
動部材５３は円筒形状の現像剤担持体に比べて小径化す
ることが可能であり、ハウジング５１の現像用開口を幅
狭く設計することが可能である。従って、現像装置およ
び画像形成装置全体を小型化することが可能となる。ま
た、現像部以外の部位における現像剤担持体の引き回し
形状も任意に設計可能であり、各部における最適条件に
容易に対応できる。

【０１１７】［７．第６の実施形態］〈ａ．現像装置の構成と動作〉図１８は、請求項１４に
記載の発明の一実施形態である現像装置を示す概略構成
図、およびこの現像装置で用いられる現像ロールの部分
拡大断面図である。この現像装置は、感光体ドラム１と
対向して現像ロール６２が設けられており、その後方に
は２つのスクリューオーガー６３、６４を備えている。

【０１１８】上記現像ロール６２は、図１８（ｂ）に示
すように導電性基体６２ａ上に絶縁性層６２ｂを設け、
さらにその上に現像ロール６２の軸線方向の細帯状の電
極６２ｃを全周にわたって積層したものである。また、
これらの電極６２ｃの間には絶縁材料の層６２ｄが形成
され、ベルトの表面が滑らかとなるように仕上げられて
いる。

【０１１９】上記導電性基体６２ａには電源６６から現
像バイアス電圧が印加される。この現像バイアス電圧は
交流電圧に直流電圧を重畳したもので、直流成分は−４
００Ｖ、交流成分は周波数６ｋＨｚ、ピーク間電圧１．
５ｋＶの矩形波である。上記細帯状の電極６２ｃは、幅
が１００μｍで、隣り合う電極との間隔も１００μｍと
なっている。これらの電極は、一つおきに第１のグルー
プおよび第２のグループに別けられており、第１のグル
ープの電極６２ｃ−１は、図１９に示すように現像ロー
ル６２の一端まで形成され、反対側では現像ロール６２
の他端より少し中央部側で途切れている。一方、第２の
グループの電極６２ｃ−２は現像ロール６２の一端より
少し中央部側で途切れているが、反対側では他端まで到
達するように形成されている。そして、図２０に示すよ
うに第１のグループの電極６２ｃ−１にはそれぞれ独立
した抵抗器６９を介して現像バイアス電圧の直流成分が
印加され、第２のグループの電極６２ｃ−２には同様に
抵抗器６９を介して、上記現像バイアス電圧の直流成分
にさらに直流電圧（−１００Ｖ）を重畳した電圧が印加
されている。これにより、隣り合う電極間に電界が形成
されるようになっている。

【０１２０】また、この現像装置は現像ロール６２に接
するスクレーパは設けられておらず、現像剤を剥離すべ
き位置には、現像ロール６２の両端で前記電極６２ｃに
圧接される接触子６５が設けられている。この接触子６
５は現像ロール６２の両端部にそれぞれ一つづつ設けら
れ、一方６５ａは上記第１のグループの電極６２ｃ−１
と接触し、他方６５ｂは第２のグループの電極６２ｃ−
２と接触するものである。そして、これらの接触子６５
には切換スイッチ６８を介して、現像バイアス電圧の直
流成分と現像バイアス電圧の直流成分にさらに直流電圧
（−１００Ｖ）を重畳した電圧とが周波数１００Ｈｚで
交互に印加されるようになっている。なお、この現像装
置で用いられる現像剤は図１３又は図１６に示す現像装
置で用いられる現像剤と同じものである。

【０１２１】次に上記現像装置の動作について説明す
る。現像剤が周回駆動される現像ロール６２の周面に供
給されると、周面上の隣り合う電極６２ｃ間に形成され
た電界の作用によってキャリアに分極が生じ、現像ロー
ル６２の周面に電気的に吸着される。そして現像領域に
搬送され、現像に供される。現像領域を通過した現像剤
は現像ロール６２の回転により、現像ロールの両端部で
周面に接触子６５が圧接された部分（図中に示す領域
Ｙ）に到達する。この部分では接触子６５から隣り合う
電極６２ｃ間に周波数１００Ｈｚで方向が反転する電圧
が印加されるので電極間の電界が反転し、電気的に吸着
されているキャリアの拘束力が失われて現像ロール６２
の周面から現像剤が剥離される。剥離された現像剤はス
クリューオーガー６３によって新たな現像剤と撹拌さ
れ、再び現像ロール６２に供給される。このように層厚
規制部材を用いることなく現像ロール上に現像剤の薄層
を形成するとともに、現像領域を通過した後の現像剤を
スクレーパ等を用いることなく現像ロール６２から剥離
することにより、現像剤の劣化をより低減することが可
能となる。

【０１２２】〈ｂ．現像剤の交換性についての実験〉次
に上記現像装置を用い、現像ロール上における現像剤の
交換性について行った実験について説明する。ここで現
像ロール上における現像剤の交換性とは、現像ロール上
に付着され現像領域を通過した現像剤が現像ロールから
剥離され、現像領域には充分に撹拌された新たな現像剤
が供給される性質をいうものである。この現像剤の交換
性が充分でないと、現像領域を通過した現像剤が現像ロ
ールに付着したまま再び現像領域へ搬送されることにな
り、繰り返し現像に供されると現像ロールに付着してい
る現像剤中のトナー重量比が低下して充分な濃度の現像
ができなくなる。

【０１２３】本実験では上記現像装置を用い、ベタ画像
の現像を２万枚行い、その画像濃度および同一ベタ画像
内の濃度差を測定した。画像濃度の測定は反射濃度計
（商品名：Ｘ−ＲＩＴＥ３１０）を用い、測定値が１．
８以上であればベタ画像、線画像ともに十分であるの
で、画像濃度の評価としては１．８以上を〇、１．８未
満を×とする。濃度差についての評価としては、同一ベ
タ画像内について、５か所の画像濃度を測定し、その測
定値の差が０．１未満であれば〇、０．１以上であれば
×とする。

【０１２４】表７は上記実験の結果を示すもので、図１
８に示す現像装置では２万枚の現像実験を通じて充分な
画像濃度が得られ、同一ベタ画像内において画像濃度は
均一であり、現像剤の交換性も良好であることがわか
る。

【表７】

【０１２５】［８．第７の実施形態］〈ａ．現像装置の構成と動作〉図２１は、請求項１５、
請求項１６又は請求項１７に記載の発明の一実施形態で
ある現像装置を示す概略構成図及びこの現像装置で用い
られる現像剤担持体の部分拡大断面図である。この現像
装置は、感光体ドラム１と対向する現像剤担持体が駆動
ロール７３と二つの支持ロール７４、７５とに張架され
たベルト７２で構成されており、駆動ロール７３は図２
１（ｂ）に示すように、周面のほぼ全域に磁極を有する
ものである。

【０１２６】上記駆動ロール７３は図２３に示すように
円筒状の基部７３ａの周面に磁気記録層７３ｂを設けた
もので、この磁気記録層７３ｂに、該駆動ロールの軸線
方向に連続した磁極が、周方向にＳ極とＮ極とが交互と
なるように着磁されている。これらの磁極間の中心距離
は、張架されるベルト７２の外周面上で磁束密度のピー
ク位置の間隔が１００μｍとなるように設定され、磁界
の強さはベルト７２の外周面上でピーク値が５０ｍＴと
なっている。なお、この磁気記録層７３ｂの形成および
着磁は図３に示す現像装置の現像ロールと同様に行うこ
とができる。また、層厚や材料も同じものを用いること
ができる。

【０１２７】上記ベルト７２は、図２１（ｂ）に示すよ
うに、導電性基体７２ａ上に絶縁性層７２ｂを設け、さ
らにその上にベルトの幅方向に細帯状の電極７２ｃを全
周にわたって積層したものであり、導電性基体７２ａに
は現像バイアス電圧が印加される。上記電極はベルト７
２の幅方向に伸びた細帯状に全周にわたって設けられ、
隣り合う電極の中心間の距離は１００μｍである。ま
た、この電極は、図２２に示すように一つおきに、一方
の側縁から他方の側縁より少し中央部側まで形成された
第１のグループ７２ｃ−１と、この他方の側縁から反対
側の側縁より少し中央部側まで形成された第２のグルー
プ７２ｃ−２とに別けられている。そして、図２４
（ａ）に示すように、現像剤を吸着する位置において、
図１８に示す現像装置と同様に、第２のグループの電極
７２ｃ−２には接触子７６の一方７６ａより現像バイア
ス電圧の直流成分が、第１のグループ７２ｃ−１には接
触子７６の他方７６ｂより現像バイアス電圧の直流成分
にさらに直流（−１００Ｖ）を重畳した電圧が印加され
ている。また、上記ベルトの搬送方向で、駆動ロール７
３の下流側には、接触子７８が圧接されている。ここで
も、図２４（ａ）に示す現像剤を付着させる位置と同様
に、接触子７８の一方７８ａを介して第２のグループの
電極７２ｃ−２に現像バイアス電圧の直流成分が、接触
子７８の他方７８ｂを介して、第１のグループの電極７
２ｃ−１に現像バイアス電圧の直流成分にさらに直流電
圧（−１００Ｖ）を重畳した電圧が印加されている。

【０１２８】さらに、上記ベルトの両側縁部付近には、
現像剤を剥離すべき位置において、接触子７７が圧接さ
れており、図２４（ｂ）に示すように、接触子７７の一
方７７ｂを介して第１のグループの電極７２ｃ−１に現
像バイアス電圧の直流成分を、接触子７７の他方７７ａ
を介して第２のグループの電極７２ｃ−２に現像バイア
ス電圧の直流成分にさらに直流電圧（−１００Ｖ）を重
畳した電圧を印加し、周波数１００Ｈｚでこの電圧の印
加する方向が反転するようになっている。

【０１２９】次に、上記現像装置の動作について説明す
る。上記のような現像装置では、現像剤を吸着する位置
において、ベルト７２の周面に供給された現像剤は、図
１６又は図１８に示す現像装置と同様に、電極７２ｃ間
に生じている電界の作用によってベルト７２の周面上に
吸着され、現像剤の薄層を形成する。

【０１３０】この現像剤の薄層はベルトが周回移動する
ことによって搬送され、感光体ドラム１と対向する現像
領域へ到達する。現像領域では上記第１のグループ、第
２のグループのいずれの電極にも現像バイアス電圧が印
加されていないため、電極間に電界は発生せず現像剤中
のキャリアをベルト周面に拘束する力は作用しない。し
かし、感光体ドラム１とベルト７２を介して対向するよ
うに配置された駆動ロール７３の周面に着磁された磁極
により、キャリアはベルトの周面に吸着され、飛散やキ
ャリアの感光体ドラム１への転移が防止される。また駆
動ロール７３上の磁極は電極７２ｃの間隔と一致するよ
うに設けられているのでベルト７２の周面に吸着された
現像剤は、撹拌されて飛散したりすることなく、層厚等
の状態を変えることなく、電界によって吸着された状態
から磁界によって吸着された状態に移行する。そして、
現像領域ではベルト７２と感光体ドラム１との間に形成
される電界の作用により、電荷を有するトナーが転移
し、感光体ドラム１上の静電潜像が現像される。

【０１３１】現像領域を通過した後は、ベルト７２上の
現像剤が磁界によって吸着された状態から、接触子７８
を介して隣り合う電極７２ｃ間に生じている電界の作用
によって吸着された状態に再び移行し、現像剤担持体の
後部へ搬送される。現像剤担持体の後部に設けられた、
現像剤をべルトから剥離する領域では、図２４（ｂ）に
示すように、接触子７７を介して隣り合う電極間に方向
が反転する電圧が印加されており、図１８に示す現像装
置と同様に、ベルト上の現像剤が剥離される。このよう
に上記現像装置では層厚規制部材を用いることなく現像
剤の薄層をベルト上に形成し、現像後はスクレーパを用
いることなくベルトから現像剤を剥離するので現像剤の
劣化を極めて少なくすることができる。また、現像領域
では、均一な電界を形成し、濃度ムラのない現像を行う
ことが可能となる。

【０１３２】〈ｂ．電極間隔及び磁極間隔と濃度ムラの
発生との関係を調査する実験〉次に、上記ベルト上に形
成された電極の中心間の距離と、駆動ロールの周面に形
成された磁極間隔を変えて、画像の濃度ムラの発生状態
を調査した実験について説明する。本実験では、隣り合
う電極の中心間の距離を２５μｍ、６０μｍ、１４０μ
ｍ、３５０μｍにした４種類のベルトを用いる。これら
はいずれも電極の幅と電極の間隔とが等しくなるように
製作されている。一方、駆動ロールは張架されたベルト
の周面上で磁極間隔が２５μｍ、６０μｍ、１００μ
ｍ、１４０μｍ、２５０μｍとなるように着磁した５種
類を用いる。これらのベルトと駆動ロールとを組み合わ
せて用い、ベタ画像の現像を行ってその濃度ムラの発生
状態を目視で観察する。この結果は、表８に示すとおり
であり、目視で濃度ムラが確認されない状態を〇、少量
の濃度ムラがあるが実用上問題のないレベルを△、使用
不可能なレベルを×としている。

【０１３３】

【表８】

【０１３４】この表から、磁極間隔が電極の中心間距離
の整数倍、あるいは電極の中心間距離が磁極間隔の整数
倍のときに濃度ムラのない良好な現像が可能となること
がわかる。これは上記条件を満足するときに、電界によ
ってキャリアがベルトに吸着される状態から磁界によっ
て吸着される状態への移行が現像剤層を乱すことなく行
われることによるものと考えられ、上記条件を満足しな
い場合には移行時に現像剤層が乱されてベルト上の現像
剤層の層厚が不均等になる。

【０１３５】［９．第８の実施形態］図２５は、請求項
１８、請求項１９又は請求項２０に記載の発明の一実施
形態である現像装置を示す概略構成図及びこの現像装置
で用いられる現像剤担持体の部分拡大断面図である。こ
の現像装置では、図２１に示す現像装置と同様に、現像
剤担持体が無端状のベルト８２で構成されており、駆動
ロール８３と２つの支持ロール８４、８５とに張架され
ている。

【０１３６】上記ベルト８２は図２５（ｂ）に示すよう
に絶縁性基体８２ａの上に磁気記録層８２ｂを形成した
ものであり、この磁気記録層８２ｂは、全周にわたって
ベルトの周方向にＮ極とＳ極とが交互に正弦波パターン
にて等間隔で着磁されている。上記支持ロールの一方８
４は、図２５（ｂ）および図２６に示すように円筒状の
基体８４ａの周面に絶縁性層８４ｂを形成し、さらにそ
の上に細帯状の電極８４ｃを全周にわたって複数設けた
ものである。この電極８４ｃはこの支持ロール８４の軸
線方向にほぼ全長にわたって設けられ、これら電極８４
ｃの中心間距離は、この支持ロール８４に張架されたと
きのベルト８２の外周面上での磁束密度のピーク位置の
間隔と一致するように設けられている。また、これらの
電極８４ｃは一つおきに二つのグループに別けられ、周
波数１００Ｈｚで交互に直流電圧（−１００Ｖ）が印加
されるようになっている。また、上記駆動ロール８３は
導電性の円筒体で主要部が構成されており、この円筒体
に現像バイアス電圧が印加される。

【０１３７】このような現像装置では、ベルト８２の周
面に供給された磁性キャリアが磁気記録層８２ｂに設け
られた磁極によってベルト８２上に吸着され、現像剤の
薄層を形成する。この現像剤の薄層はベルト８２の周回
移動によって現像領域に搬送される。現像領域では、現
像バイアス電圧が印加された駆動ロール８３と感光体ド
ラム１との間に電界が形成されており、ベルト８２上の
現像剤からトナーが感光体ドラム１上の静電潜像に転移
して現像が行われる。このとき、現像剤は磁力によって
ベルトに吸着され、現像領域のベルトの周面付近の電位
はほぼ均等となっているので、濃度ムラのない良好な現
像が行われる。

【０１３８】現像領域を通過した現像剤は、ベルト８２
の周回移動によって支持ロール８４に巻き回された位置
に到達する。このとき、支持ロール８４の周面で隣り合
う電極８４ｃ間に電界が形成されており、この作用によ
ってキャリアに分極が生じる。そして、この電界の方向
が周期的に反転するためにキャリアを振動させようとす
る力が作用する。この力によってキャリアはベルト８２
上の磁極による拘束から離脱し、現像剤溜りへ落下す
る。このように、層厚規制部材等を用いることになくベ
ルト上に現像剤の薄層を形成するとともに、スクレーパ
等を用いることなくベルトから現像剤が剥離されること
により、現像剤の劣化が低減される。

【０１３９】［１０．第９の実施形態］図２７は、請求
項２１に記載の発明の一実施形態である現像装置を示す
概略構成図及びこの現像装置で用いられる現像ロールの
部分拡大断面図である。この現像装置では、現像剤担持
体として現像ロール９２が用いられ、感光体ドラム１と
対向して軸線回りに回転可能に支持されている。

【０１４０】この現像ロール９２は図２７（ｂ）に示す
ように円筒状の導電性基体９２ａの上に磁気記録層９２
ｂおよびその上に絶縁層９２ｃを積層し、さらにその上
に細帯状の電極９２ｄを積層したものである。上記導電
性基体９２ａには現像バイアス電圧が印加されるように
なっている。また、上記磁気記録層９２ｂには、図３に
示す現像装置と同様に、現像ロールの周方向にＮ極とＳ
極とが交互に正弦波パターンにて全周にわたって等間隔
で着磁されている。上記細帯状の電極９２ｄは図２８に
示すように、現像ロール９２の軸方向に形成され、隣り
合う電極との中心間距離は５０μｍとなっている。この
間隔は上記現像ロール９２の外周面上での磁束密度のピ
ーク位置の間隔と一致するようになっている。

【０１４１】この現像ロール９２の後部に設定された現
像剤を剥離する位置には、現像ロール９２の両端部付近
に接触子９３が圧接されている。そして、図２９に示す
ように並列した電極の一つおきに二つのグループに別け
られたそれぞれの電極群９２ｄ−１、９２ｄ−２に上記
接触子９３から現像バイアス電圧の直流成分に対して−
５０Ｖの直流電圧が周波数１００Ｈｚで交互に印加され
る。これにより、隣り合う電極間に電界が発生し、この
電界の方向が周期的に反転するようになっている。

【０１４２】このような現像装置では、磁気記録層９２
ｂに設けられた磁極によってキャリアが吸着され、現像
剤の薄層が現像ロール９２の表面に形成される。この現
像剤層は磁気的に吸着された状態で現像に供され、再び
現像装置のハウジング内へ戻される。このとき、接触子
９３が圧接されている部分では現像ロール９２上の隣り
合う電極９２ｄ間に周期的に反転する電界が形成されて
いるので、分極したキャリアに振動が与えられ、この力
によって磁気的に現像ロール９２に吸着されたキャリア
が剥離される。このようにして現像剤層の形成および現
像ロール９２からの現像剤の剥離が行われることによ
り、現像剤の劣化を極めて低いレベルに抑えることがで
きる。

【０１４３】［１１．第１０の実施形態］図３０は請求
項２１に記載の発明の他の実施形態である現像装置を示
す概略構成図及びこの現像装置で用いられる現像ロール
の部分拡大断面図である。この現像装置は、図２７に示
す現像装置と同様に現像剤担持体として現像ロール１０
２を用いるものであり、この現像ロール１０２は図３０
（ｂ）に示すように、円筒状の導電性基体１０２ａの外
周面に絶縁性層１０２ｂを介して積層された電極１０２
ｃを有している。そして、この電極を覆うように磁気記
録層１０２ｄが積層されている。

【０１４４】上記導電性基体１０２ａには現像バイアス
電圧が印加され、感光体ドラム１との間に電界を形成す
るようになっている。上記電極１０２ｃは、図２７に示
す現像装置と異なり、磁気記録層１０２ｄの下に形成さ
れているが形状・材料等は図２７に示す現像装置と同じ
ものである。上記磁気記録層１０２ｄは、図３１に示す
ように、現像ロール１０２の軸線方向中央部で電極１０
２ｃを覆い、両端部で電極１０２ｃを露出するように形
成されている。この磁気記録層１０２ｄにＳ極とＮ極と
が交互に着磁され、現像ロール１０２の外周面上での磁
束密度のピーク位置の間隔は上記電極１０２ｃの中心間
距離と一致するようになっている。なお、この磁気記録
層１０２ｄに用いられる材料は、図３に示す現像装置と
同じものを用いることができる。一方、現像ロール１０
２の後部、つまり感光体ドラム１と対向する側と反対側
において、現像ロール１０２の両端部には、図３２に示
すように接触子１０３が圧接されており、この接触子を
介して隣り合う電極に、現像バイアス電圧の直流成分
と、現像バイアス電圧の直流成分にさらに直流電圧を重
畳した電圧とが周期的に反転して交互に印加されるよう
になっている。このような現像装置でも、図２７に示す
現像装置と同様に現像剤の薄層の形成、現像剤の現像ロ
ール１０２からの剥離が行われ、現像剤の劣化が低減さ
れる。

【０１４５】［１２．上記実施形態の変更可能な構成］
本願に係る発明の実施形態は以上に説明したものに限定
されるものではなく、例えば次のような事項について設
定又は条件等を変更して実施することができる。

【０１４６】・上記実施形態では、現像剤担持体の周面
の移動速度は３２０ｍｍ／ｓに設定したが、現像剤層の
形成状態は上記周面の移動速度に依存するものではな
く、１０ｍｍ／ｓから９００ｍｍ／ｓ程度の領域におい
て、均一な現像剤層の形成が可能であり、また現像剤担
持体の回転時に現像剤の飛散は発生しない。・現像剤担持体の周面の移動方向は、静電潜像保持体
（感光体ドラム）の周面の移動方向と反対としたが、本
発明はこれに制限されるものではなく、同一方向として
もよい。・現像バイアス電圧を直流電圧を重畳した交流電圧と
し、交流電圧の波形を矩形波としたが、本発明はこれに
制限されるものではなく、目的や用途に応じた任意の現
像バイアス電圧が使用可能である。

【０１４７】・上記実施形態は、単色の画像記録装置で
あるが、静電潜像保持体上に複数色のトナーによるカラ
ー画像を形成し、トナー像を記録用紙上に一括転写する
カラー画像記録装置においても同様に適用可能である。・上記実施形態では、静電潜像保持体として感光体を使
用したが、静電潜像保持体として誘電体を使用して、例
えば静電プリンターに使用されている放電記録ヘッド
や、特開昭５９−１９０８５４号公報に開示されるイオ
ン流制御ヘッド等により静電潜像を形成するものであっ
てもよい。

【０１４８】

【発明の効果】以上説明したように、本願に係る発明の
現像装置では、現像剤担持体の周面にＳ極とＮ極とを小
さなピッチで交互に着磁を施すことにより、二成分現像
剤のキャリアを現像剤担持体の周面に薄い層で磁気的に
吸着することができる。これにより、層厚規制部材等を
用いることなく現像剤担持体の周面上に現像剤の薄層を
形成して現像に供することができ、現像剤の劣化を低減
することができる。また、現像剤層の厚さを小さくする
ことができるので現像剤担持体と静電潜像保持体との間
隙を小さくし、高速で高画質の現像を行うことができ
る。

【０１４９】一方、別の構成として、現像剤担持体の周
面に線状又は細帯状の電極を小さなピッチで並列するよ
うに形成し、これらの隣り合う電極間に電圧を印加する
ことによって、二成分現像剤のキャリアを現像剤担持体
の周面に薄い層で電気的に吸着することができる。これ
により、層厚規制部材等を用いることなく、現像剤担持
体の周面上に現像剤の薄層を形成して現像に供すること
ができ、現像剤の劣化を低減することができる。

【０１５０】また、現像領域を通過した後の現像剤層を
現像剤担持体の表面から剥離する位置では、上記隣り合
う電極間に印加する電圧の方向を周期的に反転すること
により、スクレーパ等を用いることなく現像剤を剥離す
ることができる。これによっても現像剤の劣化が低減さ
れる。

【０１５１】さらに、現像剤担持体が上記磁極と電極と
の双方を備えるものとすることにより、現像剤を吸着し
て薄層を形成する部位・現像領域・現像剤を剥離する領
域等でそれぞれ現像剤を吸着する手段すなわち磁気的な
力によるか電気的な力によるかを分担させたり、現像剤
を剥離する領域で磁気的な力に加えて電気的な力を作用
させることができる。これにより、現像領域では磁気的
な力で現像剤を吸着し、現像バイアス電圧をほぼ均等に
印加するとともに、現像領域を通過した後には電気的な
力で現像剤を現像剤担持体の表面から剥離することも可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明に係る現像装置が用いられる画像
形成装置の一例を示す概略構成図である。

【図２】図１に示す画像形成装置においてトナー像
を形成するときの、像担持体表面の電位の推移を示す図
である。

【図３】請求項１、請求項２、請求項３、請求項４
又は請求項６に記載の発明の一実施形態である現像装置
を示す概略構成図である。

【図４】図３に示す現像装置で用いられる現像ロー
ルの部分拡大断面図である。

【図５】図４に示す現像ロールの着磁の方法を示す
図である。

【図６】図４に示す現像ロールの着磁の他の方法を
示す図である。

【図７】図１に示す画像形成装置で二成分現像装置
のキャリアが感光体ドラムに転移する量を調査するため
に用いる画像パターンを示す図である。

【図８】図３に示す現像装置と性能を比較するため
に用いた従来の現像装置を示す概略構成図である。

【図９】図３に示す現像装置及び図８に示す現像装
置におけるプリント枚数とベタ画像濃度との関係を示す
図である。

【図１０】図３に示す現像装置及び図８に示す現像
装置におけるプリント枚数とトナー電荷量との関係を示
す図である。

【図１１】請求項１、請求項２、請求項３、請求項
４又は請求項６に記載の発明の他の実施形態である現像
装置を示す概略構成図及びこの現像装置で用いられる現
像剤担持体の部分拡大断面図である。

【図１２】請求項７又は請求項８に記載の発明の一
実施形態である現像装置を示す概略構成図及びこの現像
装置で用いられる現像ロールの部分拡大断面図である。

【図１３】請求項９から請求項１３までに記載の発
明の一実施形態である現像装置を示す概略構成図及びこ
の現像装置で用いられる現像ロールの部分拡大断面図で
ある。

【図１４】図１３に示す現像装置で用いられる現像
ロールの概略斜視図である。

【図１５】図１３に示す現像装置及び図８に示す現
像装置におけるプリント枚数とベタ画像濃度との関係を
示す図である。

【図１６】請求項９から請求項１３までに記載の発
明の他の実施形態である現像装置を示す概略構成図及び
この現像装置で用いられる現像剤担持体の部分拡大断面
図である。

【図１７】図１６に示す現像装置で用いられる現像
剤担持体の概略斜視図である。

【図１８】請求項１４に記載の発明の一実施形態で
ある現像装置を示す概略構成図及びこの現像装置で用い
られる現像ロールの部分拡大断面図である。

【図１９】図１８に示す現像装置で用いられる現像
ロールの概略斜視図である。

【図２０】図１９に示す現像ロールの電極に電圧を
印加する構成を示す概略図である。

【図２１】請求項１５、請求項１６又は請求項１７
に記載の発明の一実施形態である現像装置を示す概略構
成図及びこの現像装置で用いられる現像剤担持体の部分
拡大断面図である。

【図２２】図２１に示す現像装置で用いられる現像
剤担持体の概略斜視図である。

【図２３】図２１に示す現像装置で用いられる駆動
ロールの部分拡大断面図である。

【図２４】図２１に示す現像剤担持体の現像領域及
び現像剤を剥離する領域で、現像剤担持体の周面に設け
られた電極に電圧を印加する構成を示す図である。

【図２５】請求項１８、請求項１９又は請求項２０
に記載の発明の一実施形態である現像装置を示す概略構
成図及びこの現像装置で用いられる現像剤担持体の部分
拡大断面図である。

【図２６】図２５に示す現像装置で用いられる支持
ロールの概略斜視図である。

【図２７】請求項２１に記載の発明の一実施形態で
ある現像装置を示す概略構成図及びこの現像装置で用い
られる現像ロールの部分拡大断面図である。

【図２８】図２７に示す現像装置で用いられる現像
ロールの概略斜視図である。

【図２９】図２８に示す現像ロールの現像剤を剥離
する領域で、現像ロールの周面の電極に電圧を印加する
構成を示す図である。

【図３０】請求項２１に記載の発明の他の実施形態
である現像装置を示す概略構成図及びこの現像装置で用
いられる現像ロールの部分拡大断面図である。

【図３１】図３０に示す現像装置で用いられる現像
ロールの概略斜視図である。

【図３２】図３０に示す現像ロールの現像剤を剥離
する領域で、現像ロールの周面の電極に電圧を印加する
構成を示す図である。

【図３３】従来の現像装置の一例を示す概略構成図であ
る。

【符号の説明】

１感光体ドラム２帯電器３露光装置４現像装置５転写前コロトロン６転写コロト
ロン７剥離コロトロン８クリーナー９光除電器１１現像ハウジング１２現像ロー
ル１２ａ導電性基体１２ｂ磁気記録
層１３スクリューオーガー１４スクリュ
ーオーガー１５スクレーパ１６仕切り壁１７現像バイアス用電源２１現像ハウジング２２現像ロー
ル２２ａ導電性基体２２ｂ磁気記録
層２３駆動ロール２４支持ロー
ル２５支持ロール２６スクリュ
ーオーガー２７スクリューオーガー３１現像ハウジング３２現像ロー
ル３２ａ磁石ロール３２ｂスリーブ３２ｃフェライト磁石３３スクリュ
ーオーガー３４スクリューオーガー３５スクレー
パ４２現像ロール４２ａ導電性基
体４２ｂ絶縁性層４２ｃ電極４２ｄ絶縁材料の層４３スクリュ
ーオーガー４４スクリューオーガー４５スクレー
パ４６直流電源４７現像バイ
アス用電源５１現像ハウジング５２ベルト５２ａ導電性基体５２ｂ絶縁性層５２ｃ電極５２ｄ絶縁材料
の層５３駆動ロール５４支持ロー
ル５５支持ロール５６直流電源５７現像バイアス用電源５８スクリュ
ーオーガー５９スクリューオーガー６２現像ロール６２ａ導電性基
体６２ｂ絶縁性層６２ｃ電極６２ｄ絶縁材料の層６３スクリュ
ーオーガー６４スクリューオーガー６５接触子６６現像バイアス用電源６７直流電源６８切換スイッチ６９抵抗器７２ベルト７２ａ導電性基
体７２ｂ絶縁性層７２ｃ電極７３駆動ロール７３ａ円筒状の
基部７３ｂ磁気記録層７４支持ロー
ル７５支持ロール７６接触子７７接触子７８接触子７９直流電源８０切換スイ
ッチ８２ベルト８２ａ絶縁性基
体８２ｂ磁気記録層８３駆動ロー
ル８４支持ロール８４ａ円筒状の
基体８４ｂ絶縁性層８４ｃ電極８５支持ロール９２現像ロール９２ａ導電性基
体９２ｂ磁気記録層９２ｃ絶縁性層９２ｄ電極９２ｅ絶縁材料
の層９３接触子９４現像バイ
アス用電源９５切換スイッチ１０２現像ロール１０２ａ導電性
基体１０２ｂ絶縁性層１０２ｃ電極１０２ｄ磁気記録層１０３接触子１０４現像バイアス用電源１０５切換ス
イッチ１２２ａ導電性基体１２２ｂ磁気記
録層２００磁気記録用ヘッド２０１コア２０２コイル２０３磁束２１０磁気記録用ヘッド２１１コア２１２コイル３００現像装置３１１現像ハ
ウジング３１２現像ロール３１２ａ磁石ロ
ール３１２ｂスリーブ３１３スクリ
ューオーガー３１４スクリューオーガー３１５層厚規
制部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に静電潜像が形成される像担持体
と近接離間又は接触して設けられ、周面が周回可能に支
持された現像剤担持体と、この現像剤担持体と前記像担持体との間に現像バイアス
電圧を印加する現像バイアス電源とを備え、前記現像剤担持体の周面に、トナーと磁性キャリアとを
含む二成分現像剤を担持して搬送し、前記像担持体と該
現像剤担持体との対向位置に形成された電界内でトナー
を前記像担持体に転移させてトナー像を形成する現像装
置において、前記現像剤担持体は、該現像剤担持体の周面上にほぼ一
層のキャリアをほぼ均等に吸着する複数の磁極を有する
ことを特徴とする現像装置。
【請求項２】請求項１に記載の現像装置において、前記複数の磁極は、Ｓ極とＮ極とが交互に配置され、前記現像剤担持体の周面付近に形成される磁界の、前記
磁極と対応する位置の中心間距離が２５μｍ以上、２５
０μｍ以下となっていることを特徴とする現像装置。
【請求項３】請求項１又は請求項２に記載の現像装
置において、前記現像剤担持体の周面に担持される現像剤の磁性キャ
リアは、１０⁶ ／（４π）Ａ／ｍの磁界中における磁化
が、約４５ｋＡ／ｍ以上３６０ｋＡ／ｍ以下であること
を特徴とする現像装置。
【請求項４】請求項１又は請求項２に記載の現像装
置において、前記現像剤担持体は導電層とその上に形成された磁気記
録層とを有することを特徴とする現像装置。
【請求項５】請求項１又は請求項２に記載の現像装
置において、前記現像剤担持体は軟磁性体層とその上に形成された磁
気記録層とを有することを特徴とする現像装置。
【請求項６】請求項１又は請求項２に記載の現像装
置において、前記現像剤担持体は、周回方向の全域にわたってほぼ等
間隔で前記複数の磁極が設けられ、該磁極が周回移動す
るものであることを特徴とする現像装置。
【請求項７】請求項１又は請求項２に記載の現像装
置において、前記現像剤担持体は、前記複数の磁極が設けられた内部
部材と、前記内部部材の周囲を周回する外周部材とを有すること
を特徴とする現像装置。
【請求項８】請求項７に記載の現像装置において、前記内部部材は固定支持され、少なくとも現像剤を吸着
し現像剤層を形成する部位に、前記複数の磁極を有する
ことを特徴とする現像装置。
【請求項９】表面に静電潜像が形成される像担持体
と近接離間又は接触して設けられ、周面が周回可能に支
持された現像剤担持体と、この現像剤担持体と前記像担持体との間に現像バイアス
電圧を印加する現像バイアス電源とを備え、前記現像剤担持体の周面に、トナーと高抵抗材料からな
るキャリアとを含む二成分現像剤を担持して搬送し、前
記像担持体と該現像剤担持体との対向位置に形成された
電界内でトナーを前記像担持体に転移させてトナー像を
形成する現像装置において、前記現像剤担持体の周面上にほぼ一層のキャリアがほぼ
均等に吸着される電界を形成する電界形成手段を有する
ことを特徴とする現像装置。
【請求項１０】請求項９に記載の現像装置におい
て、前記電界形成手段は、前記現像剤担持体の周面に沿った
部分に設けられた複数の線状又は細帯状の電極と、隣り
合う前記電極間に電圧を印加する電源装置とを有するこ
とを特徴とする現像装置。
【請求項１１】請求項１０に記載の現像装置におい
て、隣り合う前記電極の中心間の距離は、２５μｍ以上で２
００μｍ以下であることを特徴とする現像装置。
【請求項１２】請求項１０に記載の現像装置におい
て、隣り合う前記電極間の１μｍあたりに０．８Ｖ以上の電
位差が生じるように電圧が印加されていること特徴とす
る現像装置。
【請求項１３】請求項１０に記載の現像装置におい
て、前記複数の電極は、該現像剤担持体の周方向と直角方向
の線状又は細帯状に形成され、周方向にほぼ等間隔で全
周に設けられていることを特徴とする現像装置。
【請求項１４】請求項１３に記載の現像装置におい
て、前記複数の電極は、前記現像剤担持体の周面の周回移動
とともに移動するように設けられ、前記現像剤担持体の周回方向における前記像担持体との
対向位置の下流側で、隣り合う前記電極間の電界の方向
を周期的に反転させる反転電界発生手段を有することを
特徴とする現像装置。
【請求項１５】請求項１３に記載の現像装置におい
て、前記現像剤担持体は、複数の磁極を有する内部部材と、
その周囲で周回駆動される外周部材とを有し、該外周部材に、前記複数の電極が設けられていることを
特徴とする現像装置。
【請求項１６】請求項１５に記載の現像装置におい
て、前記内部部材に設けられた複数の磁極は、Ｓ極とＮ極と
が交互に配置され、隣り合う磁極間の中心距離が２５μ
ｍ以上２５０μｍ以下となるように着磁されていること
を特徴とする現像装置。
【請求項１７】請求項１５に記載の現像装置におい
て、前記内部部材が有する磁極は現像剤担持体の周回方向と
直角方向に線状に着磁され、周方向にほぼ等間隔で設け
られており、前記外周部材に設けられた複数の電極が隣り合う中心間
距離と前記磁極間の中心距離とは、一方が他方の整数倍
となっており、前記内部部材の外周面及び外周部材は周回移動するよう
に駆動され、双方の移動速度がほぼ等しくなるように設
定されていることを特徴とする現像装置。
【請求項１８】請求項１３に記載の現像装置におい
て、前記現像剤担持体は、周面に前記複数の電極を有する内
部部材と、この周囲で周回駆動される外周部材とを有
し、前記外周部材の周面には異なる極性の磁極が交互に配置
されていることを特徴とする現像装置。
【請求項１９】請求項１８に記載の現像装置におい
て、前記外周部材の隣り合う磁極間の中心距離は２５μｍ以
上２５０μｍ以下となっており、前記内部部材に設けられた隣り合う前記電極の中心間の
距離は、２５μｍ以上３５０μｍ以下であることを特徴
とする現像装置。
【請求項２０】請求項１８に記載の現像装置におい
て、前記外周部材の磁極は現像剤担持体の周方向にＮ極とＳ
極とが交互にほぼ等間隔で着磁され、前記内部部材に設けられた複数の電極が周方向に隣り合
う中心間距離と、前記隣り合う磁極間の中心距離とは、
一方が他方の整数倍となっており、前記外周部材の内周面及び内部部材の外周面の移動速度
がほぼ等しくなるように設定されていることを特徴とす
る現像装置。
【請求項２１】請求項１４に記載の現像装置におい
て、前記現像剤担持体の周面に設けられた複数の電極に重ね
て磁気記録層が形成されており、この磁気記録層には、周方向に複数のＳ極とＮ極とが交
互にほぼ等間隔で着磁されていることを特徴とする現像
装置。