JPH09325613A

JPH09325613A - 現像装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JPH09325613A
Application number: JP8142796A
Authority: JP
Inventors: Takao Kumasaka; 隆夫熊坂; Tatsuo Ikawa; 辰夫伊川; Shigetaka Fujiwara; 重隆藤原; Nobuyoshi Hoshi; 信義保志
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 1996-06-05
Filing date: 1996-06-05
Publication date: 1997-12-16
Also published as: US5860049A

Abstract

(57)【要約】【課題】磁気ブラシによる弱い摺擦力で高画像濃度の現
像を行なって第１色目のトナー像の乱れや掻き取りを防
止する。【解決手段】フェライト系キャリアを使用した現像剤を
用い、現像ロール５の現像部における同極性磁極部を低
い摺擦力で現像が可能となるように、埋込磁石片１８，
１９の相対角度θｓと、現像ロールの周速比Ｋと感光体
の周速Ｕｐと現像電位差ΔＶを含むパラメータを特定し
た。１．５≦（Ｋ₁・ΔＶ／Ｕｐ）≦２．１…式１１．０ ≦ Ｋ₂ ≦ １．０＋（１１０／Ｕｐ）…式
２

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機，プリン
タ，ファクシミリ等の電子写真装置に使用する現像装置
及び該現像装置を使用して２色画像を形成する画像形成
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】トライレベル２色画像形成方法につい
て、図７及び図８を参照して説明する。このトライレベ
ル２色画像形成方法は、感光体１の外周表面に対向させ
て、該感光体１の表面を一様に帯電する帯電器１１と、
第１色目及び第２色目の画像信号に応じて、その一方を
ポジ弱露光、他方をネガ強露光する露光光線１４を発生
する露光装置２５を配置し、これらを用いた帯電及び露
光工程によって感光体１の外周面にトライレベルの静電
潜像（図８参照：領域Ｌ１＝Ｖｏ，領域Ｌ２＝Ｖｒ，そ
れ以外の領域＝Ｖｗ）を形成し、帯電極性の異なるトナ
ーを用いた第１色目，第２色目の現像装置１２，１３を
使用して、高電位部（Ｖｏ＝領域Ｌ１）を感光体１の帯
電極性と逆極性に帯電したトナーを用いた正規現像にて
現像すると共に、低電位部（Ｖｒ＝領域Ｌ２）を感光体
１の帯電極性と同極性に帯電したトナーを用いた反転現
像にて現像し、感光体１の表面上に２色のトナー像を形
成し、トナー像の極性を正負の何れか一方の極性となる
ように転写前帯電器２４により再帯電を行い、一方の極
性に帯電したトナー像を転写器２３にて用紙１５に転写
し、定着器１７にて該用紙１５上のトナーを熱融解させ
て該用紙１５に固着させ、感光体１の１回転で２色画像
の印刷を行うものである。このような２色現像方法に関
しては、特開昭４８−５７６３７号公報，ＵＳＰ４０７
８９２９号明細書及び図面等に提案されており、正負の
トナー像を何れか一方の極性に再帯電させる転写前帯電
２４については、特開昭４８−５３７２９号公報に記載
されている。

【０００３】また、現像装置としては種々の方式が提案
されているが、図６に示すように、キャリアとトナーを
混合した２成分現像剤を用いた従来の現像装置２は、回
転可能な現像スリーブ３の内側に円柱状の磁石体４を固
定状態に配置して構成した現像ロール５を感光体１の外
周面に現像間隙を介して対向させて設置している。磁石
体４の外周部には複数の磁極Ｓ，Ｎ，Ｓ，Ｎ…を着磁す
ることによりトナーとキャリアを混合した現像剤７を該
磁石体４の磁力により吸引して現像スリーブ３の外周に
保持して磁気ブラシを形成し、該現像剤７を感光体１の
表面に接触させて静電潜像を現像することによりトナー
像を形成するものである。

【０００４】現像スリーブ３の回転によって搬送される
現像剤７は、規制板６と現像スリーブ３との間の規制間
隙を通過する際に搬送量が規制されて現像部に搬送され
るが、感光体１と対向する現像部では、隣接した同極性
磁極部を構成する同極着磁片８によって形成される磁力
線に沿った磁気ブラシを形成する。現像部において隣接
した同一極性の２つの磁極による磁力線に沿って形成さ
れる磁気ブラシは、同極性磁極間では、現像剤７は磁力
による拘束が弱くなって感光体１の側へ移動し易くなる
ために、現像濃度を高めることが可能になると考えられ
る。このような、同極方式の現像部に関しては、特開昭
５５−１０１９６９号公報，特開平３−２９１６８０号
公報，特開平４−３３８７８１号公報等に記載されてい
る。

【０００５】更に、ＤＣ＋ＡＣバイアスを印加する方法
が特開昭６１−１９８１０号公報，特開昭６０−１６８
１７７号公報，特開平３−１０９５８２号公報等に提案
されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような従来のトラ
イレベル方式は、図８に示すように、帯電電位Ｖｏを中
間電位Ｖｗで２分し、上下に同じような電位差に第１色
目と第２色目の静電潜像を形成するために、各色の現像
バイアス電位Ｖｂと潜像電位との電位差（第１現像電位
差をΔＶ₁，第２現像電位差をΔＶ₂）が小さくなり、高
い画像濃度を得ることが難しくなる傾向がある。

【０００７】また、第１色目の現像装置１２の前段にお
いて露光光線１４によって第１色目と第２色目の静電潜
像が同時に形成されるために、第１色目の現像装置１２
においては、第１色目の静電潜像を現像すると共に第２
色目の静電潜像を乱さないようにすることが必要であ
る。

【０００８】更に、第２色目の現像装置１３は、第２色
目の現像において、現像スリーブ３に保持した現像剤７
による磁気ブラシが感光体１を摺擦するときに、既に該
感光体１の外周面に形成されている第１色目のトナー像
を乱してしまう傾向がある。

【０００９】更に、従来の同極方式の現像装置２におい
ては、現像剤７や同極性磁極部の構成条件と現像時の感
光体１への摺擦力との関係や現像特性との関係について
は、好ましい条件を提案するに至っていない。

【００１０】本発明の第１の目的は、同極方式の現像に
おいて、現像時の感光体への摺擦力を極力小さくするこ
とができ、且つ、高画像濃度を得ることが可能な現像装
置を提供することにある。

【００１１】本発明の第２の目的は、このような現像装
置をトライレベル画像形成装置に適用し、感光体上に形
成された静電潜像やトナー像を乱すことなく且つ低い現
像電位差の下で高画像濃度で鮮明な２色画像の印刷を行
うことができるトライレベル画像形成装置を提供するこ
とにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明になる現像装置
は、現像剤として、飽和磁化３０〜１００ｅｍｕ／ｇの
フェライト系キャリアとトナーを混合した２成分現像剤
を用い、現像ロールの現像部に同一極性の第１及び第２
の磁極片を隣接して配置することにより該磁石体に第１
及び第２の磁力ピークのなす角度θｓが２０〜４０度の
同極性磁極部を構成し、且つ、該磁石体の第１及び第２
の磁力ピークの間に形成される谷部の磁力Ｂ₀を４００
ガウス以下の範囲に設定した。

【００１３】また、この現像装置において、感光体の周
速Ｕｐ（ｍｍ／ｓｅｃ）と、前記現像スリーブの周速と
該感光体の周速の周速比Ｋと、前記静電潜像の電位と現
像バイアス電位との電位差（現像電位差）ΔＶ（ｖ）と
の関係を１．５≦（Ｋ・ΔＶ／Ｕｐ）≦２．１となるよ
うに設定した。

【００１４】また、トライレベルの静電潜像を形成し、
正負のトナーを用いて２色トナー像を形成するトライレ
ベル画像形成装置において、第１色目の現像装置として
前記の現像装置を用いるようにした。

【００１５】また、トライレベル画像形成装置の２色目
現像装置においては、現像スリーブの周速と感光体の周
速の周速比Ｋ₂を、１．０ ≦ Ｋ₂ ≦ １．０＋（１
１０／Ｕｐ）となるように設定した。

【００１６】本発明は、現像時に現像剤による感光体へ
の摺擦力が小さく且つ高い現像濃度特性が得られるよう
に現像剤及び現像装置の現像部の構成を設定し、トライ
レベル画像形成装置において、画像濃度を確保できる条
件に現像スリーブと感光体との周速比Ｋを設定し、更
に、２色目の現像装置においては、第１色目のトナー像
を乱さないよう周速比Ｋ₂の範囲を限定した。

【００１７】従って、本発明のトライレベル画像形成装
置では、感光体上に形成された静電潜像やトナー像を乱
すことなく、低い現像電位差の下で高画像濃度の印刷が
できるので、鮮明な２色印刷が可能となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。

【００１９】（１）第１の実施形態図１に示す本発明になる現像装置の第１の実施形態にお
いて、現像ロール５は、内側の磁石体４における感光体
１との対向部に軸方向の溝を形成し、この溝に２つの磁
石片１８，１９を埋め込んで同極性磁極部を形成してい
る。磁石体４の材質は、通常、等方性磁性体であり、周
囲を磁化してＮ１，Ｎ２，Ｓ３，Ｎ３極を形成してい
る。２つの埋込磁石片１８，１９は、異方性磁性体また
は希土類磁性体で製作し、磁石体４よりも高い磁力に着
磁して同極磁極Ｓ１，Ｓ２を形成する。この磁石体４の
同極性磁極部に２つの埋込磁石片１８，１９によって形
成される第１，第２の磁力ピークＢ₁，Ｂ₂の値は、７０
０〜１１００ガウスの範囲に設定する。第１の磁力ピー
クＢ₁と第２の磁力ピークＢ₂の間の角度θｓは、後述す
る理由から、２０〜４０度の範囲になるように、現像ロ
ール５の直径に応じて、２つの埋込磁石片１８，１９の
相互の間隙と２つの埋込磁石片１８，１９の幅を、それ
ぞれ、１〜８ｍｍ，１〜５ｍｍの範囲で調整して設定す
る。現像ロール５は、直径が２０〜５０ｍｍのものを用
い、感光体１と現像スリーブ３の間の現像間隙を０．７
〜１．２ｍｍとし、規制板６と現像スリーブ３の間の規
制間隙を感光体１と現像スリーブ３の間隙よりも０．１
〜０．３ｍｍ程度狭く設定する。

【００２０】更に、磁石体４において、第２の埋込磁石
片１９に対してスリーブ回転方向下流側に隣接するＮ１
極の磁力と第１の埋込磁石片１８に対してスリーブ回転
方向上流側に隣接するＮ３極の磁力とをほぼ同等に設定
する。

【００２１】現像剤７は、フェライト系キャリアとトナ
ーを混合した２成分現像剤を用いる。フェライト系キャ
リア（フェライトキャリア及びマグネタイトキャリアを
指す）としては、嵩比重２．２〜２．８ｇ／ｃｍ³，飽
和磁化３０〜１００ｅｍｕ／ｇ、更に望ましくは、飽和
磁化６０〜９０ｅｍｕ／ｇのものを用いる。

【００２２】尚、飽和磁化２５ｅｍｕ／ｇ以下のフェラ
イト系キャリアや嵩比重１．０〜１．６ｇ／ｃｍ³，飽
和磁化６０〜８０ｅｍｕ／ｇの樹脂キャリア（球形及び
不定形）をトナーとの混合比を４〜１５重量％に調合し
て用いた場合には、感光体１へのキャリア付着が発生す
る傾向が発生する。また、鉄粉キャリアを用いると、現
像部において感光体１に対する摺擦力が過大になる傾向
があり、更に、微粉が発生して飛散する問題がある。

【００２３】フェライト系キャリアの形状は略球形のも
のを選択し、トナーとの混合比は２〜６重量％、望まし
くは、３〜５重量％の範囲で使用する。キャリアの粒径
は、５０〜１２０μｍ、トナーの粒径は、５〜１２μｍ
を使用することができる。

【００２４】トナーの帯電量は、５〜１１μｃ／ｇ、よ
り望ましくは、６〜９μｃ／ｇの範囲である。

【００２５】このような現像剤７を用いた現像装置にお
いて、同極性磁極部の第１，第２の磁力ピークＢ₁，Ｂ₂
の間の角度θｓ（度）と、両磁力ピークＢ₁，Ｂ₂の間に
形成される谷部の磁力Ｂ₀（ガウス）と、感光体１に対
する磁気ブラシの摺擦力Ｆｂとの関係を調査した。その
結果、図３に示すように、第１，第２の磁力ピーク
Ｂ₁，Ｂ₂の間の角度θｓを２０〜４０度、より望ましく
は、２５〜３７度とし、且つ、第１，第２の磁力ピーク
Ｂ₁，Ｂ₂の間に形成される谷部の磁力Ｂ₀を極力小さい
値（例えば、４００ガウス以下、より望ましくは、３０
０ガウス以下の範囲）に設定することにより、感光体１
に対する摺擦力Ｆｂをより小さくできることが判った。
尚、角度θｓを２０度とした場合には、谷部の磁力Ｂ₀
が４００ガウスがほぼ限界値であり、角度θｓが４０度
以上の場合には、第１，第２の磁力ピークＢ₁，Ｂ₂の値
が低下する傾向がある、ことが判明した。

【００２６】また、同極性磁極部においては、二山の磁
力分布２０が発生し、図１に示すような高い穂立ちの第
１の磁気ブラシ７ａと低い穂立ちの第２の磁気ブラシ７
ｂが形成され、第２の磁気ブラシ７ｂの近傍では、一種
のトナークラウドが形成されることが判った。これは、
第１の埋込磁石片１８による磁力（ピークＢ₁）で保持
された現像剤７（磁気ブラシ７ａ）が磁力の弱い谷部
（Ｂ₀）を移動するときに拘束力が低下することにより
生じる撹乱によりトナーがキャリアから遊離し易くなる
ことから第２の埋込磁石１９による磁力（ピークＢ₂）
で再び強く保持される現像剤７（磁気ブラシ７ｂ）の近
傍にトナークラウドを形成することになるものと考えら
れ、その結果、第２の埋込磁石片１９による磁力よって
形成される磁気ブラシ７ｂによる感光体１の摺擦力を弱
くしても、高濃度の現像を実現することが可能であっ
た。すなわち、感光体１として有機感光体（ＯＰＣ）を
用い、周速２７０ｍｍ／ｓｅｃで回転する該感光体１上
に帯電電位Ｖｏが−５００Ｖ，露光部電位Ｖｒが−５０
Ｖの静電潜像を形成し、現像スリーブ３の周速を感光体
１の周速の約１．３〜約１．９倍とし、該現像スリーブ
３に３５０Ｖの現像バイアスを印加して反転現像を行っ
たところ、画像濃度１．３〜１．４（Ｏ．Ｄ）を得るこ
とができた。

【００２７】更に、図１に示すように、現像部の間隙を
低い穂立ちの第２の磁気ブラシ７ｂの高さよりも狭く設
定し、磁極設定角θｍ、すなわち、同極性の埋込磁石片
１８，１９の磁極Ｓ１，Ｓ２の中心と現像ロール５の中
心Ｃ１を結ぶ線と、現像ロール５と感光体１の中心を結
ぶ線Ｃ１−Ｃ２のなす角度を、図２に示すように、磁極
設定角θｍがθｓ／６〜５θｓ／６、更に望ましくは、
２θｓ／６〜４θｓ／６に設定した場合、高濃度の現像
特性の確保と共に感光体１へのキャリア付着を低減でき
ることが判明した。これは、第２の磁力ピークＢ₂を形
成する第２の埋込磁石片１９を感光体１と現像スリーブ
３との略最近接点に設定することに対応し、この場合、
第２の埋込磁石片１９の付近の感光体１の表面部の磁力
が強い状態で現像剤７を拘束するので、キャリアが感光
体１へ付着するのを抑制することによるものと考えられ
る。

【００２８】また、図４に示すように、二山の磁力分布
２０における第１の磁力ピークＢ₁と谷部の磁力Ｂ₀との
差ΔＢを３００〜６００ガウスの範囲、望ましくは、４
００〜６００ガウスの範囲に設定した場合は、比較的高
濃度のトナー像が得られることが判った。すなわち、図
３に示す高画像濃度の範囲は、図４に関する前記の結果
に対応するものであり、従って、この現像条件において
は、図３に示したように、感光体１に対する摺擦力がよ
り小さい条件と比較的高濃度の画像を得る条件とを両立
することができ、小さい摺擦力で現像しても高い画像濃
度を確保することができる効果がある。

【００２９】（２）第２の実施形態発明者らは、更に、第１の実施形態として説明した現像
装置を用い、静電潜像の電位と現像バイアスとの電位差
（現像電位差）ΔＶ（ｖ）と、感光体１の周速Ｕｐ（ｍ
ｍ／ｓｅｃ）と、現像スリーブ３の周速と感光体１の周
速との周速比Ｋと、画像濃度ＩＤ（Ｏ．Ｄ）との関係を
検討した。Ｕｐ，ΔＶ，Ｋの種々の値に対してＩＤを測
定したが、パラメータとして、Ｘ≡Ｋ・ΔＶ／Ｕｐを用
いて整理すると、略１本の曲線で近似できることが判っ
た。その結果を図５に示す。

【００３０】図５を考察すると、パラメータＸが１．５
〜２．１の範囲で高い画像濃度を得ることができること
が判る。従って、本発明の現像装置においては、次の式
（１）に基づいてＵｐ，ΔＶに応じてＫを設定すること
により、目標とする画像濃度を確保することができる。

【００３１】１．５≦（Ｋ・ΔＶ／Ｕｐ）≦２．１ …………（１）（３）第３の実施形態本発明になるトライレベル画像形成装置は、図７に示す
ように、感光体１の周囲に帯電器１１と、第１色及び第
２色画像信号に応じて、一方をポジ弱露光、他方をネガ
強露光にて感光体１を露光する露光光線１４を発生する
露光装置２５を配置し、これらを用いた帯電及び露光工
程により、トライレベルの静電潜像を形成し、帯電極性
の異なる異色のトナーを用いた第１，第２の現像装置１
２，１３を使用して、高電位部を感光体１の帯電極性と
逆極性に帯電したトナーを用いた正規現像にて現像する
と共に、低電位部を感光体１の帯電極性と同極性に帯電
したトナーを用いた反転現像にて現像することにより、
感光体１の外周面上に２色のトナー像を形成し、該トナ
ー像の極性を正負の何れか一方の極性になるように転写
前帯電器２４にて再帯電し、一方の極性に帯電したトナ
ー像を転写器２３にて用紙１５に転写し、定着器１７に
て用紙１５上で熱融解させて該用紙１５に固着させ、感
光体１の１回転で２色画像の印刷を行なう構成である。
また、転写工程後に感光体１の外周面上に残留するトナ
ーはクリーナー１６で清掃する。

【００３２】感光体１としては、感光層が２層型（電荷
発生層と電荷移動層から成る）のＯＰＣ（有機感光体）
及び単層型のＯＰＣが好適である。前者の例としては、
電荷発生層（ＣＧＬ）が０．１〜１μｍのカルバゾール
ヒドラジン、電荷移動層（ＣＴＬ）が１０〜２０μｍの
フタロシアニン系顔料にて構成される負帯電ＯＰＣ、例
えば、三菱化成（株）製のＯＰＣがあり、後者の例とし
ては、三田工業（株）製の正帯電単層型ＯＰＣ（商品
名：ＭＡＲＩＮＥＯＰＣドラム）がある。また、負帯
電２層型ＯＰＣにおいて、ＡＬ層と感光層との間にブロ
ッキング層を設けても良い。

【００３３】以下、感光体１として負帯電ＯＰＣを用
い、周速を２７０ｍｍ／ｓｅｃとした場合を例に説明す
る。

【００３４】第１色目の現像装置１２にフェライト系キ
ャリアを使用した現像剤を用い、該現像剤により形成し
た磁気ブラシを感光体１に接触させて第１色目の現像を
行う。第１色目の現像剤のキャリアとしては、平均粒径
が６０〜１２０μｍ、嵩比重が２．２〜２．８ｇ／ｃｍ
³、飽和磁化が６０〜１００ｅｍｕ／ｇのフェライト、
マグネタイトキャリアを用いた。第１色目の現像剤のト
ナーは、平均粒径が７〜１１μｍで、キャリアとの混合
比が３〜６Ｗｔ％において帯電量が５〜１１μｃ／ｇの
カラートナーを用いた。

【００３５】キャリアの表面はシリコン系またはアクリ
ル系樹脂でコーティングし、帯電性及び安定性を良好に
すると共にコーティング樹脂中にカーボンを添加するこ
とにより抵抗値を調整して用いた。キャリアの抵抗が１
０⁶〜１０⁹Ωｃｍ、現像状態時に対応する電圧を印加し
た場合の電流値が１〜１００μＡの現像剤を用いること
が望ましい。

【００３６】このような現像剤を使用することにより、
第１色目の現像過程で第１色目の静電潜像の電荷をリー
クさせて電位を低下させ、第２色目の現像時のキャリア
付着を抑制することができる効果が得られる。第１色目
の現像剤と感光体との接触幅は３ｍｍ〜１０ｍｍ、接触
深さは０．３ｍｍ〜１ｍｍ程度とするのが良い。

【００３７】第１色目の現像装置１２における現像スリ
ーブ３の周速と感光体１の周速の周速比Ｋ₁は、該感光
体１の周速Ｕｐ（ｍｍ／ｓｅｃ）と現像電位差ΔＶ
（ｖ）に基づいて式（１）から特定した。

【００３８】第２色目の現像は、第２色目の現像装置１
３にフェライト系キャリアを使用した現像剤を用い、該
現像剤により形成した磁気ブラシを感光体１に接触させ
て行った。第２色目の現像剤のキャリアは、平均粒径が
６０〜１２０μｍ、嵩比重が２．２〜２．８ｇ／ｃ
ｍ³、飽和磁化が４０〜１００ｅｍｕ／ｇのフェライト
系キャリアを用い、トナーは、平均粒径が７〜１１μｍ
で、キャリアとの混合比が３〜６Ｗｔ％において帯電量
が−５〜−１１μｃ／ｇの黒トナーを用いた。

【００３９】現像装置１３の現像スリーブ３の周速と感
光体１の周速の周速比Ｋ₂も、感光体１の周速Ｕｐ（ｍ
ｍ／ｓｅｃ）と現像電位差ΔＶ（ｖ）に基づいて式
（１）の関係から特定するが、更に、式（２）の範囲に
限定した。

【００４０】１．０≦Ｋ₂≦１．０＋（１１０／Ｕｐ） …………（２）第１色目及び２色目の現像剤のトナーは、表面にシリカ
や導電性粒子（酸化チタン）を外添して抵抗値，流動
性，帯電性を調整した。更に、第１色目の現像剤のトナ
ーは、第２色目の現像剤のキャリアとの摩擦帯電による
帯電量が４μｃ／ｇ程度以下と小さくなるように第１色
目及び２色目の現像剤の相互関係を設定したところ、２
色画像の印刷時の背景かぶりを低減することができた。
更に、この実施形態では、第１色目をカラー、第２色目
を黒色としたので、カラートナーが現像装置１３の黒色
の現像剤中に混入した場合でも、黒色画像の色濁りが目
立たない利点がある。また、通常の２色画像印刷では黒
色画像の比率が高い傾向があり、黒色画像の印刷に伴っ
て黒色現像装置１３に混入したカラートナーを排出する
ことができるので、カラートナーが経過的に黒色現像装
置１３内に蓄積することを抑制して混色率を低く維持す
ることができる効果がある。

【００４１】帯電−露光工程により、感光体１の外周面
上に帯電電位Ｖｏが−８５０Ｖ（第１色目のカラー画像
用潜像＝Ｌ₁）、露光部電位Ｖｒが−５０Ｖ（第２色目
の黒色画像用潜像Ｌ₂）、中間電位Ｖｗが約５４０Ｖの
トライレベル静電潜像（図９の電位分布を参照）を形成
した。

【００４２】そして、第１色目，第２色目の現像バイア
スＶｂ₁，Ｖｂ₂として、それぞれ、−６２０Ｖ，−４０
０Ｖの現像バイアス電圧を印加し、第１色目の静電潜像
を正規現像、第２色目の静電潜像を反転現像するように
した。また、第１色目の現像装置１２における現像スリ
ーブと第２色目の現像装置１３における現像スリーブの
周速比Ｋ₁，Ｋ₂は、それぞれ、式（１），式（２）に基
づいて設定し、Ｋ₁＝２．０，Ｋ₂＝１．３としたとこ
ろ、画像濃度１．３〜１．４（Ｏ．Ｄ）を確保すること
ができた。

【００４３】また、第２色目の現像時に生じる傾向があ
った第１色目のトナー像の乱れと２色目のトナー像の色
濁り（混色）を防止することができた。

【００４４】このように、本発明になるトライレベル画
像形成装置は、第２色目の現像における現像剤の磁気ブ
ラシによる感光体１に対する摺擦力を小さくすることが
できるので、該感光体１の外周面に形成されている第１
色目のトナー像の乱れを抑制することができ、また、第
１色目のトナー像の掻き取りを少なくして第２色目の現
像装置１３への第１色目のトナーの混入を大幅に低減す
ることができる効果がある。従って、トライレベル方式
の画像形成装置において、画像の乱れや色濁りを防止し
て鮮明な２色画像を形成することができる効果がある。

【００４５】（４）第４の実施形態第４の実施形態を図７，図８を用いて説明する。この第
４の実施形態は、各色に対応した現像剤をそれぞれ収納
する２つの現像装置１２，１３を感光体１の周囲に配置
し、感光体１の１回転または２回転により各色に対応し
た２つの静電潜像を形成し、２つの現像装置１２，１３
によって前記静電潜像を現像して２色のトナー像を感光
体１の外周面上に形成し、この２つのトナー像を一括し
て用紙１５に転写するカラー画像形成装置において、第
２色目の現像装置１３に前述した実施形態に記載の現像
装置及び式（２）の条件を適用したものである。第２色
目の現像剤は、キャリアとトナーを混合した２成分現像
剤を用い、キャリアとしては飽和磁化３０〜１００ｅｍ
ｕ／ｇのフェライトキャリアを用いた。また、現像スリ
ーブの周速比を式（２）に基づいて設定した。感光体１
は、ＯＰＣである。

【００４６】また、第１色目の現像装置１２，第２色目
の現像装置１３，転写器２３，クリーナ１６には、これ
らを感光体１に対して接触／離間可能にする機構を付加
し、感光体１を２回転させることによって２色のトナー
像を形成する構成とし、第１回転目でのトナー像形成時
には第２色目の現像装置１３，転写器２３及びクリーナ
１６を感光体１の外周面から離間させ、第２回転目での
トナー像形成時には第１色目の現像装置１２を離間さ
せ、感光体１の外周面上のトナー像を破壊する作用を極
力小さくするようにした。この実施形態の画像形成装置
においては、第１色目を黒色、第２色目をカラーとし、
次のような工程により２色画像の印刷を行う構成であ
る。

【００４７】感光体１の周速を１７８ｍｍ／ｓｅｃとし
て、先ず、第１回転目の工程において、感光体１の表面
電位Ｖｏが一様に約−６００Ｖとなるように帯電器１１
により帯電し、露光装置２５により第１色目の露光を行
なって露光部の電位Ｖｒが−５０Ｖとなるような第１色
目の静電潜像を形成し、第１色目の現像装置１２の現像
スリーブに４００Ｖの現像バイアス電圧を印加して反転
現像を行ない、第１色目のトナー像を形成する。第１色
目の現像剤に第２色目の現像剤と同様なフェライト系キ
ャリアを使用した現像剤を用い、単一磁極の現像方式を
用いたところ、第１色目のトナー像の電位は−１００〜
−２００Ｖであった。

【００４８】次いで、第２回転目の工程に入り、再度、
帯電器１１による帯電により、第１色目のトナー像の電
位を上昇させ、−３５０〜−４００Ｖに調整した。この
とき、背景部の表面電位は、約−５００Ｖであった。こ
の状態で露光装置２５によって第２色目の露光を行なう
ことによって露光部の電位Ｖｒが−５０Ｖの第２色目の
静電潜像を形成するが、該２色目の静電潜像を現像する
ために現像スリーブに印加できる現像バイアス電圧の範
囲は−２５０〜−３５０Ｖである。これは、現像バイア
ス電位が更に高い値になると背景かぶりが生じ易くな
り、現像バイアス電位が更に低いと逆電界が強くなって
第１色目のトナー像に対して電気的な掻き取りが生じ易
くなるからである。現像バイアス電位を−３００Ｖに設
定し、第２色目の現像スリーブの周速比Ｋ₂を式（２）
式に基づいて約１．２〜約１．４に設定して反転現像を
行った。その結果、第２色目の画像濃度を１．３〜１．
４（Ｏ．Ｄ）にすることができた。また、第２色目の現
像において感光体１に対する磁気ブラシの摺擦力を小さ
くして該感光体１の外周面の第１色目のトナー像を掻き
取る度合いを小さくすることができるので、第２色目の
カラー現像装置１３への第１色目のトナーの混入を防止
または大幅に低減することができる効果がある。従っ
て、第１色目のトナー像の乱れや色濁りを防止できるの
で、鮮明な２色画像を得ることができる効果がある。

【００４９】このように、本発明になるカラー画像形成
装置は、感光体１を２回転させることにより２色のトナ
ー像を形成する方式で実施することもできる。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、現像ロールの同極性磁
極部における上流側の第１の磁極により保持された現像
剤（磁気ブラシ）が下流側の第２の磁極に移動する過程
において、同極性磁極間を移動するときに生じる撹乱に
よって第２の磁極近傍にトナークラウドを形成するため
に、現像剤の磁気ブラシを感光体に軽く接触させた弱い
摺擦力で現像しても高い画像濃度を得ることが可能であ
る。

【００５１】また、トライレベル方式にて感光体の表面
に２色のトナー像を形成してカラー画像の印刷を行うと
きに、このような現像装置を用いることで、第１色目及
び第２色目のトナー像を高い濃度にすることができ、更
に、前段の第１色目の工程で形成したトナー像を乱すこ
となく後段の第２色目の現像を行なうことが可能となる
ので、鮮明な２色画像を形成することができる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる現像装置の第１の実施形態の要部
を示す縦断側面図である。

【図２】本発明になる現像装置における同極性磁極部の
磁界分布説明図である。

【図３】本発明になる現像装置の同極性磁極部における
谷部の磁力と摺擦力の関係を示す特性図である。

【図４】本発明になる現像装置の同極性磁極部における
第１の磁極の磁力と谷部の磁力の差ΔＢと画像濃度の関
係を示す特性図である。

【図５】本発明になる現像装置の画像濃度特性図であ
る。

【図６】従来の現像装置の縦断側面図である。

【図７】本発明になる第３，第４の実施形態である２色
画像形成装置の構成図である。

【図８】トライレベル方式の画像形成装置における静電
潜像及び現像バイアス電位分布説明図である。

【符号の説明】

１…感光体、３…スリーブ、４…磁石体、５…現像ロー
ル、６…規制板、７…現像剤、７ａ，７ｂ…磁気ブラ
シ、１８…第１の磁石片、１９…第２の磁石片。

フロントページの続き (72)発明者藤原重隆茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者保志信義茨城県ひたちなか市武田1060番地日立工機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】静電潜像が形成される感光体に現像間隙を
介して対向させて配置される回転可能な現像スリーブ内
に磁石体を固定的に配置し、前記磁石体における前記現
像間隙対向部に同一極性の第１及び第２の磁極を隣接し
て配置して第１及び第２の磁力ピークを形成する同極性
磁極部を設け、前記現像スリーブに現像バイアスを印加
し、キャリアとトナーを混合した現像剤を前記現像スリ
ーブの外周に保持して形成した磁気ブラシで前記感光体
を摺擦して静電潜像を現像するようにした現像装置にお
いて、前記キャリアはフェライト系キャリアとし、前記同極性磁極部の第１及び第２の磁力ピーク間の角度
θｓを２０〜４０度とし、且つ、第１及び第２の磁力ピ
ークの間に形成される谷部の磁力を４００ガウス以下に
設定したことを特徴とする現像装置。
【請求項２】請求項１において、前記フェライト系キャ
リアは、飽和磁化３０〜１００ｅｍｕ／ｇのものとした
ことを特徴とする現像装置。
【請求項３】請求項１または２において、前記第１及び
第２の磁力ピークの磁力は、７００〜１１００ガウスと
したことを特徴とする現像装置。
【請求項４】請求項１〜３の１項において、前記現像間
隙を０．７〜１．２ｍｍとしたことを特徴とする現像装
置。
【請求項５】請求項４において、前記現像スリーブに対
向させて現像剤搬送量を規制する規制板を設け、該規制
板と現像スリーブ間の規制間隙を前記現像間隙に対して
０．１〜０．３ｍｍだけ狭くしたことを特徴とする現像
装置。
【請求項６】請求項１〜５の１項において、前記感光体
の周速Ｕｐ（ｍｍ／ｓｅｃ）と、該感光体の周速と前記
現像スリーブの周速の比Ｋ₁と、静電潜像の電位と現像
バイアスとの電位差ΔＶ（ｖ）との関係を１．５≦（Ｋ
₁・ΔＶ／Ｕｐ）≦２．１としたことを特徴とする現像
装置。
【請求項７】請求項１〜５の１項において、前記感光体
の周速Ｕｐ（ｍｍ／ｓｅｃ）と、該感光体の周速と前記
現像スリーブの周速の比Ｋ₂の関係を１．０≦Ｋ₂≦
１．０＋（１１０／Ｕｐ）としたことを特徴とする現像
装置。
【請求項８】感光体に形成したトライレベルの静電潜像
を、正極性に帯電したトナーを使用した現像装置と、負
極性に帯電した異色のトナーを使用した現像装置によっ
て現像して２色のトナー像を得る画像形成装置におい
て、第１色目のトナー像を形成する現像装置として請求
項１〜６の１項に記載した現像装置を使用したことを特
徴とする画像形成装置。
【請求項９】感光体に形成したトライレベルの静電潜像
を、正極性に帯電したトナーを使用した現像装置と、負
極性に帯電した異色のトナーを使用した現像装置によっ
て現像して２色のトナー像を得る画像形成装置におい
て、第２色目のトナー像を形成する現像装置として請求
項１〜５，７の１項に記載した現像装置を使用したこと
を特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】感光体に形成したトライレベルの静電潜
像を、正極性に帯電したトナーを使用した現像装置と、
負極性に帯電した異色のトナーを使用した現像装置によ
って現像して２色のトナー像を得る画像形成装置におい
て、第１色目のトナー像を形成する現像装置として請求項１
〜６の１項に記載した現像装置を使用し、第２色目のトナー像を得る現像装置として請求項１〜
５，７の１項に記載した現像装置を使用したことを特徴
とする画像形成装置。