JPH10133449A

JPH10133449A - 画像形成方法

Info

Publication number: JPH10133449A
Application number: JP8285130A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Takeuchi; 茂樹竹内
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1996-10-28
Filing date: 1996-10-28
Publication date: 1998-05-22

Abstract

(57)【要約】【課題】所望の画像濃度、線幅、更には画像安定性を
維持できる画像形成方法を提供する。【解決手段】現像処理前の像担持体１上にパッチ画像
を形成し、このパッチ画像を光学的手段を用いて画像濃
度信号を出力し、この信号出力を検知して、制御論理回
路にその情報を記憶させたのち、像担持体１上にパッチ
画像を形成し、そのパッチのトナー濃度を光学的手段を
用いて信号を検知し、当該トナー濃度信号を像担持体１
面の信号により補正を加えて真のトナー濃度信号とし
て、この信号をもとにして画像形成条件を制御する画像
形成方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真法の採用
により像担持体上に色分解した静電潜像を形成し、像担
持体上に多色のトナー像を重ね合わせた後に、転写材上
に重ね合わせトナー像を一括転写する画像形成方法（以
下、これをＫＮＣプロセスと略称する）に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】先ず、ＫＮＣプロセスについて説明す
る。

【０００３】予め帯電器によって一様な電荷を像担持体
の周面上に付与する。走査が開始されるとレーザビーム
がインデックスセンサによって検知され、第１の色信号
により変調されたレーザビームが像担持体の周面上を走
査する。レーザビームによる主走査と像担持体の搬送に
よる副走査により像担持体の周面上に第１の色に対応す
る潜像が形成されて行く。この潜像は選択的に動作状態
とされたイエローのトナーを装填した現像装置により現
像されて、像担持体表面にトナー像が形成される。当該
トナー像は像担持体表面に保持されたまま像担持体の周
面より引き離されているクリーニング装置のブレードの
下を通過し、像担持体上にイエロートナー像が形成され
たまま次の画像形成サイクルに入る。

【０００４】即ち、像担持体は帯電器により再び帯電さ
れ、次いで第２の色信号が書込制御部に入力され、前述
した第１の色信号の場合と同様にして像担持体表面への
書込みが行われ潜像が形成される。当該潜像は選択的に
動作状態とされた第２の色としてマゼンタのトナーを装
填した現像装置によって現像される。このマゼンタのト
ナー像は既に形成してあるイエローのトナー像の存在下
に形成される。同様にして、次にシアンのトナーを有す
る現像装置で、第１，第２の色と同様に像担持体表面に
シアンのトナー像を形成する。

【０００５】最後に黒色のトナーを有する現像装置で前
記の色と同様の処理により像担持体に黒色のトナー像を
重ね合わせて形成する。説明の都合上、重ね合わせ色の
現像順序をイエロー、マゼンタ、シアン、黒色とした
が、この順序はどのようなものでもよいが、上記の順序
が良好な画質を与える。これらの現像装置の各スリーブ
には直流とさらに交流のバイアスが印加され、像担持体
には非接触で現像が行われる。トナーの帯電極性と像担
持体の帯電極性を同極として現像バイアスの直流成分を
感光体非露光部電位近くに設定し、トナーを電位低下し
た露光部に付着させる方式を反転現像方式と称する。斯
かる像担持体上に多色のトナー像を重ね合わせるプロセ
スに反転現像方式を採用する理由は、１色目から２色目
以降への混色を防止できるからであり、さらにトナーち
りの少ない良好な画像が得られることが挙げられる。そ
のため、いわゆるＫＮＣ方式は反転現像方式を採用する
のが望ましい。

【０００６】更に次工程ではコロナ帯電極や転写ローラ
によって転写材の裏面側に逆極性の電荷が与えられ、像
担持体に密着した転写材表面に像担持体の周面上に形成
された多色のトナー像が一括して転写される。

【０００７】さらにコロナ放電に転写電荷の除去、分離
爪による剥離、あるいは転写前よりベルトなどに転写材
を静電的力などにより吸着させておくことにより画像の
転写を受けた転写材は回転する像担持体より確実に分離
して、定着部に搬送し、定着ローラによって画像を固着
したのち排紙ローラを経てトレイ上に排出される。以上
が所謂ＫＮＣプロセスである。

【０００８】このように重ね合わせによって形成される
カラートナー像は、前述した各単色のトナー像がカラー
画像の構成上それぞれバランスのとれた画像濃度に現像
されているか否か、さらにその画像濃度が多量コピーに
際しても安定して維持されるか否かによってその画質す
なわちカラーバランスの再現性が大きく左右されるた
め、かかるカラー画像形成装置には各単色のトナー像の
画像濃度を管理する制御手段が設けられている。

【０００９】しかし、前述のＫＮＣプロセスは像担持体
上で多色重ね合わせを行い、像担持体から紙へ一括転写
するシステムとなっている。このため、２色目の現像時
にすでに形成されている１色目の画像を乱さないために
現像剤が像担持体に接触しないいわゆる非接触方式を採
用しなければならない。ＫＮＣ現像の代表的な公知例と
して、絶縁性二成分現像剤で交流バイアスを印加する非
接触現像方式が提案されている。

【００１０】一方、濃度管理の制御手段としては、像担
持体の非画像領域に各単色のカラートナー像に対応する
特定濃度の標準票板であるパッチ画像を形成し、このカ
ラーパッチ画像の濃度を検出してその出力信号により現
像器のバイアス電圧あるいはカラートナー濃度を制御す
るものや、あるいは装置内の温湿度に応じて現像器の現
像器の現像スリーブの回転数を制御する方式が挙げら
れ、それらに関しては特開昭５７−４０２７９、特開平
２−１８６３６８の各号公報による提案がすでに開示さ
れている。また前記パッチ画像の濃度を検出する検知部
材に窓を設け、該検知部材の汚れを防止する装置として
特開平４−２９１７２号公報が開示されている。さらに
前記パッチ画像の濃度を検出する検知部材を用いた検知
方式で白、ハーフトーン、ベタ画像を出力し、前記各画
像を検知部材で検知して比較することで検知部材の汚れ
状態を検知する方法として特開平４−３７８８１号公報
も知られている。

【００１１】かかる現像方式は、像担持体と現像剤が非
接触状態で現像することから、通常の単色におけるアナ
ログ現像で用いられる接触状態で現像する方式のように
像担持体とトナーのファンデルワールス力の助けを借り
て細線再現性とトナー付着量の安定性確保を図って現像
させることはできない。そのため、現像に関わる他の多
くの因子を細かく最適化し厳選された条件を選択した上
で、前述のような画像濃度の制御を採用しなければ安定
したカラー画像を得ることができない。

【００１２】また、カラー画像では黒色単色の画像に比
べて人間の目に濃度むらが認めやすくなり、特にその中
でも、ＫＮＣ現像では良好な多色重ね合わせ画像を形成
するために画像端部の濃度むら（画像端部偏り、白ぬ
け）をなくさねばならない。これはカラー画像形成時の
それぞれの単色現像の画像端部の濃度むら（画像端部偏
り、白ぬけ）が色ずれとしても現れるからである。しか
し、この単色現像における画像端部の濃度むら、偏り、
白ぬけは電子写真方式では多かれ少なかれ必ず存在する
現像電界のいわゆるエッジ効果と非接触現像では必ず起
きるトナー飛翔状態に起因するため、この問題を所望の
画像濃度、線幅、更には画像安定性を維持しつつ解決す
るのは著しく困難である。特に像担持体とスリーブの周
速度が異なると、周方向に垂直な画像端部の濃度むらが
発生しやすくなり、周速比が異なれば異なるほど濃度む
らの発生は著しくなる傾向がある。

【００１３】この問題を根本的に解決するためにはカラ
ー画像形成時におけるそれぞれの単色現像において現像
条件を均一な条件で行う必要がある。非接触現像である
ＫＮＣ現像においてどのような現像方式にしても実質的
に像担持体とスリーブが近接しさらにある程度他の位置
に比べて相対的に現像剤穂立ちが像担持体側に近接した
一部分の領域だけでトナーが像担持体へ飛翔可能となる
現像域となる。

【００１４】特に機械使用環境の温湿度の変動や現像剤
の劣化や機械精度のばらつきに伴う現像性変化を補償す
るため、前述のような画像形成条件を制御して安定な画
像を得るためには像担持体とスリーブとキャリア穂立ち
形状の間の幾何学的形状を最適化して画像制御が常に再
現性よく行われる条件を選択しなければならない。

【００１５】しかしながら、像担持体およびスリーブは
円筒上の形状をなしているため、現像が実質的に行われ
る像担持体とスリーブ間の最近接距離近傍やキャリア穂
立ち先端が像担持体に近接する現像域での微視的な条件
を一定にして現像を行うこと困難である。ここでいう、
微視的な条件とは、現像域内の特定のトナーの現像に関
与する様々な因子を指し、直流現像電界、交流電界、着
目しているトナー１個１個それぞれの帯電量、粒径、ト
ナーとキャリアの静電的あるいは非静電的付着力、トナ
ーの飛翔経路などを現像にかかわる条件すべてを指す。
この微視的な条件を一定として現像を行わないと厳選さ
れた最適化条件を選択することができない。特に、前述
の画像制御の制御対象としてスリーブ周速を用いる場合
には像担持体、スリーブ、キャリア穂立ちを十分に最適
化された条件下で制御を行わないと所期の効果が得られ
ない。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】このような厳選された
最適条件を実現する試みとして、スリーブの磁極設定に
関しては従来から知られているものとして極上現像方式
と極間現像方式とがある。

【００１７】まず、極上現像方式は、いわゆる磁極配置
を像担持体とスリーブの最近接距離近傍に現像域におけ
るスリーブが形成する磁束密度の極大を設定するもので
ある。そのため現像域近傍において現像剤穂立ちが立っ
た状態になり実質的な現像域を狭い範囲に限定すること
ができるため、像担持体及びスリーブが曲率を持ってい
ても微視的な意味で均一な現像条件のみで現像を行わせ
ることができる。そのため画像端部の濃度むらは発生し
にくいという利点がある。しかし、キャリアがスリーブ
上に立ち上がった形状となるので穂立ち先端と像担持体
の距離が場所によってばらつきやすく画像全体はむらに
なりやすいという欠点がある。

【００１８】一方、極間現像方式は磁極配置を前記磁束
密度極大の中間に現像域を設定するものであるため、穂
立ち先端と像担持体の距離のばらつきは生じにくいため
画像全体のむらを生じにくい利点を有している。しかし
ながら、現像剤穂立ちがスリーブ形状とほぼ同一となる
ため実質的な現像域は広がり、微視的な意味での現像条
件は様々なものが含まれてしまう。そのため画像端部の
濃度むらが生じやすい欠点がある。

【００１９】また、これを解決するために極上現像、極
間現像いずれにせよ低磁化キャリアを用いると均一なキ
ャリア穂立ちが形成されやすいが、やはり前述の問題は
そのまま残る上、像担持体への傷、クリーニングブレー
ドの損傷などを生じてしまう欠点がある。

【００２０】このため、単なる極上現像、極間現像いず
れにしてもそれぞれ画像上では濃度むらとして現れる欠
点を内包しており、この条件で画像濃度を一定に保つた
めに画像条件画像濃度制御を加えても、濃度むらはなく
ならないし、このむらのために安定した画像濃度制御は
行われない。この点に関しては線幅制御などの他の画像
制御を実施するにしても同様である。

【００２１】さらに、画像形成装置の小型化が進むと現
像装置自体も小型化となり、必然的にスリーブの直径も
小さくなる。そのため、現像域での像担持体とスリーブ
間のスリーブ曲率による距離の偏差が大きくなり、さら
に最適現像条件が定まりにくい。

【００２２】本発明の目的は、上記技術的課題に鑑み、
所望の画像濃度、線幅、更には画像安定性を維持できる
画像形成方法を提供することにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記目的は、以下の構成
により達成される。

【００２４】（１）像担持体上に形成された色信号に
応じた静電潜像を、前記色信号に対応した色トナーと磁
性を有するキャリアよりなる絶縁性二成分現像剤を用
い、マグネットを内包する直径５〜２５ｍｍの円筒状の
スリーブ表面上に前記現像剤を保持してキャリア穂立ち
を形成した状態で前記スリーブを回動して該スリーブと
前記像担持体の最近接距離が２００〜５００μｍである
領域に搬送して通過させ、かつ前記スリーブ表面と像担
持体間に交流電界を形成することにより前記現像剤と像
担持体が実質的に非接触状態で顕像化する工程を繰り返
すことにより、前記像担持体上に複数色のトナー像を重
ね合わせて形成する画像形成方法において、下記領域Ｂ
にキャリア穂立ち先端を存在させず、かつ、少なくとも
現像状態で領域Ａにキャリア穂立ち先端を存在させる画
像形成方法であって、かつ、現像処理前の前記像担持体
上にパッチ画像を形成し、該パッチ画像を光学的手段を
用いて画像濃度信号を出力し、該信号出力を検知して、
制御論理回路にその情報を記憶させたのち、前記像担持
体上にパッチ画像を形成し、そのパッチのトナー濃度を
前記光学的手段を用いて信号を検知し、当該トナー濃度
信号を前記像担持体面信号により補正を加えて真のトナ
ー濃度信号として、この信号をもとにして画像形成条件
を制御することを特徴とする画像形成方法。

【００２５】

【数２】

【００２６】ただし、Ｒ：像担持体半径、ｒ：スリーブ半径、ｄ₀：像担持体とスリーブの最近接距離、 ρ：キャリ
ア粒子の半径Ｖ_PP：スリーブに印加する交流成分の正負ピーク値差Ｖ_H：非露光部の表面電位、Ｖ_L＝露光部の表面電位ｘ：現像中心からの静電潜像面上距離、（２）前記スリーブの法線方向の磁束密度は前記スリ
ーブと前記像担持体の最近接距離の位置で磁束密度の絶
対値の極大の中間に存在することを特徴とする（１）に
記載の画像形成方法。

【００２７】（３）前記磁性キャリアは１０００ガウ
スにおける磁化を１５ｅｍｕ／ｇ〜５０ｅｍｕ／ｇであ
り、前記スリーブに内包するマグネットローラの磁束密
度の極大値が６００ガウス〜２０００ガウスであること
を特徴とする（１）又は（２）に記載の画像形成方法。

【００２８】（４）前記スリーブ上の単位面積当たり
現像剤搬送量が現像域において５ｍｇ／ｃｍ²〜４０ｍ
ｇ／ｃｍ²であることを特徴とする（１）〜（３）のい
ずれか１項に記載の画像形成方法。

【００２９】（５）前記像担持体とスリーブとの周速
比が１．２〜４．０の範囲にあることを特徴とする
（１）〜（４）のいずれか１項に記載の画像形成方法。

【００３０】（６）前記画像形成条件の制御手段とし
て、スリーブ周速制御を用いたことを特徴とする（１）
に記載の画像形成方法。

【００３１】（７）前記光学的検知手段がＬＥＤ発光
素子と受光素子からなることを特徴とする（１）に記載
の画像形成方法。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、ＫＮＣプロセスを採用する
画像形成装置の主要な構成について説明する。

【００３３】図１は本実施の形態におけるＫＮＣプロセ
スを採用する画像形成装置の概略構成を示す断面図であ
り、図２は本実施の形態における現像装置の概略構成を
示す断面図である。

【００３４】像担持体１は、導電性支持体上に中間層塗
布液を塗布し、これを乾燥硬化して中間層を形成し、そ
の上に感光層を形成した電子写真感光体である。像担持
体１の半径は４０ｍｍ以上にしてある。これは像担持体
１周面にある程度以上の長さのトナー像を担持しなけれ
ばならないためである。

【００３５】なお、導電性支持体は接地してある。像担
持体１は約７５〜１００ｍｍ／ｓｅｃの線速度で矢示方
向に回転する（−）帯電の塗布型有機感光体ＯＰＣ層を
有するドラム状の感光体であり、像担持体１の回転軸に
位相を検出するためのエンコーダ（図示せず）を設けて
あり、エンコーダ（図示せず）は像担持体１の位相を示
す位相信号をＣＰＵ（図示せず）に送出している。

【００３６】導電性支持体としては、例えばアルミニウ
ム、ステンレススチール等の金属基体等、あるいは金属
酸化物等の導電性粉末を樹脂層に分散した導電層などが
用いられる。

【００３７】中間層は、例えば金属アルコキシド化合物
等の有機金属化合物と、シランカップリング剤を主成分
とし、溶媒に溶かして塗布液としたものを塗布、乾燥硬
化して形成する。

【００３８】キャリア発生物質（ＣＧＭ）は，コントラ
ストや解像度の優れた画像を形成するため長波長領域で
も充分な分光感度をもち、かつ微少な露光量の差にも対
応して忠実に電荷を発生することが必要である。このよ
うな諸特性を考えあわせて、ＣＧＭとしてはチタニルフ
タロシアニン（ＴｉＯＰｃと略することがある）が最も
好適である。

【００３９】帯電器２は例えば帯電ワイヤとして白金線
（クラッド又はアロイ）を採用したスコロトロン帯電
器、又は鋸歯電極或いはブラシ電極のいずれかであり、
潜像形成プロセスに先立ち像担持体１を均一帯電する。
帯電量で階調再現性等の調整やカブリ防止等を行う。

【００４０】書き込み装置３は、画像データをレーザダ
イオード（ＬＤ）変調回路に送り、変調された画像信号
により図示しない半導体レーザを発光して像担持体１上
をライン走査して潜像を形成するものであり、半導体レ
ーザとコリメータレンズとポリゴンミラー３１及びｆθ
レンズ３２とシリンドリカルレンズ３３を備え、パルス
幅変調した変調信号で半導体レーザを発振させ、レーザ
光を所定速度で回転するポリゴンミラー３１で偏向さ
せ、ｆθレンズ３２、シリンドリカルレンズ３３及びミ
ラー３４によって像担持体１上に疑似６００ｄｐｉ（約
６２．５×８５．０μｍ）又は６００ｄｐｉ（約４２．
３×４２．３μｍ）に相当するスポットに絞って走査す
るものである。

【００４１】半導体レーザはＧａＡｌＡｓ等が用いら
れ、カラートナーを順次重ね合わせることもあるので、
着色トナーによる吸収の少ない波長光による露光が好ま
しく、この場合の波長は７８０ｎｍである。

【００４２】ポリゴンミラー３１は、偏向光学系に相当
するものであり、６面のポリゴン面を設け、書き込み密
度６００ｄｐｉに対応した回転数で回転する。

【００４３】ｆθレンズ３２は走査面の平坦化を実現す
るため像面湾曲を除去するものである。

【００４４】シリンドリカルレンズ３３は、補正光学系
及び結像に相当するものであり、ポリゴンミラー３１の
面倒れ誤差による走査線のピッチむらを低減する。

【００４５】以上の構成を備えることにより、書き込み
装置３は所望の画像ドットパターンを主走査方向と副走
査方向について書き込めるようにしてある。

【００４６】また、画像１ドット内でのレーザ発光の時
間もしくは光量を画像データに合わせて変調できるよう
にしてハーフトーン画像も形成可能としている。これに
付随して、勿論、ベタ画像や白地画像の形成も所望のパ
ターンで形成可能である。

【００４７】一方、給紙カセット１０より半月ローラ１
１を介して搬出された一枚の転写材（転写紙等）Ｐは一
旦停止し、転写のタイミングの整った時点で給紙部のレ
ジストローラ対１２の回転作動により転写域へと給紙さ
れる。前記レジストローラ対１２から送り出された転写
材Ｐは、転写ローラ（転写手段）５と像担持体１とが圧
接する転写域へ搬送される。

【００４８】転写域においては、転写のタイミングに同
期して、前記転写ローラ５が像担持体１の周面に圧接さ
れ、電源Ｅ１による高圧電圧の印加により、給紙された
転写材Ｐを挟着して多色像が一括して転写される。

【００４９】次いで、転写材Ｐは分離手段６によって電
源Ｅ２の印加電圧により除電されたのち、像担持体１の
周面より分離され、分離手段６の下流側に搬送され、定
着装置１３に搬送され、熱ローラ（上ローラ）と圧着ロ
ーラ（下ローラ）の加熱，加圧によってトナーを溶着し
たのち、排紙ローラ対と排紙ガイドから成る排紙手段１
４を介して装置外部の排紙トレイ１５上に排出される。
前記の転写ローラ５は転写材Ｐの通過後、感光体ドラム
１の周面より退避離間して、次なるトナー像の形成に備
える。

【００５０】一方、転写材Ｐを分離した像担持体１は、
クリーニング装置７のブレード８１の圧接により残留ト
ナーを除去・清掃され、再び帯電前露光手段８による除
電とスコロトロン帯電器２による帯電を受けて次なる画
像形成のプロセスに入る。なお、前記のブレード７１は
感光体面のクリーニング後、直ちに移動して像担持体１
の周面より退避する。ブレード７１によってクリーニン
グ装置７内に掻き落された廃棄トナーは、スクリュー７
２により排出されたのち、図示しない廃トナー回収容器
内へ貯留される。

【００５１】前記転写ローラ５は、ステンレス鋼棒から
なる軸体と、その外周にポリウレタンゴム、シリコーン
ゴム、スチレンブタジエン共重合体エラストマー、オレ
フィン系エラストマー等の樹脂材をセルサイズ１０〜３
００μｍ程度の発泡タイプ若しくは連泡タイプで形成
し、更に導電性付与材としてカーボンブラック等の無機
物及び又は有機導電剤を混合して電荷供給可能な導電性
とした弾性部材とから構成してある。弾性部材としてカ
ーボンブラックを含有した発泡ポリウレタン系樹脂のル
ビセルローラ（トーヨーポリマー（株）製造）を用い
た。転写ローラ５の電気抵抗は１０⁶Ω〜１０¹²Ωが好
ましく、さらには２×１０⁸Ω程度が好ましい。ゴム硬
度はアスカーＣスケールで硬度２５°〜５０°程度が好
ましく、更に好ましくは３０°〜４０°が好ましい。弾
性部材の外形は１６ｍｍ，軸体の外形は８ｍｍである。

【００５２】分離ブラシ６は転写プロセスの直後に記録
紙を交流コロナ又は高圧電流で除電して記録紙の像担持
体１への静電吸着力を低減し、紙の剛性や自重を利用し
て分離しやすくするもので、薄く剛性の小さい記録紙ほ
ど分離が難しくなるため、記録紙種や環境を考慮して除
電量をバランスよく設定してある。更に、分離性能を向
上させるため分離時の同時露光をしてもよい。

【００５３】クリーニング装置７は、ブレード等を像担
持体１の表面に接触させることにより、像担持体１の表
面に付着したトナー及び粉塵を掻き落として廃トナーボ
ックスに捕獲する。

【００５４】像担持体１周縁に図１に示すようにイエロ
ー、マゼンタ、シアン、黒色等のトナーとキャリアとか
らなる二成分現像剤を装填した現像器４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，
Ｋ）が設けられてある。

【００５５】現像装置４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、例えば
イエロー，マゼンタ，シアン，黒色のいずれかの現像剤
を収容するものであり、図２に示すように像担持体１と
所定の間隙ｄを保つスリーブ４１を備え、像担持体１上
の潜像を非接触の反転現像法により顕像化するものであ
り、特に像担持体１に最近接したスリーブ位置から、ス
リーブ４１の移動方向の上流側及び下流側に磁極を配置
することにより均一に寝た状態の磁気ブラシを形成する
ものであり、複数の現像装置は同一構成であるので、図
２に示す現像装置４を代表して説明する。

【００５６】ここで、現像域とはスリーブ４１上の穂立
ち現像剤層のトナーが像担持体１の現像位置に対して飛
翔する領域である。静止磁界を形成するマグネットロー
ラ４２の磁石のうち現像域を挟んで両側に配置され現像
域を規定する二つの磁石を極間現像用磁石となり、現像
域に配置された現像域を規定する磁石を極上現像用磁石
となる。

【００５７】現像装置４は、図３に示すように現像時に
スリーブ４１の回転と共に導電性支持体が接地してある
像担持体１と直流電源と交流電源により保護抵抗を介し
て所定の値に設定した直流に交流を重畳した電圧を印加
しており、二つの極間現像用磁石４２Ａ，４２Ｂ、その
隣接磁石４２Ｃ，４２Ｄ，４２Ｅの複数の磁石が周面に
並べられたマグネットローラ４２の外周面を非磁性材料
からなるスリーブ４１が回転可能に設けられ、ポリエス
テル系材料からなるトナーとフェライト系コーティング
キャリアとをトナー濃度７〜９％に制御した現像剤を撹
拌スクリュウ４３、４４を回転することにより撹拌して
所定の帯電量（Ｑ／Ｍ）に設定した後、スリーブ４１の
周面に供給され穂立ち規制板ブレード４６によって現像
剤の穂立ちの層の厚さが略均一に層規制された磁気ブラ
シを形成し、交流バイアスＶ_PPと直流バイアスＶ_bが印
加されたスリーブ４１の回転によって穂立ちした現像剤
は像担持体１と接触しない状態で現像域に運ばれ該現像
剤中のトナーは穂立ちのキャリアと分離されて像担持体
１上の潜像にその電荷の大きさに応じる量を飛翔させな
がら像担持体１上に形成してある潜像をトナー粒子で顕
像化するものである。この現像法を採用する現像装置を
いわゆる極間現像域における非接触現像装置ということ
ができる。また、図３上におけるθ₁若しくはθ₂がほぼ
ゼロとなっていれば、いわゆる極上現像域における非接
触現像装置といえる。

【００５８】現像装置４は、像担持体１と対向する筺体
４０の開口付近にスリーブ４１で覆ったマグネットロー
ラ４２の回動軸を筺体４０の側壁に嵌入してあり、その
後方に直径１６（ｍｍ）の撹拌スクリュウ４３、４４、
供給ローラ４５の駆動軸を筺体４０の側壁に嵌入してあ
り、これらスリーブ４１、撹拌スクリュウ４３、供給ロ
ーラ４５の駆動軸は例えば歯車を介して駆動系（図示せ
ず）に接続することにより、回転数を変更することがで
きるようになっている。この機能を利用して例えばスリ
ーブ４１の回転軸をに変更してトナー搬送量を所定量
（ｇ／ｃｍ²）に制御することにより現像後の反射濃度
をに基づいて画像濃度を調整するようにしている。この
スリーブ４１の回転数は５０ｒｐｍから５００ｒｐｍの
間に設定するのが望ましい。これ以上回転数が低いと十
分なトナー付着量を得られない、現像むらが現れやすい
欠点が生じ、これ以上回転数が高いとベタ画像の端部の
濃度むら、スリーブ４１の回転むらによる濃度むらが発
生しやすくなる欠点が生じる。

【００５９】以下に、各部材の構成及び機能について説
明する。

【００６０】スリーブ４１は、ステンレス鋼やアルミニ
ウム等の非磁性材料から円筒状に形成し、内包するマグ
ネットローラ４２に対して回転可能にしてある。マグネ
ットローラ４２は、その表面にフェライト粒子の配向を
特定の方向に揃えて焼結した高磁化磁石４２Ａ〜４２Ｅ
を周方向に有し、筺体４０に固設してある。なお、スリ
ーブ４１は図示した矢示左方向に回転する。

【００６１】また、現像域におけるマグネットローラ４
２の極間現像用磁石４２Ａ，４２Ｂのスリーブ４１面に
おける磁力によってスリーブ４１の表面にトナー粒子と
キャリア粒子とからなる現像剤Ｄの層即ち、磁気ブラシ
を形成する。当該磁気ブラシはスリーブ４１の回転によ
ってスリーブ４１の回転と同方向に移動し、現像域に搬
送される。このスリーブ４１上に形成される磁気ブラシ
は現像域の近傍に配置した極間現像用磁石４２Ａ，４２
Ｂによって像担持体１との最近接点では寝た穂の状態と
なり、像担持体１の表面に接触せず間隙ｄを保つよう
に、スリーブ４１と規制板ブレード４６の間隙及びスリ
ーブ４１と像担持体１の間隙ｄを調整する。

【００６２】ここで、θ₁，θ₂は像担持体１に最近接し
たスリーブ位置から、スリーブ４１の移動方向の上流側
及び下流側に近接配置した磁極間角度である。θ₁，θ₂
は各々５〜４５゜とすることが望ましい。このようにす
ることにより均一に寝た状態の磁気ブラシを形成でき
る。

【００６３】撹拌スクリュー４３、４４は補給口４７、
補給歯車４８より補給されたトナーＴを図中前後に現像
剤を循環して撹拌して成分を均一にする。

【００６４】規制板ブレード４６は磁気ブラシの高さ及
び量を規制するため設けられた非磁性体や磁性材料から
成形したものである。カバー４９は主として現像剤への
金属粉などの混入を防止するためのものである。

【００６５】バイアス電源Ｅは、前述したように直流電
源と交流電源を保護抵抗を介して出力する電源である。
像担持体１の感光層表面を所定電位（Ｖ）に帯電した場
合、直流電源は所定の電圧を出力することにより反転現
像時のカブリを防止するものであり、交流電源は所定周
波数（ｋＨｚ）で所定電圧Ｖ_ppの交流電圧を出力するも
のであり、これらの電圧は直列に配設されてスリーブ４
１に印加してある。

【００６６】なお、交流電源から供給される交流成分は
正弦波に限らず、矩形波や三角波等であってもよい。そ
して周波数も関係するが、電圧値は高い程トナーとキャ
リアの帯電極性が異なっているため、トナー粒子とキャ
リア粒子に印加される剥離力は強まり、現像剤の磁気ブ
ラシを振動させるようになって、トナー粒子のキャリア
粒子からの分離飛翔が行われ易くなるが、反面、かぶり
や落雷現象のような絶縁破壊が発生し易くなる。かぶり
の発生は非露光部感光体表面電位とバイアスの直流成分
の差を増加させることにより防止し、絶縁破壊は、スリ
ーブ４１の表面を樹脂や酸化皮膜等により絶縁ないしは
半絶縁にコーティングすること、あるいは現像剤のキャ
リア粒子に球形で絶縁性のキャリア粒子を用いること等
によって防止することができる。

【００６７】以下に、前述した磁気ブラシ現像法におけ
る現像のメカニズム、つまり、現像時における電界状況
及び当該電界状況下における磁気ブラシの作用を説明す
る。

【００６８】像担持体１は感光層を所定の表面電位Ｖ_H
（Ｖ）に帯電してあり、露光部の表面電位をＶ_L（Ｖ）
に光減衰させることにより静電潜像パターンを形成し、
スリーブ４１に所定のＶ_B（Ｖ）の直流成分と所定の周
波数の交流成分Ｖ_PP（Ｖ）を印加したとすれば、像担持
体１とスリーブ４１との間に像担持体１に対して振動す
る電界が形成されることにより、磁気ブラシを形成する
トナー粒子は振動電界により像担持体１とスリーブ４１
との間を交番移動しながら、像担持体１上の潜像に向う
飛翔を助けられ均一なトナー像に顕像化する。

【００６９】図３は本発明の画像形成方法における現像
特性の機構を示す模式図である。

【００７０】スリーブと像担持体間でなされる現像電界
の特徴は以下のようである。

【００７１】基本的に電子写真での現像は画像情報を像
担持体１上の電位差とし、その電位差に基づく現像電界
の差異を検出してトナー画像とするものである。一方、
スリーブ４１の表面は現像バイアスが印加されている
が、導体で作られるため常に等電位面をなしている。そ
のため、スリーブ４１の表面近傍では像担持体１上に存
在する画像情報である電位差に基づく現像電界の違いは
現れがたく、現像に関するダイナミックレンジが得られ
ない。そのため、像担持体１上の電位情報をトナーとし
て顕像化するために、実効的な現像位置はある程度、ス
リーブ４１から離さなければならない。

【００７２】

【数３】

【００７３】ただし、Ｒ：像担持体半径、ｒ：スリーブ半径、ｄ₀：像担持体とスリーブの最近接距離、 ρ：キャリ
ア粒子の半径Ｖ_PP：スリーブに印加する交流成分の正負ピーク値差Ｖ_H：非露光部の表面電位、Ｖ_L＝露光部の表面電位ｘ：現像中心からの静電潜像面上距離、この境界領域に関して鋭意検討した結果、この現象を定
量的に表すと、（式１）に示すｆ（ｘ）が像担持体１上
の電位差を検出するための境界となっていることを見い
だした。（式１）に示す第１項はスリーブ４１と像担持
体１の最近接部分においてスリーブ４１の曲率と同一の
曲率となっている。（式１）の第２項のＦは境界線全体
の図３に示す座標上の位置を決定するものである。Ｆの
大きさは、（式２）に示すように、像担持体１とスリー
ブ４１との最近接距離ｄ₀からキャリア粒子の半径ρと
（式５）に示す像担持体１上のスリーブ４１に発生した
電界が交番する度合いａとの積を２倍したものを差し引
いたものである。

【００７４】像担持体１は半径Ｒの円柱形状をしたもの
であり、スリーブ４１は非磁性部材から形成した半径ｒ
の円筒形状をしたものであり、マグネットローラを内包
している。スリーブ４１は像担持体１の表面に接触せず
に所定の距離ｄ₀に設定してある。

【００７５】また、像担持体表面付近は画像情報である
電位差は明確に現れやすいが、この隣接する電位差に基
づくいわゆるエッジ効果も大きい。接触現像によれば、
この難点は像担持体１とトナー間のファンデルワールス
力によって緩和され問題は小さい。しかし、本発明に係
る非接触現像によれば、トナーがスリーブ４１と像担持
体１間を飛翔することから、ファンデルワールス力が存
在しないために問題が顕著になる。このエッジ効果によ
る濃度ムラをなくするためには実効的な現象位置を像担
持体１から離して現像電界のエッジ効果をなくすために
穂立ち先端部分をある程度離さなければならない。この
境界領域について鋭意検討した結果、（式３）に示すｇ
（ｘ）がエッジ効果をなくすための境界条件であること
を見いだした。（式３）に示す第１項はスリーブ４１と
像担持体１の最近接部分において像担持体１の曲率と同
一の曲率となっている。（式３）に示すｇ（ｘ）は像担
持体１の電界の境界を近似した式である。（式３）の第
２項のＧは境界全体の図３に示す座標上の位置を決定す
るものであり、Ｇの大きさは、（式４）に示すように、
像担持体１とスリーブ４１との距離ｄ₀の１／２からキ
ャリア粒子の半径ρと（式５）に示す像担持体１上の潜
像にスリーブ４１に発生した電界が交番する度合いａと
の積を２倍したものを差し引いたものである。

【００７６】これらに鑑みると、ｆ（ｘ）とｇ（ｘ）の
共通部分は十分な現像性に関するダイナミックレンジが
得られ、かつ、濃度むらのない良好な画像が安定して得
られる条件であることが分かった。かかる現像域の電界
は図３におけるｙ軸に平行で一様となっている領域でも
あり、かつ十分な電界がある領域である。

【００７７】図４はキャリア粒子の半径ρと前記Ｆ，Ｇ
との関係を示したグラフである。

【００７８】図は、ａ＝１．０，２．０，３．０をパラ
メータとしてキャリア粒子の半径ρを変動した場合の
Ｆ，Ｇとの関係を示したものである。Ｆはキャリア粒子
の半径の増大により減少する傾向にあり、Ｇはキャリア
粒子の半径の増大により増加する傾向にある。これはキ
ャリア粒子の半径ρを調整することにより図３に示す領
域Ａの大きさを調整できることを示している。

【００７９】図５は、領域Ａと各プロセス条件との関係
を示したグラフである。

【００８０】図５（ａ）は極間現像用磁石４２Ａ
（Ｎ₁），４２Ｂ（Ｓ₂）の磁束密度及び極間角度と領域
Ａとの関係を示したグラフである。これによれば、極間
現像用磁石Ｎ₁，Ｓ₂の磁束密度が大きくなれば、領域Ａ
が広くなることを示している。

【００８１】図５（ｂ）は現像バイアスの交流成分Ｖ_PP
と領域Ａとの関係を示したグラフである。これによれ
ば、現像バイアスの交流成分Ｖ_PPが大きくなれば領域Ａ
が広くなることを示している。

【００８２】請求項１〜７に記載した本発明の画像形成
方法によれば、現像条件を均一にするために、現像域
において像担持体１とスリーブ４１間の距離を一定に保
つこと、現像への寄与の大きい絶縁性二成分磁気ブラ
シ現像における穂立ち先端と像担持体間の距離を一定に
保って、種々の現像条件を調整したので、エッジ効果に
よるフリンジ現象の抑止と細線再現の両立が得られない
領域Ｂでは実質的には現像を行わない。具体的には、領
域Ａにキャリアを存在させることにより、十分に効率良
く現像のダイナミックレンジを得る。これらの条件を満
足させるために、像担持体１とスリーブ４１の最近接距
離ｄ₀をなす部分の近傍にできる現像域周辺でのスリー
ブ４１の磁極配置を極間設定とすること、その磁極にお
ける法線方向の最大磁束密度を６００〜２０００Ｇとす
ること、σ₁₀₀₀を１５〜５０ｅｍｕ／ｇとすること、ｄ
ｗｓを５〜４０ｍｇ／ｃｍ²とすること、像担持体１と
スリーブ４１の周速比を０．２５〜４．０とすることの
条件を満たした上で更に磁極の配置、磁束密度の大き
さ、キャリア磁化の組み合わせ条件を最適化したもので
ある。

【００８３】望ましくは、搬送量とキャリア磁化に対し
て広い範囲にわたり適正領域をもち、かつそれらの変動
に対して安定であることが要求される。

【００８４】一般的な傾向として極間角度が大きくなる
と搬送量に対する適正領域の幅（位置は動く）はあまり
変わらない。しかし、適正領域自体は比較的狭いのに対
して、極間角度が大きくなると低磁化キャリアでの搬送
量に対する適正領域は比較的広くなる。キャリア磁化に
対する適正領域の依存性が大きくなり、高磁化キャリア
での適正領域は比較的狭い。磁束密度は高磁束密度の方
が適正領域自体は広い傾向があるのに対して、適正領域
の位置はキャリア磁化に依存する傾向がある。

【００８５】次に、画像制御方法について説明する。

【００８６】（１）パッチ検知について、（特願平６−
３１０７５０参照）図６（ａ）は、パッチ画像の検出とその信号処理経路の
説明図、図６（ｂ）は、パッチ画像検出手段の説明図、
図７は、パッチ画像検出回路のブロックダイアグラムで
ある。

【００８７】図６（ａ）、（ｂ）に示すように各色別に
パッチ画像形成回路１３７で形成されたパッチ画像Ｓを
クリーニング装置８の像担持体１の回転上流側に位置す
るパッチ検知ユニット１００によってまず像担持体１の
光導電層１ａから反射光レベルの検知回路１１１を介し
てベースライン補正手段１１２で補正し、次に光導電層
１ａ上にパッチ画像Ｓを形成し、該パッチ画像Ｓをパッ
チ検知ユニット１００によって検知することにより、現
像バイアスのバイアス電圧を制御する現像バイアス制御
論理回路に前記検知回路１１１を介して入力される。

【００８８】ここでいう、ベースライン補正とは以下通
りである。プリント枚数による感光体の表面形状の変化
や像担持体１間の反射光レベルのばらつきやトナーによ
る発光／受光系の汚れのため反射光の信号レベルが変化
する。これを相殺してパッチ検知ユニットと検知出力信
号の間の対応関係を一定に保つため、例えば発光素子の
発光光量を調整して、トナー付着のない感光体表面から
の出力信号を一定に保つ方法をベースライン補正とい
う。このベースライン補正の手法によって発光素子、受
光素子の性能ばらつき、像担持体１からの反射光ばらつ
き、トナー汚れによるばらつきをキャンセルし、トナー
付着量と検知出力信号の対応関係を一定に保つことがで
きる。この発光光量の調整は通常用いられるオペアンプ
の電子回路を用いれば比較的容易に実施することができ
る。

【００８９】前記パッチ検知ユニット１００は図６
（ｂ）に示すように前記像担持体１の基体１ｂには前記
光導電層１ａを形成している。そしてＬＥＤからなるＬ
ＥＤ発光部１０１とフォトトランジスタからなる受光部
１０２とから構成されていて、像担持体１の回転に応じ
て前記パッチ画像Ｓのトナー濃度を測定し、その濃度信
号を前記の検知回路に送る。前記ＬＥＤ発光部１０１と
フォトトランジスタからなる受光部１０２は図示のよう
に前記パッチ画像Ｓを検知した位置の中心線にたいして
α１、α２それぞれ角度２０°〜８０°程度の範囲に設
けてある。特にα１とα２を実質的に等しい値にした正
反射位置に設定するのが前記のばらつきを補正する上で
も好ましく、角度α１．α２を３０°〜７０°の範囲に
するのが好ましい。

【００９０】（２）スリーブ周速制御について、（特開
平８−５４７８４、特開平８−１４６７４９、特開平８
−１６６６９８各公報参照）前述の検出手段を使ってパッチ濃度検出信号より画像形
成条件にフィードバックして、画像濃度を一定に保つよ
うにしなければならない。この場合、制御対象の画像形
成条件として現像器のスリーブ回転数を変化させる方法
が有効である。また、前述のパッチ検知の精度を向上さ
せるため、パッチ形成時のスリーブ回転数を１／２程度
から１／４程度に下げた条件でパッチ形成を行っても良
い。

【００９１】以上が本実施の形態における画像形成装置
の概略構成である。

【００９２】

【実施例】以下の実施例において異なる径の像担持体１
とスリーブ４１が装着できるようにした。

【００９３】

【表１】

【００９４】各因子の測定方法を以下に説明する。

【００９５】スリーブの磁束密度測定ａ）測定機材ガウスメーター：Ｆ．Ｗ．Ｂｅｌｌ社（アメリカ）製ＭＯＤＥＬ９５００ガウスメータープローブ：Ｆ．Ｗ．Ｂｅｌｌ社（アメリカ）製トランスバース型ＳＴＭ９９−０２０４ｂ）測定方法上記のガウスメーターを用いて、プローブの測定箇所を
スリーブに接触させた状態で、スリーブを１ＲＰＭの速
度で回転させてスリーブ法線方向の磁束密度を測定し
た。この測定データはＧＰ−ＩＢインターフェースを通
じてコンピュータに取り込んだ。更に測定は軸方向に関
して５箇所測定を実施し、その平均値を測定値とした。

【００９６】キャリア磁化の測定ａ）測定機材直流磁化特性自動記録装置：横河電機製ＴＹＰＥ３２５７−３６電磁石型磁化器：横河電機製ＴＹＰＥ３２６１−１５ピックアップコイル：横河電機製ＴＹＰＥ３２６１−２０試料セル（アクリル樹脂）：内径１５．８ｍｍ（外径２０．０ｍｍ）高さ２０ｍｍｂ）測定方法試料セルにキャリアを入れ盛り上がった余分なキャリア
をセルの上端と同じ高さで払いのける。この状態でキャ
リアの重量を測定し、合わせて密度ρｍ（ｇ／ｃｍ³単
位）を求める。その後、上記の測定機材により１０００
（Ｏｅ単位；エルステッドと読む）まで磁場を印加ヒス
テリシスループを測定し１０００（Ｏｅ単位）における
磁束密度Ｂｍ（ガウス単位）を求める。この値から

【００９７】

【数４】

【００９８】でキャリア磁化を求めた。

【００９９】キャリア半径の測定ａ）測定機材デジタルマイクロスコープ：キーエンス社製ＶＨ−６
２００型ｂ）測定方法上記機材によりキャリアを拡大観察し、その外径（直
径）をあらかじめ校正しておいた基準寸法に則り測定す
る。この操作を５０個のキャリアに対して行い、その平
均値をキャリア直径とし、その１／２の値をキャリア半
径とした。

【０１００】トナー径の測定ａ）測定機材コールターカウンタ：コールター株式会社ＴＡ−II
型ｂ）測定方法あらかじめ分散媒アイソトン（コールター株式会社製）
に分散させたトナーの粒度分布を上記測定機材により測
定する。この測定で求められる体積平均粒径をトナー径
とした。

【０１０１】トナー帯電量の測定ａ）測定機材エレクトロメータ：Ｋｅｉｔｈｌｅｙ社（アメリカ）
製６５１７型ｂ）測定方法測定対象の現像剤を約５０ｍｇ秤量する。現像剤保持部
材（これは測定用スリーブにほかならないが）に現像剤
をのせて対向させた銅板にトナーをＶ_PPを印加して非接
触状態で現像させる。このトナーの付着量を精秤しと上
記測定機材を用いてブローオフ法によって測定したトナ
ー電荷量の比をとってトナー帯電量とした。

【０１０２】現像剤のスリーブ上におけるキャリア穂
立ちの測定ａ）測定機材デジタルマイクロスコープ：キーエンス社製ＶＨ−６
２００型ｂ）測定方法測定対象のスリーブ上の現像剤の穂立ち状態を上記測定
機材により観察し、その穂立ちを形成するキャリアの高
さとその方向を測定する。この測定をスリーブ角度を変
化させて実施し、そのキャリア径と穂立ち個数を参考に
してキャリア穂立ち高さの測定を実施した。この測定結
果をもとにして現像域（すなわち感光体ドラムとスリー
ブの最近接部分近傍）におけるキャリア穂立ちの角度分
布を書いた。

【０１０３】なお、前述した各因子の測定方法は以下に
述べる比較例１，２及び実施例２，３に共通に採用して
ある。

【０１０４】（実施例１）図８は実施例１を示すスリー
ブ磁極配置を示した模式図である。

【０１０５】マグネットローラ４２は、表面に磁極
Ｓ₁，Ｓ₂、Ｎ₁〜Ｎ₃を交互に設けてある。

【０１０６】磁石Ｎ₁と磁石Ｓ₂との磁極間角度は約７０
°であり、磁石Ｓ₁と磁石Ｎ₁との磁極間角度は約５３°
であり、磁石Ｎ₂と磁石Ｓ₂との磁極間角度は約５８°で
あり、磁石Ｎ₂と磁石Ｎ₃との磁極間隔度は約９５°であ
る。

【０１０７】磁石Ｎ₂と磁石Ｎ₃との磁極間角度は６０°
以下であると、現像剤の交換性が悪くなり、１５０°以
上であると現像剤をスリーブ４１に供給することが難し
くなるため、６０°〜１５０°の範囲が好ましい。

【０１０８】磁石Ｎ₁は図８に示すように約７６４ガウ
スの磁力でＮ極性を示し、磁石Ｓ₁は磁力が約７５９．
５ガウスでＳ極性を示し、磁石Ｎ₂は図８に示すように
磁力が約６０７ガウスでＮ極性を示し、磁石Ｓ₂は図８
に示すように磁力が約７８７ガウスでＳ極性を示し、磁
石Ｎ₃は磁力が約６７８ガウスでＮ極性を示している。
スリーブの位置設定は、Ｎ₁，Ｓ₂極の間で磁束密度が最
小になる位置であり、像担持体１とスリーブ４１との最
短距離となる位置に一致させている。

【０１０９】図９はスリーブに担持したキャリア先端と
現像域との関係を示したグラフである。

【０１１０】図９に示すグラフは縦軸にスリーブ４１上
の穂立高さ（μｍ）をとり、横軸に像担持体１とスリー
ブ４１の最近接位置を０°とした角度を示したものであ
る。

【０１１１】この条件から決定される請求項に記載の領
域Ｂと領域Ａは図３の通りで、この図３に当てはめて書
いたキャリア穂立ち先端位置の実測値を図示した。図３
に有るように請求項の条件を満たしている。

【０１１２】現像側条件（２Ｒ，２ｒ，ｄ，２ρ，キャ
リア磁化、トナー径、搬送量、ｑ／ｍ，Ｖ_S／Ｖ_P比、Ｖ
_PP，Ｖ_H，Ｖ_L）：表１現像器パラメータ（ａ，Ｆ，Ｇ）：表１検知条件：検知有り、スリーブ周速制御，ＬＥＤ波長：
５７０ｎｍ、ベースライン補正有り、θ１＝θ２＝４０
° 実写評価：ＬＬ（１０℃、２０％ＲＨ）環境下で３０
０００枚コピーした後、環境を変えて、ＨＨ（３０℃、
８０％ＲＨ）環境下で、更に、３００００枚コピーした
（合計６００００枚コピー）。

【０１１３】上記の条件で実写した実施例１の結果を表
２に示す。

【０１１４】

【表２】

【０１１５】上述のように、ＬＬ，ＨＨ環境下において
も画像良好である。

【０１１６】以下に、画像評価方法について説明する。

【０１１７】細線再現ａ）測定機材印字評価システム：ＹＡ−ＭＡＮ社製ＲＴ−２０００型ｂ）測定方法上記改造プリンターにより転写紙（Ｘｅｒｏｘ４０２４
２０ポンド紙）上に形成された細線を上記測定機材に
より線幅を測定した。実際には、線画像の濃度分布デー
タをとってその最大値の半値における全幅を線幅とし
た。

【０１１８】現像トナー量上述したような５０ｍｍ×２０ｍｍのベタ画像を感光体
上に形成させ、そのトナーを一旦テープに写し取り、そ
の重量変化によって付着量を電子天秤によって測定し
た。

【０１１９】抜け幅、かたよりａ）測定機材印字評価システム：ＹＡ−ＭＡＮ社製ＲＴ−２０００型ｂ）測定方法ＰＷＭ幅５０％のハーフトーン画像を２０ｍｍ×２０ｍ
ｍ形成し、その中央部に１０ｍｍ×１０ｍｍのベタ画像
を形成する。そしてハーフトーン部とベタ部の白抜け部
分を上記測定機材によって測定し抜け幅とした。またこ
のハーフトーンの通紙方向の後端部分に生じた濃度ムラ
の幅（濃度が濃くなる）をかたよりとして合わせて評価
した。

【０１２０】トナー飛散連続プリントを実施し、現像器周辺に飛散するトナーの
状況を観察した。

【０１２１】混色イエローベタ画像を現像し、その後黒画像の現像プロセ
スは実施するが、感光体電位は非露光状態にした部分の
画像を調べる。実際は拡大観察し、イエローベタ画像１
ｍｍ×１ｍｍのなかに混入した黒トナーの数を数えて混
色の評価とした。

【０１２２】かかる評価方法は実施例２、実施例３及び
比較例１〜比較例３にも同様に適用してある。

【０１２３】（比較例１）現像側条件（２Ｒ，２ｒ，ｄ，２ρ，キャリア磁化、ト
ナー径、搬送量、ｑ／ｍ，Ｖ_S／Ｖ_P比、Ｖ_PP，Ｖ_H，
Ｖ_L）：表１（実施例１と同じ）現像器パラメータ（ａ，Ｆ，Ｇ）：表１（実施例１と同
じ）検知条件：検知なし、スリーブ周速制御なし実写評価：ＬＬ（１０℃、２０％ＲＨ）環境下で３０
０００枚コピーした後、環境を変えて、ＨＨ（３０℃、
８０％ＲＨ）環境下で、更に、３００００枚コピーした
（合計６００００枚コピー）。

【０１２４】上記の条件で実写した実施例１の結果を表
３に示す。

【０１２５】

【表３】

【０１２６】表３に示すように、ＨＨ環境下で、画像低
下が著しく現れる。

【０１２７】（比較例１Ａ）図１０は比較例１Ａを示
すスリーブ磁極配置を示した模式図である。

【０１２８】マグネットローラ４２は、表面に磁極
Ｓ₁，Ｓ₂、Ｎ₁〜Ｎ₃を交互に設けてある。

【０１２９】例えば磁石Ｎ₁と磁石Ｓ₂との磁極間角度は
約６２°であり、磁石Ｓ₁と磁石Ｎ₁との磁極間角度は約
５９°であり、磁石Ｎ₂と磁石Ｓ₂との磁極間角度は約６
２であり、磁石Ｎ₂と磁石Ｎ₃との磁極間角度は約１１９
°である。

【０１３０】磁石Ｎ₁は図１０に示すように約６５６ガ
ウスの磁力でＮ極性を示し、磁石Ｓ₁は磁力が約７０３
ガウスでＳ極性を示し、磁石Ｎ₂は図１０に示すように
磁力が約６６０ガウスでＮ極性を示し、磁石Ｓ₂は図１
０に示すように磁力が約７４２ガウスでＳ極性を示し、
磁石Ｎ₃は磁力が約７１７ガウスでＮ極性を示してい
る。スリーブ４１の位置設定は、Ｎ₁，Ｓ₂極の間で磁束
密度が最小になる位置であり、像担持体１とスリーブ４
１との最短距離となる位置に一致させている。

【０１３１】図１１はスリーブ４１に担持したキャリア
先端と現像域との関係を示したグラフである。

【０１３２】図１１に示すグラフは縦軸にスリーブ４１
上の穂立高さ（μｍ）をとり、横軸に像担持体１とスリ
ーブ４１の最近接位置を０°とした角度を示したもので
ある。

【０１３３】この条件から決定される領域ＡとＢは実施
例１と同様である。ただしキャリア磁束密度分布は異な
るため穂立ち高さは異なり、領域Ａに穂立ちが存在せ
ず、領域Ｂに穂立ちが侵入している。

【０１３４】上記比較例１Ａに示すスリーブ４１を使用
し、前記の実施例１に示す現像条件で、ＬＬ（１０℃、
２０％ＲＨ）環境下で３００００枚コピーした後、環境
を変えて、ＨＨ（３０℃、８０％ＲＨ）環境下で、更
に、３００００枚コピーし（合計６００００枚コピ
ー）、実写評価した。

【０１３５】上記の条件で実写した実施例１の結果を表
４に示す。

【０１３６】

【表４】

【０１３７】表４に示すように、ＬＬ環境下、ＨＨ環境
下ともに、著しい画質低下が現れる。

【０１３８】（実施例２）図１２は実施例２を示すスリ
ーブ磁極配置を示した模式図である。

【０１３９】マグネットローラ４２は、表面に磁極
Ｓ₁，Ｓ₂、Ｎ₁〜Ｎ₃を交互に設けてある。

【０１４０】磁石Ｎ₁と磁石Ｓ₂との磁極間角度は約６３
°であり、磁石Ｓ₁と磁石Ｎ₁との磁極間角度は約６０°
であり、磁石Ｎ₂と磁石Ｓ₂との磁極間角度は約５８°で
あり、磁石Ｎ₂と磁石Ｎ₃との磁極間角度は約１２１°で
ある。

【０１４１】磁石Ｎ₂と磁石Ｎ₃との磁極間角度は６０°
以下であると、現像剤の交換性が悪くなり、１５０°以
上であると現像剤をスリーブ４１に供給することが難し
くなるため、６０°〜１５０°の範囲が好ましい。

【０１４２】磁石Ｎ₁は図１２に示すように約８４７ガ
ウスの磁力でＮ極性を示し、磁石Ｓ₁は磁力が約７３
５．５ガウスでＳ極性を示し、磁石Ｎ₂は図１２に示す
ように磁力が約５９８ガウスでＮ極性を示し、磁石Ｓ₂
は図１２に示すように磁力が約９２５．５ガウスでＳ極
性を示し、磁石Ｎ₃は磁力が約７４６ガウスでＮ極性を
示している。スリーブ４１の位置設定は、Ｎ₁，Ｓ₂極の
間で磁束密度が最小になる位置であり、像担持体１とス
リーブ４１との最短距離となる位置に一致させている。

【０１４３】図１３はスリーブに担持したキャリア先端
と現像域との関係を示したグラフである。

【０１４４】図１３に示すグラフは縦軸にスリーブ４１
上の穂立高さ（μｍ）をとり、横軸に像担持体１とスリ
ーブ４１の最近接位置を０°とした角度を示したもので
ある。

【０１４５】この条件から決定される請求項記載の領域
Ｂと領域Ａは図３の通りで、この図３に当てはめて書い
たキャリア穂立ち先端位置の実測値を図示した。図３に
有るように請求項の条件を満たしている。

【０１４６】現像側条件（２Ｒ，２ｒ，ｄ，２ρ，キャ
リア磁化、トナー径、搬送量、ｑ／ｍ，Ｖ_S／Ｖ_P比、Ｖ
_PP，Ｖ_H，Ｖ_L）：表１現像器パラメータ（ａ，Ｆ，Ｇ）：表１検知条件：検知有り、制御：スリーブ周速制御、ＬＥＤ
波長：５７０ｎｍ、ベースライン補正有り、θ１＝θ２
＝３５° 実写評価：ＬＬ（１０℃、２０％ＲＨ）環境下で３０
０００枚コピーした後、環境を変えて、ＨＨ（３０℃、
８０％ＲＨ）環境下で、更に、３００００枚コピーした
（合計６００００枚コピー）。

【０１４７】上記の条件で実写した実施例１の結果を表
５に示す。

【０１４８】

【表５】

【０１４９】上述のように、ＬＬ，ＨＨ環境下において
も、画像良好である。

【０１５０】（比較例２）上記の実施例２において、ベ
ースライン補正なしで実施した。

【０１５１】上記の条件で実写した比較例２の結果を表
６に示す。

【０１５２】

【表６】

【０１５３】表６に示すように、特にＨＨ環境下で、抜
け幅が大きく、さらに濃度変動、線幅変動が大きかっ
た。また初期から混色が認められ、プリント数が増える
に従ってその数は増加し、さらにトナー飛散が顕著に認
められるようになった。

【０１５４】（実施例３）図１４は実施例３を示すスリ
ーブ磁極の配置を示した模式図である。

【０１５５】マグネットローラ４２は、表面に磁極
Ｓ₁，Ｓ₂、Ｎ₁〜Ｎ₃を交互に設けてある。

【０１５６】例えば磁石Ｎ₁と磁石Ｓ₂との磁極間角度は
約７１°であり、磁石Ｓ₁と磁石Ｎ₁との磁極間角度は約
５５°であり、磁石Ｎ₂と磁石Ｓ₂との磁極間角度は約５
８°であり、磁石Ｎ₂と磁石Ｎ₃との磁極間隔度は約１１
１°である。

【０１５７】磁石Ｎ₂と磁石Ｎ₃との磁極間角度は６０°
以下であると、現像剤の交換性が悪くなり、１５０°以
上であると現像剤をスリーブ１２０に供給することが難
しくなるため、６０°〜１５０°の範囲が好ましい。

【０１５８】磁石Ｎ₁は図１４に示すように約９２６ガ
ウスの磁力でＮ極性を示し、磁石Ｓ₁は磁力が約７７９
ガウスでＳ極性を示し、磁石Ｎ₂は図１４に示すように
磁力が約６５６ガウスでＮ極性を示し、磁石Ｓ₂は図１
４に示すように磁力が約９７２．５ガウスでＳ極性を示
し、磁石Ｎ₃は磁力が約６８６ガウスでＮ極性を示して
いる。スリーブの位置設定は、Ｎ₁，Ｓ₂極の間で磁束密
度が最小になる位置であり、像担持体１とスリーブ４１
との最短距離となる位置に一致させている。

【０１５９】図１５はスリーブ４１に担持したキャリア
先端と現像域との関係を示したグラフである。

【０１６０】図１５に示すグラフは縦軸にスリーブ４１
上の穂立高さ（μｍ）をとり、横軸に像担持体１とスリ
ーブ４１の最近接位置を０°とした角度を示したもので
ある。

【０１６１】この条件から決定される請求項記載の領域
Ｂと領域Ａは図３の通りで、この図３に当てはめて書い
たキャリア穂立ち先端位置の実測値を図示した。図３に
有るように請求項の条件を満たしている。

【０１６２】現像側条件（２Ｒ，２ｒ，ｄ，２ρ，キャ
リア磁化、トナー径、搬送量、ｑ／ｍ，Ｖ_S／Ｖ_P比、Ｖ
_PP，Ｖ_H，Ｖ_L）：表１現像器パラメータ（ａ，Ｆ，Ｇ）：表１検知条件：検知有り、制御：スリーブ周速制御、ＬＥＤ
波長：５７０ｎｍ、ベースライン補正有り、θ１＝θ２
＝４０° 実写評価：ＬＬ（１０℃、２０％ＲＨ）環境下で３０
０００枚コピーした後、環境を変えて、ＨＨ（３０℃、
８０％ＲＨ）環境下で、更に、３００００枚コピーした
（合計６００００枚コピー）。

【０１６３】上記の条件で実写した実施例１の結果を表
７に示す。

【０１６４】

【表７】

【０１６５】表７に示すように、ＬＬ，ＨＨ環境下にお
いても、画像良好である。

【０１６６】（比較例３）上記の実施例３において、制
御なしで実施した。

【０１６７】上記の条件で実写した比較例３の結果を表
８に示す。

【０１６８】

【表８】

【０１６９】表８に示すように、特にＨＨ環境下で、抜
け幅が大きく、さらに濃度変動、線幅変動が大きかっ
た。また初期から混色が認められ、プリント数が増える
に従ってその数は増加し、さらにトナー飛散が顕著に認
められるようになった。

【０１７０】

【発明の効果】本発明は、上記構成を備えることによ
り、所望の画像濃度、線幅、更に画像安定性を維持でき
る。更に、スリーブの小径化による現像装置の小型化が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＫＮＣプロセスを採用する画像形成装置の概略
構成を示す断面図。

【図２】現像装置の概略構成を示す断面図。

【図３】現像特性の機構を示す模式図。

【図４】キャリア半径とＦ，Ｇとの関係を示すグラフ。

【図５】領域Ａと各プロセス条件との関係を示すグラ
フ。

【図６】パッチ画像の検出とその示す信号処理経路の説
明図、及びパッチ画像検出手段の説明図。

【図７】パッチ画像検出回路のブロックダイアグラム。

【図８】実施例１を示すスリーブ磁極配置を示す模式
図。

【図９】実施例１のスリーブに担持したキャリア先端と
現像域との関係を示すグラフ。

【図１０】比較例１Ａのスリーブ磁極配置を示す模式
図。

【図１１】比較例１Ａのスリーブに担持したキャリア先
端と現像域との関係を示すグラフ。

【図１２】実施例２のスリーブ磁極配置を示す模式図。

【図１３】実施例２のスリーブに担持したキャリア先端
と現像域との関係を示すグラフ。

【図１４】実施例３のスリーブ磁極配置を示す模式図。

【図１５】実施例３のスリーブ磁極配置を示すグラフ。

【符号の説明】

１像担持体４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）現像装置４１スリーブ４２マグネットローラ４２Ａ，４２Ｂ，Ｎ₁，Ｓ₂ 極間現像用磁石Ｒ像担持体半径ｒスリーブ半径ｄ₀ 最近接距離 ρ キャリア粒径の半径Ｖ_PP 交流成分の正負ピーク値差Ｖ_H 非露光部の表面電位Ｖ_L 露光部の表面電位ｘ現像中心からの潜像面上距離

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体上に形成された色信号に応じた
静電潜像を、前記色信号に対応した色トナーと磁性を有
するキャリアよりなる絶縁性二成分現像剤を用い、マグ
ネットを内包する直径５〜２５ｍｍの円筒状のスリーブ
表面上に前記現像剤を保持してキャリア穂立ちを形成し
た状態で前記スリーブを回動して該スリーブと前記像担
持体の最近接距離が２００〜５００μｍである領域に搬
送して通過させ、かつ前記スリーブ表面と像担持体間に
交流電界を形成することにより前記現像剤と像担持体が
実質的に非接触状態で顕像化する工程を繰り返すことに
より、前記像担持体上に複数色のトナー像を重ね合わせ
て形成する画像形成方法において、下記領域Ｂにキャリ
ア穂立ち先端を存在させず、かつ、少なくとも現像状態
で領域Ａにキャリア穂立ち先端を存在させる画像形成方
法であって、かつ、現像処理前の前記像担持体上にパッ
チ画像を形成し、該パッチ画像を光学的手段を用いて画
像濃度信号を出力し、該信号出力を検知して、制御論理
回路にその情報を記憶させたのち、前記像担持体上にパ
ッチ画像を形成し、そのパッチのトナー濃度を前記光学
的手段を用いて信号を検知し、当該トナー濃度信号を前
記像担持体面信号により補正を加えて真のトナー濃度信
号として、この信号をもとにして画像形成条件を制御す
ることを特徴とする画像形成方法。【数１】ただし、Ｒ：像担持体半径、ｒ：スリーブ半径、ｄ₀：像担持体とスリーブの最近接距離、 ρ：キャリ
ア粒子の半径Ｖ_PP：スリーブに印加する交流成分の正負ピーク値差Ｖ_H：非露光部の表面電位、Ｖ_L＝露光部の表面電位ｘ：現像中心からの静電潜像面上距離、
【請求項２】前記スリーブの法線方向の磁束密度は前
記スリーブと前記像担持体の最近接距離の位置で磁束密
度の絶対値の極大の中間に存在することを特徴とする請
求項１に記載の画像形成方法。
【請求項３】前記磁性キャリアは１０００ガウスにお
ける磁化を１５ｅｍｕ／ｇ〜５０ｅｍｕ／ｇであり、前
記スリーブに内包するマグネットローラの磁束密度の極
大値が６００ガウス〜２０００ガウスであることを特徴
とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成方法。
【請求項４】前記スリーブ上の単位面積当たり現像剤
搬送量が現像域において５ｍｇ／ｃｍ²〜４０ｍｇ／ｃ
ｍ²であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいず
れか１項に記載の画像形成方法。
【請求項５】前記像担持体とスリーブとの周速比が
１．２〜４．０の範囲にあることを特徴とする請求項１
〜請求項４のいずれか１項に記載の画像形成方法。
【請求項６】前記画像形成条件の制御手段として、ス
リーブ周速制御を用いたことを特徴とする請求項１に記
載の画像形成方法。
【請求項７】前記光学的検知手段がＬＥＤ発光素子と
受光素子からなることを特徴とする請求項１に記載の画
像形成方法。