JPH10171204A

JPH10171204A - 画像形成方法

Info

Publication number: JPH10171204A
Application number: JP8332098A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Takeuchi; 茂樹竹内; Kazuhiko Sato; 和彦佐藤
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1996-12-12
Filing date: 1996-12-12
Publication date: 1998-06-26

Abstract

(57)【要約】【課題】所望の画像濃度、細線の再現性向上、混色の
防止の他、長時間繰り返し使用しても画像形成時の安定
性が高く、現像性の低下と、それによる画質劣化が起ら
ない優れた画像形成方法を提供する。【解決手段】像担持体に色信号に応じた静電潜像を形
成し、少なくとも前記色信号に対応した色トナーと磁性
キャリアよりなる現像剤を、マグネットを内包する直径
５〜２５ｍｍの円筒状のスリーブ面上に保持してキャリ
ア穂立ちを形成し、前記スリーブを回動して当該スリー
ブと前記像担持体の距離が２００〜５００μｍである領
域に搬送せしめ、かつスリーブ面と像担持体面間に交流
電界を形成することにより現像剤と像担持体が非接触状
態で現像する工程を繰り返し、像担持体上に複数色のト
ナー像を重ね合わせて形成して、この多色トナー像を転
写材に一括転写する画像形成方法であって、特定の現像
の要件を満たすことを特徴とする画像形成方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラー複写機、カ
ラープリンタ等に用いられる多色重ね合わせ画像形成方
法、特にいわゆるＫＮＣプロセスによる画像形成方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】先ず、ＫＮＣプロセスを具体的に説明す
る。

【０００３】予め帯電器によって一様な電荷を像担持体
の面上に付与する。書込制御部からの画像データに基
き、像露光のためのレーザ光による主および副走査方向
への掃引が開始され、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
ムによる主走査方向への掃引と像担持体の搬送による副
走査方向への掃引により像担持体の周面上に第１の色
（例えばイエロー）に対応する潜像が形成されて行く。
この潜像は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、像担持体表面にイエロー
トナー像が形成される。当該トナー像は通常像担持体表
面に保持されたまま、像担持体の通常周面より離され不
作動と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】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。当該潜像は動作状態とされ
た第２の色として例えば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トナー像の存在する像担持体
上に形成される。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。

【０００６】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。

【０００７】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、像担持体にはキャリ
ア穂立が非接触の状態で現像が行われる。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
像担持体の電位低下した露光部に付着させる方式を反転
現像方式と称し、ＫＮＣ方式では通常この現像方式を用
いる。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。

【０００８】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（通常は普通紙）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。

【０００９】さらにコロナ放電による転写電荷の除去、
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。

【００１０】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２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。

【００１１】斯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識されやすくなり、特にそ
の中でも、ＫＮＣプロセスの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、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プロセスの現像において、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他
の位置に比べて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。
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
て現像を行うことは困難である。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。

【００１４】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、従来から極
上現像方式と極間現像方式とがある。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】本願発明者等は、先に上記の技術的課題に
対し所望の画像濃度、細線の再現性向上、長時間画像形
成時の安定性向上等を目的とした発明を行い、特許出願
を行った。

【００２０】しかし、これらの技術のみでは初期的には
良好な画像が得られるが、繰り返し使用すると現像性の
変動（特に低下）と、それによる画質劣化が起こること
が判明した。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、所望の画像
濃度、細線の再現性向上、混色の防止の他、長時間繰り
返し使用しても画像形成時の安定性が高く、現像性の低
下と、それによる画質劣化が起らない優れた画像形成方
法を提供することを目的とするものである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、下記構
成を採ることにより達成される。

【００２３】（１）像担持体に色信号に応じた静電潜
像を形成し、少なくとも前記色信号に対応した色トナー
と磁性キャリアよりなる現像剤を、マグネットを内包す
る直径５〜２５ｍｍの円筒状のスリーブ面上に前記現像
剤を保持してキャリア穂立ちを形成し、前記スリーブを
回動して当該スリーブと前記像担持体の距離が２００〜
５００μｍである領域に搬送せしめ、かつスリーブ面と
像担持体面間に交流電界を形成することにより現像剤と
像担持体が非接触状態で現像する工程を繰り返し、像担
持体上に複数色のトナー像を重ね合わせて形成して、こ
の多色トナー像を転写材に一括転写する画像形成方法で
あって、下記現像要件〔１〕と〔２〕を満たすことを特
徴とする画像形成方法。

【００２４】現像要件〔１〕現像工程において、下記の領域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。

【００２５】

【数７】

【００２６】ただし、Ｒ＝像担持体半径（ｍｍ）ｒ＝スリーブ半径（ｍｍ）ｄ₀＝像担持体とスリーブの最近接距離（μｍ） ρ＝キャリア粒子の半径（μｍ）Ｖ_p-p＝スリーブに印加する交流成分の正負ピーク値差
（Ｖ）Ｖ_H＝非露光部の表面電位（Ｖ）Ｖ_L＝露光部の表面電位（Ｖ）ｘ＝現像中心からの静電潜像面上距離（μｍ）現像要件〔２〕現像剤を像担持体上に搬送する現像スリーブと、現像剤
を撹拌、搬送するための撹拌スクリューとを備えた現像
装置における撹拌スクリューの回転数Ｎ（ｒｐｍ）、ス
クリューの外径Ｄ（ｍｍ）を、５＜ＮＤ^1/2＜９０とする。

【００２７】（２）像担持体に色信号に応じた静電潜
像を形成し、少なくとも前記色信号に対応した色トナー
と磁性キャリアよりなる現像剤を、マグネットを内包す
る直径５〜２５ｍｍの円筒状のスリーブ面上に前記現像
剤を保持してキャリア穂立ちを形成し、前記スリーブを
回動して当該スリーブと前記像担持体の距離が２００〜
５００μｍである領域に搬送せしめ、かつスリーブ面と
像担持体面間に交流電界を形成することにより現像剤と
像担持体が非接触状態で現像する工程を繰り返し、像担
持体上に複数色のトナー像を重ね合わせて形成して、こ
の多色トナー像を転写材に一括転写する画像形成方法で
あって、前記現像要件〔１〕と下記〔２〕を満たすこと
を特徴とする画像形成方法。

【００２８】現像要件〔２〕現像剤を像担持体上に搬送する現像スリーブと現像剤を
撹拌、搬送するための撹拌スクリューとを備えた現像装
置における撹拌スクリューのピッチｐ（ｍｍ）とスクリ
ューの外径Ｄ（ｍｍ）を、０．７＜ｐ／Ｄ＜１．２とする。

【００２９】（３）像担持体に色信号に応じた静電潜
像を形成し、少なくとも前記色信号に対応した色トナー
と磁性キャリアよりなる現像剤を、マグネットを内包す
る直径５〜２５ｍｍの円筒状のスリーブ面上に前記現像
剤を保持してキャリア穂立ちを形成し、前記スリーブを
回動して当該スリーブと前記像担持体の距離が２００〜
５００μｍである領域に搬送せしめ、かつスリーブ面と
像担持体面間に交流電界を形成することにより現像剤と
像担持体が非接触状態で現像する工程を繰り返し、像担
持体上に複数色のトナー像を重ね合わせて形成して、こ
の多色トナー像を転写材に一括転写する画像形成方法で
あって、前記現像要件〔１〕と下記〔２〕を満たすこと
を特徴とする画像形成方法。

【００３０】現像要件〔２〕現像剤を像担持体上に搬送する現像スリーブと現像剤を
撹拌、搬送するための撹拌スクリューとを備えた現像装
置における撹拌スクリューの螺旋状羽根部分の根元の厚
さＥ（ｍｍ）と撹拌スクリューのピッチｐ（ｍｍ）の関
係を、０．４＜Ｅ／ｐ＜１とする。

【００３１】（４）ｐ＞６ｍｍとすることを特徴とす
る（３）記載の画像形成方法。

【００３２】（５）像担持体に色信号に応じた静電潜
像を形成し、少なくとも前記色信号に対応した色トナー
と磁性キャリアよりなる現像剤を、マグネットを内包す
る直径５〜２５ｍｍの円筒状のスリーブ面上に前記現像
剤を保持してキャリア穂立ちを形成し、前記スリーブを
回動して当該スリーブと前記像担持体の距離が２００〜
５００μｍである領域に搬送せしめ、かつスリーブ面と
像担持体面間に交流電界を形成することにより現像剤と
像担持体が非接触状態で現像する工程を繰り返すことに
より、像担持体上に複数色のトナー像を重ね合わせて形
成し、この多色トナー像を転写材に一括転写する画像形
成方法であって、前記現像要件〔１〕と下記〔２〕を満
たすことを特徴とする画像形成方法。

【００３３】現像要件〔２〕現像剤を像担持体上に搬送する現像スリーブと現像剤を
撹拌、搬送するための撹拌スクリューとを備えた現像装
置における撹拌スクリューの螺旋状羽根部分の根元の厚
さＥ（ｍｍ）と撹拌スクリューの螺旋状羽根部分の先端
の厚さｆ（ｍｍ）と撹拌スクリューのピッチｐ（ｍｍ）
の関係を、５ｆ＜Ｅ＜ｐとする。

【００３４】（６）像担持体に色信号に応じた静電潜
像を形成し、少なくとも前記色信号に対応した色トナー
と磁性キャリアよりなる現像剤を、マグネットを内包す
る直径５〜２５ｍｍの円筒状のスリーブ面上に前記現像
剤を保持してキャリア穂立ちを形成し、前記スリーブを
回動して当該スリーブと前記像担持体の距離が２００〜
５００μｍである領域に搬送せしめ、かつスリーブ面と
像担持体面間に交流電界を形成することにより現像剤と
像担持体が非接触状態で現像する工程を繰り返すことに
より、像担持体上に複数色のトナー像を重ね合わせて形
成し、この多色トナー像を転写材に一括転写する画像形
成方法であって、前記現像要件〔１〕と下記〔２〕を満
たすことを特徴とする画像形成方法。

【００３５】現像要件〔２〕現像剤を像担持体上に搬送する現像スリーブと現像剤を
撹拌、搬送するための撹拌スクリューとを備えた現像装
置における撹拌スクリューの螺旋状羽根部分の根元の厚
さＥ（ｍｍ）と撹拌スクリューの螺旋状羽根部分の先端
の厚さｆ（ｍｍ）と撹拌スクリューのピッチｐ（ｍｍ）
の関係を、０．３＜（Ｅ＋ｆ）／（２ｐ）＜１とする。

【００３６】（７）像担持体に色信号に応じた静電潜
像を形成し、少なくとも前記色信号に対応した色トナー
と磁性キャリアよりなる現像剤を、マグネットを内包す
る直径５〜２５ｍｍの円筒状のスリーブ面上に前記現像
剤を保持してキャリア穂立ちを形成し、前記スリーブを
回動して当該スリーブと前記像担持体の距離が２００〜
５００μｍである領域に搬送せしめ、かつスリーブ面と
像担持体面間に交流電界を形成することにより現像剤と
像担持体が非接触状態で現像する工程を繰り返すことに
より、像担持体上に複数色のトナー像を重ね合わせて形
成し、この多色トナー像を転写材に一括転写する画像形
成方法であって、前記現像要件〔１〕と下記〔２〕を満
たすことを特徴とする画像形成方法。

【００３７】現像要件〔２〕現像剤を像担持体上に搬送する現像スリーブと現像剤を
撹拌、搬送するための撹拌スクリューとを備えた現像装
置における撹拌スクリューの螺旋状羽根の軸方向のスパ
イラル角度θを、３０°〜７５°とする。

【００３８】長期の繰り返し使用において画像劣化が起
こる原因については、供給されたトナーが現像装置内で
均一に混合されないため、現像装置内でのトナーの帯電
量分布が広がる。そのため、現像可能なトナーの単位重
量当たり帯電量（Ｑ／Ｍ）の範囲から逸脱したトナーの
割合が現像器内で増加する。これにより現像時のトナー
付着量の変動、特に現像性の低下が生じる（さらには、
パッチ画像の濃度ムラ、文字画像等の線周辺に現れるト
ナーのチリ、トナー飛散、混色を招来する）。

【００３９】良い画像を長期間にわたって得るために
は、現像剤穂立ち条件を良好なものにする必要がある
が、同時にトナー帯電条件を支配する撹拌条件をも最適
化する必要があることが判明し本願発明に至った。

【００４０】本願発明により、撹拌スクリューによる撹
拌の不均一が解消し、均一なトナーの帯電状態を実現す
ることが出来るため、長期間にわたってトナーの現像性
の不足や過剰が解消し、線画幅の変動、画像の濃度ム
ラ、混色が大幅に低減し、良好な画像が得られる。

【００４１】図１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。

【００４２】スリーブ１２０と像担持体１０間でなされ
る現像電界の特徴は以下のようである。

【００４３】基本的に電子写真での現像は画像情報を像
担持体上の電位差とし、その電位差に基づく現像電界の
差異に基づいてトナー画像とするものである。一方、ス
リーブ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
リーブ表面近傍では像担持体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から離さなければ
ならない。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項はスリーブと像担
持体の最近接部分においてスリーブ１２０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１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１０とスリー
ブ１２０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１０上のスリーブ１２０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。

【００４４】像担持体１０は半径Ｒの円柱形状をしたも
のであり、スリーブ１２０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１２０は像担持体１０の表面に
接触せずに所定の距離ｄに設定してある。

【００４５】また、像担持体表面付近は画像情報による
電位差は明確に現れやすいが、そ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、トナーがスリーブと像担持体間を
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項はスリーブと像担持体の最近
接部分において像担持体１０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１０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４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１０と
スリーブ１２０との最近接距離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１０上の潜像
にスリーブ１２０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。

【００４６】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１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。

【００４７】

【数８】

【００４８】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_P-P＝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、図２はキャリア半径ρとＦ，Ｇとの関係を示したグラフ
である。

【００４９】ａ＝１．０，２．０，３．０をパラメータ
としてキャリア半径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はキャリア半径の増大により減
少する傾向にあり、Ｇはキャリア半径の増大により増加
する傾向にある。これはキャリア半径ρを調整すること
により図１に示す領域Ａの大きさを調整できることを示
している。

【００５０】図３は領域Ａと各プロセス条件との関係を
示したものである。

【００５１】図３（ａ）は極間現像用磁石Ｎ₁，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（斜線部分）が広くなること
を示している。

【００５２】図３（ｂ）は現像バイアスの交流成分Ｖ
_P-Pと領域Ａ（斜線部分）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_P-Pが大
きくなれば領域Ａが広くなることを示している。

【００５３】（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とスリーブ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２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、ドラムとスリーブの最近接距離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６００〜２０００ガウス（Ｇ）とするこ
と、σ₁₀₀₀を１５〜５０ｅｍｕ／ｇとすること、スリー
ブ上の現像剤量を５〜４０ｍｇ／ｃｍ²とすること、像
担持体とスリーブの周速比を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。

【００５４】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。

【００５５】図４は極間角度と磁束密度によって搬送量
とキャリア磁化強さとの関係で適正領域がどのように変
化するかを示したグラフである。

【００５６】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。図５は現
像装置１４の平面断面図である。前記現像スリーブ１２
０の両軸端近傍は、支持部材１４７Ａ，１４７Ｂに設け
た玉軸受（ボールベアリング）１４８Ａ，１４８Ｂによ
り回転可能に支持されている。また、前記現像スリーブ
１２０の両軸端付近には、突き当てコロ１４９Ａ，１４
９Ｂが玉軸受を介して回転可能に支持されている。該突
き当てコロ１４９Ａ，１４９Ｂの外周面は、前記像形成
体１０の外周面両端部に接触して、像形成体１０と現像
スリーブ１２０との間隙を一定に保つ。複数の磁極を有
する磁界発生手段（マグネットローラ）１１０の両軸端
は支持部材１４７Ａ，１４７Ｂに固定支持されている。
前記現像スリーブ１２０は、一方の軸端に固定されたギ
アＧ１に接続する図示しない駆動源により駆動回転され
る。Ｇ２は前記撹拌スクリュー１４６の回転軸に駆動を
伝達するギア、Ｇ３は前記撹拌スクリュー１４６を回転
させるとともに前記撹拌スクリュー１４５の回転軸に駆
動を伝達するギアである。

【００５７】前記トナーカートリッジ１５からトナー収
容手段１６、トナー搬送手段１７を経て前記第１の撹拌
室１４０ｂの上方の前記トナー補給口部１４０ｄに投入
されたトナーは、駆動回転する撹拌スクリュー１４５に
より図示右矢印方向に搬送され、前記仕切り壁１４０ａ
末端の開口部１４０ｅを通過して第２の撹拌室１４０ｃ
内に送り込まれる。該第２の撹拌室１４０ｃ内に送り込
まれたトナーは、撹拌スクリュー１４６により図示左矢
印方向に搬送され、第２の撹拌室１４０ｃ内に収容され
た現像剤と撹拌、混合され、前記供給ローラ１４３に供
給される。

【００５８】前記撹拌スクリュー１４５と撹拌スクリュ
ー１４６はほぼ同形状をなすから、以下、撹拌スクリュ
ー１４５を代表として説明する。

【００５９】図６（ａ）は本発明の前記撹拌スクリュー
１４５の正面図、図６（ｂ）及び図６（ｃ）は該撹拌ス
クリュー１４５のＡ−Ａ部分断面図である。前記撹拌ス
クリュー１４５は、スパイラル状に形成された螺旋状羽
根部１４５ａと、前記現像器ハウジング１４０の両側壁
に設けられた軸受部材に回転自在に支持される回転軸部
１４５ｂとから構成されている。なお、前記螺旋状羽根
部１４５ａと回転軸部１４５ｂとは、一体成型加工によ
り形成してもよい。また、前記螺旋状羽根部１４５ａは
長軸方向に複数個に分割したものを接合して形成したも
のでもよい。

【００６０】前記撹拌スクリュー１４５の螺旋状羽根部
１４５ａを形成する材料としては、エフライトＦＬ２０
２（日本エフテービー社製）を使用した。この他、エフ
ライトＦＬ３０２、エフライトＦＬ２０１、エフライト
ＦＬ３６２（何れも日本エフテービー社製）でもよい。
更に、ＡＢＳ、変性ＰＰＥ、ＰＣ、ＰＥ、ＰＥＴＰ、Ｐ
Ｆ、ＰＯＭ、ＰＳ、ＰＢＴ、ＰＰ、ＰＡ、ＰＭＭＡ、Ｐ
ＡＩ、ＰＰＳ、ＰＰＯ、ＰＡＲ、ＰＳＦ、ＰＥＳ、ＰＥ
Ｉ、ＰＯＢ、ＰＥＥＫ等の樹脂材でもよい。更にまた、
鉄合金、銅合金、ステンレス鋼、アルミニウム合金、ニ
ッケル合金などの金属でもよい。

【００６１】図６（ｂ）に示す撹拌スクリュー１４５の
螺旋状羽根部１４５ａのＡ−Ａ部分断面図において、Ｅ
は螺旋状羽根部の根元の厚さ、ｆは該螺旋状羽根部の先
端部の厚さ、ｐはスクリューのピッチ、θは該羽根部分
の傾斜面１４５ｃが軸線となす傾斜角度である。また、
図６（ａ）に示すＤは撹拌スクリュー１４５の螺旋状羽
根部１４５ａの外径、ｄは前記回転軸部１４５ｂの外
径、ｈは螺旋状羽根部の山の高さで、ｈ＝（Ｄ−ｄ）／
２である。

【００６２】図６（ｃ）に示す撹拌スクリュー１４５に
おいて、該撹拌スクリュー１４５の回転により、現像剤
は螺旋状羽根部１４５ａの傾斜面１４５ｃによって、水
平方向分力Ｆｈと垂直方向分力Ｆｖとが加えられる。前
記水平方向分力Ｆｈは現像剤を撹拌スクリュー１４５の
軸方向に搬送し、垂直方向分力Ｆｖは現像剤を軸直角方
向に撹拌する。

【００６３】今回、前記撹拌スクリュー１４５の螺旋状
羽根部１４５ａのスクリューのピッチｐに対するＥ値
を、「０．４＜（Ｅ／ｐ）＜１」の範囲で設計すること
で現像装置１４に補給された補給トナーの撹拌性が向上
し、ランニングによる現像不足やトナー飛散を解消する
ことができ、安定した画像を出力することができた。

【００６４】また、前記螺旋状羽根部１４５ａのスクリ
ューのピッチｐが６ｍｍ以上の撹拌スクリュー１４５に
関しては、スクリューのピッチｐに対するＥ値を、
「０．４＜（Ｅ／ｐ）＜１」の範囲で特に有効であっ
た。

【００６５】さらに、前記螺旋状羽根部１４５ａの根元
の厚さＥ、先端部の厚さｆ、スクリューのピッチｐを、
「５ｆ＜Ｅ＜ｐ」及び「０．３＜（Ｅ＋ｆ）／２ｐ＜
１」ならびに「３０°＜θ＜７５°」に設定した場合
も、前記と同様に現像剤の撹拌性が向上して、撹拌不良
による現像剤の帯電不均一や未帯電トナーの存在による
現像不足や、トナー飛散や、画像形成された転写材上に
トナーの塊が落下し画像欠陥を発生するなどの諸問題が
解消された。

【００６６】

【発明の実施の形態】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。

【００６７】図７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８は書き込み装置の概略構成を示した平面図であ
り、図９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。

【００６８】像担持体１０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１０の半径は４０ｍｍ以上にしてある。これは像担
持体１０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。

【００６９】なお、導電性支持体は接地してある。像担
持体１０は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１０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１０の
位相を示す位相信号をＣＰＵ（図示せず）に送出してい
る。

【００７０】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。

【００７１】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。

【００７２】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。

【００７３】帯電器１２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を現像器
１４と転写ローラ１８の間に配置してあり、潜像形成プ
ロセスに先立ち像担持体１０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。

【００７４】書き込み装置１３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８に示すように半導体レーザ１３１を発光し
て像担持体１０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１３１とコリメータレンズ１３２
とポリゴンミラー１３４及びｆθレンズ１３５と第１の
シリンドリカルレンズ１３３及び第２のシリンドリカル
レンズ１３６を備え、パルス幅変調した変調信号で半導
体レーザ１３１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１３４で偏向させ、ｆθレンズ１３
５及び第１のシリンドリカルレンズ１３３及び第２のシ
リンドリカルレンズ１３６によって像担持体１０上に疑
似６００ＤＰＩ（約６２．５×８５．０μｍ）又は６０
０ＤＰＩ（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。

【００７５】半導体レーザ１３１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。

【００７６】ポリゴンミラー１３４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。

【００７７】ｆθレンズ１３５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。

【００７８】第１のシリンドリカルレンズ１３３と第２
のシリンドリカルレンズ１３６は、補正光学系に相当す
るものであり、ポリゴンミラー１３４の面倒れ誤差によ
る走査線のピッチむらを低減する。第２のシリンドリカ
ルレンズ１３６はビームを像担持体１０上に結像するも
のである。

【００７９】以上の構成を備えることにより、書き込み
装置１３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。

【００８０】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。

【００８１】分離ブラシ１９は転写プロセスの直後に転
写材（記録紙）を交流コロナ又は高圧電流で除電して転
写材の像担持体１０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ある。薄く剛
性の小さい転写材ほど分離が難しくなるため、転写材種
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除電露光をし
てもよい。

【００８２】クリーニング装置２２は、ブレード等を像
担持体１０の表面に接触させることにより、像担持体１
０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。

【００８３】像担持体１０周縁に図７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１４が設けられ
てある。

【００８４】現像装置１４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９に示すように像担持体１０と所定の間隙を保
つスリーブ１２０を備え、像担持体１０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１０に最近接したスリーブ位置から、スリーブ１２
０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９に示す
現像装置を代表して説明する。

【００８５】ここで、現像域とはスリーブ１２０上の穂
立ち現像剤層のトナーが像担持体１０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１１０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が極上現
像用磁石となる。

【００８６】現像装置は、図９に示すように現像時にス
リーブ１２０の回転と共に導電性支持体が接地してある
像担持体１０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１２１、１２２、そ
の隣接磁石１２３、１２４、１２５の複数の磁石が周面
に並べられたマグネットローラ１１０の外周面を非磁性
材料からなるスリーブ１２０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１４５、１４６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１２０の周面に供給され穂立ち規制板ブレード１０
２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_P-Pと直流
バイアスＶ_bが印加されたスリーブ１２０の回転によっ
て穂立ちした現像剤は像担持体１０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１０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１０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９上にお
けるθ₁₁若しくはθ₁₂がほぼゼロとなっていれば、いわ
ゆる極上現像における非接触現像装置といえる。

【００８７】現像装置は、像担持体１０と対向する筺体
の開口付近にスリーブ１２０で覆ったマグネットローラ
１１０の回動軸を筺体の側壁に嵌入してあり、その後方
に直径１６（ｍｍ）の撹拌スクリュー１４５、１４６の
駆動軸を筺体の側壁に嵌入してあり、これらスリーブ１
２０、撹拌スクリュー１４５、１４６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１２０の回転軸を例
えば２００（ｒｐｍ）、２５０（ｒｐｍ）、３００（ｒ
ｐｍ）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。

【００８８】以下に、各部材の構成及び機能について説
明する。

【００８９】スリーブ１２０は、ステンレスやアルミニ
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１１０に対して回転可能にしてある。マグ
ネットローラ１１０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１２１〜１
２５を周方向に有し、ケーシング１０１に固設してあ
る。なお、スリーブ１２０は図示した矢示左方向に回転
する。

【００９０】また、現像域におけるマグネットローラ１
１０の極間現像用磁石１２１、１２２のスリーブ１２０
面上における磁力によってスリーブ１２０の表面にトナ
ー粒子とキャリア粒子とからなる現像剤層即ち、磁気ブ
ラシを形成する。当該磁気ブラシはスリーブ１２０の回
転によってスリーブ１２０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１２０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１
２１、１２２によって像担持体最近接点では寝た穂の状
態となり、像担持体１０の表面に接触せず間隙を保つよ
うに、スリーブ１２０と規制ブレード１０２の間隙及び
スリーブ１２０と像担持体１０の間隙ｄ₀を調整する。

【００９１】ここで、θ₁₁，θ₁₂は像担持体１０に最近
接したスリーブ位置から、スリーブ１２０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。θ
₁₁，θ₁₂は各々５〜４５゜とすることが望ましい。この
様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。

【００９２】撹拌スクリュー１４５，１４６は補給口２
４０、補給歯車２４１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。

【００９３】規制ブレード１０２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１０３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。

【００９４】バイアス電源は、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１０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_p-p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
１２０に印加してある。

【００９５】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１２０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。

【００９６】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振る舞いを説
明する。

【００９７】像担持体１０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１２０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_P-P（Ｖ）を印加したとすれば、像
担持体１０とスリーブ１２０との間に像担持体１０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１０と
スリーブ１２０との間を交番移動しながら、像担持体１
０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。

【００９８】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。以下の実施例において異なる径の像
担持体１０とスリーブ１２０が装着できるようにした。

【００９９】

【実施例】各因子の測定方法を以下に説明する。

【０１００】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。

【０１０１】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

【０１０２】

【数９】

【０１０３】でキャリア磁化を求めた。

【０１０４】キャリア半径の測定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。

【０１０５】トナー径の測定ｂ）測定方法あらかじめ分散媒アトソトン（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。

【０１０６】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）に現像剤を
のせて対向させた銅板にトナーをＶ_P-P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
電荷量との比をとってトナー帯電量とした。

【０１０７】現像剤のスリーブ上におけるキャリア穂
立ちの測定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。

【０１０８】なお、前述した各因子の測定方法は以下に
述べる実施例１〜６に共通に採用してある。

【０１０９】（実施例１）図１０は実施例１のスリーブ
磁極配置を示した模式図である。

【０１１０】マグネットローラ１１０は、表面に磁極Ｓ
₁、Ｓ₂、Ｎ₁〜Ｎ₃を交互に設けてある。

【０１１１】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。

【０１１２】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。

【０１１３】磁石Ｎ₁は図１０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７５
９．５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６０７ガウスでＮ極性を示し、磁石Ｓ₂
は図１０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１０とスリーブ
１２０との最短距離となる位置に一致させている。

【０１１４】図１１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。

【０１１５】図１１に示すグラフは縦軸にスリーブ１２
０上の穂立高さ（μｍ）をとり、横軸に像担持体１０と
スリーブ１２０の最近接位置を０°とした角度を示した
ものである。

【０１１６】他の構成機構は図７に記した画像形成装置
を用いて画像評価を行った。

【０１１７】現像条件は下記のごとくである。

【０１１８】２Ｒ＝１００ｍｍ搬送量＝１７ｍｇ／ｃｍ² ２ｒ＝２０ｍｍＶ_s／Ｖ_p＝３．０ｄ₀＝４６０μｍＶ_p-p ＝１．４ｋＶ２ｐ＝２０ｍｍＶ_H＝７５０ＶＶ_L＝５０Ｖキャリア磁化＝３０ｅｍｕ／ｇ初期トナー径＝７．０μｍ又、現像パラメータはａ＝２．０Ｆ＝４００μｍＧ＝２６０μｍである。

【０１１９】Ｎ・Ｄ^1/2の数値を（）内に示した。結果
は下記のごとくである。

【０１２０】

【表１】

【０１２１】Ｍ／Ａ：単位面積当たりの現像トナー量
（ｍｇ／ｃｍ²）ｑ／ｍ：トナー単位重量当たりの帯電量（μＣ／ｇ）Ｍ／Ａ、ｑ／ｍの欄に記した→は、プリント開始時と３
０，０００プリント後の値の変化を表す。

【０１２２】現像トナー量５０ｍｍ×２０ｍｍのベタ画像を像担持体（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。

【０１２３】トナー単位重量当たりの帯電量前記の「トナー帯電量の測定」に記載した方法によっ
た。

【０１２４】濃度むら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２００ｍｍ×２０
０ｍｍ形成し、そのハーフトーン部に生じた濃度むらと
その程度を目視で調べた。

【０１２５】表１より明らかなごとく、５＜Ｎ・Ｄ^1/2
＜９０の範囲はＭ／Ａ低下が無く、ｑ／ｍも安定してい
る。

【０１２６】（実施例２）実施例１と同様にして、撹拌
スクリューのピッチｐと外径Ｄを変化させて同様な検討
を行った。

【０１２７】即ち、現像条件は下記のごとくである。

【０１２８】２Ｒ＝１００ｍｍ搬送量＝１７ｍｇ／ｃｍ² ２ｒ＝２０ｍｍＶ_s／Ｖ_p＝３．０ｄ₀＝４６０μｍＶ_p-p ＝１．４ｋＶ２ｐ＝２０ｍｍＶ_H＝７５０ＶＶ_L＝５０Ｖキャリア磁化＝３０ｅｍｕ／ｇ初期トナー径＝７．０μｍ又、現像パラメータはａ＝２．０Ｆ＝４００μｍＧ＝２６０μｍである。

【０１２９】評価方法、基準は実施例１と同様である。

【０１３０】結果を下記表２に示す。

【０１３１】

【表２】

【０１３２】表中、（）内の数値はｐ／Ｄを表す。

【０１３３】明らかに、０．７＜ｐ／Ｄ＜１．２が良好
な範囲であることがわかる。

【０１３４】（実施例３）実施例２と同様にして、撹拌
スクリューの螺旋状羽根部分の根元の厚さＥと撹拌スク
リューのピッチｐの比を変えて検討した。

【０１３５】現像条件は下記のごとくである。

【０１３６】２Ｒ＝１００ｍｍ搬送量＝１０ｍｇ／ｃｍ² ２ｒ＝２０ｍｍＶ_s／Ｖ_p＝３．５ｄ₀＝４６０μｍＶ_p-p ＝２．１ｋＶ２ｐ＝２０ｍｍＶ_H＝７５０ＶＶ_L＝５０Ｖキャリア磁化＝２５ｅｍｕ／ｇ初期トナー径＝８．５μｍ又、現像パラメータはａ＝２．０Ｆ＝３７０μｍＧ＝３２０μｍとした。

【０１３７】尚、図１２は実施例３のスリーブ磁極配置
を示した模式図である。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。

【０１３８】

【表３】

【０１３９】（）内はＥ／ｐの値である。

【０１４０】０．４＜Ｅ／ｐ＜１の範囲に良好な条件が
あることがわかる。

【０１４１】（実施例４）実施例３と同様にして、撹拌
スクリューの螺旋状羽根部分の根元の厚さＥと撹拌スク
リューの螺旋状羽根部分の先端部の厚さｆ及び撹拌スク
リューのピッチｐとの関係を調べた。

【０１４２】即ち、現像条件は下記のごとくである。

【０１４３】２Ｒ＝１００ｍｍ搬送量＝１０ｍｇ／ｃｍ² ２ｒ＝２０ｍｍＶ_s／Ｖ_p＝３．５ｄ₀＝４６０μｍＶ_p-p ＝２．１ｋＶ２ｐ＝２０ｍｍＶ_H＝７５０ＶＶ_L＝５０Ｖキャリア磁化＝２５ｅｍｕ／ｇ初期トナー径＝８．５μｍ又、現像パラメータはａ＝２．０Ｆ＝３７０μｍＧ＝３２０μｍとした。

【０１４４】評価方法、基準は実施例１と同様である。

【０１４５】表４にその結果を示す。

【０１４６】

【表４】

【０１４７】表４より、５ｆ＜Ｅ＜ｐに良好な条件があ
り、０．３＜（Ｅ＋ｆ）／２Ｐ＜１が良好なことがわか
る。

【０１４８】（実施例５）実施例４と同様にして、撹拌
スクリューの螺旋状羽根部分の軸方向のスパイラル傾斜
角度と濃度むらの関係を調べた。

【０１４９】即ち、現像条件は現像パラメータを含めて
実施例４と同一である。

【０１５０】評価方法、基準は実施例１と同様である。

【０１５１】表５にその結果を示す。（）内はθの値
である。

【０１５２】

【表５】

【０１５３】表５より、スパイラル傾斜角度θは３０°
〜７５°に良好な条件があることがわかる。

【０１５４】

【発明の効果】本発明により、所望の画像濃度、細線の
再現性向上、混色の防止の他、長時間繰り返し使用して
も画像形成時の安定性が高く、現像性の低下と、それに
よる画質劣化が起らない優れた画像形成方法を提供する
ことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】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。

【図２】キャリア半径ρとＦ，Ｇとの関係を示したグラ
フである。

【図３】領域Ａと各プロセス条件との関係を示したもの
である。

【図４】極間角度と磁束密度によって搬送量とキャリア
磁化強さとの関係で適正領域の変化を示したグラフであ
る。

【図５】本発明に係わる現像装置の平面断面図。

【図６】撹拌スクリューの平面図及びＡ−Ａ断面図。

【図７】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る。

【図８】書き込み装置の概略構成を示した平面図であ
る。

【図９】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。

【図１０】実施例１に係わるスリーブ磁極配置を示した
模式図である。

【図１１】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したグラフである。

【図１２】実施例３に係わるスリーブ磁極配置を示した
模式図である。

【図１３】実施例３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したグラフである。

【図１４】実施例５に係わるスリーブ磁極配置を示した
模式図である。

【図１５】実施例５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したグラフである。

【符号の説明】

１０像担持体１８転写ローラ１４現像装置１１０マグネットローラ１２０現像スリーブ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_P-P 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Ｐ転写材Ｅスクリュー螺旋状羽根部根元の厚さｆスクリュー先端部の厚さｐスクリューのピッチ θ スクリュー羽根部の傾斜角度

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体に色信号に応じた静電潜像を形
成し、少なくとも前記色信号に対応した色トナーと磁性
キャリアよりなる現像剤を、マグネットを内包する直径
５〜２５ｍｍの円筒状のスリーブ面上に保持してキャリ
ア穂立ちを形成し、前記スリーブを回動して当該スリー
ブと前記像担持体の距離が２００〜５００μｍである領
域に搬送せしめ、かつスリーブ面と像担持体面間に交流
電界を形成することにより現像剤と像担持体が非接触状
態で現像する工程を繰り返し、像担持体上に複数色のト
ナー像を重ね合わせて形成して、この多色トナー像を転
写材に一括転写する画像形成方法であって、下記現像要
件〔１〕と〔２〕を満たすことを特徴とする画像形成方
法。現像要件〔１〕現像工程において、下記の領域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。【数１】ただし、Ｒ＝像担持体半径（ｍｍ）ｒ＝スリーブ半径（ｍｍ）ｄ₀＝像担持体とスリーブの最近接距離（μｍ） ρ＝キャリア粒子の半径（μｍ）Ｖ_p-p＝スリーブに印加する交流成分の正負ピーク値差
（Ｖ）Ｖ_H＝非露光部の表面電位（Ｖ）Ｖ_L＝露光部の表面電位（Ｖ）ｘ＝現像中心からの静電潜像面上距離（μｍ）現像要件〔２〕現像剤を像担持体上に搬送する現像スリーブと、現像剤
を撹拌、搬送するための撹拌スクリューとを備えた現像
装置における撹拌スクリューの回転数Ｎ（ｒｐｍ）、ス
クリューの外径Ｄ（ｍｍ）を、５＜ＮＤ^1/2＜９０とする。
【請求項２】像担持体に色信号に応じた静電潜像を形
成し、少なくとも前記色信号に対応した色トナーと磁性
キャリアよりなる現像剤を、マグネットを内包する直径
５〜２５ｍｍの円筒状のスリーブ面上に前記現像剤を保
持してキャリア穂立ちを形成し、前記スリーブを回動し
て当該スリーブと前記像担持体の距離が２００〜５００
μｍである領域に搬送せしめ、かつスリーブ面と像担持
体面間に交流電界を形成することにより現像剤と像担持
体が非接触状態で現像する工程を繰り返し、像担持体上
に複数色のトナー像を重ね合わせて形成して、この多色
トナー像を転写材に一括転写する画像形成方法であっ
て、下記現像要件〔１〕と〔２〕を満たすことを特徴と
する画像形成方法。現像要件〔１〕現像工程において、下記の領域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。【数２】ただし、Ｒ＝像担持体半径（ｍｍ）ｒ＝スリーブ半径（ｍｍ）ｄ₀＝像担持体とスリーブの最近接距離（μｍ） ρ＝キャリア粒子の半径（μｍ）Ｖ_p-p＝スリーブに印加する交流成分の正負ピーク値差
（Ｖ）Ｖ_H＝非露光部の表面電位（Ｖ）Ｖ_L＝露光部の表面電位（Ｖ）ｘ＝現像中心からの静電潜像面上距離（μｍ）現像要件〔２〕現像剤を像担持体上に搬送する現像スリーブと現像剤を
撹拌、搬送するための撹拌スクリューとを備えた現像装
置における撹拌スクリューのピッチｐ（ｍｍ）とスクリ
ューの外径Ｄ（ｍｍ）を、０．７＜ｐ／Ｄ＜１．２とする。
【請求項３】像担持体に色信号に応じた静電潜像を形
成し、少なくとも前記色信号に対応した色トナーと磁性
キャリアよりなる現像剤を、マグネットを内包する直径
５〜２５ｍｍの円筒状のスリーブ面上に前記現像剤を保
持してキャリア穂立ちを形成し、前記スリーブを回動し
て当該スリーブと前記像担持体の距離が２００〜５００
μｍである領域に搬送せしめ、かつスリーブ面と像担持
体面間に交流電界を形成することにより現像剤と像担持
体が非接触状態で現像する工程を繰り返し、像担持体上
に複数色のトナー像を重ね合わせて形成して、この多色
トナー像を転写材に一括転写する画像形成方法であっ
て、下記現像要件〔１〕と〔２〕を満たすことを特徴と
する画像形成方法。現像要件〔１〕現像工程において、下記の領域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。【数３】ただし、Ｒ＝像担持体半径（ｍｍ）ｒ＝スリーブ半径（ｍｍ）ｄ₀＝像担持体とスリーブの最近接距離（μｍ） ρ＝キャリア粒子の半径（μｍ）Ｖ_p-p＝スリーブに印加する交流成分の正負ピーク値差
（Ｖ）Ｖ_H＝非露光部の表面電位（Ｖ）Ｖ_L＝露光部の表面電位（Ｖ）ｘ＝現像中心からの静電潜像面上距離（μｍ）現像要件〔２〕現像剤を像担持体上に搬送する現像スリーブと現像剤を
撹拌、搬送するための撹拌スクリューとを備えた現像装
置における撹拌スクリューの螺旋状羽根部分の根元の厚
さＥ（ｍｍ）と撹拌スクリューのピッチｐ（ｍｍ）の関
係を、０．４＜Ｅ／ｐ＜１とする。
【請求項４】ｐ＞６ｍｍとすることを特徴とする請求
項３記載の画像形成方法。
【請求項５】像担持体に色信号に応じた静電潜像を形
成し、少なくとも前記色信号に対応した色トナーと磁性
キャリアよりなる現像剤を、マグネットを内包する直径
５〜２５ｍｍの円筒状のスリーブ面上に保持してキャリ
ア穂立ちを形成し、前記スリーブを回動して当該スリー
ブと前記像担持体の距離が２００〜５００μｍである領
域に搬送せしめ、かつスリーブ面と像担持体面間に交流
電界を形成することにより現像剤と像担持体が非接触状
態で現像する工程を繰り返すことにより、像担持体上に
複数色のトナー像を重ね合わせて形成し、この多色トナ
ー像を転写材に一括転写する画像形成方法であって、下
記現像要件〔１〕と〔２〕を満たすことを特徴とする画
像形成方法。現像要件〔１〕現像工程において、下記の領域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。【数４】ただし、Ｒ＝像担持体半径（ｍｍ）ｒ＝スリーブ半径（ｍｍ）ｄ₀＝像担持体とスリーブの最近接距離（μｍ） ρ＝キャリア粒子の半径（μｍ）Ｖ_p-p＝スリーブに印加する交流成分の正負ピーク値差
（Ｖ）Ｖ_H＝非露光部の表面電位（Ｖ）Ｖ_L＝露光部の表面電位（Ｖ）ｘ＝現像中心からの静電潜像面上距離（μｍ）現像要件〔２〕現像剤を像担持体上に搬送する現像スリーブと現像剤を
撹拌、搬送するための撹拌スクリューとを備えた現像装
置における撹拌スクリューの螺旋状羽根部分の根元の厚
さＥ（ｍｍ）と撹拌スクリューの螺旋状羽根部分の先端
の厚さｆ（ｍｍ）と撹拌スクリューのピッチｐ（ｍｍ）
の関係を、５ｆ＜Ｅ＜ｐとする。
【請求項６】像担持体に色信号に応じた静電潜像を形
成し、少なくとも前記色信号に対応した色トナーと磁性
キャリアよりなる現像剤を、マグネットを内包する直径
５〜２５ｍｍの円筒状のスリーブ面上に前記現像剤を保
持してキャリア穂立ちを形成し、前記スリーブを回動し
て当該スリーブと前記像担持体の距離が２００〜５００
μｍである領域に搬送せしめ、かつスリーブ面と像担持
体面間に交流電界を形成することにより現像剤と像担持
体が非接触状態で現像する工程を繰り返すことにより、
像担持体上に複数色のトナー像を重ね合わせて形成し、
この多色トナー像を転写材に一括転写する画像形成方法
であって、下記現像要件〔１〕と〔２〕を満たすことを
特徴とする画像形成方法。現像要件〔１〕現像工程において、下記の領域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。【数５】ただし、Ｒ＝像担持体半径（ｍｍ）ｒ＝スリーブ半径（ｍｍ）ｄ₀＝像担持体とスリーブの最近接距離（μｍ） ρ＝キャリア粒子の半径（μｍ）Ｖ_P-P＝スリーブに印加する交流成分の正負ピーク値差
（Ｖ）Ｖ_H＝非露光部の表面電位（Ｖ）Ｖ_L＝露光部の表面電位（Ｖ）ｘ＝現像中心からの静電潜像面上距離（μｍ）現像要件〔２〕現像剤を像担持体上に搬送する現像スリーブと現像剤を
撹拌、搬送するための撹拌スクリューとを備えた現像装
置における撹拌スクリューの螺旋状羽根部分の根元の厚
さＥ（ｍｍ）と撹拌スクリューの螺旋状羽根部分の先端
の厚さｆ（ｍｍ）と撹拌スクリューのピッチｐ（ｍｍ）
の関係を、０．３＜（Ｅ＋ｆ）／（２ｐ）＜１とする。
【請求項７】像担持体に色信号に応じた静電潜像を形
成し、少なくとも前記色信号に対応した色トナーと磁性
キャリアよりなる現像剤を、マグネットを内包する直径
５〜２５ｍｍの円筒状のスリーブ面上に前記現像剤を保
持してキャリア穂立ちを形成し、前記スリーブを回動し
て当該スリーブと前記像担持体の距離が２００〜５００
μｍである領域に搬送せしめ、かつスリーブ面と像担持
体面間に交流電界を形成することにより現像剤と像担持
体が非接触状態で現像する工程を繰り返すことにより、
像担持体上に複数色のトナー像を重ね合わせて形成し、
この多色トナー像を転写材に一括転写する画像形成方法
であって、下記現像要件〔１〕と〔２〕を満たすことを
特徴とする画像形成方法。現像要件〔１〕現像工程において、下記の領域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。【数６】ただし、Ｒ＝像担持体半径（ｍｍ）ｒ＝スリーブ半径（ｍｍ）ｄ₀＝像担持体とスリーブの最近接距離（μｍ） ρ＝キャリア粒子の半径（μｍ）Ｖ_p-p＝スリーブに印加する交流成分の正負ピーク値差
（Ｖ）Ｖ_H＝非露光部の表面電位（Ｖ）Ｖ_L＝露光部の表面電位（Ｖ）ｘ＝現像中心からの静電潜像面上距離（μｍ）現像要件〔２〕現像剤を像担持体上に搬送する現像スリーブと現像剤を
撹拌、搬送するための撹拌スクリューとを備えた現像装
置における撹拌スクリューの螺旋状羽根の軸方向のスパ
イラル角度θを、３０°〜７５°とする。