JPH11133752A

JPH11133752A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH11133752A
Application number: JP31647797A
Authority: JP
Inventors: Masaru Hibino; 勝日比野; Katsuaki Kobayashi; 克彰小林; Masanori Shida; 昌規志田; Ichiro Ozawa; 一郎小澤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-10-31
Filing date: 1997-10-31
Publication date: 1999-05-21
Also published as: US6049687A

Abstract

(57)【要約】【課題】非磁性トナーと、磁性キャリアとを含有する
２成分現像剤を用いた現像装置において、高濃度部画像
濃度薄、及びエッジ強調を抑制する。高濃度部画像濃度
薄、及びエッジ強調を抑制する。【解決手段】非磁性トナーと、１０００ガウスの磁界
において３０〜２００ｅｍｕ／ｃｍ³ の磁化を有し、比
抵抗が５×１０⁴ Ｖ／ｍの電界強度において１０¹²Ωｃ
ｍ以上である磁性キャリアとを含有する２成分現像剤を
用いた現像装置において、現像スリーブ２１と感光ドラ
ム３との間隙ｄを６×１０^-4（ｍ）以下とし、間隙ｄ
と、現像スリーブ２１に印加する交流バイアスの振幅Ｖ
（Ｖ）との関係を、２．０×１０⁶ ≦Ｖ／ｄ＜４．０×
１０⁶ とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被記録画像に対応
して像担持体に形成された静電潜像を、現像剤により現
像して転写材等に記録する、例えばプリンタあるいは複
写機などとされる画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真現像装置として各種装置
が提案され又実用化されている。これらの現像装置は大
別すると、１成分現像方式による現像装置と２成分現像
方式による現像装置とに分けられる。１成分現像方式に
おいてはほとんどが非接触方式であるが、代表的な現像
法としては磁性トナーを用いた１成分ジャンピング現像
法がある。この現像法は、容易な構成で高品位な画質を
得られるが、トナーに磁性体が含まれるため、カラー画
像を得ることができないという欠点がある。また、非磁
性トナーを用いた１成分現像法は、カラー画像を得るこ
とができるが、現像スリーブ上にトナーを塗布すること
が困難で、弾性ブレードによってコーティングしている
のが現状であり、安定性、耐久性に欠ける面がある。

【０００３】一方、２成分現像法は磁性キャリアにより
トナーを現像領域に搬送し現像を行なうものであり、通
常は、現像剤を感光ドラムに接触させて現像工程を行な
う。ここでその現像工程について図４を用いて説明す
る。図４に示すように、本例の現像装置４０は、現像容
器３４、像担持体である電子写真感光体５０に対向し、
現像容器３４の開口部に配置された現像剤担持体である
現像スリーブ３０、現像スリーブ３０内に固定配置され
た磁界発生手段であるマグネットローラー３５、現像ス
リーブ３０に担持される現像剤の層厚を規制する現像剤
層厚規制部材である規制ブレード３３、及び現像容器３
４に収容された撹拌スクリュー３１、３２を備えてい
る。

【０００４】ここで、電子写真感光体５０に形成された
静電潜像を、上記の現像装置４０を用いて２成分磁気ブ
ラシ法により顕像化する現像工程と現像剤の循環系につ
いて以下説明する。

【０００５】まず、現像スリーブ３０の回転に伴いＮ３
極で汲み上げられた現像剤は、Ｓ２極→Ｎ１極と搬送さ
れる過程において、規制ブレード３３によって規制さ
れ、現像スリーブ３０上に薄層形成される。ここで薄層
形成された現像剤が、現像主極Ｓ₁ 極に搬送されてくる
と磁気力によって穂立ちが形成される。この穂状に形成
された現像剤によって上記静電潜像を現像し、その後現
像スリーブ３０上の現像剤は、Ｎ３極、Ｎ２極の反発磁
界によって現像容器３４内に戻される。

【０００６】現像スリーブ３０には図示しない電源から
直流バイアス及び交流バイアスが印加される。一般に二
成分現像法においては交流バイアスを印加すると現像効
率が増し、画像は高品位になるが、逆にかぶりが発生し
やすくなるという危険も生じる。

【０００７】潜像形成方法としては被記録画像信号に対
応して変調されたレーザービームにより電子写真感光体
を走査露光し、ドット分布形状即ちドット上の潜像を画
像に対応して分布させた静電潜像を形成する方法が知ら
れている。その中でもレーザーの駆動パルス電流の幅
（即ち継続時間長）を被記録画像の濃淡に対応して変調
する、所謂パルス幅変調（ＰＷＭ）法は、高記録密度
（即ち高解像度）を得ることができ、且つ高い階調性を
得ることができるものである。

【０００８】以上のような２成分現像方式を用いた画像
形成方法において、さらなる高画質化、及び長寿命化に
対して、透磁率の低いキャリア、あるいは、別の表現
で、１０００ガウスの磁場中における、磁化値の小さい
キャリアを用いる現像方法が、例えば、特開平６−１９
２２２号公報等により提案されている。

【０００９】低透磁率キャリアを用いることにより、キ
ャリア（現像剤）が現像スリーブ上に弱く拘束されるこ
とにより、現像部における、感光ドラム上の静電潜像に
対して現像されたトナー像に対する磁気ブラシの摺擦力
が弱まることにより高画質化が可能になり、又、現像剤
層厚規制ブレードの、現像スリーブ回転方向上流側にお
ける、現像剤溜りのパッキング圧が低下し、トナー劣化
が低減することにより長寿命化が可能となる。

【００１０】その際、キャリアの磁化、あるいは透磁率
の目安として、１０００ガウスの磁場中における磁化の
値を用いるとすると、１０００ガウスの磁場中で２００
ｅｍｕ／ｃｍ³ 以下の磁化を有する低透磁率キャリアを
用いた場合、特に上記で説明したトナー劣化は低減す
る。また、この時、３０ｅｍｕ／ｃｍ³ 以上の磁化を有
することが、現像スリーブ上の安定コートの上からも最
低限必要である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】反面、低透磁率キャリ
アを用いることにより、キャリア付着、高濃度部におけ
る画像濃度薄といった問題も生じてしまう。キャリア付
着は、キャリアの磁化が小さいことにより、非画像部に
おいて、かぶり取りバイアスＶ_backによる静電気力が磁
気力に勝るため生じる。尚、かぶり取りバイアスＶ_back
は、かぶりトナーを、感光ドラムから現像スリーブに引
き戻す方向の電界であり、トナーと逆極性のキャリア
は、逆に、感光ドラムの方向に引き付ける方向の電界と
なる。

【００１２】キャリア付着の原因は、上記のように、磁
気力より静電気力が強くなった場合の他に、キャリアに
電荷が注入された場合、注入電荷による鏡像力で感光ド
ラムに付着する場合が考えられる。キャリアへの電荷注
入は、主に、現像バイアスのＡＣ成分によるものであ
る。

【００１３】一方、画像濃度薄は、キャリアの磁化が小
さいことによって、磁気ブラシ長が短くなり、現像領域
において、感光ドラムに接触する現像剤の感光ドラム周
方向の長さが短くなり、特に、現像スリーブ上の現像剤
のコート量が少なく、現像スリーブと感光ドラムの隙間
（以後、Ｓ−Ｄgap と称する）が広い時に非接触状態に
なり、特に、高濃度部において画像濃度薄が発生する。
このとき、また、高濃度部のエッジ部が強調されるとい
った、所謂エッジ強調も発生しやすくなる。

【００１４】そこで、高画質、長寿命を目標に、低透磁
率キャリアを用いた、前述した問題点のうち、キャリア
付着に関しては、キャリアの抵抗を大きくすることで大
幅に低減させることが可能である（例えば、特開平８−
２２７２２５号公報、特開平８−１６０６７１号公報
等）。その場合、キャリアの比抵抗としては、５×１０
⁴ Ｖ／ｍの電界強度において、１０¹²Ωｃｍ以上の磁性
キャリアを用いると効果がある。ところが、キャリアの
抵抗を大きくすることは、感光ドラム上の電荷に対する
対向電極効果が低減するので、上記のエッジ強調は助長
される。

【００１５】また、前述した問題点のうち、高濃度部画
像濃度薄、及び、エッジ強調に対しては、感光ドラムの
移動方向と２成分現像剤の移動方向を、現像領域におい
て互いに逆方向に移動する（カウンター現象）ようにす
ることで大幅な効果が得られる。しかし、現像スリーブ
上の現像剤のコート量が少なく、Ｓ−Ｄgap が広い時
は、より非接触状態に近くなり、高濃度部画像濃度薄及
びエッジ強調が、若干発生し易い状況になる。

【００１６】従って、本発明の主な目的は、非磁性トナ
ーと１０００ガウスの磁界において３０〜２００ｅｍｕ
／ｃｍ³ の磁化を有し、比抵抗が５×１０⁴ Ｖ／ｍの電
界強度において、１０¹²Ωｃｍ以上である磁性キャリア
を含有する２成分現像剤を用いた現像装置を具備する画
像形成装置において、高濃度部画像濃度薄、及びエッジ
強調を抑制することのできる画像形成装置を提供するこ
とである。

【００１７】本発明の他の目的は、製品生産時におい
て、現像剤担持体と像担持体との間隙が製品毎に変動し
たときにおいても、あるいは、同一製品の上記間隙がそ
れらの長手方向で異なったときにおいても、安定して均
一な画像濃度を得ることのできる画像形成装置を提供す
ることである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
非磁性トナーと、１０００ガウスの磁界において３０ｅ
ｍｕ／ｃｍ³ 以上で２００ｅｍｕ／ｃｍ³ 以下の磁化を
有し、比抵抗が５×１０⁴ Ｖ／ｍの電界強度において１
０¹²Ωｃｍ以上である磁性キャリアとを含有する２成分
現像剤を、現像剤担持体表面に担持させて現像部へと搬
送し、該現像剤担持体内部に配置されている磁石の現像
磁極によって現像磁界が形成されている現像部で、前記
現像剤担持体に対面して配置されている像担持体上の静
電潜像を、前記２成分現像剤を前記像担持体の移動方向
と逆方向に移動させ、前記像担持体に接触させて現像す
る現像手段を有し、前記現像剤担持体と前記像担持体と
の間隙ｄを６×１０^-4ｍ以下とし、前記間隙ｄと、前記
現像剤担持体に印加する交流バイアスの振幅Ｖ（Ｖ）と
の関係を、２．０×１０⁶ ≦Ｖ／ｄ＜４．０×１０⁶ と
することを特徴とする画像形成装置である。

【００１９】前記キャリアは、キャリアコア材表面に樹
脂が被覆された樹脂被覆層を有する樹脂被覆キャリアで
あって、且つ前記キャリアコア材が磁性粉末を結着樹脂
中に分散させてなる磁性分散型微粒子であることが好ま
しい。前記静電潜像はドット潜像であることが好まし
い。前記現像剤担持体に交番電圧を印加することが好ま
しい。前記現像手段は、トナー像を転写材に転写した後
に前記像担持体上に残留した残トナー粒子を回収するク
リーニング手段をも兼ねることが好ましい。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像形成装置
を図面に則して更に詳しく説明する。

【００２１】実施例１図１に、本発明が適用できる電子写真方式のカラープリ
ンタであるカラー画像形成装置を示す。

【００２２】このプリンタは、矢印方向に回転する像担
持体である電子写真感光ドラム３を備え、感光ドラム３
の周囲には、一次帯電器４、現像器１Ｍ、１Ｃ、１Ｙ、
１ＢＫを備えた回転現像装置１、転写用放電器１０、ク
リーニング手段１２、及び感光ドラム３の上方に配設し
たレーザービームスキャナＬＳなどからなる画像形成手
段が配設される。各現像器１Ｍ、１Ｃ、１Ｙ、１ＢＫ
は、トナー粒子とキャリア粒子を含有する２成分現像剤
を感光ドラム３に供給する。現像器１Ｍの現像剤はマゼ
ンタトナーを、現像器１Ｃの現像剤はシアントナーを、
現像器１Ｙの現像剤はイエロートナーを、現像器１ＢＫ
の現像剤は黒トナーを含有する。

【００２３】被複写原稿は、不図示の原稿読み取り装置
で読み取られる。この読み取り装置は原稿画像を電気信
号に変換するＣＣＤ等の光電変換素子を有しており、原
稿のマゼンタ画像情報、シアン画像情報、イエロー画像
情報、白黒画像情報に、それぞれ対応した画像信号を出
力する。スキャナＬＳに内蔵された半導体レーザーは、
これらの画像信号に対応して制御され、レーザービーム
Ｌを射出する。尚、電子写真計算機からの出力信号をプ
リントアウトすることもできる。

【００２４】カラープリンタ全体のシーケンスについ
て、フルカラーモードの場合を例として簡単に説明する
と、先ず、感光ドラム３が、一次帯電器４によって均等
に帯電される。次にマゼンタ画像信号により変調された
レーザー光Ｌにより走査露光が行なわれ、感光ドラム３
上にドット分布静電潜像が形成され、この潜像は、予め
現像位置に定置されたマゼンタ現像器１Ｍによって反転
現像される。

【００２５】カセットＣから取り出された給紙ガイド５
ａ、給紙ローラー６、給紙ガイド５ｂを経由して進行し
た紙等の転写材は、転写ドラム９のグリッパ７により保
持され、当接用ローラ８とその対向極によって静電的に
転写ドラム９に巻き付けられる。転写ドラム９は、感光
ドラム３と同期して図示矢印方向に回転しており、マゼ
ンタ現像器１Ｍで現像されたマゼンタ顕画像は、転写部
において転写帯電器１０によって転写材に転写される。
転写ドラム９はそのまま回転を継続し、次の色（図１に
おいてはシアン）の画像の転写に備える。

【００２６】一方、感光ドラム３は、帯電器１１により
除電され、クリーニング手段１２によってクリーニング
され、再び一次帯電器４によって帯電され、次のシアン
画像信号により変調されたレーザービームＬにより上記
のような露光を受け、静電潜像が形成される。この間に
現像装置１は回転して、シアン現像器１Ｃが所定の現像
位置に定置されていて、シアンに対応するドット分布静
電潜像の反転現像を行ない、シアン顕画像を形成する。

【００２７】続いて、以上のような工程を、それぞれイ
エロー画像信号、及びブラック画像信号に対して行な
い、４色分顕画像（トナー像）の転写が終了すると、転
写材は、各帯電器１３、１４により除電され、グリッパ
７を解除すると共に、分離爪１５によって転写ドラム９
により分離され、搬送ベルト１６で定着器（熱圧ローラ
定着器）１７に送られる。定着器１７は転写材上に重な
っている４色の顕画像を定着する。

【００２８】こうして、一連のフルカラープリントシー
ケンスが終了し、所要のフルカラープリント画像が形成
される。

【００２９】本構成は一例であって、例えば一次帯電器
４はコロナ帯電器でなく帯電ローラであったり、転写帯
電器７も転写ローラであったりと、様々な方式がある
が、基本的には上記のように、帯電、露光、転写、定
着、の工程で画像が形成される。

【００３０】次に、一例として上記現像装置１Ｍについ
て図２を参照しながら説明する。

【００３１】本現像装置１Ｍは、図２に示すように、現
像容器２７を備える。現像容器２７の内部は、隔壁２９
によって現像室（第１室）Ｒ１と撹拌室（第２室）Ｒ２
とに区画され、撹拌室Ｒ２の上方には隔壁２９を隔てて
トナー貯蔵室Ｒ３が形成され、トナー貯蔵室Ｒ３内には
補給トナー（非磁性トナー）２８が収容されている。な
お、隔壁２９には補給口２６が設けられ、該補給口２６
を経て、消費されたトナーに見合った量の補給用トナー
２８が撹拌室Ｒ２内に落下補給される。

【００３２】これに対し、現像室Ｒ１及び撹拌室Ｒ２内
には現像剤１９が収容されている。現像剤１９は、粉砕
法によって製造された平均粒径８μｍのトナーに対して
平均粒径２０ｎｍの酸化チタンを重量比１％外添したも
のと、１０００ガウスにおける磁化の値が１３０ｅｍｕ
／ｃｍ³ の平均粒径５０μｍの磁性粒子（キャリア）と
からなる二成分現像剤である。尚、混合比は、重量比で
非磁性トナーが約５％になるようにした。

【００３３】現像容器２７の感光ドラム３に近接する部
位には開口部が設けられ、該開口部から現像スリーブ２
１が外部に半ば突出している。又、現像スリーブ２１は
現像容器２７内に回転可能に組込まれている。現像スリ
ーブ２１は非磁性材からなり、その内部には磁界発生手
段である磁石２３が固定されている。

【００３４】磁石２３は、現像磁極Ｎ１と、現像スリー
ブ２１の回転方向にてその上流に位置する磁極Ｓ３と、
現像剤１９を搬送するための磁極Ｎ２、Ｓ２、Ｓ１とを
有する。磁石２３は、現像磁極Ｎ１が感光ドラム３に対
向するように現像スリーブ２１内に配置されている。現
像磁極Ｎ１は現像スリーブ２１と感光ドラム３との間の
現像部の近傍に磁界を形成し、磁界によって磁気ブラシ
が形成される。この位置において、現像スリーブ２１の
回転とともに、矢印の方向に運ばれてきた現像剤１９は
感光ドラム３と接触し、感光ドラム３上の静電潜像が現
像される。このとき、現像スリーブ２１と感光ドラム３
の近接位置（現像部）においては、現像スリーブ２１と
感光ドラム３は互いに逆方向（カウンター方向）に移動
する。

【００３５】尚、現像スリーブ２１には電源２２から交
流電圧に直流電圧を重畳した振動バイアス電圧が印加さ
れる。潜像の暗部電位（非露光部電位）と明部電位（露
光部電位）は、上記振動バイアス電位の最大値と最小値
の間に位置している。これによって現像部に、向きが交
互に変化する交番電界が形成される。この交番電界中で
トナーとキャリアが激しく振動し、トナーが現像スリー
ブ２１及びキャリアへの静電的拘束を振り切って潜像電
位に対応した量のトナー量が感光ドラム３に付着する。
本実施例で好適に用いられる、振動バイアス電圧の最大
値と最小値の差（ピーク間電圧）、周波数、及び波形に
関しては、後ほど詳細に述べる。

【００３６】さて、現像スリーブ２１の下方には、現像
容器２７に固定された現像剤層厚規制部材である規制ブ
レード１８が現像スリーブ２１と所定の間隔をおいて配
置されている。現像スリーブ２１と規制ブレード１８の
間隔は５００μｍである。規制ブレード１８は、アルミ
ニウム、ＳＵＳ３１６、などの非磁性材からなり、現像
スリーブ２１上の現像剤１９の層厚を規制する。

【００３７】現像室Ｒ１内には搬送スクリュー２４が収
容されている。搬送スクリュー２４は図中の矢印が示す
方向に回転され、搬送スクリュー２４の回転駆動によっ
て現像室Ｒ１内の現像剤１９は現像スリーブ２１の長手
方向に向けて搬送される。

【００３８】現像室Ｒ２内には搬送スクリュー２５が収
容されている。搬送スクリュー２５は、補給口２６から
撹拌室Ｒ２内に自由落下したトナー２８をその回転によ
って現像スリーブ２１の長手方向に沿って搬送する。

【００３９】ここで、以下にトナー（二成分現像剤）の
摩擦帯電量の測定方法について、図３を用いて説明す
る。図３は、トナーのトリボ電荷量を測定する装置の説
明図である。

【００４０】先ず、摩擦帯電量を測定しようとする二成
分現像剤を、５０〜１００ｍｌ容量のポリエチレン製の
ビンに入れ、約１０〜４０秒間手で振盪し、該現像剤を
約０．５〜１．５ｇ、５００メッシュのスクリーン４３
のある金属製の測定容器４２に入れて金属製の蓋４４を
する。この時の測定容器４２全体の重量を量りＷ１（ｋ
ｇ）とする。

【００４１】次に、測定容器４２と接する部分が少なく
とも絶縁体の吸引機４１において、吸引口４７から吸引
し風量調節弁４６を調節して真空計４５の圧力を２５０
ｍｍＡｑとする。この状態で十分、好ましくは２分間吸
引を行ない樹脂を吸引除去する。この時の電位計４９の
電位をＶ（ボルト）とする。電位計４９にはコンデンサ
ー４８が接続されており、その容量をＣ（Ｆ）とする。
又、吸引後の測定容器４２の全体の重量を図り、その重
量をＷ２（ｋｇ）とする。このとき上記トナーの摩擦帯
電量は下式のごとく計算される。

【００４２】樹脂の摩擦帯電量（ｃ／ｋｇ）＝（Ｃ×Ｖ
×１０^-3）／（Ｗ１−Ｗ２）本実施例においては、摩擦帯電量が約２．０×１０^-2ｃ
／ｋｇのものを用いた。

【００４３】トナーの体積平均粒径は、４〜１５μｍの
ものが好適に使用できる。ここでトナーの体積平均粒径
は例えば、下記測定法で測定されたものを使用する。

【００４４】測定装置としてはコールターカウンターＴ
Ａ−II型（コールター社製）を用い、個数平均分布を出
力するインターフェイス（日科機製）及びＣＸ−ｉパー
ソナルコンピュータ（キャノン製）を接続し、電解液は
一級塩化ナトリウムを用いて１％Ｎａｃｌ水溶液を調整
する。

【００４５】測定法としては、上記電解水溶液１００〜
１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤（好ましくはア
ルキルベンゼンスルホン酸塩）を０．１〜５ｍｌ加え、
更に測定試料０．５〜５０ｍｇを加える。

【００４６】試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で
約１〜３分間分散処理を行ない、上記コールターカウン
ターＴＡ−II型によりアパーチャーとして１００μｍア
パーチャーを用いて２〜４０μｍの粒子の粒度分布を測
定し体積分布を求める。これら求めた体積分布により、
サンプルの体積平均粒径が得られる。

【００４７】以上のようなトナーに対して、さらに、ト
ナー表面を外添剤で被覆することにより、ハード的に２
つの効果がある。一つは、流動性が向上し、補給トナー
が現像容器内の２成分現像剤と混合撹拌しやすくなるこ
とであり、もう一つは、外添剤がトナー表面に介在する
ことにより、感光ドラム上に現像されたトナーの感光ド
ラムに対する離型性が上り、転写効率が良化することで
ある。

【００４８】本発明に使用される外添剤としては、トナ
ーに添加した時の耐久性の点から、トナー粒子の重量平
均径の１／１０以下の粒径であることが好ましい。この
添加剤の粒径とは、電子顕微鏡におけるトナー粒子の表
面観察により求めたその平均粒径を意味する。外添剤と
しては、例えば、以下のようなものが用いられる。

【００４９】金属酸化物（酸化アルミニウム、酸化チタ
ン、チタン酸ストロンチウム、酸化セリウム、酸化マグ
ネシウム、酸化クロム、酸化錫、酸化亜鉛など）・窒化
物（窒化ケイ素など）・炭化物（炭化ケイ素など）・金
属塩（硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム
など）・脂肪酸金属塩（ステアリン酸亜鉛、ステアリン
酸カルシウムなど）・カーボンブラック・シリカなど。

【００５０】外添剤は、トナー粒子１００重量部に対
し、０．１〜１０重量部が用いられ、好ましくは、０．
０５〜５重量部が用いられる。これら外添剤は、単独で
用いても、又、複数併用してもよい。それぞれ、疎水化
処理を行なったものがより好ましい。本実施例において
は、平均粒径２０ｎｍの酸化チタンを重量比１％外添し
たものを用いている。

【００５１】次に、上記のようなトナーと共に本発明で
使用される現像剤を構成するキャリアとしては、従来公
知のものを使用することができるが、例えば、樹脂中に
磁性材料としてマグネタイトを分散し、導電化、及び抵
抗調整のためにカーボンブラックを分散して形成した樹
脂キャリア、あるいは、フェライト等のマグネタイト単
体表面を酸化、還元処理して抵抗調整を行なったもの、
あるいはフェライト等のマグネタイト単体表面樹脂でコ
ーティングし抵抗調整を行なったもの等が用いられ得
る。これら磁性キャリアの製造法は特に制限されない。

【００５２】本実施例においては、磁性キャリアとし
て、重量平均粒径が２０〜１００μｍ、好ましくは、２
０〜７０μｍであり、比抵抗が、５×１０⁴ Ｖ／ｍの電
界強度において、１０¹²Ωｃｍ以上の抵抗を有するもの
を用いた。この際に使用するキャリアの比抵抗の測定方
法としては、セルにキャリアを充填し、該充填キャリア
に接するように電極１及び電極２を配し、これらの電極
間に電圧を印加し、その時に流れる電流を測定すること
により比抵抗を求める方法を用いた。上記測定方法にお
いては、キャリアが粉末であるため、充填率に変化が生
じ、それにともなって比抵抗が変化する場合があるので
注意を要する。また、本発明において使用したキャリア
の比抵抗の測定条件は、充填キャリアと電極との接触面
積Ｓ＝約２．３ｃｍ² 、厚みｄ＝約２ｍｍ、上部電極２
の荷重１８０ｇ、印加電圧１００Ｖとした。

【００５３】次に、本実施例において用いられる振動バ
イアスの最大値と最小値の差（ピーク間電圧：Ｖpp）と
Ｓ−Ｄgap との関係についてその作用も含めて詳述す
る。

【００５４】以上述べてきたような、非磁性トナーと、
１０００ガウスの磁界において３０〜２００（ｅｍｕ／
ｃｍ³ ）［３０以上２００以下］の磁化を有し、比抵抗
が５×１０⁴ Ｖ／ｍの電界強度において、１０¹²Ωｃｍ
以上である磁性キャリアを含有する２成分現像剤を用い
て、カウンター現像方式で画像形成をしたときには以下
のような問題が発生する。

【００５５】第１に、Ｓ−Ｄgap に対するＶppの値、即
ち、現像領域での最大電界（ここでは、Ｖcont、Ｖback
の電位差は無視している。）が大きい時にはリークが発
生する。

【００５６】第２に、Ｓ−Ｄgap に対するＶppの値が小
さい時は、高濃度部画像濃度薄、及び、画像濃度薄に伴
うエッジ強調が発生する。高濃度部画像濃度薄に伴うエ
ッジ強調とは、高濃度部（黒ベタ部）の電界、あるい
は、別の詳しい言い方でいうと、感光ドラム上の高濃度
部に相当する箇所の電位と現像スリーブの電位の差が、
トナー電荷の移動、即ち、現像で収束していない状態の
ため、画像濃度が出ず、高濃度部電位と低濃度部電位
（ハイライト、ハーフトーン部）の電位差がある状態で
あることから、依然、エッジ強調されていることによ
る。

【００５７】第３に感光ドラムに対して、現像スリーブ
が離れるほど、エッジ強調が発生しやすくなる。これ
は、抵抗が高いキャリアを用いる本構成においては、感
光ドラム上の帯電電荷近傍に導電性の物質が存在しない
ため、対向電極となり得る導電性の現像スリーブが離れ
る程、エッジ強調されることによる。

【００５８】そこで実際に、Ｓ−Ｄgap に対してＶppの
値をふって、高濃度部の画像濃度薄、エッジ強調、及び
リークに着目した評価を行なった。

【００５９】本検討においては、現像スリーブの直径を
１６ｍｍ、感光ドラムの直径を３０ｍｍとし、現像スリ
ーブと感光ドラムの最近接距離［Ｓ−Ｄgap ］３００、
４００、５００、６００、７００μｍ各々に対し、Ｖpp
の値を１０００、２０００、３０００、４０００Ｖとふ
り、検討した。

【００６０】又、現像スリーブ上の現像剤コート量は、
Ｓ−Ｄgap が４００μｍのとき、単位面積（ｍｍ² ）当
たり２５．０ｍｇ／ｃｍ² （キャリアの真密度：５．１
ｇ／ｃｍ³ 、トナーの真密度：１．１ｇ／ｃｍ³ ）を基
準にして、３００μｍのとき、１８．８ｍｇ／ｃｍ² 、
５００μｍのとき、３１．１ｍｇ／ｃｍ² 、６００μｍ
のとき、３７．５ｍｇ／ｃｍ² に固定して画出し評価を
行なった。

【００６１】更に、トナーの摩擦帯電量を２．０×１０
^-2ｃ／ｋｇとし、Ｖcont. （現像コントラスト電圧、２
５６／２５６階調（黒ベタ部）時の電位と現像スリーブ
電位との差分電圧）を１７０Ｖ、Ｖback（かぶり取りバ
イアス）を１５０Ｖに固定し、現像バイアスとして２ｋ
Ｈｚの矩形の交流バイアスを重畳した。Ｖbackの値は、
小さすぎると白地部のかぶりをとることができず、大き
すぎるとキャリア付着が発生してしまう。そこで、本検
討では、Ｖbackの適性値として、１５０Ｖに固定した。

【００６２】尚、感光ドラムと現像スリーブの周速は、
それぞれ、感光ドラムを１５０ｍｍ／ｓ、現像スリーブ
を感光ドラムと現像スリーブとの対向部において、感光
ドラムの移動方向と逆方向に２２５ｍｍ／ｓ（周速比
１．５倍）に固定した。本検討の結果を表１に示す。

【００６３】表１では、Ｓ−Ｄgap （ｍ）の値ｄと、Ｖ
ppの振幅（Ｖ）をＶ（Ｖ）とから、現像バイアスによ
る、現像領域での最大電界（Ｖcont、及びＶbackの電位
差は無視している。）を、Ｖ／ｄ（ｘ１０⁶ Ｖ／ｍ）と
して表記している。又、高濃度部の画像濃度薄について
は、Ｄmax （単位：Ｏ．Ｄ．）と称し、表記する。尚、
エッジ強調レベルに関しては、以下の通りとした。

【００６４】Ａ：エッジ強調が目立つレベルＢ：エッジ強調が若干目立つレベルＣ：エッジ強調がないレベル

【００６５】

【表１】

【００６６】表１によると、Ｖ／ｄの値が２未満の時、
画像濃度薄（Ｄmax の値が１．４０未満）及び、エッジ
強調（ＡとＢのレベル）が発生し、Ｖ／ｄの値が４以上
のの時、リークが発生した。また、エッジ強調（Ａ及び
Ｂ）は、Ｓ−Ｄgap が６００μｍより大きい値の時発生
している。また、表１の検討の条件においては、Ｓ−Ｄ
gap ：ｄ（ｍ）と、該現像剤担持体に印加する交流バイ
アスの振幅Ｖ（Ｖ）との関係を、２．０×１０⁶ ≦Ｖ／ｄ＜４．０×１０⁶ とし、更に、Ｓ−Ｄgap ：ｄ（ｍ）が６×１０^-4以下と
したときにはＤmax （Ｏ．Ｄ．）の値の変動は０．０６
以内に収まっている。

【００６７】以上のように、非磁性トナーと、１０００
ガウスの磁界において３０〜２００（ｅｍｕ／ｃｍ³ ）
［３０以上２００以下］の磁化を有し、比抵抗が５×１
０⁴Ｖ／ｍの電界強度において、１０¹²Ωｃｍ以上であ
る磁性キャリアを含有する２成分現像剤を現像スリーブ
表面に担持させて現像部へと搬送し、該現像スリーブ内
部に配置されている磁石の現像磁極によって現像磁界が
形成されている現像部で、上記現像スリーブに対面して
配置されている感光ドラム上の静電潜像を上記現像剤を
用いる現像装置により、現像剤を感光ドラムの移動方向
と逆方向に移動させ、現像剤を感光ドラムに接触させて
現像する磁気ブラシ現像方法において、現像スリーブと
感光ドラムとの間隙ｄ（ｍ）と、現像スリーブに印加す
る交流バイアスの振幅Ｖ（Ｖ）との関係を、２．０×１０⁶ ≦Ｖ／ｄ＜４．０×１０⁶ とし、更に、現像スリーブと感光ドラムとの間隙ｄ
（ｍ）が６×１０^-4以下とすることにより、高濃度部画
像濃度薄、及びエッジ強調を抑制することができる。

【００６８】更には、製品生産時に、現像スリーブと感
光ドラムとの間隙Ｓ−Ｄgap が製品毎に変動したときに
おいても、あるいは、同一製品のＳ−Ｄgap が長手方向
（感光ドラム、あるいは、現像スリーブの軸方向）で異
なったときにおいても、安定して均一な濃度を提供する
ことが可能になる。

【００６９】実施例２実施例１では、トナー像を転写材上に転写した後の感光
体上の残トナーはクリーニング手段によって除去するも
のであった。この方法では廃トナーの発生が不可避であ
るが、廃トナーは環境への悪影響やメンテナンスの煩わ
しさ等があり、無いほうが好ましい。

【００７０】そこで、廃トナーを出さない方法の一つと
して、現像同時クリーニングがある。この方法について
簡単に述べると、露光部にトナーを現像させる反転現像
プロセスにおいて、転写残トナーを現像工程でかぶり取
り電界によって現像容器内に回収する方法である。回収
されたトナーは再びキャリアと混合され、画像形成に用
いられるので廃トナーを出すことはなく、クリーニング
手段や廃トナー収容手段が不必要となるため、装置の小
型化、簡略化が可能となる。但し、現像工程残トナーを
完全に回収し、画像形成に影響を及ぼさないようにする
ためには、トナーの感光体に対する離型性が高いことが
必要になってくる。

【００７１】重合球形トナーは感光体に対し離型性が非
常に高く、現像同時クリーニングプロセスに用いるトナ
ーとしては最適であり、さらに本発明はこのような画像
形成装置に対しては問題なく適用できるものである。

【００７２】現像同時クリーニングシステムにおいて
は、上記のように、現像時にかぶりトナーをかぶり取り
電界、及び、現像バイアスのＶppのうちで、かぶりトナ
ーを感光ドラムから現像スリーブ側に引き戻す方向の振
幅成分（現像促進方向とは反対方向の成分）によって回
収するわけであるから、抵抗の高いキャリア（現像剤）
を用いて、より大きなＶppを現像バイアスとして印加で
きれば回収効率が更に向上する。

【００７３】また、近年フルカラープリンタとして、各
色に対応した４つの画像形成部を持ち（４つの感光ドラ
ムを持ち）独立に形成したトナー像を転写材上に順次転
写する画像形成装置が提案されている。この装置の最大
の利点は高速化が可能なことである。一方、問題点とし
ては装置が大型になることがあるが、先に述べた現像同
時クリーニングプロセスは複数の画像形成部をもつ装置
の小型化に対して非常に有効であることは明らかであ
る。本発明はこのような画像形成装置に対しても問題な
く適用できる。

【００７４】本実施例によれば、上記のクリーナーレス
の画像形成装置においても、非磁性トナーと、１０００
ガウスの磁界において３０〜２００（ｅｍｕ／ｃｍ³ ）
［３０以上２００以下］の磁化を有し、比抵抗が５×１
０⁴ Ｖ／ｍの電界強度において、１０¹²Ωｃｍ以上であ
る磁性キャリアを含有する２成分現像剤を現像スリーブ
表面に担持させて現像部へと搬送し、該現像スリーブ内
部に配置されている磁石の現像磁極によって現像磁界が
形成されている現像部で、上記現像スリーブに対面して
配置されている感光ドラム上の静電潜像を上記現像剤を
用いる現像装置により、現像剤を感光ドラムの移動方向
と逆方向に移動させ、現像剤を感光ドラムに接触させて
現像する磁気ブラシ現像方法において、現像スリーブと
感光ドラムとの間隙ｄ（ｍ）と、現像スリーブに印加す
る交流バイアスの振幅Ｖ（Ｖ）との関係を、２．０×１０⁶ ≦Ｖ／ｄ＜４．０×１０⁶ とし、更に、現像スリーブと感光ドラムとの間隙ｄ
（ｍ）が６×１０^-4以下とすることにより、高濃度部画
像濃度薄、及びエッジ強調を抑制することができる。

【００７５】更には、製品生産時に、現像スリーブと感
光ドラムとの間隙Ｓ−Ｄgap が製品毎に変動したときに
おいても、あるいは、同一製品のＳ−Ｄgap が長手方向
（感光ドラム、あるいは、現像スリーブの軸方向）で異
なったときにおいても、安定して均一な濃度を提供する
ことが可能になる。重合球形トナーと磁性キャリアから
なる現像剤を用いたときに発生する特有のムラを防止
し、均一な画像を得ることができる。

【００７６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、非磁性トナーと、１０００ガウスの磁界にお
いて３０（ｅｍｕ／ｃｍ³ ）以上２００（ｅｍｕ／ｃｍ
³ ）以下の磁化を有し、比抵抗が５×１０⁴ Ｖ／ｍの電
界強度において１０¹²Ωｃｍ以上である磁性キャリアと
を含有する２成分現像剤を、現像剤担持体表面に担持さ
せて現像部へと搬送し、該現像剤担持体内部に配置され
ている磁石の現像磁極によって現像磁界が形成されてい
る現像部で、前記現像剤担持体に対面して配置されてい
る像担持体上の静電潜像を、前記２成分現像剤を前記像
担持体の移動方向と逆方向に移動させ、前記像担持体に
接触させて現像する現像手段を有し、前記現像剤担持体
と前記像担持体との間隙ｄ（ｍ）と、該現像剤担持体に
印加する交流バイアスの振幅Ｖ（Ｖ）との関係を、２．０×１０⁶ ≦Ｖ／ｄ＜４．０×１０⁶ とし、更に、前記間隙ｄ（ｍ）が６×１０^-4以下とする
ことにより、高濃度部画像濃度薄、及びエッジ強調を抑
制することができる。更には、製品生産時に、前記現像
剤担持体と前記像担持体との間隙Ｓ−Ｄgap が製品毎に
変動したときにおいても、あるいは、同一製品の前記間
隙Ｓ−Ｄgap が長手方向（像担持体、あるいは、前記現
像剤担持体の軸方向）で異なるときにおいても、安定し
て均一な濃度を提供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るフルカラー画像形成装置の一実施
例を示す全体構成図である。

【図２】本発明に係る現像器の一実施例を示す概略側面
図である。

【図３】２成分現像剤の摩擦帯電量を測定するための装
置の模式図である。

【図４】公知の現像器を示す概略側面図である。

【符号の説明】１現像装置３電子写真感光ドラム（像担持体）１８規制ブレード（現像剤層厚規制部
材）１９２成分現像剤２１現像スリーブ（現像剤担持体）２３磁石（磁界発生手段）２７現像容器２８補給用トナー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＧ０３Ｇ 15/08 ５０７Ｇ０３Ｇ 9/10 ３５１ (72)発明者小澤一郎東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非磁性トナーと、１０００ガウスの磁界
において３０ｅｍｕ／ｃｍ³ 以上で２００ｅｍｕ／ｃｍ
³ 以下の磁化を有し、比抵抗が５×１０⁴ Ｖ／ｍの電界
強度において１０¹²Ωｃｍ以上の磁性キャリアとを含有
する２成分現像剤を、現像剤担持体表面に担持させて現
像部へと搬送し、該現像剤担持体内部に配置されている
磁石の現像磁極によって現像磁界が形成されている現像
部で、前記現像剤担持体に対面して配置されている像担
持体上の静電潜像を、前記２成分現像剤を前記像担持体
の移動方向と逆方向に移動させ、前記像担持体に接触さ
せて現像する現像手段を有し、前記現像剤担持体と前記
像担持体との間隙ｄを６×１０^-4ｍ以下とし、前記間隙
ｄと、前記現像剤担持体に印加する交流バイアスの振幅
Ｖ（Ｖ）との関係を、２．０×１０⁶ ≦Ｖ／ｄ＜４．０×１０⁶ とすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記キャリアが、キャリアコア材表面に
樹脂が被覆された樹脂被覆層を有する樹脂被覆キャリア
であって、且つ前記キャリアコア材が磁性粉末を結着樹
脂中に分散させてなる磁性分散型微粒子であることを特
徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項３】前記静電潜像がドット潜像であることを
特徴とする請求項１、又は２の画像形成装置。
【請求項４】前記現像剤担持体に交番電圧を印加する
ことを特徴とする請求項１、２、又は３の画像形成装
置。
【請求項５】前記現像手段が、トナー像を転写材に転
写した後に前記像担持体上に残留した残トナー粒子を回
収するクリーニング手段をも兼ねることを特徴とする請
求項１〜４のいずれかの項に記載の画像形成装置。