JP2000221785A

JP2000221785A - 現像装置、現像方法及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2000221785A
Application number: JP11027365A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Sato; 和彦佐藤
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1999-02-04
Filing date: 1999-02-04
Publication date: 2000-08-11

Abstract

(57)【要約】【課題】画像の履歴が現像スリーブ上に残るゴースト
の発生を防止し、高画質の画像を形成可能にするととも
に、画像濃度の低下、現像スリーブの擦傷痕発生等の問
題を解消する。【解決手段】静電潜像を担持する感光体１に対向して
配置され回転可能に支持された現像スリーブ４１と、現
像スリーブ４１内に配置された複数個の磁極を有するマ
グネットロール４２と、現像スリーブ４１の近傍に配置
され回転可能に支持されたパドルホイール４４とを備え
た現像装置において、マグネットロール４２の複数個の
磁極のうち互いに隣接する２磁極Ｎ２，Ｎ３を同極性に
配置して現像剤剥ぎ取り磁界を形成するとともに、現像
スリーブ４１の回転方向とパドルホイール４４の回転方
向とを同方向に駆動し、かつ、パドルホイール４４の周
速度Ｂと現像スリーブ４１の周速度Ａとの比Ｂ／Ａが、
下記の式を満足する現像装置。０．２≦（Ｂ／Ａ）≦
０．８

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式の複
写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に備え
られる現像装置、現像方法及び画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真装置の現像方式には、通常の電
子写真複写機等に用いられる正規現像方式と、デジタル
プリンタやデジタル電子写真複写機等に用いられる反転
現像方式とが知られている。反転現像方式は、像担持体
として感光体を用い、一般にレーザーダイオード、発光
ダイオード（ＬＥＤ）等を光源として用い、帯電、露光
により感光体上に形成された潜像を、感光体の帯電極性
と同極性に帯電したトナーにより現像してトナー像とす
る方式である。例えば、感光体の帯電極性が負の場合、
トナーの極性も負であり、露光により生じた電位差を利
用して現像し、感光体上にトナー像を形成する方式であ
る。

【０００３】従来の現像装置においては、回転する感光
体に近接して、回転する現像剤担持体が配置されてい
る。該現像剤担持体は中空円筒体状に形成されて、前記
感光体に対向する側に開口部を有する現像器本体に収納
されている。該現像剤担持体は、その内部に磁石を有
し、現像剤担持体の外周表面にトナー粒子と磁性粒子
（キャリア）とを混合した二成分現像剤を担持してい
る。

【０００４】この現像装置は、前記トナーとキャリアと
から成る二成分現像剤を収容する現像器本体、磁石から
成る磁界発生手段を内部に有する現像剤担持体、該現像
剤担持体に現像剤を搬送して供給する現像剤搬送部材、
前記現像剤担持体上の現像剤層厚を所定量に規制する現
像剤層厚規制部材、現像剤を攪拌して現像剤搬送部材に
搬送する現像剤攪拌搬送部材から構成されている。

【０００５】前記現像器本体の上部に設けられた開口で
あるトナー補給口部を通して、トナーカートリッジから
前記現像器本体内に補給されたトナーは、回転する前記
現像剤攪拌搬送部材により前記現像器本体内に収容され
た現像剤と攪拌、混合されて均一なトナー濃度になり、
回転する前記現像剤搬送部材により前記現像剤担持体の
外周面上に供給され、現像剤担持体上の現像剤のうち、
トナーのみが現像領域で感光体上に付着する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】現像剤担持体（現像ス
リーブ）上の現像剤のうち、トナーのみが像担持体（感
光体）の現像領域で現像された後、現像された分、トナ
ー濃度が減少した部分が、現像器中で循環されることな
く、画像の履歴が現像剤担持体上に残り、所定濃度の画
像パターンを現像しているにもかかわらず、現像スリー
ブの２周目に現れることから引き起こる「ゴースト」と
呼ばれる濃度差が生じる画像欠陥を引き起こすことがあ
る。

【０００７】また、現像剤が現像スリーブ上の現像領域
に安定して供給されないと、現像スリーブ上の現像剤に
搬送ムラが発生し、画像不良を引き起こすことがある。

【０００８】このゴーストを改善する対策として、従来
技術ではスクレーパと呼ぶゴム材料等を現像スリーブに
当接させて、現像後に現像スリーブ上に残留する現像剤
を掻き取り、新たに攪拌された現像剤を現像剤担持体上
に付着させることで、現像スリーブ上の現像剤を掻き取
ることで画像の履歴をなくし、ゴーストを防いでいる。

【０００９】しかし、現像剤担持体に圧接して配置され
た従来技術のスクレーパ方式は、現像剤担持体とスクレ
ーパ間を現像剤が擦り抜けたり、掻き取られる時に生じ
る現像剤劣化や、現像スリーブに擦傷痕が発生する等の
問題がある。

【００１０】また、現像剤担持体の磁極に同極性の磁極
を隣接させる「剥ぎ取り極」と呼ばれる部分を設けるこ
とで、ある程度の現像剤が剥ぎ取り極の反発磁界でスリ
ーブから剥ぎ取ることができる。しかしながら、現像剤
担持体と現像剤担持体に隣接する現像剤搬送部材の位置
関係が最適化されてない条件では、完全に現像剤担持体
から現像剤を剥ぎ取ることができず、未だ、ゴーストの
改善は満足できるレベルではない。

【００１１】本発明は、上述の問題点を解決するために
なされたものであり、本発明の目的は、ゴーストの発生
を防止し、高画質の画像を形成可能にするとともに、現
像剤劣化や、現像剤担持体の擦傷痕発生を防止する現像
装置、現像方法及び画像形成装置を提供することにあ
る。

【００１２】本発明は、現像スリーブに対する、搬送用
回転部材（パドルホイール）の回転数を最適化すること
で、ゴーストを改善すると共に、現像スリーブ上の現像
剤量も安定化することを目的とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、下記の本
発明により達成される。

【００１４】（１）静電潜像を担持する像担持体に対向
して配置され回転可能に支持された現像剤担持体と、前
記現像剤担持体内に配置された複数個の磁極を有する磁
界発生手段と、前記現像剤担持体の近傍に配置され回転
可能に支持された現像剤搬送部材とを備えた現像装置に
おいて、前記磁界発生手段の複数個の磁極のうち互いに
隣接する２磁極を同極性に配置して現像剤剥ぎ取り磁界
を形成するとともに、前記現像剤担持体の回転方向と前
記現像剤搬送部材の回転方向とを同方向に駆動し、か
つ、前記現像剤搬送部材の周速度Ｂと前記現像剤担持体
の周速度Ａとの比が、下記の式を満足することを特徴と
する現像装置（請求項１）。

【００１５】０．２≦（Ｂ／Ａ）≦０．８（２）静電潜像を担持する像担持体に対向して配置され
回転可能に支持された現像剤担持体と、前記現像剤担持
体内に配置された複数個の磁極を有する磁界発生手段
と、前記現像剤担持体の近傍に配置され回転可能に支持
された現像剤搬送部材とを備えた現像装置内に収容され
た現像剤を攪拌、搬送して前記現像剤担持体に供給し、
前記像担持体と現像剤担持体が対向する現像領域におい
て静電潜像を現像して顕像化する現像方法において、前
記磁界発生手段の複数個の磁極のうち互いに隣接する２
磁極を同極性に配置して現像剤剥ぎ取り磁界を形成する
とともに、前記現像剤担持体の回転方向と前記現像剤搬
送部材の回転方向とを同方向に駆動し、かつ、前記現像
剤搬送部材の周速度Ｂと前記現像剤担持体の周速度Ａと
の比が、下記の式を満足するように設定した現像装置に
より、前記現像剤担持体上から現像処理後に残留する現
像剤を剥ぎ取り、前記現像剤搬送部材に搬送することを
特徴とする現像方法（請求項６）。

【００１６】０．２≦（Ｂ／Ａ）≦０．８（３）請求項１〜５に記載の現像剤担持体、磁界発生手
段、磁性体を配置した現像装置により、前記像担持体と
現像剤担持体が対向する現像領域において静電潜像を現
像処理して顕像化し、現像処理後の現像剤を前記現像剤
担持体上から剥ぎ取り、前記現像剤搬送部材に搬送する
とともに、転写手段により前記顕像を被転写材に転写し
て画像を形成することを特徴とする画像形成装置（請求
項７）。

【００１７】（４）異なる色の現像剤をそれぞれ収容し
た複数の現像装置により、像担持体上に複数色のトナー
像を重ね合わせて形成し、該重ね合わせトナー像を転写
手段により被転写材に転写してカラー画像を形成する画
像形成装置において、請求項１〜５の何れか１項に記載
の現像装置を複数組配置し、請求項８に記載の反転現像
及び請求項９に記載の非接触現像により、前記像担持体
上に複数色のトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成
することを特徴とする画像形成装置（請求項１０）。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の説明に先立
って、本発明の現像装置を複数組搭載した画像形成装置
の一例であるカラープリンタの構成とその作用を図１の
断面構成図によって説明する。

【００１９】図１は、本実施の形態の現像装置及びこの
現像装置を搭載した画像形成装置であるカラープリンタ
を示す断面構成図である。

【００２０】このカラープリンタは、像担持体である可
撓性の無端ベルト状の感光体（以下、感光体と称す）１
の周囲に、４組のスコロトロン帯電器（以下、帯電器と
称す）２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ、４組の像露光装置（走
査光学装置）３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ、４組の現像器４
Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋとから成る画像形成ユニット（図
示の４組）を縦列に配設したものである。なお、図示の
像露光装置３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋは、レーザビーム走
査光学装置を使用したものである。

【００２１】感光体１は、駆動ローラ１１及び下ローラ
１２、上ローラ１３に張架され、テンションローラ１４
の作用により緊張状態にされ、内周面に設けられたバッ
クアップ部材１５により局部的に当接しながら、図示の
時計方向に回動する。バックアップ部材１５は、感光体
１の背面に当接して、現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋの
各現像剤担持体（以下、現像スリーブと称す）４１Ｙ，
４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋの現像領域及び像露光装置３
Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋの結像位置に感光体１を規制して
いる。

【００２２】二成分現像剤はトナーとキャリアを主成分
とする。トナーは、バインダー樹脂、顔料を含有し、必
要により離型剤、荷電制御剤等をも含有する。カラー画
像形成装置に使用される二成分現像剤のトナーは、上記
の顔料として、イエロー、マゼンタ、シアン等の顔料又
は染料から成る着色剤及びカーボンブラック等の黒色顔
料等を含有する。トナーの粒径は４〜１０μｍである。
キャリアとしては、フェライト、マグネタイト、鉄粉等
の強磁性粒子を用い、望ましくは、前記強磁性粒子の表
面をフッソ系、シリコーン系等の樹脂でコーティングし
たものが良い。キャリアの粒径は１０〜８０μｍであ
る。トナーとキャリアの混合比は、トナーが３〜２０重
量％である。

【００２３】画像記録のスタートにより、駆動モータ
（図示せず）が回動して駆動ローラ１１を介して感光体
１は図示の時計方向へと回動し、帯電器２Ｙの帯電作用
により感光体１への電位の付与が開始される。感光体１
は電位を付与されたあと、像露光装置３Ｙにおいて第１
の色信号すなわちイエロー（Ｙ）の画像信号に対応する
電気信号による露光が開始され、感光体１の回動（副走
査）によってその表面の感光層に現像画像のイエロー
（Ｙ）の画像に対応する静電潜像を形成する。この潜像
は現像器４Ｙにより現像スリーブ４１Ｙ上に付着搬送さ
れた現像剤が、現像領域において非接触の状態で反転現
像され、イエロー（Ｙ）のトナー像となる。

【００２４】次いで感光体１はイエロー（Ｙ）のトナー
像の上にさらに帯電器２Ｍの帯電作用により電位が付与
され、像露光装置３Ｍの第２の色信号すなわちマゼンタ
（Ｍ）の画像信号に対応する電気信号による露光が行わ
れ、現像器４Ｍによる非接触の反転現像によって前記の
イエロー（Ｙ）のトナー像の上にマゼンタ（Ｍ）のトナ
ー像が重ね合わせて形成される。

【００２５】同様のプロセスにより帯電器２Ｃ、像露光
装置３Ｃ及び現像器４Ｃによってさらに第３の色信号に
対応するシアン（Ｃ）のトナー像が形成される。さらに
帯電器２Ｋ、像露光装置３Ｋ及び現像器４Ｋによって第
４の色信号に対応する黒色（Ｋ）のトナー像が順次重ね
合わせて形成され、感光体１の一回転以内にその周面上
にカラーのトナー像が形成される。

【００２６】現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋによる現像
作用に際しては、それぞれ現像スリーブ４１Ｙ，４１
Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋに対し、感光体１の帯電と同極性の
直流バイアス、あるいは直流バイアスに交流を加えた現
像バイアスが印加され、現像スリーブ４１Ｙ，４１Ｍ，
４１Ｃ，４１Ｋ上に付着した二成分現像剤による非接触
反転現像が行われて、導電層を接地した感光体１上の静
電潜像形成部にトナーを付着させる。

【００２７】かくして、感光体１の周面上に形成された
カラーのトナー像は帯電器２Ｆによって付着トナーの電
位が揃えられたのち、転写部において、給紙装置である
給紙カセット２０Ａ，２０Ｂ或いは手差し給紙部２０Ｃ
から、それぞれ給紙手段２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃにより
送り出され、レジストローラ対２３へと搬送され、レジ
ストローラ対２３の駆動によって感光体１上のトナー像
領域と同期して給紙される転写紙上に、感光体１の駆動
用の駆動ローラ１１の下部に対向して配置された転写装
置（転写ローラ）７により転写される。

【００２８】トナー像が転写された被転写材（転写紙）
は、駆動ローラ１１の曲率に沿った感光体１周面より分
離されたのち、定着装置２４へ搬送される。定着装置２
４によりトナー像は熔融され、転写紙に定着される。定
着処理終了後の転写紙は、排紙ローラ対２５Ａ，２５
Ｂ，２５Ｃにより搬送されて、上部に設けられた排紙ト
レイ２６に転写紙上のトナー像面を下面にして排出され
る。

【００２９】一方、転写紙を分離した感光体１は、クリ
ーニング装置８のクリーニングブレード８１によって摺
擦され、残留トナーを除去し、清掃される。なお、次の
原稿画像のトナー像の形成が続いて行われるときは、帯
電前除電器９による感光体１の感光体面への露光が行わ
れて前歴の除去がなされる。

【００３０】図２は本発明の現像装置の断面図である。
前記複数の現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、ほぼ同じ
構成をなすから、以下、これらの現像器を現像器４と総
称して説明する。

【００３１】図２において、４０はトナーとキャリアと
から成る二成分現像剤を収容する現像器本体、４１は現
像剤担持体である現像スリーブ、４２は現像スリーブ４
１の内部に配置され現像器本体４０に固定された磁界発
生手段（マグネットロール）、４３は現像スリーブ４１
上の現像剤層厚を所定量に規制する現像剤層厚規制部
材、４４は現像スリーブ４１に現像剤を供給するパドル
形状の現像剤搬送部材（以下、パドルホイールと称
す）、４５Ａ，４５Ｂはスクリュー形状をなす現像剤攪
拌搬送部材（以下、攪拌スクリューと称す）である。な
お、パドルホイール４４は複数の羽根部４４ａが回転軸
４４ｂに立設されたパドルホイールに限定されるもので
はなく、現像剤を効率良く搬送する他の形状でもよい。
図示の矢印は各回転部材（４１，４４，４５Ａ，４５
Ｂ）の回転方向を示し、白抜き矢印は現像剤の流れを示
す。Ｅ１はＡＣ電源、Ｅ２はＤＣ電源である。

【００３２】上記の現像器４の現像スリーブ４１内に
は、図２に示すような５極の磁極Ｓ１，Ｓ２、Ｎ１〜Ｎ
３が配置されている。これらの磁極のうち互いに隣接す
る同極性の磁極Ｎ２，Ｎ３は反発磁界を形成して、現像
スリーブ４１上の現像処理後の現像剤を剥ぎ取り、現像
スリーブ４１上の画像履歴を消去する。

【００３３】後述の所定条件を満たす位置に配置された
パドルホイール４４は、同極性の磁極Ｎ２，Ｎ３の反発
磁界により現像スリーブ４１上から剥ぎ取られた現像剤
を搬送して攪拌スクリュー４５Ａ側に移送する。

【００３４】攪拌スクリュー４５Ａと攪拌スクリュー４
５Ｂとは、現像器本体４０の底部から直立した仕切り壁
４０ａを挟んで両側に形成された第１の搬送室４０ｂ及
び第２の搬送室４０ｃ内にそれぞれ平行に配置され、互
いに同方向に駆動回転される。第１の搬送室４０ｂ及び
第２の搬送室４０ｃの上部は、天板４６により閉蓋され
ている。４７は第２の搬送室４０ｃ又は第１の搬送室４
０ｂの底部に設置されたトナー濃度検出装置である。

【００３５】図１に示すトナーカートリッジ５Ｙ，５
Ｍ，５Ｃ，５Ｋから補給されたトナーは、現像器４
（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の各天板４６（図２参照）に穿設さ
れたトナー補給口部（図示せず）から第１の搬送室４０
ｂ内に投入、補給される。

【００３６】現像スリーブ４１の外径は、φ８ｍｍ以
上、φ６０ｍｍ以下が望ましい。外径が、φ８ｍｍ以下
であると、画像形成に必要な磁極Ｎ１，Ｓ２、剥ぎ取り
磁極Ｎ２，Ｎ３及び磁極Ｓ１から成る少なくとも５極の
磁極を有し所定の磁界強度を有するマグネットロール４
２を形成することが困難である。また、現像スリーブ４
１の外径がφ６０ｍｍ以上であると、現像装置が大型化
する。特に、複数組の現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋを
有するカラープリンタ（図１参照）においては、複数の
現像器４が大型化すると、ベルト状の感光体１の全長を
短くすることが困難になり、画像形成部が大型化する。

【００３７】図３はマグネットロール４２の磁力分布を
示す。マグネットロール４２の外周を包囲する非磁性の
現像スリーブ４１を矢印方向に回転させると、磁極Ｎ
２，Ｎ３による反発磁界により、磁極Ｎ３の近傍から回
転方向上流側に、磁極Ｎ２の近傍にわたって、現像スリ
ーブ４１上の残留現像剤が剥ぎ取られて、ほぼ付着して
いない部分が発生することが実測された。しかしなが
ら、磁極Ｎ２，Ｎ３による剥ぎ取り極の反発磁界だけで
は、現像スリーブ４１上の現像剤を完全に剥ぎ取ること
は不可能である。

【００３８】本発明の現像器４は、図２に示すように、
前記剥ぎ取り磁極Ｎ２，Ｎ３による反発磁界の上流側
で、現像スリーブ４１に近接する磁極Ｎ２寄りの所定位
置に、磁極Ｎ２，Ｎ３と異なる磁性の磁界を形成する磁
性体（磁界発生部材）４８を設置した。即ち、磁性体４
８のＳ極は、磁極Ｎ２の近傍に対向して配置され、吸引
磁界を形成する。

【００３９】磁性体保持部材４９は磁性体４８を保持し
て、現像器本体４０の上部を閉蓋する天板４６の内側の
所定位置に固定する磁性部材である。磁性体保持部材４
９は、磁性を有するステンレス鋼（ＳＵＳ４３０等）や
鉄鋼部材により形成され、現像スリーブ４１に対向する
磁性体取り付け面４９ａと、天板４６に固定される固定
面４９ｂと、折り曲げ部４９ｃとから成り、折り曲げ部
４９ｃで屈折されたＶ字形状をなす。折り曲げ部４９ｃ
での折り曲げ傾斜角（磁性体取付角）は、例えば２０°
に設定されている。

【００４０】磁性体保持部材４９の磁性体取り付け面４
９ａには、磁性体４８が両面粘着テープ等によって固着
されている。磁性体４８は、永久磁石等で形成される。
磁性体４８は、図２に示すように、磁性体取り付け面４
９ａの上流側、即ち、磁性体保持部材４９の折り曲げ部
４９ｃの近傍には存在しないから、磁性体４８による磁
界の強さは上流側では弱くなっている。したがって、現
像スリーブ４１上の現像処理後の現像剤は、上流側の弱
い磁界部分で現像剤の吸引がなく、下流側に搬送される
から、上流側の折り曲げ部４９ｃ付近での現像剤の滞留
による現像剤搬送不良を発生することはない。

【００４１】磁性体４８として、ＴＤＫ（株）製のフェ
ライト系ラバーマグネットＢＱＣ１４を使用して優れた
効果が得られた。ＢＱＣ１４はストロンチュームフェラ
イト粉末を、ＮＢＲゴムに混練したもので、その材質特
性を以下に示す。

【００４２】残留磁束密度（Ｂｒ）：２３０〜２５０〔ｍＴ〕保持力（Ｈｃｂ）：１６３〜１９５〔ｋＡ／ｍ〕固有保持力（Ｈｃｊ）：２７９〜３５８〔ｋＡ／ｍ〕最大エネルギー積（ＢＨｍａｘ）：１０．３〜１１．９
〔ｋＪ／ｍ³〕なお、上記のフェライト系ラバーマグネットＢＱＣ１４
以外のフェライト系ラバー（ＢＱＪ０５、ＢＱＡ１４、
ＢＱＥ１４、ＢＱＫ１２）や、ネオジム・鉄・ボロン系
希土類コバルトマグネット（ＮＥＯＲＥＣマグネットシ
リーズ）や、希土類コバルトマグネット（ＲＥＣマグネ
ットシリーズ）や、フェライトマグネット湿式異方性材
質系（ＦＢシリーズ）等の複合マグネット（磁性体）で
もほぼ同等の効果が得られる。なお、上記の各種磁性体
材料は、何れもＴＤＫ（株）製であるが、所要の残留磁
束密度、保持力、最大エネルギー積を有する磁性体であ
れば、上記材料に限定されるものではない。

【００４３】図２において、駆動回転する攪拌スクリュ
ー４５Ａ，４５Ｂにより攪拌されたトナーとキャリアと
から成る二成分現像剤は、図示の時計方向に回転するパ
ドルホイール４４の羽根部４４ａにより搬送されて、現
像剤層厚規制部材４３の傾斜面と現像スリーブ４１の外
周面とが対向する間隙部に送り込まれる。二成分現像剤
は、この間隙部近傍おいてマグネットロール４２の磁力
により現像スリーブ４１上に吸着され、更に間隙部の最
小間隙により、現像スリーブ４１上に１００〜６００μ
ｍの現像剤層厚に規制されて、現像スリーブ４１と感光
体１が対向する現像領域に搬送される。

【００４４】現像領域において現像処理された後に、現
像スリーブ４１上に吸着されて搬送される現像剤は、磁
性体４８と現像スリーブ４１との対向する空間部を通過
する。現像スリーブ４１の回転方向上流側の磁性体４８
の存在しない磁極Ｎ２の近傍では、現像剤への吸引力が
少ないが、現像スリーブ４１の回転方向下流側に行くに
したがって、磁性体４８の直下付近で磁界の強さが増
す。

【００４５】現像スリーブ４１と磁性体４８とが対向す
る空間では、剥ぎ取り磁極Ｎ２，Ｎ３により、現像剤が
現像スリーブ４１上から引き剥がされ、磁性体４８によ
り吸引され、現像スリープ４１側に移動しないようにし
て、パドルホイール４４の上方に搬送する。

【００４６】現像スリーブ４１と磁性体４８とが対向す
る空間では、現像スリーブ４１の回転方向下流側に現像
剤が移動するにしたがって、現像スリーブ４１上の現像
剤は磁性体４８側に引き寄せられるので、現像スリーブ
４１上から現像剤を引き剥がすことが可能になる。よっ
て、十分な現像剤を現像剤スリーブ４１上から除去する
ことが可能であり、現像スリーブ４１上に薄層の現像剤
を形成して現像する一成分現像系でも十分に機能を果た
す事が出来る。

【００４７】現像剤は、現像スリーブ４１と磁性体４８
との間隙を通過して下方に搬送され、磁性体４８のＳ極
と、マグネットロール４２の磁極Ｎ２とによる吸引磁界
により、現像スリーブ４１上から剥ぎ取られ、磁性体４
８上に吸引されながら磁性体４８上に沿って斜め下方に
移動し、磁性体４８の末端部付近で落下し、回転するパ
ドルホイール４４上に搬送される。

【００４８】回転するパドルホイール４４の羽根部４４
ａは、現像スリーブ４１上から剥ぎ取られた現像剤を保
持しながら搬送し、回転する攪拌スクリュー４５Ａに現
像剤を搬送、還流する。磁性体４８の先端部は、パドル
ホイール４４の羽根部４４ａの回転軌跡のほぼ真上に間
隙を保って配置されている。

【００４９】パドルホイール４４の羽根部４４ａの先端
部と、現像スリーブ４１の外周面との間隙は微小であ
り、かつ、パドルホイール４４の羽根部４４ａは現像ス
リーブ４１上から剥ぎ取られた現像剤を間隙で掻き上げ
る方向に回転するから、現像剤は、殆ど現像スリーブ４
１側の間隙を通過せず、磁性体４８から落下した現像剤
のほぼ全量が、パドルホイール４４の羽根部４４ａに捕
捉されて攪拌スクリュー４５Ａ側に搬送される。

【００５０】

【実施例】

〔検討１〕ゴーストの検討１（パドルホイールの回転
数の最適化）（ゴーストの定義及び測定方法）図４は、ゴースト評価
用画像パターンを示す図である。このパターンは、画像
形成用信号発生装置により作成した。図示の黒色で塗り
つぶした部分は、透過濃度約１．４の被転写材の黒ベタ
部分Ｃ１その他の余白部分は白色部分Ｃ２である。

【００５１】上記のゴースト評価用画像パターンを、Ｋ
ｏｎｉｃａＫＬ−２０１０カラープリンタ（コニカ
（株）製）実験機を使用し黒色現像剤によりプリントア
ウトし、転写材上に形成されたパターンの透過濃度を、
透過濃度計Ｘ−Ｒｉｔｅ３１０（米国Ｘ−Ｒｉｔｅ社
製）で測定した。

【００５２】図示のは上記の黒ベタ
部分Ｃ１の透過濃度測定位置を示す。中央の部分
はそれ以前の白色部分Ｃ２で現像剤消耗がないから、現
像処理時に充分な画像濃度が得られる。しかし、その左
側部分の、右側部分のはそれ以前の黒ベタ
部分Ｃ１現像剤消耗が多いから現像処理時に画像濃度が
低下する。従って、左側部分の、右側部分の
の各画像濃度は、中央の部分より低下して濃度
差を生じ、画像が薄くなる。これらの濃度差が発生した
画像をゴーストと呼ぶ。

【００５３】次に、画像濃度差の評価を下記に示す。

【００５４】（ゴーストの評価方法）黒ベタ部分Ｃ１
の濃度差の評価現像スリーブ４１に印加するＡＣ電圧（ＡＣ電源Ｅ１に
よる印加電圧）直流バイアス電圧（ＤＣ電源Ｅ２による
印加電圧）や、現像スリーブ４１表面と感光体（感光体
ドラム又はベルト状感光体）１表面との距離を変化させ
ることで透過濃度の異なる画像サンプルを出力する。こ
れらの各画像サンプルを上記の測定方法で透過濃度を求
め、下記の数式（数１）により透過濃度差Δを求める。

【００５５】

【数１】

【００５６】各画像サンプルの透過濃度ｄを１〜２．５
の範囲に、４点以上出力し、透過濃度差Δを測定し、図
５の特性図を作成した。

【００５７】各画像サンプルの透過濃度ｄの１〜２．５
の範囲内で、測定された透過濃度から数式（数１）によ
り透過濃度差Δを求めてプロットすると、透過濃度差Δ
は、ほぼ、Δ＝ａ×ｄ＋ｅの式で示される傾斜角θの線
分上に配置される。ａはこの線分のｘ軸との傾き（ゴー
スト評価傾きａ＝ｔａｎθ）、ｅはこの特性直線のｙ軸
上の切片である。

【００５８】ここで、「ゴーストのない良好な画像」と
は、透過濃度差Δ＝０、すなわち、ａ＝０となることで
ある。つまり、ゴースト評価傾きａ（ｔａｎθ）が小さ
いほど、ゴーストレベルが良いことを意味する。ゴース
トレベルが良いこととは、目視でゴーストが判らないレ
ベルをいい、ａ＜０．１の範囲内である。

【００５９】破線で示す線分（１）は、各透過濃度差Δ
が何れも０．１５以上で、かつ、線分（１）のゴースト
評価傾きａ（ｔａｎθ１）が極めて大きい。

【００６０】一点鎖線で示す線分（２）は、各透過濃度
差Δが何れも０．１以上で、かつ、線分（２）のゴース
ト評価傾きａ（ｔａｎθ２）が大きい。

【００６１】実線で示す線分（３）は、各透過濃度差Δ
が何れも０．０５以下で、かつ、線分（３）のゴースト
評価傾きａ（ｔａｎθ３）が０．１以下の範囲内で極め
て小さく、ゴーストのない良好な画像が得られる。

【００６２】本発明には磁性キャリア、特にはコーティ
ング磁性キャリアと非磁性樹脂トナーの組み合わせによ
るいわゆる二成分現像剤が好ましく用いられる。また、
磁性粒子を樹脂中に分散した樹脂分散磁性キャリアと非
磁性樹脂トナーの組み合わせによる二成分現像剤も好ま
しく用いられる。

【００６３】この現像剤用キャリアの磁性粒子（コーテ
ィングキャリアの場合は芯材粒子）としては、鉄、フェ
ライト、マグネタイト等の金属、それらの金属とアルミ
ニウム、鉛等の金属との合金等の従来から公知の材料を
用いることができる。上記芯材粒子を被覆したキャリア
の体積平均粒径としては１０μｍ以上、５０μｍ以下、
特に２０μｍ以上、４０μｍ以下のものが好ましい。

【００６４】コーティング膜厚は０．５〜３μｍが良
く、樹脂にカーボンなどの導電性物質を添加してもよ
い。また磁性体芯材にコーティング樹脂が密着するよう
シランカップリング剤などを添加してもよい。

【００６５】キャリアの体積平均粒径の測定は、代表的
には湿式分散機を備えたレーザ回折式粒度分布測定装置
「ヘロス（ＨＥＬＯＳ）」（シンパテック（ＳＹＭＰＡ
ＴＥＣ）社製）により測定される。

【００６６】トナーの体積平均粒径の測定には、Ｃｏｕ
ｌｔｅｒＴＡ−II（コールター社製）を用い、測定は
トナーを電界液ＩＳＯＴＯＮＥ−II（（株）日科機製）
に溶解、分散した状態で行った。

【００６７】（現像器の諸元）前記の実施の形態で説明
した現像器において、現像スリーブ４１とパドルホイー
ル４４を以下のように設定した。

【００６８】・磁性体４８の諸元厚さａ（磁極Ｎ，Ｓ間の長さ）＝１ｍｍ、幅ｂ＝４ｍ
ｍ、長さ（現像スリーブ４１の軸方向に平行する長さ）
ｃ＝３００ｍｍ材料：フェライト系ラバーＢＱＣ１４（ＴＤＫ社製）・現像スリーブ４１の諸元外径Ｄ＝φ２０ｍｍ、表面粗さＲｚ＝８μｍ、材質：非
磁性ステンレス鋼（アルミニウム合金、その他の金属で
も可）、磁極配置：５極、回転数：３５０ｒｐｍ・パドルホイール４４の諸元外径：φ１４ｍｍ、回転軸直径：φ１０ｍｍ、羽根部４
４ａの羽根数：６枚、材質：ＡＢＳ樹脂（その他の樹
脂、ガラス添加樹脂、金属でも可）、回転数：２５０ｒ
ｐｍ・攪拌スクリュー４５Ａ，４５Ｂの諸元外径：φ１６ｍｍ、回転軸直径：φ６ｍｍ、ピッチ：１
４ｍｍ、材質：エフライト（樹脂＋ガラス添加；日本Ｆ
ＴＢ（株）製）、回転数：２００ｒｐｍ・感光体１の構成：ＯＰＣベルト状感光体・各回転部材の外径比現像スリーブ４１：パドルホイール４４：攪拌スクリュ
ー４５Ａ，４５Ｂ＝１：０．７：０．８・各回転部材の回転数比現像スリーブ４１：パドルホイール４４：攪拌スクリュ
ー４５Ａ，４５Ｂ＝１：０．７：０．６・現像剤トナー粒径４〜１５μｍ、キャリア粒径１０〜６０μ
ｍ、キャリア比重３〜６ｇ／ｃｍ³、キャリア磁化１０
００ｅｍｕ／ｇ

【００６９】

【表１】

【００７０】表１は、パドルホイール４４と現像スリー
ブ４１との周速度比Ｂ／Ａと、ゴースト濃度差傾き（ゴ
ースト評価傾き）ａの変化を実測して求めた結果を示
す。

【００７１】現像スリーブ４１の外径をφ２０ｍｍ、毎
分当たりの回転数を３５０ｒｐｍに設定すると、周速度
Ａは、Ａ＝３６６ｍｍ／ｓｅｃである。

【００７２】パドルホイール４４の外径をφ１４ｍｍに
設定し、毎分当たりの回転数を５０〜５００ｒｐｍの範
囲内で種々変化させたとき、パドルホイール４４の周速
度Ｂは、３７〜３６７ｍｍ／ｓｅｃの可変範囲内に換算
される。

【００７３】表１の実験結果によると、パドルホイール
４４の周速度Ｂと、現像スリーブ４１の周速度Ａとの周
速度比Ｂ／Ａが、０．２≦（Ｂ／Ａ）≦０．８の範囲内
にあるときには、ゴースト評価傾きａが０．０７以下で
良好であった。特に、周速度比Ｂ／Ａが、０．４≦（Ｂ
／Ａ）≦０．６の範囲内にあるときには、ゴースト評価
傾きａが０．０４以下で極めて良好な画質が得られた。

【００７４】周速度比Ｂ／Ａが、０．８より大きくなる
と、パドルホイール４４の羽根部材４４ａ間に現像剤が
埋まったままの状態になり、現像剤の循環、搬送性が悪
化し、ゴーストレベルが著しく悪化する。

【００７５】〔検討２〕現像スリーブ４１上の現像剤搬送量の検討この実験は、実験用現像器単体撹拌試験機を使用し、現
像剤を収容した試験機を駆動源に接続して、現像剤を撹
拌、搬送して、所定時間経過後の現像スリーブ上の現像
剤搬送量（単位面積当たりの現像剤付着量）を検討した
ものである。

【００７６】

【表２】

【００７７】表２は、パドルホイール４４と現像スリー
ブ４１との周速度比Ｂ／Ａに対する１分経過後、１０分
経過後、３０分経過後における現像剤搬送量の変化を実
測して求めた結果を示す。

【００７８】設定条件は、前記の検討１と同様であり、
現像スリーブ４１の外径φ２０ｍｍ、毎分当たりの回転
数３５０ｒｐｍ、周速度Ａ＝３６６ｍｍ／ｓｅｃ、パド
ルホイール４４の外径φ１４ｍｍである。

【００７９】パドルホイール４４の毎分当たりの回転数
を５０〜５００ｒｐｍの範囲内で種々変化させたとき、
パドルホイール４４の周速度Ｂは、３７〜３６７ｍｍ／
ｓｅｃの可変範囲内に換算される（検討１と同じ）。

【００８０】表２の実験結果によると、パドルホイール
４４の周速度Ｂと、現像スリーブ４１の周速度Ａとの周
速度比Ｂ／Ａが、０．２≦（Ｂ／Ａ）≦１．０の範囲内
にあるときには、現像剤搬送量は、７．５〜８．５ｍｇ
／ｃｍ²、（８．０±０．５ｍｇ／ｃｍ²）であり、良好
であった。

【００８１】現像剤搬送量のバラツキの最大許容レベル
は、±２ｍｇ／ｃｍ²であり、この許容範囲を越える
と、画像濃度に影響する。

【００８２】周速度比Ｂ／Ａが、０．２より小さくなる
と（パドルホイール４４の周速度が低速になると）、現
像スリーブ４１へ送られる現像剤量が不足して、現像ス
リーブ４１上で、搬送ムラ（現像剤付着量のムラ）が発
生する。

【００８３】現像スリーブ４１上の現像剤搬送量の変化
は、時間経過により減少する。即ち、周速度比Ｂ／Ａ
が、０．２≦（Ｂ／Ａ）≦１．０の範囲内にあるときに
は、現像剤搬送量の経時変化は僅かである。

【００８４】しかし、周速度比Ｂ／Ａが、０．２より小
さくなると（０．１５、０．１）、現像剤搬送量の経時
変化は著しくなり、現像スリーブ４１へ送られる現像剤
量が不足して、現像スリーブ４１上で現像剤の搬送ムラ
が発生する。

【００８５】以上の、検討１及び検討２の実験結果を総
合すると、パドルホイール４４の周速度Ｂと、現像スリ
ーブ４１の周速度Ａとの周速度比Ｂ／Ａが、０．２≦
（Ｂ／Ａ）≦１．０の範囲内にあるときには、ゴースト
評価傾きａが少なく、かつ、現像剤搬送量も良好で経時
変化も少なく、良好な画質が得られた。

【００８６】なお、本発明の現像装置は、複数の現像器
を備えたカラー画像形成装置に限定されるものではな
く、現像装置１個のモノクロ画像形成装置にも適用可能
である。

【００８７】

【発明の効果】本発明の請求項１〜５に記載の現像装
置、請求項６に記載の現像方法は、パドルホイールの周
速度Ｂと、現像スリーブの周速度Ａとの周速度比Ｂ／Ａ
の範囲を限定するもので、現像スリーブに対する、パド
ルホイールの周速度比Ｂ／Ａを最適化することで、ゴー
ストを改善すると共に、現像スリーブ上の現像剤量も安
定化させることができた。これにより、プリント中の経
時的な画像安定性と１プリント中の濃度ムラを解消する
ことができた。

【００８８】更に、本発明の請求項７に記載の転写方式
の画像形成装置、請求項８に記載の反転現像方式の画像
形成装置、請求項９に記載の非接触現像方式の画像形成
装置、請求項１０に記載の像担持体上に複数色のトナー
像を重ね合わせカラートナー像を形成し該カラートナー
像を転写装置により被転写材上に一括転写してカラー画
像を形成するカラー画像形成装置において、上記の現像
装置により、現像性が向上し、連続多数枚プリントして
も、ゴーストの発生がなく、かつ、現像スリーブ上の現
像剤量も安定化して、画像濃度が低下することもなく、
優れた高画質の画像が得られる。

【００８９】また、本発明の現像装置は、磁性体から成
る磁性スクレーパが、現像スリーブに非接触な状態で設
けられているため、従来技術のスクレーパ当接による現
像スリーブとスクレーパ間を現像剤がすり抜けたり、掻
き取られる時に生じる現像剤劣化や現像スリーブの損傷
も改善されることで現像器の耐久性が飛躍的に向上し
た。

【００９０】更に、現像スリーブ上の現像剤を剥ぎ取る
同極性の磁極と磁性体が、現像スリーブに非接触である
ため、現像スリーブ外周部の材料として、ステンレス鋼
（ＳＵＳ）からアルミ合金に変えることが可能となり、
製造原価低減にも貢献できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像装置を搭載した画像形成装置の一
例であるカラープリンタの断面構成図。

【図２】本発明の現像装置の断面図。

【図３】マグネットロールの磁力分布図。

【図４】ゴースト評価用画像パターンを示す図。

【図５】透過濃度差の特性図。

【符号の説明】

１像担持体（感光体）４，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ現像器４０現像器本体４１，４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，１４Ｋ現像剤担持体
（現像スリーブ）４２磁界発生手段（マグネットロール）４３現像剤層厚規制部材４４現像剤搬送部材（パドルホイール）４５Ａ，４５Ｂ現像剤攪拌搬送部材（攪拌スクリュ
ー）４８磁性体（磁界発生部材）４９磁性体保持部材７転写装置（転写ローラ）Ｃ１黒ベタ部分Ｃ２白色部分Ｎ２，Ｎ３剥ぎ取り磁極（同極性の磁極）Ｎｕ中立極部ａゴースト評価傾き

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０３Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０３Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】静電潜像を担持する像担持体に対向して
配置され回転可能に支持された現像剤担持体と、前記現
像剤担持体内に配置された複数個の磁極を有する磁界発
生手段と、前記現像剤担持体の近傍に配置され回転可能
に支持された現像剤搬送部材とを備えた現像装置におい
て、前記磁界発生手段の複数個の磁極のうち互いに隣接
する２磁極を同極性に配置して現像剤剥ぎ取り磁界を形
成するとともに、前記現像剤担持体の回転方向と前記現
像剤搬送部材の回転方向とを同方向に駆動し、かつ、前
記現像剤搬送部材の周速度Ｂと前記現像剤担持体の周速
度Ａとの比が、下記の式を満足することを特徴とする現
像装置。０．２≦（Ｂ／Ａ）≦０．８
【請求項２】前記同極性の２磁極間の外方に磁性体を
配置したことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】前記現像剤担持体の回転方向が、前記像
担持体と対向する領域において反重力方向であることを
特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項４】前記現像剤担持体の外径が８ｍｍ以上、
６０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は３に
記載の現像装置。
【請求項５】前記現像剤が、トナーとキャリアとから
成る二成分現像剤であることを特徴とする請求項１に記
載の現像装置。
【請求項６】静電潜像を担持する像担持体に対向して
配置され回転可能に支持された現像剤担持体と、前記現
像剤担持体内に配置された複数個の磁極を有する磁界発
生手段と、前記現像剤担持体の近傍に配置され回転可能
に支持された現像剤搬送部材とを備えた現像装置内に収
容された現像剤を攪拌、搬送して前記現像剤担持体に供
給し、前記像担持体と現像剤担持体が対向する現像領域
において静電潜像を現像して顕像化する現像方法におい
て、前記磁界発生手段の複数個の磁極のうち互いに隣接
する２磁極を同極性に配置して現像剤剥ぎ取り磁界を形
成するとともに、前記現像剤担持体の回転方向と前記現
像剤搬送部材の回転方向とを同方向に駆動し、かつ、前
記現像剤搬送部材の周速度Ｂと前記現像剤担持体の周速
度Ａとの比が、下記の式を満足するように設定した現像
装置により、前記現像剤担持体上から現像処理後に残留
する現像剤を剥ぎ取り、前記現像剤搬送部材に搬送する
ことを特徴とする現像方法。０．２≦（Ｂ／Ａ）≦０．８
【請求項７】請求項１〜５に記載の現像剤担持体、磁
界発生手段、磁性体を配置した現像装置により、前記像
担持体と現像剤担持体が対向する現像領域において静電
潜像を現像処理して顕像化し、現像処理後の現像剤を前
記現像剤担持体上から剥ぎ取り、前記現像剤搬送部材に
搬送するとともに、転写手段により前記顕像を被転写材
に転写して画像を形成することを特徴とする画像形成装
置。
【請求項８】請求項１〜５の何れか１項に記載の現像
装置を備え、前記像担持体上に形成された均一帯電面か
ら光ビームにより電荷が除去された潜像部分に現像剤を
付着させる反転現像によりトナー像を形成することを特
徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】請求項１〜５の何れか１項に記載の現像
装置を備え、前記現像剤担持体上に、直流成分に交流成
分を重畳させるバイアス電界を印加し、前記現像剤担持
体上の二成分現像剤のトナーを前記像担持体上の静電潜
像上へ飛翔させる非接触現像によりトナー像を形成する
ことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項１０】異なる色の現像剤をそれぞれ収容した
複数の現像装置により、像担持体上に複数色のトナー像
を重ね合わせて形成し、該重ね合わせトナー像を転写手
段により被転写材に転写してカラー画像を形成する画像
形成装置において、請求項１〜５の何れか１項に記載の
現像装置を複数組配置し、請求項８に記載の反転現像及
び請求項９に記載の非接触現像により、前記像担持体上
に複数色のトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成す
ることを特徴とする画像形成装置。