JP2003107912A - 現像装置、及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型の現像装置及び画像形成装置でも、横ラ
インの細りや後端白抜け等の問題が発生せず高画質を得
ることが出来、更には現像同時クリーニング性を大幅に
向上出来る現像装置及び画像形成装置を提供する。 【解決手段】 キャリア径が５０μm以下、トナー径が
９μm以下、トナーの球径度０．９３〜１．００、ＤＳ
Ｄが０．２〜０．６ｍｍ、現像極穂立ち高さが０．５〜
１．５ｍｍであり、キャリア粒径とＤＳＤ、および現像
極穂立ち高さとＤＳＤとの間に特定の関係を有する画像
形成装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式のプ
リンタや複写機などの画像形成装置に使用される現像装
置に係り、更に詳細には、回転可能な非磁性スリーブ内
に磁極部材が固定設置された現像剤担持体を用いて、二
成分現像剤のトナーを現像領域において潜像担持体上に
非接触現像する現像装置及びこれを用いた画像形成装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、複写機、プリンタ、ファクシミ
リなどの電子写真式や静電記録式などによる各種画像形
成装置においては、感光体ドラムや感光体ベルトなどか
らなる潜像担持体上に画像情報に対応した静電潜像が形
成され、現像装置によって現像動作が実行され、可視像
を得るようになっている。

【０００３】このような現像動作を実行する画像形成装
置の現像装置の一例を従来の現像装置の構成を示す説明
図の図１０、従来の現像剤担持体及び潜像担持体間の現
像剤の挙動を示す説明図の図１１、従来の現像剤担持体
上の現像極の穂立ち高さを示す説明図の図１２で説明す
る。ドラム感光体等からなる潜像担持体２０１は矢印Ａ
‘の方向に回転し、帯電装置２０２によって表面を所望
電位に均一帯電された後、露光手段２０３で所定の画像
情報を潜像形成される。この潜像画像を現像する現像装
置２０４は、現像容器２１３と、現像スリーブ２０７を
持つ現像剤担持体２０５とを備えている。当該現像装置
２０４によって潜像担持体２０１上にトナー像が形成さ
れ、転写装置２０６において、不図示の転写体に転写さ
れる。そしてトナー像を転写された転写体は不図示の定
着装置へ搬送されて定着される。一方、転写されずに潜
像担持体２０１上に残ったトナーはクリーニング装置２
１０により除かれ、潜像担持体２０１上の残留電位が除
電器２１１によって除電され、再度の作像工程に備えら
れる。

【０００４】上記現像手段としては、図１０、１１に示
すように、従来、現像剤Ｇ‘が所謂磁性キャリアＣ’と
非磁性トナーＴ‘から構成される２成分現像用の現像装
置２０４と、現像剤がトナーのみである１成分現像装置
とが知られている。そして磁性キャリアＣ’と非磁性ト
ナーＴ‘を含む現像剤Ｇ’は、磁性キャリアを用いない
磁性トナーからなる一成分現像剤に比較すると、トナー
の摩擦帯電制御が容易で、トナー凝集が起こり難く、し
たがってバイアス電界等によるトナーの移行制御が効果
的に行うことができるといった利点を有している。また
トナーに磁性体を含有させないで済み、仮にかぶり防止
等のために磁性体を含有させたとしても少量で済むの
で、特にカラートナーの場合に色の鮮明性が得られる。
更に図１１に示すように、現像剤層で潜像担持体２０１
面を摺擦する磁気ブラシ現像法による場合は、磁気ブラ
シの穂立ちがよくて摺擦性に優れる等の特徴を有する。
そのため、磁性キャリアＣ‘に対する非磁性トナーＴ’
の量の管理が必要であるにも拘らず多く用いられてい
る。

【０００５】図１０に示された２成分現像用の現像装置
２０４において、２成分現像用の現像剤Ｇ‘は現像容器
２１３内に収容されており、現像容器２１３の開口部内
には、潜像担持体２０１に対向するように現像スリーブ
２０７を有する現像剤担持体２０５が配置され、不図示
の駆動装置によって図中の矢印Ｂ’の方向に回転する。
この現像剤担持体２０５内には、Ｎ極、Ｓ極の磁極を配
置した磁界発生手段たる磁極部材２０８が非回転に配置
されている。

【０００６】２成分現像用の現像剤Ｇ‘は現像剤担持体
２０５の回転に伴って担持・搬送され、その際、現像剤
が形成する磁気ブラシの穂高さを規制する現像剤層厚規
制手段２１２が現像剤担持体２０５と非接触に対向する
よう配置されていて、現像剤担持体２０５上の現像剤
Ｇ’量を一定になるように規制する。現像剤層厚規制手
段２１２を通過した現像剤Ｇ‘は現像領域ｒ’へ搬送さ
れる。この現像領域ｒ‘では、潜像担持体体２０１が現
像剤担持体２０５と非接触に対向するように配置されて
おり、また現像剤担持体２０５の現像スリーブ２０７に
は直流電源２１４、交流電源２１５によって直流及び交
流電圧が印加されている。このため、潜像担持体２０１
上に形成された静電潜像に対応した電界が、潜像担持体
２０１と現像スリーブ２０７との間に形成される。この
とき、２成分現像剤中の非磁性トナーＴ’は帯電してお
り、潜像担持体２０１と現像スリーブ２０７との間に形
成された電界によって、当該非磁性トナーＴ‘が潜像担
持体２０１上に付着する。

【０００７】現像容器２１３内では１対のスクリュー２
０９が互いに平行に配置され、不図示の駆動手段によっ
て現像剤Ｇ‘を互いに逆方向に搬送するように回転す
る。このスクリュー２０９による攪拌・搬送によって、
不図示のトナー補給容器から非磁性トナーＴ’が新たに
補給されても、現像剤Ｇ‘中のトナー濃度は均一になる
ように維持される。

【０００８】以上のような２成分現像用の現像装置２０
４では、従来からの問題点として、横ラインの細り（紙
搬送方向に対する垂直方向に形成された１ドットライン
が、紙搬送方向に形成された１ドットラインに比べて細
ってしまう現象）や、後端白抜け（紙搬送方向に対し
て、ハーフトーン部などの後端で画像濃度が低下した
り、現像されなかったりする現象）等がある。

【０００９】このような問題に対して、磁極部材２０８
を持つマグネットローラの現像主極角度を上流側に設定
したり、現像剤層厚規制手段２１２と現像スリーブ２０
７との距離（以下、ＢＳＤという）、潜像担持体２０１
と現像スリーブ２０７との距離（以下、ＤＳＤという）
との間に一定の関係を持たせるなどの方法が提案されて
いる。例えば特開平７−１４０７３０号に開示された方
式においては、以下の５つの条件を満たすことが求めら
れている。（１）現像主極（現像極とも言われる）の位
置が、最近接部よりも現像剤搬送方向の上流側５〜２０
゜の範囲にあること、（２）ＢＳＤが、０．２５〜０．
７５ｍｍであること、（３）ＤＳＤが０．３０〜０．８
０ｍｍであること、（４）１．２０＜ＤＳＤ／ＢＳＤ＜
１．６０であること、（５）現像剤担持体の移動速度Ｖ
ｓ、潜像担持体の移動速度Ｖｐが、１．０≦Ｖｓ／Ｖｐ
≦３．０の関係を満足することである。

【００１０】このような条件を満たすことにより、従来
では高速な複写速度領域で使用した場合の、ハーフトー
ンやベタ部のトナー層の乱れである現像掃き目を防止で
き、細線の切れのない、濃度が高く均一でかつ輪郭のは
っきりした画像を高速に得ることができるとされてい
る。

【００１１】また、２成分現像用の現像装置での現像能
力の向上も従来からの課題である。これに対しては、様
々な方法が提案されている。例えば特公平２−５９９９
５号では、現像主極と隣接する磁極を現像主極に近づけ
ることによって現像能力を向上させることを提案してい
る。これによって横ラインの濃度が低下して、上述の横
ライン細りと同じ現象が発生するが、この現象に対して
は磁性キャリアの飽和磁化を下げることによって磁気ブ
ラシを弱くすることで対応するとしている。このほか、
特開平６−１４９０６３号では、非接触の２成分現像装
置として、潜像担持体に磁気ブラシが接触しない磁極配
置を提案している。この磁極配置は次の３つの条件を満
たすことが求められる。（１）１対のＮＳ極の間を現像
位置に設定すること、（２）上記ＮＳ極の極間の角度を
４０〜７０゜の範囲とし、且つそれぞれの磁束密度を
０．０５Ｔ以上に設定すること、（３）像形成体と対向
する磁気ブラシロールとが最近接する位置と極間の中央
とでなすマグネットアングルが０゜から上記極間角度の
１／１０以内で、現像位置はマグネットの極と極の間で
あることである。

【００１２】このような条件を満たすことにより、磁性
キャリアが潜像担持体に付着するカブリ現象や、磁性キ
ャリアが付着したところを中心とする白抜け現象などが
生じにくい安定した高画質の画像が得られるとされる。

【００１３】また、近年カラー化が進み、現像装置を複
数配置する必要から、現像装置の小型化が重要な課題と
なって来ている。また、前述した画質改善の他に高画質
の要求から５０μm以下の平均粒径の磁性キャリアを用
いることも提案されている。更には現像装置に使用され
る磁極部材は、生産性の理由から円筒上の磁性体周辺に
電磁コイルを複数配置して、通電し同時に複数極の磁極
を形成するものが低コストで一般的になっている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】特開平７−１４０７３
０号に開示された現像方法では、横ラインの細り（細線
切れ）を解決するために、ＢＳＤとＤＳＤとの比が、
１．２＜ＤＳＤ／ＢＳＤ＜１．６の範囲内、ＢＳＤが
０．２５〜０．７５ｍｍ、ＤＳＤが０．３０〜０．８０
ｍｍであるとしている。しかし、ＢＳＤの大きさに従っ
て現像剤の層厚を確かに規制できるが、現像剤規制手段
の位置と現像剤担持体の磁極位置との関係や、磁極の磁
力、または磁力の半値幅等によっても現像剤の層厚や搬
送量や現像剤の穂立ちの密度も変わるので、上記課題を
完全に解決出来るものではない。また、ＤＳＤが０．５
mmを超えると、現像剤担持体側へ向かうべき電気力線が
エッジ部において回り込み、エッジ部への現像量が増
え、濃度ムラが発生する。また、ＤＳＤが０．２〜０．
５ｍｍと現像ギャップが狭いと、回り込んでいた現像電
界が現像剤担持体側に向かうので、エッジ部の電界強度
が低減され、空隙での現像電界が高くなるので、エッジ
効果が低減し、現像能力が向上する。ここでエッジ効果
とは、潜像担持体に形成された静電潜像画像の画像部と
非画像部とに発生する電場を指し、エッジ効果が「強
い」、あるいは「大きい」と言う時は、この電場が大き
くなっていることを示し、その時に現像されるトナーは
境界部以外のトナー付着量よりも多くなり、画像として
は画像濃度が大きくなる。反対にエッジ効果が「少な
い」、あるいは「小さい」、または「影響ない」という
ときは、電場の発生量が小さいため、トナー付着量が他
の部分と同等の量が付着するのでエッジ部とベタ内部の
濃度差がなくなり、きれいな画像となる。このエッジ効
果により小さなドット／ラインは拡大されることにな
る。しかしながら、近年急速に普及しているデジタル式
画像形成装置では、アナログ式のように「低コントラス
トの潜像が弱い」という欠点がないので、画像形成の理
想通りに、できるだけ潜像に忠実な現像を行うこと、と
りわけ画像濃度を高くできる高現像能力でもって潜像に
忠実な現像を行うことが求められる。画像濃度を高くす
るための現像条件としては、上述したように（１）ＤＳ
Ｄを狭くしたり、（２）現像領域幅、即ち、現像ニップ
幅を広くすることがある。但し、上記した従来の現像装
置では、ＤＳＤを狭くすると現像ニップ幅が大きくなり
すぎてしまう。現像ニップ幅が大きいままで画像濃度を
出すように現像を行うと、ベタラインのクロス部や黒ベ
タ、ハーフトーンベタ画像後端部に白抜けを生じる所謂
後端白抜けと称される異常画像が発生しやすいことが知
られている。

【００１５】また、ＤＳＤ／ＢＳＤの値が１を超えて１
から大きく離れるにしたがって、即ち、ＢＳＤがＤＳＤ
に比べて小さくなるにしたがって、現像スリーブと潜像
担持体との最近接部分での磁気ブラシが疎になる傾向に
もある。このために、潜像担持体への磁気ブラシの当接
が不均一になり、磁気ブラシで摺擦されない場所が潜像
担持体上に生じてしまう。そしてこのことが原因となっ
て、特に孤立ドット画像（例えば６００ｄｐｉの１ドッ
トを５〜１０ピクセル間隔で書き込んだ画像）では、一
部のドットが小さくなったり、抜けてしまうような現象
が発生することがある。このような、孤立ドットが均一
に再現されないことによって、所謂ハイライト部分の再
現性が悪く、ハイライト部分での階調性も悪い画像にな
ってしまう。この他、画像濃度が０．３〜０．８程度の
ハーフトーン画像においては、やはり磁気ブラシの当接
が不均一であるために、ざらつき感が悪くなり、画質劣
化の原因となっている。

【００１６】また特公平２−５９９９５号に開示の構成
では、横ラインの濃度低下を、キャリアの飽和磁化を下
げることによって防いでいるが、キャリアの飽和磁化を
下げた場合には、所謂キャリア付着が発生しやすくな
る。またこのキャリア付着を防ぐために、トナーの帯電
量を下げた場合には、未帯電トナーが増加し、地肌汚れ
及び転写不良が発生してしまう。また、この事により、
現像による転写残りトナーの回収性能（以下、現像同時
クリーニング性という）が低下し、廃トナーが増え、ラ
ンニングコストの上昇を招く。

【００１７】そして特開平６−１４９０６３号の提案技
術では、非接触２成分現像であるため、所謂現像電界が
弱く、現像能力を向上させることが困難であり、現像同
時クリーニング性も低下することとなる。

【００１８】また、現像装置の小型化を考えた場合、例
えばφ１６mm以下の現像剤担持体では、磁極が近接して
互いに影響を及ぼす為、現像極の磁力が０．０７〜０．
０８Ｔ程度の磁力しか得られず、磁性キャリアに及ぼす
磁気力が小さくなり、磁性キャリアが潜像担持体に現
像、付着しやすい問題があった。前記でも述べたこの問
題を解決する別の方法として、現像極のみを強く着磁す
る方法が考えられるが、この方法では、現像スリーブの
現像極磁極部材のみに希土類材料等を用いた強磁性体を
使う事で可能となるが、製造コストが上がる問題が生じ
た。また、この問題を解決する為に現像領域で現像担持
体を潜像担持体に近づけて、キャリアの現像担持体への
拘束力をアップさせる方法があるが、現像領域での現像
剤の穂立ち高さが明確に規制されてないので、現像領域
で現像剤が圧接する。そうなると現像剤層厚規制手段に
よってＢＳＤを小さくして、現像剤量を減らす必要があ
るが、これも明確な規定がされておらず、またＢＳＤが
０．６ｍｍ以下になると、流動性が悪い現像剤や、磁気
特性が強い現像剤を使用すると、現像剤担持体と現像剤
層厚規制手段との間隙からの現像剤のすり抜けが阻害さ
れ、現像剤が搬送されなくなると言う問題が連鎖的に生
じる事が多い。更に高画質化を図る為に５０μm以下、
特に３５μm以下の磁性キャリアを使用した現像剤は流
動性が悪く、現像剤層厚規制手段でのすり抜けを困難に
した。また、磁性キャリアの粒径により、現像極穂立ち
高さが変化するが、この磁性キャリア粒径とＤＳＤの関
係が明確に規定されていないので、安定した現像能力、
キャリア付着防止、高画質等の現像特性、現像同時クリ
ーニング性を得ることが出来ない問題もあった。

【００１９】また、現像装置の小型化を考えた場合の別
の問題として、例えばφ１６mm以下の現像剤担持体、φ
３０ｍｍ以下の潜像担持体では、現像ニップが狭く、か
つ現像領域でのトナー量の絶対量が従来に比べて大幅に
減少するので、現像能力が大幅に減少するという大きな
問題が生じる。また、小型化の為、現像剤量も少量（例
えば１５０ｇ以下）となり、現像剤容器中のトナー濃度
変化も大きくなり、現像能力を大幅に上げる必要があ
る。更には、現像ニップが狭くなると、現像電界及び現
像剤穂立ちによる潜像担持体上の残トナーの現像装置へ
の回収力が低下する問題も生じる。

【００２０】本発明では、φ１６ｍｍ以下の小径現像担
持体、φ３０ｍｍ以下の小径潜像担持体を用いる小型の
現像装置及び画像形成装置でも、横ラインの細りや後端
白抜けなどは発生せず、更に、磁気ブラシの不均一当接
によって発生する孤立ドット画像の抜けやハーフトーン
画像のざらつき感悪化が起こらず、また所謂キャリア付
着も発生せず、現像能力を高く維持し、かつ高画質を得
ることが出来、更には現像同時クリーニング性を向上さ
せてクリーニング装置を省く事が出来る現像装置及び画
像形成装置を提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的は、回転可能な
非磁性スリーブ内に磁極部材が固定設置され、非磁性ト
ナー及び磁性キャリアからなる二成分現像剤を担持して
周方向に磁気ブラシ搬送するφ１６ｍｍ以下の現像剤担
持体と、前記現像剤担持体上に担持される現像剤量を規
制する現像剤層厚規制手段と、前記現像剤担持体に対向
して離間配置され、静電潜像が担持されるφ３０以下の
潜像担持体と、前記現像剤担持体及び前記潜像担持体に
静電界を作用させ、前記現像剤担持体上に担持される磁
気ブラシ現像剤のトナーを前記潜像担持体の潜像側へ静
電付着させる、現像バイアスの直流成分に交流成分を重
畳印可する静電界形成手段とを備えた現像装置におい
て、前記磁性キャリアの粒径が５０μm以下、前記非磁
性トナーの粒径が９μm以下、前記非磁性トナーの球径
度（投影面積で、短軸長さ／長軸長さ）が０．９３〜
１．００、前記現像剤担持体と潜像担持体のギャップ
（ＤＳＤ）が０．２〜０．６mmの間、前記現像担持体現
像極上の磁気ブラシ高さ（現像極穂立ち高さ）が０．５
〜１．５mmである構成にすることによって達成される。

【００２２】更に、前記磁性キャリア粒径とＤＳＤとの
関係が、前記（数１）を満たし、前記現像極穂立ち高さ
と前記ＤＳＤとの関係が、前記（数２）を満たし、前記
現像剤担持体と前記現像剤層厚規制手段とのギャップ
（ＢＳＤ）が０．１〜０．６mmを満たすことを特徴とす
る。

【００２３】更に、前記磁性キャリアは、１０¹² Ω・
ｃｍ以上の電気抵抗を有し、前記非磁性トナーは、球径
度（投影面積で、短軸長さ／長軸長さ）が０．９５〜
０．９９、粒度分布変動係数が２０％以下で、粒径が５
μｍよりも大きく、１２μｍ未満の粒子からなり、帯電
量の絶対値が５μC／gよりも大きいことを特徴とする。
更に、前記潜像担持体の周縁部に帯電手段、像露光手
段、現像手段、クリーニング手段を設けたプロセスユニ
ットを持つ画像形成装置において、前記現像装置を有す
る画像形成装置を特徴とする。

【００２４】更に、前記プロセスユニットの内、クリー
ニング手段が無いプロセスユニットを有する画像形成装
置において、前記現像装置を有する画像形成装置を特徴
とする。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１記載の現像装置
は、回転可能な非磁性スリーブ内に磁極部材が固定設置
され、非磁性トナー及び磁性キャリアからなる二成分現
像剤を担持して周方向に磁気ブラシ搬送する小径（φ１
６ｍｍ以下）の現像剤担持体と、前記現像剤担持体上に
担持される現像剤量を規制する現像剤層厚規制手段と、
前記現像剤担持体に対向して離間配置され、静電潜像が
担持される小径（φ３０以下）の潜像担持体と、前記現
像剤担持体及び前記潜像担持体に静電界を作用させ、前
記現像剤担持体上に担持される磁気ブラシ現像剤のトナ
ーを前記潜像担持体の潜像側へ静電付着させる、現像バ
イアスの直流成分に交流成分を重畳印可する静電界形成
手段とを備えた現像装置において、前記磁性キャリアの
粒径が５０μm以下、前記非磁性トナーの粒径が９μm以
下、前記非磁性トナーの球径度（投影面積で、短軸長さ
／長軸長さ）が０．９３〜１．００、前記現像剤担持体
と潜像担持体のギャップ（ＤＳＤ）が０．２〜０．６mm
の間、前記現像担持体現像極上の磁気ブラシ高さ（現像
極穂立ち高さ）が０．５〜１．５mmであることを特徴と
する。

【００２６】この構成によると、前記現像剤担持体外径
がφ１６ｍｍ以下、前記潜像担持体外径がφ３０ｍｍ以
下と小型の２成分現像装置でありながら、すなわち該現
像剤担持体を小径にしたことによる現像極の磁力の弱
さ、現像ニップが小さくなったことによる現像能力の弱
さを、ＤＳＤを０．２〜０．６mmの狭ギャップにしたこ
とにより、強い磁界、強い電界のなかで現像が行われ、
磁性キャリアの現像担持体への拘束力が大きくなり、磁
性キャリアが潜像担持体に付着することを防止する、ま
た回り込んでいた現像電界が対向電極側に向かうので、
エッジ部の電界強度が低減され、空隙での現像電界が高
くなるので、エッジ効果が低減し、現像能力が向上する
作用を有する。従って、横ラインの細りや後端白抜けな
どの発生を防止出来る。また、高い現像電界を得る事が
出来ることで、現像クリーニング性も向上させる作用を
有する。また、現像穂立ち高さを０．５〜１．５ｍｍと
規制することにより、現像部での現像剤の圧接や現像剤
担持体と現像剤層厚規制手段との間隙からの現像剤のす
り抜けが阻害され、現像剤が搬送されなくなるのを防止
する作用を有する。すなわち磁気ブラシの不均一当接に
よって孤立ドット画像の抜けやハーフトーン画像のざら
つき感悪化を防止出来る作用がある。

【００２７】また磁性キャリアの粒径を５０μｍ以下、
特に３５μｍ以下にすることにより、磁気ブラシ間距離
が小さくなり、磁気ブラシの潜像担持体への摺擦による
画像スジ発生すなわちスキャベンジ効果を防止出来、か
つ磁気ブラシの密度を上げることが出来るので、緻密な
画像形成が出来る作用を有する。更に磁性キャリアの比
表面積も上がるので、トナーの被覆量も大きくなり、現
像能力も向上し、いわゆる高画質を達成できる。また、
非磁性トナーの粒径を９μｍ以下、特に６μｍ以下と小
径化することにより、解像度アップすなわち高画質にす
る作用を有する。

【００２８】更に、前記した狭ギャップ現像により現像
能力を上げる作用に加えて、小径現像担持体及び小径潜
像担持体により現像ニップ幅が小さくなって現像能力が
下がるのを、前記非磁性トナーの球径度（投影面積で、
短軸長さ／長軸長さをいう）を０．９３〜１．００と球
形にすることにより、磁性キャリアと非磁性トナーの接
触面積を小さくし、すなわちファンデルワールス力を小
さくすることが出来るので、非磁性トナーが磁性キャリ
アから離れやすくなる。すなわち現像能力を大幅に上げ
ることが出来る作用を有する。さらに、潜像担持体上の
残トナーも潜像担持体体との付着力が小さく出来るの
で、現像同時クリーニング性も大幅に向上させる作用を
有する。また、磁性キャリアが５０μm以下と小径とな
った場合、現像剤の流動性が低下するが、高画質化の為
にトナー粒径を９μm以下としても、トナーの形状を
０．９３〜１．００と球形にすることにより、流動性を
向上させる作用も有する。

【００２９】本発明の請求項２記載の現像装置は、請求
項１において、前記磁性キャリア粒径（μｍ）と前記Ｄ
ＳＤ（ｍｍ）の関係が前記（数１）を満たすことを特徴
とする。

【００３０】この構成によると、キャリア粒径による磁
気ブラシの穂立ち高さの変化に対して磁気ブラシの潜像
担持体への当たり具合を良好に出来る、良好な現像特性
を得ることが出来るＤＳＤを設定出来るので、磁気ブラ
シの現像剤が潜像担持体へ圧接を防止出来、キャリア粒
径変化（特に５０μm以下の小さい場合）に対する現像
剤の流動性変化（特に流動性低下の場合）も吸収出来
る、良好な現像特性を得ることが出来る穂立ち高さとＤ
ＳＤの関係を設定できる作用を有する。

【００３１】本発明の請求項３記載の現像装置は、請求
項１〜請求項２のいずれかにおいて、前記現像極穂立ち
高さと前記ＤＳＤの関係が前記（数２）を満たすことを
特徴とする。

【００３２】この構成によると、磁気ブラシの現像極穂
立ち高さの変化に対して磁気ブラシの潜像担持体への当
たり具合を良好に出来る、良好な現像特性を得ることが
出来るＤＳＤを設定出来るので、磁気ブラシの現像剤が
潜像担持体へ圧接を防止出来る、すなわち良好な現像特
性を得ることが出来る穂立ち高さとＤＳＤの関係を設定
できる作用を有する。

【００３３】本発明の請求項４記載の現像装置は、請求
項１〜請求項３のいずれかにおいて、ＢＳＤが０．１〜
０．６mmであることを特徴とする。

【００３４】この構成によると、前記した狭ギャップ現
像を行う際の現像極穂立ち高さを、磁気ブラシの潜像担
持体への当たり具合を良好に出来る、良好な現像特性を
得ることが出来るような最適な範囲にする作用を有す
る。

【００３５】本発明の請求項５記載の現像装置は、請求
項１〜４のいずれかにおいて、前記磁性キャリアが、１
０¹² Ω・ｃｍ以上の電気抵抗を有するものであること
を特徴とする。

【００３６】この構成によると、狭ギャップ現像による
高い現像電界によっても、磁性キャリアへの電荷注入を
防止することが出来るので、潜像担持体へのキャリア付
着を防止する作用を有する。

【００３７】本発明の請求項６記載の現像装置は、請求
項１〜５のいずれかにおいて、前記非磁性トナーの球径
度（投影面積で、短軸長さ／長軸長さ）が、０．９５〜
０．９９であることを特徴とする。

【００３８】この構成によると、潜像担持体とトナーの
付着力を更に小さくすることが出来、更なる現像能力ア
ップ、現像同時クリーニング性アップの作用を有する。

【００３９】本発明の請求項７記載の現像装置は、請求
項１〜６のいずれかにおいて、前記非磁性トナーの粒度
分布変動係数が２０％以下、５μｍ以下、１２μｍ以上
の粒子が存在しないことを特徴とする。

【００４０】この構成によると、トナーの粒度分布を非
常に狭く、粒径のそろった均一なトナーと出来るので、
トナーの帯電量分布を安定、均一、シャープに出来、現
像転写後の潜像担持体への残トナーを大幅に減らすこと
が出来、現像同時クリーニング性もアップさせる作用を
有する。すなわち廃トナーを大幅に減らすことが出来、
ランニングコストに有利で環境にやさしいものとなる。

【００４１】本発明の請求項８記載の現像装置は、請求
項１〜７のいずれかにおいて、前記非磁性トナーの帯電
量分布が狭く、−５μＣ／ｇ以下（正帯電の場合５μＣ
／ｇ以下）が無いことを特徴とする。

【００４２】この構成によると、逆極性トナーの存在を
排除出来るので、現像転写後の潜像担持体への残トナー
を大幅に減らすことが出来、現像同時クリーニング性も
アップさせる作用を有する。

【００４３】本発明の請求項９記載の画像形成装置は、
前記潜像担持体の周縁部に帯電手段、像露光手段、現像
手段、クリーニング手段を設けたプロセスユニットを持
つ画像形成装置において、請求項１〜８のいずれかに記
載の現像装置を特徴とする。

【００４４】この構成によると、請求項１〜８のいずれ
かに記載の現像装置を用いるので、請求項１〜８記載の
現像装置の作用を有すると共に、この現像装置を単数ま
たは複数必要とする画像形成装置においては、小型で低
コスト化を図れる作用を有する。

【００４５】本発明の請求項１０記載の画像形成装置
は、前記プロセスユニットの内、クリーニング手段が無
いプロセスユニットを有する画像形成装置において、請
求項１〜８のいずれかに記載の現像装置を特徴とする。

【００４６】この構成によると、請求項１〜８のいずれ
かに記載の現像装置を用いるので、請求項１〜８記載の
現像装置の作用を有すると共に、この現像装置の作用に
より、現像、転写後の潜像担持体上の残トナーを減ら
し、現像同時クリーンニング性も大幅にアップ出来、ク
リーニング装置を省くことが出来るので、この現像装置
を単数または複数必要とする画像形成装置においては、
更なる小型で低コスト化を図れる作用を有する。

【００４７】以下、添付図面に示す実施の形態に基づい
てこの発明を詳細に説明する。

【００４８】図１は本発明の実施の形態に係る現像装置
の構成を示す説明図であり、図２は、本発明の実施の形
態に係る現像剤担持体及び潜像担持体間の現像剤の挙動
を示す説明図、図３は、本発明の実施の形態に係る現像
担持体現像極穂立ち高さを示す説明図、図４は、本発明
が適用された画像形成装置の構成を示す説明図である。
また、図５は、小径キャリア／小径トナーによるＤＳＤ
と現像特性評価結果との関係を示す説明図、図６は、キ
ャリア粒径と現像特性に最適なＤＳＤの関係を示す説明
図、図７は、現像極穂立ち高さと現像特性に最適なＤＳ
Ｄの関係を示す説明図である。更に、図８は、本発明が
適用されたクリーニング装置を持たない現像装置の構成
を示す説明図であり、図９は、本発明が適用されたクリ
ーニング装置を持たない現像装置を有する画像形成装置
の構成を示す説明図である。

【００４９】先ず本発明に係る現像装置を含む画像形成
装置全体について説明する。図１、４において、感光体
ドラム等から成る潜像担持体１は、例えばアルミ材によ
って形成される円筒状の金属基体の外周に、表面にオー
バーコート層（保護層）を設けた有機感光体層（ＯＰ
Ｃ）を該金属基体の外周に形成したものである。有機感
光体層は、電荷発生物質（ＣＧＭ）を主成分とする電荷
発生層（ＣＧＬ）と電荷輸送物質（ＣＴＭ）を主成分と
する電荷輸送層（ＣＴＬ）とに機能分離された二層構成
の感光体層とされる。なお有機感光体層は、電荷発生物
質（ＣＧＭ）と電荷輸送物質（ＣＴＭ）を１つの層中に
含有する単層構成とされてもよく、該単層構成又は前記
二層構成の感光体層には、通常バインダー樹脂が含有さ
れている。この潜像担持体１の周囲には、当該潜像担持
体１表面を帯電するための帯電ローラ、スコロトロン、
イオン発生器等から成る帯電装置２、一様帯電処理面に
潜像を形成するためのレーザー光線でなる露光学系３、
潜像担持体１表面の潜像に帯電トナーを付着することで
トナー像を形成する現像装置４、形成された潜像担持体
１上のトナー像を記録紙へ転写するための転写装置６、
潜像担持体１上の残留トナーを除去するためのクリーニ
ング装置１０、潜像担持体１上の残留電位を除去するた
めの除電装置１１が順に配設されている。

【００５０】次に、上記現像装置４の構成を図１、２、
３に基づいて説明する。現像装置４内には、現像剤Ｇを
有する現像剤容器１３、現像剤Ｇを攪拌するスクリュー
９、現像剤担持体５である現像スリーブ７が潜像担持体
１に近接するように配置されていて、双方の対向部分に
現像領域ｒが形成されている。現像剤担持体５では、ア
ルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂などの非磁
性体を円筒形に形成してなる現像スリーブ７が不図示の
回転駆動機構によって反時計回り方向に回転されるよう
になっている。このような現像装置４で用いられる現像
剤Ｇにおいて、トナーは例えば平均粒径９μｍ（好まし
くは６μｍ）以下のオイルレス非磁性トナーＴであり、
その帯電極性は負である。勿論、帯電極性は正でも、粉
砕、重合トナーでも構わない。また、磁性キャリアＣ
は、平均粒径が５０μｍ（好ましくは３５μｍ）以下、
飽和磁化が３０〜２００ｅｍｕ／ｇで好ましくは５０〜
１００ｅｍｕ／ｇである。非磁性トナーＴと磁性キャリ
アＣの組み合わせは、磁性キャリアＣに表面層を形成す
ることで所謂非磁性トナーＴの帯電量が例えばＱ／ｍ＝
−５〜−５０μＣ／ｇとなるように調整されている。現
像剤容器１３には、例えばトナー濃度８wt％の現像剤Ｇ
が１５０ｇ収容されている。当該現像剤容器１３内では
互いに平行に配置されたスクリュー９が不図示の駆動手
段により回転して、現像剤Ｇを互いに逆方向に搬送す
る。これにより、現像剤Ｇは現像剤容器１３内を偏りな
く循環する。その際、現像剤Ｇ中の非磁性トナーＴと磁
性キャリアＣが攪拌されるので、非磁性トナーＴと磁性
キャリアＣの摩擦帯電によって非磁性トナーＴが帯電す
るのである。このスクリュー９による攪拌・搬送によっ
て、不図示のトナー補給容器からトナーが新たに補給さ
れても、現像剤Ｇ中のトナー濃度は均一になるように維
持される。

【００５１】潜像担持体１の外径はφ３０ｍｍ以下であ
る。潜像担持体１の線速は５０ｍｍ／秒以上であれば良
いが、１００ｍｍ／秒に設定した。現像スリーブ７の外
径は、φ１６ｍｍ以下である。現像スリーブ線速は、５
０ｍｍ／秒以上であれば良いが、１３０ｍｍ／秒に設定
した。したがって、潜像担持体１の線速に対する現像ス
リーブ７線速の比は１．３である。また潜像担持体１と
現像スリーブ７から成る現像担持体５との間隔である現
像ギャップ（ＤＳＤ）は、０．２〜０．６ｍｍに設定さ
れている。現像スリーブ７の線速の、潜像担持体１の線
速に対する比は最低１．０であり、大きくなるにつれて
現像能力が大きくなる方向、エッジ効果が大きくなる方
向にある。本発明では、この比が最低の１．０にまで下
げてもなお必要な画像濃度を得ることができる。

【００５２】現像剤Gの搬送方向Ａにおける現像領域ｒ
の上流側部分には、現像剤チェーン穂（磁気ブラシ）の
穂立ち高さｈ、即ち、現像スリーブ７上の現像剤G量を
規制する現像剤規制手段１２が設置されており、この現
像領域ｒでの現像極穂立ち高さｈは、０．５〜１．５ｍ
ｍに設定されている。この現像剤規制手段１２と現像ス
リーブ７との間隔であるＢＳＤは０．１〜０．６ｍｍに
設定されている。更に現像剤担持体５の潜像担持体１と
は反対側領域には、現像剤容器１３内の現像剤Gを攪拌
しながら現像剤担持体５へ汲み上げるためのスクリュー
９が設置されている。

【００５３】上記現像スリーブ７内には、当該現像スリ
ーブ７の周表面に現像剤Gを穂立ちさせるように磁界を
形成する磁極部材８が固定状態で備えられている。この
磁極部材８から発せられる法線方向磁力線に沿うよう
に、現像剤Ｇの粒径５０μm以下（好ましくは３５μｍ
以下）の磁性キャリアＣが現像スリーブ７上にチェーン
状に穂立ちされ、このチェーン状に穂立ちされた磁性キ
ャリアＣに粒径９μｍ以下（好ましくは６μｍ以下）の
帯電非磁性トナーＴが付着されて、磁気ブラシが構成さ
れる。当該磁気ブラシは現像スリーブ７の回転によって
現像スリーブ７と同方向である矢印Ｂの方向に移送され
ることとなる。上記した非磁性トナーＴの球形度（投影
面積で、短軸長さ／長軸長さ）は、０．９３〜１．００
に設定している。また、上記磁極部材８は、複数の磁極
部材（磁石）８を備えている。具体的には、現像領域部
分に現像剤を穂立ちさせる現像磁石N１（現像極）、現
像スリーブ７上に現像剤Gを汲み上げるための磁石N３、
汲み上げられた現像剤Ｇを現像領域ｒまで搬送する磁石
Ｓ１、現像後の領域で現像剤Ｇを搬送する磁極Ｓ２、現
像後の現像剤Ｇを現像剤容器１３へ剥離する磁石Ｎ３を
備えている。これら各磁石Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｓ１及び
Ｓ２は、現像スリーブ７の半径方向に向けて配置されて
いる。この現像極Ｎ１は、現像スリーブ７の中心から見
て、潜像担持体１と現像スリーブ７の最近接点の方向を
向いている。現像極Ｎ１の磁束密度は６０〜１５０ｍＴ
（ミリテスラ）である。現像極Ｎ１の半値中央角度は、
１０〜４５°である。尚、ここでの磁束密度とは、現像
スリーブ７表面で測定した磁束密度の、現像スリーブ７
表面の法線方向成分を表している。

【００５４】本実施例では、磁極部材８を５極の磁石に
よって構成しているが、汲み上げ性、黒ベタ画像追従性
を向上させるために、５極から磁石（磁極）を更に増や
して、６、７極以上で構成してもよい。ここで磁極部材
８は、通常フェライト磁石やフェライトボンド磁石等
で、最大エネルギー積が３６ｋＪ／ｍ³前後、２０ｋＪ
／ｍ³前後である。また、最近では磁力が強い希土類金
属合金も使用されており、サマリウム合金磁石、特にサ
マリウムコバルト合金磁石などを用いることもできる。
希土類金属合金磁石のうち代表的な鉄ネオジウムボロン
合金磁石では最大エネルギー積が３５８ｋＪ／ｍ³であ
り、鉄ネオジウムボロン合金ボンド磁石では最大エネル
ギー積が８０ｋＪ／ｍ³前後である。このような磁石に
よって、従来の磁石と異なり、相当に小サイズ化しても
必要な現像剤担持体１表面磁力を確保できるが、コスト
がかかる問題がある。本発明では、これらを使用しなく
ても、キャリア付着防止、現像能力向上、画質向上、現
像同時クリーニング性向上を図ることが出来るので、使
用しないことを基本とするが、なんら制約するものでは
なく、使用可能である。

【００５５】以上のような現像装置４の構成によると、
前記現像剤担持体５の外径がφ１６ｍｍ以下、前記潜像
担持体１の外径がφ３０ｍｍ以下と小型の２成分現像装
置でありながら、すなわち該現像剤担持体５を小径にし
たことによる現像極の磁力の弱さ、現像ニップが小さく
なったことによる現像能力の弱さを、ＤＳＤを０．２〜
０．６mmの狭ギャップにしたことにより、強い磁界、強
い電界のなかで現像が行われ、磁性キャリアＣの現像剤
担持体５への拘束力が大きくなり、磁性キャリアＣが潜
像担持体１に付着することを防止する。また、画像部の
エッジにおいて回り込んでいた現像電界が現像剤担持体
側に向かうので、エッジ部の電界強度が低減され、空隙
での現像電界が高くなるので、エッジ効果が低減し、現
像能力が向上させることが出来る。また、高い現像電界
を得る事が出来ることで、現像クリーニング性も向上さ
せる効果も併せ持つ。また、現像穂立ち高さｈを０．５
〜１．５ｍｍと規制することにより、現像領域ｒでの現
像剤Ｇの圧接や、現像剤担持体５と現像剤層厚規制手段
１２との間隙からの現像剤Gのすり抜けが阻害され、現
像剤Gが搬送されなくなるのを防止する効果もある。す
なわち磁気ブラシの不均一当接によって孤立ドット画像
の抜けやハーフトーン画像のざらつき感悪化を防止する
ことが出来る。

【００５６】また磁性キャリアＣの粒径を５０μｍ以
下、特に３５μｍ以下にすることにより、磁気ブラシ間
距離が小さくなり、磁気ブラシの潜像担持体１への摺擦
による画像スジ発生すなわちスキャベンジ効果を防止出
来、かつ磁気ブラシの密度を上げることが出来るので、
緻密な画像形成が出来る効果もある。更に磁性キャリア
Cの比表面積も上がるので、非磁性トナーＴの被覆量も
大きくなり、現像能力も向上し、いわゆる高画質を達成
できる。また、非磁性トナーの粒径を９μｍ以下、特に
６μｍ以下と小径化することにより、解像度アップ、す
なわち高画質にすることが出来る。

【００５７】更に、前記した狭ギャップ現像により現像
能力を上げる効果に加えて、小径現像担持体５及び小径
潜像担持体１により現像ニップ幅が小さくなって現像能
力が下がるのを、前記非磁性トナーＴの球径度（投影面
積で、短軸長さ／長軸長さ）を０．９３〜１．００と球
形にすることにより、磁性キャリアと非磁性トナーの接
触面積を小さくし、すなわちファンデルワールス力を小
さくすることが出来るので、非磁性トナーＴが磁性キャ
リアＣから離れやすくなる、すなわち現像能力を大幅に
上げることが出来る効果を有すると共に、潜像担持体１
上の残トナーＴも潜像担持体体１との付着力が小さく出
来るので、現像同時クリーニング性も大幅に向上させる
ことが出来る。また、磁性キャリアＣが５０μm以下と
小径となった場合、現像剤の流動性が低下するが、高画
質化の為にトナー粒径を９μm以下としても、トナーの
形状を０．９３〜１．００と球形にすることにより、流
動性を向上させることが出来る。

【００５８】また、これらの効果は現像剤Ｇの量が１５
０ｇ以下と少量であっても十分な効果が得られる。

【００５９】これらの効果は、図５の小粒径キャリア／
小粒径トナーによるＤＳＤと現像特性評価結果との関係
に示すように、φ１６以下の非磁性現像スリーブ５、φ
３０以下の潜像担持体１、キャリア粒径５０μm以下、
トナー粒径６μm以下、トナー球形度０．９３〜１．
０、現像極穂立ち高さ０．６〜１．０mm、現像剤量１５
０g以下、ＤＳＤ０．２〜０．６ｍｍの狭ギャップ現像
において、現像能力向上（高画像濃度）、ベタ追従性向
上、ハイライト再現性向上、キャリア付着防止、現像同
時クリーニング性向上が図れることが確認された。

【００６０】また、本発明の現像装置４においては、磁
性キャリアＣの粒径とＤＳＤとの関係が前記（数１）を
満たすように設定している。

【００６１】この構成によると、図６のキャリア粒径と
現像特性に最適なＤＳＤの関係に示すように、キャリア
粒径による磁気ブラシの高さ（穂立ち高さｈ）の変化に
対して磁気ブラシの潜像担持体１への当たり具合を良好
に出来る、良好な現像特性を得ることが出来るＤＳＤを
設定出来るので、磁気ブラシの現像剤Ｇが潜像担持体へ
の圧接を防止出来、キャリアＣ粒径変化（特に５０μm
以下の小さい場合）に対する現像剤Ｇの流動性変化（特
に流動性低下の場合）も吸収出来る、良好な現像特性を
得ることが出来る穂立ち高さｈとＤＳＤとの関係を設定
できる効果がある。このことにより、より安定して現像
能力向上、キャリア付着防止、現像同時クリーニング性
向上を図ることが出来る。

【００６２】また、本発明の現像装置４においては、現
像極穂立ち高さｈとＤＳＤの関係が式２を満たすように
設定している。

【００６３】この構成によると、図７の現像極穂立ち高
さと現像特性に最適なＤＳＤの関係に示すように、磁気
ブラシの現像極穂立ち高さｈの変化に対して、磁気ブラ
シの潜像担持体１への当たり具合を良好に出来る、良好
な現像特性を得ることが出来るＤＳＤを設定出来るの
で、磁気ブラシの現像剤Ｇが潜像担持体１への圧接を防
止出来る、すなわち良好な現像特性を得ることが出来る
穂立ち高さｈとＤＳＤの関係を設定できる効果がある。

【００６４】このことにより、より安定して現像能力向
上、キャリア付着防止、現像同時クリーニング性向上を
図ることが出来る。

【００６５】また、本発明の現像装置４においては、磁
性キャリアＣの電気抵抗が１０¹²Ω・ｃｍ以上に設定し
ている。このことにより、狭ギャップ現像による高い現
像電界によっても、磁性キャリアＣへの電荷注入を防止
することが出来るので、潜像担持体１へのキャリア付着
を防止することが出来る。

【００６６】また、本発明の現像装置４においては、前
記非磁性トナーの球径度（投影面積で、短軸長さ／長軸
長さ）を、０．９５〜０．９９に設定するのがより好ま
しい。

【００６７】このことにより、潜像担持体１と非磁性ト
ナーTの付着力を更に小さくすることが出来、更なる現
像能力アップ、現像同時クリーニング性アップを図るこ
とが出来る。

【００６８】また、本発明の現像装置４においては、非
磁性トナーTの粒度分布変動係数が２０％以下、５μｍ
以下、１２μｍ以上の粒子が存在しないものを使用す
る。

【００６９】このことにより、非磁性トナーTの粒度分
布を非常に狭く、粒径のそろった均一なトナーと出来る
ので、トナーの帯電量分布を安定、均一、シャープに出
来、現像転写後の潜像担持体１への残トナーを大幅に減
らすことが出来、現像同時クリーニング性もアップさせ
ることが出来る。すなわち廃トナーを大幅に減らすこと
が出来、ランニングコストに有利で環境にやさしいもの
となる。

【００７０】更に、本発明の現像装置４においては、非
磁性トナーTの帯電量分布が狭く、−５μC／ｇ以下（正
帯電の場合５μC／ｇ以下）が無いものを使用する。

【００７１】このことにより、逆極性トナーの存在を排
除出来るので、現像転写後の潜像担持体１への残トナー
を大幅に減らすことが出来、現像同時クリーニング性も
アップさせることが出来る。すなわち廃トナーを大幅に
減らすことが出来、ランニングコストに有利で環境にや
さしいものとなる。

【００７２】このような現像装置４及び潜像担持体１を
有する画像形成装置は、単色の場合と、例えば図４に示
すように、イェロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン
（Ｃ）、黒（Ｋ）の４色について、前記したように、潜
像担持体１（ａ〜ｄ）の周縁部に帯電装置２（ａ〜
ｄ）、露光学系３（ａ〜ｄ）、現像装置４（ａ〜ｄ）、
クリーニング装置１０（ａ〜ｄ）、除電器１１（ａ〜
ｄ）を設けた各色のプロセスユニットと転写ローラ、転
写ベルト等からなる転写装置６（ａ〜ｄ）、潜像担持体
１（ａ〜ｄ）に静電的に付着した転写材２０は、分離
爪、分離チャージャ等からなる分離装置１７（ａ〜
ｄ）、未定着の転写材２０上のトナー像を定着する定着
装置１８を転写材搬送路１９または中間転写体に沿って
配設したカラー画像形成装置に使用される。勿論、タン
デム方式でも４パス方式でもどちらの方式のカラー画像
形成装置に使用されて良い。

【００７３】このような構成において、現像装置４及び
それを用いた画像形成装置の詳細な動作について、図
１、２、３、４を用いて説明する。帯電ローラ、スコロ
トロン、イオン発生器等の帯電装置２によって表面を所
望電位、例えば−６００Ｖに均一帯電された潜像担持体
１は、例えばレーザーダイオードを光源とする不図示の
露光手段を用い、ポリゴンミラーを介してレーザービー
ムを照射する露光学系３によって静電潜像を形成され、
前述した現像剤Ｇの貯蔵・保管、攪拌を行う現像容器１
３と現像剤担持体５である現像スリーブ７を備えている
現像装置４によって潜像担持体１上にトナー像を形成さ
れる。当該トナー像は、転写ローラ、転写ベルト等でな
る転写装置６によって、潜像担持体１表面から、不図示
の給紙トレイから搬送された転写材２０または中間転写
体へ転写される。この転写の際に潜像担持体１に静電的
に付着した転写材２０は、分離爪、分離チャージャ等か
らなる分離装置１７によって潜像担持体１から分離され
る（中間転写体の場合は分離装置無し）。この動作は、
各プロセスユニットで順次行なって各プロセスユニット
の像形成体１（ａ〜d）上に形成した単色のトナー像
は、転写材搬送路１９に沿って移動する転写材２０に順
次トナー像を転写及び重ね合わせてカラーのトナー像と
し、カラートナー像が転写された転写材２０は、最後に
ヒートローラ等から構成される定着装置１８で、トナー
が加熱・加圧されることによって転写材２０上に定着さ
れて記録が終了する。尚、中間転写体の場合は、４つの
プロセスユニット動作後転写材２０に一括転写され、そ
して未定着の転写材２０上のトナー像は定着器１８によ
って転写材２０に定着される。一方、転写されずに潜像
担持体上に残留したトナーは、クリーニングローラ、ク
リーニングブレード等からなるクリーニング装置１０に
よって除去され回収される。残留トナーを除去された潜
像担持体１は除電装置１１で初期化され、次回の画像形
成プロセスに供される。ここで、中間転写体を使用する
場合、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ４色のプロセスユニットが並列し
て対向する不図示の中間転写体は、例えば体積抵抗率１
０¹²〜１０¹⁵Ω・ｃｍの無端ベルト（ベルトでなく、ド
ラムでも良い）であり、例えば変性ポリイミド、熱硬化
ポリイミド、エチレンテトラフルオロエチレン共重合
体、ポリフッ化ビニリデン、ナイロンアロイ等のエンジ
ニアリングプラスチックに導電材料を分散した、厚さ
０．１〜１．０ｍｍの半導電性フィルム基体の外側に、
好ましくはトナーフィルミング防止層として厚さ５〜５
０μｍのフッ素コーティングを行った、２層構成のシー
ムレスベルト（シームレスでなくても良い）である。中
間転写体の基体としては、この他に、シリコンゴム或い
はウレタンゴム等に導電材料を分散した厚さ０．５〜
２．０ｍｍの半導電性ゴムを使用することもできる。

【００７４】現像剤担持体５である現像スリーブ７と、
非磁性トナーＴと磁性キャリアＣを含む現像剤Ｇと、直
流電源１５、交流電源１４とによって基本的に構成され
た現像装置４では、現像スリーブ７に例えば−０．３０
〜−０．５５ｋＶ、好ましくは−０．３５〜−０．４０
ｋＶの直流電圧とＶp-p０．８〜２．０ｋＶ、好ましく
は１．０〜１．５ｋＶ、周波数は２．５〜６．０ｋＨ
ｚ、好ましくは３．０〜４．０ｋＨｚ、矩形波またはｓ
ｉｎ波または三角波の交流電圧の現像バイアスを印加す
ることによって、潜像担持体１の露光部分を現像してト
ナー像を形成する。この時、現像バイアスに交流を重畳
することは、所謂現像能力向上、キャリア付着防止、現
像同時クリーニング性向上及び高画質化に大きな働きを
示している。例えば、転写ローラ、転写ベルト等の転写
装置６を基本構成とする転写手段においては、不図示の
電源から当該転写装置６に電圧印加する（例えば定電流
制御、３０μＡ）ことで、転写体たる転写材２０に上記
トナー像を転写する。本発明においては、地肌ポテンシ
ャル（潜像担持体１帯電電位、特に非画像部電位（Ｖ
ｄ）と現像バイアス（Ｖｂ）との差）を２００Ｖとし
た。この地肌ポテンシャルによって、画像の白地部にト
ナーが付着し難いように電界が形成される。言い換えれ
ば、地肌ポテンシャルを大きくすることによって、所謂
地肌汚れを少なくすることが可能である。

【００７５】本発明に係る画像形成方法を行う主たるユ
ニットたる現像装置４の全体的な機械構造は、従来と基
本的に同じである。なお、本現像装置４の構成は、ごく
一般的に知られた２成分現像装置の構成の１つである
が、これをもって本発明の現像装置４の構成が制限され
るものではなく、非磁性トナーＴと磁性キャリアＣを含
む現像剤Ｇを用いる現像装置であれば、これとは異なる
構成であっても構わないのは当然である。

【００７６】以上のように本発明の現像装置４を用いた
画像形成装置の構成、動作について述べたが、これの作
用、効果については、前述の本発明の現像装置４で述べ
た作用と効果と基本的に同じであるが、現像装置４の寸
法、コストに大きく影響する現像担持体５を有する現像
装置４と潜像担持体１の寸法、コストは、画像形成装置
全体に、また単純に４倍に積算される４組のプロセスユ
ニットを持つタンデム方式のカラー画像形成装置に大き
く影響するものであるので、この現像装置４をこれらの
画像形成装置に使用することは、前述した現像能力向
上、キャリア付着防止、現像同時クリーニング性向上に
加えて、特にプロセスユニット間の狭ピッチ化及び装置
の小型化、低コスト化、オゾン発生量低減効果に特に有
効である。更に本発明の現像装置及びこれを用いた画像
形成装置においては、図８に示すように、前述したクリ
ーニング装置１０（ａ〜ｄ）を省き、転写後の像形成体
上の転写できなかったトナーを前記現像装置４（ａ〜
ｄ）に回収する現像同時クリーニング工程を設けたこと
を特徴としている。具体的には、該転写後の感光体等の
潜像担持体１（ａ〜ｄ）上の転写できなかったトナーを
該帯電工程において、感光体等潜像担持体１（ａ〜ｄ）
を帯電させる極性と同一の極性に帯電させた後、現像工
程でトナーを回収する。このことにより、転写されなか
ったトナーを正しい極性に帯電させ現像器での回収を容
易にしかつ現像器内のトナーと残トナーが混合されて
も、現像特性の劣化をおこさないようにすることが出来
る。この作用・効果は、前述した本発明の現像装置４の
作用・効果によって容易に発現出来る。従って、クリー
ニングローラ、クリーニングブレード等を有するクリー
ニング装置１０（ａ〜ｄ）を省くことにより、前述した
更なる小型化、低コスト化及び廃トナーレスが可能にな
り、低ランニングコスト及び環境性向上を図ることが出
来る。

【００７７】

【発明の効果】以上説明してきたように、請求項１記載
の発明によれば、現像剤担持体外径がφ１６ｍｍ以下、
潜像担持体外径がφ３０ｍｍ以下と小型のニ成分現像装
置でありながら、すなわち該現像剤担持体を小径にした
ことによる現像極の磁力の弱さ、現像ニップが小さくな
ったことによる現像能力の弱さを、現像剤担持体と潜像
担持体のギャップ（ＤＳＤ）を０．２〜０．６ｍｍと狭
ギャップにしたことにより、強い磁界、強い電界のなか
で現像が行われ、磁性キャリアの現像担持体への拘束力
が大きくなり、磁性キャリアが潜像担持体に付着するこ
とを防止する、回り込んでいた現像電界が対向電極側に
向かうので、エッジ部の電界強度が低減され、空隙での
現像電界が高くなるので、エッジ効果が低減し、現像能
力を向上出来る。従って、横ラインの細りや後端白抜け
などの発生を防止出来る。また、高い現像電界を得る事
が出来ることで、現像クリーニング性も向上する。ま
た、現像穂立ち高さを０．５〜１．５ｍｍと規制するこ
とにより、現像部での現像剤の圧接や現像剤担持体と現
像剤層厚規制手段との間隙からの現像剤のすり抜けが阻
害され、現像剤が搬送されなくなるのを防止出来る。す
なわち磁気ブラシの不均一当接によって孤立ドット画像
の抜けやハーフトーン画像のざらつき感悪化を防止出来
る。

【００７８】また磁性キャリアの粒径を５０μｍ以下、
特に３５μｍ以下にすることにより、磁気ブラシ間距離
が小さくなり、磁気ブラシの潜像担持体への摺擦による
画像スジ発生すなわちスキャベンジ効果を防止出来、か
つ磁気ブラシの密度を上げることが出来るので、緻密な
画像形成が出来る作用を有する。更に磁性キャリアの比
表面積も上がるので、トナーの被覆量も大きくなり、現
像能力も向上し、いわゆる高画質を達成できる。従っ
て、孤立ドット画像の抜けやハーフトーン画像のざらつ
き感悪化も防止出来る。また、非磁性トナーの粒径を９
μｍ以下、特に６μｍ以下と小径化することにより、解
像度アップすなわち高画質にする作用を有する。

【００７９】更に、前記した狭ギャップ現像により現像
能力を上げる作用に加えて、小径現像担持体及び小径潜
像担持体により現像ニップ幅が小さくなって現像能力が
下がるのを、非磁性トナーの球径度（投影面積で、短軸
長さ／長軸長さ）を０．９３〜１．００と球形にするこ
とにより、磁性キャリアと非磁性トナーの接触面積を小
さくし、すなわちファンデルワールス力を小さくするこ
とが出来るので、非磁性トナーが磁性キャリアから離れ
やすくなる。すなわち現像能力を大幅に上げることが出
来る効果を有すると共に、潜像担持体上の残トナーも潜
像担持体体との付着力が小さく出来るので、現像同時ク
リーニング性も大幅に向上させることが出来る。また、
磁性キャリアが５０μm以下と小径となった場合、現像
剤の流動性が低下するが、高画質化の為にトナー粒径を
９μm以下としても、トナーの形状を０．９３〜１．０
０と球形にすることにより、流動性を向上させることが
出来る。従って、このような特徴を有する本発明の現像
装置は、従来の現像装置には無い小型化でも前述した作
用・効果を発現することが出来る。

【００８０】また、請求項２記載の発明によれば、キャ
リア粒径による磁気ブラシの高さ（穂立ち高さ）の変化
に対して磁気ブラシの潜像担持体への当たり具合を良好
に出来る、良好な現像特性を得ることが出来るＤＳＤを
設定出来るので、磁気ブラシの現像剤が潜像担持体へ圧
接を防止出来、キャリア粒径変化（特に５０μm以下の
小さい場合）に対する現像剤の流動性変化（特に流動性
低下の場合）も吸収出来る、良好な現像特性を得ること
が出来る。

【００８１】また、請求項３記載の発明によれば、磁気
ブラシの現像極穂立ち高さの変化に対して磁気ブラシの
潜像担持体への当たり具合を良好に出来る、良好な現像
特性を得ることが出来るＤＳＤを設定出来るので、磁気
ブラシの現像剤が潜像担持体へ圧接を防止出来る、すな
わち良好な現像特性を得ることが出来る。

【００８２】また、請求項４記載の発明によれば、狭ギ
ャップ現像を行う際の現像極穂立ち高さを、磁気ブラシ
の潜像担持体への当たり具合を良好に出来る、良好な現
像特性を得ることが出来る。

【００８３】また、請求項５記載の発明によれば、狭ギ
ャップ現像による高い現像電界によっても、磁性キャリ
アへの電荷注入を防止することが出来るので、潜像担持
体へのキャリア付着を防止することが出来る。

【００８４】また、請求項６記載の発明によれば、潜像
担持体とトナーの付着力を更に小さくすることが出来、
更なる現像能力アップ、現像同時クリーニング性アップ
を図ることが出来る。

【００８５】また、請求項７記載の発明によれば、トナ
ーの粒度分布を非常に狭く、粒径のそろった均一なトナ
ーと出来るので、トナーの帯電量分布を安定、均一、シ
ャープに出来、現像転写後の潜像担持体への残トナーを
大幅に減らすことが出来、現像同時クリーニング性もア
ップさせる作用を有する。すなわち廃トナーを大幅に減
らすことが出来、ランニングコストに有利で環境にやさ
しいものとなる。また、請求項８記載の発明によれば、
逆極性トナーの存在を排除出来るので、現像転写後の潜
像担持体への残トナーを大幅に減らすことが出来、現像
同時クリーニング性もアップさせることが出来る。

【００８６】また、請求項９記載の発明によれば、請求
項１〜８のいずれか記載の現像装置を用いるので、請求
項１〜８記載の現像装置の作用・効果を有すると共に、
この現像装置を単数または複数必要とする画像形成装置
においては、小型で低コスト化を図れる画像形成装置を
提供できる。

【００８７】また、請求項１０記載の発明によれば、請
求項１〜８のいずれか記載の現像装置を用いるので、請
求項１〜８記載の現像装置の作用を有すると共に、この
現像装置の作用により、現像、転写後の潜像担持体上の
残トナーを減らし、現像同時クリーンニング性も大幅に
アップ出来、クリーニング装置を省くことが出来るの
で、この現像装置を単数または複数必要とする画像形成
装置においては、更なる小型で低コスト化を図れる画像
形成装置を提供出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る現像装置の構成を示
す説明図

【図２】本発明の実施の形態に係る現像担持体及び潜像
担持体間の現像剤の挙動を示す説明図

【図３】本発明の実施の形態に係る現像担持体現像極穂
立ち高さを示す説明図

【図４】本発明が適用された画像形成装置の構成を示す
説明図

【図５】小径キャリア／小径トナーによるＤＳＤと現像
特性評価結果との関係を示す説明図

【図６】キャリア粒径と現像特性に最適なＤＳＤの関係
を示す説明図

【図７】現像極穂立ち高さと現像特性に最適なＤＳＤの
関係を示す説明図

【図８】本発明が適用されたクリーニング装置を持たな
い現像装置の構成を示す説明図

【図９】本発明が適用されたクリーニング装置を持たな
い現像装置を有する画像形成装置の構成を示す説明図

【図１０】従来の現像装置の構成を示す説明図

【図１１】従来の現像担持体及び潜像担持体間の現像剤
の挙動を示す説明図

【図１２】従来の現像担持体現像極穂立ち高さを示す説
明図

【符号の説明】

１（１ａ〜１ｄ），２０１ 潜像担持体 ２（２ａ〜２ｄ），２０２ 帯電装置 ３（３ａ〜３ｄ），２０３ 露光光学系 ４（４ａ〜４ｄ），２０４ 現像装置 ５（５ａ〜５ｄ），２０５ 現像剤担持体 ６（６ａ〜６ｄ），２０６ 転写装置（転写ローラ） ７（７ａ〜７ｄ），２０７ 現像スリーブ ８，２０８ 磁極部材 ９，２０９ スクリュー １０（１０ａ〜１０ｄ），２１０ クリーニング装置 １１（１１ａ〜１１ｄ），２１１ 除電器 １２，２１２ 現像剤層厚規制手段 １３，２１３ 現像容器 １４，２１４ 直流電源 １５，２１５ 交流電源 １６，２１６ グランド １７（１７ａ〜１７ｄ） 分離装置（剥離チャージャ） １８ 定着装置 １９ 転写材搬送路 ２０（２１ａ〜２１ｄ） 転写材 ２１（２１ａ〜２１ｄ） チラシブラシ Ｇ，Ｇ‘ 二成分現像剤 Ｃ，Ｃ‘キャリア Ｔ，Ｔ‘ トナー ＤＳＤ 現像剤担持体と潜像担持体とのギャップ ＢＳＤ 潜像担持体と現像剤層厚規制手段とのギャップ Ｄ１，Ｄ１‘ 潜像担持体の外径 Ｄ２，Ｄ２‘ 現像剤担持体の外径

───────────────────────────────────────────────────── 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 15/08 ５０７ Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０７Ｌ 21/10 ５０７Ｂ 21/00 ３２６ Ｆターム(参考） 2H005 BA00 EA01 EA05 EA10 FA02 2H031 AB02 AC08 AC15 AC18 AC19 AC20 AC34 AD01 AD05 BA05 BA09 BB01 CA11 EA01 FA01 FA05 2H068 AA54 AA58 FA27 2H077 AA37 AB02 AB14 AB15 AB18 AC02 AC16 AD02 AD06 AD18 AD23 AD36 AE06 BA03 BA07 CA19 EA03 FA16 GA13 2H134 GA01 GB02 HF13 KG03 KG07 KH01 KJ02

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転可能な非磁性スリーブ内に磁極部
   材が固定設置され、非磁性トナー及び磁性キャリアから
   なる二成分現像剤を担持して周方向に磁気ブラシ搬送す
   るφ１６ｍｍ以下の現像剤担持体と、前記現像剤担持体
   上に担持される現像剤量を規制する現像剤層厚規制手段
   と、前記現像剤担持体に対向して離間配置され、静電潜
   像が担持されるφ３０以下の潜像担持体と、前記現像剤
   担持体及び前記潜像担持体に静電界を作用させ、前記現
   像剤担持体上に担持される磁気ブラシ現像剤のトナーを
   前記潜像担持体の潜像側へ静電付着させる、現像バイア
   スの直流成分に交流成分を重畳印可する静電界形成手段
   とを備えた現像装置において、前記磁性キャリアの粒径
   が５０μm以下、前記非磁性トナーの粒径が９μm以下、
   前記非磁性トナーの球径度（投影面積で、短軸長さ／長
   軸長さ）が０．９３〜１．００、前記現像剤担持体と潜
   像担持体のギャップ（ＤＳＤ）が０．２〜０．６mmの
   間、前記現像担持体現像極上の磁気ブラシ高さ（現像極
   穂立ち高さ）が０．５〜１．５mmであることを特徴とす
   る現像装置。
2. 【請求項２】 前記磁性キャリア粒径と、前記ＤＳＤ
   との関係が（数１）を満たすことを特徴とする請求項１
   記載の現像装置。 【数１】
3. 【請求項３】 前記現像極穂立ち高さと、前記ＤＳＤ
   との関係が（数２）を満たすことを特徴とする請求項１
   〜２記載の現像装置。 【数２】
4. 【請求項４】 前記現像剤担持体と前記現像剤層厚規
   制手段とのギャップ（ＢＳＤ）が０．１〜０．６mmであ
   ることを特徴とする請求項１〜３記載の現像装置。
5. 【請求項５】 前記磁性キャリアが、１０¹² Ω・ｃｍ
   以上の電気抵抗を有するものであることを特徴とする請
   求項１〜４記載の現像装置。
6. 【請求項６】 前記非磁性トナーの球径度（投影面積
   で、短軸長さ／長軸長さ）が、０．９５〜０．９９であ
   ることを特徴とする請求項１〜５記載の現像装置。
7. 【請求項７】 前記非磁性トナーの粒度分布変動係数
   が２０％以下で、粒径が５μｍよりも大きく、かつ１２
   μｍ未満であることを特徴とする請求項１〜６記載の現
   像装置。
8. 【請求項８】 帯電量の絶対値が、５μC／gよりも大き
   いことを特徴とする請求項１〜７記載の現像装置。
9. 【請求項９】 前記潜像担持体の周縁部に帯電手段、像
   露光手段、現像手段、クリーニング手段を設けたプロセ
   スユニットを持つ画像形成装置において、請求項１〜８
   のいずれか記載の現像装置を特徴とする画像形成装置。
10. 【請求項１０】 前記プロセスユニットの内、クリーニ
    ング手段が無いプロセスユニットを有する画像形成装置
    において、請求項１〜８のいずれか記載の現像装置を特
    徴とする画像形成装置。