(57)【要約】【課題】ハーフトーンが均一で、エッジ強調や像担持体へのキャリア付着を防止して、高画質の画像が形成でき、低コストでシームレスなベルトを使用しても濃度変動が起こらず、ベルトクリーニング不良が発生しない画像形成装置を提供する。【解決手段】現像装置１が、磁性キャリアと非磁性トナーを含む現像剤を収容し、現像剤担持体１０２の内部に固定配置された複数の磁極を有する磁界発生部材１０３により現像容器１００内の現像剤を現像剤担持体１０２表面に担持搬送し、現像バイアスを印加させて像担持体３上の静電潜像を現像し、磁性キャリアは、１ｋＯｅの磁界中における磁化量σ１０００が、σ１０００＝３０〜２３０ｅｍｕ／ｃｍ３であり、５×１０４Ｖ／ｍの電界強度における比抵抗が１０１１Ω・ｃｍ以上であり、現像剤担持体１０２と像担持体３との間隙を４×１０−４ｍ以下とし、現像バイアスは直流バイアスのみである。【選択図】        図２
2004294501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、該像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記静電潜像を現像する現像装置と、を有する画像形成装置において、
前記現像装置は、磁性キャリアと非磁性トナーを含む現像剤を収容するとともに、前記像担持体に対向する開口部を有する現像容器と、前記開口部に回転自在に配設された現像剤担持体と、該現像剤担持体の内部に、該現像剤担持体の回転に対して固定された複数の磁極を有する磁界発生部材と、を備え、該磁界発生部材により前記現像容器内の現像剤を前記現像剤担持体表面に担持搬送し、該現像剤担持体に現像バイアスを印加させることにより前記像担持体上の前記静電潜像を現像する現像装置であり、
前記磁性キャリアは、１ｋＯｅの磁界中における磁化量σ１０００が３０〜２３０ｅｍｕ／ｃｍ３であり、５×１０４Ｖ／ｍの電界強度における比抵抗が１０１１Ω・ｃｍ以上であり、
前記現像剤担持体と前記像担持体との間隙を４×１０−４ｍ以下とし、
前記現像バイアスは直流バイアスである、
ことを特徴とする画像形成装置。
【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、静電記録方式等の複写機、プリンタ、記録画像表示装置、ファクシミリ等の画像形成装置において、電子写真方式、静電記録方式等よって像担持体上に形成した静電潜像を現像して可視画像を形成するのに使用する現像装置を備える画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式等の画像形成装置では、現像装置の現像剤担持体の表面に乾式の現像剤を担持して、これを静電潜像を形成した像担持体の表面近傍に搬送して供給し、像担持体と現像剤担持体との間に交互（交番）電界を印加しながら静電潜像を現像して、現像剤像（トナー像）として可視化する方法が良く知られている。
【０００３】
一般に、上記の現像剤担持体は現像スリーブが用いられることが多く、像担持体は感光ドラムが用いられることが多いので、以下の説明では、それぞれ「現像スリーブ」、「感光ドラム」として言及する。
【０００４】
上記の現像方法として、例えばキャリア粒子とトナー粒子とを混合した二成分現像剤を、内部に磁界発生部材を固定配置した現像スリーブ表面に磁力により担持させ、感光ドラムと現像スリーブとが微小間隙を有して対向した現像領域で現像剤により磁気ブラシを形成させて、この磁気ブラシを感光ドラムに摺擦又は近接させ、そして現像スリーブと感光ドラム間（Ｓ−Ｄ間）に連続的に交互電界を印加して、現像剤中のトナーを現像スリーブと感光ドラムとの間で転移、逆転移を繰り返させながら現像を行なう、いわゆる磁気ブラシ現像法が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００５】
ここで、画像レベルを向上させるために、磁性キャリアとして低磁化量で比抵抗の高いキャリアを使用し、交互電界を印加することで、低濃度部の階調性が向上し、掃きめむらのない均一なハーフトーンを得る現像法が知られている。（例えば特許文献３参照）。
【０００６】
又、上記のような現像法を使用した現像装置を含む画像形成部を複数備え、各画像形成部でそれぞれ色の異なったトナー像を形成し、そのトナー像を同一記録材上に順次重ね合わせて転写してカラー画像を形成する画像形成装置が種々提案され、中でも高速記録には無端状の搬送ベルトを記録材担持ベルトとして用い、記録材担持ベルトに記録材を搬送させて、感光ドラムと対向した転写部へと搬送する多重転写方式のカラー複写機が用いられている。
【０００７】
又、トナー像を担持するための搬送ベルトとしての中間転写ベルト上に複数の色の異なったトナー像を転写した後に、中間転写ベルトから記録材に一括して転写してカラー画像を得る中間転写方式の画像形成装置も種々提案されている。
【０００８】
これらの画像形成装置のなかには、記録材担持ベルトや中間転写ベルト（総称して「搬送ベルト」と称す。）にポリカーボネイド等のシートの両端をつなぎ合わせたものを使用しているものもある。このような製品では、長期の使用によって継ぎ目の破断等が発生する。しかし、最近ではシームレス（継ぎ目無し）の記録材担持ベルトや中間転写ベルトが生産されるようになり、長寿命化が進んでいる。
【０００９】
【特許文献１】
特開昭５６−１４２６８号公報
【特許文献２】
特開昭５９−１６５０８２号公報
【特許文献３】
特開平１０−４８９５９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来の技術のように、磁性キャリアとして低磁化量で比抵抗の高いキャリアを使用すると、磁化量が低いため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、現像スリーブと感光ドラムの間隙（以下、「Ｓ−Ｄギャップ」と称する。）が広いときに非接触状態になりやすいことと、感光ドラム上の電荷に対する対向電極効果が低減することで、エッジ部が強調されるといったエッジ強調が発生しやすくなる。
【００１１】
この問題に対して、Ｓ−Ｄギャップを縮めることでエッジ強調は低減されるが、感光ドラムへのキャリア付着が発生しやすくなる。そのため、非画像部におけるカブリが生じやすくなる。つまり、カブリ取りバイアスＶｂａｃｋにおいて、カブリとキャリア付着が問題無い領域が狭くなる。
【００１２】
そして、キャリアの磁化量が低いために、現像スリーブによる磁気キャリアの磁力による担持力が弱く、更にキャリア付着が悪化してしまう。このことによっても、所定のカブリ取りバイアスＶｂａｃｋの設定に対して白地部カブリとキャリア付着が発生しない設定範囲が狭くなり、白地部カブリによる画像レベルの低下や、キャリアが感光ドラムクリーナにダメージを与え、クリーニング不良になる問題が発生する。
【００１３】
又、最近では、搬送ベルトとして、シームレスに加工可能であり低コストで形成できるベルトとして、フッ素系樹脂やゴム材料が多数用いられている。こうしたベルトは、シームレスベルトとして加工できるが、コストが高いＰＩ（ポリイミド）等の樹脂ベルトに比べ、ベルト表面の硬度が低く、表面に傷が付きやすい特徴がある。
【００１４】
そのため、搬送ベルトが記録材担持ベルトである場合、感光ベルトに付着したキャリアが感光ドラムの回転とともに記録材への転写部に運ばれてくると、転写帯電器と感光ドラムの対向部にて、その間に、記録材を挟み込む圧力により、記録材担持ベルトの表面をキャリアで傷つけてしまう。又、中間転写ベルト方式の場合には、搬送ベルトが中間転写ベルトであるので、像担持体と一次転写帯電器により中間転写ベルト表面に傷をつけてしまう。
【００１５】
すると、搬送ベルト上に形成したトナーパッチ画像を光濃度センサーにより読み取り、画像濃度制御を行なう画像形成装置においては、搬送ベルト表面の傷により光濃度センサーの反射光が著しく低下し、制御が出来なくなる不具合が発生した。
【００１６】
又、搬送ベルト表面に付着したカブリトナーや飛散トナー等をクリーニングするために搬送ベルトに当接されているベルトクリーニングブレードがベルトのキャリア傷によりエッジが欠けてしまい、クリーニング不良が発生する。
【００１７】
そこで、本発明の目的は、ハーフトーンが均一で、エッジ強調を防止し、像担持体にカブリトナーや磁性キャリアが付着することによる画像レベルの低下を防止し、高画質の画像を形成できる画像形成装置を提供することである。
【００１８】
又、低コストでシームレスに加工可能なベルトを使用しても、ベルト上のパッチによる濃度制御が良好になされ、ベルトクリーニング不良が発生しないような画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【００１９】
【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及び現像装置にて達成される。要約すれば、本発明は、下記の構成を特徴とする画像形成装置及び現像装置を提供する。
【００２０】
（１）像担持体と、該像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記静電潜像を現像する現像装置と、を有する画像形成装置において、
前記現像装置は、磁性キャリアと非磁性トナーを含む現像剤を収容するとともに、前記像担持体に対向する開口部を有する現像容器と、前記開口部に回転自在に配設された現像剤担持体と、該現像剤担持体の内部に、該現像剤担持体の回転に対して固定された複数の磁極を有する磁界発生部材と、を備え、該磁界発生部材により前記現像容器内の現像剤を前記現像剤担持体表面に担持搬送し、該現像剤担持体に現像バイアスを印加させることにより前記像担持体上の前記静電潜像を現像する現像装置であり、
前記磁性キャリアは、１ｋＯｅの磁界中における磁化量σ１０００が、σ１０００＝３０〜２３０ｅｍｕ／ｃｍ３であり、５×１０４Ｖ／ｍの電界強度における比抵抗が１０１１Ω・ｃｍ以上であり、
前記現像剤担持体と前記像担持体との間隙を４×１０−４ｍ以下とし、
前記現像バイアスは直流バイアスである、
ことを特徴とする画像形成装置。
【００２１】
（２）前記磁性キャリアが形成する磁気ブラシは、前記静電潜像の現像領域において、前記像担持体に接触していることを特徴とする（１）の画像形成装置。
【００２２】
（３）前記潜像形成手段は、多値のデジタル画像信号を２値化処理し、得られた２値のデジタル画像信号に対応した光にて前記像担持体表面を露光して前記静電潜像を形成することを特徴とする（１）又は（２）の画像形成装置。
【００２３】
（４）更に、前記像担持体に現像されて形成された現像剤像が転写される記録材を担持搬送する搬送ベルトを有することを特徴とする（１）、（２）又は（３）の画像形成装置。
【００２４】
（５）更に、前記像担持体に現像されて形成された現像剤像が転写されて、該現像剤像を担持搬送する搬送ベルトを有することを特徴とする（１）、（２）又は（３）の画像形成装置。
【００２５】
（６）前記搬送ベルトは導電剤を分散させたフッ素系樹脂で形成されることを特徴とする（４）又は（５）の画像形成装置。
【００２６】
（７）前記搬送ベルトは導電剤を分散させたゴム材料で形成されることを特徴とする（４）又は（５）の画像形成装置。
【００２７】
（８）更に、前記搬送ベルトの表面に当接し、該搬送ベルトの表面をクリーニングするクリーニングブレードを有することを特徴とする（４）〜（７）のいずれかに記載の画像形成装置。
【００２８】
（９）磁性キャリアと非磁性トナーを含む現像剤を収容するとともに、像担持体に対向する開口部を有する現像容器と、前記開口部に回転自在に配設された現像剤担持体と、該現像剤担持体の内部に、該現像剤担持体の回転に対して固定された複数の磁極を有する磁界発生部材と、を備え、該磁界発生部材により前記現像容器内の現像剤を前記現像剤担持体表面に担持搬送し、該現像剤担持体に現像バイアスを印加させることにより前記像担持体上の静電潜像を現像する現像装置において、
前記磁性キャリアは、１ｋＯｅの磁界中における磁化量σ１０００が、σ１０００＝３０〜２３０ｅｍｕ／ｃｍ３であり、５×１０４Ｖ／ｍの電界強度における比抵抗が１０１１Ω・ｃｍ以上であり、
前記現像剤担持体と前記像担持体との間隙を４×１０−４ｍ以下とし、
前記現像バイアスは直流バイアスである、
ことを特徴とする現像装置。
【００２９】
（１０）前記磁性キャリアが形成する磁気ブラシは、前記静電潜像の現像領域において、前記像担持体に接触していることを特徴とする（９）の現像装置。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置及び現像装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００３１】
実施例１
図１は、本発明に係る画像形成装置の実施例１を示す概略構成図であり、図２は本発明における現像装置の実施例１を示す断面図である。
【００３２】
本実施例では、画像形成装置として複写機を例として説明する。同図において、画像形成装置本体のほぼ中央に、像担持体としての円筒状の電子写真感光体（以下「感光ドラム」と称す。）３を備えている。
【００３３】
感光ドラム３は、画像形成装置本体によって矢印方向Ｒに回転自在に支持されており、感光ドラム３の周囲には、その回転方向に沿って順に、感光ドラム３上の電位を消去する除電器７、感光ドラム３の表面を一様に帯電する一次帯電器（帯電装置）２、露光装置６の露光による静電潜像形成部、静電潜像に現像剤（トナー）を付着させて現像剤像（トナー像）を形成する現像器（現像装置）１、トナー像の転写先となる記録材としての記録紙Ｐ上にトナー像を転写する転写帯電器（転写帯電手段）５、記録紙Ｐを感光ドラム３から分離する分離除電針８及び感光ドラム３上の残留トナーを除去するクリーニング装置４等が配置されている。
【００３４】
画像形成装置本体内側の下部、つまり記録紙Ｐの搬送方向の上流側で感光ドラム３の下方には、記録紙Ｐを収納する給紙デッキ１０が配置され、この給紙デッキ１０から記録紙Ｐが供給される。給紙デッキ１０内の記録紙Ｐは、給紙ローラ１１によって給紙され、搬送ローラ１２及びレジストローラ１３を介して、感光ドラム３と転写帯電器５との間の転写部位に供給される。記録紙Ｐは、この転写部位において感光ドラム３からトナー像が転写され、搬送ベルト１４によって定着器９に搬送される。記録紙Ｐ上の未定着トナー像は定着器９によって定着され、記録紙Ｐは最終的なコピーとして、排紙ローラ１９によって排紙トレイ２０上に排紙される。
【００３５】
尚、本実施例における潜像形成手段としての露光装置６による静電潜像方式としては、レーザーの駆動パルス電流の幅（継続時間長）を被記録画像の濃淡に対応して変調するパルス幅変調（ＰＷＭ）方式を使用した。このＰＷＭ方式は、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手段である。
【００３６】
次に、本実施例の現像装置１について図２に基づいて説明する。現像装置１は、中空の回転する円筒である現像スリーブ１０２、現像スリーブ１０２内部にその回転による移動に対して固定配置された磁界発生部材であるマグネットローラ１０３、攪拌スクリュー１０６、１０７、現像剤を現像スリーブ１０２表面に薄層形成するために配置された規制ブレード１０５、及び現像容器１００、にて構成され、現像容器１００には、感光ドラム１と対向した開口部１００ａが設けられている。
【００３７】
ここで、上記の静電潜像方式にて感光ドラム３表面に形成された静電潜像を、上述の図２に示す現像装置１を用いて二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とについて以下に説明する。
【００３８】
まず、現像スリーブ１０２の回転に伴い、内部に現像スリーブ１０２の回転に対して固定されたマグネットローラ１０３の現像容器１００内部側の磁極Ｎ２の位置で、現像スリーブ１０２上に汲み上げられた現像剤は、マグネットローラ１０３の磁極Ｓ２、Ｎ１の位置へと搬送される過程において、現像スリーブ１０２に対してＳ−Ｂギャップをもって配置された規制ブレード１０５によって規制され、現像スリーブ１０２上に薄層形成される。
【００３９】
ここで薄層形成された現像剤が、現像容器１００の開口部１００ａから露出して感光ドラム３に対向している現像主極Ｓ１の位置に搬送されると、磁気力によって磁気ブラシ（穂立）が形成される。この穂状に形成された磁気ブラシによって感光ドラム１上の静電潜像を現像した現像スリーブ１０２上の現像剤は、その後、現像容器１００内部側に設けられた磁極Ｎ３、Ｎ２の反発磁界によって、現像容器１００内に回収される。
【００４０】
ところで、従来例にて説明したように、磁性キャリアとして低磁化量で比抵抗の高いキャリアを使用すると、低濃度部の階調性が向上し、掃きめむらのない均一なハーフトーンを得る現像法が実現でき、本実施例においても、低磁化量、高比抵抗のキャリアを使用している。
【００４１】
本実施例に使用されている低磁化量の磁性キャリアとして、保磁力Ｈｃ＝０〔Ｏｅ〕、１ｋＯｅの磁界中における磁化量σ１０００＝１７０ｅｍｕ／ｃｍ３、５×１０４Ｖ／ｍの電界強度における比抵抗が１０１２Ω・ｃｍ、平均粒径４５μｍの樹脂磁性キャリアを用いた。
【００４２】
ここで使用される磁性キャリアとしては、１ｋＯｅの磁界中における磁化量σ１０００が、３０〜２３０ｅｍｕ／ｃｍ３、好ましくはσ１０００＝１００〜２００ｅｍｕ／ｃｍ３であり、５×１０４Ｖ／ｍの電界強度における比抵抗が１０１１Ω・ｃｍ以上であるものが使用可能である。比抵抗の上限は、１０１４Ω・ｃｍで、それ以上はエッジ強調や白抜け（ホワイトギャップ）といった画像不良が顕著になるので好ましくない。
【００４３】
非磁性トナーとしては、着色樹脂粒子に疎水性コロイダルシリカを外添した平均粒径８μｍの負帯電性のポリエステル系樹脂トナーを用いた。
【００４４】
樹脂磁性キャリアは、バインダー樹脂と磁性金属酸化物及び非磁性金属酸化物とを出発原料として、重合法により製造した。又、磁性キャリアとして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でも構わず、これら磁性キャリアの製造法は特に制限されない。そして、前述のような磁性キャリアと非磁性トナーを重量比９：１になるように混合したものを現像剤として用いた。
【００４５】
このように、磁性キャリアとして低磁化量で比抵抗の高いキャリアを使用すると、従来例にて説明したように、磁化量が低いため磁気ブラシ長が短くなり、現像領域において感光ドラム３に接触する現像剤の感光ドラム３周方向の長さが短くなり、Ｓ−Ｄギャップが広いときに非接触状態になりやすいことと、感光ドラム３上の電荷に対する対向電極効果が低減することで、エッジ部が強調されるといったエッジ強調が発生しやすくなる。
【００４６】
そこで、表１に、今回使用した磁化量σ１０００＝１７０ｅｍｕ／ｃｍ３、比抵抗が１０１２Ω・ｃｍ、平均粒径４５μｍの樹脂磁性キャリアを使用し、現像バイアスとして２ｋＶｐｐ、２ｋＨｚ交流バイアスを重畳した直流バイアス−４００Ｖを印加した場合、及び直流バイアス−４００Ｖのみを印加した場合において、Ｓ−Ｄギャップを３００、４００、５００、６００μｍと変えていったときの、エッジ強調のレベルを示す。
【００４７】
【表１】
2004294501.tif 000003
【００４８】
表１に示した検討結果において、現像スリーブ１０２上の現像剤コート量はＳ−Ｄギャップ４００μｍのときの樹脂磁性キャリアが単位面積あたり２５．０ｍｇ／ｃｍ２を基準として、３００μｍのとき１８．８ｍｇ／ｃｍ２、５００μｍのとき３１．２ｍｇ／ｃｍ２、６００μｍのとき３７．５ｍｇ／ｃｍ２とした。
【００４９】
表１に示すように、Ｓ−Ｄギャップを６００μｍ以上にすると、上記のように、感光ドラム３上の電荷に対する対向電極効果が低減し、トナーによる感光ドラム３の充電が行なわれにくくなり、エッジ強調は悪化する。
【００５０】
しかし、もともと磁化量が低い上に、Ｓ−Ｄギャップを狭くすることで、所定のカブリ取り電位Ｖｂａｃｋに対してＳ−Ｄ間の電界強度が強くなるため、感光ドラムの白地部画像領域へキャリア付着がしやすくなる。
【００５１】
よって、本発明においては、Ｓ−Ｄギャップは、４００μｍ（４×１０−４ｍ）以下とする。低限は、現像スリーブと感光ドラム間における現像剤の滞留を防止するため、好ましくは、１５０μｍ（１．５×１０−４ｍ）以上とする。
【００５２】
Ｓ−Ｄギャップを縮めることによって、エッジ強調が低減されるが、従来例にて説明したように、感光ドラム３へキャリアが付着しやすくなったり、カブリが生じやすくなったりする。よって、カブリ取りバイアスＶｂａｃｋのラチチュードが狭くなる虞が生じる。
【００５３】
そこで、本実施例では、従来では交流電圧に直流電圧を重畳していた現像バイアスに着目した。
【００５４】
図３に本実施例における、Ｖｂａｃｋバイアスを変化させたときの、感光ドラム３上の白地部に付着するカブリトナー反射濃度と感光ドラム上１ｃｍ２の面積の白地部に付着する磁性キャリアの数の関係を示したグラフを示す（カブリキャリア付着ラチチュード）。
【００５５】
図３において、本実施例にて使用した上記の樹脂磁性キャリアを使用し、△、▲は、Ｓ−Ｄギャップ３５０μｍ、現像スリーブ１０２上の現像剤コート量２１．９ｍｇ／ｃｍ２、現像バイアスとして２ｋＶｐｐ、２ｋＨｚの交流バイアスを重畳した直流バイアス−４００Ｖを印加したときの、カブリ反射濃度（△）とキャリア付着量（▲）を示している。
【００５６】
それに対し、○、●は、同樹脂磁性キャリアを使用し、Ｓ−Ｄギャップ３５０μｍ、現像スリーブ１０２上の現像剤コート量２１．９ｍｇ／ｃｍ２、現像バイアスとして直流バイアス−４００Ｖのみを印加したときのカブリ反射濃度（○）とキャリア付着量（●）を示している。
【００５７】
尚、カブリに関しては、感光ドラム３上のカブリ反射濃度が１．５％以上のとき、キャリア付着に関しては、感光ドラム３上１ｃｍ２のキャリアの個数が１０個以上のときに画像不良として顕著になったため、ＮＧとした。
【００５８】
図３より、ＮＧにならない範囲であるＶｂａｃｋラチチュードを検討すると、現像バイアスが交流電圧を重畳した直流バイアスである場合、カブリとキャリア付着を満足するＶｂａｃｋのラチチュードは、１５０Ｖ〜２２５Ｖであり、かなり狭い。一方、現像バイアスを直流バイアスのみとした場合は、カブリとキャリア付着を満足するのＶｂａｃｋのラチチュードは、７５Ｖ〜２５０Ｖとなり、Ｖｂａｃｋラチチュードが特に低い方にかなり広くなる。
【００５９】
これは、現像バイアスとして、交流バイアスを印加することにより感光ドラム３と現像スリーブ１０２との間で感光ドラム３側にトナーを飛ばす強い電界と現像スリーブ１０２側にトナーを戻す強い電界が交互に印加されるので、現像領域においてトナーはミスト状になり現像性が良くなるが、その反面、カブリトナーもドラム３近傍に強電界で運ばれやすくなり、感光ドラム３表面に付着しやすく、又、キャリア付着に関しても、現像領域における強電界によりキャリアにかかる電気的な引力が磁気的な担持力に勝りドラム３側に付着しやすくなるからである。
【００６０】
それに対して、直流バイアスを印加すると、感光ドラム３と現像スリーブ１０２との間で感光ドラム３側にトナーを飛ばす電界が弱く、磁気キャリアにより形成された磁気ブラシ先端のトナーで現像を行なうことになるため現像性が低く、交流バイアスを重畳するときに比べ、カブリが起きにくく、キャリア付着もしにくいため、カブリとキャリア付着を満足するのＶｂａｃｋのラチチュードは広くなる。
【００６１】
しかし、高磁化量の磁性キャリアを現像剤として使用し直流バイアスのみを印加したときは、上述したように現像領域において主に磁気ブラシ先端のトナーが現像に使われるので、現像領域後半にて、現像を終え先端からトナーが除去された磁気ブラシが、現像された感光ドラム３のトナー像をかき取るスキャベジングという現象が顕著になり、画像レベルが著しく低下する。
【００６２】
この時には、本実施例にて使用したような、１ｋＯｅの磁界中における磁化量σ１０００が、σ１０００＝３０〜２３０ｅｍｕ／ｃｍ３、好ましくはσ１０００＝１００〜２００ｅｍｕ／ｃｍ３である、低磁化量の磁性キャリアを使用すると、キャリア同士の磁気引力が弱いため磁気ブラシの穂が柔らかく感光ドラム３に接触し、トナー像のかき取りが起きにくいため、スキャベジングが起きず、画像レベルを著しく損なうことが無い。
【００６３】
以上のように、１ｋＯｅの磁界中における磁化量σ１０００が、σ１０００＝３０〜２３０ｅｍｕ／ｃｍ３、好ましくはσ１０００＝１００〜２００ｅｍｕ／ｃｍ３であり、５×１０４Ｖ／ｍの電界強度における比抵抗が１０１１Ω・ｃｍ以上であるような、低磁化量で比抵抗の高い磁性キャリアを使用し、Ｓ−Ｄギャップを４×１０−４ｍ以下と狭くし、現像バイアスを直流バイアスのみにすることにより、ハーフトーンが均一で、エッジ強調が無く、像担持体にカブリトナーや磁性キャリアが付着することによる画像レベルの低下を防止し、高画質の画像を形成することが出来た。
【００６４】
尚、本発明は、カラー画像形成装置のような、感光ドラム周囲に複数個の現像器を設けた画像形成装置においても、又、静電記録装置のような画像形成装置においても適用できる。
【００６５】
実施例２
次に、図４に基づいて実施例２について説明する。本実施例は実施例１では、潜像形成手段において、ＰＷＭ方式であった静電潜像方式を変えて、２値のデジタル信号に対応した光で露光する方式とした例である。
【００６６】
図４はＰＷＭ方式と２値のデジタル信号に対応した光で露光する方式における感光ドラム３上の静電潜像の状態を示した図である。
【００６７】
図４に示すように、ＰＷＭ方式における多値潜像のハイライト部は、静電潜像の電位コントラストが小さく、又、１ドット当たりの付着トナー量が少ない。そのため、磁気ブラシからトナーを感光ドラムへ現像するとき、磁気ブラシからトナーを引き剥がす電界が弱いため、キャリアとトナーの担持力（鏡映力）の弱いトナー、即ち粒径の大きいトナーから選択的に現像される。
【００６８】
この現象は、現像バイアスとして直流バイアスのみを印加するときには、実施例１で説明したように更に磁気ブラシからトナーを引き剥がす電界が弱いために顕著になる。そして、多量の画像形成を繰り返していくうちに、現像器内にはキャリアとトナーの担持力（鏡映力）の強いトナー、即ち、粒径の小さなトナーが蓄積していく。すると、粒径の小さなトナーはキャリアと強い鏡映力で引き合いキャリア表面を覆ってしまうことで、後から補給されてきたフレッシュトナーはキャリアと接触することができず、帯電できなくなる。その結果、帯電量の低いトナーで飛散やカブリといった問題が発生する。
【００６９】
又、１ドット当たりの付着トナー量が少ないため、感光ドラム３に対して磁気ブラシが摺擦したときにトナーが掻き取られるスキャベジングが見えやすくなるといった問題も発生する。
【００７０】
それに対し、２値のデジタル信号に対応した光で露光する方式では１画素ごとの電位コントラストが、ハイライト部およびハーフトーン部領域とベタ画像領域とで同レベルになるため、磁気ブラシからトナーを引き剥がす電界が強くなり、より帯電量の高いトナーも現像に使われるようになるため、上記に示したような問題が起こりにくくなる。また、ハーフトーン部領域の１画素当たりのトナー量が多くなるため、トナーがかき取られたムラが見えにくくなる。
【００７１】
以上のように、静電潜像方式を２値のデジタル信号に対応した光で露光する方式にすることにより、飛散やカブリといった問題が発生するのを防止し、また磁気ブラシによるスキャベジングを見えにくくすることができた。
【００７２】
実施例３
次に、図５に基づいて実施例３について説明する。本実施例は実施例１をカラー画像形成装置に適用した例である。
【００７３】
本実施例の画像形成装置はカラー多重転写装置であり、装置内には第１、第２、第３、第４の画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが併設され、順次イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像が潜像形成、現像、転写のプロセスを経て形成される。
【００７４】
画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、それぞれ専用の像担持体（感光ドラム）３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを具備し、各感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に各色のトナー像が形成される。各感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに隣接して記録材担持体２１（以下、「記録材担持ベルト２１」と称する。）が設置され、感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に形成された各色のトナー像が、記録材担持ベルト２１上に担持し搬送される記録材Ｐ上に転写される。更に、各色のトナー像が転写された記録材Ｐは、分離帯電器３１により記録材担持ベルト２１から離脱され、定着部９で加熱及び加圧によりトナー像を定着した後、記録画像として装置外に排出される。
【００７５】
感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの外周には、それぞれドラム帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、露光装置６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、現像装置である現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、転写ローラ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ及びクリーナー４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが設けられ、装置の上方部には更に図示しない光源装置及びポリゴンミラー２３が設置されている。光源装置から発せられたレーザー光をポリゴンミラー２３を回転して走査し、その走査光の光束を反射ミラーによって偏向し、ｆθレンズにより感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの母線上に集光して露光することにより、感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に画像信号に応じた潜像が形成される。
【００７６】
現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄには、現像剤としてそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックのトナーと磁性キャリアを混合したものが充填されており、図示しない供給装置によりトナーが補給される。現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、それぞれ感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上の潜像を現像して、イエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像及びブラックトナー像として顕像化する。
【００７７】
記録材Ｐは記録材カセット１０に収容され、そこから複数の搬送ローラ２５及びレジストローラ２５ａを経て記録材担持ベルト２１上に供給され、記録材担持ベルト２１による搬送で感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄと対向した転写部に順次送られる。
【００７８】
記録材担持ベルト２１は、エンドレス形状にしたものか、あるいは継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられている。そして、駆動ローラ２４によりこの記録材担持ベルト２１が回転し、記録材Ｐがレジストローラ２５ａから記録材搬送写ベルト２１に送り出され、記録材Ｐが第１画像形成部Ｐａの転写部へ向けて搬送される。これと同時に画像書き出し信号がオンとなり、それを基準としてあるタイミングで第１画像形成部Ｐａの感光ドラム３ａに対し画像形成を行う。そして感光ドラム３ａの下側の転写部で転写帯電器５ａが電界または電荷を付与することにより、感光ドラム３ａ上に形成された第１色目のトナー像が記録材Ｐ上に転写される。この転写により記録材Ｐは記録材担持ベルト２１上に静電吸着力でしっかりと保持され、第２画像形成部Ｐｂ以降に搬送される。
【００７９】
第２〜第４画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄでの画像形成、転写も第１画像形成部Ｐａと同様に行われる。次いで４色のトナー像を転写された記録材Ｐは、記録材担持ベルト２１の搬送方向下流部で分離帯電器３１により除電して静電吸着力を減衰させることによって、記録材担持ベルト２１の末端から離脱する。
【００８０】
又、記録材Ｐの記録材担持ベルト２１からの離脱位置から記録材担持ベルト２１進行方向下流には記録材担持ベルト２１表面に付着したカブリトナーや飛散トナー等をクリーニングする記録材担持ベルトクリーニングブレード２２が常時記録材担持ベルトに当接されている。
【００８１】
そして、離脱した記録材Ｐは定着装置９に搬送され、定着によりトナー像の混色及び記録材Ｐへの固定が行われ、フルカラーのコピー画像に形成され、排紙トレイ２０に排出される。
【００８２】
尚、本実施例において、現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄには、現像剤として低磁化量の磁性キャリアとイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの非磁性カラートナーからなる二成分現像剤が収容されている。低磁化量の磁性キャリアとして、保磁力Ｈｃ＝０〔Ｏｅ〕、１ｋＯｅの磁界中における磁化量σ１０００＝１７０ｅｍｕ／ｃｍ３、５×１０４Ｖ／ｍの電界強度における比抵抗が１０１２Ω・ｃｍ、平均粒径４５μｍの樹脂磁性キャリアを用い、非磁性トナーとしては、着色樹脂粒子に疎水性コロイダルシリカを外添した平均粒径８μｍの負帯電性のポリエステル系樹脂トナーを用いた。そして、磁性キャリアと非磁性トナーを重量比９：１のなるように混合したものを現像剤として用いた。
【００８３】
又、Ｓ−Ｄギャップ３５０μｍ、現像スリーブ上の現像剤コート量２１．９ｍｇ／ｃｍ２、現像バイアスとして、直流バイアスのみを使用した。
【００８４】
こうした、画像形成部を複数個設けたインライン方式の画像形成装置においても、二成分現像器をそれぞれ使用して、磁性キャリアや、Ｓ−Ｄギャップ、現像バイアスの条件を実施例１と同様にして、同様の効果を上げることができ、更に、実施例２のように潜像形成方式を２値のデジタル信号に対応した光で露光する方式にすることにより、磁気ブラシのスキャベジングを見えにくくすることができる。
【００８５】
又、更に、本実施例において、記録材担持ベルト２１として、シームレスに加工可能で低コストに製造できるフッ素系樹脂であるＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）を使用した。
【００８６】
フッ素系樹脂フィルムは、安価であり、離型性がよく、表面に汚れが付着しにくいので、記録材担持ベルトとして好適であり、多く使用されている。ＰＶＤＦ以外にＥＴＦＥ（四フッ化エチレン−エチレン共重合体）、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、ＰＦＡ，ＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＥＣＴＦＥ（エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体）、ＥＰＥ（ＰＦＡ−ＦＥＰ）等も好適である。
【００８７】
又、ゴム材料もシームレスに加工可能で低コストに製造できるベルトとして好適である。例えば、クロロプレンゴム、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体）、ＮＢＲ（二トリルブタジエンゴム）、ウレタンゴム等が挙げられる。
【００８８】
しかし、フッ素系樹脂ベルトやゴムベルトは反面、表面硬度が低いという特徴がある。そのため、現像により感光ドラム３ａ〜３ｄ上にキャリアが付着し、転写部まで搬送されてくると、感光ドラム３ａ〜３ｄと転写帯電器５ａ〜５ｄの挟み込む圧力により、記録材担持ベルト２１の表面はキャリアで傷ついてしまう。しかも、記録材担持ベルト２１にキャリア傷を付ける転写部が４つあるので、ベルト２１が急速に劣化してしまう。すると、ベルト２１上に形成したトナーパッチ画像を光濃度センサーにより読み取り現像器１ａ〜１ｄ内のトナーと磁性キャリアの比を制御するパッチ検ＡＴＲや画像濃度の調整を行なう制御をする場合において、ベルト３表面の傷により光濃度センサーの出射光に対して反射光が著しく低下し、濃度を検知できなくなり、制御が出来なくなる不具合が発生した。
【００８９】
又、記録材担持ベルト２１表面に付着したカブリトナーや飛散トナー等をクリーニングするためにベルトに当接させたクリーニングブレード２２がキャリア傷によりエッジが欠けてしまい、クリーニング不良が発生する問題があった。
【００９０】
こうした、フッ素化合物やゴム部材で形成された搬送ベルトを使用した画像形成装置においても、二成分現像器をそれぞれ使用して、磁性キャリアや、Ｓ−Ｄギャップ、現像バイアスの条件を実施例１と同様にして、同様の効果を上げることができ、更に、実施例２のように潜像形成方式を２値のデジタル信号に対応した光で露光する方式にすることにより、磁気ブラシのスキャベジングを見えにくくすることができる。
【００９１】
つまり、実施例１と同様に、スキャベジングや感光ドラムへのカブリトナー、キャリア付着による画像不良を防止し、高解像度の画像レベルの高い良好なカラー画像が得られると同時に、安価で表面硬度の低い記録材担持ベルト等の搬送ベルトを使用してものキャリア傷による画像濃度制御の不具合や、搬送ベルトのクリーニング不良といった問題が発生しないようになった。
【００９２】
又、図６に示すような中間転写ベルト２０１を使用し、中間転写ベルト２０１上に各画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、ＰＣ、Ｐｄにて形成したトナー像を重ねて転写し、それを一括して記録材Ｐに転写する中間転写ベルト方式の画像形成装置においても、記録材担持ベルト方式の画像形成装置同様に搬送ベルトである中間転写ベルトのキャリア傷により、同様の問題が発生したが、本実施例のような構成をとることで解決された。
【００９３】
以上のような構成により、ハーフトーンが均一で、エッジ強調が無く、像担持体にカブリトナーや磁性キャリアが付着することによる画像レベルの低下を防止し、高画質の画像を形成できる画像形成装置を提供することができる。又、低コストでシームレスに加工可能なベルトを使用しても濃度変動が起こらず、ベルトクリーニング不良が発生しないような画像形成装置を提供することができる。
【００９４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、磁性キャリアと非磁性トナーを含む現像剤を収容するとともに、像担持体に対向する開口部を有する現像容器と、開口部に回転自在に配設された現像剤担持体と、現像剤担持体の内部に、現像剤担持体の回転に対して固定された複数の磁極を有する磁界発生部材と、を備え、磁界発生部材により現像容器内の現像剤を現像剤担持体表面に担持搬送し、現像剤担持体に現像バイアスを印加させることにより像担持体上の静電潜像を現像する現像装置であり、磁性キャリアは、１ｋＯｅの磁界中における磁化量σ１０００が、σ１０００＝３０〜２３０ｅｍｕ／ｃｍ３、好ましくはσ１０００＝１００〜２００ｅｍｕ／ｃｍ３であり、５×１０４Ｖ／ｍの電界強度における比抵抗が１０１１Ω・ｃｍ以上であり、現像剤担持体と像担持体との間隙を４×１０−４ｍ以下とし、現像バイアスは直流バイアスのみであることを特徴とする現像装置、及びそれを備えた画像形成装置であるので、ハーフトーンが均一で、エッジ強調が無く、像担持体にカブリトナーや磁性キャリアが付着することによる画像レベルの低下を防止し、高画質の画像を形成することが出来る。又、画像形成装置において、安価な記録材担持ベルトや中間転写ベルト等の搬送ベルトを使用しても、ベルトのキャリア傷による画像濃度制御の不具合や、ベルトのクリーニング不良といった問題を防止することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る現像装置の一例を示す断面図である。
【図３】カブリ取りバイアスＶｂａｃｋの現像スリーブ付着量とカブリ反射濃度に対するラチチュードにおける現像バイアスの種類による違いを示すグラフである。
【図４】本発明に係る潜像形成手段による潜像形成方式の違いを説明する説明図である。
【図５】本発明に係る画像形成装置の他の例を示す概略構成図である。
【図６】本発明に係る画像形成装置の他の例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１                    現像器（現像装置）
３                    感光ドラム（像担持体）
５                    転写帯電器
６                    露光装置（潜像形成手段）
２１                  転写ベルト（搬送ベルト）
１００                現像容器
１０２                現像スリーブ（現像剤担持体）
１０３                マグネットローラ（磁界発生部材）
１１０                現像バイアス電源
２０１                中間転写ベルト（搬送ベルト）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004294501.tif 000008
【図６】
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