JP4510493B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、像担持体と、該像担持体を帯電する帯電装置と、像担持体上に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像する現像装置と、該像担持体の該現像剤を被転写材に転写する転写手段と、を有し、該現像装置が該像担持体上に残留した転写残現像剤を回収する画像形成装置に関する。

例えば電子写真画像形成装置において被現像体（像担持体）としての電子写真感光体に形成した静電潜像を一成分現像剤で現像する、従来の一成分現像方式としては、（１）非磁性接触現像方式と（２）磁性非接触現像方式が広く用いられている。

（１）非磁性接触現像方式
誘電体層をもつ現像ローラ（現像剤担持体）上に、非磁性現像剤を担持し感光体の表面に接触させて現像を行う方式が提案されている（例えば、特許文献１参照）。現像装置（以下、現像器と記す）内の現像剤は機械的攪拌機構や重力により現像ローラに供給する。現像ローラに接触する弾性ローラを設け現像剤の搬送供給を行う。この弾性ローラは、現像ローラ上の現像剤を均一にする目的から、感光体に移行せずに現像ローラに残った現像剤を一旦除去する機能も担っている。感光体の基材と現像ローラの間にはＤＣバイアスが印加される。
（２）磁性非接触現像方式
この方式（例えば、特許文献２及び特許文献３参照）は、磁性一成分現像剤を用い、マグネットを内包した現像スリーブ（現像剤担持体）に現像剤を担持し、現像スリーブの表面から所定の微小間隙をおいて感光体に対向させ、この間隙を飛翔する現像剤により現像する。現像器内の現像剤は、機械的攪拌機構や重力により現像スリーブに搬送されるとともに、現像剤はマグネットによる一定の磁力を受けて現像スリーブに供給される。そして、規制手段により現像スリーブ上に一定の現像剤層を形成し、現像に用いられる。マグネットにより現像剤に働く力は現像剤の搬送のみでなく、現像部においても積極的に使用される。現像部においては現像剤が非画像部に移行しカブリなどの画像不良が発生するのを防止する。つまり、現像時に現像剤は現像スリーブに内包したマグネットに向かい磁力を受けているからである。現像剤の飛翔にはＤＣバイアスにＡＣバイアスを重畳したバイアスが使用される。ＤＣバイアス電圧は、感光体の画像部電位と非画像部電位の間の値に調整される。更に、ＡＣ電圧を重畳し、画像部及び非画像部に対し現像剤が往復運動することにより現像剤で画像部を現像する。

（３）クリーナレス（トナーリサイクル）システム
装置構成の簡略化や廃棄物を無くすという観点から、転写方式の画像形成装置において感光体の転写工程後の表面清掃手段である専用のドラムクリーナーを廃し、トナーを装置内でリサイクルする電子写真プロセスの提案がされている。例えば、前述の非磁性接触現像方式を用いて、現像時に同時に転写残となった現像剤を回収する画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献４参照）。

また、前述の磁性非接触現像方式を用いて、現像時に同時に転写残となった現像剤を回収する画像形成装置も提案されている（例えば、特許文献５参照）。
特開２００１−９２２０１号公報 特開昭５４−４３０２７号公報 特開昭５５−１８６５６号公報 特許第２５９８１３１号公報 特開平１０−３０７４５５号公報

前記(１)の従来の非磁性接触現像方式においては、カブリ性能の低下が問題であった。弾性ローラによる機械的剥ぎ取りを繰り返すうちにトナーの特性が低下し、トナーの摩擦帯電特性などの低下により、カブリを悪化させることがある。カブリとは、本来印字しない白部（未露光部）においてトナーがわずか現像され地汚れのように現れる画像不良のことである。トナー特性低下防止のために弾性ローラの摺擦力を弱めることも可能であるが、ゴースト画像不良との両立が困難である。ここでゴースト画像は、現像ローラの前周回に現像したトナー量の履歴が次周回以降に均一な中間調画像中に現像ローラ外周の位相差をもって濃度ムラが現れる現象である。また、ゴーストがあるということは、剥ぎ取られずに現像ローラ上に留まるトナーがあるということを意味する。

つまり、弾性ローラによる摺擦を連続的に受けることからトナーの特性低下の観点からも好ましくない。摺擦力の調整は、カブリとゴーストの観点から背反するだけでなく、カブリ単独の問題においても背反する問題を持っている。

また、トナー特性が低下してくると、現像器内の循環の影響を受けやすいという問題も生じた。具体的には、機械的あるいは重力を使用した循環において、特に現像ローラ周辺でほとんど剤（現像剤、トナー）が入れ替わらず循環しない領域ができる。一方循環している剤は一定の特性低下が生じている。このように二種類の剤が、容器内のトナーが減少したときに、混ざると凝集などを生じカブリなどの問題を生じた。更に、弾性ローラそのものに起因する画像不良がある。弾性ローラはトナーの剥ぎ取り供給性能の観点から、スポンジ形態のものが使用されるが、このスポンジのセルに現像剤が圧縮され凝集塊を作り、これらがスポンジから外れ表面に出てくると、特に中間調に画像欠陥を生じる。また、クリーナレスとの組合せにおいては、弾性ローラに紙粉が入り込み、弾性ローラ周期の画像不良を生じる。

一方、前記（２）の磁性非接触現像方式においては、磁気穂による画像不良がある。細線の均一性が、縦横で異なるという問題がある。磁気穂が感光体（感光ドラム）進行方向と並行に移動しながら現像するときは、細線の均一性が良く、それと直行する方向は途切れがちになる。また、画像エッジ不良を生じる。高濃度部のエッジ、特にプロセス下流側が濃く現像され、また、高濃度部に隣接する中間調部分のエッジが薄く現像される。要因は、非接触でＡＣ電界により現像剤を往復させながら現像することにあると予想する。現像部においてトナーが面方向に移動し、特にエッジ部下流にトナーが滞留し、逆にエッジの外部からトナーを引き寄せ上記のような画像不良を生じる。更に、クリーナレスシステムの画像形成装置においては、非接触であるため、感光ドラム上のトナーを回収する能力が低く、転写残がゴーストとなってベタ白や中間調に表れるという問題がある。また、ベタ黒中に白点を生じる。この白点は、高温高湿下で、現像ローラと感光ドラムの間に紙粉が混入したときに生じやすい。現像ローラと感光ドラム間にバイアスリークが生じその結果、感光ドラム上の潜像電位が上昇（負に）したためと予想される。

更に、従来接触現像装置においては、ベタ白中に画像不良を生じることがある。この不良はスリーブ周期で発生し、数ミリ巾の大きな画像不良となる。原因としては、現像ローラと感光ドラムの接触により間に挟まれた現像剤が現像ローラに強固に静電付着する結果生じると予想される。

加えて、トナー飛散という問題もある。現像剤を現像ローラに担持する力が低下するとトナーは機内に飛散し、様々なトラブルの原因となる。

本発明は以上のような課題を解決し、新たに優れた画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は下記の構成を特徴とする画像形成装置である。

本発明（１）
像担持体と、該像担持体を帯電する帯電装置と、像担持体上に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像する現像装置と、該像担持体の該現像剤を被転写材に転写する転写手段と、を有し、該現像装置が該像担持体上に残留した転写残現像剤を回収する画像形成装置において、
該現像装置は、現像剤担持体と、現像剤担持体上の現像剤を一定量に規制する現像剤量規制手段と、を有し、該現像剤担持体が該現像剤を介して該像担持体を押圧しながら該静電潜像を該現像剤で現像するよう構成され、
現像剤担持体表面が弾性体であり、該現像剤が一成分磁性トナーであり、該現像剤は現像剤担持体内部に設けられた固定の磁場発生手段によって該現像剤担持体に引き寄せられ、現像に臨み量規制された該現像剤の単位面積当たりの現像剤量が５〜１６ｇ／ｍ^２であるとともに、現像剤担持体上の現像剤が規制される該現像剤量規制手段と該現像剤担持体との当接位置において、該固定の磁界発生手段により発生する磁束密度Ｂの関係が（１）式を満たし、
｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜≦０．５ ・・・ （１）式
ここで、｜Ｂ｜は、磁束密度Ｂの大きさ（｜Ｂ｜＝｜Ｂｒ ² +Ｂθ ² ｜ ^１／２ ）であり、Ｂｒは、該現像剤担持体表面に形成される磁束密度Ｂのうち、該現像剤担持体表面に対して垂直成分、Ｂθは該現像剤担持体表面に対して水平成分であり、
該現像剤担持体表面の弾性体の比誘電率εｓと該現像剤量規制手段の比誘電率εｂの関係が（２）式を満たすことを特徴とする画像形成装置。
εｓ≦εｂ ・・・ （２）式

本発明（２）
該現像剤担持体上の現像剤が規制される該現像剤量規制手段と該現像剤担持体との当接位置において、該固定の磁界発生手段により発生する磁束密度の関係が(３)式を満たすことを特徴とする（１）に記載の画像形成装置。
｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜≦０．３ ・・・ (３)式

本発明（３）
直流バイアスを印加する電圧印加手段を具備し、該直流バイアスを該現像剤担持体に印加して、該静電潜像を該現像剤で現像することを特徴とする（１）または（２）に記載の画像形成装置。

本発明（４）
直流バイアスに交番バイアスを重畳したバイアスＶを印加する電圧印加手段を具備し、該現像バイアスの絶対値の最大値｜Ｖ｜ｍａｘと該帯電装置により像担持体表面を帯電する所定の電圧値Ｖｄ（暗電位）の関係が｜Ｖ｜ｍａｘ≦｜Ｖｄ｜を満たし、該現像バイアスＶを該現像剤担持体に印加して、該静電潜像を該現像剤で現像することを特徴とする（１）乃至（３）の何れか１つに記載の画像形成装置。

１）本発明（１）によれば、以下の点において効果がある。

（効果１）・・・表１のａ）カブリ評価に記載
現像剤担持体表面が弾性体であり、現像剤が一成分磁性トナーであり、該現像剤は該現像剤担持体内部に設けられた固定の磁場発生手段によって現像剤担持体に引き寄せられ、該現像剤担持体上の現像剤が規制される該現像剤量規制手段と該現像剤担持体との当接位置において、該固定の磁界発生手段により発生する磁束密度Ｂの関係が｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜≦０．５を満たすことにより、現像剤を現像剤担持体表面に磁気的に搬送されるため、現像剤供給ローラを必要とせず、現像剤に与えるストレスを低下させることができ、水平磁界が支配的な領域で規制することで、現像剤量規制部材と現像剤担持体間の押圧力も小さいため、現像剤に与えるストレスを低下させることから、印字枚数（特に低印字率時に）が増えたときにも、著しく現像剤の劣化を抑制し、現像剤劣化に伴うカブリ量の増加を抑制することができる。

（効果２）・・・表１のａ）カブリ評価に記載
（効果１）の効果に加え、金属でない弾性層を有することから、現像剤表面の比誘電率を低下させるため、現像剤の入れ替わり性および電荷付与性の向上による現像剤の劣化が進行しても高い電荷付与性を有するため、現像剤劣化に伴うカブリ量の増加を抑制することができる。

（効果３）・・・表１のｂ）カブリ（トナー切れ）評価に記載
現像剤担持体表面が弾性体であり、現像剤が一成分磁性トナーであり、該現像剤は該現像剤担持体内部に設けられた固定の磁場発生手段によって現像剤担持体に引き寄せられ、磁気的に搬送されるため、現像剤を現像剤担持体上に供給する現像剤供給ローラを必要としないことから、著しく現像剤の劣化を防止し、トナー切れ時にカートリッジ振りによる劣化現像剤と劣化の小さい現像剤の混合によるカブリ量の増加を抑制することができる。

（効果４）・・・表１ｃ）ゴースト画像評価に記載
現像剤担持体表面が弾性体であり、現像剤が一成分磁性トナーであり、該現像剤は該現像剤担持体内部に設けられた固定の磁場発生手段によって現像剤担持体に引き寄せられ、現像に臨み量規制された該現像剤の単位面積当たりの現像剤量が５〜１６ｇ/ｍ^２であるとともに、該現像剤担持体上の現像剤が規制される該現像剤量規制手段と該現像剤担持体との当接位置において、該固定の磁界発生手段により発生する磁束密度Ｂの関係が｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜≦０．５を満たすことにより、現像剤を現像剤担持体表面に磁気的に搬送されるため、水平磁界が支配的な領域でのトナー量の規制、金属の比誘電率より低い弾性層を有し、トナーの入れ替わりが可能な現像剤の量を規制することにより、トナーの入れ替わり性の向上、電荷付与性の向上するため、ゴースト画像不良を抑制することができる。

（効果５）・・・（効果１）と（効果４）の両立
現像剤担持体表面が弾性体であり、現像剤が一成分磁性トナーであり、該現像剤は該現像剤担持体内部に設けられた固定の磁場発生手段によって現像剤担持体に引き寄せられ、現像に臨み量規制された該現像剤の単位面積当たりの現像剤量が５〜１６ｇ/ｍ^２であるとともに、該現像剤担持体上の現像剤が規制される該現像剤量規制手段と該現像剤担持体との当接位置において、該固定の磁界発生手段により発生する磁束密度Ｂの関係が｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜≦０．５を満たすことにより、現像剤を現像剤担持体表面に磁気的搬送されるため、カブリとゴースト画像不良を抑制を両立することができる。

（効果６）・・・表１のｆ）ベタ白画像不良評価に記載
現像剤担持体が像担持体に押圧しながら静電潜像を現像剤で現像し、該現像剤担持体表面が弾性体であり、現像剤が一成分磁性トナーであり、該現像剤は該現像剤担持体内部に設けられた固定の磁場発生手段によって現像剤担持体に引き寄せられ、現像に臨み量規制された該現像剤の単位面積当たりの現像剤量が５〜１６ｇ/ｍ２であるとともに、該現像剤担持体上の現像剤が規制される該現像剤量規制手段と該現像剤担持体との当接位置において、該固定の磁界発生手段により発生する磁束密度Ｂの関係が｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜≦０．５を満たすことにより、現像剤を現像剤担持体表面に磁気的に搬送されるため、水平磁界が支配的な領域でのトナー量の規制、金属の比誘電率より低い弾性層を有し、トナーの入れ替わり性を著しく低下させない量に現像剤の量を規制することにより、トナーの入れ替わり性の向上、電荷付与性の向上により、ベタ白画像不良を抑制することができる。

（効果７）・・・表１のｇ）中間調画像欠陥評価に記載
現像剤担持体表面が弾性体であり、現像剤が一成分磁性トナーであり、該現像剤は該現像剤担持体内部に設けられた固定の磁場発生手段によって現像剤担持体に引き寄せられ、該現像剤担持体上の現像剤が規制される該現像剤量規制手段と該現像剤担持体との当接位置において、該固定の磁界発生手段により発生する磁束密度Ｂの関係が｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜≦０．５を満たすことにより、現像剤を現像剤担持体表面に磁気的に搬送されるため、現像剤供給ローラを必要とせず、現像剤に与えるストレスを低下させることができ、水平磁界が支配的な領域で規制することで、現像剤量規制部材と現像剤担持体間の押圧力も小さいため、現像剤に与えるストレスを低下し、金属より低い比誘電率を有する弾性層のため、入替わり性が向上するため、トナー凝集塊の生成を抑制し、異物の混入やトナー凝集体が生成しても中間調画像欠陥が発生するのを著しく抑制することができる。

（効果８）・・・表１のｈ）ベタ黒濃度画像評価に記載
現像剤担持体表面が弾性体であり、現像剤が一成分磁性トナーであり、該現像剤は該現像剤担持体内部に設けられた固定の磁場発生手段によって現像剤担持体に引き寄せられ、該現像剤担持体上の現像剤が規制される該現像剤量規制手段と該現像剤担持体との当接位置において、該固定の磁界発生手段により発生する磁束密度Ｂの関係が｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜≦０．５を満たすことにより、現像剤を現像剤担持体表面に磁気的に搬送されるため、現像剤供給ローラを必要とせず、現像剤に与えるストレスを低下させることができ、水平磁界が支配的な領域で規制することで、現像剤量規制部材と現像剤担持体間の押圧力も小さいため、現像剤に与えるストレスを低下し、金属より低い比誘電率を有する弾性層のため、入替わり性が向上するため、トナーに外添したトナーより小粒径の剤の剥がれの発生を抑制し、外添剤の剥がれが生じ、スリーブ表面に外添剤が付着し、現像剤の電荷付与性の低下によるベタ黒濃度低下を抑制することができる。

（効果９）・・・表１のｉ）階調性画像評価に記載
現像剤担持体が像担持体に押圧しながら静電潜像を現像剤で現像し、該現像剤担持体表面が弾性体であり、現像剤が一成分磁性トナーであり、該現像剤は該現像剤担持体内部に設けられた固定の磁場発生手段によって現像剤担持体に引き寄せられ、該現像剤担持体上の現像剤が規制される該現像剤量規制手段と該現像剤担持体との当接位置において、該固定の磁界発生手段により発生する磁束密度Ｂの関係が｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜≦０．５を満たすことにより、現像剤を現像剤担持体表面に磁気的に搬送されるため、水平磁界が支配的な領域でのトナー量の規制、金属の比誘電率より低い弾性層を有するため、電荷付与性の向上、コート層の均一電荷分布性の向上により階調性が向上する。

（効果１０）・・・図１９の評価による効果
現像剤担持体が像担持体に押圧しながら静電潜像を現像剤で現像し、該現像剤担持体表面が弾性体であり、現像剤が一成分磁性トナーであり、該現像剤は該現像剤担持体内部に設けられた固定の磁場発生手段によって現像剤担持体に引き寄せられ、該現像剤担持体上の現像剤が規制される該現像剤量規制手段と該現像剤担持体との当接位置において、該固定の磁界発生手段により発生する磁束密度Ｂの関係が｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜≦０．５を満たすことにより、現像剤を現像剤担持体表面に磁気的搬送されるため、水平磁界が支配的な領域でのトナー量の規制、金属の比誘電率より低い弾性層を有し、電荷付与性の向上、コート層の均一電荷分布性の向上により、環境変動、経時変化によるトナー層のコート量の変動に対して、ベタ黒濃度とゴーストの画像不良が生じにくく、マージンが広がる。 （効果１１）・・・実施例９に記載
εｓ≦εｂであることにより、現像剤担持体表面と現像剤量規制部材の当接位置上流において、トナーの入替わり性を向上、電荷付与性の向上によりゴースト画像不良を抑制することができる。

２）本発明（２）によれば、以下の点において効果がある。

前記本発明（１）の効果１〜１１の効果あることはもちろん、それ以外において以下の点において効果がある。

（効果１２）・・・図１８の評価による効果
現像剤担持体上の現像剤が規制される現像剤量規制手段と現像剤担持体との当接位置において、固定の磁界発生手段により発生する磁束密度Ｂの関係が｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜≦０．３を満たすことにより、前記効果１〜１１の効果の向上をすることができる。

３）本発明（３）によれば、以下の点において効果がある。
前記本発明（１）〜（２）の（効果１）〜（効果１２）の効果があることはもちろん、それ以外において以下の点において効果がある。

（効果１３）・・・表１のｄ）ヘアライン均一性評価に記載
現像バイアスとして、直流電圧を印加し、現像剤担持体が像担持体を押圧しながら静電潜像を現像剤で現像することでトナーの尾引きを抑制し、細線均一性を向上することができる。

（効果１４）・・・表１のｅ）画像エッジ不良評価に記載
現像バイアスとして、直流電圧を印加し、現像剤担持体が像担持体を押圧しながら静電潜像を現像剤で現像することで、高濃度部のエッジ、特にプロセス下流側が濃く現像され、また、高濃度部に隣接する中間調部分のエッジが薄く現像され画像エッジ不良を抑制することができる。

４）本発明（４）によれば、以下の点において効果がある。

前記本発明（１）〜（３）の（効果１）〜(効果１４)の効果があることはもちろん、それ以外において以下の点において効果がある。

（効果１５）・・・実施例１０に記載
現像バイアスとして、直流電圧に交番電圧を重畳し、｜Ｖ｜ｍａｘ≦｜Ｖｄ｜をみたしものを印加し、現像剤担持体が像担持体を押圧しながら静電潜像を現像剤で現像することでトナーの尾引きを抑制し、細線均一性を向上することができる。

（効果１６）・・・実施例１０に記載
現像バイアスとして、｜Ｖ｜ｍａｘ≦｜Ｖｄ｜をみたし、直流電圧に交番電圧を重畳したものを印加し、現像剤担持体が像担持体を押圧しながら静電潜像を現像剤で現像することで、高濃度部のエッジ、特にプロセス下流側が濃く現像され、また、高濃度部に隣接する中間調部分のエッジが薄く現像され画像エッジ不良を抑制することができる。

以上述べたように、本発明によれば、従来の現像装置にある課題（カブリ、トナー切れ前のカブリ、濃度、ゴースト、ヘアライン均一性、画像エッジ不良、ベタ白画像不良、階調性低下、中間調画像欠陥）に対しバランスよく性能向上を図ることが出来る。特に、階調性、ベタ白画像不良と、ヘアライン均一性においては、トナー規制ブレードの現像スリーブへの当接位置と磁極の関係およびトナーコート層のコート量を適切に保つことにより、改善される。

更に、本発明はトナーリサイクルシステムの画像記録装置においても有効であり、クリーナレス回収性、中間調画像欠陥、紙粉による中間調画像欠陥、ベタ黒画像欠陥などに有効である。特に、クリーナレスシステムにおいては、ベタ白画像不良が発生すると転写ローラのよごれを発生し、帯電ローラの汚れのため全く帯電できなくなり、全面黒の画像となり、定着器に被転写材が巻きつき装置故障を生じるが、本発明においては、著しく抑制することができる。

また、経時的変化、環境変動、トナーコート量の変動等が生じても、上述の効果を安定的に維持することができる。

《実施形態１》
図１は本発明に従う画像記録装置（画像形成装置）の概略構成図である。この画像記録装置は、転写式電子写真プロセス利用のレーザプリンタである。

（１）画像記録装置の全体的な概略構成
１は像担持体（被現像体）であり、本例ではφ２４ｍｍの回転ドラム型の負極性ＯＰＣ感光体（ネガ感光体、以下、感光ドラムと記す）である。この感光ドラム１は矢印の時計方向に周速度８５ｍｍ／ｓｅｃ（＝プロセススピードＰＳ、印字速度）の一定速度をもって回転駆動される。

２は感光ドラム１の帯電手段としての帯電ローラであり、像担持体表面である感光ドラム表面を帯電する。この帯電ローラ２は導電性の弾性ローラであり、２ａは芯金、２ｂは導電性弾性層である。この帯電ローラ２を感光ドラム１に所定の押圧力で圧接させて感光ドラム１との間に帯電部ｎを形成させてある。本例ではこの帯電ローラ２は感光ドラム１の回転に従動して回転する。

Ｓ１は帯電ローラ２に帯電バイアスを印加する帯電電源である。本例ではこの帯電電源Ｓ１から帯電ローラ２との間の接触部に放電開始電圧以上の直流電圧を印加する。具体的には帯電バイアスとして−１３００Ｖの直流電圧を印加して、感光ドラム１面を帯電電位（暗部電位）−７００Ｖに一様に接触帯電させている。

４はレーザダイオード・ポリゴンミラー等を含むレーザビームスキャナ（露光装置）である。このレーザビームスキャナ４は目的の画像情報の時系列電気ディジタル画素信号に対応して強度変調されたレーザ光を出力し、該レーザ光で上記回転感光ドラム１の一様帯電面を走査露光Ｌする。感光ドラム１の一様帯電処理面をレーザ光で全面露光した場合、感光ドラム面の電位が−１５０Ｖになるようにレーザーパワーは調整されている。

この走査露光Ｌにより回転感光ドラム１の面に目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。

６０Ａは後述する実施例１の現像装置（現像器）である。トナーｔは一定の摩擦帯電を帯び、現像バイアス印加電源Ｓ２により現像剤担持体（トナー担持体）としての現像スリーブ６０ｂと感光ドラム１との間に印加された現像バイアスにより現像領域ａにおいて感光ドラム１上（像担持体上）の静電潜像を顕像化する。この現像装置６０Ａについては、後述する各実施例及び比較例にて詳述する。

６は接触転写手投としての中抵抗の転写ローラであり、感光ドラム１に所定に圧接させて転写ニップ部ｂを形成させてある。この転写ニップ部ｂに不図示の給紙部から所定のタイミングで被記録体としての被転写材（以下、転写材と記す）Ｐが給紙され、かつ転写ローラ６に転写バイアス印加電源Ｓ３から所定の転写バイアス電圧が印加されることで、感光ドラム１側のトナー像が転写ニップ部ｂに給紙された転写材Ｐの面に順次に転写されていく。

本例で使用の転写ローラ６は、芯金６ａに中抵抗発泡層６ｂを形成した、ローラ抵抗値５×１０⁸Ωのものであり、＋２．０ｋＶの電圧を芯金６ａに印加して転写を行なった。転写ニップ部ｂに導入された転写材Ｐはこの転写ニップ部ｂを挟持搬送されて、その表面側に回転感光ドラム１の表面に形成担持されているトナー画像が順次に静電気力と押圧力にて転写されていく。

７は熱定着方式等の定着装置である。転写ニップ部ｂに給紙されて感光ドラム１側のトナー画像の転写を受けた転写材Ｐは回転感光ドラム１の面から分離されてこの定着装置７に導入され、トナー画像の定着を受けて画像形成物（プリントコピー）として装置外へ排出される。

８は感光ドラムクリーニング装置であり、感光ドラム１上に残留した転写残トナー（転写残現像剤）をクリーニングブレード８ａで掻き落として廃トナー容器８ｂに回収する。

そして、感光ドラム１は再度帯電装置２により帯電され、繰り返して画像形成に用いられる。

９Ａは感光ドラム１、帯電ローラ２、現像装置６０Ａ、ドラムクリーナー８を一体で形成したプロセスカートリッジであり、画像形成装置から着脱可能な構成とした。即ち、画像形成装置はプロセスカートリッジ９Ａを取り外し可能に装備するものである。

《実施形態２》
図２は本発明の現像装置を用いた第二の実施形態の画像記録装置を示す概略構成図である。本実施形態の画像記録装置は、転写式電子写真プロセス利用、トナーリサイクルプロセス（クリーナレスシステム）のレーザプリンタである。前述の実施形態１の画像記録装置と同様の点については再度の説明を省略し、異なる点について述べる。

本形態において最も異なる点は、ドラムクリーナー８を廃し、転写残トナーをリサイクルするところにある。転写残トナーが帯電などのほかのプロセスに悪影響を及ぼさないように循環させ、トナーを現像器に回収する。具体的には、実施形態１に対し以下の構成を変更した。

帯電について、帯電ローラ2は実施形態１と同様のものを用いているが、本形態では帯電ローラ２の駆動を行っている。帯電ローラ２の表面の速度と感光ドラム１の表面速度（プロセススピード）が同じになるように帯電ローラの回転数を調整する。帯電ローラ２を駆動することにより、帯電ローラは感光ドラム１及び当接部材２０と確実に接触し、トナーをマイナスに（正規の極性）に帯電する。また、帯電ローラ２には、帯電ローラのトナー汚れを防止する目的から帯電ローラ当接部材２０を備える。帯電ローラ２がその帯電極性と逆極性（プラス極性）のトナーで汚れた場合であっても、トナーの電荷をプラスからマイナスへと帯電し、帯電ローラから速やかに吐き出し現像器にて現像同時クリーニングにより回収することが可能となる。当接部材２０は、１００μｍのポリイミドのフィルムを使用し、線圧１０（Ｎ／ｍ）以下で帯電ローラ２に当接した。ポリイミドはトナーに対し負電荷を与える摩擦帯電特性を有していることから使用した。

９Ｂは感光ドラム１、帯電ローラ２、帯電ローラ当接部材２０、現像装置６０Ａを一体で形成したプロセスカートリッジであり、画像形成装置から着脱可能な構成とした。即ち、画像形成装置はプロセスカートリッジ９Ｂを取り外し可能に装備するものである。

《実施例及び比較例》
[実施例１]
接触、弾性スリーブ、極間位置規制、（金属ブレード）
本実施例の現像装置６０Ａ（図１，図2）について説明する。

６０ｂは固定の磁界発生手段としてのマグネットロール６０ａを内包させた、現像剤担持体（現像剤担持搬送部材）としての現像スリーブである。現像スリーブ６０ｂはアルミシリンダー６０ｂ１上に非磁性の導電弾性層６０ｂ２を形成して構成され、感光ドラム１に対し一定の加圧量をもって当接されている。即ち、現像剤担持体表面が弾性体である。感光ドラムと現像スリーブ間の圧力は、引抜き圧で２００Ｎ／ｍになるよう調整した。引抜き圧とは、当接させる２つの部材の間に、厚さ３０μｍの２枚のＳＵＳ板で挟んだ同じく３０μｍのＳＵＳ板を挟みそのＳＵＳ板を引抜くときの力をＳＵＳ板の長さ１ｍあたりに換算した線圧相当値である。

現像スリーブ６０ｂの製造方法は、非磁性の導電性弾性層６０ｂ２となる材料を混練し、これを押出し成形して、アルミスリーブ６０ｂ１上に層６０ｂ２として接着し、接着後該層６０ｂ２を厚さ５００μｍに研摩して作製した。現像スリーブ６０ｂのマイクロ硬度は９５度であり、表面粗さはＲｚで３．８μｍ、Ｒａで０．６μｍであった。

本発明において、マイクロ硬度計によって測定される表面硬度の測定は、マイクロ硬度計（アスカーＭＤ−１ Ｆ３６０Ａ：高分子株式会社製）を用いて行った。表面粗さの測定器には小坂研究所（株）製、サーフコーダＳＥ３４００に接触検出ユニットＰＵ−ＤＪ２Ｓを用い、測定条件は測定長２．５ｍｍ、垂直方向倍率２０００倍、水平方向倍率１００倍、カットオフ０．８ｍｍ、フィルタ設定２ＣＲ、レベリング設定をフロントデータで行った。

また、弾性層の比誘電率εｓは、６．５であった。比誘電率の測定は、ヒューレットパッカード製プレシジョンＬＣＲメーター（ＨＰ４２８４Ａ）、誘電体測定用電極（ＨＰ１６４５１Ｂ）を用い、印加電圧１Ｖｐｐ、周波数1ｋＨｚで、１０点測定し、その平均値から比誘電率を求めた。

マグネットロール６０ａは、現像剤担持体内部である現像スリーブ６０ｂ内に設けられ、現像スリーブ６０ｂ上の各場所における磁力を発生するための磁場発生手段としての固定磁石である。図３（ａ）に示すように現像部Ｓα、搬送部Ｎα、供給部Ｓβ、捕集部Ｎβの各場所にピーク密度を有する。本発明における磁束密度の測定はベル社製のガウスメータのシリーズ９９００、プローブＡ−９９−１５３を用いて行った。同ガウスメータはガウスメータ本体に接続された棒状のアキシャルプローブを有する。現像スリーブ６０ｂを水平に固定し、内部のマグネットロール６０ａは回転自在に取付ける。この現像スリーブ６０ｂに対し若干の間隔を開けて水平姿勢のプローブを直角に配置し、現像スリーブの中心とプローブの中心が略同一水平面上に位置するようにして固定し、その状態で磁束密度を測定する。マグネットロール６０ａは現像スリーブ６０ｂと略同心の円筒体であり、現像スリーブとマグネットロールとの間の間隔はどこでも等しいと考えてよい。従ってマグネットロール６０ａを回転しながら、現像スリーブ６０ｂの表面位置及び表面位置における法線方向の磁束密度を測定することにより、現像スリーブの周方向について全ての位置で測定したものに代えることができる。得られた周方向の磁束密度データより各位置のピーク強度を求め、Ｂｒとした。次に、垂直に配したプローブを現像スリーブ６０ｂの周方向の接線方向に９０度回転させ、マグネットロール６０ａを回転することにより、現像スリーブの表面位置及び表面位置における接線方向の磁束密度を測定し、Ｂθとした。Ｂθは該現像剤担持体表面に対して水平成分である。

各角度におけるＢｒとＢθの値から、磁束密度Ｂの大きさ｜Ｂ｜を｜Ｂ｜＝｜Ｂｒ²＋Ｂθ²｜^１／２を算出した。

次に、磁束密度の大きさ｜Ｂ｜に対するスリーブ表面垂直成分の大きさ｜Ｂｒ｜の比（｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜）を求めた。

その結果およびＢｒ、Ｂθを図３（ｂ）に示す。横軸の角度は、原点を供給部Ｓβ極にとり、正の方向は、スリーブ回転方向に対して下流方向（Ｓβ→Ｎα→Ｓα→Ｎβ→Ｓβ）とした。右の縦軸は、磁束密度の強度であるが、Ｎ極を正にＳ極を負とし、左の縦軸は、｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜を示している。

トナーｔ１：現像剤である一成分磁性トナーｔ1は、結着樹脂、磁性体粒子、電荷制御剤を混合し混練、粉砕、分級の各工程を経て作製し、流動化剤などを外添剤として添加されたものである。磁性体粒子は結着樹脂と同重量処方し十分な磁力による搬送を可能な磁性粒子を作製した。また、トナーの平均粒径（D４）は８μｍであった。

トナーｔ１は、マグネットロール６０ａによる磁気力を受けながら現像スリーブ６０ｂ上を搬送される過程において、現像剤量規制手段（現像剤量規制部材）としての規制ブレード６０ｃで層厚規制（現像剤量規制）及び電荷付与を受ける。６０ｄは現像容器６０ｅ内のトナーの循環を行い順次スリーブ周辺の磁力到達範囲内にトナーを搬送する攪拌部材である。

本現像装置６０Ａは所望のトナー帯電量とコート量を得るため、現像剤量規制手段としての規制ブレード６０ｃは厚さ１２０μｍのリン青銅を用い、現像スリーブ６０ｂへの当接位置（規制位置）は、図３（ｂ）のθ＝３８度（｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜＝０．０３）、引抜き圧５５（Ｎ／ｍ）、ブレード自由長２．５ｍｍに設定した。ブレード自由長とは、規制ブレード６０ｃと現像スリーブ６０ｂの接触部を支点とした時の自由端の長さを意味する。また、本実施例のように規制ブレード６０ｃと現像スリーブ６０ｂへの当接位置を水平磁界が支配的な磁極領域（｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜≦０．１）に設定することを、以下では極間位置規制（極間規制）と呼ぶ。

現像スリーブ６０ｂにコートされたトナーｔ1は現像スリーブ６０ａの回転により、感光ドラム１と現像スリーブ６０ａの対向部である現像部位（現像領域部）ａに搬送される。また現像スリーブ６０ａには現像バイアス印加電源Ｓ２より現像バイアス電圧（ＤＣ電圧-４５０Ｖ）が印加される。

さらに、現像スリーブ６０ｂと規制ブレード６０ｃを導通させた。現像スリーブ６０ｂは、感光ドラム１の周速度１に対し１．２倍の周速度で駆動される。これにより、感光ドラム１側の静電潜像がトナーｔ１により反転現像される。ここで、現像スリーブ６０ｂの感光ドラム１に対する周速度は１．２倍としたが、現像スリーブの感光ドラムに対する周速度は１．０〜２．０倍であれば、本発明の効果を十分得ることができる。
[比較例１]
接触 弾性スリーブ 極位置規制
本比較例の現像装置は基本的には実施例１記載の現像装置６０Ａに準ずるが規制ブレード６０ｃの弾性スリーブ（現像スリーブ６０ｂ）への当接条件が異なる。

本例において、規制ブレード６０ｃの当接位置が図３のθ＝８４度（｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜＝０．９９）、引抜き圧８０（Ｎ／ｍ）、ブレード自由長１．５ｍｍに設定した。

また、本実施例のように規制ブレード６０ｃと現像スリーブ６０ｂへの当接位置を垂直磁界が支配的な磁極領域（｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜≧０．９）に設定することを、以下では極位置規制（極規制）と呼ぶ。
[比較例２]
磁性非接触現像方式 極間位置規制
本比較例の現像装置６０Ｂについて述べる。本比較例を用いる実施形態１の概略図を図４に示す。現像剤として後述するトナーｔ１を用いた。

６０ｆは実施例１で用いたマグネットロール６０ａを内包させた現像剤担持体（現像剤担持搬送部材）としての現像スリーブである。現像スリーブ６０ｆはアルミシリンダー表面をサンドブラストにて粗さを調節することにより構成され、感光ドラム１に対し３００μｍの間隙αを持って設置されている。現像スリーブ６０ｆのマイクロ硬度は１００度であり、表面粗さＲｚは１１．５μｍ、Ｒａは１．５μｍであった。現像装置６0Ｂに充填されたトナーｔ1は、マグネットロール６０ａによる磁気力を受けながら現像スリーブ６０ｆ上を搬送される過程において、厚み１．５ｍｍのウレタンの規制ブレード６０ｇで層厚規制及び電荷付与を受ける。６０ｄは現像容器６０ｅ内のトナーの循環を行い順次スリーブ周辺の磁力到達範囲内にトナーを搬送する攪拌部材である。

本現像装置６０Ｂは所望のトナー帯電量とコート量を得るため、現像スリーブ６０ｆと規制ブレード６０ｇの当接位置を図３（ｂ）のθ＝３８度（｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜＝０．０３）、引抜き圧３０Ｎ／ｍ、ブレード自由長１．２ｍｍに設定した。

現像スリーブ６０ｆにコートされたトナーｔ1は現像スリーブ６０ｆの回転により、感光ドラム１と現像スリーブ６０ｆの対向部である現像部位（現像領域部）ａに搬送される。また現像スリーブ６０ｆには現像バイアス印加電源Ｓ４より現像バイアス電圧（ＤＣ電圧−４５０Ｖ、ＡＣ電圧（矩形波、１．８ｋＶｐｐ、１．６ｋＨｚ））が印加される。現像スリーブ６０ｆは、感光ドラム１の周速度１に対し１．２倍の周速度で駆動される。以上により、感光ドラム１側の静電潜像がトナーｔ１により反転現像される。現像剤として以下に示すようにトナーｔ１を用いた。

トナーｔ１：実施例１に準ずる。
[比較例３]
磁性非接触現像 極位置規制
本比較例の現像装置は基本的には比較例２に記載の現像装置６０Ｂに準ずるが規制ブレード６０ｇの弾性スリーブ６０ｆへの当接条件が異なる。

本例において、規制ブレード６０ｇの当接位置が図３のθ＝８４度（｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜＝０．９９）、引抜き圧８０（Ｎ／ｍ）、ブレード自由長１．５ｍｍに設定した。
[比較例４]
剛体スリーブ、接触現像方式 極間位置規制
本比較例の現像装置は基本的には比較例２の現像装置６０Ｂに準ずるが、以下の点で異なる（図５参照）。

感光ドラム１との関係において、現像スリーブ６０ｆを一定の加圧量で感光ドラム１に当接する。感光ドラム１と現像スリーブ６０ｇ間の引抜き圧は５０Ｎ／ｍであった。また、印加する現像バイアスはＤＣ電圧―４５０Ｖのみとする。
[比較例５]
非接触 弾性スリーブ 極間位置規制
本比較例を用いる実施形態１の概略図を図６に示す。

本比較例の現像装置は実施例１記載の現像装置６０Ａと比較して以下の点で異なる。

感光ドラム１と現像スリーブ６０ｂの関係において、両者を２００μｍの間隙αをもって配置した。そして、現像バイアスとして、ＤＣ電圧−４５０Ｖに加えＡＣ電圧（矩形波、１．２ｋＶｐｐ、２０００Ｈｚ）を重畳して印加した。
[比較例６]
非接触 弾性スリーブ 極位置規制
本比較例を用いる実施形態１の概略図を図６に示す。

本比較例の現像装置は比較例１記載の現像装置６０Ａと比較して以下の点で異なる。

感光ドラム１と現像スリーブ６０ｂの関係において、両者を２００μｍの間隙αを持って配置した。そして、現像バイアスとして、ＤＣ電圧−４５０Ｖに加えＡＣ電圧（矩形波、１．２ｋＶｐｐ、２０００Ｈｚ）を重畳して印加した。
[比較例７]
回転式多極マグネットロール
本比較例の現像装置６０Ｃについて説明する。比較例５を用いた実施形態１の概略図を図７に示す。

６０ｒはマグネットロール６０ｑを内包させた現像剤担持体（現像剤担持搬送部材）としての現像スリーブである。現像スリーブ６０ｒはアルミシリンダー６０ｒ１上に非磁性の導電弾性層６０ｒ２を形成して構成され、感光ドラム１に対し一定の加圧量をもって当接されている。引抜き圧は２００Ｎ／ｍであった。

現像スリーブ６０ｒの製造方法：非磁性の導電性弾性層６０ｒ２となる材料を混練し、これを押出し成形して、アルミシリンダ６０ｒ１上に層として接着し、接着後該層６０ｒ２を厚さ５００μｍに研摩して作製した。現像スリーブ６０ｒのマイクロ硬度は９４度であり、表面粗さＲａは１．２μｍであった。

マグネットロール６０ｑは等間隔に８極着磁された多極マグネットロールを用いる。ピーク密度の絶対値で、３００Ｇの磁束密度を発生する。また、マグネットロール６０ｑは現像スリーブ６０ｒの回転方向とは逆方向に等しい回転数にて回転駆動する。

トナーｔ１は、マグネットロール６０ｑによる磁気力を受けながら現像スリーブ６０ｒ上を搬送される過程において、規制ブレード６０ｃで層厚規制及び電荷付与を受ける。６０ｄは現像容器６０ｅ内のトナーの循環を行い順次スリーブ周辺の磁力到達範囲内にトナーを搬送する攪拌部材である。

本現像装置６０Ｃは所望のトナー帯電量とコート量を得るため、規制ブレード６０ｃを引抜き圧３０Ｎ／ｍ、ブレード自由長１．２ｍｍに設定した。

現像スリーブ６０ｒにコートされたトナーｔ１はスリーブ６０ｒの回転により、感光ドラム１と現像スリーブ６０ｒの対向部である現像部位（現像領域部）ａに搬送される。またスリーブ６０ｒには現像バイアス印加電源Ｓ２より現像バイアス電圧（ＤＣ電圧-４５０Ｖ）が印加される。現像スリーブ６０ｒは、感光ドラム１の周速度１に対し１．２倍の周速度で駆動される。これにより、感光ドラム１側の静電潜像がトナーｔ１により反転現像される。

トナーｔ１：実施例１に準ずる。

また、本例に類似の構成として、特公平４−１５９４９号公報に開示されている現像装置がある。
[比較例８]
非磁性接触現像方式
本比較例の現像装置６０Ｄについて述べる。比較例６を用いた実施形態１の概略図を図８に示す。

６０ｈは心金６０ｈ１上に導電弾性層６０ｈ２を形成した現像ローラである。また、６０ｋは心金６０ｋ１上に弾性層６０ｋ２を形成した弾性ローラである。現像ローラ６０ｈは、感光ドラム１に対し一定の加圧量を持って当接され、その引抜き圧は２０Ｎ／ｍであった。また、弾性ローラ６０ｋは現像ローラ６０ｈに対し一定の軸間隔で固定されており、その引抜き圧は４０Ｎ／ｍであった。また、現像ローラ６０ｈは感光ドラム１の周速度１に対し、１．４倍の周速度で駆動されており、弾性ローラ６０ｋは現像ローラと同回転数にて、表面が逆方向に移動するよう回転駆動されている。現像ローラ６０ｈのゴム硬度は、ＡＳＫＥＲ Ｃ（５００ｇ加重）で５０度、マイクロ硬度で４２度であった。

トナーｔ２は攪拌部材６０ｄにより弾性ローラ６０ｋに供給される。更に弾性ローラ６０ｋはその回転によりトナーｔ２を現像ローラ６０ｈに供給し、トナーｔ２は規制部に搬送される。そして、現像ローラ６０ｈ上に供給されたトナーを規制ブレード６０ｉにより一定の摩擦帯電とコート長に規制され現像部に搬送される。現像ローラ６０ｈ上を搬送されたトナーは現像部ａにおいて感光ドラム１の現像に使用される。また、現像されずに現像ローラ６０ｈに残ったトナーは弾性ローラ６０ｋで一旦剥ぎ取られ再度容器内を循環し、再び現像ローラにコートされる。

現像バイアスはＤＣ電圧―４５０Ｖを現像ローラ心金６０ｈ１に印加した。また、弾性ローラ６０ｋ及び規制ブレード６０ｉは、現像バイアスと電気的に共通とし、同じ現像バイアス電位を印加した。

トナーｔ２：現像剤である１成分非磁性トナーｔは、結着樹脂、着色剤、電荷制御剤を混合し混練、粉砕、分級の各行程を経て作製し、さらに帯電粒子ｍや流動化剤などを外添剤として添加して作製されたものである。トナーの平均粒径（Ｄ４）は８μｍであった。
[比較例９]
非接触搬送ローラ
本比較例の現像装置６０Ｅについて述べる。比較例７を用いる実施形態１の概略図を図９に示す。

６０ｈは心金６０ｈ１上に導電弾性層６０ｈ２を形成した現像ローラである。また、６０ｊは弾性体６０ｊ１を裏打ちした導電シート６０ｊ２により構成された除電シートである。現像ローラ６０ｈは、感光ドラム１に対し一定の加圧量を持って当接され、その引抜き圧は２０Ｎ／ｍであった。また、除電シート６０ｊは現像ローラ６０ｈに対し一定の侵入量で固定されており、その引抜き圧は５５Ｎ／ｍであった。また、現像ローラ６０ｈは感光ドラム１の周速度１に対し、１．４倍の周速度で駆動した。また、現像ローラ６０ｈに非接触に配した搬送ローラ６０ｎを設け現像ローラと周速度が同じになるよう回転駆動した。現像ローラ６０ｈのゴム硬度は、ＡＳＫＥＲ Ｃ（５００ｇ加重）で５０度、マイクロ硬度で４２度であった。

トナーｔ２は攪拌部材６０ｄにより搬送ローラ６０ｎへ供給される。更に現像ローラ６０ｈに非接触に配された搬送ローラ６０ｎはその回転によりトナーｔ２を現像ローラ６０ｈへ供給する。そして、現像ローラ６０ｈ上に供給されたトナーを規制ブレード６０ｉにより一定の摩擦帯電とコート長に規制され現像部に搬送される。現像ローラ６０ｈ上を搬送されたトナーは現像部ａにおいて感光ドラム１の現像に使用される。また、現像されずに現像ローラ６０ｈに残ったトナーは除電シート６０ｊで一旦除電され再度容器内を循環し、再び現像ローラにコートされる。

現像バイアスはＤＣ電圧-４５０Ｖを現像ローラ心金６０ｈ１に印加した。また、搬送ローラ６０ｎ及び規制ブレード６０iは、現像バイアスと電気的に共通とし、同じ現像バイアス電位を印加した。

トナーｔ２：比較例８に準ずる。

また、本例に類似の構成として、特許第３２２５７５９号に開示されている現像装置がある。

(トナーの比電荷およびコート量の測定)
本発明において、トナーの比電荷およびコート量は以下の方法を用いて測定した。現像スリーブあるいは現像ローラ上にコーティングした現像剤の持つ電荷量の測定は、いわゆる吸引式ファラデーゲージ法を使用した。この吸引式ファラデーゲージ法は概ね図１０に示すように構成された装置を用いて吸引口11を現像スリーブあるいは現像ローラに押し当てながら現像剤を吸引し、内筒内のフィルタ12にトナーを採集する。このとき内筒は外部から静電的にシールドされており、ここに蓄積された現像剤の電荷量：Ｑ（Ｃ）は、接続されたエレクトロメータ（ＫＥＩＴＨＬＥＹ社製６５１７Ａ）によって測定される。また吸引された現像剤の重量：Ｍ（ｇ）はフィルタの重量増加分より算出し、吸引した面積：Ｓ（ｍ^２）も計測する。そして、スリーブ上の現像剤の比電荷：Ｑ／Ｍ（μＣ／ｇ）とコート量：Ｍ／Ｓ（ｇ／ｍ^２）を計算する。測定は、ベタ白印字中に記録装置本体を停止し、現像前の現像ローラまたは現像スリーブ上のトナーについて行った。

《従来技術に対する本実施例の優位性について》
（実施例１及び比較例１〜９の評価方法）
以下では、実施例１と比較例１〜９の差異を調べるための画像評価について述べる。

実施形態１（図１：ドラムクリーナ８有り）における各種画像評価
ａ）カブリ評価
カブリとは、本来印字しない白部（未露光部）においてトナーがわずか現像され地汚れのように現れる画像不良のことである。

カブリ量は光学反射率測定機（東京電飾製ＴＣ−６ＤＳ）によりグリーンフィルタによる光学反射率を測定し、記録紙のみの反射率から差し引いてカブリ分の反射率量をもとめカブリ量として評価した。カブリ量は記録紙上を１０点以上測定しその平均値を求めた。

×：カブリ量が２％を越える
△：カブリ量が１〜２％である
○：カブリ量が０．５〜１％である
◎：カブリ量が０．５％未満である
カブリ評価は、初期１００枚時と、３０００枚印字後に行った。印字テストは、画像比率５％の横線の記録画像を連続的に通紙して行った。また、以降述べる他の画像欠陥が生じた場合は、その個所を避けて測定し、カブリを純粋に評価できるよう配慮した。

ｂ−１）トナー残量が減少したときのカブリ特性評価
印字テストを繰り返すことにより、現像器内に蓄えたトナーが減少し、横線の評価画像が徐々に薄くなり、場合によっては途切れる。このようにトナー残量が減少したときのカブリ特性を別途評価した。印字テストにおいて、先のような横線画像の不良が生じたときに、カブリ評価を行うとともに、その後現像器を記録装置から取り外し、手振りするなど中のトナーを現像スリーブあるいは現像ローラに送る動作を行い、再度装置に装着し、カブリ評価を行う。これらの、画像評価で、前述と同様のカブリ評価を行い、最も悪い（大きな）結果を用い、本評価のカブリ評価とする。

ｂ−２）トナー残量が減少したときのカブリ要因
非磁性トナーの現像ローラへの供給はスポンジ状の供給ローラを現像ローラにカウンター回転になるように当接することで行われる。従って、この現像ローラと供給ローラの摺接により著しくトナーの劣化が発生し電荷付与性の低下が生じる。これにより印字枚数（特に低印字）が増えるとカブリ量が増加する。

さらに、このようなトナーの供給機構では、現像ローラ周辺でほとんどトナーが入れ替わらず循環しない領域ができ、劣化の少ないトナーが存在する。一方、循環しているトナーは一定の劣化が生じている。トナー切れ時にプロセスカートリッジを取り外し手振りすると現像容器内でこのような劣化の少ないトナーと一定の劣化が生じたトナーが混合される、すなわち、電荷付与の極性が大きく異なるトナーが混合されるため、カブリ量が著しく増加する。

このカブリ量が増加する理由として、このようなトナーの混合においてトナーに電荷付与を行うと、劣化していないトナーはより電荷付与性が高くなり、劣化したトナーは電荷付与がほとんどできないあるいは正規の極性と逆極性の電荷を付与することになる。この電荷付与ができないあるいは逆極性の電荷を付与したトナーによりカブリ量が著しく増加する。

逆極性のトナーがカブリ量として生じる理由は電場中で受ける力が正規極性のトナーと全く逆方向であり、ドラム表面上の通常非印字領域に積極的に転移するためである。
これに対し磁性トナーの場合、磁力により搬送されるため、著しくトナー劣化が生じずトナー切れ直前でプロセスカートリッジの手振りを行っても極性の大きく異なるトナーが混合しないため、トナー切れ直前のカブリ量増加を防止することができる。

ｃ−１）ゴースト
現像剤の供給剥ぎ取り性を現像ゴーストにより評価した。現像ローラあるいは現像スリーブの周速度とプロセススピードを考慮して、現像ローラあるいは現像スリーブ周期で現れるゴースト画像を評価した。具体的にゴーストは紙先端で５ｍｍ四方、２５ｍｍ四方のベタ黒のパッチ画像を印字した中間調画像中の現像ローラあるいは現像スリーブ周期１周目に現れる濃度差を目視で認識できる場合にゴーストによる画像不良と判断した。各例のプリンタにおいて６００ｄｐｉレーザスキャナを使用し画像記録を行った。本評価において中間調画像とは主走査方向の１ラインを記録し、その後４ラインを非記録とする縞模様を意味し、全体として中間調の濃度を表現している。

ここでは、その画像評価を以下の基準で行った。

×：両方のパッチにおいてゴーストが認識される。

△：いずれかのパッチにおいてゴーストが認識される。

○：何れのパッチにおいてもゴーストが認識されない。
評価は初期１００枚時に行った。

ｃ-２）ゴースト発生要因
感光ドラムと現像スリーブを押圧してなり、剥ぎ取り供給ローラを持たない本発明の現像装置では、弾性スリーブ上において、前周回にトナーを消費した部分には、新たなトナーが供給され規制部に搬送されるが、ベタ黒を印字中は、コート量の約９０％以上のトナーが消費される。消費した部分は、消費されずに残ったトナーに対し新たに供給されたトナーの比率が高い状態で弾性スリーブ上に供給され、規制部に搬送される。一方、前周回にトナーを消費しなかった部分ではその弾性スリーブ上のトナーがそのまま供給部に戻るため、消費されずに残ったトナーに対し、新たに供給されたトナーの比率が低い状態で弾性スリーブ上に供給され、規制部に搬送される。つまり、規制部に搬送されるトナーは、前周回でトナー消費の履歴による新旧トナーの比率に差を生じる。トナー層の上の層と下の層の入替わりすなわち剥ぎ取り供給が十分に行うことができない場合、均一な中間調画像中に前周回のトナー消費の履歴を反映したゴースト画像不良を生じる。

ｄ−１）ヘアライン均一性
画像評価は縦、横の１ドットラインの連続性で行った。各例のプリンタにおいて６００ｄｐｉレーザスキャナを使用し画像記録を行った。プロセス進行方向に平行な１ドットのラインと、レーザ走査系の主走査方向と平行な１ドットライン各々について行った。それぞれ、２ｃｍ長のヘアラインを、各例の装置において出力し、それぞれのラインについて、無作為に１００ポイント抽出し、それぞれのポイントでラインを中心とする２００μｍ四方を光学顕微鏡で観察し、ラインの濃度の半値巾を持って、ライン巾とし、それぞれの方向についてライン巾の標準偏差を計算する。そして、プロセス方向のライン標準偏差をσｖ、レーザ走査方向標準偏差σｈとして、両者の比を計算して、ライン標準偏差比σｖ／σｈを得る。この値を用いて以下の基準で評価を行った。

×：ライン標準偏差比σｖ／σｈが０.７未満あるいは１．４３を超える。

△：ライン標準偏差比σｖ／σｈが０.７以上、０.８未満あるいは１．２５以上、１．４３以下である。

○：ライン標準偏差比σｖ／σｈが０.８以上、１．２５未満である。
評価は初期１００枚時に行った。

ｄ−２）ヘアライン均一性の低下要因
磁性非接触現像においては、ヘアラインの均一性が、縦横で異なるという問題がある。磁気穂が感光ドラム進行方向と並行に移動しながら現像するときは、ヘアラインの均一性が良く、それと直行する方向は途切れがちになる。

ｅ−1）画像エッジ不良
画像エッジ不良とは、大きな濃度を持った画像においてその２つの濃度差の境界が薄くなる画像不良である。

画像評価は中間調画像中に２５ｍｍ四方のベタ黒画像を印字して行った。本評価において中間調画像とは主走査方向に対しての１ドットを記録し、その後４ドットを非記録し、主走査方向に垂直な方向に対して１ドットを記録し、その後４ドットを非記録し斑点模様を意味し、全体として中間調の濃度を表現している。得られた画像の中間調とベタ黒のエッジ部分において、エッジ部分の中間調側を、光学顕微鏡を用いて凝集したトナーの1ドット内のトナーの個数を測定し、さらに、エッジ部から十分離れた位置での中間調画像部について同様に１ドット内のトナー数を測定した。１ドット内のトナー数の測定においてドットは各領域において、ランダムに１５個ずつ抽出し、トナー数の平均値をもとめ、１ドット内のトナー個数とした。

×：エッジでの測定数がエッジ部から十分離れた位置での測定数の６０％以下である。

○：エッジでの測定数がエッジ部から十分離れた位置での測定数の６０％以上である。
評価は初期１００枚時に行った。

ｅ−２）画像エッジ不良の発生要因
画像エッジ不良要因について図１１を用いて考察する。ＡＣ電圧のＶｐｐ値を大きくすると、トナーの飛翔により現像される領域でトナーの行き来が起こる。このとき、図１１に示すように、濃度差の大きな印字領域が存在すると、境界線付近でトナーが往復すると、トナーがより濃度の濃い印字領域に引き寄せられ、境界部における濃度の薄い方の領域がより薄くなると考えられる。

ｆ−１）ベタ白画像不良
画像評価はベタ白中に、現像スリーブあるいは現像ローラ周期で生じる画像欠陥で行った。プロセススピード及び感光ドラムと現像スリーブの周速比などを加味して現像周期を正確に計算し、同周期の画像不良を抽出して評価した。画像欠陥の大きさは、短軸長さ２〜３ｍｍ、長軸長さ３〜１０ｍｍ程度で、部分的な光学濃度は０．３から１ほどであり、他の画像欠陥とは区別して評価した。評価は欠陥の有り無しで明確に判別可能であり。以下の基準で評価した。

×：画像欠陥有り
○：画像欠陥無し。
評価は、ベタ白画像を１０枚ほど連続的に印字し評価した。

ｆ−２）ベタ白画像不良の発生要因
ベタ白画像において、トナー消費されないため、供給部に戻るトナー量が多くなる。その際に、新旧トナーの入替わりが十分行えない場合、規制ブレードを通過後にトナーコート層の比電荷の分布にムラあるいは、コート層の厚みムラを生じやすくなる。比電荷の分布ムラを生じた場合には、局所的に比電荷が適性値以上に高いトナーを生じる。このようなトナーはスリーブ表面との付着力が高いため、入替わりにくくなる。つまり、ベタ白を連続で印字することにより、著しく発生しやすくなる現象である。この高比電荷のトナーを形成した部分に新たなトナーを供給するとその部分に供給されたトナーは、スリーブ表面とトナーの電荷付与性が低下し、適性な比電荷をえることができない。その結果、トナーコート層表面に比電荷の低いあるいは逆極性電荷をもつトナーが一定量発生するため、スリーブをドラムに押圧、接触して現像を行うと、ドラム表面に触れることによりにドラム上非印字部にトナーが付着し、ベタ白画像不良が発生する。また、厚みムラを生じた場合には、周りに比べてトナーのコート量が高くなった部分を生じる。コート量が高い部分では、供給部に戻るトナー量が多くなるため、トナーの入替わり性が低下する。さらに、コート量が高い部分においては、感光ドラム、スリーブ間で周囲より高い圧力をうけ、スリーブ上で不動あるいは動きにくい部分ができ、その部分が消費されずに供給部まで到達すると弾性スリーブとトナーの物理的付着力が高くなり、新たに供給部で供給されたトナーとの入替わりが困難となる。そのため、供給部から新たにトナーが供給されると、弾性スリーブとトナーの電荷付与性が低下するため、比電荷の低いあるいは逆極性の電荷を有するトナーを生じ、ベタ白画像不良を生じる。

特に、実施形態２であるクリーナレスシステムにおいては、ベタ白画像不良が発生すると転写ローラのよごれを発生し、帯電ローラの汚れのため全く帯電できなくなり、全面黒の画像となり、定着器に被転写材が巻きつき装置故障を生じる可能性がある。このため、クリーナレスシステムにおいて、ベタ白画像不良を抑制することは非常に重要である。

ｇ−１）中間調画像欠陥１
画像評価は中間調画像を出力して画像の欠陥数から評価を行った。各例のプリンタにおいて６００ｄｐｉレーザスキャナを使用し画像記録を行った。本評価において中間調画像とは主走査方向の１ラインを記録し、その後２ラインを非記録とする縞模様を意味し、全体として中間調の濃度を表現している。

特に本発明では中間調画像の均一性を重視し、０．３ｍｍ以上の白点あるいは黒点の欠陥を評価した。

×：中間調画像中に直径０．３ｍｍ以上の白点又は黒点が５点を越えて存在する。

△：中間調画像中に直径０．３ｍｍ以上の白点又は黒点が１〜５点存在する。

○：中間調画像中に直径０．３ｍｍ以上の白点又は黒点が存在しない。
評価は２０００枚の印字テスト後に行った。

ｇ−２）中間調画像不良１の発生要因
トナーの凝集塊の発生や異物の混入により、コート層を乱すために、凝集塊や異物程度の大きさの欠陥を中間調画像中に生じる。

ｈ）ベタ黒濃度評価
実施形態１において、全面に黒を印字するベタ黒画像を出力し、マクベス社製濃度計ＲＤ-１２５５により光学反射濃度を測定する。以下の基準により評価を行う。

×：１．２未満
△：１．２以上１．４未満
○：１．４以上
濃度評価は、初期１００枚時と印字３０００枚時に行った。印字テストは、画像比率５％の横線の記録画像を連続的に通紙して行った。また、評価環境は、１５．０℃、1０％Ｒｈにおいて行った。

ｉ−１）階調性の画像評価
実施形態１において、階調性の評価を行った。各例のプリンタにおいて６００ｄｐｉレーザスキャナを使用し画像記録を行った。幅１ｃｍの縦帯を隙間無く１２本印字し、一方の端をベタ白の縦帯、他方の端の縦帯をベタ黒とし、他の１０本はベタ白からベタ黒へと徐々に濃度変化させるため、網点で中間調画像を１０段階の面積率の変化により形成した。１２本の縦帯について、以下の基準により目視の評価を行う。

×：識別可能な縦帯が７本以下である。

△：８〜１０本の縦帯が識別可
○：１１〜１２本の縦帯が識別可
階調性評価は、初期１００枚印字後に行った。印字テストは、画像比率５％の横線の記録画像を連続的に通紙して行った。

ｉ−２）階調性低下要因
トナーの比電荷の均一性が低下すると、感光ドラム表面に形成したほぼ同一の潜像電位に対して、感光ドラムへ転移するための現像スリーブ上の各トナー粒子に働く電気的な力にムラを生じる。接触現像方式においては、その結果、潜像電位の差が小さくなると、電気的な力のムラにより、潜像電位を忠実に再現した画像をえることが困難となる。

一方、非接触現像方式において現像スリーブ上から感光ドラム上へトナーが飛翔するのためには、所定の強度以上の電界が印加される必要がある。つまり、接触現像方式では非常に小さい閾値が非接触現像方式では大きく、接触現像方式ほどスムーズにトナーの転移を行うことができない。さらに、そのような閾値が存在すると感光ドラム上に形成した差の小さい潜像電位に対して、現像スリーブ上の個々のトナーが受ける電気的な力の比率は潜像電位の比率より小さくなる。このような状態において、階調性の高い現像を実現するために、現像バイアスにＡＣ電圧を印加することにより、トナーの往復をさせることで、潜像に忠実な階調性を得る。しかし、トナーの電荷分布の均一性が高いと、閾値がシャープとなり、二値的なトナーの飛翔を引き起こし、二値的な階調性となり、階調性の低下を引き起こす。

次に、クリーナレスシステムである実施形態２による、各種画像評価について説明する。

Ａ−１)クリーナレストナー回収性
記録画像先端において、３０〜５０ｍｍほどのベタ黒画像を印字し、その後ベタ白画像を配置した評価パターンを印字中に、画像記録装置を停止する。停止するタイミングは、先端のベタ黒画像の中心位置がちょうど現像領域に達した時点とする。そして、現像の前後の感光ドラム上において、表面に付着したトナーを反射率として測定し、その比を求めることにより、トナーの回収効率の評価を行うことが可能になる。実際には、感光ドラム上のトナーを一旦透明性のテープに転写し、トナーが付着したテープを記録紙などに貼り付けテープの上から、カブリ測定同様にトナーの正味の反射率を測定する。

×：回収率が３０％未満である。

△：３０以上、５０％未満である。

○：５０％以上である。
評価は初期１００枚時に行った。

Ａ−２）クリーナレストナー回収性低下要因
実施形態２において最も異なる点は、ドラムクリーナーを廃し、転写残りトナーを現像器に回収してリサイクルするところにある。本発明においては、現像剤担持体(現像スリーブ)は所定の加圧により感光ドラムに押圧され、現像バイアスが印加されており、ドラム表面上に形成された静電潜像をトナーにより現像（可視化）すると同時に非露光部（白地部）上の転写残りトナーを回収する。図１２に示すように現像バイアスと印字部の電位（ベタ黒のときＶｌ）との電位差を利用して現像剤担持体から感光ドラムへトナーの転移させ反転現像を行い、現像バイアスと非印字部の電位（Ｖｄ）の電位差を利用して感光ドラム上の戻りトナーを現像剤担持体上へ転移させて回収する。

さらに、押圧し当接することで感光ドラムと現像剤担持体の距離が小さくなり電界強度の増加することで現像同時回収性を向上させている。

加えて、押圧し当接することで現像ニップの増加による電界による現像および回収を確実に行うとともに、現像剤担持体での戻りトナーのネガ化を促進、戻りトナーの物理的ほぐしを行い、回収性を向上させている。

一方、感光ドラムと現像剤担持体が非接触で対向していると距離が大きくなるため磁気回収力、電気的回収力が弱くなる。このために回収率が低下する。

また、感光ドラムと現像剤担持体が押圧し当接していると物体が接することにより働く引力・ファンデル・ワールス力は感光ドラムとトナー、トナーと現像剤担持体、トナーとトナー間においてほぼ同じオーダーの力が働くことから回収性の低下要因とならない。ところが、感光ドラムと現像剤担持体が非接触のときには感光ドラムと戻りトナー間にのみ働き感光ドラム上から引き剥がすために妨げとなり、回収性が著しく低下する。

Ｂ−１）中間調画像欠陥２（実施形態２）
実施形態１の時同様に、実施形態２についても中間調画像欠陥評価を行う。

Ｂ-２）中間調画像欠陥２の発生要因
中間調画像欠陥１同様に、トナー凝集塊や異物により、中間調画像欠陥2を生じる。しかし、実施形態２であるクリーナレスシステムにおいては、戻りトナーの回収をするため、中間調画像欠陥2を生じやすい。特に、非磁性接触現像のように、供給ローラが現像ローラに当接し、カウンター回転している場合、当接部において、物理的ストレスが高くなる。そのような構成を用いると戻りトナーや劣化トナーにより、凝集塊を生じやすく、顕著に中間調画像欠陥２を生じやすい。

Ｃ−１）紙粉による中間調画像欠陥
実施形態２においては、記録紙から紙粉（紙繊維）が感光ドラムに付着し、帯電を経由し現像器に取り込まれることがある。現像器に取り込まれた場合、弾性ローラなど紙粉が絡み弾性ローラ周期のプロセス進行方向に伸びた画像不良を生じることがある。これを、Ｂ）の中間調画像欠陥とは区別して評価を行った。

短軸長さ０．３ｍｍ以上、長軸長さ２ｍｍ以上を画像不良とし、面内の欠陥数を以下の基準で評価を行った。

×：中間調画像中に欠陥が５点を越えて存在する。

△：中間調画像中に欠陥が１〜５点存在する。

○：中間調画像中に存在しない。

Ｃ−２）紙粉による中間調画像欠陥の発生要因
戻りトナーに含まれる紙粉が現像器内に混入すると現像ローラにトナーを供給するスポンジ状の供給ローラに紙粉が付着し、剥ぎ取り供給性の低下を生じる。紙粉が供給ローラ間に蓄積した場合、現像ローラ上のトナー層が乱され、プロセス方向にのびた欠陥を生じる。

Ｄ）ベタ黒画像欠陥阻害
画像評価はベタ黒画像を出力して画像の欠陥数から評価を行った。

特に本発明では、０．３ｍｍ以上の欠陥を評価した。

×：ベタ黒画像中に直径０．３ｍｍ以上の白点が５０点を越えて存在する。

△：ベタ黒画像中に直径０．３ｍｍ以上の白点が１０〜５０点存在する。

○：ベタ黒画像中に直径０．３ｍｍ以上の白点が１０点未満存在する。

評価環境は、３２．５℃、８０％Ｒｈにおいて行った。評価は１００枚印字後２４時間経過した後ベタ黒画像を３枚出力して行った。画像評価ではこの３枚の中で最も多いページで代表した。

Ｄ−２）ベタ黒画像欠陥の発生要因
図１３のように、ＡＣ電圧印加時、ベタ白を現像中に像担持体（感光ドラム）の表面電位（暗電位Ｖｄ）と現像バイアス電圧値の最大値（Ｖmax）の差が最大の電界強度となり、リークＬ３が発生しやすい状態となる。

リークＬ３が起こると当該部分の像担持体１の静電潜像が乱された結果、像担持体１上のベタ白部の電位（暗電位Ｖｄ）の一部がリークにより明電位（Ｖｌ）に近づくあるいは超えるため、反転現像による像担持体１へのトナーｔが転移してしまい、結果として像担持体１の当該部分にはトナーが付着し黒ポチの画像が発生すると考えられる。

リークが発生すると電界強度にかかわらず感光体ドラム上にＶｍａｘの値で帯電された部分ができる。Ｖｍａｘが大きいと現像バイアスのＤＣ値Ｖｄｃに対するコントラスト（｜Ｖｍａｘ−Ｖｄｃ｜）が大きいためトナーの転移量が増加し画像上非常に目立つ。

さらに、戻りトナーに含まれる紙粉がトナーとともに現像領域にくる（図１３（ａ））と紙粉を伝ってリークが発生する。図１３（ａ）に示すように紙粉Ｆが現像領域にきたとき、ドラムとのギャップがＧ３より小さいＧ４となる。このとき、紙粉にかかる局所的な電界強度が増加（図１３（ｂ）右）し、リークが発生しやすくなる。また、高温高湿な環境下において紙粉は水分を多く吸着し抵抗が低下する。このとき、図１３（ｃ）に示すように外部電場Ｅがかかると電荷の偏りが発生し、紙粉先端に電荷量が増加しさらにリークしやすくなる。このことから、クリーナレスシステムではクリーナー付きのシステムと比べてリークが発生しやすくなると考えられる。

表１に実施例１および比較例１〜９の評価結果を示す。また各評価項目欄には評価に対応する効果については、前述の効果番号を記載した。

《従来技術に対する優位性》
はじめに、従来技術である、磁性非接触現像方式と非磁性接触現像方式に相当する比較例に対する優位性を示す。

（１−１）磁性非接触現像方式との比較（比較例２、３）
磁性非接触現像方式である比較例２、３の現像器は実施形態１においては、ヘアライン均一性の低下や画像エッジ不良を生じる。これは、比較例２、３が磁場による磁気穂を形成して現像することにより、穂の移動方向であるかどうかにより、現像時のヘアライン均一性に差が生じやすくなる。また、現像スリーブと感光ドラム間距離が大きくＡＣ電界により、画像部非画像部を問わずトナーが飛翔する結果、画像のエッジ部分にはトナーがはきよせられエッジ部と中央部に濃度差を生じる。また、耐久劣化により、ベタ黒濃度が低下した。この理由としては、トナーに外添された剤がトナーから剥がれ、現像スリーブ上に付着したためと考えられる。トナーから剥離した剤は、トナーより小粒径であるため、スリーブとの付着力が高い。さらに、剛体スリーブ表面は鏡映力が強く働きやすいため、耐久劣化によりトナーの電荷付与性の低下すると、剥離した剤が選択的にスリーブ表面に付着しやすくなる。表面に剥離した剤がスリーブ表面に付着すると、スリーブ表面とトナー間の電荷付与能力の低下により、感光ドラム上にトナーが飛翔できなくなり、ベタ黒濃度低下を生じる。

実施形態２によるクリーナレスの評価においては、トナー回収性が著しく低下していることがわかる。これは、非接触現像方式であるために、ドラムに接触したトナーを引き剥がす力が大きく、回収のために働く力が不十分なためであると考えられる。

また、ベタ黒画像欠陥を生じた。通常の状態では現像バイアスによるリークが生じることはないが、高温高湿環境下で、紙粉などの異物が現像スリーブと感光ドラムの間に入り込むと、それを経路としてリークが発生していることが確認された。

(１−２)非磁性接触現像方式との比較（比較例８）
次に、非磁性接触現像方式である比較例８の現像器について述べる。実施形態１においては、カブリの耐久劣化を生じる。これは、弾性ローラによる供給剥ぎ取り動作によりトナーが機械的ストレスを受け、トナー帯電特性が低下することに起因する。また、このときトナー劣化による濃度低下も見られる。更に、現像器内のトナーが減少したときには、上記劣化トナーと循環に関与していなかった未劣化トナーが混合され著しくトナー帯電特性を低下させ、激しいカブリを生じる。一方、実施形態２によるクリーナレス評価においては回収性が良好であるが、弾性ローラに起因すると思われる中間調画像欠陥が生じる。実施形態1においては、軽微な画像欠陥であるが、実施形態２においては、弾性ローラによる機械的ストレスの他に、一旦現像されたトナーが転写や帯電の工程を経て再度現像器内に戻ってくることにより、より多くの劣化トナーを生み、トナーが凝集塊を作るなどして、中間調画像に欠陥を生じる。さらに、現像器に混入した紙粉による弊害も大きく、弾性ローラ表面に付着して周期的な画像不良を生じる。

（１−３）従来技術に対し、本発明の有利な効果
（1−３ａ）実施形態１
一方、実施例１の現像器は、実施形態１、２いずれにおいても良好な画像形成装置を構成できる。では、実施形態１について、比較する。

先に、比較例２、３で問題となったヘアライン均一性は方向による差がなく均一な画像再現が可能であった。現像部における磁力についてはほぼ同程度であるが、弾性スリーブ上にコーティングされたトナー量と規制ブレードによるスリーブ当接位置を適正に保つこととＤＣバイアスにより、同様の磁場においてでも長い磁気穂の形成が抑制され、現像時の磁気穂の影響をなくすことが可能となった。また、画像エッジ不良もなく均一な画像再現が可能であった。これは、弾性スリーブを感光ドラムに接触させＤＣ現像とすることにより、トナーの往復により、トナーがはきよせられるのを防止している。

また、本実施例においては、比較例８で問題となった、カブリの耐久劣化は見られなかった。比較例８でトナーの剥ぎ取り供給のための弾性ローラを使用しているため、弾性ローラによる搬送より局部的に高い圧力が生じる。一方、本例では使用していない。トナーの搬送については磁力をもって行っている。磁力による搬送はトナーに対する機械的ストレスを少ない状態にして、現像スリーブ上のトナー剥ぎ取りと供給が行える。さらに、弾性ローラと比較し非接触で力が及ぶためトナーを循環する範囲や効率の点で優れている。よって、トナーにストレスをかけることなく、トナーの剥ぎ取り供給が行えゴーストなどの弊害もなくトナー搬送を行うことが可能となる。また、同様にして、トナー凝集塊を発生することもない。

（１−３ｂ）実施形態2
次に、実施例１について実施形態２における評価を行う。
弾性スリーブと感光ドラムを接触して配置しているので、弾性スリーブと感光ドラム間距離が近づくことで電界あるいは磁界が働く領域および強度が増加し、感光ドラム上の未露光部に付着した転写残りトナーの回収性が向上したと考えられ、トナーの回収性もよく、更に、比較例８でみられた中間調画像欠陥や紙粉の影響も弾性ローラをなくした磁力による搬送を行っているため良好な結果であった。また、比較例１で見られたベタ黒画像欠陥も見られなかった。電界としては大きな電界が印加されるが、放電を生じるような大きな電位差が生じないためと考えられる。
（１−４）比較例７との比較
また、比較例７のように、多極マグネットを用い回転磁力による供給や剥ぎ取り性を向上することも考えられるが、結果的にはゴースト性能が劣る結果となった。また、規制部及び現像部において磁力が振動するため、若干カブリも悪い結果となった。多極マグネットにより磁力が多少弱くなるが磁気穂による影響は依然あり、ヘアライン均一性は劣っている。一方、接触ＤＣ現像により、画像エッジ不良やクリーナレス回収性は感光体の接触により良くなっている。
（１−５）比較例９との比較
比較例９は、比較例８に対し剥ぎ取り供給部材の構成を変更し、カブリとゴーストの両立を図ろうとした例であるが、カブリが若干改善されるが不十分であった。また、固定の剥ぎ取り部材を設けているために、特に実施形態２における中間調画像欠陥や紙粉による中間調画像欠陥が劣っている。画像としては固定の剥ぎ取り部材なので、周期性はないがスジ状に絶えず画像不良が生じた。印字後現像装置を解体した結果剥ぎ取り部材に紙粉などの付着物が確認された。クリーナーを有する実施形態１時よりクリーナレスである実施形態２において中間調画像不良を生じた理由としては、回収したトナーの影響により、トナー劣化が進んだ結果、あるいは、回収したトナーに含まれる異物を核にトナーの凝集を促進させ、凝集塊が発生したためと考えられる。

（１−６）規制ブレードの当接位置と磁極配置の関係
つぎに、実施例１、比較例１〜６を加えて規制ブレードの当接位置と磁極配置の関係について述べる。

（１−６ａ）まずは、実施形態１について述べる。

（１−６ａ−１）カブリ評価
実施例１において、ブレード規制位置を水平磁界が支配的な極間位置に設定したのに対し、比較例１は、垂直磁界が支配的な極位置に設定したものである。比較例１は、耐久劣化により、カブリを生じた。極位置規制において、適正な比電荷、および、トナーのコート層を得るためには、極間規制に比べ、ブレードの引抜き圧を強くする必要がある。極位置規制では、規制ブレードによる規制力が高いために、機械的な圧力がトナーに加わり、トナーの劣化を著しく加速させる。このために、カブリが悪化したと考えられる。

比較例２と比較例３は、ジャンピング現像方式において、ブレード規制位置を極間位置および極位置に設定したものであり、比較例５と比較例６は、弾性層を備えた実施例１と比較例１において、感光ドラムと弾性スリーブ間を非接触に設定したものである。

非接触現像方式の比較例３、比較例６においても、規制位置が極位置であるため、比較例１同様に一定量のトナーの劣化を生じていることが予測される。しかし、感光ドラムと弾性スリーブが非接触であるため、トナーの帯電能力の低下により発生した低比電荷あるいは逆極性に帯電したトナーの飛翔を抑制できるため、軽微なカブリの増加にとどまり、比較例１ほど著しいカブリの増加はなかった。

以上のことから、本発明のシステムにおいて、カブリ量を著しく抑制するために、規制位置を極間位置に設定する効果が非常に大きいと言える。

（１−６ａ−２）ゴースト画像評価
次に、ゴーストの画像評価結果について述べる。実施例１、比較例２、比較例５の極間位置規制においては、ゴースト画像評価は良好であり、比較例１、比較例３、比較例６の極位置規制は、軽微のゴーストを生じた。

まず、ゴースト画像不良発生メカニズムについて述べる。感光ドラムと現像スリーブを押圧してなり、剥ぎ取り供給ローラを持たない本発明の現像装置では、弾性スリーブ上において、前周回にトナーを消費した部分には、新たなトナーが供給され規制部に搬送されるが、ベタ黒を印字中は、コート量の約９０％以上のトナーが消費される。消費した部分は、消費されずに残ったトナーに対し新たに供給されたトナーの比率が高い状態で弾性スリーブ上に供給され、規制部に搬送される。一方、前周回にトナーを消費しなかった部分ではその弾性スリーブ上のトナーがそのまま供給部に戻るため、消費されずに残ったトナーに対し、新たに供給されたトナーの比率が低い状態で弾性スリーブ上に供給され、規制部に搬送される。つまり、規制部に搬送されるトナーは、前周回でトナー消費の履歴による新旧トナーの比率に差を生じる。トナーの剥ぎ取り供給を可能とする、すなわち、規制部を通過する直前及び通過中におけるトナー層の上の層と下の層の入替わりを十分に行うことを可能とし、新旧トナーに付与された電荷の分布を均一にすることで、規制部を通過後、トナー消費の履歴にかかわらず、均一な電荷を付与したトナー層を形成し、均一な中間調画像中にはゴースト画像が現れず良好な画像をえる。一方、規制部を通過する直前および通過中におけるトナー層の上の層と下の層の入替わりすなわち剥ぎ取り供給が十分に行うことができない場合、均一な中間調にゴースト画像不良を生じる。

加えて、新たに供給されたトナーを適正な比電荷に到達させるための電荷付与の立ち上がり性も要求される。

極間位置規制にすることで、規制部での磁気的拘束力を弱めることで、新旧トナーの入れ代わり性すなわち剥ぎ取り供給性を向上させゴースト画像不良を抑制している。この効果は、現像効率の低い非接触現像方式である比較例２、比較例５においても同様の効果があり、均一な中間調を得た。

一方、比較例４は、比較例２において、剛体スリーブを感光ドラムに押圧し接触させたものであるが、軽微なゴースト画像不良を生じた。比較例４において、接触させることで、現像効率が高くなり、極間位置規制のみでは、十分な入替わり性を得ることができず、軽微な画像不良を生じた。

つまり、現像効率の高い本システムにおいて、ゴーストを改善するためには、極間位置規制のみでは不十分であった。すなわち、トナーの入替わり性および均一な電荷付与性を向上させる必要があった。そのために、表面が金属である剛体スリーブよりも比誘電率の低い弾性層を有する弾性スリーブを用いることでゴースト画像不良を改善した。点電荷と平行平板に働く鏡像力は、比誘電率εとすると、Ｐ＝（ε-1）/（ε+1）に比例することが知られている。鏡像力Ｆ＝Ｐ×1／（4πε₀）Ｑ²/（2a）^２で表わされる。ここで、Ｑは、点電荷の電荷量、ａは点電荷から平行平板までの距離、ε₀は真空の比誘電率である。

金属の比誘電率εは∞でＰ＝1となる。一方、実施例１の弾性層の比誘電率εｓは６．５であり、Ｐ＝0.７３となり、金属の場合の0.７３倍となり、鏡像力Ｆを弱めることが可能となる。従って、本発明のシステムにおいては、磁気的な力を弱めることにより、トナーとスリーブ間の拘束力を弱め、入替わり性を向上し、かつ、弾性層とトナーの鏡像力を弱めることで、低比電荷を有したトナーの規制ブレード通過を抑制することで、トナー消費の有無に依らず、規制ブレード通過後の適正な値、かつ、均一な電荷分布を有するトナー層を形成することができる。また、ブレード規制位置を極間とし、弾性層を有することにより、著しく弾性スリーブ表面とトナー間の付着力を著しく低下させることを可能としたが、その結果、新たな効果が生じた。規制位置において、低比電荷を有したトナーは、磁気的にも電気的にもスリーブ表面での拘束力が小さい。そのため、規制位置の上流に位置する供給部の磁界により引き戻されやすくなった。このため、さらに、トナー層の入替わり性が向上した。以上の理由により、本発明のシステムにおいてゴースト画像不良を抑制することが可能となった。

（１−６ａ−３）ベタ白画像不良
次にベタ白画像不良について述べる。非接触現像システムである比較例２〜３および比較例５〜６では、良好な画像を得た。一方、接触現像方式である比較例１、比較例４において、ベタ白画像不良を生じた。まず、ベタ白画像不良の発生のメカニズムについて述べる。

ベタ白画像において、トナー消費されないため、供給部に戻るトナー量が多くなる。その際に、新旧トナーの入替わりが十分行えない場合、規制ブレードを通過後にトナーコート層の比電荷の分布にムラあるいは、コート層の厚みムラを生じやすくなる。比電荷の分布ムラを生じた場合には、局所的に比電荷が適性値以上に高いトナーを生じる。このようなトナーはスリーブ表面との付着力が高いため、入替わりにくくなる。つまり、ベタ白を連続で印字することにより、非常に発生しやすくなる現象である。この高比電荷のトナーを形成した部分に新たなトナーを供給するとその部分に供給されたトナーは、弾性スリーブ表面とトナーの電荷付与性が低下し、適性な比電荷をえることができない。その結果、トナーコート層表面に比電荷の低いあるいは逆極性電荷をもつトナーが一定量発生するため、弾性スリーブをドラムに押圧、接触して現像を行うと、ドラム表面に触れることによりにドラム上非印字部にトナーが付着し、ベタ白画像不良が発生する。また、厚みムラを生じた場合には、周りに比べてトナーのコート量が高くなった部分を生じる。コート量が高い部分では、供給部に戻るトナー量が多くなるため、トナーの入替わり性が低下する。さらに、コート量が高い部分においては、感光ドラム、弾性スリーブ間で周囲より高い圧力をうけ、弾性スリーブ上で不動あるいは動きにくい部分ができ、その部分が消費されずに供給部まで到達すると弾性スリーブとトナーの物理的付着力が高くなり、新たに供給部で供給されたトナーとの入替わりが困難となる。そのため、供給部から新たにトナーが供給されると、弾性スリーブとトナーの電荷付与性が低下するため、比電荷の低いあるいは逆極性の電荷を有するトナーを生じ、ベタ白画像不良を生じる。

まず、比較例４においてベタ白画像不良が発生した。比較例４の剛体スリーブは弾性層を有していない。そのため、感光ドラム、剛体スリーブ間のトナーにかかる圧力が非常に高くなる。その結果、非常に小さなコート量のムラであっても不動あるいは動きにくい部分が剛体スリーブ上に形成しやすくなり、ベタ白画像不良を生じたと考えられる。さらに、ゴースト画像評価時にも述べたようにトナーの入替わり性に関しても本発明のシステムの弾性層を有するものに比べて劣るため、よりベタ白画像不良を生じやすくなった。

比較例１においては、極位置規制のため、規制部において、磁気的な搬送力が強く、磁気的に規制ブレード部を通過しやすくなるため、規制ブレード通過後のトナー層の電荷分布の均一性が低下する。さらに、トナーの入替わり性も低下する。このため、コート層の形成が不安定となり、電荷分布ムラやコート量ムラを生じ、ベタ白画像不良を生じる。

一方、実施例１においては、ベタ白画像不良のない良好な画像をえた。まず、スリーブ表面に弾性層を有しているために感光ドラム、弾性スリーブ間の圧力低下による効果により、トナー層の電荷分布ムラやコート量ムラを生じても、ベタ白画像不良を抑制している。さらに、ゴースト画像不良の抑制の効果同様に、規制位置を極間に設定することで、規制部での磁気的拘束力を弱め、かつ、比誘電率の低い弾性層を有することで鏡像力を弱め、適正な比電荷を有したトナーのみ規制ブレードを通過させる構成とすることで、トナーの入替わり性と比電荷の均一分布性が向上する。加えて、規制ブレード部でのトナーと弾性スリーブの磁気的および電気的付着力を低下させることにより、供給部の磁界による供給部方向への引き戻し力が働き、入替わり性が向上する。以上の効果により、本発明のシステムにおいて、ベタ白画像不良を著しく抑制していると考えられる。

（１−６ａ−４）中間調画像欠陥１
次に中間調画像不良１について述べる。磁性非接触現像方式である比較例２において、極間規制のため、良好であるのに対し、比較例３においては軽微の中間調画像不良を生じた。実施形態１における中間調画像不良は比較例８のような供給剥ぎ取りローラを具備しない場合、生じにくいと考えられる。しかし、比較例３においては、極位置規制でかつ、剛体スリーブであるために、トナーの入替わり性、トナーの電荷分布の均一性が悪いために、小さな異物の混入、トナーの凝集を生じ中間調画像中に黒ポチあるいは白ポチとして画像欠陥を生じたと考えられる。一方、実施例１、比較例１、２、比較例４〜６においては、少なくとも極間規制あるいは弾性層を有しているために中間調画像不良を生じなかった。

また、本発明のシステムにおいて極間規制かつ弾性スリーブであることから異物やトナーの凝集に対する画像不良に非常に有効な構成であると言える。

（１−６ａ−５）ベタ黒濃度評価
ベタ黒濃度評価結果について述べる。まず、比較例４においては、印字枚数１００枚目で軽微の濃度低下が見られた。比較例４におけるベタ黒濃度低下の要因としては、トナーの比電荷が適性比電荷以上の値となったために発生したものと考えられる。適性比電荷以上になるときの濃度低下のメカニズムについて述べる。トナーの比電荷が適性範囲を越えて大きい値となると、スリーブ表面とトナーの電気的な付着力が増加、すなわち、トナーコート層の下の層とスリーブ表面との付着力が増加すると、主に新しく供給されたトナーで構成された上の層と入替わることが出来なくなる。このため、上の層に適正な比電荷より低い値の比電荷を有するトナー層を生じ、濃度低下を引き起こす。特に低温低湿下においては、比電荷が高くなりやすい傾向にあるため、より顕著に生じやすい。

比較例４においては、極位置規制であるために、トナーの入替わり性が悪く、さらに、剛体スリーブであるために、スリーブ表面とトナーの鏡像力が高いために、スリーブ表面に比電荷の高いトナーが滞留しやすくなる。このため、初期において、軽微な濃度低下が生じたと考えられる。その他の実施例１、比較例１、２、比較例４〜６においては、少なくともスリーブ表面に弾性層を有する、あるいは、極間規制であるために濃度低下なく良好な濃度であったと考えられる。本発明のシステムにおいては、スリーブ表面に弾性層を有し、かつ、極間規制であることによりトナーの入替わり性が高く、電荷の分布ムラの少ない適性な比電荷の値を有したトナー層を安定して得ることができる。このため、本発明のシステムにおいて、ベタ黒濃度低下を抑制する効果が著しく高い。

次に、３０００枚印字後のベタ黒濃度画像評価について述べる。比較例１、３、６において初期の濃度に比べて濃度低下が生じた。この濃度低下のメカニズムを以下のように考える。比較例１、３、６においては、極位置による規制であるために、トナーの劣化が促進される。このため、外添剤の剥がれが生じる。トナーより粒径の小さい外添剤はスリーブ表面に付着しやすい。また、極位置規制であるために、トナーの入替わり性が低下し、より選択的に剥離した剤がスリーブ表面に付着しやすくなる。このようにスリーブ表面にトナー以外の微粒子が付着すると本来のトナーとスリーブ表面による電荷付与性が低下する。その結果、トナー比電荷の低下を引き起こすために、トナーを感光ドラムへ転移させにくくなり、ベタ黒濃度の低下を生じる。一方、極間規制であるにもかかわらず、比較例３において濃度低下を生じた。この理由は、前述の濃度低下同様に、トナーの外添剤の剥がれによるスリーブ表面への付着によるものと考えられる。比較例３において剛体スリーブであるために、表面に弾性層を有するスリーブと比較して、トナーの入替わり性が悪い。また、極間規制であるため、トナー劣化は小さいが外添剤の一定量の剥がれを生じている。この剥がれた外添剤は粒径が小さいことに加えて、比誘電率の高い表面を有した剛体スリーブであるため鏡像力が高くなる。このため、弾性層を有している場合に比べ、スリーブへの剥離した外添剤の付着を促進する。その結果、ベタ黒濃度低下を引き起こしたと考えられる。

以上、本発明においては、極間位置規制、表面に弾性層を有するスリーブを用いることで低温低湿環境のようなトナー比電荷が高くなりやすい環境下においても、初期、および、経時変化に対しても良好で安定したベタ黒濃度を得ることを可能にする。

（１−６ａ−６）階調性
次に階調性の画像評価結果について述べる。まず、はじめに接触現像方式である比較例1について述べる。比較例１においては階調性の軽微な低下がみられた。この理由としては、極位置規制であるためにトナーコート層中のトナー比電荷の均一性が実施例１と比較して若干低下するために、階調性の低下が生じたと考えられる。比電荷の均一性が低下すると、感光ドラム表面に形成したほぼ同一の潜像電位に対して、感光体へ転移するためのスリーブ上の各トナー粒子に働く電気的な力にムラを生じる。接触現像方式においては、その結果、潜像電位の差が小さくなると、電気的な力のムラにより、潜像電位を忠実に再現した画像をえることが困難となる。つまり、本発明のような接触現像方式においては、均一な電荷分布を有したトナー層を形成することにより、潜像に忠実な画像をえることができる。

つぎに非接触現像方式である比較例２、３、５、６について述べる。比較例２、３はジャンピング現像方式であるが、階調性は良好であった。一方、実施例１または、比較例１の感光ドラムと現像スリーブを非接触に対向させた比較例５、６においては、二値的な画像であり、階調性が著しく悪化した。この理由について考える。非接触現像方式においてスリーブ上からドラム上へトナーが飛翔するのためには、所定の強度以上の電界が印加される必要がある。つまり、接触現像方式では非常に小さい閾値が非接触現像方式では大きく、接触現像方式ほどスムーズにトナーの転移を行うことができない。さらに、そのような閾値が存在すると感光ドラム上に形成した差の小さい潜像電位に対して、スリーブ上の個々のトナーが受ける電気的な力の比率は潜像電位の比率より小さくなる。このような状態において、階調性の高い現像を実現するために、現像バイアスにＡＣ電圧を印加することにより、トナーの往復をさせることで、潜像に忠実な階調性を得る。また、トナーの往復をスムーズに行うためには、前述の閾値がブロードであることが好ましい。ジャンピング現像方式を用いた比較例２、３のトナーの比電荷は６μＣ/ｇと非常に小さい値であり、トナーの電荷分布の幅が広いために、閾値のブロード化を可能とし、トナーの往復をスムーズにすることにより階調性の高い画像をえることができる。一方、比較例５、６においるトナーの比電荷は、３０μＣ/ｇ程度と高く、さらに、弾性層を有しているために、トナー層中のトナー比電荷の均一性が高い。比電荷が均一になるほど、閾値がシャープとなり、トナーの転移の動きが二値的となる。その結果、感光ドラム上の差の小さい潜像電位に対して、スリーブ上の各トナーの受ける力の比率が小さくなるため、階調性が低下する。従って、比較例５においては、弾性層を有し、かつ、極間位置規制することで、トナー層のトナー比電荷の均一性を向上しているため、比較例６以上に、二値的な画像となり、階調性の低下を生じた。逆に、比較例４においては、接触現像でかつ極間位置規制であるにもかかわらず、階調性が悪いのは、剛体スリーブであり、ジャンピング現像方式の現像装置を用いているために、低比電荷で、比電荷の分布に広がりを持っているために潜像電位に忠実な画像を得ることができないと考えられる。

以上のことより、接触現像方式において良好な階調性をえるためには、均一な比電荷の分布が必要である。本発明のシステムの接触現像方式において、極間位置規制により、規制部での磁力による拘束力を低下させることで、磁気的な拘束力による低比電荷トナーの規制ブレードの通過を抑制する。さらに、弾性層を有することで弾性スリーブ表面とトナーの電気的な付着力を低下させることで、低比電荷のトナーの規制ブレード通過を抑制し、適性な比電荷を有したトナーのみが選択的に規制ブレードを通過することが可能となる。以上の設定により、均一な比電荷の分布を実現することができ、良好な階調性をえることができる。

（１−６ｂ）つぎに、実施形態２について述べる。

（１−６ｂ−１）クリーナレス回収性、ベタ黒画像欠陥
クリーナレス、トナー回収性については、非接触現像方式である比較例２、３、５、６は回収性が悪く、一方、実施例１、比較例１は接触現像であるために良好であった。ただし、接触現像である比較例４においては軽微であるがやや回収性の低下がみられた。剛体スリーブであるためにトナー層が不安定であること、および、低比電荷であるために回収性が低下したと考えられる。ベタ黒画像欠陥については、非接触現像で現像バイアスにＡＣ電圧を重畳しているために、紙粉によるリークが発生し、ベタ黒画像欠陥を生じる。一方、実施例１、比較例１、４においては、紙粉よるリークもなくベタ黒画像欠陥を生じることなく、良好なベタ黒画像をえた。

（１−６ｂ−２）中間調画像不良２及び紙粉による中間調画像不良
極間位置規制の実施例１、比較例２、５においては、中間調画像不良２および紙粉による中間調画像不良が良好であった。戻りトナーによるトナー凝集塊、異物、紙粉等の混入しても極間位置規制であるためにトナーの入替わり性が高いため、また、供給を磁力より行っているため、紙粉が取込まれても磁力によりトナーを優先して搬送するためにどちらの中間調画像不良においても良好であった。極位置規制である比較例１、３、６においては、すべて悪いという結果ではなかった。この差について述べる。まず、比較例１においては、極位置規制であるために、戻りトナー、異物によりトナー凝集塊の生成や戻りトナーに含まれる紙粉との入れ替わり性が低下したため、紙粉による中間調画像不良が発生したと考えられる。ただし、トナー凝集塊に関しては弾性層を有し、トナーと弾性層の表面の付着性が低下しているために、画像不良としてあらわれなかった。一方、比較例６においては、比較例１同様に極位置規制であるにもかかわらず、中間調画像不良を生じなかった。この原因しては、比較例６が非接触現像方式であり、戻りトナーの回収性が悪いためと考えられる。つまり、回収性が悪いと現像容器内に回収させる戻りトナーが少なく、それと同時に戻りトナーに含まれる紙粉の量も少なくなる。このため、中間調画像不良を生じなかった。逆に比較例１においては、戻りトナーの回収性が高く、戻りトナーや紙粉の影響を大きく受けるために軽微の紙粉による中間調画像不良を生じていると考えられる。また、本発明である実施例１においては、回収性が高く、戻りトナーによる影響が大きいにもかかわず、入替わり性が良好なため中間調画像不良の抑制に著しく効果がある。

比較例３においては、非接触現像であることから、回収性が悪いため、比較的戻りトナーの影響が少ないと考えられるが、異物や戻りトナーの影響、更に、トナー凝集塊や紙粉による中間調画像において軽微の画像不良を生じた。この理由としては、剛体スリーブを用いているためにトナーとスリーブ表面の鏡像力が高く、スリーブにトナーや異物が付着しやすく、入替わり性が悪いために、少量の戻りトナーであっても中間調画像中に軽微の不良を生じた。

以上のことより、接触現像方式においては、戻りトナーの回収性が高く、戻りトナーやそれに含まれる紙粉の影響が大きいため、非常に高い入替わり性が要求される。本発明のシステムである接触現像方式において、極間位置規制により、規制部での磁力による拘束力を低下させること、および、弾性層を有することで電気的な付着力を低下させること、供給部における磁界からの作用により、低比電荷トナーを引き戻すことにより、高い入替わり性を実現することができる。その結果、多量の戻りトナーに対しても凝集塊の生成や紙粉が混入しても良好な中間調画像をえることができる。

《規制位置と磁極の関係およびトナーコート量の範囲について》
以下では、規制ブレードの弾性スリーブへの当接位置と磁極の関係（図３（ｂ）の４５〜９０度の範囲）および現像により臨み量規制されたトナーの単位面積当たりの現像剤量に関して述べる。ここでは図３（ｂ）の４５〜９０度についてのみ、述べているが、０〜４５度、および、９０〜１３５度においても｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜の値に依存し、０〜４５度、９０〜１３５度においても本発明の効果を有する。さらに、異なる磁極配置のマグネットロールを用いた場合においても、｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜の値に依存し、マグネットロールに依らず、本発明の効果を有する。

実施例２，３，４，５，６，７，８
本実施例は実施例１の現像装置６０Ａに基本的に準ずるが、以下の点において異なる。
規制ブレードの設定において、引抜き圧を、５０，５５，５５，５０，５０，５５，６０Ｎ／ｍとする。ブレード自由長を２．０，１．５，１．０，２．５，１．５，２．０，２．０ｍｍとする。

図３（ｂ）において、規制ブレードの当接位置θを３８，４２，５４，４６，４８，４９，５４度とする。この際の｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜は、０．０３，０．１０，０．５０，０．２５，０．３０，０．３５，０．５０となる。

比較例１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８
本比較例は実施例１記載の現像装置６０Ａに基本的に準ずるが、以下の点において異なる。

本実施例は実施例１の現像装置６０Ａに基本的に準ずるが、以下の点において異なる。

規制ブレードの設定において、引抜き圧を、５０，７０，７５，６０，５０，５５，６０，６５，８０Ｎ／ｍとする。ブレード自由長を０．５，１．０，１.０，２．０，２．５，２．５，１．０，１．５，１．５ｍｍとする。

図３において、規制ブレードの当接位置を４８，５８，６２，５０，４２，５２，５８，５５，７１度とする。この際の｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜は、０．３０，０．６０，０．７０，０．４０，０．１０，０．４５，０．６０，０．５５，０．９０となる。

（各実施例及び比較例の評価方法）
実施形態1においては、前述のａ）カブリ評価、ｃ）ゴースト、ｄ）ヘアライン均一性、ｆ）ベタ白画像不良、ｉ）ベタ黒濃度による画像評価を行った。

その結果を表２に示す。

以下では、規制ブレードの弾性スリーブへの当接位置と磁極の関係およびコート量の範囲において本発明の優位性を示す。具体的には、実施例２〜８、比較例１０〜１８について説明する。

（２−1）ベタ黒濃度評価
はじめに、ｈ）ベタ黒濃度の評価結果を図１４に示す。｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜≦０．５では、実施例３、４から、コート量は最低５以上、必要である。コート量4の比較例１０、１３はベタ黒の濃度低下となった。

一方、｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜＞０．５では、比較例１１から、コート量は最低７以上必要である。｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜≦０．５では、ベタ黒濃度の低下が見られないコート量６を有する比較例１２においては、ベタ黒濃度の低下がみられた。この理由として、以下のように考える。水平磁界が支配的な｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜≦０．５の範囲では、トナーの入替わり性がよく、加えて、ブレード規制の当接圧を低く抑えることが可能なため、トナーの劣化が生じにくい。そのため、トナー層の均一な比電荷分布を経時的に維持することが可能であるため、現像効率の低下を抑制することができる。一方、垂直磁界が支配的である｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜＞０．５の範囲においては、トナーの入替わりが悪いことに加え、規制ブレードの当接圧を高くする必要があるため、トナーが劣化しやすい。そのため、トナー層の均一な比電荷の分布を経時的に維持できないため、現像効率が低下する。現像効率の低下を引き起こす場合、コート量をあらかじめ高めに設定しておく必要がある。このため、｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜＞０．５の範囲では、トナーのコート量が最低７必要となる。
以上より、本発明においては、｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜≦０．５の範囲でかつコート量が５以上であれば、ベタ黒濃度を安定的に維持することができる。

（２−２）耐久カブリ評価
次に、３０００枚印字後のカブリの画像評価について述べる。図１５に３０００枚印字後のカブリの画像評価結果を示す。比較例１１、１２、１６、１７，１８の｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜＞０．５では、経時変化に対してカブリの悪化を生じた。一方、実施例４、８から、｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜≦０．５であることにより、カブリ量の増加を抑えた。この理由としては、ベタ黒濃度同様に、｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜≦０．５では、トナーへの低負荷性、トナーの高入替わり性のために、カブリに関与する弱比電荷や逆極性のトナーの生成を抑制することにより、カブリを抑制する。さらに、実施例６、比較例１０のように、｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜≦０．３とすることにより、経時的に変化するカブリ量を抑制した。つまり、より水平磁界が支配的な範囲に設定することで、よりトナーへの低負荷化、トナーの高入替わり性を向上させることによりカブリによる画像不良を抑制することができる。

以上のことから、カブリによる画像不良の観点において、本発明は、水平磁界が支配的な｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜≦０．５の範囲に規制ブレードを弾性スリーブに当接するように設定することにより抑制でき、さらに、｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜≦０．３の範囲にすることがより好ましい。

（２-３） ベタ白画像評価
次に、ベタ白画像不良について述べる。図１６に画像評価結果を示す。図１６から分かるように、｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜＞０．５の範囲では、ベタ白画像不良が発生した。一方、実施例４、８のように、｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜≦０．５の範囲にすることによりベタ白画像不良を抑制した。この理由として、水平磁界が支配的となることで、トナーの入替わり性が高くなり、トナー層の上の層と下の層の入替わりを十分行うことが可能となったためと考えられる。従って、本発明においては、ベタ白画像不良を抑制するためには規制ブレードの当接位置を｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜≦０．５に設定することが好ましい。

さて、比較例１４、比較例１５において、規制ブレードの当接位置を｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜≦０．５に設定しているにもかかわらず、ベタ白画像不良を発生した。したがって、規制ブレードの当接位置を｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜≦０．５に設定するだけでは、ベタ白画像不良の抑制を行うことはできない。実施例５、７においては、コート量を１６とすることにより、ベタ白画像不良を抑制した。つまり、トナーのコート層が１６を越える場合においては、トナーの入替わり性をえることができずに、ベタ白画像不良を生じる。コート層を１６以下にすることにより、トナーの入替わりを可能する。

以上のことより、ベタ白画像不良の抑制のためには、規制ブレードの当接位置を｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜≦０．５、および、トナーのコート量を１６ｇ/ｍ^２以下にすることが好ましい。

（２−４） ゴースト画像評価
次にゴースト画像評価について述べる。ゴースト画像評価結果を図１７に示す。

まず、規制ブレードの当接位置を｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜＞０．５の範囲に設定した場合について述べる。｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜＞０．５の範囲においては、ランクが○となるものがなかった。さらに、比較例１７、１８は、コート量がそれぞれ１４、１５のときに、ゴースト画像不良が悪化した。比較例１６のようにコート量を１３と小さくした場合、ゴースト画像不良が軽微と改善された。さらに、比較例１１や比較例１２のようにコート量を７、６と小さくしても、ゴースト画像不良はなくならなかった。このことから、規制ブレードの当接位置が｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜＞０．５の範囲においては、トナーの入替わり性が悪く、コート層を規制してもゴーストが良化しなかった。

一方、規制ブレードの当接位置を｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜≦０．５の範囲に設定した場合、コート量が１６を越える比較例１４、１５において、ゴースト画像不良が生じたが、コート量を１６に設定した実施例１７においては、軽微のゴースト画像不良に改善した。コート量１６という値は、規制ブレードの当接位置が｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜＞０．５の範囲では、ゴースト画像不良のランクが×であったが、水平磁界が支配的な｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜≦０．５の範囲においては、コート量の上限値の値が大きくなった。水平磁界が支配的なため、トナーの入替わり性が向上し、コート量が増加してもトナーの入替わりが可能になったと考えられる。さらに、水平磁界が支配的となる範囲、規制ブレードの当接位置を｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜を０．３に設定した実施例６、比較例１０においては、ゴースト画像不良がなく良好な画像を得た。以上、ゴーストの観点からは、垂直磁界が支配的な｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜＞０．５の範囲において、コート量が１３以下にすることが好ましく、水平磁界が支配的な｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜≦０．５の範囲においていは、コート量が１６以下でであることが好ましい。さらにコート量を１６以下、水平磁界が支配的な｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜≦０．３に設定することで、ゴースト画像を著しく改善することができ、良好な画像をえることができる。

また、ゴースト画像不良の評価でランクが×であった比較例１４、１５、１７、１８において、ヘアラインの均一性の画像評価においても軽微の画像不良を生じた。コート層の入替わり性の低下に加え均一比電荷付与性の低下したため、現像部で尾引きを引き起こし、ヘアラインの均一性の低下を生じたと考えられる。

（２−５） 総合評価
以上、実施例２〜８、比較例１０〜１８について整理すると、図１８に示すように、規制ブレードの当接位置を｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜≦０．５が好ましく、さらに、｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜≦０．３がより好ましい。｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜≦０．３においては、安定的にすべての画像評価が良好である。

｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜＞０．５の範囲では、規制ブレードによる規制圧が高いため、かつ、比電荷の付与性が弱いため、トナー劣化しやすく、耐久劣化によるカブリ量が増加し、トナーの入替わり性が悪いため、ベタ白画像不良が発生する。

トナーのコート量は、５〜１６ｇ/ｍ^２であることが好ましい。トナーのコート量が５未満では、ベタ黒濃度が低く、トナーのコート量が１６を越える場合、トナー層が厚すぎるため、トナー層全体にわたっての比電荷のムラやトナー層のムラを生じやすく、入替わり性が低下するため、ベタ白中画像不良を生じ、さらに弾性スリーブ上のトナーの剥ぎ取り供給不良からゴーストが発生する。また、磁気穂が長くなりヘアライン均一性が低下する。

（２−６） ゴーストとベタ黒濃度の画像評価
また、ゴーストとベタ黒濃度の評価について述べる。図１９は、両画像評価結果を示している。ゴーストランクで○または△の領域でかつ、ベタ黒濃度評価のランクで○の領域において、｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜＞０．５では、トナーのコート量が７〜１３であり、｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜≦０．５では、５〜１６である。このことから、｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜≦０．５においては、トナーのコート量の変動に対してマージンが広がったといえる。つまり、トナーのコート量の経時変化、環境変動等の変動に対して、安定的に良好な画像をえることができる。

（２−７）
以上述べたように、弾性層を有する現像スリーブへのトナーの供給を磁力によって行うことにより、トナーを劣化させることなくトナーの剥ぎ取り供給を行うことができる。さらに弾性スリーブと感光ドラムを接触させて現像することにより画像エッジ不良のない良好な画像を得ることができる。これらは弾性スリーブに当接する規制ブレードの当接位置を磁極強度の適正な範囲、トナー層のコート量を適正な範囲内に保つことをもって達成することが可能になる。また、トナー層のコート量の変動に対してマージンを有し、環境変動、経時に対して安定的に良好な画像をえることができる。

（３−１）つぎに、規制ブレードの材質をウレタンにしたときの実施例について述べる。
[実施例９]
接触現像 弾性スリーブ 極間位置規制 ウレタンブレード
本実施例は、実施例１の現像装置においる規制ブレードを比誘電率εｂ＝４．３のウレタンに変更した。実施例１の規制ブレードは、リン青銅であるため、比誘電率は非常に高い。（一般に金属の比誘電率は∞である。）実施例１においてスリーブ表面の比誘電率εｓ（＝６．５）と規制ブレードの比誘電率εｂの関係は、εｓ＜εｂである。一方、実施例９では、εｓ＞εｂであり、この違いによる画像評価を行った。実施例１同様良好な画像であった。

実施例１と実施例９を比較するために、ゴースト画像評価においては、連続印字３０００枚後に前述と同様の評価方法にてゴースト画像評価を行った。実施例１においては、良好（ランク○）であったが、実施例９は軽微のゴースト（ランク△）となった。

この理由について述べる。規制ブレードと弾性スリーブの当接位置において、トナーと弾性スリーブ表面に働く鏡像力をＦｔｓ、トナーと規制ブレードに働く鏡像力をＦｔｂとする。鏡像力は先にも述べたように、Ｐ＝（ε-1）/（ε+1）に比例する。したがって、実施例１においては、トナーと弾性スリーブ間のＰの値は、０．７３、トナーと規制ブレードは１であることから、Ｆｔｓ＜Ｆｔｂである。このため、規制ブレードと弾性スリーブの当接ニップ上流側において、十分に弾性スリーブ表面と引力を持つことが出来ないすなわち、比電荷の十分でないトナーは規制ブレード方向に引き寄せられやすくなる。このような粉体の流れが生じると、電荷を十分に有したトナーを非常に高い割合で、規制ブレードを通過させることができる。また、このような作用により、規制ブレードを通過できないトナーは、スリーブ回転方向と逆の方向に進みやすくなるため、トナーの入替わり性も向上する。その結果、実施例１においては安定的にゴースト画像不良を生じなかったと考えられる。

一方、実施例９においては、トナーと弾性スリーブ間のＰの値は、０．７３、トナーと規制ブレードは０．６２であることから、Ｆｔｓ＞Ｆｔｂである。この場合、規制ブレードと弾性スリーブの当接ニップ上流側において、比電荷の小さいトナーでもスリーブ表面側に引き寄せられやすくなる。そのため、十分に比電荷を有することができないトナーが規制部ブレードを通過しやすくなる。さらに、規制ブレードを通過できないトナーは、スリーブ回転方向と逆方向に進みにくくなるため、トナーの入替わり性が低下する。このため、軽微のゴースト画像不良が生じたと考えられる。

以上のことから、本発明において、ゴーストの改善の観点、トナーの入替わり性の観点から、弾性スリーブ表面の比誘電率εｓとブレードの比誘電率εｂの関係は、εｓ≦εｂであることが好ましい。

（３−２）つぎに、現像バイアスにＡＣ電圧を印加した場合の実施例について述べる。
［実施例１０］
実施例１のＡＣバイアス印加
本実施例は、実施例１の現像装置における現像バイアス印加電源Ｓ２の仕様を変更し、ＤＣ電圧−４５０ＶにＡＣ電圧（１．２ｋＨｚ、矩形波、ピーク間電圧３００Ｖ）を重畳して印加した。即ち、直流バイアスに交番バイアスを重畳したバイアスＶを印加する電圧印加手段を具備させている。

実施例１０は実施例１に対しＡＣバイアスを重畳した例であるが、ＡＣを印加することにより、実施例１に比して若干かぶりが向上した。特に、現像後ドラム上のカブリの測定では、更に明確な差が見られ、ある程度のＡＣバイアスはカブリを低減する効果が見られた。また、ＡＣを印加することにより、異物などの付着による欠陥を持つ現像スリーブであっても、欠陥部位が画像に現れず、中間調の再現に広いマージンが取れる。更に実施形態２による回収性評価結果においても、ＡＣを印加した方が回収率を高くできるという結果が得られた。

（４）
以上、本発明による現像装置は、従来の現像装置にある課題（カブリ、トナー切れ前のカブリ、濃度、ゴースト、ヘアライン均一性、画像エッジ不良、ベタ白画像不良、階調性低下、中間調画像欠陥）に対しバランスよく性能向上を図ることが出来る。特に、階調性、ベタ白画像不良と、ヘアライン均一性においては、トナー規制ブレードの現像スリーブへの当接位置と磁極の関係およびトナーコート層のコート量を適切に保つことにより、改善される。

更に、本発明の現像装置はトナーリサイクルシステムの画像記録装置においても有効であり、クリーナレス回収性、中間調画像欠陥、紙粉による中間調画像欠陥、ベタ黒画像欠陥などに有効である。特に、クリーナレスシステムにおいては、ベタ白画像不良が発生すると転写ローラのよごれを発生し、帯電ローラの汚れのため全く帯電できなくなり、全面黒の画像となり、定着器に被転写材が巻きつき装置故障を生じるが、本発明においては、著しく抑制することができる。

また、経時的変化、環境変動、トナーコート量の変動等が生じても、上述の効果を安定的に維持することができる。

《他の実施形態》
１）実施形態では画像記録装置としてレーザプリンタを例示したが、これに限られず、電子写真複写機、ファクシミリ装置、ワードプロセッサ等他の画像記録装置（画像形成装置）でもよいことは勿論である。

２）被帯電体としての像担持体は静電記録装置の場合には静電記録誘電体である。

本発明の実施例１を用いた実施形態１の概略図 本発明の実施例１を用いた実施形態２の概略図 実施例１で用いたマグネットロールの磁束密度と｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜を示す図 比較例２を用いた実施形態１の概略図 比較例４を用いた実施形態１の概略図 比較例５を用いた実施形態１の概略図 比較例７を用いた実施形態１の概略図 比較例８を用いた実施形態１の概略図 比較例９を用いた実施形態１の概略図 吸引式ファラーデーゲージ法による測定装置図 エッジ不良発生メカニズム図 現像同時クリーニングのメカニズム図 ベタ黒画像欠陥発生メカニズム図 ベタ黒濃度評価結果グラフ カブリ評価結果グラフ ベタ白画像欠陥グラフ ゴースト画像欠陥グラフ 総合評価結果グラフ ベタ黒画像とゴースト画像の評価結果グラフ

符号の説明

１：感光ドラム、２：帯電ローラ、２ａ：芯金、２ｂ：導電弾性ローラ、４：レーザ露光装置、６０Ａ〜６０Ｅ：現像装置、６：転写帯電器、７：定着装置、８：ドラムクリーナ、９Ａ・９Ｂ：プロセスカートリッジ（電子写真カートリッジ）

Claims (4)

1. 像担持体と、該像担持体を帯電する帯電装置と、像担持体上に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像する現像装置と、該像担持体の該現像剤を被転写材に転写する転写手段と、を有し、該現像装置が該像担持体上に残留した転写残現像剤を回収する画像形成装置において、
   該現像装置は、現像剤担持体と、現像剤担持体上の現像剤を一定量に規制する現像剤量規制手段と、を有し、該現像剤担持体が該現像剤を介して該像担持体を押圧しながら該静電潜像を該現像剤で現像するよう構成され、
   現像剤担持体表面が弾性体であり、該現像剤が一成分磁性トナーであり、該現像剤は現像剤担持体内部に設けられた固定の磁場発生手段によって該現像剤担持体に引き寄せられ、現像に臨み量規制された該現像剤の単位面積当たりの現像剤量が５〜１６ｇ／ｍ^２であるとともに、現像剤担持体上の現像剤が規制される該現像剤量規制手段と該現像剤担持体との当接位置において、該固定の磁界発生手段により発生する磁束密度Ｂの関係が（１）式を満たし、
   ｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜≦０．５ ・・・ （１）式
   ここで、｜Ｂ｜は、磁束密度Ｂの大きさ（｜Ｂ｜＝｜Ｂｒ^２＋Ｂθ^２｜^１／２）であり、Ｂｒは、該現像剤担持体表面に形成される磁束密度Ｂのうち、該現像剤担持体表面に対して垂直成分、Ｂθは該現像剤担持体表面に対して水平成分であり、
   該現像剤担持体表面の弾性体の比誘電率εｓと該現像剤量規制手段の比誘電率εｂの関係が（２）式を満たすことを特徴とする画像形成装置。
   εｓ≦εｂ ・・・ （２）式
2. 該現像剤担持体上の現像剤が規制される該現像剤量規制手段と該現像剤担持体との当接位置において、該固定の磁界発生手段により発生する磁束密度の関係が(３)式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
   ｜Ｂｒ｜／｜Ｂ｜≦０．３ ・・・ (３)式
3. 直流バイアスを印加する電圧印加手段を具備し、該直流バイアスを該現像剤担持体に印加して、該静電潜像を該現像剤で現像することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 直流バイアスに交番バイアスを重畳したバイアスＶを印加する電圧印加手段を具備し、該現像バイアスの絶対値の最大値｜Ｖ｜ｍａｘと該帯電装置により像担持体表面を帯電する所定の電圧値Ｖｄ（暗電位）の関係が｜Ｖ｜ｍａｘ≦｜Ｖｄ｜を満たし、該現像バイアスＶを該現像剤担持体に印加して、該静電潜像を該現像剤で現像することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１つに記載の画像形成装置。