JP4312433B2 - 現像器及び画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、現像器、及びこれを用いる複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に係り、詳しくは、現像ロール等の現像部材を複数有する現像器及びこれを用いる画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トナーと磁性キャリアとを含有するいわゆる二成分現像剤を用いて、感光体ドラム等の潜像担持体上に形成された潜像を現像する二成分現像器が知られている。この二成分現像器の現像部材は、表面が無端移動するスリーブ等の表面無端移動体と、これに連れ回らないように内包されるマグネットローラ等の磁界発生手段とを備えている。磁界発生手段は、表面無端移動体の表面移動方向に並ぶ複数の磁極を有している。また、表面無端移動体は磁界発生手段の発する磁力の影響によって現像器内部の二成分現像剤をその表面に担持する。そして、その無端移動に伴い、二成分現像剤を画像形成装置の潜像担持体に対向する現像領域に搬送する。現像領域では、表面無端移動体の表面上の二成分現像剤が磁界発生手段の現像磁極の発する磁力の影響によって穂立ちして磁気ブラシを形成する。そして、磁気ブラシ中のトナーを潜像担持体上の潜像に付着させて潜像を現像する。
【０００３】
かかる構成の二成分現像器においては、上記現像磁極の磁力が不足すると、上記磁気ブラシ中の磁性キャリアが潜像担持体に付着するいわゆるキャリア付着という現象を引き起こすことがある。キャリア付着が起こると、付着した画像部分が現像されずに白く抜ける白抜けが発生して画質を低下させてしまう。そこで、現像磁極の磁束密度をある程度高い範囲に規定することで、キャリア付着に起因する画質低下を抑えるようにした二成分現像器が種々提案されている（例えば、特開平６−１４９０６１号公報に記載のもの）。
【０００４】
一方、画像形成装置の構成簡素化や小型化が望まれる近年においては、現像部材としてより小型なものを用いる傾向にある。ところが、現像部材の小型化を図ると、現像領域に十分量の二成分現像剤を搬送させることができず、現像剤不足による現像濃度不足を引き起こし易くなる。特に、画像形成速度の高速化が進められる今日においては、現像濃度不足がより発生し易くなっている。そこで、複数の現像部材を設けることで、装置の小型化を図りつつ現像濃度不足を抑えるようにした二成分現像器も種々提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般に市販される汎用の磁石では、上述のキャリア付着を抑えるのに十分な磁束密度を発揮することができない場合が多い。このため、キャリア付着に起因する画質低下を抑えるためには、現像部材の磁界発生手段に用いる磁石として、磁束密度をかなり高くしたものを用いるのが一般的であるが、磁束密度を高くするほど現像部材のコストを高くしてしまう。このような高額な現像部材を現像濃度不足の抑制のために複数設けてしまうと、二成分現像器のコストを大幅に引き上げてしまうことになる。
【０００７】
本発明は、以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、次に説明するような現像器及び画像形成装置を提供することである。即ち、現像領域での現像剤不足による現像濃度不足と、現像磁極の磁力不足によるキャリア付着を抑えながら、磁界発生手段の磁力を高くすることによるコストアップを抑えることができる現像器等である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、表面に担持した、トナー及び磁性キャリアを含有する現像剤を、画像形成装置の潜像担持体に対向する現像領域にて現像磁極の発する磁力で該表面上に担持し、該磁力によって該表面上に担持されている現像剤を該潜像担持体に接触させ、該現像剤中のトナーを該潜像担持体上の潜像に付着させて該潜像を現像する複数の現像剤担持体を有する現像器において、上記複数の現像剤担持体のうち、上記潜像担持体の表面移動方向の最下流側に位置する最下流側現像剤担持体における現像磁極の磁力を他の現像剤担持体よりも大きくし、上記最下流側現像剤担持体として、上記現像磁極に対して、上記表面移動方向の上流側で隣り合いながら、最下流側現像剤担持体の表面上の現像剤を上記潜像担持体に接触させない厚みで該表面に担持させる上流側補助磁極と、上記現像磁極に対して、上記表面移動方向の下流側で隣り合いながら、最下流側現像剤担持体の表面上の現像剤を上記潜像担持体に接触させない厚みで該表面に担持させる下流側補助磁極とを設けたもの、を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の現像器であって、上記複数の現像剤担持体として、２つの現像剤担持体を有することを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２の現像器であって、上記複数の現像剤担持体がそれぞれ、非磁性パイプと、該非磁性パイプ内に設けられた、上記現像磁極を具備するマグネットローラとを有するものであることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れかの現像器であって、自らの回転に伴って、現像器内の現像剤を撹拌搬送しながら、上記複数の現像剤担持体のうち、少なくとも、上記潜像担持体の表面移動方向の最上側に位置する最上流側現像剤担持体に対して現像剤を供給する撹拌搬送パドルを有することを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上に形成された潜像を現像する現像器とを備える画像形成装置であって、上記現像器が請求項１乃至４の何れかの現像器であることを特徴とするものである。
これらの発明においては、複数の現像剤担持体によってそれぞれ現像領域に現像剤を搬送することで、現像領域での現像剤不足による現像濃度不足を抑えることができる。
また、最下流側現像剤担持体における現像磁極が、他の現像剤担持体における現像磁極力よりも大きな磁力を発揮する。この最下流側現像剤担持体は、複数の現像剤担持体の中で端に配設される２つの端側現像剤担持体の一方であり、その配設位置は潜像担持体の表面移動方向の最下流側となる。この最下流側現像剤担持体を最下流側に位置させる姿勢で現像器本体がセットされる。すると、最下流側現像剤担持体についてのみ、磁性キャリアを十分に引き寄せ得る磁力を発揮する磁界発生手段を用いればよい。最下流側現像剤担持体よりも上流側にある他の現像剤担持体から潜像担持体に向けてキャリア付着が生じても、付着した磁性キャリアが最下流側現像剤担持体の磁界発生手段の磁力によって現像器側に引き戻されるからである。複数の現像剤担持体のうち、最下流側現像剤担持体だけに、十分な磁力を発揮する磁界発生手段を用いれば、他の現像剤担持体に磁力の比較的弱い磁界発生手段を用いても、キャリア付着を十分に抑えることが可能なのである。よって、現像磁極の磁力不足によるキャリア付着を抑えながら、磁界発生手段の磁力を高くすることによるコストアップを抑えることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、画像形成装置としての電子写真方式の複写機（以下、単に複写機という）に適用した一実施形態について説明する。
まず、本実施形態に係る複写機の基本的な構成について説明する。図１は、この複写機の要部を示す概略構成図である。図において、この複写機は、原稿読取部１と、原稿自動供給部２と、プリンタ部３と、給紙部４とを備えている。
【００１０】
上記原稿自動供給部２は、その上面に載置された図示しない原稿を後述のコンタクトガラス５上に自動で供給する。
【００１１】
上記原稿読取部１は、図示しない原稿の画像を読み取るためのものである。ユーザーの手作業により、原稿読取部１の上部に固設されたコンタクトガラス５上に原稿が置かれた状態で、図示しないスタートスイッチが操作されると、原稿読取部１による原稿読取が直ちに開始される。また、上記原稿自動供給部２上に原稿が置かれた状態でスタートスイッチが操作されると、その原稿がコンタクトガラス５上に自動給紙された後、原稿読取部１による原稿読取が開始される。読取開始により、コンタクトガラス５上に置かれた原稿は図中右方向へ移動する光源６によって光照明される。原稿からの反射光像は、第１ミラー７、第２ミラー８で順次反射する。そして、結像レンズ９を経た後、反射光像を読み取るためのＣＣＤ等からなるイメージセンサ１０に検知されて画像情報が読み取られる。
【００１２】
上記プリンタ部３は、転写紙Ｐ上に画像としてのトナー像を形成するためのもので、光書込ユニット１１やドラム状感光体１２を備えている。また、潜像担持体たるドラム状感光体１２の周囲に、帯電装置１３、現像装置１００、転写搬送ユニット１４、ドラムクリーニング装置１５、除電器１６などを備えている。更には、定着装置１７、反転排紙ユニット１８、レジストローラ対１９なども備えている。上記スタートスイッチが操作されると、図示しない駆動手段によるドラム状感光体１２の回転駆動が開始される。
【００１３】
上記光書込ユニット１１は、原稿読取部１で読み取られた画像信号に基づいてレーザ光Ｌを光変調して、潜像担持体としてのドラム状感光体１２を露光する。具体的には、レーザダイオード等からなる光源２０からレーザ光Ｌを発する。このレーザ光Ｌは、ポリゴンモータ２１によって回転駆動される回転多面鏡２２上で主走査方向（ドラム状感光体１２の軸線方向）に偏向せしめられながら、ｆθレンズなどからなる走査結像用のレンズ系２３を通る。そして、ミラー２４、レンズ２５を経て、回転駆動されているドラム状感光体１２上に到達してその表面に静電潜像を走査する。
【００１４】
上記転写搬送ユニット１４は、転写搬送ベルトを複数の張架ローラによってテンション張架しながら無端移動せしめながら、ドラム状感光体１２の周面に当接させて転写ニップを形成している。また、転写ニップにおける転写搬送ベルト裏面（フープ内周面）に図示しない転写バイアスローラを当接させている。この転写バイアスローラには図示しない電源によって転写バイアスが印加されており、この印加によって転写ニップに転写電界が形成される。
【００１５】
上記光書込ユニット１１による露光でドラム状感光体１２上に形成された静電潜像は、現像装置１００によって現像されてトナー像となった後、上記転写ニップに進入する。一方、上記レジストローラ対１９は、上記スタートスイッチの操作に基づいて後述の給紙部４から送られてくる転写紙Ｐをローラ間に挟み込む。そして、転写紙Ｐを転写ニップにてドラム状感光体１２上のトナー像に重ね合わせ得るタイミングで送り出す。この送り出しにより、転写ニップではドラム状感光体１２上のトナー像が転写紙Ｐに密着せしめられる。そして、転写電界やニップ圧の影響を受けて、ドラム表面から転写紙表面に転写される。転写ニップを通過した転写紙Ｐは、転写搬送ユニット１４の転写搬送ベルトによって定着装置１７内に送られる。定着装置１７は、送られてきた転写紙Ｐを加熱ローラ１７ａと加圧ローラ１７ｂとの間に挟み込む。そして、熱や圧力の影響によってトナー像を転写紙Ｐ上に定着せしめながら、反転排紙ユニット１８に向けて排紙する。
【００１６】
上記反転排紙ユニット１８は、送られてきた転写紙Ｐを排出路１８ａに通して機外の図示しない排紙トレイに排紙する。但し、両面コピーモードがユーザーによって選択されている場合には、転写紙Ｐを反転部１８ｂに通して裏表反転させた後、上記レジストローラ対１９に向けて搬送する。これにより、その転写紙Ｐはレジストローラ対１９から上記転写ニップに向けて再び送られ、先にトナー像が転写された面とは反対側の面に、新たなトナー像が転写される。
【００１７】
上記ドラムクリーニング装置１５は、上記転写ニップを通過した後のドラム状感光体１２表面に付着している転写残トナーをクリーニングする。クリーニング後のドラム状感光体１２表面は、上記除電器１６によって除電された後、上記帯電装置１３によって一様帯電せしめられて次の画像形成に備える。
【００１８】
上記給紙部４は、多段配設された３つの給紙カセット２６，２７，２８を備えており、それぞれに複数枚の転写紙Ｐを収容している。また、複数組の搬送ローラ対３２を有する給紙路３３も備えている。給紙カセット２６，２７，２８は、内部に収容している転写紙Ｐの最上紙に給紙ローラ２６ａ，２７ａ，２８ａを押し当てており、その回転駆動によって最上紙を給紙路３３に向けて送り出す。上記スタートスイッチが操作されると、何れか１つの給紙カセットから給紙路３３に転写紙が送り出されるのである。給紙路３３は、受け取った転写紙Ｐを複数組の搬送ローラ対３２によってプリンタ部のレジストローラ１９に向けて給紙する。
【００１９】
図２は、ドラム状感光体１２とその周辺構成を示す拡大構成図である。図において、ドラム状感光体１２の側方に配設された現像装置１００は、互いに着脱可能に構成されたトナー現像器１０１と、トナー補給器１０２とから主に構成されている。
【００２０】
上記トナー補給器１０２は、アジテータ１１１、歯車状のトナー補給ローラ１１２、補給規制板１１３等を有しており、内部に収容しているトナーをアジテータ１１１の回転駆動によってほぐしながら、トナー補給ローラ１１２に送る。送られたトナーは、図示しない駆動系によって回転せしめられるトナー補給ローラ１１２に連れ回りながら補給規制板１１３によってローラ上での厚みが規制された後、現像器１０１内に補給される。
【００２１】
上記現像器１０１は、第１現像ロール１０３、第２現像ロール１０４、攪拌搬送パドル１０５、攪拌ローラ１０６、規制ブレード１０７、搬送スクリュー１０８、トナー濃度センサ（以下、Ｔセンサという）１０９等を有している。また、第１現像ロール１０３の側方に配設されたセパレータ１１０も有している。現像器１０１内には、トナーと磁性キャリアとを含有する二成分現像剤が収容されている。上記トナー補給器１０２から現像器１０１内に補給されたトナーは、図示しない駆動系によって回転駆動される攪拌ローラ１０６上に落下する。攪拌ローラ１０６は、落下してくるトナーを二成分現像剤と混合攪拌しながら、攪拌搬送パドル１０５に向けて送る。この際、新たに補給されたトナーが磁性キャリアや攪拌ローラ１０６などとの摺擦によって摩擦帯電せしめられる。図示しない駆動系によって回転駆動される攪拌パドル１０５は、器内の二成分現像剤を攪拌しながら、第１現像ロール１０３、第２現像ロール１０４に向けて送る。第１現像ロール１０３は、図示しない駆動系によって図中反時計回りに回転駆動される非磁性パイプ１０３ａと、これに連れ回らないようにパイプ内部に固定されたマグネットローラ１０３ｂとを有している。また、第２現像ロール１０４も、同様の非磁性パイプ１０４ａとマグネットローラ１０４ｂとを有している。現像部材たる第１現像ロール１０３、第２現像ロール１０４は、それぞれ、現像器１０１のケーシングに設けられた開口から周面の一部を露出させてドラム状感光体１２に対面させるように配設されている。第２現像ロール１０４の配設位置は、第１現像ロール１０３よりもドラム状感光体１２の表面移動方向下流側になっている。
【００２２】
本複写機の現像器１０１のように、現像部材たる現像ロールの配設数が２本である場合には、２本とも配設位置が端になるので、それぞれが端側現像部材となる。第１現像ロール１０３は、攪拌搬送パドル１０５から送られてくる二成分現像剤を、マグネットローラ１０３ｂの発する磁力の影響によって非磁性パイプ１０３ａの表面に担持する。担持された二成分現像剤は、非磁性パイプ１０３ａとともに連れ回り、第１現像ロール１０３と所定の間隙を保持するように配設された規制ブレード１０７によってパイプ上の層厚が規制される。そして、ドラム状感光体１２との対面位置にある現像領域まで搬送される。非磁性パイプ１０３ａには図示しない電源によって現像バイアスが印加されている。この印加により、現像領域では、非磁性パイプ１０３ａとドラム状感光体１２の静電潜像との間において、トナーをパイプ側からドラム側に静電移動させる現像ポテンシャルが作用する。また、非磁性パイプ１０３ａとドラム状感光体１２の非画像部（非潜像部分）との間において、トナーをドラム側からパイプ側に静電移動させる非現像ポテンシャルが作用する。よって、現像領域まで搬送された二成分現像剤は、トナーをドラム状感光体１２の静電潜像だけに付着させて、静電潜像をトナー像に現像する。第１現像ロール１０３の非磁性パイプ１０３ａとの連れ回りに伴って現像領域を通過した二成分現像剤は、次に、第２現像ロール１０４との対面領域付近まで搬送される。そして、第２現像ロール１０４の非磁性パイプ１０４ａ上に転移した後、これとの連れ回りによって再びドラム状感光体１２との対面位置にある現像領域まで搬送されて静電潜像の現像に寄与してから、現像器１０１内に回収される。このように現像部材として第１現像ロール１０３と、第２現像ロール１０４とが設けられていることにより、現像部材が１つだけの場合に比べて現像領域が広がって現像能力が高まっている。
【００２３】
上述のように、第１現像ロール１０３の非磁性パイプ１０３ａに担持された二成分現像剤は、規制ブレード１０７によってパイプ上の層厚が規制される。この規制により、規制ブレード１０７よりもパイプ回転方向上流側には、非磁性パイプ１０３ａとの連れ回りを阻止された二成分現像剤が滞留する。そして、後続の二成分現像剤に押されることで、第１現像ロール１０３の側方に配設されたセパレータ１１０の上に溢れる。溢れた二成分現像剤は、セパレータ１１０上面の傾斜に沿って移動することで、搬送スクリュー１０８に向けて案内される。搬送スクリュー１０８は、案内されてくる二成分現像剤をその軸線方向（図中奥行き方向）に向けて攪拌搬送する。これにより、二成分現像剤のいわゆる横攪拌が行われる。この横攪拌に対し、攪拌ローラ１０６や、上記攪拌搬送パドル１０５は、二成分現像剤をその回転周方向に搬送しながらかき回すいわゆる縦攪拌を行う。なお、搬送スクリュー１０８は、二成分現像剤を横攪拌しながら、攪拌ローラ１０６上に落下させる。この落下により、現像器内における二成分現像剤の縦循環が実現している。
【００２４】
上記攪拌ローラ１０６の下側には、Ｔセンサ１０９が配設されており、攪拌ローラ１０６によって攪拌搬送される二成分現像剤の透磁率に応じた信号を図示しない制御部に出力する。二成分現像剤のトナー濃度は、透磁率と相関するため、Ｔセンサ１０９は結果として二成分現像剤のトナー濃度を検知していることになる。上記制御部は、Ｔセンサ１０９からの出力信号を、所定の目標値に近づけるようにトナー補給器１０２を適宜動作させることで、現像に伴ってトナー濃度を低下させた二成分現像剤のトナー濃度を回復させる。但し、二成分現像剤の透磁率が湿度等の環境変化や二成分現像剤の嵩変化などによって変動するため、制御部は上記目標値を適宜補正する。具体的には、所定のタイミングでドラム状感光体１２上に形成せしめた基準トナー像の画像濃度に応じて、上記目標値を補正する。この画像濃度については、例えば基準トナー像の光反射率を検知する反射型フォトセンサからの出力などによって把握される。
【００２５】
本複写機では、上記転写ニップを通過したドラム状感光体１２の表面に、トナー像の約１０％量のトナーが残ってしまう。この転写残トナーは、ドラムクリーニング装置１５のクリーニングブレード１５ａやクリーニングブラシ１５ｂによって掻き取られて回収タンク１５ｃ内に収容される。そして、回収スクリュー１５ｃによってドラムクリーニング装置１５の側面に向けて搬送された後、クリーニング装置外部の図示しない廃トナータンクに回収される。
【００２６】
次に、本複写機における特徴的な構成について説明する。
図３は、上記第１現像ロール１０３の周囲における磁束密度分布を示す模式図である。図３において、第１現像ロール１０３のマグネットローラ１０３ｂは、その周方向に配設された５つの磁極Ｐ１（Ｓ極）、Ｐ２（Ｎ極）、Ｐ３（Ｎ極）、Ｐ４（Ｓ極）、Ｐ５（Ｎ極）を有している。図３では図示を省略しているが、ドラム状感光体は第１現像ロール１０３の図中右側方に位置する。ドラム状感光体と第１現像ロール１０３とが再接近する位置は、磁極Ｐ１が配設されている付近である。磁極Ｐ１は、その磁極によって図示しない二成分現像剤を非磁性パイプ上に拘束しながら穂立ちさせて、いわゆる磁気ブラシを形成する。この磁気ブラシの先端は、ドラム状感光体（１２）に接触してその内部のトナーを静電潜像に付着させる。磁極Ｐ１は、二成分現像剤を現像領域にて現像部材表面に拘束する現像磁極となっているのである。なお、本発明において「現像領域」とは、現像部材上に担持された二成分現像剤が感光体等の潜像担持体に接触する領域のことである。
【００２７】
現像ロール１０３の非磁性パイプ１０３ｂは、図中反時計回りに回転駆動せしめられる。上記磁極Ｐ３は、非磁性パイプ１０３ｂの回転に伴って現像領域に搬送される二成分現像剤を、パイプ回転方向上流側の現像領域隣設位置においてパイプ表面に拘束するための現像上流側磁極となっている。また、上記磁極Ｐ２は、現像領域を通過した二成分現像剤を、パイプ回転方向下流側の現像領域隣設位置においてパイプ表面に拘束するための現像下流側磁極となっている。また、上記磁極Ｐ４は、現像に使用された後に現像下流側磁極Ｐ２の磁力によってパイプ表面に拘束される二成分現像剤を、そこから離脱させて現像器内に回収するための反発磁界を形成する回収磁極となっている。また、上記磁極Ｐ５は、現像器内に収容される二成分現像剤を汲み上げるための磁界を形成する汲み上げ磁極となっている。なお、上記現像磁極Ｐ１に隣設する現像上流側磁極Ｐ５や、下流側磁極Ｐ２の磁力によってパイプ表面上に拘束される二成分現像剤の先端がドラム状感光体に接触するようなことはない。
【００２８】
上記現像磁極Ｐ１には、比較的磁極の弱い汎用の磁石が用いられており、そのパイプ表面上におけるピーク磁束密度は９５［ｍＴ］程度となっている。本発明者の実験によれば、かかる磁力の現像磁極Ｐ１では、その磁力によってパイプ表面上に拘束した磁気ブラシ中の磁性キャリアをドラム状感光体に転移させてキャリア付着を生ずることがあった。
【００２９】
図４は、上記第２現像ロール１０４の周囲における磁束密度分布を示す模式図である。図４において、第２現像ロール１０４のマグネットローラ１０４ｂは、その周方向に配設された３つの現像磁極Ｐ１、現像下流側磁極Ｐ２、現像上流側磁極Ｐ３を有している。図示しないドラム状感光体は第２現像ロール１０４の図中右側方に位置する。ドラム状感光体と第２現像ロール１０４とが再接近する位置は、第２現像ロール１０４よりも図中右側の領域において、第２ローラ宇１０４の中心水平方向から約５［°］右回転した位置であり、現像磁極Ｐ１の磁力ピーク付近である。マグネットローラ１０４における現像磁極Ｐ１とは反対側の領域に磁極は配設されていないが、現像上流側磁極Ｐ３や現像下流側磁極Ｐ２などの影響によって、若干の磁力を帯びる。
【００３０】
先に示した図１において、第１現像ロール１０３の現像磁極Ｐ１に比較的弱い磁力を発揮する汎用のものを用いたことに起因して、第１現像ロール１０３からドラム状感光体１２に磁性キャリアが付着したとする。すると、付着した磁性キャリアは、第２現像ロール１０４によって形成される磁気ブラシに接触した後、上記転写ニップで転写紙Ｐ上に付着して定着装置１７に回収されるか、あるいはドラムに残ってドラムクリーニング装置１５内に回収される。第２現像ロール１０４上に形成される磁気ブラシがある程度強い磁力でパイプ表面上に拘束されていれば、ドラム状感光体１２に付着した磁性キャリアを第２現像ロール１０４上の磁気ブラシに向けて引き戻すことができる。本発明の実験によれば、Ａ３用紙１枚のプリントアウトについて、キャリア付着に起因する画像中の白抜け発生個数が１０個以下であれば、実使用上問題を生ずることはなかった。具体的には、１０個以下であれば、画質を著しく損ねることがなかった。また、ドラムクリーニング装置１５内に回収される磁性キャリアの個数が僅かであり、定期的な清掃作業によるキャリア回収を行っていれば過剰なキャリア蓄積によるドラムクリーニング装置の故障等を生ずることもなかった。更に、定着装置１７についても、過剰なキャリア蓄積による故障等を生ずることがなかった。
【００３１】
そこで、本発明者は、第２現像ロール１０４のマグネットローラ１０４ｂにおける現像磁極Ｐ１の磁力と、画質との関係を調査すべく、次に説明するような実験を行った。即ち、互いに現像磁極Ｐ１のパイプ表面上におけるピーク磁束密度の異なる複数の第２現像ロール１０４を試作し、その磁力と画質との関係を調査した。具体的には、各第２現像ロール１０４について、これを有する現像器１０１を複写機にセットして、キャリア付着の生じ易いドット画像を出力した。このとき、キャリア付着に起因する白抜け画像を出現させ易くすべく、図２に示した転写バイアスローラ１４ａに上記転写バイアスを印加しないで、ドット画像の出力を行った。かかる実験による結果を図５に示す。
【００３２】
図５のグラフから、現像磁極Ｐ１のパイプ表面上におけるピーク磁束密度がおおむね１１０［ｍＴ］を越え始めると、１枚のプリントアウト紙（Ａ３用紙）中に発生する白抜けの発生個数が急激に減少し初めることがわかる。そして、おおむね１２０［ｍＴ］以上で白抜けの減少がほぼ飽和になる（５〜６個の白抜けに留まる）。そこで、本実施形態に係る複写機では、現像器１０１として、第２現像ロール１０４の現像磁極Ｐ１のパイプ表面上におけるピーク磁束密度が１２０［ｍＴ］以上であるものを用いている。
【００３３】
ところで、本複写機に係る現像器１０１では、上述のように、第１現像ロール１０３によって現像に使用した二成分現像剤を、第２現像ロール１０４に転移させて再利用するように構成している。かかる構成において、第２現像ロール１０４に現像器１０１内の二成分現像剤を汲み上げさせて現像領域まで搬送させると、ドラム状感光体１２と現像器１０１との間の現像剤量を過剰にする場合がある。そして、現像剤溢れによるロールからの現像剤落下を引き起こし、これによって画像を汚すことがあった。これは、次に説明する理由によるものと考えられた。即ち、本複写機に係る現像器１０１においては、先に示した図４に示したように、現像下流側磁極Ｐ２と現像上流側磁極Ｐ３との間に磁極を設けていない。しかしながら、これら磁極によって形成される２つの磁界の間（Ｐ２側からＰ３側にかけて）に、両磁極の影響などによってどうしても磁界（以下、磁極間磁界という）を形成してしまう。この磁極間磁界の磁力がある程度強いと、その影響によって現像器１０１内部の二成分現像剤が汲み上げられ、それが第１現像ロール１０３と第２現像ロール１０４との間を経てドラム状感光体１２との対向位置まで搬送されてしまうのである。そこで、本発明者らは、第２現像ロール１０４について、図４に示した磁極間磁界のパイプ表面上におけるピーク磁束密度と、現像剤落下による画像汚れとの関係について実験してみた。この結果を次の表１に示す。
【表１】

【００３４】
表１に示すように、この実験では、現像磁極Ｐ１のパイプ表面上におけるピーク磁束密度が１１１、１１２、１１８、１２３、１２７、１３０［ｍＴ］である種類の第２現像ロール１０４を用いている。これらのうち、１２０［ｍＴ］以上の第２現像ロール１０４では（実験番号４〜６）、白抜け発生個数が僅かに６個であり、白抜けの発生を有効に抑えることができている。問題は、現像剤落下による画像汚れである。１２３［ｍＴ］や１２７［ｍＴ］の第２現像ロール１０４（実験番号４、５）では、白抜けが有効に抑えられているものの、現像剤落下による画像汚れが発生している。これら２つの第２現像ロール１０４では、磁極間磁界のパイプ表面上における「ピーク磁束密度が１６〜１７［ｍＴ］になっている。これに対し、他の第２現像ロール１０４では、何れも１２［ｍＴ］以下になっている。そこで、本発明者が更なる実験を行ったところ、１５［ｍＴ］を超えると現像剤落下が急激に発生し始めたが、１５［ｍＴ］以下では現像器１０１内部における第２現像ロール１０４の現像剤汲み上げが起こらなかった。この実験結果に鑑み、本複写機に係る現像器１０１では、第２現像ロール１０４として、磁極間磁界のパイプ表面上におけるピーク磁束密度を１５［ｍＴ］以下に調整したものを用いている。
【００３５】
なお、磁極間磁界のピーク磁束密度を１６［ｍＴ］以上としても、その場所によっては現像剤落下を抑えることができる場合もある。現像器１０１の内部が、磁極間磁界の磁束密度のピークとなる位置に二成分現像剤を存在させないような構造になっている場合である。より詳しくは、パイプ表面上におけるピーク磁束密度が１６［ｍＴ］以上であるものの、第２現像ロール１０４と二成分現像剤とが接触する位置では、１５［ｍＴ］以下となる場合である。本複写機の現像器１０１では、次に説明する領域のパイプ表面上における磁束密度が１５［ｍＴ］以下であれば、その他の領域で１６［ｍＴ］以上となっても現像剤落下は生じなかった。即ち、図４に示したように、現像磁極Ｐ１のピーク磁束密度位置を基準にして、１５０［ｄｅｇ］だけパイプ回転方向に回転した位置から、２１０［ｄｅｇ］だけ回転した位置までの領域である。
【００３６】
次に、実施形態の複写機に、より特徴的な構成を付加した実施例の複写機について説明する。
本出願人は、対向磁極分割方式の現像器を開発中である。この対向磁極分割方式とは、図６に示しように、図示しない感光体等の潜像担持体と、現像ロールとが対向する領域におけるマグネットローラの磁極を複数に分割する方式である。図６では、現像磁極Ｐ１と、下流側分割磁極Ｐａと、上流側分割磁極Ｐｂとの３つに分割した例を示している。従来では、潜像担持体との対向位置に現像磁極Ｐ１を１つだけ設けていたが、複数の磁極を設けるわけである。かかる対向磁極分割方式では、次に説明する理由により、ベタ部後端白抜けを抑えることができる。即ち、二成分現像剤を用いる二成分現像方式では、現像に十分な現像剤を現像領域に搬送すべく、感光体等の潜像担持体の表面移動速度よりも、現像ロール等の現像部材の表面移動速度を速く設定することが一般的に行われる。ところが、かかる設定では、現像部材上の磁気ブラシを潜像担持体上のベタ部用静電潜像に接触させる前に、ベタ部用静電潜像に隣設する非画像部に接触させることになる。この非画像部と現像部材との間には、トナーを潜像担持体側から現像部材側に静電的に移動させる非現像ポテンシャルが作用する。このため、磁気ブラシ先端のトナーは、その表面からブラシ内部に潜り込むいわゆるトナードリフトと呼ばれる現象を引き起こす。トナードリフトが生じた磁気ブラシ先端は、次にベタ部用静電潜像に接触するが、その内部のトナーを現像ポテンシャルの作用によってブラシ表面まで露出させ、更に潜像担持体に転移させるまでにある程度のタイムラグを要する。このタイムラグにより、ベタ部後端にトナーが付着せずにベタ部後端白抜けとなるのである。そこで、図６に示したような対向磁極分割方式を採用する。すると、両脇の分割磁極（Ｐａ、Ｐｂ）の影響によって真ん中の現像磁極Ｐ１から潜像担持体に向けて磁力線が真っ直ぐに延びるようになる。このように磁力線が真っ直ぐに延びると、先端を潜像担持体に接触させる磁気ブラシが真っ直ぐに穂立ちするようになる。そして、磁気ブラシと潜像担持体とが接触する現像領域の幅（潜像担持体表面移動方向の長さ）が狭くなることにより、磁気ブラシ先端と非画像部との接触時間が短くなってトナードリフトが抑えられる。
【００３７】
ところが、対向磁極分割方式では、現像領域の幅を狭くしてしまうため、現像性能を低下させることになる。よって、本複写機の現像器１０１のように現像ロール等の現像部材を複数設けることで現像性能の向上を図ることは、対向磁極分割方式において非常に有効になる。
【００３８】
さて、図６に示した対向磁極分割方式において、現像磁極Ｐ１の両脇にある下流側分割磁極Ｐａや上流側分割磁極Ｐｂは、現像領域の幅を小さくするような現像磁極Ｐ１の磁界形状を得るための補助磁極として機能する。そして、基本的には磁気ブラシを形成しない。先端を潜像担持体に接触させる程度に十分に穂立ちした磁気ブラシを形成してしまうと、現像領域の狭小化の効率を悪くするからである。よって、例えば図６に示した３極分割の場合には、基本的には１つの現像磁極と、現像磁極として機能しない２つの補助磁極とに分割される。このような分割では、現像磁極Ｐ１よりも潜像担持体表面移動方向下流側にある下流側分割磁極Ｐａの磁力が１２０［ｍＴ］未満であっても、磁性キャリアの再々付着は起こらない。下流側分割磁極Ｐａの磁力の影響によってパイプ表面に拘束される二成分現像剤が潜像担持体に接触しないからである。しかしながら、何らかの理由により、下流側分割磁極Ｐａや上流側分割磁極Ｐｂも、磁気ブラシを形成する現像磁極として機能させる場合もあり得る。この場合に、最も下流側の分割磁極として、磁力の不十分なものを用いてしまうと、その分割磁極による磁気ブラシから潜像担持体にキャリア付着を引き起こしてしまう。
【００３９】
そこで、本実施例に係るプリンタの現像器では、図６に示した３つの対向磁極（Ｐ１、Ｐａ及びＰｂ）を全て現像磁極として機能させる一方で、２つの端側磁極（図示の例ではＰａ、Ｐｂ）を次のように構成している。即ち、端側磁極の少なくとも一方を、１２０［ｍＴ］以上のピーク磁束密度（パイプ表面上の磁束密度）としている。より具体的には、図示しないドラム状感光体の表面移動方向においてより下流側となる下流側分割磁極Ｐａとして、１２０［ｍＴ］以上のピーク磁束密度のものを用いている。よって、これよりも上流側にある対向磁極（図示の例ではＰ１、Ｐｂで何れも現像磁極として機能する）による磁気ブラシからドラム状感光体に向けてキャリア付着が生じても、それを下流側分割磁極Ｐａによって引き戻すことができる。
【００４０】
以上の構成の本複写機では、対向磁極分割方式によってベタ部後端白抜けの発生を抑えながら、キャリア付着による白抜けの発生を確実に抑えることができる。
【００４１】
以上、本発明を適用した画像形成装置の現像器として、二成分現像剤を用いるものを設けた例について説明したが、磁性キャリアを含まずに磁性トナーを主成分とする一成分現像剤を用いるものについても本発明の適用が可能である。かかる一成分現像器では、現像磁極の磁力不足に起因する地汚れの発生を抑えることができる。また、現像部材たる現像ロールとして、第１現像ロール１０３と第２現像ローラ１０４とを設けた例について説明したが、現像部材を３つ以上設けてもよい。かかる構成においては、潜像担持体の表面移動方向の最も下流側になる現像部材だけに、比較的強い磁力を発揮する特殊な現像磁極を用いればよい。また、潜像担持体としてドラム状感光体を設けた例について説明したが、例えば感光体ベルトなど、他の形状のものを用いてもよい。また、レーザ光を用いたデジタル方式ではなく、ＬＥＤ等の他の光源を用いたデジタル方式や、アナログ方式の画像形成装置にも、本発明の適用が可能である。更には、１つの潜像担持体の周囲に配設された複数の現像器によって多色現像を行ったり、複数の潜像担持体とそれぞれに対応する複数の現像器との組合せによって多色現像を行ったりする多色画像形成装置にも本発明の適用が可能である。
【００４２】
以上、実施形態に係る複写機の現像器１０１においては、一方の端側現像部材たる第２現像ロール１０４として、現像磁極Ｐ１のパイプ表面上におけるピーク磁束密度が１２０［ｍＴ］以上であるものを用いている。そして、このことにより、上流側の第１現像ロールによって形成された磁気ブラシからドラム状感光体１２に転移した磁性キャリアを第２現像ロール１０４の現像磁極Ｐ１の磁力によって確実に引き戻す。よって、キャリア付着に起因する画質低下（白抜け）をより確実に抑えることができる。
また、一方の端側現像部材たる第２現像ロール１０４として、現像下流側磁極Ｐ２による磁界と現像上流側磁極Ｐ３による磁界との間（Ｐ２側からＰ３側にかけて）に形成される磁極間磁界のピーク磁束密度を１５［ｍＴ］以下に調整したものを用いている。そして、このことにより、現像器１０１内部での第２現像ロール１０４による現像剤汲み上げを抑えて、現像剤落下による画像汚れを有効に抑えることができる。
また、実施例に係る複写機の現像器１０１においては、一方の端側現像部材たる第２現像ロール１０４が、現像磁極として機能する複数の磁極（Ｐ１、Ｐａ、Ｐｂ）を有している。そして、これらのうち、２つの端側現像磁極（Ｐａ、Ｐｂ）の少なくとも一方のパイプ表面上におけるピーク磁束密度が１２０［ｍＴ］以上になっている。かかる構成では、対向磁極分割方式によってベタ部後端白抜けの発生を抑えながら、キャリア付着による白抜けの発生を確実に抑えることができる。
また、実施形態や実施例に係る複写機の現像器１０１においては、現像剤として二成分現像剤を用いているため、現像磁極Ｐ１の磁力不足に起因して発生する画質劣化のうち、キャリア付着による白抜けの発生を抑えることができる。
また、実施形態や実施例に係る複写機では、かかる構成の現像器１０１を用いることで、白抜けの発生（一成分現像剤の場合には地汚れ）を抑えた高画質の画像を形成することができる。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１、２、３、４、５、６又は７の発明によれば、現像領域での現像剤不足による現像濃度不足と、現像磁極の磁力不足によるキャリア付着を抑えながら、磁界発生手段の磁力を高くすることによるコストアップを抑えることができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る複写機の要部を示す概略構成図。
【図２】同複写機のドラム状感光体とその周辺構成とを示す拡大構成図。
【図３】同複写機の第１現像ロールの周囲における磁束密度分布を示す模式図。
【図４】同複写機の第２現像ロールの周囲における磁束密度分布を示す模式図。
【図５】白抜け個数と、同第２現像ロールの現像磁極Ｐ１のピーク磁束密度との関係を示すグラフ。
【図６】対向磁極分割方式の現像ロールにおける磁束密度分布を示す模式図。
【符号の説明】
１ 原稿読取部
２ 原稿自動供給部
３ プリンタ部
４ 給紙部
１２ ドラム状感光体（潜像担持体）
１０１ 現像器
１０３ 第１現像ロール（現像部材）
１０４ 第２現像ロール（一方の端側現像部材）

Claims (5)

1. 表面に担持した、トナー及び磁性キャリアを含有する現像剤を、画像形成装置の潜像担持体に対向する現像領域にて現像磁極の発する磁力で該表面上に担持し、該磁力によって該表面上に担持されている現像剤を該潜像担持体に接触させ、該現像剤中のトナーを該潜像担持体上の潜像に付着させて該潜像を現像する複数の現像剤担持体を有する現像器において、
   上記複数の現像剤担持体のうち、上記潜像担持体の表面移動方向の最下流側に位置する最下流側現像剤担持体における現像磁極の磁力を他の現像剤担持体よりも大きくし、
   上記最下流側現像剤担持体として、上記現像磁極に対して、上記表面移動方向の上流側で隣り合いながら、最下流側現像剤担持体の表面上の現像剤を上記潜像担持体に接触させない厚みで該表面に担持させる上流側補助磁極と、上記現像磁極に対して、上記表面移動方向の下流側で隣り合いながら、最下流側現像剤担持体の表面上の現像剤を上記潜像担持体に接触させない厚みで該表面に担持させる下流側補助磁極とを設けたもの、を用いたことを特徴とする現像器。
2. 請求項１の現像器であって、
   上記複数の現像剤担持体として、２つの現像剤担持体を有することを特徴とする現像器。
3. 請求項１又は２の現像器であって、
   上記複数の現像剤担持体がそれぞれ、非磁性パイプと、該非磁性パイプ内に設けられた、上記現像磁極を具備するマグネットローラとを有するものであることを特徴とする現像器。
4. 請求項１乃至３の何れかの現像器であって、
   自らの回転に伴って、現像器内の現像剤を撹拌搬送しながら、上記複数の現像剤担持体のうち、少なくとも、上記潜像担持体の表面移動方向の最上側に位置する最上流側現像剤担持体に対して現像剤を供給する撹拌搬送パドルを有することを特徴とする現像器。
5. 潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上に形成された潜像を現像する現像器とを備える画像形成装置であって、
   上記現像器が請求項１乃至４の何れかの現像器であることを特徴とする画像形成装置。

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