JP5333463B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、トナー及びキャリアからなる現像剤を用いてトナー画像を印刷媒体に形成する画像形成装置に関する。

従来の画像形成装置としては、例えば、特許文献１に記載の画像形成装置が知られている。該画像形成装置では、現像剤担持体と像担持体との間に直流電圧が印加される直流現像方式が採用されている。特許文献１に記載の画像形成装置では、直流現像方式が採用されることにより、現像剤担持体と像担持体との間に交流電圧を印加する必要がない。そのため、該画像形成装置の構成を簡単にできる。

しかしながら、直流現像方式が採用された特許文献１に記載の画像形成装置は、交流現像方式が採用された画像形成装置に比べてトナー画像に濃度ムラが発生しやすいという問題を有する。

より詳細には、交流現像方式では、一般的に、７００Ｖ程度の振幅を有する電圧が、現像剤担持体と像担持体との間に印加される。この場合、現像剤担持体と像担持体との間には比較的に大きな電圧が印加されるので、比較的に多くのトナーが現像に寄与する。そのため、交流現像方式が採用された画像形成装置では、現像剤担持体及び像担持体の回転ムラによって、現像剤担持体と像担持体との間隔が変動しても、トナー画像に濃度ムラが発生しにくい。

一方、直流現像方式では、例えば、現像剤担持体と像担持体との間には、例えば、１５０Ｖ程度の直流電圧が印加されている。この場合、現像剤担持体と像担持体との間には比較的に小さな電圧しか印加されていないので、比較的に少ないトナーしか現像に寄与しない。そのため、直流現像方式が採用された画像形成装置では、現像剤担持体及び像担持体の回転ムラによって、現像剤担持体と像担持体との間隔が変動すると、トナー画像に濃度ムラが発生しやすい。

特開２００９−９８５９３号公報

そこで、本発明の目的は、トナー画像に濃度ムラが発生することを抑制できる画像形成装置を提供することである。

本発明の一形態に係る画像形成装置は、トナーとキャリアからなる現像剤を用いてトナー画像を印刷媒体に形成する画像形成装置であって、所定方向に進行する第１の周面であって、静電潜像が形成される第１の周面を有する像担持体と、前記第１の周面と対向する部分において前記所定方向の反対方向に進行する第２の周面を有する現像剤担持体であって、磁界により前記キャリアを該第２の周面に吸着することによって、前記現像剤を該第２の周面に保持する現像剤担持体を有する現像装置と、前記第２の周面に保持されている前記現像剤中の前記トナーにより前記静電潜像を現像するための直流電圧を該第２の周面に印加する電圧印加手段と、前記最近接位置よりも前記所定方向の上流側に設けられている制御部材と、を備えており、前記第１の周面に前記現像剤が接触している領域をニップ領域と定義し、該ニップ領域における前記所定方向の最も上流側の上流位置と該第１の周面及び前記第２の周面が最も近接する最近接位置との間の距離を第１の距離と定義し、該ニップ領域における該所定方向の最も下流側の下流位置と該最近接位置との間の距離を第２の距離と定義し、前記第１の距離が前記第２の距離より大きい場合には、前記最近接位置から前記所定方向の上流側の該第１の距離までの範囲における前記第１の周面と前記制御部材又は前記第２の周面との間隔の平均は、前記最近接位置から前記所定方向の下流側の該第１の距離までの範囲における該第１の周面と該第２の周面との間隔の平均よりも小さく、前記第１の距離が前記第２の距離以下である場合には、前記最近接位置から前記所定方向の上流側の該第２の距離までの範囲における前記第１の周面と前記制御部材又は前記第２の周面との間隔の平均は、該最近接位置から該所定方向の下流側の該第２の距離までの範囲における該第１の周面と該第２の周面との間隔の平均よりも小さく、前記下流位置における前記第１の周面と前記第２の周面との間隔は、該第２の周面と前記制御部材との間隔よりも大きく、かつ、該第１の周面と該制御部材との間隔及び該第２の周面と該制御部材との間隔の和よりも小さいこと、を特徴とする。

本発明によれば、トナー画像に濃度ムラが発生することを抑制できる。

画像形成装置の全体構成を示した図である。 現像装置の断面構造図である。 現像ローラ及び感光体ドラムの拡大図である。 現像ローラ及び感光体ドラムの拡大図である。 第１の変形例ないし第４の変形例に係る制御部材を示した図である。 第２の実施形態に係る画像形成装置の感光体ドラムと現像ベルトの拡大図である。 第３の実施形態に係る画像形成装置の感光体ベルトと現像ローラの拡大図である。 第４の実施形態に係る画像形成装置の感光体ベルトと現像ベルトの拡大図である。

以下に、本発明の一実施形態に係る画像形成装置について図面を参照しながら説明する。

（第１の実施形態）
（画像形成装置の構成）
以下に、本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置について図面を参照しながら説明する。図１は、画像形成装置１の全体構成を示した図である。

画像形成装置１は、電子写真方式によるカラープリンタであって、いわゆるタンデム式で４色（Ｙ：イエロー、Ｍ：マゼンタ、Ｃ：シアン、Ｋ：ブラック）の画像を合成するように構成したものである。該画像形成装置１は、スキャナにより読み取った画像データに基づいて、トナーと磁性体キャリアからなる現像剤を用いてトナー画像を用紙（印刷媒体）Ｐに形成する機能を有し、図１に示すように、印刷部２、給紙部１５、タイミングローラ対１９、定着装置２０及び排紙トレイ２１を備えている。

給紙部１５は、用紙Ｐを１枚ずつ供給する役割を果たし、用紙トレイ１６及び給紙ローラ１７を含む。用紙トレイ１６には、印刷前の状態の用紙Ｐが複数枚重ねて載置される。給紙ローラ１７は、用紙トレイ１６に載置された用紙Ｐを１枚ずつ取り出す。タイミングローラ対１９は、印刷部２においてトナー画像が用紙Ｐに２次転写されるように、タイミングを調整しながら用紙Ｐを搬送する。

印刷部２は、給紙部１５から供給されてくる用紙Ｐにトナー画像を形成し、作像部２２（２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋ）、光走査装置６（６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ）、転写部８（８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋ）、中間転写ベルト１１、駆動ローラ１２、従動ローラ１３、２次転写ローラ１４及びクリーニング装置１８を含んでいる。また、作像部２２（２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋ）は、感光体ドラム４（４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ）、帯電器５（５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ）、現像装置７（７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋ）、クリーナー９（９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋ）、イレーサ１０（１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ）及び直流電源３０（３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋ）を含んでいる。

感光体ドラム４は、円筒状をなしており、図１に示すように、時計回りに回転している。よって、感光体ドラム４は、後述する現像ローラ７２と対向している部分において所定方向に進行する周面（被走査面）を有している。

帯電器５は、感光体ドラム４の周面を帯電させる。光走査装置６は、図示しない制御部の制御により、感光体ドラム４の周面に対してビームＢＹ，ＢＭ，ＢＣ，ＢＫを走査する。これにより、感光体ドラム４の周面には静電潜像が形成される。

現像装置７は、感光体ドラム４にトナーを付与する。直流電源３０は、現像装置７から感光体ドラム４へとトナーが移動するように、現像装置７に直流電圧を印加する。これにより、静電潜像に基づいたトナー画像が感光体ドラム４に現像される。現像装置７及び直流電源３０の詳細については、後述する。

中間転写ベルト１１は、駆動ローラ１２と従動ローラ１３との間に張り渡されており、感光体ドラム４に現像されたトナー画像が１次転写される。転写部８は、中間転写ベルト１１の内周面に対向するように配置されており、１次転写電圧を印加されることにより、感光体ドラム４に形成されたトナー画像を中間転写ベルト１１に１次転写する役割を果たす。クリーナー９は、１次転写後に感光体ドラム４の周面に残存しているトナーを回収する役割を果たす。イレーサ１０は、感光体ドラム４の周面の電荷を除去する。駆動ローラ１２は、中間転写ベルト駆動部（図１には記載せず）により回転させられることにより、中間転写ベルト１１を矢印αの方向に駆動させる。これにより、中間転写ベルト１１は、トナー画像を２次転写ローラ１４まで搬送する。

２次転写ローラ１４は、中間転写ベルト１１と対向し、ドラム形状をなしている。そして、２次転写ローラ１４は、転写電圧が印加されることにより、中間転写ベルト１１との間を通過する用紙Ｐに対して、中間転写ベルト１１が担持しているトナー画像を２次転写する。より詳細には、駆動ローラ１２は接地電位に保たれている。また、中間転写ベルト１１は、駆動ローラ１２に接触しているので、接地電位に近い正の電位に保たれている。そして、２次転写ローラ１４の電位が駆動ローラ１２及び中間転写ベルト１１の電位よりも高くなるように、２次転写ローラ１４に対して正の転写電圧が印加されている。トナー画像は、負に帯電しているので、駆動ローラ１２と２次転写ローラ１４との間に発生している電界によって、中間転写ベルト１１から用紙Ｐに対して転写される。

クリーニング装置１８は、用紙Ｐへのトナー画像の２次転写後に、中間転写ベルト１１に残存しているトナーを除去する。

トナー画像が２次転写された用紙Ｐは、定着装置２０に搬送される。定着装置２０は、用紙Ｐに対して加熱処理及び加圧処理を施すことにより、トナー画像を用紙Ｐに定着させる。排紙トレイ２１には、印刷済みの用紙Ｐが載置される。

（現像装置の構成）
次に、現像装置７（７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋ）の構成について図面を参照しながら説明する。図２は、現像装置７Ｙの断面構造図である。現像装置７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋは同じ構造を有しているので、現像装置７Ｙを例にとって説明する。

現像装置７Ｙは、図２に示すように、現像ローラ７２Ｙ、供給ローラ７４Ｙ、撹拌ローラ７６Ｙ、規制ブレード７７Ｙ及び収容部７８Ｙを有している。

収容部７８Ｙは、現像装置７Ｙの本体を構成しており、トナーを収容していると共に、現像ローラ７２Ｙ、供給ローラ７４Ｙ、撹拌ローラ７６Ｙ及び規制ブレード７７Ｙを格納している。撹拌ローラ７６Ｙは、収容部７８Ｙ内の現像剤を攪拌してトナーを負に帯電させる。供給ローラ７４Ｙは、現像剤を現像ローラ７２Ｙに供給する。現像ローラ７２Ｙは、感光体ドラム４Ｙの周面にトナーを付与し、スリーブ８０Ｙ及び磁石８２Ｙにより構成されている。

スリーブ８０Ｙは、図２に示すように、非磁性の金属製の円筒であり、感光体ドラム４Ｙと対向している。スリーブ８０Ｙは、感光体ドラム４Ｙと同じ方向（すなわち、時計回り）に回転する。すなわち、感光体ドラム４Ｙとスリーブ８０Ｙとは、カウンター方向に回転している。よって、スリーブ８０Ｙは、感光体ドラム４Ｙの周面と対向している部分において所定方向の反対方向に進行する周面を有している。

磁石８２Ｙは、スリーブ８０Ｙ内に設けられており、磁界を形成するための磁極Ｎ１，Ｓ１，Ｎ２，Ｓ２，Ｓ３を有している。磁石８２Ｙは、現像剤中の磁性体キャリアを磁界によりスリーブ８０Ｙの周面に吸着することによって、現像剤をスリーブ８０Ｙの周面に保持する。より詳細には、磁極Ｎ１は、感光体ドラム４Ｙに対向している。そして、磁極Ｎ１，Ｓ１，Ｎ２，Ｓ２，Ｓ３は、この順に、反時計回りに並ぶように磁石８２Ｙに配置されている。

以上のような構成を有する現像ローラ７２Ｙでは、磁性体キャリアは、磁極Ｓ２によりスリーブ８０Ｙの周面に吸着される。この際、磁性体キャリアに付着しているトナーも、スリーブ８０Ｙの周面に吸着される。すなわち、現像剤は、スリーブ８０Ｙの周面に吸着され、スリーブ８０Ｙの回転により搬送される。この間、現像剤は、磁極Ｓ２，Ｎ２間の磁界、磁極Ｎ２，Ｓ１間の磁界及び磁極Ｓ１，Ｎ１間の磁界によって、スリーブ８０Ｙの周面に保持されている。規制ブレード７７Ｙは、感光体ドラム４Ｙの周面とスリーブ８０Ｙの周面とが対向している部分よりもスリーブ８０Ｙの回転方向の上流側において、スリーブ８０Ｙの周面に対して所定の間隔を開けた状態で設けられている。これにより、現像剤は、規制ブレード７７Ｙとスリーブ８０Ｙの周面との間を通過する際に、所定の層厚に規制される。更に、現像剤中のトナーは、後述するように、感光体ドラム４Ｙの周面とスリーブ８０Ｙの周面との間に発生している電界により、スリーブ８０Ｙの周面から感光体ドラム４Ｙの周面へと移動する。すなわち、感光体ドラム４Ｙの周面にトナー画像が現像される。

また、現像剤は、感光体ドラム４Ｙの周面とスリーブ８０Ｙの周面との間を通過した後、磁極Ｎ１，Ｓ３間の磁界によりスリーブ８０Ｙの周面に保持された状態で搬送される。その後、現像剤は、磁極Ｓ３，Ｓ２間の磁界が弱まった空間において、遠心力により、スリーブ８０Ｙの周面から剥離される。

ここで、感光体ドラム４Ｙの周面にトナー画像が現像される過程についてより詳細に説明する。直流電源３０Ｙは、スリーブ８０Ｙの周面に保持されている現像剤中のトナーにより静電潜像を現像するための直流電圧をスリーブ８０Ｙに印加する。より詳細には、帯電器５Ｙは、感光体ドラム４Ｙの周面の電位が−６５０Ｖとなるように感光体ドラム４Ｙの周面を帯電させる。また、感光体ドラム４Ｙの周面においてビームＢＹが照射された部分の電位は、０Ｖに近づく。一方、直流電源３０Ｙは、スリーブ８０Ｙの周面の電位を−５００Ｖとする。これにより、スリーブ８０Ｙの周面と感光体ドラム４Ｙの周面においてビームＢＹが照射された部分との間には、感光体ドラム４Ｙの周面においてビームＢＹが照射された部分からスリーブ８０Ｙの周面へと向かう電界が発生する。そのため、負に帯電したトナーは、スリーブ８０Ｙの周面から感光体ドラム４Ｙの周面においてビームＢＹが照射された部分へと移動する。一方、スリーブ８０Ｙの周面と感光体ドラム４Ｙの周面においてビームＢＹが照射されていない部分との間には、スリーブ８０Ｙの周面から感光体ドラム４Ｙの周面においてビームＢＹが照射されていない部分へと向かう電界が発生する。そのため、負に帯電したトナーは、スリーブ８０Ｙの周面から感光体ドラム４Ｙの周面においてビームＢＹが照射されていない部分へと移動しない。これにより、感光体ドラム４Ｙの周面には、静電潜像に従ったトナー画像が形成される。

（濃度ムラの発生の抑制）
ところで、本願発明者は、直流現像方式が採用された画像形成装置１において、トナー画像に濃度ムラが発生することを抑制するために、パッキングデンシティを高くすることに想到した。以下に、パッキングデンシティについて図３を参照しながら説明する。図３は、現像ローラ７２Ｙ及び感光体ドラム４Ｙの拡大図である。

パッキングデンシティ（以下、ＰＤ）とは、スリーブ８０Ｙの周面と感光体ドラム４Ｙの周面との間における現像剤の充填度を示している。パッキングデンシティは、スリーブ８０Ｙの周面に単位面積当りに付着している現像剤の量（以下、搬送量：ＭＡ（ｇ／ｍ²））、現像剤の密度（ρ（ｇ／ｍ³））、及び、パッキンデンシティを算出する位置におけるスリーブ８０Ｙの周面と感光体ドラム４Ｙの周面との間隔（ｇ（ｍ））を用いて、以下の式（１）により示される。

ＰＤ＝ＭＡ／ρ／ｇ ・・・（１）

ＭＡの測定は、感光体ドラム４Ｙがない状態において、パッキングデンシティを算出する位置をスリーブ８０Ｙの周方向に１０ｍｍの範囲内の現像剤の重量を平均化することにより行う。具体的には、スリーブ８０Ｙの周方向１０ｍｍ及びスリーブ８０Ｙの長手方向５０ｍｍの開口を有するマスクによりスリーブ８０Ｙを覆い、開口内の現像剤を吸引し、該現像剤の重量を測定する。そして、現像剤の重量を開口の面積で割って、ＭＡを算出する。

ただし、ρは、以下の式（２）及び式（３）により示される。

ρ＝Ｔｃ・ρｔ＋（１−Ｔｃ）・ρｃ ・・・（２）
Ｔｃ：現像剤中のトナー重量部
ρｔ：トナーの密度
ρｃ：キャリアの密度

ｇ＝ＤＳ＋Ｒｐｃ・（１−ｃｏｓθｐｃ）＋Ｒｓｌ・（１−ｃｏｓθｓｌ）・・・（３）
ＤＳ：スリーブ８０Ｙの周面と感光体ドラム４Ｙの周面とが最も近接する位置（以下、最近接位置Ｐ０）におけるスリーブ８０Ｙの周面と感光体ドラム４Ｙの周面との間隔
Ｒｐｃ：感光体ドラム４Ｙの半径
Ｒｓｌ：現像ローラ７２Ｙの半径
θｐｃ：最近接位置Ｐ０と感光体ドラム４Ｙの中心とを繋ぐ直線ｌ１とパッキングデンシティを算出する位置と感光体ドラム４Ｙの中心とを繋ぐ直線ｌ２とがなす角度
θｓｌ：最近接位置Ｐ０と現像ローラ７２Ｙの中心とを繋ぐ直線ｌ３とパッキングデンシティを算出する位置と現像ローラ７２Ｙの中心とを繋ぐ直線ｌ４とがなす角度

ここで、画像形成装置１は、パッキングデンシティを高くするために、図２及び図３に示すように、制御部材４０Ｙを更に備えている。以下に、制御部材４０Ｙについてより詳細に説明する。図４は、現像ローラ７２Ｙ及び感光体ドラム４Ｙの拡大図である。

制御部材４０Ｙは、図４に示すように、感光体ドラム４Ｙの周面に対向し、かつ、感光体ドラム４Ｙの周面とスリーブ８０Ｙの周面とが最も近接する最近接位置Ｐ０よりも所定方向の上流側に設けられている三角形の断面形状を有する部材である。より詳細には、制御部材４０Ｙは、所定方向の上流側から下流側へといくにしたがって、所定方向に直交する方向の幅が小さくなる断面形状を有している。そして、感光体ドラム４Ｙの周面に現像剤が接触している領域をニップ領域と定義した場合に、制御部材４０Ｙは、最近接位置Ｐ０よりも所定方向の上流側であって、かつ、ニップ領域内に設けられている。

また、図４に示すように、ニップ領域における所定方向の最も下流側の下流位置における感光体ドラム４Ｙの周面とスリーブ８０Ｙの周面との間隔ａは、制御部材４０Ｙの所定方向の上流側の端部とスリーブ８０Ｙの周面との間隔ｃよりも大きく、かつ、制御部材４０Ｙの所定方向の上流側の端部と感光体ドラム４Ｙの周面との間隔ｂ及び間隔ｃの和よりも小さい。

以上のような制御部材４０Ｙが設けられることにより、以下に説明するように、最近接位置Ｐ０よりも所定方向の上流側のニップ領域におけるパッキングデンシティが高くなる。ここで、ニップ領域における上流位置と最近接位置Ｐ０との間の距離を距離Ａ１と定義し、ニップ領域における下流位置と最近接位置Ｐ０との間の距離を距離Ａ２と定義する。

更に、図４に示す画像形成装置１では、最近接位置Ｐ０よりも所定方向の上流側の距離Ａ１までの範囲における感光体ドラム４Ｙの周面と感光体ドラム４Ｙに対向している制御部材４０Ｙ及びスリーブ８０Ｙの周面との間隔の平均を平均値Ｂ１と定義する。ただし、画像形成装置１では、最近接位置Ｐ０よりも所定方向の上流側の距離Ａ１までの範囲において、感光体ドラム４Ｙの周面は、制御部材４０Ｙ及びスリーブ８０Ｙの周面に対向している。そこで、感光体ドラム４Ｙの周面と制御部材４０Ｙとが対向している領域では、これらの間隔を算出し、感光体ドラム４Ｙの周面とスリーブ８０Ｙの周面とが対向している領域では、これらの間隔を算出する。また、最近接位置Ｐ０から所定方向の下流側の距離Ａ１までの範囲における感光体ドラム４Ｙの周面と感光体ドラム４Ｙに対向しているスリーブ８０Ｙの周面との距離の平均を平均値Ｂ２と定義する。

画像形成装置１では、制御部材４０Ｙが設けられることにより、平均値Ｂ１が平均値Ｂ２よりも小さくなっている。すなわち、制御部材４０Ｙが設けられることにより、制御部材４０Ｙが設けられていない場合に比べて、最近接位置Ｐ０よりも所定方向の上流側において、現像剤が通過できる領域が狭くなっている。そのため、画像形成装置１では、制御部材４０Ｙが設けられていない画像形成装置に比べて、最近接位置Ｐ０よりも所定方向の上流側のニップ領域において、現像剤がより高い充填度で存在するようになる。すなわち、画像形成装置１では、制御部材４０Ｙが設けられていない画像形成装置に比べて、最近接位置Ｐ０よりも所定方向の上流側のニップ領域において、パッキングデンシティがより高くなる。その結果、画像形成装置１では、現像に寄与するトナーが多くなるので、感光体ドラム４Ｙ及びスリーブ８０Ｙの回転ムラによって、感光体ドラム４Ｙの周面とスリーブ８０Ｙの周面との間隔が変動しても、トナー画像に濃度ムラが発生することが抑制される。

また、画像形成装置１では、図４に示すように、間隔ｃは、間隔ａよりも小さい。そのため、最近接位置Ｐ０よりも上流側から最近接位置Ｐ０に流入してきた現像剤の一部は、制御部材４０Ｙとスリーブ８０Ｙの周面との間を通過することができずに、制御部材４０Ｙと感光体ドラム４Ｙの周面との間を通過する。これにより、画像形成装置１のニップ領域は、制御部材４０が設けられていない画像形成装置のニップ領域に比べて、最近接位置Ｐ０から所定方向の上流側に伸びる。その結果、画像形成装置１では、制御部材４０が設けられていない画像形成装置に比べて、現像に寄与するトナーが多くなり、トナー画像に濃度ムラが発生することが抑制される。

また、画像形成装置１では、以下に説明するように、トナー画像に筋状のノイズが発生することを抑制できる。より詳細には、画像形成装置において、パッキングデンシティが高くなると、キャリアがトナー画像に摺接して、トナー画像の後端に筋状のノイズ（以下、筋状ノイズ）が発生することがある。

しかしながら、画像形成装置１では、最近接位置Ｐ０よりも所定方向の下流側のニップ領域のパッキングデンシティは、最近接位置Ｐ０よりも所定方向の上流側のニップ領域のパッキングデンシティよりも低い。すなわち、画像形成装置１では、最近接位置Ｐ０よりも所定方向の上流側のニップ領域のパッキングデンシティのみが高くされ、最近接位置Ｐ０よりも所定方向の下流側のニップ領域のパッキングデンシティは高くされていない。そのため、画像形成装置１では、トナー画像の後端にキャリアが摺接することが抑制され、筋状ノイズの発生が抑制される。

なお、画像形成装置１において、筋状ノイズの発生を抑制するために、磁極Ｎ１の磁束密度が最大となる方向を規定することが好ましい。より詳細には、磁極Ｎ１の磁束密度が最大となる方向は、最近接位置Ｐ０において感光体ドラム４Ｙの周面とスリーブ８０Ｙの周面とを繋ぐ直線に対して所定方向の上流側に傾斜していることが好ましい。これにより、最近接位置Ｐ０よりも所定方向の下流側のニップ領域のパッキングデンシティが低減される。その結果、画像形成装置１では、トナー画像の後端にキャリアが摺接することが抑制され、筋状ノイズの発生が抑制される。

（実験結果）
本願発明者は、画像形成装置１が濃度ムラ及び筋状ノイズの発生を抑制できることを明確にするために以下に説明する実験を行った。より詳細には、平均値Ｂ１と平均値Ｂ２との差ΔＢが０μｍ、−５６μｍ、−８４μｍである３種類の画像形成装置を第１のサンプルないし第３のサンプルとして作製した。第１のサンプルは、比較例に係る画像形成装置であり、第２のサンプル及び第３のサンプルは、本実施形態に係る画像形成装置１である。そして、第１のサンプルないし第３のサンプルにおける濃度ムラ及び筋状ノイズの発生を調べた。

また、第１のサンプルないし第３のサンプルにおいて、磁極Ｎ１の磁束密度が最大となる方向と、最近接位置Ｐ０において感光体ドラム４Ｙの周面とスリーブ８０Ｙの周面とを繋ぐ直線とのなす角度を−１０度、０度、１０度に変化させた。これにより、最近接位置Ｐ０よりも所定方向の上流側のニップ領域における現像剤の搬送量ＭＡと最近接位置Ｐ０よりも所定方向の下流側のニップ領域における現像剤の搬送量ＭＡとの差ΔＭＡを、−２０ｇ／ｍ²、１０ｇ／ｍ²、２０ｇ／ｍ²に変化させた。正の角度は、磁極Ｎ１の磁束密度が最大となる方向が所定方向の上流側を向いていることを意味し、負の角度は、磁極Ｎ１の磁束密度が最大となる方向が所定方向の下流側を向いていることを意味する。なお、最近接位置Ｐ０におけるパッキングデンシティは、０．２５×１０⁶ｇ／ｍ³及び０．３０×１０⁶ｇ／ｍ³とした。また、制御部材４０の条件を表１に示す。なお、長さとは、制御部材４０Ｙの所定方向の長さを意味し、厚さとは、制御部材４０Ｙの所定方向に直交する方向の幅を意味する。

表２は、パッキングデンシティが０．２５×１０⁶ｇ／ｍ³のときの実験結果を示した表であり、表３は、パッキングデンシティが０．３０×１０⁶ｇ／ｍ³のときの実験結果を示した表である。表４は、表２及び表３の各記号の意味を説明するための表である。

表２ないし表４によれば、第２のサンプル及び第３のサンプルでは、トナー画像に濃度ムラが発生することが抑制されていることが分かる。一方、第１のサンプルでは、トナー画像に濃度ムラが発生していることが分かる。すなわち、本実験によれば、平均値Ｂ１が平均値Ｂ２よりも小さくなることにより、トナー画像に濃度ムラが発生することが抑制されることが分かる。

また、表２ないし表４によれば、第２のサンプル及び第３のサンプルにおいて、ΔＭＡが０ｇ／ｍ²、２０ｇ／ｍ²のときには、トナー画像に筋状ノイズが発生することが抑制されていることが分かる。一方、第２のサンプル及び第３のサンプルにおいて、ΔＭＡが−２０ｇ／ｍ²のときには、トナー画像に筋状ノイズが発生していることが分かる。すなわち、磁極Ｎ１の磁束密度が最大となる方向が、最近接位置Ｐ０において感光体ドラム４Ｙの周面とスリーブ８０Ｙの周面とを繋ぐ直線に対して所定方向の上流側に傾斜していることにより、筋状ノイズの発生が抑制されることが分かる。

（変形例）
以下に、制御部材４０Ｙの変形例について図面を参照しながら説明する。図５（ａ）ないし図５（ｄ）は、第１の変形例ないし第４の変形例に係る制御部材４０ａＹ〜４０ｄＹを示した図である。

制御部材４０ａＹは、図５（ａ）に示すように、長方形状の断面形状を有していてもよい。また、制御部材４０ｂＹは、図５（ｂ）に示すように、所定方向の上流側から下流側へといくにしたがって、所定方向に直交する方向の幅が大きくなる三角形の断面形状を有していてもよい。また、制御部材４０ｃＹは、図５（ｃ）に示すように、円形の断面形状を有していてもよい。また、制御部４０ｄＹは、図５（ｄ）に示すように、楕円形の断面形状を有していてもよい。

（第２の実施形態）
以下に、第２の実施形態に係る画像形成装置１について図面を参照しながら説明する。図６は、第２の実施形態に係る画像形成装置１の感光体ドラム４と現像ベルト１７２の拡大図である。

第２の実施形態に係る画像形成装置１では、現像ローラ７２の代わりに現像ベルト１７２が設けられている。そのため、第２の実施形態に係る画像形成装置１では、感光体ドラム４の周面と現像ベルト１７２の周面との間隔を任意に設定することができる。そこで、図６に示すように、第２の実施形態に係る画像形成装置１では、最近接位置Ｐ０よりも所定方向の上流側における感光体ドラム４の周面と現像ベルト１７２の周面との間隔は、最近接位置Ｐ０よりも所定方向の下流側における感光体ドラム４の周面と現像ベルト１７２の周面との間隔よりも小さくなっている。これにより、最近接位置Ｐ０よりも所定方向の上流側のニップ領域におけるパッキングデンシティは、最近接位置Ｐ０よりも所定方向の下流側のニップ領域におけるパッキングデンシティよりも高くなる。その結果、トナー画像に濃度ムラが発生することが抑制される。

また、第２の実施形態に係る画像形成装置１では、制御部材４０が不要である。よって、感光体ドラム４の周面に対向している部材は、現像ベルト１７２の周面のみである。

（第３の実施形態）
以下に、第３の実施形態に係る画像形成装置１について図面を参照しながら説明する。図７は、第３の実施形態に係る画像形成装置１の感光体ベルト１０４と現像ローラ７２の拡大図である。

第３の実施形態に係る画像形成装置１では、感光体ドラム４の代わりに感光体ベルト１０４が設けられている。そのため、第３の実施形態に係る画像形成装置１では、感光体ベルト１０４の周面と現像ローラ７２の周面との間隔を任意に設定することができる。そこで、図７に示すように、第３の実施形態に係る画像形成装置１では、最近接位置Ｐ０よりも所定方向の上流側における感光体ベルト１０４の周面と現像ローラ７２の周面との間隔は、最近接位置Ｐ０よりも所定方向の下流側における感光体ベルト１０４の周面と現像ローラ７２の周面との間隔よりも小さくなっている。これにより、最近接位置Ｐ０よりも所定方向の上流側のニップ領域におけるパッキングデンシティは、最近接位置Ｐ０よりも所定方向の下流側のニップ領域におけるパッキングデンシティよりも高くなる。その結果、トナー画像に濃度ムラが発生することが抑制される。

また、第３の実施形態に係る画像形成装置１では、制御部材４０が不要である。よって、感光体ベルト１０４の周面に対向している部材は、現像ローラ７２の周面のみである。

（第４の実施形態）
以下に、第４の実施形態に係る画像形成装置１について図面を参照しながら説明する。図８は、第４の実施形態に係る画像形成装置１の感光体ベルト１０４と現像ベルト１７２の拡大図である。

第４の実施形態に係る画像形成装置１では、感光体ドラム４の代わりに感光体ベルト１０４が設けられ、現像ローラ７２の代わり現像ベルト１７２が設けられている。そのため、第４の実施形態に係る画像形成装置１では、感光体ベルト１０４の周面と現像ベルト１７２の周面との間隔を任意に設定することができる。そこで、図８に示すように、第４の実施形態に係る画像形成装置１では、最近接位置Ｐ０よりも所定方向の上流側における感光体ベルト１０４の周面と現像ベルト１７２の周面との間隔は、最近接位置Ｐ０よりも所定方向の下流側における感光体ベルト１０４の周面と現像ベルト１７２の周面との間隔よりも小さくなっている。これにより、最近接位置Ｐ０よりも所定方向の上流側のニップ領域におけるパッキングデンシティは、最近接位置Ｐ０よりも所定方向の下流側のニップ領域におけるパッキングデンシティよりも高くなる。その結果、トナー画像に濃度ムラが発生することが抑制される。

また、第４の実施形態に係る画像形成装置１では、制御部材４０が不要である。よって、感光体ベルト１０４の周面に対向している部材は、現像ベルト１７２の周面のみである。

（その他の実施形態）
なお、本発明に係る画像形成装置１は、前記実施形態に示した画像形成装置１に限らず、その要旨の範囲内において変更可能である。

画像形成装置１では、図４に示すように、ニップ領域における上流位置と最近接位置Ｐ０との間の距離Ａ１は、ニップ領域における下流位置と最近接位置Ｐ０との間の距離Ａ２よりも大きい。しかしながら、距離Ａ１は、距離Ａ２以下であってもよい。

距離Ａ１が距離Ａ２以下である場合には、最近接位置Ｐ０よりも所定方向の上流側の距離Ａ２までの範囲における感光体ドラム４Ｙの周面と感光体ドラム４Ｙに対向している制御部材４０Ｙ及びスリーブ８０Ｙの周面との間隔の平均を平均値Ｃ１と定義する。また、最近接位置Ｐ０から所定方向の下流側の距離Ａ２までの範囲における感光体ドラム４Ｙの周面と感光体ドラム４Ｙに対向しているスリーブ８０Ｙの周面との距離の平均を平均値Ｃ２と定義する。そして、制御部材４０Ｙが設けられることにより、平均値Ｃ１が平均値Ｃ２よりも小さくなっていればよい。以上の構成によっても、トナー画像に濃度ムラが発生することが抑制される。

本発明は、画像形成装置に有用であり、特に、トナー画像に濃度ムラの発生を抑制できる点において優れている。

１ 画像形成装置
４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ 感光体ドラム
７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋ 現像装置
３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋ 直流電源
４０Ｙ 制御部材
７２Ｙ 現像ローラ
７４Ｙ 供給ローラ
７６Ｙ 撹拌ローラ
７７Ｙ 規制ブレード
７８Ｙ 収容部
８０Ｙ スリーブ
８２Ｙ 磁石
１０４ 感光体ベルト
１７２ 現像ベルト

Claims (2)

1. トナーとキャリアからなる現像剤を用いてトナー画像を印刷媒体に形成する画像形成装置であって、
   所定方向に進行する第１の周面であって、静電潜像が形成される第１の周面を有する像担持体と、
   前記第１の周面と対向する部分において前記所定方向の反対方向に進行する第２の周面を有する現像剤担持体であって、磁界により前記キャリアを該第２の周面に吸着することによって、前記現像剤を該第２の周面に保持する現像剤担持体を有する現像装置と、
   前記第２の周面に保持されている前記現像剤中の前記トナーにより前記静電潜像を現像するための直流電圧を該第２の周面に印加する電圧印加手段と、
   前記最近接位置よりも前記所定方向の上流側に設けられている制御部材と、
   を備えており、
   前記第１の周面に前記現像剤が接触している領域をニップ領域と定義し、該ニップ領域における前記所定方向の最も上流側の上流位置と該第１の周面及び前記第２の周面が最も近接する最近接位置との間の距離を第１の距離と定義し、該ニップ領域における該所定方向の最も下流側の下流位置と該最近接位置との間の距離を第２の距離と定義し、
   前記第１の距離が前記第２の距離より大きい場合には、前記最近接位置から前記所定方向の上流側の該第１の距離までの範囲における前記第１の周面と前記制御部材又は前記第２の周面との間隔の平均は、前記最近接位置から前記所定方向の下流側の該第１の距離までの範囲における該第１の周面と該第２の周面との間隔の平均よりも小さく、
   前記第１の距離が前記第２の距離以下である場合には、前記最近接位置から前記所定方向の上流側の該第２の距離までの範囲における前記第１の周面と前記制御部材又は前記第２の周面との間隔の平均は、該最近接位置から該所定方向の下流側の該第２の距離までの範囲における該第１の周面と該第２の周面との間隔の平均よりも小さく、
   前記下流位置における前記第１の周面と前記第２の周面との間隔は、該第２の周面と前記制御部材との間隔よりも大きく、かつ、該第１の周面と該制御部材との間隔及び該第２の周面と該制御部材との間隔の和よりも小さいこと、
   を特徴とする画像形成装置。
2. 前記磁界を形成するための複数の磁極の内の前記現像領域において前記第１の周面に対向する磁極の磁束密度が最大となる方向は、前記最近接位置において前記第１の周面及び前記第２の周面とを繋ぐ直線に対して前記所定方向の上流側に傾斜していること、
   を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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