JP2006091161A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 像担持体上の静電潜像を現像する現像装置において、十分な現像トナー量を確保しつつ背景部のカブリを防止すると共に、シャープ性を向上する。
【解決手段】 現像装置２６内に、像担持体２０の回転方向下流側から順に、第１現像ローラ６２と、第２現像ローラ６４と、第３現像ローラ６６とを配設する。像担持体２０の回転方向上流側の第２現像ローラ６４及び第３現像ローラ６６には、ＡＣ用電源８２から所定のＡＣバイアスが印加される。これにより、トナーの現像量が多くなり、高速化に対応できる。また、像担持体２０の回転方向最下流側の第１現像ローラ６２には、ＤＣ用電源８０から所定のＤＣバイアスが印加され、背景部のカブリが防止されると共に、シャープ性が向上する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、像担持体に沿って配置された複数の現像ローラを用いて像担持体上の静電潜像を現像する二成分現像方式の現像装置、及びこの現像装置を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置に関する。

電子写真方式を採用した複写機、プリンタ等の画像形成装置においては、感光体等の像担持体の表面を帯電装置によって一様に帯電した後、像担持体の表面に像光を照射して静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置によって現像してトナー像を形成する。このトナー像は、転写装置によって用紙等の記録媒体や中間転写体上に転写される。

近年、このような画像形成装置においては、プリント速度の高速化に伴い、像担持体の周速度が速くなっており、この像担持体にトナーを高速で現像する高速プリント用の現像装置が提案されている。

この現像装置は、像担持体と対向する位置に、複数の現像ローラを隣接配置している。そして、すべての現像ローラに直流バイアス電圧を印加することによって、現像ローラに付着している二成分現像剤中のトナーを像担持体上の静電潜像に供給する。像担持体上の静電潜像を複数の現像ローラで分担して現像することで、高速プリントが可能となる。

しかし、このような現像装置では、プリント速度をより高速にすると、複数の現像ローラから像担持体に供給されるトナーが不足し、所望の現像トナー量が得られない。

一方、２つの現像ローラに交流バイアス電圧を印加すると共に、交流バイアス電圧を現像ローラ毎に調整して現像トナー量を調整する現像装置が提案されている（例えば特許文献１を参照）。この現像装置では、現像トナー量は増加するが、現像領域でトナーが往復運動すること等に起因して、背景部のカブリ（画像の背景部にうっすらとトナーがのる現象）が起こり易くなったり、画像のシャープ性（画像部と非画像部の境界の鮮明さ）が低下するという不具合がある。
特開平４−１８４３７５号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、所望の現像トナー量を確保しつつ背景部のカブリを防止すると共に、シャープ性が低下しない現像装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明に係る現像装置は、静電潜像が形成される像担持体の移動方向に沿って配置され、現像剤を表面に付着しながら回転し前記静電潜像をトナーで現像する複数の現像ローラと、前記像担持体の移動方向の最下流側より上流側に配置された１つ以上の現像ローラに交番電圧を印加し、前記像担持体にトナー像を形成させる交番電圧用電源と、前記像担持体の移動方向の最下流側に配置された最下流側現像ローラに直流電圧を印加する直流電圧用電源と、を備えることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、像担持体の移動方向に沿って複数の現像ローラが配置され、これらの現像ローラは表面に現像剤を付着しながら回転する。像担持体の移動方向における最下流側の最下流側現像ローラより上流側に配置された現像ローラには、交番電圧用電源から交番電圧が印加され、現像ローラからトナーが像担持体の静電潜像に転移する。さらに、像担持体の移動方向の最下流側現像ローラには、直流電圧用電源から直流電圧が印加され、トナーが像担持体の静電潜像に転移する。

トナーが静電潜像に転移する際には、以下のような現象が起こる。

複数の現像ローラのすべてに直流電圧のみが印加されている場合、現像ローラに付着している現像剤のうち、像担持体に接触するかごく近傍のトナーのみしか現像されないが、現像ローラに交番電圧を印加することにより、像担持体に接触していないトナーも像担持体に供給されるようになり、現像トナー量が増加する。しかしながら、現像トナー量が増加すると、副作用としてシャープ性が劣化したり、背景部のカブリが発生し易くなる。そこで、本発明は、上流側の現像ローラに交番電圧を印加することで、十分な現像トナー量を確保し、最下流側現像ローラに直流電圧を印加することで、カブリの防止やシャープ性の向上を図り、交番電圧印加時の副作用を防止する。これにより、像担持体の移動速度を大きくしても、十分な現像トナー量が得られ、背景部のカブリが少なく、シャープ性が良い高品位な画像が得られる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の現像装置において、前記最下流側現像ローラとこの最下流側現像ローラの隣りの上流側現像ローラとの間隔を、現像剤を伝わって交番電界が前記最下流側現像ローラへ回り込まない大きさとしたことを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、現像剤の抵抗にしたがって最下流側現像ローラとこの最下流側現像ローラの隣りに位置する上流側現像ローラとの間に所定の間隔を設けている。最下流側現像ローラと上流側現像ローラとの間隔が狭い場合、上流側現像ローラに交番電圧を印加すると、現像剤を伝わって最下流側現像ローラに交番電界が回り込み、最下流側現像ローラに影響を与え、カブリの防止やシャープ性を向上する効果が薄れてしまう。また、両者の間隔を離しすぎると、最下流側現像ローラと上流側現像ローラとの間から現像剤が落下し、現像剤の引き渡しが上手くいかなくなる。このため、両者の間隔を現像剤の引き渡しができ、交番電圧の影響を受けない大きさに設定する。これにより、交番電界が回り込むような現象が回避され、カブリの発生が防止されると共に、シャープ性が向上する。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の現像装置において、前記最下流側現像ローラとこの最下流側現像ローラの隣りの上流側現像ローラへ、個々に現像剤を供給する現像剤供給機構を設けたことを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、最下流側現像ローラとこの最下流側現像ローラの隣りに位置する上流側現像ローラに、現像剤供給機構によって個別に現像剤が供給される。このため、最下流側現像ローラと上流側現像ローラとの間で現像剤を引き渡す必要がないため、上流側現像ローラから最下流側現像ローラに現像剤を伝わって交番電界が回り込むような現象が回避される。このため、十分な現像トナー量を確保しつつ、カブリの発生が防止されると共に、シャープ性も向上する。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の現像装置において、前記現像剤供給機構は、前記上流側現像ローラの内部に上流側マグネットローラを、前記最下流側現像ローラの内部に最下流側マグネットローラを、現像ローラへ現像剤を供給する供給ローラの内部に供給マグネットローラを、備え、前記供給ローラから前記上流側現像ローラ及び前記最下流側現像ローラへ現像剤が受け渡される位置での前記最下流側マグネットローラと前記供給マグネットローラの磁極と、前記上流側マグネットローラと前記供給マグネットローラの磁極とを逆極性とし、前記最下流側現像ローラと前記上流側現像ローラとの対向位置で、前記最下流側マグネットローラと前記上流側マグネットローラの磁極を同極性としたことを特徴としている。

請求項４に記載の発明によれば、現像剤が供給ローラから引き渡される位置での最下流側マグネットローラと供給マグネットローラの磁極が逆極性であり、また、上流側マグネットローラと供給マグネットローラの磁極が逆極性であるため、最下流側現像ローラと上流側現像ローラとに別個に現像剤が供給される。また、最下流側現像ローラと上流側現像ローラとが対向する位置では、上流側マグネットローラと最下流側マグネットローラの磁極が同極性となっているので、現像領域を通過した後の現像剤が最下流側現像ローラ又は上流側現像ローラの表面から離脱して回収される。このため、最下流側現像ローラと上流側現像ローラとの間で現像剤の引き渡しがなく、上流側現像ローラから最下流側現像ローラに現像剤を伝わって交番電界が回り込むような現象が回避される。

請求項５に記載の発明は、請求項３又は請求項４に記載の現像装置において、前記上流側現像ローラと前記最下流側現像ローラにそれぞれ対向して配置され、供給された現像剤の量を調整する調整手段を備えることを特徴としている。

請求項５に記載の発明によれば、上流側現像ローラと最下流側現像ローラに個々に供給された現像剤の量が、調整手段によってそれぞれ調整される。これにより、所望の現像トナー量をより確実に得ることが可能となる。

請求項６に記載の発明に係る画像形成装置は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の現像装置を用いて画像を形成することを特徴としている。

請求項６に記載の発明によれば、像担持体の移動速度を大きくしても、十分な現像トナー量が得られるとともに、背景部のカブリが少なく、シャープ性が良い高品位な画像が得られる。

本発明に係る現像装置及び画像形成装置は、上記のように構成したので、十分な現像トナー量が得られるとともに、背景部のカブリが少なく、シャープ性の良い高品位な画像が得られる。

以下、本発明に係る現像装置の実施形態を図面に基づいて説明する。

まず、最初に本発明の第１実施形態に係る現像装置が搭載されたカラー画像形成装置の全体構成及び印刷動作の概要を説明し、次に、本発明の要部について説明する。

図１には第１実施形態に係る現像装置２６が搭載されたカラー画像形成装置１０が示されている。カラー画像形成装置１０は、切断用のミシン目が予め穿設された連続用紙から成る記録媒体１２にカラー画像を形成する装置であり、カラー画像形成装置１０の機体内へ挿入された記録媒体１２は巻掛ローラ１４，１６に巻き掛けられ、機体内を横切るように形成された搬送路を一定速度で搬送される。記録媒体１２の搬送路の下方側には、Ｃ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー），Ｋ（ブラック）各色のトナー像を形成する画像形成部１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄが上記搬送路に沿って略等間隔で配置されている。

画像形成部１８Ａ〜１８Ｄは形成するトナー像の色以外は同一の構成であり、軸線が記録媒体１２の搬送方向と直交するように配置された像担持体（感光体ドラム）２０を各々備えている。各像担持体２０の周囲には、像担持体２０を帯電させるための帯電器２２、帯電された像担持体２０上にレーザビームを照射して静電潜像を形成する光ビーム走査装置２４、像担持体２０上の静電潜像形成部位に所定色のトナーを供給して静電潜像を現像することで像担持体２０上に所定色のトナー像を形成させる現像装置２６、記録媒体１２の搬送路を挟んで像担持体２０と対向配置された転写ローラ２８、像担持体２０を除電する除電器３０、像担持体２０上の残留トナーを除去するためのクリーナブレード３２及びクリーナブラシ３４が各々配置されて構成されている。

また、記録媒体１２の搬送路は、画像形成部１８Ａ〜１８Ｄの配設位置の下流側で巻掛ローラ３８、４０によって搬送方向が反転され、巻掛ローラ４０と後段の巻掛ローラ４２の間の区間では、記録媒体１２は水平に近い角度で斜め下方へ搬送される。巻掛ローラ４０，４２の間の区間の搬送路の上方にはフラッシュ定着ユニット４４が配設されている。また、巻掛ローラ４２の後段には巻掛ローラ４６，４８が順に配置されており、記録媒体１２がカラー画像形成装置１０の機体外へ排出されるように構成されている。

このようなカラー画像形成装置１０では、各画像形成部１８Ａ〜１８Ｄで帯電器２２、光ビーム走査装置２４及び現像装置２６により、像担持体２０の周面上に互いに異なる色のトナー像が形成される。すなわち、像担持体２０が図１中反時計回りに回転すると、まず帯電器２２によって像担持体２０の表面がほぼ均一にプラス極性の電位に帯電される。更に像担持体２０が回転すると、像担持体２０の表面が光ビーム走査装置２４によって露光され、像担持体２０の露光された部分の電位が低下して静電潜像が形成される。像担持体２０の静電潜像は、現像装置２６に搬送され、像担持体２０の帯電極性と同極性（プラス）に帯電しているトナーが、像担持体２０の電位低下部に電気的に付着して静電潜像が現像される。この現像時の作用については、後に詳述する。

その後、像担持体２０が更に回転すると、このトナーと逆極性（マイナス）の転写電圧が印加された転写ローラ２８に、トナーが電気的に引き寄せられる。これによって、各画像形成部１８Ａ〜１８Ｄで形成された像担持体２０上のトナー像が、記録媒体１２へ転写される。各画像形成部１８Ａ〜１８Ｄにおける帯電・露光（静電潜像形成）・現像（トナー像形成）・転写の一連のプロセスは、各画像形成部１８Ａ〜１８Ｄで形成したトナー像が記録媒体１２上で互いに重なり合うように実行タイミングが制御される。これにより、記録媒体１２上に各色が重ね合わせされたトナー像が形成される。

記録媒体１２上のトナー像は、巻掛ローラ３８、４０に案内されてフラッシュ定着ユニット４４に搬送される。そして、フラッシュ定着ユニット４４からフラッシュ光が照射されることで、記録媒体１２上のトナー像が定着されてフルカラー画像が形成される。トナー像が定着された記録媒体１２は、巻掛ローラ４６，４８に案内されてカラー画像形成装置１０の機体外へ排出される。なお、本実施形態に係るカラー画像形成装置１０は記録媒体１２の片面にのみカラー画像を記録する構成であるが、本実施形態に係るカラー画像形成装置１０を２台用意すると共に、記録媒体１２の表裏を反転する反転器を用意し、１台目のカラー画像形成装置１０によって一方の面にのみカラー画像が記録されて排出された記録媒体１２が、反転器によって表裏反転された後に２台目のカラー画像形成装置１０の機体内に送り込まれるように、２台のカラー画像形成装置１０及び反転器を配置すれば、記録媒体１２の両面にカラー画像を記録することも可能である。

次に、上記カラー画像形成装置１０に搭載された現像装置２６について説明する。

図２に示すように、現像装置２６の内部には、像担持体２０の回転方向下流側から順に第１現像ローラ６２と、第２現像ローラ６４と、第３現像ローラ６６とが配設されている。言い換えると、第１現像ローラ６２が最下流側であり、最下流側から上流側に向かって２番目に第２現像ローラ６４が、３番目に第３現像ローラ６６が配置された構成となっている。第１現像ローラ６２と第２現像ローラ６４との対向位置の下方には、現像剤を搬送する搬送ローラ６８が配設されている。搬送ローラ６８の後方には、現像剤を攪拌するための２本の攪拌スクリュー７０，７２が隔壁７３を挟んで配設されている。攪拌スクリュー７０，７２の上方には、第３現像ローラ６６から離脱した現像剤を攪拌スクリュー７０に導く仕切板７７が設けられている。さらに、攪拌スクリュー７２の後方には、２本の攪拌パドル７４，７６が設けられている。

図３に示すように、第１現像ローラ６２、第２現像ローラ６４、及び第３現像ローラ６６は、それぞれ回転自在の金属スリーブ６２Ｂ，６４Ｂ，６６Ｂの内部に、固定されたマグネットローラ６２Ａ，６４Ａ，６６Ａを備えている。金属スリーブ６２Ｂ，６４Ｂ，６６Ｂは、像担持体２０の回転方向と同じ方向に速度比が０．８となるように回転する。すなわち、像担持体２０と対向する現像領域では、金属スリーブ６２Ｂ，６４Ｂ，６６Ｂは像担持体２０に対して逆回転している。また、搬送ローラ６８は、回転自在の金属スリーブ６８Ｂの内部に、固定されたマグネットローラ６８Ａを備えている。

現像装置２６内に収容される現像剤は、トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤である。第１現像ローラ６２、第２現像ローラ６４及び第３現像ローラ６６の表面には、マグネットローラ６２Ａ，６４Ａ，６６Ａの磁力により磁性キャリアが穂状に吸着し、その表面にトナーが付着した磁気ブラシが形成される。この磁気ブラシは金属スリーブ６２Ｂ，６４Ｂ，６６Ｂの回転によって搬送される。第１現像ローラ６２と対向する位置には、ドクターブレード７８が設けられており、予め設定された現像剤量に調整され、像担持体２０と対向する現像領域に搬送される。第１現像ローラ６２に吸着され搬送された現像剤は、図２中の矢印に示すように、第２現像ローラ６４との対向位置でマグネットローラ６２Ａとマグネットローラ６４Ａの磁力により第２現像ローラ６４に引き渡される。さらに第２現像ローラ６４に吸着され搬送された現像剤は、マグネットローラ６４Ａとマグネットローラ６６Ａの磁力により第３現像ローラ６６に引き渡される。

図２に示すように、像担持体２０の最下流側の第１現像ローラ６２には、ＤＣ用電源８０から４００ＶのＤＣバイアス電圧が印加されている。また、上流側の第２現像ローラ６４と第３現像ローラ６６には、ＡＣ用電源８２から振幅０．５ｋＶ〜１ｋＶ，オフセット電圧２５０Ｖ〜５００Ｖ，周波数１０ｋＨｚ〜３０ｋＨｚのＡＣバイアス電圧が印加されている。

次に、本発明の第１実施形態に係る現像装置２６の作用について説明する。

現像装置２６内では、攪拌パドル７４，７６によって現像剤が攪拌され、さらに隔壁７３を挟んで配置された攪拌スクリュー７０，７２によって現像剤が強制的に攪拌され搬送される。攪拌された現像剤は、搬送ローラ６８に吸着されて図２中の矢印方向に搬送され、第１現像ローラ６２へ供給される。第１現像ローラ６２に吸着された現像剤は、図２中の矢印方向に搬送され、ドクターブレード７８によって予め設定された現像剤量に調整され、現像領域に搬送されて現像が行われる。さらに、現像剤は、図２中の矢印方向に搬送されて第２現像ローラ６４に引き渡され、第２現像ローラ６４と対向する現像領域で現像が行われる。さらに、第２現像ローラ６４上の現像剤は図２中の矢印方向に搬送されて第３現像ローラ６６に引き渡され、第３現像ローラ６６と対向する現像領域で現像が行われる。その後、第３現像ローラ６６上の現像剤はマグネットローラの磁極により離脱され、図２中の矢印に示すように仕切板７７に案内されて攪拌スクリュー７０の方向へ回収される。

現像領域では、第３現像ローラ６６、第２現像ローラ６４及び第１現像ローラ６２によって、像担持体２０の帯電極性と同極性（プラス）に帯電しているトナーが、像担持体２０の電位低下部に電気的に付着して静電潜像が現像される。その際、像担持体２０の回転方向上流側の第３現像ローラ６６及び第２現像ローラ６４にＡＣバイアス電圧を印加することで、十分な現像トナー量が確保される。さらに、最下流側の第１現像ローラ６２にＤＣバイアス電圧を印加することで、背景部のカブリが防止され、画像のシャープ性も向上する。

この理由を以下に説明する。

例えば、すべての第１〜第３現像ローラにＤＣバイアス電圧のみを印加した場合、現像ローラに付着している現像剤のうち、像担持体２０に接触するかごく近傍のトナーのみしか現像されないが、第１〜第３現像ローラにＡＣバイアス電圧を印加すると、像担持体２０に接触していないトナーも像担持体２０に供給されるようになり、現像トナー量が増加する。しかしながら、現像トナー量が増加すると、副作用としてシャープ性が劣化したり、背景部のカブリが発生し易くなる。そこで、上流側の第３現像ローラ６６及び第２現像ローラ６４にＡＣバイアス電圧を印加することで、十分な現像トナー量を確保し、最下流側の第１現像ローラ６２にＤＣバイアス電圧を印加することで、カブリの防止やシャープ性の向上を図り、ＡＣバイアス電圧印加時の副作用を防止する。これにより、像担持体２０の移動速度を大きくしても、十分なトナー量が得られ、背景部のカブリが少なく、画像のシャープ性が向上した高品位な画像が得られる。

次に、本発明に係る現像装置の第２実施形態を図面に基づいて説明する。

なお、第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

図４に示すように、この現像装置９０は、像担持体２０の回転方向における最下流側の第１現像ローラ９２と、最下流から２番目の第２現像ローラ９４との間隔Ｄを広げている点で第１実施形態と異なっている。第１現像ローラ９２にはＤＣ用電源８０からＤＣバイアス電圧が印加され、第２現像ローラ９４にはＡＣ用電源８２からＡＣバイアス電圧が印加される。

第１現像ローラ９２と第２現像ローラ９４との間隔Ｄは、現像剤の引き渡しを阻害しない範囲で設定されるが、本実施形態では、現像剤の抵抗が約１０⁷Ω・ｃｍの場合について述べる。

通常、第１現像ローラと第２現像ローラとの間隔Ｄは約５ｍｍである。このように現像剤の抵抗が低く、間隔Ｄが小さい場合、第２現像ローラに印加しているＡＣバイアス電圧が現像剤を伝わって第１現像ローラに回り込み、カブリ防止やシャープ性を向上する効果が薄れることが懸念される。間隔Ｄを広げるほど、ＡＣバイアス電圧の回り込みの影響は少なくなるが、第１現像ローラから第２現像ローラへの現像剤の引き渡しが上手くいかなくなる。このため、本実施形態のように、第１現像ローラ９２から第２現像ローラ９４への現像剤の引き渡しが出来て、かつＡＣバイアス電圧の影響を受けないように第１現像ローラ９２と第２現像ローラ９４との間隔Ｄを広げることが有効である。

本実施形態では、間隔Ｄを７ｍｍ以上にすると、カブリが防止されると共にシャープ性が向上し、ＡＣバイアス電圧が回り込む影響が少なくなった。また、１０ｍｍ以上にすると、現像剤の流れを分離した場合と同様な画像となり影響が無くなった。また、１５ｍｍ以上にすると、現像剤が第１現像ローラ９２と第２現像ローラ９４の間隙から落下することがあり、現像剤の引き渡しが上手くいかなくなった。したがって、間隔Ｄは、７ｍｍ以上で１５ｍｍより小さいことが好ましい。これにより、十分な現像トナー量が得られると共に、背景部のカブリが少なく、シャープ性が向上した高品位な画像が得られる。

次に、本発明に係る現像装置の第３実施形態を図面に基づいて説明する。

なお、第１及び第２実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

図５に示すように、この現像装置１００では、像担持体２０の回転方向における最下流側の第１現像ローラ１０２と、最下流から２番目の第２現像ローラ１０４とは、個別に現像剤が供給されるようにマグネットロール（図３参照）の磁極配置が設定されている。すなわち、搬送ローラ６８とが対向する供給位置では、第１現像ローラ１０２の第１マグネットローラ１０２Ａには、搬送用マグネットローラ６８ＡのＮ極と逆極のＳ極が配置されており、図５中の矢印で示すように、現像剤が搬送ローラ６８から第１現像ローラ１０２に吸着され搬送される。また、第１現像ローラ１０２と第２現像ローラ１０４との対向位置では、第１マグネットローラ１０２Ａに第２マグネットローラ１０４ＡのＳ極と同極のＳ極が配置されており、現像剤が第１現像ローラ１０２から離脱して搬送ローラ６８に回収される。一方、搬送ローラ６８と第２現像ローラ１０４との対向位置では、第２マグネットローラ１０４ＡにＳ極が配置されると共に、搬送用マグネットローラ６８ＡにＮ極が配置されており、現像剤が搬送ローラ６８から第２現像ローラ１０４に吸着され搬送される。また、第２現像ローラ１０４に対向してドクターブレード１０６が配設されており、第２現像ローラ１０４に供給された現像剤が予め設定された厚みに調整される。

このような現像装置１００では、第１現像ローラ１０２と第２現像ローラ１０４に個別に現像剤が供給され、第１現像ローラ１０２から第２現像ローラ１０４への現像剤の引き渡しがないため、第２現像ローラ１０４に印加しているＡＣバイアス電圧が現像剤を伝わって第１現像ローラ１０２に回り込むことが防止される。これにより、十分な現像トナー量が得られると共に、背景部のカブリが少なく、シャープ性が向上した高品位な画像が得られる。

次に、本発明に係る現像装置の第４実施形態を図面に基づいて説明する。

なお、第１〜第３実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

図６に示すように、この現像装置１１０では、像担持体２０の回転方向下流側から順に第１現像ローラ１１２と、第２現像ローラ１１４と、第３現像ローラ１１６とが配置されている。これらの第１現像ローラ１１２、第２現像ローラ１１４及び第３現像ローラ１１６は、像担持体２０との対向位置で、像担持体２０に対して速度比０．８で同方向に回転するように金属スリーブ（図３参照）の回転方向が設定されている。

搬送ローラ６８と第１現像ローラ１１２との対向位置では、第１現像ローラ１１２の第１マグネットローラ１１２ＡにＳ極が、搬送ローラ６８の搬送用マグネットローラ６８ＡにＮ極が配置されており、図６中の矢印に示すように、搬送ローラ６８から第１現像ローラ１１２に現像剤が供給され、第１現像ローラ１１２に吸着されて搬送される。そして、第１現像ローラ１１２と対向して配置されたドクターブレード１１８によって、現像剤が予め設定された厚さに調整され、現像領域に搬送される。さらに、第１マグネットローラ１１２ＡにはＳ極とＳ極が離れて配置されており、現像後に第１現像ローラ１１２上の現像剤が離脱して回収される。

一方、搬送ローラ６８と第２現像ローラ１１４との対向位置では、第２現像ローラ１１４の第２マグネットローラ１１４ＡにＳ極が、搬送ローラ６８の搬送用マグネットローラ６８ＡにＮ極が配置されており、図６中の矢印で示すように、搬送ローラ６８から第２現像ローラ１１４に現像剤が供給され、第２現像ローラ１１４に吸着されて搬送される。さらに、第２現像ローラ１１４と第３現像ローラ１１６との対向位置では、第２マグネットローラ１１４ＡのＮ極と第３マグネットローラ１１６ＡのＳ極が対向しているため、第２現像ローラ１１４から第３現像ローラ１１６に現像剤が引き渡され、第３現像ローラ１１６に吸着されて図５中の矢印方向に搬送される。そして、第３現像ローラ１１６と対向して配置されたドクターブレード１２０によって、現像剤は予め設定された厚さに調整され、現像領域に搬送される。第３現像ローラ１１６と第２現像ローラ１１４の対向位置では、第３マグネットローラ１１６ＡのＮ極と第２マグネットローラ１１４ＡのＳ極が対向しているため、第３現像ローラ１１６から第２現像ローラ１１４に現像剤が引き渡され、第２現像ローラ１１４に現像剤が吸着され現像領域に搬送される。さらに、第２現像ローラ１１４と第１現像ローラ１１２との対向位置では、第２マグネットローラ１１４ＡにＳ極が、第１マグネットローラ１１２ＡにＳ極が配置されており、第２現像ローラ１１４上の現像剤が離脱して回収される。

このような現像装置１１０では、第１現像ローラ１１２と第２現像ローラ１１４に個別に現像剤が供給され、第２現像ローラ１１４と第１現像ローラ１１２との間で現像剤の引き渡しがないため、第２現像ローラ１１４に印加しているＡＣバイアス電圧が現像剤を伝わって第１現像ローラ１１２に回り込むことが防止される。これにより、十分な現像トナー量が得られると共に、背景部のカブリを防止してシャープ性が向上した高品位な画像が得られる。

なお、第１〜第４実施形態では、現像ローラは３本であったが、これに限定されるものではない。例えば、現像ローラが２本のもの、又は現像ローラが４本以上のものでも同様に本発明を適用できる。

次に、本発明に係る現像装置の効果を確認するため、実施例と比較例１、２の現像装置を用いて行った画像評価の結果について説明する。

実施例は図２に示す現像装置２６であり、３本の現像ローラのうち上流側の２本の現像ローラ（第２現像ローラ６４、第３現像ローラ６６）にＡＣバイアス電圧を印加し、最下流側の現像ローラ（第１現像ローラ６２）にＤＣバイアス電圧を印加した例である。また、比較例１は３本の現像ローラのすべてにＤＣバイアス電圧を印加した現像装置、比較例２は、３本の現像ローラのすべてにＡＣバイアス電圧を印加した現像装置を用いた。ＤＣバイアス電圧は４００Ｖで、ＡＣバイアス電圧は、振幅０．８ｋＶ，オフセット電圧５００Ｖ，周波数２０ｋＨｚに設定した。

実施例と比較例１，２の現像装置を動作中に緊急停止し、像担持体２０上のトナーを崩さないように像担持体２０から現像装置をそっとリリースして、像担持体上の各現像ローラ通過後のトナー像を目視にて比較した結果を表１に示す。画像評価は、背景部にカブリの発生がほとんどなく、シャープ性が良好な場合を○、背景部にカブリが発生し、シャープ性が劣る場合を△とした。

比較例１に示すように、３本の現像ローラのすべてにＤＣバイアス電圧を印加した場合は、現像トナー量が少ない。また、比較例２に示すように、３本の現像ローラのすべてにＡＣバイアス電圧を印加した場合は、現像トナー量は多いが、背景部にカブリが発生しやすくシャープ性も良くない。一方、実施例では、２本目の現像ローラまではＡＣバイアス電圧の場合（比較例２）と同様であるが、最下流の３本目の現像ローラでＤＣバイアス電圧を印加するので、カブリやシャープ性が改善した。また、上流側（１本目、２本目）の現像ローラで現像トナー量を確保しているので、十分な現像トナー量が得られた。ただし、比較例２と較べて、３本目の現像ローラの現像能力は劣るので、現像トナー量だけを比較すると比較例２の方が多いが、実施例でも必要最小限の現像トナー量が確保された。

なお、以上の実施例では３本の現像ローラを用いる現像装置について説明したが、上流側の現像ローラを３本とする、現像ローラを４本以上有する現像装置であってもよい。

本発明の第１実施形態に係る現像装置を搭載したカラー画像形成装置の概略を示す全体構成図である。 本発明の第１実施形態に係る現像装置を示す構成図である。 図２に示す現像装置の第１〜第３現像ローラを示す部分拡大図である。 本発明の第２実施形態に係る現像装置を示す構成図である。 本発明の第３実施形態に係る現像装置を示す構成図である。 本発明の第４実施形態に係る現像装置を示す構成図である。

符号の説明

１０ カラー画像形成装置
１２ 記録媒体
２０ 像担持体
２６ 現像装置
６２Ａ マグネットローラ
６２ 第１現像ローラ（最下流側現像ローラ）
６４Ａ マグネットローラ
６４ 第２現像ローラ（上流側現像ローラ）
６６Ａ マグネットローラ
６６ 第３現像ローラ
６８Ａ マグネットローラ
６８Ｂ 金属スリーブ
６８ 搬送ローラ
６８Ａ 搬送用マグネットローラ
７８ ドクターブレード
８０ ＤＣ用電源
８２ ＡＣ用電源
９０ 現像装置
９２ 第１現像ローラ
９４ 第２現像ローラ
１００ 現像装置
１０２Ａ 第１マグネットローラ
１０２ 第１現像ローラ
１０４Ａ 第２マグネットローラ
１０４ 第２現像ローラ
１０６ ドクターブレード
１１０ 現像装置
１１２Ａ 第１マグネットローラ
１１２ 第１現像ローラ
１１４Ａ 第２マグネットローラ
１１４ 第２現像ローラ
１１６Ａ 第３マグネットローラ
１１６ 第３現像ローラ
１１８ ドクターブレード
１２０ ドクターブレード

Claims (6)

1. 静電潜像が形成される像担持体の移動方向に沿って配置され、現像剤を表面に付着しながら回転し前記静電潜像をトナーで現像する複数の現像ローラと、
   前記像担持体の移動方向の最下流側より上流側に配置された１つ以上の現像ローラに交番電圧を印加し、前記像担持体にトナー像を形成させる交番電圧用電源と、
   前記像担持体の移動方向の最下流側に配置された最下流側現像ローラに直流電圧を印加する直流電圧用電源と、
   を備えることを特徴とする現像装置。
2. 前記最下流側現像ローラとこの最下流側現像ローラの隣りの上流側現像ローラとの間隔を、現像剤を伝わって交番電界が前記最下流側現像ローラへ回り込まない大きさとしたことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記最下流側現像ローラとこの最下流側現像ローラの隣りの上流側現像ローラへ個々に現像剤を供給する現像剤供給機構を設けたことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
4. 前記現像剤供給機構は、
   前記上流側現像ローラの内部に上流側マグネットローラを、前記最下流側現像ローラの内部に最下流側マグネットローラを、現像ローラへ現像剤を供給する供給ローラの内部に供給マグネットローラを、備え、
   前記供給ローラから前記上流側現像ローラ及び前記最下流側現像ローラへ現像剤が受け渡される位置での前記最下流側マグネットローラと前記供給マグネットローラの磁極と、前記上流側マグネットローラと前記供給マグネットローラの磁極とを逆極性とし、
   前記最下流側現像ローラと前記上流側現像ローラとの対向位置で、前記最下流側マグネットローラと前記上流側マグネットローラの磁極を同極性としたことを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
5. 前記上流側現像ローラと前記最下流側現像ローラにそれぞれ対向して配置され、供給された現像剤の量を調整する調整手段を備えることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の現像装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の現像装置を用いて画像を形成することを特徴とする画像形成装置。

Images