JP2006243110A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 現像ゴーストの発生を防止するとともに、現像剤入れ替え供給性能を改善する。
【解決手段】 現像剤担持体の表面と前記現像剤供給部材との最近接距離をＧ［ｍｍ］、磁界発生手段の汲上磁極の磁力をＴ［ｍＴ］、現像剤担持体の回転軸中心と汲上磁極とを結ぶ法線が現像剤担持体の回転軸中心と現像剤供給部材とを結ぶ法線となす角度をＸ［°］、現像ゴースト除去が確保できる領域のＧ／Ｔ境界の下限を示す式をＹ１、現像剤供給性能が確保できる領域のＧ／Ｔ境界の上限を示す式をＹ２、とするとき、下記の条件を満足するようにＸ及びＧ／Ｔを設定した。
３０≦Ｘ≦５３［ｍｍ］、Ｙ１≦（Ｇ／Ｔ）×１０００≦Ｙ２、
Ｙ１＝０．４１５１×Ｘ²−３９．２９４×Ｘ＋９７１．２７、
Ｙ２＝−４．８３３３×Ｘ＋３０９．６８
【選択図】 図２

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、及び複合機能を有する画像形成装置等に用いられ、像担持体上の静電潜像を現像する現像装置及び該現像装置を備えた画像形成装置に関するものである。

従来の現像装置においては、回転する像担持体に近接して、回転する現像剤担持体が配置されている。該現像剤担持体は中空円筒体状に形成されて、像担持体に対向する側に開口部を有する現像装置本体に収納されている。該現像剤担持体は、その内部に磁石を有し、現像剤担持体の外周表面にトナー粒子と磁性粒子（キャリア）とを混合した二成分現像剤を担持している。

この現像装置は、トナーとキャリアとから成る二成分現像剤を収容する現像装置本体、磁石から成る磁界発生手段を内部に有する現像剤担持体、該現像剤担持体に現像剤を搬送して供給する現像剤供給部材、現像剤担持体上の現像剤層厚を所定量に規制する現像剤層厚規制部材、現像剤を撹拌して現像剤搬送部材に搬送する現像剤撹拌部材から構成されている。

現像装置本体の上部に設けられた開口であるトナー補給口部を通して、トナーカートリッジから現像装置本体内に補給されたトナーは、回転する現像剤撹拌搬送部材により現像装置本体内に収容された現像剤と撹拌、混合されて均一なトナー濃度になり、回転する現像剤搬送部材により現像剤担持体の外周面上に供給され、現像剤担持体上の現像剤のうち、トナーのみが現像領域で像担持体上に付着する。

現像剤担持体と現像剤供給部材とが対峙する構成の現像装置においては、現像剤担持体と現像剤供給部材との対向近接点を挟んで反発磁界を形成する事により、現像後の現像剤を現像剤担持体から除去すると共に、現像に供される現像剤を現像剤担持体に供給している。

特許文献１に開示された現像装置は、現像剤担持体の外周と、現像剤担持体に近接する現像剤供給部材との最近接距離が１．６ｍｍ以下で、且つ、現像剤供給部材の回転中心を通る水平線が現像剤担持体の回転中心を通る水平線に対して下方に、３ｍｍ以上で、現像剤担持体の半径と現像剤供給部材の半径との和より小さい距離になるように、現像剤担持体に対して現像剤供給部材を配置したものである。
特開平１１−２１９０３１号公報

近年、画像の高画質化に対して、トナーやキャリアを小粒径化してきているが、それに伴い、現像剤の流動化が低下してきたため、現像に使用した現像剤を現像ローラから確実に剥がし、充分に攪拌混合された現像剤を現像ローラに供給する事が非常に難しくなっている。

更に、カラー画像形成装置によってカラー画像を連続して形成する場合には、記録紙１枚当たりのトナー消費量が多いため、消費した分のトナーが均一に補充され、充分に攪拌混合された後、現像ローラに供給する場合に、頁内や頁間の画像の均一性を確保する事が困難になってきた。

上記の問題に対して、現像剤攪拌搬送部材のスクリュー径やスクリューピッチを大きくし、更にスクリュー回転数を高く設定することで、多量に補給されたトナーを早い時間で分散し、混合攪拌する事が出来るが、現像装置の小型化に伴い、スクリューからの現像ローラへの現像剤受け渡し機能に使用してきた十字型のパドル等を使用せず、スクリューから現像剤を直接現像ローラに供給するような構成になってきた事により、現像ローラへの現像剤供給が難しくなり、画質濃度の不均一の問題が発生した。

スクリューピッチ状の濃度ムラについては、特許文献１に開示されている。特許文献１、２の方法では、現像剤担持体と現像剤供給部材との間に遮蔽板、邪魔部材等の遮蔽部材を設けているが、遮蔽部材により汲上磁極を隠されてしまう事になり、現像装置本体内の現像剤の量が減少した場合に、現像剤の汲み上げ不足の問題が顕著に発生してしまう。

現像剤の汲み上げ量不足に対して、汲上磁極と現像剤面とを近づける、又は汲上磁極の磁束密度を大きくする等の対策があるが、何れの場合でも、現像に供された後の現像剤を再び汲み上げてしまう事に起因する濃度むら、所謂、現像ゴーストが発生する。

この現像ゴースト発生の問題に対し、現像剤担持体の各磁極の磁束密度と磁極間角度を適正化する事により解決できるとしている。即ち、現像剤供給部材からの現像剤剥ぎ取りを正しく行い、比較的離れた位置から現像剤を汲み上げる事により、上記の問題を解決するものである。

しかしながら、現像剤担持体と現像剤供給部材とが水平に近い配置の場合には、現像装置本体の底板の傾斜を大きくとる事が出来ないため、現像剤担持体からの剥ぎ取りが正しく行われた場合でも、剥ぎ取られた現像後の現像剤は、現像剤供給部材付近に滞留してしまい、汲上磁極によって再び汲み上げられて現像ゴーストが発生する。

また、現像剤搬送スクリューの上方に配置された現像ローラを配置した現像装置では、現像剤の汲み上げ量不足が生じて、現像ゴーストが発生する。特に、高速で大量の画像を形成する場合や、写真画像等のベタ画像形成時にトナーを大量に消費する場合には、現像ゴーストが顕著に発生する。

さらに、現像装置は現像剤攪拌搬送機構を有し発熱するから、現像ローラと現像剤供給部材とが近接した現像装置では、現像剤の固着等の問題が発生する。特に、低温定着トナーを使用して省電力を図る際には、現像装置の冷却が必要である。

本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、現像ローラへの現像剤の供給不足による現像ゴーストの発生を防止するとともに、現像装置内の現像剤入れ替え供給性能を改善する事により、画像濃度の均一性を向上し、高画質の画像を形成可能にする現像装置及び画像形成装置を提供することにある。

本発明の現像装置は、スクリューピッチむらの防止と現像ゴーストを防止するものである。即ち、汲上磁極と現像剤供給部材との間隙を確保し、比較的遠い位置から現像剤を供給してスクリューピッチむらを低減して画像濃度の均一性を向上させる。このため汲上磁極と現像剤供給部材の距離、汲上磁極の磁束密度、汲上磁極と現像剤供給部材の位置関係を規定するものである。

請求項１に記載の発明は、静電潜像を担持する像担持体に対向して配置され現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体の内部に配置され剥取磁極と汲上磁極とを含む複数の磁極を有する磁界発生手段と、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、前記現像剤担持体の表面に対向して配置され前記現像剤担持体により担持、搬送される現像剤の量を規制する現像剤量規制部材と、を有し、前記現像剤供給部材の回転軸中心は、前記現像剤担持体の回転軸中心に対して俯角となる位置に配置され、前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材との対向近接点において、前記現像剤担持体は下方から上方に回動し、前記現像剤供給部材は上方から下方に回動する現像装置において、
前記現像剤担持体の表面と前記現像剤供給部材との最近接距離をＧ［ｍｍ］、
前記磁界発生手段の汲上磁極の磁力をＴ［ｍＴ］、
前記現像剤担持体の回転軸中心と前記汲上磁極とを結ぶ法線が前記現像剤担持体の回転 軸中心と前記現像剤供給部材とを結ぶ法線となす角度をＸ［°］、
現像ゴースト除去が確保できる領域のＧ／Ｔ境界の下限を示す式をＹ１、
現像剤供給性能が確保できる領域のＧ／Ｔ境界の上限を示す式をＹ２、とするとき、下記の条件を満足するようにＸ及びＧ／Ｔを設定したことを特徴とする現像装置である。

３０≦Ｘ≦５３［ｍｍ］、
Ｙ１≦（Ｇ／Ｔ）×１０００≦Ｙ２、
Ｙ１＝０．４１５１×Ｘ²−３９．２９４×Ｘ＋９７１．２７、
Ｙ２＝−４．８３３３×Ｘ＋３０９．６８、
請求項２に記載の発明は、光書込手段により像担持体上に静電潜像を形成し、該静電潜像を現像装置によりトナー像として可視像化し、該トナー像を記録媒体に転写する画像形成装置において、請求項１に記載の前記現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置である。

請求項３に記載の発明は、異なる色の現像剤をそれぞれ収容した請求項１に記載の現像装置を複数備え、複数の前記現像装置により複数色のトナー像を形成し、記録紙にカラー画像を形成することを特徴とする画像形成装置である。

請求項１の発明によれば、汲上磁極と現像剤供給部材との配置と、汲上磁極の磁束密度を規定する事により、スクリューピッチむらや連続多数枚プリント時に発生する現像ゴーストが防止され、画像濃度の低下も解消される。

請求項２の発明によれば、請求項１に記載の汲上磁極と現像剤供給部材との配置と、汲上磁極の磁束密度を規定する事により、スクリューピッチむらと現像ゴーストとを防止し、連続大量プリント時や高速プリント時に発生する画像濃度低下等の問題が解消され、高品質のプリント画像を出力する事が可能である。

請求項３の発明によれば、カラー画像形成装置における各色の画像濃度を均一に保持し、高画質のカラー画像を得る事ができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。

［画像形成装置］
図１は、本発明に係る画像形成装置の構成図である。

画像形成装置Ａは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成手段１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋと、ベルト状の中間転写体６と給紙装置２０及び後述する定着装置３０とからなる。

画像形成装置Ａの上部には、画像読取装置ＳＣが設置されている。原稿台上に載置された原稿は画像読取装置ＳＣの原稿画像走査露光装置の光学系により画像が走査露光され、ラインイメージセンサに読み込まれる。ラインイメージセンサにより光電変換されたアナログ信号は、画像処理部において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、露光手段３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋに入力される。

イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成手段１０Ｙは、像担持体としての感光体ドラム１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像装置４Ｙ及びクリーニング手段５Ｙを有する。マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成手段１０Ｍは、像担持体としての感光体ドラム１Ｍ、帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像装置４Ｍ及びクリーニング手段５Ｍを有する。シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成手段１０Ｃは、像担持体としての感光体ドラム１Ｃ、帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像装置４Ｃ及びクリーニング手段５Ｃを有する。黒（Ｋ）色の画像を形成する画像形成手段１０Ｋは、像担持体としての感光体ドラム１Ｋ、帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像装置４Ｋ及びクリーニング手段５Ｋを有する。

帯電手段２Ｙと露光手段３Ｙ、帯電手段２Ｍと露光手段３Ｍ、帯電手段２Ｃと露光手段３Ｃ及び帯電手段２Ｋと露光手段３Ｋとは、潜像形成手段を構成する。

４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｋ）の小粒径トナーとキャリアからなる二成分現像剤を収容する現像装置である。

中間転写体６は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持されている。

画像形成手段１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋより形成された各色の画像は、回動する中間転写体６上に一次転写手段７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋにより逐次転写されて、合成されたカラー画像が形成される。

給紙装置２０の給紙カセット２１内に収容された記録媒体（以下、記録紙と称す）Ｐは、給紙手段（第１給紙部）２２により給紙され、給紙ローラ２３，２４，２５，２６、レジストローラ（第２給紙部）２７等を経て、二次転写手段９に搬送され、記録紙Ｐ上にカラー画像が転写される。

カラー画像が転写された記録紙Ｐは、定着装置３０において記録紙Ｐが挟持され、熱と圧力とを加えることにより記録紙Ｐ上のカラートナー像（或いはトナー像）が定着されて記録紙Ｐ上に固定され、排紙ローラ２８に挟持されて機外の排紙トレイ２９上に載置される。

一方、二次転写手段９により記録紙Ｐにカラー画像を転写した後、記録紙Ｐを曲率分離した中間転写体６は、クリーニング手段８により残留トナーが除去される。

定着処理された記録紙Ｐを反転排紙する場合には記録紙Ｐは定着装置３０と排紙ローラ２８の中間に配置された分岐板２８Ａの図示右側の搬送路を通過し、下方の搬送路ｒ１に搬送された後、逆転搬送されて分岐板２８Ａの図示左側の搬送路ｒ２を通過し、排紙ローラ２８により装置外に排出される。

記録紙Ｐの両面に複写する場合には、記録紙Ｐの第１面に形成した画像を定着処理した後、記録紙Ｐを搬送路ｒ１、さらに搬送路ｒ３に導入した後、逆転搬送し、搬送路ｒ４に搬送した後、上方に迂回し給紙ローラ２６により搬送する。記録紙Ｐは画像形成手段１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋにおいて第２面に各色の画像が両面に形成され、定着装置３０により加熱定着処理され、排紙ローラ２８によって装置外に排出される。

なお、画像形成装置Ａの説明においては、カラー画像形成にて説明したが、モノクロ画像を形成する場合も本発明に含まれるものである。

［現像装置の構成］
図２は、本発明に係る現像装置の断面図、図３は現像装置の下部機構の平面図である。以下、感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋを感光体ドラム１と称し、現像装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋを現像装置４と称す。

現像装置４は、現像装置本体４０、現像ローラ４１、現像剤量規制部材４２、現像剤供給部材（以下、供給スクリューと称す）４３、現像剤攪拌部材（以下、攪拌スクリューと称す）４４等から構成されている。現像ローラ４１は現像剤担持体（以下、現像スリーブと称す）４１Ａと磁界発生手段（マグネットロール）４１Ｂとから構成されている。

現像スリーブ４１Ａと供給スクリュー４３との対向近接点において、現像スリーブ４１Ａは下方から上方に回動し、供給スクリュー４３は上方から下方に回動し、現像剤量規制部材４２は磁界発生手段４１Ｂの汲上磁極Ｓ２の近傍に配置されている。

現像装置本体４０は、供給スクリュー４３を収容する現像剤供給室４０１と、攪拌スクリュー４４を収容する現像剤攪拌室４０２とから成る。現像剤供給室４０１と現像剤攪拌室４０２とは、現像装置本体４０の底部から直立した仕切部材４５を挟んで両側に形成されている。

現像スリーブ４１Ａと磁界発生手段４１Ｂとから成る現像ローラ４１は、静電潜像を担持する感光体ドラム１に対向して配置され、回転可能に支持されている。現像スリーブ４１Ａには、現像バイアスとして交流電源Ｅ１による交流電圧と、直流電源Ｅ２による直流電圧とが重畳される。

磁界発生手段４１Ｂは、現像スリーブ４１Ａの内方に配置され、７極の磁極Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を有する。磁極Ｎ１は主磁極、磁極Ｓ１は剥取磁極、磁極Ｓ２は汲上磁極である。

磁界発生手段４１Ｂの複数個の磁極のうち互いに隣接する２磁極Ｓ１，Ｓ２は、同極性に配置され反発磁界を形成している。現像剤剥ぎ取り用の剥取磁極Ｓ１は、現像スリーブ４１Ａ上の現像剤を剥ぎ取り飛散させる。現像剤受け入れ用の汲上磁極Ｓ２は、供給スクリュー４３により供給された現像剤を汲み上げて現像スリーブ４１Ａ上に付着させる。

また、現像スリーブ４１Ａと供給スクリュー４３との対向近接点の近傍に、現像スリーブ４１Ａから剥ぎ取られて図２に示す白抜き矢印方向に搬送される下方の現像剤と、現像スリーブ４１Ａに供給される上方の現像剤とを隔てる隔離部材４６を配置した。

［現像剤の循環搬送］
（１） 現像剤攪拌室４０２の上流側において、現像剤供給室４０１から還流される現像剤と、トナー補給手段４７から補給される新規トナーとが搬入され、攪拌スクリュー４４により攪拌、混合される。

（２） 混合された現像剤は、現像剤攪拌室４０２の下流側の第１開口部４０３を通過して搬送され、現像剤供給室４０１の上流側に導入される。現像剤供給室４０１内において、現像剤は供給スクリュー４３により現像剤移動方向に搬送されつつ搬送される。

（３） 供給スクリュー４３は回転軸方向に現像剤を搬送しつつ現像剤を現像ローラ４１に放出する。

（４） 現像ローラ４１上の現像剤は、感光体ドラム１と対向する現像剤領域において現像処理される。現像処理後にトナー濃度が低下した現像剤は、剥取磁極Ｓ１により、現像ローラ４１から剥ぎ取られる。

（５） 剥ぎ取られた現像剤は現像剤供給室４０１内に搬入される。

（６） 現像剤供給室４０１内に搬送された現像剤は、供給スクリュー４３によって搬送され、第２開口部４０４を通過して、現像剤攪拌室４０２の上流側に導入される。

（７） 現像剤攪拌室４０２において、図示しないトナー濃度センサのトナー濃度検知信号によりトナー補給手段４７によるトナー補給が行われる。

［現像剤］
現像剤は、磁性キャリアと非磁性重合トナーとから成る二成分現像剤である。磁性キャリアの１キロエルステッド中の磁化量は２０〜７０ｅｍｕ／ｇの範囲にあり、磁性キャリアの粒径は５０μｍ以下の磁性キャリアである。非磁性重合トナーの粒径は７．５μｍ以下である。

図２に示すように、供給スクリュー４３の回転軸中心Ｒ２は、現像スリーブ４１Ａの回転軸中心Ｒ１に対して俯角となる位置に配置され、現像スリーブ４１Ａと供給スクリュー４３との対向近接点において、現像スリーブ４１Ａは下方から上方に回動し、供給スクリュー４３は上方から下方に回動する。

［現像ゴーストの定義］
図４（ａ）は、現像ゴースト評価用画像パターンを示す図である。図示の黒色で塗りつぶした部分は、記録紙Ｐの黒ベタ部分Ｗ１、その他の余白部分は白色部分Ｗ２である。

上記の現像ゴースト評価用画像パターンを、図１に示す画像形成装置を実験機として使用し、黒色現像剤によりプリントアウトし、記録紙Ｐ上に形成されたパターンの透過濃度を透過濃度計で測定した。

図示のａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉ，ｊ，ｋ部分は上記の黒ベタ部分Ｗ１の濃度測定位置を示す。ｂ，ｄ，ｆ，ｈ，ｊ部分はそれ以前の白色部分Ｗ２で現像剤消耗がないから、現像処理時に充分な画像濃度が得られる。しかし、ａ，ｃ，ｅ，ｇ，ｉ，ｋ部分はそれ以前の黒ベタ部分Ｗ１で現像剤消耗が多いから現像処理時に画像濃度が低下する。従って、ａ，ｃ，ｅ，ｇ，ｉ，ｋ部分の各画像濃度は、ｂ，ｄ，ｆ，ｈ，ｊ部分より低下して濃度差を生じ画像が薄くなる。これらの濃度差が発生した画像をゴーストと呼ぶ。

図４（ｂ）は、現像ゴースト評価用画像パターンにより画像を形成した場合、記録紙搬送方向に直交するＤ１−Ｄ２領域の画像濃度を測定したもので、現像ゴーストが発生せず均一な画像濃度を示す。

図４（ｃ）は、現像ゴーストが発生して濃度測定位置ａ，ｃ，ｅ，ｇ，ｉ，ｋ部分の画像濃度が低下した状態を示す。

［現像ゴーストの評価］
現像スリーブ４１Ａと供給スクリュー４３の相対位置（配置角度Ｘ、最近接距離Ｇ）、磁界発生手段４１Ｂの汲上磁極Ｓ２の位置、及び現像スリーブ４１Ａに印加するＡＣ電圧、ＤＣ電圧等を変化させる事で透過濃度の異なる画像サンプルを出力する。これらの画像サンプルを上記の測定方法でａ〜ｋの各部分の透過濃度を求める。

次に、透過濃度が適正なｂ，ｄ，ｆ，ｈ，ｊ部分の平均濃度と、現像ゴーストを発生しやすいａ，ｃ，ｅ，ｇ，ｉ，ｋ部分の平均濃度との差により、透過濃度差を求めて画像を評価する。

表１は、現像ゴースト除去と、現像剤供給性能とが確保できる現像条件を調査した表である。

磁界発生手段４１Ｂの汲上磁極Ｓ２の磁力Ｔ［ｍＴ］を３０，４０，５０の３段階に可変設定した。磁界発生手段４１Ｂの汲上磁極Ｓ２の位置（配置角度Ｘ）を５０°，４０°，３０°の３段階に可変設定した。

現像ゴーストは、現像スリーブ４１Ａの表面と供給スクリュー４３との最近接距離Ｇ［ｍｍ］が狭くなるほど、現像ローラ４１上での現像剤の入れ替え性能が低下し、悪くなる。現像剤供給性能は、最近接距離Ｇ［ｍｍ］が広くなるほど、現像ローラ４１への現像剤供給量が低下する。

図５は、汲上磁極Ｓ２の配置角度Ｘに対する最近接距離Ｇと汲上磁極Ｓ２の磁力Ｔとの比（Ｇ／Ｔ）を示す特性図である。

現像スリーブ４１Ａの表面と供給スクリュー４３との最近接距離をＧ［ｍｍ］、磁界発生手段４１Ｂの汲上磁極Ｓ２の磁力をＴ［ｍＴ］、現像スリーブ４１Ａの回転軸中心Ｒ１と汲上磁極Ｓ２とを結ぶ法線が現像スリーブ４１Ａの回転軸中心と供給スクリュー４３とを結ぶ法線となす配置角度をＸ［°］、現像ゴースト除去が確保できる領域のＧ／Ｔ境界の下限を示す式をＹ１、現像剤供給性能が確保できる領域のＧ／Ｔ境界の上限を示す式をＹ２とする。図５に示すように、横軸は配置角度Ｘ、横軸はＧ／Ｔである。

配置角度Ｘを３０°，４０°，５０°にそれぞれ可変設定したときの現像ゴースト除去が確保できる領域の下限の各Ｇ／Ｔ値を求め、各配置角度Ｘ［°］に対応する各Ｇ／Ｔ値を打点、記録して、これらの３点を結べば、図５の上方に凹形状の二次曲線となる。この二次曲線は下記の式Ｙ１で示される。

Ｙ１＝０．４１５１×Ｘ²−３９．２９４×Ｘ＋９７１．２７
同様にして、配置角度Ｘを３０°，４０°，５０°にそれぞれ可変設定したときの現像剤供給性能が確保できる領域の上限の各Ｇ／Ｔ値を求め、各配置角度Ｘ［°］に対応する各Ｇ／Ｔ値を打点、記録して、これらの３点を結べば、図５に示す直線となる。この直線は下記の式Ｙ２で示される。

Ｙ２＝−４．８３３３×Ｘ＋３０９．６８
現像ゴースト除去が確保でき、且つ、現像剤供給性能が確保できるＧ／Ｔ領域は、式Ｙ１で示す二次曲線の上方領域で、且つ、式Ｙ２で示す直線の下方領域との間に囲まれる図示の斜線で示すゾーンＺである。

即ち、ゾーンＺは、Ｙ１≦（Ｇ／Ｔ）×１０００≦Ｙ２ で示される。

式Ｙ１で示す二次曲線と、式Ｙ２とで示す直線とが交差する二箇所は、汲上磁極Ｓ２の配置角度Ｘ１が３０°、配置角度Ｘ２が５３°の位置である。従って、現像ゴースト除去が確保でき、且つ、現像剤供給性能が確保できる汲上磁極Ｓ２の配置角度Ｘは、３０≦Ｘ≦５３［ｍｍ］の範囲内が好適である。

汲上磁極Ｓ２の配置角度Ｘが、Ｘ＜３０°、及びＸ＞５３°の範囲では、現像ゴースト除去と、現像剤供給性能の確保とが共に可能なＧ／Ｔの共存領域が存在せず、画像濃度不均一の問題が発生する。

［スクリューピッチむらの解消］
実施の形態に示したように、現像スリーブ４１Ａに現像剤が掬い上げられるとき、供給スクリュー４３の螺旋状のスクリューの山と谷に合致した現像剤の粗密が生じるが、上記の条件により、現像スリーブ４１Ａ上の現像剤に密度差が解消され、均一化され、記録紙Ｐに濃度むらのない顕像が形成される。

現像ローラ４１に対する供給スクリュー４３の配置位置を変化できるように、現像装置４を試作し、現像ローラ４１と供給スクリュー４３との最小間隙Ｇを変化可能にした。また、現像ローラ４１内の磁極を回転させ、汲上磁極Ｓ２の配置位置Ｘも変化可能にした。

［画像形成条件］
画像形成装置：フルカラー画像、Ａ４判用紙、毎分５１枚出力、タンデム型フルカラー複写機（コニカミノルタ８０５０（登録商標）、図１参照）、
感光体ドラム１のＶＨ電位：−２５０Ｖ〜−９００Ｖ、
感光体ドラム１のＶＬ電位：−４０Ｖ〜−１５０Ｖ、
現像ローラ４１の直径：φ３０ｍｍ、
供給スクリュー４３の直径：φ３０ｍｍ、
攪拌スクリュー４４の直径：φ３０ｍｍ、
磁極配置：７極、
現像ローラ４１、供給スクリュー４３間の最近接距離Ｇ：３．２〜５．８ｍｍ、
現像バイアス印加手段のＤＣバイアス：−２００Ｖ〜−７００Ｖ、
ＡＣバイアス：０．５ｋＶｐｐ〜２．０ｋＶｐｐ、２ｋＨｚ〜７ｋＨｚ、
二成分現像剤：キャリアの平均粒径：２０〜６０μｍ、重合トナーの平均粒径：３〜７μｍ、
［最近接距離Ｇの設定例］
汲上磁極Ｓ２の配置角度Ｘを４０°、磁力Ｔを５０［ｍＴ］、とした磁界発生手段４１Ｂを有する現像ローラ４１の場合、式Ｙ１及び式Ｙ２にＸ＝４０°、Ｔ＝５０を代入すれば、現像ゴースト及び現像剤供給不良を発生しない最近接距離Ｇの範囲は以下の通りとなる。

Ｇ１＝（０．４１５１×４０²−３９．２９４×４０＋９７１．２７）×５０／１０００＝３．２、
Ｇ２＝−４．８３３３×４０＋３０９．６８×５０／１０００＝５．８、
最近接距離Ｇを３．２ｍｍ以上、５．８ｍｍ以下に設定する事により、現像ゴースト及び現像剤供給性能不足による画像濃度不均一は解消される。

［汲上磁極Ｓ２の磁力Ｔの設定例］
次に、最近接距離Ｇを５ｍｍにした場合、汲上磁極Ｓ２の配置角度Ｘを４０°に設定し、現像ゴースト及び現像剤供給不良を発生しない汲上磁極Ｓ２の磁力Ｔの範囲は以下の通りとなる。

Ｔ１＝（５×１０００）／（０．４１５１×４０²−３９．２９４×４０＋９７１．２７）＝７８．５［ｍＴ］、
Ｔ２＝（５×１０００）／（−４．８３３３×４０＋３０９．６８）＝４３．０［ｍＴ］、
汲上磁極Ｓ２の磁力Ｔを４３．０〜７８．５［ｍＴ］の範囲内に設定する事により、現像ゴースト及び現像剤供給性能不足による画像濃度不均一は解消される。

なお、以上の実施例は複数の現像装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋに適用可能である。また、本発明の現像装置は、複数の現像装置を備えたカラー画像形成装置に限定されず、現像装置１個のモノクロ画像形成装置にも適用可能である。

本発明に係る画像形成装置の構成図。 本発明に係る現像装置の断面図。 現像装置の下部機構の平面図。 現像ゴースト評価用画像パターンを示す図。 汲上磁極の配置角度に対する最近接距離と汲上磁極の磁力との比を示す特性図。

符号の説明

１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ 像担持体（感光体ドラム）
４，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ 現像装置
４０ 現像装置本体
４１ 現像ローラ
４１Ａ 現像剤担持体（現像スリーブ）
４１Ｂ 磁界発生手段（マグネットロール）
４２ 現像剤量規制部材
４３ 現像剤供給部材（供給スクリュー）
４４ 現像剤攪拌部材（攪拌スクリュー）
４６ 隔離部材
Ａ 画像形成装置
Ｇ 最近接距離
Ｎ１ 主磁極
Ｓ２ 汲上磁極
Ｓ１ 剥取磁極
Ｒ１，Ｒ２ 回転軸中心
ＳＣ 画像読取装置
Ｔ，Ｔ１，Ｔ２ 汲上磁極の磁力
Ｘ 配置角度

Claims (3)

1. 静電潜像を担持する像担持体に対向して配置され現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体の内部に配置され剥取磁極と汲上磁極とを含む複数の磁極を有する磁界発生手段と、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、前記現像剤担持体の表面に対向して配置され前記現像剤担持体により担持、搬送される現像剤の量を規制する現像剤量規制部材と、を有し、前記現像剤供給部材の回転軸中心は、前記現像剤担持体の回転軸中心に対して俯角となる位置に配置され、前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材との対向近接点において、前記現像剤担持体は下方から上方に回動し、前記現像剤供給部材は上方から下方に回動する現像装置において、
   前記現像剤担持体の表面と前記現像剤供給部材との最近接距離をＧ［ｍｍ］、
   前記磁界発生手段の汲上磁極の磁力をＴ［ｍＴ］、
   前記現像剤担持体の回転軸中心と前記汲上磁極とを結ぶ法線が前記現像剤担持体の回転軸中心と前記現像剤供給部材とを結ぶ法線となす角度をＸ［°］、
   現像ゴースト除去が確保できる領域のＧ／Ｔ境界の下限を示す式をＹ１、
   現像剤供給性能が確保できる領域のＧ／Ｔ境界の上限を示す式をＹ２、
   とするとき、下記の条件を満足するようにＸ及びＧ／Ｔを設定したことを特徴とする現像装置。
   ３０≦Ｘ≦５３［ｍｍ］、
   Ｙ１≦（Ｇ／Ｔ）×１０００≦Ｙ２、
   Ｙ１＝０．４１５１×Ｘ²−３９．２９４×Ｘ＋９７１．２７、
   Ｙ２＝−４．８３３３×Ｘ＋３０９．６８
2. 光書込手段により像担持体上に静電潜像を形成し、該静電潜像を現像装置によりトナー像として可視像化し、該トナー像を記録媒体に転写する画像形成装置において、
   請求項１に記載の前記現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
3. 異なる色の現像剤をそれぞれ収容した請求項１に記載の現像装置を複数備え、複数の前記現像装置により複数色のトナー像を形成し、記録紙にカラー画像を形成することを特徴とする画像形成装置。

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