JP2008241997A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】白抜け文字後端濃度ムラを発生させず、良好な画像を得ることを目的とする。
【解決手段】現像スリーブ４１Ａ上のトナーが感光体１の表面上に転移する現像幅Ｙに対し、現像主磁極Ｎ１によって形成された現像剤穂が感光体上に接触している接触幅Ｘが７０％以下であるとともに、接触幅Ｘの中心位置Ｘｃが、現像幅Ｙの中心位置Ｙｃよりも感光体１の回転方向の上流側に位置するように現像領域部を形成した。
【選択図】図４

Description

本発明は、現像剤担持体表面に形成した磁気ブラシによって像担持体上の静電潜像を現像する現像装置を具備する複写機、プリンタ、ファクシミリ、複合機（ＭＦＰ）などの画像形成装置に関するものである。

磁性キャリアとトナーとから成る二成分現像剤は、電子写真方式を利用する画像形成装置に広く用いられている。静電荷像現像時には、現像剤担持体表面に現像剤の磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシを像担持体に接触、摺擦させてトナー像を形成させている。

近年、高画質、高耐久化が望まれており、その対応策として現像剤中のキャリア粒径及びトナー粒径の小径化やフェライト等で構成されるキャリア粒径の表面に、帯電特性を持たせるために被覆している樹脂被膜の高厚化などが行われている。しかし、そうした対応を取ると今度はトナーの帯電量が高くなり、現像性が低下するという問題が生じる。そこでそうした現像性の低下する高抵抗な小径キャリア、小径トナーを使いこなすためには感光体ドラムと現像ローラとの最近接部において互いに反対方向に搬送して現像剤の供給能力を上げ、現像効率を上げたカウンター現像方式を用いることが好ましい。

高抵抗キャリアをカウンター現像方式で用いると新たな問題として「白抜け文字後端濃度ムラ」が発生する。

図８は白抜け文字後端濃度ムラを説明する図である。

白抜け文字後端濃度ムラは、ベタ画像中に形成される白く抜けた文字の後端部分に位置するベタ画像のエッジ部分が濃度不均一となり、濃度低下する不具合である。

白抜け文字後端濃度ムラに対する一改善案として、特許文献１の現像装置は、二成分現像剤を使用し、現像スリーブが感光体ドラムとカウンター方向に回転し、現像時に現像スリーブに交流と直流を重畳したバイアス電圧が印加される。

この特許文献１では、カウンター現像方式において掃き目ムラのない画像を提供するためキャリアの磁界／磁界の強さ及び現像主磁極位置とキャリアの粒径、比重、トナー濃度を規定している。
特開２００２−７２６９０号公報

しかし、特許文献１に記載の現像装置では白抜け文字後端濃度ムラに対する改善は不十分であり、特に、高画質な画像や輪郭が要求された場合に、問題となることが判った。

上述のように、高抵抗キャリアをカウンター現像方式で用いると新たな問題として「白抜け文字後端濃度ムラ」が発生した。

本発明は、白抜け文字後端濃度ムラを更に改善し、良好な画像を得ることを目的とする。

上記の目的は、下記の本発明により達成される。

１． 表面に静電潜像が形成される像担持体と、該像担持体上に形成された静電潜像を可視像化する現像剤担持体とを具備し、該現像剤担持体は前記像担持体とあるギャップを有して対向配置され、前記現像剤担持体の内部には現像主磁極と現像剤搬送磁極として複数の磁極を備え、前記現像剤担持体の表面には二成分現像剤による磁気ブラシの穂立ちを形成し、前記現像剤担持体に印加する現像バイアスとしてはＤＣ成分とＡＣ成分を重畳した交番電界を用い、前記像担持体と前記現像剤担持体は現像領域部において互いに反対の方向に搬送されるカウンター接触現像方式の現像装置を備えた画像形成装置において、前記現像剤担持体の表面上のトナーが前記像担持体上に転移する現像幅に対し、前記現像主磁極によって形成された現像剤穂が前記像担持体上に接触している接触幅が７０％以下であるとともに、前記接触幅の中心位置が、前記現像幅の中心位置よりも前記像担持体の回転方向の上流側に位置するように現像領域部を形成したことを特徴とする画像形成装置。

２． 表面に静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体上に形成された静電潜像を可視像化する現像剤担持体とを具備し、該現像剤担持体は前記像担持体とあるギャップを有して対向配置され、前記現像剤担持体の内部には現像主磁極と現像剤搬送磁極として複数の磁極を備え、前記現像剤担持体の表面には二成分現像剤による磁気ブラシの穂立ちを形成し、前記現像剤担持体に印加する現像バイアスとしてはＤＣ成分とＡＣ成分を重畳した交番電界を用い、前記像担持体と前記現像剤担持体は現像領域部において互いに反対の方向に搬送されるカウンター接触現像方式の現像装置を備えた画像形成装置において、前記現像剤担持体から前記像担持体へトナーが転移する前記像担持体の回転方向下流側端部における現像剤穂表面と前記像担持体の表面との距離が２００μｍ以上、１２００μｍ以下となるように前記現像領域部を形成したことを特徴とする画像形成装置。

３． 表面に静電潜像が形成される像担持体と、該像担持体上に形成された静電潜像を可視像化する現像剤担持体とを具備し、該現像剤担持体は前記像担持体とあるギャップを有して対向配置され、前記現像剤担持体の内部には現像主磁極と現像剤搬送磁極として複数の磁極を備え、前記現像剤担持体の表面には二成分現像剤による磁気ブラシの穂立ちを形成し、前記現像剤担持体に印加する現像バイアスとしてはＤＣ成分とＡＣ成分を重畳した交番電界を用い、前記像担持体と前記現像剤担持体は現像領域部において互いに反対の方向に搬送されるカウンター接触現像方式の現像装置を備えた画像形成装置において、前記現像主磁極の位置を前記像担持体と前記現像剤担持体の最近接位置より前記像担持体回転方向上流側に配置するとともに、前記現像主磁極と前記現像剤担持体の回転方向上流に隣接する現像剤搬送磁極との角度が２５°以上、３５°以下であり、隣接する前記現像剤搬送磁極の磁束密度のピーク値に対する半値幅の角度が３０°以下であることを特徴とする画像形成装置。

４． 前記現像主磁極の位置を前記像担持体と前記現像剤担持体の最近接位置より前記像担持体の回転方向上流側８°以下の範囲、好ましくは４°〜６°の範囲に配置することを特徴とする前記１に記載の画像形成装置。

本発明により、耐久性の高い高抵抗な現像剤を用いても後端白抜け（白抜け文字濃度ムラ）が発生することなく、良好な画像を安定して提供することが可能となる。

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、本発明に係るカラー画像形成装置Ａの構成図である。

カラー画像形成装置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及び定着装置３０とから構成されている。

カラー画像形成装置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、光書込手段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１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、光書込手段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１Ｍ、帯電手段２Ｍ、光書込手段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１Ｃ、帯電手段２Ｃ、光書込手段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１Ｋ、帯電手段２Ｋ、光書込手段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と光書込手段３Ｙ、帯電手段２Ｍと光書込手段３Ｍ、帯電手段２Ｃと光書込手段３Ｃ及び帯電手段２Ｋと光書込手段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紙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。

なお、カラー画像形成装置Ａの下部に鉛直方向に縦列配置された３段の給紙カセット２１は、ほぼ同一の構成をなす。また、３段の給紙手段２２も、ほぼ同一の構成をなす。給紙カセット２１、給紙手段２２を含めて給紙装置２０と称す。

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。

［画像形成装置の構成］
カラー画像形成装置：Ａ４判用紙、フルカラー、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）
画像形成ライン速度（Ｌ／Ｓ）：２２０ｍｍ／ｓｅｃ、
感光体ドラム径：φ６０ｍｍ。有機半導体層としてフタロシアニン顔料をポリカーボネイトに分散させたものを塗布した。電荷輸送層を含めた感光体層の膜厚２５μｍ、
感光体非画像部電位：電位センサで検知しフィードバック制御（制御可能範囲は−２５０Ｖ〜−９００Ｖ）、全露光電位：−４５〜１５０Ｖ、
露光：レーザー走査方式：半導体レーザー（ＬＤ）のパワー３００μＷ、
なお、カラー画像形成装置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。

以下、像担持体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋを像担持体１（以下、感光体１と記す）と称し、現像装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋを現像装置４と称す。
［現像装置］
図２は、本発明に係る現像装置４の実施の形態を示す断面図である。

現像装置４の筐体は下方の下部ケーシング４０と、上方の上部ケーシング５０とから成る二分割構成をなし、開閉可能である。

現像装置４の下部ケーシング４０内には、現像ローラ４１、第１現像剤攪拌搬送部材（以下、第１攪拌部材と称す）４３、第２現像剤攪拌搬送部材（以下、第２攪拌部材と称す）４４、現像剤供給ローラ（以下、供給ローラと称す）４５、現像剤案内部材（以下、ガイド部材と称す）４６等が配置されている。

下部ケーシング４０は、第１攪拌部材４３を収容する現像剤供給室４０１と、第２攪拌部材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、下部ケーシング４０の底部から直立した隔壁部４０３を挟んで両側に形成されている。

現像ローラ４１は回転可能な現像スリーブ（現像剤担持体）４１Ａと固定された磁界発生手段（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と第１攪拌部材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、第１攪拌部材４３は上方から下方に回動する。

現像ローラ４１は、静電潜像を担持する感光体１に対向して配置され、図示しない駆動源により駆動回転される。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，Ｎ４，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を有する。磁極Ｎ１は現像主磁極、磁極Ｎ２は剥取磁極、磁極Ｎ３は現像ローラ４１上の現像剤搬送量を規制する規制磁極である。これら７極の磁極Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３によって、図示の磁力分布が形成される。

現像剤量規制部材５１の先端部は、磁界発生手段４１Ｂの規制磁極Ｎ３の近傍の位置に配置されている。

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つの磁極Ｎ２，Ｎ３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Ｎ２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規制磁極Ｎ３は、供給ローラ４５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。

第１攪拌部材４３は、第２攪拌部材４４から搬送された現像剤を攪拌して搬送し、現像ローラ４１に均一に供給する。第１攪拌部材４３、第２攪拌部材４４は何れも螺旋状のスクリュー部材である。

第２攪拌部材４４は第１攪拌部材４３に平行配置され、トナー補給手段４７から補給される新規トナーと現像スリーブ４１Ａから還流された現像剤とを混合、攪拌して第１攪拌部材４３の上流部に搬送する。

第１攪拌部材４３は回転軸方向に現像剤を搬送するとともに、回転軸のほぼ直角方向に現像剤を放出する。

現像剤量規制部材５１は磁性体より成り、規制磁極Ｎ３に対向し、現像スリーブ４１Ａ上の現像剤の層厚を規制する。供給ローラ４５は固定配置された５極の磁石Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｓ１，Ｓ２を有する磁界発生手段を備え、第１攪拌部材４３から搬送される現像剤を保持して搬送し、現像スリーブ４１Ａに送り込む。

現像スリーブ４１Ａと第１攪拌部材４３との対向近接点の近傍に、ガイド部材４６を傾斜状に配置した。ガイド部材４６は、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とともに、供給ローラ４５により搬送される現像剤を堆積して現像ローラ４１に案内する。ガイド部材４６は、非磁性材料、例えば、ＡＢＳ樹脂等の合成樹脂、非磁性ステンレス鋼、アルミニウム合金、銅合金、セラミックス等により形成される。

第１攪拌部材４３の回転により掻き上げられた現像剤は、磁極を内蔵する供給ローラ４５の回転によって搬送された後、ガイド部材４６上を整流状に一方向に移動して、回転する現像ローラ４１によって搬送され、現像剤量規制部材５１により現像剤高さが規制されて、感光体１に対向する現像領域に搬送される。

［現像装置の構成］
現像スリーブ４１Ａ：直径φ３０ｍｍ、回転数３８２ｒｐｍ、
供給ローラ４５：直径φ１６ｍｍ、回転数２００ｒｐｍ、
磁界発生手段４１Ｂの磁極配置：７極（図２参照）、
第１攪拌部材４３、第２攪拌部材４４：外径φ３０ｍｍ、回転軸の直径φ８ｍｍ、回転数：６００ｒｐｍ、螺旋羽根の高さＨ：１１ｍｍ、
カウンター現像方式、
トナー濃度センサ：キャリアの透磁率を検出するセンサ、
現像バイアス： ＤＣバイアス（直流電源Ｅ２）：−２００〜−７００Ｖ、
ＡＣバイアス（交流電源Ｅ１）：０．５〜−２．０ｋＶｐ−ｐ、２〜７ｋＨｚ、
［現像剤］
乳化重合トナーと樹脂コーティングキャリアとの二成分現像剤：（キャリアの粒径は２５〜４５μｍ、キャリアの体積抵抗は１０¹⁰〜１０¹²Ω・ｃｍである高抵抗キャリア、トナー径は６．５μｍ）、
小径キャリアとして用いるキャリア粒径は代表的な湿式分散機を備えたレーザ回折式粒度分布測定装置「ヘロス（ＨＥＬＯＳ、登録商標）、シンパティック（ＳＹＭＰＡＴＥＣ社、登録商標）製」により測定することができる。体積平均粒径として２５〜４５μｍが好ましい。また、キャリア抵抗としては体積抵抗１０¹⁰〜１０¹²（Ω・ｃｍ）が好ましく、その測定方法としては２５℃／５０％ＲＨ環境下にて１２時間放置したキャリアを使用し、平行電極の間にキャリアを充填し、その高さＨ（ｃｍ）を測定する。ついで、一定の荷重（３９．２ｋＰａ）を付与した状態でその間に１０００Ｖの直流電圧を印加し、３０秒後の電流値Ｉ（Ａ）を測定することで下記算出式より抵抗を算出する。

なお、測定環境は２５℃、５０％ＲＨ、抵抗（Ω・ｃｍ）＝１０００／（Ｉ×Ｈ）
トナー粒径はコールターカウンターＴＡ（登録商標）、あるいはコールターマルチサイザー（コールター社製、登録商標）で測定された個数平均粒径で５．０〜６．５μｍが好ましい。

この二成分現像剤のうち、磁性キャリアは４色ともほぼ同じ特性であるが、トナーの特性は、ブラック（Ｋ）と、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）とでは特性が異なる。即ち、ブラックトナーはカーボンブラック等から成り、電気抵抗が他の色（Ｙ、Ｍ、Ｃ）のトナーに比して低く導電性であるから、他の色のトナーとは現像特性が異なる。

図２に示す現像装置４おいて、Ｑ１は、現像スリーブ４１Ａと感光体１とが対向する最近接部である。現像スリーブ４１Ａの回転中心Ｑ２と感光体１の回転中心Ｑ３とを結ぶ共通法線をＬ１とし、現像主磁極Ｎ１の法線、即ち現像主磁極Ｎ１の最大磁束密度を表す法線をＬ２とする。共通法線Ｌ１と法線Ｌ２とのなす角度をθとする。なお、ブラック現像剤を有する現像装置４Ｋでは、「白抜け文字後端濃度ムラ」が発生し難いため、粒状性や「掃き目」画像の観点から有効な最近接部Ｑ１に近い位置に現像主磁極Ｎ１を設定する。

［白抜け文字後端濃度ムラの発生要因］
図３は、従来のカウンタ現像方式の現像領域部の拡大模式断面図である。

カウンタ現像方式の場合、現像領域部において現像スリーブ４１Ａと感光体１とは互いに反対方向に移動する（現像スリーブ４１Ａは図示の反時計方向回転）。

白抜け文字後端濃度ムラの発生要因を図３の模式図を用いて説明する。カウンター現像方式の場合、現像領域部において現像スリーブ４１Ａと感光体１とは反対方向に搬送される。ここで、図示の接触幅Ｘとは、現像スリーブ４１Ａ上に搬送される現像剤が、感光体１の表面に接触している幅を称し、現像幅Ｙとは、現像スリーブ４１Ａ上のトナーがバイアス電圧印加により、感光体１に転移され現像が行われている幅を称す。

交番電界（ＤＣバイアスにＡＣバイアスを重畳させた電界）を印加することで現像領域部においてトナーはＡＣ電界により現像スリーブ４１Ａと感光体１の間を振動して、現像を行うようになり接触幅Ｘよりも現像幅Ｙを大きくする（Ｘ＜Ｙ）ことが可能となる。

白抜け文字後端濃度ムラは、この現像領域部の出口側（感光体１の回転方向下流側）にて発生しているものと推定している。

発生メカニズムとしては、現像されたトナー像が現像領域部を出る際に、現像領域部の出口付近において現像剤の穂立ちが大きい場合、現像領域部に進入する現像剤穂立ちの表面は、非露光部の電位の影響を受け、トナーが現像スリーブ４１Ａ側に移動してしまうため、キャリアリッチとなっている。このためトナーと逆電荷を持ったキャリアが現像されたトナー像を引き付けて掻き取ってしまうために濃度が低下し、発生してしまうものと考えている。

即ち、図３の楕円形部Ｃ１で示すように、現像スリーブ４１Ａの回転方向上流側において、現像幅Ｙの後端部分で現像されたトナー像に対して現像剤の磁穂による掻き取りが生じる。

特に、前述した通り高耐久、高画質化のために小粒径の高抵抗キャリアを用いた場合にはトナーが現像された後にキャリアが持つトナーと逆の電荷量が大きくなるため、このような現象が発生し易いと考えられる。

［白抜け文字後端濃度ムラの改善策］
本実施形態の現像装置の実施の形態を図４及び図５に基づいて説明する。

図４は、本実施形態のカウンタ現像方式の現像領域部の拡大模式断面図である。

白抜け文字後端濃度ムラを改善させるためには現像幅後端の「掻き取り」を無くせば良い。よって、現像幅Ｙの後端側で現像幅Ｙの端よりも接触幅Ｘの端を遠ざけ、現像剤の穂が接触することを防げばよい。

より高抵抗キャリアを用いることが可能となるカウンター現像方式において、接触幅Ｘを現像幅Ｙよりも狭く設定し、かつ接触幅Ｘの中心位置Ｘｃを、現像幅Ｙの中心位置Ｙｃよりも感光体１の回転方向上流側に設定する（中心位置Ｘｃ、Ｙｃ間の距離Ｚ）ことで、図示のように現像領域部の感光体回転方向下流側において現像剤の穂の接触を防ぎ、トナー像の掻き取りを抑制することが可能となる。

即ち、図４の楕円形部Ｃ２で示すように、現像スリーブ４１Ａの回転方向上流側において、現像幅Ｙの端部と接触幅Ｘの端部を大きくずらせることで、トナー像の現像剤穂立ちによる掻き取りを解消することができる。

そこで、接触幅Ｘを現像幅Ｙに対してどの程度狭くすればトナー像の掻き取りがなくなるかどうかの検証を行った。

［検証１］
図５は、白抜け文字後端濃度ムラの発生を検証するテストチャートＴである。

テストチャートＴは、光の３原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）から成るチャート部Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を有する。チャート部Ｔ１は赤色（Ｒ）の地色に白抜きパターンまたは文字を形成したものである。チャート部Ｔ２は緑赤色（Ｇ）の地色に白抜きパターンまたは文字を形成したものである。チャート部Ｔ３は青色（Ｂ）の地色に白抜きパターンまたは文字を形成したものである。

各チャート部Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は、同一長さで幅の異なる白抜きパターンａ、細幅で長さが異なる白抜きパターンｂ、太幅で長さが異なる白抜きパターンｃ、文字サイズの異なる白抜きパターンｄを形成している。

これらのチャート部Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を有するテストチャートＴを原稿として、カラー画像形成装置Ａにより３色のカラー画像を記録紙Ｐ上に形成した。この３色のカラー画像における白抜け文字後端濃度ムラの発生結果について検証した。

表１に、現像幅Ｙに対する接触幅Ｘの割合（％）と、現像主磁極の位置θとの相関における白抜け文字後端濃度ムラの発生の評価ランクを示す。

なお、表１において下流側に設定とは、接触幅Ｘの中心位置Ｘｃを現像幅Ｙの中心位置Ｙｃよりも感光体回転方向の下流側に設定することをいう。

表１において、○印はテストチャートＴにて白抜け文字後端濃度ムラの発生が全くなく、良好な画像が得られるものを示す。△印はテストチャートＴにてパターンｄにのみ白抜け文字後端濃度ムラが発生したものを示す。×印はテストチャートＴにてパターンｄ，Ｂ，Ｃに文字後端濃度ムラが発生したものを示す。××印はテストチャートＴにてパターンａ〜ｄの全面に白抜け文字後端濃度ムラが発生したものの評価を示す。

表１において、接触幅Ｘの中心位置Ｘｃを感光体１の回転方向下流側に設定した場合（図３参照）には、現像幅Ｙに対する接触幅Ｘの割合を変化させても、白抜け文字後端濃度ムラ発生が発生した。

これに対して、表１に示すように、接触幅Ｘの中心位置Ｘｃを、現像幅Ｙの中心位置Ｙｃよりも像担持１の回転方向上流側に設定した場合、現像幅Ｙに対する接触幅Ｘの割合（Ｘ／Ｙ）が、７０％より大きい場合には、白抜け文字後端濃度ムラが発生した。しかし、現像幅Ｙに対する接触幅Ｘの割合（Ｘ／Ｙ）が、７０％以下の場合には、白抜け文字後端濃度ムラが発生しなかった。

即ち、接触幅Ｘの中心位置Ｘｃを感光体１の回転方向上流側とし、現像幅Ｙに対する接触幅の割合を７０％以下とすることで、図４のように現像されたトナー像の現像領域部出口においてトナーの穂立ちが感光体表面に接触しないようにすることができ、トナー像の掻き取りを抑制し、濃度ムラのない良好な画像を得ることが可能となった。

他の条件、例えば現像バイアスを変えても結果は変わらなかった。

［検証２］
図６は、現像領域部での感光体１の回転方向下流側の拡大模式図である。

Ｗは、感光体１の回転方向下流側においての現像幅担持部における現像剤穂立ち先端から感光体１面までの距離である。楕円形部Ｃ３は、感光体回転方向下流側での現像剤穂立ち状況を示す。ここでは、現像穂と像後端部の関係を距離Ｗの観点から考察した。

図６における距離Ｗを振りながら白抜け文字後端部濃度ムラ、及び粒状性と現像性を評価し最も最適な距離Ｗを検証した。

表２は距離Ｗを０〜３０００ｍｍに設定したときの白抜け文字後端濃度ムラ発生と、トナー像の粒状性、現像性を検討した結果を示す。

距離Ｗの距離については、接触幅Ｘの端と現像幅Ｙの端がほぼ同じ位置となるか、接触幅Ｘの方が現像幅Ｙよりも大きくなる「Ｗ＝０μｍ」では現像幅の端に現像剤の穂立ちが接触していることになるため、トナー像の掻き取りが生じてしまうため白抜け文字は悪くなる。

２００μｍ以上の距離Ｗを確保できれば現像剤穂立ちによるトナー像の掻き取りが発生しにくくなるため、白抜け文字の画質は改善するが、距離１５００μｍ以上広がるように現像領域部での現像剤穂立ちを形成してしまうと、現像領域部での現像剤穂立ち密度が疎となりすぎてしまい、粒状性が悪化してしまう。また、現像性も低下する傾向になりベタ画像の均一性が悪化してしまうため、
ベタ画像中の白抜け文字再現性も低下する。よって、距離Ｗについては２００μｍ以上、１２００μｍ以下の範囲が好ましいと考えられる。

［検証３］
図７は、現像ローラ４１の垂直磁束密度を示す図である。

現像ローラ４１上には、現像主磁極Ｎ１、直上流の磁極Ｓ３及び他の磁極による垂直磁束密度が形成される。

現像主磁極Ｎ１と直上流の磁極Ｓ３との間の角度をθ１、直上流の磁極Ｓ３の半値幅の角度をθ２で示す。

表３は現像主磁極Ｎ１と直上流の磁極Ｓ３との間の角度θ１を、＋４°、０°、−２°、−４°、−６°、−８°の６段階に設定したときの白抜け文字後端濃度ムラ発生を検討した結果を示す。なお、現像主磁極Ｎ１の位置については、現像スリーブ４１Ａと感光体１とが対向する最近接部Ｑ１を基準にして、現像スリーブ４１Ａの回転方向上流側での設定を「＋」、下流側での設定を「−」で表記した。

現像領域部の感光体下流側においてトナー像の掻き取りを抑制するには感光体下流部での現像剤穂立ちを寝かせることでトナー像への接触を抑制すればよい。

図２に示すように、現像主磁極Ｎ１と直上流の磁極Ｓ３との間の現像剤穂立ちを寝かせるために、現像主磁極Ｎ１と直上流の磁極Ｓ３との間の角度θと、現像主磁極の直上流極の半値幅の角度、及び現像主磁極の磁極位置を振って検討を行った。

現像主磁極Ｎ１が共通法線Ｌ１となす角度θ（図２参照）を＋４°（現像剤回転方向上流側）に現像主磁極位置を設定し、現像主磁極Ｎ１と直上流の磁極Ｓ３との間の角度θ１を２０°〜４０°、直上流の磁極Ｓ３の半値幅の角度θ２を３０°〜４０°にそれぞれ可変に設定する。何れの場合もトナー像の掻き取りが発生している現像領域部の感光体１の回転方向下流側付近に現像剤の穂立ちが来てしまうため、トナー像が掻き取られ易くなり、白抜け文字後端濃度ムラのレベルは悪化してしまう（×、××印）。

［検証４］
現像主磁極Ｎ１と直上流の磁極Ｓ３との間の角度θ１を０°に設定したときの白抜け文字後端濃度ムラの発生を検討した結果を表３に示す。

現像主磁極Ｎ１が共通法線Ｌ１となす角度θを０°に現像主磁極位置を設定し、現像主磁極Ｎ１と直上流の磁極Ｓ３との間の角度θ１を２０°〜４０°、直上流の磁極Ｓ３の半値幅の角度θ２を３０°〜４０°にそれぞれ可変に設定する。その結果、何れの組み合わせ条件においても、現像主磁極Ｎ１が角度θを０°に設定した場合には、白抜け文字後端濃度ムラが発生した（△、×、××印）。

［検証５］
現像主磁極Ｎ１と直上流の磁極Ｓ３との間の角度θ１を−２°に設定したときの白抜け文字後端濃度ムラ発生を検討した結果を示す表３に示す。その結果、角度θ１が２５〜３５°で、且つ、角度θ２が３０°の場合のみ、白抜け文字後端濃度ムラの発生が見られなかった（○印）。

［検証６］
現像主磁極Ｎ１と直上流の磁極Ｓ３との間の角度θ１を−４°に設定したときの白抜け文字後端濃度ムラ発生を検討した結果を表３に示す。その結果、角度θ１が２５°〜３５°で、且つ、角度θ２が３０°の場合のみ、白抜け文字後端濃度ムラの発生が見られなかった（○印）。

［検証７］
現像主磁極Ｎ１と直上流の磁極Ｓ３との間の角度θ１を−６°に設定したときの白抜け文字後端濃度ムラ発生を検討した結果を表３に示す。その結果、角度θ１が２５°〜３５°で、且つ、角度θ２が３０°の場合のみ、白抜け文字後端濃度ムラの発生が見られなかった（○印）。

［検証８］
現像主磁極Ｎ１と直上流の磁極Ｓ３との間の角度θ１を−８°に設定したときの白抜け文字後端濃度ムラ発生を検討した結果を表３に示す。その結果、角度θ１が２５°〜３０°で、且つ、角度θ２が３０°の場合のみ、白抜け文字後端濃度ムラの発生が見られなかった。

以上の結果から、現像主磁極Ｎ１と直上流の磁極Ｓ３との間の穂立ちを、より均一に寝かせれば良いため、これらの２磁極間の極間角度を狭めて、直上流の磁極Ｓ３の磁極幅を狭くしてより穂立ちを密にする方向が白抜け文字後端濃度ムラに対して良い方向となっている。しかし、現像主磁極Ｎ１と直上流の磁極Ｓ３との間の角度を２０°まで狭めるとレベルが悪化しているのは、直上流の磁極Ｓ３の穂立ち自体がトナー像の掻き取りに若干影響してしまっているものと考えられる。

また、現像主磁極位置を上流位置の角度４°や最近接位置の角度０°よりも下流側の角度−２°、−４°ともって行くことで穂立ちの寝ている部分が感光体１の回転方向の下流側に来るようになるためトナー像の掻き取りがなくなり、白抜け文字後端濃度ムラが解消するものと考えられる。具体的には角度−４°よりも下流側に持っていくことで白抜け文字後端濃度ムラが解消するが、角度−８°までもっていくと現像領域内の現像剤穂立ちが「疎」にになり過ぎてしまい、粒状性が悪化するようになる。よって、現像主磁極位置の適正範囲としては角度−４°〜−６°が好ましいと考える。

以上により、現像ニップ部を構成するための具体的手段としては、現像ローラ４１の内部に配置されている磁極のうち、現像主磁極Ｎ１の位置と、現像ローラ４１の回転方向の直上流側に位置する磁極Ｓ３との角度を２５°〜３５°に設定し、現像ローラ４１の回転方向の直上流側に位置する磁極Ｓ３のピーク値に対する半値幅の角度θ２を３０°以下とする。こうすることで現像主磁極Ｎ１と直上流の磁極Ｓ３との間の水平方向の磁束密度が高まり、現像剤穂立ちが寝かせることが可能となる。

そして、この現像ローラ４１の現像主磁極Ｎ１の位置を現像ローラ回転方向の下流側の角度４°〜６°設定することで前述の現像領域部での感光体１の回転方向の下流側（現像領域部でのトナー像の出口側）に上記の現像剤穂立ちが寝ている部分を持っていくことで、トナー像の掻き取りが発生しにくくなり、白抜け文字後端濃度ムラの発生が抑制できる。

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実施の形態を示す断面図。 従来のカウンタ現像方式の現像領域部の拡大模式断面図。 本実施形態のカウンタ現像方式の現像領域部の拡大模式断面図。 白抜け文字後端濃度ムラの発生を検証するテストチャート。 現像領域部での感光体回転方向下流側の拡大模式図。 現像ローラの垂直磁束密度を示す図。 白抜け文字後端濃度ムラを説明する図。

符号の説明

１，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ 像担持体（感光体）
４，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ 現像装置
４１ 現像ローラ
４１Ａ 現像スリーブ（現像剤担持体）
４１Ｂ 磁界発生手段（マグネットロール）
Ａ カラー画像形成装置
Ｎ１ 現像主磁極
Ｎ４，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ 磁極（現像剤搬送磁極）
Ｑ１ 最近接部
Ｗ，Ｚ 距離
Ｘ 接触幅
Ｘｃ 接触幅の中心位置
Ｙ 現像幅
Ｙｃ 現像幅の中心位置
θ，θ１，θ２ 角度

Claims (4)

1. 表面に静電潜像が形成される像担持体と、該像担持体上に形成された静電潜像を可視像化する現像剤担持体とを具備し、該現像剤担持体は前記像担持体とあるギャップを有して対向配置され、前記現像剤担持体の内部には現像主磁極と現像剤搬送磁極として複数の磁極を備え、前記現像剤担持体の表面には二成分現像剤による磁気ブラシの穂立ちを形成し、前記現像剤担持体に印加する現像バイアスとしてはＤＣ成分とＡＣ成分を重畳した交番電界を用い、前記像担持体と前記現像剤担持体は現像領域部において互いに反対の方向に搬送されるカウンター接触現像方式の現像装置を備えた画像形成装置において、
   前記現像剤担持体の表面上のトナーが前記像担持体上に転移する現像幅に対し、前記現像主磁極によって形成された現像剤穂が前記像担持体上に接触している接触幅が７０％以下であるとともに、
   前記接触幅の中心位置が、前記現像幅の中心位置よりも前記像担持体の回転方向の上流側に位置するように現像領域部を形成したことを特徴とする画像形成装置。
2. 表面に静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体上に形成された静電潜像を可視像化する現像剤担持体とを具備し、該現像剤担持体は前記像担持体とあるギャップを有して対向配置され、前記現像剤担持体の内部には現像主磁極と現像剤搬送磁極として複数の磁極を備え、前記現像剤担持体の表面には二成分現像剤による磁気ブラシの穂立ちを形成し、前記現像剤担持体に印加する現像バイアスとしてはＤＣ成分とＡＣ成分を重畳した交番電界を用い、前記像担持体と前記現像剤担持体は現像領域部において互いに反対の方向に搬送されるカウンター接触現像方式の現像装置を備えた画像形成装置において、
   前記現像剤担持体から前記像担持体へトナーが転移する前記像担持体の回転方向下流側端部における現像剤穂表面と前記像担持体の表面との距離が２００μｍ以上、１２００μｍ以下となるように前記現像領域部を形成したことを特徴とする画像形成装置。
3. 表面に静電潜像が形成される像担持体と、該像担持体上に形成された静電潜像を可視像化する現像剤担持体とを具備し、該現像剤担持体は前記像担持体とあるギャップを有して対向配置され、前記現像剤担持体の内部には現像主磁極と現像剤搬送磁極として複数の磁極を備え、前記現像剤担持体の表面には二成分現像剤による磁気ブラシの穂立ちを形成し、前記現像剤担持体に印加する現像バイアスとしてはＤＣ成分とＡＣ成分を重畳した交番電界を用い、前記像担持体と前記現像剤担持体は現像領域部において互いに反対の方向に搬送されるカウンター接触現像方式の現像装置を備えた画像形成装置において、
   前記現像主磁極の位置を前記像担持体と前記現像剤担持体の最近接位置より前記像担持体回転方向上流側に配置するとともに、前記現像主磁極と前記現像剤担持体の回転方向上流に隣接する現像剤搬送磁極との角度が２５°以上、３５°以下であり、隣接する前記現像剤搬送磁極の磁束密度のピーク値に対する半値幅の角度が３０°以下であることを特徴とする画像形成装置。
4. 前記現像主磁極の位置を前記像担持体と前記現像剤担持体の最近接位置より前記像担持体の回転方向上流側８°以下の範囲、好ましくは４°〜６°の範囲に配置することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。

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