JP2014025961A

JP2014025961A - 現像装置及び画像形成装置

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Publication number: JP2014025961A
Application number: JP2012163602A
Authority: JP
Inventors: Akihisa Maruyama; 彰久丸山; Toshihiro Kanematsu; 寿弘兼松
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2012-07-24
Filing date: 2012-07-24
Publication date: 2014-02-06
Anticipated expiration: 2032-07-24
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Abstract

【課題】静電潜像の現像性及び現像ロールの現像剤搬送性を向上させて、磁性キャリアの感光体ドラムへの付着又は磁性キャリアの現像領域内での滞留を抑制する。
【解決手段】現像ロール２３の周面と垂直方向の磁気吸引力の分布は、現像領域においてスリーブ２３ｂの現像剤搬送方向の上流２１ａから下流２１ｃに向かって増加勾配を有し、現像剤搬送方向の中央位置２１ｂから下流端までの増加量より、上流端から中央位置までの増加量が大きくなるものとする。これにより、磁性キャリアは現像領域の上流側で磁気吸引力の急激な変化による衝撃を受けるとともにスリーブに強く吸着される。トナーはこの衝撃により感光体ドラムの画像部に移転しやすくなり現像効率が良好となる。また、現像領域内における磁気吸引力は、現像剤搬送方向の下流で最大となっており、磁性キャリアの搬送力が下流側で増大し、現像領域内で現像剤が滞留するのが抑制される。
【選択図】図３

Description

本発明は、現像装置及び画像形成装置に関する。

像保持体上の静電潜像にトナーを転移して可視像を形成する画像形成装置では、トナーと磁性キャリアとを含んだ二成分現像剤が多く用いられている。このような二成分現像剤は、現像装置が有するロール状の現像部材つまり現像ロールの周面上に磁気的に吸着されて像保持体と対向する位置に搬送される。そして、像保持体と現像ロールとの間に現像バイアス電圧が印加され、形成された電界内でトナーが像保持体上の静電潜像に転移して可視像を形成する。

このような現像を行う現像装置としては、例えば特許文献１に記載されているものがある。
この現像装置で用いられている現像ロールは、回転しないように固定支持されたマグネットロールと、この周囲で回転可能に支持された円筒状のスリーブとを有するものである。上記マグネットロールは周方向に複数の磁極が着磁されており、磁性キャリアをスリーブの表面上に磁気的に吸着し、スリーブの回転によって磁性キャリアとこれに付着したトナーとを周方向に搬送するものとなっている。

上記のように二成分現像剤を用いて静電潜像を現像するときに、充分な現像性を確保することが求められ、特に、広い範囲で記録媒体を覆うようにトナーを付着させるいわゆるベタ画像では、良好な現像性を有することが必要となる。例えば、小粒径のトナーを用いたときには現像性が低下しやすく、良好な現像性を有することが求められる。

一方、現像性は現像ロール上に保持された二成分現像剤の量を増加させると向上するものであるが、現像ロール上で搬送される現像剤量が増加すると、現像ロールと像保持体とが対向する現像領域で滞留する虞が生じる。特に、磁性キャリアが小粒径となると磁性キャリアに作用する磁気吸引力が低下し、搬送力が低下して現像剤の滞留が生じ易くなる。このため、現像ロールと像保持体とが対向する現像領域では現像剤が滞留しないように、充分な搬送性を確保する必要もある。

特開２００５−１１５１１５号公報

本発明は、現像性の向上と現像剤の搬送性の向上とを両立させることができる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。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、現像主磁極を含む複数の磁極が周方向に配列して着磁されたマグネットロールと、像保持体に対向して配置され、前記マグネットロールを収容し、現像剤を保持して搬送する円筒状の現像剤保持体と、を備えた現像部材と、トナー及び磁性キャリアを含む二成分現像剤が収容される現像剤収容室と、を有し、現像領域において、前記マグネットロールによって前記現像剤保持体の周面上で該周面と垂直方向に作用する磁気吸引力の周方向の分布が、前記現像剤保持体の現像剤搬送方向における前記現像領域の上流端から下流端に向かって増加する勾配を有し、前記現像領域の上流端から該現像領域の中央位置までの増加量が、該中央位置から下流端までの増加量より大きくなるように、前記マグネットロールに複数の磁極が着磁されている現像装置を提供する。

請求項２に係る発明は、現像主磁極を含む複数の磁極が周方向に配列して着磁されたマグネットロールと、像保持体に対向して配置され、前記マグネットロールを収容し、現像剤を保持して搬送する円筒状の現像剤保持体と、を備えた現像部材と、トナー及びキャリアを含む二成分現像剤が収容される現像剤収容室と、を有し、現像領域において、前記マグネットロールによって前記現像剤保持体の周面上で該周面と垂直方向に作用する磁気吸引力の周方向の分布が、前記現像剤保持体の現像剤搬送方向における前記現像領域の中央位置から下流端までにピークを有し、前記現像領域の上流端から該現像領域の中央位置までは増加する勾配を有し、前記下流端における磁気吸引力が前記ピークにおける磁気吸引力の９０％以上となるように、前記マグネットロールに複数の磁極が着磁されている現像装置を提供する。

請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の現像装置において、前記マグネットロールは、前記現像領域内又は前記現像剤保持体の現像剤搬送方向における前記現像領域の中央位置より下流側に、現像主磁極を有し、前記現像主磁極は、前記マグネットロールの周面上における該周面と垂直な方向の磁束密度の周方向の分布が、該現像主磁極のピーク値の８０％以上となる範囲の、該マグネットロールの中心角が１６度以下となるように、該マグネットロールに現像主磁極が着磁されているものとする。

請求項４に係る発明は、静電電位の差による潜像が無端状の周面に形成される像保持体と、該像保持体上の前記潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像装置と、前記トナー像を、搬送される記録媒体に直接転写するか、又は中間転写体に一旦転写した後、搬送される記録媒体に転写する転写装置と、を有し、前記現像装置は、請求項１から請求項３までのいずれかに記載の現像装置である画像形成装置を提供する。

請求項１に係る現像装置では、本構成を備えないものと比較して、現像性の向上と現像剤の搬送性の向上とを両立させることができる。

請求項２に係る現像装置では、本構成を備えないものと比較して、現像性の向上と現像剤の搬送性の向上とを両立させることができる。

請求項３に係る現像装置では、現像主磁極における磁束密度の周方向の分布が、中心角が１６度以上の範囲でピーク値の８０％以上となっている現像装置と比較して、現像性を向上させることができる。

請求項４に係る画像形成装置では、本構成を備えていない装置と比較して、現像性の向上と現像剤の搬送性の向上とを両立させることができる。

本発明の一実施形態である画像形成装置を示す概略構成図である。本発明の一実施形態であって、図１に示す画像形成装置に備えられた現像装置の概略構成図である。図２に示す現像装置が備える現像ロールの周面上における磁束密度分布及び磁気吸引力分布を示す図である。本発明に係る現像装置で用いることができる現像ロールの他の例における周面上の磁束密度分布及び磁気吸引力分布を示す図である。本発明に係る現像装置で用いることができる現像ロールの他の例における周面上の磁束密度分布及び磁気吸引力分布を示す図である。本発明に係る現像装置で用いることができる現像ロールの他の例における周面上の磁束密度分布及び磁気吸引力分布を示す図である。比較例として実験に用いた現像装置で用いられている現像ロールＡの周面上における磁束密度分布及び磁気吸引力分布を示す図である。比較例として実験に用いた現像装置で用いられている現像ロールＢの周面上における磁束密度分布及び磁気吸引力分布を示す図である。比較例として実験に用いた現像装置で用いられている現像ロールＣの周面上における磁束密度分布及び磁気吸引力分布を示す図である。比較例の現像装置について、現像剤供給量を変えて転移トナー量を測定した実験の結果を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態である画像形成装置の概略構成図である。
この画像形成装置は、４色のトナーを用いてカラー画像を形成する画像形成装置であり、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を出力する電子写真方式の画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、これらと対向する中間転写ベルト１１とを備えている。
中間転写ベルト１１は、回転駆動される駆動ロール１５と、中間転写ベルト１１の幅方向への偏りを調整する調整ロール１６と、対向ロール１７とに張架されている。そして、上記画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと対向するように配置され、図中に示す矢印Ａの方向に周面が周回駆動されるものである。

この中間転写ベルト１１の周回移動方向における上流側から順に、イエローのトナー像を形成する画像形成ユニット１０Ｙ、マゼンタのトナー像を形成する画像形成ユニット１０Ｍ、シアンのトナー像を形成する画像形成ユニット１０Ｃ、ブラックのトナー像を形成する画像形成ユニット１０Ｋが配列され、その下流側には、二次転写を行うための二次転写部材１２が中間転写ベルト１１と接触し、対向ロールと１７と対向するように配置されている。
この二次転写部材１２が中間転写ベルト１１と対向する二次転写位置１３には記録シート収容部８から搬送路９を経て、記録媒体である記録シートが送り込まれる。記録シートの搬送経路における二次転写位置１３の下流側には、トナー像が転写された記録シートの搬送装置１４及びトナー像を加熱及び加圧して記録シート上に圧着する定着装置７が設けられている。
さらに下流側にはトナー像が定着された記録シートを重ねて保持する排紙保持部（図示しない）が設けられている。

上記画像形成ユニット１０のそれぞれは、表面に静電潜像が形成されて像保持体として機能する感光体ドラム１を有しており、各感光体ドラム１の周囲に、該感光体ドラム１の表面を帯電する帯電装置２と、感光体ドラム１上に形成された潜像にトナーを選択的に転移させてトナー像を形成する現像装置２０と、感光体ドラム１上のトナー像を中間転写ベルト１１上に一次転写する一次転写ロール５と、転写後の感光体ドラム１上に残留したトナーを除去するクリーニング装置６と、を備えている。また、感光体ドラム１のそれぞれについて、画像信号に基づいて像光を発生する露光装置３が設けられており、この露光装置３から像光が各感光体ドラム１に照射されることにより、帯電された感光ドラム１に静電潜像を書き込むようになっている。本実施の形態では、感光体ドラム１は帯電装置２により−８００Ｖに帯電され、露光された画像部分は表面電位が減衰して−４００Ｖとなるように設定されている。

上記感光体ドラム１は、無端状の周面を有した導電性の金属製基体上に感光層を積層して形成されており、周面が周回移動するものである。感光層は、電荷発生層と電荷輸送層とが順次積層された機能分離型となっており、露光装置３によってレーザ光線が照射されると、照射された部分の比抵抗が変化する性質を有している。

上記現像装置２０は、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を使用するものである。そして、上記感光体ドラム１と対向する位置で、感光体ドラム１の表面の露光部分に二成分現像剤の内のトナーを転移させ、可視像としてトナー像を形成するものである。

上記クリーニング装置６は、感光体ドラム１の周面に対向して配置され、感光体ドラム１と対向する位置に開口を有するクリーナハウジング６ａを備えている。そして、このクリーナハウジング６ａに支持され、感光体ドラム１の周面と接触するようにクリーニングブレード６ｂが配設されている。
本実施の形態では、クリーニングブレード６ｂの先端のエッジ部が感光体ドラム１の表面に接触する、いわゆるブレード加圧方式を採用しており、一次転写後の感光体ドラム上に残留したトナー等を掻き取って除去するものとなっている。

上記対向ロール１７と中間転写ベルト１１を挟んで対向する位置に配置された二次転写部材１２は、二次転写ロール１２ａと、補助ロール１２ｂと、これらに張架された二次転写ベルト１２ｃとを有するものである。二次転写ベルト１２ｃは中間転写ベルト１１と重ね合わされた状態で対向ロール１７と二次転写ロール１２ａとの間に挟み込まれ、中間転写ベルト１１が周回駆動されるのにともなって周回移動するものとなっている。また、中間転写ベルト１１と二次転写ベルト１２ｃとの間に記録シートが送り込まれたときには、この記録シートを挟み込んで搬送する。そして、二次転写ロール１２ａと対向ロール１７との間に転写用の電界を形成するために、対向ロール１７には二次転写電圧が印加される。

上記定着装置７は、加熱源を内蔵した加熱ロール７ａと、この加熱ロール７ａに圧接される加圧ロール７ｂとを備えており、これらが接触するニップ部を形成している。トナー像が転写された記録シートは、上記ニップ部に送り込まれ、回転駆動される加熱ロール７ａと加圧ロール７ｂとの間で加熱されるとともに加圧され、トナー像が記録シート上に圧着されるものとなっている。

図２は、上記現像装置２０を示す断面図である。
この現像装置は、二成分現像剤を収容する現像剤収容室２６，２７を備えたハウジング２２と、上記感光体ドラム１と近接対向するように配置された現像部材である現像ロール２３と、上記ハウジング内で二成分現像剤を攪拌するとともに搬送する第１のオーガ２４及び第２のオーガ２５と、二成分現像剤を上記ハウジング内に補給する現像剤補給部３０と、ハウジング内の二成分現像剤を回収するための回収部３２と、上記現像ロール上に吸着した二成分現像剤の量を規制する層厚規制部材２９と、を備えている。

上記ハウジング２２には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの内の１種類のトナーを含む二成分現像剤が収容されている。また、ハウジング２２は、感光体ドラム１に対向する位置が開口しており、この部分で上記現像ロール２３が感光体ドラム１と近接して対向するように配設されている。

上記ハウジング２２内に収容されている二成分現像剤は、熱可塑性樹脂と色材とを混練したものを粉状にしたトナーと、フェライトと合成樹脂とを混練して形成された粒状体に被覆層を形成した磁性キャリアと、を含むものである。
トナーは粒径約３μｍ〜９μｍ、磁性キャリアは、体積平均粒径が２０μｍ〜５０μｍのものを使用している。

上記現像ロール２３は、周方向に複数の磁極を有し、固定支持されたマグネットロール２３ａと、その周囲で回転可能に支持された非磁性の中空円筒状の部材であって、現像剤保持体として機能するスリーブ２３ｂとを備えている。そして、スリーブ２３ｂの外周面に二成分現像剤を磁気的に吸着し、スリーブの回転駆動によって二成分現像剤を周方向に搬送することができるようになっている。

上記第１のオーガ２４と第２のオーガ２５は、上記ハウジング２２内の現像ロール２３が配設された位置の背後に設けられた二つの現像剤収容室２６，２７に備えられている。これらのオーガ２４，２５は、支持軸の周囲に螺旋状の翼体を有するものであり、現像ロール２３と軸線が平行となるように支持されている。これらのオーガ２４，２５は、軸線回りに回転することによって二成分現像剤を撹拌しながら軸線方向に搬送するものとなっており、上記第１のオーガ２４と第２のオーガ２５とが二成分現像剤を互いに逆方向に搬送するものとなっている。そして、上記現像剤収容室２６，２７は、これらの間に設けられた隔壁２８で仕切られるとともに、両端部で連通しており、上記オーガ２４，２５で搬送される二成分現像剤はこれらの現像剤収容室２６，２７内で撹拌されるとともに、二つの現像剤収容室２６，２７を循環するように搬送されるものとなっている。

上記現像剤補給部３０は、上記ハウジング２２の上部に設けられた補給口２２ａと、この補給口２２ａに装着された補給用カートリッジ３０ａと、を含むものであり、補給用カートリッジ３０ａは補給口２２ａに離脱可能に取り付けられている。そして、現像動作を繰り返し行うのにともなって補給用カートリッジ３０ａに収容される補給用現像剤３３が、ハウジング内に供給されるようになっている。
なお、二成分現像剤の補給は、トナーの消費量、現像された画像量、ハウジング内のトナー濃度、磁性キャリアの帯電量等に応じて、必要な量を適切なタイミングで行うように制御することができる。

上記回収部３２は、ハウジング内の二成分現像剤をハウジング外に排出する排出口３２ａを備えており、排出された現像剤を収容する収容容器（図示せず）に連通するものとなっている。この回収部３２は、ハウジング２２内に二成分現像剤が補充されることによって過剰となった二成分現像剤をハウジング内から排出し、ハウジング２２内の現像剤量を調整することが可能となっている。
なお、現像剤の排出は、予め定められた高さより高く堆積した二成分現像剤を排出するものであっても良いし、補給用現像剤の補給と同様に、予め定められたタイミングで行うように制御されるものであっても良い。

上記層厚規制部材２９は、現像ロール２３と第１のオーガ２４とが対向する現像剤供給領域３４より該現像ロール２３の回転方向における下流側に備えられており、スリーブ２３ｂの表面と間隔を開けて配置されている。この層厚規制部材２９は金属板からなり、スリーブ２３ｂ上に磁気的に吸着されて穂状となった磁性キャリアの通過量を規制し、スリーブ２３ｂ上に調整された量の二成分現像剤が吸着された状態とするものである。

上記現像ロール２３と感光体ドラム１との間には、電源装置４０から現像バイアス電圧が印加されている。そして、感光体ドラム１と現像ロール２３とが対向する現像領域２１で、これらの間に電界を形成し、この電界内で電荷を有するトナーを感光体ドラム１上の画像部に転移するものとなっている。
ここで、上記現像領域２１は、次のように定義する。
マグネットロール２３ａの磁力によりスリーブ２３ｂ上で二成分現像剤の磁性キャリアが穂状に連なって吸着され、この穂状となった磁性キャリアが感光体ドラム１の周面に接触して現像が行われており、本発明においてはスリーブ２３ｂ上で穂状に立ち上げられた磁性キャリアが感光体ドラム１と接触している範囲を現像領域２１とする。

図３は、上記現像装置２０に備えられた現像ロール２３におけるスリーブ２３ｂの周面上の磁束密度分布及び磁気吸引力分布を示す図である。
図３（ａ）の実線は、スリーブ２３ｂの周面上における該周面と垂直な方向の磁束密度の分布を示す。また、破線はスリーブ２３ｂの周面に沿った方向の磁束密度の分布を示す。一方、図３（ｂ）はスリーブ２３ｂの周面上における該周面と垂直な方向の磁気吸引力（以下「磁気吸引力」という）の分布を示すものである。また、図４〜図９の磁束密度分布及び磁気吸引力分布においても同様である。
なお、これらの図において、磁束密度の値は、最も内側の基準円上で０ｍＴであることを示しており、同心円状の１目盛りが２０ｍＴとなっている。また、磁気吸引力の値は、最も内側の基準円で０（Ｎ）となり、同心円状の１目盛りが６Ｅ−１１（Ｎ）に相当することを示している。この磁気吸引力は、磁性キャリアの粒径を２５μｍ、透磁率を１．００７としたときにスリーブの表面で１個の磁性キャリアに作用する力の法線方向の成分であり、マグネットロールの中心に向かう方向を正としている。

この現像ロール２３が備えるマグネットロール２３ａには、周方向に５つの磁極が着磁されており、スリーブ２３ｂが感光体ドラム１と対向する現像領域２１の下流側に現像主磁極が設けられている。この現像主磁極における磁束密度の分布は、図３（ａ）に示すように、マグネットロール２３ａの周方向における磁束密度の分布で、現像主磁極の両側でピーク値の８０％となる２つの位置Ｐ1，Ｐ2の中心角αが、約２０度となるように設定されている。

このように着磁されたマグネットロール２３ａを内側に有するスリーブ２３ｂの周面上における磁気吸引力の分布は、図３（ｂ）中の矢印で示すスリーブ２３ｂの回転方向つまり現像剤搬送方向の上流端２１ａから下流端２１ｃに向けて増加している。したがって、現像領域内における磁気吸引力は、現像剤搬送方向の下流端２１ｃで最大となっている。そして、磁気吸引力の増加勾配は、現像領域２１の中央位置２１ｂから下流２１ｃに向かう勾配より、上流２１ａから中央位置２１ｂに向けての勾配の方が大きくなっている。つまり、上流端２１ａから中央位置２１ｂまでの磁気吸引力の増加量は、現像領域の中央位置２１ｂから下流端２１ｃまでの増加量より大きく、６Ｅ−１１（Ｎ）以上の増加となっている。
なお、本実施の形態では、現像領域２１で対向する感光体ドラム１の周面とスリーブ２３ｂの周面とが、反対方向に移動するように回転しており、現像剤搬送方向の上流端２１ａは現像される画像が現像領域２１を通過するときの出口となり、現像剤搬送方向の下流端２１ｃは、画像が現像領域を通過するときの入口となるものである。

このように現像剤搬送方向における上流端２１ａから中央位置２１ｂにかけて磁気吸引力が急激に大きくなると、以下の理由で現像性が向上すると考えられる。
磁性キャリアは、現像剤搬送方向の上流２１ａから中央位置２１ｂにおいて、磁気吸引力の急激な変化により、穂状に立ち上げられた形状が変化し、衝撃を受ける。これにともない、衝撃を受けた磁性キャリアに付着しているトナーにもこの衝撃が伝わり、磁性キャリアから離脱して感光体ドラム１の画像部にトナーが転移しやすくなる。特に、現像剤搬送方向の上流側で磁性キャリアが衝撃を受け、トナーの転移が開始された二成分現像剤が現像領域２１の上流側から下流側に向かって搬送される過程で、現像領域２１の入口から出口に向けて移動する感光体ドラム上の画像にトナーが移転しやすくなる。
したがって、現像領域２１で磁気吸引力の変化が小さいマグネットロール（例えば、磁気吸引力の変化量が６Ｅ−１１（Ｎ）未満）を用いたときよりも小さい現像バイアス電圧で現像性を確保することが可能となる。
ここで現像性は、次のように評価する。
現像ロール２３上に保持されて現像領域２１に搬送される現像剤供給量に対して、予め定められた画像、例えばベタ画像に対して転移されるトナー量が大きいほど現像性が良いと評価することができる。

現像剤搬送性については、現像領域２１において現像剤搬送方向の下流端２１ｃで磁気吸引力が最大となるので、二成分現像剤の搬送力も下流側へ行くほど大きくなる。これにより、連続して現像領域２１に搬送されてくる磁性キャリアが現像領域内で滞留することが抑制され、磁性キャリアはスリーブ２３ｂに吸着された状態でスリーブ２３ｂの回転にともなって現像領域２１外に搬送される。したがって、現像剤の滞留に起因して磁性キャリアが感光体ドラム1の表面を摺擦し、いわゆるベタ画像等が劣化するのが抑制される。

図４（ａ）は、本発明に係る現像装置で用いることができる現像ロールの他の例における周面上の磁束密度分布を示す図であり、図４（ｂ）は同じ現像ロールの磁気吸引力分布を示す図である。
この現像ロールは、図３に磁束密度分布を示す現像ロールと同様に、マグネットロールの周方向に５つの磁極が着磁されたものであるが、現像主磁極の範囲が図３に示す現像ロールより狭くなっている。つまり、この現像ロールでは、マグネットロールの周方向における磁束密度の分布で、現像主磁極の両側でピーク値の８０％となる２つの位置（図示しない）の中心角αが、約１５．５度となるように設定されている。

このような磁束密度分布となる現像ロールにおける磁気吸引力の分布は、図３に示す現像ロールと同様に、スリーブの回転方向である現像剤搬送方向の上流端３１ａから下流端３１ｃまでの範囲で増加勾配となり、この増加勾配は現像剤搬送方向の中央位置３１ｂから下流端３１ｃまでの勾配より上流端３１ａから中央位置３１ｂまでの勾配の方が大きくなっている。そして、現像主磁極の幅を狭くすることにより、現像領域３１内の磁気吸引力の増加勾配を大きくすることが可能となり、上流端３１ａから中央位置３１ｂまでの増加量が８Ｅ−１１（Ｎ）以上となっている。したがって、図３に磁束密度分布を示す現像ロール２３よりも磁気吸引力が急激に増大し、現像性は、図３に示すマグネットロール２３ａを用いた現像装置よりも高くすることが可能となっている。

一方、現像領域内における磁気吸引力は、現像剤搬送方向の下流端３１ｃ、つまり感光体ドラム１上で搬送される画像の現像領域３１への入口で最大となっており、現像領域３１で二成分現像剤の滞留が生じにくく、現像剤搬送性は良好なものとなる。

図５は、本発明に係る現像装置で用いることができる現像ロールの他の例における周面上の磁束密度分布及び磁気吸引力分布を示す図である。
この現像ロールは、マグネットロールの周方向に７つの磁極が着磁されたものであり、それぞれの磁極の範囲は、図４に示す現像ロールより狭くなっている。そして、現像ロールの周方向における磁束密度の分布で、現像主磁極の両側でピーク値の８０％となる２つの位置の中心角αが、約１３．７度となっている。

このような磁束密度分布となる現像ロールでは、現像領域の磁気吸引力の分布が、図５（ｂ）に示すように、スリーブの回転方向である現像剤搬送方向の上流端４１ａから下流端４１ｃまでの範囲で増加勾配を有し、上流端４１ａから中央部４１ｂまでの増加量が８Ｅ−１１（Ｎ）以上となっている。

一方、現像領域内における磁気吸引力は、現像剤搬送方向の上流端４１ａから下流端までの範囲で増加し、現像剤搬送方向の下流端４１ｃ、つまり現像領域４１の入口で最大となっている。

図６は、本発明に係る現像装置で用いることができる現像ロールの他の例における周面上の磁束密度分布及び磁気吸引力分布を示す図である。
この現像ロールは、図５に磁束密度分布を示す現像ロールと同様に、マグネットロールの周方向に７つの磁極が着磁されたものであるが、現像主磁極の磁束密度分布のピーク値が現像領域５１内にある。これにともない、磁気吸引力のピーク値が現像領域５１内の下流端５１ｃ付近にあり、上流端５１ａからピークまで磁気吸引力の値は増加し、ピークから下流端５１ｃまでは磁気吸引力の値が減少している。磁気吸引力の上流端５１ａから中央位置５１ｂまでの増加量は６Ｅ−１１（Ｎ）以上であり、中央位置５１ｂから上記ピークまでの増加量より大きくなっている。また、ピークから下流端５１ｂまでの減少量は、ピーク値の約２％となっている。

このような現像ロールにおいても、現像剤搬送方向における現像領域５１の上流端５１ａから中央位置５１ｂまでに磁気吸引力が増大し、現像領域５１の上流側における磁気吸引力の増加量が本現像ロールより小さい現像ロールに比べて、現像効率は良好なものとなる。また、現像領域５１の中央位置５１ｂより下流側で磁気吸引力は減少するが下流端５１ｃまでの減少量はピーク値の２％程度であって、高い磁気吸引力が維持されており、図５に示す現像ロールと比べて同等の現像剤搬送性が得られる。

次に、本発明外の現像装置を比較例とし、現像性及び現像剤搬送性について行った実験の結果について説明する。
この実験は、現像ロールの周面上における該周面と垂直な方向の磁気吸引力分布が異なるＡ、Ｂ及びＣの３種類の現像ロールを使用した現像装置について現像性及び現像剤搬送性について調査したものである。

現像性については、現像ロール上に保持されて現像領域に搬送される現像剤供給量を変えて現像を行う。そして、ベタ画像に対して転移されるトナー量を測定して、転移トナー量つまり現像量が大きいほど現像性が良いと判断する。
現像剤搬送性は、現像ロール上に保持されて現像領域に搬送される現像剤供給量を変えて現像を行い、ベタ画像に対して転移されるトナー量を測定する。この転移トナー量は、現像剤供給量の増加にともなって増加するが、現像剤供給量が多くなったときに、現像剤供給量の増加にもかかわらず転移トナー量が減少し始める。この転移トナー量がピークとなるときの現像剤供給量が多いほど現像剤搬送性が良好であると判断することができる。つまり、転移トナー量の低下は、現像領域内で現像剤の滞留が生じて転移したトナーを掻き取ることに起因するものと考えられ、滞留を生じることなく搬送することができる現像剤搬送量が多いほど現像剤搬送性は良好であるといえる。

上記３種類の現像ロールについて、次に説明する。
図７は、現像ロールＡの磁束密度分布及び磁気吸引力分布を示す図である。
この現像ロールＡは、図７（ａ）に示すように、マグネットロールの周方向に７つの磁極が着磁され、現像主磁極は現像ロールの周面と垂直方向の磁束密度のピークが現像領域内となるように着磁されている。このような着磁により磁気吸引力分布は、図７（ｂ）に示すように、現像領域の中央位置Ａ２付近にピークがあり、上流端Ａ１からピークまで増加するものとなっている。また、ピークから現像剤搬送方向の下流端Ａ３に向けて磁気吸引力は大きく減少し、減少量は１８Ｅ−１１（Ｎ）以上となっている。

図８は、現像ロールＢの磁束密度分布及び磁気吸引力分布を示す図である。
この現像ロールＢは、図８（ａ）に示すように、現像ロールＡと同様に、マグネットロールの周方向に７つの磁極が着磁され、現像主磁極は現像ロールの周面と垂直方向の磁束密度のピークが現像領域内となるように着磁されている。現像主磁極は、現像ロールＡより周方向に広い範囲に着磁されたもの、つまり磁束密度の分布で、現像主磁極の両側でピーク値の８０％となる２つの位置の中心角が、現像ロールＡより大きくなっている。
この現像ロールＢの磁気吸引力の分布は、図８（ｂ）に示すように、現像領域における現像剤搬送方向の中央位置Ｂ２付近にピークがあり、現像剤搬送方向の上流端Ｂ１からピークまでは磁気吸引力が増加しているが、この増加勾配は現像ロールＡと比較すると小さくなっている。また、上記ピークから現像剤搬送方向の下流端Ｂ３までにおける磁気吸引力の減少量も現像ロールＡより小さくなっている。

図９は、現像ロールＣの磁束密度分布及び磁気吸引力分布を示す図である。
この現像ロールＣは、図９（ａ）に示すように、マグネットロールの周方向に５つの磁極が着磁され、現像主磁極は現像ロールの周面と垂直方向の磁束密度のピークが現像領域内となるように着磁されている。そして現像主磁極は、現像ロールＢよりさらに周方向に広い範囲に着磁されたものとなっている。
この現像ロールＣの磁気吸引力の分布は、図９（ｂ）に示すように、現像領域における現像剤搬送方向の中央位置Ｃ２付近にピークがあり、現像剤搬送方向の上流端Ｃ１からピークまでは磁気吸引力が増加しているが、この増加量は現像ロールＡ又は現像ロールＢと比較すると小さく、２Ｅ−１１（Ｎ）以下となっている。また、上記ピークから現像剤搬送方向の下流端Ｃ３までにおける磁気吸引力の減少量は、現像ロールＡ及び現像ロールＢより小さく、下流端Ｃ３における磁気吸引力はピーク値の約９０％となっている。

図１０は、上記３種類の現像ロール毎に現像剤供給量を変えて転移トナー量を測定した実験の結果を示す図である。この図の横軸は現像剤供給量を示し、縦軸は転移トナー量を示すものであり、転移トナー量は単位面積あたりに転移するトナーが有する電荷量で示している。
現像ロールＡを使用した現像装置では、この図が示すように、現像剤供給量が約１８０ｇ/ｍ²のときに転移トナー量が約２５０μｃ／ｍ²となっており、転移トナー量は現像ロールＢを使用する現像装置及び現像ロールＣを使用する現像装置より大きな増加勾配となっている。つまり現像性が大きいことを示している。一方、現像剤供給量が約２００ｇ/ｍ²を超えると転移トナー量は減少しており、現像剤の滞留による感光体ドラム上からのトナーの掻き取り量が増加したことが分かる。

現像ロールＢを使用した現像装置では、現像剤供給量が約２８０ｇ／ｍ²のときに転移トナー量は約２５０μｃ／ｍ²でピークとなっており、この増加勾配は現像ロールＡを使用した現像装置よりも小さくなっている。そして、ピークを超えると転移トナー量は減少しており、現像剤の滞留が生じる。これにより、現像ロールＡを使用した現像装置と比較すると、現像性は劣るが現像剤搬送性は良好となっていることが分かる。

現像ロールＣを使用した現像装置では、現像剤供給量が約３７０ｇ／ｍ²のときに転移トナー量は約２９０μｃ／ｍ²でピークとなり、増加勾配は最も小さい。そして、約３７０ｇ／ｍ²を超えると現像量は減少し、現像剤搬送性の悪化が始まる。つまり、現像剤搬送性については現像ロールＡを用いた現像装置及び現像ロールＢを用いた現像装置よりも勝っている。

このような実験の結果から、現像性及び現像剤搬送性についての次のような特性が理解される。
現像ロールの現像剤搬送方向における現像領域の上流側で、磁気吸引力が大きく増加する現像ロールＡを用いた現像装置を用いた現像装置では、現像性は良好なものとなり、磁気吸引力が高く維持されていても現像領域の上流側で磁気吸引力の変化が小さい現像ロールＣを用いた現像装置では、現像性が劣るものとなる。したがって、現像剤搬送方向における現像領域の上流側では、磁気吸引力が大きく変化することによって良好な現像性が得られることが分かる。

一方、現像剤搬送性については、現像ロールの現像剤搬送方向における現像領域の下流側で、磁気吸引力が大きく減少する現像ロールＡを用いた現像装置及び現像ロールＢを用いた現像装置では、現像剤搬送性は悪く、磁気吸引力が高く維持されている現像ロールＣを用いた現像装置では、良好な現像剤搬送性が得られる。また、現像領域の下流側における磁気吸引力の減少量が現像ロールＡより小さい現像ロールＢを用いた現像装置では、現像ロールＡを用いた現像装置に比べて、現像剤搬送性は良好となる。したがって、現像剤搬送方向における現像領域の下流側では、磁気吸引力が大きく維持されることによって良好な現像剤搬送性が得られることが分かる。
さらに、現像剤の搬送力は、磁気吸引力が大きくなることによって増大するものと考えられることから、磁気吸引力の分布は、現像領域内で現像剤搬送方向おける下流側に向かって増加していることが望ましいが、現像ロールＣのように、現像領域内の下流側における磁気吸引力の減少量が、ピーク値の９０％では良好な現像剤搬送性が維持されることが分かる。

以上に説明した現像装置及び画像形成装置は、本発明の実施の形態であって、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で他の実施形態として実施することができる。
例えば、上記実施の形態で示した現像ロールの磁気吸引力分布及び磁束密度分布は一例であり、本発明の範囲内で他の分布であってもよい。
また、上記実施の形態では、感光体ドラムとスリーブとの回転方向が、現像領域でそれぞれの対向する周面が互いに反対方向に移動する、いわゆるアゲインスト方式となっている。本発明は、上記アゲインスト方式の画像形成装置又はアゲインスト方式で静電潜像を現像する現像装置について有効に適用できるものであるが、対向する周面が同じ方向に移動する画像形成装置又は同じ方向に移動する感光体ドラム上の静電潜像を現像する現像装置について適用することもできる。
さらに、現像装置は、トナーと磁性キャリアとを含んだ二成分現像剤の補給及び回収を行う、いわゆるトリクル方式の現像装置を用いたが、トリクル方式に限定されるものではない。トナーのみの補給やトナーと磁性キャリアとを別けて補給を行う現像装置であってもよい。
また、現像ロールが備えるマグネットロールに着磁される磁極の数は、５極又は７極に限定されるものではない。

１：感光体ドラム、２：帯電装置、３：露光装置、５：一次転写ロール、６：クリーニング装置、７：定着装置、８：記録シート収容部、９：搬送路、
１０：画像形成ユニット、１１：中間転写ベルト、１２：二次転写部材、１３：二次転写位置、１４：搬送装置、１５：駆動ロール、１６：調整ロール、１７：対向ロール、
２０：現像装置、２１，３１，４１：現像領域、２２：ハウジング、２３：現像ロール、
２４：第１のオーガ、２５：第２のオーガ、２６，２７現像剤収容室、２８：隔壁、２９：層規制部材、３０：現像剤補給部、３２：回収部、３３：補給用現像剤、３４：現像剤供給領域、
４０：電源装置、

Claims

現像主磁極を含む複数の磁極が周方向に配列して着磁されたマグネットロールと、像保持体に対向して配置され、前記マグネットロールを収容し、現像剤を保持して搬送する円筒状の現像剤保持体と、を備えた現像部材と、
トナー及び磁性キャリアを含む二成分現像剤が収容される現像剤収容室と、を有し、
現像領域において、前記マグネットロールによって前記現像剤保持体の周面上で該周面と垂直方向に作用する磁気吸引力の周方向の分布が、前記現像剤保持体の現像剤搬送方向における前記現像領域の上流端から下流端に向かって増加する勾配を有し、前記現像領域の上流端から該現像領域の中央位置までの増加量が、該中央位置から下流端までの増加量より大きくなるように、前記マグネットロールに複数の磁極が着磁されていることを特徴とする現像装置。
現像主磁極を含む複数の磁極が周方向に配列して着磁されたマグネットロールと、像保持体に対向して配置され、前記マグネットロールを収容し、現像剤を保持して搬送する円筒状の現像剤保持体と、を備えた現像部材と、
トナー及びキャリアを含む二成分現像剤が収容される現像剤収容室と、を有し、
現像領域において、前記マグネットロールによって前記現像剤保持体の周面上で該周面と垂直方向に作用する磁気吸引力の周方向の分布が、前記現像剤保持体の現像剤搬送方向における前記現像領域の中央位置から下流端までにピークを有し、前記現像領域の上流端から該現像領域の中央位置までは増加する勾配を有し、前記下流端における磁気吸引力が前記ピークにおける磁気吸引力の９０％以上となるように、前記マグネットロールに複数の磁極が着磁されていることを特徴とする現像装置。
前記マグネットロールは、前記現像領域内又は前記現像剤保持体の現像剤搬送方向における前記現像領域の中央位置より下流側に、現像主磁極を有し、
前記現像主磁極は、前記マグネットロールの周面上における該周面と垂直な方向の磁束密度の周方向の分布が、該現像主磁極のピーク値の８０％以上となる範囲の、該マグネットロールの中心角が１６度以下となるように、該マグネットロールに現像主磁極が着磁されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
静電電位の差による潜像が無端状の周面に形成される像保持体と、
該像保持体上の前記潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像装置と、
前記トナー像を、搬送される記録媒体に直接転写するか、又は中間転写体に一旦転写した後、搬送される記録媒体に転写する転写装置と、を有し、
前記現像装置は、請求項１から請求項３までのいずれかに記載の現像装置であることを特徴とする画像形成装置。