JP2014186220A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像ロールの周面上に現像剤が滞留するのを低減した状態で、現像ロールの周面上から現像剤を剥離する。
【解決手段】 現像ロール２２が有する磁石ロール２２ａに着磁された複数の磁極の内の第１の搬送磁極Ｎ１から、スリーブ２２ｂの回転方向における下流側に隣接して設けられ、第１の搬送磁極と異極性である吸着磁極Ｓ２までの、スリーブの周面上において現像剤に作用する磁気吸引力の分布を次のように設定する。第１の搬送磁極が設けられた位置から周方向における下流側に向かって磁気吸引力が減少し、減少する勾配が一旦増大した下流側で磁気吸引力が変化する勾配が小さくなって、現像剤をスリーブの周面上に保持することができない程度に磁気吸引力が低減された吸引力低減領域が存在する。該領域の下流側では、磁気吸引力が変化する勾配が増大して吸着磁極が設けられた位置まで磁気吸引力が増加するものとする。
【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ものである。

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、像保持体と対向するように現像装置が配置される。この現像装置が有する現像ロールの周面に現像剤の層が形成され、この現像剤層からトナーが像保持体に転移される。

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現像装置では、上記現像ロールとして、回転しないように固定支持された磁石ロールと、この周囲に回転可能に支持された円筒状のスリーブと、を有するものが広く用いられている。上記磁石ロールには周方向に複数の磁極が着磁されており、現像剤をスリーブの周面上に磁気的に吸着し、スリーブの回転によって現像剤を周方向に搬送するものとなっている。

上記スリーブ上に吸着された現像剤は、像保持体と対向する領域を通過して現像に供された後、スリーブの周面上から剥離され、これに代わって新たな現像剤がスリーブの周面上に供給される。現像剤のスリーブからの剥離は、例えば特許文献１に記載されているように、磁石ロールに着磁された２つの同極性の磁極間において行われる。つまり２つの同極性の磁極によって形成される反発磁界によって磁性粒子を含む現像剤を保持できない領域を形成し、この領域でスリーブの周面から現像剤を解放するものである。
一方、異極性の磁極間で現像剤の剥離を行うには、ブレード等を現像ロールの周面に接触するように配置し、又は近接して配置し、機械的に現像ロール上の現像剤を剥離することが考えられる。

特開平１１−１９４６１７号公報

本発明は、現像ロールの周面上に現像剤が滞留するのを低減した状態で、現像ロールの周面上から現像剤を剥離す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、 静電潜像が形成される像保持体と対向するように配置され、周方向に回転駆動される円筒状のスリーブと、 前記スリーブの内側に固定支持され、周方向に複数の磁極が設けられて、磁性材料を含む現像剤を磁気的な吸引力によって前記スリーブの周面上に保持する磁石ロールと、を有し、 前記磁石ロールに着磁された複数の磁極の内の第１の磁極から、前記スリーブの回転方向における下流側に隣接して設けられ、第１の磁極と異極性である第２の磁極までの、前記スリーブの周面上において現像剤に作用する磁気吸引力の分布が、前記第１の磁極が設けられた位置から周方向における下流側に向かって磁気吸引力が減少し、減少する勾配が一旦増大した下流側で磁気吸引力が変化する勾配が小さくなって、前記現像剤を前記スリーブの周面上に保持することができない程度に磁気吸引力が低減された吸引力低減領域があり、該領域の下流側で磁気吸引力が変化する勾配が増大して第２の磁極が設けられた位置まで磁気吸引力が増加するものである現像装置を提供する。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の現像装置において、 前記第１の磁極が設けられた位置から吸引力低減領域に至るまでの、前記スリーブの中心角が５０°以下であるものとする。

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、 前記吸引力低減領域は、前記スリーブの中心角で９０°以上の範囲に及ぶものとする。

請求項４に係る発明は、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において、 前記吸引力低減領域は、前記スリーブの周面の接線が鉛直となる位置の前後にわたって形成されているものとする。

請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４までのいずれかに記載の現像装置において、 前記磁石ロールに設けられた複数の磁極は、４極以上で偶数の磁極であり、前記吸引力低減領域の両側にある第１の磁極が設けられた位置と第２の磁極が設けられた位置との中心角は、他の磁極間の中心角より大きく設定されているものとする。

請求項６に係る発明は、請求項１から請求項５までのいずれかに記載の現像装置において、 現像剤を収容する現像剤収容部から前記スリーブの周面上に供給される現像剤は、重合製法によって形成されたトナーと、磁性キャリアとを含む二成分現像剤であるものとする。

請求項７に係る発明は、 無端状の周面に静電潜像が形成される像保持体と、
前記静電潜像にトナーを転移して現像する、請求項１から請求項６までのいずれかに記載の現像装置と、 前記像保持体上における現像で形成されたトナー像を、記録媒体に転写する転写手段と、 前記記録媒体上に転写されたトナー像を該記録媒体上に定着する定着手段と、を備え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、本発明の構成を備えていない現像装置と比較して、スリーブ上に現像剤が滞留するのを低減した状態でスリーブ上から現像剤を剥離することができる。

請求項２に係る現像装置では、本構成を備えていない現像装置と比較して、スリーブの回転速度が変動したときにスリーブから現像剤が剥離される位置の変動を抑制することができる。

請求項３に係る現像装置では、本構成を備えていない現像装置と比較して、スリーブから剥離された後、充分に攪拌される前に下流側の磁極によってスリーブ上に吸着される現像剤量を低減することができる。

請求項４に係る現像装置では、本構成を備えていない現像装置と比較して、スリーブの回転速度が変動したときにスリーブから現像剤が剥離される位置の変動を抑制することができる。

請求項５に係る現像装置では、本構成を備えていない現像装置と比較して、現像されたトナー像の濃度ムラを低減することが容易となる。

請求項６に係る現像装置では、本構成を備えていない現像装置と比較して、重合製法によるトナーを用いて高画質を得ることと、スリーブの負荷の変動を抑制することとの両立が容易となる。

請求項７に係る画像形成装置では、本構成を備えていない画像形成装置と比較して、画像の濃度ムラを抑制することができる。

本発明の一実施形態である画像形成装置の概略構成図である。 本発明の一実施形態であって、図１に示す画像形成装置で用いることができる現像装置の概略構成図である。 図２に示す現像装置が有す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の分布を示す概略図である。 図２に示す現像装置が有する現像ロールの周面上における磁束密度分布を示す概略図である。 従来の現像装置における問題点を説明するための概略断面図である。 従来の現像装置における問題点を説明するための拡大断面図である。 第１の搬送磁極から吸引力低減領域までの中心角と現像剤落下位置のずれ量との関係を示す図である。 実験に使用したテスト画像を示す図である。 吸引力低減領域の中心角と画像濃度差との関係を示す図である。

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、無端状となっており、回転駆動される対向ロール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、二つの支持ロール１７、１８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、対向ロール１５が駆動されることによって図中に示す矢印Ｘ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ロール１２が中間転写ベルト１１と接触し、対向ロールと１５と対向するように配置されている。
この二次転写ロール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１４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。

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。上記金属製基体は、電気的に接地されている。上記感光層は、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、照射された部分の帯電電位が減衰するものである。

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の周面と接触するように支持されたクリーニングブレードを備えるものである。クリーニングブレードの先端のエッジ部が感光体ドラム１の表面に接触し、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。

上記二次転写ロール１２は、対向ロール１５に中間転写ベルト１１を挟んで押し付けられ、対向ロール１５が回転駆動されることによって従動回転するものとなっている。そして、この二次転写ロール１２ａと対向ロール１７との間に二次転写電圧が印加され、転写用の電界を形成する。したがって、二次転写ロール１２と中間転写ベルト１１との間に記録シートが送り込まれると、この記録シートを挟み込んで搬送し、電界の作用によって中間転写ベルト上のトナー像を記録シート上に転写するものとなっている。

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を示す概略断面図である。
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２１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ロール２２と、上記現像剤収容室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２３及び第２のオーガ２４と、上記現像ロール２２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２５と、を備えている。

上記ハウジング２１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２１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２２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２１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含むトナーと、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、例えば粒径約３μｍ〜９μｍ、磁性キャリアは、体積平均粒径が２０〜５０μｍのものを使用することができる。また、トナーは、粉砕分級法、懸濁重合法、溶解懸濁法、乳化凝集法等、一般に知られている製法によって得られたものを用いることができるが、懸濁重合法で得られたトナー等、スリーブの表面に擦りつけられたときの摩擦力が小さいトナーを使用したときに、本発明の効果がより顕著に得られる。

上記第１のオーガ２３と第２のオーガ２４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２２の軸線に沿った方向に配置されている。これらのオーガ２３，２４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２３と第２のオーガ２４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。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２３，２４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。

上記現像ロール２２は、固定支持された磁石ロール２２ａ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るスリーブ２２ｂとを備えている。そして、磁石ロール２２ａに設けられた複数の磁極からの磁界によってスリーブ２２ｂの外周面に二成分現像剤を磁気的に吸着し、スリーブ２２ｂ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。

上記現像ロール２２と感光体ドラム１との間には、電源装置（図示しない）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２２とが対向する現像領域で電界を形成し、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。

上記層厚規制部材２５は、現像ロール２２の周面上に第１のオーガ２３で攪拌された現像剤が供給される領域より該現像ロール２２の回転方向における下流側に備えられており、スリーブ２２ｂ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２５は金属板からなり、スリーブ２２ｂ上に磁気的に吸着されている現像剤の通過量を規制し、スリーブ２２ｂ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。

図３は、上記現像ロール２２が備えるスリーブ２２ｂ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。
図３（ａ）の実線は、スリーブ２２ｂ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Ｖを示す。また、破線はスリーブ２２ｂの周面に沿った方向の磁束密度の分布Ｈを示す。一方、図３（ｂ）はスリーブ２２ｂの周面上における該周面と垂直な方向の磁気吸引力の分布Ｆを示すものである。また、図４は、上記スリーブ２２ｂの周面上における磁束密度分布を、横軸が周方向の位置を示すものとして表したものである。

この現像ロール２２が備える磁石ロール２２ａには、周方向に４つの磁極が着磁されており、スリーブ２２ｂが感光体ドラム１と対向する現像領域に現像磁極Ｓ１が設けられている。スリーブの回転方向における現像磁極Ｓ１の下流側には第１の搬送磁極Ｎ１が設けられている。また、現像磁極Ｓ１の上流側には、第２の搬送磁極Ｎ２が設けられ、さらにその上流側には第１のオーガ２３によって供給される現像剤を吸着する吸着磁極Ｓ２が設けられている。上記第１の搬送磁極Ｎ１からスリーブの回転方向に吸着磁極Ｓ２までの間隔は、他の磁極間のいずれよりも長くなっている。

このように着磁された磁石ロール２２ａを内側に有するスリーブ２２ｂの周面上における周面と垂直な方向の磁束密度分布Ｖは、図３（ａ）及び図４に示すように、磁極が設けられた位置付近でピーク値となり、吸着磁極Ｓ２と第２の搬送磁極Ｎ２との間、第２の搬送磁極Ｎ２と現像磁極Ｓ１との間、及び現像磁極Ｓ１と第１の搬送磁極Ｎ１との間では、磁極上のピーク値から磁束密度が急激に減少し、極性が反転して隣り合う磁極の位置に向かって磁束密度が増大する。第１の搬送磁極Ｎ１と吸着磁極Ｓ２との間では、第１の搬送磁極Ｎ１上でピーク値となる位置から下流側に向かって磁束密度が急激に減少し、その下流側で減少の勾配が緩やかになって磁束密度が小さい領域が形成されている。そして、下流側の吸着磁極Ｓ２に接近した部分では、第１の吸着磁極Ｎ１上とは逆極性となった磁束の密度が急激に増大し、吸着磁極Ｓ２上でピーク値を示すものとなっている。

一方、スリーブ２２ｂの周面上における接線方向の磁束密度分布Ｈは、磁極間でピーク値を示し、磁極上の位置に向かって磁束密度が減少して磁束の方向が反転する。第１の搬送磁極Ｎ１と吸着磁極Ｓ２との間では、それぞれの磁極上の位置から磁極間に向かって磁束密度が上昇して２つのピークが生じ、これらのピーク間では磁束密度が減少して磁束密度が小さい領域となる。

このような磁束密度分布となった現像ロール２２のスリーブ２２ｂ上において、該スリーブ２２ｂの周面と直角方向に作用する磁気吸引力の分布は、図３（ｂ）に示すように、吸着磁極Ｓ２上の位置から第２の搬送磁極Ｎ２、現像磁極Ｓ１を経て第１の搬送磁極Ｎ１上の位置まで、現像剤をスリーブ２２ｂ上に保持できる程度の磁気吸引力が連続して作用するものとなっている。そして、第１の搬送磁極Ｎ１上からスリーブの回転方向に向かって磁気吸引力は急激に減少し、吸着磁極Ｓ２上の位置までに、現像剤に重力が作用したとき又は重力と遠心力とが作用したときに現像剤をスリーブ２２ｂの周面上に保持することができない程度まで磁気吸引力が減少した領域が生じている。この領域は、スリーブ２２ｂの周面と垂直方向の磁束密度分布が第１の搬送磁極Ｎ１と吸着磁極Ｓ２との間で減少して緩やかな勾配となっている領域とほぼ一致している。

上記第１の搬送磁極Ｎ１上で垂直方向の磁束密度がピーク値となる位置から磁気吸引力が減少し、現像剤をスリーブ２２ｂの周面上に保持することができない領域にいたるまでの範囲Ｗ１は、図４に示すように現像ロール２２の中心角で約３０°となっている。また、磁気吸引力が減少し、現像剤をスリーブ２２ｂの周面上に保持することができない吸引力低減領域Ｗ２は、現像ロール２２の中心角で約１４０°に及ぶものとなっている。そして、現像剤をスリーブ２２ｂの周面上に保持することができない吸引力低減領域Ｗ２は、図３（ｂ）に示すように、現像剤に作用する重力がスリーブの周面に現像剤を押し付ける方向となる領域から、周面の接線方向に作用する位置つまりスリーブ２２ｂの周面の接線が鉛直となる位置を越えて、重力がスリーブから現像剤を剥離する方向に作用する領域にわたるものとなっている。

この現像装置２０では、第１のオーガ２３及び第２のオーガ２４で攪拌及び搬送された現像剤は、現像ロール２２の周面に向かって供給され、吸着磁極Ｓ２の磁界が及ぶ範囲でスリーブ２２ｂの周面上に吸着される。そして、スリーブ２２ｂの回転によって搬送され、第２の搬送磁極Ｎ２上を経て現像磁極Ｓ１が感光体ドラム１と対向する現像領域に至る。この現像領域で感光体ドラム１上の潜像に現像剤中のトナーが転移し、感光体ドラム１上にトナー像が形成される。

現像領域を通過した現像剤は、さらに搬送されて第１の搬送磁極Ｎ１上を通過し、第１の搬送磁極Ｎ１と吸着磁極Ｓ２と間で、磁気吸引力が現像剤をスリーブ２２ｂ上に保持することができない程度まで低減された吸引力低減領域Ｗ２に入る。この領域でスリーブ２２ｂ上の現像剤に遠心力が作用するとともに、現像剤に作用する重力が現像剤をスリーブから剥離する方向となる領域に至り、現像剤がスリーブ２２ｂの周面上から剥離されて、第１のオーガ２３によって現像剤が攪拌されている領域に落下する。そして、現像剤収容室２６，２７内で第１のオーガ２３及び第２のオーガ２４によって充分に攪拌及び搬送された後、スリーブ２２ｂ上に再び供給されて現像に供される。

上記のようにスリーブ２２ｂの周面上から現像剤が剥離されるとき、スリーブ２２ｂの周面上における磁気吸引力が急激に低減されていることによって現像剤がスリーブ２２ｂ上から剥離する位置がほぼ一定となる。
本件発明の構成を備えずに磁気吸引力の分布が徐々に低減されるものである現像装置では、図５に示すように、スリーブ１２２ｂの回転速度が変更され、回転速度が大きく遠心力が大きく作用するときには、図５中に符号Ａで示すようにスリーブ１２２ｂの回転方向における上流側で早期に現像剤が剥離される。回転速度が小さく遠心力の作用が小さいときには、図５中に符号Ｂで示すように下流側まで現像剤がスリーブ１２２ｂに吸着されたまま搬送されて、スリーブ１２２ｂの表面からの剥離が遅れる。そして、スリーブ１２２ｂの表面から現像剤が剥離されるのが遅れると、現像剤が下流側にある吸着磁極Ｓ２の近くまで搬送されて剥離されるので、剥離された現像剤が、オーガ１２３，１２４によって充分に攪拌されるまでに再びスリーブ１２２ｂ上に供給される虞が生じる。現像剤がオーガ１２３，１２４によって充分に攪拌されていないと現像剤中のトナー濃度が低下し、現像されたトナー像に濃度ムラが生じることになる。
本発明に係る現像装置では、第１の搬送磁極Ｎ１と吸着磁極Ｓ２との間で磁気吸引力が急激に減少していることによって、上記のような問題点が生じるのが抑制される。

また、スリーブ２２ｂから現像剤を剥離する領域において、現像剤に作用する重力が現像剤をスリーブの周面から剥離する方向に作用することによって、現像剤の剥離を重力と遠心力との合力によって行うことになり、遠心力の影響を低減して、剥離される位置の変動を抑制することが可能となる。
なお、スリーブ２２ｂの回転速度の変更は、例えば、トナー像を転写する記録シートの種類、厚さ等によってプロセス速度つまり画像形成時における感光体ドラム１、現像ロール２２、中間転写ベルト１１、定着ロール７等の駆動速度を変更するとき等において行われる。

また、上記現像装置２０では、スリーブ２２ｂの周面からの現像剤の剥離を異極性の磁極間で行うものとなっているので、同極性の磁極間で剥離するものと比較して現像剤の滞留を抑制することができる。そして、現像剤が滞留することによる画像欠陥の発生が、次に説明するように低減される。
図６（ａ）に示すように、２つの同極性の磁極を隣り合うように設け、これらの磁極間に生じる反発磁界によって現像剤をスリーブ２２２ｂの表面から剥離するものでは、図６（ａ）中に磁力線で示すように、２つの磁極間には反発磁界が生じ、現像剤に含まれる磁性粒子が存在しにくくなる領域Ｃが生じる。スリーブ２２２ｂ上に保持されて搬送されてきた現像剤が、上記領域Ｃに送り込まれることによってスリーブ２２２ｂの表面から離れ、現像剤収容室に戻されるものであるが、上記領域に至る直前で磁性粒子に搬送方向への移動を押しとどめようとする力が反発磁界によって生じる。このため、図６（ｂ）に示すように、反発磁界が作用する上記領域の直前で現像剤２３０が滞留し、スリーブ２２２ｂ上で継続して搬送される現像剤によって滞留量が増加してゆく。この滞留した現像剤２３０の集合体には、反発磁界による押し留めようとする力Ｆ１と駆動されるスリーブ２２２ｂの周面との摩擦によってスリーブの回転方向に搬送しようとする力Ｆ２とが作用する。そして、滞留量が増大すると突然に滞留した現像剤の集合体が崩れ、スリーブ２２２ｂの表面から剥離される。このようにスリーブの表面上で滞留する現像剤量が急変すると、滞留している現像剤２３０とスリーブ２２２ｂの表面との間に作用している摩擦力が急変し、スリーブ２２２ｂの駆動負荷が変動する。駆動負荷が変動すると、スリーブ２２２ｂの回転速度にムラが発生して画像に濃度ムラが生じることがある。
これに対し、異極性の磁極間で現像剤をスリーブから剥離する現像装置では、上記のような現像剤の滞留が生じないので、現像剤の滞留は生じにくく、スリーブの回転ムラによる画像欠陥が抑制される。

また、トナーとして例えば重合製法によるトナーのように、スリーブの周面との摩擦が小さいトナーを用いると、反発磁界が作用する領域の直前で滞留する現像剤が増加する。反発磁界による現像剤の移動を押し留めようとする力に対して、現像剤がスリーブの表面上で滑りやすく、多くの現像剤が滞留するものである。このように多量の現像剤が滞留することによって濃度ムラが生じ易くなるが、異極性の磁極間でスリーブから現像剤を剥離することによって重合製法によるトナーを用いる場合において顕著に生じる課題を有効に解決することが可能となる。

次に、本発明の実施形態である現像装置２０における第１の搬送磁極Ｎ１が設けられた位置からスリーブ２２ｂの回転方向に吸引力低減領域Ｗ２に至るまでのスリーブ２２ｂの中心角Ｗ１と、剥離された現像剤の落下位置のずれ量との関係を調査したる実験の結果について説明する。
上記第１の搬送磁極Ｎ１が設けられた位置は、第１の搬送磁極Ｎ１の中心であって、スリーブ２２ｂの表面と直角方向の磁束密度がピーク値となる位置である。また、吸引力低減領域Ｗ２は、スリーブ２２ｂの周面上に現像剤を保持することができない程度に磁気吸引力が低減された領域であり、その領域を下方に向けたときにスリーブ２２ｂ上の現像剤が重力で落下してスリーブ２２ｂ上に保持することができない領域とする。
上記第１の搬送磁極が設けられた位置からスリーブ２２ｂの回転方向に吸引力低減領域Ｗ２に至るまでのスリーブ２２ｂの中心角Ｗ１が、第１の搬送磁極Ｎ１の着磁の状態によって異なる複数の磁石ロールを製作し、上記実施の形態の現像装置２０内でスリーブ２２ｂを回転駆動する。そして、スリーブ２２ｂ上への現像剤の供給及びスリーブ２２ｂ上からの剥離を行って現像剤が落下する位置を調査した。スリーブ２２ｂの回転速度は、この現像装置２０が使用されるときの最大速度とその１／３の速度で駆動し、双方の速度で現像剤が落下する位置の差を計測している。
なお、現像剤が落下する位置は、第１のオーガ２３の外周縁の最も高い位置とする。

上記のような実験の結果は、図７に示すように、第１の搬送磁極が設けられた位置から吸引力低減領域Ｗ２に至るまでの中心角Ｗ１が、２０°〜５０°までの領域では、スリーブ２２ｂの回転速度を変更しても現像剤が落下する位置のずれは１ｍｍ以下と小さい値となっているが、５０°〜６０°の範囲でずれ量が急増する傾向が認められる。
落下位置及び落下位置のずれ量は、スリーブの径、回転速度、使用する現像剤等によって変動する可能性はあるが、これらの要因が変化しても、磁性現像剤で現像する現像装置において用いる一般的なパラメータの範囲内であれば、ほぼ同様の傾向が生じる。

一方、吸引力低減領域Ｗ２の広さと、剥離された現像剤に下流側の吸着磁極Ｓ２が与える影響との関係についても調査する実験を行っている。
この実験では、第１の搬送磁極Ｎ１と吸着磁極Ｓ２の位置を変えて、これらの磁極間で生じる吸引力低減領域Ｗ２が異なる複数の磁石ロールを製作し、上記実施の形態の現像装置２０内に組み込んでテスト画像の現像を繰り返し行った。このとき、スリーブ２２ｂの回転速度は、この現像装置が使用されるときの最低速度に設定する。
現像するテスト画像は、図８（ａ）に示すように、画像を形成する方向つまり記録シートを搬送する方向の前半部には搬送方向に長い帯画像３１を形成し、後半部に上記帯画像より広い幅で印字率３０％の中間調画像３２つまりトナーを転移する部分の面積率が３０％となる画像を形成する。そして、図８（ｂ）に示すように帯画像の後方部分３２ａにおける中間調画像の濃度と、帯画像３１がない部分の中間調画像３２ｂの濃度とに差が生じたときに、これらを比較する。

上記のような実験の結果は、図９に示すように、吸引力低減領域Ｗ２がスリーブ２２ｂの中心角で、９０°以上であると、帯画像の後方部分と帯画像がない位置の後方部分との濃度差は、生じないか極わずかであるのに対し、吸引力低減領域Ｗ２がスリーブ２２ｂの中心角で、９０°以下となると濃度差が顕著に表れる。つまり、吸引力低減領域Ｗ２が９０°以下となると、スリーブ上から剥離された現像剤が下流側の吸着磁極の影響を受けて、第１のオーガ２３の攪拌域に取り込まれる前にスリーブ２２ｂに供給されてしまうものと考えられる。
このような濃度差が生じる程度は、現像装置における現像ロール、オーガ等の配置等によって変動する可能性はあるが、これらの要因が変化してもほぼ同様の傾向が生じるものと推定される。

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２２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。

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、 １２：二次転写ロール、 １３：二次転写位置、 １４：排紙保持部、 １５：対向ロール、 １６：調整ロール、 １７，１８：支持ロール、
２０：現像装置、 ２１：ハウジング、 ２２：現像ロール、 ２２ａ：磁石ロール、 ２２ｂ：スリーブ、 ２３：第１のオーガ、 ２４：第２のオーガ、 ２５：層厚規制部材、 ２６，２７：現像剤収容室、 ２８：隔壁、
１２０：現像装置、 １２２：現像ロール、 １２２ａ：磁石ロール、 １２２ｂ，２２２ｂ：スリーブ、 １２３：第１のオーガ、 １２４：第２のオーガ、 ２３０：現像剤、
Ｓ１：現像磁極、 Ｓ２：吸着磁極、 Ｎ１：第１の搬送磁極、 Ｎ２：第２の搬送磁極、
Ｖ：スリーブ２２ｂの周面上における周面と垂直な方向の磁束密度分布、
Ｈ：スリーブ２２ｂの周面上における周面の接線方向の磁束密度分布、
Ｆ：スリーブ２２ｂの周面上において周面と垂直な方向に作用する磁気吸引力

Claims (7)

1. 静電潜像が形成される像保持体と対向するように配置され、周方向に回転駆動される円筒状のスリーブと、
   前記スリーブの内側に固定支持され、周方向に複数の磁極が設けられて、磁性材料を含む現像剤を磁気的な吸引力によって前記スリーブの周面上に保持する磁石ロールと、を有し、
   前記磁石ロールに着磁された複数の磁極の内の第１の磁極から、前記スリーブの回転方向における下流側に隣接して設けられ、第１の磁極と異極性である第２の磁極までの、前記スリーブの周面上において現像剤に作用する磁気吸引力の分布が、前記第１の磁極が設けられた位置から周方向における下流側に向かって磁気吸引力が減少し、減少する勾配が一旦増大した下流側で磁気吸引力が変化する勾配が小さくなって、前記現像剤を前記スリーブの周面上に保持することができない程度に磁気吸引力が低減された吸引力低減領域があり、該領域の下流側で磁気吸引力が変化する勾配が増大して第２の磁極が設けられた位置まで磁気吸引力が増加するものであることを特徴とする現像装置。
2. 前記第１の磁極が設けられた位置から吸引力低減領域に至るまでの、前記スリーブの中心角が ５０°以下であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記吸引力低減領域は、前記スリーブの中心角で９０°以上の範囲に及ぶものであ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。
4. 前記吸引力低減領域は、前記スリーブの周面の接線が鉛直となる位置の前後にわたって形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の現像装置。
5. 前記磁石ロールに設けられた複数の磁極は、４極以上で偶数の磁極であり、前記吸引力低減領域の両側にある第１の磁極が設けられた位置と第２の磁極が設けられた位置との中心角は、他の磁極間の中心角より大きく設定されていることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の現像装置。
6. 現像剤を収容する現像剤収容部から前記スリーブの周面上に供給される現像剤は、重合製法によって形成されたトナーと、磁性キャリアとを含む二成分現像剤であることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載の現像装置。
7. 無端状の周面に静電潜像が形成される像保持体と、
   前記静電潜像にトナーを転移して現像する、請求項１から請求項６までのいずれかに記載の現像装置と、
   前記像保持体上における現像で形成されたトナー像を、記録媒体に転写する転写手段と、
   前記記録媒体上に転写されたトナー像を該記録媒体上に定着する定着手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。

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