JP2016012008A - 現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像の精度を維持して印刷速度を向上しながらも、トナーの飛散を抑制する現像装置の提供。【解決手段】対向領域Ｏより下流側において前記現像剤担持体１５と対向して配置された現像剤収納部材１６を有し、現像剤担持体１５は、複数の磁極Ｐ６、Ｐ７、Ｐ８、Ｐ９を有するマグネットローラ１５ａと、前記マグネットローラ１５ａに回転可能に支持された現像スリーブ１５ｂとを有し、前記複数の磁極は、前記対向領域Ｏに配置された第１磁極Ｐ６と、前記第１磁極Ｐ６よりも前記回転方向Ｄにおいて下流側に配置された第２磁極Ｐ７と、前記第２磁極Ｐ７よりも前記回転方向Ｄにおいて下流側に配置された第３磁極Ｐ８と、を有し、前記現像剤収納部材１６は、前記第３磁極Ｐ８と対向する位置における前記現像剤担持体１５との距離Ｌ３が前記第２磁極Ｐ７と対向する位置における前記現像剤担持体１５との距離Ｌ２よりも大きい。【選択図】図４

Description

本発明は、像担持体に現像剤を供給して該像担持体上の潜像を顕像化する現像装置、当該現像装置を有するプロセスカートリッジ及び前記現像装置を有する画像形成装置に関する。

電子写真式の画像形成装置で使用される現像装置において、磁性キャリアと磁性あるいは非磁性のトナーを混合した二成分系現像剤を用いた現像装置が知られている。
こうした現像装置において、現像剤を感光体へと搬送させるために、内部に磁石を設けられた現像ローラを用いる技術が知られている（例えば特許文献１参照）。

近年では、電子写真式印刷装置の高速化、トナーのリサイクル性、現像剤の長寿命化などの要請に伴い、上述のような現像装置を用いて、現像装置からのトナーの飛散を抑える技術が望まれている。

しかしながら、印刷速度の向上のために、感光体の回転速度とともに現像ローラの回転速度を速めると、現像剤供給量が減少して画像の精度が落ちてしまう懸念がある。
そこで、現像ローラを複数配置して、現像剤供給量を増加させることが考えられるが、現像ローラの増加による現像剤の搬送距離の増加や、現像ローラ間での現像剤の受け渡しにより、トナーの飛散防止性能が十分ではないという懸念がある。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、画像の精度を維持して印刷速度を向上しながらも、トナーの飛散を抑制する現像装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明における現像装置は、外周面に静電潜像が形成される像担持体に対向して配置され、担持した現像剤を回転によって前記像担持体に供給する現像剤担持体と、前記現像剤担持体の回転方向において前記現像剤担持体が前記像担持体に対向した対向領域より下流側において前記現像剤担持体と対向して配置された現像剤収納部材と、を有し、前記現像剤担持体は、複数の磁極を有するマグネットローラと、前記マグネットローラに回転可能に支持された現像スリーブとを有し、前記複数の磁極は、前記対向領域に配置された第１磁極と、前記第１磁極よりも前記回転の方向において下流側に配置された第２磁極と、前記第２磁極よりも前記回転の方向において下流側に配置された第３磁極と、を有し、前記現像剤収納部材は、前記第３磁極と対向する位置における前記現像剤担持体との距離が前記第２磁極と対向する位置における前記現像剤担持体との距離よりも大きい。

本発明によれば、画像の精度を維持して印刷速度を向上しながらも、トナーの飛散を抑制することができる。

本発明の実施形態にかかる現像装置を有する画像形成装置の全体構成の一例を示す図である。 本発明の実施形態にかかる現像装置の構成の一例を示す図である。 図２に示した現像装置の構成の一例を示す斜視図である。 図２に示した現像剤担持体の構成の一例を示す図である。 図２に示した現像装置の動作の一例を示す図である。 現像剤担持体を複数有する現像装置の従来例を示す図である。

図１に、本実施形態における画像形成装置の全体構成の概略を示す。
本実施形態において、画像形成装置１００は、原稿画像を読み取るスキャナとしての読取装置２と、読取装置２に原稿を自動給紙する原稿自動搬送装置１２１とを備えている。
画像形成装置１００はまた、記録媒体としての用紙Ｐに画像を形成する画像形成部４と、画像形成部４に用紙Ｐを供給する給紙装置３とを備えている。

画像形成装置１００はまた、画像を形成された用紙を外部に排出する排紙部７を有している。

画像形成装置１００はまた、筐体１０１内に、転写体たる無端状の中間転写ベルト１４７を備えた転写手段たる転写ユニット２６と、画像形成部４の下方に位置する露光手段としての光書込みユニットたる光走査装置５５とを有している。
画像形成装置１００はまた、用紙Ｐを搬送し、中間転写ベルト１４７に担持されているトナー像を、中間転写ベルト１４７とのニップ部である２次転写位置Ｎでその用紙Ｐに転写する２次転写手段である転写搬送手段５を有している。
画像形成装置１００はまた、２次転写後の中間転写ベルト１４７を清掃する中間転写ベルトクリーニング装置８４を有している。
画像形成装置１００はまた、給紙装置３から供給された用紙Ｐを所定のタイミングで２次転写位置Ｎに送り出すレジストローラ対１４５を有している。
画像形成装置１００はまた、２次転写位置Ｎを通過してトナー像を担持し、転写搬送手段５によって搬送されてきた用紙Ｐにそのトナー像を定着する定着ユニット６を有している。

また、画像形成装置１００は上記の各画像形成装置１００に備えられた機構の動作を制御するための制御部９３を有している。
制御部９３は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、メインメモリ（ＭＥＭ−Ｐ）、ノースブリッジ（ＮＢ）、サウスブリッジ（ＳＢ）を有している。
また、制御部９３は、ＡＧＰ（Ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｏｒｔ）バス、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ローカルメモリ（ＭＥＭ−Ｃ）を有している。
また、制御部９３は、ＨＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＰＣＩバス、ネットワークＩ／Ｆを有している。

ＣＰＵは、メインメモリに記憶されたプログラムに従って、データを加工・演算したり、上述した各部の動作を制御したりするものである。メインメモリは制御部９３の記憶領域としてはたらき、画像形成制御部９３の各機能を実現させるプログラムやデータを記憶する。あるいはこのプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、ＦＤ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。

ローカルメモリ（ＭＥＭ−Ｃ）は、コピー用画像バッファ及び符号バッファとして用いる。ＨＤは、画像データの蓄積、印刷時に用いるフォントデータの蓄積、フォームの蓄積を行うためのストレージである。ＨＤＤは、ＣＰＵの制御にしたがってＨＤに対するデータの読み出し又は書き込みを制御する。ネットワークＩ／Ｆは、通信ネットワークを介して情報処理装置等の外部機器と情報を送受信する。

画像形成制御部９３は、通信ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御するための通信制御手段として動作する。
画像形成制御部９３はまた、上位装置からの画像データを光走査装置５５に送る画像データ処理手段としても動作する。

読取装置２は、原稿自動搬送装置１２１によって搬送されて、コンタクトガラス１２２に乗せられた原稿を光学的に読み取ることによりＲＧＢ画像情報を生成する。具体的には、読取装置２は原稿に光を当ててその反射光をＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）、またはＣＩＳ（Ｃｏｎｔａｃｔ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）などの読取センサで受光することによってＲＧＢ画像情報を読み取る。なお、ＲＧＢ画像情報とは、用紙Ｐに形成される画像を表す情報であり、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色の明度を含むものである。

給紙装置３は、筐体１０１内で用紙Ｐを収納する複数の給紙カセット１３２と、給紙カセット１３２に収納されている用紙Ｐをレジストローラ対１４５に向けて搬送するための複数の給送ローラ１３１と、を有している。給紙装置３はまた、用紙Ｐを筐体１０１外から供給する手差し給紙手段としての図示しない手差給紙装置と、手差給紙装置から用紙Ｐをレジストローラ対１４５に向けて搬送する図示しない手差し給紙ローラとを有している。

画像形成部４は、用紙Ｐに画像を形成するための、４つのプロセスカートリッジたるプロセスユニット４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４ＢＫを有している。
プロセスユニット４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４ＢＫはそれぞれ、図中時計方向であるA方向に回転する回転体としての像担持体たるドラム状の感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０ＢＫを有している。各感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０ＢＫはいずれも、その表面たる外周面に、光走査装置５５が射出する走査光の被走査面である感光層が形成されている。
プロセスユニット４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４ＢＫはまたそれぞれ、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０ＢＫの周囲にA方向上流に設けられた、帯電装置４３Ｙ、４３Ｃ、４３Ｍ、４３ＢＫを有している。
プロセスユニット４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４ＢＫはまたそれぞれ、現像手段としての現像装置４２Ｙ、４２Ｃ、４２Ｍ、４２ＢＫと、転写ユニット２６に備えられた１次転写手段としての１次転写ローラ４７５Ｙ、４７５Ｃ、４７５Ｍ、４７５ＢＫとを有している。
プロセスユニット４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４ＢＫはまたそれぞれ、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０ＢＫの表面電位を検出する表面電位検知手段としての表面電位センサである図示しない電位センサを有している。
プロセスユニット４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４ＢＫは、光走査装置５５によって感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０ＢＫに潜像を形成し、現像装置４２Ｙ、４２Ｃ、４２Ｍ、４２ＢＫを用いて現像することで、イエロー、シアン、マゼンタ、黒の各色のトナー像を形成する。

中間転写ベルト１４７は、伸びの少ないポリイミド樹脂に、電気抵抗を調整するためのカーボン粉末を分散させたものを用いている。中間転写ベルト１４７は、図示しない駆動源によって図１中B方向に回転するように駆動される駆動ローラ４７１と、駆動ローラ４７１と同一方向に回転する従動ローラ４７２及び２次転写ローラ４７３とに巻きかけられている。

転写搬送手段５は、２次転写ローラ４７３に対向して設けられた２次転写対向ローラ４７４を有している。
転写搬送手段５は、２次転写位置Ｎにおいて、２次転写対向ローラ４７４が中間転写ベルト１４７に当接して、ニップ部を形成している。
転写搬送手段５は、２次転写位置Ｎにおいて、２次転写対向ローラ４７４と２次転写ローラ４７３との間に中間転写ベルト１４７を用紙Ｐとともに挟みこみ、２次転写バイアスをかけて中間転写ベルト１４７表面のトナー像を用紙Ｐに転写する。
このとき２次転写バイアスとしては、中間転写ベルト１４７の表面に帯電されている静電荷とは逆の電荷を付与する。
２次転写対向ローラ４７４は、２次転写位置Ｎにおいて２次転写を行った後の用紙Ｐを定着ユニット６まで搬送する。

定着ユニット６は、熱源を内部に有する加熱ローラ１６１と、加熱ローラ１６１に巻き掛けられた定着ベルト１６４と、加熱ローラ１６１とともに定着ベルト１６４を巻き掛けた定着ローラ１６２とを有している。定着ユニット６はまた、定着ローラ１６２との間で定着ベルト１６４に圧接し圧接部である定着部としての定着ニップを形成する加圧ローラ１６３を有している。加熱ローラ１６１と、定着ベルト１６４と、定着ローラ１６２とは、定着ベルト１６４が無端移動するベルトユニットを構成している。定着ユニット６は、トナー像を担持した用紙Ｐを定着ニップに通すことで、熱と圧力との作用により、担持したトナー像を転写紙の表面に定着するようになっている。
加熱ローラ１６１は、アルミニウム製の円筒ローラと、円筒外周に形成されたシリコーンゴム層と、円筒内部に配設された発熱器としてのハロゲンヒータとを有している。

排紙部７は、対向して配設された１対の排紙ローラ１７１と、用紙Ｐの両面に画像を形成するために用紙Ｐの表裏を反転してレジストローラ対１４５まで搬送する両面ユニット１７３とを有している。

制御部９３は、上述の画像形成装置１００に備えられた読取装置２、給紙装置３、画像形成部４、転写搬送手段５、定着ユニット６、排紙部７及びそれらを構成する各部材の動作の制御を行う。
かかる構成において、制御部９３は、送受信機構、画像形成情報生成機構、画像形成制御機構、記憶・読出処理機構、記憶機構の各機構として機能する。

次に、本実施形態における画像形成装置１００の現像装置４２Ｙ、４２Ｃ、４２Ｍ、４２ＢＫの構成について説明する。ここで図２は、本実施形態における現像装置４２Ｙ、４２Ｃ、４２Ｍ、４２ＢＫの構成のうち、特にイエローのトナーを用いる現像装置４２Ｙを拡大して示した図である。
なお、現像装置４２Ｃ、４２Ｍ、４２ＢＫの各構成は、現像装置４２Ｙと同様の部分については説明を適宜省略する。

現像装置４２Ｙは、図２に示すように、現像装置４２Ｙの本体の筐体を形成した現像ケース２０と、現像装置４２Ｙの本体内にトナーＴを供給するトナータンク４２２と、を有している。
現像装置４２Ｙはまた、現像装置４２Ｙの本体内に収納されたトナーＴと磁性キャリアとが混合された２成分現像剤たる現像剤Ｙと、現像ケース２０の下側の部分を構成する現像剤収納部材たる現像下部ケース１６とを有している。
現像装置４２Ｙはまた、感光体４０Ｙに対向して配置され、担持した現像剤Ｙを回転によって感光体４０Ｙに供給する現像剤担持体たる上部現像ローラ１４と下部現像ローラ１５と、を有している。
現像装置４２Ｙはまた、現像剤Ｙを攪拌するための楕円板８と、攪拌された現像剤ＹをＥ方向の回転によって上部現像ローラ１４へと供給するパドル１１と、トナータンク４２２からのトナー補給量を制御するためのトナー濃度センサー４２７と、を有している。
現像装置４２Ｙはまた、図３に示すように、上部現像ローラ１４に対向して配置され、上部現像ローラ１４上に担持されるトナーＴの層厚を規制するためのドクターブレード１３と、下部現像ローラ１５の端部に配置されたサイドシール４２１とを有している。

トナータンク４２２は、トナーＴを補給するためのトナー補給ローラ４２６を有している。
トナー補給ローラ４２６は、トナー濃度センサー４２７の出力値からトナー供給量の適正量を決定し、トナーＴを供給する。このときトナー補給ローラ４２６は、トナー補給手段としての機能を有している。

上部現像ローラ１４は、複数の固定磁極である第１上部磁極Ｐ１と、第２上部磁極Ｐ２と、第３上部磁極Ｐ３と、第４上部磁極Ｐ４と、第５上部磁極Ｐ５と、を有するマグネットローラ１４ａを有している。
上部現像ローラ１４はまた、マグネットローラ１４ａを取り巻くように、マグネットローラ１４ａにＣ方向に回転可能に支持されたアルミ製の現像スリーブたるアルミスリーブ１４ｂを有している。

下部現像ローラ１５は、複数の固定磁極である第１下部磁極Ｐ６と、第２下部磁極Ｐ７と、第３下部磁極Ｐ８と、第４下部磁極Ｐ９と、を有するマグネットローラ１５ａを有している。
下部現像ローラ１５はまた、マグネットローラ１５ａを取り巻くように、マグネットローラ１５ａにＤ方向に回転可能に支持されたアルミ製の現像スリーブたるアルミスリーブ１５ｂを有している。
第１磁極たる第１下部磁極Ｐ６は、下部現像ローラ１５において、感光体４０Ｙに対向した対向領域Ｏに設置され、以下、第２下部磁極Ｐ７、第３下部磁極Ｐ８、第４下部磁極Ｐ９、の順に、Ｂ方向に沿って順に配置されている。

現像下部ケース１６は、下部現像ローラ１５の下方に、少なくとも第２下部磁極Ｐ７と第３下部磁極Ｐ８とに対向する領域を含むように設置されている。
言い換えると現像下部ケース１６は、下部現像ローラ１５の対向領域Ｏに隣り合う位置でＤ方向の下流に、下部現像ローラ１５に対向するように配置されている。
第３下部磁極Ｐ８と対向する位置における下部現像ローラ１５と現像下部ケース１６との間の距離Ｌ３は、４ｍｍ以上、望ましくは４〜８ｍｍになるように配置され、このときのＤ方向に対する法線方向磁束密度は、２０ｍＴ以上、望ましくは２０〜８０ｍＴである。
第２下部磁極Ｐ７と対向する位置における下部現像ローラ１５と現像下部ケース１６との間の距離Ｌ２は、０．５〜２ｍｍになるように配置され、このときのＤ方向に対する法線方向磁束密度は、１１０〜１４０ｍＴである。
すなわち、下部現像ローラ１５と現像下部ケース１６との間の距離Ｌ３は、下部現像ローラ１５と現像下部ケース１６との間の距離Ｌ２よりも長くなるように配置されている。
現像下部ケース１６は、第２下部磁極Ｐ７と対向する位置と、第３下部磁極Ｐ８と対向する位置との間に段差部１６ａを有している。
段差部１６ａは、図４に示すように、第３下部磁極Ｐ８の磁場強度が法線方向における最も強い磁場強度の半値となる半値位置Ｐ８’よりもＤ方向上流側に配置されている。すなわち段差部１６ａは、現像下部ケース１６において第３下部磁極Ｐ８に対向する位置よりもＤ方向上流側にある。
なお、ここでは現像下部ケース１６は、段差部１６ａを有するとしたが、傾斜によってＬ３＞Ｌ２を満たすように配置されているとしても良い。

このような構成の画像形成装置１００において、複写を行うときには、原稿自動搬送装置１２１に原稿をセットし、図示しない操作パネルのスタートボタンを押下する。あるいは、原稿自動搬送装置１２１を上方に回動してコンタクトガラス１２２上に原稿を載置したうえで原稿自動搬送装置１２１を下方に回動して閉じ原稿を押さえた状態とし、スタートボタンを押下する。なお、原稿自動搬送装置１２１にセットされる原稿は、たとえば束状のシート原稿であり、コンタクトガラス１２２上にセットされる原稿は、たとえば本状に綴じられている片綴じ原稿である。画像形成装置１００をプリンタとして使用する場合には、画像形成装置１００に接続したＰＣ等の外部入力装置において画像形成を行う画像データを選択、入力等したうえで画像形成開始の操作を行う。
このように外部入力装置を用いて画像形成装置１００にＲＧＢ画像情報を入力する際には、送受信機構たる制御部９３はＲＧＢ画像情報を外部の情報処理装置等から受信する。

複写を行う場合であって、原稿を原稿自動搬送装置１２１にセットした場合には、セットした原稿がコンタクトガラス１２２上に送り出されてから読取装置２による原稿の読み取りが行われる。また、原稿をコンタクトガラス１２２上に載置したときにはスタートボタンの押下によって読取装置２による原稿の読み取りが行われる。読取装置２による原稿の読取では、画像データ処理手段として機能する画像形成情報生成機構たる制御部９３によってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像に対応したＲＧＢ画像情報が生成される。

生成されたＲＧＢ画像情報又は入力されたＲＧＢ画像情報に基づいて、画像データ処理手段として機能する制御部９３によって、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像を表現するためのトナーパターンが生成される。
具体的には、制御部９３はＲＧＢ画像情報に対して色空間変換処理を行うことによって、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色のトナー付着量を算出する。なお、制御部９３は、ＲＧＢ画像情報に対して色空間変換処理のほか、下色除去処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の公知の画像処理を実行してもよい。さらに、制御部９３は用紙上の全ての画素についてトナー付着量を算出し、用紙における位置とその位置に対応するトナー付着量を表す情報である画像形成情報を生成する。

これらのトナーパターンを用いて、画像形成部４においてイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成が行われる。
上述の構成のプロセスユニット４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４ＢＫが作動して、中間転写ベルト１４７上においてイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像が形成される。
画像形成情報が生成されると、制御部９３の制御によって給紙装置３が給紙処理を行う。具体的には、給紙装置３の給送ローラ１３１が給紙カセット１３２に収容されている用紙Ｐを１枚ずつ取り出し、給紙搬送経路１３３に載せる。給紙搬送経路１３３は、載せられた用紙Ｐをレジストローラ対１４５の方へ搬送する。搬送された用紙Ｐがレジストローラ対１４５に到達すると、中間転写ベルト１４７の表面に形成されたトナー像が２次転写ローラ４７３に到達するまでレジストローラ１４５が用紙Ｐを挟み込んで待機させる。そして、中間転写ベルト１４７の表面に形成されたトナー像が２次転写ローラ４７３に到達するタイミングで、レジストローラ１４５は２次転写ローラ４７３と２次転写対向ローラ４７４の間に用紙Ｐを送り込む。
このとき、まず、プロセスユニット４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４ＢＫは、制御部９３の制御によって感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０ＢＫに各トナーを付着させる作像処理を行う。具体的には、まずプロセスユニット４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４ＢＫにおいて、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０ＢＫが帯電装置４３Ｙ、４３Ｃ、４３Ｍ、４３ＢＫによって一様に帯電される。その後、光走査装置５５により、ＲＧＢ画像情報に基づいて感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０ＢＫの表面が走査・露光されて、被走査面上に静電潜像が形成される。

このとき特に感光体４０Ｙ上に形成された静電潜像を現像装置４２Ｙを用いて現像する方法について説明する。なお、感光体４０Ｃ、４０Ｍ、４０ＢＫについても同様の方法により現像を行うので説明は適宜省略する。
ＲＧＢ画像情報と、トナー濃度センサー４２７の出力値に応じて、トナータンク４２２からトナーＴが供給される。
供給されたトナーＴは、楕円板８によって現像装置４２Ｙ内の磁性キャリアＭと攪拌されて帯電し、現像剤ＹとしてＥ方向に回転するパドル１１によって上部現像ローラ１４の第３上部磁極Ｐ３に対向する位置に搬送される。パドル１１によって搬送された現像剤Ｙは、現像剤Ｙに含まれる磁性キャリアＭが固定磁極たる第３上部磁極Ｐ３の磁束密度によって引っ張られることで、上部現像ローラ１４の表面へと移動して保持される。このとき第３上部磁極Ｐ３は、現像剤汲み上げ極たる現像剤保持磁極として機能する。
上部現像ローラ１４の表面に移動した現像剤Ｙは、アルミスリーブ１４ｂのＣ方向への回転に応じて搬送され、第４上部磁極Ｐ４、第５上部磁極Ｐ５を経由するとき、ドクターブレード１３によって層厚を規制される。

現像剤Ｙは、その厚みをドクターブレード１３によって略均一化された状態で、感光体４０Ｙと対向して配置された第１上部磁極Ｐ１まで移動する。
第１上部磁極Ｐ１において、現像剤Ｙ中のトナーＴは、磁気ブラシ効果と感光体４０Ｙの帯電とによって、感光体４０Ｙの潜像が形成された部分へと移動する。トナーＴが感光体４０Ｙの表面に形成された潜像へ移動することで、感光体４０Ｙ上に形成された潜像はトナー像として現像される。
このとき、感光体４０Ｙへ移動しなかった現像剤Ｙは、アルミスリーブ１４ｂの回転に従って第２上部磁極Ｐ２を経て第３上部磁極Ｐ３へと移動する。

第３上部磁極Ｐ３において、上部現像ローラ１４の表面に付着していた現像剤Ｙは、下部現像ローラ１５に形成された第４下部磁極Ｐ９へと移動する。このとき第３上部磁極Ｐ３と第４下部磁極Ｐ９とは受け渡し磁極としての機能を有している。
また、下部現像ローラ１５において、パドル１１からも第３上部磁極Ｐ３に現像剤Ｙが移動される。
下部現像ローラ１５において、現像剤Ｙはアルミスリーブ１５ｂのＤ方向の回転に従って、感光体４０Ｙと再度、第１下部磁極Ｐ６において対向する。このとき、第１下部磁極Ｐにおいて、現像剤Ｙ中のトナーＴは、磁気ブラシ効果と感光体４０Ｙの帯電とによって、感光体４０Ｙの潜像が形成された部分へと移動する。トナーＴが感光体４０Ｙの表面に形成された潜像へ移動することで、感光体４０Ｙ上に形成された潜像はトナー像として現像される。
かかる上部現像ローラ１４と下部現像ローラ１５とを用いることで、トナーＴが感光体４０Ｙ表面に移動する機会が増加するから、画像印刷の高速化の要求によって、感光体４０Ｙの回転速度が向上した場合にも、安定してトナーＴを感光体４０Ｙに移動させる。

現像が終了した現像剤Ｙは、そのままＤ方向下流へと移動して、下部現像ローラ１５の第２下部磁極Ｐ７を経て、第３下部磁極Ｐ８を通過した後、下部現像ローラ１５から離れて、現像下部ケース１６に沿って移動し、パドル１１によって楕円板８へと戻る。
楕円板８へと戻った現像剤Ｙは、感光体４０Ｙへ移動して減少した分のトナーＴをトナータンク４２２から補充されて、再度攪拌されて上記工程を繰り返す。
また、ドクターブレード１３によって層厚が規制された後の現像剤Ｙは、フィン１０やスクリュー９によって攪拌された後、楕円板８へと戻されて、上記行程を繰り返す。

感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０ＢＫ上の潜像は、上述のように現像装置４２Ｙ、４２Ｃ、４２Ｍ、４２ＢＫの現像ローラ上に担持された各色のトナーによって現像されてトナー像として可視像化されると、転写制御機構の制御によって転写処理が行われる。感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０ＢＫ上のトナー像は、各１次転写ローラ４７５Ｙ、４７５Ｃ、４７５Ｍ、４７５ＢＫの作用によって反時計回りに回転駆動する中間転写ベルト１４７上に順次重ねて転写される。このときの各色の作像動作は、そのトナー像が中間転写ベルト１４７上の同じ位置に重ねて転写されるように、中間転写ベルト１４７の移動方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして実行される。１次転写終了後の感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０ＢＫは、図示しないクリーニング装置によってその表面がクリーニングされ、次の画像形成に備えられる。現像装置４２Ｙ、４２Ｃ、４２Ｍ、４２ＢＫ内のトナータンク４２２に充填されている各色のトナーＴは、必要性に応じて現像装置４２Ｙ、４２Ｃ、４２Ｍ、４２ＢＫに所定量補給される。

中間転写ベルト１４７上に重ね合わされた、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナー像は、中間転写ベルト１４７の反時計方向の回転に伴い、２次転写ローラ４７３との対向位置である２次転写ニップＮまで移動する。２次転写ニップＮにおいて、２次転写ローラ４７３と２次転写対向ローラ４７４によって用紙Ｐに２次転写され、用紙Ｐにフルカラー画像が担持される。このとき２次転写対向ローラ４７４は、トナーの正規の帯電極性である負極性とは逆の正極性の電圧が印加されるようになっており、負極性に帯電したトナーを引き付けることで、用紙Ｐ上にトナー像を転写する。

中間転写ベルト１４７と２次転写対向ローラ４７４との間に搬送されてきた用紙Ｐは、スタートボタンの押下により、給紙装置３の有する１つの給送ローラ１３１が選択されこの回転によって対応する給紙カセット１３２から繰り出されてフィードされたものである。ここでは給紙装置３を用いることとしたが、図示しない手差給紙装置から手差し給紙ローラの回転によって繰り出されてフィードされたものであっても構わない。用紙Ｐはレジストローラ１４５によって、センサによる検出信号に基づき、中間転写ベルト１４７上のトナー像の先端部が２次転写対向ローラ４７４に対向するタイミングで送り出されたものである。かかるフィード動作は、上述の原稿読取動作と略同時に開始される。

用紙Ｐは、すべての色のトナー像を転写され、担持すると、定着ユニット６に進入し、定着ベルト１６４と加圧ローラ１６３との間の定着ニップを通過する際、熱と圧力との作用により、担持したトナー像を定着され、用紙Ｐ上に良好なカラー画像が形成される。
定着ユニット６を通過した定着済みの用紙Ｐは、図示しない切換爪の態位に応じて、排紙ローラ１７１を経て画像形成装置１００の排紙口７４へ排出されるか、または両面ユニット１７３に進入して両面画像形成に備える。

画像形成された用紙Ｐは排紙ローラ１７１から画像形成装置１００の排紙口７４へ排出される。

一方、１次転写を終えた感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０ＢＫは、図示しないクリーニング装置によってこれに残留する転写残トナー等を除去されてクリーニングされ、次の画像形成に備える。また、２次転写を終えた中間転写ベルト１４７は、中間転写ベルトクリーニング装置８４によってこれに残留する残留トナー等を除去されてクリーニングされ、次の画像形成に備える。

かかる構成の現像装置において、印刷速度の向上のために、感光体の回転速度とともに現像ローラの回転速度を速めると、現像剤供給量が減少して画像の精度が落ちてしまう懸念がある。
また、現像ローラを複数配置した場合には、現像剤供給量が増加する一方で、現像ローラの増加による現像剤の搬送距離の増加や、現像ローラ間での現像剤の受け渡しにより、トナーの飛散が増大してしまう懸念がある。

そこで、図４に示す本実施形態における現像装置４２Ｙにおいては、現像下部ケース１６は、第３下部磁極Ｐ８と対向する位置における下部現像ローラ１５との距離Ｌ３が第２下部磁極Ｐ７と対向する位置における下部現像ローラ１５との距離Ｌ２よりも大きい。
かかる構成により、画像の精度を維持して印刷速度を向上しながらも、トナーの飛散を抑制している。

この点について詳しく説明する。
図６に示した構成のように、第３下部磁極Ｐ８がない場合には、現像剤Ｙは磁気ブラシ効果によるホッピングを期待できないため、下部現像ローラ１５と現像下部ケース１６との間で滞留してしまう。したがって、下部現像ローラ１５と現像下部ケース１６との間においてＤ方向への気流は生じない。
本実施形態における現像剤Ｙは、下部現像ローラ１５の第２下部磁極Ｐ７と第３下部磁極Ｐ８との間において、磁力線に従って磁気ブラシを形成し、下部現像ローラ１５と現像下部ケース１６との間をシールしている。
このようにシールされた状態で、アルミスリーブ１５ｂのＤ方向の回転により現像剤Ｙが移動すると、下部現像ローラ１５と現像下部ケース１６との間においてＤ方向に沿って気流が生じ、下部現像ローラ１５と現像下部ケース１６との間の空間が負圧になる。したがって、感光体４０Ｙと現像下部ケース１６との間の空隙Ｒにおいても、現像装置４２Ｙの内部へ向かう方向に気流が生じると考えられるため、空隙ＲからのトナーＴの飛散は抑制される。
また、第３下部磁極Ｐ８と対向する位置における下部現像ローラ１５との距離Ｌ３が、第２下部磁極Ｐ７と対向する位置における下部現像ローラ１５との距離Ｌ２よりも大きいから、現像剤ＹのＤ方向への移動によって気流が妨げられることが抑止ないし防止される。
かかる構成により、画像の精度を維持して印刷速度を向上しながらも、トナーの飛散を抑制している。

ここで、上部現像ローラ１４の端部と下部現像ローラ１５の端部とには、何れも固定磁極を設けていないため、現像剤Ｙがうまく搬送されない懸念がある。そこで、上部現像ローラ１４と、下部現像ローラ１５との両端には、現像剤Ｙの飛散を防止するため、本実施形態では、図３、図５に示すように、サイドシール４２１が設けられている。
かかる構成により、現像剤担持体の両端からの現像剤の流出を抑制して、画像の精度を維持して印刷速度を向上しながらも、さらにトナーの飛散を抑制する。

本実施形態では、現像下部ケース１６は、第２下部磁極Ｐ７と対向する位置と、第３下部磁極Ｐ８と対向する位置との間に段差部１６ａを有している。
段差部１６ａにより、Ｌ３とＬ２の差を傾斜のみによる場合よりさらに大きくとることができるとともに、段差部１６ａによって現像剤ＹがＤ方向と逆向きに移動することが抑止ないし防止される。
かかる構成によって、現像剤ＹのＤ方向への移動によって下部現像ローラ１５と現像下部ケース１６との間の気流が妨げられることがさらに抑止ないし防止されるから、画像の精度を維持して印刷速度を向上しながらも、さらにトナーの飛散を抑制する。

また、本実施形態では、段差部１６ａは、第３下部磁極Ｐ８の磁場強度のＤ方向上流側半値位置よりもＤ方向において上流側に位置している。
段差部１６ａの位置が、第３下部磁極Ｐ８の磁場強度のＤ方向上流側半値位置よりもＤ方向において上流側にあることにより、現像剤Ｙが下部現像ローラ１５から離間する位置がさらにＤ方向下流になるから、第３下部磁極Ｐ８への移動距離が大きくなる。
かかる構成によって、現像剤ＹのＤ方向への移動によって下部現像ローラ１５と現像下部ケース１６との間において気流が妨げられることがさらに抑止ないし防止されるから、画像の精度を維持して印刷速度を向上しながらも、さらにトナーの飛散を抑制する。

表１に第３下部磁極Ｐ８の回転方向Ｄに対する法線方向の磁束密度を５０ｍＴに設定したときの、第３下部磁極Ｐ８の磁場強度のＤ方向上流側半値位置における下部現像ローラ１５と現像下部ケース１６との間隔を変えた場合のトナーＴの飛散幅を示す。

表１から明らかなように、第３下部磁極Ｐ８の磁場強度のＤ方向上流側半値位置における、下部現像ローラ１５と現像下部ケース１６との距離を４ｍｍ以上にすることで、トナーＴの飛散を抑えている。
Ｌ３とＬ２の差をさらに大きくとることができるとともに、現像剤ＹのＤ方向への移動に伴って下部現像ローラ１５と現像下部ケース１６との間で現像剤Ｙが滞留することがないので、Ｄ方向の気流を妨げることがない。
かかる構成により、画像の精度を維持して印刷速度を向上しながらも、さらにトナーの飛散を抑制する。

表２に、第３下部磁極Ｐ８の回転方向Ｄに対する法線方向の磁束密度を変えた場合のトナーＴの飛散幅を示す。表２から明らかなように、第３下部磁極Ｐ８の回転方向に対する法線方向の磁束密度を２０ｍＴ以上とすることで、トナーＴの飛散を抑えることができる。
かかる構成により、画像の精度を維持して印刷速度を向上しながらも、さらにトナーの飛散を抑制する。

以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

例えば、本実施形態においては、現像剤は、トナーと磁性キャリアを用いた２成分現像剤であるとしたが、下部現像ローラ１５と現像下部ケース１６との間においてシール効果を期待できるものであれば、磁性トナーを用いた現像剤であっても良い。

また、本実施形態では、画像形成装置１００がＣ色、Ｍ色、Ｙ色、Ｋ色のトナーを用いて画像を形成するとしているが、Ｃ色、Ｍ色、Ｙ色、Ｋ色のトナーの他にクリアトナー、白色トナー等の特殊トナーを用いてもよい。

また、本実施形態においては、画像形成装置１００はＲＧＢ画像情報に基づいて画像を形成する処理が記載されているが、モノクロの画像を表す画像情報に基づいて画像を形成してもよい。

本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

４ 画像形成部
４Ｙ プロセスカートリッジ（プロセスユニット）
４Ｍ プロセスカートリッジ（プロセスユニット）
４Ｃ プロセスカートリッジ（プロセスユニット）
４ＢＫ プロセスカートリッジ（プロセスユニット）
１４ 上部現像ローラ
１５ 現像剤担持体（下部現像ローラ）
１５ａ マグネットローラ
１５ｂ 現像スリーブ（アルミスリーブ）
１６ 現像剤収納部剤（現像下部ケース）
１６ａ 段差部
４０Ｙ 像担持体（感光体）
４２Ｙ 現像装置
９３ 制御部
１００ 画像形成装置
４２２ トナータンク
Ａ 感光体の回転方向
Ｄ 現像剤担持体の回転方向
Ｌ２ 第２磁極Ｐ７に対向する位置における下部現像ローラ１５と現像下部ケース１６との間の距離
Ｌ３ 第３磁極Ｐ８に対向する位置における下部現像ローラ１５と現像下部ケース１６との間の距離
Ｏ 対向領域
Ｐ６ 第１磁極（第１下部磁極）
Ｐ７ 第２磁極（第２下部磁極）
Ｐ８ 第３磁極（第３下部磁極）
Ｐ９ 磁極（第４下部磁極）
Ｔ 現像剤（トナー）
Ｙ 現像剤

特開２００２−１８９３４９号公報

Claims (7)

1. 外周面に静電潜像が形成される像担持体に対向して配置され、担持した現像剤を回転によって前記像担持体に供給する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体の回転方向において前記現像剤担持体が前記像担持体に対向した対向領域より下流側において前記現像剤担持体と対向して配置された現像剤収納部材と、を有し、
   前記現像剤担持体は、複数の磁極を有するマグネットローラと、前記マグネットローラに回転可能に支持された現像スリーブとを有し、前記複数の磁極は、前記対向領域に配置された第１磁極と、前記第１磁極よりも前記回転方向において下流側の前記現像剤収納部剤に対向する位置に配置された第２磁極と、前記第２磁極よりも前記回転方向において下流側の前記現像剤収納部剤に対向する位置に配置された第３磁極と、を有し、
   前記現像剤収納部材は、前記第３磁極と対向する位置における前記現像剤担持体との距離が前記第２磁極と対向する位置における前記現像剤担持体との距離よりも大きい現像装置。
2. 請求項１に記載の現像装置において、
   前記現像剤収納部材は、前記第２磁極と対向する位置と、前記第３磁極と対向する位置との間に段差部を有することを特徴とする現像装置。
3. 請求項２に記載の現像装置において、
   前記段差部は、前記第３磁極の磁場強度の上流側半値位置よりも前記回転方向において上流側に位置していることを特徴とする現像装置。
4. 請求項１乃至３の何れか１つに記載の現像装置において、
   前記第３磁極の前記回転方向の法線方向の磁束密度は、２０ｍＴ以上であることを特徴とする現像装置。
5. 請求項１乃至４の何れか１つに記載の現像装置において、
   前記第３磁極と対向する位置における前記現像剤担持体と前記現像剤収納部材との間の距離は、４ｍｍ以上であることを特徴とする現像装置。
6. 請求項１乃至５の何れか１つに記載の現像装置を有するプロセスカートリッジ。
7. 請求項１乃至５の何れか１つに記載の現像装置を有する画像形成装置。

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