JP4939118B2

JP4939118B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4939118B2
Application number: JP2006162923A
Authority: JP
Inventors: 秀樹藤田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-06-12
Filing date: 2006-06-12
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2026-06-12
Also published as: JP2007333819A

Description

本発明は、像担持体上に形成された静電像に現像剤を付着させてトナー像を形成する現像装置を備えた、電子写真方式や静電記録方式によって画像形成を行う複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式の画像形成装置は、一般に、図２７に示すように像担持体としての電子写真感光体（以下、単に「感光体」という。）３０１を帯電装置３０２により帯電させる。帯電した感光体３０１を露光光学系３０３により入力画像情報に従って露光して、感光体３０１の周面に静電像（潜像）を形成する。この感光体３０１の周面上に形成された静電像を現像装置３０４で現像してトナー像を形成する。

そして、この感光体３０１上に形成されたトナー像を、転写装置３０５によって転写材Ｐに転写する。次いで、定着装置３０７でトナー像を転写材Ｐ上に定着した後、転写材Pを画像形成装置外に排出する。

又、転写工程後の感光体３０１の表面は、クリーニング装置３０６でクリーニングされる。更に、帯電前露光装置３０８により感光体３０１の表面の露光を行って、残留電荷を除去し、次の画像形成に備える。

このような電子写真方式の画像形成装置等に使用される現像装置３０４では、図２６に示すように、現像剤を担持搬送して感光体３０１に供給するために、通常、１個の現像剤担持体３４１が感光体３０１に対して接触又は一定の間隙を設けて配置されている。

ところで、近年、画像形成装置においては、更なる高速化が要求されているが、従来の１個の現像剤担持体を有する現像装置では、高速化の対応が容易ではなかった。

一般に、現像剤担持体３４１を、感光体３０１の回転速度（周速度）の１．５倍程度の速度（周速度）で回転させて現像を行う。１個の現像剤担持体３４１を有する現像装置３０４で高速化に対応するには、現像剤担持体３４１の回転速度を感光体３０１の回転速度の２倍程度にしなければならないことがある。なぜなら、現像剤担持体３４１の回転速度を上げなければ、現像剤の供給が不足し画像濃度が低下するからである。

しかしながら、現像剤担持体３４１の回転速度を増すと、現像剤担持体３４１の近傍の昇温によって、現像剤の融着、劣化などの問題が発生する虞がある。

このような問題に対処するために、図２４に示すように、同一色の現像のために複数の現像装置を備え、それぞれの現像装置で現像を行うものが提案されている。即ち、このように複数の現像装置を設けることによって、各現像装置の各現像剤担持体の回転速度を上げることなく画像形成装置の高速化に対応することが可能である。しかし、現像装置を複数使用するため、画像形成装置が大型化し、狭いオフィス等で使用し難くなることがある。

そこで、近年、画像形成装置の高速化と小型化の両立を図るために、複数の現像剤担持体として、特に２個の現像剤担持体を互いに近接させた構成をとる現像装置が提案されている。このような現像装置としては、特許文献１に記載されているものがある。特許文献１に記載される現像装置は、現像剤として磁性一成分現像剤を用いるものである。

更に説明すると、この現像装置では、図２２に示すように、現像剤を収納した現像剤収容部３４０の、感光体３０１と対向した開口部に、第１の現像剤担持体３４１と第２の現像剤担持体３４２とが近接して配置されている。

感光体３０１は図示矢印Ｒ２方向に回転し、第１の現像剤担持体３４１及び第２の現像剤担持体３４２は図示矢印Ｒ１方向に回転する。即ち、感光体３０１に対して第１の現像剤担持体３４１が近接している位置では、感光体３０１の移動方向と第１の現像剤担持体３４１の移動方向とは同じである。又、感光体３０１に対して第２の現像剤担持体３４２が近接している位置では、感光体３０１の移動方向と第２の現像剤担持体３４２の移動方向とは同じである。そして、第１の現像剤担持体３４１と第２の現像剤担持体３４２とが近接して対向する部分（以下「ＳＳ部」という。）では、第１の現像剤担持体３４１の移動方向と第２の現像剤担持体３４２との移動方向は逆方向である。

現像剤収容部３４０内の現像剤は、攪拌搬送部材３４５、３４６によって第２の現像剤担持体３４２の近傍に搬送され、更に第２の現像剤担持体３４２の図示矢印Ｒ１方向の回転に伴ってＳＳ部の近傍に送られる。ここで、現像剤がＳＳ部をすり抜ける際に、その層厚が第１の現像剤担持体３４１によって規制され、第２の現像剤担持体３４２の表面に現像剤層が形成される。この現像剤層は、感光体３０１との最近接点近傍でその一部が現像に供されるが、現像に供されなかった現像剤は、現像剤収容部３４０内に回収される。

一方、ＳＳ部の近傍まで搬送された現像剤のうち、第２の現像剤担持体３４２の表面に担持されなかった現像剤は、第１の現像剤担持体３４１の図示矢印Ｒ１方向の回転に伴って層厚規制部材３４４の近傍に搬送される。現像剤が層厚規制部材３４４と第１の現像剤担持体３４１との間の隙間をすり抜ける際に、その層厚が層厚規制部材３４４によって規制され、第１の現像剤担持体３４１の表面に現像剤層が形成される。この現像剤層は感光体３０１との最近接点近傍でその一部が現像に供されるが、現像に供されなかった現像剤は、第１の現像剤担持体３４１と第２の現像剤担持体３４２とが近接して対向するＳＳ部に送られる。ＳＳ部に送られた現像剤は、一部が現像剤収容部３４０内に回収され、残りは第２の現像剤担持体３４２へ移送され、第２の現像剤担持体３４２上の現像剤層の一部となる。

又、この現像装置では、現像剤残量検知センサで検知した現像剤残量情報に基づいて、現像剤補給容器から現像剤が現像剤収容部３４０内に補給される。

尚、２個の現像剤担持体を有する現像装置であって、現像剤としてトナーとキャリアとを備える二成分現像剤を用いる現像装置に関しては、特許文献２及び３に記載されるものが提案されている。

近年、画像形成装置においては、ランニングコストの低減の要請が強い。トナーとキャリアからなる二成分現像剤を使用する方式では、サービスパーソンによるキャリア交換の頻度が高くなることがある。このような点で、磁性トナーのみからなる一成分現像剤を使用する方式が優位である。更に、装置としても、現像剤のトナー濃度制御の機構が不要であるなどのため、磁性トナーのみなる一成分現像剤を使用する方式が優位である。
特開２０００−３０５３５２号公報特許第３５５２０１０号公報特開２０００−２１４６８６号公報

ところで、図２２に示すような、複数の現像剤担持体を有し、現像剤として磁性一成分現像剤を用いる現像装置では、次のような問題がある。即ち、第１の現像剤担持体３４１と第２の現像剤担持体３４２とが近接して対向するＳＳ部において、第１の現像剤担持体３４１の表面に担持される現像剤層と第２の現像剤担持体３４２の表面に担持される現像剤層とがカウンター方向で衝突する。そのため、ＳＳ部の近傍で現像剤の摺擦が発生する。

特に、画像形成装置が高速化されると、第１、第２の現像剤担持体３４１、３４２の回転速度も速くなる。これによって、ＳＳ部の近傍で現像剤のより激しい摺擦が発生する。

これにより、第１、第２の現像剤担持体３４１、３４２の表面温度が上昇し、現像剤が第１、第２の現像剤担持体３４１、３４２の表面に融着する等の不具合が発生する虞がある。

本発明者の研究によれば、ＳＳ部の近傍に滞留する現像剤が少ないほど、上述のような不具合は軽減される。しかし、従来、長期間安定してＳＳ部の近傍に滞留する現像剤が少ない状態を維持することは困難であった。

ここで、図２３に示すように、ＳＳ部で第１の現像剤担持体３４１により第２の現像剤担持体３４２上の現像剤の層厚を規制する代わりに、第２の現像剤担持体３４２に対しても板状の層厚規制部材２５０を配設して、現像剤の層厚を規制することが考えられる。これにより、ＳＳ部の近傍に滞留するトナーは存在しなくなる。しかし、このような構成とすると、装置の大型化を招き、又画質の劣化を生じ易くなることが分かった。画質が劣化する理由は、第２の現像剤担持体３４２上の現像剤層が厚くなり、現像剤の帯電量が低下するためであると考えられる。更に、第２の現像剤担持体３４２上の現像剤層が厚くなる理由は、第１の現像剤担持体３４１の回転作用がないこと、及び、第１の現像剤担持体３４２が内蔵する磁界発生手段が発生する磁力による作用がなくなるためであると考えられる。

又、図２５に示すように、２個の現像剤担持体３４１、３４２を互いに逆回転（図示矢印Ｒ１Ａ、Ｒ１Ｂ方向）させ、両者の最近接部であるＳＳ部の近傍に板状の層厚規制部材３４４、３５０をそれぞれ配設することが考えられる。このような構成においても、ＳＳ部の近傍に滞留するトナーは存在しなくなり、この部分での現像剤の摺擦も発生しなくなる。しかし、このような構成とした場合にも、上述の図２３に示すような現像装置と同様の事情により、同様の問題があることが分かった。

尚、上記特許文献２は、２個の現像剤担持体間で現像剤を受け渡すことを記載している。しかし、特許文献２の発明は、二成分現像剤を用いる現像装置に関するものである。特許文献２の発明は、複数の現像剤担持体を有し、磁性一成分現像剤を用いる現像装置において、ＳＳ部に滞留する現像剤が摺擦されることにより、現像剤担持体への融着等の問題があるとの認識を有していない。特許文献２の発明は、二成分現像剤を用いる現像装置における「現像剤の連れ回り」による画像濃度ムラ対策を主眼としたものである。

又、上記特許文献３は、２個の現像剤担持体間に電位差を設けることを記載している。しかし、特許文献３の発明は、二成分現像剤を用いる現像装置に関するものである。特許文献３の発明も上記同様に、複数の現像剤担持体を有し、磁性一成分現像剤を用いる現像装置において、ＳＳ部に滞留する現像剤が摺擦されることにより、現像剤担持体への融着等の問題があるとの認識を有していない。特許文献３の発明は、二成分現像剤を用いる現像装置における画像かぶり対策を主眼としたものである。

従って、本発明の目的は、複数の現像剤担持体を有し、磁性一成分現像剤を用いる現像装置を用いて装置の小型化を図り得ると共に、現像剤担持体間での摺擦による現像剤の劣化を低減することのできる画像形成装置を提供することである。

上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、表面が移動可能な像担持体と、磁性一成分現像剤を収容する現像剤収容部、及び前記現像剤収容部内から供給された磁性一成分現像剤を担持して前記像担持体と対向する現像領域へと搬送する回転可能な複数の現像剤担持体を備え、前記複数の現像剤担持体は、最近接位置において互いに逆方向に移動する隣り合う２個の現像剤担持体を含み、該隣り合う２個の現像剤担持体のうち前記像担持体の移動方向において上流側に位置する現像剤担持体によって下流側に位置する現像剤担持体上の現像剤量を規制するようになっている現像装置と、を有する画像形成装置において、非画像形成時に、前記隣り合う２個の現像剤担持体の最近接位置の近傍に滞留する磁性一成分現像剤に対して、該隣り合う２個の現像剤担持体のうち前記像担持体の移動方向において上流側に位置する現像剤担持体側へ転移させる力を適用する転移動作を行うようになっており、前記複数の現像剤担持体はそれぞれ磁界発生手段を内蔵しており、前記転移させる力は、前記隣り合う２個の現像剤担持体がそれぞれ内蔵する磁界発生手段のうち一方又は両方の発生する磁界分布を、画像形成時における磁界分布に対して変更することによって適用することを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、複数の現像剤担持体を有し、磁性一成分現像剤を用いる現像装置を用いて装置の小型化を図り得ると共に、現像剤担持体間での摺擦による現像剤の劣化を低減することができる。

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

実施例１
［画像形成装置の全体構成］
図１は、本発明の一実施例に係る画像形成装置の概略断面構成を示す。本実施例の画像形成装置１００は、電子写真方式を用いて転写材Ｐ、例えば、記録用紙、ＯＨＰシート、布などにフルカラー画像を形成することができるフルカラーデジタル複写機である。又、本実施例では、画像形成装置１００は、タンデム方式、直接転写方式を採用している。

本実施例の画像形成装置１００は、フルカラー出力モード時のプロセススピードは２００ｍｍ／ｓで、毎分４０枚の出力が可能である。一方、黒出力モード時のプロセススピードは３００ｍｍ／ｓで、毎分６０枚の高速出力が可能である。又、本実施例の画像形成装置１００の寸法は、幅（転写材Ｐの搬送方向に沿う方向の長さ）８００ｍｍ、高さ７９０ｍｍである。

本実施例の画像形成装置１００は、複数の画像形成部として、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成するための第１、第２、第３、第４の画像形成部（プロセスユニット）Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄを有する。

尚、各画像形成部Ｓａ〜Ｓｄに共通して設けられる実質的に同一又は相当する機能、構成を有する要素について、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを示す図中の符号の添え字ａ、ｂ、ｃ、ｄは省略して総括的に説明する。

画像形成部Ｓは、図中矢印Ｒ２方向に回転可能な円筒型の感光体、即ち、感光ドラム１を有する。感光ドラム１の周囲には、一次帯電手段としての一次帯電器２、露光手段としてのレーザースキャナ３、現像手段としての現像装置４、転写手段としての転写ローラ５、クリーニング手段としてのクリーニング装置６等が設けられている。又、各感光ドラム１ａ〜１ｄに対向して周回移動可能な、転写材担持体としてのベルト体、即ち、転写ベルト５１が設けられている。

転写ベルト５１は、複数の支持部材として、駆動ローラ５２と従動ローラ５３とに掛け渡されている。転写ベルト５１の内周面側において、各感光ドラム１ａ〜１ｄに対向する位置に、各転写ローラ５ａ〜５ｄが配置されている。各転写ローラ５ａ〜５ｄは、それぞれ転写ベルト５１を各感光ドラム１ａ〜１ｄに向けて押圧し、転写ベルト５１と各感光ドラム１ａ〜１ｄとが接触する転写部（転写ニップ）Ｎａ〜Ｎｄを形成する。

又、第４の画像形成部Ｓｄでは、感光ドラム１ｄの回転方向において現像装置４ｄの直ぐ上流には、電位センサ９ｄが配置されている。又、感光ドラム１ｄの回転方向において現像装置４ｄの直ぐ下流には、感光ドラム１ｄの近傍を浮遊する飛散現像剤を回収するための飛散現像剤回収装置１０ｄが設けられている。更に、感光ドラム１ｄの回転方向において飛散現像剤回収装置１０ｄの直ぐ下流には、感光ドラム１ｄ上に形成されたトナー像の帯電量を増加させるためのポスト帯電器１１ｄが配設されている。又、感光ドラム１ｄの回転方向において一次帯電器２ｄの直ぐ上流には、感光ドラム１ｄの表面の露光を行って、残留電荷を除去する帯電前露光装置８ｄが配置されている。

尚、第１〜第３の画像形成部Ｓａ〜Ｓｃにおいては、上記電位センサ、飛散現像剤回収装置、ポスト帯電器、帯電前露光装置はいずれも配設されていない。

ここで、本実施例では、第１〜第３の画像形成部Ｓａ〜Ｓｃの感光ドラム（第１〜第３の感光ドラム）１ａ〜１ｃにおいては、トナー像を形成すべき部分が露光される（画像部露光）。本実施例では、第１〜第３の感光ドラム１ａ〜１ｃとして、外径３０ｍｍの有機感光体を用いた。本実施例では、第１〜第３の感光ドラム１ａ〜１ｄは負帯電性である。有機感光体は、ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）感光体に比べて耐久性は低い（例えば、寿命１０万枚）が、小径にすることができ、オフィス用のフルカラー機に適している。

そして、第１〜第３の画像形成部Ｓａ〜Ｓｃにおいては、第１〜第３の感光ドラム１ａ〜１ｃ上に形成された静電像は、反転現像によってトナー像として可視像化される。第１〜第３の画像形成部Ｓａ〜Ｓｃの現像装置（第１〜第３の現像装置）４ａ〜４ｃは、現像剤として非磁性トナー粒子（トナー）と磁性キャリア粒子（キャリア）とを備える二成分現像剤を用いる二成分現像方式を採用している。二成分現像方式は、フルカラー画像に求められる均一性に優れている。第１〜第３の現像装置４ａ〜４ｃは、現像剤担持体として１個の現像スリーブを有する。そして、この現像スリーブ上に薄層化されて担持された二成分現像剤からトナーを第１〜第３の感光ドラム１ａ〜１ｃにそれぞれ供給することによってトナー像を形成する。第１〜第３の現像装置４ａ〜４ｃには、現像剤補給容器１３ａ〜１３ｃから適時トナーが補給される。本発明においては、これらの二成分現像方式を用いた現像装置自体の構成は任意であるので、これ以上の詳しい説明は省略する。

一方、本実施例では、第４の画像形成部Ｓｄの感光ドラム（第４の感光ドラム）１ｄにおいては、トナー像を形成すべきでない部分が露光される（背景部露光）。本実施例では、第４の感光ドラム１ｄとして、外径８４ｍｍのａ−Ｓｉ感光体を用いた。本実施例では、第４の感光ドラム１ｄは正帯電性である。ａ−Ｓｉ感光体は、有機感光体に比べて高耐久（例えば、寿命５００万枚）であり、黒出力の比率の高いオフィス用の高速機に適している。

そして、第４の画像形成部Ｓｄにおいては、第４の感光ドラム１ｄ上に形成された静電像は、正規現像によってトナー像として可視像化される。第４の画像形成部Ｓｄの現像装置（第４の現像装置）４ｄは、現像剤として実質的に磁性トナー粒子のみから成る磁性一成分現像剤（磁性トナー）を用いる磁性一成分現像方式を採用している。本実施例で用いた磁性トナーは、取り扱いが簡易で、現像スリーブの寿命（例えば、２００万枚）まで保守作業が要らないものである。又、本実施例では、第４の現像装置４ｄは、現像剤担持体としての２個の現像スリーブを有する。そして、この２個の現像スリーブ上に担持されたトナーを第４の感光ドラム１ｄに供給することによってトナー像を形成する。第４の現像装置４ｄの詳細については後述する。

尚、画像出力速度を高速化しつつ、装置の大型化を避けるためには、像担持体がドラム形状とされる場合、その外径は、２５ｍｍ以上１０９ｍｍ以下であることが好ましい。

フルカラー出力モード時には、第１〜第４の画像形成部Ｓａ〜Ｓｄにおいて、回転する感光ドラム１ａ〜１ｄが、一次帯電器２ａ〜２ｄによって一様に帯電される。次いで、帯電した感光ドラム１ａ〜１ｄは、レーザースキャナ３ａ〜３ｄによって、各分解色の画像情報に従って露光され、感光ドラム１ａ〜１ｄ上に静電像が形成される。この静電像は、次いで現像装置４ａ〜４ｄによって現像される。そして、第１〜第３の画像形成部Ｓａ〜Ｓｃの感光ドラム１ａ〜１ｃ上に形成されたＹ、Ｍ、Ｃの各色のトナー像は、それぞれの転写部Ｎａ〜Ｎｃにおいて転写ローラ５ａ〜５ｃによって転写ベルト５１上の転写材Ｐに順次に重ね合わせて転写される。この時、各転写ローラ５ａ〜５ｃにはそれぞれ、Ｙ、Ｍ、Ｃの各色のトナーの正規の帯電極性（本実施例では負極性）とは逆極性の転写バイアスが印加される。これにより、感光ドラム１ａ〜１ｃと転写ローラ５ａ〜５ｃとの間にそれぞれ発生する静電力によって、トナー像の転写が行われる。更に、第４の画像形成部Ｓｄにおいて、感光ドラム１ｄ上に形成されたトナー像がポスト帯電器１１によって帯電された後に転写部Ｎｄに達すると、転写ローラ５ｄによって転写ベルト５１上の転写材ＰのＹ、Ｍ、Ｃのトナー像に重ね合わせて転写される。この時、転写ローラ５ｄには、Ｋ色のトナーの正規の帯電極性（本実施例では負極性）とは逆極性の転写バイアスが印加され、感光ドラム１ｄと転写ローラ５ｄとの間に発生する静電力によってトナー像の転写が行われる。

その後、分離バイアスが印加された分離帯電器１２によって、転写材Ｐを転写ベルト５１から分離して、定着装置７に搬送する。そして、定着ローラ７１と加圧ローラ７２との間の定着ニップ部にて、トナー像を転写材Ｐに加熱、加圧して定着させる。その後、転写材Ｐは、画像形成装置１００の外部に出力される。

又、上記転写工程後に感光ドラム１ａ〜１ｄ上に残留しているトナー（転写残トナー）は、クリーニング装置６ａ〜６ｄによって除去されて回収される。

尚、黒出力モードが選択された場合、第１〜第３の画像形成部Ｓａ〜Ｓｃは動作せず、第４の画像形成部Ｓｄのみ動作する。黒出力モード時における第４の画像形成部Ｓｄの動作自体は、上記フルカラー出力モード時と実質的に同じである。

［装置動作シーケンス］
本実施例の画像形成装置１００のデフォルトの装置動作シーケンスは次のように設定されている。図２は、その工程図である。

ａ．前多回転工程：
画像形成装置１００の始動動作期間である。主電源スイッチ（図示せず）のオンにより、画像形成装置１００の主駆動モータ（図示せず）を駆動させて、感光ドラム１を回転駆動させ、所定のプロセスユニットの準備動作を実行させる。

ｂ．前回転工程：
出力前動作を実行させる工程であり、前多回転工程中に出力開始信号が入力したときには、前多回転工程に引き続いて実行される。出力開始信号の入力がないときには、前多回転工程の終了後に主駆動モータの駆動が一旦停止されて感光ドラム１の回転駆動が停止され、画像形成装置１００は出力開始信号が入力されるまで待機状態に保たれる。出力開始信号が入力すると前回転工程が実行される。

ｃ．印字工程（画像形成工程、作像工程）：
所定の前回転工程が終了すると、引き続いて回転する感光ドラム１に対する作像プロセスが実行される。感光ドラム１に形成されたトナー像の転写材Ｐへの転写ローラ５による転写、定着装置７によるトナー像の定着処理がなされて、転写材Ｐが出力される。連続出力モードの場合は、上記の印字工程が所定の設定出力枚数ｎ回繰り返して実行される。

ｄ．紙間工程：
連続印字モードにおいて、一の転写材Ｐの後端部が、感光ドラム１と転写ベルト５１の接触部（転写部）Ｎを通過した後、次の転写材Ｐの先端部が同転写部Ｎに到達するまでの間の、転写部Ｎにおける転写材Ｐの非通紙状態に相当する期間である。即ち、紙間工程は、複数の転写材に対する一連の画像形成動作における転写材と転写材との間に対応する期間である。

ｅ．後回転工程：
最後であるｎ枚目の印字工程が終了した後もしばらくの間、主駆動モータの駆動を継続させて感光ドラム１を回転駆動させ、所定の後動作を実行させる期間である。即ち、後回転工程は、１回のジョブ（一の画像形成動作開始指示による一連の画像形成動作）の終了後の整理動作の期間である。

ｆ．待機：
所定の後回転工程が終了すると、主駆動モータの駆動が停止され、感光ドラム１の回転駆動が停止され、画像形成装置は次の出力開始信号が入力するまで待機状態に保たれる。
１枚だけの出力の場合は、その出力終了後、画像形成装置１００は後回転工程を経て待機状態になる。待機状態において出力開始信号が入力すると、画像形成装置１００は前回転工程に移行する。

以上の各工程のうち、ｃの印字工程時が画像形成時である。又、上記各工程のうち、ａの前多回転工程、ｂの前回転工程、ｄの紙間工程、及びｅの後回転工程が非画像形成時（非作像時）になる。

［ａ−Ｓｉ感光体］
次に、図３を参照して、ａ−Ｓｉ感光体について説明する。

ランニングコストの低減の目的で、ａ−Ｓｉ（非晶質珪素）感光体を用いることができる。ａ−Ｓｉ感光体は、有機感光体に比べて耐久性に優れているため、典型的には、画像形成装置が寿命を迎えるまで交換不要であるなど、長寿命であるという利点がある。従って、近年、高速機・高級機を中心に急速に普及してきている。

図３は、本実施例において第４の感光ドラム１ｄとして用いられる円筒状のａ−Ｓｉ感光体の表面付近の一部を切り取って断面を示したものである。この感光体は、感光体用の基体１１１と、基体１１１上に設けられた非晶質の珪素原子を含有する感光層としてのａ−Ｓｉ：Ｈ，Ｘから成る感光層１１２とを有している。感光層１１２上には、必要に応じてａ−Ｓｉ：Ｈ，Ｘ又はａ−ＳｉＣ：Ｈ，Ｘから成る中間層又は第２表面層１１３が設けられる。更に、最外周面にはａ−ＳｉＣ：Ｈ，Ｘ又は交流：Ｈ，Ｘからなる表面層１１４が設けられる。

ａ−Ｓｉ：Ｈを用いた画像形成装置用の感光体は、一般的には、次のような方法で製造される。導電性の基体１１１を加熱し、基体１１１上に真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、熱ＣＶＤ（法、光ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法（以下、「ＰＣＶＤ法」という。）などの成膜法によりａ−Ｓｉからなる光導電層が形成される。中でもＰＣＶＤ法、即ち、原料ガスを直流又は高周波あるいはマイクロ波のグロー放電によって分解し、分解された原料ガスを基体１１１上に堆積させてａ−Ｓｉ堆積膜を形成する方法が好適である。

図３に示す感光体の表面層１１４は、上記のような製造方法により、表面粗さが０．０１μｍＲａ以上０．９μｍＲａ以下になるようにすることが好ましい。

尚、表面粗さ（中心線平均粗さＲａ）は、ＩＳＯ４２８７：１９９７に準じて作成されたＪＩＳＢ０６０１：２００１で規定されており、本明細書においては、表面粗さ測定器ＳＥ−３３００（小坂研究所製）によって測定したものである。

［現像装置構成］
次に、図４を参照して、本実施例の画像形成装置１００の第４の画像形成部Ｓｄが備える現像装置４ｄについて更に詳しく説明する。

現像装置４ｄは、現像剤収容部（現像装置本体）４０を有する。現像剤収容部４０には、現像剤として負帯電性の磁性一成分現像剤（磁性トナー）が収容されている。

そして、本実施例では、現像装置４ｄは、複数の現像剤担持体として第１の現像スリーブ４１と第２の現像スリーブ４２との２個の現像スリーブを備えている。

第１、第２の現像スリーブ４１、４２は、現像剤収容部４０の感光ドラム１ｄに対向した開口部に互いに近接して感光ドラム１ｄの長手方向に沿って並設された筒状の回転体である。本実施例では、第１の現像スリーブ４１と感光ドラム１ｄとの最近接位置における間隔（Ｇｓｄ１）、及び、第２の現像スリーブ４２と感光ドラム１ｄとの最近接位置における間隔（Ｇｓｄ２）は、共に２００μｍである。

本実施例では、第１、第２の現像スリーブ４１、４２と感光ドラム１ｄとの対向部（現像領域）における感光ドラム１ｄの移動方向に対し上流側の現像剤担持体が第１の現像スリーブ４１である。又、同方向に対し下流側の現像剤担持体が第２の現像スリーブ４２である。

第１の現像スリーブ４１の内部には、磁界発生手段としての第１のマグネット（永久磁石）４７が固定配置されている。又、第２の現像スリーブ４２の内部には、磁界発生手段としての第２のマグネット（永久磁石）４８が固定配置されている。第１、第２のマグネット４７、４８は、周方向に沿って複数の磁極を有する円柱状の永久磁石で構成されている。第１、第２のマグネット４７、４８の発生する磁界によって、トナーは対応する現像スリーブ上に磁気的に拘束されて担持される。

感光ドラム１ｄは図示矢印Ｒ２方向に回転し、第１の現像スリーブ４１及び第２の現像スリーブ４２は図示矢印Ｒ１方向に回転する。即ち、感光ドラム１ｄに対して第１の現像スリーブ４１が近接している位置では、感光ドラム１ｄの移動方向と第１の現像スリーブ４１の移動方向とは同じである。又、感光ドラム１ｄに対して第２の現像スリーブ４２が近接している位置では、感光ドラム１ｄの移動方向と第２の現像スリーブ４２の移動方向とは同じである。そして、第１の現像スリーブ４１と第２の現像スリーブ４２とが近接して対向するＳＳ部では、第１の現像スリーブ４１の移動方向と第２の現像スリーブ４２の移動方向とは逆方向である。

第１、第２の現像スリーブ４１、４２は、それぞれの回転軸が現像剤収容部４０の両側壁に軸受けを介して回転自在に支持されている。

第１の現像スリーブ４１の図中上方に位置する現像剤収容部４０の開口部には、第１の現像スリーブ４１の表面に近接して、ＳＰＣＣ（冷延鋼板）製の層厚規制部材４４が設けられている。層厚規制部材４４は、第１の現像スリーブ４１の表面に担持するトナーの層厚を規制して、第１の現像スリーブ４１の表面にトナーの薄層を形成する。本実施例では、層厚規制部材４４と第１の現像スリーブ４１との最近接位置における間隔は２４０μｍである。又、本実施例では、層厚規制部材４４の幅（短手方向長さ）１０ｍｍ、厚さ１．６ｍｍの板状部材である。又、層厚規制部材４４の長手方向の長さは、第１の現像スリーブ４１の長手方向（回転軸方向）の長さと同等である。

尚、本実施例では、層厚規制部材４４として、第１の現像スリーブ４１に非接触に配置されるものを用いているが、これに限定されるものではなく、第１の現像スリーブ４１に接触する弾性体で形成された層厚規制部材を用いても良い。

現像剤収容部４０内には、その中に収容している磁性トナーを攪拌及び搬送する２個の羽根状の攪拌搬送部材４５、４６が設けられており、これら攪拌搬送部材４５、４６の回転によってトナーを第２の現像スリーブ４２の近傍に搬送する。

第２の現像スリーブ４２の近傍に搬送されたトナーは、第２の現像スリーブ４２の図示矢印Ｒ１方向の回転に伴って、互いに近接して配置されている第１の現像スリーブ４１と第２の現像スリーブ４２との間のＳＳ部の近傍に送られる。それと共に、トナーは、第１の現像スリーブ４１に送られる。本実施例では、第１の現像スリーブ４１と第２の現像スリーブ４２との最近接における間隔（Ｇｓｓ）は４００μｍである。

更に説明すると、現像剤収容部４０内のトナーは、攪拌搬送部材４５、４６によって第２の現像スリーブ４２の近傍に搬送される。又、このトナーは、更に第２の現像スリーブ４２の図示矢印Ｒ１方向の回転に伴って、第１の現像スリーブ４１と第２の現像スリーブ４２とが近接して対向するＳＳ部の近傍に送られる。ここで、トナーがＳＳ部をすり抜ける際に、その層厚が第１の現像スリーブ４１によって規制され、第２の現像スリーブ４２の表面にトナー層が形成される。このトナー層は、感光ドラム１ｄとの最近接点近傍でその一部が現像に供されるが、現像に供されなかったトナーは、現像剤収容部４０内に回収される。

一方、ＳＳ部の近傍まで搬送されたトナーのうち、第２の現像スリーブ４２の表面に担持されなかったトナーは、第１の現像スリーブ４１の図示矢印Ｒ１方向の回転に伴って層厚規制部材４４の近傍に搬送される。トナーが層厚規制部材４４と第１の現像スリーブ４１との間の隙間をすり抜ける際に、その層厚が層厚規制部材４４によって規制され、第１の現像スリーブ４１の表面にトナー層が形成される。このトナー層は感光ドラム４１との最近接点近傍でその一部が現像に供されるが、現像に供されなかったトナーは、第１の現像スリーブ４１と第２の現像スリーブ４２とが近接して対向するＳＳ部に送られる。ＳＳ部に送られたトナーは、一部が現像剤収容部４０内に回収され、残りは第２の現像スリーブ４２へ移送され、第２の現像スリーブ４２上のトナー層の一部となる。

このように、現像装置４ｄは、複数の現像剤担持体を有しており、現像剤の層厚規制部材としては、感光ドラム１ｄの移動方向に対して最上流側に位置する第１の現像スリーブ４１に対するもののみを備えている。又、複数の現像剤担持体のうちの隣り合う２個の現像剤担持体は、最近接部において逆方向に移動する。本実施例では、特に、複数の現像剤担持体として、隣り合う第１の現像スリーブ４１及び第２の現像スリーブ４２のみを有する。

本実施例では、第１、第２の現像スリーブ４１、４２のそれぞれの上のトナーの単位面積当たりの質量ｍは０．７ｇ／ｃｍ²である。

尚、この現像スリーブ上のトナーの単位面積当たりの質量ｍは、次のようにして測定した。現像スリーブ上のトナーの薄層から、トナーを掃除機で吸引して捕集し、捕集した現像剤の質量（Ｍ（ｍｇ））を測定し、現像スリーブの表面のトナーの吸引領域の面積（Ｓ（ｃｍ²））を計測し、ＭをＳで除してｍを算出する。

又、現像剤収容部４０の外部には、現像剤補給容器１３ｄ（図１）が設けられている。現像剤補給容器１３ｄには、補給用の磁性トナーが収容されている。そして、トナー残量検知センサ（図示せず）で検知した現像装置４ｄ内のトナー残量情報に基づいて、現像剤補給容器１３ｄからトナーが現像剤収容部４０内に補給される。

上述のように、第１の現像スリーブ４１と第２の現像スリーブ４２とは、それぞれ同方向（図示矢印Ｒ１方向）に回転する。より詳しくは、第１、第２の現像スリーブ４１、４２は、それらの各表面に担持されているトナーが感光ドラム１ｄ側に転移するときに、第１、第２の現像スリーブ４１、４２の上方からトナーがそれぞれ転移するような回転方向に回転する。つまり、第１、第２の現像スリーブ４１、４２は、それらの各表面に担持されているトナーが感光ドラム１ｄ側に転移するときに、トナーが感光ドラム１ｄの回転方向（図示矢印Ｒ２方向）に対して従動するように回転する。

本実施例では、第１、第２の現像スリーブ４１、４２の回転速度度は共に３００ｍｍ／ｓである。本実施例では、この第１、第２の現像スリーブ４１、４２の回転速度は、フルカラー出力モード時と黒出力モード時とで同じである。

ここで、図５を参照して、本実施例にて用いられる第１、第２の現像スリーブ４１、４２について更に説明する。

第１、第２の現像スリーブ４１、４２には、金属メッキを施すことが好ましい。第１、第２の現像スリーブ４１、４２の基材１２１の材料としては、一般的に、ＳＵＳ（ステンレススチール）やアルミニウム等が用いられている。第１、第２の現像スリーブ４１、４２の基材１２１の材料としては、特に、アルミニウム、アルミニウム合金、又は銅合金が好ましい。

これらの材料は、非磁性であるため、磁性トナーを用いた現像方式に適している。又、これらの材料は、比較的軟らかい金属であるため、粗面化処理等の加工を施し易く、又熱伝導係数が高く、熱が蓄積し難い。そのため、例えば、感光ドラム１ｄとして、感光体ヒータを使用して温度調節することが望ましいａ−Ｓｉ感光体を用いる場合においても、第１、第２の現像スリーブ４１、４２の熱膨張に対する寸法精度を維持する上で好適である。

この場合、問題となる点として、これらの材料の持つ「軟らかさ」に起因する第１、第２の現像スリーブ４１、４２の表面層の摩耗、及び、それに伴うトナー搬送性能の劣化が挙げられる。この対策のためにも、第１、第２の現像スリーブ４１、４２に対する金属メッキの施工が有効である。トナーには、場合によっては第１、第２の現像スリーブ４１、４２の表面層に対して研磨効果を発現する成分が含有されることがあり、この点で金属メッキを施す意義は大きい。

第１、第２の現像スリーブ４１、４２の表面に施す金属メッキとしては、高耐久性の面から、ビッカース硬度Ｈｖが２００以上であることが好ましく、更には４５０以上であることがより好ましい。

第１、第２の現像スリーブ４１、４２の表面のビッカース硬度Ｈｖについては、上述のような現像スリーブの一般的な材料であるＳＵＳ３１６がＨｖ≒２００程度であることから、これを下回ることは、実用上好ましくない。

又、磁性トナーを用いた現像方式に適用されることから、金属メッキ層自体が非磁性であることが望ましい。Ｃｒメッキは、Ｈｖが６００以上と高く、このため非常に耐摩耗性に優れている。そのため、メッキ層厚を薄く抑制できることから、強磁性体であるものの、磁気遮蔽の弊害を無視できる範囲にメッキ層厚を抑制することで、特に好ましく用いられる。

尚、金属メッキ層は、無電界メッキ法、電気メッキ法等の何れの方法で形成しても良いが、金属メッキ層を形成する方法は、高温加熱処理（３００℃以上）を伴わない方法が好ましい。高温加熱処理を施す場合は、第１、第２の現像スリーブ４１、４２の基材１２１の熱変形が生じ易く、寸法精度の面で良品率が低下するため好ましくない。

金属メッキ層厚については、実使用上での摩耗量との兼ね合いにより決定すれば良いが、０．５μｍ以上であることが好ましい。金属メッキ層厚が０．５μｍ未満の場合は、安定したメッキ層を形成することが困難となることがあるため好ましくない。

又、第１、第２の現像スリーブ４１、４２の表面は、適度の表面粗さを有することが好ましい。より詳細には、表面粗さが０．３μｍＲａ以上０．９μｍＲａ以下の範囲であることが好適である。

第１、第２の現像スリーブ４１、４２の表面粗さについては、主にトナーの搬送性に関わる問題である。特に、本実施例にて好適に用いられる特定のトナー（後述）との組み合わせにおいては、第１、第２の現像スリーブ４１、４２上でのトナーの流動と、ＳＳ部の付近でのトナーの滞留とのバランスを取る上で、上述の表面粗さＲａの範囲が好適である。

第１、第２の現像スリーブ４１、４２の金属メッキ層を形成した後に、第１、第２の現像スリーブ４１、４２の表面の粗面化処理を施すことも可能である。しかし、メッキ層自体の剥離やブラスト砥粒の付着の可能性の点から、予め第１、第２の現像スリーブ４１、４２の基材１２１の表面に粗面化処理を施し、０．２μｍＲａ〜１．０μｍＲａ程度の表面粗さにしておくことが好ましい。この粗面化処理としては、例えば球形粒子によるブラスト処理が好適に使用できる。

尚、第１の現像スリーブ４１と第２の現像スリーブ４２とは、それぞれ同じ処理、同じ表面粗さを有する必要性はなく、用途に応じて適当な組み合わせを選択できる。

本実施例では、第１、第２の現像スリーブ４１、４２の基材１２１として、外径２０ｍｍ、肉厚０．６ｍｍのアルミニウム素管を用いた。そして、ブラスト処理を行うことで、アルミニウム素管の表面を粗面化した。ブラスト粒子としては＃３００球形ガラスビーズを用い、任意の速度で回転させたアルミニウム素管に対し、ブラスト圧２．５ｋｇ／ｃｍ²で吹きつけ処理を行い、洗浄乾燥後の表面粗さＲａが１．０μｍになるように処理した。

次に、上記粗面化処理の終わったアルミニウム素管の表面をジンケート処理した後に、Ｎｉ−Ｐメッキ液（Ｓ−７５４、日本カニゼン株式会社製）中に浸して、無電界メッキを行った。これにより、アルミニウム素管上に５μｍ厚のＮｉ−Ｐメッキ層を形成した。Ｎｉ−Ｐメッキ層中のＰ濃度は１０．３質量％である。

続いて、Ｎｉ−Ｐメッキ処理が施されたアルミニウムローラをＮｉメッキ液（硫酸ニッケル液）に浸して電気メッキを行い、０．４μｍ厚のＮｉメッキ層１２２を形成した。

引き続き、Ｎｉメッキ処理が施されたアルミニウムローラをＣｒメッキ液（市販の触媒無水クロム酸液）中に浸して電気メッキを行い、１．５μｍ厚のＣｒメッキ層１２３を形成し、最終的に第１、第２の現像スリーブ４１、４２を得た。

上述のようにして作製された第１、第２の現像スリーブ４１、４２の表面粗さＲａは０．６μｍ、表面硬さはビッカース硬度Ｈｖが６３０であった。

尚、現像能力を維持しつつ、装置の小型化を達成するためには、現像剤担持体がローラ形状である場合、その外径は、１０ｍｍ以上２１ｍｍ以下であることが好ましい。

次に、図６を参照して、本実施例にて用いられる第１、第２のマグネット４７、４８について更に説明する。

本実施例では、第１の現像スリーブ４１は、その内部に固定配置された磁界発生手段としての第１のマグネット（永久磁石）４７を備えている。第１のマグネット４７は、第１の現像スリーブ４１と感光ドラム１ｄとの最近接部の近傍に位置する磁極Ｓ１１から第１の現像スリーブ４１の回転方向に沿って順に、磁極Ｓ１１、Ｎ１３、Ｓ１２、Ｎ１４、Ｎ１１、Ｓ１３、Ｎ１２の７個の磁極を有する。又、第２の現像スリーブ４２は、その内部に固定配置された磁界発生手段としての第２のマグネット（永久磁石）４８を備えている。第２のマグネット４８は、第２の現像スリーブ４２と感光ドラム１ｄとの最近接部近傍に位置する磁極Ｓ２１から第２の現像スリーブ４２の回転方向に沿って順に、Ｓ２１、Ｎ２２、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｎ２１の５個の磁極を有する。

第１、第２のマグネット４７、４８は、それぞれ第１、第２の現像スリーブ４１、４２の内面に対して５００μｍの間隙をもって設置される。

尚、磁界発生手段として、永久磁石の代わりに、電磁石のように任意の時期及び強度の磁界を発生する手段を有していても良い。

更に説明すると、図６に示すように、第１のマグネット４７には、カット極Ｎ１１、搬送・取り込み極Ｎ１４、現像極Ｓ１１等が形成されている。カット極Ｎ１１は、第１の現像スリーブ４１のトナーを規制するための磁極である。搬送・取り込み極Ｎ１４は、現像剤収容部４０に収容されているトナーを第１の現像スリーブ４１に担持させるための磁極である。現像極Ｓ１１は、第１の現像スリーブ４１上のトナーで感光ドラム１ｄ上の静電像を現像するための磁極である。更に、磁極Ｓ１２、Ｎ１２、Ｓ１３、Ｎ１３は、それぞれトナーを搬送するための磁極である。磁極Ｎ１３、Ｓ１２が、ＳＳ部の近傍のトナーを第１の現像スリーブ４１に引き付ける磁力を発生する。

又、第２のマグネット４８には、搬送・取り込み極Ｓ２２及びＳ２３、シール極Ｎ２２、現像極Ｓ２１等が形成されている。搬送・取り込み極Ｓ２２及びＳ２３は、現像剤収容部４０に収容されているトナーを第２の現像スリーブ４２に担持させるための磁極である。シール極Ｎ２２は、現像剤収容部４０の開口部における第２の現像スリーブ４２側から現像剤収容部４０内のトナーの漏出を防止するための磁極である。現像極Ｓ２１は、第２の現像スリーブ４２のトナーで感光ドラム１ｄ上の静電像を現像するための磁極である。更に、磁極Ｎ２１は、トナーを搬送するための磁極である。磁極Ｎ２１が、ＳＳ部の近傍のトナーを第２の現像スリーブ４２に引き付ける磁力を発生する。

全ての磁極の磁力は、対応する現像スリーブの表面で、２０ｍＴ以上１２０ｍＴ以下であることが好ましい。各磁極の磁力が２０ｍＴを下回る場合には、各々の磁極間での磁力線が十分に形成されないため、ＳＳ部の付近での適度な磁気的拘束力が発揮されないことがある。又、製造コストを考慮すると、各磁極の磁力は１２０ｍＴ以下であることが好ましい。

尚、各磁極の磁気特性は、米国ＢＥＬＬ社のガウスメーターモデル６４０のアクシャルプローブを用いて、対応する現像スリーブの表面から約１００μｍ離間した位置にセットして測定した。

［現像剤］
次に、本実施例の画像形成装置１００の第４の画像形成部Ｓｄが備える現像装置４ｄにて用いられる現像剤について更に詳しく説明する。本実施例では、現像装置４ｄは、現像剤として、磁性一成分現像剤、即ち、磁性トナーを用いる。

本実施例で用いた磁性トナーは、負帯電性で、重量平均粒径は約５．８μｍである。

尚、本明細書において、重量平均粒径は、ＭＵＬＴＩＳＩＺＥＲ（米国商標）（米国ＣＯＵＬＴＥＲ社製）を用い、電解液はＩＳＯＴＯＮＲ−ＩＩ（米国商標）（米国ＣＯＵＬＴＥＲ社製）を用いて測定した。測定法としては、前記電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤を０．１〜５ｍｌ加え、更に測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は超音波分散機で約１〜３分間分散処理を行い、前記測定装置により、体積、個数を測定して、重量平均粒径を算出する。重量平均粒径が６．０μｍより大きい場合は、１００μｍのアパーチャーを用いて２〜６０μｍの粒子を測定する。重量平均粒径が３．０〜６．０μｍの場合は、５０μｍのアパーチャーを用いて１〜３０μｍの粒子を測定する。又、重量平均粒径が３．０μｍ未満の場合は、３０μｍのアパーチャーを用いて０．６〜１８μｍの粒子を測定する。

又、本実施例で用いた磁性トナーは、少なくとも結着樹脂と磁性体を含有するトナー粒子を有する。結着樹脂としては、例えば、スチレン系共重合体もしくはポリエステル樹脂が挙げられる。これらは単独で使用しても良く、又は混合して使用しても良いが、混合して使用する場合は、少なくともその一部が反応していることが好ましい。スチレン系重合体又はスチレン系共重合体は、架橋されていてもよく、又他の樹脂と混合して用いても良い。結着樹脂の架橋剤としては、主として二個以上の重合可能な二重結合を有する化合物を用いても良い。一方、磁性体としては、マグネタイトが好ましく用いられる。

又、このトナーは、荷電制御剤を含有させることによって、帯電性を保持させ、帯電特性を制御することができる。トナーを負帯電性に制御するものとしては、例えば有機金属錯体、キレート化合物が有効である。このような錯体や化合物としては、モノアゾ金属錯体、アセチルアセトン金属錯体、芳香族ハイドロキシカルボン酸金属錯体、芳香族ジカルボン酸金属錯体が挙げられる。トナーを負帯電性に制御する荷電制御剤として、上記の他には、芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳香族モノカルボン酸及び芳香族ポリカルボン酸及びその金属塩、無水物、エステル類、ビスフェノールの如きフェノール誘導体類等が挙げられる。荷電制御剤をトナーに含有させる方法として、トナー内部に添加する方法と外添する方法がある。

トナー粒子は、着色剤を含有していて良い。このような着色剤としては、任意の適当な顔料又は染料が挙げられる。例えば顔料としては、カーボンブラック、アニリンブラック、アセチレンブラック、等が挙げられる。又、前記染料としては、例えばアゾ系染料、アントラキノン系染料、キサンテン系染料、メチン系染料が挙げられる。

本実施例においては、トナーに離型性を与える観点から、トナー粒子がワックス類を含有することが好ましい。更に、このワックス類は、ビニル系モノマーによりブロック共重合体、グラフト変性等を施した変性ワックスでも良く、又、酸化処理を施した酸化ワックスでも良い。これらワックスは、トナーの製造に際し、予め重合体成分中に添加・混合しておくこともできる。その場合は、重合体成分の調製時に、ワックスと高分子量重合体とを溶剤に予備溶解した後、低分子重合体溶液と混合する方法が好ましい。これによりミクロな領域での相分離が緩和され、高分子量成分の再凝集が制御され、低分子重合体との良好な分散状態が得られる。尚、二種類以上のワックスを併用して添加しても良い。

又、本実施例においては、トナーは、帯電安定性、現像性、流動性、耐久性向上のため、シリカ微粉末をトナー粒子に外添することが好ましい。シリカ微粉末は、必要に応じて、疎水化、帯電性のコントロール等の目的で、次のような処理が施されていることが好ましい。即ち、シリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、シリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シランカップリング剤、官能基を有するシラン化合物、その他の有機ケイ素化合物等の処理剤で、或いは種々の処理剤を併用して処理されていることが好ましい。

トナーには、必要に応じて他の外部添加剤を添加しても良い。このような外部添加剤としては、例えば、帯電補助剤、導電性付与剤、流動性付与剤、ケーキング防止剤、熱ローラ定着時の離型剤、滑剤、研磨剤等の働きをする樹脂微粒子や無機微粒子等が挙げられる。

又、複数の現像剤担持体間に渡るスムーズなトナーの流動（供給／移動）を維持し、更に、ＳＳ部の付近でのトナーの滞留を抑制するためには、トナーの粒度分布は、次のように設定されることが好ましい。即ち、トナーの重量平均粒径Ｄ４が４μｍ以上１０μｍ以下であり、２Ｄ４（Ｄ４の２倍）以上の粒子が４体積％以下であり、１／２Ｄ４（Ｄ４の１／２倍）以下である粒子が３５個数％以下である。

Ｄ４が４μｍ未満の場合、或いは１／２Ｄ４以下である粒子の含有が３５個数％を超える場合は、第１、第２の現像スリーブ４１、４２の各磁極にトナー微粉がトラップされ易くなり、ＳＳ部の付近でのトナーの滞留を招くことがある。

又、Ｄ４が１０μｍを超える場合、或いは２Ｄ４以上の粒子が４体積％を超えて含まれる場合は、間隙部で受ける磁気的拘束力に対してトナーの磁気的追従性が低下し、トナー滞留こそ発生しない。しかし、第２の現像スリーブ４２のトナーコート不良を招きやすい。

このようなトナーの粒度分布は、トナーの分級等によって調整することが可能である。

［現像装置動作］
次に、本実施例の画像形成装置１００の第４の画像形成部Ｓｄが備える現像装置４ｄの動作について更に詳しく説明する。

現像工程時には、第１の現像スリーブ４１に、＋３００Ｖの直流バイアスと、ピーク間電圧が１５００Ｖ、周波数が２．４ｋＨｚの矩形波を交流バイアスと、を重畳した現像バイアスを印加する。こうして、第１の現像スリーブ４１と感光ドラム１ｄとの間に現像電界を発生させ、第１の現像スリーブ４１上のトナー層からトナーを感光ドラム１ｄ上の静電像に転移させて、感光ドラム１ｄにトナー像を形成する。この際、現像コントラスト（画像部電位と現像バイアスの直流成分との電位差）は２００Ｖ、かぶり除去コントラスト（感光ドラム上の非画像部電位と現像バイアスの直流成分との電位差）は１００Ｖである。上記現像バイアスは、現像バイアス出力手段としての現像バイアス電源４９によって出力され、第１の現像スリーブ４１に対して印加される。

一方、第２の現像スリーブ４２は、本実施例では、後述する転移バイアス発生手段１５２（図７）を経由して、現像バイアス電源４９によって、第１の現像スリーブ４１と同じバイアスが印加される。これにより、第２の現像スリーブ４２上のトナー層からトナーを感光ドラム１ｄ上の静電像に転移させて、感光ドラム１ｄにトナー像を形成する。

ここで、画像形成装置１００は、本発明に従って、現像装置４ｄの第１、第２の現像スリーブ４１、４２の最近接部の近傍に滞留するトナーを、感光ドラム１ｄの移動方向に対して上流側に位置する第１の現像スリーブ４１側へ転移させる手段を有する。又、画像形成装置１００は、本発明に従って、該滞留するトナー（滞留トナー）の転移の時期及び／又は量を制御する手段を備えている。そして、非画像形成時に、上記滞留トナーに対して、第１、第２の現像スリーブ４１、４２のうち感光ドラム１ｄの移動方向において上流側に位置する第１の現像スリーブ４１側へ転移させる力を適用する転移動作を行う。

本実施例では、図７に示すように、ＳＳ部の近傍に滞留するトナーを第１の現像スリーブ４１に転移させる手段として、転移バイアス発生手段１５２を有する。本実施例では、転移バイアス発生手段１５２は可変抵抗器を備えている。そして、この転移バイアス発生手段１５２の可変抵抗器の抵抗を適宜変化させる。これにより、現像バイアス電源４９に直接接続された第１の現像スリーブ４１と、転移バイアス発生手段１５２を介して現像バイアス電源４９に接続された第２の現像スリーブ４２との間に電位差（転移バイアス）を発生する。これにより、ＳＳ部の近傍に滞留するトナーを第１の現像スリーブ４１側に転移させるようにする。第１の現像スリーブ４１側に転移されたトナーは、第１の現像スリーブ４１上に拘束され、第１の現像スリーブ４１の回転によってＳＳ部から離れる方向に搬送され、前述のような第１、第２の現像スリーブ４１、４２の回転に伴うトナーの循環の流れに乗る。

本実施例では、層厚規制部材４４の長手中央部には、温度検知手段１５１が配設されており、層厚規制部材４４の温度Ｔ（℃）を検知する。温度検知手段１５１の検知結果を示す出力信号は、制御手段１５０に入力される。

そして、本実施例では、画像形成装置１００のコントローラが、滞留トナーを第１の現像スリーブ４１側に転移させる転移動作を行う時期及び／又はその転移動作における滞留トナーを転移させる力の適用量を可変に制御する制御手段１５０としての機能を有する。本実施例では、制御手段１５０は、温度検知手段１５１の検知結果に基づいて、上記時期及び／又は適用量を制御する。制御手段１５０としての画像形成装置１００が備えるコントローラは、滞留トナーの転移動作に係る制御だけではなく、画像形成装置１００の動作を統括的に制御するものであってよい。

具体的には、制御手段１５０は、図８に示す転移バイアスＢ＊（Ｖ）と温度Ｔ（℃）との関係に基づいて、転移バイアスＢ＊（Ｖ）を決定する。転移バイアスＢ＊の印加による滞留トナーの転移動作は、非画像形成時、より詳しくは、現像工程以外の第１、第２の現像スリーブ４１、４２の回転中に行われる。滞留トナーの転移動作は、非画像形成時として、例えば紙間に行うことができる。

更に説明すると、本実施例では、制御手段１５０は、図８に示す転移バイアスＢ＊（Ｖ）と温度Ｔ（℃）との関係から、次の非画像形成時の所定タイミングにて転移バイアスＢ＊を印加するべきか否か（即ち、転移バイアスＢ＊の印加時期）を決定する。又、転移バイアスＢ＊を印加する場合にはその最適な値（即ち、転移バイアスＢ＊の適用量）を決定する。そして、制御手段１５０は、決定した転移バイアスＢ＊（Ｖ）に変更するように、転移バイアス発生手段１５２を制御する。

図８に示す関係は、トナーの特性等に合わせて最適化されるものである。更に、上記温度に対して他の情報も合わせて考慮して転移バイアスを決定することも勿論可能である。

転移バイアスＢ＊は、マイナス極性の直流成分のみである。即ち、本実施例では、第１の現像スリーブ４１と第２の現像スリーブ４２との間に、第２の現像スリーブ４２側が負極性側に高い電位差が形成される。この転移バイアスＢ＊は、現像バイアス電源４９により第１の現像スリーブ４１に印加されるバイアスが、転移バイアス発生手段１５２を経由して第２の現像スリーブ４２に印加されることにより発生される。

第１の現像スリーブ４１の電位Ｐ１、第２の現像スリーブ４２の電位Ｐ２、転移バイアスＢ＊の間には、次式（１）の関係がある。

Ｐ２＝Ｐ１＋Ｂ＊・・・（１）

本実施例において転移バイアスＢ＊の極性をマイナスとする理由は、ＳＳ部の近傍に滞留するトナーもその大半の帯電極性が負であるためである。つまり、第２の現像スリーブ４２の電位を、第１の現像スリーブ４１の電位よりもトナーの正規の帯電極性と同極性側、即ち、負極性側に高くすることにより、滞留トナーを第１の現像スリーブ４１に転移させる静電気力が与えられる。

又、本実施例において、温度が高いほど転移バイアスＢ＊の絶対値を大きくするのは、次のような理由による。即ち、第１、第２の現像スリーブ４１、４２の表面近傍の温度が高いほど、ＳＳ部の近傍の滞留トナーの第１、第２の現像スリーブ４１、４２に対する融着が発生し易くなるので、これを抑制するためである。

尚、温度検知手段１５１は、層厚規制部材４４の長手方向中央部に設けることによって、良好に第１、第２の現像スリーブ４１、４２の近傍の温度を検知することができるが、この配置に限定されるものではない。画像形成装置の雰囲気、より好ましくは現像装置の雰囲気、更に好ましくは現像剤担持体の雰囲気の温度が検知できるようになっていればよく、予めそれぞれの配置に対して温度と転移バイアスとの関係を設定することができる。

このように、本実施例では、ＳＳ部の近傍の滞留トナーの転移を、滞留トナーに接触する第１、第２の現像スリーブ４１、４２間に電位差を設けることにより行う。本実施例では、画像形成時には、第１の現像スリーブ４１と第２の現像スリーブ４２との間の電位差は実質的にゼロである。即ち、本実施例では、滞留トナーを第１の現像スリーブ４１側に転移させる力は、第１、第２の現像スリーブ４１、４２間に、画像形成時とは異なる電位差を設けることによって適用する。より詳細には、この電位差は、第１の現像スリーブ４１の電位に対する第２の現像スリーブ４２の電位が、画像形成時よりもトナーの帯電極性側に大きくなるように設ける。このように、ＳＳ部の近傍に滞留するトナーを低減する手段として、２個の現像剤担持体間に電位差を設けて、滞留トナーを移動させることによって、滞留トナーの劣化を回避することができる。

以上のような構成とすることによって、本実施例によれば、フルカラー出力が可能な画像形成装置の大型化を回避することができる。そして、ＳＳ部の近傍に滞留するトナーを第１の現像スリーブ４１へと転移させることで、現像装置近傍の温度上昇を抑えてトナー融着を防止することができる。これにより、高速且つ高画質の画像が出力可能である。又、本実施例によれば、トナー消費量が少なく、保守頻度の低減を図ることができる。

次に、本実施例の効果を評価するために以下の試験を行った。

２３℃５０％ＲＨの環境で、１日１２時間の連続出力を反復して行い、黒画像を５０万枚出力した際の、画像形成装置の性能を評価した。表１に性能評価結果を示す。又、表２に、本実施例における各種設定をまとめた。

尚、表１、表２には、後述して説明する実施例２〜１３及び比較例１〜６についての画像形成装置の性能、各種設定をそれぞれ合わせて示している。

表１において、画質が良好とは、画像濃度が十分で、現像スリーブゴースト、白地部かぶり、縦スジなどの画像欠陥がないことを意味する。これらの画像不具合が全く見られないものから、見られる場合があるが実用上問題ない程度であるものまで、順に「優」、「良」、「可」の３段階で示した。又、これらの画像不具合が実用上問題となる程度に見られた場合には「不可」とした。

「現像スリーブゴースト」とは、現像スリーブ上の画像濃度の高いベタ画像（最高濃度レベルの画像）等を現像した位置が次回以降に現像位置に来たときに、中間程度の画像濃度の画像を現像すると、画像上に先のベタ画像等の跡が現れてしまう画像欠陥をいう。これは、主にトナーの搬送不良が原因と考えられる。

「白地部かぶり」とは、トナーが付着すべきではない非画像部へトナーが付着してしまう画像欠陥をいう。これは、主にトナーの帯電不良が原因と考えられる。

「縦スジ」とは、感光ドラムの回転方向に沿ったスジが画像上に現れてしまう画像欠陥をいう。これは、主に現像スリーブへのトナーの融着が原因と考えられる。

又、表１において、トナー飛散は、次のような基準によって評価した。画像形成装置の前扉を開けただけでその裏側に付着した現像剤が舞えば「多」、そうではないが前扉を外から指で弾いて現像剤が舞えば「やや多」、そうではないが前扉の裏が汚れていれば「少」とした。又、前扉の裏を倍率５のルーペで拡大してはじめて現像剤が観察できるならば「極少」と評価した。

又、表１において、トナー消費量は、現像装置外からの自動トナー補給を不可とした状態で、画像比率６％の文字原稿をＡ４サイズの転写材に５０枚連続して複写した際の、現像剤込みの現像装置の質量の低下ΔＭｄｕ（ｍｇ）を５０で除した値である。

表１に示すように、後述する比較例１〜６と比較して、本実施例の画像形成装置１００が優れていることが分かる。

実施例２
次に、本発明の第２の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は実施例１のものと同じである。従って、実施例１の画像形成装置のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一の符号を付して詳しい説明は省略する。

本実施例では、実施例１における温度検知の代わりに、第１の現像スリーブ４１及び／又は第２の現像スリーブ４２の回転トルク検知を行う。

図９を参照して、本実施例では、第１の現像スリーブ４１と第２の現像スリーブ４２とは、それぞれ独立した駆動手段として駆動モータによって回転駆動される。そして、本実施例では、第１の現像スリーブ４１の回転トルクを、第１の現像スリーブ４１の駆動モータ１５３に内蔵されたトルク検知手段１５４により行う。トルク検知手段１５４の検知結果を示す出力信号は、制御手段１５０に入力される。

具体的には、制御手段１５０は、図１０に示す転移バイアス印加頻度Ｆ＊とトルク検知手段１５４の出力信号Ｒｍ（ｍＶ）との関係に基づいて、転移バイアスＢ＊を印加する頻度、即ち、転移バイアス印加頻度Ｆ＊を変更する。転移バイアスＢ＊の印加による滞留トナーの転移動作自体は、実施例１と同様に、非画像形成時、より詳しくは、現像工程以外の第１、第２の現像スリーブ４１、４２の回転中に行われる。滞留トナーの転移動作は、非画像形成時として、例えば紙間に行うことができる。

このように、本実施例では、制御手段１５０は、トルク検知手段１５４の検知結果に基づいて、滞留トナーの転移動作を行う時期及び／又はその転移動作における滞留トナーを転移させる力の適用量を制御する。

ここで、転移バイアス印加頻度Ｆ＊は、Ａ４サイズの転写材Ｐを横向きに給紙した場合に、何枚おきに変更するかを意味する。

又、本実施例では、第１の現像スリーブ４１の回転トルクが大きくなると、出力信号Ｒｍ（ｍＶ）も大きくなるようになっている。

即ち、図１０に示すように、本実施例では、ＳＳ部の近傍に滞留するトナーが増えると、第１、第２の現像スリーブ４１、４２の回転トルクが大きくなる。従って、この回転トルクの増大を検知して、転移バイアス印加頻度Ｆ＊を大きくする。これにより、ＳＳ部の近傍に滞留するトナーを減らすことができる。

図１０に示す関係は、トナーの特性や現像スリーブの表面性等に合わせて最適化されるものである。更に、上記回転トルクに対して他の情報も合わせて考慮して転移バイアス印加頻度を決定することも勿論可能である。

尚、本実施例では、転移バイアスＢ＊は、−１００Ｖで一定とした。但し、転移バイアスＢ＊の値は、これに限定されるものではない。即ち、本実施例では、制御手段１５０は、トルク検知手段１５４の検知結果に基づいて、特に、滞留トナーの転移動作を行う時期を可変に制御する。

又、例えば、本実施例に従って転移バイアス印加頻度Ｆ＊を決定し、実施例１に従って転移バイアスＢ＊を決定することもできる。

更に、上記回転トルクの検知態様は本実施例のものに限定されるものではなく、複数の現像剤担持体のうち隣り合う２個の現像剤担持体の一方又は両方の回転トルクを検知することができる。そして、その検知結果に応じて、滞留トナーの転移動作を行う時期及び／又はその転移動作における滞留トナーを転移させる力の適用量を制御することができる。例えば、隣り合う２個の現像剤担持体が共通の駆動手段としての駆動モータによって駆動される場合には、その駆動モータに上記同様の回転トルク検知手段を設けて、隣り合う２個の現像剤担持体の両方の回転負荷に基づく回転トルクを検知することができる。

実施例１と同様に、本実施例の効果を評価する試験を行った。表１に結果を示す。又、本実施例における各種設定を表２に示す。

表１に示すように、本実施例によっても、実施例１と同等の性能が得られた。

実施例３
次に、本発明の第３の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は実施例１のものと同じである。従って、実施例１の画像形成装置のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一の符号を付して詳しい説明は省略する。

本実施例では、実施例１における転移バイアスの印加の代わりに、第１の現像スリーブ４１の回転速度（周速度）を変更する。

図１１を参照して、本実施例では、第１の現像スリーブ４１と第２の現像スリーブ４２とは、それぞれ独立した駆動手段としての駆動モータによって回転駆動される。そして、本実施例では、第１の現像スリーブ４１の駆動モータ１５３が、ＳＳ部の近傍に滞留するトナーを第１の現像スリーブ４１側に転移させる手段として機能する。第１の現像スリーブ４１の駆動モータ１５３は、第１の現像スリーブ４１の回転速度Ｖを変更することにより、ＳＳ部の近傍に滞留するトナーを第１の現像スリーブ４１側に転移させるようにする。

具体的には、制御手段１５０は、図１２に示す第１の現像スリーブの回転速度Ｖ（ｍｍ／ｓ）と温度Ｔ（℃）の関係に基づいて、第１の現像スリーブ４１の回転速度Ｖ（ｍｍ／ｓ）を決定する。本実施例では、第１の現像スリーブ４１の回転速度Ｖを変更することによる滞留トナーの転移動作は、非画像形成時として、１回のジョブの終了後の第１、第２の現像スリーブ４１、４２の回転中（後回転工程）に行うのが好適である。ここで、ジョブとは、画像形成装置１００の使用者による出力命令の最小単位である（例えば、「Ａ３サイズ用紙への拡大両面印刷＋二箇所ステープル×１００部」）。勿論、これに限定されるものではなく、比較的長い紙間期間を設けて、この期間に滞留トナーの転移動作を行うなどしてもよい。

本実施例において滞留トナーの転移のために第１の現像スリーブ４１の回転速度を大きくするのは、それによって滞留トナーが第１の現像スリーブ４１によって回転方向上流方向に搬送されるためである。

ここで、好ましくは、第１の現像スリーブ４１の回転速度を第２の現像スリーブ４２の回転速度よりも大きくして、第１、第２の現像スリーブ４１、４２間に速度差を設ける。本実施例では、第１の現像スリーブ４１の回転速度を変更して、第１の現像スリーブ４１の回転速度を第２の現像スリーブ４２の回転速度よりも大きくした。但し、これに限定されるものではなく、第２の現像スリーブ４２の回転速度を代わりに又は加えて変更できるようにしてもよい。この場合も、好ましくは、第２の現像スリーブ４２の回転速度を小さくするなどして、相対的に第１の現像スリーブ４１の回転速度が第２の現像スリーブ４２の回転速度よりも大きくなるようにする。

このように、本実施例では、ＳＳ部の近傍の滞留トナーの転移を、滞留トナーに接触する第１、第２の現像スリーブ４１、４２の一方又は両方の回転速度を変更することにより行う。即ち、本実施例では、滞留トナーを第１の現像スリーブ４１側に転移させる力は、第１、第２の現像スリーブ４１、４２のうち一方又は両方の回転速度を、画像形成時における回転速度に対して変更することによって適用する。より詳細には、この回転速度の変更は、第２の現像スリーブ４２の回転速度に対する第１の現像スリーブ４１の回転速度が、画像形成時よりも大きくなるように行う。本実施例では、画像形成時には、第１の現像スリーブ４１と第２の現像スリーブ４２との間の回転速度差は実質的にゼロである。即ち、換言すれば、滞留トナーの転移動作時に、該２個の現像剤担持体間の速度差を画像形成時とは変更する。

図１２に示す関係は、トナーの特性や現像スリーブの表面性等に合わせて最適化されるものである。更に、上記温度に対して他の情報も合わせて考慮して現像スリーブの回転速度を決定することも勿論可能である。

実施例１に比べると、滞留トナーの転移動作を頻繁に行うことが難しいが、表１に示すように、実施例１とほぼ同等の性能が得られた。

実施例４
次に、本発明の第４の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は実施例１のものと同じである。従って、実施例１の画像形成装置のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一の符号を付して詳しい説明は省略する。

本実施例では、実施例１における転移バイアスの印加の代わりに、第１のマグネット４７の固定位置を変更する。

図１３を参照して、本実施例では、第１の現像スリーブ４１が内蔵する第１のマグネット４７は、第１の現像スリーブ４１の回転方向に沿って回動可能に現像装置４ｄに取り付けられている。又、第１のマグネット４７は、マグネット駆動手段としてのマグネット駆動モータ１５５によって回動されるようになっている。本実施例では、このマグネット駆動モータ１５５が、ＳＳ部の近傍に滞留するトナーを第１の現像スリーブ４１側に転移させる手段として機能する。マグネット駆動モータ１５５は、第１のマグネット４７の周方向の固定位置を変更することにより、ＳＳ部の近傍に滞留するトナーを第１の現像スリーブ４１側に転移させるようにする。

具体的には、制御手段１５０は、図１４に示す第１のマグネット４７の周方向の固定位置Θ（°）と温度Ｔ（℃）との関係に基づいて、第１のマグネット４７の周方向の固定位置Θを決定する。本実施例では、第１のマグネット４７の周方向の固定位置Θを変更することによる滞留トナーの転移動作は、非画像形成時として、１回のジョブの終了後の第１、第２の現像スリーブ４１、４２の回転中（後回転工程）に行うのが好適である。勿論、これに限定されるものではなく、比較的長い紙間期間を設けて、この期間に滞留トナーの転移動作を行うなどしてもよい。

ここで、第１のマグネット４７の周方向の固定位置Θが「＋」であることは、その固定位置が現像工程中よりも第１の現像スリーブ４１の回転方向上流にあることを意味する。又、第１のマグネット４７の周方向の固定位置Θが「−」であることは、その固定位置が現像工程中よりも現像スリーブの回転方向下流にあることを意味する。

本実施例において滞留トナーの転移のために第１のマグネット４７の周方向の固定位置Θを「＋」にするのは、次のような理由のためである。即ち、図６を参照して、第１のマグネット４７の固定位置を第１の現像スリーブ４１の回転方向上流側に移動させることにより、第１のマグネット４７のＳ１２極による第１の現像スリーブ４１方向への滞留トナーに対する磁気的吸引力を大きくすることができる。

即ち、ＳＳ部の近傍のトナーを第１の現像スリーブ４１へ引き付ける磁力を、画像形成時の第１の磁力と、この第１の磁力よりも大きい第２の磁力とで切り替え可能とする。本実施例では、第１のマグネット４７の周方向の固定位置を、第１の現像スリーブ４１の回転方向上流側に移動させることにより、ＳＳ部の近傍のトナー搬送磁極Ｓ１２をよりＳＳ部に近接させて、これを実現した。但し、これに限定されるものではなく、第２のマグネット４８の周方向の固定位置を代わりに又は加えて変更できるようにすることができる。この場合も、第２のマグネット４８の周方向の固定位置を移動させてＳＳ部の近傍のトナー搬送磁極Ｎ２１をよりＳＳ部から遠ざけるなどして、相対的にＳＳ部近傍のトナーを第１の現像スリーブ４１へ引き付ける磁力を画像形成時よりも大きくすることが好ましい。

このように、本実施例では、ＳＳ部の近傍の滞留トナーの転移を、滞留トナーに接触する第１、第２の現像スリーブ４１、４２がそれぞれ内蔵する磁界発生手段の一方又は両方の磁界分布を変更することにより行う。即ち、滞留トナーを第１の現像スリーブ４１側に転移させる力は、第１、第２のマグネット４７、４８のうち一方又は両方の発生する磁界分布を、画像形成時における磁界分布に対して変更することによって適用する。より詳細には、この磁界分布の変更は、滞留トナーを、第２の現像スリーブ４２へ引き付ける磁力に対する第１の現像スリーブ４１へ引き付ける磁力が、画像形成時よりも大きくなるように行う。

図１４に示す関係は、トナーの特性やマグネットの磁極配置等に合わせて最適化されるものである。更に、上記温度に対して他の情報も合わせて考慮してマグネットの周方向の固定位置を決定することも勿論可能である。

実施例５
次に、本発明の第５の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は実施例１のものと同じである。従って、実施例１の画像形成装置のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一の符号を付して詳しい説明は省略する。

本実施例では、第１、第２の現像スリーブ４１、４２の最表面層１２３（図５）がＣｒメッキではなく、Ｎｉ−Ｂメッキである。

ニッケル（Ｎｉ）は、単体では強磁性体であるが、ホウ素（Ｂ）と結合することにより非晶質となり非磁性化することが知られている。Ｎｉ−Ｂメッキ被覆中のホウ素含有量は２〜８質量％が好ましい。

実施例１に比べると、第１、第２の現像スリーブ４１、４２がやや磨耗し易いため、耐久後の画質低下がやや顕著であった。しかし、実用上問題ないレベルであり、比較例に対する優位性が認められた。

実施例６
次に、本発明の第６の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は実施例１のものと同じである。従って、実施例１の画像形成装置のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一の符号を付して詳しい説明は省略する。

本実施例では、実施例１における第１、第２の現像スリーブ４１、４２の基材１２１上の表面層１２２、１２３は存在せず、基材１２１もアルミニウムではなく、ＳＵＳ（ステンレススチール）である。即ち、本実施例では、図１５に示すように、ＳＵＳから成る基材１２１にメッキを施さずに、球状粒子吹き付けによる粗面化処理のみが施されている。

実施例１に比べると、第１、第２の現像スリーブ４１、４２がやや磨耗し易いため、耐久後の画質低下がやや顕著であり、感光体ヒータによる熱膨張もし易く、ベタ画像のムラもやや大きかった。しかし、実用上問題ないレベルであり、比較例に対する優位性が認められた。

実施例７
次に、本発明の第７の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は実施例１のものと同じである。従って、実施例１の画像形成装置のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一の符号を付して詳しい説明は省略する。

本実施例では、実施例１と比較して、第１、第２の現像スリーブ４１、４２の表面粗さが０．１５μｍＲａと小さい。本実施例では、第１、第２の現像スリーブ４１、４２の製造において、粒子吹き付けによる粗面化処理を行わず、研磨加工がなされている。

実施例１に比べると、第１、第２の現像スリーブ４１、４２上のトナーの帯電量が高まり、画質は向上する傾向にある。しかし、極端な低湿環境では、更にトナーの帯電量が高まり、「ブロッチ」という異常が発生することがある。

ここで、「ブロッチ」とは、現像スリーブ上のトナーの薄層形成の異常であり、画像上で、不定形のあばたの様相を呈する。

上述のような極端な低湿環境以外の環境では、実用上問題はなく、比較例に対する優位性が認められた。

実施例８
次に、本発明の第８の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は実施例１のものと同じである。従って、実施例１の画像形成装置のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一の符号を付して詳しい説明は省略する。

本実施例では、実施例１と比較して、第１、第２の現像スリーブ４１、４２の表面粗さが１μｍＲａと大きい。これは、実施例１よりも高い粒子吹き付け圧による粗面化処理を行ったためである。

実施例１に比べると、第１、第２の現像スリーブ４１、４２上のトナーの帯電量が低下し、画質も低下し、トナー飛散も悪化する。しかし、実用上問題はなく、比較例に対する優位性が認められた。

実施例９
次に、本発明の第９の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は実施例１のものと同じである。従って、実施例１の画像形成装置のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一の符号を付して詳しい説明は省略する。

本実施例では、実施例１と比較して、第１、第２の現像スリーブ４１、４２の外径が共に２４．５ｍｍと大きい。

現像スリーブの大径化に伴い、画像形成装置１００もやや大型化する。しかし、現像能力も向上し、画像形成装置の更なる高速度化が可能となる。

実施例１０
次に、本発明の第１０の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は実施例１のものと同じである。従って、実施例１の画像形成装置のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一の符号を付して詳しい説明は省略する。

本実施例では、第４の画像形成部Ｓｄの感光ドラム１ｄとして、直径８４ｍｍの負帯電性の有機感光体を用いた。そして、第４の画像形成部Ｓｄの感光ドラム１ｄにおいて、トナー像を形成すべき部分が露光される（画像部露光）。

又、本実施例では、第１の現像スリーブ４１、第２の現像スリーブ４２には共に、−５００Ｖの直流バイアスと、ピーク間電圧が１３００Ｖで周波数が３ｋＨｚの矩形波を交流バイアスと、が重畳された現像バイアスが印加される。この際、現像コントラストは３００Ｖであり、かぶり除去コントラストは２００Ｖである。

有機感光体の寿命が３０万枚と短いため保守頻度が高いが、ａ−Ｓｉ感光体より電位ムラが少なく、画質の点でも遜色はない。

実施例１１
次に、本発明の第１１の実施例について説明する。

図１６は、本実施例の画像形成装置２００の概略断面構成を示す。本実施例の画像形成装置２００は、電子写真方式を用いて転写材、例えば、記録用紙、ＯＨＰシート、布などに白黒画像を形成することができる白黒デジタル複写機である。又、本実施例の画像形成装置２００は、プロセススピードが５５０ｍｍ／ｓで、毎分１２０枚の白黒画像を出力することができる。一方、本実施例の画像形成装置２００は、フルカラー出力はできない。

図１６に示す本実施例の画像形成装置２００において、図１の画像形成装置１００のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一の符号を付して、詳しい説明は省略する。

本実施例の画像形成装置２００では、高速化に対応すべく、感光ドラム１ｄとして、直径１１０ｍｍのａ−Ｓｉ感光体を用いる。

本実施例では、高速化に対応するための感光体や定着装置等の大型化に伴い、そうでない場合よりも画像形成装置の寸法は大きくなるが、本実施例の画像形成装置２００は白黒画像形成装置であるため、その寸法は、幅６４０ｍｍ、高さ７９０ｍｍであった。プロセススピードが実施例１の画像形成装置１００の黒出力モード時のプロセススピード（３３０ｍｍ／ｓ）と同程度の白黒画像形成装置に比べれば若干大型化すると考えられるが、それに見合った生産性を確保することができる。

又、本実施例の画像形成装置２００のように高速な画像形成装置は、一般に、オフィス向けではなく、専用の設置場所が用意されるのが普通である。そのため、上述のような若干の大型化は実用上問題にならないことが多い。又、実施例１と比較して、画質の点でも遜色はない。

実施例１２
次に、本発明の第１２の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は実施例１のものと同じである。従って、実施例１の画像形成装置のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一の符号を付して詳しい説明は省略する。

本実施例では、図１７に示すように、第４の画像形成部Ｓｄの現像装置４ｄは、複数の現像剤担持体として、外径１６ｍｍの３個の現像スリーブ、即ち、第１、第２、第３の現像スリーブ４１、４２、４３を備えている。本実施例では、第１の現像スリーブ４１が感光ドラム１ｄの移動方向に対して最上流側の現像剤担持体である。又、第３の現像スリーブ４３が感光ドラム１ｄの移動方向に対して最下流側の現像剤担持体である。第２の現像スリーブ４２は、感光ドラム１ｄの移動方向に対して第１の現像スリーブ４１と第３の現像スリーブ４３との間に位置する中流の現像剤担持体である。

これら第１、第２、第３の現像スリーブ４１、４２、４３の材質、回転速度等は、実施例１と同じである。又、本実施例では、複数の現像剤担持体のうち隣り合う２個、即ち、第１の現像スリーブ４１と第２の現像スリーブ４２、及び、第２の現像スリーブ４２と第３の現像スリーブ４３は、それぞれのＳＳ部において互いに逆方向に移動する。

図１８を参照して、本実施例では、第１、第２、第３の現像スリーブ４１、４２、４３は、それぞれ独立した駆動手段として駆動モータによって回転駆動される。そして、本実施例では、第１の現像スリーブ４１の回転トルクを、第１の現像スリーブ４１の駆動モータ１５３に内蔵された第１のトルク検知手段１５４により行う。又、第２の現像スリーブ４２の回転トルクを、第２の現像スリーブ４２の駆動モータ１５６に内蔵された第２のトルク検知手段１５７により行う。第１、第２のトルク検知手段１５４、１５７の検知結果を示す出力信号は、制御手段１５０に入力される。

本実施例では、制御手段１５０は、図１０に示す転移バイアス印加頻度Ｆ＊と第１のトルク検知手段１５４の出力信号Ｒｍ（ｍＶ）との関係に基づいて、第１の現像スリーブ４１と第２の現像スリーブ４２との間への転移バイアス印加頻度Ｆ＊を決定する。又、制御手段１５０は、図１９に示す転移バイアス印加頻度Ｆ２＊と第２のトルク検知手段１５７の出力信号Ｒｍ２（ｍＶ）との関係に基づいて、第２の現像スリーブ４２と第３の現像スリーブ４３と間への転移バイアス印加頻度Ｆ２＊を決定する。

ここで、第２の現像スリーブ４２の電位Ｐ２、第３の現像スリーブ４３の電位Ｐ３、第２、第３の現像スリーブ４２、４３間に印加する転移バイアスＢ２＊の間には、次式（２）の関係がある。

Ｐ３＝Ｐ２＋Ｂ２＊・・・（２）

尚、第１の現像スリーブ４１の電位Ｐ１、第２の現像スリーブ４２の電位Ｐ２、第１、第２の現像スリーブ４１、４２間に印加する転移バイアスＢ＊の間には、前述の式（１）の関係がある。

転移バイアスＢ＊は、現像バイアス電源４９により第１の現像スリーブ４１に印加されるバイアスが、第１の転移バイアス発生手段１５２を経由して第２の現像スリーブ４２に印加されることにより発生される。又、転移バイアスＢ２＊は、現像バイアス電源４９により第１の現像スリーブ４１に印加されるバイアスが、第２の転移バイアス発生手段１５８を経由して第３の現像スリーブ４３に印加されることにより発生される。転移バイアスＢ＊、Ｂ２＊の印加による滞留トナーの転移動作自体は、非画像形成時、より詳しくは、現像工程以外の第１、第２の現像スリーブ４１、４２の回転中に行われる。滞留トナーの転移動作は、非画像形成時として、例えば紙間に行うことができる。

尚、本実施例では、転移バイアスＢ＊は、−１００Ｖで一定とした。又、転移バイアスＢ２＊は、−１００Ｖで一定とした。但し、転移バイアスＢ＊、Ｂ２＊の値は、これに限定されるものではない。

図１０及び図１９に示す関係は、トナーの特性や現像スリーブの位置、磁界発生手段の磁極配置等に合わせて最適化されるものである。更に、上記回転トルクに対して他の情報も合わせて考慮して転移バイアス印加頻度Ｆ＊、Ｆ２＊を決定することも勿論可能である。

又、上記回転トルクの検知態様は本実施例のものに限定されるものではなく、複数の現像剤担持体のうち隣り合う２個の現像剤担持体の一方又は両方の回転トルクを検知することができる。そして、その検知結果に応じて、滞留トナーの転移動作を行う時期及び／又はその転移動作における滞留トナーを転移させる力の適用量を制御することができる。例えば、隣り合う２個の現像剤担持体が共通の駆動手段としての駆動モータによって駆動される場合には、その駆動モータに上記同様の回転トルク検知手段を設けて、隣り合う２個の現像剤担持体の両方の回転負荷に基づく回転トルクを検知することができる。更に、３個の現像剤担持体が共通の駆動手段としての駆動モータで駆動される場合には、その駆動モータに上記同様の回転トルク検知手段を設けて、３個の現像剤担持体の回転負荷に基づく回転トルクを検知することができる。

表１に示すように、本実施例によっても、実施例１と同等の性能が得られた。但し、本実施例では、現像装置等の大型化に伴い、画像形成装置の寸法も若干大型化した。しかし、それに見合った生産性を確保することができる。

実施例１３
次に、本発明の第１３の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は実施例１のものと同じである。従って、実施例１の画像形成装置のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一の符号を付して詳しい説明は省略する。

本実施例では、実施例１における温度検知の代わりに、湿度検知を行う。即ち、図２０を参照して、本実施例では、第４の画像形成部Ｓｄの現像装置４ｄの層厚規制部材４４の長手中央部には、湿度検知手段１５９が配設されており、層厚規制部材４４の近傍の湿度（相対湿度：％ＲＨ）を検知する。湿度検知手段１５９の検知結果を示す出力信号は、制御手段１５０に入力される。

具体的には、制御手段１５０は、図２１に示す転移バイアスＢ＊（Ｖ）と湿度（％ＲＨ）との関係に基づいて、転移バイアスＢ＊（Ｖ）を決定する。転移バイアスＢ＊の印加による滞留トナーの転移動作は、非画像形成時、より詳しくは、現像工程以外の第１、第２の現像スリーブ４１、４２の回転中に行われる。滞留トナーの転移動作は、非画像形成時として、例えば紙間に行うことができる。

本実施例において、湿度が高いほど転移バイアスＢ＊の絶対値を大きくするのは、本実施例では湿度が高いほどトナーの流動性が低下し、滞留トナー量が増えるので、それを抑制するためである。

このように、本実施例では、制御手段１５０は、湿度検知手段１５９の検知結果に基づいて、滞留トナーの転移動作を行う時期及び／又はその転移動作における滞留トナーを転移させる力の適用量を制御する。

尚、湿度検知手段１５９は、層厚規制部材４４の長手方向中央部に設けることによって、良好に第１、第２の現像スリーブ４１、４２の近傍の湿度を検知することができるが、この配置に限定されるものではない。画像形成装置の雰囲気、より好ましくは現像装置の雰囲気、更に好ましくは現像剤担持体の雰囲気の湿度が検知できるようになっていればよく、予めそれぞれの配置に対して湿度と転移バイアスとの関係を設定することができる。

図２１に示す関係は、トナーの特性等に合わせて最適化されるものである。更に、上記湿度に対して他の情報を合わせて考慮して転移バイアスを決定することも勿論可能である。

比較例１〜６
実施例１〜１３との対象のために、比較例１〜６の画像形成装置を用意して、実施例１と同様にして画像形成装置の性能を評価する試験を行った。比較例１〜６についてのそれぞれの結果は、表１に示す通りである。又、比較例１〜６の画像形成装置における詳細な各種設定は表２に示す通りである。尚、比較例１〜６の画像形成装置は、実施例１の画像形成装置と実質的に同じカラー画像形成装置における、黒用の現像装置を種々変更したものである。

比較例１の画像形成装置は、黒用の現像装置として、図２２を参照して前述した、複数の現像剤担持体として第１、第２の現像スリーブ３４１、３４２を有し、磁性一成分現像剤を用いる従来の現像装置を備える。隣り合う現像剤担持体が近接して対向する部分に滞留するトナーを転移させる動作は有していない。

比較例２の画像形成装置は、黒用の現像装置として、図２３を参照して前述したように、隣り合う現像剤担持体の両方に対してトナーの層厚規制部材を有する現像装置を備える。

比較例３の画像形成装置は、図２４を参照して前述したように、黒色用の現像装置を２個有する。

比較例４の画像形成装置は、黒用の現像装置として、複数の現像剤担持体を有し、トナーとキャリアとを備える二成分現像剤を使用する従来の現像装置を備える。

比較例５の画像形成装置は、黒用の現像装置として、図２５を参照して前述したように、隣り合う現像剤担持体が最近接位置において同方向に回転する現像装置を備える。

比較例６の画像形成装置は、黒用の現像装置として、図２６を参照して前述したように、１個の現像剤担持体を有し、磁性一成分現像剤を用いる現像装置を備える。現像剤担持体は、感光体の回転速度の２倍程度に設定されている。

尚、図２３〜図２６において、同一又は相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付している。

以上、本発明を具体的な実施例に則して説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではないことを理解されたい。

例えば、像担持体はドラム状のものに限定されるものではなく、ベルト状或いはシート状であっても良い。又、上記各実施例では、転写方式として、ベルト上に担持された転写材に像担持体からトナー像を転写した後、このベルトから転写材を分離するベルト転写方式を用いた。しかし、本発明は転写方式を何ら限定するものではない。例えば、転写部に、転写帯電器と、像担持体から転写材を分離するために転写材を帯電させる分離帯電器と、を有するような構成であっても良い。又、上記各実施例では、画像形成装置は、直接転写方式を採用するものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。像担持体に形成されたトナー像を一旦中間転写体に一次転写した後、この中間転写体から転写材にトナー像を二次転写する中間転写方式を採用した画像形成装置においても本発明は等しく適用することができる。

本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略断面構成図である。図１の画像形成装置の一般的な画像形成の工程図である。ａ−Ｓｉ感光体の層構成を説明するための模式図である。本発明の一実施例に係る現像装置を示す概略断面図である。本発明の一実施例に係る現像スリーブの層構成を説明するための模式図である。本発明の一実施例に係る磁界発生手段の磁極配置を示す模式図である。本発明の一実施例に係る制御ブロック図である。本発明の一実施例に係る制御の基礎データを示すグラフ図である。本発明の他の実施例に係る制御ブロック図である。本発明の他の実施例に係る制御の基礎データを示すグラフ図である。本発明の他の実施例に係る制御ブロック図である。本発明の他の実施例に係る制御の基礎データを示すグラフ図である。本発明の他の実施例に係る制御ブロック図である。本発明の他の実施例に係る制御の基礎データを示すグラフ図である。本発明の他の実施例に係る現像スリーブの層構成を説明するための模式図である。本発明に係る画像形成装置の他の実施例の概略断面構成図である。本発明の他の実施例に係る現像装置を示す概略断面図である。本発明の他の実施例に係る制御ブロック図である。本発明の他の実施例に係る制御の基礎データを示すグラフ図である。本発明の他の実施例に係る制御ブロック図である。本発明の他の実施例に係る制御の基礎データを示すグラフ図である。比較例に係る現像装置の概略断面構成図である。他の比較例に係る現像装置の概略断面構成図である。他の比較例に係る現像装置の概略断面構成図である。他の比較例に係る現像装置の概略断面構成図である。他の比較例に係る現像装置の概略断面構成図である。従来の画像形成装置の一例の概略断面構成図である。

符号の説明

１感光ドラム（像担持体）
４現像装置
４０現像剤収容部
４１第１の現像スリーブ（現像剤担持体）
４２第２の現像スリーブ（現像剤担持体）
４４層厚規制部材
４７第１のマグネット（磁界発生手段）
４８第２のマグネット（磁界発生手段）
４９現像バイアス電源（現像バイアス出力手段）
１５０制御手段

Claims

表面が移動可能な像担持体と、
磁性一成分現像剤を収容する現像剤収容部、及び前記現像剤収容部内から供給された磁性一成分現像剤を担持して前記像担持体と対向する現像領域へと搬送する回転可能な複数の現像剤担持体を備え、前記複数の現像剤担持体は、最近接位置において互いに逆方向に移動する隣り合う２個の現像剤担持体を含み、該隣り合う２個の現像剤担持体のうち前記像担持体の移動方向において上流側に位置する現像剤担持体によって下流側に位置する現像剤担持体上の現像剤量を規制するようになっている現像装置と、
を有する画像形成装置において、
非画像形成時に、前記隣り合う２個の現像剤担持体の最近接位置の近傍に滞留する磁性一成分現像剤に対して、該隣り合う２個の現像剤担持体のうち前記像担持体の移動方向において上流側に位置する現像剤担持体側へ転移させる力を適用する転移動作を行うようになっており、
前記複数の現像剤担持体はそれぞれ磁界発生手段を内蔵しており、前記転移させる力は、前記隣り合う２個の現像剤担持体がそれぞれ内蔵する磁界発生手段のうち一方又は両方の発生する磁界分布を、画像形成時における磁界分布に対して変更することによって適用することを特徴とする画像形成装置。
前記磁界分布の変更は、前記滞留する磁性一成分現像剤を前記隣り合う２個の現像剤担持体のうち前記像担持体の移動方向において下流側の現像剤担持体側へ引き付ける磁力に対する上流側の現像剤担持体側へ引き付ける磁力が、画像形成時よりも大きくなるように行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記転移動作を行う時期及び／又は前記転移動作における前記転移させる力の適用量を可変に制御する制御手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
当該画像形成装置又は前記現像装置の雰囲気温度を検知する温度検知手段を有しており、前記制御手段は、前記温度検知手段の検知結果に基づいて、前記時期及び／又は前記適用量を制御することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
当該画像形成装置又は前記現像装置の雰囲気湿度を検知する湿度検知手段を有しており、前記制御手段は、前記湿度検知手段の検知結果に基づいて、前記時期及び／又は前記適用量を制御することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
前記隣り合う２個の現像剤担持体のうちの一方又は両方の回転トルクを検知するトルク検知手段を有しており、前記制御手段は、前記トルク検知手段の検知結果に基づいて、前記時期及び／又は前記適用量を制御することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
前記転移動作は、非画像形成時として、複数の転写材に対する一連の画像形成動作における転写材と転写材との間に対応する期間に行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の画像形成装置。
前記転移動作は、非画像形成時として、一の画像形成動作開始指示による一連の画像形成の終了後の整理動作の期間に行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の画像形成装置。
前記隣り合う２個の現像剤担持体のうちの一方又は両方の最表面層には、Ｃｒメッキ又はＮｉ−Ｂメッキが施されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかの項に記載の画像形成装置。
前記隣り合う２個の現像剤担持体のうちの一方又は両方の表面粗さは、０．３μｍＲａ以上０．９μｍＲａ以下であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかの項に記載の画像形成装置。
前記像担持体は、非晶質の珪素原子を含有する感光層を備えていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかの項に記載の画像形成装置。