JP4987524B2 - 現像装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、又はファクシミリ装置等の画像形成装置で用いられる現像装置に関し、特に、磁性キャリア及び非磁性トナーを有する二成分現像剤を用いる現像装置に関するものである。

一般に、画像形成装置においては、像担持体である感光体ドラム上に静電潜像が形成され、この静電潜像は現像装置によって現像されてトナー像となる。そして、感光体ドラム上のトナー像は、例えば記録用紙に転写され、記録用紙上のトナー像は定着装置によって定着される。

このような現像装置において、磁性キャリア及び非磁性トナーを有する二成分現像剤を用いて感光体ドラム（像担持体）上の静電潜像を現像するものがあり、特許文献１に開示されているように、現像装置は感光体ドラムと対峙する現像ローラを備えて、磁気ローラによって現像ローラ上にトナー層を形成し、感光体ドラム上の静電潜像を現像するハイブリッド現像方式が広く用いられている。この方式では、静電潜像の担持体となる感光体ドラム上に正確にトナーを重ねることで色ズレの少ないカラー画像形成が可能であり、カラーの高画質化に対応する技術として注目されている。

ところで、上述のようなハイブリッド現像装置では、感光体ドラム上の静電潜像を現像した際、現像ローラ上ではトナーが消費されて無くなった部分（消費領域）とトナーが消費されずに残った部分（非消費領域）とが発生して、次回の現像の際に現像に差が生じてしまうことになる。つまり、現像ローラ上におけるトナーの付着状態とトナーの電位差にばらつきが生じる関係から、前段階の現像画像の一部が次の現像時に残像（ゴースト）として現れる現象、いわゆる履歴現象が発生しやすいという不具合がある。

このような不具合を防止するため、例えば特許文献２には、現像剤層を搬送する非磁性回転スリーブと回転スリーブ内に配置された磁極とで磁気ローラを構成し、現像ローラ内部の磁気ローラとの対向位置に異磁性の磁極を設けて磁気ローラと現像ローラとの間の磁気ブラシの拘束力を高めた、図７に示すような現像装置が開示されている。

図７において、現像装置１０１は、二成分現像剤（以下、単に現像剤と呼ぶ）が収納される現像容器２０を備えており、現像容器２０は仕切壁２０ａによって第１及び第２攪拌室２０ｂ、２０ｃに区画され、第１及び第２攪拌室２０ｂ、２０ｃには図示しないトナーコンテナから供給されるトナーをキャリアと混合して撹拌し、帯電させるための第１攪拌スクリュー２１ａ及び第２攪拌スクリュー２１ｂが回転可能に配設されている。

そして、第１攪拌スクリュー２１ａ及び第２攪拌スクリュー２１ｂによって現像剤が攪拌されつつ軸方向に搬送され、仕切壁２０ａに形成された現像剤通過路（図示せず）を介して第１及び第２攪拌室２０ｂ、２０ｃ間を循環する。図示の例では、現像容器１０１は左斜め上方に延在しており、現像容器２０内において第２攪拌スクリュー２１ｂの上方には磁気ローラ２２が配置され、磁気ローラ２２の左斜め上方には現像ローラ２３が対向配置されている。そして、現像ローラ２３は現像容器２０の開口側（図７の左側）において感光体ドラム１に対向しており、磁気ローラ２２及び現像ローラ２３は図中時計回りに回転する。

なお、現像容器２０には、第１攪拌スクリュー２１ａと対面してトナーセンサ（図示せず）が配置されており、トナーセンサで検知されるトナー濃度に応じてトナーホッパー（図示せず）からトナー補給口２０ｄを介して現像容器２０内にトナーが補給される。

磁気ローラ２２は、非磁性の回転スリーブ２２ａと、回転スリーブ２２ａに内包される複数の磁極（磁気ローラ側磁極）を有する固定マグネットローラ体２２ｂで構成されている。図示の例では、固定マグネットローラ体２２ｂは３つのＮ極（Ｎ１極〜Ｎ３極）と２つのＳ極（Ｓ１極及びＳ２極）から成る５つの磁極を有しており、回転スリーブ２２ａの回転方向において、Ｎ１極とＮ２極との間にＳ１極が配置され、Ｎ３極とＮ１極との間にＳ２極が配置されている。

現像ローラ２３は、非磁性の現像スリーブ２３ａと、この現像スリーブ２３ａ内に配置される一つの現像ローラ側磁極２３ｂから構成されている。図示の例においては、現像ローラ側磁極２３ｂは固定マグネットローラ体２２ｂのＮ１極（主極）と異磁極のＳ極である。現像スリーブ２３ａと磁気ローラ２２の回転スリーブ２２ａとはその対面位置（対向位置）において所定のギャップをもって対向している。つまり、現像ローラ側磁極２３ｂは所定のギャップを挟んでＮ１極と対向している。なお、図示の例では、現像ローラ側磁極２３ｂは断面が扇形状であり、現像ローラ軸２３ｃの中心に対してその扇角は４０°〜６０°に設定されている。

また、現像容器２０には穂切りブレード２５が回転スリーブ２２ａの長手方向（図７の紙面表裏方向）に沿って取り付けられており、穂切りブレード２５は、回転スリーブ２２ａの回転方向（図中時計回り）において、現像ローラ２３と磁気ローラ２２との対向位置よりも上流側に位置付けられている。そして、穂切りブレード２５の先端部と回転スリーブ２２ａとの表面には僅かな隙間（ギャップ）が形成されている。

図７に示す現像装置１０１においては、磁気ローラ２２及び現像ローラ２３にはそれぞれ直流電圧（Ｖｄｃ）及び交流電圧（Ｖａｃ）が印加されている。前述のように、第１攪拌スクリュー２１ａ及び第２攪拌スクリュー２１ｂによって、現像剤が攪拌されつつ現像容器２０内を循環してトナーを帯電させ、第２攪拌スクリュー２１ｂによって現像剤が磁気ローラ２２に搬送される。そして、磁気ローラ２２上に磁気ブラシ（図示せず）を形成し、磁気ローラ２２上の磁気ブラシは穂切りブレード２５によって層厚規制されて、磁気ローラ２２と現像ローラ２３との間の電位差及びＮ１極と現像ローラ側磁極２３ｂとの間の磁界によって現像ローラ２３にトナー薄層を形成する。そして、現像ローラ２３上のトナー薄層によって感光体ドラム１上の静電潜像が現像される。

図７を用いて磁気ローラ２２上のトナー量の規制方法を詳細に説明する。図７に示すように、穂切りブレード２５にはＳ２極（穂切り用磁極）が対向するため、穂切りブレード２５として非磁性体或いはＮ極の磁性体を用いることにより、穂切りブレード２５の先端と回転スリーブ２２ａとの隙間に引き合う方向の磁界が発生する。

この磁界により、穂切りブレード２５と回転スリーブ２２ａとの間にトナー及びキャリアがブラシ状に起立する、いわゆる磁気ブラシが形成される。そして、回転スリーブ２２ａが時計回りに回転して磁気ブラシが現像ローラ２３に対向する位置に移動すると、Ｎ１極と現像ローラ側磁極２３ｂとの間で引き合う磁界が付与されるため、磁気ブラシは現像ローラ２３表面に接触してトナー薄層を形成する。

さらに回転スリーブ２２ａが時計回りに回転すると、今度は、Ｎ１極とＳ１極との間で発生する水平方向（ローラ周方向）の磁界により磁気ブラシは現像ローラ２３表面から引き離され、トナー像の形成に使われなかったトナーが現像ローラ２３表面から回転スリーブ２２ａ上に回収される。さらに回転スリーブ２２ａが回転すると、Ｎ２極及びＮ３極により反発する磁界が付与されるため、トナー及びキャリアは現像容器２０内で回転スリーブ２２ａから離脱する。そして、第２攪拌スクリュー２１ｂにより攪拌、搬送された後、Ｓ２極の磁界により再び回転スリーブ２２ａ上に磁気ブラシが形成される。即ち、穂切りブレード２５と回転スリーブ２２ａとの間隔だけでなく、そこに発生する磁界によって磁気ローラ２２へのトナー付着量を厳密に制御している。

このように、特許文献２の方法では、現像ローラ上の残トナーを確実に剥ぎ取ることができ、トナー薄層の再形成時における層むらの発生を防止可能となる。しかしながら、磁気ローラ−現像ローラ間の磁力線が磁気ローラ上の現像剤を移動させる水平方向（ローラ周方向）の磁力線よりも強くなって、磁気ローラ−現像ローラ間の磁力による磁気ブラシの拘束力と磁気ローラ及び現像ローラの回転による剤離れとのバランスが崩れる場合があった。そして、磁気ブラシの拘束力と剤離れとのバランスが崩れると、キャリアが現像ローラを介して画像に付着する、いわゆるキャリア付着が発生するという問題点があった。
特開昭６１−１０５５７４号公報 特開２００５−２７４９２４号公報

本発明は、上記問題点に鑑み、現像ローラ上の残存トナーを確実に回収して履歴現象を防止し、且つキャリア付着の発生も防止可能な現像装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、少なくともキャリア及びトナーを含む二成分現像剤が用いられ、像担持体に対向配置される現像ローラと、該現像ローラに対向配置される磁気ローラと、該磁気ローラの回転方向において前記現像ローラの上流側に対向配置される磁性体若しくは非磁性体の穂切りブレードと、前記磁気ローラの内部に配置され前記現像ローラに対向する主極及び前記穂切りブレードに対向する穂切り用磁極を含む複数の磁気ローラ側磁極と、前記現像ローラの内部において前記磁気ローラに対向配置され前記主極と異磁極である現像ローラ側磁極と、を備え、前記穂切りブレード及び前記磁気ローラ側磁極により前記磁気ローラ上に形成される磁気ブラシを用いて前記現像ローラにトナーを供給して像担持体上の静電潜像を現像する現像装置において、前記磁気ローラ側磁極は、前記主極と前記穂切り用磁極との間に配置され前記現像ローラ側磁極と同磁極のキャリア保持用磁極を有することを特徴としている。

また本発明は、上記構成の現像装置において、前記キャリア保持用磁極の磁力は、前記主極よりも弱く、且つ前記現像ローラ側磁極よりも強いことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の現像装置が搭載された画像形成装置である。

本発明の第１の構成によれば、主極とキャリア保持用磁極との間で磁気ローラの周方向の磁力線が強められてキャリアの保持力が向上するため、主極と現像ローラ側磁極との間の磁力線により現像ローラからのトナー回収力を向上しつつ、磁気ローラ側から現像ローラ側へのキャリアの移行を抑制することができる。

また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の現像装置において、キャリア保持用磁極の磁力を主極よりも弱く、且つ現像ローラ側磁極よりも強くすることにより、磁気ローラ−現像ローラ間の磁力線と磁気ローラの周方向の磁力線とのバランスが最適となり、トナー回収力の低下によるゴーストの発生及び画像上へのキャリア付着を一層効果的に防止できる。

また、本発明の第３の構成によれば、上記第１又は第２の構成の現像装置を搭載することにより、キャリア付着及びゴーストの発生しない高画質な画像を形成可能な優れた画像形成装置となる。

以下に、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の現像装置が搭載される画像形成装置の概略断面図であり、ここではタンデム方式のカラー画像形成装置について示している。カラー画像形成装置１００本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄが、搬送方向上流側（図１では右側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（シアン、マゼンタ、イエロー及びブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。

この画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄが配設されており、これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、駆動手段（図示せず）により図１において時計回りに回転し、各画像形成部に隣接して移動する中間転写ベルト８上に順次転写された後、転写ローラ９において転写紙Ｐ上に一度に転写され、さらに、定着部７において転写紙Ｐ上に定着された後、装置本体より排出される構成となっている。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において反時計回りに回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。

トナー像が転写される転写紙Ｐは、装置下部の用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラ１２ａ及びレジストローラ１２ｂを介して転写ローラ９へと搬送される。中間転写ベルト８には誘電体樹脂製のシートが用いられ、その両端部を互いに重ね合わせて接合しエンドレス形状にしたベルトや、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられる。また、二次転写ローラ９の下流側には中間転写ベルト８表面に残存するトナーを除去するためのブレード状のベルトクリーナ１９が配置されている。

次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。回転自在に配設された感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲及び下方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄと、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに画像情報を露光する露光ユニット４と、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上にトナー像を形成する現像装置３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に残留した現像剤（トナー）を除去するクリーニング部５ａ、５ｂ、５ｃ及び５ｄが設けられている。

ユーザにより画像形成開始が入力されると、先ず、帯電器２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させ、次いで露光ユニット４によって光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。現像装置３ａ〜３ｄには、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色のトナーが補給装置（図示せず）によって所定量充填されている。このトナーは、現像装置３ａ〜３ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着することにより、露光ユニット４からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。

そして、中間転写ベルト８に所定の転写電圧で電界が付与された後、中間転写ローラ６ａ〜６ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のシアン、マゼンタ、イエロー、及びブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナーがクリーニング部５ａ〜５ｄにより除去される。

中間転写ベルト８は、上流側の搬送ローラ１０と、下流側の駆動ローラ１１とに掛け渡されており、駆動モータ（図示せず）による駆動ローラ１１の回転に伴い中間転写ベルト８が時計回りに回転を開始すると、転写紙Ｐがレジストローラ１２ｂから所定のタイミングで中間転写ベルト８に隣接して設けられた転写ローラ９へ搬送され、フルカラー画像が転写される。トナー像が転写された転写紙Ｐは定着部７へと搬送される。

定着部７に搬送された転写紙Ｐは、定着ローラ対１３により加熱及び加圧されてトナー像が転写紙Ｐの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Ｐは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられる。転写紙Ｐの片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラ１５によって排出トレイ１７に排出される。

一方、転写紙Ｐの両面に画像を形成する場合は、定着部７を通過した転写紙Ｐは分岐部１４で用紙搬送路１８に振り分けられ、画像面を反転させた状態で転写ローラ９に再搬送される。そして、中間転写ベルト５上に形成された次の画像が転写ローラ９により転写紙Ｐの画像が形成されていない面に転写され、定着部７に搬送されてトナー像が定着された後、排出トレイ１７に排出される。

図２は、本発明の現像装置の構成を示す側面断面図である。従来例の図７と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。なお、ここでは図１の画像形成部Ｐａに配置される現像装置３ａについて説明するが、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄに配置される現像装置３ｂ〜３ｄの構成についても全く同様である。

図２に示すように、現像装置３ａ内には、３つのＮ極（Ｎ１極〜Ｎ３極）と４つのＳ極（Ｓ１極〜Ｓ４極）から成る７つの磁極を有する固定マグネットローラ体２２ｂを備えた磁気ローラ２２が配置されている。各磁極の配置は、回転スリーブ２２ａの回転方向において、Ｎ１極とＮ２極との間にＳ１極が配置され、Ｎ２極とＮ３極との間にＳ２極及びＳ３極が配置され、Ｎ３極とＮ１極との間にＳ４極が配置されている。

図２を用いて本発明の現像装置における磁気ローラ２２上のトナー量の規制方法を詳細に説明する。図２に示すように、穂切りブレード２５にはＮ３極（穂切り用磁極）が対向するため、穂切りブレード２５として非磁性体或いはＳ極の磁性体を用いることにより、穂切りブレード２５の先端と回転スリーブ２２ａとの隙間に引き合う方向の磁界が発生する。

この磁界により、穂切りブレード２５と回転スリーブ２２ａとの間に磁気ブラシが形成される。そして、回転スリーブ２２ａが時計回りに回転していくと、Ｓ４極の磁界により磁気ブラシが保持され、磁気ブラシが現像ローラ２３に対向する位置に移動すると、Ｎ１極及びＳ極である現像ローラ側磁極２３ｂにより引き合う磁界が付与されるため、磁気ブラシは現像ローラ２３表面に接触してトナー薄層を形成する。

さらに回転スリーブ２２ａが時計回りに回転すると、今度はＮ１極とＳ１極、Ｎ２極により発生する水平方向（ローラ周方向）の磁界により磁気ブラシは現像ローラ２３表面から引き離され、トナー像の形成に使われなかったトナーが現像ローラ２３表面から回転スリーブ２２ａ上に回収される。さらに回転スリーブ２２ａが回転すると、Ｓ２極及びＳ３極により反発する磁界が付与されるため、トナーは現像容器２０内で回転スリーブ２２ａから離脱する。そして、第２攪拌スクリュー２１ｂにより攪拌、搬送された後、Ｎ３極の磁界により再び回転スリーブ２２ａ上に付着する。

この構成によれば、現像ローラ２３と対向する位置にあるＮ１極（主極）と、磁気ブラシを形成するためのＮ３極（穂切り用磁極）との間に現像ローラ側磁極２３ｂと同磁極であるＳ４極（キャリア保持用磁極）が設けられることにより、Ｎ１極とＳ４極との間で水平方向（回転スリーブ２２ａの周方向）の磁力線が強くなり、磁気ローラ２２側から現像ローラ２３側へのキャリアの移行を抑制することができる。

ここで、現像ローラ２３内の現像ローラ側磁極２３ｂの磁力がＳ４極よりも強い場合、現像ローラ２３と磁気ローラ２２の間での磁気ブラシの拘束力が強くなり、トナー回収力が増してゴーストの発生が抑制されるが、Ｓ４極でのキャリアの引きが弱くなるため現像ローラ２３へのキャリア付着が発生しやすくなる。一方、Ｎ１極の磁力がＳ４極より弱い場合、Ｓ４極でのキャリアの引きは強くなりキャリア付着が抑制されるが、現像ローラ２３と磁気ローラ２２の間での磁気ブラシの拘束力が弱くなり、トナー回収力も弱くなってゴーストが発生し易くなる。即ち、Ｓ４極の磁力がＮ１極の磁力よりも弱く、且つ現像ローラ側磁極２３ｂの磁力よりも強くなるように調整することにより、キャリア付着及びゴーストの発生を効果的に防止できる。

なお、ここでは磁気ローラ側磁極をＮ１極〜Ｎ３極、及びＳ１極〜Ｓ４極の７極構成としたが、主極（Ｎ１極）と穂切り用磁極（Ｎ３極）との間に現像ローラ側磁極２３ｂと同極性（Ｓ極）のキャリア保持用磁極（Ｓ４極）が配置されていれば良く、例えばＳ１極、Ｎ２極を有しない５極構成であっても良い。また、主極はＳ極であっても良く、その場合は現像ローラ側磁極２３ｂ及びキャリア保持用磁極はＮ極となり、穂切り用磁極はＳ極となる。

その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、磁気ローラ側の各磁極Ｎ１〜Ｎ３、Ｓ１〜Ｓ４、及び現像ローラ側磁極２３ｂの配置（ピーク位置）及び磁力の強さは、現像装置の仕様や現像剤の特性等に応じて適宜設定すれば良い。

また、上記実施形態ではタンデム式のカラー画像形成装置を例に挙げて説明したが、本発明は、ハイブリッド現像を用いた画像形成装置であれば、デジタル複合機や、アナログ方式のモノクロ画像形成装置、或いはファクシミリやプリンタ等の他の画像形成装置にも全く同様に適用することができる。以下、実施例により本発明の効果について更に具体的に説明する。

図２に示した本発明の現像装置を画像形成装置に搭載し、主極（Ｎ１極）、キャリア保持用磁極（Ｓ４極）、及び現像ローラ側磁極２３ｂの磁力を変化させた時の画像形成性能を調査した。磁気ローラ２２側及び現像ローラ２３側の磁極配置を図３に示す。磁気ローラ２２側におけるピーク位置の関係は、Ｎ１極とＳ１極との間隔を４５°、Ｓ１極とＮ２極との間隔を５０°、Ｎ２極とＳ２極との間隔を５０°、Ｓ２極とＳ３極との間隔を６０°、Ｓ３極とＮ３極との間隔を６０°、Ｎ３極とＳ４極との間隔を５０°、Ｓ４極とＮ１極との間隔を４５°とした。

また、磁気ローラ２２と現像ローラ２３との最接近位置に対し、Ｎ１極のピーク位置は磁気ローラ２２の回転方向下流側に５°、現像ローラ側磁極２３ｂのピーク位置は現像ローラ２３の回転方向上流側に５°の位置に設定した。なお、Ｓ１極、Ｎ２極、Ｓ２極、Ｓ３極、Ｎ３極の磁力は、それぞれ７００、６００、７００、４５０、５００Ｇａｕｓｓに固定した。

一方、図７に示したキャリア保持用磁極が設けられていない５極構成の現像装置を画像形成装置に搭載し、現像ローラ側磁極を設けない場合を比較例１、現像ローラ側磁極を設けた場合を比較例２として、同様に画像形成性能を調査した。磁気ローラ２２側の磁極におけるピーク位置関係は、Ｎ１極（主極）とＳ１極との間隔を６５°、Ｓ１極とＮ２極との間隔を６５°、Ｎ２極とＮ３極との間隔を６５°、Ｎ３極とＳ２極（穂切り用磁極）との間隔を８５°、Ｓ２極とＮ１極との間隔を８０°に設定し、Ｎ１極のピーク位置は磁気ローラ２２と現像ローラ２３との最接近位置に対し磁気ローラ２２の回転方向下流側に５°の位置に設定した。

なお、Ｎ１極、Ｓ１極、Ｎ２極、Ｎ３極、Ｓ２極の磁力は、それぞれ９００、７００、７００、４５０、７００Ｇａｕｓｓに固定した。また、比較例２においては、３９０Ｇａｕｓｓの現像ローラ側磁極２３ｂを、ピーク位置が磁気ローラ２２と現像ローラ２３との最接近位置に対し現像ローラ２３の回転方向上流側に５°の位置となるように現像ローラ２３内に固定した。

現像条件は、ドラム線速を１５０ｍｍ／ｓｅｃ、ドラム表面電位（Ｖ０）を３５０Ｖとし、現像ローラ２３の交流バイアスＶｐｐを１．６ｋＶ、周波数４ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比３０％、直流バイアスＶｄｃを３０Ｖとし、磁気ローラ２２の交流バイアスＶｐｐを０．４ｋＶ、周波数４ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比７０％、直流バイアスＶｄｃを３００Ｖとした。

その他の条件として、現像ローラ−磁気ローラ間のギャップを３００μｍ、現像ローラに対する磁気ローラの線速比Ｍ／Ｓを１．５、感光体ドラムに対する現像ローラの線速比Ｓ／Ｄを１．５とした。現像剤としては、樹脂コートされた平均粒径４５μｍ、飽和磁化６０ｅｍｕ／ｇのＭｎ−Ｍｇ系キャリアを用い、キャリアに対するトナーの混合比率が８．０重量％である二成分現像剤を用いた。二次元静電界測定ソフト（ＪＭＡＧ−ＳＴＵＤＩＯ、日本総研ソリューションズ社製）を用いて測定した比較例１、２及び本発明の現像装置における現像ローラ−磁気ローラ間の磁束密度分布を図４〜図６に示す。

画像形成性能の評価は、上記条件で形成されたテスト画像におけるキャリア付着及びゴースト（履歴現像）の発生の有無を目視により観察した。試験結果を表１に示す。表１中、キャリア付着は磁気ローラ−現像ローラ間に現像剤溜まりが発生しなかった場合を○、僅かに現像剤溜まりが発生した場合を△、画像上にキャリアが付着した場合を×とした。また、ゴーストの発生は画像上にゴーストが全く発生しなかった場合を○、殆ど発生しなかった場合を△、ゴーストが発生した場合を×とした。

表１から明らかなように、現像ローラ側磁極２３ｂが設けられていない比較例１では、画像上へのキャリア付着は発生しなかったが、ゴーストの発生が認められた。これは、現像ローラ側磁極を設けない場合、図４に示すように、磁気ローラ−現像ローラ間の磁力線が磁気ローラの周方向の磁力線に比べて弱いため、キャリアの保持力が高められる反面、磁気ブラシの拘束力が弱くなって現像ローラからのトナーの回収力が低下するためであると考えられる。

また、現像ローラ側磁極２３ｂを配置した比較例２では、ゴーストの発生は認められなかったが、画像上へのキャリア付着が発生した。これは、図５に示すように、現像ローラ側磁極の配置により磁気ローラ−現像ローラ間の磁力線が強められた結果、磁気ブラシの拘束力が強くなって現像ローラからのトナーの回収力が向上する反面、磁気ローラ上でのキャリアの保持力が低下するためであると考えられる。

これに対し、主極（Ｎ１極）と穂切り用磁極（Ｎ３極）との間に現像ローラ側磁極２３ｂと同極性のキャリア保持用磁極（Ｓ４極）を配置した本発明１〜７では、磁気ローラ−現像ローラ間に現像剤溜まりが発生しないか、或いは僅かに発生する程度でキャリア付着は見られず、ゴーストも全く、或いは殆ど発生しなかった。これは、図６に示すように、キャリア保持用磁極の配置により磁気ローラ−現像ローラ間の磁力線と磁気ローラの周方向の磁力線とのバランスが良くなり、現像ローラからのトナーの回収力と磁気ローラ上でのキャリアの保持力とが共に向上したためであると考えられる。

特に、現像剤溜まり及びゴーストが全く発生しなかった本発明１〜５では、キャリア保持用磁極の磁力を主極よりも弱く、且つ現像ローラ側磁極よりも強くしたことにより、磁気ローラ−現像ローラ間の磁力線と磁気ローラの周方向の磁力線とのバランスが最適となったものと推認された。

この結果より、主極と穂切り用磁極との間に現像ローラ側磁極と同極性のキャリア保持用磁極を配置すれば、キャリア付着を抑制しつつトナー回収性能を向上でき、さらに、キャリア保持用磁極の磁力を主極よりも弱く、且つ現像ローラ側磁極よりも強い範囲に設定すれば、キャリア付着及びゴーストの発生を一層効果的に抑制できることが確認された。

なお、上記実施例で用いた現像装置は本発明の現像装置の一構成例にすぎず、主極（Ｎ１極）、キャリア保持用磁極（Ｓ４極）を含む磁気ローラ側磁極の磁力及び配置角度や現像ローラ側磁極２３ｂの磁力は、現像装置の仕様に応じて適宜設定することができる。

本発明は、少なくともキャリア及びトナーを含む二成分現像剤が用いられ、像担持体に対向配置される現像ローラと、該現像ローラに対向配置される磁気ローラと、該磁気ローラの回転方向において現像ローラの上流側に対向配置される磁性体若しくは非磁性体の穂切りブレードと、磁気ローラの内部に配置され現像ローラに対向する主極及び穂切りブレードに対向する穂切り用磁極を含む複数の磁気ローラ側磁極と、現像ローラの内部において磁気ローラに対向配置され主極と異磁極である現像ローラ側磁極と、を備え、穂切りブレード及び磁気ローラ側磁極により磁気ローラ上に形成される磁気ブラシを用いて現像ローラにトナーを供給して像担持体上の静電潜像を現像する現像装置において、磁気ローラ側磁極は、主極と穂切り用磁極との間に配置され現像ローラ側磁極と同磁極のキャリア保持用磁極を有する。

これにより、主極と現像ローラ側磁極との間の磁力線により現像ローラからのトナー回収力を向上させつつ、主極とキャリア保持用磁極との間の磁力線によりキャリアの保持力も向上できるため、現像ローラ上に均一なトナー薄層を形成するとともに磁気ローラ側から現像ローラ側へのキャリアの移行も抑制可能な現像装置を提供することができる。さらに、キャリア保持用磁極の磁力を主極よりも強く、且つ現像ローラ側磁極よりも弱くしたので、磁気ローラ−現像ローラ間の磁力線と磁気ローラの周方向の磁力線とのバランスが最適となり、ゴーストの発生及び画像上へのキャリア付着を一層効果的に防止可能な現像装置となる。

は、本発明の現像装置が搭載された画像形成装置の全体構成を示す概略図である。 は、本発明の現像装置の構成を示す側面断面図である。 は、実施例で用いた本発明の現像装置の磁気ローラ側及び現像ローラ側磁極の配置例を示す概略図である。 は、比較例１の現像装置における磁気ローラ−現像ローラ間の磁束密度分布図である。 は、比較例２の現像装置における磁気ローラ−現像ローラ間の磁束密度分布図である。 は、本発明の現像装置における磁気ローラ−現像ローラ間の磁束密度分布図である。 は、二成分現像剤を用いる従来の現像装置の構成を示す側面断面図である。

符号の説明

Ｐａ〜Ｐｄ 画像形成部
１ａ〜１ｄ 感光体ドラム（像担持体）
３ａ〜３ｄ 現像装置
２１ａ 第１攪拌スクリュー
２１ｂ 第２攪拌スクリュー
２２ 磁気ローラ
２２ａ 回転スリーブ
２２ｂ 固定マグネットローラ体（磁気ローラ側磁極）
２３ 現像ローラ
２３ａ 現像スリーブ
２３ｂ 現像ローラ側磁極
２５ 穂切りブレード
１００ 画像形成装置
Ｎ１ 主極
Ｓ４ キャリア保持用磁極

Claims (2)

1. 少なくともキャリア及びトナーを含む二成分現像剤が用いられ、像担持体に対向配置される現像ローラと、
   該現像ローラに対向配置される磁気ローラと、
   該磁気ローラの回転方向において前記現像ローラの上流側に対向配置される磁性体若しくは非磁性体の穂切りブレードと、
   前記磁気ローラの内部に配置され前記現像ローラに対向する主極及び前記穂切りブレードに対向する穂切り用磁極を含む複数の磁気ローラ側磁極と、
   前記現像ローラの内部において前記磁気ローラに対向配置され前記主極と異磁極である現像ローラ側磁極と、を備え、
   前記穂切りブレード及び前記磁気ローラ側磁極により前記磁気ローラ上に形成される磁気ブラシを用いて前記現像ローラにトナーを供給して像担持体上の静電潜像を現像する現像装置において、
   前記磁気ローラ側磁極は、前記主極と前記穂切り用磁極との間に配置され前記現像ローラ側磁極と同磁極のキャリア保持用磁極を有し、
   前記キャリア保持用磁極の磁力は、前記主極よりも弱く、且つ前記現像ローラ側磁極よりも強いことを特徴とする現像装置。
2. 請求項１に記載の現像装置を備えた画像形成装置。