JP6509412B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

本発明は電子写真方式を用いて現像を行う複数の現像剤担持体を有する現像装置に関する。

電子写真複写機等の画像形成装置としては、二成分現像方式の磁気ブラシ法を用いた現像装置が知られている。また、現像にあたっては、１つの感光体ドラム（像担持体）に対して１本の現像スリーブ（現像剤担持体）を用いて現像する方法が一般化されている。

しかし、最近の複写機への高速化の要求の流れの中で、感光体ドラムの回転移動速度が速くなった場合、現像スリーブが１本では必ずしも好適な画像形成ができるとは限らなくなった。

このため、現像スリーブを２本以上、互いに隣り合うように周面を近接させて配置するものがある。この構成によれば、互いの現像スリーブの周面を伝わって連続して現像剤が搬送されるため、現像時間を延ばすこととなり、現像能力を上げることができる。この方法は多段磁気ブラシ現像方式と呼ばれる。

ここで、現像スリーブを２本備えた多段磁気ブラシ現像方式の従来の現像装置を説明する。図１０は従来の多段磁気ブラシ現像方式の現像装置の説明図である。

現像装置１０４は現像容器１２２を備える。現像容器１２２の内部は、隔壁１２３によって現像室Ｒ１と撹拌室Ｒ２に区画される。

現像室Ｒ１内には搬送スクリュー１２４が配置されており、現像剤を撹拌搬送する。撹拌室Ｒ２内には搬送スクリュー１２５が配置されており、搬送スクリュー１２４と反対方向に現像剤を撹拌搬送する。現像剤は現像室Ｒ１、撹拌室Ｒ２の両端部で受け渡されながら循環搬送される。

現像容器１２２における感光体ドラム１０１の対向部には、第１現像スリーブ１２６及び第２現像スリーブ１２８の２本の現像剤担持体が設けられている。また、第１現像スリーブ１２６内に第１マグローラ１２７が、第２現像スリーブ１２８内には第２マグローラ１２９が固定配置されている。第１現像スリーブ１２６の、感光体ドラム１０１との対向部よりも上流側には層厚規制ブレード１２１が第１現像スリーブ１２６と対向して配置される。

この構成により、現像室Ｒ１内の搬送スクリュー１２４から第１現像スリーブ１２６に供給された現像剤は、層厚規制ブレード１２１により現像剤の層厚を規制される。そして、現像剤は第１現像スリーブ１２６と感光体ドラム１０１との対向部において１回目の現像に供される。その後、現像剤は、第２現像スリーブ１２８に受け渡され、更に２度目の現像を行う。第２現像スリーブ１２８で２回目の現像に供された現像剤は撹拌室Ｒ２に戻される。

このように、多段磁気ブラシ現像方式では、２回の現像を行なうことで高い現像効率が可能となる。

ところで、上記のような現像スリーブを２本設けた現像装置においては、第１マグローラ１２７と第２マグローラ１２９とが対向する領域において、その問の磁束密度が高くなり、磁力による現像剤拘束力が高まっている。したがって、この２本のマグローラによる磁力とさらには現像スリーブの回転に伴う推進力との相互作用によって、２本の第１現像スリーブ１２６、第２現像スリーブ１２８間の現像容器側の空間が現像剤で満たされる状態となりやすい。

この空間を満たす現像剤は、現像終了後の現像剤であるため、層厚規制ブレード１２１を通過した直後の現像剤よりもトナー濃度が低下した状態である。そして、前記空間に満たされる現像剤は、第２現像スリーブ１２８の回転と第２マグローラ１２９の磁力との作用によって再び第２現像スリーブ１２８へ搬送されてしまう。すると、第２現像スリーブ１２８の現像剤コート量は、層厚規制ブレード１２１で適正化された第１現像スリーブ１２６のコート量よりはるかに大きくなってしまう。

このようにトナー濃度が低下した現像剤が混入した状態で第２現像スリーブ１２８による感光体ドラム１０１の静電潜像の現像プロセスが行われると、濃度低下などの不良画像の形成に至るおそれがある。また、第２現像スリーブ１２８のコート量が適正値より大きくなることで、現像容器１２２からの現像剤の溢れが発生し、機内に現像剤が飛散するおそれがある。

この対策として、第１現像スリーブ１２６と第２現像スリーブ１２８の間の領域への現像剤の進入を規制する規制部材を設けることが提案されている（特許文献１参照）。図１０に示すように第１現像スリーブ１２６と第２現像スリーブ１２８の間の領域に、現像剤の連れまわり防止のための規制部材１３０を設ける。これにより、現像終了後の現像剤が、第２現像スリーブ１２８から前記空間へ進入することを防止している。

特開２００４−１９１４６９

しかしながら、図１０において、規制部材１３０を設けると、以下のような新たな問題が引き起こされる。

規制部材１３０は、２本の現像スリーブ間に進入しようとする現像後の現像剤を、機械的に遮断している。ここで、現像後の現像剤は、マグローラの磁力や現像スリーブの回転に伴う推進力を受けている。このため、規制部材１３０が第２現像スリーブ１２８上の現像剤を剥離させるためには、現像剤に対する磁力・推進力を上回る機械的な圧力を加えていることとなる。すると、規制部材１３０近傍の現像剤は、規制部材１３０の圧力により固まって、凝集塊となるおそれがある。

凝集塊は、規制部材１３０近傍から撹拌室Ｒ２内で落下し、搬送スクリュー１２５によって撹拌室Ｒ２から現像室Ｒ１に搬送される。このため、凝集塊となった現像剤は、最終的には第１現像スリーブ１２６に担持された後、層厚規制ブレード１２１に引っかかる。すると、現像剤の第１現像スリーブ１２６に対する適切なコートを阻害し、いわゆる白スジ状の画像が発生するおそれがあった。

本発明の目的は、複数の現像剤担持体を有する現像装置において、凝集塊の発生を抑制し、高い画像品質を維持するようにすることである。

上記目的を達成するため本発明に係る現像装置の代表的な構成は、磁性粒子と非磁性トナーとを含む現像剤を担持搬送し、像担持体に形成された静電像を現像する第一現像剤担持体と、前記第一現像剤担持体と対向して設けられ、前記第一現像剤担持体から受け渡された現像剤を担持し、前記静電像を現像する第二現像剤担持体と、前記第一現像剤担持体上の現像剤を規制する現像剤規制部材と、前記第一現像剤担持体の内部に配置され、周方向に隣接して設けられた互いに同極性である一対の第１の反発磁極を有する第１磁界発生部材と、前記第二現像剤担持体の内部に配置され、周方向に隣接して設けられた互いに同極性である一対の第２の反発磁極を有する第２磁界発生部材と、を有する現像装置において、前記第一現像剤担持体の周方向における前記第一現像剤担持体の法線方向成分の磁束密度分布において、前記一対の第１の反発磁極の磁極と同極で磁束密度が１０ｍＴ未満の極小ピークが前記第１の反発磁極間であって前記第１の反発磁極間の中心位置よりも前記第一現像剤担持体の回転方向上流側に設けられ、前記第二現像剤担持体の周方向における前記第二現像剤担持体の法線方向成分の磁束密度分布において、前記一対の第２の反発磁極の磁極と同極で磁束密度が１０ｍＴ未満の極小ピークが前記一対の第２の反発磁極間に複数設けられることを特徴とする。

上記構成とすることで、複数の現像剤担持体を有する現像装置において、凝集塊の発生を抑制し、高い画像品質を維持するようにすることができる。

本実施形態の画像形成装置の全体説明図。 本実施形態の多段磁気ブラシ現像方式の現像装置の説明図。 本実施形態の多段磁気ブラシ現像方式の現像剤担持体周辺の拡大図。 磁性キャリアにかかる磁気力を説明するための数式をまとめた図。 本実施形態の第２磁界発生部材の低磁界領域近傍の磁束密度の法線方向成分を示すグラフ。 本実施形態の第１磁界発生部材の低磁界領域近傍の磁束密度の法線方向成分を示すグラフ。 本実施形態に係る実施例１の構成を説明する図。 本実施形態に係る実施例２の構成を説明する図。 本実施形態に係る実施例３の構成を説明する図 従来の多段磁気ブラシ現像方式の現像装置の説明図。

〔実施形態〕
以下、図を用いて本実施形態の内容を詳細に説明する。図１は本実施形態の画像形成装置の全体説明図である。

＜画像形成装置＞
図１に示すように、画像形成装置１００は、タンデム型中間転写方式のフルカラープリンタであり、中間転写ベルト５に沿って各色のトナー画像を形成する画像形成部Ｐ（Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ）を有する。本実施形態では４つの画像形成部Ｐ（Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ）を有する構成とした。

画像形成部Ｐａではイエロー色のトナー画像を、画像形成部Ｐｂではマゼンタ色のトナー画像を、画像形成部Ｐｃではシアン色のトナー画像を、画像形成部Ｐｄではブラック色のトナー画像を形成する。

図１に示すように、各画像形成部Ｐ（Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ）には、トナー画像が担持される像担持体としての感光体ドラム１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）と、それに対するプロセス手段が配置される。ここで、各画像形成部Ｐの内部構成は同様であるので、以下の説明において、必要な場合を除き、添え字であるａ、ｂ、ｃ、ｄは省略する。

各色の画像形成部Ｐにおいては、各感光体ドラム１に各色のトナー像が形成された後、中間転写ベルト５（中間転写体）に順次重なるように、各トナー像が一次転写される。

中間転写ベルト５に一次転写された４色のトナー像は、二次転写部へ搬送されて記録材Ｓへ一括して二次転写される。その後、４色のトナー像を二次転写された記録材Ｓは、定着装置８で加熱加圧を受けて表面にトナー像を定着された後に、積載トレイ９へ排出される。

画像形成部Ｐは、感光体ドラム１の周囲に、コロナ帯電器２、露光装置３、現像装置４、一次転写ローラ６、クリーニング装置７というプロセス手段を有する。

感光体ドラム１は、アルミニウムシリンダの外周面に負極性の帯電極性を持たせた感光層が形成され、２７３ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで矢印ａ方向に回転する。コロナ帯電器２は、コロナ放電に伴う荷電粒子を感光体ドラム１に照射して、感光体ドラム１の表面を一様な負極性の電位に帯電する。露光装置３は、分解色画像を展開した走査線画像データに応じてＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームを回転ミラーで走査して、帯電した感光体ドラム１の表面に画像の静電潜像を書き込む。

現像装置４は、磁性キャリア（磁性粒子）と非磁性トナーとを主成分とする二成分現像剤を撹拌して、磁性キャリアを正極性に、非磁性トナーを負極性にそれぞれ帯電させる。帯電した二成分現像剤は、固定磁極の周囲で回転する現像スリーブ（後述）に担持され、感光体ドラム１を摺擦する。負極性の直流電圧に交流電圧を重畳した電圧が現像スリーブへ印加されることによって、負極性に帯電したトナーが、現像スリーブよりも相対的に正極性になった感光体ドラム１の静電潜像へ移転する。これにより、静電潜像が現像される。

一次転写ローラ６は、中間転写ベルト５を押圧して、感光体ドラム１と中間転写ベルト５との間に一次転写部を形成する。正極性の直流電圧が一次転写ローラ６に印加されることによって、感光体ドラム１に担持された負極性のトナー像が、一次転写部を通過する中間転写ベルト５へ一次転写される。

画像形成部Ｐに配置されるクリーニング装置７は、感光体ドラム１にクリーニングブレードを摺擦させる。これにより、中間転写ベルト５への一次転写を逃れて感光体ドラム１に残った転写残トナーを回収する。一方、中間転写ベルト５に対して対向配置された転写ベルトクリーニング装置１０は、記録材Ｓへの二次転写を逃れて中間転写ベルト５に残った転写残トナーを回収する。

＜現像装置＞
本実施形態の現像装置４の詳細な説明を行う。図２は本実施形態の多段磁気ブラシ現像方式の現像装置の説明図である。

現像装置４は現像容器２２を備える。現像容器２２の内部は、隔壁２３によって現像室Ｒ１と撹拌室Ｒ２に区画される。現像室Ｒ１および撹拌室Ｒ２内には、トナーと磁性キャリアが混合された現像剤が収容されている。本発明で用いる磁気キャリアは、フェライトキャリアやバインダ樹脂と磁性金属酸化物及び非磁性金属酸化物からなる樹脂磁性キャリア等を用いればよい。

現像室Ｒ１内には第１搬送スクリュー２４が配置されており、現像剤を撹拌搬送する。第１搬送スクリュー２４の回転駆動により、現像剤を上流現像スリーブ２６の長手方向に沿って搬送する。撹拌室Ｒ２内には第２搬送スクリュー２５が配置されており、下流現像スリーブ２８の長手方向に現像剤を撹拌搬送する。搬送方向は、第１搬送スクリュー２４と反対方向である。

隔壁２３には手前側と奥側に開口が設けられる。そして、第１搬送スクリュー２４で搬送された現像剤が、この開口の１つから第２搬送スクリュー２５に受渡される。また、第２搬送スクリュー２５で搬送された現像剤は、上記の開口の他の１つから第１搬送スクリュー２４に受渡される。こうして、現像剤は現像室Ｒ１、撹拌室Ｒ２の両端部で受け渡されながら循環搬送される。

現像容器２２の感光体ドラム１に近接する部位には開口部が設けられる。そして、現像容器２２には、現像剤担持体として、上流現像スリーブ２６（第１現像剤担持体）及び下流現像スリーブ２８（第２現像剤担持体）の２本が設けられる。なお、上流現像スリーブ２６及び下流現像スリーブ２８は、それぞれ厚さが１ｍｍ、外径が２５ｍｍ、スラスト方向の長さが３５０ｍｍである。

上流現像スリーブ２６内にはローラ状の第１マグローラ２７（第１磁界発生部材）が固定配置される。上流現像スリーブ２６は矢印ｂの方向（感光体回転方向とは逆方向）に回転し、現像剤を担持搬送する。

上流現像スリーブ２６の感光体ドラム１との対向部よりも上流側には、上流現像スリーブ２６の上方に対向するように層厚規制ブレード２１が配置される。この構成により、現像室Ｒ１内の第１搬送スクリュー２４から上流現像スリーブ２６に供給された現像剤は、層厚規制ブレード２１により現像剤の層厚を規制される。

図２に示すように、層厚規制ブレード２１近傍の第１マグローラ２７の内部には、磁極Ｎ２が配置される。磁極Ｎ２の磁力に拘束されて溜った現像剤は、層厚規制ブレード２１にて適正な現像剤層厚に規制される。その後、層厚を規制された現像剤が上流現像スリーブ２６と感光体ドラム１との対向部（第１現像領域Ａ１）に担持搬送される。

第１マグローラ２７は、第１現像領域Ａ１に対向する磁極Ｓ１（現像極）を有している。磁極Ｓ１が、第１現像領域Ａ１に形成する現像磁界により、第１マグローラ２７上には現像剤の磁気ブラシが形成される。この磁気ブラシは、第１現像領域Ａ１で矢印ａ方向に回転する感光体ドラム１に接触する。これにより、静電潜像が第１現像領域Ａ１にて現像され、トナー像となる。これが、現像装置４による１回目の現像である。

なお、この際、磁気ブラシに付着しているトナーと、現像スリーブ表面に付着しているトナーは、該静電潜像の画像領域に転移して現像する。本実施形態では、第１マグローラ２７は上記磁極Ｓ１や磁極Ｎ２の他に磁極Ｎ１、磁極Ｎ３、磁極Ｓ２を有する。このうち磁極Ｎ１と磁極Ｎ３は同極で隣り合っており、この間には低磁界領域が形成される。このため、現像剤に対してバリアが形成される。

上流現像スリーブ２６の下方には、上流現像スリーブ２６および感光体ドラム１の双方に対向した領域に、下流現像スリーブ２８が配設される。下流現像スリーブ２８は、矢印ｃ方向（上流現像スリーブ２６とは同一方向）に回転可能に配設している。下流現像スリーブ２８は上流現像スリーブ２６と同様に非磁性材料で構成される。

下流現像スリーブ２８の内部には第２マグローラ２９（第２磁界発生部材）が、非回転状態で設置される。第２マグローラ２９は、磁極Ｓ３（受渡極）、磁極Ｎ４、磁極Ｓ４、磁極Ｎ５、磁極Ｓ５（剥取極）の５極を有する。

このうち、磁極Ｎ４上の磁気ブラシは、下流現像スリーブ２８と感光体ドラム１との対向部（第２現像領域Ａ２）で感光体ドラム１に接触している。このため、第２現像領域Ａ２では、第１現像領域Ａ１を通過後の感光体ドラム１に対し、更に２度目の現像が行われる。下流現像スリーブ２８で２回目の現像に供された現像剤は撹拌室Ｒ２に戻される。

また、第２マグローラ２９が有する複数の磁極のうち、磁極Ｓ３と磁極Ｓ５は同極である。このため、磁極Ｓ３と磁極Ｓ４の間には低磁界領域が形成され、現像剤に対してバリアが形成される。また、第２マグローラ２９の磁極のうち、磁極Ｓ３は上流現像スリーブ２６に内包された第１マグローラ２７の磁極Ｎ３に、両スリーブが最も接近している位置の近傍で対向している。

＜現像剤の流れ＞
以下、上述の構成によって行われる現像剤の流れを説明する。図３は本実施形態の多段磁気ブラシ現像方式の現像剤担持体周辺の拡大図である。

図３に示すように、上流現像スリーブ２６には、第１マグローラ２７の磁極Ｎ３と磁極Ｎ２間に、第１低磁界領域ＲＦ１が形成される。また、下流現像スリーブ２８には、第２マグローラ２９の磁極Ｓ３と磁極Ｓ５間に、第２低磁界領域ＲＦ２が形成されている。

このため、上流現像スリーブ２６上を搬送され第１現像領域Ａ１（図２参照）を通過した現像剤は、磁極Ｎ３へ至ると、第１低磁界領域ＲＦ１及び第２低磁界領域ＲＦ２によって、両スリーブの最近接位置を通過することができない。そして、現像剤は、矢印ｄのように磁極Ｎ３から磁極Ｓ３方向へ伸びる磁力線に従って下流現像スリーブ２８側へ移動する。その後、現像剤は、下流現像スリーブ２８上を撹拌室内の第２搬送スクリュー２５まで搬送される。

本実施形態では、上流現像スリーブ２６の下に下流現像スリーブ２８を設ける。これにより、現像剤は、まず、上流現像スリーブ２６を磁極Ｎ２→磁極Ｓ２→磁極Ｎ１→磁極Ｓ１→磁極Ｎ３の順で搬送される。そして、上流現像スリーブ２６上の現像剤は、上述の両スリーブの低磁界領域によりブロックされ、下流現像スリーブ２８へと受け渡される。その後、現像剤は、下流現像スリーブ２８上を磁極Ｓ３→磁極Ｎ４→磁極Ｓ４→磁極Ｎ５→磁極Ｓ５と搬送される。その後、現像剤は、磁極Ｓ５で第２低磁界領域ＲＦ２により下流現像スリーブ２８から剥ぎ落とされ、撹拌室Ｒ２へ落下する。

なお、受渡極である磁極Ｎ３と磁極Ｓ３は、完全に対向している必要はない。完全に対向している状態から４５°のズレの範囲内で略対向していれば、現像剤の受渡しを円滑に行うことが可能である。

＜現像剤受渡部への進入防止構成＞
現像後の現像剤の、上流現像スリーブ２６と下流現像スリーブ２８の間の領域への進入を防止する構成について説明する。

磁極Ｓ５で撹拌室Ｒ２へと剥ぎ落とされた現像剤は、下流現像スリーブ２８の回転に伴う推進力によって、再び、上流現像スリーブ２６と下流現像スリーブ２８の間の領域に移動しようとする。これは、上流現像スリーブ２６と下流現像スリーブ２８間の現像剤受渡部の磁極Ｎ３、磁極Ｓ３による磁力による作用である。

現像剤受渡部付近の領域に現像剤が移動すると、上流現像スリーブ２６と下流現像スリーブ２８間に現像剤が進入しようとする。この結果、下流現像スリーブ２８の現像剤コート量が多くなり、種々の画像不良が懸念される。

この時、従来例のように、上流現像スリーブ２６と下流現像スリーブ２８の間の領域に規制部材を配置すると、この領域に進入しようとする現像剤を遮断することができるが、上述のように、規制部材の付近には現像剤が滞留するという問題が生じる。

そこで、本実施形態においては、マグローラの工夫により課題を解決している。以下に述べる。

２本の現像スリーブの間の領域に現像剤が進入する主な原因は、下流現像スリーブ２８上を搬送された現像剤が、反発極間で十分に剥がれ落ちないことによる。反発極間で現像剤が剥がれ落ちない理由としては、反発極間に磁性体である磁性キャリアにはたらく磁気力が少なからず残っていることが挙げられる。反発極間に磁気力が少なからず残っていることで、磁性キャリアは現像スリーブから剥がれづらくなる。さらに、一度剥がれたキャリアも再度現像スリーブに付着しやすくなる。

磁性キャリアにかかる磁気力は、図４のように表すことができる。図４は磁性キャリアにかかる磁気力を説明するための数式をまとめた図である。図４の式では、磁気力Ｆを外部磁界（磁束密度Ｂ）として記し、下流現像スリーブ２８の軸方向をｚ方向とする円筒座標で表した。

図４の式から、磁界の強さ｜Ｂ｜（＝｛Ｂｒ２＋Ｂθ２＋Ｂｚ２｝１／２）に変化がある場合、磁束密度の小さい地点から磁束密度の大きな方向に向かい、磁気力が生じることがわかる。逆に磁界の強さ｜Ｂ｜に変化がない方向には、磁気力が働かないといえる。

本実施形態では、スラスト位置で現像剤のコート状態が変化しないように、従来と同様に端部を除いてｚ方向には磁界の強さ｜Ｂ｜がほぼ変化しない構成としている。このため、Ｆｚはほぼ０となる。

ｒ方向の磁界の強さに関しては、磁界の強さ｜Ｂ｜は、マグローラから（ｒ方向に）離れるに従って急激に小さくなり、その後は無限遠で０となるように単調に減少する。このため、現像スリーブ近傍では磁気力のｒ成分であるＦｒは大きく、現像スリーブから離れるに従ってＦｒも単調に減少し、無限遠で０となる。

θ方向の磁界の強さに関しては、磁界の強さ｜Ｂ｜が極小あるいは極大のピークを持つと、その位置での磁気力のθ成分であるＦθが０となる。極大のピークの位置では確かにＦθは小さいが、Ｆｒが大きくなってしまう。これは磁気力が磁界の強さ｜Ｂ｜の変化だけでなく、磁界の強さ｜Ｂ｜の絶対値にも感度があり、図４の式からもわかるように、磁界の強さ｜Ｂ｜が大きいほど磁気力も大きくなるためである。

一方、極小のピーク位置ではＦθだけでなくＦｒも小さくなるので、キャリアにかかるトータルの磁気力｜Ｆ｜＝（Ｆｒ２＋Ｆθ２＋Ｆｚ２）１／２も小さくすることができる。

図５は本実施形態の第２磁界発生部材の反発極近傍の磁束密度の法線方向成分を示すグラフである。図５は、下流現像スリーブ２８の表面位置の角度を変えながら、磁束密度を測定したものである。具体的には、下流現像スリーブ２８内の第２マグローラ２９の反発極（磁極Ｓ５と磁極Ｓ３）の近傍の磁束密度を示す。図５において縦軸の＋はＮ極を、−はＳ極を表す。

上述の関係を踏まえて、本実施形態の第２マグローラ２９は、反発極間に磁束密度の法線成分の極小ピークを２つ備えていること、且つ、各ピークが反発極を形成する磁極間の中心位置より上流側と下流側の双方に分かれて配置されていること、を特徴とする。

このような構成とすることで、２本の現像スリーブ（上流現像スリーブ２６、下流現像スリーブ２８）の間の領域に現像剤が進入することを抑制することができる。具体的な作用について次に説明する。

磁束密度の極小ピーク位置では磁性キャリアにかかる磁気力が小さくなる。このため、現像スリーブ上を搬送されてきた磁性キャリアは、磁極Ｓ５よりに配置された１つ目の極小ピークで剥がれ落ちる。さらに、剥がれ落ちた磁性キャリアについては、磁極Ｓ３よりに２つ目の極小ピークがあるため、再度スリーブ側に引き付けられにくくなる。

このため、２つ目の極小ピークが磁極Ｓ３に近いほど、また、１つ目の極小ピークが２つ目の極小ピークから離れているほど、１つ目の極小ピークで剥がれ落ちた磁性キャリアは、再度現像スリーブに付着しづらくなる。よって、各極小ピークが反発極を形成する磁極間の中心位置より上流側と下流側の双方に分かれて配置されていることが好ましい。

上記構成とすると、２つの磁束密度の極小ピークが、反発極間の剥取り補助と再付着防止という各々の役割を担う。このため、例えば反発極間に１つの幅広い極小ピークを持つ構成に比べて、上記機能（剥取り補助と再付着防止）を強化させることが可能となる。

ここで、反発極間に１つの幅広い極小ピークを持つ構成であった場合、反発極間の極小ピークが異極となりやすいという懸念もある。反発極間の極小ピークが異極となると、反発極と逆極の間に磁力線が延び、磁気力が発生し、反発極が機能しなくなってしまう。

これに対して、本実施形態では、反発極間に２つの極小ピークを持たせることで、反発極間に反発極と同極の弱い極大ピークを持たせることとなる。このため、異極は発生しづらくなる。

このように、極小ピークを複数持つ構成は、１つの幅広い極小ピークを持つ構成の場合の懸念である異極の発生を抑制しながら、低磁界の領域を広げることが可能となる。

なお、ピークは２つである必要はなく３つ以上でも構わない。その場合、反発極間で一番上流側のピークと一番下流側のピークを、上述の２つの極小ピークとすれば、同様の効果が得られる。

次に、上流現像スリーブ２６について述べる。図６は本実施形態の第１磁界発生部材の反発極近傍の磁束密度の法線方向成分を示すグラフである。図６は、上流現像スリーブ２６の表面位置の角度を変えながら、磁束密度を測定したものである。図６における縦軸の＋は、図５と同様にＮ極を、−はＳ極を表す。

本実施形態における第１マグローラ２７の特徴は、第２マグローラ２９と異なり反発極間に磁束密度の極小ピークを１つだけ備えており、且つ、極小ピークが反発極間の中心位置より現像スリーブ回転方向上流側に位置していることである。このような構成とした理由を次に説明する。

上流現像スリーブ２６に対向する位置には、下流現像スリーブ２８と異なり、層厚規制ブレード２１が配設される。従って、上流現像スリーブ２６における磁極Ｎ２は、下流現像スリーブ２８における磁極Ｓ３と同様に、反発極を構成する現像スリーブ回転方向下流側の極である。

しかしながら、上流現像スリーブ２６における磁極Ｎ２は、下流現像スリーブ２８における磁極Ｓ３とは異なり、現像剤を汲み上げる役割も担っている。ここで、第２マグローラ２９と同様に磁束密度の極小ピークを２つ設けると、現像剤の汲み上げ性に影響が生じる懸念がある。

以上から、第１マグローラ２７においては、反発極間に極小ピークを１つだけ設けるように構成する。

さらに、本実施形態では、第１マグローラ２７における１つの極小ピークを、反発極間の中心位置より上流現像スリーブ２６回転方向における上流側になるように配置する。これにより、磁極Ｎ２の汲み上げ性がより高まるとともに、磁極Ｎ３から磁極Ｎ１方向への現像剤の連れ回りをより効果的に抑えることができる。

また、第１マグローラ２７は、第２マグローラ２９とは異なり、現像剤の汲み上げ性を確保するために、反発極間のスリーブ回転方向下流側の領域では、磁束密度がある程度大きいことが望ましい。従って、磁束密度分布Ｂｒ≦１０ｍＴとなる領域Ｂ２が、反発極間を構成する２つの磁極Ｎ２と磁極Ｎ３の間の領域Ｂ１のうち、半分以下となるように構成することが好ましい。先に述べたように、１つの幅広い極小ピークを持つ構成は、反発極間の極小ピークが異極となりやすいという懸念もあるが、上記構成としておけば、異極の発生を抑制することが可能である。

次に本実施形態の具体的な構成を、実施例を挙げて説明する。

（実施例１）
上流現像スリーブ２６に内包された第１マグローラ２７と、下流現像スリーブ２８に内包された第２マグローラ２９の構成を詳しく説明する。図７は本実施形態に係る実施例１の構成を説明する図である。

第１マグローラ２７及び第２マグローラ２９の中心部には、回転軸として丸軸のシャフト２７ａ及びシャフト２９ａが設けられる。本実施例においては、先に述べたように磁極は５個で構成される。このため、シャフトの周りに、磁極Ｎ２（汲上極）、磁極Ｓ２、磁極Ｎ１、磁極Ｓ１、磁極Ｎ３（受渡極）の５つの磁極を形成すべく、各々の磁極に対応する位置に、５つのマグネットピースを貼り合わせて構成される。なお、本実施形態では、磁極やマグネットピースの数を５個としたが、これに限るものではない。

シャフト２７ａ、２９ａとしては、本実施例においてはステンレススチールを用いた。しかしながら、これに限られるものではなく、例えば鉄のような金属などある程度の剛性を持つ材料であれば何を用いてもかまわない。シャフトの形状に関しても、本実施例においては丸軸としたが、その他の形でもかまわない。

また、マグネットピースは、樹脂やゴム等をベースにした樹脂磁石や焼結磁石等の周知の磁石で構成すればよい。本実施例においては、樹脂マグネットピースを扇形が延伸した形状に形成し、これらをシャフトに接着剤等で放射状に貼り合わせてマグネットローラを構成した。

本実施例における第２マグローラ２９の構成について、本構成にする理由を含めて、詳細に説明する。

通常、反発極間の磁束密度の分布は、反発極を構成する両極を極大ピークとして、両極の間で極小ピークを１つ持つ分布となりやすい。より正確に述べれば、まず、反発極を構成する２極の半値幅（半値半幅の２倍＝半値全幅）の合計が反発極のピーク間の角度よりも大きい場合は両極の間で極小ピークを１つ持つ分布となりやすい。

これは以下の理由による。反発極の磁束密度は、反発極間で各々の反発極のピーク位置から半値半幅の２倍（＝半値幅）程度の角度で略０に収束する。この時、反発極を構成する２極の半値幅の合計が反発極のピーク間の角度よりも大きい場合は、反発極間で２つの反発極をピークとする磁束密度の裾野が重なることとなる。すると、反発極間で、反発極の一方のピークから徐々に減衰してきた磁束密度は０近傍になる頃に、もう一方の反発極のピークの裾野に重なりはじめることになる。このため、磁束密度はそのまま増加に転じることとなる。

このように、反発極を構成する２極の半値幅の合計が反発極のピーク間の角度よりも大きい場合は、反発極間で磁束密度は減少からそのまますぐに増加に転じるために１ピークとなりやすい。

一方、反発極を構成する２極の半値幅の合計が反発極のピーク間の角度よりも小さい場合は、反発極間で２つの反発極をピークとする磁束密度の裾野が重ならない。このため、２つ以上の極小ピークを持たせることが可能となる。具体的には、磁束密度の裾野の重ならない領域に弱く反発極と同極の弱い（極大）ピークを発生させることで、２つの極小ピークを持たせることが可能となる。

そこで、本実施例は以下の方法で、磁束密度の裾野の重ならない領域に弱く反発極と同極のピークを発生させている。

一般に、反発極の軸を挟んだ裏側（１８０°裏側）に、マグローラを構成する磁極のうち一番大きい磁束密度を持つ磁極を配置すると、エネルギーが最小となるように磁界のバランスが変化する。この結果、磁極の裏側の反発極間に一番大きい磁束密度を持つ磁極と逆極が弱く発生しやすくなる。

そこで、本実施例は、図７に示すように、まず、第２マグローラ２９において、反発極を構成する磁極Ｓ３と磁極Ｓ５との間の角度を磁極Ｓ３、磁極Ｓ５の半値幅の合計角度以上としている。

さらに、磁極Ｓ３、磁極Ｓ５の各ピークから半値幅（＝半値半幅の２倍）角度より外側にあたる磁束密度の裾野の重ならない領域（裾野領域外）に、反発極と同極の弱いピークを発生させる。このために、前記磁束密度の裾野の重ならない領域（裾野領域外）の１８０°裏側の領域に、反発極と逆極でマグローラを構成する磁極のうち一番大きい磁束密度を持つ磁極Ｎ４を配置している。

その結果、もともと反発極の両極の間で極小ピークを１つ持っていたとしても、反発極の裏側の磁力の大きな磁極Ｎ４の存在によって弱く発生したＳ極が、上述の１つの極小ピークと重なりあって、２つの極小ピークを持つ構成とすることが可能となる。

なお、磁極Ｎ４を反発極の磁束密度の裾野にあたる領域（＝反発極のピークから半値幅内の領域）の１８０°裏側に磁極Ｎ４を設けても、磁極Ｎ４によって弱く発生したＳ極が反発極の磁束密度の分布と重なってしまうことがある。この場合、うまく極小ピークが２つにならない。従って、確実に極小ピークを２つにするには、磁束密度の裾野の重ならない領域の１８０°裏側の領域に磁極Ｎ４を配置するのがよい。

磁極Ｎ４は、第２マグローラ２９を構成する磁極のうち一番大きい磁束密度を持たせることで、逆極の発生が促される。そして、ピークをよりはっきりさせるためには、磁束密度を８０ｍＴ以上とすることが好ましい。これにより、ピークをよりはっきりさせることが可能となる。

一方、本実施例における第１マグローラ２７は以下のような構成としている。

本実施例における第１マグローラ２７の特徴は、反発極間に極小ピークを１つだけ設け、さらに極小ピークが反発極間の中心位置より現像スリーブ回転方向上流側に配置されることである。

本実施例の第１マグローラ２７では、８０ｍＴ以上の磁束密度を持つ反発極である磁極Ｎ２と磁極Ｎ３とは逆の極性である磁極Ｓ１を反発極の裏側に配置した。ここで、磁極Ｓ１の配設位置は、第２マグローラ２９の配設位置とは異なる。

すなわち、第１マグローラ２７では、磁極Ｎ２のピークから半値幅（＝半値半幅の２倍）角度範囲内の領域の１８０°裏側の領域に、第１マグローラ２７の中で最大の磁束密度を持つ磁極Ｓ１を配置している。

これにより、上流現像スリーブ２６の回転方向下流側の磁極Ｎ２近傍に、磁力の大きな磁極Ｓ１の存在によって弱くＮ極が発生する。この結果、もともと反発極の両極の間で持っていた極小ピークを上流現像スリーブ２６の回転方向上流に位置する磁極Ｎ３側に寄せることができる。

なお、磁極Ｓ１は第１マグローラ２７を構成する磁極のうち一番大きい磁束密度を持つことで、逆極の発生が促される。ここで、極小ピークの移動をよりはっきりさせるためには８０ｍＴ以上とすることが好ましい。

本実施例における反発極の半値幅は、磁極を構成するマグネットピースの形状を調整することで、調整可能である。本実施例では図７のように断面が扇型のマグネットピースからなるので、扇型の角度を調整している。扇形の角度を広げれば半値幅を大きく、扇型の角度を狭めれば半値幅を小さくすることが可能である。

（実施例２）
実施例２を図８を用いて説明する。図８は本実施形態に係る実施例２の構成を説明する図である。

実施例１では、反発極間の裏側に高い磁力を持つ反発極と逆極の磁極を配置することで、反発極間に反発極と同極の磁力が発生することを利用して、本実施形態の効果が得られるマグパターンを作成した。

実施例１の構成は簡易な構成で効果が得られるが、磁極の配置は感光体ドラム１や現像容器２２との位置関係や、画質への影響など様々な要因を考慮して決定する。このため、いつも実施例１のような配置にできるとは限らない。

その場合の対処法として、本実施例では、５極のマグピースに加えて、反発極と同極の磁極を有する磁石４０及び磁石４１を、反発極間に直接配置している。

具体的には、第２マグローラ２９に関しては、反発極間の磁束密度の裾野の重ならない領域（各反発極のピークから半値幅（＝半値半福の２倍）外の領域）のシャフト２９ａに、Ｓ極の磁石４１を配設する。第１マグローラ２７に関しては、反発極の下流側の極の磁束密度の裾野にあたる領域（＝反発極のピークから半値幅（＝半値半福の２倍）内の領域）のシャフト２７ａに、Ｎ極の磁石４０を配設する。これにより、実施例１と同様の効果が得られる。

（実施例３）
実施例３を図９を用いて説明する。図９は本実施形態に係る実施例３の構成を説明する図である。

実施例２のように、反発極間のシャフト周りにマグピースが貼られていない場合には、逆極の磁極を貼ることが可能である。しかしながら、シャフト周りが、反発極間も含めてマグピースによって覆われている場合もある。

この場合には、極小ピーク位置に合わせてマグピースを一部切り欠く。具体的には、図９に示すように、第１マグローラ２７においては、磁極Ｎ３の一部に切欠４２を設ける。また、第２マグローラ２９においては、磁極Ｓ３の一部に切欠４３を、磁極Ｓ５の一部に切欠４４を設ける。これにより、実施例１と同様のマグパターンを形成することが可能となり、実施例１と同様の効果が得られる。

本実施形態において、下流現像スリーブ２８のマグローラの反発極間に磁束密度の法線成分の極小ピークを少なくとも２つ以上備えている構成とする限りにおいては、実施形態の構成の一部または全部を、代替的な構成で置き換えた別の構成としてもよい。

従って、画像形成装置であれば、タンデム型／１ドラム型、中間転写型／直接転型の区別無く実施でき、さらに、二成分現像剤／磁性一成分現像剤の区別も無く実施できる。本実施形態では、トナー像の形成に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。

〔他の実施形態〕
上述の実施形態においては、第２マグローラ２９による第２低磁界領域ＲＦ２のみに２つ以上の極小ピークが形成される例を説明したが、これに限るものではない。例えば、第２低磁界領域ＲＦ２に加えて、第１マグローラ２７による第１低磁界領域ＲＦ１にも２つ以上の極小ピークが形成される構成にしてもよい。

Ｎ１…磁極
Ｎ２…磁極
Ｎ３…磁極
Ｎ４…磁極
Ｎ５…磁極
Ｓ１…磁極
Ｓ２…磁極
Ｓ３…磁極
Ｓ４…磁極
Ｓ５…磁極
ＲＦ１…第１低磁界領域
ＲＦ２…第２低磁界領域
１…感光体ドラム
２６…上流現像スリーブ
２７…第１マグローラ
２８…下流現像スリーブ
２９…第２マグローラ
１００…画像形成装置

Claims (4)

1. 磁性粒子と非磁性トナーとを含む現像剤を担持搬送し、像担持体に形成された静電像を現像する第一現像剤担持体と、
   前記第一現像剤担持体と対向して設けられ、前記第一現像剤担持体から受け渡された現像剤を担持し、前記静電像を現像する第二現像剤担持体と、
   前記第一現像剤担持体上の現像剤を規制する現像剤規制部材と、
   前記第一現像剤担持体の内部に配置され、周方向に隣接して設けられた互いに同極性である一対の第１の反発磁極を有する第１磁界発生部材と、
   前記第二現像剤担持体の内部に配置され、周方向に隣接して設けられた互いに同極性である一対の第２の反発磁極を有する第２磁界発生部材と、
   を有する現像装置において、
   前記第一現像剤担持体の周方向における前記第一現像剤担持体の法線方向成分の磁束密度分布において、前記一対の第１の反発磁極の磁極と同極で磁束密度が１０ｍＴ未満の極小ピークが前記第１の反発磁極間であって前記第１の反発磁極間の中心位置よりも前記第一現像剤担持体の回転方向上流側に設けられ、
   前記第二現像剤担持体の周方向における前記第二現像剤担持体の法線方向成分の磁束密度分布において、前記一対の第２の反発磁極の磁極と同極で磁束密度が１０ｍＴ未満の極小ピークが前記一対の第２の反発磁極間に複数設けられることを特徴とする現像装置。
2. 前記一対の第２の反発磁極間の前記極小ピークは、前記第二現像剤担持体の周方向において、前記一対の第２の反発磁極間の中心位置よりも、上流側と下流側のそれぞれに配置されることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記一対の第２の反発磁極の外周面には、前記複数の極小ピークに対応する凹部が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の現像装置。
4. 前記一対の第１の反発磁極間で磁束密度が１０ｍＴ未満の領域は、前記一対の第１の反発磁極間の領域の半分以下であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の現像装置。
   
   

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