現像装置およびそれを備えた画像形成装置
【課題】トナー担持体上の残留トナーの回収性を向上させて、現像履歴現象等の不都合を抑制することが可能な現像装置、およびそれを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像装置１０は、第１磁極７１を有し、現像剤貯留部５１から現像剤を受け取って現像剤層を第１磁極７１の磁力により担持する現像剤担持体５６と、現像剤担持体５６に対向配置されており、この対向位置で現像剤層に接触した状態で回転しつつ、現像剤層からトナーを受け取って担持し、該トナーを所定の像担持体１７に供給するトナー担持体５８とを含み、トナー担持体５８は、第１磁極７１とは逆の極性を有し、第１磁極７１との間で磁界を形成する第２磁極７５を含み、第２磁極７５の磁束密度は、前記対向位置から、トナー担持体５８の回転方向の上流側に向かうにつれて増加するように設定されている。
【解決手段】現像装置１０は、第１磁極７１を有し、現像剤貯留部５１から現像剤を受け取って現像剤層を第１磁極７１の磁力により担持する現像剤担持体５６と、現像剤担持体５６に対向配置されており、この対向位置で現像剤層に接触した状態で回転しつつ、現像剤層からトナーを受け取って担持し、該トナーを所定の像担持体１７に供給するトナー担持体５８とを含み、トナー担持体５８は、第１磁極７１とは逆の極性を有し、第１磁極７１との間で磁界を形成する第２磁極７５を含み、第２磁極７５の磁束密度は、前記対向位置から、トナー担持体５８の回転方向の上流側に向かうにつれて増加するように設定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成に用いられる現像装置、およびそれを備えた、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を利用した、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置は、像担持体（例えば、感光体ドラムや転写ベルト）上に形成された静電潜像に現像剤を供給して該静電潜像を現像することにより、像担持体上にトナー像を形成する現像装置を含む。
【０００３】
現像装置には、例えば、基本的な構成要素として、非磁性体のトナーおよび磁性体のキャリアを含む現像剤を攪拌しつつ貯留する現像剤貯留部と、現像剤貯留部から現像剤を受け取って現像剤層（いわゆる磁気ブラシ層）を担持する現像剤担持体と、現像剤担持体との間の電位差に基づいて磁気ブラシ層からトナーのみを受け取ってトナー層として担持し、次に、そのトナーを像担持体との間の電位差に基づいて像担持体に供給するトナー担持体とを含むものが知られている。
【０００４】
また、上記構成の現像装置では、トナー担持体から像担持体に供給されず、トナー担持体上に残留する残留トナーは、現像剤担持体上の磁気ブラシ層によって掻き取られ、回収されている。
【０００５】
ところが、磁気ブラシ層による残留トナーの回収が不十分となる場合がある。その場合、トナー担持体上には、トナー担持体から像担持体に供給されず、残留トナーが存在する領域と、静電潜像にトナーが供給されて残留トナーが存在しない領域とが形成される。残留トナー存在領域と残留トナー非存在領域とが並存した状態で、次の現像動作のために現像剤担持体からトナー担持体にトナーが供給されると、トナー担持体上に均一な層厚のトナー層が形成されない。その結果、いわゆる現像履歴現象が発生する。
【０００６】
また、現像剤担持体からトナー担持体にトナーが十分に供給されない場合にも、トナー担持体上に均一な層厚のトナー層が形成されなくなり、現像履歴現象が発生する。
【０００７】
現像履歴現象を抑制する技術として、例えば特許文献１のものが知られている。特許文献１の現像装置では、現像剤担持体（磁気ローラ）は、トナー担持体（現像ローラ）に最近接する部位の近傍に配置された２つの上流側Ｓ極および下流側Ｓ極を有し、トナー担持体は、下流側Ｓ極に略対向する位置に配置されたＮ極を有する。下流側Ｓ極とＮ極との間には、磁界が形成されているので、前記磁界中において良好な磁気ブラシが形成される。そのため、トナー担持体上の残留トナーは、磁気ブラシによって掻き取られて磁気ブラシ層に回収される。このようにして、特許文献１の現像装置は、現像履歴現象の発生を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２２１８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、単に、現像剤担持体のＳ極とトナー担持体のＮ極とを略対向させるだけでは、残留トナーを完全に回収できないと考えられる。特に、高画質化のためにトナーを小径化したり、現像動作の高速化のために現像剤担持体およびトナー担持体の各回転速度を上昇させたりした場合に残留トナーの回収が良好に行えないと考えられる。
【００１０】
そこで、本発明は、上記事情に鑑み、トナー担持体上の残留トナーの回収性を向上させて、現像履歴現象等の不都合を抑制することが可能な現像装置、およ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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明に係る現像装置は、非磁性体のトナーおよび磁性体のキャリアを含む現像剤を攪拌しつつ貯留する現像剤貯留部と、第１磁極を有し、前記現像剤貯留部から前記現像剤を受け取って現像剤層を前記第１磁極の磁力により担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に対向配置されており、この対向位置で前記現像剤層に接触した状態で回転しつつ、前記現像剤層から前記トナーを受け取って担持し、該トナーを所定の像担持体に供給するトナー担持体とを含み、前記トナー担持体は、前記第１磁極とは逆の極性を有し、前記第１磁極との間で磁界を形成する第２磁極を含み、前記第２磁極の磁束密度は、前記対向位置から、前記トナー担持体の回転方向の上流側に向かうにつれて増加するように設定されている。
【００１２】
本発明に係る現像装置によれば、トナー担持体の第２磁極は、現像剤層を現像剤担持体上に磁力によって保持する第１磁極との間で磁界を形成するので、トナー担持体は、現像剤担持体との対向位置で現像剤層からトナーを良好に受け取ることができる。これにより、トナー担持体は像担持体に十分な量のトナーを供給することができる。
【００１３】
また、本発明に係る現像装置では、トナー担持体が現像剤層から受け取ったトナーの全量が像担持体に供給されるわけではなく、一部のトナーがトナー担持体上に残留する。残留トナーは、トナー担持体の回転に伴い、現像剤担持体との対向位置に戻ってくる。本発明に係る現像装置では、第２磁極の磁束密度は、トナー担持体と現像剤担持体との対向位置からトナー担持体の回転方向上流側に向かうにつれて増加するように設定されているので、第２磁極が第１磁極との間で形成する磁界は、前記対向位置からトナー担持体の回転方向上流側にわたる広い範囲に及ぶ。そして、このように広い範囲の磁界が及ぼす影響により、残留トナーは前記対向位置に戻ってくるまでに現像剤担持体上の現像剤層によって掻き取られ、回収される。
【００１４】
本発明に係る現像装置は、上記のように、像担持体に十分な量のトナーを供給することができると共に、残留トナーを回収することができるので、現像履歴現象等の不都合を抑制することができる。
【００１５】
本発明の好ましい実施形態では、前記第２磁極は、前記第１磁極に対向配置された対向磁極と、前記トナー担持体の回転方向から見て前記対向磁極よりも上流側に、かつ前記対向磁極に隣接して配置された上流側磁極とを有し、前記上流側磁極の磁束密度は、前記対向磁極の磁束密度よりも大きく設定されている。
【００１６】
この構成によれば、対向磁極と上流側磁極とは同一の極性を有しているものの、上流側磁極の磁束密度は対向磁極の磁束密度よりも大きく設定されており、かつ、上流側磁極と対向磁極とは互いに隣接して配置されているので、２つの上流側磁極および対向磁極があたかも１つの磁極であるかのように磁束密度が分布され、そして、その分布の範囲は大きくなる。これにより、第２磁極の磁束密度が前記対向位置からトナー担持体の回転方向上流側に向かうにつれて増加するように設定することは容易である。
【００１７】
本発明の他の好ましい実施形態では、前記現像剤担持体は、所定の方向に回転可能に構成されたものであって、前記第１磁極とは逆の極性を有し、前記現像剤担持体の回転方向から見て前記第１磁極よりも下流側に、かつ前記第１磁極に隣接して配置された第３磁極をさらに含み、前記第３磁極の磁束密度は、前記対向磁極の磁束密度よりも大きく設定されている。
【００１８】
この構成によれば、第３磁極の磁束密度は対向磁極の磁束密度よりも大きく設定されているので、第３磁極の磁力によって第１磁極の磁力が増加する。これにより、現像剤層を現像剤担持体上に保持し易くなり、現像剤層がトナー担持体に移動する、いわゆるキャリア引きを抑制することができる。
【００１９】
本発明に係る画像形成装置は、トナー像が形成される像担持体と、前記像担持体にトナーを供給して該像担持体上に前記トナー像を形成する現像装置と、前記トナー像をシート上に転写させる転写部材と、前記シート上の前記トナー像を該シート上に定着させる定着部とを含み、前記現像装置として、上記構成の現像装置が採用されている。
【００２０】
本発明に係る画像形成装置によれば、現像履歴現象等の不都合を抑制することが可能な現像装置を採用しているので、良好なトナー像を形成することが可能である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る現像装置およびそれを備えた画像形成装置によれば、トナー担持体上の残留トナーの回収性を向上させて、現像履歴現象等の不都合を抑制することができ、その結果、良好なトナー像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の内部構造を概略的に示す。
【図２】現像装置の内部構造を概略的に示す断面図である。
【図３】現像装置の磁気ローラおよび現像ローラに形成された磁極の配置を示す図である。
【図４】磁気ローラおよび現像ローラ間における磁力線の向きを示す図である。
【図５】磁気ローラおよび現像ローラ間における磁束の分布を示す図である。
【図６】磁気ローラおよび現像ローラ間における磁束の分布を示す図である。
【図７】現像装置の現像動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図１は、画像形成装置の内部構造を示す断面図である。本実施形態では、画像形成装置の一例としてカラープリンタを例示する。画像形成装置１は、パーソナルコンピュータ（図示せず）等に直接またはＬＡＮ経由で接続される装置本体２００と、装置本体２００の下方に設けられ、用紙を装置本体２００に供給可能に構成された用紙供給部１３０とを含む。なお、画像形成装置１は、該画像形成装置１の動作を制御する制御回路など、一般的な画像形成装置に設けられた他の構成要素も有する。
【００２５】
図１に示すように、装置本体２００は、画像形成部９３、露光装置９４、中間転写部９２、定着部９７および排紙部９６を含む。
【００２６】
画像形成部９３は、対応する色のトナー像を担持する感光体ドラム１７（像担持体）と、対応する色のトナーを感光体ドラム１７に供給する現像装置１０（イエロー用現像装置１０Ｙ、マゼンタ用現像装置１０Ｍ、シアン用現像装置１０Ｃ、ブラック用現像装置１０Ｋ）とを含む。
【００２７】
感光体ドラム１７としては、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）系材料を用いた感光体ドラムを用いることができる。
【００２８】
感光体ドラム１７の周囲には、現像装置１０（１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ）に加え、帯電器１６、転写ローラ１９およびクリーニング装置１８等が配置されている。帯電器１６は感光体ドラム１７のドラム表面を均一に帯電する。帯電後の感光体ドラム１７のドラム表面は、露光装置９４によって露光され、静電潜像が形成される。現像装置１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、それぞれイエロー用トナーコンテナ９００Ｙ、マゼンタ用トナーコンテナ９００Ｍ、シアン用トナーコンテナ９００Ｃ、ブラック用トナーコンテナ９００Ｋから供給される各色のトナーを用いて、各々の感光体ドラム１７のドラム表面上に形成された静電潜像を現像（可視像化）する。これにより、感光体ドラム１７のドラム表面上にトナー像が形成される。転写ローラ１９は、中間転写ベルト９２１を挟んで感光体ドラム１７とニップ部を形成し、感光体ドラム１７上のトナー像を中間転写ベルト９２１上に一次転写する。クリーニング装置１８はトナー像転写後の感光体ドラム１７のドラム表面を清掃する。
【００２９】
中間転写部９２は、中間転写ベルト９２１、駆動ローラ９２２および従動ローラ９２３を含む。中間転写ベルト９２１は、複数の感光体ドラム１７からトナー像が重ね塗り状態で一次転写される。このトナー像は、用紙供給部１３０から供給される用紙に、二次転写部９８において二次転写される。駆動ローラ９２２および従動ローラ９２３は中間転写ベルト９２１を周回駆動させる。
【００３０】
定着部９７は、トナー像が二次転写された用紙上のトナー像に対し、定着処理を施すものであり、熱源が内蔵された定着ローラ９７１と、該定着ローラ９７１と定着ニップ部を形成する加圧ローラ９７２とを含む。定着処理が完了した用紙は、装置本体２００の上部に形成された排出ユニット９６へ向けて搬送される。
【００３１】
排紙部９６は、排出ローラ対９６１を有し、定着部９７から搬送された用紙を排出ローラ対９６１の回転によって排紙トレイ９１１上に排出する。
【００３２】
用紙供給部１３０は、装置本体２００の筐体９０に対して着脱自在に装着される用紙カセット４１と、装置本体２００のフロントカバー２３に対して前方に（図では右方に）引出し可能に装着された手差しトレイ４０とを含む。用紙供給部１３０と二次転写部９８との間には、用紙供給部１３０からの用紙が搬送される給紙搬送路２４が設けられている。給紙搬送路２４には、用紙を二次転写部９８に給送するための搬送ローラ対２７が複数設けられている。
【００３３】
手差しトレイ４０の用紙載置面４２に載置された用紙は、用紙が１枚ずつ給紙搬送路２４へと繰り出され、搬送ローラ対２７の回転によって二次転写部９８へ導入される。一方、用紙カセット４１の用紙載置面４３に載置された用紙は、ピックアップローラ４４等の駆動により、用紙が１枚ずつ給紙搬送路２４へと繰り出され、搬送ローラ対２７の回転によって二次転写部９８へ導入される。
【００３４】
なお、以上説明した画像形成装置１では、画像形成部９３は、上記のようにフルカラー画像を形成することができる構成であるが、これに限定されることはなく、白黒画像やフルカラーではないカラー画像を形成する構成のものであってもよい。
【００３５】
図２は、現像装置１０の内部構造を概略的に示す断面図である。現像装置１０はその内部空間を画定する現像容器５０を含む。現像装置１０は、前記内部空間内において、現像容器５０の底部分に形成された現像剤貯留部５１と、現像剤貯留部５１の上方に配置された磁気ローラ５６（現像剤担持体）と、磁気ローラ５６の斜め上方位置で磁気ローラ５６に対向配置された現像ローラ５８（トナー担持体）と、磁気ローラ５６の側方位置で磁気ローラ５６に対向配置された現像剤規制ブレード５５とを含む。
【００３６】
現像剤貯留部５１は、非磁性体のトナーおよび磁性体のキャリアを含む現像剤を貯留すると共に、現像剤を攪拌しつつ搬送することが可能に構成されている。現像剤貯留部５１は、現像装置１０の長手方向に延びる２つの隣り合う現像剤貯留室５１ａ，５１ｂから構成されている。現像剤貯留室５１ａ，５１ｂは、現像容器５０の底部分に固定された仕切り板５２によって長手方向において互いに仕切られているが、長手方向における両端部において互いに連通されている。また、各現像剤貯留室５１ａ，５１ｂには、回転により現像剤を攪拌するスクリューフィーダ５３，５４が回転可能に装着されている。スクリューフィーダ５３，５４は、回転方向が互いに逆方向に設定されているので、現像剤は、現像剤貯留室５１ａおよび現像剤貯留室５１ｂ間を攪拌されつつ搬送される。この攪拌により、非磁性体からなるトナーと磁性体からなるキャリアとが混合され、トナーが例えばプラスに帯電され、キャリアが例えばマイナスに帯電される。また、キャリアおよびトナー間の静電気力により、キャリアにトナーが付着する。
【００３７】
磁気ローラ５６は、現像装置１０の長手方向に延びるように配設され、図２では矢印で示すように反時計回りに回転可能な中空の磁気スリーブ５７と、磁気スリーブ５７を回転させる図略の回転軸とを含む。磁気スリーブ５７は非磁性材料から形成されている。磁気スリーブ５７の内部空間には、該磁気スリーブ５７の軸方向に延びる第１磁石ロール６３が内蔵されている。第１磁石ロール６３は、支持軸６４に固定状態で支持されており、磁気スリーブ５７と共に回転しない。第１磁石ロール６３には、現像剤貯留部５１から現像剤を該磁気スリーブ５７の周面６１上に磁気的に汲み上げるための磁極、いわゆる汲上極（図示せず）が形成されている。周面６１に汲み上げられた現像剤は、磁気スリーブ５７の周面６１上に現像剤層として磁気的に保持され、磁気スリーブ５７の回転に伴って現像剤規制ブレード５５に向けて搬送される。なお、磁気スリーブ５７、第１磁石ロール６３および支持軸６４は互いに同軸に設定されている。
【００３８】
現像剤規制ブレード５５は、磁気スリーブ５７の周面６１上の現像剤層の層厚を規制するものである。現像剤規制ブレード５５は、磁気スリーブ５７の長手方向に沿って延びる磁性材料からなる板部材であり、現像容器５０の適所に支持されている。また、現像剤規制ブレード５５は、磁気スリーブ５７の周面６１との間で所定の規制ギャップを形成する先端部を有する。
【００３９】
磁気スリーブ５７内の第１磁石ロール６３には、前記汲上極に加え、現像剤規制ブレード５５の先端部に対向配置された磁極、いわゆる規制極（図示せず）が形成されている。したがって、磁性材料から形成された現像剤規制ブレード５５は、磁気ローラ５６の前記規制極によって磁化されて、現像剤規制ブレード５５の先端部と前記規制極との間に、つまり規制ギャップにおいて磁路が形成される。
【００４０】
現像ローラ５８は、磁気スリーブ５７に対して平行に延びるように配設され、図２では矢印で示すように反時計回りに回転可能な中空の現像スリーブ５９と、現像スリーブ５９を支持しつつ該現像スリーブ５９を回転させる図略の回転軸とを含む。現像スリーブ５９は、後述するように、磁気スリーブ５７の周面６１上の現像剤層からトナーのみを受け取り、該トナーをその周面６２上に担持するものである。また、現像スリーブ５９は、非磁性材料から形成され、磁気スリーブ５７と略同一の長手方向寸法を有する。なお、現像スリーブ５９の径と磁気スリーブ５７の径とは、同一に設定してもよいし、同一に設定しなくてもよい。
【００４１】
現像スリーブ５９の周面６２と磁気スリーブ５７の周面６１との間には、軸方向に均一な大きさの隙間Ｇが形成されている。隙間Ｇの大きさは、磁気スリーブ５７の周面６１上の現像剤層が現像剤規制ブレード５５によって規制された後に現像スリーブ５９の周面６２に接触しつつ、隙間Ｇを通過できる程度に設定されている。本実施形態では、隙間Ｇは例えば０．３ｍｍに設定されている。隙間Ｇの大きさが所定範囲を超えると、現像スリーブ５９上にトナー層が形成され難くなり、所定範囲未満であると、現像剤層が隙間Ｇを通過できず、現像スリーブ５９の周面６２上に形成されたトナー層を乱してしまうおそれがある。また、現像スリーブ５９の周面６２と感光体ドラムのドラム表面との間にも、軸方向に均一な大きさの隙間が形成されている。本実施形態では、前記隙間は例えば０．１２ｍｍに設定されている。
【００４２】
現像スリーブ５９の内部空間には、該現像スリーブ５９の軸方向に延びる第２磁石ロール６５が内蔵されている。第２磁石ロール６５は、支持軸６６に固定状態で支持されており、現像スリーブ５９と共に回転しないように構成されている。なお、現像スリーブ５９、第２磁石ロール６５および支持軸６６は互いに同軸に設定されている。
【００４３】
次に、図３を参照しながら、前記汲上極および前記規制極に加え、第１磁石ロール６３に形成された他の複数の磁極、および第２磁石ロール６５に形成された複数の磁極について説明する。同図に示すように、第１磁石ロール６３には、第１磁極７１が形成されている。第１磁極７１は、第１磁石ロール６３の軸方向に延び、磁気スリーブ５７に面する側に、例えばＮ極が位置する磁極である。また、第１磁極７１は、磁気スリーブ５７における現像スリーブ５９に対向した部位、つまり磁気スリーブ５７における現像スリーブ５９に最も近接する部位に対応する位置に形成されている。
【００４４】
一方、第２磁石ロール６５には、対向磁極７３が形成されている。対向磁極７３は、第２磁石ロール６５の軸方向に延び、現像スリーブ５９に面する側に、例えばＳ極が位置する磁極である。また、対向磁極７３は、第１磁石ロール６３の第１磁極７１に対向するように形成されている。
【００４５】
第２磁石ロール６５には、現像スリーブ５９の回転方向から見て対向磁極７３よりも上流側に、かつ対向磁極７３に隣接した上流側磁極７４がさらに形成されている。上流側磁極７４は、対向磁極７３と同様に、第２磁石ロール６５の軸方向に延び、現像スリーブ５９に面する側にＳ極が位置する磁極である。第２磁石ロール６５の対向磁極７３および上流側磁極７４は、本発明において第２磁極７５を構成し、第１磁極７１との間で磁界を形成する。
【００４６】
第１磁石ロール６３には、磁気スリーブ５７の回転方向から見て第１磁極７１よりも下流側に、かつ第１磁極７１に隣接した第３磁極７２がさらに形成されている。第３磁極７２は、第１磁石ロール６３の軸方向に延び、磁気スリーブ５７に面する側に、例えばＳ極が位置する磁極である。
【００４７】
本実施形態では、対向磁極７３および上流側磁極７４からなる第２磁極７５の磁束密度は、磁気スリーブ５７と現像スリーブ５９との対向位置、つまり、磁気スリーブ５７と現像スリーブ５９との最近接位置から、現像スリーブ５９の回転方向の上流側に向かうにつれて増加するように設定されている。これにより、第２磁極７５が第１磁極７１との間で形成する磁界は、前記対向位置から現像スリーブ５９の回転方向上流側にわたる広い範囲に及ぶ。
【００４８】
本実施形態では、そのような広い範囲に及ぶ磁界を次のようにして形成している。すなわち、対向磁極７３の磁束密度ピーク値をＦ１とし、上流側磁極７４の磁束密度ピーク値をＦ２とすると、Ｆ１およびＦ２を以下の関係を満たすように設定している。
Ｆ２＞Ｆ１・・・（１）
対向磁極７３の磁束密度ピーク値Ｆ１は、例えば４５ｍＴに設定され、上流側磁極７４の磁束密度ピーク値Ｆ２は、例えば６０ｍＴに設定されている。
【００４９】
本実施形態では、上記関係（１）が満たされていると共に、対向磁極７３と上流側磁極７４とを隣接して配置している。そのため、対向磁極７３と上流側磁極７４とが同一の極性を有している場合であっても、第１磁極７１から出た磁力線Ｆは、図４に示すように、対向磁極７３だけでなく上流側磁極７４にも向かう。また、第１磁極７１と上流側磁極７４との間の磁束密度は、第１磁極７１と対向磁極７３との間の磁束密度よりも高くなる。これにより、２つの対向磁極７３および上流側磁極７４があたかも１つの磁極であるかのように第２磁極７５と第１磁極７１との間で磁束が分布され、そして、その分布の範囲は大きくなる。
【００５０】
図５は、第１磁極７１と第２磁極７５との間の磁束分布を示す。同図に示すように、本実施形態では、第１磁極７１と対向磁極７３との間の磁束分布Ｅ１と、第１磁極７１と上流側磁極７４との間の磁束分布Ｅ２との間で磁束密度の低下が見られず、現像スリーブ５９の回転方向上流側に向かうにつれて磁束密度が増加する。このように、あたかも１つの磁極として作用する２つの対向磁極７３および上流側磁極７４を用いることで、第２磁極７５の磁束密度を、前記対向位置から現像スリーブ５９の回転方向上流側に向かうにつれて増加させることは容易である。一方、上記関係（１）を満たさないうえに、対向磁極７３と上流側磁極７４とを離間して配置した場合、図６に示すように、第１磁極７１と対向磁極７３との間の磁束分布Ｅ１と、第１磁極７１と上流側磁極７４との間の磁束分布Ｅ２との間で磁束密度の低下が見られる。
【００５１】
また、本実施形態では、第３磁極７２の磁束密度ピーク値をＦ３とすると、Ｆ３は、対向磁極７３の磁束密度ピーク値Ｆ１に対して次の関係を満たすように設定されている。
Ｆ３＞Ｆ１・・・（２）
第３磁極７２の磁束密度ピーク値Ｆ３は、例えば５５ｍＴに設定されている。
【００５２】
本実施形態では、上記関係（２）が満たされていると共に、第３磁極７２と第１磁極７１とを隣接して配置しているので、第３磁極７２の磁力により、該第３磁極７２とは逆極性の第１磁極７１の磁力を増加させることができる。そのため、現像剤層を磁気スリーブ５７の周面６１上に保持し易くなる。これにより、現像剤層が現像スリーブ５９に磁気的に引き付けられて周面６２に移動してしまう、いわゆるキャリア引きを抑制することができる。
【００５３】
なお、第１磁極７１の磁束密度ピーク値は、他の磁極よりも高い、例えば９５ｍＴに設定されている。また、第１磁極７１および第３磁極７２は、磁気スリーブ５７の周面６１に対して周方向に延びる所定の極幅を有し、また、対向磁極７３および上流側磁極７４も、現像スリーブ５９の周面６２に対して周方向に延びる所定の極幅を有している。本実施形態では、第１磁極７１および上流側磁極７４の各極幅は対向磁極７３の極幅よりも大きく設定されている。
【００５４】
次に、上記構成の現像装置１０による現像動作およびその作用について、図２および図５を参照しながら説明する。
【００５５】
まず、非磁性体のトナーは、現像剤貯留部５１において磁性体のキャリアと共に攪拌されることで帯電され、キャリアに付着する。キャリアと帯電されたトナーとを含む現像剤は、磁気ローラ５６の前記汲上極の磁力によって現像剤貯留部５１から磁気スリーブ５７の周面６１に汲み上げられる。汲み上げられた現像剤は、磁気スリーブ５７の周面６１上に現像剤層として磁気的に保持され、磁気スリーブ５７の回転に伴って現像剤規制ブレード５５に向けて搬送される。
【００５６】
そして、現像剤規制ブレード５５は、前記規制ギャップにおいて周面６１上の現像剤層を規制して均一化かつ薄層化する。これにより、周面６１上には、所定厚さの現像剤層（以下、磁気ブラシ層Ｄという）が形成される。
【００５７】
周面６１上の磁気ブラシ層Ｄは、磁気スリーブ５７の回転に伴い、磁気スリーブ５７と現像スリーブ５９との対向位置に搬送される。その対向位置は、第１磁極７１と第２磁極７５の対向磁極７３との間で形成される強い磁界内にあるため、磁気ブラシ層Ｄにおいて、キャリアＣからなる磁気ブラシＤＢが立ち上がって現像スリーブ５９の周面６２に接触する。このように、第１磁極７１および対向磁極７３間の磁界によって良好な磁気ブラシＤＢが形成される。
【００５８】
磁気スリーブ５７および現像スリーブ５９のそれぞれには、所定のバイアスが印加されているため、現像スリーブ５９の周面６２に接触した状態の磁気ブラシＤＢに付着しているトナーＴは、磁気スリーブ５７および現像スリーブ５９間の電位差によって磁気ブラシＤＢから現像スリーブ５９の周面６２に移動する。これにより、周面６２上に所定厚さのトナー層が形成される。磁気ブラシＤＢを構成するキャリアＣは、第１磁極７１の磁力によって磁気スリーブ５７の周面６１上に保持され、現像スリーブ５９に移動しない。
【００５９】
周面６２上のトナー層は、現像スリーブ５９の回転に伴って感光体ドラム１７のドラム表面に向けて搬送される。感光体ドラム１７にも所定のバイアスが印加されているので、感光体ドラム１７と現像スリーブ５９との間の電位差によってトナー層のトナーＴが感光体ドラム１７のドラム表面に移動する。これにより、ドラム表面上の静電潜像が現像される。
【００６０】
一方、現像スリーブ５９からドラム表面に移動せず、現像スリーブ５９上に残留する残留トナーＴＡは、つまり、現像に用いられなかった残留トナーＴＡは、感光体ドラム１７を通過した後、磁気スリーブ５７の回転に伴って磁気スリーブ５７と現像スリーブ５９との対向位置に戻ってくる。
【００６１】
本実施形態では、現像スリーブ５９の回転方向から見て前記対向位置よりも上流側には、第２磁極７５の上流側磁極７４が位置しており、上流側磁極７４と第１磁極７１との間で磁界が形成されている。この磁界の強度は、上記したように、前記対向位置から現像スリーブ５９の回転方向上流側に向かうにつれて、つまり対向磁極７３から上流側磁極７４に向かうにつれて増加する。そのため、磁気スリーブ５７の周面６１上の磁気ブラシＤＢは、前記対向位置を過ぎても、上流側磁極７４の磁力が及ぶ範囲内において立ち上がった状態を維持して、現像スリーブ５９の周面６２に接触することができる。このように、本実施形態では、上流側磁極７４を設けない構成と比較して、磁気ブラシＤＢが現像スリーブ５９の周面６２に周方向に接触する距離が大きい。これにより、残留トナーＴＡが前記対向位置に到達する前に残留トナーＴＡを磁気ブラシＤＢによって掻き取って回収することができると共に、残留トナーＴＡの回収性を向上させることができる。
【００６２】
以上の説明から明らかなように、現像スリーブ５９は、磁気スリーブ５７から良好にトナーＴを受け取り、十分な量のトナーＴを感光体ドラム１７に供給できると共に、磁気スリーブ５７の周面６１上の磁気ブラシＤＢは、現像スリーブ５９の周面６２上の残留トナーＴＡを良好に回収することができるので、現像履歴現象等の不都合を抑制することができる。
【００６３】
また、第３磁極７２の磁力によって第１磁極７１の磁力が増加しているので、磁気ブラシ層Ｄを磁気スリーブ５７の周面６１上に保持し易くなる。これにより、磁気ブラシ層Ｄが対向磁極７３の磁力によって現像スリーブ５９に磁気的に引き付けられて周面６２に移動してしまう、いわゆるキャリアＣ引きを抑制することができる。
【００６４】
以上説明した実施形態では、第２磁極７５を対向磁極７３および上流側磁極７４の２つから構成した場合につき説明したが、第２磁極７５は、前記対向位置から現像スリーブ５９の回転方向上流側に向かって配置された３つ以上の磁極から構成してもよい。この場合であっても、それらの磁極の磁束密度ピーク値は、前記回転方向上流側に向かうにつれて大きくなるように設定される。
【符号の説明】
【００６５】
１ 画像形成装置
１０ 現像装置
１７ 感光体ドラム（像担持体）
５６ 磁気ローラ（現像剤担持体）
５７ 磁気スリーブ
５８ 現像ローラ（トナー担持体）
５９ 現像スリーブ
７１ 第１磁極
７２ 第３磁極
７３ 対向磁極
７４ 上流側磁極
７５ 第２磁極
Ｃ キャリア
Ｄ 磁気ブラシ層
ＤＢ 磁気ブラシ
Ｔ トナー
ＴＡ 残留トナー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成に用いられる現像装置、およびそれを備えた、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を利用した、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置は、像担持体（例えば、感光体ドラムや転写ベルト）上に形成された静電潜像に現像剤を供給して該静電潜像を現像することにより、像担持体上にトナー像を形成する現像装置を含む。
【０００３】
現像装置には、例えば、基本的な構成要素として、非磁性体のトナーおよび磁性体のキャリアを含む現像剤を攪拌しつつ貯留する現像剤貯留部と、現像剤貯留部から現像剤を受け取って現像剤層（いわゆる磁気ブラシ層）を担持する現像剤担持体と、現像剤担持体との間の電位差に基づいて磁気ブラシ層からトナーのみを受け取ってトナー層として担持し、次に、そのトナーを像担持体との間の電位差に基づいて像担持体に供給するトナー担持体とを含むものが知られている。
【０００４】
また、上記構成の現像装置では、トナー担持体から像担持体に供給されず、トナー担持体上に残留する残留トナーは、現像剤担持体上の磁気ブラシ層によって掻き取られ、回収されている。
【０００５】
ところが、磁気ブラシ層による残留トナーの回収が不十分となる場合がある。その場合、トナー担持体上には、トナー担持体から像担持体に供給されず、残留トナーが存在する領域と、静電潜像にトナーが供給されて残留トナーが存在しない領域とが形成される。残留トナー存在領域と残留トナー非存在領域とが並存した状態で、次の現像動作のために現像剤担持体からトナー担持体にトナーが供給されると、トナー担持体上に均一な層厚のトナー層が形成されない。その結果、いわゆる現像履歴現象が発生する。
【０００６】
また、現像剤担持体からトナー担持体にトナーが十分に供給されない場合にも、トナー担持体上に均一な層厚のトナー層が形成されなくなり、現像履歴現象が発生する。
【０００７】
現像履歴現象を抑制する技術として、例えば特許文献１のものが知られている。特許文献１の現像装置では、現像剤担持体（磁気ローラ）は、トナー担持体（現像ローラ）に最近接する部位の近傍に配置された２つの上流側Ｓ極および下流側Ｓ極を有し、トナー担持体は、下流側Ｓ極に略対向する位置に配置されたＮ極を有する。下流側Ｓ極とＮ極との間には、磁界が形成されているので、前記磁界中において良好な磁気ブラシが形成される。そのため、トナー担持体上の残留トナーは、磁気ブラシによって掻き取られて磁気ブラシ層に回収される。このようにして、特許文献１の現像装置は、現像履歴現象の発生を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２２１８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、単に、現像剤担持体のＳ極とトナー担持体のＮ極とを略対向させるだけでは、残留トナーを完全に回収できないと考えられる。特に、高画質化のためにトナーを小径化したり、現像動作の高速化のために現像剤担持体およびトナー担持体の各回転速度を上昇させたりした場合に残留トナーの回収が良好に行えないと考えられる。
【００１０】
そこで、本発明は、上記事情に鑑み、トナー担持体上の残留トナーの回収性を向上させて、現像履歴現象等の不都合を抑制することが可能な現像装置、およ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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明に係る現像装置は、非磁性体のトナーおよび磁性体のキャリアを含む現像剤を攪拌しつつ貯留する現像剤貯留部と、第１磁極を有し、前記現像剤貯留部から前記現像剤を受け取って現像剤層を前記第１磁極の磁力により担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に対向配置されており、この対向位置で前記現像剤層に接触した状態で回転しつつ、前記現像剤層から前記トナーを受け取って担持し、該トナーを所定の像担持体に供給するトナー担持体とを含み、前記トナー担持体は、前記第１磁極とは逆の極性を有し、前記第１磁極との間で磁界を形成する第２磁極を含み、前記第２磁極の磁束密度は、前記対向位置から、前記トナー担持体の回転方向の上流側に向かうにつれて増加するように設定されている。
【００１２】
本発明に係る現像装置によれば、トナー担持体の第２磁極は、現像剤層を現像剤担持体上に磁力によって保持する第１磁極との間で磁界を形成するので、トナー担持体は、現像剤担持体との対向位置で現像剤層からトナーを良好に受け取ることができる。これにより、トナー担持体は像担持体に十分な量のトナーを供給することができる。
【００１３】
また、本発明に係る現像装置では、トナー担持体が現像剤層から受け取ったトナーの全量が像担持体に供給されるわけではなく、一部のトナーがトナー担持体上に残留する。残留トナーは、トナー担持体の回転に伴い、現像剤担持体との対向位置に戻ってくる。本発明に係る現像装置では、第２磁極の磁束密度は、トナー担持体と現像剤担持体との対向位置からトナー担持体の回転方向上流側に向かうにつれて増加するように設定されているので、第２磁極が第１磁極との間で形成する磁界は、前記対向位置からトナー担持体の回転方向上流側にわたる広い範囲に及ぶ。そして、このように広い範囲の磁界が及ぼす影響により、残留トナーは前記対向位置に戻ってくるまでに現像剤担持体上の現像剤層によって掻き取られ、回収される。
【００１４】
本発明に係る現像装置は、上記のように、像担持体に十分な量のトナーを供給することができると共に、残留トナーを回収することができるので、現像履歴現象等の不都合を抑制することができる。
【００１５】
本発明の好ましい実施形態では、前記第２磁極は、前記第１磁極に対向配置された対向磁極と、前記トナー担持体の回転方向から見て前記対向磁極よりも上流側に、かつ前記対向磁極に隣接して配置された上流側磁極とを有し、前記上流側磁極の磁束密度は、前記対向磁極の磁束密度よりも大きく設定されている。
【００１６】
この構成によれば、対向磁極と上流側磁極とは同一の極性を有しているものの、上流側磁極の磁束密度は対向磁極の磁束密度よりも大きく設定されており、かつ、上流側磁極と対向磁極とは互いに隣接して配置されているので、２つの上流側磁極および対向磁極があたかも１つの磁極であるかのように磁束密度が分布され、そして、その分布の範囲は大きくなる。これにより、第２磁極の磁束密度が前記対向位置からトナー担持体の回転方向上流側に向かうにつれて増加するように設定することは容易である。
【００１７】
本発明の他の好ましい実施形態では、前記現像剤担持体は、所定の方向に回転可能に構成されたものであって、前記第１磁極とは逆の極性を有し、前記現像剤担持体の回転方向から見て前記第１磁極よりも下流側に、かつ前記第１磁極に隣接して配置された第３磁極をさらに含み、前記第３磁極の磁束密度は、前記対向磁極の磁束密度よりも大きく設定されている。
【００１８】
この構成によれば、第３磁極の磁束密度は対向磁極の磁束密度よりも大きく設定されているので、第３磁極の磁力によって第１磁極の磁力が増加する。これにより、現像剤層を現像剤担持体上に保持し易くなり、現像剤層がトナー担持体に移動する、いわゆるキャリア引きを抑制することができる。
【００１９】
本発明に係る画像形成装置は、トナー像が形成される像担持体と、前記像担持体にトナーを供給して該像担持体上に前記トナー像を形成する現像装置と、前記トナー像をシート上に転写させる転写部材と、前記シート上の前記トナー像を該シート上に定着させる定着部とを含み、前記現像装置として、上記構成の現像装置が採用されている。
【００２０】
本発明に係る画像形成装置によれば、現像履歴現象等の不都合を抑制することが可能な現像装置を採用しているので、良好なトナー像を形成することが可能である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る現像装置およびそれを備えた画像形成装置によれば、トナー担持体上の残留トナーの回収性を向上させて、現像履歴現象等の不都合を抑制することができ、その結果、良好なトナー像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の内部構造を概略的に示す。
【図２】現像装置の内部構造を概略的に示す断面図である。
【図３】現像装置の磁気ローラおよび現像ローラに形成された磁極の配置を示す図である。
【図４】磁気ローラおよび現像ローラ間における磁力線の向きを示す図である。
【図５】磁気ローラおよび現像ローラ間における磁束の分布を示す図である。
【図６】磁気ローラおよび現像ローラ間における磁束の分布を示す図である。
【図７】現像装置の現像動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図１は、画像形成装置の内部構造を示す断面図である。本実施形態では、画像形成装置の一例としてカラープリンタを例示する。画像形成装置１は、パーソナルコンピュータ（図示せず）等に直接またはＬＡＮ経由で接続される装置本体２００と、装置本体２００の下方に設けられ、用紙を装置本体２００に供給可能に構成された用紙供給部１３０とを含む。なお、画像形成装置１は、該画像形成装置１の動作を制御する制御回路など、一般的な画像形成装置に設けられた他の構成要素も有する。
【００２５】
図１に示すように、装置本体２００は、画像形成部９３、露光装置９４、中間転写部９２、定着部９７および排紙部９６を含む。
【００２６】
画像形成部９３は、対応する色のトナー像を担持する感光体ドラム１７（像担持体）と、対応する色のトナーを感光体ドラム１７に供給する現像装置１０（イエロー用現像装置１０Ｙ、マゼンタ用現像装置１０Ｍ、シアン用現像装置１０Ｃ、ブラック用現像装置１０Ｋ）とを含む。
【００２７】
感光体ドラム１７としては、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）系材料を用いた感光体ドラムを用いることができる。
【００２８】
感光体ドラム１７の周囲には、現像装置１０（１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ）に加え、帯電器１６、転写ローラ１９およびクリーニング装置１８等が配置されている。帯電器１６は感光体ドラム１７のドラム表面を均一に帯電する。帯電後の感光体ドラム１７のドラム表面は、露光装置９４によって露光され、静電潜像が形成される。現像装置１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、それぞれイエロー用トナーコンテナ９００Ｙ、マゼンタ用トナーコンテナ９００Ｍ、シアン用トナーコンテナ９００Ｃ、ブラック用トナーコンテナ９００Ｋから供給される各色のトナーを用いて、各々の感光体ドラム１７のドラム表面上に形成された静電潜像を現像（可視像化）する。これにより、感光体ドラム１７のドラム表面上にトナー像が形成される。転写ローラ１９は、中間転写ベルト９２１を挟んで感光体ドラム１７とニップ部を形成し、感光体ドラム１７上のトナー像を中間転写ベルト９２１上に一次転写する。クリーニング装置１８はトナー像転写後の感光体ドラム１７のドラム表面を清掃する。
【００２９】
中間転写部９２は、中間転写ベルト９２１、駆動ローラ９２２および従動ローラ９２３を含む。中間転写ベルト９２１は、複数の感光体ドラム１７からトナー像が重ね塗り状態で一次転写される。このトナー像は、用紙供給部１３０から供給される用紙に、二次転写部９８において二次転写される。駆動ローラ９２２および従動ローラ９２３は中間転写ベルト９２１を周回駆動させる。
【００３０】
定着部９７は、トナー像が二次転写された用紙上のトナー像に対し、定着処理を施すものであり、熱源が内蔵された定着ローラ９７１と、該定着ローラ９７１と定着ニップ部を形成する加圧ローラ９７２とを含む。定着処理が完了した用紙は、装置本体２００の上部に形成された排出ユニット９６へ向けて搬送される。
【００３１】
排紙部９６は、排出ローラ対９６１を有し、定着部９７から搬送された用紙を排出ローラ対９６１の回転によって排紙トレイ９１１上に排出する。
【００３２】
用紙供給部１３０は、装置本体２００の筐体９０に対して着脱自在に装着される用紙カセット４１と、装置本体２００のフロントカバー２３に対して前方に（図では右方に）引出し可能に装着された手差しトレイ４０とを含む。用紙供給部１３０と二次転写部９８との間には、用紙供給部１３０からの用紙が搬送される給紙搬送路２４が設けられている。給紙搬送路２４には、用紙を二次転写部９８に給送するための搬送ローラ対２７が複数設けられている。
【００３３】
手差しトレイ４０の用紙載置面４２に載置された用紙は、用紙が１枚ずつ給紙搬送路２４へと繰り出され、搬送ローラ対２７の回転によって二次転写部９８へ導入される。一方、用紙カセット４１の用紙載置面４３に載置された用紙は、ピックアップローラ４４等の駆動により、用紙が１枚ずつ給紙搬送路２４へと繰り出され、搬送ローラ対２７の回転によって二次転写部９８へ導入される。
【００３４】
なお、以上説明した画像形成装置１では、画像形成部９３は、上記のようにフルカラー画像を形成することができる構成であるが、これに限定されることはなく、白黒画像やフルカラーではないカラー画像を形成する構成のものであってもよい。
【００３５】
図２は、現像装置１０の内部構造を概略的に示す断面図である。現像装置１０はその内部空間を画定する現像容器５０を含む。現像装置１０は、前記内部空間内において、現像容器５０の底部分に形成された現像剤貯留部５１と、現像剤貯留部５１の上方に配置された磁気ローラ５６（現像剤担持体）と、磁気ローラ５６の斜め上方位置で磁気ローラ５６に対向配置された現像ローラ５８（トナー担持体）と、磁気ローラ５６の側方位置で磁気ローラ５６に対向配置された現像剤規制ブレード５５とを含む。
【００３６】
現像剤貯留部５１は、非磁性体のトナーおよび磁性体のキャリアを含む現像剤を貯留すると共に、現像剤を攪拌しつつ搬送することが可能に構成されている。現像剤貯留部５１は、現像装置１０の長手方向に延びる２つの隣り合う現像剤貯留室５１ａ，５１ｂから構成されている。現像剤貯留室５１ａ，５１ｂは、現像容器５０の底部分に固定された仕切り板５２によって長手方向において互いに仕切られているが、長手方向における両端部において互いに連通されている。また、各現像剤貯留室５１ａ，５１ｂには、回転により現像剤を攪拌するスクリューフィーダ５３，５４が回転可能に装着されている。スクリューフィーダ５３，５４は、回転方向が互いに逆方向に設定されているので、現像剤は、現像剤貯留室５１ａおよび現像剤貯留室５１ｂ間を攪拌されつつ搬送される。この攪拌により、非磁性体からなるトナーと磁性体からなるキャリアとが混合され、トナーが例えばプラスに帯電され、キャリアが例えばマイナスに帯電される。また、キャリアおよびトナー間の静電気力により、キャリアにトナーが付着する。
【００３７】
磁気ローラ５６は、現像装置１０の長手方向に延びるように配設され、図２では矢印で示すように反時計回りに回転可能な中空の磁気スリーブ５７と、磁気スリーブ５７を回転させる図略の回転軸とを含む。磁気スリーブ５７は非磁性材料から形成されている。磁気スリーブ５７の内部空間には、該磁気スリーブ５７の軸方向に延びる第１磁石ロール６３が内蔵されている。第１磁石ロール６３は、支持軸６４に固定状態で支持されており、磁気スリーブ５７と共に回転しない。第１磁石ロール６３には、現像剤貯留部５１から現像剤を該磁気スリーブ５７の周面６１上に磁気的に汲み上げるための磁極、いわゆる汲上極（図示せず）が形成されている。周面６１に汲み上げられた現像剤は、磁気スリーブ５７の周面６１上に現像剤層として磁気的に保持され、磁気スリーブ５７の回転に伴って現像剤規制ブレード５５に向けて搬送される。なお、磁気スリーブ５７、第１磁石ロール６３および支持軸６４は互いに同軸に設定されている。
【００３８】
現像剤規制ブレード５５は、磁気スリーブ５７の周面６１上の現像剤層の層厚を規制するものである。現像剤規制ブレード５５は、磁気スリーブ５７の長手方向に沿って延びる磁性材料からなる板部材であり、現像容器５０の適所に支持されている。また、現像剤規制ブレード５５は、磁気スリーブ５７の周面６１との間で所定の規制ギャップを形成する先端部を有する。
【００３９】
磁気スリーブ５７内の第１磁石ロール６３には、前記汲上極に加え、現像剤規制ブレード５５の先端部に対向配置された磁極、いわゆる規制極（図示せず）が形成されている。したがって、磁性材料から形成された現像剤規制ブレード５５は、磁気ローラ５６の前記規制極によって磁化されて、現像剤規制ブレード５５の先端部と前記規制極との間に、つまり規制ギャップにおいて磁路が形成される。
【００４０】
現像ローラ５８は、磁気スリーブ５７に対して平行に延びるように配設され、図２では矢印で示すように反時計回りに回転可能な中空の現像スリーブ５９と、現像スリーブ５９を支持しつつ該現像スリーブ５９を回転させる図略の回転軸とを含む。現像スリーブ５９は、後述するように、磁気スリーブ５７の周面６１上の現像剤層からトナーのみを受け取り、該トナーをその周面６２上に担持するものである。また、現像スリーブ５９は、非磁性材料から形成され、磁気スリーブ５７と略同一の長手方向寸法を有する。なお、現像スリーブ５９の径と磁気スリーブ５７の径とは、同一に設定してもよいし、同一に設定しなくてもよい。
【００４１】
現像スリーブ５９の周面６２と磁気スリーブ５７の周面６１との間には、軸方向に均一な大きさの隙間Ｇが形成されている。隙間Ｇの大きさは、磁気スリーブ５７の周面６１上の現像剤層が現像剤規制ブレード５５によって規制された後に現像スリーブ５９の周面６２に接触しつつ、隙間Ｇを通過できる程度に設定されている。本実施形態では、隙間Ｇは例えば０．３ｍｍに設定されている。隙間Ｇの大きさが所定範囲を超えると、現像スリーブ５９上にトナー層が形成され難くなり、所定範囲未満であると、現像剤層が隙間Ｇを通過できず、現像スリーブ５９の周面６２上に形成されたトナー層を乱してしまうおそれがある。また、現像スリーブ５９の周面６２と感光体ドラムのドラム表面との間にも、軸方向に均一な大きさの隙間が形成されている。本実施形態では、前記隙間は例えば０．１２ｍｍに設定されている。
【００４２】
現像スリーブ５９の内部空間には、該現像スリーブ５９の軸方向に延びる第２磁石ロール６５が内蔵されている。第２磁石ロール６５は、支持軸６６に固定状態で支持されており、現像スリーブ５９と共に回転しないように構成されている。なお、現像スリーブ５９、第２磁石ロール６５および支持軸６６は互いに同軸に設定されている。
【００４３】
次に、図３を参照しながら、前記汲上極および前記規制極に加え、第１磁石ロール６３に形成された他の複数の磁極、および第２磁石ロール６５に形成された複数の磁極について説明する。同図に示すように、第１磁石ロール６３には、第１磁極７１が形成されている。第１磁極７１は、第１磁石ロール６３の軸方向に延び、磁気スリーブ５７に面する側に、例えばＮ極が位置する磁極である。また、第１磁極７１は、磁気スリーブ５７における現像スリーブ５９に対向した部位、つまり磁気スリーブ５７における現像スリーブ５９に最も近接する部位に対応する位置に形成されている。
【００４４】
一方、第２磁石ロール６５には、対向磁極７３が形成されている。対向磁極７３は、第２磁石ロール６５の軸方向に延び、現像スリーブ５９に面する側に、例えばＳ極が位置する磁極である。また、対向磁極７３は、第１磁石ロール６３の第１磁極７１に対向するように形成されている。
【００４５】
第２磁石ロール６５には、現像スリーブ５９の回転方向から見て対向磁極７３よりも上流側に、かつ対向磁極７３に隣接した上流側磁極７４がさらに形成されている。上流側磁極７４は、対向磁極７３と同様に、第２磁石ロール６５の軸方向に延び、現像スリーブ５９に面する側にＳ極が位置する磁極である。第２磁石ロール６５の対向磁極７３および上流側磁極７４は、本発明において第２磁極７５を構成し、第１磁極７１との間で磁界を形成する。
【００４６】
第１磁石ロール６３には、磁気スリーブ５７の回転方向から見て第１磁極７１よりも下流側に、かつ第１磁極７１に隣接した第３磁極７２がさらに形成されている。第３磁極７２は、第１磁石ロール６３の軸方向に延び、磁気スリーブ５７に面する側に、例えばＳ極が位置する磁極である。
【００４７】
本実施形態では、対向磁極７３および上流側磁極７４からなる第２磁極７５の磁束密度は、磁気スリーブ５７と現像スリーブ５９との対向位置、つまり、磁気スリーブ５７と現像スリーブ５９との最近接位置から、現像スリーブ５９の回転方向の上流側に向かうにつれて増加するように設定されている。これにより、第２磁極７５が第１磁極７１との間で形成する磁界は、前記対向位置から現像スリーブ５９の回転方向上流側にわたる広い範囲に及ぶ。
【００４８】
本実施形態では、そのような広い範囲に及ぶ磁界を次のようにして形成している。すなわち、対向磁極７３の磁束密度ピーク値をＦ１とし、上流側磁極７４の磁束密度ピーク値をＦ２とすると、Ｆ１およびＦ２を以下の関係を満たすように設定している。
Ｆ２＞Ｆ１・・・（１）
対向磁極７３の磁束密度ピーク値Ｆ１は、例えば４５ｍＴに設定され、上流側磁極７４の磁束密度ピーク値Ｆ２は、例えば６０ｍＴに設定されている。
【００４９】
本実施形態では、上記関係（１）が満たされていると共に、対向磁極７３と上流側磁極７４とを隣接して配置している。そのため、対向磁極７３と上流側磁極７４とが同一の極性を有している場合であっても、第１磁極７１から出た磁力線Ｆは、図４に示すように、対向磁極７３だけでなく上流側磁極７４にも向かう。また、第１磁極７１と上流側磁極７４との間の磁束密度は、第１磁極７１と対向磁極７３との間の磁束密度よりも高くなる。これにより、２つの対向磁極７３および上流側磁極７４があたかも１つの磁極であるかのように第２磁極７５と第１磁極７１との間で磁束が分布され、そして、その分布の範囲は大きくなる。
【００５０】
図５は、第１磁極７１と第２磁極７５との間の磁束分布を示す。同図に示すように、本実施形態では、第１磁極７１と対向磁極７３との間の磁束分布Ｅ１と、第１磁極７１と上流側磁極７４との間の磁束分布Ｅ２との間で磁束密度の低下が見られず、現像スリーブ５９の回転方向上流側に向かうにつれて磁束密度が増加する。このように、あたかも１つの磁極として作用する２つの対向磁極７３および上流側磁極７４を用いることで、第２磁極７５の磁束密度を、前記対向位置から現像スリーブ５９の回転方向上流側に向かうにつれて増加させることは容易である。一方、上記関係（１）を満たさないうえに、対向磁極７３と上流側磁極７４とを離間して配置した場合、図６に示すように、第１磁極７１と対向磁極７３との間の磁束分布Ｅ１と、第１磁極７１と上流側磁極７４との間の磁束分布Ｅ２との間で磁束密度の低下が見られる。
【００５１】
また、本実施形態では、第３磁極７２の磁束密度ピーク値をＦ３とすると、Ｆ３は、対向磁極７３の磁束密度ピーク値Ｆ１に対して次の関係を満たすように設定されている。
Ｆ３＞Ｆ１・・・（２）
第３磁極７２の磁束密度ピーク値Ｆ３は、例えば５５ｍＴに設定されている。
【００５２】
本実施形態では、上記関係（２）が満たされていると共に、第３磁極７２と第１磁極７１とを隣接して配置しているので、第３磁極７２の磁力により、該第３磁極７２とは逆極性の第１磁極７１の磁力を増加させることができる。そのため、現像剤層を磁気スリーブ５７の周面６１上に保持し易くなる。これにより、現像剤層が現像スリーブ５９に磁気的に引き付けられて周面６２に移動してしまう、いわゆるキャリア引きを抑制することができる。
【００５３】
なお、第１磁極７１の磁束密度ピーク値は、他の磁極よりも高い、例えば９５ｍＴに設定されている。また、第１磁極７１および第３磁極７２は、磁気スリーブ５７の周面６１に対して周方向に延びる所定の極幅を有し、また、対向磁極７３および上流側磁極７４も、現像スリーブ５９の周面６２に対して周方向に延びる所定の極幅を有している。本実施形態では、第１磁極７１および上流側磁極７４の各極幅は対向磁極７３の極幅よりも大きく設定されている。
【００５４】
次に、上記構成の現像装置１０による現像動作およびその作用について、図２および図５を参照しながら説明する。
【００５５】
まず、非磁性体のトナーは、現像剤貯留部５１において磁性体のキャリアと共に攪拌されることで帯電され、キャリアに付着する。キャリアと帯電されたトナーとを含む現像剤は、磁気ローラ５６の前記汲上極の磁力によって現像剤貯留部５１から磁気スリーブ５７の周面６１に汲み上げられる。汲み上げられた現像剤は、磁気スリーブ５７の周面６１上に現像剤層として磁気的に保持され、磁気スリーブ５７の回転に伴って現像剤規制ブレード５５に向けて搬送される。
【００５６】
そして、現像剤規制ブレード５５は、前記規制ギャップにおいて周面６１上の現像剤層を規制して均一化かつ薄層化する。これにより、周面６１上には、所定厚さの現像剤層（以下、磁気ブラシ層Ｄという）が形成される。
【００５７】
周面６１上の磁気ブラシ層Ｄは、磁気スリーブ５７の回転に伴い、磁気スリーブ５７と現像スリーブ５９との対向位置に搬送される。その対向位置は、第１磁極７１と第２磁極７５の対向磁極７３との間で形成される強い磁界内にあるため、磁気ブラシ層Ｄにおいて、キャリアＣからなる磁気ブラシＤＢが立ち上がって現像スリーブ５９の周面６２に接触する。このように、第１磁極７１および対向磁極７３間の磁界によって良好な磁気ブラシＤＢが形成される。
【００５８】
磁気スリーブ５７および現像スリーブ５９のそれぞれには、所定のバイアスが印加されているため、現像スリーブ５９の周面６２に接触した状態の磁気ブラシＤＢに付着しているトナーＴは、磁気スリーブ５７および現像スリーブ５９間の電位差によって磁気ブラシＤＢから現像スリーブ５９の周面６２に移動する。これにより、周面６２上に所定厚さのトナー層が形成される。磁気ブラシＤＢを構成するキャリアＣは、第１磁極７１の磁力によって磁気スリーブ５７の周面６１上に保持され、現像スリーブ５９に移動しない。
【００５９】
周面６２上のトナー層は、現像スリーブ５９の回転に伴って感光体ドラム１７のドラム表面に向けて搬送される。感光体ドラム１７にも所定のバイアスが印加されているので、感光体ドラム１７と現像スリーブ５９との間の電位差によってトナー層のトナーＴが感光体ドラム１７のドラム表面に移動する。これにより、ドラム表面上の静電潜像が現像される。
【００６０】
一方、現像スリーブ５９からドラム表面に移動せず、現像スリーブ５９上に残留する残留トナーＴＡは、つまり、現像に用いられなかった残留トナーＴＡは、感光体ドラム１７を通過した後、磁気スリーブ５７の回転に伴って磁気スリーブ５７と現像スリーブ５９との対向位置に戻ってくる。
【００６１】
本実施形態では、現像スリーブ５９の回転方向から見て前記対向位置よりも上流側には、第２磁極７５の上流側磁極７４が位置しており、上流側磁極７４と第１磁極７１との間で磁界が形成されている。この磁界の強度は、上記したように、前記対向位置から現像スリーブ５９の回転方向上流側に向かうにつれて、つまり対向磁極７３から上流側磁極７４に向かうにつれて増加する。そのため、磁気スリーブ５７の周面６１上の磁気ブラシＤＢは、前記対向位置を過ぎても、上流側磁極７４の磁力が及ぶ範囲内において立ち上がった状態を維持して、現像スリーブ５９の周面６２に接触することができる。このように、本実施形態では、上流側磁極７４を設けない構成と比較して、磁気ブラシＤＢが現像スリーブ５９の周面６２に周方向に接触する距離が大きい。これにより、残留トナーＴＡが前記対向位置に到達する前に残留トナーＴＡを磁気ブラシＤＢによって掻き取って回収することができると共に、残留トナーＴＡの回収性を向上させることができる。
【００６２】
以上の説明から明らかなように、現像スリーブ５９は、磁気スリーブ５７から良好にトナーＴを受け取り、十分な量のトナーＴを感光体ドラム１７に供給できると共に、磁気スリーブ５７の周面６１上の磁気ブラシＤＢは、現像スリーブ５９の周面６２上の残留トナーＴＡを良好に回収することができるので、現像履歴現象等の不都合を抑制することができる。
【００６３】
また、第３磁極７２の磁力によって第１磁極７１の磁力が増加しているので、磁気ブラシ層Ｄを磁気スリーブ５７の周面６１上に保持し易くなる。これにより、磁気ブラシ層Ｄが対向磁極７３の磁力によって現像スリーブ５９に磁気的に引き付けられて周面６２に移動してしまう、いわゆるキャリアＣ引きを抑制することができる。
【００６４】
以上説明した実施形態では、第２磁極７５を対向磁極７３および上流側磁極７４の２つから構成した場合につき説明したが、第２磁極７５は、前記対向位置から現像スリーブ５９の回転方向上流側に向かって配置された３つ以上の磁極から構成してもよい。この場合であっても、それらの磁極の磁束密度ピーク値は、前記回転方向上流側に向かうにつれて大きくなるように設定される。
【符号の説明】
【００６５】
１ 画像形成装置
１０ 現像装置
１７ 感光体ドラム（像担持体）
５６ 磁気ローラ（現像剤担持体）
５７ 磁気スリーブ
５８ 現像ローラ（トナー担持体）
５９ 現像スリーブ
７１ 第１磁極
７２ 第３磁極
７３ 対向磁極
７４ 上流側磁極
７５ 第２磁極
Ｃ キャリア
Ｄ 磁気ブラシ層
ＤＢ 磁気ブラシ
Ｔ トナー
ＴＡ 残留トナー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性体のトナーおよび磁性体のキャリアを含む現像剤を攪拌しつつ貯留する現像剤貯留部と、
第１磁極を有し、前記現像剤貯留部から前記現像剤を受け取って現像剤層を前記第１磁極の磁力により担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に対向配置されており、この対向位置で前記現像剤層に接触した状態で回転しつつ、前記現像剤層から前記トナーを受け取って担持し、該トナーを所定の像担持体に供給するトナー担持体と、
を備え、
前記トナー担持体は、前記第１磁極とは逆の極性を有し、前記第１磁極との間で磁界を形成する第２磁極を含み、
前記第２磁極の磁束密度は、前記対向位置から、前記トナー担持体の回転方向の上流側に向かうにつれて増加するように設定されている現像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の現像装置において、前記第２磁極は、前記第１磁極に対向配置された対向磁極と、前記トナー担持体の回転方向から見て前記対向磁極よりも上流側に、かつ前記対向磁極に隣接して配置された上流側磁極とを有し、
前記上流側磁極の磁束密度は、前記対向磁極の磁束密度よりも大きく設定されている現像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の現像装置において、前記現像剤担持体は、所定の方向に回転可能に構成されたものであって、前記第１磁極とは逆の極性を有し、前記現像剤担持体の回転方向から見て前記第１磁極よりも下流側に、かつ前記第１磁極に隣接して配置された第３磁極をさらに含み、
前記第３磁極の磁束密度は、前記対向磁極の磁束密度よりも大きく設定されている現像装置。
【請求項４】
トナー像が形成される像担持体と、
前記像担持体にトナーを供給して該像担持体上に前記トナー像を形成する現像装置と、
前記トナー像をシート上に転写させる転写部材と、
前記シート上の前記トナー像を該シート上に定着させる定着部と、
を備え、
前記現像装置として、請求項１〜３のいずれか一項に記載の現像装置が採用されている画像形成装置。
【請求項１】
非磁性体のトナーおよび磁性体のキャリアを含む現像剤を攪拌しつつ貯留する現像剤貯留部と、
第１磁極を有し、前記現像剤貯留部から前記現像剤を受け取って現像剤層を前記第１磁極の磁力により担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に対向配置されており、この対向位置で前記現像剤層に接触した状態で回転しつつ、前記現像剤層から前記トナーを受け取って担持し、該トナーを所定の像担持体に供給するトナー担持体と、
を備え、
前記トナー担持体は、前記第１磁極とは逆の極性を有し、前記第１磁極との間で磁界を形成する第２磁極を含み、
前記第２磁極の磁束密度は、前記対向位置から、前記トナー担持体の回転方向の上流側に向かうにつれて増加するように設定されている現像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の現像装置において、前記第２磁極は、前記第１磁極に対向配置された対向磁極と、前記トナー担持体の回転方向から見て前記対向磁極よりも上流側に、かつ前記対向磁極に隣接して配置された上流側磁極とを有し、
前記上流側磁極の磁束密度は、前記対向磁極の磁束密度よりも大きく設定されている現像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の現像装置において、前記現像剤担持体は、所定の方向に回転可能に構成されたものであって、前記第１磁極とは逆の極性を有し、前記現像剤担持体の回転方向から見て前記第１磁極よりも下流側に、かつ前記第１磁極に隣接して配置された第３磁極をさらに含み、
前記第３磁極の磁束密度は、前記対向磁極の磁束密度よりも大きく設定されている現像装置。
【請求項４】
トナー像が形成される像担持体と、
前記像担持体にトナーを供給して該像担持体上に前記トナー像を形成する現像装置と、
前記トナー像をシート上に転写させる転写部材と、
前記シート上の前記トナー像を該シート上に定着させる定着部と、
を備え、
前記現像装置として、請求項１〜３のいずれか一項に記載の現像装置が採用されている画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１５０２２０（Ｐ２０１１−１５０２２０Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２８６１（Ｐ２０１０−１２８６１）
【出願日】平成２２年１月２５日（２０１０．１．２５）
【出願人】（０００００６１５０）京セラミタ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２５日（２０１０．１．２５）
【出願人】（０００００６１５０）京セラミタ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
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