(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置であって、
前記像担持体と対向して配置されており、前記像担持体に形成された静電潜像にトナーを供給する第１のローラと、
前記第１のローラよりも大きな直径を有しており、前記第１のローラよりも上であってかつ、前記第１のローラに対して前記像担持体の回転方向の下流側に前記像担持体と対向して配置されており、前記像担持体に形成された静電潜像にトナーを供給する第２のローラと、
前記像担持体よりも下であって、前記第１のローラ及び前記第２のローラと対向して配置されており、前記第１のローラ及び前記第２のローラにトナーを供給する第３のローラと、
前記第１のローラの線速を前記第２のローラの線速以上にする線速調整部と、を備えることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記第３のローラは２成分現像剤を担持しながら回転することにより２成分現像剤を搬送し、前記第１及び第２のローラと対向する対向箇所で２成分現像剤中のトナーを前記第１及び第２のローラに供給する、ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
静電潜像が形成される像担持体と請求項２に記載の現像装置とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
タンデムに配置された複数の前記現像装置と、
複数の前記現像装置にそれぞれに対応して設けられており、タンデムに配置された複数の前記像担持体と、
複数の前記現像装置及び複数の前記像担持体よりも上に配置されており、複数の前記像担持体に形成されたトナー画像が重ねて転写されることにより、カラーのトナー画像が形成される転写ベルトと、を備えることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記第１のローラからトナーを飛翔させて前記像担持体に形成された静電潜像にトナーを供給するために、直流電圧と交流電圧を重畳して前記第１のローラに印加する第１のローラ用電源部と、
前記第２のローラからトナーを飛翔させて前記像担持体に形成された静電潜像にトナーを供給するために、直流電圧と交流電圧を重畳して前記第２のローラに印加する第２のローラ用電源部とをさらに備える、ことを特徴する請求項３又は４に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は静電潜像を現像する現像装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真技術は現像ローラと称されるローラから感光体ドラムにトナーを供給することにより、感光体ドラムに形成された静電潜像を現像する。タッチダウン現像は電子写真技術で用いられる現像方式の一つである。タッチダウン現像では以下のプロセスにより静電潜像を現像する。２成分現像剤により構成されて磁気ローラ上に形成された磁気ブラシから、２成分現像方式によりトナーを現像ローラに供給して、現像ローラにトナー薄膜を形成する。現像ローラには直流電圧と交流電圧を重畳したバイアスが印加されており、現像ローラと感光体ドラムの対向箇所で現像ローラからトナーを飛翔させて感光体ドラムにトナーを供給する。これにより感光体ドラムに形成された静電潜像を現像する。
【０００３】
電子写真技術において現像を高速化するために、感光体ベルトに形成された静電潜像に２本の現像ローラによってトナーを供給する技術がある(特許文献１参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３３５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
画像形成装置によって形成された画像の画質を評価する場合にハーフ画像が用いられる。ハーフ画像とはドット画像であり、例えば４ドットに１回トナーを供給して形成された画像である。感光体ドラムと現像ローラの対向箇所の距離、すなわちギャップの大きさは、感光体ドラムと現像ローラの回転により変動する。これはハーフ画像においてトナー画像のドット間のピッチにムラが生じる原因となる。ハーフ画像はドット画像なのでハーフ画像の静電潜像は電界が弱い。このためハーフ画像の静電潜像は現像しにくく、現像が高速化すれば現像性が低下し、上記ムラが酷くなる。
【０００６】
また、現像を高速化、すなわち印刷を高速化すれば画像形成装置が大型化する。高速印刷ができる画像形成装置において装置の小型化が課題となっている。
【０００７】
本発明は、現像が高速化しても現像性を低下させることなく、かつ画像形成装置の小型化が可能な現像装置及びこれを備える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】
【０００８】
上記目的を達成する本発明の第１の局面に係る現像装置は、像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置であって、前記像担持体と対向して配置されており、前記像担持体に形成された静電潜像にトナーを供給する第１のローラと、前記第１のローラよりも大きな直径を有しており、前記第１のローラよりも上であってかつ、前記第１のローラに対して前記像担持体の回転方向の下流側に前記像担持体と対向して配置されており、前記像担持体に形成された静電潜像にトナーを供給する第２のローラと、前記像担持体よりも下であって、前記第１のローラ及び前記第２のローラと対向して配置されており、前記第１のローラ及び前記第２のローラにトナーを供給する第３のローラと、前記第１のローラの線速を前記第２のローラの線速以上にする線速調整部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、第１のローラと第２のローラによってトナーを静電潜像に供給しているので、現像が高速化しても現像性が低下するのを防ぐことができる。また、像担持体が第３のローラより上に配置された構造を有する現像装置において、第２のローラの直径を第１のローラの直径よりも大きく、言い換えれば、第１のローラの直径を第２のローラの直径よりも小さくしている。これにより、現像装置の横方向の寸法を小型化できる。
【００１０】
前記第１のローラの線速を前記第２のローラの線速より大きくするのが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、第１のローラの線速を第２のローラの線速より大きくしている。このため、第１のローラの直径が第２のローラの直径より小さくても、第１のローラから十分なトナーを静電潜像に供給することができるので、現像性を向上させることができる。
【００１２】
上記構成において、前記第３のローラは２成分現像剤を担持しながら回転することにより２成分現像剤を搬送し、前記第１及び第２のローラと対向する対向箇所で２成分現像剤中のトナーを前記第１及び第２のローラに供給する、ようにすることができる。
【００１３】
この構成は本発明を２成分現像方式の現像装置に適用したものである。
【００１４】
上記目的を達成する本発明の第２の局面に係る画像形成装置は、静電潜像が形成される像担持体と前記現像装置とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、現像装置の横方向の寸法を小型化できるので、画像形成装置の横方向の寸法を小型化することができる。
【００１６】
上記構成において、タンデムに配置された複数の前記現像装置と、複数の前記現像装置にそれぞれに対応して設けられており、タンデムに配置された複数の前記像担持体と、複数の前記現像装置及び複数の前記像担持体よりも上に配置されており、複数の前記像担持体に形成されたトナー画像が重ねて転写されることにより、カラーのトナー画像が形成される転写ベルトと、を備えるようにすることができる。
【００１７】
タンデム式の画像形成装置は横方向の寸法が不可避的に大きくなる。この構成によれば、現像装置の横方向の寸法を小型化できるので、タンデム式の画像形成装置において横方向の寸法を小型化するのに有効である。
【００１８】
上記構成において、前記第１のローラからトナーを飛翔させて前記像担持体に形成された静電潜像にトナーを供給するために、直流電圧と交流電圧を重畳して前記第１のローラに印加する第１のローラ用電源部と、前記第２のローラからトナーを飛翔させて前記像担持体に形成された静電潜像にトナーを供給するために、直流電圧と交流電圧を重畳して前記第２のローラに印加する第２のローラ用電源部とをさらに備える、ようにすることができる。
【００１９】
この構成は本発明をタッチダウン現像方式の画像形成装置に適用したものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、現像が高速化しても現像性を低下させることなく、かつ画像形成装置の小型化を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の内部構造の概略を示す図である。
【図２】上記画像形成装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【図３】上記画像形成装置に備えられた一組の感光体ドラムと現像装置の断面を示す図である。
【図４】第１のローラ用電源部の構成を示すブロック図である。
【図５】現像装置に備えられるローラの位置関係を模式的に示す図である。
【図６】比較例の実験結果を示す表である。
【図７】実施例１の実験結果を示す表である。
【図８】実施例２の実験結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態につき詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の内部構造の概略を示す図である。画像形成装置１はタンデム型のカラープリンタである。画像形成装置１は用紙貯留部１１０、画像形成部１３０及び定着部１６０を備える。
【００２３】
用紙貯留部１１０は画像形成装置１の最下部に配置されており、用紙Ｐの束を貯留することができる用紙トレイ１１１を備える。用紙トレイ１１１は画像形成装置１に差し込んで装着される。用紙Ｐを補給するときは画像形成装置１から用紙トレイ１１１を引き出す。用紙トレイ１１１に貯留された用紙Ｐの束において、最上位の用紙Ｐがピックアップローラ１１３の駆動により、用紙搬送路１１５へ向けて繰り出される。用紙Ｐは用紙搬送路１１５を通って、画像形成部１３０へ搬送される。
【００２４】
画像形成部１３０は搬送されてきた用紙Ｐにトナー画像を形成する。画像形成部１３０はトナー画像を転写ベルト１３１に転写する順番に従ってタンデムに配置された、マゼンタ用ユニット１３３Ｍ、シアン用ユニット１３３Ｃ、イエロー用ユニット１３３Ｙ、ブラック用ユニット１３３Ｂｋを備える。これらのユニットは同様の構成を有しており、マゼンタ用ユニット１３３Ｍを例にして説明する。
【００２５】
マゼンタ用ユニット１３３Ｍは感光体ドラム１３５を備える。感光体ドラム１３５の周りには帯電器１３７、露光装置１３９、現像装置１４１及びクリーナ１４３が配置されている。帯電器１３７は感光体ドラム１３５の周面を一様に帯電させる。露光装置１３９はパソコン等から送信された画像データの中でマゼンタデータに対応する光を生成し、一様に帯電された感光体ドラム１３５の周面に照射する。これにより、感光体ドラム１３５の周面にはマゼンタデータに対応する静電潜像が形成される。この状態で感光体ドラム１３５の周面に現像装置１４１からマゼンタトナーを供給することにより、周面にはマゼンタデータに対応するトナー画像が形成される。
【００２６】
転写ベルト１３１は感光体ドラム１３５と１次転写ローラ１４５により挟まれた状態でＤ方向(時計周り)に動くことができる。マゼンタデータに対応するトナー画像は感光体ドラム１３５から転写ベルト１３１に転写される。感光体ドラム１３５の周面に残っているマゼンタトナーはクリーナ１４３によって除去される。以上がマゼンタ用ユニット１３３Ｍの説明である。
【００２７】
転写ベルト１３１は各色のユニット１３３Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｂｋよりも上に配置されている。転写ベルト１３１にはマゼンタデータに対応するトナー画像が転写され、このトナー画像に重ねてシアンデータに対応するトナー画像が転写され、同様に、イエローデータに対応するトナー画像、ブラックデータに対応するトナー画像が重ねて転写される。これにより転写ベルト１３１にカラーのトナー画像が形成される。このカラーのトナー画像は２次転写ローラ１４９によって、先ほど説明した用紙貯留部１１０から搬送されてきた用紙Ｐに転写される。
【００２８】
カラーのトナー画像が転写された用紙Ｐは定着部１６０に送られる。定着部１６０は加熱ローラ１６１と加圧ローラ１６３を備える。これらのローラによってカラーのトナー画像が転写された用紙Ｐが挟まれる。これにより、カラーのトナー画像に熱と圧力が加えられて、カラーのトナー画像を用紙Ｐに定着させる。用紙Ｐは排紙部１６９に排紙される。
【００２９】
図２は図１に示す画像形成装置１の電気的な構成を示すブロック図である。画像形成装置１は用紙貯留部１１０、画像形成部１３０、定着部１６０、制御部２００、操作表示部３００、第１のローラ用電源部６１、第２のローラ用電源部６３及び第３のローラ用電源部６５がバスによって相互に接続された構成を有する。用紙貯留部１１０、画像形成部１３０及び定着部１６０に関しては図１で説明しているので、説明を省略する。
【００３０】
制御部２００はＭＰＵ(Micro Processing Unit)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)及び画像メモリ等を備える。ＭＰＵは画像形成装置１を動作させるために必要な制御を、画像形成装置１を構成する上記ハードウェアに対して実行する。ＲＯＭは画像形成装置１の動作の制御に必要なソフトウェアを記憶している。ＲＡＭはソフトウェアの実行時に発生するデータの一時的な記憶及びアプリケーションソフトの記憶等に利用される。画像メモリは画像データ(パソコンから送信された画像データ等)を一時的に記憶する。
【００３１】
操作表示部３００には操作キー及び表示画面が設けられている。表示画面には各種の操作及び動作の内容等が表示される。
【００３２】
第１のローラ用電源部６１、第２のローラ用電源部６３及び第３のローラ用電源部６５は、直流電圧と交流電圧を重畳させた電圧を現像装置１４１に供給して、重畳電圧を現像装置１４１内のローラに印加する。これらの電源部については後で詳細に説明する。
【００３３】
現像装置１４１には線速調整部６７が設けられている。線速調整部６７については後で説明する。
【００３４】
次に、現像装置１４１の構成と動作を説明する。図３は一組の感光体ドラム１３５と現像装置１４１の断面を示す図である。感光体ドラム１３５は像担持体の一例である。現像装置１４１で用いられる現像剤は２成分現像剤である。２成分現像剤を構成するトナー及びキャリアの図示は省略されている。現像装置１４１等を構成する要素は厚みを省略して表現しているので、ハッチングは付されていない。
【００３５】
現像装置１４１は第１のローラ９、第２のローラ１１及び第３のローラ１３、攪拌スクリュー１５，１７及びこれらを収容する筐体１９を備える。
【００３６】
攪拌スクリュー１５，１７は筐体１９内の攪拌室２１に配置されている。攪拌室２１は仕切板２３により二つの攪拌空間２５，２７に分けられている。攪拌空間２５に攪拌スクリュー１７、攪拌空間２７に攪拌スクリュー１５が配置されている。攪拌空間２５，２７には２成分現像剤が収容されている。
【００３７】
攪拌スクリュー１５，１７が回転することにより２成分現像剤が攪拌される。これによりトナーとキャリアが摩擦帯電し、トナーとキャリアが静電気的に結合した状態となる。この状態の２成分現像剤のうち、攪拌空間２７に収容されている２成分現像剤が磁力により、第３のローラ１３に汲み上げられる。
【００３８】
第３のローラ１３は磁気ローラと称されており、攪拌スクリュー１５、第１のローラ９及び第２のローラ１１と対向して筐体１９内に配置されている。第３のローラ１３が第１のローラ９と対向する箇所を対向箇所３７-１、第２のローラ１１と対向する箇所を対向箇所３７-２とする。第３のローラ１３は第１のローラ９及び第２のローラ１１よりも下に配置されている。
【００３９】
第３のローラ１３は非回転部２９に備えられる周面３１とギャップを有した状態で、非回転部２９に被さっている。非回転部２９は厚肉円筒の形状を有しており、その円筒内にシャフト３３が回転可能に配置されている。シャフト３３に第３のローラ１３が固定されている。第３のローラ１３はシャフト３３が回転することにより周面３１に沿って回転方向Ｒ３に回転する。
【００４０】
非回転部２９の周面３１にはＮ極の磁極とＳ極の磁極が回転方向Ｒ３に沿って交互に配置されている。これらの磁極の磁力によって、２成分現像剤を磁気ブラシの状態で第３のローラ１３に吸い付ける(担持する)ための磁界が形成される。第３のローラ１３が磁気ブラシ状態の２成分現像剤を担持しながら回転方向Ｒ３に回転することにより、二成分現像剤は対向箇所３７-１及び対向箇所３７-２に搬送される。この途中でブレード３５によって第３のローラ１３に担持されている２成分現像剤の厚みが規制される。
【００４１】
２成分現像剤中のトナーは、対向箇所３７-１において回転方向Ｒ１に回転する第１のローラ９に供給され、対向箇所３７-２において回転方向Ｒ２に回転する第２のローラ１１に供給される。詳細には、第３のローラ１３には第３のローラ用電源部６５で生成された直流電圧と交流電圧を重畳させたバイアスが印加されている。キャリアが第３のローラ１３に吸い付けられた状態で上記バイアスによりトナーだけが飛翔し、第１のローラ９及び第２のローラ１１に引き寄せられて、第１のローラ９及び第２のローラ１１に吸い付く。
【００４２】
第１のローラ９及び第２のローラ１１に供給されなかったトナーを含む２成分現像剤は、第３のローラ１３に担持されて、剥離極と称される磁極上まで搬送される。この磁極の隣は汲み上げ極と称される磁極である。汲み上げ極は上述した攪拌空間２７に収容されている２成分現像剤を汲み上げる機能を有する。剥離極と汲み上げ極の極性は同じである。このため、これらの磁極間上では磁界が形成されないので、２成分現像剤は第３のローラ１３から剥離して、攪拌室２１に導かれて再利用される。
【００４３】
第１のローラ９について説明する。第１のローラ９は対向箇所４７-１で感光体ドラム１３５と対向して配置されている。第１のローラ９は非回転部３９に備えられる周面４１とギャップを有した状態で、非回転部３９に被さっている。非回転部３９は厚肉円筒の形状を有しており、その円筒内にシャフト４３が回転可能に配置されている。シャフト４３に第１のローラ９が固定されている。第１のローラ９はシャフト４３が回転することにより周面４１に沿って回転方向Ｒ１に回転する。回転方向Ｒ１は第３のローラ１３の回転方向Ｒ３と同じ向きであり、本実施形態では時計周りである。
【００４４】
第１のローラ９は第３のローラ１３と対向する対向領域３７-１でトナーを吸い付けて、トナーを担持しながら回転方向Ｒ１に回転することによりトナーを搬送する。そして、対向領域４７-１においてトナーを感光体ドラム１３５に形成された静電潜像に供給する。詳しくは、感光体ドラム１３５は回転方向Ｒ１と逆方向の回転方向Ｒ４に回転している。第１のローラ９には第１のローラ用電源部６１で生成された直流電圧と交流電圧を重畳させたバイアスが印加されている。搬送されてきたトナーは上記バイアスにより第１のローラ９から飛翔し、感光体ドラム１３５の周面に形成された静電潜像によって引き寄せられて、感光体ドラム１３５に移動する。これにより、感光体ドラム１３５の周面の静電潜像が現像され、周面にトナー画像が形成される。
【００４５】
第２のローラ１１は対向箇所４７-２で感光体ドラム１３５と対向して配置されている。第２のローラ１１は第１のローラ９よりも上であって、第１のローラ９に対して感光体ドラム１３５の回転方向Ｒ４の下流側に配置されている。第２のローラ１１の回転方向Ｒ２は第１のローラ９の回転方向Ｒ１と同じ向きである。第２のローラ１１の直径は第１のローラ９の直径よりも大きい。第２のローラ１１は第１のローラ９と同様に非回転部及びシャフトを備えている。これらの構造は第１のローラ９に備えられる非回転部３９及びシャフト４３と同様の構造なので説明を省略する。
【００４６】
第２のローラ１１は第１のローラ９と同様に感光体ドラム１３５に形成された静電潜像にトナーを供給する。詳細に説明すると、第２のローラ１１には第２のローラ用電源部６３で生成された直流電圧と交流電圧を重畳させたバイアスが印加されている。搬送されてきたトナーは上記バイアスにより第２のローラ１１から飛翔し、感光体ドラム１３５の周面に形成された静電潜像によって引き寄せられて、感光体ドラム１３５に移動する。
【００４７】
感光体ドラム１３５上にはこれと接触した転写ベルト１３１が配置されている。転写ベルト１３１はＤ方向に動いており、第１のローラ９及び第２のローラ１１がトナーを静電潜像に供給することにより形成されたトナー画像(現像された静電潜像)は転写ベルト１３１に転写される。
【００４８】
本実施形態では第１のローラ９の線速と第２のローラ１１の線速を図２に示す線速調整部６７によって調整している。線速調整部６７はモータＭからの動力を第１のローラ９及び第２のローラ１１に伝達するギアにより構成されており、現像装置１４１に備えられている。モータＭは制御部２００によって回転が制御される。現像装置１４１の組み立て時にそのギアの径を調整することによって、第１のローラ９の線速と第２のローラ１１の線速を調整する。これにより、第１のローラ９の線速と第２のローラ１１の線速を同じにすること、又は第１のローラの線速を第２のローラ１１の線速より大きくすることができる。
【００４９】
後で説明する実施例１では感光体ドラム１３５の線速に対する第１のローラ９の線速の比が、感光体ドラム１３５の線速に対する第２のローラ１１の線速の比と同じになる調整がされている。実施例２では感光体ドラム１３５の線速に対する第１のローラ９の線速の比が、感光体ドラム１３５の線速に対する第２のローラ１１の線速の比より大きくなる調整がされている。
【００５０】
線速調整部６７として、モータＭの換わりに、第１のローラ９を回転させるモータ、第２のローラ１１を回転させるモータを別々に設けて、制御部２００によって各モータを制御することにより、第１のローラ９の線速と第２のローラ１１の線速を調整するようにしてもよい。
【００５１】
上述したように、第３のローラ１３は２成分現像剤中のトナーを第１のローラ９及び第２のローラ１１に供給する。第１のローラ９及び第２のローラ１１はトナーを感光体ドラム１３５に形成された静電潜像に供給する。この役割を果たすために、第１のローラ９、第２のローラ１１、第３のローラ１３に対して、それぞれ直流電圧と交流電圧を重畳させた電圧が印加される。
【００５２】
第１のローラ９に印加される重畳電圧は第１のローラ用電源部６１から供給される。第２のローラ１１に印加される重畳電圧は第２のローラ用電源部６３から供給される。第３のローラ１３に印加される重畳電圧は第３のローラ用電源部６５から供給される。これらの電源部は同じ構成を有するので、第１のローラ用電源部６１を例にして説明する。図４は第１のローラ用電源部６１の構成を示すブロック図である。
【００５３】
第１のローラ用電源部６１の一端はコンデンサ６９を介して接地されている。第１のローラ用電源部６１の他端は出力端となり、第１のローラ９に接続されている。第１のローラ用電源部６１は電圧生成部７１及び電圧制御部７３を備える。電圧生成部７１は直流電源７５と交流電源７７を備える。これらの電源７５，７７は直列に接続されている。直流電源７５ではトランス７９で発生した交流がダイオード８１により整流されて直流が生成される。交流電源７７ではトランス８３で交流が生成される。直流電源７５から出力された直流電圧と交流電源７７から出力された交流電圧を重畳した電圧が、第１のローラ９に印加される。これにより、第１のローラ９で担持されたトナーは図３に示す対向領域４７-１で飛翔して、感光体ドラム１３５に形成された静電潜像に供給される。
【００５４】
電圧制御部７３は直流電源７５から出力される直流電圧及び交流電源７７から出力される交流電圧を制御する。
【００５５】
本実施形態では図３に示すように、現像装置１４１は感光体ドラム１３５が第３のローラ１３より上に配置された構造を有する。この構造において、第２のローラ１１の直径を第１のローラ９の直径よりも大きく、言い換えれば、第１のローラ９の直径を第２のローラ１１の直径よりも小さくしている。これにより、現像装置１４１の横方向の寸法を小型化できることについて図５を用いて説明する。
【００５６】
図５は現像装置１４１に備えられるローラの位置関係を模式的に示す図である。本実施形態のローラの位置関係を「Ｅｍｂ」で示し、比較例のローラの位置関係を「Ｃｏｍ」で示している。比較例は第１のローラ９と第２のローラ１１の直径が同じである。本実施形態は第１のローラ９の直径が第２のローラ１１の直径よりも小さい。
【００５７】
第２のローラ１１の直径は本実施形態が比較例よりも大きくされているが、本実施形態では第１のローラ９の直径が第２のローラ１１の直径よりも小さくされている。このため、本実施形態は比較例よりも第１のローラ９、第２のローラ１１及び第３のローラ１３を配置するのに必要な横方向の寸法を小さくすることができる。したがって、本実施形態によれば現像装置１４１の横方向の寸法を小型でき、これにより画像形成装置１の横方向の寸法を小型化することができる。
【００５８】
本実施形態のようにタンデム式の画像形成装置１では、図１に示すように各色の現像装置１４１とそれに対応する感光体ドラム１３５がタンデムに配置されているので、画像形成装置の横方向の寸法が不可避的に大きくなる。本実施形態では現像装置１４１の横方向の寸法を小型化できるので、タンデム式の画像形成装置１において横方向の寸法を小型化するのに有効である。
【００５９】
本実施形態では第１のローラ９と第２のローラ１１により静電潜像にトナーを供給するので現像性を向上させることが可能となる。この効果について実施例と比較例を用いて説明する。
【００６０】
［実施例１、実施例２、比較例の共通条件］
<感光体ドラム１３５>
・材料：アモルファスシリコン
・表面電位：２５０Ｖ
・線速：３８０ｍｍ/ｓｅｃ
<第１のローラ９(第１の現像ローラ)>
・直径：１０ｍｍ  
・感光体ドラム１３５とのギャップ(対向箇所４７-１の距離)：１００μｍ  
・バイアス
直流電圧：１００Ｖ
交流電圧：実施例１，２と比較例で異なる
<第２のローラ１１(第２の現像ローラ)>
・直径：２０ｍｍ
・感光体ドラム１３５とのギャップ(対向箇所４７-２の距離)：１００μｍ  
・バイアス
直流電圧：１００Ｖ
交流電圧：実施例１，２と比較例で異なる
<第３のローラ１３(磁気ローラ)>
・直径：２０ｍｍ
・第１のローラ９及び第２のローラ１１とのギャップ(対向箇所３７-１，３７-２の距離)：３２０μｍ  
・バイアス
直流電圧：可変
交流電圧：１．８ｋＶｐ-ｐ
交流電圧のデューティ比：７０%
交流電圧の周波数：４．５ｋＨｚ
<２成分現像剤>
・トナー個数平均粒径：６μｍ
・キャリア個数平均粒径：３５μｍ
・トナー帯電量：１５μＣ/ｇ
［比較例の特有の条件］
<第１のローラ９に印加するバイアス>
・交流電圧：０ｋＶ
・波形：直流の波形
<第２のローラ１１に印加するバイアス>
・交流電圧：１．２ｋＶｐ-ｐ、１．３ｋＶｐ-ｐ、１．４ｋＶｐ-ｐ、１．５ｋＶｐ-ｐ、１．６ｋＶｐ-ｐ、１．７ｋＶｐ-ｐ
・交流電圧のデューティ比：５０%
・交流電圧の周波数：４．５ｋＨｚ
・波形：連続矩形波
<線速比>
・感光体ドラム１３５の線速に対する第１のローラ９の線速の比：１．５
・感光体ドラム１３５の線速に対する第２のローラ１１の線速の比：１．５
［実施例１の特有の条件］
<第１のローラ９に印加するバイアス>
・交流電圧：１．２ｋＶｐ-ｐ、１．３ｋＶｐ-ｐ、１．４ｋＶｐ-ｐ、１．５ｋＶｐ-ｐ、１．６ｋＶｐ-ｐ、１．７ｋＶｐ-ｐ
・交流電圧のデューティ比：５０%
・交流電圧の周波数：４．５ｋＨｚ
・波形：連続矩形波
<第２のローラ１１に印加するバイアス>
・交流電圧：１．４ｋＶｐ-ｐ
・交流電圧のデューティ比：５０%
・交流電圧の周波数：４．５ｋＨｚ
・波形：連続矩形波
<線速比>
比較例と同じ
［実施例２の特有の条件］
<第１のローラ９に印加するバイアス>
実施例１と同じ
<第２のローラ１１に印加するバイアス>
実施例１と同じ
<線速比>
・感光体ドラム１３５の線速に対する第１のローラ９の線速の比：２．０
・感光体ドラム１３５の線速に対する第２のローラ１１の線速の比：１．５
比較例、実施例１及び実施例２についてハーフ画像を形成する実験をした。また、感光体ドラム１３５と現像ローラ(第１のローラ９、第２のローラ１１)の間に電流のリークが発生したか調べた。比較例の実験結果を図６に示し、実施例１の実験結果を図７に示し、実施例２の実験結果を図８に示す。
【００６１】
「ハーフ画像」の欄はハーフ画像のドット間のピッチにムラが生じているレベルの評価である。ムラが生じているレベルに応じて目視により、「○」、「△」、「×」の評価をした。「×」、「△」、「○」となるにしたがってムラを抑制できたことを示している。
【００６２】
「リーク防止」の欄は、ベタ画像に点状パターンが形成されていれば、電流のリークが発生したと判断した。「○」は電流のリークが発生していないこと、「×」は電流のリークが発生したことを示している。
【００６３】
比較例、実施例１及び実施例２は感光体ドラム１３５の線速が３８０ｍｍ/ｓｅｃであり、高速現像にした。電流のリークについては比較例、実施例１及び実施例２が同じ結果であった。したがって、実施例１，２では第１のローラ９に交流電圧を印加しているが、この電圧の印加は電流のリークが発生し易くなる原因とはならないことが分かった。
【００６４】
比較例ではハーフ画像のムラが酷くなっていた。比較例では第１のローラ９に交流電圧を印加していないので、第１のローラ９からのトナー供給が不十分であり、現像性が低下したからと思われる。第２のローラ１１に印加する交流電圧を大きくすれば(１．６ｋＶｐ-ｐ、１．７ｋＶｐ-ｐ)、現像性が向上する。このためハーフ画像のムラが酷くなることを抑制できるが、電流のリークが発生した。
【００６５】
実施例１では比較例に比べてハーフ画像のムラの抑制を向上させることができた。実施例１では第１のローラ９に交流電圧を印加しているので、第１のローラ９からのトナー供給により、現像性が向上したからと思われる。
【００６６】
実施例２では実施例１に比べて、第１のローラ９に印加する交流電圧を下げても、ハーフ画像のムラを抑制できた。実施例２では感光体ドラム１３５に対する第１のローラ９の線速比(２．０)を、感光体ドラム１３５に対する第２のローラ１１の線速比(１．５)よりも大きくしている。このため、第１のローラ９の直径が小さくてもトナーの供給能力が向上したからと思われる。
【００６７】
以上説明したように、実施例１，２によれば、第１のローラ９と第２のローラ１１によってトナーを静電潜像に供給しているので、現像が高速化しても現像性が低下するのを防ぐことができる。
【００６８】
また、実施例２によれば、感光体ドラム１３５の線速に対する第１のローラ９の線速の比が、感光体ドラム１３５の線速に対する第２のローラ１１の線速の比よりも大きくしている。すなわち、第１のローラ９の線速を第２のローラ１１の線速より大きくしている。これにより第１のローラ９の直径が第２のローラ１１の直径より小さくても、第１のローラ９から十分なトナーを静電潜像に供給することができるので、現像性を向上させることができる。
【００６９】
本実施形態はタッチダウン現像に適用した場合を説明した。これに限らず、２本の現像ローラを用いた現像であれば、タッチダウン現像以外の２成分現像及び１成分現像にも本発明を適用することができる。
【００７０】
本実施形態では画像形成装置１としてプリンタを例に説明したが、コピー機、ファクシミリ機及びこれらの機能を有する複合機にも、本実施形態に係る現像装置１４１を適用することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１  画像形成装置
９  第１のローラ
１１  第２のローラ
１３  第３のローラ
６１  第１のローラ用電源部
６３  第２のローラ用電源部
６７  線速調整部
１３５  感光体ドラム(像担持体)
１４１  現像装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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