(57)【要約】【課題】二成分現像剤を用いた接触型のカウンター現像方式で発生する画像後端部の濃度上昇を、特定の材料を新たに使用することなく抑制することができる現像装置等を提供する。【解決手段】現像装置は、回転する潜像保持体と接近する部位の移動方向が逆方向になるよう回転し、トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤を磁気ブラシを形成した状態で保持して搬送する円筒状の現像剤搬送体を有するものであり、前記現像剤保持体の前記潜像保持体との距離が１２５〜２５０μｍの範囲内になり、かつ、前記現像剤保持体に形成される磁気ブラシが前記潜像保持体の表面と接触するときの領域の幅が１．０〜２．２５ｍｍの範囲内になり、かつ、前記現像剤保持体に形成される磁気ブラシが前記潜像保持体の表面と接触するときの領域の現像剤密度が０．７５×１０-6〜１．５０×１０-6［ｇ／ｍ3］の範囲内になる状態で使用される。【選択図】図２
2014066801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する潜像保持体と１２５〜２５０μｍの範囲内の間隔をあけて配置されるとともに前記潜像保持体と接近する部位の移動方向が逆方向になるよう回転させられる円筒状の現像剤搬送体を有する現像装置に使用される、トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤であり、
前記現像装置の現像剤搬送体に磁気ブラシを形成した状態で保持されて搬送され、その磁気ブラシが前記潜像保持体の表面に接触するときの領域の幅が１．０〜２．２５ｍｍの範囲内になり、
かつ、その磁気ブラシが前記潜像保持体の表面と接触するときの領域の現像剤密度が０．７５×１０-6〜１．５０×１０-6［ｇ／ｍ3］の範囲内になる条件を満たすように使用されることを特徴とする二成分現像剤。
【請求項２】
回転する潜像保持体と接近する部位の移動方向が逆方向になるよう回転し、トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤を磁気ブラシを形成した状態で保持して搬送する円筒状の現像剤搬送体を有し、
前記現像剤保持体の前記潜像保持体との距離が１２５〜２５０μｍの範囲内になり、
かつ、前記現像剤保持体に形成される磁気ブラシが前記潜像保持体の表面と接触するときの領域の幅が１．０〜２．２５ｍｍの範囲内になり、
かつ、前記現像剤保持体に形成される磁気ブラシが前記潜像保持体の表面と接触するときの領域の現像剤密度が０．７５×１０-6〜１．５０×１０-6［ｇ／ｍ3］の範囲内になる状態で使用されることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
回転する潜像保持体と、
前記潜像保持体と接近する部位の移動方向が逆方向になるよう回転し、トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤を磁気ブラシを形成した状態で保持して搬送する円筒状の現像剤搬送体を有する現像装置と
を備え、
前記現像剤保持体の前記潜像保持体との距離が１２５〜２５０μｍの範囲内であり、
かつ、前記現像剤保持体に形成される磁気ブラシが前記潜像保持体の表面と接触するときの領域の幅が１．０〜２．２５ｍｍの範囲内であり、
かつ、前記現像剤保持体に形成される磁気ブラシが前記潜像保持体の表面と接触するときの領域の現像剤密度が０．７５×１０-6〜１．５０×１０-6［ｇ／ｍ3］の範囲内であることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、二成分現像剤、現像装置及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式、静電記録方式等の画像記録方式を適用したプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置においては、回転する感光体等の潜像保持体に形成される静電潜像を現像剤により現像する現像装置が装備されている。
【０００３】
このような現像装置のなかには、トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤を使用し、その二成分現像剤を潜像保持体と接近する部位の移動方向が逆方向になるよう回転する円筒状の現像剤搬送体に磁気ブラシを形成した状態で保持して潜像保持体と向き合う現像域まで搬送して接触させた状態で通過させることで現像を行う、いわゆる接触型のカウンター現像方式を採用する現像装置がある。そして、このカウンター現像方式を採用する現像装置を備えた画像形成装置としては、例えば、以下のものが知られている。
【０００４】
その１つとして、カウンター現像方式で発生しやすいカブリや先端部濃度低下に基づく画像ムラの発生を防止する目的で、主にトナーの感光体との付着力に着目して有機感光体の表面に特定の無機粒子を含有させた表面層を形成する構成や、その有機感光体の表面に表面エネルギー低下剤を供給する構成を採用する画像形成装置である（特許文献１）。また、カウンター現像方式で発生しやすいカブリやトナー飛散を防止し、先端部濃度低下に基づく画像むらの発生を防止する目的で、有機感光体の表面に特定の金属酸化粒子を含有させた表面層を形成する構成を採用する画像形成装置である（特許文献２）。
【０００５】
特許文献１及び２には、現像装置における現像スリーブの有機感光体との間隙（現像ギャップ）を０．２〜０．６ｍｍの範囲内にすることや、現像スリーブと感光体の周速比を１．２〜３．０の範囲内にすることなどが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１７８４１０号公報
【特許文献２】特開２００６−１７８４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明は、二成分現像剤を用いた接触型のカウンター現像方式で発生する画像後端部の濃度上昇を、特定の材料を新たに使用することなく抑制することができる二成分現像剤、現像装置及び画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の二成分現像剤（Ａ１）は、
回転する潜像保持体と１２５〜２５０μｍの範囲内の間隔をあけて配置されるとともに前記潜像保持体と接近する部位の移動方向が逆方向になるよう回転させられる円筒状の現像剤搬送体を有する現像装置に使用される、トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤であり、
前記現像装置の現像剤搬送体に磁気ブラシを形成した状態で保持されて搬送され、その磁気ブラシが前記潜像保持体の表面に接触するときの領域の幅が１．０〜２．２５ｍｍの範囲内になり、
かつ、その磁気ブラシが前記潜像保持体の表面と接触するときの領域の現像剤密度が０．７５×１０-6〜１．５０×１０-6［ｇ／ｍ3］の範囲内になる条件を満たすよう使用されることを特徴とするものである。
【０００９】
また、この発明の現像装置（Ｂ１）は、
回転する潜像保持体と接近する部位の移動方向が逆方向になるよう回転し、トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤を磁気ブラシを形成した状態で保持して搬送する円筒状の現像剤搬送体を有し、
前記現像剤保持体の前記潜像保持体との距離が１２５〜２５０μｍの範囲内になり、
かつ、前記現像剤保持体に形成される磁気ブラシが前記潜像保持体の表面と接触するときの領域の幅が１．０〜２．２５ｍｍの範囲内になり、
かつ、前記現像剤保持体に形成される磁気ブラシが前記潜像保持体の表面と接触するときの領域の現像剤密度が０．７５×１０-6〜１．５０×１０-6［ｇ／ｍ3］の範囲内になる状態で使用されることを特徴とするものである。
【００１０】
さらに、この発明の画像形成装置（Ｃ１）は、
回転する潜像保持体と、
前記潜像保持体と接近する部位の移動方向が逆方向になるよう回転し、トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤を磁気ブラシを形成した状態で保持して搬送する円筒状の現像剤搬送体を有する現像装置と
を備え、
前記現像剤保持体の前記潜像保持体との距離が１２５〜２５０μｍの範囲内であり、
かつ、前記現像剤保持体に形成される磁気ブラシが前記潜像保持体の表面と接触するときの領域の幅が１．０〜２．２５ｍｍの範囲内であり、
かつ、前記現像剤保持体に形成される磁気ブラシが前記潜像保持体の表面と接触するときの領域の現像剤密度が０．７５×１０-6〜１．５０×１０-6［ｇ／ｍ3］の範囲内であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
上記発明Ａ１、Ｂ１及びＣ１によれば、接触型の二成分現像剤を用いたカウンター現像方式で発生する画像後端部の濃度上昇を、特定の材料を新たに使用することなく抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係る現像装置を用いた画像形成装置の要部を示す説明図である。
【図２】図１の画像形成装置に用いる現像装置を示す概略断面図である。
【図３】図２の現像装置における現像ロールの磁石ロールの磁極および磁束密度分布を示す説明図である。
【図４】図２の現像装置における特徴的な要素（間隔、接触領域の幅など）を拡大して示す説明図である。
【図５】画像の後端強調の発生状況について調べた試験の結果を示す図表である。
【図６】感光ドラムと現像ロールの間隔（ＤＲＳ）の大小とフリンジ電界の状態との関係を示す説明図である。
【図７】間隔（ＤＲＳ）を変更した場合におけるフリンジ電界の測定結果を示すグラフ図である。
【図８】接触領域中の現像剤密度と現像トナー量との関係を示すグラフ図である。
【図９】感光ドラムと現像ロールの相対速度と後端強調の発生状況との関係を示すグラフ図である。
【図１０】感光ドラムの水接触角と後端強調の発生状況との関係を示すグラフ図である。
【図１１】接触型のカウタンー現像方式において発生する画像後端部の濃度上昇の状態を拡大して示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明を実施するための形態（以下「実施の形態」という）について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
［実施の形態１］
図１及び図２は、実施の形態１に係る現像装置を適用した画像形成装置を示すものである。図１はその画像形成装置の概要を示し、図２はその現像装置の概要を示している。
【００１５】
画像形成装置１は、図１に示すように、支持部材、外装材等で構成される筐体２の内部空間に、現像剤で構成されるトナー像を形成して用紙９に転写する作像装置１０と、作像装置１０に供給すべき用紙９を収容するとともに送り出す給紙装置３０と、作像装置１０で転写されたトナー像を用紙９に定着する定着装置４０を設置している。図１中における一点鎖線は、筐体２内において用紙９が搬送される主な用紙搬送路を示す。
【００１６】
上記作像装置１０は、例えば公知の電子写真方式を利用して構成されるものである。この作像装置１０は、矢印Ａで示す方向（図中において時計回りの方向）に回転駆動する感光ドラム１１と、感光ドラム１１の周面を所要の電位に帯電させる帯電装置１２と、帯電後の感光体ドラム１１の周面に画像情報（信号）に基づく光を照射して電位差のある静電潜像を形成する露光装置１３と、その静電潜像を二成分現像剤におけるトナーにより現像してトナー像にする現像装置５と、そのトナー像を用紙９に転写する転写装置１５と、転写後の感光体ドラム１１の周面に残留するトナー等を除去して清掃する清掃装置１６とで主に構成されている。
【００１７】
感光ドラム１１としては、例えば接地された円筒状の導電性基体の外周面に有機感光材料等からなる感光層を形成したものが使用される。帯電装置１２としては、接触式又は非接触式の帯電装置が使用される。露光装置１３としては、半導体レーザや各種光学部品を組み合わせたレーザビーム走査装置や、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）や各種光学部品を組み合わせたＬＥＤアレイ等が使用される。また、露光装置１３は、画像形成装置１に接続又は装備される原稿読取装置、外部接続機器、記憶媒体読取装置等の画像生成源から入力される画像情報を図示しない画像処理装置で所要の処理をして得られる画像信号に基づく光を照射する。
【００１８】
現像装置５は、非磁性トナーと磁性キャリア（粒子）を含む二成分現像剤８を使用する現像装置である。また、現像装置５は、図２等に示すように、感光ドラム１１と接近する部位の移動方向が逆方向（矢印Ｂで示す方向）になるよう回転する現像ロール５１により、二成分現像剤８を磁気ブラシの状態で保持して感光ドラム１１の周面（静電潜像が形成された部分）に接触させて現像を行う、いわゆる接触型のカウンター現像方式を採用する現像ロール５１を備えている。この現像装置５の詳細については後述する。
【００１９】
転写装置１５としては、接触式又は非接触式の転写装置が使用される。清掃装置１６としては、例えば、感光ドラム１１の周面に接触する清掃ブレードと回転ブラシを接触させる方式のものが使用される。帯電装置１２、現像装置５（の現像ロール５１）及び転写装置１５には、作像動作時（画像形成動作の実行時）になると、図示しない給電装置から帯電用電圧、現像用電圧、転写用電圧がそれぞれ供給される。
【００２０】
給紙装置３０は、画像の形成に使用する所要のサイズ、種類等からなる複数枚の用紙９を積み重ねた状態で収容する用紙収容体３１と、その用紙収容体３１に収容される用紙９を１枚ずつ用紙搬送路にむけて送り出す送出装置３２とを備えている。用紙収容体３１は、用紙９の補充作業等を行う際に筐体２の外部に引き出すことができるように取り付けられている。また、用紙収容体３１は、利用態様に応じて複数装備される。この給紙装置３０と作像装置１０の転写位置（感光ドラム１１と転写装置１５の間）には、給紙路３５が設けられている。給紙路３５は、複数の搬送ロール対３６，３７、搬送ガイド部材等で構成されている。給紙装置３０は、作像動作時になると所要の用紙９を１枚ずつ給紙路３５に送り出すようになっている。
【００２１】
定着装置４０は、筐体４１の内部に、回転駆動するとともに表面温度が加熱手段により所要の温度に加熱されて保持されるロール形態、ベルト形態等の加熱回転体４２と、この加熱回転体４２の軸方向にほぼ沿うように所要の圧力で接触して従動回転するロール形態、ベルト形態等の加圧回転体４３とが装備されている。この定着装置４０は、その加熱回転体４２と加圧回転体４３との間に形成される接触部（定着処理部）に、未定着のトナー像が転写された用紙９を通過させて未定着のトナー像を加圧下で溶融させることにより用紙９に定着させるようになっている。
【００２２】
この画像形成装置１による画像の形成は、次のようにして行われる。ここでは、用紙９の片面に画像を形成するときの基本的な画像形成動作を例に挙げて説明する。
【００２３】
画像形成装置１では、画像形成動作の開始指令を受けると、作像装置１０において、矢印Ａで示す方向に回転始動する感光ドラム１１の外周面が帯電装置１２により所定の極性及び電位に帯電され、しかる後に、その帯電された感光ドラム１１の周面に露光装置１３により画像情報に基づく露光が行われて所要の電位差で構成される静電潜像が形成される。続いて、感光ドラム１１に形成された静電潜像が、現像装置５を通過する際に現像ロール５１から供給される二成分現像剤８のトナーにより現像されてトナー像として顕像化される。
【００２４】
次いで、感光ドラム１１上に形成されたトナー像は、感光ドラム１１の回転により転写装置１５と対向する転写位置まで搬送されると、このタイミングに合わせて給紙装置３０から給紙路３５を通して供給される用紙９に対し転写装置１５により転写される。この転写後の感光ドラム１１の周面は清掃装置１６により清掃される。
【００２５】
続いて、トナー像が転写された用紙９は、感光ドラム１１から剥離されて定着装置４０の定着処理部に導入されるよう搬送されて定着処理（加熱及び加圧）されることによってトナー像が定着される。定着が終了した後の用紙９は、定着装置４０から排出されて筐体２の外部等に設けられる図示しない排出収容部等に収容される。
【００２６】
以上により、１枚の用紙９の片面に対して１色のトナーで構成される単色画像が形成され、基本的な画像形成動作が終了する。複数枚の画像形成動作を実行する要求がある場合には、上記した一連の動作がその要求された枚数分だけ同様に繰り返されることになる。
【００２７】
次に、現像装置５について詳述する。
【００２８】
現像装置５は、図２等に示すように、前述した二成分現像剤Ｇを収容する収容室５０ａと感光ドラム１１と向き合う位置に形成される矩形状の開口部５０ｂを有する本体５０を備えている。この本体５０は、感光ドラム１１の軸方向の長さを超える長さからなる細長い容器状の形状をしている。また、収容室５０ａは、その底部が、細長い容器状の形状における長手方向の両端部で互いにつながりかつ長手方向に沿う仕切り壁で中央部が仕切られて平行する２列の現像剤循環搬送路（溝部）５０ｄ，５０ｅを有した形状に形成されている。二成分現像剤８は、この収容室５０ａに収容されている。
【００２９】
また、現像装置５は、本体５０の内部に、二成分現像剤８を感光ドラム１１と向き合う現像域まで磁力で保持して搬送する現像ロール５１と、収容室５０ａに収容される二成分現像剤８を攪拌して搬送する攪拌搬送部材としての２つのスクリューオーガー５５、５６と、スクリューオーガー５６から現像ロール５１に供給される二成分現像剤８の通過を規制してその層の厚さ（搬送量）を規制する規制板５７と等が配置されている。図２における符号５８は、本体の開口部５０ｂと感光ドラム１１の隙間から現像剤８が漏れ出ることを防ぐ漏れ防止フィルムである。
【００３０】
現像ロール５１は、本体５０の開口部５０ｂに一部を露出した状態で前述した矢印Ｂの方向に回転するよう設置される円筒状のスリーブ５１Ａと、このスリーブ５１Ａの内側に固定した状態で存在するように設けられる磁石ロール５１Ｂとで構成されている。
【００３１】
スリーブ５１Ａは、非磁性材料（例えばステンレス、アルミニウム等）を用いて、感光ドラム１１の回転軸方向における画像形成有効領域とほぼ同じ幅（長さ）の円筒部を有する形状に形成されている。このスリーブ５１Ａは、その回転の軸方向が感光ドラム１１の回転の軸方向とほぼ平行して向き合う状態になるよう配置され、また、感光ドラム１１と間隙（ＤＲＳ：感光ドラムと現像ロールの間隙）が所要の範囲内になるよう配置されている。実際、スリーブ５１Ａは、その両端部が軸部として本体５０の側方部に対して回転自在に軸受けされた状態で取り付けられている。また、スリーブ５１Ａは、その各軸部を介して図示しない回転駆動装置からの動力を受けて矢印Ｂで示す方向にそれぞれ回転させられる。さらに、スリーブ５１Ａには、図示しない給電装置から感光ドラム１１との間に現像電界を形成するための現像電圧が供給される。現像電圧としては、例えば交流成分を重畳した直流電圧が供給される。
【００３２】
磁石ロール５１Ｂは、スリーブ５１Ａの外周面に二成分現像剤８の磁性キャリアがトナーを付着させて磁気ブラシ（穂立ち）を形成した状態で保持されるような磁力線等を発生させる複数の磁極（Ｓ極、Ｎ極）を配置した構造のものである。磁石ロール５１Ｂは、例えば、その両端部が現像スリーブ５１Ａの各軸部における内部空間を通して本体５０の側方部に固定された状態で取り付けられる。複数の磁極は、スリーブ５１Ａの軸方向に沿ってそれぞれ延びるものであり、スリーブ５１Ａの周方向（回転方向）に間隔をあけて所要の位置にそれぞれ配置されている。
【００３３】
また、磁石ロール５１Ｂは、図３に示されるように、Ｓ２，Ｎ２，Ｓ１，Ｎ１，Ｎ３という５つの磁極が配置されている。このうち磁極Ｓ２は、規制板５７とほぼ向き合う位置に配置され、その現像ロール５１に近いスクリューオーガー５６から供給される二成分現像剤８をスリーブ５２Ａの外周面に磁力で引き寄せて保持させるピックアップを行う極である。磁極Ｎ２は、感光ドラム１１の現像域とほぼ向き合う位置に配置され、二成分現像剤８を現像工程に寄与させる現像主極である。磁極Ｓ１は搬送極であり、磁極Ｎ１とＮ３はいずれもスリーブ５１Ａの外周面から二成分現像剤８を剥離させるピックオフを行う極である。
【００３４】
図３において太い実線は垂直成分の磁束密度分布を示し、一点鎖線は水平成分の磁束密度分布を示す。図中の同心円は、中心から外側にむけて磁束密度が２０ｍＴごとに次第に増える各磁束密度の範囲を示す円になっている。また、図３中における符号αは、現像ロール５１の中心と感光ドラム１１の中心を結ぶ基準線Ｊを基準とした現像主極（Ｎ２）の設定角度（ＭＡＳ）である。この設定角度αは、基準線Ｊを挟んでスリーブ５１Ａの回転方向Ｂの上流側に位置する角度になる場合に「プラス（＋）」を付して表示し、反対に回転方向Ｂの下流側に位置する角度になる場合に「マイナス（−）」を付して表示される。
【００３５】
スクリューオーガー５５、５６はいずれも、図２に示されるように、回転軸の周面に搬送羽根を螺旋状に巻きつけた形態のものであり、本体５０の収容室５０ａにおける前記２列の現像剤循環搬送路５０ｄ，５０ｅ内にそれぞれ存在して回転し得る状態で設置され、その双方の搬送路５０ｄ，５０ｅにある各二成分現像剤８を所要の方向に搬送させるべき方向に回転駆動するようになっている。オーガー５５、５６は、現像ロール５１のスリーブ５１Ａを回転させる回転駆動装置の動力の一部が分岐して伝達されることで回転するよう構成されている。現像ロール５１と近い位置に配置されているスクリューオーガー５６は、その搬送する現像剤８の一部を現像ロール５１に受け渡して供給するようになっている。
【００３６】
規制板５７は、図２に示されるように、その主要部がほぼ一定の厚さからなり、しかも現像ロール５１のスリーブ５１Ａの軸方向における長さを少なくとも有する長さ（長辺）からなる長方形状の板材である。また、規制板５７は、非磁性材料（例えばステンレス）を用いて形成されている。さらに、規制板５７は、その長手方向の一端部（下方の長辺部）がスリーブ５１Ａの外周面と所要の間隔（規制間隔）をあけて向き合う状態になるとともにスリーブ５１Ａの軸方向に沿って延びて向き合う状態になるよう本体５０に取り付けられている。
【００３７】
この現像装置５に使用される二成分現像剤８は、前述したように非磁性トナーと磁性キャリアを含むものである。
【００３８】
非磁性トナーは、公知の結着樹脂、着色剤、及び必要に応じて離型剤等の他の添加剤を含むトナー粒子と、所要の機能を付加するためにトナー粒子の表面に付着させる外添剤とで構成されている。このうち結着樹脂としては、例えば、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂等が使用される。また、他の添加剤としては、例えば、離型剤、磁性体、帯電制御剤、無機粉体等が挙げられる。外添剤としては、トナーの転写性を向上させるために感光ドラム１１との付着力を低減させることが可能な材料（例えばシリカ等の無機粒子）が使用される。トナー粒子の製造方法は、特に限定されるものではないが、例えば、公知の乳化重合凝集法等を採用することができる。非磁性トナーは、トナー粒子と外添剤をヘンシェルミキサー又はＶブレンダー等で混合することによって製造される。この非磁性トナーは、体積平均粒子径が２．０μｍ以上８．０ｍ以下であることが好ましい。
【００３９】
磁性キャリアは、例えば、磁性体からなるキャリアや、磁性粉からなる芯材の表面に被覆樹脂を被覆した被覆キャリアや、マトリックス樹脂中に磁性粉が分散・配合された磁性粉分散型キャリアや、多孔質の磁性粉に樹脂を含浸させた樹脂含浸型キャリア等が使用できる。このうち磁性粉としては、例えば、酸化鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属、フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物等が挙げられる。被覆樹脂やマトリックス樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等が挙げられる。キャリアの体積平均粒径は、例えば、１５μｍ以上５０μｍ以下が好ましい。
【００４０】
二成分現像剤８は、磁性キャリアに非磁性トナーを所要の含有割合になるよう混合して使用される。また、この二成分現像剤８は、後述する現像装置５に所要の条件を満たすようにして使用される。
【００４１】
以下、この現像装置５の動作について説明する。
【００４２】
まず、現像装置５は、画像形成装置１による画像形成の動作時になると、現像ロール５１のスリーブ５１Ａが回転し始めるとともに、スリーブ５１Ａに現像電圧が印加される。
【００４３】
これにより、本体５０の収容室５０ａに収容されている二成分現像剤８は、回転するオーガー５５，５６によって攪拌されながら収容室５０ａにおける２列の循環経路５０ｄ，５０ｅ内を各方向にそれぞれ搬送されて全体として循環されるような状態で搬送される。この際、二成分現像剤８における非磁性トナー（８１）は、磁性キャリア（８２）と十分に攪拌されて所要の帯電量になるよう摩擦帯電されるとともに、そのキャリア（８２）の表面に静電的に付着した状態となる。
【００４４】
続いて、現像ロール５１に近い側に配置されたスクリューオーガー５６によって搬送される二成分現像剤８は、その一部が、現像ロール５１のスリーブ５１Ａの外周面に磁力により吸着されるようにして保持される。すなわち、回転するスリーブ５１Ａの外周面に、磁石ロール５１Ｂの磁極Ｓ２から発生する磁力が及ぶことにより、非磁性トナーが付着した磁性キャリアが鎖状に繋がった穂立ち状の磁気ブラシ（８０）を形成した状態で保持されて供給される。しかる後、現像ロール５１のスリーブ５１Ａに保持された二成分現像剤８は、規制板５７が向き合う部位に搬送され、規制板５７とスリーブ５１Ａの間の隙間を通過する際に規制されてほぼ一定の層厚（搬送量）にされる。
【００４５】
続いて、規制板５７により規制された後の二成分現像剤８は、矢印Ｂで示す方向に回転するスリーブ５１Ａによって搬送されて感光ドラム１１と向き合う現像域に接触して通過する際に、現像磁極Ｎ２の磁力を受けるとともに現像電圧による現像電界による作用を受ける。これにより、二成分現像剤８の磁気ブラシにおけるトナーが感光ドラム１１の周面に移動して現像域を通過する潜像部分に付着し、当該潜像部分を現像する。
【００４６】
次いで、現像域を通過した後の二成分現像剤８は、搬送極Ｓ１の磁力よりスリーブ５１Ａにより搬送された後、剥離極である磁極Ｎ１、Ｎ３の間を通過する際にスリーブ５１Ａの外周面から剥離され、最後に収容室５０ａに戻される。
【００４７】
ところで、この現像装置５においては、二成分現像剤８を用いた接触型のカウンター現像方式を採用していることから、図１１に例示されるように、画像（トナーにより現像された潜像部分：トナー像）の後端部分（感光ドラム１１の回転方向Ａの上流側端部）の濃度がトナー量の相対的な増加により濃くなるという画質不良（以下、単に「後端強調」とも称す。）が発生しやすくなる。
【００４８】
本発明者らは、この後端強調の発生原因（メカニズム）について観察、シミュレーション等を行うことにより究明したところ、磁気ブラシによるトナーの掃き寄せと、フリンジ電界（回り込み電界）による過剰現像とが主な要因であろうという結論に至った。
【００４９】
つまり、図１１に例示するように、接触型のカウンター現像方式では、感光ドラム１１とスリーブ５１Ａの相対速度が大きいため、スリーブ５１Ａ上の二成分現像剤８の磁気ブラシ８０が感光ドラム１１上の静電潜像を数多く擦ることとなり、これにより感光ドラム１１の潜像部分に付着して現像されたトナー８１が後続の磁気ブラシ８０により擦られて潜像部分の後端側に掃き寄せられた状態になる。また、画像（潜像）の後端部分において潜像側に回り込むフリンジ電界が発生するようになり、これにより画像の後端部分が相対的にトナーの付着が増えて過剰に現像される。ちなみに、磁気ブラシによるトナーの掃き寄せが発生した場合、フリンジ電界の影響が顕著に現れやすい傾向にある。図１１において感光ドラム１１とスリーブ５１Ａとの間に示される矢印は、電界（電磁力線）の一部の状態を示すものである。
【００５０】
そこで、この現像装置５ひいては画像形成装置１では、接触型のカウンター現像方式で発生しやすい後端強調を、特定の材料を新たに使用することなく抑制する対策として、前述した後端強調の発生原因として推測した磁気ブラシによるトナーの掃き寄せとフリンジ電界による過剰現像とを抑制又は解消することが課題解決の重要な観点であると捉えて、以下の構成を採用することとした。
【００５１】
すなわち、この現像装置５ひいては画像形成装置１では、図４等に示されるように、現像ロール５１（スリーブ５１Ａ）の感光ドラム１１の周面との距離（ＤＲＳ）が１２５〜２５０μｍの範囲内になり、かつ、現像ロール５１に形成される二成分現像剤８の磁気ブラシが感光ドラム１１の周面と接触するときの領域の幅（Ｋ）が１．０〜２．２５ｍｍの範囲内になり、かつ、現像ロール５１に形成される二成分現像剤８の磁気ブラシが感光ドラム１１の周面と接触するときの領域（Ｋ）の現像剤密度（Ｄ）が０．７５×１０-6〜１．５０×１０-6［ｇ／ｍ3］の範囲内になるように構成している。
【００５２】
上記距離（ＤＲＳ）、領域の幅（Ｋ）及び現像剤密度（Ｄ）の各数値範囲については、以下に詳述する後端強調の発生状況を確認するために行った試験で得られた結果からほぼ導き出したものである。このうち、領域の幅（Ｋ）は、例えば、静電付着方法で測定しており、具体的には感光ドラム１１に代えて同じ径の透明ガラス円筒体を設置し、その透明ガラス円筒体の内部から現像ロール５１上に形成される二成分現像剤８の磁気ブラシ８０が実際に透明ガラス円筒体の周面に接触している部分の幅（感光ドラム１１の回転方向Ａに沿う寸法）を実測した数値を平均して求めた値である。また、現像剤密度（Ｄ）［ｇ／ｍ3］は、スリーブ５１Ａの単位面積当たりに保持されて搬送される二成分現像剤８の量（搬送量）Ｍ［ｇ／ｍ2］をスリーブ５１Ａと感光ドラム１１との距離（ＤＲＳ）で割った値（Ｐ＝Ｍ／ＤＲＳ）である。搬送量Ｍは、スリーブ５１Ａを停止させた状態で予め決められた単位領域に存在する現像剤をスリーブ５１Ａの周面から剥がし取り、その質量を計測して得られる値を用いて算出される。
【００５３】
＜試験＞
試験には、現像装置５として、以下の現像ロール５１を備えたものを用い、上記距離（ＤＲＳ）、領域の幅（Ｋ）及び現像剤密度（Ｄ）について図５に示す各値にそれぞれ変更して組み合わせたものを用意した。現像ロール５１は、円筒部の外径が２０ｍｍの非磁性スリーブ５１Ａと、前記した５つの磁極（Ｓ２，Ｎ２，Ｓ１，Ｎ１，Ｎ３）を配置した磁石ロール５１Ｂとで構成した。スリーブ５１Ａの表面には、回転軸方向に沿って直線状に延びる細い溝（深さが１００μｍ）を４００μｍのピッチで形成して表面加工を施した。磁石ロール５１Ｂにおける現像主極Ｎ２のＭＳＡは＋５°とした。
【００５４】
また、上記各現像装置５に使用する二成分現像剤８としては、結着樹脂としてポリエステル樹脂を使用して乳化重合凝集法で製造したトナー粒子とシリコン化合物、亜鉛化合物、有機化合物等の外添剤からなる非磁性トナー（体積平均粒径：５．８μｍ、比重：１．１）と、フェライトの磁性体からなるキャリア（体積平均粒径：３５μｍ、比重：４．８、磁化：５８ｅｍｕ／ｓｅｃ）とで構成されたものを使用した。トナーの含有割合については９．０％とし、その帯電量（Ｑ／ｍ）を４０μＣ／ｇとした。現像ロール５１（スリーブ５１Ａ）上における二成分現像剤８の搬送量Ｍについては、２２５（ｇ／ｍ2）になるよう設定した。
【００５５】
また、感光ドラム１１としては、円筒状の導電性基体の周面に有機感光材料からなる感光層等を形成した構造からなるもの（ドラム外径３０ｍｍ）を使用した。感光ドラム１１の回転速度（周速）は３５０ｍｍ／ｓｅｃとした。これに対して現像ロール５１（スリーブ５１Ａ）は、周速比が１．７５となるよう回転させた。このときの現像ロール５１と感光ドラム１１との相対速度が９６３ｍｍ／ｓｅｃになる。
【００５６】
試験は、上記各現像装置５（二成分現像剤８を含む）と上記感光ドラム１１をそれぞれ採用した画像形成装置１においてテスト画像の形成を同様に行い、そのときに得られた各テスト画像における後端強調の発生状況について調べた。テスト画像の形成は、感光ドラム１１を−８００Ｖに帯電させた後、テスト画像用としてのパッチ画像（幅１５ｍｍ×長さ１５ｍｍの寸法で画像面積率が１０％，３０％，５０％，８０％，１００％からなる５種の矩形画像）の静電潜像（スクリーンのドットの潜像電位：−４００Ｖ）を形成し、その静電潜像に対して、上記各条件下の現像装置５において−６５０Ｖの現像電圧を供給した現像ロール５１を介して上記二成分現像剤８を供給して接触型のカウンター現像を行った。この現像された各テスト用パッチ画像を用紙９にそれぞれ転写して定着した最終画像を観察し、その各パッチ画像における後端強調の発生状況を調べた。ことときの各結果について以下の基準に基づいて評価した。なお、上記５種の画像面積率からなるパッチ画像のうち官能評価（後端強調の視認観察）した結果が最悪のパッチ画像を評価結果として採用した。
【００５７】
・後端強調の発生状況の評価基準
○：後端強調グレードがＧ３未満の場合（１１人の評価者のうち半数以上の者が実用上問題ない画質レベルとして許容した場合）
△：後端強調グレードがＧ３又はＧ４の場合（上記評価者のうち半数未満の者が許容した場合）
×：後端強調グレードがＧ５以上（Ｇ６まで）の場合（上記評価者のうち許容した者がゼロの場合）
【００５８】
・後端強調グレード
Ｇ１：後端強調はない。
Ｇ２：後端部を注意深く見ることで初めて後端強調が見える。
Ｇ３：後端強調が少し見えるが、あまり気にならない。
Ｇ４：後端強調が見えて少し気になる。
Ｇ５：後端強調が目についてその部分ばかり注目してしまう。
Ｇ６：後端強調の影響により画像として成立していないと感じる。
【００５９】
このときの評価結果について図５に示す。図５中において○、△、×の評価が記載されていない部分は、他のトラブル現象が発生したことにより、後端強調の発生状況の調査評価を適切にできなかった場合を示している。他のトラブル現象の概略は、図５に示す通りである。
【００６０】
ここで、現像むらに関するトラブル現象は、試験で得られたパッチ画像に現像むらに起因した濃度むらが発生していた現象である。この場合は、その現像むらの存在により後端強調の発生状況を判別することが困難であった。現像むらについては、試験時の条件と同じ条件で、改めて５０ｍｍ×５０ｍｍのハーフトーン画像（画像面積率：５０％）を現像するという追加試験を行うことで評価した。その結果、評価者の半数以上の者が実用上許容できない画質レベルであるとの評価結果（×）になった。なお、この現像むらの確認試験では、評価者の半数未満の者が実用上許容できる画質レベルであるとの評価結果（△）になる場合がなかった。
【００６１】
また、現像性に関するトラブル現象は、試験で得られたパッチ画像全体の濃度が目標濃度に達していない薄い画像になってしまう現象である。この場合は、その画像濃度が薄いことにより後端強調の発生状況を判別することが困難であった。現像性については、試験時の条件と同じ条件で、現像電圧のみを変更する追加試験を行うことで評価した。このとき、現像電圧について実験時の電圧−４００Ｖに対して５０Ｖ以上の大きい値、すなわち現像電界が６００Ｖ以上になる値に変更して現像を行っても目標濃度に達しない場合を許容できないレベルの評価結果（×）とした。また、潜像電圧を−１５０〜−５０Ｖの範囲内の値、すなわち現像電界が５００〜６００Ｖの範囲になる値に変更して現像を行ったときに目標濃度に達する場合を、少し許容できるレベルの評価結果（△）とした。
【００６２】
さらに、現像剤詰まり（ジャミング）に関するトラブル現象は、二成分現像剤８が現像ロール５１と感光ドラム１１との隙間（各ＤＲＳに設定した隙間）で滞留して詰まってしまう現象である。この場合は、その現像剤詰まりにより現像が正常に行われなくなるので後端強調の発生状況を判別することが困難であった。この現像剤詰まりについては、上記隙間で詰まって一部の現像剤が隙間からこぼれ出すレベルを評価結果（×）とし、また上記隙間で現像剤がこぼれ出さないが詰まっている状態が確認できるレベルを評価結果（△）とした。
【００６３】
図５に示す結果から、後端強調の発生を抑制することができる（評価結果が「○」になる）のは、現像ロール５１と感光ドラム１１との距離（ＤＲＳ）が１２５〜２５０μｍの範囲内になり、かつ、磁気ブラシが感光ドラム１１と接触するときの領域の幅（Ｋ）が１．０〜２．２５ｍｍの範囲内であり、かつ、磁気ブラシが感光ドラム１１と接触するときの領域（Ｋ）の現像剤密度が０．７５×１０-6〜１．５０×１０-6［ｇ／ｍ3］の範囲内であるときであることがわかる。
【００６４】
また、図５に示す結果について詳述する。
【００６５】
まず、現像ロール５１と感光ドラム１１との距離（ＤＲＳ）については、２５０μｍ以下にした場合に後端強調の発生が抑制される傾向にあることがわかる。
この距離（ＤＲＳ）は、小さい値になるほど、図６や図７に示すように画像（潜像）の後端におけるフリンジ電界が小さくなる。このため、この距離（ＤＲＳ）をできる限り小さい値に設定することにより、フリンジ電界に起因した画像の後端における過剰現像（強調）が抑制されるようになり、その結果、後端強調の発生も抑制されるようになると考えられる。図７は、確認試験と同じ作像条件で１００％のハーフトーン画像（潜像）を形成するときの電界計算のシミュレーションを行ったときに得られた結果である。
一方、この距離（ＤＲＳ）が１２５μｍ未満になると、磁気ブラシの接触領域（Ｋ）における現像剤密度を極端に小さくした場合（１．０ｇ／ｍ3未満）を除いて、二成分現像剤８がスリーブ５１Ａと感光ドラム１１の間の隙間（現像ギャップ）に詰まってしまうという別のトラブルが発生することが判明した。
したがって、距離（ＤＲＳ）については、１００μｍ以上にすると、現像ギャップにおける現像剤詰まりが発生することなく画像の後端強調の発生を抑制できるようになることがわかった。
【００６６】
次に、磁気ブラシが感光ドラム１１と接触するときの領域（Ｋ）の現像剤密度については、１．５ｇ／ｍ3以下にした場合に後端強調の発生が抑制される傾向にあることがわかる。
この現像剤密度は、小さい値になるほど、磁気ブラシ（８０）が疎の状態になるので磁気ブラシによるトナーの掃き寄せの作用が弱まるようになる。このため、この現像剤密度をできる限り小さい値に設定することにより、磁気ブラシの掃き寄せ作用に起因した現像されたトナーの画像後方への移動が抑制されるようになり、その結果、後端強調の発生も抑制されるようになると考えられる。
一方、この現像剤密度が小さくなり過ぎると、現像ロール５１（スリーブ５１Ａ）で磁気ブラシにより搬送されるときのトナーの絶対量も相対的に少なくなるので、図８に示されるように潜像を現像した現像トナー量も相対的に少なくなって現像性が悪化するようになる。図８における各現像剤密度に対する現像トナー量は、電子天秤測定装置（メトラー社製：ＡＴ２０１）を用いて、現像した感光ドラムに付着するトナーを吸引して質量を測定したときの結果である。現像トナー量については、３（ｇ／ｍ2）以上が許容レベルであり、良好な現像が行える。また、現像剤密度が大きくなり過ぎると、前記した現像ギャップでの二成分現像剤の詰まりが発生するという別のトラブルが発生する。
したがって、現像剤密度については、０．７５×１０-6〜１．５×１０-6（ｇ／ｍ3）の範囲内にすると、現像性が良好に保たれるとともに現像ギャップにおける現像剤詰まりが発生することなく画像の後端強調の発生を抑制できるようになることがわかった。
【００６７】
次に、磁気ブラシが感光ドラム１１と接触するときの領域の幅（Ｋ）については、２．２５ｍｍ以下にした場合に後端強調の発生が抑制される傾向にあることがわかる。
この領域幅（Ｋ）は、小さい値になるほど、磁気ブラシ（８０）が現像域で静電潜像と接触する回数が減るので磁気ブラシによるトナーの掃き寄せの作用が弱まるようになる。このため、この領域幅（Ｋ）をできる限り小さい値に設定することにより、磁気ブラシの掃き寄せ作用に起因した現像されたトナーの画像後方への移動が抑制されるようになり、その結果、後端強調の発生も抑制されるようになると考えられる。
一方、この領域幅（Ｋ）が小さくなり過ぎると、潜像ごとの磁気ブラシに擦られる回数の差による影響が大きくなるので、現像される画像の濃度にむら（現像むら）が発生しやすくなる。また、領域幅（Ｋ）が大きくなり過ぎると、潜像が磁気ブラシに擦られる回数が増加するので、磁気ブラシによるトナーの掃き寄せ作用を受けやすくなる場合が発生する。
したがって、この領域幅（Ｋ）については、１．０〜２．２５ｍｍの範囲内にすると、現像むらが発生せずに画像の後端強調の発生を抑制できるようになることがわかった。
【００６８】
この他、本発明者らの研究によれば、この現像装置５（画像形成装置１）における画像の後端強調の抑制効果は、二成分現像剤８におけるトナーの比重が１．０２〜１．５０の範囲内であり、そのキャリアの比重が４．２〜５．０の範囲内にある場合にはより確実に得られることが確認されている。
トナーの比重が１．０２未満の場合は、例えば、トナーを構成する結着樹脂としてアクリル樹脂やポリエステル樹脂を用いることが困難になるという問題がある。反対に、その比重が１．５０を超える場合は、例えば、トナーを構成する結着樹脂としてアクリル樹脂やポリエステル樹脂を用いることが困難になり、その結着樹脂のトナー粒子に付着させる外添剤に二次障害が発生してトナーとして成立させるのが難しいという問題がある。また、キャリアの比重が４．２未満の場合は、例えば、磁性体（フェライト等）の含有量が少なくなり、結果的に透磁率が下がりすぎて磁性キャリアの役割を果たすことができなくなるという問題がある、反対に、その比重が５．０を超える場合は、例えば、フェライトを主剤とした磁性キャリアを製造することが困難になるという問題がある。
ちなみに、トナー及びキャリアの各比重が上記各数値範囲の下限値未満になると、その二成分現像剤８の磁気ブラシの強度が弱くなり、潜像を現像する現像性も低下するという傾向がある。反対に、その各比重が上記各数値範囲の上限値を超えると、その二成分現像剤８の現像ロール（５１Ａ）での搬送性が低下し、また磁気ブラシの強度が強くなりすぎてその磁気ブラシが現像したトナー像を崩してしまいやすくなるという傾向にある。
【００６９】
また、現像ロール５１と感光ドラム１１の相対速度を変更した場合における画像の後端強調の発生状況について前記試験に準じて調べた。
【００７０】
この結果、図９に示すように、上記した対策用の構成を採用しない比較例の場合は、相対速度が大きくなるにつれて画像の後端強調がさらに悪化する傾向にあるのに対し、上記した対策用の構成を採用した実施例の場合は、相対速度が大きくなっても画像の後端強調の発生が抑制されて低いレベル（Ｇ１）に保たれることがわかった。これにより、この発明によれば、例えば処理速度が比較的速い（高速機：プロセス速度が２５０ｍｍ／ｓｅｃ以上）画像形成装置１（現像装置５）とした場合でも、相対速度の増加に伴い磁気ブラシによる掃き寄せ作用を受けやすくなるにもかかわらず、画像の後端強調の発生を抑制することが可能になる。
ここで、比較例では、ＤＲＳ＝３００μｍ、接触領域の幅Ｋ＝３．５ｍｍ、接触領域の現像剤密度＝１．２５×１０-6（ｇ／ｍ3）に設定した。一方、実施例は、ＤＲＳ＝１５０μｍ、接触領域の幅Ｋ＝１．２５ｍｍ、接触領域の現像剤密度＝１．２５×１０-6（ｇ／ｍ3）に設定した。また、相対速度については、ここでは感光ドラム１１の回転速度を３５０ｍｍ／ｓｅｃの値に保ったうえで、現像ロール５１（スリーブ５１Ａ）の回転速度を徐々に上昇させることで変更した。
【００７１】
さらに、感光ドラム１１の周面の最表面における表面エネルギー（水接触角）を変更した場合における画像の後端強調の発生状況について前記試験に準じて調べた。
【００７２】
この結果、図１０に示すように、上記した対策用の構成を採用しない比較例の場合は、感光ドラムの表面エネルギーを小さくするにつれて画像の後端強調がさらに悪化する傾向にあるのに対し、上記した対策用の構成を採用した実施例の場合は、感光ドラムの表面エネルギーが小さくなっても画像の後端強調の発生が抑制されて低いレベル（グレードＧ１）に保たれることがわかった。これにより、この発明によれば、例えば最表面にフェノール樹脂を含む最表面層（オーバーコート層）を形成した感光ドラム１１を備えた画像形成装置１であっても、表面エネルギーの低下によりトナーとの摩擦係数が小さくなって磁気ブラシによる掃き寄せ作用を受けやすくなるにもかかわらず、画像の後端強調の発生を抑制することが可能になる。ここで、比較例及び実施例の採用した前記した比較例及び実施例の場合と同様である。また、表面エネルギーの低下については、感光ドラム１１の周面に例えばステアリン酸亜鉛を付着させることで変更した。また、水接触角度は、０．０２ｍｌの純水を感光ドラム１１の周面に乗せ、その純水の縁の表面に引いた接線が感光ドラム１１周面となす角度（純水の接触角）を測定したものである。
【００７３】
［他の実施の形態］
実施の形態１では、この発明が適用される現像装置５として１つの現像ロール５１を用いるものを例示して説明したが、この発明は複数の現像ロールを用いるとともにその少なくとも１つが接触式のカウンター現像方式を採用する現像装置にも同様に適用することができる。
【００７４】
また、この発明の現像装置５を用いる画像形成装置１は、その現像装置５（二成分現像剤８を含む）を使用することが可能なものであれば、その形式等については特に限定されるものでない。例えば、カラー画像を形成する形式の画像形成装置であったり、中間転写方式を採用する形式の画像形成装置であってもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１  …画像形成装置
５  …現像装置
８  …二成分現像剤
１１…感光ドラム（潜像保持体）
５１…現像ロール
５１Ａ…スリーブ（円筒状の現像剤搬送体）
５２Ｂ…磁石ロール（磁石部材）
８０…磁気ブラシ
Ａ  …感光ドラムの回転方向
Ｂ  …スリーブの回転方向（逆方向）
Ｋ  …領域の幅
ＤＲＳ…間隔
【図１】
2014066801.tif 000003
【図２】
2014066801.tif 000004
【図３】
2014066801.tif 000005
【図４】
2014066801.tif 000006
【図５】
2014066801.tif 000007
【図６】
2014066801.tif 000008
【図７】
2014066801.tif 000009
【図８】
2014066801.tif 000010
【図９】
2014066801.tif 000011
【図１０】
2014066801.tif 000012
【図１１】
2014066801.tif 000013