(57)【要約】【課題】現像ローラの表面のトナー固着を防止しつつ画像濃度ムラを抑制することができる現像装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】表面平滑性良化を目的とするコーティングを施した複数の第１現像ローラ５１及び第２現像ローラ５２をそれぞれ感光体ドラム１２に対向させ感光体ドラム１２上の潜像を多段で現像するように設け、感光体ドラム１２の表面移動方向における最上流に位置する第１現像ローラ５１上で現像剤の量を規制し、第１現像ローラ５１上の現像剤をそれよりも下流側に位置する第２現像ローラ５２に受け渡していく現像装置であって、最上流の第１現像ローラ５１によって感光体ドラム１２上の潜像を現像するときの現像能力を、第２現像ローラ５２によって感光体ドラム１２上の潜像を現像するときの現像能力よりも低くした。【選択図】図２
2011197141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面平滑性良化を目的とするコーティングを施した複数の現像剤担持体をそれぞれ像担持体に対向させ該像担持体上の潜像を多段で現像するように設け、該像担持体の表面移動方向における最上流に位置する現像剤担持体上で現像剤の量を規制し、該最上流に位置する現像剤担持体上の現像剤をそれよりも下流側に位置する他の現像剤担持体に受け渡していく現像装置であって、
前記最上流の現像剤担持体によって前記像担持体上の潜像を現像するときの現像能力を、前記他の現像剤担持体によって該像担持体上の潜像を現像するときの現像能力よりも低くしたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１の現像装置において、
前記像担持体上の潜像との間に所定の現像ポテンシャルを形成するように前記最上流の現像剤担持体及び前記他の現像剤担持体それぞれに対して現像バイアスを個別に印加可能な現像バイアス印加手段を備え、
前記最上流の現像剤担持体における前記現像ポテンシャルが、前記他の現像剤担持体における前記現像ポテンシャルよりも小さくなるように、該最上流の現像剤担持体及び該他の現像剤担持体に互いに異なる現像バイアスを印加することを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項２の現像装置において、
前記像担持体の露光によって電位が低下した部分に現像剤を付着させるネガ−ポジ型の現像を行うものであり、
前記最上流の現像剤担持体に印加する現像バイアスの絶対値が、前記他の現像剤担持体に印加する現像バイアスの絶対値よりも小さいことを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項２又は３の現像装置において、
前記像担持体上に形成される現像画像が転写される画像記録材の累積枚数に基づいて、前記最上流の現像剤担持体に印加する現像バイアスの設定を変更することを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれかの現像装置において、
前記像担持体上に形成される現像画像の画像面積率に基づいて、前記最上流の現像剤担持体に印加する現像バイアスの設定を変更することを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項２乃至５のいずれかの現像装置において、
トナー及び磁性粒子を含む二成分現像剤を用いるものであり、
前記二成分現像剤中のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を備え、
前記トナー濃度検知手段の検知結果に基づいて、前記最上流の現像剤担持体に印加する現像バイアスの設定を変更することを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかの現像装置において、
前記最上流の現像剤担持体と前記像担持体との間の現像ギャップは、前記他の現像剤担持体と該像担持体との間の現像ギャップよりも広いことを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかの現像装置において、
前記現像剤に含まれるトナーは、重量平均粒径が４μｍ以上１０μｍ以下であり４μｍ以下の粒子の含有率が６０個数％以上８０個数％であるトナーであることを特徴とする現像装置。
【請求項９】
像担持体と、該像担持体上の潜像を現像する現像手段とを備えた画像形成装置であって、
該現像手段として、請求項１乃至８のいずれかの現像装置を備えた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】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置及びその画像形成装置に用いる現像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、この種の画像形成装置では、高速化、省エネルギー化に伴い、低融点のトナーの使用、いわゆるトナーの低融点化が進んでいる。しかし、トナーをある程度以上低融点化すると、トナー凝集による現像不良や、現像スリーブ（現像剤担持体）上でのトナー固着など、様々な問題が発生する。特に、デジタル化が進んだ画像形成装置による電子文書等の出力では、現像スリーブ軸方向における同一個所（特に余白部分）に非画像部が連続する場合が増え、その非画像部に対向する現像スリーブの表面はトナー固着が発生しやすい。
【０００３】
また、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を使用する二成分現像方式における現像スリーブのトナー固着は比較的最近の課題である。
例えば、特許文献１には、低融点トナーを用いた二成分現像方式の画像形成装置において、地肌ポテンシャル（像担持体の帯電電位と現像バイアスとの差）を絶対値で４００Ｖ以上に設定し、所定のタイミングで現像スリーブ軸方向の端部でベタ画像を像担持体に現像することにより、現像スリーブへのトナー固着を未然に防ぐものが開示されている。しかしながら、像担持体に現像したベタ画像がそのまま下流の転写機構や像担持体のクリーニング機構に入力されるため、転写機構及び像担持体それぞれのトナークリーニング機構への負荷が増え、余剰にトナーを消費してしまうことになる。
また、特許文献２には、現像スリーブにトナー回収部材を対向させ、その回収部材にバイアスを印加することで静電的に現像スリーブ上のトナーを取り除く構成の現像装置を備えた画像形成装置が提案されている。しかしながら、この構成では、部品点数の増加を伴い、機構が複雑になるため現像装置のコスト高を招く。
また、特許文献３には、現像スリーブへのトナー固着に起因するトナー濃度制御の不具合を抑制する画像形成装置が提案されている。現像スリーブのトナー固着領域では、固着トナーが電荷を帯びているために実効的な現像ポテンシャルが増大する。したがって、通常どおりの制御を行った場合、像担持体上の付着量測定用パッチのトナー付着量が固着していないスリーブ領域と比較して多くなり、狙いの付着量にするためにトナー濃度を低めに制御してしまい、結果として画像濃度の低下を招いてしまう。そこで、特許文献３の画像形成装置では、現像バイアス電位と潜像領域電位とを同一に制御し、その状態でパッチの付着量を測定することにより、トナー固着による実効的な現像バイアスの上昇の有無を検知し、トナー濃度制御に反映させている。
【０００４】
特に、高速の複写機（画像形成装置）では、現像剤担持体の回転数も高いことから現像剤担持体上の温度も上昇しやすいので、低融点のトナーは現像剤担持体に固着しやすい。さらに、非画像部については、トナーが現像剤担持体の表面に押し付けられるように静電気力が働くために現像剤担持体へのトナー固着を加速させる。像担持体の露光部分にトナーを付着させるネガ−ポジ型の現像方式の場合は、トナーは現像バイアスと同極性に帯電しているため、トナー固着が発生している領域は、像担持体上での実効的な現像ポテンシャルが大きい状態と同様の現象を生ずる。よって、トナーが固着していない領域で十分な現像能力を確保しようとすると、トナーが固着している領域では現像能力過多となり、地肌汚れ等の異常画像を発生させてしまう。
【０００５】
また、上記現像剤担持体の表面のトナー固着は、印刷画像上の白紙部分に対応する箇所が特に発生しやすい。電子写真方式の作像プロセスでは、転写ユニットへの過剰なトナー入力を防ぐために、転写紙のエッジ部分に対応する画像部には白抜けを確保している。したがって、現像剤担持体の長手方向端部は特にトナー固着が発生しやすい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記現像剤担持体の表面のトナー固着を回避する有効な手段の一つに、現像剤担持体の表面に表面平滑化を目的としたコーティングを施すことで、現像剤担持体とトナーとの間の付着力を減少させる手法がある。現像剤担持体の表面に施す代表的なコーティングとしては、ＴｉＮ（チッ化チタン）蒸着が挙げられる。このコーティングにより非画像部であってもトナーが固着することはなくなるが、表面平滑化により現像剤担持体と現像剤との間の摩擦力も変化するため、現像剤担持体の現像剤搬送性が若干低下する場合がある。この現像剤担持体の現像剤搬送性の低下により、現像剤の流動性が悪化すると、局所的な現像剤の搬送ムラを発生し、結果として画像上に斑模様の画像濃度ムラを発生してしまう。
【０００７】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、現像剤担持体の表面のトナー固着を防止しつつ画像濃度ムラを抑制することができる現像装置及び画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、表面平滑性良化を目的とするコーティングを施した複数の現像剤担持体をそれぞれ像担持体に対向させ該像担持体上の潜像を多段で現像するように設け、該像担持体の表面移動方向における最上流に位置する現像剤担持体上で現像剤の量を規制し、該最上流に位置する現像剤担持体上の現像剤をそれよりも下流側に位置する他の現像剤担持体に受け渡していく現像装置であって、前記最上流の現像剤担持体によって前記像担持体上の潜像を現像するときの現像能力を、前記他の現像剤担持体によって該像担持体上の潜像を現像するときの現像能力よりも低くしたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、前記像担持体上の潜像との間に所定の現像ポテンシャルを形成するように前記最上流の現像剤担持体及び前記他の現像剤担持体それぞれに対して現像バイアスを個別に印加可能な現像バイアス印加手段を備え、前記最上流の現像剤担持体における前記現像ポテンシャルが、前記他の現像剤担持体における前記現像ポテンシャルよりも小さくなるように、該最上流の現像剤担持体及び該他の現像剤担持体に互いに異なる現像バイアスを印加することを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項２の現像装置において、前記像担持体の露光によって電位が低下した部分に現像剤を付着させるネガ−ポジ型の現像を行うものであり、前記最上流の現像剤担持体に印加する現像バイアスの絶対値が、前記他の現像剤担持体に印加する現像バイアスの絶対値よりも小さいことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項２又は３の現像装置において、前記像担持体上に形成される現像画像が転写される画像記録材の累積枚数に基づいて、前記最上流の現像剤担持体に印加する現像バイアスの設定を変更することを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項２乃至４のいずれかの現像装置において、前記像担持体上に形成される現像画像の画像面積率に基づいて、前記最上流の現像剤担持体に印加する現像バイアスの設定を変更することを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項２乃至５のいずれかの現像装置において、トナー及び磁性粒子を含む二成分現像剤を用いるものであり、前記二成分現像剤中のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を備え、前記トナー濃度検知手段の検知結果に基づいて、前記最上流の現像剤担持体に印加する現像バイアスの設定を変更することを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれかの現像装置において、前記最上流の現像剤担持体と前記像担持体との間の現像ギャップは、前記他の現像剤担持体と該像担持体との間の現像ギャップよりも広いことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１乃至７のいずれかの現像装置において、前記現像剤に含まれるトナーは、重量平均粒径が４μｍ以上１０μｍ以下であり４μｍ以下の粒子の含有率が６０個数％以上８０個数％であるトナーであることを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、像担持体と、該像担持体上の潜像を現像する現像手段とを備えた画像形成装置であって、該現像手段として、請求項１乃至８のいずれかの現像装置を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、像担持体の表面移動方向における最上流に位置する現像剤担持体上で現像剤の量を規制し、その最上流に位置する現像剤担持体上の現像剤をそれよりも下流側に位置する他の現像剤担持体に受け渡していく。このように各現像剤担持体に担持された現像剤により、像担持体上の潜像が多段で現像される。これら複数の現像剤担持体はコーティングが施され表面平滑性良化されているため、各現像剤担持体の表面のトナー固着を防止することができる。ここで、最上流の現像剤担持体では現像剤の量を規制しているため、局所的な現像剤の搬送ムラを発生しやすい。そこで、本発明では、局所的な現像剤の搬送ムラを発生しやすい最上流の現像剤担持体によって像担持体上の潜像を現像するときの現像能力を、その他の現像剤担持体によって像担持体上の潜像を現像するときの現像能力よりも低くした。これにより、最上流の現像剤担持体で局所的な現像剤の搬送ムラを発生したとしても、その現像剤の搬送ムラが像担持体上の画像濃度に与える影響を低減し、画像濃度ムラの抑制することができる。以上のように、本発明によれば、現像剤担持体の表面のトナー固着を防止しつつ画像濃度ムラを抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の全体の概略構成図。
【図２】同画像形成装置の要部の部分拡大構成図。
【図３】現像スリーブへのトナー固着による実効現像バイアスの上昇量を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態に係る現像装置を備えた画像形成装置の全体の概略構成図である。本実施形態の画像形成装置は、レーザ光を用いて像担持体上に潜像を書き込む複写機である。図１において、画像形成装置の装置本体１０内には、ドラム状の像担持体としての感光体ドラム１２が設けられている。感光体ドラム１２のまわりには、感光体ドラム１２の表面を所定の電位（例えば、−９００Ｖ）に帯電する帯電装置１３、感光体ドラム１２上の潜像を現像する現像手段としての現像装置１４、画像記録材としてのシート（転写紙）を搬送するとともにシートに感光体ドラム１２上のトナー像を転写する転写・搬送装置１５、転写後の感光体ドラム１２の表面をクリーニングするクリーニング装置１６、感光体ドラム１２の表面を除電する除電装置１７などを配置する。それらの上部には、画像書き込み手段としてのレーザ書込み装置１８を備えている。レーザ書込み装置１８は、レーザダイオード等の光源２０、走査用の回転多面鏡２１、ポリゴンモータ２２、ｆθレンズ等の走査光学系２３などを備えている。このレーザ書込み装置１８から強度変調されたレーザ光Ｌが出射し、回転駆動されている感光体ドラム１２の表面の主走査方向に走査されながら照射されることにより、感光体ドラム１２の表面に静電潜像が形成される。
【００１２】
クリーニング装置１６の図中左側には、シートに転写されたトナー像を定着する定着装置２５が配置されている。定着装置２５は、ヒータを内蔵する定着ローラ２６と、その定着ローラ２６に下方から押し当てる加圧ローラ２７とを備えている。
【００１３】
また、装置本体１０内の上部には、原稿読取装置３０を備える。原稿読取装置３０は、光源３１、複数のミラー３２、結像レンズ３３、ＣＣＤ等のイメージセンサ３４などを備えている。原稿ガラス４０上に原稿をセットして原稿カバー４１を装着した状態で所定のコピーボタンを操作すると、原稿読取装置３０によって原稿の下面の画像が読み取られる。
【００１４】
また、転写・搬送装置１５および定着装置２５の下に、シートの両面に画像を記録できるようにシートを反転するシート反転装置３５を備えている。
【００１５】
上記構成の画像形成装置において、装置本体１０に画像データが送られ、作像開始の信号を受けると、感光体ドラム１２上にトナー像が形成される。また、給紙部４３の給紙ローラ４５の１つを選択回転し、多段に備える給紙カセット４４の１つからシートを繰り出し、分離ローラで１枚ずつ分離して給紙路４６に入れ、搬送ローラ４７で搬送して装置本体１０内の給紙路３６に導き、レジストローラ４８に突き当てて止める。または、給紙ローラを回転して図示しない手差しトレイ上のシートを繰り出し、分離ローラで１枚ずつ分離して手差し給紙路に入れ、同じくレジストローラ４８に突き当てて止める。そして、感光体ドラム１２上のトナー像にタイミングを合わせてレジストローラ４８を回転し、感光体ドラム１２と転写・搬送装置１５の搬送ベルトとの間にシートを送り込み、転写・搬送装置１５で感光体ドラム１２上のトナー像をシートに静電転写することにより、シート上に画像を記録する。画像転写後のシートは、転写・搬送装置１５で搬送して定着装置２５へと送り込まれ、熱と圧力とを加えて転写画像を定着して後、排出ローラで排出し、図示しない排紙トレイ上にスタックする。または、不図示の切換爪で切り換えることにより、画像転写後のシートを、反転用搬送路３９を介してシート反転装置３５に入れる。そして、シート反転装置３５でシートの表裏を反転し、反転後のシートを、反転用搬送路３７を介して再び感光体ドラム１２からの転写位置へと導く。裏面に画像が記録されたシートは、前述と同様に排出搬送経路３８を介して搬送され、排出ローラで排紙トレイ上に排出される。
【００１６】
一方、画像転写後の感光体ドラム１２は、シートに転写されなかったトナーが残留する。例えば、画像転写前に感光体ドラム１２に付着していたトナーの約１０％が残留する。画像転写後の感光体ドラム１２は、クリーニング装置１６により残留トナーが除去され、再度の画像形成に備える。クリーニング装置１６で除去されたトナーは、クリーニング装置１６の図中奥側又は手前側搬送され、図示しない排出口から排出されてトナーリサイクル装置７０へと導かれる。トナーリサイクル装置７０のトナー収容部７４に回収されたトナーは、例えば、所定のタイミングで駆動されるトナー供給手段（例えば、トナー供給ポンプ）７２により、供給経路７３、７１を介して、現像装置１４に供給される。
【００１７】
図２は、本実施形態の画像形成装置の要部の部分拡大構成図である。現像装置１４は、現像装置本体である現像タンク５０と、現像剤収容部としての現像ホッパ６０とを備えている。現像タンク５０では、第１現像ローラ５１、第２現像ローラ５２、パドルホイール５３、現像剤攪拌手段としての攪拌ローラ５４、現像剤搬送手段としての搬送スクリュ５５、セパレータ５６、現像剤規制部材としてのドクタブレード５７、トナー濃度検知手段としてのトナー濃度センサ５８などが、現像ケース５９内に設けられている。現像ケース５９内には、キャリアとトナーとを含む二成分現像剤が収容されている。また、現像ホッパ６０内にはトナーが収容され、歯車状のトナー補給部材６１、補給規制板６２、アジテータ６３などが設けられている。
【００１８】
第１現像ローラ５１は、感光体ドラム１２の表面移動方向における最上流に位置する現像剤担持体である。また、第２現像ローラ５２は、最上流の第１現像ローラ５１よりも下流側に位置する他の現像剤担持体である。複数の第１現像ローラ５１及び第２現像ローラ５２はそれぞれ、所定方向に回転駆動される非磁性の円筒状部材であるスリーブと、内部に固定配置された磁界発生手段としての磁石とを備えている。第１現像ローラ５１のスリーブ及び第２現像ローラ５２のスリーブそれぞれの線速は、例えば７００ｍｍ／秒である。
【００１９】
また、本実施形態では、トナー固着防止手段として、第１現像ローラ５１のスリーブ表面及び第２現像ローラ５２のスリーブ表面に、表面平滑性良化を目的とするＴｉＮ（窒化チタン）の蒸着膜からなるコーティングが施されている。なお、各スレーブに施すコーティングは、ＴｉＮのコーティングに限定されるものではなく、表面平滑性良化を発揮し得るものであれば、ＴｉＮ以外のコーティングであってもよい。
【００２０】
第１現像ローラ５１のスリーブ及び第２現像ローラ５２のスリーブにはそれぞれ、個別の現像バイアス印加手段としてのパワーパック１０１、１０２から所定の現像バイアスを印加される。各スリーブに印加される現像バイアスにより、各スリーブと感光体ドラム１２上の静電潜像との間に所定の現像ポテンシャルが個別に形成される。
【００２１】
パワーパック１０１、１０２は、制御手段としての図示しない制御部が接続され、制御部によって制御可能になっている。制御部は、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭなどの記憶手段、Ｉ／Ｏインターフェース等によって構成されている。特に、制御部は、感光体ドラム１２上に形成される現像画像が転写されるシートの累積枚数に基づいて、第１現像ローラ５１に印加する第１現像バイアスの設定を変更するように、パワーパック１０１を制御することができる。また、制御部は、上記シートの累積枚数に代えて、又は上記シートの累積枚数に加えて、感光体ドラム１２上に形成される現像画像の画像面積率に基づいて、第１現像ローラ５１に印加する第１現像バイアスの設定を変更するように、パワーパック１０１を制御することもできる。ここで、更に、上記シートの累積枚数や上記画像面積率は、例えば、現像装置１４の使用開始時を基準にカウントしたり、現像装置１４に新しい現像剤をセットした新現像剤セット時を基準にカウントしたりすることができる。更に、制御部は、トナー濃度センサ５８も接続されており、トナー濃度センサ５８の検知結果に基づいて、第１現像ローラ５１に印加する第１現像バイアスの設定を変更するように、パワーパック１０１を制御することもできる。
【００２２】
本実施形態の現像装置１４では、現像ケース５９内の二成分現像剤を、攪拌ローラ５４の回転により攪拌して摩擦帯電し、パドルホイール５３の回転によって跳ね上げ、第１現像ローラ５１および第２現像ローラ５２内の磁石の磁力により、それらの第１現像ローラ５１および第２現像ローラ５２に吸着する。第１現像ローラ５１に吸着した現像剤は、第１現像ローラ５１の外周部を構成するスリーブにより搬送し、ドクタブレード５７により現像剤量が規制されて余剰分が掻き落された後、感光体ドラム１２に接触して感光体ドラム１２上の静電潜像を現像する。第１現像ローラ５１上の現像剤の一部は、その下流側に位置する第２現像ローラ５２に受け渡される。また、第２現像ローラ５２に吸着した現像剤は、その第２現像ローラ５２の外周部を構成するスリーブにより搬送し、感光体ドラム１２に接触して感光体ドラム１２上の静電潜像を現像する。
【００２３】
現像装置１４では、感光体ドラム１２に付着してトナーを消費すると、その割合（トナー濃度）が減少する。そこで、現像剤中のトナー濃度がトナー濃度の目標値に対して所定値以下になると、現像ホッパ６０内のアジテータ６３を回転させてトナーを攪拌するとともにトナー補給部材６１へと搬送し、そのトナー補給部材６１を回転させて補給規制板６２を揺動させ、現像ホッパ６０から現像タンク５０内へとトナーを補給することにより、現像剤中のトナー濃度を所定の濃度の範囲に維持する。現像剤中のトナー濃度は、現像ケース５９に取り付けられたトナー濃度検知手段としてのトナー濃度センサ５８により測定される。
【００２４】
画像転写後の感光体ドラム１２上に残留した残留トナーは、クリーニング装置１６に設けるクリーニングブレード６５およびブラシローラ６６によって掻き落とされる。感光体ドラム１２上から掻き落とされたトナーは、クリーニング装置１６の回収タンク６７内に入り、回収トナー搬送手段としての回収スクリュ６８によってクリーニング装置１６の図中奥側又は手前側の端部に搬送され、図示しない排出口から排出してトナーリサイクル装置７０へと導かれる。
【００２５】
現像装置１４では、トナーとキャリアとを含む二成分系現像剤が用いられる。この現像剤に含まれるトナーは、重量平均粒径が５μｍ以上１０μｍ以下であり、また、５μｍ以下のトナー粒子が６０個数％以上８０個数％以下の割合で含まれている。トナーは、例えば樹脂成分及び着色剤で構成され、さらに、ワックス成分や無機微粒子を添加した構成を採用する場合もある。トナーの製造方法は特に限定されるものではなく、粉砕方式及び重合方式のいずれを用いることも可能である。樹脂成分としては、従来公知の樹脂全てを用いることができる。この樹脂成分としては、例えば、スチレン、ポリ−α−スチルスチレン、スチレン−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジェン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン樹脂（スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体）、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリプロピレン樹脂、石油樹脂、ポリウレタン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラート樹脂等が挙げられる。また、単独使用も可能であるが、二種類併用しても良い。着色剤としては、公知のものを使用することができ、例えば、カーボンブラック、ランプブラック、鉄黒、群青、ニグロシン染料、アニリンブルー、カルコオイルブルー、オイルブラック、アゾオイルブラック等を挙げることができ、特定のものに限定されない。ワックス成分としては、公知のものを使用することができ、例えば、カルナウバワックス、ライスワックス、合成エステルワックスなどを挙げることができ、特定のものに限定されない。無機微粒子としては、公知のものを使用することができ、例えば、シリカ、酸化チタン微粉末などが挙げられる。
【００２６】
上記構成の現像装置では、前述のように、第１現像ローラ５１のスリーブ表面及び第２現像ローラ５２のスリーブ表面に、表面平滑性良化を目的とするコーティングが施されている。このコーティングにより、第１現像ローラ５１及び第２現像ローラ５２の各スリーブと現像剤との間の摩擦力が変化し、第１現像ローラ５１及び第２現像ローラ５２の現像剤搬送性が若干低下するおそれがある。この現像剤担持体の現像剤搬送性の低下により、現像剤の流動性が悪化すると、局所的な現像剤の搬送ムラを発生し、結果として画像上に斑模様の画像濃度ムラを発生してしまう。特に、本実施形態のように、最上流に位置する第１現像ローラ５１上で現像剤の量を規制する場合には、上記現像剤搬送性の低下は、主に最上流の第１現像ローラ５１上の現像剤がドクタブレード５７で規制される現像剤規制部で発生する。本実施形態の現像装置１４のような多段現像方式においては、最上流の第１現像ローラ５１による現像にて全体の現像量の半分以上を現像するため、最上流の第１現像ローラ５１以外の他の現像剤担持体である第２現像ローラ５２での改善効果は見込めない。しかしながら、通常の多段現像方式においては、最上流の第１現像ローラ５１による現像以降では、上流側の現像ローラから下流側の現像ローラ（本実施形態では第１現像ローラ５１から第２現像ローラ５２）に現像剤を受け渡す構成となっており、２段目以降の現像ローラ（本実施形態では第２現像ローラ５２）では現像剤規制部が存在しないため、最上流の第１現像ローラ５１における局所的な現像剤の搬送ムラ（現像剤量のムラ）による影響を受けにくい。
【００２７】
そこで、本実施形態では、以下の各実施例に示すように、上記現像剤規制部がある最上流の第１現像ローラ５１によって感光体ドラム１２上の静電潜像を現像するときの現像能力を、上記現像剤規制部がない第２現像ローラ５２によって感光体ドラム１２上の静電潜像を現像するときの現像能力よりも低くなるように構成している。この構成により、第１現像ローラ５１から第２現像ローラ５２の表面のトナー固着を防止しつつ画像濃度ムラを抑制している。
【実施例】
【００２８】
［実施例１］
本実施例１では、上記構成の現像装置１４において、第２現像ローラ５２のスリーブに印加する第２現像バイアスの７０％の大きさの現像バイアスを、第１現像バイアスとして、第１現像ローラ５１のスリーブに印加した。より具体的には、第１現像ローラ５１のスリーブに−４５０Ｖを印加し、第２現像ローラ５２のスリーブに−６５０Ｖを印加した。また、比較例として、第１現像ローラ５１のスリーブ及び第２現像ローラ５２のスリーブそれぞれに、同じ大きさの現像バイアス（例えば−６５０Ｖ）を印加した。そして、本実施例及び比較例について、シート上に形成された画像の画像濃度ムラを目視することによって確認した。画像濃度ムラの評価は、次の評価基準に示す５段階のランク評価を用いた。許容レベルはランク４以上である。
［評価基準］
ランク５：画像濃度ムラなし。
ランク４：画像濃度ムラがわずかにあるが、肉眼ではほぼわからない。
ランク３：肉眼でわかる画像濃度ムラがある。
ランク２：画像濃度ムラが目立つ。
ランク１：画像濃度ムラにより判別できない画像部分（例えば文字）がある。
【００２９】
上記ランク評価の結果、第１現像ローラ５１のスリーブ及び第２現像ローラ５２のスリーブそれぞれに同じ大きさの現像バイアスを印加した比較例では、画像濃度ムラがランク３であり、ＮＧレベルであった。一方、第１現像ローラ５１のスリーブに印加する現像バイアスを−６５０Ｖから−４５０Ｖに減じた本実施例では、画像濃度ムラがランク４又はランク５であり、許容レベルを満足する画像が出力されることを確認した。
【００３０】
［実施例２］
本実施例２では、上記構成の現像装置１４において、第１現像ローラ５１のスリーブの外周面と感光体ドラム１２の外周面との間の間隙である第１現像ギャップを、第２現像ローラ５２のスリーブの外周面と感光体ドラム１２の外周面との間の間隙である第２現像ギャップよりも広くした。より具体的には、第１現像ギャップを０．７５ｍｍに設定し、第２現像ギャップを０．５０ｍｍに設定した。また、比較例として、第１現像ギャップ及び第２現像ギャップの両方を０．５０ｍｍに設定した。第１現像ローラ５１及び第２現像ローラ５２の現像剤搬送量は６０［ｍｇ／ｃｍ２］である。そして、本実施例及び比較例について、シート上に形成された画像の画像濃度ムラを目視することによって確認した。画像濃度ムラの評価は、前述と同様に５段階のランク評価を用いた。その結果、第１現像ギャップ及び第２現像ギャップの両方を同じギャップ（０．５０ｍｍ）に設定した比較例では、画像濃度ムラがランク３であり、ＮＧレベルであった。一方、第１現像ギャップ（０．７５ｍｍ）を第２現像ギャップ（０．５０ｍｍ）よりも広くした本実施例では、画像濃度ムラがランク４であり、許容レベルを満足する画像が得られた。
【００３１】
［実施例３］
上記構成の現像装置１４においては使用とともに現像剤の流動性が悪化する傾向がある。これは、現像剤中のキャリアにトナーに内包されるワックスや添加剤が経時使用により付着することに起因すると考えられる。したがって、現像剤の流動性が比較的良好な現像剤の使用初期では、第１現像ローラ５１のスリーブに印加する第１現像バイアスを、第２現像ローラ５２のスリーブに印加する第２現像バイアスと同じにしても、良好な画像を得ることが可能である。本来、画像濃度ムラが発生しないのであれば、第１現像バイアス及び第２現像バイアスは同一とし、第１現像ローラ５１による現像での現像量を多くすることで、静電潜像のエッジ効果に起因するベタ画像周辺のハーフトーン画像欠けがない、より良好な状態に保つことができる。
【００３２】
そこで、本実施例３では、現像装置１４の使用開始からの累積印刷枚数（画像記録材の累積枚数）に基づいて、第１現像ローラ５１のスリーブに印加する第１現像バイアスの設定を変更した。より具体的には、累積印刷枚数が１００，０００枚（１００，０００頁）までは、第１現像バイアスを第２現像バイアスと同じにし、それ以後、第１現像バイアスを第２現像バイアスの７０％にした。本実施例の実験で使用した印刷パタンの画像面積率は５％である。そして、累積印刷枚数が５０，０００枚のときと１５０，０００枚のときの画像濃度ムラ及びハーフトーン欠けを目視することによって評価した。ハーフトーン欠けの評価は、次の評価基準に示す５段階のランク評価を用いた。許容レベルはランク４以上である。
［評価基準］
ランク５：ハーフトーン欠けなし。
ランク４：ハーフトーン欠けがわずかにあるが、肉眼ではほぼわからない。
ランク３：肉眼でわかるハーフトーン欠けがある。
ランク２：ハーフトーン欠けが目立つ。
ランク１：ハーフトーン欠けにより判別できない画像部分（例えば文字）がある。
【００３３】
上記評価の結果、累積印刷枚数が５０，０００枚のときは、画像濃度ムラはランク４であり、ハーフトーン欠けはランク４又はランク５であった。そして、累積印刷枚数が１５０，０００枚のときは、第１現像バイアス及び第２現像バイアスが同一の場合は画像濃度ムラがランク３であり、ハーフトーン欠けがランク４又はランク５であった。これに対し、第１現像バイアスを変更した本実施例の画像濃度ムラはランク４又はランク５であり、ハーフトーン欠けはランク４であり、画像濃度ムラ及びハーフトーン欠けの両者ともに許容レベルを満足する画像が得られた。
【００３４】
［実施例４］
上記構成の現像装置１４において、現像剤の流動性劣化は、シート全体の面積に対するトナーが付着する画像部分の面積の比率である画像面積率（印刷画像密度）にも大きく影響を受ける。画像面積（印刷画像密度）が小さいと、現像剤中のトナーが排出されにくい状態になる。このように現像剤中のトナーが排出されにくい状態で攪拌された場合に、現像剤の流動性の劣化が加速される。従って、累積印刷枚数と画像面積率とに基づいて、第１現像ローラ５１に印加する第１現像バイアスを決定するように制御することで、良好な画像を維持することができる。
【００３５】
そこで、本実施例４では、シート１枚あたりの画像面積率が１５％以上である場合は、累積印刷枚数が１００，０００枚以降も、第１現像バイアス及び第２現像バイアスを同一の現像バイアスに設定した。そして、累積印刷枚数が１００，０００枚以後、１枚あたりの印刷画像面積が７％以下に小さくなった場合に、第１現像バイアスを第２現像バイアスの７０％に設定した。すなわち、累積印刷枚数が１００，０００枚までの印刷実験に用いるチャートの画像面積を１５％とし、それ以後の画像面積を７％及び１５％の２水準で印刷実験を行い、累積印刷枚数が１５０，０００枚のときの画像を評価した。その結果、画像面積が１５％の画像で印刷し続けた場合、第１現像バイアス及び第２現像バイアスが同一であっても、画像濃度ムラはランク４であり、ハーフトーン欠けはランク４又はランク５であった。一方、累積印刷枚数が１００，０００枚以降に画像面積が７％の画像で印刷した場合でも、本実施例４の現像バイアスの制御（第１現像バイアスを第２現像バイアスの７０％にする制御）を実施することで、画像濃度ムラはランク４又はランク５であり、ハーフトーン欠けはランク４であり、画像濃度ムラ及びハーフトーン欠けの両者ともに許容レベルを満足する画像が得られた。
【００３６】
［実施例５］
上記構成の現像装置１４において、現像剤の流動性は、現像剤中のトナー濃度に大きく影響を受ける。特にトナー濃度が高い場合（キャリアのトナー被覆率が６０％超）では、現像剤の流動性が著しく悪化する。従って、現像装置１４の稼動時のトナー濃度の検知結果に基づいて、第１現像ローラ５１に印加する第１現像バイアスを決定するように制御することで、良好な画像を維持することができる。
【００３７】
そこで、本実施例５では、トナー濃度検知センサ５８の検知結果に基づいて、現像剤中のトナー重量比率（トナー質量比率）が６ｗｔ％（６質量％）以上と検知した場合、第１現像バイアスを第２現像バイアスの７０％に設定し、トナー重量比率（トナー質量比率）が４ｗｔ％（４質量％）のときと６ｗｔ％（６質量％）のときの画像評価を実施した。その結果、トナー重量比率（トナー質量比率）が４ｗｔ％（４質量％）のときに、第１現像バイアス及び第２現像バイアスを同一に設定して印刷した場合、画像濃度ムラはランク４であり、ハーフトーン欠けはランク４又はランク５であった。
一方、トナー重量比率（トナー質量比率）が６ｗｔ％（６質量％）のときでは、第１現像バイアス及び第２現像バイアスを同一に設定した場合では画像濃度ムラはランク３であり、ハーフトーン欠けはランク４又はランク５であった。これに対し、本実施例５のように第１現像バイアスを第２現像バイアスの７０％に設定した場合には、画像濃度ムラはランク４又はランク５であり、ハーフトーン欠けはランク４であり、画像濃度ムラ及びハーフトーン欠けの両者ともに許容レベルを満足する画像が得られた。
【００３８】
［実施例６］
近年、画像形成装置の高画質化達成のため、粒径の小さなトナーが適用されるようになってきた。図３は、上記構成の現像装置において、重量平均粒径が４μm以下のトナー含有率が異なるトナーで現像ローラへのトナー固着による実効的な現像バイアスの上昇量（以下「実効現像バイアスの上昇量」という。）を印刷実験にて確認した結果を示すグラフである。なお、図中の「α」は、重量平均粒径が４μm以下のトナー含有率である。
【００３９】
図３の結果から、重量平均粒径が４μm以下のトナー含有率が３０％、４５％のトナーと比較して、当該トナー含有率が６０％のトナーでは、実効現像バイアスの上昇量が大きいことがわかる。したがって、本実施例では重量平均粒径が４μm以下が６０％以上含まれるトナーを適用する現像装置を用いた画像形成装置では、トナー固着による実効現像バイアスの上昇量を抑制しつつ、良好が画質を得ることが可能となる。
【００４０】
以上、本実施形態によれば、感光体ドラム１２の表面移動方向における最上流に位置する第１現像ローラ５１上で現像剤の量を規制し、その第１現像ローラ５１上の現像剤をそれよりも下流側に位置する第２現像ローラ５２に受け渡していく。このように各現像ローラ５１、５２に担持された現像剤により、感光体ドラム１２上の静電潜像が多段で現像される。これら複数の現像ローラ５１、５２の各スリーブの表面はコーティングが施され表面平滑性良化されているため、各現像ローラ５１、５２の表面のトナー固着を防止することができる。しかも、局所的な現像剤の搬送ムラを発生しやすい最上流の第１現像ローラ５１によって感光体ドラム１２上の静電潜像を現像するときの現像能力を、下流側の第２現像ローラ５２によって感光体ドラム１２上の静電潜像を現像するときの現像能力よりも低くした。これにより、最上流の第１現像ローラ５１で局所的な現像剤の搬送ムラを発生したとしても、その現像剤の搬送ムラが感光体ドラム１２上の画像濃度に与える影響を低減し、画像濃度ムラの抑制することができる。
また、本実施形態によれば、感光体ドラム１２上の静電潜像との間に所定の現像ポテンシャルを形成するように最上流の第１現像ローラ５１及び下流側の第２現像ローラ５２それぞれに対して現像バイアスを個別に印加可能な現像バイアス印加手段としてのパワーパック１０１、１０２を備え、最上流の第１現像ローラ５１における現像ポテンシャルが、第２現像ローラ５２における現像ポテンシャルよりも小さくなるように、第１現像ローラ５１及び第２現像ローラ５２に、互いに異なる第１現像バイアス及び第２現像バイアスを印加する。このように第１現像バイアス及び第２現像バイアスを個別に設定して印加することにより、第１現像ローラ５１によって感光体ドラム１２上の静電潜像を現像するときの現像能力を、第２現像ローラ５２によって感光体ドラム１２上の静電潜像を現像するときの現像能力よりも低くすることができる。従って、最上流の第１現像ローラ５１で局所的な現像剤の搬送ムラを発生したとしても、その現像剤の搬送ムラが感光体ドラム１２上の画像濃度に与える影響を低減し、画像濃度ムラの抑制することができる。
また、本実施形態によれば、感光体ドラム１２の露光によって電位が低下した部分にトナーを付着させるネガ−ポジ型の現像を行うものであり、最上流の第１現像ローラ５１に印加する第１現像バイアスの絶対値を、第２現像ローラ５２に印加する第２現像バイアスの絶対値よりも小さくすることにより、第１現像ローラ５１によって感光体ドラム１２上の静電潜像を現像するときの現像能力を、第２現像ローラ５２によって感光体ドラム１２上の静電潜像を現像するときの現像能力よりも低くすることができる。
また、本実施形態によれば、感光体ドラム１２上に形成される現像画像が転写されるシートの累積枚数に基づいて、当該シートの累積枚数が予め設定した所定枚数よりも多くなったときに、最上流の第１現像ローラ５１に印加する第１現像バイアスの設定を、第１現像ローラ５１によって感光体ドラム１２上の静電潜像を現像するときの現像能力を低くするように制御する。この制御により、現像剤の流動性が比較的良好な使用初期には、第１現像ローラ５１による現像での現像量を多くすることで、静電潜像のエッジ効果に起因するベタ画像周辺のハーフトーン画像欠けの発生を確実に防止するとともに、シートの累積枚数が予め設定した所定枚数よりも多くなった経時において、画像濃度ムラとハーフトーン画像欠けの両方を防止することができる。
また、本実施形態によれば、感光体ドラム１２上に形成される現像画像の画像面積率に基づいて、当該画像面積率が予め設定した所定値よりも小さくなったときに、最上流の第１現像ローラ５１に印加する第１現像バイアスの設定を、第１現像ローラ５１によって感光体ドラム１２上の静電潜像を現像するときの現像能力を低くするように制御する。この制御により、画像面積率が大きく現像剤の流動性が比較的良好な場合には、第１現像ローラ５１による現像での現像量を多くすることで、静電潜像のエッジ効果に起因するベタ画像周辺のハーフトーン画像欠けの発生を確実に防止するとともに、画像面積率が小さく現像剤の流動性が低下しやすい場合には、第１現像ローラ５１によって感光体ドラム１２上の静電潜像を現像するときの現像能力を低くし、画像濃度ムラとハーフトーン画像欠けの両方を防止することができる。
また、本実施形態によれば、トナー及び磁性粒子を含む二成分現像剤中のトナー濃度を検知するトナー濃度検知センサ５８を備え、そのトナー濃度検知センサ５８の検知結果に基づいて、当該トナー濃度が予め設定した所定濃度よりも高くなったときに、最上流の第１現像ローラ５１に印加する第１現像バイアスの設定を、第１現像ローラ５１によって感光体ドラム１２上の静電潜像を現像するときの現像能力を低くするように制御する。この制御により、トナー濃度が低く現像剤の流動性が比較的良好な場合には、第１現像ローラ５１による現像での現像量を多くすることで、静電潜像のエッジ効果に起因するベタ画像周辺のハーフトーン画像欠けの発生を確実に防止するとともに、トナー濃度が高くなって現像剤の流動性が悪化した場合には、第１現像ローラ５１によって感光体ドラム１２上の静電潜像を現像するときの現像能力を低くし、画像濃度ムラとハーフトーン画像欠けの両方を防止することができる。
また、本実施形態によれば、最上流の第１現像ローラ５１と感光体ドラム１２との間の第１現像ギャップを、下流側の第２現像ローラ５２と感光体ドラム１２との間の第２現像ギャップよりも広くしてもよい。この場合も、第１現像ローラ５１によって感光体ドラム１２上の静電潜像を現像するときの現像能力を、第２現像ローラ５２によって感光体ドラム１２上の静電潜像を現像するときの現像能力よりも低くすることができる。従って、最上流の第１現像ローラ５１で局所的な現像剤の搬送ムラを発生したとしても、その現像剤の搬送ムラが感光体ドラム１２上の画像濃度に与える影響を低減し、画像濃度ムラの抑制することができる。
また、本実施形態によれば、前記二成分系現像剤に含まれるトナーとして、重量平均粒径が４μｍ以上１０μｍ以下であり４μｍ以下の粒子の含有率が６０個数％以上８０個数％であるトナーを用いるのが好適である。
【００４１】
なお、上記実施形態における実施例１乃至６それぞれの構成は任意に組み合わせてもよい。これらの組み合わせにより、上記画像濃度ムラをより効果的に抑制することができる。
また、上記実施形態では、２つの現像剤担持体（現像ローラ）を備えた多段現像方式の現像装置の場合について説明したが、本発明は、３つ以上現像剤担持体を備えた多段現像方式の現像装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１０  画像形成装置の装置本体
１２  感光体ドラム
１４  現像装置
５１  第１現像ローラ
５２  第２現像ローラ
１０１  パワーパック
１０２  パワーパック
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４３】
【特許文献１】特開２００１−３１２１２６号公報
【特許文献２】特開２００２−２７８２７５号公報
【特許文献３】特開２００２−２７８１８３号公報
【図１】
2011197141.tif 000003
【図２】
2011197141.tif 000004
【図３】
2011197141.tif 000005