(57)【要約】【課題】  第２現像剤担持体から第１現像剤担持体へ供給されるトナーの帯電量が高く維持され、トナーの飛散が抑制される現像装置を提供する。【解決手段】  感光体ドラム１０に対向する現像ローラ１８と、現像ローラ１８に対向する供給ローラ１２と、現像ローラ１８及び供給ローラ１２の間に電位差を設定可能なコントローラ３２と、を備え、供給ローラ１２及び現像ローラ１８の間の領域で供給ローラ１２から現像ローラ１８へと磁性１成分トナーｔを供給する供給領域Ａでは、供給領域Ａで磁気を発揮する供給ローラマグネット１４及び現像ローラマグネット２０は同一の磁極Ｓ１、Ｓ１２に設定され、供給ローラマグネット１４及び現像ローラマグネット２０の間の斥力、並びに、供給ローラ１２及び現像ローラ１８の間の電位差に基づいて、供給ローラ１２から現像ローラ１８に磁性１成分トナーｔを供給する現像装置２２を構成した。【選択図】  図２
2011048269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に対向して配置され、第１永久磁石、及び、前記第１永久磁石の周囲を覆って現像剤を担持して搬送する第１搬送担持体を有し、前記像担持体の表面に形成される静電像を磁性１成分現像剤で現像する第１現像剤担持体と、
前記第１現像剤担持体に対向して配置され、第２永久磁石、及び、前記第２永久磁石の周囲を覆って現像剤を担持して搬送する第２搬送担持体を有し、前記第１現像剤担持体と同方向に回転しつつ前記第１現像剤担持体に磁性１成分現像剤を供給可能であると共に前記第１現像剤担持体から現像剤を回収可能である第２現像剤担持体と、
前記第１現像剤担持体及び前記第２現像剤担持体の間に電位差を設定可能なコントローラと、を備え、
前記第２現像剤担持体及び前記第１現像剤担持体の間の領域で前記第２現像剤担持体から前記第１現像剤担持体へと磁性１成分現像剤を供給する供給領域では、前記供給領域で磁気を発揮する前記第２永久磁石及び前記第１永久磁石は同一の第１磁極に設定され、
前記第２永久磁石及び前記第１永久磁石の間の斥力、並びに、前記第２現像剤担持体及び前記第１現像剤担持体の間の電位差に基づいて、前記第２現像剤担持体から前記第１現像剤担持体に磁性１成分現像剤を供給することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記第２現像剤担持体及び前記第１現像剤担持体の間の領域で前記第１現像剤担持体から前記第２現像剤担持体へと磁性１成分現像剤を回収する回収領域では、前記回収領域で磁気を発揮するはずの前記第２永久磁石の磁極は無磁力に設定され、前記回収領域で磁気を発揮する前記第１永久磁石の磁極は前記第１磁極とは相違する第２磁極に設定され、
前記第１永久磁石から前記第２永久磁石への引き付け力に基づいて、前記第１現像剤担持体から前記第２現像剤担持体に磁性１成分現像剤を回収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】
前記第１現像剤担持体に対向する第１対向位置に配置され、前記第１永久磁石の前記第１対向位置における磁極と同一の磁極に設定され、前記第１現像剤担持体の表面の磁性１成分現像剤の層厚を規制する第１規制部材と、
前記第２現像剤担持体に対向する第２対向位置に配置され、前記第２永久磁石の前記第２対向位置における磁極と同一の磁極に設定され、前記第２現像剤担持体の表面の磁性１成分現像剤の層厚を規制する第２規制部材と、
を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記第２永久磁石及び前記第１永久磁石の中心を結ぶ仮想直線を基準とし、前記第１永久磁石が前記第２永久磁石の側で前記仮想直線と交わる第１交点、及び、前記第２永久磁石が前記第１永久磁石の側で前記仮想直線と交わる第２交点を定め、前記第１永久磁石が前記第１交点から前記第１搬送担持体の回転方向の下流側に第１磁極角度でずれた位置に有する第１永久磁石磁極、及び、前記第２永久磁石が前記第２交点から前記第２搬送担持体の回転方向の上流側に第２磁極角度でずれた位置に有する第２永久磁石磁極を有する場合に、前記第２永久磁石磁極の前記第１磁極角度は、前記第１永久磁石磁極の前記第２磁極角度よりも大きく設定されると共に、３０度以上乃至７５度以下に設定されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体の表面に形成される静電像を現像する現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式を採用した画像形成装置には、像担持体と、像担持体に対向して設けられて像担持体の静電像を現像する現像ローラと、現像ローラへと現像剤を供給する供給ローラと、を備えた現像装置が存在する。このような現像装置に関する発明として、特許文献１に記載の発明がある。
【０００３】
特許文献１に記載の発明は、トナーにより像担持体の静電像を現像する現像装置と、現像装置の駆動を制御する制御部と、を備える。また、この現像装置は、像担持体にトナーを現像する現像ローラ（第１現像剤担持体）と、内蔵された磁石によって２成分現像剤の磁気ブラシを供給する供給ローラ（第２現像剤担持体）と、を備える。そして、この現像装置では、制御部は、非現像時において、供給ローラの単位時間あたりの回転数を、現像時よりも少なくすることを特徴とする。こうした構成によれば、簡単な構成で現像ローラのトナーフィルミングを充分に除去することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１４８９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の現像装置では、以下の問題が残る。すなわち、２成分現像剤が用いられるとトナーのみが現像ローラに供給されるが、現像ローラの回転速度が速くなると現像ローラがトナーを吸着する吸着力が低下し、現像ローラが保持するトナーの帯電量が低下し、また、トナーが飛散する虞がある。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑み、第１現像剤担持体及び第２現像剤担持体を有する現像装置において、第２現像剤担持体から第１現像剤担持体へと供給される現像剤の帯電量が高く維持され、現像剤の飛散が抑制される現像装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の現像装置は、像担持体に対向して配置され、第１永久磁石、及び、前記第１永久磁石の周囲を覆って現像剤を担持して搬送する第１搬送担持体を有し、前記像担持体の表面に形成される静電像を磁性１成分現像剤で現像する第１現像剤担持体と、前記第１現像剤担持体に対向して配置され、第２永久磁石、及び、前記第２永久磁石の周囲を覆って現像剤を担持して搬送する第２搬送担持体を有し、前記第１現像剤担持体と同方向に回転しつつ前記第１現像剤担持体に磁性１成分現像剤を供給可能であると共に前記第１現像剤担持体から現像剤を回収可能である第２現像剤担持体と、前記第１現像剤担持体及び前記第２現像剤担持体の間に電位差を設定可能なコントローラと、を備え、前記第２現像剤担持体及び前記第１現像剤担持体の間の領域で前記第２現像剤担持体から前記第１現像剤担持体へと磁性１成分現像剤を供給する供給領域では、前記供給領域で磁気を発揮する前記第２永久磁石及び前記第１永久磁石は同一の第１磁極に設定され、前記第２永久磁石及び前記第１永久磁石の間の斥力、並びに、前記第２現像剤担持体及び前記第１現像剤担持体の間の電位差に基づいて、前記第２現像剤担持体から前記第１現像剤担持体に磁性１成分現像剤を供給することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように、本発明によれば、第２永久磁石及び第１永久磁石の間の斥力、並びに、第２現像剤担持体及び第１現像剤担持体の間の電位差に基づいて、第２現像剤担持体から第１現像剤担持体に磁性１成分現像剤が供給される。したがって、第２永久磁石及び第１永久磁石の間の斥力によって現像剤の飛翔が抑制されると共に、第２現像剤担持体及び第１現像剤担持体の間の電位差により真に第１現像剤担持体に供給すべき磁性１成分現像剤のみが第１現像剤担持体に供給される。その結果、第１現像剤担持体及び第２現像剤担持体を有する現像装置において、第２現像剤担持体から第１現像剤担持体へ供給される現像剤の帯電量が高く維持され、現像剤の飛散が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１に係る現像装置を備える画像形成装置の構成を示す断面図である。
【図２】現像装置の構成を示す拡大断面図である。
【図３】従来例の現像装置の構成を示す断面図である。
【図４】現像装置の磁極の配置関係を示す断面図である。
【図５】実施例１の変形例１に係る現像装置の構成を示す断面図等である。
【図６】実施例２に係る現像装置の構成を示す断面図である。
【図７】画像濃度の推移を示すグラフである。
【図８】供給ローラ及び現像ローラの各種の条件をパラメータとした場合の現像ローラのトナー量及び帯電結果等を示したグラフである。
【図９】供給ローラ及び現像ローラの各種の条件をパラメータとした場合の供給ローラのトナーの回収率、回収剤溜まり、耐久反射濃度等を示したグラフである。
【図１０】供給ローラ及び現像ローラの各種の条件をパラメータとした場合のその他のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載される構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対位置等は、本発明が適用される機構の構成や各種条件により適宜変更されるから、特に特定的な記載が無い限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。なお、図１乃至図７を参照しながら実施例の構成を説明し、適宜に図８乃至図１０のグラフを参照しつつ実施例の効果を説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明の実施例１に係る現像装置２２を備える画像形成装置２１の構成を示す断面図である。画像形成装置２１は、電子写真画像形成プロセスを利用した両面印刷機能を有する装置である。図１に示されるように、画像形成装置２１はシートに画像を形成する画像形成部２５を備える。画像形成部２５は、『像担持体』である感光体ドラム１０を備え、感光体ドラム１０は図１中の矢印方向に回転するようになっている。また、画像形成部２５は、感光体ドラム１０の周囲に、『一次帯電器』である帯電器１、露光装置Ｌ、現像装置２２、ポスト帯電器３、転写帯電器４、分離帯電器５、クリーニング装置６を備える。また、シート搬送方向で感光体ドラム１０及び分離帯電器５の間の先には、定着器８が配置される。定着器８は加熱ローラ８ａ及び加圧ローラ８ｂを備える。
【００１２】
現像装置２２はトナー補給容器２３及び現像容器２を備える。トナー補給容器２３には、トナー補給容器２３の内部の『磁性１成分現像剤』である磁性１成分トナーｔを現像容器２へと移動させるためのトナー補給口１１が形成される。また、トナー補給容器２３の内部にはマグローラ２４が設けられ、トナー補給容器２３の内部の磁性１成分トナーｔはトナー補給口１１へ向かって撹拌及び搬送されるようになっている。
【００１３】
現像容器２の内部には、供給ローラ１２及び現像ローラ１８が設けられている。供給ローラ１２に対向する位置には層厚規制部材１５が配置され、供給ローラ１２上の磁性１成分トナーｔの層厚は層厚規制部材１５によって規制される。現像ローラ１８に対向する位置には層厚規制部材１７が配置され、現像ローラ１８上の磁性１成分トナーｔの層厚は層厚規制部材１７によって規制される。現像容器２の内部に補給された磁性１成分トナーｔは、供給ローラ１２、現像ローラ１８を経由して、感光体ドラム１０の表面に向かって飛翔する。感光体ドラム１０の表面では、帯電器１、露光装置Ｌにより形成された静電像が現像装置２２により磁性１成分トナーｔで可視化され、ポスト帯電器３で再帯電される。この一方で、シートＰが搬送方向の上流から下流に向かって搬送され、転写帯電器４によりシートＰに磁性１成分トナーｔが移動され、分離帯電器５によりシートＰは感光体ドラム１０から分離される。磁性１成分トナーｔが転写されたシートＰは、定着器８により熱及び圧力を受け、磁性１成分トナーｔはシートＰに定着する。感光体ドラム１０に残った磁性１成分トナーｔはクリーニング装置６により回収される。これらの制御は、画像形成装置２１の内部に設けられたコントローラ３２により行われる。
【００１４】
図２は、現像装置２２の構成を示す拡大断面図である。図２に示されるように、現像装置２２はトナー補給容器２３及び現像容器２を備える。トナー補給容器２３にはトナー補給口１１が形成される。トナー補給容器２３の内部にはトナー補給口１１の手前側にマグローラ２４（図１参照）が配置されている。
【００１５】
現像容器２の内部には、『第１現像剤担持体』である現像ローラ１８及び『第２現像剤担持体』である供給ローラ１２が配置されている。現像ローラ１８は、現像装置２２の外部に配置されている『像担持体』である感光体ドラム１０に対向して配置されている。現像ローラ１８は、『第１永久磁石』である現像ローラマグネット２０、及び、現像ローラマグネット２０の周囲を覆って磁性１成分トナーｔを担持して搬送する『第１搬送担持体』である現像ローラ搬送体１９を有する。現像ローラマグネット２０は固定して配置される。現像ローラ１８の現像ローラ搬送体１９は、現像ローラマグネット２０の周りを回転しつつ感光体ドラム１０の表面に形成される静電像を磁性１成分トナーｔで現像する。
【００１６】
供給ローラ１２は、現像ローラ１８に対向して配置されている。供給ローラ１２は、『第２永久磁石』である供給ローラマグネット１４、及び、供給ローラマグネット１４の周囲を覆って磁性１成分トナーｔを担持して搬送する『第２搬送担持体』である供給ローラ搬送体１３を有する。供給ローラマグネット１４は固定して配置される。供給ローラ１２の供給ローラ搬送体１３は、供給ローラマグネット１４の周りを現像ローラ１８と同方向に回転しつつ現像ローラ１８に磁性１成分トナーｔを供給可能であると共に現像ローラ１８から磁性１成分トナーｔを回収可能に構成される。
【００１７】
また、供給ローラ１２はアース１６されている。現像ローラ１８には現像バイアス電源３１が接続されている。画像形成装置２１にはコントローラ３２（図１参照）が設けられ、コントローラ３２は、現像ローラ１８及び供給ローラ１２の間に電位差を設定可能となっている。
【００１８】
供給ローラマグネット１４には、磁場パターンとしての磁極Ｓ１、Ｎ１、Ｓ２、Ｎ２が反時計周りに順に設けられている。現像ローラマグネット２０には、磁場パターンとしての磁極Ｓ１１、Ｎ１１、Ｓ１２、Ｎ１２が反時計周りに順に設けられている。ここで、供給ローラ１２から現像ローラ１８に向かって磁性１成分トナーｔを供給する供給領域Ａでは、供給ローラ１２の磁極Ｓ１が配置され、また、現像ローラ１８の磁極Ｓ１２が配置される。現像ローラ１８から供給ローラ１２に向かって磁性１成分トナーｔを回収する回収領域Ｂでは、現像ローラ１８の磁極Ｎ１２が配置され、また、供給ローラ１２の磁極Ｎ２が配置される。
【００１９】
供給ローラ１２における層厚規制部材１５との対向位置には磁極Ｎ１が配置され、こうした層厚規制部材１５及び磁極Ｎ１の領域を規制領域Ｃとする。現像ローラ１８における層厚規制部材１７との対向位置には磁極Ｎ１１が配置され、こうした層厚規制部材１７及び磁極Ｎ１１の領域を規制領域Ｄとする。現像ローラ１８における感光体ドラム１０との対向位置には磁極Ｓ１１が配置され、こうした感光体ドラム１０及び磁極Ｓ１１の領域を現像領域Ｅとする。
【００２０】
この構成で、供給ローラ１２及び現像ローラ１８の間の領域で供給ローラ１２から現像ローラ１８へと磁性１成分トナーｔを供給する供給領域Ａを想定する。この供給領域Ａでは、供給領域Ａで磁気を発揮する供給ローラマグネット１４及び現像ローラマグネット２０の磁極Ｓ１、Ｓ１２は、同一の『第１磁極』である磁極Ｓに設定されることとなる。コントローラ３２は、現像バイアス電源３１の電位を調節することにより、供給ローラ１２及び現像ローラ１８の間の電位差を調節する。そうすると、供給ローラマグネット１４及び現像ローラマグネット２０の間の斥力、並びに、供給ローラ１２及び現像ローラ１８の間の電位差に基づいて、供給ローラ１２から現像ローラ１８に磁性１成分トナーｔが供給される。
【００２１】
また、供給ローラ１２及び現像ローラ１８の間の領域で現像ローラ１８から供給ローラ１２へと磁性１成分トナーｔを回収する回収領域Ｂを想定する。回収領域Ｂでは、回収領域Ｂで磁気を発揮する供給ローラマグネット１４の磁極Ｎ２は磁極Ｓとは相違する『第２磁極』である磁極Ｎに設定され、回収領域Ｂで磁気を発揮するはず現像ローラマグネット２０の磁極は無磁力状態の磁極Ｎ１２に設定される。この無磁力状態の磁極Ｎ１２に関して、磁極Ｓ１１と磁極Ｓ１２の影響で殆ど磁力の無い状態となっている。したがって、磁極Ｎ１２では、磁力は、０．０１０Ｔ程度しかない。図９（ａ）（ｂ）、図１０（ｂ）では、小数点以下を切り捨てて表示している。こうした現像ローラマグネット２０から供給ローラマグネット１４への引き付け力に基づいて、現像ローラ１８から供給ローラ１２に磁性１成分トナーｔが回収される。
【００２２】
このように供給及び回収が可能であることにより、トナー補給容器２３から補給される磁性１成分トナーｔは、供給ローラ１２から現像ローラ１８に受け渡されて感光体ドラム１０へと飛翔するようになる。また、現像ローラ１８に残った磁性１成分トナーｔは供給ローラ１２に回収されるようになる。現像容器２の内部の磁性１成分トナーｔが足りなくなると磁性１成分トナーｔはトナー補給口１１から随時補給される。
【００２３】
実施例１で用いられる磁性１成分トナーｔはネガトナーで、重量平均粒径は５．０〜９．０μｍであり、樹脂は少なくともスチレンアクリル樹脂又はポリエステル樹脂のどちらか一方から成り、樹脂には磁性体が６０〜９０重量部入れられている。また、外添剤には少なくとも０．２〜４．０％（重量％）のＳｉＯ２が含有されている。
【００２４】
前述のトナー補給口１１は現像容器２の上部に接続されている。現像容器２の内部には、図示しないトナー量検知センサが設けられている。現像時には、現像容器２の内部の磁性１成分トナーｔの量が所定量よりも減少したとトナー量検知センサが検知した場合には、トナー補給口１１の手前に設けられているマグローラ２４（図１参照）がコントローラ３２（図１参照）からの制御信号によって回転する。トナー補給容器２３の内部に設けられるマグローラ２４は磁力を有し、この磁力がトナー補給容器２３の内部の磁性１成分トナーｔをマグローラ２４の表面に引き付ける。マグローラ２４の対向位置には図示しないトナー規制板が配置され、マグローラ２４が回転し、マグローラ２４及びトナー規制板の間の所定のギャップ（隙間）により、マグローラ２４の表面に担持される磁性１成分トナーｔの量は規制される。そして、マグローラ２４の表面に一定量担持された磁性１成分トナーｔは、マグローラ２４に当接された図示しないトナー掻き取り板で掻き取られて現像容器２の内部へと落下する。こうしてトナー補給容器２３の磁性１成分トナーｔは現像容器２の内部に補給される。
【００２５】
なお、前述の供給ローラ搬送体１３及び現像ローラ搬送体１９は、非磁性部材である直径２０ｍｍのＳＵＳ３０５、またはアルミの上にＦＧＢ＃３００から１０００でブラスト処理をして表面粗さＲｚを１から１０μｍの形状を有するように構成される。この表面粗さＲｚの測定には、接触式表面粗さ計（サーフコーダーＳＥ−３３００（株）小坂研究所）が用いられた。また、測定条件は、カットオフ値が０．８ｍｍ、測定長さが１０．０ｍｍ、送りスピードが０．１ｍｍ／ｓｅｃ、倍率５０００倍である。
【００２６】
現像ローラ１８は、感光体ドラム１０の回転速度（プロセススピード）に対して１００〜２００％の速度で同じ方向に回転し、現像位置では現像ローラ１８及び感光体ドラム１０の間の隙間（ギャップ）は１００〜４００μｍである。一方で、供給ローラ１２は、感光体ドラム１０の回転速度に対して５０％〜１００％の速度で同じ方向に回転し、供給領域Ａで磁性１成分トナーｔを現像ローラ１８に受け渡している。供給ローラ１２及び現像ローラ１８の間隔は、１００から５００μｍであり、現像ローラ１８には現像バイアス電源３１から印加され、供給ローラ１２はアースされて電位０Ｖに設定されている。供給領域Ａの磁性１成分トナーｔの移動の詳細は後で述べる。現像ローラマグネット２０の磁力及び層厚規制部材１７によって、現像ローラ１８の現像ローラ搬送体１９の表面に担持される磁性１成分トナーｔの層厚は規制される。
【００２７】
次に、現像ローラ１８のバイアス、及び、現像方法に関して以下に述べる。現像ローラ１８には、現像バイアス電源３１から＋３００Ｖの直流の現像バイアスが印加されることにより、磁性１成分トナーｔを感光体ドラム１０の側に飛翔させて静電像を非接触現像する。この時の現像コントラストは飛翔方向に２００Ｖであり、かぶり取りコントラストは１５０Ｖとした。
【００２８】
供給ローラ１２の表面の磁性１成分トナーｔが規制領域Ｃ（図２中で「Ｃ」と記載）に到達すると、層厚規制部材１５によって供給ローラ１２の表面の磁性１成分トナーｔが一定量に規制される。層厚規制部材１５は磁性体である。そして、層厚規制部材１５及び供給ローラマグネット１４の磁気的拘束力によって、磁性１成分トナーｔ同士の間、磁性１成分トナーｔ及び供給ローラ１２の表面の間、磁性１成分トナーｔ及び層厚規制部材１５の間では、磁性１成分トナーｔは摩擦によって帯電する。
【００２９】
層厚規制部材１５を通過した磁性１成分トナーｔが供給領域Ａ（図２中で「Ａ」と記載）に到達すると、磁性１成分トナーｔが供給ローラマグネット１４のＳ１極に引き付けられる。ただし、供給ローラマグネット１４のＳ１極及び現像ローラ１８の現像ローラマグネット２０のＳ１２極は対向して配置されて互いに斥力を及ぼし合うことから、供給ローラ１２の表面の磁性１成分トナーｔは、このままでは現像ローラ１８へ移動することができない。そのために、現像ローラ１８には現像バイアス電源３１により現像バイアスが印加され、供給ローラ１２は０Ｖに設定されることから、現像ローラ１８及び供給ローラ１２の間に電位差が生じる。そして、現像ローラ１８及び供給ローラ１２の間の電位差による磁性１成分トナーｔの移動力が、磁極Ｓ１２及び磁極Ｓ１の間の斥力による磁性１成分トナーｔの停止力よりも大きく設定される。したがって、より現像させたい電荷を有する磁性１成分トナーｔ（実施例１では高ネガトナー）が選択されて現像ローラ１８へと移動させることが可能になる。
【００３０】
現像ローラ１８に飛翔した磁性１成分トナーｔが規制領域Ｄ（図２中で「Ｄ」と記載）に到達する。そうすると、層厚規制部材１７によって現像ローラ１８の表面の磁性１成分トナーｔが一定量に規制される。層厚規制部材１７は磁性体である。層厚規制部材１７及び現像ローラマグネット２０の磁気的拘束力によって、磁性１成分トナー同士の間、磁性１成分トナーｔ及び現像ローラ１８の表面の間、磁性１成分トナーｔ及び層厚規制部材１７の間では、磁性１成分トナーｔは摩擦によって帯電する。
【００３１】
層厚規制部材１７を通過した磁性１成分トナーｔが現像領域Ｅ（図２中で「Ｅ」と記載）に到達する。そうすると、現像ローラ１８の表面の一定電荷の磁性１成分トナーｔは、現像ローラ１８の磁極Ｓ１１の磁気的拘束力、並びに、感光体ドラム１０及び現像ローラ１８の間の電位差に基づいて磁性１成分トナーｔの電荷が受ける静電力で感光体ドラム１０へと飛翔する。
【００３２】
図８（ａ）は、供給ローラ１２及び現像ローラ１８の各種の条件をパラメータとした場合の現像ローラ１８のトナー量及び帯電結果等を示したグラフである。図８（ａ）には、実施例１−１、従来例Ｘ、従来例Ｘの改良、従来例Ｙ、従来例Ｙの改良の各々に関して現像ローラ１８に関する情報が記載される。図８（ａ）には、供給領域Ａ及び現像領域Ｅの電場及び磁場の作用が示されることから、各現像システムの構成に対する現像ローラ１８の表面、及び、現像時の課題等が読み取れる。
【００３３】
従来例Ｘは、２成分現像システムで、トナーが磁性を有し、供給ローラから現像ローラへと磁力で磁性トナーを供給する従来例である。従来例Ｙは、１成分現像システムで、トナーが非磁性であり、供給ローラから現像ローラへと電圧で非磁性トナーを供給する従来例である。従来例Ｘ改良は、従来例Ｘのシステムで磁性１成分トナーを用いた場合の従来例である。従来例Ｙ改良は、従来例Ｙのシステムで磁性１成分トナーを用いた場合の従来例である。実施例１−１は、実施例１の第１例であり、１成分現像システムで、トナーが磁性を有し、供給ローラ１２から現像ローラ１８へと電圧及び磁力で磁性１成分トナーｔを供給する例である。これらの５つを比較した。
【００３４】
図８（ａ）に示されるように、供給ローラ１２の磁極Ｓ１では法線方向の磁束密度（以下、「Ｂｒ」という）が５０ｍＴ、現像ローラ１８の磁極Ｓ１２では法線方向の磁束密度Ｂｒが５０ｍＴとする。図８（ａ）中の「ｓ５０」は、供給ローラ１２では磁極Ｓ１がＳ極であり、現像ローラ１８では磁極Ｓ１２がＳ極であり、Ｂｒが５０ｍＴであることを意味する。図８、図９、図１０の同様な表現は全て同様な表現となっている。供給ローラ１２の回転数が１０００ｍｍ／ｓに設定され、現像ローラ１８の回転数が１２００ｍｍ／ｓに設定される。供給ローラ１２上のトナー量が１．０ｍｇ／ｃｍ２、トナー帯電量が−１５μＣ／ｍｇ、供給ローラ１２及び現像ローラ１８の最近接間隔が０．５ｍｍに設定される。
【００３５】
また、図８（ａ）の磁極位置の説明にあたって図２を参照する。図２では、現像ローラ１８では現像ローラマグネット２０の第１中心１８ａが定められ、供給ローラ１２では供給ローラマグネット１４の第２中心１２ａが定められる。この第１中心１８ａ及び第２中心１２ａを結んだ直線を仮想直線Ｇを想定する。そして、現像ローラマグネット２０が供給ローラマグネット１４の側で仮想直線Ｇと交わる第１交点２０Ｘとする。供給ローラマグネット１４が現像ローラマグネット２０の側で仮想直線Ｇと交わる第２交点１４Ｘとする。
【００３６】
ここで、供給ローラ１２の供給ローラマグネット１４の磁極Ｓ１が仮想直線Ｇを基準として第２交点１４Ｘから供給ローラ搬送体１３の回転方向の上流側にずれた角度（以下、「第２磁極角度θ２」という）が４５°とする。そして、現像ローラ１８の現像ローラマグネット２０の磁極Ｓ１２が仮想直線Ｇを基準として第１交点２０Ｘから現像ローラ搬送体１９の回転方向の下級側にずれた角度（以下、「第１磁極角度θ１」という）が４５°とする。この場合（以下、４５°／４５°と記載する）を想定する。
【００３７】
比較項目には、（１）現像ローラ１８の表面のトナー量（単位は以下『ｍｇ／ｃｍ２』とする）、（２）帯電量分布（分布で３σを構成する±の幅であり、単位は以下『μｍ／ｍｇ』とする）、（３）帯電量の平均値（単位は以下『μＣ／ｍｇ』とする）、がある。（４）ネガトナーを現像するため反転成分であるポジトナーの全体に占める比率（単位は以下『％』とする）がある。（５）感光体ドラム１０に近接する領域のトナーコート性がある。（６）供給ローラ１２及び現像ローラ１８の間に溜まるトナーの塊の大きさ（おおよその直径）（単位は以下『ｍｍ』とする）、がある。（７）高速回転（本実験では供給ローラ１２が１０００ｍｍ／ｓ、現像ローラ１８が１２００ｍｍ／ｓ、温度が３５℃、湿度が７０％、トナー非消費の環境で２時間回転した後）時の耐久反射濃度、がある。（８）現像ローラ１８から感光体ドラム１０に飛ばずに現像装置２２の周囲に飛散するトナーの飛散量（単位は以下『ｇ』とする）等、がある。
【００３８】
「帯電量分布」に関しては、数値が小さい方が分布にバラツキがないので望ましい。また、「帯電量」に関しては、数値が大きい方が望ましい。そして、これらの「帯電量」及び「帯電量分布」では、一般的に、帯電量が高い程に、かつ、帯電量分布がシャープである程に、感光体ドラム１０の表面の静電像、特に１２００ｄｐｉ等のドットが忠実に再現される。
【００３９】
「ポジ帯電トナー量」に関しては、数値が小さい方がネガ帯電トナー量が多いので望ましい。「トナーコート性」に関しては、現像ローラ１８の表面に形成されるトナーの穂立ちを表しており、○の場合には非常に良好、△の場合には良好、×の場合には不良と判断されている。また、「トナーコート性」が不良であれば、トナーの搬送性、トナー量、規制力等に影響し、現像ローラ１８の表面にトナー量分布のムラが発生、中間調濃度（例えば反射濃度０．６）の画像でまだら模様が発生して望ましくない。
【００４０】
「供給剤溜まり」に関しては、供給ローラ及び現像ローラの間の隙間に溜まるトナーの状態をいうことから、数値が小さい方がトナーが溜まっていないので望ましい。また、「供給剤溜まり」の数値が大きい場合には、装置を長時間連続運転した場合に、トナーが劣化して、トナーの供給能力や帯電能力の低下、トナー量分布のムラ等が発生するために、小さい方が望ましいと言える。「耐久反射濃度」に関しては、数値が小さいとトナーが劣化していることになるから、数値が高い方がトナーの性能が良いので望ましい。高温高湿環境におけるトナーの劣化は、主にトナーの表面に埋め込まれた外添剤が遊離すること等により生じ、帯電量の低下や画像反射濃度の低下の原因となる。このために、広い環境変動にも耐えうる現像システムが望ましい。「飛散量」に関しては、数値が低い方が１枚当たりの使用トナー量が少なくなり、ランニングコストが削減されるので、低い方が良い。なお、飛散したトナーは、一般的に、エアーやバイアスで回収する方式が採用されている。
【００４１】
図３は、図３（ａ）及び図３（ｂ）とからなる。図３（ａ）は、従来例Ｘの現像装置１２２の構成を示す断面図であり、図３（ｂ）は、従来例Ｙの現像装置２２２の構成を示す断面図である。まず、図３（ａ）の従来例Ｘの現像装置１２２の実験結果に関して説明する。図３（ａ）に示される現像装置１２２では２成分現像方式が採用される。図３（ａ）に示されるように供給ローラ１１２及び現像ローラ１１８の各々に磁極が配置され、図８（ａ）に示されるように供給ローラ１１２及び現像ローラ１１８は同電位に設定される。キャリア及びトナーは磁力によって供給ローラ１１２から現像ローラ１１８へと移動し、トナーは電位差すなわち電圧によって移動することはない。なお、１１３の符号は供給ローラ搬送体、１１４の符号は供給ローラマグネット、１１９の符号は現像ローラ搬送体、１２０の符号は現像ローラマグネット、１１５の符号は層厚規制部材である。
【００４２】
その結果は図８（ａ）に示され、現像ローラ１１８の表面のトナー量は約１．０ｍｇ／ｃｍ２、帯電量分布の±３σは６μｍ／ｍｇ、平均帯電量は−１０μＣ／ｍｇである。また、ポジ成分のトナー比率は、キャリアを含むために約２０〜４０％に達する。しかしながら、前述したように、現像装置１２２には、高速回転によって、キャリアの劣化、トナー及びキャリアの摩擦による劣化等が生じ、寿命が低下してしまう欠点がある。耐久による反射濃度は１．５から１．０まで低下している。
【００４３】
この従来例Ｘの現像装置１２２に磁性１成分トナーが用いられると、どのようなことが起きるのかを以下に説明する。トナーの比透磁率にもよるが、２成分現像剤と同じくほとんどの磁性１成分トナーが供給ローラ１１２から現像ローラ１１８に移動する。また、平均帯電量も−２μＣと非常に低くなる。これは、ポジ成分の磁性１成分トナーも移動するためである。一方、２成分現像剤に比べ、連れ周り剤が少なく、常に剤循環するため剤劣化に強い特徴がある。耐久反射濃度も１．５から１．３と０．２しか低下しない。このように従来例Ｘの現像装置１２２に磁性１成分トナーを用いるとさまざまな課題が発生している。
【００４４】
次に、図３（ｂ）の現像装置２２２の実験結果に関して説明する。図３（ｂ）に示される現像装置２２２では１成分現像方式が採用される。図３（ｂ）に示されるように供給ローラ２１２及び現像ローラ２１８の各々に磁極が配置され、図８（ａ）に示されるように供給ローラ２１２が０Ｖに設定されると共に現像ローラ２１８が３００Ｖに設定される。非磁性１成分トナーが用いられるので、非磁性１成分トナーは電位差すなわち電圧によって移動し、非磁性１成分トナーは磁力によって移動することはない。なお、２１３の符号は供給ローラ搬送体、２１４の符号は供給ローラマグネット、２１９の符号は現像ローラ搬送体、２２０の符号は現像ローラマグネット、２１５の符号は層厚規制部材である。
【００４５】
その結果、２成分現像方式に比べると、キャリアが現像ローラ２１８に飛翔しないため、かぶり、キャリア付着などが非常に良い。一方で、磁気を帯びていないために穂立ちが形成できず（図８（ａ）のトナーコート性参照）、感光体ドラム１００に接触して現像する。その結果、高速回転による摺擦で現像ローラ２１８や感光体ドラム１００の表面が磨耗、また、トナー自体も劣化し、濃度低下、寿命低下などの欠点がある。さらに、非磁性であるために現像領域で高速回転による飛散が発生する（図８（ａ）の飛散量参照）課題もある。
【００４６】
この従来例Ｙの現像装置１２２に磁性１成分トナーが用いられると、どのようなことが起きるのかを以下に説明する。現像ローラ１８へ供給するトナー量が半減する。平均帯電量は−１０μＣ／ｍｇで、２成分現像剤と同じである。キャリアがなく、かつ、マイナス側のトナーしか電位差で飛翔しないためほとんどがネガトナーであり、ポジ成分が約５％しかない。しかしながら、接触式であるため、やはり、トナーの劣化が厳しくなる。耐久による耐久反射濃度も１．１まで低下してしまう。トナーの飛散は非磁性に比べ、磁気拘束力により飛散量も２０ｇから１０ｇと良くなっている。このように従来例Ｙの現像装置２２２に磁性１成分トナーを用いるとさまざまな課題が発生している。
【００４７】
実施例１の場合、図８（ａ）に示されるように、従来技術と比較すると、現像ローラ１８上のトナー量は約０．４ｍｇ／ｃｍ２、帯電量分布の±３σも４μｍ／ｍｇ、平均帯電量も−１２μＣ／ｍｇと非常にシャープに形成できる。また、ポジ成分を引き付けることなく形成できるため、かぶり除去に非常に効果がある。帯電量分布が高く、かつ、分布がシャープな場合、感光体ドラム１０上の静電像に対する充実再現性が向上する特徴がある。また、感光体ドラム１０と現像ローラ搬送体１９との間が非接触であるため、剤劣化に効果がある。耐久による反射濃度低下も１．３までしか低下しなかった。非常に効果があると言える。
【００４８】
図８（ｂ）は、実施例１の現像装置２２で現像ローラ１８に印加する印加バイアスの大きさの変化に基づく現像ローラ１８の帯電量分布及び帯電量を示すグラフである。以下、図８（ｂ）を参照し、実施例１における印加バイアスの大きさの影響に関して説明する。実施例１の使用例として実施例１−１、実施例１−２、実施例１−３を例示する。
【００４９】
実施例１−１では、前述の条件下で、現像ローラ１８及び供給ローラ１２の電位差が３００Ｖに設定されると、供給ローラ１２から現像ローラ１８に飛翔するトナー量は０．４ｍｇ／ｃｍ２、帯電量分布の３σが４μｍ／ｍｇ、帯電量が−１２μＣ／ｍｇであった。
【００５０】
実施例１−２では、前述の条件下で、現像ローラ１８及び供給ローラ１２の電位差が６００Ｖに設定されると、供給ローラ１２から現像ローラ１８に飛翔するトナー量は０．６ｍｇ／ｃｍ２、帯電量分布の３σが５μｍ／ｍｇ、帯電量が−１０μＣ／ｍｇであった。供給ローラ１２及び現像ローラ１８の電位差すなわち電圧が強い場合には、低い帯電量の非磁性１成分トナーであっても現像ローラ１８に引き付けられるために、全体のトナー量は増加するが、平均帯電量は低下することが分かる。帯電量分布３σを比較すると、実施例１−１では帯電量分布３σが４μｍ／ｍｇであったのに、実施例１−２では帯電量分布３σが５μｍ／ｍｇまで広がる。
【００５１】
実施例１−３では、前述の条件下で、現像ローラ１８及び供給ローラ１２の電位差が１００Ｖに設定されると、供給ローラ１２から現像ローラ１８に飛翔するトナー量は０．２５ｍｇ／ｃｍ２、帯電量分布の３σが３μｍ／ｍｇ、帯電量が−１５μＣ／ｍｇであった。すなわち、非常に高い電荷のトナーのみを現像ローラ１８に飛翔させることができる。電位差が小さいため帯電量の高いトナーのみが現像ローラ１８へ飛翔するためである。しかしながら、トナー量が少なくなるため、耐久による画像反射濃度は上記の１．３に比べ１．１まで低下する。
【００５２】
図４は、現像装置２２の磁極の配置関係を示す断面図である。以下、図４を参照し、実施例１で供給領域Ａにおける磁極の位置関係に関して説明する。図４に示されるように、供給ローラ１２の供給領域Ａの磁極Ｓ１の位置は、図１の場合に比べると供給ローラ搬送体１３の回転方向の上流側へ４５°から７５°へずらされている。また、現像ローラ１８の供給領域Ａの磁極Ｓ１２極の位置は、図１の場合に比べると現像ローラ搬送体１９の回転方向の上流側へ４５°から３０°へずらされている。磁極の位置の違いは、トナー供給能力及びトナーコート性に影響を与える。この効果に関しては、図８（ｃ）を参照して以下に説明する。
【００５３】
図８（ｃ）は、供給ローラ１２及び現像ローラ１８の両方の位置がずらされる場合の実験結果を示すグラフである。各パラメータ及び物性データは前述したものと同様であるために説明を省略する。ここで、実施例１−１で例示したように、供給ローラ１２の供給ローラマグネット１４の磁極Ｓ１が仮想直線Ｇの第２交点１４Ｘよりも供給ローラ搬送体１３の回転方向の上流側にずれた角度（以下、「第２磁極角度θ２」という）が４５°とする。そして、現像ローラ１８の現像ローラマグネット２０が仮想直線Ｇの第１交点２０Ｘよりも現像ローラ搬送体１９の下級側にずれた角度（以下、「第１磁極角度θ１」という）が４５°とする。この場合（以下、４５°／４５°と記載する）を想定する。仮想直線Ｇ、第２交点１４Ｘ、第１交点２０Ｘに関しては図２を参照されたい。
【００５４】
実施例１−８の項目のように、供給ローラ１２の磁極Ｓ１の第２磁極角度θ２が７５°とする。現像ローラ１８の磁極Ｓ１２の第１磁極角度θ１が４５°とする。この場合には、実施例１−１の場合に比べて、剤溜まりが５ｍｍから２ｍｍへ減少する。なお、このときに耐久反射濃度が１．４８まで良くなり、高速対応性が向上する。
【００５５】
この状況を検討するにあたって、供給ローラマグネット１４が第２交点１４Ｘから供給ローラ搬送体１３の回転方向の上流側にずれた位置に有する『第２永久磁石磁極』である磁極Ｓ１を想定する。また、現像ローラマグネット２０が第１交点２０Ｘから現像ローラ搬送体１９の回転方向の下流側にずれた位置に有する『第１永久磁石磁極』である磁極Ｓ１２を想定する。図８（ｃ）からは、磁極Ｓ１の第２磁極角度θ２が３０度以上乃至７５度以下にずれた位置に設定されると共に、磁極Ｓ１の第２磁極角度θ２は磁極Ｓ１２の第１磁極角度θ１よりも大きく設定されると良いということが分かる。
【００５６】
実施例１−９の項目のように、供給ローラ１２の磁極Ｓ１の第２磁極角度θ２が３０°、現像ローラ１８の磁極Ｓ１２の第１磁極角度θ１が４５°の場合、実施例１−１の場合に比べ以下の変化がある。すなわち、剤溜まりが５ｍｍから６ｍｍへ増加する。なお、耐久反射濃度が１．２まで低下した。これは、供給ローラ１２及び現像ローラ１８の間の最近接位置でトナーが受け渡されるために剤が圧縮されるからである。一方で、現像ローラ１８の第１磁極角度θ１を更に狭めると、更に剤圧縮が量が増加し、剤の劣化が促進される。逆に、現像ローラ１８の第１磁極角度θ１が広げられると、磁気的拘束力が弱いところで供給ローラ１２から現像ローラ１８へと磁性１成分トナーｔが供給されるために、現像ローラ１８の表面のコート性が悪化する。特に、ローラが高速回転すると、顕著に生じる現象と言える。なお、実施例１−１０、実施例１−１１に関しても同様な実験をし、グラフ化した。
【００５７】
ここで、一旦、図２に戻って現像後の残トナーの移動に関して説明する。現像後の残トナーが供給ローラ１２へと回収される工程に関しては、以下のようになる。現像ローラ搬送体１９の表面に残った磁性１成分トナーｔは、現像ローラ搬送体１９の回転によって回収領域Ｂまで搬送される。磁性１成分トナーｔが磁極Ｎ１２を通過した後に、回収領域Ｂで対向する供給ローラ１２の磁極Ｎ２に磁性１成分トナーｔが回収される。
【００５８】
磁性１成分トナーｔは電荷を帯びているために静電的な力が現像ローラ１８に向けられ、磁気的な力が供給ローラ１２に向けられる。そして、磁気的な力が一定以上になると、磁性１成分トナーｔは供給ローラ１２へと移動する。回収した磁性１成分トナーｔは、供給領域Ａで現像ローラ１８へ飛翔しなかった磁性１成分トナーｔと合流し、供給ローラ１２の回転によってトナー補給口１１の近傍に搬送され、また、磁性１成分トナーｔは層厚規制部材１５で再帯電する。
【００５９】
図９は、供給ローラ１２及び現像ローラ１８の各種の条件をパラメータとした場合の供給ローラ１２のトナーの回収率、回収剤溜まり、耐久反射濃度等を示したグラフである。この図９を参照し、回収領域Ｂの特に電場及び磁場の作用に関して説明する。図９には、図８（ａ）と同様に各現像システムの構成に対する供給ローラ１２の表面の課題、通紙耐久結果等が示されている。図９には、２成分現像システムの磁場回収方式の従来例Ｘ、２成分現像システムでトナーのみを感光体ドラム１０へ飛翔させて反転成分のみしか回収しない電位移動方式の従来例Ｙに関しての比較が記載される。また、それぞれの方式に磁性１成分トナーが用いられた場合の従来例Ｘ改良、従来例Ｙ改良、そして、実施例１−４〜実施例１−７に関して比較した。図９（ａ）には、従来例Ｘ、従来例Ｙ、従来例Ｘ改良、従来例Ｙ改良、実施例１−４が比較対象とされ、図９（ｂ）には、実施例１−４〜実施例１−７が比較対象とされる。
【００６０】
比較項目には、現像ローラ１８上のトナーがどのくらい供給ローラ１２上に戻るのかを示す「回収率」（単位は％）がある。また、回収するときに現像ローラ１８及び供給ローラ１２の隙間に溜まるトナーの「回収剤溜まり」（トナーのおおよその直径）（単位はｍｍ）がある。さらに、剤劣化の目安となる耐久反射濃度がある。また、実施例１−４〜実施例１−７に関しては、比較項目に、供給ローラ１２の表面のトナー量（単位はｍｇ／ｃｍ２）、帯電量（単位はμＣ／ｍｇ）が追加されている。この比較項目の条件として、供給ローラ１２の回転速度が１０００ｍｍ／ｓ、現像ローラ１８の回転速度が１２００ｍｍ／ｓとする。また、現像ローラ１８上の残トナー量を０．５ｍｇ／ｃｍ２、帯電量−７μＣ／ｍｇとし、環境温度が３５℃、環境湿度が７０％、非消費で２時間回転後の反射濃度を考慮する。
【００６１】
一般的に、現像ローラ１８の表面に残ったトナーは、感光体ドラム１０へ飛翔できなかったトナーである。こういったトナーの帯電量は、理想となる帯電量よりも大きすぎるか、少ない。または、ポジトナーである場合が多い。したがって、一旦、現像ローラ１８の表面から剥ぎ取って供給ローラ１２へと戻し、再帯電して再供給することが望ましい。また、残トナーが現像ローラ１８の表面に残ると、現像ローラ１８上で連れ周りが生じ、ひいては残トナーは現像ローラ１８の表面に付着したままこびりつき、帯電性能、搬送性能が低下して、濃度低下、かぶり等が生じる。「回収剤溜まり」は、長時間連続運転した場合に、トナーが劣化して、トナー回収能力や帯電能力が低下し、トナー量分布ムラが発生するために、小さい方が良い。また、高温及び高湿の環境下では、トナーは、トナーの表面に埋め込まれた外添剤が遊離すること等により劣化し、帯電量の低下、画像反射濃度の低下が生じる。そのために、広い環境変動にも耐え得る環境システムが望ましい。
【００６２】
次に、この図９（ａ）（ｂ）及び前述の図３を参照し、回収領域Ｂにおける実施例及び従来例の差に関して説明する。なお、現像ローラ１８の表面のトナーの物性は、トナー量が０．５ｍｇ／ｃｍ２であり、帯電量が−７μＣ／ｍｇである。消費画像比率や供給領域条件等によって値はばらつくことがある。
【００６３】
図３（ｂ）及び図９（ａ）に示されるように、非磁性１成分トナー方式である従来例Ｙでは、供給ローラ２１２の磁極Ｓ２０４には５０ｍＴの磁力があり、現像ローラ２１８の磁極Ｓ２０２には５０ｍＴの磁力があるように設定される。また、供給ローラ２１２の印加電位は０Ｖであり、現像ローラ２１８の印加電位はＤＣ３００Ｖに設定される。その結果、非磁性１成分トナーｔの場合には、ほとんどのトナーが現像ローラ２１８に残り、供給ローラ２１２へと飛翔しない。つまり、残留したトナーが現像ローラ２１８上でずっと連れ回ることから、トナーの劣化が懸念される。従来例Ｙでは、耐久反射濃度が０．５まで低下する。
【００６４】
こういった現像装置２２２に磁性１成分トナーが投入された例（従来例Ｙ改良）では、回収率は１０％程度にしかならず、トナーが連れ回る。耐久反射濃度は０．７まで低下する。
【００６５】
一方、図９（ｂ）に示されるように、実施例１−４〜１−７では、供給ローラ１２の磁極Ｎ２の磁力を従来例の５０ｍＴから１００ｍＴ以上まで上げ、かつ、現像ローラ１８の磁極Ｎ１２の磁力をほとんどなくして（１０ｍＴ以下）、残ったトナーを引き付けている。実施例１−４〜実施例１−７の条件としては、供給ローラ１２の回転数が１０００ｍｍ／ｓ、現像ローラ１８の回転数が１２００ｍｍ／ｓとする。現像ローラ１８上の残トナー量が０．５ｍｇ／ｃｍ２、トナー帯電量が−７μＣ／ｍｇ、供給ローラ１２と現像ローラ１８との最近接間隔が０．５ｍｍ、磁極Ｎ２の位置が供給ローラ１２と現像ローラ１８の中心を結ぶ線より約４５度、非規制部材側に配置する。
【００６６】
実施例１―４では、供給ローラ１２の磁極Ｎ２の磁力を１００ｍＴとし、かつ、現像ローラ１８の磁極Ｎ１２の磁力をほとんどなくすこと（１０ｍＴ以下）で、残ったトナーを引き付けている。回収量も２成分方式に及ばないが約９０％まで可能である。トナー自体が磁性体であるため飛散しない。２成分現像剤に比べキャリアがないため、全体のトナー量が少ない結果、剤たまりも約０．５ｍｍしか形成されず、高速回転で耐久試験しても反射濃度は１．４とほとんど低下しない特徴がある。
【００６７】
実施例１−４では、現像ローラ１８と供給ローラ１２との電位差が３００Ｖと設定した。そうすると、現像ローラ１８に飛翔するトナー量は０．５ｍｇ／ｃｍ２のうち、約０．４５ｍｇ／ｃｍ２、帯電量は−６μＣ／ｍｇであった。
【００６８】
実施例１−５では、電位差を６００Ｖと大きく設定した。こうすると、トナー量が０．２ｍｇ／ｃｍ２、帯電量が−２μＣ／ｍｇであった。すなわち、電界が強められると、低い帯電量のトナーしか供給ローラ１２に引き付けられないので、全体のトナー量が減少し、平均の帯電量が低下するのである。
【００６９】
実施例１−６では、電位差を１００Ｖと小さく設定した。こうすると、トナー量が０．４７ｍｇ／ｃｍ２、帯電量が−６．５μＣ／ｍｇであった。すなわち、電界が弱められると、ほぼ全体の帯電量のトナーが供給ローラ１２に引き付けられるので、全体のトナー量が増加し、平均の帯電量が増加するのである。
【００７０】
実施例１−７では、回収領域Ｂにおける供給ローラ１２の磁極Ｎ２のＢｒを２００ｍＴ、供給ローラ１２の磁極Ｎ１２のＢｒを０ｍＴに設定する。回収トナー量が０．４９ｍｇ／ｃｍ２、帯電量が−６．９μＣ／ｍｇとなり、トナーをほとんど引き戻すことができる。
【００７１】
以上のことから、電位差が小さい程に、かつ、供給ローラ１２の磁力が強い程に、トナーの連れ周りが少ないために、耐久による反射濃度の低下が少ないこととなる。前述のように、実施例１の反発力と静電気力によるトナー供給、磁気力と静電気力によるトナー回収を両立する高生産性現像システムは、従来例に比べて以下の効果がある。すなわち、搬送力（ＳＬＶ上Ｍ／Ｓ）、帯電性（Ｑ／Ｍ）を保持し、高画質を達成し、かつ、トナー飛散、熱や摺擦や攪拌の圧力によるトナー劣化（凝集、融着）を防止する効果がある。尚、本件の現像条件はあくまでも一例であり、画像形成装置の仕様、条件に応じて最適化することが望ましい。
【００７２】
図５（ａ）は、実施例１の変形例１に係る現像装置５２２の構成を示す断面図である。現像装置５２２の構成のうち実施例１の現像装置２２と同一の構成及び効果に関しては、同一の符号を用いて説明を適宜省略する。変形例１においても、同様の画像形成装置に適用することができるため、画像形成装置の説明は省略する。変形例１の現像装置５２２が前述の現像装置２２と異なる点は、以下の点である。すなわち、現像装置５２２では、現像ローラ１８には、現像バイアス電源４１から＋３００Ｖの直流バイアスと交流バイアス（ピークｔｏピークが１５００Ｖ）を重畳した現像バイアスが印加される点である。そして、磁性１成分トナーを感光体ドラム１０に飛翔させて静電像を非接触現像する点である。このための電源として現像バイアス電源４１が現像ローラ１８に印加されている。
【００７３】
図５（ｂ）は、現像装置５２２の現像ローラ１８に印加される交流バイアスのグラフである。図５（ｂ）に示されるように、交流バイアスは、ピーク間電圧（Ｖｐｐ）が９００〜２０００Ｖ、周波数が１．０〜４．０ｋＨｚの矩形波である。また、実施例１では矩形波を用いているが、トナーの種類、感光体ドラム１０、静電像方式等に応じて波形の形状を最適化する必要がある。この時の現像コントラストは飛翔方向に２００Ｖであり、かぶり取りコントラストは１５０Ｖとした。
【００７４】
ここで、図５（ａ）に戻って、供給領域Ａに関して説明する。図５（ａ）に示される供給領域Ａでは、ＤＣバイアスにくらべＡＣバイアスにすることで、供給ローラ１２から選択的に一定帯電量の磁性１成分トナーｔのみが現像ローラ１８へ飛翔する。これは、現像バイアスの現像側では、弱ネガから強ネガ系のトナーが飛翔、引き戻し側では、一旦、現像ローラ１８に供した磁性１成分トナーｔの中から、弱ネガや少量のポジ系（反転）の磁性１成分トナーｔを回収している。その結果、ＤＣバイアスに比べ、よりシャープに磁性１成分トナーｔを現像ローラ１８へ引き渡す効果がある。
【００７５】
次に、現像領域Ｅについて説明する。一般に磁性１成分トナーの現像方式では、ＤＣ現像よりもＤＣ＋ＡＣのバイアスにより感光体ドラム１０へ磁性１成分トナーｔを飛翔させている。これは、ＤＣ現像だと反転成分であるポジ系の磁性１成分トナーｔも飛翔するため、かぶりや、画質、特にドット再現性などが悪化する。一方で、図５（ｂ）の矩形バイアスは、供給領域Ａと同じ効果が現像領域Ｅで働くため、非常に画質が向上する。高速対応が望まれる現在、高画質のニームも高く、より高画質を達成することが望ましい。
【００７６】
回収領域Ｂでも、供給領域Ａ及び現像領域Ｅと同様、ＤＣ＋ＡＣバイアスによって反転成分トナーがより優先的に供給ローラ１２へ回収されることは明白である。図１０（ａ）に実験データを示す。実施例１−１に対して、変形例１−１では、ＡＣ１．５ｋＶ、ＤＣ３００Ｖとしている。その結果、現像ローラ帯電量が−１２μＣから−１３μＣへアップ、また帯電量分布が４から３へシャープ化している。また、トナーコート性では、矩形波形により、現像ローラ搬送体１９の表面のトナーコートを均等に再配列する効果があるため、ＤＣ現像に比べ画質、特にドット再現性、かぶりが良くなる。
【００７７】
図１０（ｂ）は、回収領域Ｂの実験データに関するグラフである。変形例２−２は変形例２−１と同じバイアスを採用している。結果、実施例１−４に比べ、回収率はほぼ同じ９０％程度であり、ほとんど回収している。
【実施例２】
【００７８】
図６は、実施例２に係る現像装置６２２の構成を示す断面図である。実施例２の現像装置６２２の構成のうち実施例１の現像装置２２と同一の構成及び効果に関しては、同一の符号を用いて説明を適宜省略する。実施例２においても、実施例１と同様の画像形成装置に適用することができるため、画像形成装置の説明は省略する。実施例２の現像装置６２２が実施例１の現像装置２２と異なる点は、現像装置では反発ブレード方式が採用される点である。
【００７９】
図６に示されるように、現像装置６２２は、『第１規制部材』である層厚規制部材１７及び『第２規制部材』である層厚規制部材１５を備える。層厚規制部材１７が現像ローラ１８に対向する第１対向位置Ｊに配置される。層厚規制部材１７は、現像ローラマグネット２０の第１対向位置Ｊにおける磁極と同一の磁極に設定され、現像ローラ１８の表面の磁性１成分トナーｔの層厚を規制する。層厚規制部材１５が供給ローラ１２に対向する第２対向位置Ｋに配置される。層厚規制部材１５は、供給ローラマグネット１４の第２対向位置Ｋにおける磁極と同一の磁極に設定され、供給ローラ１２の表面の磁性１成分トナーｔの層厚を規制する。
【００８０】
詳しくは、実施例２の現像装置６２２では、層厚規制部材１５及び層厚規制部材１７に永久磁石が用いられている。層厚規制部材１５には、供給ローラ１２の磁極Ｎ１と同一磁極となる磁極Ｎ４１が用いられる。層厚規制部材１７には、現像ローラ１８の磁極Ｎ１１と同一磁極となる磁極Ｎ４２が用いられる。こうして供給ローラ１２及び現像ローラ１８の表面のトナーは、層厚規制部材１５及び層厚規制部材１７が非接触であっても規制されることになる。接触方式に比べると、トナーに対する圧力を低減させることが可能になる。また、接触による熱の発生も抑えることが可能になる。特に、図６の規制領域Ｃ及び規制領域Ｄでは、実施例１及び変形例１に比べ、ブレードとトナーとがほとんど接していない。つまり、接触摩擦によるトルクアップを軽減することが可能になる。その結果、トナー、供給ローラ１２、現像ローラ１８等の寿命が長くなる。
【００８１】
図７（ａ）、（ｂ）は、画像濃度の推移を示すグラフである。図７（ａ）は、供給ローラ１２の回転速度に基づいて、耐久反射濃度及び供給ローラ１２の回転時間の関係を示すグラフである。図７（ｂ）は、層厚規制部材１５の磁力、及び、供給ローラ１２及び現像ローラ１８の間の隙間に基づいて、耐久反射濃度及び供給ローラ１２の回転時間の関係を示すグラフである。図７（ａ）（ｂ）に示されるように、供給ローラ１２の回転時間によって、耐久反射濃度は低下する。
【００８２】
特に、図７（ａ）に示されるように、耐久反射濃度は、供給ローラ１２の回転速度が速い方が低下する傾向にあるといえる。特に、図７（ｂ）のように、供給ローラ１２及び現像ローラ１８の間隔が大き過ぎる場合には、磁性１成分トナーｔを現像ローラ１８へと移動する場合に磁極同士の斥力による規制が効かなくなり、層厚規制部材１５を通過するトナー量が増加し、帯電量が減少する。
【００８３】
図１０（ｃ）は、層厚規制部材１５による非接触規制方式の実験結果を示すグラフである。図１０（ｃ）に示されるように、供給ローラ１２の回転速度が５００〜１０００ｍｍ／ｓ、供給ローラ１２及び現像ローラ１８の間隔が１００〜３００μｍに設定される。また、供給ローラ１２の規制領域ＣのＢｒが７０〜１００ｍＴ、層厚規制部材１５の規制領域ＣのＢｒが０〜５０ｍＴに設定される。図１０（ｃ）のグラフには、層厚規制部材１５による規制後のトナー量（以下、単位はｍｇ／ｃｍ２）、帯電量（以下、単位はμＣ／ｍｇ）、環境温度３５℃、環境湿度６０％、画像比率２％で４時間通紙耐久後の反射濃度が明記されている。なお、トナーの比透磁率は１．５〜２．０、トナーの平均粒径が５．９μｍ、キャリアの平均粒径は３０μｍとされている。
【００８４】
図１０（ｃ）の１〜３の項目番号に示されるように、層厚規制部材１５に永久磁石が用いられない場合には、供給ローラ１２の回転速度が増加すると、帯電量が−１０μＣ／ｍｇから−７μＣ／ｍｇへと低下する。更に、耐久反射濃度が１．４から１．２まで減少していることが分かる。
【００８５】
図１０（ｃ）の４〜６の項目番号に示されるように、３の項目番号の場合に比べて、供給ローラ１２及び現像ローラ１８の間隔を変更したり、供給ローラ１２の磁力を７０ｍＴに変更したりしても、耐久反射濃度に改善が見られなかった。
【００８６】
図１０（ｃ）の７の項目番号に示されるように、層厚規制部材１５に供給ローラ搬送体１３と同極で５０ｍＴの磁極Ｎ４１が設けられた場合、回転速度が１０００ｍｍ／ｓでも、帯電量は−７μＣ／ｍｇまで低下するが、耐久反射濃度は１．４を保つことができる。これは、トルクが高いと、磁性１成分トナーｔ及び供給ローラ１２、磁性１成分トナーｔ及び層厚規制部材１５の間にかかる圧力によって、磁性１成分トナーｔの表面状態が変形するためである。特に、層厚規制部材１５にかかるトルクを測定すると、層厚規制部材１５が永久磁石でない場合に２Ｎ・ｃｍ、同極の永久磁石の場合に１．２Ｎ・ｃｍと非常に低トルク、高エネルギー効率を実現することができる。
【００８７】
図１０（ｃ）の８の項目番号に示されるように、供給ローラ１２及び現像ローラ１８の間隔が１００μｍであると１．０ｍｇ／ｃｍ２までトナー量が抑制される。ただし、帯電量は９μＣ／ｍｇと大きくなる。
【００８８】
図１０（ｃ）の９の項目番号に示されるように、供給ローラ１２及び現像ローラ１８の間隔が３００μｍであると１．９ｍｇ／ｃｍ２までトナー量が増加する。また、層厚規制部材１５にかかるトルクも低下するために、耐久反射濃度が、１．３から１．５まで良くなる。
【００８９】
こうした状況を踏まえ、層厚規制部材１５と供給ローラ１２との間隔、磁極Ｎ１、磁極Ｎ４１の磁力は、供給ローラ１２上のトナー目標帯電量、トナー量、目標寿命に応じて最適構成にすることが望ましい。
【００９０】
以上のように、実施例１及び２の現像装置では、供給ローラマグネット１４及び現像ローラマグネット２０の間の斥力、並びに、供給ローラ１２及び現像ローラ１８の間の電位差に基づいて、供給ローラ１２から現像ローラ１８に磁性１成分トナーｔが供給される。したがって、現像ローラマグネット２０及び供給ローラマグネット１４の間の斥力で現像剤が飛翔することが抑制される。また、現像ローラ１８及び供給ローラ１２の間の電位差により真に現像ローラ１８に供給すべき磁性１成分トナーｔのみが現像ローラ１８に供給される。その結果、現像ローラ１８へ供給される磁性１成分トナーｔの帯電量が高く維持されると共に、磁性１成分トナーｔの飛散が抑制される。
【００９１】
回収領域Ｂで、供給ローラマグネット１４の磁極Ｎ２が無磁力に設定され、現像ローラマグネット２０の磁極が磁極Ｓ１、Ｓ１２と相違する磁極Ｎ１２に設定されることから、現像ローラ１８の磁性１成分トナーｔは効率良く供給ローラ１２に回収される。したがって、感光体ドラム１０の回転速度が速くなっても、現像ローラ１８及び供給ローラ１２の間に磁性１成分トナーｔが必要以上に介在することがなくなる。その結果、現像ローラ１８、供給ローラ１２及び感光体ドラム１０には、摺擦による傷が発生することが抑制され、磨耗等による寿命の低下が抑制される。
【００９２】
以上のことから、高生産性現像システムは、従来技術に比べ、搬送力（ＳＬＶ上Ｍ／Ｓ）、帯電性（Ｑ／Ｍ）を保持し、高画質を達成し、かつ、トナー飛散、熱や摺擦や攪拌の圧力によるトナー劣化（凝集、融着）を防止できた。なお、本件の現像条件はあくまでも一例であり、画像形成装置の仕様、条件に応じて最適化することが望ましい。
【符号の説明】
【００９３】
１０  感光体ドラム（像担持体）
１２  供給ローラ（第２現像剤担持体）
１３  供給ローラ搬送体（第２搬送担持体）
１４  供給ローラマグネット（第２永久磁石）
１８  現像ローラ（第１現像剤担持体）
１９  現像ローラ搬送体（第１搬送担持体）
２０  現像ローラマグネット（第１永久磁石）
２２  現像装置
３２  現像バイアス電源
ｔ    磁性１成分現像トナー（磁性１成分現像剤）
【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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【図９】
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【図１０】
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