(57)【要約】【課題】現像領域における現像剤量を正確に測定し、測定された結果に基づいて、現像領域における磁気ブラシの摺擦状態を規制し得る現像装置、現像ユニット及び画像形成装置を提供する。【解決手段】内部には複数の磁極（Ｓ１、Ｓ２、Ｎ１〜Ｎ３）を備え、表面にはスリーブ５Ｙを備えて構成される現像ローラ４Ｙであって、磁極の磁力及びスリーブ５Ｙの回転動作により感光体ドラム３１Ｙ上にトナー像を形成する現像ローラ４Ｙ、を備えた現像装置３４Ｙにおいて、現像ローラ４Ｙは、現像ローラ４Ｙ上の現像剤量を、感光体ドラム３１Ｙと最近接する位置から感光体ドラム３１Ｙの回転方向上流側に向かって１０°以上の範囲で増加させ、感光体ドラム３１Ｙと最近接する位置から感光体ドラム３１Ｙの回転方向下流側に向かって１０°以上の範囲で減少させ、かつ、５°以上の範囲での減少率が２０％以上となるように減少させる現像装置３４Ｙとする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部周方向に固定配置された複数の磁極を備え、かつ、表面に回転可能なスリーブを備えて構成される現像ローラであって、前記磁極の磁力及び前記スリーブの回転動作により磁気ブラシを形成し、形成された磁気ブラシを対向配置された感光体ドラム上に摺擦させてトナー像を形成する現像ローラ、を備えた現像装置において、
前記現像ローラは、
前記感光体ドラムと最近接する位置から前記感光体ドラムの回転方向上流側に向かって１０°以上の範囲で前記現像ローラ上の現像剤量が増加し、
前記感光体ドラムと最近接する位置から前記感光体ドラムの回転方向下流側に向かって１０°以上の範囲で前記現像ローラ上の現像剤量が減少し、かつ、５°以上の範囲での減少率が２０％以上となるように構成されている現像装置。
【請求項２】
前記現像ローラの内部周方向に固定配置された複数の磁極のうち、前記感光体ドラムに最近接する位置の磁極の磁力線が及ぶ範囲に配置され、かつ、前記感光体ドラムの回転方向上流側に配置される磁性部材を更に備え、
前記現像ローラ又は前記磁性部材は、
前記感光体ドラムと最近接する位置から前記感光体ドラムの回転方向上流側に向かって１０°以上の範囲で前記現像ローラ上の現像剤量が増加し、
前記感光体ドラムと最近接する位置から前記感光体ドラムの回転方向下流側に向かって１０°以上の範囲で前記現像ローラ上の現像剤量が減少し、かつ、５°以上の範囲での減少率が２０％以上となるように構成されている請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
内部周方向に固定配置された複数の磁極を備え、かつ、表面に回転可能なスリーブを備えて構成される現像ローラであって、前記磁極の磁力及び前記スリーブの回転動作により磁気ブラシを形成し、形成された磁気ブラシを対向配置された感光体ドラム上に摺擦させてトナー像を形成する現像ローラと、当該現像ローラに対向配置される感光体ドラムと、を備えた現像ユニットにおいて、
前記現像ローラは、
前記感光体ドラムと最近接する位置から前記感光体ドラムの回転方向上流側に向かって１０°以上の範囲で前記現像ローラ上の現像剤量が増加し、
前記感光体ドラムと最近接する位置から前記感光体ドラムの回転方向下流側に向かって１０°以上の範囲で前記現像ローラ上の現像剤量が減少し、かつ、５°以上の範囲での減少率が２０％以上となるように構成されている現像ユニット。
【請求項４】
前記現像ローラの内部周方向に固定配置された複数の磁極のうち、前記感光体ドラムに最近接する位置の磁極の磁力線が及ぶ範囲に配置され、かつ、前記感光体ドラムの回転方向上流側に配置される磁性部材を更に備え、
前記現像ローラ又は前記磁性部材は、
前記感光体ドラムと最近接する位置から前記感光体ドラムの回転方向上流側に向かって１０°以上の範囲で前記現像ローラ上の現像剤量が増加し、
前記感光体ドラムと最近接する位置から前記感光体ドラムの回転方向下流側に向かって１０°以上の範囲で前記現像ローラ上の現像剤量が減少し、かつ、５°以上の範囲での減少率が２０％以上となるように構成されている請求項３に記載の現像ユニット。
【請求項５】
前記感光体ドラムの内部に固定配置される磁極を更に備え、
前記現像ローラ又は前記感光体ドラムの内部に固定配置される磁極は、
前記感光体ドラムと最近接する位置から前記感光体ドラムの回転方向上流側に向かって１０°以上の範囲で前記現像ローラ上の現像剤量が増加し、
前記感光体ドラムと最近接する位置から前記感光体ドラムの回転方向下流側に向かって１０°以上の範囲で前記現像ローラ上の現像剤量が減少し、かつ、５°以上の範囲での減少率が２０％以上となるように構成されている請求項３又は４に記載の現像ユニット。
【請求項６】
前記感光体ドラムの内部に固定配置される磁極は、前記現像ローラの内部に固定配置された複数の磁極のうち、前記感光体ドラムに最近接する位置の磁極と同極性であって、前記現像ローラと最近接する位置から前記感光体ドラムの回転方向下流側に向けて前記感光体ドラムの中心角度をθとし、かつ、前記感光体ドラムの半径をＲとした場合、３≦Ｒ・Ｓｉｎθ≦１０、の関係を満たす範囲に設置される請求項５に記載の現像ユニット。
【請求項７】
内部周方向に固定配置された複数の磁極を備え、かつ、表面に回転可能なスリーブを備えて構成される現像ローラであって、前記磁極の磁力及び前記スリーブの回転動作により磁気ブラシを形成し、形成された磁気ブラシを対向配置された感光体ドラム上に摺擦させてトナー像を形成する現像ローラと、当該現像ローラに対向配置される感光体ドラムと、を備えた画像形成装置において、
前記現像ローラは、
前記感光体ドラムと最近接する位置から前記感光体ドラムの回転方向上流側に向かって１０°以上の範囲で前記現像ローラ上の現像剤量が増加し、
前記感光体ドラムと最近接する位置から前記感光体ドラムの回転方向下流側に向かって１０°以上の範囲で前記現像ローラ上の現像剤量が減少し、かつ、５°以上の範囲での減少率が２０％以上となるように構成されている画像形成装置。
【請求項８】
前記現像ローラの内部周方向に固定配置された複数の磁極のうち、前記感光体ドラムに最近接する位置の磁極の磁力線が及ぶ範囲に配置され、かつ、前記感光体ドラムの回転方向上流側に配置される磁性部材を更に備え、
前記現像ローラ又は前記磁性部材は、
前記感光体ドラムと最近接する位置から前記感光体ドラムの回転方向上流側に向かって１０°以上の範囲で前記現像ローラ上の現像剤量が増加し、
前記感光体ドラムと最近接する位置から前記感光体ドラムの回転方向下流側に向かって１０°以上の範囲で前記現像ローラ上の現像剤量が減少し、かつ、５°以上の範囲での減少率が２０％以上となるように構成されている請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記感光体ドラムの内部に固定配置される磁極を更に備え、
前記現像ローラ又は前記感光体ドラムの内部に固定配置される磁極は、
前記感光体ドラムと最近接する位置から前記感光体ドラムの回転方向上流側に向かって１０°以上の範囲で前記現像ローラ上の現像剤量が増加し、
前記感光体ドラムと最近接する位置から前記感光体ドラムの回転方向下流側に向かって１０°以上の範囲で前記現像ローラ上の現像剤量が減少し、かつ、５°以上の範囲での減少率が２０％以上となるように構成されている請求項７又は８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、現像装置、現像ユニット及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置の構成部品の一つに現像装置がある。
現像装置は一般に、現像剤供給部、現像ローラ、現像剤規制部、現像剤回収部等を備えて構成される。
【０００３】
現像装置の上記構成部品のうち、現像ローラは、現像剤を担持して磁気ブラシを形成し、これを像担持体（例えば、感光体ドラム）に摺擦させて像担持体上にトナー像を形成する。現像ローラは実際にトナー像を形成する点で特に重要な構成部品であり、現像ローラの構成及び動作は画質に大きく影響する。
現像ローラ及び現像ローラ周辺の構成及び動作については、下記に示すいくつかの従来技術がある。
【０００４】
特許文献１によれば、内部に複数の磁極を備えて構成される現像ローラと、この現像ローラと最近接する位置の内部に磁極を備えて構成される像担持体と、からなる画像形成装置が開示されている。像担持体の内部に磁極を設ける構成とすることで、磁性トナーの混色防止を図っている（特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献２によれば、内部に複数の磁極を備えて構成される現像ローラと、この現像ローラに担持される現像剤量を規制して、磁気ブラシの穂高を整える規制部と、からなる画像形成装置が開示されている。規制部により磁気ブラシの穂高が整えられることで、濃度ムラやガサツキの防止を図っている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−２７５４６号公報
【特許文献２】特開２００２−１１６６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１及び特許文献２の画像形成装置では、現像領域における磁気ブラシの摺擦状態を考慮した構成とはなっておらず、画質不良が生じる場合がある。ここでいう現像領域とは、磁気ブラシが像担持体と摺擦し始める位置から、磁気ブラシが像担持体と摺擦し終わる位置までの間を含む所定範囲の領域をいう。
つまり、特許文献１及び特許文献２の画像形成装置は、磁気ブラシの穂高を整えた後の現像領域における摺擦状態（現像剤量の分布）を考慮した構成とはなっていない。
【０００８】
また、従来、現像領域における現像剤量の分布を正確に測定する手段がないため、そもそも磁気ブラシの摺擦状態を考慮することができない問題があった。
【０００９】
本発明の課題は、現像領域における現像剤量の分布を正確に測定し、測定された結果に基づいて、現像領域における磁気ブラシの摺擦状態を規制し得る現像装置、現像ユニット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】
【００１０】
本発明によれば、内部周方向に固定配置された複数の磁極を備え、かつ、表面に回転可能なスリーブを備えて構成される現像ローラであって、前記磁極の磁力及び前記スリーブの回転動作により磁気ブラシを形成し、形成された磁気ブラシを対向配置された感光体ドラム上に摺擦させてトナー像を形成する現像ローラ、を備えた現像装置において、
前記現像ローラは、
前記感光体ドラムと最近接する位置から前記感光体ドラムの回転方向上流側に向かって１０°以上の範囲で前記現像ローラ上の現像剤量が増加し、
前記感光体ドラムと最近接する位置から前記感光体ドラムの回転方向下流側に向かって１０°以上の範囲で前記現像ローラ上の現像剤量が減少し、かつ、５°以上の範囲での減少率が２０％以上となるように構成されている現像装置が提供される。
【００１１】
また、本発明によれば、内部周方向に固定配置された複数の磁極を備え、かつ、表面に回転可能なスリーブを備えて構成される現像ローラであって、前記磁極の磁力及び前記スリーブの回転動作により磁気ブラシを形成し、形成された磁気ブラシを対向配置された感光体ドラム上に摺擦させてトナー像を形成する現像ローラと、当該現像ローラに対向配置される感光体ドラムと、を備えた現像ユニットにおいて、
前記現像ローラは、
前記感光体ドラムと最近接する位置から前記感光体ドラムの回転方向上流側に向かって１０°以上の範囲で前記現像ローラ上の現像剤量が増加し、
前記感光体ドラムと最近接する位置から前記感光体ドラムの回転方向下流側に向かって１０°以上の範囲で前記現像ローラ上の現像剤量が減少し、かつ、５°以上の範囲での減少率が２０％以上となるように構成されている現像ユニットが提供される。
【００１２】
また、本発明によれば、内部周方向に固定配置された複数の磁極を備え、かつ、表面に回転可能なスリーブを備えて構成される現像ローラであって、前記磁極の磁力及び前記スリーブの回転動作により磁気ブラシを形成し、形成された磁気ブラシを対向配置された感光体ドラム上に摺擦させてトナー像を形成する現像ローラと、当該現像ローラに対向配置される感光体ドラムと、を備えた画像形成装置において、
前記現像ローラは、
前記感光体ドラムと最近接する位置から前記感光体ドラムの回転方向上流側に向かって１０°以上の範囲で前記現像ローラ上の現像剤量が増加し、
前記感光体ドラムと最近接する位置から前記感光体ドラムの回転方向下流側に向かって１０°以上の範囲で前記現像ローラ上の現像剤量が減少し、かつ、５°以上の範囲での減少率が２０％以上となるように構成されている画像形成装置が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、現像領域における現像剤量の分布を正確に測定し、測定された結果に基づいて、現像領域における磁気ブラシの摺擦状態を規制することができる。現像領域における磁気ブラシの摺擦状態を規制することで、画質不良の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】画像形成装置の全体構成図である。
【図２】現像装置の構成図である。
【図３】現像ローラの構成を示す図である。
【図４】現像剤量の分布測定装置の構成を示す図である。
【図５】現像剤量の分布結果を示す図である。
【図６】磁気ブラシの接触開始角度を示す図である。
【図７】ハーフトーン均一性の評価結果を示す図である。
【図８】パッチ後端欠けの評価結果を示す図である。
【図９】キャリア付着の評価結果を示す図である。
【図１０】磁性板を設けた場合の現像ローラ及びその周辺の構成を示す図である。
【図１１】磁性板を設けた場合と設けない場合の磁力線の比較図である。
【図１２】感光体ドラムの内部に磁極を設けた場合の周辺の構成を示す図である。
【図１３】感光体ドラム内部に磁極を設けた場合と設けない場合の磁力線の比較図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本実施形態における現像装置及び画像形成装置の構成及び動作について、図面を用いて詳細に説明する。なお、本発明は、本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態ではカラーの画像形成装置を例に挙げて説明しているが、モノクロの画像形成装置によっても本発明を実現することは可能である。
【００１６】
図１に、画像形成装置１００の全体構成を示す。
画像形成装置１００は、自動原稿搬送部１０、スキャナ部２０、画像形成部３０、給紙部４０を備えて構成される。
【００１７】
自動原稿搬送部１０は、原稿載置トレイに置かれた原稿を一枚ずつ所定の搬送路に搬送する。
スキャナ部２０は、搬送される原稿に光源を照射し、原稿から反射された反射光を受光する。スキャナ部２０は、受光した光信号を電気信号（画像データ）に変換し、変換された画像データを画像形成部３０に出力する。
【００１８】
画像形成部３０は、イエロー作像部Ｙ、マゼンダ作像部Ｍ、シアン作像部Ｃ、ブラック作像部Ｋ等を備えて構成される。なお、ＹＭＣＫの各作像部は、転写ベルトＢに沿って配置される。
【００１９】
イエロー作像部Ｙは、感光体ドラム３１Ｙ、帯電装置３２Ｙ、露光装置３３Ｙ、現像装置３４Ｙ、転写ローラ３５Ｙ、クリーニング装置３６Ｙ等を備えて構成される。
【００２０】
イエロー作像部Ｙは、スキャナ部２０から出力された画像データを入力し、入力された画像データに基づいて、帯電装置３２Ｙ及び露光装置３３Ｙにより静電潜像を感光体ドラム３１Ｙ上に形成する。
【００２１】
イエロー作像部Ｙは、形成された静電潜像に基づいて、現像装置３４Ｙによりトナー像を感光体ドラム３１Ｙ上に形成する。
現像装置３４Ｙについての詳細な説明は、図２等によって後述する。
【００２２】
イエロー作像部Ｙは、形成されたトナー像を転写ローラ３５Ｙにより転写ベルトＢに転写する（一次転写）。
イエロー作像部Ｙは、一次転写後に感光体ドラム３１Ｙ上に残留する残留トナーをクリーニング装置３６Ｙにより除去する。
【００２３】
マゼンダ作像部Ｍ、シアン作像部Ｃ、ブラック作像部Ｋは、イエロー作像部Ｙと同様の構成及び動作を行うため、ここでの説明は省略する。
【００２４】
ＹＭＣＫの各色のトナー像が転写された転写ベルトＢは、給紙部４０から搬送されてくる用紙にトナー像を転写する（二次転写）。
【００２５】
定着装置３７は、二次転写されたトナー像を用紙に定着させる。トナー像が定着された用紙は、画像形成装置１００の機外に排出される。
【００２６】
給紙部４０は、複数のトレイを備えて構成され、各トレイには種類の異なる用紙を収容することができる。
給紙部４０は、所定の搬送路を介して、用紙を画像形成部３０に給紙する。
【００２７】
図２に、現像装置３４Ｙの構成を示す。
現像装置３４Ｙは、攪拌部１Ｙ、供給部２Ｙ、規制部３Ｙ、現像ローラ４Ｙ等を備えて構成される。
【００２８】
攪拌部１Ｙは、羽根形状のらせん状スクリューを備えて構成され、非磁性トナーと磁性キャリアとをスクリューにより一定の比率で攪拌して２成分現像剤を生成する。
攪拌部１Ｙの外径φは、φ＝２０ｍｍであり、画像形成時のスクリューの回転数は２００ｒｐｍである。
【００２９】
供給部２Ｙは、羽根形状のらせん状スクリューを備えて構成され、攪拌部１Ｙから現像剤を受け取り、スクリューにより現像ローラ４Ｙに現像剤を供給する。
供給部２Ｙの外径φ及びスクリューの回転数は、攪拌部１Ｙと同様、φ＝２０ｍｍ、回転数＝２００ｒｐｍである。
【００３０】
規制部３Ｙは、現像ローラ４Ｙにより担持された現像剤の量を現像領域に進入する手前で規制する。規制部３Ｙにより、現像領域に進入する現像剤量は常時一定となる。
【００３１】
現像領域とは、現像ローラ４Ｙに担持されている現像剤が磁気ブラシを形成し始める位置から、形成された磁気ブラシが感光体ドラム３１Ｙと摺擦し、摺擦し終わるまでの位置を含む領域をいう。
【００３２】
現像ローラ４Ｙは、内部に複数の磁極を備えて構成され、複数の磁極は固定配置される。また、現像ローラ４Ｙは、表面に回転可能なスリーブ５Ｙを備えて構成される。
現像ローラ４Ｙの外径φは、スリーブ５Ｙを含めてφ＝２５ｍｍであり、現像ローラ４Ｙは、図２においては反時計回りに回転する。画像形成時のスリーブ５Ｙの回転数は、３００ｒｐｍである。
【００３３】
図３に、現像ローラ４Ｙの構成を示す。
現像ローラ４Ｙは、上述したように、内部に複数の磁極を備えて構成され、また表面にはスリーブ５Ｙを備えて構成される。なお、本実施形態によれば、現像ローラ４Ｙは内部に５極（Ｓ１、Ｓ２、Ｎ１〜Ｎ３）を備えて構成される。
【００３４】
磁極（Ｓ１、Ｓ２、Ｎ１〜Ｎ３）は、扇形状であり、現像ローラ４Ｙの軸に沿って張り合わされる。
本実施形態における磁極（Ｓ１、Ｓ２、Ｎ１〜Ｎ３）の磁束密度ｍＴは、下記表１の通りである。また、磁極Ｓ１と磁極Ｎ１との角度は６５°、磁極Ｓ２と磁極Ｎ１との角度は５５°、磁極Ｎ２と磁極Ｎ３との角度は１２０°である。
【表１】
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【００３５】
磁極Ｓ１は、供給部２Ｙから現像剤を引き寄せる。これにより、現像ローラ４Ｙは現像剤を担持する。担持された現像剤は、スリーブ５Ｙの回転動作によって磁極Ｎ１の位置に移動する。
【００３６】
磁極Ｎ１は、感光体ドラム３１Ｙに略最近接した位置に配置されており、反発磁界により、現像ローラ４Ｙが担持している現像剤で磁気ブラシを形成する。形成された磁気ブラシは、感光体ドラム３１Ｙと摺擦する。これにより、トナーが感光体ドラム３１Ｙに転移する。
【００３７】
磁極Ｓ２は、形成された磁気ブラシ（現像剤）をスリーブ５Ｙの回転動作とともに引き寄せる。
磁極Ｎ２、Ｎ３は、磁極Ｓ２の位置に移動した現像剤をスリーブ５Ｙの回転動作とともに更に引き寄せ、反発磁界により現像剤を現像ローラ４Ｙから剥離する。
剥離された現像剤は、供給部２Ｙにより回収される。
【００３８】
ここで、上記述べてきた現像領域における現像剤の移動、特に、現像領域における磁気ブラシの摺擦状態は画質に大きく影響する。磁気ブラシの摺擦状態が好ましくない場合、「キャリア付着」又は「パッチ後端欠け」が生じ、「ハーフトーン均一性」が低下する等、画質不良が生じる。
【００３９】
キャリア付着は、現像ローラ４Ｙに担持されていたキャリアがスリーブ５Ｙの回転動作や電界の作用によって感光体ドラム３１Ｙに飛翔することをいう。キャリア付着は、現像ローラ４Ｙの磁極の磁気吸引力が弱い場合に生じる。よって、キャリア付着を防止するためにはキャリアが飛翔しない程度に、磁極の磁気吸引力を大きくすることが必要となる。
【００４０】
パッチ後端欠けは、パッチ画像の後端が欠けることをいう。パッチ後端欠けは、感光体ドラム３１Ｙが磁気ブラシと摺擦し終わる際に切れが悪い場合、磁気ブラシがパッチ後端のトナーを掻き取ることによって生じる。よって、パッチ後端欠けを防止するためには、磁気ブラシと感光体ドラム３１Ｙとが摺擦し終わる位置での現像剤量を急激に減らすこと、つまり、磁気吸引力を急激に小さくすることが必要となる。
【００４１】
ハーフトーン均一性の低下は、磁気ブラシが感光体ドラム３１Ｙと摺擦する際の摺擦力が一定でない場合、感光体ドラム３１Ｙに転移したトナーが磁気ブラシにより乱されることで生じる。よって、ハーフトーン均一性を確保するためには、磁気ブラシが感光体ドラム３１Ｙに摺擦し始める位置で現像剤量を増やして摺擦力を相対的に大きくし、現像ローラ４Ｙと感光体ドラム３１Ｙとの曲率の影響で両者の距離が小さくなるに連れて、現像剤量を減らして摺擦力を相対的に小さくすることで、摺擦力を一定とすることが必要となる。つまり、磁気ブラシの摺擦開始時は磁気吸引力を大きくし、次第に小さくすることが必要となる。
【００４２】
なお、磁気吸引力とは、現像ローラ４Ｙが現像剤を担持する保持力であって、磁極の法線方向の磁束密度とその勾配、換言すると接線方向の磁束密度、の和によって決定される力である。磁気吸引力の高い所は現像剤が溜まりゆっくりと移動し、低い所は素早く移動する。
【００４３】
上記キャリア付着、パッチ後端欠け、ハーフトーン均一性の何れか又は全てを考慮した場合、現像領域における現像剤量を以下の分布とすることが望ましい。
（１）感光体ドラム３１Ｙが磁気ブラシと摺擦し始める際の磁気ブラシの現像剤量を相対的に多くすること。
（２）感光体ドラム３１Ｙが磁気ブラシと摺擦し始めてから摺擦し終わるまでの摺擦中の磁気ブラシの現像剤量を上記（１）から次第に減少させること。
（３）感光体ドラム３１Ｙが磁気ブラシと摺擦し終わる際の磁気ブラシの現像剤量を急激に少なくすること。
【００４４】
図４を参照して、現像領域における現像剤量の分布を測定する測定装置及び方法について説明する。
なお、従来は、現像領域における現像剤量の測定方法として、現像領域に粘着テープを貼り、これに現像剤を付着させた後、現像剤量（単位面積辺りの現像剤の重さ）ｇ／ｍ２を算出していた。しかし、この測定方法では、粘着テープの面積がある程度の大きさであることから、現像領域における現像剤量の分布を精密に算出することはできない。
本実施形態によれば、従来よりも微少領域の現像剤量を測定できるため、現像領域における現像剤量の分布を精密に算出することができる。
【００４５】
まず、分布測定装置Ｄについて説明する。
分布測定装置Ｄは、ポンプＰ、ホースＨ、セルＳ、基準フレームＳＦを備えて構成される。
【００４６】
ポンプＰは、吸引機構を備えて構成され、現像ローラ４Ｙに担持されている現像剤を吸引する。
ホースＨは、ポンプＰとセルＳとを接続する。
セルＳは、ポンプＰの吸引動作によって吸引された現像剤を捕集フィルタＦにより捕集する。
基準フレームＳＦは、１ｍｍ×５０ｍｍのフレームで構成され、フレーム内の現像剤のみを捕集するために用いられる。
【００４７】
次に、分布測定方法について説明する。
基準フレームＳＦを現像ローラ４Ｙの現像領域の所定位置に押し当て、基準フレームＳＦに囲まれた内部の現像剤をポンプＰ、ホースＨ、及びセルＳにより吸引する。これにより、セルＳの捕集フィルタＦに現像剤が溜まる。溜まった現像剤の重さを測定することで、押し当て位置での単位面積辺りの現像剤量ｇ／ｍ２を算出することができる。
【００４８】
基準フレームＳＦの押し当て位置を順次変え、上記と同様に現像剤量を測定し、単位面積辺りの現像剤量を算出する。現像領域の全てについて算出することにより、現像領域における現像剤の分布を算出することができる。
【００４９】
図５に、測定した現像剤量の分布を示す。
縦軸は、現像ローラ４Ｙ上の現像剤量を示す。
横軸は、現像ローラ４Ｙの角度を示す。ここでいう現像ローラ４Ｙの角度とは、現像ローラ４Ｙの中心と感光体ドラム３１Ｙの中心とを結んだ線を基準線とし、この基準線との間の角度をいう。また、基準線上を０°とし、感光体ドラム３１Ｙの回転方向上流側をマイナス、下流側をプラスとする。
【００５０】
図５に示す表によれば、感光体ドラム３１Ｙの回転方向上流側（現像ローラ４Ｙの角度がマイナス）では、現像ローラ４Ｙの角度の絶対値が大きくなるに連れて、現像ローラ４Ｙ上の現像剤量は増加している。
【００５１】
また、感光体ドラム３１Ｙの回転方向下流側（現像ローラ４Ｙの角度がプラス）では、現像ローラ４Ｙの角度の絶対値が小さくなるに連れて、現像ローラ４Ｙ上の現像剤量は減少している。
【００５２】
図５に示すような分布である場合、すなわち、（１）感光体ドラム３１Ｙが磁気ブラシと摺擦し始める際、磁気ブラシの現像剤量は相対的に多く、（２）感光体ドラム３１Ｙが磁気ブラシと摺擦し始めてから摺擦し終わるまでの摺擦中、磁気ブラシの現像剤量は上記（１）よりも次第に減少し、（３）感光体ドラム３１Ｙが磁気ブラシと摺擦し終わる際、磁気ブラシの現像剤量急激に少なくした場合、キャリア付着及びパッチ後端欠けを防止でき、ハーフトーン均一性を確保することができる。
【００５３】
上記（１）の更に詳細な条件について言及すると、感光体ドラム３１Ｙの回転方向上流側に向かって、現像ローラ４Ｙの角度の絶対値が１０°以上の範囲で（例えば、０°〜−１０°、又は０°〜−１５°）、現像ローラ４Ｙ上の現像剤量が増加する場合、ハーフトーン均一性を確保することができる。
以下、図６及び図７を参照して、上記「１０°」の根拠について説明する。
【００５４】
図６に、磁気ブラシの接触開始角度を示す。
感光体ドラム３１Ｙ及び現像ローラ４Ｙの外径が異なる場合、磁気ブラシの接触開始角度も異なる。感光体ドラム３１Ｙ及び現像ローラ４Ｙの外径は、一般的、常識的な大きさの範囲内とし、これを種々組み合わせた際の磁気ブラシの接触開始角度を測定した。
なお、感光体ドラム３１Ｙと現像ローラ４Ｙとの間の距離は、現像性が低下せず、かつ、画像不良が生じない程度の距離にした。
【００５５】
図６に示すように、感光体ドラム３１Ｙ及び現像ローラ４Ｙの外径を種々組み合わせて磁気ブラシの接触開始角度を測定したところ、感光体ドラム３１Ｙの外径が大きく、かつ、現像ローラ４Ｙの外径が小さい組み合わせの場合、磁気ブラシの接触開始角度の絶対値は大きくなった。
感光体ドラム３１Ｙの外径が１２０ｍｍ、現像ローラ４Ｙの外径が１０ｍｍの場合で磁気ブラシの接触開始角度は−１０°となり、絶対値が最大となった。
【００５６】
図７に、ハーフトーン均一性の評価結果を示す。
ハーフトーン均一性の評価は目視評価で行い、〇は均一性が良好であり、△又は×は均一性が良好でないとした。△と×とは不均一の程度によって区別した。
【００５７】
図７に示すように、ハーフトーン均一性は、下記の関係を満たす場合に良好であった。
（磁気ブラシの接触開始角度の絶対値）≦（現像ローラ４Ｙ上の現像剤量が感光体ドラム３１Ｙの回転方向上流側に向けて増加する角度範囲の絶対値）
【００５８】
この結果の理由としては、感光体ドラム３１Ｙ上の潜像が現像領域に最初に到達した時点で現像剤量を多くしておき、感光体ドラム３１Ｙと現像ローラ４Ｙとの曲率の影響で両者の距離が小さくなるに連れて現像剤量を減らすことにより、磁気ブラシの摺擦力を増加させないように設定でき、現像されたトナーが磁気ブラシによって乱されることがなくなったためである。
【００５９】
以上、図６、図７より、磁気ブラシの接触開始角度の絶対値は最大で１０°（−１０°、図６参照）であり、これよりも絶対値が大きい角度範囲で現像剤が増加していれば、ハーフトーン均一性が確保されることになる（図７参照）。つまり、既述したが、感光体ドラム３１Ｙの回転方向上流側に向かって、現像ローラ４Ｙの角度の絶対値が１０°以上の範囲で現像ローラ４Ｙ上の現像剤量が増加していれば（例えば、０°〜−１０°、又は０°〜−１５°）、ハーフトーン均一性を確保することができると言える。
【００６０】
また、上記（２）及び（３）の更に詳細な条件について言及すると、感光体ドラム３１Ｙの回転方向下流側に向かって、現像ローラ４Ｙの角度が１０°以上の範囲で（例えば、０°〜１０°、又は０°〜１５°）、現像ローラ４Ｙ上の現像剤量が減少する場合、パッチ後端欠けを防止することができる。
また、感光体ドラム３１Ｙの回転方向下流側に向かって、現像ローラ４Ｙの角度が５°以上の範囲で（例えば、０°〜５°、又は０°〜１０°）、現像ローラ４Ｙ上の現像剤量の減少率が２０％以上となる場合、キャリア付着を防止することができる。
【００６１】
図８に、パッチ後端欠けの評価結果を示す。
感光体ドラム３１Ｙの回転方向下流側に向かって、現像ローラ４Ｙの角度が０°〜１１°の範囲でのパッチ後端欠けについて評価した。
パッチ後端欠けの評価は目視評価で行い、〇はパッチ後端欠けなし、△又は×はパッチ後端欠けありとした。△と×とは後端欠けの程度によって区別した。
【００６２】
図８に示すように、パッチ後端欠けは、感光体ドラム３１Ｙの回転方向下流側に向かって減少する角度範囲が１０°以上である場合に良好となる。つまり、パッチ後端欠けしなくなる。
この結果の理由としては、パッチ後端欠けは磁気ブラシが感光体ドラム３１Ｙの回転方向下流側でパッチ後端のトナーを掻きとるため発生するものであり、感光体ドラム３１Ｙの回転方向下流側での現像剤量を低下させることで解消することができるからである。
【００６３】
図９に、キャリア付着の評価結果を示す。
感光体ドラム３１Ｙの回転方向下流側に向かって、現像ローラ４Ｙの角度が０°〜１１°の範囲でのキャリア付着の有無について評価した。
キャリア付着の評価は目視評価で行い、〇はキャリア付着なし、△又は×はキャリア付着ありとした。△と×とはキャリア付着の程度によって区別した。
【００６４】
図９に示すように、キャリア付着は、感光体ドラム３１Ｙの回転方向下流側に向かって減少する角度範囲が６°以下である場合に良好となる。つまり、キャリア付着が無くなる。
この結果の理由としては、現像剤量を低下させるために磁気的な拘束力を弱くするとキャリア付着が生じることになるが、広範囲で磁気的な拘束力を弱くしなければ、キャリアは感光体ドラム３１Ｙに飛翔しないからである。
【００６５】
また、キャリア付着は、現像剤の減少率が２０％以上で５°以上の角度範囲を急激に減少させることで良好となる。
この結果の理由としては、ある範囲以上の磁気的な拘束力を急激に弱くすれば磁気ブラシが感光体ドラム３１Ｙから十分に遠ざかるためである。
【００６６】
以上、図８、図９より、感光体ドラム３１Ｙの回転方向下流側に向かって現像剤量が減少する角度範囲が１０°以上であって、５°以上の角度範囲における現像剤の減少率が２０％以上である場合、パッチ後端欠け及びキャリア付着を防止することができる。
【００６７】
以上、図６〜図９より、現像領域における現像剤量の分布は、上記説明してきたように規制すれば、「キャリア付着」及び「パッチ後端欠け」を防止でき、「ハーフトーン均一性」の低下を防止することができる。
【００６８】
現像領域における現像剤量の分布は、現像ローラ４Ｙの磁極（Ｓ１、Ｓ２、Ｎ１〜Ｎ３）の配置によって規制することができる。しかし、磁極配置設計によって現像剤量の分布をある程度規制することは可能であるが、磁極配置は現像装置の機械的構成の制約を受けるため自由度が小さい。
【００６９】
例えば、磁極Ｓ１は規制部３Ｙの対向位置に配置することで現像ローラ４Ｙ（スリーブ５Ｙ）に形成される現像剤層の厚さの制御を高める役割を果たしている。そのため、磁極の位置を移動することはできない。
【００７０】
以上より、磁極配置の設計のみで図５に示すような分布とすることができない場合がある。そこで、磁極の磁力線を現像ローラ４Ｙの外部から制御する手段について、以下説明する。
【００７１】
図１０に、磁性板６Ｙを設けた場合の現像ローラ４Ｙ及びその周辺の構成を示す。
磁性板６Ｙは、磁極Ｎ１の磁力線が及ぶ範囲内であって、感光体ドラム３１Ｙの回転方向上流側に配置される。
その他の構成は、図３に示した構成と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００７２】
図１１に、磁性板６Ｙを設けた場合と設けない場合の磁力線の比較図を示す。
磁性板６Ｙを設けた場合、磁極Ｎ１の磁力線は磁性板６Ｙに引き寄せられ、感光体ドラム３１Ｙの回転方向上流側では磁束密度が密になる。この結果、感光体ドラム３１Ｙの回転方向上流側の現像剤量は多くなり、下流側の現像剤量は少なくなる。更に、磁性板６Ｙの配置位置又は強さを変更することで磁束密度を変え、現像剤量を調整することができる。
【００７３】
図１２に、感光体ドラム３１Ｙの内部に磁極Ｎ１１を設けた場合の現像ローラ４Ｙ及びその周辺の構成を示す。
磁極Ｎ１１は、現像ローラ４Ｙの磁極Ｎ１と同極性の磁極であって、感光体ドラム３１Ｙの内部に配置される。本実施形態では、図示するように、磁極Ｎ１１は感光体ドラム３１Ｙの回転方向下流側に８°となる位置に配置される。
磁極Ｎ１１の配置位置は、磁極Ｎ１から放出される磁力線を急激に磁極Ｓ１に倒すような配置位置であることが望ましく、３≦Ｒ・Ｓｉｎθ≦１０、を満たす位置であることが好ましいことを実験上確認した。
【００７４】
図１３に、磁極Ｎ１１を設けた場合と設けない場合の磁力線の比較図を示す。
磁極Ｎ１１を設けた場合、磁極Ｎ１の磁力線は磁極Ｎ１１と反発するため急激に磁極Ｓ１側に倒れる。この結果、感光体ドラム３１Ｙの回転方向下流側の現像剤量は少なくなる。更に、磁極Ｎ１１の配置位置又は強さを変更することで磁力線の倒れ方を変え、現像剤量の変化率を制御することができる。
【００７５】
以上のように、本実施形態によれば、現像領域における現像剤量を正確に測定し、測定された結果に基づいて、現像ローラ４Ｙの内部に磁極を配置することができる。具体的には、感光体ドラム３１Ｙの回転方向上流側に向かって１０°以上の範囲で現像ローラ４Ｙ上の現像剤量が増加し、感光体ドラム３１Ｙの回転方向下流側に向かって１０°以上の範囲で現像ローラ４Ｙ上の現像剤量が減少し、かつ、５°以上の範囲での減少率が２０％であるように、現像ローラ４Ｙの内部に磁極を配置することができる。このようにして磁極を配置し、現像領域における現像剤量を規制することで、画質不良を防止することができる。
【００７６】
また、現像領域において、外付けの磁性板６Ｙを備えた構成とし、現像ローラ４Ｙの内部磁極と磁性板６Ｙとを用いて、上記した現像領域における現像剤の規制を行うとしてもよい。
【００７７】
また、感光体ドラム３１Ｙの内部に磁極Ｎ１１を備えた構成とし、現像ローラ４Ｙの内部磁極と感光体ドラム３１Ｙの内部磁極Ｎ１１とを用いて、上記した現像領域における現像剤の規制を行うとしてもよい。
【００７８】
感光体ドラム３１Ｙの内部に備える磁極Ｎ１１は、現像ローラ４Ｙの磁極Ｎ１から放出される磁力線を磁極Ｓ１側に急激に倒すように配置することが望ましく、磁極Ｎ１１の配置位置は、３≦Ｒ・Ｓｉｎθ≦１０、を満たすことが望ましい。
【符号の説明】
【００７９】
１００  画像形成装置
１０    自動原稿搬送部
２０    スキャナ部
３０    画像形成部
３１Ｙ  感光体ドラム
３２Ｙ  帯電装置
３３Ｙ  露光装置
３４Ｙ  現像装置
１Ｙ    攪拌部
２Ｙ    供給部
３Ｙ    規制部
４Ｙ    現像ローラ
５Ｙ    スリーブ
３５Ｙ  転写ローラ
３６Ｙ  クリーニング装置
３７    定着装置
４０    給紙部
【図１】
2011048242.tif 000004
【図２】
2011048242.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2011048242.tif 000009
【図７】
2011048242.tif 000010
【図８】
2011048242.tif 000011
【図９】
2011048242.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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