(57)【要約】【課題】トナーの尾引き現象や飛び散り現象を抑制し、さらにトナー劣化を防止して、長期にわたって高品質なトナー像を形成する。【解決手段】上現像スリーブ３０と感光ドラム１との距離を上Ｓ−Ｄｇａｐ、下現像スリーブ３１と感光ドラム１との距離を下Ｓ−Ｄｇａｐ、上現像スリーブ３０と下現像スリーブ３１との距離をＳ−Ｓｇａｐとし、さらに上Ｓ−Ｄｇａｐと下Ｓ−Ｄｇａｐとのうちの大きい方をｍａｘ（上Ｓ−Ｄｇａｐ、下Ｓ−Ｄｇａｐ）としたときに、ｍａｘ（上Ｓ−Ｄｇａｐ、下Ｓ−Ｄｇａｐ）×５≧Ｓ−Ｓｇａｐ、が成り立ち、かつＳ−Ｓｇａｐ近傍の磁束密度の絶対値について、上現像スリーブ３０を下現像スリーブ３１よりも大きくして、下現像スリーブ３１上のトナーがＳ−Ｓｇａｐ近傍で上現像スリーブ３０上に移動するようにした。【選択図】      図２
2004205886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動される像担持体表面に形成された静電潜像を、一成分磁性現像剤であるトナーによって現像する現像装置において、
前記トナーを収納するとともに前記像担持体表面に対向する位置に開口部を有する現像容器と、
前記開口部における前記像担持体表面の移動方向上流側に配置されるとともに、トナーを担持した表面が前記像担持体表面に対して順方向に移動することによりトナーを搬送して前記静電潜像に付着させる第１の現像スリーブと、
前記開口部における前記像担持体表面の移動方向下流側に配置されるとともに、トナーを担持した表面が前記像担持体表面に対して逆方向に移動することによりトナーを搬送して前記静電潜像に付着させる第２の現像スリーブと、
前記現像容器内のトナーを前記第１，第２の現像スリーブに供給する搬送手段と、を備え、
前記搬送手段によって前記第１，第２の現像スリーブに供給されるトナーのトナー供給量について、
前記第１の現像スリーブに対するトナー供給量が、前記第２の現像スリーブに対するトナー供給量よりも多い、
ことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記第２の現像スリーブ上の、前記像担持体表面に対向する部分の単位面積当たりのトナー量が、前記第１の現像スリーブ上の、前記像担持体表面に対向する部分の単位面積当たりのトナー量よりも少なくなるようにした、
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，第２の現像スリーブがマグネットを内包し、前記第１の現像スリーブと前記第２の現像スリーブとの距離をＳ−Ｓｇａｐとしたときに、
前記Ｓ−Ｓｇａｐ近傍の前記第１，第２の現像スリーブの磁束密度の絶対値について、
前記第１の現像スリーブの絶対値が前記第２の現像スリーブの絶対値よりも大きくなるようにして、前記第２の現像スリーブ上のトナーが、前記Ｓ−Ｓｇａｐ近傍において前記第１の現像スリーブ上に移動するようにした、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記Ｓ−Ｓｇａｐを通過後の前記第２の現像スリーブ上の単位面積当たりのトナーコート量が、前記Ｓ−Ｓｇａｐを通過前の前記第２の現像スリーブ上の単位面積当たりのトナーコート量の７０％以下となるようにした、
ことを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
【請求項５】
前記現像容器の内側を前記第１の現像スリーブ側の第１室と前記第２の現像スリーブ側の第２室とに区画する仕切り部材を有し、前記第１室に前記搬送手段を配置した、
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項６】
前記仕切り部材の端部を前記Ｓ−Ｓｇａｐ近傍まで延設して、前記搬送手段によって供給されるトナーが前記第１の現像スリーブを介することなく前記第２の現像スリーブに供給されることがないようにした、
ことを特徴とする請求項５に記載の現像装置。
【請求項７】
表面に静電潜像が形成される像担持体と、前記静電潜像を一成分磁性現像剤であるトナーによって現像する現像装置とを備えた画像形成装置において、
前記現像装置が、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の現像装置であり、
前記第１の現像スリーブと前記像担持体との距離を上Ｓ−Ｄｇａｐ、前記第２の現像スリーブと前記像担持体との距離を下Ｓ−Ｄｇａｐ、前記第１の現像スリーブと前記第２の現像スリーブとの距離をＳ−Ｓｇａｐとし、さらに前記上Ｓ−Ｄｇａｐと前記下Ｓ−Ｄｇａｐとのうちの大きい方をｍａｘ（上Ｓ−Ｄｇａｐ、下Ｓ−Ｄｇａｐ）としたときに、これらの間に、
ｍａｘ（上Ｓ−Ｄｇａｐ、下Ｓ−Ｄｇａｐ）×５≧Ｓ−Ｓｇａｐ、
が成り立つ、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
前記第１の現像スリーブ上のトナーコート量を規制する第１の規制部材と、前記第２の現像スリーブ上のトナーコート量を規制する第２の規制部材とを備え、
前記第１の現像スリーブと前記第２の現像スリーブのそれぞれの、電界強度・表面性・回転数・前記第１，第２の規制部材との距離・前記マグネットの磁束密度のうちの少なくとも１つを、前記第１，第２の現像スリーブをそれぞれ単独で動作させたときの前記像担持体表面に対するトナー付着量について、前記第１の現像スリーブによるトナー付着量が、前記第２の現像スリーブによるトナー付着量よりも多くなるように、変更する、
ことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ，複写機，ファクシミリ等に使用される現像装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プリンタ，複写機等の画像形成装置の現像装置において、２本の現像スリーブを使用して現像を行うものが知られている。また、現像スリーブの間を現像剤が静電潜像保持面（例えば感光ドラム表面）に向かって移動するように互いに逆方向に回転する２本の現像スリーブを持つものなど、回転方向について指示したものも提案されている（例えば、特許文献１参照）。さらに、２本の現像スリーブの回転方向が同方向のものでは、磁極配置に関する提案もされている（例えば、特許文献２，３参照）。これら複数の現像スリーブを使用した場合、それぞれの現像スリーブ周辺にはトナーが多量に密集することになる。
【０００３】
図４に、従来の現像装置のうち、２本の現像スリーブを互いに逆方向に回転させる現像装置４の縦断面図を示す。現像装置４に補給されるトナーは、トナー補給ローラ２０の回転により現像装置４内の攪拌室４ａに落下し、剥ぎ取り片を有する攪拌部材２１と搬送片を有する攪拌部材２２とによって、攪拌されて現像スリーブ３０，３１側に向けて搬送される。
【０００４】
感光ドラム（電子写真感光体）１の回転方向（矢印Ｒ１方向）に沿っての上流側の上現像スリーブ３０と下流側の下現像スリーブ３１とは、それぞれ感光ドラム１に対向するように配置されている。感光ドラム１は所定のプロセススピードで矢印Ｒ１方向に回転し、この感光ドラム１の回転に対して、上現像スリーブ３０は順方向（矢印Ｒ２方向）に、また下現像スリーブ３１は逆方向（矢印Ｒ３）に回転する。
【０００５】
さらに、上現像スリーブ３０，下現像スリーブ３１に対向するように、磁性を帯びる上規制ブレード３３，下規制ブレード３５が上ステイ３２，下ステイ３４に支持されている。上規制ブレード３３は、上現像スリーブ３０上にコートされるトナーの厚さ（すなわちトナーコート量）を規制すると同時に、トナーに電荷を付与する。同じく、下規制ブレード３５は、下現像スリーブ３１上にコートされるトナーの厚さ（トナーコート量）を規制すると同時に、トナーに電荷を付与する。
【０００６】
【特許文献１】
特公昭６２−４５５５２号公報
【特許文献２】
特許第２８７８３２２号明細書
【特許文献３】
特許第２９７８５５６号明細書
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来技術のように、２本の現像スリーブ３０，３１を互いに逆方向に回転させた場合に、下流側の下現像スリーブ３１のトナー量を増加させると、最終的な出力画像の画像品質が劣化してしまう、という問題が発生した。具体的には、尾引き現象やトナー飛散の発生である。ここで、尾引き現象とは、下現像スリーブ３１上のトナーによる穂立ちがそのまま感光ドラム上に顕像化されて、例えば記録材の移動方向に対して直交する横線の、記録材搬送方向下流側に不快な突起状画像が形成される現象である。また、飛び散り現象とは、画像周りにトナーの飛散が発生する現象である。
【０００８】
これらの現象は、主に、下現像スリーブ３１に現像機能を持たせている、すなわち下現像スリーブ３１によっても感光ドラム１上の静電潜像にトナーを付着させていることが原因である。逆に下現像スリーブ３１には、現像機能を持たせないで、上流側の上現像スリーブ３０によって現像された感光ドラム１上のトナー像を整えるという機能に限定すれば、画質は良化することが明らかになっている。
【０００９】
しかしながら、実際には、下現像スリーブ３１周辺にもトナー量が多く密集し、このため下現像スリーブ３１上のトナーコート量が増加し、画像を整えるという機能以上にトナーを付着させるという機能が強く作用する傾向にあり、画質が劣る要因となっている。さらに下現像スリーブ３１周辺にトナーが集中することによっても、トナー劣化を促進させ、画像劣化が発生しやすくなっている。
【００１０】
図４を参照して、さらに具体的に説明する。同図に示すような現像装置４では、トナーのパッキング状態として、図中の影部Ｔで示すように、上現像スリーブ３０と下現像スリーブ３１の双方とも、トナーが密集する構成となる。重力の関係と、攪拌部材２２との関係から、特に下規制ブレード３５近傍にはトナーが密集する。上現像スリーブ３０周辺と下現像スリーブ３１周辺のトナー量の比率を概略確認するため、トナー領域を二分して重量測定したところ、上側と下側の比率は約４：６となっていた。このため下規制ブレード３５通過後の下現像スリーブ３１上のトナーコート量を多くする作用を引き起こし、下現像スリーブ３１でも上現像スリーブ３０同様にトナーを付着させる効果が増し、上現像スリーブ３０で現像された感光ドラム１上のトナー像を整える効果が薄れる。したがって、尾引き現象や飛び散り現象が悪化している。さらに下現像スリーブ３１近傍でトナーが密集することにより、トナーが摺擦ストレスを受けやすく、トナーが劣化することによっても尾引き現象や飛び散り現象を加速的に悪化させる要因となる。
【００１１】
そこで、本発明は、トナーの尾引き現象や飛び散り現象を抑制し、さらにトナー劣化を防止して、長期にわたって高品質なトナー像を現像することができるようにした現像装置、及びこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、回転駆動される像担持体表面に形成された静電潜像を、一成分磁性現像剤であるトナーによって現像する現像装置において、前記トナーを収納するとともに前記像担持体表面に対向する位置に開口部を有する現像容器と、
前記開口部における前記像担持体表面の移動方向上流側に配置されるとともに、トナーを担持した表面が前記像担持体表面に対して順方向に移動することによりトナーを搬送して前記静電潜像に付着させる第１の現像スリーブと、前記開口部における前記像担持体表面の移動方向下流側に配置されるとともに、トナーを担持した表面が前記像担持体表面に対して逆方向に移動することによりトナーを搬送して前記静電潜像に付着させる第２の現像スリーブと、前記現像容器内のトナーを前記第１，第２の現像スリーブに供給する搬送手段と、を備え、前記搬送手段によって前記第１，第２の現像スリーブに供給されるトナーのトナー供給量について、前記第１の現像スリーブに対するトナー供給量が、前記第２の現像スリーブに対するトナー供給量よりも多い、ことを特徴とする。
【００１３】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の現像装置において、前記第２の現像スリーブ上の、前記像担持体表面に対向する部分の単位面積当たりのトナー量が、前記第１の現像スリーブ上の、前記像担持体表面に対向する部分の単位面積当たりのトナー量よりも少なくなるようにした、ことを特徴とする。
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の現像装置において、前記第１，第２の現像スリーブがマグネットを内包し、前記第１の現像スリーブと前記第２の現像スリーブとの距離をＳ−Ｓｇａｐとしたときに、前記Ｓ−Ｓｇａｐ近傍の前記第１，第２の現像スリーブの磁束密度の絶対値について、前記第１の現像スリーブの絶対値が前記第２の現像スリーブの絶対値よりも大きくなるようにして、前記第２の現像スリーブ上のトナーが、前記Ｓ−Ｓｇａｐ近傍において前記第１の現像スリーブ上に移動するようにした、ことを特徴とする。
【００１５】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の現像装置において、前記Ｓ−Ｓｇａｐを通過後の前記第２の現像スリーブ上の単位面積当たりのトナーコート量が、前記Ｓ−Ｓｇａｐを通過前の前記第２の現像スリーブ上の単位面積当たりのトナーコート量の７０％以下となるようにした、ことを特徴とする。
【００１６】
請求項５に係る発明は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の現像装置において、前記現像容器の内側を前記第１の現像スリーブ側の第１室と前記第２の現像スリーブ側の第２室とに区画する仕切り部材を有し、前記第１室に前記搬送手段を配置した、ことを特徴とする。
【００１７】
請求項６に係る発明は、請求項５に記載の現像装置において、前記仕切り部材の端部を前記Ｓ−Ｓｇａｐ近傍まで延設して、前記搬送手段によって供給されるトナーが前記第１の現像スリーブを介することなく前記第２の現像スリーブに供給されることがないようにした、ことを特徴とする。
【００１８】
請求項７に係る発明は、表面に静電潜像が形成される像担持体と、前記静電潜像を一成分磁性現像剤であるトナーによって現像する現像装置とを備えた画像形成装置において、前記現像装置が、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の現像装置であり、前記第１の現像スリーブと前記像担持体との距離を上Ｓ−Ｄｇａｐ、前記第２の現像スリーブと前記像担持体との距離を下Ｓ−Ｄｇａｐ、前記第１の現像スリーブと前記第２の現像スリーブとの距離をＳ−Ｓｇａｐとし、さらに前記上Ｓ−Ｄｇａｐと前記下Ｓ−Ｄｇａｐとのうちの大きい方をｍａｘ（上Ｓ−Ｄｇａｐ、下Ｓ−Ｄｇａｐ）としたときに、これらの間に、
ｍａｘ（上Ｓ−Ｄｇａｐ、下Ｓ−Ｄｇａｐ）×５≧Ｓ−Ｓｇａｐ、
が成り立つ、ことを特徴とする。
【００１９】
請求項８に係る発明は、請求項７に記載の画像形成装置において、前記第１の現像スリーブ上のトナーコート量を規制する第１の規制部材と、前記第２の現像スリーブ上のトナーコート量を規制する第２の規制部材とを備え、前記第１の現像スリーブと前記第２の現像スリーブのそれぞれの、電界強度・表面性・回転数・前記第１，第２の規制部材との距離・前記マグネットの磁束密度のうちの少なくとも１つを、前記第１，第２の現像スリーブをそれぞれ単独で動作させたときの前記像担持体表面に対するトナー付着量について、前記第１の現像スリーブによるトナー付着量が、前記第２の現像スリーブによるトナー付着量よりも多くなるように、変更する、ことを特徴とする。
【００２０】
〔作用〕
本発明によると、下流側の第２の現像スリーブは、主に、上流側の第１の現像スリーブによって像担持体上に現像されたトナー像を整える機能を持たせることができるので、出力される画像の品質を高く、かつ長く維持することが可能となっている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図面において同一の符号を付したものは、同一の構成又は作用をなすものであり、これらについての重複説明は適宜省略した。
【００２２】
＜実施の形態１＞
図１に、本発明に係る画像形成装置の一例として、実施の形態１に係る画像形成装置を示す。同図に示す画像形成装置は、電子写真方式の画像形成装置（例えば、プリンタ，複写機）であり、同図はその概略構成を示す縦断面図である。
【００２３】
同図に示す画像形成装置は、像担持体として回転ドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という。）１を備えている。感光ドラム１の周囲には、その回転方向（矢印Ｒ１方向）に沿ってほぼ順に、帯電器（帯電手段）２、露光装置（露光手段）３、現像装置（現像手段）４、転写帯電器（転写手段）５、分離帯電器（分離手段）６、クリーニング装置（クリーニング手段）７等が配設されている。また、記録材Ｐ（例えば、紙、透明フィルム）の搬送方向（図１中の左側から右側）に沿っての上流側から順に、給紙カセット８、給送ローラ９、搬送ローラ１０、レジストローラ１１、搬送ベルト１２、定着装置１３、排出ローラ１４、排紙トレイ１５等が配設されている。
【００２４】
以下、感光ドラム１から順に説明する。
【００２５】
感光ドラム１としては、本実施の形態では、直径１０８ｍｍのａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）感光体を使用している。感光ドラム１は、駆動手段（不図示）によって矢印Ｒ１方向に４５０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）で回転駆動される。これにより、毎分、Ａ４サイズの８５枚の記録材Ｐに白黒の画像形成を行える。なお、ａ−Ｓｉ感光体は、ＯＰＣ（有機光半導体）感光体に比べて比誘電率が１０程度と大きいことや帯電電位が比較的低いことにより、潜像電位が十分に取れないという欠点があるが、高耐久で寿命が３００万枚以上あり、高速機に向いているという利点がある。
【００２６】
帯電器２は、感光ドラム１表面に対向するように配置されて、感光ドラム１表面を帯電する。本実施に形態では、コロトロンタイプのコロナ帯電器が使用されている。感光ドラム１表面は、帯電バイアス印加電源（不図示）によって帯電器２に印加される帯電バイアスにより、例えば＋４２０Ｖ（暗部電位：ＶＤ）に一様に帯電される。
【００２７】
露光装置３は、帯電後の感光ドラム１表面に静電潜像を形成する。露光装置３は、画像情報に基づいてレーザ光を発振するポリゴンスキャナ（半導体レーザ）３ａ、ポリゴンモータ３ｂ、このポリゴンモータ３ｂによって高速回転されるポリゴンミラー３ｃ、ｆθレンズ３ｄ、折り返しミラー３ｅ、防塵ガラス３ｆ等を有している。露光装置３は、上述の帯電器２によりＶＤ（＝４２０Ｖ）に一様帯電された感光ドラム１表面を、６００ｄｐｉで露光し、露光部分（明部）の電位ＶＬを例えば＋５０Ｖに減衰させて静電潜像を形成する。なお、レーザ光の波長は６８０ｎｍであり、レーザ光による感光ドラム１表面上でのスポット径は、１画素（＝４２．３μｍ）よりも若干大きくなるように設定されている。
【００２８】
現像装置４は、露光装置３によって感光ドラム１表面に形成された静電潜像を現像する。本実施の形態では、現像装置４は、ブラックの一成分磁性トナー（以下単に「トナー」という。）を使用している。このトナーはポジトナーであり、重量平均粒径が８．０μｍである。現像装置４は、現像バイアス印加電源（不図示）によって現像バイアスが印加されることにより、上述のトナーを感光ドラム１上の暗部に付着させてトナー像として現像する。なお、現像装置４については、後に詳述する。
【００２９】
転写帯電器５は、感光ドラム１上のトナー像を記録材Ｐに転写する。記録材Ｐは、給紙カセット８に収納されていて、給送ローラ９によって給紙され、搬送ローラ１０によって搬送された後、レジストローラ１１によって、感光ドラム１上のトナー像とタイミングを合わせるようにして、感光ドラム１と転写帯電器５との間の転写部に供給される。このとき転写帯電器５には、転写バイアス印加電源（不図示）によって感光ドラム１上のトナー像と逆極性の転写バイアスが印加され、これにより感光ドラム１上のトナー像が記録材Ｐ上に転写される。
【００３０】
分離帯電器６は、分離バイアス印加電源（不図示）によって分離バイアスが印加されることにより、トナー像転写後の記録材Ｐを感光ドラム１表面から分離する。
【００３１】
記録材Ｐ分離後の感光ドラム１は、表面に残ったトナー（転写残トナー）がクリーニング装置７によって除去され、次の画像形成に供される。
【００３２】
一方、感光ドラム１から分離された記録材Ｐは、搬送ベルト１２によって定着装置１３に搬送される。
【００３３】
定着装置１３は、定着ローラ１３ａと加圧ローラ１３ｂとの間の定着ニップ部において、記録材Ｐを加熱・加圧することにより、記録材Ｐ上にトナー像を定着される。
【００３４】
トナー像定着後の記録材Ｐは、排出ローラ１４によって排紙トレイ１５上に排出される。
【００３５】
以上で、１枚の記録材Ｐに対する白黒の画像形成が終了する。
【００３６】
次に、図２に、本発明に係る現像装置の一例として、図１の現像装置４の拡大図を示す。同図は、感光ドラム１の回転中心となる軸（不図示）又は感光ドラム１表面の母線（不図示）に直交する方向の縦断面図である。本実施の形態では、現像剤としては、磁性一成分現像剤（以下適宜「トナー」という。）が使用されている。
【００３７】
同図に示す現像装置４は、現像容器４Ａと、トナー補給ローラ２０と、攪拌部材２１、搬送部材（搬送手段）２２と、上現像スリーブ（第１の現像スリーブ）３０，下現像スリーブ（第２の現像スリーブ）３１と、規制ブレード（第１の規制部材）３３と、規制ブレード（第２の規制部材）３５とを備えている。
【００３８】
現像容器４Ａは、感光ドラム１に対向する部分に開口部４Ｂを有し、またほぼ横方向の仕切り板（仕切り部材）５０によって上側の第１室（攪拌室）４ａと第２室４ｂとに２分割されている。この仕切り板５０の形状は、後述の攪拌部材２１、搬送部材２２の先端の軌跡の一部とほぼ同形の円弧状に形成されている。また、仕切り板５０の先端５０ａは、上現像スリーブ３０よりも後方（図２中の左側）に位置しており、このため後述の搬送部材２２によって上現像スリーブ３０に向けた搬送されたトナーは、その一部が第１室４ａから第２室４ｂに落下するようになっている。
【００３９】
トナー補給ローラ２０は、第１室４ａの上部でかつ攪拌部材２１の上方に回転可能に配設されている。トナー補給ローラ２０は、磁性を有するローラ状の部材によって形成されている。このトナー補給ローラ２０が回転することにより、トナー補給容器（不図示）から現像装置４Ａの第１室４ａの攪拌部材２１が配設されている部分にトナーが補給されるようになっている。
【００４０】
攪拌部材２１は、先端に剥ぎ取り片２１ａを有しており、矢印Ｒ４方向に回転自在に指示されている。攪拌部材２１は、上述のトナー補給ローラ２０によって第１室４ａに落下されたトナーを、矢印Ｒ４方向に回転することにより、攪拌部材２２に向けて搬送する。
【００４１】
攪拌部材２２は、先端に搬送片２２ａを有しており、矢印Ｒ５方向に回転自在に指示されている。攪拌部材２２は、攪拌部材２１によって搬送されてきたトナーを、矢印Ｒ５方向に回転することにより、上現像スリーブ３０に向けて搬送する。
【００４２】
感光ドラム１の回転方向に沿っての上流側に位置する上現像スリーブ３０は、現像容器４Ａの開口部４Ｂのうちの、第１室４ａの開口部５１に配設されている。上現像スリーブ３０は、駆動手段（不図示）によって、感光ドラム１の回転方向（矢印Ｒ１方向）に対して順方向である矢印Ｒ２方向に回転駆動される。ここで、上現像スリーブ３０の回転方向について、順方向とは、感光ドラム１表面の移動方向に対して、上現像スリーブ３０表面のうちの感光ドラム１に対向する部分の移動方向が同じとなる方向をいう。
【００４３】
感光ドラム１の回転方向に沿っての下流側に位置する下現像スリーブ３１は、現像容器４Ａの開口部４Ｂのうちの、第２室４ｂの開口部５２に配設されている。下現像スリーブ３１は、駆動手段（不図示）によって、感光ドラム１の回転方向（矢印Ｒ１方向）に対して逆方向である矢印Ｒ３方向に回転駆動される。ここで、下現像スリーブ３１の回転方向について、逆方向とは、感光ドラム１表面の移動方向に対して、下現像スリーブ３１表面のうちの感光ドラム１に対向する部分の移動方向が逆になる方向をいう。
【００４４】
感光ドラム１は、前述のように矢印Ｒ１方向に４５０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで回転駆動されており、これに対して上現像スリーブ３０は１５０％のプロセススピード（６７５ｍｍ／ｓｅｃ）で順方向に、また下現像スリーブ３１は１５０％のプロセススピード（６７５ｍｍ／ｓｅｃ）で逆方向に回転駆動されるようになっている。
【００４５】
上現像スリーブ３０及び下現像スリーブ３１は、肉厚０．９０ｍｍのアルミニウム製の円筒状の部材の表面を、６００メッシュの球形ガラスビーズを用いてブラスト処理しており、その表層に無電界Ｎｉ−Ｐメッキ層を形成し、電気Ｃｒメッキの最外層を形成している。この結果、平均表面粗さＲａは上現像スリーブ３０及び下現像スリーブ３１とも、０．６μｍに仕上がっている。
【００４６】
上現像スリーブ３０及び下現像スリーブ３１の内側には、回転されずに固定された上マグネットローラ（マグネット）４０と下マグネットローラ（マグネット）４１が内包されている。これら上マグネットローラ４０、下マグネットローラ４１は、感光ドラム１上の現像位置であるＡ点及びＣ点と、規制ブレード３３，３５の先端の位置であるＧ点及びＩ点などの付近にピークを持つ磁極パターンを有している。各極は固有のピーク値と半値幅を持ち、上現像スリーブ３０は４極、下現像スリーブ３１は６極構成になっている。上現像スリーブ３０の現像極であるＳ１極と下現像スリーブ３１の現像極であるＳ３極は、いずれも１００ｍＴの強度を有している。
【００４７】
また、上現像スリーブ３０表面が、上述のＡ点、Ｇ点に最も近接する位置を、Ｂ点、Ｈ点とし、同様に、下現像スリーブ３１表面が、上述のＣ点、Ｉ点に最も近接する位置を、Ｄ点、Ｊ点とし、さらに、上現像スリーブ３０表面と下現像スリーブ３１表面とが最も近接する位置を、Ｅ点、Ｆ点とする。なお、Ａ点、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点については、適宜「現像位置」という。
【００４８】
このように決めると、感光ドラム１と上現像スリーブ３０との距離である上Ｓ−Ｄｇａｐは、図２中のＡ点・Ｂ点間の距離で表される。本実施の形態では上Ｓ−Ｄｇａｐを２００μｍとしている。この距離は、上現像スリーブ３０の端部に設けられた環状の現像コロ（不図示）を感光ドラム１表面に突き当てることにより、精度よく確保するようにしている。同様に感光ドラム１と下現像スリーブ３１との距離である下Ｓ−Ｄｇａｐは、図２中のＣ点・Ｄ点間の距離で表される。本実施の形態では下Ｓ−Ｄｇａｐを２００μｍとしている。この距離は、上現像スリーブ３０の場合と同様、下現像スリーブ３１の端部に設けられた環状の現像コロ（不図示）を感光ドラム１表面に突き当てることにより、精度よく確保するようにしている。
【００４９】
また、上現像スリーブ３０と下現像スリーブ３１との間の距離であるＳ−Ｓｇａｐは、図２中のＥ点・Ｆ点間の距離で表される。本実施の形態ではＳ−Ｓｇａｐを５００μｍとしている。この距離は、現像容器４Ａの端部において、上現像スリーブ３０及び下現像スリーブ３１を位置決めする部材（不図示）によって精度よく確保することができる。なお、上Ｓ−Ｄｇａｐと下Ｓ−ＤｇａｐとＳ−Ｓｇａｐの関係については後述する。
【００５０】
さらに、上現像スリーブ３０には上ブレードステイ３２に取り付けられた磁性を帯びる上規制ブレード３３が上現像スリーブ３０上にコートするトナーの厚さ（すなわち、トナーコート量）を規制すると同時に、トナーに電荷を付与している。上規制ブレード３３と上現像スリーブ３０との間の距離である上Ｓ−Ｂｇａｐは、図２中のＧ点・Ｈ点の距離で表される。本実施の形態では上Ｓ−Ｂｇａｐを２４０μｍとしている。同様に、下現像スリーブ３１には下ブレードステイ３４に取り付けられた磁性を帯びる下規制ブレード３５が下現像スリーブ３１上にコートするトナーの厚さ（すなわちトナーコート量）を規制すると同時に、トナーに電荷を付与している。下規制ブレード３５と下現像スリーブ３１との間の距離である下Ｓ−Ｂｇａｐは、図２中のＩ点・Ｊ点の距離で表される。本実施の形態では下Ｓ−Ｂｇａｐを２４０μｍとしている。
【００５１】
本実施の形態では、Ｓ−ＳｇａｐであるＥ点・Ｆ点での磁極配置は、上現像スリーブ３０のＥ点にはＮ２極が配置されており、９０ｍＴの磁束密度ピーク値を有している。一方、下現像スリーブ３１のＦ点にはピークを持つ磁極はなく、上流のＮ５極と下流のＳ５極との極間にＦ点があり、１０ｍＴ程度の磁束密度となっている。このため下現像スリーブ３１の現像位置であるＤ点を通過後に現像されずに残った残留トナーは、Ｆ点においてＥ点方向に向かう磁力により飛翔することになる。
【００５２】
ここでＳ−Ｓｇａｐが１０００μｍ以上となると、Ｆ点からＥ点方向への飛翔力が低下し、上現像スリーブ３０側へトナーが向かわなくなる。特に本実施の形態のような上現像スリーブ３０及び下現像スリーブ３１の回転速度では、上Ｓ−Ｄｇａｐと下Ｓ−Ｄｇａｐの大きい方である、ｍａｘ（上Ｓ−Ｄｇａｐ、下Ｓ−Ｄｇａｐ）の５倍以内にＳ−Ｓｇａｐがあることが望ましい。さらに、望ましくは本実施の形態のように３倍以内であることが飛翔を助ける重要な設定値になる。ここで５倍よりも広いＳ−Ｓｇａｐになると、前述したように下現像スリーブ３１から上現像スリーブ３０への飛翔が行われず、下規制ブレード３５近傍にトナーが溢れてしまう場合がある。また溢れないまでも下規制ブレード３５近傍にトナーが密集すると、結果として下規制ブレード３１によるトナーの塗布能力が上昇し、下規制ブレード３５通過後の現像スリーブ上トナーコート量が増加することになる。下現像スリーブ３１上のトナーコート量が上昇したまま現像位置Ｄ点に達すると、感光ドラム１のＣ点におけるトナーの多量な付着を招き、上現像スリーブ３０によって感光ドラム１上に既に現像されているトナー像を整える効果が減少し、静電潜像に忠実な顕像化を阻害して尾引き現象や飛び散り現象が悪化する。また、下規制ブレード３５近傍にトナーが密集することで、トナーの回転ストレスによる劣化を招き、一層、尾引き現象や飛び散り現象を悪化させることになる。
【００５３】
しかし、本実施の形態においては、下現像スリーブ３１のトナーは現像位置であるＣ点を通過後、できるだけＦ点からＥ点へ飛翔し、上現像スリーブ３０へ回収されるように構成しているため、下現像スリーブ３１周辺や下規制ブレード３５近傍にトナーが溢れることなく、結果として尾引き現象や飛び散り現象が生じにくくなる。加えてトナーが密集することによるトナー劣化のために加速的に悪化する画像劣化も抑制することが可能となっている。
【００５４】
図２中の影部Ｔ１は定常状態のトナーのパッキング状態を示している。前述の図４で示す従来技術とは異なり、仕切り板５０を設けて現像容器４Ａ内を第１室４ａと第２室４ｂとに上下に２分割し、さらに攪拌部材２１，２２を上側の第１室４ａに配設することにより、下現像スリーブ３１近傍のトナー量は非常に少なくなっている。上現像スリーブ３０側と下現像スリーブ３１側のトナー量の比率を概略確認するため、トナー領域を二分して重量測定したところ、上側と下側の比率は約８：２となっていた。
【００５５】
さらに直接的には、下現像スリーブ３１上におけるＦ点の上流側である例えばＰ点と、下流側である例えばＱ点の下現像スリーブ３１上のトナーコート量を調査したところ、白画像出力後で上流のＰ点が０．７０ｍｇ／ｃｍ２、下流のＱ点が０．４０ｍｇ／ｃｍ２、と減少していた。本出願人らの実験では、下現像スリーブ３１における規制ブレード３５による規制後の単位面積当たりのトナーコート量に対してＱ点でのトナーコート量が７０％以下、さらに好ましくは５０％以下となるような構成とすることが下現像スリーブ３１周辺のトナー量を低減させ、同時に下規制ブレード３５通過後の下現像スリーブ３１上のトナーコート量を減少させて、画質を良化させるのに有効であった。
【００５６】
このように、上現像スリーブ３０で感光ドラム１上のトナー像を現像し、このトナー像を下現像スリーブ３１で整えるというメカニズムをより明確に実現するため、本実施の形態のような構成にすれば、高画質で安定した画像を維持することが可能となる。
【００５７】
図５は、従来技術と本実施の形態の現像特性を比較した結果を示すものである。従来技術でのＳ−Ｓｇａｐ下流側のトナーコート量比率は、下現像スリーブ３１からトナーが供給される構成でトナーに密集が発生するために測定はできないが、基本的に下現像スリーブ３１から上現像スリーブ３０へトナーを送る構成ではない。このため下規制ブレード３５近傍にトナーが密集し、尾引き現象や飛び散り現象を生じ画質を悪化させトナー劣化も進行させる。
【００５８】
しかし本実施の形態では、下現像スリーブ３１から上現像スリーブ３０へトナーを送る構成となっており、かつ上現像スリーブ３０側にトナーが供給される構成のため、下規制ブレード３５近傍にトナーが密集せず、尾引き現象や飛び散り現象が抑制され、トナー劣化も抑制されるため高画質を長期に維持することが可能となっている。
【００５９】
＜実施の形態２＞
図３に、現像装置４の別の例を示す。上述の実施の形態１の図２で示した実施の形態１の現像装置４とは、現像容器４Ａを第１室４ａと第２室４ｂとに上下に２分割する仕切り板（仕切り板）５０Ａの形状が異なる。なお、他の構成は同じであるので同じ符号を付して重複説明は適宜省略する。
【００６０】
図３に示すように、仕切り板５０Ａは、攪拌部材２１及び攪拌部材２２のトナー送りのための部材としてだけでなく、先端（端部）５０ｂを上現像スリーブ３０近傍からＳ−Ｓｇａｐ近傍にまで延設する構成としている。この構成により、トナー補給ローラ２０から第１室４ａに補給されたトナーは、上現像スリーブ３０にのみ供給され、上現像スリーブ３０を経由しないかぎり下現像スリーブ３１へは到達しないようになっている。下現像スリーブ３１へトナーが供給されるのは、上現像スリーブ３０から感光ドラム１へ付着されたトナーが、下現像スリーブ３１の現像位置であるＣ点にて整えられる際に余分なトナーを回収する場合のみとなる。この場合もＳ−Ｓｇａｐにおいて下現像スリーブ３１のＦ点からＥ点に向かってトナーは飛翔する構成のため、下規制ブレード３５近傍に密集するとトナーは、上述の実施の形態１よりもさらに少なくなる。
【００６１】
図３中の影部Ｔ２及び影部Ｔ３は、定常状態のトナーのパッキング状態を示している。現像容器４Ａ内の全トナーのうち、ほとんどのものが上現像スリーブ３０周辺に位置し、下現像スリーブ３１の下規制ブレード３５側に位置するトナーは少なくなっている。上現像スリーブ３０側と下現像スリーブ３１側のトナー量の比率を概略確認するため、トナー重量を測定したところ、上側と下側の比率は、上側が９割以上であり、下側が１割にも満たなかった。
【００６２】
また、下現像スリーブ３１上におけるＦ点の上流側である例えばＰ点と、下流側である例えばＱ点の現像スリーブ３１上のトナーコート量を調査したところ、白画像出力後で上流のＰ点が０．６０ｍｇ／ｃｍ２、下流のＱ点が０．２５ｍｇ／ｃｍ２、とＰ点における量及び比率も実施の形態１よりも減少していた。Ｐ点における量が減少するのは、下規制ブレード３５近傍にトナーが少なく、密集度が低下しているためであると考えられる。同時にＳ−Ｓｇａｐにおける下現像スリーブ３１から上現像スリーブ３０へのトナーの飛翔により、比率も５０％以下になっている。このことは下規制ブレード３５近傍のトナー量を減少させる良い循環が形成されていることを示している。
【００６３】
このように、上現像スリーブ３０で現像を行い、現像されたトナー像を下現像スリーブ３１で整えるというメカニズムをより明確に機能させるために、本実施の形態のような構成にすれば、高画質で安定した画像を維持することが可能となる。
【００６４】
図６は、実施の形態１と本実施の形態２の現像特性を比較した結果を示すものである。実施の形態１以上に下現像スリーブ３１側のトナー量が少ないために、Ｓ−Ｓｇａｐ前の現像スリーブコート量がさらに少なくなり、尾引き現象や飛び散り現象がさらに抑制され、トナー劣化もより低減されるため、高画質を長期に維持することが可能となっている。
【００６５】
＜実施の形態３＞
上述の実施の形態１，２では、現像容器４Ａの主に仕切り板５０，５０Ａの形状によって下現像スリーブ３１又は下規制ブレード３５近傍のトナー量を削減し、下現像スリーブ３１上のトナーコート量を削減することにより、高画質化を実現した。
【００６６】
これに対して、本実施の形態では、以下に説明するように構成を変更することにより、さらなる高画質化を可能としている。なお、以下では上述の図３を参照して説明する。
【００６７】
具体的には、より一層下現像スリーブ３１でコートされる量を削減するとともに、上現像スリーブ３０及び下現像スリーブ３１それぞれ単独で動作した場合の感光ドラム１上のトナーコート量について、上現像スリーブ３０側に対して下現像スリーブ３１側を極力、トナー塗布させないような構成としている。
【００６８】
図７は、実施の形態２と本実施の形態３における現像装置４の設定条件を示したものである。
【００６９】
本実施の形態では、上現像スリーブ３０周速対感光ドラム１周速比（％）は、上現像スリーブ３０で１７０％、下現像スリーブ３１で１００％としており、たとえ上現像スリーブ３０上と下現像スリーブ３１上のトナーコート量が同じ場合であっても、上現像スリーブ３０と下現像スリーブ３１のそれぞれが単独で動作した場合でも感光ドラム１上のトナーコート量は下現像スリーブ３１の方が少なくなる。
【００７０】
また、上現像スリーブ３０と下現像スリーブ３１とは、同じ肉厚０．９０ｍｍのアルミニウム製の円筒状の部材を使用しているが、それぞれの表面をメッシュ番手の異なる球形ガラスビーズを用いてブラスト処理しており、その表層に無電界Ｎｉ−Ｐメッキ層を形成し、電気Ｃｒメッキの最外層を形成している。この結果、平均表面粗さＲａはブラスト時間を調節することにより上現像スリーブ３０が０．６μｍ、下現像スリーブ３１が０．２μｍに仕上がっている。この差によっても上規制ブレード３３を通過した上現像スリーブ３０上と、下規制ブレード３５を通過した下現像スリーブ３１上のトナーコート量を異ならせることが可能である。
【００７１】
さらに、上現像スリーブ３０及び下現像スリーブ３１の内側には、回転されずに固定された上マグネットローラ４０と下マグネットローラ４１が内包され、これら上マグネットローラ４０、下マグネットローラ４１は、現像位置であるＡ点及びＣ点と規制ブレード３３，３５の先端の位置であるＧ点及びＩ点などの付近にピークを持つ磁極パターンを有している。各極は固有のピーク値と半値幅を持ち、上現像スリーブ３０は４極、下現像スリーブ３１は６極構成になっている。上現像スリーブ３０の現像極であるＳ１極と下現像スリーブ３１の現像極であるＳ３極は、Ｓ１極が９０ｍＴ、Ｓ３極が１１０ｍＴの強度を有している。この差によっても、下現像スリーブ３１側の現像性がやや低下し、感光ドラム１上のトナーコート量を下げるように作用する。
【００７２】
次に、本実施の形態では、上Ｓ−Ｄｇａｐを１８０μｍとし、下Ｓ−Ｄｇａｐを２００μｍとしている。この距離の差によっても、現像高圧電源（不図示）からの現像バイアスを印加された場合の感光ドラム１との間に生じる電界強度も上現像スリーブ３０側が４．０Ｖ／μｍであるのに対して、下現像スリーブ３１側が３．６Ｖ／μｍと少なく、したがって、各現像スリーブから感光ドラム１へ飛翔するトナー量も下現像スリーブ３１側が少なくなる。
【００７３】
次に、Ｓ−Ｓｇａｐを６００μｍとしている。
【００７４】
さらに、上Ｓ−Ｂｇａｐを２６０μｍとし、下Ｓ−Ｂｇａｐを２００μｍとしている。この差によっても上規制ブレード３３を通過した上現像スリーブ３０上と、下規制ブレード３５を通過した下現像スリーブ３１上のトナーコート量を異ならせることが可能である。
【００７５】
以上説明したように本実施の形態では現像スリーブ周速対感光ドラム周速比、及び現像スリーブ平均表面粗さＲａ、及び現像極の強度、Ｓ−Ｄｇａｐ、及びＳ−Ｂｇａｐは、いずれも、上現像スリーブ３０及び下現像スリーブ３１それぞれ単独で動作した場合の感光ドラム１上のトナーコート量について、上現像スリーブ３０側に対して下現像スリーブ３１側を極力、トナー塗布させないような作用をする設定としている。
【００７６】
加えて本実施の形態では、Ｓ−Ｓｇａｐでの磁極配置は、上現像スリーブ３０のＥ点にはＮ２極が配置されており、１００ｍＴの磁束密度ピーク値を有している。一方、下現像スリーブ３１のＦ点にはピークを持つ磁極はなく、上流のＮ５極と下流のＳ５極との極間にＦ点があり、１０ｍＴ程度の磁束密度となっている。このため下現像スリーブ３１の現像位置であるＤ点を通過後に現像されずに残った残留トナーはＦ点においてＥ点方向へ磁力により飛翔することになる。
【００７７】
ここでＳ−Ｓｇａｐが１０００μｍ以上となると、Ｆ点からＥ点方向への飛翔力が低下し、上現像スリーブ３０側へトナーが向かわなくなる。特に本実施の形態のような上現像スリーブ３０及び下現像スリーブ３１の回転速度では、上Ｓ−Ｄｇａｐと下Ｓ−Ｄｇａｐの大きい方である、ｍａｘ（上Ｓ−Ｄｇａｐ、下Ｓ−Ｄｇａｐ）の５倍以内にＳ−Ｓｇａｐがあること、望ましくは本実施の形態のように３倍以内であることが飛翔を助ける重要な設定値になる。
【００７８】
図８は、実施の形態２と本実施の形態３の現像特性の比較を示すものである。前述の図７で示した現像条件のため、Ｓ−Ｓｇａｐ前後のトナーコート量は、既に上流側から少なく、結果として上現像スリーブ３０及び下現像スリーブ３１それぞれ単独で動作した場合の感光ドラム１上のトナーコート量も上現像スリーブ３０側と下現像スリーブ３１側とで大差となっている。実施の形態２の差も、従来技術がほぼ同一であったのに対しては、かなりの差であるが、本実施の形態では１０倍に及ぶ量の差を実現することが可能となっている。ただし、下規制ブレード３５通過後の下現像スリーブ３１上のトナーコート量自体を削減しているために下現像スリーブ３１周辺のトナー量は、実施の形態２と差はあまり見られなかった。下現像スリーブ３１上のトナーコート量を皆無にすることは下Ｓ−Ｂｇａｐをさらに近づけるなど、実験的には可能であるものの、本実施の形態のようにＳ−Ｓｇａｐ近傍における下現像スリーブ３１から上現像スリーブ３０へのトナーの飛翔なしには、下現像スリーブ３１側のトナーが溢れる要因を作ってしまう。したがって、下現像スリーブ３１から上現像スリーブ３０へのトナー飛翔量と、下規制ブレード３５通過後の下現像スリーブ３１へのトナーコート量とのバランスを本実施の形態のようにとることが重要であるともいえる。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、搬送手段によって第１，第２の現像スリーブに供給されるトナーのトナー供給量について、第１の現像スリーブに対するトナー供給量が、第２の現像スリーブに対するトナー供給量よりも多くなるようにすることにより、下流側の第２の現像スリーブは、主に、上流側の第１の現像スリーブによって像担持体上に現像されたトナー像を整える機能を持たせることができるので、トナーの尾引き現象や飛び散り現象を抑制し、さらにトナー劣化を防止して、長期にわたって高品質なトナー像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】実施の形態１の現像装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図３】実施の形態２の現像装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図４】従来の現像装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図５】従来技術と実施の形態１の現像装置の現像特性を比較した図である。
【図６】実施の形態１と実施の形態２の現像装置の現像特性を比較した図である。
【図７】実施の形態２と実施の形態３の現像装置の設定条件を比較した図である。
【図８】実施の形態２と実施の形態３の現像装置の現像特性を比較した図である。
【符号の説明】
１          像担持体（感光ドラム）
４          現像装置
４Ａ        現像容器
４ａ        第１室
４Ｂ        開口部
４ｂ        第２室
３０        第１の現像スリーブ（上現像スリーブ）
３１        第２の現像スリーブ（下現像スリーブ）
３３        第１の規制部材（規制ブレード）
３５        第２の規制部材（規制ブレード）
４０        マグネット（上マグネットローラ）
４１        マグネット（下マグネットローラ）
５０，５０Ａ
仕切り部材（仕切り板）
５０ｂ      仕切り部材（仕切り板）の端部
Ｒ１        像担持体（感光ドラム）表面の移動方向
Ｒ２        第１の現像スリーブ（上現像スリーブ）表面の移動方向（順方向）
Ｒ３          第２の現像スリーブ（下現像スリーブ）表面の移動方向（逆方向）
上Ｓ−Ｄｇａｐ
第１の現像スリーブと像担持体との距離
下Ｓ−Ｄｇａｐ
第２の現像スリーブと像担持体との距離
Ｓ−Ｓｇａｐ
第１の現像スリーブと第２の現像スリーブとの距離
ｍａｘ（上Ｓ−Ｄｇａｐ、下Ｓ−Ｄｇａｐ）
上Ｓ−Ｄｇａｐと下Ｓ−Ｄｇａｐとのうちの大きい方
【図１】
2004205886.tif 000003
【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】
2004205886.tif 000009
【図８】
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