(57)【要約】【課題】磁性１成分現像方式を用いた複数の現像剤担持体を有する現像方式においても、大型化及びコスト増を招くことなく簡易な構成で複数の現像剤担持体への現像剤の充分な供給が可能な現像装置及びこれを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】第１現像剤担持体１２の第２現像剤担持体１３に面する磁極Ａと、磁極Ａよりも第１現像剤担持体１２の回転方向下流側の磁極Ｃとを同極とし、第２現像剤担持体１３の第１現像剤担持体１２に面する磁極Ｂを磁極Ａ，Ｃと異極とすることにより、磁極Ａと磁極Ｂ及び磁極Ｂと磁極Ｃとを結ぶ磁力線を形作り、現像剤の流れを第１現像剤担持体１２へ向かう流れと、第２現像剤担持体１３へ向かう流れに分割するようにする。【選択図】　　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する像担持体に対向して回転可能に配置された、前記像担持体の回転方向上流側の第１現像剤担持体及び前記像担持体の回転方向下流側の第２現像剤担持体を備え、前記像担持体上に形成された静電像を前記第１及び第２現像剤担持体が担持した磁性１成分現像剤によって可視像化する現像装置であって、
前記第１現像剤担持体の前記第２現像剤担持体に面する磁極Ａと、
前記磁極Ａよりも前記第１現像剤担持体の回転方向下流側に位置する該第１現像剤担持体の磁極Ｃと、
前記第２現像剤担持体の前記第１現像剤担持体に面する磁極Ｂと、
を備え、
前記磁極Ａと前記磁極Ｃとを同極、前記磁極Ｂを前記磁極Ａ，Ｃと異極として前記磁極Ａと磁極Ｂ及び磁極Ｂと磁極Ｃとを結ぶ磁力線を形作り、前記現像剤の流れを前記第１現像剤担持体へ向かう流れと、前記第２現像剤担持体へ向かう流れに分割するようにしたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像剤の流れを分割するよう前記磁極Ａ，Ｂ，Ｃの位置関係を、前記磁極Ａ，Ｃの位置と前記第１現像剤担持体中心軸をそれぞれ結ぶ線と、前記第１及び第２現像剤担持体の中心軸を結ぶ線の交差角をそれぞれａ，ｃとし、また前記磁極Ｂの位置と前記第２現像剤担持体中心軸を結ぶ線と、前記第１及び第２現像剤担持体の中心軸を結ぶ線の交差角をｂとし、さらに前記第１及び第２現像剤担持体の中心軸を結ぶ線を基準（０°）とすると共に前記基準より像担持体側を＋、内部側を−とした場合、前記交差角ａ，ｂ，ｃの関係がａ＞ｂ＞ｃとなるようにしたことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記現像剤の流れを分割するよう前記磁極Ａと磁極Ｃとの距離及び前記磁極Ｂと磁極Ｃとの距離を前記第１現像剤担持体への現像剤の供給が可能となる距離にしたことを特徴とする請求項１又は２記載の現像装置。
【請求項４】
前記磁極Ａと磁極Ｃとの距離をＤＡＣ、前記磁極Ｂと磁極Ｃとの距離をＤＢＣとすると、ＤＡＣ≧３ｍｍ、且つＤＢＣ≦１５ｍｍであることを特徴とする請求項３記載の現像装置。
【請求項５】
前記現像剤の流れを分割するよう前記磁極Ｃの磁力を、前記第１現像剤担持体による現像剤担持力が重力による現像剤の落下を防ぐような大きさとなるような大きさにしたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項６】
前記磁極Ｃの磁力が２０ｍＴ以上であることを特徴とする請求項５記載の現像装置。
【請求項７】
前記第１及び第２現像剤担持体に交流及び直流線分のバイアスを印加することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項８】
前記請求項１乃至７のいずれか１項に記載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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、現像装置及びこれを備えた画像形成装置に関し、特に像担持体上の静電像を磁性１成分現像剤により可視像化するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式或いは静電記録方式を用いた複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ、印刷装置等の画像形成装置においては、像担持体表面に対して一様に帯電を行った後、例えば半導体レーザーないしはＬＥＤにより画像露光を行い、像担持体上に静電潜像を形成すると共に、この静電潜像を現像装置により現像剤像として可視像化した後、この可視像を転写材に転写し、この後、定着装置により転写材に定着して出力する画像形成装置が知られている。
【０００３】
図１１は、このような従来の画像形成装置の画像形成部の構成を示す図である。同図において、１Ａは像担持体の一例である感光ドラムであり、この感光ドラム１Ａは表面にＯＰＣ、ａ−Ｓｉ等の光導電層を備え、矢印方向に回転する。
【０００４】
そして、画像形成の際は、まず感光ドラム１Ａの表面を一次帯電器２により例えば−７００Ｖに一様帯電し、次に画像信号情報に応じ、例えば半導体レーザーあるいはＬＥＤアレーによる画像露光Ｌにより、感光ドラム１Ａの表面電位を−２００Ｖに減衰させ、感光ドラム上に画像の画像信号に応じた潜像を形成する。
【０００５】
次に、潜像を１成分現像剤を用いた現像装置３により現像し、トナー（現像剤）像として可視化する。ここで、乾式１成分現像剤を用いた現像装置３は簡易でキャリア等の交換が要らないため高耐久高寿命であり、磁性１成分トナーを用いたジャンピング現像等により現像を行うものである。そして、現像剤として例えば負に帯電した黒トナーを用いると共に、現像時には現像剤担持体である現像ローラ１２，１３に現像バイアスとして−５００Ｖ程度の直流バイアスを印加することにより、潜像を反転現像する。
【０００６】
次に、高速機のように耐久寿命の長いものは感光ドラム１Ａの外径が大きいため、感光ドラム１Ａから転写紙の曲率分離ができないことから、ポスト帯電器４を用いて転写前処理を施す。なお、このポスト帯電器４は、通常はＤＣもしくはＡＣによるコロナの付与、または光除電などを組み合わせて転写前処理を施すようになっている。
【０００７】
次に、感光ドラム１Ａに供給された転写材Ｐ上に転写帯電器５によりトナー像を転写する。この後、分離帯電器６により感光ドラム１Ａから転写材Ｐを分離して定着器８に送り、この定着器８によりトナー像を定着する。そして、最後に感光ドラム上の転写残りトナーをクリーニング装置７により除去し、次の画像形成に備える。
【０００８】
ところで、従来の現像装置においては、画像形成装置の高速化に対し、特開平０３−２０４０８４号公報に記載されているように、２成分磁気ブラシを用いた現像装置の現像ローラを複数にして対応したり、特開平０２−１８８７７８号公報に記載されているように、複数の現像スリーブ（現像ローラ）を設け、この現像スリーブと感光ドラムとの距離を下流の現像スリーブほど近づけて現像スリーブからのトナーの補給量の均一化を図るようにしたものがある。
【０００９】
また、特公平３−５５７９号公報には小型化した複数の現像ローラを有する現像装置が、また特開平９−８０９１９号公報や登録特許３０１７５１４号公報には複数の２成分現像法を用いた現像ローラの磁力に関する構成が提案されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の例えば２成分現像剤を用いた現像方式よりも攪拌構成が簡易化でき、かつ耐久劣化するキャリアの交換が不要な磁性１成分現像剤を用いた現像方式で、複数の現像剤担持体を近接して配した構成の現像装置においては、低ランニングコスト化、省スペース化が可能であるものの、キャリアを有する２成分現像剤を用いた場合のように上流及び下流側の現像ローラの両方に十分な現像剤をコートすることは困難であり、実際に製品化しているものも学会報告されているものも皆無であった。
【００１１】
これは、次の理由によるものである。即ち、従来のキャリアを用いた２成分現像方式の２成分現像装置においては、図１２に示すように、上流側の現像ローラ１２に供給された現像剤Ｇにより上流側の現像ローラ１２にコーティングされた現像剤層は、上流及び下流側の現像ローラ１２，１３の対向部付近に配設された上流及び下流側の現像ローラ内のマグネット１４，１５の磁力により、そのほとんどが下流側の現像ローラ１３に移り、下流側の現像ローラ１３にコーティングされる構成であり、いわゆる上流及び下流側の現像ローラ１２，１３における現像剤Ｇの連れ周りは発生しにくい構成である。
【００１２】
一方、磁性体がトナー内に含まれる磁性１成分現像剤を用いると共に上流側の現像ローラへのみ現像剤を供給する現像方式では、図１３に示すようにトナーＴが現像ローラ内のマグネット１４，１５から受ける磁気拘束力より現像ローラ１２，１３との鏡映力が大きいため、上流及び下流側の現像ローラ１２，１３において現像剤の連れ周りが発生する。このため、下流側の現像ローラ１３への現像材の供給が不足し、画像濃度薄という問題が発生するからである。
【００１３】
このように、従来の２成分現像方式では上流側の現像ローラ１２のみにトナー供給を行っていれば上流及び下流側の現像ローラ１２，１３に現像剤が供給される構成であったが、磁性１成分現像剤を用いる現像方式の場合は現像剤を上流及び下流側の現像ローラ１２，１３の両方に供給可能な搬送構成が必須である。
【００１４】
つまり、磁性１成分現像剤を用いる現像方式の場合では、１つの搬送機構により現像ローラの近傍までトナー搬送することはできたが、それを上流及び下流側の現像ローラ１２，１３の両方にトナーを分配して供給することは出来なかった。
【００１５】
ところで、図１４は、現像装置のコスト増大を無視した上で構成した磁性１成分現像方式で現像剤を上流及び下流側の現像ローラ１２，１３の両方に供給可能となるよう上下独立の搬送機構５０，５１を有する構成を示すものであり、このように構成した場合には、
１．高速機における画像濃度確保
２．高画質化
３．現像剤消費量低減
という３つのメリットが生まれることが確認できた。
【００１６】
なお、１については、現像ローラ１２，１３が２つあるので現像性が増大することによるものである。２については、上流側の現像ローラ１２で通常の現像を行った後、下流側の現像ローラ１３で感光ドラム上のトナー像を再調整する効果によるものである。
【００１７】
さらに、３についは、２で述べた画像の再調整の結果、感光ドラム上のトナーが潜像に忠実かつ薄層且つ均一にのるため、従来の現像方式でおこるトナーの上にトナーがのって無駄なトナー消費がおこなわれるような状態を防止できる効果によるものである。
【００１８】
しかしながら、このようなメリットを得るためには、上述したように現像剤を上流及び下流側の現像ローラ１２，１３の両方に供給する搬送部材が必要となり、これを行うと現像装置が複雑化すると共に、装置の大型化及びコスト増をまねく。また、現像剤を下流側の現像ローラ近傍にのみ供給するようにした場合には、上流側の現像ローラのトナー供給が不足し、この状態で現像を行うと、下流側の現像ローラ一本で現像している状態に陥り、やはり上記３つのメリットを得ることが困難であった。
【００１９】
そこで、本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、磁性１成分現像方式を用いた複数の現像ローラ（現像剤担持体）を有する現像方式においても、大型化及びコスト増を招くことなく簡易な構成で複数の現像ローラ（現像剤担持体）への現像剤の充分な供給が可能な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。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回転する像担持体に対向して回転可能に配置された、前記像担持体の回転方向上流側の第１現像剤担持体及び前記像担持体の回転方向下流側の第２現像剤担持体を備え、前記像担持体上に形成された静電像を前記第１及び第２現像剤担持体が担持した磁性１成分現像剤によって可視像化する現像装置であって、前記第１現像剤担持体の前記第２現像剤担持体に面する磁極Ａと、前記磁極Ａよりも前記第１現像剤担持体の回転方向下流側に位置する該第１現像剤担持体の磁極Ｃと、前記第２現像剤担持体の前記第１現像剤担持体に面する磁極Ｂと、を備え、前記磁極Ａと前記磁極Ｃとを同極、前記磁極Ｂを前記磁極Ａ，Ｃと異極として前記磁極Ａと磁極Ｂ及び磁極Ｂと磁極Ｃとを結ぶ磁力線を形作り、前記現像剤の流れを前記第１現像剤担持体へ向かう流れと、前記第２現像剤担持体へ向かう流れに分割するようにしたことを特徴とするものである。
【００２１】
また本発明は、前記現像剤の流れを分割するよう前記磁極Ａ，Ｂ，Ｃの位置関係を、前記磁極Ａ，Ｃの位置と前記第１現像剤担持体中心軸をそれぞれ結ぶ線と、前記第１及び第２現像剤担持体の中心軸を結ぶ線の交差角をそれぞれａ，ｃとし、また前記磁極Ｂの位置と前記第２現像剤担持体中心軸を結ぶ線と、前記第１及び第２現像剤担持体の中心軸を結ぶ線の交差角をｂとし、さらに前記第１及び第２現像剤担持体の中心軸を結ぶ線を基準（０°）とすると共に前記基準より像担持体側を＋、内部側を−とした場合、前記交差角ａ，ｂ，ｃの関係がａ＞ｂ＞ｃとなるようにしたことを特徴とするものである。
【００２２】
また本発明は、前記現像剤の流れを分割するよう前記磁極Ａと磁極Ｃとの距離及び前記磁極Ｂと磁極Ｃとの距離を前記第１現像剤担持体への現像剤の供給が可能となる距離にしたことを特徴とするものである。
【００２３】
また本発明は、前記磁極Ａと磁極Ｃとの距離をＤＡＣ、前記磁極Ｂと磁極Ｃとの距離をＤＢＣとすると、ＤＡＣ≧３ｍｍ、且つＤＢＣ≦１５ｍｍであることを特徴とするものである。
【００２４】
また本発明は、前記現像剤の流れを分割するよう前記磁極Ｃの磁力を、前記第１現像剤担持体による現像剤担持力が重力による現像剤の落下を防ぐような大きさとなるような大きさにしたことを特徴とするものである。
【００２５】
また本発明は、前記磁極Ｃの磁力が２０ｍＴ以上であることを特徴とするものである。
【００２６】
また本発明は、前記第１及び第２現像剤担持体に交流及び直流線分のバイアスを印加することを特徴とするものである。
【００２７】
また本発明は、画像形成装置において、上記のいずれかに記載の現像装置を備えたことを特徴とするものである。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００２９】
図１は本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の一例であるデジタル複写機の画像形成部の概略構成を示す図である。なお、このデジタル複写機はプロセススピードが４５０ｍｍ／ｓｅｃであり、８５枚／分の白黒デジタル複写機である。
【００３０】
同図において、１は像担持体である感光ドラムであり、この感光ドラム１としてはФ１０８（ｍｍ）の高耐久なａ−Ｓｉ感光体を用いている。ここで、ａ−Ｓｉ感光体は、有機感光体に比べて高耐久であり、その寿命が画像形成枚数３００万枚以上で高速機に向いている。なお、本発明は感光体をこれに限定するものではない。又、電感光体、誘電体などの像担持体は、ドラム形状の他、ベルト状、シート状であってよい。
【００３１】
そして、画像形成の際には、まず感光ドラム１は矢印ａ方向に回転駆動されると共に、感光ドラム１の表面は帯電器２により例えば＋４００Ｖに一様帯電された後、６００ｄｐｉで画像露光Ｌがなされる。ここで、この画像露光Ｌは半導体レーザーを光源として画像信号により変調されたレーザービームであり、このレーザービームはモーターにより一定の回転数で回転する多面鏡により偏光され、結像レンズを経て、折り返しミラーで反射された後、感光ドラム１上をラスタ走査され、その露光部の表面電位を例えば＋１００Ｖに減衰させることにより、静電潜像を形成する。なお、この画像露光Ｌ（レーザービーム）の波長は６８０ｎｍである。
【００３２】
この後、磁性１成分現像剤ｔを用いた現像装置３により現像を行い、ポスト帯電器４で総電流−２００μＡ（ＡＣ＋ＤＣ）を流して現像剤像を帯電させると共に感光ドラム１と現像剤ｔとの間の吸着力を弱め、転写、分離しやすいようにする。
【００３３】
次に、矢印方向に進む転写材Ｐに対し転写帯電器５により、現像装置３によって現像されて感光ドラム１上に形成された現像剤像を転写し、この後、分離帯電器６の作用により転写材Ｐを分離して定着器８に送り、定着器８において加熱、加圧することにより転写された未定着のトナー像を転写材Ｐに定着する。なお、トナー像転写後、感光ドラム１の表面に残留する転写残トナーは、クリーニング装置７で除去され、これにより感光ドラム１は繰り返し画像形成に供される。
【００３４】
ところで、同図に示すように現像装置３は高速対応が可能となるよう複数、本実施の形態においては、２本の現像ローラ１２，１３を用いて感光ドラム１の露光された領域に、潜像と同極性に帯電したトナーを付着させてこれを可視化する現像方法である反転現像を行う。
【００３５】
また、この現像装置３は、簡易で現像剤担持体としての現像ローラ１２，１３の寿命である画像形成枚数２０００ｋ枚までメンテナンスの要らない耐久性の高い、黒色の磁性１成分現像剤（トナー）を用いた現像方式を採用している。
【００３６】
ここで、この現像剤ｔを構成するトナーは、重量平均粒径７．３μｍの正帯電性及び磁性を有し、結着樹脂中にスチレン−ブタジエン共重合体を含有している。なお、該結着樹脂成分の含有量より少ない割合でシリコーン樹脂、ポリエステエルなどを含有させても良い。
【００３７】
さらに、荷電制御剤としてトリフェニルメタン化合物、トナーに離型性を与える為にワックスを含有することが好ましい。また、トナーの着色剤としては、例えば顔料としてカーボンブラック、アニリンブラック、アセチレンブラック等がある。
【００３８】
磁性材料は着色剤としての役割を兼ねることもできるものであり、このような磁性材料としてはマグネタイト、マグヘマイト、フェライト等の酸化鉄が用いられ磁性体を９０重量部入れている。さらに、帯電安定性、現像性、流動性及び耐久性向上の為、シリカ微粉末を添加することが好ましい。
【００３９】
なお、このシリカの作用としては、流動性の向上のほか、トナー粒子とスリーブの間に介在し摩擦を軽減、またトナー同士の凝集を防ぎスリーブに接しているトナーと接していないトナーの入れ替わりを促進する等がある。また、他の添加剤として、例えばテフロン（登録商標）粉末、ステアリン酸亜鉛粉末、ポリフッ化ビニリデン粉末のような滑剤粉末、中でもポリフッ化ビニリデン等のフッ素含有重合体を加えることが好ましい。ここで、このポリフッ化ビニリデン等のフッ素含有重合体は、トナーに付着したシリカのトナーからの遊離を減少させる働き等があり、結果として、帯電安定性を増す効果がある。
【００４０】
あるいは酸化セリウム粉末、炭化ケイ素粉末、チタン酸ストロンチウム粉末等の研磨剤、中でもチタン酸ストロンチウムが好ましい。ここで、チタン酸ストロンチウム等は、ドラムに対する研磨剤の役割を果たし、結果としてドラムに薄層状に付着するトナーを研磨除去する効果がある。
【００４１】
ところで、現像装置３は、図２に示すように、トナーを収容する現像容器（現像装置本体）１１と、この現像容器１１の感光ドラム１に対向する位置に形成された開口部に設けられた感光ドラム１の回転方向に対して上流に位置する上流側の現像ローラ１２と、下流に位置する下流側の現像ローラ１３と、現像剤ホッパー１９の下方に配され、現像剤ｔを上流及び下流側の現像ローラ１２，１３の近傍まで運ぶ攪拌部材１７，１８等を備えている。
【００４２】
ここで、この第１及び第２現像剤担持体である上流及び下流側の現像ローラ１２，１３は、互いに近接して配設されると共に現像容器１１の両側壁に、図３に示す現像ローラ１２，１３の軸１２ａ、１３ａが、不図示の軸受けを介して支持されており、これにより回転可能となっている。
【００４３】
また、この上流及び下流側の現像ローラ１２，１３は、時計回りに回転している感光ドラム１に搬送するよう担持しているトナーが現像容器１１より搬出される時、トナーが上流及び下流側の現像ローラ１２，１３の上方から搬出されるような回転方向、つまり反時計回りにそれぞれ回転している。
【００４４】
ここで、上流側の現像ローラ１２は、非磁性部材である外径２０ｍｍのアルミＡ２０１７の上にＦＧＢ＃３００（ＪＩＳ　Ｚ　８８０１で定められた粒形）でブラスト処理をした後、その表面にフェノール樹脂と結晶性グラファイト及びカーボンを１００：３６：４の割合で混合した膜が形成されたものである。そして、このような膜を形成することにより、ゴースト画像を防止するとともに現像ローラ１２表面の耐久性を高めることができるようになっている。
【００４５】
なお、このような処理を施した現像ローラ１２の最終的表面粗さはＲｚ３μｍである。ここで、このＲｚの測定には接触式表面粗さ計（サーフコーダーＳＥ−３３００株式会社小坂研究所）を用いた。測定条件はカットオフ値が０．８ｍｍ、測定長さが２．６ｍｍ、送りスピードが０．１ｍｍ／ｓｅｃ、倍率５０００倍である。
【００４６】
また、この上流側の現像ローラ１２は、感光ドラム１の周速度に対して１５０％の周速度で回転するようになっている。さらに、この現像ローラ１２上のトナー量は、現像容器１１の開口部に現像ローラ１２に近接させて設けられた層厚規制部材である磁気ブレード１６によって層厚を規制して調整されるようになっている。ここで、現像ローラ１２と磁気ブレード１６との距離Ｓ−Ｂｇａｐは２３０μｍ、現像ローラ１２と感光ドラム１との距離Ｓ−Ｄｇａｐは２１５μｍとなっている。
【００４７】
さらに、この現像ローラ１２には＋３００ＶのＤＣバイアスと、Ｖｐｐ１０００Ｖ、周波数２．７ｋＨｚの矩形波のＡＣバイアスが印加されるようになっており、これにより磁性１成分非接触現像を行うようになっている。なお、この場合、現像コントラストはトナーの飛翔方向に２００Ｖ、かぶりとりコントラストが１００Ｖとなる。
【００４８】
一方、下流側の現像ローラ１３は、非磁性部材である外形２０ｍｍのアルミＡ２０１７の上に、上流側の現像ローラ１２と同様な構成の約１０μｍの膜が形成されている。また、この下流側の現像ローラ１３は、感光ドラム１の周速度に対して１５０％の周速度で回転するようになっている。さらに、下流側の現像ローラ１３上のトナーは、上流ローラ１２によって層厚規制されるようになっている。ここで、上流側の現像ローラ１２との距離Ｇｇａｐは４００μｍ、下流側の現像ローラ１３と感光ドラム１との距離Ｓ−Ｄｇａｐは２１５μｍとなっている。
【００４９】
そして、上流側の現像ローラ１２と同様に、下流側の現像ローラ１３も、＋３００ＶのＤＣバイアスと、Ｖｐｐ１０００Ｖ、周波数２．７ｋＨｚの矩形波のＡＣバイアスとを印加して磁性１成分非接触現像を行うようになっている。
【００５０】
ところで、本実施の形態においては、上流及び下流側の現像ローラ１２，１３の回転によるトナー搬送力と、上流及び下流側の現像ローラ内のマグネット１４，１５の磁極が形作る磁界から受ける力を利用して下流側の現像ローラ近傍に運ばれるトナーをいったん下流側の現像ローラ１３に供給し、更にトナーを上流側の現像ローラ１２と下流側の現像ローラ１３へ分配（分割）するように構成している。
【００５１】
次に、現像ローラ１２、１３内に固定配置されたマグネット１４，１５の磁極配置について説明し、この後、マグネット１４，１５の発する磁界と現像ローラの回転による搬送力による磁性１成分現像剤の現像容器内での流れ方を説明する。
【００５２】
図４は、現像ローラ１２、１３内に固定配置されたマグネット１４，１５の磁極配置を示す図であり、同図において、Ａは上流側の現像ローラ１２の下流側の現像ローラ１３に面する磁極、Ｂは下流側の現像ローラ１３の上流側の現像ローラ１２に面する磁極、Ｃは上流側の現像ローラ１２の現像容器内部側に固定配置され、磁極Ａよりも上流側の現像ローラ１２の回転方向下流側にある磁極Ａと隣接する磁極である。
【００５３】
ここで、磁極Ａと隣接する磁極Ｃは同極であり、磁極Ｂは磁極Ａ，Ｃと異極性である。また、磁極Ａ，Ｃの間に磁極Ｂが位置するようにしている。そして、このように構成することにより、磁極Ａと磁極Ｂとを結ぶ磁力線と、磁極Ｂと磁極Ｃとを結ぶ磁力線の２方向に延びる磁力線の束を形成することができる。
【００５４】
これにより、下流側の現像ローラ近傍に運ばれるトナーをいったん下流側の現像ローラ１３に供給し、更にトナーを上流側の現像ローラ１２と下流側の現像ローラ１３へ分配（分割）することができる。
【００５５】
次に、このような効果を確認するため、図５に示すような従来の磁性１成分現像において標準的な４極構成のマグネットを上流及び下流側の現像ローラ１２，１３共に採用した系（上４極、下４極）と、図６に示す本実施の形態の実施例に係る上流側のマグネット１４として同極の磁極Ａと磁極Ｃを採用した５極を用い、下流側のマグネット１５として４極構成にした系（上５極、下４極）を比較検討した。
【００５６】
なお、図５に示す上流側の現像ローラ１２の内部に固定配置された上４極のマグネット１４は、同図において、時計回りに上Ｎ１、上Ｓ２、図４においてＡ極に相当する上Ｎ２、上Ｓ１極を有すると共に、下記の表１に示すように現像ローラ表面での磁力が８０〜１００ｍＴの磁場パターンを備えている。
【００５７】
なお、表中の角度は各磁極の位置と上流側の現像ローラ１２の中心軸１２ａを結ぶ線と２つの現像ローラ１２，１３の中心軸１２ａ，１３ａを結ぶ線の交差角で表し、２つの現像ローラ１２，１３の中心軸１２ａ，１３ａを結ぶ線を基準（０°）、感光ドラム側を＋、現像容器内部側を−と定義する。また、同図において、４０は電位センサである。
【００５８】
また、図６に示す上流側の現像ローラ１２の内部に固定配置された上５極のマグネット１４の場合は、同図において、時計回りに上Ｎ１、上Ｓ２、図４においてＣ極に相当する上Ｎ３、図４においてＡ極に相当する上Ｎ２、上Ｓ１極を有すると共に表２に示すように、現像ローラ表面での磁力が６０〜１００ｍＴの磁場パターンを備えている。
【００５９】
【表１】
2004037677.tif 000003
【００６０】
【表２】
2004037677.tif 000004
【００６１】
また、図５及び図６に示す下流側の現像ローラ１３の内部に固定配置された上４極のマグネット１５は、同図において反時計回りに、下Ｎ２、図４においてＢ極に相当する下Ｎ１、下Ｓ２極を有すると共に表３に示すように、現像ローラ表面での磁力が７０〜１００ｍＴの磁場パターンを備えている。なお、表中の角度は各磁極の位置と下流側の現像ローラ１３の中心軸１３ａを結ぶ線と２つの現像ローラ１２，１３の中心軸１２ａ，１３ａを結ぶ線の交差角で表し、２つの現像ローラ１２，１３の中心軸１２ａ，１３ａを結ぶ線を基準（０°）、感光ドラム側を＋、現像容器内部側を−と定義する。
【００６２】
【表３】
2004037677.tif 000005
【００６３】
ここで、本実施の形態においては、図６に示す上Ｎ２（磁極Ａ）、下Ｓ１（磁極Ｂ）及び上Ｎ３（磁極Ｃ）の位置関係を、上Ｎ２と上Ｎ３の位置と上流側の現像ローラ１２の中心軸１２ａをそれぞれ結ぶ線と、第１及び第２現像ローラ１２，１３の中心軸１２ａ，１３ａを結ぶ線の交差角をそれぞれａ，ｃ、下Ｓ１の位置と第２現像ローラ１３の中心軸１３ａを結ぶ線と、第１及び第２現像ローラ１２，１３の中心軸１２ａ，１３ａを結ぶ線の交差角をｂとし、交差角ａ，ｂ，ｃの関係がａ＞ｂ＞ｃとなるようにしている。
【００６４】
下記の表４は、図５に示す構成（上４極、下４極）と、図６に示す構成（上５極、下４極）の性能を比較したものである。ここでは、磁性１成分現像剤を用いた現像装置３の動作中の上流側の現像ローラ１２の現像剤乗り量、画像濃度（現像バイアス同設定）（Ｍａｃｂｅｔｈ　ＲＤ９１４を用いて測定）、文字再現性（画像濃度同濃になるよう現像バイアス調整時）、現像剤消費量（画像濃度同濃になるよう現像バイアス調整時）を比較した。なお、図７の（ａ）及び（ｂ）は、文字再現性の判定の基準となる画像を示している。
【００６５】
【表４】
2004037677.tif 000006
【００６６】
ここで、この表４に示すように、（上４極、下４極）の場合は上流側の現像ローラ１２の現像剤担持量が５ｇ／ｃｍ２と極端に少なくなっているの対し、（上５極、下４極）の場合、即ち交差角ａ，ｂ，ｃの関係がａ＞ｂ＞ｃとなるようにしている場合は、上流側の現像ローラ１２の現像剤担持量が１２ｇ／ｃｍ２と（上４極、下４極）よりも増えている。
【００６７】
ここで、磁性１成分現像構成を使用した場合、通常の現像ローラ上のトナー乗り量は７〜１４ｇ／ｍ２であり、本実施例の場合、通常の磁性１成分現構成を使用した場合の現像ローラ上の乗り量の範囲に納まっていることがわかる。なお、トナー乗り量が７ｇ／ｍ２以下では現像バイアスを強化しても適切な画像濃度が得られず、また１４ｇ／ｍ２以上では現像ローラ上のトナーコーティングが不均一になり、画像ムラが生じる。
【００６８】
次に、マグネット１４，１５の発する磁界と現像ローラの回転による搬送力による磁性１成分現像剤の現像容器内での流れ方を説明する。
【００６９】
（上５極、下４極）の構成においては、図６に示す攪拌部材１７，１８により現像剤ホッパー直下から上流及び下流側の現像ローラ近傍まで運ばれてきた現像剤は、まずは下流側の現像ローラ１３の回転による搬送力を受け磁極下Ｎ２から下Ｓ１の間の位置で下流側の現像ローラ表層に供給される。
【００７０】
そして、下流側の現像ローラ上のトナーは上流及び下流側の現像ローラ１２，１３の対向位置手前の、図４に示すＤ領域において磁極Ａと磁極Ｂとを結ぶ磁力線及び磁極Ｂと磁極Ｃとを結ぶ磁力線の２方向に延びる磁力線の束にそれぞれ現像剤がトラップされ、上流側の現像ローラ１２に供給される現像剤と下流側の現像ローラ１３に供給される現像剤に分配される。つまり、上流及び下流側の現像ローラ両方に現像剤が分配されるようになる。これにより、上側の現像ローラ１２の現像剤乗り量を確保することができる。
【００７１】
一方、（上４極、下４極）の構成では、図５に示す攪拌部材１７，１８により下流側の現像ローラ１３までは現像剤が供給されるが、２方向に延びる磁力線が形成されないため上流側の現像ローラ１４に現像剤を供給することができず、このため図８に示すように上流側の現像ローラ上の現像剤乗り量が極端に減少してしまうのである。
【００７２】
そして、このような上流側の現像ローラ１２にほとんど現像剤が担持されてない状態で、高速機対応の現像を行った場合、下流側の現像ローラ１本で現像している状態にほぼ等しいため画像濃度が得にくいことが表４から確認できる。
【００７３】
また、このような画像濃度が得にくい状態で現像バイアスを上げることにより強引に画像濃度を確保した場合は表４及び図７の（ｂ）に示すように画像の再現性が悪化する。これは、上流側の現像ローラ１２で通常の現像を行った後、下流側の現像ローラ１３で感光ドラム上のトナー像を再調整する効果が得られていないことに起因する。
【００７４】
ここで、下流側の現像ローラ１３のトナー像の再調整効果について詳しく説明する。上流及び下流側の現像ローラ１２，１３に十分な現像剤が担持されている場合は、上流側の現像ローラ１２で通常の現像が行われ、感光ドラム上にトナー像が形成される。そして、感光ドラム上のトナー像が下流側の現像ローラ１３を通過する際に潜像上にのり損ねたミストナー（かぶりトナー、文字画像近傍の飛び散りトナー）を回収しつつ、潜像上のトナーが乗るべきところにトナーが乗っていない、いわゆる抜け部分にトナーを補給する能力を有する。
【００７５】
なお、これはＤＣ＋ＡＣ現像バイアスが印加されていることが必須条件であり、ＡＣ成分による現像電界が現像ニップに印加されることにより、この部分でのトナーの往復運動が起きており、そのために潜像上に乗っていない感光ドラム１との静電的拘束力の弱いトナー（かぶり、飛び散り）は現像ローラ上に戻され、潜像上だがトナーが乗っていない、いわゆる抜け部分にはトナーが補給されるのである。従って、（上５極、下４極）の構成においては、（上４極、下４極）の構成や単一像ローラ構成よりも画像が良化する。
【００７６】
又、表４中の現像剤消費量の欄によると、（上４極、下４極）の構成よりも（上５極、下４極）の構成の方が同画像濃度を得るためのトナー消費量を低減することができることが判る。これは、上述した下流側の現像ローラ１３で感光ドラム上のトナー像を再調整する現象が現れたものである。
【００７７】
即ち、従来の一本現像ローラ方式や（上４極、下４極）の構成の上流側の現像ローラ１２のトナーが不十分である状態の現像の場合におこる、図９の（ａ）に示すようなトナーの上にトナーがのって無駄なトナー消費がおこなわれるような状態が、上流側の現像ローラ１２で通常現像、下流側の現像ローラ１３でトナーの上のトナーを剥ぎ取ることにより、図９の（ｂ）に示すような薄層高密度現像が可能となる効果が現れたものである。
【００７８】
このように、磁極Ａと磁極Ｃとを同極、磁極Ｂを磁極Ａ，Ｃと異極とすると共に、磁極Ａ、Ｂ，Ｃの交差角ａ，ｂ，ｃの関係をａ＞ｂ＞ｃとなるようにすることにより、磁極Ａと磁極Ｂ及び磁極Ｂと磁極Ｃとを結ぶ磁力線を形作り、現像剤の流れを上流側の現像ローラ１２へ向かう流れと、下流側の現像ローラ１３へ向かう流れに分割することができる。
【００７９】
これにより、磁性１成分現像方式を用いた少なくとも２つの現像ローラ１２，１３を有する現像方式においても、装置の大型化及びコスト増を招くことなく簡易な構成で２つの現像ローラ１２，１３への現像剤の充分な供給が可能となる。また、高速機における画像濃度確保、高画質、現像剤消費量低減を含む低ランニングコスト化を一挙に達成することができる。
【００８０】
ところで、画像形成装置が高速化すると、画像濃度確保のために現像ローラのトナー搬送量を増大させる必要が生じ、これに伴い現像ローラの回転速度は速くなる。そして、このように現像ローラの回転速度が速くなると、現像容器内での昇温が生じる。そこで、このような現像容器内での昇温を抑えるために、例えば現像ローラの直径を大径化するようにする。
【００８１】
次に、このような現像容器内での昇温を抑えるため現像ローラの直径を大径化するようにした本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００８２】
図１０は本実施の形態に係る現像装置の要部拡大図である。なお、同図において、図５と同一符号は、同一又は相当部分を示している。
【００８３】
同図において、１２Ａ，１３Ａは直径が大径化された上流及び下流側の現像ローラである。なお、本実施の形態においては、画像形成装置のプロセススピードが４５０ｍｍ／ｓｅｃから６００ｍｍ／ｓｅｃに増大し、これと共に上流及び下流側の現像ローラ１２Ａ，１３Ａの直径は、それぞれφ２０からφ３０に大径化されている。
【００８４】
そして、このように現像ローラ１２Ａ，１３Ａの直径を大径化することにより、現像剤の搬送能力をＵＰさせることができると共に、現像ローラ１２Ａ，１３Ａの回転数を低減あるいは維持することができるので、現像容器内での昇温を抑えることができる。
【００８５】
ところで、このように現像ローラ１２Ａ，１３Ａを大径化した場合、既述した第１の実施の形態に係るマグネットパターン（磁極の角度と強さを規定したもの）を用いると、上流側の現像ローラ１２Ａの現像剤担持量が若干減少する方向に変化することが検討の結果、明らかになった。
【００８６】
これは、本実施の形態のように上流側の現像ローラ１２Ａが大径化すると、磁極Ｂと磁極Ｃの距離が極端に開いてしまい、このように磁極Ｂと磁極Ｃの距離が極端に開いてしまうと、磁極Ｂ及び磁極Ｃ間の磁界が弱まり上流側の現像ローラ１２Ａへの現像剤の受け渡し機能が低下し、このため上流側の現像ローラ１２Ａの現像剤担持量が低下したと予想される。
【００８７】
そこで、本実施の形態では、上流及び下流側の現像ローラ内のマグネット１４，１５のなかで現像剤を上流側の現像ローラ１２Ａへ導く役割を持つ磁極Ｃ（上Ｎ３極）について、その位置に関するラチチュード検討をおこなった。
【００８８】
具体的には、磁極Ｃの最適位置を調べるために、磁極Ｃの位置を変えて検討を行った。このとき既述した第１の実施の形態で説明した、磁極Ａ，Ｂ，Ｃの位置関係、即ち磁極Ａ，Ｂ，Ｃの交差角度ａ，ｂ，ｃの関係（ａ＞ｂ＞ｃ）を守るべく磁極Ｂの位置をｂが（ａ＋ｃ）／２となる位置として検討した。
【００８９】
なお、この検討の際、磁極Ａの位置をａ＝０°、磁力を７０ｍＴとし、磁極Ｂ及びＣの磁力も同様にそれぞれ、８０ｍＴ、６０ｍＴとした。下記の表５は、その結果を示すものである。
【００９０】
【表５】
2004037677.tif 000007
【００９１】
そして、同表から明らかなように磁極Ｃの角度ｃが−１１°≧ｃ≧−７３°では上流側の現像ローラ１２Ａの現像剤担持量は磁性１成分現構成を使用した場合の通常の現像ローラ上の乗り量である７〜１４ｇ／ｍ２内に収まる事がわかる。
【００９２】
しかし、磁極Ｃの角度が、−１１°より大きい場合においては、上流側の現像ローラ１２Ａの現像剤担持量が少なすぎることがわかる。これは、磁極Ａと磁極Ｃが近すぎるため、これら２極が１つの極のように振る舞い磁極Ｂから延びる磁力線を二つにわけることができないからである。よって、このような場合には、（上４極、下４極）の場合と同様に上流側の現像ローラ１２Ａへ現像剤を分配できなくなる。
【００９３】
ここで、磁極Ａと磁極Ｃが近すぎるということに関してより本質的な要素は、磁極Ａ−Ｃ間の交差角ではなく磁極Ａ−Ｃ間の距離（ＤＡＣ）であり、本検討より磁極Ａ−Ｃ間の距離（ＤＡＣ）を３ｍｍ以上にすることが上流側の現像ローラ１２Ａに現像剤を供給するためには重要であることがわかる。このことは、φ２０で行われた別の検討でも実証されている。
【００９４】
同様に同表から、磁極Ｃの角度が、−７３°以下でも上流側の現像ローラ１２Ａの現像剤担持量が少なすぎることがわかる。これは、磁極Ｂと磁極Ｃが遠すぎるため、この２極間の磁界が弱まり、上流側の現像ローラへ現像剤を供給できなくなっているからである。
【００９５】
ここで、磁極Ｂと磁極Ｃが遠すぎるということに関してより本質的な要素は、磁極Ｂ−Ｃ間の交差角ではなく磁極Ｂ−Ｃ間の距離（ＤＢＣ）であり、本検討より磁極Ｂ−Ｃ間の距離（ＤＢＣ）を１５ｍｍ以下にすることが上流側の現像ローラ１２Ａに現像剤を供給するために重要なことがわかる。
【００９６】
又、本実施の形態では、磁極Ｃの最適磁力についても合わせて検討した。表６は磁極Ｃの磁力を０〜１００ｍＴの間で変化させたときの、上流側の現像ローラ１２Ａの現像剤担持量を測定したものである。
【００９７】
ここでは、既述した第１の実施の形態とで定めるように、磁極Ａ，Ｂ，Ｃの交差角度ａ，ｂ，ｃの関係をａ＞ｂ＞ｃとし、磁極Ａ−Ｃ間及び、Ｂ−Ｃ間の距離をＤＡＣ　＝８．２ｍｍ、ＤＢＣ　＝５．３ｍｍ（表５の左から３番目の構成）で検討をおこなった。下記の表６はその結果を示すものである。
【００９８】
【表６】
2004037677.tif 000008
【００９９】
ここで、この表６により磁極Ｃの磁力が２０ｍＴ以下になると、上流側の現像ローラ１２Ａの現像剤担持量が極端に少なくなることがわかる。また、現像ローラ径φ２０のものを用いた同様の検討でも磁極Ｃの磁力が２０ｍＴ以下になると、極端に上流側の現像ローラ１２Ａの現像剤担持量が減少することが判る。これは、磁極Ｃの磁力が２０ｍＴ以下では、上流側の現像ローラ１２Ａが現像剤を担持する力よりも、重力による現像剤の落下が支配的となり、上流側の現像ローラ１２Ａに現像剤を搬送できないことを示している。
【０１００】
以上の二つの検討の結果を踏まえて、本実施の形態において、上流側の現像ローラ１２Ａのマグネット１４は、上流側の現像ローラ１２Ａの現像剤担持量を多く確保できるように、図１０において時計回りに上Ｎ１、上Ｓ２、Ｃ極に相当する上Ｎ３、Ａ極に相当する上Ｎ２、上Ｓ１極を有し、表７に示すように、磁力６０〜１００ｍＴの磁極を配置した。
【０１０１】
なお、Ｃ極の磁力に関しては、８０ｍＴとした方がトナー担持量は増えるがマグネットに希土類磁石を採用する必要があり、コストアップするため、本実施の形態では、Ｃ極磁力を６０ｍＴとしている。
【０１０２】
【表７】
2004037677.tif 000009
【０１０３】
又、下流側の現像ローラ１３Ａのマグネット１５は図１０において反時計回りに下Ｎ２、Ｂ極に相当する下Ｓ１、下Ｎ１、下Ｓ２極を有し、表８に示すように、磁力７０〜１００ｍＴの磁極を配置した。
【０１０４】
【表８】
2004037677.tif 000010
【０１０５】
また、下記の表９はφ３０現像ローラを用いる本実施の形態において、既述した第１の実施の形態のマグネットパターンを使用した系と表７、表８を用いた系の上現像ローラの現像剤担持量を比較して表したものである。
【０１０６】
【表９】
2004037677.tif 000011
【０１０７】
そして、この表９から明らかなように、磁極Ａと磁極Ｃとの距離ＤＡＣ及び磁極Ｂと磁極Ｃとの距離ＤＢＣを、上流側の現像ローラ１２Ａへの現像剤の供給が可能となる距離、即ちＤＡＣ≧３ｍｍ、かつＤＢＣ≦１５ｍｍとすることにより、また磁極Ｃの磁力を上流側の現像ローラ１２Ａによる現像剤担持力が重力による現像剤の落下を防ぐような大きさとなるような大きさ、即ち２０ｍＴ以上とすることにより、現像ローラ１３Ａの径が大きい場合でも、現像剤の流れを上流側の現像ローラ１２Ａへ向かう流れと、下流側の現像ローラ１３Ａへ向かう流れに分割することができる。
【０１０８】
なお、本実施の形態では、磁極Ａと磁極Ｃとの距離ＤＡＣ及び磁極Ｂと磁極Ｃとの距離ＤＢＣをＤＡＣ≧３ｍｍ、かつＤＢＣ≦１５ｍｍとし、さらに磁極Ｃの磁力を２０ｍＴ以上としたが、現像剤の流れを分割できるならば、この２つの条件のうちどちらか一方、満足させるようにしても良い。
【０１０９】
さらに、これまでの説明においては、現像ローラを２本備えた現像装置について述べてきたが、本発明は、これに限られるものではなく、現像ローラを３本以上備えた現像装置についても適用することができるのは言うまでもない。
【０１１０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、第１現像剤担持体の第２現像剤担持体に面する磁極Ａと、磁極Ａよりも第１現像剤担持体の回転方向下流側の磁極Ｃとを同極とし、第２現像剤担持体の第１現像剤担持体に面する磁極Ｂを磁極Ａ，Ｃと異極として磁極Ａと磁極Ｂ及び磁極Ｂと磁極Ｃとを結ぶ磁力線を形作ることにより、現像剤の流れを第１現像剤担持体へ向かう流れと、第２現像剤担持体へ向かう流れに分割するようにすることができる。
【０１１１】
これにより、磁性１成分現像方式を用いた複数の現像剤担持体を有する現像方式においても、大型化及びコスト増を招くことなく簡易な構成で複数の現像剤担持体への現像剤の充分な供給が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の一例であるデジタル複写機の画像形成部の概略構成を示す図。
【図２】上記デジタル複写機の画像形成部の現像装置の模式的縦断面図。
【図３】上記現像装置の上流及び下流側の現像ローラの構成を示す側面図。
【図４】上記上流及び下流側の現像ローラの磁極配置と磁力線の延び方を示す模式的縦断面図。
【図５】本実施の形態の比較例に係る（上４極、下４極）の構成を説明する断面図。
【図６】本実施の形態の実施例に係る（上５極、下４極）の構成を説明する断面図。
【図７】本実施の形態の文字再現性の判定の基準となる画像を示す図。
【図８】上記本実施の形態の比較例に係る複数の現像ローラを備えた磁性１成分現像方式で従来の単一現像ローラ用搬送部材を用いた場合の現像剤の流れ方を示す模式的縦断面図。
【図９】本実施の形態の感光ドラム上の現像後のトナーの乗り方を示す模式図。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る現像装置の模式的縦断面図。
【図１１】従来の画像形成装置の画像形成部の構成を示す図。
【図１２】上記従来の画像形成部の複数の現像ローラを備えた２成分現像装置の２成分現像剤の流れ方を示す模式的縦断面図。
【図１３】上記従来の画像形成部の複数の現像ローラを備えた２成分現像装置に磁性１成分現像剤を適用した場合の現像剤の流れを示す模式的縦断面図。
【図１４】上記従来の画像形成部の複数の現像ローラを備えた磁性１成分現像装置で上流及び下流側の現像ローラの両方に現像剤を供給可能にするため、上下独立の搬送部材を有する現像装置の模式的縦断面図。
【符号の説明】
１　　　　　感光ドラム
３　　　　　現像装置
１１　　　　現像容器
１２　　　　上流側の現像ローラ
１２Ａ　　　上流側の現像ローラ
１３　　　　下流側の現像ローラ
１３Ａ　　　下流側の現像ローラ
１４　　　　（上流側の現像ローラの）マグネット
１５　　　　（下流側の現像ローラの）マグネット
Ａ　　　　　第１の磁極
Ｂ　　　　　対向磁極
Ｃ　　　　　第２の磁極
【図１】
2004037677.tif 000012
【図２】
2004037677.tif 000013
【図３】
2004037677.tif 000014
【図４】
2004037677.tif 000015
【図５】
2004037677.tif 000016
【図６】
2004037677.tif 000017
【図７】
2004037677.tif 000018
【図８】
2004037677.tif 000019
【図９】
2004037677.tif 000020
【図１０】
2004037677.tif 000021
【図１１】
2004037677.tif 000022
【図１２】
2004037677.tif 000023
【図１３】
2004037677.tif 000024
【図１４】
2004037677.tif 000025