(57)【要約】【課題】磁気ブラシ方式で現像を行う際に、十分な画像濃度を得ると共に現像ニップ近傍でのトナー飛散を防止できる現像装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】現像スリーブ２３２表面から現像ニップ進入位置までの磁気ブラシ長さをＬｆ［ｍｍ］、現像スリーブ表面から感光体最近接位置までの磁気ブラシ長さをＬｎ［ｍｍ］とする。０．３＜Ｌｎ／Ｌｆ＜０．７の関係を満たすようにし、現像ニップにおける現像剤の圧縮程度を適度にする。これにより、トナー飛散抑制と画像品質（高画像濃度維持、画像劣化の防止）の維持とを共に実現する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアとを含む二成分現像剤の磁気ブラシを表面に担持し、像担持体と対向する現像ニップに搬送する現像剤担持体を備え、該現像ニップにおいて該現像剤担持体表面を該像担持体表面移動方向と同じ方向に移動させて該磁気ブラシを該像担持体に接触させながら該像担持体上の静電潜像を現像する現像装置において、
上記現像ニップにおける上記磁気ブラシの圧縮程度の範囲を、上記現像ニップにおける連れ回り気流の通過の規制と、現像によって得られる画像の濃度維持とが共に可能となるような範囲に設定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、
上記磁気ブラシが上記現像ニップ上流部で上記像担持体に初めて接する位置での該磁気ブラシの長さＬｆと、該現像ニップにおける該像担持体と該現像剤担持体との最近接位置での該磁気ブラシの長さＬｎとの関係を、
０．３＜Ｌｎ／Ｌｆ＜０．７
とすることにより、上記圧縮程度の範囲を設定した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、
上記キャリアの平均体積粒径Ｄｃと、上記現像ニップにおける上記像担持体と上記現像剤担持体との最近接位置での上記磁気ブラシの長さＬｎとが、
Ｄｃ／Ｌｎ＜０．１３
の関係を満たすことを特徴とする現像装置。
【請求項４】
静電潜像を担持する像担持体と、該像担持体上の静電潜像を現像する現像装置とを有する画像形成装置において、
上記現像装置として、請求項１，２，又は３の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項４の画像形成装置において、
上記像担持体上の静電潜像を現像するために、上記現像ニップに現像バイアスを印加するバイアス印加手段を設け、
上記静電潜像の非画像部電位と該現像バイアスとの差である地肌部ポテンシャル｜Ｖｐ１｜と、該静電潜像の画像部電位と該現像バイアスとの差である現像ポテンシャル｜Ｖｐ２｜とが、
｜Ｖｐ１｜＜０．４５｜Ｖｐ２｜
の関係を満たすことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項４又は５の画像形成装置において、
異なる２以上の色に対応した潜像をそれぞれ現像する２以上の現像装置を備え、カラー画像を形成可能に構成した画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置、及びこれに用いられる現像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いて、像担持体上の静電潜像を現像する二成分現像装置が広く用いられている。二成分現像装置では、十分な画像濃度を得るために、ある程度トナー濃度を高くすることが必要とされる。しかしながら、トナー濃度が高くなるほど、キャリア表面に対してトナーが接触している部分の割合（以下、トナー被覆率という）が増加する。このため、トナーとキャリアとの安定した摩擦帯電が行われなくなり、トナー飛散がおこりやすい。
【０００３】
そこで、トナー飛散を低減させるために、トナーの平均帯電量を上昇させて、帯電が不充分な弱帯電トナーあるいは逆帯電トナー等の存在する確率を減らすことが考えられる。
また、キャリア表面のトナー被覆率［％］に着目し、これを適正に制御することも考えられる。
【０００４】
キャリア表面のトナー被覆率［％］に着目した提案としては、特開平１０−３１２１０５号公報、特開平１１−１９４５２５号公報がある。
特開平１０−３１２１０５号公報では、現像剤攪拌質のトナー濃度を次式で表されるキャリア被覆率Ｔｎが１３０［％］以下になるよう設定し、剤攪拌室におけるトナー濃度を制御する現像装置を提案している。
Ｔｎ＝１００Ｃ√３／｛２π（１００−Ｃ）・（１＋ｒ／Ｒ）２・（ｒ／Ｒ）・（ρｔ／ρｃ）｝
ここで、Ｃはトナー濃度、ｒはトナー半径、Ｒは磁性キャリアの半径、ρｔはトナーの真比重、ρｃは磁性キャリアの真比重である。この現像装置によれば、上記キャリア被覆率Ｔｎの範囲になるよう攪拌室のトナー濃度を制御することで、トナー飛散を低減できる。
また、特開平１１−１９４５２５号公報では、トナーおよびキャリアの平均粒径で計算したキャリア表面上のトナーの被覆率を３０〜６５［％］とし、かつ導電性シリカ粒子を外添する現像剤が提案されている。これの現像装置によれば、弱帯電トナーの発生を防止することによって、トナー飛散を防止できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、現像剤担持体上に磁気ブラシを担持させ、磁気ブラシを像担持体に接触させて潜像を現像する磁気ブラシ方式の現像装置では、次のようなトナー飛散が発生する恐れがあった。
現像剤担持体と像担持体との対向位置である現像ニップにおいて、両表面を同じ方向に移動させる現像装置と反対方向に移動させる現像装置とがある。このうち、同じ方向に移動させる構成の方が像担持体上の潜像に与えるストレスが小さいため、一般的に多く用いられている。このような現像ニップＤで現像剤担持体と像担持体の両表面を同じ方向に移動させる構成の装置においては、現像ニップ上流から下流に向かって連れ回る方向に気流（以下連れ回り気流という）が発生する。この連れ回り気流に乗って現像ニップ下流から飛散するのである。以下に、連れ回り気流に起因するトナー飛散の発生メカニズムについて説明する。
図５は、現像ニップでの連れ回り気流発生状態を示した説明図である。図に示すように、現像剤担持体としての感光体表面と像担持体としての現像ローラは、現像ニップで両表面が同じ方向に移動するよう駆動されている。このような駆動が行われると、現像ニップ領域Ｄには矢印Ａで示すような現像ニップ内を両表面移動方向と同じ方向に連れ回るように流れる気流が発生する。この気流は、現像ニップ下流でニップから出るとき、空間に広がるように吹き出す。一方、飛散するトナーの発生原因は、２つ考えられる。１つは、現像ローラ表面に担持されている磁気ブラシが現像ニップに入る直前の領域（図中Ｂ領域）で穂立つとき、キャリアから離脱するトナーである。このようなトナーは連れ回り気流に乗って現像ニップに侵入する。もう１つは、特に高画像濃度を低電位現像するとき（感光体への現像トナーが多く、しかし電界による制御が利きにくい場合）等に現像ニップ中で発生する、電界に応答して感光体に飛翔するトナーである。このようなトナーは、現像ニップ領域Ｄでの空隙が多いため連れ回り気流に乗って現像ニップに隣接したニップ下流の領域（図中Ｃ領域）から気流と共に吹き出る。これが連れ回り気流に起因するトナー飛散である。即ち、ニップ入り口部、ニップ領域中でキャリアから離脱したトナーが、現像スリーブ２３２と感光体の連れ回り気流によって、ニップ下流部からのトナー飛散となりやすいのである。このような連れ回り気流に起因するトナー飛散は、感光体や現像ローラ表面の線速が大きい場合により顕著となる。
【０００６】
そして、上記公報はいずれも、このような連れ回り気流によって生じるトナー飛散に着目した発明ではなかった。
また、トナー飛散防止のために現像剤の平均帯電量を上げトナーとキャリア間の静電的付着量を増加させる構成では、キャリアのトナー保持力が適正以上に強まり、現像能力が低下してしまう。このため、トナー飛散は防止できても画像濃度が不十分となってしまう。上記公報の装置についても、トナーとキャリア間の静電的付着量を増加させる場合があり、その場合には同様に画像濃度が不十分となってしまう。
【０００７】
ここで、十分な画像濃度を得るために現像能力が高い現像方法として、例えば、特開昭６２−１１２１７２号公報が提案されている。この公報では、現像スリーブ２３２上に０．０５×１０−３［ｇ／ｃｍ２］以上１．０×１０−３［ｇ／ｃｍ２］以下のトナー粒子の層を担持させ、交番電界を印加することで現像を行う。更にこの公報においては、十分な画像濃度を得ると共に画像品質を安定させるために、現像ニップ中の磁性粒子の体積比率が重要に影響することも記載されている。その現像ニップ中の磁性粒子の体積比率の範囲は、５〜３０［％］、好ましくは２．６〜２６［％］とされている。
しかしながら、特開昭６２−１１２１７２号公報では、トナー飛散防止の課題については言及されておらず、十分な画像濃度が得られてもトナー飛散が発生する恐れがある。
【０００８】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、二成分現像剤を用いた磁気ブラシ方式の現像装置及びこの現像装置を用いた画像形成装置において、次のことを可能にすることである。即ち、十分な画像濃度を得ることができると共に、現像ニップ近傍でのトナー飛散を防止できる現像装置及びこの現像装置を用いた画像形成装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の現像装置は、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤の磁気ブラシを表面に担持し、像担持体と対向する現像ニップに搬送する現像剤担持体を備え、該現像ニップにおいて該現像剤担持体表面を該像担持体表面移動方向と同じ方向に移動させて該磁気ブラシを該像担持体に接触させながら該像担持体上の静電潜像を現像する現像装置において、上記現像ニップにおける上記磁気ブラシの圧縮程度の範囲を、上記現像ニップにおける連れ回り気流の通過の規制と、現像によって得られる画像の濃度維持とが共に可能となるような範囲に設定したことを特徴とするものである。
また、請求項２の現像装置は、請求項１の現像装置において、上記磁気ブラシが上記現像ニップ上流部で上記像担持体に初めて接する位置での該磁気ブラシの長さＬｆと、該現像ニップにおける該像担持体と該現像剤担持体との最近接位置での該磁気ブラシの長さＬｎとの関係を、
０．３＜Ｌｎ／Ｌｆ＜０．７
とすることにより、上記圧縮程度の範囲を設定したことを特徴とするものである。
請求項３の現像装置は、請求項２の現像装置において、上記キャリアの平均体積粒径Ｄｃと、上記現像ニップにおける上記像担持体と上記現像剤担持体との最近接位置での上記磁気ブラシの長さＬｎとが、
Ｄｃ／Ｌｎ＜０．１３
の関係を満たすことを特徴とするものである。
請求項１，２，及び３の現像装置においては、現像ニップにおける上記磁気ブラシの圧縮程度の範囲を以下のようにする。連れ回り気流が現像ニップ内を通過することを適度に遮断できる程度でかつ、トナーが静電潜像へ十分供給される程度に像ニップで磁気ブラシを圧縮して密にできる程度にする。そして、現像ニップ入り口部、現像ニップ領域中でそれぞれキャリアから離脱したトナーに連れ回り気流の影響を受けにくくし、現像ニップ領域内に留まりやすくすると共に、潜像へのトナー供給量不足を回避する。これによって、連れ回り気流に起因する現像ニップ下流からのトナー飛散が発生しないようにすると共に、画像濃度不足の防止を実現する。一方、圧縮程度が過度にならないように控え、磁気ブラシを圧縮しすぎて現像ニップに入りきらない磁気ブラシが像担持体と衝突しその衝撃によってトナーがキャリアから離脱しないようにする。これによって、現像ニップ上流側で像担持体と衝突した磁気ブラシから離脱したトナーが現像ニップ上流部で飛散しない。
請求項４の画像形成装置は、静電潜像を担持する像担持体と、該像担持体上の静電潜像を現像する現像装置とを有する画像形成装置において、上記現像装置として、請求項１，２，又は３の現像装置を用いることを特徴とするものである。請求項５の画像形成装置は、請求項４の画像形成装置において、上記像担持体上の静電潜像を現像するために、上記現像ニップに現像バイアスを印加するバイアス印加手段を設け、上記静電潜像の非画像部電位と該現像バイアスとの差である地肌部ポテンシャル｜Ｖｐ１｜と、該静電潜像の画像部電位と該現像バイアスとの差である現像ポテンシャル｜Ｖｐ２｜とが、
｜Ｖｐ１｜＜０．４５｜Ｖｐ２｜
の関係を満たすことを特徴とするものである。
請求項６の画像形成装置は、請求項４又は５の画像形成装置において、異なる２以上の色に対応した潜像をそれぞれ現像する２以上の現像装置を備え、カラー画像を形成可能に構成したものである。
請求項４，５，及び６の画像形成装置においては、十分な画像濃度を得ることができると共に、連れ回り気流によって生じるトナー飛散を防止できる現像装置を用いて静電潜像の現像を行う。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を画像形成装置である湿式電子写真複写機に適用した一実施形態について説明する。
【００１１】
以下、本発明を画像形成装置である電子写真方式のカラー複写機（以下、カラー複写機という）に適用した一実施形態について説明する。
まず、本実施形態に係るカラー複写機の基本的な構成について説明する。図２は同カラー複写機の概略構成を示す正面図である。図２において、カラー複写機は、カラー画像読取装置（以下、カラースキャナという）１、カラー画像記録装置（以下、カラープリンタという）２、給紙バンク３等で構成されている。
【００１２】
上記カラースキャナ１は、コンタクトガラス１０１上の原稿４の画像を照明ランプ１０２、ミラー群１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、レンズ１０４を介してカラーセンサ１０５に結像する。そして、原稿４のカラー画像情報を、例えばＲｅｄ：赤、Ｇｒｅｅｎ：緑、Ｂｌｕｅ：青（以下、それぞれＲ、Ｇ、Ｂという）の色分解光毎に読み取り、電気的な画像信号に変換する。本カラー複写機は、Ｒ、Ｇ、Ｂの色分解手段と、ＣＣＤ等の光電変換素子で構成されたカラーセンサ１０５によって、原稿４の画像を色分解した３色のカラー画像を同時に読み取る。そして、このカラースキャナ１で得たＲ、Ｇ、Ｂの色分解画像信号強度レベルを基に、図示しない画像処理部で色変換処理を行う。これによって、Ｂｌａｃｋ：黒（以下、Ｂｋという）、Ｃｙａｎ：シアン（以下、Ｃという）、Ｍａｇｅｎｔａ：マゼンタ（以下、Ｍという）、Ｙｅｌｌｏｗ：イエロー（以下、Ｙという）のカラー画像データを得る。
【００１３】
上記カラープリンタ２は、像担持体としての感光体ドラム２００、露光手段としての書き込み光学ユニット２２０、２次転写ユニット２６０、紙搬送装置２７０を備えている。更には、定着ローラ対を用いた２８１、２８２を用いた定着ユニット２８０等も備えている。また、感光体ドラム２００は、図中の矢印で示すように反時計方向に回転し、その周囲には次のものを備えている。クリーニングブレード及びファーブラシからなる感光体クリ−ニング装置２０１、除電ランプ２０２、帯電手段としての帯電チャージャ２０３等を備えている。更には、現像手段としてのリボルバ現像ユニット２３０、電位センサ２０４、基準画像濃度センサ２０５、中間転写ユニット２４０などが配設されている。ここで、上記書き込み光学ユニット２２０、帯電チャージャ２０３等により、感光体ドラム２００の表面に潜像を形成する潜像形成手段が構成されている。
【００１４】
上記帯電チャージャ２０３はタングステン製の帯電ワイヤ及びステンレス製のグリッド電極からなり、図示しない定電流電源により帯電ワイヤへ、定電圧電源によりグリッド電極へ高電圧がそれぞれ印加される。
また、上記書き込み光学ユニット２２０は、カラースキャナ１からのカラー画像データを光信号に変換する。そして、帯電チャージャ２０３によって一様に帯電された感光体ドラム２００の表面に、原稿の画像に対応したレーザ光Ｌを照射して光書き込みを行い、感光体ドラム２００の表面に静電潜像を形成する。
【００１５】
また、上記リボルバ現像ユニット２３０は、現像器と現像ユニット全体を反時計方向に回転させる図示しない現像リボルバ駆動部などによって構成されている。現像器は、Ｂｋトナーを用いるＢｋ現像器２３１Ｋ，Ｃトナーを用いるＣ現像器２３１Ｃ、Ｍトナーを用いるＭ現像器２３１Ｍ，Ｙトナーを用いるＹ現像器２３１Ｙからなっている。
【００１６】
図３は各現像器２３１Ｋ〜２３１Ｙのうちの１つを示した概略構成図、図４は、各現像器２３１Ｋ〜２３１Ｙ内で用いられている現像剤担持体の内部構成を示す断面図である。各現像器は、トナー及びキャリアとしてのフェライトキャリアを含む二成分系の現像剤を表面に担持する現像剤担持体として非磁性の現像スリーブ２３２を備えている。この現像スリーブ２３２は、図示しない駆動装置により、感光体ドラム２００と対向する現像ニップＤにおいて現像剤を下方に移動させる向きに回転駆動可能になっている。また、現像スリーブ２３２の内部には、磁界発生手段としての固定磁石群からなるマグネットローラ２３３が固定配置されている。
【００１７】
各現像器２３１Ｋ〜２３１Ｙ内のトナーはフェライトキャリアとの攪拌によって負極性に帯電される。また、各現像器２３１Ｋ〜２３１Ｙ内の現像スリーブ２３２には現像バイアス印加手段としての現像バイアス電源２３４により現像バイアス電圧が印加されている。現像バイアス電圧は、負の直流電圧Ｖｄｃ（直流成分）に交流電圧Ｖａｃ（交流成分）が重畳された電圧で、各現像スリーブ２３２が感光体ドラム２００の金属基体層に対して所定電圧にバイアスされている。
【００１８】
上記マグネットローラ２３３の表面部には、該ローラの回転中心軸方向に沿った方向に延在する磁極が径方向外側に向けて複数形成されるように、複数の磁石が設けられている。具体的には、具体的には、上記現像ニップ部分に現像剤を穂立ちさせる現像主磁極Ｐ１ｂと、現像主磁極Ｐ１ｂの磁力と極性の異なる補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃと、現像スリーブ２３２上に現像剤を汲み上げるための磁極Ｐ４がある。更に、現像スリーブ２３２上に現像剤を汲み上げられた現像剤を現像ニップまで搬送させる磁極Ｐ５，Ｐ６と、現像後の領域で現像剤を搬送させる磁極Ｐ２，Ｐ３とを備えている。これらの磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃ，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６は、現像スリーブ２３２の半径方向に向けて配置されている。なお、図示の磁石ローラは、８極の磁極を備えている。磁石ローラ４１による現像剤の汲み上げ性、黒ベタ画像の現像時の追従性を向上させるために、Ｐ３極からドクタブレード２１９までの間に、２個乃至４個の磁極を更に増設した１０極や１２極の磁極を備えた構成としてもよい。
なお、図３及び図４中の現像スリーブ２３２の周囲に点線で示した曲線は、各磁極によって形成された、現像スリーブ２３２の軸方向中央部における現像スリーブ２３２表面上の法線方向磁束密度分布を示している。
【００１９】
現像器２３１は、トナー及び磁性キャリアよりなる二成分現像剤（以下、現像剤という）を用いるニ成分現像装置である。現像器２３１は、現像スリーブ２３２と、現像スリーブ２３２に担持されて感光体ドラム２００との対向する現像ニップまで搬送される現像剤量を規制するドクタブレード２１９とを有する。更に、現像スリーブ２３２に供給する現像剤を貯留する現像剤収容部２１４と、現像剤収容部２１４内に設けられ、現像剤収容部２１４内の現像剤を攪拌するアジテータ２１５と、現像剤収容部２１４と連通する現像剤収容部２１６と、現像剤収容部２１６内に設けられ、現像剤収容部２１６内の現像剤を攪拌するアジテータ２１７とを備えている。
【００２０】
上記構成の現像器２３１では、アジテータ２１５，２１７が回転することにより、現像剤収容部２１４，２１６内に収容されている現像剤が、撹拌されながら現像スリーブ２３２近傍へ搬送される。ここで、現像剤中のトナーは磁性キャリアとの撹拌によって摩擦帯電している。この現像剤は、現像スリーブ２３２内部のマグネットの磁力により、現像スリーブ２３２上に汲み上げられる。現像スリーブ２３２上の現像剤は、ドクタブレード２１９で規制されながら、さらに電荷を付与され、薄層化された状態で、現像ニップまで搬送される。現像スリーブ２３２には図示しない現像バイアス電源によって現像バイアスが印加されている。現像ニップにおける現像スリーブ２３２と感光体ドラム２００との間に現像電界が形成されることで、現像スリーブ２３２上の帯電したトナーを感光体ドラム２００に向けて供給する。現像終了後の現像剤は現像スリーブ２３２によって搬送され、再び現像剤収容部２１４内に戻される。
【００２１】
また、現像剤収容部２１４，２１６内の現像剤のトナー濃度は、感光体ドラム２００上に基準画像を形成し、この基準画像の光学濃度を図示しない光学濃度検出手段によって検出する。そして、感光体ドラム２００地肌部の光学濃度との比をとり、この比に基づいて推測する。これに基づき、充分な画像濃度が得るためにトナー濃度が適当な範囲になるよう、トナー補給部２１８を制御する。このトナー補給部２１８を介して図示しないトナーカートリッジ内のトナーを現像剤収容部２１６内の現像剤に補給する。
【００２２】
以上の構成のカラー複写機を用いたカラー画像形成工程を説明する。
カラー複写機本体の待機状態では、リボルバ現像ユニット２３０はＢｋ現像器２３１Ｋが現像位置の手前３０度に位置するホームポジションで停止しておいる。コピースタートキーが押されると、原稿画像データの読み取りを開始し、そのカラー画像データに基づいて、レーザ光Ｌによる光書き込みすなわち静電潜像形成が始まる（以下、Ｂｋ画像データによる静電潜像を「Ｂｋ静電潜像」という。Ｃ、Ｍ、Ｙについても同様である）。このＢｋ静電潜像の先端部から現像可能にすべく、現像位置にＢｋ静電潜像の先端部が到達する前に、Ｂｋ現像器２３１Ｋの現像スリーブ２３２の回転を開始してＢｋ静電潜像をＢｋトナーで現像する。そして、以後Ｂｋ静電潜像の現像動作を続けるが、Ｂｋ静電潜像の後端部が現像位置を通過した時点で、速やかに次の色の現像器が現像位置に来るまで、リボルバ現像ユニット２３０が回転する。これは少なくとも、次の画像データによる静電潜像の先端部が現像位置に到達する前に完了させる。
【００２３】
上記中間転写ユニット２４０は、後述する複数のローラに張架された中間転写体である中間転写ベルト２４１などで構成されている。この中間転写ベルト２４１の周りには、２次転写ベルト２６１、２次転写バイアスローラ２６５、ベルトクリーニングブレード２５０、潤滑剤塗布ブラシ２５２などが対向するように配設されている。この中間転写ベルト２４１は、１次転写バイアスローラ２４７、ベルト駆動ローラ２４２、ベルトテンションローラ２４３、２次転写対向ローラ２４４，クリーニング対向ローラ２４５、及びアースローラ２４６に張架されている。各ローラは導電性材料で形成され、１次転写バイアスローラ２４７以外の各ローラは接地されている。
【００２４】
上記１次転写バイアスローラ２４７には、定電流または定電圧制御された１次転写電源２４８により、トナー画像の重ね合わせ数に応じて所定の大きさの電流又は電圧に制御された転写バイアスが印加されている。また、中間転写ベルト２４１は、図示しない駆動モータによって矢印方向に回転駆動されるベルト駆動ローラ２４２により、矢印方向に駆動される。また、この中間転写ベルト２４１は、半導体、または絶縁体で、単層または多層構造となっている。
【００２５】
感光体ドラム２００上のトナー画像を中間転写ベルト２４１に転写する転写部（以下「１次転写部」という）では、次のようにして感光体ドラム２００と中間転写ベルト２４１との間に所定幅のニップ部を形成している。即ち、１次転写バイアスローラ２４７及びアースローラ２４６で中間転写ベルト２４１を感光体ドラム２００側に押し当てるように張架することにより、所定幅のニップ部を形成している。
【００２６】
上記潤滑剤塗布ブラシ２５２は、板状に形成された潤滑剤としてのステアリン酸亜鉛２５１を研磨し、この研磨された微粒子を中間転写ベルト２４１に塗布するものである。この潤滑剤塗布ブラシ２５２も、中間転写ベルト２４１に対して隣接可能に構成され、所定のタイミングで中間転写ベルト２４１に接触するように制御される。
【００２７】
上記２次転写ユニット２６０は、３つの支持ローラ２６２、２６３、２６４に張架された２次転写ベルト２６１などで構成され、中間転写ベルト２４１の支持ローラ２６２と２６３間の張架部が２次転写対向ローラ２４４に対して圧接可能になっている。３つの支持ローラ２６２，２６３，２６４の一つは、図示しない駆動手段によって回転駆動される駆動ローラであり、その駆動ローラにより２次転写ベルト２６１が図中に矢印で示す反時計方向に駆動される。２次転写バイアスローラ２６５は、２次転写手段であり、２次転写対向ローラ２４４との間に中間転写ベルト２４１と２次転写ベルト２６１を挟持するように配設されている。そして、定電流制御される２次転写電源２６９によって所定電流の転写バイアスが印加されている。また、上記２次転写ベルト２６１及び２次転写バイアスローラ２６５が、２次転写対向ローラ２４４に対して圧接する位置と離間する位置とを取り得るように、離接機構が設けられている。この接離機構は、支持ローラ２６２及び２次転写バイアスローラ２６５を矢印方向に駆動するものである。その離間位置にある２次転写ベルト２６１及び支持ローラ２６２を、２点鎖線で示している。
【００２８】
また、レジストローラ対３０１は、２次転写バイアスローラ２６５と２次転写対向ローラ２４４とに挟持された中間転写ベルト２４１と２次転写ベルト２６１の間に所定のタイミングで転写紙Ｐを送り込むためのものである。
【００２９】
以上のように構成したカラー複写機において、画像形成サイクルが開始されると、感光体ドラム２００は、図示しない駆動モータによって矢印で示す反時計方向に回転される。そして、中間転写ベルト２４１はベルト駆動ローラ２４２によって矢印で示す時計方向に回転される。その中間転写ベルト２４１の回転に伴ってＢｋトナー画像形成、Ｃトナー画像形成、Ｍトナー画像形成、Ｙトナー画像形成が１次転写バイアスローラ２４７に印加される電圧による転写バイアスにより１次転写が行われる。最終的にＢｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの順に中間転写ベルト２４１上に重ねてトナー画像が形成される。
例えばＢｋトナー画像形成は次のように行われる。帯電チャージャ２０３は、コロナ放電によって感光体ドラム２００の表面を負電荷で所定電位に一様に帯電する。そして、書き込み光学ユニット２２０により、Ｂｋカラー画像信号に基づいてレーザ光によるラスタ露光を行う。このラスタ像が露光されたとき、当初一様帯電された感光体ドラム２００の表面の露光された部分は、露光光量に比例する電荷が消失し、Ｂｋ静電潜像が形成される。このＢｋ静電潜像に、Ｂｋ現像器２３１ＫのＢｋ現像ローラ上の負帯電されたＢｋトナーが接触することにより、Ｂｋトナー画像が形成される。このとき、感光体ドラム２００の電荷が残っている部分にはトナーが付着せず、電荷の無い部分つまり露光された部分にはトナーが吸着し、静電潜像と相似なＢｋトナー画像が形成される。この感光体ドラム２００上に形成されたＢｋトナー画像は、感光体ドラム２００と接触状態で等速駆動している中間転写ベルト２４１の表面に１次転写される。
上記ベルト転写後の感光体ドラム２００の表面に残留している若干の未転写残留トナーは、感光体ドラム２００の再使用に備えて、感光体クリーニング装置２０１で清掃される。
感光体ドラム２００側ではＢｋ画像形成工程の次にＣ画像形成工程に進み、所定のタイミングでカラースキャナによるＣ画像データの読み取りが始まる。そのＣ画像データによるレーザ光書き込みによって、感光体ドラム２００の表面にＣ静電潜像を形成する。そして、先のＢｋ静電潜像の後端部が通過した後で、且つＣ静電潜像の先端部が到達する前にリボルバ現像ユニット２３０の回転動作が行われ、Ｃ現像器２３１Ｃが現像位置にセットされ、Ｃ静電潜像がＣトナーで現像される。
以後、Ｃ静電潜像領域の現像を続けるが、Ｃ静電潜像の後端部が通過した時点で、先のＢｋ現像器２３１Ｋの場合と同様にリボルバ現像ユニット２３０の回転動作を行い、次のＭ現像器２３１Ｍを現像位置に移動させる。これもやはり次のＭ静電潜像の先端部が現像位置に到達する前に完了させる。なお、Ｍ及びＹの画像形成工程については、それぞれのカラー画像データ読み取り、静電潜像形成、現像の動作が上述のＢｋ、Ｃの工程と同様であるので説明は省略する。
中間転写ベルト２４１上には、感光体ドラム２００上に順次形成されるＢｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙのトナー画像が、同一面に順次位置合わせされて転写される。それにより、中間転写ベルト２４１上には最大で４色が重ね合わされたトナー画像が形成される。
【００３０】
一方、上記画像形成動作が開始される時期に、転写紙Ｐは転写紙カセット３２０、３３０、３４０、３５０又は手差しトレイ３１０などの給紙部から給紙ローラ３２１、３３１、３４１、３５１、３１１によって給送される。そして、レジストローラ対３０１のニップで待機している。２次転写対向ローラ２４４及び２次転写バイアスローラ２６５によりニップが形成された２次転写部に中間転写ベルト２４１上のトナー画像の先端がさしかかるときに、レジストローラ対３０１が駆動される。これによって、ちょうど転写紙Ｐの先端がこのトナー画像の先端に一致するようにレジストローラ対３０１が駆動され、転写紙Ｐとトナー画像とのレジスト合わせが行われる。そして、転写紙Ｐが中間転写ベルト２４１上のトナー画像と重ねられて２次転写部を通過する。このとき、２次転写電源２６９によって２次転写バイアスローラ２６５に印加される電圧による転写バイアスにより、中間転写ベルト２４１上の４色重ねトナー画像が転写紙Ｐ上に一括して２次転写される。
また同時に、転写紙Ｐにトナー画像を転写した後の中間転写ベルト２４１の表面に残留したトナーは、図示しない離接機構によって中間転写ベルト２４１に押圧されるベルトクリーニングブレード２５０によってクリーニングされる。転写紙Ｐは、２次転写ベルト２６１の移動方向における２次転写部の下流側に配置した転写紙除電チャージャ２６６との対向部を通過するときに除電され、２次転写ベルト２６１から剥離して定着ローラ対２８１、２８２に向けて送られる。この定着ローラ対２８１、２８２のニップ部でトナー画像が溶融定着され、排出ローラ対２９０で装置本体外に送り出され、図示しないコピートレイに表向きにスタックされ、フルカラーコピーを得る。
上記ベルト転写後の感光体ドラム２００の表面は、感光体クリーニング装置２０１でクリーニングされ、除電ランプ２０２で均一に除電される。
【００３１】
次に、本発明に用いられるトナー、キャリア、および現像剤について説明する。
トナーとして、以下に示す組成を有するものを用いた。
・スチレン−ｎ−ブチルアクリレート共重合体（共重合比８３／１７）　９０部
（Ｍｎ＝１２０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２４、Ｔｇ＝５４℃）
・カーボンブラック　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１０部
・フェノール誘導体（ボントロンＥ８９、オリエント化学社製）　　　２部
・ポリプロピレンワックス（サンワックス６６０Ｐ、三洋化成社製）　　２部
これらの混合物をヘンシェルミキサー中で十分攪拌混合した後、ロールミルで約３０分間加熱溶融し、室温まで冷却後得られた混練物を粉砕分級し、分級品を得た。この分級品１００部に対し、シリコーンオイル処理をしたシリカ微粒子０．８部と酸化チタン微粒子０．２部を添加混合し、トナーを得た。トナー粒子については平均粒径が１０［μｍ］以下のものを使用し、しかし過度に小径すぎるとトナー飛散等の制御が難しくなるので、本発明の適用においては、高画質化に対応して、平均粒径が５．０〜８．０［μｍ］とするのが好ましい。
また、キャリアは次のようにして得た。フェライトコア材に対し、シリコン樹脂溶液（信越化学社製）２００部、カーボンブラック（キャボット社製）３部をトルエン中にて溶解分散させたコート液を流動層式スプレー法にて塗布する。そして、コア材表面を被覆した後、３００℃の電気炉で２時間焼成しシリコン樹脂コートキャリアを得る。また、トナー粒子に外部添加される添加剤としては、酸化チタン、シリカ等の無機微粉体が好ましく、より効率的な帯電付与を与える効果がある。本発明においてもこれを使用した。なお、キャリア粒径については、粒径分布が比較的シャープで平均粒径が２０〜６０［μｍ］のものを用いるのが好ましい。
上記のトナーとキャリアを混合し、以下の実施例及び比較例用いる現像剤を得た。この際、トナー濃度は５［％］〜１０［％］程度、帯電量の平均値は−１０〜３０μＣ／ｇとなるよう調整した。トナーの重量比、および帯電量の測定は従来より公知のブローオフ測定器を常温常湿の環境で測定した。
【００３２】
ところで、上記構成のプリンタにおいては、感光体ドラム２００と現像スリーブ２３２の表面を現像ニップで同じ方向に移動させている。これは、逆方向に移動させるのに比して感光体ドラム２００上の静電潜像に与えるストレスが小さいため有用性の高いものであり、一般的に多く用いられている。しかしながら、現像ニップで両表面を同じ方向に移動させると、図５に示すように現像ニップ上流から下流に向かって連れ回り気流が発生し、この気流に乗ってトナーが飛散するという不具合が生じることがわかった。この飛散するトナーは、磁気ブラシが現像ニップ上流部（図中Ｂ領域）で穂立つときにキャリアから離脱するものや、高画像濃度を低電位現像するとき等に現像ニップ領域Ｄ中で電界に応答して感光体ドラム２００に飛翔するものがある。そこで、本実施形態においては、このような連れ回り気流によるトナー飛散を含めた現像ニップ近傍でのトナー飛散を防止すると共に、画像濃度低下も防止できるよう構成した。以下に、本実施形態の特徴とその効果について説明する。
【００３３】
図１は、本発明に適用されるプリンタの「現像ニップ領域」周辺を示した図である。図１において、現像スリーブ２３２と感光体ドラム２００の回転方向は現像ニップで現像スリーブ２３２と感光体ドラム２００が順方向となるように設定されている。現像スリーブ２３２上には現像剤による磁気ブラシが形成され、これが感光体ドラム２００に接触する構成となっている。磁気ブラシが感光体ドラム２００に接触する点から磁気ブラシが感光体ドラム２００から離れる点までの距離を「現像ニップ領域Ｄ」と定義する。また、磁気ブラシが感光体ドラム２００に最も近接する点を境として、それより上側を「現像ニップ上流部」、下側を「現像ニップ下流部」と定義する。また図中において、磁気ブラシが現像ニップ上流部で感光体ドラム２００に最初に接する点（ニップ進入位置）と現像スリーブ２３２中心とを結ぶ直線上における現像スリーブ２３２表面から感光体ドラム２００表面までの磁気ブラシ長さをＬｆ［ｍｍ］とする。磁気ブラシが現像ニップ領域Ｄ中で感光体ドラム２００に最近接となる点（ニップ最近接位置）の現像スリーブ２３２表面から感光体ドラム２００表面までの磁気ブラシ長さをＬｎ［ｍｍ］とする。
尚、磁気ブラシの長さは、マグネットの磁極の設定等によっては感光体ドラム２００に撓んで当接することもある。本実施形態では、代用的に直線的に測定した結果を磁気ブラシの長さＬｆ、Ｌｎとした。
【００３４】
本発明者らは研究の結果、連れ回り気流に起因するトナー飛散は、現像ニップ中における磁気ブラシの圧縮程度の範囲が大きく影響することを発見した。これは、簡易的にニップ進入位置での磁気ブラシの長さＬｆに対するニップ最近接位置での磁気ブラシの長さＬｎ（＝Ｌｎ／Ｌｆ）であらわすことができることも発見した。Ｌｎ／Ｌｆをやや低めに設定すると、現像ニップで磁気ブラシが圧縮されて現像剤が詰まりぎみになる。これによって、現像ニップ上流部や現像ニップ領域Ｄ中でキャリアから離れたトナー紛が発生しても、連れ回り気流の影響を受けにくくなる。一方、Ｌｎ／Ｌｆが低すぎると、現像ニップで磁気ブラシが圧縮され過ぎ、現像ニップに入りきらない磁気ブラシが感光体ドラム２００と衝突しその衝撃によってトナーがキャリアから離脱してしまう。なお、以上説明した現像ニップの磁気ブラシの挙動の確認には、実体顕微鏡（オリンパス社製：ＳＺＨ１０）とハイスピードカメラ（フョトロン社製：ＦＡＳＴＣＡＭ−ＸＯＷＬＰＤ−１２）を用いた。これらを用いて、９０００〜４０５００［コマ／秒］の撮影速度で撮影した映像により確認されるものである。撮影された、現像スリーブ２３２と感光体ドラム２００に介在する磁気ブラシの断面方向からの状態を静止画像として取りこみ、画像処理により、各磁気ブラシの長さを実測した。
【００３５】
そして、Ｌｎ／Ｌｆを種々変化させ、トナー飛散と画像品質を調べた。尚、画像品質には画像濃度を含んでいる。表１は、ニップ進入位置での磁気ブラシの長さＬｆとニップ最近接位置での磁気ブラシの長さＬｎとの設定を変えることによってＬｎ／Ｌｆを種々変化させたときの代表的な実験例を示したものである。
また、トナー飛散量の測定は、粉塵量測定装置（例えば、レーザーダストモニター（日立電子エンジニアリング製））により、ニップ下流部からの飛散トナーを直接吸引し、体積総量として算出した。具体的には、あらかじめ複写機内の現像ニップ下流部に粉塵量測定装置からの測定用チューブを設置し、Ｒｉｃｏｈ製の従来複写機にて画像面積率２５［％］チャートの複写を０〜１．０Ｋまで行う。その間０．１Ｋの間隔毎で、上記測定を２分間ずつ行った。これに基づき、総合的なトナー飛散量レベルを○、×、（または△）で評価した。○はトナー飛散が少なく「許容」とみなせる場合、×はトナー飛散が多く「非許容」とみなす場合とした。「許容」の中でも、トナー飛散が○と比較すれば多い場合を、さらに△として区別した。画像品質は、画像濃度及び画像品質が均一で良好な状態のものを○、画像濃度が低すぎたり均一な画像が得られなかったりした場合は×、それらが許容範囲の場合は△で評価した。
また、表１に示す実施例及び比較例における現像装置の各条件は次のようにしている。現像スリーブ２３２径がφ１８［ｍｍ］、感光体ドラム２００径がφ６０［ｍｍ］、また、現像スリーブ２３２と剤規制部材との間隔距離は０．６５［ｍｍ］、現像スリーブ２３２と感光体ドラム２００との距離は０．６０［ｍｍ］である。また現像スリーブ２３２の線速は２１４［ｍｍ／秒］であり、感光体ドラム２００線速に対するスリーブ線速の比は１．４である。本実施例で用いたキャリア平均粒径は５０［μｍ］、磁化の強さは６０［ｅｍｕ／ｇ］、トナー平均粒径は７［μｍ］、トナー濃度約７ｗｔ［％］、トナー帯電量−２２［μＣ／ｇ］であった。現像条件は帯電電位−７００［Ｖ］、画像部電位−１００［Ｖ］、非画像部電位−６５０［Ｖ］、であり現像バイアスは−４８０［Ｖ］とした。従って地肌ポテンシャル｜Ｖｐ１｜（＝非画像部電位−現像バイアス電位）が１７０［Ｖ］（＝｜（−６５０）−（−４８０）｜）、現像ポテンシャル｜Ｖｐ２｜（＝現像バイアス電位−画像部電位）が３８０［Ｖ］（＝｜（−４８０）−（−１００）｜）ということになる。以上の条件下で実験を行い、現像ニップ下流部から発生するトナー飛散量を、上に記載した評価法に基づき評価した。
尚、それぞれの場合に、現像ニップ中の磁性粒子とトナーを含めた磁気ブラシの体積充填率（現像剤の詰まり具合）を測定した結果も記載している。体積充填率とは以下式で表現される値である。
体積充填率＝（現像剤の見かけ比重）／（現像剤の真比重）
ただし、（現像剤の見かけ比重）は現像スリーブ２３２の曲面と感光体ドラム２００表面とによって包囲される現像剤の空間体積と、その空間体積中に存在する現像剤の重量から導かれる値である。また、（現像剤の真比重）とは適正なトナー濃度、具体的にはトナー補給装置の作用により一定に維持されるべき現像剤のトナー濃度時の現像剤の真比重である。具体的な数値としては、（現像剤の見かけ比重）が０〜２［ｇ／ｃｍ３］、（現像剤の真比重）が４〜５［ｇ／ｃｍ３］であるため、体積充填率は０〜０．４０程度の範囲の値をとることになる。
【００３６】
【表１】
2004004220.tif 000003
実施例１〜実施例５において、Ｌｎ／Ｌｆが、０．３＜Ｌｎ／Ｌｆ＜０．７の関係を満たすことで、トナー飛散及び画像品質が○、一部△で許容範囲の評価となった。トナー飛散及び画像品質が△となったのは、実施例３で、これら実施例中でＬｎ／Ｌｆが下限０．３に最も近い０．３１である場合である。
一方、比較例１乃至３において、Ｌｎ／Ｌｆが上記範囲を外れるとトナー飛散又は画像品質の少なくとも一方が×の評価となった。Ｌｎ／Ｌｆが０．７以上である比較例１及び２では、いずれもトナー飛散が発生して×の評価となり、特にＬｎ／Ｌｆが０．８である比較例１は、画像濃度が低すぎて画像品質が×の評価であった。Ｌｎ／Ｌｆが０．７である比較例２は、画像濃度がやや低めで画像品質が△の評価であった。また、Ｌｎ／Ｌｆが０．３以下である比較例３では、画像にかすれが生じ、均一な画像が形成できずに画像品質が×の評価であった。また、トナー飛散は評価できないため、「−」で記載している。
よって、０．３＜Ｌｎ／Ｌｆ＜０．７を満たす範囲では、トナー飛散抑制のみならず画像品質（高画像濃度維持、画像劣化の防止）にとって最適であることが確認された。
【００３７】
上記結果を考察する。Ｌｎ／Ｌｆが０．７以上となると磁気ブラシがさほど圧縮されず、現像ニップ中での現像剤密度が不足する。これによって、現像ニップ内を連れ回り気流が通過しやすくなり、連れ回り気流に起因する現像ニップ下流からのトナー飛散が発生しやすくなる。また、現像剤密度が低下するため、画像濃度不足となることがわかった。一方、Ｌｎ／Ｌｆが０．３未満となると、現像ニップ中での磁気ブラシの圧縮が過剰な状態となる。これによって、現像ニップに入りきらない磁気ブラシ部分が像担持体と衝突し、その衝撃によってキャリアから離脱したトナーが現像ニップ上流部で飛散しやすくなってしまう。また、現像ニップで画像が予期せぬストレスを受け、かすれや不均一な画像となる。
Ｌｎ／Ｌｆを０．７より小さくする、即ち、磁気ブラシが現像ニップ最近接位置ではもとのブラシの長さの７割未満まで圧縮されるようにする。これによって、現像ニップ入り口部、現像ニップ領域Ｄ中でそれぞれキャリアから離脱したトナーが連れ回り気流の影響を受けにくくなり、現像ニップ領域Ｄ内に留まりやすくなる。よって、連れ回り気流に起因する現像ニップ下流からのトナー飛散が抑制される。また、画像濃度不足を防止できる。Ｌｎ／Ｌｆを０．３より大きくすることによって、現像ニップ上流部でのトナー飛散やかすれ及び不均一な画像の発生を防止する。尚、トナー飛散を防止しつつ、より良好は画像品質を得るためには、Ｌｎ／Ｌｆが上記範囲の中でより小さい値となることが好ましい。
【００３８】
ところで、上記表１の実験結果よると、Ｌｎ／Ｌｆの値は、現像ニップ中の体積充填率に対応した値をとる。この、Ｌｎ／Ｌｆ値が小さくなる（磁気ブラシのニップ時の圧縮率が大きい）と、体積充填率の値は大きくなる相関関係があることが確認された。上記表１の中で、０．３＜Ｌｎ／Ｌｆ＜０．７の範囲は、体積充填率では０．１０〜０．３０の範囲となる。よって、体積充填率の範囲を限定することによっても、トナー飛散抑制のみならず画像品質（高画像濃度維持、画像劣化の防止）の安定化を実現できると考えられる。以下、体積充填率に関して考察する。
画像品質は体積充填率が０．１０未満では比較例１のように、線画像の再現性に劣り画像濃度の低下が顕著となる。逆に０．３０を越えると比較例３のように、画像にかすれが生じ、均一な画像が形成できずに画像品質が×の評価となると共に、磁気ブラシが密に詰まりすぎて感光体ドラム２００を傷つける恐れがある。従って、好ましくは、体積充填率が０．１０〜０．３０の範囲の中において、より大きい値となる（密となる）ことが画質に対して良い方向となる。
これは、体積充填率が大きいと、磁気ブラシの感光体ドラム２００表面に対する摺擦力が適度に強くなり高画像濃度が得られやすい、現像でのエッジ効果が軽減することで画像品質維持されることによるものである。また、トナー飛散への影響に関しては、体積充填率が０．１０未満では、現像ニップ中の磁気ブラシ状態が疎であるがゆえに連れ回り気流の影響によるニップ下流部からのトナー飛散が増加しやすい。逆に０．３０を越えると、磁気ブラシが密に詰まり過ぎて現像ニップの縦方向の幅が広がる傾向がある。それにともない上記のＬｆ値（現像スリーブ２３２表面から感光体ドラム２００表面までの磁気ブラシ長さ）が大きくなりＬｎ／Ｌｆ値がＬｎ／Ｌｆ≦０．３となりやすくなる。従って、現像ニップ上流部からのトナー飛散量が増大しやすくなる。以上をまとめると、高画像品質を維持した上で現像ニップ下流部からのトナー飛散抑制するためには、体積充填率が０．１０〜０．３０の範囲内となることが望まれる。そして更に好ましくは、この範囲内で体積充填率がより大きい値となることが望まれることになる。
【００３９】
また、磁気ブラシの長さを表すＬｆとＬｎが、０．３＜Ｌｎ／Ｌｆ＜０．７の関係を満たすことを実現する具体的手段としては次のような方法がある。例えば、現像スリーブ２３２内のマグネットローラ２３３の磁極配置の設定条件を０．３＜Ｌｎ／Ｌｆ＜０．７の関係が容易に実現されるようにあらかじめ調整しておくこと等が有効である。現像スリーブ２３２内のマグネットローラ２３３の磁極配置の設定条件としては、例えば現像主磁極の磁束密度、半値幅、主極角度、あるいは、主磁極に対する上流磁極の磁束密度、半値幅、上流極角度などがある。現像主磁極の主極角度設定を例にとって説明する。現像主磁極の現像スリーブ２３２上における法線方向の磁気力のピーク位置が、感光体ドラム２００と現像スリーブ２３２が最も近接する位置と合致するようにマグネットローラ２３３の磁石があらかじめ設定されているとする。すると、磁気ブラシが本来最も穂立つ個所と磁気ブラシが感光体ドラム２００に最近接する地点が一致する。このため、十分な磁気ブラシの圧縮効果がもたらされ、現像ニップ領域Ｄが適度に密になりやすくなり、トナー飛散を低減するのに優位となる。このように現像スリーブ２３２内のマグネットローラ２３３の磁極配置をあらかじめ施しておくことにより、現像ニップ通過時の磁気ブラシ挙動が制御することができ、上記関係式をより容易に実現することが可能となる。このような磁極配置設定の他にも次のような手段がある。例えば、現像スリーブ２３２表面とドクタブレード２１９との隙間距離（ドクターギャップ）の設定条件をあらかじめ調整しておくことによって、０．３＜Ｌｎ／Ｌｆ＜０．７の関係が容易に実現されるようにする等の手段がある。
【００４０】
以上のように、本実施形態においては、Ｌｎ／Ｌｆの範囲を０．３＜Ｌｎ／Ｌｆ＜０．７とした。ところで、これらの磁気ブラシの穂を形成する各キャリアの平均体積粒径も影響を与えることになる。各種実験により、次のことが確認された。磁気ブラシが現像ニップ領域Ｄ中で感光体ドラム２００に最近接となる際の磁気ブラシ長さＬｎに対して、磁気ブラシを形成するキャリアの平均体積粒径が比較的小さい場合についてである。この場合、現像ニップ領域Ｄ中の現像剤が密になり、体積充填率が大きくなる。この結果、現像スリーブ２３２と感光体ドラム２００の回転による連れ回り気流の影響を受けにくくなってトナー飛散が抑制されるのである。具体的には、磁気ブラシが現像ニップ領域Ｄ中で感光体ドラム２００に最近接となる際の磁気ブラシ長さをＬｎ［ｍｍ］、キャリア平均粒径をＤｃ［ｍｍ］を用いて表現する。このとき、Ｄｃ／Ｌｎという値が、０．１３未満の関係を満たすことで、トナー飛散が低減されることが判明した。その実験結果を表２に示し、以下に説明する。
【表２】
2004004220.tif 000004
【００４１】
表２において、実施例６、９、１０は、Ｄｃ／Ｌｎが上記範囲を満たしている。この場合、トナー飛散の評価が「許容」の中でも良好な○の評価となった。これに対して実施例７、８、１１に示すように、Ｄｃ／Ｌｎが０．１３未満の範囲を満たさない、即ち０．１３以上の場合はトナー飛散の評価が「許容」ではあるが程度の悪い△の評価となった。実施例６、９、１０の上記範囲を満たす場合においては、磁気ブラシを形成する一つひとつのキャリア平均体積粒径のＬｎ値に対する大きさが実施例７、８、１１に比して比較的小さい。このため、実施例７、８、１１に比して現像ニップ領域Ｄがキャリア穂からなる磁気ブラシ（現像剤）で密に詰まった状態となり、現像ニップ領域Ｄが現像スリーブ２３２と感光体ドラム２００の連れまわり気流の影響を受けにくくなる。このことで、トナー飛散が抑制される。
【００４２】
また、現像ニップ下流部からのトナー飛散量は、電界条件によってもその発生レベルが異なることが判明した。具体的には、地肌ポテンシャル｜Ｖｐ１｜（＝非画像部電位−現像バイアス電位）が現像ポテンシャル｜Ｖｐ２｜（＝現像バイアス電位−画像部電位）に対して常に｜Ｖｐ１｜＜０．４５｜Ｖｐ２｜の関係を満たすことによって、トナー飛散の抑制、さらには画像品質低下の防止が実現されることが確認された。その実験結果を表３に示し、以下に説明する。
【表３】
2004004220.tif 000005
【００４３】
表３に示した実施例は、上記実施例の実験条件と現像条件を同様（現像条件：帯電電位−７００［Ｖ］、画像部電位−１００［Ｖ］、非画像部電位−６５０［Ｖ］、現像バイアス−４８０［Ｖ］）にしている。そしてこの条件に加えて新たに、電界形成条件、地肌ポテンシャル｜Ｖｐ１｜、交番電界印加条件、を変化させて実験を行った場合のトナー飛散、および画像品質を評価した結果を示す。上記電界形成条件は、直流成分のみ、もしくは交流成分を重畳させたものである。上記交番電界印加条件は、交流成分としてＶｐ−ｐが１０００［Ｖ］、周波数は１、２、４ｋＨｚの矩形波を重畳させたものである。なお、この場合の現像ポテンシャル｜Ｖｐ２｜は３８０［Ｖ］となる。また、表３に示した実施例では、磁気ブラシ長さはＬｆ＝１．３［ｍｍ］、Ｌｎ＝０．６［ｍｍ］、従ってＬｎ／Ｌｆ＝０．４６、体積充填率は０．２４であった（実施例４の条件に同じ）。トナー飛散の評価法は上記表１と同様であり、画像品質の評価は任意のテストチャートを通紙した後の、画像上の地肌汚れ、キャリア付着、のレベルを目視判断し、それらを総合して○、△、×の評価とした。各実験結果を一覧にしてに示す。現像ポテンシャル｜Ｖｐ２｜が３８０［Ｖ］に対して、実施例４で地肌ポテンシャル｜Ｖｐ１｜が１７０［Ｖ］（現像ポテンシャルに対しての割合比が１７０／３８０≒０．４４７）である場合、トナー飛散が○の評価であり、また画像品質も○の評価となった。これが地肌ポテンシャル｜Ｖｐ１｜が２２０［Ｖ］（現像ポテンシャルに対しての割合比が２２０／３８０≒０．４５８）である実施例１２になると、トナー飛散は○の評価のままである。しかしながら、電界ポテンシャルが大きくなったがゆえに地汚れレベルとキャリア付着レベルの余裕度が低下し、画像品質が△の評価となった。これは即ち、｜Ｖｐ１｜＜０．４５｜Ｖｐ２｜の関係を満たすことで、画像品質低下が防止されることを意味している。さらに、交流成分を重畳した実施例１３〜１５については、画像品質については評価が○であるものの、トナー飛散の評価が△と悪くなった。特に交流成分の周波数を上げていくと、同じ△の評価でもそのレベルが悪化する傾向があった。これは、交流電界を重畳した交番電界印加時において、現像ニップ領域Ｄ中のトナーが電界に応答して振動運動することで、キャリアからトナーが離脱しやすくなったことを示している。これにより、現像ニップ下流部からのトナー飛散を起こしやすい現象が発生したものである。中でも交流成分の周波数が大きくなると、現像ニップ領域Ｄ内で振動する回数が増えるので、トナー飛散が増加しやすくなるのである。なお、こうした現象は上記載の高速ビデオカメラにより確認した。
【００４４】
更に、上述した実施形態においては、リボルバ形式のカラープリンタに本発明の現像装置を搭載する例について説明したがこれに限るものではない。他の方式のカラープリンタ、単色のプリンタ、その他現像装置を用いる種々の装置に適用できるものである。
【００４５】
以上本実施形態においては、Ｌｎ／Ｌｆを、０．３＜Ｌｎ／Ｌｆ＜０．７の範囲内となるようにしている。Ｌｎ／Ｌｆを０．７より小さくすることによって、現像ニップ入り口部、現像ニップ領域中Ｄでそれぞれキャリアから離脱したトナーが連れ回り気流の影響を受けにくくなり、現像ニップ領域Ｄ内に留まりやすくなる。よって、連れ回り気流に起因する現像ニップ下流からのトナー飛散が抑制される。更に、画像濃度不足を防止できる。Ｌｎ／Ｌｆを０．３より大きくすることによって、現像ニップ中での磁気ブラシの圧縮が過剰な状態となることが抑制される。よって、現像ニップ上流部でのトナー飛散やかすれ及び不均一な画像の発生が防止される。従って、トナー飛散を防止しつつより良好は画像品質を得ることができる。Ｌｎ／Ｌｆを０．７未満にし、画像濃度不足を防止すると共に連れ回り気流に起因する現像ニップ下流からのトナー飛散を抑制する。また、Ｌｎ／Ｌｆを０．３より大きくし、トナーが現像ニップ上流部で飛散しやすくなることを抑制する。これによって、十分な画像濃度を得ることができると共に、連れ回り気流に起因するトナー飛散を含めた現像ニップ周辺へのトナー飛散を防止することができる。
また、実施例６、９、１０は、現像ニップ最近接位置での磁気ブラシ長さＬｎに対するキャリアの体積平均粒径Ｄｃが、０．１３未満となるようにしている。即ち、磁気ブラシがニップ領域中で最近接となる長さＬｎに対して平均体積粒径が比較的小さいキャリアを用いることで、現像ニップ領域Ｄ中で磁気ブラシが密に詰まりやすくなる。これによって、で現像ニップ領域Ｄ中の現像剤の体積充填率を、０．１以上０．３以下の範囲内で容易に大きくすることができ、感光体ドラム２００の回転による連れ回り気流に起因するトナー飛散の低減をより確実に行うことができる。
また、実施例４、１３，１４，１５は、地肌ポテンシャル｜Ｖｐ１｜と現像ポテンシャル｜Ｖｐ２｜との関係を｜Ｖｐ１｜＜０．４５｜Ｖｐ２｜となるようにしている。これによって、キャリア付着発生による画像品質低下を抑制することができる。更に、交番電界印加時のトナー振動運動によるトナー飛散増大を比較的抑制し、また、地肌ポテンシャルが大きい場合の地汚れも比較的抑制することができる。
また、上記実施形態は、黒、シアン、マゼンタ、イエローの４色に対応した４つの現像装置を備えたカラープリンタを採用している。カラープリンタに、トナー飛散の生じにくい本発明の現像装置を搭載することによって、トナー飛散による装置機内外の汚染の防止に加え、カラー混色による画像品質劣化の防止も実現することができる。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１乃至３の現像装置によれば、現像ニップにおける磁気ブラシの圧縮程度をある程度強くして画像濃度不足を防止すると共に連れ回り気流に起因する現像ニップ下流からのトナー飛散を抑制する。また、圧縮程度を強くする程度にも制限を加え、トナーが現像ニップ上流部で飛散しやすくなることを抑制する。これによって、十分な画像濃度を得ることができると共に、現像ニップ近傍でのトナー飛散を防止できるという優れた効果がある。
また、請求項４乃至６の画像形成装置によれば、十分な画像濃度を得ることができると共に、現像ニップ近傍での連れ回り気流によって生じるトナー飛散を防止できるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る画像形成装置の要部の説明図。
【図２】同カラー複写機の概略構成を示す正面図。
【図３】各現像器２３１Ｋ〜２３１Ｙのうちの１つを示した概略構成図。
【図４】各現像器２３１Ｋ〜２３１Ｙ内で用いられている現像スリーブの内部構成を示す断面図。
【図５】現像ニップでの連れ回り気流発生状態を示した説明図。
【符号の説明】
２００　　感光体ドラム
２０３　　帯電チャージャ
２０３ａ　帯電用電源
２１９　　ドクタブレード
２２０　　書き込み光学ユニット
２３０　　リボルバ現像ユニット
２３１　　現像器
２３２　　現像スリーブ
２４０　　中間転写ユニット
２４１　　中間転写ベルト
２４２　　駆動ローラ
２４２ａ　ベルト駆動モータ
２６０　　２次転写ユニット
【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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