(57)【要約】【課題】現像剤担持体に担持された現像剤層の表層側にトナーを引き付けながらも、励起電極へのトナーの付着を抑制することで、画像濃度を増加可能な現像装置を提供する。【解決手段】現像剤を現像領域２４ａに搬送する現像スリーブ２４と、現像領域２４ａの内側に対向して現像領域２４ａにおいて担持されたトナーを穂立ちさせる現像磁極Ｎ２を有するマグネットローラ２４ｍと、現像スリーブ２４に担持された現像剤の層厚を規制する規制部材２５と、現像領域２４ａよりも現像剤搬送方向の上流側、かつ規制部材２５よりも現像剤搬送方向の下流側に配置され、キャリアに対するトナーの帯電極性と逆極性の電位を与える励起電極２６ａと、励起電極２６ａの現像スリーブ２４側に設けられると共に、キャリアに対するトナーの帯電極性と同極性に帯電する表層部材２６ｂと、を備える。【選択図】図３
2017129607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性のトナー及び磁性のキャリアを有する現像剤を担持して、像担持体に対向する現像領域に搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体の内側に設けられると共に、前記現像領域の内側に対向して前記現像領域において担持されたトナーを穂立ちさせる現像磁極を有する磁界発生手段と、
前記現像剤担持体に担持された現像剤の層厚を規制する規制部材と、
前記現像剤担持体に対向して設けられると共に、前記現像領域よりも現像剤搬送方向の上流側、かつ前記規制部材よりも前記現像剤搬送方向の下流側に配置され、キャリアに対するトナーの帯電極性と逆極性の電位を与える励起電極と、
前記励起電極の前記現像剤担持体側に設けられると共に、キャリアに対するトナーの帯電極性と同極性に帯電する表層部材と、を備える、
ことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像剤担持体と前記表層部材との最短間隔は、前記現像剤担持体と前記規制部材との最短間隔よりも小さい、
ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記磁界発生手段は、前記規制部材よりも前記現像剤搬送方向の下流側、かつ前記現像磁極よりも前記現像剤搬送方向の上流側に配置され、前記現像磁極とは逆極性である搬送磁極を有し、
前記励起電極は、前記搬送磁極よりも前記現像剤搬送方向の下流側に配置される、
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】
前記現像剤担持体は、円筒形状の現像スリーブであり、
前記励起電極及び前記表層部材は、前記現像剤担持体に沿って湾曲した形状である、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項５】
前記励起電極及び前記表層部材は、前記現像剤担持体に対して同心円状に沿って湾曲した形状である、
ことを特徴とする請求項４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、電子写真方式や静電記録方式等の画像形成装置の用いられる現像装置に関し、特に、非磁性のトナーと磁性キャリアとの混合物である二成分現像剤を利用する現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置は、複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、及びこれらの複数の機能を有する複合機等として広く応用されている。これらの画像形成装置において画像形成のために使用される現像剤としては、非磁性のトナーと磁性のキャリアとの混合物である二成分現像剤（以下、現像剤という）が普及している。二成分現像方式は、画質や色味に優れ、フルカラー画像を形成する画像形成装置に於いては主流である。しかし、二成分現像方式は一成分現像方式と比べて現像効率が低く、像担持体上へのトナー現像量が不十分であるために画像濃度を出しにくいという問題があった。また、画像形成処理の高速化に伴い、現像時間が減少することでトナー現像量はさらに減少し、これに伴う画像濃度の低下問題がさらに顕在化した。
【０００３】
トナー現像量を増加させるための手法としては、例えば、現像剤担持体（以下、現像スリーブという）の周速比を上昇させる手法がある。しかし、現像スリーブの周速比を上昇させると、キャリアによる掻き取りが顕著になり、像担持体上に現像されたトナー層が乱され画像不良が発生するとともに、現像剤の劣化を加速してしまう虞がある。また、トナー現像量を増加させるための手法としては、例えば、現像ポテンシャルを増加させる。しかし、現像ポテンシャルを増加させると、像担持体上の画像領域にキャリアが付着する確率が大きくなり、白抜けなどの欠陥画像が発生してしまう虞がある。更に、トナー現像量を増加させるための手法としては、例えば、キャリアに対するトナーの比率を高くする手法がある。しかし、現像剤中のトナーの比率を上げると、トナー飛散が顕著になる虞がある。
【０００４】
これを解決するために、現像領域の直上流に励起電極を設け、二成分現像剤中のトナーを現像剤層の表層側に引き付ける電界を発生するようにした現像装置が知られている（特許文献１参照）。この現像装置によれば、像担持体と接触する現像剤のトナー濃度を高めることによって現像量を増加させているので、現像スリーブの周速比や、現像ポテンシャルを変えることなく現像量を増加させることができる。また、励起電極が設置されるのは現像領域の直上流であるため、トナーが現像剤層の表層側に集められた現像剤は直ちに像担持体と接触することとなり、励起電力によるトナー飛散の虞もない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１５５１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１の現像装置では、トナーが励起電極に直接接触するので、現像剤層の表層側に引き付けられたトナーがそのまま励起電極に付着してしまう虞がある。特に、画像濃度を増加させるためには、現像スリーブと励起電極との間の電界を強める必要があり、このために現像スリーブと励起電極との間の電位差を大きくしたり、距離を小さくする必要があり、励起電極に付着するトナー量が多くなる。トナーが励起電極に付着すると、現像スリーブと励起電極との間の電界を弱めてしまい、励起電極によるトナーを現像剤層の表層に引き付ける効果が弱まり、画像濃度を増加できなくなってしまう。
【０００７】
本発明は、現像剤担持体に担持された現像剤層の表層側にトナーを引き付けながらも、励起電極へのトナーの付着を抑制することで、画像濃度を増加可能な現像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の現像装置は、非磁性のトナー及び磁性のキャリアを有する現像剤を担持して、像担持体に対向する現像領域に搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体の内側に設けられると共に、前記現像領域の内側に対向して前記現像領域において担持されたトナーを穂立ちさせる現像磁極を有する磁界発生手段と、前記現像剤担持体に担持された現像剤の層厚を規制する規制部材と、前記現像剤担持体に対向して設けられると共に、前記現像領域よりも現像剤搬送方向の上流側、かつ前記規制部材よりも前記現像剤搬送方向の下流側に配置され、キャリアに対するトナーの帯電極性と逆極性の電位を与える励起電極と、前記励起電極の前記現像剤担持体側に設けられると共に、キャリアに対するトナーの帯電極性と同極性に帯電する表層部材と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、励起電極の現像剤担持体側に、キャリアに対するトナーの帯電極性と同極性に帯電する表層部材が設けられている。このため、現像剤担持体に担持された現像剤において励起電極に引き付けられたトナーは、表層部材が設けられていることにより、励起電極への付着を抑制される。これにより、現像剤担持体に担持された現像剤層の表層側にトナーを引き付けながらも、励起電極へのトナーの付着を抑制することで、画像濃度を増加することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】実施の形態に係る現像装置の概略構成を示す断面図である。
【図３】実施の形態に係る現像装置の現像スリーブ及び現像補助部の概略構成を示す断面図である。
【図４】実施の形態に係る現像装置において、（ａ）は励起電極の電位と、磁気穂先端領域のトナー濃度との関係、（ｂ）は現像スリーブ及び表層部材の距離と、磁気穂先端領域のトナー濃度との関係を示す。
【図５】帯電列を示す図である。
【図６】実施の形態に係る現像装置の変形例の概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態の現像装置を、図１〜図５を参照しながら詳細に説明する。尚、本実施の形態では、現像装置を、画像形成装置の一例としてタンデム型のフルカラープリンタに適用した場合について説明している。但し、本発明はタンデム型の画像形成装置の現像装置に限られず、他の方式の画像形成装置の現像装置であってもよく、また、フルカラーであることにも限られず、モノクロやモノカラーであってもよい。あるいは、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施することができる。また、本実施の形態では、画像形成装置１は、中間転写ベルト４４ｂを有し、感光ドラム５１から中間転写ベルト４４ｂに各色のトナー像を一次転写した後、各色の複合トナー像をシートＳに一括して二次転写する方式としている。但し、これには限られず、シート搬送ベルトで搬送されたシートに感光ドラムから直接に転写する方式を採用してもよい。
【００１２】
図１に示すように、画像形成装置１は、装置本体１０と、シート給送部３０と、画像形成部４０と、不図示のシート搬送部と、シート排出部６０と、制御部７０とを備えている。尚、記録材であるシートＳは、トナー像が形成されるものであり、具体例として、普通紙、普通紙の代用品である合成樹脂製のシート、厚紙、オーバーヘッドプロジェクタ用シート等がある。
【００１３】
シート給送部３０は、装置本体１０の下部に配置されており、シートＳを積載して収容するシートカセット３１と、給送ローラ３２とを備え、シートＳを画像形成部４０に給送する。
【００１４】
画像形成部４０は、画像形成ユニット５０ｙ，５０ｍ，５０ｃ，５０ｋと、トナーボトル４１ｙ，４１ｍ，４１ｃ，４１ｋと、露光装置４２ｙ，４２ｍ，４２ｃ，４２ｋと、中間転写ユニット４４と、二次転写部４５と、定着部４６とを備えている。画像形成部４０は、画像情報に基づいてシートＳに画像を形成可能である。なお、本実施の形態の画像形成装置１は、フルカラーに対応するものであり、画像形成ユニット５０ｙ，５０ｍ，５０ｃ，５０ｋは、イエロー（ｙ）、マゼンタ（ｍ）、シアン（ｃ）、ブラック（ｋ）の４色それぞれに同様の構成で別個に設けられている。このため、図１中では４色の各構成について同符号の後に色の識別子を付して示すが、図２、図３及び明細書中では色の識別子を付さずに符号のみで説明する場合もある。
【００１５】
本実施の形態では、現像剤として、非磁性のトナーと磁性のキャリアとの混合物である二成分現像剤を使用している。トナーは、ポリエステル、スチレン等の樹脂に着色料、ワックス成分などを内包し、粉砕あるいは重合によって生成している。キャリアは、フェライト粒子や磁性粉を混錬した樹脂粒子からなるコアの表層に樹脂コートを施して生成している。現像剤中のトナー濃度（現像剤中に含まれるトナーの重量比）は、５％〜１０％程度であることが望ましい。現像剤中のトナー濃度が１０％を上回ると、トナー飛散が顕著になり各種の画像不良や動作不良を引き起こす虞がある。また、現像剤中のトナー濃度が５％を下回ると、現像領域２４ａで感光ドラム５１にキャリアが付着する所謂キャリア付着が顕著になり、各種の画像不良の原因となる。本実施形態では、現像剤中のトナー濃度を７．５％としている。
【００１６】
画像形成ユニット５０は、４色のトナー画像を形成するための４個の画像形成ユニット５０ｙ，５０ｍ，５０ｃ，５０ｋを含んでいる。各画像形成ユニット５０は、トナー画像を形成する感光ドラム（像担持体）５１と、帯電ローラ５２と、現像装置２０と、規制ブレード５９とを備えている。
【００１７】
感光ドラム５１は、アルミニウムシリンダの外周面に負極性の帯電極性を持つよう形成された感光層を有し、所定のプロセススピード（周速度）で矢印方向に回転する。帯電ローラ５２は、感光ドラム５１の表面に接触して、感光ドラム５１の表面を、例えば、一様な負極性の暗部電位に帯電させる。感光ドラム５１の表面では、帯電後、露光装置４２ｙ，４２ｍ，４２ｃ，４２ｋによって画像情報に基づいて静電像が形成される。感光ドラム５１は、形成された静電像を担持して、周回移動し、現像装置２０によってトナーで現像される。現像装置２０の詳細な構成については、後述する。
【００１８】
現像されたトナー像は、後述する中間転写ベルト４４ｂに一次転写される。一次転写後の感光ドラム５１は、不図示の前露光部によって表面を除電される。規制ブレード５９は、感光ドラム５１の表面に接して配置され、一次転写後の感光ドラム５１の表面に残留する転写残留トナー等の残留物を清掃する。
【００１９】
中間転写ユニット４４は、画像形成ユニット５０ｙ，５０ｍ，５０ｃ，５０ｋの下方に配置されている。中間転写ユニット４４は、駆動ローラ４４ａや従動ローラ４４ｄ、１次転写ローラ４４ｙ，４４ｍ，４４ｃ，４４ｋ等の複数のローラと、これらのローラに巻き掛けられた中間転写ベルト４４ｂとを備えている。１次転写ローラ４４ｙ，４４ｍ，４４ｃ，４４ｋは、感光ドラム５１ｙ，５１ｍ，５１ｃ，５１ｋにそれぞれ対向して配置され、中間転写ベルト４４ｂに当接する。
【００２０】
中間転写ベルト４４ｂに１次転写ローラ４４ｙ，４４ｍ，４４ｃ，４４ｋによって正極性の転写バイアスを印加することにより、感光ドラム５１ｙ，５１ｍ，５１ｃ，５１ｋ上のそれぞれの負極性を持つトナー像が順次中間転写ベルト４４ｂに多重転写される。これにより、中間転写ベルト４４ｂは、感光ドラム５１ｙ，５１ｍ，５１ｃ，５１ｋの表面で静電像を現像して得られたトナー像を転写して移動する。
【００２１】
二次転写部４５は、二次転写内ローラ４５ａと、二次転写外ローラ４５ｂとを備えている。二次転写外ローラ４５ｂに正極性の二次転写バイアスを印加することによって、中間転写ベルト４４ｂに形成されたフルカラー画像をシートＳに転写する。定着部４６は、定着ローラ４６ａ及び加圧ローラ４６ｂを備えている。定着ローラ４６ａと加圧ローラ４６ｂとの間をシートＳが挟持され搬送されることにより、シートＳに転写されたトナー像は加熱及び加圧されてシートＳに定着される。
【００２２】
シート排出部６０は、排出経路の下流側に配置された排出ローラ対６１と、装置本体１０の側部に配設された排出口６２及び排出トレイ６３とを備えている。排出ローラ対６１は、排出経路から搬送されるシートＳをニップ部から給送し、排出口６２から排出可能である。排出口６２から排出されたシートＳは、排出トレイ６３に積載される。
【００２３】
制御部７０はコンピュータにより構成され、例えばＣＰＵと、各部を制御するプログラムを記憶するＲＯＭと、データを一時的に記憶するＲＡＭと、外部と信号を入出力する入出力回路とを備えている。ＣＰＵは、画像形成装置１の制御全体を司るマイクロプロセッサであり、システムコントローラの主体である。ＣＰＵは、入出力回路を介して、シート給送部３０、画像形成部４０、シート搬送部、シート排出部６０、操作部に接続され、各部と信号をやり取りすると共に動作を制御する。
【００２４】
次に、このように構成された画像形成装置１における画像形成動作について説明する。
【００２５】
画像形成動作が開始されると、まず感光ドラム５１が回転して表面が帯電ローラ５２により帯電される。そして、露光装置４２ｙ，４２ｍ，４２ｃ，４２ｋにより画像情報に基づいてレーザ光が感光ドラム５１に対して発光され、感光ドラム５１の表面上に静電潜像が形成される。この静電潜像にトナーが付着することにより、現像されてトナー画像として可視化され、中間転写ベルト４４ｂに転写される。
【００２６】
一方、このようなトナー像の形成動作に並行して給送ローラ３２が回転し、シートカセット３１の最上位のシートＳを分離しながら給送する。そして、中間転写ベルト４４ｂのトナー画像にタイミングを合わせて、搬送経路を介してシートＳが二次転写部４５に搬送される。更に、中間転写ベルト４４ｂからシートＳに画像が転写され、シートＳは、定着部４６に搬送され、ここで未定着トナー像が加熱及び加圧されてシートＳの表面に定着され、排出ローラ対６１により排出口６２から排出されて排出トレイ６３に積載される。
【００２７】
次に、現像装置２０について、図２に基づいて詳細に説明する。現像装置２０は、現像剤を収容する現像容器２１と、搬送スクリュ２２，２３と、現像スリーブ（現像剤担持体）２４と、規制部材２５と、現像補助部２６とを有している。現像容器２１は、感光ドラム５１に対向する位置に、現像スリーブ２４が露出する開口部２１ａを有している。本実施の形態では、現像剤担持体として円筒形状の現像スリーブ２４を採用しているが、これには限られず、現像剤担持体としては例えば可撓性のベルトを適用してもよい。
【００２８】
現像容器２１には、トナーが充填されたトナーボトル４１（図１参照）からトナーが供給される。現像容器２１は、略中央部にて長手方向に延在する隔壁２７を有している。現像容器２１は、この隔壁２７によって水平方向に現像室２１ｂと攪拌室２１ｃとに区画されている。現像剤は、これら現像室２１ｂ及び攪拌室２１ｃに収容されている。現像室２１ｂは、現像スリーブ２４に現像剤を供給する。攪拌室２１ｃは、現像室２１ｂに連通し、現像スリーブ２４からの現像剤を回収して攪拌する。
【００２９】
第１搬送スクリュ２２は、現像室２１ｂに現像スリーブ２４の軸方向に沿って現像スリーブ２４と略平行に配置され、現像室２１ｂ内の現像剤を攪拌しつつ搬送する。第２搬送スクリュ２３は、攪拌室２１ｃ内に第１搬送スクリュ２２の軸と略平行に配置され、攪拌室２１ｃ内の現像剤を第１搬送スクリュ２２と反対方向に搬送する。即ち、現像室２１ｂと攪拌室２１ｃとは、現像剤を撹拌しつつ搬送する現像剤の循環経路を構成している。トナーは、各スクリュ２２，２３によって攪拌されることにより、キャリアと摺擦して負極性に摩擦帯電される。
【００３０】
また、攪拌室２１ｃの壁部には、不図示のトナー濃度検知センサが設けられている。トナー濃度検知センサは、現像容器２１内のトナー量を検知可能であり、検知結果を制御部７０（図１参照）に送信する。
【００３１】
現像スリーブ２４は、非磁性のトナー及び磁性のキャリアを有する現像剤を担持して、感光ドラム５１に対向する現像領域２４ａに搬送する。現像スリーブ２４は、例えばアルミニウムや非磁性ステンレス等の非磁性材料で構成され、本実施の形態ではアルミニウム製としている。また、本実施の形態では、現像スリーブ２４と感光ドラム５１とが近接して対向する領域である現像領域２４ａでの最短間隔は約３２０μｍである。これにより、現像領域２４ａに搬送した現像剤を、磁気穂状態で感光ドラム５１と接触させて現像が行なえるように設定されている。即ち、二成分磁気穂現像法では、現像剤は、現像時に磁性体のキャリアがマグネットローラ２４ｍの磁束に拘束されて現像スリーブ２４の表面に担持される。現像スリーブ２４の表面では、正極性に帯電したキャリアの表面に負極性に帯電したトナーが静電気的に拘束されて磁気穂を形成する。そして、現像スリーブ２４に印加する直流電圧と感光ドラム５１の静電潜像との間に電位差を設けることにより、潜像を可視像化する。
【００３２】
即ち、現像容器２１の現像剤は、現像スリーブ２４の内部において固定配置されたマグネットローラ２４ｍにより現像スリーブ２４上に担持される。その後、現像スリーブ２４上の現像剤は規制部材２５により層厚を規制され、現像スリーブ２４が回転することによって感光ドラム５１と対向した現像領域２４ａに搬送される。現像領域２４ａで現像スリーブ２４上の現像剤は穂立ちして磁気穂を形成する。磁気穂を感光ドラム５１に接触させることにより、トナーを感光ドラム５１に供給することで、感光ドラム５１上の静電潜像をトナー像として現像する。また、静電潜像へのトナーの付与率を向上させるために、通常、現像スリーブ２４には直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアスが印加される。
【００３３】
図３に示すように、現像スリーブ２４の内側には、ローラ状のマグネットローラ（磁界発生手段）２４ｍが、現像容器２１に対して非回転状態で固定設置されている。マグネットローラ２４ｍは、表面に複数の磁極Ｎ１、Ｓ１、Ｎ２、Ｓ２、Ｎ３を有している。現像磁極Ｎ２は、現像領域２４ａの内側に対向して、現像領域２４ａにおいて担持された現像剤を穂立ちさせるように設けられている。搬送磁極Ｓ１は、規制部材２５よりも搬送方向下流側に配置される。即ち、搬送磁極Ｓ１は、規制部材２５よりも現像剤搬送方向の下流側、かつ現像磁極Ｎ２よりも現像剤搬送方向の上流側に配置され、現像磁極Ｎ２とは逆極性である。汲み上げ・規制磁極Ｎ１は、規制部材２５よりも搬送方向上流側に配置される。磁極Ｓ２は、現像磁極Ｎ２よりも搬送方向下流側に配置される。剥ぎ取り磁極Ｎ３は、磁極Ｓ２よりも搬送方向下流側に配置される。
【００３４】
現像磁極Ｎ２が現像領域２４ａに形成する現像磁界により、感光ドラム５１の略対向位置に現像剤の磁気穂が形成され、この磁気穂が現像領域２４ａで矢印方向に回転する感光ドラム５１に静電潜像を現像する。現像領域２４ａを通過した現像剤は、隣り合う磁極が異極となるように配置されたマグネットローラ２４ｍの磁極Ｎ３のような磁極によって現像スリーブ２４上を搬送される。現像剤は、磁極Ｎ３と磁極Ｎ１とが形成する反発磁界によって現像スリーブ２４上から剥ぎ落される。剥ぎ落された現像剤は、攪拌室２１ｃで攪拌及び搬送され、再び現像室２１ｂから現像スリーブ２４に供給される。
【００３５】
現像剤は、各磁極Ｎ１、Ｓ１、Ｎ２、Ｓ２、Ｎ３で穂立ちする。現像スリーブ２４は図３中の矢印方向に回転し、マグネットローラ２４ｍの汲み上げ・規制磁極Ｎ１の位置で吸着した現像剤を規制部材２５の方向へ搬送する。汲み上げ・規制磁極Ｎ１によって穂立ちさせられた現像剤は、規制部材２５によってその層厚が規制され、現像スリーブ２４と規制部材２５の間隙を通過すると現像スリーブ２４上に所定の層厚の現像剤層Ｄを形成する。現像剤層Ｄは搬送磁極Ｓ１極を経て、感光ドラム５１と対向する現像領域２４ａに担持搬送され、現像磁極Ｎ２によって磁気穂を形成した状態で感光ドラム５１の表面に形成されている静電潜像を現像する。現像に供された後の現像剤は、剥ぎ取り磁極Ｎ３極と汲み上げ磁極Ｎ１極との間で、同極が隣り合うことで形成される無磁力帯によって現像スリーブ２４より剥離される。
【００３６】
規制部材２５は、汲み上げ・規制磁極Ｎ１の僅かに下流側の領域に対向して、現像容器２１に設けられている。規制部材２５は、先端を現像スリーブ２４に対して所定の隙間を空けた状態で固定され、現像スリーブ２４の表面に担持された現像剤の磁気穂の穂切りによって層厚を規制する。規制部材２５は、現像スリーブ２４の長手方向に配置した非磁性の金属板（アルミニウム板）からなり、規制ブレード５９の先端部と現像スリーブ２４との間を現像剤が通過して現像領域２４ａへ送られる。
【００３７】
現像補助部２６は、感光ドラム５１と現像スリーブ２４とが対向する現像領域２４ａより上流側に配置されており、励起電極２６ａと表層部材２６ｂとを備えている。本実施の形態では、現像補助部２６は、平面状に形成されている。現像補助部２６の長手方向、即ち現像剤搬送方向と直交する方向の長さは、画像領域よりも長い。現像補助部２６は、現像領域２４ａよりも現像剤搬送方向の上流側、規制部材２５よりも現像剤搬送方向の下流側に配置されている。本実施の形態では、現像補助部２６は、搬送磁極Ｓ１よりも現像剤搬送方向の下流側に配置されている。現像補助部２６は、現像容器２１に直接接着されている。但し、現像補助部２６を現像容器２１に直接接着することには限られず、現像容器２１とは別個に支持部材を設けて、支持部材により現像補助部２６を当該位置に支持してもよい。
【００３８】
励起電極２６ａは、現像スリーブ２４に対向して設けられると共に、現像領域２４ａよりも現像剤搬送方向の上流側、規制部材２５よりも現像剤搬送方向の下流側に配置される。励起電極２６ａは、現像スリーブ２４との間で、キャリアＣに対するトナーＴの帯電極性と逆極性の電位を与える。
【００３９】
表層部材２６ｂは、励起電極２６ａの現像スリーブ２４側（現像剤担持体側）に設けられると共に、キャリアＣに対するトナーＴの帯電極性と同極性に帯電する。現像スリーブ２４と表層部材２６ｂとの最短間隔は、現像スリーブ２４と規制部材２５との最短間隔よりも小さい。表層部材２６ｂの材質としては、ポリエチレンテレフタラートの表面をフッ素樹脂でコートしたものを用いている。
【００４０】
ここで、本現像装置２０の効果を得るためには、現像磁極Ｎ２の穂立ちで形成される磁気穂の先端にトナーＴを集める必要がある。即ち、現像磁極Ｎ２より現像剤搬送方向の上流側で隣接する搬送磁極Ｓ１に対向して励起電極２６ａが設置されると、その領域で現像剤層Ｄの表層側に集められたトナーＴは現像磁極Ｎ２により磁気穂が反転してしまう。これにより、現像領域２４ａにおける現像剤層Ｄの表層側のトナー濃度が低下してしまう。よって、本実施の形態のように、励起電極２６ａが配置される位置としては、搬送磁極Ｓ１より下流側にある必要がある。
【００４１】
次に、励起電極２６ａに印加される電位について、図４（ａ）を用いて説明する。励起電極２６ａに印加される電位はトナーを引き付ける必要があるため、現像スリーブ２４に印加される直流電位に比してトナーの極性と逆方向にする。このとき、図４（ａ）に示すように、励起電極２６ａと現像スリーブ２４に印加される電位差が大きいほどトナーを引き付ける効果が強くなるが（図中、側定値○で示す）、ある大きさ以上の電位差となると放電が発生する（図中、放電●で示す）。この時の電位差が上限であり、その値はパッシェンの法則により定められる。尚、図４（ａ）の縦軸に示した磁気穂先端部トナー濃度は、現像剤層Ｄの表層側へのトナーの引き付け具合を表すものである。その測定には、高速度カメラ（例えばＰｈｏｔｒｏｎ社製  ＦＡＳＴＣＡＭ  ＳＡ５）を用いた。この高速度カメラにより、現像装置２０の断面方向から励起電極２６ａの領域を撮影し、得られた動画の励起電極２６ａの表面から現像スリーブ２４の方向の６０μｍの領域について画像の２値化解析を行うことで求められる。
【００４２】
表層部材２６ｂと現像スリーブ２４との間隙について、図４（ｂ）を用いて説明する。表層部材２６ｂと現像スリーブ２４との間隙を小さくすることは、励起電極２６ａと現像スリーブ２４との間隙を小さくすることである。これにより、励起電極２６ａと現像スリーブ２４との間の電界は強くなり、トナーを現像剤層Ｄの表層側に引き付ける効果が強まる。従来は、励起電極２６ａと現像スリーブ２４との間隙を小さくすることによってトナー引き付け効果を高めると、引き付けられたトナーがそのまま励起電極２６ａに付着して、そのトナーが作る電位によってむしろ電界を弱めてしまう問題があった。これに対し、本実施の形態では、表層部材２６ｂの効果によりトナーの付着が抑制されるため、従来よりも間隙を小さくすることができる。
【００４３】
本実施の形態の効果が特に大きく現れるのは、磁気穂が表層部材２６ｂに触れるような場合である。磁気穂の長さは規制部材２５と現像スリーブ２４との間の距離で規定されるので、表層部材２６ｂと現像スリーブ２４との間の間隙は、規制部材２５と現像スリーブ２４との間の距離よりも小さくすることが望ましい。図４（ｂ）に示すように、表層部材２６ｂと現像スリーブ２４との間隙が小さくなるほどトナーを引き付ける効果が大きくなり、その間隙が規制部材２５と現像スリーブ２４との間の距離よりも小さくなるときに、大きな効果が得られる（図中、側定値○で示す）。また、表層部材２６ｂと現像スリーブ２４との間隙の下限値は、励起電極２６ａに印加される電位とパッシェンの法則より定められる放電が始まる値である（図中、放電●で示す）。
【００４４】
次に、上述した表層部材２６ｂによるトナー付着を抑制する作用を説明する。まず、図５に帯電列の一例を示す。これは２種類の材質を摩擦した時に、正に帯電しやすいものを上位に、負に帯電しやすいものを下位に並べることで得られる。物質の帯電極性は摩擦する相手によって変わり、その２種の物質のうち、より帯電列上の上位に位置する物質が正に、下位に位置する物質が負に帯電される。また、帯電列中での位置関係が大きく離れた物質同士ではそれぞれの帯電量が大きくなり、位置関係が近い物質同士では帯電量が小さくなる。
【００４５】
表層部材２６ｂは、帯電列上の位置関係において、キャリアと比較し、現像剤中でのトナーの摩擦帯電極性と同極性側に設定される。このため、負帯電性のトナーを用いる場合は、表層部材２６ｂは帯電列上でキャリアよりも負に帯電されやすい材質から成り、例えばポリエチレン樹脂、フッ素系樹脂から成ることが好ましい。本実施の形態では、表層部材２６ｂの材質としては、ポリエチレンテレフタラートの表面をフッ素樹脂でコートしたものを用いている。これにより、現像剤が表層部材２６ｂを通過する際、現像剤との摩擦により、表層部材２６ｂは負に帯電する。励起電極２６ａの電位によりトナーが励起電極２６ａ側に引き付けられても、表層部材２６ｂとの静電的斥力によりトナーの付着が抑制されることによって、励起電極２６ａと現像スリーブ２４との間の電位差が保たれる。
【００４６】
これにより、現像装置２０によって感光ドラム５１を現像する際は、汲み上げ・規制磁極Ｎ１の位置で吸着した現像剤を規制部材２５の方向へ搬送する。汲み上げ・規制磁極Ｎ１によって穂立ちさせられた現像剤は、規制部材２５によってその層厚が規制され、現像スリーブ２４と規制部材２５の間隙を通過すると現像スリーブ２４上に所定の層厚の現像剤層Ｄを形成する。現像剤層Ｄは搬送磁極Ｓ１を経て、現像補助部２６によって現像剤層Ｄの表層側にトナーが引き付けられる。表層側に引き付けられたトナーは、現像剤層Ｄの表層側に集められたまま現像領域２４ａへと搬送され、現像領域２４ａにおいて感光ドラム５１の表面に形成されている静電潜像を現像することで、高い現像効率を得ることができる。
【００４７】
上述したように本実施の形態の現像装置２０によれば、励起電極２６ａの現像スリーブ２４側に、キャリアに対するトナーの帯電極性と同極性に帯電する表層部材２６ｂが設けられている。このため、現像スリーブ２４に担持された現像剤において励起電極２６ａに引き付けられたトナーは、表層部材２６ｂが設けられていることにより、励起電極２６ａへの付着を抑制される。これにより、現像スリーブ２４に担持された現像剤層Ｄの表層側にトナーを引き付けながらも、励起電極２６ａへのトナーの付着を抑制することで、画像濃度を増加することができる。
【００４８】
また、本実施の形態の現像装置２０によれば、現像スリーブ２４と表層部材２６ｂとの最短間隔は、現像スリーブ２４と規制部材２５との最短間隔よりも小さい。このため、表層部材２６ｂと現像スリーブ２４との間隙が小さくなるほどトナーを引き付ける効果が大きくなるので、高い現像効率を得ることができる（図４（ｂ）参照）。
【００４９】
上述した実施の形態の現像装置２０では、現像補助部２６は平面状に形成されているが、これには限られない。例えば、図６に示すように、励起電極１２６ａ及び表層部材１２６ｂは、現像スリーブ２４に沿って湾曲した形状としてもよい。この場合、励起電極１２６ａ及び表層部材１２６ｂは、特に現像スリーブ２４に対して同心円状に沿って湾曲した形状とすることが好ましい。これにより、表層部材１２６ｂと現像スリーブ２４との間隙を一定に保つことができ、現像補助部１２６の存在領域の全域を最適な電界強度に設定できる。尚、図６では、現像補助部１２６は現像スリーブ２４の同心円上に湾曲した形状の現像容器２１に直接接着されているが、同様の曲率を持つような支持部材を別途設けて現像補助部１２６を支持するようにしてもよい。
【００５０】
（第１実施例）
次に、上述した実施の形態の画像形成装置１を用いて、現像効率を測定した。ここでは、現像スリーブ２４の単位面積当たりの現像剤量を３０ｍｇ／ｃｍ２とするために、現像スリーブ２４と規制部材２５との間の距離を３２０μｍとした。また、現像スリーブ２４と表層部材２６ｂとの最近接距離を２６０μｍ、感光ドラム５１の非画像部の電位を−５５０Ｖ、画像部の電位を−１００Ｖとした。現像スリーブ２４には直流電圧に交流電圧を重畳したものを印加しており、直流電圧は−４００Ｖ、交流電圧波形は周波数が１０ｋＨｚ、ピークトゥピーク電圧が１．４ｋＶの矩形波とした。励起電極２６ａに印加する電圧は、−１００Ｖの直流電圧とした。
【００５１】
また、感光ドラム５１の線速を２５０、３００、４００ｍｍ／ｓｅｃと変更した際に、現像補助部２６を用いて、現像過程終了後の励起電極２６ａ（又は表層部材２６ｂ）に付着したトナー層の表面電位Ｖｓｕｒ及び現像効率を測定した。現像効率は、現像過程終了後の感光ドラム５１に付着したトナー層の表面電位を現像コントラストで割った値、即ち、（現像後の感光ドラム５１の表面電位）／（現像スリーブ２４に印加される直流電位−画像部電位）×１００とした。尚、現像スリーブ２４の線速は、感光ドラム５１の線速の１．８倍とした。その結果を、表１に示す。
【００５２】
（第１比較例）
第１実施例の構成の表層部材２６ｂのみを除いたものを第１比較例として、第１実施例と同様にトナー層の表面電位Ｖｓｕｒ及び現像効率を測定した。その結果を、表１に示す。
【００５３】
（第２比較例）
第１実施例の構成の表層部材２６ｂの材質としてポリエチレンテレフタラートの表面をアクリルコートしたものを第２比較例として、第１実施例と同様にトナー層の表面電位Ｖｓｕｒ及び現像効率を測定した。この表層部材２６ｂは、現像剤との摩擦帯電により正、つまりトナーと逆極性に帯電する。その結果を、表１に示す。
【００５４】
【表１】
2017129607.tif 000003
【００５５】
表１に示すように、第１実施例においては、現像過程終了後も表層部材２６ｂの表面には付着物がほとんど無いため、表層部材２６ｂの表面電位は励起電極２６ａに印加している電位とほぼ同等であった。即ち、トナー層による電位差の減少がないため、励起電極２６ａによるトナー引き付け効果を最大限に発揮することができた。このため、第１比較例及び第２比較例で見られたような高速化に伴う現像効率の低下が無かった。つまり、画像形成処理の高速化による画像濃度の低下を抑制することができた。
【００５６】
第１比較例においては、表層に集められたトナーがそのまま励起電極２６ａに付着したため、Ｖｓｕｒがトナーの極性方向に大きくなり、それゆえトナーを現像剤層Ｄの表層側に集める効果が弱まり、高速化に伴って現像効率も減少した。第２比較例においては、表層部材２６ｂが、現像剤との摩擦により正に帯電するため、励起電極２６ａによりトナーが引き付けられた際に、トナーと表層部材２６ｂとの間で静電的引力が働くために、多数のトナーが表層部材２６ｂの表面に付着した。結果として、第１比較例の場合と同様、高速化に伴って現像効率も大きく減少した。
【符号の説明】
【００５７】
２０…現像装置、２４…現像スリーブ（現像剤担持体）、２４ａ…現像領域、２４ｍ…マグネットローラ（磁界発生手段）、２５…規制部材、２６ａ…励起電極、２６ｂ…表層部材、５１…感光ドラム（像担持体）、１２６ａ…励起電極、１２６ｂ…表層部材、Ｃ…キャリア、Ｄ…現像剤層、Ｎ２…現像磁極、Ｓ１…搬送磁極、Ｔ…トナー。
【図１】
2017129607.tif 000004
【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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