(57)【要約】【課題】磁界発生手段のたわみを発生させることがなく、装置の破損や画像不良の発生が防止可能であり、キャリアを回収し効率的に現像容器内に戻すことで画像濃度低下や画像不良の発生を防止可能な現像装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置を提供する。【解決手段】第１現像磁界発生手段を内包する磁性粒子担持体が複数配設され、隣接する前記磁性粒子担持体の最近接する磁極が互いに異極性である現像装置において、第２現像磁界発生手段を内包し、磁性粒子担持体１１５ｂと像担持体１０８との両方に近接する磁性粒子回収体１１５ｃを有し、前記第２磁界発生手段の磁極のうち、前記磁性粒子担持体と最近接する磁極及び前記像担持体と最近接する磁極が同極性であり、かつ隣接しており、前記第１磁界発生手段の前記磁性粒子回収体に最近接する磁極とは異極性である現像装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置を提供する。【選択図】図１
2010014918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁極が固定配置されてなる第１現像磁界発生手段を回転可能な非磁性中空体に内包し、像担持体上の静電潜像を現像するための磁性粒子を表面に担持する磁性粒子担持体が、前記像担持体の像担持面に沿って複数配設され、隣接する前記磁性粒子担持体間で最近接するそれぞれの磁極同士が互いに異極性である現像装置において、
複数の磁極が固定配置されてなる第２現像磁界発生手段を回転可能な非磁性中空体に内包し、前記像担持体の回転方向の最下流部に配設された磁性粒子担持体Ａと前記像担持体との両方に近接して配設される磁性粒子回収体を有し、
前記第２磁界発生手段の複数の磁極のうち、前記磁性粒子担持体Ａと最近接する磁極及び前記像担持体と最近接する磁極は、隣接しかつ同極性であり、前記磁性粒子担持体Ａの前記第１磁界発生手段における前記磁性粒子回収体に最近接する磁極とは異極性であることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記第２磁界発生手段の前記磁性粒子担持体Ａと最近接する磁極の磁束密度が、該磁性粒子坦持体Ａの第１磁界発生手段における前記磁性粒子回収体と最近接する磁極の磁束密度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】
前記第２磁界発生手段の前記像担持体と最近接する磁極が、前記磁性粒子回収体の回転中心と前記像担持体の回転中心とを結ぶ線分上よりも、前記像担持体の回転方向の上流側に位置することを特徴とする請求項１から２のいずれかに記載の現像装置。
【請求項４】
前記磁性粒子回収体の前記非磁性中空体の回転速度である線速が、前記像担持体の回転方向の最下流部に配設された前記磁性粒子担持体の前記非磁性中空体の回転速度である線速よりも小さいことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の現像装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の現像装置を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項６】
潜像を担持する像担持体、前記像担持体を帯電させる帯電手段、前記像担持体上の潜像を現像する現像手段、及び前記現像手段により形成された像を転写材へ転写する転写手段を備える画像形成装置において、前記現像手段として請求項１から４のいずれかに記載の現像装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等に用いられる現像装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置に係るものである。詳しくは、現像剤担持体に担持された現像剤を、像担持体と現像剤担持体とが間隙をもって対向する現像領域に搬送し、像担持体上の静電潜像を現像してトナー像化するための現像装置に関するものである。また、かかる現像装置を用いたプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ等の画像形成装置は、像担持体を一様に帯電させる帯電手段と、該像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体上の潜像をトナーとキャリアからなる現像剤で現像する現像手段と、該現像手段により形成されたトナー像を転写材に転写する転写手段とを有し、前記現像手段として、二成分現像装置が像担持体に対向して配置されており、該現像装置は固定した磁界発生手段（以下、「マグネットローラ」ともいう）と、回転する非磁性中空体（以下、「スリーブ」ともいう）を備え、これら磁界発生手段と非磁性中空体からなる磁性粒子担持体が前記像担持体に対向配置されているものが一般的である。 
【０００３】
近年の画像形成速度の高速化に伴い、感光体等の像担持体の表面移動速度はより高速化される傾向にある。このような高速の画像形成装置においては、現像スリーブを比較的高速で回転させないと、現像領域に対する単位時間あたりのトナー供給量が不足して現像濃度不足を引き起こしてしまう。ところが、現像スリーブを比較的高速で回転させると、磁気ブラシと像担持体との摺擦による像担持体や現像剤の摩耗が著しくなったり、磁気ブラシを形成している現像剤に働く遠心力が大きくなることにより現像剤の飛散が多くなり、複写機内部の汚染を引き起こしたりなど、装置の機能を低下させることがある。
【０００４】
そこで、例えば、複数の現像ローラを使用して、潜像担持体上の潜像を現像する現像装置が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に記載の現像装置は、潜像の現像を行うための現像室と、現像剤を収容する第１剤収容室と、これの真下で現像剤を収容する第２剤収容室とを有している。そして、現像室は第１剤収容室及び第２剤収容室の側方に配設され、その内部には、第１現像ローラと、これの真下に配設された第２現像ローラとを有している。第１現像ローラの現像スリーブである第１現像スリーブは、その側方に配設された第１剤収容室から供給される現像剤を担持して潜像担持体たる感光体上の潜像を現像する。現像に寄与した後の現像剤は、第１現像スリーブと感光体とが対向する第１現像領域を通過した後、第１現像スリーブの下方に配設された第２現像ローラの第２現像スリーブに受け渡される。そして、第２現像スリーブの回転に伴って、第２現像スリーブと感光体とが対向する第２現像領域に送られて、ここで再び現像に寄与する。２度目の現像工程を終えた現像剤は、第２現像スリーブ上からこれの側方に配設された第２剤収容室内に回収され、ここでトナーが補給された後に第１剤収容室内に戻される。かかる構成では、２本の現像スリーブによって現像工程を２回繰り返すことで、現像スリーブを高速回転させなくても、十分な現像濃度を得ることができる。
【０００５】
上記のような複数の現像ローラを使用する現像装置を用いる場合、現像装置が大型化する傾向にあり、近年の複写機の小型化のニーズに逆らうことになってしまう。従って、現像装置の小型化を達成するために、現像ローラの小径化の必要性が高まっており、最近では直径が１４ｍｍ以下の現像ローラが用いられるようになっている。
【０００６】
しかし、現像ローラを小径化することにより、マグネットローラのマグネット体積が減少してしまい、現像に必要な磁気力が十分に得られない可能性がある。また、十分な磁気力がないと、現像の際に像担持体上にキャリアが付着してしまい、画像の濃度ムラや白抜け、および像担持体の磨耗、破損が生じる場合もある。
【０００７】
また、現像ローラを小径化することにより、内包されるマグネットローラの強度が低下してしまい、マグネットローラの中央部がたわみやすくなるという問題がある。特に、特許文献１に記載のもののように、２本の現像ローラの互いに近接している磁極（Ｎ３極とＳ３極）が異極同士であると、図６に示すように、２本のマグネットローラ間に磁気的引力が作用し、マグネットローラを支持する両端固定部を支点として、２本のマグネットローラの中央部がたわむという問題が発生しやすくなる。この２極を同極同士とすると、両極間は互いに反発するように磁気力が作用し、第１現像ローラから第２現像ローラへの現像剤の受け渡しがスムーズに行なわれなくなる可能性が高いため、異極同士とすることが一般的である。
【０００８】
マグネットローラにたわみが生じると、まずマグネットローラの一部が現像スリーブの内壁と接触し、その部分に摩擦力が生じ、現像駆動に大きな力が必要となり、場合によっては負荷が重くて止まってしまったり、マグネットローラが削れてしまうことがある。また、マグネットローラがたわむことにより、現像ローラの軸方向で磁束密度分布が一様でなくなり、像担持体上に均質にトナーを付着させることができなくなり、画像の濃度ムラとなってしまう場合がある。
【０００９】
通常、マグネットローラは金属で構成される軸心棒の周囲にマグネットを設けて作られる場合が多いため、マグネットローラのたわみへの対策のひとつとして、軸芯棒の径を太くし強度を増すことが考えられる。しかし、軸芯棒の径を太くするということはマグネット部分の体積を減らすことになるので、現像に適した磁力を得ることが難しくなる可能性が高い。特に、磁力の低下により像担持体上にキャリアが付着しやすくなってしまうという問題がある。
【００１０】
そこで、第２現像スリーブに近接するように回転体を配置し、第３のマグローラ（マグネットローラ）と第２のマグローラ間の磁気的引力により、第２のマグローラを第１のマグローラの逆方向に引っ張ることによってたわみをなくす方法が提案されている（特許文献２参照）。特許文献２に記載の方法の場合、第１のマグローラは第２のマグローラ側に引っ張られることになるが、第１現像ローラ上部に配置された磁性板の磁気的引力とつりあうことにより、第１のマグローラもたわみが生じない。
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−１６３９０６号公報
【特許文献２】特開２００４−１５１５９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記特許文献２の方法によると、回転体を像担持体に近接させることにより、像担持体上に付着したキャリアを回収することもできるが、ここで回収されたキャリアはキャリア回収容器に集められ、現像容器内に戻ることがない。このため、長期的には現像容器内のキャリア数が減少し、第１および第２の現像スリーブに付着する現像剤量が低下し、画像の濃度低下の原因となる可能性が高い。さらに、第３のスリーブからキャリアを剥離しキャリア回収容器内に集めるために、現像剤掻き落としブレードを第３のスリーブに当接し、機械的に現像剤を剥離しているが、長期的にはこのブレードが磨耗しキャリアの回収効率が低下する可能性がある。
【００１３】
したがって、磁性粒子担持体を複数用いた現像装置において、装置の小型化に対応し、現像剤搬送を潤滑に行える磁力を有する小径の磁性粒子担持体とした場合でも、磁性粒子担持体内部の磁界発生手段のたわみを発生させることなく、装置の破損や像担持体へのトナーの付着ムラ等による画像不良の発生を防止し、さらに像担持体上へ付着したキャリアを装置の磨耗や破損を招くことなく回収し、かつ回収したキャリアを効率的に現像容器内に戻すことにより画像濃度の低下や画像不良の発生を防止可能な現像装置が求められているが、未だ提供されていない。
【００１４】
本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、小径化された磁性粒子担持体でも、内包された磁界発生手段のたわみを発生させることがなく、装置の破損や像担持体へのトナーの付着ムラ等による画像不良の発生を防止可能であり、さらに像担持体上へ付着したキャリアを装置の磨耗や破損を招くことなく回収し、かつ回収したキャリアを効率的に現像容器内に戻すことにより画像濃度の低下や画像不良の発生を防止可能な現像装置、該現像装置を用いたプロセスカートリッジ、及び画像形成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】
【００１５】
前記課題を解決するために提供する本発明は、以下の通りである。
〔１〕  複数の磁極が固定配置されてなる第１現像磁界発生手段を回転可能な非磁性中空体に内包し、像担持体上の静電潜像を現像するための磁性粒子を表面に担持する磁性粒子担持体が、前記像担持体の像担持面に沿って複数配設され、隣接する前記磁性粒子担持体間で最近接するそれぞれの磁極同士が互いに異極性である現像装置において、複数の磁極が固定配置されてなる第２現像磁界発生手段を回転可能な非磁性中空体に内包し、前記像担持体の回転方向の最下流部に配設された磁性粒子担持体Ａと前記像担持体との両方に近接して配設される磁性粒子回収体を有し、前記第２磁界発生手段の複数の磁極のうち、前記磁性粒子担持体Ａと最近接する磁極及び前記像担持体と最近接する磁極は、隣接しかつ同極性であり、前記磁性粒子担持体Ａの前記第１磁界発生手段における前記磁性粒子回収体に最近接する磁極とは異極性であることを特徴とする現像装置。
〔２〕  前記第２磁界発生手段の前記磁性粒子担持体Ａと最近接する磁極の磁束密度が、該磁性粒子坦持体Ａの第１磁界発生手段における前記磁性粒子回収体と最近接する磁極の磁束密度よりも小さいことを特徴とする前記〔１〕に記載の現像装置。
〔３〕  前記第２磁界発生手段の前記像担持体と最近接する磁極が、前記磁性粒子回収体の回転中心と前記像担持体の回転中心とを結ぶ線分上よりも、前記像担持体の回転方向の上流側に位置することを特徴とする前記〔１〕から〔２〕のいずれかに記載の現像装置。
〔４〕  前記磁性粒子回収体の前記非磁性中空体の回転速度である線速が、前記像担持体の回転方向の最下流部に配設された前記磁性粒子担持体の前記非磁性中空体の回転速度である線速よりも小さいことを特徴とする前記〔１〕から〔３〕のいずれかに記載の現像装置。
〔５〕  前記〔１〕から〔４〕のいずれかに記載の現像装置を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
〔６〕  潜像を担持する像担持体、前記像担持体を帯電させる帯電手段、前記像担持体上の潜像を現像する現像手段、及び前記現像手段により形成された像を転写材へ転写する転写手段を備える画像形成装置において、前記現像手段として前記〔１〕から〔４〕のいずれかに記載の現像装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、磁性粒子担持体に内包される磁界発生手段のたわみを発生させることがなく、装置の破損や像担持体へのトナーの付着ムラ等による画像不良の発生を防止可能であり、さらに像担持体上へ付着したキャリアを装置の磨耗や破損を招くことなく回収し、かつ回収したキャリアを効率的に現像容器内に戻すことにより画像濃度の低下や画像不良の発生を防止可能な現像装置、該現像装置を用いたプロセスカートリッジ、及び画像形成装置を提供することができる。
【００１７】
本発明の効果として、請求項１の発明によれば、複数の磁極が固定配置されてなる第１現像磁界発生手段を回転可能な非磁性中空体に内包し、像担持体上の静電潜像を現像するための磁性粒子を表面に担持する磁性粒子担持体が、前記像担持体の像担持面に沿って複数配設され、隣接する前記磁性粒子担持体間で最近接するそれぞれの磁極同士が互いに異極性である現像装置において、複数の磁極が固定配置されてなる第２現像磁界発生手段を回転可能な非磁性中空体に内包し、前記像担持体の回転方向の最下流部に配設された磁性粒子担持体Ａと前記像担持体との両方に近接して配設される磁性粒子回収体を有し、前記第２磁界発生手段の複数の磁極のうち、前記磁性粒子担持体Ａと最近接する磁極及び前記像担持体と最近接する磁極は、隣接しかつ同極性であり、前記磁性粒子担持体Ａの前記第１磁界発生手段における前記磁性粒子回収体に最近接する磁極とは異極性である現像装置という構成としたため、複数配設される磁性粒子担持体間に働く磁気的引力と、前記磁性粒子回収体とそれに近接する前記像担持体の回転方向の最下流部に配設された磁性粒子担持体の間に働く磁気的引力をつりあわせることにより、前記磁性粒子担持体に内包される第１現像磁界発生手段のたわみを防止することができ、たわみによる装置の破損や像担持体へのトナーの付着ムラ等による画像不良の発生を防止することができる。
また、前記磁性粒子回収体が前記像担持体と近接しているので、前記磁性粒子回収体が内包する第２磁界発生手段が有する複数の磁極のうち、前記像担持体に最近接する磁極の磁気的引力により、前記像担持体上に付着したキャリアを前記磁性粒子回収体上に吸着できるので、キャリアの付着による画像の白抜け、濃度ムラおよび像担持体の磨耗、破損を防止することができる。
さらに、前記磁性粒子回収体が内包する第２磁界発生手段が有する複数の磁極のうち、前記像担持体に最近接する磁極と、前記磁性粒子担持体に最近接する磁極とが隣り合っており、かつ同極性同士であるので、この磁極間で反発磁界が形成され、前記磁性粒子回収体が前記像担持体の回転方向と逆方向に回転すると、前記像担持体上から前記磁性粒子回収体へ吸着されたキャリアが、この磁極間で反発力を受け、前記磁性粒子回収体に近接する磁性粒子担持体（前記像担持体の回転方向の最下流部に配設された磁性粒子担持体）へ飛び移り、最終的に現像容器内にキャリアが回収される。これにより、キャリアを回収する容器の設置が不要となるため現像装置の小型化を達成でき、さらに、現像容器内のキャリア数を一定に保つことができるので、長期間使用しても画像の濃度低下が発生しにくくなる。
また、前記像担持体の回転方向の最下流部に配設された磁性粒子担持体の磁極のうち、前記磁性粒子回収体と最近接する磁極が前記反発磁界と異極性であるので、前記反発磁界が強まることになり、キャリアが容易に飛び移り、現像剤を掻き落とすブレードなどで機械的にキャリアを剥離しなくとも確実にキャリアを回収することができ、ブレードの磨耗の影響を気にする必要がなく、長期に渡って安定してキャリアを回収することができる。
【００１８】
請求項２の発明によれば、請求項１に記載の現像装置において、前記第２磁界発生手段の前記磁性粒子担持体Ａと最近接する磁極の磁束密度が、該磁性粒子坦持体Ａの第１磁界発生手段における前記磁性粒子回収体と最近接する磁極の磁束密度よりも小さいという構成としたため、形成された反発磁界によって、前記磁性粒子回収体上から、近接する磁性粒子担持体（前記像担持体の回転方向の最下流部に配設された磁性粒子担持体）へ飛び移った後の磁性粒子（以下、「キャリア」ともいう）を、再び前記磁性粒子回収体に吸着させることなく現像容器内へ回収することができる。従って、キャリアの付着による画像の白抜け、濃度ムラおよび像担持体の磨耗、破損を防止することができ、さらに、現像容器内のキャリア数を一定に保つことができるので、長期間の使用においても画像の濃度低下を防止することができる。
請求項３の発明によれば、請求項１から２のいずれかに記載の現像装置において、前記磁性粒子回収体が内包する第２磁界発生手段の前記像担持体と最近接する磁極が、前記磁性粒子回収体の回転中心と前記像担持体の回転中心とを結ぶ線分上よりも、前記像担持体の回転方向の上流側に位置するという構成としたため、前記磁性粒子回収体が内包する第２磁界発生手段の前記磁性粒子担持体と最近接する磁極と、前記磁性粒子担持体が内包する第１磁界発生手段の前記磁性粒子回収体と最近接する磁極との距離が縮まり、形成される反発磁界がより強くなるため、前記像担持体上にキャリアがより付着しにくくなる。従って、キャリアの付着による画像の白抜け、濃度ムラおよび像担持体の磨耗、破損を防止することができる。
請求項４の発明によれば、請求項１から３のいずれかに記載の現像装置において、前記磁性粒子回収体の前記非磁性中空体の回転速度である線速が、前記像担持体の回転方向の最下流部に配設された前記磁性粒子担持体の前記非磁性中空体の回転速度である線速よりも小さいという構成としたため、前記磁性粒子回収体上のキャリアを反発磁界により弾き飛ばし、近接する磁性粒子担持体（前記像担持体の回転方向の最下流部に配設された磁性粒子担持体）へスムーズに受け渡すことができ、キャリアの付着による画像の白抜け、濃度ムラおよび像担持体の磨耗、破損を防止することができる。また、キャリアを現像容器内へ確実に回収することができるため、現像容器内のキャリア数を略一定に保つことができるので、長期間の使用においても画像の濃度低下が発生しにくくなる。
請求項５の発明によれば、請求項１から４のいずれかに記載の現像装置を有するプロセスカートリッジという構成としたため、磁性粒子担持体に内包される磁界発生手段のたわみを発生させることがなく、装置の破損や像担持体へのトナーの付着ムラ等による画像不良の発生を防止可能であり、さらに像担持体上へ付着したキャリアを装置の磨耗や破損を招くことなく回収し、かつ回収したキャリアを効率的に現像容器内に戻すことにより画像濃度の低下や画像不良の発生を防止することができる。
請求項６の発明によれば、潜像を担持する像担持体、前記像担持体を帯電させる帯電手段、前記像担持体上の潜像を現像する現像手段、及び前記現像手段により形成された像を転写材へ転写する転写手段を備える画像形成装置において、前記現像手段として請求項１から４のいずれかに記載の現像装置を有する画像形成装置という構成としたため、装置の破損や像担持体へのトナーの付着ムラ等による画像不良の発生を防止可能であり、さらに像担持体上へ付着したキャリアを装置の磨耗や破損を招くことなく回収し、かつ回収したキャリアを効率的に現像容器内に戻すことにより画像濃度の低下や画像不良の発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明に係る画像処理方法を実行させる手段を有する本発明の複写装置の一実施の形態における構成、及び本発明の画像処理方法、該処理方法を実行させるプログラムについて図面を参照して説明する。ただし、本発明は図面に示した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【００２０】
現像装置は、磁性粒子（例えば現像剤）を像担持体と対向する現像領域に搬送して、像担持体上に形成された静電潜像を現像してトナー像化するための磁性粒子担持体を備えている。この磁性粒子担持体は、例えば、円筒状に形成された非磁性中空体（例えば、現像スリーブ）と、該スリーブ表面に現像剤の穂立ちを生じさせるように磁界を形成する磁界発生手段（例えば、マグネットローラ）を現像スリーブ内部に有している。現像剤が穂立ちの際には、現像剤を構成するキャリアがマグネットローラで生じる磁力線に沿うように現像スリーブ上に穂立ちしており、このキャリアに対しては、帯電トナーが付着されている。マグネットローラは、複数の磁極が固定配置されているが、それぞれの磁極を形成する磁石は、棒状など成形体に形成されていて、特に、現像スリーブ表面の現像領域部分に対応する部分には、現像剤を穂立ちさせる現像主磁極を有している。この穂立ちを起こした現像剤は、前記現像スリーブ及びマグネットローラの少なくとも一方を回転させることにより、周方向に移動させることができる。一般的には、現像剤を搬送しやすくするために、現像スリーブの表面が溝加工、サンドブラスト加工等の荒らし加工が施されている。このような溝加工、サンドブラスト加工等の荒らし加工は、高速で回転する現像スリーブの表面で現像剤がスリップして停滞することにより生じる画像濃度の低下の発生を防止するために行われる。
【００２１】
次に、本発明の一実施形態である現像装置１１３の構成を、図１及び図２を参照して説明する。
現像装置１１３は、図１及び図２に示すように、磁性粒子(例えば現像剤)供給部１１４と、ケース１２５と、磁性粒子担持体としての２本の現像ローラ１１５ａ、１１５ｂと、規制部材としての規制ブレード１１６とを少なくとも備えている。
現像ローラ１１５（１１５ａ及び１１５ｂ）は、図２に示すように芯金１３４と、第１磁界発生手段(以下、マグネットローラ、磁石体ともいう)１３３ａ及び１３３ｂと、非磁性中空体(以下、現像スリーブという)１３２ａ及び１３２ｂとを備えている。芯金１３４は、その長手方向が像担持体（感光体ドラム）１０８の長手方向と平行に配され、現像装置１１３のケース１２５に回転することなく固定されている。
【００２２】
マグネットローラ１３３の材料はプラスチックマグネットもしくはゴムマグネットを用いることが一般的である。磁性粉としてフェライト、もしくは高い磁気特性を得るためにＮｅ系（Ｎｅ-Ｆｅ-等）またはＳｍ系（Ｓｍ-Ｃｏ、Ｓｍ-Ｆｅ-Ｎ等）等が挙げられ、高分子材料として６ＰＡもしくは１２ＰＡ等のＰＡ系材料、ＥＥＡ（エチレン・エチル共重合体）・ＥＶＡ（エチレン・ビニル共重合体）等のエチレン系化合物、ＣＰＥ（塩素化ポリエチレン）等の塩素系材料、ＮＢＲ等のゴム材料などの熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂としてエポキシ系、シリコーン系、ウレタン系等が挙げられるが、本発明のように径が小さいマグネットローラを作製する場合には剛性の高いＰＡ系樹脂にフェライトマグネットを混合した材料を用いてマグネットローラを成形し、高磁力が必要な箇所に希土類マグネットブロックを配置することが望ましい。希土類マグネットの種類としては磁性粉としてＮｄ−Ｆｅ−ＢやＳｍ−Ｆｅ−Ｎを用いるのが一般的である。成形方法としては６ＰＡと混合して射出成形を行う方法や、ポリエステルなどの樹脂粉末と混合して圧縮成型を行う方法をとる事ができる。この場合、磁場中で圧縮成型もしくは射出成形を行う事でより高い磁気特性を得る事ができる。マグネットローラ１３３を成形する方法として、押出し磁場成形、射出成形などがあげられるが、結晶性が高く剛性に有利な高分子材料を用いることができるため射出成形が望ましい。また、芯金１３４とマグネットローラ１３３を一体成型する場合、胴部と芯金部の径が異なるため、この形状を実現するのにも射出成形が望ましい。
【００２３】
マグネットローラ１３３は、このように磁性材料で構成され、かつ円筒状に形成されているとともに、複数の固定磁極が取り付けられている。固定磁極は、長尺で棒状の磁石であり、マグネットローラ１３３、即ち、現像ローラ１１５の長手方向に沿って延びており、該マグネットローラ１３３の全長に亘って設けられている。前述した構成のマグネットローラ１３３ａ及び１３３ｂは、現像スリーブ１３２ａ及び１３２ｂ内にそれぞれ収容されている（内包されている）。
マグネットローラ１３３ａには、複数の固定磁極、例えば、Ｎ２（現像剤搬送極），Ｎ１（現像剤汲み上げ極）、Ｓ１（現像極），Ｎ３（現像剤搬送極）及びＳ２（現像剤搬送極）がそれぞれ設けられている。固定磁極Ｎ１は、現像剤を汲み上げる汲み上げ磁極として、第３空間１２０ｃ内に収容されている攪拌スクリュー１１８ｃと相対しており、固定磁極Ｓ１は、現像磁極として、感光体ドラム１０８と相対している。現像ローラ１１５ａの現像スリーブ１３２ａは、矢印Ｄ方向に回転するので、現像剤は、現像スリーブ１３２ａの表面を固定磁極Ｎ１，Ｓ２，Ｎ３,Ｓ１及びＮ２の順に移行する。このマグネットローラ１３３ａにおいては、固定磁極Ｎ２（現像剤搬送極）及び固定磁極Ｎ１（現像剤汲み上げ極）が同極性であるため、固定磁極Ｎ１と固定磁極Ｎ２との間に反発力が発生し、現像剤１２６は、固定磁極Ｎ２から現像ローラ１１５ｂの固定磁極Ｓ３の方向へ、現像ローラ１１５ａから離れやすくなる。
マグネットローラ１３３ｂも同様に複数の固定磁極、例えば、Ｎ４（現像極），Ｓ４（現像剤搬送極），Ｓ３（現像剤汲み上げ極）がそれぞれ設けられている。現像ローラ１１５ｂの現像スリーブ１３２ｂも矢印Ｄ方向に回転し、現像ローラ１１５ａから離れた現像剤は、現像ローラ１１５ｂの固定磁極Ｓ３の磁力によって現像スリーブ１３２ｂ上に汲み上げられ、Ｎ４，Ｓ４の順に移行する。固定磁極Ｓ３と固定磁極Ｓ４は磁極間が広く、また極性が同極性であるため、現像剤は現像ローラ１１５ｂから離れやすくなり、第２空間１２０ｂの中に落とされる。
【００２４】
本発明では、前記像担持体の回転方向の最下流部に配設された磁性粒子担持体である現像ローラ１１５ｂ、および感光体ドラム１０８と近接するように磁性粒子回収体（以下、「回収ローラ」という）１１５ｃを配置した。
回収ローラ１１５ｃに内包される第２磁界発生手段（第２のマグネットローラ）１３３ｃの磁極のうち、Ｎ５極が第１磁界発生手段（第１のマグネットローラ）１３３ｂのＳ４極と近接し、Ｎ６極が感光体ドラム１０８と近接している。マグネットローラ１３３ｂはＳ３極とＮ２極との磁気的引力により、上方にたわむ力がかかるが、Ｎ５極とＳ４極の磁気的引力が下方に働くので、それぞれの磁気的引力を打ち消すように各磁極の磁力を調節する（Ｓ３≒Ｎ２、Ｎ５≒Ｓ４）ことにより、マグネットローラ１３３ｂのたわみを防止できる。
【００２５】
また、Ｎ５極の磁力がＳ４極の磁力より大きくならないようにすることによって、Ｓ４極とＮ５極の間で現像ローラ１１５ｂに担持された現像剤１２６が回収ローラに引き寄せられることなく、確実に収容層１１７へと搬送することができる。
また、Ｎ６極が感光体ドラム１０８と近接していることにより、感光体ドラム１０８上に付着したキャリアを磁気的引力により回収ローラ１１５ｃの外表面に吸着し回収することができる。
図１及び図３に示すように、吸着したキャリアは、矢印Ｅ方向に回転する現像スリーブ１３２ｃにより、Ｎ６極からＮ５極へ搬送される。Ｎ６極とＮ５極は反発磁界を形成しているので、キャリアはＮ６極からＮ５極へ搬送される間に、矢印Ｆ方向に弾き飛ばされ、現像ローラ１１５ｂのＳ４極に吸着される。さらに、Ｎ５極が対向してＳ４極に近接していることにより、Ｎ５極の磁力にＳ４極の磁力が加算される形で反発磁界が強くなるので、より確実にキャリアを回収ローラ１１５ｃから現像ローラ１１５ｂへと弾き飛ばすことができ、確実に収容槽１１７内へキャリアを回収することができる。
【００２６】
さらに、Ｎ６極とＮ４極との間に反発磁界が形成されるので、感光体ドラム１０８上に付着したキャリアが弾き飛ばされて現像ローラ１１５ｂに最吸着する効果も奏でることができ、より確実にキャリア付着を防止することができる。
【００２７】
さらに、図４に示すように、感光体ドラム１０８の中心と回収ローラ１１５ｃの中心とを結ぶ線分上よりやや上方に磁極Ｎ６を配置することにより、Ｎ６極とＮ４極との距離が縮まり、Ｎ６極とＮ４極との間の反発磁界が強まるので、上記の効果をより強めることができる。
【００２８】
現像スリーブ１３２ａ及び１３２ｂ、並びに図３に示す回収スリーブ１３２ｃは、円筒状に形成され、マグネットローラ１３３をそれぞれ内包し（収容し）て、軸芯回りに回転自在に設けられている。
現像スリーブ及び回収スリーブは同一の部材であってもよい。
スリーブ１３２は、その内周面が固定磁極に順に相対するように回転される。スリーブ１３２は、アルミニウム合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）などの非磁性材料で構成されていることが好ましい。現像スリーブ１３２の基材として、アルミニウム合金は、加工性、軽さの面で優れている。アルミニウム合金を用いる場合には、Ａ６０６３、Ａ５０５６及びＡ３００３を用いるのが望ましい。ＳＵＳを用いる場合には、ＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４及びＳＵＳ３１６を用いるのが望ましい。
現像スリーブ１３２の外径は、９ｍｍ〜１８ｍｍ程度であるのが望ましく、また、現像スリーブ１３２の軸（軸芯）方向の長さは、２４０ｍｍ〜３５０ｍｍ程度であるのが望ましい。
現像スリーブ１３２は、溝加工、サンドブラスト加工等の荒らし加工が施されていることが好ましい。
【００２９】
尚、現像スリーブ１３２ｂと回収スリーブ１３２ｃ間の間隙は、２〜５ｍｍとやや広めに設定しておくことにより、現像剤が収容層１１７内に取り込まれず溢れるのを防止できる。さらに、間隙に第２空間１２０ｂへと繋がるように収容層１１７の一部をせり出させることにより、現像剤を現像ローラ１１５ｂから第２空間１２０ｂへと確実に搬送することができる。
【００３０】
また、回収ローラ１１５ｃの回収スリーブの回転速度である線速が、現像ローラ１１５ｂの現像スリーブの回転速度である線速よりも小さいことが好ましい。
【００３１】
一方、第２磁界発生手段であるマグネットローラ１３３ｃも第１マグネットローラ１３３ｂからの磁力によりたわむが、マグネットローラ１３３ｃの回収スリーブ１３２ｃには現像剤をコートせず、現像に関与させないことから、多少ゆがんでも画像に影響は出ない。 また、マグネットローラ１３３ｃがたわんで、回収スリーブ１３２ｃの内壁に接触する問題については、マグネットローラ１３３ｃは画像形成にも関与しないことから大きな磁気力も必要ないので、マグネットローラ１３３ｃの外径を小さくするなり、マグネット部分の面積を削って軸芯を太くする等の対策をとればよい。
【００３２】
現像剤供給部１１４は、収容槽１１７と、攪拌部材としての攪拌スクリュー１１８ａ〜ｃと、を備えている。収容槽１１７は、感光体ドラム１０８と長さが略等しい箱状に形成されている。また、収容槽１１７内には、該収容槽１１７の長手方向に沿って延びた仕切壁１１９が設けられている。仕切壁１１９は、収容槽１１７内を第１空間１２０ａ、第２空間１２０ｂ、および第３空間１２０ｃに区画している。また、第１空間１２０ａと第２空間１２０ｂとは、手前側が連通しており、第１空間１２０ａと第３空間１２０ｃとは、両端部が連通しており、第２空間１２０ｂと第３空間１２０ｃは手前側が連通している。
【００３３】
収容槽１１７は、第１空間１２０ａ、第２空間１２０ｂ、および第３空間１２０ｃに現像剤１２６を収容する。現像剤１２６は、トナーと磁性粒子（キャリア、又は磁性粉ともいう）を含んでいる。トナーは、第１空間１２０ａの手前側に、適宜供給される。トナーは、乳化重合法又は懸濁重合法により製造された球状の微粒子である。なお、トナーは、種々の染料又は顔料を混入・分散した合成樹脂で構成される塊を粉砕して得られても良い。トナーの平均粒径は、３μｍ以上でかつ７μｍ以下である。また、トナーは、粉砕加工などにより形成されても良い。
【００３４】
攪拌スクリュー１１８は、第１空間１２０ａ、第２空間１２０ｂ、および第３空間１２０ｃそれぞれに収容されている。攪拌スクリュー１１８の長手方向は、収容槽１１７、現像ローラ１１５及び感光体ドラム１０８の長手方向と平行である。攪拌スクリュー１１８は、軸芯周りに回転自在に設けられており、軸芯周りに回転することで、トナーと磁性キャリア１３５とを攪拌するとともに、該軸芯に沿って現像剤１２６を搬送する。また、第１空間１２０ａ内の攪拌スクリュー１１８ａは、現像剤１２６を手前側から奥側に向けて搬送する。第２空間１２０ｂ内の攪拌スクリュー１１８ｂは、現像剤１２６を奥側から手前側に向けて搬送する。第３空間１２０ｃ内の攪拌スクリュー１１８ｃは、現像剤１２６を奥側から手前側に向けて搬送する。
【００３５】
現像剤供給部１１４においては、第１空間１２０ａの手前側に供給されたトナーを、磁性キャリア１３５と攪拌しながら、奥側に搬送し、この奥側から第３空間１２０ｃの奥側に搬送する。そして、現像剤供給部１１４は、第３空間１２０ｃ内でトナーと磁性キャリア１３５とを攪拌し、軸芯方向に搬送しながら、第１現像ローラ１１５ａの外表面に供給する。現像剤は第１現像ローラ１１５ａの外表面上を伝わって第２現像ローラ１１５ｂの外表面に伝わり、最後に第２現像ローラ１１５ｂの外表面から第２空間１２０ｂに向かって離脱させる。第２空間１２０ｂ内の現像剤は奥側から手前側に搬送され、第１空間１２０ａの手前側に搬送される。
【００３６】
ケース１２５は、箱状に形成され、前述した現像剤供給部１１４の収容槽１１７に取り付けられて、該収容槽１１７とともに、２本の現像ローラ１１５ａ、１１５ｂなどを覆う。また、ケース１２５の感光体ドラム１０８と相対する部分には、開口部１２５ａが設けられている。
【００３７】
２本の現像ローラ１１５ａ、１１５ｂは、円柱状に形成され、第２空間１２０ｂ、第３空間１２０ｃと、感光体ドラム１０８との間でかつ前述した開口部１２５ａの近傍に設けられている。現像ローラ１１５ａ、１１５ｂは、感光体ドラム１０８と収容槽１１７との双方と平行である。現像ローラ１１５ａ、１１５ｂは、感光体ドラム１０８と間隔をあけて配されている。現像ローラ１１５ａ、１１５ｂと感光体ドラム１０８との間の空間は、現像剤１２６のトナーを感光体ドラム１０８に吸着させて、静電潜像を現像してトナー像を得る現像領域１３１をなしている。現像領域１３１では、現像ローラ１１５と感光体ドラム１０８とが相対する。
【００３８】
規制ブレード１１６は、現像装置１１３の感光体ドラム１０８寄りの端部に設けられている。規制ブレード１１６は、現像スリーブ１３２ａの外表面と間隔をあけた状態で、前述したケース１２５に取り付けられている。規制ブレード１１６は、所望の厚さを越える現像スリーブ１３２ａの外表面上の現像剤１２６を収容槽１１７内にそぎ落として、現像領域１３１ａに搬送される現像スリーブ１３２ａの外表面上の現像剤１２６の量を調整する。また、規制ブレード１１６には磁性板が取り付けられており、現像剤の穂立ちの高さを調整する。この磁性板と対向する現像ローラ１１５ａの磁極（Ｓ２極）との間に磁気的引力が働くので、第１磁界発生手段であるマグネットローラ１３３ａは上方にたわもうとするが、Ｎ２極とＳ３極との磁気的引力により、下方への力も働く。よって、磁性板、Ｓ２極、Ｓ３極およびＮ２極の磁力を、マグネットローラ１３３ａは上方および下方に働く磁気的引力を打ち消しあうように調節する（磁性板≒Ｓ２極、Ｓ３極≒Ｎ２極）ことにより、マグネットローラ１３３ａのたわみを防止できる。
【００３９】
次に、現像装置１１３が、現像剤１２６を現像領域１３１に搬送する動作について説明する。
前述した構成の現像装置１１３は、現像剤供給部１１４でトナーと磁性キャリア１３５とを十分に攪拌し、この攪拌した現像剤１２６を、第３空間１２０ｃを経て現像ローラ１１５ａに内包する固定磁極により現像スリーブ１３２ａの外表面に吸着する。そして、現像装置１１３は、現像スリーブ１３２ａが矢印Ｄ方向に回転して、複数の固定磁極により吸着した現像剤１２６を現像領域１３１ａに向かって搬送する。現像装置１１３は、規制ブレード１１６で所望の厚さになった現像剤１２６を感光体ドラム１０８に吸着させる。現像剤１２６はさらに搬送され、現像ローラ１１５ａに内包する固定磁極の磁力や重力、現像ローラ１１５ｂに内包する固定磁極の磁力によって現像スリーブ１３２ｂへ搬送される。そして、現像装置１１３は、現像スリーブ１３２ｂが回転して、複数の固定磁極により吸着した現像剤１２６を現像領域１３１ｂに向かって搬送する。現像領域１３１ｂにおいて、再び現像剤１２６を感光体ドラム１０８に吸着させる。こうして、現像装置１１３は、現像剤１２６を現像ローラ１１５ａ、１１５ｂに担持し、現像領域１３１ａ、１１３ｂに搬送して、感光体ドラム１０８上の静電潜像を現像して、トナー像を形成する。さらに、そして、現像装置１１３は、現像済みの現像剤１２６を、第２空間１２０ｂに向かって離脱させる。さらに、そして、収容槽１１７内に収容された現像済みの現像剤１２６は、再度、第２空間１２０ｂおよび第１空間１２０ａ内で他の現像剤１２６と十分に攪拌されて、第３空間を経て、感光体ドラム１０８の静電潜像の現像に用いられる。
【００４０】
以上の説明のとおり、本実施形態によれば、磁性粒子担持体を複数用いた現像装置１１３は、磁性粒子担持体として、装置の小型化に対応し、現像剤搬送を潤滑に行える磁力を有する小径の現像スリーブ等を用いた場合でも、磁性粒子担持体内部の現像磁界発生手段のたわみを防止し、装置の破損や像担持体へのトナーの付着ムラ等による画像不良を防止し、さらに、像担持体上へ付着したキャリアを回収し、装置の磨耗、破損およびキャリア付着による白抜け等の画像不良を防止し、また、回収したキャリアを効率的に収容層１１７内に戻すことにより長期的に画像濃度の低下を防止することができる。
【００４１】
次に、本発明の一実施形態であるプロセスカートリッジの構成を、図２を参照して説明する。
プロセスカートリッジ１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃ，１０６Ｋは、カートリッジケース１１１と、帯電装置としての帯電ローラ１０９と、感光体（像担持体ともいう）としての感光体ドラム１０８と、クリーニング装置としてのクリーニングブレード１１２と、現像装置１１３と、を備えている。
カートリッジケース１１１は、装置本体１０２に着脱自在で、かつ帯電ローラ１０９と、感光体ドラム１０８と、クリーニングブレード１１２と、現像装置１１３と、を収容している。帯電ローラ１０９は、感光体ドラム１０８の外表面を一様に帯電する。感光体ドラム１０８は、現像装置１１３の後述する磁性粒子担持体（例えば現像ローラ）１１５と間隔をあけて配されている。感光体ドラム１０８は、軸芯を中心として回転自在な円柱状又は円筒状に形成されている。
【００４２】
現像ローラ１１５（１１５ａ及び１１５ｂ）、即ち、現像スリーブ１３２（１３２ａ及び１３２ｂ）と、感光体ドラム１０８との間隔は、０．１ｍｍ以上でかつ０．４ｍｍ以下が望ましく、この範囲内であれば、現像スリーブ１３２に穂立ちした現像剤１２６からトナーを確実に感光体ドラム１０８に供給でき、高品質な画像を得ることができる。現像スリーブ１３２と感光体ドラム１０８との間隔が、０．１ｍｍ未満であると、現像スリーブ１３２と感光体ドラム１０８との間の電界が強くなりすぎて、感光体ドラム１０８上に磁性キャリア１３５が移動してしまい、望ましくない。現像スリーブ１３２と感光体ドラム１０８との間隔が、０．４ｍｍを越えると、現像スリーブ１３２と感光体ドラム１０８との間の電界が弱くなりすぎて、感光体ドラム１０８に供給できるトナーの量が現像して、現像効率が低下するとともに、画像のエッジにおいて電界のエッジ効果が大きくなり均一な画像を得ることができないため、望ましくない。
【００４３】
次に、プロセスカートリッジ１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃ，１０６Ｋが、記録紙１０７に画像を転写する動作について説明する。
各プロセスカートリッジ１０６内にある感光体ドラム１０８は、図５に示す対応するレーザ書き込みユニット１２２により、外表面上に静電潜像が形成される。感光体ドラム１０８は、外表面上に形成されかつ担持する静電潜像に、現像装置１１３から供給されるトナーが吸着して現像し、こうして得られたトナー像を搬送ベルト１２９との間に位置付けられた記録紙１０７に転写する。クリーニングブレード１１２は、記録紙１０７にトナー像を転写した後に、感光体ドラム１０８の外表面に残留した転写残トナーを除去する。
【００４４】
以上の説明より、本実施形態によれば、プロセスカートリッジ１０６は、前述した現像装置１１３を有しているので、磁性粒子担持体内部の現像磁界発生手段のたわみによる装置の破損や像担持体へのトナーの付着ムラ等による画像不良を防止し、さらに、像担持体上へ付着したキャリアを回収し、装置の磨耗、破損およびキャリア付着による白抜け等の画像不良を防止し、また、回収したキャリアを効率的に収容層１１７内に戻すことにより長期的に画像濃度の低下を防止することができる。
【００４５】
次に、本発明の一実施形態である画像形成装置１０１の構成を、図５を参照して説明する。本発明の画像形成装置は、潜像を担持する像担持体、前記像担持体を帯電させる帯電手段、前記像担持体上の潜像を現像する現像手段、及び前記現像手段により形成された像を転写材へ転写する転写手段を備え、前記現像手段として本発明の現像装置を有する。
画像形成装置１０１は、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像、即ち、カラー画像を、一枚の転写材としての記録紙１０７に形成する。なお、イエロー、マゼンダ、シアン、黒の各色に対応するユニットなどを、以下、符号の末尾に各々Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを付けて示す。
【００４６】
画像形成装置１０１は図５に示すように装置本体１０２を備え、該本体が、例えば、箱状に形成され、フロア上などに設置される。装置本体１０２は、給紙ユニット１０３と、レジストローラ対１１０と、転写ユニット１０４と、定着ユニット１０５と、複数のレーザ書き込みユニット１２２と、複数のプロセスカートリッジ１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃ，１０６Ｋを収容している。
【００４７】
給紙ユニット１０３は、装置本体１０２の下部に設けられている。給紙ユニット１０３は、前述した記録紙１０７を重ねて収容するとともに装置本体１０２に出し入れ自在な給紙カセット１２３と、給紙ローラ１２４とを備えている。給紙ローラ１２４は、給紙カセット１２３内の一番上の記録紙１０７に押し当てられている。給紙ローラ１２４は、前述した一番上の記録紙１０７を、転写ユニット１０４の後述する搬送ベルト１２９と、プロセスカートリッジ１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃ，１０６Ｋの後述する現像装置１１３の感光体ドラム１０８との間に送り出す。
【００４８】
レジストローラ対１１０は、給紙ユニット１０３から転写ユニット１０４に搬送される記録紙１０７の搬送経路に設けられており、一対のローラ１１０ａ，１１０ｂを備えている。レジストローラ対１１０は、一対のローラ１１０ａ，１１０ｂ間に記録紙１０７を挟み込み、該挟み込んだ記録紙１０７をトナー像を重ね合わせ得るタイミングで、転写ユニット１０４とプロセスカートリッジ１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃ，１０６Ｋとの間に送り出す。
【００４９】
転写ユニット１０４は、給紙ユニット１０３の上方に設けられている。転写ユニット１０４は、駆動ローラ１２８と、従動ローラ１２と、搬送ベルト１２９と、転写ローラ１３０Ｙ，１３０Ｍ，１３０Ｃ，１３０Ｋとを備えている。駆動ローラ１２８は、記録紙１０７の搬送方向の下流側に配置されており、駆動源としてのモータなどによって回転駆動される。従動ローラ１２は、装置本体１０２に回転自在に支持されており、記録紙１０７の搬送方向の上流側に配置されている。搬送ベルト１２９は、無端環状に形成されており、前述した駆動ローラ１２８と従動ローラ１２との双方に掛け渡されている。搬送ベルト１２９は、駆動ローラ１２８が回転駆動されることで、前述した駆動ローラ１２８と従動ローラ１２との回りを図中反時計回りに循環（無端走行）する。
転写ローラ１３０Ｙ，１３０Ｍ，１３０Ｃ，１３０Ｋは、それぞれ、プロセスカートリッジ１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃ，１０６Ｋの感光体ドラム１０８との間に搬送ベルト１２９と該搬送ベルト１２９上の記録紙１０７とを挟む。転写ユニット１０４は、転写ローラ１３０Ｙ，１３０Ｍ，１３０Ｃ，１３０Ｋが、給紙ユニット１０３から送り出された記録紙１０７を各プロセスカートリッジ１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃ，１０６Ｋの感光体ドラム１０８の外表面に押し付けて、感光体ドラム１０８上のトナー像を記録紙１０７に転写する。転写ユニット１０４は、トナー像を転写した記録紙１０７を定着ユニット１０５に向けて送り出す。
【００５０】
定着ユニット１０５は、転写ユニット１０４の記録紙１０７の搬送方向の下流に設けられ、互いの間に記録紙１０７を挟む一対のローラ１０５ａ，１０５ｂを備えている。定着ユニット１０５は、一対のローラ１０５ａ，１０５ｂ間に転写ユニット１０４から送り出されてきた記録紙１０７を押圧加熱することで、感光体ドラム１０８から記録紙１０７上に転写されたトナー像を、該記録紙１０７に定着させる。
【００５１】
レーザ書き込みユニット１２２は、装置本体１０２に取り付けられている。レーザ書き込みユニット１２２は、プロセスカートリッジ１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃ，１０６Ｋの後述の帯電ローラ１０９により一様に帯電された感光体ドラム１０８の外表面にレーザ光を照射して、静電潜像を形成する。
【００５２】
プロセスカートリッジ１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃ，１０６Ｋは、それぞれ、転写ユニット１０４と、レーザ書き込みユニット１２２との間に設けられている。プロセスカートリッジ１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃ，１０６Ｋは、装置本体１０２に着脱自在である。プロセスカートリッジ１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃ，１０６Ｋは、記録紙１０７の搬送方向に沿って、互いに並設されている。
【００５３】
搬送ベルトクリーニング装置１５は、搬送ベルト１０９上の残留トナーを回収し、ここでは図示しない搬送経路を経て、トナー廃棄容器に貯留させる。
２次転写ローラ１６は、搬送ベルト１０９上に形成されたトナー像を記録紙１０７に転写するためのもので、トナーを引き付けるためにトナーとは逆符号のバイアスが印加されている。
排紙ローラ対２４は、トナー像が定着された記録紙１０７を排紙するためのローラである。
トナーボトル３１は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋそれぞれの補給トナーを貯留しており、ここから図示しない搬送経路を経て、所定の補給量だけ各色のプロセスカートリッジ１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃ，１０６Ｋにトナーを補給する。
【００５４】
次に、画像形成装置１０１が、記録紙１０７に画像を形成する動作について説明する。
まず、画像形成装置１０１は、感光体ドラム１０８を回転して、この感光体ドラム１０８の外表面を一様に帯電ローラ１０９により帯電する。感光体ドラム１０８の外表面にレーザ光を照射して、該感光体ドラム１０８の外表面に静電潜像を形成する。そして、静電潜像が現像領域１３１に位置付けられると、現像装置１１３の現像スリーブ１３２の外表面に吸着した現像剤１２６が感光体ドラム１０８の外表面に吸着して、静電潜像を現像し、トナー像を感光体ドラム１０８の外表面に形成する。そして、画像形成装置１０１は、給紙ユニット１０３の給紙ローラ１２４などにより搬送されてきた記録紙１０７が、プロセスカートリッジ１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃ，１０６Ｋの感光体ドラム１０８と転写ユニット１０４の搬送ベルト１２９との間に位置して、感光体ドラム１０８の外表面上に形成されたトナー像を記録紙１０７に転写する。画像形成装置１０１は、定着ユニット１０５で、記録紙１０７にトナー像を定着する。こうして、画像形成装置１０１は、記録紙１０７にカラー画像を形成する。
【００５５】
以上の説明より、本実施形態によれば、画像形成装置１０１は、前述した現像装置１１３を有しているので、磁性粒子担持体内部の現像磁界発生手段のたわみによる装置の破損や像担持体へのトナーの付着ムラ等による画像不良を防止し、さらに、像担持体上へ付着したキャリアを回収し、装置の磨耗、破損およびキャリア付着による白抜け等の画像不良を防止し、また、回収したキャリアを効率的に収容層１１７内に戻すことにより長期的に画像濃度の低下を防止することができる。
【実施例】
【００５６】
以下、本発明の実施例を説明する。
例えば図１に示すように磁性粒子担持体である第１現像ローラ１１５ａ、及び第２現像ローラ１１５ｂ、並びに磁性粒子回収体である回収ローラ１１５ｃが配設された現像装置１１３において、第２現像ローラ１１５ｂ及び回収ローラ１１５ｃのマグネットローラ（１３３ｂ：第１磁界発生手段、及び１３３ｃ：第２磁界発生手段）の磁極配置および磁力を以下に示す条件で作成して組み付け、第２現像スリーブ１３２ｂ及び回収スリーブ１３２ｃの回転数を以下に示す条件で調整した現像装置を用いて、現像ローラのマグネットローラ（１３３ａ及び１３３ｂ：第１磁界発生手段）のたわみ量の評価、画像の濃度ムラ及び白抜けの官能評価を行った。
【００５７】
（実施例１）
回収ローラ１１５ｃのマグネットローラ１３３ｃの磁極のうち、第２現像ローラ１１５ｂに最近接する磁極をＮ極（Ｎ５極）とし、また、感光体ドラム１０８の中心とマグネットローラ１１３ｃの中心を結ぶ線分上にあり、かつ感光体ドラム１０８に最近接する磁極をＮ極（Ｎ６極）とした。また、Ｎ５極およびＮ６極の磁力は両方とも５０ｍＴとした。また、第２現像ローラのマグネットローラ１３３ｂの磁極のうち、回収ローラ１１５ｃに最近接する磁極（Ｓ４極）の磁力を５０ｍＴとした。また、第２現像スリーブ１３２ｂの回転数を８００ｒｐｍ、回収スリーブ１３２ｃの回転数を７００ｒｐｍとした。このようにして調整した現像装置を、画像形成装置１１３に取り付けた。
【００５８】
画像形成装置として、プリンタ（商品名：ＩＰＳＩＯ  ＣＸ４００（株式会社リコー製））に上記現像装置１１３を取付けたものを用いた。
感光体ドラム１０８上を５５０Ｖに帯電させ、現像バイアス電圧３８５Ｖを印加し、現像剤１２６として、シアン二成分現像剤（キャリア平均粒径３５μｍ）を使用し、第１現像ローラ１１５ａの第１現像スリーブ１３２ａの外表面に付着する現像剤量を４０ｍｇ/ｃｍ２に設定し、現像スリーブ及び回収スリーブの材質をＡ６０６３、外径をそれぞれ１０ｍｍとし、表面粗さＲｚをそれぞれ１５μｍとした。
３本のマグネットローラ（１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃ）は、磁性粒子として異方性のＳｒフェライト粉にバインダーとして６ナイロンを混合したプラスチックマグネット戸田工業製ＴＰ−Ｓ６８を用い、樹脂温度３００℃で０．７Ｔの磁場を一方向に印加しながら射出成形して、直径８．５ｍｍ×３１３ｍｍで外周に幅３ｍｍ×深さ２．３ｍｍの溝を有するように調製した。幅３ｍｍ×深さ２．３ｍｍの溝は、コア側入子に凸形状を設けることで具現化した。溝部には別途製作した希土類マグネットブロックを配置した。なお、このマグネットローラは芯金も同材料で一体成型した。
【００５９】
上記、希土類マグネットブロックは、愛知製鋼株式会社製のマグファインＭＦＰ−１３（異方性Ｎｅ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石）を９５０ｇ秤量し、ポリエステル樹脂１００重量部に対して、４級アンモニウム塩（帯電制御剤）１．５重量部、スチレンアクリル樹脂（低軟化点物質）１．５重量部、カーボンブラック２．０重量部が内添され、シリカ（Ｈ２０００）１．５重量部が外添されている熱可塑性樹脂を５０ｇ秤量し、ターブラーミキサーで２２ｒｐｍ×１０ｍｉｎの条件で混練した。磁性材料（ＳＫＳ３）で構成された金型のキャビティ（Ｗ２．２ｍｍ×Ｈ１０．０ｍｍ×Ｌ３１３ｍｍ）内に、前記材料を１２．０ｇ充填し、配向電流として１００Ａをプレス方向と直行する方向に流しながら、４００ｋＮのプレス圧力を付与して成形した。その後、３５００Ｖのパルス電圧で金型およびマグネットブロックを脱磁して、金型を開いてマグネットブロックを脱型し、これらのマグネットブロックを１００℃×６０分にて焼成した。出来上がったマグネットブロックは幅２．８ｍｍ×高さ２．２ｍｍ×長さ３１３ｍｍだった。
【００６０】
また、Ｓ１極、Ｓ２極、Ｎ２極、Ｓ３極、Ｎ４極の磁力をそれぞれ、１００、５０、５０、５０、１００ｍＴとなるように着磁した。
【００６１】
以上の構成の画像形成装置を用いて、１９５ｍｍ×２８５ｍｍのベタ画像を２５万枚出力し、官能評価及びたわみ量評価を行った。結果を表１に示す。
（１）官能評価
画像の濃度ムラ、白抜けについて、初期状態と２５万枚画像出力後との官能評価を行った。
◎：画像濃度が均一であり、濃度ムラ、白抜けが視認されない。
○：画像濃度が均一であり、濃度ムラ、白抜けがほぼ視認されない。
△：画像の濃度ムラ、白抜けが若干視認されるが実使用上問題なし。
×：画像の濃度ムラ、白抜けが視認され、実使用に耐えられない。
【００６２】
（２）たわみ量評価
２５万枚画像出力後のマグネットローラ１３３ａ及び１３３ｂのたわみ量の評価を行った。たわみ量の測定方法は、現像スリーブを付けない、むき出しの状態のマグネットローラを現像装置に組み付け、マグネットローラ１３３ａ及び１３３ｂの中央部の間隙をシックネスゲージにて測定し、たわんでない状態の間隙からたわんだ状態の間隙の距離の差を２で割ることによりたわみ量を算出した。たわみ量の評価基準は、次のように定めた。
○：たわみ量が、０．０ｍｍ以上０．２ｍｍ未満である。
△：たわみ量が、０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ未満である。
×：たわみ量が、０．５ｍｍ以上である。
【００６３】
（実施例２）
実施例１において、回収ローラのマグネットローラＮ５極の磁力を４５ｍＴにした以外は同様に設定した現像装置を用い、実施例１と同様に評価を行った。結果を表１に示す。
【００６４】
（実施例３）
実施例１において、Ｎ６極の位置を回収スリーブ１３２ｃの回転方向に１０°ずらした以外は、実施例１と同様に調整した現像装置を用い、実施例１と同様に評価を行った。結果を表１に示す。
【００６５】
（実施例４）
実施例２において、Ｎ６極の位置を回収スリーブ１３２ｃの回転方向に１０°ずらした以外は、実施例２と同様に調整した現像装置を用い、実施例１と同様に評価を行った。結果を表１に示す。
【００６６】
（比較例１）
実施例１において、回収ローラのマグネットローラ１３３ｃの磁極のうち、第２現像ローラ１１５ｂに最近接する磁極をＳ極とし、このＳ極の磁力を５０ｍＴとした以外は、実施例１と同様に調整した現像装置を用い、実施例１と同様に評価を行った。結果を表１に示す。
【００６７】
（比較例２）
実施例１において、回収ローラのマグネットローラ１３３ｃの磁極のうち、第２現像ローラ１１５ｂに最近接する磁極をＳ極とし、また、感光体ドラム１０８の中心と第３マグネットローラの中心を結ぶ線分上にあり、かつ感光体ドラム１０８に最近接する磁極をＳ極とし、これらＳ極の磁力は両方ともに５０ｍＴとした以外は、実施例１と同様に調整した現像装置を用い、実施例１と同様に評価を行った。結果を表１に示す。
【００６８】
（比較例３）
実施例１において、回収ローラのマグネットローラ１３３ｃの磁極のうち、感光体ドラム１０８の中心とマグネットローラ１３３ｃの中心を結ぶ線分上にあり、かつ感光体ドラム１０８に最近接する磁極をＳ極とし、このＳ極の磁力を５０ｍＴとした以外は、実施例１と同様に調整した現像装置を用い、実施例１と同様に評価を行った。結果を表１に示す。
【００６９】
（比較例４）
実施例１において、Ｎ５極の磁力を５５ｍＴとした以外は、実施例１と同様に調整した現像装置を用い、実施例１と同様に評価を行った。結果を表１に示す。
【００７０】
（比較例５）
実施例１において、第２現像スリーブ１３２ｂの回転数を８００ｒｐｍ、回収スリーブ１３２ｃの回転数を９００ｒｐｍとした以外は、実施例１と同様に調整した現像装置を用い、実施例１と同様に評価を行った。結果を表１に示す。
【００７１】
【表１】
2010014918.tif 000003
【００７２】
表１によれば、実施例１〜４はいずれも、画像の濃度ムラ、白抜けが視認されず、また、たわみ量も小さいという結果が得られた。
【００７３】
表１によれば、比較例１は、回収ローラのマグネットローラ１３３ｃの磁極のうち、第２現像ローラ１１５ｂに最近接する磁極がＳ極であるため、第２現像ローラのマグネットローラ１３３ｂのＳ４極と同極性となってしまい、たわみが非常に悪く、長期的には第２現像ローラのマグネットローラ１３３ｂの表面と現像スリーブ１３２ｂの内壁との接触による、マグネットローラ１３３ｂの削れが発生してしまうという結果になった。
また、回収ローラのマグネットローラ１３３ｃの磁極のうち、第２現像ローラ１１５ｂに最近接する磁極がＳ極で、また、感光体ドラム１０８の中心と回収ローラのマグネットローラの中心を結ぶ線分上にあり、かつ感光体ドラム１０８に最近接する磁極がＮ極（Ｎ６極）となっており、つまり隣り合う２つの磁極が異極性になってしまうので、この２極間で反発磁界が作られず、感光体ドラム１０８から回収スリーブ１３２ｃ上に吸着したキャリアが回収スリーブ１３２ｃ上から離れなくなってしまうので、キャリアが収容層１１７内に回収されず、長期的には画像の濃度ムラや濃度低下を引き起こしてしまった。
【００７４】
表１によれば、比較例２は、回収ローラのマグネットローラ１３３ｃの磁極のうち、第２現像ローラ１１５ｂに最近接する磁極がＳ極であるため、第２現像ローラのマグネットローラ１３３ｂのＳ４極と同極性となり、たわみが非常に悪く、長期的には第２現像ローラのマグネットローラ１３３ｂの表面と第２現像スリーブ１３２ｂの内壁との接触による、マグネットローラ１３３ｂの削れが発生してしまうという結果になった。また、回収ローラのマグネットローラ１３３ｃの磁極のうち、第２現像ローラ１１５ｂに最近接する磁極がＳ極で、また、感光体ドラム１０８の中心と第３マグネットローラの中心を結ぶ線分上にあり、かつ感光体ドラム１０８に最近接する磁極もＳ極となっており、つまり隣り合う２つの磁極が同極性であるので、この２極間で反発磁界が作られるが、この２つのＳ極と、第２現像ローラのマグネットローラＳ４極との間でも反発磁界が形成されてしまうので、感光体ドラム１０８から回収スリーブ１３２ｃ上に吸着したキャリアが第３スリーブ１３２ｃ上から離れにくくなってしまい、キャリアが収容層１１７内に回収されず、長期的には画像の濃度ムラや濃度低下を引き起こしてしまった。
【００７５】
表１によれば、比較例３は、たわみは良好であったが、回収ローラのマグネットローラ１３３ｃの磁極のうち、第２現像ローラ１１５ｂに最近接する磁極がＮ極（Ｎ５極）で、また、感光体ドラム１０８の中心と回収ローラのマグネットローラの中心を結ぶ線分上にあり、かつ感光体ドラム１０８に最近接する磁極がＳ極となっており、つまり隣り合う２つの磁極が異極性になってしまうので、この２極間で反発磁界が作られず、感光体ドラム１０８から回収スリーブ１３２ｃ上に吸着したキャリアが回収スリーブ１３２ｃ上から離れなくなってしまうので、キャリアが収容層１１７内に回収されず、長期的には画像の濃度ムラや濃度低下を引き起こしてしまった。
【００７６】
表１によれば、比較例４は、回収ローラのマグネットローラのＮ５極と第２現像ローラのマグネットローラのＳ４極の磁力の大きさの関係が、Ｎ５＞Ｓ４であるので、第２現像ローラ１１５が担持する現像剤がＮ５極とＳ４極間で回収ローラ１１５ｃに引き寄せられやすくなり、長期的には、画像の濃度ムラや濃度低下を引き起こしてしまった。
【００７７】
表１によれば、比較例５は、第２現像スリーブ１３２ｂより回収スリーブ１３２ｃの回転数が大きいため、すなわち、第２現像ローラの線速より回収ローラの線速が大きいため、回収ローラ１１５ｃのＮ５極とＮ６極との間で形成される反発磁界によって弾き飛ばされたキャリアが、スムーズに第２現像ローラ１１５ｂに受け渡されなくなり、キャリアが収容層１１７内に回収されにくくなり、長期的には画像の濃度ムラや濃度低下を引き起こしてしまった。
【００７８】
前述した画像形成装置１０１では、プロセスカートリッジ１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃ，１０６Ｋはカートリッジケース１１１と帯電ローラ１０９と感光体ドラム１０８とクリーニングブレード１１２と現像装置１１３とを備えている。しかしながら、本発明ではプロセスカートリッジ１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃ，１０６Ｋは少なくとも現像装置１１３を備えていれば良く、カートリッジケース１１１と帯電ローラ１０９と感光体ドラム１０８とクリーニングブレード１１２を必ずしも備えていなくても良い。また、前述した実施形態では画像形成装置１０１は装置本体１０２に着脱自在なプロセスカートリッジ１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃ，１０６Ｋを備えている。しかしながら本発明では画像形成装置１０１は現像装置１１３を備えていれば良く、プロセスカートリッジ１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃ，１０６Ｋを必ずしも備えていなくても良い。
【００７９】
なお、上述の実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができ、例えば、カラー画像を形成する画像形成装置のみならず、白黒画像形成装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の一実施形態を示す現像装置、およびプロセスカートリッジの断面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す現像装置、およびプロセスカートリッジの断面図である。
【図３】本発明の一実施形態における現像装置の回収ローラ、及び該回収ローラに近接する現像ローラの断面図および現像剤の流れを示す説明図である。
【図４】本発明の一実施形態における現像装置の回収ローラの磁極（Ｎ６極）の配置を示す説明図である。
【図５】本発明の一実施形態を示す画像形成装置の断面図である。
【図６】マグネットローラのたわみを示す模式図である。
【符号の説明】
【００８１】
１２        従動ローラ
１５        搬送ベルトクリーニング装置
１６        二次転写ローラ
２４        排紙ローラ対
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ  トナーボトル
１０１      画像形成装置
１０２      装置本体
１０３      給紙ユニット
１０４      転写ユニット
１０５      定着ユニット
１０５ａ、１０５ｂ  ローラ
１０６（１０６Ｙ、１０６Ｃ、１０６Ｍ、１０６Ｋ）  プロセスカートリッジ
１０７      記録紙
１０８      像担持体（感光体、感光体ドラム）
１０９      帯電ローラ
１１０      レジストローラ対
１１１      カートリッジケース
１１２      クリーニングブレード
１１３      現像装置
１１４      現像剤供給部
１１５ａ、１１５ｂ  磁性粒子担持体（現像ローラ）
１１５ｃ    磁性粒子回収体（回収ローラ）
１１６      規制ブレード
１１７      収容槽
１１８      攪拌スクリュー
１１９      仕切壁
１２０ａ    第１空間
１２０ｂ    第２空間
１２０ｃ    第３空間
１２２      レーザ書き込みユニット
１２３      給紙カセット
１２４      給紙ローラ
１２５      ケース
１２６      磁性粒子（現像剤）
１２８      駆動ローラ
１２９      搬送ベルト
１３０Ｙ、１３０Ｃ、１３０Ｍ、１３０Ｋ  転写ローラ
１３２ａ、１３２ｂ  非磁性中空体（現像スリーブ）
１３２ｃ    非磁性中空体（回収スリーブ）
１３３ａ、１３３ｂ  第１磁界発生手段（マグネットローラ）
１３３ｃ  第２磁界発生手段（マグネットローラ）
１３４    芯金
【図１】
2010014918.tif 000004
【図２】
2010014918.tif 000005
【図３】
2010014918.tif 000006
【図４】
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【図５】
2010014918.tif 000008
【図６】
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