(57)【要約】【課題】マグネットロールの現像剤規制磁極の法線方向磁束密度の減衰率が、４０％以上である構成にすることによって画像濃度不均一や画像ムラの解消する現像ローラ、この現像ローラを有する現像装置、この現像装置を含むプロセスカートリッジ及びこのプロセスカートリッジを搭載する画像形成装置を提供することにある。【解決手段】現像剤を汲み上げて、磁気ブラシを形成し、潜像担持体４０に現像剤を摺擦する現像ローラにおいて、非磁性スリーブ２１と、該非磁性スリーブ２１内に固定配置されたマグネットロール２２とを有し、該マグネットロール２２が、現像剤汲み上げ磁極２３と、現像剤規制磁極２４と、現像剤穂立ちのための主磁極２５と、現像剤搬送磁極２６、２７と、現像剤剥離磁極２８と、を備え、前記現像剤規制磁極２４の法線方向磁束密度の減衰率が、４０％以上である現像ローラ。【選択図】図５
2010128182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を汲み上げて磁気ブラシを形成し、潜像担持体に現像剤を摺擦する現像ローラにおいて、
非磁性スリーブと、該非磁性スリーブ内に固定配置されたマグネットロールとを有し、該マグネットロールが、現像剤汲み上げ磁極と、現像剤規制磁極と、現像剤穂立ちのための主磁極と、現像剤搬送磁極と、現像剤剥離磁極と、を備え、前記現像剤規制磁極の法線方向磁束密度の減衰率が、４０％以上であることを特徴とする現像ローラ。
【請求項２】
現像剤を汲み上げて磁気ブラシを形成し、潜像担持体に現像剤を摺擦する現像ローラにおいて、
非磁性スリーブと、該非磁性スリーブ内に固定配置されたマグネットロールとを有し、該マグネットロールが、現像剤汲み上げ磁極と、現像剤規制磁極と、現像剤穂立ちのための主磁極と、現像剤搬送磁極と、現像剤剥離磁極と、を備え、前記現像剤規制磁極の半値幅が、４０°以下であることを特徴とする現像ローラ。
【請求項３】
前記現像剤規制磁極の法線方向磁束密度の減衰率が、４０％以上であることを特徴とする請求項２記載の現像ローラ。
【請求項４】
前記現像剤規制磁極が、希土類マグネットブロックで構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の現像ローラ。
【請求項５】
前記希土類マグネットブロックが、磁気異方性を有することを特徴とする請求項４記載の現像ローラ。
【請求項６】
前記希土類マグネットブロックの磁化方向が、半径方向に対して前記非磁性スリーブの回転下流側に向いていることを特徴とする請求項５記載の現像ローラ。
【請求項７】
前記マグネットロールは、高分子化合物としてエチレン・エチル重合体で構成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の現像ローラ。
【請求項８】
前記エチレン・エチル重合体は、２５％〜３５％のエチル成分を含有することを特徴とする請求項７記載の現像ローラ。
【請求項９】
前記現像剤汲み上げ磁極と、前記現像剤規制磁極とが一体であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項記載の現像ローラ。
【請求項１０】
潜像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置において、請求項１乃至９のいずれか１項記載の現像ローラを有することを特徴とする現像装置。
【請求項１１】
前記現像剤規制部材が、マグネットロールの現像剤規制極と対向して配置されていることを特徴とする請求項１０記載の現像装置。
【請求項１２】
使用する現像剤が、５０μｍ以下の大きさのキャリアを有することを特徴とする請求項１０又は１１記載の現像装置。
【請求項１３】
前記現像剤として使用するトナーが、平均粒径１０μｍ以下の重合トナーであることを特徴とする請求項１２記載の現像装置。
【請求項１４】
少なくとも現像装置と像担持体とを含むプロセスカートリッジにおいて、前記現像装置が請求項１０乃至１３のいずれか１項記載の現像装置であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１５】
像担持体上に形成された静電潜像をトナーで現像して可視化し、トナー像を記録媒体上に転写し、該記録媒体上の前記トナー像を熱及び圧力により前記記録媒体上に定着させる画像形成装置において、トナーで現像して可視化する現像装置が、請求項１０乃至１３のいずれか１項記載の現像装置であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】
前記現像装置は、請求項１４記載のプロセスカートリッジに含まれ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、現像ローラ、この現像ローラを有する現像装置、この現像装置を含むプロセスカートリッジ及びこのプロセスカートリッジを搭載する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の複写機、レーザビームプリンタ、ファクシミリ、或いはそれらの少なくも２つの機能を有する複合機等の画像形成装置において、感光体ドラムや感光体ベルト等の潜像担持体上に形成された静電潜像を現像装置によって現像することにより可視像が得られる。かかる現像装置において、非磁性体のトナーと磁性体のキャリアを混合した現像剤を用いた、いわゆる、２成分現像方式もよく知られており、広く用いられている。
２成分現像方式では、現像ローラ外周面に現像剤を磁気吸着させて磁気ブラシを形成し、現像ローラと潜像担持体の間で現像可能電界が確保されている現像領域において、静電潜像が形成された潜像担持体と電気的バイアスが印加された現像スリーブとの間の電界によって、前記磁気ブラシから対向する潜像担持体の潜像面へトナーを選択的に供給付着することにより、静電潜像を現像させる。
現像ローラは、一般に、非磁性体よりなる円筒状の現像スリーブを有し、この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マグネットロールをスリーブ内部に備えている。穂立ちの際、キャリアがマグネットロールで生じる磁力線に沿うように現像スリーブ上に穂立ちするとともに、この穂立ちに係るキャリアに対して帯電トナーが付着されている。
【０００３】
マグネットロールは、複数の磁極が磁石等で形成されていて、とくに現像スリーブ表面の現像領域部分では現像剤を立ち上げる現像磁極（主磁極）を備えている。現像スリーブとマグネットロールの少なくとも一方が動くことで現像スリーブ表面に穂立ちを起こした現像剤が移動するようになっている。
現像領域に搬送された現像剤は現像主磁極から発せられる磁力線に沿って穂立ちを起こし、この現像剤のチェーン穂は撓むように潜像担持体表面に接触し、接触した現像剤のチェーン穂が潜像担持体との相対線速差に基づいて静電潜像と擦れ合いながらトナー供給を行う。
近年、電子写真方式の画像形成装置においては高画質、コンパクト、低コスト化のニーズが高まり、その達成手段として現像剤に用いるキャリア及びトナーの小径化や潜像担持体と現像ローラとのギャップを狭めるなどの手段が採用され、高画質化に効果があることは証明されている。
しかもコンパクト化ということで、ユニット内の空間を少なくし、現像剤の量も少量にしている。しかし、その一方で副作用として現像剤の連れ回りが発生し易くなっている。
【０００４】
この現像剤の連れ回りは、使用した現像剤を現像スリーブから離し、フレッシュな現像剤を現像スリーブに汲み上げれば発生しないが、ユニットのコンパクト化のために現像剤剥離極と汲み上げ極の距離が近くなっていることと、キャリア及びトナーの小径化を行うことにより、現像剤の流動性が落ちてしまい現像スリーブから現像剤の剥離が遅くなり、連れ回りや現像剤循環部からの汲み上げムラが発生し易くなってしまう。そのために、画像濃度の不均一画像が発生してしまう。
また、現像剥離極磁極とその下流の汲み上げ磁極との磁束密度分布が寄与し、磁極間の距離を離すことにより、現像剤の剥離位置と汲み上げ位置が遠くなるので良化する傾向にあるが、現像装置構成とのマッチングを考慮すると磁気特性の設計自由度が高いとはいえず改善が困難である。
かかる現像剤の剥離位置と汲み上げ位置について現像装置構成とのマッチングを考慮して磁気特性の設計自由度を高くするために、従来から各種の提案がなされている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００５】
特許文献１には、内部に固定された磁界発生手段を有し、表面上に磁性キャリアとトナーとからなる２成分現像剤を担持して回転する非磁性現像スリーブからなる現像剤担持体と、該現像剤担持体上に担持された現像剤の量を規制する剛体からなる現像剤量規制部材とを備えた現像装置を用いて像担持体上の静電潜像をトナー像化する画像形成装置において、上記現像スリーブと上記像担持体とのギャップが０．４ｍｍ以下であり、かつ、上記磁性キャリアが少なくとも結着樹脂と粒子とを有するコート膜を備え、粒子径Ｄと結着樹脂膜厚ｈが１＜［Ｄ／ｈ］＜１０である画像形成装置が開示されている。
これにより、２成分現像剤を用いた画像形成装置において、画質向上のため現像能力を高めるとともに、汲み上げ量の変動を抑制して現像領域へ安定した現像剤の搬送を行い、高品位な画像を長期にわたり得ることができた。
【０００６】
また、特許文献２には、回転可能な非磁性円筒及び該非磁性円筒の内部にあって、複数の磁極を形成するための磁石を不動に設置した磁界発生手段を備えた現像ローラと、磁性キャリアと非磁性トナーより成る２成分現像剤を収容する現像容器と、該現像容器にあって上記２成分現像剤を攪拌搬送する攪拌搬送手段と、前記現像ローラを囲うケース部材とを有し、前記現像剤を前記非磁性円筒の回転により搬送し、像担持体上の静電潜像を磁気ブラシ現像する２成分現像装置が開示されている。
さらに、特許文献２には、前記磁界発生手段を構成する磁極の中で、現像位置を通過した現像剤を前記現像ローラから分離させる２つの同極性磁極の極間で形成される反発磁界の最も低い部位で当該現像ローラの周面に立てた法線ベクトルが前記ケース部材の内壁面で反射して作られる法線反射ベクトルの向きを、前記現像位置から離れる側の水平線に対して、０度〜７０度とし、かつ前記２つの同極性磁極の中、前記現像ローラの回転方向下流側に位置する磁極の法線方向のピーク磁力を３５ｍＴ以上５５ｍＴ以下とした現像装置が開示されている。
これにより、磁界発生手段を備えた現像ローラと、２成分現像剤を収容する現像容器内で現像剤を攪拌搬送する攪拌搬送手段と、現像ローラを囲うケース部材とを有し、上記現像剤を現像ローラの回転により搬送し、感光体ドラム上の静電潜像を磁気ブラシ現像する２成分現像装置において、省スペース、高速化を図りつつ、画像濃度ムラ等の異常画像を抑えることができた。
【特許文献１】特開２００３−２３３２５５公報
【特許文献２】特開２００５−２６６３６６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２における磁界発生手段及び攪拌搬送手段の両手段では連れ回りや現像剤循環部からの汲み上げムラの発生を十分に抑制できず、問題となっていた。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、マグネットロールの現像剤規制磁極の法線方向磁束密度の減衰率が、４０％以上である構成にすることによって画像濃度不均一や画像ムラの解消する現像ローラ、この現像ローラを有する現像装置、この現像装置を含むプロセスカートリッジ及びこのプロセスカートリッジを搭載する画像形成装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、上述した実情を考慮して、マグネットロールの現像剤規制磁極の半値幅が、４０°以下である構成にすることによって画像濃度不均一や画像ムラの解消する現像ローラ、この現像ローラを有する現像装置、この現像装置を含むプロセスカートリッジ及びこのプロセスカートリッジを搭載する画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、現像剤を汲み上げて、磁気ブラシを形成し、潜像担持体に現像剤を摺擦する現像ローラにおいて、非磁性スリーブと、該非磁性スリーブ内に固定配置されたマグネットロールとを有し、該マグネットロールが、現像剤汲み上げ磁極と、現像剤規制磁極と、現像剤穂立ちのための主磁極と、現像剤搬送磁極と、現像剤剥離磁極と、を備え、前記現像剤規制磁極の法線方向磁束密度の減衰率が、４０％以上である現像ローラを特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、現像剤を汲み上げて、磁気ブラシを形成し、潜像担持体に現像剤を摺擦する現像ローラにおいて、非磁性スリーブと、該非磁性スリーブ内に固定配置されたマグネットロールとを有し、該マグネットロールが、現像剤汲み上げ磁極と、現像剤規制磁極と、現像剤穂立ちのための主磁極と、現像剤搬送磁極と、現像剤剥離磁極と、を備え、前記現像剤規制磁極の半値幅が、４０°以下である現像ローラを特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、前記現像剤規制磁極の法線方向磁束密度の減衰率が、４０％以上である請求項２記載の現像ローラを特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、前記現像剤規制磁極が、希土類マグネットブロックで構成される請求項１乃至３のいずれか１項記載の現像ローラを特徴とする。
【０００９】
また、請求項５に記載の発明は、前記希土類マグネットブロックが、磁気異方性を有する請求項４記載の現像ローラを特徴とする。
また、請求項６に記載の発明は、前記希土類マグネットブロックの磁化方向が、半径方向に対して前記非磁性スリーブの回転下流側に向いている請求項５記載の現像ローラを特徴とする。
また、請求項７に記載の発明は、前記マグネットロールが、高分子化合物としてエチレン・エチル重合体で構成される請求項１乃至６のいずれか１項記載の現像ローラを特徴とする。
また、請求項８に記載の発明は、前記エチレン・エチル重合体が、２５％〜３５％のエチル成分を含有する請求項７記載の現像ローラを特徴とする。
また、請求項９に記載の発明は、前記現像剤汲み上げ磁極と、前記現像剤規制磁極とが一体である請求項１乃至８のいずれか１項記載の現像ローラを特徴とする。
【００１０】
また、請求項１０に記載の発明は、潜像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置において、請求項１乃至９のいずれか１項記載の現像ローラを有する現像装置を特徴とする。
また、請求項１１に記載の発明は、前記現像剤規制部材が、マグネットロールの現像剤規制極と対向して配置されている請求項１０記載の現像装置を特徴とする。
また、請求項１２に記載の発明は、使用する現像剤が、５０μｍ以下の大きさのキャリアを有する請求項１０又は１１記載の現像装置を特徴とする。
また、請求項１３に記載の発明は、前記現像剤として使用するトナーが、平均粒径１０μｍ以下の重合トナーであることを特徴とする請求項１２記載の現像装置を特徴とする。
【００１１】
また、請求項１４に記載の発明は、少なくとも現像装置と像担持体とを含むプロセスカートリッジにおいて、前記現像装置が請求項１０乃至１３のいずれか１項記載の現像装置であるプロセスカートリッジを特徴とする。
また、請求項１５に記載の発明は、像担持体上に形成された静電潜像をトナーで現像して可視化し、トナー像を記録媒体上に転写し、該記録媒体上の前記トナー像を熱及び圧力により前記記録媒体上に定着させる画像形成装置において、トナーで現像して可視化する現像装置が、請求項１０乃至１３のいずれか１項記載の現像装置である画像形成装置を特徴とする。
また、請求項１６に記載の発明は、前記現像装置が、請求項１４記載のプロセスカートリッジに含まれる画像形成装置を特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、マグネットロールの現像剤規制磁極の法線方向磁束密度の減衰率が、４０％以上である構成、又は現像剤規制磁極の半値幅が、４０°以下である構成にすることによって、画像濃度不均一や画像ムラの解消された現像ローラ、前記現像ローラを有する現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施の形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
以下、本発明を画像形成装置に適用した実施の形態について説明する。図１は本実施の形態に係る画像形成装置としての電子写真方式フルカラープリンタを示す概略図である。
このプリンタＡの画像ユニット１０は、矢印方向に無端移動する像担持体としての中間転写ベルト１１を備え、この中間転写ベルト１１の下部張架面には、トナー像形成手段である４個の画像形成ユニット１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｋが配置されている。
画像形成ユニットの番号に添えたＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋは、扱うトナーの色と対応するもので、Ｙはイエロー、Ｃはシアン、Ｍはマゼンタ、Ｋはブラックを意味している。画像形成ユニットに備えられ、中間転写ベルト１１とともに回転する潜像担持体（以下、感光体）４０に対しても同じようにＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋを添えている。なお、感光体４０Ｙ〜４０Ｋは等間隔に配置され、少なくとも画像形成時には中間転写ベルト１１との張架部の一部と接触するようになっている。
【００１４】
図２は画像形成ユニットを示す図である。扱うトナーの色は異なるが、画像形成ユニット１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｋの構成はそれぞれ同じであるので、その構成を画像形成ユニット１２として図２によって説明する。
図２において、プリンタの動作時に、図示してない駆動源により、矢印方向に回転するよう支持された円筒状の感光体４０が配設されている。そして、感光体４０の周囲には、静電写真プロセスに従い帯電装置４１、露光装置、現像装置１、クリーニング装置４２、光除電装置などの作像部材や電位センサ、画像センサが配されているが、それらの構成・作動は基本的に公知であるので、説明の簡略化のために、ここでは本発明ととくに関わりのある部分について述べる。
一様に帯電された感光体４０の表面は、画像情報に基づいた露光装置からの露光４３により静電潜像が形成される。この静電潜像は現像装置１により現像され、感光体４０表面上にトナー像が形成される。トナー像は転写帯電器１３により中間転写ベルト１１（図１）に転写させられる。
【００１５】
中間転写ベルト１１に転写されたイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色トナー像は重ね合わされ、図１に示す給紙ユニット１４から給紙ローラ、レジストローラ対を経て搬送された用紙上に２次転写ローラ１５を用いて転写される。
転写終了後の用紙は、定着ユニット１６によってトナー像を定着され、片面画像形成の場合には、そのまま機外に排出され、両面画像形成の場合には、公知のように、反転路（図示せず）を介した後、両面部（図示せず）を通って再び２次転写ユニットへ送られる。
なお、本実施の形態では、少なくとも感光体４０と現像装置１とでカートリッジユニットが構成され、さらに帯電装置４１、クリーニング装置４２、除電装置を備えてプロセスカートリッジが構成可能である。
プロセスカートリッジと称する場合、現像装置１と他のプロセス手段が一体となって着脱可能にされたものであり、上記カートリッジユニットだけでもプロセスカートリッジとなり得るし、現像装置１と感光体４０と帯電装置４１、現像装置１と感光体４０と帯電装置４１とクリーニング装置４２など、様々なバリエーションが存在し得る。
【００１６】
次に、作像部について図２を用いて説明する。図２のカートリッジは感光体４０と現像装置１、帯電装置４１（本実施の形態では帯電ローラ）、クリーニング装置４２（本実施の形態ではクリーニングブレード）を一体としたプロセスカートリッジＢである。
現像装置１には感光体４０上に書き込み手段による露光４３により光学的に形成された感光体４０上の潜像に対しトナーの可視化像を形成する現像ローラ２がある。この現像ローラ２の現像領域の上流側には現像ローラ２上の現像剤量を或る一定量に規制する規制部材４（以降、現像ドクタ４とする）がある。
現像装置１内の現像タンク部にはトナー粒子と磁性粒子（キャリア）を混合した２成分現像剤が納められており、その現像剤は第１搬送スクリュ５ａと第２搬送スクリュ５ｂの２本の搬送スクリュにより循環している。また、第２搬送スクリュ５ｂの下側にはトナー濃度センサ６が配置され、現像タンク内のトナー濃度を随時計測し、適正値に収まるように制御している。
また、現像ドクタ４の右側には現像ニップ部からのトナー飛散を防止するための入口シール７が配置されている。現像ドクタ４の現像スリーブ２１に対向する位置の左側に磁性板３が配置されている。この磁性板３は現像ドクタ４の現像スリーブ２１の隙間（ドクタギャップ）の設定値を大きくするために配置されそして現像ドクタ４に貼り付けてある。
【００１７】
磁性板３は、一般的には平板を現像ドクタ４に接着などで付けている。作用としては、現像剤量を規制するために現像ドクタ４を設置するのであるが、現像ドクタ４と現像ローラ２の隙間は、組み付け性や、公差などを考慮して、なるべく広くしたい。
そこで、磁性板３を配置することにより、現像ローラ２と現像ドクタ４の間に磁力線が働き、現像剤の汲み上げが阻害されるために磁性板３が無い時と比較すると、同じ量の現像剤を現像ローラ２に供給するためには、現像ローラ２と現像ドクタ４の隙間を広く設定できる。
現像ローラ２の磁極間を現像ドクタ４に対向させることで現像剤密度が高く安定した状態を作れるが、ブラシが穂立たないためにドクタギャップの設定が狭く困難になってしまう。磁性板３を配置しても磁束密度が現像スリーブ２１接線方向にしかないためにドクタギャップの設定を広くすることはできない。
現像ローラ２は、非磁性スリーブである現像スリーブ２１とマグネットロール２２からなり、このマグネットロール２２の磁極は、それぞれ役割によって着磁幅や、磁束密度が異なっている。図２には、現像剤汲み上げ磁極２３と、現像剤規制磁極２４と、現像剤穂立ちのための主磁極２５と、現像剤搬送磁極２６、２７と、現像剤剥離磁極２８とが配置されている。
【００１８】
現像剤規制磁極２４の法線方向磁束密度の半径方向の減衰率が４０％以上とした場合、磁束密度はローラ表面から離れるに従って急激に低下するため、現像剤によって形成される磁気ブラシは短く細くなり、現像剤の密度は高くなる。磁性板３の貼り付けられた現像ドクタ４を現像剤規制磁極２４と対向する位置に配置することにより、現像剤の密度は高く、ドクタギャップを広くすることができる。
そのため、現像ドクタ４と現像剤規制磁極２４上のギャップは広く、現像剤は密度の高い状態で現像剤の汲み上げ量を規制することができ、現像剤の汲み上げムラを緩和することができる。
高い磁束密度を得るためには、マグネットロール２２に高い磁気特性を持った材料を用いることで達成できるが、これらの材料は一般的に高価なため、ロール全体に用いるとロールコストが高くなってしまうという問題点がある。そこで、現像剤規制磁極２４を、希土類金属を含む材料を用いることにより、低コストで磁束密度の高い現像ローラ２を提供することができる。
希土類磁石材料としては、一般的には、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石粉やＳｍ−Ｆｅ−Ｎ磁石粉を高分子化合物に混合・混錬したプラスチックマグネットを用いることが加工上及びコスト上から望ましい。
この場合の磁気特性としては、詳述はしないが、最大エネルギ積（ＢＨｍａｘ）で８ＭＧＯｅ以上であることが望ましく、材料としては磁気異方性を持った材料をマグネット成形時に磁界を印加させながら成形を行い、材料を異方化して用いることで高い磁気特性を得ることができる。
【００１９】
図３は現像剤剥離磁極の磁束密度の法線方向を、半径方向に対して現像スリーブ回転上流側に向けた状態を示す概略図である。現像剤汲み上げ磁極２３（図２）と現像剤規制磁極２４とが一体になっているマグネットロール２２の場合には、現像剤規制磁極２４に高い磁気特性を持った材料を用いることで、現像剤を汲み上げるための法線方向磁束密度を得るために必要な体積を、従来のマグネットよりも狭くすることができるため、着磁幅も狭くすることができる。
よって、図３のように現像剤剥離磁極２７と現像剤規制磁極２４の磁極間を広げることができ、現像剤の剥離がし易くなる効果を得られることができる。磁気異方性を持つことにより現像剤規制磁極２４の磁束密度の法線方向を半径方向に対して現像スリーブ２１の回転下流側に向けることができ、現像剤をより汲み上げ易くすることができる。
【００２０】
希土類磁石以外の材料としては、磁性粉に高分子化合物を混合した、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多い。磁性粉としては、ＳｒフェライトもしくはＢａフェライトを用い、高分子化合物としては６ＰＡもしくは１２ＰＡ等のＰＡ（ポリアミド）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等のゴム材料が使用できる。
とくに、ＥＥＡ成分２５％〜３５％であるエチレンエチルアクリレートは、生産性に優れた押出し成型に適切であり、低コストの現像ローラを提供することができる。
また、上記で示した現像ローラ２は粒径が５０μｍ以下のキャリア、１０μｍ以下の重合トナーを用いた場合、より顕著な現像剤連れ回り余裕度を高める効果が期待できる。すなわち、小粒径キャリア／重合トナーを用いることで感光体４０上の潜像を忠実に再現でき、高画質の画像を得られ、かつ現像剤連れ回り性能に優れた現像装置を得ることができるためである。また、本発明の現像ローラ２は画像形成装置にプロセスカートリッジ形態で使用すれば、交換が容易であり、常に高画質画像を提供することができる。
【００２１】
図４は従来例のマグネットロールの磁束密度分布を示す図である。この従来例を示す構成では、とくに、現像スリーブ２１、マグネットロール２２の現像剤汲み上げ磁極２３、現像剤規制磁極２４、現像ドクタ４及び感光体４０を示している。
図５は実施例１のマグネットロールの磁束密度分布を示す図である。図５の実施例１の構成には、とくに、現像スリーブ２１、マグネットロール２２の現像剤汲み上げ磁極２３、現像剤規制磁極２４、現像ドクタ４及び感光体４０を示している。また、後述する半値幅について説明する符号が示してある。
図６は実施例３のマグネットロールの磁束密度分布を示す図である。図６の実施例３の構成には、とくに、現像スリーブ２１、マグネットロール２２の現像剤汲み上げ磁極２３、現像剤規制磁極２４、現像ドクタ４及び感光体４０を示している。
図７は実施例５のマグネットロールの磁束密度分布を示す図である。図７の実施例５の構成には、とくに、現像スリーブ２１、マグネットロール２２の現像剤搬送磁極２７、現像剤規制磁極２４、現像ドクタ４及び感光体４０を示している。
図８は実施例７のマグネットロールの磁束密度分布を示す図である。図８の実施例７の構成には、とくに、現像スリーブ２１、マグネットロール２２の現像剤搬送磁極２７、現像剤規制磁極２４、現像ドクタ４及び感光体４０を示している。
【００２２】
図９は連れ回りムラ、画像均一性、画像の滑らかさである粒状度、現像剤の汲み上げによるムラについて評価結果を表として示す図である。図９において、評価は５段階評価とし、５が最も良好で、連れ回りムラ、画像均一性、画像の滑らかさである粒状度、現像剤の汲み上げによるムラについて評価を行った。
本発明の減衰率とは、現像スリーブ２１表面上の法線方向磁束密度のピーク値からと現像スリーブ表面から１ｍｍ離れたところでの法線方向磁束密度のピーク値との差を現像スリーブ２１表面上の法線方向磁束密度のピーク値で割った比率である。
例えば、図４に示すような構成の従来例では、現像剤規制磁極２４は半値幅が５０°、磁束密度６０ｍＴ、減衰率３０％、トナー粒径は、粉砕、重合ともに５．５μｍで行なった。従来例１はキャリア径５５μｍに粉砕トナー、従来例２は、キャリア径３５μｍに粉砕トナー、従来例３はキャリア径３５μｍに重合トナーを使用した。
【００２３】
以下に示す実施例の現像剤規制磁極２４は、磁束密度６０ｍＴ、減衰率３０％である。本実施例は、現像剤を規制する場所に関する発明で、現像剤汲み上げ量を固定している。画像に関する評価項目が多いため、現像剤汲み上げ量が異なると、メカニズムが変化してしまうためである。
現像剤の汲み上げ量は、線速や汲み上げ磁極の半値幅、現像剤の特性（嵩や流動性）により変化するので、汲み上げ量を一定に保つために、現像剤規制部材４の取り付け位置は調整している。
ここで、磁極の半値幅は、磁極のピークガウス量の点と１／２ガウス量の点とを結ぶ角度である。すなわち、半値幅とは、法線方向の磁力分布曲線の最高法線磁力の半分の値を指す部分の角度幅のことである。
【００２４】
図５の実施例１の現像主磁極２５を例として説明すれば、スリーブ中心点Ｏ、磁極の法線方向磁束密度最大点（仮に１００ｍＴとする）Ｐ、法線方向磁束密度が５０ｍＴ（Ｐの値の１／２）となっている点ａ、ｂとすると、ａＯｂがなす角度が半値幅である。
画像に関する項目が改善されるために、画像に直接関係する特性値である現像剤の汲み上げ量は、従来例、実施例ともに同じで、ここでは４０ｍｇ／ｃｍ2である。
従来例、本実施例ともに、画像上の単色パッチ部の画像濃度がＩＤ＝１．４に調整された時の現像条件で行なっている。同じ現像剤汲み上げ量で行い、感光体にトナーの現像を行う極現像主極は、同じ特性のものを使用し、現像バイアスも一定とした時の結果である。
図５の実施例１は粉砕トナーにキャリア径３５μｍで、現像剤規制磁極２４の半値幅が４０°、実施例２は実施例１を重合トナーに変更、実施例３は粉砕トナーにキャリア径３５μｍで現像剤規制磁極２４の半値幅が３０°である。
実施例４は、図６の実施例３を重合トナーに変更、実施例５は粉砕トナーにキャリア径３５μｍで、現像剤汲み上げ極２３と現像剤規制磁極２４とが一体で半値幅が３０°である。
実施例６は図７の実施例５を重合トナーに変更、図８の実施例７は実施例５の半値幅で磁化方向が半径方向に対して現像スリーブ２１の回転上流側に向けたものである。実施例８は実施例７を重合トナーに変更したものである。
【００２５】
図９をさらに検討すると、従来例ではキャリア粒径を５５μｍから３５μｍへ変更することにより粒状度は若干改良するが、連れ回りや汲み上げムラが悪くなる。また、従来例では、粉砕トナーを重合トナーへ変更すると、画像均一性と粒状度が向上する。
このように、従来例では、キャリアを小径化すると画像均一性や粒状度が若干良くなるが、連れ回りやムラが悪くなる。トナーを粉砕から重合へ変更することにより、画像均一性と粒状度がより改善される。しかし、連れ回りや汲み上げムラは改善されない。
本発明の実施例においてもキャリア粒径とトナー種についての関係は崩れることなくキャリアの小径化、トナーを粉砕から重合へ変更することによる画像の改善の関係を残しつつ、連れ回りや、汲み上げムラが改善できる。
現像剤汲み上げ磁極２４の半値幅を４０°以下とすることで、現像剤連れ回りによる画像ムラや画像濃度均一性が改善された。磁化方向が半径方向に対して現像スリーブ２１の回転上流側に向けるとより高い改善効果が確認された。
【００２６】
図１０は減衰率についての評価結果を表として示す図である。実施例を以下に示す。図１０において、従来例の現像剤規制磁極２４は、半値幅が５０°、磁束密度が６０ｍＴ、減衰率が３０％、トナー粒径は、粉砕、重合共に５．５μｍで行なった。
従来例１はキャリア径５５μｍに粉砕トナー、従来例２はキャリア径３５μｍに粉砕トナー、従来例３はキャリア径３５μｍに重合トナーを使用した。実施例に関しては、従来例より連れ回りムラと汲み上げムラが最も悪いキャリア径３５μｍに重合トナーを用いて評価を行なった。
一方、実施例９は、現像剤規制磁極２４の半値幅が５０°、磁束密度が６０ｍＴ、減衰率４０％であり、実施例１０は、現像剤規制磁極２４の半値幅が５０°、磁束密度が６０ｍＴ、減衰率４５％であり、そして実施例１１は、現像剤規制磁極２４の半値幅が５０°磁束密度が６０ｍＴ、減衰率５０％である。
重合トナーを使用すると連れ回りムラ汲み上げムラが悪化しているが、実施例のように磁束密度の減衰率を４０％以上とすることにより、現状の現像ローラよりも連れ回りムラ汲み上げムラが改善した。
減衰率が高いことにより現像ローラの現像剤離れ極で離れた現像剤を、現像剤を引っ張ることができなくなり、連れ回りが改善される。汲み上げムラは、搬送スクリュ近傍の現像剤を引き寄せて汲み上げることにより発生している。
【００２７】
本実施例のように、減衰率を上げることにより、搬送スクリュ近傍まで磁束密度が影響をしないので、搬送スクリュ近傍の現像剤を汲み上げることが無くなる。そのため、現像ローラ近傍の現像剤のみを汲み上げることにより、汲み上げムラが改善された。
また、本発明では、減衰率を高くすることにより、現像剤の穂が高く伸びることができず、現像の穂が短く、密度が高くなるので、現像剤規制磁極における現像剤の密度を高くし、現像剤の汲み上げによるムラを現像剤規制磁極によって均すことができるので、現像剤の汲み上げムラに余裕度の高い現像ローラを提供できる。
本発明では、磁気特性の高い希土類元素を含むマグネットブロックを現像剤規制磁極に使用すると、減衰率が高く、磁束密度の半値幅を狭いマグネットロールが構成でき、マグネットブロック自体も小さくて済むので、現像剤汲み上げ磁極と現像剤離れ磁極を離すことができ、現像剤の連れ回り余裕度の高い現像ローラを提供することができる。
現像剤規制磁極と現像剤汲み上げ磁極を一体にした場合、高い磁気特性を持った材料を用いることで、現像剤を汲み上げるための法線方向磁束密度を得るために必要な体積を従来のマグネットよりも狭くすることができ、着磁幅も狭くすることができ、現像剤剥離磁極と現像剤規制磁極の磁極間を広げることができ、現像剤の剥離がし易い現像ローラを提供することができる。
【００２８】
また、磁束密度の方向に自由度があり、現像剤連れ回り余裕度の高い現像ローラを提供することができる。さらに、磁束密度の方向をより現像剤汲み上げ磁極に近づけることができ、現像剤汲み上げムラ余裕度の高い現像ローラを提供することができる。
本発明では、生産性に優れた押出し成型が可能なため、低コストの現像ローラを提供することができる。また、押出し成型における配向性が高い材料を使用しているため、低コストで現像剤連れ回り余裕度の高い現像ローラを提供することができる。さらに、現像剤規制部材が、現像剤規制磁極に対向して配置されている現像装置に対して、現像剤汲み上げムラ余裕度の高い現像ローラを提供することができる。
本発明では、粒径５０μｍ以下のキャリアを用いるため、現像剤連れ回り余裕度の高い良好な画像特性の現像装置を得ることができる。また、平均粒径１０μｍ以下の重合トナーを用いるため、現像剤連れ回り余裕度の高い良好な画像特性の現像装置を得ることができる。
本発明では、プロセスカートリッジとすることにより、交換が容易であり、常に高画質画像を提供でき、また、このプロセスカートリッジを使用することによって常に高画質画像の画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施の形態に係る画像形成装置としての電子写真方式フルカラープリンタを示す概略図である。
【図２】画像形成ユニットを示す概略図である。
【図３】現像剤剥離磁極の磁束密度の法線方向を、半径方向に対して現像スリーブ回転上流側に向けた状態を示す概略図である。
【図４】従来例のマグネットロールの磁束密度分布を示す図である。
【図５】実施例１のマグネットロールの磁束密度分布を示す図である。
【図６】実施例３のマグネットロールの磁束密度分布を示す図である。
【図７】実施例５のマグネットロールの磁束密度分布を示す図である。
【図８】実施例７のマグネットロールの磁束密度分布を示す図である。
【図９】連れ回りムラ、画像均一性、画像の滑らかさである粒状度、現像剤の汲み上げによるムラについて評価結果を表として示す図である。
【図１０】減衰率についての評価結果を表として示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
Ａ  画像形成装置、Ｂ  プロセスカートリッジ、１  現像装置、２  現像ローラ、３  磁性板、４  規制部材（現像ドクタ）、５ａ  第１搬送スクリュ、５ｂ  第２搬送スクリュ、７  入口シール、１０  画像ユニット、１１  中間転写ベルト、１２  画像形成ユニット、１３  転写帯電器、１４  給紙ユニット、１５  ２次転写ローラ、１６  定着ユニット、２１  現像スリーブ（非磁性スリーブ）、２２  マグネットロール、２３  現像剤汲み上げ磁極、２４  現像剤規制磁極、２５  現像剤穂立ちのための主磁極、２６  現像剤搬送磁極、２７  現像剤搬送磁極、２８  現像剤剥離磁極、４０  潜像担持体（感光体）、４１  帯電装置
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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