(57)【要約】【課題】  キャリアが小径であっても現像ローラ上のトナー層からトナーを回収し、ベタ画像ムラやゴースト画像を発生することなく、且つ現像剤漏れも起こさず長期間に亘って良好な画像が得られる現像装置及び該現像装置を適用した画像形成装置を提供すること。【解決手段】  静電潜像を形成する感光体ドラムと、該感光体ドラムに対向して回転自在に支持され、外周部にトナーを保持するトナー担持体と、該トナー担持体に対向して回転自在に支持され、磁気部材を内蔵しており、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を保持する現像剤担持体を備え、トナー担持体と現像剤担持体とが、所定距離のギャップを有し、該ギャップにおいて、キャリア体積存在率が１６％以上２４％以下であることを特徴とする現像装置とする。【選択図】  図２
2010139850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を形成する感光体ドラムと、
該感光体ドラムに対向して回転自在に支持され、外周部にトナーを保持するトナー担持体と、
該トナー担持体に対向して回転自在に支持され、磁気部材を内蔵しており、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を保持する現像剤担持体を備え、
前記トナー担持体と前記現像剤担持体とが、所定距離のギャップを有し、該ギャップにおいて、以下の式で表されるキャリア体積存在率が１６％以上２４％以下であることを特徴とする現像装置。
ＣＶＰ＝｛Ｍ×（１００−ＴＣ）／１００｝／ρ／Ｄ×１００
ＣＶＰ：キャリア体積存在率（％）
Ｍ：現像剤担持体上の単位面積あたりの二成分現像剤搬送量
ＴＣ：現像剤中のトナー濃度（トナー重量／キャリア重量×１００）
ρ：キャリアの真比重
Ｄ：現像剤担持体とトナー担持体とのギャップの距離
【請求項２】
前記トナー担持体と前記現像剤担持体とのギャップの距離が０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記現像剤担持体の表面には、その長手方向に延びる複数本の溝が平行に形成されてい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】
請求項１乃至３の何れかに記載の現像装置を備える画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像方式としてタッチダウン現像方式を採用した現像装置及び該現像装置を適用した画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置における現像方式としては、一成分現像方式及び二成分現像方式が知られている。また、一成分現像方式の特徴（高画質）と二成分現像方式の特徴（長寿命）を併せ持ったタッチダウン現像方式（ハイブリッド現像方式）も知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
タッチダウン現像方式とは、トナー及びキャリアを含有する二成分現像剤を磁気ローラ（現像剤担持体）の表面に担持させ、該磁気ローラ表面に担持された二成分現像剤からトナーのみを現像ローラ（トナー担持体）の表面に移送させて現像ローラの表面にトナー層を形成させ、該トナー層からトナーを静電潜像が形成された感光体ドラムの表面に移送させて静電潜像をトナー像として現像する方式である。
【０００４】
タッチダウン現像方式では、現像ローラのトナー層から感光体ドラムにトナーを移送させて現像した後、磁気ローラ表面に現像剤で形成される磁気ブラシによって現像ローラ上に残留するトナー層を掻き取り、トナーを回収する。
【０００５】
しかし、トナーの回収が不十分な場合は履歴が残ってしまい、ゴースト等の画像不良を発生してしまうことが問題となっている。
特にトナー層の掻き取りはキャリアによって行われ、キャリアが小径であると、キャリア粒子の１個あたりの磁力が小さくなるので、磁気ブラシが軟弱になったり、キャリアが電気的に現像ローラに移動する、いわゆるキャリア引き等の影響で長い磁気ブラシを形成できなかったりし、掻き取り力が低下し回収性が悪くなる傾向がある。
【０００６】
近年、高画質化を目的としてトナーの小径化が求められ、これに伴いキャリアも小径化しなければならなくなってきており、上記した傾向が強くなってきている。
【０００７】
そこで、この問題を解決するために、特許文献２では、現像ローラと磁気ローラが対向する位置での現像剤充填密度を所定の値以上とする方法が提案され、磁気ブラシによる掻き取り力を確保している。
【０００８】
しかしながら、この方法ではキャリアが小径である場合、キャリア引きを生じる可能性は依然として高く、同じ現像剤充填密度であってもキャリア量が少なくなり、掻き取り力が低下して十分な効果が得られず、ベタ画像を印字したときの現像ローラの回転回数によって濃度差（ベタ画像ムラ）が生じたり、ゴーストが発生したりという問題や、現像剤が過多になり現像剤漏れによって画像不良を起こすといった問題があった。
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−３４７７０７号公報
【特許文献２】特開平１０−１２３８４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、キャリアが小径であっても現像ローラ上のトナー層からトナーを回収し、ベタ画像ムラやゴースト画像を発生することなく、且つ現像剤漏れも起こさず長期間に亘って良好な画像が得られる現像装置及び該現像装置を適用した画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に係る発明は、静電潜像を形成する感光体ドラムと、該感光体ドラムに対向して回転自在に支持され、外周部にトナーを保持するトナー担持体と、該トナー担持体に対向して回転自在に支持され、磁気部材を内蔵しており、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を保持する現像剤担持体を備え、前記トナー担持体と前記現像剤担持体とが、所定距離のギャップを有し、該ギャップにおいて、以下の式で表されるキャリア体積存在率が１６％以上２４％以下であることを特徴とする現像装置に関する。
【００１２】
ＣＶＰ＝｛Ｍ×（１００−ＴＣ）／１００｝／ρ／Ｄ×１００
ＣＶＰ：キャリア体積存在率（％）
Ｍ：現像剤担持体上の単位面積あたりの二成分現像剤搬送量
ＴＣ：現像剤中のトナー濃度（トナー重量／キャリア重量×１００）
ρ：キャリアの真比重
Ｄ：現像剤担持体とトナー担持体とのギャップの距離
【００１３】
請求項２に係る発明は、前記トナー担持体と前記現像剤担持体とのギャップの距離が０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置に関する。
【００１４】
請求項３に係る発明は、前記現像剤担持体の表面には、その長手方向に延びる複数本の溝が平行に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置に関する。
【００１５】
請求項４に係る発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の現像装置を備える画像形成装置に関する。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に係る発明によれば、静電潜像を形成する感光体ドラムと、該感光体ドラムに対向して回転自在に支持され、外周部にトナーを保持するトナー担持体と、該トナー担持体に対向して回転自在に支持され、磁気部材を内蔵しており、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を保持する現像剤担持体を備え、トナー担持体と現像剤担持体とが所定距離のギャップを有し、該ギャップにおいて、キャリア体積存在率が１６％以上であることにより、キャリアが小径であってもトナー担持体上のトナー層からトナーを回収できるので、ベタ画像ムラやゴースト画像を発生させることがない。また、２４％以下であることにより現像剤漏れも発生させないので、長期間に亘って良好な画像が得られる。
【００１７】
請求項２に係る発明によれば、トナー担持体と現像剤担持体とのギャップの距離が０．５ｍｍ以下であることにより、現像剤担持体の磁力を強く受けてキャリア引きを防止できる。また、トナー担持体と現像剤担持体との距離が０．２ｍｍ以上であることにより、現像剤担持体とトナー担持体が近すぎることによる現像剤漏れも防止できるので、良好な画像が得られる。
【００１８】
請求項３に係る発明によれば、現像剤担持体の表面には、その長手方向に延びる複数本の溝が平行に形成されていることにより、印字枚数アップに対応するため現像剤担持体の速度をアップした場合に、小径のキャリアであっても現像剤担持体表面で現像剤のすべりを発生させないので、十分な現像剤供給が行え、長期間に亘って良好な画像を得ることができる。
【００１９】
請求項４に係る発明によれば、請求項１乃至３の何れかに記載の現像装置を備えることにより、ベタ画像ムラやゴースト画像や現像剤漏れを発生させることなく長期間に亘って良好な画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る現像装置及び画像形成装置の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明に係る現像装置（１）の側面視模式断面図である。
本発明に係る現像装置（１）は、図１に示すように、筐体（１０）内部に磁気ローラ（１１）と、それに対向する現像ローラ（１２）と、磁気ローラ（１１）の表面に接する規制ブレード（１３）と、撹拌部材（１４）を備える。磁気ローラ（１１）と現像ローラ（１２）とは所定距離のギャップ（Ｇ）を有している。
感光体ドラム（２）は筐体（１０）の外部に現像ローラ（１２）に対向して配置され、現像ローラ（１２）と感光体ドラム（２）は所定距離のギャップを有している。
なお、本実施形態における磁気ローラ（１１）とは現像剤担持体の一実施形態であり、現像ローラ（１２）とはトナー担持体の一実施形態である。
【００２１】
トナー及びキャリアを含有する二成分現像剤は、撹拌部材（１４）によって撹拌帯電され、磁気ローラ（１１）表面に搬送され担持される。
磁気ローラ（１１）表面に担持された二成分現像剤は磁気ローラ（１１）の磁力線に沿って磁気ブラシを形成し、規制ブレード（１３）によって規制された後、磁気ローラ（１１）と現像ローラ（１２）とが対向するギャップ（Ｇ）へ搬送され、バイアス電圧をかけられることによって、トナーのみが現像ローラ（１２）へと移送されて、現像ローラ（１２）表面にトナー薄層が形成される。現像ローラ（１２）表面に担持されたトナーはバイアス電圧をかけられることで感光体ドラム（２）上に形成された静電潜像を現像しトナー像を形成する。
【００２２】
感光体ドラム（２）を現像した後、現像ローラ（１２）上に現像されずに残留するトナーは磁気ブラシによって掻き取られ回収される。
図２は磁気ローラ（１１）と現像ローラ（１２）とが対向するギャップ（Ｇ）での磁気ブラシの挙動を示す模式図である。
【００２３】
図２において、上部は磁気ローラ（１１）であり、下部は現像ローラ（１２）であり、最も狭い部分が距離（Ｄ）であるギャップ（Ｇ）を形成している。
磁気ローラ（１１）の磁力線（Ｅ）に沿って、二成分現像剤が並び磁気ブラシ（１１１）を形成している。
磁気ローラ（１１）と現像ローラ（１２）は夫々カウンタ方向（図示Ａ、Ｂ方向）に回転しており、磁気ブラシ（１１１）による現像ローラ（１２）の未現像トナーの掻き取り力を高めている。
【００２４】
磁気ブラシ（１１１）は、ギャップ（Ｇ）において、その先端が現像ローラ（１２）に接触し、バイアス電圧を印加されてトナーのみを現像ローラ（１２）に移送させてトナー薄層（１２１）を形成し、現像ローラ（１２）から感光体ドラム（２）に現像されずに現像ローラ（１２）に残留したトナー薄層（１２１）を掻き取り回収する。
【００２５】
ここで、キャリア粒子が小径であるとキャリア粒子１個当たりの磁気力が弱くなり、磁気ブラシ（１１１）が軟弱になる或いは、磁気ローラ（１１）の磁力が磁気ブラシ（１１１）の先端まで及ばずキャリアが電気的に現像ローラ（１２）へ移動する、いわゆるキャリア引き等により、掻き取り力が低下する場合がある。
本発明では、ギャップ（Ｇ）において、以下の式で表されるキャリア体積存在率を１６％以上２４％以下とすることにより、これを防止している。
【００２６】
ＣＶＰ＝｛Ｍ×（１００−ＴＣ）／１００｝／ρ／Ｄ×１００
ＣＶＰ：キャリア体積存在率（％）
Ｍ：現像剤担持体上の単位面積あたりの二成分現像剤搬送量
ＴＣ：現像剤中のトナー濃度（トナー重量／キャリア重量×１００）
ρ：キャリアの真比重
Ｄ：現像剤担持体とトナー担持体とのギャップの距離
【００２７】
すなわち、キャリア体積存在率が１６％以上であることにより、十分な量のキャリアが存在するので、たとえキャリア引きが発生したとしても、磁気ブラシ（１１１）の掻き取り力を確保できトナー担持体上のトナー層からトナーを回収できるので、ベタ画像ムラやゴースト画像を発生させることがない。
更に、キャリア体積存在率が２４％以下であることにより、ギャップ（Ｇ）において現像剤が過多になることがなく、現像剤漏れを生じて画像不良を起こすこともないので、長期間に亘って良好な画像を得ることができる。
【００２８】
また、ギャップ（Ｇ）の最も狭い部分の距離（Ｄ）が、０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２９】
磁気ローラ（１１）から離れるほど、磁気ローラ（１１）の磁力によるキャリアの拘束が弱くキャリア引きを生じやすいが、距離（Ｄ）が０．５ｍｍ以下であることにより、小径のキャリアであってもキャリア引きを生じ難いからであり、また距離（Ｄ）が０．２ｍｍ以上であることにより、ギャップ（Ｇ）が広く現像剤過多になり難いので、現像剤漏れも起き難いからである。
【００３０】
図３は、磁気ローラ（１１）の表面を示す平面視模式図で軸受け等の両端部分を省略した図であり、図４は、図３のＣ−Ｃ矢視図であって磁気ローラ（１１）の表面形状を説明する図で内部の構造等は省略している。
【００３１】
図３，４に示すように、磁気ローラ（１１）の表面には、長手方向に延びる複数本の溝（１１２）が、その両端部分を除いて、平行に形成されていることが好ましい。
印字枚数増加に対応するため、感光体ドラム（２）、現像ローラ（１２）の速度を上昇させることに伴って磁気ローラ（１１）の速度を上昇させた場合に、小径のキャリアであっても、磁気ローラ（１１）表面で現像剤が滑ることなく十分な現像剤供給が行えるからである。
【００３２】
溝（１１２）の数は、図４では８本設けられているが、特に限定されるものでない。また、溝（１１２）の幅及び深さも特に限定されない。
【００３３】
本発明における現像装置は、画像形成装置に好適に使用することができる。
感光体と、感光体を帯電させる帯電ユニットと、感光体上の所定の領域に静電潜像を露光形成する露光ユニットと、感光体上の静電潜像を現像する現像ユニットと、感光体上の現像剤画像を記録媒体に転写する転写ユニットを備える画像形成装置において、現像ユニットとして、本発明に係る現像装置を採用することにより、ベタ画像ムラやゴースト画像や現像剤漏れを発生させることなく長期間に亘って良好な画像を得ることができる。
【実施例】
【００３４】
以下、実施例を示すことにより、本発明を明確に説明するが、本発明はこの実施例に限定されない。
【００３５】
試験体１としては、粒径３０μｍ、抵抗値５．０×１０１０Ωｃｍ、飽和磁化３０ｅｍｕ／ｇのキャリアを有し、現像剤中のトナー濃度（トナー重量／キャリア重量×１００）が１２％である現像剤を用いる。
試験体２としては、粒径３０μｍ、抵抗値５．０×１０１０Ωｃｍ、飽和磁化４０ｅｍｕ／ｇのキャリアを有し、現像剤中のトナー濃度（トナー重量／キャリア重量×１００）が１２％である現像剤を用いる。
試験体３としては、粒径３５μｍ、抵抗値１．０×１０１２Ωｃｍ、飽和磁化３０ｅｍｕ／ｇのキャリアを有し、現像剤中のトナー濃度（トナー重量／キャリア重量×１００）が１２％である現像剤を用いる。
試験体４としては、粒径４５μｍ、抵抗値１．０×１０１３Ωｃｍ、飽和磁化５０ｅｍｕ／ｇのキャリアを有し、現像剤中のトナー濃度（トナー重量／キャリア重量×１００）が１２％である現像剤を用いる。
【００３６】
（実施例１）試験体１について、ギャップ（Ｇ）におけるキャリア体積存在率（ＣＶＰ）を１８．４％、距離（Ｄ）を０．３５ｍｍとして、（Ｉ）磁気ブラシ量を算出し、（ＩＩ）ベタ画像を印刷した場合における現像ローラ（１２）の１周目と２周目の濃度差の有無、（ＩＩＩ）現像剤漏れの有無、及び（ＩＶ）印字画像におけるキャリア付着の有無を確認する。
【００３７】
（実施例２）試験体２について、ギャップ（Ｇ）におけるキャリア体積存在率（ＣＶＰ）を１６．０％、距離（Ｄ）を０．５０ｍｍとして、（Ｉ）〜（ＩＶ）を確認する。
【００３８】
（実施例３）試験体３について、ギャップ（Ｇ）におけるキャリア体積存在率（ＣＶＰ）を２４．０％、距離（Ｄ）を０．３０ｍｍとして、（Ｉ）〜（ＩＶ）を確認する。
【００３９】
（実施例４）試験体４について、ギャップ（Ｇ）におけるキャリア体積存在率（ＣＶＰ）を２１．５％、距離（Ｄ）を０．２０ｍｍとして、（Ｉ）〜（ＩＶ）を確認する。
【００４０】
（実施例５）試験体４について、ギャップ（Ｇ）におけるキャリア体積存在率（ＣＶＰ）を１６．７％、距離（Ｄ）を０．５５ｍｍとして、（Ｉ）〜（ＩＶ）を確認する。
【００４１】
（比較例１）試験体１について、ギャップ（Ｇ）におけるキャリア体積存在率（ＣＶＰ）を２４．６％、距離（Ｄ）を０．３５ｍｍとして、（Ｉ）〜（ＩＶ）を確認する。
【００４２】
（比較例２）試験体２について、ギャップ（Ｇ）におけるキャリア体積存在率（ＣＶＰ）を１５．６％、距離（Ｄ）を０．３５ｍｍとして、（Ｉ）〜（ＩＶ）を確認する。
【００４３】
結果を表１に示す。表１において、（ＩＩ）〜（ＩＶ）の有無については、何れも「無」の場合を「○」、「有」の場合を「×」、「有であるが、実使用上問題無い程度」である場合を「△」としている。
【００４４】
【表１】
2010139850.tif 000003
【００４５】
表１に示す比較例１，２の結果によると、ギャップ（Ｇ）におけるキャリア体積存在率が１６％以下である場合には、（ＩＩ）ベタ画像を印刷した場合における現像ローラ（１２）の１周目と２周目の濃度差を生じ、２４％を超える場合には、（ＩＩＩ）現像剤漏れを生じており、良好な画像が得られない。
【００４６】
一方、表１に示す実施例１乃至５の結果によると、ギャップ（Ｇ）におけるキャリア体積存在率が１６％以上２４％以下である場合には、（ＩＩ）ベタ画像を印刷した場合における現像ローラ（１２）の１周目と２周目の濃度差、及び（ＩＩＩ）現像剤漏れを生じてはおらず、良好な画像を得られると言える。
【００４７】
また、実施例５の結果によると、距離（Ｄ）が０．５ｍｍを超える場合には、実使用上問題無い程度ではあるが（ＩＶ）印字画像におけるキャリア付着が確認され、キャリア引きを起こしていることが分かる。
【００４８】
実施例１乃至４の結果によると、距離（Ｄ）が０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である場合には、（ＩＶ）印字画像におけるキャリア付着は確認されず、キャリア引きを生じていないので、ギャップ（Ｇ）の距離（Ｄ）は０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましいと言える。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、現像方式としてタッチダウン現像方式を採用した現像装置及び該現像装置を採用した複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に好適に利用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る現像装置の側面視概略断面図である。
【図２】本発明に係る現像装置の磁気ブラシの挙動を示す模式図である。
【図３】本発明に係る現像装置の磁気ローラの表面を示す模式平面図である。
【図４】本発明に係る現像装置の磁気ローラの表面形状を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００５１】
１      現像装置
１１    磁気ローラ
１１１  磁気ブラシ
１１２  溝
１２    現像ローラ
１２１  トナー層
２      感光体ドラム
【図１】
2010139850.tif 000004
【図２】
2010139850.tif 000005
【図３】
2010139850.tif 000006
【図４】
2010139850.tif 000007