(57)【要約】【課題】ベタ画像の濃度ムラやゴースト、及びキャリア引きや現像剤漏れを発生させず、長期間に亘って良好な画像が得られる現像装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】現像ローラ２３は、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の現像スリーブ２３ａの外周面にアルマイト層４０が形成されており、アルマイト層４０の表面には抵抗調整剤を含有するコート層４１が積層されている。また、回転スリーブ２２ａの外周面には軸方向に延びる多数の溝が形成されており、現像ローラ２３と磁気ローラ２２との対向部分における現像剤存在量が２０〜４０ｍｇ／ｃｍ2となるように設定されている。また、主極３５の磁力は１００ｍＴ以上、主極３５と現像ローラ側磁極２３ｂとの磁力差を５０ｍＴ以上に設定されている。【選択図】図２
2010197948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に非接触で対向配置されるトナー担持体と、
該トナー担持体上に磁気ブラシを用いてトナー層を形成するトナー供給部材と、
該トナー供給部材内に配置され、前記トナー供給部材と前記トナー担持体との近接部に配置される主極を含む複数の磁極を有する固定マグネット体と、
前記トナー担持体内に前記主極と対向するように配置されるトナー担持体側磁極と、
を有する現像装置において、
前記トナー担持体は、アルミニウムまたはアルミニウム合金から成る外周面にアルマイト層を形成し、該アルマイト層の表面に抵抗調整剤を含有する樹脂材料から成るコート層を形成したものであり、
前記トナー供給部材の外周面には軸方向に延びる多数の溝が形成されており、
前記トナー供給部材上の現像剤存在量が２０〜４０ｍｇ／ｃｍ2であり、
前記主極の磁力が１００ｍＴ以上、且つ前記主極と前記トナー担持体側磁極との磁力差が５０ｍＴ以上であることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記トナー担持体と前記トナー供給部材との最近接距離が０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ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】
前記トナー担持体と前記トナー供給部材との最近接部に対し、前記主極を前記トナー供給部材の回転方向下流側近傍に配置するとともに、前記トナー担持体側磁極を前記トナー担持体の回転方向上流側近傍に配置したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記トナー供給部材の周速が４００ｍｍ／秒以上、且つ前記トナー供給部材と前記トナー担持体との周速差が８０ｍｍ／秒以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の現像装置。
【請求項５】
前記コート層は、ウレタン若しくはアクリル樹脂を主成分とすることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の現像装置。
【請求項６】
前記抵抗調整剤は、カーボン若しくは酸化チタンを含有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の現像装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の現像装置が搭載された画像形成装置。
【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、プリンタ等の画像形成装置に搭載される現像装置及びそれを備えた画像形成装置に関し、特に、磁性キャリアとトナーとから成る二成分現像剤を使用し、トナー担持体に帯電したトナーのみを保持させて像担持体上の静電潜像を現像する現像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真プロセスを用いた画像形成装置における乾式トナーを用いた現像方式としては、キャリアを用いない一成分現像方式と、磁性キャリアを用いて非磁性のトナーを帯電させる二成分現像剤を使用し、現像ローラ上に形成されたトナー及びキャリアから成る磁気ブラシにより像担持体（感光体）上の静電潜像を現像する二成分現像方式とが知られている。
【０００３】
一成分現像方式は、磁気ブラシによって像担持体上の静電潜像が乱されることがなく高画質化に適している反面、トナーをチャージローラで帯電させ、弾性規制ブレードで現像ローラ上の層厚を規制するため、トナーの添加剤がチャージローラに付着して帯電能力が低下し、トナーの帯電量を安定して維持することが困難であった。また、規制ブレードにトナーが付着し、層形成が不均一になって画像欠陥をきたすことがあった。
【０００４】
また、色重ねを行うカラー印刷の場合、カラートナーに透過性が要求されるため、非磁性トナーである必要がある。そこで、フルカラー画像形成装置においてはキャリアを用いてトナーを帯電及び搬送する二成分現像方式を採用する場合が多い。しかし、二成分現像方式は安定した帯電量を長期間維持できトナーの長寿命化に適している反面、前述した磁気ブラシによる影響のため画質の面で不利であった。
【０００５】
これらの問題を解決する手段の一つとして、磁気ローラ（トナー供給部材）を用いて現像剤を像担持体（感光体）に対して非接触に設置した現像ローラ（トナー担持体）上に移行させる際に、磁気ローラ上に磁性キャリアを残したまま現像ローラ上に非磁性トナーのみを転移させてトナー薄層を形成し、交流電界によって像担持体（感光体）上の静電潜像にトナーを付着させる現像方式が提案されている。
【０００６】
上記の現像方式の場合、現像ローラ上にトナーの消費領域と非消費領域とが生じると、現像ローラ上におけるトナーの付着状態とトナーの電位差にばらつきが生じる関係から、直前の現像画像の一部が次の現像時に残像（ゴースト）として現れる現象、いわゆる履歴現象が発生しやすいという不具合がある。そのため、像担持体との対向部分（現像ニップ部）を通過した後、磁気ローラ上の磁気ブラシを用いて現像に用いられなかったトナー薄層を十分に回収して現像ローラ上に新たなトナー薄層を形成する必要がある。
【０００７】
ところで、近年の高画質化の要望に伴いトナーの小粒径化が進んでおり、キャリアの小径化も必要となっている。小径キャリアを用いた場合には磁気ローラ上に形成される磁気ブラシがソフトになると同時に、磁気ローラから現像ローラにキャリアが移動する、いわゆるキャリア引きが発生し易くなる。そして、現像ローラ上に移動したキャリアが静電潜像に付着して画像に白抜けが生じる。そのため、長い磁気ブラシを形成することが困難となり、磁気ブラシによる現像ローラ表面からのトナーの掻き取り力が低下してトナー回収性が悪くなる傾向がある。
【０００８】
また、画像処理速度の高速化に対応するために、感光体の周速の増加も著しい。これに伴い現像装置内の現像ローラや磁気ローラの回転速度も増加させる必要がある。ここで、磁気ローラに用いられる回転スリーブはパイプ材にブラスト処理を施して表面粗さを付与したものが主流であるため、現像剤の搬送速度が上昇すると回転スリーブ上で現像剤の滑りが発生してしまい、現像ローラへの十分な現像剤の供給が行えなくなる。
【０００９】
そこで、上記の問題点を解決するための構成として、特許文献１には、トナー担持体（現像ローラ）と現像剤担持体（磁気ローラ）との対向領域における現像剤充填密度が所定量以上となるように設定した現像装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−１２３８４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１の記載によれば、現像ローラ及び磁気ローラ間の距離が大きいことから、比較的粒径の大きいキャリアが使用されているものと推定される。そのため、小径のキャリアを用いる現像装置にそのまま適用することは困難であった。
【００１２】
また、小径キャリアを用いた場合には磁気ローラ上に形成される磁気ブラシの現像ローラへの当たりがソフトになると同時に、長い磁気ブラシを形成することが困難となる。そのため、現像ローラ表面からのトナーの掻き取り力が低下してトナー回収性が悪くなる傾向があり、ベタ画像を印字したときに現像ローラの回転回数によって濃度差が生じたり、ゴースト（履歴現像）が発生したりするという問題点があった。また、磁気ローラ上の現像剤量や磁気ローラと現像ローラとの間の磁力によってはキャリア引きや現像剤漏れが発生するおそれもあった。
【００１３】
本発明は、上記問題点に鑑み、ベタ画像の濃度ムラやゴースト、及びキャリア引きや現像剤漏れを発生させず、長期間に亘って良好な画像が得られる現像装置及びそれを備えた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】
【００１４】
上記目的を達成するために本発明は、像担持体に非接触で対向配置されるトナー担持体と、該トナー担持体上に磁気ブラシを用いてトナー層を形成するトナー供給部材と、該トナー供給部材内に配置され、前記トナー供給部材と前記トナー担持体との近接部に配置される主極を含む複数の磁極を有する固定マグネット体と、前記トナー担持体内に前記主極と対向するように配置されるトナー担持体側磁極と、を有する現像装置において、前記トナー担持体は、アルミニウムまたはアルミニウム合金から成る外周面にアルマイト層を形成し、該アルマイト層の表面に抵抗調整剤を含有する樹脂コート層を形成したものであり、前記トナー供給部材の外周面には軸方向に延びる多数の溝が形成されており、前記トナー供給部材上の現像剤存在量が２０〜４０ｍｇ／ｃｍ2であり、前記主極の磁力が１００ｍＴ以上、且つ前記主極と前記トナー担持体側磁極との磁力差が５０ｍＴ以上であることを特徴としている。
【００１５】
また本発明は、上記構成の現像装置において、前記トナー担持体と前記トナー供給部材との最近接距離が０．２ｍｍ〜０．５ｍｍであることを特徴としている。
【００１６】
また本発明は、上記構成の現像装置において、前記トナー担持体と前記トナー供給部材との最近接部に対し、前記主極を前記トナー供給部材の回転方向下流側近傍に配置するとともに、前記トナー担持体側磁極を前記トナー担持体の回転方向上流側近傍に配置したことを特徴としている。
【００１７】
また本発明は、上記構成の現像装置において、前記トナー供給部材の周速が４００ｍｍ／秒以上、且つ前記トナー供給部材と前記トナー担持体との周速差が８０ｍｍ／秒以上であることを特徴としている。
【００１８】
また本発明は、上記構成の現像装置において、前記樹脂コート層は、ウレタン若しくはアクリル樹脂を主成分とすることを特徴としている。
【００１９】
また本発明は、上記構成の現像装置において、前記抵抗調整剤は、カーボン若しくは酸化チタンを含有することを特徴としている。
【００２０】
また本発明は、上記構成の現像装置が搭載された画像形成装置である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の第１の構成によれば、トナー供給部材上の現像剤存在量を所定量とし、トナー供給部材の主極の磁力及びトナー担持体側磁極との磁力差を規定することにより、小径のトナー及びキャリアから成る現像剤を用いた場合にもトナー担持体へのトナー供給性、及びトナー担持体からのトナー回収性を低下させずゴーストやキャリア引きも抑制できる現像装置となる。
【００２２】
また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の現像装置において、トナー担持体とトナー供給部材との最近接距離を０．２ｍｍ〜０．５ｍｍとすることにより、トナー担持体からのトナー回収性の向上と現像剤漏れの抑制とを両立させることができる。
【００２３】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第１又は第２の構成の現像装置において、トナー担持体とトナー供給部材との最近接部に対し、主極をトナー供給部材の回転方向下流側近傍に配置するとともに、トナー担持体側磁極をトナー担持体の回転方向上流側近傍に配置することにより、トナー担持体の回転方向上流側でのトナーの掻き取り力が強められ、最近接部での掻き取り力が弱められる。従って、トナー担持体上の残留トナーを効率良く回収しつつ、新たなトナー薄層の形成性能を向上させることができる。
【００２４】
また、本発明の第４の構成によれば、上記第１乃至第３のいずれかの構成の現像装置において、トナー供給部材の周速を４００ｍｍ／秒以上、且つトナー供給部材とトナー担持体との周速差を８０ｍｍ／秒以上とすることにより、高速印字が可能であり、且つトナー回収性の低下やキャリア引きの発生も抑制可能な現像装置となる。
【００２５】
また、本発明の第５の構成によれば、上記第１乃至第４のいずれかの構成の現像装置において、コート層がウレタン若しくはアクリル樹脂を主成分とすることにより、正帯電トナーを用いる場合にトナーの樹脂材料との帯電性が近くなり、トナーの剥離性が良好なコート層を形成することができる。
【００２６】
また、本発明の第６の構成によれば、上記第１乃至第５のいずれかの構成の現像装置において、カーボン若しくは酸化チタンを含有する抵抗調整剤を樹脂コート層に含有させることにより、コート層表面の残留電荷を適度に調整することができる。
【００２７】
また、本発明の第７の構成によれば、上記第１乃至第６のいずれかの構成の現像装置を搭載することにより、濃度ムラやゴースト、及びキャリア引きや現像装置からの現像剤漏れを発生させず、長期間に亘って良好な画像が得られる画像形成装置となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の現像装置が搭載された画像形成装置の全体構成を示す概略図
【図２】本発明の現像装置の構成を示す側面断面図
【図３】現像ローラ及び磁気ローラに印加されるバイアス波形の一例を示す図
【図４】本発明の現像装置に用いられる現像ローラの側面断面図
【図５】現像ローラの断面拡大図
【図６】磁気ローラ内の主極と現像ローラ内の現像ローラ側磁極との位置関係を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の画像形成装置の概略断面図であり、ここではタンデム方式のカラー画像形成装置について示している。カラー画像形成装置１００本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄが、搬送方向上流側（図１では右側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（シアン、マゼンタ、イエロー及びブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。
【００３０】
この画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄが配設されており、これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、駆動手段（図示せず）により図１において時計回りに回転し、各画像形成部に隣接して移動する中間転写ベルト８上に順次転写された後、二次転写ローラ９において転写紙Ｐ上に一度に転写され、さらに、定着部７において転写紙Ｐ上に定着された後、装置本体より排出される構成となっている。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において反時計回りに回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。
【００３１】
トナー像が転写される転写紙Ｐは、装置下部の用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラ１２ａ及びレジストローラ対１２ｂを介して二次転写ローラ９へと搬送される。中間転写ベルト８には誘電体樹脂製のシートが用いられ、その両端部を互いに重ね合わせて接合しエンドレス形状にしたベルトや、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられる。また、二次転写ローラ９の下流側には中間転写ベルト８表面に残存するトナーを除去するためのブレード状のベルトクリーナ１９が配置されている。
【００３２】
次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。回転自在に配設された感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲及び下方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄと、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに画像情報を露光する露光ユニット４と、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上にトナー像を形成する現像装置３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に残留した現像剤（トナー）を除去するクリーニング部５ａ、５ｂ、５ｃ及び５ｄが設けられている。
【００３３】
ユーザにより画像形成開始が入力されると、先ず、帯電器２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させ、次いで露光ユニット４によって光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。現像装置３ａ〜３ｄには、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色のトナーが補給装置（図示せず）によって所定量充填されている。このトナーは、現像装置３ａ〜３ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着することにより、露光ユニット４からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。
【００３４】
そして、中間転写ベルト８に所定の転写電圧で電界が付与された後、中間転写ローラ６ａ〜６ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のシアン、マゼンタ、イエロー、及びブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナーがクリーニング部５ａ〜５ｄにより除去される。
【００３５】
中間転写ベルト８は、上流側の搬送ローラ１０と、下流側の駆動ローラ１１とに掛け渡されており、駆動モータ（図示せず）による駆動ローラ１１の回転に伴い中間転写ベルト８が時計回りに回転を開始すると、転写紙Ｐがレジストローラ１２ｂから所定のタイミングで中間転写ベルト８に隣接して設けられた二次転写ローラ９へ搬送され、フルカラー画像が転写される。トナー像が転写された転写紙Ｐは定着部７へと搬送される。
【００３６】
定着部７に搬送された転写紙Ｐは、定着ローラ対１３により加熱及び加圧されてトナー像が転写紙Ｐの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Ｐは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられる。転写紙Ｐの片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラ１５によって排出トレイ１７に排出される。
【００３７】
一方、転写紙Ｐの両面に画像を形成する場合は、定着部７を通過した転写紙Ｐは分岐部１４で用紙搬送路１８に振り分けられ、画像面を反転させた状態で二次転写ローラ９に再搬送される。そして、中間転写ベルト５上に形成された次の画像が二次転写ローラ９により転写紙Ｐの画像が形成されていない面に転写され、定着部７に搬送されてトナー像が定着された後、排出トレイ１７に排出される。
【００３８】
図２は、本発明の画像形成装置に用いられる現像装置の構成を示す側面断面図である。なお、ここでは図１の画像形成部Ｐａに配置される現像装置３ａについて説明するが、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄに配置される現像装置３ｂ〜３ｄの構成についても基本的に同様であるため説明を省略する。
【００３９】
図２に示すように、現像装置３ａは、二成分現像剤（以下、単に現像剤と呼ぶ）が収納される現像容器２０を備えており、現像容器２０は仕切壁２０ａによって第１及び第２攪拌室２０ｂ、２０ｃに区画され、第１及び第２攪拌室２０ｂ、２０ｃには図示しないトナーコンテナから供給されるトナー（正帯電トナー）をキャリアと混合して撹拌し、帯電させるための第１攪拌スクリュー２１ａ及び第２攪拌スクリュー２１ｂが回転可能に配設されている。
【００４０】
そして、第１攪拌スクリュー２１ａ及び第２攪拌スクリュー２１ｂによって現像剤が攪拌されつつ軸方向に搬送され、仕切壁２０ａに形成された現像剤通過路（図示せず）を介して第１及び第２攪拌室２０ｂ、２０ｃ間を循環する。図示の例では、現像容器２０は左斜め上方に延在しており、現像容器２０内において第２攪拌スクリュー２１ｂの上方には磁気ローラ２２が配置され、磁気ローラ２２の左斜め上方には現像ローラ２３が対向配置されている。そして、現像ローラ２３は現像容器２０の開口側（図２の左側）において感光体ドラム１に対向しており、磁気ローラ２２及び現像ローラ２３は図中時計回りに回転する。
【００４１】
なお、現像容器２０には、第１攪拌スクリュー２１ａと対面してトナー濃度センサ（図示せず）が配置されており、トナー濃度センサで検知されるトナー濃度に応じて補給装置からトナー補給口２０ｄを介して現像容器２０内にトナーが補給される。
【００４２】
磁気ローラ２２は、非磁性の回転スリーブ２２ａと、回転スリーブに内包される複数の磁極（ここでは５極）を有する固定マグネット体２２ｂで構成されている。現像ローラ２３は、非磁性の現像スリーブから構成されており、磁気ローラ２２と現像ローラ２３とはその対面位置（対向位置）において所定のギャップをもって対向している。
【００４３】
また、現像容器２０には穂切りブレード２５が磁気ローラ２２の長手方向（図２の紙面表裏方向）に沿って取り付けられており、穂切りブレード２５は、磁気ローラ２２の回転方向（図中時計回り）において、現像ローラ２３と磁気ローラ２２との対向位置よりも上流側に位置付けられている。そして、穂切りブレード２５の先端部と磁気ローラ２２表面との間には僅かな隙間（ギャップ）が形成されている。
【００４４】
現像ローラ２３は、円筒状の現像スリーブ２３ａと、現像スリーブ２３ａ内に固定された現像ローラ側磁極２３ｂで構成されている。現像ローラ側磁極２３ｂは、固定マグネット体２２ｂの対向する磁極（主極）３５と異極性である。
【００４５】
現像ローラ２３には、直流電圧（以下、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）という）及び交流電圧（以下、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）という）を印加する第１バイアス回路３０が接続されており、磁気ローラ２２には、直流電圧（以下、Ｖｍａｇ（ＤＣ）という）及び交流電圧（以下、Ｖｍａｇ（ＡＣ）という）を印加する第２バイアス回路３１が接続されている。また、第１バイアス回路３０及び第２バイアス回路３１は共通のグランドに接地されている。
【００４６】
第１バイアス回路３０及び第２バイアス回路３１には電圧可変装置３３が接続されており、現像ローラ２３に印加されるＶｓｌｖ（ＤＣ）、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）及び磁気ローラ２２に印加されるＶｍａｇ（ＤＣ）、Ｖｍａｇ（ＡＣ）を可変できるようになっている。
【００４７】
前述のように、第１攪拌スクリュー２１ａ及び第２攪拌スクリュー２１ｂによって、現像剤が攪拌されつつ現像容器２０内を循環してトナーを帯電させ、第２攪拌スクリュー２１ｂによって現像剤が磁気ローラ２２に搬送される。穂切りブレード２５には固定マグネット体２２ｂの穂切り用磁極３７が対向するため、穂切りブレード２５として非磁性体或いは穂切り用磁極３７と異なる極性の磁性体を用いることにより、穂切りブレード２５の先端と回転スリーブ２２ａとの隙間に引き合う方向の磁界が発生する。
【００４８】
この磁界により、穂切りブレード２５と回転スリーブ２２ａとの間に磁気ブラシが形成される。そして、磁気ローラ２２上の磁気ブラシは穂切りブレード２５によって層厚規制された後、現像ローラ２３に対向する位置に移動すると、固定マグネット体２２ｂの主極３５及び現像ローラ側磁極２３ｂにより引き合う磁界が付与されるため、磁気ブラシは現像ローラ２３表面に接触する。そして、磁気ローラ２２に印加されるＶｍａｇ（ＤＣ）と現像ローラ２３に印加されるＶｓｌｖ（ＤＣ）との電位差ΔＶ、及び磁界によって現像ローラ２３上にトナー薄層を形成する。
【００４９】
現像ローラ２３上のトナー層厚は現像剤の抵抗や磁気ローラ２２と現像ローラ２３との回転速度差等によっても変化するが、ΔＶによって制御することができる。ΔＶを大きくすると現像ローラ２３上のトナー層は厚くなり、ΔＶを小さくすると薄くなる。現像時におけるΔＶの範囲は一般的に１００Ｖ〜３５０Ｖ程度が適切である。
【００５０】
図３は、現像ローラ２３及び磁気ローラ２２に印加されるバイアス波形の一例を示す図である。図３（ａ）に示すように、現像ローラ２３には、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）にピークツーピーク値がＶｐｐ１である矩形波のＶｓｌｖ（ＡＣ）を重畳した合成波形Ｖｓｌｖ（実線）が第１バイアス回路３０から印加される。また、磁気ローラ２２には、Ｖｍａｇ（ＤＣ）にピークツーピーク値がＶｐｐ２であり、且つＶｓｌｖ（ＡＣ）と位相が異なる矩形波のＶｍａｇ（ＡＣ）を重畳した合成波形Ｖｍａｇ（破線）が第２バイアス回路３１から印加される。
【００５１】
従って、磁気ローラ２２及び現像ローラ２３間（以下、ＭＳ間という）に印加される電圧は、図３（ｂ）に示すようなＶｐｐ（ｍａｘ）とＶｐｐ（ｍｉｎ）を有する合成波形Ｖｍａｇ−Ｖｓｌｖとなる。なお、Ｖｍａｇ（ＡＣ）はＶｓｌｖ（ＡＣ）よりもＤｕｔｙ比が大きくなるように設定される。実際には図３で示すような完全な矩形波ではなく、一部が歪んだ形状の交流電圧が印加される。
【００５２】
磁気ブラシによって現像ローラ２３上に形成されたトナー薄層は、現像ローラ２３の回転によって感光体ドラム１ａと現像ローラ２３との対向部分に搬送される。現像ローラ２３にはＶｓｌｖ（ＤＣ）及びＶｓｌｖ（ＡＣ）が印加されているため、感光体ドラム１ａとの間の電位差によってトナーが飛翔し、感光体ドラム１ａ上の静電潜像が現像される。
【００５３】
さらに回転スリーブ２２ａが時計回りに回転すると、今度は主極３５に隣接する異極性の磁極により発生する水平方向（ローラ周方向）の磁界により磁気ブラシは現像ローラ２３表面から引き離され、現像に用いられずに残ったトナーが現像ローラ２３から回転スリーブ２２ａ上に回収される。さらに回転スリーブ２２ａが回転すると、固定マグネット体２２ｂの隣接する同極性の磁極により反発する磁界が付与されるため、トナーは現像容器２０内で回転スリーブ２２ａから離脱する。そして、第２攪拌スクリュー２１ｂにより攪拌、搬送された後、再び適正なトナー濃度で均一に帯電された二成分現像剤として再び回転スリーブ２２ａ上に磁気ブラシを形成し、穂切りブレード２５へ搬送される。
【００５４】
図４は、本発明の現像装置に用いられる現像ローラの側面断面図であり、図５は、現像ローラの断面拡大図（図４におけるＡＡ′矢視断面図）である。現像ローラ２３は、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の現像スリーブ２３ａの外周面にアルマイト層（アルミニウムの酸化被膜）４０が形成されており、アルマイト層４０の表面にはシリコン変性ポリウレタン樹脂或いはアクリル樹脂からなるコート層４１が積層されている。なお、現像スリーブ２３ａ内の現像ローラ側磁極２３ｂは記載を省略している。
【００５５】
次に、現像ローラ２３の製造方法について説明する。先ず、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の円筒を切削、研磨等により所定の外径寸法の現像スリーブ２３ａに仕上げた後、酸水溶液中で陽極酸化処理を行うことにより表面にアルマイト層４０を形成する。アルマイト層４０は、中心に微細孔を有する六角柱状のセルの集合体であり、微細孔の底面がアルミ素地との界面（バリア層）となる。アルマイト層４０は、現像ローラ２３へ現像バイアスを印加する際のリークの発生を防止する。
【００５６】
アルマイト層４０が厚すぎると、現像ローラ全体の抵抗が大きくなって高電圧の現像バイアスを印加する必要が生じる。一方、アルマイト層４０が薄すぎると、アルマイト層を均一に形成することができずリークが発生するおそれがある。従って、アルマイト層４０の層厚は１５μｍ〜２０μｍ程度が好ましい。
【００５７】
そして、スプレー、ディッピング、ロールコート等によりアルマイト層４０の表面にコート層４１を形成する。コート層４１は、現像スリーブ２３ａ上に供給されたトナーのアルマイト層４０への固着を抑制する。さらに、コート層４１が現像剤に与える機械的ストレスは金属表面に比べて少ないため、現像剤搬送量を増加させたときの現像ローラ２３からのトナー回収性の向上と現像剤の劣化防止との両立を図ることができる。
【００５８】
コート層４１の材質としては、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂等が挙げられるが、正帯電トナーの樹脂材料と帯電性が近く、トナーの剥離性が良好なウレタン樹脂、アクリル樹脂が好ましい。中でも、ウレタン樹脂の炭素の一部をケイ素に置換したシリコン変性ポリウレタン樹脂を用いた場合、ウレタン樹脂の吸湿性が改善されて環境変化に対するコート層４１の帯電特性の変化が抑制されるため好ましい。
【００５９】
なお、コート層４１には抵抗調整剤４３として誘電率１０以上の導電材を含有させて、コート層４１の体積抵抗値を調整し、且つ抵抗ムラを抑制している。抵抗調整剤４３としてはカーボンブラックや繊維形状のチタン酸カリウム等が挙げられる。これにより、トナー層の帯電状態の安定化とトナー回収時における剥離性の向上を図ることができる。コート層４１の体積抵抗値としては、現像ローラ２３表面の残留電荷を適度に滞留可能な１０4〜１０8Ω程度が好ましい。
【００６０】
本発明においては、磁気ローラ２２から現像ローラ２３へ現像剤を供給する際の回転スリーブ２２ａ上での現像剤の滑りを抑制するために、回転スリーブ２２ａの外周面に軸方向に延びる多数の溝（ローレット形状）を形成している。これにより、現像ローラ２３と磁気ローラ２２との対向部分に現像剤を安定して供給することができ、現像ローラ２３上に均一なトナー薄層を形成可能となる。
【００６１】
磁気ローラ２２上の現像剤存在量が２０ｍｇ／ｃｍ2未満の場合、現像ローラ２３上にトナー薄層を安定して形成できず、現像ローラ２３からのトナー回収性も低下する。一方、現像剤存在量が４０ｍｇ／ｃｍ2を超える場合、現像ローラ２３と磁気ローラ２２との最近接部における現像剤密度が増加して現像装置からの現像剤（キャリア）漏れが発生するおそれがある。従って、磁気ローラ２２上の現像剤存在量が２０〜４０ｍｇ／ｃｍ2となるように回転スリーブ２２ａに形成される溝の幅や深さ、本数等を設定すれば良い。
【００６２】
なお、磁気ローラ２２上の現像剤存在量が多くなると、その分だけキャリアの存在量も多くなるためキャリア引きも発生し易くなる。また、現像剤漏れも発生し易くなる。そこで、固定マグネット体２２ｂの主極３５を一般的な設定（６０〜８０ｍＴ）よりも強い１００ｍＴ以上とすることにより、現像ローラ２３側へのキャリア引きや現像剤漏れを防止するとともに、磁気ローラ２２側へのトナーの回収力も向上させることができる。特に、キャリア引きを防止するためには主極３５と対向磁極である現像ローラ側磁極２３ｂとの磁力差を広げて、相対的に磁気ローラ２２側の磁力を強く設定しておくことが好ましい。
【００６３】
主極３５と現像ローラ側磁極２３ｂとの磁力差が小さいと磁気ブラシが強固に形成されすぎてしまい、現像剤及びトナーの劣化が生じやすい。また、磁気ローラ２２と現像ローラ２３とは対向部分においてカウンタ回転しているため、主極３５と現像ローラ側磁極２３ｂとの磁力差が小さい場合は磁気ブラシの分割点が現像ローラ２３から離れすぎ、トナーの回収力が十分に得られない場合がある。具体的には、主極３５と現像ローラ側磁極２３ｂとの磁力差を５０ｍＴ以上とする。
【００６４】
ここで、図６に示すように、固定マグネット体２２ｂの主極３５を磁気ローラ２２と現像ローラ２３との最近接部Ｒよりも磁気ローラ２２の回転方向下流側直近に配置し、現像ローラ側磁極２３ｂを最近接部Ｒよりも現像ローラ２３の回転方向上流側直近に配置した場合、主極３５及び現像ローラ側磁極２３ｂ間で磁気ブラシが形成される。その結果、現像ローラ２３の回転方向上流側でのトナーの掻き取り力が強められ、現像に用いられずに残留したトナーを優先的に回収することができる。また、逆に最近接部Ｒでの掻き取り力が弱められるため、最近接部Ｒにおいて現像ローラ２３上に均一なトナー薄層を形成することができる。
【００６５】
現像ローラ２３と磁気ローラ２２との最近接距離が０．５ｍｍを超える場合、最近接部Ｒにおける現像剤密度が低下するため、キャリア存在率も低下して現像ローラ２３からのトナー回収性が低下する。また、キャリア引きも発生し易くなる。一方、最近接距離が０．２ｍｍ未満である場合、最近接部Ｒにおける現像剤密度が高くなり過ぎて現像剤が最近接部Ｒを通過できず、現像剤漏れが発生し易くなる。従って、現像ローラ２３と磁気ローラ２２との最近接距離は０．２〜０．５ｍｍに設定することが好ましい。
【００６６】
また、磁気ローラ２２の周速が速くなるにつれて、また磁気ローラ２２と現像ローラ２３との周速差が大きくなるにつれて現像ローラ２３への磁気ブラシの接触時間が短くなるため、トナーの回収性が低下し、キャリア引きが発生し易くなる。本発明の構成によれば、磁気ローラ２２上の現像剤存在量と磁気ローラ−現像ローラ間の磁力を規定することで、磁気ローラ２２の周速が４００ｍｍ／秒以上、磁気ローラと現像ローラとの周速差が８０ｍｍ／秒以上の高速機においても優れたトナー供給性能及び回収性能を維持することができ、ゴーストやキャリア引きの発生を効果的に抑制可能となる。
【００６７】
その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記各実施形態では帯電方向が正（プラス側）である正帯電トナーを用いる現像装置を例に挙げて説明したが、帯電方向が負（マイナス側）である負帯電トナーを用いる現像装置にも全く同様に適用可能である。
【００６８】
また、本発明は図１に示したタンデム式のカラープリンタに限らず、デジタル或いはアナログ方式のモノクロ複写機、モノクロプリンタ及びロータリー現像式のカラープリンタ及びカラー複写機、ファクシミリ等、現像装置を備えた種々の画像形成装置に適用可能である。以下、実施例により本発明の効果を更に詳細に説明する。
【実施例】
【００６９】
図２に示した本発明の現像装置が搭載された図１に示すような試験機を用い、磁気ローラ−現像ローラ間の距離、磁気ローラ表面のローレット形状の有無、磁気ローラ上の磁気ブラシ量（現像剤搬送量）、主極及び現像ローラ側磁極の磁力を変化させたときの、ベタ画像の画像濃度、キャリア付着（キャリア引き）を比較した。さらに、現像剤搬送量が増加し過ぎた場合に発生する現像剤漏れの確認も行った。なお、試験は感光体ドラム１ａ及び現像装置３ａを含むシアンの画像形成部Ｐａにおいて行った。
【００７０】
試験機の条件としては、印字速度４０枚／分、感光体ドラムの周速を２００ｍｍ／ｓｅｃとし、ドラム表面電位は白地部電位（Ｖ０）を３００Ｖ、画像部電位（ＶＬ）を２０Ｖとした。現像ローラは、外周面に１５μｍのアルマイト層が形成され、体積抵抗値１０7Ωのシリコン変性ポリウレタン樹脂から成るコート層を積層した直径２０ｍｍの現像スリーブ内に現像ローラ側磁極を磁気ローラとの最近接点より回転方向上流側に１４°の位置に配置し、現像ローラの周速を感光体に対し周速比１．５（対向面において順回転）とした。また、感光体−現像ローラ間ギャップを０．１５ｍｍとした。
【００７１】
磁気ローラは、直径２０ｍｍのスリーブ内に、固定マグネット体の主極が現像ローラとの最近接点より回転方向下流側に５°の位置になるように配置し、ローレット形状を有する磁気ローラの場合はスリーブの外周面に深さ０．０８ｍｍの溝を軸方向に８０本形成した。磁気ローラの周速は現像ローラに対し周速比１．５（対向面においてカウンタ回転）とした。
【００７２】
現像剤としては、平均粒径６．８μｍ、比重１．２の正帯電トナーと体積固有抵抗１０12Ω、飽和磁化４０ｅｍｕ／ｇ、平均粒径３５μｍのコーティングフェライトキャリアとから成る二成分現像剤を用い、キャリアに対するトナーの混合比率（Ｔ／Ｃ）を１２重量％とした。
【００７３】
現像ローラへの電圧印加条件は、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）＝１００Ｖ、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）のＶｐｐを１５００Ｖ、周波数を３ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ＝４５％とした。また、磁気ローラへの電圧印加条件は、Ｖｍａｇ（ＤＣ）＝３００Ｖ、Ｖｍａｇ（ＡＣ）のＶｐｐを１７００Ｖ、周波数＝３ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ＝６０％とした。
【００７４】
評価方法としては、反射濃度計（スペクトロアイ、グレタグマクベス社製）を用いて現像ローラ１周目と２周目のベタ画像先端の画像濃度（ＩＤ；イメージデンシティ）を測定し、測定値の差が０．０８未満である場合を○、０．０８以上である場合を×とした。また、現像装置からの現像剤漏れを目視により観察し、漏れが無かった場合を○、漏れが認められた場合を×とした。また、ベタ画像へのキャリア付着の有無を目視により観察し、キャリア付着が認められなかった場合を○、キャリア付着が認められた場合を×とした。評価結果を表１に示す。
【００７５】
【表１】
2010197948.tif 000003
【００７６】
表１から明らかなように、ローレット形状を有する磁気ローラを用いて磁気ブラシ量を２０〜４０ｍｇ／ｃｍ2とし、磁気ローラ−現像ローラ間の最近接距離を０．２〜０．５ｍｍ、主極磁力を１００ｍＴ以上、主極磁力と現像ローラ側磁極との磁力差を５０ｍＴ以上とした本発明１〜４においては、いずれも現像ローラ１周目と２周目のベタ画像先端の画像濃度差が０．０８未満と小さかった。また、現像装置からの現像剤漏れやベタ画像へのキャリア付着も認められなかった。
【００７７】
これに対し、ローレット形状を有しない磁気ローラを用いた比較例１では、現像ローラと磁気ローラとの対向部分に現像剤を安定して供給できず、現像ローラ２周目のベタ画像濃度が低下したため、現像ローラ１周目と２周目のベタ画像先端の画像濃度差が０．０８以上となった。また、磁気ローラ上の磁気ブラシ量が５０ｍｇ／ｃｍ2である比較例２では、現像ローラと磁気ローラとの最近接部における現像剤密度が増加して現像装置からの現像剤漏れが発生した。
【００７８】
磁気ローラ−現像ローラ間の距離が０．５ｍｍを超える比較例３では、現像ローラと磁気ローラとの最近接部における現像剤密度が低下するため現像ローラ２周目のベタ画像濃度が低下し、現像ローラ１周目と２周目の画像濃度差が０．０８以上となった。また、主極がキャリアを引き付ける力も低下するためキャリア付着も発生した。
【００７９】
そして、主極磁力が１００ｍＴ未満である比較例４では、現像ローラからのトナー回収性が低下するため現像ローラ上にトナー薄層を安定して形成できず、現像ローラ２周目のベタ画像濃度が低下した。また、主極がキャリアを引き付ける力も低下するためキャリア付着も発生した。
【００８０】
以上の結果より、ローレット形状を有する磁気ローラを用い、磁気ローラ−現像ローラ間の最近接距離、磁気ローラの現像剤搬送量、磁気ローラ内の主極磁力、及び現像ローラ側磁極の磁力を所定の範囲に設定することにより、濃度ムラ、キャリア付着、及び現像剤漏れの発生を効果的に抑制できることが確認された。なお、ここではシアンの画像形成部Ｐａにおいて試験を行ったが、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄにおいても同様の結果が得られることが確認されている。
【００８１】
なお、上記実施例は本発明の一構成例にすぎず、ドラム表面電位や現像ローラ及び磁気ローラへの電圧印加条件等は装置の仕様や使用環境に応じて適宜設定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、トナー供給部材を用いてトナー担持体上に帯電したトナーのみを保持させて像担持体上の静電潜像を現像する現像装置に利用可能であり、アルミニウムまたはアルミニウム合金から成るトナー担持体の外周面にアルマイト層を形成し、該アルマイト層の表面に抵抗調整剤を含有する樹脂材料から成るコート層を形成したトナー担持体を用い、外周面に軸方向に延びる多数の溝が形成されたトナー供給部材を用いるとともに、トナー担持体とトナー供給部材との最近接部における現像剤存在量が２０〜４０ｍｇ／ｃｍ2であり、主極の磁力を１００ｍＴ以上、且つ主極とトナー担持体側磁極との磁力差を５０ｍＴ以上としたものである。
【００８３】
これにより、小径のトナー及びキャリアから成る現像剤を用いた場合にもトナー担持体へのトナー供給性、及びトナー担持体からのトナー回収性を低下させず、濃度ムラやゴースト、及びキャリア引きや現像剤漏れの発生しない現像装置を提供することができる。特に、トナー供給部材の周速が４００ｍｍ／秒以上、トナー供給部材とトナー担持体との周速差が８０ｍｍ／秒以上の高速機においてもキャリア引きやトナー回収性の低下を効果的に抑制できる。このとき、トナー担持体とトナー供給部材との最近接距離を０．２ｍｍ〜０．５ｍｍとすることで、トナー担持体からのトナー回収性の向上と現像剤漏れの抑制とを容易に両立させることができる。
【００８４】
また、トナー担持体とトナー供給部材との最近接部に対し、主極をトナー供給部材の回転方向下流側近傍に配置するとともに、トナー担持体側磁極をトナー担持体の回転方向上流側近傍に配置したので、トナー担持体上の残留トナーを効率良く回収しつつ、新たなトナー薄層の形成性能を向上させることができる。
【００８５】
また、ウレタン若しくはアクリル樹脂を主成分とするコート層を形成し、カーボン若しくは酸化チタンを含有する抵抗調整剤をコート層に含有させたので、特に正帯電トナーを用いる場合に良好なトナーの剥離性及び電荷残留性を有するコート層を形成することができる。
【符号の説明】
【００８６】
１ａ〜１ｄ        感光体ドラム（像担持体）
３ａ〜３ｄ        現像装置
２１ａ            第１攪拌スクリュー
２１ｂ            第２攪拌スクリュー
２２              磁気ローラ（トナー供給部材）
２２ａ            回転スリーブ
２２ｂ            固定マグネット体
２３              現像ローラ（トナー担持体）
２３ａ            現像スリーブ
２３ｂ            現像ローラ側磁極
２５              穂切りブレード
３０              第１バイアス回路
３１              第２バイアス回路
３３              電圧可変装置
３５              主極
３７              穂切り用磁極
４０              アルマイト層
４１              コート層
４３              抵抗調整剤
１００            画像形成装置
Ｐａ〜Ｐｄ        画像形成部
【図１】
2010197948.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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