(57)【要約】【課題】  現像部材を小径化した場合でも、磁気力による撓みが抑制され、磁気的特性がより高く維持される現像部材を提供する。【解決手段】  画像形成装置に設けられる現像装置に用いられる現像部材９１であって、可撓性円筒部材で成形される現像スリーブ１０２と、現像スリーブ１０２の内部に挿入され、回転不能に固定される磁気部材１００と、を備え、画像形成をする幅の範囲で、現像スリーブ１０２は磁気部材１００に接触しつつ磁気部材１００の周りを回転可能である現像部材９１を構成した。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置に設けられる現像装置に用いられる現像部材であって、
可撓性円筒部材で成形される現像スリーブと、
前記現像スリーブの内部に挿入され、回転不能に固定される磁気部材と、を備え、
画像形成をする幅の範囲で、前記現像スリーブは前記磁気部材に接触しつつ前記磁気部材の周りを回転可能であることを特徴とする現像部材。
【請求項２】
前記現像スリーブの裏面及び前記磁気部材の表面の間の距離は５００μｍ以下に設定されることを特徴とする請求項１に記載の現像部材。
【請求項３】
前記磁気部材の断面形状は、前記現像スリーブの内周長を周長とする正円の中に収まらないように形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の現像部材。
【請求項４】
少なくとも前記現像スリーブの内周面及び前記磁気部材の外周面の何れか一方の平均粗さＲａは、０．１μｍ≦Ｒａ≦５０μｍに設定されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の現像部材。
【請求項５】
前記現像スリーブの内周面及び前記磁気部材の外周面の間には潤滑剤が塗布されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の現像部材。
【請求項６】
前記現像スリーブの両端部は封止されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の現像部材。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の現像部材と、
前記現像スリーブの表面の画像形成をする幅の範囲の外で前記現像スリーブの両端部に形成される歯の列と、
前記現像スリーブの内側に配置されるベアリングと、
前記現像スリーブの外側に配置されて前記歯の列に噛み合った状態で回転する駆動ギヤと、を備え、
前記現像スリーブ及び前記歯の列は、前記ベアリング及び前記駆動ギヤで挟持され、前記駆動ギヤから前記現像スリーブに駆動力が伝達されることを特徴とする現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
着色トナーを用いて画像形成を行う電子写真装置の現像装置に用いる現像部材及びその現像部材を備える現像装置、特に磁性粒子を含む現像剤と共に用いる現像部材及びその現像部材を備える現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁性粒子を含む現像剤を用いる現像装置には大きく２種類のものが有る。一つは磁性の着色トナーを主要な成分とする現像剤を用いる磁性１成分現像装置、もう一つは非磁性の着色トナーと磁性のキャリアとを主要な成分とする現像剤を用いる磁性２成分現像装置である。何れの現像装置でも、現像器の内部の現像剤を均一な現像剤層として現像部位へ搬送する現像剤担持体が用いられる。
【０００３】
現像剤担持体として最も汎用されているのは、回転自在に保持された剛な『円筒部材』である現像スリーブと、現像スリーブの内部に極方位を固定されて内包される磁気部材と、を備える剛円筒型現像部材である。こうした現像スリーブ及び磁気部材を備える現像部材の発明としては特許文献１に記載の発明が開示される。
【０００４】
特許文献１に記載の現像部材は、外部から駆動力を受けて回転自在な現像スリーブと、現像スリーブの内部に配置される回転不能に固定された磁気部材とを備える。この現像部材では、駆動手段により外周側の現像スリーブだけが回転駆動し、磁気部材の磁力により現像スリーブの外周に磁気的に拘束された現像剤は規制部材で均一に薄層化されて担持及び搬送される。現像剤は像担持体と近接して対向する現像部位に到達し、像担持体上に画像形成される。現像部位を通過した現像剤は、現像スリーブの回転に伴って再び現像容器の内部に回収される。
【０００５】
また、特許文献１に記載の現像部材では、特に、現像スリーブ及び磁気部材の間の隙間は、その隙間に配置された転がり軸受けで一定に維持される。こうした転がり軸受けを配置した構成により、現像スリーブ及び磁気部材の間の摩擦に基づく磁束密度の変化が抑制され、トナーの汲み上げ量の偏差は抑制される。
【０００６】
この一方で、近年、電子写真装置は小型化の一途を辿っている。電子写真装置の画像形成エンジンの小型化に際して、現像部材の小径化は極めて重要である。これは、現像部材の小径化がその上に画像が形成される像担持体の直径の下限も決め、延いてはエンジン全体の小型化の限界を決める重要なパラメータだからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１７８９９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前述した現像スリーブ及び磁気部材の間に隙間が確保されなければならないとなれば、その隙間分で現像部材の小径化は妨げられる。
【０００９】
また、前述した従来用いられてきた剛円筒型現像部材では、現像部材の小径化には以下の問題点が伴っていた。
【００１０】
一つ目の問題点は、『現像スリーブの撓み』に関する。現像スリーブが撓むと、現像スリーブ上の現像剤量の変動、現像濃度の変動などを来す。磁気部材により現像剤に働く磁気力は現像スリーブで受ける。この力により現像スリーブは撓む。
【００１１】
円筒の断面二次モーメントＩは，次式（１）のように表現される。
【００１２】
【数１】
2010249878.tif 000003
【００１３】
このために、現像スリーブの外周半径が小さく設定されると、現像スリーブの断面二次モーメントＩは外周半径の３〜４乗に比例して小さくなる。この一方で、現像スリーブの外周面の磁気プロファイルが同じだとすると、磁気的に拘束する現像剤量は略２乗に比例し、個々の粒子にかかる磁気力は略反比例の関係にあるので、現像スリーブが現像剤から受ける磁気力は半径に対し略比例する関係にある。
【００１４】
したがって、現像スリーブの外周径を小さく設定する場合、現像スリーブの厚さを厚くしないと現像スリーブの撓み量が増えてしまう。１０ｍｍΦの現像スリーブにかかる磁気力を２０ｍｍΦの現像スリーブの半分とみなすと、１０ｍｍΦで同じ撓み量を実現することはできず、中実の棒を使ってもより大きく撓んでしまう（もちろん磁気部材を内包することもできないが）。磁気力を３分の１とみなすと、肉厚を３〜４ｍｍにすれば撓みは等しくなるが、磁気部材を収めるスペースを考えると現像部材として用いることはもちろんできない。また、同じ力が内包する磁気部材にもかかることを考えると、小径化に伴い磁気部材の撓みも増大することになり、現像スリーブの内周面と磁気部材の外周面とが接触しないようクリアランスをより大きくとる必要も出てくる。
【００１５】
二つ目の問題点は、『小径化により現像スリーブ外周の磁束密度、磁気力を上げることが難しくなる』ことである。磁気力が弱いと、磁性１成分現像装置では現像部で現像剤が画像に関係なく像担持体に付着して運ばれ、かぶり等画像不良を来す。また、磁性粒子であるキャリアと非磁性の着色トナーとからなる磁性２成分現像装置の場合は、キャリアが像担持体に付着して運ばれ、画像不良、現像剤量減少などの不具合を来すキャリア付着が発生する。現像スリーブの外周の磁束密度、現像剤のキャリア１粒子に掛かる磁気力については図１２及び図１３を参照して以下に説明する。
【００１６】
図１２は、直径が２０ｍｍの従来の現像部材１９１Ａと直径が１０ｍｍの従来の現像部材１９１Ｂとの比較図である。図１２（ａ）には現像部材１９１Ａが示され、図１２（ｂ）には現像部材１９１Ｂが示される。図１２（ａ）（ｂ）に示す現像スリーブ２０２ａ、２０２ｂの肉厚ｔは、いずれも０．５ｍｍの場合を想定し、現像スリーブ２０２ａ、２０２ｂの内周面と磁気部材２０１ａ、２０１ｂの外周面とのクリアランスｃは、いずれも０．５ｍｍの場合を想定する。この場合には、磁気部材２０１ａの直径は１８ｍｍ、磁気部材２０１ｂの直径は８ｍｍとなる。
【００１７】
図１２（ｃ）には現像部材１９１Ａが用いられた場合の磁気部材２０１ａの外周面上の磁束密度が示され、図１２（ｄ）には現像部材１９１Ｂが用いられた場合の磁気部材２０１ｂの外周面上の磁束密度が示される。ここでは、両方の磁気部材２０１ａ、２０１ｂの外周面上の磁束密度は同じものとする。図１２（ｃ）（ｄ）は、各磁気部材２０１ａ、２０１ｂについて、表面磁束密度の角度プロファイルを示すが、磁気部材２０１ａ表面及び磁気部材２０１ｂの表面ではほぼ同じプロファイルになっていることがわかる。なお、表示上右方向が現像部位の方位になっており、これは以降の説明で示される角度プロファイル全てに共通する。
【００１８】
図１２（ｅ）には現像部材１９１Ａが用いられた場合の現像スリーブ２０２ａの外周面上の磁束密度が示され、図１２（ｆ）には現像部材１９１Ｂが用いられた場合の現像スリーブ２０２ｂの外周面上の磁束密度が示される。図１３（ａ）には、現像部材１９１Ａが用いられた場合に、現像スリーブ２０２ａの外周面上にキャリア１粒子をおいたときに、このキャリア粒子に働く磁気力が示される。図１３（ｂ）には現像部材１９１Ｂが用いられた場合に、現像スリーブ２０２ｂの外周面上にキャリア１粒子をおいたときに、このキャリア粒子に働く磁気力が示される。この図１２（ｅ）（ｆ）及び図１３（ａ）（ｂ）に示されるように、現像部材１９１Ｂの現像部位での磁束密度は、現像部材１９１Ａの現像部位での磁束密度よりも約３５％減少する。現像部材１９１Ｂの現像部位での磁気力は、現像部材１９１Ａの現像部位での磁気力よりも約２５％減少する。
【００１９】
図１３（ｃ）は、現像部材１９１Ａが用いられた場合に、現像部位でのキャリア付着を防ぐために重要な現像スリーブ２０２ａから１ｍｍ外側の磁束密度を示す。図１３（ｄ）は、現像部材１９１Ｂが用いられた場合に、現像部位でのキャリア付着を防ぐために重要な現像スリーブ２０２ｂから１ｍｍ外側の磁束密度を示す。図１３（ｅ）は、現像部材１９１Ａが用いられた場合に、現像部位でのキャリア付着を防ぐために重要な、現像スリーブ２０２ａから１ｍｍ外側の円周上においたキャリア１粒子に働く磁気力を示す。図１３（ｆ）は、現像部材１９１Ｂが用いられた場合に、現像部位でのキャリア付着を防ぐために重要な、現像スリーブ２０２ｂから１ｍｍ外側の円周上においたキャリア１粒子に働く磁気力を示す。図１３（ｃ）（ｄ）に示されるように、現像スリーブから１ｍｍ外側の磁束密度は、現像部材１９１Ａの現像部位での磁束密度の半分以下まで減少する。また、図１３（ｅ）（ｆ）に示されるように、現像スリーブから１ｍｍ外側の円周上においたキャリア１粒子に働く磁気力は、現像部材１９１Ｂは現像部材１９１Ａに対し３分の１強まで減少する。現像部材１９１Ｂの磁気力では、２成分現像剤を用いた場合にキャリア付着が顕著に発生してしまう。
【００２０】
この例では現像スリーブ２０２ａ、２０２ｂの肉厚を共に０.５ｍｍとした。しかし、前述のように、小径の現像スリーブ２０２ｂでは肉厚をより大きくする必要があり、現像スリーブ２０２ｂの外周面の磁気力は上記よりさらに小さくなってしまう。
【００２１】
以上に述べた理由から、従来用いられてきた剛円筒型現像部材では、現像部材の小径化には限界がある。通常用いることができる材料及び構成で実現できる現像部材径に対する磁束密度の値は、３０〜３５ｃｍの長さの現像部材で１５ｍｍΦ、２０〜２５ｃｍの長さの現像部材で１３ｍｍΦが下限となる。
【００２２】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、現像部材を小径化した場合でも、磁気力による撓みが抑制され、磁気的特性がより高く維持される現像部材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の現像部材は、画像形成装置に設けられる現像装置に用いられる現像部材であって、可撓性円筒部材で成形される現像スリーブと、前記現像スリーブの内部に挿入され、回転不能に固定される磁気部材と、を備え、画像形成をする幅の範囲で、前記現像スリーブは前記磁気部材に接触しつつ前記磁気部材の周りを回転可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように、本発明によれば、現像スリーブが可撓性円筒部材で成形されるから、現像スリーブは磁気部材の外周面に倣って接触しながら回転することができる。この場合に、現像スリーブは、磁気的に拘束された現像剤から磁気力を受ける。磁気部材は、現像剤を引き付けることで現像スリーブに反力を与える。現像スリーブの受ける磁気力、及び、磁気部材による反力は、接触することで直接相殺される。したがって、極めて薄いフィルム状の現像スリーブを用いても、現像剤を現像部材に磁気的に拘束することに因る現像スリーブ及び磁気部材の撓みは発生しない。
【００２５】
また、少なくとも現像部位近傍では薄いフィルム状の現像スリーブを磁気部材に倣って接触させながら現像スリーブが回転する構成であることから、現像スリーブ表面と磁気部材表面との距離が低減される。したがって、現像スリーブの外周面の磁束密度及び磁気力を大きくすることができる。
その結果、現像部材を小径化した場合でも、磁気力による撓みが抑制され、磁気的特性がより高く維持される。  
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る現像部材を有する現像装置を備える画像形成装置の構成を示す断面図である。
【図２】画像形成を行う方向から見た現像部材の構成を示す正面図である。
【図３】（ａ）は、図２中のＡ−Ａ線に沿う現像部材の断面図であり、（ｂ）は、図２の矢印Ｂの方向から見た側面図である。
【図４】図３（ｂ）の矢印Ｃの方向から見た磁気部材の断面図である。
【図５】現像部材を用いた現像装置の２面図である。
【図６】図５（ｂ）中のＡ−Ａ線の位置で切った現像装置の断面図である。
【図７】（ａ）は、現像部材の端部及び駆動ギヤの配置を示す図５（ｂ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図であり、（ｂ）は、現像部材の端部を示す図７（ａ）のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
【図８】（ａ）（ｂ）には、現像スリーブの内周面及び磁気部材の外周面の距離が本発明で規定した範囲である現像部材のモデルを示す。（ｃ）（ｄ）に各磁気部材の表面の磁束密度を示す。（ｅ）（ｆ）に現像スリーブの表面（直径１０ｍｍの円周上）の磁束密度を示す。
【図９】（ａ）（ｂ）に現像スリーブ表面でのモデル粒子に対する磁気力を示す。（ｃ）（ｄ）に現像スリーブの外周から１ｍｍ外側の円周上の磁束密度を示す。（ｅ）（ｆ）に現像スリーブの外周から１ｍｍ外側の円周上でのモデル粒子に働く磁気力を示す。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る現像部材の構成を示す断面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る現像部材の構成を示す断面図である。（ａ）は現像部材の基本系を示す断面図であり、（ｂ）は、現像部材の発展系を示す断面図である。
【図１２】直径が２０ｍｍの従来の現像部材と直径が１０ｍｍの従来の現像部材との比較図である。
【図１３】直径が２０ｍｍの従来の現像部材と直径が１０ｍｍの従来の現像部材との比較図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（第１実施形態）
以下、本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置などは、特に特定的な記載が無い限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２８】
図１は、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置９０の構成を示す断面図である。画像形成装置９０は、電子写真画像形成プロセスを利用した、カラー画像形成装置である。
【００２９】
図１に示されるように、画像形成装置９０は、イエロー色の画像を形成する画像形成部１ａ、マゼンタ色の画像を形成する画像形成部１ｂを備える。また、画像形成装置９０は、シアン色の画像を形成する画像形成部１ｃ、ブラック色の画像を形成する画像形成部１ｄを備える。画像形成装置９０は、これらの４つの画像形成部（画像形成ユニット）を備える。これらの４つの画像形成部１ａ〜１ｄは一定の間隔をおいて一列に配置されている。各画像形成部１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄには、それぞれ可視画像を形成する『像担持体』としてのドラム型の電子写真感光体（以下、感光体ドラムという）２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが設置されている。各感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの周囲には、帯電器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、ドラムクリーニング装置５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄがそれぞれ設置されている。画像形成部１ａ〜１ｄの下方には露光装置６が設置されている。各現像装置４ａ〜４ｄには、それぞれイエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナーが収納されている。
【００３０】
各感光体ドラム２ａ〜２ｄは、負帯電のＯＰＣ感光体でアルミニウム製のドラム基体上に光導電層を有しており、駆動装置（不図示）によって矢印方向（時計回り）に所定のプロセススピードで回転駆動される。帯電手段としての帯電器３ａ〜３ｄは、帯電バイアス電源（不図示）から印加される帯電バイアスによって各感光体ドラム２ａ〜２ｄの表面を負極性の所定電位に均一に帯電する。現像装置４ａ〜４ｄは、それぞれ感光体ドラム２ａ〜２ｄ上に形成される各静電潜像に各色のトナーを付着させてトナー像として現像（可視像化）する。現像装置４ａ〜４ｄによる現像方法としては、例えばトナー粒子に対して磁性キャリアを混合したものを現像剤として用いて磁気力によって搬送し、各感光体ドラム２ａ〜２ｄに対して接触状態で現像する２成分接触現像法がある。また、各現像装置４ａ〜４ｄは、後述する現像部材９１を備える。
【００３１】
『転写手段』としての１次転写ローラ３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄは弾性部材で構成されており、各転写のニップ部にて無端ベルト状の中間転写ベルト３１を介して各感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに当接している。尚、ここでは、転写手段として、１次転写ローラ３４ａ〜３４ｄを使用したが、トナー像を転写材に転写する際に高圧が印加され、かつ中間転写ベルト３１に対して当接する転写ブレードとしてもよい。
【００３２】
ドラムクリーニング装置５ａ〜５ｄは、感光体ドラム２ａ〜２ｄの表面にそれぞれ残った転写残トナーを除去して回収する。
【００３３】
露光装置６では、画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザ光がレーザ出力部（不図示）から出力される。露光装置６は、高速回転するポリゴンミラー（不図示）等を介して各感光体ドラム２ａ〜２ｄの表面を露光する。これにより、各帯電器３ａ〜３ｄで帯電された各感光体ドラム２ａ〜２ｄの表面に画像情報に応じた各色の静電潜像を形成する。
【００３４】
給送ユニット２０は、給送カセット２１、『搬送部』であるカセット給送ローラ２２、『搬送部』であるレジストローラ２３ａ、２３ｂ、手差しトレイ給送ローラ２４、手差しトレイ７１を備える。給送ユニット２０は、給送カセット２１内もしくは手差しトレイ７１上のシートＰを選択して給送し、シートＰを『転写部』である２次転写部Ｔｅまで搬送する。２次転写部Ｔｅは、画像形成部１ａ〜１ｄで形成された可視画像をシートＰに転写する。
【００３５】
中間転写ユニット３０では、駆動ローラ３２、テンションローラ３３間に中間転写ベルト３１が張架されており、駆動ローラ３２の駆動によって矢印方向（反時計回り）に回転（移動）される。中間転写ベルト３１は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム、ポリフッ化ビニリデン樹脂フィルム等のような誘電体樹脂によって構成されている。また、中間転写ベルト３１を介してテンションローラ３３と対向する位置に中間転写ベルトクリーニング装置８０が設置されている。中間転写ベルトクリーニング装置８０は、中間転写ベルト３１に所定圧で当接される弾性体からなるクリーニングブレード８１と、クリーニングブレード８１によって中間転写ベルト３１上から除去された残トナーを搬送する搬送スクリュー８２とを備える。搬送スクリュー８２によって残トナーは、トナー回収容器（不図示）に搬送される。
【００３６】
また２次転写部Ｔｅの下流側には、熱源を内包する定着ローラ４２と加圧ローラ４１を有する『定着部』である定着ユニット４０が設置される。定着ユニット４０は、２次転写部Ｔｅで転写されたシートＰ上の可視画像をシートＰに定着する。さらに、シートＰの搬送方向の下流側には『シート排出部』であるシート排出ユニット５０が設置されている。シート排出ユニット５０のさらにシートＰの通過方向の下流側、中間転写ユニット３０の上方にはシート排出ユニット５０によって排出されたシートＰを積載するためのシート排出トレイ６０が配置されている。
【００３７】
次に、上記した画像形成装置９０による画像形成動作について説明する。画像形成開始信号が発せられると、所定のプロセススピードで回転駆動される各画像形成部１ａ〜１ｄの各感光体ドラム２ａ〜２ｄは、それぞれ帯電器３ａ〜３ｄによって一様に負極性に帯電される。そして、露光装置６は、出力画像の画像信号をレーザ出力部（不図示）にて光信号にそれぞれ変換し、変換された光信号であるレーザ光は帯電された各感光体ドラム２ａ〜２ｄ上をそれぞれ走査露光して静電潜像を形成する。
【００３８】
そして、先ず感光体ドラム２ａ上に形成された静電潜像に、感光体ドラム２ａの帯電極性（負極性）と同極性の現像バイアスが印加された現像装置４ａによりイエローのトナーを付着させて、トナー像として可視像化する。そして１次転写部Ｔａにおいて転写バイアス（トナーと逆極性（正極性））が印加された１次転写ローラ３４ａによりイエローのトナー像が中間転写ベルト３１上に転写される。
【００３９】
イエローのトナー像が転写された中間転写ベルト３１は、駆動ローラ３２によって画像形成部１ｂに移動される。そして、画像形成部１ｂと１次転写ローラ３４ｂによって構成された１次転写部Ｔｂにおいても、前記同様にして感光体ドラム２ｂに形成されたマゼンタのトナー像が、シートＰ上のイエローのトナー像上に重ね合わせて、転写される。以下、同様にして中間転写ベルト３１上に重畳転写されたイエロー、マゼンタのトナー像上に、画像形成部１ｃ、１ｄの感光体ドラム２ｃ、２ｄで形成されたシアン、ブラックのトナー像を各１次転写部Ｔｃ、Ｔｄにて順次重ね合わせる。このようにして、フルカラーのトナー像を中間転写ベルト３１上に形成する。
【００４０】
そして、中間転写ベルト３１上のトナー像先端が２次転写部Ｔｅに移動されるタイミングに合わせて、給送カセット２１もしくは手差しトレイ７１から給送されたシートＰが、レジストローラ２３ａ、２３ｂにより２次転写部Ｔｅに搬送される。そして、２次転写部Ｔｅに搬送されたシートＰに、転写バイアス（トナーと逆極性（正極性））が印加された２次転写ローラ３６によりフルカラーのトナー像がシートＰ上に転写される。
【００４１】
フルカラーのトナー像が形成されたシートＰは『像加熱装置』である『定着部』としての定着ユニット４０に搬送される。そのシートＰは、定着ローラ４２と加圧ローラ４１の間の定着ニップでフルカラーのトナー像を加熱、加圧してシートＰの表面に熱定着した後にシート排出ユニット５０によって機外のシート排出トレイ６０にシート排出され、一連の画像形成動作を終了する。
【００４２】
図２は、画像形成を行う方向から見た現像部材９１の構成を示す正面図である。図中では『画像形成をする幅の範囲』である画像形成幅Ｋを点線で示している。図２に示されるように、現像部材９１は、可撓性円筒部材で成形される現像スリーブ１０２と、現像スリーブ１０２の内部に挿通され、現像装置４ａ〜４ｄに対し回転不能に固定された磁気部材支持軸１０１とを備える。現像スリーブ１０２は、電鋳加工による厚さが５０μｍのニッケルチューブから成る。現像スリーブの太さは１２．１ｍｍである。現像スリーブ１０２の両端部には、駆動入力のための『ギヤの歯の列』であるギヤの歯列１０３ａ、１０３ｂが設けられる。
【００４３】
図３（ａ）は、図２中のＡ−Ａ線に沿う現像部材９１の断面図である。前述の画像形成幅Ｋの範囲内のどの断面位置でも、現像部材９１は同じ構造を有する。図３（ａ）に示されるように、現像部材９１は磁気部材１００を備える。磁気部材１００は、現像スリーブ１０２の内部に挿入され、回転不能に固定される。この磁気部材１００は前述の磁気部材支持軸１０１に固定されている。磁気部材支持軸１０１が回転不能に固定されることから、磁気部材１００は回転不能に固定されることとなる。磁気部材１００はハート型に成形されている。磁気部材１００はプラスチックマグネットで形成されれば良い。
【００４４】
図３（ａ）に示されるように、磁気部材１００の中には磁気部材支持軸１０１が貫通している。磁気部材１００の高さは１２ｍｍである。磁気部材支持軸１０１の直径は６ｍｍである。現像スリーブ１０２の内法は、直径１１．４ｍｍの円に等しく、この円を図中一点鎖線で示してある。すなわち、磁気部材１００の高さは現像スリーブ１０２の内径より大きい。このように磁気部材１００の断面形状は、現像スリーブ１０２の内周長を周長とする正円の中に収まらないように形成される。そのため、現像スリーブ１０２に磁気部材１００を挿入してある状態では、現像スリーブ１０２は磁気部材１００により内側から押し広げられて磁気部材１００に沿っており、ハートの凹み部１００ｍの部位のみ離間している。このようにして現像スリーブ１０２の内周面と磁気部材１００の外周面とは磁性現像剤を磁気的に拘束するほぼ全領域で密着が保証されている。また、現像スリーブ１０２の離間部での遊びを小さくとってあることで、ねじれじわや座屈を発生しにくくしている。
【００４５】
なお、本実施例では、図３（ａ）に示すように、図中上下の現像スリーブ１０２が磁気部材１００に倣って接触している部分の曲率を維持して延長した形を磁気部材１００の断面形状としている。その結果、磁気部材１００の断面形状が略ハート型になっている。ハート型であることは必須ではないが、ハートの凹み部１００ｍで磁気部材１００と現像スリーブ１０２とが離間していることには意味がある。
【００４６】
すなわち、現像スリーブ１０２上に磁気的に吸着、拘束された現像剤をこの凹み部１００ｍで現像スリーブ１０２から離脱させることで、現像スリーブ１０２上で何周も連れ回らせずに随時入れ替える剥ぎ取り作用があるからである。したがって、この凹み部１００ｍは、前述した磁気部材１００及び現像スリーブ１０２の間を離間させる『離間部』として機能するといえる。また、その凹み部１００ｍは、現像剤を現像スリーブ１０２から剥ぎ取る『剥ぎ取り部』として機能するといえる。
【００４７】
剥ぎ取り作用は現像部材９１上に磁界の非常に弱い領域をある程度の幅を持って設けることで実現するが、磁気部材１００に厳密に磁化していない領域を広い幅で作ることはきわめて難しい。そのため、磁気部材１００から現像スリーブ１０２を離間させ、磁気部材１００と現像スリーブ１０２の距離を大きくすることで、現像スリーブ１０２表面の磁界を必要な幅で十分弱くし、剥ぎ取りを実現している。
【００４８】
凹み部１００ｍの形は本実施例の形状である必要は全く無い。現像スリーブ１０２に鋭い角を当接するなど強いストレスをかける事無く磁気部材１００表面と現像スリーブ１０２を十分な距離離間させる事ができる形状であれば良い。我々の検討では、凹み部１００ｍに対向する現像スリーブ１０２の部位で磁界が極力小さくなるよう工夫して着磁した磁気部材１００を用いた場合、磁気部材１００表面と現像スリーブ１０２表面が０.５mm以上の距離になっていれば、良好な剥ぎ取りを実現できた。
【００４９】
また、現像スリーブ１０２の内周面及び磁気部材１００の外周面の平均粗さＲａは、０．１μｍ≦Ｒａ≦５０μｍに設定される。なお、この平均粗さＲａの範囲は、現像スリーブ１０２の内周面及び磁気部材１００の外周面の何れか一方又は両方が満たせば良い。さらに、現像スリーブ１０２の内周面及び磁気部材１００の外周面の間には潤滑剤が塗布されても良い。
【００５０】
図３（ｂ）は、図２の矢印Ｂの方向から見た側面図である。現像スリーブ１０２の外周には、『基体』であるベルトと一体に形成されたナイロン製のギヤの歯列１０３ａが設けられている。図２に示すギヤの歯列１０３ａ及びギヤの歯列１０３ｂの間で図３（ｂ）に示す磁気部材支持軸１０１の周囲の位置には磁気部材１００が存在せず、その位置では磁気部材支持軸１０１が露出している。この露出した磁気部材支持軸１０１の外周面には、駆動ギヤ１０９の当接部を内側から支える『ベアリング』であるバックアップベアリング１０４が嵌められている。
【００５１】
バックアップベアリング１０４の半径は図中破線矢印で示した駆動ギヤ１０９の当接部に相当する方位の磁気部材１００の外周面の曲率半径に等しい。現像スリーブ１０２の中では、バックアップベアリング１０４以外の部位は磁気部材１００で埋められており、画像形成幅Ｋの断面と同じ外周面を形成している。このような構造をとることで駆動部位のニッケルチューブも画像形成幅Ｋ内とほぼ同じ断面形状を保つことができる。駆動ギヤ１０９及びギヤの歯列１０３ａははす歯になっており、これにより滑らかな駆動を実現すると共に、ギヤの歯列１０３ａにかかる力で現像スリーブ１０２が局所的に変形することも防ぐことができる。ギヤの歯列１０３ｂ近傍も同じ構造をもっており、両端から駆動をかけることができるようになっている。
【００５２】
こうして、現像スリーブ１０２は、現像部位で磁気部材１００に接触しつつ、磁気部材１００の周りを回転可能となる。なお、両端のギヤの歯列１０３ａ、１０３ｂを逆の傾きを持ったはす歯とすることで、現像スリーブ１０２の軸方向の位置ずれを防いでいる。
【００５３】
図４は、図３（ｂ）の矢印Ｃの方向から見た磁気部材１００の断面図である。図４に示されるように、磁気部材１００の端部には、バックアップベアリング１０４が収納可能なように断面Ｌ字状に凹部１００ｐが形成されている。磁気部材支持軸１０１におけるバックアップベアリング１０４からより端部側は、円形断面の一部が切り落とされたＤ字状の断面形状（図３（ｂ）参照）で形成される。この断面Ｄ字状の端部が保持されることから、磁気部材１００は回転しないように保持される。
【００５４】
磁気部材１００における現像スリーブ１０２と接触する表面は、例えば、研磨前には平均粗さＲａが０．０５μｍ程度であったものを、研磨により平均粗さＲａが２．５μｍ程度になるように粗面化してある。これにより現像スリーブ１０２と磁気部材１００の表面との接触摩擦を研磨しない場合と比較して５分の１以下に抑えることができる。また、２硫化モリブデン等の固体潤滑剤を磁気部材１００の表面に塗布することで、摩擦をさらに下げることができ、さらに磁気部材１００の磨耗を大きく軽減させることができる。現像スリーブ１０２と磁気部材１００との摩擦が大きいとねじれにより現像スリーブ１０２と磁気部材１００との密着が不安定になるが、上記対策によりこれを安定化できる。磁気部材１００の表面を荒らすことで、３００ｍｍ以上の画像形成幅Ｋを取っても安定した密着を実現できる。また、２００ｍｍの画像形成幅Ｋであれば、磁気部材表面の粗さと固体潤滑剤の併用で片側のみの駆動でも回動させることが可能である。
【００５５】
こうした画像形成装置９０では、磁気部材１００に掛けまわされた現像スリーブ１０２の遊びが小さく、ニッケルチューブである現像スリーブ１０２の曲げ剛性、現像スリーブ１０２のゆがみが小さい駆動力の伝達構成が現像スリーブ１０２の両端部に設けられる。また、画像形成装置９０では、磁気部材１００の外周面もしくは現像スリーブ１０２の内周面の粗面化、固体潤滑剤の塗布が図られる。これらにより、ねじれじわ、座屈等の発生を発生することなく現像スリーブ１０２を回動駆動することが可能になる。
【００５６】
これらの構成により、磁気部材１００を回転不能に支持し、その周囲の現像スリーブ１０２を回動駆動させて磁性現像剤を搬送し、かつ現像剤を磁気的に担持する領域では磁気部材１００と現像スリーブ１０２が密着することを保証できる。
【００５７】
図５は、現像部材９１を用いた現像装置４の２面図である。図５（ａ）に示されるように、現像装置４は現像容器１０５を備える。現像容器１０５の内部には、撹拌スクリュー１０６ａ、１０６ｂが配置される２本の『撹拌室』である搬送路１０５ａ、１０５ｂが確保される。搬送路１０５ａ、１０５ｂに収容した２成分現像剤は、図５（ａ）中で反時計回りに循環して搬送され、現像剤の分布状態は一定に保たれる。図５（ｂ）に示されるように、搬送路１０５ａの下方の断面を切ると搬送路１０５ａの側に現像部材９１が配置される。
【００５８】
図６は、図５（ｂ）中のＡ−Ａ線の位置で切った現像装置４の断面図である。図６に示されるように、片方の搬送路１０５ａには開口１０５ｃが形成される。この開口１０５ｃには現像部材９１が配置される。開口１０５ｃの下部側には、現像部材９１上の現像材料を規制する規制部材１０８が設けられる。現像スリーブ１０２の表面及び規制部材１０８とのギャップが所定の値に設定されることで、現像部材９１の表面の現像剤分布量は一定値に保たれる。
【００５９】
図７（ａ）は、現像部材９１の端部及び駆動ギヤ１０９の配置を示す図５（ｂ）のＢ−Ｂ線で切った断面図である。現像スリーブ１０２の外周にはギヤの歯列１０３ａが形成されている。磁気部材１００の上部には磁気部材支持軸１０１にバックアップベアリング１０４が取り付けられている。現像スリーブ１０２を駆動する駆動ギヤ１０９は現像部材９１の斜め上方に設けられる。駆動ギヤ１０９及びバックアップベアリング１０４は、共に現像スリーブ１０２及びギヤの歯列１０３ａを狭持する。
【００６０】
駆動ギヤ１０９はギアの歯列１０３ａと噛み合い、駆動ギヤ１０９は、図示しない駆動機構により回転させられてギヤの歯列１０３ａに現像スリーブ１０２を回動せしめる駆動力を伝達する。現像スリーブ１０２を駆動する周方向の位置は、現像スリーブ１０２の回動方向において現像剤を拘束する必要のある領域の下流側、磁気部材１００と現像スリーブ１０２が離間する領域のすぐ上流側に位置する。従って、現像スリーブ１０２を回動させるよう駆動をかけると上流側の現像剤を拘束する必要のある領域の現像スリーブ１０２は下流から引っ張られることになり、磁気部材１００と現像スリーブ１０２はより密着しようとする。
【００６１】
図７（ｂ）は、現像部材９１の端部を示す図７（ａ）のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。図７（ｂ）に示されるように、磁気部材１００の端部の凹部１００ｐから露出した磁気部材支持軸１０１にはバックアップベアリング１０４が嵌め込まれている。磁気部材１００の表面とバックアップベアリング１０４の表面とは破線で表した駆動ギヤ１０９の当接部近傍で同一形状をしており、現像スリーブ１０２をゆがみ無く掛け渡すことができる。現像スリーブ１０２の端部の外周にはギヤの歯列１０３ａが形成されている。この現像スリーブ１０２及びギヤの歯列１０３ａは、駆動ギヤ１０９及びバックアップベアリング１０４で挟持される。駆動ギヤ１０９及びギヤの歯列１０３ａは噛み合った状態になっている。
【００６２】
磁気部材支持軸１０１の現像スリーブ１０２より外側は、軸の一部が切り欠いてＤ字形状になっており、これを支持板金１１０で支持することで、磁気部材１００が回転しないようにかつ現像容器１０５に対して現像部材９１が所定の位置にくるように固定している。上記の構成により、最大径１２ｍｍという従来不可能だった小径の現像スリーブ１０２を用いた現像装置４が実現できる。また、図７（ｂ）に示されるように、現像スリーブ１０２の端部では、シール部材１１１によって封止されている。
【００６３】
図８（ａ）（ｂ）には、現像スリーブ１０２の内周面及び磁気部材１００の外周面の距離が本発明で規定した範囲に設定された現像部材９１Ａ及び現像部材９１Ｂのモデルを示す。図８（ａ）は磁気部材１００ａが直径９．６ｍｍの棒状で、現像スリーブ１０２ａが磁気部材１００ａに密着する厚さ２００μｍのモデルを示す。図８（ｂ）は磁気部材１００ｂが直径９．９ｍｍの棒状で、現像スリーブ１０２ｂが厚さ５０μｍで密着するモデルを示す。すなわち、いずれのモデルも外径が１０ｍｍである。
【００６４】
図８（ｃ）は磁気部材１００ａの表面の磁束密度を示す。図８（ｄ）は磁気部材１００ｂの表面の磁束密度を示す。いずれも図１２（ｃ）（ｄ）に示した例とほぼ同じ磁気プロファイルになっている。
【００６５】
図８（ｅ）は現像スリーブ１０２ａの表面（直径１０ｍｍの円周上）の磁束密度を示す。図８（ｆ）は現像スリーブ１０２ｂの表面（直径１０ｍｍの円周上）の磁束密度を示す。各々１３００、１５００ガウス以上になっており、直径２０ｍｍの従来型現像部材（１０４０ガウス）を大きく越える磁束密度になっている。
【００６６】
図９（ａ）は現像スリーブ１０２ａの表面でのモデル粒子に対する磁気力を示す。図９（ｂ）は現像スリーブ１０２ｂの表面でのモデル粒子に対する磁気力を示す。各々３００、５００ｎＮで、直径２０ｍｍの従来型現像部材（８５ｎＮ）をはるかに上回っている。
【００６７】
図９（ｃ）は現像スリーブ１０２ａの外周から１ｍｍ外側の円周上の磁束密度を示す。図９（ｄ）は現像スリーブ１０２ｂの外周から１ｍｍ外側の円周上の磁束密度を示す。各々５５０、７５０ガウスで、直径２０ｍｍの従来型現像部材（６５０ガウス以上）に対し近いか、上回る値になっている。
【００６８】
図９（ｅ）は現像スリーブ１０２ａの外周から１ｍｍ外側の円周上でのモデル粒子に働く磁気力を示す。図９（ｆ）は現像スリーブ１０２ｂの外周から１ｍｍ外側の円周上でのモデル粒子に働く磁気力を示す。各々４５、６５ｎＮ以上で、直径２０ｍｍの従来型現像部材（３４ｎＮ以上）に対し大きく上回っている。このように、磁気的特性に対する磁気部材１００と現像スリーブ１０２の表面の近接化の効果は絶大で、直径１０ｍｍでも従来の現像部材１９１Ａ、１９１Ｂを大きく上回る特性を実現できる。逆に磁気部材１００と現像スリーブ１０２の表面の距離が開いてくると急激にメリットが薄れてくる。直径１０ｍｍの現像部材で、磁気部材と現像スリーブ表面との距離が１ｍｍ（前述のとおり、標準的な値）で直径２０ｍｍの現像部材と同等のスリーブ表面の磁界を得るには、現像部材９１の直径が１０ｍｍの時で５００μｍ以下の距離にする必要がある。
【００６９】
こうした現像部材９１及び現像装置４によれば、現像スリーブ１０２が可撓性円筒部材で成形されるから、現像スリーブ１０２は磁気部材１００の外周面に倣って接触しながら回転することができる。この場合に、現像スリーブ１０２は、磁気的に拘束された現像剤から磁気力を受ける。磁気部材１００は、現像剤を引き付けることで現像スリーブ１０２に反力を与える。現像スリーブ１０２の受ける磁気力、及び、磁気部材１００による反力は、直接相殺される。したがって、現像スリーブ１０２及び磁気部材１００の撓みは抑制される。
【００７０】
また、現像スリーブ１０２が可撓性円筒部材で成形され、現像スリーブ１０２及び磁気部材１００が接触しながら現像スリーブ１０２が回転する構成であることから、現像スリーブ１０２の肉厚が低減される。したがって、現像スリーブ１０２の外周面の磁束密度磁気力を大きくすることができる。
【００７１】
その結果、現像部材９１を小径化した場合に、磁気力による撓みが抑制され、磁気的特性がより高く維持される。。また、こうした現像部材９１を備える現像装置４が実現される。
【００７２】
現像スリーブ１０２の裏面及び磁気部材１００の表面の間の距離が５００μｍ以下に設定されると、その間には可動ローラ等は配置できない。その結果、現像スリーブ１０２の小径化が実現される。また、そのような小径化により、現像スリーブ１０２の外周の磁束密度及び磁気力は大きな値に設定される。
【００７３】
磁気部材１００の断面形状が現像スリーブ１０２の内周長を周長とする正円の中に収まらないことから、現像スリーブ１０２が磁気部材に挿入されると、磁気部材１００の外周が現像スリーブ１０２の内周に接触しながら外側に押圧する。現像スリーブ１０２は磁気部材１００の外周に沿って張り出すことができる。その結果、現像スリーブ１０２の外周形状は、磁気部材１００の外周形状に倣った状態で、精度良く保持される。
【００７４】
現像スリーブ１０２の内周面や磁気部材１００の外周面の平均粗さＲａが０．１μｍ≦Ｒａ≦５０μｍに設定されると、現像スリーブ１０２及び磁気部材１００の間の摩擦が緩和される。その結果、現像スリーブ１０２は効率良く回転駆動することができる。なお、現像スリーブ１０２の内周面や磁気部材１００の外周面に比較的に硬度の高い材料が用いられる場合でも、平均粗さＲａが０．１μｍよりも小さいと、摩擦緩和の効果はほとんど見られない。また、平均粗さＲａが５０μｍよりも大きいと、現像スリーブ１０２の表面が不定に振動して現像濃度が変動し、又は、現像スリーブ１０２及び磁気部材１００の接触面の磨耗が顕著になる。
【００７５】
現像スリーブ１０２の内周面や磁気部材１００の外周面の間に潤滑剤が塗布されると、現像スリーブ１０２の内周面及び磁気部材１００の外周面の間の摩擦が顕著に緩和される。その結果、現像スリーブ１０２は円滑に回転駆動することができる。また、現像スリーブ１０２及び磁気部材１００の接触面の磨耗は抑制される。
【００７６】
現像スリーブ１０２の両端部が封止されることから、現像スリーブ１０２の内部に外部から現像剤等の異物が混入することは防止される。なお、現像スリーブ１０２の内部に異物が混入すると、現像スリーブ１０２の外周面の位置が不定に変動すること、現像スリーブ１０２の内周面や磁気部材１００の外周面の磨耗が促進することといった不具合が生じる。
【００７７】
現像スリーブ１０２及びギヤの歯列１０３ａは、現像スリーブ１０２の内側のバックアップベアリング１０４及びギヤの歯列１０３ａの外側の駆動ギヤ１０９により駆動される。現像スリーブ１０２は、現像スリーブ１０２及び磁気部材１００の間の駆動抵抗のみに抗して回転駆動すれば良い。その結果、外径の現像スリーブ１０２の更なる小径化が実現される。
【００７８】
（第２実施形態）
図１０は、本発明の第２実施形態に係る現像部材３９１の構成を示す断面図である。なお、第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。また、現像スリーブ４０２は現像スリーブ１０２と同様の構成であり、磁気部材４００は磁気部材１００と同様の構成である。
【００７９】
図１０に示されるように、現像部材３９１は、第１実施形態の現像部材９１の構成とほぼ同じ形状であるが、現像スリーブ４０２及び磁気部材４００が離間する部位に１００μｍの燐青銅版よりなる付勢部材４１１を設けてある。こうした付勢部材４１１により、現像スリーブ４０２はより強く張られることになり、端部から加えられるトルクに対しねじれじわ、座屈等をより発生しにくくなり、より柔らかく、より薄い現像スリーブ４０２を用いることが可能である。第１実施形態ではニッケル電鋳チューブを用いていたが、第２実施形態では５０μｍのポリイミドチューブを用いている。付勢部材４１１を用いることでより安価な構成が可能になっている。前述したことから、付勢部材４１１は、板状に形成されて磁気部材４００に設けられ、現像スリーブ４０２を内面側から外部の方へ向かって付勢するようになっているとも言える。
【００８０】
（第３実施形態）
図１１（ａ）は、本発明の第３実施形態に係る現像部材４９１の構成を示す断面図である。現像部材４９１は、最大曲率半径が４．８ｍｍの磁気部材５００を備える。図１１（ａ）に示されるように、現像部材４９１は、第１実施形態のような磁気部材支持軸１０１を有さず、磁気部材５００の端部を直接に現像容器１０５の支持部材に固定して用いる。現像スリーブ５０２が掛け渡された範囲全域に渡り、ばね５１１ａで加圧された付勢部材５１１が設けてある。これにより、第２実施形態より強い付勢が可能になる。第３実施形態では現像スリーブ５０２の曲率が大きい為、２００μｍのポリイミドチューブを現像スリーブ５０２として用いている。厚肉のスリーブを用いることで、現像スリーブ５０２を磁気部材５００に密着させることはより困難になるが、付勢部材５１１によりこれを解決している。厚肉の現像スリーブ５０２と付勢部材５１１により、最大径が１０ｍｍで３００ｍｍ以上の画像形成幅Ｋを持つ現像部材４９１を実現できる。前述したことから、付勢部材５１１は、先端部側が断面円弧状に凸状に形成されて基端部側のばね５１１ａの付勢力に基づいて、現像スリーブ５０２を内面側から外部の方へ向かって付勢するようになっているとも言える。
【００８１】
図１１（ｂ）は、現像部材４９１の発展系の現像部材５９１の構成を示す断面図である。現像部材５９１では、ばね５１２ａで加圧された付勢部材５１２には、二硫化モリブデンよりなる固体潤滑剤層５１２ｂが形成してあり、現像スリーブ５０２の回動駆動に伴って現像スリーブ５０２の内面に固体潤滑剤が塗布される。現像スリーブ５０２は強い力で張り渡されているが、固体潤滑剤の連続塗布により、長い耐久寿命が実現される。すなわち、極めて細く、かつ長寿命な現像部材５９１が実現できる。上記のように、本発明に準ずる構成を用いることで、従来にない小径化、より自由な磁気特性付与による高性能化、長寿命化を両立した現像部材５９１を実現することができる。
【００８２】
なお、この発明の第１実施形態では現像スリーブ１０２の裏面及び磁気部材１００の表面は、ほぼ接触している構成であったが、現像スリーブ１０２の裏面及び磁気部材１００の表面の間の距離は５００μｍ以下に設定されれば良い。
【符号の説明】
【００８３】
４      現像装置
９０    画像形成装置
９１、３９１、４９１、５９１・・現像部材、
１００  磁気部材
１０２  現像スリーブ
１０３ａ、１０３ｂ・・・・・・・ギヤの歯列（歯の列）
１０４  バックアップベアリング（ベアリング）
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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