(57)【要約】【課題】  高速でトナー消費の多い印刷において、印刷濃度低下やキャリア飛び等の生じない高画質印刷を長期に渡って維持することが可能な現像装置、及び当該現像装置を備える静電記録装置の提供。【解決手段】  現像装置２０の現像剤収容容器２１内には、非磁性のトナーと、キャリアと呼ばれる磁性粒子とを主成分とする現像剤３が収容されている。キャリアは、磁性体より成るキャリア芯材の表面を絶縁性樹脂により均一に被覆してなる。トナーは、現像剤３において３〜１０％の重量比で混合されている。キャリアの平均粒径は６５μｍ以下、飽和磁化は７０ｅｍｕ／ｇ以上である。現像装置２０の現像ローラ２４のスリーブローラ２４Ｂの表面は、メタルショット処理されることにより表面粗さ（Ｒｚ）がキャリアの体積平均粒径の０．４５倍以上１．０８倍以下とされ、具体的には、Ｒｚ＝３０μｍ程度である。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にトナー及びキャリアを主成分とする現像剤を収容する現像剤収容容器と、螺旋状スクリュウを有し、該現像剤収容容器内に設けられ、該現像剤に少なくとも該螺旋状スクリュウの一部が浸漬され、該螺旋状スクリュウが回転することにより回転軸方向へ該現像剤を搬送する少なくとも１つの現像剤搬送手段と、略円柱状をなし該現像剤搬送手段と平行に軸心が配置され表面に静電潜像が形成され該静電潜像の形成された該表面に該現像剤が付着される記録体に対向するとともに、該現像剤搬送手段と対向し、内部に極性が異なるマグネットを複数有する円柱状部と該円柱状部の外周に設けられ該円柱状部の軸心を中心に回転可能なスリーブローラとを有し、該記録体及び該現像剤搬送手段と平行に軸心が配置され、該記録体上へ該現像剤搬送手段からの該現像剤を供給する少なくとも１つの現像ローラと、該記録体と対向する該現像ローラの位置よりも該スリーブローラの回転方向の上流側の位置に該現像ローラに近接対向配置され、該現像ローラによって該記録体上へ供給する該現像剤の量を所定量に規制するための現像剤搬送量規制部材と、該現像剤収容容器内にトナーを供給するためのトナー供給手段とを備え、該現像剤搬送量規制部材は、該現像ローラの該マグネットに対向する位置に配置され、該現像剤を該現像剤搬送手段で該現像ローラへ搬送し，該現像ローラに搬送された該現像剤で記録体上にトナー画像を形成して該現像剤により該記録体に形成された該静電潜像を可視化させる現像装置において、該キャリアの体積平均粒径は６５μｍ以下で、且つ、該キャリアの飽和磁化は７０ｅｍｕ／ｇ以上であり、該スリーブローラの表面粗さは、該キャリアの体積平均粒径の０．４５倍以上であることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
該キャリアの芯材はマグネタイトを有していることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
該記録体と対向する該現像ローラの位置の内部に設けられている該マグネットの最大磁束密度は０．０７Ｔ以上であることを特徴とする請求項１項記載の現像装置。
【請求項４】
該キャリアの芯材はマグネタイトを有していることを特徴とする請求項３記載の現像装置。
【請求項５】
該現像剤搬送手段の回転軸方向に搬送されるトナー流量をＷとし、回転している該記録体の外周面の周方向における移動速度をＶとし、該現像剤搬送手段により該現像剤が搬送される該現像ローラ上における該現像ローラの軸方向の幅を（Ｌ）とし、記録体上のトナー量を（Ｍ）として、１０＊Ｖ（ｃｍ／ｓ）＊Ｌ（ｃｍ）＊Ｍ（ｇ／ｃｍ２）＜Ｗ（ｇ／ｓ）＜４０＊Ｖ（ｃｍ／ｓ）＊Ｌ（ｃｍ）＊Ｍ（ｇ／ｃｍ２）の関係を満たすことを特徴とする請求項３記載の現像装置。
【請求項６】
該キャリアの芯材はマグネタイトを有していることを特徴とする請求項５記載の現像装置。
【請求項７】
該現像剤搬送手段の回転軸方向に搬送されるトナー流量をＷとし、回転している該記録体の外周面の周方向における移動速度をＶとし、該現像剤搬送手段により該現像剤が搬送される該現像ローラ上における該現像ローラの軸方向の幅を（Ｌ）とし、記録体上のトナー量を（Ｍ）として、１０＊Ｖ（ｃｍ／ｓ）＊Ｌ（ｃｍ）＊Ｍ（ｇ／ｃｍ２）＜Ｗ（ｇ／ｓ）＜４０＊Ｖ（ｃｍ／ｓ）＊Ｌ（ｃｍ）＊Ｍ（ｇ／ｃｍ２）の関係を満たすことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項８】
該キャリアの芯材はマグネタイトを有していることを特徴とする請求項７記載の現像装置。
【請求項９】
該現像ローラは、少なくとも第１の該現像ローラと第２の該現像ローラとの２本を有し、該第１の現像ローラの該スリーブローラは、該記録体との対向位置において該記録体の外周面と同方向に回転し、該第２の現像ローラの該スリーブローラは、該記録体との対向位置において該記録体の外周面と反対方向に回転し、該第１の現像ローラと該第２の現像ローラと対向位置においては該第１の現像ローラの該スリーブローラと該第２の現像ローラの該スリーブローラとが同方向に回転することを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項１０】
該キャリアの芯材はマグネタイトを有していることを特徴とする請求項９記載の現像装置。
【請求項１１】
該記録体と対向する該現像ローラの位置の内部に設けられている該マグネットの最大磁束密度は０．０７Ｔ以上であることを特徴とする請求項第９項記載の現像装置。
【請求項１２】
該キャリアの芯材はマグネタイトを有していることを特徴とする請求項１１記載の現像装置。
【請求項１３】
該現像剤搬送手段の回転軸方向に搬送されるトナー流量をＷとし、回転している該記録体の外周面の周方向における移動速度をＶとし、該現像剤搬送手段により該現像剤が搬送される該現像ローラ上における該現像ローラの軸方向の幅を（Ｌ）とし、記録体上のトナー量を（Ｍ）として、１０＊Ｖ（ｃｍ／ｓ）＊Ｌ（ｃｍ）＊Ｍ（ｇ／ｃｍ２）＜Ｗ（ｇ／ｓ）＜４０＊Ｖ（ｃｍ／ｓ）＊Ｌ（ｃｍ）＊Ｍ（ｇ／ｃｍ２）の関係を満たすことを特徴とする請求項１１記載の現像装置。
【請求項１４】
該キャリアの芯材はマグネタイトを有していることを特徴とする請求項１３記載の現像装置。
【請求項１５】
該現像剤搬送手段の回転軸方向に搬送されるトナー流量をＷとし、回転している該記録体の外周面の周方向における移動速度をＶとし、該現像剤搬送手段により該現像剤が搬送される該現像ローラ上における該現像ローラの軸方向の幅を（Ｌ）とし、記録体上のトナー量を（Ｍ）として、１０＊Ｖ（ｃｍ／ｓ）＊Ｌ（ｃｍ）＊Ｍ（ｇ／ｃｍ２）＜Ｗ（ｇ／ｓ）＜４０＊Ｖ（ｃｍ／ｓ）＊Ｌ（ｃｍ）＊Ｍ（ｇ／ｃｍ２）の関係を満たすことを特徴とする請求項９記載の現像装置。
【請求項１６】
該キャリアの芯材はマグネタイトを有していることを特徴とする請求項１５記載の現像装置。
【請求項１７】
該スリーブローラの回転方向において該現像剤搬送量規制部材に対向する位置に設けられた該マグネットの上流側に隣接配置された該マグネットの極性は、該現像剤搬送量規制部材に対向する位置に設けられた該マグネットの極性と同一であることを特徴とする請求項９記載の現像装置。
【請求項１８】
該キャリアの芯材はマグネタイトを有していることを特徴とする請求項１７記載の現像装置。
【請求項１９】
略円柱状をなし、該現像剤搬送手段と平行に軸心が配置され、表面に静電潜像が形成され該静電潜像の形成された該表面に該現像剤が付着される記録体と、該記録体に電荷を与えるための帯電器と、電荷が印加された該記録体に露光を行うため露光器と、トナーを該記録体上に供給してトナー像を該記録体上に形成するための現像装置と、該トナー像を記録媒体上に転写するための転写機とを備え、該現像装置は、内部にトナー及びキャリアを主成分とする現像剤を収容する現像剤収容容器と、螺旋状スクリュウを有し、該現像剤収容容器内に設けられ、該現像剤に少なくとも該螺旋状スクリュウの一部が浸漬され、該螺旋状スクリュウが回転することにより回転軸方向へ該現像剤を搬送する少なくとも１つの現像剤搬送手段と、該記録体に対向するとともに該現像剤搬送手段と対向し、内部に極性が異なるマグネットを複数有する円柱状部と該円柱状部の外周に設けられ該円柱状部の軸心を中心に回転可能なスリーブローラとを有し、該記録体及び該現像剤搬送手段と平行に軸心が配置され、該記録体上へ該現像剤搬送手段からの該現像剤を供給する少なくとも１つの現像ローラと、該記録体と対向する該現像ローラの位置よりも該スリーブローラの回転方向の上流側の位置に該現像ローラに近接対向配置され、該現像ローラによって該記録体上へ供給する該現像剤の量を所定量に規制するための現像剤搬送量規制部材と、該現像剤収容容器内にトナーを供給するためのトナー供給手段とを備え、該現像剤搬送量規制部材は、該現像ローラの該マグネットに対向する位置に配置され、該現像剤を該現像剤搬送手段で該現像ローラへ搬送し，該現像ローラに搬送された該現像剤で記録体上にトナー画像を形成して該現像剤により該記録体に形成された該静電潜像を可視化させる静電記録装置において、該キャリアの体積平均粒径は６５μｍ以下で、且つ、該キャリアの飽和磁化は７０ｅｍｕ／ｇ以上であり、該スリーブローラの表面粗さは、該キャリアの体積平均粒径の０．４５倍以上であることを特徴とする静電記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式のプリンタ、複写機等の静電記録装置、及び当該静電記録装置に設けられる現像装置に関するものであり、特に磁性現像剤を用いる現像装置、及び当該現像装置を備える静電記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式のプリンタや複写機等の静電記録装置としては、感光体ドラムと呼ばれる記録体と現像装置とを有する構成が知られている。この構成の静電記録装置では、感光体ドラムを所定電位に帯電した後、画像情報に応じて露光を記録体に対して行い、現像装置からトナーと呼ばれる像可視化剤を供給することにより記録体上に形成した静電潜像を可視像とし、この可視像を記録媒体上に転写定着することで印刷を行う。
【０００３】
この構成による静電記録装置に設けられる現像装置としては、現像剤収容容器と、現像剤搬送手段と、現像ローラと、現像剤搬送量規制部材と、トナー供給手段とを備える構成が知られており、トナーと、トナーを帯電、搬送するキャリアと呼ばれる磁性粉体とを所定の混合比率で混ぜ合せた２成分現像剤が用いられる。現像剤は、現像剤搬送手段によって攪拌され、現像剤中のトナーとキャリアとが互いに摩擦されることによりトナーが所定の値に帯電されてキャリアにトナーが付着する。
【０００４】
そして、キャリアに付着したトナーは、複数個の磁石を内部に備えその外周には回動可能に設けられたスリーブローラを有する現像ローラに導かれ、磁石の磁力により現像ローラに吸着され、スリーブローラの回転によって保持搬送され、現像ローラに近接対向配置されたドクタブレード呼ばれる現像剤搬送量規制部材と現像ローラとの間に形成された間隙を通過することにより、スリーブローラによる現像剤の搬送量が所定量に規制される。
【０００５】
ドクタブレードによって所定量に規制された現像剤は、スリーブローラの回転により感光体ドラムと対向する位置まで搬送され感光体ドラムと接触する。この時、現像ローラにはバイアス電圧（以下「現像バイアス」とする）が印加されており、感光体ドラム上の静電潜像との相互作用により形成される電場により、帯電したトナーが感光体ドラムの画像形成位置へ吸着されて現像が行われる。
【０００６】
感光体ドラムに対向する現像ローラの位置であって現像ローラ上の現像剤が感光体ドラムと接触して現像を行う領域である現像部の位置では、複数個の磁石のうちの１つが設けられているため、磁石による磁力線は現像ローラから離間する方向へ指向する。このため、磁力線に沿ってキャリアが、あたかも団子のように現像ローラから離間する方向へ連なって、現像ローラのスリーブローラの表面から穂が立ついわゆる穂立ちが生じた状態となり、いわゆる磁気ブラシが形成される。
【０００７】
近年では、高画質化の要求に伴いキャリアの小粒径が進んでいる。キャリアを小粒径化すると、感光体ドラム表面を摺擦する現像剤の穂が緻密になるため、静電潜像をより忠実に現像でき、ざらつきのない良好な画像を得ることができる。しかし、キャリアを小粒径化すると、現像部においてキャリアを磁気的に保持する力が弱くなるので、キャリア飛びが発生し易くなるという問題が生ずる。小粒径化されたキャリアのキャリア飛びを抑えるためには、キャリアを磁気的に保持する力を磁気ブラシの先端まで利かせることが考えられる。このためには、磁気ブラシの穂長を短くする必要があり、穂長が短くなると、現像部における現像ローラと感光体ドラムとの最近接距離である現像ギャップと、ドクタブレードとスリーブローラとの間の最近接距離であるドクタギャップとを狭く設定することが必要になる。
【０００８】
現像ローラにおいて現像ローラの回転方向におけるドクタブレードの上流側の位置と下流側の位置とに異極性の磁石が配置され、異極性の磁石による磁極間にできる磁極極性の反転位置にドクタブレードが配置されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
この構成では、ドクタギャップを小さくすると、各部品の加工精度や組立精度に因るドクタギャップのばらつきにより、ドクタギャップ通過後の現像剤搬送量を一定に調整することが難しい。
【００１０】
また、現像部での現像剤充填率が高くなるため、磁気ブラシの機械的な掻取り力が大きくなり、画像にキャリアの掃きスジ等が発生する。逆に、現像ローラ上の現像剤量が適正な範囲より少ない場合は、画像濃度が目標値に達しなかったり、画像濃度が不均一になったりする問題が発生する。このため、ドクタギャップのばらつきに対して現像ローラ上の現像剤量の変化を小さくする必要がある。
【００１１】
また、ドクタギャップを狭く設定すると、現像剤がドクタギャップを通過する際に現像剤にかかるストレスが増大し、長期にわたって画質を維持することが困難になる。このため、ドクタギャップにおいて現像剤にかかるストレスを小さくする必要がある。
【００１２】
現像ローラの搬送極をなす磁極に対向して現像剤搬送量規制部材を配置し、上記課題を解決する現像装置が記載されている（例えば、特許文献２参照）。
【００１３】
このような構成とすることで、比較的ドクタギャップを広くしても、現像剤搬送量規制部材による規制後の現像剤搬送量を少なくすることが可能になるため、ドクタギャップのばらつきによる搬送量変動を小さくすることが可能となり、現像剤搬送量規制部材を通過する際の現像剤のストレスも小さくすることができるため、長期間安定して高画質の印刷を行うことができる。
【００１４】
近年では、印刷速度の速い装置においても高画質化の要求が強くなってきており、より小粒径のキャリアが用いられる現像装置の開発が望まれている。印刷速度が速い装置では、現像ローラの回転速度も早くする必要があり、キャリア飛び量が低速機に比較して増加する。このため、スリーブ表面での最大磁束密度が０．０７Ｔ以上の現像ローラや、飽和磁化が７０ｅｍｕ／ｇ以上のキャリアが用いられることが多い。
【００１５】
【特許文献１】特開２０００−１１２２２６号公報
【００１６】
【特許文献２】特開平２−７９８７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかし、最大磁束密度の高い現像ローラや、飽和磁化の高いキャリアを用いた場合には、前述した磁極に対向して現像剤搬送量規制部材を配置した構成では、ドクタギャップを特開平２−７９８７８号公報等に記載されている程度の広さに設定すると、現像剤搬送量規制部材による搬送量の規制位置で現像剤がスリーブローラ表面においてスリップし、現像剤搬送量規制部材の位置を通過できなくなり、印刷濃度低下やキャリア飛びが生ずる。このため、現像ギャップをかなり広くしなければならない。
【００１８】
また、螺旋状スクリュウを有して回転することによりその軸方向に現像剤を搬送するいわゆるオーガ又はオーガスクリュウと呼ばれる手段を用いて、順次現像ローラに現像剤を受け渡す方式の現像装置では、オーガで搬送される現像剤が現像ローラへ受け渡され、現像によってトナーを消費した現像剤がオーガに戻ってくる。これを繰り返しながら搬送方向下流側に現像剤が搬送されていくため、搬送方向の下流側ほど現像剤のトナー濃度が下がる。
【００１９】
ここで、用紙全面にベタ印刷を行うなどの高密度の印刷を行う場合であっても、当該最下流側で十分なトナーを供給できるだけのトナー濃度を保っている必要があるが、高速印刷を行う高速機では単位時間あたりに消費するトナー量が多くなる。このため、十分な量のトナーを現像剤に混ぜ込んだ状態で供給できないと印刷濃度低下やキャリア付着が発生する。しかし、多量にトナーを供給しようとしても、うまくキャリアと混ぜて適正な帯電量にすることができず、カブリやトナー飛散といった不具合が発生していた。
【００２０】
そこで、本発明は、高速でトナー消費の多い印刷において、印刷濃度低下やキャリア飛び等の生じない高画質印刷を長期に渡って維持することが可能な現像装置、及び当該現像装置を備える静電記録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】
【００２１】
上記目的を達成するために、本発明は、内部にトナー及びキャリアを主成分とする現像剤を収容する現像剤収容容器と、螺旋状スクリュウを有し、該現像剤収容容器内に設けられ、該現像剤に少なくとも該螺旋状スクリュウの一部が浸漬され、該螺旋状スクリュウが回転することにより回転軸方向へ該現像剤を搬送する少なくとも１つの現像剤搬送手段と、略円柱状をなし該現像剤搬送手段と平行に軸心が配置され表面に静電潜像が形成され該静電潜像の形成された該表面に該現像剤が付着される記録体に対向するとともに、該現像剤搬送手段と対向し、内部に極性が異なるマグネットを複数有する円柱状部と該円柱状部の外周に設けられ該円柱状部の軸心を中心に回転可能なスリーブローラとを有し、該記録体及び該現像剤搬送手段と平行に軸心が配置され、該記録体上へ該現像剤搬送手段からの該現像剤を供給する少なくとも１つの現像ローラと、該記録体と対向する該現像ローラの位置よりも該スリーブローラの回転方向の上流側の位置に該現像ローラに近接対向配置され、該現像ローラによって該記録体上へ供給する該現像剤の量を所定量に規制するための現像剤搬送量規制部材と、該現像剤収容容器内にトナーを供給するためのトナー供給手段とを備え、該現像剤搬送量規制部材は、該現像ローラの該マグネットに対向する位置に配置され、該現像剤を該現像剤搬送手段で該現像ローラへ搬送し，該現像ローラに搬送された該現像剤で記録体上にトナー画像を形成して該現像剤により該記録体に形成された該静電潜像を可視化させる現像装置において、該キャリアの体積平均粒径は６５μｍ以下で、且つ、該キャリアの飽和磁化は７０ｅｍｕ／ｇ以上であり、該スリーブローラの表面粗さは、該キャリアの体積平均粒径の０．４５倍以上である現像装置を提供している。
【００２２】
ここで、該キャリアの芯材はマグネタイトを有していることが好ましい。
【００２３】
また、該記録体と対向する該現像ローラの位置の内部に設けられている該マグネットの最大磁束密度は０．０７Ｔ以上であることが好ましい。
【００２４】
更に、該キャリアの芯材はマグネタイトを有していることが好ましい。
【００２５】
また、該現像剤搬送手段の回転軸方向に搬送されるトナー流量をＷとし、回転している該記録体の外周面の周方向における移動速度をＶとし、該現像剤搬送手段により該現像剤が搬送される該現像ローラ上における該現像ローラの軸方向の幅を（Ｌ）とし、記録体上のトナー量を（Ｍ）として、１０＊Ｖ（ｃｍ／ｓ）＊Ｌ（ｃｍ）＊Ｍ（ｇ／ｃｍ２）＜Ｗ（ｇ／ｓ）＜４０＊Ｖ（ｃｍ／ｓ）＊Ｌ（ｃｍ）＊Ｍ（ｇ／ｃｍ２）の関係を満たすことが好ましい。
【００２６】
更に、該キャリアの芯材はマグネタイトを有していることが好ましい。
【００２７】
または、該現像剤搬送手段の回転軸方向に搬送されるトナー流量をＷとし、回転している該記録体の外周面の周方向における移動速度をＶとし、該現像剤搬送手段により該現像剤が搬送される該現像ローラ上における該現像ローラの軸方向の幅を（Ｌ）とし、記録体上のトナー量を（Ｍ）として、１０＊Ｖ（ｃｍ／ｓ）＊Ｌ（ｃｍ）＊Ｍ（ｇ／ｃｍ２）＜Ｗ（ｇ／ｓ）＜４０＊Ｖ（ｃｍ／ｓ）＊Ｌ（ｃｍ）＊Ｍ（ｇ／ｃｍ２）の関係を満たすことが好ましい。
【００２８】
更に、該キャリアの芯材はマグネタイトを有していることが好ましい。
【００２９】
又は、該現像ローラは、少なくとも第１の該現像ローラと第２の該現像ローラとの２本を有し、該第１の現像ローラの該スリーブローラは、該記録体との対向位置において該記録体の外周面と同方向に回転し、該第２の現像ローラの該スリーブローラは、該記録体との対向位置において該記録体の外周面と反対方向に回転し、該第１の現像ローラと該第２の現像ローラと対向位置においては該第１の現像ローラの該スリーブローラと該第２の現像ローラの該スリーブローラとが同方向に回転することが好ましい。
【００３０】
更に、該キャリアの芯材はマグネタイトを有していることが好ましい。
【００３１】
また、該記録体と対向する該現像ローラの位置の内部に設けられている該マグネットの最大磁束密度は０．０７Ｔ以上であることが好ましい。
【００３２】
更に、該キャリアの芯材はマグネタイトを有していることが好ましい。
【００３３】
また、該現像剤搬送手段の回転軸方向に搬送されるトナー流量をＷとし、回転している該記録体の外周面の周方向における移動速度をＶとし、該現像剤搬送手段により該現像剤が搬送される該現像ローラ上における該現像ローラの軸方向の幅を（Ｌ）とし、記録体上のトナー量を（Ｍ）として、１０＊Ｖ（ｃｍ／ｓ）＊Ｌ（ｃｍ）＊Ｍ（ｇ／ｃｍ２）＜Ｗ（ｇ／ｓ）＜４０＊Ｖ（ｃｍ／ｓ）＊Ｌ（ｃｍ）＊Ｍ（ｇ／ｃｍ２）の関係を満たすことが好ましい。
【００３４】
更に、該キャリアの芯材はマグネタイトを有していることが好ましい。
【００３５】
更に、該現像剤搬送手段の回転軸方向に搬送されるトナー流量をＷとし、回転している該記録体の外周面の周方向における移動速度をＶとし、該現像剤搬送手段により該現像剤が搬送される該現像ローラ上における該現像ローラの軸方向の幅を（Ｌ）とし、記録体上のトナー量を（Ｍ）として、１０＊Ｖ（ｃｍ／ｓ）＊Ｌ（ｃｍ）＊Ｍ（ｇ／ｃｍ２）＜Ｗ（ｇ／ｓ）＜４０＊Ｖ（ｃｍ／ｓ）＊Ｌ（ｃｍ）＊Ｍ（ｇ／ｃｍ２）の関係を満たすことが好ましい。
【００３６】
更に、該キャリアの芯材はマグネタイトを有していることが好ましい。
【００３７】
または、該スリーブローラの回転方向において該現像剤搬送量規制部材に対向する位置に設けられた該マグネットの上流側に隣接配置された該マグネットの極性は、該現像剤搬送量規制部材に対向する位置に設けられた該マグネットの極性と同一であることが好ましい。
【００３８】
更に、該キャリアの芯材はマグネタイトを有していることが好ましい。
【００３９】
また、本発明は、略円柱状をなし、該現像剤搬送手段と平行に軸心が配置され、表面に静電潜像が形成され該静電潜像の形成された該表面に該現像剤が付着される記録体と、該記録体に電荷を与えるための帯電器と、電荷が印加された該記録体に露光を行うため露光器と、トナーを該記録体上に供給してトナー像を該記録体上に形成するための現像装置と、該トナー像を記録媒体上に転写するための転写機とを備え、該現像装置は、内部にトナー及びキャリアを主成分とする現像剤を収容する現像剤収容容器と、螺旋状スクリュウを有し、該現像剤収容容器内に設けられ、該現像剤に少なくとも該螺旋状スクリュウの一部が浸漬され、該螺旋状スクリュウが回転することにより回転軸方向へ該現像剤を搬送する少なくとも１つの現像剤搬送手段と、該記録体に対向するとともに該現像剤搬送手段と対向し、内部に極性が異なるマグネットを複数有する円柱状部と該円柱状部の外周に設けられ該円柱状部の軸心を中心に回転可能なスリーブローラとを有し、該記録体及び該現像剤搬送手段と平行に軸心が配置され、該記録体上へ該現像剤搬送手段からの該現像剤を供給する少なくとも１つの現像ローラと、該記録体と対向する該現像ローラの位置よりも該スリーブローラの回転方向の上流側の位置に該現像ローラに近接対向配置され、該現像ローラによって該記録体上へ供給する該現像剤の量を所定量に規制するための現像剤搬送量規制部材と、該現像剤収容容器内にトナーを供給するためのトナー供給手段とを備え、該現像剤搬送量規制部材は、該現像ローラの該マグネットに対向する位置に配置され、該現像剤を該現像剤搬送手段で該現像ローラへ搬送し，該現像ローラに搬送された該現像剤で記録体上にトナー画像を形成して該現像剤により該記録体に形成された該静電潜像を可視化させる静電記録装置において、該キャリアの体積平均粒径は６５μｍ以下で、且つ、該キャリアの飽和磁化は７０ｅｍｕ／ｇ以上であり、該スリーブローラの表面粗さは、該キャリアの体積平均粒径の０．４５倍以上である静電記録装置を提供している。
【発明の効果】
【００４０】
本発明の請求項１記載の現像装置、請求項１９記載の静電記録装置によれば、スリーブローラの表面粗さはキャリアの体積平均粒径の０．４５倍以上であるため、キャリアの体積平均粒径を６５μｍ以下とし、且つ、キャリアの飽和磁化を７０ｅｍｕ／ｇ以上とした場合に、現像剤搬送量規制部材とスリーブローラとの間のドクタギャップを狭くしても、搬送量規制部による搬送量の規制位置で現像剤がスリーブローラ表面でスリップすることを防止することができ、印刷濃度低下やキャリア飛びの発生を防止することができる。このため、ドクタギャップをある程度狭くすることができ、高速でトナー消費の多い印刷を行っても、印刷濃度低下やキャリア飛び等の生じない高画質印刷を、長期に渡って維持することができる。
【００４１】
本発明の請求項２、４、６、８、１０、１２、１４、１６、１８記載の現像装置によれば、キャリアの芯材はマグネタイトを有しているため、プロセス速度（記録体の周速）が、３００ｍ／ｓを超えるような比較的高速の画像形成装置において、現像機内の現像ローラや現像剤搬送手段等の回転部材の回転数が高くなり、現像装置内の現像剤の受けるストレスが大きくなっても、キャリア芯材を被覆している絶縁性樹脂がキャリア芯材の界面から剥がれ落ちることを防止することができる。
【００４２】
本発明の請求項３、１１記載の現像装置によれば、記録体と対向する現像ローラの位置の内部に設けられているマグネットの最大磁束密度は０．０７Ｔ以上であるため、現像剤搬送量規制部材とスリーブローラとの間のドクタギャップを所望の値としたときに、磁気ブラシの穂先までキャリアを磁気的に保持する力を利かせることができる。
【００４３】
本発明の請求項５、７、１３、１５記載の現像装置によれば、現像剤搬送手段の回転軸方向に搬送されるトナー流量をＷとし、回転している記録体の外周面の周方向における移動速度をＶとし、現像剤搬送手段により現像剤が搬送される現像ローラ上における現像ローラの軸方向の幅を（Ｌ）とし、記録体上のトナー量を（Ｍ）として、１０＊Ｖ（ｃｍ／ｓ）＊Ｌ（ｃｍ）＊Ｍ（ｇ／ｃｍ２）＜Ｗ（ｇ／ｓ）＜４０＊Ｖ（ｃｍ／ｓ）＊Ｌ（ｃｍ）＊Ｍ（ｇ／ｃｍ２）の関係を満たしているため、プロセス速度が速くても、連続して印刷しているときにトナー濃度が低下して印刷濃度が低下したり、キャリア飛びが発生したりすることを防止することができる。
【００４４】
本発明の請求項９記載の現像装置によれば、現像ローラは、少なくとも第１の現像ローラと第２の現像ローラとの２本を有し、第１の現像ローラのスリーブローラは、記録体との対向位置において記録体の外周面と同方向に回転し、第２の現像ローラのスリーブローラは、記録体との対向位置において記録体の外周面と反対方向に回転し、第１の現像ローラと第２の現像ローラと対向位置においては第１の現像ローラのスリーブローラと第２の現像ローラのスリーブローラとが同方向に回転するため、記録体に対向する現像ローラの位置であって現像ローラ上の現像剤が記録体と接触して現像を行う領域である現像部の位置には、常にトナー濃度が所定の値に調整された現像剤を供給することができる。このため、例えば、同方向に回転する現像ローラを複数組み合わせた現像装置や、略鉛直上方に配置された現像ローラにおいて現像に用いた現像剤を鉛直下方に配置された現像ローラに受け渡す構成の現像装置と比べて、良好な現像性能が得られる。
【００４５】
本発明の請求項１７記載の現像装置によれば、スリーブローラの回転方向において現像剤搬送量規制部材に対向する位置に設けられた搬送極の上流側に隣接配置された搬送極の極性は、現像剤搬送量規制部材に対向する位置に設けられた搬送極の極性と同一であるため、第１の現像ローラ、第２の現像ローラのいずれか一方から他方へ向う磁力線の発生を防止することができる。また、現像剤搬送量規制部材に対向する位置に設けられた搬送極から当該上流側に隣接配置された搬送極へ向う磁力線の発生も防止することができる。このため、スリーブローラの回転方向における現像剤搬送量規制部材に対向する位置に設けられた搬送極の上流側の一部の狭い部分で現像剤を保持することができ、当該上流側の位置での現像剤の磁気的拘束力を弱くすることができる。このため、現像剤へ与えるストレスをより小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
本発明の第１の実施の形態による現像装置及び静電記録装置について図１乃至図６を参照しながら説明する。図１に示されるように、静電記録装置１は、表面に静電潜像を形成するための感光体ドラム１１と、感光体ドラム１１に電荷を与えるための帯電器１２と、電荷が印加された感光体ドラム１１に露光を行うための露光器１３と、紙等からなる記録媒体２と、トナー像を記録媒体２上に転写するための転写器１４と、トナー像転写後の感光体ドラム１１からトナーを除去するためのクリーナ１５と、感光体ドラム１１から記録媒体２へ転写されたトナー像を溶融定着させるための定着機１６と、現像装置２０とを備えている。感光体ドラム１１は記録体に相当する。
【００４７】
画像形成を行う際には、先ず、感光体ドラム１１が、図１の時計方向に周速（プロセス速度）３００ｍｍ／ｓ以上の速度で回転を開始する。感光体ドラム１１の表面は帯電器１２によって−６００Ｖに一様に帯電される。感光体ドラム１１上には、露光器１３に設けられた図示せぬＬＥＤ等の光源による露光によって背景部−６００Ｖ、画像部−５０Ｖの静電潜像が形成される。次に、感光体ドラム１１の回転により、静電潜像が現像装置２０の位置に至ると、現像装置２０によって感光体ドラム１１上の所定の現像剤供給幅内に現像剤３が供給され、当該現像剤供給幅内の画像部、即ち、露光器１３によって露光された部分に現像剤３のトナーが付着し、感光体ドラム１１上にトナー像が形成される現像が行われる。
【００４８】
感光体ドラム１１上に形成されたトナー像は、その後、感光体ドラム１１の回転により転写器１４の位置に至ると、積層されている紙等の記録媒体２のうちの一枚が、転写器１４と感光体ドラム１１との間の位置に送られ、転写器１４によって記録媒体２に転写され、定着機１６によって定着される。転写器１４によって記録媒体２にトナー像の転写を行った後の感光体ドラム１１上に残留したトナー（図２等）は、クリーナ１５によって除去され、その後、回収廃棄される。前述のように、プロセス速度は３００ｍｍ／ｓであるため、Ａ４横送り換算で連続紙の場合は８５ｐｐｍ、カット紙で用紙間隙を５０ｍｍとした場合には７０ｐｐｍの印刷（画像形成）が可能である。
【００４９】
次に、現像装置２０の構成及び動作について説明する。現像装置２０は、図２に示されるように、現像剤収容容器２１と、第１の螺旋状スクリュウ２２と、第２の螺旋状スクリュウ２３と、現像ローラ２４と、図示せぬモータとを備えている。図示せぬモータは、歯車等からなる図示せぬ駆動伝達手段を介して、第１の螺旋状スクリュウ２２と、第２の螺旋状スクリュウ２３と、現像ローラ２４とそれぞれ駆動連結されている。なお、第１の螺旋状スクリュウ２２、第２の螺旋状スクリュウ２３は現像剤搬送手段に相当する。
【００５０】
現像剤収容容器２１内には、図２に示されるように、非磁性のトナーと、キャリアと呼ばれる磁性粒子とを主成分とする現像剤３が収容されている。キャリアは、磁性体より成るキャリア芯材の表面を絶縁性樹脂により均一に被覆してなり、表面を被覆する絶縁性樹脂にトナーと適合した摩擦帯電特性を持たせている。トナーは、現像剤３において３〜１０％の重量比で混合されている。キャリアの平均粒径は６５μｍ以下、飽和磁化は７０ｅｍｕ／ｇ以上であることが好ましい。
【００５１】
ここで、一般に、キャリアを小粒径にすればするほど、感光体ドラム１１表面を摺擦する現像剤３の穂が緻密になり、静電潜像をより忠実に現像できるようになるため、小粒径化が進む傾向にある。しかし、キャリアの感光体ドラム１１への付着（遠心力＋静電力と磁気的な拘束力との関係）が、小粒径のキャリア使用上の制限になる。つまり、キャリアの粒径が小さいほど感光体ドラム１１への付着が増加し好ましくないため、１０〜３５μｍ程度が最小径となる。
【００５２】
キャリアの粒径と画像のざらつき感の関係は、図３のグラフに示されるように、大粒径ではざらつき感は大きく、６５μｍまでは小粒径化によるざらつき感の改善効果は顕著である。６５μｍより小粒径の範囲では、ざらつき感は小さくなりざらつき感の改善効果もほぼ飽和している。画像のざらつき感は、主観的な評価であるため、人によって感じ方のレベルが異なるが、キャリア粒径が６５μｍ以下であれば、大多数の人が満足できる画像が得られる。このため、上述のように、キャリア粒径は６５μｍ以下のものを用いる。
【００５３】
また、飽和磁化が６０ｅｍｕ／ｇ程度のキャリア、飽和磁化が７０ｅｍｕ／ｇ程度のキャリアについてのキャリア飛びの特性を図４に示す。図４において、飽和磁化が６０ｅｍｕ／ｇ程度のキャリアの特性は（ア）に示されており、飽和磁化が７０ｅｍｕ／ｇ程度のキャリアの特性は（イ）に示されている。いずれの場合も、キャリアを小粒径にすればする程、キャリア飛びが増加する傾向にあるが、飽和磁化が高いキャリアの方が、感光体ドラム１１に対向する現像ローラ２４の位置であって現像ローラ２４上の現像剤３が感光体ドラム１１と接触して現像を行う領域である現像部では、キャリアの磁気的保磁力が強くなり、キャリア飛びを抑えることができる。このため、キャリアの飽和磁化は、上述のように、７０ｅｍｕ／ｇ以上とする。磁気的な拘束力から見ると飽和磁化が大きいほうが好ましいが，画質(掻き取りなど）は小さいほうが良好であるため、鉄粉キャリアでは、上限は１５０ｅｍｕ／ｇ程度、その他のキャリアの飽和磁化は、７０〜１００ｅｍｕ／ｇ程度が望ましい。
【００５４】
ここで、キャリアの体積平均粒径は、マイクロトラック（登録商標）粒度分布測定装置（ＮＩＫＫＩＳＯ）、ＨＥＬＯＳ＆ＲＯＤＯＳ（Ｓｙｍｐａｔｅｃ  ＧｍｂＨ）等、レーザ回析・散乱法を用いた市販の粒度分布測定機を使用して測定することができる。
【００５５】
また、飽和磁化は、磁界を強くしても磁化が変化しなくなった時点の磁化であり、振動試料型磁力計、Ｂ−Ｈアナライザなど市販の測定機で常温にて測定した。
【００５６】
キャリア芯材としては、マグネタイト、Ｍｎ−Ｍｇフェライト、Ｃｕ−Ｚｎフェライト等が用いられる。キャリアは、現像装置２０内でストレスを長時間受けると、トナーがキャリア表面に融着したり、絶縁性樹脂が磨損、剥離して、キャリア表面のトナーに対する摩擦帯電特性が変化したりするため、現像剤３の帯電量が一定に保たれず、画像品質の劣化を引き起こす。プロセス速度が３００ｍ／ｓを超えるような比較的高速の静電記録装置１においては、現像装置２０内の現像ローラ２４、第１の螺旋状スクリュウ２２、第２の螺旋状スクリュウ２３といった回転部材の回転数が高くなり、現像装置２０内の現像剤３の受けるストレスが大きくなるため、キャリア芯材を被覆している絶縁性樹脂が、キャリア芯材の界面から剥がれ落ちることによる現像剤劣化が起こりやすい。
【００５７】
上述したキャリア芯材の一つであるマグネタイトは、キャリア芯材表面に凹凸が多く、表面を被覆する絶縁性樹脂との接触面積が多いため、絶縁性樹脂との密着性が良好である。そこで、現像剤寿命を確保する上で、キャリア芯材にはマグネタイトを用いることがより好ましい。実際に、Ｍｎ−Ｍｇフェライト、Ｃｕ−Ｚｎフェライトをキャリア芯材に用いた場合に、絶縁性樹脂がキャリア芯材の界面から剥がれ落ちるような高ストレスの条件下においても、マグネタイトの場合には、絶縁性樹脂がキャリア芯材の界面から剥がれ落ちる現象が発生せず、所望の現像剤寿命が確保できることを確認している。
【００５８】
トナーは、現像剤３の全重量の３〜１０％の重量比で混合されている。現像剤３は、静電記録装置１の画像形成動作（印刷動作）によって、現像剤３中のトナーのみが消費され、現像装置２０内の現像剤３中のトナーの重量比が減少する。このため、後述するトナー供給装置から現像装置２０の内部にトナー３Ａを供給し、供給されたトナー３Ａは、第１の螺旋状スクリュウ２２と、第２の螺旋状スクリュウ２３とによって、常に現像装置２０内にある現像剤３と混合されながら搬送される。
【００５９】
第１の螺旋状スクリュウ２２、第２の螺旋状スクリュウ２３は、外形が略円柱形状をなしており、図２に示されるようにその回転軸は、図２の紙面の表と裏とを結ぶ方向に指向し、感光体ドラム１１と平行に軸心が配置され、且つ略水平な仮想平面上において互いに平行な位置関係となるように、現像剤収容容器２１内において互いに近接対向配置されている。
【００６０】
第１の螺旋状スクリュウ２２の略鉛直上方には、図２に示されるように、トナー補給装置２７が設けられている。トナー補給装置２７は、トナー３Ａを第１の螺旋状スクリュウ２２の略鉛直上方から現像剤収容容器２１内へ供給することができるように構成されている。トナー補給装置２７はトナー供給手段に相当する。
【００６１】
第１の螺旋状スクリュウ２２に対向している第２の螺旋状スクリュウ２３とは反対側、即ち、図２における第２の螺旋状スクリュウ２３の左側には、現像ローラ２４が設けられている。現像ローラ２４は、全体として略円柱状をなしており、マグネットローラと呼ばれる円柱状部２４Ａと円柱状部２４Ａの外周に設けられ円柱状部２４Ａの軸心を中心に回転可能なスリーブローラ２４Ｂとを備えている。現像ローラ２４は、感光体ドラム１１に対向するとともに、第２の螺旋状スクリュウ２３と対向し、感光体ドラム１１及び第２の螺旋状スクリュウ２３と平行に軸心が配置されており、感光体ドラム１１上へ第２の螺旋状スクリュウ２３からの現像剤３を供給する。現像ローラ２４は、それぞれ感光体ドラム１１及び第１の螺旋状スクリュウ２２、第２の螺旋状スクリュウ２３と平行に軸心が配置されている。
【００６２】
現像ローラ２４内部であって現像ローラ２４表面近傍の円柱状部２４Ａには、Ｓ１極、Ｎ１極、Ｓ２極、Ｎ２極、Ｎ３極の５個のマグネットたる永久磁石がその周方向に所定の間隔を隔てて設けられており、現像ローラ２４のスリーブローラ２４Ｂ上に現像剤３を吸着して搬送することができるように構成されている。５個の永久磁石は、スリーブローラ２４Ｂの回転方向下流方向、即ち、図２の反時計周り方向に沿ってＳ１極、Ｎ１極、Ｓ２極、Ｎ２極、Ｎ３極の順に設けられており、Ｓ１極は、後述の現像剤搬送量規制部材２５に対向する位置に配置されている。
【００６３】
感光体ドラム１１に対向するＮ１極は、スリーブローラ２４Ｂ表面での最大磁束密度が０．０７Ｔ程度であり、その他の極は、０．０４から０．０６Ｔ程度の磁力を有している。現像ローラ２４は図２における反時計方向に回転することにより、第２の螺旋状スクリュウ２３から搬送されてきた現像剤３を感光体ドラム１１上へ供給することができるように構成されている。最大磁束密度を０．０７Ｔ程度とすることにより、キャリアを磁気的に保持する力を磁気ブラシの先端まで利かせることができ、小粒径のキャリアのキャリア飛びを抑えることができる。
【００６４】
感光体ドラム１１と対向する現像ローラ２４の位置よりもスリーブローラ２４Ｂの回転方向の上流側の位置には、ドクタブレードと呼ばれる現像剤搬送量規制部材２５が設けられている。現像剤搬送量規制部材２５は現像ローラ２４のスリーブローラ２４Ｂに近接対向配置されており、スリーブローラ２４Ｂと現像剤搬送量規制部材２５との間の最近接距離であるドクタギャップＪ１を通ることにより、スリーブローラ２４Ｂによって感光体ドラム１１上へ供給される現像剤３の量を所定量に規制する。ドクタギャップＪ１は０．５ｍｍである。
【００６５】
現像剤搬送量規制部材２５に対向する現像ローラ２４内の円柱状部２４Ａには、図２に示されるように、搬送極をなすＳ１極が配置されている。図５に示されるように、現像剤搬送量規制位置、即ち、ドクタギャップの位置では、Ｓ１極により現像ローラ２４の表面に対して磁力線の法線方向の成分が多いため、現像剤３の穂が起立しており、現像剤３の密度が小さい状態にある。現像剤搬送量規制位置で現像剤３を規制しているため、ドクタギャップＪ１を同一に設定した場合であっても、現像剤搬送量規制位置を通過する現像剤量を少なくすることができる。
【００６６】
換言すれば、現像ローラ２４のスリーブローラ２４Ｂにおいて所定の現像剤量をドクタギャップＪ１において規制し搬送しようとするときに、本実施の形態のように、現像剤搬送量規制部材２５に対向する現像ローラ２４内の円柱状部２４Ａに搬送極をなすＳ１極が設けている場合には、ドクタギャップＪ１における現像剤３の密度が小さいため、ドクタギャップＪ１を広くすることができる。このため、部品の加工精度や組立精度によるドクタギャップＪ１の変動の影響を小さくすることができる。
【００６７】
また、現像剤搬送量規制位置よりも現像ローラ２４の回転方向の上流側の位置での現像剤３の保持は、図５の磁力線を示す矢印に示されるように、現像剤搬送量規制部材２５に対向するＮ１極から、その上流側のＳ１極へ向う磁力線によって行われるため、現像剤搬送量規制位置よりも現像ローラ２４の回転方向の上流側の位置での現像剤３の磁気的拘束力が比較的弱くなる。このため、現像剤３へ与えるストレスを小さくすることができる。
【００６８】
現像ローラ２４のスリーブローラ２４Ｂの表面は、メタルショット処理されることにより表面粗さがキャリアの体積平均粒径の０．４５倍以上１．０８倍以下とされており、具体的にはＲｚ＝３０μｍ程度である。より好ましくは、０．６２以上０．９３以下である。
【００６９】
ここで、表面粗さＲｚはJIS  B0601'94に準拠した１０点平均粗さを示す。粗さ曲線の最高山頂から、高い順に５番目までの山高さ平均と、最深の谷底から深い順に５番目までの谷深さの平均の和である。surfcom（登録商標）（東京精密）、タリサーフ（登録商標）（Taylor  Hobson）などの表面粗さ測定機で測定できる。
【００７０】
メタルショット処理とは、例えば、ターンテーブルに現像ローラ２４を置き、メタルショットノズルから現像ローラ２４のスリーブローラ２４Ｂ表面にメタル等を吹きつける処理である。
【００７１】
図６に示されるように、０．４５倍未満では、現像剤搬送量規制部材２５の裏側、即ち、スリーブローラ２４Ｂの回転方向における現像剤搬送量規制部材２５の上流側で、スリーブローラ２４Ｂの表面と現像剤３の界面との間でスリップが発生し、現像剤搬送量規制位置における現像剤搬送量が不安定になるからである。また、１．０８を超えると現像剤３の搬送量が多くなり、現像部での充填率が増加し、磁気ブラシの機械的な掻取り力が大きくなり、画像にキャリアの掃きスジ等が発生するためである。なお、図６においては、キャリアの飽和磁化は９０ｅｍｕ／ｇである。このように、現像ローラ２４のスリーブローラ２４Ｂの表面粗さを、キャリアの体積平均粒径の０．４５倍以上とすることにより飽和磁化が７０ｅｍｕ／ｇ以上でキャリア粒径が６５μｍ以下のキャリアを用いても、現像ローラ２４への現像剤供給量を安定させることが可能となり、３００ｍｍ／ｓ以上の高速で印刷を行った場合であっても、現像剤３へのストレスが少なく、高画質でキャリア飛びのない印刷を長期的に安定して行うことができる。
【００７２】
特に、高速でカラー印刷を行う装置においても、印刷濃度低下やキャリア飛び等のない高画質印刷を５０万ページ以上の長期に渡って維持することが可能であり、低コストでフルカラー印刷を行うことができる。
【００７３】
画像形成の際には、現像剤３中のトナーは、第１の螺旋状スクリュウ２２と第２の螺旋状スクリュウ２３とによって攪拌されることにより現像剤３中のキャリアと摩擦しあい、−１０〜−３０μｃ／ｇの間の所定の値に帯電する。この値に帯電した現像剤３は現像ローラ２４の近傍に導かれ、Ｎ３極によってスリーブローラ２４Ｂの表面に引きつけられ、スリーブローラ２４Ｂの回転により現像剤搬送量規制部材２５に対向した位置のＳ１極の位置にまで搬送される。スリーブローラ２４Ｂは、図２中の矢印Ａで示される感光体ドラム１１の回転方向、即ち、図２における時計方向に対して、感光体ドラム１１の周速の１．１倍〜２．０倍の周速で順回転、即ち、図２における反時計方向に回転する。
【００７４】
現像剤３は、現像剤搬送量規制部材２５によって現像剤３の搬送量の規制が行われるドクタギャップＪ１（図２）において所定量に搬送量が規制された後、現像部に導かれる。現像部において現像ローラ２４では、現像剤３はＮ１極により穂立ちが生じ、感光体ドラム１１表面の移動方向と同方向、即ち、図２に示されるように、感光体ドラム１１が時計方向に回転するのに対して現像ローラ２４が反時計方向に回転するようにして移動しながら、感光体ドラム１１表面を摺擦する。そして、現像ローラ２４には現像バイアスが印加され、現像ローラ２４上の現像剤３からトナーのみを感光体ドラム１１上の静電潜像に供給し可視画像を形成する。その後、現像部を通過した現像剤３は、同極であるＮ２極とＮ３極との間の反発磁界により、現像ローラ２４から剥離され、再び、第２の螺旋状スクリュウ２３に戻り、現像装置２０内部を循環する。感光体ドラム１１上に形成された可視画像は、転写器１４により記録媒体２に転写された後、定着機１６により記録媒体２に固着される。
【００７５】
なお、トナーの帯電量は、吸引式ファラデーケージ法を用いた装置、例えば、吸引式小型帯電量測定装置Model210HS-2A（トレック・ジャパン）等を使用し測定することができる。具体的には、現像機からサンプリングした現像剤約２００ｍｇから目開き２６μｍのメッシュ（５００メッシュ）を介してトナーを吸引し、電荷量表示の変化が無くなった時点の値を用い、重量あたりのトナー帯電量（Ｑ／Ｍ）を算出する。
【００７６】
次に、本発明の第２の実施の形態による現像装置及び静電記録装置について図７乃至図８を参照しながら説明する。第２の実施の形態による現像装置２０’は、第１の現像ローラ２４と第２の現像ローラ２８との２つの現像ローラが設けられている点で、第１の実施の形態による現像装置２０とは異なる。また、第２の螺旋状スクリュウ２３から第１の現像ローラ２４及び第２の現像ローラ２８へ現像剤３を搬送するための搬送部材２６が設けられている点で、第１の実施の形態による現像装置２０とは異なる。
【００７７】
現像装置２０’は、第１の現像ローラ２４と、第２の現像ローラ２８と、搬送部材２６とを備えており、図示せぬモータは、歯車等からなる図示せぬ駆動伝達手段を介して第１の現像ローラ２４と、第２の現像ローラ２８と、搬送部材２６とそれぞれ駆動連結されている。
【００７８】
搬送部材２６は、第１の螺旋状スクリュウ２２に対向している第２の螺旋状スクリュウ２３とは反対側、即ち、図７における第２の螺旋状スクリュウ２３の左側に設けられている。搬送部材２６は、回転軸２６Ａと、回転軸２６Ａから半径方向外方へ向って延出する６枚の平板状部２６Ｂとを備えており、軸部２６Ａは、第１の螺旋状スクリュウ２２の回転軸たる軸部２２Ａ及び第２の螺旋状スクリュウ２３の回転軸たる軸部２３Ａと平行に配置され、図７において反時計方向に回転することにより、第２の螺旋状スクリュウ２３の位置にある現像剤３を後述の第１の現像ローラ２４、第２の現像ローラ２８の方へ搬送することができるように構成されている。
【００７９】
第１の現像ローラ２４と第２の現像ローラ２８とは、第２の螺旋状スクリュウ２３に対向している搬送部材２６とは反対側、即ち、図７における搬送部材２６の左側と、第１の現像ローラ２４の略鉛直上方とにそれぞれ設けられている。第１の現像ローラ２４、第２の現像ローラ２８は、それぞれ外形が略円柱状をなし、第１の現像ローラ２４は、搬送部材２６を介して第２の螺旋状スクリュウ２３と間接的に対向し、また、第１の現像ローラ２４、第２の現像ローラ２８は、それぞれ感光体ドラム１１と直接対向している。第１の現像ローラ２４、第２の現像ローラ２８は、それぞれ感光体ドラム１１及び第１の螺旋状スクリュウ２２、第２の螺旋状スクリュウ２３と平行に軸心が配置されている。
【００８０】
第１の現像ローラ２４のスリーブローラ２４Ｂは、感光体ドラム１１との対向位置において、感光体ドラム１１の外周面と同方向、即ち、図７に示される反時計方向に回転する。第２の現像ローラ２８のスリーブローラ２８Ｂは、感光体ドラム１１との対向位置において、感光体ドラム１１の外周面と反対方向、即ち、図７に示される時計方向に回転する。また、第１の現像ローラ２４と第２の現像ローラ２８と対向位置、即ち、後述の現像剤搬送量規制部材２５が設けられている位置においては、第１の現像ローラ２４のスリーブローラ２４Ｂと第２の現像ローラ２８のスリーブローラ２８Ｂとが同方向に回転する。なお、第１の現像ローラ２４、第２の現像ローラ２８ともに、周速は第１の実施の形態における現像ローラ２４と同一である。
【００８１】
このように第１の現像ローラ２４と第２の現像ローラ２８とが回転するため、常にトナー濃度が所定の値に調整された現像剤３を現像部に供給することができ、例えば、同方向に回転する現像ローラを複数組み合わせて、略鉛直上方に配置された第２の現像ローラにおいて現像に用いた現像剤を鉛直下方に配置された第１の現像ローラに受け渡す構成の現像装置と比較して、良好な現像性能が得られる。実際に、第２の実施の形態による現像装置２０’と、第２の実施の形態による現像装置２０’において第１の現像ローラ２４と第２の現像ローラ２８と同方向に回転させ第２の現像ローラ２８において現像に用いた現像剤３をその鉛直下方に配置された第１の現像ローラ２４に受け渡す構成の現像装置とを比較したところ、第２の実施の形態による現像装置２０’の方が約３０％高い現像性能を得ている。この現像性能とは、静電潜像にトナーを付着させる能力，感光体ドラム１１の単位面積あたりのトナー付着量が３０％増える、つまり、印刷濃度が増加することである。プロセス速度が高速で反時計方向に回転する現像ローラ２本では電位ポテンシャルを埋めるほどトナーを付着させられないような状況でも、第２の実施の形態による現像装置２０’のようなセンターフィード(噴水型）なら、トナー付着量を３０％増加できる能力をもっている。電位ポテンシャルがトナー電荷で埋まった時点で、それ以上トナーは付着しなくなってしまうので，センターフィードに対し、反時計方向に回転する現像ローラ２本を備えた現像装置では、トナー付着量が３０％減ると言うこともできる。
【００８２】
また、現像部において第１の現像ローラ２４、第２の現像ローラ２８が、感光体ドラム１１表面をそれぞれ互いに逆方向に摺擦するため、先端、後端欠け等の、摺擦方向に起因する画像の方向性が無い良好な画像を得ることができる。
【００８３】
３００ｍｍ／ｓ程度のプロセス速度では、現像ローラ２４が１本である現像装置２０の構成で所望の現像性能が得られ、また、画像の方向性も許容レベルである。しかし、３００ｍｍ／ｓを超えるプロセス速度では、現像ローラ２４が１本である現像装置２０の構成では、所望の現像性能を得ることが難しくなる。また、所望の現像性能を得ようとして、感光体ドラム１１表面の周速に対する現像ローラ２４の周速の比率を高くすると、現像剤３の穂による感光体ドラム１１表面の擦りが強くなるため、画像の方向性に関して良好な画像を得ることが困難になる。本実施の形態では、上述の構成により３００ｍｍ／ｓを超えるプロセス速度であっても良好な画像を得ることができる。
【００８４】
現像ローラ２４内部であって現像ローラ２４表面近傍の円柱状部２４Ａには、図８に示されるように、第１の実施の形態と同様に、Ｓ１極、Ｎ１極、Ｓ２極、Ｎ２極、Ｎ３極の５個の永久磁石がその周方向に所定の間隔を隔てて設けられている。第２の現像ローラ２８の内部であって現像ローラ２８表面近傍の円柱状部２８Ａにも、第１の現像ローラ２４と同様に、５個の永久磁石がその周方向に所定の間隔を隔てて設けられている。但し、第２の現像ローラ２８では、５個の永久磁石は、図８の時計周り方向に沿ってＳ１極、Ｎ１極、Ｓ２極、Ｎ２極、Ｎ３極の順に設けられている点で第１の現像ローラ２４とは異なる。第１の現像ローラ２４のＳ１極、第２の現像ローラ２８のＳ１極は、それぞれ、後述の現像剤搬送量規制部材２５に対向する位置に配置されている。
【００８５】
現像剤搬送量規制部材２５は第１の実施の形態における現像剤搬送量規制部材２５とは形状が異なっており、図８に示されるように、第１の現像ローラ２４、第２の現像ローラ２８の軸方向から見た形状は、略二等辺三角形をなすいわゆる両刃ドクタになっている。略二等辺三角形の２つの底角は、第１の現像ローラ２４のＳ１極、第２の現像ローラ２８のＳ１極に対向しており、この底角の部分で、それぞれ第１の現像ローラ２４、第２の現像ローラ２８上において搬送される現像剤３の量を規制する。略二等辺三角形の頂角は、感光体ドラム１１の方向に指向する。
【００８６】
現像装置２０’においては、第２の螺旋状スクリュウ２３の回転軸方向に搬送されるトナー流量をＷとし、回転している感光体ドラム１１の外周面の周方向における移動速度、即ち、プロセス速度をＶとし、第２の螺旋状スクリュウ２３により現像剤３が搬送される現像ローラ２４、２８上における現像ローラ２４、２８の軸方向の幅を（Ｌ）とし、感光体ドラム１１上のトナー量を（Ｍ）とすると、１０＊Ｖ（ｃｍ／ｓ）＊Ｌ（ｃｍ）＊Ｍ（ｇ／ｃｍ２）＜Ｗ（ｇ／ｓ）＜４０＊Ｖ（ｃｍ／ｓ）＊Ｌ（ｃｍ）＊Ｍ（ｇ／ｃｍ２）の関係を満たしている。
【００８７】
プロセス速度が速いと、現像によるトナー消費が早くなるため、印刷開始時には高画質印刷が行えても、連続して印刷しているとトナー濃度が低下し、印刷濃度の低下やキャリア飛びが発生することがある。特にフルカラー機のように高密度の印刷を行う装置では不具合が発生しやすい。これは、印刷によるトナー消費量に対し、搬送部材２６から第１の現像ローラ２４、第２の現像ローラ２８に供給されるトナー量が少なくなったり、不均一なったりすることが原因であり、本実施の形態のように搬送部材２６で軸方向に現像剤３を搬送しながら現像ローラ２４、２８に現像剤３を供給する構成の現像装置２０’では、１０＊Ｖ（ｃｍ／ｓ）＊Ｌ（ｃｍ）＊Ｍ（ｇ／ｃｍ２）＜Ｗ（ｇ／ｓ）とすること、つまり印刷により単位時間あたりに消費されるトナー量の１０倍よりも多く、搬送部材２６でトナーを搬送することにより解決できることが確認できた。
【００８８】
しかし、搬送部材２６によるトナー搬送量を４０倍より多くすると、搬送するトナーの帯電量が適正範囲から外れてかぶりなどの画質上の不具合が発生したり、現像剤３の劣化が早まり長期的に画質を維持したりすることが困難になる。このため、上述の範囲とする。この範囲とすることにより、７００ｍｍ／ｓのプロセス速度においても、高画質の印刷が行え、キャリア飛びなどの不具合もなく、５０万ページ以上の長期的に安定した画像が得られることを実際に確認している。
【００８９】
画像形成の際には、現像剤３中のトナーは、第１の螺旋状スクリュウ２２と第２の螺旋状スクリュウ２３とによって攪拌されることにより現像剤３中のキャリアと摩擦しあい、−１０〜−３０μｃ／ｇの間の所定の値に帯電する。この値に帯電した現像剤３は第１の現像ローラ２４の近傍に導かれ、第１の現像ローラ２４の近傍にある現像剤３は、Ｎ３極によってスリーブローラ２４Ｂの表面に引きつけられ、スリーブローラ２４Ｂの回転により現像剤搬送量規制部材２５に対向した位置のＳ１極の位置にまで搬送される。
【００９０】
そして、現像剤３は、現像剤搬送量規制部材２５のドクタギャップＪ２（図８）において、現像部の容積に対し２０〜４０％の容積比を占めるような所定量に規制された後、現像部に導かれる。このとき現像剤搬送量規制部材２５での通過量規制によって余剰となった現像剤３は、Ｓ１極の磁力によってスリーブローラ２４Ｂの表面に引きつけられ、スリーブローラ２４Ｂの回転に伴って現像剤搬送量規制部材２５ドクタギャップＪ１’（図８）において第１の現像ローラ２４上と同じ所定量に規制された後、Ｎ１極に配置された第２の現像ローラ２８の現像部へ導かれる。第１の現像ローラ２４、第２の現像ローラ２８の現像部において現像剤３は、Ｎ１極の磁極により穂立ちをし、第２の現像ローラ２８では、感光体ドラム１１表面の移動方向とは逆方向に感光体ドラム１１表面を摺擦し、第１の現像ローラ２４では、感光体ドラム１１表面の移動方向と同方向に感光体ドラム１１表面を摺擦する。
【００９１】
次に、本発明の第３の実施の形態による現像装置及び静電記録装置について図９を参照しながら説明する。第３の実施の形態による現像装置２０”は、スリーブローラ２４Ｂの回転方向において現像剤搬送量規制部材２５に対向する位置に設けられた搬送極Ｓ１極の上流側に隣接配置された搬送極Ｓ３極の極性は、現像剤搬送量規制部材２５に対向する位置に設けられた搬送極Ｓ１極の極性と同一である点で、第２の実施の形態による現像装置２０”とは異なる。
【００９２】
現像装置２０”の第１の現像ローラ２４では、５個の永久磁石は、図９に示される反時計周り方向に沿ってＳ１極、Ｎ１極、Ｓ２極、Ｎ２極、Ｓ３極の順に設けられており、第２の現像ローラ２８では、５個の永久磁石は、図９に示される時計周り方向に沿ってＳ１極、Ｎ１極、Ｓ２極、Ｎ２極、Ｓ３極の順に設けられている。
【００９３】
このような構成とすることにより、第１の現像ローラ２４、第２の現像ローラ２８のいずれか一方から他方へ向う磁力線の発生を防止することができる。また、現像剤搬送量規制部材２５に対向する位置に設けられた搬送極Ｓ１極から当該上流側に隣接配置された搬送極Ｓ３極へ向う磁力線の発生も防止することができる。このため、スリーブローラ２４Ｂの回転方向における現像剤搬送量規制部材２５に対向する位置に設けられた搬送極Ｓ１極の上流側の一部の狭い部分２５Ａで現像剤３を保持することができ、当該上流側の位置での現像剤３の磁気的拘束力を弱くすることができる。このため、現像剤３へ与えるストレスをより小さくすることができる。
【００９４】
本発明による現像装置及び静電記録装置は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、本実施形態では、感光体ドラム１１を像担持体たる記録体として用いたが、これに限定されない。例えば、特定の軌道上を周回する感光体ベルトのようなものを用いるようにしてもよい。
【００９５】
また、第２の実施の形態では、第１の現像ローラ２４、第２の現像ローラ２８の２本の現像ローラを有していたが、第２の現像ローラ２８よりも感光体ドラム１１の回転方向の上流側に複数本の現像ローラを有する構成としてもよい。また、第１の現像ローラ２４よりも感光体ドラム１１の回転方向の下流側に複数本の現像ローラを有する構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明の現像装置及び静電記録装置は、高速でトナー消費の多い印刷やカラー印刷を行う電子写真方式のプリンタ、複写機等の静電記録装置の分野や、これ以外にも、磁性を帯びた粉体を磁気的に搬送し、その穂高を規制することを行う装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の第１の実施の形態による静電記録装置を示す概略図。
【図２】本発明の第１の実施の形態による現像装置を示す概略図。
【図３】キャリアの粒径と印刷画像のざらつき感の関係を示すグラフ。
【図４】キャリア平均粒径とキャリア飛びとの関係を示すグラフ。
【図５】本発明の第１の実施の形態による現像装置の現像ローラの磁力線の様子を示す要部断面図。
【図６】トナー搬送量とスリーブローラの表面粗さとの関係を示すグラフ。
【図７】本発明の第２の実施の形態による現像装置を示す概略図。
【図８】本発明の第２の実施の形態による現像装置を示す要部断面図。
【図９】本発明の第３の実施の形態による現像装置の現像ローラの磁力線の様子を示す要部断面図。
【符号の説明】
【００９８】
１・・・静電記録装置
３・・・現像剤
３Ａ・・トナー
１１・・感光体ドラム
１２・・帯電器
１３・・露光器
１４・・転写器
１５・・クリーナ
１６・・定着機
２０・・現像装置
２１・・現像剤収容容器
２２・・第１の螺旋状スクリュウ
２３・・第２の螺旋状スクリュウ
２４・・現像ローラ
２４Ａ・円柱状部
２４Ｂ・スリーブローラ
２７・・トナー補給装置
２８・・現像ローラ
【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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