(57)【要約】【課題】接触ニップの搬送方向下流端における磁気穂の像担持体への接触状態の安定化を図る。【解決手段】現像スリーブ２４は、回転可能で、非磁性のトナー及び磁性を有するキャリアを含む現像剤を担持する。現像スリーブ２４は、幅方向Ｗに関して現像剤を担持する領域全域の表面に設けられた複数の凹部３１を備える。複数の凹部３１は、それぞれの凹部３１の表面における最大長さが、現像スリーブ２４に担持されたキャリアＣの体積平均粒径よりも大きくなるように形成され、かつ、隣り合う凹部３１同士の間隔Ｇが、キャリアＣの体積平均粒径よりも小さくなるように配置されている。【選択図】図４
2018128677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性のトナー及び磁性を有するキャリアを含む現像剤を担持する回転可能な現像剤担持体において、
回転軸線方向に関して現像剤を担持する領域全域の表面に設けられた複数の凹部を備え、
前記複数の凹部は、それぞれの前記凹部の表面における最大長さが、前記現像剤担持体に担持されたキャリアの体積平均粒径よりも大きくなるように形成され、かつ、隣り合う前記凹部同士の最短距離が、前記キャリアの体積平均粒径よりも小さくなるように配置されている、
ことを特徴とする現像剤担持体。
【請求項２】
前記複数の凹部は、前記現像剤担持体の周方向及び前記回転軸線方向のそれぞれに周期的に配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の現像剤担持体。
【請求項３】
前記複数の凹部は、前記回転軸線方向において所定の間隔を有するように配置されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の現像剤担持体。
【請求項４】
前記複数の凹部は、前記現像剤担持体の周方向に対して傾斜した方向に周期的に配置されている、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の現像剤担持体。
【請求項５】
前記複数の凹部は、前記キャリアの体積平均粒径以上、かつ、前記キャリアの体積平均粒径の４倍未満の深さを有するように形成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の現像剤担持体。
【請求項６】
前記複数の凹部は、それぞれの前記凹部の表面における最大長さが、前記キャリアの体積平均粒径の４倍以上、かつ、３０倍未満になるように、形成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の現像剤担持体。
【請求項７】
前記凹部は、多角形状である、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の現像剤担持体。
【請求項８】
前記凹部は、正円形状である、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の現像剤担持体。
【請求項９】
前記凹部は、楕円形状である、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の現像剤担持体。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載されると共に、筒状に形成された前記現像剤担持体と、
前記現像剤担持体の内周側に配置され、現像剤を前記現像剤担持体の外周面に担持する磁界を発生する磁界発生部材と、を備える、
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】
本発明は、電子写真方式や静電記録方式等の画像形成装置に用いられる現像剤担持体及び現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式を用いた画像形成装置では、感光ドラム等の像担持体上に形成された静電潜像に、着色料等を包有した樹脂等を現像させて可視画像化する。このような現像に使用される従来の現像装置において、現像剤として非磁性のトナーと磁性を有するキャリアとを含む二成分現像剤（以下、現像剤という）を用いるものが普及している。
【０００３】
二成分現像剤を用いた現像装置では、像担持体と現像剤担持体（以下、現像スリーブという）とが対向する現像領域において、現像剤が現像スリーブの内部に固定配置されたマグネットによってブラシ形状（以下、磁気穂という）を形成する。即ち、現像スリーブ内に配置されたマグネットにより現像剤が現像スリーブに担持され、マグネットの磁力線に沿って磁性キャリアが磁気穂を形成する。この磁気穂は、現像スリーブを回転駆動することにより搬送されるが、磁気穂を現像領域で搬送する際に、搬送力が足りずに搬送不良が発生することがある。このような現像剤の現像領域での搬送不良が、画像濃度の低下を発生させる場合がある。
【０００４】
このような課題を解決すべく、現像スリーブによる現像剤の搬送能力を高めるために、現像スリーブの表面に凹部を形成し、凹部に係合したキャリアを起点として磁気穂を形成する現像装置が提案されている。凹部の形態としては、例えば、ランダム形状のもの（特許文献１参照）、現像スリーブの軸方向に平行な溝形状のもの（特許文献２参照）、直線状に連続した楕円形状のもの（特許文献３参照）などが提案されている。これらの現像装置によれば、現像スリーブの回転に対する磁気穂の追従性の向上を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２−６４５６１号公報
【特許文献２】特開平２−５０１８２号公報
【特許文献３】特開２０１１−１００００３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、二成分現像剤を用いた現像では、現像スリーブが像担持体に近接する領域に現像剤が搬送されると、磁気穂が像担持体と接触する。その後、現像スリーブと像担持体に最近接する領域を経て、磁気穂が像担持体から離れる。磁気穂が像担持体に接してから離れるまでの領域は接触ニップと呼ばれており、主にこの接触ニップ領域で像担持体上の静電潜像にトナーが付着され、トナー像が形成される。この画像形成過程において、画像のガサツキ感は、特に接触ニップの搬送方向下流端の磁気穂が像担持体から離れ始める領域と関連がある。例えば、離れ際の磁気穂の像担持体への接触状態が不均一だと、接触ニップ中で形成されたトナー像が乱され、出力画像のガサツキ感が悪化する。
【０００７】
接触ニップの搬送方向下流端の磁気穂の接触状態の不均一さは、現像スリーブ上に形成される磁気穂の長さや磁気穂同士の間隔が不均一な状態であると生じやすい。磁気穂の長さや磁気穂同士の間隔は、現像スリーブの表面形状と密接に関連している。特許文献１〜３のように、現像スリーブの搬送力を向上させるために、表面に凹凸を設けた現像スリーブにおいては、凹部の搬送力が強く、磁気穂は凹部に集まりやすい。これにより、特許文献１〜３に記載の現像装置では、現像スリーブ上の磁気穂の間隔や長さが不均一であったため、接触ニップの搬送方向下流端の磁気穂の接触状態の不均一状態を生じさせており、画像のガサツキ感に悪影響を及ぼしていた。
【０００８】
まず、特許文献１に記載の現像装置では、現像スリーブ表面に凹凸がランダムに形成されるため、凹部の大きさや間隔にばらつきがある。そのため、凹部が密集している領域では磁気穂は密に存在し、凹部同士の間隔が広い領域では磁気穂は疎に存在することになり、磁気穂間隔の不均一が生じる。また、磁気穂は一般に根元が太く、先端にかけて細くなっていく円錐形状をとることが多い。そのため、大きい凹部には多数のキャリアが集まりやすく、根元が太くなり、長い磁気穂が形成されやすい。凹部の大きさが不均一であると、形成される磁気穂の長さも不均一になってしまう。
【０００９】
また、特許文献２に記載の現像装置では、現像スリーブ表面に、軸方向に平行な溝が形成されている。この構成においては、溝に現像剤が集まりやすく、溝における現像剤担持量は溝以外の表面における現像剤担持量より多くなる。そのため、溝に存在する磁気穂が、溝以外の表面に存在する磁気穂に比べて長くなってしまう。
【００１０】
また、特許文献３に記載の現像装置では、凹部を規則的に設け、磁気穂を規則的に形成することができるが、周方向における凹部同士の間隔が大きいため、現像剤は凹部以外の表面にも存在してしまう。このことによって、磁気穂が十分に凹部のパターンに規定されず、不均一な磁気穂状態が形成されてしまう。
【００１１】
本発明は、接触ニップの搬送方向下流端における磁気穂の像担持体への接触状態の安定化を図ることができる現像剤担持体及び現像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】
【００１２】
本発明の現像剤担持体は、非磁性のトナー及び磁性を有するキャリアを含む現像剤を担持する回転可能な現像剤担持体において、回転軸線方向に関して現像剤を担持する領域全域の表面に設けられた複数の凹部を備え、前記複数の凹部は、それぞれの前記凹部の表面における最大長さが、前記現像剤担持体に担持されたキャリアの体積平均粒径よりも大きくなるように形成され、かつ、隣り合う前記凹部同士の最短距離が、前記キャリアの体積平均粒径よりも小さくなるように配置されていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の現像装置は、筒状に形成された上述した現像剤担持体と、前記現像剤担持体の内周側に配置され、現像剤を前記現像剤担持体の外周面に担持する磁界を発生する磁界発生部材と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、接触ニップの搬送方向下流端における磁気穂の像担持体への接触状態の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】実施の形態に係る現像装置の概略構成を示す断面図である。
【図３】実施の形態に係る現像装置を示す平面視の断面図である。
【図４】実施の形態に係る現像装置の現像スリーブの表面を示す平面図であり、（ａ）は広範囲の図、（ｂ）は拡大図である。
【図５】他の実施の形態に係る現像装置の現像スリーブの表面を示す平面図であり、（ａ）は広範囲の図、（ｂ）は拡大図である。
【図６】実施の形態に係る現像装置の現像スリーブの表面の変形例を示す拡大図であり、（ａ）は凹部が正六角形の場合、（ｂ）は凹部が正三角形の場合、（ｃ）は凹部が正円形の場合、（ｄ）は凹部が楕円形の場合である。
【図７】（ａ）は実施例に係る現像装置の現像スリーブの表面を示す拡大図、（ｂ）は実施例に係る現像装置の現像スリーブの凹部を示す縦断面図、（ｃ）は比較例２に係る現像装置の現像スリーブの表面を示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態の現像装置を、図１〜図４を参照しながら詳細に説明する。尚、本実施の形態では、現像装置を、画像形成装置の一例としてタンデム型のフルカラープリンタに適用した場合について説明している。但し、本発明はタンデム型の画像形成装置の現像装置に限られず、他の方式の画像形成装置の現像装置であってもよく、また、フルカラーであることにも限られず、モノクロやモノカラーであってもよい。あるいは、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施することができる。また、本実施の形態では、画像形成装置１は、中間転写ベルト４４ｂを有し、感光ドラム８１から中間転写ベルト４４ｂに各色のトナー像を一次転写した後、各色の複合トナー像をシートＳに一括して二次転写する方式としている。但し、これには限られず、シート搬送ベルトで搬送されたシートに感光ドラムから直接に転写する方式を採用してもよい。
【００１７】
また、本実施の形態では、現像剤として、非磁性のトナーと磁性のキャリアとの混合物である二成分現像剤を使用している。トナーは、結着樹脂、着色剤、そして、必要に応じてその他の添加剤を含む着色樹脂粒子と、コロイダルシリカ微粉末のような外添剤が外添されている着色粒子とを有している。トナーは、負帯電性のポリエステルやスチレン等の樹脂に着色料やワックス成分などを内包し、粉砕あるいは重合によって粉体としたものであり、本実施の形態では体積平均粒径を７．０μｍとしている。キャリアは、フェライト粒子や磁性粉を混錬した樹脂粒子からなるコアの表層に樹脂コートを施して生成されている。
【００１８】
キャリアは、例えば表面酸化あるいは未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類などの金属、及びそれらの合金、あるいは酸化物フェライトなどが好適に使用可能である。本実施の形態では、酸化物フェライトをコアに持つキャリアを使用しているが、これらの磁性粒子の製造法は特に限定されない。キャリアの粒径としては、小粒径化していくほど感光ドラム８１への磁気穂の接触が均一になり良好な画質が得られるが、感光ドラム８１へキャリアが付着する所謂キャリア付着が顕著となり画像不良の原因となってしまう。このため、キャリアの体積分布基準の平均粒径２Ｒ（以下、単に「粒径」と記した場合は体積平均粒径を表す）は２０μｍ〜５０μｍ程度が望ましい。本実施の形態における現像剤の混合比は、トナー対総重量比で１０％のものを使用している。但し、これらに限られないのは勿論である。
【００１９】
図１に示すように、画像形成装置１は、不図示の装置本体の内部に、画像形成部４０と、シート搬送部５０と、制御部６０などを備えている。シート搬送部５０は、不図示のシート給送部から給送されたシートＳを画像形成部４０から不図示のシート排出部に搬送する。なお、記録材であるシートＳは、トナー像が形成されるものであり、具体例として、普通紙、普通紙の代用品である樹脂製のシート、厚紙、オーバーヘッドプロジェクタ用シート等がある。
【００２０】
画像形成部４０は、画像形成ユニット８０と、トナーボトル４１と、トナー容器４２と、レーザスキャナ４３と、中間転写ユニット４４と、二次転写部４５と、定着装置４６とを備えている。画像形成部４０は、画像情報に基づいてシートＳに画像を形成可能である。なお、本実施の形態の画像形成装置１は、フルカラーに対応するものであり、画像形成ユニット８０ｙ，８０ｍ，８０ｃ，８０ｋは、イエロー（ｙ）、マゼンタ（ｍ）、シアン（ｃ）、ブラック（ｋ）の４色それぞれに同様の構成で別個に設けられている。トナーボトル４１ｙ，４１ｍ，４１ｃ，４１ｋ及びトナー容器４２ｙ，４２ｍ，４２ｃ，４２ｋも同様に、イエロー（ｙ）、マゼンタ（ｍ）、シアン（ｃ）、ブラック（ｋ）の４色それぞれに同様の構成で別個に設けられている。このため、図１中では４色の各構成について同符号の後に色の識別子を付して示すが、図２及び図３、明細書中では色の識別子を付さずに符号のみで説明する場合がある。
【００２１】
トナー容器４２は、例えば円筒形状のボトルであり、トナーが収容され、各画像形成ユニット８０の上方に、トナーボトル４１を介して連結して配置されている。レーザスキャナ４３は、帯電ローラ８２により帯電された感光ドラム８１の表面を露光して、感光ドラム８１の表面上に静電潜像を形成する。
【００２２】
画像形成ユニット８０は、４色のトナー画像を形成するための４個の画像形成ユニット８０ｙ，８０ｍ，８０ｃ，８０ｋを含んでいる。各画像形成ユニット８０は、トナー画像を形成する感光ドラム８１と、帯電ローラ８２と、現像装置２０と、不図示のクリーニングブレードとを備えている。また、感光ドラム８１と、帯電ローラ８２と、現像装置２０と、後述する現像スリーブ２４とについても、イエロー（ｙ）、マゼンタ（ｍ）、シアン（ｃ）、ブラック（ｋ）の４色それぞれに同様の構成で別個に設けられている。
【００２３】
感光ドラム８１は、アルミニウムシリンダの外周面に負極性の帯電極性を持つよう形成された感光層を有し、所定のプロセススピード（周速度）で矢印方向に回転する。帯電ローラ８２は、感光ドラム８１の表面に接触して、感光ドラム８１の表面を、例えば、一様な負極性の暗部電位に帯電させる。感光ドラム８１の表面では、帯電後、レーザスキャナ４３によって画像情報に基づいて静電像が形成される。感光ドラム８１は、形成された静電像を担持して、周回移動し、現像装置２０によってトナーで現像される。現像装置２０の詳細な構成については、後述する。現像されたトナー像は、後述する中間転写ベルト４４ｂに一次転写される。一次転写後の感光ドラム８１は、不図示の前露光部によって表面を除電される。
【００２４】
中間転写ユニット４４は、画像形成ユニット８０ｙ，８０ｍ，８０ｃ，８０ｋの上方に配置されている。中間転写ユニット４４は、駆動ローラ４４ａ、１次転写ローラ４４ｙ，４４ｍ，４４ｃ，４４ｋ等の複数のローラと、これらのローラに巻き掛けられた中間転写ベルト４４ｂとを備えている。１次転写ローラ４４ｙ，４４ｍ，４４ｃ，４４ｋは、感光ドラム８１ｙ，８１ｍ，８１ｃ，８１ｋにそれぞれ対向して配置され、中間転写ベルト４４ｂに当接する。
【００２５】
中間転写ベルト４４ｂに１次転写ローラ４４ｙ，４４ｍ，４４ｃ，４４ｋを介して正極性の転写バイアスが印加されることにより、感光ドラム８１ｙ，８１ｍ，８１ｃ，８１ｋ上のそれぞれの負極性を持つトナー像が中間転写ベルト４４ｂに順次多重転写される。これにより、中間転写ベルト４４ｂは、感光ドラム８１ｙ，８１ｍ，８１ｃ，８１ｋの表面で静電像を現像して得られたトナー像を転写して移動する。
【００２６】
二次転写部４５は、二次転写内ローラ４５ａと、二次転写外ローラ４５ｂとを備えている。二次転写外ローラ４５ｂに正極性の二次転写バイアスを印加することによって、中間転写ベルト４４ｂに形成されたフルカラー画像をシートＳに転写する。定着装置４６は、定着ローラ４６ａ及び加圧ローラ４６ｂを備えている。定着ローラ４６ａと加圧ローラ４６ｂとの間をシートＳが挟持され搬送されることにより、シートＳに転写されたトナー像は加熱及び加圧されてシートＳに定着される。
【００２７】
制御部６０はコンピュータにより構成され、例えばＣＰＵと、各部を制御するプログラムを記憶するＲＯＭと、データを一時的に記憶するＲＡＭと、外部と信号を入出力する入出力回路（Ｉ／Ｆ）とを備えている。ＣＰＵは、画像形成装置１の制御全体を司るマイクロプロセッサであり、システムコントローラの主体である。ＣＰＵは、入出力回路を介して、シート給送部、画像形成部４０、シート搬送部５０などに接続され、各部と信号をやり取りすると共に動作を制御する。
【００２８】
次に、このように構成された画像形成装置１における画像形成動作について説明する。画像形成動作が開始されると、まず感光ドラム８１が回転して表面が帯電ローラ８２により帯電される。そして、レーザスキャナ４３により画像情報に基づいてレーザ光が感光ドラム８１に対して発光され、感光ドラム８１の表面上に静電潜像が形成される。この静電潜像にトナーが付着することにより、現像されてトナー画像として可視化され、中間転写ベルト４４ｂに転写される。
【００２９】
一方、このようなトナー像の形成動作に並行してシート搬送部５０が作動して、シート給送部から給送されたシートＳを、中間転写ベルト４４ｂのトナー画像にタイミングを合わせて二次転写部４５に搬送する。そして、中間転写ベルト４４ｂからシートＳに画像が転写され、シートＳは、定着装置４６に搬送され、ここで未定着トナー像が加熱及び加圧されてシートＳの表面に定着され、シート排出部に排出される。
【００３０】
次に、現像装置２０について、図２及び図３に基づいて説明する。現像装置２０は、装置本体に着脱可能で、現像剤を収容する現像容器２１と、第１の搬送スクリュ２２と、第２の搬送スクリュ２３と、現像スリーブ（現像剤担持体）２４と、規制ブレード２５と、インダクタンスセンサ２６と、を有している。現像容器２１は、感光ドラム８１に対向する位置に、現像スリーブ２４が露出する開口部２１ａを有している。
【００３１】
現像容器２１は、略中央部にて現像スリーブ２４の回転軸線方向に延在する隔壁２７を有している。現像容器２１は、この隔壁２７によって水平方向に現像室２１ｂと攪拌室２１ｃとに区画されている。現像剤は、これら現像室２１ｂ及び攪拌室２１ｃに収容されている。現像室２１ｂは、現像スリーブ２４に現像剤を供給する。攪拌室２１ｃは、現像室２１ｂに連通し、現像スリーブ２４からの現像剤を回収して攪拌する。現像室２１ｂと攪拌室２１ｃとの間の隔壁２７には、両端部において現像室２１ｂと攪拌室２１ｃとを相互に連通させる２つの連絡部２７ａ，２７ｂが形成されている。尚、本実施の形態の現像装置２０では、現像室２１ｂと攪拌室２１ｃとは水平方向に配置されているが、これには限られず、現像室と攪拌室とが上下に配置されていたり、あるいは、その他の形態の現像装置であってもよい。
【００３２】
第１の搬送スクリュ２２は、現像室２１ｂに現像スリーブ２４の軸方向に沿って現像スリーブ２４と略平行に配置され、現像室２１ｂ内の現像剤を攪拌しつつ搬送する。第１の搬送スクリュ２２は、現像容器２１に回転自在に設けられ磁性を有する軸部２２ａと、軸部２２ａと一体回転し、回転により現像容器２１の内部の現像剤を搬送方向Ｄ１に搬送する螺旋状の搬送翼２２ｂと、を有している。
【００３３】
第２の搬送スクリュ２３は、攪拌室２１ｃ内に第１の搬送スクリュ２２の軸と略平行に配置され、攪拌室２１ｃ内の現像剤を第１の搬送スクリュ２２と反対方向に搬送する。第２の搬送スクリュ２３は、現像容器２１に回転自在に設けられ磁性を有する軸部２３ａと、軸部２３ａと一体回転し、回転により現像容器２１内の現像剤を搬送方向Ｄ１に搬送する螺旋状の非磁性の搬送翼２３ｂと、を有している。現像室２１ｂと攪拌室２１ｃとは、現像剤を攪拌しつつ搬送する現像剤の循環経路を構成している。各スクリュ２２，２３は、現像剤を相反する方向に搬送するとともに、これらのスクリュ２２，２３の対向位置においては現像剤を相互に反対方向に搬送する。トナーは、各スクリュ２２，２３によって攪拌されることにより、キャリアと摺擦して負極性に摩擦帯電される。
【００３４】
本実施の形態では、第１の搬送スクリュ２２は、軸部２２ａの周りに搬送翼２２ｂをスパイラル状に設けたスクリュ構造であって、スクリュ径は直径２０ｍｍでスクリュピッチは２０ｍｍで、回転数は４００ｒｐｍに設定している。第２の搬送スクリュ２３も、軸部２３ａの周りに搬送翼２３ｂをスパイラル状に設けたスクリュ構造である。第２の搬送スクリュ２３のスクリュ径は直径２０ｍｍで、スクリュピッチは補給口２８が配置されている側は３０ｍｍで、補給口２８が配置されていない側のピッチを２０ｍｍとしており、補給口２８を設けた方の搬送性を大きくしている。回転数は４００ｒｐｍに設定している。
【００３５】
攪拌室２１ｃにおいて、現像剤の搬送方向Ｄ１の上流側の端部には、上方に開口した補給口２８が形成され、補給口２８にはトナーボトル４１（図１参照）が接続されている。トナーボトル４１は、トナーとキャリアを混合した補給用二成分現像剤（通常はトナー／補給用現像剤＝１００％〜８０％）を収容する。トナーボトル４１から供給されたトナーは、補給口２８から攪拌室２１ｃに補給される。
【００３６】
図２に示すように、現像スリーブ２４は、筒状に形成され、非磁性のトナー及び磁性のキャリアを含む現像剤を担持して回転可能で、感光ドラム８１に対向する現像領域３０に回転搬送する。現像スリーブ２４は、例えばアルミニウムや非磁性ステンレス等の非磁性材料で構成され、本実施の形態では直径２０ｍｍのアルミニウム製としている。現像スリーブ２４の内周側には、ローラ状のマグネットローラ（磁界発生部材）２９が、現像容器２１に対して非回転状態で固定設置されている。ここで、マグネットローラ２９が発生する磁界によって現像スリーブ２４の外周面に現像剤が担持されて薄層を形成する領域を現像剤担持領域とする。尚、この現像剤担持領域は、回転軸線方向に関し、感光ドラム８１の最大画像領域、即ち、レーザスキャナ４３が感光ドラム８１を露光可能な最大の領域を含むように設定されている。マグネットローラ２９は、現像磁極Ｎ２と、現像剤を搬送する磁極Ｎ１、Ｓ１、Ｓ２、Ｎ３と、を有している。このうち同極であるＮ３極とＮ１極は、隣り合って現像容器２１の内部側に設置されており、極間に反発磁界が形成されているため、現像スリーブ２４の表面から現像剤が離間されるよう剥ぎ取られた現像剤は現像室２１ｂに回収される。尚、現像スリーブ２４は、回転軸線方向に関して現像剤を担持する領域全域の表面に設けられた複数の凹部３１を有しているが、その詳細については、後述する。
【００３７】
現像装置２０内の現像剤は、マグネットローラ２９により現像スリーブ２４上に担持される。その後、現像スリーブ２４上の現像剤は規制ブレード２５により層厚を規制され、現像スリーブ２４が回転することによって感光ドラム８１と対向した現像領域３０に搬送される。現像領域３０で現像スリーブ２４上の現像剤は穂立ちして磁気穂を形成する。磁気穂を感光ドラム８１に接触させることにより、トナーを感光ドラム８１に供給することで、感光ドラム８１の静電潜像をトナー像として現像する。
【００３８】
規制ブレード２５は、現像スリーブ２４の回転軸線方向に沿って延在した板状のアルミニウムなどで形成された非磁性部材で構成され、現像領域３０よりも現像スリーブ２４の回転方向上流側に配設されている。そして、この規制ブレード２５の先端部と現像スリーブ２４との間を、現像剤のトナーとキャリアの両方が通過して現像領域３０へと送られる。尚、規制ブレード２５の現像スリーブ２４の表面との間隙（ギャップ）を調整することによって、現像スリーブ２４上に担持した現像剤磁気穂の穂切り量が規制されて、現像領域３０へ搬送される現像剤量が調整される。
【００３９】
インダクタンスセンサ２６は、攪拌室２１ｃの側壁に設けられて制御部６０に接続されており、攪拌室２１ｃ内を搬送される現像剤のトナー濃度を検知して、電気信号を制御部６０に送信する。制御部６０は、インダクタンスセンサ２６を利用して、自動トナー補給制御（ＡＴＲ）を実行可能としている。これにより、制御部６０は、第２の搬送スクリュ２３によって、補給口２８から供給されたトナーと攪拌室２１ｃ内にある現像剤とを攪拌及び搬送して、現像剤のトナー濃度を一定に制御している。
【００４０】
次に、上述した現像スリーブ２４の表面の構成について、図４に基づいて詳細に説明する。図４中、現像スリーブ２４の搬送方向を回転方向Ｒとし、その上流側をＵＰ、下流側をＤＮとし、回転方向Ｒの交差方向を回転軸線方向である幅方向Ｗとして示す。また、現像スリーブ２４に担持されたキャリアＣの体積平均粒径（平均粒径）を、４０μｍとしている。
【００４１】
図４（ａ）に示すように、現像スリーブ２４の表面には、複数の凹部３１が形成されている。複数の凹部３１は、現像スリーブ２４の幅方向Ｗに関して現像剤を担持する領域全域、即ち、幅方向Ｗに関する現像剤担持領域の全範囲で、かつ、その範囲において全周に亘って形成されている。複数の凹部３１は、現像スリーブ２４の周方向及び幅方向Ｗのそれぞれに周期的に配置されている。複数の凹部３１は、幅方向Ｗにおいて所定の間隔として間隔Ｇを有して配置されている。また、複数の凹部３１は、現像スリーブ２４の周方向に対して傾斜した方向に周期的に配置されている。凹部３１は、平面視において、一辺を幅方向Ｗに沿わせた正方形状としている。図４（ｂ）に示すように、凹部３１は、間隔Ｇを同じくして配置されている。間隔Ｇは、隣り合う凹部３１間の最短距離である。現像スリーブ２４の表面における凹部以外、つまり凹部３１同士の間の部分は、非凹部５１とされている。即ち、非凹部５１の幅は凹部３１の間隔Ｇとなる。本実施形態では、凹部３１の間隔Ｇは、現像スリーブ２４の幅方向Ｗの凹部３１同士間の幅である。
【００４２】
ここで、隣接した凹部３１の間の間隔Ｇが大きいと磁気穂が凹部３１に集中する効果が弱まり、非凹部５１にも磁気穂が形成されてしまう可能性が高まる。そこで、本実施の形態では、非凹部５１の幅、即ち隣り合う凹部３１同士の最短距離である間隔Ｇは、キャリアＣの体積平均粒径より小さくなるように、例えば３０μｍ程度に設けられている。これにより、凹部３１ではない非凹部５１にキャリアＣの体積平均粒径の円形状の面を含まない構成とし、非凹部５１にキャリアＣが安定的に存在しにくいような構成としている。これにより、非凹部５１にキャリアＣが担持されにくくなり、磁気穂が形成されにくくなるので、磁気穂は凹部３１のパターンに規定されて形成され、現像スリーブ２４に形成される磁気穂の間隔や長さの均一化を図ることができる。
【００４３】
凹部３１は、それぞれの凹部３１の表面における最大長さが、現像スリーブ２４に担持されたキャリアＣの体積平均粒径よりも大きくなるように形成されている。本実施形態では、凹部３１は、平面視において、キャリアＣの体積平均粒径を直径とする円形状を収容可能な形状を有し、同じ寸法で形成されている。凹部３１の平面視の大きさが、キャリアＣを投影した面を含んだ大きさであると、凹部３１にキャリアＣが保持され、凹部３１の位置に磁気穂が安定して存在しやすくなる。即ち、キャリアＣが体積平均粒径を直径とする球であるとして、その球の直径を有する円形状の面を凹部３１が含んでいる。また、磁気穂は一般に根元が太く、先端にかけて細くなっていく円錐形状をとることが多いため、それぞれの凹部３１の表面における最大長さがキャリアＣの体積平均粒径の４倍以上になることが、より安定的に磁気穂を保持できることになり望ましい。また、凹部３１の大きさがキャリア３０個分以上であると、２本の磁気穂が存在する凹部３１が出現し、凹部３１によって磁気穂の存在本数が変わってしまうことがあり、この場合は、現像スリーブ２４の全体では磁気穂が不均一な状態になる虞がある。よって、凹部３１は、それぞれの凹部３１の表面における最大長さが３０倍未満になることが望ましい。このため、凹部３１は、平面視において、キャリアＣの体積平均粒径を直径とする円形状を４個以上、かつ３０個未満、収容可能な大きさであることが好ましい。本実施の形態では、凹部３１は一辺の長さが１００μｍの正方形形状としており、これは体積平均粒径が４０μｍのキャリアＣの断面積の約８個分の面積である。
【００４４】
凹部３１の深さに関しては、キャリアＣを凹部３１に安定的に保持するためには、キャリアＣの体積平均粒径以上であることが望ましい。しかしながら、凹部３１が深すぎると搬送性が過剰に高くなり、無磁力帯での現像剤の剥離が十分に行われず、現像終了後の剤が攪拌過程を経ることなく再び現像領域に運ばれる連れ回り現象が発生してしまう可能性がある。この連れ回り現象は、凹部３１の最大深さがキャリアＣの体積平均粒径の４倍以上になると顕著になる。このため、凹部３１の深さは、キャリアＣの体積平均粒径以上、かつ体積平均粒径の４倍未満であることが好ましい。本実施の形態では、凹部３１の最大深さは６０μｍとし、断面視した場合にＵ字型の形状をもつ凹み形状としている（図７（ｂ）参照）。
【００４５】
ここで、凹部３１の配置パターンとしては、例えば、幅方向Ｗ及び回転方向Ｒのそれぞれに直線状の等しい間隔Ｇで配置した格子状に配置することができる。しかしながら、この場合は、現像スリーブ２４の回転方向Ｒの１周に亘って非凹部５１が連続して存在する領域が含まれる。この場合、以下のような可能性が考えられる。まず、現像スリーブ２４に担持された現像剤が、感光ドラム８１と対向する領域に搬送された際に、感光ドラム８１による圧力で現像スリーブ２４上の現像剤が圧縮される。加えて、トナーの現像効率を高めるために、現像スリーブ２４の周速は感光ドラム８１に対して速くなっていることが一般的である。そのため、接触ニップの開始領域から、感光ドラム８１に接する磁気穂の先端部の速度は落ち込む。その際、凹部３１による磁気穂の根元部分の拘束力があると、速度の落ち込みは小さくなり、磁気穂の拘束力が弱い部分は、磁気穂の根元が現像スリーブ２４でスリップして、磁気穂の速度が落ち込んでしまう。これにより、接触ニップでの現像剤の滞留が発生しやすくなる。
【００４６】
本実施の形態のように、非凹部５１にキャリアＣの体積平均粒径の円形状の面を含まない構成であれば、非凹部５１には磁気穂が存在しにくい。しかしながら、接触ニップの中で現像スリーブ２４と感光ドラム８１とが最接近する領域付近では、感光ドラム８１の圧力により現像剤が圧縮されるため、非凹部５１にも磁気穂が存在し得る。この場合に正方形形状の凹部３１を格子状に設けた構成では、一部では回転方向Ｒに非凹部５１が連続して存在している。このため、上記のような磁気穂のスリップが生じて、滞留を引き起こす可能性がある。
【００４７】
これに対し、本実施の形態では、凹部３１は、幅方向Ｗには直線状に等しい間隔Ｇで配置され、回転方向Ｒには隣接する凹部３１の列と幅方向Ｗの周期のピッチＰを略半分ずらして、等しい間隔Ｇで配置されている。これにより、幅方向Ｗに並んだ凹部３１同士の間に隣接する非凹部５１の回転方向Ｒの延長線上には、他の凹部３１が配置される。このため、現像領域において感光ドラム８１の圧縮によって磁気穂の根元が非凹部５１でスリップしても、キャリアＣは後続の他の凹部３１によって拘束され、現像領域をスムーズに通過することができる。
【００４８】
上述した現像スリーブ２４の凹部３１を形成する際は、例えば、電鋳やエッチングにより形成したり、あるいは正方形状の型を現像スリーブ２４の表面に機械的に押圧して凹ませることで形成してもよい。
【００４９】
上述したように本実施の形態の現像装置２０によれば、凹部３１は、現像スリーブ２４の回転方向Ｒ及び幅方向Ｗのそれぞれに周期的に配置されている。また、凹部３１は、平面視において、現像スリーブ２４に担持されたキャリアＣの体積平均粒径を直径とする円形状を収容可能な形状を有している。更に、凹部３１同士の間隔Ｇは、キャリアＣの体積平均粒径より短い。これにより、凹部３１同士の間にはキャリアＣが担持されにくくなり、磁気穂が形成されにくくなるので、磁気穂は凹部３１のパターンに規定されて形成されるようになる。このため、現像スリーブ２４上に形成される磁気穂の間隔や長さの均一化を図り、接触ニップの回転方向下流側における磁気穂の感光ドラム８１への接触状態を均一にし、出力画像の画質を向上することができる。
【００５０】
また、本実施の形態の現像装置２０によれば、凹部３１は、幅方向Ｗには直線状に等しい間隔Ｇで配置され、回転方向Ｒには隣接する凹部３１の列と幅方向Ｗの周期のピッチＰを略半分ずらして、等しい間隔Ｇで配置されている。これにより、幅方向Ｗに並んだ凹部３１同士の間に隣接する非凹部５１の回転方向Ｒの延長線上には、他の凹部３１が配置される。このため、現像領域において感光ドラム８１の圧縮によって磁気穂の根元が非凹部５１でスリップしても、キャリアＣは後続の他の凹部３１によって拘束され、現像領域をスムーズに通過することができる。これにより、非凹部５１にキャリアＣが担持されにくくなり、磁気穂が形成されにくくなるので、磁気穂は凹部３１のパターンに規定されて形成され、現像スリーブ２４に形成される磁気穂の間隔や長さの均一化を図ることができる。
【００５１】
上述した実施の形態の現像装置２０では、凹部３１は、平面視において、一辺を幅方向Ｗに沿わせた正方形状とした場合について説明したが、これには限られない。例えば、図５（ａ）に示すように、凹部３２を、平面視において、一辺を幅方向Ｗに対して約４５度傾斜した正方形状としてもよい。この場合、図５（ｂ）に示すように、凹部３２は、幅方向Ｗに約４５度傾斜した２つの方向のそれぞれに直線状に等しい間隔Ｇで配置される。この場合も、凹部３２同士の間にはキャリアＣが担持されにくくなり、磁気穂が形成されにくくなるので、磁気穂は凹部３２のパターンに規定されて形成されるようになる。また、この場合も、幅方向Ｗに並んだ凹部３２同士の間に隣接する非凹部５２の回転方向Ｒの延長線上には、他の凹部３２が配置される。このため、現像領域において感光ドラム８１の圧縮によって磁気穂の根元が非凹部５２でスリップしても、キャリアＣは後続の他の凹部３２によって拘束され、現像領域をスムーズに通過することができる。これらの理由により、現像スリーブ２４上に形成される磁気穂の間隔や長さの均一化を図り、接触ニップの回転方向下流側における磁気穂の感光ドラム８１への接触状態を均一にし、出力画像の画質を向上することができる。特に、図５（ｂ）に示す凹部３２によれば、平面視において、回転方向Ｒの上流側ＵＰに正方形状の頂点部が位置するので、該頂点部にキャリアＣが集中しやすくなる。これにより、磁気穂の根元の位置を集中させ、磁気穂の間隔や長さの均一化をより高度に実現することができる。
【００５２】
また、上述した実施の形態の現像装置２０では、凹部３１，３２を正方形状とした場合について説明したが、これには限られず、他の形状であってもよい。凹部は多角形状にしてもよく、例えば、図６（ａ）に示すように、凹部３３を正六角形とすることができる。この場合、凹部３３の配置パターンとしては、平面視において、凹部３３の一辺を幅方向Ｗ又は回転方向Ｒに沿わせたり、あるいは適宜に傾斜させた配置にすることができる。また、図６（ｂ）に示すように、凹部３４を正三角形とすることができる。この場合、凹部３４の配置パターンとしては、平面視において、一辺を幅方向Ｗに沿わせると共に、該一辺に対向する頂点が回転方向Ｒの上流側ＵＰと下流側ＤＮとに交互に反対になるように配置することができる。このように、凹部が正三角形、正方形、正六角形である場合は、各凹部同士の間隔Ｇを均一かつ最小限にして配置することができ、磁気穂の間隔や長さの均一化を図るために好ましい。
【００５３】
更に、図６（ｃ）に示すように、凹部３５を正円形状とすることができる。この場合、凹部３５の配置パターンとしては、平面視において、凹部３５の中心を幅方向Ｗ又は回転方向Ｒに沿わせて並べたり、あるいは適宜に傾斜させた配置にすることができる。凹部３５が正円形状である場合は、凹部３５を切削により形成することができる。また、図６（ｄ）に示すように、凹部３６を楕円形状とすることができる。この場合も、図６（ｃ）に示す正円形状の場合と同様に、凹部３６の配置パターンとしては、平面視において、凹部３６の長軸を幅方向Ｗ又は回転方向Ｒに沿わせたり、あるいは適宜に傾斜させた配置にすることができる。図６（ｄ）に示すように、凹部３６の長軸を幅方向Ｗに沿わせた場合は、正円形状の凹部３５に比して、幅方向Ｗの径が同じであれば回転方向Ｒの径が短くなるため、回転方向Ｒの磁気穂の運動の自由度が少なくなる。このため、凹部３６の内部において、感光ドラム８１の圧縮による磁気穂の根元のスリップを生じ難くできる。このため、現像領域３０において感光ドラム８１の圧縮によって磁気穂の根元が非凹部５６でスリップしても、キャリアＣは後続の他の凹部３６によって容易に拘束されるので、現像スリーブ２４による磁気穂の搬送力を更に向上させることができる。上述した凹部３３，３４，３５，３６によっても、凹部同士の間隔Ｇは、キャリアＣの体積平均粒径より短いので、凹部同士の間にはキャリアＣが担持されにくくなる。よって、磁気穂が形成されにくくなり、磁気穂は凹部３３，３４，３５，３６のパターンに規定されて形成される。このため、現像スリーブ２４上に形成される磁気穂の間隔や長さの均一化を図り、接触ニップの回転方向下流側における磁気穂の感光ドラム８１への接触状態を均一にし、出力画像の画質を向上することができる。
【００５４】
また、上述した実施の形態の現像装置２０では、凹部３１は、現像スリーブ２４の回転方向Ｒ及び幅方向Ｗのそれぞれに周期的に配置されている場合について説明したが、これには限られない。例えば、凹部が、現像スリーブ２４の回転方向Ｒ及び幅方向Ｗの少なくとも一方において非周期的に配置されていてもよい。
【００５５】
（実施例）
上述した本実施の形態の現像装置２０を用いて画像の出力を行い、ガサツキ感の評価を行った。正方形状の凹部３１の各部の寸法は、図７（ａ）に示すように、平面視で一辺１００μｍ、凹部同士の間隔３０μｍとし、図７（ｂ）に示すように、最大深さ６０μｍで断面Ｕ字形状の底部を有する凹み形状とした。
【００５６】
使用する磁性キャリアの体積分布基準の平均粒径は、マルチイメージアナライザ（ベックマン・コールター社製）を用いて測定した。粒径は、体積分布基準の累積値である５０％粒径（Ｄ５０）を求めた。制御及び解析は付属ソフト（バージョン１０．３．３−２０２Ｄ）を用いて行った。測定条件は、以下の通りとした。ＳｅｔＺｅｒｏ時間：１０秒、測定時間：１０秒、測定回数：１回、粒子屈折率：１．８１、粒子形状：非球形、測定上限：１２０８μｍ、測定下限：０．２４３μｍ、測定環境：常温常湿環境（２３℃、５０％ＲＨ）。粒度分布測定は、レーザ回折・散乱方式の粒度分布測定装置「マイクロトラックＭＴ３３００ＥＸ」（日機装社製）にて測定を行った。測定には、鑑識測定用の試料供給機「ワンショットドライ型サンプルコンディショナーＴｕｒｂｏｔｒａｃ」（日機装社製）を装着して行った。Ｔｕｒｂｏｔｒａｃの供給条件としては、真空源として集塵機を用い、風量約３３リットル／ｓｅｃ、圧力１７ｋＰａとした。制御は、ソフトウェア上で自動的に実行した。その結果、キャリアＣの体積平均粒径は、４０μｍであった。
【００５７】
画像の出力に用いた条件を以下に記す。感光ドラム８１の周速は２４０ｍｍ／ｓｅｃ、現像スリーブ２４の周速は４３２ｍｍ／ｓｅｃとした。帯電電位ＶＤ＝５００Ｖ、印加した直流電圧Ｖｄｃ＝４００Ｖ、重畳して印加した交流電圧は周波数１０ｋＨｚ、ピークトゥピーク電圧１．３ｋＶの矩形波とした。出力した画像はＡ４サイズの全面ベタ黒画像と、全面ハーフトーン画像とした。ここでのベタ黒画像とは、Ｘ−Ｒｉｔｅ社製の反射分光濃度計５００シリーズを用いて測定したときに約１．４の値を示す画像であり、ハーフトーン画像とはベタ黒画像の濃度に対して、４０％の濃度の画像である。その結果を、表１に示す。表１に示すように、ベタ黒画像及びハーフトーン画像とも、良好以上の結果であった。
【表１】
2018128677.tif 000003
【００５８】
（比較例１）
ここでの現像スリーブとしては、表面に定型ビーズを用いてブラスト加工を施し、表面粗さＲｚを１１μｍとした現像スリーブを用いた。その他の条件は、実施例と同様とした。その結果を、表１に示す。表１に示すように、ベタ黒画像では良好であったものの、ハーフトーン画像では特に不良の結果となった。
【００５９】
（比較例２）
ここでの現像スリーブとしては、上述した実施の形態と同様に正方形形状の凹部３７を周期的に配列させているが、図７（ｃ）に示すように、隣接する凹部３７の間隔を１００μｍとした。即ち、非凹部５７に、キャリアＣの体積平均粒径の円形状の面を含む構成とした。その結果を、表１に示す。表１に示すように、ベタ黒画像では良好であったものの、ハーフトーン画像では不良の結果となった。
【００６０】
上述したように、ガサツキ感に顕著な差がでたのはハーフトーン画像の方の結果で、比較例１，２に比べて、実施例の現像スリーブ２４を使用した場合はガサツキ感が良化した。これは、磁気穂がスリーブ表面に設けられた凹部３１のパターンに配列されることで、磁気穂の状態が均一になったことに起因する。尚、ベタ黒画像でガサツキ評価の差が小さくなったのは、トナーの載り量が多いため、接触ニップ後端での磁気穂の不均一による乱される分の影響が小さいためと推測される。しかし、ベタ黒画像においても差は小さくなったものの、磁気穂の影響によるガサツキ感の差は確認できた。このように、凹部３１がキャリアＣの１個分よりも大きな面積を有し、非凹部５１がキャリアＣの１個分の大きさの領域を有しない構成にすると共に、凹部３１のパターンに磁気穂を配列させることで、出力画像の画質を向上できることが確認された。
【符号の説明】
【００６１】
２０…現像装置、２４…現像スリーブ（現像剤担持体）、２９…マグネットローラ（磁界発生部材）、３１，３２，３３，３４，３５，３６…凹部、Ｃ…キャリア、Ｇ…所定の間隔、Ｗ…幅方向（回転軸線方向）。
【図１】
2018128677.tif 000004
【図２】
2018128677.tif 000005
【図３】
2018128677.tif 000006
【図４】
2018128677.tif 000007
【図５】
2018128677.tif 000008
【図６】
2018128677.tif 000009
【図７】
2018128677.tif 000010