(57)【要約】【課題】現像スリーブと像担持体との距離に関わらず、現像量の低下を抑制し、且つ、画像の乱れを抑制することで、現像の安定性と画像性とを両立可能な現像装置を提供する。【解決手段】現像剤を担持して像担持体に対向する現像領域まで搬送すると共に、現像剤を担持する複数の磁性体部２２を表面に有する現像スリーブ２０と、現像スリーブ２０の内側に配置され、磁性体部２２を通過可能な磁束を発生するマグネットローラと、を備え、マグネットローラは、現像磁極と、現像磁極の搬送方向上流側ＵＰに隣接して配置された第１の磁極と、現像磁極の搬送方向下流側ＤＮに隣接して配置された第２の磁極と、を有し、磁性体部２２の搬送方向上流側ＵＰのエッジ部２４の合計長さは、搬送方向下流側ＤＮのエッジ部２５の合計長さより長い。【選択図】図４
2018120099.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して像担持体に対向する現像領域まで搬送すると共に、前記現像剤を担持する複数の磁性体部を表面に有する現像剤担持体と、前記現像剤担持体の内側に配置され、前記磁性体部を通過可能な磁束を発生する磁束発生部材と、を備え、
前記磁束発生部材は、前記現像領域に対向して配置された現像磁極と、前記現像磁極の搬送方向上流側に隣接して配置された前記現像磁極とは異なる極性の第１の磁極と、前記現像磁極の搬送方向下流側に隣接して配置された前記現像磁極とは異なる極性の第２の磁極と、を有し、
前記磁性体部の搬送方向上流側のエッジ部の合計長さは、搬送方向下流側のエッジ部の合計長さより長い、
ことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記磁性体部の搬送方向上流側のエッジ部の合計長さは、搬送方向下流側のエッジ部の合計長さの１．１５倍より長い、
ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記磁性体部の搬送方向上流側のエッジ部は、搬送方向に曲折し、搬送方向に交差する方向に繰り返すパターン形状である、
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】
前記磁性体部の搬送方向下流側のエッジ部は、搬送方向に交差する方向の直線状である、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項５】
前記磁性体部は、搬送方向に隣接して配置されている、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項６】
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して像担持体に対向する現像領域まで搬送すると共に、前記現像剤を担持する複数の磁性体部を表面に有する現像剤担持体と、前記現像剤担持体の内側に配置され、前記磁性体部を通過可能な磁束を発生する磁束発生部材と、を備え、
前記磁束発生部材は、前記現像領域に対向して配置された現像磁極と、前記現像磁極の搬送方向上流側に隣接して配置された前記現像磁極とは異なる極性の第１の磁極と、前記現像磁極の搬送方向下流側に隣接して配置された前記現像磁極とは異なる極性の第２の磁極と、を有し、
前記現像磁極より搬送方向上流側では、前記磁性体部の搬送方向上流側のエッジ部に第１の磁気穂が形成され、前記現像磁極より搬送方向下流側では、前記磁性体部の搬送方向下流側のエッジ部に前記第１の磁気穂より短い第２の磁気穂が形成される、
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】
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を含む二成分現像剤を用いるものが普及している（以下、現像剤という）。
【０００３】
このような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）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配置されたマグネットによってブラシ形状を形成する（以下、磁気ブラシ又は磁気穂という）。この磁気ブラシは、現像スリーブを回転駆動することにより搬送される。磁気ブラシ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したり、現像領域下流で磁気穂が合体し磁気穂ムラ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や、現像領域下流での磁気穂ムラが、画像濃度の低下や濃度ムラを発生させる場合がある。
【０００４】
このような課題を解決するために、現像スリーブ上に磁性パターンを形成し、磁力により吸着したキャリアを起点として磁気ブラシを形成する現像装置が提案されている（特許文献１，２参照）。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ブラシの追従性の向上を図ることができる。特許文献１の現像装置によれば、磁気ブラシが現像領域に搬送される際、スリップせずに搬送され、磁気ブラシのスリップ現象に起因した現像剤の搬送不良、その搬送不良に起因した画像濃度の低化やムラの発生がない良好な現像を実現可能である。また、特許文献２の現像装置によれば、現像剤を良好に搬送してその現像剤により像担持体における潜像を効率よく現像可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−９３７０５号公報
【特許文献２】特開２０１４−２３５３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１，２の現像装置では、現像領域を中心として搬送方向上流側と搬送方向下流側とで磁性パターンを同一にしているので、搬送方向の上流側と下流側とで磁気ブラシの長さが一定になる。ここで、例えば、二成分現像装置において、現像スリーブや像担持体の偏芯などの機械的な変動により、現像スリーブと像担持体との距離が離れてしまうことがある。現像過程でトナーが現像しうる領域である現像ニップが広い場合に、磁気ブラシが全体的に短いと、現像量が低下して現像剤を安定して像担持体に接触させることができず、画像濃度が不安定になってしまう。一方、磁気ブラシが全体的に長いと、特に現像ニップが広くない場合にトナー像を摺擦してしまい、画像が乱れてしまう虞がある。
【０００７】
本発明は、現像スリーブと像担持体との距離に関わらず、現像量の低下を抑制し、且つ、画像の乱れを抑制することで、現像の安定性と画像性とを両立可能な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】
【０００８】
本発明の現像装置は、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して像担持体に対向する現像領域まで搬送すると共に、前記現像剤を担持する複数の磁性体部を表面に有する現像剤担持体と、前記現像剤担持体の内側に配置され、前記磁性体部を通過可能な磁束を発生する磁束発生部材と、を備え、前記磁束発生部材は、前記現像領域に対向して配置された現像磁極と、前記現像磁極の搬送方向上流側に隣接して配置された前記現像磁極とは異なる極性の第１の磁極と、前記現像磁極の搬送方向下流側に隣接して配置された前記現像磁極とは異なる極性の第２の磁極と、を有し、前記磁性体部の搬送方向上流側のエッジ部の合計長さは、搬送方向下流側のエッジ部の合計長さより長い。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、現像剤担持体は磁性体部を有し、磁性体部の搬送方向上流側のエッジ部の合計長さは、搬送方向下流側のエッジ部の合計長さより長い。このため、現像領域の上流側では、曲線状または分散して配置されたエッジ部の上流側に張り出した先端部に磁束線が集中し、そこに長い磁気ブラシが成長する。一方、下流側では、現像剤担持体の長手方向に上流側のエッジ部より直線に近い形状に配置された下流側のエッジ部に沿って、短い磁気ブラシが均等に整列する。これにより、上流側では、現像剤担持体と像担持体の距離が一定以上離れた際にも、長い磁気ブラシが像担持体に接触することで現像ニップ幅の変化を抑制できる。また、下流側では、直線状の短い磁気ブラシを均等に形成することで、画像の乱れを抑制できる。現像領域の上流側と下流側とで、磁束線を集中させるエッジ部の形状を異ならせ、現像剤担持体と像担持体との距離に関わらず、現像量の低下を抑制し、且つ、画像の乱れを抑制することで、現像の安定性と画像性とを両立可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】本実施の形態に係る撮像装置の概略構成を示す模式図である。
【図３】（ａ）は、本実施の形態に係るマグネットローラの着磁を示すグラフであり、（ｂ）は現像磁極を中心とする磁力線の分布を示すグラフである。
【図４】本実施の形態に係る現像スリーブの磁性体部の概略構成を示す斜視図である。
【図５】本実施の形態に係る現像スリーブの磁性体部の概略構成を示す平面図である。
【図６】本実施の形態に係る現像スリーブの現像領域を示す拡大図であり、（ａ）は現像領域の全体、（ｂ）は中心から遠い搬送方向上流側、（ｃ）は中心に近い搬送方向上流側をそれぞれ示す。
【図７】本実施の形態に係る現像スリーブの表面に磁性体部を形成する手順を示す図であり、（ａ）はレジスト膜の形成、（ｂ）は非形成部の除去、（ｃ）はメッキ処理、（ｄ）はレジストの除去、（ｅ）は基層を用いた方法によるものである。
【図８】現像スリーブの磁性体部の概略構成を示す平面図であり、（ａ）は本実施の形態に係る磁性体部、（ｂ）はその変形例である。
【図９】現像スリーブの磁性体部の概略構成を示す平面図であり、（ａ）は半円形、（ｂ）は正三角形、（ｃ）は鈍角の二等辺三角形、（ｄ）は更に大きい鈍角の二等辺三角形が幅方向に連続している例である。
【図１０】現像スリーブの磁性体部の概略構成を示す平面図であり、（ａ）は半円形、（ｂ）は正三角形、（ｃ）は鈍角の二等辺三角形、（ｄ）は更に大きい鈍角の二等辺三角形が幅方向に分離している例である。
【図１１】実施例１の現像スリーブの磁性体部の上層の空気層の磁束密度の２乗分布を二値化画像により示す説明図である。
【図１２】実施例２の現像スリーブの磁性体部の上層の空気層の磁束密度の２乗分布を二値化画像により示す説明図である。
【図１３】比較例１の現像スリーブの磁性体部の概略構成を示す平面図である。
【図１４】比較例１の現像スリーブの磁性体部の上層の空気層の磁束密度の２乗分布を二値化画像により示す説明図である。
【図１５】本実施の形態に係る現像スリーブの磁性体部の磁性体部上層の空気層の磁束密度の２乗分布図であり、（ａ）は全体、（ｂ）は搬送方向上流側のエッジ部、（ｃ）は搬送方向下流側のエッジ部を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態の現像装置を、図１〜図７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、中間転写ベルトを有し、感光ドラムから中間転写ベルト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。
【００１２】
図１に示すように、画像形成装置１は、装置本体１０と、シート給送部３０と、画像形成部４０と、不図示のシート搬送部と、シート排出部６０と、制御部７０と、不図示の操作部とを備えている。尚、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合成樹脂製のシート、厚紙、オーバーヘッドプロジェクタ用シート等がある。
【００１３】
シート給送部３０は、装置本体１０の下部に配置されており、シートＳを積載して収容するシートカセット３１と、給送ローラ３２とを備え、シートＳを画像形成部４０に給送する。
【００１４】
画像形成部４０は、画像形成ユニット５０ｙ，５０ｍ，５０ｃ，５０ｋと、トナーボトル４１ｙ，４１ｍ，４１ｃ，４１ｋと、露光装置４２ｙ，４２ｍ，４２ｃ，４２ｋと、中間転写ユニット４４と、二次転写部４５と、定着部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５０ｙ，５０ｍ，５０ｃ，５０ｋ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。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〜図６及び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。
【００１５】
本実施の形態では、現像剤として、非磁性トナーと磁性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た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系樹脂であり、本実施の形態では個数平均直径を６．０μｍとしている。キャリアとしては、例えば表面酸化或いは未酸化の鉄、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、或いは酸化物フェライトなどを適用可能である。なお、これらの磁性粒子の製造法は特に限定されない。また、本実施の形態では、キャリアの個数平均直径を３５μｍ、透磁率を３としている。
【００１６】
画像形成ユニットは、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５０ｙ，５０ｍ，５０ｃ，５０ｋを含んでいる。各画像形成ユニット５０は、トナー画像を形成する感光ドラム（像担持体）５１と、帯電ローラ５２と、現像装置５３と、クリーニングブレード５９とを備えている。
【００１７】
帯電ローラ５２は、感光ドラム５１の表面に接触して、感光ドラム５１の表面を帯電させる。感光ドラム５１の表面は、帯電後、露光装置４２ｙ，４２ｍ，４２ｃ，４２ｋによって画像情報に基づいて形成される。感光ドラム５１は、形成された静電像を担持して、周回移動し、現像装置５３によってトナーで現像される。現像装置５３の詳細な構成については、後述する。
【００１８】
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。クリーニングブレード５９は、感光ドラム５１の表面に接して配置され、一次転写後の感光ドラム５１の表面に残留する現像剤を清掃する。一次転写後の感光ドラム５１は、不図示の前露光部によって表面を除電される。その後、感光ドラム５１の表面に残留した転写残留トナー等の残留物は、クリーニングブレード５９によって感光ドラム５１の表面から除去される。
【００１９】
中間転写ユニット４４は、画像形成ユニット５０ｙ，５０ｍ，５０ｃ，５０ｋの下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や不図示の従動ローラ、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５１ｙ，５１ｍ，５１ｃ，５１ｋ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。
【００２０】
中間転写ベルト４４ｂに１次転写ローラ４４ｙ，４４ｍ，４４ｃ，４４ｋによって正極性の転写バイアスを印加することにより、感光ドラム５１ｙ，５１ｍ，５１ｃ，５１ｋ上のそれぞれの負極性を持つトナー像が順次中間転写ベルト４４ｂに多重転写される。これにより、中間転写ベルト４４ｂは、感光ドラム５１ｙ，５１ｍ，５１ｃ，５１ｋ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。
【００２１】
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。定着部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。
【００２２】
シート排出部６０は、排出経路の下流側に配置された排出ローラ対６１と、装置本体１０の側部に配設された排出口６２及び排出トレイ６３とを備えている。排出ローラ対６１は、排出経路から搬送されるシートＳをニップ部から給送し、排出口６２から排出可能である。排出口６２から排出されたシートＳは、排出トレイ６３に積載される。
【００２３】
制御部７０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３０、画像形成部４０、シート搬送部、シート排出部６０、操作部に接続され、各部と信号をやり取りすると共に動作を制御する。
【００２４】
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。
【００２５】
画像形成動作が開始されると、まず感光ドラム５１が回転して表面が帯電ローラ５２により帯電される。そして、露光装置４２により画像情報に基づいてレーザ光が感光ドラム５１に対して発光され、感光ドラム５１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。
【００２６】
一方、このようなトナー像の形成動作に並行して給送ローラ３２が回転し、シートカセット３１の最上位のシートＳを分離しながら給送する。そして、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、搬送経路を介してシートＳが二次転写部４５に搬送される。更に、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、定着部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、排出ローラ対６１により排出口６２から排出されて排出トレイ６３に積載される。
【００２７】
次に、現像装置５３について、図２に基づいて詳細に説明する。現像装置５３は、二成分現像剤を収容する現像容器５４と、第１搬送スクリュ５５及び第２搬送スクリュ５６と、現像スリーブ（現像剤担持体）２０とを有している。現像容器５４は、感光ドラム５１に対向する位置に、現像スリーブ２０が露出する開口部５４ａを有している。尚、本実施の形態では、現像スリーブ２０の回転方向を搬送方向とし、搬送方向の上流側をＵＰ、下流側をＤＮ、現像スリーブ２０の長手方向を幅方向Ｗにより示す。
【００２８】
現像容器５４には、トナーが充填されたトナーボトル４１（図１参照）からトナーが供給される。現像容器５４は、略中央部にて長手方向に延在する隔壁５７を有している。現像容器５４は、この隔壁５７によって上下に配置された現像室５４ｂと攪拌室５４ｃとに区画されている。現像剤Ｔは、これら現像室５４ｂ及び攪拌室５４ｃに収容されている。現像室５４ｂに収容された現像剤Ｔは、現像スリーブ２０に供給される。攪拌室５４ｃは現像室５４ｂに連通し、現像スリーブ２０からの現像剤Ｔを回収する。
【００２９】
第１搬送スクリュ５５は、現像室５４ｂに現像スリーブ２０の軸方向に沿って現像スリーブ２０と略平行に配置され、現像室５４ｂ内の現像剤Ｔを攪拌しつつ搬送する。第２搬送スクリュ５６は、攪拌室５４ｃ内に第１搬送スクリュ５５の軸と略平行に配置され、攪拌室５４ｃ内の現像剤Ｔを第１搬送スクリュ５５と反対方向に搬送する。トナーは、キャリアとの摺擦により負極性に摩擦帯電される。
【００３０】
現像容器５４における開口部５４ａの上部には、規制ブレード５８が設けられている。規制ブレード５８は、先端を現像スリーブ２０に対して所定の隙間を空けた状態で固定され、現像スリーブ２０の表面に担持された現像剤Ｔの層厚を規制する。
【００３１】
現像スリーブ２０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、本実施の形態ではアルミニウム製としている。現像スリーブ２０の表面には、磁性体部２２（図４参照）が設けられている。即ち、現像スリーブ２０は、現像剤Ｔを担持して感光ドラム５１に対向する現像領域Ｄまで搬送すると共に、現像剤Ｔを担持する複数の磁性体部２２を表面に有する。磁性体部２２の詳細については、後述する。
【００３２】
現像スリーブ２０には、直流電圧と交流電圧とを重畳した現像バイアスを印加する不図示の高圧電源が接続されている。現像スリーブ２０は、図中の矢印方向に回転し、表面に担持された現像剤Ｔが規制ブレード５８によって適正な層厚に規制された後、現像剤Ｔを感光ドラム５１の表面の現像領域Ｄに担持搬送する。現像スリーブ２０は、現像バイアスによりトナーを静電潜像に付着させることで、現像処理を実行する。
【００３３】
現像スリーブ２０の内側には、ローラ状のマグネットローラ（磁束発生部材）２１が現像容器５４に対して非回転状態で固定設置されている。このマグネットローラ２１は、現像領域Ｄに対向して配置された現像磁極Ｓ１を有している。マグネットローラ２１は、現像磁極Ｓ１の他に、磁極Ｓ２、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３を有している。マグネットローラ２１は、後述する磁性体部２２を通過可能な磁束を発生する。尚、磁極Ｎ２は、現像磁極Ｓ１の搬送方向上流側ＵＰに隣接して配置された現像磁極Ｓ１とは異なる極性の第１の磁極であり、磁極Ｎ１は、現像磁極Ｓ１の搬送方向下流側ＤＮに隣接して配置された現像磁極Ｓ１とは異なる極性の第２の磁極である。
【００３４】
本実施の形態では、マグネットローラ２１の各磁極Ｓ１、Ｓ２、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３は、図３（ａ）に示す磁極配置及び磁束密度分布を有する。この場合の現像磁極Ｓ１を中心とする磁力線は、図３（ｂ）に示す分布となる。同図に示すように、現像領域Ｄにおける磁力線は、現像磁極Ｓ１のピークＰを中心に、搬送方向上流側ＵＰでは現像スリーブ２０の表面から上流側に向かって伸びており、搬送方向下流側ＤＮでは現像スリーブ２０の表面から下流側に向かって伸びている。
【００３５】
現像磁極Ｓ１が現像領域Ｄに形成する現像磁界により、感光ドラム５１の略対向位置に現像剤Ｔの磁気ブラシが形成され、この磁気ブラシが現像領域Ｄで矢印方向に回転する感光ドラム５１に静電潜像を現像する。現像領域Ｄを通過した現像剤Ｔは、隣り合う磁極が異極となるように配置されたマグネットローラ２１の磁極Ｎ１のような磁極によって現像スリーブ２０上を搬送され、磁極Ｎ１と磁極Ｎ３とが形成する反発磁界によって現像スリーブ２０上から剥ぎ落される。剥ぎ落された現像剤Ｔは、攪拌室５４ｃで攪拌及び搬送され、再び現像室５４ｂから現像スリーブ２０に供給される。
【００３６】
次に、現像スリーブ２０の表面に設けられた磁性体部２２について、詳細に説明する。図４及び図５に示すように、磁性体部２２は複数の三角柱２３の底辺を直線状に配置して連結させた形状で、搬送方向上流側ＵＰに三角柱の底辺に対向する頂点部分を配置する。ここでは、各三角柱の頂点部分を底辺に平行に面取りしている。このように、磁性体部２２の上面形状は、搬送方向上流側ＵＰに三角形の頂点を削った形状が分散配置されると共に、搬送方向下流側ＤＮに三角形の底辺を直線状に並べた形状が配置されている。
【００３７】
磁性体部２２の搬送方向上流側ＵＰのエッジ部２４の合計長さは、搬送方向下流側ＤＮのエッジ部２５の合計長さより長い。また、磁性体部２２の搬送方向上流側ＵＰのエッジ部２４は、搬送方向に曲折し、搬送方向に交差する方向に繰り返すパターン形状であり、本実施の形態では三角形状である。磁性体部２２の搬送方向下流側ＤＮのエッジ部２５は、搬送方向に交差する方向の直線状であり、本実施の形態では搬送方向に直交する現像スリーブ２０の長手方向に沿った直線状である。複数の磁性体部２２は、搬送方向に隣接して配置されている。即ち、磁性体部２２の搬送方向下流側ＤＮのエッジ部２５は、搬送方向下流側ＤＮに隣接する磁性体部２２の搬送方向上流側ＵＰのエッジ部２４に近接して配置されている。尚、搬送方向上流側ＵＰのエッジ部２４とは、搬送方向下流側ＤＮにピラーが来る面、即ち搬送方向下流側ＤＮに反対側のエッジ部２５がある面や辺縁を意味する（図８（ａ）中、破線）。また、搬送方向下流側ＤＮのエッジ部２５とは、搬送方向上流側ＵＰにピラーが来る面、即ち搬送方向上流側ＵＰに反対側のエッジ部２４がある面や辺縁を意味する（図８（ａ）中、実線）。
【００３８】
磁性体部２２の材質としては、Ｎｉ等、キャリアよりも透磁率が高い材質が好ましく、ここでは透磁率が１０であるＮｉ−Ｐ合金を用いている。尚、本実施の形態では、凸部を磁性部材で形成し、凹部には何も設けていないが、磁性体部２２の周囲を非磁性部材で埋めて凹凸を少なくするようにしてもよい。
【００３９】
次に、現像スリーブ２０によって現像領域Ｄで現像剤Ｔが搬送されていく様子を説明する。図６（ａ）に示すように、現像領域Ｄの搬送方向上流側ＵＰでは、磁力線が上流側に向かって伸びており、磁性体部２２の搬送方向上流側ＵＰのエッジ部２４の先端に磁力線が集中する。図６（ｂ）に示すように、搬送されてきた現像剤Ｔは、エッジ部２４に根元が拘束されながら磁力線に従って立ち上がり、図６（ｃ）に示すように、磁性体部２２の上面に乗り上げる。現像領域Ｄの搬送方向下流側ＤＮでは、搬送方向下流側ＤＮのエッジ部２５に根元が拘束されながら、磁力線に従い倒れていき、磁性体部２２の間の凹部に沈んでいく。磁束線は、磁力線の向く方向に突出しているエッジに集中する性質を持つ。本実施の形態では、図３（ｂ）に示すように、磁力線は、現像ニップ中央から上流及び下流に向かって放射状に延びている。そのため、搬送方向上流側ＵＰでは上流側のエッジ部２４に、搬送方向下流側ＤＮでは下流側のエッジ部２５に磁束線が集中する。
【００４０】
このため、現像領域Ｄの搬送方向上流側ＵＰでは、三角形状のエッジ部２４の先端の頂点部分に磁気穂が拘束され、長い磁気ブラシが形成される。長い磁気ブラシは、現像ニップを通過中に圧潰され、現像領域Ｄの搬送方向下流側ＤＮでは、搬送方向下流側ＤＮのエッジ部２５に沿って短い磁気ブラシが現像スリーブ２０の長手方向に沿って均等かつ密に形成されていく。即ち、現像磁極Ｓ１より搬送方向上流側ＵＰでは、磁性体部２２の搬送方向上流側ＵＰのエッジ部２４に、第１の磁気穂が形成される。また、現像磁極Ｓ１より搬送方向下流側ＤＮでは、磁性体部２２の搬送方向下流側ＤＮのエッジ部２５に、第１の磁気穂より短い第２の磁気穂が形成される。
【００４１】
ここで、現像スリーブ２０と感光ドラム５１との距離が大きく離れた際、搬送方向上流側ＵＰにおいて密で短い磁気穂を形成した場合、画像濃度の低下をもたらす。これに対し、本実施の形態では、磁性体部２２の搬送方向上流側ＵＰのエッジ部２４は曲折した形状に配置されることで、三角形状の先端部を起点に長い磁気ブラシが分散して配置されるように形成される。これにより、現像スリーブ２０と感光ドラム５１との距離が離れた場合でも、感光ドラム５１に磁気穂が接触し、画像濃度の低下を抑えることができる。更に、現像領域Ｄの搬送方向下流側ＤＮでは、直線状のエッジ部２５に沿って、均等に短い磁気ブラシを形成することにより、濃度ムラのない画像出力が可能となる。このように、搬送方向上流側ＵＰのエッジ部２４と搬送方向下流側ＤＮのエッジ部２５の形状を異ならせることで、濃度安定性と画像性を両立することができる。
【００４２】
次に、現像スリーブ２０の表面上に磁性体部２２を製造する手順について、図７に沿って説明する。まず、図７（ａ）に示すように、アルミニウムで形成された現像スリーブ２０の表面に均一なレジスト１００の膜を形成する。そして、図７（ｂ）に示すように、マスク露光することにより、後に形成される磁性体部２２の非形成部にレジスト１００を残したレジストパターンを形成する。その後、図７（ｃ）に示すように、現像スリーブ２０にＮｉ−Ｐ合金で電解メッキを行ない、レジスト１００の非形成部１０１に磁性体部２２を析出させる。図７（ｄ）に示すように、レジスト１００を除去することで、磁性体部２２を現像スリーブ２０に形成することができる。
【００４３】
また、現像スリーブ２０表面上に磁性体部２２を製造する手順として、一度Ｎｉ−Ｐ合金の基層２６を形成した後、前述の図７に示したような手順を踏んでパターンを形成することも可能である。この場合、最終的な形状は図７（ｅ）に示すように、基層２６の上に磁性体部２２の凹凸パターンが形成された形となる。このときＮｉ−Ｐ合金の基層２６は、現像スリーブ２０のマグネットローラ２１が発生する磁力線を遮蔽しない程度に薄くすることが好ましい。具体的には、１００μｍ以下、好ましくは２０μｍ以下が望ましい。Ｎｉ−Ｐ合金の基層２６が一層あっても、現像スリーブ２０の表面に磁性体の凹凸パターンが存在することで、凸部に磁束線が集中し、パターンに応じた拘束力を生じさせることができる。このような構成にすることで、現像スリーブ２０の基層２６と磁性体部２２の密着度を向上できるので、より強度や耐久性の高い安定な磁性体部２２を形成することができる。
【００４４】
上述したように本実施の形態の現像装置５３によれば、現像スリーブ２０は磁性体部２２を有し、磁性体部２２の搬送方向上流側ＵＰのエッジ部２４の合計長さは、搬送方向下流側ＤＮのエッジ部２５の合計長さより長い。このため、現像領域Ｄの上流側では、曲線状または分散して配置されたエッジ部２４の上流側に張り出した先端部に磁束線が集中し、そこに長い磁気ブラシが成長する。一方、下流側では、現像スリーブ２０の長手方向に上流側のエッジ部２４より直線に近い形状に配置された下流側のエッジ部２５に沿って、短い磁気ブラシが均等に整列する。これにより、上流側では、現像スリーブ２０と感光ドラム５１の距離が一定以上離れた際にも、長い磁気ブラシが感光ドラム５１に接触することで現像ニップ幅の変化を抑制できる。また、下流側では、直線状の短い磁気ブラシを均等に形成することで、画像の乱れを抑制できる。現像領域Ｄの上流側と下流側とで、磁束線を集中させるエッジ部２４，２５の形状を異ならせ、現像スリーブ２０と感光ドラム５１との距離に関わらず、現像量の低下を抑制し、且つ、画像の乱れを抑制することで、現像の安定性と画像性とを両立可能である。
【００４５】
即ち、本実施の形態では、上流側では磁気ブラシを長い状態で立ち上がらせ、下流側では磁気ブラシを均等に短く形成することを目的としている。このため、上流側のエッジ部２４は曲線的な屈曲した形状とし、磁束線が集中する部位をもつような形状にすることが好ましい。また、下流側のエッジ部２５は現像スリーブ２０の長手方向に直線的に配置させ、均等に磁束線を揃えることが好ましい。上流側で現像ニップを広げる効果と、下流側で画像性を維持する効果を両立するには、下流側のエッジ部２５の長さより上流側のエッジ部２４の長さを長くすることで実現できる。
【００４６】
また、本実施の形態の現像装置５３によれば、現像スリーブ２０の表面上に磁性体部２２を製造する際に、現像スリーブ２０又は基層２６にレジストパターンを配置し、その後電解メッキを施しレジストパターンを除去することで製造可能である。このため、少ない工数で磁性体部２２を現像スリーブ２０に配置することができ、コストの上昇を抑えることができる。
【００４７】
上述した本実施の形態の現像装置５３では、磁性体部２２を複数の三角柱２３を連続させた形状としたが、これには限られない。例えば、図８（ｂ）に示すように、磁性体部２２の搬送方向上流側ＵＰのエッジ部２４の形状を、三角形状の先端部を半円形状にした形状が幅方向Ｗに連続する形状としてもよい。ここでは、搬送方向下流側ＤＮのエッジ部２５を直線状とすることにより、搬送方向上流側ＵＰのエッジ部２４の合計長さは搬送方向下流側ＤＮのエッジ部２５の合計長さより長くなる。これにより、現像スリーブ２０と感光ドラム５１との距離に関わらず、現像量の低下を抑制し、且つ、画像の乱れを抑制することで、現像の安定性と画像性とを両立可能である。
【００４８】
また、図９（ａ）に示すように、磁性体部２２の搬送方向上流側ＵＰのエッジ部２４の形状を、半円形状が幅方向Ｗに連続する形状としてもよい。図９（ｂ）に示すように、磁性体部２２の搬送方向上流側ＵＰのエッジ部２４の形状を、正三角形が幅方向Ｗに連続する形状としてもよい。図９（ｃ）に示すように、磁性体部２２の搬送方向上流側ＵＰのエッジ部２４の形状を、１２０度を形成する頂点を有する鈍角二等辺三角形が幅方向Ｗに連続する形状としてもよい。図９（ｄ）に示すように、磁性体部２２の搬送方向上流側ＵＰのエッジ部２４の形状を、１４０度を形成する頂点を有する鈍角二等辺三角形が幅方向Ｗに連続する形状としてもよい。
【００４９】
ここで、上流側のエッジ部２４が、下流側のエッジ部２５の１．１５倍より短い場合、上流側のエッジ部２４の先端に磁束線が集中しにくい。そのため、長い磁気穂を立ち上げる効果を高めるために、搬送方向上流側ＵＰのエッジ部２４の合計長さは、搬送方向下流側ＤＮのエッジ部２５の合計長さの１．１５倍より長いことが好ましい。例えば、図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ上流側のエッジ部２４の長さが下流側のエッジ部２５の長さの（ａ）１．５７倍、（ｂ）２．０倍、（ｃ）１．１５倍、（ｄ）１．０６倍である。従って、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示す形状の方が、より大きな効果を得ることができる。
【００５０】
また、上述した各磁性体部２２では、幅方向Ｗに連続した形状としたが、これには限られない。例えば、図１０（ａ）〜（ｄ）に示すように、幅方向Ｗに分割されていてもよい。尚、図１０（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ図９（ａ）〜（ｄ）に対応した形状になっている。また、このときの上流側のエッジ部２４は破線、下流側のエッジ部２５は実線により、それぞれ示されている。この場合も、現像スリーブ２０と感光ドラム５１との距離に関わらず、現像量の低下を抑制し、且つ、画像の乱れを抑制することで、現像の安定性と画像性とを両立可能である。
【００５１】
（実施例１）
上述した本実施の形態の磁性体部２２を有する現像装置５３を用いて、出力画像の濃度変化と画像性の評価を行った。濃度変化は、現像バイアスに１４００ＶのＡＣバイアスを用い、現像スリーブ２０及び感光ドラム５１の距離であるＳＤギャップを２００μｍ〜４００μｍで三段階に変化させて評価した。得られた画像の濃度を、X-Rite社製X-Rite530のSTATUS-Aモードで測定し、濃度の変化量を求めた。画像性は、得られた画像のノイズを目視で評価した。
【００５２】
ここでは、磁性体部２２は、底辺１８０μｍで高さが１６０μｍの二等辺三角形を、底辺が接するように連結し、頂点部分を高さ２５μｍ削除し、底辺部分は高さ２５μｍ分、隣接する三角形と繋げることで形成した。これを、搬送方向上流側ＵＰに１６０μｍのピッチで、幅方向Ｗには半周期（９０μｍ）ずらして配置することで、図５に示す形状を得た。各パラメータ（図５参照）は、以下のように設定した。磁性体部２２の透磁率：１０、磁性体部２２の三角柱２３の幅方向ＷのピッチＷ１：１８０μｍ、磁性体部２２の搬送方向の間隔Ｒ１：２５μｍ。磁性体部２２のエッジ部２５側の搬送方向の長さＲ２：２５μｍ、磁性体部２２の搬送方向のピッチＲ３：１８０μｍ、磁性体部２２の高さ：６０μｍ。
【００５３】
その結果を、表１に示す。表１に示すように、濃度変化は少なく、画像ノイズは認められず良好であった。従って、実施例１によれば、現像スリーブ２０と感光ドラム５１との距離に関わらず、現像量の低下を抑制し、且つ、画像の乱れを抑制することで、現像の安定性と画像性とを両立可能であることが確認された。
【００５４】
【表１】
2018120099.tif 000003
【００５５】
また、この磁性体部２２を有する現像スリーブ２０について、現像剤を拘束する力の分布を、本実施の形態の現像領域Ｄの静磁場を有限要素法で計算することで求めた。ソルバーには、株式会社ＪＳＯＬのＪＭＡＧを使用した。この現像領域Ｄに、実施例１の磁性体部２２を配置して計算した結果を、図１１に示す。同図は、磁性体部２２の表面上の空気層の磁束密度の２乗分布を二値化画像により示した図である。磁気力は、磁束密度の２乗分布に比例する。図１１に示すように、現像領域Ｄの搬送方向上流側ＵＰでは、磁性体部２２の上流側のエッジ部２４である三角柱２３の先端部分に磁力線が集中していることが確認された。また、現像領域Ｄの搬送方向下流側ＤＮでは、磁性体部２２の下流側のエッジ部２５である直線部分に磁力線が集中していることが確認された。
【００５６】
（実施例２）
実施例１の磁性体部２２のパターンの縮尺を２倍にし、実施例１と同様に出力画像の濃度変化と画像性の評価を行った。磁性体部２２の寸法以外は、実施例１と同様である。ここでは、磁性体部２２は、底辺３６０μｍで高さが３２０μｍの二等辺三角形を、底辺が接するように連結し、頂点部分を高さ５０μｍ削除し、底辺部分は高さ５０μｍ分、隣接する三角形と繋げることで形成した。これを、搬送方向上流側ＵＰに３２０μｍのピッチで、幅方向Ｗには半周期（１８０μｍ）ずらして配置することで、図５に示す形状を得た。各パラメータ（図５参照）は、以下のように設定した。磁性体部２２の透磁率：１０、磁性体部２２の三角柱２３の幅方向ＷのピッチＷ１：３６０μｍ、磁性体部２２の搬送方向の間隔Ｒ１：５０μｍ。磁性体部２２のエッジ部２５側の搬送方向の長さＲ２：５０μｍ、磁性体部２２の搬送方向のピッチＲ３：３６０μｍ、磁性体部２２の高さ：６０μｍ。このように磁性体部２２の上面形状は、搬送方向上流側ＵＰに、三角形の頂点を削った形状が分散配置されている。また、搬送方向下流側ＤＮに、三角形の底辺部を直線状に並べた形状が配置されている。
【００５７】
その結果を、表１に示す。表１に示すように、実施例１よりも濃度変化は少なく、画像ノイズは認められず良好であった。これは、実施例２は、実施例１よりも磁束線の集中度合いが更に高く、現像ニップ上流で長い磁気穂を形成できるからであると考えられる。また画像性は、下流側のエッジ部２５において、実施例２は実施例１と同様の効果を発揮しているため、同様の結果となった。従って、実施例２によっても、現像スリーブ２０と感光ドラム５１との距離に関わらず、現像量の低下を抑制し、且つ、画像の乱れを抑制することで、現像の安定性と画像性とを両立可能であることが確認された。
【００５８】
また、実施例１と同様に、この磁性体部２２を有する現像スリーブ２０の現像領域Ｄに、実施例２の磁性体部２２を配置して計算した結果を、図１２に示す。同図は、磁性体部２２の表面上の空気層の磁束密度の２乗分布を二値化画像により示した図である。図１２に示すように、現像領域Ｄの搬送方向上流側ＵＰでは、磁性体部２２の上流側のエッジ部２４である三角柱２３の先端部分に磁力線が集中していることが確認された。また、現像領域Ｄの搬送方向下流側ＤＮでは、磁性体部２２の下流側のエッジ部２５である直線部分に磁力線が集中していることが確認された。
【００５９】
（比較例１）
磁性体部の形状を変更して、各実施例と同様に出力画像の濃度変化と画像性の評価を行った。磁性体部１２２の形状以外は、実施例１と同様である。ここでは、図１３に示すように、磁性体部１２２は円柱形状で、６０°毎に等間隔で配置される千鳥配置によって規則的に配置されている。磁性体部１２２は、直径Ｗ２＝８０μｍの円が、各磁性体部１２２がθ＝６０°毎に、幅Ｗ３＝８０μｍの等間隔で配置される千鳥配置によって規則的に配置されている。磁性体部１２２の材質は、実施例１と同様に、透磁率が１０のＮｉ−Ｐ合金を使用した。磁性体部１２２の高さも６０μｍと、実施例１と同様とした。
【００６０】
その結果を、表１に示す。表１に示すように、画像性は良好な結果が得られているものの、濃度変化が大きく、現像量の低下を抑制できないことが確認された。これは、この磁性体部１２２は、円柱形状であるため、上流側のエッジ部と下流側のエッジ部との合計長さが同等であるためと考えられる。
【００６１】
また、各実施例と同様に、この磁性体部１２２を有する現像スリーブ１２０の現像領域Ｄに、比較例１の磁性体部１２２を配置して計算した結果を、図１４に示す。同図は、磁性体部１２２の表面上の空気層の磁束密度の２乗分布を二値化画像により示した図である。図１４に示すように、現像領域Ｄの搬送方向上流側ＵＰでも搬送方向下流側ＤＮでも、同じような形で円形部分のエッジに対称的に磁力線が集中していることが確認された。
【００６２】
（比較例２）
磁性体部１２２の形状を変更して、各実施例と同様に出力画像の濃度変化と画像性の評価を行った。磁性体部１２２の形状以外は、実施例１と同様である。ここでは、現像スリーブに磁性体部を設けず、現像スリーブの表面をＦＧＢ＃１００（ファインガラスビーズの１００番）でブラスト処理した。その表面粗さＲｚは、１０μｍとした。
【００６３】
その結果を、表１に示す。表１に示すように、濃度変化と画像性との両方で不適格であった。これは、比較例２では、現像スリーブの表面に磁性体部が配置されていないため、現像ニップ上流における磁気ブラシの立ち上がりが弱く、現像ニップ幅を安定して保つことができないためと考えられる。
【００６４】
図１１及び図１２に示すように、磁束密度の分布は、現像領域上流側で三角柱の頂点に集中し分散して高密度になっており、下流側で三角柱の低面側に沿って直線的に均等に揃っている。このように、実施例１，２では、磁力に相関のある磁束密度の２乗分布を、上流側では分散させ高密度に形成することができる。このときの分布は図１５に示すように、磁性体部２２の上部の空気層８０に及ぶ。図１５は、磁性体部２２の上部の磁束密度の２乗分布のコンター図を斜めから示したものである。同図では、磁性体部２２の上面の空気層８０と、空気層８０を上面に垂直方向に切断した面８１を示している。三角形の底辺の直線状のエッジ部２５から空気層８０に張り出す磁束密度の２乗分布８２より、三角形の頂点で屈曲したエッジ部２４から空気層８０に張り出す磁束密度の２乗分布８３の方が、大きく空気層８０に張り出している。このことからも、屈曲したエッジ部２４において、長い磁気穂が形成することが明らかである。即ち、磁性体部２２の上部の空気層８０に集中する磁束密度の２乗分布密度が、現像スリーブ２０の表面に磁性体を配置していない条件で、マグネットローラ２１による磁力線が下流側で４５度になる位置より、上流側で４５度になる位置の方が高い。また、磁性体部２２の上部より５０μｍ離れた空気層８０に集中する磁束密度の２乗分布密度も同様である。
【符号の説明】
【００６５】
２０…現像スリーブ（現像剤担持体）、２１…マグネットローラ（磁束発生部材）、２２…磁性体部、２４…搬送方向上流側のエッジ部、２５…搬送方向下流側のエッジ部、５１…感光ドラム（像担持体）、５３…現像装置、Ｄ…現像領域、Ｎ１…磁極（第２の磁極）、Ｎ２…磁極（第１の磁極）、Ｓ１…現像磁極、Ｔ…現像剤、ＵＰ…搬送方向上流側。
【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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【図１４】
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【図１５】
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