(57)【要約】【課題】二成分現像剤が現像剤担持体上から良好にピックオフされ、更に、現像剤担持体及び現像剤の劣化が抑制された現像装置及びこれを用いた画像形成装置を提供する。【解決手段】静電潜像が担持される像担持体１に対向して開口し且つトナー及び磁性キャリアを含む二成分現像剤（現像剤）Ｄを収容可能な現像ハウジング２と、現像ハウジング２の開口に面して配設され且つ現像剤Ｄを担持搬送可能な現像剤担持体３とを備える現像装置において、現像剤担持体３は、回転可能な現像スリーブ３ａと、現像スリーブ３ａの内部に異極性の磁極が交互に固定配列された磁石体３ｂとを具備し、この磁石体３ｂは、隣接する異極性の磁極間に磁束密度の法線方向成分及び接線方向成分が共に減衰する磁力分布を有し、かつ、現像スリーブ３ａ上の現像剤Ｄが重力Ｇ及び遠心力ＣＦの作用で前記磁力分布による保持力に打ち勝って剥離可能なピックオフ部Ｐを有する。【選択図】図１
2008015277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像が担持される像担持体に対向して開口し且つトナー及び磁性キャリアを含む二成分現像剤を収容可能な現像ハウジングと、現像ハウジングの開口に面して配設され且つ現像剤を担持搬送可能な現像剤担持体とを備える現像装置において、
現像剤担持体は、回転可能な現像スリーブと、現像スリーブの内部に異極性の磁極が交互に固定配列された磁石体とを具備し、
この磁石体は、隣接する異極性の磁極間に磁束密度の法線方向成分及び接線方向成分が共に減衰する磁力分布を有し、かつ、現像スリーブ上の現像剤が重力及び遠心力の作用で前記磁力分布による保持力に打ち勝って剥離可能なピックオフ部を有することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１記載の現像装置において、
ピックオフ部が設定される位置は、前記隣接する磁極の夫々に対応する現像スリーブ表面と現像スリーブの回転中心とを結ぶ直線同士がなす角度が１００度以上であり、磁束密度の法線方向成分及び接線方向成分が２０ｍＴ以下の部位に設定されることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
静電潜像が担持される像担持体に対向して開口し且つトナー及び磁性キャリアを含む二成分現像剤を収容可能な現像ハウジングと、現像ハウジングの開口に面して配設され且つ現像剤を担持搬送可能な現像剤担持体とを備える現像装置において、
現像剤担持体は、回転可能な現像スリーブと、現像スリーブの内部に一組の隣接する同極性の磁極を含む複数の磁極が固定配列された磁石体とを具備し、
この磁石体は、前記同極性の磁極間に現像スリーブ上の現像剤を剥離可能なピックオフ部を有し、かつ、前記同極性の磁極のうち上流側に位置する上流側磁極近傍にはピックオフ部に向かう現像剤に対して逆流を抑える方向に作用する搬送許容磁界を有することを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項３記載の現像装置において、
前記搬送許容磁界は、前記上流側磁極による磁束密度の法線方向成分のピーク位置と現像スリーブの回転中心とを結ぶ直線を基準ラインと定義すると、ピックオフ部に向かう現像剤が一部逆流しながら搬送される挙動に繋がる逆流領域に対し、前記基準ラインを現像剤搬送方向下流側に偏倚させるように設定したことを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項３記載の現像装置において、
前記上流側磁極の上下流側近傍には、更に、この磁極と極性が異なり且つ磁束密度が小さい補助磁極を設けることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１又は３記載の現像装置において、
前記ピックオフ部は、現像ハウジング内に収容された現像剤より上方に離間した位置に設けられることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項１又は３記載の現像装置において、
磁性キャリアは、磁性体と結着樹脂とが分散混合された構成を有するものであることを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項７記載の現像装置において、
磁性キャリアは、重合法によって作製され且つ形状係数が１１５以下のものであることを特徴とする現像装置。
【請求項９】
請求項７記載の現像装置において、
磁性キャリアは、ポーラスな磁性体に樹脂を含浸させたものであり且つ形状係数が１１５以下のものであることを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
請求項１又は３記載の現像装置において、
現像スリーブは、その外周面に現像剤の搬送性を維持する処理が施されていることを特徴とする現像装置。
【請求項１１】
静電潜像が担持される像担持体と、
請求項１乃至１０のいずれかに記載の現像装置とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やプリンタ等の画像形成装置に用いられる現像装置に係り、特に、トナー及び磁性キャリアを含む二成分現像剤を用いた現像装置及びこれを用いた画像形成装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真方式等の画像形成装置で用いられる現像方式としてトナー及び磁性キャリアを含む二成分現像剤を用いる二成分現像方式では、現像後の現像ロール上の残留現像剤を現像ロールからピックオフするために、異極性の磁極を用いるタイプでは剥離部材を用いて強制的に剥離させるようにすると現像剤の劣化を招く虞があることから、現像ロールの反発磁極を利用したタイプのものが多く知られている。このような反発磁極を用いると、現像剤が反発磁界に達すればピックオフをほぼ確実に達成できる利点があるが、その反面、反発磁極のうち現像剤搬送方向の上流側に位置する磁極近傍では、現像剤に対し反発磁界内に侵入することを阻止する力が作用する。これは、磁極近傍では接線方向の磁力が作用して現像剤の進行が妨げられることによるもので、結果的に上流側磁極近傍に現像剤のよどみが発生し易くなる。
【０００３】
図１４は、従来の現像装置の一例を示すもので、感光体１０１に対向して開口する現像ハウジング１０２の開口部には、感光体１０１と対向する位置に現像ロール１０３が配設されている。現像ロール１０３は、表面に回転可能な現像スリーブ１０４と内部に固定配置された磁石ロール１０５で構成され、磁石ロール１０５内に固定配置された複数の磁極のうち、反発磁界を形成する２個の反発磁極１０５ａ，１０５ｂ（本例では例えばＳ極）が設けられている。尚、図中符号１０６は現像ロール１０３上の現像剤層の層厚規制を行うトリマであり、符号１０７（１０７ａ，１０７ｂ）は現像剤を撹拌搬送して現像剤に所定の帯電量を付与すると共に現像剤を現像ロール１０３に供給するオーガーである。
【０００４】
このような構成の現像装置にあっては、オーガー１０７から現像ロール１０３上に供給された現像剤はトリマ１０６によって層厚規制された後、現像ロール１０３と感光体１０１との対向部位にて現像が行われる。現像を終えた残留現像剤はそのまま現像ロール１０３の回転に伴って現像ロール１０３上を搬送され、磁極１０５ａの近傍に達する。ここで、この磁極１０５ａの接線方向の磁力によって現像剤の進行が妨げられ、この部位に現像剤のよどみ（図中符号αで示す領域）を生じるようになる。
そのため、このよどみ部分で現像剤と現像ロール１０３間でのスリップが生じ易くなり、現像ロール１０３表面が摩耗されて変形したり、現像剤が劣化を促進されるようになる。
【０００５】
このような現象は、特に、現像ロール表面との摩擦力が小さくなる、例えば球形度の高いキャリアや樹脂分散キャリアなどを使用する場合に多く発生するようになる。通常、球形度の高いキャリアや樹脂分散キャリアを使用すると、フェライト等の通常の磁性体キャリアを用いる場合に比べ、キャリア表面が滑らかなことによるトナーへのストレスが小さくなり現像剤が長寿命化するという本来もたらされるべき利点があるが、現像剤と現像ロールとの摩擦力が小さくなる結果、上述した現像剤のよどみを発生し易くなり、その分スリップが大きくなって、却ってフェライト等の磁性体キャリアを使用する場合に比べ現像ロールや現像剤の寿命が短くなる。
【０００６】
【特許文献１】特開平２−１４０７７５号公報（実施例、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、このような対応策として、現像ロールからの現像剤のピックオフを反発磁極を用いることなく行うようにする方式が想定される。特許文献１には、反発磁極を用いずにロール体の遠心力を利用してロール体表面の現像剤を飛散させる方式が提示されている。しかしながら、このロール体は現像ロールではなく、単に現像剤を搬送する搬送ロール（特許文献中１では剥離ロール）であり、更に、この搬送ロール内部の磁極配置は一方に偏って配置され、磁極の設けられていない箇所から現像剤を飛散させるようにしている。そのため、このような磁極配置を現像ロールで行うようにすると、現像ロールとしての現像剤の搬送性が損なわれると共に、現像ロール自体の回転数も必要になることから、実際の現像ロールでの対応は更に困難となる。
【０００８】
本発明は、このような技術的課題を解決するためになされたものであり、二成分現像剤が現像剤担持体上から良好にピックオフされ、更に、現像剤担持体及び現像剤の劣化が抑制された現像装置及びこれを用いた画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、本発明は、図１に示すように、静電潜像が担持される像担持体１に対向して開口し且つトナー及び磁性キャリアを含む二成分現像剤（現像剤）Ｄを収容可能な現像ハウジング２と、現像ハウジング２の開口に面して配設され且つ現像剤Ｄを担持搬送可能な現像剤担持体３とを備える現像装置において、現像剤担持体３は、回転可能な現像スリーブ３ａと、現像スリーブ３ａの内部に異極性の磁極が交互に固定配列された磁石体３ｂとを具備し、この磁石体３ｂは、隣接する異極性の磁極間に磁束密度の法線方向成分及び接線方向成分が共に減衰する磁力分布を有し、かつ、現像スリーブ３ａ上の現像剤Ｄが重力Ｇ及び遠心力ＣＦの作用で前記磁力分布による保持力に打ち勝って剥離可能なピックオフ部Ｐを有することを特徴とするものである。
【００１０】
このような技術的手段において、現像剤担持体３としては現像剤Ｄを担持しうるものであればよく、内部に複数の磁極が固定配置された磁石体３ｂを有し、外部に回転可能な現像スリーブ３ａを備える。また、現像剤担持体３（具体的には現像スリーブ３ａ）と像担持体１の互いの回転方向は、対向部位で同方向（Ｗｉｔｈ方向）でもよいし、反対方向（Ａｇａｉｎｓｔ方向）であっても差し支えない。
【００１１】
そして、本発明では、現像剤担持体３からの現像剤Ｄのピックオフ部Ｐを現像剤担持体３の隣接する異極性の磁極ｍ１，ｍ２間に設け、更に、現像剤Ｄが重力Ｇ及び遠心力ＣＦの作用で剥離可能にすることで、反発磁極を用いた場合のように上流側に位置する磁極近傍に現像剤Ｄのよどみが発生することを防ぎ、現像剤Ｄと現像スリーブ３ａとのスリップを抑えることができるようになる。そのため、現像剤Ｄ並びに現像スリーブ３ａの長寿命化を図ることができるようになる。尚、「重力Ｇ及び遠心力ＣＦの作用で磁力分布による保持力に打ち勝って剥離可能」とは、磁石体３ｂの隣接する異極性の磁極ｍ１，ｍ２間で、その磁力分布が、現像スリーブ３ａからの現像剤Ｄのピックオフが確実になされる程度の小さい磁力作用となっていることを意味する。
【００１２】
更に、このピックオフ部Ｐが設定される具体的な位置としては、前記隣接する異極性の磁極ｍ１，ｍ２の夫々に対応する現像スリーブ３ａ表面と現像スリーブ３ａの回転中心とを結ぶ直線同士がなす角度θが１００度以上であり、磁束密度の法線方向成分及び接線方向成分が２０ｍＴ以下の部位に設定されることが好ましい。
【００１３】
ここで、従来の反発磁極を用いた場合のピックオフ部への現像剤の進入を妨げる力が働く様子について説明する。図２は、現像剤担持体の反発磁極（この例ではＳ極同士）が近傍に位置する場合を示しており、現像剤担持体上の現像剤は、現像剤担持体の回転方向に沿って矢印Ａで示すように反発磁界（反発磁極によって構成される磁界）に向かって搬送される。
反発磁界によって形成される磁力線（図中点線で示す）が示すように、反発磁極間では磁力線がない（ほぼゼロになる）領域βが存在する。現像剤は磁力線に沿って並ぼうとするため、領域βに近づいた現像剤には領域βから磁力線のある領域に向かって移動する方向に力が作用する。そのため、現像剤担持体上を搬送された現像剤は領域βの手前で留まろうとする。しかしながら、この留まろうとした現像剤は後方から搬送されてくる現像剤のために、現像剤担持体の法線方向、すなわち、矢印Ｂの方向に移動するようになる。そのため、上流側に位置する磁極近傍では、現像剤が法線方向に延びた壁を形成するようになる。更に、この壁は成長するが、現像剤担持体から遠くなるにつれ矢印Ｃ方向に倒れるようになる（現像剤の逆流が発生する）。このような現像剤の動きによって上流側の磁極近傍では現像剤のよどみ（図中αで示す）が発生するようになる。
尚、更に後方から搬送されてくる現像剤によって、よどみが増加してくると、堰を切って一部の現像剤が下流側の磁極方向へ移動し（矢印Ｄ方向）、現像剤担持体から離れる方向に移動するようになる（矢印Ｅ方向）。
【００１４】
このような作用に比較して、本発明では、ピックオフ部Ｐを異極性の磁極間に設けるようにしたので、現像剤Ｄのよどみの発生を抑えることができるようになる。
また、本発明は、反発磁極を備えた態様においても構成することが可能であり、この場合、図１に示すように、静電潜像が担持される像担持体１に対向して開口し且つトナー及び磁性キャリアを含む二成分現像剤（現像剤）Ｄを収容可能な現像ハウジング２と、現像ハウジング２の開口に面して配設され且つ現像剤Ｄを担持搬送可能な現像剤担持体３とを備える現像装置において、現像剤担持体３は、回転可能な現像スリーブ３ａと、現像スリーブ３ａの内部に一組の隣接する同極性の磁極を含む複数の磁極が固定配列された磁石体３ｂとを具備し、この磁石体３ｂは、前記同極性の磁極間に現像スリーブ３ａ上の現像剤Ｄを剥離可能なピックオフ部Ｐを有し、かつ、前記同極性の磁極のうち上流側に位置する上流側磁極近傍にはピックオフ部Ｐに向かう現像剤Ｄに対して逆流を抑える方向に作用する搬送許容磁界を有するようにすればよい。
【００１５】
このように、搬送許容磁界によって逆流が抑えられることで、上流側磁極近傍での現像剤のよどみの発生を低減することができるようになり、現像剤Ｄは容易にピックオフ部Ｐへ向かうようになる。また、このような搬送許容磁界を形成するには、反発磁極の磁極同士を大きく離間させたり、あるいは磁力調整を付加することで成されるようになる。
【００１６】
更に、この搬送許容磁界としては、図３（ａ）に示すように、上流側磁極ｍ３による磁束密度の法線方向成分のピーク位置と現像スリーブ３ａの回転中心とを結ぶ直線を基準ラインと定義すると、ピックオフ部Ｐに向かう現像剤Ｄが一部逆流しながら搬送される挙動に繋がる逆流領域に対し、前記基準ラインを現像剤搬送方向下流側に偏倚させるように設定することが好ましい。
【００１７】
ここで、この作用について詳細に説明する。
図３（ａ）は、本発明における反発磁極ｍ３，ｍ４を用いた場合の磁界作用を模式的に示したものであり、実線は磁束密度の法線方向成分を示し、点線は磁束密度の接線方向成分を示している。本発明では、反発磁極ｍ３，ｍ４同士を大きく離間させたり、あるいは磁極ｍ３，ｍ４の磁力調整を行うことで、基準ライン（一点鎖線で示す）が逆流領域（境界を二点鎖線で示す）より下流側になるように設定されている。そのため、上流側磁極ｍ３近傍では現像剤Ｄはピックオフ部Ｐへ向かって搬送され易くなり、よどみの発生が抑えられるようになる。このことは、反発磁極ｍ３，ｍ４をこのように配置することで、反発磁極ｍ３，ｍ４による磁力線が互いの方向に向かって拡がり易くなり、上流側磁極ｍ３の下流側にも磁束密度の接線方向成分が大きく現れるようになることにもよる。
一方、図３（ｂ）に示すように、例えば反発磁極ｍ３，ｍ４を近接して配置した場合には、基準ラインが逆流領域の上流側に位置するようになり、上流側磁極ｍ３近傍で現像剤Ｄの逆流が発生し易くなる。そのため、現像剤Ｄのよどみ発生し易くなる。このことは、反発磁極ｍ３，ｍ４間の磁界作用により、上流側磁極ｍ３の下流側では磁束密度の接線方向成分も大きくならないことにもよる。
【００１８】
更に、このように反発磁極ｍ３，ｍ４を用いる態様では、上流側磁極ｍ３の上下流側近傍には、更に、この磁極ｍ３と極性が異なり且つ磁束密度が小さい補助磁極を設けることが好ましく、これによれば、上流側磁極ｍ３近傍での現像剤Ｄのよどみの発生を積極的に防ぐことができるようになる。
【００１９】
そして、図１に示すように、本発明のピックオフ部Ｐは、現像ハウジング２内に収容された現像剤Ｄより上方に離間した位置に設けられることが好ましく、これによれば、ピックオフ部Ｐでの現像剤Ｄに重力Ｇ及び遠心力ＣＦの作用を効果的に働かせることができ、より一層効果的なピックオフが行われるようになる。
【００２０】
また、本発明は、使用する現像剤Ｄの磁性キャリアとして、フェライト等の磁性体表面に樹脂コートを施したような従来型の磁性キャリアではなく、磁性体と結着樹脂とが分散混合された構成を有するものを使用する場合に一層顕著な効果をもたらすことができる。ここで、「磁性体と結着樹脂とが分散混合された構成」とは、従来のような単に磁性体表面に樹脂コートがなされたものではなく、例えば磁性体と樹脂とを分散混合し粉砕分級したもの、重合法によって作製したもの、ポーラスな磁性体に樹脂を含浸させて作製したもの等が挙げられる。
【００２１】
そして、本発明における磁性キャリアとしては、重合法によって作製され且つ形状係数（ＳＦ−２）が１１５以下のものであることが好ましく、このように形状が球形状で、磁化も小さい磁性キャリアを使用するようにしても、現像剤Ｄのピックオフ部Ｐの上流側での現像剤Ｄのよどみの発生を抑えることができるようになる。そのため、球形度の高いキャリアを使用することによるトナーへの低ストレス付与性を活かしながら、現像剤Ｄ並びに現像スリーブ３ａの長寿命化を図ることができるようになる。尚、形状係数（ＳＦ−２）は、キャリア粒子の投影像の周囲長をＬとし、キャリア粒子の投影面積をＳとしたときに、次の（１）式によって算出される。
形状係数（ＳＦ−２）＝（Ｌ２／Ｓ）×｛１００／（４π）｝・・・（１）
【００２２】
更に、本発明の現像スリーブ３ａとしては、その外周面に現像剤Ｄの搬送性を維持する処理が施されていることが好ましく、現像剤Ｄの搬送性を良好にする具体的な処理としては、現像スリーブ３ａに対し十点平均粗さＲｚが１０μｍ以上になるようにブラスト処理をした後にＴａ−Ｃ（Tetrahedral Amorphous Carbon）のような硬質コート処理を行ったもの、十点平均粗さＲｚが２０μｍ以上の凹凸面を有するようにブラスト処理したもの、使用するキャリア径以上の深さの溝加工（Ｖ溝等）が施されたもの等が挙げられる。
【００２３】
そして、本発明は、上述した現像装置に限られるものではなく、これらの現像装置を用いた画像形成装置をも対象とするものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の現像装置によれば、現像剤担持体は、回転可能な現像スリーブと、現像スリーブの内部に異極性の磁極が交互に固定配列された磁石体と、磁石体内の隣接する異極性の磁極間に設定され、現像スリーブ上の現像剤が重力及び遠心力の作用で剥離可能になるように磁石体による磁束密度の法線方向成分並びに接線方向成分が共に減衰する磁力作用の小さいピックオフ部とを具備するようにしたので、現像剤と現像スリーブとのピックオフ部上流側での現像剤のスリップを抑え、現像スリーブ及び現像剤の長寿命化を図ることができる。また、このような構成を採ったので、球形度が高い樹脂分散キャリアを良好に使用することができ、その分トナーへのストレス低下をすることができ、現像剤の一層の長寿命化ができる。そのため、長期に亘って安定した現像特性を維持することができる。
更に、本発明の他の態様の現像装置によれば、現像剤担持体は、回転可能な現像スリーブと、現像スリーブの内部に一組の隣接する同極性の磁極を含む複数の磁極が固定配列された磁石体と、磁石体内の前記同極性の磁極間に設定され、現像スリーブ上の現像剤が重力及び遠心力の作用で剥離可能になるように磁石体による磁束密度の法線方向成分並びに接線方向成分が共に減衰する磁力作用の小さいピックオフ部とを具備し、同極性の磁極のうち現像剤搬送方向上流側に位置する上流側磁極にはピックオフ部に向かう現像剤に対して逆流を抑える方向に作用する搬送許容磁界を有するようにしたので、現像スリーブ及び現像剤の長寿命化を図ることができる。そのため、長期に亘って安定した現像特性を維持することができる。
更にまた、上述の現像装置を用いることで、長期に亘って安定した現像特性を有する画像形成装置を実現することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
◎実施の形態１
図４は、本発明が適用された現像装置の実施の形態１を含む画像形成装置の概要を示すものであり、同図において、符号２１は、矢印方向に回転し、表面に有機光導電層等からなる感光層を含む像担持体としての感光体であり、この感光体２１は帯電ロール等の帯電器２２によって帯電され、レーザ書込装置等の露光器２３によって静電潜像が書き込まれる。この書き込まれた静電潜像は、感光体２１の光の当たった部分の表面電位が低下し、光の当たっていない高電位部分とのコントラストによる電位画像として形成される。
【００２６】
また、感光体２１に対向して配置される現像装置３０は、現像ハウジング３１内に着色粒子であるトナーとトナーを担持して搬送する磁性キャリアを含む二成分現像剤（現像剤）が収容され、現像剤担持体としての現像ロール３２に現像剤を担持させ、この現像ロール３２に図示外のバイアス電源からの現像バイアスを印加することで、現像ロール３２側を静電潜像の高電位部と低電位部との中間電位に保持し、感光体２１上の静電潜像の画像部を現像剤中の帯電されたトナーにて現像するようにしたものである。
【００２７】
更に、感光体２１の周囲には転写器２４が設けられ、この転写器２４は、例えば感光体２１に圧接配置される転写ロールにて構成され、図示外のバイアス電源によって感光体２１上のトナー像を記録材２６側に引き付ける方向の転写バイアスを印加することで、感光体２１上で現像されたトナー像を記録材２６に転写させるようにしたものである。更にまた、転写後に感光体２１上に残留したトナーは、例えばドクターブレード式のクリーナー２５によって除去される。
また、本実施の形態では、感光体２１上のトナー像が転写された記録材２６は、定着器５０に搬送され、この定着器５０により記録材２６上のトナー像が定着される。定着器５０としては、例えばヒートロール方式が採用され、加熱ロール５１と加圧ロール５２とを有し、この加熱ロール５１と加圧ロール５２との間に記録材２６を通過させることによりトナー像を記録材２６に定着するようになる。
【００２８】
本実施の形態における現像装置３０は、図５に示すように、感光体２１に向かって開口する現像ハウジング３１を有し、この現像ハウジング３１の開口に面して現像ロール３２を配設し、現像ロール３２の下方で現像ロール３２と近接する位置に現像ロール３２上の現像剤の層厚規制を行う層厚規制部材（トリマ）３３を設けたものとなっている。
また、現像ハウジング３１内の現像ロール３２の背後には、現像剤を撹拌搬送しながら、現像剤の帯電を行うと共に現像ロール３２側に現像剤を供給する撹拌部材としてのオーガー３４（３４ａ，３４ｂ）が設けられている。本実施の形態のオーガー３４は、現像ロール３２側に主として現像ロール３２への現像剤供給を行うサプライオーガー３４ａを配設し、このサプライオーガー３４ａの背後には、現像ハウジング３１の一部で構成される仕切壁３１ａを介して主として現像剤の混合撹拌を行うアドミクスオーガー３４ｂを配設したものとなっている。
【００２９】
そして、本実施の形態の現像ロール３２は、表面が所定の粗さになるようにブラスト処理された非磁性の現像スリーブ３２ａを回転可能に設け、この現像スリーブ３２ａの内部に４個の磁極を固定配置した磁石体としてのマグネットロール３２ｂを設けている。また、マグネットロール３２ｂ内の磁極は、感光体２１と対向する位置に現像磁極としてのＳ１磁極を設け、Ｓ１磁極より下流側で略現像ロール３２の最上部近傍には搬送磁極としてのＮ１磁極、Ｎ１磁極より下流側で斜め下方にはピックアップ磁極としてのＳ２磁極、トリマ３３と略対向する位置にはトリマ磁極としてのＮ２磁極が配置されている。そして、本実施の形態では、Ｎ１磁極とＳ２磁極とは現像ロール３２の中心から夫々の磁極（Ｎ１磁極及びＳ２磁極）に引いた直線のなす角度が約１３２°になるようになっている。
【００３０】
また、本実施の形態におけるトリマ３３は、現像ハウジング３１に非磁性支持体３３ａを固定し、この非磁性支持体３３ａの現像剤搬送方向上流側の面には、現像ロール３２の法線方向に沿って磁性薄板３３ｂが取り付けられており、この磁性薄板３３ｂとトリマ磁極のＮ２磁極との間で現像剤の穂立ちを有効に行い、現像剤の層厚規制が行われ、現像ロール３２上には所定量の現像剤層が形成されるようになっている。
更に、本実施の形態では、現像ハウジング３１内の現像剤は、現像ロール３２の最下端が現像剤の収容領域に接触する程度の現像剤量が収容されており、現像ロール３２の隣接するＮ１磁極とＳ２磁極の間は、この現像剤の収容領域より上方に位置するようになっている。
【００３１】
特に、本実施の形態における現像剤としては、磁性体と樹脂の分散型のキャリア（重合キャリア）からなる例えば形状係数ＳＦ−２が１０５の球形キャリアと、トナーを含む二成分現像剤が用いられる。
【００３２】
次に、このような現像装置３０における作動について説明する。図５において、オーガー３４によって帯電された現像剤は、サプライオーガー３４ａの作用と現像ロール３２のピックアップ磁極（Ｓ２磁極）の作用によって現像ロール３２上に供給される。現像ロール３２に供給された現像剤は現像ロール３２の回転に伴って移動し、トリマ３３によって所定の層厚に規制される。この所定の層厚に規制された現像剤は、現像ロール３２と感光体２１との対向領域である現像領域にて、図示外の現像バイアスによって所定の現像がなされ、現像剤中のトナーの飛翔によって感光体２１上の静電潜像が顕像化される。現像を終えてトナーが少なくなった現像剤は、そのまま現像ロール３２の回転に伴って現像ロール３２上を移動し、磁極Ｎ１を超えて磁極Ｓ２の方へ搬送される。
【００３３】
このとき、磁極Ｎ１と磁極Ｓ２とは大きく離された位置に設けられていることから、両者の中間付近では、現像ロール３２上（具体的には現像スリーブ３２ａ上）の磁束密度が現像ロール３２の法線方向並びに接線方向で共に小さくなっている。図６は、一例としての現像ロール３２の磁束密度分布を示すものであり、実線は磁束密度の法線方向成分、点線は磁束密度の接線方向成分を示している。また、同心円は、間隔を２０ｍＴで示している。この図からも分かるように、磁極Ｎ１と磁極Ｓ２の間では、法線方向成分及び接線方向成分が共に小さい領域（具体的には２０ｍＴ以下になっている領域）が現像剤のピックオフ位置となる。
そのため、図５に示すように、この近傍での現像剤は、現像ロール３２側への磁気吸引力が弱く、また、同時に現像ロール３２の回転による遠心力や現像剤自体の重力の作用も加わるため、現像ロール３２表面から図中矢印の方向に向かって現像剤が容易に離れていくようになる（ピックオフされる）。特に、本実施の形態では、現像ハウジング３１内のこの部位には現像剤が収容されていないことから、ピックオフが一層有効になされるようになる。
そして、現像ロール３２からピックオフされた現像剤は、現像ハウジング３１内の現像剤が収容された部分に落下した後、再度、オーガー３４によって撹拌搬送されることで、現像剤の混合分散が行われ、現像剤中のトナー濃度の均一化並びに所定の帯電付与がなされるようになる。
更に、従来スリップによって発生していた駆動トルクの消費分も減少させることができ、現像装置での必要なトルクを低減できるという副次的効果も得られるようになる。
【００３４】
また、本実施の形態では、ピックオフ位置の前後の磁極として磁極Ｎ１と磁極Ｓ２を用いているため、例えば反発磁極を用いる場合のようにピックオフ位置への現像剤の進入を妨げる力（磁気力）は働かない。したがって、現像剤のよどみの発生が抑えられ、現像剤と現像ロール３２間のスリップが発生し難くなり、現像ロール３２表面の形状（具体的には現像スリーブ３２ａ表面）を長期に亘って安定に維持することができるようになる。また、現像剤自体の寿命も長く保つことができるようになる。そのため、長期に亘って現像特性の安定化を図ることができるようになる。尚、本実施の形態では、図１４に示す従来装置で発生するような現像剤のよどみを発生することがない。
【００３５】
本実施の形態では、現像ロール３２の磁極配置を図５に示すようにしたが、磁極配置はこれに限定されるものではなく、適宜選定するようにしてよい。また、ピックオフ位置に隣接する磁極（本例では磁極Ｎ１及び磁極Ｓ２）のなす角度を１３２度としたが、更に検討したところ、この角度は１００度以上あればピックオフ位置での良好なピックオフが可能であることが判明した。
【００３６】
次に、図７は、本実施の形態の現像装置３０の変形例を示すものであり、現像ロール３２がサプライオーガー３４ａとアドミクスオーガー３４ｂの略中央上方に配置され、現像ロール３２の上方に感光体２１を設ける構成となっている。更に、現像ロール３２の磁極配置は図４に示す磁極配置をそのまま回転させた構成となっている。そして、磁極Ｎ１と磁極Ｓ２の間は、現像ハウジング３１内の現像剤の収容領域より上方に設定されている。
このような構成であっても、上述した実施の形態同様、現像ロール３２の磁極Ｎ１と磁極Ｓ２の間のピックオフ位置にて現像剤のピックオフが良好になされるようになる。そのため、上述した実施の形態と同様の効果を奏することは云うまでもない。
【００３７】
また、本実施の形態では、現像装置３０を１個としたモノクロ用画像形成装置に適用する例を示したが、これに限られず、例えば複数の現像装置３０を備えるカラー用画像形成装置に適用することも可能であることは云うまでもない。
【００３８】
◎実施の形態２
図８は、本発明が適用された現像装置３０の実施の形態２を示す。同図において、本実施の形態の現像装置３０は、実施の形態１の現像装置３０（図５参照）と略同様に構成されるが、現像ロール３２の磁極配置が実施の形態１と異なる。すなわち、本実施の形態では、大きく離間させた反発磁極（具体的には磁極Ｎ１と磁極Ｎ２とで構成される）を備え、現像ロール３２からの現像剤のピックオフを反発磁極間の磁力の弱い部分で、更に、遠心力と重力を作用させて行うようにしている。尚、実施の形態１と同様の構成要素には同様の符号を付し、ここではその詳細な説明は省略する。
【００３９】
本実施の形態における現像装置３０は、現像ロール３２内のマグネットロール３２ｂの磁極配置が、実施の形態１の磁極配置（図５参照）のうち、ピックアップ磁極（磁極Ｓ２）がない構成となっている。そのため、現像ハウジング３１内の現像剤は、サプライオーガー３４ａからトリマ磁極Ｎ２の磁気吸引力によって現像ロール３２へ供給されるようになる。そして、現像ロール３２に供給された現像剤は、トリマ３３によって層厚規制され、現像領域で現像された後、磁極Ｎ１を経て下方に向かうようになる。
【００４０】
図９は、一例としての現像ロール３２の磁束密度分布を示すものであり、図６同様、実線は磁束密度の法線方向成分、点線は磁束密度の接線方向成分を示している。このように反発磁極（磁極Ｎ１と磁極Ｎ２で構成）を用いる場合、磁極間では磁束密度の法線方向成分及び接線方向成分が共に小さい領域が存在する。
そして、例えば磁極Ｎ１と磁極Ｎ２を大きく離間させることで、磁極Ｎ１の法線方向成分のピーク位置と中心（具体的には現像スリーブの回転中心）とを結ぶ基準ラインが、逆流領域より下流側になるように設定される。そのため、磁極Ｎ１近傍での現像剤の逆流が抑えられ、現像剤は容易にピックオフ位置へ搬送されるようになる。
このことは、接線方向成分についても同様に、磁極Ｎ１の下流側には接線方向成分が大きく現れるようになり、この点が反発磁極を大きく離間させないような場合（図３（ｂ）参照）と異なる。この点も、磁極Ｎ１近傍での現像剤の搬送性を良好にするようになる。
【００４１】
本実施の形態では、このような磁束密度の分布を持っていることから、磁極Ｎ１近傍に達した現像剤はそのままその下流側に搬送されるようになり、磁極Ｎ１近傍での現像剤のよどみの発生が抑えられるようになる。そして、磁極Ｎ１を越えた現像剤は、法線方向成分、接線方向成分が共に小さく、遠心力及び重力の作用が効果的なピックオフ位置で現像剤が現像ロール３２からピックオフされるようになる。そのため、このように反発磁極を用いて、例えば互いの磁極を大きく離間させるようにすれば、現像剤のスリップが抑制され、実施の形態１と同様の効果を奏するようになる。
【００４２】
ここで、比較のために反発磁極を用いたタイプの従来の現像装置（図１４参照）の磁束密度分布について説明する。図１５は、図１４に示す現像装置の磁石ロール１０５による磁束密度分布の例を示したものであり、図中実線が法線方向成分、点線が接線方向成分を示している。図からも分かるように、反発磁極間での接線方向成分は小さいものの、上流側に位置する反発磁極の上流側には、大きな接線方向成分が存在し、一方、下流側には殆ど接線方向成分がないようになる。そして、上流側磁極の磁極Ｓによる基準ラインが逆流領域より上流側に位置するようになっている。そのため、この部位では、現像剤の進行方向に対し上流側に位置する反発磁極の法線方向成分の影響で現像ロール１０３の法線方向に並ぼうとした現像剤が上流側の磁極Ｎ方向に引っ張られるようになり、この部分で現像剤のよどみが発生し易くなる。一方、本実施の形態ではこのようなよどみの発生が抑えられることが理解される。
【００４３】
◎実施の形態３
図１０は、本発明が適用された現像装置３０の実施の形態３を示す。同図において、本実施の形態の現像装置３０は、実施の形態１の現像装置３０と略同様に構成されるが、現像剤のピックオフを反発磁極によって行い、更に、一部に補助磁極を設けた点が実施の形態１の現像装置３０と異なる。尚、実施の形態１と同様の構成要素には同様の符号を付し、ここではその詳細な説明は省略する。
【００４４】
本実施の形態における現像装置３０は、現像ロール３２内のマグネットロール３２ｂの磁極配置に特徴がある。本実施の形態の磁極配置は、実施の形態１の磁極配置（図５参照）のうち、磁極Ｎ１を磁極Ｓ３とし、この磁極Ｓ３の両側近傍には、現像ロール３２の中心からの角度が夫々３０°以内であり、磁束密度の大きさも磁極Ｓ３の半分以下の２個の補助磁極Ｎ３，Ｎ４を備えている。
【００４５】
本実施の形態では、このような磁極配置を設けたことで、現像ロール３２上の現像剤は、トリマ３３による層厚規制が行われ、現像領域で現像された後、上流側の補助磁極Ｎ３及び搬送磁極としての磁極Ｓ３、下流側の補助磁極Ｎ４の作用によってこれらの磁極位置を搬送されるようになる。尚、補助磁極Ｎ３，Ｎ４では磁極近傍のみでの磁気吸引力が作用することから、現像ロール３２上の現像剤は現像ロール３２の回転に伴って容易に搬送されるようになる。
更に、磁極Ｓ３と磁極Ｓ２とで反発磁極を構成しているが、本実施の形態では、磁極Ｓ３の下流側に補助磁極Ｎ４を設けたことから、現像ロール３２上の現像剤は容易に補助磁極Ｎ４側に搬送され、反発磁極としての磁極Ｓ３の近傍での現像剤のよどみの発生を抑えることができるようになる。そのため、磁極Ｓ３と磁極Ｓ２の反発磁極相互の作用による反発磁界内に現像剤を容易に搬送することができるようになり、反発磁界、遠心力、重力の作用が相俟ってピックオフ位置で容易に現像剤が現像ロール３２から剥離されるようになる。
【００４６】
そのため、本実施の形態にあっても、実施の形態１と同様の効果を奏するようになる。尚、このとき、反発磁極Ｓ３，Ｓ２を互いに接近して配置するようにすると、補助磁極Ｎ３，Ｎ４の作用を十分に活かすことができなくなり、上流側の反発磁極（本例では磁極Ｓ３）の近傍で現像剤のよどみの発生をもたらすようになる。
また、本実施の形態の補助磁極Ｎ３，Ｎ４としては、磁極Ｓ３の磁界作用を妨げないような磁界強度を有するようにすればよく、磁束密度及び配置は適宜選定するようにすればよい。
【実施例】
【００４７】
◎実施例１
本実施例は、実施の形態１の構成の現像装置にて現像ロール（特に現像スリーブ）の表面形状の摩耗状態が、使用するキャリアによってどう変化するかを評価確認したものである。尚、比較として、従来の現像装置（図１４参照）での評価も同時に行った。
使用した現像スリーブは、アルミニウム表面の初期の表面粗さの十点平均粗さＲｚが２３μｍのものとした。
使用したキャリアは、重合法によって作製された樹脂分散キャリア（形状係数ＳＦ−２＝１０５）と従来のフェライトキャリアの２種とした。
評価は、用紙を１００ｋｐｖ出力させた後の現像スリーブの表面粗さと初期の表面粗さとの比較を行い、スリーブ摩耗としてΔＲｚ（十点平均粗さの変化分）を測定した。尚、通常、スリップによって現像スリーブ表面が摩耗し、表面粗さが小さくなるため、ΔＲｚはマイナス値となる。
【００４８】
結果は、図１１に示すように、樹脂分散キャリアを使用した場合には、現像装置の種類によってΔＲｚが大きく異なり、本発明によればΔＲｚが３μｍであったものが、従来の現像装置ではΔＲｚが１５μｍと大きな摩耗が生じていることが確認された。一方、通常のフェライトキャリアを用いた場合には、現像装置の差異は殆ど確認されず、ΔＲｚが７〜８μｍとなった。
このことは、現像装置によって現像剤のよどみの発生状態が大きく異なるものの、使用するキャリアによっては、よどみによるスリップ現象の影響の程度が異なることが理解された。また、特に、本発明は、樹脂分散キャリアを使用する場合に有効であることが改めて確認された。
【００４９】
ここで、更に磁性キャリアの形状係数を変化させたもので、上述と同様の評価を行い、形状係数が１１５以下であれば同様に良好な結果が得られることが確認された。また、磁性キャリアとして、ポーラスな磁性体（フェライト系、マグネタイト系等）に樹脂を含浸させ、形状係数を揃えたキャリアを同様に評価したが、このような磁性キャリアであっても、形状係数が１１５以下であれば同様な効果が得られることが確認された。また、フェライトの微粉を球状に固めたのち樹脂コートして、形状係数を揃えたキャリアを同様に評価したが、形状係数が１１５以下であれば同様な効果が得られることが確認された。
【００５０】
◎実施例２
本実施例は、実施例１と略同様の方法で、現像剤の劣化状態を確認するために行ったものである。
評価は、現像剤が持っている電荷量（トナー濃度×トナー帯電量で評価）が現像を繰り返すことでどう低下するかを確認し、その差分をΔＴＰとして測定した。
使用した現像装置とキャリアは実施例１と同様にした。また、テストは、１００ｋｐｖの用紙を出力することで行った。
【００５１】
結果は、図１２に示すように、樹脂分散キャリアを使用することで、通常のフェライトキャリアを使用するのに比べ、トナーの劣化が小さいことが確認された。特に、本発明の現像装置を使用することで、他の組合せより大幅な改善効果が確認されΔＴＰが１０（ａ．ｕ．）であったのに対し、樹脂分散キャリアを用いて従来の現像装置を使用した場合にはΔＴＰが６０、フェライトキャリアを使用するとΔＴＰが７５〜８０になることが確認された。
このことは、樹脂分散キャリアを使用することで、トナーへのストレスが低下すると共に、現像剤のよどみをなくすことで、現像剤の劣化が大幅に改善されることが理解された。
【００５２】
◎実施例３
本実施例は、実施の形態１の構成の現像装置にて、樹脂分散キャリアを使用したときに、現像ロールの現像スリーブの表面性がどう影響するかを評価確認するために行ったものである。尚、比較のために従来の現像装置（図１４参照）での評価も加えた。
【００５３】
使用した現像スリーブは、アルミニウム表面のＲｚを２３μｍのものと１０μｍのものを未処理品として使用した。
また、未処理品の表面にＦＣＶＡ技術（Filtered Cathodic Vacuum Arc Technology：ＮＴＩ社）によってＴａ−Ｃ薄膜（テトラヘドラルアモルファスカーボン薄膜）をコーティングしたものをＴａ−Ｃコート品とした。
そして、重合法によって作製された樹脂分散キャリア（形状係数ＳＦ−２＝１０５）を使用して評価を行った。
評価は、実施例１同様、用紙を１００ｋｐｖ出力させた後の現像スリーブの表面粗さと初期の表面粗さとの比較を行い、スリーブ摩耗としてΔＲｚを測定した。
【００５４】
結果は、図１３に示すように、現像スリーブ表面が未処理の場合には、Ｒｚが２３μｍと１０μｍとでΔＲｚが大きく異なり、２３μｍ品のΔＲｚが３μｍであるのに対し、１０μｍ品ではΔＲｚが７μｍとなり、表面粗さが小さいと現像剤のスリップが発生し易く、摩耗が進行することが判明した。
また、１０μｍ品にＴａ−Ｃコートを施すと、この硬質コート膜によって現像剤のスリップが多少発生しても、Ｔａ−Ｃコートによって摩耗が進行せずにΔＲｚを小さくできることが判明した。しかしながら、このような硬質コート膜を使用しても、従来の現像装置と組み合わせると、硬質コート処理の利点を生かすことができず、表面の摩耗が進行することが判明した。このことは、従来の現像装置のように、樹脂分散キャリアを用いて現像剤のよどみが発生すると、現像スリーブの摩耗に繋がり、安定した現像特性を確保することが困難となることが理解された。
したがって、本件の有効性が改めて確認された。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明に係る現像装置の概要を示す説明図である。
【図２】反発磁極を用いた場合の作用を示す説明図である。
【図３】（ａ）は本発明に係る現像装置に用いられる現像剤担持体の他の態様を示す説明図であり、（ｂ）は比較としての従来の態様を示す説明図である。
【図４】本発明が適用された実施の形態１の現像装置を用いた画像形成装置を示す概略図である。
【図５】実施の形態１の現像装置を示す説明図である。
【図６】実施の形態１の磁束密度分布を示す説明図である。
【図７】実施の形態１の現像装置の変形例を示す説明図である。
【図８】実施の形態２に係る現像装置の説明図である。
【図９】実施の形態２の磁束密度分布を示す説明図である。
【図１０】実施の形態３に係る現像装置の説明図である。
【図１１】実施例１の結果を示すグラフである。
【図１２】実施例２の結果を示すグラフである。
【図１３】実施例３の結果を示すグラフである。
【図１４】従来の現像装置の一例を示す説明図である。
【図１５】図１４の現像装置の磁束密度分布を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５６】
１…像担持体，２…現像ハウジング，３…現像剤担持体，３ａ…現像スリーブ，３ｂ…磁石体，Ｐ…ピックオフ部，Ｄ…現像剤，Ｇ…重力，ＣＦ…遠心力
【図１】
2008015277.tif 000003
【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】
2008015277.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2008015277.tif 000013
【図１２】
2008015277.tif 000014
【図１３】
2008015277.tif 000015
【図１４】
2008015277.tif 000016
【図１５】
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