(57)【要約】【課題】装置の小型化が可能であって、濃度ムラが発生しない高画質な画像を得ることができる画像形成装置、及びこの画像形成装置に搭載する現像装置とプロセスカートリッジを提供すること。【解決手段】表面に静電潜像が形成される像担持体１と対向するように配置され、現像剤の薄層を担持して像担持体との近接位置である現像領域に搬送する現像剤担持体３０と、現像剤を攪拌しながら循環搬送して現像剤担持体に供給するための現像剤供給部材３２と、磁界を形成するための磁界を形成する手段とを備えた現像装置において、現像剤担持体３０表面から現像剤を離脱させる磁界に設定した箇所の下方に上端が位置し、現像剤担持体表面に対向する側の空間と、現像剤担持体表面から離脱した現像剤が落下する落下空間とを仕切る仕切り板３５を配設した。【選択図】  図６
2005148366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に静電潜像が形成される像担持体と対向するように配置され、現像剤の薄層を担持して該像担持体との近接位置である現像領域に搬送する現像剤担持体と、
該現像剤を攪拌しながら循環搬送して該現像剤担持体に供給するための現像剤供給部材と、
該現像剤担持体上に該現像剤供給部材から該現像剤を磁力で汲み上げる磁界、及び現像剤を該現像領域に搬送する磁界、該現像領域で現像に用いられなかった現像剤を磁力で該現像剤担持体の表面から離脱させる磁界を形成するための磁界を形成する手段とを備えた現像装置において、
上記現像剤担持体表面から現像剤を離脱させる磁界に設定した箇所の下方に上端が位置し、該現像剤担持体表面に対向する側の空間と、該現像剤担持体表面から離脱した現像剤が落下する落下空間とを仕切る仕切り板を配設したことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１の現像装置において、
上記仕切り板の上端部と対向する現像剤担持体表面上の磁気力は、現像剤が該現像剤担持体表面から離脱する方向を向いていることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項２の現像装置において、
上記現像剤担持体の表面から現像剤を離脱させる磁界が形成される該現像剤担持体表面上の現像剤離脱箇所と、該現像剤担持体表面移動方向上流側で該現像剤離脱箇所に隣接して現像剤を該現像剤担持体表面上に保持させる磁界が形成される該現像剤担持体表面上の現像剤保持箇所と、該現像剤担持体表面移動方向下流側で該現像剤離脱箇所に隣接して現像剤を汲み上げるための磁界が形成される該現像剤担持体表面上の現像剤汲み上げ箇所とにおける該現像剤担持体表面上の磁力線の向きを同方向とし、該現像剤離脱箇所の法線磁束密度の最小値を０［ｍＴ］以上、該現像剤保持箇所の法線磁束密度の最大値及び該現像剤汲み上げ箇所の法線磁束密度の最大値のうち大きい方の値の２０［％］以下となるように構成したことを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１、２、又は３の現像装置において、
上記現像剤担持体軸心と該現像剤担持体軸心とを結ぶ線分のうち、装置を通常の使用状態に静置したときの水平線と平行であって、かつ仕切り板に近接する側の線分を基準線、該現像剤担持体の軸心を基準点としたときに、時計方向４５［°］から９０［°］の範囲に該現像剤担持体軸心と該現像剤供給部材軸心とを結んだ線分が包含されるように構成したことを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１、２、３、又は４の現像装置において、
上記現像剤がトナーと磁性粒子とからなる二成分現像剤であり、該磁性粒子の粒径を２０［μｍ］以上、５０［μｍ］以下としたことを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項５の現像装置において、
上記磁性粒子として、磁性体の芯材に樹脂コート膜を被覆したものであり、該樹脂コート膜が、熱可塑性樹脂とメラニン樹脂とを架橋させた樹脂成分と、帯電調整剤とを含有するものを用いることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
静電潜像を担持する像担持体と、該像担持体を帯電させる帯電装置と、現像剤を現像剤担持体に担持し該像担持体に対向する現像領域に搬送し、該像担持体上の潜像を現像してトナー像化する現像装置と、現像後のトナー像を転写材に転写した後に該像担持体上に残留する転写残トナーを除去するクリーニング装置とを有する画像形成装置において、
上記現像装置として、請求項１、２、３、４、５、又は、６の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
静電潜像を担持する像担持体と、該像担持体を帯電させる帯電装置と、現像剤を現像剤担持体に担持し該像担持体に対向する現像領域に搬送し、該像担持体上の潜像を現像してトナー像化する現像装置と、現像後のトナー像を転写材に転写した後に該像担持体上に残留する転写残トナーを除去するクリーニング装置とを有する画像形成装置で用いられ、画像形成装置本体に対して着脱自在に構成され、かつ、上記像担持体と、上記現像装置とを少なくとも備えたプロセスカートリッジにおいて、
上記現像装置として、請求項１又は２のものを用いることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等に用いられる画像形成装置、及びこれに搭載する現像装置、プロセスカートリッジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、潜像が形成された像担持体としての感光体の表面にトナーを供給して、トナー像を形成する現像装置を有し、このトナー像を紙などのシート状の転写材に転写するように構成した画像形成装置が知られている。
このような画像形成装置に用いられる現像装置としては、例えば図１に示すようなものがある。この現像装置には、キャリアとトナーとからなる二成分現像剤が収容されている。同図に示すように、そのケーシングの開口から一部露出されるように配設された現像剤担持体たる現像スリーブ１０が備えられている。また、二成分現像剤が収容されている現像剤貯留部１７と、この現像剤貯留部１７内に設けられている現像剤供給部材たる第一搬送スクリュウ１２、第二搬送スクリュウ１３、現像剤規制部材たるドクタブレード１１などが備えられている。現像スリーブ１０は、円筒状に形成されたスリーブとこのスリーブ内部に固定配設された磁石体（マグネットローラ）などから構成される。
【０００３】
第一搬送スクリュウ１２は、図２に示すように現像スリーブ１０近傍に配置され、第二搬送スクリュウ１３は、図示しないトナー補給装置近傍に配置されている。これら２つの搬送スクリュウは、互いに平行配設され、図中矢印で示されるように、図示しない駆動手段によって互いに逆方向に回転駆動せしめられる。現像装置４が現像動作に入ると、この２つのスクリュウがこのように互いに逆回転し、現像剤貯留部内の現像剤を循環搬送する。このとき、現像剤中のトナーは、磁性キャリアとの攪拌により静電潜像に付着するような極性に摩擦帯電される。
【０００４】
第一搬送スクリュウ１２に搬送された現像剤は、現像スリーブ上の磁界により現像スリーブ１０上に汲み上げられる。そして、現像スリーブ表面上に形成される磁力線に沿うように帯電トナーが付着したキャリアが穂立ちされる。これらの現像剤は、現像スリーブ上の磁界により現像スリーブにつれまわって搬送され、ドクタブレード１１で層厚を規制される。そして、ドクタブレード１１を通過した現像剤は、感光体１と対向する現像領域まで搬送されて現像に供されることになる。
【０００５】
現像領域Ａで現像に供されなかった未消費トナーとキャリアとは、現像領域Ａを通過後、現像剤を離脱させるための磁界が形成されている領域で現像スリーブから分離されて、第一搬送スクリュウ１２に戻される。そして、循環搬送されている現像剤中へ分散されて、再び現像スリーブに汲み上げられて現像に供されることになる。このようなサイクルを繰り返すことにより、トナー像が形成されるわけである。
【０００６】
ところが、このような現像装置を搭載した画像形成装置においては、形成画像上に濃度ムラが発生するという問題がある。とりわけ、写真などの面積率の高い画像においては問題となる。
本来は、現像剤を離脱させるための磁界が形成されている領域で現像スリーブから現像剤が分離され、搬送スクリュウにより十分に混合攪拌された現像剤を現像剤担持体上に汲み上げることが理想的である。しかし、現像スリーブ上から一端離脱した現像剤が、搬送スクリュウにより分散攪拌される前に再び現像スリーブに汲み上げられてしまうことがある。また、現像剤を離脱させるための磁界が形成されている領域において現像剤が現像スリーブ上から離脱せずに再び現像領域まで搬送されてしまうことがある。これらの現像剤離れ性不良により図３に示すような不規則な濃度ムラが発生してしまうのである。
また、現像剤の汲み上げ性が不良の場合にも濃度ムラの問題が発生する。
【０００７】
現像剤を離脱させるための磁界が形成されている領域で現像スリーブから現像剤を良好に分離させるために、特許文献１においては、現像スリーブの表面に掻き取り部材を当接させる構成が提案されている。これにより、濃度ムラを防止することができるとしている。しかしながら、掻き取り部材を現像スリーブ上に当接させるため、掻き取り部材と現像スリーブとの摩擦により現像剤の凝集が発生する場合がある。現像剤の凝集が起これば、画像上に欠陥が生じる恐れがある。また、掻き取り部材の経時的磨耗により、性能を維持できない恐れがある。
【０００８】
特許文献２においては、現像剤を離脱させるための磁界が形成されている領域で現像スリーブから現像剤を良好に分離させるために、現像剤剥ぎ取りローラを設ける構成が提案されている。また、剥ぎ取りローラにより回収した現像剤をスクレーパにより掻き取り、現像剤回収搬送室、現像剤供給搬送室に順次現像剤を搬送させることにより、搬送スクリュウにより現像剤を十分混合攪拌してトナー濃度が安定した現像剤を現像スリーブに供給する構成が提案されている。しかしながら、このような現像装置は装置の大型化は避けられず好ましくない。
【特許文献１】特開２０００−３２１８７０号公報
【特許文献２】特開２００２−０９１１５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年、画像形成装置のフルカラー化や小型化のニーズに伴って現像装置内のレイアウトも多様化してきている。例えば、上述した図１に示すようなレイアウトのほか、図４に示すようなレイアウトが知られている。図１の現像装置１０４においては、ドクタブレード１１は、現像スリーブ１０の図中上側に設けられているのに対し、図４の現像装置２０４においては、ドクタブレード２１は現像スリーブ２０の図中下側に設けられている。また、図１の現像装置１０４では、現像スリーブ１０の図中下側領域に現像剤の離脱領域を設けているのに対し、図４の現像装置２０４においては、現像スリーブ２０の図中右側中央領域に現像剤の離脱領域を設けている。また、図４の現像装置２０４においては、図１の現像装置１０４に比して現像スリーブ２０と第一搬送スクリュウ２２とが近接しており、現像装置の横幅方向が狭くなっている。
【００１０】
フルカラーの画像形成装置としては、図５に示すように４色分（シアン、マゼンタ、イエロー、黒）の各現像装置を並列に配列するものが知られている。このような装置においては、画像形成装置全体を小型化するために、現像装置の幅を小さくすることが望まれる。そのため、現像スリーブ１０と搬送スクリュウ１２が幅方向に近接して配設されている図４に示すようなレイアウトをとる現像装置が多くなってきている。
ところが、図４タイプの現像装置においては、図１タイプの現像装置に比して、上述したように現像スリーブ２０と第一搬送スクリュウ２２とが横幅方向に近接しているので、現像剤を汲み上げるための磁界を形成する現像スリーブ表面上の現像剤汲み上げ箇所と現像剤を離脱させるための磁界を形成する箇所との配置の自由度が制約される。具体的には、現像剤汲み上げ箇所と現像剤離脱箇所とを近接させざるを得ない。
その結果、図１に示すようなレイアウトのものに比して現像剤の汲み上げ性を確保しつつ、現像剤の離脱性をも満足させるということが難しくなり、濃度ムラの発生がより深刻となった。この理由については後述する。
【００１１】
本発明は、上記背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、次のような画像形成装置及びこれに搭載した現像装置、及びプロセスカートリッジを提供することである。すなわち、装置の小型化が可能であって、濃度ムラが発生しない高画質な画像を得ることができる画像形成装置等である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、表面に静電潜像が形成される像担持体と対向するように配置され、現像剤の薄層を担持して該像担持体との近接位置である現像領域に搬送する現像剤担持体と、該現像剤を攪拌しながら循環搬送して該現像剤担持体に供給するための現像剤供給部材と、該現像剤担持体上に該現像剤供給部材から該現像剤を磁力で汲み上げる磁界、及び現像剤を該現像領域に搬送する磁界、該現像領域で現像に用いられなかった現像剤を磁力で該現像剤担持体の表面から離脱させる磁界を形成するための磁界を形成する手段とを備えた現像装置において、上記現像剤担持体表面から現像剤を離脱させる磁界に設定した箇所の下方に上端が位置し、該現像剤担持体表面に対向する側の空間と、該現像剤担持体表面から離脱した現像剤が落下する落下空間とを仕切る仕切り板を配設したことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記仕切り板の上端部と対向する現像剤担持体表面上の磁気力は、現像剤が該現像剤担持体表面から離脱する方向を向いていることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項２の現像装置において、上記現像剤担持体の表面から現像剤を離脱させる磁界が形成される該現像剤担持体表面上の現像剤離脱箇所と、該現像剤担持体表面移動方向上流側で該現像剤離脱箇所に隣接して現像剤を該現像剤担持体表面上に保持させる磁界が形成される該現像剤担持体表面上の現像剤保持箇所と、該現像剤担持体表面移動方向下流側で該現像剤離脱箇所に隣接して現像剤を汲み上げるための磁界が形成される該現像剤担持体表面上の現像剤汲み上げ箇所とにおける該現像剤担持体表面上の磁力線の向きを同方向とし、該現像剤離脱箇所の法線磁束密度の最小値を０［ｍＴ］以上、該現像剤保持箇所の法線磁束密度の最大値及び該現像剤汲み上げ箇所の法線磁束密度の最大値のうち大きい方の値の２０［％］以下となるように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１、２、又は３の現像装置において、上記現像剤担持体軸心と該現像剤担持体軸心とを結ぶ線分のうち、装置を通常の使用状態に静置したときの水平線と平行であって、かつ仕切り板に近接する側の線分を基準線、該現像剤担持体の軸心を基準点としたときに、時計方向４５［°］から９０［°］の範囲に該現像剤担持体軸心と該現像剤供給部材軸心とを結んだ線分が包含されるように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３、又は４の現像装置において、上記現像剤がトナーと磁性粒子とからなる二成分現像剤であり、該磁性粒子の粒径を２０［μｍ］以上、５０［μｍ］以下としたことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項５の現像装置において、上記磁性粒子として、磁性体の芯材に樹脂コート膜を被覆したものであり、該樹脂コート膜が、熱可塑性樹脂とメラニン樹脂とを架橋させた樹脂成分と、帯電調整剤とを含有するものを用いることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、静電潜像を担持する像担持体と、該像担持体を帯電させる帯電装置と、現像剤を現像剤担持体に担持し該像担持体に対向する現像領域に搬送し、該像担持体上の潜像を現像してトナー像化する現像装置と、現像後のトナー像を転写材に転写した後に該像担持体上に残留する転写残トナーを除去するクリーニング装置とを有する画像形成装置において、上記現像装置として、請求項１、２、３、４、５、又は、６の現像装置を用いることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、静電潜像を担持する像担持体と、該像担持体を帯電させる帯電装置と、現像剤を現像剤担持体に担持し該像担持体に対向する現像領域に搬送し、該像担持体上の潜像を現像してトナー像化する現像装置と、現像後のトナー像を転写材に転写した後に該像担持体上に残留する転写残トナーを除去するクリーニング装置とを有する画像形成装置で用いられ、画像形成装置本体に対して着脱自在に構成され、かつ、上記像担持体と、上記現像装置とを少なくとも備えたプロセスカートリッジにおいて、上記現像装置として、請求項１又は２のものを用いることを特徴とするものである。
【００１３】
まず、現像剤担持体の表面から現像剤を離脱させる磁界が形成される現像剤担持体表面上の現像剤離脱箇所と、現像剤担持体表面移動方向下流側でこの現像剤離脱箇所に隣接して現像剤を汲み上げるための磁界が形成される現像剤担持体上の現像剤汲み上げ箇所とを近づけた場合に、現像剤離脱性と現像剤汲み上げ性を両立することが難しくなる理由を図１５、図１６を用いて説明する。
図１５は、現像剤離脱箇所と現像剤汲み上げ箇所とを近接配置した場合の現像装置の一例を示す説明図である。現像剤担持体から現像剤が良好に離脱しても、同図に示すように、ユニット側板にあたって跳ね返り、現像剤が再び現像スリーブに汲み上げられてしまう場合がある。また、現像剤担持体表面移動方向下流側でこの現像剤離脱箇所に隣接して現像剤を汲み上げるための磁界が形成される現像剤担持体表面上の現像剤汲み上げ箇所ｃの磁力により、現像剤が再び現像スリーブに汲み上げられてしまう場合がある。
【００１４】
このような問題を回避するためには、図１６に示すように現像剤汲み上げ箇所ｃの位置を現像剤離脱箇所ｂと離間するように図中下側に配置させる方法が考えられる。現像剤汲み上げ箇所ｃからの磁力により、現像スリーブ上から離脱した現像剤が再び汲み上げられてしまうのを防止するためである。しかしながら、このような構成とすると、現像剤を汲み上げる幅が狭くなり、現像剤の保持量が減ってしまう。これにより、搬送スクリュウの濃度ムラ（ピッチムラ）が画像上に発生しやすいという問題が生じる。ここで、現像剤汲み上げ箇所ｃの磁力を大きくすることも考えられるが、強い力で現像剤を保持することになり、ドクタブレードのストレスなどが大きくなる。その結果、現像剤が劣化するなどの問題が生じるので好ましくない。
【００１５】
本件発明においては、仕切り板を設けることにより、現像剤担持体から一端離れた現像剤が、ユニット側板にあたって跳ね返り、再び現像剤担持体に汲み上げられるのを阻止することができる。また、図６に示すように現像剤担持体表面移動方向下流側でこの現像剤離脱箇所に隣接して現像剤を汲み上げるための磁界が形成される現像剤担持体表面上の現像剤汲み上げ箇所の磁力により、再び現像剤担持体に汲み上げられるのを阻止することができる。これは、現像剤担持体から一端離れた現像剤がひとたび仕切り板と現像剤担持体とが対向する空間と逆側の空間に現像剤が離脱して落下すれば、そのまま現像剤供給部材へ戻されることになるためである。従って、現像剤の剤離れ性を向上させることができる。
また、仕切り板を設けることにより、現像剤離脱箇所ｂと現像剤汲み上げ箇所ｃと、現像剤供給部材とを近づけることができる。これは、上記と同様に仕切り板と現像剤担持体とが対向する空間と逆側の空間に現像剤が離脱して落下すれば、これらを近づけても、一端離脱した現像剤が搬送スクリュウにより混合攪拌される前に再び現像剤担持体上に汲み上げられるという不具合を防止できるからである。また、現像剤供給部材と現像剤汲み上げ箇所を近づけることができるので、現像剤供給部材から現像剤担持体への現像剤の汲み上げ性を良好に保つことができる。
以上より、現像剤汲み上げ性と現像剤離脱性との両立を図ることができるのである。また、仕切り板は簡易な構成であり、現像剤離脱用箇所と現像剤汲み上げ用箇所と現像剤供給部材とを近接配設可能なので装置の小型化を実現できる。
【発明の効果】
【００１６】
これらの発明によれば、装置の小型化が可能であって、濃度ムラが発生しない高画質な画像を得ることができるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、画像形成装置としてのカラープリンタ（以下、単に「プリンタ」という）を本発明に適用した実施形態の一例について説明する。
図５は、本実施形態に係るプリンタの概略構成図である。同図において、像担持体たるドラム上の感光体１の周囲には、帯電装置２、書込装置３、現像装置４、クリーニング装置５、転写装置６、不図示の除電装置などから構成された可視像形成手段が配設されている。
【００１８】
このプリンタは、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像を形成するための４組のプロセスカートリッジ７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋを備えている。各符号の数字の後ろに付されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋは言うまでもなく、イエロー、マゼンダ、シアン、黒用の部材であることを示している（以下同様）。これらのプロセスカートリッジ７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋは、各色のトナーが収容されている以外は同様の構成となっている。本実施形態では、プロセスカートリッジは、感光体１と帯電装置２、現像装置４、クリーニング装置５などを有しており、プリンタ本体に対して着脱可能となっており、寿命到達時に交換される。
【００１９】
このような構成の複写機において、感光体１は、図示しないモータ等の駆動手段により、一定速度で回転駆動される。そして、その表面が帯電装置２により暗中にて一様に帯電せしめられた後に、書込装置３により画像情報に基づいた光走査がなされる。この光走査により、感光体１の表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は、後述する現像装置４内に設けられた現像剤担持体たる現像スリーブ３０と感光体１とが当接する現像ニップを通過する際に、図示しないトナーが付着せしめられてトナー像に現像される。
現像によって感光体１上に形成されたトナー像が、転写装置６によって転写媒体上に転写される。そして、この転写媒体は定着装置に送られ、熱や圧力などの手段によってトナーが融着されて機外に排出される。一方、転写後の感光体１上に残った転写残トナーは、クリーニング装置５によって掻き落とされる。そして、クリーニング後の感光体１は、不図示の除電装置により残留電荷除去され、帯電装置２による次の帯電に備えられる。
【００２０】
図６は、本実施形態の現像装置４の構成を示す概略構成図である。この現像装置には、キャリアとトナーとからなる二成分現像剤が収容されている。同図に示すように、そのケーシングの開口部から一部露出されるように配設された現像スリーブ３０が備えられている。また、二成分現像剤が収容されている現像剤貯留部３７と、この現像剤貯留部３７内に設けられている現像剤供給部材たる第一搬送スクリュウ３２、第二搬送スクリュウ３３、現像剤規制部材たるドクタブレード３１などが備えられている。
【００２１】
現像スリーブ３０は、中空円筒状に形成されたアルミニウム等の非磁性体よりなり、現像スリーブ表面上の所定の位置に磁界を形成するための複数のマグネットがその内部に固設配置されている。これらのマグネットにより、現像剤を現像スリーブ上に担持するための現像剤汲み上げ磁界、現像剤を現像領域に搬送する現像剤搬送磁界、現像剤を現像スリーブ上から離脱するための現像剤離脱用磁界が形成される。ここで、現像スリーブの表面から現像剤を離脱させる磁界が形成される現像スリーブ表面上の現像剤が離脱する箇所を現像剤離脱箇所ｂとする。また、現像スリーブ表面移動方向上流側で現像剤離脱箇所に隣接して現像剤を現像剤担持体表面上に保持させる磁界が形成される現像スリーブ表面上の現像剤を保持する箇所を現像剤保持箇所aとし、現像スリーブ表面移動方向下流側で現像剤離脱箇所に隣接して現像剤を汲み上げるための磁界が形成される現像スリーブ表面上の現像剤を汲み上げる箇所を現像剤汲み上げ箇所ｃをとする。現像剤保持箇所ａ、現像剤汲み上げ箇所ｃについては後述する。
【００２２】
第一搬送スクリュウ３２と第二搬送スクリュウ３３は、図２を用いて説明し他のと同様に、互いに平行配設され、互いに逆方向に回転駆動せしめられる。現像装置４が現像動作に入ると、この２つのスクリュウがこのように互いに逆回転し、現像剤を循環搬送する。このとき、現像剤中のトナーは、磁性キャリアとの攪拌により静電潜像に付着するような極性に摩擦帯電される。
【００２３】
第一搬送スクリュウ３２に搬送された現像剤は、現像スリーブ３０表面上の磁界により、現像スリーブ３０上に汲み上げられる。そして、現像スリーブ表面上に形成される磁力線に沿うように帯電トナーが付着されたキャリアが穂立ちされる。これらの現像剤は、現像スリーブ上の磁界により現像スリーブにつれまわって搬送され、ドクタブレード３１で層厚を規制される。そして、ドクタブレード３１を通過した現像剤は、感光体１と対向する現像領域まで搬送されて現像に供されることになる。
【００２４】
現像領域Ａを通過したキャリアと、現像に供されなかったトナーとは、現像スリーブ３０内に設けられた現像剤離脱用磁極の磁力により、現像スリーブ上から離脱して、現像剤貯留部に戻される。そして、循環搬送されている現像剤中へ分散されて、再び現像スリーブに汲み上げられて現像に供されることになる。このようなサイクルを繰り返すことにより、トナー像が形成されるわけである。
【００２５】
次に、本実施形態の特徴部について説明する。図６に示すように、ケーシング内には、現像スリーブ表面から離脱させる磁界に設定した箇所の下方に上端が位置し、現像スリーブ表面に対向する側の空間と、現像剤が離脱した後に落下するための空間とを仕切る仕切り板３５が配設されている。仕切り板３５は、現像スリーブ内からの磁界に影響を与えぬよう、非磁性体によって構成される。仕切り板３５は、ケーシングと一体的に構成してもよいし、別体として構成しても構わない。
【００２６】
このように仕切り板３５を設けることにより、現像スリーブ３０から一端離れた現像剤が、ユニット側板にあたって跳ね返り、再び現像スリーブ３０に汲み上げられるのを阻止することができる。また、搬送スクリュウにより混合攪拌される前に再び現像スリーブ３０に汲み上げられるのを阻止することができる。これは、現像スリーブ３０から一端離れた現像剤がひとたび仕切り板３５の図６中左側の空間に離脱して落下すれば、そのまま搬送スクリュウへ戻されることになり、現像スリーブ３０上から離脱した現像剤が搬送スクリュウに混合攪拌される前に現像スリーブ３０に再び汲み上げられるのを阻止することができるためである。従って、現像剤の剤離れ性を向上させることができる。
また、現像剤汲み上げ箇所ｃと現像剤離脱箇所ｂと、第一搬送スクリュウ３２とを近づけることができる。これは、現像スリーブから一端離れた現像剤が図中仕切り板３５の図中左側の空間に落下すれば、搬送スクリュウに混合攪拌される前に再び汲み上げられるという不具合を防止できるからである。第一搬送スクリュウ３２と現像剤汲み上げ箇所ｃとを近づけることができるので、第一搬送スクリュウ３２から現像スリーブへの現像剤の汲み上げ性を良好に保つことができる。
以上より、現像剤汲み上げ性と現像剤離脱性との両立を図ることができるのである。また、仕切り板３５は簡易な構成であり、現像剤離脱箇所ｂと現像剤汲み上げ箇所ｃと第一搬送スクリュウ３２とを近接配設可能なので装置の小型化を実現できる。
なお、本実施形態においては、現像剤の汲み上げは、現像剤汲み上げ箇所ｃと、現像スリーブ表面移動方向下流側で現像剤汲み上げ箇所ｃに隣接して磁界が形成される現像剤担持体表面上の箇所とによりその役割を担っている。
【００２７】
本実施形態においては、仕切り板３５の上端と対向する現像スリーブ３０上の磁気力が、現像剤を現像スリーブ３０上から離脱させる方向の磁気力（以下、「反発力」という）のある範囲に設定している。このように設定することにより、図７の矢印Aで示すような反発力としての磁気力と遠心力の合成力を現像剤が受けることになる。その結果、現像剤は現像ケーシング側板に向かうことになるのである。そして、確実に仕切り板３５の図中左側を通過するため、現像スリーブ３０から離脱した現像剤が搬送スクリュウにより分散攪拌される前に、再び現像スリーブ３０に汲み上げられることがなく、優れた現像剤離れ性を得ることができるのである。
【００２８】
仕切り板３５の下端は、現像剤汲み上げ箇所ｃによる現像スリーブ３０上の法線磁束密度の最大ピーク値を通り、プリンタを通常使用する状態に静置した際に水平となるラインよりも下方に設置することが好ましい。このように設置することにより、現像スリーブ３０から離脱した現像剤が、第一搬送スクリュウ３２により攪拌される前に現像スリーブ３０上に汲み上げられるのをより効果的に防止することができる。なお、仕切り板３５の下端は、第一搬送スクリュウ３２との間で現像剤に摩擦力を与えない程度のギャップを確保する必要がある。また、法線磁束密度とは、現像スリーブ表面の法線方向における現像スリーブ表面上の磁束密度を意味する。
【００２９】
また、現像剤保持箇所ａと、現像剤汲み上げ箇所ｃと、現像剤離脱箇所ｂとにおける磁力線の向きを同方向とし、現像剤離脱箇所ｂの法線磁束密度の最小値を０［ｍＴ］以上、現像剤保持箇所ａの法線磁束密度の最大値及び現像剤汲み上げ箇所ｃの法線磁束密度の最大値のうち大きい方の値の２０［％］以下となるように設定している。
このように設定することにより、容易に仕切り板上端部と対向する現像スリーブ上の磁気力を反発力とすることができる。
このとき、現像剤保持箇所ａによる現像スリーブ上の法線磁束密度の最大値と、現像スリーブ軸心Ｔと、現像剤汲み上げ箇所ｃによる現像スリーブ上の法線磁束密度の最大値との成す角度を４０[°]未満とすると、磁石の配置可能エリアが狭く、実質的に設定が困難となる。また、同角度を１２０［°］より大きくすると、現像スリーブ上の現像剤離脱箇所ｂを現像剤保持箇所ａと現像剤汲み上げ箇所ｃとにおける磁力線の向きを同方向に設定することが困難となる。従って、同角度を４０[°]以上、１２０［°］以下となるように構成することが好ましい。
【００３０】
本実施形態においては、現像スリーブ３０の軸心と第一搬送スクリュウ３２の軸心とを結ぶ線分のうち、装置を通常の使用状態に静置したときの水平線と平行であって、かつ仕切り板３５に近接する側の線分を基準線、現像スリーブ３０の軸心を基準点としたときに、図６中時計方向４５［°］から９０［°］の範囲に現像スリーブ３０の軸心と第一搬送スクリュウ３２の軸心とを結んだ線分が包含されるように構成している。このように構成することにより、現像装置４の横幅を小さくすることが可能となり、プリンタ全体の幅を小さくすることが可能となる。
【００３１】
次に、本実施形態に使用される現像剤について説明する。
二成分現像剤のキャリアとしては、弾力性と強い接着力とを有するコート膜であって、膜厚よりも大きい径を有する粒子を表面に含有したコート膜で被覆したものを用いることが望ましい。図８は、このキャリア５００の説明図である。キャリア５００の芯材としてフェライト５０１を用いている。このフェライト５０１の表面を、アクリル等の熱可塑性樹脂とメラミン樹脂とを架橋させた樹脂成分に、帯電調整剤を含有させたコート膜５０２で被覆している。このコート膜５０２は弾力性と強い接着力を有している。さらに、コート膜５０２の膜厚よりも大きい径の粒子、例えばアルミナ粒子５０３を表面に分散している。アルミナ粒子５０３はコート膜５０２の強い接着力で保持されている。従来のキャリアは硬いコート膜を徐々に削りながら長寿命を得るという思想の基で構成されていたのに対し、図示のキャリア５００はコート膜５０２が弾力性を有することで衝撃を吸収して膜削れを抑制する。また、膜厚よりも大きい径を有するアルミナ粒子５０３をキャリア５０１表面に分散することで、コート膜５０２への衝撃を阻止し、しかもスペント物のクリーニングを行なうことができる。このように、コート膜の膜削れとスペント化を抑制できるので、従来のキャリアに比べ、より長寿命化を図ることができる。これにより、長期間に渡り、トナー汲上量の安定化、すなわち品質の安定化を期待できる。
【００３２】
更には、キャリア粒径を小さくして、よりドット再現性に優れた画像を形成することもできる。具体的には、キャリア粒径の大きさは、２０［μｍ］以上、５０［μｍ］以下が望ましい。キャリア粒径を従来よりも小さく、さらに粒径をこのような範囲に設定することで、作像時の現像剤穂（キャリアチェーン）の太さを均一に細くすることが可能になる。よって、より緻密なトナーの受け渡しをすることができる。また、現像スリーブ上の単一面積当たりにおける現像剤穂の密度も多くなるので、感光体上の潜像に隙間無くトナーの受け渡しが可能になる。これにより、よりドット再現性に優れた画像を形成することができる。なお、キャリア粒径が５０［μｍ］よりも大きすぎると、同じキャリア量で比較した場合に、キャリアの総表面積が小さくなって、トナーの保有量が少なくなる。このため、トナー濃度の低下が生じる。汲み上げ量を増やして現像能力を維持することが可能であるが、トナー固着が発生しやすくなってしまう。一方、キャリア粒径が２０［μｍ］よりも小さすぎると、マグローラによる磁力保持力が小さくなってキャリア飛散を生じ、感光体へのキャリア付着が増加してしまうので、２０［μｍ］以上が望ましい。
【実施例】
【００３３】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、各実施例及び比較例についての評価の結果は後の表７にまとめている。
［実施例１］
以下のような構成の下（表１参照）、現像剤離れ性不良に起因する画像ムラと現像剤汲み上げ性不良に起因する画像ムラについて評価を実施した。このときの現像装置の構成を図９に示す。図中に示されている角度は、現像スリーブ中心と現像スリーブ表面とを結ぶ線分のうち、プリンタを通常使用する状態に静置したときの水平線と平行な線分であって、かつ仕切り板との距離が大きい方の線分を基準線、現像スリーブ軸心を基準点とし、この位置から図９中時計方向の回転方向を正としたときの角度を表している。本実施例１では、現像スリーブ上の現像剤保持箇所ａ、現像剤離脱箇所ｂ、現像剤汲み上げ箇所ｃすべてがＮ極となるように設定した。
また、仕切り板先端位置の現像スリーブの磁気力は、特開平５−２４９８２１号公報に記載の方法と同様にして求めた。
【表１】
2005148366.tif 000003
［実施例２］
表２に示す条件以外は、上記実施例１と同様の条件下（図１０参照）、現像剤離れ性不良に起因する画像ムラと現像剤汲み上げ性不良に起因する画像ムラについて評価を実施した。
【表２】
2005148366.tif 000004
［実施例３］
表３に示す条件以外は、上記実施例１と同様の条件下（図１１参照）、現像剤離れ性不良に起因する画像ムラと現像剤汲み上げ性不良に起因する画像ムラについて評価を実施した。
【表３】
2005148366.tif 000005
〔比較例１〕
表４に示す条件以外は、上記実施例１と同様の条件下（図１２参照）、現像剤離れ性不良に起因する画像ムラと現像剤汲み上げ性不良に起因する画像ムラについて評価を実施した。
【表４】
2005148366.tif 000006
〔比較例２〕
表５に示す条件以外は、上記実施例１と同様の条件下（図１３参照）、現像剤離れ性不良に起因する画像ムラと現像剤汲み上げ性不良に起因する画像ムラについて評価を実施した。
【表５】
2005148366.tif 000007
〔比較例３〕
表６に示す条件以外は、上記実施例１と同様の条件下（図１４参照）、現像剤離れ性不良に起因する画像ムラと現像剤汲み上げ性不良に起因する画像ムラについて評価を実施した。
【表６】
2005148366.tif 000008
【００３４】
以上の各実施例及び比較例についての評価結果を後の表７にまとめてある。各評価項目における許容レベルと次のとおりである。
〔現像剤離れ性不良に起因する画像ムラ〕
画像出力したものを官能評価することにより評価した。
ランク◎：優れる
ランク○：問題なし
ランク△：劣る
ランク×；著しく劣る
〔現像剤汲み上げ性不良に起因する画像ムラ〕
画像出力したものを官能評価することにより評価した。
ランク○：問題なし
ランク△：劣る
【００３５】
表７より、仕切り板を設けることにより、現像剤離れ不良に起因する画像ムラ、現像剤汲み上げ性不良に起因する画像ムラの両者共に改善されることがわかる。また、仕切り板を設け、仕切り板先端位置の現像スリーブ上の磁気力が反発力となるように構成した場合に、最も良好な結果が得られることがわかった。
一方、仕切り板を設けない場合には、画像ムラが現れることがわかる。現像スリーブからの現像剤離脱性がよくても、図１５に示すようにユニット側板にあたって跳ね返り、あるいは現像剤汲み上げ箇所ｃの磁界の影響により、現像剤が再び現像スリーブに汲み上げられてしまうため、現像剤離脱性が悪くなってしまったものと考えられる。
【００３６】
ここで、仕切り板なしで画像濃度ムラを回避するためには、図１６に示すように現像剤汲み上げ箇所ｃの位置をユニット下側に配置する方法が考えられる。現像剤汲み上げ箇所ｃの磁界により、現像スリーブ上から離脱した現像剤が再び汲み上げられてしまうのを防止するためである。しかしながら、このような構成とすると、現像剤を汲み上げる幅が狭くなり、現像剤の保持量が減ってしまう。これにより、搬送スクリュウの濃度ムラ（ピッチムラ）が画像上に発生しやすいという問題が生じる。ここで、現像剤汲み上げ箇所ｃの磁力を大きくすることも考えられるが、強い力で現像剤を保持することになり、ドクタブレードのストレスなどが大きくなる。その結果、現像剤が劣化するなどの問題が生じるので好ましくない。
【表７】
2005148366.tif 000009
【００３７】
本実施形態においては、現像スリーブ３０表面から離脱させる磁界に設定した箇所の下方に上端が位置し、現像スリーブ表面に対向する側の空間と、現像剤が離脱した落下空間とを仕切る仕切り板３５を配設されている。かかる構成にすることで、現像剤汲み上げ性と現像剤離脱性の両立が可能となる。その結果、濃度ムラのない高画質な画像を提供することができる。また、装置の小型化も実現できる。
また、本実施形態においては、仕切り板３５の上端と対向する現像スリーブ上の磁気力が、現像剤を現像スリーブ上から離脱させる方向の磁気力（以下、「反発力」という）のある範囲となるように設定している。このように設定することにより、現像スリーブ３０から現像剤を確実に離脱させ、現像剤貯留部内に回収することができる。従って、現像剤の剤離れ性と現像剤汲み上げ性を両立することができ、優れた画質が得られる。
また、本実施形態においては、現像剤保持箇所ａと、現像剤汲み上げ箇所ｃと、現像剤離脱箇所ｂとにおける磁力線の向きを同方向とし、現像剤離脱箇所ｂの法線磁束密度の最小値を０［ｍＴ］以上、現像剤保持箇所ａの法線磁束密度の最大値及び現像剤汲み上げ箇所ｃの法線磁束密度の最大値のうち大きい方の値の２０［％］以下となるように設定している。このような配置にすることにより、仕切り板３５の上端と対向する現像スリーブ上の磁気力が反発力である現像装置を容易に提供することができる。
また、本実施形態においては、現像スリーブ３０の軸心と第一搬送スクリュウ３２の軸心とを結ぶ線分のうち、装置を通常の使用状態に静置したときの水平線と平行であって、かつ仕切り板３５に近接する側の線分を基準線、現像スリーブ３０の軸心を基準点としたときに、図６中時計方向４５［°］から９０［°］の範囲に現像スリーブ３０の軸心と第一搬送スクリュウ３２の軸心とを結んだ線分が包含されるように構成している。このように構成することにより、現像装置の横幅を小さくすることが可能となり、プリンタ全体の幅を小さくすることが可能となる。
また、本実施形態によれば、現像剤がトナーと磁性粒子としてのキャリアとからなる二成分現像剤であり、キャリアの粒径を２０［μｍ］以上、５０［μｍ］以下とした。キャリア粒径を５０［μｍ］以下とすることで、作像時の現像剤穂（キャリアチェーン）の太さを均一に細くすることができ、より緻密なトナーの受け渡しをすることが可能となる。また、現像スリーブ上の単一面積当たりにおける現像剤穂の密度も多くなるので、感光体上の潜像に隙間無くトナーの受け渡しが可能になる。これにより、よりドット再現性に優れた画像を形成することができる。なお、キャリア粒径が２０［μｍ］よりも小さすぎると、感光体へのキャリア付着が増加してしまうので、２０［μｍ］以上が望ましい。
また、本実施形態によれば、キャリアとして、磁性体の芯材に対して樹脂コート膜を有するものであり、その樹脂コート膜が熱可塑性樹脂と、メラニン樹脂とを架橋させた樹脂成分、帯電調整剤を含有させたものを使用した。従来のキャリアは硬いコート膜を徐々に削りながら長寿命を得るように構成されていたのに対し、このキャリアはコート膜が弾力性を有することで衝撃を吸収して膜削れを抑制する。よって、従来のキャリアに比べ、より長寿命化を図ることができる。これにより、長期間に渡り、トナー汲上量の安定化、すなわち品質の安定化を期待できる。
また、本実施形態によれば、感光体と、帯電装置と、現像剤を現像スリーブに担持し感光体に対向する現像領域に搬送して感光体上の潜像を現像してトナー像化する現像装置と、現像後のトナー像を転写材に転写した後に感光体上に残留する転写残トナーを除去するクリーニング装置とを有する画像形成装置としてのプリンタにおいて、上述した現像装置を用いる。この現像装置を用いることにより、濃度ムラのない良好な画像を得ることが可能となる。
また、本実施形態によれば、感光体と、帯電装置と、現像剤を現像スリーブに担持し感光体に対向する現像領域に搬送して感光体上の潜像を現像してトナー像化する現像装置と、現像後のトナー像を転写材に転写した後に感光体上に残留する転写残トナーを除去するクリーニング装置とを有する画像形成装置内で、感光体と、現像装置、帯電装置及びクリーニング装置より選ばれる少なくとも現像装置を含む装置とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、上述した現像装置を用いる。この現像装置を用いることにより、濃度ムラのない良好な画像を得ることが可能となる。更に、感光体と現像装置とを含む作像手段の保守及び交換が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】従来における現像装置の一例を示す概略構成図。
【図２】現像スリーブと搬送スクリュウとの配置を示す平面図。
【図３】不規則な濃度ムラの説明図。
【図４】従来における現像装置の一例を示す概略構成図。
【図５】プリンタの構成を示す概略説明図。
【図６】本実施形態に係る現像装置の概略構成図。
【図７】現像剤の動きを示す説明図。
【図８】キャリアの模式図。
【図９】実施例１に係る現像装置の概略構成図。
【図１０】実施例２に係る現像装置の概略構成図。
【図１１】実施例３に係る現像装置の概略構成図。
【図１２】比較例１に係る現像装置の概略構成図。
【図１３】比較例２に係る現像装置の概略構成図。
【図１４】比較例３に係る現像装置の概略構成図。
【図１５】仕切り板がない場合の現像剤の動きを示す説明図。
【図１６】現像剤汲み上げ箇所ｃを現像スリーブ下側に持ってきた場合の説明図。
【符号の説明】
【００３９】
１    感光体
２    帯電装置
４、１０４、２０４    現像装置
５    クリーニング装置
１０、２０、３０    現像スリーブ
１１、２１、３１    ドクタブレード
１２、２２、３２    第一搬送スクリュウ
１３、２３、３３    第二搬送スクリュウ
３５    仕切り板
５００    キャリア
５０２    コート膜
【図１】
2005148366.tif 000010
【図２】
2005148366.tif 000011
【図３】
2005148366.tif 000012
【図４】
2005148366.tif 000013
【図５】
2005148366.tif 000014
【図６】
2005148366.tif 000015
【図７】
2005148366.tif 000016
【図８】
2005148366.tif 000017
【図９】
2005148366.tif 000018
【図１０】
2005148366.tif 000019
【図１１】
2005148366.tif 000020
【図１２】
2005148366.tif 000021
【図１３】
2005148366.tif 000022
【図１４】
2005148366.tif 000023
【図１５】
2005148366.tif 000024
【図１６】
2005148366.tif 000025