(57)【要約】【課題】耐久枚数や使用環境に影響されずに、トナーに適正な帯電量を与えることによりトナーのチャージアップやスリーブゴースト、或いはライン画像の細りやべた画像の濃度低下の発生を防止して、良好な画像を得ることのできる現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供する。【解決手段】現像剤担持体４３は、表面に現像剤４０の帯電極性と同極性の帯電極性を有する導電性樹脂層が備えられ、導電性樹脂層は、少なくとも結着樹脂、導電性微粉末、及び荷電制御剤を含有し、撹拌部材４２の回転中心Ｘが、現像剤担持体４３の回転中心を横切る水平面Ｈに対して下側に位置する。【選択図】        図１
2005062215.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を収容する現像剤収容器と、回転可能に具備されて前記現像剤を担持して現像領域へ搬送する現像剤担持体と、回転可能に具備されて前記現像剤収容器内の前記現像剤を撹拌する撹拌部材と、を有し、像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置において、
前記現像剤担持体は、表面に前記現像剤の帯電極性と同極性の帯電極性を有する導電性樹脂層が備えられ、該導電性樹脂層は、少なくとも結着樹脂、導電性微粉末、及び荷電制御剤を含有し、
前記撹拌部材の回転中心が、前記現像剤担持体の回転中心を横切る水平面に対して下側に位置することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像剤は、負帯電性の現像剤であり、前記現像剤担持体表面の前記導電性樹脂層に含有する前記荷電制御剤は、正帯電性である第４級アンモニウム塩化合物であり、前記結着樹脂は、フェノール樹脂であることを特徴とする請求項１の現像装置。
【請求項３】
前記現像剤を一成分磁性現像剤とし、更に、前記現像剤担持体の内部に固定的に配置され、複数の磁極を有する磁界発生手段と、前記現像剤担持体上に担持された前記現像剤の層厚を規制する層厚規制部材と、を有し、該層厚規制部材の前記現像剤担持体との対向部を層厚規制部とし、
前記磁界発生手段が、少なくとも現像領域近傍に位置する第１の磁極と、該第１の磁極に対して前記現像剤担持体の回転方向と逆方向で且つ前記層厚規制部との間に位置する第２の磁極と、を有し、
前記現像剤担持体の回転中心を基準にして、前記第１の磁極と前記第２の磁極とがなす角度が５０度以上９０度以下であることを特徴とする請求項１又は２の現像装置。
【請求項４】
前記現像剤を一成分非磁性現像剤とし、更に、前記現像剤収容器内部にて前記現像剤に対向して前記現像剤担持体と同方向に回転し、前記現像剤担持体上に前記現像剤を供給する現像剤供給部材を有することを特徴とする請求項１又は２の現像装置。
【請求項５】
表面に静電潜像が形成される像担持体と、該静電潜像を現像剤によって現像する請求項１〜４のいずれかに記載の現像装置と、を有し、画像形成装置本体に対して着脱可能であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項６】
表面に静電潜像が形成される像担持体と、該静電潜像を現像剤によって現像する請求項１〜４のいずれかに記載の現像装置と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
表面に静電潜像が形成される像担持体と、該静電潜像を現像剤によって現像する請求項５のプロセスカートリッジと、を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、現像剤にて像担持体上の静電潜像を顕像化する現像装置、そして、たとえば複写機やレーザープリンタなどの電子写真方式あるいは静電記録方式の画像形成装置、及びプロセスカートリッジに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プリンタ等の画像形成装置においては、例えば、電子写真方式においては、一様に帯電させた像担持体である感光ドラムに選択的な露光をして潜像を形成し、この潜像を現像剤であるトナーで顕像化して現像剤像（トナー像）を形成するとともに、該トナー像を記録材に転写して画像記録を行う、所謂露光、現像、転写、等の画像形成動作が行われる。
【０００３】
このような装置にあっては、トナーを消費される都度補給しなければならないが、このトナーの補給作業が例えば人手にて行われる場合、煩わしいばかりか、汚れを伴うこともある。又、各部材のメンテナンスは専門のサービスマンでなければ行うことができず、ユーザには不便を伴うことが多かった。
【０００４】
そこで、少なくとも現像装置と像担持体とを含む画像形成手段を一体構造にまとめた、例えば、現像装置４と感光ドラム２と、更に帯電手段３とクリーニング装置５とを一体化した、図８に示されるようなプロセスカートリッジ１０とすることにより、ユーザがカートリッジ１０を装置本体に装着することによってトナーがなくなった都度に交換可能とし、メンテナンスを容易にしたものが実用化されている。
【０００５】
又、画像形成装置及びプロセスカートリッジの軽量・小型化を目的とした現像方式として、近年では、キャリア粒子が不要な一成分現像方式が好適に用いられることが多い。
【０００６】
こうした一成分現像方式を用いた現像装置としては、図８に示すように、静電記録方式や電子写真方式により形成された静電潜像担持体（像担持体）としての感光ドラム２表面の静電潜像に対しての現像動作において、（１）現像剤担持体としての現像スリーブ４３とトナー４０とを摩擦させることによって、及び／或いは、現像スリーブ４３上のトナーコート量を規制するための層厚規制部材４５とトナー４０とを摩擦させることによって、トナーに正或いは負の電荷を与え、（２）そのトナー４０を現像スリーブ４３上に薄く塗布して感光ドラム２と現像スリーブ４３とが対向した現像領域Ｑに搬送し、現像領域Ｑにおいてトナー４０を感光ドラム２表面の静電潜像に飛翔・付着させて、現像し、静電潜像を現像剤像（トナー像）として顕像化させる。この（１）、（２）の動作を行うものが知られている。尚、この現像動作の際は、トナー４０は現像剤（トナー）収容器４１に収容されており、撹拌部材４２によって攪拌されながら現像スリーブ４３に供される。
【０００７】
しかしながら、このような現像方式の場合、現像スリーブ４３が繰り返し回転を行っているうちに、現像スリーブ４３上にコーティングされたトナー４０の帯電量が現像スリーブ４３との接触により高くなりすぎ、トナー４０が現像スリーブ４３表面との鏡映力により引き合って現像スリーブ４３表面上で不動状態となり、現像スリーブ４３から感光ドラム２上の潜像に移動しにくくなる、所謂チャージアップ現象が、特に低湿環境下で起こりやすくなる。
【０００８】
このようなチャージアップ現象が発生すると、上層のトナーは帯電しにくくなってトナーの現像量が低下するため、ライン画像の細りやべた画像の画像濃度低下のような問題が生じる。
【０００９】
更に、チャージアップにより適正に帯電されないトナーが規制不良となってスリーブ上に放出し、斑点状、波状のムラとなる、所謂ブロッチ現象も発生する場合がある。更に、画像部（トナー消費部）と非画像部とのトナー層の形成状態が変わり、帯電状態が異なってしまう。それによって、例えば、一度画像濃度の高いべた画像を現像した後、現像スリーブ上のトナー層にベタ画像の履歴が残留してしまうため、現像スリーブの次の回転時に残留したベタ画像の履歴が現像領域に達してしまい、ハーフトーン画像を現像するときにも、画像上に、残留したべた画像の跡が現れてしまう、所謂、スリーブゴースト現象も生じやすくなる。
【００１０】
そこで、金属などから形成された基体の表面に、少なくとも結着樹脂、導電性微粉末、及び荷電制御剤を含有した、現像剤の帯電極性と同極性の帯電特性を有する、導電性樹脂層を設けた現像スリーブが提案されている。この現像スリーブを用いた方法を行うことにより、上記した現象は大幅に軽減されることが認められる。例えば現像スリーブ表面に帯電制御剤を含有する樹脂層を備えるものとして特許文献１が知られている。
【００１１】
【特許文献１】
特開平６−２０２４５６号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の方法において、現像スリーブに荷電制御剤を多量に添加した導電性樹脂層を表面に設けた場合には、チャージアップやスリーブゴーストに対しては良好となるが、トナーへの帯電が不十分となって、ライン画像の細りやべた画像の濃度低下が発生しやすくなる。
【００１３】
又、逆に、現像スリーブの表面に設けられた導電性樹脂層に添加された荷電制御剤の量が少量の場合には、チャージアップやスリーブゴーストに対して不十分であるという問題が残る。
【００１４】
そして、荷電制御剤の適正量は使用環境や耐久枚数によって異なることが判明した。即ち、プロセスカートリッジ使用初期に合わせて荷電制御剤量を設定した場合、使用途中からチャージアップやスリーブゴーストが発生するようになったり、使用環境が変わった場合にライン画像の細りやべた画像の濃度低下が発生することがあった。
【００１５】
又、現像装置の構成によっても効果が異なることが判明した。即ち、現像スリーブ近傍のトナー及び現像装置内の現像剤は、撹拌部材の撹拌によって現像剤を循環させることにより特定の現像剤が劣化することを防止しているが、循環する領域が大きい場合には、現像剤の帯電量の立ち上がりが遅く、安定しないことがあった。
【００１６】
従って、本発明の目的は、耐久枚数や使用環境に影響されずに、トナーに適正な帯電量を与えることによりトナーのチャージアップやスリーブゴースト、或いはライン画像の細りやべた画像の濃度低下の発生を防止して、良好な画像を得ることのできる現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置にて達成される。要約すれば、第１の本発明は、現像剤を収容する現像剤収容器と、回転可能に具備されて前記現像剤を担持して現像領域へ搬送する現像剤担持体と、回転可能に具備されて前記現像剤収容器内の前記現像剤を撹拌する撹拌部材と、を有し、像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置において、
前記現像剤担持体は、表面に前記現像剤の帯電極性と同極性の帯電極性を有する導電性樹脂層が備えられ、該導電性樹脂層は、少なくとも結着樹脂、導電性微粉末、及び荷電制御剤を含有し、
前記撹拌部材の回転中心が、前記現像剤担持体の回転中心を横切る水平面に対して下側に位置することを特徴とする現像装置を提供する。
【００１８】
第１の本発明の一実施態様によると、前記現像剤は、負帯電性の現像剤であり、前記現像剤担持体表面の前記導電性樹脂層に含有する前記荷電制御剤は、正帯電性である第４級アンモニウム塩化合物であり、前記結着樹脂は、フェノール樹脂である。
【００１９】
第１の本発明の他の実施態様によると、前記現像剤を一成分磁性現像剤とし、更に、前記現像剤担持体の内部に固定的に配置され、複数の磁極を有する磁界発生手段と、前記現像剤担持体上に担持された前記現像剤の層厚を規制する層厚規制部材と、を有し、該層厚規制部材の前記現像剤担持体との対向部を層厚規制部とし、
前記磁界発生手段が、少なくとも現像領域近傍に位置する第１の磁極と、該第１の磁極に対して前記現像剤担持体の回転方向と逆方向で且つ前記層厚規制部との間に位置する第２の磁極と、を有し、
前記現像剤担持体の回転中心を基準にして、前記第１の磁極と前記第２の磁極とがなす角度が５０度以上９０度以下である。
【００２０】
第１の本発明の他の実施態様によると、前記現像剤を一成分非磁性現像剤とし、更に、前記現像剤収容器内部にて前記現像剤に対向して前記現像剤担持体と同方向に回転し、前記現像剤担持体上に前記現像剤を供給する現像剤供給部材を有する。
【００２１】
第２の本発明は、表面に静電潜像が形成される像担持体と、該静電潜像を現像剤によって現像する第１の本発明の現像装置と、を有し、画像形成装置本体に対して着脱可能であることを特徴とするプロセスカートリッジを提供する。
【００２２】
第３の本発明は、表面に静電潜像が形成される像担持体と、該静電潜像を現像剤によって現像する第１の本発明の現像装置と、を有することを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００２３】
第４の本発明は、表面に静電潜像が形成される像担持体と、該静電潜像を現像剤によって現像する第２の本発明のプロセスカートリッジと、を有することを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２５】
実施例１
図２は、本発明の一例である画像形成装置全体の概略構成を示す。図２を用いて、本実施例の画像形成動作の流れを説明する。尚、本実施例では電子写真方式を採用する。
【００２６】
先ず、帯電工程にて、感光ドラム２表面は帯電ローラである一次帯電器３によって均一に帯電される。
【００２７】
そして、潜像工程にて、レーザー、ポリゴンミラー、レンズ系を含むスキャナユニット１からは画像信号に応じて変調されたレーザー光Ｌがスキャン出力され、静電潜像担持体（像担持体）である感光ドラム２上に照射される。感光ドラム２表面は帯電工程にて表面が均一に既に帯電されており、その帯電された表面上にはレーザー光Ｌの照射によって静電潜像が形成される。
【００２８】
そして、現像工程にて、感光ドラム２表面の静電潜像は現像装置４によって、現像装置４内に収容された現像剤としてのトナー４０を使用して、現像剤像（トナー像）として現像されて顕像化される。
【００２９】
一方、カセット７１内に収納された記録材７は、給紙ローラ７２によって感光ドラム２での潜像形成と同期して転写ローラである転写帯電器６に搬送供給され、転写帯電器６と感光ドラム２とのニップ部にてトナー像が記録材７に転写される。
【００３０】
トナー像を転写された記録材７は定着器８によってトナー像を永久定着された後、最後に装置外部に排出される。
【００３１】
尚、感光ドラム２上に残留したトナーは弾性ブレードを有するクリーニング装置５によって除去される。
【００３２】
次に、上記の画像形成装置に備えられ、本発明の特徴部分である上記の現像工程を行う現像装置４について、図１を参照しながら説明する。
【００３３】
現像剤としては負帯電性の一成分磁性現像剤である一成分磁性トナー４０を使用する。現像装置４において、トナー４０は現像剤収容器としてのホッパー４１内に収容されている。ホッパー４１は、感光ドラム２と対向する部分が開口しており、その開口部分に現像剤担持体としての現像スリーブ４３が設置されている。現像スリーブ４３は、本実施例にて後述する構成の非磁性樹脂にて形成された中空円筒状部材であり、内部に固定された円筒状の磁界発生手段であるマグネットローラ４４の周囲を回転自在に設けられており、その周面にトナー４０を層状に搭載して感光ドラム２との対向部である現像領域Ｑに搬送する。
【００３４】
ホッパー４１内のトナー４０は、ホッパー４１内部に設けられている撹拌部材４２によって、攪拌されながら、現像スリーブ４３の方向へ送られる。現像スリーブ４３近傍に送られたトナーは、現像スリーブ４３に内包されたマグネットローラ４４の磁力によって現像スリーブ４３表面に引き付けられ、現像スリーブ４３の回転（Ａ方向）によって層厚規制部Ｐへと搬送される。
【００３５】
層厚規制部Ｐは、ホッパー４１にて、現像スリーブ４３の表面が現像領域Ｑに移動する前位置であり、層厚規制部材である現像ブレード４５が現像スリーブ４３表面に対向し、近接している。層厚規制部材としての現像ブレード４５としては、ウレタンゴムにて形成された弾性ブレードを用い、現像スリーブ４３の回転方向Ａに対してカウンター方向に当接させ、現像スリーブ４３上に約１００μｍの均一なトナー薄層を形成する。このようにして形成されたトナー薄層は現像スリーブ４３の回転によって、現像スリーブ４３と感光ドラム２との対向近接部である現像領域Ｑに搬送され、現像に供される。
【００３６】
ここで、現像スリーブ４３の構成について説明する。本発明において、現像スリーブ４３は、図３に示すように、円筒状のアルミシリンダ４３ａの表面に、結着樹脂、導電性微粉末、及び荷電制御剤を含有した導電性樹脂層４３ｂをコーティングしたものを用いた。それによって、現像スリーブ４３表面におけるトナー４０の帯電量が高くなりすぎるのを防止し、特に低湿環境下にて発生するチャージアップ現象やスリーブゴースト現象を防止する効果を得ようとするものである。
【００３７】
荷電制御剤及び結着樹脂として特に限定はないが、荷電制御剤として第４級アンモニウム塩化合物を使用し、更に、結着樹脂として、樹脂の一部又は全部がその分子構造中に少なくとも−ＮＨ２基、＝ＮＨ基、もしくは−ＮＨ−結合のいずれかの構造を有しているものを使用した場合、結着樹脂の構造中に第４級アンモニウム塩が取り込まれ、その際、負帯電性のトナーに対して正帯電性を有する第４級アンモニウム塩の構造が失われ、これらを取り込んだ結着樹脂の帯電性が均一且つ十分な負帯電性を有するようになるため、上記のトナー帯電量過剰を防止する効果が容易に発揮可能であると考える。つまり、荷電制御剤である第４級アンモニウム塩化合物は結着樹脂であるフェノール樹脂の溶媒中に溶け込んで樹脂層全体が均一な負帯電性材料となるため、粒子を分散させたものに比べて均一性、機械強度、耐久性に優れた現像スリーブを得ることができる。これらの構造を有する樹脂の代表的なものがフェノール樹脂、ポリアミド樹脂及びウレタン樹脂などである。
【００３８】
第４級アンモニウム塩化合物の添加量は、結着樹脂１００質量部に対して１〜１００質量部とすることが好ましい。１質量部未満では添加による帯電付与性の向上が見られず、１００質量部を超えると結着樹脂中への分散不良となり樹脂強度の低下を招きやすく、又、樹脂分に対して余剰となった正帯電性の第４級アンモニウム塩が結着樹脂に取り込まれないで残留して存在してしまうため、上記のトナー帯電量過剰を防止するための有効な効果が低下してしまう。
【００３９】
本実施例では、結着樹脂としてフェノール樹脂を、導電性微粉末としてカーボンブラック及びグラファイトを、及び荷電制御剤として第４級アンモニウム塩を２０部、また表面に凹凸を形成してトナーの搬送性を高めるために平均粒径５μｍの球状炭素粒子を１０部を用いて、体積抵抗１０Ω・ｃｍ、表面粗さＲａ＝１．７μｍ、層厚１５μｍの導電性樹脂層４３ｂをコーティングした。
【００４０】
更に、本発明においては、撹拌部材４２の回転中心Ｘは、図１に示すように、現像スリーブ４３の回転中心を横切る水平面Ｈに対して下側に配置した。このような構成にしたことで、撹拌部材４２がホッパー４１内のトナーを必要以上に現像スリーブ４３の方向へ送ることがなくなり、比較的小さなトナー循環となるので、トナーの帯電量の立ち上がりを早くすることができる。
【００４１】
ここで、上記に説明した、現像スリーブ４３に結着樹脂、導電性微粉末、及び荷電制御剤を含有した導電性樹脂層４３ｂを設けた効果、及び、攪拌部材４２の位置を攪拌中心を現像スリーブ４３回転中心より上部に配置するような現像装置構成をとる効果について、比較例を用いて説明する。
【００４２】
現像スリーブ４３との比較のためには、荷電制御剤を添加せずに、体積抵抗、表面粗さ、層厚を同等にした導電性樹脂層をコーティングした現像スリーブ４３’を用意した。
【００４３】
そして、攪拌部材４２の位置に関する比較のためには、図８に示すような、攪拌部材４２の回転中心が現像スリーブ４３の回転中心より上の構成の現像装置４’を用意した。現像装置４’では、撹拌部材４２がホッパー４１内のトナー４０を必要以上に現像スリーブ４３の方向へ送ってしまうため、多量のトナー４０が押し出されてホッパー４１内に戻ってしまい、トナーの帯電量の立ち上がりが遅くなってしまう。
【００４４】
上記の現像スリーブ４３、４３’、現像装置４、４’構成を組み合わせて、実際に画像形成（画出し）した結果を表１にまとめた。
【００４５】
【表１】
2005062215.tif 000003
【００４６】
比較用の現像スリーブ４３’及び比較用の現像装置４’構成を用いた場合、通常環境では良好な画像を得ることができたが、低湿環境で１０００枚程度プリントしたところからスリーブゴーストが発生した。これは、耐久枚数が増えるにつれ、トナーの帯電量が高くなりすぎたためである。
【００４７】
本実施例の現像スリーブ４３と比較用の現像装置４’構成を用いた場合、低湿環境、通常環境では良好な画像を得ることができたが、高湿環境で初期に濃度低下が発生した。これは、高湿環境で特にトナーの帯電量の立ち上がり遅くなって、十分な帯電量が得られなかったためであり、５００枚程度プリントを繰り返したところ、通常の画像濃度が得られるようになった。
【００４８】
比較用の現像スリーブ４３’と本実施例の現像装置４構成を用いた場合、通常環境、高湿環境では良好な画像を得ることができたが、低湿環境で５００枚程度プリントしたところからスリーブゴーストが発生した。これは、本実施例の現像装置構成を用いたことで、トナー帯電量の立ち上がりが速くなったためである。
【００４９】
本実施例の現像スリーブ４３と現像装置４構成を組み合わせた場合、環境、耐久枚数によらず良好な画像を得ることができた。これは、本実施例の現像装置構成を用いたことで、トナー帯電量の立ち上がりが速くなったことと、本実施例の現像スリーブ４３を用いたことで、現像スリーブ４３が繰り返し回転を行った場合であっても、現像スリーブ４３上にコーティングされたトナーの帯電量が高くなりすぎることを防止できたこととの相乗効果によるものである。
【００５０】
以上説明したように、撹拌部材の回転中心が現像スリーブの回転中心を横切る水平面に対して下側に配置することで、現像剤担持体近傍の現像剤及び現像剤収容器内の現像剤の循環を制限することができ、現像剤の帯電量を速やかに立ち上げることが可能となった。
【００５１】
更に、現像スリーブ表面に、少なくとも結着樹脂、導電性微粉末、及び荷電制御剤を含有して、現像剤の帯電極性と同極性の帯電極性を有する導電性樹脂層を設けたことにより、現像スリーブが繰り返し回転を行った場合であっても、現像スリーブ上にコーティングされたトナーの帯電量が高くなりすぎることを防止できた。特に、荷電制御剤を第４級アンモニウム塩化合物にし、結着樹脂をフェノール樹脂とすると、均一性、機械強度、耐久性に優れた現像剤担持体を得ることができ、この効果を高めることができる。
【００５２】
結果として、現像剤の帯電量は耐久枚数・使用環境などによらず安定させることができ、トナーのチャージアップやスリーブゴースト、或いはライン画像の細りやべた画像の濃度低下の発生を防止することができた。
【００５３】
実施例２
本実施例を実現する画像形成装置の全体構成は実施例１と同様であり、現像装置構成も、基本構成において、図１に示した構成であるので、実施例１と同様の構成のものには同じ参照番号を付す。
【００５４】
本実施例の特徴とするところは、実施例１と同様の特徴を有する現像スリーブ４３を用い、現像装置４構成をとった上に、更に、現像スリーブ４３に内包されたマグネットローラ４４に関して、現像領域Ｑ近傍に第１の磁極として、ここではＳ１を、又、Ｓ１に対して現像スリーブ４３の回転方向Ａと逆方向で且つ層厚規制部Ｐとの間に第２の磁極として、ここではＮ１を設け、現像スリーブ４３の回転中心を基準にしてＳ１とＮ１のなす角度が５０度以上９０度以下とするところである。
【００５５】
層厚規制部Ｐと現像領域Ｑとの間に磁極、ここではＮ１を設けることにより、層厚規制時に生じる微少なコートムラを均すことができる。即ち、図４に示すように、現像スリーブ４３上のトナーは、層厚規制部Ｐでトナー薄層となって現像スリーブ４３の回転によって現像領域Ｑへと搬送される。その途上に磁極Ｎ１が存在することにより、Ｎ１近傍でトナーの穂立ちが生じる。その後Ｎ１から遠離るにつれ穂立ちはなくなって、トナー薄層の状態に戻る。この一連の動きの中で、トナー薄層中のトナーが撹拌され、帯電量、層厚ともに、より均一な状態に均されるのである。
【００５６】
又、第１の磁極Ｓ１と第２の磁極Ｎ１がなす角度を５０度以上とすることで、第１の磁極はかぶりトナー（白地部に現像されるトナー）を引き戻すのに十分な磁力、即ち６０ｍＴ程度以上を、第２の磁極はトナー層の微少なコートムラを均すのに十分な磁力、即ち５０ｍＴ程度以上を得ることができる。
【００５７】
又、第１の磁極Ｓ１と第２の磁極Ｎ１がなす角度を９０度以下とすることで、現像スリーブ４３上にトナー４０を取り込む取り込み領域を十分に確保でき、取り込み不良による画像濃度低下などの発生がない良好な画像を得ることができる。
【００５８】
本実施例で用いた現像装置４は基本的な構成は実施例１で説明したものと同じであるが、マグネットローラ４４の磁極位置が異なるので、その部分について図５を参照しながら説明する。
【００５９】
まず最初に比較のため実施例１で用いたマグネットローラ４４（ここでは「マグネットローラ４４’」と称す。）について、図５（ｂ）を参照しながら説明する。マグネットローラ４４’は磁極が４極のものを使用し、第１の磁極Ｓ１は７５ｍＴで感光ドラム２に対向する現像領域Ｑに、第２の磁極Ｎ１は６５ｍＴでＳ１に対して現像スリーブ４３の回転方向Ａと逆方向に１３０度の位置に、第３の磁極Ｓ２は６０ｍＴでＮ１に対して現像スリーブ４３の回転方向Ａと逆方向に６０度の位置に、第４の磁極Ｎ２は７０ｍＴでＳ２に対して現像スリーブ４３の回転方向Ａと逆方向に８０度の位置に配置した。トナー層厚規制部Ｐである現像ブレード４５の当接位置はＳ１に対して現像スリーブ４３の回転方向Ａと逆方向に１００度の位置に配置した。即ち、現像ブレード４５の当接位置はＳ１とＮ１の間に位置していた。
【００６０】
次に本実施例で用いた構成について図５（ａ）を参照しながら説明する。マグネットローラ４４の磁極は４極で、各極の磁力は実施例１のものと同じであるが、磁極の配置が異なっている。現像領域Ｑに位置するＳ１を基準に、Ｓ１−Ｎ１間を７０度、Ｎ１−Ｓ２間を９０度、Ｓ２−Ｎ２間を１１０度とする。尚、トナー層厚規制部Ｐである現像ブレード４５の当接位置は、実施例１と同様にＳ１に対して現像スリーブ４３の回転方向Ａと逆方向に１００度の位置に配置した。このような磁極配置にすることで、現像ブレード４３の当接位置Ｐと現像領域Ｑ、即ちＳ１との間に新たな磁極Ｎ１を配置することができた。
【００６１】
このような磁極配置のマグネットローラ４４を用いて、実施例１と同様に、実際に画出しを行ったところ、環境、耐久枚数によらず良好な画像を得ることができ、実施例１で得られた効果を何ら損なうことがないことを確認できた。更に、本実施例の場合、ハーフトーン画像で軽微に発生することがあったガサツキについても大幅に改善されたことが認められ、トナー層厚規制時に生じる微少なコートムラを効果的に均していることが確認できた。
【００６２】
以上説明したように、層厚規制部と現像領域との間に磁極を設けることにより、層厚規制時に生じる微少なコートムラを均すことができた。尚、第１の磁極、第２の磁極の極性は、装置構成によって適宜定める。
【００６３】
又、第１の磁極と第２の磁極がなす角度を５０度以上とすることで、第１の磁極はかぶりトナー（白地部に現像されるトナー）を引き戻すのに十分な磁力を、第２の磁極はトナー層の微少なコートムラを均すのに十分な磁力を得ることができた。
【００６４】
又、第１の磁極と第２の磁極がなす角度を９０度以下とすることで、現像剤担持体上に現像剤を取り込む取り込み領域を十分に確保でき、取り込み不良による画像濃度低下などの発生がない良好な画像を得ることができた。
【００６５】
実施例３
本実施例を実現する画像形成装置の全体構成は実施例１と同様であり、現像装置構成も、基本構成において、図１に示した構成であるので、実施例１と同様の構成のものには同じ参照番号を付す。
【００６６】
本実施例の特徴とするところは、実施例１と同様の特徴を有する現像スリーブ４３を用い、同様の現像装置構成をとった現像装置４において、現像剤を、実施例１及び２において使用していた一成分磁性トナーに代わって、非磁性一成分現像剤である非磁性一成分トナーを用いる現像装置に本発明を適用するところである。
【００６７】
現像装置について図６を参照しながら説明する。現像剤としては負帯電性の非磁性一成分トナー４０’を使用した。本実施例の現像装置４では、ホッパー４１内に収容されているトナー４０’は、撹拌部材４２によって解されながら、本実施例にてホッパー４１内に設けられている現像剤供給部材であるトナー供給ローラ４６へ送られる。トナー供給ローラ４６は発泡ウレタンにて形成された弾性ローラで、現像スリーブ４３に当接して、現像スリーブ４３上に残っている現像残トナーを剥ぎ取りつつ、新たなトナーを供給している。トナー供給ローラ４６は現像スリーブ４３と同方向に回転しており、当接部で各々の表面の移動方向が逆向きになるようにすることで、剥ぎ取り／供給の効率を高めている。
【００６８】
現像スリーブ４３に供給されたトナーは、現像スリーブ４３の回転（Ａ方向）によって層厚規制部Ｐへと搬送される。現像ブレード４５は、実施例１同様にウレタンゴムからなる弾性ブレードを用い、現像スリーブ４３の回転方向Ａに対してカウンター方向に当接させるが、現像スリーブ４３上に実施例１より薄い約２０μｍの均一なトナー薄層を形成する。このようにして形成されたトナー薄層は現像スリーブ４３の回転によって現像領域Ｑに搬送され、現像に供される。
【００６９】
このような非磁性トナーを用いて、トナー供給ローラ４６にて現像スリーブ４３にトナーを供給している本実施例の構成の現像装置４においては、トナー供給ローラ４６と現像スリーブ４３との間には当接圧が、スリーブ４３上のトナー状態に影響を及ぼすと考えられる。
【００７０】
そこで、トナー供給ローラ４６の現像スリーブ４３に対する当接圧について説明すると、現像スリーブ４３上の現像残トナーを剥ぎ取りつつ、新たなトナーを供給するため、従来８ｇ／ｃｍ程度の当接圧を必要とする。当接圧を小さくすると、帯電量の高い現像残トナーを十分に剥ぎ取ることができないため、スリーブゴーストやべた画像の濃度低下が発生する。しかしながら、当接圧が大きくなると当接部でトナーが受ける機械的ダメージが大きくなり、所謂トナー劣化が生じて、特に高湿環境でカブリ（白地部にトナーが現像されてしまう現象）が発生する。
【００７１】
実施例１に説明したように、攪拌部材４２の回転中心Ｘを現像スリーブ４３の回転中心を横切る水平面Ｈより下方に配置し、図３に示すような円筒状のアルミシリンダ４３ａの表面に、結着樹脂、導電性微粉末、及び荷電制御剤を含有した導電性樹脂層４３ｂをコーティングした構成の本発明による現像スリーブ４３を用いることにより、現像スリーブ４３上のトナーの帯電量が高くなりすぎることを防止できるので、現像残トナーを容易に剥ぎ取ることが可能となり、従来に比べて当接圧を小さく設定することができる。当接圧を小さくすることでトナーの劣化が軽減されるので、トナー、現像装置の耐久寿命を大幅に延命することができる。本実施例では当接圧を２ｇ／ｃｍにして効果を確認した。
【００７２】
現像スリーブ４３は、基本的には実施例１及び実施例２で使用したものと同じであるが、球状炭素粒子の添加量を５部にして表面粗さＲａ＝１．１μｍとし、現像スリーブ４３上で約２０μｍのトナー薄層を実現した。現像スリーブ４３上のトナー層を薄くすることで、トナー層中のトナーの帯電量、層厚がよりに均一になり、更に滑らかなハーフトーンを画像を得ることができる。
【００７３】
本実施例では、現像スリーブ４３は、現像領域Ｑで感光ドラム２表面に対する周速が１５０％となるように回転し、現像に供されるトナーの絶対量を確保することで、べた画像の濃度低下を防止した。
【００７４】
ここで、比較のため、荷電制御剤を添加せずに、体積抵抗、表面粗さ、層厚を同等にした現像スリーブ４３”を用意した。そして、本実施例の構成の現像装置において、上記の現像スリーブ４３と比較例の現像スリーブ４３”を用い、更に、トナー供給ローラ４６と現像スリーブ４３との当接圧を変化させて、実際に画出しした結果を表２にまとめた。
【００７５】
【表２】
2005062215.tif 000004
【００７６】
比較用の現像スリーブ４３”を用いた場合、低湿環境で１０００枚程度プリントしたところからスリーブゴーストが発生した。又、高湿環境では６０００枚程度プリントしたところからカブリが発生した。
【００７７】
これに対して、本実施例のスリーブ４３を用いた場合、低湿環境のスリーブゴーストの発生は防止できた。しかしながら、トナー供給ローラ４６の当接圧が従来と同様８ｇ／ｃｍの場合には、高湿環境のカブリを改善することはできなかった。そこで当接圧を２ｇ／ｃｍに下げたものでは、低湿環境、通常環境での良好な画像を損なうことなく、高湿環境でのカブリの発生を防止でき、１００００枚を超えたところでも良好な画像を得ることができた。
【００７８】
以上説明したように、本発明の、攪拌部材４２の回転中心Ｘを現像スリーブ４３の回転中心より下方に配置する構成をとり、結着樹脂、導電性微粉末、及び荷電制御剤を含有した導電性樹脂層を表面に設けた現像スリーブを、非磁性一成分トナーを用いた現像装置に適用することにより、現像スリーブが繰り返し回転を行った場合であっても、現像スリーブ上にコーティングされたトナーの帯電量が高くなりすぎることを防止でき、トナーのチャージアップやスリーブゴースト、或いはライン画像の細りやべた画像の濃度低下の発生を防止することができた。
【００７９】
更に、トナー供給ローラの当接圧を小さくすることが可能となり、トナーの劣化が軽減でき、結果としてトナー、現像装置の耐久寿命を大幅に延命することができた。
【００８０】
実施例４
本実施例の特徴とするところは、上記の実施例１〜３に説明した構成の本発明によるところの現像装置を、感光ドラム、帯電装置、クリーニング装置と一括してユニット化したプロセスカートリッジに適用するところにある。トナーを消費しきったり、ドラム寿命などによりプロセスカートリッジが寿命となった場合には、プロセスカートリッジを交換することによって、トナーの補給作業による汚れなどのない、メンテナンスフリーが実現できる。
【００８１】
本実施例で用いたプロセスカートリッジについて、図７を参照しながら説明する。プロセスカートリッジ１０は、感光ドラム２、帯電ローラ３、現像装置４、及びクリーニング装置５を一括してユニット化されており、これらの構成要素はカートリッジ１０内で所定の相互配置関係を持って組み付けられており、カートリッジ１０は画像形成装置本体内の所定部に対して所定の要領で挿入装着され、又、反対に装置本体から抜き外しできるようになっている。ここで、現像装置４は実施例１〜３にて説明したものいずれかと同じものである。
【００８２】
実施例１〜３に説明した現像装置を上記のプロセスカートリッジに組み込むことによって、既に説明してきた効果が得られることに加えて、更に、本発明によるところの現像装置の構成上、現像装置の大半の部分を、感光ドラムの回転中心を横切る水平面の下側に配置することが可能となり、その結果、帯電装置、クリーニング装置を、感光ドラムの回転中心を横切る水平面の上側にほぼ納めることができ、大幅な小型化が可能となった。
【００８３】
更に、プロセスカートリッジ化によって、これらの構成部品の交換を容易に行うことができるようになる。従って、画像形成装置のメンテナンス性が格段に向上する。また、カートリッジを交換することで、電子写真の重要な構成部品が新品に交換されるため、常に高品質な画像を保つことができる。
【００８４】
又、プロセスカートリッジの構成については、上記の構成に限定するものではなく、帯電ローラ３とクリーニング装置５のどちらかと、感光ドラム２と、現像装置４と、を有する構成のもの、又は、現像装置４と感光ドラム２とで一体化した構成のものも適用できる。
【００８５】
以上に説明した現像装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置の構成部品の寸法、材質、形状、及びその相対位置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００８６】
結果として現像剤の帯電量は耐久枚数・使用環境などによらず安定させることができ、トナーのチャージアップやスリーブゴースト、或いはライン画像の細りやべた画像の濃度低下の発生を防止することができる。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の現像装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置は、現像剤担持体は、表面に現像剤の帯電極性と同極性の帯電極性を有する導電性樹脂層が備えられ、導電性樹脂層は、少なくとも結着樹脂、導電性微粉末、及び荷電制御剤を含有し、撹拌部材の回転中心が、現像剤担持体の回転中心を横切る水平面に対して下側に位置することにより、現像剤担持体が繰り返し回転を行った場合であっても、現像剤担持体上にコーティングされたトナーの帯電量が高くなりすぎることを防止でき、結果として現像剤の帯電量は耐久枚数・使用環境などによらず安定させることができ、トナーのチャージアップやスリーブゴースト、或いはライン画像の細りやべた画像の濃度低下の発生を防止することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る現像装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図３】本発明に係る現像剤担持体の一例を示す断面図である。
【図４】本発明に係る磁界発生手段の磁極の位置関係を示す説明図である。
【図５】本発明に係る磁界発生手段の磁極の位置関係を示す説明図（図５（ａ））と比較例を示す説明図（図５（ｂ））である。
【図６】本発明に係る現像装置の他の例を示す概略構成図である。
【図７】本発明に係るプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。
【図８】従来のプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
２                    感光ドラム（像担持体）
４                    現像装置
１０                  プロセスカートリッジ
４０                  トナー（現像剤）
４１                  ホッパー（現像剤収容器）
４２                  攪拌部材
４３                  現像スリーブ（現像剤担持体）
４４                  マグネットローラ（磁界発生手段）
４５                  現像ブレード（層厚規制部材）
４６                  トナー供給ローラ（現像剤供給部材）
【図１】
2005062215.tif 000005
【図２】
2005062215.tif 000006
【図３】
2005062215.tif 000007
【図４】
2005062215.tif 000008
【図５】
2005062215.tif 000009
【図６】
2005062215.tif 000010
【図７】
2005062215.tif 000011
【図８】
2005062215.tif 000012