(57)【要約】【課題】  平均粒径の異なる複数のキャリア粒子からなるキャリアを含む２成分現像剤を用いる現像装置において、平均粒径が相対的に大きいキャリア粒子および平均粒径が相対的に小さいキャリア粒子の長所を相殺することなく充分に発揮させ、高画像濃度の高画質画像を形成する。【解決手段】  現像槽１１と、現像スリーブ１２と、磁気ロール１３と、層厚規制部材２２と、供給部材２３と、撹拌搬送部材２４とを含む現像装置１０において、磁気ロール１３の現像磁極Ｎ１の現像剤搬送方向上流側に現像剤制御部材として現像磁極Ｎ１と同極性の補助磁極Ｎ２を設け、現像磁極１と補助磁極Ｎ２との境界の現像スリーブ１２表面に反発磁界を発生させ、現像剤に磁気的な力を付加する。【選択図】      図１
2007102122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を一定の回転方向に搬送する現像スリーブと、現像スリーブの内部に設けられて、予め定められる磁界が形成されるように現像磁極を含む複数の磁極より構成される磁気ロールと、現像スリーブおよび磁気ロールとともに２成分現像剤を収容して現像スリーブに２成分現像剤を供給する現像槽とを備える現像装置において、
粒径の相対的に大きいキャリア粒子と粒径の相対的に小さいキャリア粒子とを含む２成分現像剤を用い、かつ
現像スリーブにより搬送される２成分現像剤に力を付加してキャリア粒子間の接合を切断する現像剤制御部材を含むことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
現像剤制御部材は、
現像磁極により形成される現像領域よりも現像スリーブの回転方向における上流側または現像領域内に設けられることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
現像剤制御部材は、
現像磁極により形成される現像領域よりも現像スリーブの回転方向における上流側または現像領域内の現像磁極近傍に設けられて、現像磁極との間の空間に反発磁界を形成する現像磁極と同じ極性を有する磁極であり、
２成分現像剤が現像スリーブに搬送されて該反発磁界内を通過する際に、
該反発磁界内に発生する磁気的な力により、キャリア粒子間の接合を切断することを特徴とする請求項１または２記載の現像装置。
【請求項４】
現像剤制御部材は、
現像スリーブによる２成分現像剤の搬送の流れを部分的に妨げるようにして２成分現像剤に物理的な力を付加する構造部材であることを特徴とする請求項１または２記載の現像装置。
【請求項５】
２成分現像剤に物理的な力を付加する構造部材は、
線状部材または板状部材であることを特徴とする請求項４記載の現像装置。
【請求項６】
表面に静電潜像を形成することができる感光体ドラムと、感光体ドラム表面を帯電させる帯電手段と、帯電状態にある感光体ドラム表面に光を照射して静電潜像を形成する露光手段と、感光体ドラム上の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像手段と、感光体ドラム上のトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、記録媒体上のトナー像を記録媒体に定着させる定着手段とを含む画像形成装置において、
現像手段は、
請求項１〜５のいずれか１つの現像装置であ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、現像装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、レーザープリンタ、ファックスなどの電子写真技術を利用する画像形成装置においては、導電性基体の表面に感光層が形成されてなる感光体ドラム上の現像領域に種々の作像プロセスにて静電潜像を形成し、次いで現像装置内に貯留される現像剤に含まれるトナーによって、感光体ドラム上の静電潜像を現像し、得られるトナー像を記録材に転写した後、定着ローラにより加熱加圧して記録材に定着させて画像が記録される。
【０００３】
現像剤としては、結着樹脂および着色剤を含有し、静電潜像を現像するトナー粒子と、現像装置内でトナー粒子とともに撹拌されてトナー粒子を摩擦帯電させるキャリアとを含む２成分現像剤が広く利用される。キャリアとしては、芯材と、芯材の表面に形成される樹脂被覆層とからなるものが一般的である。
【０００４】
従来から、２成分現像剤の特性を向上させるために、粒径の異なる２種以上のキャリアを用いることが提案されている（たとえば、特許文献１〜５参照）。
【０００５】
特許文献１および特許文献２の技術は、平均粒径の相対的に大きなキャリア粒子と、平均粒径の相対的に小さなキャリア粒子とを混合することによって、強固な磁気ブラシを形成し、トナー搬送力および感光体ドラム表面に対する摺擦力に優れるという大粒径キャリア粒子の長所と、単位重量当りの表面積が大きく、トナー粒子の一様保持性が高くかつ磁気ブラシの摺擦力が弱いことから、掃き目が生じ難く、像再現性およびソリッド部の再現性に優れるという小粒径キャリア粒子の長所とを併せ持ち、さらに小粒径キャリア粒子の感光体ドラム表面への付着が防止されるキャリアを得ようとするものである。
【０００６】
特許文献３の技術は、粒子径５０〜２００μｍの鉄粉系キャリアと粒子径が６０μｍ以下で、測定磁場５ＫＯｅにおける飽和磁化が５０ｅｍｕ／ｇ以上のフェライト系キャリアとを併用することによって、トナーの流動性を高め、トナーがキャリア表面に融着するスペントと呼ばれる現象が発生するのを防止し、２成分現像剤としての寿命を向上させるとともに、線画と面画の印字濃度のバランスを良くし、高画質画像を得ようとするものである。
【０００７】
特許文献４の技術は、形状が球状および／または鱗片状であり、３０〜１５０μｍの平均粒径を持ち、平均粒径が異なる複数のキャリア粒子を併用することによって、トナーの流動性を向上させ、形成される画像の画像濃度を安定化しようとするものである。
【０００８】
特許文献５の技術は、平均粒径７０〜１００μｍの第１のキャリア３０〜６０重量％と、平均粒径４０〜７０μｍの第２のキャリア７０〜４０重量％とを含み、第１および第２のキャリアの飽和磁化が６０〜７９ｅｍｕ／ｇかつ抵抗値が１０９〜１０１２Ωｃｍであるキャリアを含有する現像剤を用いることによって、現像剤の現像装置外への飛散を防止し、現像装置の像再現性を向上させる。
【０００９】
これらの技術のように、粒径の相対的に大きなキャリア粒子（以後「大粒径キャリア粒子」と称す）と、粒径の相対的に小さなキャリア粒子（以後「小粒径キャリア粒子」と称す）とを混合して用いると、大粒径キャリア粒子と小粒径キャリア粒子とが入り混じり、これらのキャリア粒子が現像スリーブ表面で磁気ブラシを形成してトナーを搬送する。図１１は、従来技術における磁気ブラシ１の形状を模式的に示す側面図である。現像スリーブ４上の磁気ブラシ１は、大粒径キャリア粒子２と小粒径キャリア粒子３とが入り混じって形成されるものである。このような状態では、１種のキャリア粒子を用いる場合に比べると、キャリア全体としての性能が向上することもあるけれども、小粒径キャリア粒子３の長所が充分に発揮されないおそれがある。たとえば、小粒径キャリア粒子３は、前述のように、表面積が大きいことからトナー保持量が多いが、大粒径キャリア粒子２との混在によって、大粒径キャリア粒子２同士で形成される空間に多数の小粒径キャリア粒子３が押し込められ、小粒径キャリア粒子３の表面積の大きさが充分に生かされない場合がある。また、小粒径キャリア粒子３に隣接するように大粒径キャリア粒子２が存在するので、感光体ドラムに対して摺擦力の弱い小粒径キャリア粒子３により画質が向上するようにトナーを静電潜像に付着させても、擦擦力の強い大粒径キャリア粒子２が直ぐにトナーの静電潜像への付着状態を変えてしまう。このため、画像を高精細に再現するのが困難になるとともに、大粒径キャリア粒子２によるかすれ、掃き目などの画像不良を生じ、高画質画像を形成し難いという問題がある。
【００１０】
【特許文献１】特開昭５８−１１４０４５号公報
【特許文献２】特開昭６０−１３１５４６号公報
【特許文献３】特開平２−５４２７７号公報
【特許文献４】特開平３−１６３５６９号公報
【特許文献５】特開２０００−１４７９０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、粒径の相対的に大きなキャリア粒子と粒径の相対的に小さなキャリア粒子とからなるキャリアを含む２成分現像剤を用いても、これらのキャリア粒子の長所が相殺されることなく充分に発揮され、画像濃度が高くかつ画像欠陥のない高画質画像を安定的に形成するのに寄与する現像装置および該現像装置を備える画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、
トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を一定の回転方向に搬送する現像スリーブと、現像スリーブの内部に設けられて、予め定められる磁界が形成されるように現像磁極を含む複数の磁極より構成される磁気ロールと、現像スリーブおよび磁気ロールとともに２成分現像剤を収容して現像スリーブに２成分現像剤を供給する現像槽とを備える現像装置において、
粒径の相対的に大きいキャリア粒子と粒径の相対的に小さいキャリア粒子とを含む２成分現像剤を用い、かつ
現像スリーブにより搬送される２成分現像剤に力を付加しキャリア粒子間の接合を切断する現像剤制御部材を含むことを特徴とする現像装置である。
【００１３】
さらに本発明の現像装置は、
現像剤制御部材が、現像磁極により形成される現像領域よりも現像スリーブの回転方向における上流側または現像領域内に設けられることを特徴とする。
【００１４】
さらに本発明の現像装置は、
現像剤制御部材が、
現像磁極により形成される現像領域よりも現像スリーブの回転方向における上流側または現像領域内の現像磁極近傍に設けられて、現像磁極との間の空間に反発磁界を形成する現像磁極と同じ極性を有する磁極であり、
２成分現像剤が現像スリーブに搬送されて該反発磁界内を通過する際に、
該反発磁界内に発生する磁気的な力により、キャリア粒子間の接合を切断することを特徴とする。
【００１５】
さらに本発明の現像装置は、
現像剤制御部材が、
現像スリーブによる２成分現像剤の搬送の流れを部分的に妨げるようにして２成分現像剤に物理的な力を付加する構造部材であることを特徴とする。
【００１６】
さらに本発明の現像装置は、
２成分現像剤に物理的な力を付加する構造部材が、線状部材または板状部材であることを特徴とする。
【００１７】
また本発明は、表面に静電潜像を形成することができる感光体ドラムと、感光体ドラム表面を帯電させる帯電手段と、帯電状態にある感光体ドラム表面に光を照射して静電潜像を形成する露光手段と、感光体ドラム上の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像手段と、感光体ドラム上のトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、記録媒体上のトナー像を記録媒体に定着させる定着手段とを含む画像形成装置において、
現像手段が、前述のいずれか１つの現像装置であることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、２成分現像剤を搬送する現像スリーブと、現像スリーブ内部に設けられる磁気ロールと、現像スリーブおよび磁気ロールとともに２成分現像剤を収容する現像槽とを備え、粒径の相対的に大きいキャリア粒子と粒径の相対的に小さいキャリア粒子とを含む２成分現像剤を用い、さらに現像スリーブにより搬送される２成分現像剤に力（たとえば、物理的な力、機械的な力、磁気的な力）を付加して、粒径の相対的に大きいキャリア粒子と粒径の相対的に小さいキャリア粒子が入り混じって接合した状態からキャリア粒子間の接合を切断する現像剤制御部材を含む現像装置が提供される。
【００１９】
本発明者の研究によれば、現像剤制御部材を設けることによって、キャリアにより形成される磁気ブラシの形状を、従来技術の大粒径キャリア粒子と小粒径キャリア粒子とが混在した形状から、大粒径キャリア粒子と小粒径キャリア粒子とが互いに悪影響を及ぼさないように別々に存在する形状（主に、現像スリーブ表面に大粒径キャリア粒子が付着し、大粒径キャリア粒子の表面から外方に向けて複数の小粒径キャリア粒子が連なるように付着した形状）の磁気ブラシを形成できることが判明した。
【００２０】
本発明においても、現像槽内で２成分現像剤が撹拌される際には、従来技術と同様に大粒径キャリア粒子と小粒径キャリア粒子とが混在した状態になるけれども、現像剤制御部材による力を受けて前述のような形状の磁気ブラシに再構成される。
【００２１】
磁気ブラシを、前述のような、大粒径キャリア粒子の表面に小粒径キャリア粒子が連なるように付着する形状にすることによって、小粒径キャリア粒子が感光体ドラムに接する状態になり、掃き目すじが無く、再現性が良好で高画像濃度の画像を形成できるという小粒径キャリア粒子の長所が発揮されるとともに、感光体ドラムを基準にして小粒径キャリア粒子に後方に存在する大粒径キャリア粒子によって、攪拌性、流動性に劣るという小粒径キャリア粒子の欠点を相殺することができる。
【００２２】
したがって、本発明によれば現像効率の高い現像装置が提供され、該現像装置は、画像再現性が良好で（高精細で）、画像濃度が高く、かすれ、掃き目などの画像不良のない高画質画像を安定的に形成するのに寄与できる。
【００２３】
本発明によれば、現像剤制御部材を、現像磁極により成形される磁場である現像領域（以後単に「現像領域」と称す）よりも現像スリーブの回転方向（すなわち現像スリーブによるトナー搬送方向）における上流側または現像領域内に設け、力を付加して現像剤を撹拌することにより、大粒径キャリア粒子と小粒径キャリア粒子との磁気的結合を一旦切断し、大粒径キャリア粒子と小粒径キャリア粒子とが結合しない状態で現像領域の磁力を付与すると、大粒径キャリア粒子の表面に小粒径キャリア粒子が連なるように付着する形状の磁気ブラシを効率良く形成できる。
【００２４】
特に、現像剤制御部材を現像領域内に設ける場合には、たとえば、磁気ロール上に連続して２つの現像領域を設け、この２つの現像領域の中間に現像剤制御部材を設け、現像スリーブ回転方向上流側の現像領域では通常の現像装置におけるのと同様の現像を行い、次いで現像剤制御部材により、大粒径キャリア粒子表面に複数の小粒径キャリア粒子が直接付着した形状の磁気ブラシを、大粒径キャリア粒子の表面に小粒径キャリア粒子が連なって付着する本発明の磁気ブラシに再構成した後、現像スリーブ回転方向下流側の現像領域では本発明の磁気ブラシによる現像を行う構成が挙げられる。このように構成することによって、上流側の現像領域では強固に形成される従来の磁気ブラシにより現像を行い、かつ下流側の現像領域では本発明の磁気ブラシにより掃き目などの発生がない高精細な現像を行うので、画像濃度および精細度が非常に高く、画像不良のない高画質画像の形成がさらに容易になる。
【００２５】
本発明によれば、現像剤制御部材として現像磁極と同じ極性を有する磁極を用い、この磁極を、現像磁極の近傍であって好ましくは現像スリーブによる２成分現像剤の搬送を妨げない位置に設けることによって、２つの磁極の間に反発磁界が発生し、現像スリーブにより搬送される２成分現像剤がこの反発磁界内を通過すると、キャリアが現像スリーブから離脱し、キャリア自体も大粒径キャリア粒子と小粒径キャリア粒子との磁気的な結合が解除され、この状態で現像領域に搬送されると、本発明の磁気ブラシが容易にかつ効率的に形成される。
【００２６】
本発明によれば、現像剤制御部材として、現像スリーブによる２成分現像剤の搬送の流れを部分的に妨げるように２成分現像剤に物理的な力または機械的な力を付加する構造部材を用い、この構造部材をたとえば現像スリーブの回転軸に平行になるように設けることによって、大粒径キャリア粒子と小粒径キャリア粒子との磁気的な結合が一旦解除され、この状態で現像領域に搬送されると、本発明の磁気ブラシが容易にかつ効率的に形成される。
【００２７】
本発明によれば、前述の構造部材としてピアノ線などの線状部材を用いることによって、構造部材用の余分なスペースを必要とせず、現像装置を大型化することなく磁気ブラシの再構成を容易に実施できる。また、前述の構造部材として板状部材（たとえば０．２ｍｍ×２ｍｍ程度の板状部材）を用いることによって、２成分現像剤との接触面積が線状部材に比べて増加するので、磁気ブラシの再構成を一層確実に実行できる。
【００２８】
本発明によれば、感光体ドラムと、帯電手段と、露光手段と、現像手段と、転写手段と、定着手段とを含む画像形成装置において、現像手段に本発明の現像装置を用いることによって、画像再現性が良好で（高精細で）、画像濃度が高く、かすれ、掃き目などの画像不良のない高画質画像を安定的にかつ長期にわたって形成できる
画像形成装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
図１は、本発明の実施の第１形態である現像装置１０の構成を模式的に示す断面図である。図２は、図１に示す現像装置１０における現像スリーブ１２上での磁気ブラシの形態変化を模式的に示す側面図である。図３は、磁気ブラシ１９の形態を模式的に示す側面図である。
【００３０】
現像装置１０は、２成分現像剤（以後単に「現像剤」と称す）を収容する現像槽１１と、その内部に磁気ロール１３が設けられる現像スリーブ１２と、現像スリーブ１２表面に形成される現像剤層１５の層厚を規制する層厚規制部材２２と、供給部材２３と、撹拌搬送部材２４とを含んで構成される。
【００３１】
現像槽１１は、たとえば硬質の合成樹脂などからなる中空の容器状部材であり、その内部空間には、トナーと、平均粒径の異なる複数種のキャリア粒子からなるキャリアとを含む現像剤が収容される。本実施の形態では、平均粒径１００μｍのキャリア粒子と、平均粒径４０μｍのキャリア粒子とを用いる。現像装置１０が画像形成装置に装着された状態で、現像槽１１の画像形成装置に備わる感光体ドラム２１を臨む面には、感光体ドラム２１の軸線方向と平行に延びて開口部が形成され、該開口部を介して現像スリーブ１２が、感光体ドラム２１を臨み感光体ドラム２１の軸線と平行になるようにして回転自在に現像槽１１に支持される。
【００３２】
現像スリーブ１２は、現像槽１１に回転自在に支持されて、アルミニウム、ステンレス鋼などの金属からなるロール状部材である。現像スリーブ１２は、その表面に２成分現像剤層（以後単に「現像剤層」と称す）１５を形成して担持し、現像剤層１５を現像スリーブ１２表面の供給部材２３への対向面から層厚規制部材２２を介して現像領域１４へ向かう方向に搬送する。現像スリーブ１２の内部には磁気ロール１３が設けられる。磁気ロール１３は、極性が異なる磁石部材をほぼ交互に周方向に配置して形成され、現像剤による静電潜像の現像に用いられるいわゆるマグローラである。本実施の形態では、磁気ロール１３の感光体ドラム２１との最近接対向部には、現像領域１４を形成する現像磁極Ｎ１が設けられ、さらに、現像スリーブ１２の現像剤搬送方向において、現像磁極Ｎ１よりも上流側でありかつ層厚規制部材２２よりも下流側には、現像磁極Ｎ１に隣接して現像磁極Ｎ１との間に反発磁界を形成する、現像磁極Ｎ１と同極の補助磁極Ｎ２が設けられる。現像磁極Ｎ１の磁極の大きさはたとえば１００ｍＴ程度であり、補助磁極Ｎ２の磁極の大きさは現像磁極Ｎ１と同程度かまたは若干小さくなり、たとえば７０〜１００ｍＴである。なお、現像磁極Ｎ１と補助磁極Ｎ２との境界、すなわち矢符２０で示す現像スリーブ１２上の領域に反発磁界が形成される。
【００３３】
現像スリーブ１２の表面には、まず、大粒径キャリア粒子（粒径の相対的に大きいキャリア粒子）１７の表面に複数の小粒径キャリア粒子（粒径の相対的に小さなキャリア粒子）１６が付着したり、大粒径キャリア粒子同士または小粒径キャリア粒子同士がつながるなど、大粒径キャリア粒子と小粒径キャリア粒子がほとんど不規則に接合した状態の現像剤層１５が形成される。本明細書において、「接合」とは、電気的、磁気的、物理的な結合力などの種々の力により、キャリア粒子同士が付着することを意味する。また、図示しないけれども、キャリアの表面にはトナーが付着する。この現像剤層１５は、現像スリーブ１２の現像領域１４方向への回転により、補助磁極Ｎ２の磁界が形成される領域に搬送され、補助磁極Ｎ２の磁力によって、大粒径キャリア粒子と小粒径キャリア粒子とが不規則に接合した磁気ブラシ１８になる。この磁気ブラシ１８は従来技術におけるのと同様のものである。
【００３４】
この磁気ブラシ１８は、現像スリーブ１２の回転により、現像磁極Ｎ１と補助磁極Ｎ２との間に形成される反発磁界の領域に搬送され、ここで小粒径キャリア粒子１６および大粒径キャリア粒子１７を現像スリーブ１２から引き離す方向の力が加わり、さらに不規則に接合したキャリア同士を引き離す力が加わり、磁気ブラシ１８が一旦解体される。
【００３５】
このように粒子同士の磁気的な結合が解かれることによって、現像剤層１５は小粒径キャリア粒子１６と大粒径キャリア粒子１７との単なる混合物になる。この混合物は、現像スリーブ１２の回転によって現像領域に搬送されると、現像領域の磁場により、図３に示すように、現像スリーブ１２の表面に大部分の大粒径キャリア粒子１７が付着し、大粒径キャリア粒子１７の表面から感光体ドラム２１の表面に向けて小粒径キャリア粒子１６が連なるように付着した形態の磁気ブラシ１９に再構成される。なお、小粒径キャリア粒子１６は、一部が大粒径キャリア粒子１７の表面に磁気的に付着するけれども、磁気ブラシ１９の感光体ドラム２１側の先端に小粒径キャリア粒子１６が多く存在することが重要である。磁気ブラシの再構成は、小粒径キャリア粒子１６と大粒径キャリア粒子１７との磁気的な結合などを持たない単なる混合物が、現像領域などの磁界に置かれた場合に起こるものであり、磁気ブラシ１８の形態を保持したまま現像領域などの磁界に置かれても起こらない。
【００３６】
磁気ブラシ１９の表面に付着するトナーは、感光体ドラム２１表面の静電潜像に供給され、トナー像が形成される。その際、小粒径キャリア粒子１６が大粒径キャリア粒子１７よりも感光体ドラム２１近傍にあることから、画像を精密にかつ高濃度で再現でき、現像効率を高め、磁気ブラシによる掃き目すじが現れ難くなるという小粒径キャリア粒子１６の長所が充分に発揮される。それとともに、大粒径キャリア粒子１７の存在によって攪拌性、流動性の低下などを防止できる。
【００３７】
層厚規制部材２２は、たとえば、金属材料からなる薄板部材であり、磁性部材と組み合わせて用いることもある。一端部が現像槽１１に装着され、他方の遊端部付近が現像スリーブ１２に近接するように設けられる。層厚規制部材２２は、現像スリーブ１２表面に担持される現像剤層１５の層厚が所望の値になるように調整する。
【００３８】
供給部材２３は、現像槽１１に回転自在に支持されて、現像槽１１内の現像剤を撹拌混合して現像スリーブ１２の周囲に現像剤を送給するスクリュー状回転部材である。供給部材２３が現像剤を撹拌混合することによって、平均粒径の異なる２種のキャリア粒子が撹拌混合され、大粒径キャリア粒子（粒径が相対的に大きいキャリア粒子）１７と小粒径キャリア粒子（粒径が相対的に小さいキャリア粒子）１６とが不規則に混ざり合い、これが現像スリーブ１２に磁気的に付着して磁気ブラシ１８となり、現像スリーブ１２により搬送される。
【００３９】
撹拌搬送部材２４は、現像槽１１に回転自在に支持されて、現像槽１１に連接される図示しないトナーホッパから、現像槽１１に形成される図示しないトナー受入口を介して供給されるトナーを、現像槽１１内の現像剤と混合し、供給部材２３の周囲に送給するスクリュー状回転部材である。
【００４０】
現像装置１０によれば、現像槽１１内に供給されるトナーが、撹拌搬送部材２４および供給部材２３による撹拌を受けて現像槽１１内の平均粒径が異なる複数のキャリア粒子からなるキャリアと混合され、現像スリーブ１２の表面に磁気的に付着し、磁気ブラシ１８の集合体である現像剤層１５が形成される。この現像剤層１５は層厚規制部材２２により層厚の調整を受けた後、反発磁界２０に搬送され、そこでキャリア粒子同士の磁気的な結合を解かれ、キャリア粒子が個々に結合または付着しない状態で現像領域１４に搬送され、そこで磁気ブラシ１９に再構成され、感光体ドラム２１上の静電潜像にトナーを供給し、トナー像を形成する。
【００４１】
図４は、本発明の実施の第２形態である現像装置２５の構成を模式的に示す断面図である。図５は、図４に示す現像装置２５における現像スリーブ１２上での磁気ブラシの形態変化を模式的に示す側面図である。
【００４２】
現像装置２５は現像装置１０に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００４３】
現像装置２５は、現像スリーブ１２の内部に設けられる磁気ロール２６において、補助磁極Ｎ２を設けることなく、現像磁極Ｎ１のみを設けること、ならびに、現像スリーブ１２による現像剤搬送方向（現像スリーブ１２の供給部材２３との対向面から層厚規制部材２２を介して現像領域１４に向う回転方向）の、磁気ロール２６の現像磁極Ｎ１よりも上流側および層厚規制部材２２よりも下流側において、現像スリーブ１２の表面近傍に現像剤制御部材として線状部材２７が設けられることを特徴とする。
【００４４】
線状部材２７は、現像剤層１５を撹拌して、磁気ブラシ１８における小粒径キャリア粒子１６と大粒径キャリア粒子１７とが不規則に混ざり合って接合した磁気的な付着を解除し、磁気ブラシ１８を解体することを主目的として設けられる。
【００４５】
線状部材２７は、現像槽１１の長手方向に延びて現像スリーブ１２表面に平行になるように設けられ、現像槽１１に支持される。したがって、線状部材２７の現像槽１１長手方向の長さは、現像スリーブ１２長手方向の長さよりも長くなるように設定される。線状部材２７には、たとえば、ピアノ線、高強度の硬鋼線などが用いられる。線状部材２７の径は特に制限されないけれども、本実施の形態では、径０．１ｍｍ程度のピアノ線を用いる。本実施の形態では、線状部材２７を１本だけ設けるけれども、それに限定されず、２本以上の線状部材２７を設けることもできる。また、２本以上の線状部材２７を設ける場合には、現像スリーブ１２表面に平行になるように設けてもよく、または現像スリーブ１２表面に垂直な方向に設けてもよい。
【００４６】
現像スリーブ１２上の磁気ブラシ１８の集合体である現像剤層１５は、層厚規制部材２２による層厚規制を受けた後、線状部材２７近傍に搬送され、線状部材２７による横方向（現像スリーブ１２表面に平行な方向）の剪断力を受ける。その結果、現像スリーブ１２による現像剤搬送方向における線状部材２７の下流側では、大部分の小粒径キャリア粒子１６と大部分の大粒径キャリア粒子１７とが結合または付着することなく、これらが別個に存在する単なる混合物になる。この混合物がさらに現像領域に搬送されて磁気ブラシ１９に再構成されるのは、前述の通りである。また、磁気ブラシ１９表面には当然トナーが付着している。再構成された磁気ブラシ１９から感光体ドラム２１上の静電潜像にトナーが供給され、静電潜像がトナー像化される。
【００４７】
現像装置２５によれば、供給部材２３および撹拌搬送部材２４の回転により供給される現像剤が、現像スリーブ１２表面で磁気ブラシ１８の集合体である現像剤層１５を形成し、この現像剤層１５が層厚規制部材２２による層厚規制を受けた後、線状部材２７による横方向の剪断力を受けて小粒径キャリア粒子１６と大粒径キャリア粒子１７との単なる混合物となり、この混合物が現像領域１４に搬送されて磁気ブラシ１９に再構成され、磁気ブラシ１９表面に付着するトナーが感光体ドラム２１表面の静電潜像に供給され、トナー像が形成される。
【００４８】
図６は、本発明の実施の第３形態である現像装置３０の構成を模式的に示す断面図である。図７は、図６に示す現像装置３０における現像スリーブ１２上での磁気ブラシの形態変化を模式的に示す側面図である。
【００４９】
現像装置３０は現像装置２５に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。現像装置３０は、現像剤制御部材として、線状部材２７に代えて板状部材３１が設けられることを特徴とする。
【００５０】
板状部材３１は、現像剤層１５に物理的または機械的な力を付加することによって、現像剤層１５を撹拌し、磁気ブラシ１８における小粒径キャリア粒子１６と大粒径キャリア粒子１７との磁気的な付着を解いて磁気ブラシ１８を解体することを主な目的として設けられる。板状部材３１は、線状部材２７に比べて現像剤との接触面積が多いので、現像剤層１５の撹拌および磁気ブラシ１８の解体を効率良く実施でき、磁気ブラシ１９を再構成する上での確実性が増す。
【００５１】
板状部材３１は、現像槽１１の長手方向に延びて現像スリーブ１２表面に平行になるように設けられ、現像槽１１に支持される。したがって、板状部材３１の現像槽１１長手方向の長さは、現像スリーブ１２長手方向の長さよりも長くなるように設定される。現像剤板状部材３１には、たとえば、ステンレス鋼、高強度の硬鋼材などが用いられる。板状部材３１の厚みおよび現像剤搬送方向の幅は特に制限されず、広い範囲から適宜選択できるけれども、本実施の形態では、厚さ０．２ｍｍ程度×現像剤搬送方向の幅２ｍｍ程度のステンレス鋼板を用いる。本実施の形態では、板状部材３１を１枚だけ設けるけれども、それに限定されず、２枚以上の線状部材３１を設けることもできる。また、２本以上の板状部材３１を設ける場合には、現像スリーブ１２表面に平行になるように設けてもよく、または現像スリーブ１２表面に垂直な方向に設けてもよい。
【００５２】
現像スリーブ１２上の磁気ブラシ１８の集合体である現像剤層１５は、層厚規制部材２２による層厚規制を受けた後、板状部材３１近傍に搬送され、板状部材３１による横方向の剪断力を受け、大部分の小粒径キャリア粒子１６と大部分の大粒径キャリア粒子１７とが別個に存在する単なる混合物になり、この混合物がさらに現像領域に搬送されて磁気ブラシ１９に再構成される。再構成された磁気ブラシ１９から感光体ドラム２１上の静電潜像にトナーが供給され、静電潜像がトナー像化される。
【００５３】
現像装置３０によれば、現像スリーブ１２表面上で、磁気ブラシ１８の集合体である現像剤層１５が形成され、層厚規制部材２２による層厚規制を受けた後、板状部材３１による横方向の剪断力を受けて小粒径キャリア粒子１６と大粒径キャリア粒子１７との単なる混合物になって現像領域１４に搬送されて磁気ブラシ１９に再構成され、磁気ブラシ１９から感光体ドラム２１表面の静電潜像にトナー供給され、トナー像が形成される。
【００５４】
本発明における実施の第１〜第３形態の現像装置１０，２５，３０においては、現像剤制御手段として、磁気ロールにおいて現像磁極の現像剤搬送方向下流側に現像磁極と同極性を有する補助磁極を設け、現像磁極と補助磁極との間に反発磁界を発生させる第１の実施形態の構成、層厚規制部材２２と現像領域１４との間の現像スリーブ１２表面近傍に線状部材を設ける第２の実施形態の構成または層厚規制部材２２と現像領域１４との間に現像スリーブ１２表面近傍に板状部材を設ける第３の実施形態の構成を単独で採用するけれども、それに限定されず、２種または３種の構成を組み合わせて採用することもできる。たとえば、第１の実施形態の構成と、第２または第３の実施形態の構成とを組み合わせて採用することによって、磁気ブラシ１８の解体および磁気ブラシ１９への再構成が一層確実になり、現像性能の一層の向上を図り得る。
【００５５】
図８は、本発明の実施の第４形態である現像装置３５の構成を模式的に示す断面図である。図９は、図８に示す現像装置３５における現像領域３７上での磁気ブラシの形態変化を模式的に示す側面図である。
【００５６】
現像装置３５は現像装置１０に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。現像装置３５は、現像スリーブ１２内に設けられる磁気ロール３６において、現像領域３７を形成する現像磁極が２つの同じ磁性を有する現像磁極Ｎａ，Ｎｂから構成されることを特徴とする。
【００５７】
現像磁極Ｎａ，Ｎｂは、現像剤搬送方向における上流側に現像磁極Ｎｂが位置するように配置される。現像スリーブ１２と感光体ドラム２１との間の現像領域３７において、現像磁極Ｎｂと現像磁極Ｎｂとの境界近傍には、反発磁界２０が形成される。本実施の形態では、現像磁極Ｎａ，Ｎｂの磁力はそれぞれ１００ｍＴ程度に設定されるけれども、使用されるトナーおよびキャリアの特性、その他の条件に応じて適宜選択可能である。
【００５８】
現像スリーブ１２上の磁気ブラシ１８の集合体である現像剤層１５は、層厚規制部材２２による層厚規制を受けた後、現像磁極Ｎｂが形成する現像領域３７ｂに搬送される。この時、現像剤は磁気ブラシ１８の形態、すなわち小粒径キャリア粒子１６と大粒径キャリア粒子１７とが不規則に混ざり合った集合体の形態で現像領域３７ｂに搬送されるので、磁気ブラシの再構成が起こることはなく、主に大粒径キャリア粒子１７の長所を生かした第１の現像（静電潜像のトナー像化）が行われる。
【００５９】
磁気ブラシ１８の形態である現像剤層１５は、現像領域３７ｂから現像領域３７ａに向かう途中で、反発磁界２０の領域に搬送される。この領域では、磁気ブラシ１８が現像スリーブ１２から引き離される磁気的な力３８が付加される。その結果、キャリア粒子同士の磁気的な付着が解除され、現像剤層１５は、大部分の小粒径キャリア粒子１６と大粒径キャリア粒子１７とが付着することなく存在する混合物の形態に変換される。
【００６０】
小粒径キャリア粒子１６と大粒径キャリア粒子１７との混合物の形態である現像剤層１５は、次に現像磁極Ｎａによる現像領域３７ａに搬送され、そこで磁気ブラシ１９に再構成される。キャリア粒子の混合物が磁気ブラシ１９に再構成される理由は、前述のとおりである。この磁気ブラシ１９から感光体ドラム２１上の静電潜像にトナーが供給され、主に小粒径キャリア粒子１６の長所を生かした第２の現像（静電潜像のトナー像化）が行われる。
【００６１】
なお、本実施の形態では、現像スリーブ１２の回転方向は時計回りとは反対の方向であり、感光体ドラム２１の回転方向は時計回りと同じ方向であるけれども、現像領域３７においては同じ方向に回転する。したがって、感光体ドラム２１上の１つの静電潜像に、第１の現像および第２の現像が行われ、小粒径キャリア粒子１６および大粒径キャリア粒子１７のそれぞれの長所を生かしたトナー像ひいては高画質画像が形成される。
【００６２】
現像装置３５によれば、現像領域３７の中間に現像剤制御手段である反発磁界２０を設けることによって、反発磁界２０の手前では、磁気ブラシ１８により主に大粒径キャリア粒子１７の長所を生かした第１の現像を行い、さらに反発磁界２０の後方では、磁気ブラシ１９により主に小粒径キャリア粒子１６の特徴を生かした第２の現像を行うので、画像不良、画像欠陥などの発生が極力防止され、原稿画像が精密に再現され、画像濃度が高い高画質画像が形成される。
【００６３】
図１０は、本発明の実施の別形態である画像形成装置４０の構成を模式的に示す配置図である。画像形成装置４０は、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの４色のトナー像を順次重ね合わせて転写する、いわゆるタンデム構成の画像形成装置である。
【００６４】
画像形成装置４０は、表面に静電潜像を形成し得る光導電層４３を有する感光体ドラム４１と、感光体ドラム４１表面を所定電位に帯電させる帯電手段４５と、帯電状態にある感光体ドラム４１表面に光４６ａを照射して画像情報に対応する静電潜像を形成する露光手段４６と、感光体ドラム４１表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像手段４７と、感光体ドラム４１表面のトナー像を記録媒体４８に転写する転写手段４９と、転写手段４９に転写バイアス電圧を印加する電源５０と、記録媒体４８上に転写されたトナー像を記録媒体４８に定着させる定着手段５１と、トナー像を記録媒体４８に転写した後の感光体ドラム４１表面に残存するトナー、記録媒体４８由来の紙粉などを除去するクリーニング手段５４と、感光体ドラム４１表面の残留電位を除去する除電手段５５とを含んで構成される。
【００６５】
感光体ドラム４１は、図示しない駆動手段により矢符４４の方向に回転自在に設けられるローラ状部材であり、金属ドラム４２と、金属ドラム４２の外周面に形成される薄膜状の光導電層４３とを含んで構成される。金属ドラム４２には、たとえば、アルミニウム製ドラムが用いられる。光導電層４３の形成材料には、この分野で常用されるものを使用でき、たとえば、有機光半導体（ＯＰＣ）、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）などが挙げられる。
【００６６】
帯電手段４５には、図示しない電源から電圧が印加される。帯電手段４５には、たとえば、タングステンワイヤなどの帯電線、金属製シールド板、グリット板などからコロナ帯電器、帯電ローラ・帯電ブラシなどを使用できる。
【００６７】
露光手段４６には、たとえば、レーザ、ＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）などを使用できる。
【００６８】
現像手段４７には、後述する本発明の現像装置を使用できる。現像装置には図示しないバイアス電源が接続され、感光体ドラム４１と現像装置との間に現像バイアス電圧が印加され、現像電界が形成される。この現像電界によって、図示しない現像スリーブ表面に担持される２成分現像剤層からトナーが選択的に感光体ドラム４１上の静電潜像に供給される。
【００６９】
転写手段４９は、感光体ドラム４１表面に圧接し、図示しない駆動手段により回転自在に設けられるローラ状部材（転写ローラ）である。転写手段４９によれば、感光体ドラム４１表面のトナー像が感光体ドラム４１の回転により感光体ドラム４１と転写手段４９との圧接部（転写ニップ部）に搬送されるのに同期して、図示しない記録媒体供給手段により転写ニップ部に送給される記録媒体４８に、トナー像の転写面とは反対側の面から圧力を付加しかつ転写バイアス電圧を印加することによって、記録媒体４８にトナー像を転写する。本実施の形態では、ローラ状部材である転写手段４９が用いられるけれども、それに限定されず、転写バイアス電圧を印加して転写を行うことから、帯電ブラシ、コロナ帯電器なども使用できる。
【００７０】
定着手段５１は、図示しない駆動手段により軸線回りに回転自在に設けられ、その内部に図示しない加熱手段を備え、トナー像を記録媒体４８上に熱融着させる加熱ローラ５２と、加熱ローラ５２に圧接するように設けられ、トナー像が転写された記録媒体４８をトナー像転写面の反対側の面から記録媒体４８を加圧する加圧ローラ５３とを含んで構成される。なお、加圧ローラ５３は、図示しない駆動手段により回転自在に設けられるか、または加熱ローラ５２の回転に従動して回転するように設けられる。定着手段５１によれば、トナー像が転写された記録媒体４８が加熱ローラ５２と加圧ローラ５３との圧接部（定着ニップ部）を通過する際に、加熱および加圧を受けることによって、トナー像が記録媒体４８に定着し、画像が形成される。画像が形成された記録媒体４８は、図示しない搬送手段により、画像形成装置４０の外部に排出される。
【００７１】
クリーニング手段５４には、たとえば、クリーニングブレードなどを使用できる。
除電手段５５には、たとえば、除電ランプなどを使用できる。
【００７２】
画像形成装置４０によれば、感光体ドラム４１は矢符４４の方向への回転駆動下で、まず帯電手段４５によりその表面を一様に帯電し、その帯電状態にある表面に露光手段４６から光４６ａを照射して静電潜像を形成し、現像手段４７がこの静電潜像にトナーを供給してトナー像が形成され、このトナー像が転写手段４９により記録媒体４８に転写され、定着手段５１により記録媒体４８に定着される。一方、クリーニング手段５４はトナー像転写後の感光体ドラム４１表面に残存するトナー、紙粉などを除去し、除電手段５５は残留表面電位を除去する。この一連の工程が繰返し実行され、画像が形成される。
【００７３】
本発明の画像形成装置は、タンデム方式のカラー画像形成装置として示すけれども、それに限定されず、たとえば、中間転写ベルトの１回回転する毎に１色の画像を重ね合わせる、いわゆる４回転方式のカラー画像形成装置としてもよい。また、カラー画像形成装置に限定されず、単色の画像形成装置としてもよい。
【００７４】
このような本発明の画像形成装置は、たとえば、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの２種以上の機能を有する複合機などとして使用される。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施の第１形態である現像装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】図１に示す現像装置における磁気ブラシの形態変化を模式的に示す側面図である。
【図３】図１に示す現像装置における磁気ブラシの形状を模式的に示す側面図である。
【図４】本発明の実施の第２形態である現像装置の構成を模式的に  示す断面図である。
【図５】図４に示す現像装置における磁気ブラシの形態変化を模式的に示す側面図である。
【図６】本発明の実施の第３形態である現像装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図７】図６に示す現像装置における磁気ブラシの形態変化を模式的に示す側面図である。
【図８】本発明の実施の第４形態である現像装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図９】図８に示す現像装置における磁気ブラシの形態変化を模式的に示す側面図である。
【図１０】本発明の実施の別形態である画像形成装置の構成を模式的に示す配置図である。
【図１１】従来技術における磁気ブラシの形状を模式的に示す側面図である。
【符号の説明】
【００７６】
１０，２５，３０，３５  現像装置
１１  現像槽
１２  現像スリーブ
１３，２６，３１，３６  磁気ロール
１４，３７，３７ａ，３７ｂ  現像領域
１５  現像剤層
１６  小粒径キャリア粒子
１７  大粒径キャリア粒子
１８，１９  磁気ブラシ
２０  反発磁界
２１  感光体ドラム
２２  層厚規制部材
２３  供給部材
２４  撹拌搬送部材
２７，３２  現像剤制御部材
【図１】
2007102122.tif 000003
【図２】
2007102122.tif 000004
【図３】
2007102122.tif 000005
【図４】
2007102122.tif 000006
【図５】
2007102122.tif 000007
【図６】
2007102122.tif 000008
【図７】
2007102122.tif 000009
【図８】
2007102122.tif 000010
【図９】
2007102122.tif 000011
【図１０】
2007102122.tif 000012
【図１１】
2007102122.tif 000013