(57)【要約】【課題】キャリア付着を確実に防ぐことができる現像ローラ、かかる現像ローラを有する現像装置、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】現像スリーブ３２はマグネットローラ３３を内包していると共にマグネットローラ３３の磁力により外表面にトナー及び磁性キャリアを含む現像剤を吸着する。現像磁極Ｓ３にてマグネットローラ３３の現像スリーブ３２に吸着された現像剤のトナーが感光体ドラム８に受け渡される。この現像磁極Ｓ３に対して、現像スリーブ３２の回転方向Ｇ下流側隣の異磁極Ｎ４が、該現像磁極Ｓ３の磁束密度に対して少なくとも９０％以上の磁束密度を有するように設けられる。【選択図】図１
2007078940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネットローラと、該マグネットローラを内包していると共に前記マグネットローラの磁力により外表面にトナー及び磁性キャリアを含む現像剤を吸着する非磁性の円筒体とを備えた現像ローラにおいて、
前記マグネットローラの前記円筒体に吸着された前記現像剤のトナーを感光体に受け渡す現像極に対して、前記円筒体の回転方向下流側隣の隣接異極が、前記現像極の磁束密度に対して少なくとも９０％以上の磁束密度を有するように設けられたことを特徴とする現像ローラ。
【請求項２】
前記マグネットローラが、前記現像極及び前記隣接異極に相当する部分に溝が設けられ少なくとも磁性粉と高分子材料とから成るマグネットにより形成されたローラ本体と、前記マグネットよりも高磁力を有し前記溝内に挿入された高磁力マグネットと、から構成されていることを特徴とする請求項１記載の現像ローラ。
【請求項３】
前記マグネットを構成する磁性粉が配向されていることを特徴とする請求項２記載の現像ローラ。
【請求項４】
前記高分子材料がエチレンエチルアクリレート共重合体であることを特徴とする請求項２又は３記載の現像ローラ。
【請求項５】
前記マグネットを構成する成型材料の磁性粉含有率が９２重量％以上９４重量％未満であることを特徴とする請求項４記載の現像ローラ。
【請求項６】
現像ローラを有する現像装置において、前記現像ローラとして請求項１〜５何れか１項記載の現像ローラを有することを特徴とする現像装置。
【請求項７】
現像装置を有するプロセスカートリッジにおいて、前記現像装置として請求項６記載の現像装置を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項８】
プロセスカートリッジを有する画像形成装置において、前記プロセスカートリッジとして請求項７記載のプロセスカートリッジ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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像ローラ、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に係り、特に、マグネットローラと、該マグネットローラを内包していると共に前記マグネットローラの磁力により外表面にトナー及び磁性キャリアを含む現像剤を吸着する非磁性の円筒体とを備えた現像ローラ、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置には、種々の現像装置１００（例えば、特許文献１及び２参照）が用いられる。この種の現像装置１００は、図７に示すように、磁性キャリアとトナーとを含んだ現像剤を感光体ドラム１０２と対向する現像領域１０３に搬送し、感光体ドラム１０２上に形成された静電潜像を現像剤により現像してトナー像を形成する現像ローラ１０４を備えている。
【０００３】
この現像ローラ１０４は、円筒状に形成された現像スリーブ１０５（円筒体）と、前記現像スリーブ１０５内に収容されかつ当該現像スリーブ１０５の表面に現像剤の穂立ちを生じさせるように磁界を形成するマグネットローラ１０６と、を備えている。マグネットローラ１０６は、円筒状に形成されている。マグネットローラ１０６は、棒状の磁石で構成された磁極を複数備えている。複数の磁極のうち前述した現像領域１０３に相対する磁極は、前述した現像スリーブ１０５の表面に現像剤を穂立ちの形成して現像剤のトナーを感光体ドラム１０２に受け渡す現像極となっている。
【０００４】
この現像ローラ１０４には、現像剤の穂立ちの際、現像剤の磁性キャリアがマグネットローラ１０６で生じる磁力線に沿うように現像スリーブ１０５上に穂立ち（立設）すると共に、この穂立ちした磁性キャリアに現像剤のトナーが吸着する。さらに、現像ローラ１０４は、現像スリーブ１０５とマグネットローラ１０６のうちの少なくとも一方が回転することで、現像スリーブ１０５の表面に穂立ちした現像剤を搬送する。
【０００５】
一般に、前述した現像ローラ１０４は、現像剤の搬送を容易に行うために、現像スリーブ１０５を回転する。図７に示された現像ローラ１０４は、現像スリーブ１０５の端にフランジなどを取り付け、該フランジを軸受などで支持することで、該現像スリーブ１０５を回転自在としている。現像スリーブ１０５は、感光体ドラム１０２と、感光体ドラム１０２に搬送される現像剤１０１の量を規制する規制部材１０７との双方と近接している。
【０００６】
さらに、前述した現像スリーブ１０５は、表面上で現像剤１０１がスリップすることを防止するため、外表面にサンドブラストが施されたり、溝が形成される。
【０００７】
また、現像スリーブ１０５は、回転中心が軸芯からずれていると、回転に振れが生じて、規制部材１０７と感光体ドラム１０２とのギャップ（間隔）が変動することとなり、感光体ドラム１０２に供給される現像剤の量にムラが生じて、形成した画像に濃度のムラが生じてしまう。このため、前述した現像装置１００は、高品質な画像を得るために、前述した現像スリーブ１０５の回転中心と軸芯とを極力一致させ、かつ前記軸芯を極力直線に保つとともに、断面形状を大きさ一定の真円に保って、該現像スリーブ１０５の回転に振れが生じることを防止している。
【０００８】
上述した現像領域１０３では現像剤を構成するトナー及び磁性キャリアのうちトナーのみを感光体ドラム１０２に付着したいわけであるが、トナーだけでなく磁性キャリアも感光体ドラム１０２に付着してしまうことがある。磁性キャリアには現像ローラ１０４からの磁気力と感光体ドラム１０２からの電気力と現像ローラ１０４の回転による遠心力とがかかる。上記磁気力は磁性キャリアを現像ローラ１０４に引き付ける方向の力であるが、上記電気力及び遠心力は磁性キャリアを現像ローラ１０４から引き離す方向の力である。
【０００９】
磁性キャリアは上記磁気力により現像ローラ１０４に留まるべきであるが、上記電気力及び遠心力の合力が磁気力よりも大きくなると磁性キャリアが現像ローラ１０４から引き離されて感光体ドラム１０２に付着する。これがキャリア付着と呼ばれる現象である。
【００１０】
磁性キャリアが感光体ドラム１０２に付着すると、磁性キャリアはトナーと共に転写体や紙に移り、転写装置や定着装置に悪影響を及ぼし、画像形成装置の信頼性を低下させるという問題が生じる。近年、画像形成装置の高画質化を目標に、現像プロセスでは磁性キャリアの小粒子化や低電位現象が検討されているが、何れもキャリア付着には不利である。
【００１１】
この問題を解決するために現像ローラ１０４の現像極及び現像極の下流側隣の隣接異極の磁気特性を高めたものが提案されている（特許文献３）。しかしながら、現像極と隣接異極との磁束密度の関係を明確に開示したものはなく、一般に隣接異極の磁束密度は現像極の磁束密度に比べて小さくなっている。現像ローラ１０４の隣接異極が現像極に比べて低いと、現像ローラ１０４に対する法線方向の磁束密度分布と接線方向の磁束密度分布とを合成した合成磁束密度分布に落ち込みが生じてしまう。そしてこの落ち込みの部分で磁気力が低くなりキャリア付着の余裕度が低下するという問題があった。
【特許文献１】特願２０００−１９４１９４号公報
【特許文献２】特開２０００−１９４１９５号公報
【特許文献３】特開２００４−１９８４６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、以上の背景を鑑みてなされたものであり、キャリア付着を確実に防ぐことができる現像ローラ、かかる現像ローラを有する現像装置、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を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、マグネットローラと、該マグネットローラを内包していると共に前記マグネットローラの磁力により外表面にトナー及び磁性キャリアを含む現像剤を吸着する非磁性の円筒体とを備えた現像ローラにおいて、前記マグネットローラの前記円筒体に吸着された前記現像剤のトナーを感光体に受け渡す現像極に対して、前記円筒体の回転方向下流側隣の隣接異極が、前記現像極の磁束密度に対して少なくとも９０％以上の磁束密度を有するように設けられたことを特徴とする現像ローラに存する。
【００１４】
請求項２記載の発明は、前記マグネットローラが、前記現像極及び前記隣接異極に相当する部分に溝が設けられ少なくとも磁性粉と高分子材料とから成るマグネットにより形成されたローラ本体と、前記マグネットよりも高磁力を有し前記溝内に挿入された高磁力マグネットと、から構成されていることを特徴とする請求項１記載の現像ローラに存する。
【００１５】
請求項３記載の発明は、前記マグネットを構成する磁性粉が配向されていることを特徴とする請求項２記載の現像ローラに存する。
【００１６】
請求項４記載の発明は、前記高分子材料がエチレンエチルアクリレート共重合体であることを特徴とする請求項２又は３記載の現像ローラに存する。
【００１７】
請求項５記載の発明は、前記マグネットを構成する成型材料の磁性粉含有率が９２重量％以上９４重量％未満であることを特徴とする請求項４記載の現像ローラに存する。
【００１８】
請求項６記載の発明は、現像ローラを有する現像装置において、前記現像ローラとして請求項１〜５何れか１項記載の現像ローラを有することを特徴とする現像装置に存する。
【００１９】
請求項７記載の発明は、現像装置を有するプロセスカートリッジにおいて、前記現像装置として請求項６記載の現像装置を有することを特徴とするプロセスカートリッジに存する。
【００２０】
請求項８記載の発明は、プロセスカートリッジを有する画像形成装置において、前記プロセスカートリッジとして請求項７記載のプロセスカートリッジを有することを特徴とする画像形成装置に存する。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１記載の発明によれば、現像極に対して円筒体の回転方向下流側隣の隣接異極が現像極の磁束密度に対して少なくとも９０％以上の磁束密度を有するように設けられる。隣接異極の磁束密度を現像極の磁束密度の少なくとも９０％以上の磁束密度にすることにより、現像極と隣接異極との間の合成密度分布の落ち込みを少なくして、磁気力が低い部分をなくすことができるため、キャリア付着の余裕度が高い現像ローラを得ることができる。
【００２２】
請求項２記載の発明によれば、複雑な形状のローラ本体を磁性粉と高分子材料とから成る成型性の高いマグネットで形成すると共に、現像極及び隣接異極を高磁力マグネットで構成することにより、成型性を確保しつつ現像極及び隣接異極の磁気力を高めてキャリア付着の余裕度を高めた現像ローラを得ることができる。
【００２３】
請求項３記載の発明によれば、マグネットを構成する磁性粉が配向されていることにより、多磁極にしても高い磁気力を持つ現像ローラを得ることができる。
【００２４】
請求項４記載の発明によれば、高分子材料としてエチレンエチルアクリレート共重合体を用いることにより、融点付近でも十分な柔軟性を持ち、現像極及び隣接異極に相当する部分に溝が形成された複雑な形状を成型することができる現像ローラを得ることができる。
【００２５】
請求項５記載の発明によれば、高分子材料としてエチレンエチルアクリレート共重合体を用いて磁性含有量を９２重量％以上９４重量％未満とすることで、高い磁力を得つつ、現像極及び隣接異極に相当する部分に溝が形成された複雑な形状を成型することができる現像ローラを得ることができる。
【００２６】
請求項６〜８記載の発明によれば、キャリア付着の余裕度が高い現像ローラを用いることで、高画質、高信頼性の現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の一実施の形態を、図１ないし図４に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施の形態にかかる画像形成装置の要部を示す断面図である。図２は、図１に示された画像形成装置の本発明の一実施の形態にかかる現像装置の断面図である。図３は、図２中のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ線に沿う断面図である。図４は、図２に示された現像装置の動作状況を示す説明図である。
【００２８】
画像形成装置１は、図１に示すように、装置本体２（図１に一部のみ示す）と、給紙ロ
ーラ３と、転写部材４と、定着装置５と、図示しないレーザ書き込み装置と、プロセスカートリッジ６とを少なくとも備えている。
【００２９】
装置本体２は、例えば、箱状に形成され、フロア上などに設置される。装置本体２は、給紙ローラ３と、転写部材４と、定着装置５と、レーザ書き込み装置と、プロセスカートリッジ６とを収容している。給紙ローラ３は、転写材としての記録紙７を転写部材４と後述する感光体ドラム８との間に送り出す。
【００３０】
転写部材４は、無端状のベルトであり、後述の感光体ドラム８の接線方向に往動する。転写部材４は、給紙ローラ３から繰り出された記録紙７を感光体ドラム８の外周面に押し付けて、感光体ドラム８上のトナー像を記録紙７に転写する。転写部材４は、トナー像を転写した記録紙７を定着装置５に向けて送り出す。定着装置５は、転写部材４から送られた記録紙７を押圧加熱することで、感光体ドラム８から記録紙７上に転写されたトナー像を、該記録紙７に定着させる。レーザ書き込み装置は、後述の帯電ローラ９により一様に帯電された感光体ドラム８の外周面にレーザ光１０を照射して、静電潜像を形成する。
【００３１】
プロセスカートリッジ６は、装置本体２に着脱自在である。プロセスカートリッジ６は、カートリッジケース１１と、帯電装置としての帯電ローラ９と、感光体（像担持体ともいう）としての感光体ドラム８と、クリーニング装置としてのクリーニングブレード１２と、現像装置１３と、を備えている。このため、画像形成装置１は、帯電ローラ９と、感光体ドラム８と、クリーニングブレード１２と、現像装置１３と、を少なくとも備えている。
【００３２】
カートリッジケース１１は、装置本体２に着脱自在で、かつ帯電ローラ９と、感光体ドラム８と、クリーニングブレード１２と、現像装置１３と、を収容している。帯電ローラ９は、感光体ドラム８の外周面を一様に帯電する。感光体ドラム８は、現像装置１３の後述する現像ローラ１５と間隔をあけて配されている。感光体ドラム８は、軸芯を中心として回転自在な円柱状又は円筒状に形成されている。感光体ドラム８は、レーザ書き込み装置により、外表面上に静電潜像が形成される。感光体ドラム８は、外周面上に形成されかつ担持する静電潜像にトナーが付着して現像し、こうして得られたトナー像を転写部材４との間に位置付けられた記録紙７に転写する。クリーニングブレード１２は、記録紙７にトナー像を転写した後に、感光体ドラム８の外周面に残留した転写残トナーを除去する。
【００３３】
現像装置１３は、図１ないし図３に示すように、現像剤供給部１４と、ケース２７と、現像剤担持体としての現像ローラ１５と、規制部材としての規制ブレード１６とを少なくとも備えている。
【００３４】
現像剤供給部１４は、収容槽１７と、攪拌部材としての一対の攪拌スクリュー１８と、を備えている。収容槽１７は、感光体ドラム８と長さが略等しい箱状に形成されている。また、収容槽１７内には、該収容槽１７の長手方向に沿って延びた仕切壁１９が設けられている。仕切壁１９は、収容槽１７内を第１空間２０と、第２空間２１とに区画している。また、第１空間２０と第２空間２１とは、両端部２２，２３，２４，２５が互いに連通している。
【００３５】
収容槽１７は、第１空間２０と第２空間２１との双方に現像剤２６（図４に示す）を収容する。現像剤２６は、トナーと、磁性キャリア（磁性粉ともいう）とからなる。トナーは、第１空間２０と、第２空間２１とのうち現像ローラ１５から離れた側の第１空間２０の一端部２３に、適宜供給される。トナーは、乳化重合法又は懸濁重合法により製造された球状の微粒子である。なお、トナーは、種々の染料又は顔料を混入・分散した合成樹脂で構成される塊を粉砕して得られても良い。トナーの平均粒径は、３μｍ以上でかつ７μ
ｍ以下である。磁性キャリアは、第１空間２０と第２空間２１との双方に収容されている。磁性キャリアの粒径は、２０μｍ以上でかつ５０μｍ以下である。
【００３６】
攪拌スクリュー１８は、第１空間２０と第２空間２１それぞれに収容されている。攪拌スクリュー１８の長手方向は、収容槽１７、現像ローラ１５及び感光体ドラム８の長手方向と平行である。攪拌スクリュー１８は、軸芯周りに回転自在に設けられており、軸芯周りに回転することで、トナーと磁性キャリアとを攪拌するとともに、該軸芯に沿って現像剤２６を搬送する。
【００３７】
図示例では、第１空間２０内の攪拌スクリュー１８は、現像剤２６を前述した一端部２３から他端部２５に向けて搬送する。第２空間２１内の攪拌スクリュー１８は、現像剤２６を他端部２４から一端部２２に向けて搬送する。
【００３８】
前述した構成によれば、現像剤供給部１４は、第１空間２０の一端部２３に供給されたトナーを、磁性キャリアと攪拌しながら、他端部２５に搬送し、この他端部２５から第２空間２１の他端部２５に搬送する。そして、現像剤供給部１４は、第２空間２１内でトナーと磁性キャリアとを攪拌し、軸芯方向に搬送しながら、現像ローラ１５の外表面に供給する。
【００３９】
ケース２７は、箱状に形成され、前述した現像剤供給部１４の収容槽１７に取り付けられて、該収容槽１７とともに、現像ローラ１５などを覆う。また、ケース２７の感光体ドラム８と相対する部分には、開口部２７ａが設けられている。
【００４０】
現像ローラ１５は、円柱状に形成され、第２空間２１と、感光体ドラム８との間でかつ前述した開口部２７ａの近傍に設けられている。現像ローラ１５は、感光体ドラム８と収容槽１７との双方と平行である。現像ローラ１５は、感光体ドラム８と間隔をあけて配されている。現像ローラ１５と感光体ドラム８との間の空間は、現像剤２６のトナーを感光体ドラム８に付着させて、静電潜像を現像してトナー像を得る現像領域３１をなしている。現像領域３１では、現像ローラ１５と感光体ドラム８とが相対する。
【００４１】
現像ローラ１５は、図２〜図３に示すように、芯金２９と、円筒状のマグネットローラ（磁石体ともいう）３３と、非磁性の円筒体としての円筒状の現像スリーブ３２とを備えている。芯金２９は、長手方向が感光体ドラム８の長手方向と平行に配され、前述したケース２７に回転することなく固定されている。
【００４２】
マグネットローラ３３は、円筒状で後述する磁極取付溝３５が形成されたローラ本体３３ａと、該ローラ本体３３ａに取り付けられたマグネットブロック３３ｂ、３３ｃとを備えている。ローラ本体３３ａは、芯金２９の外周に軸芯回りに回転することなく固定されている。ローラ本体３３ａには、２つの磁極取付溝３５が設けられている。磁極取付溝３５は、ローラ本体３３ａの外周面から凹でかつ該ローラ本体３３ａ即ちマグネットローラ３３の軸芯（長手）方向に沿って直線状に延びている。
【００４３】
マグネットブロック３３ｂ、３３ｃは、長尺で棒状の磁石であり、前述した磁極取付溝３５内に挿入されて、前記ローラ本体３３ａに取り付けられている。即ちマグネットブロック３３ｂ、３３ｃは、マグネットローラ３３即ち現像ローラ１５の長手方向に沿って延びており、該マグネットローラ３３の全長に亘って設けられている。前述した構成のマグネットローラ３３は、現像スリーブ３２内に収容されている（内包されている）。
【００４４】
ローラ本体３３ａ即ちマグネットローラ３３は８つの磁極Ｎ１、Ｓ１、Ｎ２、Ｓ２、Ｎ３、Ｓ３、Ｎ４、Ｓ４が着磁されている。磁極Ｎ１は、現像剤汲み上げ磁極であり、前述した攪拌スクリュー１８と相対している。磁極Ｎ１は、Ｎ極性を有しており、現像スリーブ３２即ち現像ローラ１５の外表面上に磁気力を生じて、収容槽１７の第２空間２１内の現像剤２６を現像スリーブ３２の外表面に吸引する。
【００４５】
磁極Ｓ３は、現像極であり、前述した感光体ドラム８と相対している。磁極Ｓ３は、Ｓ極性を有しており、現像スリーブ３２即ち現像ローラ１５の外表面上に磁気力を生じて、現像スリーブ３２と感光体ドラム８との間に磁界を形成する。磁極Ｓ３は、該磁界によって磁気ブラシを形成することで、現像スリーブ３２の外表面に吸引された現像剤２６のトナーを感光体ドラム８に受け渡すようになっている。
【００４６】
前述した磁極Ｎ１，Ｓ３間でかつ前記磁極Ｓ３より後述の矢印Ｇの上流側に設けられた複数の磁極Ｓ１，Ｎ２，Ｓ２，Ｎ３は、現像前の現像剤２６を搬送する現像前搬送磁極である。これら磁極Ｓ１，Ｎ２，Ｓ２，Ｎ３は、現像剤汲み上げ磁極としての磁極Ｎ１側から順に、Ｓ極性、Ｎ極性、Ｓ極性、Ｎ極性を有しており、現像スリーブ３２即ち現像ローラ１５の外表面上に磁気力を生じて、現像前の現像剤２６を感光体ドラム８に向けて搬送する。また、一つの磁極Ｓ２は、規制ブレード１６と対向する位置に配されている。この一つの磁極Ｓ２は、規制ブレード１６と協働して、現像スリーブ３２の外周面上の現像剤２６の厚さを所定の厚さに保つ。
【００４７】
前述した磁極Ｎ１，Ｓ３間でかつ前記磁極Ｓ３より矢印Ｇの下流側に設けられた磁極Ｎ４は、現像済みの現像剤２６（以下、符号２６ａで示す）を搬送する搬送磁極である。この磁極Ｎ４は、Ｎ極性を有しており、現像剤汲上げ磁極としての磁極Ｎ１との間に反発磁界を発生して、現像スリーブ３２即ち現像ローラ１５の外表面上に現像スリーブ３２上から現像済みの現像剤２６を収容槽１７に向かって剥取る現像剤剥取り領域Ｒを形成する。即ち、磁極Ｎ４は、現像剤汲上げ磁極としての磁極Ｎ１に隣接して、該磁極Ｎ１と協働して、現像剤剥取り領域Ｒ（＝磁極Ｓ４）を形成する。現像剤剥取り領域Ｒは、現像極としての磁極Ｓ３から現像剤汲上げ磁極としての磁極Ｎ１に至る間の現像スリーブ３２の外表面上に設けられている。
【００４８】
現像剤剥取り領域Ｒは、例えば磁束密度が５ｍＴ（ミリテスラ）程度の弱い磁気力が発生した領域であり、現像スリーブ３２の外表面に付着した現像済みの現像剤２６ａがその自重などにより現像スリーブ３２の外表面から離脱する領域である。このように、本明細書では、弱い磁気力が発生して、現像済みの現像剤２６ａがその自重などにより現像スリーブ３２の外表面から離脱する領域を、現像剤剥取り領域Ｒと呼ぶ。また、現像剤剥取り領域Ｒは、少なくとも一部の現像スリーブ３２の外表面上の法線方向の磁気力が、現像済みの現像剤２６ａを現像スリーブ３２の外表面から引き離す方向に選定されている。前述した磁極Ｎ４は、本明細書に記した現像極とは異極となりかつ下流側隣に設けられた隣接磁極をなしている。また、図４に示す破線は、これらの磁極Ｎ１，Ｓ１，Ｎ２，Ｓ２，Ｎ３，Ｓ３，Ｎ４，Ｓ４が作り出す法線方向の磁力分布を表している。
【００４９】
現像スリーブ３２は、非磁性体からなり、円筒状に形成されて、軸芯回りに回転自在に設けられている。現像スリーブ３２は、マグネットローラ３３を内包し（収容し）、その内周面が磁極Ｎ１，Ｓ１，Ｎ２，Ｓ２，Ｎ３，Ｓ３，Ｎ４，Ｓ４と順に相対するように図２中の時計回りの矢印Ｇに沿って回転される。現像スリーブ３２は、アルミニウム、ステンレス鋼（ＳＵＳ）などからなる。アルミニウムは、加工性、軽さの面で優れている。アルミニウムを用いる場合には、Ａ６０６３、Ａ５０５６及びＡ３００３を用いるのが好ましい。ＳＵＳを用いる場合には、ＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４及びＳＵＳ３１６を用いるのが好ましい。
【００５０】
また、現像スリーブ３２の外表面には、該現像スリーブ３２即ち現像ローラ１５の軸芯に沿って延びた溝が複数形成されている。また、現像スリーブ３２の外表面には、周知のブラスト処理が施されて、細かい凹凸が形成されても良い。
【００５１】
規制ブレード１６は、現像装置１３の感光体ドラム８寄りの端部に設けられている。規制ブレード１６は、現像スリーブ３２の外表面と間隔をあけた状態で、前述したケース２７に取り付けられている。規制ブレード１６は、所望の厚さを越える現像スリーブ３２の外周面上の現像剤２６を収容槽１７内にそぎ落として、現像領域３１に搬送される現像スリーブ３２の外周面上の現像剤２６を所望の厚さにする。
【００５２】
次に、上述したマグネットローラ３３の詳細について説明する。本実施形態では上述したマグネットローラ３３の現像極としての磁極Ｓ３に対して、磁極Ｓ３に対して異極となりかつ矢印Ｇの下流側隣に設けられた隣接異極としての磁極Ｎ４の磁束密度を少なくとも９０％以上とした。具体的に述べると、磁極Ｓ３（現像極）の磁束密度を１００ｍＴ（ミリテスラ）とすると、磁極Ｎ４としては少なくとも９０ｍＴ以上の磁束密度を有するものを用いる。
【００５３】
このときの現像ローラ１５の磁束密度分布を図５に示す。図中、点線Ｌ１は現像ローラ１５に対する法線方向の磁束密度分布である。一点鎖線Ｌ２は現像ローラ１５に対する接線方向の磁束密度分布である。二点鎖線Ｌ３は法線方向の磁束密度分布と接線方向の磁束密度分布とを合成した合成磁束密度分布である。同図に示すように、磁極Ｓ３（現像極）−磁極Ｎ４（隣接異極）間の接線方向の磁束密度分布のピークが磁極Ｓ３（現像極）の法線方向の磁束密度分布のピークと磁極Ｎ４（隣接異極）の法線方向の磁束密度分布のピークとの略中間、即ち磁極Ｓ３及び磁極Ｎ４の略中間に位置している。このため磁極Ｓ３（現像極）と磁極Ｎ４（隣接極）との間の法線方向の磁束密度分布と接線方向の磁束密度分布とを合成した合成密度分布の落ち込みを少なくなり、磁気力が低い部分をなくすことができる。そしてこのため、キャリア付着の余裕度が高い現像ローラ１５を得ることができる。
【００５４】
即ち、本実施形態のマグネットローラ３３は従来から用いられてきた隣接異極の磁束密度よりも大きくすることで、従来よりも磁極Ｓ３（現像極）と極（隣接異極）との間の合成密度分布の落ち込みが少なくなり、磁気力が低い部分をなくすことができる。
【００５５】
また、本発明の発明者らは、前述した本発明品において磁極Ｓ３（現像極）の磁束密度に対する磁極Ｎ４（隣接異極）の磁束密度の割合を変化させたときの磁性キャリアの感光体ドラム８への付着個数（個／７５ｃｍ2）を実験して測定した。実験結果を図６に示す。図６（ａ）において、横軸は磁極Ｓ３（現像極）の磁束密度に対する磁極Ｎ４（隣接異極）の磁束密度の割合（％）であり、縦軸は磁性キャリアの感光体ドラム８への付着個数（個／７５ｃｍ2）である。
【００５６】
同図に示すように、磁極Ｓ３（現像極）の磁束密度に対する磁極Ｎ４（隣接異極）の磁束密度の割合８６％のときは付着個数（個／７５ｃｍ2）６１個となり、８８％のときは付着個数（個／７５ｃｍ2）５１個、９２％のときは付着個数（個／７５ｃｍ2）４７個、１００％のときは付着個数（個／７５ｃｍ2）４８個、１１０％のときは付着個数（個／７５ｃｍ2）４７個、１２０％のときは付着個数（個／７５ｃｍ2）４６個となる。この実験結果によれば、磁極Ｓ３（現像極）の磁束密度に対する磁極Ｎ４（隣接異極）の磁束密度の割合を大きくすればするほど、感光ドラム８上の磁性キャリアの付着個数が減少することが分かる。また、磁極Ｎ４（隣接異極）の磁束密度を磁極Ｓ３（現像極）の磁束密度の少なくとも９０％以上とすることで、磁性キャリアの感光体ドラム８への付着個数を５０（個／７５ｃｍ2）以下に減らすことができることが分かる。付着個数（個／７５ｃｍ2）を５０個以下に抑えることができれば、磁性キャリアが感光体ドラムに付着してもトナーと共に転写体や紙に移り、転写装置や定着装置に悪影響を及ぼすことはない。
【００５７】
また、マグネットローラ３３は上述したように磁極Ｓ３（現像極）及び磁極Ｎ４（隣接異極）に相当する部分に磁極取付溝３５が形成されたローラ本体３３ａと、この磁極取付溝３５内に現像極及び隣接異極として挿入されたマグネットブロック３３ｂ、３３ｃとから構成されている。
【００５８】
上述したローラ本体３３ａはバインダーとしての高分子材料に磁性粉を混在したペースト状の成型材料を用いて得られるマグネット（例えばプラスチックマグネットやゴムマグネット）から形成されている。また、マグネットブロック３３ｂ、３３ｃとしては、ローラ本体３３ａよりも高磁力を有する高磁力マグネットから構成されている。この高磁力マグネットとしては、例えば、ローラ本体３３ａを構成するマグネットよりも磁性粉含有量の高いマグネットから構成して、ローラ本体３３ａよりも高磁力とすることが考えられる。
【００５９】
上記マグネットローラ３３に用いられる磁石としては古くは焼結磁石が知られる。また現在では、任意の形状が比較的容易に得られることから高分子材料に磁性粉を混合した成型材料からなるマグネットが主流である。上述した高分子材料と磁性粉とから成るマグネットは成型材料の磁性粉含有量を多くすればより高い磁気特性が得られる。例えば、磁性粉含有量を１重量（以下ｗｔ）％増やすことで、２〜３ｍＴピーク磁束密度が上昇する。しかし、磁性粉含有量を多くすると成型材料の粘度が高くなり成型性が悪くなり、磁性粉含有量をある量より多くしても磁気特性は向上しなくなる。これら制約から、焼結磁石などと比較して高分子材料及び磁性粉から成るマグネットでは高い磁気特性は得にくい。このことからも明らかなように一般的にマグネットは高い磁気力を有するものほど成型性が低下すると言える。
【００６０】
また、本実施形態では、磁性粉と高分子材料とから成る上記マグネットでより高い磁気特性を得るために、異方性の磁性粉を用いて磁場中で成型し、磁性粉の磁化容易軸の向きを揃えている（配向させている）。配向させることにより、配向させないときと比較して約７０％のピーク磁束密度の向上が見込まれる。このように磁場中で成型する方法としては、射出成型と押出し成型とが考えられる。
【００６１】
上述した射出成型を行う場合、溶融した材料を金型内に送り、磁場を印加して磁性粉を配向させ、磁性粉の配向が保持される程度の粘度となるまで金型内で保持した後に冷却するため、磁性分が配向されやすく、材料が持つ磁気特性を充分に活かすことができる。しかし、マグネットローラ３３で用いるような長尺の場合はゲートからの距離により磁性粉の配向のされ方に違いが生じ易く、長手方向の磁気特性の偏差が大きくなりやすい。
【００６２】
一方、押出し成型を行う場合、成型材料は磁場を印加した領域ではある程度低い粘度でないと磁性粉は配向されず、また成型材料が押し出される方向と磁性粉が配向される方向が直交することから配向された磁性粉が乱されやすい。そのため、一般に射出成型よりも高い磁気特性が得にくい。しかし、マグネットローラ３３のように長尺の場合でも長手方向の磁気特性の偏差は小さい。また、連続一体成型ができるため、工程の簡略化、加工時間の短縮化が可能である。金型構造が射出成型と比較して簡単かつ小型であり費用が易いなどの利点もあるため、本実施形態では押出し成型を採用している。
【００６３】
一般にトナー及び磁性粉を含む現像剤２６の現像ローラ１５の各磁極には、４０ｍＴ〜９０ｍＴのピーク磁束密度が要求される。また現像剤２６のトナーと磁性キャリアの分散状態を良好に保つためにはマグネットローラ３３の磁極数を例えば最低でも８極以上と多くする必要がある。このようにマグネットローラ３３の磁極数を８極以上とし、各極とも４０ｍＴ〜９０ｍＴといった磁気特性を達成するには、予め押出し成型時に８極以上に配向させないと達成困難である。配向させるには成型時の金型内で磁場を印加するが、８極以上に配向させるには８極以上の磁場を印加させなければならない。磁極の発生手段としては電磁石による方法と永久磁石による方法があるが、何れにしても８極以上の磁場を発生させるには配向度を上げることは難しく、高いピーク磁束密度を得られないという副作用が生じる。
【００６４】
磁極の中でも、現像極呼び隣接異極には高いピーク磁束密度が求められる。現像極のピーク磁束密度が低いと高い現像能力が得られない。また、現像極の下流側に隣接する極のピーク磁束密度が低いとキャリア付着の余裕度が低下する。本実施形態ではこれを防ぐために、現像極及び隣接異極に相当する部分にローラ３３ａを構成するマグネットよりも高磁力の高磁力マグネットからなるマグネットブロック３３ｂ、３３ｃを挿入した。これにより、現像極及び隣接異極のピーク磁束密度を高くすることができた。
【００６５】
即ち、上記ローラ本体３３は円筒状でかつ磁極取付溝３５が設けられた形状が複雑であるが現像極及び隣接異極に比べて高い磁気特性が求められていない。本実施形態ではこのローラ本体３３ａについては磁性粉と高分子材料とから成る成型性は高いが磁気特性が低いマグネットで形成している。一方、磁極取付溝３５内に挿入されるマグネットブロック３３ｂ、３３ｃは棒状であり形状は単純であるが現像極及び隣接異極として働くため高い磁気特性が求められる。本実施形態ではこのマグネットブロック３３ｂ、３３ｃについてはローラ本体３３ａを形成するマグネットよりも成型性は低いが高磁力の高磁力マグネットで形成している。このため、簡単に成型性を確保しつつ現像極及び隣接異極の磁気力を高めてキャリア付着の余裕度が高い現像ローラ１５を得ることができる。さらにローラ本体３３ａとしてはマグネットを構成する磁性粉が配向していることにより、８極以上の多磁極にしても高い磁気力を持たせることができる。
【００６６】
また、マグネットブロック３３ｂ、３３ｃを配置するために、ローラ本体３３ａに磁極取付溝３５を形成する必要がある。磁極取付溝３５を配置する極が隣接しているため、磁極取付溝３５間の壁の形成が難しい。磁極取付溝３５間の壁を無くすと、磁極間で磁気力が落ち込み、キャリア付着の余裕度が低下する。ローラ本体３３ａの成型材料を構成する高分子材料としては、磁性粉含有量を高くしても融点付近で十分な柔軟性を有する必要があり、オレフィン系熱可塑性エラストマーが適している。オレフィン系熱可塑性エラストマーとしてはエチレン酢酸ビニル共重合体、エチレンエチルアクリレート共重合体などが挙げられるが、中でもより柔軟なエチレンエチルアクリレート共重合体を用いることで、磁性粉含有量を９２ｗ％以上にしても成型性が充分に確保でき、磁極取付溝３５間の壁の部分も配向させることにより、法線、接線方向の合成磁束密度に落ち込みをなくすことができる。
【００６７】
しかしながら、高分子材料としてエチレンエチルアクリレート共重合体を用いても、磁性粉含有量が９４ｗｔ％以上の領域になると成型性が確保できなくなる。このため、本実施形態ではローラ本体３３ａを形成するマグネットの磁性粉含有量としては９２ｗｔ％〜９４ｗｔ％未満として、高い磁力を得つつ、ローラ本体３３ａの成型を確保している。
【００６８】
次に、本発明の具体的な実施例を示す。ローラ本体３３ａの成型材料を構成する磁性粉は特に限定されるものではないが、本実施例では異方向性フェライトであるストロンチウムフェライトを用いた。フェライトは磁性粉の中でも最も一般的に用いられており、安価で入手が容易である。しかしながらこれに限らず磁気特性が高いＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系、Ｓｍ−Ｃｏ系、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系などの希土類系の磁性粉を用いることもできる。
【００６９】
成型材料中の磁性粉含有量は多い方が成型品磁気特性としては高いものが得られるが、柔軟性が損なわれ、成型性が確保できなくなる。一般的なプラスチックマグネットやゴムマグネットでは９１ｗｔ％〜９２ｗｔ％で成型性が得られなくなる。本発明のような高分子材料としてエチレンエチルアクリレート共重合体のうち、非晶質成分であるエチルアクリレート分は多い方がより柔軟な材料が得られる。本実施例では、エチレンエチルアクリレート共重体のうち、エチルアクリレート分が３５ｗｔ％のものを用いた。これにより磁性粉含有量を９２ｗｔ％以上にしても十分な柔軟性が確保できた。本実施例では磁性粉含有量を９２．６ｗｔ％とした。
【００７０】
また、ローラ本体３３ａを構成するマグネットを配向させるための磁界発生手段としては永久磁石を用い、金型内の各極に相当する部分に配置した。ローラ本体３３ａを配向させるには最低３Ｔの発生磁界が必要であり、また金型には１５０°Ｃ〜２００°Ｃの熱がかかるため、２００°Ｃ程度の熱による減磁がない必要がある。これらの要求を満たすには、Ｓｍ−Ｃｏ磁石が適している。本実施例では最大エネルギー積ＢＨmax２４ＭＧＯｅ、残留磁束密度Ｂｒ１．０２Ｔの磁石を用いた。
【００７１】
永久磁石を配置した金型を用いて押出し成型を実施し、磁極取付溝３５を形成したローラ本体３３ａを得る。成型温度は１６０°Ｃとした。また、ローラ本体３３ａの形状は、基準外径２３ｍｍ、内孔基準径１０ｍｍ、長さ３１４ｍｍとした。配向されたローラ本体３３ａを脱磁し、ローラ本体３３ａの内孔に外径１０ｍｍの軸（ＳＵ３０３）を挿入する。着磁したマグネットブロック３３ｂ、３３ｃを磁極取付溝３５に挿入して接着固定した。マグネットブロック３３ｂ、３３ｃとしてはローラ本体３３ａよりも高磁力のものであればよく特に限定されるものではない。
【００７２】
接着はシアノアクリレート系の接着剤を用いた。ローラ本体３３ａにマグネットブロック３３ｂ、３３ｃを接着固定したマグネットローラ３３をヨーク着磁した。最後にマグネットローラ３３の外周に非磁性円筒体としての現像スリーブ３２（アルミニウムＡ６０６３、外径２５ｍｍ）を被覆した。磁極Ｓ３（現像極）に挿入したマグネットブロック３３ｂの形状は高さ３ｍｍ、幅３ｍｍであり、磁極Ｎ４（隣接異極）に挿入したマグネットブロック３３ｃの形状は高さ２．３ｍｍ、幅５ｍｍであり、何れも材質がＮｄ−Ｆｅ−Ｂ＋ＰＡ６（６ナイロン）であり、最大エネルギ積ＢＨmaxが１０ＭＧＯｅである。
【００７３】
本発明者らは構成が異なるマグネットローラ３３を複数製造し、これらマグネットローラ３３の磁気特性を測定した。結果を以下の表１に示す。
【００７４】
【表１】
2007078940.tif 000003
【００７５】
（実施例１）
実施例１では上述したように成型材料中の磁性粉を配向させてローラ本体３３ａを成型した。また、マグネットブロック３３ｂ、３３ｃとしては上述したように材料：Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ＋ＰＡ６（６ナイロン）、最大エネルギー積ＢＨmax：１０ＭＧｅ、磁極Ｓ３（現像極）形状：高さ３ｍｍ、幅３ｍｍ、磁極Ｎ４（隣接異極）形状：高さ２．３ｍｍ、幅５ｍｍとした。
【００７６】
（比較例２）
比較例２では、ローラ本体３３ａ中の磁性粉を配向させないで成型した。マグネットブロック３３ｂ、３３ｃとしては実施例１と同じものを使用した。
【００７７】
（比較例３）
比較例３ではマグネットブロック３３ｂ、３３ｃを用いていない。ローラ本体３３ａは磁極取付溝３５を形成せずに、磁性粉を配向させて成型した。
【００７８】
表１によれば実施例１と比較例１とは磁極Ｓ３（現像極）及び磁極Ｎ４（隣接異極）の磁束密度を高くすることができる。これに対して、比較例２では磁極Ｓ３（現像極）及び磁極Ｎ４（隣接異極）の磁束密度を高くすることができない。
【００７９】
これから明らかなように、隣接異極である磁極Ｎ４の磁束密度を現像極である磁極Ｓ３の磁束密度に対して少なくとも９０％以上とするのに加えて、マグネットローラ３３を磁極取付溝３５が設けられ少なくとも磁性粉と高分子材料とから成るマグネットにより形成されたローラ本体３３ａと、このローラ本体３３ａを形成するマグネットよりも高磁力を有し磁極取付溝３５内に挿入された高磁力マグネットとから構成することにより、成型性を確保しつつ現像極及び隣接異極の磁気力を高めてキャリア付着の余裕度を高めることができる。
【００８０】
また、実施例１と比較例２とは８極の着磁仕様を達成しているが、比較例１では８極の着磁仕様を満たしていない。これから明らかなように、ローラ本体３３ａの磁性粉を配向させることにより、ローラ本体３３ａを例えば８極以上の多磁極に形成することができ、現像剤２６のトナーと磁性キャリアの分散状態を良好に保つことができる。
【００８１】
なお、上述した実施形態では、マグネットブロック３３ｂ、３３ｃを用いて磁極Ｓ３（現像極）及び磁極Ｎ４（隣接異極）の磁気力を高めていたが、本発明はこれに限らず例えばマグネットブロック３３ｂ、３３ｃを用いないマグネットローラ３３の磁極Ｓ３（現像極）に対して磁極Ｎ４（隣接異極）の磁束密度を少なくとも９０％以上とするようにしてもよい。
【００８２】
また、上述した実施形態では、ローラ本体３３ａを形成するマグネットの磁性粉を配向させていたが、本発明はこれに限らずローラ本体３３ａを多磁極とする必要がなければ配向させていないマグネットによりローラ本体３３ａを形成してもよい。
【００８３】
また、上述した実施形態では、ローラ本体３３ａを構成するマグネットの成型材料である高分子材料としてはエチレンエチルアクリレート共重合体を用いていたが、本発明はこれに限らず高分子材料としてはマグネットのバインダーとなるものであればなんでもよい。
【００８４】
また、上述した実施形態では、ローラ本体３３ａを構成するマグネットの成型材料である高分子材料としてはエチレンエチルアクリレート共重合体を用いたとき磁性粉含有量を９２ｗｔ％以上９４％以上としていたが、本発明はこれに限らずローラ本体３３ａの磁気特性をそんなに高める必要がなければ磁性粉含有量を９２ｗｔ未満としてもよい。
【００８５】
また、上述した実施形態では、現像装置１３は現像剤供給部１４と、ケース２７と、現像ローラ１５と、規制ブレード１６とを備えている。しかしながら、本発明では現像装置１３は少なくとも現像ローラ１５を備えていれば良く、必ずしも現像剤供給部１４と、ケース２７と、規制ブレード１６とを備えていなくてもよい。
【００８６】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の一実施の形態にかかる画像形成装置の要部を示す断面図である。
【図２】図１に示された画像形成装置の本発明の一実施の形態にかかる現像装置の断面図である。
【図３】図２中のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ線に沿う断面図である。
【図４】図２に示された現像装置の動作状況を示す説明図である。
【図５】図２の現像ローラ１５の磁束密度分布である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は各々、磁極Ｓ３（現像極）の磁束密度に対する磁極Ｎ４（隣接異極）の磁束密度の割合を変化させたときの磁性キャリアの感光体ドラム８への付着個数（個／７５ｃｍ2）を示すグラフ及び表である。
【図７】従来の現像ローラを有する現像装置の要部断面図である。
【符号の説明】
【００８８】
１    画像形成装置
６    プロセスカートリッジ
８    感光体ドラム（感光体）
１３  現像装置
２６  現像剤
３２  現像スリーブ（非磁性の円筒体）
３３  マグネットローラ
Ｓ３  磁極（現像極）
Ｎ４  磁極（隣接異極）
【図１】
2007078940.tif 000004
【図２】
2007078940.tif 000005
【図３】
2007078940.tif 000006
【図４】
2007078940.tif 000007
【図５】
2007078940.tif 000008
【図６】
2007078940.tif 000009
【図７】
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