(57)【要約】【課題】現像剤担持体の直径が小さくなっても、現像剤担持体の周速度が高くなっても、現像剤担持体の回転に伴う第二搬送部へ回収された現像剤の連れ周り現象を効果的に阻止できる現像装置を提供する。【解決手段】現像室４１ａは、現像剤を現像スリーブ４４に沿って搬送しつつ現像スリーブ４４に供給する。攪拌室４１ｂは、両端で現像室４１ａに連通し、現像剤を現像スリーブ４４から回収しつつ現像室４１ａとは逆方向に搬送する。連れ回り防止部材１０１の表面１０１ａは、マグネットローラ４５の同一極性の磁極の間隔の角度位置に配置され、現像スリーブ４４に対して隙間を隔てて対向して現像室４１ａと攪拌室４１ｂとを分離させる。表面１０１ａの表面粗さは、現像スリーブ４４の表面粗さよりも大きい。【選択図】図１
2013020062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を担持する現像剤担持体と、
現像剤を前記現像剤担持体に沿って搬送しつつ前記現像剤担持体に供給する第一搬送部と、
両端で前記第一搬送部に連通し、現像剤を前記現像剤担持体から回収しつつ前記第一搬送部とは逆方向に搬送する第二搬送部と、
前記現像剤担持体に対して隙間を隔てて対向して前記第一搬送部と前記第二搬送部とを分離させる対向面と、を備え、
前記対向面の表面粗さは、前記現像剤担持体の表面粗さよりも大きいことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像剤担持体は、周方向の複数の角度位置に磁極を配置して非回転に配置された磁石部材を内側に有し、
前記対向面は、前記磁石部材の同一極性の磁極の間隔の角度位置に配置され、
前記隙間は、前記磁極が前記現像剤担持体に形成する現像剤の磁気穂の長さよりも狭いことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記対向面は、現像剤を固定した面に対する動摩擦係数が前記現像剤担持体よりも大きいことを特徴とする請求項２記載の現像装置。
【請求項４】
前記現像剤担持体及び前記対向面の表面粗さを構成する凹みの平均半径は、現像剤の平均粒子半径よりも大きく、
前記対向面の１０点平均表面粗さは、前記現像剤担持体の１０点平均表面粗さの２倍以上６倍以下であることを特徴とする請求項３記載の現像装置。
【請求項５】
前記第二搬送部の上流側部分の前記対向面と前記第二搬送部の下流側部分の前記対向面とは表面粗さが異なり、
前記下流側部分の前記対向面の表面粗さが、前記上流側部分の前記対向面の表面粗さよりも大きいことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項６】
現像剤を担持する第一現像剤担持体と、
前記第一現像剤担持体から受け渡された現像剤を担持する第二現像剤担持体と、
現像剤を前記第一現像剤担持体に沿って搬送しつつ前記第一現像剤担持体に供給する第一搬送部と、
両端で前記第一搬送部に連通し、現像剤を前記第二現像剤担持体から回収しつつ前記第一搬送部とは逆方向に搬送する第二搬送部と、
前記第一現像剤担持体に対して隙間を隔てて対向する第一対向面と、
前記第二現像剤担持体に対して隙間を隔てて対向し、前記第一対向面に連なって前記第一搬送部と前記第二搬送部とを分離する第二対向面と、を備え、
前記第一対向面の表面粗さは、前記第一現像剤担持体の表面粗さよりも大きく、
前記第二対向面の表面粗さは、前記第二現像剤担持体の表面粗さよりも大きいことを特徴とする現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第一搬送部から現像剤担持体へ現像剤を供給して、現像剤担持体から第二搬送部へ現像剤を回収する機能分離型の現像装置、詳しくは現像剤担持体の回転に伴う第二搬送部へ回収された現像剤の連れ周り現象を阻止する構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
像担持体に形成した静電像に現像装置からトナーを供給してトナー像に現像し、像担持体に担持されたトナー像を直接又は中間転写体を介して記録材に転写し、トナー像が転写された記録材を加熱加圧して画像を定着させる画像形成装置が広く用いられている。
【０００３】
現像容器に第一搬送部と第二搬送部とが平行に配置されて現像剤を循環させ、第一搬送部から現像剤担持体へ現像剤を供給して、現像を終えた現像剤を現像剤担持体から第二搬送部へ回収する機能分離型の現像装置が実用化されている（特許文献１）。
【０００４】
図２に示すように、機能分離型の現像装置は、現像剤担持体を介して第一搬送部（４１ａ）から第二搬送部（４１ｂ）へ現像剤がバイパスされる。このため、図３に示すように、第一搬送部（４１ａ）では、上流側から下流側へ向かって搬送される現像剤が少しずつ減少する。一方、第二搬送部（４１ｂ）では、回収された現像が合流して、上流側から下流側へ向かって少しずつ搬送される現像剤が増えてしまう。その結果、現像剤が劣化して流動性が低下すると、第二搬送部（４１ｂ）の下流域で現像剤の剤面高さが高まって、第二搬送部（４１ｂ）へ回収された現像剤が現像剤担持体（４４）に連れ回る現象が発生し易くなる。回収されたトナー含有量の少ない現像剤が現像剤担持体（４４）に再コートされて現像に関与すると、第二搬送部（４１ｂ）の下流側に相当する位置では上流側に比較して現像効率が低下して、現像された画像濃度が低くなる傾向となる。
【０００５】
特許文献２では、このような問題に対処するために、図２に示すように、第一搬送部（４１ａ）と第二搬送部（４１ｂ）とを仕切る隔壁（４１ｃ）に現像剤担持体（４４）に対して隙間を隔てて対向する規制部材（１０１）を設けている。現像剤担持体（４４）に連れ回る現像剤が規制部材（１０１）にせき止められて擬似的なブレードを形成することにより、現像剤担持体（４４）に付着した現像剤が根こそぎはぎ取られて第二搬送部（４１ｂ）に回収される。
【０００６】
ところで、現像剤担持体を並列に２本配置した現像装置も実用化されている（特許文献１、２）。図１０に示すように、第一搬送部（４１ａ）で第一現像剤担持体（４４ａ）に担持されて現像に関与した現像剤は、第二現像剤担持体（４４ｂ）に受け渡されて再び現像に関与した後に第二搬送部（４１ｂ）に回収される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１９１４６９号公報
【特許文献２】特開２００９−１５１１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年、画像形成装置の小型化を実現するために現像装置が小型化されて現像剤担持体の直径が小さくなっている。一方で、画像形成装置の生産性を高めるために画像形成のプロセススピードが高められ、現像速度の高まりに対処すべく現像剤担持体の周速度が高くなっている。その結果、特許文献２に示される規制部材では、現像剤担持体に付着して連れ回る現像剤を十分に回収できなくなることが判明した。現像剤担持体の周速度が高くなると、規制部材と現像剤担持体の隙間を素通りして、現像剤担持体に連れ回る現像剤の割合が増えることが判明した。
【０００９】
本発明は、現像剤担持体の直径が小さくなっても、現像剤担持体の周速度が高くなっても、現像剤担持体の回転に伴う第二搬送部へ回収された現像剤の連れ周り現象を効果的に阻止できる現像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】
【００１０】
本発明の現像装置は、現像剤を担持する現像剤担持体と、現像剤を前記現像剤担持体に沿って搬送しつつ前記現像剤担持体に供給する第一搬送部と、両端で前記第一搬送部に連通し、現像剤を前記現像剤担持体から回収しつつ前記第一搬送部とは逆方向に搬送する第二搬送部と、前記現像剤担持体に対して隙間を隔てて対向して前記第一搬送部と前記第二搬送部とを分離させる対向面とを備え、前記対向面の表面粗さは、前記現像剤担持体の表面粗さよりも大きいものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の現像装置では、対向面の表面粗さが高いため、現像剤担持体の回転に伴って現像剤担持体と対向面の隙間に進入した現像剤に制動がかかって素通りしにくくなる。制動がかかって隙間の入り口領域に停滞することで、現像剤担持体に連れ回る後続の現像剤担持体が隙間に進入できず、現像剤担持体から分離されて第二搬送部に回収される。
【００１２】
また、元々現像剤を効率的に担持させるために表面粗さを高めてある現像剤担持体よりもさらに表面粗さを高めてあるため、隙間の入り口領域で現像剤担持体に連れ回る量よりも多くの現像剤を停滞させ得る。そのため、現像剤担持体に連れ回る現像剤がさらに少なくなる。
【００１３】
したがって、現像剤担持体の直径が小さくなっても、現像剤担持体の周速度が高くなっても、現像剤担持体の回転に伴う第二搬送部へ回収された現像剤の連れ周り現象を効果的に阻止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】画像形成装置の構成の説明図である。
【図２】現像装置の軸垂直断面における構成の説明図である。
【図３】現像装置の長手方向の縦断面における構成の説明図である。
【図４】実施例１の連れ回り防止部材の配置の説明図である。
【図５】実施例１の連れ回り防止部材の構成の説明図である。
【図６】動摩擦係数の測定装置の説明図である。
【図７】動摩擦係数の説明図である。
【図８】実施例２の連れ回り防止部材の構成の説明図である。
【図９】実施例３における現像スリーブの表面状態の説明図である。
【図１０】実施例４の現像装置の軸垂直断面の構成の説明図である。
【図１１】実施例４の連れ回り防止部材の構成の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、第一搬送部と第二搬送部とを分離する対向面の現像剤拘束性能が現像剤担持体よりも高く設定されている限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。
【００１６】
従って、現像装置は、第一搬送部から現像剤担持体へ現像剤を供給して、現像剤担持体から第二搬送部へ現像剤を回収する機能分離型であれば、縦攪拌型には限定されず、横攪拌型でも実施できる。画像形成装置は、フルカラー／モノクロ、１ドラム型／タンデム型、直接転写方式／記録材搬送方式／中間転写方式、像担持体の種類、帯電方式、露光方式、転写方式、定着方式によらず実施できる。本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。
【００１７】
＜画像形成装置＞
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図１に示すように、画像形成装置１００は、中間転写ベルト５に沿って画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。
【００１８】
画像形成部Ｐａでは、感光ドラム１ａにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト５に転写される。画像形成部Ｐｂでは、感光ドラム１ｂにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト５に転写される。画像形成部Ｐｃ、Ｐｄでは、それぞれ感光ドラム１ｃ、１ｄにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて中間転写ベルト５に転写される。
【００１９】
中間転写ベルト５に転写された四色のトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送されて記録材Ｐへ一括二次転写される。分離ローラ１３は、記録材カセット１２から引き出した記録材Ｐを１枚ずつに分離して、レジストローラ１４へ送り出す。レジストローラ１４は、中間転写ベルト５のトナー像にタイミングを合わせて記録材Ｐを二次転写部Ｔ２へ送り込む。四色のトナー像を二次転写された記録材Ｐは、定着装置１６で加熱加圧を受けて表面にトナー像を定着された後に、トレイ１７へ排出される。
【００２０】
画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、ほぼ同一に構成される。以下では、画像形成部Ｐａについて説明し、他の画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄについては、説明中の符号末尾のａを、ｂ、ｃ、ｄに読み替えて説明されるものとする。
【００２１】
画像形成部Ｐａは、感光ドラム１ａを囲んで、コロナ帯電器２ａ、露光装置３ａ、現像装置４ａ、転写ローラ６ａ、ドラムクリーニング装置１９ａを配置している。感光ドラム１ａは、アルミニウム製シリンダの外周面に感光層が形成されており、所定のプロセススピードで回転する。
【００２２】
コロナ帯電器２ａは、感光ドラム１ａを一様な負極性の電位に帯電させる。露光装置３ａは、イエローの分解色画像を展開した走査線画像データをＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームを回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム１ａの表面に画像の静電像を書き込む。現像装置４ａは、トナーを感光ドラム１ａに供給して静電像をトナー像に現像する。
【００２３】
転写ローラ６ａは、中間転写ベルト５を押圧して、感光ドラム１ａと中間転写ベルト５との間に一次転写部Ｔａを形成する。転写ローラ６ａに直流電圧が印加されることにより、感光ドラム１ａに担持されたトナー像が、中間転写ベルト５へ一次転写される。ドラムクリーニング装置１９ａは、感光ドラム１ａにクリーニングブレードを摺擦させて、一次転写部Ｔ１ａを通過した感光ドラム１ａの表面に付着した転写残トナーを回収する。
【００２４】
中間転写ベルト５は、テンションローラ６３、対向ローラ６２、及び駆動ローラ６１に掛け渡して支持され、駆動ローラ６１に駆動されて矢印Ｒ２方向に回転する。二次転写部Ｔ２は、対向ローラ６２に支持された中間転写ベルト５に二次転写ローラ１０を当接して構成される。二次転写ローラ１０に直流電圧が印加されることで、中間転写ベルト５に担持されたトナー像は、二次転写部Ｔ２を搬送される記録材Ｐへ二次転写される。ベルトクリーニング装置１８は、中間転写ベルト５にクリーニングブレードを摺擦させて、中間転写ベルト５に付着した転写残トナーを回収する。
【００２５】
近年、画像形成装置に対する市場からの要求としては、カラー複写機や、カラープリンタなど、カラー画像形成装置が多くなってきている。カラー画像形成装置でも、モノクロ画像形成装置並みの画像形成速度やオフセット印刷並みの画質、更には、今まで以上の小型化が望まれている。
【００２６】
＜現像装置＞
図２は現像装置の軸垂直断面における構成の説明図である。図３は現像装置の長手方向の縦断面における構成の説明図である。図２、図３では、画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄの区別を示すａ、ｂ、ｃ、ｄを除いた参照符号を構成部材に付して、以下では、その符号に基づいて説明する。
【００２７】
図２に示すように、現像装置４は、現像剤として非磁性トナー粒子（トナー）と磁性キャリア粒子（キャリア）とを備えた二成分現像剤を使用する。カラー画像形成装置においては、トナーに磁性体を含ませなくてもよいため、色味が良好であるなどの理由から二成分現像剤が広く用いられている。現像装置４は、現像容器４１内に現像剤としてトナーとキャリアを含む二成分現像剤が収容されている。
【００２８】
トナーは、結着樹脂、着色剤、そして、必要に応じてその他の添加剤を含む着色樹脂粒子と、コロイダルシリカ微粉末のような外添剤が外添されている着色粒子とを有している。トナーは、負帯電性のポリエステル系樹脂であり、体積平均粒径は５μｍ以上、８μｍ以下が好ましい。ここでは、体積平均粒径は７．０μｍであった。
【００２９】
キャリアは、表面酸化或は未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類などの金属、及びそれらの合金、或は酸化物フェライトなどが好適に使用化能であり、磁性粒子の製造法は特に限定されない。キャリアは、体積平均粒径が２０〜６０μｍ、好ましくは３０〜５０μｍであり、抵抗率が１０７Ωｃｍ以上、好ましくは１０８Ωｃｍ以上である。ここでは、体積平均粒径が４０μｍ、抵抗率が５×１０８Ωｃｍ、磁化量が２６０ｅｍｕ／ｍｌのキャリアを用いた。
【００３０】
図３に示すように、現像装置４は、現像剤を現像剤担持体（４４）に供給する第一搬送部（４１ａ）と現像剤を現像剤担持体（４４）から回収する第二搬送部（４１ｂ）とが分離されている機能分離型の現像装置である。現像容器４１の内部は、中間高さの隔壁４１ｃによって上側の現像室４１ａと下側の攪拌室４１ｂとに区画され、現像室４１ａと攪拌室４１ｂは、両端部で上下に連通して現像剤の循環経路を構成している。隔壁４１ｃの長手方向端部には、現像室４１ａと攪拌室４１ｂの間で現像剤の通過を許す受け渡し部として開口部４１ｄ、４１ｅが設けられている。
【００３１】
上側の現像室４１ａには現像スクリュー４２が配置されている。現像スクリュー４２は、現像室４１ａの底部に現像スリーブ４４に沿って現像スリーブ４４と平行に配置され、搬送方向に向かって時計回り方向に回転して、現像室４１ａ内の現像剤を軸線方向の一方向に搬送する。下側の攪拌室４１ｂには攪拌スクリュー４３が配置されている。攪拌スクリュー４３は、攪拌室４１ｂの底部に現像スクリュー４２と平行に配置され、現像スクリュー４２と逆の反時計回り方向に回転して、攪拌室４１ｂ内の現像剤を攪拌室４１ｂ内の現像剤と反対方向に搬送する。
【００３２】
現像スクリュー４２の回転による現像剤の搬送に伴って、現像室４１ａの現像剤が隔壁４１ｃの開口部４１ｄを通じて攪拌室４１ｂへ受け渡される。攪拌スクリュー４３の回転による現像剤の搬送に伴って、攪拌室４１ｄ内の現像剤が隔壁４１ｃの開口部４１ｅを通じて現像室４１ａへ受け渡される。現像スクリュー４２と攪拌スクリュー４３は、現像剤を攪拌しながら搬送して、現像容器４１内を循環させる。
【００３３】
現像スクリュー４２と攪拌スクリュー４３の回転による現像剤の搬送に伴って、現像室４１ａと攪拌室４１ｂとを現像剤が循環する。循環する過程で現像剤中のトナーとキャリアが摩擦して、トナーが負極性に、キャリアが正極性にそれぞれ帯電する。
【００３４】
図２に示すように、現像容器４１の感光ドラム１に対向した現像領域Ａに相当する位置に設けた開口部に、現像スリーブ４４が感光ドラム１に対向して一部露出するように回転可能に配設されている。露出した現像スリーブ４４の回転方向の上流位置に、現像スリーブ４４上に担持された現像剤の磁気穂の長さを規制する規制ブレード４６が配置されている。現像スリーブ４４の直径は２０ｍｍ、感光ドラム１の直径は８０ｍｍ、現像領域Ａにおける現像スリーブ４４と感光ドラム１の最近接距離は３００μｍである。現像スリーブ４４は、アルミニウムやステンレスのような非磁性材料で構成されている。
【００３５】
現像スリーブ４４の内部には、マグネットローラ４５が非回転状態で設置されている。マグネットローラ４５は、現像領域Ａで感光ドラム１に対向させて現像極Ｓ１を配置し、規制ブレード４６に対向して磁極Ｓ２を配置している。磁極Ｓ１、Ｓ２の間に磁極Ｎ１を配置し、磁極Ｓ２の現像スリーブ４４回転方向上流側に磁極Ｎ２を配置し、磁極Ｓ１の現像スリーブ４４回転方向下流側に磁極Ｎ３を配置している。
【００３６】
現像極Ｓ１の磁力によって、現像スリーブ４４の表面には１０００〜１２００μｍの磁気穂が形成される。現像スリーブ４４と感光ドラム１の対向距離が３００μｍであるため、現像領域Ａでは、現像剤の磁気穂の先端が５００〜９００μｍにわたって感光ドラム１を摺擦する。
【００３７】
規制ブレード４６の先端部と現像スリーブ４４の隙間を現像剤が通過して現像領域Ａへ送られる。規制ブレード４６は、アルミニウムなどの非磁性材料で構成された板状部材であって、現像スリーブ４４の長手方向に沿って配置されている。規制ブレード４６の先端と現像スリーブ４４との間隙（ギャップ）を調整することによって、現像スリーブ４４に担持された現像剤の磁気穂の穂切り量が調整されて、現像領域へ搬送される現像剤量が設定される。規制ブレード４６の先端と現像スリーブ４４の間隙は、１００〜１０００μｍに設定可能であり、好ましくは２００〜７００μｍである。ここでは、規制ブレード４６の先端と現像スリーブ４４の間隙を５００μｍに設定して、現像スリーブ４４上の単位面積当りの現像剤コート量を３０ｍｇ／ｃｍ２に規制している。
【００３８】
現像領域Ａにおいて、現像スリーブ４４は、対向する感光ドラム１の表面と同一の方向に回転する。感光ドラム１に対する現像スリーブ４４の周速比は、０．５〜２．５の間で設定可能であって、周速比が大きいほど現像効率が高まるが、周速比が大き過ぎると、トナー飛散、現像剤劣化等の問題を生じるので、１．０〜２．０に設定される。ここでは、感光ドラム１に対する現像スリーブ４４の周速比は、１．７５である。
【００３９】
現像スリーブ４４は、規制ブレード４６によって層厚を規制された現像剤を担持して矢印ｂ方向に回転し、現像剤を現像領域Ａに搬送して、感光ドラム１上に形成された静電像にトナーを供給して静電像をトナー像に現像する。
【００４０】
このとき、電源Ｄ４は、直流電圧Ｖｄｃに交流電圧Ｖａｃを重畳した振動電圧を現像スリーブ４４に印加する。ここでは、直流電圧Ｖｄｃを−５００Ｖとし、交流電圧Ｖａｃのピーク・ツウ・ピーク電圧を８００Ｖとし、交流電圧Ｖａｃの周波数ｆを１２ｋＨｚ、波形を矩形波とした。また、一般に、交流電圧を重畳すると、現像効率が増して画像は高品位になるが、逆に白地にトナーが付着する白地かぶりが発生し易くなる。
【００４１】
このため、現像スリーブ４４に印加する直流電圧Ｖｄｃと感光ドラム１の帯電電位（白地部電位）ＶＤとの間にかぶり取り電位差ＶＤ−Ｖｄｃ＝−２００Ｖを設けて、負極性に帯電したトナーが付着することを防止している。しかし、これらの電圧条件は、この数値の組み合わせに限られるものではない。
【００４２】
機能分離型の現像装置４は、現像剤が汲み上げられる開口部４１ｅに向かうにつれ、攪拌室４１ｂに存在する現像剤の量が増加し、攪拌室４１ｂ内の現像剤が、意図せず現像スリーブ４４に供給されて連れ回る現象が発生し易くなる。連れ回りが発生すると、トナーが現像に消費されてトナー濃度が低くなった現像剤が攪拌室４１ｂに回収された直後に、現像容器４１内の現像剤と十分に攪拌されないまま、現像スリーブ４４に連れ回って、感光ドラム１の静電像を現像してしまう。現像に消費されてトナー濃度が低くなった現像剤が現像スリーブ４４に担持された状態では、感光ドラム１の静電像の現像プロセスに供給されるトナー量が不足して、画像濃度の低下が目立つようになる。
【００４３】
このような問題は、最近の電子写真方式を用いたプリンタや複写機の更なる高速化の流れの中でますます重要な問題となっている。現像スリーブ４４の高速化によって、現像スリーブ４４の現像剤搬送力や現像剤の運動エネルギーを抑えきれずに、現像剤の連れ回りが発生し易くなっている。現像剤量の変化や現像剤の凝集度の変化が大きい場合には、攪拌室４１ｂに存在する現像剤の量が増加して、連れ回りを防止しにくくなっている。
【００４４】
以下の実施例では、現像室４１ａと攪拌室４１ｂを仕切る隔壁４１ｃに連れ回り防止部材１０１を設け、連れ回り防止部材１０１の現像スリーブ対向面に特殊な加工を施すことにより、現像スリーブ４４の高速化に対応して、現像剤の連れ回りを防止している。
【００４５】
＜実施例１＞
図４は実施例１の連れ回り防止部材の配置の説明図である。図５は実施例１の連れ回り防止部材の構成の説明図である。図６は動摩擦係数の測定装置の説明図である。図７は動摩擦係数の説明図である。
【００４６】
図３に示すように、実施例１では、第一搬送部の一例である現像室４１ａは、現像剤を現像剤担持体の一例である現像スリーブ４４に沿って搬送しつつ現像スリーブ４４に供給する。第二搬送部の一例である攪拌室４１ｂは、両端で現像室４１ａに連通し、現像剤を現像スリーブ４４から回収しつつ現像室４１ａとは逆方向に搬送する。対向面の一例である表面１０１ａは、現像スリーブ４４に対して隙間を隔てて対向して現像室４１ａと攪拌室４１ｂとを分離させる。
【００４７】
隔壁４１ｃの両端部の開口部（即ち、連通部）４１ｄ、４１ｅを通じて、現像剤が現像室４１ａと攪拌室４１ｂとの間で循環される。現像剤が汲み上げられる開口部４１ｅに向かうにつれ、攪拌室４１ｂに存在する現像剤の量が増加する。これは、現像スリーブ４４から回収された現像剤が攪拌スクリュー４３によって搬送されてきた現像剤に合流して、攪拌スクリュー４３の現像剤搬送方向下流になればなるほど現像剤の量が増えるためである。その結果、攪拌スクリュー４３の下流側の開口部４１ｅ付近では、現像剤の剤面高さが高くなって、回収されたばかりの現像剤が現像スリーブ４４に供給される割合が高くなって、現像剤の連れ回り現象が発生する可能性が高くなった。
【００４８】
図４に示すように、実施例１では、現像スリーブ４４に対向させて現像容器４１内に連れ回り防止部材１０１を配置している。連れ回り防止部材１０１の表面１０１ａは、マグネットローラ４５の同一極性の磁極の間隔の角度位置に配置される。現像スリーブ４４と表面１０１ａの隙間は、磁極が現像スリーブ４４に形成する現像剤の磁気穂の長さよりも狭い。
【００４９】
図５の（ａ）に示すように、現像スリーブ４４は、周方向の複数の角度位置に磁極を配置して非回転に配置された磁石部材の一例であるマグネットローラ４５を内側に有する。連れ回り防止部材１０１は、マグネットローラ４５のＮ３極からＮ２極方向に向かって現像剤が移動しないようにするために設けられている。現像スリーブ４４の一周のうち、マグネットローラ４５の磁束によって現像剤が拘束されている角度位置では、現像スリーブ４４が現像剤を担持して搬送する力が強いため、現像剤の連れ回りを防止できない。このため、連れ回り防止部材１０１は、マグネットローラ４５が発生する磁力がほとんどない角度範囲であるゼロガウス帯Ｇに配置している。
【００５０】
連れ回り防止部材１０１を設けることで、現像スリーブ４４に連れ回る現像剤がせき止められるので、現像剤の剤面高さがある程度は高くなっても、連れ回りを防止できる。しかし、連れ回り防止部材１０１は、現像スリーブ４４上に存在する現像剤が連れ回り防止部材１０１に接していなければ、せき止める目的を達成し得ない。
【００５１】
そこで、連れ回り防止部材１０１を取り外した状態で、攪拌スクリュー４３の下流側の現像剤の剤面高さを高くして、現像スリーブ４４に連れ回りを意図的に発生させる実験を行った。その結果、現像スリーブ４４の表面から約１ｍｍの厚みで現像剤が連れ回っていることが確認された。この実験結果に基づいて、連れ回り防止部材１０１と現像スリーブ４４の対向距離を８００μｍに設定して、連れ回る現像剤がせき止められるようにした。
【００５２】
しかし、現像装置の運転中にトナーとキャリアの混合比率が変化したり、温度湿度の変化に伴ってトナー帯電量が変化したりすると、現像剤の嵩密度や搬送性の変化が発生する。また、トナー消費量の少ない画像形成が長時間行われると、現像剤の劣化が進んで凝集度が変化して現像剤の嵩密度や搬送性の変化が発生する。このような意図しない現像剤の嵩密度や搬送性の変化が発生すると、攪拌スクリュー４３の下流側の現像剤の剤面高さが大きく高まって、単純に連れ回り防止部材１０１を設けるだけでは、現像スリーブ４４の連れ回りを十分に防止できなくなる。
【００５３】
そこで、実施例１では、現像剤担持体及び対向面の表面粗さを構成する凹みの平均半径は、現像剤の平均粒子半径よりも大きい。連れ回り防止部材１０１の表面１０１ａの１０点平均表面粗さは、現像スリーブ４４の１０点平均表面粗さの４倍以上である。このため、連れ回り防止部材１０１の表面１０１ａは、現像剤を固定した測定子１２１の面に対する動摩擦係数が現像スリーブ４４よりも大きい。
【００５４】
すなわち、連れ回り防止部材１０１の現像スリーブ４４に対向する表面１０１ａの表面粗さＲａ（μｍ）を、現像スリーブ４４表面の表面粗さＲａ（μｍ）よりも大きくした。具体的には、実施例１では、現像スリーブ４４と同一の方法で表面１０１ａの表面粗さＲａ（μｍ）を設定した。圧縮空気を用いて砥粒を噴射させて材料面に吹き付けることにより多数の凹凸を付けるブラスト加工法を採用した。ブラスト加工法では、砥粒の粒径、種類、砥粒の噴出圧、砥粒の噴出時間などを調整することで、所望の表面粗さを得ることができる。
【００５５】
表面粗さＲａ（μｍ）は、１０点平均表面粗さで定義され、キーエンス社製、表面形状測定顕微鏡ＶＦ−７５００、ＶＦ７５１０を使用して、２５０倍から１２５０倍の対物レンズを用いて測定した。表面形状測定顕微鏡は、非接触にて、連れ回り防止部材１０１の表面１０１ａと現像スリーブ４４の表面のミクロ形状の観察及び表面粗さＲａの測定が可能な装置である。
【００５６】
また、図６に示すように、測定装置として摩擦力測定装置１２０を用いて、連れ回り防止部材１０１と現像スリーブ４４の動摩擦係数を測定して比較した。摩擦力測定装置（キヤノン製）１２０に、静摩擦力及び動摩擦力を出力するためのインターフェース（日科機製）を接続し、パーソナルコンピュータで制御した。
【００５７】
測定子（紙）１２１に両面テープ１２４を貼り付け、両面テープの片面に現像剤を盛って叩き落として、１層の現像剤を固定して測定子１２１の現像剤層１２５を形成した。測定子１２１をロードセル（応力測定素子）１２６を介して装置に固定し、測定子１２１にスライム（粘弾性体）１２２を介して錘１２３により均等加圧を加えた状態で、測定物（１０１、４４）をゆっくり一定速度で移動させて歪／応力線図を測定した。
【００５８】
図６に示すように、測定したい測定物（１０１、４４）に測定子１２１を接触させ、錘１２３で固定した状況から、測定物（１０１、４４）を一定の速度で引っ張った際にロードセル１２６から出力線図が得られる。図７に示すように、ロードセル１２６の出力の立ち上がりの最大値が静摩擦力であり、その後のロードセル１２６の出力安定領域の平均値が動摩擦力である。
【００５９】
実施例１においては、現像スリーブ４４は、アルミパイプの円周面にキャリアの平均粒径よりも大きなガラスビーズ（平均粒径８０μｍ）を一定圧力で表面に吹き付けるブラスト加工を施して、表面粗さＲａを２．５μｍに設定した。連れ回り防止部材１０１は、一般的な樹脂材料であるＰＣＡＳ（ポリカーボネートＡＳ材）で射出成型された後に、表面１０１ａに同じブラスト加工を条件を異ならせて施すことにより、表面粗さＲａを１０μｍに設定した。表面粗さＲａが１０μｍの連れ回り防止部材１０１と測定子１２１の現像剤層１２５の動摩擦係数は０．３５、表面粗さＲａが２．５μｍの現像スリーブ４４と測定子１２１の現像剤層１２５の動摩擦係数は０．２５であった。
【００６０】
続いて、表面１０１ａの表面粗さＲａが１０μｍの連れ回り防止部材１０１のと表面粗さＲａが２．５μｍの現像スリーブ４４を現像装置４に搭載して、攪拌室４１ｂの現像剤面を現像スリーブ４４に接触させる過酷条件で連れ回りの発生の有無を確認した。その結果、全く連れ回りの発生は無かった。
【００６１】
実施例１では、連れ回り防止部材１０１の部材表面の表面粗さＲａ（μｍ）を、現像スリーブ４４表面の表面粗さＲａ（μｍ）よりも大きくした。これにより、現像剤と部材表面の動摩擦力は、現像剤と現像スリーブ４４の動摩擦力よりも大きくなった。これにより、現像スリーブ４４と部材表面との間に存在する現像剤に対する単位面積当たりの拘束力は、連れ回り防止部材１０１の部材表面のほうが、現像スリーブ４４の表面よりも大きくなった。
【００６２】
観察によれば、連れ回り防止部材１０１と現像スリーブ４４の間に現像剤が進入した場合に、連れ回り防止部材１０１の表面１０１ａに制動されて拘束される割合が、現像スリーブ４４の回転に伴って素通りする割合よりも高くなった。連れ回り防止部材１０１の表面１０１ａに制動されて連れ回り防止部材１０１と現像スリーブ４４の対向間隔の入り口側のごく狭い領域（２ｍｍ）に現像剤が安定して停滞するようになった。
【００６３】
連れ回り防止部材１０１と現像スリーブ４４の対向間隔の入り口側に形成された現像剤層によって、現像スリーブ４４に連れ回る現像剤が効果的に掻き落とされて、連れ回り防止部材１０１と現像スリーブ４４の対向間隔に進入できなくなった。結果として、現像剤の連れ回りを防止することができた。それに伴い、連れ回りが発生していた時に問題となっていたトナー濃度ムラに起因する画像濃度のばらつきや一時的な低下を防止することができた。
【００６４】
実施例１の連れ回り防止部材１０１は、現像スリーブ４４との対向面の表面粗さを、現像スリーブ４４の表面粗さよりも大きくすることで、現像スリーブ４４の現像剤の連れ回りを防止し、画像の濃度ムラを抑制することができる。また、上述のように連れ回り防止部材１０１をゼロガウス帯Ｇに配置したため、連れ回り防止部材１０１の表面１０１ａと現像スリーブ４４との間の表面粗さＲａ（μｍ）の関係のみで連れ回りを制御することが可能になった。
【００６５】
なお、本発明は、上述した感光ドラムの材質、現像剤および画像形成装置の構成等には限らない。表面粗さＲａの設定方法としては、連れ回り防止部材１０１の射出成型の金型に微細な凹凸を形成することで、表面１０１ａに直接転写してもよい。表面１０１ａを横断する方向について一様な表面粗さＲａを設定する実施形態には限らず、現像剤の停滞層を形成したい位置に合せて、長手方向の細い帯状の表面粗さＲａが大きな領域を形成してもよい。連れ回り防止部材１０１の表面１０１ａ以外の表面粗さを変更しても良い。
【００６６】
本発明は、様々な現像剤および画像形成装置に適用可能である。具体的には、トナーの色や色数やワックスの有無、各色のトナー現像を行う順序、現像スクリュー、攪拌スクリューの本数、連れ回り防止部材１０１の表面粗さ等は、上述の数値に限定されない。現像装置の構成に関して、現像室４１ａと攪拌室４１ｂは上下の配置に限られず、水平の配置としてもよく、その他の形態の現像装置においても本発明は実施可能である。
【００６７】
＜実施例２＞
図８は実施例２の連れ回り防止部材の構成の説明図である。実施例２の連れ回り防止部材は、配置、寸法、材料が実施例１と同じである。連れ回り防止部材の現像スリーブ対向面のブラスト処理パターンのみが異なる。このため、実施例１と共通する構造に関する重複した説明を省略し、連れ回り防止部材の現像スリーブ対向面のブラスト処理パターンについて説明する。
【００６８】
実施例２は、機能分離型の現像装置４における長手方向の剤面高さの違いが存在した場合でも確実に連れ回りを防止するための現像スリーブ対向面のブラスト処理パターンに関する。実施例２においては、攪拌室４１ｂの上流側部分の連れ回り防止部材１０１の表面１０１ａと攪拌室４１ｂの下流側部分の連れ回り防止部材１０１の表面１０１ａとは表面粗さが異なる。攪拌室４１ｂの下流側部分の連れ回り防止部材１０１の表面１０１ａの表面粗さは、攪拌室４１ｂの上流側部分の連れ回り防止部材１０１の表面１０１ａの表面粗さよりも大きい。
【００６９】
図３に示すように、現像剤は隔壁４１ｃの両端部の開口部（即ち、連通部）４１ｄ、４１ｅを通じて現像室４１ａと攪拌室４１ｂとの間で循環され、現像剤が汲み上げられる開口部４１ｅに向かうにつれ、攪拌室４１ｂに存在する現像剤の量が増加する。その結果、攪拌スクリュー４３の下流側の開口部４１ｅ付近では、上流側の開口部４１ｄ付近よりも現像剤の剤面高さが高くなって、攪拌スクリュー４３の開口部４１ｅ付近では開口部４１ｄ付近よりも現像剤の連れ回りが発生し易くなっている。
【００７０】
そこで、図８に示すように、実施例２においては、現像スリーブ４４に対向する連れ回り防止部材１０１の表面粗さを長手方向で異ならせて、攪拌スクリュー４３の開口部４１ｅ付近では開口部４１ｄ付近よりも現像剤の連れ回り防止性能を高めている。具体的には、長手方向で現像剤の剤面高さが一番低い連通部４１ｄ側の現像スリーブ４４に対向する連れ回り防止部材の表面粗さＲａを５μｍとした。また、現像剤の剤面高さが一番高い連通部４１ｅ側の現像スリーブ４４に対向する連れ回り防止部材の表面粗さＲａを１５μｍとした。ただし、連れ回り防止部材１０１の長手方向の表面粗さの変化率や絶対値等はこれらの数値に限定されない。現像スリーブ４４の表面粗さＲａは、実施例１と同様に２．５μｍとした。したがって、表面１０１ａの１０点平均表面粗さは、現像スリーブ４４の１０点平均表面粗さの２倍以上６倍以下である。
【００７１】
実施例１のように、連れ回り防止部材１０１の表面１０１ａの表面粗さＲａが長手方向で一定の場合、現像装置４を運転させると、現像スリーブ４４と表面１０１ａの対向間隔の入り口側では、その長手方向の全域にわたって現像剤の停滞層が形成される。このため、現像剤の剤面高さが低くて、現像スリーブ４４による現像剤の連れ回りが発生しない長手方向の上流側の領域でも現像剤層を挟んで現像スリーブ４４と表面１０１ａとが相対回転する状態となる。
【００７２】
これに対して実施例１では、現像スリーブ４４による現像剤の連れ回りが発生しない長手方向の上流側の領域では、表面１０１ａの表面粗さＲａを低くしているので、不必要な現像剤層が形成されにくく、形成されても消失し易くなる。このため、現像剤層を介して現像スリーブ４４と表面１０１ａとが不必要に相対回転しにくくなる。
【００７３】
＜実施例３＞
図９は実施例３における現像スリーブの表面状態の説明図である。実施例３では現像スリーブ４４の表面の凹凸を溝構造とすることで、現像装置４の長寿命化を実現している。連れ回り防止部材を含むその他の現像装置４の構成は、実施例１と同一であるため、重複する説明を省略する。
【００７４】
実施例１では、現像スリーブ４４の表面は、砥粒を一定圧力で表面に吹き付けて多数の凹凸を付けるブラスト加工法で形成した。ブラスト加工法による凹凸によって現像剤の搬送性を確保し、感光ドラム１に対向する現像領域Ａまで現像剤を搬送して、感光ドラム１にトナー像を現像する。
【００７５】
しかし、ブラスト加工法で作成された表面の凹凸は、画像形成の累積に伴って現像剤との摺擦で次第に摩耗してしまい、現像スリーブ４４の現像剤担持性能が低下して単位面積当りの現像剤コート量が減ってくる。これにより、トナー供給が不足して、画像の最大濃度が低下する。
【００７６】
そのため、現像装置４の累積運転時間を管理して、出力画像の濃度低下が発生する累積運転時間に達する前に、現像装置４の寿命と判断して、現像装置を新品交換することが行われている。よって、現像スリーブ４４表面の削れが、現像装置４の寿命を決めていると言える。
【００７７】
そこで、ブラスト加工法で凹凸を形成して搬送性を確保する代替手段として、現像スリーブ４４の回転方向に搬送力が存在するように、長手方向の全域に渡ってローレット加工による溝を形成した溝現像スリーブが実用化されている。
【００７８】
図９に示すように、現像スリーブ４４は、ブラスト加工法による凹凸よりもより深く周期的な溝４４ｍを形成して、溝で現像剤の搬送性を確保している。このため、溝にトラップされた現像剤は、現像スリーブ４４の表面をほとんど滑って摩擦することが無いため、現像スリーブ４４の表面がほとんど削れない。その結果、従来の現像装置の耐久寿命をはるかに超えた累積の運転時間に達しても、現像スリーブ４４の搬送性の低下が発生せず、現像装置４の長寿命化が達成される。
【００７９】
実施例３では、連れ回り防止部材１０１の長手方向の全域に渡って、現像スリーブ対向面に溝構造が形成されている。溝構造は、現像スリーブの回転方向に搬送力が存在するように溝が配置されていればよく、具体的には長手方向に平行に溝を形成しても、斜めに溝を形成しても、格子上に形成しても良い。
【００８０】
図６に示すように、摩擦力測定装置１２０を用いて現像剤を固定した測定子１２１に対する動摩擦係数を測定したところ、連れ回り防止部材１０１の表面１０１ａの動摩擦係数は、溝現像スリーブの現像スリーブ４４よりも高くなっていた。動摩擦係数を高く設定する場合、同じ溝の深さであれば、単位長さ辺りの溝の本数を現像スリーブ４４よりも多くすることが考えられる。また、単位長さ辺りの溝の本数が同じであれば、溝の深さを現像スリーブ４４よりも深くすることが考えられる。ただし、連れ回り防止部材１０１の現像スリーブ４４対向面の動摩擦係数が現像スリーブ４４の動摩擦係数よりも高ければ、連れ回り防止部材１０１の現像スリーブ４４対向面は、ブラスト加工によって多数の凹凸を形成しても全く問題がない。
【００８１】
実施例３では、連れ回り防止部材１０１の表面１０１ａに現像スリーブ４４よりも深い溝を同じパターンで形成した。現像スリーブ４４の母線に対してプラスマイナス５度の傾きで傾け、現像スリーブ４４の溝構造と連れ回り防止部材１０１の現像スリーブ対向面の溝構造が斜めに交差して対向する構成とした。動摩擦係数を高めて、連れ回り防止部材１０１の表面１０１ａの現像剤搬送性能を現像スリーブ４４よりも高くしているので、実施例１と同様に、現像スリーブ４４に連れ回る現像剤は確実に減少している。
【００８２】
また、連れ回り防止部材１０１の表面を荒らして現像剤の連れ回りを防止しているため、そこに侵入してきた現像剤は連れ回り防止部材にトラップされて動かなくなる。連れ回り防止部材１０１は現像スリーブ４４とは違い回転せず不動なため、現像剤との摺擦がほとんど発生せず、現像スリーブ４４の表面の削れは、ほとんど発生しない。このため、現像装置４の長寿命化を狙って現像スリーブ４４の長手方向全域に渡って溝が形成された場合においても、現像スリーブ４４による現像剤の連れ回りを防止できた。
【００８３】
＜実施例４＞
図１０は実施例４の現像装置の軸垂直断面の構成の説明図である。図１１は実施例４の連れ回り防止部材の構成の説明図である。実施例４では実施例１と同様な連れ回り防止部材１０１を現像剤担持体が２本あるダブルスリーブ型の現像装置に搭載した例を説明する。
【００８４】
図１０に示すように、実施例４の現像装置４では、第二現像剤担持体の一例である現像スリーブ４４ｂは、第一現像剤担持体の一例である現像スリーブ４４ａから受け渡された現像剤を担持する。第一搬送部の一例である現像室４１ａは、現像剤を現像スリーブ４４ａに沿って搬送しつつ現像スリーブ４４ｂに供給する。第二搬送部の一例である攪拌室４１ｂは、両端で現像室４１ａに連通し、現像剤を現像スリーブ４４ｂから回収しつつ現像室４１ａとは逆方向に搬送する。
【００８５】
第一対向面の一例である表面１０１ａは、現像スリーブ４４ａに対して隙間を隔てて対向する。第二対向面の一例である表面１０１ｂは、現像スリーブ４４ｂに対して隙間を隔てて対向し、表面１０１ａに連なって現像室４１ａと攪拌室４１ｂとを分離する。表面１０１ａの表面粗さは、現像スリーブ４４ａの表面粗さよりも大きく、表面１０１ｂの表面粗さは、現像スリーブ４４ｂの表面粗さよりも大きい。
【００８６】
ダブルスリーブ型の現像装置は、多段現像方式を採用した系に関しており、現像スリーブを複数本使用することで現像機会を増やして、所定の画像濃度を確保することとしている。具体的には、実施例４においては、現像スリーブ４４ａ、４４ｂを２本使用している。現像装置４は、現像容器４１を備え、現像容器４１内に現像剤としてトナーとキャリアを含む二成分現像剤が収容されている。また、現像容器４１内に、現像スリーブ４４ａ、４４ｂが平行に配置され、現像スリーブ４４ａ、４４ｂは、いずれも現像時に反時計方向に回転する。現像スリーブ４４ａ、４４ｂの感光ドラム１と反対側の現像容器４１内の連れ回り防止部材１０１の近傍の現像剤の流れに関しては説明したので割愛する。
【００８７】
規制ブレード４６は、現像スリーブ４４ａに担持された現像剤の層厚を規制する。規制ブレード４６によって穂切りされ、層厚を規制された現像剤が感光ドラム１に対向する第一の現像領域Ａ１に搬送され、現像剤の磁気ブラシを形成して感光ドラム１の静電像にトナーを供給してトナー像を現像する。その後、現像スリーブ４４ａから現像スリーブ４４ｂに受け渡された現像剤は、第二の現像領域Ａ２に搬送されて、再度、現像剤の磁気ブラシを形成して感光ドラム１の静電像にトナーを供給してトナー像を現像する。その後、２回の現像に寄与してトナーが消費された現像剤が攪拌室４１ｂにて現像スリーブ４４ｂから回収される。
【００８８】
従来、現像スリーブを２本用いた現像装置４においては、攪拌室４１ｂの現像剤の剤面高さが過剰に高まると、規制ブレード４６で現像剤を規制していない現像スリーブ４４ｂにおいて、コート量が適正値よりはるかに大きくなる問題があった。現像スリーブ４４ｂから攪拌室４１ｂへ回収された現像剤が現像スリーブ４４ｂに連れ回って、現像スリーブ４４ａから現像スリーブ４４ｂへ受け渡される現像剤に合流して、現像スリーブ４４ｂに過剰な現像剤が担持される問題があった。これにより、現像スリーブ４４ｂからのトナー飛散量が増えたり、現像品質が低下したりする問題があった。
【００８９】
実施例１では、現像スリーブ４４が１本のため、現像剤の連れ回りが発生したときでも、規制ブレード４６によって層厚が規制されるため、トナー濃度が低下して画像濃度は薄くなることがあるが、それ以外には大きな問題がない。これに対して、現像スリーブ４４ａ、４４ｂが２本の場合、現像剤の流れの下流側の現像スリーブ４４ｂにおいては、規制ブレードが存在しないために、現像剤の層厚を規制できない。現像スリーブ４４ｂに連れ回りが発生すると、現像スリーブ４４ａから受け渡された現像剤と連れ回りした現像剤とが足し合された現像剤量が現像スリーブ４４ｂにコートされる。例えば、現像スリーブ４４ａ上の単位面積当りの現像剤コート量が３０ｍｇ／ｃｍ２であって、連れ回りした現像剤量が３０ｍｇ／ｃｍ２であるとする。このとき、現像スリーブ４４ｂのコート量は、結果的に、適正量の３０ｍｇ／ｃｍ２の２倍の６０ｍｇ／ｃｍ２になってしまう。このため、連れ回りが発生した際に、画像濃度の低下だけでなく、白地にトナーが付着する白地カブリや現像スリーブ４４ｂからのトナー飛散も発生し易くなる。
【００９０】
図１１の（ａ）に示すように、実施例４では、２本の現像スリーブ４４ａ、４４ｂの両方に対して、ゼロガウス帯Ｇａ、Ｇｂに対向面（１０１ａ、１０１ｂ）が形成されるように、連れ回り防止部材１０１を設けている。下流側の現像スリーブ４４ｂに連れ回る現像剤が衝突する位置に連れ回り防止部材１０１を配置することで、現像スリーブ４４ｂから攪拌室４１ｂへ回収された現像剤が現像スリーブ４４ｂに連れ回る割合を低くしている。連れ回り防止部材１０１を配置して、現像スリーブ４４ｂに連れ回る現像剤が現像スリーブ４４ａ、４４ｂの対向部へ侵入することを規制して、現像スリーブ４４ｂに再コートされにくくしている。
【００９１】
しかし、今以上に現像スリーブ４４ｂの回転速度が高められた場合、現像スリーブ４４ｂの現像剤搬送力や現像剤の運動エネルギーを抑えきれなくなって、現像剤の連れ回りを十分に防止できなくなる可能性がある。現像容器４１内における現像剤量の変化や現像剤のトナー凝集度の変化が大きい場合には、攪拌室４１ｂの下流側で現像剤の剤面高さが過剰に高まって、連れ回り防止部材１０１の規制力では現像剤の進入を十分に阻止できない領域が発生する可能性がある。その結果、攪拌室４１ｂへ回収された現像剤が現像スリーブ４４ｂに再コートされる割合が高くなる可能性がある。
【００９２】
そこで、図１１の（ｂ）に示すように、実施例４では、連れ回り防止部材１０１の現像スリーブ４４ａ、４４ｂに対向する表面１０１ａ、１０１ｂの表面粗さＲａ（μｍ）を、現像スリーブ４４ａ、４４ｂの表面粗さＲａ（μｍ）よりも大きくしている。これにより、現像スリーブ４４ａ、４４ｂ、特に下流側の現像スリーブ４４ｂにおける現像剤の連れ回りを減らしている。連れ回り防止部材１０１の表面１０１ｂの表面粗さＲａ（μｍ）を現像スリーブ４４ｂの表面粗さＲａ（μｍ）よりも高くすることにより、現像スリーブ４４ｂにおける現像剤の連れ回りを減少させている。表面１０１ｂの表面粗さＲａ（μｍ）を高めることで、連れ回り防止部材１０１による現像剤のせき止め効果が高められて、現像スリーブ４４ａ、４４ｂの対向部へ進入して侵入して現像スリーブ４４ｂに再コートされる現像剤がほとんどなくなった。その結果、現像スリーブ４４ｂのコート量が適正値に保たれるようになって、現像スリーブ４４ａ、４４ｂが２本になった場合の問題点を解決できた。連れ回りが発生していた時に問題となっていた画像ムラや白地カブリ画像、現像スリーブ４４ｂからのトナー飛散も解決されている。
【００９３】
実施例４では、連れ回り防止部材１０１の表面粗さＲａが１０μｍ、現像スリーブ４４ａ、４４ｂの表面粗さＲａが２．５μｍである。上述した摩擦力測定装置１２０を用いて測定した結果、現像剤と連れ回り防止部材１０１の動摩擦係数は０．３５、現像スリーブ４４と現像剤の動摩擦係数は０．２５である。このように加工された現像スリーブ４４ａ、４４ｂ、及び連れ回り防止部材１０１を現像装置４に装着して、攪拌室４１ｂの現像剤面を現像スリーブ４４に接触させる過酷条件を設定して連れ回りの発生の有無を確認した。その結果、全く連れ回りの発生は無かった。
【００９４】
＜トナー凝集塊＞
以上の実施例では、現像スリーブにおける現像剤の連れ回りを防止する観点から、連れ回り防止部材１０１の現像スリーブ対向面の表面粗さＲａ（μｍ）を大きくした。しかし、実験観察によると、連れ回り防止部材１０１の現像スリーブ対向面の表面粗さＲａ（μｍ）を大きくすることで、トナー凝集塊の発生も少なくなることが確認された。
【００９５】
図２に示すように、連れ回り防止部材１０１の現像スリーブ対向面の表面粗さＲａが小さい場合、連れ回り防止部材１０１と現像スリーブ４４の対向間隔に現像剤が進入して不安定な現像剤層が形成され易い。攪拌スクリュー４３の上流側では、現像剤の剤面高さが低いため、連れ回り防止部材１０１と現像スリーブ４４の間に現像剤が供給されにくく、連れ回り防止部材１０１と現像スリーブ４４の対向間隔に存在している現像剤が入れ替わりにくい。現像剤の入れ替わりが少ないと、連れ回り防止部材１０１と現像スリーブ４４の間の現像剤が不動層になり易く、不動層と流動層の境界部で摩擦を生じるとキャリアからトナーが遊離してトナー凝集塊が発生する。トナー凝集塊は、ある程度の大きさに成長すると、現像スリーブ４４に連れ回って現像領域Ｇへ搬送され、正常な現像を妨げて、濃度ムラや画像スジと言った画像不良を発生させることがある。
【００９６】
そのため、図８に示す実施例２のように、現像スリーブ４４の表面粗さよりも連れ回り防止部材１０１の表面粗さを大きくしつつ、剤面高さに応じて連れ回り防止部材１０１の表面粗さを変更することで、トナー凝集塊の発生を減らすことができる。現像剤の剤面高さが低くて現像剤の連れ回りが発生しにくい攪拌室の上流側〜下流側では、連れ回り防止部材１０１の表面１０１ａの表面粗さＲａを小さくしたので、連れ回り防止部材１０１と現像スリーブ４４の間の現像剤が不動層になりにくくなった。機能分離型の現像装置４において、トナー凝集塊が発生しにくくなった。トナー凝集塊の発生を防いで、出力画像の濃度ムラや画像スジの発生を防止している。
【００９７】
また、図１０に示すように、２本の現像スリーブ４４ａ、４４ｂを有する現像装置４では、連れ回り防止部材１０１と現像スリーブ４４ｂの間の現像剤が停滞して不動層になり易い。連れ回り防止部材１０１と現像スリーブ４４ｂの対向間隔に不動層が形成されると、不動層と流動層の境界部でキャリアからトナーが遊離してトナー凝集塊が発生する可能性がある。トナー凝集塊が成長した段階で現像スリーブ４４ｂに担持されて現像領域Ａ２へ搬送されると、画像上に不必要な斑点や画像スジが形成されて画像品質が低下する。
【００９８】
また、現像スリーブ４４ａと連れ回り防止部材１０１の間には、現像スクリュー４２から現像スリーブ４４ａに現像剤が供給される際に、現像スリーブ４４ａによって拘束されなかった現像剤が落下して進入する。そして、現像スリーブ４４ａによって下方から上方へ向かって搬送される現像剤は、現像スリーブ４４ａに拘束されなくて落下する現像剤に蓋をされるため、現像スリーブ４４ａと連れ回り防止部材１０１の対向間隔に停滞して攪拌を受け続ける。このため、現像スリーブ４４ａと連れ回り防止部材１０１の対向間隔ではトナー凝集塊が発生し易く、トナー凝集塊が成長した段階で、現像スリーブ４４ａによって現像室４１ａに戻されることがある。キャリアとの摩擦を妨げられて帯電量が不足したトナー凝集塊が現像容器４１内を循環していると、画像不良が発生する可能性が高まる。
【００９９】
これに対して、下流側の現像スリーブ４４ｂと連れ回り防止部材１０１の対向間隔では、攪拌スクリュー４３から現像剤が頻繁に供給されるため、現像スリーブ４４ａと連れ回り防止部材１０１の対向間隔よりも現像剤の入れ替わりが多くなる。このため、上流側の現像スリーブ４４ａと連れ回り防止部材１０１の対向間隔ほどには、トナー凝集塊が成長する懸念は大きくない。
【０１００】
そこで、図１１の（ｂ）に示すように、実施例４では、連れ回り防止部材１０１の表面１０１ａの表面粗さＲａを現像スリーブ４４ｂの表面粗さＲａよりも高くすることにより、現像剤の連れ回りを減少させた。連れ回り防止部材１０１の表面１０１ａの表面粗さＲａを高めることで、連れ回り防止部材１０１と現像スリーブ４４ａの対向部へ落下して侵入する現像剤がほとんどなくなり、トナー凝集塊が成長するほどトナーが集まらなくなった。
【０１０１】
実施例４では、連れ回り防止部材１０１の現像スリーブ４４ａ対向面の表面粗さＲａを現像スリーブ４４ａの表面粗さよりも大きくした。これにより、連れ回り防止部材１０１と現像スリーブ４４ａの間に現像剤が進入した場合に、現像剤と連れ回り防止部材１０１の動摩擦力が現像剤と現像スリーブ４４ａの動摩擦力よりも大きいために、現像剤の移動を制限することができる。結果として現像剤の連れ回りとトナー凝集塊の発生を防止することができる。
【０１０２】
実施例４では、連れ回り防止部材１０１の現像スリーブ４４ｂ対向面の表面粗さＲａを現像スリーブ４４ｂの表面粗さよりも大きくした。これにより、連れ回り防止部材１０１と現像スリーブ４４ｂの間に現像剤が進入した場合に、現像剤と連れ回り防止部材１０１の動摩擦力が現像剤と現像スリーブ４４ｂの動摩擦力よりも大きいために、現像剤の移動を制限することができる。結果として現像剤の連れ回りとトナー凝集塊の発生を防止することができる。
【０１０３】
これにより、現像スリーブ４４ａ、４４ｂが２本になった場合の問題点を回避しつつ、トナー凝集塊の問題も解決している。連れ回りに起因する画像濃度ムラ、白地カブリ画像、現像スリーブ４４ｂからのトナー飛散を解決すると同時に、トナー凝集塊に起因する画像不良を解決している。
【符号の説明】
【０１０４】
１  感光ドラム、２  帯電装置、３  露光装置、４  現像装置
４１  現像容器、４１ａ  現像室、４１ｂ  攪拌室
４１ｃ  隔壁、４１ｄ、４１ｅ  開口部、４２  現像スクリュー
４３  攪拌スクリュー、４４、４４ａ、４４ｂ  現像スリーブ
４５、４５ａ、４５ｂ  マグネットローラ、４６  規制ブレード
１００  画像形成装置、１０１  連れ回り防止部材
【図１】
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【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】
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【図１０】
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【図１１】
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