(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に固定磁界発生手段を有し、トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤を担持して搬送する円筒体で構成された現像剤担持体と、
該現像剤担持体に担持されて搬送される現像剤の層厚を規制するための第１の現像剤規制部材と、
該第１の現像剤規制部材に対して該現像剤担持体の現像剤搬送方向の上流側に位置し、該第１の現像剤規制部材により規制された現像剤を収容する現像剤収容部と、
該現像剤収容部に対して該現像剤担持体の現像剤搬送方向の上流側に位置し、該現像剤担持体に担持されて該現像剤収容部に向けて搬送される現像剤の層厚を規制するための第２の現像剤規制部材と、
該第２の現像剤規制部材に対して該現像剤担持体の現像剤搬送方向の上流側に設けられたトナー補給路から該現像剤担持体に向けて供給するトナーを収容したトナー収容部とを有し、
該現像剤収容部内の現像剤のトナー濃度が高まると該トナー補給路の出口に滞留する現像剤の量が増加して該トナー補給路からのトナーの取り込みが抑制され、該現像剤収容部内の現像剤のトナー濃度が低くなると該トナー補給路の出口に滞留する現像剤の量が少なくなって該トナー補給路からのトナーの取り込みが促進される現像装置において、
上記現像剤担持体により担持搬送される現像剤を掻き落とす方向に回転する磁性部材を、該現像剤担持体に近接するように、かつ、上記固定磁界発生手段の該現像剤担持体の表面における法線方向磁束密度分布のピーク位置に該磁性部材が概ね対向するように、上記現像剤収容部内に設け、
上記第１の現像剤規制部材における該現像剤担持体側の端部を、該現像剤担持体の垂直頂点位置よりも現像剤担持体の現像剤搬送方向下流側であって、上記現像剤担持体の表面における法線方向磁束密度分布のピーク位置に該磁性部材が概ね対向する上記固定磁界発生手段の接線磁力の発生範囲内に延出するように配置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、
上記現像剤規制部材の端部の延出位置を、上記固定磁界発生手段の法線方向磁束密度分布の変極点位置近傍としたことを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１又は２の現像装置において、
上記現像剤規制部材の端部を、該端部と上記現像剤担持体の表面とで上記現像剤搬送方向下流側が鋭角となる楔形状をなす傾斜形状としたこと特徴とする現像装置。
【請求項４】
像担持体と、像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、該像担持体上の潜像を現像しトナー像を形成する現像手段と、該像担持体上のトナー像を転写材上に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、
上記現像手段として、請求項１、２又は３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５】
請求項４の画像形成装置において、
上記像担持体上の潜像を現像する時に、該像担持体と上記現像剤担持体との間の現像部位に、交互電界を印加することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項４又は５の画像形成装置において、
上記トナー像を形成する現像剤の重量平均径が、４〜１５μmであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
表面に潜像が形成される像担持体と、該像担持体の表面を一様に帯電するための帯電手段、該潜像を現像するための現像手段、該像担持体の表面をクリーニングするクリ−ニング手段より選ばれる少なくとも一つの手段とが、一体に支持され且つ画像形成装置本体に対して着脱自在に構成されたプロセスカ−トリッジであって、
上記現像手段として、請求項１、２又は３の現像装置を用いることを特徴とするプロセスカ−トリッジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置に用いられる現像装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジに関し、詳しくは、像担持体上に形成された潜像を現像するトナー及び磁性粒子からなる二成分現像剤のトナー濃度を自己制御して、該現像剤のトナー濃度を所定濃度に維持する機能を備えた現像装置、該現像装置を備えた画像形成装置、及び、像担持体と、帯電手段、該現像装置からなる現像手段、クリ−ニング手段より選ばれる少なくとも一つの手段とが、一体に支持され且つ画像形成装置本体に対して着脱自在に構成されたプロセスカ−トリッジに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式の複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置に用いられる現像装置として、像担持体上に形成された潜像を現像するトナー及び磁性粒子からなる二成分現像剤のトナー濃度を自己制御して、該現像剤のトナー濃度を所定濃度に維持する機能を備えたトナー濃度自己制御方式の現像装置が知られている（特開平９−１９７８３３号公報、特願２０００−２９９６４７号など）。
【０００３】
図６に、この種のトナー濃度自己制御方式の現像装置の一例を示す。
この現像装置１００は、像担持体である円筒状の感光体ドラム１の側方に配設されており、該感光体ドラム１に対向するように開口部２ａが形成された現像ケーシング２を備えている。この現像ケーシング２には、トナー及び磁性粒子（キャリア）からなる現像剤３を表面に担持する現像剤担持体としての非磁性体からなる現像スリーブ４が、その一部を該開口部２ａから露出させて、図６の矢印方向に回転するように回転自在に配設されている。この現像スリーブ４の内部には、固定磁界発生手段としての周面に複数の磁極が形成されたマグネットローラ５が固定配置されている。
【０００４】
また、上記現像ケーシング２には、その開口部２ａに向けて上記現像スリーブ４により担持搬送される現像剤３の層厚を規制するための第１の現像剤規制部材としての第１ドクタ６が、該現像ケーシング２の上方側の開口部２ａを塞ぐように配設されている。該第１ドクタ６の端部６ａは、該現像スリーブ４の表面に対して略直交し、且つ、該第１ドクタ６の端部６ａと該現像スリーブ４の表面とで所定の隙間（この隙間の大きさによって該現像スリーブ４により担持搬送される現像剤３の層厚が決定される）を形成するように延出されている。
【０００５】
更に、上記現像ケーシング２には、上記第１ドクタ６によって掻き落とされた現像剤３を収容する現像剤収容部７が形成されている。この現像剤収容部７には、該現像スリーブ４の回転方向と同一方向に回転する磁性部材で構成された撹拌ローラ９が配設されている。また、該現像ケーシング２には、該現像剤収容部７に向けて上記現像スリーブ４により担持搬送される現像剤３の量を規制するための第２の現像剤規制部材としての第２ドクタ８が、該現像剤収容部７への現像剤取入れ口１０、及び該現像ケーシング２内へのトナー補給路１１を形成するように配設されている。
【０００６】
また、上記現像ケーシング２の上記感光体ドラム１と反対側の部位には、上記トナー補給路１１を通して上記現像スリーブ４に向けて供給するトナー１２を収容したトナーホッパ１３が配設されている。このトナーホッパ１３には、該トナーホッパ１３内に収容されているトナー１２を攪拌・搬送するためのアジテータ１４が配設されている。また、このトナーホッパ１３の上記現像ケース２のトナー補給路１１と対面する部位には、該アジテータ１４の回転により攪拌・搬送されるトナー１２を、該トナー補給路１１に向けて吐出するトナー補給口１５が形成されている。
【０００７】
ここで、上記現像装置１００が未使用の状態では、上記トナーホッパ１３内のトナー１２が、そのトナー補給口１５から漏れでないようにするために、該トナーホッパ１３のトナー補給口１５がシール部材１６で密封されている。そして、該現像装置１００の使用に際し、オペレータが該シール部材１６を引き剥がして該トナー補給口１５を開放することにより、該トナー補給口１５及び上記トナー補給路１１を通して、該トナーホッパ１３内のトナー１２が上記現像ケース２内に取り込まれるようになる。
【０００８】
また、上記現像装置１００が未使用の状態では、上記現像剤３が上記現像ケーシング２の上部に着脱自在に配設された現像剤ケース１７内に収容されている。この現像剤ケース１７の上記現像剤収容部７と対面する部位には、該現像剤ケース１７内の現像剤３を、該現像剤収容部７に向けて吐出するための現像剤補給口１８が形成されており、未使用の状態では、該現像剤ケース１７の現像剤補給口１８がシール部材１９によって密封されている。そして、該現像装置１００の使用に際し、オペレータが該シール部材１９を引き剥がして該現像剤補給口１８を開放することにより、該現像剤補給口１８を通して、該現像剤ケース１７内に収容されている現像剤３が上記現像ケース２の現像剤収容部７内に収容される。
【０００９】
図７に、上述のようにして、上記現像剤ケース１７の現像剤３が上記現像ケース２の現像剤収容部７内に収容された状態の現像装置１００を示す。
図７において、上記アジテータ１４の回転によって上記トナーホッパ１３の内部から送り出されたトナー１２は、該トナーホッパ１３のトナー補給口１５、及び上記現像ケーシング２のトナー補給路１１を通って、上記現像スリーブ４に担持された現像剤に供給され、上記現像剤収容部７へ運ばれる。
該現像剤収容部７内の現像剤３は、該現像スリーブ４に担持搬送されることにより、上記第１ドクタにより所定の層厚に薄層化された後、上記感光体ドラム１の外周面と対向する位置（現像部位）に向けて搬送される。そして、該現像部位において、該現像剤３中のトナー１２のみが、該感光体ドラム１上に予め形成された静電潜像と静電的に結合することにより、該感光体ドラム１上にトナー像が形成される。
【００１０】
ここで、上記現像スリーブ４の回転により連れ回っている現像剤３は、上記現像剤収容部７を通過するときに、該現像剤収容部７内に滞留している現像剤によってブレーキをかけられる。これにより、該現像剤３の搬送速度が低下して、上記第２ドクタ８付近の現像スリーブ４上の現像剤の層厚が増してくる。そして、上記トナーホッパ１３のトナー補給口１５からのトナー１２の取り込みにより、該現像剤３のトナー濃度が上昇してくると、現像剤同士の摩擦力が低下する。この結果、該現像剤３の搬送速度が更に低下され、該現像剤３の層厚が更に増して、該第２ドクタ８により、該現像剤３の進行が阻止された状態となる。そして、このような状態になると、上記現像ケーシング２のトナー補給路１１が、進行を阻止された滞留現像剤によって閉塞され、該トナーホッパ１３のトナー補給口１５からのトナー１２の取り込みが停止する。
【００１１】
一方、上述とは逆に、上記トナー像の形成に伴うトナー消費により、上記現像剤３のトナー濃度が低下してくると、現像剤同士の摩擦力が増す。これにより、上記滞留現像剤を上記現像剤収容部７の内部に取り込むための現像スリーブ４に連れ回りしている現像剤と、トナー補給路１１内のトナーとが接触して、該トナー補給路１１に停滞していたトナーが現像ケーシング２内に取り込まれる。以上のような作用によって、該現像剤収容部７内に収容されている現像剤３のトナー濃度が自動的に自己制御される。
【００１２】
図７において、上記感光体ドラム１上に形成されている静電潜像をトナー像化してトナーが消費された現像剤３は、上記現像スリーブ４の回転に伴って更に搬送され、上記第２ドクタ８により進行を規制されている現像剤と合流する。ここで、該現像スリーブ４により担持搬送されている現像剤の層を可動層と呼称し、該第２ドクタ８により進行を規制されている現像剤の層を不動層と呼称することとする。
【００１３】
上記可動層の現像剤は、上記不動層の現像剤の下側を潜り込むようにして、上記現像スリーブ４の回転に伴って更に搬送される。そして、該可動層の現像剤と該不動層の現像剤との境目で、上記トナー補給路１１を通して上記現像ケーシング２内に送り出されたトナー１２は、該可動層の現像剤と接触する。そして、上記第２ドクタ８をすり抜けた現像剤３は、上記現像剤取入れ口１０を通して現像剤収容部７内へ搬送される。
【００１４】
ここで、上記攪拌ローラ９と上記現像ローラ４とは共に同一方向に回転しているので、該攪拌ローラ９と該現像ローラ４との対向部では、それぞれの周面の回転方向が異なる。これにより、上記現像スリーブ４により担持搬送されきた現像剤３が、該攪拌ローラ９と該現像ローラ４との対向部で、該現像スリーブ４の周面から引き離される。この引き離された現像剤３は、該撹拌ローラ９の回転方向に沿って、上記第１ドクタ６側へ搬送され、再度、上記マグネットローラ５の磁性の影響を受けて、該現像スリーブ４により担持搬送される。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種の現像装置においては、図７に示すように、上記現像スリーブ４の回転により、上記感光体ドラム１との対向部である現像部位に向けて担持搬送される現像剤３のうちの余剰の現像剤の進行が、上記第１ドクタ６によって阻止される。これにより、該第１ドクタ６の現像剤搬送方向上流側の上記現像剤収容部７の部位に、該第１ドクタ６によって掻き落とされた余剰現像剤が滞留して現像剤滞留部Ａが形成される。また、上記撹拌ローラ９の回転により該現像スリーブ４から掻き落とされた現像剤も該現像剤収容部７内に滞留して現像剤滞留部Ｂが形成される。
【００１６】
このような現像剤滞留部、特に、上記現像剤滞留部Ａが形成されると、該現像剤滞留部Ａに蓄積された現像剤が、温度等の影響により凝集固化されて、上記第１ドクタ６と上記現像スリーブ４との隙間を塞ぐことがある。これにより、上記現像剤剤収容部７内に収容されている現像剤３の流れが妨げられて、上記トナー像上に白スジが発生するという不具合が生じていた。
【００１７】
そこで、本発明者等は、上記マグネットローラ５の磁束解析を行った。この結果、該マグネットローラ５の磁力成分の影響により上記現像剤滞留部Ａが形成されることが明らかとなった。
すなわち、上記マグネットローラ５の周面には、一般的な磁気ブラシ現像方式の現像装置の場合と同様に、上記現像部位に対向するように形成された主極としての第１磁極Ｎ１と、上記撹拌ローラ９に対向するように形成された第２磁極Ｓ１と、上記現像スリーブ４上に現像剤３を担持し続けながら搬送できるようにするための第３磁極Ｎ２、及び第４磁極Ｓ２が形成されている。
このマグネットローラ５の磁力成分は、図８に示すような上記現像スリーブ４上の現像剤３を穂立ちさせる作用を有する法線磁力Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４と、図９に示すような該現像スリーブ４上の現像剤３を該現像スリーブ４の回転に連れ回りさせる作用を有する接線磁力Ｐ１'，Ｐ２'，Ｐ３'，Ｐ４'とで構成されている。
【００１８】
図８は単独の上記マグネットローラ５を磁束解析して測定した法線磁束密度を上記現像装置２に重ねて表した図である。図９は同じマグネットローラ５を磁束解析して測定した接線磁束密度を現像装置２に重ねて表した図である。この法線磁束と接線磁束とは相反する成分であり、接線磁力が強い部分では現像剤３の搬送力が大きく、法線磁力が強い部分では現像剤３の搬送力が小さくなる。
【００１９】
このように、この種の現像装置においては、上記第１ドクタ６の部分での上記マグネットローラ５の接線磁力が弱くなるため、失速した現像剤３が該第１ドクタ６の手前で積層されながら、該第１ドクタ６と上記現像スリーブ４の隙間をすり抜けるようにして搬送されてしまうことが明らかとなった。
従って、この種の現像装置では、上記現像スリーブ４上の現像剤３の搬送力が上記第１ドクタ６の手前でほとんど無くなってしまうため、該第１ドクタ６で規制された現像剤３が上記マグネットローラ５の法線磁力の影響を受けて、該第１ドクタ６の手前の部分に蓄積され、上記現像剤滞留部Ａが形成される。
そして、このような現像剤滞留部Ａが形成されると、該現像剤滞留部Ａに蓄積された現像剤が、温度等の影響により凝集固化され、上記第１ドクタ６と上記現像スリーブ４との隙間が塞がれて、上記現像剤剤収容部７内に収容されている現像剤３の流れが妨げられ、上記トナー像上に白スジが発生する。
【００２０】
また、上記撹拌ローラ１１を上記現像スリーブ４の近傍に配設して、同じマグネットローラ５の磁束解析を行った結果、該マグネットローラ５の磁束成分は、図１０に示すような法線磁力Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４と、図１１に示すような接線磁力Ｐ１'，Ｐ２'，Ｐ３'，Ｐ４'と図１０の法線磁力となることが判明した。
この結果、上記撹拌ローラ１１を上記現像スリーブ４の近傍に配設した構成の現像装置においては、上記第１ドクタ６の部分での現像剤３の搬送成分（接線磁力）が、図１１に示すように、上記撹拌ローラ９の磁力により弱まってしまうことが分かった。
このため、このような現像装置では、上記撹拌ローラ９により汲み上げられた現像剤３が、該攪拌ローラ９の回転力により上記現像スリーブ４へ到達する前に、該第１ドクタ６に当たって失速し、該現像スリーブ４上に落下して搬送される形となり、上記トナー像上の白スジの発生がより顕著となる。
【００２１】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、第１の現像剤規制部材の手前での現像剤の蓄積を原因とするトナー像上の白スジの発生を防ぐことができる現像装置及び画像形成装置、並びにプロセスカートリッジを提供することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、内部に固定磁界発生手段を有し、トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤を担持して搬送する円筒体で構成された現像剤担持体と、該現像剤担持体に担持されて搬送される現像剤の層厚を規制するための第１の現像剤規制部材と、該第１の現像剤規制部材に対して該現像剤担持体の現像剤搬送方向の上流側に位置し、該第１の現像剤規制部材により規制された現像剤を収容する現像剤収容部と、該現像剤収容部に対して該現像剤担持体の現像剤搬送方向の上流側に位置し、該現像剤担持体に担持されて該現像剤収容部に向けて搬送される現像剤の層厚を規制するための第２の現像剤規制部材と、該第２の現像剤規制部材に対して該現像剤担持体の現像剤搬送方向の上流側に設けられたトナー補給路から該現像剤担持体に向けて供給するトナーを収容したトナー収容部とを有し、該現像剤収容部内の現像剤のトナー濃度が高まると該トナー補給路の出口に滞留する現像剤の量が増加して該トナー補給路からのトナーの取り込みが抑制され、該現像剤収容部内の現像剤のトナー濃度が低くなると該トナー補給路の出口に滞留する現像剤の量が少なくなって該トナー補給路からのトナーの取り込みが促進される現像装置において、上記現像剤担持体により担持搬送される現像剤を掻き落とす方向に回転する磁性部材を、該現像剤担持体に近接するように、かつ、上記固定磁界発生手段の該現像剤担持体の表面における法線方向磁束密度分布のピーク位置に該磁性部材が概ね対向するように、上記現像剤収容部内に設け、上記第１の現像剤規制部材における該現像剤担持体側の端部を、該現像剤担持体の垂直頂点位置よりも現像剤担持体の現像剤搬送方向下流側であって、上記現像剤担持体の表面における法線方向磁束密度分布のピーク位置に該磁性部材が概ね対向する上記固定磁界発生手段の接線磁力の発生範囲内に延出するように配置したことを特徴とするものである。
【００２３】
この現像装置においては、上記第１の現像剤規制部材における該現像剤担持体側の端部が、円筒体で構成された現像剤担持体の垂直頂点位置よりも、現像剤担持体の現像剤搬送方向下流側に配置されている。これにより、該現像剤担持体により担持搬送される現像剤が、該第１の現像剤規制部材の手前で、該現像剤の自重により搬送力を得て、該第１の現像剤規制部材の手前に蓄積されることなく搬送されるようになる。
【００２５】
また、この現像装置においては、上記第１の現像剤規制部材における該現像剤担持体側の端部が、上記現像剤担持体の表面における法線方向磁束密度分布のピーク位置に該磁性部材が概ね対向する上記固定磁界発生手段の接線磁力の発生範囲内に延出されている。これにより、該第１の現像剤規制部材により規制された現像剤が、該接線磁力により搬送力を得て、該第１の現像剤規制部材の手前に蓄積されることなく搬送されるようになる。
【００２７】
上記磁性部材が配設されることによって、図１１に示したように、上記該磁性部材に対向する部分の上記固定磁界発生手段の接線磁力がより低下する。この現像装置においては、上記現像剤規制部材の端部が、このような固定磁界発生手段の接線磁力の低下した部分を避けて、該固定磁界発生手段の接線磁力の発生範囲内に延出されるので、該現像剤規制部材により規制された現像剤が、該接線磁力により搬送力を得て、該現像剤規制部材の手前に蓄積されることなく搬送されるようになる。
【００２８】
請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記現像剤規制部材の端部の延出位置を、上記固定磁界発生手段の法線方向磁束密度分布の変極点位置近傍としたことを特徴とするものである。
【００２９】
この現像装置においては、上記現像剤規制部材の端部の延出位置が、上記固定磁界発生手段の法線方向磁束密度分布の変極点位置近傍を法線方向磁力密度分布の変極点近傍であるので、該現像剤規制部材により規制された現像剤が、搬送磁力成分が最大値となる接線磁力により搬送されるようになる。これにより、該現像剤が該現像剤規制部材の手前に蓄積されることなく、より円滑に搬送されるようになる。
【００３０】
請求項３の発明は、請求項１又は２の現像装置において、上記現像剤規制部材の端部を、該端部と上記現像剤担持体の表面とで上記現像剤搬送方向下流側が鋭角となる楔形状をなす傾斜形状としたこと特徴とするものである。
【００３１】
この現像装置においては、上記現像剤規制部材の端部が、該端部と上記現像剤担持体の表面とで、上記現像剤搬送方向下流側が鋭角となる楔形状をなす傾斜形状に形成されている。これにより、該現像剤担持体により担持搬送される現像剤が、該現像剤規制部材に当接した際に、急激に失速することがなくなり、該現像剤の搬送力の低下が防止されるようになる。
【００３２】
請求項４の発明は、像担持体と、像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、該像担持体上の潜像を現像しトナー像を形成する現像手段と、該像担持体上のトナー像を転写材上に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、上記現像手段として、請求項１、２又は３の現像装置を用いることを特徴とするものである。
【００３３】
この画像形成装置においては、上記現像剤担持体により担持搬送される現像剤が、上記現像剤規制部材の手前に蓄積されることなく搬送されるようになるので、該蓄積を原因とする上記トナー像上の白スジの発生を防ぐことができ、高品質の画像を得られるようになる。
【００３４】
請求項５の発明は、請求項４の画像形成装置において、上記像担持体上の潜像を現像する時に、該像担持体と上記現像剤担持体との間の現像部位に、交互電界を印加することを特徴とするものである。
【００３５】
この画像形成装置においては、上記像担持体上の潜像を現像する時に、該像担持体と上記現像剤担持体との間の現像部位に、交互電界が印加される。これにより、上記トナー像の背景部電位領域へのかぶりトナーの付着が防止されるようになり、高品質の画像を得られるようになる。
【００３６】
請求項６の発明は、請求項４又は５の画像形成装置において、上記トナー像を形成する現像剤の重量平均径が、４〜１５μmであることを特徴とするものである。
【００３７】
この画像形成装置においては、現像剤の重量平均径が４〜１５μｍであるので、得られる画像の解像度が向上される。
【００３８】
請求項７の発明は、表面に潜像が形成される像担持体と、該像担持体の表面を一様に帯電するための帯電手段、該潜像を現像するための現像手段、該像担持体の表面をクリーニングするクリ−ニング手段より選ばれる少なくとも一つの手段とが、一体に支持され且つ画像形成装置本体に対して着脱自在に構成されたプロセスカ−トリッジであって、上記現像手段として、請求項１、２又は３の現像装置を用いることを特徴とするものである。
【００３９】
このプロセスカートリッジにおいては、上記現像手段の現像剤担持体により担持搬送される現像剤が、上記現像剤規制部材の手前に蓄積されることなく搬送されるようになるので、該蓄積を原因とする上記トナー像上の白スジの発生を防ぐことができ、高品質の画像を得られるプロセスカ−トリッジを提供することができるようになる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を画像形成装置である電子写真複写機に用いる現像装置に適用した実施形態について説明する。
図１に、この現像装置１００の概略構成を示す。ここで、該現像装置１００の各構成部材のうち、図６及び図７に示した現像装置の各構成部材と同一構成もしくは同一機能を有する部材については、該現像装置の各構成部材の符号を付して、それらの説明を省略する。
【００４１】
この種の現像装置１００においては、前述したように、第１ドクタ６の手前側に現像剤３の現像剤滞留部Ａが形成されると、該現像剤滞留部Ａに蓄積された現像剤が、温度等の影響により凝集固化されて、該第１ドクタ６と現像スリーブ４との隙間が塞がれ、現像剤剤収容部７内に収容されている現像剤３の流れが妨げられて、感光体ドラム１上に形成されたトナー像に白スジが発生するという不具合が生じることがある。
【００４２】
そこで、本実施形態に係る現像装置１００においては、図１に示すように、上記第１ドクタ６の端部６ａを、現像スリーブ４の垂直頂点位置よりも、該現像スリーブ４の現像剤搬送方向下流側に配置した構成とする。
これにより、該現像スリーブ４により担持搬送される現像剤３が、該第１ドクタ６の手前で、該現像剤３の自重により搬送力を得て、該第１ドクタ６の手前に蓄積されることなく搬送されるようになる。
【００４３】
また、本実施形態に係る現像装置１００においては、図２及び図３に示すように、上記第１ドクタ６の端部６ａを、マグネットローラ５の接線磁力Ｐ１'の発生範囲内に延出させた構成としている。
これにより、該第１ドクタ６により規制された現像剤３が、該マグネットローラ５の接線磁力Ｐ１'により搬送力を得て、該第１ドクタ６の手前に蓄積されることなく搬送されるようになる。
【００４４】
ここで、上記第1ドクタ６の端部６ａの延出位置は、上記マグネットローラ５の法線方向磁束密度分布の変極点位置近傍とすることが好ましい。つまり、該第1ドクタ６の端部６ａの延出位置を、該マグネットローラ５の法線方向磁束密度分布の変極点位置近傍とすることで、該第1ドクタ６により規制された現像剤３が、搬送磁力成分が最大値となる接線磁力により搬送されるようになり、該第１ドクタ６の手前での蓄積が更に解消されるようになる。
【００４５】
また、上記第1ドクタ６の端部６ａは、図１に示すように、該端部６ａと上記現像スリーブ４の表面とで、現像剤搬送方向下流側が鋭角となる楔形状をなす傾斜形状に形成されていることが望ましい。このように該第1ドクタ６の端部６ａを形成することにより、該現像スリーブ４により担持搬送される現像剤３が、該第1ドクタ６に当接した際に、急激に失速することがなくなり、該現像剤３の搬送力の低下が防止されるようになる。
【００４６】
上述のように、本実施形態に係る現像装置１００においては、その現像スリーブ４の周囲の磁力配置が、図２及び図３に示すようになり、第１ドクタ６の手前の現像剤３の搬送成分が強くなる。また、撹拌ローラ９により汲み上がってきた現像剤３は、第１ドクタ６の楔形状の端部６ａに沿う形で当接するようになるので、該現像剤３が失速することなく、該第1ドクタ６に到達するようになる。
【００４７】
図４に、上記現像装置１００を備えたプロセスカートリッジ２００の概略構成を示す。
図４において、像担持体である感光体ドラム１の周囲には、上記現像装置１００以外に、帯電手段３６、クリーニング手段３５、廃トナー収容ケース３１、クリーニング手段３５でクリーニングされた廃トナー３２を廃トナー収容ケース３１へ送り込む廃トナー回収ローラ３３、感光体ドラム１及び帯電手段３６並びにクリーニング手段３５を保持するドラムケーシング３４が配設されている。
【００４８】
このプロセスカートリッジ２００は、上述のように構成されたドラムケーシング３４と、上記現像装置１００とが一体となって構成されている。また、このプロセスカートリッジ２００は、大きく分けると、図４の左側から上記ドラムケーシング３４を支持体とする感光体ユニット２００Ａと、上記現像ケーシング３を支持体とする現像ユニット２００Ｂと、上記トナーホッパ１３との３つに分けられるよう構成されている。
【００４９】
図５に、上記現像装置１００を備えたプロセスカ−トリッジ２００を有する画像形成装置３００の概略構成を示す。
この画像形成装置３００は、図５に示すように、上記プロセスカ−トリッジ２００が、画像形成装置本体に対して着脱可能に装着されている。図５において、プロセスカ−トリッジ２００の感光体ドラム１は、所定の周速度で回転駆動される。そして、該感光体ドラム１は、その回転過程において、帯電手段３６によりその周面に正または負の所定電位の均一帯電を受ける。次いで、スリット露光やレ−ザ−ビ−ム走査露光等の像露光手段３７からの画像露光光を受ける。これにより、該感光体ドラム１の周面に静電潜像が順次形成される。
【００５０】
上記感光体ドラム１上に形成された静電潜像は、上記プロセスカートリッジ２００の現像手段（上記現像装置１００）により現像される。これにより、該感光体ドラム１の表面に形成されたトナ−像は、該感光体ドラム１と転写手段３９との間に、該感光体ドラム１の回転と同期して、給紙部３８から給送された転写材に、該転写手段３９により順次転写されていく。トナー像の転写を受けた転写材は、該感光体ドラム１の表面から分離されて、定着手段４０へ導入されて像定着され、複写物（コピ−）として装置外へプリントアウトされる。また、トナー像転写後の感光体ドラム１の表面は、上記プロセスカートリッジ２００のクリ−ニング手段３５によって、転写残りトナ−の除去を受けて清浄面化され、更に、除電された後、繰り返し画像形成に使用される。
【００５１】
また、本実施形態に係るの現像装置１００においては、上記感光体ドラム１上に形成された静電潜像の現像時に、その現像スリーブ４に、図示しない電源により現像バイアスとして、直流電圧に交流電圧を重畳した振動バイアス電圧が印加される。感光体ドラム１上に形成された静電潜像の背景部電位と画像部電位は、上記振動バイアス電位の最大値と最小値の間に位置している。これによって、上記現像部位に向きが交互に変化する交互電界が形成される。この交互電界中で現像剤３のトナーとキャリアが激しく振動し、トナーが現像スリーブ４およびキャリアへの静電的拘束力を振り切って感光体ドラム１に飛翔し、感光体ドラム１の潜像に対応して付着する。
【００５２】
上記振動バイアス電圧の最大値と最小値の差(ピーク間電圧)は、０．５〜５ＫＶが好ましく、周波数は１〜１０ＫＨｚが好ましい。また、該振動バイアス電圧の波形は、矩形波、サイン波、三角波等が使用できる。更に、該振動バイアスの直流電圧成分は、上述したように背景部電位と画像部電位の間の値であるが、画像部電位よりも背景部電位に近い値である方が、背景部電位領域へのかぶりトナーの付着を防止する上で好ましい。ここで、振動バイアス電圧の波形が矩形波の場合、デューティ比を５０％以下とすることが望ましい。デューティ比とは、振動バイアスの1周期中でトナーが感光体に向かおうとする時間の割合である。
【００５３】
このようにすることにより、トナーが感光体に向かおうとするピーク値とバイアスの時間平均値との差を大きくすることができるので、トナーの運動がさらに活発化し、トナーが潜像面の電位分布に忠実に付着してざらつき感や解像力を向上させることができる。またトナーとは逆極性の電荷を有するキャリアが感光体に向かおうとするピーク値とバイアスの時間平均値との差を小さくすることができるので、キャリアの運動を沈静化し、潜像の背景部にキャリアが付着する確率を大幅に低減することができる。
【００５４】
上記現像剤３の重量平均径の測定方法は、以下の手順にて行う。まず、電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤（好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩）を０．１〜５ｍｌ加える。ここで、電解液とは１級塩化ナトリウムを用いて約１％ＮａＣｌ水溶液を調製したもので、例えばＩＳＯＴＯＮ−ＩＩ（コールター社製）が使用できる。ここで、更に測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの重量平均粒径（Ｄ４）、個数平均粒径を求めることができる。
【００５５】
チャンネルとしては、２．００〜２．５２μｍ未満；２．５２〜３．１７μｍ未満；３．１７〜４．００μｍ未満；４．００〜５．０４μｍ未満；５．０４〜６．３５μｍ未満；６．３５〜８．００μｍ未満；８．００〜１０．０８μｍ未満；１０．０８〜１２．７０μｍ未満；１２．７０〜１６．００μｍ未満；１６．００〜２０．２０μｍ未満；２０．２０〜２５．４０μｍ未満；２５．４０〜３２．００μｍ未満；３２．００〜４０．３０μｍ未満の１３チャンネルを使用し、粒径２．００μｍ以上乃至４０．３０μｍ未満の粒子を対象とする。
【００５６】
また、上記現像剤３のトナー全体に占める割合は、結着樹脂が７５％〜９３％、着色剤が３％〜１０％、離型剤が３％〜８％、その他の成分は１％〜７％である。
使用される結着樹脂としては、例えば、ポリスチレン、ポリ−ｐ−クロルスチレン、ポリビニルトルエンの如きスチレン及びその置換体の単重合体；スチレン−ｐ−クロルスチレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトンなどがあげられる。
【００５７】
着色剤としては、従来より知られている無機又は有機の染料／顔料が使用可能であり、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、アセチレンブラック、ナフトールイエロー、ハンザイエロー、ローダムンレーキ、アリザリンレーキ、ベンガラ、フタロシアニンブルー、インダスレンブルーがあげられる。
【００５８】
必要に応じて着色剤として磁性材料を用いることも可能である。  磁性材料としては、マグネタイト、γ−酸化鉄、フェライト鉄、過剰型フェライトの如き酸化鉄；鉄、コバルト、ニッケルの如き磁性金属；酸化鉄又は磁性金属と、コバルト、スズ、チタン、銅、鉛、亜鉛、マグネシウム、マンガン、アルミニウム、珪素の如き金属との複合金属酸化物合金又は、混合物が挙げられる。  これら磁性粒子は、平均粒径が０．０５乃至１．０μｍの範囲内であることが好ましく、より好ましくは０．１乃至０．６μｍの範囲内、さらに好ましくは、０．１乃至０．４μｍの範囲内であることが良い。
これらの磁性粒子は、窒素吸着法によるＢＥＴ比表面積が好ましくは１乃至２０ｍ2 ／ｇの範囲内、特に２．５乃至１２ｍ2 ／ｇの範囲内であることが良く、更にモース硬度が５〜７の範囲内であることが良い。磁性粒子の形状としては、８面体、６面体、球形、針状、鱗片状があるが、８面体、６面体、球形の異方性の少ないものが好ましい。
【００５９】
磁性トナーとして用いる場合、磁性材料を含有する磁性トナー粒子は、結着樹脂１００質量部に対し１０〜１５０質量部、好ましくは２０〜１２０質量部磁性材料を含有することが良い。
本実施形態で用いるトナーには、実質的な悪影響を与えない範囲内で添加剤を少量用いることができる。
この添加剤としては、例えばテフロン粉末、ステアリン酸亜鉛粉末、ポリフッ化ビニリデン粉末の如き滑剤粉末；酸化セリウム粉末、炭化硅素粉末、チタン酸ストロンチウム粉末の如き研磨剤；例えば酸化チタン粉末、酸化アルミニウム粉末の如き流動性付与剤又はケーキング防止剤；例えばカーボンブラック粉末、酸化亜鉛粉末、酸化スズ粉末の如き導電性付与剤；及び逆極性の有機微粒子又は無機微粒子が挙げられる。
【００６０】
また、定着性などを改善するために離型剤を添加することもできる。
離型剤としては、パラフィンワックス及びその誘導体、マイクロクリスタリンワックス及びその誘導体、フィッシャートロプシュワックス及びその誘導体、ポリオレフィンワックス及びその誘導体、カルナバワックス及びその誘導体が挙げられる。誘導体は、酸化物、ビニル系モノマーとのブロック共重合体、ビニル系モノマーのグラフト変性物を含む。
その他、アルコール、脂肪酸、酸アミド、エステル、ケトン、硬化ヒマシ油及びその誘導体、植物系ワックス、動物性ワックス、鉱物系ワックス、ペトロラクタムも利用できる。
【００６１】
トナーを負荷電性に制御する荷電制御剤としては、例えば有機金属錯体、キレート化合物が有効であり、モノアゾ金属錯体、アセチルアセトン金属錯体、芳香族ハイドロキシカルボン酸系金属錯体、芳香族ダイカルボン酸系金属錯体があげられる。他には、芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳香族モノ及びポリカルボン酸及びその金属塩、その無水物、そのエステル類、ビスフェノールの如きフェノール誘導体類がある。
トナーを正荷電性に制御する荷電制御剤としては、ニグロシン及び脂肪酸金属塩による変性物；トリブチルベンジルアンモニウム−１−ヒドロキシ−４−ナフトスルフォン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレートの如き四級アンモニウム塩、及びこれらの類似体であるホスホニウム塩の如きオニウム塩及びこれらのレーキ顔料、トリフェニルメタン染料及びこれらのレーキ顔料（レーキ化剤としては、燐タングステン酸、燐モリブデン酸、燐タングステンモリブデン酸、タンニン酸、ラウリン酸、没食子酸、フェリシアン化物、フェロシアン化物）がある。
【００６２】
この微粒子状の荷電制御剤の個数平均粒径は好ましくは、４μｍ以下、より好ましくは、３μｍ以下が良い。  これらの荷電制御剤をトナー粒子中に内添する場合には、トナー粒子は、結着樹脂１００質量部に対して好ましくは、０．１〜２０質量部、より好ましくは、０．２〜１０質量部含有することが良い。
また、上記トナーは、必要に応じて、一般に広く使用されているトナー用の添加剤、例えばコロイダルシリカのような流動化剤、酸化チタン、酸化アルミニウム等の金属酸化物や、炭化ケイ素等の研磨剤、脂肪酸金属塩などの滑剤等を含有させてもよい。
無機微粉体はトナーに対して０．１〜２重量％使用されるのが好ましい。０．１重量％未満では、トナー凝集を改善する効果が乏しくなり、２重量％を超える場合は、細線間のトナー飛び散り，機内の汚染，感光体の傷や摩耗等の問題が生じやすい傾向がある。
【００６３】
添加剤をトナーに混合する方法としては、従来公知の方法でよく、ヘンシェルミキサー、スピードニーダー等の装置により混合することができる。
トナー混練・冷却後のトナー粉の製造方法としては、従来公知の方法でよく、例えば混練・冷却した後、これをジェットミルで粉砕し、分級して得られる。
静電荷像現像用トナーは、乾式一成分現像及び乾式二成分現像剤として使用できる。
二成分現像剤として用いる場合、トナーとキャリアとの混合割合は、一般にキャリア１００重量部に対しトナー０．５〜６．０重量部程度が適当である。
乾式二成分現像剤として使用する場合、キャリア並びに本発明のトナーの使用量としては、トナー粒子がキャリア粒子のキャリア表面に付着して、その表面積の３０〜９０％を占める程度に両粒子を混合するのが好ましい。
【００６４】
現像剤３を構成するキャリアの核体粒子としては、従来より公知のものでよく例えば鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属；マグネタイト、ヘマタイト、フェライトなどの合金や化合物；前記強磁性体微粒子と樹脂との複合体等が挙げられる。
これらのキャリアはより耐久性を長くする目的で、表面を樹脂で被覆することが好ましい。
被覆層を形成する樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂；ポリスチレン、アクリル（例えばポリメチルメタクリレート）、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル、ポリビリケトン等のポリビニル及びポリビニリデン系樹脂；塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体；；オルガノシロキサン結合からなるシリコーン樹脂またはその変成品（例えばアルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン等による変成品）；ポリテトラフルオロエチレン、ポリ弗化ビニル、ポリ弗化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン等の弗素樹脂；ポリアミド；ポリエステル；ポリウレタン；ポリカーボネート；尿素−ホルムアルデヒド樹脂等のアミノ樹脂；エポキシ樹脂等が挙げられる。  中でもトナースペントを防止する点で好ましいのはシリコーン樹脂またはその変成品、弗素樹脂、特にシリコーン樹脂またはその変成品である。
被覆層の形成法としては、従来と同様、キャリア核体粒子の表面に被覆層形成液を噴霧法、浸漬法等の手段で塗布すればよい。  被覆層の厚さは０．１〜２０μmが好ましい。
【００６５】
上記二成分現像剤としては、
ポリエステル樹脂    （重量平均粒径  ３００μｍ  軟化温度 ８０．２℃）１００重量部
カーボンブラック    １０重量部
ポリプロピレン      （重量平均粒径 １８０μｍ）５重量部
四級アンモニウム塩  ２重量部
上記組成の混合物を、溶融混練し、その後、粉砕、分級した。
【００６６】
さらに、母体着色粒子１００重量部に対して、疎水性シリカ０．３重量部を混合し、平均粒径９．０μｍのトナーを得た。
また、湿式法により作成したマグネタイト１００重量部に対してポリビニルアルコール２重量部、水６０重量部をボールミルに入れ１２時間混合してマグネタイトのスラリーを調整した。このスラリーをスプレードライヤーにて噴霧造粒し、球形粒子とした。
【００６７】
この粒子を窒素雰囲気中で１０００℃の温度で３時間焼成後冷却し核体粒子１を得た。
シリコーン樹脂溶液                        １００重量部
トルエン                                  １００重量部
γ−アミノプロピルトリメトキシシラン      １５重量部
カーボンブラック                          ２０重量部
上記混合物をホモミキサーで２０分間分散し、被覆層形成液１を調整した。
【００６８】
この被覆層形成液を流動床型コーティング装置を用いて核体粒子１を１０００重量部の表面にコーティングして、シリコーン樹脂被覆キャリアを得た。
上記磁性キャリアを９７．５重両部に対し、トナー２．５重両部の割合で混合し、二成分現像剤を作成した。
【００６９】
【発明の効果】
請求項１乃至３の発明によれば、現像剤担持体により担持搬送される現像剤が、現像剤規制部材の手前で、該現像剤の自重により搬送力を得て、該現像剤規制部材の手前に蓄積されることなく搬送されるようになるという優れた効果がある。
また、現像剤規制部材により規制された現像剤が、固定磁界発生手段の接線磁力により搬送力を得て、現像剤規制部材の手前に蓄積されることなく搬送されるようになるという優れた効果もある。
請求項２の発明によれば、現像剤規制部材により規制された現像剤が、搬送磁力成分が最大値となる接線磁力により搬送されるようになるので、該現像剤が該現像剤規制部材の手前に蓄積されることなく、より円滑に搬送されるようになるという優れた効果がある。
請求項３の発明によれば、上記現像剤規制部材の端部が、該端部と上記現像剤担持体の表面とで、上記現像剤搬送方向下流側が鋭角となる楔形状をなす傾斜形状に形成されているので、該現像剤担持体によ担持搬送される現像剤が、該現像剤規制部材に当接した際に、急激に失速することがなくなり、該現像剤の搬送力の低下が防止されるようになるという優れた効果がある。
請求項４の発明によれば、上記現像剤担持体により担持搬送される現像剤が、上記現像剤規制部材の手前に蓄積されることなく搬送されるようになるので、該蓄積を原因とする上記トナー像上の白スジの発生を防ぐことができ、高品質の画像を得られるようになるという優れた効果がある。
請求項５の発明によれば、上記トナー像の背景部電位領域へのかぶりトナーの付着が防止されるようになり、高品質の画像を得られるようになるという優れた効果がある。
請求項６の発明によれば、現像剤の重量平均径が４〜１５μｍであるので、得られる画像の解像度が向上されるという優れた効果がある。
請求項７の発明によれば、上記現像手段の現像剤担持体により担持搬送される現像剤が、上記現像剤規制部材の手前に蓄積されることなく搬送されるようになるので、該蓄積を原因とする上記トナー像上の白スジの発生を防ぐことができ、高品質の画像を得られるプロセスカ−トリッジを提供することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る現像装置の概略構成図。
【図２】上記現像装置のマグネットローラの法線磁力を示す概略断面図。
【図３】上記現像装置のマグネットローラの接線磁力を示す概略断面図。
【図４】上記現像装置を備えたプロセスカートリッジの概略構成図。
【図５】上記プロセスカートリッジを搭載した画像形成装置の概略構成図。
【図６】従来の現像装置の使用前の状態を示す概略構成図。
【図７】従来の現像装置の使用時の状態を示す概略構成図。
【図８】上記従来の現像装置のマグネットローラの法線磁力を示す概略断面図。
【図９】上記従来の現像装置のマグネットローラの接線磁力を示す概略断面図。
【図１０】上記従来の他の現像装置のマグネットローラの法線磁力を示す概略断面図。
【図１１】上記従来の他の現像装置のマグネットローラの接線磁力を示す概略断面図。
【符号の説明】
１      感光体ドラム
２      現像ケーシング
３      現像剤
４      現像スリーブ
５      マグネットローラ
６      第１ドクタ
６ａ    第１ドクタの端部
７      現像剤収容部
８      第２ドクタ
９      攪拌ローラ
１０      現像剤取入れ口
１１      トナー補給路
１２      トナー
１３      トナーホッパ
１４      アジテータ
１５      トナー補給口
１００    現像装置
２００    プロセスカートリッジ
３００    画像形成装置
Ａ、Ｂ      現像剤滞留部
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４      法線磁力
Ｐ１'，Ｐ２'，Ｐ３'，Ｐ４'    接線磁力
【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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