(57)【要約】【課題】現像剤担持体の回転に伴う磁気ブラシの搬送不良の発生を抑制することができる現像装置を提供する。【解決手段】トナー及びキャリアを有する現像剤を担持して感光ドラム５１に対向する現像領域Ｄまで搬送すると共に、現像剤を端面２２ａに担持する複数の磁性体部２２を表面に有する現像スリーブ２０と、現像スリーブ２０の内側に配置され、磁性体部２２を通過可能な磁束を発生するマグネットローラと、を備え、磁性体部２２は、端面２２ａにおいて、現像スリーブ２０の搬送方向Ａの上流部又は下流部の少なくとも一方に配置され、磁束が通過する高磁束密度部２３と、高磁束密度部２３よりも低密度の磁束が通過する低磁束密度部２４と、を有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー及びキャリアを有する現像剤を担持して像担持体に対向する現像領域まで搬送すると共に、前記現像剤を端面に担持する複数の磁性体部を表面に有する現像剤担持体と、前記現像剤担持体の内側に配置され、前記磁性体部を通過可能な磁束を発生する磁束発生部材と、を備え、
前記磁性体部は、前記端面において、前記現像剤担持体の搬送方向上流部又は搬送方向下流部の少なくとも一方に配置され、前記磁束が通過する第１の部分と、前記第１の部分よりも低密度の磁束が通過する第２の部分と、を有する、
ことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記第１の部分は、前記端面の外縁部に配置される、
ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記第２の部分は、前記端面の中央部に配置される、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
【請求項４】
トナー及びキャリアを有する現像剤を担持して像担持体に対向する現像領域まで搬送すると共に、前記現像剤を端面に担持する複数の磁性体部を表面に有する現像剤担持体と、前記現像剤担持体の内側に配置され、前記磁性体部を通過可能な磁束を発生する磁束発生部材と、を備え、
前記磁性体部は、前記端面の外縁部から突出した形状の第１の部分を有する、
ことを特徴とする現像装置。
【請求項５】
前記磁性体部は、前記端面より凹んだ形状の第２の部分を有する、
ことを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
【請求項６】
前記第２の部分は平面視で真円で前記端面より凹んだ形状であり、前記第２の部分の前記端面からの深さをｈ２、前記第２の部分の半径をＲ１、前記磁性体部の比透磁率をμ１とした場合に、（Ｒ１＋ｈ２）／ｈ２＜μ１の関係を満たす、
ことを特徴とする請求項３又は５に記載の現像装置。
【請求項７】
前記第２の部分は平面視で真円で前記端面より凹んだ形状であり、前記第２の部分の前記端面からの深さをｈ２、前記第２の部分の半径をＲ１、前記キャリアの平均半径をｒとした場合に、Ｒ１＞ｒ、かつ、ｈ２＞ｒの関係を満たす、
ことを特徴とする請求項３又は５に記載の現像装置。
【請求項８】
前記第２の部分の平面視の面積をＳａ、前記磁性体部の平面視の面積をＳとした場合に、Ｓａ＞０．３×Ｓの関係を満たす、
ことを特徴とする請求項１，２，３，５，６，７のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項９】
前記磁性体部は、前記キャリアの透磁率より大きい透磁率の材質からなる、
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項１０】
前記磁性体部は、等間隔で配置される、
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項１１】
隣り合う前記磁性体部の間隔をＬ、前記磁性体部の半径をＲとした場合に、Ｌ＞０．５Ｒの関係を満たす、
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式や静電記録方式等の画像形成装置に用いられる現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式を用いた画像形成装置では、感光ドラム等の像担持体上に形成された静電潜像に、着色料等を包有した樹脂等を現像させて可視画像化する。このような現像に使用される従来の現像装置において、現像剤としてトナーとキャリアを含む二成分現像剤を用いるものが普及している（以下、現像剤と記載する）。
【０００３】
上記現像剤を用いた現像装置では、像担持体と現像剤担持体（以下、現像スリーブと記載する）が対向する現像領域において、現像剤が現像スリーブの内部に配置されたマグネットによってブラシ形状を形成する（以下、磁気ブラシと記載する）。この磁気ブラシを現像領域で搬送する際に、磁気ブラシが現像スリーブとの間でスリップを生じ現像スリーブの回転に追随できず、現像剤の搬送不良が生じる場合がある。このような現像剤の搬送不良は現像領域に搬送されるトナー量の減少や現像剤の密度ムラとなり、画像の濃度低下やムラが発生する場合がある。
【０００４】
上記課題を解決するために、現像スリーブ上に磁性体層を形成し、磁力により吸着したキャリアを起点として磁気ブラシを形成する現像装置が提案されている（特許文献１参照）。この現像装置によれば、現像スリーブの回転に対する磁気ブラシの追従性の向上を図ることができる。なお、この現像装置では、現像スリーブに磁性体層を形成する際には、まず現像スリーブの全面に磁性体層を形成した後、不要な部分をエッチングで除去して形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−９３７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１の現像装置では、磁性体層を形成する際に現像スリーブの全面に形成してから不要な部分をエッチングで除去しているので、磁性体層の上面は平坦面になってしまう。これにより、磁性体層から発生する磁束密度はほぼ均一であり、磁気ブラシに働く力は磁性体層の上面でほぼ均一になるため、磁気ブラシに現像スリーブの回転方向の力が作用した際に、磁気ブラシの搬送不良が生じる虞があった。特に近年ではトナーの球形化等があり、これによっても磁気ブラシの搬送不良が生じる可能性が高まっている。これらのことで、画像の濃度低下や画像のムラが発生する虞があった。
【０００７】
本発明は、現像剤担持体の回転に伴う磁気ブラシの搬送不良の発生を抑制することができる現像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の画像形成装置は、トナー及びキャリアを有する現像剤を担持して像担持体に対向する現像領域まで搬送すると共に、前記現像剤を端面に担持する複数の磁性体部を表面に有する現像剤担持体と、前記現像剤担持体の内側に配置され、前記磁性体部を通過可能な磁束を発生する磁束発生部材と、を備え、前記磁性体部は、前記端面において、前記現像剤担持体の搬送方向上流部又は搬送方向下流部の少なくとも一方に配置され、前記磁束が通過する第１の部分と、前記第１の部分よりも低密度の磁束が通過する第２の部分と、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、磁性体部の端面に、現像剤担持体の搬送方向上流部又は下流部の少なくとも一方に配置され磁束が通過する第１の部分と、第１の部分よりも低密度の磁束が通過する第２の部分と、が設けられている。このため、第１の部分が第２の部分よりも高磁束密度になるので、磁性体部の端面の搬送方向上流部又は下流部の少なくとも一方において、磁気ブラシを強固に拘束する力が働く。これにより、磁気ブラシに搬送方向への力が作用した際にも、第１の部分に強固に拘束されたキャリアが磁気ブラシを磁性体部の端面から滑ることを抑制し、現像剤の搬送不良を低減することができる。即ち、現像剤担持体の回転に伴う磁気ブラシの搬送不良の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】第１の実施形態に係る撮像装置の概略構成を示す模式図である。
【図３】現像スリーブの表面に設けられた磁性体部を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図４】磁性体部を通過する磁束線を示す図であり、（ａ）は第１の実施形態に係る磁性体部、（ｂ）はその高磁束密度部の拡大図、（ｃ）は比較例１の磁性体部である。
【図５】第１の実施形態に係る磁性体部に磁気ブラシが形成された状態を示す模式図である。
【図６】比較例１の磁性体部に磁気ブラシが形成された状態を示す模式図である。
【図７】第１の実施形態に係る現像スリーブの表面に磁性体部を形成する手順を示す図であり、（ａ）はレジスト膜の形成、（ｂ）は非形成部の除去、（ｃ）はメッキ処理、（ｄ）はレジストの除去である。
【図８】第２の実施形態に係る磁性体部を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は磁束線を示す図である。
【図９】第２の実施形態に係る現像スリーブの表面に磁性体部を形成する手順を示す図であり、（ａ）は非形成部の除去、（ｂ）はメッキ処理、（ｃ）はレジスト膜の形成、（ｄ）は非形成部の除去、（ｅ）はエッチング処理、（ｆ）はレジストの除去である。
【図１０】第３の実施形態に係る磁性体部に磁気ブラシが形成された状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態の現像装置を、図１〜図７を参照しながら詳細に説明する。尚、本実施形態では、現像装置を、画像形成装置の一例としてタンデム型のフルカラープリンタに適用した場合について説明している。但し、本発明はタンデム型の画像形成装置の現像装置に限られず、他の方式の画像形成装置の現像装置であってもよく、また、フルカラーであることにも限られず、モノクロやモノカラーであってもよい。あるいは、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、種々の用途で実施することができる。また、本実施形態では、画像形成装置１は、中間転写ベルトを有し、感光ドラムから中間転写ベルトに各色のトナー像を一次転写した後、各色の複合トナー像をシートに一括して二次転写する方式としている。但し、これには限られず、シート搬送ベルトで搬送されたシートに感光ドラムから直接に転写する方式を採用してもよい。
【００１２】
図１に示すように、画像形成装置１は、装置本体１０と、シート給送部３０と、画像形成部４０と、不図示のシート搬送部と、シート排出部６０と、制御部７０と、不図示の操作部とを備えている。尚、記録材であるシートＳは、トナー像が形成されるものであり、具体例として、普通紙、普通紙の代用品である合成樹脂製のシート、厚紙、オーバーヘッドプロジェクタ用シート等がある。
【００１３】
シート給送部３０は、装置本体１０の下部に配置されており、シートＳを積載して収容するシートカセット３１と、給送ローラ３２とを備え、シートＳを画像形成部４０に給送する。
【００１４】
画像形成部４０は、画像形成ユニット５０ｙ，５０ｍ，５０ｃ，５０ｋと、トナーボトル４１ｙ，４１ｍ，４１ｃ，４１ｋと、露光装置４２ｙ，４２ｍ，４２ｃ，４２ｋと、中間転写ユニット４４と、二次転写部４５と、定着部４６とを備えている。画像形成部４０は、画像情報に基づいてシートＳに画像を形成可能である。なお、本実施の形態の画像形成装置１は、フルカラーに対応するものであり、画像形成ユニット５０ｙ，５０ｍ，５０ｃ，５０ｋは、イエロー（ｙ）、マゼンタ（ｍ）、シアン（ｃ）、ブラック（ｋ）の４色それぞれに同様の構成で別個に設けられている。このため、図１中では４色の各構成について同符号の後に色の識別子を付して示すが、図２及び明細書中では色の識別子を付さずに符号のみで説明する。
【００１５】
本実施形態では、現像剤として、非磁性トナーと磁性キャリアとの混合物である二成分現像剤を使用している。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た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、本実施形態では個数平均直径を６．０μｍとしている。キャリアとしては、例えば表面酸化或いは未酸化の鉄、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、或いは酸化物フェライトなどを適用可能である。なお、これらの磁性粒子の製造法は特に限定されない。また、本実施形態では、キャリアの個数平均直径を３５μｍとしている。
【００１６】
画像形成ユニットは、４色のトナー画像を形成するための４個の画像形成ユニット５０ｙ，５０ｍ，５０ｃ，５０ｋを含んでいる。各画像形成ユニット５０は、トナー画像を形成する感光ドラム（像担持体）５１と、帯電ローラ５２と、現像装置５３と、クリーニングブレード５９とを備えている。
【００１７】
帯電ローラ５２は、感光ドラム５１の表面に接触して、感光ドラム５１の表面を帯電させる。感光ドラム５１の表面は、帯電後、露光装置４２ｙ，４２ｍ，４２ｃ，４２ｋによって画像情報に基づいて形成される。感光ドラム５１は、形成された静電像を担持して、周回移動し、現像装置５３によってトナーで現像される。現像装置５３の詳細な構成については、後述する。
【００１８】
現像されたトナー像は、後述する中間転写ベルト４４ｂに一次転写される。クリーニングブレード５９は、感光ドラム５１の表面に接して配置され、一次転写後の感光ドラム５１の表面に残留する現像剤を清掃する。一次転写後の感光ドラム５１は、不図示の前露光部によって表面を除電される。その後、感光ドラム５１の表面に残留した転写残留トナー等の残留物は、クリーニングブレード５９によって感光ドラム５１の表面から除去される。
【００１９】
中間転写ユニット４４は、画像形成ユニット５０ｙ，５０ｍ，５０ｃ，５０ｋの下方に配置されている。中間転写ユニット４４は、駆動ローラ４４ａや不図示の従動ローラ、１次転写ローラ４４ｙ，４４ｍ，４４ｃ，４４ｋ等の複数のローラと、これらのローラに巻き掛けられた中間転写ベルト４４ｂとを備えている。１次転写ローラ４４ｙ，４４ｍ，４４ｃ，４４ｋは、感光ドラム５１ｙ，５１ｍ，５１ｃ，５１ｋにそれぞれ対向して配置され、中間転写ベルト４４ｂに当接する。
【００２０】
中間転写ベルト４４ｂに１次転写ローラ４４ｙ，４４ｍ，４４ｃ，４４ｋによって正極性の転写バイアスを印加することにより、感光ドラム５１ｙ，５１ｍ，５１ｃ，５１ｋ上のそれぞれの負極性を持つトナー像が順次中間転写ベルト４４ｂに多重転写される。これにより、中間転写ベルト４４ｂは、感光ドラム５１ｙ，５１ｍ，５１ｃ，５１ｋの表面で静電像を現像して得られたトナー像を転写して移動する。
【００２１】
二次転写部４５は、二次転写内ローラ４５ａと、二次転写外ローラ４５ｂとを備えている。二次転写外ローラ４５ｂに正極性の二次転写バイアスを印加することによって、中間転写ベルト４４ｂに形成されたフルカラー画像をシートＳに転写する。定着部４６は、定着ローラ４６ａ及び加圧ローラ４６ｂを備えている。定着ローラ４６ａと加圧ローラ４６ｂとの間をシートＳが挟持され搬送されることにより、シートＳに転写されたトナー像は加熱及び加圧されてシートＳに定着される。
【００２２】
シート排出部６０は、排出経路の下流側に配置された排出ローラ対６１と、装置本体１０の側部に配設された排出口６２及び排出トレイ６３とを備えている。排出ローラ対６１は、排出経路から搬送されるシートＳをニップ部から給送し、排出口６２から排出可能である。排出口６２から排出されたシートＳは、排出トレイ６３に積載される。
【００２３】
制御部７０はコンピュータにより構成され、例えばＣＰＵと、各部を制御するプログラムを記憶するＲＯＭと、データを一時的に記憶するＲＡＭと、外部と信号を入出力する入出力回路とを備えている。ＣＰＵは、画像形成装置１の制御全体を司るマイクロプロセッサであり、システムコントローラの主体である。ＣＰＵは、入出力回路を介して、シート給送部３０、画像形成部４０、シート搬送部、シート排出部６０、操作部に接続され、各部と信号をやり取りすると共に動作を制御する。
【００２４】
次に、このように構成された画像形成装置１における画像形成動作について説明する。
【００２５】
画像形成動作が開始されると、まず感光ドラム５１が回転して表面が帯電ローラ５２により帯電される。そして、露光装置４２により画像情報に基づいてレーザ光が感光ドラム５１に対して発光され、感光ドラム５１の表面上に静電潜像が形成される。この静電潜像にトナーが付着することにより、現像されてトナー画像として可視化され、中間転写ベルト４４ｂに転写される。
【００２６】
一方、このようなトナー像の形成動作に並行して給送ローラ３２が回転し、シートカセット３１の最上位のシートＳを分離しながら給送する。そして、中間転写ベルト４４ｂのトナー画像にタイミングを合わせて、搬送経路を介してシートＳが二次転写部４５に搬送される。更に、中間転写ベルト４４ｂからシートＳに画像が転写され、シートＳは、定着部４６に搬送され、ここで未定着トナー像が加熱及び加圧されてシートＳの表面に定着され、排出ローラ対６１により排出口６２から排出されて排出トレイ６３に積載される。
【００２７】
次に、現像装置５３について、図２に基づいて詳細に説明する。現像装置５３は、二成分現像剤を収容する現像容器５４と、搬送スクリュ５５，５６と、現像スリーブ（現像剤担持体）２０とを有している。現像容器５４は、感光ドラム５１に対向する位置に、現像スリーブ２０が露出する開口部５４ａを有している。
【００２８】
現像容器５４には、トナーが充填されたトナーボトル４１からトナーが供給される。現像容器５４は、略中央部にて長手方向に延在する隔壁５７を有している。現像容器５４は、この隔壁５７によって上下の現像室５４ｂと攪拌室５４ｃとに区画されている。現像剤Ｔは、これら現像室５４ｂ及び攪拌室５４ｃに収容されている。現像室５４ｂは、現像スリーブ２０に現像剤Ｔを供給する。攪拌室５４ｃは、現像室５４ｂに連通し、現像スリーブ２０からの現像剤Ｔを回収する。
【００２９】
第１搬送スクリュ５５は、現像室５４ｂに現像スリーブ２０の軸方向に沿って現像スリーブ２０と略平行に配置され、現像室５４ｂ内の現像剤Ｔを攪拌しつつ搬送する。第２搬送スクリュ５６は、攪拌室５４ｃ内に第１搬送スクリュ５５の軸と略平行に配置され、攪拌室５４ｃ内の現像剤Ｔを第１搬送スクリュ５５と反対方向に搬送する。トナーは、キャリアとの摺擦により負極性に摩擦帯電される。
【００３０】
現像容器５４における開口部５４ａの上部には、規制ブレード５８が設けられている。規制ブレード５８は、先端を現像スリーブ２０に対して所定の隙間を空けた状態で固定され、現像スリーブ２０の表面に担持された現像剤Ｔの層厚を規制する。
【００３１】
現像スリーブ２０は、例えばアルミニウムや非磁性ステンレス等の非磁性材料で構成され、本実施形態ではアルミニウム製としている。現像スリーブ２０の表面には、磁性体部２２（図３参照）が設けられている。即ち、現像スリーブ２０は、現像剤Ｔを担持して感光ドラム５１に対向する現像領域Ｄまで搬送すると共に、現像剤Ｔを端面に担持する複数の磁性体部２２を表面に有する。磁性体部２２の詳細については、後述する。
【００３２】
現像スリーブ２０には、直流電圧と交流電圧とを重畳した現像バイアスを印加する不図示の高圧電源が接続されている。現像スリーブ２０は、図中の矢印方向に回転し、表面に担持された現像剤Ｔが規制ブレード５８によって適正な層厚に規制された後、現像剤Ｔを感光ドラム５１の表面の現像領域Ｄに担持搬送する。現像スリーブ２０は、現像バイアスによりトナーを静電潜像に付着させることで、現像処理を実行する。
【００３３】
現像スリーブ２０の内側には、ローラ状のマグネットローラ（磁束発生部材）２１が現像容器５４に対して非回転状態で固定設置されている。このマグネットローラ２１は、現像領域Ｄに対向する現像磁極Ｓ１を有している。マグネットローラ２１は、現像磁極Ｓ１の他に、磁極Ｓ２、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３を有している。マグネットローラ２１は、後述する磁性体部２２を通過可能な磁束を発生する。
【００３４】
現像磁極Ｓ１が現像領域Ｄに形成する現像磁界により、感光ドラム５１の略対向位置に現像剤Ｔの磁気ブラシが形成され、この磁気ブラシが現像領域Ｄで矢印方向に回転する感光ドラム５１に静電潜像を現像する。現像領域Ｄを通過した現像剤Ｔは、隣り合う磁極が異極となるように配置されたマグネットローラ２１の磁極Ｎ１のような磁極によって現像スリーブ２０上を搬送され、磁極Ｎ１と磁極Ｎ３とが形成する反発磁界によって現像スリーブ２０上から剥ぎ落される。剥ぎ落された現像剤Ｔは、攪拌室５４ｃで攪拌及び搬送され、再び現像室５４ｂから現像スリーブ２０に供給される。
【００３５】
次に、現像スリーブ２０の表面に設けられた磁性体部２２について、図３に基づいて詳細に説明する。図３（ａ）に示すように、磁性体部２２は円柱形状で、現像スリーブ２０の表面上に規則的に多数形成されている。本実施形態では、磁性体部２２は、現像スリーブ２０の表面に、周囲に６０°毎に等間隔で配置される千鳥配置によって規則的に配置されている。ここで、磁性体部２２の配置が不規則な場合は、現像領域Ｄにおける磁気ブラシの配置が不規則となり、磁性体部２２の配置の疎密による現像剤搬送量ムラが生じ、出力画像に濃度ムラが生じる場合がある。本実施形態では、磁性体部２２の配置が規則的であるので、このような出力画像の濃度ムラの発生を抑制することができる。また、磁性体部２２の配置が規則的であることで、各磁性体部２２に効率的に磁束を集中させることができる。
【００３６】
磁性体部２２は円柱形状であるので、製造が容易であり、現像スリーブ２０の面方向に等方的で好ましい。但し、磁性体部２２の形状としては円柱形状に限られず、角柱形状、円錐台形状、角錐台形状等、いずれであってもよい。また、磁性体部２２の材質としては、Ｎｉ等、キャリアよりも透磁率が高い材質で形成されていることが好ましく、本実施形態では透磁率１０のＮｉ−Ｐ合金が用いられている。
【００３７】
図３（ｂ）に示すように、磁性体部２２は、端面２２ａにおいて、高磁束密度部（第１の部分）２３と、低磁束密度部（第２の部分）２４とを有する。高磁束密度部２３は、端面２２ａにおいて外縁部に配置され、端面２２ａの外縁部から突出した形状であり、低磁束密度部２４よりも高密度の磁束が通過する（図４（ａ）参照）。なお、高磁束密度部２３は、端面２２ａの外縁部の全体に亘って環状に形成されているが、これには限られない。即ち、高磁束密度部２３は、現像スリーブ２０の搬送方向Ａの上流部（搬送方向上流部）又は下流部（搬送方向下流部）の少なくとも一方に配置されていればよい。低磁束密度部２４は、端面２２ａの中央部に配置され、高磁束密度部２３よりも低密度の磁束が通過する（図４（ａ）参照）。このため、端面２２ａは全体として凹形状に形成されている。尚、磁性体部２２の端面２２ａでは、高磁束密度部２３の先端から現像スリーブ２０の表面までの高さｈ１は、低磁束密度部２４から現像スリーブ２０の表面までの高さＨよりも高い。
【００３８】
次に、現像スリーブ２０によって現像領域Ｄで現像剤Ｔが搬送されていく様子を詳細に説明する。現像領域Ｄでは、マグネットローラ２１の磁極Ｓ１が形成する磁界によって、現像剤Ｔは磁気ブラシを形成する。磁界の強さを磁束で表現すると、磁束は透磁率の高い物質中を優先して通るため、磁極Ｓ１が形成する磁束は、図４（ａ）に示すように、現像スリーブ２０の表面において透磁率の高い磁性体部２２へと集中する。磁性体部２２の内部を通過した磁束は磁性体部２２の端面２２ａにおいて、凹形状によって今度は磁性体部２２の高磁束密度部２３へと集中する。また、磁性体部２２から発せられる磁束は、磁性体部２２と空気との境界面で磁性体部２２の表面に垂直な方向に屈折するため、高磁束密度部２３に形成された境界面では磁束が図４（ｂ）に示すように磁性体部２２の中心方向に向く。このため、磁束は高磁束密度部２３から出た後に、更に密度が高くなる。現像スリーブ２０の表面で磁気ブラシを形成すると、現像剤Ｔはまず磁束の最も集中している高磁束密度部２３に拘束される。その次に現像剤Ｔは、高磁束密度部２３に囲まれた低磁束密度部２４に拘束される。この結果、図５に示すように、磁極Ｓ１が形成する磁束によって、磁性体部２２の端面２２ａに磁気ブラシ９０が形成される。
【００３９】
現像領域Ｄでは、現像スリーブ２０と感光ドラム５１の周速差等によって、磁気ブラシ９０は感光ドラム５１と接触後、感光ドラム５１と摺擦する。ここで、図４（ｃ）に示すように、磁性体部８２が端面に凹形状を持たない場合、磁性体部８２の端面では磁束密度が略均一になる。このため、磁性体部８２上面端部の現像剤Ｔを拘束する力は、端面に凹形状を持つ場合に比べ弱くなる。結果、外縁部で磁気ブラシ９０を十分に拘束できず、図６に示すように、感光ドラム５１と接触及び摺擦した際に、磁気ブラシ９０が磁性体部８２の端面で滑り、搬送不良が生じる場合が存在する。
【００４０】
これに対し、本実施形態では、磁性体部２２の端面２２ａに凹形状を持つ。このため、図５に示すように、磁気ブラシ９０が感光ドラム５１と接触及び摺擦した際に高磁束密度部２３の強固に拘束された現像剤Ｔが、磁気ブラシ９０が磁性体部２２の端面２２ａから滑り出るのを抑制する。端面２２ａの搬送方向Ａの上流部では、磁気ブラシ９０を形成するキャリアが高磁束密度部２３により強固に拘束され、磁気ブラシ９０に下流側へ作用する外力に対し、上流側の引っ張り方向への抗力を発揮する。また、端面２２ａの搬送方向Ａの下流部では、磁気ブラシ９０を形成するキャリアが高磁束密度部２３により強固に拘束され、上流側から作用する外力により磁気ブラシ９０が端面２２ａの下流端から滑落することを抑制する。
【００４１】
次に、現像スリーブ２０の表面上に磁性体部２２を製造する手順について、図７に沿って説明する。まず、図７（ａ）に示すように、アルミニウムで形成された現像スリーブ２０の表面に均一なレジスト１００の膜を形成する。そして、図７（ｂ）に示すように、マスク露光することにより、後に形成される磁性体部２２（図７（ｃ）参照）の非形成部１０１にレジスト１００を残したレジストパターンを形成する。その後、図７（ｃ）に示すように、現像スリーブ２０にＮｉ−Ｐ合金で電解メッキを行ない、非形成部１０１（図７（ｂ）参照）に磁性体部２２を析出させる。この時、析出する磁性体部２２は端部で電流密度が高くなるため、端部が中央部に比べ高く成長する。図７（ｄ）に示すように、レジスト１００を除去することで、端面２２ａの外縁部が上方に突出した磁性体部２２を現像スリーブ２０に形成することができる。
【００４２】
上述したように本実施の形態の現像装置５３によれば、磁性体部２２の端面２２ａに、現像スリーブ２０の搬送方向Ａの上流部又は下流部の少なくとも一方に配置される高磁束密度部２３と、低磁束密度部２４と、が設けられている。このため、高磁束密度部２３が低磁束密度部２４よりも高磁束密度になるので、磁性体部２２の端面２２ａの搬送方向Ａの上流部又は下流部の少なくとも一方において、磁気ブラシ９０を強固に拘束する力が働く。これにより、磁気ブラシ９０に搬送方向への力が作用した際にも、高磁束密度部２３に強固に拘束されたキャリアが磁気ブラシ９０を磁性体部２２の端面２２ａから滑ることを抑制し、現像剤Ｔの搬送不良を低減することができる。即ち、現像スリーブ２０の回転に伴う磁気ブラシ９０の搬送不良の発生を抑制することができる。
【００４３】
また、本実施の形態の現像装置５３によれば、現像スリーブ２０の表面上に磁性体部２２を製造する際に、現像スリーブ２０にレジストパターンを配置し、その後電解メッキを施しレジストパターンを除去することで製造可能である。このため、少ない工数で磁性体部２２を現像スリーブ２０に配置することができ、コストの上昇を抑えることができる。
【００４４】
（実施例１）
上述した本実施形態の磁性体部２２を有する現像装置５３を用いて、出力画像の濃度を測定した。画像濃度評価の指標としては、X-Rite社製X-Rite530でSTATUS-Aモードで測定した濃度測定値を用いた。ここでは、各パラメータは、以下のように設定した。磁性体部２２の透磁率：１０、磁性体部２２の半径Ｒ：５０μｍ、磁性体部２２の高さＨ：１００μｍ、高磁束密度部２３の高さｈ１：１０５μｍ、磁性体部２２の間隔Ｌ：２０μｍ、磁性体部２２の規則配置：６０°千鳥配置。その結果を、表１に示す。
【００４５】
（比較例１）
図４（ｃ）及び図６に示す磁性体部８２を有する現像装置を用いて、出力画像の濃度を測定した。ここでは、実施例１と同様の方法を用いて現像スリーブ２０の表面上に磁性体部２２を形成後、磁性体部２２の端面を研磨することで端面が平坦な磁性体部８２を得た。即ち、この磁性体部８２は、端面に高磁束密度部及び低磁束密度部を有していない。ここでは、各パラメータは、以下のように設定した。磁性体部８２の透磁率：１０、磁性体部８２の半径Ｒ：５０μｍ、磁性体部８２の高さＨ：１００μｍ、磁性体部８２の間隔Ｌ：２０μｍ、磁性体部８２の規則配置：６０°千鳥配置。その結果を、表１に示す。
【００４６】
【表１】
2017097081.tif 000003
【００４７】
表１に示すように、実施例１が比較例１よりもトナー濃度が高くなった。実施例１では、図５に示すように、磁気ブラシ９０が感光ドラム５１と接触及び摺擦した際に高磁束密度部２３の強固に拘束された現像剤Ｔが、磁気ブラシ９０が磁性体部２２の端面２２ａから滑り出るのを抑制し、トナー濃度が向上することが確認された。
【００４８】
＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態の現像装置５３について、図８及び図９に基づいて説明する。本実施形態では、磁性体部１２２の形状が異なる以外は、第１の実施形態と同様の構成であるので、符号を同じくして詳細な説明を省略する。
【００４９】
本実施形態では、図８（ａ）に示すように、磁性体部１２２は、端面１２２ａにおいて、高磁束密度部１２３と、端面１２２ａより凹んだ形状の低磁束密度部１２４とを有する。低磁束密度部１２４は、平面視で真円としている。この場合、図８（ｂ）に示すように、現像スリーブ２０からの磁束線は低磁束密度部１２４を避けて通過するので、高磁束密度部１２３の磁束密度を更に高めることができる。
【００５０】
ここで、磁性体部１２２の点１２２ｂを通る磁束が、磁性体部１２２の端面１２２ａに到達する経路としては、低磁束密度部１２４を通過して空気中を通る経路と、低磁束密度部１２４を避けて磁性体部１２２の内部を通る経路とがある。磁束がどちらの経路を通るかは、距離を透磁率で割った磁気的距離を比較することで求めることができる。磁性体部１２２の低磁束密度部１２４の最大深さをｈ２、低磁束密度部１２４の開口部の半径をＲ１、磁性体部１２２の比透磁率をμ１とする。この場合、前者の低磁束密度部１２４を通過する経路の磁気的距離はｈ２、後者の低磁束密度部１２４を避ける経路の磁気的距離は（Ｒ１＋ｈ２）／μ１である。このため、（Ｒ１＋ｈ２）／ｈ２＜μ１の関係を満たすと、磁束は磁性体部１２２の内部を通ることになり、より磁束が集中し、現像剤Ｔを高磁束密度部１２３により強固に拘束できる。
【００５１】
また、磁性体部１２２を通過する磁束線は、通過する磁気的距離をなるべく短くしようとするため、空気中よりも磁性体部１２２の内部を優先的に通過する。このため、磁束は、磁性体部１２２の凹形状の低磁束密度部１２４以外の部分に集中する。磁性体部１２２を通過する磁束数は、現像スリーブ２０の表面から磁性体部１２２に入った磁束数と略等しい。例えば、図８（ｂ）に示す低磁束密度部１２４よりも大径の低磁束密度部１２４を有する図１０に示す磁性体部１２２では、磁性体部１２２の端面１２２ａの面積に対する低磁束密度部１２４の面積の比率が小さくなる。この場合、磁性体部１２２の端面１２２ａの面積に対する低磁束密度部１２４の開口部面積の比率が大きくなることで、磁束密度が急激に上昇する。現像剤Ｔに働く磁気拘束力は磁束密度の２乗の空間勾配に比例するため、低磁束密度部１２４で現像剤Ｔを拘束する力は磁性体部１２２の端面１２２ａの面積に対する低磁束密度部１２４の面積の比率が大きくなると更に急激に上昇する。本実施形態では、磁性体部１２２の低磁束密度部１２４の開口部面積を磁性体部１２２の端面１２２ａの面積の３０％以上とすることが好ましい。これによると、強固に磁気ブラシを磁性体部１２２に保持でき、より良好な画像濃度を得ることができる。
【００５２】
次に、現像スリーブ２０の表面上に磁性体部１２２を製造する手順について、図９に沿って説明する。まず、アルミニウムで形成された現像スリーブ２０の表面に均一なレジスト１００の膜を形成し、図９（ａ）に示すように、マスク露光することにより、磁性体部１２２の非形成部１０１にレジスト１００を残したレジストパターンを形成する。その後、図９（ｂ）に示すように、現像スリーブ２０にＮｉ−Ｐ合金で電解メッキを行ない、非形成部１０１に磁性体部１２２を析出させる。この時、析出する磁性体部１２２は端部で電流密度が高くなるため、端部が中央部に比べ高く成長する。
【００５３】
更に、一度レジスト１００のパターンを除去した後に、図９（ｃ）に示すように、表面に再び均一なレジスト１００の膜を形成する。そして、図９（ｄ）に示すように、磁性体部１２２の中央部のみをマスク露光することで、磁性体部１２２の中央部のみが露出した非形成部１０２となったレジスト１００のパターンを配置する。次いで、図９（ｅ）に示すように、エッチング液にて磁性体部１２２の中央部をエッチングする。最後に、図９（ｆ）に示すように、レジスト１００を除去することで、端面１２２ａの外縁部が上方に突出し、中央部が窪んだ磁性体部１２２を現像スリーブ２０に形成することができる。
【００５４】
上述したように本実施の形態の現像装置５３によれば、磁性体部２２の端面２２ａに、上方に突出した高磁束密度部２３と、窪んだ形状の低磁束密度部２４と、が設けられている。このため、高磁束密度部２３と低磁束密度部２４との高低差を大きくすることができるので、高磁束密度部２３に磁束を集中させ、現像剤Ｔを高磁束密度部２３により強固に拘束することができる。
【００５５】
（実施例２〜１０）
上述した本実施形態の磁性体部１２２を有する現像装置５３を用いて、出力画像の濃度を測定した。画像濃度評価は、実施例１と同様に行った。ここでは、各パラメータは、以下のように設定した。磁性体部１２２の透磁率：１０、磁性体部１２２の半径Ｒ：５０μｍ、磁性体部１２２の高さＨ：１００μｍ、高磁束密度部１２３の高さｈ１：１０５μｍ、磁性体部１２２の間隔Ｌ：２０μｍ、磁性体部１２２の規則配置：６０°千鳥配置。また、実施例２〜１０では、磁性体部１２２の低磁束密度部１２４の半径Ｒ１、低磁束密度部１２４の深さｈ２を異ならせ、その結果を表２に示す。
【００５６】
【表２】
2017097081.tif 000004
【００５７】
従って、表２に示すように、（Ｒ１＋ｈ２）／ｈ２＜μ１の関係を満たしている実施例４〜６、９、１０では、他の実施例に比べ、より良好な画像濃度を得ることができた。これにより、（Ｒ１＋ｈ２）／ｈ２＜μ１の関係を満たすと、磁束は磁性体部１２２の内部を通ることになり、より磁束が集中し、現像剤Ｔを高磁束密度部１２３により強固に拘束できることが確認された。
【００５８】
（実施例１１〜１４）
上述した本実施形態の磁性体部１２２を有する現像装置５３を用いて、出力画像の濃度を測定した。画像濃度評価は、実施例１と同様に行った。ここでは、各パラメータは、以下のように設定した。磁性体部１２２の透磁率：１０、磁性体部１２２の半径Ｒ：５０μｍ、磁性体部１２２の高さＨ：１００μｍ、高磁束密度部１２３の高さｈ１：１０５μｍ、磁性体部１２２の間隔Ｌ：２０μｍ、磁性体部１２２の規則配置：６０°千鳥配置。更に、低磁束密度部１２４の深さｈ２：５μｍとし、磁性体部１２２の低磁束密度部１２４の半径Ｒ１及び開口面積Ｓａを異ならせ、その結果を表３に示す（但し、Ｓは端面１２２ａの面積）。
【００５９】
【表３】
2017097081.tif 000005
【００６０】
従って、表３に示すように、低磁束密度部１２４の面積Ｓａが磁性体部１２２の端面１２２ａの面積Ｓの３０％（０．３×Ｓ）以上である実施例１３、１４では、他の実施例に比べ、より良好な画像濃度を得ることができた。これにより、低磁束密度部１２４の面積Ｓａが磁性体部１２２の端面１２２ａの面積Ｓの３０％以上である場合、より磁束が集中し、現像剤Ｔを高磁束密度部１２３により強固に拘束できることが確認された。
【００６１】
＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態の現像装置５３について、図１０に基づいて説明する。本実施形態では、磁性体部１２２の低磁束密度部１２４形状が異なる以外は、第２の実施形態と同様の構成であるので、符号を同じくして詳細な説明を省略する。
【００６２】
本実施形態では、図１０に示すように、低磁束密度部１２４の窪み形状の中にキャリアが入り込むことができる。即ち、磁性体部２２の低磁束密度部１２４の直径２Ｒ１は、キャリアの個数平均直径２ｒよりも大きく、かつ低磁束密度部１２４の深さｈ２はキャリアの個数平均半径ｒ以上としている。磁性体部２２の低磁束密度部１２４の直径２Ｒ１をキャリアの個数平均直径２ｒよりも大きくすることで、低磁束密度部１２４の内部に現像剤が入り込むことができる。更に、低磁束密度部１２４の深さｈ２をキャリアの個数平均半径ｒ以上とすることで、磁気的拘束力に加え、低磁束密度部１２４の壁面で現像剤を機械的に拘束する力を発生させることができる。これにより、より強固に磁気ブラシを磁性体部１２２に保持することができる。
【００６３】
ここで、隣接する磁性体部１２２同士では、磁力を弱める反磁場が働くが、この影響は磁性体部１２２の間隔が広がると距離の２乗で減衰する。この反磁場によって磁性体部１２２の磁気ブラシが受ける拘束力が弱められる。しかし、拘束力は磁界の強さの２乗の空間勾配で減衰するので、隣接する磁性体部１２２から受ける反磁場の影響は、磁性体部１２２の間隔Ｌが大きくなると急激に減衰する（図３（ａ）参照）。本実施形態では、磁性体部１２２の間隔Ｌを磁性体部１２２の半径Ｒの５０％（０．５Ｒ）以上とすることが好ましい。これによると、強固に磁気ブラシを磁性体部１２２に保持でき、より良好な画像濃度を得ることができる。
【００６４】
（実施例１５〜２３）
上述した本実施形態の磁性体部１２２を有する現像装置５３を用いて、出力画像の濃度を測定した。画像濃度評価は、実施例１と同様に行った。ここでは、各パラメータは、以下のように設定した。磁性体部１２２の透磁率：１０、磁性体部１２２の半径Ｒ：５０μｍ、磁性体部１２２の高さＨ：１００μｍ、高磁束密度部１２３の高さｈ１：１０５μｍ、磁性体部１２２の間隔Ｌ：２０μｍ、磁性体部１２２の規則配置：６０°千鳥配置。キャリアは、第１の実施形態と同様、個数平均直径２ｒ：３５μｍの磁性粒子を使用した。また、実施例１５〜２３では、磁性体部１２２の低磁束密度部１２４の半径Ｒ１、低磁束密度部１２４の深さｈ２を異ならせ、その結果を表４に示す。
【００６５】
【表４】
2017097081.tif 000006
【００６６】
従って、表４に示すように、低磁束密度部１２４の直径２Ｒ１がキャリアの個数平均直径２ｒよりも大きく、かつ低磁束密度部１２４の深さｈ２がキャリアの個数平均半径ｒ以上であるものは、実施例１９、２０、２２、２３であった。これら実施例１９、２０、２２、２３では、他の実施例に比べ、より良好な画像濃度を得ることができた。これにより、磁気的拘束力に加え、低磁束密度部１２４の壁面で現像剤を機械的に拘束する力を発生させることができ、より強固に磁気ブラシを磁性体部１２２に保持できることが確認された。
【００６７】
（実施例２４〜２８）
上述した本実施形態の磁性体部１２２を有する現像装置５３を用いて、出力画像の濃度を測定した。画像濃度評価は、実施例１と同様に行った。ここでは、各パラメータは、以下のように設定した。磁性体部１２２の透磁率：１０、磁性体部１２２の半径Ｒ：５０μｍ、磁性体部１２２の高さＨ：１００μｍ、高磁束密度部１２３の高さｈ１：１０５μｍ、磁性体部１２２の規則配置：６０°千鳥配置。更に、低磁束密度部１２４の半径Ｒ１：３０μｍ、低磁束密度部１２４の深さｈ２：３０μｍとした。また、実施例２４〜２８では、磁性体部１２２の間隔Ｌを異ならせ、その結果を表５に示す。
【００６８】
【表５】
2017097081.tif 000007
【００６９】
従って、表５に示すように、磁性体部１２２の間隔Ｌが磁性体部１２２の半径Ｒの５０％以上である実施例２６、２７、２８では、他の実施例に比べ、より良好な画像濃度を得ることができた。これにより、隣接する磁性体部１２２から受ける反磁場の影響を減衰することで、より強固に磁気ブラシを磁性体部１２２に保持できることが確認された。
【００７０】
上述した第１〜第３の実施形態では、高磁束密度部２３，１２３は、磁性体部２２，１２２の端面２２ａ，１２２ａの外縁部の全体に亘って環状に形成された場合について説明したが、これには限られない。高磁束密度部２３，１２３は、磁性体部２２，１２２の端面２２ａ，１２２ａの搬送方向の両端部に設けられる形状としたり、あるいは端面２２ａ，１２２ａの搬送方向の上流部のみ、又は下流部のみに設けられるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７１】
２０…現像スリーブ（現像剤担持体）、２１…マグネットローラ（磁束発生部材）、２２，１２２…磁性体部、２２ａ，１２２ａ…端面、２３，１２３…高磁束密度部（第１の部分）、２４，１２４…低磁束密度部（第２の部分）、５１…感光ドラム（像担持体）、５３…現像装置、Ａ…搬送方向、Ｄ…現像領域、Ｔ…現像剤。
【図１】
2017097081.tif 000008
【図２】
2017097081.tif 000009
【図３】
2017097081.tif 000010
【図４】
2017097081.tif 000011
【図５】
2017097081.tif 000012
【図６】
2017097081.tif 000013
【図７】
2017097081.tif 000014
【図８】
2017097081.tif 000015
【図９】
2017097081.tif 000016
【図１０】
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