(57)【要約】【課題】ハイブリッド現像方式の現像装置において単一部材からなる供給回収部材により、現像ローラに対するトナー供給回収を行う際に問題となる画像メモリを、キャリア付着に伴う画像不良を引き起こすことなく、安価な構成で解消する。【解決手段】ハイブリッド現像方式の現像装置において、現像ローラのスリーブ部を軟磁性体材料により構成する。ハイブリッド現像方式の現像装置において、現像ローラのスリーブ部を軟磁性体材料により構成することにより、現像装置のライフに渡ってキャリア付着に伴う白斑点やスジ状ノイズなどの画像不良を発生させることなく、画像メモリを解消する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石を内包し、上記磁石の磁力によりトナーと磁性粒子とを含む現像剤をその外周面に保持する現像剤担持体と、
上記現像剤担持体に対向して配置され、その外周部に位置するスリーブ部を備えたトナー担持体と、
上記現像剤担持体から上記トナー担持体に上記トナーを転移させるための電界を形成する第１の電界形成手段と、
上記トナー担持体に対向して配置された静電潜像担持体と、
上記トナー担持体上に転移した上記トナーを上記静電潜像担持体の潜像部に転移させて静電潜像を現像するための電界を形成する第２の電界形成手段とを有する画像形成装置において、
上記スリーブ部が軟磁性体材料を含むことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
上記現像剤担持体内の上記磁石の、上記トナー担持体と対向する磁極の現像剤担持体半径方向の磁束密度のピーク位置が、上記トナー担持体の中心と上記現像剤担持体の中心とを結ぶ直線よりも、上記現像剤担持体の回転方向に関して上流側において上記現像剤が上記トナー担持体と接触している領域内に設定されていることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電潜像担持体上に形成された静電潜像を、荷電されたトナーにより現像・可視化してトナー像を形成し、このトナー像を記録材に転写して定着させる、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の電子写真方式の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式を用いた画像形成装置の静電潜像担持体上に形成された静電潜像の現像方式としては、現像剤としてトナーのみを用いる１成分現像方式と、トナー及びキャリアを用いる２成分現像方式とが知られている。１成分現像方式は、一般的に、トナーを、トナー担持体とトナー担持体に押圧された規制板とによって形成される規制部を通過させることによりトナーを摩擦帯電させ、所望の厚さのトナー薄層を得ることができるので、画像形成装置の簡素化、小型化及び低コスト化を図る上で有利である。さらに、現像ローラ上には厚さ十数μｍを上限値とするトナー層のみが形成されるので、現像ローラと像担持体とを微小な空隙を保って配設することができる。このため、強電界設定とすることにより、トナー移動速度を高くして、高精細かつ高画質の画像を得ることができる。
【０００３】
しかしながら、１成分現像方式では、規制部においてトナーに生じる強いストレスにより、トナーの劣化が促進されやすく、トナーの帯電量が使用時間の経過と共に低下しやすい。さらに、トナー規制部材やトナー担持体表面が、トナーや外添剤で汚染され、これによりトナーヘの電荷付与性が低下し、カブリ等の問題を生じさせる。このため、現像装置の長寿命化が困難である。
【０００４】
他方、２成分現像方式は、トナーを、キャリアとの混合による摩擦帯電により帯電させるので、ストレスが小さく、トナーの劣化に対して有利である。さらに、トナーヘの電荷付与部材であるキャリアは、その表面積が大きいので、トナーや外添剤による汚染に対して比較的強く、現像装置の長寿命化に有利である。しかしながら、キャリアによって現像ローラ上に形成される磁気ブラシの長さは、１成分現像方式の場合の現像ローラ上のトナー層の厚さの２０〜５０倍にも及ぶ上に、ミクロ的にみれば不均一である。その結果、リーク防止等も考慮し、１成分現像方式に比べて、弱電界設定とせざるを得ない。かつ、磁気ブラシは、少なくともその一部が感光体に接触するように設定せざるを得ない。このため、トナー移動速度が低くなり、キャリアによる静電潜像担持体上のトナー像の掻き取りが生じる。このため、２成分現像方式では、１成分現像方式に比べて画像品質が劣る。
【０００５】
そこで、前記の両現像方式の長所を取り入れた現像方式として、ハイブリッド現像方式が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。このハイブリッド現像方式では、２成分荷電方式により帯電した現像剤を保持した供給ローラと現像ローラとの間に電界を形成し、トナーのみを分離して現像ローラ上にトナー層を形成し、１成分現像を行うようにしている。ハイブリッド現像方式によれば、現像装置の長寿命化と画像の高画質化とを両立させることが可能となる。
【０００６】
しかしながら、ハイブリッド現像方式では、現像後に現像ローラ上のトナーを完全に分離して現像層内に回収することができなかった場合、画像メモリが発生するという問題が生じる。この問題は、供給ローラと現像ローラとが近接する領域において、新たなトナーを供給ローラから現像ローラヘ供給する一方、これと同時に現像後の現像ローラ上のトナーを供給ローラ上の現像剤により回収するといった、相反する機能を両立させことの困難さから生じている。なお、画像形成装置の高速化に対応できるようにトナーの供給条件を設定した場合は、とくに画像メモリが顕著に発生する。
【０００７】
この課題の対策として、現像ローラ内に磁極を配置し、この磁極と供給ローラ内の磁極とによって形成される磁力線により現像剤を拘束し、現像剤の現像ローラとの接触面積を大きくし、供給及び回収の両機能を向上させて、画像メモリを解消するといった提案がなされている（例えば、特許文献２、特許文献３参照。）。
【特許文献１】特開２００３−１５３８０号公報
【特許文献２】特開２００６−１０６０２７号公報
【特許文献３】特開２００６−１０６０２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、例えば特許文献２、３に開示された従来の現像装置では、現像ローラ内に磁極が配置されているので、現像ローラの外周面にはキャリアを引き付ける磁気力が生じ、キャリアの付着ないしは消費が生じやすくなる。とくに、現像装置を高速化する場合は、この問題が顕著となる。特許文献２では、磁極の周方向の端部、すなわち現像剤が現像ローラと離れる部位（離れ際）で、磁力を低減するように着磁設定するといった提案がなされている。しかし、この場合、着磁設計の難易度が上がり、生産性に影響を及ぼすといった問題がある。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであって、ハイブリッド現像方式の現像装置ないしは画像形成装置において、単一部材からなる供給回収部材により、現像ローラに対してトナーの供給回収を行う際に問題となる画像メモリを、キャリア付着による画像不良を生じさせることなく、安価な構成で解消することができる手段を提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するためになされた本発明に係るハイブリッド現像方式の画像形成装置は、現像剤担持体と、トナー担持体と、第１の電界形成手段と、静電潜像担持体と、第２の電界形成手段とを有する。ここで、現像剤担持体は、磁石を内包し、該磁石の磁力により、トナーと磁性粒子（キャリア）とを含む現像剤をその外周面に保持する。トナー担持体は、現像剤担持体に対向して配置され、その外周部に位置するスリーブ部を備えている。第１の電界形成手段は、現像剤担持体からトナー担持体にトナーを転移させるための電界を形成する。静電潜像担持体は、トナー担持体に対向して配置されている。第２の電界形成手段は、トナー担持体上に転移した上記トナーを静電潜像担持体の潜像部に転移させて静電潜像を現像するための電界を形成する。この画像形成装置においては、スリーブ部は軟磁性体材料を含み、又は軟磁性体材料で形成されている。
【００１１】
本発明に係る画像形成装置においては、現像剤担持体内の磁石の、トナー担持体と対向する磁極の現像剤担持体半径方向の磁束密度（Ｂｒ）のピーク位置が、トナー担持体の中心と現像剤担持体の中心とを結ぶ直線よりも、現像剤担持体の回転方向に関して上流側において現像剤がトナー担持体と接触している領域内に設定されているのが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る画像形成装置によれば、軟磁性体材料を含み又は軟磁性体材料で形成されたスリーブと、現像剤担持体内の磁極との間に形成される磁力線によって現像剤が拘束される。これにより、現像剤担持体とトナー担持体との間の現像剤の供給・回収部におけるトナー担持体ヘの現像剤の接触面積が大きくなる。このため、現像剤の供給機能及び回収機能がともに向上し、画像メモリが解消される。さらに、現像剤のトナー担持体への接触部の周方向端部近傍、すなわち現像剤がトナー担持体から離れる部位（離れ際）では、トナー担持体に向かう方向の磁気力が急減する。これにより、トナー担持体への磁性粒子（キャリア）の付着が抑制される。その結果、磁性粒子の付着による感光体打痕に起因する白斑点や、クリーナーブレードヘのダメージによる拭き残しに起因するスジ状ノイズなどの画像ノイズの発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を具体的に説明する。
図１に、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の主要部の概略構成を示す。この画像形成装置は、電子写真方式により静電潜像担持体（感光体）１に形成されたトナー像を、印刷用紙等の転写媒体Ｐに転写して画像形成を行うものである。この画像形成装置においては、静電潜像担持体１は静電潜像を担持する。そして、静電潜像担持体１の周囲には、該静電潜像担持体１の回転方向に沿って順に、静電潜像担持体１を帯電させるための帯電手段６と、静電潜像担持体１の外周面を露光して静電潜像を形成するための露光手段７と、静電潜像を現像する現像装置２ａと、静電潜像担持体１上に現像されたトナー像を転写媒体Ｐに転写するための転写手段８と、静電潜像担持体１上の残留トナーを除去する清掃手段９とが配設されている。
【００１４】
なお、この画像形成装置（電子写真装置）に用いられる静電潜像担持体１、帯電手段６、露光手段７、転写手段８、清掃手段９等は、周知の任意の電子写真方式の技術を利用して構成することができる。例えば、図１に示す画像形成装置では、帯電ローラの形態の帯電手段６を用いているが、これに代えて、静電潜像担持体１と非接触の帯電装置を用いてもよい。
【００１５】
本実施の形態に係る画像形成装置おいて、現像装置２ａは、現像剤２５を収容する現像剤槽２８と、現像剤槽２８から供給された現像剤２５をその外周面に担持して搬送する現像剤搬送ローラ２３（現像剤担持体）と、現像剤搬送ローラ２３上の現像剤２５からトナーを分離して担持する現像ローラ２１（トナー担持体）とを備えている。現像ローラ２１のトナー保持面を構成するスリーブローラ２１ａは、保磁力が１２５エルステッド（Ｏｅ）となるように、軟磁性体材料を含み又は軟磁性体材料で形成されている。現像剤搬送ローラ２３は、固定配置された磁石ローラ２３ｂと、該磁石ローラ２３ｂを内包する回転自在なスリーブローラ２３ａとを備えている。
【００１６】
磁石ローラ２３ｂは、スリーブローラ２３ａの回転方向に沿って順に並ぶ、Ｎ１、Ｓ２、Ｎ２、Ｎ３及びＳ１の５つの磁極を有している。これらの５つの磁極のうち、主磁極Ｎ１は、現像ローラ２１と対向する位置に配置されている。また、スリーブローラ２３ａ上の現像剤２５を剥離するための反発磁界を発生させるために設けられ、主磁極Ｎ１と極性が同一である磁極Ｎ２及び磁極Ｎ３は、現像槽２８の内部と対向する位置に配置されている。現像剤搬送ローラ２３のスリーブローラ２３ａの回転方向は、現像ローラ２１の回転方向と同一であり（反時計回り）、両ローラ２３ａ、２１の対向部においては、両ローラ２３ａ、２１の対向面は互いに反対方向に移動する。
【００１７】
現像剤２５は、回転する混合攪拌手段２６により混合攪拌され、摩擦により帯電した後、現像剤搬送ローラ２３のスリーブローラ２３ａの外周面に供給される。この現像剤２５は、現像剤搬送ローラ２３の内部の磁石ローラ２３ｂの磁力によってスリーブローラ２３ａの外周面に保持される。そして、現像剤２５は、スリーブローラ２３ａとともに回転移動して、現像剤搬送ローラ２３に対向して設けられた規制部材２４によって通過量が規制され、この後、現像剤搬送ローラ２３と現像ローラ２１との対向部、すなわち現像剤２５の供給・回収部に送られる。
【００１８】
現像剤搬送ローラ２３と現像ローラ２１との対向部においては、軟磁性体材料を含み又は軟磁性体材料で形成されたスリーブローラ２１ａと、現像剤搬送口−ラ２３内の主磁極Ｎ１との間に形成される磁力線により、現像剤２５が拘束される。このため、現像剤２５と現像ローラ２１との接触面積が大きくなる。また、現像剤搬送ローラ２３と現像ローラ２１との対向部には、第１の電界形成手段４によって、現像剤２５からトナーを電気的に分離して現像ローラ２１の外周面に担持させる電界が形成される。
【００１９】
現像ローラ２１（スリーブローラ２１ａ）上に担持されたトナー層２２は、回転する現像ローラ２１によって、該現像ローラ２１と静電潜像担持体１との対向位置に搬送される。そして、このトナー層２２は、第２の電界形成手段５によって形成される現像電界の下で、静電潜像担持体１上の静電潜像を現像する。なお、現像方式は反転現像方式であっても、あるいは正規現像方式であってもよい。現像後、現像ローラ２１上に残存するトナーは、現像ローラ２１と現像剤搬送ローラ２３の対向部において、現像剤搬送ローラ２３上に形成された磁気ブラシによって摺擦・撹乱されつつ、トナー供給後のキャリア上のカウンターチャージにより、現像剤２５中に回収される。残存するトナーを回収した現像剤搬送ローラ２３上の現像剤２５は、現像剤搬送ローラ２３と現像槽２８の対向位置において、現像剤搬送ローラ２３から剥離されて現像槽２８に戻り、混合攪拌される。
【００２０】
以下、現像装置２ａを構成する各部材について詳しく説明する。現像槽２８は、ケーシング２９を備えている。このケーシング２９は、現像剤２５を混合攪拌搬送しつつ現像剤搬送ローラ２３に送るための攪拌搬送手段２６を収容している。攪拌搬送手段２６の近傍には、現像剤２５中のトナーの比率（重量比）を検出する透磁率センサ（図示せず）が配設されている。現像装置２ａは、静電潜像担持体１の静電潜像を現像するために使用された分のトナーを現像槽２８内に補給するための補給部と、現像剤搬送ローラ２３上の現像剤２５の量を規制して現像剤２５を薄層化するための規制部材２４とを有している。補給部は、補給すべきトナーを収容しているトナーボトル３と、現像槽２８内へのトナーの補給量を制御するためのトナー補給ローラ２７とを備えている。
【００２１】
以下、本発明に係る画像形成装置で用いることができる、現像剤搬送ローラ２３及び現像ローラ２１のバイアス印加条件（電圧印加条件）について説明する。一般に、現像剤搬送ローラ２３又は現像ローラ２１に対しては、直流電界（直流電圧）と振動電界（振動電圧）のいずれか一方を印加することができる。したがって、現像剤搬送ローラ２３（供給回収部）にいずれの電界を印加するかと、現像ローラ２１（現像部）にいずれの電界を印加するかとによって、４通りのバイアス印加条件を設定することができる。すなわち、現像部電界を直流電界と振動電界のいずれにするかと、供給部電界を直流電界と振動電界のいずれにするかを組み合わせて、４通りのバイアス印加条件を設定することができる。
【００２２】
図２に、トナーが負極性であり反転現像を行う場合における、バイアス電源の接続手法の具体例を示す。図２は、上記４通りのバイアス印加条件を示すとともに、各場合における潜像部電位、現像ローラ電位及び現像剤搬送ローラ電位の経時変化を示している。いずれの場合も、現像剤搬送ローラ２３から現像ローラ２１へトナーを供給することができ、現像ローラ２１から静電潜像担持体１上の静電潜像にトナーを供給し、該静電潜像を現像することができる電位関係にあることが必要である。なお、図２中の右下欄に示すように、供給部電界及び現像部電界の両方に振動電界を印加する場合は、２通りの手法を用いることができる。すなわち、現像剤搬送ローラ２３及び現像ローラ２１に対して１つの共通の振動電源を設けてもよく（電解要素Ａを設け、電源要素Ｂを設けない）、またそれぞれに個別の振動電源を設けてもよい（電源要素Ａを設けず、電源要素Ｂを設ける）。
【００２３】
以下、本発明に係る画像形成装置で用いることが可能な現像剤２５について説明する。本実施の形態において、現像剤２５は、トナーと、トナーを帯電させるためのキャリア（磁性粒子）とを含んでいる。トナーは、とくには限定されるものでなく、一般に使用されている公知のトナーを用いることができる。例えば、バインダ樹脂中に着色剤を含有させるとともに、必要に応じて荷電制御材や離型材などを含有させ、外添剤で処理したものなどを用いることができる。トナーの粒径は、限定されるわけではないが、３〜１５μｍ程度であるのが望ましい。このようなトナーは、一般に使用されている公知の方法、例えば、粉砕法、乳化重合法、懸濁重合法等を用いて製造することができる。
【００２４】
トナーに使用するバインダ樹脂としては、限定されるわけではないが、例えば、スチレン系樹脂（スチレン又はスチレン置換体を含む単重合体又は共重合体）、ポリエステル樹脂、エポキシ系樹脂、塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。これらの樹脂の単体又は複合体を用いることができるが、その軟化温度は８０〜１６０°Ｃの範囲であり、ガラス転移点は５０〜７５°Ｃの範囲であるのが好ましい。
【００２５】
着色剤は、一般に使用されている公知のものを用いることができる。例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、活性炭、マグネタイト、ベンジンイエロー、パーマネントイエロー、ナフトールイエロー、フタロシアニンブルー、ファーストスカイブルー、ウルトラマリンブルー、ローズベンガル、レーキーレッド等を用いることができる。着色剤は、一般に、バインダ樹脂１００重量部に対して２〜２０重量部の割合で用いるのが好ましい。
【００２６】
荷電制御材も、公知のものを用いることができる。具体的には、正帯電性トナー用の荷電制御材としては、例えば、ニグロシン系染料、４級アンモニウム塩系化合物、トリフェニルメタン系化合物、イミダゾール系化合物、ポリアミン樹脂などが挙げられる。また、負帯電性トナー用の荷電制御材としては、例えば、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｆｅ等の金属を含有するアゾ系染料、サリチル酸金属化合物、アルキルサリチル酸金属化合物、カーリックスアレン化合物などが挙げられる。荷電制御材は、一般に、バインダ樹脂１００重量部に対して０．１〜１０重量部の割合で用いるのが好ましい。
【００２７】
離型材も、一般に使用されている公知のものを用いることができる。具体的には、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、カルナバワックス、サゾールワックスなどを単独で、あるいはこれらのうちの２種類以上のものを組合せて用いることができる。離型材は、一般に、バインダ樹脂１００重量部に対して０．１〜１０重量部の割合で用いるのが好ましい。
【００２８】
トナーに外添する逆極性粒子以外の粒子は、一般に使用されている公知のものを用いることができる。流動性を改善するために、例えば、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウムなどを用いることができ、とくにシランカップリング剤やチタンカップリング剤やシリコンオイルなどで撥水化したものを用いるのが好ましい。このような流動性を改善する粒子（流動化剤）は、トナー１００重量部に対して０．１〜５重量部の割合で添加して用いるのが好ましい。外添剤の平均粒子径（個数平均一次粒径）は１０〜１００ｎｍであるのが好ましい。
【００２９】
キャリアは、とくには限定されるものでなく、一般に使用されている公知のキャリアを用いることができ、例えばバインダ型キャリアやコート型キャリアなどを用いることができる。キャリアの粒径は、限定されるわけではないが、１５〜１００μｍであるのが好ましい。バインダ型キャリアは、磁性体の微粒子をバインダ樹脂中に分散させたものであるが、例えばキャリア表面に正又は負の帯電性の微粒子を固着させたり、表面コーティング層を設けたりしたものを用いることができる。バインダ型キャリアの極性その他の帯電特性は、バインダ樹脂の材質、帯電性微粒子、表面コーティング層の種類を変えることにより制御することができる。
【００３０】
バインダ型キャリアに用いられるバインダ樹脂としては、例えば、ポリスチレン系樹脂に代表されるビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ナイロン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等の熱可塑性樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂等が挙げられる。バインダ型キャリアの磁性体微粒子としては、マグネタイトやガンマ酸化鉄などのスピネルフェライト、鉄以外の金属（Ｍｎ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｃｕ等）を１種又は２種以上含有するスピネルフェライト、バリウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライト、表面に酸化鉄を有する鉄や合金の粒子などを用いることができる。その形状は粒状、球状、針状のいずれであってもよい。
【００３１】
とくに高磁化を必要とする場合は、鉄系の強磁性微粒子を用いるのが好ましい。また、化学的な安定性を考慮すれば、マグネタイト及び／又はガンマ酸化鉄を含むスピネルフェライトやバリウムフェライトなどのマグネトプランバイト型フェライトの強磁性微粒子を用いるのが好ましい。強磁性微粒子の種類及び含有量を好ましく選択することにより、所望の磁化を有する磁性樹脂キャリアを得ることができる。磁性体微粒子は、磁性樹脂キャリア中に５０〜９０重量％の量で添加するのが好ましい。
【００３２】
バインダ型キャリアの表面コーティング層の材料である表面コート材としては、例えばシリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂等を用いることができる。これらの樹脂でキャリアの表面にコーティングを施し、樹脂を硬化させて表面コーティング層を形成することにより、帯電付与能力を向上させることができる。バインダ型キャリア表面への帯電性微粒子あるいは導電性微粒子の固着は、例えば、磁性樹脂キャリアと微粒子とを均一に混合し、磁性樹脂キャリアの表面にこれらの微粒子を付着させた後、機械的・熱的な衝撃力を与え、微粒子を磁性樹脂キャリア中に打ち込んで固定することにより行うことができる。この場合、微粒子は、磁性樹脂キャリア中に完全に埋設されるのではなく、その一部が磁性樹脂キャリア表面から突出するようにして磁性樹脂キャリアに固定される。
【００３３】
帯電性微粒子としては、有機系又は無機系の絶縁性材料が用いられる。有機系の絶縁性材料としては、例えば、ポリスチレン、スチレン系共重合物、アクリル樹脂、各種アクリル共重合物、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素樹脂又はこれらの架橋物等の有機絶縁性微粒子を用いることができる。帯電性微粒子の帯電レベル及び極性は、素材、重合触媒、表面処理等を好ましく選択することにより、希望するレベルに設定することができる。また、無機系の絶縁性材料としては、シリカや二酸化チタンなどの負帯電性の無機微粒子、あるいは、チタン酸ストロンチウムやアルミナなどの正帯電性の無機微粒子などを用いることができる。
【００３４】
一方、コート型キャリアは、磁性体からなるキャリアコア粒子が樹脂コートで被覆されてなるキャリアである。コート型キャリアにおいても、バインダ型キャリアと同様に、キャリア表面に正又は負の帯電性の帯電性微粒子を固着させることができる。コート型キャリアの極性等の帯電特性は、表面コーティング層の種類や帯電性微粒子を好ましく選択することにより制御することができる。コート型キャリアの材料には、バインダ型キャリアと同様の材料を用いることができる。コート樹脂には、バインダ型キャリアのバインダ樹脂と同様の樹脂を用いることができる。トナーとキャリアの混合比は、所望のトナー帯電量が得られるように調整すればよい。トナーの比率は、トナーとキャリアの合計量に対して３〜５０重量％であるのが好ましく、６〜３０重量％であるのがより好ましい。
【００３５】
本実施の形態に係る画像形成装置においては、現像ローラ２１のスリーブローラ２１ａと、現像剤搬送ローラ２１内の主磁極Ｎ１との間に形成される磁力線によって現像剤２５が拘束される。これにより、現像剤搬送ローラ２３と現像ローラ２１との対向部、すなわち現像剤２５の供給・回収部における現像ローラ２１ヘの現像剤２６の接触面積が大きくなる。このため、現像剤２５の供給機能及び回収機能がともに向上し、画像メモリが解消される。
【００３６】
さらに、現像剤２５の現像ローラ２１への接触部の周方向端部近傍、すなわち現像剤２５が現像ローラ２１から離れる部位（離れ際）では、現像ローラ２１に向う方向の磁気力が急減する。これにより、現像ローラ２１へのキャリアの付着が抑制される。その結果、キャリアの付着による感光体打痕に起因する白斑点や、クリーナーブレードヘのダメージによる拭き残しに起因するスジ状ノイズなどの画像ノイズの発生を有効に防止することができる。
【実施例１】
【００３７】
以下、本発明の実施例１を説明する。
表１に、基本的には図１に示す構成を備えた現像装置２ａを実際に製作し、この現像装置２ａについてその運転条件及び供給回収部のギャップを種々変えるとともに、スリーブローラ２１ａの材料を変えて現像実験を行い、その性能を実測した結果を示す。現像ローラ２１のスリーブローラ２１ａの材料には、非磁性体であるアルミ材又は軟磁性体である純鉄材を用いた。なお、スリーブローラ２１ａの材料に非磁性体であるアルミ材を用いる場合は、現像ローラ２１内に、現像剤搬送ローラ２３の主磁極Ｎ１に対向する極性が異なる単一磁極Ｓ１を設けたものと、このような単一磁極Ｓ１を設けないものとについて実験を行った。
【００３８】
そして、現像剤２５の供給・回収部における現像剤２５の供給機能及び回収機能の双方を高水準にするために、供給部電界を図３に示すような形態の振動電界とし、電界の条件を種々変えたときの現像ローラ２１のトナー搬送量と、画像メモリのレベルと、３００ｋ枚の印字を行った時点の前後におけるキャリアの消費量（付着量）とを測定した。主磁極Ｎ１の現像剤搬送ローラ半径方向の磁束密度Ｂｒのピーク値（Ｂｒピーク値）は、いずれの場合も８０ｍＴに設定し、単一磁極Ｓ１の磁束密度Ｂｒのピーク値は５０ｍＴに設定した。
【００３９】
〔表１〕
表１  現像装置の性能の測定結果
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【００４０】
この実験では、次の方法により製造したトナーを用いた。すなわち、湿式造粒法により作成された体積平均粒径が約６．５μｍのトナー母材１００重量部に対し、第１の疎水性シリカ０．２重量部と、第２の疎水性シリカ０．５重量部と、疎水性酸化チタン０．５重量部とを加え、ヘンシェルミキサ（三井金属鉱山社製）を用いて４０ｍ／ｓの速度で３分間表面処理を行って外添処理することにより製造した負極性トナーを用いた。
【００４１】
このトナーの製造に用いた第１の疎水性シリカは、個数平均一次粒径が１６ｎｍのシリカ（＃１３０：日本アエロジル社製）に、疎水化剤であるヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）で表面処理を施したものである。また、第２の疎水性シリカは、個数平均一次粒径が２０ｎｍのシリカ（＃９０：日本アエロジル社製）に、ＨＭＤＳで表面処理を施したものである。疎水性酸化チタンは、個数平均一次粒径３０ｎｍのアナターゼ型酸化チタンに、水系湿式環境中において、疎水化剤であるイソブチルトリメトキシシランで表面処理を施したものである。
【００４２】
この実験で用いたキャリアは、磁性体材料からなるキャリアコア粒子にシリコーン樹脂のコーティングが施されたコート型キャリアであり、平均粒径が約３３μｍのコニカミノルタビジネステクノロジーズ社製のｂｉｚｈｕｂＣ３５０用キャリアである。現像剤２５中におけるトナーの比率は８％とした。なお、このトナーの比率は、現像剤全量に対するトナーの割合である。
【００４３】
画像メモリは、印刷紙に出力したメモリーパターンを目視により評価した。表１では、目視で画像メモリが検出されないレベルを「○」とし、目視で画像メモリが検出されるレベルを「×」としている。現像ローラ２１のトナー搬送量は、画像濃度を確保するために４ｇ／ｍ２以上に設定するのが望ましい。また、キャリア付着による感光体打痕に起因する白斑点や、クリーナーブレードヘのダメージによる拭き残しに起因するスジ状ノイズといった画像ノイズの発生を防止するためには、トナー搬送量を４０ｇ未満に抑えることが必要である。
【００４４】
表１によれば、スリーブローラ２１ａが軟磁性体である場合は、スリーブローラ２１ａが非磁性体であり現像ローラ２１に磁極が内包されていない場合に比べて、画像メモリが改善されていることが分かる。また、スリーブローラ２１ａが非磁性体であり現像ローラ２１に磁極が内包されている場合に比べて、キャリア付着（キャリア消費）が改善していることが分かる。なお、画像メモリが生じない状況下では、現像後の現像ローラ２１上のトナーが問題なく回収されているので、回収部の選別による現像性の低下は発生しない。また、このオーダーの電界強度では供給部リークも発生しない。
【００４５】
図４に、上記実験で用いた現像装置２ａと同一の構成を備えた現像装置２ａについて、現像剤搬送ローラ２３の外周面でキャリアが現像ローラ２１に向かう方向に受ける磁気力を、有限要素法を用いて解析した結果を示す。現像ローラ２１の内部にＢｒピーク値が５０ｍＴの磁極を配置した場合は、現像ローラ２１に向かう方向に磁気力が働き、現像ローラ２１へのキャリアの接触面積が増加し、現像ローラ２１上のトナーの回収に有利になる。しかしながら、現像剤２５が現像ローラ２１から離れる部位（離れ際）では、現像ローラ２１に向かう方向の磁気力が大きいので、キャリアの付着（消費）が生じる。なお、現像ローラ２１が硬磁性体である場合も、同様にキャリアの付着（消費）が生じる。
【００４６】
これに対して、スリーブローラ２１ａが軟磁性体である場合は、両ローラ２１、２３の最近接部近傍では、現像ローラ２１に向かう方向の磁気力が確保されて良好な回収性が得られる。他方、現像剤２５が現像ローラ２１から離れる部位では、現像ローラ２１に向かう方向の磁気力が小さくなるので、キャリア付着が抑制されることが分かる。
【実施例２】
【００４７】
以下、本発明の実施例２を説明する。
表２に、現像剤搬送ローラ２３の主磁極Ｎ１の位置を、現像剤搬送ローラ２３の回転方向に関して上流側に１０°ずらせた他は、実施例１と同様の実験条件で、実施例１の場合と同様の実験及び評価を行った結果を示す。
【００４８】
〔表２〕
表２  現像装置の性能の測定結果
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【００４９】
現像ローラ２１のスリーブローラ２１ａによる、現像剤搬送ローラ２３に向かう方向の磁気力が最大となる位置は、現像剤搬送ローラ２３の主磁極Ｎ１の位置（極位置）と一致する。したがって、主磁極Ｎ１の位置を、現像剤搬送口−ラ２３上の現像剤２５が現像ローラ２１から離れる部位（離れ際）に近づけることにより、キャリア消費を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の模式的な側面断面図である。
【図２】図１に示す画像形成装置において用いることが可能な現像バイアスの例を示す図である。
【図３】実施例１に係る実験の実験条件、実験結果等を示す図である。
【図４】実施例２に係る実験の実験条件、実験結果等を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  静電潜像担持体、２ａ  現像装置、３  トナーボトル、４  第１の電界形成手段、５  第２の電界形成手段、６  帯電手段、７  露光手段、８  転写手段、９  清掃手段、２１  現像ローラ、２１ａ  スリーブローラ、２２  トナー層、２３  現像剤搬送ローラ、２３ａ  スリーブローラ、２３ｂ  磁石ローラ、２４  規制部材、２５  現像剤、２６  攪拌搬送手段、２７  トナー補給ローラ、２８  現像槽、２９  ケーシング、Ｐ  転写媒体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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