JP2003255694A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

現像装置及び画像形成装置

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JP2003255694A JP2002054194A JP2002054194A JP2003255694A JP 2003255694 A JP2003255694 A JP 2003255694A JP 2002054194 A JP2002054194 A JP 2002054194A JP 2002054194 A JP2002054194 A JP 2002054194A JP 2003255694 A JP2003255694 A JP 2003255694A
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developing
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toner
developing device
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Tomoyuki Sakamaki
智幸 坂巻
Masaru Hibino
勝 日比野
Fumitake Hirobe
文武 廣部
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワックスを含有したトナーを用いた磁気ブラ
シ現像において、長期間にわたり濃度低下やはき寄せ、
白抜けのようなスリーブ汚染による画像不良を回避した
現像装置及び画像形成装置を提供する。 【解決手段】 現像剤13が含有するトナーは、ワック
スを含有し、現像装置1は、層厚規制部材8によって層
厚が規制された現像剤13を担持して搬送する回転可能
な第1の現像剤担持体6と、第1の現像剤担持体6から
受け取った現像剤13を担持して搬送する第1の現像剤
担持体6と同一方向に回転可能な第2の現像剤担持体9
と、を備え、第1の現像剤担持体6と第2の現像剤担持
体9の両方、又は、第2の像担持体9のみが像担持体2
1に対向して、現像剤13を像担持体21との対向部1
4、15に搬送する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式、静
電記録方式等によって像担持体上に形成された静電潜像
を現像して可視画像を形成する現像装置、及びそれを備
えた複写機、プリンター、記録画像表示装置、ファクシ
ミリ等の画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、電子写真方式や静電記録方式等の
画像形成装置において、現像剤担持体の表面に顕画剤と
しての乾式現像剤を担持し、静電潜像を担持した像担持
体の表面近傍にこの現像剤を搬送供給し、そして像担持
体と現像剤担持体の間に交互(交番)電界を印加しなが
ら静電潜像を現像して顕像化する方法が広く知られてい
る。
【0003】尚、この現像剤担持体は、一般に現像スリ
ーブが用いられる場合が多いので、以下の説明では「現
像スリーブ」といい、又、像担持体は、一般に感光体ド
ラムが用いられる場合が多いので、以下の説明では「感
光体ドラム」ということにする。
【0004】上記現像方法として、例えば、二成分系組
成(磁気キャリア粒子とトナー粒子)で構成される現像
剤(二成分現像剤)により、内部に磁石を配置した現像
スリーブの表面に磁気ブラシを形成させ、微少な現像間
隙を保持して対向させた感光体ドラムにこの磁気ブラシ
を摺擦又は近接させ、そして現像スリーブと感光体ドラ
ム間(S−D間)に連続的に交互電界を印加することに
よって、トナー粒子の現像スリーブ側から感光体ドラム
側への転位及び逆転位を繰り返し行わせて現像を行う、
所謂磁気ブラシ現像法が知られている(特開昭55−3
2060号公報、特開昭59−165082号公報参
照)。
【0005】又、簡易なカラー現像や多重現像を目的と
し、二成分現像剤を用いた非接触方式の交互電界現像法
も知られている(特開昭56−14268号公報、特開
昭58−68051号公報、特開昭56−144452
号公報、特開昭59−181362号公報、特開昭60
−176069号公報参照)。
【0006】ここで、図6を用いて従来の現像装置につ
いて詳述する。
【0007】現像装置101は、現像容器102を備
え、その内部は隔壁103によって現像室116と撹拌
室117とに区画され、撹拌室117の上方には、トナ
ー貯蔵室118があり、中には補給用トナー111が収
容されている。トナー貯蔵室118下部にある補給口1
12からは、トナー111が撹拌室117内に落下補給
される。一方、現像室116及び撹拌室117内には、
上記トナー粒子と磁気キャリアが混合された現像剤11
3が収容されている。
【0008】現像室116内には搬送スクリュー104
が収容されており、現像剤を現像スリーブ106の長手
方向に沿って搬送する。攪拌室117内におけるスクリ
ュー105による現像剤搬送方向はスクリュー104に
よるそれとは反対方向であり、隔壁103の手前側と奥
側に設けられた開口を通じて、現像室116と攪拌室1
17とを現像剤が循環している。
【0009】現像容器2の感光体ドラム121に近接す
る部位には開口部が設けられ、該開口部に非磁性現像ス
リーブ106が設けられている。
【0010】攪拌室117内に落下補給されたトナーを
スクリュー105によって現像剤113と混合攪拌して
現像室116に搬送し、よく攪拌された現像剤113を
スクリュー104によって現像スリーブ106へと供給
する。
【0011】現像スリーブ106は矢印bの方向(感光
体ドラム121回転方向とは逆方向)に回転し、現像剤
を現像容器102開口上端にある層厚規制ブレード10
8にて適正な現像剤層厚に規制した後、現像剤113を
現像部114に担持搬送する。
【0012】現像スリーブ106に担持された現像剤の
磁気ブラシは現像部114で矢印a方向に回転する感光
体ドラム121に接触し、感光体ドラム121表面に形
成された静電潜像はこの現像部114で現像される。
【0013】現像スリーブ106内にはローラ状の磁石
107が固定配置されている。この磁石107は、現像
部114に対向する現像磁極(ここではS1)を有して
いる。現像磁極S1が、現像部114に形成する現像磁
界により現像剤113の磁気ブラシが形成され、この磁
気ブラシが感光体ドラム121に接触して静電潜像を現
像する。その際、現像剤113に含まれる、磁気ブラシ
に付着しているトナー、及び現像スリーブ106表面に
付着しているトナーが、該静電潜像の画像領域に転移す
ることによって、静電潜像を現像し、トナー像が形成さ
れる。
【0014】ところで、近年、複写機、プリンタ等の更
なる高速化、画質の向上、及び消費電力の低減を目的と
して、シャープメルトタイプのトナーが開発されてい
る。シャープメルトタイプのトナーは、同じ熱量を与え
られた時、従来のトナーよりも融けやすいため、高速化
に伴い短時間で定着しなければならない場合や消費電力
低減に有効である。
【0015】しかし、このトナーを用いて二成分現像を
行うと、トナーが融けやすくなっているため、従来二成
分磁気ブラシ交互電界印加現像法において、サンドブラ
ストにより表面処理して用いられている現像スリーブで
は、長時間の使用の中でトナー又はトナー中の成分がそ
の粗面化した表面の凹凸部分に融着する、いわゆる「ス
リーブ汚染」に至る傾向がより強い。
【0016】この「スリーブ汚染現象」は、現像装置1
01の層厚規制ブレード108に略対向したS2極の磁
束密度を変化させると、スリーブ汚染の程度も変化する
傾向がある。例えば、S2極の磁束密度を100mTか
ら60mTに小さくすると、スリーブ汚染の程度も良化
する。このことから、スリーブ汚染は主に層厚規制ブレ
ード108近傍で、磁気的及び機械的規制力によって起
きていると考えられる。
【0017】このようなスリーブ融着は、複写機やプリ
ンタの高速化の流れに対応させるために、現像スリーブ
106を高速で回したときに生じやすく、現像スリーブ
106を350mm/s以上、更には500mm/s以
上の周速度のときに特に問題となる。
【0018】現像スリーブ106表面にトナー融着が生
じると、まず、現像部114への現像剤113の搬送量
が低下し、画像濃度が低下する。
【0019】又、従来、良好な現像を行わせるために、
現像時に現像スリーブ106には、直流電圧及び/又は
交流電圧の重畳された現像バイアスが印加されるが、現
像スリーブ106表面に、トナー融着が生じると、スリ
ーブ表面に融着物による高抵抗層ができてしまい、現像
時に現像スリーブ106と感光体ドラム121間の現像
部114に所望の電界が形成されない。その結果、現像
バイアスによる十分な現像効果が得られず濃度が低下し
たり、画像後端が濃くなる、はき寄せや白抜けのよう
な、いわゆるエッジ強調による画像不良が生じたりす
る。
【0020】これらの問題は、現像スリーブ106上の
表面粗さを調整することで、例えば、特開平8−202
140号公報に示されるように、現像スリーブ106表
面の凸凹の平均山間隔Smをある一定値以下にすること
で、従来の現像スリーブではスリーブ汚染により短い寿
命しかもたなかった現像剤においても、ある程度の長寿
命化が可能となる。
【0021】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
オイルレス定着による装置構成の簡便化などのために、
トナー自身にワックス成分等を含有させているトナーが
開発されている。
【0022】このようなトナーを用いた場合、トナー等
が磁気ブラシに保持されながら現像スリーブを摺擦する
中でトナーに圧力がかかり、ワックス成分がしみ出てス
リーブに付着し、そこに、更に、トナー又はトナー中の
成分が融着することで、従来のワックスを内包しないト
ナーに比べ、現像スリーブ汚染を悪化させることが本発
明者らの検討によりわかってきた。その結果、スリーブ
表面を多少改善したとしても長寿命化は困難と考えられ
る。
【0023】又、このスリーブ汚染現象は、一成分現像
方式に比べ、トナーと磁気キャリアとを含む二成分現像
剤を用いた場合のほうが顕著である。これは、磁気キャ
リアと静電的に付着しているトナーが、磁気キャリアと
現像スリーブ内部の磁石間に働く磁気力により、現像ス
リーブに押し付けられるため、二成分現像方式の場合は
一成分現像方式の場合に比べ、上記ワックス成分が現像
スリーブに付着しやすく、現像スリーブを汚染させてい
るためであると考えられる。
【0024】更に、一成分現像剤を用いた現像装置の場
合には、感光体ドラム等と一体に作られた、いわゆるカ
ートリッジとして使われることが比較的多く、感光体ド
ラムの摩耗などによる交換時に現像スリーブを含めた現
像装置も一緒に交換される場合が多いので、現像スリー
ブの寿命も5万枚程度の耐久寿命があればよい。
【0025】これに対し、二成分現像剤を用いた現像装
置の場合には、トナー補給機構が必須なため、カートリ
ッジとして使われることが少なく、又、現像スリーブの
みの交換も構成上簡単ではないので、現像スリーブは現
像装置寿命10万枚以上更には40万枚以上の耐久寿命
が求められる場合が多い。
【0026】従って、本発明の目的は、ワックスを含有
したトナーを用いた磁気ブラシ現像において、長期間に
わたり濃度低下やはき寄せ、白抜けのようなスリーブ汚
染による画像不良を回避した現像装置及び画像形成装置
を提供することである。
【0027】
【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
現像装置及び画像形成装置にて達成される。要約すれ
ば、第1の本発明は、少なくともトナーを含む現像剤を
収容する現像容器を備え、像担持体表面に形成された潜
像を現像する現像装置において、前記トナーは、ワック
スを含有し、前記現像装置は、層厚規制部材によって層
厚が規制された前記現像剤を担持して搬送する回転可能
な第1の現像剤担持体と、該第1の現像剤担持体から受
け取った前記現像剤を担持して搬送する前記第1の現像
剤担持体と同一方向に回転する第2の現像剤担持体と、
を備え、前記第1の現像剤担持体と前記第2の現像剤担
持体の両方がそれぞれ前記像担持体に対向して、前記現
像剤を前記像担持体との対向部に搬送することを特徴と
する現像装置を提供する。
【0028】第2の本発明は、少なくともトナーを含む
現像剤を収容する現像容器を備え、像担持体表面に形成
された潜像を現像する現像装置において、前記トナー
は、ワックスを含有し、前記現像装置は、層厚規制部材
によって層厚が規制された前記現像剤を担持して搬送す
る回転可能な第1の現像剤担持体と、該第1の現像剤担
持体から受け取った前記現像剤を担持して搬送する前記
第1の現像剤担持体と同一方向に回転する第2の現像剤
担持体と、を備え、前記第2の現像剤担持体のみが前記
像担持体に対向して、前記現像剤を前記像担持体との対
向部に搬送することを特徴とする現像装置を提供する。
【0029】第1、第2の本発明の一実施態様による
と、前記トナーはワックスを1〜20重量%含有し、前
記トナーは、少なくともバインダ樹脂、着色剤、ワック
スを混練した後粉砕して得られるか、又は、前記トナー
は、少なくともワックスを含有する重合トナーであり、
該重合トナーは懸濁重合法、分散重合法、又は乳化重合
法を用いて作製される。
【0030】第1、第2の本発明の他の実施態様による
と、前記第1の現像剤担持体の内部には、前記第2の現
像剤担持体との対向部に位置する第1磁極と、前記第1
の現像剤担持体移動方向で、該第1磁極の下流側に隣り
合い且つ前記現像容器内部側に配置された、前記第1磁
極と同極性である第2磁極と、を有する、前記第1の現
像剤担持体の回転に対して固定した第1の磁界発生手段
が設けられ、更に、前記第2の現像剤担持体の内部に
は、前記第1磁極に略対向した領域に配置された、前記
第1の磁極と逆極性である第3磁極と、前記第2の現像
剤担持体移動方向で前記第3磁極の上流側に隣り合い且
つ前記現像容器内部側に配置され、前記第3磁極と同極
性の第4磁極と、を有する、前記第2の現像剤担持体の
回転に対して固定した第2の磁界発生手段が設けられて
いる。
【0031】第3の本発明は、表面に潜像が形成される
像担持体と、第1の本発明か又は第2の本発明の現像装
置と、が備えられ、記録材に画像を形成することを特徴
とする画像形成装置を提供する。
【0032】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る現像装置及び
画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【0033】実施例1 図1を参照してカラー電子写真画像形成装置の概略構成
の一実施例についてより詳細に説明するが、本発明はこ
の形態に限定されない。本発明の画像形成装置は、複数
の像担持体を有し、複数の画像形成部を装備したカラー
電子写真画像形成装置を用いて説明する。図1は、こう
した本実施例の画像形成装置の全体構成を示す断面説明
図である。
【0034】画像形成装置本体の内部には、プロセス手
段を内蔵する画像形成部Pa、Pb、Pc、Pdが横方
向に配置されており、各画像形成部Pa、Pb、Pc、
Pdの下部にはベルト駆動ローラ31、32、33に、
記録材担持体としての無端状の転写ベルト30が掛けわ
たされている。転写ベルト30は、図示しない駆動モー
タにより、ベルト駆動ローラ31を矢印方向に回転させ
ることにより回転させる。
【0035】カセット41は、記録材である記録シート
Pを収納しており、カセット41内に収納された記録シ
ートPは、最上側より給送される。そしてレジストロー
ラ対43によって斜行が補正されると共に、画像形成部
Pa、Pb、Pc、Pdと同期どりを行って転写ベルト
30上に搬送する。搬送ガイド42は記録シートPをレ
ジストローラ対43より転写ベルト30に導く。
【0036】次に画像形成部Pa、Pb、Pc、Pdの
構成を説明すると、像担持体である感光ドラム21a、
21b、21c、21dを有し、その周囲にプロセス手
段を構成する帯電手段としての一次帯電器22a、22
b、22c、22d、現像手段としての現像装置1a、
1b、1c、1d、転写手段としての転写帯電器23
a、23b、23c、23d、クリーニング手段として
のクリーニング装置24a、24b、24c、24d、
静電潜像形成手段としての露光光源25a、25b、2
5c、25dが夫々設けられている。又、感光体ドラム
21a〜21dの上方には、レーザビームスキャナ20
が設けられている。
【0037】一次帯電器22a〜22dは、感光体ドラ
ム21a〜21dを露光するに先立って、感光体ドラム
21a〜21d表面を均一に帯電するものであり、現像
装置1a〜1dは、露光されてドラム21a〜21d表
面に形成された静電潜像にブラック、マゼンタ、イエロ
ー、シアンの各色トナーを付着させて可視像化し、トナ
ー像とするものである。又、転写帯電器23a〜23d
は、感光体ドラム21a〜21dに形成されたトナー像
を記録シートPに転写させるものであり、クリーニング
装置24a〜24dは画像転写後に感光体ドラム21a
〜21d面に付着している転写残トナーを除去するもの
である。
【0038】露光光源25a〜25dは、感光体ドラム
21a〜21dの表面電位を除電するものであり、レー
ザビームスキャナ20は、半導体レーザー、ポリゴンミ
ラー、fθレンズ等を有し、電気デジタル画像信号の入
力を受けてその信号に対応して変調されたレーザビーム
を感光体ドラム21a〜21dの母線方向に照射して露
光するものである。
【0039】分離帯電器26は、転写ベルト30上に搬
送されてきた記録シートPを分離するためのものであ
る。定着器27は、記録シートPに転写された転写画像
を定着させるための定着手段であって、内部にヒータ等
の加熱手段を有する定着ローラ28とこれに圧接する加
圧ローラ29を有している。排出トレイ44は装置外に
排出された記録シートPを積載するためのものである。
【0040】次に、画像形成動作について説明すると、
画像形成作業開始信号が装置本体に入力されると、感光
体ドラム21aは矢印方向に回転し始め、一次帯電器2
2aによって一様に帯電され、レーザビームスキャナ2
0によって原稿画像のブラック成分に対応する画像信号
によって変調されたレーザー光がドラム面に照射されて
静電潜像が形成される(露光)。次に現像装置1aによ
ってブラック色のトナーが供給されて前記潜像を可視像
化したトナー像が形成される。
【0041】一方、カセット41に収納された記録シー
トPは給送され、一時的に停止しているレジストローラ
対43によって斜行が補正された後、感光体ドラム21
aに形成されたトナー像とのタイミングをとって、転写
ベルト30上に搬送される。転写ベルト30に送り込ま
れた記録シートPは、画像形成部Paの転写部で転写帯
電器23aによって転写帯電が行われて、トナー像が記
録シートPに転写される。上記工程が画像形成部Pb、
Pc、Pdにおいても同様に行われ、マゼンタ色トナー
像、イエロー色トナー像、シアン色トナー像が順次記録
シートPに転写される。
【0042】画像転写が終了した記録シートPは、転写
ベルト30の左端部で分離帯電器26によってAC除電
を受けながら、転写ベルト30より分離され、定着器2
7に搬送される。そして、定着器27によって画像定着
が行われた記録シートPは、装置外の排出トレイ44に
排出される。
【0043】次に本発明で用いるトナー粒子について説
明する。
【0044】本発明のトナー粒子は、従来例で記したよ
うにオイルレス定着を達成するためにワックス成分を含
有する粉砕トナーを使用している。
【0045】本実施例においては、バインダ樹脂、ワッ
クス、着色剤、荷電制御剤を混練したのち、粉砕、分級
してトナー粒子を得た。尚、生成法はこの手法に限るも
のではなく、混練冷凍粉砕法等で作製しても構わず、
又、他の添加物が入っていても構わない。
【0046】粉砕トナーは、その他の例えば重合トナー
に比べ、比較的安価に作成可能であるが、その作成方法
からワックス成分がトナー表層近傍に存在しやすい。そ
のため、スリーブにワックスが染み出しやすく、結果と
して、スリーブ汚染が生じやすい傾向にある。トナーが
ワックスを1〜20重量%含む時、スリーブ汚染に至り
やすいが、トナーが粉砕法で製造された場合は15重量
%以上、特に高速の装置で用いられる場合は10重量%
を超えると、スリーブ汚染がひどくなるとともに、ワッ
クスが磁性キャリアにつき現像剤が劣化するなど他の弊
害も生じる。
【0047】又、このようなスリーブ融着は、複写機や
プリンタの高速化の流れに対応させるために、現像スリ
ーブ6を高速で回したときに生じやすく、現像スリーブ
6を350mm/sec以上、更には500mm/se
c以上の周速度のときに特に問題となる。よって、一般
に、現像スリーブの回転を1000mm/sec以上に
すると現像スリーブからの遠心力によるトナーの飛散が
問題になるので、本発明は、現像スリーブの周速を35
0mm/sec以上1000mm/sec以下の時に有
効なものであるといえる。
【0048】そこで、本実施例においては、以下に述べ
るような現像装置を用い、画像への影響を少なくしてい
る。
【0049】ここで、図2を用いて本実施例の現像装置
1について詳述する。尚、本実施例の画像形成装置本体
に用いられる各現像装置1a〜1dは同一の構成を備え
ているので、これらを、現像装置1として説明を行う。
以下の説明で、現像装置1といえば、現像装置1a、1
b、1c、1dのどれを指してもよい。
【0050】現像装置1は、現像容器2を備え、その内
部は隔壁3によって現像室16と撹拌室17に区画さ
れ、撹拌室17の上方にはトナー貯蔵室18があり、中
には補給用トナー11が収容されている。トナー貯蔵室
18下部にある補給口12からは、現像で消費されたト
ナーに見合った量のトナーが撹拌室17内に落下補給さ
れる。
【0051】一方、現像室16及び撹拌室17内には、
上記トナー粒子と磁気キャリアが混合された現像剤13
が収容されている。本発明で用いる磁気キャリアは、フ
ェライトキャリアやバインダ樹脂と磁性金属酸化物及び
非磁性金属酸化物を含む樹脂磁性キャリア等を用いれば
よい。
【0052】現像室16内には搬送スクリュー4が収容
されており、回転駆動により現像剤を、現像スリーブ6
の長手方向に沿って搬送する。スクリュー5による現像
剤搬送方向はスクリュー4によるそれとは反対方向であ
る。
【0053】隔壁3には手前側と奥側に開口が設けられ
ており、スクリュー4によって搬送された現像剤がこの
開口の1つからスクリェー5に受渡され、スクリュー5
で搬送された現像剤が、上記の開口の他の1つからスク
リュー4に受渡される。
【0054】よって、攪拌室17で補給されたトナー1
1と現像剤13をスクリュー5にてよく混合攪拌して、
現像室16に搬送して現像に供し、現像に供した後の現
像剤を攪拌室17に戻して現像によって消費された分の
トナー11を補給して、いつも新鮮な状態の現像剤13
が現像に使用されるように循環させる。
【0055】以上は、従来技術で述べた現像装置101
とほぼ同様な構成であるが、本発明の特徴部分として、
現像容器2内の現像剤13を現像部14、15に搬送す
る2つの互いに一対となった現像スリーブ6、9を有す
点が上げられる。
【0056】本実施例では、現像容器2の感光ドラム2
1に近接する開口部には、アルミニウムや非磁性ステン
レス鋼等の材質であり、その表面に適度な凹凸を有する
第1の現像スリーブ6及びそれと対になった第2の現像
スリーブ9の2本の現像スリーブが設けられている。
【0057】第1の現像スリーブ6は矢印bの方向(感
光体ドラム21回転方向aとは逆方向)に周速度Vbで
回転し、現像容器2開口下端にあるブレード状の層厚規
制部材(層厚規制ブレード)8にて適正な現像剤層厚に
規制された後、現像剤13を第1の現像部14に担持搬
送する。
【0058】本実施例では、層厚規制ブレード8とし
て、非磁性板で構成されるブレードに磁性板を貼り付け
たブレードを用いた。
【0059】現像スリーブ6内には、ローラ状の第1の
磁界発生手段(磁石)7が固定配置されている。この磁
石7は、第1の現像部14に対向する現像磁極(ここで
はS1)を有している。現像磁極S1が、第1の現像部
14に形成する現像磁界により現像剤13の磁気ブラシ
が形成され、この磁気ブラシが第1の現像部14で矢印
a方向に周速度Vaで回転する感光体ドラム21に接触
して、その表面に形成されている静電潜像を第1の現像
部14にて現像する。その際、磁気ブラシに付着してい
るトナーと、現像スリーブ6表面に付着しているトナー
も、静電潜像の画像領域に転移する。
【0060】本実施例では、第1の磁石7は、現像磁極
S1の他に、N1、N2、N3、S2極を有しており、
このうち第1の現像スリーブ6の移動方向bで、現像磁
極S1の下流で第2の現像スリーブ9との対向部に位置
する、第1の磁極であるN3極と、その下流且つ現像容
器2の内部側に位置する第2の磁極であるN2極と、は
同極で隣り合っており、その反発磁極によって、現像剤
13が現像スリーブ6と第2の現像スリーブ9との対向
部から進入するのを防ぎ、第2の磁極であるN2極によ
って汲み上げられた、現像室16内のよく攪拌された現
像剤13のみが、規制ブレード8の位置に搬送されるよ
うに、第2の現像スリーブ9との対向部付近にて、現像
剤13に対してバリアが形成されている。
【0061】対向磁極のN2極とN3極の間を避け、現
像容器2内部のN2極にて現像室16から現像剤13を
汲み上げ、現像スリーブ6の回転に従って、規制ブレー
ド8に対向した磁極S2にて、現像剤量の規制を受けて
から現像容器2外に出てN1を通過して現像磁極である
S1に到達する。第1の磁極であるN3極は、現像磁極
S1極の位置である現像スリーブ6と感光体ドラム21
との対向部の下流にある。
【0062】本実施例の形態においては、更に、現像容
器2開口部で上記第1の現像スリーブ6と並列するよう
に、第1の現像スリーブ6及び感光体ドラム21の双方
に略対向した領域に、第2の現像剤担持体である第2の
現像スリーブ9を、第1の現像スリーブ6の回転方向b
と同方向である矢印c方向に周速Vcで回転可能に配設
している。
【0063】この第2の現像スリーブ9は、第1の現像
スリーブ6と同様に、非磁性材料で構成され、その内部
には磁界発生手段であるローラ状の第2の磁界発生手段
(磁石)10が非回転状態で設置されている。
【0064】この第2の磁石10は、ここでは磁極S
3、S4、N4の3極を有している。このうち、N4極
は、第2の現像部15で感光体ドラム21に対向した第
2の現像磁極であり、感光体ドラム21の、第1の現像
部14を通過後の表面に対し、第2の現像部15におい
て、更に2度目の現像を行う。
【0065】現像部15における現像の後の現像剤は、
現像スリーブ9の回転に従って、現像磁極N4からS4
に搬送され現像容器2内に戻る。
【0066】又、現像磁極N4と反対側で、上記の第1
の現像スリーブ6との対向部に位置する第3の磁極であ
るS3極と、第2の現像スリーブ9位同方向上流に隣り
合った、現像容器2内部側に位置する、第4の磁極であ
るS4極と、は同極であり、S3極とS4極の間には反
発磁界が形成され、現像部15を通過して現像容器2内
部に戻ってきた現像後の現像剤を、スリーブ9より引き
離して現像室16内に落とし、現像剤13に対してバリ
アが形成されている。
【0067】第3、4の磁極のうち、上流側の第3の磁
極であるS3極は、第1の現像スリーブ6に内包された
第1の磁石7の第1の磁極であるN3極に、両スリーブ
が最も接近している位置の近傍で対向している。第3の
磁極と同極性で、それの上流側に隣り合ったS4極であ
る第4の磁極は、ここでは現像容器2の内部で開口付近
に位置する。
【0068】以下、現像剤13の流れを、第1の現像ス
リーブ6と第2の現像スリーブ9付近を示す図3の拡大
図を用いて説明する。第1の現像スリーブ6の第1の磁
極N3極と第2の磁極N2極間、及び、第2の現像スリ
ーブ9の第3の磁極S3極と第4の磁極S4極間に反発
磁界が形成されているため、S2極で規制ブレード8の
層厚規制を受けた現像剤13は、第1の現像スリーブ6
上を搬送され、現像部14を通過してきた現像剤は第1
の磁極であるN3極へ至り、第2の磁極であるN2極と
の反発磁界によって両スリーブ6、9の最近接位置を矢
印eのように通過することができず、矢印dのように第
1の磁極であるN3極から第3の磁極であるS3極方向
へのびる磁力線に従って、第2の現像スリーブ9側へ移
動する。
【0069】そして、第2の現像スリーブ9の回転に従
って、現像容器2内部で、第3の磁極S3極と第4の磁
極S4極との反発磁界によって、現像スリーブ9から離
れ、現像室16内の搬送スクリュー4まで搬送される。
【0070】本実施例のように、第1の現像スリーブ6
の下に、第2の現像スリーブ9を設けることで、現像剤
の流れは第1の現像スリーブ6を、第1の磁石7におけ
る位置で、現像容器2内部のN2→規制ブレード8に対
向したS2→N1→第1の現像磁極S1→第1の磁極N
3と搬送された後、第1の現像スリーブ6上の現像剤は
両スリーブの反発磁界N2とN3、S3とS4、により
ブロックされ、第1の磁極N3と対向した第3の現像磁
極S3との間に形成された磁界によって、第2の現像ス
リーブ9へと移動する。
【0071】第2の現像スリーブ9上を第3の磁極であ
るS3→第2の現像磁極N4→第4の磁極S4と搬送さ
れ、S4極で反発磁界にブロックされ再び現像室16へ
と現像剤13が剥ぎ落とされ、新たに現像剤が第1の磁
石7のN2極によって第1の現像スリーブ9に汲み上げ
られる。
【0072】本発明者らは、上記のような本実施例の現
像装置1を用いて長期間の画像形成耐久を行った場合の
スリーブ汚染の程度を実験し確認した。その結果、第1
の現像スリーブ6の表面において、現像剤13中のトナ
ー及びトナー中成分の一部が付着してしまうというスリ
ーブ汚染が顕著に表れた場合でも、第2の現像スリーブ
9の表面には、ほとんどそのようなスリーブ汚染が生じ
ていないことが分かった。
【0073】これは、以下の理由によると考えられる。
従来例でも述べたように、スリーブ汚染の発生原因は、
主に現像剤の層厚規制ブレード8近傍での磁気的及び機
械的シェアが原因と考えられる。これは、層厚規制ブレ
ード8に略対向した極(ここではS2)の磁束密度を変
えるのに追随して、スリーブ汚染の程度も変化すること
から推測される。
【0074】以上の観点から本実施例の現像装置をみる
と、第1の現像スリーブ6には層厚規制ブレード8が略
対向しているが、第2の現像スリーブ9は、第1の現像
スリーブ6で既に規制された現像剤13を受けとるの
で、層厚規制ブレード8を設ける必要がない。そのた
め、第2の現像スリーブ9には現像剤13をスリーブに
押し付けるシェアが少なく、スリーブ汚染が発生しにく
いと考えられる。
【0075】ここで、上記耐久後の現像装置で画像形成
を行ったところ、第1の現像スリーブ6はスリーブ汚染
しているにもかかわらず、濃度低下や、いわゆるはき寄
せ・白抜けといったエッジ効果に起因する画像不良は殆
どみられなかった。
【0076】これは、以下の理由によると考えられる。
【0077】第1の現像スリーブ6はスリーブ汚染して
いるので、第1の現像スリーブ6による1回目の現像部
14における現像後の感光体ドラム1上の画像は、濃度
低下やエッジ効果に起因する画像不良が生じている。し
かし、本実施例の現像装置1は、第1の現像スリーブ6
の下流に更に第2の現像スリーブ9を備え、2回目の現
像部15における現像を行うことが特徴である。又、先
に述べたように第2の現像スリーブ9は、層厚規制部材
を備える必要がないため、現像剤を第2の現像スリーブ
9に押し付けるシェアが少なく、スリーブ汚染が非常に
しにくい。
【0078】そのため、スリーブ汚染した第1の現像ス
リーブ6で1回目の現像を行い画像不良が生じても、ス
リーブ汚染が殆どしていない第2の現像スリーブ9で2
回目の現像を行うことで画像不良を直すことが可能とな
る。
【0079】例えば、スリーブ汚染による弊害の一つで
ある濃度低下に関しては、2回目の現像を行うことで十
分トナーを載せることが可能となる。又、この際、第2
の現像スリーブ9はスリーブ汚染しておらず、感光体ド
ラム21に対して対向電極としての効果が十分期待で
き、エッジの影響の少ない所望の電界が形成され、エッ
ジ効果によるはき寄せや白抜けといった画像不良のない
画像が形成される。
【0080】以上のように、現像装置が2本の現像スリ
ーブを備え、第1の現像スリーブ上で層厚規制した現像
剤を第2の現像剤に受け渡すことで、第2の現像スリー
ブは層厚規制部材が必要なく、ワックスを成分に含むト
ナーを用いた場合にも第2の現像スリーブはスリーブ汚
染せず、結果、第1の現像スリーブが、スリーブ汚染し
ても画像不良をなくすことができる。
【0081】ここで、本発明で用いた第1及び第2の現
像スリーブ6、9について詳述する。
【0082】従来例で記したように、第1や第2の現像
スリーブ上へのトナー又はトナー中の成分の融着(スリ
ーブ汚染)という現象は、アルミナ等を含む不定形粒子
によって粗面化するサンドブラスト処理を行った現像ス
リーブにおいて、長期間の使用により、トナー又はトナ
ー中の成分がその粗面化した表面の凹凸の谷に引っかか
り付着することで起こる。
【0083】この現像スリーブ表面の凸凹の谷に付着し
たトナーは、長期間の使用によりスリーブ表層の現像剤
の層厚を規制する層厚規制部材等の押圧による摩擦熱に
より融着に至ると考えられる。
【0084】そこで、現像スリーブ汚染を防ぐために、
本発明者等は、この現像スリーブ表面処理をガラスビー
ズによるブラスト処理を行った。
【0085】ガラスビーズによるブラスト処理は、サン
ドブラストによる処理と比ベて、現像スリーブの表面の
十点平均粗さRzを、凸凹の平均山間隔Smで割った値
Rz/Smが小さい。
【0086】このRz/Smは、十点平均粗さRzが凸
凹の山と谷の高低差を表し、平均山間隔Smが凸凹の山
と隣の山の平均間隔を表すことから、表面の粗さの傾き
が急なほど値が大きく、傾きが緩やかなほど値は小さ
い。つまり、Rz/Smはスリーブの表面の滑らかさを
表す指標となる。
【0087】従って、本実施例で用いられた現像スリー
ブの製造工程にて、表面の凹凸がなめらかになり、凹凸
部等での現像スリーブヘトナーが押しつけられる力を小
さくすることで、トナー又はトナー中の成分が現像スリ
ーブに融着することをある程度は防止することができ
る。
【0088】特に現像スリーブの表面形状が、 (a)0.05≦Rz/Sm≦0.25 (b)4μm≦Rz≦30μm (c)20μm≦Sm≦120μm の(a)、(b)、(c)に示すRz、Smの値を満足
することが好ましい。
【0089】Rz/Smが0.25以下の場合には、先
述のように、トナーがスリーブ表面の凹凸の谷に引っか
かりにくく、汚染レベルを低減できる。但し、Rz/S
mが0.05より小さくなると、スリーブ汚染には効果
があるが、スリーブ表面が極度に滑らかになり、現像ス
リーブの現像剤搬送性が不十分となって実用上問題があ
る。
【0090】又、Rzが4μmより小さいと、やはり現
像剤の搬送性が不十分なため、現像スリーブ上の現像剤
のコートが安定せず、逆に、Rzが30μmより大きい
と、搬送性は良化するが現像剤にかかる摺擦力が強くな
りすぎ、耐久時の現像剤の劣化が大きくなるために好ま
しくない。
【0091】Smに関しても20μmより小さいと、ス
リーブ汚染が問題となり、逆にSmが120μmより大
きくなると凹凸の数の減少による搬送性の低下により現
像スリーブ上現像剤が安定な状態でコートしなくなって
しまう。
【0092】尚、スリーブの表面処理方法は上記実施例
に示される方法だけに限定されるわけではないが、尖っ
た角のある不定形の砂、アルミナ粒子や酸化けい素等を
高速で吹き付ける不定形ブラスト法より、ガラスビー
ズ、ステンレス鋼球、セラミック球のような突起の少な
い粒子を用いた定形ブラスト法のほうが、上記条件に適
合した現像スリーブを作成しやすい。特に、現像スリー
ブの材質としてアルミニウムを用いると加工しやすい。
【0093】現像スリーブの表面形状の測定方法につい
て、図4を用いて、以下に説明する。
【0094】本発明におけるRz,Smとは、JIS−
B0601及びISO468に記載されている十点平均
粗さ及び凹凸の平均間隔を規定する値で、次式により求
められる。
【0095】
【数1】 Ri:凹凸のピーク値 Sm=(1/n)Σ(i=n)(Si) Si:凹凸の間隔
【0096】ここで、Rzは、定性的には凸凹の山と谷
の高低差を表す。又、Smは図4に示すように粗面化処
理した表面の断面曲線Dから基準の長さ(測定長さ)L
だけ切り取った部分において、その断面曲線Dの中心線
Cを横切る最初の山から谷への横断点から、次の山から
谷への横断点までの間隔をS1とし、それ以降の横断点
間隔をS2、S3、・・・、Sn(nは基準の長さ中の
横断点の総数を示す)として、その算術平均したもの
で、定性的には山と隣の山の平均間隔を表す。
【0097】表面粗さの測定には、接触式表面粗さ計
((株)小坂研究所製:サーフコーダーSE−330
0)を用いた。この接触式表面粗さ計は、1回の測定で
現像スリーブの表面の十点平均粗さRzと凸凹の平均山
間隔Smを同時に測定することができる。測定条件はカ
ットオフ値が0.8mm、測定長さが2.5mm、送り
スピードが0.1mm/秒、倍率が5000倍である。
【0098】実施例2 本実施例は、以下に述べる点のみ実施例1と異なり、他
の構成は全て実施例1と同じとした。
【0099】実施例1においては、第1の現像スリーブ
上の現像剤は感光体ドラムに接触し、現像行程を行って
いるが、第2の現像スリーブがスリーブ汚染せずに通常
の現像を行えるのであれば、第1の現像スリーブが現像
行程を行うことは必ずしも必要ではない。
【0100】そこで、本実施例においては、図5で示し
たように、第1の現像スリーブ6を感光体ドラム21か
ら離し、第2の現像スリーブ9上の現像剤のみ現像に供
させたことを特徴とする。
【0101】通常現像スリーブと感光体ドラム間のギャ
ップの大きさは、現像行程に影響を与えるため、一定に
保つよう工夫がなされているが、このような構成をとる
ことで、2本の現像スリーブ各々と感光体ドラム間のギ
ャップを一定に保つのための複雑な機構が必要なくなる
という利点がある。
【0102】ただし、第1の現像スリーブと第2の現像
スリーブ各々の現像剤を現像に供させたほうが、現像効
率が上がり、特に高濃度の大面積画像が高品位となると
いう利点がある。
【0103】尚、実施例1、及び実施例2における、第
1及び第2の現像スリーブ内の磁石のN極やS極等の極
性については、本発明に基づいて、入れ換えることがで
きることはいうまでもない。又、特別な記載がなけれ
ば、磁極の配置種類は、これに限るものではない。
【0104】又、現像スリーブや感光体ドラムの回転方
向が、図1や図5に示されるような現像部を鉛直上から
下へと移動するものでも、それとは逆に、現像部を鉛直
下から上に回転するものでも、本発明は適用できる。同
様に、現像容器の構成について、現像室や攪拌室に分割
されていないものや、現像室や攪拌室が上下に配置され
たものにも適用でき、それらについては、特に限定され
るものではない。
【0105】実施例3 本実施例は、以下に述べる点のみ実施例1と異なり、他
の構成は全て実施例1と同じとした。
【0106】実施例1では、トナーとして、ワックス成
分を含有する粉砕トナーを用いたが、本実施例では、オ
イルレス定着を達成するために、ワックス成分を含有す
る重合トナーを用いている。重合トナーは、その作製方
法からワックス成分をトナー粒子表面にあまり露出させ
ることなく内包することが可能であり、ワックスを含有
した粉砕トナーに比べスリーブ汚染を起こりにくくさせ
ることができる。重合トナーを用いた場合も、トナーが
ワックスを1重量%以上、特に3重量%以上含有すると
スリーブ汚染に至りやい。ただし、重合トナーの場合に
はワックス成分をうまく内包することにより、装置の速
度によっては5重量%程度までは大丈夫な場合がある。
又、上限はやはり20重量%、特に15重量%を超える
とスリーブ汚染が特にひどくなるとともに、他の弊害も
生じやすい。
【0107】重合トナーは、例えば、懸濁重合法を利用
し、結着樹脂のモノマー成分に、着色剤及び荷電制御剤
を添加したモノマー組成物を作製し、これを水系の媒体
中で懸濁し重合させることで、球形状のトナー粒子とし
て容易に得られる。尚、重合トナーの作製方法としては
上記手法に限られるものではなく、乳化重合法等で生成
しても構わず、又、モノマー組成物中に他の添加物が入
っていても構わない。
【0108】尚、その形状係数SF−1が100〜14
0、SF−2が100〜120の範囲内にある球形のト
ナーを用いれば、トナー粒子の形状因子により、感光体
ドラムとの離型性がよく、この結果、高い転写効率が得
られ、特に、スリーブ汚染が生じても濃度低下等の画像
不良がでにくいという利点がある。
【0109】上記のような重合トナーの製造方法を用い
れば球形トナーを容易に作製することが可能である。こ
こで、形状係数SF−1、SF−2とは、日立製作所F
E−SEM(S−800)を用い、トナーを100個無
作為にサンプリングし、その画像情報をインターフェー
スを介してニコレ社製画像解析装置(Lusex3)に
導入し解析を行い、算出し得られた値と定義される。即
ち、SF−1は球形度合いを示し、100の場合は、ト
ナー粒子が真球であることを示し、SF−1の値が大き
くなると球形から徐々に不定形となる。SF−2は、粒
子表面の凹凸の度合いを示し、この値が大きいほど、ト
ナー粒子の表面形状が滑らかでなく、凹凸が顕著である
ことを示している。
【0110】本実施例にて説明したトナーを、実施例2
の現像装置にも適用できることはいうまでもない。
【0111】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の現像装置
及び画像形成装置は、トナーは、ワックスを含有し、層
厚規制部材によって層厚が規制された現像剤を担持して
搬送する回転可能な第1の現像剤担持体と、第1の現像
剤担持体から受け取った現像剤を担持して搬送する第1
の現像剤担持体と同一方向に回転可能な第2の現像剤担
持体と、を備え、第1の像担持体と前記第2の像担持体
の両方が、又は、前記第2の像担持体のみが像担持体に
対向して、現像剤を前記像担持体との対向部に搬送する
ので、第2の現像剤担持体においては、層厚規制部材が
必要なく、ワックスを成分に含むトナーを用いた場合に
も第2の現像スリーブはスリーブ汚染しないため、第1
の現像剤担持体のスリーブ汚染による画像不良を回避
し、良好な画像形成が維持できる、といった効果が得ら
れた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る画像形成装置の一実施例を示す概
略構成断面図である。
【図2】本発明に係る現像装置の一実施例を示す断面図
である。
【図3】本発明に係る第1及び第2の現像剤担持体を示
す拡大断面図である。
【図4】現像剤担持体表面を示す拡大図であり、表面粗
さRz及びその表面の凸凹の平均山間距離Smについて
の説明図である。
【図5】本発明に係る現像装置の他の例を示す断面図で
ある。
【図6】従来の現像装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 現像装置 2 現像容器 4、5 スクリュー 6 第1の現像スリーブ(第1の現
像剤担持体) 7 第1の磁石(第1の磁界発生手
段) 8 規制ブレード(層厚規制部材) 9 第2の現像スリーブ(第2の現
像剤担持体) 10 第2の磁石(第2の磁界発生手
段) 13 現像剤 14 第1の現像部 15 第2の現像部 16 現像室 17 攪拌室 21 感光体ドラム(像担持体) N3 第1の磁極 N2 第2の磁極 S3 第3の磁極 S4 第4の磁極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G03G 9/107 G03G 9/10 311 15/09 9/08 381 384 (72)発明者 廣部 文武 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 Fターム(参考) 2H005 AA06 AB04 AB06 BA02 BA03 CA14 CB04 EA07 FA02 2H031 AB02 AC10 AC15 AC19 AC30 AD01 BA08 CA11 DA05 FA01 2H077 AB02 AC02 AC12 AD02 AD06 AD13 AD36 EA03 EA15 FA01 GA13

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくともトナーを含む現像剤を収容す
    る現像容器を備え、像担持体表面に形成された潜像を現
    像する現像装置において、 前記トナーは、ワックスを含有し、 前記現像装置は、層厚規制部材によって層厚が規制され
    た前記現像剤を担持して搬送する回転可能な第1の現像
    剤担持体と、該第1の現像剤担持体から受け取った前記
    現像剤を担持して搬送する前記第1の現像剤担持体と同
    一方向に回転する第2の現像剤担持体と、を備え、前記
    第1の現像剤担持体と前記第2の現像剤担持体の両方が
    それぞれ前記像担持体に対向して、前記現像剤を前記像
    担持体との対向部に搬送することを特徴とする現像装
    置。
  2. 【請求項2】 前記第1の現像剤担持体と前記第2の現
    像剤担持体に、現像バイアスが印加され、前記像担持体
    表面の前記潜像が現像されることを特徴とする請求項1
    の現像装置。
  3. 【請求項3】 少なくともトナーを含む現像剤を収容す
    る現像容器を備え、像担持体表面に形成された潜像を現
    像する現像装置において、 前記トナーは、ワックスを含有し、 前記現像装置は、層厚規制部材によって層厚が規制され
    た前記現像剤を担持して搬送する回転可能な第1の現像
    剤担持体と、該第1の現像剤担持体から受け取った前記
    現像剤を担持して搬送する前記第1の現像剤担持体と同
    一方向に回転する第2の現像剤担持体と、を備え、前記
    第2の現像剤担持体のみが前記像担持体に対向して、前
    記現像剤を前記像担持体との対向部に搬送することを特
    徴とする現像装置。
  4. 【請求項4】 前記第2の現像剤担持体のみに現像バイ
    アスが印加され、前記像担持体表面の前記潜像が現像さ
    れることを特徴とする請求項3の現像装置。
  5. 【請求項5】 前記トナーはワックスを1〜20重量%
    含有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかの項
    に記載の現像装置。
  6. 【請求項6】 前記現像剤は、前記トナーと磁性キャリ
    アとを含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか項
    に記載の現像装置。
  7. 【請求項7】 前記トナーは、少なくともバインダ樹
    脂、着色剤、ワックスを混練した後、粉砕して得られる
    ことを特徴とする請求項1〜6のいずれかの項に記載の
    現像装置。
  8. 【請求項8】 前記トナーは、少なくともワックスを含
    有する重合トナーであることを特徴とする請求項1〜6
    のいずれかの項に記載の現像装置。
  9. 【請求項9】 前記重合トナーは懸濁重合法、分散重合
    法、又は乳化重合法を用いて作製されたことを特徴とす
    る請求項8の現像装置。
  10. 【請求項10】 前記第1の現像剤担持体の内部には、
    前記第2の現像剤担持体との対向部に位置する第1磁極
    と、前記第1の現像剤担持体移動方向で、該第1磁極の
    下流側に隣り合い且つ前記現像容器内部側に配置され
    た、前記第1磁極と同極性である第2磁極と、を有す
    る、前記第1の現像剤担持体の回転に対して固定した第
    1の磁界発生手段が設けられ、 更に、前記第2の現像剤担持体の内部には、前記第1磁
    極に略対向した領域に配置された、前記第1の磁極と逆
    極性である第3磁極と、前記第2の現像剤担持体移動方
    向で前記第3磁極の上流側に隣り合い且つ前記現像容器
    内部側に配置され、前記第3磁極と同極性の第4磁極
    と、を有する、前記第2の現像剤担持体の回転に対して
    固定した第2の磁界発生手段が設けられていることを特
    徴とする請求項1〜9のいずれかの項に記載の現像装
    置。
  11. 【請求項11】 前記第1及び第2の現像剤担持体の表
    面の十点平均粗さRzと表面の凸凹の平均山間隔Sm
    は、 (a)0.05≦Rz/Sm≦0.25 (b)4μm≦Rz≦30μm (c)20μm≦Sm≦120μm の(a)、(b)、(c)を満たす範囲内にあることを
    特徴とする請求項1〜10のいずれかの項に記載の現像
    装置。
  12. 【請求項12】 前記第1及び第2の現像剤担持体の表
    面はガラスビーズによるブラスト処理が行われているこ
    とを特徴とする請求項1〜11のいずれかの項に記載の
    現像装置。
  13. 【請求項13】 前記第1の現像剤担持体及び前記第2
    の現像剤担持体の周速が350mm/sec以上100
    0mm/sec以下であることを特徴とする請求項1〜
    12のいずれかの項に記載の現像装置。
  14. 【請求項14】 表面に潜像が形成される像担持体と、
    請求項1〜13のいずれかの項に記載の現像装置と、が
    備えられ、記録材に画像を形成することを特徴とする画
    像形成装置。
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