JP2004029103A

JP2004029103A - 現像装置及び画像形成装置

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Publication number: JP2004029103A
Application number: JP2002181324A
Authority: JP
Inventors: Hideki Fujita; 藤田　秀樹
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-06-21
Filing date: 2002-06-21
Publication date: 2004-01-29

Abstract

【課題】回転可能な複数の現像剤担持部材を有する現像装置において、昇温による現像剤劣化を効果的に軽減し、高画質でかつメンテナンス性の高い画像形成装置を提供する。
【解決手段】静電潜像を担持して外周が移動可能な潜像担持部材１０１との間に所定の間隔を以って配置されるとともに表面に現像剤を担持、搬送する回転可能な複数の現像剤担持部材４１、４２と、複数の現像剤担持部材４１、４２に対し１個の現像剤収容部材２と、を備え、静電潜像を現像する現像装置１０４において、複数の現像剤担持部材４１、４２は、潜像担持部材１０１の周方向に沿って隣接し、各現像剤担持部材４１、４２間の対向部で且つ各現像剤担持部材４１、４２間の最近接部Ｇｓｓより潜像担持部材１０１の位置と反対側に広がった略楔型領域Ｚｗｄｇに、冷却と現像剤流制御の機能を有する冷却部材１０を備える。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１個の現像剤収容部材に対し、潜像担持部材上の静電潜像を粉体トナーにより可視像化するための複数の現像剤担持部材を有する現像装置、及びそれを備えた複写機、プリンタ等用の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機、プリンタ等の画像形成装置においては、例えば、図１２に示されるような構成であり、潜像担持部材１０１の表面に静電潜像を形成し、潜像担持部材１０１上に形成された静電潜像を現像装置１０４内の粉体トナーによって現像し、その画像を転写材ｍに転写した後に転写材ｍ上の画像を定着装置１０７によって定着させて画像を得ている。
【０００３】
近年のコンピュータ化・ネットワーク化が急速に進行する状況下では、コンピュータの情報をネットワークを介して受信して出力するタイプの画像形成装置も急速に普及しつつあり、更に、高速化、高画質化の要請も日増しに強くなってきている。
【０００４】
斯かる画像形成装置に用いられる現像装置においては、特開平０３−２０４０８４号公報に記載されているように現像装置の現像剤担持部材を複数にしたり、また、特開平０２−１８８７７８号公報に記載されているように、現像剤担持部材と潜像担持部材の距離を、下流の現像剤担持部材の方を近づけて現像剤担持部材からの現像剤の補給量の均一化を図っている。
【０００５】
特に、１個の現像装置に対し小型化した現像剤担持部材を複数配置することで、同一現像像（トナー像）に対して同じ現像剤を用いて複数回現像動作を行う方法は、現像効率が上がり、高速化が達成できる。こうした現像装置については特公平３−５５７９号公報にて提案されている。又、これら潜像担持部材の周囲に配置された、二成分現像剤を用いた複数の現像剤担持部材の磁力に関しては特開平９−８０９１９号公報や特許３０１７５１４号明細書が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとしている課題】
しかしながら、１個の現像装置に複数の現像剤担持部材を設けた、上記従来例では、特に、隣接する現像剤担持部材の間に存在する現像剤であるトナーと現像剤担持部材間の摩擦力、及び、トナー内部の摩擦による熱による現像装置の昇温が問題となっている。
【０００７】
現像装置の昇温は、樹脂を主体とするトナーの劣化・変性の原因となり、画像濃度の低下・かぶり・縦スジ等の画像劣化につながるのみならず、極端な場合は、トナー流動性の低下によって、現像装置可動部材の駆動トルク上昇を引き起こし、現像装置、画像形成装置の破損を招来する。
【０００８】
この現象は、潜像担持部材の外周移動速度即ちプロセス速度が高速になるほど顕著である。なぜならば、プロセス速度が高速になるほど、現像剤担持部材も高速で回転する必要があるからである。
【０００９】
よって、高速画像形成装置においては、現像剤劣化が速い時点で発生し、良好な画像形成を維持できないので、現像剤の交換を頻繁に必要とし、画像形成装置の保守、点検頻度も高い。
【００１０】
特開平１１−２７２０７６号公報は、現像剤収容部材に通気部を設けた発明であるが、現像剤担持部材上の現像剤量を規制する層厚規制部材によって、余剰トナーとして落とされたトナーを冷却しようとするものであって、冷却能力は不十分である。
【００１１】
従って、本発明は、斯かる課題を解決すべくなされたもので、その目的は、潜像担持部材上の静電潜像を現像するために、現像剤を担持・搬送する回転可能な複数の現像剤担持部材を有する現像装置において、現像剤担持部材の回転に伴う摩擦による昇温による現像剤劣化を効果的に軽減し、画像劣化や装置破損を回避し、高い画質を長期間高速度で維持可能であり、現像剤交換、画像形成装置の保守・点検頻度を低減したメンテナンス性の高い現像装置及び画像形成装置を提供することである。
【００１２】
【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、静電潜像を担持して外周が移動可能な潜像担持部材との間に所定の間隔を以って配置されるとともに表面に現像剤を担持、搬送する回転可能な複数の現像剤担持部材と、該複数の現像剤担持部材に対し１個の現像剤収容部材と、を備え、前記静電潜像を現像する現像装置において、
前記複数の現像剤担持部材は、前記潜像担持部材の周方向に沿って隣接し、各前記現像剤担持部材間の対向部で且つ各該現像剤担持部材間の最近接部より前記潜像担持部材の位置と反対側に広がった略楔型領域に、冷却と現像剤流制御の機能を有する冷却部材を備えたことを特徴とする現像装置を提供する。
【００１３】
第１の本発明の一実施態様によると、前記冷却部材は、前記略楔型領域に設置される中空の管状部分を有し、該管状部分に大気中の空気を搬入して、該管状部分内部を通過させた後に再び大気中に排出させる手段を有する。
【００１４】
第１の本発明の他の態様によると、前記現像剤担持部材の外周移動速度は、６００ｍｍ／ｓ以上である。
【００１５】
第２の本発明は、表面に静電潜像が形成され、該静電潜像を担持して外周が移動可能な潜像担持部材と、第１の本発明の現像装置と、を備えることを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００１６】
【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。
【００１７】
実施例１
図１〜４に詳しく示される本実施例の現像装置１０４を備えた画像形成装置の一例の概略を図１２を参照して説明する。本実施例にて本発明を適用する画像形成装置は、潜像担持部材として、外径１０８ｍｍのａ−Ｓｉドラム感光体（感光体）１０１を用いた、プロセス速度６６０ｍｍ／ｓｅｃ連続出力速度１２０ページ１分の白黒デジタル複写機１００である。
【００１８】
感光体１０１は一次帯電装置１０２により例えば＋４５０Ｖに一様帯電された後、画像露光がなされる。画像露光は、半導体レーザ１０３ａを光源として第１の画像信号により変調された波長６８０ｎｍのレーザービームＬによってなされる。レーザービームＬは、モーターにより一定の回転数で回転する多面鏡１０３ｂにより偏光され、結像レンズ１０３ｃを経て、折り返しミラー１０３ｄで反射された後、感光体１０１上をラスタ走査され、その露光部の表面電位を例えば＋１００Ｖに減衰させて静電潜像を形成する。
【００１９】
その後、現像装置１０４にて静電潜像の現像が行われ、感光体１０１表面上に現像像（トナー像）が形成される。その後、後帯電装置１０５でこのトナー像を帯電させると共に感光体１０１とトナー像間の吸着力を弱め、転写、分離しやすいようにする。そして、矢印Ｅ方向に進む転写材ｍに転写分離帯電装置１０６により感光体１０１からトナー像を転写・分離し、転写材ｍを定着装置１０７に送ってトナー像を定着する。
【００２０】
ここに使用される現像装置１０４は、図３に示される全体の断面図のように、簡易な構成で、現像剤担持部材の寿命である２００万回の出力まで保守不要の磁性一成分現像方式を採用している。現像剤を構成するトナーについては後述する。
【００２１】
現像装置１０４は、１個の現像剤収容部材（現像容器）２と、現像容器２の感光体１０１に対向する側に設けられた開口に、表面を露出させて感光体１０１の周方向に沿って隣接して設置させた、矢印Ａのように同方向に回転する２つの現像剤担持部材４１、４２と、現像容器２の底部に水平に設けられた４つの攪拌搬送部材５ａ〜５ｄと、を有する。
【００２２】
現像容器２は、上方の中間容器７と連結されており、中間容器７には、補給用の新しいトナーが収容されている。中間容器７と現像容器２との連結部分には、トナー補給ローラ７１が設置され、現像容器２に補給されるトナー量を調整している。画像形成の反復により、現像容器２内のトナーが減少してくると、現像容器２内中央部に設けられた圧電素子７２は、トナー補給ローラ７１を回転させるような信号を出す。トナー補給ローラ７１の回転により、中間容器７から、トナーが現像容器２内に補給される。
【００２３】
現像剤担持部材４１、４２は、非磁性部材である外径２０ｍｍのＡ６０６３製円筒の上に、球状ガラス粒子でブラスト処理をした後、ＮｉＰめっき及びＣｒめっきを施したもので、表面粗さＲｚを４μｍとした。表面粗さの測定には、接触式表面粗さ計（サーフコーダー（商標）　ＳＥ−３３００　（株）小坂研究所製）を用いた。測定条件は、カットオフ値：０．８ｍｍ、測定長さ：２．５ｍｍ、送りスピード：０．１ｍｍ／ｓｅｃ、縦倍率５０００倍である。
【００２４】
現像剤担持部材４１、４２間の間隙Ｇｓｓは、４００μｍであり、現像剤担持部材４１内部には７つの、現像剤担持部材４２内部には４つの磁極を有する固定された磁界発生手段である永久磁石４１’、４２’を備える。
【００２５】
ここで、隣接する現像剤担持部材４１と４２の最近接部Ｇｓｓの間隙は０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましい。このことによって、現像剤担持部材上の現像剤層の状態が安定し、ムラ、スジ、斑点等の画像欠陥が発生しにくくなるという効果がある。
【００２６】
現像剤担持部材４１、４２は、感光体１０１の１．２倍の速度７９２ｍｍ／ｓｅｃで回転する。現像剤担持部材４１近傍のトナーは、磁性板状部材３で層厚を規制される。図１に示される、磁性板状部材３と現像剤担持部材４１とのギャップは、Ｇ３＝２４０μｍとした。現像剤担持部材４２近傍のトナーは、現像剤担持部材４１、４２対向部の位置に設けられた、現像剤担持部材４１内部の永久磁石４１’と現像剤担持部材４２内部の永久磁石４２’が有する対向磁極の作用により、薄層化される。
【００２７】
現像剤担持部材４１の回転によって、それに担持されたトナーは現像剤担持部材４１の現像領域Ｇ４１ｄに達し、その現像に共されなかったトナーは現像剤担持部材４２に引き渡され、上記に記載した現像剤担持部材４１と４２の対向部において層厚規制された後に、感光体１０１との対向部に搬送され、現像剤担持部材４２による２回目の現像位置Ｇ４２ｄに搬送される。現像が２回行われることで、現像効率を上げ、画像濃度低下やムラを防ぐ効果がある。現像動作の際は、現像剤担持部材４１、４２には、ともに＋３００ＶのＤＣバイアスと振幅１２００Ｖ、周波数２．７ｋＨｚの矩形波がＡＣバイアスとして印加される。
【００２８】
又、両現像剤担持部材４１、４２の外周に沿って図４のような形をした鉄製の非接触シール部材８を現像剤担持部材４１、４２両端の現像容器２内部側の周面に沿って設けた。現像剤担持部材４１、４２表面とシール部材８とのギャップＧｃ＝４００±１００μｍである。このシール部材８には、現像剤担持部材４１、４２の表面と所定の間隔をもって、それらの周面に沿って現像剤による磁気ブラシを形成し、磁気ブラシによって、現像剤担持部材４１、４２の軸線方向両端部への現像剤の漏出をシールする。
【００２９】
ここで、現像装置１０４にて収容される現像剤について説明する。本構成では、以下に説明する磁性トナーを含む一成分現像法式を採用している。
【００３０】
ここで用いられるトナーは正帯電性を有し、その重量平均粒径は８．０μｍである。トナーの粒径分布は種々の方法により測定できるが、ここでは、米国コールター社製のコールターカウンタＴＡ−ＩＩ型（商標）を用いた。電解液として１％ＮａＣｌ水溶液中に界面活性剤を数滴加えたものに数ｍｇの試料を数分間だけ超音波分散させ、１００μｍのアパーチャーを通して２〜４０μｍの粒子の粒度分布を計数した。
【００３１】
トナーの結着樹脂としては、一般的にはスチレン系のスチレンアクリル共重合体、スチレンブタジエン共重合体やフェノール樹脂、ポリエステル等が用いられる。本実施例では、スチレンアクリル共重合体とスチレンブタジエン共重合体を８：２の割合で用いた。
【００３２】
電荷制御剤（通常はトナーに内添されているが外添も可能）にニグロシン、４級アンモニウム塩、トリフェニルメタン、イミダゾール等がポジトナー用に用いられる。本実施例では、トリフェニルメタンを（樹脂成分１００に対して）２部内添した。
【００３３】
又、加熱定着用トナーの場合、所謂ワックスを内添分散させるが、このワックスとしては例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、パラフィン等が用いられる。
【００３４】
トナーは磁性を有するため、これにマグネタイト、フェライト等の酸化鉄を分散させるが、その量は６０〜１００部程度が一般的である。
【００３５】
トナーに対する外添剤としては、主には流動性付与のためのシリカを０．１〜５重量部程度外添する。このシリカはトナー粒子と現像剤担持部材４１、４２の間に介在して現像剤担持部材４１、４２の摩耗を軽減するとともに、トナー同士の凝集を防いで現像剤担持部材４１、４２に接しているトナーと接していないトナーの入れ替わりを促進する機能を果たす。
【００３６】
更に、トナーにはチタン酸ストロンチウム、酸化セリウム、酸化プラセオジム、酸化ランタン、酸化ネオジム等を外添する場合もある。これらは感光ドラム１０１に対する研磨剤の役割を果たし、結果として感光ドラム１０１にフィルム状に付着するトナーを研磨除去する効果が得られる。
【００３７】
現像剤担持部材４１上のトナーの常温常湿での平均帯電量は＋６〜＋１２μＣ／ｇ、塗布量は０．７〜０．９ｍｇ／ｃｍ^２であり、現像剤担持部材４２上のトナーの常温常湿での平均帯電量は＋６〜＋１２μＣ／ｇ、塗布量は０．５〜０．７ｍｇ／ｃｍ^２である。
【００３８】
このような本実施例の現像装置１０４では、現像剤担持部材が２個あるので、最初の現像像を修正するという機能が得られ、現像剤が磁性一成分現像剤であるため、キャリアを混ぜないことにより、トナー濃度制御が不要になるため、装置コストが低減され、又、キャリアの耐久劣化による現像剤交換という保守が不要になり、維持コストが低減する。
【００３９】
現像剤担持部材４１、４２は、ともに感光体の１．２倍の速度７９２ｍｍ／ｓｅｃで回転する。このような、複数の現像剤担持部材を近接させて設置し、その現像剤担持部材の回転速度が６００ｍｍ／ｓｅｃ以上で回転する高速画像形成装置においては、従来例で説明したように、現像剤担持部材同士の摩擦により現像装置の温度が上昇し、現像剤の劣化や装置の損傷等を引き起こしやすくなり、良質な画像を維持するには、頻繁な現像剤交換、画像形成装置の保守、点検が必要となり、メンテナンス性が低かった。
【００４０】
特開平１１−２７２０７６号公報に提案されているような、現像剤収容部材に通気部を設ける方法では、現像装置の冷却能力は不十分である。
【００４１】
そこで、本発明においては、以下の方法で、現像装置の温度上昇を軽減し、現像剤劣化や画像形成装置に損傷を回避した。
【００４２】
本実施例の現像装置１０４には、長手方向中央における現像装置１０４の本発明の主要部分の断面図である図１に示されるように、現像剤担持部材４１と４２の対向部で感光体１０１と反対側つまり現像容器２内部側に形成される、両現像剤担持部材４１と４２の最近接部Ｇｓｓ部から広がるように形成された略楔型の領域（略楔型領域）Ｚｗｄｇには、中空の三角形断面を有する冷却部材１０が配設されている。主として、冷却部材１０により両現像剤担持部材４１と４２間の摩擦による昇温を軽減し、トナーがＧｓｓ部に侵入した後に、両現像剤担持部材４１、４２間で圧縮・摺擦されて劣化するのを防止する機能を有する。
【００４３】
冷却部材１０は、Ａ６０６３製の中空部材であり、現像剤担持部材４１との間隙Ｇ４１及び現像剤担持部材４２との間隙Ｇ４２はともに１ｍｍであり、最も両現像剤担持部材４１及び４２の近辺に配置された攪拌搬送部材５ａとの最近接部における間隙Ｇ５ａは、０．５ｍｍである。
【００４４】
感光体１０１方向からみた冷却部材１０の断面図を図２に示す。冷却部材１０は、この方向からみると「Ｕ」の字の形をしており、鉛直に伸びる管状部分１０ａと、水平の管状部分１０’から構成される。水平部分１０’が図１に示す両現像剤担持部材４１、４２の対向部の楔型領域Ｚｗｄｇ内の三角断面に該当する部分である。つまり、冷却部材１０の水平管状部分１０’は、中空の三角管形状で、両現像剤担持部材４１、４２の長手方向に沿った状態である。水平管状部分１０’の両端から内部が連通して鉛直に伸びる管状部分１０ａは、現像装置１０４の上部に伸び、現像装置１０４の両側に折れ曲がり、更には、画像形成装置１００外部に突出し、画像形成装置１００前側にてファン１１と連結し、後ろ側はダクト１２となって、開口されている。
【００４５】
画像形成装置１００の前側で現像装置１０４の長手方向端部且つ上部の位置にて中空の冷却部材１０の一部であるファン１１は、画像形成装置１００外部の低温の空気を吸入して、冷却部材１０の管状の内部へと搬入する機能を有する。画像形成装置１００外部の低温の空気は、冷却部材１０内部を通過する際に、その水平部分１０’にて領域Ｚｗｄｇの熱を吸収し、冷却部材１０のファン１１と反対側の端部のダクト１２より放出される。
【００４６】
画像形成装置１００外部の気温が２３℃の場合であって、画像形成装置１００が、両面連続出力を４時間連続して行った時点において、ダクト１２を通過した直後の空気の温度は、４０℃である。このことから、冷却部材１０によって、現像装置１０４の熱を奪い、昇温が軽減されていることがわかる。
【００４７】
更に、本実施例においては、複数の現像剤担持部材４１、４２を用い、感光体１０１の回転方向上流の現像剤担持部材４１で余分に付着したトナーを、下流現像剤担持部材４２で再び現像装置１０４内に戻すとともに、潜像に乱雑に付着したトナーを効率よく再配列することができるため、トナー消費量を低減しつつ、画像濃度が高く、均一で、細い線も確実に再現できる。
【００４８】
つまり、この冷却部材１０は、現像容器２内の現像剤の存在可能領域を狭め、現像剤の流れを常に一定にする現像剤流制御の機能を有すると言える。
【００４９】
ここで、本実施例にて説明した現像装置１０４と、従来例としての比較例１、比較例２との性能等を比較した結果を表１に示す。
【００５０】
ここで、比較例１とは、本実施例の現像装置１０４にて、冷却部材１０を備えないものである。
【００５１】
又、比較例２とは、冷却部材１０及び現像剤担持部材４２を備えないもので、現像剤担持部材を複数にしなかったものである。
【００５２】
【表１】

【００５３】
比較項目である４万枚ページ出力後の画像反射濃度は、米国ＭａｃＢｅｔｈ社製のＲＤ−９１４（商標）を用いて、直径５ｍｍの最大画像濃度の円形原稿の複写画像を測定した値である。表１に示すように、本実施例は１．３９であったが、冷却部材１０を備えない比較例１は１．１５であり、その上、現像剤担持部材がひとつである比較例２は０．９８であった。
【００５４】
このことから、現像剤担持部材を複数にすることによって現像濃度が維持できるようになり、更に冷却部材１０を設けることで耐久性が高まることがわかる。
【００５５】
又、現像剤消費率は、画像比率６％の原稿を複写して測定したところ、比較例１、比較例２で５０〜６０ｍｇ／枚（Ａ４）であるところ、本実施例１０４では、４１ｍｇ／枚（Ａ４）となった。
【００５６】
更に、図５に示すような、幅２００μｍの主走査方向に伸びる長さ５ｍｍの線原稿を複写した画像の幅Ｗ１の主走査方向におけるばらつきは、本実施例１０４では、１０．８μｍであり、比較例１の１２．９μｍ、比較例２の１４．１μｍと比較して、ばらつきが少ないことがわかる。ここで、幅Ｗｌの測定には、米国ＭａｃＢｅｔｈ社製のマイクロデンシトメータ２４０５（商標）を用いた。
【００５７】
又、出力コストや現像剤担持部材交換頻度も、本実施例１０４は比較例１、２に比べて低く、冷却部材１０を設けたことで、メンテナンス性が向上したことがわかる。
【００５８】
又、以上のことより、現像剤担持部材を複数にしたことにより、トナー消費量を低減しつつ、画像濃度が高く、均一で、細い線も確実に再現できるようになり、本実施例で複数の現像剤担持部材の対向部の略楔型領域に冷却部材を設けたことにより、更にその効果が高まったことがわかる。
【００５９】
尚、本発明においては、冷却部材が複数の現像剤担持部材の最近接部から現像容器内部側に広がるように形成された略楔型領域に設置されることが重要であり、冷却部材の構成や原理は、これに限られるものではない。
【００６０】
又、画像形成装置の構成についても、図１２のものに限られるものではない。
【００６１】
実施例２
次に、実施例２について説明するが、発明の実施例１と同様の構成に関しては、同一符号を付し、説明を省略する。
【００６２】
本実施例の画像形成装置１００ｂの概略構成は、図１２のものと同様なので、図１２を用いて説明する。画像形成装置１００ｂにおいては、潜像担持部材１０１に外径１０８ｍｍのＯＰＣドラム感光体（ここでも「感光体」と称す。）を用いた。そして、画像形成装置１００ｂは、プロセス速度は７００ｍｍ／ｓｅｃで毎分１３５枚の白黒デジタル複写機である。
【００６３】
感光体１０１は、一次帯電装置１０２により例えば−７００Ｖに一様帯電された後、画像露光がなされる。画像露光は、半導体レーザ１０３ａを光源として第１の画像信号により変調された波長７８０ｎｍのレーザービームＬによってなされる。レーザービームＬは、モーターにより一定の回転数で回転する多面鏡１０３ｂにより偏光され、結像レンズ１０３ｃを経て、折り返しミラー１０３ｄで反射された後、感光体１０１上をラスタ走査されその露光部の表面電位を例えば−１５０Ｖに減衰させて像状の潜像を形成する。
【００６４】
その後、現像装置１０４ｂにて静電潜像の現像を行われ、感光体１０１表面上に現像像（トナー像）が形成される。その後、後帯電装置１０５でこのトナー像を帯電させると共に感光体１０１とトナー像間の吸着力を弱め、転写、分離しやすいようにする。そして、矢印Ｅ方向に進む転写材ｍに転写分離帯電装置１０６により感光体１０１からトナー像を転写・分離し、転写材ｍを定着装置１０７に送ってトナー像を定着する。
【００６５】
実施例１にては、磁性一成分トナーを用いた磁性一成分現像法式をとったのに対し、本実施例においては、画像形成装置１００ｂに設置された現像装置１０４ｂは、構成が複雑で定期的な保守が必要であるが、高画質である二成分現像方式を採用していることが特徴である。現像剤を構成するトナー及びキャリアについては後述する。
【００６６】
又、現像装置１０４ｂも、図６に示すように、実施例１と同様に、１つの現像剤収容部材（現像容器）２と、現像容器２の感光体１０１に対向する側に設けられた開口に、表面を露出させて設置させた、矢印Ａ方向に同方向に回転する２つの現像剤担持部材４１、４２を有するものであり、他に、現像容器２の底部に水平に設けられた３つの攪拌搬送部材５ａ〜５ｃを有する。
【００６７】
図７には、感光体１０１方向から見た現像装置１０４ｂのトナー補給部分を示す。画像形成の反復により、現像容器２内のトナーが減少して、トナー濃度が４％を下回ると、新しいトナーが収容されている補給容器７から、搬送部材であるトナー補給スクリュー７３が設置された補給路７４内を搬送されてトナーが現像容器２に補給される。現像容器２内のトナー濃度が４％を下回ると、現像容器２の下部に設けられたトナー濃度検知素子７２は、トナー補給スクリュー７３を回転させるような信号を出す。トナー補給スクリュー７３の回転数等により補給されるトナー量が調整される。
【００６８】
現像装置１０４ｂの長手方向中央における断面図である図６に示す現像剤担持部材４１は、非磁性部材である外径２０ｍｍのＳＵＳ３１６製円筒の上に、不定型アルミナ粒子でブラスト処理をしたもので、表面粗さＲｚを１０μｍとした。又、現像剤担持部材４２は、現像剤担持部材４１と同様の材料で作成され、表面粗さＲｚを８μｍとした。表面粗さの測定方法は実施例１に記載した方法である。
【００６９】
現像剤担持部材４１、４２間の間隙Ｇｓｓは、９５０μｍであり、現像剤担持部材４１内部には７つの、現像剤担持部材４２内部には５つの磁極を有する固定された永久磁石４１’、４２’（不図示）を備える。
【００７０】
現像剤担持部材４１、４２は、感光体１０１の１．８倍の速度である１２６０ｍｍ／ｓで回転する。現像剤担持部材４１近傍のトナーは、現像剤担持部材４１の回転により現像容器２から搬送され、現像剤担持部材４１の回転方向で現像領域Ｇ４１ｄより上流にて対向する磁性板状部材３で層厚を規制される。磁性板状部材３と現像剤担持部材４１とのギャップＧ３＝７００μｍとした。現像剤担持部材４２近傍のトナーは、両現像剤担持部材４１、４２の対向部に位置する、現像剤担持部材４１内部の永久磁石４１’と現像剤担持部材４２内部の永久磁石４２’との対向磁極の作用により、薄層化される。
【００７１】
このように、本実施例の現像装置１０４ｂは、実施例１と同様に現像剤担持部材を２つ有するので、現像が二回行われることで、現像効率を上げ、画像濃度低下やムラを防ぐ効果がある。現像動作の際は、現像剤担持部材４１、４２には、ともに−３００ＶのＤＣバイアスと振幅２０００Ｖ、全体周波数１．５５ｋＨｚ、振動部周波数７ｋＨｚの休止部を有する矩形波がＡＣバイアスとして印加される。
【００７２】
又、本実施例においても、両現像剤担持部材４１、４２の外周に沿って図４のような形をした鉄製の非接触シール部材８が現像剤担持部材４１、４２両端の現像容器２内部側の周面に沿って設けられるが、現像剤担持部材４１、４２表面とシール部材８とのギャップＧｃは、１０００±１００μｍである。
【００７３】
そして、現像剤担持部材４１、４２上のトナーの常温常湿での平均帯電量は−２５〜−４０μＣ／ｇ、塗布量は４０〜５０ｍｇ／ｃｍ^２である。
【００７４】
ここで、現像装置１０４ｂにて収容される二成分現像剤について説明する。本構成では、以下に説明するトナーとキャリアを含む二成分現像法式を採用している。
【００７５】
現像容器２内に収容される現像剤は、粒径４μｍ〜１０μｍの非磁性トナーと、粒径２０μｍ〜６０μｍの磁性粒子である磁性キャリアとを含有する二成分現像剤である。尚、現像剤のトナーと磁性キャリアとの混合比は、重量比でトナーが６％になるようにした。ここでも、粒径の測定方法は実施例１のトナーの粒径の測定方法と同じである。
【００７６】
キャリアの平均粒径は、２０〜６０μｍが好ましく、より好ましくは３０〜５６μｍである。２０μｍ以下の平均粒径では、トナーの過剰帯電による画像濃度の低下や、潜像担持部材へのキャリア付着が増し、６０μｍ以上の平均粒径では、複写の細線再現性を悪化させることになる。
【００７７】
キャリアの磁気特性は、現像剤の現像特性そして搬送に大きく影響を及ぼすものであり、画像の均一性や階調性が重視される。
【００７８】
飽和磁化が７５ｅｍｕ／ｇ（３０００Ｏｅの印加磁場に対し）以上の場合には、現像時に、潜像担持部材上の静電潜像に対向したキャリアとトナーにより構成されるブラシ状の穂立ちが、固く締まった状態となり、階調性や中間調の再現が悪くなる。又、５５ｅｍｕ／ｇ以下の場合には、トナー及びキャリアを現像剤担持部材上に保持できにくくなり、カブリやトナー飛散が悪化するという欠点がある。従って、飽和磁化は５５ｅｍｕ／ｇ以上７５ｅｍｕ／ｇ以下が好適である。
【００７９】
更に、キャリアの残留磁化、保磁力が高すぎると、現像装置内の現像剤の搬送が悪くなり、画像のカスレやベタ画像での濃度不均一等が発生し易くなる。そのため、残留磁化、保磁力をそれぞれ１０ｅｍｕ／ｇ以下、１０Ｏｅ以下（３０００Ｏｅの印加磁場に対し）、好ましくは５ｅｍｕ／ｇ以下、６．０Ｏｅ以下にすることが必要である。
【００８０】
本実施例に使用されるキャリアとしては、表面酸化又は未酸化の鉄、ニッケル、銅、亜鉛、コバルト、マンガン、クロム、希土類等の金属及びそれらの合金又は酸化物及びフェライト等であり、好ましくは、亜鉛、銅、ニッケル、コバルトの金属から選ばれたフェライトが使用できる。
【００８１】
又、上記キャリアの表面を樹脂等で被覆することも可能である。その方法としては、樹脂等の被覆材を溶剤中に溶解もしくは懸濁せしめて塗布しキャリアに付着せしめる方法、単に粉体で混合する方法等、従来公知の方法がいずれも適用できる。
【００８２】
キャリア表面への固着物質としては、ポリテトラフリオロエチレン、モノクロロトリフルオロエチレン重合体、ポリフッ化ビニリデン、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ジ−ｔ−ブチルサリチル酸の金属錯体、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ニグロシン、アミノアクリレート樹脂、塩基性染料及びそのレーキ、シリカ微粉末、アルミナ微粉末等を単独或いは複数で用いるのが適当である。
【００８３】
上記化合物の処理量は、キャリアが上記条件を満足するように適宜決定すればよいが、一般には総量で、キャリアに対して０．１〜３０重量％、好ましくは０．５〜２０重量％が望ましい。
【００８４】
本実例において使用可能で、特に好ましい態様としては、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｆｅの３元系のフェライトであり、その表面をフッ素系樹脂とスチレン系樹脂のごとき樹脂の組み合わせ、例えばポリフッ化ビニリデンとスチレン−メチルメタアクリレート樹脂、ポリテトラフルオロエチレンとスチレン−メチルメタクリレート樹脂、フッ素系共重合体とスチレン系共重合体等を９０：１０〜２０：８０、好ましくは７０：３０〜３０：７０の比率の混合物としたもので、０．０１〜５重量％、好ましくは０．１〜１重量％コーティングしたコートフェライトキャリアであるものが挙げられる。
【００８５】
該フッ素系共重合体としてはフッ化ビニリレン−テトラフルオロエチレン共重合体（１０：９０〜９０：１０）が例示され、スチレン系共重合体としてはスチレン−アクリル酸２−エチルヘキシル（２０：８０〜８０：２０）、スチレン−アクリル酸２−エチルヘキシル−メタクリル酸（２０〜６０：５〜３０：１０〜５０）が例示される。
【００８６】
トナーは、粒径４μｍ〜１０μｍのものが望ましく、トナーに適用する結着樹脂としては、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラール、ポリアマイド、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族、又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素系パラフィン、パラフィンワックス等が単独或いは混合して使用できる。
【００８７】
更に、上記トナーが使用される現像剤に対しては、コロイダルシリカ等の帯電制御剤、流動性改質剤をトナーに対して０．１〜５重量％（好ましくは０．１〜２重量％）程度添加することが好ましい。
【００８８】
本実施例においても、現像装置の温度上昇を軽減し、現像剤劣化や装置損傷を回避するために、図６に示すように、実施例１の現像装置１０４同様に、現像剤担持部材１１、１２の対向部に形成される略楔型の領域Ｚｗｄｇに、中空の三角形断面を有する冷却部材１０が配設されている。
【００８９】
ここでも、冷却部材１０は、実施例１と同様の形状をし、片端にファン１１もう片端にダクト１２を配設した、Ａ６０６３製の中空部材であり、現像剤担持部材４１との間隙Ｇ４１及び現像剤担持部材４２との間隙Ｇ４２はともに２ｍｍ、最も両現像剤担持部材４１及び４２の近辺に配置された攪拌搬送部材５ａとの最近接部における間隙Ｇ５ａは１ｍｍであり、実施例１と同様の状態で現像装置１０４ｂに設置されている。
【００９０】
本実施例においては、画像形成装置１００ｂ外部の気温が２３℃の場合であって、画像形成装置１００ｂが、両面連続出力を４時間連続して行った時点において、ダクト１２を通過した直後の空気の温度は、４４℃である。このことから、冷却部材１０によって、現像装置１０４ｂの熱を奪い、昇温が軽減されていることがわかる。
【００９１】
更に、本実施例においても、複数の現像剤担持部材４１、４２を有し、感光体１０１の回転方向上流の現像剤担持部材４１で余分に付着したトナーを、下流現像剤担持部材４２で再び現像装置１０４ｂ内に戻すとともに、潜像に乱雑に付着したトナーを効率よく再配列することができるため、トナー消費量を低減しつつ、画像濃度が高く、均一で、細い線も確実に再現できる。
【００９２】
ここで、本実施例にて説明した現像装置１０４ｂと、本実施例と同様に二成分現像剤を使用した、従来例としての比較例３、４との性能等を比較した結果を表１に示す。
【００９３】
ここで、比較例３とは、本実施例の現像装置１０４ｂにおいて、冷却部材１０を備えないものである。
【００９４】
又、比較例４とは、本実施例の現像装置１０４ｂにおいて、冷却部材１０及び現像剤担持部材４２を備えないもので、現像剤担持部材を複数にしなかったものである。
【００９５】
【表２】

【００９６】
ここで、各比較項目の値は、実施例１の表１に示した結果を測定した方法と同様の測定方法で求めたものである。
【００９７】
ここでも、４万枚画像形成後の画像濃度は、本実施例１０４ｂでは、１．３５であるのに対し、冷却部材１０を備えない比較例３は、１．１１であり、更に現像剤担持部材を複数にしない比較例４は、０．８２であった。
【００９８】
このことから、二成分現像法式を採用したものにおいても、実施例１同様に、現像剤担持部材を複数にすることによって現像濃度が維持できるようになり、更に冷却部材１３を設けることで耐久性が高まることがわかる。
【００９９】
又、画像比率６％の原稿を複写して測定したところ、比較例３や比較例４が現像装置で９０−１００ｍｇ／枚（Ａ４）であるところ、本実施例１０４ｂでは、８０ｍｇ／枚（Ａ４）となった。
【０１００】
更に、実施例１同様に、図５に示すような、幅２００μｍの主走査方向に伸びる長さ５ｍｍの線原稿を複写した画像の幅Ｗｌの、主走査方向におけるのばらつきは、本実施例１０４ｂでは、５．９μｍであり、比較例３の８．１μｍ、比較例４の１０．５μｍと比較して、ばらつきが少ないことがわかる。現像剤担持部材を複数にし、更に現像装置１０４ｂのように、２個の現像剤担持部材４１、４２の対向部で最近接部Ｇｓｓから現像容器２内部側に広がる楔型領域Ｚｗｄｇに冷却部材１０を取り付けたことで、細い線も確実に再現できる。
【０１０１】
又、出力コストや現像剤担持部材交換頻度も、本実施例１０４ｂは比較例３、４に比べて低く、冷却部材１０を設けたことで、メンテナンス性が向上したことがわかる。
【０１０２】
又、以上のことより、二成分現像法式を採用した現像装置においても、現像剤担持部材を複数にしたことにより、トナー消費量を低減しつつ、画像濃度が高く、均一で、細い線も確実に再現できるようになり、本実施例で複数の現像剤担持部材の対向部の略楔型領域に冷却部材を設けたことにより、更にその効果が高まったことがわかる。
【０１０３】
又、画像形成装置の構成についても、図１２のものに限られるものではない。
【０１０４】
実施例３
次に、実施例３について説明するが、実施例１、２と同様の構成に関しては、同一符号を付し、説明を省略する。
【０１０５】
図１３に，本実施例の画像形成装置１００ｃの概略を図示する。画像形成装置１００ｃは、感光体に外径８０ｍｍのＯＰＣドラム感光体を用いた。プロセス速度は４５０ｍｍ／ｓｅｃで毎分８５枚の白黒デジタル複写機である。
【０１０６】
感光体１０１は、一次帯電装置１０２により例えば−７００Ｖに一様帯電された後、画像露光がなされる。本実施例では、画像露光はＬＥＤ１０３を光源として第１の画像信号により変調された波長７８０ｎｍの光Ｌによる。光Ｌは、感光体１０１上の露光部の表面電位を例えば−１００Ｖに減衰させて像状の潜像を形成する。
【０１０７】
その後、現像装置１０４ｃにて静電潜像の現像を行われ、感光体１０１表面上に現像像（トナー像）が形成される。その後、そして、矢印Ｅ方向に進む転写材ｍに転写分離帯電装置１０６により感光体１０１からトナー像を転写・分離し、転写材ｍを定着装置１０７に送ってトナー像を定着する。
【０１０８】
現像装置１０４ｃは、現像剤担持部材の寿命である１００万回の出力まで保守不要の磁性一成分現像方式を採用している。現像剤を構成するトナーは、負帯電性で、重量平均粒径は６．５μｍである。
【０１０９】
本実施例の現像装置１０４ｃの実施例１や２の現像装置と異なる特徴としては、図８に示されるように、現像装置１０４ｃも、現像装置１０４や１０４ｂと同様の配置で２個の現像剤担持部材４１、４２を有するが、この２つは互いに回転方向が異なる。
【０１１０】
即ち、感光体１０１の回転方向Ｂで、上流側に配置された現像剤担持部材４１は感光体１０１と順方向Ａに、下流側の現像剤担持部材４２は感光体１０１の回転方向Ｂに対してカウンター方向である矢印Ａ’の方向に回転する。更に、現像剤担持部材４１、４２は、感光体１０１の１．５倍の速度である６００ｍｍ／ｓで回転することにより、間隙Ｇｓｓでの現像剤担持部材４１、４２の相対速度が０となり、この部分での圧縮・摺擦によるトナーの劣化が軽減される。
【０１１１】
現像剤担持部材４１、４２は、非磁性部材である外径２０μｍのＳＵＳ３０５製円筒の上に、球状ガラス粒子でブラスト処理をした後、フェノール樹脂と結晶性グラファイトおよびカーボンをで混合して、膜厚１０〜１５μｍで１５０℃〜１６０℃環境で硬化させた膜を形成し、紙やすりで研磨したものである。表面粗さは、それぞれ、５μｍＲｚ、３μｍＲｚとした。尚、表面粗さＲｚの測定法は、実施例１、２と同様である。
【０１１２】
現像剤担持部材４１、４２間の間隙Ｇｓｓは、８００μｍであり、現像剤担持部材４１内部には５つの極の、現像剤担持部材４２内部には４つの磁極を有する固定された永久磁石４１’、４２’（不図示）を備える。
【０１１３】
各現像剤担持部材４１、４２上の現像剤層厚を規制するために、現像容器２には、現像剤担持部材４１に対しては、回転方向Ａで現像領域Ｇ４１ｄの上流の位置に、磁性板状部材３がＧ３＝２４０μｍなる間隙を保って対向しており、現像剤担持部材４２に対しては、同様に、回転方向Ａ’で現像領域Ｇ４２ｄの上流に磁性板状部材３’がＧ３’＝２４０μｍなる間隙を保って対向して設けられる。
【０１１４】
現像動作の際には、現像剤担持部材４１、４２には、ともに−３００ＶのＤＣバイアスと振幅１２００Ｖ、周波数２．４ｋＨｚの矩形波をＡＣバイアスとして印加する。
【０１１５】
又、両現像剤担持部材４１、４２の外周に沿って図４のような形をした鉄製の非接触シール部材８を現像剤担持部４１、４２両端近傍に設け、本実施例では、現像剤担持部材４１、４２表面とシール部材８とのギャップＧｃは、３００±１００μｍである。
【０１１６】
そして、現像剤担持部材４１上でのトナーの常温常湿での平均帯電量は−８〜−１０μＣ／ｇ、塗布量は０．９〜１．２ｍｇ／ｃｍ^２であり、現像剤担持部材４１上でのトナーの常温常湿での平均帯電量は−６〜−８μＣ／ｇ、塗布量は０．７〜０．９ｍｇ／ｃｍ^２である。
【０１１７】
このように、現像剤担持部材を互いに順方向に回転させ、その対向部分へと現像剤が同方向に搬送され、対向部での現像剤の摺擦による劣化を押さえた現像装置においても本発明は適用できる。即ち、図８は、長手方向中央における断面図であり、２個の現像剤担持部材４１、４２の最近接部Ｇｓｓから現像容器２内部側に広がって形成される略楔型の領域Ｚｗｄｇには、三角断面の冷却部材１０に代わって、中空の菱形断面を有する冷却部材２０が配設されている。
【０１１８】
冷却部材２０は、真鍮製で、現像剤担持部材４１との間隙Ｇ４１及び現像剤担持部材４２との間隙Ｇ４２はともに１ｍｍ、最も両現像剤担持部材４１及び４２の近辺に配置された攪拌搬送部材５ａとの最近接部における間隙Ｇ５ａは、０．５ｍｍであり、領域Ｚｗｄｇに配置された部分の形状が菱形管になって配設されている。
【０１１９】
又、本実施例においては、冷却部材２０の長手方向の断面図である図９に示すように、冷却部材２０は、この方向からみると、直線の管状であり、両端は、現像容器２から突出している。つまり鉛直部分を持たない領域Ｚｗｄｇを通る菱形筒で構成されている。
【０１２０】
冷却部材２０の画像形成装置１００ｃ前側方向の端部２１’には、ファン２１が配設されており、画像形成装置１００ｃ外部の低温の空気を吸入して、冷却部材２０内部へ搬入する機能を有する。この画像形成装置１００ｃ外部の低温の空気は、冷却部材２０内部を通過する際に、領域Ｚｗｄｇの熱を吸収し、冷却部材２０のもう片方の画像形成装置１００ｃ奥側端部２２’に取着したダクト２２より放出される。
【０１２１】
画像形成装置１００ｃ外部の気温が２３℃の場合であって、画像形成装置１００ｃが、両面連続出力を４時間連続して行った時点において、ダクト２２を通過した直後の空気の温度は、４０℃である。このことから、冷却部材２０によって、現像装置１０４ｃの熱を奪い、昇温が軽減されていることがわかる。
【０１２２】
更に、本実施例においても、感光体１０１の回転方向上流の現像剤担持部材４１で余分に付着したトナーを、下流現像剤担持部材４２で再び現像装置１０４ｃ内に戻すとともに、潜像に乱雑に付着したトナーを効率よく再配列することができるため、トナー消費量を低減しつつ、画像濃度が高く、均一で、細い線も確実に再現できる。
【０１２３】
ここで、本実施例にて説明した現像装置１０４ｃと、本実施例と同様な構成の現像装置を使用した、従来例としての比較例５、６との性能等を比較した結果を表３に示す。
【０１２４】
ここで、比較例５とは、本実施例の現像装置１０４ｃにおいて、冷却部材２０を備えないものである。
【０１２５】
又、比較例６とは、更に、本実施例の現像装置１０４ｃにおいて、冷却部材２０及び現像剤担持部材４２を備えないもので、現像剤担持部材を複数にしなかったものである。
【０１２６】
【表３】

【０１２７】
ここで、各比較項目の値は、実施例１の表１に示した結果を測定した方法と同様の測定方法で求めたものである。
【０１２８】
ここでも、４万枚画像形成後の画像濃度は、本実施例１０４ｃでは、１．４１であるのに対し、冷却部材２０を備えない比較例５は、１．１８であり、更に現像剤担持部材を複数にしない比較例６は、１．０５であった。
【０１２９】
このことから、現像剤担持部材を逆方向に回転させる現像装置においても、実施例１、２同様に、現像剤担持部材を複数にすることによって現像濃度が維持できるようになり、更に現像剤担持部材対向部の最近接部から現像容器内部側に広がった略楔型領域に冷却部材を設けることで耐久性が高まることがわかる。
【０１３０】
又、画像比率６％の原稿を複写して測定したところ、比較例５で５０〜５５ｍｇ／枚（Ａ４）であるところ、本実施例１０４ｃでは、４２ｍｇ／枚（Ａ４）となった。
【０１３１】
更に、図５に示すような、幅２００μｍの主走査方向に伸びる長さ５ｍｍの線原稿を複写した画像の幅Ｗｌの、主走査方向におけるのばらつきは、８．１μｍであり、比較例５の１２．５μｍ、比較例６の１３．９μｍと比較して、ばらつきが少ないことがわかる。現像剤担持部材を複数にし、更に現像装置１０４ｃのように冷却部材２０を取り付けたことで、細い線も確実に再現できる。
【０１３２】
又、出力コストや現像剤担持部材交換頻度も、本実施例１０４ｃは比較例５、６に比べて低く、冷却部材２０を設けたことで、メンテナンス性が向上したことがわかる。
【０１３３】
又、以上のことより、感光体回転方向で上流側に位置する現像剤担持部材が感光体の移動方向に対して順方向に回転して、且つ、下流側の現像剤担持部材の回転方向に対して順方向に回転する構成の現像装置においても、現像剤担持部材を複数にしたことにより、トナー消費量を低減しつつ、画像濃度が高く、均一で、細い線も確実に再現できるようになり、本実施例で複数の現像剤担持部材の対向部の最近接部から現像容器内部側に広がった略楔型領域に冷却部材を設けたことにより、更にその効果が高まったことがわかる。
【０１３４】
又、画像形成装置の構成についても、図１３のものに限られるものではない。
【０１３５】
実施例４
次に、実施例４について説明するが、実施例２と同様の構成に関しては、同一符号を付し、説明を省略する。
【０１３６】
本実施例の画像形成装置１００ｄは、図１２に示す、プロセス速度は５００ｍｍ／ｓｅｃで毎分１０５枚の白黒デジタル複写機であり、構成やその画像形成動作は、実施例２と同様のものであるので、説明を省略する。
【０１３７】
本実施例にて用いられる現像装置１０４ｄは、実施例２に使用されている二成分現像剤を用い、更に、図１０に示すように、１個の現像容器２に３個の現像剤担持部材４１、４２、４３を備え、現像剤担持部材を３個にしたことが特徴である。現像剤担持部材４１、４２、４３はそれぞれ感光体１０１に対向し、感光体１０１の回転方向に順に沿って隣接して設置されているとする。
【０１３８】
現像剤担持部材４１は、非磁性部材である外径２０ｍｍのＳＵＳ３１６製円筒の上に、不定型アルミナ粒子でブラスト処理をしたもので、表面粗さを９μｍＲｚとした。現像剤担持部材４２は、同様の構成で、表面粗さを７μｍＲｚとした。現像剤担持部材４３は、非磁性部材である外径１６ｍｍのＳＵＳ３１６製円筒の上に、不定型アルミナ粒子でブラスト処理をしたもので、表面粗さを５μｍＲｚとした。ここでも表面粗さＲｚは、実施例１と同様の方法で測定された。
【０１３９】
現像剤担持部材４１、４２間の間隙Ｇｓｓ１及び現像剤担持部材４２、４３間の間隙Ｇｓｓ２は、ともに７５０μｍであり、現像剤担持部材４１、４２、４３内部には５つの磁極を有する固定された永久磁石４１’、４２’、４３’（不図示）を備える。
【０１４０】
現像剤担持部材４１、４２、４３は、それぞれ矢印Ａ、Ａ’、Ａの方向に、潜像担持部材１の１．５倍の速度（７５０ｍｍ／ｓ）で回転する。ここで、矢印Ａは、感光体１０１の回転方向Ｂと順方向、Ａ’はカウンター方向である。従って、実施例３の現像装置１０４ｃと同様に、間隙Ｇｓｓ１での現像剤担持部材４１と４２の相対速度及び間隙Ｇｓｓ２での現像剤担持部材４２と４３の相対速度がともに０となり、この部分での圧縮・摺擦によるトナーの劣化が軽減される。
【０１４１】
現像剤担持部材４１近傍のトナーは、非磁性の板状部材３で層厚を規制され、Ｇ３＝７００μｍとした。
【０１４２】
現像剤担持部材４２近傍のトナーは、現像剤担持部材４１内部の永久磁石４１’と、現像剤担持部材４２内部の永久磁石４２’の、現像剤担持部材４１、４２対向部の位置に設けられた磁極の作用により、薄層化される。
【０１４３】
現像剤担持部材４３近傍のトナーは、現像剤担持部材４２内部の永久磁石４２’と、現像剤担持部材４３内部の永久磁石４３’の、現像剤担持部材４２、４３対向部の位置に設けられた磁極の作用により、薄層化される。
【０１４４】
現像剤担持部材４１，４２、４３には、現像動作の際には、ともに−４００ＶのＤＣバイアスと振幅１５００Ｖ、全体周波数１．５５ｋＨｚ、振動部周波数７ｋＨｚ、の休止部を有する矩形波をＡＣバイアスとして印加する。
【０１４５】
現像剤担持部材４１、４２、４３上のトナーの常温常湿での平均帯電量は−３５〜−４５μＣ／ｇ、塗布量は３８〜４５ｍｇ／ｃｍ^２である。
【０１４６】
長手方向中央における断面図である図１０において、２つの現像剤担持部材４１、４２で形成される略楔型の領域Ｚｗｄｇ１及び２つの現像剤担持部材４２、４３で形成される略楔型の領域Ｚｗｄｇ２には、中空の三角形断面を有する冷却部材３０が配設されている。
【０１４７】
感光体１０１方向からみた現像装置１０４ｄの断面図を図１１に示す。この方向からみると、冷却部材３０は２本の平行な三角形状の管状部材（三角管）３０ａと３０ｂが両端で連通するように形成されており、その両端は、現像容器２から突出している。そして、その管状の冷却部材３０の三角管３０ａと３０ｂが断面図でみるとそれぞれＺｗｄｇ１、２を部分に配置される三角形の管状部分であり、内部が中空である。
【０１４８】
冷却部材３０は、Ａ６０６３製で、三角管３０ａ部分と現像剤担持部材４１との間隙Ｇ４１、及び現像剤担持部材４２との間隙Ｇ４２ａともに２ｍｍである。又、三角管３０ｂ部分は、現像剤担持部材４２との間隙Ｇ４２ｂ及び現像剤担持部材４３との間隙Ｇ４３はともに２ｍｍ、最も両現像剤担持部材４１、４２、４３の近辺に配置された攪拌搬送部材５ｄとの最近接部における間隙Ｇ５ｄは、３ｍｍである。
【０１４９】
冷却部材３０の画像形成装置１００ｄ前側端部３１’には、ファン３１が配設されており、画像形成装置１００ｄ外部の低温の空気を吸入して、三角管３０ａ、３０ｂ内部へ搬入する機能を有する。
【０１５０】
画像形成装置１００ｄ外部の低温の空気は、冷却部材３０の三角管３０ａ、３０ｂ内部を通過する際に、領域Ｚｗｄｇ１及び２の熱を吸収し、冷却部材３０の画像形成装置１００ｄ奥側の端部３２’に取着したダクト３２より放出される。
【０１５１】
画像形成装置１００ｄ外部の気温が２３℃の場合であって、画像形成装置１００ｄが、両面連続出力を４時間連続して行った時点において、ダクト３２を通過した直後の空気の温度は、３５℃である。このことから、冷却部材３０によって、現像装置１０４ｄの熱を奪い、昇温が軽減されていることがわかる。
【０１５２】
更に、本実施例においては、現像剤担持部材４１及び現像剤担持部材４３で余分に付着したトナーを、現像剤担持部材４２で再び現像装置１０４ｄ内に戻すとともに、潜像に乱雑に付着したトナーを効率よく再配列することができるため、トナー消費量を低減しつつ、画像濃度が高く、均一で、細い線も確実に再現できる。
【０１５３】
ここで、本実施例にて説明した現像装置１０４ｄと、従来例としての比較例７、８との性能等を比較した結果を表４に示す。
【０１５４】
ここで、比較例７とは、本実施例の現像装置１０４ｄにおいて、冷却部材３０を備えないものである。
【０１５５】
又、比較例８とは、本実施例の現像装置１０４ｄにおいて、冷却部材３０、現像剤担持部材４２及び４３を備えないもので、現像剤担持部材を複数にしなかったものである。
【０１５６】
【表４】

【０１５７】
ここでも、４万枚画像形成後の画像濃度は、本実施例１０４ｄでは、１．３５であるのに対し、冷却部材３０を備えない比較例７は、１．０９であり、更に、現像剤担持部材を複数にしない比較例８は、０．９５であった。
【０１５８】
このことから、二成分現像法式を採用したもので、現像剤担持部材を複数、特にここでは３個にすることによって現像濃度が維持できる構成であっても、それぞれの現像剤担持部材間の最近接部Ｇｓｓ１、Ｇｓｓ２より現像容器２内部側に広がった略楔型領域Ｚｗｄｇ１、Ｚｗｄｇ２に冷却部材３０を設けることで耐久性が高まることがわかる。
【０１５９】
具体的には、画像比率６％の原稿を複写して測定したところ、比較例７や８では、８５〜９５ｍｇ／枚（Ａ４）であるところ、本実施例１０４ｄでは、７０ｍｇ／枚（Ａ４）となった。
【０１６０】
更に、図５に示すような幅２００μｍの主走査方向に伸びる長さ５ｍｍの線原稿を複写した画像の幅Ｗｌの、主走査方向におけるのばらつきは、４．２μｍで比較例７の６．９μｍ、比較例８の９．４μｍと比較して、ばらつきが少ないことがわかる。現像剤担持部材を複数にし、更に現像装置１０４ｄのように領域Ｚｗｄｇ中に冷却部材３０を取り付けたことで、細い線も確実に再現できる。
【０１６１】
又、出力コストや現像剤担持部材交換頻度も、本実施例１０４ｄは比較例７、８に比べて低く、冷却部材３０を設けたことで、メンテナンス性が向上したことがわかる。
【０１６２】
又、以上のことより、二成分現像法式を採用した現像装置においても、現像剤担持部材を複数にしたことにより、トナー消費量を低減しつつ、画像濃度が高く、均一で、細い線も確実に再現できるようになり、本実施例で複数の現像剤担持部材の対向部の略楔型領域に冷却部材を設けたことにより、更にその効果が高まったことがわかる。又、このように現像剤担持部材を３個以上に増やしたものでは、冷却部材の現像容器を貫通する管状部分を複数部にし、それぞれの現像剤担持部材の間に冷却部材の冷却部を配置すればよい。
【０１６３】
又、画像形成装置の構成についても、図１２のものに限られるものではない。
【０１６４】
以上、本発明についての４つの実施例を挙げたが、本発明の技術的範囲は、これらに限定されるものではない。
【０１６５】
即ち、現像剤担持部材の径・外周移動速度・表面処理・材質、複数の現像剤担持部材間の間隙の大きさ、現像剤担持部材と潜像担持部材の間隙の距離、潜像担持部材の形状・外周移動速度、現像剤の処方・粒径・現像剤収容部材の形状、現像剤攪拌搬送部材の位置・数・回転方向等は、画像形成装置の仕様（出力速度、ユーザの求める画質レベル等）により、最適なものを選択可能である。
【０１６６】
冷却と現像剤流制御の機能を有する冷却部材についても、その断面形状・配置・材質等につき種々のものが可能である。
【０１６７】
板状部材として、現像剤担持部材に接触する方式、現像剤担持部材のみならず当該現像剤担持部材に内包される磁界発生手段が共に回転する方式等、換言すれば、本発明の趣旨に鑑みれば小さな変更と認められるすべての変更は、本発明の技術的範囲内のものである。
【０１６８】
【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、表面に現像剤を担持、搬送する回転可能な複数の現像剤担持部材と、複数の現像剤担持部材に対し１個の現像剤収容部材と、を備え、潜像担持部材上に形成された静電潜像を現像する現像装置において、複数の現像剤担持部材は、潜像担持部材の周方向に沿って隣接し、各現像剤担持部材間の対向部で且つ各現像剤担持部材間の最近接部より潜像担持部材の位置と反対側に広がった略楔型領域に、冷却と現像剤流制御の機能を有する冷却部材を備えるので、複数の現像剤担持部材の回転に伴う摩擦による昇温による現像剤劣化を効果的に軽減し、画像劣化及び装置の破損を回避し、高い画質を長期間高速度で維持可能であり、画像形成装置の保守・点検頻度を低減し、メンテナンス性の高い現像装置及び画像形成装置を安価で提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る現像装置の実施例１を示す断面図である。
【図２】本発明に係る冷却部材の実施例１、２を示す断面図である。
【図３】本発明に係る現像装置の実施例１を示す断面図である。
【図４】現像剤担持部材両端に設けられるシール部材の説明図である。
【図５】「複写された潜画像のばらつき」の評価方法を示す説明図である。
【図６】本発明に係る現像装置の実施例２を示す断面図である。
【図７】本発明に係る現像装置の実施例２の現像剤補給部分を示す断面図である。
【図８】本発明に係る現像装置の実施例３を示す断面図である。
【図９】本発明に係る冷却部材の実施例３を示す断面図である。
【図１０】本発明に係る現像装置の実施例４を示す断面図である。
【図１１】本発明に係る冷却部材の実施例４を示す断面図である。
【図１２】本発明に係る画像形成装置の実施例１、２、４を示す概略構成図である。
【図１３】本発明に係る画像形成装置の実施例３を示す概略構成図である。
【符号の説明】
２　　　　　　　　　　現像容器（現像剤収容部材）
３　　　　　　　　　　磁性板状部材
５ａ〜５ｄ　　　　　　攪拌搬送部材
７　　　　　　　　　　中間容器、補給容器
８　　　　　　　　　　非接触磁性シール部材
１０、２０、３０　　　冷却部材
１１、２１、３１　　　ファン
１２、２２、３２　　　ダクト
４１、４２、４３　　　現像剤担持部材
１００　　　　　　　　画像形成装置
１０１　　　　　　　　感光体（潜像担持部材）
１０４　　　　　　　　現像装置

Claims

静電潜像を担持して外周が移動可能な潜像担持部材との間に所定の間隔を以って配置されるとともに表面に現像剤を担持、搬送する回転可能な複数の現像剤担持部材と、該複数の現像剤担持部材に対し１個の現像剤収容部材と、を備え、前記静電潜像を現像する現像装置において、
前記複数の現像剤担持部材は、前記潜像担持部材の周方向に沿って隣接し、各前記現像剤担持部材間の対向部で且つ各該現像剤担持部材間の最近接部より前記潜像担持部材の位置と反対側に広がった略楔型領域に、冷却と現像剤流制御の機能を有する冷却部材を備えたことを特徴とする現像装置。
前記冷却部材は、前記略楔型領域に設置される中空の管状部分を有し、該管状部分に大気中の空気を搬入して、該管状部分内部を通過させた後に再び大気中に排出させる手段を有することを特徴とする請求項１の現像装置。
キャリア粒子を含まない現像剤が使用されることを特徴とする請求項１又は２の現像装置。
前記現像剤担持部材の数は２個であることを特徴とする請求項１、２、又は３の現像装置。
隣接する前記現像剤担持部材の回転方向は、同一であ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。
前記複数の現像剤担持部材のうち前記潜像担持部材移動方向で最上流に位置する現像剤担持部材が前記潜像担持部材の移動方向に対して順方向に回転し、且つ、隣接する前記現像剤担持部材の回転方向が互いに逆方向であ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。
前記現像剤担持部材の外周移動速度は、６００ｍｍ／ｓ以上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。
隣接する前記現像剤担持部材の最近接部の間隙は０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載の現像装置。
表面に静電潜像が形成され、該静電潜像を担持して外周が移動可能な潜像担持部材と、前記静電潜像を現像する請求項１〜８のいずれかの項に記載の現像装置と、を備えることを特徴とする画像形成装置。