JP2005189811A - 現像ローラ、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 地汚れ等の副作用を生ずることなくキャリア付着を改善することができる現像ローラ、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】 マグネットロールの現像極７の現像剤搬送方向下流側に隣接する磁極１０は、現像スリーブ４上のピーク磁束密度の値が現像極と同等もしくはそれ以上であって、ピーク磁束密度の半分の磁束密度値を示す磁極の幅である半値幅値が、前記現像極よりも大きい磁気力に構成している。
【選択図】 図２

Description

本発明は、現像ローラ、該現像ローラを用いる現像装置、該現像装置を備えたプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関するものである。

電子写真方式の複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ、或いはそれらの少なくも２つの機能を有する複合機等の画像形成装置において、感光体ドラムや感光体ベルト等の潜像担持体上に形成された静電潜像を現像装置によって現像されて可視像が得られる。かかる現像装置において、非磁性体のトナーと磁性体のキャリアを混合した現像剤を用いた所謂二成分現像方式もよく知られており、広く用いられている。

二成分現像方式では、現像ローラ外周面に現像剤を磁気吸着させて磁気ブラシを形成し、現像ローラと潜像担持体の間で現像可能電界が確保されている現像領域において、静電潜像が形成された潜像担持体と電気的バイアスが印加されたスリーブとの間の電界によって、前記磁気ブラシから対向する潜像担持体の潜像面へトナーを選択的に供給付着することにより、静電潜像が現像させる。

現像ローラは、一般に、非磁性体よりなる円筒状の現像スリーブを有し、このスリーブ表面に現像剤の穂立ちを生じさせるように磁界を形成するマグネットロールをスリーブ内部に備えている。穂立ちの際、キャリアがマグネットロールで生じる磁気力線に沿うようにスリーブ上に穂立ちすると共に、この穂立ちに係るキャリアに対して帯電トナーが付着されている。マグネットロールは、複数の磁極が磁石等で形成されていて、特にスリーブ表面の現像領域部分では現像剤を立ち上げる現像極を備えている。現像スリーブとマグネットロールの少なくとも一方が動くことでスリーブ表面に穂立ちを起こした現像剤が移動するようになっており、現像領域に搬送された現像剤は現像主極から発せられる磁気力線に沿って穂立ちを起こし、この現像剤のチェーン穂は撓むように潜像担持体表面に接触し、接触した現像剤のチェーン穂が潜像担持体との相対線速差に基づいて静電潜像と擦れ合いながらトナー供給を行う。

従来の二成分現像方式の現像装置においては、画像濃度を高めるための現像条件とコントラスト画像を良好に得るための現像条件とが両立せず、高濃度部と低濃度部との双方を同時に改善することが困難であった。画像濃度を高めるための現像条件としては、潜像担持体と現像スリーブとの間隔である現像ギャップを狭くすること、あるいは現像領域幅を広くすることなどが挙げられる。一方、低コントラスト画像を良好に得るための現像条件としては、現像ギャップを広くすること、あるいは現像領域幅を狭くすることなどがある。つまり、双方の現像条件は相対するものであって両立せず、全濃度域にわたって双方の条件を満たして良質な画像を得ることは一般に困難とされていた。

例えば、低コントラスト画像を重視する場合には、ベタラインのクロス部や黒ベタ、ハーフトーンベタ画像の後端部に白抜けを生じる所謂「後端白抜け」と称される異常画像が発生しやすい。

特開２００１−２９６７４３号公報

このような後端白抜けの改善には、現像極の磁束密度を高く、半値幅を狭くすることが有効である。高磁束密度、狭半値幅を達成するために、マグネットロールの現像極に相当する位置に高磁気特性のマグネット成型体を配置する構成が各種提案され、特許文献１はその有効な構成の１つとなっている。

ところで、近年の画像形成装置において、高画質化が求められていることから現像剤のキャリアを小粒径化される傾向にある。
しかしながら、キャリアを小粒化すると、上記公報に記載されている現像ローラでは潜像担持体へのキャリア付着への余裕度が低くなり、トナーともにキャリアも潜像担持体へ付着し易くなる。キャリア付着とは、現像剤が現像ローラの磁気力により潜像担持体に搬送され現像される際、本来現像ローラに留まるべきであるキャリアがトナーと共に潜像担持体に付着する現象である。これはキャリアにかかる潜像担持体からの電気力と現像ローラからの磁気力のバランスによるもので、電気力が大きいと潜像担持体にキャリアが付着する。付着したキャリアはトナーと共に紙に転写され、定着されるが、転写装置や定着装置に悪い影響を及ぼし、画像形成装置の信頼性を低下させる要因となる。キャリア付着を防止するために、潜像担持体の帯電電位や現像ローラの電位を調整してキャリアにかかる電気力を小さくすることがあるが、地汚れ等の画像上の不具合が発生しやすくなる。

本発明は、上記した従来の問題を解消し、地汚れ等の副作用を生ずることなくキャリア付着を改善することができる現像ローラ、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、本発明は、非磁性体からなる現像スリーブと、該現像スリーブ内に設けられ、高分子化合物に磁性紛を分散して形成されたマグネットロールとを有し、該マグネットロールの現像極に相当する部分に該マグネットロールよりも単位体積あたりの磁気力が高磁気力となる主極マグネット成型体を備えた現像ローラにおいて、前記マグネットロールの前記現像極の現像剤搬送方向下流側に隣接する磁極は、前記現像スリーブ上のピーク磁束密度の値が現像極と同等もしくはそれ以上であって、前記ピーク磁束密度の半分の磁束密度値を示す磁極の幅である半値幅値が、前記現像極よりも大きいことを特徴としている。

なお、本発明は、前記現像極の現像剤搬送方向下流側に隣設する磁極は、そのピーク磁束密度の値が１００ｍＴ〜１４０ｍＴであると、効果的である。
さらに、本発明は、前記現像極の現像剤搬送方向下流側に隣設する磁極は、その半値幅が前記現像極の半値幅の１．０５倍以上３倍以下であると、効果的である。

さらにまた、本発明は、前記現像極の現像剤搬送方向下流側に隣設する磁極が、前記マグネットロールよりも単位面積あたりの磁気力が高磁気力のマグネット成形体からなり、該マグネット成形体がマグネットロールに設けた溝に配設されていると、効果的である。

さらにまた、本発明は、前記マグネットロールは剤切れ部として２極同極を含む５極以上の奇数の磁極数を有し、前記現像極の現像剤搬送方向下流側に隣設する磁極がＮＳ極のうち磁極数の多い方の極であると、効果的である。

さらにまた、本発明は、前記マグネットロールは、総磁極数が５極以上の奇数となる磁極を有し、前記現像スリーブ上の現像剤を該現像スリーブから離脱させる剤切れ部を形成する２つの磁極が同極であって、前記現像極の現像剤搬送方向下流側に隣設する磁極と、その下流に隣接する極が同極で、両磁極間に前記剤切れ部が設けられていると、効果的である。

さらにまた、本発明は、前記現像極のマグネット成形体の幅が２ｍｍ〜３ｍｍのとき、現像剤搬送方向下流側に隣設する磁極のマグネット成形体の幅が４ｍｍ〜１０ｍｍであると、効果的である。
さらにまた、本発明は、請求項４に示すマグネット成形体が、前記現像スリーブ面側に凸状湾曲形状を持ち、かつ、前記マグネットロール円周方向で磁気特性が異なると、効果的である。

さらにまた、本発明は、請求項４に示すマグネット成形体が、前記現像スリーブ面側に凸状湾曲形状を持ち、かつ、前記マグネットロール円周方向の中心を通るマグネットロールの放射線を基準として左右非対称形状に形成されていると、効果的である。

さらにまた、本発明は、請求項４に示すマグネット成形体が、前記現像スリーブ面側に凸状湾曲形状と、その凸状湾曲形状の片側に連接しマグネットロール円周方向へ延びる平坦部とを有すると、効果的である。

さらにまた、本発明は、請求項４、８ないし１０に示すマグネット成形体がマグネット成形体からなる前記現像極の現像剤搬送方向下流側に隣設する磁極が、磁場中で圧縮成型して形成されるとともに、圧縮成型時のプレス側面が前記現像極と対向するように前記マグネットロールに配設されていると、効果的である。

さらにまた、本発明は、前記現像極は、スリーブ上のピーク磁束密度が１００ｍＴ〜１２２ｍＴ、半値幅が２５°以下であると、効果的である。

上記課題を解決するため、本発明の現像装置は、潜像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置において、請求項１ないし１２の何れか一項に記載の現像ローラを備えていることを特徴としている。

また、上記課題を解決するため、本発明のプロセスカートリッジは、請求項１３に記載した現像装置を備えたことを特徴としている。
また、上記課題を解決するため、本発明の画像形成装置は、請求項１３に記載した現像装置を備えたことを特徴としている。

請求項１の構成によれば、マグネットロールの現像極の現像剤搬送方向下流側に隣接する磁極は、現像スリーブ上のピーク磁束密度の値が現像極と同等もしくはそれ以上であって、ピーク磁束密度の半分の磁束密度値を示す磁極の幅である半値幅値が、現像極よりも大きいので、現像ローラからキャリアが飛散しにくく、飛散しても引き戻せるので、像担持体へのキャリア付着を軽減することができる。

請求項２の構成によれば、現像極の現像剤搬送方向下流側に隣設する磁極は、そのピーク磁束密度の値が１００ｍＴ〜１４０ｍＴであるので、キャリア付着防止に効果がある。

請求項３の構成によれば、現像極の現像剤搬送方向下流側に隣設する磁極は、その半値幅が現像極の半値幅の１．０５倍以上３倍以下であるので、キャリア付着防止に効果がある。

請求項４の構成によれば、現像極の現像剤搬送方向下流側に隣設する磁極が、マグネットロールよりも単位面積あたりの磁気力が高磁気力のマグネット成形体からなり、該マグネット成形体がマグネットロールに設けた溝に配設されているので、現像極下流磁極のピーク磁束密度を高く、かつ、マグネットロールのＮ‐Ｓのバランスがアンバランスな磁界特性の現像ローラであっても実現でき、製造することができる。

請求項５の構成によれば、マグネットロールは、総磁極数が５極以上の奇数となる磁極を有し、現像スリーブ上の現像剤を該現像スリーブから離脱させる剤切れ部を形成する２つの磁極が同極であって、現像極の現像剤搬送方向下流側に隣設する磁極がＮＳ極のうち磁極数の多い方の極であるので、良好な剤切れを得ることができる。

請求項６の構成によれば、現像極の現像剤搬送方向下流側に隣設する磁極と、その下流に隣接する極が同極で、両磁極間に剤切れ部が設けられているので、現像極下流磁極がキャリア付着防止と剤切れとを良好に達成することができる。

請求項７の構成によれば、現像極のマグネット成形体の幅が２ｍｍ〜３ｍｍのとき、現像剤搬送方向下流側に隣設する磁極のマグネット成形体の幅が４ｍｍ〜１０ｍｍであるので、現像極下流磁極をキャリア付着防止と剤切れとに機能させることができる。

請求項８の構成によれば、マグネット成形体からなる現像極の現像剤搬送方向下流側に隣設する磁極は、現像スリーブ面側に凸状湾曲形状を持ち、かつ、マグネットロール円周方向で磁気特性が異なるので、磁極内でも必要な箇所のみ磁気特性を高めることができ、キャリア付着余裕度の高い良好な画像特性のマグネットローラをよりＮ‐Ｓバランスが良好な状態で比較的容易に得ることができる。

請求項９の構成によれば、マグネット成形体は、現像スリーブ面側に凸状湾曲形状を持ち、かつ、マグネットロール円周方向の中心を通るマグネットロールの放射線を基準として左右非対称形状に形成されているので、磁極内でも必要な箇所のみ磁気特性を高めることができ、キャリア付着余裕度の高い良好な画像特性のマグネットローラをよりＮ‐Ｓバランスが良好な状態で比較的容易に得ることができる。

請求項１０の構成によれば、マグネット成形体は、現像スリーブ面側に凸状湾曲形状と、その凸状湾曲形状の片側に連接しマグネットロール円周方向へ延びる平坦部とを有するので、剤切れ部での極反転がなく、キャリア付着余裕度の高い良好な画像特性のマグネットローラをよりＮ‐Ｓバランスが良好な状態で比較的容易に得ることができる。

請求項１１の構成によれば、マグネット成形体が、磁場中で圧縮成型して形成されるとともに、圧縮成型時のプレス側面が現像極と対向するようにマグネットロールに配設されているので、キャリア付着余裕度の高い良好な画像特性のマグネットローラをよりＮ‐Ｓバランスが良好な状態で比較的容易に得ることができる。

請求項１２の構成によれば、現像極は、スリーブ上のピーク磁束密度が１００ｍＴ〜１２２ｍＴ、半値幅が２５°以下であるので、後端白抜けとキャリア付着を改善することができる。

請求項１３の構成によれば、現像装置は請求項１ないし１２の何れか一項に記載の現像ローラを備えていので、キャリア付着余裕度の高い良好な画像特性の現像装置を得ることができる。

請求項１４の構成によれば、プロセスカートリッジは、請求項１４に記載した現像装置を備えたので、画像特性にすぐれたプロセスカートリッジを得ることができる。

請求項１５の構成によれば、画像形成装置は、請求項１４に記載した現像装置を備えたので、画像特性にすぐれた画像形成装置を得ることができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１において、現像装置１には現像ローラ２が設けられており、現像ローラ２は現像ケーシング２に形成された開口３を介して図示していない潜像担持体である感光体と対向配置されている。現像ローラ２は、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂などの非磁性体を円筒形に形成してなる現像スリーブ４と、該現像スリーブ４内に設けたマグネットロール５とで構成され、現像スリーブ４が図示していない駆動手段に図中時計回りに回転され、マグネットロール５は固定状態で備えられる。

マグネットロール５は、直径約２３ｍｍ程度で高分子化合物に磁性紛を分散したプラスチックマグネットまたはゴムマグネットからなり、例えば押出成形で得ることができる。すなわち、成型時の金型内にて磁場を印加して異方化し、その後、脱磁して芯金を挿入してヨーク着磁することで所望の磁気特性としたマグネットロール５が得られる。このマグネットロール５を上記した現像スリーブ４内に組み付ければ、現像ローラ２となる。

後端白抜けの改善できる現像ローラ２は、図２に示す現像極Ｐ１をスリーブ上のピーク磁束密度が高くその領域が狭いことが要求され、例えばピーク磁束密度が１００ｍＴ以上で、半値幅が２５°以下であると後端白抜けを改善できる。しかし、このような狭い幅で高磁気力の磁極は上記したプラスチックマグネットから得ることができない。そこで、図２に示すように、マグネットロール５の現像極Ｐ１に相当する位置に溝６を設け、その溝６に高磁気特性の主極マグネット成形体としてのマグネット成型体７を貼り付け等によって配設する。なお、マグネットロール５は材料としてＳｒフェライトないしＢａフェライトの磁性粉に、６ＰＡもしくは１２ＰＡ等のＰＡ（ポリアミド）系材料、ＥＥＡ（エチレン・エチル共重合体）またはＥＶＡ（エチレン・ビニル共重合体）等のエチレン系化合物、ＣＰＥ（塩素化ポリエチレン）等の塩素系材料、ＮＢＲ等のゴム材料の高分子化合物を混合したプラスチックマグネットもしくはゴムマグネットを用いることが多い。また、マグネット成型体１は、現像ローラ軸方向に延びる棒状のブロックであり、幅が狭く且つ高い磁気特性を得るために、Ｂｒ＞０．５Ｔ（テスラ）の材料を用いることが望ましく、多くはＮｅ系（Ｎｅ・Ｆｅ・Ｂ等）又はＳｍ系（Ｓｍ・Ｃｏ、Ｓｍ・Ｆｅ・Ｎ等）の希土類マグネットもしくはこれらのマグネット粉を上記と同様の高分子化合物と混合したプラスチックマグネットもしくはゴムマグネットを用いることができる。

図２に示すマグネットロール５は、５つの磁極Ｐ１〜Ｐ５を設けており、Ｐ１は上記現像極であり、磁極Ｐ２とＰ３は連続する同極（本例はＳ極）で剤切れ部８を形成している。磁極Ｐ４，Ｐ５は搬送極でＮＳが交互に着磁されている。

かかる構成の現像ローラ２において、キャリア付着の問題が発生し易いことは先に説明した。これはキャリアにかかる潜像担持体からの電気力と現像ローラからの磁気力のバランスによるもので、電気力が大きいと潜像担持体にキャリアが付着する。

かかるキャリア付着を軽減する好ましい方法としては、現像極Ｐ１に現像剤搬送方向下流側に隣設する磁極Ｐ２の磁気力をアップすることである。すなわち、磁極Ｐ２の磁気力が大きければ潜像担持体に移行したもしくは移行しようとするキャリアを現像装置１側へ戻すことができる。ただし、磁極Ｐ２の磁気力、特に現像スリーブ４上のピーク磁束密度が１４０ｍＴ以上であるような大きすぎる場合、現像剤を現像ローラ２に引きつける力が強すぎて現像装置１のケースとの間で現像剤が詰ってしまうことがある。また、磁極Ｐ２の磁気力をアップする場合、マグネットロール５の着磁によって行うようにしても、マグネットロール５全体のＮＳバランスから他の磁極Ｐ３〜Ｐ５を変えずに磁極Ｐ２のみを大きくすることができない。すなわち、磁極Ｐ２の磁気力を高めるようとしても、マグネットロール５全体のＮ極とＳ極の比は１：１．０１が限度でこれ以上大きくすることができない。よって、Ｐ２極はＳ極なので、この磁極を大きくすると、マグネットロール５の他のＳ極であるＰ３及びＰ５の磁気力が落ち、剤搬送等に支障を来たすという問題が生ずる。さらに、マグネットローラ５では磁極Ｐ２に得られる磁気特性に限界があり、キャリア付着の改善するのに有効な磁気特性が得られなかった。

さらに、磁極Ｐ２は現像極Ｐ１と異なり磁束密度分布が幅広であることが要求される。その理由は、実験結果から磁極Ｐ２に幅広なマグネット成形体（４ｍｍ〜１０ｍｍ）を用いたとき、現像極Ｐ１と同等な幅２〜３ｍｍ程度のマグネット成形体を用いた場合と比べキャリア付着余裕度が向上することが判明したからである。更に磁極Ｐ２とＰ３の間を剤切れ部８とする構成とすると、磁極Ｐ２の半値幅の１．０５倍以下であると現像極Ｐ１と剤切れ部８とが近づき過ぎるので現像装置１のレイアウト上の無理があることが挙げられる。しかし、逆に３倍以上大きいと、現像極Ｐ１と剤切れ部８とが遠すぎるので現像剤の搬送性が劣るため、磁極Ｐ２の半値幅は現像極Ｐ１の半値幅の１．０５倍〜３倍であることが望ましい。

そこで、マグネットロール５において、図２の鎖線で示す磁極Ｐ２の磁気特性を実線で示す位置まで高めるため、現像極Ｐ１と同様に、マグネットロール５に溝９を設け、該溝９に高磁気特性で幅広のマグネット成形体としてのマグネット成型体１０を配設している。このマグネット成型体１０は、現像極Ｐ１と同様に希土類マグネットもしくはこれらのマグネット粉を上記と同様の高分子化合物と混合したプラスチックマグネットもしくはゴムマグネットを用いる。マグネットロール５の磁極Ｐ２に希土類マグネットを配設すれば、磁極Ｐ２と同極の磁極数の方が多くとも、マグネットロール５全体のＮ極とＳ極の比を１：１．０２以上、例えばＮ極とＳ極の比を１：１．０４であっても他極が磁気特性を達成しつつ、なおかつキャリア付着余裕度向上に有効な磁気波形を得ることができる。プラスチックマグネットやゴムマグネット単体から成るこれはマグネットロール５を着磁することでＮ極とＳ極の比を１：１．０４にするものは試作できたとしても、Ｎ−Ｓのバランスが悪いためそれと同じものを大量に製造することは困難である。マグネット成型体１０を貼り付けるものであれば、マグネットロール全体のＮ極とＳ極の比が１：１．０４のものであっても、同じ磁気特性のものを容易に作ることができる。

この磁極Ｐ２は、上記したように現像極Ｐ１に比べて幅広のものを用いる必要があるため、図３に示すように、マグネット成型体１０自体を幅Ｌの広く、例えばＬが４ｍｍ〜１０ｍｍのものを用いる。しかし、幅広のマグネット成型体１０は外周側の角部が現像スリーブ４に干渉しないようにマグネットロール５に配設すると、マグネット成型体１０の上面と現像スリーブ４までの間に比較的大きな隙間Ｓが生じてしまい高磁気力を実現できない。このため、マグネット成型体１０は上部両角部を図４の（ａ），（ｂ）で示すように丸みを付けたり切り落としたりすることで隙間Ｓを小さくすることができる。より好ましくは、図４（ｃ）に示すように、マグネット成型体１０の上面をほぼ現像スリーブ４に沿った円弧にするカマボコ型に形成することであり、このように形成すると上記隙間を実質上最小幅になり、磁気特性が高く、所望の磁極幅にすることができる。

ところで、キャリア付着余裕度向上を図る場合、磁極Ｐ２の磁気特性は現像極Ｐ１へ減衰していく部分の磁束密度変化率が高い方が有効であることが知られており、磁極Ｐ２の現像極Ｐ１側の磁気波形は変曲点を有するような傾斜が緩やかな波形ではなく、直線的に変化するような波形である方が有効である。すなわち、図５（ｂ）に示すような緩やかに減衰ではなく、図５（ａ）に示すような直線的に減衰する方がキャリア付着防止に有効であることが実験結果から明らかになった。この図５（ａ）に示す直線的な減衰を得るには、磁極Ｐ２の半値幅が現像極Ｐ１の半値幅より広くすることが有効である。なお、磁極Ｐ２の磁気波形はマグネット成型体１０とマグネットロール５の磁気力を合わせられるため、磁気波形が直線的になるか緩やかになるかはマグネットロール５の磁向の影響するものと思われる。

しかし、磁極Ｐ２の磁極Ｐ３側へ減衰していく部分では直線的に変化する磁気波形である必要はない。特に、磁極Ｐ２から磁極Ｐ３にかけての磁気波形が剤切れ部であると、磁極Ｐ２の磁極Ｐ３側の磁気波形が直線的に急激に変化するような場合では緩やかに変化する場合に比べて磁極Ｐ２の磁束密度領域が広くなり、ローラ全体のＮ‐Ｓバランスにより、磁極Ｐ２と同極の他極の磁気特性が達成困難になる。特に、磁極Ｐ２と磁極Ｐ３間の剤切れ部８が反転して逆極になりやすく、この領域が逆極になると剤が切れづらくなり画像特性に悪影響を及ぼす。

そこで、本実施形態では図６に示すようなマグネット成型体１０の短軸方向、すなわち、現像剤の搬送方向の磁気特性を変え、磁気特性を急激に変化させる必要のある現像極Ｐ１側の磁気特性を高く、緩やかな変化が望まれる磁極Ｐ３側の磁気特性を低くすることにより、さらにＮ‐Ｓバランスにすぐれ、画像特性に有効なマグネットロールを得ることを可能にする。マグネットロール全体のＮ‐Ｓバランスがより優れているため、生産性も向上する。

このような磁気特性のマグネットロール５は、磁気特性が均一なマグネット成型体１０でも、例えば、図７（ａ）に示すように、現像極Ｐ１側の丸み形状を現像スリーブ４の内側の丸み形状と同形状にし、磁極Ｐ３側の丸み形状をそれよりも平らな丸み形状にすれば、図７（ｂ）に示すように、現像極Ｐ１側は現像スリーブ４とマグネット成型体１０の間隔が狭いため磁気特性が高くなり、磁極Ｐ３側は現像スリーブ４との間隔が広いため磁気特性が低くなる。

また、図５（ａ）に示すように、磁極Ｐ２と隣設する磁極Ｐ３が同極で、磁極Ｐ２とＰ３間が剤切れ部であるような磁気波形のマグネットロール５に、磁極Ｐ２に高磁気力のマグネット成型体１０を配置すると、剤切れ部８の磁極Ｐ２側が反転しやすい。そこで、図８（ａ）に示すように、磁極Ｐ２のマグネット成型体１０に、その剤切れ部８側に平坦部１０ａを設けると、図８（ｂ）に示すように、磁極Ｐ２の剤切れ部８付近の磁気波形は緩やかな変化になり、剤切れ部８が逆極に反転しづらい、よりＮ‐Ｓバランスにすぐれたマグネットロール５を得ることが可能になる。

本発明で用いるマグネット成型体１０を得るには、磁石粉のみからなる焼結磁石、磁石粉と高分子化合物からなるプラスチックマグネットを成型するプラスチックマグネット成型体が考えられるが、例えば希土類磁石粉を用いる場合、磁気特性が非常に高いため焼結磁石である必要はない。また、希土類磁石粉はコストが非常に高く、焼結磁石では高コストになる。そこでプラスチックマグネット成型体を用いるのが望ましい。

プラスチックマグネット成型体の成型方法としては一般に射出成型法、押出し成型法、圧縮成型法の方法が考えられる。高磁気力のマグネット成型体を得るには上記成型法の何れかによる成型と、磁場印加による磁石粉の配向とを同じに行う必要がある。射出成型法では、金型で寸法が決定されるため高精度の成型が可能であるが、材料は金型内を流れる必要があるため、樹脂の配合比を高める必要があり、磁石粉の配合比率を高められないため、高磁気力マグネットが得られ難い。押出し成型法では生産性にすぐれるものの、寸法精度が悪い。また射出成型法と同様に磁石粉の配合比率を上げ難く、高磁気力マグネットが得られ難い。したがって、マグネット成型体１０は圧縮成型法の圧縮成型によって得るのが望ましい。圧縮成型では図９に示すように、圧縮成型方向に対して垂直方向に磁場を印加する方が成型品の配向が高くなり、高磁気力マグネット成型体を得るのに有効である（横磁場成型法）。なお、図９において、符号１１は磁石成型部、符号１２は電磁石、符号１３は上パンチ、符号１４は下パンチ、符号１５はギャップ、符号１６は磁場印加方向、符号１７はプレス方向であり、材料を充填した後、下パンチ１４の上に固定し、電磁石１２に通電して矢印１６の方向の磁場を発生させながら、上パンチ１３で矢印１７の方向に圧力をかけることにより、高磁気力のマグネット成型体を得ることができる。

また、圧縮成型時のプレス圧を利用して磁気特性を急激に変化させる必要のある現像極Ｐ１側の磁気特性を高く、緩やかな変化が望まれる磁極Ｐ３側の磁気特性を低くすることも可能である。マグネット成型体を圧縮成型によって得る場合、磁石成型部である金型内では図１０のように圧力がかかる。つまり上パンチ１３で矢印１７の方向に加圧すると、金型１１内の圧力は符号１８で示す矢印のような向きに分散するため、プレス面が最も圧力が高いため材料の圧縮密度が高くなり、底面側に比べて磁気特性が高くなる。そこで、パンチ１３が磁性粉と接するプレス面側を現像極Ｐ１側にくるように配置することにより、Ｎ‐Ｓバランスの優れたローラを容易に得ることができる。

上記のようなマグネット成型体を配置したマグネットロールはローラ全体のＮ‐Ｓバランスが良好である。また現像極の下流側に、広幅・高ピーク・直線的な磁束密度変化である磁極があるマグネットロール５はキャリア付着余裕度の高い、高画質な現像性能が得られる現像装置１が提供可能となる。

このように構成された現像装置１は、例えば図１１に示すカラー画像形成装置に用いる。
図１１に示した画像形成装置は、画像形成を行う画像形成装置本体１００と、該画像形成装置本体１００の下部に配置され、画像形成装置本体１００に対して記録媒体としての転写紙（図示せず）の供給を行う給紙装置２００と、画像形成装置本体１００上に取り付けられ原稿画像を読み取るスキャナ３００と、このスキャナ３００の上部に設けられた自動原稿給紙装置（ＡＤＦ）４００とを備えている。画像形成装置本体１００には、転写紙を手差し給紙する手差しトレイ１０１及び１００から排出された記録済みの転写紙を受ける排紙トレイ１０２が設けられている。

図１１に示した画像形成装置１００は、ドラム状の感光体として構成された第１ないし第４の像担持体を有し、その各像担持体上にイエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成される。これらトナー像は第１ないし第４の像担持体に対向して中間転写ベルト１０３に重ね転写され、そして転写紙に一括転写されるが、このトナー像の現像に現像装置１を用いると、キャリア付着余裕度の高い、高画質の画像が得られる。

また、現像装置１は図１２に示すような感光体と現像装置１がユニット化されたプロセスカートリッジに用いても、画像上の不具合が少ない高画質の画像を得ることができる。

マグネット成型体
愛知製鋼社製異方性Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石パウダーＭＦＰ‐１２ ９３重量部に対し、下記の成分・配合比の微粒子 7重量部を配合し、攪拌分散し、コンパウンド材料とした。

使用したＭＦＰ‐１２の平均粒径値は１５０μｍ、熱可塑性樹脂の軟化点は７５℃、平均粒径値は７．３μｍである。
熱可塑性樹脂
（１）ポリエステル樹脂 ７９重量部
（２）スチレンアクリル樹脂 ７重量部
顔料
カーボンブラック ７．６重量部
帯電制御剤
サリチル酸ジルコニウム ０．９重量部
離型剤
カルナバワックスとライスワックスの配合物 ４．３重量部
流動性付与剤
疎水性シリカ １．２重量部

実施例（１）、（２）、（３）のマグネット成型体と現像極Ｐ１用マグネット成型体は、上記磁石粉コンパウンドを表１に示すそれぞれの金型に充填し、１８，０００（Ｏｅ）の磁場印加状態で５．５ｔｏｎ／ｃｍ^２のプレス圧を加えて成型したものである。このとき、磁場方向はプレス方向に対して垂直方向で、図９で示すような横磁場成型法で行った。

上記のマグネット成型体は、成型後平板状のベーク治具にセットし、１００℃１０ｍｉｎのベーク（焼き入れ）を行ってマグネット強度を向上させるとともに、成型で発生した反りを矯正した。ベーク後空芯コイルでパルス着磁を行い、マグネット成型体７もしくは１０を得た。上記のように成型した実施例（１）、（２）、（３）のマグネット成型体は磁石の単位体積当たりの強さを示すＢＨｍａｘ値が何れも１３ＭＧＯｅ以上であった。
実施例（１）の成型体は請求項８、実施例（２）の成型体は請求項９、実施例（３）の成型体は請求項１０に対応した形状である。

表１はマグネット成型体の金型と完成品特性値を示す。

上記のようにして得られるマグネットローラのＢＨｍａｘ値は２ＭＧＯｅ程度であった。
なお、この時、現像極Ｐ１と磁極Ｐ２には溝が形成されている。現像極Ｐ１用の溝は深さ３．０ｍｍ、幅２．５ｍｍ、長さ３０６．１ｍｍの溝が形成され、磁極Ｐ２極には、深さ２．３ｍｍ、幅１０．０ｍｍ、長さ３０６．１ｍｍの溝が形成されている。

上記のようにして作製したプラスチックマグネットロールをヨーク着磁法で各極の着磁を行い、その後現像極Ｐ１と磁極Ｐ２の溝にマグネット成型体をそれぞれ配置し、瞬間接着剤で固定した。比較例として、磁極Ｐ２に溝のないプラスチックマグネットロール５を成形し、現像極Ｐ１の溝にのみマグネット成型体を配置し瞬間接着剤で固定したマグネットローラ比較例１と、Ｐ２極溝部に異方性のＮｄ−Ｆｅ−Ｂと１２ＰＡを混合した材料を１０（Ｋｏｅ）の磁場中で表１に示す寸法の直方体形状に射出成形を行った成型体を配置し、瞬間接着剤で固定したマグネットローラ比較例２を作製した。これらのマグネットローラについて磁気特性、キャリア付着余裕度の評価を行ったところ、下表２に示す結果が得られた。

磁束密度がＰ１極よりもＰ２極のほうが大きく、かつ半値幅がＰ１極のほうがＰ２極よりも大きい場合、比較例３のキャリア付着の不具合に加えて本件に記載するような構成の現像装置（現像極に隣接する下流側の磁極とそのさらに下流側に隣接する磁極の間で現像剤を落とす構成）においては剤切れ不良の観点からも好ましくない。磁極Ｐ２の半値幅が比較的に狭くなることで、磁極Ｐ３極との磁極間が広くなりすぎて、Ｐ２極とＰ３極間の反発力が落ち、剤切れに支障を及ぼすからである。

本発明に係る現像装置の主要部を示す概略構成図である。 本発明に係る現像ローラのマグネットロールの一例を示す説明図である。 幅広のマグネット成型体を配置した場合の現像ローラを示す説明図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）はマグネット成型体の変形例を示す説明図である。 （ａ）は磁極Ｐ２の直線的に変化する磁気波形のマグネットロール、（ｂ）は磁極Ｐ２の緩やかに変化する磁気波形のマグネットロールを示す説明図である。 磁極Ｐ２のマグネット成型体の好ましい磁気波形を示す説明図である。 （ａ）は好ましい磁気波形が得られるマグネット成型体の正面図、（ｂ）はそのマグネット成型体を用いたマグネットロールの磁気波形を示す説明図である。 （ａ）は好ましい磁気波形が得られるマグネット成型体の正面図、（ｂ）はそのマグネット成型体を用いたマグネットロールの磁気波形を示す説明図である。 マグネット成型体の得る圧縮成型工法を示す概略構成図である。 圧縮成型時に成型体にかかる圧力の方向を示す説明図である。 本発明に係る現像装置を用いる画像形成装置の概略図である。 本発明に係る現像装置を用いるプロセスカートリッジの概略図である。 本発明の一実施例の金型を示す説明図である。

符号の説明

１ 現像ローラ
４ 現像スリーブ
５ マグネットロール
６ 現像極の溝
７ 現像極のマグネット成型体
９ Ｐ２極の溝
１０ Ｐ２極のマグネット成型体
Ｐ１ 現像極
Ｐ２〜Ｐ５ 磁極

Claims (15)

1. 非磁性体からなる現像スリーブと、
   該現像スリーブ内に設けられ、高分子化合物に磁性紛を分散して形成されたマグネットロールとを有し、
   該マグネットロールの現像極に相当する部分に該マグネットロールよりも単位体積あたりの磁気力が高磁気力となる主極マグネット成型体を備えた現像ローラにおいて、
   前記マグネットロールの前記現像極の現像剤搬送方向下流側に隣接する磁極は、前記現像スリーブ上のピーク磁束密度の値が現像極と同等もしくはそれ以上であって、前記ピーク磁束密度の半分の磁束密度値を示す磁極の幅である半値幅値が、前記現像極よりも大きいことを特徴とする現像ローラ。
2. 前記現像極の現像剤搬送方向下流側に隣設する磁極は、そのピーク磁束密度の値が１００ｍＴ〜１４０ｍＴであることを特徴とする請求項１に記載の現像ローラ。
3. 前記現像極の現像剤搬送方向下流側に隣設する磁極は、その半値幅が前記現像極の半値幅の１．０５倍以上３倍以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の現像ローラ。
4. 前記現像極の現像剤搬送方向下流側に隣設する磁極が、前記マグネットロールよりも単位面積あたりの磁気力が高磁気力のマグネット成形体からなり、該マグネット成形体がマグネットロールに設けた溝に配設されていることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の現像ローラ。
5. 前記マグネットロールは、総磁極数が５極以上の奇数となる磁極を有し、前記現像スリーブ上の現像剤を該現像スリーブから離脱させる剤切れ部を形成する２つの磁極が同極であって、前記現像極の現像剤搬送方向下流側に隣設する磁極がＮＳ極のうち磁極数の多い方の極であることを特徴とする請求項１または４の何れかに記載の現像ローラ。
6. 前記現像極の現像剤搬送方向下流側に隣設する磁極と、その下流に隣接する極が同極で、両磁極間に前記剤切れ部が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の現像ローラ。
7. 前記現像極のマグネット成形体の幅が２ｍｍ〜３ｍｍのとき、現像剤搬送方向下流側に隣設する磁極のマグネット成形体の幅が４ｍｍ〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項４ないし７の何れかに記載の現像ローラ。
8. 請求項４に示すマグネット成形体が、前記現像スリーブ面側に凸状湾曲形状を持ち、かつ、前記マグネットロール円周方向で磁気特性が異なることを特徴とする請求項４ないし７の何れかに記載の現像ローラ。
9. 請求項４に示すマグネット成形体が、前記現像スリーブ面側に凸状湾曲形状を持ち、かつ、前記マグネットロール円周方向の中心を通るマグネットロールの放射線を基準として左右非対称形状に形成されていることを特徴とする請求項４ないし８の何れかに記載の現像ローラ。
10. 請求項４に示すマグネット成形体が、前記現像スリーブ面側に凸状湾曲形状と、その凸状湾曲形状の片側に連接しマグネットロール円周方向へ延びる平坦部とを有することを特徴とする請求項４ないし８の何れかに記載の現像ローラ。
11. 請求項４、８ないし１０に示すマグネット成形体が、磁場中で圧縮成型して形成されるとともに、圧縮成型時のプレス側面が前記現像極と対向するように前記マグネットロールに配設されていることを特徴とする請求項４ないし１０の何れかに記載の現像ローラ。
12. 前記現像極は、スリーブ上のピーク磁束密度が１００ｍＴ〜１２２ｍＴ、半値幅が２５°以下であることを特徴とする請求項２に記載の現像ローラ。
13. 潜像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置において、請求項１ないし１２の何れかに記載の現像ローラを備えていることを特徴とする現像装置。
14. 請求項１３に記載した現像装置を備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
15. 請求項１３に記載した現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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