JP2005275069A - 現像装置、並びにこの現像装置を用いるプロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤担持体上の二成分現像剤の劣化を抑制し、現像剤層を安定して薄層に形成でき、長期にわたり安定した高画質画像を得ることのできる現像装置を提供する。
【解決手段】 感光体１と、内部に複数の磁極を有し、二成分現像剤１０を磁気ブラシとして担持して搬送する現像スリーブ５と、現像スリーブ５に担持されて搬送される現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材１２とを備える現像装置において、現像剤規制部材１２よりも現像剤スリーブ１５の現像剤搬送方向上流側で現像剤規制部材１２の対向部位における磁極Ｎ１により保持されている現像剤量が、現像剤規制部材１２を通過する現像剤量の２倍以下である。これにより、現像剤１０の総量のうち現像剤規制部材１２から力を受ける現像剤１０の相対量が低下し、現像剤の劣化の度合いが低減する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等に用いられる、現像装置、並びにこの現像装置を用いるプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。詳しくは、潜像担持体上に担持された潜像を、トナー及びキャリアを含有する二成分現像剤によって現像する現像装置等に関する。

従来、キャリア及びトナーからなる二成分現像剤を用いる現像装置が知られている。この２成分現像剤を用いる現像装置では、現像剤を所謂磁気ブラシとして現像剤担持体上に担持してこの現像剤を所定の厚みに規制し、感光体等の潜像担持体上の静電潜像を現像することが一般的に行われている。現像剤担持体としては、例えば、回転可能に配設され且つ二成分現像剤を担持搬送する円筒状の現像スリーブと、この現像スリーブ内に固定配置され且つ周囲に複数の磁極を配列する磁石ロールとを備えたものが用いられている。

上記潜像担持体上の静電潜像を忠実に現像するためには、潜像担持体と現像剤担持体との間の距離を狭める必要がある。潜像担持体と現像剤担持体との間の距離が小さくなると、それに伴い現像剤担持体上に形成される現像剤層もより薄層に形成する必要がある。従来、現像剤担持体上の現像剤層の厚みを規制する手法としては、現像剤担持体に対し現像剤規制部材を一定の間隙（以下、ドクタギャップとうい）を開けて非接触に配設する方式が広く採用されている。この方式において、現像剤規制部材を通過する現像剤量はドクタギャップを制御することで調整できるが、薄層に形成するためにはドクタギャップを非常に小さく設定する必要がある。

しかしながら、ドクタギャップを小さく設定すると、大きく設定する場合に比べてドクタギャップを通過する現像剤量の変動が大きく、現像剤担持体上に形成される現像剤層が不均一となる。また、現像剤がドクタギャップを通過する際に現像剤に大きなストレスがかかり、現像剤の寿命が短くなってしまう。

このような課題を解決するため、例えば特許文献１の現像装置では、現像剤担持体の磁石ロールで同極性の磁極を隣接配置し、現像剤搬送方向上流側の磁極の最大磁力位置とこれら磁極間の最小磁力位置の間に現像剤規制部材を設けている。これにより、ドクタギャップでの現像剤のパッキング密度が低くなり、ドクタギャップを通過する現像剤量を少なくすることができる。さらに、ドクタギャップを通過する現像剤には、現像スリーブの回転力以外に、ドクタギャップを通過させようとする力がほとんど作用しない。そのため、ドクタギャップを小さく設定しても、ドクタギャップを通過する現像剤量の変動が小さく、現像ローラ上に薄い均一層を形成することが可能となる。

特開平５−６１０３号公報

しかしながら、特許文献１に記載される現像装置にあっては、同極の磁極間の反発力が強いために、ドクタギャップを通過させるための現像剤搬送力が低下し過ぎてしまっている。そのため、環境変動等により現像剤の特性が変動すると、現像剤搬送量も変動しやすくなり、現像剤層形成が不安定となってしまう可能性がある。
本発明は、以上の課題を解決するためになされたものである。その目的は、現像剤担持体上の二成分現像剤の劣化を抑制し、現像剤層を安定して薄層に形成でき、長期にわたり安定した高画質画像を得ることのできる現像装置を提供することである。そして、この現像装置を用いる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である。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、潜像担持体と、内部に複数の磁界発生手段を有し、トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤を磁気ブラシとして担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に担持されて搬送される現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材とを備える現像装置において、上記現像剤規制部材よりも上記現像剤担持体の現像剤搬送方向上流側で該現像剤規制部材の対向部位にある上記磁界発生手段により保持されている現像剤量が、該現像剤規制部材を通過する現像剤量の２倍以下であることを特徴とするものである。なお、現像剤規制部材よりも現像剤担持体の現像剤搬送方向上流側で現像剤規制部材の対向部位にある磁界発生手段により保持される現像剤量とは、現像剤担持体上において現像剤規制部材に対向する位置から、磁界発生手段の法線磁力密度分布値が０となる位置までに担持されている現像剤量である。
請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記現像剤規制部材は、上記現像剤担持体の現像剤搬送方向上流側で現像剤に対向する対向面が、該現像剤規制部材の対向部位にある上記磁界発生手段により形成される磁場の磁場ベクトル方向と平行に形成されることを特徴とするものである。
請求項３の発明は、請求項１又は２の現像装置において、上記現像剤規制部材の対向部位にある上記磁界発生手段により形成される法線磁束密度分布は、ピーク値から該ピーク値の１／２となる値までの角度が、上記現像剤担持体の現像剤搬送方向上流側より下流側で大きいことを特徴とするものである。
請求項４の発明は、請求項３の現像装置において、上記現像剤規制部材の対向部位にある上記磁界発生手段により形成される法線磁束密度分布は、ピーク値から該ピーク値の１／２となる値までの角度が、上記現像剤担持体の現像剤搬送方向上流側で２０°以下であることを特徴とするものである。
請求項５の発明は、請求項４の現像装置において、上記現像剤規制部材の対向部位にある上記磁界発生手段により形成される法線磁束密度分布は、ピーク値が３５ｍＴ以上、６５ｍＴ以下であることを特徴とするものである。
請求項６の発明は、請求項１、２、３、４、又は５の現像装置において、上記現像剤規制部材の対向部位にある上記磁界発生手段は、現像剤を攪拌収容する現像剤収容部から上記現像剤担持体に現像剤を供給するための磁界発生手段であることを特徴とするものである。
請求項７の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体を一様帯電せしめる帯電手段と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、該潜像担持体に残留する転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段とを備える画像形成装置に用いられ、該潜像担持体と、該帯電手段と、該クリーニング手段との中より選ばれる少なくとも１つと、該現像手段とが一体になって画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されたプロセスカートリッジにおいて、上記現像手段として、請求項１、２、３又は４の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
請求項８の発明は、潜像担持体と、該潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを備える画像形成装置において、上記現像手段として請求項１、２、３、４、５若しくは６の現像装置を備える、又は、請求項７のプロセスカートリッジを備えることを特徴とするものである。
請求項１乃至請求項８の現像装置では、現像剤規制部材によって規制された現像剤の堆積量を規定している。一般に、現像剤規制部材によって規制された現像剤は、現像剤規制部材前に堆積してハイパッキング状態になり、トナーに継続的に剪断力や押圧力がかかる。トナーがハイパッキング状態になると、トナー表面の外添剤が離脱或いはトナー内部へ埋没しやすくなり、トナーの外添剤被覆率が減少する。トナーへの外添剤被覆率が減少するとキャリアとトナーの付着力が強くなり現像性が低下してしまう。そこで、本発明は、現像剤規制部材によって規制された現像剤の堆積量が現像剤規制部材を通過する現像剤量の２倍以下となるように規制する。これにより、現像剤の総量のうち現像剤規制部材から力を受ける現像剤の相対量が低下し、現像剤の劣化の度合いが低減する。

現像剤担持体上の二成分現像剤の劣化を抑制し、現像剤層を安定して薄層に形成でき、長期にわたり安定した高画質画像を得ることのできる現像装置を提供することができる。並びにこの現像装置を用いる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ができる。

［第１の実施形態］
以下、本発明を画像形成装置である電子写真複写機（以下、プリンタという）に適用した場合の第１の実施形態について説明する。図１は、現像装置の構成を示す概略構成図である。図２は、プロセスカートリッジの構成を示す概略構成図である。まず、このプリンタは、像担持体であるドラム状感光体１の周囲に、感光体１を帯電する帯電手段である帯電装置２、感光体１に潜像を形成する潜像形成手段である露光装置、感光体１の潜像を現像する現像手段である現像装置３を有する。また、感光体１の周囲に、感光体１上のトナー像を転写材に転写する転写手段である転写装置、感光体１の残留電位を除去する除電装置、感光体１の転写残トナーを除去するクリーニング手段であるクリーニング装置を有する。

上記感光体１の表面は、所定の周速度で図中矢印Ａ方向に回転駆動されながら、帯電装置２により正又は負の所定電位に均一に帯電される。そして、スリット露光やレーザビーム走査露光等の露光装置により画像に応じた光が照射されて静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置３によって現像されて顕像化される。この現像装置３により感光体１上に形成されたトナー像は、給紙部から感光体１と転写装置との間に感光体１の回転と同期して搬送されてきた転写材に、転写装置により転写される。トナー像が転写された転写材は、感光体１の表面から分離されて定着装置に送られ、熱及び圧力の作用を受けて像定着され、複写物として装置外へプリントアウトされる。像転写後の感光体１は、クリーニング装置によって転写残トナーが除去されて清浄面化され、除電装置により残留電位が消去された後、繰り返し画像形成に使用される。なお、プリンタの構成は、これに限定されるものではない。例えばドラム状感光体ではなく、ベルト状感光体であってもよい。また、トナー像の転写の際には、中間転写体を用いてもよい。

ここで、図２に示すように、感光体１、帯電装置２、現像装置３は、プロセスカートリッジ４として一体に結合され、プリンタ本体に対して着脱可能に構成されている。これにより、プリンタの長期使用に対しても、保守性、交換性を向上することができる。なお、プロセスカートリッジに組み込まれる部材は、上記感光体１、帯電装置２、現像装置３に限定されるものではなく、例えば、さらにクリーニング装置を付加してもよい。

上記現像装置３は、図１に示すように、感光体１の側方に配設され、現像剤担持体としての現像スリーブ５が感光体１に向けて開口部が形成された攪拌収容部としての現像剤収容器６の開口部から一部を露出させて配置されている。現像スリーブ５は、図示しない駆動手段で回転駆動され、その内部に、固定配置された磁界発生手段として、複数の固定磁石からなる磁石ロール７等を備えている。磁石ロール７は感光体１との対向領域である現像位置の箇所から現像スリーブ３の回転方向にＳ１、Ｎ２、Ｓ２、Ｓ３、Ｎ１の５磁極を有する。尚、図１の磁極配置は、構成例であり、磁極の個数や配置はこれに限定されない。これにより、現像スリーブ５は、トナー８及び磁性キャリア９とを含む二成分現像剤（以下「現像剤」という。）１０を磁気ブラシとして表面に担持することができる。現像剤１０は、現像剤収容器６内に設置されたスクリューよりなる攪拌部材１１によりトナー８と磁性キャリア９とが混合されることで規定の帯電量を得る。現像スリーブ５上のトナー帯電量は−１０〜−２５［μＣ／ｇ］の範囲が好適である。トナー８は、磁性体を含有させ、磁性トナーとしても使用することも出来る。

上記構成の現像装置３において、現像スリーブ５上の現像剤1０は、現像スリーブ５の矢印Ｂ方向の回転に伴って搬送され、現像剤規制部材１２により層厚が規制されて薄層化される。薄層化された現像剤１０は、矢印Ａ方向に回転している感光体１との対向位置である現像位置に搬送される。現像スリーブ５には、図示しない電源によって現像バイアスが印加されており、この現像位置では、現像剤１０中のトナー８が感光体１表面に形成されている静電潜像に供給され、静電潜像を可視化し、現像が行われる。感光体１と現像スリーブ５の間隙である現像ギャップＧＰは従来の０．８ｍｍから０．４ｍｍの範囲で設定でき値を小さくすることで現像効率の向上を図る事も可能である。

本実施形態において、具体的な現像条件は、以下に示す通りである。上記感光体１の直径を５０ｍｍ、線速を２００ｍｍ／ｓｅｃとする。現像スリーブの直径１８ｍｍ、線速を３００ｍｍ／ｓｅｃとする。なお、現像スリーブ５の線速は、２００〜３００ｍｍ／ｓｅｃが主流である。感光体１の露光前の帯電電位Ｖ０を−３５０Ｖ、露光後の電位ＶＬを−５０Ｖとして、現像バイアス電圧ＶＢを−２５０Ｖ即ち現像ポテンシャル（ＶＬ−ＶＢ＝２００Ｖ）として現像工程が行われるものである。この時｜ＶＤ−ＶＬ｜＞｜ＶＬ−ＶＢ｜となる。

ところで、本実施形態に係る現像装置５は、現像剤規制部材１２よりも現像剤搬送方向上流側であって、現像剤規制部材１２の対向部位にある磁極Ｎ１により保持される現像剤量（以下、現像剤規制部材前の現像剤堆積量という）が、現像剤規制部材１２を通過する現像剤量の２倍以下であることを特徴とするものである。なお、現像剤規制部材前の現像剤堆積量は、現像スリーブ５上において現像剤規制部材１２に対向する位置から磁極Ｎ１の法線磁力密度分布値が０となると位置までの現像剤量である。この現像剤量は、一旦現像スリーブ５を回転させた後、現像剤規制部材１２を保持した状態で現像スリーブ５を現像装置３外に取り出し、上記箇所の現像剤１０を採取して測量すればよい。現像剤規制部材前の現像剤堆積量は、例えば磁極Ｎ１の磁場を低くすることで、少なくすることができる。または、現像剤規制部材前の現像剤堆積量は、現像剤収容器６から現像スリーブ５への現像剤供給量を制御することによって、適切な値に設定してもよい。具体的には、現像剤収容器６内で攪拌部部材１１による現像剤１０の移動距離を制御したり、攪拌部材１１の回転スピードを制御したりする等の方法がある。

以下、本実施形態に係る現像装置３について、実験結果を基に具体的に説明する。本実験では、攪拌部材１１と現像スリーブ５の相対位置関係を変え、現像剤規制部材前の現像剤堆積量を図３に示すように振った実施例１、２、及び比較例１、２、３を用意した。ここでは、現像剤規制部材１２を通過する現像剤量が０．５ｍｇ／ｃｍ^２となるように、ドクタギャップを設定している。そして、現像スリーブ５の線速を２００ｍｍ／ｓｅｃとして２０分間、現像装置のみを駆動させたのち、現像剤収容器６内の現像剤を採取し、トナー８の外添加剤の埋没状態を電子顕微鏡で観察した。この結果を図３に示す。図３の結果から、現像剤規制部材前の現像剤堆積量を２倍以下にした実施例１、２では、トナーの外添加剤の埋没状態が改善されていることがわかる。

［第２の実施形態］
次に、上記現像装置３において現像剤規制部材の形状を変えた第２の実施形態について説明する。一般に磁場の大きさを低くする等の方法により現像剤規制部材前の現像剤堆積量を単純に低下させただけでは、現像剤収容器から汲み上げられる現像剤量の変動の影響が大きくなり、現像剤規制部材を通過する現像剤量が変動してしまう。現像剤規制部材を通過する現像剤量が変動する場合、汲み上がる現像剤量が多いところでは、適正に現像剤が規制され正常に画像部が形成される。しかし、汲み上がる現像剤量が少ないところでは、画像部が薄くなってしまい、例えば同一の現像ポテンシャルであっても、画像に濃淡ができてしまうといった問題が発生する。このように、磁場の大きさを低くするなどの方法により、現像剤規制部材前の現像剤堆積量を単純に低下させたたけでは、現像剤規制部材を通過する現像剤量が変動し、画像の劣化が生じる。

そこで、第２の実施形態に係る現像装置では、現像剤１０の搬送性を向上させることで、現像剤規制部材前の現像剤堆積量が少なくても、現像剤規制部材を通過する現像剤量の変動を少なくする。これにより、経時に亘り安定した高画質画像を得ることが可能としている。

ここで、磁場と現像剤の搬送性について説明する。現像剤は、現像スリーブ内部の磁極により形成される磁場から力を受け、現像スリーブに引き付けられる。この磁場から受ける力は、磁場が強ければ強く、磁気ベクトルの方向に働く。このような磁場の力により現像スリーブに保持され、現像スリーブの回転により現像剤が搬送される。このとき、磁場ベクトルと交わるように壁面が設置されると、現像剤には、現像スリーブではなく壁面に保持されるような力が働いてしまう。つまり、現像剤規制部材においても、現像スリーブの現像剤搬送方向上流側で現像剤に対向する面（以下、対向面という）が磁場ベクトルと交わるように構成された場合、現像剤には対向面に保持される力が働いてしまう。このような状態では、現像剤規制部材を通過する現像剤の流れを阻害し、現像剤規制部材を通過する現像剤量を変動させる要因になってしまう。このように現像剤が現像剤規制部材の対向面に保持される力を発生させないためには、磁場ベクトルを現像剤規制部材の対向面に対して交わらないように、即ち平行に形成することである。

図４は、現像剤規制部材の構成を示す概略構成図である。図４に示すように、現像剤規制部材１３は、現像剤搬送方向上流側で現像剤１０に対向する対向面１３ａが、現像剤規制部材１３の対向部位にある磁極Ｎ１により形成される磁場の磁場ベクトルの方向（図中矢印方向で示す）と平行になるように形成される。これにより、現像剤１０は、対向面１３ａから受ける拘束力が低減して現像剤搬送性が向上し、現像剤規制部材１３を通過する現像剤量の変動が低減する。また、このような磁場形成は、現像剤規制部材１３を通過する現像剤に対して有効に働く。現像剤規制部材１３の対向面１３ａに対して磁場を平行に形成する場合、現像剤１０は磁気ブラシが立ったところで現像剤規制部材１３によって規制される。すなわち、現像剤１０は、密度が疎な状態で規制されるため、現像スリーブ５の軸方向へも動きやすくなり、現像剤１０の均一化が向上する。なお、本実施形態では、現像剤規制部材１５は、同一構成部材により対向面１３ａが磁束密度ベクトル方向と平行になるように形成しているが、２つの構成部材を一体化させた構成であってもよい。例えば、従来の構成の現像剤規制部材と、対向面に位置する箇所を磁束密度ベクトルと平行になるように形成した現像剤堆積抑制部材とを一体化させた構成であってもよい。

以下、第２の実施形態に係る現像装置について、実験結果を基に具体的に説明する。まず、図４で示すように、現像剤規制部材１３の対向面１３ａの形状が磁場ベクトルと平行である実施例３を用意した。これに対し、図５に示すように、現像剤規制部材１００の壁面１００ａと図中矢印方向で示す磁場ベクトルとが交わるように形成された比較例４の現像装置を用意した。また、図６に示すように、現像剤規制部材１０１の壁面１０１ａと図中矢印方向で示す磁場ベクトルとが交わるように形成された比較例５の現像装置を用意した。これ以外の形状は、上記実施例１と同様の構成である。このとき、現像剤規制部材１３の対向部位にある磁極Ｎ１の法線磁束密度分布は、半値幅が４７°、ピーク値が５５ｍＴで、半値幅の中央とピーク値が一致する。ここでいう半値幅とは、法線磁束密度のピーク値から、ピーク値の半分の値を示すまでの角度である。この現像装置を用いて、ハーフトーン画像を形成し、画質を１〜５までのランクで評価した。この官能評価は数字が大きいほど濃度ムラが少ないことを示す。この結果を表１に示す。表１の結果からわかるように、現像剤規制部材１３の対向面１３ａと磁場ベクトルとが平行である実施例３では、比較例４及び比較例５に比べ、濃度ムラが低減していることがわかる。

［第３の実施形態］
次に、上記現像装置３において、現像剤規制部材１２に対向する部位にある磁極の法線磁束密度分布の形状を変えた第３の実施形態について説明する。現像剤規制部材前の堆積量を低減させる方法としては、現像スリーブ５近傍の磁場を強くし、現像スリーブ５から離れると磁場の大きさが低下するような磁場分布を形成すればよい。現像剤規制部材１２に対向する位置にある磁極Ｎ１の法線磁束密度の半値幅を狭くすると、法線方向での磁場の減衰性が高まる。これにより、現像剤１０は、現像スリーブ５方向に強く引かれ、現像剤規制部材前の現像剤堆積量が低減する。しかし、単純に現像剤規制部材１２に対向する部位の磁極Ｎ１の半値幅を狭くしただけでは、磁極Ｎ１から発生する接線方向の磁場の大きさが低下し、現像剤規制部材１２を通過するための現像剤１０の搬送力も低下してしまう。その結果、帯電特性の低下や現像剤収容器６からの汲み上げ量が不安定になってしまう。そこで、本実施形態では、磁極Ｎ１の法線磁束密度分布において、現像スリーブ５の回転方向上流側の半値幅を狭くし、下流側の半値幅を大きくする。これにより、現像剤規制部材前の現像剤堆積量を低減させ、且つ現像剤１０が現像剤規制制部材１２を通過するための搬送性を確保することが可能になる。

以下、第３の実施形態に係る現像装置について、実験結果を基に具体的に説明する。まず、現像剤規制部材１２に対向する位置にある磁極Ｎ１の法線磁束密度分布において、ピーク値を４５ｍＴとし、現像スリーブ回転方向下流側の半値幅を２３．５のままにし、上流側の半値幅を１９．５°とする実施例４を用意した。また、現像剤規制部材１２に対向する位置にある磁極Ｎ１の法線磁束密度分布において、ピーク値を４５ｍＴとし、現像スリーブ回転方向下流側の半値幅を２３．５のままにし、上流側の半値幅を１８．２°とする実施例５を用意した。これに対し、現像剤規制部材１２に対向する位置にある磁極Ｎ１の法線磁束密度分布において、ピーク値を４５ｍＴとし、現像スリーブ回転方向下流側の半値幅を２３．５のままにし、上流側の半値幅を２６．６°とする比較例６を用意した。なお、半値幅の調整は、磁極の配向を変えて行うことができる。これ以外は、実施例１と同様の実験を行って、画質評価を行った。その結果を表２に示す。

表２の結果から、磁極の法線磁束密度分布において、現像スリーブ回転方向上流側の半値幅を狭くし、下流側で大きくすることで、濃度ムラを低減できることがわかる。つまり、現像剤規制部材前の現像剤堆積量を少なくし、且つ現像剤規制部材１２を通過するための現像剤１０の搬送力も確保することができることがわかる。また、現像スリーブ５の回転方向上流側の半値幅は、２０°以下とすることが好ましいことがわかる。これにより、現像剤規制部材前の現像剤堆積量を低減させる効果が得られる。また、実施例４において、磁束密度分布のピーク値を変えた実験を行った。その結果、ピーク値が３５ｍＴ未満では、現像剤１０の搬送力が弱く、現像が充分流れなかった。また、ピーク値が６５ｍＴを超えると、磁束密度により硬い磁気ブラシが形成され、現像剤規制部材前の現像剤堆積量が増加して濃度ムラが増加した。これらの結果から、現像剤規制部材１２に対向する位置にある磁極Ｎ１の法線磁束密度分布において、ピーク値は、３５〜６５ｍＴが好ましいことがわかる。

［第４の実施形態］
次に、上記現像装置３において、現像スリーブ５と攪拌部材１１との位置関係を変えた第４の実施形態について説明する。図７は、第４の実施形態に係る現像装置の構成を示す概略構成図である。図７に示すように、この現像装置においては、現像剤規制部材１２の対向部位にある磁極Ｎ１は、現像剤層を形成するための磁極であって、攪拌部材１１からの現像剤１０を現像スリーブ５に引き付けるための磁極である。このとき、現像剤規制部材１２によって規制された現像剤が堆積する箇所の鉛直下方向には、現像剤収容器６内の現像剤１０を攪拌する攪拌部材１１が配置されている。このような構成をとれば、現像剤規制部材前において、磁場による拘束力を受けない過剰な現像剤は、自重により現像剤収容器６及び攪拌部材に回収される。よって、現像剤規制部材前の現像剤堆積量を低減させる効果が大きい。また、特にこのような構成であれば、現像剤規制部前の現像剤１０は、現像スリーブ５と攪拌部１１との間を動いている状態で規制されるため、現像剤１０に加わるストレスがより低減される。

以下、第４の実施形態に係る現像装置について、実験結果を基に具体的に説明する。上述した図７に示す構成の現像装置において、現像を行った。その結果、現像剤規制部材前の現像剤堆積量は、現像剤規制部材１２を通過する現像剤通過量の１．４７倍になった。濃度ムラも官能ランクで４．５と改善した。この結果から、上記構成をとることにより、現像剤規制部材前の現像剤堆積量を低減させ、現像剤１０の劣化を低減させる効果が大きいことがわかる。

以上、第１の実施形態に係る現像装置によれば、現像剤規制部材前の現像剤堆積量が現像剤規制部材１２を通過する現像剤通過量の２倍以下に規制されている。よって、長期使用においても現像剤１０の劣化が低減され、安定した高画質画像を得ることができる。
また、第２の実施形態に係る現像装置によれば、現像剤規制部材１３の対向面１３ａが現像剤規制部材１３の対向部位にある磁極Ｎ１により形成される磁場の磁場ベクトル方向と平行に形成される。そのため、現像剤１０は、現像剤規制部材１３の対向面１３ａによる拘束力が低減し、現像剤搬送性が向上する。その結果、現像剤規制部材１３を通過する現像剤量の変動が低減する。また、このような磁場形成によれば、現像剤１０は磁気ブラシが立ったところで現像剤規制部材１３によって規制される。すなわち、現像剤１０は、密度が疎な状態で規制されるため、軸方向へも動きやすくなり、現像剤１０の均一化が向上する。その結果、現像剤１０の劣化が低減され、濃度ムラのない高画質な画像を得ることが可能となる。
また、第３の実施形態に係る現像装置によれば、現像剤規制部材１２の対向部位にある磁極Ｎ１により形成される法線磁束密度分布において、半値幅を現像スリーブ５の現像剤搬送方向上流側で狭くし、下流側で大きくする。これにより、現像剤規制部材前の現像剤堆積量を少なくし、且つ現像剤規制部材１２を通過するための現像剤１０の搬送力も確保することができる。その結果、現像剤１０の劣化が低減され、濃度ムラのない高画質な画像を得ることが可能となる。
また、第３の実施形態に係る現像装置によれば、現像剤規制部材１２の対向部位にある磁極Ｎ１により形成される法線磁束密度分布において、半値幅が現像スリーブ５の現像剤搬送方向上流側で２０°以下である。これにより、現像剤規制部材前の現像剤堆積量を低減させる効果が十分に得られる。
また、第３の実施形態に係る現像装置によれば、現像剤規制部材１２の対向部位にある磁極Ｎ１により形成される法線磁束密度分布において、ピーク値が３５ｍＴ以上、６５ｍＴ以下である。ピーク値が３５ｍＴ未満では、現像剤１０の搬送力が弱く、現像が充分流れない。また、ピーク値が６５ｍＴを超えると、磁束密度により硬い磁気ブラシが形成され、現像剤規制部材前の現像剤堆積量が増加して濃度ムラが増加する。
また、第４の実施形態に係る現像装置によれば、現像剤規制部材１２の対向部位にある磁極Ｎ１が現像収容器６内の攪拌部材１１から現像スリーブ５に現像剤１０を供給するための磁極と同一である。これにより、現像剤規制部材前の過剰な現像剤が現像剤収容器６及び攪拌部材１１に回収されやすくなり、現像剤堆積量を低減させる効果が大きくなる。また、現像剤１０は、現像スリーブ５と現像剤収容器６との動いた状態で現像剤規制部材１２によって規制されるので、現像剤１０に加わるストレスをさらに少なくすることができる。その結果、濃度ムラのない高画質な画質を得ることが可能となる。
また、本実施形態に係るプロセスカートリッジ４によれば、上記現像装置５と感光体１と帯電装置２とをプリンタ本体に対して着脱可能に一体構造物として構成することにより、長期使用においても保守性、交換性を向上することができる。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、長期使用においても現像剤１０の劣化が低減され、安定した高画質画像を得ることができる。

本実施形態に係る現像装置の構成を示す概略構成図。 本実施形態に係るプロセスカートリッジの構成を示す概略構成図。 現像剤堆積量／通過量と、トナーの外添加剤の埋没状態との関係を示す特性図。 第２の実施形態に係る現像装置の現像剤規制部材の形状を示す概略構成図。 比較のために用いられる現像剤規制部材の形状を示す概略構成図。 比較のために用いられる現像剤規制部材の形状を示す概略構成図。 第４の実施形態に係る現像装置の構成を示す概略構成図。

符号の説明

１ 感光体
２ 帯電装置
３ 現像装置
４ プロセスカートリッジ
５ 現像スリーブ
６ 現像剤収容器
７ 磁石ロール
８ トナー
９ 磁性キャリア
１０ 現像剤
１１ 攪拌部材
１２、１３ 現像剤規制部材

Claims (8)

1. 潜像担持体と、
   内部に複数の磁界発生手段を有し、トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤を磁気ブラシとして担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に担持されて搬送される現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材とを備える現像装置において、
   上記現像剤規制部材よりも上記現像剤担持体の現像剤搬送方向上流側で該現像剤規制部材の対向部位にある上記磁界発生手段により保持されている現像剤量が、該現像剤規制部材を通過する現像剤量の２倍以下であることを特徴とする現像装置。
2. 請求項１の現像装置において、
   上記現像剤規制部材は、上記現像剤担持体の現像剤搬送方向上流側で現像剤に対向する面が、該現像剤規制部材の対向部位にある上記磁界発生手段により形成される磁場の磁場ベクトル方向と平行に形成されることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２の現像装置において、
   上記現像剤規制部材の対向部位にある上記磁界発生手段により形成される法線磁束密度分布は、ピーク値から該ピーク値の１／２となる値までの角度が、上記現像剤担持体の現像剤搬送方向上流側より下流側で大きいことを特徴とする現像装置。
4. 請求項３の現像装置において、
   上記現像剤規制部材の対向部位にある上記磁界発生手段により形成される法線磁束密度分布は、ピーク値から該ピーク値の１／２となる値までの角度が、上記現像剤担持体の現像剤搬送方向上流側で２０°以下であることを特徴とする現像装置。
5. 請求項４の現像装置において、
   上記現像剤規制部材の対向部位にある上記磁界発生手段により形成される法線磁束密度分布は、ピーク値が３５ｍＴ以上、６５ｍＴ以下であることを特徴とする現像装置。
6. 請求項１、２、３、４、又は５の現像装置において、
   上記現像剤規制部材の対向部位にある上記磁界発生手段は、現像剤を攪拌収容する攪拌収容部から上記現像剤担持体に現像剤を供給するための磁界発生手段であることを特徴とする現像装置。
7. 潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体を一様帯電せしめる帯電手段と、 該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、該潜像担持体に残留する転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段とを備える画像形成装置に用いられ、該潜像担持体と、該帯電手段と、該クリーニング手段との中より選ばれる少なくとも１つと、該現像手段とが一体になって画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されたプロセスカートリッジにおいて、
   上記現像手段として、請求項１、２、３又は４の現像装置を用いたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
8. 潜像担持体と、
   該潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、
   該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを備える画像形成装置において、
   上記現像手段として請求項１、２、３、４、５若しくは６の現像装置を備える、又は、請求項７のプロセスカートリッジを備えることを特徴とする画像形成装置。

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