JP2008015197A - 現像装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】二成分現像剤を担持搬送する現像剤担持体の、特に層厚規制部材の上流側での現像剤搬送量を安定化させる。
【解決手段】静電潜像が担持される像担持体１に対向して開口し且つトナー及び磁性キャリアを含む二成分現像剤が収容可能な現像ハウジング２と、現像ハウジング２の開口に面して配設され、内部に複数の磁極が固定配置され且つ外周面にて現像剤を担持搬送可能な現像剤担持体３と、現像剤担持体３と像担持体１との対向部位より現像剤担持体３の現像剤搬送方向上流側にて現像剤担持体３に対向して配設され、現像剤担持体３上の現像剤の層厚規制を行う層厚規制部材４と、層厚規制部材４より現像剤搬送方向上流側にて現像剤担持体３に対向して配設され、現像剤担持体３上の現像剤が現像剤担持体３に対し摺動するのを防止する方向に前記現像剤を押さえ込むスリップ規制部材５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機やプリンタ等の画像形成装置に用いられる現像装置に係り、特に、トナー及びキャリアを含む二成分現像剤が使用される現像装置及びこれを用いた画像形成装置の改良に関する。

一般に、電子写真方式等の画像形成装置で用いられる現像装置としてトナー及び磁性キャリアを含む二成分現像剤（現像剤）を用いる二成分現像方式では、通常、現像前の現像剤担持体上の現像剤を層厚規制するために現像剤担持体と所定のギャップを介した位置に層厚規制部材を設け、現像剤の十分な穂立ちを行いながらギャップによる層厚規制を行う方式が採られている。

このような方式では、現像剤担持体の磁極のうち、層厚規制部材近傍の磁極と、この磁極の現像剤搬送方向上流側に位置する磁極との間では、現像剤担持体の磁束密度の法線方向成分が小さくなり、この部位では現像剤を現像剤担持体側に押し付ける作用が小さくなる。そのため、現像剤が現像剤担持体表面をスリップし易くなり、現像剤担持体表面を摩耗したり、現像剤自体の劣化が促進されるようになる。その結果、現像剤担持体による現像剤搬送量が経時的に変化するようにもなる。
特に、層厚規制部材の上流側では、層厚規制部材近傍での現像剤の溜まりにより、現像剤の流れが制約され、その分、上流側では現像剤担持体によって現像剤を搬送する力に抗した力が発生し易くなり、スリップを一層生じ易くなる。

図１２は、従来の現像装置の一例を示すもので、感光体１０１に対向して配置される現像ハウジング１０２には、現像剤担持体としての現像ロール１０３が感光体１０１に対向して配置されている。この現像ロール１０３の下方には、現像ロール１０３上の現像剤の層厚を規制する層厚規制部材１０４が現像ロール１０３と所定の間隙をもって設けられている。また、現像ロール１０３の背後には、現像剤の帯電処理を行うと共に現像ロール１０３へ現像剤を供給する一対のオーガー１０５ａ，１０５ｂが設けられている。
このような構成の現像装置では、層厚規制部材１０４の下流側での現像剤の挙動は、図中四角の枠で示すように、現像ロール１０３表面に近い方の現像剤は流動し易く（図中現像剤流動層で示す部分）、現像ロール１０３から遠ざかる位置にある現像剤は滞留し易くなる（図中現像剤不動層で示す部分）。

このような方式での現像剤の流れは、図１３に示すようになる。現像ロール１０３側の磁極Ｘ及び磁極Ｙとの間では、磁極Ｘ及び磁極Ｙによる磁束密度の法線方向成分が小さくなるため、現像ロール１０３上の現像剤は、図中、太線矢印のように現像ロール１０３から離れやすい方向になる。このとき、層厚規制部材１０４の上流側には現像剤の溜まりがあり、この部分は現像剤が移動し難い現像剤不動層となる。そのため、現像ロール１０３によって搬送される現像剤は、この現像剤不動層の影響よって、図中白抜き矢印で示すＦの力が作用するようになり、現像ロール１０３上の現像剤は益々現像ロール１０３表面から離れ易くなる。
その結果、特にこの部位（磁極Ｘと磁極Ｙの間）では、現像ロール１０３表面を現像剤がスリップし易くなる。

このような現象を防ぐために、通常、磁性キャリアの磁力（具体的には磁化率等）や層厚規制部材１０４自体の磁力を調整することで、現像ロール１０３と層厚規制部材１０４とのギャップを通過する現像剤量をより安定化させ、現像剤溜まりの影響を低減することで全体的な現像剤搬送量の経時安定性を確保するようにしているのが現状である。また、層厚規制部材１０４近傍での現像剤不動層を減少させるため、図１４に示すように、層厚規制部材１０４の上流側に現像剤が流れないように遮蔽部材１０６を設けるようにした方式も知られている（特許文献１参照）。

特開２００４−３０２２５０号公報（実験１、図９）

しかしながら、上述のような方式を採用しても、磁性キャリアとして、例えばトナーの長寿命化が期待される球形キャリア等を使用すると、これまでのようなフェライトキャリアを使用するタイプに比べ、現像ロールと現像剤との摩擦力が低下することに起因する現像剤搬送力が不足するようになる。その結果、フェライトキャリアを使用する際の構成そのままでは、現像ロールによる現像剤搬送力が不足し、現像ロール表面での現像剤のスリップを防ぐことは困難となる。また、層厚規制部材の上流側の現像剤溜まりの影響によって、更にスリップが発生し易くなり、結果的に現像ロールの摩耗や現像剤搬送量の変化が発生するようになる。

本発明は、このような技術的課題を解決するためのものであり、二成分現像剤を担持搬送する現像剤担持体の、特に層厚規制部材の上流側での現像剤搬送量を安定化させるようにした現像装置及びこれを用いた画像形成装置を提供するものである。

すなわち、本件発明は、図１に示すように、静電潜像が担持される像担持体１に対向して開口し且つトナー及び磁性キャリアを含む二成分現像剤（現像剤）が収容可能な現像ハウジング２と、現像ハウジング２の開口に面して配設され、内部に複数の磁極が固定配置され且つ外周面にて現像剤を担持搬送可能な現像剤担持体３と、現像剤担持体３と像担持体１との対向部位より現像剤担持体３の現像剤搬送方向上流側にて現像剤担持体３に対向して配設され、現像剤担持体３上の現像剤の層厚規制を行う層厚規制部材４と、層厚規制部材４より現像剤搬送方向上流側にて現像剤担持体３に対向して配設され、現像剤担持体３上の現像剤が現像剤担持体３に対し摺動するのを防止する方向に前記現像剤を押さえ込むスリップ規制部材５とを備えることを特徴とするものである。

このような技術的手段において、現像剤担持体３としてはトナー及び磁性キャリアを含む二成分現像剤（現像剤）を担持しうるものであればよく、代表的態様としては、非磁性スリーブの内部に複数の磁極を固定配置した磁石体を備えた構成が挙げられる。
また、現像剤担持体３と像担持体１の互いの回転方向は、対向部位で同方向（Ｗｉｔｈ方向）であってもよいし、対向部位で反対方向（Ａｇａｉｎｓｔ方向）であってもよい。
更に、層厚規制部材４は、現像剤担持体３上の現像剤の層厚規制を行うものであればよく、通常、現像剤担持体３とギャップ（Ｔｇ）を介して離間配置される態様が挙げられる。

そして、スリップ規制部材５は、現像剤担持体３に対向して配設され、現像剤担持体３とスリップ規制部材５との間隙（ギャップ）を通過する現像剤が現像剤担持体３に対し摺動（スリップ）するのを防止する方向に、現像剤を押さえ込むような部材であればよく、形状、材質等は特に限定せられない。尚、従来、現像剤担持体３と離間し且つ層厚規制部材４より上流側にて対向する位置に部材を設ける態様（例えば特開平１０−４８９４８号公報、図１参照）にあっては、現像剤に対するスリップ規制を行うことを目的とするものではなく、単なる現像剤のパス経路を規制しているものに過ぎない。
このように、現像剤担持体３上の現像剤を摺動させないで層厚規制部材４に導くようにすれば、現像剤がこの間隙を現像剤担持体３の移動と共に搬送されるようになり、現像剤担持体３表面の現像剤による摩耗を抑制することができ、長期に亘る現像剤担持体３での現像剤搬送量を安定化させることができるようになる。一方、現像剤担持体３上の現像剤が摺動するようになれば、現像剤担持体３表面の摩耗が進行して表面形状が変化し、結果的に経時で現像剤搬送量が変化するようになる。

更に、本発明における具体的態様としては、図１に示すように、現像剤担持体３は層厚規制部材４に対向して配置される層厚規制磁極ｍ１と、この層厚規制磁極ｍ１の上流側に隣接し且つ層厚規制磁極ｍ１と異なる極性の搬送磁極ｍ２を含み、層厚規制磁極ｍ１と前記搬送磁極ｍ２とのなす角度をθとすると、スリップ規制部材５はθ／４から３θ／４の角度の範囲に設けられるものが挙げられる。
スリップ規制部材５をθ／４から３θ／４の角度の範囲を含むようにすることで、この領域での現像剤担持体３の磁束密度の法線方向成分が小さくなっても、現像剤を現像剤担持体３側に有効に押さえ込むことができ、現像剤担持体３側への有効な押さえ込み力を現像剤に付与することができるようになる。仮に、θ／４から３θ／４の角度の範囲内で、このような部材を設けない場合には、この部分での磁束密度の法線方向成分が小さいことによって、現像剤担持体３上を現像剤が摺動し易くなり、有効な現像剤搬送性能は得られない。また、この傾向は、特に現像剤として磁力の小さいキャリア（磁性体と結着樹脂とが分散混合された構成のキャリアを含む）を使用する場合に一層顕著になる。

また、本発明では、層厚規制部材４と現像剤担持体３とのギャップをＴｇとすると、スリップ規制部材５と現像剤担持体３との最小ギャップはＴｇ以上２Ｔｇ以下に設定されることが好ましい。最小ギャップがＴｇの２倍を超えるようになると、スリップ規制部材５による現像剤の押さえ込み力が不足するようになる。また、現像剤担持体３とスリップ規制部材５とのギャップは、広くなりすぎると有効な押さえ込み効果を現像剤に加えることができなくなることから、最大ギャップが３Ｔｇ以下に設定されるようにすればよい。
そして、このようなギャップにて、更に、上述のθ／４から３θ／４の角度の範囲内にスリップ規制部材５を設けるようにすれば、スリップ規制部材５による押さえ込み力を一層効果的に現像剤に付与させることができるようになる。

そして、スリップ規制部材５の下流側位置は特に限定されないが、スリップ規制部材５が剛性部材の態様にあっては層厚規制部材４と離間して配置される方が好ましい。仮に、層厚規制部材４に接触してスリップ規制部材５が配置されると、ギャップ内の現像剤が層厚規制部材４に直接大きな圧力を加えるようになる。このとき、層厚規制部材４近傍の現像剤に過剰な圧力が加わった場合の圧力を解放することができず、現像剤に過剰なストレスを与えるようになる。そして、この場合、スリップ規制部材５と層厚規制部材４との離間する間隔は、現像剤担持体３上の現像剤が層厚規制部材４から逃げる程度の流路が確保される長さに設定されることが好ましく、これによれば、層厚規制部材４の上流側近傍での現像剤の流れが確保され、層厚規制部材４による現像剤の層厚規制が有効になされるようになる。
尚、層厚規制部材４が例えば可撓性を備える態様では、層厚規制部材４に対する圧力が低減されるため、このような場合にはスリップ規制部材５の下流側を層厚規制部材４に接触させるようにしても差し支えない。この場合、層厚規制部材４の上流側近傍ではスリップ規制部材５の面に沿った現像剤の戻し流路が確保される程度に可撓性が確保されていればよい。
更に、現像剤への押さえ込み効果を均一化する観点から、スリップ規制部材５は、現像剤担持体３とのギャップが現像剤搬送方向にて均一になるように現像剤担持体３と略同心円上に配置されることが好ましい。

更に、現像剤担持体３表面とスリップ規制部材５の現像剤担持体３に面する面とでは、スリップ規制部材５の方が現像剤との摩擦係数が小さく設定されていることが好ましく、これによれば、現像剤担持体３表面とスリップ規制部材５の面との間の現像剤に対しスリップ規制部材５との不要な摩擦抵抗を少なくすることができ、この間での現像剤の搬送性が良好に保たれると共に、現像剤担持体３表面を搬送する現像剤へ有効な押さえ込みがなされるようになる。

そして、本発明に用いられる磁性キャリアとしては、磁性体と結着樹脂とが分散混合された構成のキャリア又は低磁力キャリアであることが好適であり、このことは、球形度の高いキャリアや磁化特性の小さいキャリアを使用する際に、層厚規制部材４の上流側で現像剤担持体３表面でのキャリアの搬送性が不足するような場合にもスリップ規制部材５による押さえ込み効果によって、現像剤が現像剤担持体３方向に十分押さえ込まれ、現像剤担持体３による現像剤の搬送性を十分確保することができるようになる。ここで、「磁性体と結着樹脂とが分散混合された構成を有するもの」とは、磁性体と樹脂を分散混合し粉砕分級したもの、重合法によって作製したもの、ポーラスな磁性体に樹脂を含浸させたもの等が挙げられる。また、「低磁力キャリア」とは、磁場１０^６／４π（Ａ／ｍ）（１０００Ｏｅ）における磁化の強さが３．２π〜８．４π×１０^−２Ｗｂ／ｍ^２（８０〜２１０ｅｍｕ／ｃｍ^３）のものを意味する。

また、磁性キャリアとしては、重合法によって作製され且つ形状係数が１１５未満のものが好ましい。更に、磁性キャリアとしては、ポーラスな磁性体に樹脂を含浸させ、形状係数が１１５未満のものとすることが好ましく、このような磁性キャリアを用いるようにすれば、磁性キャリアの周囲に付着するトナーへの不要なストレス（現像剤として搬送される際の現像剤同士の衝突等による）付与を抑えることができるようになる。そのため、現像剤の寿命も長くなり、長期に亘って現像特性の安定化を図るようにすることも可能になる。尚、形状係数ＳＦ−２はキャリア粒子の投影像の周囲長をＬとし、キャリア粒子径の投影面積をＳとしたときに、次の式によって算出される。
ＳＦ−２＝（Ｌ^２／Ｓ）×｛１００／（４π）｝
そして、本発明は、上述した現像装置に限られるものではなく、これらの現像装置を用いた画像形成装置をも対象とする。

本発明によれば、二成分現像剤を現像する現像装置において、層厚規制部材より現像剤搬送方向上流側にて現像剤担持体に対向して配設され、現像剤担持体上の現像剤が現像剤担持体に対し摺動するのを防止する方向に現像剤を押さえ込むスリップ規制部材とを備えるようにしたので、磁力の弱い樹脂分散キャリアや低磁力キャリアを用いるような場合にも、層厚規制部材の上流側で発生し易い現像剤のスリップを抑制することができるようになり、現像剤担持体表面の不要な摩耗や現像剤の劣化を防ぐことができるようになる。また、長期に亘って安定した現像剤搬送量が確保されるようになる。
更に、このような現像装置を用いることで、長期に亘って安定した現像特性を維持可能な画像形成装置を提供することが可能になる。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
◎実施の形態１
図２は、本発明が適用された実施の形態１の現像装置を含む画像形成装置を示す。同図において、符号２１は、矢印方向に回転し、表面に有機光導電層等の感光層を含む感光体であり、この感光体２１は帯電ロール等の帯電器２２によって帯電され、レーザ書込装置等の露光器２３によって静電潜像が形成される。この静電潜像は、感光体２１の光の当たった部分の表面電位が低下し、光の当たっていない高電位部分とのコントラストによる電位画像として形成される。また、現像装置３０は、現像ハウジング３１内に着色粒子であるトナー及び磁性キャリアを含む二成分現像剤（現像剤）が収容され、現像ロール３２に現像剤を担持させ、この現像ロール３２に図示外のバイアス電源からの現像バイアスを印加することで、現像ロール３２側を静電潜像の高電位部と低電位部との中間電位に保持し、感光体２１上の静電潜像の画像部を帯電されたトナーにて現像するようにしたものである。更に、感光体２１上で現像されたトナー像は、転写器２４によって記録材２６上に転写される。転写器２４は、例えば感光体２１に接触配置される転写ロールにて構成され、図示外のバイアス電源によって感光体２１上のトナー像が引き付けられる方向の転写バイアスを印加することで、感光体２１上のトナー像を記録材２６に転写させるようにしたものである。また、感光体２１上に残留したトナーは、例えばドクターブレード式のクリーナー２５によって除去される。

更に、本実施の形態では、感光体２１上のトナー像が転写された記録材２６は、定着器５０に搬送され、この定着器５０によりトナー像が記録材２６に定着される。定着器５０は、例えばヒートロール方式が採用され、加熱ロール５１と加圧ロール５２とを有し、この加熱ロール５１と加圧ロール５２との間に記録材２６を通過させることによりトナー像が記録材２６に定着されるようになる。

本実施の形態における現像装置３０は、図３に示すように、感光体２１に向かって開口する現像ハウジング３１を有し、この現像ハウジング３１の開口に面して現像ロール３２を配設し、現像ハウジング３１の開口下縁には現像ロール３２表面の現像剤の層厚を規制する層厚規制部材としてのトリマ３３を設けたものである。本実施の形態における現像ロール３２は、内部に複数の磁極（本例ではＳ１，Ｎ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｎ２磁極）を固定的に配設した磁石体３２ａを有し、その外部には表面がブラスト処理等によって適度な表面粗さの形状を持った回転可能な非磁性の現像スリーブ３２ｂが設けられている。また、磁石体３２ａの磁極は、感光体２１と対向する位置に現像磁極Ｓ１を配置し、その下流側には搬送磁極Ｎ１、反発磁極Ｓ２，Ｓ３（磁極Ｓ３はピックアップ磁極としても働く）を配置し、トリマ３３と対向する位置にトリマ磁極Ｎ２を配置したものである。尚、磁極の数や配置はこれに限られるものではなく、適宜選定するようにすればよい。

そして、このトリマ３３の上流側にて現像ロール３２に対向する位置には、現像剤のスリップが発生することを抑え、トリマ３３での現像剤層厚規制量を安定させるように、現像剤を現像ロール３２側に押さえ込むスリップ規制部材３５が設けられている。
また、現像ロール３２の背後には、現像ハウジング３１の一部で構成される仕切壁３１ａを挟んで、現像剤を撹拌搬送可能な２個のオーガー３４（３４ａ，３４ｂ）が設けられ、例えば現像ロール３２側のオーガーを主として現像ロール３２に現像剤を供給するサプライオーガー３４ａとし、仕切壁３１ａの背後のオーガーは主として現像剤の混合撹拌を行うアドミクスオーガー３４ｂとなっている。
更に、本実施の形態で使用される現像剤のキャリアとしては、重合法によって作製された形状係数１１０の磁性キャリアを用いている。

次に、本実施の形態におけるスリップ規制部材３５のレイアウトについて、図４（ａ）を用いて詳細に説明する。同図は、現像ロール３２、トリマ３３、スリップ規制部材３５との関係が分かるようにした拡大図であり、本実施の形態におけるトリマ３３は、非磁性材料からなる支持体３３ａの上流側に磁性材料からなる薄片３３ｂを貼り合わせた構成となっている。そのため、現像ロール３２側のトリマ磁極Ｎ２と薄片３３ｂとの間で有効な現像剤の穂立ちを形成し、安定した層厚規制を行うようになっている。
一方、スリップ規制部材３５は、トリマ３３より上流側で現像ロール３２に対向する位置に配設されており、その上流側位置は、現像ロール３２のトリマ磁極Ｎ２とピックアップ磁極Ｓ３とのなす角度をθとしたときに、トリマ磁極Ｎ２から３θ／４の角度の位置にあり、また、下流側位置はトリマ磁極Ｎ２よりθ／４未満の角度の範囲になるようにトリマ３３側に向かって延びるように配置されている。尚、この下流側位置はトリマ３３に接触しないようになっている。

そして、スリップ規制部材３５の現像ロール３２側に沿う面は、現像ロール３２表面に比べ、現像剤との摩擦係数が小さくなるように表面処理がなされている。
更に、現像ロール３２とトリマ３３とのギャップ（トリマギャップ）をＴｇとすると、現像ロール３２とスリップ規制部材３５とのギャップはＴｇ〜２Ｔｇの範囲になるように設定されている。本例では、略２Ｔｇになるように設定されている。

次に、本実施の形態における画像形成装置の作動を、現像装置３０を中心に図３、図４（ａ）を用いて説明する。
アドミクスオーガー３４ｂ及びサプライオーガー３４ａによって所定の帯電が付与された現像剤は、現像ロール３２のピックアップ磁極Ｓ３の作用によって現像ロール３２上に導かれる。現像ロール３２上に導かれた現像剤は、現像ロール３２の回転並びにピックアップ磁極Ｓ３とトリマ磁極Ｎ２の間の磁界によって現像ロール３２上を搬送されるようになる。このとき、ピックアップ磁極Ｓ３とトリマ磁極Ｎ２との間の磁束密度の法線方向成分が小さくなる領域（水平方向成分が大きくなる領域）では、現像剤の現像ロール３２方向への吸引力が小さくなる。
しかしながら、本実施の形態のように、スリップ規制部材３５を設けることで、図４（ｂ）に示すように、現像ロール３２とスリップ規制部材３５との間を通過する現像剤に対し、スリップ規制部材３５から現像ロール３２側への押さえ込み力が付与され、この間の現像剤には図の矢印方向の力（現像ロール３２側へ押さえ込む力）が作用する。そのため、現像ロール３２の回転に伴って現像剤は良好に搬送されるようになり、この部位で現像剤が現像ロール３２とスリップすることを防ぐことができるようになる。また、本実施の形態では、スリップ規制部材３５がトリマ３３と接触していないことから、トリマ３３によって規制された現像剤はトリマ３３とスリップ規制部材３５との間の間隙を通って流れるため、トリマ３３へ不要な圧力を加えるようにはならず、現像剤への過剰なストレスを付与することもない。尚、この間隙は、現像ロール３２上を搬送される現像剤がトリマ３３から逃げる程度の流路が確保されるように設定されている。
更に、トリマ３３の上流側に現像剤の溜まりがあっても、現像ロール３２とスリップ規制部材３５との間隙の現像剤に対しては、スリップ規制部材３５によってこの溜まりからの圧力が緩和されるようになり、現像剤の搬送性に影響を与えることが殆どない。
したがって、現像剤がスリップすることで発生する現像ロール３２表面の摩耗や現像剤の劣化を防ぐことができ、長期に亘って安定した現像剤搬送量を維持することができるようになる。

そして、スリップしないようにして搬送された現像ロール３２上の現像剤は、トリマ３３によって所定の層厚に層厚規制され、感光体２１と現像ロール３２との対向領域の現像領域にて、現像剤中のトナーが感光体２１上の静電潜像を顕像化するようになる。また、現像を終えた現像剤は、そのまま現像ロール３２上を搬送され、反発磁極（磁極Ｓ２と磁極Ｓ３で構成される）の作用によって現像ロール３２から剥離され、オーガー３４に戻されるようになる。

尚、本実施の形態では、スリップ規制部材３５の上流側位置をトリマ磁極Ｎ２から３θ／４の角度の位置としたが、これより上流側に延ばすことも可能で、この場合、ピックアップ磁極Ｓ３での現像剤のピックアップに影響しない範囲内であればよい。また、スリップ規制部材３５を現像ロール３２と略同心円状に配置するようにしたが、例えばトリマ磁極Ｎ２からθ／４と３θ／４との角度の範囲内に現像ロール３２との最小ギャップが形成されるようにすれば、同心円状でなくても差し支えなく、この場合、上述の角度の範囲（θ／４〜３θ／４）内のギャップは３Ｔｇ以内に保たれるようにすればよい。

また、図５（ａ），（ｂ）は、本実施の形態におけるスリップ規制部材３５の変形例を示すもので、（ａ）では、スリップ規制部材３５（具体的には３５１）が現像ロール３２とトリマ３３とのギャップ（Ｔｇ）に対し、これと略同様のギャップで現像ロール３２に対し対向配置されている例を示している。更に、（ｂ）では、トリマ磁極Ｎ２とトリマ３３とのギャップ（Ｔｇ）に対し、スリップ規制部材３５（具体的には３５２）の下流側位置は略同様のギャップに保たれる一方、スリップ規制部材３５２の上流側は、現像ロール３２とのギャップが広くなっており、トリマ磁極Ｎ２から３θ／４の角度の位置では、このギャップがＴｇの約２倍になるようになっている。更に、これらのスリップ規制部材３５（具体的には３５１，３５２）の現像ロール３２側の面は現像剤との摩擦抵抗が小さくなるように表面処理がなされている。

このような構成になっていることから、図５（ａ），（ｂ）いずれの態様においても、スリップ規制部材３５（具体的には３５１，３５２）と現像ロール３２とのギャップにて、現像剤を現像ロール３２側に有効に押さえ込むことができ、現像剤がスリップすることを防ぎ、現像ロール３２の表面摩耗や現像剤の劣化を抑制することが可能になる。そのため、現像ロール３２での現像剤搬送量を長期に亘って安定化させることができるようになる。

更にまた、図６は本実施の形態におけるスリップ規制部材３５の他の変形例を示すもので、トリマ３３から上流方向に突き出した表面性の良好な非磁性ステンレス板（本例では０．１ｍｍ厚）をスリップ規制部材３５（具体的には３５３）としたものである。ここで、スリップ規制部材３５３と現像ロール３２とのギャップは、トリマ磁極Ｎ２よりθ／４〜３θ／４の角度の範囲ではＴｇ〜２Ｔｇの範囲に設定されていることは言うまでもない。
このように、フレキシブルなスリップ規制部材３５３を使用すると、スリップ規制部材３５３によって現像ロール３２側に押さえ込まれて現像ロール３２上を搬送された現像剤がトリマ３３近傍で退避するルートがないためトリマ３３に大きな圧力が加わるようになる。このとき、フレキシブルな素材を使用していることから、この大きな圧力はスリップ規制部材３５３がたわみ変形を行うことで緩和されるようになり（図中太い破線で示すように変形する）、トリマ３３に余分の圧力が加わることがない。そのため、トリマ３３による層厚規制性能を損なうことがない。また、現像剤に過剰なストレスを加えることもない。そして、この変形によって、スリップ規制部材３５３の表面近傍には、トリマ３３によって規制された現像剤の戻し流路が確保されるようになる。尚、このたわみ変形は、例えばトリマ磁極Ｎ２から３θ／４の角度の位置では、３Ｔｇ以内に収まることは言うまでもない。
このように、スリップ規制部材３５としてフレキシブル基材を用いるようにしても、現像剤のスリップを防ぎ、現像ロール３２表面の摩耗や現像剤の劣化を抑え、長期に亘って安定した現像剤搬送量を得ることが可能になる。

本実施の形態では、現像装置３０を１箇所としたモノクロ用画像形成装置を示したが、複数の現像装置３０を備えるカラー用画像形成装置に適用することも可能であることは言うまでもない。

◎実施の形態２
図７は、本発明が適用された画像形成装置の実施の形態２に用いられる現像装置３０を示している。本実施の形態の画像形成装置は、実施の形態１の画像形成装置と略同様に構成されるため、ここではその詳細な説明は省略する。また、現像装置３０は、実施の形態１の現像装置３０（図３参照）と異なり、トリマ３３が現像ロール３２の上方の位置に設けられている。尚、実施の形態１と同様の構成要素には同様の符号を付し、ここではその詳細な説明は省略する。

本実施の形態の現像装置３０は、感光体２１に向かって開口する現像ハウジング３１を有し、この現像ハウジング３１の開口に面して現像ロール３２を配設し、現像ハウジング３１の開口上縁近傍にトリマ３３を設けたものとなっている。また、現像ロール３２は実施の形態１と同様に内部に固定的に設けた磁石体３２ａとその外部に回転可能な非磁性の現像スリーブ３２ｂが配設されている。磁石体３２ａの磁極配置は、実施の形態１と略同様に構成され、また、そのトリマ磁極Ｎ２とピックアップ磁極Ｓ３との間で現像ロール３２に対向する位置には、スリップ規制部材３５が設けられている。

そして、スリップ規制部材３５は、実施の形態１同様（例えば図４参照）、トリマ磁極Ｎ２とピックアップ磁極Ｓ３とのなす角度をθとすると、トリマ磁極Ｎ２からθ／４〜３θ／４の角度の範囲で、トリマ３３と現像ロール３２とのギャップ（トリマギャップ）をＴｇとすると、最小ギャップがＴｇ〜２Ｔｇの範囲内になるように設定されている。

このような現像装置３０においては、ピックアップ磁極Ｓ３によって現像ロール３２上に導かれた現像剤は、スリップ規制部材３５によって現像ロール３２側に効果的に押さえ込み、スリップを防ぐことができるようになる。そのため、現像ロール３２表面の摩耗や現像剤の劣化を防ぐことができ、安定した現像剤搬送量を維持することができるようになる。また、トリマ３３の上流側での現像剤の溜まりの影響も抑制することができるようになる。
仮に、このようなスリップ規制部材３５がない場合には、トリマ３３近傍に滞留した現像剤によって、現像ロール３２上の現像剤が影響を受け、現像ロール３２上の現像剤が一層スリップを生じるようになる。その結果、現像ロール３２表面の摩耗や現像剤の劣化を来すようになり、安定した現像剤搬送量を維持することができないようになる。

◎実施例１
本実施例は、実施の形態１の構成にて、スリップ規制部材の長さ（現像ロールの周方向に沿った長さ）及び現像ロールとスリップ規制部材とのギャップを因子としたときの、現像ロールでの現像剤搬送量（現像剤量）の変化を評価確認したものである。

スリップ規制部材の長さの評価については、図８（ａ）に示すように、磁極Ｎ２と磁極Ｓ３とのなす角度をθとしたときに、θ／２になる位置を中心にスリップ規制部材の長さを振るようにした。このとき、現像ロールとトリマとのギャップをＴｇとすると、現像ロールとスリップ規制部材の中心とのギャップを２Ｔｇとなるようにし、スリップ規制部材としては直線状のものを用いて評価した。

一方、現像ロールとスリップ規制部材とのギャップの評価については、図８（ｂ）に示すように、磁極Ｎ２と磁極Ｓ３とのなす角度をθとしたときに、θ／２になる位置を中心に、両側にθ／４の角度だけ広げたθ／２の角度をカバーするスリップ規制部材（直線状）を現像ロールとのギャップを調整する方向に移動させて評価した。尚、このとき、スリップ規制部材がカバーする範囲をθ／２としたのは、上述のスリップ規制部材の長さの評価結果によった。

そして、現像剤としては重合キャリアの形状係数１１０のものを使用し、現像ロールの現像剤搬送量（現像剤量）は、初期と３００ｋｐｖのプリント枚数の出力を行った後の現像剤量の変化（３００ｋｐｖ後の現像剤量が初期の現像剤量の何％を確保しているか）によって判断した。

スリップ規制部材の長さの評価結果は、図９に示すように、スリップ規制部材の長さがθ／２を境に、これより短いものであれば現像剤量の変化が大きく（経時により少なくなる）、これより長くなれば７５％以上を確保できることが確認された。このことは、スリップ規制部材の長さがθ／２（θの角度の中心から振り分け）以上であれば、現像剤のスリップによる現像ロールの摩耗が低減され、現像剤量が長期に亘って安定化することが確認された。尚、本例では、現像剤量が初期の７５％以上であれば許容範囲内であるとしている。

また、現像ロールとスリップ規制部材とのギャップの評価結果は、図１０に示すように、ギャップ間隔が２Ｔｇを境に、これを超えると現像剤量が７５％以下に低下した。このことは、現像ロールとスリップ規制部材とのギャップが広すぎると、現像剤への有効な押さえ込み効果が機能せず、スリップ規制部材を配置した部位での現像剤がスリップし、現像ロール表面が摩耗されていることを意味している。そのため、現像ロールとスリップ規制部材とのギャップは２Ｔｇ以下とする必要がある。

本実施例では、スリップ規制部材として直線状の部材を用いて確認したが、その後、現像ロールと同心円状の形状を用いて行ったが、同様の結果が得られた。また、キャリアとして形状係数１１０の重合キャリアを使用したが、形状係数１１５未満であれば、トナーの劣化も低減され、現像ロールでの現像剤搬送量も確保されることが確認された。更に、キャリアとして、低磁力キャリアを使用しても同様の効果が得られることが確認された。

◎実施例２
本実施例は、現像剤のキャリアの効果と現像装置の効果とを評価確認するために、実施の形態１の構成の現像装置及び従来の現像装置（例えば図１２参照）を用いて、現像剤として重合キャリアを用いたものと、従来のフェライトキャリアを用いたものとを投入し、画像出力を重ねたときの現像剤搬送量（現像剤量）の変化を評価確認したものである。
具体的組合せとしては、実施の形態１の構成で重合キャリアを使用したもの、従来の装置で重合キャリアを使用したもの、従来の装置で従来のキャリアを使用したものの３パターンについて評価した。

結果は、図１１に示すように、実施の形態１の構成（本発明の装置）で重合キャリアを使用したものは図の実線で示すように、プリント枚数を３００ｋ枚としても現像剤量が約７５％を維持することができた。また、従来の装置で重合キャリアを使用したものは図の一点鎖線で示すように、プリント枚数５０ｋ枚で現像剤量が７５％を下回り、３００ｋ枚では５０％を下回る結果となった。更に、従来の装置で従来のキャリアを使用したものは図の破線で示すように、プリント枚数１００ｋ枚で現像剤量が７５％を下回り、３００ｋ枚では７０％程度となった。
このことは、従来の装置では、現像剤として重合キャリアを用いる方がスリップを生じ易く、その結果現像ロール表面の摩耗が促進され、安定した現像剤量が得られないことが確認された。また、本発明によれば、現像剤として重合キャリアを使用しても、スリップ低減効果があり、安定した現像剤量が長期に亘って確保されることが確認された。

また、図１１の結果からは、いずれの条件においても現像剤量の初期低下（例えばプリント枚数が５０ｋ枚までに急激に現像剤量が低下する）が確認されたが、これは、現像ロール表面の例えばブラスト処理等によって尖った部分が現像剤と優先的に摩擦する結果、尖った部分が摩滅し、現像剤の搬送量が減少する。また、この尖った部分の摩滅が急峻に起こった後は、摩滅の進度が遅くなるものと考えられた。尚、この摩滅は、プリント枚数を重ねると変化率が減少することからも、上述の効果があるものと考えられた。

本発明に係る現像装置の概要を示す説明図である。 本発明が適用された実施の形態１の画像形成装置の概要を示す説明図である。 実施の形態１の現像装置を示す説明図である。 （ａ）は実施の形態１の部分拡大図であり、（ｂ）はその作用を示す説明図である。 （ａ）（ｂ）は実施の形態１のスリップ規制部材の変形例を示す説明図である。 実施の形態１のスリップ規制部材の他の変形例を示す説明図である。 実施の形態２に係る現像装置の概要を示す説明図である。 （ａ）（ｂ）は実施例１の評価方法を示す説明図である。 実施例１の結果を示すグラフである。 実施例１の他の結果を示すグラフである。 実施例２の結果を示すグラフである。 従来の現像装置の一例を示す説明図である。 従来の現像装置での現像剤の作用を示す説明図である。 従来の他の現像装置を示す説明図である。

符号の説明

１…像担持体，２…現像ハウジング，３…現像剤担持体，４…層厚規制部材，５…スリップ規制部材

Claims (11)

1. 静電潜像が担持される像担持体に対向して開口し且つトナー及び磁性キャリアを含む二成分現像剤が収容可能な現像ハウジングと、
   現像ハウジングの開口に面して配設され、内部に複数の磁極が固定配置され且つ外周面にて現像剤を担持搬送可能な現像剤担持体と、
   現像剤担持体と像担持体との対向部位より現像剤担持体の現像剤搬送方向上流側にて現像剤担持体に対向して配設され、現像剤担持体上の現像剤の層厚規制を行う層厚規制部材と、
   層厚規制部材より現像剤搬送方向上流側にて現像剤担持体に対向して配設され、現像剤担持体上の現像剤が現像剤担持体に対し摺動するのを防止する方向に前記現像剤を押さえ込むスリップ規制部材とを備えることを特徴とする現像装置。
2. 請求項１記載の現像装置において、
   磁性キャリアは、磁性体と結着樹脂とが分散混合された構成のキャリア又は低磁力キャリアであることを特徴とする現像装置。
3. 請求項１記載の現像装置において、
   現像剤担持体は層厚規制部材に対向して配置される層厚規制磁極と、この層厚規制磁極の上流側に隣接し且つ層厚規制磁極と異なる極性の搬送磁極を含み、
   層厚規制磁極と前記搬送磁極とのなす角度をθとすると、スリップ規制部材はθ／４から３θ／４の角度の範囲に設けられることを特徴とする現像装置。
4. 請求項１又は３記載の現像装置において、
   現像剤担持体は層厚規制部材に対向して配置される層厚規制磁極と、この層厚規制磁極の上流側に隣接し且つ層厚規制磁極と異なる極性の搬送磁極を含み、
   層厚規制部材と現像剤担持体とのギャップをＴｇとすると、スリップ規制部材と現像剤担持体との最小ギャップはＴｇ以上２Ｔｇ以下に設定されていることを特徴とする現像装置。
5. 請求項３又は４記載の現像装置のうち、スリップ規制部材が剛性部材の態様において、
   スリップ規制部材は、層厚規制部材と離間して配置されることを特徴とする現像装置。
6. 請求項５記載の現像装置において、
   スリップ規制部材と層厚規制部材との離間する間隔は、現像剤担持体上の現像剤が層厚規制部材から逃げる程度の流路が確保される長さに設定されることを特徴とする現像装置。
7. 請求項４記載の現像装置において、
   スリップ規制部材は、現像剤担持体とのギャップが現像剤搬送方向にて均一になるように現像剤担持体と略同心円状に配置されるものであることを特徴とする現像装置。
8. 請求項１記載の現像装置において、
   現像剤担持体表面とスリップ規制部材の現像剤担持体に面する面とでは、スリップ規制部材の方が現像剤との摩擦係数が小さく設定されていることを特徴とする現像装置。
9. 請求項２記載の現像装置において、
   磁性キャリアは、重合法によって作製され且つ形状係数が１１５未満のものであることを特徴とする現像装置。
10. 請求項２記載の現像装置において、
    磁性キャリアは、ポーラスな磁性体に樹脂を含浸させたものであり且つ形状係数が１１５未満のものであることを特徴とする現像装置。
11. 静電潜像が担持される像担持体と、
    請求項１乃至１０のいずれか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。

Images