JP2008015279A - 現像装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】二成分現像剤を現像剤担持体上から良好にピックオフされ、更に、現像剤担持体及び現像剤の劣化が抑制された現像装置及びこれを用いた画像形成装置を提供する。
【解決手段】トナー及び磁性キャリアを含む二成分現像剤（現像剤）Ｄを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、回転可能且つ表面に現像剤Ｄを担持搬送可能な現像スリーブ３ａと、現像スリーブ３ａの内部に少なくとも隣接する同極性の反発磁極ｍ１，ｍ２を含む複数の磁極が固定配置された磁石体３ｂとを有する現像剤担持体３と、現像スリーブ３ａに近接し且つ前記反発磁極ｍ１，ｍ２のうち現像剤搬送方向上流側磁極ｍ１の上流側位置から少なくとも当該磁極ｍ１の磁極幅を覆い且つ反発磁極ｍ１，ｍ２による現像剤Ｄのピックオフ部Ｐに至らないように設けられ、現像スリーブ３ａ上の現像剤Ｄを前記現像スリーブに対して押し付ける押し付け部材４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、トナー及び磁性キャリアを含む二成分現像剤を用いた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方式としてトナー及び磁性キャリアを含む二成分現像剤を用いる二成分現像方式では、現像後の現像ロール上の残留現像後を現像ロールからピックオフするために、現像ロールの反発磁極を利用したものが多く知られている。このような反発磁極を用いると、現像剤が反発磁界に達すればピックオフをほぼ確実に達成できる利点があるが、その反面、反発磁極のうち現像剤搬送方向上流側に位置する磁極近傍では、現像剤に対し反発磁界内に侵入することを阻止する力が作用する。これは、この磁極近傍では接線方向の磁力が作用し、現像剤の進行が妨げられることによるもので、結果的に磁極近傍に現像剤のよどみを発生し易くなる。

図１２は、従来の現像装置の一例を示すもので、感光体１０１に対向して開口する現像ハウジング１０２の開口部には、感光体１０１と対向する位置に現像ロール１０３が配設されている。現像ロール１０３は、表面に回転可能な現像スリーブ１０４と内部に固定配置された磁石ロール１０５で構成され、磁石ロール１０５内に固定配置された複数の磁極のうち、反発磁界を形成する２個の反発磁極１０５ａ，１０５ｂ（本例では例えばＳ極）が設けられている。尚、図中符号１０６は現像ロール１０３上の現像剤層の層厚規制を行うトリマであり、符号１０７（１０７ａ，１０７ｂ）は現像剤を撹拌搬送して現像剤に所定の帯電量を付与すると共に現像剤を現像ロール１０３に供給するオーガーである。

このような構成の現像装置にあっては、オーガー１０７から現像ロール１０３上に供給された現像剤はトリマ１０６によって層厚規制された後、現像ロール１０３と感光体１０１との対向部位にて現像が行われる。現像を終えた残留現像剤はそのまま現像ロール１０３の回転に伴って現像ロール１０３上を搬送され、磁極１０５ａの近傍に達する。ここで、この磁極１０５ａの接線方向の磁力によって現像剤の進行が妨げられ、この部位に現像剤のよどみ（図中符号αで示す領域）を生じるようになる。
そのため、このよどみ部分で現像剤と現像ロール１０３間でのスリップが生じ易くなり、現像ロール１０３表面が摩耗されて変形したり、現像剤が劣化を促進されるようになる。

図１３は、この磁石ロール１０５の磁極による磁束密度の大きさの例を示したもので、図中実線が法線方向成分、点線が接線方向成分を示している。図からも分かるように、反発磁極（Ｓ磁極同士）間での接線方向成分は小さいものの、上流側に位置する反発磁極の上流側には、大きな接線方向成分が存在し、一方、下流側には殆ど接線方向成分がないようになる。そのため、この部位では、現像剤の進行方向に対し上流側に位置する反発磁極の法線方向成分の影響で現像ロール１０３の法線方向に並ぼうとした現像剤が上流側の磁極Ｎ方向に引っ張られるようになり、この部分で現像剤のよどみが発生し易くなる。

このような現象は、特に、現像ロール表面との摩擦力が小さくなる、例えば球形度の高いキャリアや、樹脂分散キャリアなどを使用する場合に多く発生するようになる。通常、球形度の高いキャリアや樹脂分散キャリアを使用すると、フェライト等の通常の磁性体キャリアを用いる場合に比べ、キャリア表面が滑らかなことによるトナーへのストレスが小さくなり現像剤が長寿命化するという本来もたらされるべき利点があるが、現像剤と現像ロールとの摩擦力が小さくなる結果、上述した現像剤のよどみを発生し易くなり、その分スリップが大きくなって、却ってフェライト等の通常の磁性体キャリアを使用する場合に比べ現像ロールや現像剤の寿命が短くなる。

特開平２−１４０７７５号公報（実施例、第１図）

したがって、このような対応策として、現像ロールからの現像剤のピックオフを反発磁極を用いることなく行うようにする方式が想定される。特許文献１には、反発磁極を用いずにロール体の遠心力を利用してロール体表面の現像剤を飛散させる方式が提示されている。
しかしながら、図１２のようにピックオフ位置が現像剤の収容領域（現像剤が溜まっている領域）に設定されるようなレイアウトの現像装置でこのような方式を採るようにしても、ピックオフ位置での現像剤のピックオフが良好になされないようになる。

本発明は、このような技術的課題を解決するためになされたものであり、二成分現像剤を現像剤担持体上から良好にピックオフされ、更に、現像剤担持体及び現像剤の劣化が抑制され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）Ｄを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、回転可能且つ表面に現像剤Ｄを担持搬送可能な現像スリーブ３ａと、現像スリーブ３ａの内部に少なくとも隣接する同極性の反発磁極ｍ１，ｍ２を含む複数の磁極が固定配置された磁石体３ｂとを有する現像剤担持体３と、現像スリーブ３ａに近接し且つ前記反発磁極ｍ１，ｍ２のうち現像剤搬送方向上流側磁極ｍ１の上流側位置から少なくとも当該磁極ｍ１の磁極幅を覆い且つ反発磁極ｍ１，ｍ２による現像剤Ｄのピックオフ部Ｐに至らないように設けられ、現像スリーブ３ａ上の現像剤Ｄを現像スリーブ３ａに対して押し付ける押し付け部材４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としては現像剤Ｄを担持しうるものであればよく、内部に複数の磁極が固定配置された磁石体３ｂを有し、外部に回転可能な現像スリーブ３ａを備える。また、現像剤担持体３（具体的には現像スリーブ３ａ）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）でもよいし、反対方向（Ａｇａｉｎｓｔ方向）であっても差し支えない。

そして、本発明における押し付け部材４は、反発磁極ｍ１，ｍ２のうち上流側磁極ｍ１に対して設けられ、現像剤Ｄを現像スリーブ３ａ側に押し付けることでこの磁極ｍ１近傍での現像剤Ｄのよどみ発生を抑制することができ、現像剤Ｄの流れを良好に保つことができるようになる。また、押し付け部材４としては、現像剤Ｄを押し付け可能であれば剛体に限らず、弾性体や板ばね等の可撓性を備えるようなものであっても差し支えないが、磁極との相互作用を抑える観点から非磁性材料が好ましい。

ここで、従来の反発磁極を用いた場合のピックオフ部への現像剤の進入を妨げる力が働く様子について説明する。図２は、現像剤担持体の反発磁極（この例ではＳ極同士）が近傍に位置する場合を示しており、現像剤担持体上の現像剤は、現像剤担持体の回転方向に沿って矢印Ａで示すように反発磁界（反発磁極によって構成される磁界）に向かって搬送される。
反発磁界によって形成される磁力線（図中点線で示す）が示すように、反発磁極間では磁力線がない（ほぼゼロになる）領域βが存在する（この領域βがピックオフ部に相当する）。現像剤は磁力線に沿って並ぼうとするため、領域βに近づいた現像剤には領域βから磁力線のある領域に向かって移動する方向に力が作用する。そのため、現像剤担持体上を搬送された現像剤は領域βの手前で留まろうとする。しかしながら、この留まろうとした現像剤は後方から搬送されてくる現像剤のために、現像剤担持体の法線方向、すなわち、矢印Ｂの方向に移動するようになる。そのため、上流側に位置する磁極近傍では、現像剤が法線方向に延びた壁を形成するようになる。更に、この壁は成長するが、現像剤担持体から遠くなるにつれ、矢印Ｃ方向に倒れるようになる。このような現像剤の動きによって上流側の磁極近傍では現像剤のよどみ（図中αで示す）が発生するようになる。
尚、更に後方から搬送されてくる現像剤によって、よどみが増加してくると、堰を切って一部の現像剤が下流側の磁極方向へ移動し（矢印Ｄ方向）、現像剤担持体から離れる方向に移動するようになる（矢印Ｅ方向）。
このような作用に比較して、本発明では、図１に示すように、押し付け部材４をこのよどみに対応する部位に設けることで、現像剤Ｄによるよどみの発生が抑えられ、現像剤Ｄのスリップを防ぎ、反発磁界内に現像剤Ｄを有効に搬送することができるようになる。そのため、ピックオフ部Ｐで有効に現像剤Ｄを剥離することができるようになる。

また、本発明の反発磁極ｍ１，ｍ２による現像剤Ｄのピックオフ部Ｐは、現像ハウジング２内に収容された現像剤Ｄの溜まりに接触するように設定されている場合に一層顕著な効果を生じるようになる。
更に、押し付け部材４の下流側位置は、反発磁極ｍ１，ｍ２の上流側磁極ｍ１の磁極幅の下流位置に対応する位置に設定されることが好ましく、これによれば、反発磁極ｍ１，ｍ２による反発磁界内に現像剤Ｄを容易に導くことができ、更に、反発磁界への影響を損なわずに現像剤Ｄのピックオフ作用が最大限活かされるようになる。更にまた、押し付け部材４の下流側端面は、現像スリーブ３ａより遠ざかる位置が上流側に傾斜する傾斜面になるように設定されていることが好ましく、このような傾斜面を有することで、押し付け部材４から出た現像剤Ｄが広く拡がることができるようになり、一層ピックオフされ易くなる。
一方、押し付け部材４の上流側位置は、反発磁極ｍ１，ｍ２の上流側、すなわち磁極ｍ１の上流側であればよいが、現像剤への押し付け効果をより有効にする観点から、反発磁極ｍ１，ｍ２の上流側磁極ｍ１とこの磁極ｍ１の上流側に隣接し且つ当該磁極と極性の異なる磁極との略中央に設定されることが好ましい。この場合、現像剤Ｄの搬送性を確実に行うと共に現像スリーブ３ａ側への現像剤Ｄの押し付け作用を有効に働かせることができるようになる。

また、現像剤Ｄを現像スリーブ３ａ側に良好に押し付ける観点から、押し付け部材４の現像スリーブ３ａに対向する面は、現像剤Ｄとの摺擦を低減する処理が施されていることが好ましく、このような摺擦を低減する処理としては、例えば表面粗さを小さくしたり、離型性処理層を備えるようにする態様が挙げられる。
そして、押し付け部材４の現像スリーブ３ａ側とは反対の面には、押し付け部材４から現像剤Ｄを離間させる現像剤流入阻止部材５を設けることが好ましく、これによれば、押し付け部材４の反対面側に直接現像剤が流入することがなく、その分押し付け部材４を現像スリーブ３ａ側に磁気吸引する力が減少し、現像スリーブ３ａと押し付け部材４との間での現像剤Ｄの流れが一定に保たれるようになる。

また、本発明は、使用する現像剤Ｄの磁性キャリアとして、フェライト等の磁性体表面に樹脂コートを施したような従来型の磁性キャリアではなく、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を使用する場合に一層顕著な効果をもたらすことができる。ここで、「磁性体と結着樹脂とが分散混合された構成」とは、従来のような磁性体表面に樹脂コートがなされたものではなく、例えば磁性体と樹脂と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て作製したもの等が挙げられる。

そして、本発明における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（ＳＦ−２）が１１５以下のものであることが好ましく、このように形状が球形状で、磁化も小さい磁性キャリアを使用するようにしても、現像剤Ｄのピックオフ部Ｐの上流側での現像剤Ｄのよどみの発生を抑えることができるようになる。そのため、球形度の高いキャリアを使用することによるトナーへの低ストレス付与性を活かしながら、現像剤Ｄ並びに現像スリーブ３ａの長寿命化を図ることができるようになる。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、キャリア粒子の投影面積をＳとしたときに、次の（１）式によって算出される。
形状係数（ＳＦ−２）＝（Ｌ^２／Ｓ）×｛１００／（４π）｝・・・（１）

更に、本発明の現像スリーブ３ａとしては、その外周面に現像剤Ｄの搬送性を維持する処理が施されていることが好ましく、現像剤Ｄの搬送性を良好にする具体的な処理としては、現像スリーブ３ａに対し十点平均粗さＲｚが１０μｍ以上になるようにブラスト処理をした後にＴａ−Ｃ（Tetrahedral Amorphous Carbon）のような硬質コート処理を行ったもの、十点平均粗さＲｚが２０μｍ以上の凹凸面を有するようにブラスト処理したもの、使用するキャリア径以上の深さの溝加工（Ｖ溝等）が施されたもの等が挙げられる。

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。

本発明の現像装置によれば、現像スリーブに近接し且つ前記反発磁極のうち現像剤搬送方向上流側磁極の上流側位置から少なくとも当該磁極の磁極幅を覆うように設けられ、現像スリーブ上の現像剤を現像スリーブに対し押し付ける押し付け部材を備えたので、現像スリーブのピックオフ位置の上流側で現像剤のよどみの発生が抑えられ、現像剤担持体及び現像剤のスリップに起因する劣化を防ぐようになる。そのため、長期に亘って安定した現像特性を維持することができるようになる。
また、球形度の高いキャリアを使用する場合にも、現像剤のスリップの影響が軽減され、現像剤及び現像剤担持体の寿命を長寿命化することができるようになる。更に、特に、現像スリーブ上から遠心力の作用等で現像剤を剥離する方式の採用が困難な上方にて層厚規制（トリマ）を行い、下方にて現像剤のピックオフを行うようなタイプの現像装置では特に有効である。
そして、上述の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有する画像形成装置を実現することができるようになる。

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３は、本発明が適用された現像装置の実施の形態１を含む画像形成装置の概要を示すものであり、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からなる感光層を含む像担持体としての感光体であり、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書き込まれる。この書き込まれた静電潜像は、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、感光体２１に対向して配置される現像装置３０は、現像ハウジング３１内に着色粒子であるトナーとトナーを担持して搬送する磁性キャリアを含む二成分現像剤（現像剤）が収容され、現像剤担持体としての現像ロール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現像剤中の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の周囲には転写器２４が設けられ、この転写器２４は、例えば感光体２１に圧接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上のトナー像を記録材２６側に引き付ける方向の転写バイアスを印加することで、感光体２１上で現像されたトナー像を記録材２６に転写させるようにしたものである。更にまた、転写後に感光体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。
また、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により記録材２６上のトナー像が定着される。定着器５０としては、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４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、現像ロール３２の下方で現像ロール３２と近接する位置に現像ロール３２上の現像剤の層厚規制を行うトリマ３３を設けたものとなっている。
また、現像ハウジング３１内の現像ロール３２の背後には、現像剤を撹拌搬送しながら、現像剤の帯電を行うと共に現像ロール３２側に現像剤を供給する撹拌部材としてのオーガー３４（３４ａ，３４ｂ）が設けられている。本実施の形態のオーガー３４は、現像ロール３２側に主として現像ロール３２への現像剤供給を行うサプライオーガー３４ａを配設し、このサプライオーガー３４ａ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を介して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を配設したものとなっている。

そして、本実施の形態の現像ロール３２は、表面が所定の粗さになるようにブラスト処理された非磁性の現像スリーブ３２ａを回転可能に設け、この現像スリーブ３２ａの内部に４個の磁極を固定配置した磁石体としてのマグネットロール３２ｂを設けている。また、マグネットロール３２ｂ内の磁極は、感光体２１と対向する位置に現像磁極としてのＳ１磁極を設け、Ｓ１磁極より下流側に隣接する部位には搬送磁極としてのＮ１磁極、Ｎ１磁極より下流側に隣接する部位にはＳ２磁極、このＳ２磁極の下流側にはＳ２磁極と対構成で反発磁極を構成するＳ３磁極（ピックアップ磁極に相当）、Ｓ３磁極の下流側でトリマ３３と略対向する位置にはトリマ磁極としてのＮ２磁極を設けたものとなっている。

また、本実施の形態におけるトリマ３３は、現像ハウジング３１に非磁性支持体３３ａを固定し、この非磁性支持体３３ａの現像剤搬送方向上流側の面には、現像ロール３２の法線方向に沿って磁性薄板３３ｂが取り付けられており、この磁性薄板３３ｂとトリマ磁極のＮ２磁極との間で現像剤の穂立ちを有効に行い、現像剤の層厚規制が行われ、現像ロール３２上には所定量の現像剤層が形成されるようになっている。
更に、本実施の形態では、現像ハウジング３１内の現像剤は、現像ロール３２のピックアップ磁極であるＳ３磁極近傍の高さまで収容されており、反発磁極（Ｓ２磁極とＳ３磁極で構成される）によるピックオフ位置（反発磁極間に位置する）は現像剤で充満された状態になっている。

そして、本実施の形態では、Ｓ２磁極の上流側部位からＳ２磁極の磁極幅を覆う位置で現像ロール３２に対向して、現像ロール３２上の現像剤を現像ロール３２側に押し付ける押し付け部材３５が設けられている。この押し付け部材３５は、現像ハウジング３１の一部よりなる突出部３１ｂに接着固定された、例えばＡＢＳ樹脂からなる剛性部材で構成され、現像ロール３２の外周の略同心円上に配置され、本実施の形態ではトリマ３３（図４参照）と現像ロール３２とのギャップより狭いギャップとなっている。尚、押し付け部材３５の現像ロール３２側の面は、例えばＲａが０．３μｍの非常に小さい表面粗さ形状となっており、押し付け部材３５と現像剤との摺擦抵抗が小さくなるようになっている。

また、押し付け部材３５の下流側は、図５に示すように、現像ロール３２の中心軸からＳ２磁極の磁極幅の下流側端部を結ぶ直線Ｌ上に位置するように配置され、また、その下流側端面３５ａは、突出部３１ｂの端面と共に、直線Ｌより角度θで上流側に傾斜する傾斜面を構成している。
一方、押し付け部材３５の上流側位置（入口側位置）は、およそＳ２磁極の磁極幅分だけ上流側に延びており、また、その端面（上流側端面：入口側端面）３５ｂは下流側端面３５ａと同様の方向に傾斜する傾斜面を備えている。そのため、現像ロール３２上を搬送された現像剤は押し付け部材３５と現像ロール３２とのギャップに容易に入り込むようになっている。

本実施の形態の押し付け部材３５としては、ＡＢＳ樹脂に限られず、他の樹脂や非磁性金属等の剛性部材であってもよく、また、現像剤を現像ロール３２側に押し付ける部材であれば弾性部材や可撓性部材であっても差し支えない。また、押し付け部材３５の現像ロール３２に対向する面は、表面粗さを小さくして摺擦抵抗を抑えるようにしてもよいし、例えば離型剤を塗布したり、離型層を備えるようにして摺擦抵抗を小さくするようにしてもよい。

更に、本実施の形態では、現像剤としては、磁性体と樹脂の分散型のキャリア（重合キャリア）からなる例えば形状係数（ＳＦ−２）が１０５の球形キャリアと、トナーを含む二成分現像剤が用いられる。

次に、このような現像装置３０における作動について図４，５を用いて説明する。オーガー３４によって帯電された現像剤は、サプライオーガー３４ａの作用と現像ロール３２のピックアップ磁極（Ｓ３磁極）の作用によって現像ロール３２上に供給される。現像ロール３２に供給された現像剤は現像ロール３２の回転に伴って移動し、トリマ３３によって所定の層厚に規制される。この所定の層厚に規制された現像剤は、現像ロール３２と感光体２１との対向領域である現像領域にて、図示外の現像バイアスによって所定の現像がなされ、現像剤中のトナーの飛翔によって感光体２１上の静電潜像が顕像化される。現像を終えてトナーが少なくなった現像剤は、そのまま現像ロール３２の回転に伴って現像ロール３２上を移動し、磁極Ｎ１を超えて磁極Ｓ２の方へ搬送され、現像ロール３２と押し付け部材３５とのギャップに搬送される。

このとき、押し付け部材３５によって現像ロール３上の現像剤は現像ロール３２側に十分押し付けられているため、現像ロール３２（具体的には現像スリーブ３２ａ表面）とのスリップが抑えられ、良好な搬送性が維持されるようになる。そして、Ｓ２磁極とＳ３磁極で形成される反発磁界によってＳ２磁極の磁力ピークを過ぎたところでピックオフが開始されるようになり、現像剤への磁気吸引力が低下すると共に、現像剤を現像スリーブ３２ａから離す方向の力が作用する。
従来の現像装置では、この位置（磁極Ｓ２の位置）で現像剤の引き剥がしが開始される（ピックオフが開始される）が、このＳ２磁極近傍で現像剤のよどみが発生し、ピックオフ位置への現像剤の搬送性が抑制され、現像剤のスリップが発生するようになる。
一方、本実施の形態では、押し付け部材３５によって現像剤が現像スリーブ３２ａ側に押し付けられているため、現像スリーブ３２ａによる現像剤搬送力は維持されるようになり、現像剤は押し付け部材３５の下流側端部まで確実に搬送される。そして、押し付け部材３５を過ぎるとこれまでの押圧力（押し付け部材３５によって現像剤に加えられた押し付け力）が急激に解放されるようになり、そのために現像剤が現像スリーブ３２ａから一挙に放出されるようになる。これにより、周囲に現像剤が充満している（溜まっている）ような状態にあっても、現像スリーブ３２ａから放出される現像剤の力が大きいため、放出された現像剤は十分オーガー３４に到達し、再度撹拌されるようになる。

また、本実施の形態では、押し付け部材３５の下流側端面（出口側）３５ａが傾斜面となっていることから、下流側端面３５ａから放出される現像剤はこの下流側端面３５ａに衝突し難く、瞬時に確実に放出作用が働くようになる。このことも、現像剤の放出が現像剤の溜まりがあっても勢いよく放出されることを手助けしている。

以上のように、本実施の形態では、高い球形度を持ち、磁性体と樹脂の分散型のキャリアを用いても反発磁極の直前での現像剤のよどみ発生を抑えることができ、現像剤と現像ロール３２（具体的には現像スリーブ３２ａ）とのスリップを抑えることができるようになる。その分、現像ロール３２表面（具体的には現像スリーブ３２ａ表面）の摩耗を防ぎ、表面の粗さを長期に亘って維持することができるようになる。更には、スリップすることによって発生していた現像剤自体のキャリア表面の摩耗による寿命の低下という欠点もなくなり、現像剤の維持性も長くすることが可能になる。
したがって、キャリアとして球形度の高い樹脂分散キャリアを使用しても、長期に亘って安定した現像特性を維持することが可能になる。

本実施の形態では、押し付け部材３５としてＡＢＳ樹脂による成形品を使用したが、樹脂ではなく、アルミニウム、ステンレス、黄銅等の非磁性金属材料を用いることもでき、このような金属材料を用いることで、剛性が高まり、現像装置３０内の梁としての機能を持たせるようにすることも可能である。また、押し付け部材３５の現像ロール３２に対向する面として、表面粗さを小さく抑えるようにしたが、例えばフッ素樹脂等の離型性の処理を行うようにしてもよく、更には、押し付け部材３５そのものの内層を離型層とする複数構成のものとするようにしてもよい。

本実施の形態では、例えば図５に示すうように、押し付け部材３５の下流側位置を磁極Ｓ２の磁極幅の下流側位置とし、一方、上流側位置を磁極Ｓ２の磁極幅程度下流側に配置するようにしたが、これに限られず、現像剤の放出に影響しないものであれば、例えば押し付け部材３５の下流側位置をより下流側に配置するようにしても差し支えない。また、上流側位置を磁極Ｓ２と磁極Ｎ１の中間に持ってくるようにしてもよい。
更に、本実施の形態では、現像装置３０を１個としたモノクロ用画像形成装置に適用する例を示したが、これに限られず、例えば複数の現像装置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云うまでもない。

更に、本実施の形態では、押し付け部材３５を現像ハウジング３１の突出部３１ｂに設ける態様を示したが、例えば図６のように、押し付け部材３５の現像スリーブ３２ａと反対面には、その面から現像剤を離間する現像剤流入阻止部材３６を設けるようにしてもよい。このように、現像剤流入阻止部材３６を設けずに押し付け部材３５の背後に現像剤が存在すると、その背後の現像剤を現像ロール３２側に引き付ける吸引力のために押し付け部材３５が現像ロール３２側に引っ張られる作用が働くようになる。そのため、押し付け部材３５による現像ロール３２への現像剤の押し付け作用が影響され、現像剤の流れを損なうようになる。したがって、このような吸引力を阻止するためには、押し付け部材３５の背後に現像剤が流入しないようになっていればよく、このことは現像剤流入阻止部材３６を設けることで達成できるようになる。現像剤流入阻止部材３６としては、非磁性材料であれば特にその材料は限定せられず、樹脂材料や金属材料を用いることが可能であるが、加工性や軽量性等の観点から樹脂材料が好適である。尚、図６の現像剤流入阻止部材３６は、軽量化のために内部に空洞３６ａを持っている。

◎実施の形態２
図７は、本発明が適用された現像装置３０の実施の形態２が用いられる画像形成装置の概要を示す。この画像形成装置は、実施の形態１（図３参照）と略同様に構成されるが、感光体２１の回転方向が異なる。そのため、感光体２１の周囲に配置される部材のレイアウトが異なるのみであり、構成要素は実施の形態１と同様のため、ここではその詳細な説明は省略する。

本実施の形態における現像装置３０は、図８に示すように、トリマ３３が現像ロール３２の下方に設けられている。そのため、現像ロール３２内のマグネットロール３２ｂの磁極配置は、トリマ磁極Ｎ２を下方にし、反発磁極のうち上流側磁極のＳ２磁極が現像ハウジング３１内の現像剤の溜まりより上方に位置するように構成されている。
そして、本実施の形態の押し付け部材３５も現像剤の溜まりから離れた位置に設けられている。

このような構成の現像装置３０にあっても、現像後の現像剤は磁極Ｎ１から磁極Ｓ２の方向に搬送された後、磁極Ｓ２の磁界の作用によって磁極Ｓ２の近傍には現像剤のよどみが発生し易くなる。しかしながら、押し付け部材３５によって現像剤が現像ロール３２側に押し付けられているため、この部分での現像剤の搬送力が維持されるようになる。そして、押し付け部材３５の下流側位置では現像剤を一気に噴出させることができるようになり、このとき、現像剤の自重や現像ロール３２からの遠心力も手伝って、現像剤が現像ロール３２から容易にピックオフされるようになる。そのため、本実施の形態においても実施の形態１と同様の効果を奏することが可能になる。

尚、本実施の形態では、押し付け部材３５の背後に実施の形態１で示した現像剤流入阻止部材３６（図６参照）を設けなくとも押し付け部材３５の背後に回り込む現像剤は少ないため、押し付け効果を阻害することもない。

◎実施例１
本実施例は、実施の形態１の構成の現像装置にて現像ロール（特に現像スリーブ）の表面形状の摩耗状態が、使用するキャリアによってどう変化するかを評価確認したものである。尚、比較として、従来の現像装置（図１２参照）での評価も同時に行った。
使用した現像スリーブは、アルミニウム表面の初期の表面粗さの十点平均粗さＲｚが２３μｍのものとした。
使用したキャリアは、重合法によって作製された樹脂分散キャリア（形状係数ＳＦ−２＝１０５）と従来のフェライトキャリアの２種とした。
評価は、用紙を１００ｋｐｖ出力させた後の現像スリーブの表面粗さと初期の表面粗さとの比較を行い、スリーブ摩耗としてΔＲｚ（十点平均粗さの変化分）を測定した。尚、通常、スリップによって現像スリーブ表面が摩耗し、表面粗さが小さくなるため、ΔＲｚはマイナス値となる。

結果は、図９に示すように、樹脂分散キャリアを使用した場合には、現像装置の種類によってΔＲｚが大きく異なり、本発明によればΔＲｚが５μｍであったものが、従来の現像装置ではΔＲｚが１８μｍと大きな摩耗が生じていることが確認された。一方、通常のフェライトキャリアを用いた場合には、現像装置の差異は殆ど確認されず、ΔＲｚが８〜９μｍとなった。
このことは、現像装置によって現像剤のよどみの発生状態が大きく異なるものの、使用するキャリアによっては、よどみによるスリップ現象の影響の程度が異なることが理解された。また、特に、本発明は、樹脂分散キャリアを使用する場合に有効であることが改めて確認された。

ここで、更に磁性キャリアの形状係数を変化させたもので、上述と同様の評価を行い、形状係数が１１５以下であれば同様に良好な結果が得られることが確認された。また、磁性キャリアとして、ポーラスな磁性体（フェライト系、マグネタイト系等）に樹脂を含浸させ、形状係数を揃えたキャリアを同様に評価したが、このような磁性キャリアであっても、形状係数が１１５以下であれば同様な効果が得られることが確認された。また、フェライトの微粉を球状に固めたのち樹脂コートして、形状係数を揃えたキャリアを同様に評価したが、形状係数が１１５以下であれば同様な効果が得られることが確認された。

◎実施例２
本実施例は、実施例１と略同様の方法で、現像剤の劣化状態を確認するために行ったものである。
評価は、現像剤が持っている電荷量（トナー濃度×トナー帯電量で評価）が現像を繰り返すことでどう低下するかを確認し、その差分をΔＴＰとして測定した。
使用した現像装置とキャリアは実施例１と同様にした。また、テストは、１００ｋｐｖの用紙を出力することで行った。

結果は、図１０に示すように、樹脂分散キャリアを使用することで、通常のフェライトキャリアを使用するのに比べ、トナーの劣化が小さいことが確認された。特に、本発明の現像装置を使用することで、他の組合せより大幅な改善効果が確認されΔＴＰが１５（ａ．ｕ．）であったのに対し、樹脂分散キャリアを用いて従来の現像装置を使用した場合にはΔＴＰが５５、フェライトキャリアを使用するとΔＴＰが７２〜７５になることが確認された。
このことは、樹脂分散キャリアを使用することで、トナーへのストレスが低下すると共に、現像剤のよどみをなくすことで、現像剤の劣化が大幅に改善されることが理解された。

◎実施例３
本実施例は、実施の形態１の構成の現像装置にて、樹脂分散キャリアを使用したときに、現像ロールの現像スリーブの表面性がどう影響するかを評価確認するために行ったものである。尚、比較のために従来の現像装置（図１２参照）での評価も加えた。

使用した現像スリーブは、アルミニウム表面のＲｚを２３μｍのものと１０μｍのものを未処理品として使用した。
また、未処理品の表面にＦＣＶＡ技術（Filtered Cathodic Vacuum Arc Technology：ＮＴＩ社）によってＴａ−Ｃ薄膜（テトラヘドラルアモルファスカーボン薄膜）をコーティングしたものをＴａ−Ｃコート品とした。
そして、重合法によって作製された樹脂分散キャリア（形状係数ＳＦ−２＝１０５）を使用して評価を行った。
評価は、実施例１同様、用紙を１００ｋｐｖ出力させた後の現像スリーブの表面粗さと初期の表面粗さとの比較を行い、スリーブ摩耗としてΔＲｚを測定した。

結果は、図１１に示すように、現像スリーブ表面が未処理の場合には、Ｒｚが２３μｍと１０μｍとでΔＲｚが大きく異なり、２３μｍ品のΔＲｚが３μｍであるのに対し、１０μｍ品ではΔＲｚが７μｍとなり、表面粗さが小さいと現像剤のスリップが発生し易く、摩耗が進行することが判明した。
また、１０μｍ品にＴａ−Ｃコートを施すと、この硬質コート膜によって現像剤のスリップが多少発生しても、Ｔａ−Ｃコートによって摩耗が進行せずにΔＲｚを小さくできることが判明した。しかしながら、このような硬質コート膜を使用しても、従来の現像装置と組み合わせると、硬質コート処理の利点を生かすことができず、表面の摩耗が進行することが判明した。このことは、従来の現像装置のように、樹脂分散キャリアを用いて現像剤のよどみが発生すると、現像スリーブの摩耗に繋がり、安定した現像特性を確保することが困難となることが理解された。
更に、現像スリーブの表面粗さについて検討を重ね、未処理ではＲｚが２０μｍ以上であればΔＲｚが小さく、Ｔａ−Ｃコートを施す場合には処理前のＲｚが１０μｍ以上が必要であることが判明した。
したがって、本件の有効性が改めて確認された。

本発明に係る現像装置の概要を示す説明図である。 反発磁極を用いた場合の作用を示す説明図である。 本発明が適用された実施の形態１の現像装置を用いた画像形成装置を示す概略図である。 実施の形態１の現像装置を示す説明図である。 図４の部分拡大図である。 実施の形態１の現像装置の変形例を示す部分拡大図である。 実施の形態２に係る現像装置を用いた画像形成装置を示す概略図である。 実施の形態２の現像装置の説明図である。 実施例１の結果を示すグラフである。 実施例２の結果を示すグラフである。 実施例３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。 図１２の現像装置の磁束密度分布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，３ａ…現像スリーブ，３ｂ…磁石体，４…押し付け部材，５…現像剤流入阻止部材，Ｄ…現像剤，ｍ１，ｍ２…反発磁極，Ｐ…ピックオフ部

Claims (12)

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を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、回転可能且つ表面に現像剤を担持搬送可能な現像スリーブと、現像スリーブの内部に少なくとも隣接する同極性の反発磁極を含む複数の磁極が固定配置された磁石体とを有する現像剤担持体と、
   現像スリーブに近接し且つ前記反発磁極のうち現像剤搬送方向上流側磁極の上流側位置から少なくとも当該磁極の磁極幅を覆い且つ反発磁極によるピックオフ部に至らないように設けられ、現像スリーブ上の現像剤を前記現像スリーブに対して押し付ける押し付け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、
   押し付け部材の下流側位置は、反発磁極の上流側磁極の磁極幅の下流位置に対応する位置に設定されることを特徴とする現像装置。
3. 請求項１又は２記載の現像装置において、
   押し付け部材の下流側端面は、現像スリーブより遠ざかる位置が上流側に傾斜する傾斜面になるように設定されていることを特徴とする現像装置。
4. 請求項１記載の現像装置において、
   押し付け部材の上流側位置は、反発磁極の上流側磁極とこの磁極の上流側に隣接し且つ当該磁極と極性の異なる磁極との略中央に設定されることを特徴とする現像装置。
5. 請求項１記載の現像装置において、
   押し付け部材の現像スリーブに対向する面は、現像剤との摺擦を低減する処理が施されていることを特徴とする現像装置。
6. 請求項１記載の現像装置において、
   反発磁極による現像剤のピックオフ位置は、現像ハウジング内に収容された現像剤の溜まりに接触するように設定されていることを特徴とする現像装置。
7. 請求項６記載の現像装置において、
   押し付け部材の現像スリーブ側とは反対の面には、押し付け部材から現像剤を離間させる現像剤流入阻止部材が設けられ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、
   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を有するものであることを特徴とする現像装置。
9. 請求項８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以下のものであることを特徴とする現像装置。
10. 請求項８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以下のものであることを特徴とする現像装置。
11. 請求項１記載の現像装置において、
    現像スリーブは、その外周面に現像剤の搬送性を維持する処理が施されていることを特徴とする現像装置。
12. 静電潜像が担持される像担持体と、
    請求項１乃至１１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。

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