JP2008225316A - 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】剛性を向上させないで、マグネットローラの撓みを小さくすることができるとともに、かつ、現像スリーブの回転トルクを増大させない、耐久性が高く、高画質な画像を得ることができる現像装置を提供する。
【解決手段】磁界発生手段と、該磁界発生手段を内部に備え該磁界発生手段の磁力により外表面に現像剤を吸着する非磁性体の中空体と、からなる現像剤担持体を有する現像装置において、
前記中空体の周囲に、前記磁界発生手段の周囲に配置された磁性材によって該磁界発生手段へ及ぼされる磁気力による撓み発生を打ち消す磁気力を該磁界発生手段に及ぼす撓み予防用磁界発生手段が設けられている現像装置。
【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、画像形成装置及びプロセスカートリッジに係るものである。詳しくは、磁性粒子担持体に担持された磁性粒子を、像担持体と磁性粒子担持体とが間隙をもって対向する現像領域に搬送し、像担持体上の静電潜像を現像してトナー像化するための現像装置、かかる現像装置を備えたプロセスカートリッジに関するものである。また、かかるプロセスカートリッジを用いた画像形成装置に関するものである。

近年の電子写真装置のフルカラー化および小型化トレンドに伴い、現像装置の小型化ニーズが高まっている。

トナーと磁性キャリアとからなる現像剤を用いる２成分磁気ブラシ現像においては、現像装置の小型化には主要パーツである現像ローラの小型化が必要であるが、現像ローラ小型化における課題として、高磁力、高剛性等の確保が挙げられる。高磁力にはマグネット体積を増加させることが有効であるが、一方で、マグネット体積が増加すると、通常、現像ローラを保持するために配置されている金属シャフト体積を減少させる必要があり、その結果、マグネットローラ剛性が低下するという問題が発生する。また、金属シャフトレスの軸一体マグネットローラの場合にはより一層、剛性が低くなりやすい。

現像ローラでは、内部のマグネットローラの磁気力により現像剤を吸着し、かつ、マグネットローラの周囲に配置されたスリーブが回転することにより現像剤を搬送する機能を担っているが、マグネットローラには重力の他、磁性体である現像剤からの磁気吸引力が働く。

一般的な現像装置では、その現像剤収容部やドクタ部分の現像剤量が多く、マグネットローラにはそれらの方向へ磁気吸引力が働く。また、同様に、感光体ドラムに所定の現像剤量を搬送するために配置されているドクタブレードは本体またはその一部が磁性体である場合が多く、この場合もマグネットローラにはドクタブレードからの磁気吸引力が働く。一般的な２成分磁気ブラシ現像装置においては、これらの磁気力を考慮した設計がなされておらず、周方向に均一な磁気吸引力が発生しないため、それぞれの磁気吸引力のベクトル和の力を受けることとなる。マグネットローラの剛性が不足している場合、マグネットローラに撓みが生じ、スリーブ上の磁束密度が変化することにより長手方向で均一な現像剤保持量を得ることができないため均一な画像濃度が得られないという問題や、撓み量が大きな場合はマグネットローラがスリーブ（現像スリーブ）と接触し、その結果、スリーブ回転トルクの増加やマグネットローラの破損に至るなどの問題が発生する。

これらの問題点を解決する手段として、過去には、マグネットローラ胴部やマグシャフトに、剛性が高く、かつ、摺動性が高い、または回転する部材を配置し、これらをスリーブと接触させることでスリーブとマグネットローラとの間のギャップ（隙間）を一定に保つ手段などが提案されているが、構成が煩雑であるため精度確保が困難で、コスト増加のデメリットがあり、かつ、大型化を来すため、特に、小型現像ローラでは実現性が乏しい。また、マグネットローラと現像スリーブとの接触が生じれば、現像スリーブのトルク増大も避けられない。

ここで、特開昭６２−１３５８６２号公報（特許文献１）にはマグネットロールに働く重力および現像剤規制ブレードとの間に作用する磁気力の影響を排除するための磁性部材を備えることが提案されているが、２成分磁気ブラシ現像を想定した現像装置ではなく、２成分磁気ブラシ現像に応用した場合にその効果は充分ではなかった。
特開昭６２−１３５８６２号公報

本発明は、剛性を向上させないで、マグネットローラの撓みを小さくすることができるとともに、かつ、現像スリーブの回転トルクを増大させない、耐久性が高く、高画質な画像を得ることができる現像装置、かかる現像装置を備えたプロセスカートリッジ、及び、そのプロセスカートリッジを有する画像形成装置を提供することを目的としている。

本発明の現像装置は上記課題を解決するため、請求項１に記載の通り、磁界発生手段と該磁界発生手段を内部に備え該磁界発生手段の磁力により外表面に現像剤を吸着する非磁性体の中空体とからなる現像剤担持体を有する現像装置を備えたプロセスカートリッジにおいて、前記中空体の周囲に、前記磁界発生手段の周囲に配置された磁性材によって該磁界発生手段へ及ぼされる磁気力による撓み発生を打ち消す磁気力を該磁界発生手段に及ぼす撓み予防用磁界発生手段が設けられていることを特徴とする現像装置である。

本発明の現像装置は上記課題を解決するため、請求項２に記載の通り、磁界発生手段と該磁界発生手段を内部に備え該磁界発生手段の磁力により外表面に現像剤を吸着する非磁性体の中空体とからなる現像剤担持体を有する現像装置を備えたプロセスカートリッジにおいて、前記中空体の周囲に、前記磁界発生手段の周囲に配置された磁性材によって該磁界発生手段へ及ぼされる磁気力と該磁界発生手段の自重によって生じる重力とによる撓み発生を打ち消す磁気力を該磁界発生手段に及ぼす撓み予防用磁界発生手段が設けられていることを特徴とする現像装置である。

また、本発明の現像装置は、請求項３に記載の通り、請求項１または請求項２に記載の現像装置において、前記撓み予防用磁界発生手段が、前記現像装置のハウジングに設けられていることを特徴とする。

また、本発明の現像装置は、請求項４に記載の通り、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の現像装置において、前記磁性材が、前記磁界発生手段の周囲に偏在する前記現像剤、及び、規制ブレードの磁性部材であることを特徴とする。

また、本発明の現像装置は、請求項５に記載の通り、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の現像装置において、前記撓み予防用磁界発生手段が、磁石からなることを特徴とする。

また、本発明の現像装置は、請求項６に記載の通り、請求項１ないし請求項５に記載の現像装置において、前記現像剤担持体が、２個以上設けられていることを特徴とする。

また、本発明の現像装置は、請求項７に記載の通り、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の現像装置において、前記現像剤が、トナーと磁性キャリアとからなり、かつ、該磁性キャリアの平均粒径が、２０μｍ以上でかつ３５μｍ以下であることを特徴とする。

また、本発明の現像装置は、請求項８に記載の通り、請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の現像装置において、前記非磁性体の中空体の外表面に多数の楕円形状の凹みがランダムに設けられていることを特徴とする。

また、本発明のプロセスカートリッジは、請求項９に記載の通り、請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の現像装置を備えたプロセスカートリッジである。

また、本発明の画像形成装置は、請求項１０に記載の通り、請求項９に記載のプロセスカートリッジを備えた画像形成装置である。

本発明の現像装置によれば、前記中空体の周囲に、前記磁界発生手段の周囲に配置された磁性材によって該磁界発生手段へ及ぼされる磁気力による撓み発生を打ち消す磁気力を該磁界発生手段に及ぼす撓み予防用磁界発生手段が設けられているために、２成分磁気ブラシ現像を行う現像装置内で最も磁気力が強い現像剤と磁界発生手段との間の力に対しても対策を施すことにより、２成分磁気ブラシ現像を行う現像装置であっても剛性を向上させないで、マグネットローラの撓みを小さくすることができるとともに、かつ、現像スリーブの回転トルクを増大させない、耐久性が高く、高画質な画像を得ることができる。

また、請求項２にかかる本発明の現像装置は、前記中空体の周囲に、前記磁界発生手段の周囲に配置された磁性材によって該磁界発生手段へ及ぼされる磁気力と該磁界発生手段の自重によって生じる重力とによる撓み発生を打ち消す磁気力を該磁界発生手段に及ぼす撓み予防用磁界発生手段が設けられているために、２成分磁気ブラシ現像を行う現像装置内で最も磁気力が強い現像剤と磁界発生手段との間の力に対しても対策を施すことにより、２成分磁気ブラシ現像を行う現像装置であっても剛性を向上させないで、マグネットローラの撓みを小さくすることができるとともに、かつ、現像スリーブの回転トルクを増大させない、耐久性が高く、高画質な画像を得ることができる。

また、請求項３にかかる本発明の現像装置では、前記撓み予防用磁界発生手段が、前記現像装置のハウジングに設けられていることにより、特別な設置のための設備が不要となる。

また、請求項４にかかる本発明の現像装置では、前記磁性材が、前記磁界発生手段の周囲に偏在する前記現像剤及び磁性部材であることにより、マグネットローラの撓みをさらに小さくすることができ、かつ、均一な画像を得ることができる。

また、請求項５にかかる本発明の現像装置は、撓み予防用磁界発生手段が磁石からなるので、磁性金属などの磁性材料を用いた場合よりも強力な撓み防止効果が得られる。

また、請求項６にかかる現像装置は、現像剤担持体を２個以上備えているために、迅速な画像形成が可能である。

また、請求項７にかかる現像装置は、現像剤が、トナーと磁性キャリアとからなり、かつ、該磁性キャリアの平均粒径が、２０μｍ以上でかつ３５μｍ以下であるために、より高品質な画像形成を可能とすることができる。

また、請求項８にかかる現像装置は、非磁性体の中空体の外表面に多数の楕円形状の凹みがランダムに設けられているために、さらに高品質な画像形成を、より長期間に亘って可能とすることができる。

また、請求項９にかかる本発明のプロセスカートリッジは耐久性が高く、かつ、高画質な画像を得ることができる。

また、請求項１０にかかる本発明の画像形成装置は高寿命であり、かつ、均一な優れた画像を得ることができる。

本発明に係る現像装置の実施の形態（第１）を図１に示す。

図１には、磁界発生手段としてのマグネットローラ２０１（固定されている）と、マグネットローラ２０１を内部に備え、このマグネットローラ２０１の磁力により外表面に現像剤２３０を吸着する非磁性体の中空体としてのスリーブ（金属スリーブ）２０２（図中左回転する）と、からなる現像剤担持体（現像ローラ）２０４を有する現像装置２００が示されている。

磁性粒子とトナーとを均一に分散してなる現像剤２３０は２つの攪拌スクリュ２０６（２０６ａ及び２０６ｂ）によって現像剤槽２０７ａ及び２０７ｂ間を循環すると共に、現像ローラ２０４の磁気力によってその表面に吸引され、スリーブ２０２の回転（図中左回転）によって移動するが、途中で規制ブレード２０５の磁性板２０５ａによって適量の現像剤のみが感光体ドラム２１１に供給される。感光体ドラム２１１へ供給された残りの現像剤２３０は現像ローラ２０４の図中左側に至り、そこには磁気力がないため、自重により現像ローラ２０４から離脱して現像剤槽２０７ａへ戻る。

この現像装置２００のスリーブ（金属スリーブ）２０２周囲のハウジング（現像剤担持体カバー部２００ａ）には、マグネットローラ２０１の周囲に配置された磁性材による磁気力とマグネットローラ２０１の自重とによって生じるマグネットローラ２０１の撓みを予防するための撓み予防用磁界発生手段としての磁性金属部材（材質：ＳＵＭ２４Ｌ（ニッケルメッキ品））２２１が配置されている。ここで、磁性金属部材２２１の材質を変更し、あるいは／及び、その大きさを変更することで、磁性金属部材２２１とマグネットローラ２０１との間の作用力を調整することができる。

ここで、マグネットローラ２０１の周囲に配置された磁性材としては、この例では前記磁界発生手段の周囲に偏在する現像剤２３０、及び、規制ブレード２０５（ドクタブレード）の磁性板（磁性金属板）２０５ａであるが、その他、マグネットローラ２０１に磁気力により歪みを与える部材、材料をも含めることができる。

マグネットローラ２０１（の中心軸）には、図に示すようにその周囲に偏在する現像剤２３０によりベクトルαで示される力、磁性金属板２０５ａによりベクトルβで示される力と、さらに、自重によりベクトルγで示される力が加わる。

これらの力の合成力はベクトルδで示され、マグネットローラ２０１の中心軸からこのベクトルδと逆向きの位置の、現像装置２００の現像剤担持体カバー部２００ａに撓み予防用磁界発生手段としての長尺の磁性金属部材２２１が配置されており、ベクトルβと同じ大きさで、しかし逆向きの力（ベクトル−β）がマグネットローラ２０１の中心軸に加わるようになっているため、マグネットローラ２０１の周囲に配置された磁性材（現像剤２３０及び磁性板（磁性金属板）２０５ａ）による磁気力とマグネットローラ２０１の自重とによって生じるはずのマグネットローラ２０１の撓みは発生が防止されているために、現像ローラ２０４の長手方向における現像剤の付着量が一定であり、画像形成装置に組み込んだときに濃度が均一な画像を得ることができる。

この例では撓み予防用磁界発生手段として長尺の磁石、例えばマグネットローラ２０１と同じ程度長さのものであることが望ましいが、例えばベクトルδで示される合成力が小さい場合など、マグネットローラの中央付近に部分的に配置しても良い。この磁石の断面形状は、撓み予防用磁界発生手段としての効果を損なわない限り、円形、楕円形、長方形、正方形、その他の多角形等が可能であり、対称形であっても非対称形であっても良い。材質としては、いわゆる強磁性材料であっても軟磁性材料であっても良いが、Ｆｅ−Ｎｉ合金（パーマロイ）やケイ素鋼など透磁率が高い材質では体積が小さく効果が大きいメリットがある。その他、ニッケルメッキを施したＳＵＭ系磁性材は安価でかつ防錆力に優れ、また、安価で剛性の高いＳＵＳ４００系も適している。

上記例では撓み予防用磁界発生手段では、磁界発生手段の周囲に配置された磁性材によって該磁界発生手段へ及ぼされる磁気力と該磁界発生手段の自重によって生じる重力とによる撓み発生を打ち消す磁気力を該磁界発生手段に及ぼすものとなっているが、打ち消すとは、上記合成力を弱めることも含み、この場合であっても磁界発生手段の撓みが軽減され、その結果、本発明の効果を得ることができる場合には本発明に属する。

また、この例では、撓み予防用磁界発生手段は、前記磁界発生手段の周囲に配置された磁性材によって該磁界発生手段へ及ぼされる磁気力と該磁界発生手段の自重によって生じる重力とによる撓み発生を打ち消す磁気力を該磁界発生手段に及ぼすものとなっているが、マグネットローラ２０１が特に軽量な場合では自重による歪みを無視することもでき、その場合も本発明に含まれる。

図２には他の実施の形態（第２）を示す（部材が図１の例と共通する場合は同じ符号を付した）。

この例では第１の実施の形態とは現像ローラ２０４のスリーブ２０２および感光体ドラム２１１の回転方向が異なり、また、現像剤の規制ブレード２０５が第１の実施形態では現像ローラ２０４の下方に配置されているのに対し上方に配置されている。このとき、現像剤は攪拌スクリュ２０６（２０６ａ及び２０６ｂ）部分と規制ブレード２０５付近の上流側部分に多く存在（偏在）する。また、規制ブレード２０５（ドクタブレード）の磁性金属板２０５ａはスリーブ２０２（及びマグネットローラ２０１）の上方に設置されている。

このため、マグネットローラ２０１（の中心）には左下方の現像剤２３０による磁気力（ベクトルα１で示される）、左上方の現像剤２３０による磁気力（ベクトルα２で示される）、上方の磁性金属板２０５ａによる磁気力（ベクトルβで示される）、及び、自重による重力（ベクトルαで示される）との和である力δが作用する。

ここで、現像装置２００のハウジングの現像剤担持体カバー部２００ａのマグネットローラ２０１の図中右上方と右下方とにそれぞれ撓み予防用磁界発生手段としての長尺の磁性金属部材２２１ａ及び２２１ｂが配置されており、マグネットローラ２０１（の中心）に対しては、磁性金属部材２２１ａによる磁気力（ベクトルε１で示される）、及び、磁性金属部材２２１ｂによる磁気力（ベクトルε２で示される）との合成磁気力（ベクトル−δで示される）が作用し、上記δで示される力を消し合うので、マグネットローラ２０１の周囲に配置された磁性材（現像剤２３０及び磁性金属板２０５ａ）による磁気力とマグネットローラ２０１の自重とによって生じるはずのマグネットローラ２０１の撓みは発生が防止されているために、現像ローラ２０４の長手方向における現像剤の付着量が一定であり、画像形成装置に組み込んだときに、濃度が高画質な画像を得ることができる。

上記では２つの磁石から撓み予防用磁界発生手段が構成されている例を示したが、撓み予防用磁界発生手段は３個以上の磁石から構成されていても良い。

図３には他の実施の形態（第３）を示す（部材が図１の例と共通する場合は同じ符号を付した）。

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す例では、攪拌スクリュ２０６から現像ローラ２０４へ供給される現像剤の吸着箇所の磁束密度（マグネットローラ２０１から図中左下方に向かう磁力分布）が高く、第１の実施の形態に比べて、この部分に多くの現像剤２３０が保持されている。このため、マグネットローラ２０１に作用する上記現像剤２３０による磁気吸引力も第１の実施の形態に比べて高く、その結果、マグネットローラ２０２の自重での重力とによる撓み発生δも大きいため、この実施の形態での撓み予防用磁界発生手段で第１の実施の形態での撓み予防用磁界発生手段（磁性金属材）に比べ、磁性体を使用している限りでは、磁性体体積を増加するか、あるいは、透磁率を高い材質とする必要がある。しかしながら、前者はレイアウト上困難であり、後者はコストアップとなる。

この実施の形態では、第１の実施の形態での磁性金属部材２２１より体積が小さくても、マグネットローラ２０１に働く上記合成力δをキャンセルできるよう磁石２２１’（マグネット、この例では長尺のプラスチックマグネット）を撓み予防用磁界発生手段として配置している（図３（ｂ）参照）。このとき、磁石２２１’はマグネットローラ２０１の発生する極性（この例ではＮ極）に対して逆の極（この例ではＳ極）がマグネットローラ２０１側を向くよう現像装置２００の現像剤担持体カバー部２００ａに配置されている。この実施の形態によれば、マグネットローラ２０１への作用する力が大きい場合であっても、小さい体積の撓み予防用磁界発生手段でマグネットローラ２０１の撓みの発生を防止できるので、現像ローラ２０４の長手方向における現像剤の付着量が一定であり、画像形成装置に組み込んだときに、濃度が高画質な画像を得ることができる。

ここで、磁石２２１’の材質を変更し、あるいは／及び、その大きさを変更し、さらに、あるいは／及び、プラスチックマグネット中の磁石成分の量を調整することで、磁石２２１’とマグネットローラ２０１との間の作用力を調整することができる。

本発明の第４の実施の形態を図４に示す。

図４（ａ）及び図４（ｂ）には、攪拌スクリュ２０６から磁性粒子とトナーを均一に分散した現像剤２３０を吸着して感光体ドラム２１１にトナーを現像する磁界発生手段（マグネットローラ２０１ａ）を金属スリーブ２０３ａで内包した第１の現像ローラ２０４ａと、第１の現像ローラ２０４ａから現像剤２３０を剥離して感光体ドラム２１１にトナーを現像する第２の現像ローラ２０４ｂ（マグネットローラ２０１ｂとそれを内包する金属スリーブ２０３ｂとからなる）と、第２の現像ローラ２０４ｂから離脱した現像剤２３０を回収する回収スクリュ２０９ａと、回収スクリュ２０９ａから搬送された現像剤２３０と補給されたトナーを攪拌して所定のトナー濃度とする攪拌スクリュ２０９ｂと、を備えた現像装置が示されている。

第１の現像ローラ２０４ａの金属スリーブ２０３ａ、第２の現像ローラ２０４ｂの金属スリーブ２０３ｂともに時計周りに回転し、感光体ドラム２１１は反時計周りに回転している。

図４（ａ）には第１の現像ローラ２０４ａのマグネットローラ２０１ａ（の中心）に作用する力を図示し、図４（ｂ）には第２の現像ローラ２０４ｂのマグネットローラ２０１ｂ（の中心）に作用する力に働く力をベクトル（矢印）で図示している。

現像装置２００の現像剤担持体カバー部２００ａの第１の現像ローラ２０４の右上方部分に撓み予防用磁界発生手段として長尺の磁性体２２１（材質：ＳＵＭ２４Ｌ（ニッケルメッキ品））を配置している。磁性体２２１の位置及び大きさは、第１の現像ローラ２０４ａのマグネットローラ２０１ａに働く重力（ベクトルγ１で表される）、マグネットローラ２０１ａと第1の現像ローラ２０４ａ図中右上方に偏在する現像剤２３０との間に働く磁気力（ベクトルα１ａで表される）、マグネットローラ２０１ａと第２の現像ローラ２０４ｂのマグネットローラ２０１ｂ（の中心）との間に働く磁気力（ベクトルα１ｂで表される：マグネットローラ２０１ｂには第１の現像ローラ２０４ａから第２の現像ローラ２０４ｂへと現像剤２３０を受け渡すために、第１の現像ローラ２０４ａに向かう磁力分布があるために、マグネットローラ２０１ａとマグネットローラ２０１ｂとは互いに引きあう磁気力が存在する）、及び、マグネットローラ２０１ａと規制ブレード２０５の磁性板２０５ａとの間に働く磁気力（ベクトルβで表される）との和（ベクトルδ１で表される）がゼロとなるように、すなわちベクトル−δ１で表される力がマグネットローラ２０１ａの間に得られるように調整、配置されている。

さらに第２の現像ローラ２０４ｂのマグネットローラ２０１ｂ（の中心）に作用する力をベクトル（矢印）で図４（ｂ）に示したが、マグネットローラ２０１ｂに係る重力のベクトルβ２、第２の現像ローラ２０４ｂ下方に偏在する現像剤との間の磁気力のベクトルα２との和であるベクトルδ２で表される力は、このマグネットローラ２０１ｂと上記マグネットローラ２０１ａとの間の作用力であるベクトル−α１ｂ（上記ベクトルα１ｂと逆向きで同じ力）によってほぼ相殺されるので、マグネットローラ２０１ｂの撓みは極めて小さくなり、その撓みによる不都合は生じない。

この第４の実施の形態において、２つのマグネットローラの撓みが防止されているため、現像ローラの長手方向における現像剤の付着量が一定であり、その結果、長手方向で濃度が均一な画像を提供することができる。さらに第４の実施形態では現像ローラが２本あるため、トナーを現像する能力に優れている。このため、同じ感光体ドラム速度であれば、現像ローラが１本だけである場合に比べて相対的に現像ローラの回転数を遅くすることができるため、高画質化に有利である。また、現像ローラの回転数を、現像ローラが１本だけの場合と同等とすれば、感光体ドラムの回転速度を更に上昇することが可能となるため、高速化が可能となる。

本発明の現像装置では現像剤担持体の非磁性体の中空体の外表面に多数の楕円形状の凹みがランダムに設けられていることが好ましい。このような凹みは電磁ブラストなどの方法で形成することができる。上記、現像スリーブの外表面には従来のサンドブラスト加工により形成される凹みより遙かに大きな楕円形状の凹み（長径が、０．０５ｍｍ以上でかつ０．３ｍｍ以下、短径が、０．０２ｍｍ以上でかつ０．１ｍｍ以下）が形成されている。図５にはスリーブ表面のモデル図を示す。現像剤は現像スリーブ１３２の表面凹み１３９内に溜まるので、現像剤の溜まる箇所が外表面にランダムに配置されることとなる。したがって、画像のムラの発生が防止できるとともに、このような凹みは経年変化によっても摩耗しにくく、その結果、経年変化による現像剤汲み上げ量低下を抑制でき、長寿命となる。

本発明の現像装置で用いる現像剤は、トナーと磁性キャリアとを含んでいるとともに、前記磁性キャリアの平均粒径を２０μｍ以上でかつ３５μｍ以下とすることにより、粒状度に優れ、ムラの少ない優れた画像を得ることができる。磁性キャリアの平均粒径が２０μｍ未満であると、磁性キャリア一つ一つの磁化の大きさが小さくなるために、磁性キャリアの現像ローラからの磁気的拘束力が弱くなり、該磁性キャリアが感光体ドラムに吸着しやすくなるため、望ましくない。磁性キャリアの平均粒径が３５μｍを越えると、磁性キャリアと感光体ドラム上の静電潜像との間の電界が疎になるため、均一な画像を得ることができない（画質が劣化する）ため、望ましくない。

以下、図面を用いて本発明を適用した画像形成装置の実施の形態について説明する。以下の実施形態では、フルカラーの画像形成が可能な電子写真方式のプリンタを例示している。

図６にモデル的に示すプリンタは、プロセスカートリッジとしての４色分の作像装置１０Ｙ（イエロー）、１０Ｃ（シアン）、１０Ｍ（マゼンダ）、１０Ｋ（黒）が、装置本体１側に形成された対応する図示しない画像形成ステーションに着脱自在になっており、レーザー光を照射可能な露光手段としての光学ユニット２０、中間転写体ユニット３０，給紙ユニット４０、及び定着ユニット５０等を備えている。作像装置１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋの構造は同一であり、それぞれ潜像担持体としての感光体ドラム１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｋ、これに作用するプロセス手段として、各感光体ドラムを帯電する帯電装置１３Ｙ、１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｋ，感光体ドラムに残留した磁性粒子等を除去するクリーニング装置１５Ｙ、１５Ｃ、１５Ｍ、１５Ｋが一体的にそれぞれ構成されており、これに各感光体ドラムに形成された潜像を現像する現像装置１４Ｙ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｋが連結する構成になっている。

中間転写体ユニット３０は、中間転写体としての転写ベルト３１，該転写ベルト３１を回転可能に支持する複数（ここでは３つ）ローラ３２，３３，３４、各感光体ドラム１２に形成されたトナー像を転写ベルト３１にそれぞれ転写する一次転写ローラ３５，及び転写ベルト３１上に転写されたトナー像を更に記録紙Ｐに転写する二次転写ローラ３６を備えている。

給紙ユニット４０は、給紙カセット４１或いは手差し給紙トレイ４２から記録紙Ｐを二次転写領域に搬送する給紙ローラ４３，レジストローラ４４等を備えている。

定着ユニット５０は、定着ローラ５１及び加圧ローラ５２を備え、記録紙Ｐ上のトナー像に熱と圧を加えることで定着を行う周知の構成が採られている。

このような構成において、まず１色目、イエローの作像装置１０Ｙにおいて、感光体ドラム１２Ｙが帯電装置１３Ｙによって一様に帯電された後、光学ユニット２０から照射されたレーザー光によって潜像が現像装置１４によって現像されてトナー像が形成される。

感光体ドラム１２上に形成されたトナー像は、一次転写ローラ３５の作用によって転写ベルト３１上に転写される。一次転写が終了した感光体ドラム１２Ｙはクリーニング装置１５Ｙによってクリーニングされ、次の画像形成に備える。クリーニング装置１５Ｙによって回収された残留トナーは、作像装置１０Ｙの取出方向（感光体ドラムの回転軸方向）に設置された廃トナー回収ボトル１６に貯蔵される。廃トナー回収ボトル１６は、貯蔵量が満杯になると交換できるように画像形成装置本体１に対して着脱自在とされている。同様の画像形成工程がＣ、Ｍ、Ｋ用の各作像装置１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋにおいても行われて各色のトナー像が形成され、先に形成されたトナー像に順次重ねて転写される。

一方、給紙カセット４１、又は手差し給紙トレイ４２から二次転写領域に搬送された記録紙Ｐには、二次転写ローラ３６の作用によって転写ベルト３１上に形成されたトナー像が転写される。トナー像を転写された記録紙Ｐは定着ユニット５０に搬送され、この定着ユニット５０の定着ローラ５１と加圧ローラ５２のニップ部にてトナー像が定着され、排紙ローラ５５によって装置上部の排紙トレイ５６に排紙される。

装置本体１の上部には、後述するトナー補給口１４５への補給トナーがそれぞれ収納されたトナーボルトＹ１、Ｃ１、Ｍ１、Ｋ１が各作像装置と個別に装置本体１から着脱可能に装着されている。

次に作像装置と現像装置の構成について説明する。各装置構成は、供給される磁性粒子としてのトナーの色が異なる以外は、同一構成であるので、以下、作像装置１０Ｙを例に説明する（図７参照）。

作像装置１０Ｙに設けられた帯電装置１３Ｙは、帯電ローラ１３１と帯電ローラ１３１の表面を清掃するクリーニングローラ１３２とを備えている。クリーニング装置１５Ｙは、感光体ドラム表面に接触するクリーニングブラシ１５１とクリーニングブレード１５２及び、クリーニングブラシ１５１とクリーニングブレード１５２で掻き取られたトナーを廃トナー回収ボトル１６へ向かって搬送するトナー回収コイル１５３とを備えている。

現像装置１４Ｙは、上記図１に示した本発明に係る現像装置であり、二成分磁性粒子のトナーを担持して感光体ドラム１２Ｙと対向する現像領域に図７において反時計回りに回転移動することで搬送する磁性粒子担持体としての現像スリーブ１４１と、現像スリーブ１４１と対向配置され、現像スリーブ１４１の表面に担持されたトナーの層厚を規制する磁性粒子規制部としてのドクタギャップＳを現像スリーブ１４１の表面との間に形成する規制部材としてのドクタブレード１４６、現像装置１４Ｙ内に収納されている磁性粒子とトナー補給口１４５から供給される補給トナーとを攪拌しながら感光体ドラム１２Ｙの軸線方向に往復搬送させつつ現像スリーブに案内する２本の搬送スクリュ１４２，１４３と、これら各部材を収納支持する現像ケーシング１４４とを備えている。ドクタブレード１４６は現像ケーシング１４４に挟まれるように支持されている。

この現像スリーブ１４１の内部には、マグネットローラが配置されている。

ドクタブレード１４６よりも現像スリーブ１４１の移動方向上流側には、現像ケーシング１４４に支持された受け部材１４７が設けられている。現像スリーブ１４１、ドクタブレード１４６及び受け部材１４７は、感光体ドラムの軸線方向に延設されている。受け部材１４７はその形状が略直角三角形をしていて、現像ケーシング１４４の内部となる搬送スクリュ１４３によってトナーが汲み上げられて滞留する空間部１４８に向かって、このケーシングから突出している。具体的には、直角三角形の頂部が現像スリーブ１４１の表面に向かって位置するように突出して、ドクタブレード１４６に隣接されている。受け部材１４７には、空間部１４８からドクタブレード１４６に向かって移動するトナーの受け面１４７ａが設けられている。受け部材１４７の頂部は、ドクタブレード１４６の先端とほぼ同一か、幾分低い位置とされている。

このような構成の現像装置１４Ｙによると、トナーが滞留してドクタブレード１４６に向かって流れる空間部１４８の、ドクタブレード１４６の層厚規制部周辺に受け部材１４７を設けているので、ドクタギャップＳ以外は、受け部材１４７で隠蔽されることになる。この結果、ドクタギャップＳにかかるトナーの剤圧が減少し、ドクタギャップＳの変位を抑制されるため、感光体ドラム１２Ｙへ供給するトナーのばらつきが極めて少なくなる。

ドクタブレード１４６の背面側に受け部材１４７を設けているが、ドクタブレード１４６の背面側と受け部材１４７との間に隙間ができてしまうと、両者の間にトナーが貯まることがあり、ドクタキャップＳを狭め兼ねない。このため、ドクタブレード１４６の背面側と受け部材１４７との間に隙間Ｓ１を予め設け、この隙間Ｓ１にシール部材となる板状の弾性部材１５０を挿み込む事により介装させることで、この隙間に対するトナーの貯まりや剤の落ちを防止することができる。

また、本形態においは、各トナーボトルが各作像装置と個別に装置本体１から着脱可能とされているので、各トナーボトルと各作像装置の交換とを個別に行えるので、不要な交換をしなくて済み、部品交換時のユーザーの出費を低減することができる。また、装置の他の部分の開閉や出し入れの回数が減るため、トナー飛散も防止できるようになり、メンテナンス性の向上を図れる。

本形態でも用いるトナーに、球形度が０．９３以上のものを使用することができる。すなわち、画像の画質を向上させるには、トナー粒径を小さくすることが知られているが、小粒径化を行う場合、従来の粉砕型のトナーでは粒径分布がブロードになってしまい扱いにくいという特性がある。そのため重合法等によってトナーの円形度を上げ、粒径分布もシャープなものとして高画質化を実現することができる方法が一般的になっている。しかし、トナーの円形度を上げると球形に近づくために、クリーニング装置１５Ｙでのクリーニングが非常に難しくなるが、本形態では、受け部材１４７を設けているので、ドクタギャップＳの変位による感光体ドラム１２Ｙへのトナー供給量のばらつきが無くなるので、重合法等による球形トナーを使用してもクリーニング性能を維持することができる。

また、本実施形態の現像装置によれば、二成分磁性粒子の磁性キャリアは、平均粒径は２０μｍ以上３５μｍ以下のものである。このような範囲の粒径の磁性キャリアを用いることにより、画像の粒状度が向上し、高品質の画像を得ることができる。また、この磁性キャリアは、磁性体の芯材に対して樹脂コート膜を有するものであって、該樹脂コート膜が、アクリル等の熱可塑性樹脂とメラミン樹脂とを架橋させた樹脂成分に帯電調整剤を含有させたものである。この磁性キャリアを用いることにより、衝撃を吸収して削れを抑制し、強い接着力により大粒子を保持できる効果と、コート膜への衝撃阻止およびスペント物のクリーニングという効果とをバランス良く得ることができる。従って、磁性粒子の長寿命すなわち膜削れとスペント化を防止できる。

また、本実施形態の現像装置によれば、磁性粒子のトナーは、少なくとも、プレポリマー、着色剤、離型剤からなるトナー組成物を、水系媒体中で樹脂微粒子の存在下で分散させ、該トナー組成物を重付加反応させて得られた重合トナーを用いる。このようなトナーを用いることにより、粉砕工程がなく、小資源化を図ることができ、粒径分布および帯電分布がシャ−プにでき、円形度を変える形状制御が容易にできる等の効果を得ることができる。

また、本実施形態の画像形成装置は、上述のキャリアを用いた磁性粒子と、上述の現像スリーブを備えるので、高速・高画質の画像形成装置となる。

本発明に係る現像装置の実施の形態（第１）を示す図である。 本発明に係る現像装置の実施の形態（第２）を示す図である。 本発明に係る現像装置の実施の形態（第３）を示す図である。（ａ）全体の断面図である。（ｂ）撓み予防用磁界発生手段の磁石２２１’付近の拡大図である。 本発明に係る現像装置の実施の形態（第４）を示す図である。（ａ）上側の現像ローラのマグネットローラに働く力を示した図である。（ｂ）下側の現像ローラのマグネットローラに働く力を示した図である。 スリーブ表面のモデル図である。 本発明に係る現像装置を備えたプロセスカートリッジを有する画像形成装置の一例を示すモデル図である。 本発明に係る現像装置を備えたプロセスカートリッジの一例を示すモデル図である。

符号の説明

２００ 現像装置
２００ａ 現像剤担持体カバー部
２０１ マグネットローラ
２０２ スリーブ
２０４ 現像ローラ
２３０ 現像剤
２０５ 規制ブレード
２０５ａ 磁性板
２０６、２０６ａ、２０６ｂ 攪拌スクリュ
２０７ａ、２０７ｂ 現像剤槽
２２１ 磁性金属部材
２２１’ 磁石

Claims (10)

1. 磁界発生手段と、該磁界発生手段を内部に備え該磁界発生手段の磁力により外表面に現像剤を吸着する非磁性体の中空体と、からなる現像剤担持体を有する現像装置において、
   前記中空体の周囲に、前記磁界発生手段の周囲に配置された磁性材によって該磁界発生手段へ及ぼされる磁気力による撓み発生を打ち消す磁気力を該磁界発生手段に及ぼす撓み予防用磁界発生手段が設けられていることを特徴とする現像装置。
2. 磁界発生手段と、該磁界発生手段を内部に備え該磁界発生手段の磁力により外表面に現像剤を吸着する非磁性体の中空体と、からなる現像剤担持体を有する現像装置を備えたプロセスカートリッジにおいて、
   前記中空体の周囲に、前記磁界発生手段の周囲に配置された磁性材によって該磁界発生手段へ及ぼされる磁気力と該磁界発生手段の自重によって生じる重力とによる撓み発生を打ち消す磁気力を該磁界発生手段に及ぼす撓み予防用磁界発生手段が設けられていることを特徴とする現像装置。
3. 前記撓み予防用磁界発生手段が、前記現像装置のハウジングに設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の現像装置。
4. 前記磁性材が、前記磁界発生手段の周囲に偏在する前記現像剤、及び、規制ブレードの磁性部材であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項にに記載の現像装置。
5. 前記撓み予防用磁界発生手段が、磁石からなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の現像装置。
6. 前記現像剤担持体が、２個以上設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の現像装置。
7. 前記現像剤が、トナーと磁性キャリアとからなり、かつ、該磁性キャリアの平均粒径が、２０μｍ以上でかつ３５μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の現像装置。
8. 前記非磁性体の中空体の外表面に多数の楕円形状の凹みがランダムに設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の現像装置。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の現像装置を備えたプロセスカートリッジ。
10. 請求項９に記載のプロセスカートリッジを備えた画像形成装置。

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