JP2011150273A - 現像装置およびそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤層の薄層化および均一化を実現しつつ、現像剤の劣化を抑制することが可能な現像装置、およびそれを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像装置２０は、現像剤を担持する担持面２６と第１磁石２９とを有し、所定の方向に回転しつつ、現像剤貯留部１１から現像剤を担持面２６上に受け取り、その現像剤を像担持体１０に供給する現像剤担持体２２と、担持面２６との間で所定の規制ギャップＧを形成し、第１磁石２９に対向配置された磁性部材３０と、現像剤担持体２２の回転方向から見て磁性部材３０よりも上流側に配置されていると共に、第１磁石２９と同極性の磁極を有する第２磁石３５とを含み、第２磁石３５の磁力は、第１磁石２９の磁力よりも大きく設定されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、所定の像担持体上にトナー像を形成する現像装置、およびそれを備えた画像形成装置に関する。

電子写真方式を利用した、複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置は、像担持体（例えば、感光体ドラムや転写ベルト）にトナーを供給して該像担持体上にトナー像を形成する現像装置を含む。

現像装置は、基本的な構成要素として、現像剤を貯留する現像剤貯留部と、現像剤貯留部から現像剤を受け取って、該現像剤を像担持体に供給することにより、該像担持体上にトナー像を形成する現像ローラと、現像ローラとの間で規制ギャップが形成されるように現像ローラに対向配置されて、現像ローラ上の現像剤の層厚を規制する規制ブレードとを含む。

このような現像装置では、像担持体上に良好なトナー像を形成するために、現像ローラが現像剤を像担持体に供給する前に現像剤層を薄層かつ均一にする必要がある。

例えば特許文献１の現像装置では、現像ローラの回転方向から見た規制ブレードの上流面に磁石部材を配置している。磁性材料からなる規制ブレードと現像ローラに形成された規制極との間には磁界が発生しており、磁石部材により、前記磁界の磁束密度が高まると共に、前記磁界の磁力線が規制ブレードにおける上流部分に集中する。これにより、現像剤層（磁気ブラシ層）は規制されて薄層かつ均一にされる。

特開２００３−２５５７１０号公報

しかしながら、特許文献１の現像装置では、規制極、規制ブレードおよび磁石部材が規制ギャップにおいて現像剤を規制する規制力、つまり規制極、規制ブレードおよび磁石部材が現像剤を規制ギャップ内に拘束する拘束力が強すぎる。そのため、磁気ブラシ層を規制する際に現像剤に対して作用するストレスが大きくなり、現像剤が劣化しやすい。現像剤が劣化すると、像担持体上に良好なトナー像を形成すること、ひいてはシート上に良好な画像を形成することは難しい。

そこで、本発明は、上記事情に鑑み、現像剤層の薄層化および均一化を実現しつつ、現像剤の劣化を抑制することが可能な現像装置、およびそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る現像装置は、非磁性体のトナーと磁性体のキャリアとを含む現像剤を攪拌しつつ貯留する現像剤貯留部と、現像剤を担持する担持面と第１磁石とを有し、所定の方向に回転しつつ、前記現像剤貯留部から前記現像剤を前記担持面上に受け取り、その現像剤を所定の像担持体に供給する現像剤担持体と、前記担持面との間で所定の規制ギャップを形成し、前記第１磁石に対向配置された磁性部材と、前記現像剤担持体の回転方向から見て前記磁性部材よりも上流側に配置されていると共に、前記第１磁石と同極性の磁極を有する第２磁石とを含み、前記第２磁石の磁力は、前記第１磁石の磁力よりも大きく設定されている。

本発明に係る現像装置によれば、第２磁石は第１磁石よりも大きな磁力を有しているので、その第２磁石から、第１磁石および第２磁石によって磁化された磁性部材にかけて現像剤が滞留し易くなり、第２磁石および磁性部材上に現像剤層が形成される。そして、現像剤担持体が現像剤貯留部から現像剤を受け取ることで担持面上に形成された磁気ブラシ層は、現像剤担持体の回転に伴い、規制ギャップを通過する際に磁性部材および第２磁石上の現像剤層と接触する。これにより、担持面上の磁気ブラシ層が規制されて層厚が薄くかつ均一になる。

このように、本発明に係る現像装置では、磁性部材および第２磁石上の現像剤層によって担持面上の磁気ブラシ層を規制しているので、磁力によって強固に拘束された磁気ブラシ層を規制ブレードによって規制する従来の構成とは異なり、磁気ブラシ層を規制する際に現像剤に作用するストレスを低減することができる。これにより、前記ストレスに起因する現像剤の劣化を抑制することができる。

本発明の好ましい実施形態では、前記キャリアの飽和磁化は、４０〜７５ｅｍｕ／gの範囲で設定されている。

磁性部材および第２磁石上の現像剤層による担持面上の磁気ブラシ層の規制は、キャリアの磁力に影響される。しかしながら、キャリアの飽和磁化を４０〜７５ｅｍｕ／ｇの範囲に設定することで、担持面上の磁気ブラシ層の規制を良好に行うことができる。飽和磁化が７５ｅｍｕ／ｇを超えると、磁性部材および第２磁石に付着する現像剤の量が大きくなり過ぎて、規制ギャップが詰まりやすくなる。そのため、磁性部材および第２磁石上の現像剤層による規制力が強くなりすぎて、現像剤に作用するストレスが大きくなり、現像剤が劣化しやすい。一方、飽和磁化が４０ｅｍｕ／ｇ未満であると、担持面、磁性部材および第２磁石上に現像剤層、磁気ブラシ層が安定して形成されない。

本発明の他の好ましい実施形態では、前記規制ギャップは０．５〜１．２ｍｍの範囲で設定されている。

上記したように、本発明に係る現像装置では、従来の規制ブレードを用いて磁気ブラシ層を規制しないので、磁性部材と現像剤担持体の担持面との間の規制ギャップを０．５〜１．２ｍｍの範囲に設定することができる。これにより、所望厚さの磁気ブラシ層を形成し易くなる。

本発明のさらに他の好ましい実施形態では、前記磁性部材は、前記現像剤担持体の回転方向から見て上流側に向く上流面と、前記担持面に対向して前記規制ギャップを形成する先端面とを有し、前記第２磁石は、前記上流面に取り付けられた磁石であって、前記担持面に対向する対向面を有し、前記磁性部材の前記先端面と前記第２磁石の前記対向面とは面一に設定されている。

この構成によれば、磁性部材の先端面と第２磁石の対向面との間には段差が形成されないので、先端面および対向面上に現像剤が滞留して現像剤層が形成されるものの、先端面および対向面上に現像剤の塊が生じ難い。これにより、トナー像に筋等の画像劣化が発生することを防止できる。

本発明のさらに他の好ましい実施形態では、前記磁性部材は、前記現像剤担持体の回転方向から見て上流側に向く上流面と、前記担持面に対向して前記規制ギャップを形成する先端面とを有し、前記第２磁石は、前記上流面に取り付けられた磁石であって、前記担持面に対向する対向面を有し、前記磁性部材の前記先端面は、前記第２磁石の前記対向面よりも前記担持面に向かって突出している。

本発明のさらに他の好ましい実施形態では、前記磁性部材は、前記現像剤担持体の回転方向から見て上流側に向く上流面と、前記担持面に対向して前記規制ギャップを形成する先端面とを有し、前記第２磁石は、前記上流面に取り付けられた磁石であって、前記担持面に対向する対向面を有し、前記第２磁石の前記対向面は、前記磁性部材の前記先端面よりも前記担持面に向かって突出している。

磁性部材の先端面と第２磁石の対向面とを面一に設定することが好ましいが、先端面が対向面よりも突出している構成、および対向面が先端面よりも突出している構成であっても、第２磁石は第１磁石よりも大きな磁力を有しているので、現像剤の劣化を抑制することができる。したがって、第２磁石の磁力を第１磁石の磁力よりも大きく設定することで、第２磁石の磁性部材に対する取付精度に余裕を持たせることができる。

本発明に係る画像形成装置は、トナー像が形成される像担持体と、前記像担持体にトナーを供給して該像担持体上に前記トナー像を形成する現像装置と、前記トナー像をシート上に転写させる転写部材と、前記シート上の前記トナー像を該シート上に定着させる定着部とを含み、前記現像装置として、上記構成の現像装置が用いられている。

本発明に係る画像形成装置は、現像剤層の薄層化および均一化を実現しつつ、現像剤の劣化を抑制することが可能な現像装置を用いているので、良好なトナー像を形成することができる。

本発明に係る現像装置および画像形成装置によれば、現像剤層の薄層化および均一化を実現しつつ、現像剤の劣化を抑制することが可能である。

画像形成装置の内部構造を概略的に示す図である。 第１実施形態に係る現像装置の拡大図である。 現像装置の現像ローラおよびその周辺の拡大図であり、規制部の作用を示す。 他の実施形態に係る現像装置の現像ローラおよびその周辺の拡大図であり、規制部の作用を示す。 さらに他の実施形態に係る現像装置の現像ローラおよびその周辺の拡大図であり、規制部の作用を示す。

以下、図面を参照して本発明の例示的な実施例を詳しく説明する。尚、本発明の一実施形態として、以下の説明では、画像形成装置としてモノクロタイプのプリンタを示すが、本発明は、これに限定されるものではなく、複写機、ファクシミリ装置、これらの機能を併せ持つ複合機などの他の画像形成装置にも適用可能である。

図１は、画像形成装置の内部構造を概略的に示す図である。画像形成装置１は、外部（例えばパーソナルコンピュータ）からの画像データに基づいて用紙Ｐ（シート）上にトナー像を形成する画像形成部４と、用紙Ｐ上に形成されたトナー像を加熱して用紙Ｐ上に定着させる定着部５と、用紙Ｐを収容する給紙カセット７と、用紙Ｐが排出される排紙トレイ１２と、給紙カセット７から画像形成部４および定着部５を経由して排紙トレイ１２に向けて用紙Ｐを搬送する搬送路６と、画像形成装置１の図１における右側面に設けられた手差しトレイ３と、各種のメニューを設定する複数のメニュー設定キー等が配置された操作部（図示せず）とを含む。

画像形成部４は、感光体ドラム１０（像担持体）と、感光体ドラム１０に帯電処理を実行する帯電器４２と、帯電された感光体ドラム１０にレーザ光Ｌを照射して、静電潜像を形成する露光器４３と、感光体ドラム１０に形成された静電潜像にトナーを静電付着させ、トナー像を顕像化する現像装置２０と、内部に充填されたトナーを現像装置２０へ供給するトナーカートリッジ４５と、現像されたトナー像を用紙Ｐに転写する転写ローラ４６（転写部材）と、感光体ドラム１０のドラム表面上に残留するトナーを除去並びに回収するトナー除去器４７とを含む。なお、感光体ドラム１０の回転方向（図１では時計回りの方向）から見て、帯電器４２、現像装置２０、転写ローラ４６、トナー除去器４７の順に、感光体ドラム１０の周方向に沿って配置されている。また、露光器４３は、帯電器４２の上方に配置されている。

感光体ドラム１０は、例えば、アルミニウム製シリンダの表面に正帯電性光導電体であるアモルファスシリコン層が蒸着された感光体を有するドラムである。アモルファスシリコン層の層厚や、感光体ドラム１０の線速度は適宜設定される。

帯電器４２は、例えば帯電ローラ５０を含む。帯電ローラ５０は、芯金と、前記芯金を被覆するエピクロルヒドリンゴム層から構成される。また、帯電ローラ５０は、その周面が感光体ドラム１０のドラム表面に略点接触した接触帯電方式のものであり、直流電圧と交流電圧が重畳された所定の基準帯電電圧（基準帯電バイアス）をドラム表面に印加することにより、ドラム表面の表面電位を均一に帯電させる。

露光器４３は、外部ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等から入力された画像データに基づくレーザ光Ｌを感光体ドラム１０のドラム表面に導くポリゴンミラー（図示せず）を有している。前記ポリゴンミラーは、所定の駆動源によって回転しつつ、感光体ドラム１０のドラム表面上にレーザ光Ｌを走査して、ドラム表面に静電潜像を形成する。現像装置２０は、前記静電潜像にトナーを供給して前記ドラム表面上にトナー像を形成する。

転写ローラ４６は、搬送路６において感光体ドラム１０のドラム表面に圧接されており、転写ローラ４６とドラム表面との間には、ニップ部Ｎが形成されている。転写ローラ４６には、ドラム表面の表面電位とは逆極性の電圧が印加されるので、ドラム表面上のトナー像は、用紙Ｐがニップ部Ｎを通過する際に用紙Ｐ上に転写される。ニップ部Ｎを通過した用紙Ｐは搬送路６を通って定着部５に搬送される。

定着部５において、用紙Ｐ上のトナー像が該用紙Ｐ上に加熱定着された後、用紙Ｐは搬送路６を通って排紙トレイ１２に搬送される。

以下、現像装置２０について、図１に加え、図２を参照しながら詳述する。図２は、現像装置２０の拡大図である。現像装置２０は、非磁性体のトナーと磁性体のキャリアとの混合物からなる２成分現像剤を使用するものであって、図１および図２に示すように、該現像装置２０の内部空間を画定する現像容器２１と、現像剤を貯留する現像剤貯留部１１と、感光体ドラム１０のドラム表面に対向する現像ローラ２２（現像剤担持体）とを、基本的な構成要素として含む。

現像容器２１は、底フレーム２１ｂと、底フレーム２１ｂを上方から覆う本体フレーム２１ａとを含み、これらの両フレーム２１ａ，２１ｂ間において前記内部空間が画定されている。

現像剤貯留部１１は、前記内部空間の大部分を占めて現像剤を貯留する現像剤貯留空間Ｓと、現像剤貯留空間Ｓにおいて底フレーム２１ｂに形成され、現像装置２０の長手方向（図１の紙面に対して垂直方向）に延びる２つの隣り合う現像剤循環路１４，１５とを含む。

現像剤循環路１４，１５は、例えばアルミニウム等の金属からなる仕切り板１７によって長手方向において互いに仕切られているが、長手方向における両端部において互いに連通されている。また、各現像剤循環路１４，１５には、回転により現像剤を攪拌しつつ搬送するスクリューフィーダ１８，１９が回転可能に装着されている。

スクリューフィーダ１８，１９は、搬送方向が互いに逆方向に設定されているので、現像剤は、現像剤循環路１４および現像剤循環路１５間を攪拌されつつ搬送される。この攪拌により、非磁性体のトナーと磁性体のキャリアとが混合され、トナーがキャリアによって帯電される。帯電された現像剤は現像剤循環路１４から現像ローラ２２に供給される。現像剤貯留部１１は、トナーカートリッジ４５から図略の補給口を介してトナーを現像剤貯留空間Ｓ内に受け入れる。

現像ローラ２２は、例えばアルミ等の非磁性材料から構成され、現像装置２０の長手方向（つまり、感光体ドラム１０の軸方向）に延びる筒状の現像スリーブ２４と、現像スリーブ２４を図２では反時計回りの方向に回転させる図略の回転軸とを含むローラ部材である。

現像スリーブ２４は、その外周面２６（担持面）と感光体ドラム１０のドラム表面との間に０．２ｍｍ〜０．４ｍｍの隙間が形成された状態で感光体ドラム１０に対向配置されている。現像スリーブ２４は、該現像スリーブ２４の長手方向に延びる所謂磁石ロール２５を支持軸２８に固定的に支持させた状態で内蔵している。

磁石ロール２５には、現像剤貯留部１１から現像剤を現像スリーブ２４の外周面２６上に磁気的に汲み上げるための汲上極２７が形成されている。汲上極２７は、現像スリーブ２４の外周面２６を介して現像剤循環路１４に対向配置され、現像剤循環路１４内の現像剤を、回転している現像スリーブ２４の外周面２６上に磁気的に付着（担持）させる。汲上極２７によって外周面２６上に汲み上げられた現像剤は、所謂磁気ブラシＤＢからなる磁気ブラシ層Ｄ１（図３）として現像スリーブ２４の回転に伴って規制部Ｒに向けて搬送される。

規制部Ｒは、外周面２６上の磁気ブラシ層Ｄ１の層厚を薄層化かつ均一化するために設けられている。本実施形態では、規制部Ｒは、規制極２９（第１磁石）、磁性部材３０および磁石部材３５（第２磁石）から構成されている。以下、規制部Ｒについて図３を参照しながら説明する。

磁性部材３０は、現像スリーブ２４の上方位置で現像スリーブ２４に対向した状態で配設され、現像スリーブ２４の長手方向に延びる薄板状の部材である。磁性部材３０は、現像スリーブ２４の外周面２６に向かって延びる先端部３１を有しており、先端部３１の先端面３２と現像スリーブ２４の外周面２６との間に所定の大きさの規制ギャップＧが形成されている。規制ギャップＧの大きさは、０．５ｍｍ〜１．２ｍｍの範囲におけるいずれかの値に設定されている。

規制極２９は、磁性部材３０の先端面３２に対向するように磁石ロール２５（図２）に形成された磁極、例えばＮ極である。本実施形態では、規制極２９は、現像スリーブ２４の回転方向から見て磁性部材３０よりも約５°上流側に位置するように設定されている。この位置設定により、規制極２９の磁力のピークは、磁性部材３０の先端部３１よりも上流側に位置する。

磁石部材３５は、現像スリーブ２４の回転方向から見た磁性部材３０の上流面３３に接合され、現像スリーブ２４の長手方向に延びる板状の磁石である。磁石部材３５は、現像スリーブ２４の外周面２６に向かって延びる先端部３４を有しており、先端部３４には、規制極２９と同極性の磁極、例えばＮ極が形成されている。そして、磁石部材３５の磁力は規制極２９の磁力よりも大きく設定されている。また、磁石部材３５の先端部３４は、現像スリーブ２４の外周面２６に対向する対向面３６を有している。対向面３６と磁性部材３０の先端面３２との間に形成された段差の大きさは、３ｍｍ以内に抑えられている。前記段差は、好ましくは１ｍｍ〜２ｍｍ程度である。

上記構成の規制部Ｒを有する現像装置２０では、外周面２６上の磁気ブラシ層Ｄ１は次のようにして規制される。磁性部材３０の先端部３１には、規制極２９の磁界および磁石部材３５の磁界により、規制極２９および磁石部材３５とは逆の磁極、例えばＳ極が誘起されている。そして、磁石部材３５の磁力は規制極２９の磁力よりも大きく設定されているので、汲上極２７によって形成された外周面２６上の磁気ブラシ層Ｄ１の現像剤は、現像スリーブ２４の回転に伴って規制部Ｒに向かうにつれ、その一部が磁石部材３５の対向面３６から磁性部材３０の先端面３２にかけて付着し、滞留する。これにより、対向面３６および先端面３２上に現像剤層Ｄ２が形成される。滞留する現像剤の量は、規制極２９の磁力および磁石部材３５の磁力の両方、またはいずれか一方を適宜設定することで調整することができる。

そして、外周面２６上の磁気ブラシ層Ｄ１は、現像スリーブ２４の回転に伴って規制ギャップＧを通過する際に磁石部材３５の対向面３６および磁性部材３０の先端面３２上の現像剤層Ｄ２と接触して、一部が擦り落とされる。これにより、外周面２６上の磁気ブラシ層Ｄ１が規制される（磁気ブラシＤＢが穂切りされる）。その結果、規制された磁気ブラシ層Ｄ３の層厚は規制ギャップＧの大きさよりも小さい所定の厚さＴとなって薄層化かつ均一化される。

規制された磁気ブラシ層Ｄ３は、現像スリーブ２４の回転に伴って感光体ドラム１０のドラム表面に向けて運ばれる。そして、磁気ブラシ層Ｄ３中のトナーが現像スリーブ２４に印加される現像バイアスと感光体ドラム１０に印加されるドラムバイアスとの電位差によって感光体ドラム１０のドラム表面の静電潜像に付着する。これにより、ドラム表面上にトナー像が形成される。

このように、本実施形態に係る現像装置２０では、磁石部材３５の対向面３６および磁性部材３０の先端面３２上の現像剤層Ｄ２によって現像スリーブ２４の外周面２６上の磁気ブラシ層Ｄ１を規制している。したがって、磁力によって強固に拘束された磁気ブラシ層を規制ブレードによって規制する従来の構成とは異なり、現像装置２０は、磁気ブラシ層Ｄ１を規制する際に現像剤に作用するストレスを低減することができる。これにより、前記ストレスに起因する現像剤の劣化を抑制することができる。

また、本実施形態に係る現像装置２０では、上記したように、従来の規制ブレードを用いて磁気ブラシ層を規制しないので、規制ギャップＧを、従来よりも大きく、具体的には、０．５〜１．２ｍｍの範囲におけるいずれかの値に設定することができる。これにより、磁石部材３５の対向面３６および磁性部材３０の先端面３２上の現像剤層によって厚さＴの磁気ブラシ層Ｄ３を形成し易くなる。

以上説明した現像装置２０は、磁性部材３０の先端面３２が磁石部材３５の対向面３６よりも外周面２６に向かって下方に突出した構成を有しているが、その構成に代えて、図４に示すように、磁性部材３０の先端面３２と磁石部材３５の対向面３６とを面一に設定した構成を採用することができる。図４に示す構成の場合であっても、磁石部材３５の磁力は規制極２９の磁力よりも大きく設定されているので、対向面３６から先端面３２にかけて現像剤層Ｄ２が形成される。現像剤層Ｄ２によって外周面２６上の磁気ブラシ層Ｄ１の層厚が規制されることは、図３を参照して説明した通りであり、現像剤の劣化を抑制することができる。また、図４の構成の場合、磁性部材３０の先端面３２と磁石部材３５の対向面３６との間には段差が存在しないので、先端面３２および対向面３６上に現像剤の塊が生じ難い。これにより、トナー像に筋等の画像劣化が発生することを防止できる。

さらに、現像装置２０は、図３および図４に示す構成に代えて、図５に示すように、磁石部材３５の対向面３６が磁性部材３０の先端面３２よりも外周面２６に向かって下方に突出した構成を採用することができる。対向面３６と先端面３２との間の段差は１ｍｍ程度に抑えることが好ましい。図５に示す構成の場合であっても、磁石部材３５の磁力は規制極２９の磁力よりも大きく設定されているので、対向面３６から先端面３２にかけて現像剤層Ｄ２が形成される。現像剤層Ｄ２によって外周面２６上の磁気ブラシ層Ｄ１の層厚が規制されることは、図３を参照して説明した通りであり、現像剤の劣化を抑制することができる。

磁性部材３０の先端面３２と磁石部材３５の対向面３６とは、図４に示すように面一に設定することが好ましいが、図３および図５に示す構成であっても、現像剤の劣化を抑制することができる。したがって、磁石部材３５の磁力を規制極２９の磁力よりも大きく設定することで、磁石部材３５の磁性部材３０に対する取付精度に余裕を持たせることができる。

（実験１）
次に、現像装置２０を用いて行った実験１について説明する。実験１では、磁気ブラシ層の薄層化の安定性、印字したときの画像濃度の低下、および筋状のノイズ（以下、ガサツキという）の発生について調べられた。実験対象として、実施例１〜１０および比較例１〜３が用いられた。実施例１〜１０では、以下の表１に示すように、磁石部材３５の磁力が規制極２９の磁力よりも大きく設定されると共に、規制ギャップＧの大きさが０．５ｍｍ〜１．２ｍｍの範囲におけるいずれかの値に設定された。比較例１では、磁石部材３５が用いられず、従来の規制ブレードのみが用いられると共に、規制ギャップＧの大きさが０．３ｍｍに設定された。比較例２および３では、磁石部材３５の磁力が規制極２９の磁力よりも小さく設定されると共に、規制ギャップＧの大きさがそれぞれ０．３ｍｍ、０．４ｍｍに設定された。規制ギャップＧは、実施例１〜１０および比較例１〜３の全てにおいて、規制後の磁気ブラシ層の量が８〜１２ｍｇ／ｃｍ^２となるように設定された。

また、実施例１〜６では、磁石部材３５の対向面３６が磁性部材３０の先端面３２よりも約１ｍｍ上方に位置するように設定され（すなわち図３の構成）、実施例７および８では、先端面３２と対向面３６とが面一に設定され（すなわち図４の構成）、実施例９および１０では、対向面３６が先端面３２よりも約１ｍｍ下方に位置するように設定された（すなわち図５の構成）。

上記の条件で実施例１〜１０および比較例１〜３の各現像装置２０を２時間駆動させた後の結果を表１に示す。なお、磁気ブラシ層の薄層化の安定性、画像濃度の低下およびガサツキの評価基準は次の通りである。薄層化の安定性については、現像装置２０を２時間駆動させた後も磁気ブラシ層の量が８〜１２ｍｇ／ｃｍ^２の範囲にあった場合、磁気ブラシ層の薄層化の安定性が高い○として評価し、前記範囲外であった場合、磁気ブラシ層の薄層化の安定性が低い×として評価した。また、実施例１〜１０および比較例１〜３において磁気ブラシ層の厚さも調べられた。磁気ブラシ層の層厚は、現像スリーブ２４の回転方向から見て規制極２９よりも下流側の磁極、所謂搬送極の位置において顕微鏡観察することにより測定された。

また、画像濃度は反射濃度計の測定結果に基づいて評価した。現像装置２０の駆動開始時の反射濃度を１．４に設定し、現像装置２０を２時間駆動させた後に反射濃度が１．２以上の場合、画像濃度が良好○であるとして評価し、１．２未満の場合、画像濃度が不良×であるとして評価した。また、ガサツキについては、印字後の用紙上に筋が発生していないことを目視で確認した場合は○とし、筋が発生しているが許容範囲内である場合は△とした。

表１に示すように、実施例１〜１０は、磁石部材３５の対向面３６および磁性部材３０の先端面３２上の現像剤層によって磁気ブラシ層を規制するという構成を採用したため、磁気ブラシ層が薄層化かつ均一化され、その結果、薄層安定性および画像濃度の評価が高かった。これに対し、比較例１は、規制極２９による磁力で現像剤を拘束して規制ブレードによって磁気ブラシ層を規制するという従来の構成を採用したため、例えば規制ギャップＧに現像剤が詰まったり、規制ギャップＧの大きさがフレたりするという不都合が生じ易かった。そのような不都合のために、磁気ブラシ層が薄層化かつ均一化されず、その結果、薄層安定性および画像濃度の評価が低くなった。また、比較例２および３は、薄層安定性の評価が高かったが、画像濃度の評価は低かった。これは、規制極２９の磁力が磁石部材３５の磁力よりも大きく設定された結果、規制極２９による現像剤の拘束力が強くなり過ぎてトナーが感光体ドラム１０に移動しなかったためと考えられる。

ガサツキに関し、実施例１、実施例２、実施例４、実施例５、実施例７〜１０、比較例２および比較例３では筋が確認されなかった。これに対し、実施例３および実施例６では、許容範囲であるものの筋が確認された。これは、実施例３では、規制ギャップＧを１．２ｍｍに設定し、実施例６では、規制ギャップＧを１．１ｍｍに設定した結果、磁気ブラシ層の厚さが他の実施例と比較して若干大きくなったためと考えられる。しかしながら、規制ギャップＧの大きさが０．５ｍｍ〜１．２ｍｍの範囲であれば、少々の筋が発生していても通常的には支障の無い画像を得ることができると確認された。

上記説明した本実施形態において、磁石部材３５の磁力を規制極２９の磁力よりも大きく設定することに加え、現像剤のキャリアの飽和磁化を設定することで、磁石部材３５の対向面３６および磁性部材３０の先端面３２上の現像剤層Ｄ２による磁気ブラシ層Ｄ１の規制をさらに良好に行うことが可能となる。

具体的には、対向面３６および先端面３２上の現像剤層Ｄ２による磁気ブラシ層Ｄ１の規制は、キャリアの磁力に影響されることから、本実施形態では、キャリアの飽和磁化は、４０ｅｍｕ／ｇ〜７０ｅｍｕ／ｇの範囲におけるいずれかの値に設定されている。

キャリアの飽和磁化が７５ｅｍｕ／ｇを超えると、磁性部材３０の先端面３２および磁石部材３５の対向面３６上に滞留する現像剤の量が大きくなり過ぎて、規制ギャップＧが詰まりやすくなる。そのため、磁性部材３０の先端面３２および第２磁石の対向面３６上の現像剤層Ｄ２による規制力が強くなり過ぎて、現像剤に作用するストレスが大きくなり、現像剤が劣化しやすい。

一方、飽和磁化が４０ｅｍｕ／ｇ未満であると、規制極２９および磁石部材３５が磁力によって現像剤を拘束する磁気拘束力が弱くなってしまう。そのため、現像スリーブ２４の外周面２６上に磁気ブラシ層Ｄ１を安定して形成することが難しくなると共に、磁性部材３０の先端面３２および磁石部材３５の対向面３６上に現像剤層Ｄ２を安定して形成することが難しくなる。その結果、磁気ブラシ層Ｄ１を薄層化かつ均一化することができない。

（実験２）
次に、現像装置２０を用いて行った実験２について説明する。実験２では、磁気ブラシ層の薄層化の安定性、印字したときの画像濃度の低下、およびガサツキの発生について、キャリアの飽和磁化を異ならせた実験対象を用いて調べられた。実験対象として、表２に示すように、飽和磁化が６２ｅｍｕ／ｇのキャリアＡを用いた実施例１１および実施例１２と、飽和磁化が７５ｅｍｕ／ｇのキャリアＢを用いた実施例１３と、飽和磁化が４０ｅｍｕ／ｇのキャリアＣを用いた実施例１４と、飽和磁化が８０ｅｍｕ／ｇのキャリアＤを用いた比較例４と、飽和磁化が３５ｅｍｕ／ｇのキャリアＥを用いた比較例５とが用いられた。実施例１１〜１４および比較例４、５の全てにおいて、磁石部材３５の磁力が規制極２９の磁力よりも大きく設定された。

キャリアＡ〜Ｅは次のようにして作製した。

キャリアＡ：まず、フェライト粒子（重量平均粒子径３５μｍ）を、５００℃に保持されたロータリー式大気炉で１時間保持し、そのフェライト粒子表面に酸化被膜処理を施したものをキャリア芯材とした。次に、ＫＲ−２５１（信越シリコーン社製、メチルシリコーン樹脂）２０質量部を溶媒（トルエン）５００質量部に希釈した樹脂液にて、キャリア芯材１０００質量部を浸漬法にて被覆した。被覆処理後、キャリア芯材を２５０℃で３時間焼き付けを行い、解砕、粗粉除去を行って、円形度０．９１３、飽和磁化６２ｅｍｕ／ｇ、粒径３５μｍのキャリアＡを作製した。

キャリアＢ：まず、球状フェライト粒子（重量平均粒子径３５μｍ）を、５００℃に保持されたロータリー式大気炉で１時間保持し、そのフェライト粒子表面に酸化被膜処理を施したものをキャリア芯材とした。次に、ＫＲ−２５１（信越シリコーン社製、メチルシリコーン樹脂）２０質量部を溶媒（トルエン）５００質量部に希釈した樹脂液にて、このキャリア芯材１０００質量部を浸漬法にて被覆した。被覆処理後、２５０℃で３時間焼き付けを行い、解砕、粗粉除去を行って、円形度０．９６７、飽和磁化７５ｅｍｕ／ｇ、粒径３５μｍのキャリアＢを作製した。

キャリアＣ：まず、フェライト粒子（重量平均粒子径３５μｍ）のフェライト粒子表面に酸化被膜処理を施したものをキャリア芯材とした。次に、ＫＲ−２５１（信越シリコーン社製、メチルシリコーン樹脂）２０質量部を溶媒（トルエン）５００質量部に希釈した樹脂液にて、キャリア芯材１０００質量部を浸漬法にて被覆した。被覆処理後、２５０℃で３時間焼き付けを行い、解砕、粗粉除去を行って、円形度０．９１２、飽和磁化４０ｅｍｕ／ｇ、粒径３５μｍのキャリアＣを作製した。

キャリアＤ：球状フェライト粒子（重量平均粒子径３５μｍ）をキャリア芯材とし、ＫＲ−２５１（信越シリコーン社製、メチルシリコーン樹脂）２０質量部を溶媒（トルエン）５００質量部に希釈した樹脂液にて、キャリア芯材１０００質量部を浸漬法にて被覆した。被覆処理後、２５０℃で３時間焼き付けを行い、解砕、粗粉除去を行って、円形度０．９６８、飽和磁化８０ｅｍｕ／ｇ、粒径３５μｍのキャリアＤを作製した。

キャリアＥ：まず、フェライト粒子（重量平均粒子径３５μｍ）のフェライト粒子表面に酸化被膜処理を施したものをキャリア芯材とした。次に、ＫＲ−２５１（信越シリコーン社製、メチルシリコーン樹脂）２０質量部を溶媒（トルエン）５００質量部に希釈した樹脂液にて、キャリア芯材１０００質量部を浸漬法にて被覆した。被覆処理後、２５０℃で３時間焼き付けを行い、解砕、粗粉除去を行って、円形度０．９１３、飽和磁化３５ｅｍｕ／ｇ、粒径３５μｍのキャリアＥを作製した。

キャリアＡ〜Ｅの重量平均粒子径は、上記のように３５μｍに統一した。重量平均粒子径が大きすぎると、ベタムラやハーフトーンの均一性が低くなり、高画質の画像を得ることが難しくなる。一方、重量平均粒子径が小さすぎると、キャリア付着が発生しやすくなる。

キャリアＡ〜Ｅのそれぞれは、体積平均粒子径が６．８μｍのブラックトナーと混合されて現像剤が作製された。現像剤におけるトナーに対するキャリアの比率は、重量比で１１：１００に設定された。

上記の条件で実施例１１〜１４および比較例４、５の各現像装置２０を２時間駆動させた後の結果を表１に示す。なお、磁気ブラシ層の薄層化の安定性、画像濃度の低下およびガサツキの評価基準は、上記した実験１のものと同一であるので、その説明を省略する。

表１に示すように、キャリアＡ〜Ｃの飽和磁化は４０〜７５ｅｍｕ／ｇの範囲で設定されていたため、実施例１１〜実施例１４は薄層安定性および画像濃度について評価が高かった。比較例４は、薄層安定性の評価が高かったものの、画像濃度の評価が低かった。これは、キャリアＤの飽和磁化が上限値である７５ｅｍｕ／ｇを超えていたためである。また、比較例５は、画像濃度の評価が高かったものの、薄層安定性の評価が低かった。これは、キャリアＥの飽和磁化が下限値である４０ｅｍｕ／ｇ未満だったためである。

ガサツキに関し、実施例１１、実施例１３、実施例１４、比較例４および比較例５では筋が確認されなかった。これに対し、実施例１２では、許容範囲であるものの筋が確認された。これは、実施例１２では、キャリアＡの磁力および磁石部材３５の磁力の両方が他の実施例のものよりも比較的大きく設定された結果、磁性部材３０の先端面３２および磁石部材３５の対向面３６上に滞留する現像剤の量が大きくなって、先端面３２および対向面３６上の現像剤層による規制力が強くなったためと考えられる。

なお、キャリアの飽和磁化を４０〜７５ｅｍｕ／ｇの範囲で設定することに加え、キャリアの抵抗値を１Ｅ＋６〜９Ωの範囲で設定することによっても画像劣化を抑制することができる。さらに、アルミナを外添したトナーを用いることによっても画像劣化を抑制することができる。

１ 画像形成装置
１１ 現像剤貯留部
２０ 現像装置
２１ 現像容器
２２ 現像ローラ（現像剤担持体）
２４ 現像スリーブ
２９ 規制極
３０ 磁性部材
３５ 磁石部材
Ｄ１，Ｄ３ 磁気ブラシ層
Ｄ２ 現像剤層
ＤＢ 磁気ブラシ
Ｇ 規制ギャップ
Ｒ 規制部

Claims (7)

1. 非磁性体のトナーと磁性体のキャリアとを含む現像剤を攪拌しつつ貯留する現像剤貯留部と、
   現像剤を担持する担持面と第１磁石とを有し、所定の方向に回転しつつ、前記現像剤貯留部から前記現像剤を前記担持面上に受け取り、その現像剤を所定の像担持体に供給する現像剤担持体と、
   前記担持面との間で所定の規制ギャップを形成し、前記第１磁石に対向配置された磁性部材と、
   前記現像剤担持体の回転方向から見て前記磁性部材よりも上流側に配置されていると共に、前記第１磁石と同極性の磁極を有する第２磁石と、
   を備え、
   前記第２磁石の磁力は、前記第１磁石の磁力よりも大きく設定されている現像装置。
2. 請求項１に記載の現像装置において、前記キャリアの飽和磁化は、４０〜７５ｅｍｕ／gの範囲で設定されている現像装置。
3. 請求項１または２に記載の現像装置において、前記規制ギャップは０．５〜１．２ｍｍの範囲で設定されている現像装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の現像装置において、前記磁性部材は、前記現像剤担持体の回転方向から見て上流側に向く上流面と、前記担持面に対向して前記規制ギャップを形成する先端面とを有し、
   前記第２磁石は、前記上流面に取り付けられた磁石であって、前記担持面に対向する対向面を有し、
   前記磁性部材の前記先端面と前記第２磁石の前記対向面とは面一に設定されている現像装置。
5. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の現像装置において、前記磁性部材は、前記現像剤担持体の回転方向から見て上流側に向く上流面と、前記担持面に対向して前記規制ギャップを形成する先端面とを有し、
   前記第２磁石は、前記上流面に取り付けられた磁石であって、前記担持面に対向する対向面を有し、
   前記磁性部材の前記先端面は、前記第２磁石の前記対向面よりも前記担持面に向かって突出している現像装置。
6. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の現像装置において、前記磁性部材は、前記現像剤担持体の回転方向から見て上流側に向く上流面と、前記担持面に対向して前記規制ギャップを形成する先端面とを有し、
   前記第２磁石は、前記上流面に取り付けられた磁石であって、前記担持面に対向する対向面を有し、
   前記第２磁石の前記対向面は、前記磁性部材の前記先端面よりも前記担持面に向かって突出している現像装置。
7. トナー像が形成される像担持体と、
   前記像担持体にトナーを供給して該像担持体上に前記トナー像を形成する現像装置と、
   前記トナー像をシート上に転写させる転写部材と、
   前記シート上の前記トナー像を該シート上に定着させる定着部と、
   を備え、
   前記現像装置として、請求項１〜６のいずれか一項に記載の現像装置が用いられている画像形成装置。

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