JP2011170100A - 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】複数の現像剤担持体を有する現像装置において、トナーが現像担持体へと固着するのを防ぐ現像装置の提供。
【解決手段】２成分現像剤を使用し、潜像担持体に対向して設置され前記現像剤を搬送し潜像担持体にトナー像を形成する複数の現像ローラ４ａ，４ｂ，４ｃと、現像ローラ４ａ上の現像剤の量を調整し、かつトナーを摩擦帯電するドクタ部９とを具備した現像装置において、現像ローラ４ａ，４ｂ，４ｃのうち現像ローラ４ｂ，４ｃは、（１）ドクタ部９が対向配置されていない。（２）現像剤よりも硬い材質である。（３）表面に該現像剤担持体の回転方向に沿った微細な溝が形成される。（４）微細な溝同士の平均間隔寸法をＳｍとしたとき、Ｓｍは前記キャリアの重量平均粒径Ｄより小さく（Ｓｍ＜Ｄ）形成される。の４条件を備える。
【選択図】図６

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真プロセスを採用する現像装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置に係り、特にトナーと磁性キャリアとからなる２成分現像剤を使用する現像装置、これを備えるプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。

従来、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤（添加剤等を添加する場合も含む。）を用いて現像工程をおこなう２成分現像方式の現像装置が知られている。このような現像装置では、例えば潜像担持体よりなる潜像担持体に所定の静電潜像を作像し、この静電潜像をトナー像として可視像化する（特許文献１、特許文献２参照）。

このような画像形成装置に使用される現像装置として以下のようなものがある。図１０は従来の現像装置の一例を示す断面図である。現像装置内には、非磁性トナーと磁性キャリアを有する２成分系の現像剤が収容されており、この現像剤中のトナーの濃度が低下すると、トナーホッパー２から、トナーがトナー補給ローラ３の回転によって現像剤中に補給されるようになっている。尚、符号４、５は、現像剤担持体の一構成例である現像ローラを、６は潜像担持体の一構成例であるドラム状の潜像担持体をそれぞれ示している。また、現像装置１内には、現像剤を現像ローラ４に向けて搬送するための現像剤搬送部材７が設けられ、その右側には、現像剤を現像ローラ４の軸方向に横攪拌する現像剤攪拌部材８が設けられている。

現像剤搬送部材７は図１０中反時計方向に回転駆動され、現像剤攪拌部材８は、同時計方向に回転駆動される。現像剤搬送部材７（図１４参照）は現像剤を現像ローラ４に供給する。供給された現像剤は、反時計方向に回転する現像ローラ４の周面に担持されつつ、搬送され、この担持搬送される現像剤のうち、時計方向に回転する潜像担持体６上に作像された静電潜像がトナー像として可視像化される。また、現像ローラ４の周面に担持された現像剤は現像ローラ５の周面に担持搬送され、この担持搬送される現像剤でも、潜像担持体６上に作像された静電潜像がトナー像として可視像化される。

現像ローラ４に供給された現像剤は、ドクタ部９で余分なものが掻き取られるようになっており、この掻き取られた現像剤はセパレータ１０へと導かれる。図１１はセパレータを示す斜視図、図１２はセパレータの作用を示す模式図である。セパレータ１０は、図１１及び図１２に示すように、一定の角度ａをもって列設させたフィン１１や、回転駆動される現像剤搬送スクリュー部材１２などを備え、このうちのフィン１１を通る現像剤は、図９に示す現像装置において、手前側から奥側に寄せられつつ搬送され（図１１の矢印参照）、現像剤攪拌部材８の方に落とされる。

一方、一部の現像剤は、セパレータ開口１３を通って現像剤搬送スクリュー部材１２上に落下し、この落下した現像剤は、その現像剤搬送スクリュー部材１２によって図１２に示すように破線矢印の向きに運ばれながら、現像剤攪拌部材８の方に落とされる。

図１３は現像剤攪拌部材を示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。現像剤攪拌部材８は、例えば、図１３に示すように、１本の軸１４上に、多数の楕円板１５が、一定の間隔Ｐで一定の角度ｂをもって固定的に軸装されるものとなっていて、かかる現像剤攪拌部材８が回転駆動されながら現像剤を横攪拌（回転軸方向の往復運動）する。

ここで、このような現像装置を長時間使用すると、部品磨耗、及び現像装置内部品（現像ローラ４やドクタ部９）へのトナー固着が原因となり現像装置異常が発生する恐れがある。ここでの現像装置異常とは、現像装置の機械的な故障、濃度ムラや帯状ムラといった現像画像の異常、現像剤漏れなどが挙げられる（特許文献１、特許文献２参照）。

そして、特許文献１、特許文献２等には、現像ローラの表面へのトナー固着を防止することを目的として、サンドブラスト加工によって現像ローラのスリーブ表面に施される凹部の量や山部の間隔等を制限する技術が開示されている。

上記トナー固着による現像装置異常の原因の１つである、現像ローラへのトナー固着に注目する。現像ローラにトナーが固着すると、固着部分のトナーが電荷を帯び、固着部分の現像ローラ表面電位が変化する。非磁性トナーと磁性キャリアからなる現像装置においては、現像ローラ−潜像担持体間の静電気場を用いて潜像担持体の潜像をトナー像として可視像化する（静電気力によって、現像ローラに担持されたトナーを潜像担持体の潜像部へ運ぶ）。よって、現像ローラ表面電位が部分的に変化すると、現像ローラ−潜像担持体間の静電場が変化し、出力画像に影響を及ぼす。その結果、画像品質の劣化を招くこととなる。

現像ローラへのトナー固着は、ドクタ部や潜像担持体などで圧力や摩擦を受けるトナーが現像ローラの表面に微小な凹みにトラップされ、融着することによって発生する。現像装置の高速化（現像速度アップ）に伴い、上記圧力や摩擦力も大きくなり、より現像ローラへとトナー固着しやすい状況になっている。

そこで、本発明は、複数の現像剤担持体を有する現像装置において、トナーが現像担持体へと固着するのを防ぎ、トナー固着による異常画像が発生しない高画質な現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を安価に提供することを目的とする。

請求項１の発明は、トナーと磁性キャリアとからなる２成分現像剤を使用するものであり、静電潜像を形成する潜像担持体に対向して設置され内部に複数の磁石を備え回転することで前記現像剤を搬送し潜像担持体にトナー像を形成する複数の現像剤担持体と、前記現像剤担持体上の現像剤の量を調整し、かつトナーを摩擦帯電する現像剤規制部材とを具備した現像装置において、前記現像剤担持体のうち少なくとも１つの現像担持体は、（１）前記現像剤規制部材が対向配置されていない。（２）前記現像剤よりも硬い材質である。（３）表面に該現像剤担持体の回転方向に沿った微細な溝が形成される。（４）微細な溝同士の平均間隔寸法をＳｍとしたとき、Ｓｍは前記キャリアの重量平均粒径Ｄより小さく（Ｓｍ＜Ｄ）形成される。の４条件を備えることを特徴とする現像装置である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の現像装置において、複数の現像剤担持体のうち１つの現像剤担持体のみが前記４条件を備えることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の現像装置において、前記複数の現像剤担持体は、その回転方向が全て同一方向であり、かつ前記潜像担持体の回転方向と逆方向であることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１から請求項３までの何れか一項に記載の現像装置において、前記現像剤担持体表面は導電性を備えるものであることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１から請求項４までの何れか一項に記載の現像装置において、前記現像剤の磁性キャリアは、フェライト及びマグネタイトを含む鉄を主成分とする材質であり、現像剤担持体表面はＳＵＳで形成されているものであることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１から請求項５までの何れか一項に記載の現像装置において、複数の現像剤担持体を備え、該複数の現像剤担持体のうち、前記４条件を備える現像剤担持体を以外の現像剤担持体はその表面の材質としてアルミニウムが用いられるものであることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項１から請求項６までの何れか一項に記載の現像装置を備えることを特徴とするプロセスカートリッジである。

請求項８の発明は、請求項１から請求項６までの何れか一項に記載の現像装置又は請求項７に記載のプロセスカートリッジを搭載したことを特徴とする画像形成装置である。

本発明に係る することができる。

実施例に係る画像形成装置を示す断面該略図である。 実施例に係る現像装置を示す模式図である。 実施例に係る現像装置の現像ローラの溝形状を示す斜視図である。 現像ローラの溝の断面形状を示す断面図である。 現像装置におけるトナーの帯電状態を示す模式図である。 現像装置における現像ローラへのトナーの固着状態を示す模式図である。 トナー固着防止溝を備える現像ローラ表面のキャリアの状態を示す拡大図であり、（ａ）は、ｓｍ＞Ｄなる関係が成立するとき、（ｂ）は同関係が成立しないときを示す図である。 第２の実施例に係る現像装置における現像ローラへのトナーの固着状態を示すものであり、（ａ）は現像装置の現像ローラ４ｂのみにトナー固着防止溝を掘り込んだ場合、（ｂ）は現像ローラ４ｃのみにトナー固着防止溝を掘り込んだ場合の模式図である。 第３の実施例に係る現像装置における現像ローラの状態を示すものであり、（ａ）は順現像方式を示す模式図、（ｂ）は噴水現像方式を示す模式図である。 従来の現像装置の一例を示す断面図である。 セパレータを示す斜視図である。 セパレータの作用を示す模式図である。 現像剤攪拌部材を示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。 現像剤搬送部材を示す斜視図である。

本発明は、トナーと磁性キャリアとからなる２成分現像剤を使用するものであり、静電潜像を形成する潜像担持体に対向して設置され内部に複数の磁石を備え回転することで前記現像剤を搬送し潜像担持体にトナー像を形成する複数の現像剤担持体と、前記現像剤担持体上の現像剤の量を調整し、かつトナーを摩擦帯電する現像剤規制部材とを具備した現像装置において、前記現像剤担持体のうち少なくとも１つの現像担持体は、（１）前記現像剤規制部材が対向配置されていない。（２）前記現像剤よりも硬い材質である。（３）表面に該現像剤担持体の回転方向に沿った微細な溝が形成される。（４）微細な溝同士の平均間隔寸法をＳｍとしたとき、Ｓｍは前記キャリアの重量平均粒径Ｄより小さく（Ｓｍ＜Ｄ）形成される。の４条件を備えるものである。

また本発明は、複数の現像剤担持体のうち１つの現像剤担持体のみが前記４条件を備えるものとできる。

また、本発明において、前記現像装置の複数の現像剤担持体は、その回転方向が全て同一方向であり、かつ前記潜像担持体の回転方向と逆方向とすることができる。

また、本発明において、前記現像装置の現像剤担持体表面は導電性を備えるものとできる。

また、本発明において、前記現像装置の前記現像剤の磁性キャリアは、フェライト及びマグネタイトを含む鉄を主成分とする材質であり、現像剤担持体表面はＳＵＳで形成することができる。

また、本発明において、前記現像装置は、複数の現像剤担持体を備え、該複数の現像剤担持体のうち、前記４条件を備える現像剤担持体を以外の現像剤担持体はその表面の材質としてアルミニウムを用いることができる。

そして、本発明に係るプロセスカートリッジは、前記現像装置を搭載したものである。
ここで、尚、本願において、プロセスカートリッジとは、潜像担持体を帯電する帯電部と、潜像担持体上に形成された潜像を現像する現像部（現像装置）と、潜像担持体上をクリーニングするクリーニング部とのうち、少なくとも１つと、像担持体とが、一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱自在に設置されるユニットをいう。尚、全ての部材が一体化されていない場合であっても、帯電手段、現像手段、クリーニング手段の各手段が装置本体に着脱可能にされている場合は、プロセスカートリッジがこれらの手段を含む場合には本願に含まれる。

そして、本発明に係る画像形成装置は、前記現像装置又は前記プロセスカートリッジを搭載したものである。

以下実施例に係る画像形成装置について説明する。図１は実施例に係る画像形成装置を示す断面該略図である。本例において、画像形成装置４００は用紙搬送部１００と画像形成部２００と、画像読取部３００とを備えて構成される。用紙搬送部１００の略上方には画像形成部２００が配置され、またその上方には画像読取部３００が配置される。用紙搬送部１００は、用紙Ｓを積載する用紙トレイ１０１、用紙トレイ１０１上の用紙Ｓを送り出すピックアップコロ１０１ａ、用紙Ｓを分離するフィードコロ１０１ｂ及びリバースコロ１０１ｃ等の給紙部、搬送ローラ１０３、レジストローラ１０２等を備える。

給紙信号がオンになると、用紙トレイ１０１上の用紙Ｓが一枚分離されて搬送ローラ１０３で搬送されてレジストローラ１０２のニップ部に突き当てられてスキュー補正され、画像形成部２００に形成されるトナー画像と会合する適時のタイミングで送り出される。

画像形成部２００は、ドラム状をした潜像担持体からなる潜像担持体６と、該潜像担持体６のまわりに配置された帯電手段５００、現像装置６００、転写手段７００、クリーニング手段８００、画像転写後の用紙を搬送する搬送ベルト８５０、定着装置９００、一様に帯電された潜像担持体６を部分的に露光して潜像を形成する書込み手段１０００等を備えてなり、用紙搬送部１００から供給された用紙Ｓに画像を形成し、排紙ローラ２５０を経て、排紙トレイ３５０へと排出する。尚、本例では現像装置６００は一体化され、画像形成装置本体から着脱可能なユニットとして構成される。

次に現像装置６００の構成について説明する。図２は実施例に係る現像装置を示す模式図である。本例に係る現像装置６００は、現像剤として非磁性トナーと磁性キャリアからなる２成分現像剤を使用している。現像装置６００は、潜像担持体６に対向して設置された３つの現像ローラ４ａ，４ｂ，４ｃを備え、現像ローラ４ａには、ドクタ部９が対向配置されている。尚、図中の矢印は回転方向を示す。このような現像装置６００において、潜像担持体６の静電潜像にトナー像を形成するために、現像ローラ４ａ，４ｂ，４ｃに現像剤を保持・搬送する必要がある。現像ローラ４ａに搬送された現像剤は、ドクタ部９によってその量が調整されると同時にトナーが摩擦帯電される。感光体である潜像担持体６の静電潜像にトナー像を形成するためには、電気的な力を利用するので、トナーの帯電が必要になる。また、現像ローラ４ａ，４ｂ，４ｃには、それぞれ内部に単数、又は複数の磁石が設けてある。

この磁石は、現像剤を保持・搬送する以外に、現像剤を穂立ちさせることで磁気ブラシを形成し、良好なトナー像を形成することを可能にする重要な役割を果たす。ドクタ部９で現像ローラ４ａ上の現像剤量を均一にし、かつトナーを摩擦帯電するので、現像ローラ４ａには現像剤保持・搬送能力が求められる。現像ローラ４ａ内部の磁石による磁気力だけでは不十分であり、現像ローラ４ａの表面には溝や凹凸を設けて、現像剤の保持・搬送力を高めている。図３は実施例に係る現像装置の現像ローラの溝形状を示す斜視図、図４は現像ローラの溝の断面形状を示す断面図である。即ち、現像ローラ４ａには、現像ローラ４ａの回転軸方向に沿うように、現像ローラ４ａの周方向に溝部１８が周期的に間隔をあけて全周にわたって複数設けられている（図３（ａ）参照）。この溝部１８は、現像ローラ４ａ上における現像剤の搬送性（保持力）を向上させるためのものである。この溝部１８の形状は、例えば、Ｖ字型（図４（ａ））、四角型（同（ｂ））、円弧型（同（ｃ））の何れかのものとして形成することができる。本例では溝部１８の溝形状は、図４（ａ）に示すようにＶ字型であって、その深さが０．２ｍｍに設定されている。そして、外径が２０ｍｍの現像ローラ４ａの表面に、６０本（溝ピッチ６度）の溝部１８が等間隔に形成されている。

尚、溝部の形態としては、現像ローラ１３日の回乾軸方向に沿う（図３（ａ））ように形成されたものに限定されることはない。例えば、溝部１８として、図３（ｂ）に示すように、現像ローラ４ａの回転軸方向に対して傾斜するように形成されたものを用いることできる。ここでは、傾斜方向が異なる溝部１８がアヤメ状に交わるように形成されている。また、溝部１８として、図３（ｃ）に示すように、現像ローラ４ａの回転軸方向に沿うように形成されるとともに回範軸方向に対して傾斜するように形成されたもの使用することができる。この例では、１つの溝部１８において、中央が回転軸方向に沿うように形成されて、両端が回乾軸方向に対して傾斜するように形成することができ、現像ローラ４ａの全体としては、複数の第１溝部１３１がウロコ状に形成されている。

ここで、図２に示した現像装置のトナー固着について説明する。図５は現像装置におけるトナーの帯電状態を示す模式図である。尚、以下ではトナーが負の帯電特性を持つ（以下ではトナーの帯電電荷を負とする）とする。現像ローラ４ａと現像剤は、ドクタ部９部で強く擦れ合うので、トナーが現像ローラ４ａ表面に融着し、トナー固着しやすい。トナー固着した現像ローラ４ａ表面は、トナーの帯電能力により、トナーと同極性にチャージアップする。すると、図５（ａ）に示すように、現像ローラ４ａと４ｂの間に、電位差が生じる（４ａの電位が４ｂに比べて負になる）。負に帯電したトナーは電位差に従って、現像ローラ４ａから現像ローラ４ｂに移動、つまり、現像する。そして、現像ローラ４ｂに現像されたトナーは現像剤に摩擦されることで現像ローラ４ｂの表面に融着していく。その結果、現像ローラ４ｂ表面がトナー固着していくことになる。同様に、図５（ｂ）に示したように、現像ローラ４ｃの表面にもトナー固着していく。

本例では、現像ローラ４ａ，４ｂ，４ｃのうち、現像ローラ４ｂ、４ｃが前記４条件、即ち（１）前記現像剤規制部材が対向配置されていない。（２）前記現像剤よりも硬い材質である。（３）表面に該現像剤担持体の回転方向に沿った微細な溝が形成される。（４）微細な溝同士の平均間隔寸法をＳｍとしたとき、Ｓｍは前記キャリアの重量平均粒径Ｄより小さく（Ｓｍ＜Ｄ）形成される。を満たすように構成されている。即ち、ここで、４ｂ，現像ローラ４ｃは、（１）の条件はドクタ部が配置されていないことにより前記（１）の条件を満たしている。

本例では、現像剤として非磁性トナーと磁性キャリアからなる２成分現像剤を使用している。そして、磁性キャリアの平均重量粒径は６０μｍ、ビッカース硬さＨｖが３００としている。そこで、ドクタ部９が対向して設置された現像ローラ４ａの表面材質はビッカース硬さＨｖ１００のアルミニウムとし、直径が２０ｍｍで、表面に回転軸方向に沿って深さ０．２ｍｍのＶ字溝をピッチ６°で計６０本掘り込んでいる。そして、現像ローラ４ｂ、４ｃは、その表面材質がビッカース硬さＨｖ６００のニッケルで構成し、直径が２０ｍｍで、表面に平均間隔Ｓｍが３０μｍになるように微細な溝であるトナー固着防止溝１９が掘り込んである。これらにより、前記（２）、（３）、（４）の条件を満たすこととなる。

ここで、トナー固着防止溝１９は一般的な研削にて形成することができる。即ち、現像ローラを回転させ、その回転方向に沿って研削砥石を当てれば良い。また、トナー固着防止溝の平均間隔Ｓｍは、砥石の種類や加工速度などを変更することでコントロール可能である。

尚、ビッカース硬さＨｖは硬さの指標であり、ＪＩＳＺ ２２４４に準拠した方法にて測定できる。トナー固着防止溝の平均間隔を表す表面性状パラメータＳｍについては、ＪＩＳ Ｂ ０６０１（２００１）における輪郭曲線要素の平均長さＲＳｍと同義である（詳細は、ＪＩＳ Ｂ ０６０１（２００１）を参照）。

このような条件を満たした現像装置において、現像ローラ４ａにトナーが固着し、チャージアップすると、現像ローラ４ａから現像ローラ４ｂへとトナーが移動するが、図６に示すように、現像ローラ４ｂ表面にはトナー固着防止溝があるために、トナー固着を防止できる。即ち、現像ローラ４ａにトナーが固着して表面が負に帯電して、潜像担持体６との間に電位差が生じても、現像ローラ４ｂにはトナー固着防止溝１９が形成されているためトナーが固着することなく潜像担持体６との間に電位差が生じることなく、また、現像ローラ４ｂにもトナー固着防止溝１９が形成されているためトナーが固着しない。

以下、トナー固着防止溝１９の平均間隔Ｓｍと、キャリアＣの重量平均粒径Ｄとの関係について詳述する。図７はトナー固着防止溝を備える現像ローラ表面のキャリアの状態を示す拡大図であり、（ａ）は、ｓｍ＞Ｄなる関係が成立するとき、（ｂ）は同関係が成立しないときを示す図である。現像ローラ４ａにおいては、トナー固着防止溝１９が形成されていない平面部に比べて、トナー固着防止溝１９にはキャリアＣがトラップされやすい。従って、現像ローラ４ａ表面のキャリアＣは、図７（ｂ）に示すように、トナー固着防止溝１９にトラップされているか、トナー固着防止溝１９以外の表面に存在することになる。トナー固着防止溝１９以外の泰西はキャリアＣを保持する力が弱いが、周囲のキャリアＣに保持されることで現像ローラ４ｂ上にトラップされる。

この状態で潜像担持体６との対向位置でキャリアＣが負荷を受けると、トナー固着防止溝１９の端部Ｍｌに集中荷重が加わる。そして、その集中荷重によって、キャリアＣに保持されたトナーや、現像ローラ４ｂの表面に付着したトナーが、トナー固着防止溝１９の端部Ｍｌに付着して固着することになる。これに対して、トナー固着防止溝１９以外の表面に存在するキャリアＣは、現像ローラ４ｂの位置Ｍ２に集中加重を加える。これにより、その位置Ｍ２にトナーが固着することになる。そして、経時で、トナー固着防止溝１９以外の表面は、徐々に全体的にトナー固着が進行していって、出力画像上の画像濃度が低下したり、出力画像上に地肌汚れが生じたり、トナー飛散が生じたりする問題が生じてしまうことになる。

これに対して、図７（ａ）に示す例は、Ｓｍ＜Ｄなる関係が成立するときであり現像ローラ４ｂ表面のキャリアＣは、トナー固着防止溝１９のトナー固着防止溝１９以外の表面には入り込む空間が小さいため、キャリアＣは存在しにくくなる。また、トナー固着防止溝１９以外の表面にキャリアＣが存在したとしても、その保持力が弱いため、やがて何れかのトナー固着防止溝１９にトラップされることになる。Ｓｍ＜Ｄなる関係が成立するため、現像ローラ４ｂ表面のキャリアＣの個数よりも多くのトナー固着防止溝１９が存在する。この状態で潜像担持体６との対向位置でキャリアＣが負荷を受けると、トナー固着防止溝１９にトラップされたキャリアＣによってトナー固着防止溝１９の端部Ｍｌのみに集中荷重が加わることになる。

これに対してトナー固着防止溝１９以外の表面には、キャリアＣが存在しないので、集中荷重が加わらない。従って、経時で、トナー固着防止溝１９以外の表面にトナー固着が発生することはない（トナー固着防止溝１９の端部Ｍｌにのみトナー固着が発生する）。その結果現像ローラ４ｂ表面のトナー固着の発生を軽減できて、出力画像上の画像濃度が低下したり、出力画像上に地肌汚れが生じたり、トナー飛散が生じたりする問題が低減されことになる。

また、トナー固着防止溝１９にトラップされたキャリアＣは、現像ローラ４ｂの回転とともにトナー固着防止溝１９に沿って移動して、トナー固着防止溝１９以外の表面に存在しにくくなる。即ち、キャリアＣがマグネットによる磁力によって現像ローラ４ｂ表面を移動する際に、規則的に周方向に沿って形成された微小なトナー固着防止溝１９がレールの役割を果たして、周方向へのキャリアＣの移動が促進される。その結果、潜像担持体６との対向位置でキャリアＣが圧縮方向の負荷を受けても、キャリアＣは周方向に形成されたトナー固着防止溝１９の上流側又は下流側に導かれるため、押圧されてしまう不具合を抑制することができる。従って、経時における現像ローラ４ｂ表面へのトナー固着の発生が低減される。よって、現像ローラ４ｂ、４ｃはトナー固着しない。その結果、現像ローラ４ａでトナー固着による異常画像が発生しても、現像ローラ４ｂ、４ｃによるトナー像形成で是正できる。

上記のようなトナー固着防止溝は、細かい凹凸なので、現像剤との接触摩擦で磨耗するとＳｍが大きくなり、固着防止効果がなくなってしまう。そこで、本例のように、現像ローラ表面を現像剤よりも硬い材質（クロム、ＳＵＳ）とすることで、トナー固着防止溝の磨耗を防止できる。
一方、硬い材質を用いると加工性が悪くなるので、製造コストが高くなる。使用する材質によっては、図３及び図４に示すような現像剤保持・搬送力を持たせた適切な溝をつくれない場合も考えられる。そこで、現像剤保持・搬送力を持たせた溝はつくらず、トナー固着防止溝のみを形成することで、製造コストを低減できる。尚、トナー固着防止溝１９は、一般的な研削加工で容易に形成することができる。即ち、現像ローラを回転させつつ、その回転方向に沿って研削砥石を当てれば良い。Ｓｍは、砥石の種類や加工速度などを変更することでコントロールすることができる。

図２において、現像剤は現像ローラ４ａ、現像ローラ４ｂ、現像ローラ４ｃの順に運ばれる。現像ローラ４ａには、対向位置にドクタ部９が設置されており、現像剤量を調整し、トナーを摩擦帯電する。そのため、前述のように現像ローラ４ａ表面には、現像剤を保持・搬送するための溝部１８を形成している。一方、現像ローラ４ｂ、４ｃにはドクタ部９を備えていない（現像ローラ４ａで現像剤量は調整されている）ため、表面に現像剤保持・搬送力を持つ形状を持たせる必要はない。現像ローラ４ｂ、４ｃ上の現像剤は、内部に設置された磁石による磁力のみで保持・搬送できる。

以上のように本例によれば、長時間使用に対しても現像ローラ表面へのトナー固着による異常画像の発生を防止でき、画像品質を維持できる複数の現像ローラを持つ現像装置を、安価に実現できる。

次に本発明の第２実施例に係る現像装置について説明する。図８は第２の実施例に係る現像装置における現像ローラへのトナーの固着状態を示すものであり、（ａ）は現像装置の現像ローラ４ｂのみにトナー固着防止溝を掘り込んだ場合、（ｂ）は現像ローラ４ｃのみにトナー固着防止溝を掘り込んだ場合の模式図である。現像ローラ４ｂのみにトナー固着防止溝を掘り込んだ場合は、図８（ａ）に示すように、現像ローラ４ａは、ドクタ部９が設置されているためにトナー固着しやすい。現像ローラ４ａがトナー固着すると、現像ローラ４ｂと電位差が生じるため、現像ローラ４ａから現像ローラ４ｂへとトナーが現像される。しかし、現像ローラ４ｂには、トナー固着防止溝が掘り込んであるので、トナー固着を防止できる。よって、現像ローラ４ｂと４ｃの間にはトナー固着による電位差が生じないので、現像ローラ４ｃが加速的にトナー固着するのを防止できる。その結果、現像ローラ４ａのトナー固着による異常画像が発生しても、現像ローラ４ｂ、４ｃのトナー像形成で異常画像を是正できる。

また、現像ローラ４ｃのみにトナー固着防止溝を掘り込んだ場合は、図８（ｂ）に示すように、現像ローラ４ａは、ドクタ部９が設置されているためにトナー固着しやすい。現像ローラ４ａがトナー固着すると、現像ローラ４ｂと電位差が生じるため、現像ローラ４ａから４ｂへとトナーが現像され、加速的にトナー固着していく。現像ローラ４ｂがトナー固着すると、現像ローラ４ｃと電位差が生じるため、現像ローラ４ｂから４ｃへとトナーが現像される。しかし、現像ローラ４ｃには、トナー固着防止溝が掘り込んであるので、トナー固着を防止できる。その結果、現像ローラ４ａ，４ｂのトナー固着による異常画像が発生しても、現像ローラ４ｂ、４ｃのトナー像形成で異常画像を是正できる。

ここで、硬い材質は加工性が悪く、製造コストが高くなる。よって、現像ローラ表面への硬い材質の使用を控えた方が製造コストを押さえることができる。本例によれば、製造コストの低減とトナー固着対策を同時に実現できる。

次に本発明の第３実施例に係る現像装置について説明する。図９は第３の実施例に係る現像装置における現像ローラの状態を示すものであり、（ａ）は順現像方式を示す模式図、（ｂ）は噴水現像方式を示す模式図である。一般に図６に示した例のように、現像ローラの回転方向が全て同一方向であり、かつ潜像担持体との回転方向が逆方向である現像方式を順現像方式と呼ぶ。それに対して、図９（ａ）に示すように、現像ローラ、潜像担持体の回転方向が全て同一方向である現像方式を逆現像方式と呼ぶ。複数の現像ローラを持つ場合には、図９（ｂ）のように、現像ローラの回転方向を逆にした噴水現像方式と呼ばれるものもある。噴水現像方式の場合には、現像ローラの回転方向が異なるので、複数の現像剤規制部材（図９（ｂ）の９ａと９ｂ）が必要になる。図９（ａ）のような逆現像方式の場合には、潜像担持体６に最後のトナー像を形成する現像ローラ４ｂにドクタ部９を設置する必要がある。そのため、前記４条件を満たせるのは現像ローラ４ａのみである。この場合、現像ローラ４ａのトナー固着は防げるが、現像ローラ４ｂのトナー固着は防げない。潜像担持体６に最後にトナー像を作像するのは、現像ローラ４ｂであるので、トナー固着による異常画像が発生する懸念がある。図９（ｂ）に示す噴水現像方式では、現像ローラ４ａ，４ｂそれぞれにドクタ部９ａ、９ｂが必要になる。よって、前記４条件を満たす現像ローラはない。

次に現像ローラの表面の材質について説明する。現像ローラの表面の材質としては導電性を有するものを使用する必要がある。現像ローラ表面の材質として絶縁体を用いると、絶縁体である表面に電荷が付与されると、この電荷は移動することなく蓄留していく。その結果、現像ローラ潜像担持体間の静電場が、現像ローラ表面に電荷が溜まるとともに変化してしまい、地汚れや濃度低下といった異常画像が発生し、画像品質の劣化を招く。
そこで、現像ローラ表面材質が導電性とすることにより、電荷が付与されてもすぐに移動できるようし電荷の滞留を防止し異常画像の発生を防ぎ、画像品質の向上を図れる。

また、現像ローラの表面の材質としては前記ニッケルに代えてＳＵＳ（ステンレス鋼）を使用することができる。磁性キャリアとして、ビッカ−ス硬さＨｖ２００のマグネタイト芯材のシリコン系樹脂コーティングキャリアを使用した場合には、現像ローラ４ｂ，４ｃの表面材質として、ビッカース硬さＨｖ３００のＳＵＳを用いることができる。この場合も前記４条件を満たすこととなる。２成分現像剤の磁性キャリアには、フェライトやマグネタイトといった鉄を主成分とする材質を芯材として用いる場合が多い。また、現像ローラ表面材質にはアルミニウムとＳＵＳが使われる場合が多い。磁性キャリアとアルミニウムとを比較すると、アルミニウムの方が柔く、トナー固着防止溝が磨耗しやすくなり、長時間使用している間にトナー固着防止効果が薄れてしまう。一方、ＳＵＳの場合は、前記磁性キャリアより硬く磨耗しにいため、長時間使用してもトナー固着防止溝を維持でき、トナー固着を防止できる。

一方、前記トナー固着防止溝を形成しない現像ローラの表面材質としてはアルミニウムを使用することが好ましい。２成分現像装置の現像ローラ表面材質にはアルミニウムとＳＵＳが使われる場合が多いが。アルミニウムはＳＵＳに比べて柔らかく加工性に優れるので、加工費を低減できる。また、現像剤の保持・搬送能力を持たせた溝部１８（図３参照）を容易に形成できる。よって、本例によれば、全ての現像ローラの表面材質をＳＵＳのような硬い金属を使用する場合に比べて、大幅にコストダウンできる。

尚、前記実施例においては、現像装置が単体で画像形成装置本体に着脱されるユニットして構成されている画像形成装置に対して、本発明を適用した。しかし、本発明の適用はこれに限定されることなく、現像装置の一部又は全部がプロセスカートリッジ化されている画像形成装置に対しても適用することができる

１ 現像装置
２ トナーホッパー
３ トナー補給ローラ
４ａ，４ｂ，４ｃ 現像ローラ（現像剤担持体）
６ 潜像担持体
７ 現像剤搬送部材
８ 現像剤攪拌部材
９ ドクタ部（現像剤規制部材）
１０ セパレータ
１１ フィン
１２ 現像剤搬送スクリュー部材
１３ セパレータ開口
１４ 軸
１５ 楕円板
１８ 溝部
１９ トナー固着防止溝
１００ 用紙搬送部
１０１ 用紙トレイ
１０１ａ ピックアップコロ
１０１ｂ フィードコロ
１０１ｃ リバースコロ
１０２ レジストローラ
１０３ 搬送ローラ
１３１ 第１溝部
１３２ 第２満都
２００ 画像形成部
２５０ 排紙ローラ
３００ 画像読取部
３５０ 排紙トレイ
４００ 画像形成装置
５００ 帯電手段
６００ 現像装置
７００ 転写手段
８００ クリーニング手段
８５０ 搬送ベルト
９００ 定着装置
１０００ 書込み手段

特開２００２−０６２７２５号公報 特開２００４−１６３９０６号公報

Claims (8)

1. トナーと磁性キャリアとからなる２成分現像剤を使用するものであり、
   静電潜像を形成する潜像担持体に対向して設置され内部に複数の磁石を備え回転することで前記現像剤を搬送し潜像担持体にトナー像を形成する複数の現像剤担持体と、前記現像剤担持体上の現像剤の量を調整し、かつトナーを摩擦帯電する現像剤規制部材とを具備した現像装置において、
   前記現像剤担持体のうち少なくとも１つの現像担持体は、
   （１）前記現像剤規制部材が対向配置されていない。
   （２）前記現像剤よりも硬い材質である。
   （３）表面に該現像剤担持体の回転方向に沿った微細な溝が形成される。
   （４）微細な溝同士の平均間隔寸法をＳｍとしたとき、Ｓｍは前記キャリアの重量平均粒径Ｄより小さく（Ｓｍ＜Ｄ）形成される。
   の４条件を備えることを特徴とする現像装置。
2. 複数の現像剤担持体のうち１つの現像剤担持体のみが前記４条件を備えることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記複数の現像剤担持体は、その回転方向が全て同一方向であり、かつ前記潜像担持体の回転方向と逆方向であることを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
4. 前記現像剤担持体表面は導電性を備えることを特徴とする請求項１から請求項３までの何れか一項に記載の現像装置。
5. 前記現像剤の磁性キャリアは、フェライト及びマグネタイトを含む鉄を主成分とする材質であり、現像剤担持体表面はＳＵＳで形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４までの何れか一項に記載の現像装置。
6. 複数の現像剤担持体を備え、該複数の現像剤担持体のうち、前記４条件を備える現像剤担持体を以外の現像剤担持体はその表面の材質としてアルミニウムが用いられることを特徴とする請求項１から請求項５までの何れか一項に記載の現像装置。
7. 請求項１から請求項６までの何れか一項に記載の現像装置を備えることを特徴とする、プロセスカートリッジ。
8. 請求項１から請求項６までの何れか一項に記載の現像装置又は請求項７に記載のプロセスカートリッジを搭載したことを特徴とする画像形成装置。