JP4477970B2 - 現像装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等に用いられる現象装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジに関し、さらに詳しくは、現像剤担持体に担持された現像剤を、像担持体と現像剤担持体とが間隙をもって対向する現像領域に搬送し、該像担持体上の静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置に関する。また、本発明は、かかる現像装置を用いた画像形成装置及びプロセスカートリッジに関する。

複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置には、種々の現像装置１００（例えば、特許文献１ないし４参照）が用いられる。この種の現像装置１００は、図６及び図７に示すように、現像剤１０１を感光体ドラム１０２に対向する現像領域１０３に搬送し、感光体ドラム１０２上に形成された静電潜像を現像剤１０１により現像してトナー像を形成する現像ローラ１０４を備えている。

この現像ローラ１０４は、円筒状に形成された現像スリーブ１０５と、前記現像スリーブ１０５内に収容され且つ当該現像スリーブ１０５の表面に現像剤１０１の穂立ちを生じさせるように磁界を形成するマグネットローラ１０６を備えている。この現像ローラ１０４には、現像剤１０１の穂立ちの際、現像剤１０１の磁性キャリアがマグネットローラ１０６で生じる磁力線に沿うように現像スリーブ１０５上に穂立ちすると共に、この穂立ちした磁性キャリアに現像剤１０１のトナーが付着する。

また、この現像装置１００は、前述した現像剤１０１を収容する収容槽１０７と、この収容槽１０７内の現像剤１０１を攪拌するスクリュー形状の攪拌スクリュー１０８と、現像ローラ１０４に汲み上げられた現像剤の量を均一化する規制ブレード１０９と、を備えている。図６及び図７に示された現像装置１００は、収容槽１０７と攪拌スクリュー１０８をそれぞれ一対備えている。

この現像装置１００内の現像剤は、図７中の矢印Ｋで示すように、収容槽１０７内を移動する。現像ローラ１０４から離れた側の一方の収容槽１０７（以下符号１０７ａで示す）の一端部から補給されたトナーは、攪拌スクリュー１０８により、該一方の収容槽１０７ａの他端部まで攪拌スクリュー１０８の軸方向に沿って搬送されながら、現像剤と攪拌される。そして、現像剤１０１は、一方の収容槽１０７ａの他端部から現像ローラ１０４寄りの他方の収容槽１０７（以下符号１０７ｂで示す）内に移動する。

現像ローラ１０４寄りの他方の収容槽１０７ｂに移った現像剤１０１は、現像ローラ１０４の磁力によりスリーブ１０５の表面に汲み上げられる（スリーブ１０５の表面に付着する）。その後、現像剤１０１は、規制ブレード１０９にて量が均一化された後に、感光体ドラム１０２と現像ローラ１０４とが間隔をあけて対向する現像領域１０３へと搬送される。現像剤１０１は、感光体ドラム１０２上に形成された静電潜像を現像して、トナー像を形成する。

図６に示す現像装置１００は、現像ローラ１０４の下側に規制ブレード１０９を設け、現像ローラ１０４の上側で現像した際に残った現像剤の剤離れを行う。図７に示す現像装置１００は、現像ローラ１０４の上側又は横側に規制ブレード１０９を設け、現像ローラ１０４の下側で現像した際に残った現像剤の剤離れを行う。図６に示された現像装置１００と、図７に示された現像装置１００は、感光体ドラム１０２等の他のユニットのレイアウトによって使い分けられている。
特開２０００−１９４１９４号公報 特開２０００−１９４１９５号公報 特開２００２−１４８９４１号公報 特開２０００−２５０３１１号公報

しかしながら、上述した現像装置１００を備えた画像形成装置は、写真などの面積率の比較的大きな画像１１１を印刷する際に、テキスト文章などの面積率の比較的小さい画像１１１を印刷する際と比べ、濃度ムラ（以下、「スクリュピッチムラ」という。）１１２が目立つという問題があった。例えば、図８に示すように、面積率の大きい単色の画像１１１では、図８に示すように、通紙方向に対して斜め方向のスクリュピッチムラ１１２が縞状に発生して、美観が損なわれる。図８において、比較的密の平行斜線で示す部分１１３は、比較的濃く、比較的粗の平行斜線で示す部分１１４は、比較的薄い。

また、面積率の大きなカラー画像１１１では、各色の濃度ムラが色相のズレとなって現れる。例えばデザイン系の職業などの一般的に市場においては、このような面積率の大きな画像１１１を取り扱うことがあり、縞状のスクリュピッチムラ１１２によって商品価値を著しく低減してしまう。

前述したスクリュピッチムラ１１２のピッチは、図９に示すように、現像装置１００内の攪拌スクリュー１０８のピッチと等しい。スクリュピッチムラ１１２は、近年の高画質化を狙った磁性キャリアの小粒径化に伴い発生率が高い。スクリュピッチムラ１１２は、現像ローラ１０４の現像剤汲み上げ性が低い場合（現像ローラ１０４に付着する現像剤１０１の量が少ない場合）に発生しやすいこともわかっている。

このような画像形成装置においては、攪拌スクリュー１０８上を移動する現像剤１０１は、攪拌スクリュー１０８の山で高く谷で低い。攪拌スクリュー１０８の表層には、剤切れ位置によって現像ローラ１０４から離脱した現像済みでかつトナーの濃度の低い現像剤１０１が多いため、特に攪拌スクリュー１０８山の部分の現像剤１０１のトナーの濃度は低い。

現像ローラ１０４の現像剤の汲み上げ性が低い場合には、図１０に示すような状態で、現像ローラ１０４に汲み上げられた現像剤１０１が、規制ブレード１０９に搬送される。一方、逆に現像ローラ１０４の現像剤の汲み上げ性が高い場合（現像ローラ１０４に付着する現像剤１０１の量が多い場合）には、図１１に示す状態で、現像ローラ１０４に汲み上げられた現像剤１０１が、規制ブレード１０９に搬送される。

このとき、図１０に示す場合では、規制ブレード１０９の通過後にトナー濃度の薄い現像剤１０１が残りやすく、攪拌スクリュー１０８のピッチと同周期で画像が薄くなりやすい。また、図１１に示す場合には、現像剤１０１の表層のみでなく充分攪拌された所定のトナー濃度である現像剤１０１も搬送するため規制ブレード１０９の通過までに両者が混合され均一な濃度となる。これらの事から一般的な設計としては攪拌スクリュー１０８と対応する位置のマグネットローラ１０６の磁極の磁束密度分布を高めたり、攪拌スクリュー１０８と現像ローラ１０４の距離を近づける等の手段が用いられる。しかしながら、これらの場合、副作用として規制ブレード１０９を通過する際の現像剤１０１への圧縮負荷が大きくなるため現像剤１０１の特性劣化による画質低下が発生し、近年の高耐久ニーズに合致しないという問題があった。

また、前記スクリュピッチムラ１１２以外にも一旦現像ローラ１０４から離れた現像済みの現像剤１０１を現像ローラ１０４が再度吸引してしまうので、不均一画像が生じるという問題があった。特に近年の現像装置１００の小型化に伴い、現像ローラ１０４における現像済みの現像剤１０１が現像ローラ１０４から離脱する脱離位置と、新たな現像剤１０１を吸引する吸引位置が近接する事が多い。このような場合には、前述した現像済みの現像剤の確実な離脱と、新たな現像剤の確実な吸引とを両立させる事は難しく、現像済みの現像剤１０１を現像ローラ１０４が再度吸引してしまう事による不均一画像が発生し易いという問題があった。

このような問題を解決するために、前述した特許文献１に示された現像装置では、現像剤の量と現像ローラのマグネットローラの磁束密度分布を規定してスクリュピッチムラを減少させることを試みている。しかしながら、この場合、規制ブレードから現像剤に作用する力が大きくなるために、現像剤の劣化が早くなり、該現像剤の寿命が短くなってしまうといった問題点があった。

また、前述した特許文献２及び特許文献３に示された現像装置では、スクリュピッチムラの原因を、現像済みの現像剤を収容槽内でトナーなどと十分に攪拌することなく、再度、現像ローラに汲み上げること（以下再汲み上げと呼ぶ）を減少させることを試みている。しかしながら、再汲み上げの防止だけでは不充分であるという問題があった。

さらに、前述した特許文献４に示された現像装置では、攪拌スクリューの寸法を規制することにより、スクリュピッチムラの低減を図っている。しかしながら、攪拌スクリューにより現像ローラに付着した現像剤の凹凸は消せないため、スクリュピッチムラを完全に消せないという問題があった。

本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、スクリュピッチムラが少ないと共に画像が均一であり、しかも、現像剤の劣化が少ない現像装置、かかる現像装置を有するプロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することを目的としている。

前記課題を解決し目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の現像装置は、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を攪拌し搬送する攪拌部材と、複数の固定磁極を有するマグネットローラと、前記マグネットローラを内包するように配置された回転可能な非磁性円筒体と、を備え、かつ、前記攪拌部材により搬送された前記現像剤を吸引し搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に吸引された現像剤の厚みを所定の厚みに保つ規制部材と、を備えた現像装置において、（Ａ）前記現像剤担持体と前記攪拌部材との距離を１５ｍｍ以下とし、かつ、（Ｂ）前記非磁性円筒体の外周面の前記攪拌部材に対向する位置と、前記非磁性円筒体の回転中心と、を結ぶ線分を挟んで、前記非磁性円筒体の回転中心を中心とした±２０度の範囲内の前記非磁性円筒体の外周面の１度毎の法線方向の磁気力の総和が、３．５×１０^-5［Ｎ］以上になるように、しかも、前記非磁性円筒体の外周面の前記規制部材に対向する位置と、前記非磁性円筒体の回転中心と、を結ぶ線分を挟んで、前記非磁性円筒体の回転中心を中心とした±２０度の範囲内の前記非磁性円筒体の外周面の１度毎の法線方向の磁気力の総和が、前記攪拌部材に対向する位置での磁気力の総和よりも小さくなるように、前記固定磁極のうちの前記攪拌部材に相対する固定磁極と、前記固定磁極のうちの前記規制部材に相対する固定磁極と、を配置したことを特徴としている。

請求項２に記載の本発明の現像装置は、前記磁性キャリアの粒径が、２０μｍ以上でかつ５０μｍ以下であることを特徴としている。

請求項３に記載の本発明のプロセスカートリッジは、現像装置を少なくとも有するプロセスカートリッジにおいて、前記現像装置として、請求項１または請求項２に記載の現像装置を有することを特徴としている。

請求項４に記載の本発明の画像形成装置は、像担持体と、帯電装置と、現像装置と、を少なくとも有する画像形成装置において、前記現象装置として、請求項１または請求項２に記載の現像装置を有することを特徴としている。

以上説明したように、請求項１に記載の本発明は、現像剤担持体の攪拌部材に相対する位置の磁気力の総和が高いため、現像剤の汲み上げ性が向上し、攪拌部材によって起こるスクリュピッチムラを低減することができる。また、規制部材に相対する位置の磁気力の総和が低いため、現像剤への経時劣化を減少することができる。よって優れた画質を長期間得られる現像装置を提供することができる。

請求項２に記載の本発明は、磁性キャリアの粒径が２０μｍ以上でかつ５０μｍ以下であり、かつ請求項１の項目を満足するものであるために、粒状度に優れ、かつスクリュピッチムラの無い優れた画像を得られる現像装置を提供することができる。

請求項３に記載の本発明は、請求項１または請求項２の現像装置を用いているため、粒状度に優れ、かつスクリュピッチムラの無い優れた画像を得られるプロセスカートリッジを提供することができる。

請求項４に記載の本発明は、請求項１または請求項２の現像装置を用いているため、粒状度に優れ、かつスクリュピッチムラの無い優れた画像を得ることができる。

以下、本発明の一実施の形態を、図１ないし図４に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施の形態にかかる画像形成装置の要部を示す断面図である。図２は、図１に示された画像形成装置の本発明の一実施の形態にかかる現像装置の断面図である。図３は、図２中のＸ−Ｙ−Ｚ線に沿う断面図である。図４は、図２に示された現像装置１３の動作状況を示す説明図である。

画像形成装置１は、図１に示すように、装置本体２（図１に一部のみ示す）と、レジストローラ３と、転写部材４と、定着装置５と、図示しないレーザ書き込み装置と、プロセスカートリッジ６とを少なくとも備えている。

装置本体２は、例えば、箱状に形成され、フロア上などに設置される。装置本体２は、レジストローラ３と、転写部材４と、定着装置５と、レーザ書き込み装置と、プロセスカートリッジ６とを収容している。レジストローラ３は、記録紙７を転写部材４と後述する感光体ドラム８との間に送り出す。転写部材４は、転写材としての記録紙７を感光体ローラ８の外周面に押し付けるとともに、該記録紙７を定着装置５に向けて送り出す。定着装置５は、感光体ドラム８などに形成されたトナー像を記録紙７に定着させる。レーザ書き込み装置は、後述の帯電ローラ９により一様に帯電された感光体ドラム８の外周面にレーザ光１０を照射して、静電潜像を形成する。

プロセスカートリッジ６は、装置本体２に着脱自在である。プロセスカートリッジ６は、カートリッジケース１１と、帯電装置としての帯電ローラ９と、像担持体としての感光体ドラム８と、クリーニング装置としてのクリーニングブレード１２と、現像装置１３と、を備えている。このため、画像形成装置１は、帯電ローラ９と、感光体ドラム８と、クリーニングブレード１２と、現像装置１３と、を少なくとも備えている。

カートリッジケース１１は、装置本体２に着脱自在で、かつ帯電ローラ９と、感光体ドラム８と、クリーニングブレード１２と、現像装置１３と、を収容している。帯電ローラ９は、感光体ドラム８の外周面を一様に帯電する。感光体ドラム８は、軸芯を中心として回転自在な円柱状又は円筒状に形成されている。感光体ドラム８は、レーザ書き込み手段により形成され且つ担持する静電潜像にトナーが付着して現像し、こうして得られたトナー像を転写部材４との間に位置付けられた記録紙７に転写する。クリーニングブレード１２は、記録紙７にトナー像を転写した後に、感光体ドラム８の外周面に残留した転写残トナーを除去する。

現像装置１３は、図１ないし図３に示すように、現像剤供給部１４と、現像剤担持体としての現像ローラ１５と、規制部材としての規制ブレード１６と、を少なくとも備えている。現像剤供給部１４は、収容槽１７と、攪拌部材としての一対の攪拌スクリュー１８と、を備えている。収容槽１７は、感光体ドラム８と長さが略等しい箱状に形成されている。また、収容槽１７内には、該収容槽１７の長手方向に沿って延びた仕切壁１９が設けられている。仕切壁１９は、収容槽１７内を第１空間２０と、第２空間２１とに区画している。また、第１空間２０と第２空間２１とは、両端部２２，２３，２４，２５が互いに連通している。

収容槽１７は、第１空間２０と第２空間２１との双方に現像剤２６（図４に示す）を収容する。現像剤２６は、トナーと、磁性キャリア（磁性粉ともいう）とからなる。トナーは、第１空間２０と、第２空間２１とのうち現像ローラ１５から離れた側の第１空間２０の一端部２３に、適宜供給される。磁性キャリアは、第１空間２０と第２空間２１との双方に収容されている。磁性キャリアの粒径は、２０μｍ以上でかつ５０μｍ以下である。

攪拌スクリュー１８は、第１空間２０と第２空間２１それぞれに収容されている。攪拌スクリュー１８の長手方向は、収容槽１７、現像ローラ１５及び感光体ドラム８の長手方向と平行である。攪拌スクリュー１８は、軸芯周りに回転自在に設けられており、軸芯周りに回転することで、トナーと磁性キャリアとを攪拌するとともに、該軸芯に沿って現像剤２６を搬送する。

図示例では、第１空間２０内の攪拌スクリュー１８は、現像剤２６を前述した一端部２３から他端部２５に向けて搬送する。第２空間２１内の攪拌スクリュー１８は、現像剤２６を他端部２４から一端部２２に向けて搬送する。

前述した構成によれば、現像剤供給部１４は、第１空間２０の一端部２３に供給されたトナーを、磁性キャリアと攪拌しながら、他端部２５に搬送し、この他端部２５から第２空間２１の他端部２４に搬送する。そして、現像剤供給部１４は、第２空間２１内でトナーと磁性キャリアとを攪拌し軸心方向に搬送しながら、現像ローラ１５の外周面に現像剤２６を供給する。

現像ローラ１５は、円柱状に形成され、第２空間２１と、感光体ドラム８との間に設けられている。現像ローラ１５は、感光体ドラム８と収容槽１７との双方と平行である。現像ローラ１５は、感光体ドラム８と間隔をあけて配されている。現像ローラ１５と感光体ドラム８との間の空間は、現像剤２６のトナーを感光体ドラム８に付着させて、静電潜像を現像してトナー像を得る現像領域３１をなしている。現像領域３１では、現像ローラ１５と感光体ドラム８とが相対する。

現像ローラ１５は、図２に示すように、非磁性円筒体としての円筒状の現像スリーブ３２と、円柱状のマグネットローラ（磁石体ともいう）３３と、を備えている。現像スリーブ３２は、非磁性体からなり、軸芯回りに回転自在に設けられている。現像スリーブ３２は、その内周面が後述の磁極Ｃ，Ｂ，Ａ，Ｅ，Ｄと順に相対するように、矢印Ｇに沿って回転される。現像スリーブ３２は、アルミニウム、ステンレス鋼（ＳＵＳ）などからなる。アルミニウムは、加工性、軽さの面で優れている。アルミニウムを用いる場合には、Ａ６０６３、Ａ５０５６及びＡ３００３を用いるのが好ましい。ＳＵＳを用いる場合には、ＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４及びＳＵＳ３１６を用いるのが好ましい。

マグネットローラ３３は、現像スリーブ３２内に収容されており（内包されており）、軸芯回りに回転することなく固定されている。マグネットローラ３３には、複数の磁極Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅが形成されている。これらの磁極Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは、マグネットローラ３３則ち現像ローラ１５の長手方向に沿って延びており、該マグネットローラ３３の全長に亘って設けられている。

磁極Ａは、マグネットローラ３３の感光体ドラム８に対向する位置に配されている。磁極Ａは、現像スリーブ３２と感光体ドラム８との間に磁界を形成して、該磁界によって磁気ブラシを形成するようになっている。磁極Ａは、後述する磁極Ｃによって現像スリーブ３２の外表面付着された現像剤２６の内トナーを現像スリーブ３２から離して、感光体ドラム８に移動させる。また、磁極Ａは、現像剤２６の磁性キャリアを現像スリーブ３２の外表面に付着したままにする。

磁極Ｂは、マグネットローラ３３の規制ブレード１６に対向する位置Ｐ₁に配されている。磁極Ｂは、規制ブレード１６と協働して、現像スリーブ３２の外周面上の現像剤の厚さを所定の厚さに保つ。即ち、磁極Ｂは、後述する磁極Ｃによって現像スリーブ３２の外表面に付着された現像剤２６の表面をそぎ落とす。このため、現像剤２６は、所定のトナー濃度のものだけが現像スリーブ３２の表面に残る。

磁極Ｃは、マグネットローラ３３の第２空間２１内の攪拌スクリュー１８に対向する位置Ｐ₂に配されている。磁極Ｃは、第２空間２１内の現像剤２６を現像スリーブ３２の表面上に付着させる。

磁極Ｄ，Ｅは、反発磁界を発生して、現像スリーブ３２上から現像を収容した現像剤２６をはぎ取る。

これらの磁極Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは、本明細書に記した固定磁極をなしている。特に、磁極Ｃは、攪拌スクリュー１８に相対する固定磁極である。磁極Ｂは、規制ブレード１６に相対する固定磁極である。磁極Ａは、磁極Ｂと隣接しかつ矢印Ｇの下流側の固定磁極である。磁極Ｄは、磁極Ｃと隣接しかつ矢印Ｇの上流側の固定磁極である。また、図４に示す破線は、これらの固定磁極が作り出す法線方向の磁束密度分布を表している。

規制ブレード１６は、現像装置１３の感光体ドラム８寄りの端部に設けられている。規制ブレード１６は、所望の厚さを越える現像スリーブ３２の外周面上の現像剤２６を収容槽１７内にそぎ落として、現像領域３１に搬送される現像スリーブ３２の外周面上の現像剤２６を所望の厚さにする。

現像ローラ１５と攪拌スクリュー１８との距離は、０ｍｍを越え１５ｍｍ以下となっている。これにより、攪拌スクリュー１８側にある現像剤２６が現像ローラ１５に確実に付着する。即ち、現像剤２６を効率的に汲み上げることができる。

現像ローラ１５と攪拌スクリュー１８との距離が１５ｍｍを越えると、磁極Ｃの磁気力を高めなければ現像剤２６が現像ローラ１５に付着しにくくなる。このように、磁極Ｃの磁気力を高めると、現像剤２６の特性劣化を発生させることとなるので好ましくない。

また、現像ローラ１５と攪拌スクリュー１８との距離を、０ｍｍとすると、現像ローラ１５と攪拌スクリュー１８とが接触する。このため、効率的に現像剤２６を汲み上げることができない。現像ローラ１５と攪拌スクリュー１８との距離が、０ｍｍ以下となると、物理的に不可能となる。このため、現像ローラ１５と攪拌スクリュー１８との距離は、０ｍｍを越え１５ｍｍ以下とすることが望ましい。

現像スリーブ３２の外周面の攪拌スクリュー１８に対向する位置Ｐ₂と現像スリーブ３２の回転中心Ｐとを結ぶ線分Ｒ（図４中に実線で示す）を挟んで、回転中心Ｐを中心とした±２０度の範囲内の現像スリーブ３２の外周面の１度毎の磁気力を求める。これら４０個の磁気力の総和（以下磁気力和と呼ぶ）が３．５×１０^-5［Ｎ］と成るように磁極Ｃ，Ｂ，Ｄが配置されている。なお、位置Ｐ₂は、回転中心Ｐと攪拌スクリュー１８の回転中心とを結んだ線分上に位置する。

現像スリーブ３２の外周面の規制ブレード１６に対向する位置Ｐ₁と現像スリーブ３２の回転中心Ｐとを結ぶ線分Ｑ（図４中に実線で示す）を挟んで、回転中心Ｐを中心とした±２０度の範囲内の現像スリーブ３２の外周面の１度毎の磁気力を求める。これら４０個の磁気力の総和は、前記攪拌スクリュー１８に対向する位置Ｐ₂の磁気力の総和より小さくなるように磁極Ｂ，Ｃ，Ａが配置されている。なお、位置Ｐ₁は、回転中心Ｐと規制ブレード１６の厚みを二等分する位置とを結んだ線分上に位置する。

なお、各磁極Ｂ，Ｃの、磁束の高さ、磁束の幅及び位置を変更することによって、上述した磁気力和を得ることができる。

前述した構成の現像装置１３は、現像剤供給部１４でトナーと磁性キャリアとを十分に攪拌し、この攪拌した現像剤２６を磁極Ｃにより現像スリーブ３２に付着させる。そして、現像装置１３は、現像スリーブ３２が回転して、付着した現像剤２６を現像領域３１に向かって搬送する。現像装置１３は、規制ブレード１６で所望の厚さになった現像剤２６を感光体ドラム８に付着させる。こうして、現像装置１３は、現像剤２６を現像ローラ１５に担持し、現像領域３１に搬送して、感光体ドラム８上の静電潜像を現像して、トナー像化する。そして、現像装置１３は、現像が収容した現像剤２６を磁極Ｄ，Ｅなどで現像スリーブ３２の外周面からそぎ落とす。そぎ落とされた現像剤２６は、再度、第２空間２１内で他の現像剤２６と十分に攪拌されて、感光体ドラム８の静電潜像の現像に用いられる。

前述した構成の画像形成装置１は、以下に示すように、記録紙７に画像を形成する。まず、画像形成装置１は、感光体ドラム８を回転して、この感光体ドラム８の外周面を一様に帯電ローラ９により帯電する。感光体ドラム８の外表面にレーザ光１０を照射して、該感光体ドラム８の外周面に静電潜像を形成する。そして、静電潜像が現像領域３１に位置付けられると、現像装置１３の現像スリーブ３２の外周面に付着した現像剤２６が感光体ドラム８の外周面に付着して、静電潜像を現像し、トナー像を感光体ドラム８の外周面に形成する。そして、画像形成装置１は、レジストローラ３などにより搬送されてきた記録紙７が転写部材４と感光体ドラム８との間に位置して、感光体ローラ８の外周面上に形成されたトナー像を記録紙７に転写する。画像形成装置１は、定着装置５で、記録紙７にトナー像を定着する。こうして、画像形成装置１は、記録紙７に画像を形成する。

本実施形態によれば、現像ローラ１５の攪拌スクリュー１８に相対する位置Ｐ₂の磁気力和が３．５×１０^-5Ｎ以上であり、現像剤２６の汲み上げ性が向上し、攪拌スクリュー１８によって起こるスクリュピッチムラを低減することができる。また、規制ブレード１６に相対する位置Ｐ₁の磁気力和が低いため、現像剤２６への経時劣化を減少することができる。よって優れた画質を長期間得られる現像装置１３を提供することができる。

現像ローラ１５と攪拌スクリュー１８との距離が、０ｍｍを越え１５ｍｍ以下であるので、現像剤２６を特性劣化させることなく、効率的に汲み上げることができる。このため、スクリュピッチムラを少なくすることができる。

磁性キャリアの粒径が２０μｍ以上でかつ５０μｍ以下であるために、粒状度に優れ、かつスクリュピッチムラの無い優れた画像を得られる現像装置を提供することができる。

次に、本発明の発明者らは、前述した磁気力和が１．７×１０^-5から４．０×１０^-5となるように、磁極Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを形成した現像ローラ１５を用いて、記録紙７に画像を形成したときの本発明の効果を確認した。各現像ローラ１５で記録紙７に画像を形成したときのスクリュピッチムラランクを求めた。また、この結果より回帰曲線Ｌを求めた。結果を以下の図５に示す。なお、図５中の縦軸のスクリュピッチムラランクとは、記録紙に形成された画像の良いものから悪いものまでの段階見本を設定し、その見本画像を参照してランク付けしたものである。

図５に示されたように、磁気力和が、３．５×１０^-5［Ｎ］よりも小さいときは、スクリュピッチムラランクが４を下回ることとなって、十分にスクリュピッチムラを抑制できないことが明らかとなった。磁気力和が３．５×１０^-5［Ｎ］以上でスクリュピッチムラランクが４以上となり、十分にスクリュピッチムラを抑制できることが明らかとなった。このため、現像ローラ１５の攪拌スクリュー１８との対向する位置Ｐ₂の近傍の磁気力が現像剤２６の汲み上げ性に影響していたことが明らかとなった。従って、必要な範囲（前述した±２０°の範囲）での磁気力和を高く、規制ブレード１６に対向する位置Ｐ₁の磁気力和を低くすることで、スクリュピッチムラが少なくかつ現像剤２６の劣化の小さい現像装置１３となることが明らかになった。

次に、本発明の発明者らは、攪拌スクリュー１８に対向する位置Ｐ₂の磁気力和と磁性キャリアの粒径を種々変化させて、記録紙７に画像を形成したときの本発明の効果を確認した。結果を以下の表１に示す。

（比較例１）
攪拌スクリュー１８に対向する位置Ｐ₂の磁気力和を２．５×１０^-5Ｎとし、磁性キャリアの粒径を５０μｍとした。現像ローラ１５の外径を１８ｍｍ、角速度（回転数）を２９４ＲＰＭとした。現像ローラ１５からの攪拌スクリュー１８の位置を２５３°の位置とした。なお、図４に示すように、現像スリーブ３２の回転中心Ｐと感光体ドラム８の回転中心を結んだ直線を０度として、回転中心Ｐを中心に矢印Ｇ方向に回転すると、角度が徐々に増えるような座標により前述した攪拌スクリュー１８の位置を示した。攪拌スクリュー１８の外径を１２ｍｍ、ピッチを２０ｍｍ、回転数を３７６ＲＰＭとした。この結果、粒状度は優れていた。スクリュピッチムラは許容限度外であった。画像均一性は許容限度外であった。現像剤の耐久性は許容限度外であった。

（実施例１）
攪拌スクリュー１８に対向する位置Ｐ₂の磁気力和を３．７×１０^-5Ｎとし、磁性キャリアの粒径を５０μｍとした。現像ローラ１５の外径を１８ｍｍ、角速度（回転数）を２９４ＲＰＭとした。現像ローラ１５からの攪拌スクリュー１８の位置を２５３°の位置とした。攪拌スクリュー１８の外径を１２ｍｍ、ピッチを２０ｍｍ、回転数を３７６ＲＰＭとした。この結果、粒状度は優れていた。スクリュピッチムラは非常に優れていた。画像均一性は非常に優れていた。現像剤の耐久性は非常に優れていた。

（実施例２）
攪拌スクリュー１８に対向する位置Ｐ₂の磁気力和を３．７×１０^-5Ｎとし、磁性キャリアの粒径を３７μｍとした。現像ローラ１５の外径を１８ｍｍ、角速度（回転数）を２９４ＲＰＭとした。現像ローラ１５からの攪拌スクリュー１８の位置を２５３°の位置とした。攪拌スクリュー１８の外径を１２ｍｍ、ピッチを２０ｍｍ、回転数を３７６ＲＰＭとした。この結果、粒状度は非常に優れていた。スクリュピッチムラは非常に優れていた。画像均一性は非常に優れていた。現像剤の耐久性は非常に優れていた。

現像剤の耐久性においては、現像剤そのものの特性、現像ローラスリーブ特性、現像プロセス条件等によって変化するので、上記を同条件とした場合の相対評価とする。なお、表１中の評価基準において、◎は、非常に優れている（実用上まったく問題がない）ことを示す。○は、優れている（実用上問題がない）ことを示す。△，×は、許容限度外である（実用に耐えられない）ことを示す。

このことから、比較例１に比べて実施例１では、現像剤２６を現像ローラ１５に汲み上げる位置での磁気力が高いためスクリュピッチムラを減少させる。そのため、前述した現像装置１３はスクリュピッチムラの無い優れた画像を得ることができることが明らかとなった。この際、現像剤２６の磁性キャリアは、平均粒径が２０μｍ以上５０μｍ以下であることが望ましい。これは、磁性キャリアが、５０μｍを超えると画質が劣化するためである。また、磁性キャリアが、２０μｍ未満であると、感光体ドラムへの磁性キャリアの付着及び現像剤供給部内への磁性キャリア飛散が発生しやすくなる不具合が発生する。

前述した実施形態では、プロセスカートリッジ６は、感光体ドラム８と現像装置１３と帯電ローラ９とクリーニングブレード１２を備えている。しかしながら、本発明ではプロセスカートリッジ６は、少なくとも現像装置１３を備えていれば良く、感光体ドラム８と帯電ローラ９とクリーニングブレード１２を必ずしも備えていなくても良い。

又、前述した実施形態では、画像形成装置１は、装置本体２に着脱自在なプロセスカートリッジ６を備えている。しかしながら、本発明では、画像形成装置１は、現像装置１３を備えていればプロセスカートリッジ６を必ずしも備えていなくても良い。

さらに、前述した実施形態では、マグネットローラ３３に磁石を埋め込んで磁極Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを配置している。しかしながら、本発明では必ずしもマグネットローラ３３に磁石を埋め込んで磁極Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを配置しなくても良い。つまり、マグネットローラ３３の必要な箇所を着脱して磁極Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを配置しても良いし、マグネットローラ本体に周知のマグネットピースを接着固定して磁極Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを配置しても良い。要するに本発明におけるマグネットローラは、実施形態で述べた磁極Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを形成するものであれば良く、本発明の主旨を満足するものであれば種々のマグネットローラを用いて良い。

なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明の一実施の形態にかかる画像形成装置の要部を示す断面図である。 図１に示された画像形成装置の本発明の一実施の形態にかかる現像装置の断面図である。 図２中のＸ−Ｙ−Ｚ線に沿う断面図である。 図２に示された現像装置の動作状況を示す説明図である。 現像ローラと攪拌スクリューの対向位置の近傍の磁気力和を示す説明図である。 従来の現像装置の動作状況を示す断面図である。 従来の現像装置の攪拌スクリューを示す断面図である。 従来の現像装置の画像形成時に発生していたスクリュピッチムラを示す図である。 図７に示された攪拌スクリューによるスクリュピッチムラを説明する図である。 従来の現像装置における現像剤汲み上げ性の問題を説明する説明図である。 従来の現像装置における現像剤汲み上げ性の問題を説明する他の説明図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
６ プロセスカートリッジ
８ 感光体ドラム（像担持体）
９ 帯電ローラ（帯電装置）
１２ クリーニングブレード（クリーニング装置）
１３ 現像装置
１５ 現像ローラ（現像剤担持体）
１６ 規制ブレード（規制部材）
１８ 攪拌スクリュー（攪拌部材）
２６ 現像剤
３１ 現像領域
３２ 現像スリーブ（非磁性円筒体）
３３ マグネットローラ
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ 磁極（固定磁極）
Ｐ 回転中心
Ｐ₁，Ｐ₂ 位置
Ｒ，Ｑ 線分

Claims (4)

1. トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を攪拌し搬送する攪拌部材と、複数の固定磁極を有するマグネットローラと、前記マグネットローラを内包するように配置された回転可能な非磁性円筒体と、を備え、かつ、前記攪拌部材により搬送された前記現像剤を吸引し搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に吸引された現像剤の厚みを所定の厚みに保つ規制部材と、を備えた現像装置において、
   （Ａ）前記現像剤担持体と前記攪拌部材との距離を１５ｍｍ以下とし、かつ、
   （Ｂ）前記非磁性円筒体の外周面の前記攪拌部材に対向する位置と、前記非磁性円筒体の回転中心と、を結ぶ線分を挟んで、前記非磁性円筒体の回転中心を中心とした±２０度の範囲内の前記非磁性円筒体の外周面の１度毎の法線方向の磁気力の総和が、３．５×１０^-5［Ｎ］以上になるように、しかも、前記非磁性円筒体の外周面の前記規制部材に対向する位置と、前記非磁性円筒体の回転中心と、を結ぶ線分を挟んで、前記非磁性円筒体の回転中心を中心とした±２０度の範囲内の前記非磁性円筒体の外周面の１度毎の法線方向の磁気力の総和が、前記攪拌部材に対向する位置での磁気力の総和よりも小さくなるように、前記固定磁極のうちの前記攪拌部材に相対する固定磁極と、前記固定磁極のうちの前記規制部材に相対する固定磁極と、を配置した
   ことを特徴とする現像装置。
2. 前記磁性キャリアの粒径が、２０μｍ以上でかつ５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 現像装置を少なくとも有するプロセスカートリッジにおいて、前記現像装置として、請求項１または請求項２に記載の現像装置を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
4. 像担持体と、帯電装置と、現像装置と、を少なくとも有する画像形成装置において、前記現象装置として、請求項１または請求項２に記載の現像装置を有することを特徴とする画像形成装置。

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