JP4528055B2

JP4528055B2 - 現像装置及びそれを用いた画像形成装置

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Publication number: JP4528055B2
Application number: JP2004231045A
Authority: JP
Inventors: 政義中山; 裕之馬淵; 浩文大吉; 薫片岡
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-08-06
Filing date: 2004-08-06
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2024-08-06
Also published as: JP2006047840A

Description

本発明は、磁性現像剤（２成分現像剤）を用いた現像装置、及び現像装置を用いた電子写真方式のプリンタ、複写機等の画像記録装置に関するものである。

電子写真方式のプリンタ、複写機等の画像記録装置では、一方向に回転する感光体と呼ばれる像担持体上において、画像形成部を所定電位Ｖ_Ｒ、非画像部を所定電位Ｖ_Ｏにして形成した静電潜像に、現像装置からトナーを供給して、前記潜像を可視像とし、この可視像を記録紙上に印刷する。従来、この電子写真方式に適用される現像装置としては、トナーとキャリアからなる２成分現像剤を用いた現像装置が多用されている。通常この種の現像装置では、上記２成分現像剤を現像剤収容部で攪拌することにより、該現像剤中のトナーとキャリアが摩擦しあい、それぞれが所定の量に帯電する。該所定の帯電量となった現像剤は、前記現像剤収容部から複数個の磁石を内部に保有する現像ロールと呼ばれる現像体に導かれる。ここで現像剤は現像ロールの回転によって保持搬送され、該現像ロールの一部に設けたドクタブレードと呼ばれる現像剤規制部材を通過する。次に、該ドクタブレードによって所定量に規制された現像剤は、現像ロールの回転により前記感光体と接触する位置に搬送される。この時、現像ロールには、バイアス電位（以下、現像バイアスと称す）Ｖ_Ｂが印加されており、感光体上の静電潜像がトナーにより現像される。

印刷速度がＡ４横送り換算で７０ｐｐｍ以上の比較的高速の画像形成装置では、上記静電潜像の現像能力が不足するため、一般的に現像能力を増加させる方法として、現像ロールの本数を増やす方法が良く用いられる。複数の現像ロールを用いた現像方式には、前記現像ロール上の現像剤と感光体との接触部（以下、現像部と称す）において、前記感光体の回転方向と同一方向（以下、順回転と称す）に回転する現像ロールを複数組み合わせ、上段の現像ロールで現像に用いた現像剤を下段の現像ロールに受け渡して用いる構成、前記感光体の回転方向と逆方向（以下、逆回転と称す）に回転する現像ロールを複数組み合わせ、下段の現像ロールで現像に用いた現像剤を上段の現像ロールに受け渡して用いる構成、また、順回転、逆回転の現像ロールを組み合わせた構成がある。順回転、逆回転の現像ロールを組み合わせた構成は、順回転、逆回転のそれぞれの現像ロールに、上段の現像ロールで現像に用いられてトナー濃度が低下していない現像剤を供給するため、現像能力が高く、かつ、現像ロールの回転方向に起因して生じる画像の方向性、所謂、後端欠け、先端欠け等が発生し難いというメリットがある。

順回転、逆回転の現像ロールを組み合わせた構成の中で、感光体の回転方向の上流側に逆回転、下流側に順回転の現像ロールが隣接して設置され、且つ、逆回転現像ロールと順回転現像ロールの間に両刃のドクタブレードを配置した構成の現像装置は、噴水型現像機と呼ばれる。噴水型現像機では、ドクタブレードが、両刃のもの一つで良く、感光体の回転方向の上流側に順回転、下流側に逆回転の現像ロールを設置し、それぞれの現像ロールに１つずつ計２つのドクタブレードを配置した現像機に比べ、現像機をコンパクトにできる。

以上述べたように、噴水型現像機は、現像能力が高く、かつ、現像ロールの回転方向に起因して生じる画像の後端欠け、先端欠け等が発生し難く、かつ、比較的現像機をコンパクトに構成できるため、印刷速度がＡ４横送り換算で７０ｐｐｍ以上の比較的高速の画像記録装置には、有用な現像機構成である。

噴水型現像機に関して、前記ドクタブレードの近傍まで搬送した現像剤を、ドクタブレードの先端部で分流し、隣接する２つの現像ロールに分割した後、両者の現像ロールとドクタブレードで形成される間隙（以下、ドクタギャップと称す）を通過させる構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、この方式では、前記両現像ロールの中心軸に対し、現像剤が流れる方向の下流側に前記ドクタブレードの先端部を配置し、両現像ロールによって拘束される狭い空間へ現像剤を充填して、前記２つの現像ロールへ現像剤を分流するため、前記ドクタギャップを通過せずに余剰となった現像剤が、両現像ロールの狭い空間に滞留し、現像剤自体に大きなストレスがかかって寿命が低下する問題があった。

上記問題点に対して、前記両現像ロールの中心軸に対し、現像剤が流れる方向の上流側に前記ドクタブレードを配置し、広い空間で両現像ロールへの現像剤の分流を行う方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。さらに、前記両現像ロールの中心軸に対し、現像剤が流れる方向の上流側に前記ドクタブレードを配置し、かつ、前記ドクタブレードの上流と下流に位置する互いに異極性の磁極間にできる磁極極性の反転位置にドクタブレードを配置することで、現像剤の充填による圧力を利用し、両現像ロールへの現像剤供給を安定して行う方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

ところが、部品の加工精度や組立精度により最適なドクタギャップから±５０μｍ程度の誤差が生じることがあり、その結果、現像スリーブ上の現像剤量が最適範囲から大きく変わってしまう。現像スリーブ上の現像剤量が適正な範囲を超えて多い場合は、現像スリーブがキャリアを磁気的に保持する力が磁気ブラシの先端で弱くなるため、キャリア付着が発生し易くなる。また、現像ニップ部の現像剤充填率が上がるため、磁気ブラシの機械的が掻き取り力が大きくなり、画像にキャリアの掃きスジ等が発生する。逆に、現像スリーブ上の現像剤量が適正な範囲を超えて少ない場合は、画像濃度が目標値に達しなかったり、画像濃度が不均一になってしまう問題が発生する。このため、ドクタギャップの変動に対して現像スリーブ上の現像剤量の変化を小さくすることが必要となる。

近年、高画質化の要求に伴ない、印刷速度がＡ４横送り換算で７０ｐｐｍ以上の比較的高速の画像記録装置においても、小粒径キャリアの使用が求められるようになってきている。キャリアを小粒径化すると、感光体表面を摺擦する現像剤の穂が緻密になるため、静電潜像をより忠実に現像でき、チラツキのない良好な画像を得ることができる。しかし、キャリアを小粒径化するにあたっては、現像部でキャリアを磁気的に保持する力が弱くなるため、キャリア飛びが発生し易くなることが問題となる。小粒径キャリアのキャリア飛びを抑えるためには、キャリアを磁気的に保持する力を磁気ブラシの先端まで利かせるために、磁気ブラシの穂長を短くする必要がある。このため、ドクタギャップは、より小さくすることが求められる。

これに対し、前記ドクタブレードの上流と下流に位置する互いに異極性の磁極間にできる磁極極性の反転位置にドクタブレードを配置する構成では、キャリアの小粒径化に伴ない、ドクタギャップを小さくした場合、上述した部品の加工精度や組立精度によるドクタギャップの変動の影響により、現像ロールへの現像剤供給が不安定になる。また、現像剤へ与えるストレスが増大し、画像劣化が長期にわたって防止できない。

特公平２−８３０８号公報

特開平７−１６０１２３号公報

特開２０００−１１２２２６号公報

本発明の目的は、十分な現像性能を確保でき、かつ、現像ロールの回転方向に起因して生じる画像の後端欠け、先端欠け等が無く、チラツキの少ない良好な画像を得ることができ、さらに、画像劣化が長期にわたって防止できる現像装置および、これを用いた画像形成装置を提供することである。

像担持体と、静電潜像を保持した該像担持体に現像剤を供給して前記像担持体上にトナー像を形成し、各々円周方向の複数個所に所定極性の磁極を有する磁石ロールおよび外周部に回転可能なスリーブ部材を有した２本の現像ロールと、前記２本の現像ロールの間に位置し、前記２本の現像ロールの現像剤の規制を行い、且つ両刃部を有する現像剤規制部材とを備え、前記２本の現像ロールのうち１本を前記像担持体と同方向に回転する第１現像ロールとし、もう１本を前記第１現像ロールの像担持体回転方向下流側に配置させ、且つ前記像担持体と反対の方向に回転する第２現像ロールとした現像装置において、前記第１現像ロールの磁極のうちの一つの磁極を第１磁極とし、前記第２現像ロールの磁極のうちの一つの磁極を第２磁極としたとき、前記第１磁極および前記第２磁極を、前記現像剤規制部材の両刃部に近接させ、且つ前記両刃部に対向させるように配置させ、前記第１磁極の極性と前記第２磁極の極性とは同極性にした現像装置及びそれを用いた画像形成装置とする。

本発明によれば、逆回転と順回転の２本の現像ロールを隣接して配置し、その間に両刃の現像剤規制部材を有する現像機構成をとっているので、高い現像性能と、現像ロールの回転方向に起因して生じる画像の後端欠け、先端欠け等が無い良好な画像が得られる。

本発明の実施形態について、図１〜図９を用いて説明する。

図９に電子写真方式を用いた画像形成装置の模式図を示す。

電子写真方式による画像形成装置は、感光体１０１の表面を帯電器１０２により一様に帯電し、画像データに応じて制御される露光装置１０３により感光体１０１の表面を露光して潜像を形成し、トナーとキャリアの現像剤を保持する現像装置１０４によって感光体１０１の潜像を顕像化し、感光体１０１の顕像化されたトナー画像を給紙手段から搬送されてきた用紙１１５に転写手段１０７を用いて転写し、用紙上に転写したトナー画像は熱を用いた定着装置１１０により定着される。定着後の用紙１１５は排紙される。感光体１０１表面に用紙に転写されずに残った残留トナーは、ブラシなどの清掃手段１１２により清掃され、再び帯電器１０２により帯電される。清掃手段１１２によって清掃された残留トナーを、もう一度現像装置１０４に搬送して再利用できる。

図１は本発明の実施形態である現像装置の一部を拡大した概略図、図２は現像装置全体の概略図である。

本実施形態は２本の現像ロール１および２が感光体１０１に対向して設置された現像装置１０４に関するものである。感光体１０１は、周速３００ｍｍ／ｓ以上の速度で矢印Ａの方向に回転している。感光体の周速は、以後、プロセス速度と呼ぶ。プロセス速度が、３００ｍｍ／ｓであれば、Ａ４横送り換算で、連続紙の場合は８５ｐｐｍ、カット紙で用紙間隙を５０ｍｍとした場合には、７０ｐｐｍの印刷速度を出すことが可能である。該２本の現像ロールのうち、現像ロール２は図２中の矢印Ａで示した感光体１０１の回転に対して、感光体１０１の周速比１．１倍〜２．０倍の周速で順回転し、感光体１０１の回転方向の下流に配置される。また現像ロール１は、該感光体１０１の回転に対して、該感光体１０１の周速比１．１倍〜２．０倍の周速で逆回転し、感光体１０１の回転方向の上流に配置される。

尚、本実施形態では２本の現像ロールを持つ現像装置により説明するが、これは例えば、現像ロール１より感光体１０１の回転方向の上流側に複数本の現像ロールを有する構成、或いは現像ロール２より感光体１０１の回転方向の下流側に複数本の現像ロールを有する構成であっても構わない。

更に、本実施形態では、像担持体としてドラム状の感光体を用いているが、これは例えば、特定の軌道上を周回する感光体ベルトのような構成であっても良い。

現像ロール１および現像ロール２の間には、ドクタブレード３と呼ばれる現像剤規制部材が配置されており、該ドクタブレード３は、一つのブレードの両端で、現像ロール１および現像ロール２の現像剤規制を同時に行う構成（以下、両刃ドクタと称す）となっている。また、ドクタブレードの材質は、非磁性材料でも磁性材料でもどちらでも可である。

前記現像装置１０４には、非磁性のトナーとキャリアからなる現像剤４が充填されている。キャリアは、強磁性体より成るキャリア芯材の表面を絶縁性樹脂により均一に被覆し、表面の絶縁性樹脂にトナーとの適性な摩擦帯電特性を持たせているものが一般的である。本実施形態では、キャリアの平均粒径は６５μｍ以下、飽和磁化は８０ｅｍｕ／ｇ以上のものを用いる。また、トナーは、現像剤の全重量の３〜１０％の重量比で混合されている。現像剤４は、図示しない印刷装置の印刷動作によって、現像剤４中のトナーのみが消費されるため、現像装置１０４内にある現像剤中のトナーの重量比が減少する。このため、図２に示した本実施形態の現像装置１０４では、トナー貯留供給装置９から現像装置１０４の内部に供給されたトナー５を現像剤４と混合攪拌する混合攪拌部材７および８が設置されている。該混合攪拌部材７および８は螺旋状のスクリューとなっており、図中の矢印ＣおよびＤの方向に回転することによって、混合攪拌部材７では図中の手前から奥側へ、混合攪拌部材８では奥側から手前へ現像剤４を攪拌搬送する。これによって奥側から手前における現像剤４のトナー重量比が均一となる。また現像剤４中のトナーはこの混合攪拌部材７および８で攪拌搬送されることによって、現像剤４中のキャリアなどと摩擦しあい、−１０〜−３０μｃ／ｇの間の所定の値に帯電する。このようにして所定のトナー重量比および所定の帯電量に調整された現像剤４は、更に搬送部材６が矢印Ｂの方向に回転することによって、搬送部材６の上側を図中、右から左に搬送され、現像ロール２の近傍に導かれる。

現像ロール１および現像ロール２は、図１に示すように、Ｓ１極、Ｎ１極、Ｓ２極、Ｎ２極、Ｎ３極の順に着磁したマグネット２０ａおよび２０ｂが固定して設置されており、感光体の対向する位置のＮ１極は、０．０８Ｔ程度、その他の極は、０．０４〜０．０６Ｔ程度の磁力を有している。また、現像ロール１および現像ロール２の外周部に回転可能なスリーブ２１ａおよびスリーブ２１ｂを具備している。現像ロール２の近傍にある現像剤４は、前記マグネット２０ｂの磁極Ｎ３によって、スリーブ２１ｂの表面に引きつけられ、スリーブ２１ｂの回転に伴って、ドクタブレード３に対向した位置の磁極Ｓ１まで搬送される。ここで現像剤４ｂは、ドクタブレード３の規制位置Ｊ２において、磁極Ｎ１部に配置された現像ロール２の現像部で、現像部の容積に対し２０〜４０％の容積比を占めるような所定量に規制された後、現像部に導かれる。このときドクタブレード３での通過量規制によって余剰となった現像剤は、マグネット２０ａの磁極Ｓ１の磁力によってスリーブ２１ａの表面に引きつけられ、スリーブ２１ａの回転に伴ってドクタブレード３の規制位置Ｊ１において現像ロール２と同じ所定量に規制された後、磁極Ｎ１部に配置された現像ロール１の現像部へ導かれる。現像ロール１、２の現像部で、現像剤は、Ｎ１の磁極により穂立ちをし、現像ロール１では、感光体表面の移動方向とは逆方向に、現像ロール２では、感光体表面の移動方向と同方向に、感光体表面を摺擦する。

現像ロール１および現像ロール２には、現像バイアスが印加されており、現像ロール１、２上の現像剤からトナーのみを感光体１０１上の静電潜像に供給する。これにより感光体１０１上の画像形成部にトナーによる可視画像が形成される。その後、現像部を通過した現像剤は、同極の磁極Ｎ２、Ｎ３の間の反発磁界により、現像ロールから剥離され、再び、現像装置内を循環する。感光体１０１上に形成された可視画像は図示しない転写工程により用紙に印刷された後、図示しない定着工程により用紙上に固着される。

以上説明した現像装置の構成においては、現像部に、常にトナー濃度が所定の値に調整された現像剤が供給されるため、同方向に回転する現像ロールを複数組み合わせ、上段の現像ロールで現像に用いた現像剤を下段の現像ロールに受け渡して用いる構成の現像装置に比べ、良好な現像性能が得られる。本実施例の構成の現像装置では、同方向に回転する現像ロールを複数組み合わせ、上段の現像ロールで現像に用いた現像剤を下段の現像ロールに受け渡して用いる構成の現像装置に比べ、約３０％高い現像性能が得られた。また、本実施形態では、現像部において、２本の現像ロールが感光体表面をそれぞれ逆方向に摺擦するため、摺擦方向に起因する画像の後端欠け、先端欠け等が無い良好な画像が得られる。

３００ｍｍ／ｓ以下のプロセス速度では、現像ロールが１本の現像機構成で所望の現像性能が得られるとともに、画像の後端欠け、先端欠け等も、許容レベルの画像が得られる。しかし、３００ｍｍ／ｓ以上のプロセス速度では、現像ロール１本の現像機構成で所望の現像性能を得ることが難しくなる。所望の現像性能を得るために、感光体表面の周速に対する現像ロールの周速の比率を高くすると、現像剤の穂による感光体表面の擦りが強くなるため、画像の後端欠け、先端欠け等に関しても良好な画像を得ることが困難になる。従って、本実施形態は、３００ｍｍ／ｓ以上のプロセス速度の画像形成装置において、特に有用と言える。また、本実施形態の構成においては、７００ｍｍ／ｓのプロセス速度においても、十分な現像性能と画像の方向性の無い良好な画像が得られることを確認した。

図３は、キャリアの粒径と印刷画像のチラツキ感の関係を示す図である。キャリアを小粒径にするほど、感光体表面を摺擦する現像剤の穂が緻密になり、静電潜像をより忠実に現像できるようになる。キャリアの小粒径化によるチラツキ感の改善効果は、６５μｍ以上の粒径で大きく、６５μｍより小粒径の範囲では、チラツキ感の改善効果は緩やかになる。画像のチラツキ感は、主観的な評価であるため、人によって感じ方のレベルが異なるが、キャリア粒径が６５μｍ以下であれば、大多数の人が満足できる画像が得られる。従って、キャリア粒径は、６５μｍ以下のものを用いることが望ましい。

図４は、キャリア粒径とキャリア飛びの関係を示すものであり、３２は飽和磁化が６０ｅｍｕ／ｇ程度のキャリア、３３は飽和磁化が８０ｅｍｕ／ｇ程度のキャリアの特性を示している。キャリアを小粒径にする程、キャリア飛びが増加する傾向にあるが、飽和磁化が高いキャリアの方が現像部でのキャリアの磁気的保磁力が強くなり、キャリア飛びが抑えられるため望ましい。しかし、逆に、飽和磁化が高いキャリアを用いると、現像剤規制部よりも現像ロールの回転方向上流側の位置での磁気的拘束力が強くなるため、現像剤へのストレスが増加する。現像剤へのストレスを低減するために、現像剤規制部よりも現像ロールの回転方向上流側の極の磁力を弱める方法があるが、これだけでは不十分である。このため、本発明では、現像剤規制部付近での現像剤へのストレスを低減する工夫を施している。

次に、現像剤へのストレスを低減する工夫に関連して、現像剤規制部付近での磁力線の様子について説明する。本発明における、現像剤規制位置での磁力線の様子を図５に、また、比較例を図６および図７に示す。本発明の図５では、現像剤規制位置では、現像ロール表面に対して磁力線の法線方向の成分が多く、かつ、第１ロールと第２ロールのドクタブレードの対向する位置の磁極（第１ロールのＳ１および第２ロールのＳ１）が同極性であるために、第１および第２ロールのＳ１極から出る磁力線は、同一ロール上にある隣接した異極（Ｎ１およびＮ３）へ向い、第１ロールから第２ロールへ向う方向の磁力線は発生しない。

一方、比較例の図６では、第１ロールから第２ロールへ向う方向の磁力線が発生しない点は、本発明の図５と同じであるが、現像剤規制位置では、現像ロール表面に対して磁力線の接線方向の成分が多い状態になっている。

また、もう一つの比較例の図７では、現像剤規制位置では、現像ロール表面に対して磁力線の法線方向の成分が多く、本発明の図５と同じであるが、第１ロールと第２ロールのドクタブレードの対向する位置の磁極（第１ロールのＮ１および第２ロールのＳ１）が異極性であるために、第１ロールのＮ１から、第２ロールのＳ１へ向う方向の磁力線が発生している。

図５に示した本発明の構成における現像剤規制部での磁力線の状態においては、上述したように現像剤規制位置では、現像ロール表面に対して磁力線の法線方向の成分が多いため、現像剤の穂が起立しており、現像剤の密度が小さい状態にある。この位置で現像剤を規制した場合には、同一のドクタギャップにおいて、現像剤規制部を通過する現像剤量が少なくなる。言いかえれば、所望の現像スリーブ上の現像剤量を得るためのドクタギャップを比較的広くすることができる。このため、部品の加工精度や組立精度によるドクタギャップの変動の影響を小さくすることができる。また、第１ロールから第２ロールへ向う方向の磁力線は発生しないため、現像剤規制部よりも現像ロールの回転方向の上流側の位置での現像剤の保持は、ドクタブレードに対向する極（Ｓ１）から、その上流側の極（Ｎ３）へ向う磁力線によって行われるため、現像剤規制部よりも現像ロールの回転方向の上流側の位置での現像剤の磁気的拘束力が比較的、弱くなるために、現像剤へ与えるストレスを小さくすることができる。

一方、比較例の図６では、現像剤規制位置では、現像ロール表面に対して磁力線の接線方向の成分が多いため、現像剤の穂が寝ており、現像剤の密度が高い状態にある。この位置で現像剤を規制した場合には、同一のドクタギャップにおいて、現像剤規制部を通過する現像剤量が多くなる。言いかえれば、所望の現像スリーブ上の現像剤量を得るためのドクタギャップを比較的狭くする必要がある。このため、部品の加工精度や組立精度によるドクタギャップの変動の影響が大きくなる。

また、もう一つの比較例の図７では、現像剤規制部では現像剤の密度が小さい状態にあるので、図３に示した本発明同様、所望の現像スリーブ上の現像剤量を得るためのドクタギャップを比較的広くすることができ、部品の加工精度や組立精度によるドクタギャップの変動の影響を小さくすることができるが、現像剤規制部よりも現像ロールの回転方向の上流側の位置での現像剤の保持が、ドクタブレードに対向する極（Ｓ１）から、その上流側の極（Ｎ３）へ向う磁力線に加え、第１ロールのＮ１から、第２ロールのＳ１へ向う方向の磁力線によって行われるために、現像剤規制部よりも現像ロールの回転方向の上流側の位置での現像剤の磁気的拘束力が強くなり、現像剤へ与えるストレスが大きくなってしまう。

以上説明したように、本発明の構成、すなわち、順回転と逆回転の２本の現像ロールの同極性の搬送極を対向させ、該２本の現像ロールの搬送極の両方に対向した位置に、両刃のドクタブレードを設置すると、部品の加工精度や組立精度によるドクタギャップの変動の影響を小さくすることができるとともに、現像剤へ与えるストレスを比較的小さくすることができる。

また、本発明の現像機構成で、飽和磁化が８０ｅｍｕ／ｇ以上のキャリアを用いた場合、現像ロールの表面がサンドブラスト処理された表面粗さがＲｚ＝１５μｍ程度のものを用いると、現像剤規制部の裏側で現像ロール表面と現像剤の界面でスリップが発生し、現像剤規制部の現像剤通過量が不安定になった。一方、現像ロールの表面がメタルショット処理された表面粗さがＲｚ＝８０μｍ程度のものを用いると、現像剤規制部の現像剤通過量が安定し、良好な画像形成が可能となった。ここで、現像剤通過量が安定する現像ロール表面粗さの下限を確認するため、メタルショット処理の現像ロールの表面粗さを意図的に変更して実験を行った結果、現像剤通過量が安定する現像ロール表面粗さの下限はＲｚ＝３０μｍであった。

以上述べたように、飽和磁化が８０ｅｍｕ／ｇ以上のキャリアを用いた場合、現像ロールの表面粗さを３０μｍ以上とすることで、現像ロールへの現像剤供給量を安定させることができる。

次に、図８に示したように、ドクタブレードに対向する位置の磁極（第１ロールのＳ１および第２ロールのＳ１）の、現像ロールの回転方向上流側に隣接する極の極性を、ドクタブレードに対向する位置の磁極（第１ロールのＳ１および第２ロールのＳ１）と同極性にした場合について説明する。

図８に示した構成では、図５で説明した例と同様、第１ロールから第２ロールへ向う方向の磁力線が発生しないことに加え、ドクタブレードに対向する位置の磁極（Ｓ１）から、現像ロールの回転方向上流側に隣接する極（Ｓ３）へ向う方向の磁力線も発生しない。この場合、現像剤規制部よりも現像ロールの回転方向の上流側の位置での現像剤の保持は、ドクタブレードに対向する極（Ｓ１）の現像剤規制位置よりも上流側にせり出している部分のみ行われるため、現像剤規制部よりも現像ロールの回転方向の上流側の位置での現像剤の磁気的拘束力を弱くすることができる。このため、現像剤へ与えるストレスを、図５で説明した例よりも、さらに小さくすることができる。

以上述べた本実施形態の現像装置に適用される２成分現像剤を構成するキャリアは、マグネタイト、Ｍｎ−Ｍｇフェライト、Ｃｕ−Ｚｎフェライト等の強磁性体より成るキャリア芯材の表面を絶縁性樹脂により均一に被覆したものが一般的であり、表面の絶縁性樹脂にトナーとの適性な摩擦帯電特性を持たせている。現像機内でストレスを長時間受けると、トナーがキャリア表面に融着したり、絶縁性樹脂が磨損、剥離して、キャリア表面のトナーに対する摩擦帯電特性が変化し、現像剤の帯電量が一定に保たれず、画像品質の劣化を引き起こす。

ここで、プロセス速度が３００ｍ／ｓを超えるような比較的高速の画像形成装置においては、現像機内の現像ロール、パドル、オーガスクリュウといった各回転部材の回転数が高く、現像機内の現像剤の受けるストレスの絶対的な強度が高いため、キャリア芯材を被覆している絶縁性樹脂が、キャリア芯材の界面から、剥がれ落ちることによる現像剤劣化が起こりやすい。

キャリア芯材の一つである、マグネタイトは、芯材表面に凹凸が多く、表面を被覆する絶縁性樹脂との接触面積が多いため、絶縁性樹脂との密着性が良好である。Ｍｎ−Ｍｇフェライト、Ｃｕ−Ｚｎフェライトを芯材に用いたキャリアで、絶縁性樹脂がキャリア芯材の界面から剥がれ落ちるような高ストレスの現像機の条件においても、絶縁性樹脂がキャリア芯材の界面から剥がれ落ちる現象が発生せず、所望の現像剤寿命が確保できることを確認した。従って、現像剤寿命を確保する上で、キャリア芯材にマグネタイトを用いることは有用である。キャリア芯材にマグネタイトを用いたキャリアの飽和磁化は一般に８０〜１００ｅｍｕ／ｇ程度であるので、上述したように本実施形態で、使用することが可能である。

以上、説明した実施例によれば、逆回転と順回転の２本の現像ロールを隣接して配置し、その間に両刃の現像剤規制部材を有する現像機構成をとっているので、高い現像性能と、現像ロールの回転方向に起因して生じる画像の後端欠け、先端欠け等が無い良好な画像が得られる。

また、所望の現像スリーブ上の現像剤量を得るためのドクタギャップを比較的広くすることができ、部品の加工精度や組立精度によるドクタギャップの変動の影響を小さくすることができる。

さらに、６５μｍ以下の小粒径キャリアを用いることができるので、チラツキ感の少ない良好な画像を得ることができる。

さらには、キャリアを小粒径化した場合のキャリア飛び防止に有利である高飽和磁化のキャリアを用いた場合にも、現像剤規制部の現像ロールの回転方向の上流側の位置での現像剤の磁気的拘束力を弱くし、また、現像ロールの表面粗さを３０μｍ以上としているため、現像剤にあたえるストレスが小さく、長期にわたり画像劣化を防止できるとともに、現像ロールへの現像剤供給量を安定させることができる。

さらには、キャリアの芯材にマグネタイトを用いると、キャリア芯材と芯材を被覆している絶縁性樹脂との密着性が良好なため、キャリア芯材の界面から、絶縁性樹脂が、剥がれ落ちることによる現像剤劣化が起こり難くなるため、より長期にわたり画像劣化を防止することができる。

２成分現像剤を用いる電子写真方式のプリンタ、複写機等の画像記録装置以外にも、磁性を帯びた粉体を磁気的に搬送し、その穂高を規制する装置に適用できる。

実施形態である現像装置の一部を拡大した概略図。実施形態である現像装置全体の概略図。キャリアの平均粒径と印刷物のチラツキ感の関係を示す図。キャリアの平均粒径とキャリア飛びの関係を示す図。第１の実施形態の現像剤規制部での磁力線の様子を説明する模式図。比較例の現像剤規制部での磁力線の様子を説明する模式図（１）。比較例の現像剤規制部での磁力線の様子を説明する模式図（２）。第２の実施形態の現像剤規制部での磁力線の様子を説明する模式図。画像形成装置の模式図。

符号の説明

１、２は現像ロール、３はドクタブレード、４は現像剤、５はトナー、６は搬送部材、７、８は混合攪拌部材、９はトナー貯留供給装置、２０はマグネット、２１はスリーブ、３２は飽和磁化が６０ｅｍｕ／ｇ程度のキャリアのキャリア粒径とキャリア飛びの関係、３３は飽和磁化が８０ｅｍｕ／ｇ程度のキャリアのキャリア粒径とキャリア飛びの関係、１０１は感光体、１０４は現像装置である。

Claims

像担持体と、静電潜像を保持した該像担持体に現像剤を供給して前記像担持体上にトナー像を形成し、各々円周方向の複数個所に所定極性の磁極を有する磁石ロールおよび外周部に回転可能なスリーブ部材を有した２本の現像ロールと、前記２本の現像ロールの間に位置し、前記２本の現像ロールの現像剤の規制を行い、且つ両刃部を有する現像剤規制部材とを備え、前記２本の現像ロールのうち１本を前記像担持体と同方向に回転する第１現像ロールとし、もう１本を前記第１現像ロールの像担持体回転方向下流側に配置させ、且つ前記像担持体と反対の方向に回転する第２現像ロールとした現像装置において、
前記第１現像ロールの磁極のうちの一つの磁極を第１磁極とし、前記第２現像ロールの磁極のうちの一つの磁極を第２磁極としたとき、前記第１磁極および前記第２磁極を、前記現像剤規制部材の両刃部に近接させ、且つ前記両刃部に対向させるように配置させ、前記第１磁極の極性と前記第２磁極の極性とは同極性にしたことを特徴とする現像装置。
前記第１現像ロールの磁極のうちの一つの磁極であり、前記第１磁極の第１現像ロール回転方向下流側に位置し、且つ前記像担持体に対向するように配置された磁極を第一対向磁極とし、前記第２現像ロールの磁極のうちの一つであり、前記第２磁極の第２現像ロール回転方向下流側に位置し、前記像担持体に対向するように配置された磁極を第二対向磁極としたとき、前記第一対向磁極および前記第二対向磁極の磁力を、前記第一対向磁極および前記第二対向磁極以外の前記２本の現像ロールの磁極の磁力よりも大きくしたことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
前記第一対向磁極および前記第二対向磁極の磁力は０．０８Ｔとし、前記第一対向磁極および前記第二対向磁極以外の前記２本の現像ロールの磁極の磁力は０．０４〜０．０６Ｔとしたことを特徴とする請求項２記載の現像装置。
前記２本の現像ロールの表面粗さ（Ｒｚ）を３０μｍ以上としたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の現像装置。
前記２本の現像ロールは、前記像担持体の回転に対して、前記像担持体の周速比１．１〜２．０の周速で回転することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の現像装置。
前記現像剤は、平均粒径が６５μｍ以下で、飽和磁化が８０ｅｍｕ／ｇ以上の磁性粒子からなるキャリアと、非磁性のトナーを組み合わせた２成分現像剤であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の現像装置。
前記磁性粒子の芯材にマグネタイトを用いたことを特徴とする請求項６記載の現像装置。
前記第１現像ロールの磁極のうちの一つの磁極であり、前記第１磁極の第１現像ロール回転方向上流側に位置し、且つ前記第１磁極とは隣り合うように配置された磁極を第一隣接磁極とし、前記第２現像ロールの磁極のうちの一つであり、前記第２磁極の第２現像ロール回転方向上流側に位置し、且つ前記第２磁極とは隣り合うように配置された磁極を第二隣接磁極としたとき、前記第１磁極と前記第一隣接磁極とを同極性にし、前記第２磁極と前記第二隣接磁極とを同極性にしたことを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の現像装置。
請求項１乃至８記載の現像装置を有し、プロセス速度が３００ｍｍ／ｓ以上であることを特徴とする画像形成装置。