JP5043463B2 - 現像剤担持体、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に用いられる現像剤担持体、該現像剤担持体を有する現像装置、該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に関する。

従来、例えば電子写真方式を採用した複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置においては、像担持体である感光体ドラムを有し、この感光体ドラムの感光層を帯電ローラで帯電させた後、レーザ走査ユニットからのレーザビームによって露光して静電潜像を形成し、該静電潜像をトナーによって現像した後、転写材としての転写紙上に転写するようになっている。

このような画像形成装置では、非磁性体のトナーと、磁性キャリアとを混合した現像剤を用いた所謂二成分現像方式の現像装置が用いられている。該二成分現像方式の現像装置は、現像スリーブと、当該現像スリーブ内に配設されたマグネットローラとを有する現像剤担持体を備えている。

前記現像剤担持体は、マグネットローラの周方向に形成された複数の磁極の磁力によって現像スリーブ表面に穂立ちした現像剤を感光体ドラムと対向する現像領域に搬送し、感光体ドラムに形成された静電潜像を現像剤により現像してトナー像を形成するようになっている。ここで、前記現像剤の磁性キャリアは、マグネットローラで生じる磁力線に沿うように現像スリーブの表面に穂立ちしており、この穂立ちした磁性キャリアにトナーが付着している。

近年、前記画像形成装置のカラー化及び小型化が進んでいる。カラー複写機には通常４つの現像装置が内蔵されているので、複写機の小型化のためには、内蔵された各現像装置の小型化が必要である。そして、前記各現像装置の小型化のためには、現像装置の内部に設けられた前記現像剤担持体の小径化が不可欠である。

前記現像剤担持体を小径化するには、現像スリーブ及びその内部に配設されたマグネットローラを小径に構成しなければならない。しかし、マグネットローラを小径に構成すると、マグネットローラの体積が小さくなるためにマグネットローラで発生する磁力が弱くなり、そのために、現像スリーブの表面に現像剤を穂立ちさせる磁力が弱くなって、十分な量の現像剤を現像領域に搬送することができないという問題があった。

そこで、芯金を嵌装した円筒状マグネットの外周面に軸方向に延びる凹溝を形成して、該凹溝内に高い磁気特性を備える希土類マグネットブロックを埋設したマグネットローラが提案されている。前記マグネットローラでは、前記希土類マグネットブロックがマグネットローラの現像主極として十分な高磁力を発生するようになっている（特許文献１参照）。

しかし、前記マグネットローラでは、前記現像主極以外にも周方向に複数の磁極が必要なので、マグネットローラを小径に構成すると、マグネットローラの芯金部分が磁石として作用しないために芯金部分を除いた部分のマグネットローラの体積が小さくなり、そのために、マグネットローラの現像主極以外の部分の磁極の磁力が十分でなくなるという問題があった。
特開２００２−２５１０７２

本発明は、かかる問題点を解決することを目的としている。即ち、本発明は、小径であってもマグネットローラの磁極を高磁力に構成することができる現像剤担持体を提供することを第１の目的とし、そして、小型で、かつ、高画質な画像を得ることができる現像装置、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第２の目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の現像剤担持体は、現像スリーブと、当該現像スリーブ内に配設されたマグネットローラと有する現像剤担持体において、（イ）前記マグネットローラが、該マグネットローラの中心軸と直交する一方向に磁気異方性を有する中実のローラで構成されるとともに、（ロ）前記マグネットローラの外周面軸方向に延びた凹溝内に希土類マグネットブロックが、配置され、そして、（ハ）前記希土類マグネットブロックの配向方向が、前記マグネットローラの磁気異方性の方向とほぼ直交する方向に配置されている、ことを特徴としている。

請求項２に記載の現像剤担持体は、請求項１記載の現像剤担持体において、前記マグネットローラの現像主極の下流側に位置する隣接極の磁束密度が、前記現像主極の磁束密度と同等にされていることを特徴としている。

請求項３に記載の現像剤担持体は、請求項１又は２記載の現像剤担持体において、前記マグネットローラが、磁性粉と高分子化合物とで構成される混合材料を一方向に配向磁場を有する射出成形金型内に注入することによる射出成形によって成形されたものであることを特徴としている。

請求項４に記載の現像剤担持体は、請求項１乃至３のいずれか１項記載の現像剤担持体において、前記マグネットローラが、本体部と軸部とからなり、それらが一体成形されていることを特徴としている。
請求項５に記載の現像装置は、請求項１乃至４のいずれか１項記載の現像剤担持体において、前記現像スリーブが、短線状の線条材を回転磁場内に位置づけて、回転磁場により前記現像スリーブの外表面に前記線条材をランダムに衝突させて形成された多数の凹みを有していることを特徴としている。

請求項６に記載の現像装置は、請求項１乃至５のいずれか１項記載の現像剤担持体を有することを特徴としている。

請求項７に記載の現像装置は、請求項６に記載の現像装置において、現像剤が、トナーと磁性キャリアとを有するとともに、該磁性キャリアの平均粒径が、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８に記載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６又は７記載の現像装置を有することを特徴としている。

請求項９に記載の画像形成装置は、現像装置を少なくとも有する画像形成装置において、前記現像装置として、請求項６又は７記載の現像装置を有することを特徴としている。

請求項１に記載の現像剤担持体によれば、現像スリーブと、当該現像スリーブ内に配設されたマグネットローラと有する現像剤担持体において、（イ）前記マグネットローラが、該マグネットローラの中心軸と直交する一方向に磁気異方性を有する中実のローラで構成されるとともに、（ロ）前記マグネットローラの外周面軸方向に延びた凹溝内に希土類マグネットブロックが、配置され、そして、（ハ）前記希土類マグネットブロックの配向方向が、前記マグネットローラの磁気異方性の方向とほぼ直交する方向に配置されているので、小径のマグネットローラであっても磁石として作用する部分の体積を大きく構成することができ、そのために、磁力の強いマグネットローラを得ることができる。また、希土類マグネットブロックがマグネットローラの現像主極として構成されるようになり、マグネットローラが小径であっても、現像主極において十分な高磁力を発生させることができる。さらに、希土類マグネットブロックの配向方向がマグネットローラの配向方向とほぼ直交するようになり、希土類マグネットブロックで形成される磁力線とマグネットローラの配向方向とが平行になる部分が生じ、当該部分での磁力を高磁力に構成することができ、特に、現像主極としての希土類マグネットブロックの下流側の隣接極を高磁力に構成することができる。

請求項２に記載の現像剤担持体によれば、前記マグネットローラの現像主極の下流側に位置する隣接極の磁束密度が、前記現像主極の磁束密度と同等にされているので、現像主極だけでなく、現像主極の下流側の隣接極も高磁力に構成することができ、現像領域に搬送された現像剤が感光体ドラムから離れる際に、現像剤が隣接極の高磁力を受けるようになり、そのために、現像剤の磁性キャリアが感光体ドラムに付着することを防ぐことができ、よって、高画質な画像を得ることができる。

請求項３に記載の現像剤担持体によれば、前記マグネットローラが、磁性粉と高分子化合物とで構成される混合材料を一方向に配向磁場を有する射出成形金型内に注入することによる射出成形によって成形されたものであるので、マグネットローラの金型を一方向の磁場を有する簡潔な構造の金型とすることができ、そのために、金型の製造コストを低減させることができる。

請求項４に記載の現像剤担持体によれば、前記マグネットローラが、本体部と軸部とからなり、それらが一体成形され、中実のローラとして構成されているため、これら本体部と軸部の両方が磁石として作用するようになり、磁石として作用する部分の体積を大きく構成することができ、小径であっても磁力の強いマグネットローラを得ることができる。
請求項５に記載の現像剤担持体によれば、前記現像スリーブが、短線状の線条材を回転磁場内に位置づけて、回転磁場により前記現像スリーブの外表面に前記線条材をランダムに衝突させて形成された多数の凹みを有しているので、曲がりのない高精度の小径の現像スリーブを得ることができ、また、現像剤の搬送量を均一にでき、そのために、濃度ムラのない高画質な画像を得ることができる。

請求項６に記載の現像装置は、前述した現像剤担持体を有しているので、現像装置全体を小型に構成することができ、また、現像装置の現像剤担持体のマグネットローラが、小径であっても高磁力なので、十分な量の現像剤を搬送することができ、そのために、濃度ムラのない高画質な画像を得ることができる。

請求項７に記載の現像装置は、現像剤が、トナーと磁性キャリアとを有するとともに、該磁性キャリアの平均粒径が、２０μｍ以上でかつ５０μｍ以下であるので、磁性キャリアが粒状度に優れており、ムラの少ない高画質な画像を得ることができる。

請求項８に記載のプロセスカートリッジは、請求項６又は７記載の現像装置を有しているので、プロセスカートリッジ全体を小型に構成することができ、また、現像装置の現像剤担持体のマグネットローラが、小径であっても、高磁力で、剛性に優れているので、十分な量の現像剤を搬送することができ、そのために、濃度ムラのない高画質な画像を得ることができる。

請求項９に記載の画像形成装置は、請求項６又は７記載の現像装置を有しているので、画像形成装置全体を小型に構成することができ、また、現像装置の現像剤担持体のマグネットローラが、小径であっても高磁力なので、十分な量の現像剤を搬送することができ、そのために、濃度ムラのない高画質な画像を得ることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１（ａ）（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る現像剤担持体４を示し、前記現像剤担持体４は、現像スリーブ５と、該現像スリーブ５内に配設されたマグネットローラ６とを有している。

本発明においては、図２及び図３に示すように、前記マグネットローラ６が、該マグネットローラ６の中心軸６１と直交する一方向（図３中Ａ方向）に磁気異方性を有する中実のローラで構成されるとともに、前記マグネットローラ６の外周面軸方向に延びた凹溝６４内に希土類マグネットブロック６５が、配置され、そして、前記希土類マグネットブロック６５が、前記マグネットローラ６の磁気異方性の方向（図３中Ａ方向）とほぼ直交する方向（図３中Ｂ方向）に配置されている。前記マグネットローラ６は、円柱状の中実なローラ状の磁石体として構成されて、後述する現像装置３に回転することなく固定的に支持されている。

本発明においては、図１（ａ）に示すように、前記現像スリーブ５は、前記マグネットローラ６と同軸に配置された円筒中空体として構成されている。前記現像スリーブ５は、両端部に設けられたフランジ部５１により、前記マグネットローラ６の周囲を回転自在に支持されている。前記現像スリーブ５は、非磁性材料であるアルミニウムやアルミニウム合金で形成されている。前記アルミニウム等は、加工性、軽さの点で優れている。

本発明においては、図２及び図３に示すように、前記マグネットローラ６が、該マグネットローラ６の中心軸６１と直交する一方向（図３中Ａ方向）に磁気異方性を有する中実のローラで構成されている。前記マグネットローラ６は、マグネットローラ６の両端部の細径の軸部６２と、該軸部６２間で軸部６２と一体に形成された円柱状の本体部６３とを有していて、中実のローラとして構成されている。そのために、前記軸部６２及び前記本体部６３の両方が磁石として作用するようになっている。

前記マグネットローラ６は、前記軸部６２を介して前記現像装置３に固定的に取付けられている。前記マグネットローラ６の周囲には、前記したように回転自在に前記現像スリーブ５が支持されている。そして、前記現像剤担持体４を構成する前記現像スリーブ５が回転して、付着した現像剤が現像領域に搬送されるようになっている。

前記マグネットローラ６は、該マグネットローラ６の剛性を保持するために、例えば、剛性の高いＰＡ（ポリアミド）系の樹脂（高分子化合物）に異方性のマグネット粉（磁性粉）を混合させたプラスチックマグネットからなる材料を一方向に配向磁場を有する金型内に注入することによる射出成形によって成形する。このように磁場中で成形を行うと、材料が異方化（材料中のマグネット粉が一定方向に配向）して、成形後のマグネットローラ６の磁気特性が向上する。

本発明においては、図２及び図３に示すように、前記マグネットローラ６の外周面軸方向に延びた凹溝６４内に希土類マグネットブロック６５が、配置されている。前記希土類マグネットブロック６５は、前記マグネットローラ６の軸方向に沿って前記凹溝６４内に延在する棒状のブロックとして形成されており、底壁部６５１と、該底壁部６５１の両側から立ち上がり形成された側壁部６５２と、該側壁部６５２の先端を連接する円弧状の上壁部６５３とを有している。前記希土類マグネットブロック６５は、前記底壁部６５１の幅ｗ及び前記側壁部６５２の高さｈが、前記マグネットローラ６の直径ｒに比べて小さく形成されている。そのために、前記希土類マグネットブロック６５の体積は、前記マグネットローラ６の体積より小さい。

前記希土類マグネットブロック６５は、この小さな体積で高磁力を達成するために、Ｎｄ−Ｆｅ−ＢやＳｍ−Ｆｅ−Ｎのマグネット粉を６ＰＡのＰＡ（ポリアミド）系の高分子化合物に混合させたプラスチックマグネットからなる材料を用いて形成されている。前記希土類マグネットブロック６５を形成するには、前記材料を金型内に注入することによる射出成形によって成形するが、押し出し成形、圧縮成形等で成形してもよい。

前記希土類マグネットブロック６５を成形する場合も、前記マグネットローラ６と同様に磁場中で射出成形等を行う。これにより、材料が異方化して高い磁気特性を得ることができる。成形された希土類マグネットブロック６５は、その底壁部６５１から上壁部６５３に向けて配向されている。

前記希土類マグネットブロック６５は、前記マグネットローラ６の現像主極として構成されて、十分な高磁力を発生するようになっている。そして、前記マグネットローラ６で生じた磁力線に沿うように前記現像スリーブ５の表面に穂立ちした現像剤が現像領域に搬送されるようになっている。

本発明においては、図３に示すように、前記希土類マグネットブロック６５が、前記マグネットローラ６の磁気異方性の方向（図３のＡ方向）とほぼ直交する方向（図３のＢ方向）に配置されている。即ち、前記希土類マグネットブロック６５の配置方向（Ｂ方向）が、前記マグネットローラ６の磁気異方性の方向（Ａ方向）とほぼ直交している。

本発明者らは、前記マグネットローラ６を一方向に磁気異方性を有する中実のローラで構成するとともに、前記マグネットローラ６に希土類マグネットブロック６５を配置し、そして、前記希土類マグネットブロック６５を前記マグネットローラ６の磁気異方性の方向（Ａ方向）とほぼ直交する方向（Ｂ方向）に配置することによって、前記マグネットローラ６を小径に構成し、かつ、前記マグネットローラ６の現像主極以外の磁極も高磁力に構成することができることを見出して、前記希土類マグネットブロック６５を前記マグネットローラ６の磁気異方性の方向（Ａ方向）とほぼ直交する方向（Ｂ方向）に配置したものである。

本発明者らは、前記マグネットローラ６の磁気異方性の方向（Ａ方向）と、前記マグネットローラ６に配設される前記希土類マグネットブロック６５の配置方向（Ｂ方向）とを所定の関係に構成することにより、現像主極以外の磁極も高磁力に構成することができることを見出した。

前記希土類マグネットブロック６５の配置方向（Ｂ方向）を前記マグネットローラ６の磁気異方性の方向（Ａ方向）とほぼ直交する方向、即ち前記希土類マグネットブロック６５の配置方向（Ｂ方向）と前記マグネットローラ６の磁気異方性の方向（Ａ方向）とがほぼ９０度の角度を有するように前記希土類マグネットブロック６５を配置すると、図４の斜線で示した範囲に示されるように、現像主極だけでなく現像主極に隣接する磁極も高磁力に構成することができることを見出した。図４の斜線で示した範囲に示されるように、前記希土類マグネットブロック６５を前記マグネットローラ６の磁気異方性の方向（Ａ方向）とほぼ直交する方向（Ｂ方向）に配置すると、現像主極及び隣接極の両方の磁力比率がともに９８％以上と高磁力になることが判明した。

本発明においては、前記マグネットローラ６が中実に構成されているので、マグネットローラ６の軸部６２及び本体部６３の両方が磁石として作用するようになり、小径のマグネットローラ６であっても磁石として作用する部分の体積を大きく構成することができる。そのために、小径であっても磁力の強いマグネットローラ６を得ることができる。

本発明においては、前記マグネットローラ６の外周面軸方向に延びた凹溝６４内に前記希土類マグネットブロック６５が配置されているので、前記希土類マグネットブロック６５が前記マグネットローラ６の現像主極として構成されるようになり、そのために、マグネットローラ６が小径であっても、現像主極において十分な高磁力を発生させることができる。

本発明においては、図５に示すように、前記希土類マグネットブロック６５の配向方向（図５のＢ’方向）が前記マグネットローラ６の配向方向（Ａ方向）とほぼ直交する。そのために、前記希土類マグネットブロック６５で形成される磁力線６５４の方向（図５のＣ方向）と前記マグネットローラ６の配向方向（Ａ方向）とが平行になる部分（図５のＤ部分）が生じ、当該部分での磁力を高磁力に構成することができる。特に、図３に示すように、現像主極Ｐ１として機能する前記希土類マグネットブロック６５の下流側の隣接極Ｐ２を高磁力に構成することができる。

これに対して、図６に示すように、前記希土類マグネットブロック６５が、前記マグネットローラ６の磁気異方性の方向（図６のＥ方向）とほぼ平行な方向（図６のＦ方向）に配置されていると、前記希土類マグネットブロック６５で形成される磁力線６５４の方向（図６のＧ方向）と前記マグネットローラ６の配向方向（Ｅ方向）とが直交するようになり（図６のＨ部分）、当該部分での磁力を高磁力に構成することができない。

前述したように、現像主極Ｐ１の下流側の隣接極Ｐ２の磁力が大きくなると、図３に示すように、マグネットローラ６の磁力によって現像領域４１に搬送された現像剤が感光体ドラム２３から離れる際に、現像剤の磁性キャリアが感光体ドラム２３に付着することを防ぐことができる。そして、前記磁性キャリアの付着を防ぐことにより、高画質な画像を得ることができる。

本発明においては、前記マグネットローラ６の現像主極Ｐ１の下流側に位置する隣接極Ｐ２の磁束密度が、前記現像主極Ｐ１の磁束密度と同等にされているので、前記希土類マグネットブロック６５で構成された現像主極Ｐ１だけでなく、前記希土類マグネットブロック６５の下流側の隣接極Ｐ２も高磁力に構成することができる。そして、図３に示すように、現像領域４１に搬送された現像剤が感光体ドラム２３から離れる際に、現像剤が前記隣接極Ｐ２の高磁力を受けるようになり、そのために、現像剤の磁性キャリアが感光体ドラム２３に付着することを防ぐことができ、よって、高画質な画像を得ることができる。

本発明に係る前記マグネットローラ６の成形方法について説明する。前述したように、前記マグネットローラ６は、該マグネットローラ６の中心軸６１と直交する一方向（Ａ方向）に磁気異方性を有する中実のローラで構成されている。

本発明においては、図７に示すように、前記マグネットローラ６が、磁性粉と高分子化合物とで構成される混合材料を一方向に配向磁場を有する射出成形金型７内に注入することによる射出成形によって成形されたものである。前記マグネットローラ６は、例えば、剛性の高いＰＡ（ポリアミド）系の樹脂（高分子化合物）に異方性のマグネット粉（磁性粉）を混合させたプラスチックマグネットからなる材料を一方向に配向磁場を有する射出成形金型７内に注入することによる射出成形によって成形される。

前記射出成形金型７は、割型７１、７２から構成される二つ割の金型である。各割型７１、７２は、磁性体入子７１１、７２１と、非磁性体入子７１２、７２２とから構成されて、前記磁性体入子７１１、７２１の内側に前記非磁性体入子７１２、７２２が取り付けられている。そして、前記割型７１、７２同士が組合わさって、前記マグネットローラ６を成形するキャビティ７３が構成されるようになっている。

前記一方の割型７１には、成形されたマグネットローラ６を割型７１から取り出すイジェクタピン７４が設けられている。また、前記割型７１、７２のパーティングライン７５部分には、前記マグネットローラ６を成形する際にマグネットローラ６の外周面に凹溝６４を形成するためのスライドコマ７６が設けられている。

前記マグネットローラ６を成形するには、前記射出成形金型７内に前記したＰＡ（ポリアミド）系の樹脂（高分子化合物）に異方性のマグネット粉（磁性粉）を混合させたプラスチックマグネットからなる材料を注入することによる射出成形によって成形する。その際、前記一方の割型７１の磁性体入子７１１から他方の割型７２の磁性体入子７２１に向けた一方向の磁場の流れ７７を有する磁場中成形とすることにより、前記材料中のマグネット粉が磁場の流れ７７に沿って配向して、前記マグネットローラ６が一方向に磁気異方性を有するように成形される。

そして、図８（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、磁場中成形により成形した前記マグネットローラ６の凹溝６４内に、別に成形していた棒状の希土類マグネットブロック６５を配置固定し、この希土類マグネットブロック６５を配置したマグネットローラ６を着磁ヨーク８中に配置して、該マグネットローラ６を図５に示すような磁力を有するように多極に磁化する。

ここで、前記希土類マグネットブロック６５の前記マグネットローラ６への固定には、接着剤を用いて接着する。また、前記希土類マグネットブロック６５の配置固定を前記着磁ヨーク８による着磁後に行ってもよい。

本発明においては、前記マグネットローラ６が、磁性粉と高分子化合物とで構成される混合材料を一方向に配向磁場を有する射出成形金型７内に注入することによる射出成形によって成形されたものであるので、前記マグネットローラ６の射出成形金型７を一方向の磁場を有する簡潔な構造の金型とすることができ、そのために、金型の製造コストを低減させることができる。

また、前記マグネットローラ６を成形する際に、マグネットローラ６の軸部６２及び本体部６３を一体的に同時成形できるので、前記マグネットローラ６の製造工程を短縮させることができ、そのために、前記マグネットローラ６の加工コストの高騰を防ぐことができる。

本発明においては、前記現像剤担持体４を構成する前記現像スリーブ５が、短線状の線条材を回転磁場内に位置づけて、回転磁場により前記現像スリーブの外表面に前記線条材をランダムに衝突させて形成された多数の凹みを有している。

前記現像剤担持体４は、前記現像スリーブ５表面に現像剤を担持して、該現像剤を感光体ドラム２３に搬送するために、前記現像スリーブ５の表面に粗面化処理を施している。そして、この粗面化処理によって、前記現像スリーブ５が、その外表面に多数の凹みを有している。この粗面化処理の方法として、サンドブラスト加工やビーズブラスト加工がある。

しかし、前記現像剤担持体４は、前記したように小径に構成されているので、前記現像剤担持体４の現像スリーブ５も小径に構成されており、この小径の現像スリーブ５の外表面に、前記サンドブラスト加工やビーズブラスト加工のような一方向から表面加工を施す粗面化処理を施すと、小径の現像スリーブ５に曲りが発生してしまい、実使用上で要求される振れ精度（２０〜３０μ）を達成することが難しいという問題があった。

そこで、すでに本発明者らが提案している現像スリーブ５の外表面の粗面化処理方法である、回転磁場内に位置づけられた短線状の線条材を現像スリーブ５の外表面にランダムに衝突させて現像スリーブ５の外表面に多数の凹みを形成する処理方法（以下、電磁ブラスト加工という）によれば、現像スリーブ５の外表面の周囲から同時に外表面の粗面化処理を施すことができ、そのために、曲がりのない高精度の小径の現像スリーブ５を得ることができる。

そして、本発明においては、前記現像スリーブ５が、短線状の線条材を回転磁場内に位置づけて、回転磁場により前記現像スリーブ５の外表面に前記線条材をランダムに衝突させて形成された多数の凹みを有しているので、曲がりのない高精度の小径の現像スリーブ５を得ることができ、また、現像剤の搬送量を均一にでき、そのために、濃度ムラのない高画質な画像を得ることができる。

図９は、本発明に係る現像剤担持体４を有する現像装置３及び該現像装置３を有するプロセスカートリッジ２を示し、前記プロセスカートリッジ２は、カートリッジケース２１と、帯電ローラ２２と、感光体ドラム２３と、クリーニング装置２４と、現像装置３とを有している。前記カートリッジケース２１内には、前記帯電ローラ２２、感光体ドラム２３、クリーニング装置２４、及び現像装置３が収容されている。前記カートリッジケース２１は、後述する画像形成装置１に対して着脱自在に構成されている。前記プロセスカートリッジ２は、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の各色に対応して、後述する画像形成装置１に４つ内蔵されている。

前記現像装置３は、現像剤供給部材３１と、現像剤規制部材３２と、前述した現像剤担持体４とを有している。前記現像剤供給部材３１は、収容漕３１１と、撹拌部材３１２とを有しており、前記収容漕３１１内には、非磁性体のトナーと磁性キャリアとを混合した二成分現像剤３１３が収容されている。

前記現像装置３の現像剤担持体４は、前記感光体ドラム２３と対向して配置されている。前記現像剤担持体４は、前記収容漕３１１内で撹拌された現像剤３１３をその表面に付着させる。そして、前記現像剤担持体４は、前記現像剤規制部材３２で所望の厚さになった現像剤を前記感光体ドラム２３に付着させる。即ち、前記現像剤担持体４は、その表面に付着して穂立ちした現像剤を感光体ドラム２３と対向する現像領域４１に搬送して、感光体ドラム２３上の静電潜像を現像するようになっている。

本発明においては、前記現像装置３が、前述した現像剤担持体４を有しているので、現像装置３全体を小型に構成することができ、また、前記現像装置３の前記現像剤担持体４は、小径であっても、そのマグネットローラ６が高磁力で、かつ、その現像スリーブ５が高精度に構成されているので、十分な量の現像剤を均一に搬送することができ、そのために、濃度ムラのない高画質な画像を得ることができる。さらに、経年変化による現像剤の搬送量の低下を抑制できるとともに、現像スリーブ５の振れ精度を高く保つことができ、よって、形成される画像が薄くなることを防止できるとともに、画像のムラが生じることを防止して、高画質な画像を得ることができる。

本発明においては、前記プロセスカートリッジ２が、前述した現像装置３を有しているので、プロセスカートリッジ２全体を小型に構成することができ、また、前記現像装置３の前記現像剤担持体４は、小径であっても、そのマグネットローラ６が高磁力で、かつ、その現像スリーブ５が高精度に構成されているので、十分な量の現像剤を均一に搬送することができ、そのために、濃度ムラのない高画質な画像を得ることができる。さらに、経年変化による現像剤の搬送量の低下を抑制できるとともに、現像スリーブ５の振れ精度を高く保つことができ、よって、形成される画像が薄くなることを防止できるとともに、画像のムラが生じることを防止して、高画質な画像を得ることができる。

図１０は、本発明に係る現像剤担持体４を有する現像装置３の現像剤３１３に使用される磁性キャリア９を示し、前記磁性キャリア９は、芯材９１と、該芯材９１の外表面を被覆した樹脂コート膜９２と、樹脂コート膜９２に分散されたアルミナ粒子９３と、を備えている。前記現像装置３の現像剤３１３は、前記磁性キャリア９とトナーとで構成されている。

前記芯材９１は、磁性材料としてのフェライトで構成されているとともに、球形に形成されている。樹脂コート膜９２は、芯材９１の外表面全体を被覆している。樹脂コート膜９２は、アクリルなど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と、帯電調整剤とを含有している。この樹脂コート膜９２は、弾力性と強い接着力を有している。アルミナ粒子９３は、外径が樹脂コート膜９２の厚みより大きな球形に形成されている。アルミナ粒子９３は、樹脂コート膜９２の強い接着力で保持されている。アルミナ粒子９３は、樹脂コート膜９２より磁性キャリア９の外周側に突出している。

前記磁性キャリア９の平均粒径は、２０μｍ以上でかつ５０μｍ以下である。磁性キャリア９の平均粒径が２０μｍ未満であると、磁性キャリア９一つ一つの磁化度合が小さくなるために、磁性キャリア９が現像剤担持体４から受ける磁気的拘束力が弱くなり、該磁性キャリア９が感光体ドラム２３に吸着しやすくなり、望ましくない。また、磁性キャリア９の平均粒径が５０μｍを超えると、磁性キャリア９と感光体ドラム２３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ず、画質が劣化するため、望ましくない。

本発明においては、前記現像剤３１３が、トナーと磁性キャリア９とを有するとともに、該磁性キャリア９の平均粒径が、２０μｍ以上でかつ５０μｍ以下であるので、磁性キャリア９が粒状度に優れており、ムラの少ない高画質な画像を得ることができる。

図１１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１を示し、前記画像形成装置１は、光書き込み手段１１と、転写装置１２と、定着装置１３と、前述した現像装置３を有するプロセスカートリッジ２とを有している。

前記光書き込み手段１１は、前記帯電ローラ２２により帯電された前記感光体ドラム２３の外周面に静電潜像を形成する。該静電潜像は、前記プロセスカートリッジ２の現像装置３のトナーにより現像されて、前記転写装置１２により転写材としての転写紙上に転写される。前記定着装置１３は、前記転写紙上に転写されたトナー像を定着させるようになっている。

本発明においては、前記画像形成装置１が、前述した現像装置３を有しているので、画像形成装置１全体を小型に構成することができ、また、前記現像装置３の前記現像剤担持体４は、小径であっても、そのマグネットローラ６が高磁力で、かつ、その現像スリーブ５が高精度に構成されているので、十分な量の現像剤を均一に搬送することができ、そのために、濃度ムラのない高画質な画像を得ることができる。さらに、経年変化による現像剤の搬送量の低下を抑制できるとともに、現像スリーブ５の振れ精度を高く保つことができ、よって、形成される画像が薄くなることを防止できるとともに、画像のムラが生じることを防止して、高画質な画像を得ることができる。

前述した実施形態には、本発明の代表的な実施形態を示したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々変形することができる。

（実施例１）
異方性のＳｒフェライト粉に６ＰＡを混合したプラスチックマグネット材料（戸田工業製、ＴＰ−Ｓ６８）を用いて、樹脂温度３００℃、射出圧２２０ＭＰａ、配向磁場０．７Ｔ中において磁場中射出成形を行うことにより、外周面軸方向に幅２ｍｍ×深さ２．５ｍｍの凹溝を有する直径８．５ｍｍ×軸方向長さ３００ｍｍの中実のマグネットローラを成形した後、ＢＨｍａｘ１２のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系のプラスチックマグネット材料からなる希土類マグネットブロックがマグネットローラの磁気異方性の方向とほぼ直交する方向に配置されるように、希土類マグネットブロックをマグネットローラの凹溝に配置固定し、ローラの周方向に５極着磁して、着磁したマグネットローラとした。外径１０ｍｍ×内径９ｍｍのアルミ材料（Ａ６０６３）から構成される円筒体に、該円筒体の外表面に直径０．８ｍｍ×長さ５ｍｍのＳＵＳ３０４からなる線条材を衝突させて粗面化（電磁ブラスト加工）することにより、表面粗さＲｚ１０μ、振れ精度１２μの現像スリーブとした。そして、現像スリーブの内側にマグネットローラを配設して、現像剤担持体を得た。

（比較例１）
マグネットローラを配向磁場のない中で、直径５ｍｍの芯金の外周に押出し成形し、＃１２０の砥粒を用いたサンドブラスト加工によりスリーブを粗面化して、表面粗さＲｚ１０μ、振れ精度２５μの現像スリーブとした以外は、実施例１と同様にして、現像剤担持体を得た。

（比較例２）
マグネットローラを配向磁場のない中で、直径５ｍｍの芯金の外周に押出し成形した以外は、実施例１と同様にして、現像剤担持体を得た。

（比較例３）
＃１２０の砥粒を用いたサンドブラスト加工によりスリーブを粗面化して、表面粗さＲｚ１０μ、振れ精度２５μの現像スリーブとした以外は、実施例１と同様にして、現像剤担持体を得た。

以上、現像剤担持体を構成するマグネットローラについて、実施例１で使用した第１のマグネットローラと、比較例１及び比較例２で使用した第２のマグネットローラと、配向磁場のない中で射出成形した以外は実施例１と同様にして得た第３のマグネットローラ６と、について、磁気特性の評価を行った。その評価結果は、次の表１に示される。

表１によれば、実施例１の第１のマグネットローラでは、小径であっても、一番高磁力に構成できることが確認できた。

また、現像剤担持体を構成する現像スリーブについて、実施例１で使用した第１の現像スリーブと、比較例１及び比較例３で使用した第２の現像スリーブと、について、スリーブ精度の比較を行なった。その評価結果は、次の表２及び図１２のグラフに示される。

表２及び図１２によれば、サンドブラスト加工を用いた場合は、表面粗さが大きくなるとともに振れ精度が悪化して、実使用領域である表面粗さＲｚ８μ以上、振れ精度３０μ以下が達成不可能であるのに対し、電磁ブラスト加工を用いた場合は、表面粗さＲｚ１０μでも振れ精度は２０μ以下であり、十分に実使用に耐えうることが確認できた。

また、実施例１、比較例１、比較例２、及び比較例３で得られた現像剤担持体を用いて、図１３に示した現像装置で画像ムラ及び磁気キャリア付着の確認を行った。その評価結果は、次の表３に示される。

表３によれば、実施例１の現像剤担持体では、小径であっても、高磁力で、画像ムラ、磁性キャリア付着などの不具合が無いことが確認できた。

本発明の一実施形態に係る現像剤担持体を示す図で、図１（ａ）は軸方向に沿った横断面図、図１（ｂ）は軸方向に垂直な方向の縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る現像剤担持体のマグネットローラを示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る現像剤担持体のマグネットローラを示す軸方向に垂直な方向の縦断面図である。 マグネットローラの磁気異方性の方向と、希土類マグネットブロックの配置方向との関係を示すグラフである。 希土類マグネットブロックの配向方向が、マグネットローラの磁気異方性の方向とほぼ直交する方向に配置されている場合の説明図である。 希土類マグネットブロックの配向方向が、マグネットローラの磁気異方性の方向とほぼ平行な方向に配置されている場合の説明図である。 本発明に係る現像剤担持体のマグネットローラを成形する金型の概略構成図である。 本発明に係る現像剤担持体のマグネットローラの製造工程を示す図で、図８（ａ）は磁場中成形によりマグネットローラを成形する工程、図８（ｂ）は成形したマグネットローラに希土類マグネットブロック を配置固定する工程、図８（ｃ）は希土類マグネットブロックを配置したマグネットローラを着磁する工程を示している。 本発明に係る現像剤担持体を有する現像装置、及び該現像装置を有するプロセスカートリッジを示す概略構成図である。 本発明に係る現像剤担持体を有する現像装置の現像剤に使用される磁性キャリアを示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。 電磁ブラスト加工と、サンドブラスト加工と、を比較したグラフである。 本発明に係る現像剤担持体の性能確認に使用した現像装置の概略構成図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ プロセスカートリッジ
２１ カートリッジケース
２２ 帯電ローラ
２３ 感光体ドラム
３ 現像装置
３１ 現像剤供給部材
３２ 現像剤規制部材
３１３ 現像剤
４ 現像剤担持体
５ 現像スリーブ
５１ フランジ部
６ マグネットローラ
６１ 中心軸
６２ 軸部
６３ 本体部
６４ 凹溝
６５ 希土類マグネットブロック
６５４ 磁力線
７ 金型
７１、７２ 割型
７３ キャビティ
７５ パーティングライン
７７ 磁場の流れ
８ 着磁ヨーク
９ 磁性キャリア
９１ 芯材
９２ 樹脂コート膜
９３ アルミナ粒子
Ａ方向 マグネットローラの磁気異方性の方向（配向方向）
Ｂ方向 希土類マグネットブロックの配置方向
Ｂ’方向 希土類マグネットブロックの配向方向
Ｃ方向 希土類マグネットブロックの磁力線の方向
Ｐ１ 現像主極
Ｐ２ 隣接極

Claims (9)

1. 現像スリーブと、当該現像スリーブ内に配設されたマグネットローラと有する現像剤担持体において、
   （イ）前記マグネットローラが、該マグネットローラの中心軸と直交する一方向に磁気異方性を有する中実のローラで構成されるとともに、
   （ロ）前記マグネットローラの外周面軸方向に延びた凹溝内に希土類マグネットブロックが、配置され、そして、
   （ハ）前記希土類マグネットブロックの配向方向が、前記マグネットローラの磁気異方性の方向とほぼ直交する方向に配置されている、ことを特徴とする現像剤担持体。
2. 前記マグネットローラの現像主極の下流側に位置する隣接極の磁束密度が、前記現像主極の磁束密度と同等にされていることを特徴とする請求項１記載の現像剤担持体。
3. 前記マグネットローラが、磁性粉と高分子化合物とで構成される混合材料を一方向に配向磁場を有する射出成形金型内に注入することによる射出成形によって成形されたものであることを特徴とする請求項１又は２記載の現像剤担持体。
4. 前記マグネットローラが、本体部と軸部とからなり、それらが一体成形されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の現像剤担持体。
5. 前記現像スリーブが、短線状の線条材を回転磁場内に位置づけて、回転磁場により前記現像スリーブの外表面に前記線条材をランダムに衝突させて形成された多数の凹みを有していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の現像剤担持体。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項記載の現像剤担持体を有することを特徴とする現像装置。
7. 現像剤が、トナーと磁性キャリアとを有するとともに、該磁性キャリアの平均粒径が、２０μｍ以上でかつ５０μm以下であることを特徴とする請求項６記載の現像装置。
8. 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６又は７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。
9. 現像装置を少なくとも有する画像形成装置において、前記現像装置として、請求項６又は７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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