JP6658561B2 - 現像装置、およびこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像装置、およびこれを備えた画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式が採用されたプリンターや複写機等の画像形成装置は、静電潜像を担持する感光体ドラムと、感光体ドラムにトナーを供給し静電潜像をトナー像に顕在化する現像装置と、感光体ドラムからトナー像をシートに転写する転写装置と、を備える。

現像装置は、感光体ドラムにトナーを供給する現像ローラーを備えている。現像ローラーは、複数の磁極を備え固定された磁石と、磁石の周囲を回転するスリーブと、を備えている。二成分現像方式では、トナーおよび磁性キャリアを含む現像剤が、現像ローラーのスリーブ上に担持される。

特許文献１には、現像ローラーのスリーブ表面に、複数の凹部が形成された技術が開示されている。同技術では、長手形状を備えた凹部が、現像ローラーの軸方向に沿って延びるように配置されている。また、隣接する凹部同士は、互いに重ならないように、かつ、互いの端縁同士が接するように配置されている。

特開２０１１−１００００３号公報

特許文献１に記載されたスリーブ技術では、従来のブラスト加工が施されたスリーブと比較して、高い現像剤の搬送能力を有する。この場合、現像剤は、スリーブによって大きな周速度で搬送されるため、現像剤の帯電不足が発生しやすくなる。一般的に、現像装置内では、搬送部材によって循環搬送される際に現像剤が帯電されるとともに、層厚規制部材の裏面の滞留部においても現像剤が帯電される。したがって、上記のように高い搬送能力を有する従来の凹部型のスリーブでは、層厚規制部材の周辺を現像剤が高速で通過しすぎるため、帯電量が充分確保できないという問題があった。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、感光体ドラムとの対向位置に向かって高い搬送力で現像剤を搬送するとともに、現像剤の帯電量を安定して確保することが可能な現像装置、およびこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の一局面に係る現像装置は、トナーおよび磁性キャリアを含む現像剤が収容されるハウジングと、周方向に沿って複数の磁極を含み固定された固定磁石と、前記固定磁石の周囲を所定の回転方向に回転し周面に前記現像剤を担持するスリーブと、を備え、表面に静電潜像が形成される感光体ドラムに前記トナーを供給する現像ローラーと、前記ハウジングに、前記現像ローラーに対向して配置され第１方向に前記現像剤が搬送される第１搬送路と、前記現像ローラーとは反対側で前記第１搬送路に隣接して配置され前記第１方向とは反対の第２方向に前記現像剤が搬送され、かつ、前記第２方向の両端側で前記第１搬送路に連通する第２搬送路と、を備える現像剤搬送路と、前記ハウジングに配置され、前記第１搬送路と前記第２搬送路とを仕切る仕切板と、前記第１搬送路に回転可能に配設され、前記第１方向に前記現像剤を搬送するとともに、前記現像ローラーに前記現像剤を供給しかつ前記現像ローラーから分離された前記現像剤を回収する第１搬送部材と、前記第２搬送路に回転可能に配設され、前記第２方向に前記現像剤を搬送する第２搬送部材と、前記現像ローラーの前記スリーブに対向して配置され、前記第１搬送部材によって前記現像ローラーに供給された前記現像剤の層厚を規制する層厚規制部材と、を有し、前記現像ローラーの前記スリーブの表面には、複数の凹部が、前記スリーブの周方向および軸方向にそれぞれ間隔をおいて配置されており、前記複数の凹部は、それぞれ、所定の長手方向（Ｌ２）に沿って延びる長手形状を備え、前記凹部が延びる前記長手方向は、前記スリーブの回転方向下流側に進むにつれて前記第１方向下流側に向かう方向である。

本構成によれば、複数の凹部が現像剤を保持するため、現像ローラーのスリーブが高い搬送性能を備えることができる。また、現像剤はスリーブ上を周方向に沿って搬送されると共に、現像ローラーの軸方向において、第１搬送部材の現像剤搬送方向とは逆方向に搬送される。この結果、現像剤が、第１搬送部材および層厚規制部材の周辺において攪拌される機会が増大する。したがって、トナーの帯電量が安定して維持され、トナーかぶりの発生やトナー飛散の発生を大幅に減少させることが可能なる。

上記の構成において、前記スリーブの回転における軸方向と直交する基準平面と前記凹部が延びる前記長手方向とが前記スリーブの表面上でなす角度θが、４５度≦θ＜８５度の範囲に設定されていることが望ましい。

本構成によれば、スリーブ上で現像剤が第１方向上流側に安定して移動することができるため、トナーの帯電量を安定して維持することができる。

上記の構成において、前記スリーブの回転における軸方向と直交する基準平面と前記凹部が延びる前記長手方向とが前記スリーブの表面上でなす角度θが、６０度≦θ＜８０度の範囲に設定されていることが望ましい。

本構成によれば、スリーブ上で現像剤が第１方向上流側に安定して移動することができるため、トナーの帯電量を更に安定して維持することができる。

上記の構成において、前記現像ローラーの前記固定磁石は、前記層厚規制部材に対向して配置される規制磁極を備え、前記層厚規制部材の前記回転方向上流側の側面から前記回転方向上流側１０度までの領域において、前記規制磁極の磁力の垂直方向成分の変化量が０．５（ｍＴ／度）以下に設定されていることが望ましい。

本構成によれば、規制磁極による現像剤の拘束力が抑制されるため、スリーブ上で現像剤が第１方向上流側に更に安定して移動することができる。

本発明の他の局面に係る画像形成装置は、上記の何れか１に記載の現像装置と、前記現像装置から前記トナーが供給され、前記周面にトナー像を担持する前記感光体ドラムと、前記感光体ドラムからシートに前記トナー像を転写する転写部と、を有することを特徴とする。

本構成によれば、感光体ドラムに対して、帯電量が確保されたトナーを安定して供給することが可能となり、安定した画像を形成することができる。

本発明によれば、感光体ドラムに向かって高い搬送力で現像剤を搬送するとともに、現像剤の帯電量を安定して確保することが可能な現像装置、およびこれを備えた画像形成装置が提供される。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の内部構造を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る現像装置の内部構造を示す模式的な断面図である。 本発明の実施形態に係る現像装置の内部構造を示す模式的な平面図である。 図３の現像装置を下方から見た透視底面図である。 本発明の実施形態に係る現像ローラーのスリーブ上の凹部を拡大した図である。 本発明の実施形態に係る現像ローラーのスリーブ上の現像剤の流れを示す模式図である。 本発明の実施形態に係る現像ローラーの固定磁石の磁力分布を示すグラフである。 本発明の変形実施形態に係る現像ローラーのスリーブの模式的な正面図である。 本発明の実施形態に係る現像ローラーと比較される他の現像ローラーのスリーブ上の現像剤の流れを示す模式図である。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係る画像形成装置１０について詳細に説明する。本実施形態では、画像形成装置の一例として、タンデム方式のカラープリンタを例示する。画像形成装置は、例えば、複写機、ファクシミリ装置、及びこれらの複合機等であってもよい。

図１は、画像形成装置１０の内部構造を示す断面図である。この画像形成装置１０は、箱形の筐体構造を備える装置本体１１を備える。この装置本体１１内には、シートＰを給紙する給紙部１２、給紙部１２から給紙されたシートＰに転写するトナー像を形成する画像形成部１３、前記トナー像が一次転写される中間転写ユニット１４、二次転写ローラー１４５、画像形成部１３にトナーを補給するトナー補給部１５、及び、シートＰ上に形成された未定着トナー像をシートＰに定着する処理を施す定着部１６が内装されている。さらに、装置本体１１の上部には、定着部１６で定着処理の施されたシートＰが排紙される排紙部１７が備えられている。

装置本体１１内には、さらに、画像形成部１３より右側位置に、上下方向に延びるシート搬送路１１１が形成されている。シート搬送路１１１には、適所にシートを搬送する搬送ローラー対１１２が設けられている。また、シートのスキュー矯正を行うと共に、後述する二次転写のニップ部に所定のタイミングでシートを送り込むレジストローラー対１１３も、シート搬送路１１１における前記ニップ部の上流側に設けられている。シート搬送路１１１は、シートＰを給紙部１２から排紙部１７まで、画像形成部１３（二次転写ニップ部）及び定着部１６を経由して搬送させる搬送路である。

給紙部１２は、給紙トレイ１２１、ピックアップローラー１２２、及び給紙ローラー対１２３を備える。給紙トレイ１２１は、装置本体１１の下方位置に挿脱可能に装着され、複数枚のシートＰが積層されたシート束Ｐ１を貯留する。ピックアップローラー１２２は、給紙トレイ１２１に貯留されたシート束Ｐ１の最上面のシートＰを１枚ずつ繰り出す。給紙ローラー対１２３は、ピックアップローラー１２２によって繰り出されたシートＰをシート搬送路１１１に送り出す。

画像形成部１３は、シートＰに転写するトナー像を形成するものであって、異なる色のトナー像を形成する複数の画像形成ユニットを備える。この画像形成ユニットとして、本実施形態では、後述する中間転写ベルト１４１の回転方向上流側から下流側へ（図１に示す左側から右側へ）向けて順次配設された、マゼンタ（Ｍ）色の現像剤を用いるマゼンタ用ユニット１３Ｍ、シアン（Ｃ）色の現像剤を用いるシアン用ユニット１３Ｃ、イエロー（Ｙ）色の現像剤を用いるイエロー用ユニット１３Ｙ、及びブラック（Ｂｋ）色の現像剤を用いるブラック用ユニット１３Ｂｋが備えられている。各ユニット１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｙ、１３Ｂｋは、それぞれ感光体ドラム２０と、感光体ドラム２０の周囲に配置された帯電装置２１、現像装置２３及びクリーニング装置２５とを備える。また、各ユニット１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｙ、１３Ｂｋ共通の露光装置２２が、画像形成ユニットの下方に配置されている。

感光体ドラム２０は、その軸回りに回転駆動され、その周面に静電潜像及びトナー像が形成される。各色の画像形成ユニットに対応して、感光体ドラム２０がそれぞれ配置される。帯電装置２１は、感光体ドラム２０の表面を均一に帯電する。帯電装置２１は、帯電ローラーと、前記帯電ローラーに付着したトナーを除去するための帯電クリーニングブラシとを備える。露光装置２２は、光源やポリゴンミラー、反射ミラー、偏向ミラーなどの各種の光学系機器を有し、均一に帯電された感光体ドラム２０の周面に、画像データに基づき変調された光を照射して、静電潜像を形成する。また、クリーニング装置２５は、トナー像転写後の感光体ドラム２０の周面を清掃する。

現像装置２３は、感光体ドラム２０上に形成された静電潜像を現像するために、感光体ドラム２０の周面にトナーを供給する。現像装置２３は、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤用のものである。なお、本実施形態では、トナーはプラスの極性に帯電する特性を備える。

中間転写ユニット１４は、画像形成部１３とトナー補給部１５との間に設けられた空間に配置される。中間転写ユニット１４は、中間転写ベルト１４１と、駆動ローラー１４２と、従動ローラー１４３と、一次転写ローラー２４と、を備える。

二次転写ローラー１４５は、中間転写ベルト１４１を挟んで駆動ローラー１４２に対向して配置されている。二次転写ローラー１４５は、中間転写ベルト１４１の周面に圧接されて二次転写ニップ部を形成している。中間転写ベルト１４１上に一次転写されたトナー像は、給紙部１２から供給されるシートＰに、前記二次転写ニップ部において二次転写される。本実施形態の中間転写ユニット１４および二次転写ローラー１４５は、本発明の転写部を構成する。転写部は、感光体ドラム２０からシートＰにトナー像を転写する。

トナー補給部１５は、画像形成に用いられるトナーを貯留するものであり、本実施形態ではマゼンタ用トナーコンテナ１５Ｍ、シアン用トナーコンテナ１５Ｃ、イエロー用トナーコンテナ１５Ｙ及びブラック用トナーコンテナ１５Ｂｋを備える。これらトナーコンテナ１５は、ＭＣＹＢｋ各色に対応する画像形成ユニット１３の現像装置２３に、不図示のトナー搬送部を通して各色のトナーを補給する。

定着部１６へ供給されたシートＰは、定着ニップ部を通過することで加熱加圧される。これにより、前記二次転写ニップ部でシートＰに転写されたトナー像は、シートＰに定着される。

排紙部１７は、装置本体１１の頂部が凹没されることによって形成され、この凹部の底部に排紙されたシートＰを受ける排紙トレイ１７１が形成されている。定着処理が施されたシートＰは、定着部１６の上部から延設されたシート搬送路１１１を経由して、排紙トレイ１７１へ向けて排紙される。

次に、図２および図３を参照して、本実施形態に係る現像装置２３について、更に詳述する。図２は、本実施形態に係る現像装置２３の内部構造を示す模式的な断面図である。図２では、現像装置２３の各回転部材の回転方向が矢印で示されている。図３は、現像装置２３の内部構造を示す模式的な平面図である。図４は、図３の現像装置２３を下方から見た透視底面図である。

現像装置２３は、ハウジング２３Ｈと、現像ローラー２３１と、層厚規制部材２３２と、攪拌スクリュー２３３と、現像剤搬送部２３４と、を含む。ハウジング２３Ｈは、現像装置２３の各部材を支持する筐体部分である。ハウジング２３Ｈには、トナーおよび磁性キャリアを含む現像剤が収容される。

現像ローラー２３１は、表面に静電潜像が形成される感光体ドラム２０に所定の現像位置で対向するようにハウジング２３Ｈに支持され、感光体ドラム２０にトナーを供給する。現像ローラー２３１は、固定磁石２３１Ａと、スリーブ２３１Ｂと、を備える（図２）。なお、本実施形態では、現像位置は、感光体ドラム２０と現像ローラー２３１との最近接位置を含む。固定磁石２３１Ａは、周方向に沿って複数の磁極を含み、ハウジング２３Ｈに固定された円柱状の磁石である。スリーブ２３１Ｂは、固定磁石２３１Ａの周囲を所定の回転方向（図２の矢印参照）に回転し、周面にトナーおよび磁性キャリアを含む現像剤を担持する。本実施形態では、スリーブ２３１Ｂは、アルミ製の円管部材からなる。スリーブ２３１Ｂの円管部材の周面には、後記のとおり複数の凹部が周方向全体に間隔をおいて形成されている。

なお、現像ローラー２３１には、直流バイアスに交流バイアスが重畳された現像バイアスが印加される。また、現像ローラー２３１および感光体ドラム２０は、現像位置において同じ方向に回転されている（ウィズ方向、トレール方向ともいう）。

層厚規制部材２３２は、現像ローラー２３１のスリーブ２３１Ｂに対向して配置された非磁性金属からなる板状部材である。なお、他の実施形態において、層厚規制部材２３２の上流側の側面には、磁性部材が固定されてもよい。層厚規制部材２３２は、攪拌スクリュー２３３の第１スクリュー２３３Ａによって現像ローラー２３１に供給された現像剤の層厚を規制する。また、層厚規制部材２３２は、現像ローラー２３１の下方に配置されている。

攪拌スクリュー２３３は、２成分現像剤を攪拌しながら循環搬送することで、トナーを帯電させる。攪拌スクリュー２３３は、第１スクリュー２３３Ａ（第１搬送部材）と、第２スクリュー２３３Ｂ（第２搬送部材）と、を備える。第１スクリュー２３３Ａおよび第２スクリュー２３３Ｂは、ハウジング２３Ｈに回転可能に支持されている。また、第１スクリュー２３３Ａおよび第２スクリュー２３３Ｂは、シャフトの回りに螺旋羽根が備えられたスクリュー形状を備えている。

現像剤搬送部２３４（現像剤搬送路）は、ハウジング２３Ｈ内に形成された現像剤の循環路である。現像剤搬送部２３４は、第１スクリュー２３３Ａが配置される第１搬送部２３４Ａ（第１搬送路）と、第２スクリュー２３３Ｂが配置される第２搬送部２３４Ｂ（第２搬送路）と、を備える（図２）。第１搬送部２３４Ａと第２搬送部２３４Ｂとの間は、板状の仕切り部材２３０（仕切板）によって仕切られている。なお、第１搬送部２３４Ａおよび第２搬送部２３４Ｂの軸方向の両端部は互いに連通している。現像剤は、第１スクリュー２３３Ａによって第１搬送部２３４Ａを第１方向（図３の矢印ＤＡ方向）に搬送される。また、現像剤は、第２スクリュー２３３ｂによって第２搬送部２３４Ｂを第１方向とは反対の第２方向（図３の矢印ＤＡ方向とは反対の方向）に搬送される。この結果、現像剤は、第１搬送部２３４Ａと第２搬送部２３４Ｂとの間を循環搬送される。また、トナー補給部１５から補給されたトナーは、第２搬送部２３４Ｂの軸方向の一端側からハウジング２３Ｈ内に流入し、他の現像剤と攪拌される。

また、図２を参照して、トナーおよびキャリアからなり、攪拌スクリュー２３３で循環搬送された現像剤は、第１スクリュー２３３Ａによって現像ローラー２３１に供給される。その後、層厚規制部材２３２によって現像剤の層厚が規制された後、現像位置においてトナーの一部が感光体ドラム２０に供給されると、現像ローラー２３１から現像剤が分離される。その後、分離された現像剤は、第１スクリュー２３３Ａによって回収され、第１搬送部２３４Ａに流入する。

図２を参照して、本実施形態では、現像ローラー２３１の固定磁石２３１Ａは、周方向に沿って隣接する５つの磁極を備えている。Ｎ１極は、感光体ドラム２０に対向するように配置され、トナーを感光体ドラム２０に供給する主極として機能する。Ｓ３およびＮ２極は、感光体ドラム２０を通過した現像剤を再びハウジング２３Ｈ内に回収するための搬送極として機能する。Ｓ１極は、現像ローラー２３１のスリーブ２３１Ｂから現像剤を分離させる分離極（剥離極）として機能する。更に、Ｓ２極は、第１スクリュー２３３Ａによって汲み上げられた現像剤を現像ローラー２３１に供給するための汲上極として機能するとともに、層厚規制部材２３２との間で現像剤の層厚を規制する規制極（規制磁極）として機能する。なお、図２には、各磁極の配置を示すために、現像ローラー２３１の軸心を中心した角度座標が表示されている。

図３および図４を参照して、本実施形態では、現像ローラー２３１のスリーブ２３１Ｂの表面には、複数の凹部５０が、スリーブ２３１Ｂの周方向および軸方向においてそれぞれ間隔をおいて配置されている。なお、複数の凹部５０が形成されている領域は、感光体ドラム２０上の不図示の画像形成領域に対向するように配置されている。図５は、スリーブ２３１Ｂ上の一つの凹部５０を拡大した図である。当該複数の凹部５０は、それぞれ、所定の長手方向に沿って延びる長手形状を備えている。本実施形態では、各凹部５０は、楕円形状からなる。図５では、凹部５０の短径がＡ、長径がＢと示されている。図３に示すように、凹部５０が延びる長手方向は、スリーブ２３１Ｂの回転方向下流側に進むにつれて、第１方向（矢印ＤＡ）下流側に向かう方向である。図３では、スリーブ２３１Ｂの回転における軸方向と直交する基準平面（スリーブ２３１Ｂの回転方向を含む平面）が直線Ｌ１によって示され、凹部５０が延びる長手方向が直線Ｌ２によって示されている。そして、本実施形態では、前記基準平面（Ｌ１）と複数の凹部５０の長手方向（Ｌ２）とがスリーブ２３１Ｂの表面上でなす角度θが、４５度≦θ＜８５度の範囲に設定されている。なお、後記のとおり、角度θは、６０度≦θ＜８０度の範囲に設定されていることが更に好ましい。

本実施形態のように、スリーブ２３１Ｂの表面上に複数の凹部５０が形成されている場合、従来のブラスト処理によって所定の表面粗さを備えるスリーブと比較して、凹凸部分が削れにくい。また、従来の溝スリーブ（軸方向に沿って延びる複数の溝が形成されたスリーブ）の様に、現像剤の磁気ブラシが溝部分に集中することが抑止され、磁気ブラシが粗くなりにくい。この結果、長期に亘って、きめの細かい磁気ブラシが安定して形成される。

更に、本実施形態に係るスリーブ２３１Ｂは、現像剤搬送部２３４を循環搬送される現像剤の帯電量を確保する機能を備えている。図６は、本実施形態に係る現像ローラー２３１のスリーブ２３１Ｂ上の現像剤の流れを示す模式図である。通常、ハウジング２３Ｈ内に補給された新たなトナーは、第２スクリュー２３３Ｂによって第２搬送部２３４Ｂ内で混合撹拌され、第１搬送部２３４Ａに送られた後、第１スクリュー２３３Ａによって現像ローラー２３１に供給される。しかし、トナーが大量に供給された場合や、長期間の使用によってキャリア表面にトナーの成分が付着し、キャリアの荷電性能が低下した場合には、第２スクリュー２３３Ｂでは十分に補給トナーを帯電できないことがある。その場合、第１スクリュー２３３Ａでもトナーを更に荷電する必要がある。また、トナーの荷電量は層厚規制部材２３２の周辺（規制部分）でも増加する。

そこで、本実施形態では、スリーブ２３１Ｂの表面の凹部５０が軸方向に対して傾斜されることで、スリーブ２３１Ｂの回転によって現像剤が軸方向に搬送される。特に、スリーブ２３１Ｂが現像剤を軸方向に移動させる方向が、第１スクリュー２３３Ａが現像剤を搬送する方向とは逆方向である点に特徴を有する。

第２搬送部２３４Ｂから第１搬送部２３４Ａに供給された現像剤は、第１スクリュー２３３Ａによって現像ローラー２３１に供給され、感光体ドラム２０と対向する現像ニップ部（現像領域）に搬送される。この際、本実施形態では、スリーブ２３１Ｂの表面に、複数の凹部５０が形成されており、この凹部５０が軸方向に対して傾斜して配置されている。その結果、現像剤はスリーブ２３１Ｂ上を周方向に沿って搬送されると共に、現像ローラー２３１の軸方向において、第１スクリュー２３３Ａの現像剤搬送方向とは逆方向に搬送されることとなる。換言すれば、現像剤は第１スクリュー２３３Ａによって第１方向（ＤＡ）に沿って搬送されるとともに、現像ローラー２３１上で第２方向に僅かに押し戻されながら（図３、図４の矢印ＤＢ）、最終的には第１搬送部２３４Ａにおいて第１搬送方向に向かって搬送されていく。この結果、現像剤が、第１スクリュー２３３Ａと層厚規制部材２３２の周辺において攪拌される機会が増大する。したがって、トナーの荷電量が安定して維持され、トナーかぶりの発生やトナー飛散の発生を大幅に減少させることが可能なる。

図６を参照して、本実施形態では、隣接する凹部５０同士の間には、現像ローラー２３１の軸方向および周方向において所定の間隔が形成されている。換言すれば、凹部５０の長手方向の延長上には、スリーブ２３１Ｂの表面が露出している（図６の領域Ｍ）。このような、複数の凹部５０が形成された現像ローラー２３１の表面上では、以下のような現象が生じている。スリーブ２３１Ｂ上では、現像剤層は、凹部５０を中心に形成される。すなわち、現像剤の多くは凹部５０にトラップされた状態で、スリーブ２３１Ｂによって周方向に搬送される。そして、このように凹部５０内に位置する現像剤がやがて層厚規制部材２３２に到達すると、規制極Ｓ２および層厚規制部材２３２の作用によって、現像剤は凹部５０の長手方向に沿って領域Ｍに押し出される。すなわち、凹部５０内の現像剤は、層厚規制部材２３２によって削ぎ落とされるように、領域Ｍ側に押し出される（図６の矢印ＤＰ）。このような現像剤の挙動は、現像ローラー２３１全体で見た場合には、スリーブ２３１Ｂの回転に伴って、現像剤が第１方向上流側に移動することとなる（図６の矢印ＤＱ）。

なお、分離極Ｓ１（図２）の周辺でも、凹部５０に沿って押し出された現像剤は、凹部５０のない領域Ｍにおいて現像ローラー２３１から脱離される。スリーブ２３１Ｂの表面からなる領域Ｍでは、表面粗さが低いため、現像剤が容易に分離される。

更に、この凹部５０の傾きによって、層厚規制部材２３２とスリーブ２３１Ｂとの間における、異物や現像剤の凝集物の詰まりが抑止される。図６に示すように凹部５０が傾斜していることで、スリーブ２３１Ｂの回転に伴って現像剤を軸方向に沿って搬送する力が発生する。この結果、層厚規制部材２３２とスリーブ２３１Ｂとの間に異物や凝集物が詰まっても、これらを軸方向へ送り出すことが可能になる。異物などが層厚規制部材２３２と現像ローラー２３１との間に詰まった場合、当該異物が凹部５０に沿って図６の矢印ＤＰ方向に押し出された後、搬送力が小さい領域Ｍにおいてスリーブ２３１Ｂから容易に脱離される。

更に、本実施形態では、層厚規制部材２３２のうちスリーブ２３１Ｂの回転方向上流側の側面から前記回転方向上流側１０度までの領域において、Ｓ２極（規制磁極）の磁力の垂直方向成分の変化量が０．５（ｍＴ／度）以下に設定されている。なお、上記の変化量とは、角度０．０２度刻みで計算された磁力の変化量の絶対値を意味する。図７は、本実施形態に係る現像ローラー２３１の固定磁石２３１Ａの垂直方向成分の磁力分布を示すグラフである。図７の破線は垂直方向の磁力を示し、実線は当該磁力の変化量を示している。

スリーブ２３１Ｂ上において現像剤を軸方向に沿って移動させるためには、スリーブ２３１Ｂ上の凹部５０の形状のみならず、固定磁石２３１ＡのＳ２極の磁界の影響が考慮されることが望ましい。スリーブ２３１Ｂ上の現像剤は、Ｓ２極の磁力によって垂直方向（半径方向）に沿って拘束されている。このため、すべての現像剤が凹部５０に沿って容易に移動しない場合がある。したがって、層厚規制部材２３２が対向する領域では、Ｓ２極による拘束力を低くすることが望ましい。本実施形態では、Ｓ２極の垂直方向成分の磁力の変化率が小さく設定されることで、現像剤を引き付ける力・磁気吸引力を抑えることが可能となる。本発明の発明者は、鋭意、試験を重ねた結果、垂直方向成分の磁力の変化率が０．５（ｍＴ／度）以下の場合に、磁気ブラシが凹部５０内を動きやすくなることを知見した。

図９は、本実施形態に係る現像ローラー２３１と比較される他の現像ローラー２３Ｚのスリーブ２３１Ｚ上の現像剤の流れを示す模式図である。スリーブ２３１Ｚでは、所定の角度で傾斜した溝Ｊが軸方向に沿って所定の間隔で複数形成されている。隣接する溝Ｊ同士の間には、スリーブ２３１Ｚの表面Ｋが露出している。このようなスリーブ２３１Ｚの溝Ｊでは、溝部分が連続的に延びるように形成されている。このため、溝Ｊが延びる方向の延長線上には、スリーブ２３１Ｚの表面が存在しない。したがって、溝Ｊの内部には、常に現像剤が存在しているため、層厚規制部材２３２Ｚによって溝Ｊ内の現像剤が押し出されようとしても、隣接する現像剤と衝突してしまう。この結果、現像剤が溝Ｊに沿って移動しにくい。また、分離部分（図２のＳ１極周辺）でも、溝Ｊ内に現像剤が均一に存在しているため、現像剤が溝Ｊに沿って移動することができない。この結果、溝Ｊ内の現像剤を安定して分離することが難しくなる。

次に、実施例に基づいて、本発明を更に説明する。なお、各実験については、以下の実験条件において行った。
＜共通実験条件＞
・感光体ドラム２０：アモルファスシリコン（α−Ｓｉ）感光体、表面電位（白地部）Ｖｏ＝＋２５０〜＋３００Ｖ、（画像部）ＶＬ＝＋２０Ｖ
・プリント速度：５５枚／分
・現像ローラー２３１上の現像剤搬送量（層厚規制後）：２００〜４００ｇ／ｍ^２
・キャリア：体積平均粒径３５μｍ、フェライト樹脂コートキャリア
・トナー：体積平均粒径６．８μｍ（プラス帯電特性）
・現像ローラー２３１の感光体ドラム２０に対する周速比：１．４〜２．０（トレール方向）
・現像ローラー２３１と感光体ドラム２０とのギャップ：２５０〜４００μｍ
・現像バイアス：直流バイアス＝３５０Ｖ、交流バイアス＝Ｖｐｐ１．２ｋＶ、周波数ｆ３．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ５０％、矩形波（なお、層厚規制部材２３２も現像ローラー２３１と同電位である）

＜スリーブ条件＞
本実験では、以下の４種類のスリーブを用いて実験を行った。なお、いずれのスリーブにおいても、内部に配置される固定磁石２３１Ａは、図２に示される複数の磁極を備えている。
・凹部スリーブ（実施例１〜１０）：外径２０ｍｍ、凹部形状（図５のＡ＝０．８ｍｍ、Ｂ＝０．２ｍｍ、周方向８０列、軸方向２４０列）
・ブラストスリーブ（比較例１）：外径２０ｍｍ、サンドブラスト（Ｒｚｊｉｓ＝７．４μｍ）
・溝スリーブ（比較例２）：外径２０ｍｍ、ローレット溝（軸方向）、溝本数１２０本、溝深さ８０μｍ、溝幅０．２ｍｍ、Ｖ形状
・斜め溝スリーブ（比較例３）：外径２０ｍｍ、ローレット溝（６０度≦溝角度θ＜８０度）、溝本数１２０本、溝深さ８０μｍ、溝幅０．２ｍｍ

表１は、各実験条件において、「ハーフキメ画像」、「画像濃度低下」および「規制部詰まり」の各項目を評価した結果を示したものである。なお、実施例１〜５では、前述の規制極磁力（図２のＳ２極）の磁力変化率の最大値が０．５（ｍＴ／度）以下に設定されており、実施例６〜１０では、磁力変化率の最大値が０．５（ｍＴ／度）を超える範囲に設定されている。

また、表１において、ハーフキメ画像については、ハーフトーン画像におけるキメ細やかさを目視で評価し、○、△、×の三段階評価を行っている。「画像濃度低下」については、所定の印字枚数の耐久試験において、画像濃度低下の発生を、○（発生せず）、×（発生）で評価している。更に、規制部詰まりについては、○（スリーブ上に筋なし）、△（詰まりによる筋は僅かにあるが画像上問題なし）、×（詰まりによる筋があり画像上でも認識される）の三段階評価を行っている。

表１の実施例１〜１０では、本発明に係る複数の凹部５０がスリーブ上に形成されていることで、ハーフキメ画像が良好に維持されるとともに、トナーの荷電不良に伴う濃度低下が発生しない結果となっている。なお、比較例１のブラストスリーブでは、ハーフキメ画像が良好なものの、トナーの荷電不良が発生し画像濃度低下が生じている。また、比較例２の溝スリーブおよび比較例３の斜め溝スリーブでは、搬送能力が高いために濃度低下は発生していないが、現像剤の磁気ブラシが粗いために、ハーフキメ画像が悪化している。

更に、実施例２〜４、実施例７〜９のように、凹部５０の角度θが４５度≦θ＜８５度の範囲に設定されている場合には、ハーフキメ画像、画像濃度低下および規制部詰まりの各項目が好適に両立された結果となっている。加えて、実施例３および８のように、凹部５０の角度θが６０度≦θ＜８０度の範囲に設定されている場合には、ハーフキメ画像、画像濃度低下および規制部詰まりの各項目が更に両立された結果となっている。

また、Ｓ２極（規制磁極）の磁力の垂直方向成分の変化量が０．５（ｍＴ／度）以下に設定されている場合には、現像剤が凹部５０内を安定して移動することができるため、規制部詰まりの評価において特に良好な結果が得られている。

なお、上記の各実験に対して、層厚規制部材２３２と現像ローラー２３１とのギャップ（ブレードギャップ）を調整し、スリーブ２３１Ｂ上の現像剤搬送量を１００ｇ／ｍ^２以上５００ｇ／ｍ^２以下の範囲で同様の評価を行ったところ、同様の結果が得られた。更に、トナー濃度５％以上１２％以下の範囲で、上記と同様の評価を行ったところ、同様の結果が得られた。更に、現像ローラー２３１の直径が１２ｍｍ以上３５ｍｍ以下の範囲で同様の評価を行った場合も、同様の結果が得られた。

以上、本発明の一実施形態に係る現像装置２３およびこれを備える画像形成装置１０につき詳細に説明した。このような画像形成装置１０によれば、感光体ドラム２０に対して、帯電量が確保されたトナーを安定して供給することが可能となり、安定した画像を形成することができる。なお、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、例えば以下のような変形実施形態を取ることができる。

（１）上記の実施形態では、図３に示すように、現像ローラー２３１のスリーブ２３１Ｂ上に複数の凹部５０が形成された態様にて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。図８は、本発明の変形実施形態に係る現像ローラー２３１のスリーブの模式的な正面図である。図８では、軸方向に沿って、隣接する凹部５１の端部同士がオーバーラップするように配置されている。このような場合でも、スリーブ上に図６の領域Ｍが形成されているため、凹部５１内の現像剤が長手方向に沿って容易に移動することができる。

（２）上記の実施形態では、現像装置２３が、１本の現像ローラーを備える態様にて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。図３の現像ローラー２３１と第１スクリュー２３３Ａとの間に、更に他の現像ローラーが介在する態様でも良いし、また、感光体ドラム２０に複数本の現像ローラーが対向して配置される態様でもよい。

１０ 画像形成装置
１１ 装置本体
１３ 画像形成部
１４ 中間転写ユニット（転写部）
１４５ 二次転写ローラー（転写部）
２０ 感光体ドラム
２３ 現像装置
２３Ｈ ハウジング
２３１ 現像ローラー
２３１Ａ 固定磁石
２３１Ｂ スリーブ
２３２ 層厚規制部材
２３３ 攪拌スクリュー
２３３Ａ 第１スクリュー（第１搬送部材）
２３３Ｂ 第２スクリュー（第２搬送部材）
２３４ 現像剤搬送部
２３４Ａ 第１搬送部（第１搬送路）
２３４Ｂ 第２搬送部（第２搬送路）
５０、５１ 凹部

Claims (5)

1. トナーおよび磁性キャリアを含む現像剤が収容されるハウジングと、
   周方向に沿って複数の磁極を含み固定された固定磁石と、前記固定磁石の周囲を所定の回転方向に回転し周面に前記現像剤を担持するスリーブと、を備え、表面に静電潜像が形成される感光体ドラムに前記トナーを供給する現像ローラーと、
   前記ハウジングに、前記現像ローラーに対向して配置され第１方向に前記現像剤が搬送される第１搬送路と、前記現像ローラーとは反対側で前記第１搬送路に隣接して配置され前記第１方向とは反対の第２方向に前記現像剤が搬送され、かつ、前記第２方向の両端側で前記第１搬送路に連通する第２搬送路と、を備える現像剤搬送路と、
   前記ハウジングに配置され、前記第１搬送路と前記第２搬送路とを仕切る仕切板と、
   前記第１搬送路に回転可能に配設され、前記第１方向に前記現像剤を搬送するとともに、前記現像ローラーに前記現像剤を供給しかつ前記現像ローラーから分離された前記現像剤を回収する第１搬送部材と、
   前記第２搬送路に回転可能に配設され、前記第２方向に前記現像剤を搬送する第２搬送部材と、
   前記現像ローラーの前記スリーブに対向して配置され、前記第１搬送部材によって前記現像ローラーに供給された前記現像剤の層厚を規制する層厚規制部材と、
   を有し、
   前記現像ローラーの前記スリーブの表面には、複数の凹部が、前記スリーブの周方向および軸方向にそれぞれ間隔をおいて配置されており、
   前記複数の凹部は、それぞれ、所定の長手方向に沿って延びる長手形状を備え、
   前記凹部が延びる前記長手方向は、前記スリーブの回転方向下流側に進むにつれて前記第１方向下流側に向かう方向であり、
   前記スリーブの回転によって前記スリーブ上に担持された前記現像剤が前記層厚規制部材に到達すると、前記凹部内の前記現像剤が前記層厚規制部材によって前記スリーブ上の前記凹部同士の間の領域に前記凹部から前記長手方向に沿って前記回転方向上流側に押し出されることで、前記スリーブ上の前記現像剤が前記第１方向上流側に移動する、現像装置。
2. 前記スリーブの回転における軸方向と直交する基準平面と前記凹部が延びる前記長手方向とが前記スリーブの表面上でなす角度θが、４５度≦θ＜８５度の範囲に設定されている、請求項１に記載の現像装置。
3. 前記基準平面と前記凹部が延びる前記長手方向とが前記スリーブの表面上でなす角度θが、６０度≦θ＜８０度の範囲に設定されている、請求項２に記載の現像装置。
4. 前記現像ローラーの前記固定磁石は、前記層厚規制部材に対向して配置される規制磁極を備え、
   前記層厚規制部材の前記回転方向上流側の側面から前記回転方向上流側１０度までの領域において、前記規制磁極の磁力の垂直方向成分の変化量が０．５（ｍＴ／度）以下に設定されている、請求項１乃至３の何れか１項に記載の現像装置。
5. 請求項１乃至４の何れか１項に記載の現像装置と、
   前記現像ローラーから前記トナーが供給され、前記周面にトナー像を担持する前記感光体ドラムと、
   前記感光体ドラムからシートに前記トナー像を転写する転写部と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。

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