多段現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置
【課題】小径の現像剤担持体が複数設けられた小型の多段現像装置において、前記現像剤担持体に撓みが生じることを防止できる多段現像装置を提供する。
【解決手段】多段現像装置１０は、感光体ドラム１１の回転方向に沿って設けられた第１現像剤担持体４ａ及び第２現像剤担持体４ｂと、現像剤供給ユニット８と、規制ブレード５と、を有している。この規制ブレード５は、感光体ドラム１１の回転方向に沿った最も上流側に配置された第１現像剤担持体４ａと対向するように設けられているとともに、この第１現像剤担持体４ａの複数の磁極のうち、磁束密度のピーク部近傍の磁束密度変化率が小さい磁極Ｓ２の、前記ピーク部と対向するように設けられている。
【解決手段】多段現像装置１０は、感光体ドラム１１の回転方向に沿って設けられた第１現像剤担持体４ａ及び第２現像剤担持体４ｂと、現像剤供給ユニット８と、規制ブレード５と、を有している。この規制ブレード５は、感光体ドラム１１の回転方向に沿った最も上流側に配置された第１現像剤担持体４ａと対向するように設けられているとともに、この第１現像剤担持体４ａの複数の磁極のうち、磁束密度のピーク部近傍の磁束密度変化率が小さい磁極Ｓ２の、前記ピーク部と対向するように設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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二成分現像方式の現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置に関し、さらに詳しくは、複数の現像剤担持体により潜像担持体上の静電潜像を現像する前記現像装置としての多段現像装置、かかる多段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。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置には、トナーと磁性キャリアとを含んだ所謂二成分現像剤（以下、単に現像剤と記す。）を用いて画像を形成する種々の現像装置が用いられる。この種の現像装置は、現像剤を潜像担持体としての感光体ドラムに対向する現像領域に搬送し、感光体ドラム上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現像剤担持体と、この現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、前記現像剤担持体の外表面に担持された現像剤を削ぎ落として所望の厚さにする現像剤規制部材と、を有している。
【０００３】
上記現像剤担持体は、非磁性材料で構成され円筒状に形成された現像スリーブと、この現像スリーブの内側に収容され、当該現像スリーブの表面に現像剤の穂立ち、即ち磁気ブラシ、を生じさせるように磁界を形成するマグネットローラと、を有している。この現像剤担持体は、現像剤の穂立ちの際、磁性キャリアが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上に穂立ちし、この穂立ちした磁性キャリアにトナーが付着する。この穂立ちを起こした現像剤は、前記現像スリーブを回転させることにより、周方向に移動させることができる。
【０００４】
また、上記現像スリーブの表面には、溝加工、サンドブラスト加工等の粗面化処理が施されている。この粗面化処理は、高速で回転する現像スリーブの表面で現像剤がスリップして停滞することにより生じる画像濃度の低下を防止するために行われている。
【０００５】
近年、上記画像形成装置のカラー化及び小型化が進んでいる。例えば、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、カラー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、各現像装置の小型化のためには、現像装置を構成する前記現像剤担持体の小径化が不可欠である。
【０００６】
しかし、前記現像剤担持体を小径にすると、画像形成速度の高速化を図る場合に現像剤担持体の線速が速くなることから、現像剤担持体の耐久性が低下したり、トナー飛散や画像後端部に白抜けが発生するなど画像上の不具合が生じることがあるといった問題があった。これらの問題に対し、小径の現像剤担持体を少なくとも２本以上用いることにより、該現像剤担持体の線速を下げるとともに現像回数を増加させて現像能力の向上を図った多段現像装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。ただし、このような多段現像装置においても、現像剤担持体が小径である場合には、現像スリーブ及びマグネットローラの剛性が低いがゆえに、以下のような問題があった。
【０００７】
即ち、マグネットローラの剛性が低いと、現像スリーブ上に過剰に担持された現像剤が、現像スリーブの回転により現像剤規制部材との間や感光体ドラムとの間を圧縮されながら通過する際に、これら現像剤規制部材や感光体ドラムが現像剤を現像スリーブに向かって押圧する圧力により、現像スリーブ及びマグネットローラが撓んでしまったり、互いに隣接して設けられた現像剤担持体のマグネットローラ間に働く磁気吸引力により、マグネットローラが互いに引き付けられて撓んでしまったりするといった問題があった。
【０００８】
このようにマグネットローラや現像スリーブに撓みが生じると、マグネットローラと現像スリーブとが接触して当該現像剤担持体が破損したり、現像スリーブ上の軸方向における現像剤の汲み上げ量に偏差が生じて画像濃度ムラが発生する可能性があるといった問題があった。
【０００９】
なお、マグネットローラ内部に補強部材を設けてこのマグネットローラの剛性向上を図った現像剤担持体が提案されているが、このような現像剤担持体は成形が煩雑であり成形性が良くないという問題があった。また、たとえ前記補強部材を設けてマグネットローラの剛性を高めたとしても、現像剤担持体が現像剤規制部材や感光体ドラムなどから受ける前記圧力及び前記磁気吸引力がこのマグネットローラの剛性を上回る場合には、やはりマグネットローラや現像スリーブに撓みが生じてしまうという問題があった。
【００１０】
また、小径で剛性が低い現像スリーブの表面に上述したサンドブラスト加工を施す場合、一方向から砥粒を高圧で吹き付けるので、この現像スリーブが変形してしまうという問題があった。
【特許文献１】特開２００３−２９５６１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
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、小径の現像剤担持体が複数設けられた小型の多段現像装置において、前記現像剤担持体に撓みが生じることを防止できる多段現像装置、プロセスカートリッジ、並びに、画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、（ａ）複数の磁極を有する本体部と該本体部の両端部からそれぞれ延設された一対の固定部とを有するマグネットローラと、前記本体部の外周に回転可能に装着された現像スリーブと、をそれぞれ有する、潜像担持体の回転方向に沿って該潜像担持体と平行に配列された、複数の現像剤担持体と、（ｂ）前記複数の現像剤担持体のうちの前記潜像担持体の回転方向の最も上流側に配置された現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、（ｃ）前記潜像担持体の回転方向の最も上流側に配置された前記現像剤担持体の前記本体部の外周に回転可能に装着された前記現像スリーブ上に担持された前記現像剤を削ぎ落として所望の厚さにする現像剤規制部材と、を有する多段現像装置において、（イ）前記潜像担持体の回転方向の最も上流側に配置された前記現像剤担持体における前記複数の磁極のうちの１つに磁束密度のピーク部近傍の磁束密度変化率が小さいものが設けられ、そして、（ロ）該ピーク部近傍の磁束密度変化率が小さい領域と対向する位置に、前記現像剤規制部材が配置されていることを特徴とする多段現像装置である。
【００１３】
請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、隣り合う前記現像剤担持体同士における互いに最も接近し合った前記磁極同士が互いに同極性になるように設けられていることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項３に記載された発明は、請求項１または請求項２に記載された発明において、前記現像剤担持体における前記複数の磁極のうちの前記潜像担持体と対向する現像極の半値幅が１５〜３０度になるように設けられていることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項４に記載された発明は、請求項１〜３のうち１項に記載された発明において、前記現像剤規制部材の前記現像スリーブと対向する先端部分に、前記現像スリーブの回転方向の上流側から下流側に向かうにしたがって前記現像スリーブとの間隔が狭くなるテーパ面が設けられていることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項５に記載された発明は、請求項１〜４のうち１項に記載された発明において、前記マグネットローラが、高分子化合物と磁性粉との混合材料が成型金型内に射出される射出成型によって成型されていることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項６に記載された発明は、請求項１〜５のうち１項に記載された発明において、前記現像スリーブの外周面に、磁力によってワークの表面に磁性砥粒を衝突させて滑らかな凹凸を形成する処理である、ＳＷＢ処理が施されていることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項７に記載された発明は、請求項１〜６のうち１項に記載された発明において、前記現像剤が、トナーと、平均粒径が２０〜５０μｍの磁性キャリアと、を含んでいることを特徴とするものである。
【００１９】
請求項８に記載された発明は、静電潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体を帯電させる帯電装置と、現像剤を現像剤担持体上に担持して前記潜像担持体に対向する現像領域に搬送し、前記潜像担持体上の静電潜像を現像してトナー像化する現像装置と、現像後のトナー像を転写材に転写した後に前記潜像担持体上に残留する転写残トナーを除去するクリーニング装置と、前記潜像担持体上の残留電荷を消す除電装置と、を有する画像形成装置で用いられ、該画像形成装置本体に対して着脱自在に構成され、かつ、前記潜像担持体と前記現像装置とを少なくとも備えた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１〜７のうち１項に記載の多段現像装置を有していることを特徴とするプロセスカートリッジである。
【００２０】
請求項９に記載された発明は、請求項８に記載のプロセスカートリッジを有していることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に記載された発明によれば、（イ）前記潜像担持体の回転方向の最も上流側に配置された前記現像剤担持体における前記複数の磁極のうちの１つに磁束密度のピーク部近傍の磁束密度変化率が小さいものが設けられ、そして、（ロ）該ピーク部近傍の磁束密度変化率が小さい領域と対向する位置に、前記現像剤規制部材が配置されていることから、現像スリーブ上に担持された現像剤が、穂立ちして密度が疎になった状態で現像剤規制部材との間を通過することになるので、この現像剤が現像剤規制部材から受けるストレスが低減されるとともに現像剤担持体への圧力が小さくなる。よって、剛性の低い小径の現像剤担持体を用いる場合でも、この現像剤担持体の撓みを防止することができ、小型で高画質な画像を得ることができる多段現像装置を提供することができる。また、現像剤、現像スリーブへのストレスが少ないため、この多段現像装置の長寿命化を図ることもできる。
【００２２】
請求項２に記載された発明によれば、隣り合う前記現像剤担持体同士における互いに最も接近し合った前記磁極同士が互いに同極性になるように設けられていることから、これら２つの現像剤担持体間の最も接近している領域に反発磁界が形成され、それぞれのマグネットローラがその磁力で互いに引き付け合うことによる撓みを防止することができる。また、前記反発磁界が形成されることにより、潜像担持体の回転方向の上流側に配置された現像剤担持体上を搬送される現像剤がこれら２つの現像剤担持体間を通過することができなくなるので、多段現像装置で課題となる、「上流側現像剤担持体における現像剤の連れ回り現象」が発生することがなく、現像剤が確実に下流側現像剤担持体に搬送される。よって、小型で高画質な画像を得ることができる多段現像装置を提供することができる。
【００２３】
請求項３に記載された発明によれば、前記現像剤担持体における前記複数の磁極のうちの前記潜像担持体と対向する現像極の半値幅が１５〜３０度になるように設けられていることから、現像剤担持体と潜像担持体との間の穂立ちしたトナーが受け渡される現像領域の角度幅が小さくなるので、現像スリーブ上の現像剤が潜像担持体との間を圧縮されながら通過する際にこの現像剤が潜像担持体から受けるストレスが低減されるとともに現像剤担持体への圧力が小さくなる。よって、現像剤担持体の撓みを防止することができ、ＳＬＩＣ現像同様の高画質な画像を得ることができる多段現像装置を提供することができる。
【００２４】
請求項４に記載された発明によれば、前記現像剤規制部材の前記現像スリーブと対向する先端部分に、前記現像スリーブの回転方向の上流側から下流側に向かうにしたがって前記現像スリーブとの間隔が狭くなるテーパ面が設けられていることから、現像スリーブ上に担持されつつ現像剤規制部材との間を通過する現像剤が、大きなストレスを受けることなく徐々に現像剤規制部材で削ぎ落とされることになり、現像スリーブ上に担持される現像剤量が過剰な量になることを防止できるので、現像スリーブ上の現像剤が現像剤規制部材から受けるストレスが低減されるとともに現像剤担持体への圧力が小さくなる。よって、現像剤担持体の撓みを防止することができ、小型で高画質な画像を得ることができる多段現像装置を提供することができる。また、現像剤、現像スリーブへのストレスが少ないため、この多段現像装置の長寿命化を図ることもできる。
【００２５】
請求項５に記載された発明によれば、前記マグネットローラが、高分子化合物と磁性粉との混合材料が成型金型内に射出される射出成型によって成型されていることから、剛性を向上させるのに有利な高分子材料を用いて、本体部と固定部とで径が異なる一体形状のマグネットローラを容易に成型することができる。よって、剛性が高く高精度なマグネットローラを有する多段現像装置を安価に提供することができる。
【００２６】
請求項６に記載された発明によれば、前記現像スリーブの外周面に、磁力によってワークの表面に磁性砥粒を衝突させて滑らかな凹凸を形成する処理である、ＳＷＢ処理が施されていることから、この滑らかな凹凸により現像スリーブ上に担持される現像剤量が過剰な量にならず、適正量となるので、現像スリーブ上の現像剤が潜像担持体との間を圧縮されながら通過する際にこの現像剤が潜像担持体から受けるストレスが低減されるとともに現像剤担持体への圧力が小さくなる。よって、現像剤担持体の撓みを防止することができ、小型で高画質な画像を得ることができる多段現像装置を提供することができる。また、現像剤、現像スリーブへのストレスが少ないため、この多段現像装置の長寿命化を図ることもできる。さらにこのＳＷＢ処理は、現像スリーブの外周面全周に同時に均等な力で磁性砥粒を衝突させることが可能で、現像スリーブの一点に応力が集中することがない加工方法であることから、小径で剛性が低い現像スリーブでも加工時の変形を防止することができ、高精度な現像スリーブとすることができる。
【００２７】
請求項７に記載された発明によれば、前記現像剤が、トナーと、平均粒径が２０〜５０μｍの磁性キャリアと、を含んでいることから、潜像担持体へのキャリア付着が生じたり、均一な画像を得られないといった不具合が生じることを防止できる多段現像装置とすることができる。
【００２８】
請求項８に記載された発明によれば、請求項１〜７のうち１項に記載の多段現像装置を有していることから、小型で高画質な画像を得ることができるプロセスカートリッジを提供することができる。
【００２９】
請求項９に記載された発明によれば、請求項８に記載のプロセスカートリッジを有していることから、小型で高画質な画像を得ることができる画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００３１】
図１は、本発明の一実施の形態にかかる多段現像装置を示す断面図である。図２は、図１に示された第１現像剤担持体の磁気特性を説明する説明図である。図３は、図１に示された第２現像剤担持体の磁気特性を説明する説明図である。図４は、図１に示された第１現像剤担持体の磁気特性と現像剤の挙動を説明する説明図である。図５は、図１に示された第１現像剤担持体及び第２現像剤担持体を構成する現像スリーブの外観を示す斜視図である。図６は、図５に示された現像スリーブの外表面の拡大図である。図７は、本発明の一実施の形態にかかるプロセスカートリッジを示す概略構成図である。図８は、本発明の一実施の形態にかかる画像形成装置を示す概略構成図である。
【００３２】
図１に示す本発明の多段現像装置１０は、磁性体であるキャリア２０とトナー２１とを含んだ二成分現像剤（以下、現像剤と記す。）３０を、潜像担持体としての感光体ドラム１１と対向する現像領域に搬送し、感光体ドラム１１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第１現像剤担持体４ａと、第２現像剤担持体４ｂと、現像剤３０を攪拌して第１現像剤担持体４ａに供給する現像剤供給部材としての現像剤供給ユニット８と、第１現像剤担持体４ａの外表面即ち外周面に即ち汲み上げられた現像剤３０を所望の厚さにする現像剤規制部材としての規制ブレード５と、これらを収容したケース９と、を有している。
【００３３】
上記現像剤供給ユニット８は、現像剤３０を収容する３つの現像剤収容槽７ａ，７ｂ，７ｃと、この現像剤収容槽７ａ，７ｂ，７ｃ内の現像剤３０を攪拌しながらその軸方向に沿って搬送するスクリュー形状の攪拌部材６ａ，６ｂ，６ｃと、を有している。
【００３４】
上記現像剤収容槽７ａは、第２現像剤担持体４ｂと対向する位置に設けられ、この第２現像剤担持体４ｂと平行に配列されている。また、現像剤収容槽７ａの第２現像剤担持体４ｂと対向する部分には開口部が設けられている。また、この現像剤収容槽７ａ内に設けられた前記攪拌部材６ａは、現像剤収容槽７ａの一端部から補給されたトナーと当該現像剤収容槽７ａ内の現像剤３０とを攪拌しながら現像剤収容槽７ａの他端部に搬送する。
【００３５】
上記現像剤収容槽７ｂは、現像剤収容槽７ａに隣接する位置に設けられ、この現像剤収容槽７ａと平行に配列されている。また、現像剤収容槽７ｂの他端部と前記現像剤収容槽７ａの他端部とは互いに連通されている。また、この現像剤収容槽７ｂ内に設けられた前記攪拌部材６ａは、現像剤収容槽７ａから搬送されてきた現像剤３０を、攪拌しながら現像剤収容槽７ｂの一端部に搬送する。
【００３６】
上記現像剤収容槽７ｃは、第１現像剤担持体４ａと対向する位置に設けられ、この第１現像剤担持体４ａと平行に配列されている。また、現像剤収容槽７ｃの第１現像剤担持体４ａと対向する部分には開口部が設けられている。また、現像剤収容槽７ｃの一端部と前記現像剤収容槽７ｂの一端部とは互いに連通されている。また、この現像剤収容槽７ｃ内に設けられた前記攪拌部材６ｃは、現像剤収容槽７ｂから搬送されてきた現像剤３０を、攪拌しながら現像剤収容槽７ｃの他端部に搬送する。
【００３７】
上記構成の現像剤供給ユニット８は、現像剤収容槽７ｃの開口部から第１現像剤担持体４ａに現像剤３０を供給する。そして、静電潜像の現像に使用された使用済み現像剤３０を、現像剤収容槽７ａの開口部から回収する。また、回収された使用済み現像剤３０は、現像剤収容槽７ａ、現像剤収容槽７ｂ、現像剤収容槽７ｃ内を循環しながら新しいトナーと攪拌されて次回の現像に使用される。
【００３８】
上記ケース９は、箱状に形成され、現像剤供給ユニット８の現像剤収容槽７ａ，７ｂ，７ｃに取り付けられて、これら現像剤収容槽７ａ，７ｂ，７ｃとともに、現像剤担持体４ａ，４ｂなどを覆う。また、ケース９の感光体ドラム１１と対向する部分には、開口部が設けられている。
【００３９】
上記第１現像剤担持体４ａと第２現像剤担持体４ｂとは、それぞれケース９の前記開口部の近傍に、感光体ドラム１１と間隔をあけて該感光体ドラム１１と平行に設けられている。また、第１現像剤担持体４ａと第２現像剤担持体４ｂとは、この感光体ドラム１１の回転方向（図示例では反時計回りである。）に沿って互いに隣接して設けられている。また、第２現像剤担持体４ｂは、第１現像剤担持体４ａよりも感光体ドラム１１の回転方向に沿った下流側に配置されているとともに、第１現像剤担持体４ａの鉛直方向下方に配置されている。
【００４０】
上記第１現像剤担持体４ａは、円筒状に設けられた現像スリーブ２ａと、この現像スリーブ２ａの内側に設けられ、複数の磁極Ｎ２，Ｓ２，Ｎ３，Ｓ１，Ｎ１と剤切れ極Ｐ１とを有し、現像スリーブ２ａの表面に現像剤３０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１ａと、現像スリーブ２ａをマグネットローラ１ａの外周に回転自在に取り付ける一対の軸受フランジと、を有している。
【００４１】
同様に、上記第２現像剤担持体４ｂは、円筒状に設けられた現像スリーブ２ｂと、この現像スリーブ２ｂの内側に設けられ、複数の磁極Ｎ４，Ｓ３，Ｎ５と剤切れ極Ｐ２とを有し、現像スリーブ２ｂの表面に現像剤３０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１ｂと、現像スリーブ２ｂをマグネットローラ１ｂの外周に回転自在に取り付ける一対の軸受フランジと、を有している。
【００４２】
上記マグネットローラ１ａは、高分子化合物と磁性粉との混合材料で構成されたマグネットローラ本体１２と、このマグネットローラ本体１２に取り付けられた希土類マグネットブロック３と、を有している。一方、上記マグネットローラ１ｂは、マグネットローラ本体１２のみで構成されている。これらマグネットローラ本体１２は、現像剤３０に対して磁力を作用させるための円柱状の本体部１２ａと、この本体部１２ａの軸方向の両端部からそれぞれ棒状に延設された一対の固定部１２ｂと、を一体に有している（図４を参照。）。これら一対の固定部１２ｂは、本体部１２ａよりも小径の円柱状に設けられている。また、一方の固定部１２ｂは、上述した一方の軸受フランジを貫通してケース９に回転不能に取り付けられている。また、他方の固定部１２ｂは、他方の軸受フランジに取り付けられている。即ち、一対の固定部１２ｂは、本体部１２ａをケース９及び他方の軸受フランジに固定するためのものであり、従来のマグネットローラに嵌装されていた芯金の役割を果たしている。
【００４３】
また、図１などに示すように、上記マグネットローラ１ａは、本体部１２ａの感光体ドラム１１と対向する部分に、本体部１２ａよりも高磁力の希土類マグネットブロック３を取り付ける凹溝が１つ設けられている。この凹溝は、本体部１２ａの外周面から凹の断面矩形状に形成され、本体部１２ａの軸方向に沿って直線状に延びているとともに、本体部１２ａの全長に亘って設けられている。また、前記希土類マグネットブロック３は、Ｎｄ−Ｆｅ−ＢやＳｍ−Ｆｅ−Ｎ等の磁性粉を含んで構成され、前記凹溝と等しい長さの角柱状に形成されている。そして、この凹溝の内面に接着剤などによって固定されて、本体部１２ａに一体化されている。この希土類マグネットブロック３は、前記凹溝に取り付けられて磁極Ｓ１を構成する。
【００４４】
また、上記希土類マグネットブロック３の成型方法としては、前記磁性粉と６ＰＡや１２ＰＡとの混合材料を成型金型内に射出する射出成型や、前記磁性粉とポリエステル等の樹脂粉末との混合材料をプレス金型内に充填して圧縮する圧縮成型があげられる。また前記射出成型または前記圧縮成型を磁場の存在下で行う事により、高い磁気特性を得る事ができる。
【００４５】
また、上記マグネットローラ本体１２を構成する前記磁性粉としては、フェライト、Ｎｅ系（Ｎｅ-Ｆｅ-等）、Ｓｍ系（Ｓｍ-Ｃｏ、Ｓｍ-Ｆｅ-Ｎ等）、等を用いることができ、高い磁気特性を得るためには、Ｎｅ系（Ｎｅ-Ｆｅ-等）またはＳｍ系（Ｓｍ-Ｃｏ、Ｓｍ-Ｆｅ-Ｎ等）を用いることが望ましい。また、前記高分子化合物としては、６ＰＡもしくは１２ＰＡ等のＰＡ系材料、ＥＥＡ（エチレン・エチル共重合体）・ＥＶＡ（エチレン・ビニル共重合体）等のエチレン系化合物、ＣＰＥ（塩素化ポリエチレン）等の塩素系材料、ＮＢＲ等のゴム材料、エポキシ系、シリコーン系、ウレタン系、等を用いることができる。また、本発明のように小径のマグネットローラ１ａ，１ｂを成型する場合には剛性の高いＰＡ系材料にフェライトを混合した混合材料を用いてマグネットローラ本体１２を成形し、高磁力が必要な箇所に希土類マグネットブロック３を配置することが望ましい。
【００４６】
また、上述したマグネットローラ本体１２を成型する方法として、押出し成型、射出成型などがあげられるが、結晶性が高く剛性に有利な高分子材料を用いることができるため射出成型が望ましい。また、マグネットローラ本体１２は本体部１２aと固定部１２ｂの径が異なるため、この形状を高精度に実現するのにも射出成型が望ましい。
【００４７】
本発明では、上述したように、マグネットローラ本体１２が、本体部１２ａと固定部１２ｂとを一体に有した構成であることから、従来のマグネットローラに嵌装されていた芯金を無くすことができるので、本体部１２ａの体積を大きくすることが可能となり、そのために、本体部１２ａを小径にしても、必要な磁力を確保することができる。ただし、このように芯金を用いずに本体部１２ａを小径にすると、マグネットローラ１ａ，１ｂの剛性が低くなってしまい、そのために、他部材からの磁気吸引力や圧力によって撓みが生じ易くなってしまう。そこで、本発明では、後述する構成により、マグネットローラ１ａ，１ｂにかかる他部材からの磁気吸引力や圧力を小さくしている。
【００４８】
上述したマグネットローラ１ａの複数の磁極Ｎ２，Ｓ２，Ｎ３，Ｓ１，Ｎ１と剤切れ極Ｐ１とは、本体部１２ａの軸方向に沿ってその全長に亘って設けられているとともに、本体部１２ａの周方向に沿って並ぶように設けられている。これら複数の磁極のうち、感光体ドラム１１と対向する位置に設けられた磁極Ｓ１は、上述したように、本体部１２ａに設けられた凹溝内に希土類マグネットブロック３が取り付けられることにより設けられている。また、磁極Ｎ２，Ｓ２，Ｎ３，Ｎ１は、本体部１２ａを着磁することにより設けられている。また、剤切れ極Ｐ１は、磁極Ｎ１と磁極Ｎ２との間に発生する反発磁界を指している。このようなマグネットローラ１ａの磁力によって現像スリーブ２ａ上に形成される法線方向に沿った磁束密度の分布を図２に示す。
【００４９】
上述したマグネットローラ１ｂの複数の磁極Ｎ４，Ｓ３，Ｎ５と剤切れ極Ｐ２とは、マグネットローラ１ａと同様に、本体部１２ａの軸方向に沿ってその全長に亘って設けられているとともに、本体部１２ａの周方向に沿って並ぶように設けられている。これら複数の磁極Ｎ４，Ｓ３，Ｎ５は、本体部１２ａを着磁することにより設けられている。また、剤切れ極Ｐ２は、磁極Ｓ３と磁極Ｓ４との間に発生する反発磁界を指している。このようなマグネットローラ１ｂの磁力によって現像スリーブ２ｂ上に形成される磁束密度の分布を図３に示す。
【００５０】
また、前述した磁極Ｓ１〜Ｓ３は、Ｓ極性の磁極であり、磁極Ｎ１〜Ｎ５はＮ極性の磁極である。
【００５１】
上記マグネットローラ１ａの上記磁極Ｎ２は、第１現像剤担持体４ａと上記現像剤収容槽７ｃの開口部とが互いに対向する位置に対応して設けられている。この磁極Ｎ２は、現像スリーブ２ａの外表面上に磁力を生じさせて、現像剤収容槽７ｃ内の現像剤３０を現像スリーブ２ａの外表面に汲み上げる。即ち、磁極Ｎ２は、現像剤汲み上げ極をなしている。
【００５２】
上記マグネットローラ１ａの上記磁極Ｓ２は、磁極Ｎ２（現像剤汲み上げ極）よりも現像スリーブ２ａの回転方向下流の位置に設けられている。また、磁極Ｓ２は、第１現像剤担持体４ａと後述する規制ブレード５とが互いに対向する位置に対応して設けられている。この磁極Ｓ２は、現像スリーブ２ａの外表面上に磁力を生じさせて、現像スリーブ２ａの外表面上に担持された現像剤３０を、該現像スリーブ２ａの回転方向下流側に搬送する。即ち、磁極Ｓ２は、現像剤搬送極をなしている。また、現像スリーブ２ａは図１中の矢印で示すように時計回りに回転する。
【００５３】
上記マグネットローラ１ａの上記磁極Ｎ３は、磁極Ｓ２（現像剤搬送極）よりも現像スリーブ２ａの回転方向下流の位置に設けられている。この磁極Ｎ３は、現像スリーブ２ａの外表面上に磁力を生じさせて、現像スリーブ２ａの外表面上に担持された現像剤３０を、該現像スリーブ２ａの回転方向下流側の感光体ドラム１１側に向けて搬送する。即ち、磁極Ｎ３は、現像剤搬送極をなしている。
【００５４】
上記マグネットローラ１ａの上記磁極Ｓ１は、磁極Ｎ３（現像剤搬送極）よりも現像スリーブ２ａの回転方向下流の位置に設けられているとともに、第１現像剤担持体４ａと感光体ドラム１１とが互いに対向する現像領域に対応して設けられている。この磁極Ｓ１は、現像スリーブ２ａの外表面上に磁力を生じさせて現像剤３０を穂立ちさせ、即ち磁気ブラシを形成させ、現像スリーブ２ａの外表面上に担持された現像剤３０のトナー２１を、感光体ドラム１１に受け渡す。即ち、磁極Ｓ１は、現像極をなしている。
【００５５】
上記マグネットローラ１ａの上記磁極Ｎ１は、磁極Ｓ１（現像極）よりも現像スリーブ２ａの回転方向下流の位置に設けられている。この磁極Ｎ１は、現像スリーブ２ａの外表面上に磁力を生じさせて、現像スリーブ２ａの外表面上に担持された現像剤３０を、該現像スリーブ２ａの回転方向下流側に搬送する。即ち、磁極Ｎ１は、現像剤搬送極をなしている。
【００５６】
上記マグネットローラ１ａの上記剤切れ極Ｐ１は、磁極Ｎ２（現像剤汲み上げ極）と磁極Ｎ１（現像剤搬送極）との間に発生した反発磁界を指している。この剤切れ極Ｐ１では、１度目の現像後の現像剤３０が自重により落下して現像スリーブ２ａから離れ、そして、現像スリーブ２ａの鉛直方向下方に設けられた現像スリーブ２ｂの磁極Ｎ４に汲み上げられる。
【００５７】
上記マグネットローラ１ｂの上記磁極Ｎ４は、現像剤担持体４ａ，４ｂ同士の最も接近している位置に対応して設けられているとともに、上述した磁極Ｎ１と剤切れ極Ｐ１との境界部分と対向する位置に設けられている。即ち、第１現像剤担持体４ａと第２現像剤担持体４ｂとは、最も接近する磁極Ｎ１，Ｎ４同士が同極性とされている。このため、これら２つの現像剤担持体４ａ，４ｂ間の最も接近している領域に反発磁界が形成される。また、この磁極Ｎ４は、現像スリーブ２ｂの外表面上に磁力を生じさせて、現像スリーブ２ａから離れた現像剤３０を現像スリーブ２ｂの外表面に汲み上げる。即ち、磁極Ｎ４は、現像剤汲み上げ極をなしている。
【００５８】
このように本発明では、互いに隣り合う２つの現像剤担持体４ａ，４ｂ間の最も接近している領域に反発磁界が形成されることから、それぞれのマグネットローラ１ａ，１ｂがその磁力で互いに引き付け合うことによる当該マグネットローラ１ａ，１ｂの撓みを防止することができる。また、前記反発磁界が形成されることにより、現像スリーブ２ａ上を搬送される現像剤３０が２つの現像剤担持体４ａ，４ｂ間を通過することができなくなるので、現像スリーブ２ａ上の一部の現像剤３０が現像スリーブ２ｂに受け渡されずに現像スリーブ２ａ上に残ってしまう「連れ回り現象」が発生することがなく、現像剤３０が確実に現像スリーブ２ｂに搬送される。よって、小型で高画質な画像を得ることができる多段現像装置１０を提供することができる。
【００５９】
上記マグネットローラ１ｂの上記磁極Ｓ３は、磁極Ｎ４（現像剤汲み上げ極）よりも現像スリーブ２ｂの回転方向下流の位置に設けられているとともに、第２現像剤担持体４ｂと感光体ドラム１１とが互いに対向する現像領域に対応して設けられている。この磁極Ｓ３は、現像スリーブ２ｂの外表面上に磁力を生じさせて現像剤３０を穂立ちさせ、即ち磁気ブラシを形成させ、現像スリーブ２ｂの外表面上に担持された現像剤３０のトナー２１を、感光体ドラム１１に受け渡す。即ち、磁極Ｓ３は、現像極をなしている。また、現像スリーブ２ｂは図１中の矢印で示すように時計回りに回転する。
【００６０】
上記マグネットローラ１ｂの上記磁極Ｎ５は、磁極Ｓ３（現像極）よりも現像スリーブ２ｂの回転方向下流の位置に設けられている。この磁極Ｎ５は、現像スリーブ２ｂの外表面上に磁力を生じさせて、現像スリーブ２ｂの外表面上に担持された現像剤３０を、該現像スリーブ２ｂの回転方向下流側に搬送する。即ち、磁極Ｎ５は、現像剤搬送極をなしている。
【００６１】
上記マグネットローラ１ｂの上記剤切れ極Ｐ２は、磁極Ｎ４（現像剤汲み上げ極）と磁極Ｎ５（現像剤搬送極）との間に発生した反発磁界を指している。この剤切れ極Ｐ２では、２度目の現像後の現像剤３０が自重により落下して現像スリーブ２ｂから離れ、現像スリーブ２ｂの鉛直方向下方に設けられた現像剤収容槽７ａに回収される。
【００６２】
また、上述した磁極Ｓ１（現像極）と磁極Ｓ３（現像極）の半値幅は、１５〜３０度とされている。また、半値幅とは、法線方向の磁束密度分布曲線のピーク値（最高法線磁力）の半分の値を指す部分の角度幅を意味する。
【００６３】
このように、本発明では、各現像極Ｓ１，Ｓ３の半値幅が１５〜３０度とされていることから、現像剤担持体４ａ，４ｂと感光体ドラム１１との間の穂立ちしたトナー２１が受け渡される現像領域の角度幅が小さくなるので、現像スリーブ２ａ，２ｂ上の現像剤３０が感光体ドラム１１との間を圧縮されながら通過する際にこの現像剤３０が感光体ドラム１１から受ける圧縮、即ちストレス、が低減され、現像剤担持体４ａ，４ｂへの圧力が小さくなる。よって、現像剤担持体４ａ，４ｂの撓みを防止することができる。よって、小型で高画質な画像を得ることができる多段現像装置１０を提供することができる。また、現像剤３０が受けるストレスが低減されるので、この現像剤３０の耐久性が向上する。また、現像スリーブ２ａ，２ｂが受けるストレスが低減されるので、この多段現像装置１０の長寿命化を図ることもできる。
【００６４】
また、本発明では、上述したように、多段現像装置１０が現像剤担持体４ａ，４ｂを２本有しているため、１本である場合に比べて線速を下げることができ、かつ、現像回数を多くすることができるので、トナー飛散や画像後端白抜けなどの画像上の不具合が生じない良好な画像を得ることができる。
【００６５】
上記現像スリーブ２ａ，２ｂは、図５に示すように、マグネットローラ１ａ，１ｂと同軸に配置された円筒体として構成されており、その両端部に取り付けられた上記一対の軸受フランジにより、マグネットローラ１ａ，１ｂの周りを回転自在に支持されている。また、この現像スリーブ２ａ，２ｂは、アルミニウム、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の非磁性材料で構成され、その外周面にＳＷＢ処理が施されて滑らかな凹凸が形成されている。この凹凸は、図６に示すように、ランダムに設けられた複数の楕円形状の打痕により構成されている。
【００６６】
また、上述したランダムな楕円形状の打痕は、収容槽の中に現像スリーブ２ａ，２ｂの素管（ワーク）と磁性砥粒とを入れた状態で、前記素管の外周に回転磁場を発生させて、前記磁性砥粒を前記素管の外表面に衝突させることによって設けられている。また、前記磁性砥粒は、素管の外周全周に同時に均等な力で衝突するので、小径で剛性が低い素管の加工の際にも、該素管に変形を生じさせることがなく、高精度な現像スリーブ２ａ，２ｂとすることができる。また、前記磁性砥粒は、金属ワイヤを短尺に切断したカットワイヤ等を使用することができる。このような粗面化処理は、ＳＷＢ処理と呼ばれている。
【００６７】
また、上述したＳＷＢ処理によって得られる滑らかな楕円形状の打痕は、従来のサンドブラスト加工などで得られる打痕よりもピッチが大きく、滑らかで摩耗し難い。また、従来のサンドブラスト加工が施された現像スリーブ上に担持される現像剤３０は、前記打痕のエッジ部に引っかかるようにして担持されるのに対し、ＳＷＢ処理が施された現像スリーブ２ａ,２ｂ上に担持される現像剤３０は、前記打痕の凹部内に収容される格好で担持されるので現像スリーブ２ａ，２ｂの表面でスリップが起こり難いとともに、一つ一つの凹部を根とした太い穂立ちが形成される。
【００６８】
このＳＷＢ処理が施された現像スリーブ２ａ，２ｂを有する現像剤担持体４ａ，４ｂは、サンドブラスト加工が施された現像スリーブを有する現像剤担持体と比較すると、現像剤担持体４ａと規制ブレード５との間隙（ドクタギャップとも呼ばれる。）が等しい場合、現像剤担持体４ａ，４ｂと感光体ドラム１１との間、即ち現像領域、における現像剤量が少ない。このため、本発明では、現像スリーブ２ａ，２ｂ上の現像剤３０が感光体ドラム１１との間を圧縮されながら通過する際にこの現像剤３０が感光体ドラム１１から受ける圧縮、即ちストレス、が低減され、現像剤担持体４ａ，４ｂへの圧力が小さくなる。よって、現像剤担持体４ａ，４ｂの撓みを防止することができ、長期にわたって画像ムラの生じることのない安定した良好な画像を得ることができる多段現像装置１０を提供することができる。このように、ＳＷＢ処理が施された現像スリーブは、小径で剛性の低いマグネットローラを用いる現像剤担持体の現像スリーブとして好適である。
【００６９】
上記規制ブレード５は、多段現像装置１０の感光体ドラム１１寄りの端部に設けられており、現像スリーブ２ａの外表面と間隔をあけた状態で、ケース９に取り付けられている。また、規制ブレード５は、感光体ドラム１１の回転方向に沿った最も上流側に配置された現像剤担持体、即ち第１現像剤担持体４ａ、と対向するように設けられている。さらに、規制ブレード５は、この第１現像剤担持体４ａの複数の磁極Ｎ２，Ｓ２，Ｎ３，Ｓ１，Ｎ１のうち、磁束密度のピーク部近傍の磁束密度変化率が小さい磁極Ｓ２（現像剤搬送極）の、前記ピーク部近傍の磁束密度変化率が小さい領域、即ち前記ピーク部近傍の磁束密度変化が緩やかな領域と対向するように設けられている。
【００７０】
この磁極Ｓ２は、磁束密度のピーク部近傍の磁束密度変化が緩やかであり、この緩やかな範囲が広い。また、図２に示す磁極Ｓ２は、前記ピーク部近傍の磁束密度変化が緩やかな領域が３２度でその平均変化率は、１ｍＴ／ｄｅｇ以下である。また、本発明において、「磁束密度のピーク部近傍の磁束密度変化が緩やかである」、「磁束密度のピーク部近傍の磁束密度変化率が小さい」とは、磁束密度のピーク部から±１５度の範囲における法線方向の磁束密度変化率が０、及び、０〜１．５ｍＴ/ｄｅｇであることを意味する。
【００７１】
上記構成の規制ブレード５は、所望の厚さを越える現像スリーブ２ａの外表面上の現像剤３０を上記現像剤収容槽７ｃ内に削ぎ落として、現像領域に搬送される現像スリーブ２ａ上の現像剤３０を所望の厚さにする。即ち、規制ブレード５まで搬送されてきた現像剤３０は、現像スリーブ２ａの回転により規制ブレード５を通過するが、現像スリーブ２ａと規制ブレード５の間のギャップ即ち間隙は、搬送されてきた現像剤３０の量に対して狭く設定されているため、搬送されてきた現像剤３０のうち、現像スリーブ２ａの表面から遠い位置にある現像剤３０は規制ブレード５に削ぎ落とされ、現像スリーブ２ａの表面に近い現像剤３０のみが下流に搬送される。
【００７２】
また、図４に示すように、現像剤３０は、現像スリーブ２ａ上でマグネットローラ１ａの磁力によりキャリア２０が連なって穂立ちしたり、穂が倒れたりしながら搬送されるとともに、現像スリーブ２ａ上に形成される磁極Ｎ２，Ｓ２，Ｎ３，Ｓ１，Ｎ１の法線方向の磁束密度がピーク、またはピークに近くなる位置で穂立ちする。また、現像剤３０は、現像スリーブ２ａ上で穂立ちすることにより密度が疎になり、即ち密度が低くなり、穂が倒れることにより密度が高くなる。
【００７３】
このことから、本発明では、規制ブレード５と対向する磁極Ｓ２を、その磁束密度のピーク部近傍の磁束密度変化が緩やかになるように設けている。そして、前記規制ブレード５を、磁極Ｓ２の磁束密度のピーク部と対向する位置に配置している。そうすることにより、現像スリーブ２ａ上に担持された現像剤３０が、穂立ちして密度が疎になった状態で規制ブレード５との間を通過することになるので、この現像剤３０が規制部材５から受ける圧縮、即ちストレス、が低減されるとともに第１現像剤担持体４ａへの圧力が小さくなる。よって、剛性の低い小径の第１現像剤担持体４ａを用いる場合でも、この第１現像剤担持体４ａの撓みを防止することができ、小型で高画質な画像を得ることができる多段現像装置１０を提供することができる。また、現像剤３０、現像スリーブ２ａへのストレスが少ないため、この多段現像装置１０の長寿命化を図ることもできる。
【００７４】
また、上記磁極Ｓ２は、本体部１２ａを着磁するために該本体部１２ａの外周に配置される電磁石の形状が、本体部１２ａの表面の曲面とは異なる水平な面にされることで形成されている。
【００７５】
また、本発明における最も好ましい形態は、上述したように、規制ブレード５が磁極Ｓ２の磁束密度のピーク部と対向する位置に配置されている形態であるが、本発明ではこれに限らず、少なくとも、磁極Ｓ２の磁束密度のピーク部近傍の磁束密度変化率が小さい領域と対向する位置に、規制ブレード５が配置されていれば良い。
【００７６】
また、本発明では、図１に示すように、上記規制ブレード５の現像スリーブ２ａと対向する先端部分に、この現像スリーブ２ａの回転方向に沿った上流側から下流側に向かうにしたがってこの現像スリーブ２ａとの間隔が狭くなるテーパ面５ａが設けられている。
【００７７】
このことから、本発明では、現像スリーブ２ａ上に担持されつつ規制ブレード５との間を通過する現像剤３０が、大きな圧縮、即ちストレス、を受けることなく徐々に規制ブレード５で削ぎ落とされることになり、現像スリーブ２ａ上に担持される現像剤量が過剰な量になることを防止できる。よって、現像スリーブ２ａ上の現像剤３０が規制ブレード５から受ける圧縮、即ちストレス、が低減され、第１現像剤担持体４ａへの圧力が小さくなる。したがって、第１現像剤担持体４ａの撓みを防止することができ、小型で高画質な画像を得ることができる多段現像装置１０を提供することができる。また、現像剤３０、現像スリーブ２ａへのストレスが少ないため、この多段現像装置１０の長寿命化を図ることもできる。
【００７８】
さらに、本発明の多段現像装置１０で得られる画像の画質は、現像剤担持体４ａ，４ｂと感光体ドラム１１とのギャップ及びキャリア２０の径が大きく影響する。現像剤担持体４ａ，４ｂと感光体ドラム１１のギャップについては０．１〜０．４ｍｍ、キャリア２０の平均粒径については２０〜５０μｍの場合に、最も高画質な画像が得られるとともに、キャリア付着などの副作用の少ない多段現像装置１０が得られる。
【００７９】
この理由は、現像剤担持体４ａ，４ｂと感光体ドラム１１とのギャップが小さすぎる場合は、現像剤担持体４ａ，４ｂと感光体ドラム１１との間の電界が強くなりすぎて、感光体ドラム１１上にキャリア２０が移動してしまういわゆる「キャリア付着」と呼ばれる不具合が生じてしまうからである。また、逆に前記ギャップが大きすぎる場合は、電界が小さくなるので現像効率が低下することと、画像部のエッジにおいて電界のエッジ効果が大きくなることから、均一な画像を得ることが難しくなるのである。また、キャリア２０の径が小さすぎる場合は、このキャリア２０一つ一つの磁化の大きさが小さくなってしまうために現像剤担持体４ａ，４ｂから受ける磁気的拘束力が弱まり、やはりキャリア付着が起こりやすくなってしまう。また、キャリア２０の径が大きすぎる場合は、このキャリア２０と感光体ドラム１１の潜像間の電界が疎になってしまうためにやはり均一な画像を得ることができない。
【００８０】
上述した多段現像装置１０は、図７に示すプロセスカートリッジ２００を構成する。このプロセスカートリッジ２００は、感光体ドラム１１と、帯電装置１３と、多段現像装置１０と、クリーニング装置１５と、除電装置１６と、これらを収容しカラー複写機１０１の外郭をなす装置本体１２１（図８に示す。）に着脱自在に設けられたカートリッジケース１７と、を有して構成されている。また、このプロセスカートリッジ２００は、図８に示す画像形成装置としてのカラー複写機１０１を構成する。
【００８１】
上記カラー複写機１０１は、装置本体１２１と、この装置本体１２１上に配置された原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）２６と、装置本体１２１内に設けられた、画像読み取り部２７、露光装置１４、画像形成部２３、給紙カセット２２、定着装置２４、等で構成されている。また、前記画像形成部２３は、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋの各色に対応した４つのプロセスカートリッジ２００により構成されている。
【００８２】
このカラー複写機１０１は、原稿自動搬送装置２６や原稿台などにセットされた原稿の画像を、画像読み取り部２７によって読み取り、光情報に変換する。そして、感光体ドラム１１を反時計回りに回転させるとともにその外表面を帯電装置１３によって一様に帯電させ、光書き込み装置１４によって前記光情報に基づくレーザ光を照射して感光体ドラム１１の外表面に静電潜像を形成する。そして、多段現像装置１０によって前記静電潜像をトナー像化する。そして、給紙カセット２２から給紙ローラなどにより搬送されてきた記録紙を転写部材と感光体ドラム１１との間に通して、この記録紙に前記トナー像を転写し、定着装置２４で定着する。さらに、感光体ドラム１１の外周面上に残留した転写残トナー２１をクリーニング装置１５によって除去し、感光体ドラム１１の外周面上の残留電荷を除電装置１６によって消す。そして、上記のようにして画像が形成された記録紙を排紙口２５から排紙トレー２８に排出する。
【００８３】
本発明では、プロセスカートリッジ２００が、上述した小型の多段現像装置１０を有していることから、小型で高画質な画像を得ることができるプロセスカートリッジ２００を提供することができる。また、小型で高画質な画像を得ることができるカラー複写機１０１即ち画像形成装置を提供することができる。
【００８４】
（実施例１）
（１）磁性粉として異方性のＳｒフェライト粉にバインダーとして６ナイロンを混合したプラスチックマグネット（戸田工業製）を用いて、樹脂温度３００℃で０．７Ｔの磁場を一方向に印加しながら射出成型して、直径８．５ｍｍ、全長３１３ｍｍで、外周に幅３ｍｍ、深さ２．３ｍｍの凹溝を有するマグネットローラ本体を得た。また、前記凹溝は、コア側入子に凸形状を設けることで具現化した。
【００８５】
（２）そして、別途製造した幅２．８ｍｍ、高さ２．２ｍｍ、全長３１３ｍｍの希土類マグネットブロックを上記（１）で得たマグネットローラ本体の凹溝に配置するとともにマグネットローラ本体を着磁することにより、磁極Ｎ２，Ｓ２，Ｎ３，Ｓ１，Ｎ１、剤切れ極Ｐ１を形成して、図２に示す磁気特性のマグネットローラを得た。
【００８６】
（３）また、上記（２）で得た希土類マグネットブロックは、異方性Ｎｅ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石である愛知製鋼株式会社製のマグファインＭＦＰ−１３（登録商標）を９５０ｇ秤量し、ポリエステル樹脂１００重量部に対して、４級アンモニウム塩（帯電制御剤）１．５重量部、スチレンアクリル樹脂（低軟化点物質）１．５重量部、カーボンブラック２．０重量部が内添され、シリカ（Ｈ２０００）１．５重量部が外添されている熱可塑性樹脂を５０ｇ秤量し、これらをターブラーミキサーで２２ｒｐｍ×１０分の条件で混練したものを、磁性材料（ＳＫＳ３）で構成された金型のキャビティ（幅２．２ｍｍ×高さ１０．０ｍｍ×全長３１３ｍｍ）内に１２．０ｇ充填し、配向電流として１００Ａをプレス方向と直交する方向に流しながら、４００ｋＮのプレス圧力を付与して成型した後、３５００Ｖのパルス電圧で金型及び希土類マグネットブロックを脱磁して、金型を開いて希土類マグネットブロックを取り出し、この希土類マグネットブロックを１００℃×６０分にて焼成して得られたものである。
【００８７】
（４）このようにして得たマグネットローラの磁極Ｓ２の磁極中央位置±１５度の範囲における磁束密度変化率は０〜０．９ｍＴ／ｄｅｇであった。また、磁極Ｓ１（現像極）の半値幅は３０度であった。
【００８８】
（５）そして、上記（１）〜（４）で得たマグネットローラの外側にＳＷＢ処理した現像スリーブを装着し、両端にマグネットローラを支持するフランジを装着して現像剤担持体（図１に示す第１現像剤担持体４ａを参照。）を得た。さらに、この現像剤担持体を、図７及び図８に示す構成の装置（リコー製imagioMPC6000）に用いて画像形成装置を得た。
【００８９】
（実施例２）
（１）上記実施例１と同様に、マグネットローラ本体を射出成型し、該マグネットローラ本体の凹溝に希土類マグネットブロックを配置するとともにマグネットローラ本体を着磁することにより、磁極Ｎ２，Ｓ２，Ｎ３，Ｓ１，Ｎ１、剤切れ極Ｐ１を形成して、図２に示す磁気特性と類似した磁気特性を有するマグネットローラを得た。
【００９０】
（２）このようにして得たマグネットローラの磁極Ｓ２の磁極中央位置±１５度の範囲における磁束密度変化率は０〜１．５ｍＴ／ｄｅｇであった。
【００９１】
（３）そして、上記（１）及び（２）で得たマグネットローラを実施例１と同様に組み立てて現像剤担持体（図１に示す第１現像剤担持体４ａを参照。）を得た。さらに、この現像剤担持体を、図７及び図８に示す構成の装置（リコー製imagioMPC6000）に用いて画像形成装置を得た。
【００９２】
（実施例３）
（１）上記実施例１と同様に、マグネットローラ本体を射出成型し、該マグネットローラ本体の凹溝に希土類マグネットブロックを配置するとともにマグネットローラ本体を着磁することにより、磁極Ｎ２，Ｓ２，Ｎ３，Ｓ１，Ｎ１、剤切れ極Ｐ１を形成して、図２に示す磁気特性と類似した磁気特性を有するマグネットローラを得た。
【００９３】
（２）このようにして得たマグネットローラの磁極Ｓ１（現像極）の半値幅は２７度であった。
【００９４】
（３）そして、上記（１）及び（２）で得たマグネットローラを実施例１と同様に組み立てて現像剤担持体（図１に示す第１現像剤担持体４ａを参照。）を得た。さらに、この現像剤担持体を、図７及び図８に示す構成の装置（リコー製imagioMPC6000）に用いて画像形成装置を得た。
【００９５】
（実施例４）
（１）上記実施例１と同様に射出成型して、直径８．５ｍｍ、全長３１３ｍｍで、外周に幅１．７ｍｍ、深さ２．３ｍｍの凹溝を有するマグネットローラ本体を得た。また、上記実施例１と同様に成型して、幅１．５ｍｍ、高さ２．２ｍｍ、全長３１３ｍｍの希土類マグネットブロックを得た。そして、この希土類マグネットブロックを前記マグネットローラの凹溝に配置するとともにマグネットローラ本体を着磁することにより、磁極Ｎ２，Ｓ２，Ｎ３，Ｓ１，Ｎ１、剤切れ極Ｐ１を形成して、図２に示す磁気特性と類似した磁気特性を有するマグネットローラを得た。
【００９６】
（２）このようにして得たマグネットローラの磁極Ｓ１（現像極）の半値幅は１５度であった。また、磁極Ｓ１のピーク磁束密度は実施例１に比べて２０ｍＴ低くなった。
【００９７】
（３）そして、上記（１）及び（２）で得たマグネットローラを実施例１と同様に組み立てて現像剤担持体（図１に示す第１現像剤担持体４ａを参照。）を得た。さらに、この現像剤担持体を、図７及び図８に示す構成の装置（リコー製imagioMPC6000）に用いて画像形成装置を得た。
【００９８】
（実施例５）
（１）上記実施例１で得られた画像形成装置において、平均径２０μｍの磁性キャリアを含む現像剤を使用した。
【００９９】
（実施例６）
（１）上記実施例１で得られた画像形成装置において、平均径５０μｍの磁性キャリアを含む現像剤を使用した。
【０１００】
（比較例１）
（１）上記実施例1と同様に、マグネットローラ本体を射出成型し、該マグネットローラ本体の凹溝に希土類マグネットブロックを配置するとともにマグネットローラ本体を着磁することにより、磁極Ｎ２，Ｓ２，Ｎ３，Ｓ１，Ｎ１、剤切れ極Ｐ１を形成して、図２に示す磁気特性と類似した、図９に示す磁気特性を有するマグネットローラを得た。
【０１０１】
（２）このようにして得たマグネットローラの磁極Ｓ２の磁極中央位置±１５度の範囲における磁束密度変化率は０〜１．６ｍＴ／ｄｅｇであった。
【０１０２】
（３）そして、上記（１）及び（２）で得たマグネットローラを実施例１と同様に組み立てて現像剤担持体（図１に示す第１現像剤担持体４ａを参照。）を得た。さらに、この現像剤担持体を、図７及び図８に示す構成の装置（リコー製imagioMPC6000）に用いて画像形成装置を得た。
【０１０３】
（比較例２）
（１）上記実施例1と同様に、マグネットローラ本体を射出成型し、該マグネットローラ本体の凹溝に希土類マグネットブロックを配置するとともにマグネットローラ本体を着磁することにより、磁極Ｎ２，Ｓ２，Ｎ３，Ｓ１，Ｎ１、剤切れ極Ｐ１を形成して、図９に示す磁気特性と類似した磁気特性を有するマグネットローラを得た。
【０１０４】
（２）このようにして得たマグネットローラの磁極Ｓ２の磁極中央位置±１５度の範囲における磁束密度変化率は０〜２．３ｍＴ／ｄｅｇであった。
【０１０５】
（３）そして、上記（１）及び（２）で得たマグネットローラを実施例１と同様に組み立てて現像剤担持体（図１に示す第１現像剤担持体４ａを参照。）を得た。さらに、この現像剤担持体を、図７及び図８に示す構成の装置（リコー製imagioMPC6000）に用いて画像形成装置を得た。
【０１０６】
（比較例３）
（１）上記実施例１と同様に、マグネットローラ本体を射出成型し、該マグネットローラ本体の凹溝に希土類マグネットブロックを配置するとともにマグネットローラ本体を着磁することにより、磁極Ｎ２，Ｓ２，Ｎ３，Ｓ１，Ｎ１、剤切れ極Ｐ１を形成して、図９に示す磁気特性と類似した磁気特性を有するマグネットローラを得た。
【０１０７】
（２）このようにして得たマグネットローラの磁極Ｓ１（現像極）の半値幅は３１度であった。
【０１０８】
（３）そして、上記（１）及び（２）で得たマグネットローラを実施例１と同様に組み立てて現像剤担持体（図１に示す第１現像剤担持体４ａを参照。）を得た。さらに、この現像剤担持体を、図７及び図８に示す構成の装置（リコー製imagioMPC6000）に用いて画像形成装置を得た。
【０１０９】
（比較例４）
（１）上記実施例１と同様に、マグネットローラ本体を射出成型し、該マグネットローラ本体の凹溝に希土類マグネットブロックを配置するとともにマグネットローラ本体を着磁することにより、磁極Ｎ２，Ｓ２，Ｎ３，Ｓ１，Ｎ１、剤切れ極Ｐ１を形成して、図９に示す磁気特性と類似した磁気特性を有するマグネットローラを得た。
【０１１０】
（２）このようにして得たマグネットローラの磁極Ｓ１（現像極）の半値幅は３５度であった。
【０１１１】
（３）そして、上記（１）及び（２）で得たマグネットローラを実施例１と同様に組み立てて現像剤担持体（図１に示す第１現像剤担持体４ａを参照。）を得た。さらに、この現像剤担持体を、図７及び図８に示す構成の装置（リコー製imagioMPC6000）に用いて画像形成装置を得た。
【０１１２】
（比較例５）
（１）上記実施例１と同様に、マグネットローラ本体を射出成型し、該マグネットローラ本体の凹溝に希土類マグネットブロックを配置するとともにマグネットローラ本体を着磁することにより、磁極Ｎ２，Ｓ２，Ｎ３，Ｓ１，Ｎ１、剤切れ極Ｐ１を形成して、図９に示す磁気特性と類似した磁気特性を有するマグネットローラを得た。
【０１１３】
（２）このようにして得たマグネットローラの磁極Ｓ１（現像極）の半値幅は１４度であった。また、磁極Ｓ１のピーク磁束密度は実施例１に比べて２５ｍＴ低くなった。
【０１１４】
（３）そして、上記（１）及び（２）で得たマグネットローラを実施例１と同様に組み立てて現像剤担持体（図１に示す第１現像剤担持体４ａを参照。）を得た。さらに、この現像剤担持体を、図７及び図８に示す構成の装置（リコー製imagioMPC6000）に用いて画像形成装置を得た。
【０１１５】
（比較例６）
（１）上記実施例１で得られた画像形成装置において、平均径１９μｍの磁性キャリアを含む現像剤を使用した。
【０１１６】
（比較例７）
（１）上記実施例１で得られた画像形成装置において、平均径５１μｍの磁性キャリアを含む現像剤を使用した。
【０１１７】
上述した実施例１、実施例２、比較例１、比較例２で得た画像形成装置を稼働させ、それぞれの磁極Ｓ１（現像極）における現像スリーブ上の軸方向に沿った現像剤の汲み上げ量偏差ランクを評価した。評価基準は、偏差がほとんどなく出力画像に影響しないレベルを○、わずかに出力画像にムラが出るレベルを△、出力画像にはっきりとしたムラが出るレベルを×とする。
【０１１８】
また、これら実施例１、実施例２、比較例１、比較例２で得た画像形成装置により、記録紙にテスト画像を出力し、出力したテスト画像の画質を官能評価にて評価した。評価基準は、優れるものを○、やや劣るものを△、劣るものを×とする。
【０１１９】
評価結果は、次の表１に示される。
【０１２０】
【表１】
【０１２１】
表１によれば、規制ブレード（現像剤規制部材）を、潜像担持体の回転方向に沿った最も上流側に配置された現像剤担持体（図１に示す第１現像剤担持体４ａを参照。）と対向するように設けるとともに、磁極中央部から±１５度の範囲における法線方向の磁束密度変化率が０、及び、０〜１．５ｍＴ/ｄｅｇである磁極の、前記中央部（磁束密度のピーク部）に対向するように設けることにより、高画質な画像を得ることができることが明らかとなった。
【０１２２】
上述した実施例１、実施例３、実施例４、比較例３〜５で得た画像形成装置により、記録紙にテスト画像を出力し、出力したテスト画像の画質を官能評価にて評価した。評価基準は、優れるものを○、やや劣るものを△、劣るものを×とする。
【０１２３】
評価結果は、次の表２に示される。
【０１２４】
【表２】
【０１２５】
表２によれば、現像剤担持体（図１に示す第１現像剤担持体４ａを参照。）の現像極の半値幅を１５〜３０度とすることにより、高画質な画像を得ることができることが明らかとなった。また、磁極Ｓ１の半値幅が３０度以上であると現像剤担持体が撓み、画像に濃度ムラが発生した。また、半値幅１５度未満であると、ピーク磁束密度が低くなりすぎ、現像剤中のキャリアが感光体ドラムに付着するキャリア付着が発生した。
【０１２６】
上述した実施例５、実施例６、比較例６、比較例７で得た画像形成装置を稼働させ、それぞれの感光体ドラムにおけるキャリア付着ランクを評価した。評価基準は、キャリア付着がほとんどなく出力画像に影響しないレベルを○、キャリア付着があり出力画像に影響が出るレベルを×とする。
【０１２７】
また、これら実施例５、実施例６、比較例６、比較例７で得た画像形成装置により、記録紙にテスト画像を出力し、出力したテスト画像の画質を官能評価にて評価した。評価基準は、優れるものを○、やや劣るものを△、劣るものを×とする。
【０１２８】
評価結果は、次の表３に示される。
【０１２９】
【表３】
【０１３０】
表３によれば、平均粒径が２０〜５０μｍのキャリアを含む現像剤を本発明の画像形成装置に用いることにより、感光体ドラムへのキャリア付着が生じたり、均一な画像を得られないといった不具合が生じることを防止できることが明らかとなった。また、キャリアの平均径が２０μｍよりも小さい比較例６では感光体ドラムにキャリア付着が発生し、キャリアの平均径が５０μｍよりも大きい比較例７では画像にムラが発生した。
【０１３１】
なお、本発明は上記実施例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。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】本発明の一実施の形態にかかる多段現像装置を示す断面図である。
【図２】図１に示された第１現像剤担持体の磁気特性を説明する説明図である。
【図３】図１に示された第２現像剤担持体の磁気特性を説明する説明図である。
【図４】図１に示された第１現像剤担持体の磁気特性と現像剤の挙動を説明する説明図である。
【図５】図１に示された第１現像剤担持体及び第２現像剤担持体を構成する現像スリーブの外観を示す斜視図である。
【図６】図５に示された現像スリーブの外表面の拡大図である。
【図７】本発明の一実施の形態にかかるプロセスカートリッジを示す概略構成図である。
【図８】本発明の一実施の形態にかかる画像形成装置を示す概略構成図である。
【図９】比較例１の現像剤担持体の磁気特性を説明する説明図である。
【符号の説明】
【０１３３】
１ａ，１ｂ マグネットローラ
２ａ，２ｂ 現像スリーブ
４ａ 第１現像剤担持体
４ｂ 第２現像剤担持体
５ 規制ブレード（現像剤規制部材）
５ａ テーパ面
８ 現像剤供給ユニット（現像剤供給部材）
１０ 多段現像装置（現像装置）
１１ 感光体ドラム（潜像担持体）
１２ａ 本体部
１２ｂ 固定部
１３ 帯電装置
１５ クリーニング装置
１６ 除電装置
２０ キャリア（磁性キャリア）
２１ トナー
３０ 現像剤
１０１ カラー複写機（画像形成装置）
２００ プロセスカートリッジ
Ｓ１，Ｓ３ 磁極（現像極）
【技術分野】
【０００１】
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二成分現像方式の現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置に関し、さらに詳しくは、複数の現像剤担持体により潜像担持体上の静電潜像を現像する前記現像装置としての多段現像装置、かかる多段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。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置には、トナーと磁性キャリアとを含んだ所謂二成分現像剤（以下、単に現像剤と記す。）を用いて画像を形成する種々の現像装置が用いられる。この種の現像装置は、現像剤を潜像担持体としての感光体ドラムに対向する現像領域に搬送し、感光体ドラム上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現像剤担持体と、この現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、前記現像剤担持体の外表面に担持された現像剤を削ぎ落として所望の厚さにする現像剤規制部材と、を有している。
【０００３】
上記現像剤担持体は、非磁性材料で構成され円筒状に形成された現像スリーブと、この現像スリーブの内側に収容され、当該現像スリーブの表面に現像剤の穂立ち、即ち磁気ブラシ、を生じさせるように磁界を形成するマグネットローラと、を有している。この現像剤担持体は、現像剤の穂立ちの際、磁性キャリアが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上に穂立ちし、この穂立ちした磁性キャリアにトナーが付着する。この穂立ちを起こした現像剤は、前記現像スリーブを回転させることにより、周方向に移動させることができる。
【０００４】
また、上記現像スリーブの表面には、溝加工、サンドブラスト加工等の粗面化処理が施されている。この粗面化処理は、高速で回転する現像スリーブの表面で現像剤がスリップして停滞することにより生じる画像濃度の低下を防止するために行われている。
【０００５】
近年、上記画像形成装置のカラー化及び小型化が進んでいる。例えば、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、カラー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、各現像装置の小型化のためには、現像装置を構成する前記現像剤担持体の小径化が不可欠である。
【０００６】
しかし、前記現像剤担持体を小径にすると、画像形成速度の高速化を図る場合に現像剤担持体の線速が速くなることから、現像剤担持体の耐久性が低下したり、トナー飛散や画像後端部に白抜けが発生するなど画像上の不具合が生じることがあるといった問題があった。これらの問題に対し、小径の現像剤担持体を少なくとも２本以上用いることにより、該現像剤担持体の線速を下げるとともに現像回数を増加させて現像能力の向上を図った多段現像装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。ただし、このような多段現像装置においても、現像剤担持体が小径である場合には、現像スリーブ及びマグネットローラの剛性が低いがゆえに、以下のような問題があった。
【０００７】
即ち、マグネットローラの剛性が低いと、現像スリーブ上に過剰に担持された現像剤が、現像スリーブの回転により現像剤規制部材との間や感光体ドラムとの間を圧縮されながら通過する際に、これら現像剤規制部材や感光体ドラムが現像剤を現像スリーブに向かって押圧する圧力により、現像スリーブ及びマグネットローラが撓んでしまったり、互いに隣接して設けられた現像剤担持体のマグネットローラ間に働く磁気吸引力により、マグネットローラが互いに引き付けられて撓んでしまったりするといった問題があった。
【０００８】
このようにマグネットローラや現像スリーブに撓みが生じると、マグネットローラと現像スリーブとが接触して当該現像剤担持体が破損したり、現像スリーブ上の軸方向における現像剤の汲み上げ量に偏差が生じて画像濃度ムラが発生する可能性があるといった問題があった。
【０００９】
なお、マグネットローラ内部に補強部材を設けてこのマグネットローラの剛性向上を図った現像剤担持体が提案されているが、このような現像剤担持体は成形が煩雑であり成形性が良くないという問題があった。また、たとえ前記補強部材を設けてマグネットローラの剛性を高めたとしても、現像剤担持体が現像剤規制部材や感光体ドラムなどから受ける前記圧力及び前記磁気吸引力がこのマグネットローラの剛性を上回る場合には、やはりマグネットローラや現像スリーブに撓みが生じてしまうという問題があった。
【００１０】
また、小径で剛性が低い現像スリーブの表面に上述したサンドブラスト加工を施す場合、一方向から砥粒を高圧で吹き付けるので、この現像スリーブが変形してしまうという問題があった。
【特許文献１】特開２００３−２９５６１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
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、小径の現像剤担持体が複数設けられた小型の多段現像装置において、前記現像剤担持体に撓みが生じることを防止できる多段現像装置、プロセスカートリッジ、並びに、画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、（ａ）複数の磁極を有する本体部と該本体部の両端部からそれぞれ延設された一対の固定部とを有するマグネットローラと、前記本体部の外周に回転可能に装着された現像スリーブと、をそれぞれ有する、潜像担持体の回転方向に沿って該潜像担持体と平行に配列された、複数の現像剤担持体と、（ｂ）前記複数の現像剤担持体のうちの前記潜像担持体の回転方向の最も上流側に配置された現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、（ｃ）前記潜像担持体の回転方向の最も上流側に配置された前記現像剤担持体の前記本体部の外周に回転可能に装着された前記現像スリーブ上に担持された前記現像剤を削ぎ落として所望の厚さにする現像剤規制部材と、を有する多段現像装置において、（イ）前記潜像担持体の回転方向の最も上流側に配置された前記現像剤担持体における前記複数の磁極のうちの１つに磁束密度のピーク部近傍の磁束密度変化率が小さいものが設けられ、そして、（ロ）該ピーク部近傍の磁束密度変化率が小さい領域と対向する位置に、前記現像剤規制部材が配置されていることを特徴とする多段現像装置である。
【００１３】
請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、隣り合う前記現像剤担持体同士における互いに最も接近し合った前記磁極同士が互いに同極性になるように設けられていることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項３に記載された発明は、請求項１または請求項２に記載された発明において、前記現像剤担持体における前記複数の磁極のうちの前記潜像担持体と対向する現像極の半値幅が１５〜３０度になるように設けられていることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項４に記載された発明は、請求項１〜３のうち１項に記載された発明において、前記現像剤規制部材の前記現像スリーブと対向する先端部分に、前記現像スリーブの回転方向の上流側から下流側に向かうにしたがって前記現像スリーブとの間隔が狭くなるテーパ面が設けられていることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項５に記載された発明は、請求項１〜４のうち１項に記載された発明において、前記マグネットローラが、高分子化合物と磁性粉との混合材料が成型金型内に射出される射出成型によって成型されていることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項６に記載された発明は、請求項１〜５のうち１項に記載された発明において、前記現像スリーブの外周面に、磁力によってワークの表面に磁性砥粒を衝突させて滑らかな凹凸を形成する処理である、ＳＷＢ処理が施されていることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項７に記載された発明は、請求項１〜６のうち１項に記載された発明において、前記現像剤が、トナーと、平均粒径が２０〜５０μｍの磁性キャリアと、を含んでいることを特徴とするものである。
【００１９】
請求項８に記載された発明は、静電潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体を帯電させる帯電装置と、現像剤を現像剤担持体上に担持して前記潜像担持体に対向する現像領域に搬送し、前記潜像担持体上の静電潜像を現像してトナー像化する現像装置と、現像後のトナー像を転写材に転写した後に前記潜像担持体上に残留する転写残トナーを除去するクリーニング装置と、前記潜像担持体上の残留電荷を消す除電装置と、を有する画像形成装置で用いられ、該画像形成装置本体に対して着脱自在に構成され、かつ、前記潜像担持体と前記現像装置とを少なくとも備えた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１〜７のうち１項に記載の多段現像装置を有していることを特徴とするプロセスカートリッジである。
【００２０】
請求項９に記載された発明は、請求項８に記載のプロセスカートリッジを有していることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に記載された発明によれば、（イ）前記潜像担持体の回転方向の最も上流側に配置された前記現像剤担持体における前記複数の磁極のうちの１つに磁束密度のピーク部近傍の磁束密度変化率が小さいものが設けられ、そして、（ロ）該ピーク部近傍の磁束密度変化率が小さい領域と対向する位置に、前記現像剤規制部材が配置されていることから、現像スリーブ上に担持された現像剤が、穂立ちして密度が疎になった状態で現像剤規制部材との間を通過することになるので、この現像剤が現像剤規制部材から受けるストレスが低減されるとともに現像剤担持体への圧力が小さくなる。よって、剛性の低い小径の現像剤担持体を用いる場合でも、この現像剤担持体の撓みを防止することができ、小型で高画質な画像を得ることができる多段現像装置を提供することができる。また、現像剤、現像スリーブへのストレスが少ないため、この多段現像装置の長寿命化を図ることもできる。
【００２２】
請求項２に記載された発明によれば、隣り合う前記現像剤担持体同士における互いに最も接近し合った前記磁極同士が互いに同極性になるように設けられていることから、これら２つの現像剤担持体間の最も接近している領域に反発磁界が形成され、それぞれのマグネットローラがその磁力で互いに引き付け合うことによる撓みを防止することができる。また、前記反発磁界が形成されることにより、潜像担持体の回転方向の上流側に配置された現像剤担持体上を搬送される現像剤がこれら２つの現像剤担持体間を通過することができなくなるので、多段現像装置で課題となる、「上流側現像剤担持体における現像剤の連れ回り現象」が発生することがなく、現像剤が確実に下流側現像剤担持体に搬送される。よって、小型で高画質な画像を得ることができる多段現像装置を提供することができる。
【００２３】
請求項３に記載された発明によれば、前記現像剤担持体における前記複数の磁極のうちの前記潜像担持体と対向する現像極の半値幅が１５〜３０度になるように設けられていることから、現像剤担持体と潜像担持体との間の穂立ちしたトナーが受け渡される現像領域の角度幅が小さくなるので、現像スリーブ上の現像剤が潜像担持体との間を圧縮されながら通過する際にこの現像剤が潜像担持体から受けるストレスが低減されるとともに現像剤担持体への圧力が小さくなる。よって、現像剤担持体の撓みを防止することができ、ＳＬＩＣ現像同様の高画質な画像を得ることができる多段現像装置を提供することができる。
【００２４】
請求項４に記載された発明によれば、前記現像剤規制部材の前記現像スリーブと対向する先端部分に、前記現像スリーブの回転方向の上流側から下流側に向かうにしたがって前記現像スリーブとの間隔が狭くなるテーパ面が設けられていることから、現像スリーブ上に担持されつつ現像剤規制部材との間を通過する現像剤が、大きなストレスを受けることなく徐々に現像剤規制部材で削ぎ落とされることになり、現像スリーブ上に担持される現像剤量が過剰な量になることを防止できるので、現像スリーブ上の現像剤が現像剤規制部材から受けるストレスが低減されるとともに現像剤担持体への圧力が小さくなる。よって、現像剤担持体の撓みを防止することができ、小型で高画質な画像を得ることができる多段現像装置を提供することができる。また、現像剤、現像スリーブへのストレスが少ないため、この多段現像装置の長寿命化を図ることもできる。
【００２５】
請求項５に記載された発明によれば、前記マグネットローラが、高分子化合物と磁性粉との混合材料が成型金型内に射出される射出成型によって成型されていることから、剛性を向上させるのに有利な高分子材料を用いて、本体部と固定部とで径が異なる一体形状のマグネットローラを容易に成型することができる。よって、剛性が高く高精度なマグネットローラを有する多段現像装置を安価に提供することができる。
【００２６】
請求項６に記載された発明によれば、前記現像スリーブの外周面に、磁力によってワークの表面に磁性砥粒を衝突させて滑らかな凹凸を形成する処理である、ＳＷＢ処理が施されていることから、この滑らかな凹凸により現像スリーブ上に担持される現像剤量が過剰な量にならず、適正量となるので、現像スリーブ上の現像剤が潜像担持体との間を圧縮されながら通過する際にこの現像剤が潜像担持体から受けるストレスが低減されるとともに現像剤担持体への圧力が小さくなる。よって、現像剤担持体の撓みを防止することができ、小型で高画質な画像を得ることができる多段現像装置を提供することができる。また、現像剤、現像スリーブへのストレスが少ないため、この多段現像装置の長寿命化を図ることもできる。さらにこのＳＷＢ処理は、現像スリーブの外周面全周に同時に均等な力で磁性砥粒を衝突させることが可能で、現像スリーブの一点に応力が集中することがない加工方法であることから、小径で剛性が低い現像スリーブでも加工時の変形を防止することができ、高精度な現像スリーブとすることができる。
【００２７】
請求項７に記載された発明によれば、前記現像剤が、トナーと、平均粒径が２０〜５０μｍの磁性キャリアと、を含んでいることから、潜像担持体へのキャリア付着が生じたり、均一な画像を得られないといった不具合が生じることを防止できる多段現像装置とすることができる。
【００２８】
請求項８に記載された発明によれば、請求項１〜７のうち１項に記載の多段現像装置を有していることから、小型で高画質な画像を得ることができるプロセスカートリッジを提供することができる。
【００２９】
請求項９に記載された発明によれば、請求項８に記載のプロセスカートリッジを有していることから、小型で高画質な画像を得ることができる画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００３１】
図１は、本発明の一実施の形態にかかる多段現像装置を示す断面図である。図２は、図１に示された第１現像剤担持体の磁気特性を説明する説明図である。図３は、図１に示された第２現像剤担持体の磁気特性を説明する説明図である。図４は、図１に示された第１現像剤担持体の磁気特性と現像剤の挙動を説明する説明図である。図５は、図１に示された第１現像剤担持体及び第２現像剤担持体を構成する現像スリーブの外観を示す斜視図である。図６は、図５に示された現像スリーブの外表面の拡大図である。図７は、本発明の一実施の形態にかかるプロセスカートリッジを示す概略構成図である。図８は、本発明の一実施の形態にかかる画像形成装置を示す概略構成図である。
【００３２】
図１に示す本発明の多段現像装置１０は、磁性体であるキャリア２０とトナー２１とを含んだ二成分現像剤（以下、現像剤と記す。）３０を、潜像担持体としての感光体ドラム１１と対向する現像領域に搬送し、感光体ドラム１１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第１現像剤担持体４ａと、第２現像剤担持体４ｂと、現像剤３０を攪拌して第１現像剤担持体４ａに供給する現像剤供給部材としての現像剤供給ユニット８と、第１現像剤担持体４ａの外表面即ち外周面に即ち汲み上げられた現像剤３０を所望の厚さにする現像剤規制部材としての規制ブレード５と、これらを収容したケース９と、を有している。
【００３３】
上記現像剤供給ユニット８は、現像剤３０を収容する３つの現像剤収容槽７ａ，７ｂ，７ｃと、この現像剤収容槽７ａ，７ｂ，７ｃ内の現像剤３０を攪拌しながらその軸方向に沿って搬送するスクリュー形状の攪拌部材６ａ，６ｂ，６ｃと、を有している。
【００３４】
上記現像剤収容槽７ａは、第２現像剤担持体４ｂと対向する位置に設けられ、この第２現像剤担持体４ｂと平行に配列されている。また、現像剤収容槽７ａの第２現像剤担持体４ｂと対向する部分には開口部が設けられている。また、この現像剤収容槽７ａ内に設けられた前記攪拌部材６ａは、現像剤収容槽７ａの一端部から補給されたトナーと当該現像剤収容槽７ａ内の現像剤３０とを攪拌しながら現像剤収容槽７ａの他端部に搬送する。
【００３５】
上記現像剤収容槽７ｂは、現像剤収容槽７ａに隣接する位置に設けられ、この現像剤収容槽７ａと平行に配列されている。また、現像剤収容槽７ｂの他端部と前記現像剤収容槽７ａの他端部とは互いに連通されている。また、この現像剤収容槽７ｂ内に設けられた前記攪拌部材６ａは、現像剤収容槽７ａから搬送されてきた現像剤３０を、攪拌しながら現像剤収容槽７ｂの一端部に搬送する。
【００３６】
上記現像剤収容槽７ｃは、第１現像剤担持体４ａと対向する位置に設けられ、この第１現像剤担持体４ａと平行に配列されている。また、現像剤収容槽７ｃの第１現像剤担持体４ａと対向する部分には開口部が設けられている。また、現像剤収容槽７ｃの一端部と前記現像剤収容槽７ｂの一端部とは互いに連通されている。また、この現像剤収容槽７ｃ内に設けられた前記攪拌部材６ｃは、現像剤収容槽７ｂから搬送されてきた現像剤３０を、攪拌しながら現像剤収容槽７ｃの他端部に搬送する。
【００３７】
上記構成の現像剤供給ユニット８は、現像剤収容槽７ｃの開口部から第１現像剤担持体４ａに現像剤３０を供給する。そして、静電潜像の現像に使用された使用済み現像剤３０を、現像剤収容槽７ａの開口部から回収する。また、回収された使用済み現像剤３０は、現像剤収容槽７ａ、現像剤収容槽７ｂ、現像剤収容槽７ｃ内を循環しながら新しいトナーと攪拌されて次回の現像に使用される。
【００３８】
上記ケース９は、箱状に形成され、現像剤供給ユニット８の現像剤収容槽７ａ，７ｂ，７ｃに取り付けられて、これら現像剤収容槽７ａ，７ｂ，７ｃとともに、現像剤担持体４ａ，４ｂなどを覆う。また、ケース９の感光体ドラム１１と対向する部分には、開口部が設けられている。
【００３９】
上記第１現像剤担持体４ａと第２現像剤担持体４ｂとは、それぞれケース９の前記開口部の近傍に、感光体ドラム１１と間隔をあけて該感光体ドラム１１と平行に設けられている。また、第１現像剤担持体４ａと第２現像剤担持体４ｂとは、この感光体ドラム１１の回転方向（図示例では反時計回りである。）に沿って互いに隣接して設けられている。また、第２現像剤担持体４ｂは、第１現像剤担持体４ａよりも感光体ドラム１１の回転方向に沿った下流側に配置されているとともに、第１現像剤担持体４ａの鉛直方向下方に配置されている。
【００４０】
上記第１現像剤担持体４ａは、円筒状に設けられた現像スリーブ２ａと、この現像スリーブ２ａの内側に設けられ、複数の磁極Ｎ２，Ｓ２，Ｎ３，Ｓ１，Ｎ１と剤切れ極Ｐ１とを有し、現像スリーブ２ａの表面に現像剤３０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１ａと、現像スリーブ２ａをマグネットローラ１ａの外周に回転自在に取り付ける一対の軸受フランジと、を有している。
【００４１】
同様に、上記第２現像剤担持体４ｂは、円筒状に設けられた現像スリーブ２ｂと、この現像スリーブ２ｂの内側に設けられ、複数の磁極Ｎ４，Ｓ３，Ｎ５と剤切れ極Ｐ２とを有し、現像スリーブ２ｂの表面に現像剤３０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１ｂと、現像スリーブ２ｂをマグネットローラ１ｂの外周に回転自在に取り付ける一対の軸受フランジと、を有している。
【００４２】
上記マグネットローラ１ａは、高分子化合物と磁性粉との混合材料で構成されたマグネットローラ本体１２と、このマグネットローラ本体１２に取り付けられた希土類マグネットブロック３と、を有している。一方、上記マグネットローラ１ｂは、マグネットローラ本体１２のみで構成されている。これらマグネットローラ本体１２は、現像剤３０に対して磁力を作用させるための円柱状の本体部１２ａと、この本体部１２ａの軸方向の両端部からそれぞれ棒状に延設された一対の固定部１２ｂと、を一体に有している（図４を参照。）。これら一対の固定部１２ｂは、本体部１２ａよりも小径の円柱状に設けられている。また、一方の固定部１２ｂは、上述した一方の軸受フランジを貫通してケース９に回転不能に取り付けられている。また、他方の固定部１２ｂは、他方の軸受フランジに取り付けられている。即ち、一対の固定部１２ｂは、本体部１２ａをケース９及び他方の軸受フランジに固定するためのものであり、従来のマグネットローラに嵌装されていた芯金の役割を果たしている。
【００４３】
また、図１などに示すように、上記マグネットローラ１ａは、本体部１２ａの感光体ドラム１１と対向する部分に、本体部１２ａよりも高磁力の希土類マグネットブロック３を取り付ける凹溝が１つ設けられている。この凹溝は、本体部１２ａの外周面から凹の断面矩形状に形成され、本体部１２ａの軸方向に沿って直線状に延びているとともに、本体部１２ａの全長に亘って設けられている。また、前記希土類マグネットブロック３は、Ｎｄ−Ｆｅ−ＢやＳｍ−Ｆｅ−Ｎ等の磁性粉を含んで構成され、前記凹溝と等しい長さの角柱状に形成されている。そして、この凹溝の内面に接着剤などによって固定されて、本体部１２ａに一体化されている。この希土類マグネットブロック３は、前記凹溝に取り付けられて磁極Ｓ１を構成する。
【００４４】
また、上記希土類マグネットブロック３の成型方法としては、前記磁性粉と６ＰＡや１２ＰＡとの混合材料を成型金型内に射出する射出成型や、前記磁性粉とポリエステル等の樹脂粉末との混合材料をプレス金型内に充填して圧縮する圧縮成型があげられる。また前記射出成型または前記圧縮成型を磁場の存在下で行う事により、高い磁気特性を得る事ができる。
【００４５】
また、上記マグネットローラ本体１２を構成する前記磁性粉としては、フェライト、Ｎｅ系（Ｎｅ-Ｆｅ-等）、Ｓｍ系（Ｓｍ-Ｃｏ、Ｓｍ-Ｆｅ-Ｎ等）、等を用いることができ、高い磁気特性を得るためには、Ｎｅ系（Ｎｅ-Ｆｅ-等）またはＳｍ系（Ｓｍ-Ｃｏ、Ｓｍ-Ｆｅ-Ｎ等）を用いることが望ましい。また、前記高分子化合物としては、６ＰＡもしくは１２ＰＡ等のＰＡ系材料、ＥＥＡ（エチレン・エチル共重合体）・ＥＶＡ（エチレン・ビニル共重合体）等のエチレン系化合物、ＣＰＥ（塩素化ポリエチレン）等の塩素系材料、ＮＢＲ等のゴム材料、エポキシ系、シリコーン系、ウレタン系、等を用いることができる。また、本発明のように小径のマグネットローラ１ａ，１ｂを成型する場合には剛性の高いＰＡ系材料にフェライトを混合した混合材料を用いてマグネットローラ本体１２を成形し、高磁力が必要な箇所に希土類マグネットブロック３を配置することが望ましい。
【００４６】
また、上述したマグネットローラ本体１２を成型する方法として、押出し成型、射出成型などがあげられるが、結晶性が高く剛性に有利な高分子材料を用いることができるため射出成型が望ましい。また、マグネットローラ本体１２は本体部１２aと固定部１２ｂの径が異なるため、この形状を高精度に実現するのにも射出成型が望ましい。
【００４７】
本発明では、上述したように、マグネットローラ本体１２が、本体部１２ａと固定部１２ｂとを一体に有した構成であることから、従来のマグネットローラに嵌装されていた芯金を無くすことができるので、本体部１２ａの体積を大きくすることが可能となり、そのために、本体部１２ａを小径にしても、必要な磁力を確保することができる。ただし、このように芯金を用いずに本体部１２ａを小径にすると、マグネットローラ１ａ，１ｂの剛性が低くなってしまい、そのために、他部材からの磁気吸引力や圧力によって撓みが生じ易くなってしまう。そこで、本発明では、後述する構成により、マグネットローラ１ａ，１ｂにかかる他部材からの磁気吸引力や圧力を小さくしている。
【００４８】
上述したマグネットローラ１ａの複数の磁極Ｎ２，Ｓ２，Ｎ３，Ｓ１，Ｎ１と剤切れ極Ｐ１とは、本体部１２ａの軸方向に沿ってその全長に亘って設けられているとともに、本体部１２ａの周方向に沿って並ぶように設けられている。これら複数の磁極のうち、感光体ドラム１１と対向する位置に設けられた磁極Ｓ１は、上述したように、本体部１２ａに設けられた凹溝内に希土類マグネットブロック３が取り付けられることにより設けられている。また、磁極Ｎ２，Ｓ２，Ｎ３，Ｎ１は、本体部１２ａを着磁することにより設けられている。また、剤切れ極Ｐ１は、磁極Ｎ１と磁極Ｎ２との間に発生する反発磁界を指している。このようなマグネットローラ１ａの磁力によって現像スリーブ２ａ上に形成される法線方向に沿った磁束密度の分布を図２に示す。
【００４９】
上述したマグネットローラ１ｂの複数の磁極Ｎ４，Ｓ３，Ｎ５と剤切れ極Ｐ２とは、マグネットローラ１ａと同様に、本体部１２ａの軸方向に沿ってその全長に亘って設けられているとともに、本体部１２ａの周方向に沿って並ぶように設けられている。これら複数の磁極Ｎ４，Ｓ３，Ｎ５は、本体部１２ａを着磁することにより設けられている。また、剤切れ極Ｐ２は、磁極Ｓ３と磁極Ｓ４との間に発生する反発磁界を指している。このようなマグネットローラ１ｂの磁力によって現像スリーブ２ｂ上に形成される磁束密度の分布を図３に示す。
【００５０】
また、前述した磁極Ｓ１〜Ｓ３は、Ｓ極性の磁極であり、磁極Ｎ１〜Ｎ５はＮ極性の磁極である。
【００５１】
上記マグネットローラ１ａの上記磁極Ｎ２は、第１現像剤担持体４ａと上記現像剤収容槽７ｃの開口部とが互いに対向する位置に対応して設けられている。この磁極Ｎ２は、現像スリーブ２ａの外表面上に磁力を生じさせて、現像剤収容槽７ｃ内の現像剤３０を現像スリーブ２ａの外表面に汲み上げる。即ち、磁極Ｎ２は、現像剤汲み上げ極をなしている。
【００５２】
上記マグネットローラ１ａの上記磁極Ｓ２は、磁極Ｎ２（現像剤汲み上げ極）よりも現像スリーブ２ａの回転方向下流の位置に設けられている。また、磁極Ｓ２は、第１現像剤担持体４ａと後述する規制ブレード５とが互いに対向する位置に対応して設けられている。この磁極Ｓ２は、現像スリーブ２ａの外表面上に磁力を生じさせて、現像スリーブ２ａの外表面上に担持された現像剤３０を、該現像スリーブ２ａの回転方向下流側に搬送する。即ち、磁極Ｓ２は、現像剤搬送極をなしている。また、現像スリーブ２ａは図１中の矢印で示すように時計回りに回転する。
【００５３】
上記マグネットローラ１ａの上記磁極Ｎ３は、磁極Ｓ２（現像剤搬送極）よりも現像スリーブ２ａの回転方向下流の位置に設けられている。この磁極Ｎ３は、現像スリーブ２ａの外表面上に磁力を生じさせて、現像スリーブ２ａの外表面上に担持された現像剤３０を、該現像スリーブ２ａの回転方向下流側の感光体ドラム１１側に向けて搬送する。即ち、磁極Ｎ３は、現像剤搬送極をなしている。
【００５４】
上記マグネットローラ１ａの上記磁極Ｓ１は、磁極Ｎ３（現像剤搬送極）よりも現像スリーブ２ａの回転方向下流の位置に設けられているとともに、第１現像剤担持体４ａと感光体ドラム１１とが互いに対向する現像領域に対応して設けられている。この磁極Ｓ１は、現像スリーブ２ａの外表面上に磁力を生じさせて現像剤３０を穂立ちさせ、即ち磁気ブラシを形成させ、現像スリーブ２ａの外表面上に担持された現像剤３０のトナー２１を、感光体ドラム１１に受け渡す。即ち、磁極Ｓ１は、現像極をなしている。
【００５５】
上記マグネットローラ１ａの上記磁極Ｎ１は、磁極Ｓ１（現像極）よりも現像スリーブ２ａの回転方向下流の位置に設けられている。この磁極Ｎ１は、現像スリーブ２ａの外表面上に磁力を生じさせて、現像スリーブ２ａの外表面上に担持された現像剤３０を、該現像スリーブ２ａの回転方向下流側に搬送する。即ち、磁極Ｎ１は、現像剤搬送極をなしている。
【００５６】
上記マグネットローラ１ａの上記剤切れ極Ｐ１は、磁極Ｎ２（現像剤汲み上げ極）と磁極Ｎ１（現像剤搬送極）との間に発生した反発磁界を指している。この剤切れ極Ｐ１では、１度目の現像後の現像剤３０が自重により落下して現像スリーブ２ａから離れ、そして、現像スリーブ２ａの鉛直方向下方に設けられた現像スリーブ２ｂの磁極Ｎ４に汲み上げられる。
【００５７】
上記マグネットローラ１ｂの上記磁極Ｎ４は、現像剤担持体４ａ，４ｂ同士の最も接近している位置に対応して設けられているとともに、上述した磁極Ｎ１と剤切れ極Ｐ１との境界部分と対向する位置に設けられている。即ち、第１現像剤担持体４ａと第２現像剤担持体４ｂとは、最も接近する磁極Ｎ１，Ｎ４同士が同極性とされている。このため、これら２つの現像剤担持体４ａ，４ｂ間の最も接近している領域に反発磁界が形成される。また、この磁極Ｎ４は、現像スリーブ２ｂの外表面上に磁力を生じさせて、現像スリーブ２ａから離れた現像剤３０を現像スリーブ２ｂの外表面に汲み上げる。即ち、磁極Ｎ４は、現像剤汲み上げ極をなしている。
【００５８】
このように本発明では、互いに隣り合う２つの現像剤担持体４ａ，４ｂ間の最も接近している領域に反発磁界が形成されることから、それぞれのマグネットローラ１ａ，１ｂがその磁力で互いに引き付け合うことによる当該マグネットローラ１ａ，１ｂの撓みを防止することができる。また、前記反発磁界が形成されることにより、現像スリーブ２ａ上を搬送される現像剤３０が２つの現像剤担持体４ａ，４ｂ間を通過することができなくなるので、現像スリーブ２ａ上の一部の現像剤３０が現像スリーブ２ｂに受け渡されずに現像スリーブ２ａ上に残ってしまう「連れ回り現象」が発生することがなく、現像剤３０が確実に現像スリーブ２ｂに搬送される。よって、小型で高画質な画像を得ることができる多段現像装置１０を提供することができる。
【００５９】
上記マグネットローラ１ｂの上記磁極Ｓ３は、磁極Ｎ４（現像剤汲み上げ極）よりも現像スリーブ２ｂの回転方向下流の位置に設けられているとともに、第２現像剤担持体４ｂと感光体ドラム１１とが互いに対向する現像領域に対応して設けられている。この磁極Ｓ３は、現像スリーブ２ｂの外表面上に磁力を生じさせて現像剤３０を穂立ちさせ、即ち磁気ブラシを形成させ、現像スリーブ２ｂの外表面上に担持された現像剤３０のトナー２１を、感光体ドラム１１に受け渡す。即ち、磁極Ｓ３は、現像極をなしている。また、現像スリーブ２ｂは図１中の矢印で示すように時計回りに回転する。
【００６０】
上記マグネットローラ１ｂの上記磁極Ｎ５は、磁極Ｓ３（現像極）よりも現像スリーブ２ｂの回転方向下流の位置に設けられている。この磁極Ｎ５は、現像スリーブ２ｂの外表面上に磁力を生じさせて、現像スリーブ２ｂの外表面上に担持された現像剤３０を、該現像スリーブ２ｂの回転方向下流側に搬送する。即ち、磁極Ｎ５は、現像剤搬送極をなしている。
【００６１】
上記マグネットローラ１ｂの上記剤切れ極Ｐ２は、磁極Ｎ４（現像剤汲み上げ極）と磁極Ｎ５（現像剤搬送極）との間に発生した反発磁界を指している。この剤切れ極Ｐ２では、２度目の現像後の現像剤３０が自重により落下して現像スリーブ２ｂから離れ、現像スリーブ２ｂの鉛直方向下方に設けられた現像剤収容槽７ａに回収される。
【００６２】
また、上述した磁極Ｓ１（現像極）と磁極Ｓ３（現像極）の半値幅は、１５〜３０度とされている。また、半値幅とは、法線方向の磁束密度分布曲線のピーク値（最高法線磁力）の半分の値を指す部分の角度幅を意味する。
【００６３】
このように、本発明では、各現像極Ｓ１，Ｓ３の半値幅が１５〜３０度とされていることから、現像剤担持体４ａ，４ｂと感光体ドラム１１との間の穂立ちしたトナー２１が受け渡される現像領域の角度幅が小さくなるので、現像スリーブ２ａ，２ｂ上の現像剤３０が感光体ドラム１１との間を圧縮されながら通過する際にこの現像剤３０が感光体ドラム１１から受ける圧縮、即ちストレス、が低減され、現像剤担持体４ａ，４ｂへの圧力が小さくなる。よって、現像剤担持体４ａ，４ｂの撓みを防止することができる。よって、小型で高画質な画像を得ることができる多段現像装置１０を提供することができる。また、現像剤３０が受けるストレスが低減されるので、この現像剤３０の耐久性が向上する。また、現像スリーブ２ａ，２ｂが受けるストレスが低減されるので、この多段現像装置１０の長寿命化を図ることもできる。
【００６４】
また、本発明では、上述したように、多段現像装置１０が現像剤担持体４ａ，４ｂを２本有しているため、１本である場合に比べて線速を下げることができ、かつ、現像回数を多くすることができるので、トナー飛散や画像後端白抜けなどの画像上の不具合が生じない良好な画像を得ることができる。
【００６５】
上記現像スリーブ２ａ，２ｂは、図５に示すように、マグネットローラ１ａ，１ｂと同軸に配置された円筒体として構成されており、その両端部に取り付けられた上記一対の軸受フランジにより、マグネットローラ１ａ，１ｂの周りを回転自在に支持されている。また、この現像スリーブ２ａ，２ｂは、アルミニウム、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の非磁性材料で構成され、その外周面にＳＷＢ処理が施されて滑らかな凹凸が形成されている。この凹凸は、図６に示すように、ランダムに設けられた複数の楕円形状の打痕により構成されている。
【００６６】
また、上述したランダムな楕円形状の打痕は、収容槽の中に現像スリーブ２ａ，２ｂの素管（ワーク）と磁性砥粒とを入れた状態で、前記素管の外周に回転磁場を発生させて、前記磁性砥粒を前記素管の外表面に衝突させることによって設けられている。また、前記磁性砥粒は、素管の外周全周に同時に均等な力で衝突するので、小径で剛性が低い素管の加工の際にも、該素管に変形を生じさせることがなく、高精度な現像スリーブ２ａ，２ｂとすることができる。また、前記磁性砥粒は、金属ワイヤを短尺に切断したカットワイヤ等を使用することができる。このような粗面化処理は、ＳＷＢ処理と呼ばれている。
【００６７】
また、上述したＳＷＢ処理によって得られる滑らかな楕円形状の打痕は、従来のサンドブラスト加工などで得られる打痕よりもピッチが大きく、滑らかで摩耗し難い。また、従来のサンドブラスト加工が施された現像スリーブ上に担持される現像剤３０は、前記打痕のエッジ部に引っかかるようにして担持されるのに対し、ＳＷＢ処理が施された現像スリーブ２ａ,２ｂ上に担持される現像剤３０は、前記打痕の凹部内に収容される格好で担持されるので現像スリーブ２ａ，２ｂの表面でスリップが起こり難いとともに、一つ一つの凹部を根とした太い穂立ちが形成される。
【００６８】
このＳＷＢ処理が施された現像スリーブ２ａ，２ｂを有する現像剤担持体４ａ，４ｂは、サンドブラスト加工が施された現像スリーブを有する現像剤担持体と比較すると、現像剤担持体４ａと規制ブレード５との間隙（ドクタギャップとも呼ばれる。）が等しい場合、現像剤担持体４ａ，４ｂと感光体ドラム１１との間、即ち現像領域、における現像剤量が少ない。このため、本発明では、現像スリーブ２ａ，２ｂ上の現像剤３０が感光体ドラム１１との間を圧縮されながら通過する際にこの現像剤３０が感光体ドラム１１から受ける圧縮、即ちストレス、が低減され、現像剤担持体４ａ，４ｂへの圧力が小さくなる。よって、現像剤担持体４ａ，４ｂの撓みを防止することができ、長期にわたって画像ムラの生じることのない安定した良好な画像を得ることができる多段現像装置１０を提供することができる。このように、ＳＷＢ処理が施された現像スリーブは、小径で剛性の低いマグネットローラを用いる現像剤担持体の現像スリーブとして好適である。
【００６９】
上記規制ブレード５は、多段現像装置１０の感光体ドラム１１寄りの端部に設けられており、現像スリーブ２ａの外表面と間隔をあけた状態で、ケース９に取り付けられている。また、規制ブレード５は、感光体ドラム１１の回転方向に沿った最も上流側に配置された現像剤担持体、即ち第１現像剤担持体４ａ、と対向するように設けられている。さらに、規制ブレード５は、この第１現像剤担持体４ａの複数の磁極Ｎ２，Ｓ２，Ｎ３，Ｓ１，Ｎ１のうち、磁束密度のピーク部近傍の磁束密度変化率が小さい磁極Ｓ２（現像剤搬送極）の、前記ピーク部近傍の磁束密度変化率が小さい領域、即ち前記ピーク部近傍の磁束密度変化が緩やかな領域と対向するように設けられている。
【００７０】
この磁極Ｓ２は、磁束密度のピーク部近傍の磁束密度変化が緩やかであり、この緩やかな範囲が広い。また、図２に示す磁極Ｓ２は、前記ピーク部近傍の磁束密度変化が緩やかな領域が３２度でその平均変化率は、１ｍＴ／ｄｅｇ以下である。また、本発明において、「磁束密度のピーク部近傍の磁束密度変化が緩やかである」、「磁束密度のピーク部近傍の磁束密度変化率が小さい」とは、磁束密度のピーク部から±１５度の範囲における法線方向の磁束密度変化率が０、及び、０〜１．５ｍＴ/ｄｅｇであることを意味する。
【００７１】
上記構成の規制ブレード５は、所望の厚さを越える現像スリーブ２ａの外表面上の現像剤３０を上記現像剤収容槽７ｃ内に削ぎ落として、現像領域に搬送される現像スリーブ２ａ上の現像剤３０を所望の厚さにする。即ち、規制ブレード５まで搬送されてきた現像剤３０は、現像スリーブ２ａの回転により規制ブレード５を通過するが、現像スリーブ２ａと規制ブレード５の間のギャップ即ち間隙は、搬送されてきた現像剤３０の量に対して狭く設定されているため、搬送されてきた現像剤３０のうち、現像スリーブ２ａの表面から遠い位置にある現像剤３０は規制ブレード５に削ぎ落とされ、現像スリーブ２ａの表面に近い現像剤３０のみが下流に搬送される。
【００７２】
また、図４に示すように、現像剤３０は、現像スリーブ２ａ上でマグネットローラ１ａの磁力によりキャリア２０が連なって穂立ちしたり、穂が倒れたりしながら搬送されるとともに、現像スリーブ２ａ上に形成される磁極Ｎ２，Ｓ２，Ｎ３，Ｓ１，Ｎ１の法線方向の磁束密度がピーク、またはピークに近くなる位置で穂立ちする。また、現像剤３０は、現像スリーブ２ａ上で穂立ちすることにより密度が疎になり、即ち密度が低くなり、穂が倒れることにより密度が高くなる。
【００７３】
このことから、本発明では、規制ブレード５と対向する磁極Ｓ２を、その磁束密度のピーク部近傍の磁束密度変化が緩やかになるように設けている。そして、前記規制ブレード５を、磁極Ｓ２の磁束密度のピーク部と対向する位置に配置している。そうすることにより、現像スリーブ２ａ上に担持された現像剤３０が、穂立ちして密度が疎になった状態で規制ブレード５との間を通過することになるので、この現像剤３０が規制部材５から受ける圧縮、即ちストレス、が低減されるとともに第１現像剤担持体４ａへの圧力が小さくなる。よって、剛性の低い小径の第１現像剤担持体４ａを用いる場合でも、この第１現像剤担持体４ａの撓みを防止することができ、小型で高画質な画像を得ることができる多段現像装置１０を提供することができる。また、現像剤３０、現像スリーブ２ａへのストレスが少ないため、この多段現像装置１０の長寿命化を図ることもできる。
【００７４】
また、上記磁極Ｓ２は、本体部１２ａを着磁するために該本体部１２ａの外周に配置される電磁石の形状が、本体部１２ａの表面の曲面とは異なる水平な面にされることで形成されている。
【００７５】
また、本発明における最も好ましい形態は、上述したように、規制ブレード５が磁極Ｓ２の磁束密度のピーク部と対向する位置に配置されている形態であるが、本発明ではこれに限らず、少なくとも、磁極Ｓ２の磁束密度のピーク部近傍の磁束密度変化率が小さい領域と対向する位置に、規制ブレード５が配置されていれば良い。
【００７６】
また、本発明では、図１に示すように、上記規制ブレード５の現像スリーブ２ａと対向する先端部分に、この現像スリーブ２ａの回転方向に沿った上流側から下流側に向かうにしたがってこの現像スリーブ２ａとの間隔が狭くなるテーパ面５ａが設けられている。
【００７７】
このことから、本発明では、現像スリーブ２ａ上に担持されつつ規制ブレード５との間を通過する現像剤３０が、大きな圧縮、即ちストレス、を受けることなく徐々に規制ブレード５で削ぎ落とされることになり、現像スリーブ２ａ上に担持される現像剤量が過剰な量になることを防止できる。よって、現像スリーブ２ａ上の現像剤３０が規制ブレード５から受ける圧縮、即ちストレス、が低減され、第１現像剤担持体４ａへの圧力が小さくなる。したがって、第１現像剤担持体４ａの撓みを防止することができ、小型で高画質な画像を得ることができる多段現像装置１０を提供することができる。また、現像剤３０、現像スリーブ２ａへのストレスが少ないため、この多段現像装置１０の長寿命化を図ることもできる。
【００７８】
さらに、本発明の多段現像装置１０で得られる画像の画質は、現像剤担持体４ａ，４ｂと感光体ドラム１１とのギャップ及びキャリア２０の径が大きく影響する。現像剤担持体４ａ，４ｂと感光体ドラム１１のギャップについては０．１〜０．４ｍｍ、キャリア２０の平均粒径については２０〜５０μｍの場合に、最も高画質な画像が得られるとともに、キャリア付着などの副作用の少ない多段現像装置１０が得られる。
【００７９】
この理由は、現像剤担持体４ａ，４ｂと感光体ドラム１１とのギャップが小さすぎる場合は、現像剤担持体４ａ，４ｂと感光体ドラム１１との間の電界が強くなりすぎて、感光体ドラム１１上にキャリア２０が移動してしまういわゆる「キャリア付着」と呼ばれる不具合が生じてしまうからである。また、逆に前記ギャップが大きすぎる場合は、電界が小さくなるので現像効率が低下することと、画像部のエッジにおいて電界のエッジ効果が大きくなることから、均一な画像を得ることが難しくなるのである。また、キャリア２０の径が小さすぎる場合は、このキャリア２０一つ一つの磁化の大きさが小さくなってしまうために現像剤担持体４ａ，４ｂから受ける磁気的拘束力が弱まり、やはりキャリア付着が起こりやすくなってしまう。また、キャリア２０の径が大きすぎる場合は、このキャリア２０と感光体ドラム１１の潜像間の電界が疎になってしまうためにやはり均一な画像を得ることができない。
【００８０】
上述した多段現像装置１０は、図７に示すプロセスカートリッジ２００を構成する。このプロセスカートリッジ２００は、感光体ドラム１１と、帯電装置１３と、多段現像装置１０と、クリーニング装置１５と、除電装置１６と、これらを収容しカラー複写機１０１の外郭をなす装置本体１２１（図８に示す。）に着脱自在に設けられたカートリッジケース１７と、を有して構成されている。また、このプロセスカートリッジ２００は、図８に示す画像形成装置としてのカラー複写機１０１を構成する。
【００８１】
上記カラー複写機１０１は、装置本体１２１と、この装置本体１２１上に配置された原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）２６と、装置本体１２１内に設けられた、画像読み取り部２７、露光装置１４、画像形成部２３、給紙カセット２２、定着装置２４、等で構成されている。また、前記画像形成部２３は、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋの各色に対応した４つのプロセスカートリッジ２００により構成されている。
【００８２】
このカラー複写機１０１は、原稿自動搬送装置２６や原稿台などにセットされた原稿の画像を、画像読み取り部２７によって読み取り、光情報に変換する。そして、感光体ドラム１１を反時計回りに回転させるとともにその外表面を帯電装置１３によって一様に帯電させ、光書き込み装置１４によって前記光情報に基づくレーザ光を照射して感光体ドラム１１の外表面に静電潜像を形成する。そして、多段現像装置１０によって前記静電潜像をトナー像化する。そして、給紙カセット２２から給紙ローラなどにより搬送されてきた記録紙を転写部材と感光体ドラム１１との間に通して、この記録紙に前記トナー像を転写し、定着装置２４で定着する。さらに、感光体ドラム１１の外周面上に残留した転写残トナー２１をクリーニング装置１５によって除去し、感光体ドラム１１の外周面上の残留電荷を除電装置１６によって消す。そして、上記のようにして画像が形成された記録紙を排紙口２５から排紙トレー２８に排出する。
【００８３】
本発明では、プロセスカートリッジ２００が、上述した小型の多段現像装置１０を有していることから、小型で高画質な画像を得ることができるプロセスカートリッジ２００を提供することができる。また、小型で高画質な画像を得ることができるカラー複写機１０１即ち画像形成装置を提供することができる。
【００８４】
（実施例１）
（１）磁性粉として異方性のＳｒフェライト粉にバインダーとして６ナイロンを混合したプラスチックマグネット（戸田工業製）を用いて、樹脂温度３００℃で０．７Ｔの磁場を一方向に印加しながら射出成型して、直径８．５ｍｍ、全長３１３ｍｍで、外周に幅３ｍｍ、深さ２．３ｍｍの凹溝を有するマグネットローラ本体を得た。また、前記凹溝は、コア側入子に凸形状を設けることで具現化した。
【００８５】
（２）そして、別途製造した幅２．８ｍｍ、高さ２．２ｍｍ、全長３１３ｍｍの希土類マグネットブロックを上記（１）で得たマグネットローラ本体の凹溝に配置するとともにマグネットローラ本体を着磁することにより、磁極Ｎ２，Ｓ２，Ｎ３，Ｓ１，Ｎ１、剤切れ極Ｐ１を形成して、図２に示す磁気特性のマグネットローラを得た。
【００８６】
（３）また、上記（２）で得た希土類マグネットブロックは、異方性Ｎｅ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石である愛知製鋼株式会社製のマグファインＭＦＰ−１３（登録商標）を９５０ｇ秤量し、ポリエステル樹脂１００重量部に対して、４級アンモニウム塩（帯電制御剤）１．５重量部、スチレンアクリル樹脂（低軟化点物質）１．５重量部、カーボンブラック２．０重量部が内添され、シリカ（Ｈ２０００）１．５重量部が外添されている熱可塑性樹脂を５０ｇ秤量し、これらをターブラーミキサーで２２ｒｐｍ×１０分の条件で混練したものを、磁性材料（ＳＫＳ３）で構成された金型のキャビティ（幅２．２ｍｍ×高さ１０．０ｍｍ×全長３１３ｍｍ）内に１２．０ｇ充填し、配向電流として１００Ａをプレス方向と直交する方向に流しながら、４００ｋＮのプレス圧力を付与して成型した後、３５００Ｖのパルス電圧で金型及び希土類マグネットブロックを脱磁して、金型を開いて希土類マグネットブロックを取り出し、この希土類マグネットブロックを１００℃×６０分にて焼成して得られたものである。
【００８７】
（４）このようにして得たマグネットローラの磁極Ｓ２の磁極中央位置±１５度の範囲における磁束密度変化率は０〜０．９ｍＴ／ｄｅｇであった。また、磁極Ｓ１（現像極）の半値幅は３０度であった。
【００８８】
（５）そして、上記（１）〜（４）で得たマグネットローラの外側にＳＷＢ処理した現像スリーブを装着し、両端にマグネットローラを支持するフランジを装着して現像剤担持体（図１に示す第１現像剤担持体４ａを参照。）を得た。さらに、この現像剤担持体を、図７及び図８に示す構成の装置（リコー製imagioMPC6000）に用いて画像形成装置を得た。
【００８９】
（実施例２）
（１）上記実施例１と同様に、マグネットローラ本体を射出成型し、該マグネットローラ本体の凹溝に希土類マグネットブロックを配置するとともにマグネットローラ本体を着磁することにより、磁極Ｎ２，Ｓ２，Ｎ３，Ｓ１，Ｎ１、剤切れ極Ｐ１を形成して、図２に示す磁気特性と類似した磁気特性を有するマグネットローラを得た。
【００９０】
（２）このようにして得たマグネットローラの磁極Ｓ２の磁極中央位置±１５度の範囲における磁束密度変化率は０〜１．５ｍＴ／ｄｅｇであった。
【００９１】
（３）そして、上記（１）及び（２）で得たマグネットローラを実施例１と同様に組み立てて現像剤担持体（図１に示す第１現像剤担持体４ａを参照。）を得た。さらに、この現像剤担持体を、図７及び図８に示す構成の装置（リコー製imagioMPC6000）に用いて画像形成装置を得た。
【００９２】
（実施例３）
（１）上記実施例１と同様に、マグネットローラ本体を射出成型し、該マグネットローラ本体の凹溝に希土類マグネットブロックを配置するとともにマグネットローラ本体を着磁することにより、磁極Ｎ２，Ｓ２，Ｎ３，Ｓ１，Ｎ１、剤切れ極Ｐ１を形成して、図２に示す磁気特性と類似した磁気特性を有するマグネットローラを得た。
【００９３】
（２）このようにして得たマグネットローラの磁極Ｓ１（現像極）の半値幅は２７度であった。
【００９４】
（３）そして、上記（１）及び（２）で得たマグネットローラを実施例１と同様に組み立てて現像剤担持体（図１に示す第１現像剤担持体４ａを参照。）を得た。さらに、この現像剤担持体を、図７及び図８に示す構成の装置（リコー製imagioMPC6000）に用いて画像形成装置を得た。
【００９５】
（実施例４）
（１）上記実施例１と同様に射出成型して、直径８．５ｍｍ、全長３１３ｍｍで、外周に幅１．７ｍｍ、深さ２．３ｍｍの凹溝を有するマグネットローラ本体を得た。また、上記実施例１と同様に成型して、幅１．５ｍｍ、高さ２．２ｍｍ、全長３１３ｍｍの希土類マグネットブロックを得た。そして、この希土類マグネットブロックを前記マグネットローラの凹溝に配置するとともにマグネットローラ本体を着磁することにより、磁極Ｎ２，Ｓ２，Ｎ３，Ｓ１，Ｎ１、剤切れ極Ｐ１を形成して、図２に示す磁気特性と類似した磁気特性を有するマグネットローラを得た。
【００９６】
（２）このようにして得たマグネットローラの磁極Ｓ１（現像極）の半値幅は１５度であった。また、磁極Ｓ１のピーク磁束密度は実施例１に比べて２０ｍＴ低くなった。
【００９７】
（３）そして、上記（１）及び（２）で得たマグネットローラを実施例１と同様に組み立てて現像剤担持体（図１に示す第１現像剤担持体４ａを参照。）を得た。さらに、この現像剤担持体を、図７及び図８に示す構成の装置（リコー製imagioMPC6000）に用いて画像形成装置を得た。
【００９８】
（実施例５）
（１）上記実施例１で得られた画像形成装置において、平均径２０μｍの磁性キャリアを含む現像剤を使用した。
【００９９】
（実施例６）
（１）上記実施例１で得られた画像形成装置において、平均径５０μｍの磁性キャリアを含む現像剤を使用した。
【０１００】
（比較例１）
（１）上記実施例1と同様に、マグネットローラ本体を射出成型し、該マグネットローラ本体の凹溝に希土類マグネットブロックを配置するとともにマグネットローラ本体を着磁することにより、磁極Ｎ２，Ｓ２，Ｎ３，Ｓ１，Ｎ１、剤切れ極Ｐ１を形成して、図２に示す磁気特性と類似した、図９に示す磁気特性を有するマグネットローラを得た。
【０１０１】
（２）このようにして得たマグネットローラの磁極Ｓ２の磁極中央位置±１５度の範囲における磁束密度変化率は０〜１．６ｍＴ／ｄｅｇであった。
【０１０２】
（３）そして、上記（１）及び（２）で得たマグネットローラを実施例１と同様に組み立てて現像剤担持体（図１に示す第１現像剤担持体４ａを参照。）を得た。さらに、この現像剤担持体を、図７及び図８に示す構成の装置（リコー製imagioMPC6000）に用いて画像形成装置を得た。
【０１０３】
（比較例２）
（１）上記実施例1と同様に、マグネットローラ本体を射出成型し、該マグネットローラ本体の凹溝に希土類マグネットブロックを配置するとともにマグネットローラ本体を着磁することにより、磁極Ｎ２，Ｓ２，Ｎ３，Ｓ１，Ｎ１、剤切れ極Ｐ１を形成して、図９に示す磁気特性と類似した磁気特性を有するマグネットローラを得た。
【０１０４】
（２）このようにして得たマグネットローラの磁極Ｓ２の磁極中央位置±１５度の範囲における磁束密度変化率は０〜２．３ｍＴ／ｄｅｇであった。
【０１０５】
（３）そして、上記（１）及び（２）で得たマグネットローラを実施例１と同様に組み立てて現像剤担持体（図１に示す第１現像剤担持体４ａを参照。）を得た。さらに、この現像剤担持体を、図７及び図８に示す構成の装置（リコー製imagioMPC6000）に用いて画像形成装置を得た。
【０１０６】
（比較例３）
（１）上記実施例１と同様に、マグネットローラ本体を射出成型し、該マグネットローラ本体の凹溝に希土類マグネットブロックを配置するとともにマグネットローラ本体を着磁することにより、磁極Ｎ２，Ｓ２，Ｎ３，Ｓ１，Ｎ１、剤切れ極Ｐ１を形成して、図９に示す磁気特性と類似した磁気特性を有するマグネットローラを得た。
【０１０７】
（２）このようにして得たマグネットローラの磁極Ｓ１（現像極）の半値幅は３１度であった。
【０１０８】
（３）そして、上記（１）及び（２）で得たマグネットローラを実施例１と同様に組み立てて現像剤担持体（図１に示す第１現像剤担持体４ａを参照。）を得た。さらに、この現像剤担持体を、図７及び図８に示す構成の装置（リコー製imagioMPC6000）に用いて画像形成装置を得た。
【０１０９】
（比較例４）
（１）上記実施例１と同様に、マグネットローラ本体を射出成型し、該マグネットローラ本体の凹溝に希土類マグネットブロックを配置するとともにマグネットローラ本体を着磁することにより、磁極Ｎ２，Ｓ２，Ｎ３，Ｓ１，Ｎ１、剤切れ極Ｐ１を形成して、図９に示す磁気特性と類似した磁気特性を有するマグネットローラを得た。
【０１１０】
（２）このようにして得たマグネットローラの磁極Ｓ１（現像極）の半値幅は３５度であった。
【０１１１】
（３）そして、上記（１）及び（２）で得たマグネットローラを実施例１と同様に組み立てて現像剤担持体（図１に示す第１現像剤担持体４ａを参照。）を得た。さらに、この現像剤担持体を、図７及び図８に示す構成の装置（リコー製imagioMPC6000）に用いて画像形成装置を得た。
【０１１２】
（比較例５）
（１）上記実施例１と同様に、マグネットローラ本体を射出成型し、該マグネットローラ本体の凹溝に希土類マグネットブロックを配置するとともにマグネットローラ本体を着磁することにより、磁極Ｎ２，Ｓ２，Ｎ３，Ｓ１，Ｎ１、剤切れ極Ｐ１を形成して、図９に示す磁気特性と類似した磁気特性を有するマグネットローラを得た。
【０１１３】
（２）このようにして得たマグネットローラの磁極Ｓ１（現像極）の半値幅は１４度であった。また、磁極Ｓ１のピーク磁束密度は実施例１に比べて２５ｍＴ低くなった。
【０１１４】
（３）そして、上記（１）及び（２）で得たマグネットローラを実施例１と同様に組み立てて現像剤担持体（図１に示す第１現像剤担持体４ａを参照。）を得た。さらに、この現像剤担持体を、図７及び図８に示す構成の装置（リコー製imagioMPC6000）に用いて画像形成装置を得た。
【０１１５】
（比較例６）
（１）上記実施例１で得られた画像形成装置において、平均径１９μｍの磁性キャリアを含む現像剤を使用した。
【０１１６】
（比較例７）
（１）上記実施例１で得られた画像形成装置において、平均径５１μｍの磁性キャリアを含む現像剤を使用した。
【０１１７】
上述した実施例１、実施例２、比較例１、比較例２で得た画像形成装置を稼働させ、それぞれの磁極Ｓ１（現像極）における現像スリーブ上の軸方向に沿った現像剤の汲み上げ量偏差ランクを評価した。評価基準は、偏差がほとんどなく出力画像に影響しないレベルを○、わずかに出力画像にムラが出るレベルを△、出力画像にはっきりとしたムラが出るレベルを×とする。
【０１１８】
また、これら実施例１、実施例２、比較例１、比較例２で得た画像形成装置により、記録紙にテスト画像を出力し、出力したテスト画像の画質を官能評価にて評価した。評価基準は、優れるものを○、やや劣るものを△、劣るものを×とする。
【０１１９】
評価結果は、次の表１に示される。
【０１２０】
【表１】
【０１２１】
表１によれば、規制ブレード（現像剤規制部材）を、潜像担持体の回転方向に沿った最も上流側に配置された現像剤担持体（図１に示す第１現像剤担持体４ａを参照。）と対向するように設けるとともに、磁極中央部から±１５度の範囲における法線方向の磁束密度変化率が０、及び、０〜１．５ｍＴ/ｄｅｇである磁極の、前記中央部（磁束密度のピーク部）に対向するように設けることにより、高画質な画像を得ることができることが明らかとなった。
【０１２２】
上述した実施例１、実施例３、実施例４、比較例３〜５で得た画像形成装置により、記録紙にテスト画像を出力し、出力したテスト画像の画質を官能評価にて評価した。評価基準は、優れるものを○、やや劣るものを△、劣るものを×とする。
【０１２３】
評価結果は、次の表２に示される。
【０１２４】
【表２】
【０１２５】
表２によれば、現像剤担持体（図１に示す第１現像剤担持体４ａを参照。）の現像極の半値幅を１５〜３０度とすることにより、高画質な画像を得ることができることが明らかとなった。また、磁極Ｓ１の半値幅が３０度以上であると現像剤担持体が撓み、画像に濃度ムラが発生した。また、半値幅１５度未満であると、ピーク磁束密度が低くなりすぎ、現像剤中のキャリアが感光体ドラムに付着するキャリア付着が発生した。
【０１２６】
上述した実施例５、実施例６、比較例６、比較例７で得た画像形成装置を稼働させ、それぞれの感光体ドラムにおけるキャリア付着ランクを評価した。評価基準は、キャリア付着がほとんどなく出力画像に影響しないレベルを○、キャリア付着があり出力画像に影響が出るレベルを×とする。
【０１２７】
また、これら実施例５、実施例６、比較例６、比較例７で得た画像形成装置により、記録紙にテスト画像を出力し、出力したテスト画像の画質を官能評価にて評価した。評価基準は、優れるものを○、やや劣るものを△、劣るものを×とする。
【０１２８】
評価結果は、次の表３に示される。
【０１２９】
【表３】
【０１３０】
表３によれば、平均粒径が２０〜５０μｍのキャリアを含む現像剤を本発明の画像形成装置に用いることにより、感光体ドラムへのキャリア付着が生じたり、均一な画像を得られないといった不具合が生じることを防止できることが明らかとなった。また、キャリアの平均径が２０μｍよりも小さい比較例６では感光体ドラムにキャリア付着が発生し、キャリアの平均径が５０μｍよりも大きい比較例７では画像にムラが発生した。
【０１３１】
なお、本発明は上記実施例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。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】本発明の一実施の形態にかかる多段現像装置を示す断面図である。
【図２】図１に示された第１現像剤担持体の磁気特性を説明する説明図である。
【図３】図１に示された第２現像剤担持体の磁気特性を説明する説明図である。
【図４】図１に示された第１現像剤担持体の磁気特性と現像剤の挙動を説明する説明図である。
【図５】図１に示された第１現像剤担持体及び第２現像剤担持体を構成する現像スリーブの外観を示す斜視図である。
【図６】図５に示された現像スリーブの外表面の拡大図である。
【図７】本発明の一実施の形態にかかるプロセスカートリッジを示す概略構成図である。
【図８】本発明の一実施の形態にかかる画像形成装置を示す概略構成図である。
【図９】比較例１の現像剤担持体の磁気特性を説明する説明図である。
【符号の説明】
【０１３３】
１ａ，１ｂ マグネットローラ
２ａ，２ｂ 現像スリーブ
４ａ 第１現像剤担持体
４ｂ 第２現像剤担持体
５ 規制ブレード（現像剤規制部材）
５ａ テーパ面
８ 現像剤供給ユニット（現像剤供給部材）
１０ 多段現像装置（現像装置）
１１ 感光体ドラム（潜像担持体）
１２ａ 本体部
１２ｂ 固定部
１３ 帯電装置
１５ クリーニング装置
１６ 除電装置
２０ キャリア（磁性キャリア）
２１ トナー
３０ 現像剤
１０１ カラー複写機（画像形成装置）
２００ プロセスカートリッジ
Ｓ１，Ｓ３ 磁極（現像極）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）複数の磁極を有する本体部と該本体部の両端部からそれぞれ延設された一対の固定部とを有するマグネットローラと、前記本体部の外周に回転可能に装着された現像スリーブと、をそれぞれ有する、潜像担持体の回転方向に沿って該潜像担持体と平行に配列された、複数の現像剤担持体と、（ｂ）前記複数の現像剤担持体のうちの前記潜像担持体の回転方向の最も上流側に配置された現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、（ｃ）前記潜像担持体の回転方向の最も上流側に配置された前記現像剤担持体の前記本体部の外周に回転可能に装着された前記現像スリーブ上に担持された前記現像剤を削ぎ落として所望の厚さにする現像剤規制部材と、を有する多段現像装置において、
（イ）前記潜像担持体の回転方向の最も上流側に配置された前記現像剤担持体における前記複数の磁極のうちの１つに磁束密度のピーク部近傍の磁束密度変化率が小さいものが設けられ、そして、
（ロ）該ピーク部近傍の磁束密度変化率が小さい領域と対向する位置に、前記現像剤規制部材が配置されている
ことを特徴とする多段現像装置。
【請求項２】
隣り合う前記現像剤担持体同士における互いに最も接近し合った前記磁極同士が互いに同極性になるように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の多段現像装置。
【請求項３】
前記現像剤担持体における前記複数の磁極のうちの前記潜像担持体と対向する現像極の半値幅が１５〜３０度になるように設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多段現像装置。
【請求項４】
前記現像剤規制部材の前記現像スリーブと対向する先端部分に、前記現像スリーブの回転方向の上流側から下流側に向かうにしたがって前記現像スリーブとの間隔が狭くなるテーパ面が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のうち１項に記載の多段現像装置。
【請求項５】
前記マグネットローラが、高分子化合物と磁性粉との混合材料が成型金型内に射出される射出成型によって成型されていることを特徴とする請求項１〜４のうち１項に記載の多段現像装置。
【請求項６】
前記現像スリーブの外周面に、磁力によってワークの表面に磁性砥粒を衝突させて滑らかな凹凸を形成する処理である、ＳＷＢ処理が施されていることを特徴とする請求項１〜５のうち１項に記載の多段現像装置。
【請求項７】
前記現像剤が、トナーと、平均粒径が２０〜５０μｍの磁性キャリアと、を含んでいることを特徴とする請求項１〜６のうち１項に記載の多段現像装置。
【請求項８】
静電潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体を帯電させる帯電装置と、現像剤を現像剤担持体上に担持して前記潜像担持体に対向する現像領域に搬送し、前記潜像担持体上の静電潜像を現像してトナー像化する現像装置と、現像後のトナー像を転写材に転写した後に前記潜像担持体上に残留する転写残トナーを除去するクリーニング装置と、前記潜像担持体上の残留電荷を消す除電装置と、を有する画像形成装置で用いられ、該画像形成装置本体に対して着脱自在に構成され、かつ、前記潜像担持体と前記現像装置とを少なくとも備えた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１〜７のうち１項に記載の多段現像装置を有していることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項９】
請求項８に記載のプロセスカートリッジを有していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
（ａ）複数の磁極を有する本体部と該本体部の両端部からそれぞれ延設された一対の固定部とを有するマグネットローラと、前記本体部の外周に回転可能に装着された現像スリーブと、をそれぞれ有する、潜像担持体の回転方向に沿って該潜像担持体と平行に配列された、複数の現像剤担持体と、（ｂ）前記複数の現像剤担持体のうちの前記潜像担持体の回転方向の最も上流側に配置された現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、（ｃ）前記潜像担持体の回転方向の最も上流側に配置された前記現像剤担持体の前記本体部の外周に回転可能に装着された前記現像スリーブ上に担持された前記現像剤を削ぎ落として所望の厚さにする現像剤規制部材と、を有する多段現像装置において、
（イ）前記潜像担持体の回転方向の最も上流側に配置された前記現像剤担持体における前記複数の磁極のうちの１つに磁束密度のピーク部近傍の磁束密度変化率が小さいものが設けられ、そして、
（ロ）該ピーク部近傍の磁束密度変化率が小さい領域と対向する位置に、前記現像剤規制部材が配置されている
ことを特徴とする多段現像装置。
【請求項２】
隣り合う前記現像剤担持体同士における互いに最も接近し合った前記磁極同士が互いに同極性になるように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の多段現像装置。
【請求項３】
前記現像剤担持体における前記複数の磁極のうちの前記潜像担持体と対向する現像極の半値幅が１５〜３０度になるように設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多段現像装置。
【請求項４】
前記現像剤規制部材の前記現像スリーブと対向する先端部分に、前記現像スリーブの回転方向の上流側から下流側に向かうにしたがって前記現像スリーブとの間隔が狭くなるテーパ面が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のうち１項に記載の多段現像装置。
【請求項５】
前記マグネットローラが、高分子化合物と磁性粉との混合材料が成型金型内に射出される射出成型によって成型されていることを特徴とする請求項１〜４のうち１項に記載の多段現像装置。
【請求項６】
前記現像スリーブの外周面に、磁力によってワークの表面に磁性砥粒を衝突させて滑らかな凹凸を形成する処理である、ＳＷＢ処理が施されていることを特徴とする請求項１〜５のうち１項に記載の多段現像装置。
【請求項７】
前記現像剤が、トナーと、平均粒径が２０〜５０μｍの磁性キャリアと、を含んでいることを特徴とする請求項１〜６のうち１項に記載の多段現像装置。
【請求項８】
静電潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体を帯電させる帯電装置と、現像剤を現像剤担持体上に担持して前記潜像担持体に対向する現像領域に搬送し、前記潜像担持体上の静電潜像を現像してトナー像化する現像装置と、現像後のトナー像を転写材に転写した後に前記潜像担持体上に残留する転写残トナーを除去するクリーニング装置と、前記潜像担持体上の残留電荷を消す除電装置と、を有する画像形成装置で用いられ、該画像形成装置本体に対して着脱自在に構成され、かつ、前記潜像担持体と前記現像装置とを少なくとも備えた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１〜７のうち１項に記載の多段現像装置を有していることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項９】
請求項８に記載のプロセスカートリッジを有していることを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図６】
【公開番号】特開２００９−１８０８４９（Ｐ２００９−１８０８４９Ａ）
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８５２５（Ｐ２００８−１８５２５）
【出願日】平成２０年１月３０日（２００８．１．３０）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月３０日（２００８．１．３０）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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