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
【課題】現像領域で現像剤を十分に擾乱して、常に、トナーを十分に有する現像剤を静電潜像担持体近傍に供給することで、ベタ、ハーフトーン部に発生する白抜け画像を抑制すると共に、現像領域への現像剤供給量を安定化させて、画像濃度安定性を確保し、高品位の画像形成を行うことが可能な現像剤担持体を提供することである。
【解決手段】磁性キャリアとトナーからなる現像剤３９を汲み上げ、保持、搬送、離脱させるための磁界分布を形成する、少なくとも一つ以上の磁極３２を内部に有し、かつ、前記磁極３２が作る磁界を時間変化させることが可能な現像剤担持体３１で、前記磁極３２の磁界を時間変化させる際に、現像剤担持体３１の表面近傍の特定部位の磁界の時間変化を抑制するための磁性部材３３を内包する。
【解決手段】磁性キャリアとトナーからなる現像剤３９を汲み上げ、保持、搬送、離脱させるための磁界分布を形成する、少なくとも一つ以上の磁極３２を内部に有し、かつ、前記磁極３２が作る磁界を時間変化させることが可能な現像剤担持体３１で、前記磁極３２の磁界を時間変化させる際に、現像剤担持体３１の表面近傍の特定部位の磁界の時間変化を抑制するための磁性部材３３を内包する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ装置あるいは、それらの複合機の現像プロセスに用いる現像剤担持体、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、静電潜像担持体上に書き込まれた静電潜像上に、トナーを現像することで潜像を可視化する。高品質画像を得るためには、トナーを潜像に忠実に現像する必要がある。
現像方式としては、画質特性、維持性に優れた、接触型二成分現像方式が一般的に用いられる。この接触型二成分現像方式では、トナー（非磁性）は、磁性キャリア（以下キャリア）と混合された現像剤の形で、現像装置に供給される。磁界形成用の磁極を内包し、回転可能に保持された現像剤担持体は、磁力により現像剤を保持したまま回転し、この現像剤担持体と静電潜像担持体が対向近接して形成される現像領域内に、現像剤を供給する。
現像剤担持体と静電潜像担持体間には、帯電したトナーが静電潜像上にのみ移動するような電位差が与えられている。供給された現像剤中のトナーは、静電潜像担持体上に形成された静電潜像上に、まず、前記電位差による現像電界により現像され、更に、潜像上にトナーを擦りつける効果が加わることで、完全な現像が行われる。
【０００３】
接触型二成分現像方式は、画質特性、維持性に優れるが、現像過程において、既に静電潜像担持体上に形成されたトナー画像を、現像剤担持体上に保持された現像剤が掻き取ってしまう、いわゆる、スキャベンジ現象が起こり、画質劣化の一因となっている。
以下、このスキャベンジ現象について、図を用いて解説する。
図１０は、一般的な二成分現像装置の構成を示す概略図である。
現像剤３９はトナーとキャリアからなり、現像剤攪拌・供給部材３４でトナーとキャリアとが均一になるように攪拌される。現像剤担持体３１は、中心軸に対して固定された複数の磁極３２１〜３２４と、これら磁極３２１〜３２４を覆い、中心軸に対して回転可能に設置されたスリーブ３１ａとからなり、現像剤３９は、磁極３２１〜３２４が作る磁界により、スリーブ３１ａ上に汲み上げられて、汲み上げ量規制部材３５によって、剤量を調整された後、静電潜像担持体１１と現像剤担持体３１が対向して作る現像領域に供給される。ここで、静電潜像担持体１１はａ方向に、現像剤担持体３１の表面（即ち、スリーブ３１ａの表面）はｂ方向に回転している。
図１１は、現像領域における現像剤の状態を説明する模式図である。
現像剤３９中のトナー３９ａが、静電潜像担持体１１上の画像部へ、電気的な力及び、機械的な摺擦力により移動して画像形成が行われるが、この現像過程に参加出来る現像剤３９は、図１１に示すように、静電潜像担持体１１面に触れているものに凡そ限られる。
このように、現像領域に供給される現像剤の全てが現像に寄与出来ないため、静電潜像の現像を十分に行うためには、現像剤の現像領域への供給量を増やす必要がある。
このため、従来は、現像剤担持体３１の線速ｖｄを静電潜像担持体１１の線速ｖｌよりも速くしている。また、この速度差は、静電潜像担持体１１に現像剤３９中のトナー３９ａを擦りつける効果を生み、現像に寄与している。
ところが、上述した現像工程では、画像部後端の白抜け（以下、後端白抜け）やハーフトーンとベタが連続した場合にベタ部先端に接するハーフトーン部が抜けてしまう画像不良（以下、先端白抜け）が起こることが知られている。
【０００４】
まず、図１２は、後端白抜けのメカニズムを説明するための図である。
図１２に示すように、静電潜像担持体１１上の画像部電位がＶＬ、非画像部電位がＶＤとなるように電荷が与えられている。
スリーブ３１ａに印加された現像バイアスＶＢと先のＶＬ、ＶＤの間には、ＶＬ＞ＶＢ、ＶＢ＞ＶＤの電位関係が設定され、画像部では、トナー３９ａが静電潜像担持体１１方向への力を受け、非画像部では、スリーブ３１ａ方向への力を受けるようになっている。
現像領域内のトナー３９ａは電気的な力及び摺擦力により、画像部に現像される（図１２上）が、この時、キャリア３９ｂのうち、トナー３９ａを失ったものには、トナー３９ａと逆極性の電荷が現れる。しかし、この状況では、ＶＬ＞ＶＢの効果（トナー３９ａを静電潜像担持体１１側に押し付ける力）とトナー３９ａ−キャリア３９ｂ間の電気的引力の間は、バランスが取れており、一旦、現像されたトナー３９ａがキャリア３９ｂ側へ戻ることは少ない。
ところで、図１２上に示すように、画像部に隣接する非画像部にあるキャリア３９ｂ上のトナー３９ａは、スリーブ３１ａ側へ力を受けてスリーブ３１ａ側へ移動するため、静電潜像担持体１１に最も近い層にあるキャリア３９ｂ上には、正の電荷が現れる。このキャリア３９ｂは、スリーブ線速ｖｄが静電潜像担持体線速ｖｌよりも大きいために、現像済みのトナー３９ａと相互作用することになる。
この時、キャリア３９ｂ表面に現れる電荷量が十分大きいと、これらキャリア３９ｂ群は画像部後端から順次トナー３９ａを剥ぎ取っていく（図１２下）。このようにして、キャリア３９ｂ上の電荷（カウンターチャージ）とスリーブ、静電潜像担持体間の線速差（以下、単に「線速差」と記す。）により、後端白抜けが発生するものと推定される。
【０００５】
次に、図１３は、先端白抜けのメカニズムを説明するための図である。
現像領域内で、ハーフトーン部（表面電位ＶＬ１）とベタ部（表面電位ＶＬ２）が連続する場合、図１３に示すように、既に現像済みのハーフトーン部上を、ベタ部で現像を終えたキャリア３９ｂが線速差によって通過することで、ハーフトーン部のトナー３９ａを剥ぎ取ってしまい、先端白抜けが発生するものと推定される。
結局、トナー３９ａを失ったキャリア３９ｂが、線速差により、既に現像済みのトナー３９ａを摺擦することが白抜けの主要因の一つと考えられる。よって、この効果を抑制することで、白抜け画像低減が期待される。
【０００６】
白抜け画像を抑制するために、これまで、以下のような発明が開示されている。
特許文献１では、磁極配置を適当に設定することで、現像領域入り口に現像剤を滞留させるのと同時に、磁場による現像剤の移動方向をスリーブ移動方向とは逆向きにすることで、スリーブと静電潜像担持体の速度差を緩和し、スキャベンジを低減させることを提案している。しかし、この方法では、前記線速差の緩和に伴い、トナーを静電潜像担持体画像部に摺擦する効果が失われ、十分なベタ濃度や、ハーフトーン部の現像が不十分となり、高品位画像を得ることが出来ない。
また、例えば、特許文献２では、一つの静電潜像担持体に対して、複数の現像剤担持体を有する、多段階現像方式が白抜け画像防止に効果があることも知られている。この場合、複数の現像担持体を用いるため、現像能力が上がり、線速差を小さくすることが可能と考えられるが、十分な現像量を確保するためには、線速差が必要となる。また、特にハーフトーン部の現像には、前述したようにトナーを静電潜像担持体潜像上に擦り付ける必要があるため、極端に線速差を小さくすることは、画像濃度を損ねる可能性がある。結局、多段階現像でも、線速差を無くすことは出来ず、白抜け画像を抑制することは難しい。
【０００７】
前述した通り、現像に関わるトナーは、静電潜像担持体に接するものがほとんどで、現像剤担持体側のトナーが現像に使われることは稀である。現像領域中にある、現像剤を攪拌することで、トナーを効率良く使う（摺擦効果の付与も含めて）ことが出来れば、線速差を小さくすることが出来、結果として、白抜けを抑制出来る。
この点に基づき、特許文献３では、現像領域中の現像剤を、補助的な磁極や交互電界の印加により擾乱し、現像効率を上げることを提案している。しかし、補助磁極の形成する磁界は常に一定であり、擾乱効果には限界がある。また、交互電界を用いる方法では、放電によるトナー帯電量の変化を抑えるために、擾乱に十分な電界を掛けることは困難である。
また、特許文献４では、現像領域へ供給されるトナー量を安定化させること、また、現像剤担持体上の現像剤を更新させるために、現像剤担持体内磁極が作る磁界を、トナー消費量に応じて変化させる現像剤担持体を提案しているが、この方式だと、トナー量を一定にするために、現像領域の現像剤の量が変化し、静電潜像担持体へのトナー摺擦効果が変化するため、安定した白抜け画像防止が困難となる。また、現像剤担持体内磁極が作る磁界の変化は、現像剤担持体上の広い範囲に及ぶため、スリーブ上磁界は広い範囲に渡って不安定となり、仮に、スリーブ上の特定場所の磁界を一定にしようとした場合には、複雑な制御が必要となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、現像領域で現像剤を十分に擾乱して、常に、トナーを十分に有する現像剤を静電潜像担持体近傍に供給することで、ベタ、ハーフトーン部に発生する白抜け画像を抑制すると共に、現像領域への現像剤供給量を安定化させて、画像濃度安定性を確保し、高品位の画像形成を行うことが可能な現像剤担持体、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明の現像剤担持体は、磁性キャリアとトナーからなる現像剤を汲み上げ、保持、搬送、離脱させるための磁界分布を形成する、少なくとも一つ以上の磁極を内部に有し、かつ、前記磁極が作る磁界を時間変化させることが可能な現像剤担持体で、前記磁極の磁界を時間変化させる際に、現像剤担持体表面近傍の特定部位の磁界の時間変化を抑制するための磁性部材を内包することを特徴とする。
また、本発明の現像剤担持体は、さらに、前記磁極が作る磁界の時間変化が周期的であることを特徴とする。
また、本発明の現像剤担持体は、さらに、前記時間変化する磁界を生成する磁極が電磁石であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の現像装置は、現像剤を攪拌して現像剤を帯電させて、現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤撹拌・供給手段と、現像剤を担持し、現像領域まで搬送する現像剤担持体と、現像剤担持体上の現像剤の層厚を規制する汲み上げ量規制部材と、を少なくとも有する現像装置において、上述のいずれかに記載の現像剤担持体を用いることを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、さらに、前記現像剤担持体表面と、それに近接対向する静電潜像担持体面とで作られる現像領域内での磁極による磁界変化の周期が、前記現像剤担持体上の固定点が前記現像領域を通過するのに必要な時間よりも短いことを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、さらに、前記静電潜像担持体と前記現像剤担持体の各々の表面が前記現像領域内で同方向に、凡そ等速度で移動することを特徴とする。
【００１１】
本発明のプロセスカートリッジは、少なくとも静電潜像担持体と現像装置とを一体に支持していて、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、上述のいずれかに記載の現像装置を備えていることを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、静電潜像を担持する静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体に接触又は近接して配設されて、前記像担持体表面を帯電する帯電装置と、前記静電潜像担持体表面を露光し、静電潜像を書き込む露光装置と、前記静電潜像担持体表面に形成された潜像にトナーで可視像化する現像装置と、前記静電潜像担持体表面の可視像を記録部材に転写する転写装置と、前記転写装置の下流に配設されて、前記静電潜像担持体表面のトナーをクリーニングするクリーニング装置と、前記記録部材上のトナーを溶融し固着させる定着装置と、を備える画像形成装置において、上述のいずれかに記載の現像装置を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
上記課題を解決する手段である本発明の現像剤担持体によって、現像領域内の現像剤を擾乱と汲み上げ量規制部材近傍での磁界の安定化を両立させることができる。さらに、時間変化する磁界を生成する磁極が電磁石であることを特徴とする現像剤担持体であるため、簡易的な構造の磁極により、現像剤の擾乱が可能となり、容易に制御することができる。
また、ベタ画像、ハーフトーン境界部及び、ベタ画像後端部に発生する白抜け画像を抑制し、且つ、画像濃度が安定した高品質画像を得る現像装置を得ることができる。
また、ベタ、ハーフトーン画像部間及び、ベタ後端部の白抜け画像抑制、画像濃度の安定性と共に、現像剤の劣化をも抑制された、長期に渡って高画像品質を保つ画像形成装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の現像剤担持体の断面図、上面からの透過図及び、静電潜像担持体と現像剤担持体の間に形成される現像領域の位置を示す概略図である。
【図２】現像領域中の磁界変化に伴う、現像剤の動きを模式的に示す図である。
【図３】本発明による現像剤担持体を組み込んだ画像形成装置の構成を示す概略図である。
【図４】本発明による現像剤担持体を組み込んだ画像形成装置の他の構成を示す概略図である。
【図５】本発明の現像剤担持体を用いる現像装置の構成を示す概略図である。
【図６】本発明の現像剤担持体の構成を示す概略図である。
【図７】現像剤担持体における磁界分布を示す図であり、（ａ）は本発明の現像剤担持体であり、（ｂ）は従来の現像剤担持体である。
【図８】画質評価のためのサンプル画像を示す図である。
【図９】反射濃度の経時変化を示す図である。
【図１０】一般的な二成分現像装置の構成を示す概略図である。
【図１１】現像領域における現像剤の状態を説明する模式図である。
【図１２】後端白抜けのメカニズムを説明するための図である。
【図１３】先端白抜けのメカニズムを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
本発明は、ベタ、ハーフトーン部の画像端部に発生する白抜け画像を抑制するための現像剤担持体、及び、画像形成装置として、磁性キャリアとトナーからなる現像剤を汲み上げ、保持、搬送、離脱させるための磁界分布を形成する、少なくとも一つ以上の磁極を内部に有し、更に前記磁極の少なくとも一つが作る磁界を時間変化させることが可能な現像剤担持体で、前記少なくとも一つの磁極が作る磁界を時間変化させる際に、現像剤担持体表面近傍の特定部位の磁界の時間変化を抑制するための磁性部材を内包する現像剤担持体、及び、この現像剤担持体を用いた現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置である。
以下、図面を参照しながら、本発明の原理について説明する。
【００１５】
図１は、本発明の現像剤担持体の断面図、上面からの透過図及び、静電潜像担持体と現像剤担持体の間に形成される現像領域の位置を示す概略図である。
現像剤担持体３１内部には、磁界形成に用いられる磁極３２：３２１〜３２４が、現像剤担持体３１の軸方向に一様に配置されており、スリーブ３１ａがｂ方向に、回転することで、現像剤３９を移動させている。
本発明は、磁極３２１〜３２４の作る磁界のうち、少なくとも一つ（例えば、磁極３２１）を時間的に変化させることで、現像領域内の磁界を変化させるが、この際に、スリーブ３１ａの表面上近傍の特定部位の磁界変化を抑制するための磁界抑制部材として磁性部材３３を現像剤担持体３１内に有する。
例えば、図１の点Ｐ位置の磁界が磁極３２１の作る磁界を変化の影響を受けて、変わってしまうのを防ぎたい場合、磁性体３３を図５に示す位置に配置する。この時、磁極３２１の作る磁界は、磁性体３３に引き付けられるため、点Ｐでは、磁極３２１の磁界変化の影響を余り受けないことになる。このことは、点Ｐ近傍の磁界が、現像剤３９の現像領域への供給量を司っている場合など、磁界変化が好ましくない場所の磁界安定策として必須となる。
【００１６】
次に、現像領域内の磁界変化がもたらす効果について説明する。
図２は、現像領域中の磁界変化に伴う、現像剤の動きを模式的に示す図である。
現像領域中の磁界が強い時は、図２（ａ）のように、現像剤３９は磁力線に沿って磁気穂を形成する。
図２（ｂ）に示すように、現像領域中の磁界が小さくなると、磁気穂を形成する力が小さくなる。
また、図２（ｄ）に示すように、ここで、静電潜像担持体１１、現像剤担持体３１はそれぞれ、図のａ、ｂ方向に移動（回転）していると、現像剤３９のうち、静電潜像担持体１１に接するもの、現像剤担持体３１に接するものは、各々の部材移動方向へ、摩擦力により比較的強く引きずられ、磁気穂形状は壊れる。
前述の通り、現像過程に参加する現像剤３９は、静電潜像担持体１１近傍のもの（図２でハッチングした現像剤３９）に限られるが、これら現像剤３９は、トナーを静電潜像担持体１１上に現像した後には、トナーとは逆極性に帯電した状態になっている。
現像領域中画像部では、図２（ｅ）に示すように、トナーと逆極性の電荷を有するものは、現像剤担持体３１方向へ力を受けるように電界が印加されている。このため、磁界による拘束が弱くなった、これら現像剤３９は現像剤担持体３１側に引き寄せられて、代わりにトナーを消費していない現像剤３９が静電潜像担持体１１側に現れる。
この状態で、現像領域中の磁界が強くなると、磁力線に沿って磁気穂が形成される。図２（ｃ）に示すように、この時、磁気穂先端の現像剤３９は、強く静電潜像担持体１１に擦りつけられる。このように、現像領域内での磁界を時間的に変化させることにより、現像剤３９の効率的な利用及び、現像剤３９の静電潜像担持体１１への摺擦効果を得ることが出来きる。静電潜像担持体１１近傍に常にトナーを豊富に有する現像剤３９を供給することができることから、カウンターチャージを有するキャリアが、現像済みのトナーを剥ぎ取る効果を低減でき、本発明構成によって、白抜け画像を抑制することが可能になると考えられる。
本発明の現像装置３０は、上記のように現像領域内の現像剤３９中のトナーを効率良く利用出来ること、また、磁気穂形成の際に、現像剤３９が静電潜像担持体１１面に擦り付けられる効果があるため、現像効率を高めることが出来る。このため、現像剤担持体３１の線速を下げて、静電潜像担持体１１との線速差を低減させることが可能となる。よって、本発明の構成では、現像剤担持体３１の線速が低下することにより、現像剤３９と汲み上げ量規制部材３５間で発生する摩擦に伴う、現像剤３９の劣化を抑制する効果が期待されることも併せて記しておく。
【００１７】
以下、図面を用いて、本発明の実施例について説明する。
但し、以下の実施例に用いられている、画像形成速度などのプロセス条件や構成部品の配置、種類等は本発明の範囲を限定しない。
例えば、実施例１で使用する電磁石磁極の代わりに、回転する棒状磁石を磁極として用いても良い。
（実施例１）
図３は、本発明による現像剤担持体を組み込んだ画像形成装置の構成を示す概略図である。図４は、本発明による現像剤担持体を組み込んだ画像形成装置の他の構成を示す概略図である。
図３に示す画像形成装置１は、画像形成ユニット１０となるプロセスカートリッジを並列し、中間転写ベルト６１に一旦画像を重ね合わせて、それを記録部材６に一括転写する方式である。また、図４に示す画像形成装置１は、画像形成ユニット１０となるプロセスカートリッジを並列しているが、搬送ベルト６６上を記録部材６が搬送されながら、その上に順次トナー画像が転写される方式である。
【００１８】
画像形成装置１は、図３に示すように、上の方から、置かれた原稿を自動的に搬送する自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）５と、原稿を読み取るスキャナ（読取装置）４、トナー画像を形成する画像形成部３、そして、その下に記録紙等の記録部材６を備え、供給する給紙部２が配置されている。
画像形成装置１は、その中央部に画像形成部３が配置されている。画像形成部３では、その内部の略中央に、プロセスカートリッジとしての画像形成ユニット１０をイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色トナーに対応した４つを水平な横方向に並列に並べたタンデム型に配列している。
４つの画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋの上方には、帯電した各静電潜像担持体１１の表面に各色の画像データに基づいて露光をし、潜像を形成する露光装置１２が備えられている。また、４つの画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋの下方には、ポリイミドやポリアミド等の耐熱性材料からなり、中抵抗に調整された基体からなる無端状ベルトをローラ６５１、６５２、６５３に掛け回して支持し、回転駆動する中間転写ベルト６１を備える転写装置６０を配置している。
いずれの画像形成ユニット１０でも同様の構成であるので、この図においては、色の区別に関係ない場合はＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋの表示を省略する。各画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋは、静電潜像担持体１１Ｙ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｋを有し、各静電潜像担持体１１の周りには、静電潜像担持体１１表面に電荷を与える帯電装置２０、静電潜像担持体１１表面に形成された潜像を各色トナーで現像してトナー像とする現像装置３０、静電潜像担持体１１表面に、図示しない潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置、トナー像転写後の静電潜像担持体１１表面のクリーニングをするクリーニングブレードを備えるクリーニング装置４０がそれぞれ配置されている。これで、一つの画像形成ユニット１０を形成している。
【００１９】
静電潜像担持体１１は、アモロファスシリコーン、セレン等の金属、または、有機系であり、ここでは、有機感光体で説明する。有機系静電潜像担持体１１としては、導電性支持体上に、フィラー分散した樹脂層、電荷発生層及び電荷輸送層を有する感光層、その表面にフィラーを分散させた保護層を有する。
感光層は電荷発生物質と電荷輸送物質を含む単層構成の感光層でも構わないが、電荷発生層と電荷輸送層で構成される積層型が感度、耐久性において優れている。
電荷発生層は、電荷発生能を有する顔料を必要に応じてバインダー樹脂とともに適当な溶剤中にボールミル、アトライター、サンドミル、超音波などを用いて分散し、これを導電性支持体上に塗布し、乾燥することにより形成される。結着樹脂としてはポリアミド、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリケトン、ポリカーボネート、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルケトン、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリアクリルアミド、ポリビニルベンザール、ポリエステル、フェノキシ樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリフェニレンオキシド、ポリアミド、ポリビニルピリジン、セルロース系樹脂、カゼイン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等があげられる。結着樹脂の量は、電荷発生物質１００質量部に対し０〜５００質量部、好ましくは１０〜３００質量部が適当である。
また、電荷輸送層は、電荷輸送物質及び結着樹脂を適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを電荷発生層上に塗布、乾燥することにより形成できる。電荷輸送物質には、正孔輸送物質と電子輸送物質とがある。結着樹脂としてはポリスチレン、スチレン−アクリルニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアレート、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂等の熱可塑性または熱硬化性樹脂が挙げられる。
また、保護層が感光層の上に設けられることもある。保護層を設け、耐久性を向上させることによって、本発明の高感度で異常欠陥のない静電潜像担持体１１を有用に用いることができる。
保護層に使用される材料としてはＡＢＳ樹脂、ＡＣＳ樹脂、オレフィン−ビニルモノマー共重合体、塩素化ポリエーテル、アリル樹脂、フェノール樹脂、ポリアセタール、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアクリレート、ポリアリルスルホン、ポリブチレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、アクリル樹脂、ポリメチルベンテン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニリデン、エポキシ樹脂等の樹脂が挙げられる。中でも、ポリカーボネートもしくはポリアリレートが最も良好に使用できる。保護層にはその他、耐摩耗性を向上する目的でポリテトラフルオロエチレンのような弗素樹脂、シリコーン樹脂、及びこれらの樹脂に酸化チタン、酸化錫、チタン酸カリウム、シリカ等の無機フィラー、また有機フィラーを分散したもの等を添加することができる。保護層中のフィラー濃度は使用するフィラー種により、また静電潜像担持体１１を使用する電子写真プロセス条件によっても異なるが、保護層９の最表層側において全固形分に対するフィラーの比で５質量％以上、好ましくは１０質量％以上、５０質量％以下、好ましくは３０質量％以下程度が良好である。
【００２０】
帯電装置２０は、帯電部材として導電性芯金の外側に中抵抗の弾性層を被覆して構成される帯電ローラ２１を備える。帯電ローラは、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が印加される。このイオンを放電する帯電ローラ２１は、材質としては弾性樹脂ローラを用いている。また、帯電ローラ２１は電気抵抗の調整のために、カーボンブラック等の無機導電材、イオン導電材を含有することがある。
また、帯電ローラ２１は、静電潜像担持体１１に対して微小な間隙をもって配設される。この微小な間隙は、例えば、帯電ローラ２１の両端部の非画像形成領域に一定の厚みを有するスペーサ部材を巻き付けるなどして、スペーサ部材の表面を静電潜像担持体１１表面に当接させることで、設定することができる。また、帯電ローラ２１は、静電潜像担持体１１に近接させずに、接触させても良い。ローラ形状であり、静電潜像担持体１１に近接している部分で、放電して、静電潜像担持体１１を帯電させることができる。また、近接させて非接触にすることで、帯電ローラ２１の転写残トナーによる汚れの発生を抑えることができる。また、帯電ローラ２１には、帯電ローラ２１表面に接触してクリーニングする図示しない帯電クリーナローラが設けられている。
現像装置３０は、磁性キャリアとトナーとを有する二成分現像剤を用いている。そして、潜像を有する静電潜像担持体１１を現像するために、対向する位置に設けられている。
また、現像装置３０は、図示しないが内部に磁界発生手段を備える現像剤担持体３１が配置されている。現像剤担持体の下方には、図示しないトナーボトルから投入されるトナーを現像剤と混合し、攪拌しながら現像剤担持体３１へ汲み上げる機構を併せて有する攪拌・搬送スクリュー３４が備えられている。現像剤担持体３１によって搬送されるトナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤は、汲み上げ量規制部材３５によって所定の現像剤層の厚みに規制され、現像剤担持体３１に担持される。現像剤担持体３１は、静電潜像担持体１１との対向位置において同方向に移動しながら、現像剤を担持搬送し、トナーを静電潜像担持体１１に供給する。また、未使用のトナーが収納された各色のトナーカートリッジが、着脱可能に静電潜像担持体１１上部の空間に収納される。図示しないモーノポンプやエアーポンプなどのトナー搬送手段により、各現像装置３０の必要に応じトナーを供給するようになっている。消耗の多いブラックトナー用のトナーカートリッジを、特に大容量としておくことも可能である。
更に詳細には、後述する。
【００２１】
クリーニング装置４０は、クリーニングブレード及びそのブレードを保持するホルダー等で構成され、静電潜像担持体１１に対してそのブレード部材を圧接させることにより、静電潜像担持体１１から残留トナーを除去する。また、クリーニングブレードが静電潜像担持体１１と当接・離間する機構を備え、画像形成装置１の制御部にて、任意に当接・離間させることができる。クリーニングブレードをカウンタ方式で、静電潜像担持体１１に当接し、これによって、静電潜像担持体１１上に残留するトナー、汚れとして付着している記録部材のタルク、カオリン、炭酸カルシウム等の添剤を静電潜像担持体１１から除去してクリーニングする。除去したトナー等は、図示しない廃トナー回収コイルで、図示しない廃トナー容器に搬送し、貯留する。
クリーニング装置４０によりクリーニングされて静電潜像担持体１１から取り除かれたトナーは、トナー搬送部材によって、サービスマンなどにより回収されるか、あるいはリサイクルトナーとして現像装置などに運ばれ現像に使用される。
【００２２】
転写装置６０は、トナー像が積層される中間転写ベルト６１、静電潜像担持体１１上のトナー像を中間転写ベルト６１に転写・積層させる一次転写ローラ６２、積層されたトナー像を記録部材６に転写する二次転写ローラ６３等を備えている。さらに、転写装置６０は、二次転写ローラ６３に対向する部分で、中間転写ベルト６１の内側には、対向部材となる支持ローラ６５３が対向するように設けている。
中間転写ベルト６１を挟んで、各静電潜像担持体１１と対向する位置には、静電潜像担持体１１上に形成されたトナー像を中間転写ベルト６１上に一次転写する一次転写ローラ６２がそれぞれ配置されている。一次転写ローラ６２は、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が印加される。印加する電圧の極性としては、トナーの電荷の極性とは逆の極性で、静電潜像担持体１１から中間転写ベルト６１側に引き寄せ移行させることで、一次転写する。また、この一次転写ローラ６２は電気抵抗の調整のために、カーボンブラック等の無機導電材、イオン導電材を含有させ、半導電性にすることが好ましい。一次転写ローラ６２の抵抗値が異なっていても転写効率はほとんど変わらないが、画像面積比が異なると転写効率は大きく異なってくるため、安定して転写効率を維持できない。これは、転写ニップ部においてトナーが介在しない部分に電流が優先的に流れてしまう結果、画像面積比が小さい場合には転写電圧値が低くなって転写に必要な電界が十分得られなくなるためである。特に、一次転写ローラ６２の抵抗値が低い場合には転写部に介在するトナーの抵抗値の影響が大きくなるため、一次転写ローラ６２の抵抗値が低い場合ほど顕著になる。このように定電流制御を採用する場合には一次転写ローラ６２として抵抗値の高いものを使用することが望まれるが、その抵抗値が５×１０８Ωを越えると電流のリークによってトナー像を乱すおそれが強まる。したがって、一次転写ローラの抵抗値は、１×１０５Ω以上５×１０８Ω以下の範囲内のものを用いるのが好ましい。トナーが介在しない部分に電流が優先的に流れてしまう現象は、上述のトナー抵抗によるだけでなく、一次転写ローラ６２の中心に設けられている芯金に印加される一次転写電圧と静電潜像担持体１１との電位差が、トナーが現像されていない個所の方が、トナーが現像された個所よりも大きいために、より大きな電位差の方に転写電流が流れ易いことにもよる。これは、トナー像が静電潜像担持体１１の帯電極性と同じで、静電潜像担持体１１の像露光を受けて感光体電位が除電された個所にトナーが現像されることで静電潜像担持体１１上にトナー像を形成する画像形成装置１の場合に発生する。トナー像の形成されていない個所の感光体電位が高く、トナー像の形成された個所の感光体電位は低いが、転写電位は感光体電位と逆極性なので、一次転写電圧と感光体電位との差が、トナーが現像されていない個所の方が、トナーが現像された個所よりも大きくなる。この場合一次転写ローラ６２の抵抗値は、望ましくは、５×１０７Ω以上５×１０８Ω以下の範囲内のものが好ましい。
【００２３】
また、中間転写ベルト６１に積層されたトナー像は、二次転写ローラ６３で記録部材に二次転写される。二次転写ローラ６３には、一次転写ローラ６２と同様に、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が印加される。印加する電圧の極性としては、トナーの電荷の極性とは逆の極性で、中間転写ベルト６１から、搬送されてきた記録部材側に引き寄せ移行させることで、二次転写する。
二次転写ローラ６３は、金属よりなる円筒状の芯金と、この芯金の外周面に形成された弾性層と、この弾性層の外周面に形成された樹脂材料からなる表面層とから構成されている。
芯金を構成する金属としては、特に限定されるものではないが、例えば、ステンレス、アルミニウムなどの金属材料が用いられる。芯金の上に形成される弾性層には一般的にゴム材料が使用されゴム層６５ｂとなっている。これは、二次転写ローラ６３を変形させて二次転写ニップ部を確保のために二次転写ローラ６３には弾性機能が要求されることに起因するものであり、ＪＩＳ−Ａ硬度で７０［°］以下が望ましい。
また、二次転写ローラ６３のクリーニング手段としてクリーニングブレード２２を使用しているため、弾性層が柔らかすぎると、クリーニングブレード２２の当接状態が不安定となり適正なクリーニング角度が得られなくなる。よって、弾性層の硬度としてはＪＩＳ−Ａ４０［°］以上が望ましい。
また、二次転写ローラ６３が絶縁体ではトナー画像を記録体に転写するという機能が果たしえないため、導電機能を付与された発泡樹脂剤で、厚さは２ｍｍ〜１０ｍｍであることが好ましい。導電機能を付与する材料としては、カーボンブラックが分散されたＥＰＤＭやＳｉゴム、またイオン導電機能を有するＮＢＲ、ウレタンゴム等を使用してもよい。
弾性層に用いられる発泡樹脂剤の多くがトナーに対し化学的親和性が高く、摩擦係数が大きいため、クリーニングブレード２２が接触している表面層に必要な機能としては、低摩擦係数、トナー離型性が必要となることから、二次転写ローラ６３の表面層は、フッ素樹脂系樹脂に抵抗制御材を加えて抵抗調整し用いられる。
さらに、二次転写ローラ６３は、中間転写ベルト６１と接触して回転していることから、中間転写ベルト６１と二次転写ローラ６３との間に微小な線速差が発生すると中間転写ベルト６１の駆動に影響を与えてしまう。よって、中間転写ベルト６１とのすべり性が二次転写ローラ６３の表面層には要求されるため、表面層の最表面の摩擦係数０．４以下になるように設定することが望ましい。
また、中間転写ベルト６１には、二次転写後の中間転写ベルト６１の表面をクリーニングする中間転写ベルトクリーニング装置６４が設けられている。
また、支持ローラ６５３が中間転写ベルト６１と当接・離間する機構を備え、画像形成装置１本体の制御部にて、任意に当接・離間させることができる。
【００２４】
さらに、この画像形成装置１には、中間転写ベルト６１に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置４５が設けられている。潤滑剤塗布装置４５は、固定されたケースに収容された固形潤滑剤と、固形潤滑剤に接触して潤滑剤を削り取り、中間転写ベルト６１に塗布するブラシローラとブラシローラで塗布された潤滑剤を均す潤滑剤塗布ブレードを備える。固形潤滑剤は、直方体状に形成されており、加圧バネによってブラシローラ側に付勢されている。固形潤滑剤はブラシローラによって削り取られ消耗し、経時的にその厚みが減少するが、加圧バネで加圧されているために常時ブラシローラに当接している。ブラシローラは、回転しながら削り取った潤滑剤を中間転写ベルト６１表面に塗布する。
なお、同様の機能を有する潤滑剤塗布装置を静電潜像担持体１１に対して配設してもよい。
本実施形態においては、上記ブラシローラによる潤滑剤塗布位置に対して移動方向の下流側の中間転写ベルト６１表面に潤滑剤均し手段としての不図示の潤滑剤塗布ブレードを当接させている。潤滑剤塗布ブレードは弾性体であるゴムから構成されているものであり、クリーニング手段としての機能も持たせ、中間転写ベルト６１の移動方向に対してカウンタ方向に当接してある。上記固形潤滑剤としては、乾燥した固体疎水性潤滑剤を用いることが可能であり、ステアリン酸亜鉛の他にも、ステアリン酸、オレイン酸、パルチミン酸等の脂肪酸基を有する金属化合物なども使用できる。さらに、キャンデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、木ろう、オオバ油、みつろう、ラノリンなどのワックス等も使用できる。
【００２５】
中間転写ベルト６１はＰＶＤＦ（フッ化ビニルデン）、ＥＴＦＥ（エチレン−四フッ化エチレン共重合体）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＣ（ポリカーボネート）等を単層または複数層に構成し、カーボンブラック等の導電性材料を分散させ、その体積抵抗率を１０８〜１０１２Ωｃｍ、かつ表面抵抗率を１０９〜１０１３Ωｃｍの範囲となるよう調整されている。なお、必要に応じ該中間転写ベルト６１の表面に離型層をコートしても良い。コートに用いる材料としては、ＥＴＦＥ（エチレン−四フッ化エチレン共重合体）、
ＰＴＦＥ（ポリ四フッ化エチレン）、ＰＶＤＦ（フッ化ビニルデン）、ＰＥＡ（パ−フルオロアルコキシフッ素樹脂）、ＦＥＰ（四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体）、ＰＶＦ（フッ化ビニル）等のフッ素樹脂が使用できるが、これに限定されるものではない。
中間転写ベルト６１の製造方法は注型法、遠心成形法等があり、必要に応じてその表面を研磨しても良い。
中間転写ベルト６１の体積抵抗率が上述した範囲を超えると、転写に必要なバイアスが高くなるため、電源コストの増大を招くため好ましくない。また、転写工程、転写紙剥離工程などで中間転写ベルト６１の帯電電位が高くなり、かつ自己放電が困難になるため除電手段を設ける必要が生じる。また、体積抵抗率および表面抵抗率が前記範囲を下回ると、帯電電位の減衰が早くなるため自己放電による除電には有利となるが、転写時の電流が面方向に流れるためトナー飛び散りが発生してしまう。したがって、本発明における中間転写ベルト６１の体積抵抗率および表面抵抗率は前記範囲内でなければならない。
なお、体積抵抗率及び表面抵抗率の測定は高抵抗抵抗率計（三菱化学社製：ハイレスタＩＰ）にＨＲＳプローブ（内側電極直径５．９ｍｍ，リング電極内径１１ｍｍ）を接続し、中間転写ベルト６１の表裏に１００Ｖ（表面抵抗率は５００Ｖ）の電圧を印加して１０秒後の測定値を用いた。
【００２６】
図３では、転写装置６０の左方には、記録部材６上のトナー像を記録部材６に半永久的に定着させる定着装置７０が備えられている。定着装置７０は、図示しないが、主に、内部にハロゲンヒータを有する定着ローラ７１と、これに対向し、圧接して配置される加圧ローラ７２とから構成されている。定着装置７０は、フルカラーとモノクロ画像、あるいは片面か両面かにより定着条件を制御したり、記録部材６の種類に応じて最適な定着条件となるよう、不図示の制御手段により制御される。
【００２７】
また、両面コピーモードが選択されているときには、片面に画像を定着した記録部材６を切換爪８５１により記録部材反転装置８９側に搬送し、この反転路８７の内に、所定の配置した複数の搬送ローラや図示しないガイド部材によって、あらかじめ所定に形成した反転搬送経路８７上を往復移動させて、記録部材面９の上下向きを反転させてから、再度、切換爪８５２で切り替えて、画像形成のための搬送経路に復帰させ、この搬送経路上を搬送されて再びレジストローラ８４まで搬送される。ここで、再度、記録部材６の位置、方向を揃えてレジストローラ８４に送られる。したがって、記録部材６の裏面に画像が形成される場合であっても、記録部材６の表裏面の画像を揃えることができる。
さらに、転写装置６０へ導かれ、今度は記録部材６の裏面に画像を転写し定着した後に、排紙ローラ８５によって排紙トレイ８６上に最終的に排出される。
このときに、記録部材６が１枚の時には、記録部材６面の上下向きを反転させてから、記録部材反転搬送装置８９の再搬送経路８７を通過して、再度レジストローラ８４で、画像形成ユニット１０によって画像が形成されるのを待って、転写ローラ６３で記録部材６上に画像が形成される。今度は、記録部材６の裏面に画像を転写し定着した後に、排紙ローラ４８によって排紙トレイ８６上に最終的に排出される。
記録部材６が複数枚ある時には、記録部材反転搬送装置８９内の記録部材反転収納装置８８に設定枚数の片面にトナー像が形成された記録部材６を一端収納されて、次ぎに、そこから、給紙ローラ８２で給紙され、分離ローラ８１で１枚づつに分離されて、再度レジストローラ８４で、画像形成ユニット１０によって画像が形成されるのを待って、記録部材６上に画像が形成される。今度は記録部材６の裏面に画像を転写し定着した後に、排紙ローラ８５によって排紙トレイ８６上に最終的に排出される。
【００２８】
画像形成ユニットであるプロセスカートリッジ１０には、静電潜像担持体１１を中心に、帯電装置２０、現像装置３０、クリーニング装置４０及び潤滑剤塗布装置４５と備えている。
本発明の現像装置を備えるプロセスカートリッジは、少なくとも静電潜像担持体１１と現像装置３０とを一体に支持して、画像形成装置１に着脱可能になっている。
【００２９】
また、画像形成装置１は、図４に示すように、現像装置３０ａ〜３０ｄにはそれぞれ、異なる色のトナーが、それぞれ負帯電状態でキャリアと保持されている。トナー色の設置順番に制限はないが、一色目はイエローが望ましい。本実施例では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順にトナーを配している。
電気的に接地された芯金上に有機感光体層を形成した静電潜像担持体１１ａ〜１１ｄは矢印ａ１〜ａ４方向にそれぞれ回転可能に保持されており、コロナ放電を用いる帯電装置２０ａ〜２０ｄで表面を均一に負帯電された後、レーザーダイオードからなる露光装置１２ａ〜１２ｄにより、画像対応部分に光照射が行われ、静電潜像が形成される。静電潜像担持体１１ａ〜１１ｄ上に形成された静電潜像上への現像は、現像装置０ａ〜３０ｄと静電潜像担持体１１ａ〜１１ｄによって形成される現像領域内で行われる。
この後、静電潜像担持体１１ａ〜１１ｄ上に形成されたトナー像は正電圧及び圧力を印加された転写ローラ６２ａ〜６２ｄと静電潜像担持体１１ａ〜１１ｄの接触領域に作られる転写ニップ内及びその近傍で、記録部材搬送ベルト６６により搬送されて来た、記録部材６上へ順次転写される。
【００３０】
本実施例１では、記録部材６上に形成された各色（ブラック、イエロー、マゼンタ、シアン）ベタ画像の反射濃度が概ね１．５（反射濃度計：X-Rite StatusA）になるように、正電圧、圧力条件を設定した。四色目のトナー像を記録部材６上に形成後、記録部材６上のトナー像は、定着装置７０より記録部材６上に固着される。
静電潜像担持体１１ａ〜１１ｄ上に残ったトナーはクリーニング装置４０ａ〜４０ｄにて回収、再利用される。潤滑油供給装置４５ａ〜４５ｄからは潤滑油としてステアリン酸亜鉛が静電潜像担持体１１ａ〜１１ｄ上に一定量供給され、静電潜像担持体１１ａ〜１１ｄ表面の摩擦係数を一定に保っている。本実施例では、静電潜像担持体１１ａ〜１１ｄの線速と記録部材搬送ベルト６６の速度を等しく、２５０ｍｍ／ｓｅｃ．とした。
【００３１】
図５は、本発明の現像剤担持体を用いる現像装置の構成を示す概略図である。
図６は、本発明の現像剤担持体の構成を示す概略図である。
次に、図５、図６を用いて、本実施例１で使用される現像剤担持体３１及び、この現像剤担持体３１を含んだ現像装置３０について、詳細な説明を行う。
現像装置３０内には、トナー３９ａとキャリア３９ｂの混合剤である現像剤３９が保持されており、スクリュー３４により、攪拌、搬送される。現像剤担持体３１は、固定された磁極３２１〜３２４と回転可能に設置されたスリーブ３１ａ、及び磁界変化を抑制する磁性部材（以下、磁界変化抑制部材）３３から構成されている。
スリーブ３１ａはアルミ円筒で、内部には、フェライト磁石３２１〜３２４が固定されている。
静電潜像担持体１１に対向する位置に固定されている磁極３２１は、電磁石となっており、図６に示すように、交流電源３６により交流電圧が印加されている。
電磁石は鉄製の芯剤に銅線を巻きつけた物を用いた。磁界変化抑制部材３３は、現像剤３９を汲み上げ、スリーブ３１ａ上へ移動させるために磁極３２１がスリーブ３１ａ上に形成する磁界が、電磁石磁極３２１が形成する磁界変動による影響を受けることを防ぐために、磁極３２１と磁極３２２との間に配置される。
磁界変化抑制部材３３としては、一般の磁性体を用いることが出来るが、本実施例では、鉄材を用いた。本実施例では、スリーブ３１ａの線速を、静電潜像担持体１１の線速の１．４倍の３５０ｍｍ／ｓｅｃ．としている。
攪拌された現像剤３９は、磁極３２２の作る磁界により、スリーブ３１ａ上に保持され、汲み上げ量規制部材３５で、現像剤量の規制を行った後、現像剤担持体３１と静電潜像担持体１１とで形成される、現像領域にて、静電潜像担持体１１上に予め形成されている静電潜像上に、現像が行われる。
電磁石磁極３２１には、周波数２０００Ｈｚの交流電圧が印加されている。現像剤３９が現像領域を通過するのに約１０ｍｓｅｃ．を要するため、このため、電磁石磁極３２１による磁界によって、現像剤３９が現像領域を通過する間に、２０回程度反転するものと見られる。
【００３２】
図７は、現像剤担持体における磁界分布を示す図であり、（ａ）は本発明の現像剤担持体であり、（ｂ）は従来の現像剤担持体である。
（ａ）は、電磁石磁極３２１の強さを時間変化させた場合のスリーブ３１ａ上磁界の強さ（現像剤担持体３１表面の法線方向成分）の計算値を示している。時刻１は、電磁石磁極３２１をＮ極として最大強度にした時、時刻２は、電磁石磁極３２１の磁界を０とした時、時刻３は、電磁石磁極３２１をＳ極として最大強度にした場合の時刻に各々対応する。
図７から明らかなように、静電潜像担持体１１と現像剤担持体３１の対向面での磁界変化が著しく、現像剤攪拌効果が期待出来る結果となっている。一方で、現像領域に供給する現像剤量を安定させるためには、汲み上げ量規制部材３５の近傍の磁界には大きな変化が無いことが好ましいが、図７より明らかな通り、電磁石磁極３２１の状態に関わらず、この場所での磁界は安定している。
（ｂ）には、後述する比較例２（磁界変化抑制部材がないもの）のスリーブ上磁界分布変動も示されているが、こちらは、汲み上げ量規制部材３５の近傍での磁界安定していないことが分かる。現像終了後、トナーを失った現像剤は磁極３２３、３２４が作る磁界により搬送され、現像装置３０内に戻される。また、現像剤３９中のトナー濃度が基準値よりも小さくなった場合には、適量のトナーが補給され、現像装置３０内のトナー濃度は、ほぼ一定となるよう調整されている。
【００３３】
本発明の効果を検証するために、サンプル画像を出力して、画質評価を行った。
図８は、画質評価のためのサンプル画像を示す図である。
サンプル画像はＡ４サイズ上に、図８に示すような、ハーフトーンパターン（反射濃度約０．８／X-Rite StatusA）とベタパターンを配置したもの採用した。
画質評価は、ベタ部とハーフトーン部の境界面及び、ベタ画像後端での白抜け発生状況を、限度見本をもとに目視でランク付けすることで行った。ランクは白抜け発生がなく良好な画像をランク５、白抜け発生が酷いものをランク１とし、中間的な画質にランク２〜４を割り当てることとした。
また、ハーフトーン部の画像濃度安定性に関しても、限度見本を用いた目視評価を行った。この場合は、ハーフトーン部の濃度の安定性が高く、画像として優れているものをランク５、濃度安定性が低く、画像品質の低いものを１とし、中間的な画質にランク２〜４を割り振った。記録部材６として、リコーマイリサイクルペーパーＧＰ（商品名）を使用した。
【００３４】
本発明の効果を明確にするために、本実施例で、静電潜像担持体１１に対向する電磁石の強さを固定（Ｎ極に固定）した場合を比較例１、本実施例から、磁界変化抑制部材３３を取り除いた場合を比較例２として、画像品質の比較を行った。
但し、比較例１での現像剤担持体３１ａの線速は、実施例と同様の、静電潜像担持体１１上のトナー付着量を確保するために、静電潜像担持体１１の線速の２倍である５００ｍｍ／ｓｅｃ.とした。
前述したサンプル画像を１００枚連続出力し、各サンプルについて、評価を行った結果（１００枚の平均ランク）を表１に示す。
【表１】
本実施例１では、ハーフトーン、ベタ境界部及び、ベタ後端部の白抜けが目立たない高品質な画像が得られ、ハーフトーン画像濃度も安定していたのに対し、比較例１では、白抜けが目立ち、比較例２では、汲み上げ量規制部材３５近傍での磁界変化のため、ハーフトーン画像濃度が安定しない結果となり、本発明の効果が確認された。
【００３５】
（実施例２）
実施例１の構成で、現像剤担持体３１の線速を静電潜像担持体１１と等速（２５０ｍｍ／ｓｅｃ．）とし、静電潜像担持体１１上のトナー付着量がベタ画像で各色０．５ｍｇ／ｃｍ２となるように、交流電源３６の周波数と、現像剤汲み上げ量規制部材３５の位置を調整した画像形成装置１を新たな実施例２とする。
但し、ここでの等速とは、厳密な意味ではなく、現像剤担持体３１や静電潜像担持体１１の回転軸の偏心等による速度バラツキ程度の誤差を許した“凡そ等速度”を意味している。
比較例３として、本実施例２の構成で電磁石３２１を固定磁極とし、現像剤汲み上げ量規制部材３５の位置を調整し、現像剤担持体３１と静電潜像担持体１１の線速差を出来るだけ小さくした状態で、実施例２と同等のトナー付着量を確保したものを採用する。
尚、本実施例２での交流電源３６の周波数は３５００Ｈｚ、比較例の現像剤担持体線速は、静電潜像担持体線速（２５０ｍｍ／ｓｅｃ．）の１．７倍に相当する、４２５ｍｍ／ｓｅｃ．となった。
画像評価用のサンプル画像は、実施例１のものを用いた。このサンプル画像を1万枚連続で出力し、１枚目以降、１００枚毎に画像評価を実施例１と同じ方法で行うと共に、ブラックベタ部の反射濃度測定を反射濃度計X-Riteで行い、反射濃度の経時変化を調査した。画質の評価結果を表２に示す。
【表２】
また、図９は、反射濃度の経時変化を示す図である。
表２、図９から分かるように、本実施例２の構成は、比較例３に比べて、白抜け画像抑制効果が高く、画質が高い。
また、図９に示すように、ベタ濃度は本実施例２では経時で安定しているのに対し、比較例３では、濃度低下が見られた。現像剤を解析したところ、比較例３のキャリア上には、トナー成分が付着しており、また、トナーでは、外添剤の埋没が起こっていた。この結果、トナーとキャリア間等の付着力が増して、現像、転写効率が経時で悪化し、ベタ濃度が低下したものと考えられる。実施例２の現像剤では、キャリア、トナー表面の大きな変化は見られなかった。
【符号の説明】
【００３６】
１ 画像形成装置
２ 給紙部
３ 画像形成部
４ スキャナ部
４０１ コンタクトガラス
５ 原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）
６ 記録部材
１０ 画像形成ユニット（プロセスカートリッジ）
１１ 感光体
１２ 露光装置
１３ 除電装置
２０ 帯電装置
２１ 帯電ローラ
３０ 現像装置
３１ 現像剤担持体
３１ａ 現像スリーブ
３２ 磁極
３２１〜３２４ 磁極
３３ 磁界変化抑制部材
３４ 攪拌・搬送スクリュー
３５ 汲み上げ量規制部材
３６ 電源
３９ 現像剤
３９ａ トナー
３９ｂ キャリア
４０ クリーニング装置
４５ 潤滑剤塗布装置
６０ 転写装置
６１ 中間転写ベルト
６２ 一次転写ローラ
６３ 二次転写ローラ
６４ ベルトクリーニング装置
６４１ クリーニングバックアップローラ
６４２ 回転部材
６５ ローラ
６５１ 従動ローラ
６５２ 駆動ローラ
６５３ 支持／テンションローラ
６６ 搬送ベルト
７０ 定着装置
８０ 給紙装置
８１ 給紙カセット
８１１ 分離ローラ
８１２ 給紙ローラ
８２ 搬送経路
８３ａ、８３ｂ、８３ｃ、８３ｄ 搬送ローラ
８４ レジストローラ
８５ 排紙ローラ
８５１、８５２ 切換爪
８６ 排紙トレイ
８７、８７１、８７２ 反転搬送経路
８８ 記録部材収納装置
８９ 記録部材反転搬送装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３７】
【特許文献１】特許３１４２１５３号
【特許文献２】特開２００２−２６８３８６
【特許文献２】特開２００３−８４５７３
【特許文献２】特開２００２−１０８１００
【技術分野】
【０００１】
電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ装置あるいは、それらの複合機の現像プロセスに用いる現像剤担持体、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、静電潜像担持体上に書き込まれた静電潜像上に、トナーを現像することで潜像を可視化する。高品質画像を得るためには、トナーを潜像に忠実に現像する必要がある。
現像方式としては、画質特性、維持性に優れた、接触型二成分現像方式が一般的に用いられる。この接触型二成分現像方式では、トナー（非磁性）は、磁性キャリア（以下キャリア）と混合された現像剤の形で、現像装置に供給される。磁界形成用の磁極を内包し、回転可能に保持された現像剤担持体は、磁力により現像剤を保持したまま回転し、この現像剤担持体と静電潜像担持体が対向近接して形成される現像領域内に、現像剤を供給する。
現像剤担持体と静電潜像担持体間には、帯電したトナーが静電潜像上にのみ移動するような電位差が与えられている。供給された現像剤中のトナーは、静電潜像担持体上に形成された静電潜像上に、まず、前記電位差による現像電界により現像され、更に、潜像上にトナーを擦りつける効果が加わることで、完全な現像が行われる。
【０００３】
接触型二成分現像方式は、画質特性、維持性に優れるが、現像過程において、既に静電潜像担持体上に形成されたトナー画像を、現像剤担持体上に保持された現像剤が掻き取ってしまう、いわゆる、スキャベンジ現象が起こり、画質劣化の一因となっている。
以下、このスキャベンジ現象について、図を用いて解説する。
図１０は、一般的な二成分現像装置の構成を示す概略図である。
現像剤３９はトナーとキャリアからなり、現像剤攪拌・供給部材３４でトナーとキャリアとが均一になるように攪拌される。現像剤担持体３１は、中心軸に対して固定された複数の磁極３２１〜３２４と、これら磁極３２１〜３２４を覆い、中心軸に対して回転可能に設置されたスリーブ３１ａとからなり、現像剤３９は、磁極３２１〜３２４が作る磁界により、スリーブ３１ａ上に汲み上げられて、汲み上げ量規制部材３５によって、剤量を調整された後、静電潜像担持体１１と現像剤担持体３１が対向して作る現像領域に供給される。ここで、静電潜像担持体１１はａ方向に、現像剤担持体３１の表面（即ち、スリーブ３１ａの表面）はｂ方向に回転している。
図１１は、現像領域における現像剤の状態を説明する模式図である。
現像剤３９中のトナー３９ａが、静電潜像担持体１１上の画像部へ、電気的な力及び、機械的な摺擦力により移動して画像形成が行われるが、この現像過程に参加出来る現像剤３９は、図１１に示すように、静電潜像担持体１１面に触れているものに凡そ限られる。
このように、現像領域に供給される現像剤の全てが現像に寄与出来ないため、静電潜像の現像を十分に行うためには、現像剤の現像領域への供給量を増やす必要がある。
このため、従来は、現像剤担持体３１の線速ｖｄを静電潜像担持体１１の線速ｖｌよりも速くしている。また、この速度差は、静電潜像担持体１１に現像剤３９中のトナー３９ａを擦りつける効果を生み、現像に寄与している。
ところが、上述した現像工程では、画像部後端の白抜け（以下、後端白抜け）やハーフトーンとベタが連続した場合にベタ部先端に接するハーフトーン部が抜けてしまう画像不良（以下、先端白抜け）が起こることが知られている。
【０００４】
まず、図１２は、後端白抜けのメカニズムを説明するための図である。
図１２に示すように、静電潜像担持体１１上の画像部電位がＶＬ、非画像部電位がＶＤとなるように電荷が与えられている。
スリーブ３１ａに印加された現像バイアスＶＢと先のＶＬ、ＶＤの間には、ＶＬ＞ＶＢ、ＶＢ＞ＶＤの電位関係が設定され、画像部では、トナー３９ａが静電潜像担持体１１方向への力を受け、非画像部では、スリーブ３１ａ方向への力を受けるようになっている。
現像領域内のトナー３９ａは電気的な力及び摺擦力により、画像部に現像される（図１２上）が、この時、キャリア３９ｂのうち、トナー３９ａを失ったものには、トナー３９ａと逆極性の電荷が現れる。しかし、この状況では、ＶＬ＞ＶＢの効果（トナー３９ａを静電潜像担持体１１側に押し付ける力）とトナー３９ａ−キャリア３９ｂ間の電気的引力の間は、バランスが取れており、一旦、現像されたトナー３９ａがキャリア３９ｂ側へ戻ることは少ない。
ところで、図１２上に示すように、画像部に隣接する非画像部にあるキャリア３９ｂ上のトナー３９ａは、スリーブ３１ａ側へ力を受けてスリーブ３１ａ側へ移動するため、静電潜像担持体１１に最も近い層にあるキャリア３９ｂ上には、正の電荷が現れる。このキャリア３９ｂは、スリーブ線速ｖｄが静電潜像担持体線速ｖｌよりも大きいために、現像済みのトナー３９ａと相互作用することになる。
この時、キャリア３９ｂ表面に現れる電荷量が十分大きいと、これらキャリア３９ｂ群は画像部後端から順次トナー３９ａを剥ぎ取っていく（図１２下）。このようにして、キャリア３９ｂ上の電荷（カウンターチャージ）とスリーブ、静電潜像担持体間の線速差（以下、単に「線速差」と記す。）により、後端白抜けが発生するものと推定される。
【０００５】
次に、図１３は、先端白抜けのメカニズムを説明するための図である。
現像領域内で、ハーフトーン部（表面電位ＶＬ１）とベタ部（表面電位ＶＬ２）が連続する場合、図１３に示すように、既に現像済みのハーフトーン部上を、ベタ部で現像を終えたキャリア３９ｂが線速差によって通過することで、ハーフトーン部のトナー３９ａを剥ぎ取ってしまい、先端白抜けが発生するものと推定される。
結局、トナー３９ａを失ったキャリア３９ｂが、線速差により、既に現像済みのトナー３９ａを摺擦することが白抜けの主要因の一つと考えられる。よって、この効果を抑制することで、白抜け画像低減が期待される。
【０００６】
白抜け画像を抑制するために、これまで、以下のような発明が開示されている。
特許文献１では、磁極配置を適当に設定することで、現像領域入り口に現像剤を滞留させるのと同時に、磁場による現像剤の移動方向をスリーブ移動方向とは逆向きにすることで、スリーブと静電潜像担持体の速度差を緩和し、スキャベンジを低減させることを提案している。しかし、この方法では、前記線速差の緩和に伴い、トナーを静電潜像担持体画像部に摺擦する効果が失われ、十分なベタ濃度や、ハーフトーン部の現像が不十分となり、高品位画像を得ることが出来ない。
また、例えば、特許文献２では、一つの静電潜像担持体に対して、複数の現像剤担持体を有する、多段階現像方式が白抜け画像防止に効果があることも知られている。この場合、複数の現像担持体を用いるため、現像能力が上がり、線速差を小さくすることが可能と考えられるが、十分な現像量を確保するためには、線速差が必要となる。また、特にハーフトーン部の現像には、前述したようにトナーを静電潜像担持体潜像上に擦り付ける必要があるため、極端に線速差を小さくすることは、画像濃度を損ねる可能性がある。結局、多段階現像でも、線速差を無くすことは出来ず、白抜け画像を抑制することは難しい。
【０００７】
前述した通り、現像に関わるトナーは、静電潜像担持体に接するものがほとんどで、現像剤担持体側のトナーが現像に使われることは稀である。現像領域中にある、現像剤を攪拌することで、トナーを効率良く使う（摺擦効果の付与も含めて）ことが出来れば、線速差を小さくすることが出来、結果として、白抜けを抑制出来る。
この点に基づき、特許文献３では、現像領域中の現像剤を、補助的な磁極や交互電界の印加により擾乱し、現像効率を上げることを提案している。しかし、補助磁極の形成する磁界は常に一定であり、擾乱効果には限界がある。また、交互電界を用いる方法では、放電によるトナー帯電量の変化を抑えるために、擾乱に十分な電界を掛けることは困難である。
また、特許文献４では、現像領域へ供給されるトナー量を安定化させること、また、現像剤担持体上の現像剤を更新させるために、現像剤担持体内磁極が作る磁界を、トナー消費量に応じて変化させる現像剤担持体を提案しているが、この方式だと、トナー量を一定にするために、現像領域の現像剤の量が変化し、静電潜像担持体へのトナー摺擦効果が変化するため、安定した白抜け画像防止が困難となる。また、現像剤担持体内磁極が作る磁界の変化は、現像剤担持体上の広い範囲に及ぶため、スリーブ上磁界は広い範囲に渡って不安定となり、仮に、スリーブ上の特定場所の磁界を一定にしようとした場合には、複雑な制御が必要となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、現像領域で現像剤を十分に擾乱して、常に、トナーを十分に有する現像剤を静電潜像担持体近傍に供給することで、ベタ、ハーフトーン部に発生する白抜け画像を抑制すると共に、現像領域への現像剤供給量を安定化させて、画像濃度安定性を確保し、高品位の画像形成を行うことが可能な現像剤担持体、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明の現像剤担持体は、磁性キャリアとトナーからなる現像剤を汲み上げ、保持、搬送、離脱させるための磁界分布を形成する、少なくとも一つ以上の磁極を内部に有し、かつ、前記磁極が作る磁界を時間変化させることが可能な現像剤担持体で、前記磁極の磁界を時間変化させる際に、現像剤担持体表面近傍の特定部位の磁界の時間変化を抑制するための磁性部材を内包することを特徴とする。
また、本発明の現像剤担持体は、さらに、前記磁極が作る磁界の時間変化が周期的であることを特徴とする。
また、本発明の現像剤担持体は、さらに、前記時間変化する磁界を生成する磁極が電磁石であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の現像装置は、現像剤を攪拌して現像剤を帯電させて、現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤撹拌・供給手段と、現像剤を担持し、現像領域まで搬送する現像剤担持体と、現像剤担持体上の現像剤の層厚を規制する汲み上げ量規制部材と、を少なくとも有する現像装置において、上述のいずれかに記載の現像剤担持体を用いることを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、さらに、前記現像剤担持体表面と、それに近接対向する静電潜像担持体面とで作られる現像領域内での磁極による磁界変化の周期が、前記現像剤担持体上の固定点が前記現像領域を通過するのに必要な時間よりも短いことを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、さらに、前記静電潜像担持体と前記現像剤担持体の各々の表面が前記現像領域内で同方向に、凡そ等速度で移動することを特徴とする。
【００１１】
本発明のプロセスカートリッジは、少なくとも静電潜像担持体と現像装置とを一体に支持していて、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、上述のいずれかに記載の現像装置を備えていることを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、静電潜像を担持する静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体に接触又は近接して配設されて、前記像担持体表面を帯電する帯電装置と、前記静電潜像担持体表面を露光し、静電潜像を書き込む露光装置と、前記静電潜像担持体表面に形成された潜像にトナーで可視像化する現像装置と、前記静電潜像担持体表面の可視像を記録部材に転写する転写装置と、前記転写装置の下流に配設されて、前記静電潜像担持体表面のトナーをクリーニングするクリーニング装置と、前記記録部材上のトナーを溶融し固着させる定着装置と、を備える画像形成装置において、上述のいずれかに記載の現像装置を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
上記課題を解決する手段である本発明の現像剤担持体によって、現像領域内の現像剤を擾乱と汲み上げ量規制部材近傍での磁界の安定化を両立させることができる。さらに、時間変化する磁界を生成する磁極が電磁石であることを特徴とする現像剤担持体であるため、簡易的な構造の磁極により、現像剤の擾乱が可能となり、容易に制御することができる。
また、ベタ画像、ハーフトーン境界部及び、ベタ画像後端部に発生する白抜け画像を抑制し、且つ、画像濃度が安定した高品質画像を得る現像装置を得ることができる。
また、ベタ、ハーフトーン画像部間及び、ベタ後端部の白抜け画像抑制、画像濃度の安定性と共に、現像剤の劣化をも抑制された、長期に渡って高画像品質を保つ画像形成装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の現像剤担持体の断面図、上面からの透過図及び、静電潜像担持体と現像剤担持体の間に形成される現像領域の位置を示す概略図である。
【図２】現像領域中の磁界変化に伴う、現像剤の動きを模式的に示す図である。
【図３】本発明による現像剤担持体を組み込んだ画像形成装置の構成を示す概略図である。
【図４】本発明による現像剤担持体を組み込んだ画像形成装置の他の構成を示す概略図である。
【図５】本発明の現像剤担持体を用いる現像装置の構成を示す概略図である。
【図６】本発明の現像剤担持体の構成を示す概略図である。
【図７】現像剤担持体における磁界分布を示す図であり、（ａ）は本発明の現像剤担持体であり、（ｂ）は従来の現像剤担持体である。
【図８】画質評価のためのサンプル画像を示す図である。
【図９】反射濃度の経時変化を示す図である。
【図１０】一般的な二成分現像装置の構成を示す概略図である。
【図１１】現像領域における現像剤の状態を説明する模式図である。
【図１２】後端白抜けのメカニズムを説明するための図である。
【図１３】先端白抜けのメカニズムを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
本発明は、ベタ、ハーフトーン部の画像端部に発生する白抜け画像を抑制するための現像剤担持体、及び、画像形成装置として、磁性キャリアとトナーからなる現像剤を汲み上げ、保持、搬送、離脱させるための磁界分布を形成する、少なくとも一つ以上の磁極を内部に有し、更に前記磁極の少なくとも一つが作る磁界を時間変化させることが可能な現像剤担持体で、前記少なくとも一つの磁極が作る磁界を時間変化させる際に、現像剤担持体表面近傍の特定部位の磁界の時間変化を抑制するための磁性部材を内包する現像剤担持体、及び、この現像剤担持体を用いた現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置である。
以下、図面を参照しながら、本発明の原理について説明する。
【００１５】
図１は、本発明の現像剤担持体の断面図、上面からの透過図及び、静電潜像担持体と現像剤担持体の間に形成される現像領域の位置を示す概略図である。
現像剤担持体３１内部には、磁界形成に用いられる磁極３２：３２１〜３２４が、現像剤担持体３１の軸方向に一様に配置されており、スリーブ３１ａがｂ方向に、回転することで、現像剤３９を移動させている。
本発明は、磁極３２１〜３２４の作る磁界のうち、少なくとも一つ（例えば、磁極３２１）を時間的に変化させることで、現像領域内の磁界を変化させるが、この際に、スリーブ３１ａの表面上近傍の特定部位の磁界変化を抑制するための磁界抑制部材として磁性部材３３を現像剤担持体３１内に有する。
例えば、図１の点Ｐ位置の磁界が磁極３２１の作る磁界を変化の影響を受けて、変わってしまうのを防ぎたい場合、磁性体３３を図５に示す位置に配置する。この時、磁極３２１の作る磁界は、磁性体３３に引き付けられるため、点Ｐでは、磁極３２１の磁界変化の影響を余り受けないことになる。このことは、点Ｐ近傍の磁界が、現像剤３９の現像領域への供給量を司っている場合など、磁界変化が好ましくない場所の磁界安定策として必須となる。
【００１６】
次に、現像領域内の磁界変化がもたらす効果について説明する。
図２は、現像領域中の磁界変化に伴う、現像剤の動きを模式的に示す図である。
現像領域中の磁界が強い時は、図２（ａ）のように、現像剤３９は磁力線に沿って磁気穂を形成する。
図２（ｂ）に示すように、現像領域中の磁界が小さくなると、磁気穂を形成する力が小さくなる。
また、図２（ｄ）に示すように、ここで、静電潜像担持体１１、現像剤担持体３１はそれぞれ、図のａ、ｂ方向に移動（回転）していると、現像剤３９のうち、静電潜像担持体１１に接するもの、現像剤担持体３１に接するものは、各々の部材移動方向へ、摩擦力により比較的強く引きずられ、磁気穂形状は壊れる。
前述の通り、現像過程に参加する現像剤３９は、静電潜像担持体１１近傍のもの（図２でハッチングした現像剤３９）に限られるが、これら現像剤３９は、トナーを静電潜像担持体１１上に現像した後には、トナーとは逆極性に帯電した状態になっている。
現像領域中画像部では、図２（ｅ）に示すように、トナーと逆極性の電荷を有するものは、現像剤担持体３１方向へ力を受けるように電界が印加されている。このため、磁界による拘束が弱くなった、これら現像剤３９は現像剤担持体３１側に引き寄せられて、代わりにトナーを消費していない現像剤３９が静電潜像担持体１１側に現れる。
この状態で、現像領域中の磁界が強くなると、磁力線に沿って磁気穂が形成される。図２（ｃ）に示すように、この時、磁気穂先端の現像剤３９は、強く静電潜像担持体１１に擦りつけられる。このように、現像領域内での磁界を時間的に変化させることにより、現像剤３９の効率的な利用及び、現像剤３９の静電潜像担持体１１への摺擦効果を得ることが出来きる。静電潜像担持体１１近傍に常にトナーを豊富に有する現像剤３９を供給することができることから、カウンターチャージを有するキャリアが、現像済みのトナーを剥ぎ取る効果を低減でき、本発明構成によって、白抜け画像を抑制することが可能になると考えられる。
本発明の現像装置３０は、上記のように現像領域内の現像剤３９中のトナーを効率良く利用出来ること、また、磁気穂形成の際に、現像剤３９が静電潜像担持体１１面に擦り付けられる効果があるため、現像効率を高めることが出来る。このため、現像剤担持体３１の線速を下げて、静電潜像担持体１１との線速差を低減させることが可能となる。よって、本発明の構成では、現像剤担持体３１の線速が低下することにより、現像剤３９と汲み上げ量規制部材３５間で発生する摩擦に伴う、現像剤３９の劣化を抑制する効果が期待されることも併せて記しておく。
【００１７】
以下、図面を用いて、本発明の実施例について説明する。
但し、以下の実施例に用いられている、画像形成速度などのプロセス条件や構成部品の配置、種類等は本発明の範囲を限定しない。
例えば、実施例１で使用する電磁石磁極の代わりに、回転する棒状磁石を磁極として用いても良い。
（実施例１）
図３は、本発明による現像剤担持体を組み込んだ画像形成装置の構成を示す概略図である。図４は、本発明による現像剤担持体を組み込んだ画像形成装置の他の構成を示す概略図である。
図３に示す画像形成装置１は、画像形成ユニット１０となるプロセスカートリッジを並列し、中間転写ベルト６１に一旦画像を重ね合わせて、それを記録部材６に一括転写する方式である。また、図４に示す画像形成装置１は、画像形成ユニット１０となるプロセスカートリッジを並列しているが、搬送ベルト６６上を記録部材６が搬送されながら、その上に順次トナー画像が転写される方式である。
【００１８】
画像形成装置１は、図３に示すように、上の方から、置かれた原稿を自動的に搬送する自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）５と、原稿を読み取るスキャナ（読取装置）４、トナー画像を形成する画像形成部３、そして、その下に記録紙等の記録部材６を備え、供給する給紙部２が配置されている。
画像形成装置１は、その中央部に画像形成部３が配置されている。画像形成部３では、その内部の略中央に、プロセスカートリッジとしての画像形成ユニット１０をイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色トナーに対応した４つを水平な横方向に並列に並べたタンデム型に配列している。
４つの画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋの上方には、帯電した各静電潜像担持体１１の表面に各色の画像データに基づいて露光をし、潜像を形成する露光装置１２が備えられている。また、４つの画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋの下方には、ポリイミドやポリアミド等の耐熱性材料からなり、中抵抗に調整された基体からなる無端状ベルトをローラ６５１、６５２、６５３に掛け回して支持し、回転駆動する中間転写ベルト６１を備える転写装置６０を配置している。
いずれの画像形成ユニット１０でも同様の構成であるので、この図においては、色の区別に関係ない場合はＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋの表示を省略する。各画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋは、静電潜像担持体１１Ｙ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｋを有し、各静電潜像担持体１１の周りには、静電潜像担持体１１表面に電荷を与える帯電装置２０、静電潜像担持体１１表面に形成された潜像を各色トナーで現像してトナー像とする現像装置３０、静電潜像担持体１１表面に、図示しない潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置、トナー像転写後の静電潜像担持体１１表面のクリーニングをするクリーニングブレードを備えるクリーニング装置４０がそれぞれ配置されている。これで、一つの画像形成ユニット１０を形成している。
【００１９】
静電潜像担持体１１は、アモロファスシリコーン、セレン等の金属、または、有機系であり、ここでは、有機感光体で説明する。有機系静電潜像担持体１１としては、導電性支持体上に、フィラー分散した樹脂層、電荷発生層及び電荷輸送層を有する感光層、その表面にフィラーを分散させた保護層を有する。
感光層は電荷発生物質と電荷輸送物質を含む単層構成の感光層でも構わないが、電荷発生層と電荷輸送層で構成される積層型が感度、耐久性において優れている。
電荷発生層は、電荷発生能を有する顔料を必要に応じてバインダー樹脂とともに適当な溶剤中にボールミル、アトライター、サンドミル、超音波などを用いて分散し、これを導電性支持体上に塗布し、乾燥することにより形成される。結着樹脂としてはポリアミド、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリケトン、ポリカーボネート、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルケトン、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリアクリルアミド、ポリビニルベンザール、ポリエステル、フェノキシ樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリフェニレンオキシド、ポリアミド、ポリビニルピリジン、セルロース系樹脂、カゼイン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等があげられる。結着樹脂の量は、電荷発生物質１００質量部に対し０〜５００質量部、好ましくは１０〜３００質量部が適当である。
また、電荷輸送層は、電荷輸送物質及び結着樹脂を適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを電荷発生層上に塗布、乾燥することにより形成できる。電荷輸送物質には、正孔輸送物質と電子輸送物質とがある。結着樹脂としてはポリスチレン、スチレン−アクリルニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアレート、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂等の熱可塑性または熱硬化性樹脂が挙げられる。
また、保護層が感光層の上に設けられることもある。保護層を設け、耐久性を向上させることによって、本発明の高感度で異常欠陥のない静電潜像担持体１１を有用に用いることができる。
保護層に使用される材料としてはＡＢＳ樹脂、ＡＣＳ樹脂、オレフィン−ビニルモノマー共重合体、塩素化ポリエーテル、アリル樹脂、フェノール樹脂、ポリアセタール、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアクリレート、ポリアリルスルホン、ポリブチレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、アクリル樹脂、ポリメチルベンテン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニリデン、エポキシ樹脂等の樹脂が挙げられる。中でも、ポリカーボネートもしくはポリアリレートが最も良好に使用できる。保護層にはその他、耐摩耗性を向上する目的でポリテトラフルオロエチレンのような弗素樹脂、シリコーン樹脂、及びこれらの樹脂に酸化チタン、酸化錫、チタン酸カリウム、シリカ等の無機フィラー、また有機フィラーを分散したもの等を添加することができる。保護層中のフィラー濃度は使用するフィラー種により、また静電潜像担持体１１を使用する電子写真プロセス条件によっても異なるが、保護層９の最表層側において全固形分に対するフィラーの比で５質量％以上、好ましくは１０質量％以上、５０質量％以下、好ましくは３０質量％以下程度が良好である。
【００２０】
帯電装置２０は、帯電部材として導電性芯金の外側に中抵抗の弾性層を被覆して構成される帯電ローラ２１を備える。帯電ローラは、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が印加される。このイオンを放電する帯電ローラ２１は、材質としては弾性樹脂ローラを用いている。また、帯電ローラ２１は電気抵抗の調整のために、カーボンブラック等の無機導電材、イオン導電材を含有することがある。
また、帯電ローラ２１は、静電潜像担持体１１に対して微小な間隙をもって配設される。この微小な間隙は、例えば、帯電ローラ２１の両端部の非画像形成領域に一定の厚みを有するスペーサ部材を巻き付けるなどして、スペーサ部材の表面を静電潜像担持体１１表面に当接させることで、設定することができる。また、帯電ローラ２１は、静電潜像担持体１１に近接させずに、接触させても良い。ローラ形状であり、静電潜像担持体１１に近接している部分で、放電して、静電潜像担持体１１を帯電させることができる。また、近接させて非接触にすることで、帯電ローラ２１の転写残トナーによる汚れの発生を抑えることができる。また、帯電ローラ２１には、帯電ローラ２１表面に接触してクリーニングする図示しない帯電クリーナローラが設けられている。
現像装置３０は、磁性キャリアとトナーとを有する二成分現像剤を用いている。そして、潜像を有する静電潜像担持体１１を現像するために、対向する位置に設けられている。
また、現像装置３０は、図示しないが内部に磁界発生手段を備える現像剤担持体３１が配置されている。現像剤担持体の下方には、図示しないトナーボトルから投入されるトナーを現像剤と混合し、攪拌しながら現像剤担持体３１へ汲み上げる機構を併せて有する攪拌・搬送スクリュー３４が備えられている。現像剤担持体３１によって搬送されるトナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤は、汲み上げ量規制部材３５によって所定の現像剤層の厚みに規制され、現像剤担持体３１に担持される。現像剤担持体３１は、静電潜像担持体１１との対向位置において同方向に移動しながら、現像剤を担持搬送し、トナーを静電潜像担持体１１に供給する。また、未使用のトナーが収納された各色のトナーカートリッジが、着脱可能に静電潜像担持体１１上部の空間に収納される。図示しないモーノポンプやエアーポンプなどのトナー搬送手段により、各現像装置３０の必要に応じトナーを供給するようになっている。消耗の多いブラックトナー用のトナーカートリッジを、特に大容量としておくことも可能である。
更に詳細には、後述する。
【００２１】
クリーニング装置４０は、クリーニングブレード及びそのブレードを保持するホルダー等で構成され、静電潜像担持体１１に対してそのブレード部材を圧接させることにより、静電潜像担持体１１から残留トナーを除去する。また、クリーニングブレードが静電潜像担持体１１と当接・離間する機構を備え、画像形成装置１の制御部にて、任意に当接・離間させることができる。クリーニングブレードをカウンタ方式で、静電潜像担持体１１に当接し、これによって、静電潜像担持体１１上に残留するトナー、汚れとして付着している記録部材のタルク、カオリン、炭酸カルシウム等の添剤を静電潜像担持体１１から除去してクリーニングする。除去したトナー等は、図示しない廃トナー回収コイルで、図示しない廃トナー容器に搬送し、貯留する。
クリーニング装置４０によりクリーニングされて静電潜像担持体１１から取り除かれたトナーは、トナー搬送部材によって、サービスマンなどにより回収されるか、あるいはリサイクルトナーとして現像装置などに運ばれ現像に使用される。
【００２２】
転写装置６０は、トナー像が積層される中間転写ベルト６１、静電潜像担持体１１上のトナー像を中間転写ベルト６１に転写・積層させる一次転写ローラ６２、積層されたトナー像を記録部材６に転写する二次転写ローラ６３等を備えている。さらに、転写装置６０は、二次転写ローラ６３に対向する部分で、中間転写ベルト６１の内側には、対向部材となる支持ローラ６５３が対向するように設けている。
中間転写ベルト６１を挟んで、各静電潜像担持体１１と対向する位置には、静電潜像担持体１１上に形成されたトナー像を中間転写ベルト６１上に一次転写する一次転写ローラ６２がそれぞれ配置されている。一次転写ローラ６２は、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が印加される。印加する電圧の極性としては、トナーの電荷の極性とは逆の極性で、静電潜像担持体１１から中間転写ベルト６１側に引き寄せ移行させることで、一次転写する。また、この一次転写ローラ６２は電気抵抗の調整のために、カーボンブラック等の無機導電材、イオン導電材を含有させ、半導電性にすることが好ましい。一次転写ローラ６２の抵抗値が異なっていても転写効率はほとんど変わらないが、画像面積比が異なると転写効率は大きく異なってくるため、安定して転写効率を維持できない。これは、転写ニップ部においてトナーが介在しない部分に電流が優先的に流れてしまう結果、画像面積比が小さい場合には転写電圧値が低くなって転写に必要な電界が十分得られなくなるためである。特に、一次転写ローラ６２の抵抗値が低い場合には転写部に介在するトナーの抵抗値の影響が大きくなるため、一次転写ローラ６２の抵抗値が低い場合ほど顕著になる。このように定電流制御を採用する場合には一次転写ローラ６２として抵抗値の高いものを使用することが望まれるが、その抵抗値が５×１０８Ωを越えると電流のリークによってトナー像を乱すおそれが強まる。したがって、一次転写ローラの抵抗値は、１×１０５Ω以上５×１０８Ω以下の範囲内のものを用いるのが好ましい。トナーが介在しない部分に電流が優先的に流れてしまう現象は、上述のトナー抵抗によるだけでなく、一次転写ローラ６２の中心に設けられている芯金に印加される一次転写電圧と静電潜像担持体１１との電位差が、トナーが現像されていない個所の方が、トナーが現像された個所よりも大きいために、より大きな電位差の方に転写電流が流れ易いことにもよる。これは、トナー像が静電潜像担持体１１の帯電極性と同じで、静電潜像担持体１１の像露光を受けて感光体電位が除電された個所にトナーが現像されることで静電潜像担持体１１上にトナー像を形成する画像形成装置１の場合に発生する。トナー像の形成されていない個所の感光体電位が高く、トナー像の形成された個所の感光体電位は低いが、転写電位は感光体電位と逆極性なので、一次転写電圧と感光体電位との差が、トナーが現像されていない個所の方が、トナーが現像された個所よりも大きくなる。この場合一次転写ローラ６２の抵抗値は、望ましくは、５×１０７Ω以上５×１０８Ω以下の範囲内のものが好ましい。
【００２３】
また、中間転写ベルト６１に積層されたトナー像は、二次転写ローラ６３で記録部材に二次転写される。二次転写ローラ６３には、一次転写ローラ６２と同様に、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が印加される。印加する電圧の極性としては、トナーの電荷の極性とは逆の極性で、中間転写ベルト６１から、搬送されてきた記録部材側に引き寄せ移行させることで、二次転写する。
二次転写ローラ６３は、金属よりなる円筒状の芯金と、この芯金の外周面に形成された弾性層と、この弾性層の外周面に形成された樹脂材料からなる表面層とから構成されている。
芯金を構成する金属としては、特に限定されるものではないが、例えば、ステンレス、アルミニウムなどの金属材料が用いられる。芯金の上に形成される弾性層には一般的にゴム材料が使用されゴム層６５ｂとなっている。これは、二次転写ローラ６３を変形させて二次転写ニップ部を確保のために二次転写ローラ６３には弾性機能が要求されることに起因するものであり、ＪＩＳ−Ａ硬度で７０［°］以下が望ましい。
また、二次転写ローラ６３のクリーニング手段としてクリーニングブレード２２を使用しているため、弾性層が柔らかすぎると、クリーニングブレード２２の当接状態が不安定となり適正なクリーニング角度が得られなくなる。よって、弾性層の硬度としてはＪＩＳ−Ａ４０［°］以上が望ましい。
また、二次転写ローラ６３が絶縁体ではトナー画像を記録体に転写するという機能が果たしえないため、導電機能を付与された発泡樹脂剤で、厚さは２ｍｍ〜１０ｍｍであることが好ましい。導電機能を付与する材料としては、カーボンブラックが分散されたＥＰＤＭやＳｉゴム、またイオン導電機能を有するＮＢＲ、ウレタンゴム等を使用してもよい。
弾性層に用いられる発泡樹脂剤の多くがトナーに対し化学的親和性が高く、摩擦係数が大きいため、クリーニングブレード２２が接触している表面層に必要な機能としては、低摩擦係数、トナー離型性が必要となることから、二次転写ローラ６３の表面層は、フッ素樹脂系樹脂に抵抗制御材を加えて抵抗調整し用いられる。
さらに、二次転写ローラ６３は、中間転写ベルト６１と接触して回転していることから、中間転写ベルト６１と二次転写ローラ６３との間に微小な線速差が発生すると中間転写ベルト６１の駆動に影響を与えてしまう。よって、中間転写ベルト６１とのすべり性が二次転写ローラ６３の表面層には要求されるため、表面層の最表面の摩擦係数０．４以下になるように設定することが望ましい。
また、中間転写ベルト６１には、二次転写後の中間転写ベルト６１の表面をクリーニングする中間転写ベルトクリーニング装置６４が設けられている。
また、支持ローラ６５３が中間転写ベルト６１と当接・離間する機構を備え、画像形成装置１本体の制御部にて、任意に当接・離間させることができる。
【００２４】
さらに、この画像形成装置１には、中間転写ベルト６１に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置４５が設けられている。潤滑剤塗布装置４５は、固定されたケースに収容された固形潤滑剤と、固形潤滑剤に接触して潤滑剤を削り取り、中間転写ベルト６１に塗布するブラシローラとブラシローラで塗布された潤滑剤を均す潤滑剤塗布ブレードを備える。固形潤滑剤は、直方体状に形成されており、加圧バネによってブラシローラ側に付勢されている。固形潤滑剤はブラシローラによって削り取られ消耗し、経時的にその厚みが減少するが、加圧バネで加圧されているために常時ブラシローラに当接している。ブラシローラは、回転しながら削り取った潤滑剤を中間転写ベルト６１表面に塗布する。
なお、同様の機能を有する潤滑剤塗布装置を静電潜像担持体１１に対して配設してもよい。
本実施形態においては、上記ブラシローラによる潤滑剤塗布位置に対して移動方向の下流側の中間転写ベルト６１表面に潤滑剤均し手段としての不図示の潤滑剤塗布ブレードを当接させている。潤滑剤塗布ブレードは弾性体であるゴムから構成されているものであり、クリーニング手段としての機能も持たせ、中間転写ベルト６１の移動方向に対してカウンタ方向に当接してある。上記固形潤滑剤としては、乾燥した固体疎水性潤滑剤を用いることが可能であり、ステアリン酸亜鉛の他にも、ステアリン酸、オレイン酸、パルチミン酸等の脂肪酸基を有する金属化合物なども使用できる。さらに、キャンデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、木ろう、オオバ油、みつろう、ラノリンなどのワックス等も使用できる。
【００２５】
中間転写ベルト６１はＰＶＤＦ（フッ化ビニルデン）、ＥＴＦＥ（エチレン−四フッ化エチレン共重合体）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＣ（ポリカーボネート）等を単層または複数層に構成し、カーボンブラック等の導電性材料を分散させ、その体積抵抗率を１０８〜１０１２Ωｃｍ、かつ表面抵抗率を１０９〜１０１３Ωｃｍの範囲となるよう調整されている。なお、必要に応じ該中間転写ベルト６１の表面に離型層をコートしても良い。コートに用いる材料としては、ＥＴＦＥ（エチレン−四フッ化エチレン共重合体）、
ＰＴＦＥ（ポリ四フッ化エチレン）、ＰＶＤＦ（フッ化ビニルデン）、ＰＥＡ（パ−フルオロアルコキシフッ素樹脂）、ＦＥＰ（四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体）、ＰＶＦ（フッ化ビニル）等のフッ素樹脂が使用できるが、これに限定されるものではない。
中間転写ベルト６１の製造方法は注型法、遠心成形法等があり、必要に応じてその表面を研磨しても良い。
中間転写ベルト６１の体積抵抗率が上述した範囲を超えると、転写に必要なバイアスが高くなるため、電源コストの増大を招くため好ましくない。また、転写工程、転写紙剥離工程などで中間転写ベルト６１の帯電電位が高くなり、かつ自己放電が困難になるため除電手段を設ける必要が生じる。また、体積抵抗率および表面抵抗率が前記範囲を下回ると、帯電電位の減衰が早くなるため自己放電による除電には有利となるが、転写時の電流が面方向に流れるためトナー飛び散りが発生してしまう。したがって、本発明における中間転写ベルト６１の体積抵抗率および表面抵抗率は前記範囲内でなければならない。
なお、体積抵抗率及び表面抵抗率の測定は高抵抗抵抗率計（三菱化学社製：ハイレスタＩＰ）にＨＲＳプローブ（内側電極直径５．９ｍｍ，リング電極内径１１ｍｍ）を接続し、中間転写ベルト６１の表裏に１００Ｖ（表面抵抗率は５００Ｖ）の電圧を印加して１０秒後の測定値を用いた。
【００２６】
図３では、転写装置６０の左方には、記録部材６上のトナー像を記録部材６に半永久的に定着させる定着装置７０が備えられている。定着装置７０は、図示しないが、主に、内部にハロゲンヒータを有する定着ローラ７１と、これに対向し、圧接して配置される加圧ローラ７２とから構成されている。定着装置７０は、フルカラーとモノクロ画像、あるいは片面か両面かにより定着条件を制御したり、記録部材６の種類に応じて最適な定着条件となるよう、不図示の制御手段により制御される。
【００２７】
また、両面コピーモードが選択されているときには、片面に画像を定着した記録部材６を切換爪８５１により記録部材反転装置８９側に搬送し、この反転路８７の内に、所定の配置した複数の搬送ローラや図示しないガイド部材によって、あらかじめ所定に形成した反転搬送経路８７上を往復移動させて、記録部材面９の上下向きを反転させてから、再度、切換爪８５２で切り替えて、画像形成のための搬送経路に復帰させ、この搬送経路上を搬送されて再びレジストローラ８４まで搬送される。ここで、再度、記録部材６の位置、方向を揃えてレジストローラ８４に送られる。したがって、記録部材６の裏面に画像が形成される場合であっても、記録部材６の表裏面の画像を揃えることができる。
さらに、転写装置６０へ導かれ、今度は記録部材６の裏面に画像を転写し定着した後に、排紙ローラ８５によって排紙トレイ８６上に最終的に排出される。
このときに、記録部材６が１枚の時には、記録部材６面の上下向きを反転させてから、記録部材反転搬送装置８９の再搬送経路８７を通過して、再度レジストローラ８４で、画像形成ユニット１０によって画像が形成されるのを待って、転写ローラ６３で記録部材６上に画像が形成される。今度は、記録部材６の裏面に画像を転写し定着した後に、排紙ローラ４８によって排紙トレイ８６上に最終的に排出される。
記録部材６が複数枚ある時には、記録部材反転搬送装置８９内の記録部材反転収納装置８８に設定枚数の片面にトナー像が形成された記録部材６を一端収納されて、次ぎに、そこから、給紙ローラ８２で給紙され、分離ローラ８１で１枚づつに分離されて、再度レジストローラ８４で、画像形成ユニット１０によって画像が形成されるのを待って、記録部材６上に画像が形成される。今度は記録部材６の裏面に画像を転写し定着した後に、排紙ローラ８５によって排紙トレイ８６上に最終的に排出される。
【００２８】
画像形成ユニットであるプロセスカートリッジ１０には、静電潜像担持体１１を中心に、帯電装置２０、現像装置３０、クリーニング装置４０及び潤滑剤塗布装置４５と備えている。
本発明の現像装置を備えるプロセスカートリッジは、少なくとも静電潜像担持体１１と現像装置３０とを一体に支持して、画像形成装置１に着脱可能になっている。
【００２９】
また、画像形成装置１は、図４に示すように、現像装置３０ａ〜３０ｄにはそれぞれ、異なる色のトナーが、それぞれ負帯電状態でキャリアと保持されている。トナー色の設置順番に制限はないが、一色目はイエローが望ましい。本実施例では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順にトナーを配している。
電気的に接地された芯金上に有機感光体層を形成した静電潜像担持体１１ａ〜１１ｄは矢印ａ１〜ａ４方向にそれぞれ回転可能に保持されており、コロナ放電を用いる帯電装置２０ａ〜２０ｄで表面を均一に負帯電された後、レーザーダイオードからなる露光装置１２ａ〜１２ｄにより、画像対応部分に光照射が行われ、静電潜像が形成される。静電潜像担持体１１ａ〜１１ｄ上に形成された静電潜像上への現像は、現像装置０ａ〜３０ｄと静電潜像担持体１１ａ〜１１ｄによって形成される現像領域内で行われる。
この後、静電潜像担持体１１ａ〜１１ｄ上に形成されたトナー像は正電圧及び圧力を印加された転写ローラ６２ａ〜６２ｄと静電潜像担持体１１ａ〜１１ｄの接触領域に作られる転写ニップ内及びその近傍で、記録部材搬送ベルト６６により搬送されて来た、記録部材６上へ順次転写される。
【００３０】
本実施例１では、記録部材６上に形成された各色（ブラック、イエロー、マゼンタ、シアン）ベタ画像の反射濃度が概ね１．５（反射濃度計：X-Rite StatusA）になるように、正電圧、圧力条件を設定した。四色目のトナー像を記録部材６上に形成後、記録部材６上のトナー像は、定着装置７０より記録部材６上に固着される。
静電潜像担持体１１ａ〜１１ｄ上に残ったトナーはクリーニング装置４０ａ〜４０ｄにて回収、再利用される。潤滑油供給装置４５ａ〜４５ｄからは潤滑油としてステアリン酸亜鉛が静電潜像担持体１１ａ〜１１ｄ上に一定量供給され、静電潜像担持体１１ａ〜１１ｄ表面の摩擦係数を一定に保っている。本実施例では、静電潜像担持体１１ａ〜１１ｄの線速と記録部材搬送ベルト６６の速度を等しく、２５０ｍｍ／ｓｅｃ．とした。
【００３１】
図５は、本発明の現像剤担持体を用いる現像装置の構成を示す概略図である。
図６は、本発明の現像剤担持体の構成を示す概略図である。
次に、図５、図６を用いて、本実施例１で使用される現像剤担持体３１及び、この現像剤担持体３１を含んだ現像装置３０について、詳細な説明を行う。
現像装置３０内には、トナー３９ａとキャリア３９ｂの混合剤である現像剤３９が保持されており、スクリュー３４により、攪拌、搬送される。現像剤担持体３１は、固定された磁極３２１〜３２４と回転可能に設置されたスリーブ３１ａ、及び磁界変化を抑制する磁性部材（以下、磁界変化抑制部材）３３から構成されている。
スリーブ３１ａはアルミ円筒で、内部には、フェライト磁石３２１〜３２４が固定されている。
静電潜像担持体１１に対向する位置に固定されている磁極３２１は、電磁石となっており、図６に示すように、交流電源３６により交流電圧が印加されている。
電磁石は鉄製の芯剤に銅線を巻きつけた物を用いた。磁界変化抑制部材３３は、現像剤３９を汲み上げ、スリーブ３１ａ上へ移動させるために磁極３２１がスリーブ３１ａ上に形成する磁界が、電磁石磁極３２１が形成する磁界変動による影響を受けることを防ぐために、磁極３２１と磁極３２２との間に配置される。
磁界変化抑制部材３３としては、一般の磁性体を用いることが出来るが、本実施例では、鉄材を用いた。本実施例では、スリーブ３１ａの線速を、静電潜像担持体１１の線速の１．４倍の３５０ｍｍ／ｓｅｃ．としている。
攪拌された現像剤３９は、磁極３２２の作る磁界により、スリーブ３１ａ上に保持され、汲み上げ量規制部材３５で、現像剤量の規制を行った後、現像剤担持体３１と静電潜像担持体１１とで形成される、現像領域にて、静電潜像担持体１１上に予め形成されている静電潜像上に、現像が行われる。
電磁石磁極３２１には、周波数２０００Ｈｚの交流電圧が印加されている。現像剤３９が現像領域を通過するのに約１０ｍｓｅｃ．を要するため、このため、電磁石磁極３２１による磁界によって、現像剤３９が現像領域を通過する間に、２０回程度反転するものと見られる。
【００３２】
図７は、現像剤担持体における磁界分布を示す図であり、（ａ）は本発明の現像剤担持体であり、（ｂ）は従来の現像剤担持体である。
（ａ）は、電磁石磁極３２１の強さを時間変化させた場合のスリーブ３１ａ上磁界の強さ（現像剤担持体３１表面の法線方向成分）の計算値を示している。時刻１は、電磁石磁極３２１をＮ極として最大強度にした時、時刻２は、電磁石磁極３２１の磁界を０とした時、時刻３は、電磁石磁極３２１をＳ極として最大強度にした場合の時刻に各々対応する。
図７から明らかなように、静電潜像担持体１１と現像剤担持体３１の対向面での磁界変化が著しく、現像剤攪拌効果が期待出来る結果となっている。一方で、現像領域に供給する現像剤量を安定させるためには、汲み上げ量規制部材３５の近傍の磁界には大きな変化が無いことが好ましいが、図７より明らかな通り、電磁石磁極３２１の状態に関わらず、この場所での磁界は安定している。
（ｂ）には、後述する比較例２（磁界変化抑制部材がないもの）のスリーブ上磁界分布変動も示されているが、こちらは、汲み上げ量規制部材３５の近傍での磁界安定していないことが分かる。現像終了後、トナーを失った現像剤は磁極３２３、３２４が作る磁界により搬送され、現像装置３０内に戻される。また、現像剤３９中のトナー濃度が基準値よりも小さくなった場合には、適量のトナーが補給され、現像装置３０内のトナー濃度は、ほぼ一定となるよう調整されている。
【００３３】
本発明の効果を検証するために、サンプル画像を出力して、画質評価を行った。
図８は、画質評価のためのサンプル画像を示す図である。
サンプル画像はＡ４サイズ上に、図８に示すような、ハーフトーンパターン（反射濃度約０．８／X-Rite StatusA）とベタパターンを配置したもの採用した。
画質評価は、ベタ部とハーフトーン部の境界面及び、ベタ画像後端での白抜け発生状況を、限度見本をもとに目視でランク付けすることで行った。ランクは白抜け発生がなく良好な画像をランク５、白抜け発生が酷いものをランク１とし、中間的な画質にランク２〜４を割り当てることとした。
また、ハーフトーン部の画像濃度安定性に関しても、限度見本を用いた目視評価を行った。この場合は、ハーフトーン部の濃度の安定性が高く、画像として優れているものをランク５、濃度安定性が低く、画像品質の低いものを１とし、中間的な画質にランク２〜４を割り振った。記録部材６として、リコーマイリサイクルペーパーＧＰ（商品名）を使用した。
【００３４】
本発明の効果を明確にするために、本実施例で、静電潜像担持体１１に対向する電磁石の強さを固定（Ｎ極に固定）した場合を比較例１、本実施例から、磁界変化抑制部材３３を取り除いた場合を比較例２として、画像品質の比較を行った。
但し、比較例１での現像剤担持体３１ａの線速は、実施例と同様の、静電潜像担持体１１上のトナー付着量を確保するために、静電潜像担持体１１の線速の２倍である５００ｍｍ／ｓｅｃ.とした。
前述したサンプル画像を１００枚連続出力し、各サンプルについて、評価を行った結果（１００枚の平均ランク）を表１に示す。
【表１】
本実施例１では、ハーフトーン、ベタ境界部及び、ベタ後端部の白抜けが目立たない高品質な画像が得られ、ハーフトーン画像濃度も安定していたのに対し、比較例１では、白抜けが目立ち、比較例２では、汲み上げ量規制部材３５近傍での磁界変化のため、ハーフトーン画像濃度が安定しない結果となり、本発明の効果が確認された。
【００３５】
（実施例２）
実施例１の構成で、現像剤担持体３１の線速を静電潜像担持体１１と等速（２５０ｍｍ／ｓｅｃ．）とし、静電潜像担持体１１上のトナー付着量がベタ画像で各色０．５ｍｇ／ｃｍ２となるように、交流電源３６の周波数と、現像剤汲み上げ量規制部材３５の位置を調整した画像形成装置１を新たな実施例２とする。
但し、ここでの等速とは、厳密な意味ではなく、現像剤担持体３１や静電潜像担持体１１の回転軸の偏心等による速度バラツキ程度の誤差を許した“凡そ等速度”を意味している。
比較例３として、本実施例２の構成で電磁石３２１を固定磁極とし、現像剤汲み上げ量規制部材３５の位置を調整し、現像剤担持体３１と静電潜像担持体１１の線速差を出来るだけ小さくした状態で、実施例２と同等のトナー付着量を確保したものを採用する。
尚、本実施例２での交流電源３６の周波数は３５００Ｈｚ、比較例の現像剤担持体線速は、静電潜像担持体線速（２５０ｍｍ／ｓｅｃ．）の１．７倍に相当する、４２５ｍｍ／ｓｅｃ．となった。
画像評価用のサンプル画像は、実施例１のものを用いた。このサンプル画像を1万枚連続で出力し、１枚目以降、１００枚毎に画像評価を実施例１と同じ方法で行うと共に、ブラックベタ部の反射濃度測定を反射濃度計X-Riteで行い、反射濃度の経時変化を調査した。画質の評価結果を表２に示す。
【表２】
また、図９は、反射濃度の経時変化を示す図である。
表２、図９から分かるように、本実施例２の構成は、比較例３に比べて、白抜け画像抑制効果が高く、画質が高い。
また、図９に示すように、ベタ濃度は本実施例２では経時で安定しているのに対し、比較例３では、濃度低下が見られた。現像剤を解析したところ、比較例３のキャリア上には、トナー成分が付着しており、また、トナーでは、外添剤の埋没が起こっていた。この結果、トナーとキャリア間等の付着力が増して、現像、転写効率が経時で悪化し、ベタ濃度が低下したものと考えられる。実施例２の現像剤では、キャリア、トナー表面の大きな変化は見られなかった。
【符号の説明】
【００３６】
１ 画像形成装置
２ 給紙部
３ 画像形成部
４ スキャナ部
４０１ コンタクトガラス
５ 原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）
６ 記録部材
１０ 画像形成ユニット（プロセスカートリッジ）
１１ 感光体
１２ 露光装置
１３ 除電装置
２０ 帯電装置
２１ 帯電ローラ
３０ 現像装置
３１ 現像剤担持体
３１ａ 現像スリーブ
３２ 磁極
３２１〜３２４ 磁極
３３ 磁界変化抑制部材
３４ 攪拌・搬送スクリュー
３５ 汲み上げ量規制部材
３６ 電源
３９ 現像剤
３９ａ トナー
３９ｂ キャリア
４０ クリーニング装置
４５ 潤滑剤塗布装置
６０ 転写装置
６１ 中間転写ベルト
６２ 一次転写ローラ
６３ 二次転写ローラ
６４ ベルトクリーニング装置
６４１ クリーニングバックアップローラ
６４２ 回転部材
６５ ローラ
６５１ 従動ローラ
６５２ 駆動ローラ
６５３ 支持／テンションローラ
６６ 搬送ベルト
７０ 定着装置
８０ 給紙装置
８１ 給紙カセット
８１１ 分離ローラ
８１２ 給紙ローラ
８２ 搬送経路
８３ａ、８３ｂ、８３ｃ、８３ｄ 搬送ローラ
８４ レジストローラ
８５ 排紙ローラ
８５１、８５２ 切換爪
８６ 排紙トレイ
８７、８７１、８７２ 反転搬送経路
８８ 記録部材収納装置
８９ 記録部材反転搬送装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３７】
【特許文献１】特許３１４２１５３号
【特許文献２】特開２００２−２６８３８６
【特許文献２】特開２００３−８４５７３
【特許文献２】特開２００２−１０８１００
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性キャリアとトナーからなる現像剤を汲み上げ、保持、搬送、離脱させるための磁界分布を形成する少なくとも一つ以上の磁極を内部に有し、
かつ、前記磁極が作る磁界を時間変化させることが可能な現像剤担持体で、
前記磁極の磁界を時間変化させる際に、現像剤担持体表面近傍の特定部位の磁界の時間変化を抑制するための磁性部材を内包する
ことを特徴とする現像剤担持体。
【請求項２】
請求項１に記載の現像剤担持体において、
前記磁極が作る磁界の時間変化が周期的である
ことを特徴とする現像剤担持体。
【請求項３】
請求項２に記載の現像剤担持体において、
前記時間変化する磁界を生成する磁極が電磁石である
ことを特徴とする現像剤担持体。
【請求項４】
現像剤を攪拌して現像剤を帯電させて、現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤撹拌・供給手段と、
現像剤を担持し、現像領域まで搬送する現像剤担持体と、
現像剤担持体上の現像剤の層厚を規制する汲み上げ量規制部材と、を少なくとも有する現像装置において、
前記現像装置は、請求項３に記載の現像剤担持体を用いる
ことを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項４に記載の現像装置において、
前記現像剤担持体表面と、それに近接対向する静電潜像担持体面とで作られる現像領域内での磁極による磁界変化の周期が、
前記現像剤担持体上の固定点が前記現像領域を通過するのに必要な時間よりも短い
ことを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項５に記載の現像装置において、
前記静電潜像担持体と前記現像剤担持体の各々の表面が前記現像領域内で同方向に、凡そ等速度で移動する
ことを特徴とする現像装置。
【請求項７】
少なくとも静電潜像担持体と現像装置とを一体に支持していて、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
前記プロセスカートリッジは、請求項４ないし６のいずれかに記載の現像装置を備えている
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項８】
少なくとも、静電潜像を担持する静電潜像担持体と、
前記静電潜像担持体に接触又は近接して配設されて、前記像担持体表面を帯電する帯電装置と、
前記静電潜像担持体表面を露光し、静電潜像を書き込む露光装置と、
前記静電潜像担持体表面に形成された潜像にトナーで可視像化する現像装置と、
前記静電潜像担持体表面の可視像を記録部材に転写する転写装置と、
前記記録部材上のトナーを固着させる定着装置と、を備える画像形成装置において、
前記画像形成装置は、請求項４ないし６のいずれかに記載の現像装置を用いる
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
磁性キャリアとトナーからなる現像剤を汲み上げ、保持、搬送、離脱させるための磁界分布を形成する少なくとも一つ以上の磁極を内部に有し、
かつ、前記磁極が作る磁界を時間変化させることが可能な現像剤担持体で、
前記磁極の磁界を時間変化させる際に、現像剤担持体表面近傍の特定部位の磁界の時間変化を抑制するための磁性部材を内包する
ことを特徴とする現像剤担持体。
【請求項２】
請求項１に記載の現像剤担持体において、
前記磁極が作る磁界の時間変化が周期的である
ことを特徴とする現像剤担持体。
【請求項３】
請求項２に記載の現像剤担持体において、
前記時間変化する磁界を生成する磁極が電磁石である
ことを特徴とする現像剤担持体。
【請求項４】
現像剤を攪拌して現像剤を帯電させて、現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤撹拌・供給手段と、
現像剤を担持し、現像領域まで搬送する現像剤担持体と、
現像剤担持体上の現像剤の層厚を規制する汲み上げ量規制部材と、を少なくとも有する現像装置において、
前記現像装置は、請求項３に記載の現像剤担持体を用いる
ことを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項４に記載の現像装置において、
前記現像剤担持体表面と、それに近接対向する静電潜像担持体面とで作られる現像領域内での磁極による磁界変化の周期が、
前記現像剤担持体上の固定点が前記現像領域を通過するのに必要な時間よりも短い
ことを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項５に記載の現像装置において、
前記静電潜像担持体と前記現像剤担持体の各々の表面が前記現像領域内で同方向に、凡そ等速度で移動する
ことを特徴とする現像装置。
【請求項７】
少なくとも静電潜像担持体と現像装置とを一体に支持していて、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
前記プロセスカートリッジは、請求項４ないし６のいずれかに記載の現像装置を備えている
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項８】
少なくとも、静電潜像を担持する静電潜像担持体と、
前記静電潜像担持体に接触又は近接して配設されて、前記像担持体表面を帯電する帯電装置と、
前記静電潜像担持体表面を露光し、静電潜像を書き込む露光装置と、
前記静電潜像担持体表面に形成された潜像にトナーで可視像化する現像装置と、
前記静電潜像担持体表面の可視像を記録部材に転写する転写装置と、
前記記録部材上のトナーを固着させる定着装置と、を備える画像形成装置において、
前記画像形成装置は、請求項４ないし６のいずれかに記載の現像装置を用いる
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６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−５３３６９（Ｐ２０１２−５３３６９Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９７３０４（Ｐ２０１０−１９７３０４）
【出願日】平成２２年９月３日（２０１０．９．３）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月３日（２０１０．９．３）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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