現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置
【課題】トナー飛散が低減されて、現像剤担持体上に担持された現像工程後の現像剤が確実に離脱される、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供する。
【解決手段】像担持体１Ｙとの対向領域に対して現像剤担持体５１Ｙの回転方向下流側に配設されるケース５７Ｙは、現像剤担持体５１ＹとのギャップＮが上流側から下流側にかけて一定となる一定領域Ｍ１、Ｍ３と、現像剤担持体５１ＹとのギャップＮが上流側から下流側にかけて漸増する漸増領域Ｍ２、Ｍ４と、が上流側から交互に配設されるように形成される。
【解決手段】像担持体１Ｙとの対向領域に対して現像剤担持体５１Ｙの回転方向下流側に配設されるケース５７Ｙは、現像剤担持体５１ＹとのギャップＮが上流側から下流側にかけて一定となる一定領域Ｍ１、Ｍ３と、現像剤担持体５１ＹとのギャップＮが上流側から下流側にかけて漸増する漸増領域Ｍ２、Ｍ４と、が上流側から交互に配設されるように形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置とそこに設置される現像装置及びプロセスカートリッジとに関し、特に、２成分現像剤を用いた現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤（添加剤等を添加する場合も含むものとする。）を収容した現像装置であって、現像剤担持体の周囲に複数の磁極を形成して現像剤担持体にて現像剤を担持しながら現像工程をおこなう技術が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２等参照。）。
【０００３】
２成分現像剤を用いた現像装置は、現像装置内におけるトナー消費に応じて、現像装置の一部に設けられたトナー補給口から現像装置内に適宜にトナーが補給される。補給されたトナーは、現像装置内の現像剤とともに、搬送スクリュ等の搬送部材（撹拌搬送部材）によって撹拌・混合される。撹拌・混合された現像剤は、その一部が汲上げ磁極の位置で現像ローラ（現像剤担持体）に供給される。現像ローラに担持された現像剤は、ドクターブレード（現像剤規制部材）によって適量に規制された後に、その２成分現像剤中のトナーが感光体ドラム（像担持体）との対向領域となる主磁極の位置で感光体ドラム上の潜像に付着する。感光体ドラムとの対向領域を通過した現像剤は、搬送磁極によって現像ローラ上を移動した後に、剤離れ磁極の位置で現像ローラから離脱されて現像装置内に戻される。なお、現像ローラの内部にはマグネットが固設されていて、このマグネットによって現像ローラの周囲に汲上げ磁極、主磁極、搬送磁極、剤離れ磁極等の複数の磁極が形成されている。
【０００４】
また、このような現像装置では、剤離れ磁極の位置で現像ローラ（現像剤担持体）に担持された現像剤が現像装置内に向けて充分に離脱されないと、現像工程直後でトナー濃度の低下した現像剤が汲上げ磁極によって現像ローラに担持されて再び現像工程に用いられてしまうことにより、出力画像上に濃度ムラが発生してしまう問題が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２等参照。）。このような問題は、画像形成装置の小型化にともない現像ローラが小径化されるほど顕著になる。
【０００５】
このような問題を解決するために、特許文献１等には、剤離れ磁極の近傍で、現像ローラと上ケース（内壁）とのギャップ（ケースギャップ）が、上流側から下流側に向けて徐々に広がるように構成する技術が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１２２１２７号公報
【特許文献２】特開２００５−１４８３６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１等の現像装置は、剤離れ磁極の近傍で、現像剤担持体と上ケースとのギャップが上流側から下流側に向けて徐々に広がるように構成されているために、剤離れ磁極の位置で現像剤担持体に担持された現像剤が現像装置内に向けて充分に離脱される効果がある程度期待できる。
しかし、特許文献１等の現像装置は、現像剤担持体と上ケースとのギャップが上流側から下流側に向けて広がるように構成されているために、現像剤担持体と上ケースとの間に安定した吸い込み気流を発生させることができずに、現像剤担持体と上ケースとの間からトナーが飛散してしまう可能性が高かった。さらに、剤離れ磁極に隣接する上流側の磁極（剤離れプレ磁極）の位置で現像剤による磁気ブラシが比較的高くなるのに対して、この位置における現像剤担持体と上ケースとのギャップが比較的狭くなっているために、現像剤がパッキングされた状態になって現像剤に大きなストレスがかかる可能性があった。
特に、このような問題は、画像形成装置の高速化にともない現像剤担持体の回転が高速化されるほど無視できないものになっていた。
【０００８】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、トナー飛散が低減されて、現像剤担持体上に担持された現像工程後の現像剤が確実に離脱される、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の請求項１記載の発明にかかる現像装置は、キャリアとトナーとを有する現像剤を収容するとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、前記像担持体に対向するとともに、周囲に複数の磁極が形成された現像剤担持体と、前記像担持体との対向領域に対して前記現像剤担持体の回転方向下流側に配設されるとともに、前記現像剤担持体に対向するケースと、を備え、前記ケースは、前記現像剤担持体とのギャップが前記現像剤担持体の回転方向上流側から回転方向下流側にかけて一定となる一定領域と、前記現像剤担持体とのギャップが前記現像剤担持体の回転方向上流側から回転方向下流側にかけて漸増する漸増領域と、が前記現像剤担持体の回転方向上流側から交互に配設されるように形成されたものである。
【００１０】
また、請求項２記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項１に記載の発明において、前記現像剤担持体の前記複数の磁極は、前記現像剤担持体に担持された現像剤を離脱させるための剤離れ磁極と、前記剤離れ磁極に対して前記現像剤担持体の回転方向上流側に形成された剤離れプレ磁極と、前記像担持体との対向領域に形成された主磁極と、前記主磁極の位置から前記剤離れプレ磁極の位置に向けて現像剤を搬送するための単数又は複数の搬送磁極と、を具備し、前記ケースは、前記搬送磁極の一部に対応する位置であって前記主磁極に最も近い前記現像剤担持体の回転方向上流側に第１の前記一定領域が配設され、前記搬送磁極の残りの一部に対応する位置であって前記第１の一定領域の終端から前記剤離れプレ磁極の始端位置までに第１の前記漸増領域が配設され、前記剤離れプレ磁極の一部に対応する位置であって前記第１の漸増領域の終端から前記剤離れプレ磁極のピーク位置を超えた位置までに第２の前記一定領域が配設され、前記第２の一定領域の終端から第２の前記漸増領域が配設されたものである。
【００１１】
また、請求項３記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項２に記載の発明において、前記現像剤担持体の前記複数の磁極は、前記剤離れ磁極に対して前記現像剤担持体の回転方向下流側に配設されるとともに装置内の現像剤を前記現像剤担持体上に汲上げる汲上げ磁極をさらに具備し、前記汲上げ磁極は、前記剤離れプレ磁極の極性と同極となるように形成され、前記剤離れ磁極は、前記汲上げ磁極と前記剤離れプレ磁極とによって形成されたものである。
【００１２】
また、請求項４記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項３に記載の発明において、前記現像剤担持体上に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材を前記汲上げ磁極の位置に配設したものである。
【００１３】
また、請求項５記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項３又は請求項４に記載の発明において、前記第２の一定領域は、前記第１の漸増領域の終端から前記剤離れプレ磁極のピーク位置を超えた半値位置までに配設されたものである。
【００１４】
また、請求項６記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項１〜請求項５のいずれかに記載の発明において、前記現像剤担持体は、その表面にランダムに楕円形状の打痕が形成されたものである。
【００１５】
また、請求項７記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項１〜請求項６のいずれかに記載の発明において、前記現像剤担持体上に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材を前記現像剤担持体の下方に備え、前記ケースを、前記現像剤担持体の上方に配設された上ケースとしたものである。
【００１６】
また、この発明の請求項８記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、画像形成装置本体に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とが一体化されたものである。
【００１７】
また、この発明の請求項９記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とを備えたものである。
【００１８】
なお、本願において、「プロセスカートリッジ」とは、像担持体を帯電する帯電部（帯電装置）と、像担持体上に形成された潜像を現像する現像部（現像装置）と、像担持体上をクリーニングするクリーニング部（クリーニング装置）とのうち、少なくとも１つと、像担持体とが、一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱自在に設置されるユニットと定義する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、ケースと現像剤担持体とのギャップが一定となる一定領域と、ケースと現像剤担持体とのギャップが上流側から下流側にかけて漸増する漸増領域と、が交互に形成されているために、トナー飛散が低減されて、現像剤担持体上に担持された現像工程後の現像剤が確実に離脱される、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
実施の形態．
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００２１】
まず、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図１に示すように、画像形成装置本体１００の上方にあるトナー容器収容部３１には、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した４つのトナー容器３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋが着脱自在（交換自在）に設置されている。
トナー容器収容部３１の下方には中間転写ユニット１５が配設されている。その中間転写ユニット１５の中間転写ベルト８に対向するように、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋが並設されている。
トナー容器３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋの下方には、それぞれ、トナー補給装置６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋが配設されている。そして、トナー容器３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋに収容されたトナーは、それぞれ、トナー補給装置６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋによって、作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの現像装置内に供給（補給）される。４つのトナー補給装置６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋは、作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる以外はほぼ同一構造である。
【００２２】
図２を参照して、イエローに対応した作像部６Ｙは、像担持体としての感光体ドラム１Ｙと、感光体ドラム１Ｙの周囲に配設された帯電部４Ｙ、現像装置５Ｙ（現像部）、クリーニング部２Ｙ、除電部（不図示である。）、等で構成されている。そして、感光体ドラム１Ｙ上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程）がおこなわれて、感光体ドラム１Ｙ上にイエロー画像が形成されることになる。
【００２３】
なお、他の３つの作像部６Ｍ、６Ｃ、６Ｋも、使用されるトナーの色が異なる以外は、イエローに対応した作像部６Ｙとほぼ同様の構成となっていて、それぞれのトナー色に対応した画像が形成される。以下、他の３つの作像部６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの説明を適宜に省略して、イエローに対応した作像部６Ｙのみの説明をおこなうことにする。
【００２４】
図２を参照して、像担持体としての感光体ドラム１Ｙは、不図示の駆動モータによって図２中の時計方向に回転駆動される。そして、帯電部４Ｙの位置で、感光体ドラム１Ｙの表面が一様に帯電される（帯電工程である。）。
その後、感光体ドラム１Ｙの表面は、露光装置７（図１を参照できる。）から発せられたレーザ光Ｌの照射位置に達して、この位置での露光走査によってイエローに対応した静電潜像が形成される（露光工程である。）。
【００２５】
その後、感光体ドラム１Ｙの表面は、現像装置５Ｙとの対向位置に達して、この位置で静電潜像が現像されて、イエローのトナー像が形成される（現像工程である。）。
詳しくは、図２及び図３を参照して、現像装置５Ｙ内には、トナーとキャリア（磁性キャリア）とからなる２成分現像剤Ｇが収容されている。現像装置５Ｙ内の現像剤Ｇは、磁気センサ５６Ｙによって検知されるトナー濃度（現像剤Ｇ中のトナーの割合である。）が所定の範囲内になるように調整される。すなわち、現像装置５Ｙ内のトナー消費に応じて、トナー補給装置６０Ｙからトナー補給口６４Ｙを介して第２現像剤収容部５４Ｙ内に、トナーが補給される。トナー補給装置６０Ｙは、図１を参照して、トナー容器３２Ｙに接続されている。なお、図示は省略するが、トナー補給装置６０Ｙは、トナー容器３２Ｙ（トナーボトル）を回転駆動する駆動部や、トナー容器３２Ｙから排出されたトナーを貯留するトナータンク部や、トナータンク部に貯留されたトナーをトナー落下経路に向けて搬送するトナー搬送部や、トナー搬送部によって搬送されたトナーを現像装置５Ｙ（第２現像剤収容部５４Ｙ）に向けて自重落下させるトナー落下経路、等で構成されている。
【００２６】
図２及び図３を参照して、その後、第２現像剤収容部５４Ｙ内に補給されたトナーは、２つの搬送スクリュ５５Ｙによって、現像剤Ｇとともに混合・撹拌されながら、仕切部材で隔絶された第１現像剤収容部５３Ｙ、第２現像剤収容部５４Ｙを循環する（図３中の破線矢印方向の循環である。）。
【００２７】
詳しくは、図３を参照して、第１現像剤収容部５３Ｙ内の現像剤Ｇは、搬送スクリュ５５Ｙによって、紙面の右側から左側に搬送される。こうして、現像ローラ５１Ｙの長手方向に沿って現像剤Ｇを搬送する第１搬送経路が形成される。これに対して、第２現像剤収容部５４Ｙ内の現像剤Ｇは、搬送スクリュ５５Ｙによって、紙面の左側から右側に搬送される。こうして、第１搬送経路とは逆方向に現像剤Ｇを搬送する第２搬送経路が形成される。
【００２８】
また、第１搬送経路が形成される第１現像剤収容部５３Ｙと、第２搬送経路が形成される第２現像剤収容部５４Ｙと、は長手方向両端部を除く領域に配設された仕切部材によって隔絶されるとともに、仕切部材の介在しない長手方向両端部で連通する。すなわち、第１現像剤収容部５３Ｙにて搬送された現像剤Ｇは、第１連通部Ａで第２現像剤収容部５４Ｙ側に流動して、その後に第２現像剤収容部５４Ｙの搬送スクリュ５５Ｙによって搬送される。第２現像剤収容部５４Ｙにて搬送された現像剤Ｇは、第２連通部Ｂで第１現像剤収容部５３Ｙ側に流動して、その後に第１現像剤収容部５３Ｙの搬送スクリュ５５Ｙによって搬送される。こうして、２つの現像剤収容部５３Ｙ、５４Ｙの間に現像剤Ｇの循環経路が形成される。
【００２９】
このように循環経路中を循環する現像剤Ｇ中のトナーは、キャリアとの摩擦帯電によりキャリアに吸着して、周囲に複数の磁極が形成された現像ローラ５１Ｙ上にキャリアとともに担持される。
ここで、図３を参照して、現像ローラ５１Ｙは、内部に固設されてローラ周面に複数の磁極を形成するマグネット５１ｂと、マグネット２３ａ１の周囲を回転するスリーブ５１ａと、で構成される。そして、複数の磁極が形成されたマグネット５１ｂの周囲をスリーブ５１ａが回転することで、その回転にともない現像剤Ｇが現像ローラ５１Ｙ上（スリーブ５１ａ上である。）を移動することになる。
【００３０】
現像剤担持体としての現像ローラ５１Ｙ上に担持された現像剤Ｇは、現像ローラ５１Ｙの矢印方向の回転にともなって搬送されて、現像剤規制部材としてのドクターブレード５２Ｙの位置に達する。そして、現像ローラ５１Ｙ上の現像剤Ｇは、この位置で適量に規制された後に、感光体ドラム１Ｙとの対向位置（現像領域である。）まで搬送される。そして、現像領域に形成された電界（現像電界）によって、感光体ドラム１Ｙ上に形成された潜像にトナーが吸着される。
【００３１】
図４は、マグネット５１ｂによって現像ローラ５１Ｙ（スリーブ５１ａ）の周囲に形成される複数の磁極Ｈ１〜Ｈ６による磁力分布を示している。図４に示すように、複数の磁極は、感光体ドラム１Ｙとの対向領域に形成された主磁極Ｈ１、主磁極Ｈ１の位置から剤離れプレ磁極Ｈ４の位置に向けて現像剤Ｇを搬送するための２つの搬送磁極Ｈ２、Ｈ３（主磁極Ｈ１に隣接する第１搬送磁極Ｈ２と、剤離れプレ磁極Ｈ４に隣接する第２搬送磁極Ｈ３と、である。）、剤離れ磁極Ｈ５に対して現像ローラ５１Ｙの回転方向上流側に形成された剤離れプレ磁極Ｈ４、現像ローラ５１Ｙに担持された現像剤Ｇを離脱させるための剤離れ磁極Ｈ５、剤離れ磁極Ｈ５に対して現像ローラ５１Ｙの回転方向下流側に配設されるとともに現像装置５Ｙ（第１現像剤収容部５３Ｙ）内の現像剤Ｇを現像ローラ５１Ｙ上に汲上げるための汲上げ磁極Ｈ６、で構成される。ここで、汲上げ磁極Ｈ６は、現像ローラ５１Ｙの下方に設置されたドクターブレード５２Ｙの位置に配設されるとともに、剤離れプレ磁極Ｈ４の極性と同極（例えば、Ｓ極である。）となるように形成されている。そして、剤離れ磁極Ｈ５は、同極に形成された汲上げ磁極Ｈ６と剤離れプレ磁極Ｈ４とによって、現像剤Ｇに対する保持力がなくなるような磁力にて形成されている。このように、本実施の形態では、剤離れ磁極Ｈ５と主磁極Ｈ１との間に汲上げ磁極Ｈ６のみを形成して、現像ローラ５１Ｙを小径化している。
【００３２】
そして、まず、汲上げ磁極Ｈ６が磁性体としてのキャリアに作用して、現像剤収容部５３Ｙに収容された現像剤Ｇが現像ローラ５１Ｙ上に担持される。現像ローラ５１Ｙ上に担持された現像剤Ｇは、その一部がドクターブレード５２Ｙ（現像剤規制部材）の位置で掻き取られて、現像剤収容部５３Ｙに戻される。一方、ドクターブレード５２Ｙと現像ローラ５１Ｙとのドクターギャップを通過して現像ローラ５１Ｙ上に担持された現像剤Ｇは、主磁極Ｈ１の位置で穂立ちして現像領域において磁気ブラシとなって感光体ドラム１Ｙに摺接する。こうして、現像ローラ５１Ｙに担持された現像剤Ｇ中のトナーが感光体ドラム１Ｙ上の潜像に付着する。その後、主磁極Ｈ１の位置を通過した現像剤Ｇ（トナー濃度が低くなっている。）は、第１搬送磁極Ｈ２、第２搬送磁極Ｈ３によって剤離れプレ磁極Ｈ４の位置まで搬送される。そして、剤離れプレ磁極Ｈ４の位置を通過して剤離れ磁極Ｈ５の位置で、現像ローラ５１Ｙ上に担持されていた現像工程後の現像剤Ｇが現像ローラ５１Ｙから脱離される。脱離後の現像剤Ｇは、再び現像剤収容部５３Ｙに戻されて、現像剤収容部５３Ｙ、５４Ｙ内を循環する。このような一連の現像剤Ｇの流れが繰り返される。
【００３３】
なお、本実施の形態では、図示は省略するが、現像ローラ５１Ｙ（スリーブ５１ａ）の表面にランダムに楕円形状の打痕が形成されている。
詳しくは、ランダムな楕円形状の打痕は、スリーブ５１ａの素管表面に、比較的大きなカットワイヤ（金属ワイヤを短尺に切断したものである。）からなるメディアをサンドブラスト工法と同様に衝突させることによって形成される。このように、現像ローラ５１Ｙの表面にランダムな楕円形状の打痕を多数形成することで、現像ローラ５１Ｙの表面にピッチの粗い凹凸が形成されることになる。そのため、現像ローラ５１Ｙの表面には、現像剤が滑りにくい１つ１つの凹みによってしっかりとした太い現像剤の穂立ちが形成される。さらに、それらの凹みは磨耗しにくいものとなり、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出力画像を得ることができる。
【００３４】
なお、本実施の形態において用いられるトナー（現像剤中のトナーや、トナー容器に収容されたトナーである。）は、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤を有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系溶媒中で架橋及び／又は伸長反応させて得られたものである。粉砕型のトナーは、粒径分布がブロードになってしまう。そのため、重合法等によってトナーの円形度を上げて、粒径分布をシャープなものとして高画質化を実現する方法が一般的になっている。本実施の形態におけるトナーは、少なくとも、プレポリマー、着色剤、離型剤からなるトナー組成物を、水系媒体中で樹脂微粒子の存在下で分散させて、そのトナー組成物を重付加反応させて得られた重合トナーである。このようなトナーを用いることにより、粉砕工程がなく、省資源化を図ることができるとともに、粒径分布や帯電分布をシャ−プにできる等の効果を得ることができる。
【００３５】
また、本実施の形態において用いられる現像剤Ｇ中のキャリアは、重量平均粒径が２０〜６５μｍになるように形成されている。キャリアの重量平均粒径が２０μｍ未満になってしまうと、キャリアに付着するトナー粒子の均一性が低下して、キャリア付着が発生しやすくなる。これに対して、キャリアの重量平均粒径が６５μｍを超えてしまうと、画像細部の再現性が低下して、精細な画像が得られにくくなる。なお、キャリアの重量平均粒子径は、「マイクロトラック粒度分析計（ＳＲＡタイプ）」（日機装社製）を用いて、０．７〜１２５μｍのレンジ設定で測定することができる。このとき、分散液の溶媒にはメタノールを使用して、屈折率１．３３、キャリア及び芯材の屈折率は２．４２に設定する。
また、本実施の形態におけるキャリアは、磁性体の芯材に対して樹脂コート膜を有するものであって、その樹脂コート膜が、アクリル等の熱可塑性樹脂とメラミン樹脂とを架橋させた樹脂成分に帯電調整剤を含有させたものである。磁性キャリアを用いることにより、衝撃を吸収して膜削れが抑制されるとともに、強い接着力によりトナーの大粒子を保持できる。さらには、コート膜への衝撃阻止と、スペント物のクリーニングと、をバランス良く両立させることができる。すなわち、キャリアの膜削れとスペント化とが防止されて、キャリアの長寿命化が達成される。
【００３６】
図２を参照して、上述した現像工程の後、感光体ドラム１Ｙの表面は、中間転写ベルト８及び第１転写バイアスローラ９Ｙとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム１Ｙ上のトナー像が中間転写ベルト８上に転写される（１次転写工程である。）。このとき、感光体ドラム１Ｙ上には、僅かながら未転写トナーが残存する。
その後、感光体ドラム１Ｙの表面は、クリーニング部２Ｙとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム１Ｙ上に残存した未転写トナーがクリーニングブレード２ａによって機械的に回収される（クリーニング工程である。）。
最後に、感光体ドラム１Ｙの表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム１Ｙ上の残留電位が除去される。
こうして、感光体ドラム１Ｙ上でおこなわれる、一連の作像プロセスが終了する。
【００３７】
なお、上述した作像プロセスは、他の作像部６Ｍ、６Ｃ、６Ｋでも、イエロー作像部６Ｙと同様におこなわれる。すなわち、作像部の下方に配設された露光部７から、画像情報に基いたレーザ光Ｌが、各作像部６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの感光体ドラム上に向けて照射される。詳しくは、露光部７は、光源からレーザ光Ｌを発して、そのレーザ光Ｌを回転駆動されたポリゴンミラーで走査しながら、複数の光学素子を介して感光体ドラム上に照射する。
その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト８上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト８上にカラー画像が形成される。
【００３８】
ここで、図１を参照して、中間転写ユニット１５は、中間転写ベルト８、４つの１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋ、２次転写バックアップローラ１２、複数のテンションローラ、中間転写クリーニング部、等で構成される。中間転写ベルト８は、複数のローラ部材によって張架・支持されるとともに、１つのローラ部材１２の回転駆動によって図１中の矢印方向に無端移動される。
【００３９】
４つの１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト８を感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。そして、１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋに、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。
そして、中間転写ベルト８は、矢印方向に走行して、各１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋの１次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上の各色のトナー像が、中間転写ベルト８上に重ねて１次転写される。
【００４０】
その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト８は、２次転写ローラ１９との対向位置に達する。この位置では、２次転写バックアップローラ１２が、２次転写ローラ１９との間に中間転写ベルト８を挟み込んで２次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト８上に形成された４色のトナー像は、この２次転写ニップの位置に搬送された転写紙等の記録媒体Ｐ上に転写される。このとき、中間転写ベルト８には、記録媒体Ｐに転写されなかった未転写トナーが残存する。
【００４１】
その後、中間転写ベルト８は、中間転写クリーニング部（不図示である。）の位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト８上の未転写トナーが回収される。
こうして、中間転写ベルト８上でおこなわれる、一連の転写プロセスが終了する。
【００４２】
ここで、２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Ｐは、装置本体１００の下方に配設された給紙部２６から、給紙ローラ２７やレジストローラ対２８等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、給紙部２６には、転写紙等の記録媒体Ｐが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ２７が図１中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の記録媒体Ｐがレジストローラ対２８のローラ間に向けて給送される。
【００４３】
レジストローラ対２８に搬送された記録媒体Ｐは、回転駆動を停止したレジストローラ対２８のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト８上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対２８が回転駆動されて、記録媒体Ｐが２次転写ニップに向けて搬送される。こうして、記録媒体Ｐ上に、所望のカラー画像が転写される。
【００４４】
その後、２次転写ニップの位置でカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、定着部２０の位置に搬送される。そして、この位置で、定着ベルト及び加圧ローラによる熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。
その後、記録媒体Ｐは、排紙ローラ対２９のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対２９によって装置外に排出された記録媒体Ｐは、出力画像として、スタック部３０上に順次スタックされる。
こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。
【００４５】
以下、図４及び図５にて、本実施の形態において特徴的な、現像装置５Ｙの構成・動作について詳述する。
図４を参照して、現像ローラ５１Ｙ（現像剤担持体）の上方であって、感光体ドラム１Ｙ（像担持体）との対向領域に対して現像ローラ５１Ｙの回転方向下流側には、現像ローラ５１Ｙに対向するケースとしての上ケース５７Ｙが設置されている。
ここで、本実施の形態における上ケース５７Ｙ（ケース）は、現像ローラ５１ＹとのギャップＮ（以後、適宜に「ケースギャップ」と呼ぶ。）が現像ローラ５１Ｙの回転方向上流側から回転方向下流側にかけて一定となる一定領域Ｍ１、Ｍ３と、ケースギャップＮが現像ローラ５１Ｙの回転方向上流側から回転方向下流側にかけて漸増する漸増領域Ｍ２、Ｍ４と、が現像ローラ５１Ｙの回転方向上流側から交互に配設されるように形成されている。すなわち、上流側から、第１の一定領域Ｍ１、第１の漸増領域Ｍ２、第２の一定領域Ｍ３、第２の漸増領域Ｍ４の順位で、一定領域と漸増領域とが交互に形成されている。
【００４６】
さらに詳しくは、搬送磁極Ｈ２、Ｈ３の一部に対応する位置であって主磁極Ｈ１に最も近い現像ローラ５１Ｙの回転方向上流側に第１の一定領域Ｍ１が配設され、搬送磁極Ｈ２、Ｈ３の残りの一部に対応する位置であって第１の一定領域Ｍ１の終端から剤離れプレ磁極Ｈ４の始端位置までに第１の漸増領域Ｍ２が配設され、剤離れプレ磁極Ｈ４の一部に対応する位置であって第１の漸増領域Ｍ２の終端から剤離れプレ磁極Ｈ４のピーク位置Ｈ４ａを超えた位置までに第２の一定領域Ｍ３が配設され、第２の一定領域Ｍ３の終端から第２の漸増領域Ｍ４が配設されるように、上ケース５７Ｙが形成されている。
換言すると、上ケース５７Ｙの入口（最上流側）から所定位置（第２搬送磁極Ｈ３の上流近傍である。）までは、ケースギャップＮが一定となる第１の一定領域Ｍ１が形成されている。そして、第２搬送磁極Ｈ３の上流近傍から終端位置（剤離れプレ磁極Ｈ４の始端位置）までは、ケースギャップＮが上流側から下流側にかけて漸増する第１の漸増領域Ｍ２が形成されている。そして、剤離れプレ磁極Ｈ４の始端位置からそのピーク位置Ｈ４ａを超えた位置までは、ケースギャップＮが一定となる第２の一定領域Ｍ３が形成されている。最後に、剤離れプレ磁極Ｈ４のピーク位置Ｈ４ａを超えた位置から、ケースギャップＮが上流側から下流側にかけて漸増する第２の漸増領域Ｍ４が形成されている。
【００４７】
図５は、ケースギャップＮ（又は、一定領域Ｍ１、Ｍ３、及び、漸増領域Ｍ２、Ｍ４）と、磁極Ｈ２〜Ｈ５と、の関係を示すグラフである。
図５において、横軸は第１搬送磁極Ｈ２、第２搬送磁極Ｈ３、剤離れプレ磁極Ｈ４、剤離れ磁極Ｈ５の位置を示し、左側縦軸はケースギャップＮを示し、右側縦軸は磁極の磁力を示す。また、図５において、実曲線は上述した各磁極Ｈ２〜Ｈ５の磁力分布（右縦軸に対応する。）を示し、破線Ｓは本実施の形態におけるケースギャップＮ（左縦軸に対応する。）の変動を示す。なお、二点鎖線Ｑ０は従来の現像装置（ケースギャップＮが一定のものであって、図７を参照できる。）におけるケースギャップＮの変動を示し、一点鎖線Ｑ１は特許文献１等の現像装置（ケースギャップＮが一定領域を経て漸増するものであって、図８を参照できる。）におけるケースギャップＮの変動を示す。
具体的に、本実施の形態では、第１の一定領域Ｍ１におけるケースギャップＮが１．５ｍｍに設定されていて、第１の漸増領域Ｍ２におけるケースギャップＮが１．５ｍｍ（上流側）から３ｍｍ（下流側）に漸増するように設定されていて、第２の一定領域Ｍ３におけるケースギャップＮが３ｍｍに設定されていて、第２の漸増領域Ｍ４におけるケースギャップＮが３ｍｍ（上流側）から５ｍｍ（下流側）に漸増するように設定されている。
【００４８】
このような構成により、まず、第１の一定領域Ｍ１の位置では、上ケース５７Ｙと現像ローラ５１Ｙとの間に吸い込み気流が発生することになる。すなわち、第１の一定領域Ｍ１は、現像装置５Ｙ内に空気を吸引する吸引領域となる。
そして、第１の漸増領域Ｍ２の位置では、剤離れプレ磁極Ｈ４の位置に向けて徐々に高さが高くなっていく現像剤（磁気ブラシ）に合わせるようにケースギャップＮが漸増するために、現像剤がパッキングされた状態になって現像剤に大きなストレスがかかる不具合が防止される。
さらに、第２の一定領域Ｍ３の位置では、ケースギャップＮが再び一定になるために、第１の一定領域Ｍ１の位置で生じさせた吸い込み気流を現像装置５Ｙ内に呼び込むことができる。すなわち、上ケース５７Ｙと現像ローラ５１Ｙとの間に生じた吸い込み気流が維持されて、上ケース５７Ｙと現像ローラ５１Ｙとの間から現像装置５Ｙの外部に向けてトナーが飛散しにくくなる。
そして、第２の漸増領域Ｍ４の位置では、剤離れ磁極Ｈ５の位置に向けて現像ローラ５１Ｙからの離脱が徐々に開始される現像剤の挙動に合わせるようにケースギャップＮが漸増するために、現像ローラ５１Ｙから離脱した現像剤が現像剤収容部５３Ｙの仕切部材側（図４の左側である。）に向けて落下しやすくなり、現像ローラ５１Ｙから離脱した直後の現像剤が汲上げ磁極Ｈ６によって現像ローラ５１Ｙ上に再び担持されてしまう不具合が抑止される。すなわち、現像ローラ５１Ｙに対する現像剤の離脱性が向上する。
まとめると、本実施の形態における上ケース５７Ｙを用いることにより、上ケース５７Ｙと現像ローラ５１Ｙとの間からのトナー飛散が低減されるとともに、現像ローラ５１Ｙ上に担持された現像工程後の現像剤Ｇが確実に離脱されて出力画像上に濃度ムラが発生する不具合が抑止される。さらには、上ケース５７Ｙと現像ローラ５１Ｙとの間で現像剤に大きなストレスがかかり現像剤の劣化が早まる不具合が抑止される。
【００４９】
ここで、図４を参照して、第２の一定領域Ｍ３は、第１の漸増領域Ｍ２の終端から剤離れプレ磁極Ｈ４のピーク位置Ｈ４ａを超えた半値位置Ｈ４ｂまでに配設されている。すなわち、第２の一定領域Ｍ３の終端位置は、剤離れプレ磁極Ｈ４のピーク位置Ｈ４ａと、剤離れプレ磁極Ｈ４の下流側の半値位置Ｈ４ｂと、の間に配設されている。ここで、「剤離れプレ磁極Ｈ４のピーク位置Ｈ４ａ」とは剤離れプレ磁極Ｈ４の法線方向の磁力が最大になる位置であって、「剤離れプレ磁極Ｈ４の半値位置Ｈ４ｂ」とは剤離れプレ磁極Ｈ４の法線方向の磁力が最大値に対して半分になる位置である。
現像ローラ５１Ｙに担持された現像剤が現像ローラ５１Ｙから積極的に離脱され始めるのは、剤離れプレ磁極Ｈ４の下流側の半値位置Ｈ４ｂを通過した時点からであるために、それよりも僅かに手前の位置からケースギャップＮを漸増させることで、現像ローラ５１Ｙから現像剤を効率的に離脱させることができる。
【００５０】
本願発明者は、上述した効果を確認するために、ケースギャップＮの異なる３つの現像装置を用意して、それぞれについて所定時間のランニングテストをおこない、（１）出力画像の濃度ムラ、（２）上ケースからのトナー飛散、（３）現像ローラ５１Ｙ上への現像剤の汲上げ性、の程度について確認する実験をおこなった。図６は、その実験条件と実験結果とを示す表図である。
図６を参照して、実施例では本実施の形態における現像装置５Ｙを用いた。実施例において、第１の一定領域Ｍ１におけるケースギャップＮは１．５ｍｍに、第１の漸増領域Ｍ２におけるケースギャップＮは１．５ｍｍ（上流側）から３ｍｍ（下流側）に漸増するように、第２の一定領域Ｍ３におけるケースギャップＮは３ｍｍに、第２の漸増領域Ｍ４におけるケースギャップＮは３ｍｍ（上流側）から５ｍｍ（下流側）に漸増するように設定した。
比較例１では図７に示す現像装置５００Ｙを用いた。比較例１において、現像ローラ５１Ｙと上ケース５７０ＹとのケースギャップＮは一定（１．５ｍｍである。）になるように設定した。
比較例２では図８に示す現像装置５０１Ｙを用いた。比較例１において、現像ローラ５１Ｙと上ケース５７１ＹとのケースギャップＮは、上流側で一定（１．５ｍｍである。）になり、その後１．５ｍｍ（上流側）から５ｍｍ（下流側）に漸増するように設定した。
その結果、比較例１では出力画像上に剤離れ不良による濃度ムラが発生するとともにトナー飛散も発生し、比較例２では吸い込み気流の発生が不充分になってトナー飛散が大量に発生した。これに対して、実施例では現像ローラ５１Ｙからの剤離れが良好で出力画像上に濃度ムラの発生はなく、トナー飛散の発生もほとんどなかった。なお、現像ローラ５１Ｙ上への現像剤の汲上げ性は、実施例、比較例１、比較例２のいずれも良好であった。
【００５１】
以上説明したように、本実施の形態では、上ケース５７Ｙ（ケース）と現像ローラ５１Ｙ（現像剤担持体）とのギャップＮが一定となる一定領域Ｍ１、Ｍ３と、上ケース５７Ｙと現像ローラ５１ＹとのギャップＮが上流側から下流側にかけて漸増する漸増領域Ｍ２、Ｍ４と、が交互に形成されているために、トナー飛散が低減されて、現像ローラ５１Ｙ上に担持された現像工程後の現像剤Ｇを確実に離脱させることができる。
【００５２】
なお、本実施の形態において、作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの一部又は全部をプロセスカートリッジとすることもできる。その場合であっても、上述した本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５３】
また、本実施の形態では、上ケース５７Ｙを１つの部材で形成して現像ローラ５１Ｙとの間にケースギャップＮを形成しているが、上ケース５７Ｙを複数の部材で形成して現像ローラ５１Ｙとの間にケースギャップＮを形成することもできる。例えば、上ケースの内壁面に適宜に別部材で肉盛りを施して、一定領域Ｍ１、Ｍ３や漸増領域Ｍ２、Ｍ４を形成することもできる。そのように複数の部材で形成した上ケースも１つの上ケースであって、本願における「ケース（上ケース）」とは、現像ローラに対向して上述したようなギャップＮを形成し得るすべての部材をいうものとする。
また、本実施の形態では、主磁極Ｈ１の位置から剤離れプレ磁極Ｈ４の位置まで現像剤を搬送する搬送磁極Ｈ２、Ｈ３を２つ設けたが、搬送磁極は１つであってもよいし３つ以上であってもよい。
【００５４】
なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】この発明の実施の形態における画像形成装置を示す全体構成図である。
【図２】図１の画像形成装置における作像部を示す断面図である。
【図３】現像装置及び感光体ドラムを上方からみた断面図である。
【図４】現像ローラ及び上ケースの近傍を示す部分拡大図である。
【図５】ケースギャップと磁極との関係を示すグラフである。
【図６】実験条件及び実験結果を示す表図である。
【図７】比較例１の現像装置の一部を示す図である。
【図８】比較例２の現像装置の一部を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１Ｙ 感光体ドラム（像担持体）、
５Ｙ 現像装置、
５１Ｙ 現像ローラ（現像剤担持体）、
５２Ｙ ドクターブレード（現像剤規制部材）、
５７Ｙ 上ケース（ケース）、
１００ 画像形成装置本体（装置本体）、
Ｈ１ 主磁極、 Ｈ２ 第１搬送磁極、 Ｈ３ 第２搬送磁極、
Ｈ４ 剤離れプレ磁極、 Ｈ５ 剤離れ磁極、 Ｈ６ 汲上げ磁極、
Ｍ１ 第１の一定領域、 Ｍ２ 第１の漸増領域、
Ｍ３ 第２の一定領域、 Ｍ４ 第２の漸増領域、
Ｎ ギャップ（ケースギャップ）。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置とそこに設置される現像装置及びプロセスカートリッジとに関し、特に、２成分現像剤を用いた現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤（添加剤等を添加する場合も含むものとする。）を収容した現像装置であって、現像剤担持体の周囲に複数の磁極を形成して現像剤担持体にて現像剤を担持しながら現像工程をおこなう技術が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２等参照。）。
【０００３】
２成分現像剤を用いた現像装置は、現像装置内におけるトナー消費に応じて、現像装置の一部に設けられたトナー補給口から現像装置内に適宜にトナーが補給される。補給されたトナーは、現像装置内の現像剤とともに、搬送スクリュ等の搬送部材（撹拌搬送部材）によって撹拌・混合される。撹拌・混合された現像剤は、その一部が汲上げ磁極の位置で現像ローラ（現像剤担持体）に供給される。現像ローラに担持された現像剤は、ドクターブレード（現像剤規制部材）によって適量に規制された後に、その２成分現像剤中のトナーが感光体ドラム（像担持体）との対向領域となる主磁極の位置で感光体ドラム上の潜像に付着する。感光体ドラムとの対向領域を通過した現像剤は、搬送磁極によって現像ローラ上を移動した後に、剤離れ磁極の位置で現像ローラから離脱されて現像装置内に戻される。なお、現像ローラの内部にはマグネットが固設されていて、このマグネットによって現像ローラの周囲に汲上げ磁極、主磁極、搬送磁極、剤離れ磁極等の複数の磁極が形成されている。
【０００４】
また、このような現像装置では、剤離れ磁極の位置で現像ローラ（現像剤担持体）に担持された現像剤が現像装置内に向けて充分に離脱されないと、現像工程直後でトナー濃度の低下した現像剤が汲上げ磁極によって現像ローラに担持されて再び現像工程に用いられてしまうことにより、出力画像上に濃度ムラが発生してしまう問題が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２等参照。）。このような問題は、画像形成装置の小型化にともない現像ローラが小径化されるほど顕著になる。
【０００５】
このような問題を解決するために、特許文献１等には、剤離れ磁極の近傍で、現像ローラと上ケース（内壁）とのギャップ（ケースギャップ）が、上流側から下流側に向けて徐々に広がるように構成する技術が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１２２１２７号公報
【特許文献２】特開２００５−１４８３６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１等の現像装置は、剤離れ磁極の近傍で、現像剤担持体と上ケースとのギャップが上流側から下流側に向けて徐々に広がるように構成されているために、剤離れ磁極の位置で現像剤担持体に担持された現像剤が現像装置内に向けて充分に離脱される効果がある程度期待できる。
しかし、特許文献１等の現像装置は、現像剤担持体と上ケースとのギャップが上流側から下流側に向けて広がるように構成されているために、現像剤担持体と上ケースとの間に安定した吸い込み気流を発生させることができずに、現像剤担持体と上ケースとの間からトナーが飛散してしまう可能性が高かった。さらに、剤離れ磁極に隣接する上流側の磁極（剤離れプレ磁極）の位置で現像剤による磁気ブラシが比較的高くなるのに対して、この位置における現像剤担持体と上ケースとのギャップが比較的狭くなっているために、現像剤がパッキングされた状態になって現像剤に大きなストレスがかかる可能性があった。
特に、このような問題は、画像形成装置の高速化にともない現像剤担持体の回転が高速化されるほど無視できないものになっていた。
【０００８】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、トナー飛散が低減されて、現像剤担持体上に担持された現像工程後の現像剤が確実に離脱される、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の請求項１記載の発明にかかる現像装置は、キャリアとトナーとを有する現像剤を収容するとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、前記像担持体に対向するとともに、周囲に複数の磁極が形成された現像剤担持体と、前記像担持体との対向領域に対して前記現像剤担持体の回転方向下流側に配設されるとともに、前記現像剤担持体に対向するケースと、を備え、前記ケースは、前記現像剤担持体とのギャップが前記現像剤担持体の回転方向上流側から回転方向下流側にかけて一定となる一定領域と、前記現像剤担持体とのギャップが前記現像剤担持体の回転方向上流側から回転方向下流側にかけて漸増する漸増領域と、が前記現像剤担持体の回転方向上流側から交互に配設されるように形成されたものである。
【００１０】
また、請求項２記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項１に記載の発明において、前記現像剤担持体の前記複数の磁極は、前記現像剤担持体に担持された現像剤を離脱させるための剤離れ磁極と、前記剤離れ磁極に対して前記現像剤担持体の回転方向上流側に形成された剤離れプレ磁極と、前記像担持体との対向領域に形成された主磁極と、前記主磁極の位置から前記剤離れプレ磁極の位置に向けて現像剤を搬送するための単数又は複数の搬送磁極と、を具備し、前記ケースは、前記搬送磁極の一部に対応する位置であって前記主磁極に最も近い前記現像剤担持体の回転方向上流側に第１の前記一定領域が配設され、前記搬送磁極の残りの一部に対応する位置であって前記第１の一定領域の終端から前記剤離れプレ磁極の始端位置までに第１の前記漸増領域が配設され、前記剤離れプレ磁極の一部に対応する位置であって前記第１の漸増領域の終端から前記剤離れプレ磁極のピーク位置を超えた位置までに第２の前記一定領域が配設され、前記第２の一定領域の終端から第２の前記漸増領域が配設されたものである。
【００１１】
また、請求項３記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項２に記載の発明において、前記現像剤担持体の前記複数の磁極は、前記剤離れ磁極に対して前記現像剤担持体の回転方向下流側に配設されるとともに装置内の現像剤を前記現像剤担持体上に汲上げる汲上げ磁極をさらに具備し、前記汲上げ磁極は、前記剤離れプレ磁極の極性と同極となるように形成され、前記剤離れ磁極は、前記汲上げ磁極と前記剤離れプレ磁極とによって形成されたものである。
【００１２】
また、請求項４記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項３に記載の発明において、前記現像剤担持体上に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材を前記汲上げ磁極の位置に配設したものである。
【００１３】
また、請求項５記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項３又は請求項４に記載の発明において、前記第２の一定領域は、前記第１の漸増領域の終端から前記剤離れプレ磁極のピーク位置を超えた半値位置までに配設されたものである。
【００１４】
また、請求項６記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項１〜請求項５のいずれかに記載の発明において、前記現像剤担持体は、その表面にランダムに楕円形状の打痕が形成されたものである。
【００１５】
また、請求項７記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項１〜請求項６のいずれかに記載の発明において、前記現像剤担持体上に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材を前記現像剤担持体の下方に備え、前記ケースを、前記現像剤担持体の上方に配設された上ケースとしたものである。
【００１６】
また、この発明の請求項８記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、画像形成装置本体に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とが一体化されたものである。
【００１７】
また、この発明の請求項９記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とを備えたものである。
【００１８】
なお、本願において、「プロセスカートリッジ」とは、像担持体を帯電する帯電部（帯電装置）と、像担持体上に形成された潜像を現像する現像部（現像装置）と、像担持体上をクリーニングするクリーニング部（クリーニング装置）とのうち、少なくとも１つと、像担持体とが、一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱自在に設置されるユニットと定義する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、ケースと現像剤担持体とのギャップが一定となる一定領域と、ケースと現像剤担持体とのギャップが上流側から下流側にかけて漸増する漸増領域と、が交互に形成されているために、トナー飛散が低減されて、現像剤担持体上に担持された現像工程後の現像剤が確実に離脱される、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
実施の形態．
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００２１】
まず、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図１に示すように、画像形成装置本体１００の上方にあるトナー容器収容部３１には、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した４つのトナー容器３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋが着脱自在（交換自在）に設置されている。
トナー容器収容部３１の下方には中間転写ユニット１５が配設されている。その中間転写ユニット１５の中間転写ベルト８に対向するように、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋが並設されている。
トナー容器３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋの下方には、それぞれ、トナー補給装置６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋが配設されている。そして、トナー容器３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋに収容されたトナーは、それぞれ、トナー補給装置６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋによって、作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの現像装置内に供給（補給）される。４つのトナー補給装置６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋは、作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる以外はほぼ同一構造である。
【００２２】
図２を参照して、イエローに対応した作像部６Ｙは、像担持体としての感光体ドラム１Ｙと、感光体ドラム１Ｙの周囲に配設された帯電部４Ｙ、現像装置５Ｙ（現像部）、クリーニング部２Ｙ、除電部（不図示である。）、等で構成されている。そして、感光体ドラム１Ｙ上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程）がおこなわれて、感光体ドラム１Ｙ上にイエロー画像が形成されることになる。
【００２３】
なお、他の３つの作像部６Ｍ、６Ｃ、６Ｋも、使用されるトナーの色が異なる以外は、イエローに対応した作像部６Ｙとほぼ同様の構成となっていて、それぞれのトナー色に対応した画像が形成される。以下、他の３つの作像部６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの説明を適宜に省略して、イエローに対応した作像部６Ｙのみの説明をおこなうことにする。
【００２４】
図２を参照して、像担持体としての感光体ドラム１Ｙは、不図示の駆動モータによって図２中の時計方向に回転駆動される。そして、帯電部４Ｙの位置で、感光体ドラム１Ｙの表面が一様に帯電される（帯電工程である。）。
その後、感光体ドラム１Ｙの表面は、露光装置７（図１を参照できる。）から発せられたレーザ光Ｌの照射位置に達して、この位置での露光走査によってイエローに対応した静電潜像が形成される（露光工程である。）。
【００２５】
その後、感光体ドラム１Ｙの表面は、現像装置５Ｙとの対向位置に達して、この位置で静電潜像が現像されて、イエローのトナー像が形成される（現像工程である。）。
詳しくは、図２及び図３を参照して、現像装置５Ｙ内には、トナーとキャリア（磁性キャリア）とからなる２成分現像剤Ｇが収容されている。現像装置５Ｙ内の現像剤Ｇは、磁気センサ５６Ｙによって検知されるトナー濃度（現像剤Ｇ中のトナーの割合である。）が所定の範囲内になるように調整される。すなわち、現像装置５Ｙ内のトナー消費に応じて、トナー補給装置６０Ｙからトナー補給口６４Ｙを介して第２現像剤収容部５４Ｙ内に、トナーが補給される。トナー補給装置６０Ｙは、図１を参照して、トナー容器３２Ｙに接続されている。なお、図示は省略するが、トナー補給装置６０Ｙは、トナー容器３２Ｙ（トナーボトル）を回転駆動する駆動部や、トナー容器３２Ｙから排出されたトナーを貯留するトナータンク部や、トナータンク部に貯留されたトナーをトナー落下経路に向けて搬送するトナー搬送部や、トナー搬送部によって搬送されたトナーを現像装置５Ｙ（第２現像剤収容部５４Ｙ）に向けて自重落下させるトナー落下経路、等で構成されている。
【００２６】
図２及び図３を参照して、その後、第２現像剤収容部５４Ｙ内に補給されたトナーは、２つの搬送スクリュ５５Ｙによって、現像剤Ｇとともに混合・撹拌されながら、仕切部材で隔絶された第１現像剤収容部５３Ｙ、第２現像剤収容部５４Ｙを循環する（図３中の破線矢印方向の循環である。）。
【００２７】
詳しくは、図３を参照して、第１現像剤収容部５３Ｙ内の現像剤Ｇは、搬送スクリュ５５Ｙによって、紙面の右側から左側に搬送される。こうして、現像ローラ５１Ｙの長手方向に沿って現像剤Ｇを搬送する第１搬送経路が形成される。これに対して、第２現像剤収容部５４Ｙ内の現像剤Ｇは、搬送スクリュ５５Ｙによって、紙面の左側から右側に搬送される。こうして、第１搬送経路とは逆方向に現像剤Ｇを搬送する第２搬送経路が形成される。
【００２８】
また、第１搬送経路が形成される第１現像剤収容部５３Ｙと、第２搬送経路が形成される第２現像剤収容部５４Ｙと、は長手方向両端部を除く領域に配設された仕切部材によって隔絶されるとともに、仕切部材の介在しない長手方向両端部で連通する。すなわち、第１現像剤収容部５３Ｙにて搬送された現像剤Ｇは、第１連通部Ａで第２現像剤収容部５４Ｙ側に流動して、その後に第２現像剤収容部５４Ｙの搬送スクリュ５５Ｙによって搬送される。第２現像剤収容部５４Ｙにて搬送された現像剤Ｇは、第２連通部Ｂで第１現像剤収容部５３Ｙ側に流動して、その後に第１現像剤収容部５３Ｙの搬送スクリュ５５Ｙによって搬送される。こうして、２つの現像剤収容部５３Ｙ、５４Ｙの間に現像剤Ｇの循環経路が形成される。
【００２９】
このように循環経路中を循環する現像剤Ｇ中のトナーは、キャリアとの摩擦帯電によりキャリアに吸着して、周囲に複数の磁極が形成された現像ローラ５１Ｙ上にキャリアとともに担持される。
ここで、図３を参照して、現像ローラ５１Ｙは、内部に固設されてローラ周面に複数の磁極を形成するマグネット５１ｂと、マグネット２３ａ１の周囲を回転するスリーブ５１ａと、で構成される。そして、複数の磁極が形成されたマグネット５１ｂの周囲をスリーブ５１ａが回転することで、その回転にともない現像剤Ｇが現像ローラ５１Ｙ上（スリーブ５１ａ上である。）を移動することになる。
【００３０】
現像剤担持体としての現像ローラ５１Ｙ上に担持された現像剤Ｇは、現像ローラ５１Ｙの矢印方向の回転にともなって搬送されて、現像剤規制部材としてのドクターブレード５２Ｙの位置に達する。そして、現像ローラ５１Ｙ上の現像剤Ｇは、この位置で適量に規制された後に、感光体ドラム１Ｙとの対向位置（現像領域である。）まで搬送される。そして、現像領域に形成された電界（現像電界）によって、感光体ドラム１Ｙ上に形成された潜像にトナーが吸着される。
【００３１】
図４は、マグネット５１ｂによって現像ローラ５１Ｙ（スリーブ５１ａ）の周囲に形成される複数の磁極Ｈ１〜Ｈ６による磁力分布を示している。図４に示すように、複数の磁極は、感光体ドラム１Ｙとの対向領域に形成された主磁極Ｈ１、主磁極Ｈ１の位置から剤離れプレ磁極Ｈ４の位置に向けて現像剤Ｇを搬送するための２つの搬送磁極Ｈ２、Ｈ３（主磁極Ｈ１に隣接する第１搬送磁極Ｈ２と、剤離れプレ磁極Ｈ４に隣接する第２搬送磁極Ｈ３と、である。）、剤離れ磁極Ｈ５に対して現像ローラ５１Ｙの回転方向上流側に形成された剤離れプレ磁極Ｈ４、現像ローラ５１Ｙに担持された現像剤Ｇを離脱させるための剤離れ磁極Ｈ５、剤離れ磁極Ｈ５に対して現像ローラ５１Ｙの回転方向下流側に配設されるとともに現像装置５Ｙ（第１現像剤収容部５３Ｙ）内の現像剤Ｇを現像ローラ５１Ｙ上に汲上げるための汲上げ磁極Ｈ６、で構成される。ここで、汲上げ磁極Ｈ６は、現像ローラ５１Ｙの下方に設置されたドクターブレード５２Ｙの位置に配設されるとともに、剤離れプレ磁極Ｈ４の極性と同極（例えば、Ｓ極である。）となるように形成されている。そして、剤離れ磁極Ｈ５は、同極に形成された汲上げ磁極Ｈ６と剤離れプレ磁極Ｈ４とによって、現像剤Ｇに対する保持力がなくなるような磁力にて形成されている。このように、本実施の形態では、剤離れ磁極Ｈ５と主磁極Ｈ１との間に汲上げ磁極Ｈ６のみを形成して、現像ローラ５１Ｙを小径化している。
【００３２】
そして、まず、汲上げ磁極Ｈ６が磁性体としてのキャリアに作用して、現像剤収容部５３Ｙに収容された現像剤Ｇが現像ローラ５１Ｙ上に担持される。現像ローラ５１Ｙ上に担持された現像剤Ｇは、その一部がドクターブレード５２Ｙ（現像剤規制部材）の位置で掻き取られて、現像剤収容部５３Ｙに戻される。一方、ドクターブレード５２Ｙと現像ローラ５１Ｙとのドクターギャップを通過して現像ローラ５１Ｙ上に担持された現像剤Ｇは、主磁極Ｈ１の位置で穂立ちして現像領域において磁気ブラシとなって感光体ドラム１Ｙに摺接する。こうして、現像ローラ５１Ｙに担持された現像剤Ｇ中のトナーが感光体ドラム１Ｙ上の潜像に付着する。その後、主磁極Ｈ１の位置を通過した現像剤Ｇ（トナー濃度が低くなっている。）は、第１搬送磁極Ｈ２、第２搬送磁極Ｈ３によって剤離れプレ磁極Ｈ４の位置まで搬送される。そして、剤離れプレ磁極Ｈ４の位置を通過して剤離れ磁極Ｈ５の位置で、現像ローラ５１Ｙ上に担持されていた現像工程後の現像剤Ｇが現像ローラ５１Ｙから脱離される。脱離後の現像剤Ｇは、再び現像剤収容部５３Ｙに戻されて、現像剤収容部５３Ｙ、５４Ｙ内を循環する。このような一連の現像剤Ｇの流れが繰り返される。
【００３３】
なお、本実施の形態では、図示は省略するが、現像ローラ５１Ｙ（スリーブ５１ａ）の表面にランダムに楕円形状の打痕が形成されている。
詳しくは、ランダムな楕円形状の打痕は、スリーブ５１ａの素管表面に、比較的大きなカットワイヤ（金属ワイヤを短尺に切断したものである。）からなるメディアをサンドブラスト工法と同様に衝突させることによって形成される。このように、現像ローラ５１Ｙの表面にランダムな楕円形状の打痕を多数形成することで、現像ローラ５１Ｙの表面にピッチの粗い凹凸が形成されることになる。そのため、現像ローラ５１Ｙの表面には、現像剤が滑りにくい１つ１つの凹みによってしっかりとした太い現像剤の穂立ちが形成される。さらに、それらの凹みは磨耗しにくいものとなり、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出力画像を得ることができる。
【００３４】
なお、本実施の形態において用いられるトナー（現像剤中のトナーや、トナー容器に収容されたトナーである。）は、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤を有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系溶媒中で架橋及び／又は伸長反応させて得られたものである。粉砕型のトナーは、粒径分布がブロードになってしまう。そのため、重合法等によってトナーの円形度を上げて、粒径分布をシャープなものとして高画質化を実現する方法が一般的になっている。本実施の形態におけるトナーは、少なくとも、プレポリマー、着色剤、離型剤からなるトナー組成物を、水系媒体中で樹脂微粒子の存在下で分散させて、そのトナー組成物を重付加反応させて得られた重合トナーである。このようなトナーを用いることにより、粉砕工程がなく、省資源化を図ることができるとともに、粒径分布や帯電分布をシャ−プにできる等の効果を得ることができる。
【００３５】
また、本実施の形態において用いられる現像剤Ｇ中のキャリアは、重量平均粒径が２０〜６５μｍになるように形成されている。キャリアの重量平均粒径が２０μｍ未満になってしまうと、キャリアに付着するトナー粒子の均一性が低下して、キャリア付着が発生しやすくなる。これに対して、キャリアの重量平均粒径が６５μｍを超えてしまうと、画像細部の再現性が低下して、精細な画像が得られにくくなる。なお、キャリアの重量平均粒子径は、「マイクロトラック粒度分析計（ＳＲＡタイプ）」（日機装社製）を用いて、０．７〜１２５μｍのレンジ設定で測定することができる。このとき、分散液の溶媒にはメタノールを使用して、屈折率１．３３、キャリア及び芯材の屈折率は２．４２に設定する。
また、本実施の形態におけるキャリアは、磁性体の芯材に対して樹脂コート膜を有するものであって、その樹脂コート膜が、アクリル等の熱可塑性樹脂とメラミン樹脂とを架橋させた樹脂成分に帯電調整剤を含有させたものである。磁性キャリアを用いることにより、衝撃を吸収して膜削れが抑制されるとともに、強い接着力によりトナーの大粒子を保持できる。さらには、コート膜への衝撃阻止と、スペント物のクリーニングと、をバランス良く両立させることができる。すなわち、キャリアの膜削れとスペント化とが防止されて、キャリアの長寿命化が達成される。
【００３６】
図２を参照して、上述した現像工程の後、感光体ドラム１Ｙの表面は、中間転写ベルト８及び第１転写バイアスローラ９Ｙとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム１Ｙ上のトナー像が中間転写ベルト８上に転写される（１次転写工程である。）。このとき、感光体ドラム１Ｙ上には、僅かながら未転写トナーが残存する。
その後、感光体ドラム１Ｙの表面は、クリーニング部２Ｙとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム１Ｙ上に残存した未転写トナーがクリーニングブレード２ａによって機械的に回収される（クリーニング工程である。）。
最後に、感光体ドラム１Ｙの表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム１Ｙ上の残留電位が除去される。
こうして、感光体ドラム１Ｙ上でおこなわれる、一連の作像プロセスが終了する。
【００３７】
なお、上述した作像プロセスは、他の作像部６Ｍ、６Ｃ、６Ｋでも、イエロー作像部６Ｙと同様におこなわれる。すなわち、作像部の下方に配設された露光部７から、画像情報に基いたレーザ光Ｌが、各作像部６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの感光体ドラム上に向けて照射される。詳しくは、露光部７は、光源からレーザ光Ｌを発して、そのレーザ光Ｌを回転駆動されたポリゴンミラーで走査しながら、複数の光学素子を介して感光体ドラム上に照射する。
その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト８上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト８上にカラー画像が形成される。
【００３８】
ここで、図１を参照して、中間転写ユニット１５は、中間転写ベルト８、４つの１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋ、２次転写バックアップローラ１２、複数のテンションローラ、中間転写クリーニング部、等で構成される。中間転写ベルト８は、複数のローラ部材によって張架・支持されるとともに、１つのローラ部材１２の回転駆動によって図１中の矢印方向に無端移動される。
【００３９】
４つの１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト８を感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。そして、１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋに、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。
そして、中間転写ベルト８は、矢印方向に走行して、各１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋの１次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上の各色のトナー像が、中間転写ベルト８上に重ねて１次転写される。
【００４０】
その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト８は、２次転写ローラ１９との対向位置に達する。この位置では、２次転写バックアップローラ１２が、２次転写ローラ１９との間に中間転写ベルト８を挟み込んで２次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト８上に形成された４色のトナー像は、この２次転写ニップの位置に搬送された転写紙等の記録媒体Ｐ上に転写される。このとき、中間転写ベルト８には、記録媒体Ｐに転写されなかった未転写トナーが残存する。
【００４１】
その後、中間転写ベルト８は、中間転写クリーニング部（不図示である。）の位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト８上の未転写トナーが回収される。
こうして、中間転写ベルト８上でおこなわれる、一連の転写プロセスが終了する。
【００４２】
ここで、２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Ｐは、装置本体１００の下方に配設された給紙部２６から、給紙ローラ２７やレジストローラ対２８等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、給紙部２６には、転写紙等の記録媒体Ｐが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ２７が図１中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の記録媒体Ｐがレジストローラ対２８のローラ間に向けて給送される。
【００４３】
レジストローラ対２８に搬送された記録媒体Ｐは、回転駆動を停止したレジストローラ対２８のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト８上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対２８が回転駆動されて、記録媒体Ｐが２次転写ニップに向けて搬送される。こうして、記録媒体Ｐ上に、所望のカラー画像が転写される。
【００４４】
その後、２次転写ニップの位置でカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、定着部２０の位置に搬送される。そして、この位置で、定着ベルト及び加圧ローラによる熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。
その後、記録媒体Ｐは、排紙ローラ対２９のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対２９によって装置外に排出された記録媒体Ｐは、出力画像として、スタック部３０上に順次スタックされる。
こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。
【００４５】
以下、図４及び図５にて、本実施の形態において特徴的な、現像装置５Ｙの構成・動作について詳述する。
図４を参照して、現像ローラ５１Ｙ（現像剤担持体）の上方であって、感光体ドラム１Ｙ（像担持体）との対向領域に対して現像ローラ５１Ｙの回転方向下流側には、現像ローラ５１Ｙに対向するケースとしての上ケース５７Ｙが設置されている。
ここで、本実施の形態における上ケース５７Ｙ（ケース）は、現像ローラ５１ＹとのギャップＮ（以後、適宜に「ケースギャップ」と呼ぶ。）が現像ローラ５１Ｙの回転方向上流側から回転方向下流側にかけて一定となる一定領域Ｍ１、Ｍ３と、ケースギャップＮが現像ローラ５１Ｙの回転方向上流側から回転方向下流側にかけて漸増する漸増領域Ｍ２、Ｍ４と、が現像ローラ５１Ｙの回転方向上流側から交互に配設されるように形成されている。すなわち、上流側から、第１の一定領域Ｍ１、第１の漸増領域Ｍ２、第２の一定領域Ｍ３、第２の漸増領域Ｍ４の順位で、一定領域と漸増領域とが交互に形成されている。
【００４６】
さらに詳しくは、搬送磁極Ｈ２、Ｈ３の一部に対応する位置であって主磁極Ｈ１に最も近い現像ローラ５１Ｙの回転方向上流側に第１の一定領域Ｍ１が配設され、搬送磁極Ｈ２、Ｈ３の残りの一部に対応する位置であって第１の一定領域Ｍ１の終端から剤離れプレ磁極Ｈ４の始端位置までに第１の漸増領域Ｍ２が配設され、剤離れプレ磁極Ｈ４の一部に対応する位置であって第１の漸増領域Ｍ２の終端から剤離れプレ磁極Ｈ４のピーク位置Ｈ４ａを超えた位置までに第２の一定領域Ｍ３が配設され、第２の一定領域Ｍ３の終端から第２の漸増領域Ｍ４が配設されるように、上ケース５７Ｙが形成されている。
換言すると、上ケース５７Ｙの入口（最上流側）から所定位置（第２搬送磁極Ｈ３の上流近傍である。）までは、ケースギャップＮが一定となる第１の一定領域Ｍ１が形成されている。そして、第２搬送磁極Ｈ３の上流近傍から終端位置（剤離れプレ磁極Ｈ４の始端位置）までは、ケースギャップＮが上流側から下流側にかけて漸増する第１の漸増領域Ｍ２が形成されている。そして、剤離れプレ磁極Ｈ４の始端位置からそのピーク位置Ｈ４ａを超えた位置までは、ケースギャップＮが一定となる第２の一定領域Ｍ３が形成されている。最後に、剤離れプレ磁極Ｈ４のピーク位置Ｈ４ａを超えた位置から、ケースギャップＮが上流側から下流側にかけて漸増する第２の漸増領域Ｍ４が形成されている。
【００４７】
図５は、ケースギャップＮ（又は、一定領域Ｍ１、Ｍ３、及び、漸増領域Ｍ２、Ｍ４）と、磁極Ｈ２〜Ｈ５と、の関係を示すグラフである。
図５において、横軸は第１搬送磁極Ｈ２、第２搬送磁極Ｈ３、剤離れプレ磁極Ｈ４、剤離れ磁極Ｈ５の位置を示し、左側縦軸はケースギャップＮを示し、右側縦軸は磁極の磁力を示す。また、図５において、実曲線は上述した各磁極Ｈ２〜Ｈ５の磁力分布（右縦軸に対応する。）を示し、破線Ｓは本実施の形態におけるケースギャップＮ（左縦軸に対応する。）の変動を示す。なお、二点鎖線Ｑ０は従来の現像装置（ケースギャップＮが一定のものであって、図７を参照できる。）におけるケースギャップＮの変動を示し、一点鎖線Ｑ１は特許文献１等の現像装置（ケースギャップＮが一定領域を経て漸増するものであって、図８を参照できる。）におけるケースギャップＮの変動を示す。
具体的に、本実施の形態では、第１の一定領域Ｍ１におけるケースギャップＮが１．５ｍｍに設定されていて、第１の漸増領域Ｍ２におけるケースギャップＮが１．５ｍｍ（上流側）から３ｍｍ（下流側）に漸増するように設定されていて、第２の一定領域Ｍ３におけるケースギャップＮが３ｍｍに設定されていて、第２の漸増領域Ｍ４におけるケースギャップＮが３ｍｍ（上流側）から５ｍｍ（下流側）に漸増するように設定されている。
【００４８】
このような構成により、まず、第１の一定領域Ｍ１の位置では、上ケース５７Ｙと現像ローラ５１Ｙとの間に吸い込み気流が発生することになる。すなわち、第１の一定領域Ｍ１は、現像装置５Ｙ内に空気を吸引する吸引領域となる。
そして、第１の漸増領域Ｍ２の位置では、剤離れプレ磁極Ｈ４の位置に向けて徐々に高さが高くなっていく現像剤（磁気ブラシ）に合わせるようにケースギャップＮが漸増するために、現像剤がパッキングされた状態になって現像剤に大きなストレスがかかる不具合が防止される。
さらに、第２の一定領域Ｍ３の位置では、ケースギャップＮが再び一定になるために、第１の一定領域Ｍ１の位置で生じさせた吸い込み気流を現像装置５Ｙ内に呼び込むことができる。すなわち、上ケース５７Ｙと現像ローラ５１Ｙとの間に生じた吸い込み気流が維持されて、上ケース５７Ｙと現像ローラ５１Ｙとの間から現像装置５Ｙの外部に向けてトナーが飛散しにくくなる。
そして、第２の漸増領域Ｍ４の位置では、剤離れ磁極Ｈ５の位置に向けて現像ローラ５１Ｙからの離脱が徐々に開始される現像剤の挙動に合わせるようにケースギャップＮが漸増するために、現像ローラ５１Ｙから離脱した現像剤が現像剤収容部５３Ｙの仕切部材側（図４の左側である。）に向けて落下しやすくなり、現像ローラ５１Ｙから離脱した直後の現像剤が汲上げ磁極Ｈ６によって現像ローラ５１Ｙ上に再び担持されてしまう不具合が抑止される。すなわち、現像ローラ５１Ｙに対する現像剤の離脱性が向上する。
まとめると、本実施の形態における上ケース５７Ｙを用いることにより、上ケース５７Ｙと現像ローラ５１Ｙとの間からのトナー飛散が低減されるとともに、現像ローラ５１Ｙ上に担持された現像工程後の現像剤Ｇが確実に離脱されて出力画像上に濃度ムラが発生する不具合が抑止される。さらには、上ケース５７Ｙと現像ローラ５１Ｙとの間で現像剤に大きなストレスがかかり現像剤の劣化が早まる不具合が抑止される。
【００４９】
ここで、図４を参照して、第２の一定領域Ｍ３は、第１の漸増領域Ｍ２の終端から剤離れプレ磁極Ｈ４のピーク位置Ｈ４ａを超えた半値位置Ｈ４ｂまでに配設されている。すなわち、第２の一定領域Ｍ３の終端位置は、剤離れプレ磁極Ｈ４のピーク位置Ｈ４ａと、剤離れプレ磁極Ｈ４の下流側の半値位置Ｈ４ｂと、の間に配設されている。ここで、「剤離れプレ磁極Ｈ４のピーク位置Ｈ４ａ」とは剤離れプレ磁極Ｈ４の法線方向の磁力が最大になる位置であって、「剤離れプレ磁極Ｈ４の半値位置Ｈ４ｂ」とは剤離れプレ磁極Ｈ４の法線方向の磁力が最大値に対して半分になる位置である。
現像ローラ５１Ｙに担持された現像剤が現像ローラ５１Ｙから積極的に離脱され始めるのは、剤離れプレ磁極Ｈ４の下流側の半値位置Ｈ４ｂを通過した時点からであるために、それよりも僅かに手前の位置からケースギャップＮを漸増させることで、現像ローラ５１Ｙから現像剤を効率的に離脱させることができる。
【００５０】
本願発明者は、上述した効果を確認するために、ケースギャップＮの異なる３つの現像装置を用意して、それぞれについて所定時間のランニングテストをおこない、（１）出力画像の濃度ムラ、（２）上ケースからのトナー飛散、（３）現像ローラ５１Ｙ上への現像剤の汲上げ性、の程度について確認する実験をおこなった。図６は、その実験条件と実験結果とを示す表図である。
図６を参照して、実施例では本実施の形態における現像装置５Ｙを用いた。実施例において、第１の一定領域Ｍ１におけるケースギャップＮは１．５ｍｍに、第１の漸増領域Ｍ２におけるケースギャップＮは１．５ｍｍ（上流側）から３ｍｍ（下流側）に漸増するように、第２の一定領域Ｍ３におけるケースギャップＮは３ｍｍに、第２の漸増領域Ｍ４におけるケースギャップＮは３ｍｍ（上流側）から５ｍｍ（下流側）に漸増するように設定した。
比較例１では図７に示す現像装置５００Ｙを用いた。比較例１において、現像ローラ５１Ｙと上ケース５７０ＹとのケースギャップＮは一定（１．５ｍｍである。）になるように設定した。
比較例２では図８に示す現像装置５０１Ｙを用いた。比較例１において、現像ローラ５１Ｙと上ケース５７１ＹとのケースギャップＮは、上流側で一定（１．５ｍｍである。）になり、その後１．５ｍｍ（上流側）から５ｍｍ（下流側）に漸増するように設定した。
その結果、比較例１では出力画像上に剤離れ不良による濃度ムラが発生するとともにトナー飛散も発生し、比較例２では吸い込み気流の発生が不充分になってトナー飛散が大量に発生した。これに対して、実施例では現像ローラ５１Ｙからの剤離れが良好で出力画像上に濃度ムラの発生はなく、トナー飛散の発生もほとんどなかった。なお、現像ローラ５１Ｙ上への現像剤の汲上げ性は、実施例、比較例１、比較例２のいずれも良好であった。
【００５１】
以上説明したように、本実施の形態では、上ケース５７Ｙ（ケース）と現像ローラ５１Ｙ（現像剤担持体）とのギャップＮが一定となる一定領域Ｍ１、Ｍ３と、上ケース５７Ｙと現像ローラ５１ＹとのギャップＮが上流側から下流側にかけて漸増する漸増領域Ｍ２、Ｍ４と、が交互に形成されているために、トナー飛散が低減されて、現像ローラ５１Ｙ上に担持された現像工程後の現像剤Ｇを確実に離脱させることができる。
【００５２】
なお、本実施の形態において、作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの一部又は全部をプロセスカートリッジとすることもできる。その場合であっても、上述した本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５３】
また、本実施の形態では、上ケース５７Ｙを１つの部材で形成して現像ローラ５１Ｙとの間にケースギャップＮを形成しているが、上ケース５７Ｙを複数の部材で形成して現像ローラ５１Ｙとの間にケースギャップＮを形成することもできる。例えば、上ケースの内壁面に適宜に別部材で肉盛りを施して、一定領域Ｍ１、Ｍ３や漸増領域Ｍ２、Ｍ４を形成することもできる。そのように複数の部材で形成した上ケースも１つの上ケースであって、本願における「ケース（上ケース）」とは、現像ローラに対向して上述したようなギャップＮを形成し得るすべての部材をいうものとする。
また、本実施の形態では、主磁極Ｈ１の位置から剤離れプレ磁極Ｈ４の位置まで現像剤を搬送する搬送磁極Ｈ２、Ｈ３を２つ設けたが、搬送磁極は１つであってもよいし３つ以上であってもよい。
【００５４】
なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】この発明の実施の形態における画像形成装置を示す全体構成図である。
【図２】図１の画像形成装置における作像部を示す断面図である。
【図３】現像装置及び感光体ドラムを上方からみた断面図である。
【図４】現像ローラ及び上ケースの近傍を示す部分拡大図である。
【図５】ケースギャップと磁極との関係を示すグラフである。
【図６】実験条件及び実験結果を示す表図である。
【図７】比較例１の現像装置の一部を示す図である。
【図８】比較例２の現像装置の一部を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１Ｙ 感光体ドラム（像担持体）、
５Ｙ 現像装置、
５１Ｙ 現像ローラ（現像剤担持体）、
５２Ｙ ドクターブレード（現像剤規制部材）、
５７Ｙ 上ケース（ケース）、
１００ 画像形成装置本体（装置本体）、
Ｈ１ 主磁極、 Ｈ２ 第１搬送磁極、 Ｈ３ 第２搬送磁極、
Ｈ４ 剤離れプレ磁極、 Ｈ５ 剤離れ磁極、 Ｈ６ 汲上げ磁極、
Ｍ１ 第１の一定領域、 Ｍ２ 第１の漸増領域、
Ｍ３ 第２の一定領域、 Ｍ４ 第２の漸増領域、
Ｎ ギャップ（ケースギャップ）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリアとトナーとを有する現像剤を収容するとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、
前記像担持体に対向するとともに、周囲に複数の磁極が形成された現像剤担持体と、
前記像担持体との対向領域に対して前記現像剤担持体の回転方向下流側に配設されるとともに、前記現像剤担持体に対向するケースと、
を備え、
前記ケースは、前記現像剤担持体とのギャップが前記現像剤担持体の回転方向上流側から回転方向下流側にかけて一定となる一定領域と、前記現像剤担持体とのギャップが前記現像剤担持体の回転方向上流側から回転方向下流側にかけて漸増する漸増領域と、が前記現像剤担持体の回転方向上流側から交互に配設されるように形成されたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像剤担持体の前記複数の磁極は、
前記現像剤担持体に担持された現像剤を離脱させるための剤離れ磁極と、
前記剤離れ磁極に対して前記現像剤担持体の回転方向上流側に形成された剤離れプレ磁極と、
前記像担持体との対向領域に形成された主磁極と、
前記主磁極の位置から前記剤離れプレ磁極の位置に向けて現像剤を搬送するための単数又は複数の搬送磁極と、
を具備し、
前記ケースは、前記搬送磁極の一部に対応する位置であって前記主磁極に最も近い前記現像剤担持体の回転方向上流側に第１の前記一定領域が配設され、前記搬送磁極の残りの一部に対応する位置であって前記第１の一定領域の終端から前記剤離れプレ磁極の始端位置までに第１の前記漸増領域が配設され、前記剤離れプレ磁極の一部に対応する位置であって前記第１の漸増領域の終端から前記剤離れプレ磁極のピーク位置を超えた位置までに第２の前記一定領域が配設され、前記第２の一定領域の終端から第２の前記漸増領域が配設されたことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記現像剤担持体の前記複数の磁極は、前記剤離れ磁極に対して前記現像剤担持体の回転方向下流側に配設されるとともに装置内の現像剤を前記現像剤担持体上に汲上げる汲上げ磁極をさらに具備し、
前記汲上げ磁極は、前記剤離れプレ磁極の極性と同極となるように形成され、
前記剤離れ磁極は、前記汲上げ磁極と前記剤離れプレ磁極とによって形成されたことを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記現像剤担持体上に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材を前記汲上げ磁極の位置に配設したことを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
【請求項５】
前記第２の一定領域は、前記第１の漸増領域の終端から前記剤離れプレ磁極のピーク位置を超えた半値位置までに配設されたことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の現像装置。
【請求項６】
前記現像剤担持体は、その表面にランダムに楕円形状の打痕が形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の現像装置。
【請求項７】
前記現像剤担持体上に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材を前記現像剤担持体の下方に備え、
前記ケースは、前記現像剤担持体の上方に配設された上ケースであることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の現像装置。
【請求項８】
画像形成装置本体に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、
請求項１〜請求項７のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とが一体化された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１〜請求項７のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
キャリアとトナーとを有する現像剤を収容するとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、
前記像担持体に対向するとともに、周囲に複数の磁極が形成された現像剤担持体と、
前記像担持体との対向領域に対して前記現像剤担持体の回転方向下流側に配設されるとともに、前記現像剤担持体に対向するケースと、
を備え、
前記ケースは、前記現像剤担持体とのギャップが前記現像剤担持体の回転方向上流側から回転方向下流側にかけて一定となる一定領域と、前記現像剤担持体とのギャップが前記現像剤担持体の回転方向上流側から回転方向下流側にかけて漸増する漸増領域と、が前記現像剤担持体の回転方向上流側から交互に配設されるように形成されたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像剤担持体の前記複数の磁極は、
前記現像剤担持体に担持された現像剤を離脱させるための剤離れ磁極と、
前記剤離れ磁極に対して前記現像剤担持体の回転方向上流側に形成された剤離れプレ磁極と、
前記像担持体との対向領域に形成された主磁極と、
前記主磁極の位置から前記剤離れプレ磁極の位置に向けて現像剤を搬送するための単数又は複数の搬送磁極と、
を具備し、
前記ケースは、前記搬送磁極の一部に対応する位置であって前記主磁極に最も近い前記現像剤担持体の回転方向上流側に第１の前記一定領域が配設され、前記搬送磁極の残りの一部に対応する位置であって前記第１の一定領域の終端から前記剤離れプレ磁極の始端位置までに第１の前記漸増領域が配設され、前記剤離れプレ磁極の一部に対応する位置であって前記第１の漸増領域の終端から前記剤離れプレ磁極のピーク位置を超えた位置までに第２の前記一定領域が配設され、前記第２の一定領域の終端から第２の前記漸増領域が配設されたことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記現像剤担持体の前記複数の磁極は、前記剤離れ磁極に対して前記現像剤担持体の回転方向下流側に配設されるとともに装置内の現像剤を前記現像剤担持体上に汲上げる汲上げ磁極をさらに具備し、
前記汲上げ磁極は、前記剤離れプレ磁極の極性と同極となるように形成され、
前記剤離れ磁極は、前記汲上げ磁極と前記剤離れプレ磁極とによって形成されたことを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記現像剤担持体上に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材を前記汲上げ磁極の位置に配設したことを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
【請求項５】
前記第２の一定領域は、前記第１の漸増領域の終端から前記剤離れプレ磁極のピーク位置を超えた半値位置までに配設されたことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の現像装置。
【請求項６】
前記現像剤担持体は、その表面にランダムに楕円形状の打痕が形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の現像装置。
【請求項７】
前記現像剤担持体上に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材を前記現像剤担持体の下方に備え、
前記ケースは、前記現像剤担持体の上方に配設された上ケースであることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の現像装置。
【請求項８】
画像形成装置本体に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、
請求項１〜請求項７のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とが一体化された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１〜請求項７のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とを備えた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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−７８８９５（Ｐ２０１０−７８８９５Ａ）
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４７０３２（Ｐ２００８−２４７０３２）
【出願日】平成２０年９月２６日（２００８．９．２６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２６日（２００８．９．２６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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