現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置
【課題】現像スリーブ表面に多数の窪みを形成する方式において、窪みによる利点を活かしつつ、端部現像剤連れ回りの問題を解消でき、画像品質の向上に寄与できる現像装置を提供する。
【解決手段】現像スリーブ１３２上の現像剤搬送方向下流の窪み形成部端部のみにおける窪み１３９（ハッチングで表示）の角度を、端部から内方（スリーブ軸方向中央側）の窪み１３９群に対して逆方向に変えている。このようにすることで、端部における現像スリーブ上の現像剤搬送方向を逆方向に変えることができるため、端部への現像剤供給量も減らすことができ、端部における現像剤連れ回りが発生し難くできる。
【解決手段】現像スリーブ１３２上の現像剤搬送方向下流の窪み形成部端部のみにおける窪み１３９（ハッチングで表示）の角度を、端部から内方（スリーブ軸方向中央側）の窪み１３９群に対して逆方向に変えている。このようにすることで、端部における現像スリーブ上の現像剤搬送方向を逆方向に変えることができるため、端部への現像剤供給量も減らすことができ、端部における現像剤連れ回りが発生し難くできる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潜像をトナー像として可視化する現像装置で特に二成分磁気ブラシ現像方式を用いた現像装置、該現像装置を有するプロセスカートリッジ、該現像装置を有する複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、これらのうち少なくとも１つを備えた複合機機等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、像担持体上の潜像をトナー像として可視化する画像形成装置では２成分磁気ブラシ現像方式の現像装置が用いられている。この現像装置では、現像剤（トナーが磁性粉に静電気力で吸着）を像担持体と対向する現像領域に搬送し、像担持体上に形成された静電潜像を現像してトナー像として可視化するための現像剤担持体（現像ローラ）を備えている。
現像ローラは、例えば、円筒状に形成された現像スリーブと、この現像スリーブ内に設けられ、現像スリーブ表面に現像剤の穂立ちを生じさせるように磁界を形成する磁界発生手段（例えば、マグネットローラ）とを有している。
現像剤が穂立ちの際には、現像剤を構成する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ており、このキャリアに対しては、帯電トナーが付着されている。マグネットローラは、複数の磁極を有しているが、それぞれの磁極を形成する磁石は、棒状など成形体に形成されていて、特に、現像スリーブ表面の現像領域部分に対応する部分には、現像剤を穂立ちさせる現像主磁極を有している。穂立ちを起こした現像剤は、現像スリーブ及びマグネットローラの少なくとも一方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。
【０００３】
一般的には、現像剤を搬送しやすくするために、現像スリーブの表面に、溝や、サンドブラストやビーズブラストなどの手段で形成される不規則な凹凸を設けている。特に、カラー複写機、プリンタでは、画像品質面の優位性からブラストスリーブが主流となっている。
このような溝加工、サンドブラスト加工等の荒らし加工（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の発生を防止するために行われる。
【０００４】
従来の現像装置を図１９に示す。本現像装置は、２成分現像剤を現像剤担持体としての現像ローラ２００により該現像ローラ２００と対向する像担持体２０１の現像領域に搬送し、像担持体２０１の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する。
現像ローラ２００は、円筒状に形成された現像スリーブ２０２と、この現像スリーブ２０２内に収容され、現像スリーブ２０２の表面に現像剤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２０３とを備えている。
現像ローラ２００においては、現像剤の穂立ちの際に、現像剤を構成する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すると共に、この穂立ちした磁性キャリアに現像剤を構成するトナーが付着する。
【０００５】
この種の現像装置は、前述した現像剤を収容する現像剤収容槽と、この現像剤収容槽内の現像剤を攪拌するスクリュ形状の攪拌搬送部材（以下「撹拌部材」ともいう）と、現像剤担持体に汲み上げられた現像剤の量を均一にする現像剤規制部材とを備えている。
図１９に示される現像装置においては、現像剤収容槽（現像剤収容室ａ＋現像剤収容室ｂ）と攪拌部材をそれぞれ一対備えている。この現像装置における現像剤は、現像剤収容槽内を攪拌部材の軸方向に移動する。現像ローラ２００から離れた側の現像剤収容槽２０４ｂの一端部から補給されたトナーは、攪拌部材２０５ｂにより、現像剤収容槽２０４ｂの他端部まで攪拌部材２０５ｂの軸方向に沿って搬送されながら現像剤と攪拌される。
【０００６】
現像剤は、現像剤収容槽２０４ｂの他端部から現像ローラ寄りの他方の現像剤収容槽内２０４ａに移動する。現像剤収容槽２０４ａに移った現像剤は、マグネットローラ２０３の磁力により現像スリーブの表面に汲み上げられ、現像スリーブ表面に付着する。
その後、現像剤は、現像剤規制部材としてのドクタブレード２０６にてその層厚みを均一にされ、続いて、像担持体２０１と現像ローラ２０２とが間隔をあけて対向する現像領域へと搬送される。現像剤は、像担持体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。
【０００７】
マグネットローラ２０３には、複数の固定磁極、例えば、Ｓ１（現像極）、Ｎ１（現像剤搬送極）、Ｓ２（剤離れ上流側磁極）、Ｓ３（汲み上げ極＝剤離れ下流側磁極）、Ｎ２（現像剤搬送極）がそれぞれ設けられている。現像スリーブは、矢印方向に回転するので、現像剤は、現像スリーブの表面を固定磁極Ｓ３、Ｎ２、Ｓ１、Ｎ１、Ｓ２、剤切れの順に移行する。
マグネットローラ２０３においては、固定磁極Ｎ１（現像剤搬送極）及び固定磁極Ｎ２（現像剤搬送極）を同極のＮ極性とし、固定磁極Ｓ２と固定磁極Ｓ３との間にＳ極性の磁極ｐを設けると、トナー濃度の薄くなった現像済みの現像剤は、固定磁極Ｓ１と固定磁極Ｓ２との反発力に加えて磁極ｐの反発力によって、現像剤収容槽２０４ａの中に落とされる。本明細書では、このような磁極ｐを「剤離れ磁極又は極剤切れ磁極」とよび、磁極ｐの反発力によって現像済みの現像剤が現像剤収容槽２０４ａの中に落とされる。
【０００８】
このように現像剤収容槽２０４ａの中に落とされた、（すなわち剤切れされた）トナー濃度の薄くなった現像済みの現像剤は、現像剤攪拌槽２０４ａにおいて、現像剤攪拌槽２０４ｂから送られてきたトナー濃度の濃い新しい現像剤と共に攪拌された後、固定磁極Ｓ３（現像剤汲み上げ極）にトナー濃度の濃くなった現像剤として引き付けられ（すなわち、汲み上げられ）、次に、固定磁極Ｎ１（現像剤搬送極）に移行される。
固定磁極Ｎ１に移行されたトナー濃度の濃くなった現像剤はドクタブレード２０６で層厚みを一定にされて固定磁極Ｓ１(現像極)に移行される。
【０００９】
最近では図２０に示すように、汲み上げ・現像ドクタ極を１極構成とし、現像剤の低ストレス化および現像ローラそのものの確実な剤切れ性確保を目的とした提案がされている（特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述のような現像剤の挙動は作像領域内においてのものであり、現像ローラ長手方向端部においては下記のような課題がある。
図２１は剤離れ部の剤挙動を図２０の断面レイアウトにて示したものである。作像領域内では、剤離れ上流側磁極(Ｎ２)にて離した現像剤は、（ａ）及び（ｂ）に示すように、下方の現像剤収容部（現像剤収容槽）へ落下し現像剤収容部内の現像剤と攪拌混合され、再度汲み上げ極によって現像ローラに汲み上げられる。
しかしながら、端部(作像領域外)においては、（ａ）、（ｃ）に示すように、剤離れ上流側磁極(Ｎ２)にて離した現像剤が、マグネットローラの外側(磁力の無い部分)を通り、剤離れ下流側磁極(Ｎ３)へ向かう。
（ｃ）に示すように、離れた現像剤は現像ローラ(現像スリーブ)表面から殆ど離れず、剤離れ下流側磁極(Ｎ３)に汲み上げられる。これは、現像技術で連れ回りと呼ばれる現象である。
【００１１】
剤離れ部と他の極との差としては、剤離れ部では同極が隣接しているのに対し、他極では異極により現像剤搬送を行っているために、ＳからＮへ、またＮからＳへ現像剤は引き付けられ端部に膨れることなく流れていく。剤離れ部ではこの部分が同極であるため反発し合い、長手方向の外側へ向かう磁気成分が強くなり、（ｃ）に示すように現像剤挙動をとる。
現像剤連れ回りが発生している部分に画像を載せると、現像槽からのトナーが補充されないため画像が通紙方向に対し薄くなるという異常画像となる。
そのため従来では、連れ回り現象を回避できないものとして受け入れ、現像ローラの長手方向を長くし、画像保証領域の外側で連れ回りを発生させる構成としてその分装置を大きくさせる方法が主流であった。
他の対応策としては、マグネットローラ軸を非磁性部材にすることも有効であるが、ステンレスではコスト高、アルミでは強度不足という課題があった。
【００１２】
最近では、ブラストスリーブと同じようなスリーブ上の剤密度を保ち、スリーブ軸方向に延びる溝を周方向に等間隔で複数形成した溝スリーブと同じような現像剤搬送力を保つスリーブが紹介されている（特許文献２参照）。溝スリーブでは溝部での現像剤搬送量が多く、溝部の画像濃度が高くなってしまうため、出力画像に溝ピッチムラが発生してしまい、画像品質の低下を来たす懸念があるが、特許文献２に記載のスリーブではこの問題を解消できる。
特許文献２に記載のスリーブは切削機によりバイト回転数、バイト送り速度、スリーブ回転速度により細かい楕円状の窪みを密に形成するものであるが、窪み形状が斜めになるため現像ローラ長手方向に対して現像剤の搬送力が生じる（詳細は本発明の説明にて説明する）。
現像ローラ長手方向に搬送力を生じることで、攪拌スクリュの回転数抑制によるエネルギー低減することができ、また、回転数維持であれば濃度ムラの低減効果をもたらす。
本スリーブにおける前記の端部連れ回りの観点からの説明を図２２に基づいて説明する。図２２は現像スリーブ表面を側面より見て拡大したもので、概ね２〜３ｃｍ2の拡大図である。図中のように窪み１３９の現像ローラ長手方向に対する傾斜角が左上がりで、現像スリーブ回転が下方向とすると、現像剤剤離れ部では図中矢印の方向に現像剤は飛ばされる。この場合、左側の現像ローラ端部、いわゆる現像スリーブ上の長手方向に対する現像剤搬送方向下流側においては、現像剤が多く溜まる方向となり、端部の連れ回りに関しては下流側では不利になる。
【００１３】
本発明は、このような現状に鑑みてなされたもので、現像スリーブ表面に多数の窪みを形成する方式において、窪みによる利点を活かしつつ、端部現像剤連れ回りの問題を解消でき、画像品質の向上に寄与できる現像装置の提供を、その主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、トナーとキャリアから成る二成分現像剤を収容する現像ケーシングと、像担持体に対向して配置され、表面に磁力で形成された現像剤ブラシで前記像担持体を摺擦し、前記像担持体上の潜像をトナー像として可視化する現像ローラと、前記現像ローラの表面との間に所定の空隙をもって対向し、前記現像ローラが前記像担持体に対向する現像領域のローラ回転方向上流側で前記現像ローラ上の現像剤の層厚みを規制する現像剤規制部材とを有し、前記現像ローラは、回転可能で現像剤を表面に担持する現像スリーブと、前記現像スリーブ内に固定して配置された磁界発生手段とを有し、前記磁界発生手段は、前記像担持体上の潜像を現像した後の現像剤を前記現像スリーブから離脱させるための磁気力を発生させる剤離れ上流側磁極と、該剤離れ上流側磁極と同極性で前記現像スリーブの回転方向下流に隣接した剤離れ下流側磁極とを備え、前記現像スリーブの表面には長円状ないし楕円状の複数の凹みがスリーブ周方向及びスリーブ長手方向に配列されている現像装置において、前記現像スリーブの長手方向端部における前記窪みは、前記現像スリーブ上の現像剤に、前記長手方向内方への搬送力を付与するように形成されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の現像装置において、前記窪みが規則的に配列されて形成されているとともに、前記現像スリーブの長手方向に対してその長軸が角度を有するように形成され、前記端部における前記窪みは内方の窪みに対して前記現像スリーブ上の現像剤の搬送方向が逆向きとなるように形成されていることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の現像装置において、前記端部における前記窪みの前記現像スリーブの長手方向に対する角度は、前記内方の窪みの角度よりも大きいことを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、プロセスカートリッジにおいて、請求項１〜３のいずれか１つに記載の現像装置と、前記像担持体とを一体に有していること特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、画像形成装置において、請求項１〜３のいずれか１つに記載の現像装置を有していることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の画像形成装置において、前記現像装置で用いられるトナーは、体積平均粒径が３〜８μｍで、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．００〜１．４０の範囲にあることを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載の画像形成装置において、前記現像装置で用いられるトナーは、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にあることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、現像ローラの軸方向の長さを大きくすることなく、すなわち構成の大型化を来たすことなく現像スリーブの端部における現像剤連れ回り現象を抑制でき、スリーブ表面に窪みを多数形成する方式の利点を活かしつつ異常画像の発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概要構成図である。
【図２】プロセスカートリッジの概要断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線での現像ローラの断面図である。
【図４】現像スリーブの斜視図である。
【図５】現像スリーブの表面に形成された窪みの配置パターンを示す平面図である。
【図６】窪みの形状を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＶＩＢでの周方向断面図、（ｃ）は（ａ）のＶＩＣでの長手方向断面図である。
【図７】切削加工によって窪みが湾曲した形状になることを示す平面図である。
【図８】現像スリーブを側面から見た際のスリーブ窪み形成部端部の表面形状拡大図である。
【図９】第２の実施形態に係る現像スリーブを側面から見た際のスリーブ窪み形成部端部の表面形状拡大図である。
【図１０】現像装置の変形例を示す図である。
【図１１】窪みの形状の変形例を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＩＸＢでの周方向断面図、（ｃ）は（ａ）のＩＸＣでの長手方向断面図である。
【図１２】窪みとスリーブ表面とのなす角度を説明するための図である。
【図１３】窪みの断面形状の変形例を示す図である。
【図１４】窪みの断面形状の他の変形例を示す図である。
【図１５】窪みの配置パターンの変形例を示す平面図である。
【図１６】窪みの配置パターンの他の変形例を示す平面図である。
【図１７】トナーの形状係数ＳＦ−１を説明するための模式図である。
【図１８】トナーの形状係数ＳＦ−２を説明するため模式図である。
【図１９】従来の現像装置の磁極構成を示す図である。
【図２０】従来の現像装置の他の磁極構成を示す図である。
【図２１】現像スリーブの端部で生じる現像連れ回り現象を説明するための図である。
【図２２】現像スリーブの表面に長軸が傾斜するように窪みの列を形成する従来のスリーブ上における現像剤の搬送方向を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
図１乃至図８に基づいて第１の実施形態を説明する。まず、図１に基づいて本実施形態に係る画像形成装置としてのカラー複写機の概要構成を説明する。
カラー複写機（以下、「画像形成装置」ともいう）１００は、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像則ちカラー画像を、転写材としての記録紙５０に形成する、中間転写ベルト１２９を用いたタンデム型の構成を有している。なお、イエロー、マゼンダ、シアン、黒の各色に対応するユニットなどを、以下、符号の末尾に各々Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを付けて示す。
【００２０】
画像形成装置１００は、装置本体１０２と、給紙ユニット１０３と、レジストローラ対１１０と、中間転写ユニット１０４と、二次転写手段としての二次転写ローラ１２６と、定着ユニット１０５と、レーザ書き込みユニット１２２と、装置本体１０２に対して着脱自在なプロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋとを少なくとも備えている。
給紙ユニット１０３は、記録紙５０を重ねて収容するとともに装置本体１０２に出し入れ自在な給紙カセット１２３と、給紙ローラ１２４とを備えている。給紙ローラ１２４は、給紙カセット１２３内の一番上の記録紙５０に押し当てられており、図示しない分離部材との協働作用で最上紙を１枚ずつ分離し、レジストローラ対１１０へ送り出す。
レジストローラ対１１０は、給紙ユニット１０３から二次転写部位へ搬送される記録紙５０の搬送経路に設けられており、ローラ間に記録紙５０を挟み込み、中間転写ベルト１２９上の画像を転写させ得るタイミングで送り出す。
【００２１】
中間転写ユニット１０４は、プロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋの上方に設けられている。中間転写ユニット１０４は、駆動ローラ１２８と、従動ローラ１２７と、中間転写ベルト１２９と、一次転写手段としての一次転写ローラ１３０Ｙ、１３０Ｍ、１３０Ｃ、１３０Ｋとを備えている。駆動ローラ１２８は、二次転写ローラ１２６の対向位置に配置されており、駆動源としてのモータなどによって回転駆動される。従動ローラ１２７は、装置本体１０２に回転自在に支持されている。中間転写ベルト１２９は、無端ベルト状に形成されており、駆動ローラ１２８と従動ローラ１２７との双方に掛け渡されている。中間転写ベルト１２９は、駆動ローラ１２７が回転駆動されることで、図中反時計回り方向に循環移動する。
【００２２】
一次転写ローラ１３０Ｙ、１３０Ｍ、１３０Ｃ、１３０Ｋは、それぞれ、プロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋの感光体ドラム１０８の対向位置に中間転写ベルトを挟むように配置されている。
中間転写ユニット１０４では、プロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋにて形成された各色トナー像が一次転写ローラ１３０Ｙ、１３０Ｍ、１３０Ｃ、１３０Ｋにて中間転写ベルト１２９上でカラーのトナー像として重ね合わせられる。カラートナー像は中間転写ベルト１２９の移動によって二次転写部位へ搬送され、該二次転写部位で二次転写ローラ１２６により記録紙５０へ転写される。
二次転写ローラ１２６はトナー像が転写された記録紙５０を定着ユニット１０５に向けて送り出す。
定着ユニット１０５は、搬送されてきた記録紙５０を押圧加熱することで、記録紙５０上に転写されたトナー像を、該記録紙５０に定着させる。
定着を終えた記録紙５０は排紙ローラ対１５２により排紙トレイ部１５３へ排出される。符号１５４は画像読み取り部を示している。
【００２３】
レーザ書き込みユニット１２２は、プロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋの下部に取り付けられている。レーザ書き込みユニット１２２は、各プロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋに対応していおり、後述の帯電ローラ１０９により一様に帯電された感光体ドラム１０８の外表面にレーザ光を照射して、静電潜像を形成する。
プロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋは、中間転写ユニット１０４と、レーザ書き込みユニット１２２との間に設けられており、中間転写ベルト１２９の搬送方向に沿って互いに並設されている。
【００２４】
プロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋは、図２に示すように、カートリッジケース１１１と、帯電装置としての帯電ローラ１０９と、像担持体としての感光体ドラム１０８と、クリーニング装置としてのクリーニングブレード１１２と、現像装置１１３とを備えている。
帯電ローラ１０９は、感光体ドラム１０８の外表面を一様に帯電する。感光体ドラム１０８は、現像装置１１３の後述する現像ローラ１１５と間隔をおいて配置されている。
クリーニングブレード１１２は、中間転写ベルト１２９にトナー像を転写した後に、感光体ドラム１０８の外表面に残留した転写残トナーを除去する。
現像装置１１３は、現像剤供給部１１４と、現像ケーシングとしてのケース１２５と、現像剤担持体としての現像ローラ１１５と、現像剤規制部材としてのドクタブレード１１６等を備えている。
【００２５】
現像剤供給部１１４は、収容槽１１７と、攪拌部材としての一対の攪拌スクリュ１１８とを備えている。収容槽１１７は、感光体ドラム１０８と長さが略等しい箱状に形成されている。収容槽１１７内には、該収容槽１１７の長手方向に沿って延びた仕切り壁１１９が設けられている。仕切り壁１１９は、収容槽１１７内を第１空間１２０と、第２空間１２１とに区画している。第１空間１２０と第２空間１２１とは、両端部が互いに連通しており、現像剤は収容槽１１７内を循環移動する。
現像剤は、トナーと、磁性キャリア（磁性粉ともいう）とを含んでいる。トナーは第１空間１２０と第２空間１２１のうち現像ローラ１１５から離れた側の第１空間１２０の一端部に、トナー補給装置１５５（図１参照）によって適宜供給される。
トナーは、乳化重合法又は懸濁重合法により製造された球状の微粒子である。トナーの具体的構成については後述する。
【００２６】
磁性キャリアは、第１空間１２０と第２空間１２１の双方に収容されている。磁性キャリアの平均粒径は、２０μｍ以上でかつ５０μｍ以下である。
攪拌スクリュ１１８は、第１空間１２０と第２空間１２１のそれぞれに収容されている。攪拌スクリュ１１８の長手方向は、収容槽１１７、現像ローラ１１５及び感光体ドラム１０８の長手方向と平行である。攪拌スクリュ１１８は、回転することでトナーと磁性キャリアとを攪拌するとともに、軸芯に沿って現像剤を搬送する。
第１空間１２０内の攪拌スクリュ１１８は、現像剤を前述した一端部から他端部に向けて搬送する。第２空間１２１内の攪拌スクリュ１１８は、現像剤１５６を他端部から一端部に向けて搬送する。
現像剤供給部１１４は、第１空間１２０の一端部に供給されたトナーを、磁性キャリアと攪拌しながら、他端部に搬送し、この他端部から第２空間１２１の他端部に搬送する。そして、現像剤供給部１１４は、第２空間１２１内でトナーと磁性キャリアとを攪拌し、スクリュの軸芯方向に搬送しながら、現像ローラ１１５に供給する。
ケース１２５は箱状に形成され、収容槽１１７に取り付けられており、収容槽１１７とともに現像ローラ１１５などを覆う。ケース１２５の感光体ドラム１０８と相対する部分には、開口部１２５ａが設けられている。
【００２７】
現像ローラ１１５は、円柱状に形成され、第２空間１２１と、感光体ドラム１０８との間でかつ前述した開口部１２５ａの近傍に設けられている。現像ローラ１１５は、感光体ドラム１０８と収容槽１１７との双方と平行である。現像ローラ１１５は、感光体ドラム１０８と間隔をおいて配置されている。
現像ローラ１１５と感光体ドラム１０８との間の空間は、現像剤のトナーを感光体ドラム１０８に吸着させて、静電潜像を現像してトナー像を得る現像領域１３１をなしている。
現像領域１３１では、現像ローラ１１５と感光体ドラム１０８とが対向する。
【００２８】
現像ローラ１１５は、図２及び図３に示すように、芯金１３４と、磁界発生手段としての円筒状のマグネットローラ（磁石体ともいう）１３３と、円筒状の現像スリーブ１３２とを備えている。芯金１３４は、長手方向が感光体ドラム１０８の長手方向と平行に配され、前述したケース１２５に回転することなく固定されている。
マグネットローラ１３３は、磁性材料で構成され、かつ円筒状に形成されているとともに、図示しない複数の固定磁極が取り付けられている。マグネットローラ１３３は、芯金１３４の外周に軸芯回りに回転することなく固定されている。
固定磁極は、長尺で棒状の磁石であり、マグネットローラ１３３に取り付けられている。固定磁極は、マグネットローラ１３３則ち現像ローラ１１５の長手方向に沿って延びており、マグネットローラ１３３の全長に亘って設けられている。
マグネットローラ１３３は、現像スリーブ１３２内に収容（内包）されている。
【００２９】
一つの固定磁極は、第２空間１２１の攪拌スクリュ１１８と相対している。該一つの固定磁極は汲み上げ磁極をなしており、現像スリーブ１３２即ち現像ローラ１１５の外表面上に磁気力を生じさせて、収容槽１１７の第２空間１２１内の現像剤１５６を現像スリーブ１３２の外表面に吸着する。
他の一つの固定磁極は、感光体ドラム１０８と相対している。この固定磁極は現像磁極をなしており、現像スリーブ１３２即ち現像ローラ１１５の外表面上に磁気力を生じさせて、現像スリーブ１３２と感光体ドラム１０８との間に磁界を形成する。この固定磁極は、該磁界によって磁気ブラシを形成することで、現像スリーブ１３２の外表面に吸着された現像剤のトナーを感光体ドラム１０８に受け渡すようになっている。
前述した汲み上げ磁極と現像磁極との間には、少なくとも一つの固定磁極が設けられている。この固定磁極は、現像スリーブ１３２即ち現像ローラ１１５の外表面上に磁気力を生じさせて、現像前の現像剤を感光体ドラム１０８に向けて搬送するとともに、現像済みの現像剤を感光体ドラム１０８から収容槽１１７内まで搬送する。
マグネットローラ１３３の磁極構成は、既述の従来構成と同様である。
【００３０】
前述した固定磁極は、現像スリーブ１３２の外表面に現像剤を吸着すると、現像剤の磁性キャリアを該固定磁極で生じる磁力線に沿って複数重ねさせ、現像スリーブ１３２の外表面上に立設（穂立ち）させる。
このように、磁性キャリアが磁力線に沿って複数重なって現像スリーブ１３２の外表面上に立設する状態を、磁性キャリアが現像スリーブ１３２の外表面上に穂立ちするという。
穂立ちした磁性キャリアにトナーが吸着する。則ち、現像スリーブ１３２は、マグネットローラ１３３の磁力により外表面に現像剤１５６を吸着する。
現像スリーブ１３２は、図４に示すように、円筒状に形成されている。現像スリーブ１３２は、マグネットローラ１３３を内包し（収容し）て、軸芯回りに回転自在に設けられている。現像スリーブ１３２は、その内周面が固定磁極に順に相対するように回転される。現像スリーブ１３２は、アルミニウム合金、真鍮、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、導電性の樹脂などの非磁性材料で構成されている。現像スリーブ１３２は、現像スリーブを回転させながらエンドミルで切削加工する表面処理装置（特許文献４の図８参照）によって外表面に粗面化処理（窪み形成）が施されている。
【００３１】
現像スリーブ１３２の材料として、アルミニウム合金は、加工性、軽さの面で優れている。アルミニウム合金を用いる場合には、Ａ６０６３、Ａ５０５６及びＡ３００３を用いるのが好ましい。ＳＵＳを用いる場合には、ＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４及びＳＵＳ３１６を用いるのが好ましい。なお、図示例では、現像スリーブ１３２は、アルミニウム合金で構成されている。
現像スリーブ１３２の外径は、本実施例では１８ｍｍ程度である。現像スリーブ１３２の軸芯方向の長さは、画像形成装置の最大用紙サイズがＡ３の場合、３００ｍｍ〜３５０ｍｍ程度であるのが望ましい。
現像スリーブ１３２の外表面には、図４、図５、図６（ａ）及び図７に示すように、平面視が楕円形状の窪み１３９が多数形成されている。
窪み１３９は、現像スリーブ１３２の外表面に凹状に形成され、互いに重ならないようにスリーブ周方向及びスリーブ長手方向に規則的に多数（複数）配列されている。なお、本発明では、現像スリーブ１３２の周方向及び長手方向に互いに隣り合う窪み１３９間の間隔が一定となるように配置されていることを、窪み１３９が規則的に配置されているという。即ち、現像スリーブ１３２の周方向及び長手方向に互いに隣り合う窪み１３９間の間隔は、一定となっている。
窪み１３９は、開口形状が楕円状（長円状の概念を含む）をなすように形成されており、その長軸方向が現像スリーブ１３２の長手方向に沿って傾斜した状態に配置されている。
【００３２】
窪み１３９は、図５、図６（ａ）及び図７に示すように、現像スリーブ１３２の長手方向に沿って複数並べられて配置されているとともに、現像スリーブ１３２の周方向に互いに隣り合うもの同士は、窪み１３９の長さの約半分程度長手方向に位置ずれして配置されている。さらに、窪み１３９は、上記表面処理装置により現像スリーブ１３２の外表面に形成されるため、現像スリーブ１３２の外表面上に図５中の一点鎖線で示す螺旋状に並べられて配置されている。
窪み１３９は、図６（ｂ）に示すように、その幅方向（即ち、現像スリーブ１３２の周方向）の断面形状がＶ字状に形成され、図６（ｃ）に示すように、その長手方向（即ち、現像スリーブ１３２の長手方向）の断面形状が円弧状の曲面に形成されている。さらに、窪み１３９は、上記表面処理装置により現像スリーブ１３２の外表面にスリーブを回転させながら形成されるため、図７に示すように、その長手方向が若干湾曲している。
なお、本発明では、窪み１３９の形状は、その長さが幅よりも長く、外縁が曲線で形成されていれば、その長手方向や直線であっても若干湾曲していても、総称して楕円形状とする。
【００３３】
窪み１３９の長手方向の長さ（長径）は、１．０ｍｍ以上でかつ２．３ｍｍ以下となっており、幅方向の幅（短径）は、０．３ｍｍ以上でかつ０．７ｍｍ以下となっている。深さは、０．０５ｍｍ以上でかつ０．１５ｍｍ以下となっている。
窪み１３９は、現像スリーブ１３２の外表面１００ｍｍ２当たり５０〜２５０個程度設けられている。即ち、複数（多数）の窪み１３９の総容量が、現像スリーブ１３２の外表面１００ｍｍ２当たり０．５ｍｍ３以上でかつ７．０ｍｍ３以下となっている。
さらに、窪み１３９は、現像スリーブ１３２とともに回転する感光体ドラム１０８の周方向に１ｍｍ当たり１．０個以上でかつ３．０個以下設けられている。なお、図５、図６（ａ）及び図７では、図中の左右方向が現像スリーブ１３２の長手方向となっている。
【００３４】
一般に窪み１３９の深さが深いほど現像剤の搬送性能は向上するが、溝を外表面に設けた従来の現像スリーブと同様に周期的なピッチムラが発生しやすくなる。
一方、窪み１３９が浅いほどピッチムラは発生しにくくなるが、現像剤の搬送性能が低下する。特に近年では、小粒径のトナーや磁性キャリアの画像形成技術の進歩及び近接現像の画像形成技術の進歩等により画像再現性が向上しているため、ピッチムラが発生しやすくなっている。
そこで、本実施形態に係る現像スリーブ１３２では、窪み１３９の深さを浅めに設定し、窪み１３９の分布密度を増やすことで現像剤搬送性能とピッチムラ防止の両立を図っている。詳細については後述する。
【００３５】
ドクタブレード１１６は、図２に示すように、現像装置１１３の感光体ドラム１０８寄りの端部に設けられている。ドクタブレード１１６は、現像スリーブ１３２の外表面と間隔をあけた状態で、前述したケース１２５に取り付けられている。
ドクタブレード１１６は、所望の厚さを超える現像スリーブ１３２の外表面上の現像剤を収容槽１１７内にそぎ落として、現像領域１３１に搬送される現像スリーブ１３２の外表面上の現像剤層を所望の厚さにする。
【００３６】
前述した構成の現像装置１１３は、現像剤供給部１１４でトナーと磁性キャリアとを十分に攪拌し、この攪拌した現像剤１５６を固定磁極により現像スリーブ１３２の外表面に吸着する。現像装置１１３は、現像スリーブ１３２が回転して、複数の固定磁極により吸着した現像剤を現像領域１３１に向かって搬送する。現像装置１１３は、ドクタブレード１１６で所望の厚さになった現像剤を感光体ドラム１０８に吸着させる。こうして、感光体ドラム１０８上の静電潜像を現像してトナー像を形成する。
現像装置１１３は、現像済みの現像剤を、収容槽１１７に向かって離脱させる。収容槽１１７内に収容された現像済みの現像剤は、再度、第２空間１２１内で他の現像剤と十分に攪拌されて、感光体ドラム１０８の静電潜像の現像に用いられる。
なお、現像剤供給部１１４が感光体ドラム１０８に供給されるトナーの濃度が低下したことを図示しないトナー濃度センサが検知すると、トナー補給装置１５５の動作により現像装置１１３へトナーを補給するようになっている。
【００３７】
現像スリーブ１３２の外表面に窪み１３９を形成する構成では、スリーブ表面に従来のサンドブラスト加工により形成されるような凸部が無いため、経年変化によっても、窪み１３９が摩耗しにくくなり、よって、経年変化による現像剤の搬送量の低下を抑制できる。
また、現像スリーブ１３２は、外表面に形成された窪み１３９が重ならないように規則的に配置されているので、現像剤が窪み１３９内に溜まる。現像剤の溜まる箇所が外表面に規則的に配置されることとなり、よって、画像のムラが生じることを防止できる。更に、今後の高速機での高画質維持の為に更に汲み上げ量を増加させることについても、窪み１３９の容量や数を調整することによって対応できる。
【００３８】
窪み１３９を規則的に配置するので、最適な現像剤のくみ上げ量を確保しながら長寿命化を図ることができる加工条件を設定することが容易で、かつ、設定された条件で確実に窪み１３９を形成でき、加工性に優れるという効果を有する。
現像スリーブ１３２の周方向において互いに隣り合う窪み１３９同士が現像スリーブ１３２の長手方向に位置ずれしているので、現像スリーブ１３２の外表面に窪み１３９が形成されていない箇所や窪み１３９が多く形成されている箇所などが生じることを防止できる。
したがって、現像スリーブ１３２の外表面に吸着する現像剤にムラが生じることなく現像剤を吸着することができ、画像のムラが生じることを防止できる。
【００３９】
図２１で説明した通り、本発明の現像装置のマグネットローラ構成では、従来と同様に、現像スリーブ端部に現像剤連れ回りが発生しやすい。さらに、図２２に示すような窪み１３９の配列がスリーブ長手方向で均一なスリーブ形状では、現像スリーブ上で現像スリーブ長手方向への現像剤搬送力が生じるため、より端部へ現像剤が行きやすく現像剤連れ回りが発生しやすい。
本実施形態ではこれを防止すべく、図８に示すように、現像スリーブ１３２上の現像剤搬送方向下流の窪み形成部端部のみにおける窪み１３９（ハッチングで表示）の角度を、端部から中央側（内方）の窪み１３９に対して逆方向に変えている。換言すれば、内方の窪み１３９群による搬送力に逆らう搬送力が生じるように角度を変えている。
このようにすることで、端部における現像スリーブ上の現像剤搬送方向を逆方向に変えることができるため、端部への現像剤供給量も減らすことができ、端部における現像剤連れ回りが発生し難くできる。また、端部シール部への現像剤の侵入も防止できる。
【００４０】
図９に第２の実施形態を示す。なお、上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の説明は省略して要部のみ説明する。
図９に示すように、本実施形態では、現像スリーブ上の現像剤搬送方向下流のスリーブ窪み形成部端部のみにおける窪み１３９の角度を上記実施形態と同様に、内方の窪み１３９群に対して逆方向に変え、さらに、端部の窪み１３９の角度を、内方の窪み１３９群による搬送力を打ち消す度合いが大きくなるように大きくしている。
すなわち、第１の実施形態における端部の窪み１３９の角度をθ１としたとき、本実施形態における端部の窪み１３９の角度θ２は、θ１＜θ２の関係にある。換言すれば、現像スリーブ１３２の軸方向に対する端部の窪み１３９の立ち上がり角度を大きくしている。
このようにすることで、端部の方がスリーブ上の長手方向への剤搬送力を大きくすることができ、端部現像剤連れ回り、端部シール部への現像剤侵入をより確実に防止することができる。
【００４１】
上記各実施形態では、現像スリーブ１３２の表面に窪み１３９をその長軸が傾斜するように形成し、スリーブ長手方向に搬送力を生じる構成において、スリーブ端部の窪み１３９の角度を内方の窪みに対して変える構成としたが、現像スリーブ１３２の表面に窪み１３９をその長軸がスリーブ長手方向に平行となるように形成する構成においても同様に実施することができる。
すなわち、この場合でもスリーブ端部の窪み１３９の角度を内方の窪みに対して変える構成とすることにより、端部現像剤連れ回りを抑制することができる。
【００４２】
図１０に現像装置の変形例を示す。
本実施形態に係る現像装置１６０は、図２で示した現像装置に比べてケース１２５が現像ローラ１１５から離れた攪拌スクリュ１１８ｂを現像ローラ１１５側に近づけるように形成されている。
攪拌スクリュ１１８ａは、現像剤を長手方向（軸方向）に搬送しながら現像ローラ１１５に現像剤を供給する。
現像装置１１５から離脱した現像剤は攪拌スクリュ１１８ｂに回収され、ここで補給トナーと混合攪拌される。混合攪拌された現像剤は攪拌スクリュ１１８ａに受け渡される。
このように構成することで、現像剤は矢印で示すように一方向に循環することになる。これにより、前述した一方向循環方式の問題点であった搬送速度の増加を抑制できる。
この現像装置１６０において、現像スリーブ１３２の表面に上記のような窪み１３９を形成することで、現像剤回収側の現像剤搬送を補助でき、攪拌スクリュ１１８の回転数を抑えることができる。
【００４３】
上記各実施形態では、窪み１３９の現像スリーブ周方向の断面をＶ字状に形成しているが、図１１に示すように、円弧状に形成しても良い。図示例では、窪み１３９のスリーブ周方向と長手方向の双方の断面を円弧状に形成している。
【００４４】
この場合、図１２に示すように、現像スリーブ１３２の周方向の断面における窪み１３９の内面と現像スリーブ１３２の外表面とのなす角度θは、前述した現像磁極の影響で発生する現像濃度差を避けるために６０度以下であるのが好ましい。
窪み１３９の現像スリーブ１３２の長手方向と周方向の双方の断面を円弧状に形成した場合、窪み１３９内に収容できる現像剤の量を多くすることができ、十分な量の現像剤を搬送することができる。
また、窪み１３９のスリーブ周方向の断面形状は、図１３及び図１４に示すような形状としてもよい。図１３は、Ｖ字状の窪み１３９の底が平坦に形成された場合を示し、図１４は、Ｖ字状の窪み１３９の底が円弧状に形成された場合を示している。
【００４５】
また、上記各実施形態では、図５に示すように、窪み１３９を現像スリーブ１３２の外表面に螺旋状に配置し、かつ各々の窪み１３９を若干弓状に湾曲して形成しているが、図１５及び図１６に示すように、窪み１３９を現像スリーブ１３２の長手方向に沿って直線状に形成しても良いとともに、複数の窪み１３９を現像スリーブ１３２の周方向に沿って直線状に配置しても良い。
図１５及び図１６では窪み１３９の傾きは省略している。
【００４６】
図１７及び図１８に基づいて、上記トナーの構成を詳細に説明する。
６００ｄｐｉ以上の微少ドットを再現するために、トナーの体積平均粒径は３〜８μｍが好ましい。体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）は１．００〜１．４０の範囲にあることが好ましい。（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．００に近いほど粒径分布がシャープであることを示す。
このような小粒径で粒径分布の狭いトナーでは、トナーの帯電量分布が均一になり、地肌かぶりの少ない高品位な画像を得ることができ、また、静電転写方式では転写率を高くすることができる。
トナーの形状係数ＳＦ−１は１００〜１８０、形状係数ＳＦ−２は１００〜１８０の範囲にあることが好ましい。図１７、図１８は、形状係数ＳＦ−１、形状係数ＳＦ−２を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。
【００４７】
形状係数ＳＦ−１は、図１７に示すように、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記式（１）で表される。トナーを２次元平面に投影してできる形状の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４） ・・・式（１）
ＳＦ−１の値が１００の場合トナーの形状は真球となり、ＳＦ−１の値が大きくなるほど不定形になる。
【００４８】
また、形状係数ＳＦ−２は、図１８に示すように、トナー形状の凹凸の割合を示すものであり、下記式（２）で表される。トナーを２次元平面に投影してできる図形の周長ＰＥＲＩの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４） ・・・式（２）
ＳＦ−２の値が１００の場合トナー表面に凹凸が存在しなくなり、ＳＦ−２の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。
形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡（Ｓ−８００：日立製作所製）でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３：ニレコ社製）に導入して解析して計算した。
トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体との接触状態が点接触になるために、トナー同士の吸着力は弱くなり従って流動性が高くなり、また、トナーと感光体との吸着力も弱くなって、転写率は高くなる。形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２のいずれかが１８０を超えると、転写率が低下するため好ましくない。
【符号の説明】
【００４９】
１０６ プロセスカートリッジ
１０８ 像担持体としての感光体ドラム
１１５ 現像ローラ
１１８ 現像剤搬送部材としての攪拌スクリュ
１２５ 現像ケーシングとしてのケース
１３２ 現像スリーブ
１３３ 磁界発生手段としてのマグネットローラ
１３９ 窪み
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５０】
【特許文献１】特開２００７−１８３５３３号公報
【特許文献２】特開２００９−８０４４７号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潜像をトナー像として可視化する現像装置で特に二成分磁気ブラシ現像方式を用いた現像装置、該現像装置を有するプロセスカートリッジ、該現像装置を有する複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、これらのうち少なくとも１つを備えた複合機機等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、像担持体上の潜像をトナー像として可視化する画像形成装置では２成分磁気ブラシ現像方式の現像装置が用いられている。この現像装置では、現像剤（トナーが磁性粉に静電気力で吸着）を像担持体と対向する現像領域に搬送し、像担持体上に形成された静電潜像を現像してトナー像として可視化するための現像剤担持体（現像ローラ）を備えている。
現像ローラは、例えば、円筒状に形成された現像スリーブと、この現像スリーブ内に設けられ、現像スリーブ表面に現像剤の穂立ちを生じさせるように磁界を形成する磁界発生手段（例えば、マグネットローラ）とを有している。
現像剤が穂立ちの際には、現像剤を構成する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ており、このキャリアに対しては、帯電トナーが付着されている。マグネットローラは、複数の磁極を有しているが、それぞれの磁極を形成する磁石は、棒状など成形体に形成されていて、特に、現像スリーブ表面の現像領域部分に対応する部分には、現像剤を穂立ちさせる現像主磁極を有している。穂立ちを起こした現像剤は、現像スリーブ及びマグネットローラの少なくとも一方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。
【０００３】
一般的には、現像剤を搬送しやすくするために、現像スリーブの表面に、溝や、サンドブラストやビーズブラストなどの手段で形成される不規則な凹凸を設けている。特に、カラー複写機、プリンタでは、画像品質面の優位性からブラストスリーブが主流となっている。
このような溝加工、サンドブラスト加工等の荒らし加工（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の発生を防止するために行われる。
【０００４】
従来の現像装置を図１９に示す。本現像装置は、２成分現像剤を現像剤担持体としての現像ローラ２００により該現像ローラ２００と対向する像担持体２０１の現像領域に搬送し、像担持体２０１の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する。
現像ローラ２００は、円筒状に形成された現像スリーブ２０２と、この現像スリーブ２０２内に収容され、現像スリーブ２０２の表面に現像剤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２０３とを備えている。
現像ローラ２００においては、現像剤の穂立ちの際に、現像剤を構成する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すると共に、この穂立ちした磁性キャリアに現像剤を構成するトナーが付着する。
【０００５】
この種の現像装置は、前述した現像剤を収容する現像剤収容槽と、この現像剤収容槽内の現像剤を攪拌するスクリュ形状の攪拌搬送部材（以下「撹拌部材」ともいう）と、現像剤担持体に汲み上げられた現像剤の量を均一にする現像剤規制部材とを備えている。
図１９に示される現像装置においては、現像剤収容槽（現像剤収容室ａ＋現像剤収容室ｂ）と攪拌部材をそれぞれ一対備えている。この現像装置における現像剤は、現像剤収容槽内を攪拌部材の軸方向に移動する。現像ローラ２００から離れた側の現像剤収容槽２０４ｂの一端部から補給されたトナーは、攪拌部材２０５ｂにより、現像剤収容槽２０４ｂの他端部まで攪拌部材２０５ｂの軸方向に沿って搬送されながら現像剤と攪拌される。
【０００６】
現像剤は、現像剤収容槽２０４ｂの他端部から現像ローラ寄りの他方の現像剤収容槽内２０４ａに移動する。現像剤収容槽２０４ａに移った現像剤は、マグネットローラ２０３の磁力により現像スリーブの表面に汲み上げられ、現像スリーブ表面に付着する。
その後、現像剤は、現像剤規制部材としてのドクタブレード２０６にてその層厚みを均一にされ、続いて、像担持体２０１と現像ローラ２０２とが間隔をあけて対向する現像領域へと搬送される。現像剤は、像担持体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。
【０００７】
マグネットローラ２０３には、複数の固定磁極、例えば、Ｓ１（現像極）、Ｎ１（現像剤搬送極）、Ｓ２（剤離れ上流側磁極）、Ｓ３（汲み上げ極＝剤離れ下流側磁極）、Ｎ２（現像剤搬送極）がそれぞれ設けられている。現像スリーブは、矢印方向に回転するので、現像剤は、現像スリーブの表面を固定磁極Ｓ３、Ｎ２、Ｓ１、Ｎ１、Ｓ２、剤切れの順に移行する。
マグネットローラ２０３においては、固定磁極Ｎ１（現像剤搬送極）及び固定磁極Ｎ２（現像剤搬送極）を同極のＮ極性とし、固定磁極Ｓ２と固定磁極Ｓ３との間にＳ極性の磁極ｐを設けると、トナー濃度の薄くなった現像済みの現像剤は、固定磁極Ｓ１と固定磁極Ｓ２との反発力に加えて磁極ｐの反発力によって、現像剤収容槽２０４ａの中に落とされる。本明細書では、このような磁極ｐを「剤離れ磁極又は極剤切れ磁極」とよび、磁極ｐの反発力によって現像済みの現像剤が現像剤収容槽２０４ａの中に落とされる。
【０００８】
このように現像剤収容槽２０４ａの中に落とされた、（すなわち剤切れされた）トナー濃度の薄くなった現像済みの現像剤は、現像剤攪拌槽２０４ａにおいて、現像剤攪拌槽２０４ｂから送られてきたトナー濃度の濃い新しい現像剤と共に攪拌された後、固定磁極Ｓ３（現像剤汲み上げ極）にトナー濃度の濃くなった現像剤として引き付けられ（すなわち、汲み上げられ）、次に、固定磁極Ｎ１（現像剤搬送極）に移行される。
固定磁極Ｎ１に移行されたトナー濃度の濃くなった現像剤はドクタブレード２０６で層厚みを一定にされて固定磁極Ｓ１(現像極)に移行される。
【０００９】
最近では図２０に示すように、汲み上げ・現像ドクタ極を１極構成とし、現像剤の低ストレス化および現像ローラそのものの確実な剤切れ性確保を目的とした提案がされている（特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述のような現像剤の挙動は作像領域内においてのものであり、現像ローラ長手方向端部においては下記のような課題がある。
図２１は剤離れ部の剤挙動を図２０の断面レイアウトにて示したものである。作像領域内では、剤離れ上流側磁極(Ｎ２)にて離した現像剤は、（ａ）及び（ｂ）に示すように、下方の現像剤収容部（現像剤収容槽）へ落下し現像剤収容部内の現像剤と攪拌混合され、再度汲み上げ極によって現像ローラに汲み上げられる。
しかしながら、端部(作像領域外)においては、（ａ）、（ｃ）に示すように、剤離れ上流側磁極(Ｎ２)にて離した現像剤が、マグネットローラの外側(磁力の無い部分)を通り、剤離れ下流側磁極(Ｎ３)へ向かう。
（ｃ）に示すように、離れた現像剤は現像ローラ(現像スリーブ)表面から殆ど離れず、剤離れ下流側磁極(Ｎ３)に汲み上げられる。これは、現像技術で連れ回りと呼ばれる現象である。
【００１１】
剤離れ部と他の極との差としては、剤離れ部では同極が隣接しているのに対し、他極では異極により現像剤搬送を行っているために、ＳからＮへ、またＮからＳへ現像剤は引き付けられ端部に膨れることなく流れていく。剤離れ部ではこの部分が同極であるため反発し合い、長手方向の外側へ向かう磁気成分が強くなり、（ｃ）に示すように現像剤挙動をとる。
現像剤連れ回りが発生している部分に画像を載せると、現像槽からのトナーが補充されないため画像が通紙方向に対し薄くなるという異常画像となる。
そのため従来では、連れ回り現象を回避できないものとして受け入れ、現像ローラの長手方向を長くし、画像保証領域の外側で連れ回りを発生させる構成としてその分装置を大きくさせる方法が主流であった。
他の対応策としては、マグネットローラ軸を非磁性部材にすることも有効であるが、ステンレスではコスト高、アルミでは強度不足という課題があった。
【００１２】
最近では、ブラストスリーブと同じようなスリーブ上の剤密度を保ち、スリーブ軸方向に延びる溝を周方向に等間隔で複数形成した溝スリーブと同じような現像剤搬送力を保つスリーブが紹介されている（特許文献２参照）。溝スリーブでは溝部での現像剤搬送量が多く、溝部の画像濃度が高くなってしまうため、出力画像に溝ピッチムラが発生してしまい、画像品質の低下を来たす懸念があるが、特許文献２に記載のスリーブではこの問題を解消できる。
特許文献２に記載のスリーブは切削機によりバイト回転数、バイト送り速度、スリーブ回転速度により細かい楕円状の窪みを密に形成するものであるが、窪み形状が斜めになるため現像ローラ長手方向に対して現像剤の搬送力が生じる（詳細は本発明の説明にて説明する）。
現像ローラ長手方向に搬送力を生じることで、攪拌スクリュの回転数抑制によるエネルギー低減することができ、また、回転数維持であれば濃度ムラの低減効果をもたらす。
本スリーブにおける前記の端部連れ回りの観点からの説明を図２２に基づいて説明する。図２２は現像スリーブ表面を側面より見て拡大したもので、概ね２〜３ｃｍ2の拡大図である。図中のように窪み１３９の現像ローラ長手方向に対する傾斜角が左上がりで、現像スリーブ回転が下方向とすると、現像剤剤離れ部では図中矢印の方向に現像剤は飛ばされる。この場合、左側の現像ローラ端部、いわゆる現像スリーブ上の長手方向に対する現像剤搬送方向下流側においては、現像剤が多く溜まる方向となり、端部の連れ回りに関しては下流側では不利になる。
【００１３】
本発明は、このような現状に鑑みてなされたもので、現像スリーブ表面に多数の窪みを形成する方式において、窪みによる利点を活かしつつ、端部現像剤連れ回りの問題を解消でき、画像品質の向上に寄与できる現像装置の提供を、その主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、トナーとキャリアから成る二成分現像剤を収容する現像ケーシングと、像担持体に対向して配置され、表面に磁力で形成された現像剤ブラシで前記像担持体を摺擦し、前記像担持体上の潜像をトナー像として可視化する現像ローラと、前記現像ローラの表面との間に所定の空隙をもって対向し、前記現像ローラが前記像担持体に対向する現像領域のローラ回転方向上流側で前記現像ローラ上の現像剤の層厚みを規制する現像剤規制部材とを有し、前記現像ローラは、回転可能で現像剤を表面に担持する現像スリーブと、前記現像スリーブ内に固定して配置された磁界発生手段とを有し、前記磁界発生手段は、前記像担持体上の潜像を現像した後の現像剤を前記現像スリーブから離脱させるための磁気力を発生させる剤離れ上流側磁極と、該剤離れ上流側磁極と同極性で前記現像スリーブの回転方向下流に隣接した剤離れ下流側磁極とを備え、前記現像スリーブの表面には長円状ないし楕円状の複数の凹みがスリーブ周方向及びスリーブ長手方向に配列されている現像装置において、前記現像スリーブの長手方向端部における前記窪みは、前記現像スリーブ上の現像剤に、前記長手方向内方への搬送力を付与するように形成されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の現像装置において、前記窪みが規則的に配列されて形成されているとともに、前記現像スリーブの長手方向に対してその長軸が角度を有するように形成され、前記端部における前記窪みは内方の窪みに対して前記現像スリーブ上の現像剤の搬送方向が逆向きとなるように形成されていることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の現像装置において、前記端部における前記窪みの前記現像スリーブの長手方向に対する角度は、前記内方の窪みの角度よりも大きいことを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、プロセスカートリッジにおいて、請求項１〜３のいずれか１つに記載の現像装置と、前記像担持体とを一体に有していること特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、画像形成装置において、請求項１〜３のいずれか１つに記載の現像装置を有していることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の画像形成装置において、前記現像装置で用いられるトナーは、体積平均粒径が３〜８μｍで、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．００〜１．４０の範囲にあることを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載の画像形成装置において、前記現像装置で用いられるトナーは、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にあることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、現像ローラの軸方向の長さを大きくすることなく、すなわち構成の大型化を来たすことなく現像スリーブの端部における現像剤連れ回り現象を抑制でき、スリーブ表面に窪みを多数形成する方式の利点を活かしつつ異常画像の発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概要構成図である。
【図２】プロセスカートリッジの概要断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線での現像ローラの断面図である。
【図４】現像スリーブの斜視図である。
【図５】現像スリーブの表面に形成された窪みの配置パターンを示す平面図である。
【図６】窪みの形状を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＶＩＢでの周方向断面図、（ｃ）は（ａ）のＶＩＣでの長手方向断面図である。
【図７】切削加工によって窪みが湾曲した形状になることを示す平面図である。
【図８】現像スリーブを側面から見た際のスリーブ窪み形成部端部の表面形状拡大図である。
【図９】第２の実施形態に係る現像スリーブを側面から見た際のスリーブ窪み形成部端部の表面形状拡大図である。
【図１０】現像装置の変形例を示す図である。
【図１１】窪みの形状の変形例を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＩＸＢでの周方向断面図、（ｃ）は（ａ）のＩＸＣでの長手方向断面図である。
【図１２】窪みとスリーブ表面とのなす角度を説明するための図である。
【図１３】窪みの断面形状の変形例を示す図である。
【図１４】窪みの断面形状の他の変形例を示す図である。
【図１５】窪みの配置パターンの変形例を示す平面図である。
【図１６】窪みの配置パターンの他の変形例を示す平面図である。
【図１７】トナーの形状係数ＳＦ−１を説明するための模式図である。
【図１８】トナーの形状係数ＳＦ−２を説明するため模式図である。
【図１９】従来の現像装置の磁極構成を示す図である。
【図２０】従来の現像装置の他の磁極構成を示す図である。
【図２１】現像スリーブの端部で生じる現像連れ回り現象を説明するための図である。
【図２２】現像スリーブの表面に長軸が傾斜するように窪みの列を形成する従来のスリーブ上における現像剤の搬送方向を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
図１乃至図８に基づいて第１の実施形態を説明する。まず、図１に基づいて本実施形態に係る画像形成装置としてのカラー複写機の概要構成を説明する。
カラー複写機（以下、「画像形成装置」ともいう）１００は、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像則ちカラー画像を、転写材としての記録紙５０に形成する、中間転写ベルト１２９を用いたタンデム型の構成を有している。なお、イエロー、マゼンダ、シアン、黒の各色に対応するユニットなどを、以下、符号の末尾に各々Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを付けて示す。
【００２０】
画像形成装置１００は、装置本体１０２と、給紙ユニット１０３と、レジストローラ対１１０と、中間転写ユニット１０４と、二次転写手段としての二次転写ローラ１２６と、定着ユニット１０５と、レーザ書き込みユニット１２２と、装置本体１０２に対して着脱自在なプロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋとを少なくとも備えている。
給紙ユニット１０３は、記録紙５０を重ねて収容するとともに装置本体１０２に出し入れ自在な給紙カセット１２３と、給紙ローラ１２４とを備えている。給紙ローラ１２４は、給紙カセット１２３内の一番上の記録紙５０に押し当てられており、図示しない分離部材との協働作用で最上紙を１枚ずつ分離し、レジストローラ対１１０へ送り出す。
レジストローラ対１１０は、給紙ユニット１０３から二次転写部位へ搬送される記録紙５０の搬送経路に設けられており、ローラ間に記録紙５０を挟み込み、中間転写ベルト１２９上の画像を転写させ得るタイミングで送り出す。
【００２１】
中間転写ユニット１０４は、プロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋの上方に設けられている。中間転写ユニット１０４は、駆動ローラ１２８と、従動ローラ１２７と、中間転写ベルト１２９と、一次転写手段としての一次転写ローラ１３０Ｙ、１３０Ｍ、１３０Ｃ、１３０Ｋとを備えている。駆動ローラ１２８は、二次転写ローラ１２６の対向位置に配置されており、駆動源としてのモータなどによって回転駆動される。従動ローラ１２７は、装置本体１０２に回転自在に支持されている。中間転写ベルト１２９は、無端ベルト状に形成されており、駆動ローラ１２８と従動ローラ１２７との双方に掛け渡されている。中間転写ベルト１２９は、駆動ローラ１２７が回転駆動されることで、図中反時計回り方向に循環移動する。
【００２２】
一次転写ローラ１３０Ｙ、１３０Ｍ、１３０Ｃ、１３０Ｋは、それぞれ、プロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋの感光体ドラム１０８の対向位置に中間転写ベルトを挟むように配置されている。
中間転写ユニット１０４では、プロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋにて形成された各色トナー像が一次転写ローラ１３０Ｙ、１３０Ｍ、１３０Ｃ、１３０Ｋにて中間転写ベルト１２９上でカラーのトナー像として重ね合わせられる。カラートナー像は中間転写ベルト１２９の移動によって二次転写部位へ搬送され、該二次転写部位で二次転写ローラ１２６により記録紙５０へ転写される。
二次転写ローラ１２６はトナー像が転写された記録紙５０を定着ユニット１０５に向けて送り出す。
定着ユニット１０５は、搬送されてきた記録紙５０を押圧加熱することで、記録紙５０上に転写されたトナー像を、該記録紙５０に定着させる。
定着を終えた記録紙５０は排紙ローラ対１５２により排紙トレイ部１５３へ排出される。符号１５４は画像読み取り部を示している。
【００２３】
レーザ書き込みユニット１２２は、プロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋの下部に取り付けられている。レーザ書き込みユニット１２２は、各プロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋに対応していおり、後述の帯電ローラ１０９により一様に帯電された感光体ドラム１０８の外表面にレーザ光を照射して、静電潜像を形成する。
プロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋは、中間転写ユニット１０４と、レーザ書き込みユニット１２２との間に設けられており、中間転写ベルト１２９の搬送方向に沿って互いに並設されている。
【００２４】
プロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋは、図２に示すように、カートリッジケース１１１と、帯電装置としての帯電ローラ１０９と、像担持体としての感光体ドラム１０８と、クリーニング装置としてのクリーニングブレード１１２と、現像装置１１３とを備えている。
帯電ローラ１０９は、感光体ドラム１０８の外表面を一様に帯電する。感光体ドラム１０８は、現像装置１１３の後述する現像ローラ１１５と間隔をおいて配置されている。
クリーニングブレード１１２は、中間転写ベルト１２９にトナー像を転写した後に、感光体ドラム１０８の外表面に残留した転写残トナーを除去する。
現像装置１１３は、現像剤供給部１１４と、現像ケーシングとしてのケース１２５と、現像剤担持体としての現像ローラ１１５と、現像剤規制部材としてのドクタブレード１１６等を備えている。
【００２５】
現像剤供給部１１４は、収容槽１１７と、攪拌部材としての一対の攪拌スクリュ１１８とを備えている。収容槽１１７は、感光体ドラム１０８と長さが略等しい箱状に形成されている。収容槽１１７内には、該収容槽１１７の長手方向に沿って延びた仕切り壁１１９が設けられている。仕切り壁１１９は、収容槽１１７内を第１空間１２０と、第２空間１２１とに区画している。第１空間１２０と第２空間１２１とは、両端部が互いに連通しており、現像剤は収容槽１１７内を循環移動する。
現像剤は、トナーと、磁性キャリア（磁性粉ともいう）とを含んでいる。トナーは第１空間１２０と第２空間１２１のうち現像ローラ１１５から離れた側の第１空間１２０の一端部に、トナー補給装置１５５（図１参照）によって適宜供給される。
トナーは、乳化重合法又は懸濁重合法により製造された球状の微粒子である。トナーの具体的構成については後述する。
【００２６】
磁性キャリアは、第１空間１２０と第２空間１２１の双方に収容されている。磁性キャリアの平均粒径は、２０μｍ以上でかつ５０μｍ以下である。
攪拌スクリュ１１８は、第１空間１２０と第２空間１２１のそれぞれに収容されている。攪拌スクリュ１１８の長手方向は、収容槽１１７、現像ローラ１１５及び感光体ドラム１０８の長手方向と平行である。攪拌スクリュ１１８は、回転することでトナーと磁性キャリアとを攪拌するとともに、軸芯に沿って現像剤を搬送する。
第１空間１２０内の攪拌スクリュ１１８は、現像剤を前述した一端部から他端部に向けて搬送する。第２空間１２１内の攪拌スクリュ１１８は、現像剤１５６を他端部から一端部に向けて搬送する。
現像剤供給部１１４は、第１空間１２０の一端部に供給されたトナーを、磁性キャリアと攪拌しながら、他端部に搬送し、この他端部から第２空間１２１の他端部に搬送する。そして、現像剤供給部１１４は、第２空間１２１内でトナーと磁性キャリアとを攪拌し、スクリュの軸芯方向に搬送しながら、現像ローラ１１５に供給する。
ケース１２５は箱状に形成され、収容槽１１７に取り付けられており、収容槽１１７とともに現像ローラ１１５などを覆う。ケース１２５の感光体ドラム１０８と相対する部分には、開口部１２５ａが設けられている。
【００２７】
現像ローラ１１５は、円柱状に形成され、第２空間１２１と、感光体ドラム１０８との間でかつ前述した開口部１２５ａの近傍に設けられている。現像ローラ１１５は、感光体ドラム１０８と収容槽１１７との双方と平行である。現像ローラ１１５は、感光体ドラム１０８と間隔をおいて配置されている。
現像ローラ１１５と感光体ドラム１０８との間の空間は、現像剤のトナーを感光体ドラム１０８に吸着させて、静電潜像を現像してトナー像を得る現像領域１３１をなしている。
現像領域１３１では、現像ローラ１１５と感光体ドラム１０８とが対向する。
【００２８】
現像ローラ１１５は、図２及び図３に示すように、芯金１３４と、磁界発生手段としての円筒状のマグネットローラ（磁石体ともいう）１３３と、円筒状の現像スリーブ１３２とを備えている。芯金１３４は、長手方向が感光体ドラム１０８の長手方向と平行に配され、前述したケース１２５に回転することなく固定されている。
マグネットローラ１３３は、磁性材料で構成され、かつ円筒状に形成されているとともに、図示しない複数の固定磁極が取り付けられている。マグネットローラ１３３は、芯金１３４の外周に軸芯回りに回転することなく固定されている。
固定磁極は、長尺で棒状の磁石であり、マグネットローラ１３３に取り付けられている。固定磁極は、マグネットローラ１３３則ち現像ローラ１１５の長手方向に沿って延びており、マグネットローラ１３３の全長に亘って設けられている。
マグネットローラ１３３は、現像スリーブ１３２内に収容（内包）されている。
【００２９】
一つの固定磁極は、第２空間１２１の攪拌スクリュ１１８と相対している。該一つの固定磁極は汲み上げ磁極をなしており、現像スリーブ１３２即ち現像ローラ１１５の外表面上に磁気力を生じさせて、収容槽１１７の第２空間１２１内の現像剤１５６を現像スリーブ１３２の外表面に吸着する。
他の一つの固定磁極は、感光体ドラム１０８と相対している。この固定磁極は現像磁極をなしており、現像スリーブ１３２即ち現像ローラ１１５の外表面上に磁気力を生じさせて、現像スリーブ１３２と感光体ドラム１０８との間に磁界を形成する。この固定磁極は、該磁界によって磁気ブラシを形成することで、現像スリーブ１３２の外表面に吸着された現像剤のトナーを感光体ドラム１０８に受け渡すようになっている。
前述した汲み上げ磁極と現像磁極との間には、少なくとも一つの固定磁極が設けられている。この固定磁極は、現像スリーブ１３２即ち現像ローラ１１５の外表面上に磁気力を生じさせて、現像前の現像剤を感光体ドラム１０８に向けて搬送するとともに、現像済みの現像剤を感光体ドラム１０８から収容槽１１７内まで搬送する。
マグネットローラ１３３の磁極構成は、既述の従来構成と同様である。
【００３０】
前述した固定磁極は、現像スリーブ１３２の外表面に現像剤を吸着すると、現像剤の磁性キャリアを該固定磁極で生じる磁力線に沿って複数重ねさせ、現像スリーブ１３２の外表面上に立設（穂立ち）させる。
このように、磁性キャリアが磁力線に沿って複数重なって現像スリーブ１３２の外表面上に立設する状態を、磁性キャリアが現像スリーブ１３２の外表面上に穂立ちするという。
穂立ちした磁性キャリアにトナーが吸着する。則ち、現像スリーブ１３２は、マグネットローラ１３３の磁力により外表面に現像剤１５６を吸着する。
現像スリーブ１３２は、図４に示すように、円筒状に形成されている。現像スリーブ１３２は、マグネットローラ１３３を内包し（収容し）て、軸芯回りに回転自在に設けられている。現像スリーブ１３２は、その内周面が固定磁極に順に相対するように回転される。現像スリーブ１３２は、アルミニウム合金、真鍮、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、導電性の樹脂などの非磁性材料で構成されている。現像スリーブ１３２は、現像スリーブを回転させながらエンドミルで切削加工する表面処理装置（特許文献４の図８参照）によって外表面に粗面化処理（窪み形成）が施されている。
【００３１】
現像スリーブ１３２の材料として、アルミニウム合金は、加工性、軽さの面で優れている。アルミニウム合金を用いる場合には、Ａ６０６３、Ａ５０５６及びＡ３００３を用いるのが好ましい。ＳＵＳを用いる場合には、ＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４及びＳＵＳ３１６を用いるのが好ましい。なお、図示例では、現像スリーブ１３２は、アルミニウム合金で構成されている。
現像スリーブ１３２の外径は、本実施例では１８ｍｍ程度である。現像スリーブ１３２の軸芯方向の長さは、画像形成装置の最大用紙サイズがＡ３の場合、３００ｍｍ〜３５０ｍｍ程度であるのが望ましい。
現像スリーブ１３２の外表面には、図４、図５、図６（ａ）及び図７に示すように、平面視が楕円形状の窪み１３９が多数形成されている。
窪み１３９は、現像スリーブ１３２の外表面に凹状に形成され、互いに重ならないようにスリーブ周方向及びスリーブ長手方向に規則的に多数（複数）配列されている。なお、本発明では、現像スリーブ１３２の周方向及び長手方向に互いに隣り合う窪み１３９間の間隔が一定となるように配置されていることを、窪み１３９が規則的に配置されているという。即ち、現像スリーブ１３２の周方向及び長手方向に互いに隣り合う窪み１３９間の間隔は、一定となっている。
窪み１３９は、開口形状が楕円状（長円状の概念を含む）をなすように形成されており、その長軸方向が現像スリーブ１３２の長手方向に沿って傾斜した状態に配置されている。
【００３２】
窪み１３９は、図５、図６（ａ）及び図７に示すように、現像スリーブ１３２の長手方向に沿って複数並べられて配置されているとともに、現像スリーブ１３２の周方向に互いに隣り合うもの同士は、窪み１３９の長さの約半分程度長手方向に位置ずれして配置されている。さらに、窪み１３９は、上記表面処理装置により現像スリーブ１３２の外表面に形成されるため、現像スリーブ１３２の外表面上に図５中の一点鎖線で示す螺旋状に並べられて配置されている。
窪み１３９は、図６（ｂ）に示すように、その幅方向（即ち、現像スリーブ１３２の周方向）の断面形状がＶ字状に形成され、図６（ｃ）に示すように、その長手方向（即ち、現像スリーブ１３２の長手方向）の断面形状が円弧状の曲面に形成されている。さらに、窪み１３９は、上記表面処理装置により現像スリーブ１３２の外表面にスリーブを回転させながら形成されるため、図７に示すように、その長手方向が若干湾曲している。
なお、本発明では、窪み１３９の形状は、その長さが幅よりも長く、外縁が曲線で形成されていれば、その長手方向や直線であっても若干湾曲していても、総称して楕円形状とする。
【００３３】
窪み１３９の長手方向の長さ（長径）は、１．０ｍｍ以上でかつ２．３ｍｍ以下となっており、幅方向の幅（短径）は、０．３ｍｍ以上でかつ０．７ｍｍ以下となっている。深さは、０．０５ｍｍ以上でかつ０．１５ｍｍ以下となっている。
窪み１３９は、現像スリーブ１３２の外表面１００ｍｍ２当たり５０〜２５０個程度設けられている。即ち、複数（多数）の窪み１３９の総容量が、現像スリーブ１３２の外表面１００ｍｍ２当たり０．５ｍｍ３以上でかつ７．０ｍｍ３以下となっている。
さらに、窪み１３９は、現像スリーブ１３２とともに回転する感光体ドラム１０８の周方向に１ｍｍ当たり１．０個以上でかつ３．０個以下設けられている。なお、図５、図６（ａ）及び図７では、図中の左右方向が現像スリーブ１３２の長手方向となっている。
【００３４】
一般に窪み１３９の深さが深いほど現像剤の搬送性能は向上するが、溝を外表面に設けた従来の現像スリーブと同様に周期的なピッチムラが発生しやすくなる。
一方、窪み１３９が浅いほどピッチムラは発生しにくくなるが、現像剤の搬送性能が低下する。特に近年では、小粒径のトナーや磁性キャリアの画像形成技術の進歩及び近接現像の画像形成技術の進歩等により画像再現性が向上しているため、ピッチムラが発生しやすくなっている。
そこで、本実施形態に係る現像スリーブ１３２では、窪み１３９の深さを浅めに設定し、窪み１３９の分布密度を増やすことで現像剤搬送性能とピッチムラ防止の両立を図っている。詳細については後述する。
【００３５】
ドクタブレード１１６は、図２に示すように、現像装置１１３の感光体ドラム１０８寄りの端部に設けられている。ドクタブレード１１６は、現像スリーブ１３２の外表面と間隔をあけた状態で、前述したケース１２５に取り付けられている。
ドクタブレード１１６は、所望の厚さを超える現像スリーブ１３２の外表面上の現像剤を収容槽１１７内にそぎ落として、現像領域１３１に搬送される現像スリーブ１３２の外表面上の現像剤層を所望の厚さにする。
【００３６】
前述した構成の現像装置１１３は、現像剤供給部１１４でトナーと磁性キャリアとを十分に攪拌し、この攪拌した現像剤１５６を固定磁極により現像スリーブ１３２の外表面に吸着する。現像装置１１３は、現像スリーブ１３２が回転して、複数の固定磁極により吸着した現像剤を現像領域１３１に向かって搬送する。現像装置１１３は、ドクタブレード１１６で所望の厚さになった現像剤を感光体ドラム１０８に吸着させる。こうして、感光体ドラム１０８上の静電潜像を現像してトナー像を形成する。
現像装置１１３は、現像済みの現像剤を、収容槽１１７に向かって離脱させる。収容槽１１７内に収容された現像済みの現像剤は、再度、第２空間１２１内で他の現像剤と十分に攪拌されて、感光体ドラム１０８の静電潜像の現像に用いられる。
なお、現像剤供給部１１４が感光体ドラム１０８に供給されるトナーの濃度が低下したことを図示しないトナー濃度センサが検知すると、トナー補給装置１５５の動作により現像装置１１３へトナーを補給するようになっている。
【００３７】
現像スリーブ１３２の外表面に窪み１３９を形成する構成では、スリーブ表面に従来のサンドブラスト加工により形成されるような凸部が無いため、経年変化によっても、窪み１３９が摩耗しにくくなり、よって、経年変化による現像剤の搬送量の低下を抑制できる。
また、現像スリーブ１３２は、外表面に形成された窪み１３９が重ならないように規則的に配置されているので、現像剤が窪み１３９内に溜まる。現像剤の溜まる箇所が外表面に規則的に配置されることとなり、よって、画像のムラが生じることを防止できる。更に、今後の高速機での高画質維持の為に更に汲み上げ量を増加させることについても、窪み１３９の容量や数を調整することによって対応できる。
【００３８】
窪み１３９を規則的に配置するので、最適な現像剤のくみ上げ量を確保しながら長寿命化を図ることができる加工条件を設定することが容易で、かつ、設定された条件で確実に窪み１３９を形成でき、加工性に優れるという効果を有する。
現像スリーブ１３２の周方向において互いに隣り合う窪み１３９同士が現像スリーブ１３２の長手方向に位置ずれしているので、現像スリーブ１３２の外表面に窪み１３９が形成されていない箇所や窪み１３９が多く形成されている箇所などが生じることを防止できる。
したがって、現像スリーブ１３２の外表面に吸着する現像剤にムラが生じることなく現像剤を吸着することができ、画像のムラが生じることを防止できる。
【００３９】
図２１で説明した通り、本発明の現像装置のマグネットローラ構成では、従来と同様に、現像スリーブ端部に現像剤連れ回りが発生しやすい。さらに、図２２に示すような窪み１３９の配列がスリーブ長手方向で均一なスリーブ形状では、現像スリーブ上で現像スリーブ長手方向への現像剤搬送力が生じるため、より端部へ現像剤が行きやすく現像剤連れ回りが発生しやすい。
本実施形態ではこれを防止すべく、図８に示すように、現像スリーブ１３２上の現像剤搬送方向下流の窪み形成部端部のみにおける窪み１３９（ハッチングで表示）の角度を、端部から中央側（内方）の窪み１３９に対して逆方向に変えている。換言すれば、内方の窪み１３９群による搬送力に逆らう搬送力が生じるように角度を変えている。
このようにすることで、端部における現像スリーブ上の現像剤搬送方向を逆方向に変えることができるため、端部への現像剤供給量も減らすことができ、端部における現像剤連れ回りが発生し難くできる。また、端部シール部への現像剤の侵入も防止できる。
【００４０】
図９に第２の実施形態を示す。なお、上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の説明は省略して要部のみ説明する。
図９に示すように、本実施形態では、現像スリーブ上の現像剤搬送方向下流のスリーブ窪み形成部端部のみにおける窪み１３９の角度を上記実施形態と同様に、内方の窪み１３９群に対して逆方向に変え、さらに、端部の窪み１３９の角度を、内方の窪み１３９群による搬送力を打ち消す度合いが大きくなるように大きくしている。
すなわち、第１の実施形態における端部の窪み１３９の角度をθ１としたとき、本実施形態における端部の窪み１３９の角度θ２は、θ１＜θ２の関係にある。換言すれば、現像スリーブ１３２の軸方向に対する端部の窪み１３９の立ち上がり角度を大きくしている。
このようにすることで、端部の方がスリーブ上の長手方向への剤搬送力を大きくすることができ、端部現像剤連れ回り、端部シール部への現像剤侵入をより確実に防止することができる。
【００４１】
上記各実施形態では、現像スリーブ１３２の表面に窪み１３９をその長軸が傾斜するように形成し、スリーブ長手方向に搬送力を生じる構成において、スリーブ端部の窪み１３９の角度を内方の窪みに対して変える構成としたが、現像スリーブ１３２の表面に窪み１３９をその長軸がスリーブ長手方向に平行となるように形成する構成においても同様に実施することができる。
すなわち、この場合でもスリーブ端部の窪み１３９の角度を内方の窪みに対して変える構成とすることにより、端部現像剤連れ回りを抑制することができる。
【００４２】
図１０に現像装置の変形例を示す。
本実施形態に係る現像装置１６０は、図２で示した現像装置に比べてケース１２５が現像ローラ１１５から離れた攪拌スクリュ１１８ｂを現像ローラ１１５側に近づけるように形成されている。
攪拌スクリュ１１８ａは、現像剤を長手方向（軸方向）に搬送しながら現像ローラ１１５に現像剤を供給する。
現像装置１１５から離脱した現像剤は攪拌スクリュ１１８ｂに回収され、ここで補給トナーと混合攪拌される。混合攪拌された現像剤は攪拌スクリュ１１８ａに受け渡される。
このように構成することで、現像剤は矢印で示すように一方向に循環することになる。これにより、前述した一方向循環方式の問題点であった搬送速度の増加を抑制できる。
この現像装置１６０において、現像スリーブ１３２の表面に上記のような窪み１３９を形成することで、現像剤回収側の現像剤搬送を補助でき、攪拌スクリュ１１８の回転数を抑えることができる。
【００４３】
上記各実施形態では、窪み１３９の現像スリーブ周方向の断面をＶ字状に形成しているが、図１１に示すように、円弧状に形成しても良い。図示例では、窪み１３９のスリーブ周方向と長手方向の双方の断面を円弧状に形成している。
【００４４】
この場合、図１２に示すように、現像スリーブ１３２の周方向の断面における窪み１３９の内面と現像スリーブ１３２の外表面とのなす角度θは、前述した現像磁極の影響で発生する現像濃度差を避けるために６０度以下であるのが好ましい。
窪み１３９の現像スリーブ１３２の長手方向と周方向の双方の断面を円弧状に形成した場合、窪み１３９内に収容できる現像剤の量を多くすることができ、十分な量の現像剤を搬送することができる。
また、窪み１３９のスリーブ周方向の断面形状は、図１３及び図１４に示すような形状としてもよい。図１３は、Ｖ字状の窪み１３９の底が平坦に形成された場合を示し、図１４は、Ｖ字状の窪み１３９の底が円弧状に形成された場合を示している。
【００４５】
また、上記各実施形態では、図５に示すように、窪み１３９を現像スリーブ１３２の外表面に螺旋状に配置し、かつ各々の窪み１３９を若干弓状に湾曲して形成しているが、図１５及び図１６に示すように、窪み１３９を現像スリーブ１３２の長手方向に沿って直線状に形成しても良いとともに、複数の窪み１３９を現像スリーブ１３２の周方向に沿って直線状に配置しても良い。
図１５及び図１６では窪み１３９の傾きは省略している。
【００４６】
図１７及び図１８に基づいて、上記トナーの構成を詳細に説明する。
６００ｄｐｉ以上の微少ドットを再現するために、トナーの体積平均粒径は３〜８μｍが好ましい。体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）は１．００〜１．４０の範囲にあることが好ましい。（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．００に近いほど粒径分布がシャープであることを示す。
このような小粒径で粒径分布の狭いトナーでは、トナーの帯電量分布が均一になり、地肌かぶりの少ない高品位な画像を得ることができ、また、静電転写方式では転写率を高くすることができる。
トナーの形状係数ＳＦ−１は１００〜１８０、形状係数ＳＦ−２は１００〜１８０の範囲にあることが好ましい。図１７、図１８は、形状係数ＳＦ−１、形状係数ＳＦ−２を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。
【００４７】
形状係数ＳＦ−１は、図１７に示すように、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記式（１）で表される。トナーを２次元平面に投影してできる形状の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４） ・・・式（１）
ＳＦ−１の値が１００の場合トナーの形状は真球となり、ＳＦ−１の値が大きくなるほど不定形になる。
【００４８】
また、形状係数ＳＦ−２は、図１８に示すように、トナー形状の凹凸の割合を示すものであり、下記式（２）で表される。トナーを２次元平面に投影してできる図形の周長ＰＥＲＩの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４） ・・・式（２）
ＳＦ−２の値が１００の場合トナー表面に凹凸が存在しなくなり、ＳＦ−２の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。
形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡（Ｓ−８００：日立製作所製）でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３：ニレコ社製）に導入して解析して計算した。
トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体との接触状態が点接触になるために、トナー同士の吸着力は弱くなり従って流動性が高くなり、また、トナーと感光体との吸着力も弱くなって、転写率は高くなる。形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２のいずれかが１８０を超えると、転写率が低下するため好ましくない。
【符号の説明】
【００４９】
１０６ プロセスカートリッジ
１０８ 像担持体としての感光体ドラム
１１５ 現像ローラ
１１８ 現像剤搬送部材としての攪拌スクリュ
１２５ 現像ケーシングとしてのケース
１３２ 現像スリーブ
１３３ 磁界発生手段としてのマグネットローラ
１３９ 窪み
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５０】
【特許文献１】特開２００７−１８３５３３号公報
【特許文献２】特開２００９−８０４４７号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアから成る二成分現像剤を収容する現像ケーシングと、
像担持体に対向して配置され、表面に磁力で形成された現像剤ブラシで前記像担持体を摺擦し、前記像担持体上の潜像をトナー像として可視化する現像ローラと、
前記現像ローラの表面との間に所定の空隙をもって対向し、前記現像ローラが前記像担持体に対向する現像領域のローラ回転方向上流側で前記現像ローラ上の現像剤の層厚みを規制する現像剤規制部材とを有し、
前記現像ローラは、回転可能で現像剤を表面に担持する現像スリーブと、前記現像スリーブ内に固定して配置された磁界発生手段とを有し、前記磁界発生手段は、前記像担持体上の潜像を現像した後の現像剤を前記現像スリーブから離脱させるための磁気力を発生させる剤離れ上流側磁極と、該剤離れ上流側磁極と同極性で前記現像スリーブの回転方向下流に隣接した剤離れ下流側磁極とを備え、
前記現像スリーブの表面には長円状ないし楕円状の複数の凹みがスリーブ周方向及びスリーブ長手方向に配列されている現像装置において、
前記現像スリーブの長手方向端部における前記窪みは、前記現像スリーブ上の現像剤に、前記長手方向内方への搬送力を付与するように形成されていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の現像装置において、
前記窪みが規則的に配列されて形成されているとともに、前記現像スリーブの長手方向に対してその長軸が角度を有するように形成され、前記端部における前記窪みは内方の窪みに対して前記現像スリーブ上の現像剤の搬送方向が逆向きとなるように形成されていることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の現像装置において、
前記端部における前記窪みの前記現像スリーブの長手方向に対する角度は、前記内方の窪みの角度よりも大きいことを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の現像装置と、前記像担持体とを一体に有していること特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の現像装置を有していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項５に記載の画像形成装置において、
前記現像装置で用いられるトナーは、体積平均粒径が３〜８μｍで、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．００〜１．４０の範囲にあることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の画像形成装置において、
前記現像装置で用いられるトナーは、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にあることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
トナーとキャリアから成る二成分現像剤を収容する現像ケーシングと、
像担持体に対向して配置され、表面に磁力で形成された現像剤ブラシで前記像担持体を摺擦し、前記像担持体上の潜像をトナー像として可視化する現像ローラと、
前記現像ローラの表面との間に所定の空隙をもって対向し、前記現像ローラが前記像担持体に対向する現像領域のローラ回転方向上流側で前記現像ローラ上の現像剤の層厚みを規制する現像剤規制部材とを有し、
前記現像ローラは、回転可能で現像剤を表面に担持する現像スリーブと、前記現像スリーブ内に固定して配置された磁界発生手段とを有し、前記磁界発生手段は、前記像担持体上の潜像を現像した後の現像剤を前記現像スリーブから離脱させるための磁気力を発生させる剤離れ上流側磁極と、該剤離れ上流側磁極と同極性で前記現像スリーブの回転方向下流に隣接した剤離れ下流側磁極とを備え、
前記現像スリーブの表面には長円状ないし楕円状の複数の凹みがスリーブ周方向及びスリーブ長手方向に配列されている現像装置において、
前記現像スリーブの長手方向端部における前記窪みは、前記現像スリーブ上の現像剤に、前記長手方向内方への搬送力を付与するように形成されていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の現像装置において、
前記窪みが規則的に配列されて形成されているとともに、前記現像スリーブの長手方向に対してその長軸が角度を有するように形成され、前記端部における前記窪みは内方の窪みに対して前記現像スリーブ上の現像剤の搬送方向が逆向きとなるように形成されていることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の現像装置において、
前記端部における前記窪みの前記現像スリーブの長手方向に対する角度は、前記内方の窪みの角度よりも大きいことを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の現像装置と、前記像担持体とを一体に有していること特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の現像装置を有していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項５に記載の画像形成装置において、
前記現像装置で用いられるトナーは、体積平均粒径が３〜８μｍで、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．００〜１．４０の範囲にあることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の画像形成装置において、
前記現像装置で用いられるトナーは、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にあ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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２０１２−５８２８６（Ｐ２０１２−５８２８６Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９８３４８（Ｐ２０１０−１９８３４８）
【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２２日（２０１２．３．２２）
【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）】
[ Back to top ]