(57)【要約】【課題】  現像剤担持体の回転方向を像担持体の回転方向と逆にした場合であっても、転写残トナーの回収能力を高く保ち、濃度むら等による画像不良の発生を防止することができる画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供する。【解決手段】  現像剤を保持する回転部材と、その回転部材の内部に磁石を内包する構成にした現像剤担持体とを備え、像担持体１上の静電潜像を可視化するとともに、像担持体１上の残留トナーを除去する現像装置３において、前記磁石の像担持体１に対向する位置の磁極を少なくとも２極以上の極配置とし、その像担持体１に対向する位置の磁極のうち現像剤担持体の回転方向の上流側に位置する磁極において形成される法線方向磁束密度よりも、その対向する位置の磁極よりさらに上流側に位置する磁極において形成される法線方向磁束密度を強くした。【選択図】図１
2006276807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を保持する回転部材と、
その回転部材の内部に磁石を内包する構成にした現像剤担持体とを備え、
像担持体上の静電潜像を可視化するとともに、像担持体上の残留トナーを除去する現像
装置において、
前記磁石の像担持体に対向する位置の磁極を少なくとも２極以上の極配置とし、その像担持体に対向する位置の磁極のうち現像剤担持体の回転方向の上流側に位置する磁極において形成される法線方向磁束密度よりも、その対向する位置の磁極よりさらに上流側に位置する磁極において形成される法線方向磁束密度を強くした
ことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像装置は、現像剤担持体の回転方向を、像担持体と対向する領域における回転方向と逆方向にする
ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
像担持体と現像装置を一体に支持し、画像形成装置本体から着脱可能としたプロセスカートリッジにおいて、
前記現像装置は、請求項１又は２に記載の現像装置である
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の現像装置を備える
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項３に記載のプロセスカートリッジを備える
ことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を用いて画像を形成する複写機、プリンタ及びファクシミリなどの画像形成装置において、磁気ブラシによる現像と当該磁気ブラシによる転写残トナーの回収とを兼ねた現像装置、これを備えた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、画像形成装置の小型化の観点から、キャリアとトナーによる二成分現像剤を用いた磁気ブラシによる現像（いわゆる、磁気ブラシ法）と当該磁気ブラシによる転写残トナーの回収とを兼ねた現像装置が、画像形成装置に利用されている。一般に、磁気ブラシ法では、現像スリーブは回転させて、現像スリーブ内のマグネットローラは固定させて現像が行われる。マグネットローラが備える磁石のまわりに磁気力が働く空間が生じると、現像スリーブ表面に磁場が生じる。磁場の様子は、現像スリーブ表面に発生する法線方向の磁束密度（以下、「法線方向磁束密度」という。）で表される。現像領域に搬送された現像剤は、現像スリーブ表面に発生する法線方向磁束密度に沿って穂立ちし磁気ブラシを形成する。磁気ブラシは、現像スリーブが表面移動する方向に搬送され、像担持体表面に接触して静電潜像と擦れ合いながらトナーを供給して可視像化する。しかしながら、従来のこの磁気ブラシ法は、磁気ブラシによる転写残トナーの回収能力が低いために、現像スリーブの回転方向を像担持体の回転方向と同じにし、像担持体と対向する現像スリーブとの間の隙間（以下、「現像ギャップ」という。）における現像スリーブ表面の移動方向と像担持体表面の移動方向が逆になるようにして、転写残トナーの回収能力を高める必要があった。さらに、現像スリーブ表面に形成された磁気ブラシによって像担持体表面に一度形成されたトナー像をかきとる動作が入ることにより、画像を劣化させるという問題を生じていた。
【０００３】
上述の磁気ブラシ法の問題を解決するために改良を進めている従来技術としては、現像ニップ内の中央部の像担持体・現像剤担持体間距離（現像ギャップ）に対するニップ境界部の像担持体・現像剤担持体間距離（ニップ境界部間隔）の比を１．５以下とした例がある（例えば、特許文献１参照。）。また、現像剤遮断部材と対向する磁極における磁気パターンを現像剤遮断部材に対する現像剤の抜けを阻害するよう設定することを特徴とし、現像剤遮断部材との対向位置近傍で法線方向磁力を極大値に設定して接線方向磁力を極小値に設定し、また、層厚規制部材との対向位置近傍で、法線方向磁力を極小値に設定して接線方向磁力を極大値に設定した例がある（例えば、特許文献２参照。）。さらに、像担持体と同方向に回転する複数の現像剤担持体を近接させた状態で配置し、上流現像剤担持体が下流現像剤担持体の現像剤層厚規制部材を兼ねた現像装置において、画像形成時に各現像剤担持体に交流および直流成分のバイアスを印加することを特徴とし、該現像剤担持体を非画像形成動作時に交流成分を印加せず画像形成時と逆方向に所定の角度回転させ、逆方向回転の後、画像形成時と同じ方向に空回転動作させるとした例がある（例えば、特許文献３参照。）。さらに、例えば、弾性ゴム層の表面に導電性含フッ素樹脂からなる表面層を設けたローラ状の導電性接触子と、この導電性接触子に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、感光体と導電性接触子との間の摺察により、感光体上に残留するトナーを撹乱し非パターン化すると共に、トナーと感光体表面とを同極性に帯電する帯電撹乱手段を備え、現像手段における残留トナーの回収を促す記録装置（例えば、特許文献４参照。）、転写手段と帯電手段との間に磁場形成手段を設け、感光体表面に残留する磁性トナーの自転運動を促進する磁場を形成して、現像手段における残留トナーの回収を促すクリーナレス画像形成装置（例えば、特許文献５参照。）が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３２４８７３号公報
【特許文献２】特開２００２−１８２４７７号公報
【特許文献３】特開２００３−２８０３８９号公報
【特許文献４】特許第３３０４３７９号公報
【特許文献５】特開平１１−２８２２５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１ないし３のいずれの開示技術でも、画像の劣化を防止するには不十分であり、また、特許文献４及び５の開示技術では、現像装置によるクリーニングを十分に行うことができない。
本発明は、上記従来技術にさらに改良を加え、現像剤担持体の回転方向を像担持体の回転方向と逆にした場合であっても、転写残トナーの回収能力を高く保ち、濃度むら等による画像不良の発生を防止することができる現像装置、これを備えた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を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明は、以下の特徴を有している。
本発明の現像装置は、現像剤を保持する回転部材と、その回転部材の内部に磁石を内包する構成にした現像剤担持体とを備え、像担持体上の静電潜像を可視化するとともに、像担持体上の残留トナーを除去する現像装置において、前記磁石の像担持体に対向する位置の磁極を少なくとも２極以上の極配置とし、その像担持体に対向する位置の磁極のうち現像剤担持体の回転方向の上流側に位置する磁極において形成される法線方向磁束密度よりも、その対向する位置の磁極よりさらに上流側に位置する磁極において形成される法線方向磁束密度を強くしたことを特徴とする。
このように法線方向磁束密度の強さを設定することにより、現像剤担持体表面に形成されるキャリアの穂立ちが、現像ギャップ部において、現像ギャップ部のより上流側に傾くように形成されて磁気ブラシとなり、像担持体表面の転写残トナー像に長い距離接触し、転写残トナーをかきとる能力が向上する。このように現像装置におけるトナーの回収能力をさらに高めることで、二成分現像剤を用いた磁気ブラシによる現像と当該磁気ブラシによる転写残トナーの回収とを兼ねて、かつ、クリーニング装置を省略した現像装置を提供することができる。
【０００７】
また、本発明の現像装置は、現像剤担持体の回転方向を、像担持体と対向する領域における回転方向と逆方向にすることを特徴とする。
像担持体上の潜像を現像する現像性を低下させることなく、トナーの回収能力を向上させた磁気ブラシ法を用いることにより、現像剤担持体の回転方向を像担持体の回転方向と逆にした場合であっても、転写残トナーの回収能力を高く保てるようにし、濃度むら等による画像不良の発生を防止することができるようにした。
【０００８】
本発明のプロセスカートリッジは、像担持体と現像装置を一体に支持し、画像形成装置本体から着脱可能としたプロセスカートリッジにおいて、前記現像装置は、上述の現像装置であることを特徴とする。
プロセスカートリッジに上述の現像装置を一体に支持することで、プロセスカートリッジの機能を向上させることができる。
【０００９】
本発明の画像形成装置は、像担持体と、像担持体を帯電する帯電手段と、像担持体に静電潜像を形成する情報書き込み手段と、像担持体上の静電潜像を可視化するとともに、像担持体上の残留トナーを除去する現像装置と、像担持体上に顕像化されたトナー像を記録紙へ転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、前記現像装置は、上述の現像装置であることを特徴とする。
画像形成装置に上述の現像装置を備えることで、メンテナンスなどの利便性を向上させて、画像形成装置の小型化とコスト削減を図ることができる。
【００１０】
また、本発明の画像形成装置は、さらに、上述のプロセスカートリッジを備えることを特徴とする。
画像形成装置に上述のプロセスカートリッジを備えることで、メンテナンスなどの利便性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
上記課題を解決するための手段により、本発明は、現像装置でのトナーの回収能力を向上させた磁気ブラシ法による現像装置、これを備えた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た。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を、図１から図３に基づいて説明する。ただし、これらは一実施形態にすぎず本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１３】
図１は、現像装置を備えた画像形成装置の現像部付近を表した概略図である。
静電潜像が形成される像担持体１には、像担持体１表面に一様に電荷を帯電させる帯電装置２、静電潜像にトナーを付着させて可視像化しトナー像を形成する現像装置３、像担持体１表面のトナー像を記録紙へ転写する転写ローラ４、像担持体１表面の転写残トナーの電荷を制御するトナー電荷制御手段５が備えられている。ただし、この画像形成装置では、像担持体１の周囲には転写残のトナーをクリーニングして除去するクリーニング装置はなく、現像装置３が像担持体１の転写残のトナーを回収するクリーニング機能を兼ねている。現像装置３は、像担持体１表面の静電潜像部に供給されるトナーを携えてキャリアを保持する現像スリーブ７、現像スリーブ７の外周面に吸着するキャリア層厚を一定にするドクターブレード６、Ｐ１ａ〜Ｐ１ｃとＰ２〜Ｐ６の８個の磁石を備えるマグネットローラ８、非磁性トナーと磁性キャリアを混合した二成分現像剤を攪拌して現像スリーブ７に搬送する搬送スクリュー１０から構成されている。
Ｐ１ａ、Ｐ１ｂ、Ｐ１ｃは、横断面の小さい磁石によって構成されている。一般に、磁石の横断面を小さくすると磁気力が弱くなるため、本実施形態では、３つの磁石Ｐ１ａ、Ｐ１ｂ、Ｐ１ｃを、比較的磁気力の強い希土類金属合金からなる磁石で構成している。希土類金属合金磁石のうち、代表的な鉄ネオジウムボロン合金磁石によれば、３５８［ｋＪ／ｍ３］の最大エネルギー積を得ることができる。また、鉄ネオジウムボロン合金ボンド磁石によれば、８０［ｋＪ／ｍ３］前後の最大エネルギー積を得ることができる。一般には、最大エネルギー積が３６［ｋＪ／ｍ３］前後、２０［ｋＪ／ｍ３］前後のフェライト磁石、フェライトボンド磁石等が用いられる。しかしながら、本実施形態のように希土類金属合金磁石を用いれば、これらに比べて強い磁力を確保することができる。このため、横断面の小さい磁石を用いても、現像スリーブ７の表面の磁気力を十分に確保することができる。
マグネットローラ８は、現像スリーブ７表面に磁場を生じさせ、その法線方向磁束密度に沿ってキャリアの穂を立たせるために、３つの磁石Ｐ１ａ、Ｐ１ｂ、Ｐ１ｃを備えている。これらの磁石Ｐ１ａ、磁石Ｐ１ｂ及び磁石Ｐ１ｃを、この順に現像スリーブ７の表面移動方向の上流側から並んで配置することによって、像担持体１と対向する位置の上流側からＰ１ａ、Ｐ１ｂ、Ｐ１ｃのそれぞれの磁極が並んで位置することになる。
キャリアは鉄粉やフェライトなどの磁性体からなるため、現像スリーブ７表面に発生する法線方向磁束密度によって穂が立ち、チェーン状に並ぶ。キャリアは、現像に十分な電荷をトナーに発生させ、穂が立ってチェーン状に並んだキャリアにトナーを付着させることにより磁気ブラシを形成する。すなわち、現像ギャップ部において、トナーを付着させたキャリアが磁気力でチェーン状に連なり、磁気ブラシを形成する。磁気ブラシは、現像スリーブ７が表面移動する方向に搬送され、像担持体１表面に接触して静電潜像と擦れ合いながらトナーを供給し可視像化する。さらに、像担持体１表面の転写残トナーを、擦れ合いながら回収することができる。
【００１４】
図２は、法線方向磁束密度の分布を実線で表した円グラフである。
マグネットローラ８は、Ｐ１ａ〜Ｐ１ｃとＰ２〜Ｐ６の８個の磁石を有する。マグネットローラ８が内包する複数の磁石のまわりに磁気力が働く空間が生じると、現像スリーブ７表面に磁場が発生する。磁場の様子は、現像スリーブ表面に発生する法線方向磁束密度で表される。計測装置には、ＡＤＳ社製ガウスメーター（ＨＧＭ―８３００）とＡＤＳ社製Ａ１型アキシャルプローブを使用し、これらで測定した結果を円チャートレコーダにより記録した。本実施形態では、Ｐ１ａ、Ｐ１ｂ、Ｐ１ｃのそれぞれの磁石が持つＮ極とＳ極の磁極により現像スリーブ７の表面に発生する法線方向磁束密度が１００［ｍＴ］以上、２００［ｍＴ］以下となるように設定されている。
本実施形態では、像担持体１と対向する位置に、現像スリーブ７の回転方向の上流側から並んで磁石Ｐ１ａ、Ｐ１ｂ、Ｐ１ｃを配置することによりその磁極を二極以上の極配置とし、前記像担持体１と対向する磁極のうち前記現像スリーブ７の回転方向の上流側に位置するＰ１ａの磁極において形成される法線方向磁束密度よりも、それよりもさらに上流に配置されるＰ６の磁極において形成される法線方向磁束密度が強くなるようにした。本実施形態では、Ｐ１ｂ＜Ｐ１ａ＜Ｐ６の関係が成り立つようにそれぞれの法線方向磁束密度の強さを設定している。このように法線方向磁束密度の強さを設定することにより、現像スリーブ７表面に形成されるキャリアの穂立ちが、現像ギャップ部において、現像ギャップ部のより上流側に傾くように形成されて磁気ブラシとなり、像担持体１表面の転写残のトナー像に長い距離接触して、転写残トナーをかきとる能力が向上する。その結果、現像装置３でのトナー回収能力が飛躍的に向上し、二成分現像剤における、クリーニング装置を省略した磁気ブラシ法による現像装置３を提供することができる。さらに、長い距離接触できることで、現像性を向上させ、画像かすれ、地かぶりのない高品位の画像を得ることができる。
【００１５】
作用としては、像担持体１表面が一様に帯電され、矢印で示される露光部で画像が書き込まれると、その部分の電位が低下して、静電潜像が形成される。次に、像担持体１表面の静電潜像と現像スリーブ７表面との電気的差異により、現像スリーブ７表面のトナーが静電潜像部にのみ移動し可視像化される。可視像化されたトナー像は、転写ローラ４により、記録紙へ転写される。転写工程において、像担持体１表面のトナーは、記録紙にはすべて転写されず、像担持体１表面にはトナーが残留する。この転写残トナーは、トナー電荷制御手段５を通過する過程で極性が揃えられ、帯電ローラ２には付着しない電位に帯電される。この状態で、帯電ローラ２を通過して現像ギャップ部に達した転写残トナーは、上述した磁石の配置によって、現像ギャップ部のより上流側で穂立ちした磁気ブラシにより回収される。その結果、現像装置３でのトナーの回収能力が飛躍的に向上し、二成分現像剤における、クリーニング装置を省略した磁気ブラシ法による現像装置３を提供することができた。
また、従来は、現像スリーブ７の回転方向を像担持体１の回転方向と同じにし、現像ギャップ部における現像スリーブ７表面の移動方向と像担持体１表面の移動方向が反対になるようにして、転写残トナーの回収能力を高めていた。しかしながら、現像スリーブ７表面に形成された磁気ブラシによって、像担持体１表面に一度形成されたトナー像をかきとる動作が入るため、画像が劣化するという問題があった。そこで、本発明は、上述の問題を解決するために、トナーの回収能力を飛躍的に向上させた磁気ブラシ法を用いることにより、現像スリーブの回転方向を像担持体の回転方向と逆にすることで、濃度むら等による画像不良の発生を防止することができるようにした。
【００１６】
図３は、画像形成装置の構成を示した図である。
画像形成装置１００は、画像形成部１０１、それを載せる給紙テーブル２００、画像形成装置本体１０１上に取り付けるスキャナ４００、さらにその上に取り付ける原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）３００から構成される。
本実施形態の画像形成装置１００は、像担持体１と、当該像担持体１の周囲に設けた帯電装置２、現像装置３とを備えた画像形成手段５０を４つに並列させて、カラー画像を形成するタンデム型画像形成装置である。画像形成手段５０の上部には、画像情報に基づいて像担持体１をレーザ光により露光し潜像を形成する露光装置５１が設けられている。また、各像担持体１と対向する位置には、無端状のベルト部材からなる中間転写ベルト４０が設けられている。１次転写領域には、像担持体１上に形成された各色のトナー像を中間転写ベルト４０に転写する一次転写手段９２が配置されている。２次転写領域においては支持ローラ４７のバイアスによって、トナー像が中間転写ベルト４０から転写紙に転写される。その後定着装置５５で、トナーが溶融・固着されて転写紙上に定着され、排紙ローラ８６によって排紙トレイ８７に排出される。なお、本実施形態の画像形成手段５０は、像担持体１、帯電装置２、および現像装置３とを一体に支持したプロセスカートリッジとして構成して画像形成装置１００から着脱可能としているが、プロセスカートリッジを、像担持体１と現像装置３のみを一体的に構成して着脱可能としてもよい。
このように画像形成手段５０を、画像形成装置本体１００から着脱可能なプロセスカートリッジをとして構成することにより、メンテナンスなどの利便性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】現像装置を備えた画像形成装置の現像部付近を表した概略図である。
【図２】法線方向磁束密度の分布を実線で表した円グラフである。
【図３】画像形成装置の構成を示した図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  像担持体
２  帯電装置
３  現像装置
４  転写ローラ
５  トナー電荷制御手段
６  ドクターブレード
７  現像スリーブ
８  マグネットローラ
１０  搬送スクリュー
４０  中間転写ベルト
４４、４５、４６、４７  支持ローラ
５０  画像形成手段
５１  露光装置
５５  定着装置
６０  原稿台
６２  コンタクトガラス
６３  第一走行体
６４  第二走行体
６５  結像レンズ
６６  読み取りセンサ
７２、８０  給紙ローラ
７３  ペーパーバンク
７４  給紙カセット
７５、８２  分離ローラ
７６、７８  給紙路
７７  搬送ローラ
７９  レジストローラ
８１  手差しトレイ
８３  手差し給紙路
８５  切換爪
８６  排出ローラ
８７  排紙トレイ
９２  一次転写手段
１００  画像形成装置
１０１  画像形成部
２００  給紙テーブル
３００  原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）
４００  スキャナ
【図１】
2006276807.tif 000003
【図２】
2006276807.tif 000004
【図３】
2006276807.tif 000005