(57)【要約】【課題】  現像剤の劣化を防止する。【解決手段】  現像剤担持体に現像剤を付着させる汲み上げ極を現像に必要な現像剤を形成する第１状態と、現像剤層を形成しないか又は層を形成する現像剤の量を少なくする第２状態とに設定する。【選択図】        図３
2006171276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体、該像担持体上に静電潜像を形成する潜像形装置段及び静電潜像を現像して前記像担持体上にトナー像を形成する現像装置を有する画像形成装置であって、
前記現像装置は、回転する現像剤担持体及び該現像剤担持体の内側に配置され、前記現像剤担持体の周面上に磁界を形成する磁界発生手段を有し、該磁界発生手段は、磁性体を含む現像剤を汲み上げて前記現像剤担持体上に付着させる汲み上げ極を有する画像形成装置において、
前記汲み上げ極を、前記現像剤を汲み上げ、現像剤層を前記現像剤担持体上に形成する第１状態と、現像剤を搬送しないか又は前記第１状態において前記現像剤担持体により搬送される現像剤の量よりも搬送される現像剤の量を少なくする第２状態とに設定可能にしたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記汲み上げ極は、回転により前記第１状態又は前記第２状態に設定されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
画像部では前記汲み上げ極を前記第１状態に設定し、非画像部では前記汲み上げ極を前記第２状態に設定する制御手段を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記汲み上げ極は、前記第１状態において、前記現像剤担持体の周面にほぼ直角な磁力線を形成し、前記第２状態は、前記第１状態に対して７０°以上１１０°以下の角度回転した状態であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
像担持体に対向して配置された現像剤担持体上に現像剤層を形成し、該現像剤担持体を移動させることにより、前記像担持体上の静電潜像を現像する画像形成方法において、
画像部においては、現像に必要な前記現像剤層を形成して現像を行い、非画像部においては、前記現像剤層を形成しないか又は前記現像剤層を形成する現像剤の量を減少させることを特徴とする画像形成方法。
【請求項６】
前記画像部において前記現像を行う前記現像剤層は、規制部材の層厚規制により形成されることを特徴とする請求項５に記載の画像形成方法。
【請求項７】
現像剤が磁性体を含有し、前記現像剤層を形成する状態と、前記現像剤層を搬送しないか又は前記現像剤層を形成する現像剤の量を減少させる状態とは、磁界発生手段により設定されることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子写真法により画像を形成する技術、特に、現像剤の耐久性を向上する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真方式の画像形成装置においても、オフセット印刷なみの画質が要求されるようになっている。また、画質に対する要求とともに、高速且つ高耐久性が要求されるようになっている。
【０００３】
高速且つ高耐久性は、装置の改良のみによっては達成されず、現像剤や感光体等の資材の改良が必要であり、現像剤の耐久性がトータルの耐久性を向上する上で重要な要素となる。
【０００４】
現像剤の寿命に影響する要因の主要なものは、画像形成工程において現像剤に加えられるストレスであることがよく知られており、ストレスを緩和する技術あるいはストレスに強いトナーやキャリアの開発に努力が払われてきた。
【０００５】
特許文献１には、画像形成以外の時に、現像剤担持体を停止させる現像装置が開示されている。特許文献１の発明は、現像装置の駆動源に加わる負荷を軽減し、駆動系の耐久性を向上することを目的とするものであるが、この発明により、現像剤の攪拌時間、即ち、現像剤にストレスが加えられる時間が短縮されるので、現像剤の寿命を伸ばすこともできる。
【特許文献１】特開平２−１２５２７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記に説明したように、特許文献１の方法によっても現像剤に加えられるストレスが軽減され、その寿命を延ばすことができるが、十分ではない。
【０００７】
現像剤に対しては、現像剤担持体上を搬送される現像剤の量を規制する規制部材及び現像剤担持体と対向する像担持体によりストレスが加えられるが、特許文献１のように、現像剤担持体を停止させることにより、規制部材によるストレスはなくなるが、現像剤担持体が停止しているときに、像担持体が移動するので、像担持体によるストレスは加えられる続けるので、現像剤の劣化が進行することになる。
【０００８】
本発明は、現像剤に加えられるストレスを軽減することにより現像剤の寿命を伸ばし、また、現像剤の劣化による画質の低下を防止し、高画質の画像を形成する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】
【０００９】
前記目的は、下記の（請求項）に記載した発明のいずれかにより達成される。
（請求項１）
像担持体、該像担持体上に静電潜像を形成する潜像形装置段及び静電潜像を現像して前記像担持体上にトナー像を形成する現像装置を有する画像形成装置であって、
前記現像装置は、回転する現像剤担持体及び該現像剤担持体の内側に配置され、前記現像剤担持体の周面上に磁界を形成する磁界発生手段を有し、該磁界発生手段は、磁性体を含む現像剤を汲み上げて前記現像剤担持体上に付着させる汲み上げ極を有する画像形成装置において、
前記汲み上げ極を、前記現像剤を汲み上げ、現像剤層を前記現像剤担持体上に形成する第１状態と、現像剤を搬送しないか又は前記第１状態において前記現像剤担持体により搬送される現像剤の量よりも搬送される現像剤の量を少なくする第２状態とに設定可能にしたことを特徴とする画像形成装置。
（請求項２）
前記汲み上げ極は、回転により前記第１状態又は前記第２状態に設定されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
（請求項３）
画像部では前記汲み上げ極を前記第１状態に設定し、非画像部では前記汲み上げ極を前記第２状態に設定する制御手段を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
（請求項４）
前記汲み上げ極は、前記第１状態において、前記現像剤担持体の周面にほぼ直角な磁力線を形成し、前記第２状態は、前記第１状態に対して７０°以上１１０°以下の角度回転した状態であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
（請求項５）
像担持体に対向して配置された現像剤担持体上に現像剤層を形成し、該現像剤担持体を移動させることにより、前記像担持体上の静電潜像を現像する画像形成方法において、
画像部においては、現像に必要な前記現像剤層を形成して現像を行い、非画像部においては、前記現像剤層を形成しないか又は前記現像剤層を形成する現像剤の量を減少させることを特徴とする画像形成方法。
（請求項６）
前記画像部において前記現像を行う前記現像剤層は、規制部材の層厚規制により形成されることを特徴とする請求項５に記載の画像形成方法。
（請求項７）
現像剤が磁性体を含有し、前記現像剤層を形成する状態と、前記現像剤層を搬送しないか又は前記現像剤層を形成する現像剤の量を減少させる状態とは、磁界発生手段により設定されることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の画像形成方法。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１〜７の発明のいずれかにより、現像剤担持体の画像部にのみ現像に必要な現像剤層が形成され、非画像部においては、現像剤層が形成されないか又は現像剤の量が少ないので、現像剤担持体が規制部材及び像担持体を通過する際に現像剤に加えられるストレスが無くなるか又は軽減され、現像剤の劣化、特に、キャリアの劣化が抑制される。
【００１１】
その結果、現像剤の劣化により生ずる画質の低下が防止されるとともに、現像剤の寿命が延長し、ランニングコスト、メンテナンスコスト等が低減される。
【００１２】
請求項２の発明により、簡単な機構及び制御手段により、現像剤層を形成する第１状態と、現像剤層を形成しないか又は現像剤の量を少なくする第２状態との切替が行われるので、安定的で確実な切替が行われ、また、切替機構のためのコストの上昇を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に図示の実施の形態を用いて本発明を説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。図１は本発明の実施の形態に係る画像形成装置を示す図、図２は現像装置を示す図である。
＜画像形成装置＞
１は像担持体としてのドラム状の感光体、２は感光体１を一様に帯電する帯電装置、３は帯電された感光体１を像露光する露光装置、４は露光され静電潜像が形成された感光体１を現像してトナー像を形成する現像装置、５Ａは感光体１上に形成されたトナー像を記録材Ｐに転写する転写装置、５Ｂは記録材Ｐを感光体１から分離する分離装置、６は感光体１をクリーニングするクリーニング装置、７は記録材Ｐ上のトナー像を定着する定着装置手段である。なお、帯電装置２と露光装置３とは感光体１上に静電潜像を形成する潜像形成装置を構成する。
【００１４】
感光体１が矢印で示すように、時計方向に回転し、帯電、露光及び現像により感光体１上にトナー像が形成され、像形成と同期して搬送された記録材Ｐにトナー像が転写され、転写されたトナー像が定着されて記録材Ｐ上に画像が形成される。像転写後の感光体１はクリーニング手段６によりクリーニングされる。
【００１５】
記録材Ｐはカセット又はトレイからなるシート収納部７Ａから搬送され、トナー像が転写された後に、搬送ベルト７Ｂにより搬送されて定着装置８に導入され、定着後に排紙ローラ７Ｃにより排紙トレイ７Ｄに排出される。
【００１６】
７Ｅは表面に画像が形成された記録材Ｐを表裏反転して転写装置５Ａに送る裏面用搬送部である。
＜現像装置＞
図２は本発明の実施の形態に係る画像形成装置における現像装置を示し、図３は現像ローラを示す。
【００１７】
現像装置４は磁性現像剤を用いて現像を行う。現像剤としては、非磁性トナー及び磁性キャリアを主成分とする二成分現像剤又は磁性トナーを主成分とし、キャリアを含まない一成分現像剤を用いることができる。
【００１８】
図２において、現像ローラ４０は図示のように、反時計方向に回転する現像剤担持体としての現像スリーブ４１及び現像スリーブ４１の内側に配置され、現像スリーブ４１の周面に磁界を形成する磁界発生手段４２からなる。磁界発生手段４２はＮ極であるＮ１〜Ｎ３極及びＳ極であるＳ１、Ｓ２極を有する。Ｓ１極は現像領域ＤＺにおいて磁気ブラシを形成するための磁束ピークを形成し、Ｎ１極とＮ２極とは反発磁界を形成し、Ｎ１極とＮ２極との間で、現像スリーブ４１から現像剤を離脱させる。Ｎ２極は現像スリーブ４１上に現像剤を付着させる汲み上げ極である。
【００１９】
４３はＮ２極により汲み上げられ、現像スリーブ４１上に付着した現像剤を規制して、現像スリーブ４１上に均一な現像剤層を形成する規制部材、４４、４５はスクリューからなり、現像剤を攪拌しつつ搬送する攪拌搬送部材、４６は攪拌搬送部材４５からの現像剤を受け取って現像スリーブ４１に供給する搬送部材であり、羽車からなる。トナーは補給部４７から現像装置に補給される。
【００２０】
画像形成においては、感光体１が矢印のように時計方向に回転するとともに、現像スリーブ４１が矢印のように、反時計方向に回転して現像が行われる。攪拌搬送部材４５、４４により、攪拌搬送されてトナーが帯電された現像剤は搬送部材４６により現像スリーブ４１に供給され、現像スリーブ４１により現像領域ＤＺに供給されて現像が行われる。現像領域ＤＺを通過した現像剤は搬送部材４６から搬送部材４５、４４へと搬送される。現像によりトナーが消費された現像剤には、トナー補給部４７からトナーが補給される。
【００２１】
図３に示すように、磁界発生手段４２はＳ１極を有する磁石Ｍ１、Ｎ１極を有する磁石Ｍ２、Ｎ２極を有する磁石Ｍ３、Ｓ３極を有する磁石Ｍ４及びＮ３極を有する磁石Ｍ５で構成される。磁石Ｍ１、Ｍ２、Ｍ４及びＭ５は固定設置されており、磁石Ｍ３は回転可能に設置される。
【００２２】
画像形成工程中、画像部においては、図３（ａ）に示すように、磁石Ｍ３はそのＮ２極が現像スリーブ４１に対向し、現像スリーブ４１の周面に直角な磁束を形成するように設定される。このような構成では、磁石Ｍ２のＮ１極と磁石Ｍ３のＮ２とで反発磁界が形成されて、Ｎ１極とＮ２極間で、現像剤が現像スリーブ４１から離脱し、その後にＮ２極により現像剤が汲み上げられて現像スリーブ４１に付着する。
【００２３】
非画像部、即ち、画像部と画像部との間では、磁石Ｍ３は図３（ｂ）に示すように、図３（ａ）の状態からほぼ９０°回転した位置に設定される。その結果、磁石Ｍ３の位置においては、現像剤を現像スリーブ４１に吸引する磁界が形成されず、現像剤層が形成されない。非画像部において、現像スリーブ４１上に現像剤が全く付着しないか又は付着したとしてもごくわずかである。なお、図３（ｂ）においては、Ｎ２極が図３（ａ）の状態に対して、７０°以上１１０°以下の角度に回転されることが好ましい。
【００２４】
磁石Ｍ３の図３（ａ）の第１状態と図３（ｂ）の第２状態との切替は、モータ又はソレノイドからなる制御手段４８により行われる。
【００２５】
図４は平板に展開した現像スリーブ４１上の現像剤層の形成を示す。磁石Ｍ３により、画像部Ｇにおいては現像剤層ＤＬが形成されるが、非画像部ＮＧにおいては現像剤層ＤＬが形成されない。或いは非画像部ＮＧにおいて、点線で示すように、現像剤層が形成されても層を形成する現像剤の量が減少して、薄い層ＤＬ’となる。現像スリーブ４１が回転して、規制部材４３の位置及び現像領域ＤＺを通過する際に、画像部Ｇにおいては現像剤に対してストレスが加えられるが、非画像部ＮＧにおいては、現像剤に対してストレスが加えられることが無いか又はストレスが軽減される。
【００２６】
図５は連続画像形成工程における汲み上げ極（Ｎ２極）の作動を示すタイミングチャートである。
【００２７】
図５において、Ａは画像を示す。Ａで示す画像は、具体的には、画像が現像領域ＤＺを通過する時間である。Ｂは感光体１の作動を、Ｃは現像スリーブ４１の作動を、Ｄ１はＮ２極が図３（ａ）の状態をとる時間を、Ｄ２はＮ２極が図３（ｂ）の状態をとる時間をそれぞれ示す。図は５頁の画像を形成する場合を示し、画像形成開始信号によりまず、感光体１が回転し、前回転の後に画像が現像領域ＤＺを通過する時間にタイミングを合わせて現像スリーブ４１が回転する。
【００２８】
画像が現像領域ＤＺを通過する時間ｔ１１、ｔ１２〜ｔ１５に合致した時間に現像スリーブ４１上の現像剤層ＤＬ（図４参照）が通過するように、Ｎ２極が時間ｔ２１、ｔ２２〜ｔ２５において、図３（ａ）の状態に設定される。そして、非画像部が現像領域ＤＺを通過する時間、即ち、ｔ１１、ｔ１２〜ｔ１５以外の時間であるｔ３１、ｔ３２〜ｔ３６において、Ｎ２極が図３（ｂ）の状態に設定される。なお、ｔ１１＜ｔ２１、ｔ１２＜ｔ２２、ｔ１３＜ｔ２３、ｔ１４＜ｔ２４、ｔ１５＜ｔ２５であるように、Ｎ２極を設定することが好ましく、これにより、図３（ｂ）の状態から、図３（ａ）の状態に切り替わる際における、現像剤層の不均一な部分を避けて均一な現像剤層による現像が行われるようになる。また、時間ｔ３１及びｔ３６は５枚プリントの画像形成工程における開始時及び終了時において、現像スリーブ４１が非画像部で余分に回転するのに対応してＮ２極が図３（ｂ）の位置に設定される時間である。
【００２９】
連続画像形成における時間ｔ２１、ｔ２２、ｔ２３、・・・と時間ｔ３２、ｔ３３、ｔ３３、・・・の長さの割合、即ち、図４における画像部Ｇと非画像部ＮＧの長さの割合は、画像形成速度や画像サイズにより異なるが、たとえば、Ａ４サイズ横送り、画像形成速度（感光体の線速度）４２０ｍｍ／ｓｅｃでは、Ｇ＝３対ＮＧ＝２程度に設定される。
【実施例】
【００３０】
次の共通条件
画像形成装置：７５枚機（Ａ４サイズ横送りで、毎分７５枚）
プロセススピード（感光体の線速度）：４２０ｍｍ／ｓｅｃ
感光体ドラム直径：８０ｍｍ
感光体帯電電位：−７００Ｖ
現像バイアス（現像スリーブ電位）：−５００Ｖ
感光体ベタ露光部電位：−５０Ｖ
露光光源：半導体レーザ（波長７８０ｎｍ）
現像スリーブ直径：３０ｍｍ
現像間隔（感光体表面／現像スリーブ間の最近接距離）：約０．３ｍｍ
現像スリーブ上の現像剤搬送量：約２５ｍｇ／ｃｍ2
現像スリーブの線速度／感光体の線速度：２．０
トナー：体積平均粒径４．５μｍの重合トナー
キャリア：体積平均粒径２５μｍ、磁化の強さ６０ｅｍｕ／ｇ
トナー濃度：６％
環境：温度２０℃、相対湿度５０％
印字パターン：平均印字率６％のモノクロ画像
（実施例）
図５のタイミングチャートに示す制御のもとに連続画像形成を行った。なお、状態Ｄ１の時間ｔ２ｎと状態Ｄ２の時間ｔ３ｎの長さの比を３対２とした。
（比較例１）図６に示すタイミングチャートで画像形成を行った。
【００３１】
比較例１においては、感光体の前回転及び後回転時に、現像スリーブを停止させ、画像形成時に回転させた。
（比較例２）図７に示すタイミングチャートで画像形成を行った。
【００３２】
比較例２では感光体の回転開始直後に現像スリーブを起動し、感光体の停止直前に現像スリーブを停止させることにより、感光体の前回転時、画像形成時及び感光体の後回転時に現像スリーブを回転させた。
【００３３】
そして、比較例１、２ではＮ２極を図３（ａ）の位置に固定設置した。比較例ではＮ２極が固定設置であるので、その状態を図６、７では示していない。
【００３４】
現像剤劣化状態の評価方法として、図５〜７に示した連続５枚のプリントを単位とする画像形成工程を繰り返すことにより、１０万枚のプリントを実施し、図８に示すように１万枚毎の各時点で、次のスペント測定法によりキャリアの劣化度を測定した。
【００３５】
スペント測定法：
キャリア５ｇを溶剤ＭＥＫ（メチルエチルケトン）１００ｍｌに溶かし、溶液の透過率を測定した。透過率８０％以上ならばキャリアの劣化度が進行しておらず使用可能とし、８０％未満では、劣化度が進行した結果使用不可とした。
【００３６】
図８に示すように、実施例では、１０万枚プリントを行った時点において、キャリアの劣化度が許容範囲内であったが、比較例１、２では透過率が８０％を下回り、使用不可となった。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る画像形成装置における現像装置を示す図である。
【図３】現像ローラを示す図である。
【図４】平板に展開した現像スリーブ４１上の現像剤層の形成を示す図である。
【図５】連続画像形成工程における汲み上げ極（Ｎ２極）の作動を示すタイミングチャートである。
【図６】比較例１における現像スリーブ等の作動を示すタイミングチャートである。
【図７】比較例２における現像スリーブ等の作動を示すタイミングチャートである。
【図８】キャリアの劣化度を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３８】
１  感光体
４  現像装置
４１  現像スリーブ
４２  磁界発生手段
４８  制御手段
Ｍ１〜Ｍ５  磁石
【図１】
2006171276.tif 000003
【図２】
2006171276.tif 000004
【図３】
2006171276.tif 000005
【図４】
2006171276.tif 000006
【図５】
2006171276.tif 000007
【図６】
2006171276.tif 000008
【図７】
2006171276.tif 000009
【図８】
2006171276.tif 000010