(57)【要約】【課題】  撹拌が不十分になることなく、現像剤の搬送に影響を与えることなく規制部材近傍の空間に現像剤の滞留部が発生することを抑制することができる現像装置、及び、この現像装置を有する画像形成装置を提供する。【解決手段】  現像剤層高規制部材５近傍の現像剤収容容器６と現像剤担持体２表面との間隙距離Ｌ１（ｍｍ）と、現像剤層高規制部材５近傍に配設される第一磁極による現像剤担持体２表面の法線方向における磁束密度Ｍ（ｍＴ）と、現像剤収容容器６内の現像剤の高さと現像剤担持体２表面との間隙距離Ｌ２（ｍｍ）とを、関係式 Ｍ≦ａ＊Ｌ１＋ｂ 、ｃ≦Ｍ 、Ｌ１≦Ｌ２ （ａ、ｂ、ｃ は定数とする）を満たすように範囲を規定することで、現像剤供給部２０内の空間２１での現像剤の滞留の発生を抑える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性キャリアと非磁性トナーとを含有する現像剤を、潜像を担持する潜像担持手段に付与することにより、前記潜像を可視画像とする現像装置であって、
前記現像剤を収容する現像剤収容手段と、
前記現像剤収容手段内の前記現像剤を担持するための回転自在な現像剤担持手段と、
前記現像剤担持手段上に前記現像剤を担持させるよう前記現像剤担持手段の内部に固定配置され周方向に複数の磁極を有する磁界発生手段と、
前記現像剤収容手段内の前記現像剤を撹拌し、前記現像剤担持手段に向けて搬送する回転可能な撹拌搬送手段と、
前記現像剤担持手段上の現像剤量を規制するための規制手段とを備え、
前記規制手段近傍に配設される第一磁極による、前記現像剤担持手段表面の法線方向における磁束密度をＭ（ｍＴ）、前記規制手段近傍の前記現像剤収容手段と前記現像剤担持手段表面との間隙距離をＬ１（ｍｍ）、前記現像剤収容手段に収容されている前記現像剤の高さと前記現像剤担持手段表面との間隙距離をＬ２（ｍｍ）とし、ａ、ｂ、ｃ を定数とすると、
Ｍ≦ａ＊Ｌ１＋ｂ 、かつ、ｃ≦Ｍ 、かつ、Ｌ１≦Ｌ２ 、を満たすことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記関係式において、前記ａは９、前記ｂは４、であることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記関係式において、前記ｃは４０であることを特徴とする請求項１または２記載の現像装置。
【請求項４】
前記規制手段と前記現像剤担持手段表面との間隙距離をＬ３（ｍｍ）とすると、前記Ｌ１(ｍｍ)との関係において、
Ｌ３≦Ｌ１ 、を満たすことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の現像装置。
【請求項５】
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、請求項１から４のいずれか１項記載の現像装置であ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、複写機、ファクシミリ、プリンタなどの画像形成装置に備えられ、磁石を内蔵した現像剤担持体上に磁性粒子を含む現像剤を担持して現像を行う現像装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置の現像方式には反転現像方式が用いられている。反転現像方式は、一般にレーザ、ＬＥＤ等の光源を用いて感光体（潜像担持体）上に形成された潜像を、感光体の帯電極性と同極性に帯電したトナーにより現像してトナー像を形成する方式である。例えば、感光体の帯電極性が負の場合、トナーの極性も負であり、露光により生じた電位差を利用して現像し、感光体上にトナー像を形成する。
【０００３】
このような反転画像方式の画像形成装置においては、回転する感光体に近接して、現像装置が配置される。
【０００４】
現像装置は、磁性キャリアと非磁性トナーとから成る二成分現像剤を収容する現像剤収容容器と、内部に磁界発生手段を有する現像剤搬送手段である現像剤担持体と、現像担持体上の現像剤を所定量に規制、調整する現像剤層高規制部材と、現像剤の攪拌、搬送を行う現像剤撹拌搬送スクリューとから構成される。
【０００５】
上記の現像装置においては、現像剤収容容器内に設けられた攪拌搬送スクリューによって現像剤収容容器内の現像剤は現像剤担持体に供給される。この際に、現像剤担持体に付着した現像剤のうち余分な現像剤は現像剤層高規制部材により掻き取られ、現像剤担持体上の現像剤は所定の量、厚さに調整される。そして、現像剤担持体上の現像剤が感光体上に形成された潜像に供給され現像がなされる。
【０００６】
通常、現像剤は、現像剤層高規制部材の近傍の、現像剤収容容器と現像剤担持体表面との間の空間に充分保持されている。しかし、この空間に保持される現像剤は、その空間の大きさや、マグネットローラにより生じる第一磁極の現像剤担持体表面の法線方向における磁束密度の値によっては滞留してしまうことがある。
【０００７】
現像剤層高規制部材近傍の現像剤収容容器と現像剤担持体表面の空間に現像剤の滞留が発生すると、現像スリーブトルクの上昇や滞留部の現像剤の圧迫が起こる。そして、これによりトナースペント等の剤劣化や、現像剤供給部に滞留部の現像剤が突発的に汲み上げられてしまうことから生じる画像濃度ムラ等の不具合が生じてしまう。
【０００８】
そこで、近年では、いかにして現像剤の滞留の発生の抑制を図るかが考えられている。
【０００９】
磁性体からなる現像剤層高規制部材を現像剤担持体と所定の間隔を保持して対向配置し、現像剤担持体上の現像剤の現像剤搬送量を現像域に搬送する時に現像剤担持体上の現像剤搬送量を一定に保って現像域に搬送する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
また、特許文献２では、現像領域に向かう現像ローラ表面を覆うケーシングの内面形状を、各部における現像ローラとのギャップが現像ローラの穂立ち高さとほぼ等しくなるように形成する技術が提案されている。
【特許文献１】特開平１１−１６１００８号公報
【特許文献２】特開平０９−０３４２６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、上記の技術は、以下の問題点を有している。
【００１２】
特許文献１記載の技術は、現像剤が圧力を受けてしまうということに関して考慮されていないため、現像剤担持体の回転トルクの上昇や、トナースペント等の剤劣化が発生してしまう。また、特許文献２記載の技術は、現像剤層高規制部材の近傍における磁力と、現像剤収容容器と、スリーブ表面との間の距離については規定されていないため剤ストレス等が発生してしまう。
【００１３】
本発明は、前記の問題点に鑑みて提案されたものであり、現像剤層高規制部材近傍の現像剤収容容器と現像剤担持体表面との間隙距離Ｌ１（ｍｍ）と、現像剤層高規制部材近傍に配設される第一磁極による現像剤担持体表面の法線方向における磁束密度Ｍ（ｍＴ）と、現像剤収容容器内の現像剤の高さと現像剤担持体表面との間隙距離Ｌ２（ｍｍ）とを、所定の関係式によって規定することで、現像剤の攪拌や搬送に影響を与えることなく規制部材近傍の空間に現像剤の滞留部が発生することを抑制することができる現像装置及び画像形成装置を提供することを特徴とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１記載の発明は、磁性キャリアと非磁性トナーとを含有する現像剤を、潜像を担持する潜像担持手段に付与することにより、前記潜像を可視画像とする現像装置であって、前記現像剤を収容する現像剤収容手段と、前記現像剤収容手段内の前記現像剤を担持するための回転自在な現像剤担持手段と、前記現像剤担持手段上に前記現像剤を担持させるよう前記現像剤担持手段の内部に固定配置され周方向に複数の磁極を有する磁界発生手段と、前記現像剤収容手段内の前記現像剤を撹拌し、前記現像剤担持手段に向けて搬送する回転可能な撹拌搬送手段と、前記現像剤担持手段上の現像剤量を規制するための規制手段とを備え、前記規制手段近傍に配設される第一磁極による、前記現像剤担持手段表面の法線方向における磁束密度をＭ（ｍＴ）、前記規制手段近傍の前記現像剤収容手段と前記現像剤担持手段表面との間隙距離をＬ１（ｍｍ）、前記現像剤収容手段に収容されている前記現像剤の高さと前記現像剤担持手段表面との間隙距離をＬ２（ｍｍ）とし、ａ、ｂ、ｃ を定数とすると、Ｍ≦ａ＊Ｌ１＋ｂ、かつ、ｃ≦Ｍ 、かつ、Ｌ１≦Ｌ２、を満たすことを特徴とする現像装置である。
【００１５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記関係式において、前記ａは９、前記ｂは４、であることを特徴とする。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記関係式において、前記ｃは４０であることを特徴とする。
【００１７】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項記載の発明において、前記規制手段と前記現像剤担持手段表面との間隙距離をＬ３（ｍｍ）とすると、前記Ｌ１(ｍｍ)との関係において、Ｌ３≦Ｌ１ 、を満たすことを特徴とする。
【００１８】
請求項５記載の発明は、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、請求項１から４のいずれか１項記載の現像装置であることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、現像剤層高規制部材近傍の現像剤収容容器と現像剤担持体表面との間隙距離Ｌ１（ｍｍ）と、現像剤層高規制部材近傍に配設される第一磁極による現像剤担持体表面の法線方向における磁束密度Ｍ（ｍＴ）と、現像剤収容容器内の現像剤の高さと現像剤担持体表面との間隙距離Ｌ２（ｍｍ）とを、関係式 Ｍ≦ａ＊Ｌ１＋ｂ 、ｃ≦Ｍ 、Ｌ１≦Ｌ２、を同時に満たすように各値の範囲を規定する。これにより、現像剤の攪拌や搬送に影響を与えることなく現像剤層高規制部材近傍の空間に現像剤の滞留部が発生することを抑制し、現像スリーブトルクの上昇や滞留部の現像剤の圧迫を抑制することが可能になるので、トナースペント等の現像剤劣化や、現像剤供給部に滞留部の現像剤が突発的に汲み上げられてしまうことから生じる画像濃度ムラ等の不具合の発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
まず、図１、図２を参照して本実施形態の現像装置の構成を説明する。図１は、本実施形態における現像装置と感光体を示す。図２は、マグネットローラ３が発生させる磁界を示す。
【００２１】
現像装置は、現像剤担持体２と、現像剤撹拌搬送スクリュー４と、現像剤層高規制部材５と、現像剤収容容器６とから構成される。また、感光体１が、現像剤担持体２に隣接される形で設けられている。
【００２２】
現像担持体２は、現像担持体２内部に磁界発生手段であるマグネットローラ３を有し、現像剤を感光体上に搬送する。現像剤攪拌搬送スクリュー４は、現像剤収容容器６内の現像剤の攪拌、搬送を行う。現像剤層高規制部材５は、現像担持体２上の現像剤を所定量に規制する。現像剤収容容器６は、磁性キャリアと非磁性トナーとから成る二成分現像剤を収容する。
【００２３】
現像剤収容容器６内の現像剤は、現像剤攪拌搬送スクリュー４により攪拌、搬送され、現像体担持体２に供給される。現像剤担持体２は矢印方向に回転し、現像剤を感光体１上に搬送する。現像剤担持体２内のマグネットローラ３は、現像剤を保持するために、図２に示すような磁界を発生させる。現像剤は、現像剤供給部２０にてマグネットローラ３の磁界により汲み上げられる。汲み上げられた現像剤は、現像剤層厚規制部材５により掻き取られ、適切な現像剤層厚／現像剤量に規制、調整される。
【００２４】
なお、以下の説明において、「第一磁極」とは、マグネットローラ３が発生させる磁界のうち、現像剤層高規制部材６方向の磁界のことであり、図２において第一磁極は磁界７で表される。
【００２５】
従来の現像装置では、図１の２１で示される現像剤供給部２０内の、第一磁極７にあたる空間において、現像剤が滞留してしまっていた。本実施形態の現像装置は、２１で示される空間において現像剤の滞留が生じないように構成される。
【００２６】
本実施形態における現像装置は、第一磁極による現像剤担持体２表面の法線方向における磁束密度をＭ(ｍＴ)、図３に示す現像剤層高規制部材５近傍の現像剤収容容器６と現像剤担持体２表面との間隙距離をＬ１(ｍｍ)、図８に示す現像剤１０の高さと現像剤担持体２との間隙距離をＬ２（ｍｍ）、図９に示す現像剤層高規制部材５と現像剤担持体２表面との間隙距離をＬ３（ｍｍ）とすると、Ｍ≦ａ＊Ｌ１＋ｂ 、ｃ≦Ｍ 、Ｌ１≦Ｌ２ 、Ｌ３≦Ｌ１ 、の関係式を同時に満たす。なお、ａ、ｂ、ｃ、はそれぞれ定数である。以下に、これについて具体的な数値をあてはめて説明を行う。
【００２７】
図４、図５は、それぞれＬ１＝４（ｍｍ）、Ｌ１＝９（ｍｍ）の場合の現像装置を示す。また、図６は第一磁極７の磁束密度Ｍが、５５ｍＴの場合の磁界８と、８５ｍＴの場合の磁界９を示す。また、表1は、Ｌ１（ｍｍ）を１ｍｍ、４ｍｍ、９ｍｍ、の三段階で、Ｍ（ｍＴ）を４０ｍＴ、５５ｍＴ、８５ｍＴ、１２５ｍＴ、の四段階で設定し、これらの各組み合わせにおいての現像剤滞留部を高速度カメラによって検査した現像剤流動性可視化テストの結果を示す。表１において、○が付されている組み合わせは現像剤が滞留せずに還流した組み合わせであり、×が付されている組み合わせは現像剤が滞留した組み合わせを示す。また、図７は、表１の現像剤流動性可視化テストの結果に基づいて作成されたグラフを示す。なお、表１、図７で示される現像剤流動性可視化テストにおいて、現像剤１０の高さと現像剤担持体２表面との間隙距離であるＬ２（ｍｍ）は、９ｍｍと設定している。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
表１の現像剤流動性可視化テストの結果から、現像剤を滞留させずに還流させるためには、図７に示すように、定数ａに９を、定数ｂに４を代入した関係式である、Ｍ ≦９＊Ｌ１＋４ が成立する必要がある。言い換えれば、Ｍ ≦９＊Ｌ１＋４ の関係式を満たせば現像剤の滞留が生じない現像装置が実現できる。よって、本実施形態の現像装置は、第一磁極７の磁束密度をＭ（ｍＴ）、現像剤層高規制部材５近傍の現像剤収容容器６と現像剤担持体２表面との距離をＬ１(ｍｍ)とすると、Ｍ≦９＊Ｌ１＋４ の関係式を満たす。
【００３０】
また、第一磁極７による現像剤担持体２表面の法線方向における磁束密度Ｍ（ｍＴ）の範囲に関して、磁束密度Ｍの値が４０ｍＴ以下の場合には、現像剤担持体２に保持される現像剤の量が少なくなり、トナー帯電量が不足してしまうことが確認されていることから、本実施形態における現像装置は、定数ｃに４０を代入した関係式である、４０≦Ｍ を満たす。
【００３１】
また、現像剤層高規制部材５近傍の現像剤収容容器６と現像剤担持体２表面との間隙距離Ｌ１(ｍｍ)が、図８で示す現像剤１０の高さと現像剤担持体２表面との間隙距離Ｌ２（ｍｍ）より大きくなってしまうと現像剤の搬送に悪影響を与えてしまうことが確認されていることから、本実施形態における現像装置は、Ｌ１≦Ｌ２ の関係式を満たす。表１の現像剤流動性可視化テストでは、Ｌ２＝９（ｍｍ） と設定しているため、Ｌ１≦９ｍｍ となっている。
【００３２】
なお、以上で説明した関係式をグラフ上で表すと、図７で示すものとなる。Ｍ≦９＊Ｌ１＋４ 、４０≦Ｍ 、Ｌ１≦Ｌ２、を同時に満たすＭ、Ｌ１の範囲は、Ｌ２＝９（ｍｍ）の場合には、各直線で囲まれる斜線部の三角形の範囲で表される。
【００３３】
また、本実施形態の現像装置においては、現像剤層高規制部材５により、正確には、図９に示す現像剤層高規制部材５と現像剤担持体２表面との間隙距離Ｌ３（ｍｍ）により、現像剤担持体２上の現像剤の量の規制、調整がなされている。ここで、現像剤層高規制部材５と現像剤担持体２表面との間隙距離Ｌ３（ｍｍ）が、現像剤層高規制部材５近傍の現像剤収容容器６と現像剤担持体２表面との間隙距離Ｌ１(ｍｍ)より大きくなると、現像剤担持体２上の現像剤量を均一に規制、調整できなくなることが確認されている。そこで、本実施形態の現像装置は、Ｌ３（ｍｍ）≦Ｌ１（ｍｍ） の関係式を満たす。
【００３４】
本実施形態により、現像剤層高規制部材５近傍の現像剤収容容器６と現像剤担持体２表面との間隙距離Ｌ１（ｍｍ）と、現像剤層高規制部材５近傍に配設される第一磁極７による現像剤担持体２表面の法線方向における磁束密度Ｍ（ｍＴ）と、現像剤１０の高さと現像剤担持体２表面との間隙距離Ｌ２（ｍｍ）と、現像剤層高規制部材５と現像剤担持体２表面との間隙距離Ｌ３（ｍｍ）とを、所定の関係式により範囲を規定する。現像装置において、この各値の範囲を満たすことで、現像剤の攪拌や搬送に影響を与えることなく現像剤層高規制部材５近傍の空間２１での現像剤の滞留部が発生や、現像スリーブトルクの上昇や滞留部の現像剤の圧迫を抑制し、トナースペント等の剤劣化や、現像剤供給部２０に滞留部の現像剤が突発的に汲み上げられてしまうことから生じる画像濃度ムラ等の不具合の発生を防止することができる。
【００３５】
なお、上記説明においては、定数ａを９、定数ｂを４、定数ｃを４０、としているが、各定数は、この値に限られるものではない。
【００３６】
本発明の第二の実施形態を、図１０を参照して説明する。図１０は、本実施形態に係る画像形成装置の構成を示す。画像形成装置１００は、原稿台１０１と、原稿読み取り部１０２と、原稿書き込み部１０３と、現像装置１０４と、感光体１０６と、定着部１０７と、排紙ローラ１０８と、排紙トレイ１０９と、給紙トレイ１１０と、給紙ローラ１１１とを有する。
【００３７】
原稿台１０１に置かれた原稿は、原稿読み取り部１０２によって読み取られ、読み取られた画像データは、画像書き込み部１０３に伝達される。画像書き込み部１０３は、書き込みレーザを照射し、感光体１０６上に静電潜像を形成する。現像装置１０４は、感光体１０６上の静電潜像に、現像剤担持体１０５を用いて現像剤を搬送することにより、静電潜像を現像し、トナー像を形成する。このトナー像は、給紙トレイ１１０から給紙ローラ１１１により搬送されてきた用紙上に転写される。用紙上に転写されたトナー像は、定着部１０７により熱定着される。そして、トナー像が熱定着された用紙は、排紙ローラ１０８を介して排紙トレイ１０９上に排紙される。
【００３８】
本実施形態の画像形成装置１００は、第一の実施形態で説明した現像装置を、現像装置１０４として有している。これにより、本実施形態の画像形成装置は、画像形成装置１００内の現像装置１０４においてトナースペント等の剤劣化や、現像剤供給部２０に滞留部の現像剤が突発的に汲み上げられてしまうことを抑制することが可能となるので、感光体１０６において良好なトナー像を形成でき、画像濃度ムラ等の不具合のない良好な画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本実施形態の現像装置と感光体を示す図である。
【図２】マグネットローラの発生させる磁界を示す図である。
【図３】現像剤層高規制部材近傍の現像剤収容容器と現像剤担持体表面との間隙距離Ｌ１（ｍｍ）を示す図である。
【図４】Ｌ１＝４（ｍｍ）を満たす現像装置を示す図である。
【図５】Ｌ１＝９（ｍｍ）を満たす現像装置を示す図である。
【図６】磁束密度の異なる磁界を示す図である。
【図７】Ｍと、Ｌ１と、Ｌ２と、現像剤流動性可視化結果の関係を示すグラフである。
【図８】現像剤の高さと現像剤担持体表面との間隙距離Ｌ２（ｍｍ）を示す図である。
【図９】現像剤層高規制部材と現像剤担持体表面との間隙距離Ｌ３（ｍｍ）を示す図である。
【図１０】画像形成装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１    感光体
２    現像剤担持体
３    マグネットローラ
４    現像剤攪拌搬送スクリュー
５    現像剤層高規制部材
６    現像剤収容容器
７    第一磁極
８    磁束密度Ｍ＝５５（ｍＴ）の磁界
９    磁束密度Ｍ＝８５（ｍＴ）の磁界
１０    現像剤
２０    現像剤供給部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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