(57)【要約】【課題】現像ローラに担持された現像剤のうち、出力用紙の幅からはみ出す分に対しては余計なストレスを与えないようにする。【解決手段】画像形成装置１は、感光体ドラム１０の表面の静電潜像に現像装置１３でトナーを付着させ、トナー像を形成する。現像装置１３は、トナー成分と磁性キャリアからなる２成分現像剤を磁界で現像ローラ３３表面に担持する。現像剤は、現像ローラ３３とこれに対向する規制部材３５との間に形成される規制ギャップ３８の間隔と、規制ギャップ３８における磁界の強さとにより、担持量を規制された上で感光体ドラム１０に供給される。規制ギャップ３８に磁界を形成する穂切り極４２ａは３分割されており、中央の第１穂切り極４２ａ−１は位置固定であるが、両側の第２穂切り極４２ａ−２は、規制部材３５に対向する第１の位置と、規制部材３５から離れる第２の位置とに選択的に移動せしめられる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性を有する現像剤を磁界で現像ローラ表面に担持させ、現像ローラとこれに対向する規制部材との間に形成される規制ギャップの間隔と、この規制ギャップにおける磁界の強さとにより、現像剤担持量を規制した上で像担持体に供給する現像装置において、
前記現像ローラに内蔵された磁極によって現像ローラ外に発生する磁界を、現像剤中のトナーが転写される出力用紙の幅に応じて変えられるようにしたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記磁極は前記規制部材に対向する穂切り極であ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】
前記穂切り極は、中央に配置された第１穂切り極と、その両側に配置された第２穂切り極からなり、前記第１穂切り極は前記規制部材に対向する位置に固定され、前記第２穂切り極は、前記規制部材に対向する第１の位置と、前記規制部材から離れる第２の位置とに選択的に移動せしめられるものであることを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記磁極は前記現像ローラ表面に現像剤を汲み上げる汲み上げ極であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項５】
前記汲み上げ極は、中央に配置された第１汲み上げ極と、その両側に配置された第２汲み上げ極からなり、前記第１汲み上げ極は現像剤に所定の汲み上げ力を及ぼす位置に固定され、前記第２汲み上げ極は、現像剤に所定の汲み上げ力を及ぼす第１の位置と、汲み上げ力の弱まる第２の位置とに選択的に移動せしめられるものであることを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の現像装置を搭載した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の現像装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、静電潜像が形成された像担持体、例えば感光体ドラムの表面をトナーで現像する。最近では、トナー成分と磁性キャリアからなる２成分現像剤が用いられることが多い。２成分現像剤は磁界で現像ローラに担持され、トナー成分のみ電界によって像担持体に付着せしめられる。このような現像装置を備えた画像形成装置の例を特許文献１、２に見ることができる。
【０００３】
電子写真方式画像形成装置の現像装置では、像担持体に供給するトナー量を規制するため、現像ローラに規制部材を対向させる。規制部材の存在は不可欠であるが、反面、その存在によりトナーが機械的ストレスを受け、劣化が促進される。
【０００４】
上記の問題は以前から認識されており、特許文献１にもそれを解決する手段が記載されている。特許文献１記載の装置では、規制部材と現像ローラとの間に形成される規制ギャップに発生する磁界の強さを、画像の印字率に応じて調節し、トナーへの機械的ストレスを低減する。具体的には、低印字率の画像を連続印刷する場合に現像ローラ内の磁界発生部材を所定量回転移動させて規制ギャップにおける磁界の強さを変化させ、現像剤に加わるストレスを緩和する。また特許文献２にはブレード部材を個別に出入りさせることにより規制ブレードの厚みを変化させる装置が記載されている。この装置も現像剤に加わるストレスの軽減に役立てることができる。
【特許文献１】特開２００６−２０８５７９号公報
【特許文献２】特開２０００−２６７４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電子写真方式画像形成装置では、通常、２種類以上の幅の出力用紙（合成樹脂フィルムも含む）に画像を形成する。ドラム類やローラ類の幅は、その画像形成装置で取り扱う最大幅の出力用紙に合わせて決められる。
【０００６】
現像ローラは、幅の狭い出力用紙に画像を形成するときも、最大幅の出力用紙に対するのと同じ幅で現像剤を担持する。現像剤は規制ギャップでストレスを受け、現像剤表面処理剤の脱離や埋め込み、キャリアのコート剤剥がれ、温度上昇による性能劣化などの悪影響を被る。規制ギャップ通過時に受けるストレスは、出力用紙の幅内の現像剤にとっては仕方のないことと言えるが、出力用紙の幅からはみ出し、トナー像形成に関わることなく回収される現像剤にとっては過剰なストレス以外の何者でもない。このように、単に余分なストレスを経験したのみで回収される現像剤の累積量が多くなるにつれ、現像剤全体としての劣化が進む。この問題に関しては特許文献１記載の装置も特許文献２記載の装置も解決策を見出し得ていない。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、磁性を有する現像剤を磁界で現像ローラ表面に担持させ、現像ローラとこれに対向する規制部材との間に形成される規制ギャップの間隔と、この規制ギャップにおける磁界の強さとにより、現像剤担持量を規制した上で像担持体に供給する現像装置において、現像ローラに担持された現像剤のうち、出力用紙の幅からはみ出す分に対しては余計なストレスを与えないようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）上記目的を達成するために本発明は、磁性を有する現像剤を磁界で現像ローラ表面に担持させ、現像ローラとこれに対向する規制部材との間に形成される規制ギャップの間隔と、この規制ギャップにおける磁界の強さとにより、現像剤担持量を規制した上で像担持体に供給する現像装置において、前記現像ローラに内蔵された磁極によって現像ローラ外に発生する磁界を、現像剤中のトナーが転写される出力用紙の幅に応じて変えられるようにしたことを特徴としている。
【０００９】
この構成によると、現像ローラの表面の中で、出力用紙の幅に応じて必要な範囲のみ正規の磁束密度の磁界を発生させて現像剤を拘束するが、出力用紙の幅からはみ出す箇所については磁束密度を低くし、現像剤の拘束を弱めることができる。拘束の緩い現像剤は規制ギャップでストレスを受けにくいので、トナー像形成に関わることなく回収される現像剤の累積量が多くなったとしても現像剤の劣化は遅く、長期間にわたり現像剤性能を維持して安定したトナー像を形成できる。
【００１０】
（２）また本発明は、上記構成の現像装置において、前記磁極は前記規制部材に対向する穂切り極であることを特徴としている。
【００１１】
この構成によると、規制ギャップで現像剤の拘束を加減することにより、不必要な範囲の現像剤が余計なストレスを受けないようにすることができる。
【００１２】
（３）また本発明は、上記構成の現像装置において、前記穂切り極は、中央に配置された第１穂切り極と、その両側に配置された第２穂切り極からなり、前記第１穂切り極は前記規制部材に対向する位置に固定され、前記第２穂切り極は、前記規制部材に対向する第１の位置と、前記規制部材から離れる第２の位置とに選択的に移動せしめられるものであることを特徴としている。
【００１３】
この構成によると、幅の異なる２種類の出力用紙に対し穂切り極の幅を確実且つ速やかに切り換えて磁界を変えることができる。
【００１４】
（４）また本発明は、上記構成の現像装置において、前記磁極は前記現像ローラ表面に現像剤を汲み上げる汲み上げ極であることを特徴としている。
【００１５】
この構成によると、必要な範囲については正規の量の現像剤を汲み上げるが、不必要な範囲については現像剤の汲み上げ量を少なくし、この部分の現像剤が余計なストレスを受けないようにすることができる。
【００１６】
（５）また本発明は、上記構成の現像装置において、前記汲み上げ極は、中央に配置された第１汲み上げ極と、その両側に配置された第２汲み上げ極からなり、前記第１汲み上げ極は現像剤に所定の汲み上げ力を及ぼす位置に固定され、前記第２汲み上げ極は、現像剤に所定の汲み上げ力を及ぼす第１の位置と、汲み上げ力の弱まる第２の位置とに選択的に移動せしめられるものであることを特徴としている。
【００１７】
この構成によると、幅の異なる２種類の出力用紙に対し汲み上げ極の幅を確実且つ速やかに切り換えて磁界を変えることができる。
【００１８】
（６）また本発明は、上記構成の現像装置を備える画像形成装置であることを特徴としている。
【００１９】
この構成によると、長期間にわたり安定した画像形成を行うことができる画像形成装置が得られる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によると、現像ローラの表面の中で、出力用紙の幅に応じて必要な範囲のみ正規の磁束密度の磁界を発生させて現像剤を拘束するが、出力用紙の幅からはみ出す箇所については磁束密度を低くし、現像剤の拘束を弱めることにより、トナー像形成に関わることなく回収される現像剤に過剰なストレスがかからないようにして、現像剤の劣化の進行を遅らせることができる。これにより、長期間にわたり安定した画像形成を行うことができる画像形成装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の第１実施形態を図１−６に示す。図１は画像形成装置の概略構成図、図２は現像装置を中心線に沿って切断した垂直断面図、図３及び図４は現像装置を図２と異なる箇所で切断した垂直断面図にして、互いに異なる動作状態を示すもの、図５及び図６は現像ローラを軸線に沿って切断した断面図にして、図５は図３に対応する動作状態、図６は図４に対応する動作状態を示すものである。
【００２２】
図１に示す画像形成装置１はプリンタである。画像形成装置１は、像担持体である感光体ドラム１０と、感光体ドラム１０の表面を均一に帯電させる帯電装置１１と、感光体ドラム１０の帯電表面を露光して静電潜像を形成する画像書込装置（レーザスキャンユニット）１２と、感光体ドラム１０の表面の静電潜像をトナー像として現像する現像装置１３と、感光体ドラム１０との間に転写ニップ部１４を形成し、出力用紙にトナー転写を行う転写ローラ１５と、トナー転写後感光体ドラム１０の表面に残留するトナーを回収するクリーニング装置１６と、出力用紙に転写されたトナーを定着する定着装置１７と、転写ニップ部１４に供給する出力用紙を収容する出力用紙収容部１８と、トナー定着後の出力用紙を受ける排紙部１９と、出力用紙収容部１８から排紙部まで出力用紙を搬送する搬送部２０と、全体動作を統括制御する制御部２１を備える。現像装置１３以外の構成要素は従来公知のものをそのまま使用することができる。
【００２３】
続いて図２−６に基づき現像装置１３の構造を説明する。現像装置１３の構造は特許文献１に記載されたものと基本的に同じであり、ケーシング３０の内部に、第１攪拌スクリュー３１及び第２攪拌スクリュー３２と、現像ローラ３３とが水平軸線まわりに回転自在に軸支されている。第１攪拌スクリュー３１、第２攪拌スクリュー３２、及び現像ローラ３３には図示しない電動機より回転動力が与えられる。現像ローラ３３の一部はケーシング３０の開口部３４から露出し、感光体ドラム１０に向き合う。
【００２４】
現像ローラ３３の上には規制部材３５が配置されている。規制部材３５は非磁性体のブレード３６に磁性体３７を取り付けたものであり、磁性体３７のＮ極を現像ローラ３３に対向させている。規制部材３５と現像ローラ３３の間には所定間隔の規制ギャップ３８が形成される。
【００２５】
現像ローラ３３の内部には内外二重構造のシャフト４０、４１が配置される。内側のシャフト４０は回動可能で、図示しない電動機より回転動力が与えられる。外側のシャフト４１は回転不能である。シャフト４１からは、現像ローラ３３の外側に磁界を発生させる５個の磁極４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅが放射状に突出する。磁極４２ａ−４２ｅはいずれも永久磁石からなる。規制部材３５に対向する磁極４２ａは穂切り極となり、第２攪拌ローラ３２の方向に突き出した磁極４２ｅは汲み上げ極となる。
【００２６】
穂切り極４２ａは、図５、６に示すように３分割構造となっている。すなわち中央に配置された第１穂切り極４２ａ−１と、その両側に配置された第２穂切り極４２ａ−２である。第２穂切り極４２ａ−２は、図３、４に示すように内側のシャフト４０に固定され、外側のシャフト４１に形成された窓４１ａから外側に突出する。窓４１ａは、シャフト４１の円周方向に、第２穂切り極４２ａ−２が所定角度の回動を行えるだけの幅を有する。これにより第２穂切り極４２ａ−２は、規制部材３５に対向する第１の位置と、規制部材３５から離れる第２の位置とに選択的に移動可能となる。第２穂切り極４２ａ−２以外の磁極は全て外側のシャフト４１に固定される。
【００２７】
画像形成装置１は出力用紙の幅が２種類に設定されている。１種類は縦にしたＡ４サイズの用紙の幅である。もう１種類は縦にしたＡ３サイズの用紙の幅、言い換えれば横にしたＡ４サイズの用紙の幅である。第１穂切り極４２ａ−１の幅は、縦にしたＡ４用紙の幅より若干大きい「Ａ４縦用紙幅＋α」である。第１穂切り極４２ａ−１の両側に第２穂切り極４２ａ−２を並べた穂切り極４２ａ全体の幅は、縦にしたＡ３用紙の幅より若干大きい「Ａ３縦用紙幅＋α」である。
【００２８】
現像装置１３の動作は次の通りである。感光体ドラム１０が回転するに従い、第１攪拌スクリュー３１、第２攪拌スクリュー３２、現像ローラ３３も同期回転する。現像ローラ３３の表面にはＮ極である汲み上げ極４２ｅの磁界で現像剤が汲み上げられる。現像ローラ３３の表面に付着した現像剤は、規制ギャップ３８に至ると、磁性体３７とＳ極である穂切り極４２ａとの間の磁界によりブラシ状に起立する。いわゆる磁気ブラシとなる。磁気ブラシの高さはブレード３６で規制される。
【００２９】
規制ギャップ３８を通過した磁気ブラシは、感光体ドラム１０に対向する位置まで移動すると、Ｎ極である磁極４２ｂによる磁界で感光体ドラム１０に接触し、感光体ドラム１０表面の静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成する。
【００３０】
トナー像の形成に使用されなかった現像剤はＳ極である磁極４２ｃで現像装置１３内に回収される。さらに現像剤は、Ｎ極である磁極４２ｄによる磁界で現像ローラ３３から離脱する。そして第２攪拌スクリュー３２により攪拌、搬送された後、汲み上げ極４２ｅの磁界により再び現像ローラ３３に付着する。すなわち、規制ギャップ３８の間隔だけでなく、規制ギャップ３８に発生する磁界によって現像ローラ３３への現像剤の付着を厳密に制御している。
【００３１】
ここで、出力用紙の幅がＡ４の縦サイズであるときは、図３及び図５に示すように、第２穂切り極４２ａ−２を窓４１ａの中で現像ローラ３３の回転方向上流側の端に寄せておく。すなわち前記第２の位置を選択する。このようにすると、規制部材３５と第２穂切り極４２ａ−２の間隔が開き、磁界の磁束密度が低くなる。その結果、Ａ４縦サイズからはみ出す箇所では現像剤を拘束する力が弱くなり、規制ギャップ３８を通過するときに現像剤がストレスを受けにくくなる。これは現像剤の劣化の抑制という効果をもたらす。
【００３２】
出力用紙の幅がＡ３の縦サイズあるいはＡ４の横サイズであるときは、図４及び図６に示すように、シャフト４０を回動させて第２穂切り極４２ａ−２を第１穂切り極４２ａ−１に整列させる。すなわち前記第１の位置に移動させる。このようにすると現像ローラ３３の軸方向に均一な磁界が形成され、第２穂切り極４２ａ−２がカバーする箇所も正規の磁束密度の磁界で現像剤を拘束する。これにより現像剤はＡ３縦サイズの現像に必要な広がりをもって現像ローラ３３に担持される。
【００３３】
本発明の第２実施形態を図７−１０に示す。図７及び図８は現像装置の垂直断面図にして、互いに異なる動作状態を示すもの、図９及び図１０は現像ローラを軸線に沿って切断した断面図にして、図９は図７に対応する動作状態、図１０は図８に対応する動作状態を示すものである。
【００３４】
第２実施形態の現像装置１３では、汲み上げ極４２ｅが３分割構造になっている。すなわち図９、１０に示すように中央に第１汲み上げ極４２ｅ−１が配置され、その両側に第２汲み上げ極４２ｅ−２が配置されている。第２汲み上げ極４２ｅ−２は、図７、８に示すように内側のシャフト４０に固定され、外側のシャフト４１に形成された窓４１ｂから外側に突出する。窓４１ｂは、シャフト４１の円周方向に、第２汲み上げ極４２ｅ−２が所定角度の回動を行えるだけの幅を有する。これにより第２汲み上げ極４２ｅ−２は、第１汲み上げ極４２ｅ−１に整列する第１の位置と、先端が第１汲み上げ極４２ｅ−１よりも持ち上がる第２の位置とに選択的に移動可能となる。第２汲み上げ極４２ｅ−２以外の磁極は全て外側のシャフト４１に固定される。
【００３５】
第２実施形態の現像装置１３では、出力用紙の幅に合わせて第２汲み上げ極４２ｅ−２を動かす。出力用紙の幅がＡ４の縦サイズであるときは、図７及び図９に示すように、第２汲み上げ極４２ｅ−２を窓４１ｂの中で現像ローラ３３の回転方向下流側の端に寄せておく。すなわち前記第２の位置を選択する。このようにすると、第２汲み上げ極４２ｅ−２の先端が持ち上がり、現像剤の表面レベルよりも上に磁界が形成されることになり、汲み上げ力が弱まる。この結果、第２汲み上げ極４２ｅ−２がカバーする箇所では現像ローラ３３の表面に付着する現像剤の量が減り、規制ギャップ３８を通過するときにブレード３６から現像剤が受けるストレスが減る。これは現像剤の劣化の抑制という効果をもたらす。
【００３６】
出力用紙の幅がＡ３の縦サイズあるいはＡ４の横サイズであるときは、図８及び図１０に示すように、シャフト４０を回動させて第２汲み上げ極４２ｅ−２を第１汲み上げ極４２ｅ−１に整列させる。すなわち前記第１の位置に移動させる。このようにすると第２汲み上げ極４２ｅ−２の先端が下がって現像剤の表面レベルよりも下に磁界が形成され、現像剤に及ぼされる汲み上げ力は所定の強さとなる。このようにして現像ローラ３３の軸方向に均一な磁界が形成され、Ａ３縦サイズの現像に必要な分量の現像剤が所定の広がりをもって現像ローラ３３に担持される。
【００３７】
第２実施形態の構成を第１実施形態に組み合わせて実施することも可能である。
【００３８】
以上本発明の実施形態につき説明したが、発明の主旨を逸脱しない範囲でさらに種々の変更を加えて実施することができる。例えばドラムでなくベルトを像担持体とする構成にしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、２成分現像剤を磁界で現像ローラに引きつける方式の画像形成装置に広く利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】画像形成装置の概略構成図
【図２】現像装置を中心線に沿って切断した垂直断面図
【図３】現像装置を図２と異なる箇所で切断した垂直断面図
【図４】現像装置を図２と異なる箇所で切断した垂直断面図にして、図３と異なる動作状態を示すもの
【図５】現像ローラを軸線に沿って切断した断面図にして、図３に対応する動作状態を示すもの
【図６】現像ローラを軸線に沿って切断した断面図にして、図４に対応する動作状態を示すもの
【図７】第２実施形態に係る現像装置の垂直断面図
【図８】第２実施形態に係る現像装置の垂直断面図にして、図７と異なる動作状態を示すもの
【図９】現像ローラを軸線に沿って切断した断面図にして、図７に対応する動作状態を示すもの
【図１０】現像ローラを軸線に沿って切断した断面図にして、図８に対応する動作状態を示すもの
【符号の説明】
【００４１】
１    画像形成装置
１０  感光体ドラム（像担持体）
１３  現像装置
３３  現像ローラ
３５  規制部材
３８  規制ギャップ
４２ａ  穂切り極
４２ａ−１  第１穂切り極
４２ａ−２  第２穂切り極
４２ｅ  汲み上げ極
４２ｅ−１  第１汲み上げ極
４２ｅ−２  第２汲み上げ極
【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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