(57)【要約】【課題】現像極に近接した補助的な磁極を設けることなく、磁束密度の半値幅が狭いマグネットローラを提供すること、そしてこのマグネットローラからなる現像剤担持体を電子写真方式の画像形成装置に用いることにより、トナー画像上の「後端白抜け」を抑えた高画質のトナー画像を得ること。【解決手段】現像装置の現像剤担持体を構成するためのマグネットローラ４０は、軸３１と、この軸の周りに設けた複数の磁石３２ａ〜３２ｅとを備えている。これらの磁石には、表面に軸３１の軸線方向に延びる溝３３ａを有する磁石３２ａが含まれ、この溝３３ａに、この溝を有する磁石３２ａと同一磁性のマグネットブロック３３が収納配設されている。マグネットブロック３３は、溝３３ａの両隣の磁石３２ａよりも、マグネットローラ４０の外周側に突き出ている。【選択図】図６
2008197342.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸と、該軸の周りに設けられた複数の磁石とを備えたマグネットローラであって、
前記複数の磁石には、表面に前記軸方向に延びる溝を有する磁石が含まれ、
前記溝に、該溝を有する前記磁石と同一磁性のマグネットブロックが配設されていることを特徴とするマグネットローラ。
【請求項２】
前記軸の中心から前記溝の両隣の磁石の外郭線までの距離が、前記軸の中心から前記溝を有さない磁石の外郭線までの距離よりも短いことを特徴とする請求項１に記載のマグネットローラ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のマグネットローラの外周に、回転可能な非磁性円筒体と、該非磁性円筒体の一端部に第１のフランジおよび他端部に第２のフランジとを備えてなり、
前記第１のフランジは、前記非磁性円筒体に回転運動を伝達するものであり、
前記第２のフランジは、前記マグネットローラを支持するものであることを特徴とする現像剤担持体。
【請求項４】
現像剤担持体、現像剤供給部材および現像剤層規制部材を少なくとも備えた現像装置において、前記現像剤担持体として、請求項３に記載の現像剤担持体を有することを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項４に記載の現像装置を備えていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項６】
請求項４に記載の現像装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項５に記載のプロセスカートリッジを備えてい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、電子写真方式の画像形成装置を構成するマグネットローラ、現像剤担持体、現像装置、プロセスカートリッジおよび当該画像形成装置に関する。
すなわち本発明は、複写機やファクシミリ、さらにはレーザープリンタなど、静電潜像を二成分現像剤により現像する画像形成装置を構成する現像装置において磁気ブラシを形成するのに用いられる現像剤担持体、この現像剤担持体を構成するマグネットローラ、この現像剤担持体を備えてなる現像装置、およびこの現像装置を備えたプロセスカートリッジ、さらにはこのプロセスカートリッジを備えて構成された画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、マグネットローラに溝（マグネットブロック用の収納溝）を有し、この溝にマグネットブロックを貼り付けることにより、いわゆる半値幅を狭くしたマグネットローラ、およびその製造方法が開示されている。
【０００３】
トナーとキャリアからなる二成分現像剤により静電潜像を現像する電子写真方式の画像形成装置の分野において、従来から広く利用されている磁気ブラシ現像方式では、現像担持体（現像ローラ）の非磁性円筒体（現像スリーブ）上に現像剤を汲み上げて穂立ちさせることにより磁気ブラシを形成している。また、磁気ブラシから静電潜像を担持する感光体ドラム等の像担持体にトナーを供給した後のキャリアを回収するために、非磁性円筒体内のマグネットローラに複数の磁極が設けられる。
【０００４】
ところで本出願人は、一旦像担持体に供給されたトナーが再び非磁性円筒体上のキャリアに逆移動することに起因する、画像の現像終端側へのトナー付着不足による白抜け、いわゆる「後端白抜け」が、特にハーフトーン画像の場合に顕著に現れることに注目し、このような「後端白抜け」の発生を防止するために有用な技術（以下、便宜上「ＳＬＩＣ現像装置」という。）を、下記特許文献２において提案している。
【０００５】
このＳＬＩＣ現像装置では、現像領域（像担持体に対するトナーの移動が行われる領域）に対応する磁極部分、つまり現像極に近接して補助的な磁極を配置し、非磁性円筒体上における現像剤の穂立ち幅を小さくし、これにより、現像極に形成される磁気ブラシを均一に短くし、且つ、磁気ブラシを非磁性円筒体上に密に形成する必要がある。
【０００６】
上記特許文献１の発明では、マグネットローラの製造方法として、射出成形又は押出成形によりマグネットローラを形成し、現像極の部分を挟んだその隣接極の部分を二股に分かれた磁極により磁場配向した後、現像極の部分と隣接極の磁化を行い、現像極と同一極性で、マグネットローラと別部材である高磁力マグネットブロックを取り付けるようにしている。
【０００７】
【特許文献１】特許第３８４０４１５号公報
【特許文献２】特開２０００−３０５３６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１の製造方法においては磁極を二股に分ける必要があって、マグネットローラ製造用の金型構造が複雑になることが課題として挙げられる。
【０００９】
したがって本発明の目的は、現像極に近接した補助的な磁極を設けることなく、磁束密度の半値幅が狭いマグネットローラを提供すること、そしてこのマグネットローラからなる現像剤担持体を電子写真方式の画像形成装置に用いることにより、トナー画像上の「後端白抜け」を抑えた高画質のトナー画像を得ることにある。
すなわち、本発明の主なる目的は、上記金型構造の複雑さを解消し、且つ現像極に近接した補助的な磁極を設けることなく、磁束密度の半値幅が狭く、且つ画像に「後端白抜け」が発生するのを防止するのに有効なマグネットローラを提供することである。
また本発明の目的は、上記マグネットローラで構成される現像剤担持体、この現像剤担持体を備えてなる現像装置、この現像装置を備えたプロセスカートリッジを提供することにある。
本発明の更なる目的は、上記プロセスカートリッジを備えてなる、高画質の画像が得られる画像形成装置を提供することである。
【００１０】
本発明の目的を請求項別に説明する。
請求項１，２は、マグネットローラを複数の磁石で形成し、軸方向に溝が設けられた磁石の前記溝に、該磁石と同一極性のマグネットブロックを配設する簡易な構成であって、現像極に近接する補助極を設けることなく磁束密度の半値幅を狭くしたマグネットローラを提供することを目的とする。
【００１１】
請求項３は、請求項１，２に記載のマグネットローラを用いることにより、磁束密度の半値幅が狭く「後端白抜け」の防止に有利な現像剤担持体を提供することを目的とする。
請求項４は「後端白抜け」の防止に有利な現像装置の提供を目的とする。
請求項５は、請求項４に記載の現像装置を用いることにより、「後端白抜け」の防止に有利なプロセスカートリッジを提供することを目的とする。
請求項６は、請求項４に記載の現像装置を用いることにより、「後端白抜け」のない高画質の画像が得られる画像形成装置を提供することを目的とする。
請求項７は、請求項５に記載のプロセスカートリッジを用いることにより、「後端白抜け」のない高画質の画像が得られ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】
【００１２】
請求項１に係る発明は軸と、該軸の周りに設けられた複数の磁石とを備えたマグネットローラであって、前記複数の磁石には、表面に前記軸方向に延びる溝を有する磁石が含まれ、前記溝に、該溝を有する前記磁石と同一磁性のマグネットブロックが配設されていることを特徴とするマグネットローラである。
【００１３】
請求項２に係る発明は、前記軸の（直径方向の）中心から前記溝の両隣の磁石の外郭線までの距離が、前記軸の中心から前記溝を有さない磁石の外郭線までの距離よりも短いことを特徴とする請求項１に記載のマグネットローラである。
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載のマグネットローラの外周に、回転可能な非磁性円筒体と、該非磁性円筒体の一端部に第１のフランジおよび他端部に第２のフランジとを備えてなり、前記第１のフランジは、前記非磁性円筒体に回転運動を伝達するものであり、前記第２のフランジは、前記マグネットローラを支持するものであることを特徴とする現像剤担持体である。
【００１５】
請求項４に係る発明は、現像剤担持体、現像剤供給部材および現像剤層規制部材を少なくとも備えた現像装置において、前記現像剤担持体として、請求項３に記載の現像剤担持体を有することを特徴とする現像装置である。
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の現像装置を備えていることを特徴とするプロセスカートリッジである。
請求項６に係る発明は、請求項４に記載の現像装置を備えていることを特徴とする画像形成装置であり、請求項７に係る発明は、請求項５に記載のプロセスカートリッジを備えていることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、現像極に近接した補助的な磁極を設けることなく、磁束密度の半値幅が狭く、画像上の「後端白抜け」防止に有効なマグネットローラと現像担持体、現像装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を、図面をもとに説明する。
[第１の実施形態]
図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す説明図であり、図１中の符号８０で示す画像形成装置は複写機、ファクシミリ、プリンターなど、静電潜像を二成分現像剤により現像する電子写真方式のもので、光書き込み手段１０３、転写部材１０５、定着装置１１７、および本発明の一実施形態に係るプロセスカートリッジ７０を少なくとも有している。なお、図１において符号４１は現像剤供給部材、４２は現像剤層規制部材、４３は現像剤担持体、４４は帯電ローラ、４５は像担持体であるが、これらについては後に具体的に説明する。
【００１８】
上記プロセスカートリッジ７０は、概略構成の説明図である図２に示すように、帯電ローラ４４及び像担持体４５と現像装置６０とを有している。
【００１９】
現像装置６０は、概略構成の説明図である図３に示すように、像担持体４５と対向して配置された現像剤担持体４３、現像剤の穂高さ、即ち非磁性円筒体上の現像剤量を規制する現像剤層規制部材４２、及び現像剤を攪拌しながら現像剤担持体４３へ汲み上げる現像剤供給部材４１を少なくとも有している。
【００２０】
このような構成において（図１参照）、帯電ローラ４４によって表面を一様に帯電された像担持体４５は、光書き込み手段１０３の露光によって静電潜像が形成され、現像装置６０によってトナー像が形成される。トナー像は転写ベルトなどでなる転写部材１０５によって、像担持体４５の表面から、図示していない給紙トレイから搬送された転写材１０６へ転写される。この転写の際、像担持体４５に静電的に付着した転写材１０６は、図示していない分離爪によって像担持体４５から分離される。そして、未定着のトナー像を担持した転写材は定着装置１１７を通過するとき熱や圧力などの作用を受け、この転写材上のトナー像が定着される。一方、転写されずに像担持体４５上に残留したトナーは、クリーニング装置によって除去され回収される。残留トナーが除去された像担持体４５は、図示していない除電ランプで初期化され、次回の画像形成プロセスに供される。
【００２１】
前記現像剤担持体４３は、中心軸方向断面図（縦断面図）である図４に示すように、軸３１を有したマグネットローラ４０と、その外周に同心上に配置された回転可能な非磁性円筒体３４と、その端部に回転運動を伝達するフランジ３５と、もう一方にマグネットローラを支持するフランジ３６とがカシメ、圧入、接着などにより結合されている（請求項３）。
上記非磁性円筒体３４としては、例えば、アルミニウム、ＳＵＳ（ステンレス）などを用いることができる。加工性、軽さの面でアルミニウムを用いることが多い。アルミニウムの場合にはＡ６０６３、Ａ５０５６、Ａ３００３などを、ＳＵＳの場合には、３０３、３０４、３１６などを用いることができる。
【００２２】
本実施形態における前記現像剤担持体４３の構成に用いられるマグネットローラ４０は、図５の概略斜視図及び図６の軸断面図に示すように軸３１と、該軸３１の周りに設けられた複数の磁石３２（３２ａ〜３２ｅ）とを備えたマグネットローラであって、これら複数の磁石には、表面に軸３１の軸線方向に延びる溝３３ａすなわち、マグネットブロック収納用の溝を有する磁石３２ａが含まれ、前記溝３３ａに、該溝を有する前記磁石３２ａと同一磁性のマグネットブロック３３が配設されていることを特徴としている（請求項１）。
【００２３】
図５及び図６について、より具体的に説明する。
このマグネットローラ４０では、軸３１の周りに複数（５個）の磁石が設けられている。このうち、４つの磁石３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅは、図６の断面図において、長さが等しい２本の直線と、中心が同一の２本の円弧とで囲まれた形の柱状磁石である。
また、現像極に相当する磁石３２ａには、図６の断面図において、長さが等しい２本の直線と、中心が同一の２本の円弧で囲まれた形の柱状磁石であって、長いほうの円弧部分に、軸方向に延びる上記溝３３ａが設けられている。そして、この溝３３ａに同一極性を有するマグネットブロック３３が貼り付けられている。
さらに、マグネットブロック３３は、溝３３ａの両隣の磁石３２ａよりも、マグネットローラ４０の外周側に突き出している。このように、マグネットブロック３３がマグネットローラ４０の本体部外周面よりも突出していることにより、マグネットブロックのエッジ部からの磁束密度がマグネットローラ本体部に入り込むことがないため、半値幅が狭くなる。なお、図示していないが軸３１には、所定の基準面が設けられている。
【００２４】
前記複数の磁石は、高分子材料に磁性粉を分散したプラスチクマグネットもくはゴムマグネットである。これらの磁石は例えば、磁性粉としてＳｒフェライト又はＢａフェライトを用いるとともに、高分子材料として例えばＥＥＡ（エチレン・エチル共重合体）、６ＰＡもしくは１２ＰＡ等のＰＡ（ポリアミド）系材料や、ＮＢＲ等のゴム材料を使用し、所定の形状を有した金型で押出成形あるいは射出成形によって成形することで得られる。その際、高磁力を有する磁石においては、金型に配向磁場をかけながら成形する場合もある。
【００２５】
上述のような形状に成形された磁石３２ａ〜３２ｅは、軸３１の周りに所定の位置に接着剤により貼り付けられ、その後着磁により、図７に示す磁束密度分布となるように磁化させている。図７は、溝３３ａにマグネットブロック３３を貼付ける前のマグネットローラの磁束密度分布図である。とくに、溝３３ａを有する磁石３２ａでは図７に示すように、この溝の中央部で磁束密度の落ち込みがあり、この溝の両隣で高くなるような磁束密度分布が形成される。図８は、溝３３ａにマグネットブロック３３を貼付けた後のマグネットローラの磁束密度分布を示している。
【００２６】
なお、本実施形態においては各磁石の形状を、マグネットローラの軸断面において、長さが等しい２本の直線と、中心が同一の２本の円弧とで囲まれた形の柱状としたが、本発明はこれに限られず、円弧部分に直線や前記の円弧以外の曲線を含むものであっても良い。
【００２７】
上述の「後端白抜け」を防止するためには、磁極を形成する磁石よりも小さい体積で高磁力を達成することが望ましい。そこで、これを達成するためには、溝に配置するマグネットブロック３３として、残留磁束密度Ｂｒ＞０．５Ｔ（Tesla）の条件を満足する材料を用いることが望ましいことが実験的に分かった。上記条件を満足するものとしては、たとえば、Ｎｅ系（Ｎｅ-Ｆｅ-Ｂ等）又はＳｍ系（Ｓｍ−Ｃｏ，Ｓｍ−Ｆｅ-Ｎ等）の希土類マグネットまたは、これらのマグネット粉を高分子化合物と混合したプラスチックマグネットもしくはゴムマグネットがある。また、希土類マグネット粉には等方性、異方性のマグネット粉があり、一般的には、異方性マグネットの方が高磁力が得られるので、使用される場合が多い。ただし、「後端白抜け」を効果的に防止できるものであれば、どちらのタイプを用いても構わない。
【００２８】
上記第１の実施形態による効果についてまとめると、この実施形態では、複数の磁極に対応した磁石を軸に貼り合わせたマグネットローラにおいて、現像極に対応した極に同一極性のマグネットブロックを貼り付けることで、磁束密度の半値幅が狭いマグネットローラを得ることができ、現像極に近接した補助的な磁極を有することなく、「後端白抜け」を効果的に防止できる。
また、このようなマグネットローラを用いた現像剤担持体、この現像剤担持体を用いた現像装置、プロセスカートリッジ及びこれらを用いた画像形成装置では、「後端白抜け」という画像上の不具合を防止することができる。
【００２９】
[第２の実施形態]
図９に示すマグネットローラ４０では、軸３１の（直径方向の）中心から溝３３ａの両隣の磁石（いずれも磁石３２ａ）の表面までの距離が、軸３１の中心から溝３３ａを有さない磁石（例えば磁石３２ｅ）の表面までの距離より短くなっていることを特徴としている（請求項２）。
すなわち、図９のマグネットローラでは、マグネットブロック貼り付け用の、溝３３ａ両隣の磁石３２ａ表面に、平坦部（断面図において直線部）が設けられており、軸３１の中心から溝３３ａの両隣の磁石表面（磁石の直線状外郭線）までの距離ｂを、溝を有さない磁石表面（磁石の円弧状外郭線）までの距離ａよりも短くしている。すなわち、距離ａ＞距離ｂとなっている。その結果、マグネットブロック３３は溝３３ａの両隣よりも、マグネットローラ４０の外周側に突き出している（下記実施例を参照）。
【００３０】
図１０は、溝３３ａにマグネットブロック３３を、好ましくない態様で設けた例を示す説明断面図である。この例では、マグネットブロック３３のエッジ部（図１０において、マグネットブロック３３を示す長方形の上部両端の直角部分）からの磁束密度が、図中矢印のように、溝３３ａを有する磁石３２ａの内部に入り込んでしまう。このため半値幅を狭くするのが難しくなる。なおこの例では、軸３１の中心から溝３３ａ両隣の磁石表面（磁石の円弧外郭線）までの距離と、溝を有さない磁石表面（磁石の円弧状外郭線）までの距離が等しくなっている。つまり、上記条件である「距離ａ＞距離ｂ」を満たしていない。
これに対し、図９のマグネットローラ４０では、マグネットブロック３３のエッジ部からの磁束密度が磁石３２ａ内部に入り込んでしまうことがないため、容易に半値幅を狭くすることができる。
【００３１】
なお、本実施形態では、上記のように軸中心から溝の両隣の磁石表面までの距離を、溝を有さない磁石表面までの距離よりも短くしている形態を説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、軸中心から溝の両隣の磁石表面までの距離が、軸中心から溝の両隣以外の磁石表面までの距離よりも短いものであってもよい。
【００３２】
本発明の実施例に係るマグネットローラでは、異方性Ｎｄ-Ｆｅ-Ｂに、バインダーとして１２ＰＡ（ポリアミド）を混合してなる、３ｍｍ×３ｍｍ寸法の希土類マグネットブロックを、Ｓｒフェライトに６ＰＡ（ポリアミド）をバインダーとして混合してなる磁石の溝（符号３３ａ）に配置した。この時のマグネットブロックの突き出し量と、磁束密度の半値幅との関係を図１１に示す。本結果から明らかなように、突き出し量を大きくすることで、効率良く半値幅を狭くすることができる。
【００３３】
具体的には、突き出し量を０．２ｍｍとすることで、磁束密度の半値幅を約８％減少させることができ、上述の「後端白抜け」に対して問題のない半値幅３１°の現像極を得ることができた。
すなわち、図１１のようなマグネットの突き出し量と半値幅（又は半値幅の狭小率）の関係を予め求めておくことにより、所望の磁束密度の半値幅に応じてマグネットの突き出し量を設定することができる。
【００３４】
図１２は、マグネットブロックの突き出し量０ｍｍの時と、０．２ｍｍ（本発明）の時の磁束密度分布を示しており、本発明では磁束密度の半値幅が狭くなっているのがわかる。
本発明に従って軸中心から溝の両隣の磁石表面までの距離を、溝を有さない磁石表面までの距離よりも短くする形状としては、例えば図９のように、溝の両隣の磁石表面に平坦部を設ける他、図１３に示すように、溝と磁石表面からなるエッジ部に面取り３２Ａを設ける形状でも、上述と同等の効果が得られる。
【００３５】
また、図１３の例では、軸中心からマグネットブロックまでの距離を、他の磁石表面までの距離と同等或いはそれ以下として、溝の両隣の磁石表面からマグネットブロックを突き出すことができるので、非磁性円筒体の内面にマグネットローラが接触して非磁性円筒体の回転負荷が大きくなる不具合や、異常音が発生する問題が発生しにくくなる利点もある。
【００３６】
以上のように、上記第２の実施形態では、軸中心から溝の両隣の磁石表面までの距離が、溝を有さない磁石表面までの距離よりも短く、マグネットブロックが溝の両隣の磁石表面よりも突き出しているので、効果的に磁束密度の半値幅を狭くすることができる。
また、軸中心からマグネットブロック表面までの距離を、溝を有さない磁石表面までの距離と同等又はそれ以下で磁束密度の半値幅を狭くすることができるので、現像剤担持体において、マグネットブロックが非磁性円筒体内面に接触して、非磁性円筒体の回転負荷が大きくなったり、接触による異常音が発生したりする不具合を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１の画像形成装置を構成するプロセスカートリッジの概略構成を示す断面図である。
【図３】図２のプロセスカートリッジを構成する現像装置の概略構成を示す断面図である。
【図４】図３の現像装置に設けられた現像剤担持体の縦断面図である。
【図５】図４の現像剤担持体を構成するマグネットローラの概略斜視図である。
【図６】図５のマグネットローラの軸断面図（横断面図）である。
【図７】溝（３３ａ）にマグネットブロック（３３）を貼付ける前のマグネットローラの磁束密度分布図である。
【図８】溝（３３ａ）にマグネットブロック（３３）を貼付けた後のマグネットローラの磁束密度分布図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係るマグネットローラの軸断面図（横断面図）である。
【図１０】溝（３３ａ）にマグネットブロック（３３）を、好ましくない態様で設けた例を示す説明断面図である。
【図１１】本発明の実施例に係るもので、マグネットローラのマグネットブロック突き出し量と、磁束密度の半値幅および半値幅狭小率との関係を示すグラフである。
【図１２】本発明の実施例に係るもので、マグネットローラのマグネットブロック突き出し量と、磁束密度分布との関係を示すグラフである。
【図１３】溝と磁石表面からなるエッジ部に面取り（３２Ａ）を設けたマグネットローラを示す軸断面図（横断面図）である。
【符号の説明】
【００３８】
３１：軸
３２Ａ：面取り
３２ａ：磁石
３２ｂ：磁石
３２ｃ：磁石
３２ｄ：磁石
３２ｅ：磁石
３３：マグネットブロック
３３ａ：溝（マグネットブロック収納用の溝）
３４：非磁性円筒体
３５：フランジ
３６：フランジ
４０：マグネットローラ
４１：現像剤供給部材
４２：現像剤層規制部材
４３：現像剤担持体
４４：帯電ローラ
４５：像担持体
６０：現像装置
７０：プロセスカートリッジ
８０：画像形成装置
１０３：光書き込み手段
１０５：転写部材
１０６：転写材
１１７：定着装置
【図１】
2008197342.tif 000003
【図２】
2008197342.tif 000004
【図３】
2008197342.tif 000005
【図４】
2008197342.tif 000006
【図５】
2008197342.tif 000007
【図６】
2008197342.tif 000008
【図７】
2008197342.tif 000009
【図８】
2008197342.tif 000010
【図９】
2008197342.tif 000011
【図１０】
2008197342.tif 000012
【図１１】
2008197342.tif 000013
【図１２】
2008197342.tif 000014
【図１３】
2008197342.tif 000015