(57)【要約】【課題】本発明は、現像剤の寿命を低減することなく、現像ロ−ルへの現像剤供給量を安定させ、高品質な画像が得られる現像装置を提供することを課題とする。【解決手段】本発明は、規制部材と現像ロ−ルの間の最小ギャップ部を形成する側面の上流側が、前記現像ロ−ル中心軸から前記最小ギャップ部に向かって引いた線分より現像ロ−ル回転方向の下流側に傾斜し、前記規制部材の上流側と下流側に位置する前記現像ロ−ルの磁極において、前記現像ロ−ルの中心軸に対する磁極間の角度θ０と、前記規制部材と現像ロ−ルの最小ギャップ部の位置と前記上流側の磁極との前記現像ロ−ル中心軸に対する角度θ１との比θ１／θ０を０．０５から０．２に設定したことを特徴とする。【選択図】図１
2004286898.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に複数個の磁石を備え、回転によって現像剤を保持搬送して感光体上に形成された静電潜像を可視像化する現像ロールと、該現像ロールの外周に近接して配置され、前記現像剤の搬送量を規制する規制部材とを備えたトナ−と磁性粉体であるキャリアとからなる二成分現像剤方式の現像装置において、前記規制部材と前記現像ロ−ルの間の最小ギャップ部を形成する側面の上流側が、前記現像ロ−ル中心軸から前記最小ギャップ部に向かって引いた線分より現像ロ−ル回転方向の下流側に傾斜し、前記規制部材の上流側と下流側に位置する前記現像ロ−ルの磁極において、前記現像ロ−ルの中心軸に対する磁極間の角度θ０と、前記規制部材と現像ロ−ルの最小ギャップ部の位置と前記上流側の磁極との前記現像ロ−ル中心軸に対する角度θ１との比θ１／θ０を０．０５から０．２に設定したことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記感光体上と前記現像ロールの近接部における最小ギャップに対して、前記規制部材と前記現像ロ−ルの最小ギャップが大きく設定したことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式のプリンタ、複写機等の画像記録装置における二成分現像剤を用いた現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式のプリンタ、複写機等の画像記録装置では、一方向に回転する感光体と呼ばれる像担持体上において、画像形成部を所定電位ＶＲ、非画像部を所定電位Ｖ０にして形成した静電潜像に、現像装置からトナ−と呼ばれる像可視化剤を供給して前記潜像を可視像とし、この可視像を記録紙上に印刷する。従来、この電子写真方式に適用される現像装置としては、トナ−とキャリアと呼ばれる磁性粉体とからなる二成分現像剤を用いた現像装置が多用されている。
【０００３】
通常この種の現像装置では、上記二成分現像剤を現像剤収容部で攪拌することにより、現像剤中のトナ−とキャリアが摩擦しあい、それぞれが所定の量に帯電する。所定の帯電量となった現像剤は、前記現像剤収容部から複数個の磁石を内部に保有する現像ロ−ルと呼ばれる現像体に導かれる。ここで現像剤は現像ロ−ルの回転によって保持搬送され、該現像ロ−ルの一部に設けたドクタブレ−ドと呼ばれる規制部材を通過する。この時、ドクタブレ−ドは、各現像ロ−ル上での現像剤搬送性を高めるために、ドクタブレ−ドに対して、各現像ロ−ルの回転方向の上流側にある磁極の極性と、該回転方向の下流側にある磁極の極性とが逆極性となるように配置される。
【０００４】
次に、ドクタブレ−ドによって所定量に規制された現像剤は、現像ロ−ルの回転により前記感光体と接触する位置に搬送される。この時現像ロ−ルには、感光体上の画像形成部にトナ−のみを導くバイアス電位（以下、現像バイアスという。）ＶＢが印加されており、感光体上の画像形成部に可視画像が形成される。
【０００５】
更に詳述すると、前記現像ロ−ル上の現像剤と感光体との近接部において、現像ロ−ルと感光体の間の最小ギャップ（以下、現像ギャップという。）が形成される。この現像ギャップは、前記現像バイアスによってできるトナ−を現像ロ−ルから感光体に導く電界（以下、現像電界という。）の大きさに依存し、前記現像ギャップが小さいほど現像電界は強くなり、より低い現像バイアスで効率よくトナ−を感光体に供給することができるため、一般に現像ギャップは１ｍｍ以下のギャップで構成される（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】
特公平７−２３９７６号公報  （第２−３頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記現像ギャップ部は、前記ドクタブレ−ドと現像ロ−ルとで形成される最小ギャップ（以降、ドクタギャップという。）を通過した現像剤が供給される。このため、ドクタギャップを通過する現像剤量が多すぎると、前記現像ギャップを通過する際に、多大なストレスが現像剤にかかることになる。
【０００７】
この場合、一般的には、ドクタギャップを現像ギャップより狭くし、通過量を抑えるようになっている。しかし、近年、現像ギャップは０．５ｍｍよりも小さい値で構成されることが多く、これに伴って、ドクタギャップも０．３ｍｍ程度の狭い間隙とする必要がでてきた。しかしドクタギャップを狭くすることは、現像剤がドクタギャップを通過する際のストレスの増加につながり、現像剤の寿命が低下する問題があった。また現像ロ−ルの偏心に伴うドクタギャップの精度は±０．１ｍｍ程度であり、０．３ｍｍ程度の狭いドクタギャップでは、規制される現像剤量が大きく変動し、安定した現像剤の供給が困難であった。
【０００８】
本発明の目的は、現像剤の寿命を低減することなく、現像ロ−ルへの現像剤供給量を安定させ、高品質な画像が得られる現像装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、規制部材と現像ロ−ルの間の最小ギャップ部を形成する側面の上流側が、現像ロ−ル中心軸から前記最小ギャップ部に向かって引いた線分より現像ロ−ル回転方向の下流側に傾斜し、前記規制部材の上流側と下流側に位置する前記現像ロ−ルの磁極において、前記現像ロ−ルの中心軸に対する磁極間の角度θ０と、前記規制部材と現像ロ−ルの最小ギャップ部の位置と前記上流側の磁極との前記現像ロ−ル中心軸に対する角度θ１との比θ１／θ０を、０．０５から０．２に設定することによって達成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施形態を主に図１および図２を用いて説明する。図１は本発明の第一の実施形態である現像装置の一部を拡大した概略図、図２は現像装置全体の概略図である。
【００１１】
本実施形態は、１本の現像ロ−ル１が感光体１０１と呼ばれる像担持体に対向して設置された現像装置１０４に関するものである。現像ロ−ル１は図２中の矢印Ａで示した感光体１０１の回転に対して順方向に回転する。本実施形態では、像担持体としてドラム状の感光体を用いているが、これは例えば、特定の軌道上を周回する感光体ベルトのような構成であっても良い。
【００１２】
また前記現像装置１０４においては、現像ロ−ル１にドクタブレ−ド３と呼ばれる仕切り板が配置されている。該ドクタブレ−ド３は、図１に示すように、現像ロ−ル１上にある現像剤４の通過量を所定値に規制するため、規制位置Ｊ部分で、現像ロ−ル１との最小間隙長Ｇ１となるように設定されている。尚、以降では、この間隙をドクタギャップと記述する。
【００１３】
図１または図２に示した実施形態においては、現像剤４と呼ばれる像可視化剤は、キャリアと呼ばれる磁性粉体とトナ−と呼ばれる前記感光体１０１上に可視像を形成する粉体とで構成され、全重量の２〜１０％の重量比でトナ−が混合されている。本実施形態では、前記現像剤４は、図示しない印刷装置の印刷動作によって現像剤４中のトナ−のみが消費されるため、現像装置１０４内にある現像剤中のトナ−の重量比が減少する。このため、図２に示した本実施形態の現像装置１０４では、トナ−貯留供給装置９から現像装置１０４の内部に供給されたトナ−５を現像剤４と混合攪拌する混合攪拌部材７が設置されている。現像剤４中のトナ−はこの混合攪拌部材７で攪拌されることによって、現像剤４中のキャリアなどと摩擦しあい、所定の値に帯電する。このトナ−の帯電量は本実施形態の場合、−１０〜−３０μＣ／ｇである。
【００１４】
ここで現像ロ−ル１は、図２に示すように、Ｓ３極、Ｎ２極、Ｓ２極、Ｎ１極、Ｓ１極、Ｎ３極、Ｓ４極の順に着磁したマグネット２０が固定して設置されており、現像ロ−ル１の外周部に回転可能なスリ−ブ２１を具備している。このため現像ロ−ル１の近傍にある現像剤４は、前記マグネット２０の磁極Ｓ３によって、スリ−ブ２１の表面に引きつけられ、スリ−ブ２１の回転に伴って、磁極Ｓ３、Ｎ２、Ｓ２を経て、ドクタブレ−ド３の近傍まで搬送される。
【００１５】
ここで現像剤４は、ドクタブレ−ド３の規制位置ＪにおいてドクタギャップＧ１を通過することによって所定量に規制され、磁極Ｎ１を経て、磁極Ｓ２部に配置された現像ロ−ル１の現像部へ導かれる。前記現像ロ−ル１の現像部では、感光体１０１の表面のうち画像形成部と非画像形成部が、図示しない帯電、露光の工程により現像部に到達する以前に、所定の電位に調整され、現像ロ−ル１に図示しない電源によって、現像ロ−ル１上の現像剤からトナ−のみを感光体１０１の画像形成部分に供給する現像バイアスが印加されている。これにより感光体１０１上の画像形成部にトナ−による可視画像が形成される。その後、感光体１０１上の可視画像は図示しない転写工程により用紙に印刷された後、図示しない定着工程により用紙上に固着される。
【００１６】
以上のような一連の印刷動作において、現像装置１０４が所定の現像性能を得るためには、ドクタブレ−ド３における通過量規制が安定して行われることが重要であり、この方法を、図３および図４を用いて説明する。
【００１７】
図３は、ドクタギャップＧ１をパラメ−タとし、現像ロ−ル中心Ｃに対する磁極Ｓ２とＮ１の角度をθ０、現像ロ−ル中心Ｃに対する磁極Ｓ２と前記規制位置Ｊの角度をθ１とするとき、θ１／θ０を変えたときのドクタブレ−ド３を通過する現像剤量を測定した結果である。尚、磁極Ｓ２、Ｎ１はドクタブレ−ド３の上流および下流に位置する磁極である。また図４は、領域（Ｉ）（θ１／θ０が０．４から０．６の位置）、および領域（ＩＩ）（θ１／θ０が０．０５から０．２の位置）におけるドクタギャップＧ１に対するドクタブレ−ド３を通過する現像剤量の関係を示す。
【００１８】
通常、規制位置Ｊは、磁極Ｓ２とＮ１の中央、即ち、前記領域（Ｉ）に設定される。これは、経験的に、磁極位置より中央位置の方が、現像剤の通過量が安定であることが分かっていたことによる。しかし領域（Ｉ）での通過量は、θ１／θ０の変化に対して安定であるが、他のθ１／θ０位置に比べて通過量が多い。これに対して、領域（ＩＩ）は、領域（Ｉ）の半分程度の通過量となることが分かった。更に詳述すると、θ１／θ０が０．３付近では、図３におけるＧ１が０．２ｍｍの場合のように、現像剤が全くドクタギャップを通過できなくなる。従ってθ１／θ０が０．３付近では、通過量が不安定になりやすい。一方、図４に示すように、θ１／θ０が０．２より小さくなる領域（ＩＩ）では、ドクタギャップに比例して通過量が変わる傾向を持ち、通過量は安定である。
【００１９】
次ぎに、ドクタブレード付近での現像剤４に加わる圧力を以下に示す。図８は現像ギャップＧ１が０．６ｍｍにおいて、θ１／θ０に対するドクタブレ−ド３に加わる圧力を測定した結果である。今、ドクタブレ−ド３に加わる圧力は、ドクタブレ−ド３を通過あるいは通過しようとする現像剤４により加わえられるもので、反力として、現像剤自体にも圧力が加わると考えられる。図８において、圧力は、磁極付近であるθ１／θ０が０および１において最大、θ１／θ０が０．３において最小となる。従って、磁極付近では、現像剤の通過量が小さいが、圧力は通常使用される領域（Ｉ）に比べて、２倍近くとなり、現像剤４の寿命を低下させるため好ましくない。一方、θ１／θ０が０．０５から０．２の領域（ＩＩ）では、圧力はθ１／θ０が０．４から０．６の領域（Ｉ）とほぼ同程度であり、現像剤の寿命を考えると、領域（ＩＩ）は最適な位置であることが分かった。
【００２０】
本実施形態では、ドクタギャップ設定に対する通過流量が少なく、通過量が安定な領域（ＩＩ）にドクタブレ−ド３の規制位置Ｊを設定し、ドクタギャップＧ１を０．６ｍｍに、現像ギャップを０．５ｍｍに調整した。これにより、従来の領域（Ｉ）におけるドクタギャップＧ１が０．３ｍｍの場合と同等の通過量を得ることができ、現像ギャップ部で現像剤に加わるストレスが増大することがなくなった。
【００２１】
また本実施形態では、図１に示したドクタブレ−ド３の最小ギャップ部を形成する上流側側面３０３が、前記現像ロ−ル中心Ｃから前記ドクタブレ−ド３の規制位置Ｊに向かって引いた線分Ｌより現像ロ−ル回転方向の下流側に傾斜して設置される（以降、これを状態（α）と記述する。）。これは、図７の他の実施形態における現像装置の一部を拡大した概略図に示すように、ドクタブレ−ド３の最小ギャップ部を形成する上流側側面３０３が、前記現像ロ−ル中心Ｃから前記ドクタブレ−ド３の規制位置Ｊに向かって引いた線分Ｌより現像ロ−ル回転方向の上流側に傾斜して設置（以降、これを状態（β）と記述）した場合、前記領域（ＩＩ）のような通過量が減少する領域が発生しないためである。これを、図５を用いて説明する。
【００２２】
図５は、ドクタギャップＧ１を０．６ｍｍとしたとき、状態（α）および（β）における、θ１／θ０を変えたときのドクタブレ−ド３を通過する現像剤量を測定した結果である。この結果において、状態（β）では、θ１／θ０が０．３付近で通過量が最大で、θ１／θ０が０に近づくにつれて通過量が減少し、前記領域（ＩＩ）のような通過量が減少する領域が発生しない。これは、規制位置Ｊの手前で、前記ドクタブレ−ドの上流側側面３０３と現像ロ−ル１の間の空間に現像剤４が充填されることにより、ドクタギャップＧ１を通過しようとする圧力が高まるためである。
【００２３】
以上を考慮し、前記現像ロ−ル中心Ｃから前記ドクタブレ−ド３の規制位置Ｊに向かって引いた線分Ｌより現像ロ−ル回転方向の下流側に傾斜して設置される状態（状態（α））、θ１／θ０が０．０５となる領域にドクタブレード３を設置した現像装置構成により、ドクタギャップＧ１を狭くすることなく、現像剤の通過量を低減できるため、現像剤がドクタギャップＧ１を通過する際のストレスの増加が少なく、また現像ロ−ル１の偏心に伴う規制される現像剤量の変動が少ない。これにより現像剤の寿命を低減することなく、現像ロ−ル１への現像剤供給量が安定するため、高品質な画像が得られた。
【００２４】
本発明における第２の実施形態を図６によって説明する。図６は本発明の第２の実施形態である現像装置の一部を示す概略図である。
【００２５】
本実施形態は２本の現像ロ−ル１および２が感光体１０１に対向して設置された現像装置に関するものである。２本の現像ロ−ルのうち、現像ロ−ル２は図２中の矢印Ａで示した感光体１０１の回転に対して順回転し、感光体１０１の回転方向の下流に配置される。また現像ロ−ル１は、感光体１０１の回転に対して逆回転し、感光体１０１の回転方向の上流に配置される。尚、本実施形態では２本の現像ロ−ルを持つ現像装置により説明するが、これは例えば、現像ロ−ル１より感光体１０１の回転方向の上流側に複数本の現像ロ−ルを有する構成、或いは現像ロ−ル２より感光体１０１の回転方向の下流側に複数本の現像ロ−ルを有する構成であっても構わない。
【００２６】
また本実施形態では、現像ロ−ル１および現像ロ−ル２の間にドクタブレ−ド３が配置されている。ドクタブレ−ド３は、図６に示すように、現像ロ−ル１、２上にある現像剤の通過量を所定値に規制するため、それぞれ規制位置Ｊ１、Ｊ２部分で、現像ロ−ル１、２との間隙長がそれぞれＧ１、Ｇ２となるように設定されている。
【００２７】
本実施形態では、前記現像剤４は、図示しない混合攪拌部材から現像ロ−ル２の近傍に導かれる。この時、現像ロ−ル２はＮ２極、Ｓ２極、Ｎ１極、Ｓ１極、Ｎ３極、および現像ロ−ル１は、Ｎ５極、Ｓ６極、Ｎ４極、Ｓ５極、Ｎ６極の磁極を持ち、現像ロ−ル２の近傍にある現像剤４は、前記磁極Ｎ２によって引きつけられ、磁極Ｓ２を経てドクタブレ−ド３の近傍まで搬送される。
【００２８】
ここで現像剤４は、ドクタブレ−ド３の規制位置Ｊ２においてドクタギャップＧ２を通過することによって所定量に規制され、磁極Ｎ１を経て磁極Ｓ１部に配置された現像ロ−ル２の現像部へ導かれる。このときドクタブレ−ド３での通過量規制によって余剰となった現像剤の一部或いは全部は、前記磁極Ｓ６および磁極Ｎ５の磁力によって現像ロ−ルに引きつけられ、ドクタブレ−ド３の規制位置Ｊ１においてドクタギャップＧ１を通過し、所定量に規制された後、磁極Ｎ４を経て磁極Ｓ５部に配置された現像ロ−ル１の現像部へ導かれる。
【００２９】
このときドクタブレ−ド３の上流側壁面は、現像ロ−ル１、２の中心軸より前記規制位置Ｊ１、Ｊ２部分に引いた線分より下流側に傾斜するように構成されている。また前記規制位置Ｊ１、Ｊ２部分と上流側に位置する磁極Ｓ６、Ｓ２との角度は、第１の実施形態と同様に、磁極Ｓ６とＮ４の角度および磁極Ｓ２とＮ１の角度との比において、０．０５から０．２の間になるように設定されている。
【００３０】
これによって、第１の実施形態と同様、ドクタギャップを狭くすることなく、現像剤の通過量を低減できるため、現像剤の寿命を低減することなく、現像ロ−ルへの現像剤供給量が安定した。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、ドクタギャップを狭くすることなく、現像剤の通過量を低減できるため、現像剤の寿命を低減することなく、現像ロ−ルへの現像剤供給量が安定し、高品質な画像が得られる現像装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態である現像装置の一部の拡大概略図。
【図２】本発明の第一の実施形態である現像装置全体の概略図。
【図３】各ドクタギャップにおけるθ１／θ０と通過現像剤量の関係を示すグラフ。
【図４】ドクタギャップＧ１と通過現像剤量の関係を示すグラフ。
【図５】ドクタブレ−ド入口状態に対するθ１／θ０と通過現像剤量の関係を示すグラフ。
【図６】本発明の第２の実施形態である現像装置の一部を示す概略図。
【図７】図１においてドクタブレ−ドの傾斜を変えた現像装置の一部を拡大した概略図。
【図８】θ１／θ０とドクタブレ−ドに加わる圧力の関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１、２  現像ロ−ル
３      ドクタブレ−ド
４      現像剤
５      トナ−
７      混合攪拌部材
９      トナ−貯留供給装置
１０１  感光体
１０４  現像装置
２０    マグネット
２１    スリ−ブロ−ラ
【図１】
2004286898.tif 000003
【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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