(57)【要約】【課題】マグネットブロックの貼り付け不良を防止することができる現像ローラ及び画像形成装置を提供する。【解決手段】マグネットロール５０の現像極に相当する部分に、ローラ軸線方向に延び、且つマグネットブロック５１が貼り付ける収納溝５２が形成され、その収納溝５２の底面をマグネットブロック５１の貼り付け面５３とするとき、収納溝５２の底面と隣り合う壁面と、該壁面と対向するマグネットブロック５１の面との少なくとも一方の面５５が湾曲されている。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性スリーブと、該非磁性スリーブ内に配置される磁石ローラとを有し、該磁石ローラが、磁性紛と高分子化合物を混合して成形した略円筒状のマグネットロールの現像極に相当する部分に高磁力のマグネットブロックが固定されている現像ローラにおいて、
前記マグネットロールの現像極に相当する部分に、ローラ軸線方向に延び、且つ前記マグネットブロックが貼り付ける収納溝が形成され、該収納溝の底面を前記マグネットブロックの貼り付け面とするとき、収納溝の底面と隣り合う壁面と、該壁面と対向する前記マグネットブロックの面との少なくとも一方の面が湾曲されていることを特徴とする現像ローラ。
【請求項２】
請求項１に記載の現像ローラにおいて、前記湾曲面がローラ軸線方向の全幅に亘り、かつ、そのローラ軸線と直交する断面形状が凸状に形成されていることを特徴とする現像ローラ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の現像ローラを用いて、現像剤を非磁性スリーブに汲み上げ、非磁性スリーブ上に磁気ブラシを形成し、潜像担持体に現像剤を摺擦させて潜像を可視像化する現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置、当該画像形成装置に装着される現像装置の現像ローラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真その他の、粉体トナーを用いた画像形成方法において、二成分現像剤を用いた磁気ブラシ現像は周知であり、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において広く利用されている。
【０００３】
磁気ブラシ現像では、現像剤担持体の表面に現像剤を搬送し、現像剤をブラシ状（磁気ブラシ）に保持させて像担持体に接触させ、静電潜像が形成された像担持体と電気的バイアスが印加されたスリーブとの間の電界によってトナーが潜像面に選択的に付着することにより、現像が行われる。
【０００４】
上記現像剤担持体は、通常、円筒状のスリーブ（現像スリーブ）として構成され、このスリーブ表面に現像剤の穂立ちを生じさせるように磁界を形成する磁石体（磁石ローラ）をスリーブ内部に備えている。穂立ちの際、キャリアが磁石ローラで生じる磁力線に沿うようにスリーブ上に穂立ちすると共に、この穂立ちに係るキャリアに対して帯電トナーが付着されている。上記磁石ローラは、複数の磁極を有し、それぞれの磁極を形成する磁石が棒状などに構成されていて、特にスリーブ表面の現像領域部分では現像剤を立ち上げる現像主磁極を備えている。上記スリーブと磁石ローラの少なくとも一方が動くことでスリーブ表面に穂立ちを起こした現像剤が移動するようになっており、現像領域に搬送された現像剤は上記現像主磁極から発せられる磁力線に沿って穂立ちを起こし、この現像剤のチェーン穂は撓むように潜像担持体表面に接触し、接触した現像剤のチェーン穂が潜像担持体との相対線速差に基づいて静電潜像と擦れ合いながら、トナー供給を行う。なお、現像領域とは、現像剤担持体上で磁気ブラシが立ち上がり潜像担持体と接触している範囲とする。
【０００５】
従来の磁気ブラシ現像装置においては、画像濃度を高くするための現像条件と低コントラスト画像を良好に得るための現像条件とが両立せず、高濃度部と低濃度部との双方を同時に改善することが困難である。即ち、画像濃度を高くするための現像条件としては、（ｉ）潜像担持体と現像スリーブとの間隔である現像ギャップを狭くすること、あるいは（ｉｉ）現像領域幅を広くすることなどが挙げられる。一方、低コントラスト画像を良好に得るための現像条件としては、（ｉ’）現像ギャップを広くすること、あるいは（ｉｉ’）現像領域幅を狭くすることなどがある。つまり、双方の現像条件は相対するものであって両立せず、全濃度域にわたって双方の条件を満たして良質な画像を得ることは一般に困難とされている。
【０００６】
例えば低コントラスト画像を重視する場合には、ベタラインのクロス部や黒ベタ、ハーフトーンベタ画像の後端部に白抜けを生じる所謂「後端白抜け」と称される異常画像が発生しやすい。また同じ幅で形成した格子画像の横線が縦線よりも細くなったり、１ドットなどの小さい点画像が現像されないなどの現象も発生している。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−３０５３６０号公報
このような従来からの課題であった画像濃度を高くするための現像条件と低コントラスト画像を良好に得るための現像条件とを高い時点で満足させ、全濃度域にわたって良質な画像を得るための現像方法及び現像装置等が特開２０００−３０５３６０号公報に記載されている。
【０００８】
この公報に記載された現像装置においては、現像ローラの主極部は極間角度が従来の現像ローラに比べて狭いため、マグネット材料に高い磁気特性が必要となる。また、主極部の精度が従来の現像ローラに比べて高い精度（従来の±２度に対して±１度）が要求される。このような要求を満たす現像ローラの一例を図６に示す。
【０００９】
図５において、符号５０はマグネットロール、５１は現像極を形成するマグネットブロックである。マグネットロール５０は、現像極以外の磁気特性を形成する部分で、射出成形もしくは押出し成形にて円筒状に形成されて製造される。原料としては、ＳｒもしくはＢａからなる磁性粉に高分子化合物を混合した、プラスチックマグネットもしくはゴムマグネットを用いることが多い。また、高分子化合物としては６ＰＡもしくは１２ＰＡ等のＰＡ系材料、ＥＥＡ（エチレン・エチル共重合体）・ＥＶＡ（エチレン・ビニル共重合体）等のエチレン系化合物、ＣＰＥ（塩素化ポリエチレン）等の塩素系材料、ＮＢＲ等のゴム材料が使用できる。
【００１０】
また、現像極を形成するマグネットブロック５１は現像ローラ軸方向に延びる棒状のブロックであり、幅が狭く、且つ高い磁気特性を得るためにＢｒ＞０．５Ｔの材料を用いることが望ましく、多くはＮｅ系（Ｎｅ−Ｆｅ−Ｂ等）またはＳｍ系（Ｓｍ−Ｃｏ、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ等）の希土類マグネットもしくはこれらのマグネット粉を上記と同様の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を用いることができる。さらに、上記した現像装置の場合、例えばφ１６〜φ２０の現像ローラであると、スリーブ表面の磁束密度として８０〜９０ｍＴが必要となり、現像極部の希土類マグネット形状としては構成上、断面形状が幅２ｍｍ・高さ３ｍｍ程度の大きさに収める必要がある。この場合、マグネットブロック５１の材料特性としては上記したＢｒ＞０．５Ｔであることが望ましい。
【００１１】
次に、マグネットブロック５１のマグネットロール５０への取り付けを図５により説明する。
マグネットロール５０の現像極部分には、マグネットブロック５１を配置するための凹状の収納溝５２がローラ軸線方向に沿って形成されており、収納溝５２の底部にはマグネットブロック５１を貼り付け固定するための接着剤５３、例えばシアノアクリレート系接着剤が塗布される。マグネットブロック５１は、軸線方向の両側をチャック６０で挟み、収納溝５２の真上に移動する。そして、押圧プレート６１を作動してマグネットブロック５１が収納溝５２内に挿入され、該ブロックが収納溝５２の底部まで達すると、接着剤５３によってマグネットロール５０に貼り付けられる。
【００１２】
このようにしてマグネットブロック５１がマグネットロール５０に貼り付けられるが、マグネットロール５０は、押出し成形等で製造されているため、収納溝５２の位置やその幅寸法にバラツキが生じていることがある。このとき、必要とする磁気特性を得るため、バラツキに応じてマグネットブロック５１の貼る位置を調整する場合がある。この調整方法の一つとして、図６に示すように、マグネットブロック５１の挿入方向一側面を収納溝５２の側壁に接触させて押し込むことにより、マグネットブロック５１の貼る位置を決めることが多々行われる。
【００１３】
この製造時において、マグネットブロック５１にかけられる押圧力は０．５ｋｇｆ／ｃｍ２までで、それ以上の力をかけるとマグネットロール５０が撓み、貼り付け高さが安定しなくなる。図７に示すグラフは、マグネットロール５１にかけた荷重と撓み量との関係を示すグラフである。このグラフでは、マグネットロール５０は図８に示すように、クランプ装置６３によってクランプした状態での荷重と撓み量を示している。
【００１４】
図８から明らかなように、マグネットロール５０はクランプした状態であっても０．５ｋｇｆ／ｃｍ２越えると、撓みが生じてくる。よって、上記したマグネットブロック５１の貼り付け時にかけられる押圧力は最大でも０．５ｋｇｆ／ｃｍ２までであり、それ以上の押圧力はかけられない。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した収納溝５２の側壁に接触させながらマグネットブロック５１を貼り付ける場合、０．５ｋｇｆ／ｃｍ２での押圧力であると、ブロックと壁面と摩擦によって貼り付け位置まで押し込めずにマグネットブロック５１の貼り付け不良が発生するという問題があった。
【００１６】
本発明は、上記した従来の問題を解消し、マグネットブロックの貼り付け不良を防止することができる現像ローラ及び画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するため、本発明は、非磁性スリーブと、該非磁性スリーブ内に配置される磁石ローラとを有し、該磁石ローラが、磁性紛と高分子化合物を混合して成形した略円筒状のマグネットロールの現像極に相当する部分に高磁力のマグネットブロックが固定されている現像ローラにおいて、前記マグネットロールの現像極に相当する部分に、ローラ軸線方向に延び、且つ前記マグネットブロックが貼り付ける収納溝が形成され、該収納溝の底面を前記マグネットブロックの貼り付け面とするとき、収納溝の底面と隣り合う壁面と、該壁面と対向する前記マグネットブロックの面との少なくとも一方の面が湾曲されていることを特徴としている。
【００１８】
なお、本発明の現像ローラにおいて、前記湾曲面は、ローラ軸線と直交する断面形状にて、一方の面が他方の面に対して凸状に湾曲されていると、効果的である。
【００１９】
また、上記課題を解決するため、本発明は、請求項１または２に記載の現像ローラを用いて、現像剤を非磁性スリーブに汲み上げ、非磁性スリーブ上に磁気ブラシを形成し、潜像担持体に現像剤を摺擦させて潜像を可視像化する現像装置を備えたことを特徴としている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面にしたがって説明する。
先ず、本発明に係る現像装置が装着された画像形成装置の作像部を、図１に基づいて説明する。
【００２１】
図１において、静電潜像担持体である感光体ドラム１の周囲には、当該ドラム表面を帯電するための帯電装置２、一様帯電処理面に潜像を形成するためのレーザー光線でなる露光３、ドラム表面の潜像に帯電トナーを付着することでトナー像を形成する現像装置４、形成されたドラム上のトナー像を記録紙へ転写するための転写装置５、ドラム上の残留トナーを除去するためのクリーニング装置７、ドラム上の残留電位を除去するための除電ランプ８が順に配設されている。
【００２２】
このような構成において、帯電装置２の帯電ローラによって表面を一様に帯電された感光体１は、露光３によって静電潜像を形成され、現像装置４によってトナー像を形成される。当該トナー像は、転写ベルトなどでなる転写装置５によって、感光体ドラム１表面から、不図示の給紙トレイから搬送された記録紙へ転写される。この転写の際に感光体ドラムに静電的に付着した記録紙は、分離爪によって感光体ドラム１から分離される。そして未定着の記録紙上のトナー像は定着器９によって記録紙に定着される。一方、転写されずに感光体ドラム上に残留したトナーは、クリーニング装置７によって除去され回収される。残留トナーを除去された感光体ドラム１は除電ランプ８で初期化され、次回の画像形成プロセスに供される。なお、符号６は、図示しない給紙トレイからの記録紙を、感光体１上のトナー像にタイミングを合わせて送出するためのレジストローラである。
【００２３】
現像装置４内には、現像剤担持体である現像ローラ４１が感光体ドラム１に近接するように配置されていて、双方の対向部分には、感光体ドラムと磁気ブラシが接触する現像領域が形成されている。現像ローラ４１は、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂などの非磁性体を円筒形に形成してなる現像スリーブ４５（図２）が不図示の回転駆動機構によって図中時計回りに回転されるようになっている。
【００２４】
現像剤の搬送方向（図で見て時計回り方向）における現像領域の上流側部分には、現像剤チェーン穂の穂高さ、即ち、現像スリーブ上の現像剤量を規制するドクタブレード４２が設置されている。このドクタブレード４２と現像スリーブ４５との間隔であるドクタギャップは０．４ｍｍに設定されている。更に現像ローラの感光体ドラムとは反対側領域には、現像装置ケーシング内の現像剤を攪拌しながら現像ローラ４１へ汲み上げるためのスクリュー４４が設置されている。符号４２は入口シール部材である。
【００２５】
現像ローラ４１のスリーブ４５内には、当該現像スリーブ４５の周表面に現像剤の穂立ちを生じるように磁界を形成する磁石ローラ体（磁石ローラ）が固定状態で備えられる。本実施形態では、図２に示すように、略円筒形状のマグネットロール５０の現像主極部に相当する部分にマグネットブロック５１を接合した構成となっている。この磁石ローラ体から発せられる法線方向磁力線に沿うように、現像剤のキャリアが現像スリーブ４５上にチェーン状に穂立ちを起こし、このチェーン状に穂立ちを生じたキャリアに帯電トナーが付着されて、磁気ブラシが構成される。当該磁気ブラシは現像スリーブ４５の回転によって現像スリーブ４５と同方向（図で見て時計回り方向）に移送されることとなる。
【００２６】
マグネットロール５０とマグネットブロック５１からなる磁石ローラ体は、複数の磁極を有している。図２に示すように、３つのマグネットブロック５１によって現像領域部分に現像剤の穂立ちを生じさせる現像極と（現像極は１つもしくは複数のマグネットブロックであっても良い。）、現像スリーブ４５上に現像剤を汲み上げるための汲み上げ極（図２においてスリーブ４５の左斜め下方向に広がるＮ極）と、汲み上げられた現像剤を現像領域まで搬送するための搬送極（マグネットブロック５１による現像主磁極の上流側：図の左側に広がるＳ極）と、現像後の領域で現像剤を搬送する磁極（マグネットブロック５１による現像主磁極の上流側：図の右側のＳ極）である。本実施形態では、現像極を３つの（３極の）マグネットブロック５１により形成しているが、２つ以上（２極以上）のマグネットブロック５１により現像極を形成してもよい。図２には、現像ローラ１における、ローラ半径方向（法線方向）の磁力分布とその大きさを破線により示してある。
【００２７】
マグネットロール５０とマグネットブロック５１の構成及び材質は、従来技術で説明したマグネットロール５０とマグネットブロック５１と同様であるので、煩雑さを避けるためその説明を省略する。
【００２８】
本実施形態の現像装置４は、現像主磁極の法線方向磁束密度の減衰率が４０％以上であるか、又は現像主磁極の半値幅が２２度以下であるように構成されている。現像領域で穂立ちを起こす主磁極の法線方向磁束密度の減衰率を４０％以上、好ましくは５０％以上とすることで、磁極の減衰率が大きくなり、磁気ブラシの立ち上がり・倒れの間の穂立ち幅が小さくなる。その結果、磁気ブラシは短く且つ密に立ち上がることとなる。このような短く且つ密な立ち上がりをする磁気ブラシは、スリーブ長手方向（ローラ軸方向）において考察すると、立ち上がり・倒れの均一化をもたらすものである。また、磁極の半値幅を狭くすることで、その減衰率が大きくなることが判明している。当該半値幅を２２度以下、望ましくは１８度以下で構成するのが良い。半値幅とは、法線方向の磁力分布曲線の最高法線磁力（頂点）の半分の値（例えばＮ極によって作製されている磁石の最高法線磁力が１２０ｍＴ（ミリテスラ）であった場合、半値５０％というと６０ｍＴである。半値８０％という表現もあり、この場合には９６ｍＴとなる）を指す部分の角度幅のことである。
【００２９】
ところで、先に説明したように、希土類マグネットブロック５１をマグネットロール５０に貼り付けるとき、マグネットブロック５１にかけられる押圧力は０．５ｋｇｆ／ｃｍ２までであり、それ以上の押圧力はマグネットロール５０が撓む危険があるためかけられない。この結果、マグネットブロック５１を収納溝５２の壁面に接触させつつ押圧すると、上記した０．５ｋｇｆ／ｃｍ２程度の押圧力ではマグネットブロック５１が接着剤５３に達せずに貼り付け不良が発生する問題があった。
【００３０】
そこで、本実施形態では図３に示すように、収納溝５２の底面と隣り合っている直交する壁面が湾曲面５５に形成されており、湾曲面５５は収納溝５２の現像ローラの軸線方向の全幅に亘って形成されている。また、湾曲面５５のローラ軸線と直交する方向の断面形状は壁面の中間域がマグネットブロック５１の両側面に近づく方向である凸形状に形成されている。
【００３１】
このように構成された現像ローラ４１は、収納溝５２に湾曲面５５が形成されているので、マグネットブロック５１を収納溝５２の壁面に接触させて押し込むときの摩擦抵抗が小さくなり、上記した０．５ｋｇｆ／ｃｍ２以下の押圧力でもマグネットブロック５１を貼り付け位置まで押し込むことができる。なお、図３に示す実施形態において、収納溝５２の底面と隣り合っている２面とも湾曲面５５にしている。図示の例では、マグネットブロック５１が右壁面に接触させているため、右壁面だけを湾曲面であれば十分であるが、本例ではマグネットロール５０に左右のバランスの悪さ等が生じないように左壁面も同様な湾曲面５５に形成している。
【００３２】
図４は、本発明の変形実施形態を示しており、本例ではマグネットロール５０の収納溝５２は断面形状が底面と両壁面が直交するように形成されているが、マグネットブロック５１の両側面、すなわち、収納溝５２の壁面と対向する面が湾曲面５５’に形成されている。この湾曲面５５’は、マグネットブロック５１の軸線方向の全長に亘り、かつ、壁面に対し凸形状に形成されている。
【００３３】
このように、マグネットロール５０の収納溝５２でなく、マグネットブロック５１の両側面を湾曲面５５’に形成すれば、上記実施形態と同様にされているマグネットブロック５１を収納溝５２の壁面に接触させて押し込むときの摩擦抵抗が小さくなり、上記した０．５ｋｇｆ／ｃｍ２以下の押圧力でもマグネットブロック５１を貼り付け位置まで押し込むことができる。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１の構成によれば、マグネットロールの現像極に相当する部分に、ローラ軸線方向に延び、且つマグネットブロックが貼り付ける収納溝が形成され、該収納溝の底面をマグネットブロックの貼り付け面とするとき、収納溝の底面と隣り合う壁面と、該壁面と対向するマグネットブロックの面との少なくとも一方の面が湾曲されているので、マグネットブロックを収納溝に一側壁に沿って押し込むときの接触部が少なく弱い押圧力でもマグネットブロックを底部の貼り付け面まで押し込むことができる。
【００３５】
請求項２の構成によれば、湾曲面がローラ軸線方向の全幅に亘り、かつ、そのローラ軸線と直交する断面形状が凸状に形成されているので、マグネットブロックを収納溝に一側壁に沿って押し込む際、ほぼ線接触となって摩擦抵抗が小さくマグネットブロックを支障なく収納溝底部の貼り付け面まで押し込むことができる。
【００３６】
請求項３の構成によれば、上記した効果が得られる画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る現像ローラを備えた画像形成装置の作像部付近を示す概略構成図である。
【図２】本発明による現像ローラの一例を示す説明図である。
【図３】本発明に係る現像ローラの一実施形態を示す主要部の拡大説明図ある。
【図４】本発明に係る現像ローラの他の実施形態を示す主要部の拡大説明図ある。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は従来の現像ローラの製造工程を示すの説明図である。
【図６】従来の現像ローラの製造時の一工程を示す拡大説明図である。
【図７】マグネットブロックの押し込み時の押圧力とマグネットロールの撓みの関係を示すグラフである。
【図８】マグネットロールのクランプ状態を示す説明図である。
【符号の説明】
４１      現像ローラ
４５      現像スリーブ
５０      マグネットロール
５１      マグネットブロック
５２      収納溝
５３      接着剤
５５，５５’      湾曲面
【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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