(57)【要約】【課題】現像の際、画像濃度の低下及びかぶりを防止するとともに現像剤担持体である現像スリーブの劣化を防止する。【解決手段】現像装置は、複数の磁極を有する固定マグネットローラ１３が内包された非磁性の現像スリーブ２と、固定マグネットローラの一磁極に対向して配置され現像スリーブ上に形成されるトナー層を規制する磁性ブレード３とを有しており、現像スリーブを感光体ドラム１に対面配置して、現像スリーブによって感光体ドラム上の静電潜像にトナーを導いて静電潜像を現像する。磁性ブレードと現像装置の底部との間には現像スリーブの表面に接触する非磁性部材１６が配置され、非磁性部材はトナーの帯電極性と逆極性の状態にされる。例えば、トナーの帯電極性がプラス極性である際には、非磁性部材として、マイナス極極性のポリエステル製ブラシか又はその厚さが２ｍｍ以下のマイナス極性であるポリエステル製部材が用いられる。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁極を有する固定マグネットが内包された非磁性の現像剤担持体と、前記固定マグネットの一磁極に対向して配置され前記現像剤担持体上に形成される現像剤層を規制する磁性ブレードとを有し、前記現像剤担持体を静電潜像が形成される静電潜像担持体に対面配置して、前記現像剤担持体によって前記静電潜像へ現像剤を導いて前記静電潜像を現像する現像装置において、前記磁性ブレードと前記現像器の底部との間には前記現像剤担持体の表面に接触する非磁性部材が配置され、前記非磁性部材は前記現像剤の帯電極性と逆極性の状態にあることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像剤の帯電極性がプラス極性である際には、前記非磁性部材として、マイナス極性であるポリエステル製ブラシを用いるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記現像剤の帯電極性がプラス極性である際には、前記非磁性部材として、その厚さが２ｍｍ以下のマイナス極性であるポリエステル製部材を用いるように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、現像剤（トナー）を用いて電子写真現像法によって現像を行う現像装置に関し、特に、現像剤担持体としてＮ極とＳ極とを着磁した固定マグネットローラを内包する回転スリーブ（現像スリーブ）を用いた現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現像剤としてトナーのみを用いる一成分現像法においては、トナーの磁性の有無に応じて磁性一成分現像法と非磁性一成分現像法とに分類され、磁性一成分現像法の一つに、例えば、磁性ジャンピング一成分現像方式がある。この磁性ジャンピング一成分現像方式においては、現像剤担持体として、Ｎ極とＳ極とを着磁した固定マグネットローラを内包する回転スリーブ（現像スリーブ）が用いられ、固定マグネットローラと対向する位置には、磁性ブレードが設けられている。そして、固定マグネットローラと磁性ブレードとの間で磁界を形成して、静電潜像が形成される感光体ドラム等の像担持体（静電潜像担持体）に非接触で対向する現像剤担持体上にトナー層を形成する。この際、磁性ブレードと現像材担持体との隙間がトナー層厚となり、磁性ブレードがトナー層厚規制部材として機能することになる。
【０００３】
このようにして、現像剤担持体上にトナー層を形成した後、両者の間に交流電界を印加して、現像剤担持体上に形成されたトナーに対して像担持体へ向かう電界を作用させる。これによって、トナーを静電潜像に飛翔させて、現像を行う。この際、トナーに作用する力（飛翔力）の大きさは、前述の電界の大きさとトナーが有する帯電量の積に比例することになり、トナーが有する帯電量はその表面上に存在する電荷による。
【０００４】
ところで、トナーはかなりの高抵抗であり、トナー粒径が小さい程、トナーの電荷を保持する能力である静電容量が大きくなる。このため、トナー粒径が小さいと、トナーはその表面に電荷を保持する能力が大きくなる。加えて、トナー粒径が小さい程、その質量が小さくなる。従って、像担持体と現像剤担持体との間に交番電界を印加した際、トナー粒径が小さい程、トナーは飛翔しやすくなる。
【０００５】
前述の説明から明らかなように、磁性一成分現像法を用いた現像装置においては、粒径の小さなトナーから消費される結果、画像形成、つまり、現像を繰り返し行うと、粒径の大きいトナーは現像装置（現像器）に残る傾向がある（一般に、これを選択現像という）。そして、現像を繰り返し行うにつれて、粒径の大きなトナーが徐々に消費されることになるが、粒径の大きなトナーは、比帯電量が小さいため現像しにくく、その結果、現像を繰り返し行うにつれて、画像濃度が低下するばかりでなく、所謂かぶりが発生してしまう。
【０００６】
一方、プロセスユニットの長寿命化のために、トナー補給のためのトナーコンテナーを用いて、トナーセンサーによってトナーコンテナーから現像装置内へのトナー補給を制御する手法が知られている。この手法では、トナーセンサーによって、現像装置内のトナー量を監視し、現像装置内のトナー量が予め定められた量未満となると、トナーモーターがオン（ＯＮ）されて、トナーコンテナーから現像装置にトナーが補給される。そして、現像装置内のトナー量が予め定められた量以上となると、トナーモーターがオフ（ＯＦＦ）されて、トナーコンテナーから現像装置へのトナーの補給が停止される。
【０００７】
このようにして、現像装置へのトナー補給を制御している結果、現像装置内のトナー量は、ほぼ予め定められた量に制御される。ところが、上述のトナー補給制御では、現像装置内のトナー量が予め定められた量（例えば、ほぼ満杯状態）で安定している結果、現像剤担持体付近において、トナーの入れ替わりが行われにくい。つまり、古いトナー（例えば、粒径の大きいトナー及び劣化したトナー）が現像剤担持体付近に滞在しやすく、補給されたトナーが現像剤担持体付近に達しにくい。このため、上述のトナー補給制御では、印字枚数が多くなると、画像濃度の低下及びかぶりが発生しやすい。
【０００８】
このような画像濃度（印字濃度）の低下及びかぶりを防止するため、例えば、特開平１０−３３３４３７号公報に記載されたものが知られている（以下単に従来例１と呼ぶ）。従来例１では、磁性ブレードと対向する固定マグネットローラの磁極と同磁性のマグネット（ブレードマグネット）を磁性ブレードに装着しており、これによって、ブレードマグネットと固定マグネットローラとの磁極との間に反発磁界を形成している。そして、この反発磁界によってトナーに適度のシェアをかけて、トナーの摩擦帯電を促進するようにしている。これによって、従来例１では、トナーの帯電を促進して、長期間にわたってトナーの比帯電量を安定させ、長期間にわたって良好な画像を形成できるようにしている。
【０００９】
ここで、ブレードマグネットが装着された現像器を現像器Ａ、ブレードマグネットが装着されていない現像器を現像器Ｂとして、現像器Ａ及びＢについて、印字枚数に対する画像濃度を比較する（耐久性比較）とともに、印字枚数に対するトナー帯電量を比較してみた（トナー帯電量推移比較）。その結果を図３及び図４に示す。図３に示すように、現像器Ａについては、印字枚数が増加しても、印字濃度の低下が少ないことが分かる。さらに、図４に示すように、現像器Ａについては、印字枚数が増加してもトナー帯電量がほとんど低下しないことが分かる。
【００１０】
上述のようにして、ブレードマグネットを磁性ブレードに装着すると、安定的に画像を形成することができるが（つまり、画像濃度の低下及びかぶりの発生を防止することができるが）、現像装置内において、トナー滞留が発生することが多く、長時間使用すると（耐久時に）、現像スリーブ上にトナーが付着してしまうという現象が生じて、安定したトナー層を形成できないことがある（以下トナー層乱れと呼ぶ）。このようなトナー層乱れが生じると、画像不良が発生することがある。そして、上述のトナー滞留は像担持体と反対側に位置する現像装置内部において、特にトナーの入れ換わりの悪い像担持体端部で発生する。
【００１１】
このような不具合に対処するため、例えば、特開平１１−７８１０２号公報に記載されたものが知られている（以下従来例２と呼ぶ）。従来例２では、予め定められた適切な位置にトナー回収部材、発泡弾性部材、及びトナー層厚規制部材を配置して、トナー担持体上の飛翔履歴の削除、トナーへの均一な帯電の付与、及びトナー層厚規制を順次行って、所定の帯電量の安定したトナー層を形成するようにしている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の従来例２では、予め定められた適切な位置にトナー回収部材、発泡弾性部材、及びトナー層厚規制部材を配置して、トナー担持体上の飛翔履歴の削除、トナーへの均一な帯電の付与、及びトナー層厚規制を順次行って、所定の帯電量の安定したトナー層を形成するようにしているものの、従来例２ではトナー回収部材が現像スリーブと接触している関係上、このため、トナー回収部材によって現像スリーブ表面が劣化してしまう恐れが多いという課題がある。例えば、現像スリーブにブラスト処理等の表面処理が施されていると、この表面処理が劣化してしまうことになる。
【００１３】
本発明の目的は画像濃度の低下及びかぶりを防止して、現像剤担持体である現像スリーブが劣化することのない現像装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、複数の磁極を有する固定マグネットが内包された非磁性の現像剤担持体と、前記固定マグネットの一磁極に対向して配置され前記現像剤担持体上に形成される現像剤層を規制する磁性ブレードとを有し、前記現像剤担持体を静電潜像が形成される静電潜像担持体に対面配置して、前記現像剤担持体によって前記静電潜像へ現像剤を導いて前記静電潜像を現像する現像装置において、前記磁性ブレードと前記現像器の底部との間には前記現像剤担持体の表面に接触する非磁性部材が配置され、前記非磁性部材は前記現像剤の帯電極性と逆極性の状態にあることを特徴とする現像装置が得られる。
【００１５】
このようにして、磁性ブレードと現像器の底部との間に、現像剤担持体の表面に接触する非磁性部材を配置して、非磁性部材を現像剤の帯電極性と逆極性の状態とすると、画像濃度の低下及びかぶりが防止でき、しかも現像剤担持体である現像スリーブの劣化を防止することができる。
【００１６】
例えば、前記現像剤の帯電極性がプラス極性である際には、前記非磁性部材として、マイナス極性であるポリエステル製ブラシが用いられる。さらに、前記現像剤の帯電極性がプラス極性である際には、前記非磁性部材として、その厚さが２ｍｍ以下のマイナス極性であるポリエステル製部材を用いるようにしてもよい。このようにすれば、容易に画像濃度の低下及びかぶりが防止でき、しかも現像剤担持体である現像スリーブの劣化を防止することができることになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下本発明について図面を参照して説明する。なお、図示の例に記載された構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に限定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００１８】
まず、図１を参照して、本発明による現像装置が用いられる画像形成装置の一例について説明する。図示の画像形成装置は、像担持体であるａ−Ｓｉ（アモルファス・シリコン）感光体ドラム（以下単に感光体ドラムと呼ぶ）１を備えており、感光体ドラム１の周囲には、帯電器８、露光ユニット９、現像器（現像装置）１０、転写ローラ１１、及びクリーナー１２が配置されている。感光体ドラム１は図中実線矢印で示す方向に回転駆動され、印刷の際には、まず、感光体ドラム１が帯電器８によって帯電され、画像データ（印字データ）に応じて露光ユニット９によって感光体ドラム１上に静電潜像が形成される。そして、現像器１０によって後述するようにして静電潜像が現像されて、感光体ドラム１上にトナー像が形成される。その後、転写ローラ１１によって感光体ドラム１上のトナー像が記録媒体（記録紙：図示せず）に転写され、定着器（図示せず）によってトナー像が記録媒体上に定着されて画像形成が行われる。なお、感光体ドラム１上に残留したトナーはクリーナー１２によってクリーニングされることになる。
【００１９】
現像器１０には、現像剤担持体である現像スリーブ２が備えられ、現像スリーブ２の表面は定形又は不定形粒子によるブラスト処理が施されている。そして、この現像スリーブ２は図中実線矢印で示す方向に回転する。現像スリーブ２には、Ｎ極とＳ極とが着磁された固定マグネットローラ１３（図中磁極はＳ１，Ｎ１，Ｓ２，及びＮ２で示されている）が内包されている。現像器筐体１０ａには、固定マグネットローラ１３の磁極（図示の例ではＳ２極）に対向して磁性ブレード３が取り付けられており、固定マグネットローラ１３と磁性ブレード３との間で磁界が形成されることになる。さらに、この磁性ブレード３の一側面には、磁性ブレード３が対向する磁極（Ｓ２極）と同磁極のマグネット（ブレードマグネット）１４が装着されている。さらに、現像スリーブ２に接触するようにして、非磁性部材１６が配置されている。
【００２０】
現像の際には、現像スリーブ２上にトナー層が形成される。この際、磁性ブレード３と現スリーブ２との隙間がトナー層厚となり、磁性ブレード３がトナー層厚規制部材として機能することになる。現像スリーブ２上にトナー層を形成した後、両者の間に交流電界が印加される。交番電界として、例えば、直流（ＤＣ）電圧に矩形波、三角波、又は正弦波等の交流（ＡＣ）成分を重畳したものが用いられる。感光体ドラム１は、帯電器８によって、例えば、約２４０Ｖに均一に帯電させた。そして、露光ユニット９によって感光体ドラム１を露光して静電潜像を形成した。なお、露光後において、感光体ドラム１の表面電位は約１０Ｖであった。そして、感光体ドラム１と現像スリーブ２との間に交番電界（Ｖｄｃ＝１６０Ｖ、Ｖｐｐ＝１．８ｋＶ、ｆ＝２．４ｋＨｚ）を作用させて、現像スリーブ２上のトナーを感光体ドラム１に飛翔させて、露光部分の現像を行った。
【００２１】
前述のように、感光体ドラム１上に形成されたトナー像は転写ローラ１１によって記録媒体に転写された後定着される。この際、周囲雰囲気（環境）、記録媒体の種類及び抵抗値等によって異なるが、反転現像の場合には、転写ローラ１１には負極性の高圧バイアスが印加される。
【００２２】
ところで、前述のように、感光体ドラム１と反対側に位置する現像器内において、トナー滞留が発生する。つまり、図１において、Ｎ２極の部分においてその磁力に起因してトナー滞留が発生する。そして、このようなトナー滞留が発生すると、トナー層乱れ等のトナー層形成不良が起こる。さらには、トナー滞留によってトナーの劣化が発生して、画像濃度が低下してしまう。このようなトナー滞留を防止するため、例えば、Ｎ２極をなくすと、今度は現像器筐体１０ａの底部（あご部１５）からトナーが噴出して画像形成装置内がトナーで汚染されてしまう。
【００２３】
そこで、図１に示すように、現像スリーブ２に接触するようにして、非磁性部材１６を配置した。そして、非磁性部材１６は磁性ブレード３と現像器筐体１０ａの底部との間に位置づけられる。このようにして非磁性部材１６が配置された現像器について、トナーをプラス帯電させて現像を行った。
【００２４】
ここで、非磁性部材１６が配置されていない現像器を現像器（１）、非磁性部材１６としてブラシを用い、ブラシの材質をポリエステル（マイナス極性）とした現像器を現像器（２）、非磁性部材１６としてブラシを用い、ブラシの材質をナイロン（プラス極性）とした現像器を現像器（３）、非磁性部材１６としてポリエステル製のマイラ（Ｍｙｌａｒ：商標名）を用い、マイナス極性としてその厚さｔをｔ＝１ｍｍとした現像器を現像器（４）、非磁性部材１６としてポリエステル製のマイラを用い、マイナス極性としてその厚さｔをｔ＝２ｍｍとした現像器を現像器（５）、非磁性部材１６としてポリエステル製のマイラを用い、マイナス極性としてその厚さｔをｔ＝３ｍｍとした現像器を現像器（６）、非磁性部材１６としてポリエステル製のマイラを用い、マイナス極性としてその厚さｔをｔ＝４ｍｍとした現像器を現像器（７）、非磁性部材１６としてナイロン製のマイラ（商標名）を用い、プラス極性としてその厚さｔをｔ＝１ｍｍとした現像器を現像器（８）、非磁性部材１６としてナイロン製のマイラ（商標名）を用い、プラス極性としてその厚さｔをｔ＝２ｍｍとした現像器を現像器（９）、非磁性部材１６としてナイロン製のマイラ（商標名）を用い、プラス極性としてその厚さｔをｔ＝３ｍｍとした現像器を現像器（１０）、そして、非磁性部材１６としてナイロン製のマイラ（商標名）を用い、プラス極性としてその厚さｔをｔ＝４ｍｍとした現像器を現像器（１１）とした。そして、五万枚の印字を行ったところ、図２に示す結果が得られた。
【００２５】
図２に示すように、現像器（２）及び現像器（４）〜（７）では１．４〜１．５の画像濃度が得られたものの、現像器（１）、現像器（３）、及び現像器（８）〜（１１）では１．２〜１．３の画像濃度しか得られなかった。さらに、現像器（１）ではトナー層乱れ（かぶり）が生じたものの、現像器（２）〜（１１）においては、トナー層乱れが生じることがなかった（トナー層乱れが生じたものに×印を付し、トナー層乱れが生じないものに○印を付した）。また、当然のことながら、現像器（１）については、現像スリーブ２の表面に傷が生じることがなく（劣化がない）、現像器（２）〜（５）及び現像器（８）及び（９）についても現像スリーブ２の表面に傷が生じることがなかった（表面に傷がついたものに×印を付し、表面に傷がつかないものに○印を付した）。
【００２６】
上述の実験結果から、非磁性部材１６としてブラシを用いた際には、ブラシをトナー帯電と逆極性に帯電させると、画像濃度（耐久性）が良好となることがわかる。そして、ブラシをトナー帯電と同極性に帯電させると、画像濃度（耐久性）は向上しないことがわかる。このように、ブラシをトナー帯電と同極性に帯電させると、トナーに対する帯電付与能力が劣ることになってしまい、画像濃度（耐久性）が向上しない。なお、ブラシをトナー帯電と同極性に帯電させても、トナー層乱れ及び表面の傷つきは防止することができる（つまり、現像スリーブ２上のトナー層乱れを物理的に解消することができる）。
【００２７】
一方、非磁性部材１６としてマイラを用いた際には、マイラをトナー帯電と逆極性に帯電させると、耐久性が良好となることがわかる。そして、マイラをトナー帯電と同極性に帯電させると、耐久性は向上しないことがわかる。なお、マイラをトナー帯電と同極性に帯電させても、トナー層乱れは防止することができる。ところが、マイラの厚さｔが３ｍｍ以上となると、その帯電の極性にかかわらず、現像スリーブ２の表面に傷がついてしまった。そして、マイラの厚さｔが２ｍｍ以下であれば、現像スリーブ２の表面に傷がつくことはなかった（つまり、劣化しなかった）。
【００２８】
このようにして、非磁性部材１６として、トナー帯電と逆極性のブラシを用いれば、耐久性が向上するばかりでなく、トナー層乱れ及び現像スリーブ表面の傷つきを防止することができることになる。なお、非磁性部材１６は、その表面がトナーで隠れない状態であることが好ましく、磁性ブレードと現像器の底部との間でも、特にトナーが少ない位置である磁性ブレードや現像器の底部の近傍に設置することが望ましい。
【００２９】
また、非磁性部材１６として、トナー帯電と逆極性のマイラを用いて、その厚さを２ｍｍ以下とすれば、耐久性が向上するばかりでなく、トナー層乱れ及び現像スリーブ表面の傷つきを防止することができることになる。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、磁性ブレードと現像器の底部との間に、現像剤担持体の表面に接触する非磁性部材を配置して、非磁性部材を現像剤（トナー）の帯電極性と逆極性の状態とするようにしたので、画像濃度の低下及びかぶりが防止でき、しかも現像剤担持体の劣化を防止することができるという効果がある。
【００３１】
本発明では、現像剤（トナー）の帯電極性がプラス極性である際には、非磁性部材として、マイナス極性のポリエステル製ブラシを用いるか又はその厚さが２ｍｍ以下のマイナス極性であるポリエステル製部材を用いるようにしたから、容易に画像濃度の低下及びかぶりが防止でき、しかも現像剤担持体である現像スリーブの劣化を防止することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による現像装置の一例を用いた画像形成装置を示す断面図である。
【図２】図１に示す現像装置に備えられた非磁性部材の材質、極性、及び厚さを変化させて画像濃度、トナー層乱れ、及び現像スリーブの劣化状態を試験した結果を示す図である。
【図３】磁性ブレードにマグネットを装着した現像器と磁性ブレードにマグネットが装着されていない現像器との耐久性を比較して示す図である。
【図４】磁性ブレードにマグネットを装着した現像器と磁性ブレードにマグネットが装着されていない現像器とのトナー帯電量推移を比較して示す図である。
【符号の説明】
１　感光体ドラム（ａ−Ｓｉ感光体ドラム）
２　現像スリーブ
３　磁性ブレード
８　帯電器
９　露光ユニット
１０　現像器（現像装置）
１１　転写ローラ
１２　クリーナー
１３　固定マグネットローラ
１４　ブレードマグネット
１６　非磁性部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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