(57)【要約】【課題】  現像剤担持体の駆動トルクを軽減することにより、現像剤の劣化を抑制し、均一な現像剤層で現像を行う小型の現像装置を提供する。【解決手段】  磁性の規制部材の上流側に反発磁界を形成している磁束ピークの位相角度差を４０°以上１２０°以下とする。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転により現像剤を現像領域に搬送する現像剤担持体、該現像剤担持体に現像剤を供給する回転搬送部材、該現像剤担持体の内側に設けられ複数の磁極を有する固定の磁界発生手段及び前記現像剤担持体に対向して配置され、搬送される現像剤の量を規制する磁性の規制部材を有する現像装置において、
前記磁極の一つは、前記規制部材に最も近い第１の磁束ピークを形成し、前記磁極の一つと同極の前記磁極の他の一つは、前記第１の磁束ピークよりも上流側に第２の磁束ピークを形成し、前記第１の磁束ピークと前記第２の磁束ピークの位相角度差が４０°以上１２０°以下であることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記第１の磁束ピークは、前記規制部材の位相角度の上流側３０°以内に形成されてい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】
前記第１の磁束ピークの位相角度線と前記現像剤担持体の外周面との交点が、前記回転搬送部材の回転軸よりも上方にあり、前記第２の磁束ピークの位相角度線と前記現像剤担持体の外周面との交点が前記回転搬送部材の回転軸よりも下方にあることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
回転により現像剤を現像領域に搬送する現像剤担持体、該現像剤担持体に現像剤を供給する回転搬送部材、該現像剤担持体の内側に設けられ複数の磁極を有する固定の磁界発生手段及び前記現像剤担持体に対向して配置され、搬送される現像剤の量を規制する磁性の規制部材を有する現像装置において、
前記磁界発生手段は、前記規制部材の位相角度を中心として、位相角度差±１０°以内における磁束密度の最小値が最大値の０．８倍以上である磁界を発生することを特徴とする現像装置。
【請求項５】
前記磁界発生手段は、前記規制部材の位相角度±３０°以内に２以上の磁束ピークを発生することを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
【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に使用される現像装置に関し、特に、磁性の規制部材を有する現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
感光体等の像形成体上に形成された静電潜像を現像し、トナー像を形成する現像装置には種々の形態があるが、回転により現像剤を現像領域に搬送する現像剤担持体、該現像剤担持体の内側に設けられ複数の磁極を有する固定の磁界発生手段、前記現像剤担持体に現像剤を供給する回転搬送部材及び前記現像剤担持体に対向して配置され、搬送される現像剤の量を規制する現像剤規制部材で構成されるものが広く普及している。
【０００３】
また、使用される現像剤には、キャリアとトナーを主成分とする二成分現像剤又はキャリアを含まず、トナーを主成分とする一成分現像剤がある。
【０００４】
これら現像剤は、前記磁界発生手段により、前記現像剤担持体上に形成された磁界の作用で、前記現像剤担持体上に保持され、搬送されて現像領域に供給される。そして、現像領域において、前記磁界の作用で、現像剤のブラシが形成されて、像形成体上の静電潜像を現像する。
【０００５】
均一で適正な濃度のトナー像を形成するために、前記規制部材や前記磁界発生手段の配置や構造に関して様々な工夫がなされている。
【０００６】
前記規制部材の上流側で現像剤が滞留するという問題の解決や現像剤担持体の駆動トルクを軽減して、現像剤に加えられるストレスを軽減するための技術としては、特許文献１、２等がある。
【０００７】
特許文献１では、一成分現像剤を用いる現像装置において、規制部材の近傍、且つ、上流側に反発磁界を形成するとともに、現像剤担持体に軽圧接触する単泡性の発砲体からなる現像剤供給ローラを設けることにより、現像剤担持体の駆動トルクを軽減し、ブロッチ現象を防止することが提案されている。
【０００８】
特許文献２では、一成分現像剤を用いる現像装置において、選択現像が進行する結果として大粒径の現像剤が現像装置内に滞留するという問題を解決するために、磁性の規制部材の上流側に非磁性部材を設けることが提案されている。
【特許文献１】特開平８−１９０２７５号公報
【特許文献２】特開２００３−６６７２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１、２のように現像装置内に、新たな部材を設けるものでは、そのためのスペスが必要になり、装置が大型になるという問題がある。また、駆動トルクの軽減や、適正な現像性の確保という観点からも十分でなく、新たに設けた部材の劣化による耐久性の低下の問題がある。
【００１０】
すなわち、使用により、現像剤の安定した搬送が行われなくなり、現像性が不安定になるという問題がある。
【００１１】
本発明は、従来の現像装置における前記の問題を解決し、新たな部材を設けることなく、安定した現像剤の搬送を可能とすることにより、装置の大型化を避けつつ、安定した現像性が確保され、現像剤担持体の駆動トルクを軽減した現像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】
前記の本発明の目的は、下記の発明により達成される。
１．
回転により現像剤を現像領域に搬送する現像剤担持体、該現像剤担持体に現像剤を供給する回転搬送部材、該現像剤担持体の内側に設けられ複数の磁極を有する固定の磁界発生手段及び前記現像剤担持体に対向して配置され、搬送される現像剤の量を規制する磁性の規制部材を有する現像装置において、
前記磁極の一つは、前記規制部材に最も近い第１の磁束ピークを形成し、前記磁極の一つと同極の前記磁極の他の一つは、前記第１の磁束ピークよりも上流側に第２の磁束ピークを形成し、前記第１の磁束ピークと前記第２の磁束ピークの位相角度差が４０°以上１２０°以下であることを特徴とする現像装置。
２．
前記第１の磁束ピークは、前記規制部材の位相角度の上流側３０°以内に形成されていることを特徴とする前記１に記載の現像装置。
３．
前記第１の磁束ピークの位相角度線と前記現像剤担持体の外周面との交点が、前記回転搬送部材の回転軸よりも上方にあり、前記第２の磁束ピークの位相角度線と前記現像剤担持体の外周面との交点が前記回転搬送部材の回転軸よりも下方にあることを特徴とする前記１又は前記２に記載の現像装置。
４．
回転により現像剤を現像領域に搬送する現像剤担持体、該現像剤担持体に現像剤を供給する回転搬送部材、該現像剤担持体の内側に設けられ複数の磁極を有する固定の磁界発生手段及び前記現像剤担持体に対向して配置され、搬送される現像剤の量を規制する磁性の規制部材を有する現像装置において、
前記磁界発生手段は、前記規制部材の位相角度を中心として、位相角度差±１０°以内における磁束密度の最小値が最大値の０．８倍以上である磁界を発生することを特徴とする現像装置。
５．
前記磁界発生手段は、前記規制部材の位相角度±３０°以内に２以上の磁束ピークを発生することを特徴とする前記４に記載の現像装置。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１〜３のいずれかの発明により、新たな部材を付加することなく、現像剤の安定した搬送や現像剤担持体の駆動トルクを軽減するので、これらの性能、すなわち、現像剤の安定した搬送や低い駆動トルクが長期間にわたって維持され高性能、高耐久性の現像装置が実現される。しかも、小型の現像装置が実現される。
【００１４】
請求項３の発明により、回転搬送部材から現像剤担持体への現像剤の供給が安定し、現像剤担持体上に均一な現像剤層が形成される。
【００１５】
請求項４又は５の発明により、現像剤担持体及び磁界発生手段と規制部材との位置関係のずれに対する現像剤搬送量の変動が少ないので、一定した品質の現像装置を製造することが可能となるとともに、現像装置の製造における許容誤差が緩和される。
【００１６】
請求項５の発明により、現像剤搬送量の変動が少ない現像装置が容易に実現され、また、規制部材近傍の磁束密度分布を高精度で所望のものに設定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
＜画像形成装置＞
図１は本発明の現像装置が用いられる画像形成装置を示す。
【００１８】
感光体１の周囲に帯電装置２、露光装置３、現像装置４、転写分離装置５及びクリーニング装置６が配置され、感光体１が矢印で示すように回転して、帯電、露光及び現像により感光体１上にトナー像が形成される。形成されたトナー像は転写分離装置５により記録材Ｐに転写され、転写されたトナー像は定着装置７により記録材Ｐに定着される。
【００１９】
転写後の感光体１はクリーニング装置６によりクリーニングされて繰り返し使用される。
＜現像装置＞
図２は本発明の実施の形態に係る現像装置を示す。
【００２０】
筺状の現像装置枠４０内には、非磁性のトナーと磁性キャリアを主成分とする二成分現像剤が収容される。なお、キャリアを含まず磁性トナーを主成分とする一成分現像剤を用いることもできる。
【００２１】
現像装置枠４０内には、現像剤担持体としての現像スリーブ４１、磁界発生手段としての磁石ロール４２、磁性の規制部材としての磁気ブレード４３、回転搬送部材としてのパドル４４、搬送・攪拌スクリュー４５、４６が配置される。
【００２２】
現像スリーブ４１は非磁性材料である、アルミ、ステンレス等からなる円筒体であり、矢印Ｗ１のように回転して、現像剤を現像領域Ｇに搬送する。
【００２３】
磁石ロール４２は固定であり、５個の磁極Ｎ１、Ｎ２、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を有する。Ｎ磁極Ｎ１が現像領域において磁気ブラシを形成する。
【００２４】
磁性ブレード４３は、現像スリーブ４１との間に０．３ｍｍ〜２．０ｍｍの間隙を形成して、現像剤の搬送量を規制し、現像スリーブ４１上に均一な現像剤層を形成する。
【００２５】
矢印Ｗ２のように回転して現像スリーブ４１に現像剤を供給するパドル４４は、４枚の搬送羽を有し、該搬送羽は、現像の全幅をカバーする長さに形成される。
【００２６】
返送・攪拌スクリュー４５、４６は現像剤を攪拌しつつ搬送して、パドル４４に供給するとともに、現像スリーブから還流した現像剤に補給口４７から補給されたトナーを現像剤に混合する。
【００２７】
現像剤は、搬送攪拌スクリュー４５、４６−パドル４４−現像スリーブ４１と搬送され、現像スリーブ４１により現像領域Ｇに供給される。
【００２８】
現像によりトナーが消費された現像剤は、搬送・攪拌スクリュー４５、４６へと搬送され、補給口４７かた補給されたトナーと混合される。
【００２９】
このような現像剤の循環により連続して現像が行われる。
＜実施の形態１＞
図３は、磁石ロール４２により形成される磁界の磁束密度分布を示す。なお、以下に説明する磁束密度は、現像スリーブ４１の表面で計測されたものである。
【００３０】
図示のように、現像領域Ｇに主磁極であるＮ磁極ＮＩにより第５の磁束ピークＰ５が形成され、現像スリーブ４１の回転方向上流側、すなわち、反時計方向に向かって順に、Ｓ磁極Ｓ１により第１の磁束ピークＰ１が形成され、Ｓ磁極Ｓ２により第２の磁束ピークＰ２が形成され、Ｎ磁極Ｎ２により第３の磁束ピークＰ３が形成され、Ｓ磁極Ｓ３により第４の磁束ピークＰ４が形成される。
【００３１】
磁気ブレード４３の位相角度を０°とするとき、磁束ピークＰ１の位相角度は９°、磁束ピークＰ２の位相角度は１１２°、磁束ピークＰ３の位相角度は１６９°、磁束ピークＰ４の位相角度は２２６．５°、磁束ピークＰ５の位相角度は２９２°である。なお、磁気ブレード４３の位相角度は、磁気ブレード４３の上流側エッジを基準としたものである。
【００３２】
図では、磁気ブレード４３に最も近い磁束ピークＰ１と磁束ピークＰ１の上流側に位置する磁束ピークＰ２との位相角度差は１０３°であり、同極性の磁極Ｓ１、Ｓ２により反発磁界を形成している磁束ピークＰ１とＰ２のこのような位相角度差により、現像スリーブ４１の駆動トルクが軽減されるとともに、安定した現像層の搬送が行われ、均一な現像剤層を現像スリーブ４１上に形成することができた。
【００３３】
なお、上流側、下流側とは、現像スリーブ４１の回転方向を基準とした定義である。
【００３４】
実験によれば、反発磁界を形成する磁束ピークＰ１、Ｐ２の位相角度差を４０°以上１２０°以下とすることにより、前記駆動トルクの軽減と均一な現像剤層の形成が可能となった。
【００３５】
図４は反発磁界を形成する磁束ピークＰ１とＰ２の位相角度差を種々変えたときの現像スリーブ４３の駆動トルクの変化を示す。
【００３６】
駆動トルクは、現像剤の劣化に影響する。すなわち、強い駆動トルクにより、現像剤に強いストレスが作用して、現像剤を劣化させるが、位相角度差を４０°以上とすることにより、現像剤の劣化を許容範囲内に抑えることができた。また、駆動トルクの軽減によりモータにかかる負荷が軽減されて、小型のモータの使用が可能となる。
【００３７】
また、位相角度差が１２０°を超えると、反発磁界による現像剤のはぎ取り機能が低下して、現像剤が現像スリーブ上に残留し、現像ムラを起こす等の問題が発生しやすくなる。
【００３８】
磁束ピークＰ１は、磁気ブレード４３に対して、その上流側３０°以内に配置されるのが好ましい。磁束ピークＰ１が磁気ブレード４３の下流側に配置されると、反発磁界において磁気ブレード４３による規制が行われるために、現像層が剥離される場合があり、搬送不良が発生する可能性がある。また、磁束ピークＰ１が磁気ブレード４３より３０°を超えた上流側に形成されると、反発磁界の効果が低下して駆動トルクが上昇する。
【００３９】
更に、磁束ピークＰ１と磁束ピークＰ２の位相角度とパドル４４との関係を次のように設定することが好ましい。
【００４０】
図５は磁束ピークＰＩ、Ｐ２とパドル４４との関係を示す。
【００４１】
磁束ピークＰ１の位相角度を示す直線Ｌ１と現像スリーブ４１の外周のと交点Ｘ１がパドル４４の回転軸Ｘ３よりも上方に設定され、磁束ピークＰ２の位相角度を示す直線Ｌ２と現像スリーブ４１の外周との交点Ｘ２がパドル４４の回転軸Ｘ３よりも下方に設定されることが好ましい。すなわち、パドル４４の回転軸Ｘ３が、ハッチングで示した領域内に配置されることが好ましい。
【００４２】
このような、磁束ピークＰ１、Ｐ２とパドル４４の位置関係により、パドル４４から現像スリーブ４１への現像剤の供給が安定し、均一な現像剤層が現像スリーブ４１上に形成される。
【００４３】
なお、図５に示す配置は現像スリーブ４１の回転軸Ｘ４とパドル４４の回転軸Ｘ３がほぼ水平に設定されている現像装置において有効である。
＜実施の形態２＞
現像装置の組み立てにおいて、現像スリーブ４１及び磁石ロール４２と、磁気ブレード４３との位置関係を正確に設定することことが容易ではなく、数度程度の誤差が出る可能性がある。
【００４４】
この誤差により、現像剤の搬送量の異なる現像装置が製造され、一定した画質を確保することが困難になるという問題がある。
【００４５】
本発明の第２は、このような問題を解決したものである。
【００４６】
表１は磁気ブレード４３に対して磁石ロール４２を５°ずらす、すなわち、磁気ブレード４３に対するＳ磁極Ｓ１の位相角度を５°変えた時の現像スリーブによる現像剤搬送量の変化を調べた実験の結果を示す。該実験は、磁気ブレード４３の位相角度を０°とし、±１０°の範囲における磁束密度の最小値Ｍｉｎと最大値Ｍａｘとの比、Ｍｉｎ／Ｍａｘが異なる磁石ロールを用いて行われた。
【００４７】
【表１】
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【００４８】
表１に示すように、比Ｍｉｎ／Ｍａｘが小さくなるほど、現像剤の搬送量の変動量が大きくなるが、比Ｍｉｎ／Ｍａｘが０．８以上のときの変動量０．２ｇ／ｍ2が、組み立て誤差範囲内で、画質の変化を起こさない限度であった。
【００４９】
図６は、磁気ブレード４３を中心として±１０°の範囲内における磁束密度の最大値Ｍａｘ、最小値Ｍｉｎの例を示す。図６の例では、磁束密度分布が磁性ブレード４３の±１０°の範囲内で、谷又は山を形成せず、一方向に傾斜しており、この場合には、前記範囲の一方の端における磁束密度が最大値Ｍｍａｘとなり、他方に端における磁束密度が最小値Ｍｍｉｎとなる。
【００５０】
前記の条件比Ｍｉｎ／Ｍａｘ≧０．８を満たすための手段として、磁性ブレード４３を中心として、±３０°の範囲内に２以上の磁束ピークを形成することが好ましい。これにより、安定した現像剤の搬送が可能となる。
【００５１】
磁性ブレードを中心として±３０°の範囲内に２以上の磁束ピークを形成するという条件については、着磁により２以上の磁極を作って、前記ピークを形成するのではなく、磁石の形状により前記ピークを形成するという手段により達成することが好ましい。
【００５２】
図７はこのような磁束ピーク形成手段を示す。すなわち、図７では、磁極Ｎが形成されている磁石ロールＭＲの端部に凹部Ｖを形成することにより、ピークＰａとＰｂを持った磁界が形成される。
【００５３】
図７に示す磁束ピーク形成手段により、磁束密度分布を所望の形態に高精度で形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】画像形成装置の全体図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る現像装置を示す図である。
【図３】現像スリーブ上の磁束密度分布を示す図である。
【図４】反発磁界を形成する磁束ピークの位相角度差を種々変えたときの駆動トルクの変化を示すグラフである。
【図５】磁束ピークＰ１、Ｐ２とパドルの関係を示す図である。
【図６】磁気ブレードを中心として±１０°の範囲内における磁束密度の最大値Ｍａｘ、最小値Ｍｉｎの例を示す図である。
【図７】磁束ピーク形成手段の例を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
４  現像装置
４１  現像スリーブ
４２、ＭＲ  磁石ロール
４３  磁気ブレード
４４  パドル
Ｐ１〜Ｐ５  磁束ピーク
Ｎ１、Ｎ２  Ｎ磁極
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３  Ｓ磁極
【図１】
2005331552.tif 000004
【図２】
2005331552.tif 000005
【図３】
2005331552.tif 000006
【図４】
2005331552.tif 000007
【図５】
2005331552.tif 000008
【図６】
2005331552.tif 000009
【図７】
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