(57)【要約】【課題】感光体ドラム１５に対面して回転して内部に磁石１７が配された現像スリーブ１３を有し、現像スリーブ１３の回転方向上流側に磁石１４ｂを配した層厚規制部材１４により、現像剤層厚を規制しながら現像スリーブ１３上に１成分現像剤を担持して感光体ドラム１５上の潜像を現像する現像装置において、現像装置内に全く現像剤（トナー）が無い状態から現像剤を補給（インストール）した直後、及び、或る程度時間が経過してトナーの帯電量が増加した時点のいずれにおいても、現像スリーブ１３上の現像剤層厚が一定で、ランダム黒点が発生したり画像の濃度低下が発生することのないようにすることが課題である。【解決手段】現像スリーブ１３内に配した磁石１７における層厚規制部材１４に対向した磁極Ｓ１を、現像スリーブ１３上の現像剤層厚が略一定となるよう時間と共に回動させるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体ドラムに対面し、内部に磁石を有して回転する現像スリーブと、前記感光体ドラム対面位置から前記現像スリーブの回転方向上流側に、磁石を配して前記現像スリーブ上の現像剤層厚を規制する層厚規制部材とを有し、該層厚規制部材で層厚を規制しながら現像スリーブ上に１成分現像剤を担持させて現像を行う画像形成装置における現像装置において、
前記現像スリーブ内に配した磁石における前記層厚規制部材と対向した磁極を、回動させる機構を設けたことを特徴とする画像形成装置における現像装置。
【請求項２】
前記現像スリーブ内に配した磁石の回動機構は、前記磁石の回動軸へ駆動源からの駆動力を伝える駆動力伝達機構であることを特徴とする請求項１に記載した画像形成装置における現像装置。
【請求項３】
前記層厚規制部材に対向した磁極の回動角度は、前記感光体ドラムと対向した前記現像スリーブ内磁石の磁極における磁力分布の半値幅の約１／４以下であることを特徴とする請求項１または２に記載した画像形成装置における現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置に用いられる現像装置に係り、特に、内部に磁石を配して感光体ドラムに対面した現像スリーブに、層厚規制部材で層厚を規制しながら１成分現像剤を担持させて現像を行う画像形成装置における現像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内部に磁石を有して感光体ドラムに対面した現像スリーブに、層厚規制ブレードで層厚を規制しながら１成分現像剤を担持させ、静電潜像が形成された感光体に飛翔させてジャンピング現像を行う現像装置においては、現像装置内にトナー（１成分現像剤）が全くない状態からトナーを補給（インストール）した直後の初期の画像形成時に、用紙にランダム黒点が発生するという問題がある。
【０００３】
これは、インストール直後の現像剤（トナー）は、摩擦帯電が充分ではないため流動性が良く、現像スリーブ上の層厚が厚くなって層厚規制ブレード近辺に滞留し、このトナーが固まった状態で搬送されて静電潜像の現像に使用されて黒点となってしまうためである。
【０００４】
こういったことに対処するため従来では、現像スリーブ表面の粗さ（十点平均粗さ：Ｒｚｊｉｓ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１；２００１））を下げ、現像スリーブからの搬送トナー量を少なくする等の方法で対処していた。また、例えば特許文献１に示されているように、層厚規制ブレードにおける現像スリーブ回転方向上流側に、現像スリーブと対面する側の磁極を、現像スリーブ内磁極（ブレード極）と同極性とした磁石を取り付けた現像装置においては、この層厚規制ブレードに取り付けた磁石の取り付け位置を、ブレード極に対してさらに現像スリーブ回転方向上流側として遠ざけ、現像スリーブ上の現像剤層厚を薄くなるようにしてランダム黒点を防止する、等の方法が取られていた。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１６７４２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、現像スリーブ表面の粗さを下げた場合、現像スリーブ上の現像剤の層乱れ性の低下という弊害を招いてしまう。また、現像剤（トナー）の帯電量は攪拌が進むことで時間と共に増え、現像剤の流動性が低下して現像スリーブ上に形成される層の厚さは減少してゆくが、前記したように磁石の取り付け位置を遠ざけた場合、搬送量の低下によって濃度低下が問題となってしまう。
【０００７】
そのため本発明においては、現像装置内に全く現像剤（トナー）が無い状態から現像剤を補給（インストール）した直後、及び、或る程度時間が経過してトナーの帯電量が増加した時点のいずれにおいても、現像スリーブ上の現像剤層厚が一定で、ランダム黒点が発生したり画像の濃度低下が発生することのない画像形成装置における現像装置を提供することが課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため本発明になる画像形成装置における現像方法は、
感光体ドラムに対面し、内部に磁石を有して回転する現像スリーブと、前記感光体ドラム対面位置から前記現像スリーブの回転方向上流側に、磁石を配して前記現像スリーブ上の現像剤層厚を規制する層厚規制部材とを有し、該層厚規制部材で層厚を規制しながら現像スリーブ上に１成分現像剤を担持させて現像を行う画像形成装置における現像装置において、
前記現像スリーブ内に配した磁石における前記層厚規制部材と対向した磁極を、回動させる機構を設けたことを特徴とする。
【０００９】
このように、層厚規制部材に対向した現像スリーブ内磁石を回動させることができるようにすることで、現像装置内に現像剤（トナー）を補給（インストール）した直後とそれ以後で、層厚規制部材に対向した現像スリーブ内磁石の磁極を層厚規制部材に対して遠ざけたり近づけたりすることができ、現像スリーブ上の現像剤層厚を常時一定厚さとなるように調節することが可能となり、それによって前記したようなランダム黒点の発生や画像の濃度低下の発生を防止した画像形成装置における現像装置を提供することができる。
【００１０】
さらに、前記現像スリーブ内に配した磁石の回動機構は、前記磁石の回動軸へ駆動源からの駆動力を伝える駆動力伝達機構であることで、非常に簡単な構成でランダム黒点と画像濃度低下を防止した画像形成装置における現像装置を提供することができる。
【００１１】
また、前記層厚規制部材に対向した磁極の回動角度は、前記感光体ドラムと対向した前記現像スリーブ内磁石の磁極における磁力分布の半値幅の約１／４以下の角度とすることで、現像性に何ら影響を与えずに前記したランダム黒点が発生する現象と、時間経過と共に現像剤層が薄くなって画像濃度低下が生じる現象を防止することができる。
【発明の効果】
【００１２】
このように本発明によれば、非常に簡単な構成でインストール直後の現像剤層が厚くなってランダム黒点が発生する現象と、時間経過と共に現像剤層が薄くなって画像濃度低下が生じる現象を防止することができ、長期にわたってトナー搬送量を安定させ、長期的に濃度を維持して良好な画像を出力させることができると共に、現像装置の長寿命化を達成できる画像形成装置における現像装置の提供が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００１４】
図１は本発明の実施形態にかかる現像装置を示す概略断面図、図２は該現像装置の主要部を示す拡大断面図であり、最初にこの図１、図２を用いて本発明の実施形態にかかる現像装置の概略を簡単に説明する。
【００１５】
図１、図２に示す現像装置は、磁性トナーを収容するトナー容器１１と、このトナー容器１１内に配置されて収容した現像剤（トナー、図示せず）を攪拌するための一対の撹拌ロール１２と、表面が有機感光体（ＯＰＣ）または非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）感光体で形成されている感光体ドラム１５と対面し、内部に磁石１７が配置されて矢印１６方向に回転する現像スリーブ１３と、現像スリーブ１３に対向して配置され、現像スリーブ１３上に担持される磁性トナー層の厚みを規制する層厚規制部材１４とを備えている。
【００１６】
現像スリーブ１３内に配置された磁石１７は、例えば感光体ドラム１５に対向した位置にＮ極（現像極）が、現像スリーブ１３の回転方向上流側の層厚規制部材１４に対応した位置にＳ１極（ブレード極）が、さらにその上流側にＳ２極が設けられている。また、層厚規制部材１４は、板状の磁性ブレード１４ａと、この磁性ブレード１４ａにおける、現像スリーブ１３の回転方向上流側の側面に設けられた磁石１４ｂからなっている。
【００１７】
磁性ブレード１４ａは、ＳＵＳ４３０などの磁性ステンレス鋼や、鉄、ニッケル、コバルトまたはこれらの合金等の磁性体で構成されており、現像スリーブ１３の軸方向の長さとほぼ等しい長さに形成された板状部材である。この磁性ブレード１４ａの厚みＴａは特に限定されないが、通常、１．５ｍｍ≦Ｔａ≦５．０ｍｍ程度とされる。また、磁性ブレード１４ａと現像スリーブ１３との間隔は、通常、０．２〜０．４ｍｍ、好ましくは０．２５〜０．３５ｍｍとされる。
【００１８】
磁石１４ｂは、磁性ブレード１４ａと略平行に形成された板状の磁石であり、現像スリーブ１３の軸方向の長さとほぼ等しい長さに形成され、磁性ブレード１４ａの側面に、例えば接着剤、両面テープなどにより接合されている。磁石１４ｂの厚みＴｂは、磁性トナーの流れを阻害せずかつ必要な磁力を得るために１ｍｍ≦Ｔｂ≦３ｍｍであるのがよい。
【００１９】
また、この磁性ブレード１４ａに設けられた磁石１４ｂは、図２における上下方向に分極されていて、現像スリーブ１３側の磁極は、ブレード極と同じＳ極としてある。そのため、磁石１７におけるブレード極Ｓ１と磁性ブレード１４ａに取り付けた磁石１４ｂの現像スリーブ１３側のＳ極との間で反発磁界が形成される。また、磁石１４ｂの影響を受け磁性ブレード１４ａの磁石１４ｂ側のエッジにＮ極が分極される。このＮ極とブレード極Ｓ１とで磁気穂を形成する。現像スリーブ１３の回転にともない磁気穂に剪断力が働き、現像剤（トナー）を帯電させるとともに、現像剤（トナー）薄層を安定して形成でき、トナー密度のばらつきを低減することができる。
【００２０】
なお、図２にθで示した角度は、現像スリーブ１３の中心から見て層厚規制部材１４とブレード極（Ｓ１極）とがなす角度であり、磁石１７の磁極は、上記したようにＮ極（現像極）、Ｓ１極（ブレード極）、Ｓ２極の３極としたが、Ｓ１極とＳ２極の間にＮ極を設けたり、さらに多数の極を設けても良い。
【００２１】
このように構成した現像装置を有する画像形成装置の通常の画像形成動作を説明すると、トナー容器１１から供給された磁性トナーは撹拌ロール１２により攪拌、搬送され、矢印１６方向に回転する現像スリーブ１３上に担持される。そしてその現像剤は、磁性ブレード１４ａによって所定の厚みに規制され、感光体ドラム１５と対面した現像位置に搬送される。
【００２２】
一方、現像スリーブ１３に対向して配置された感光体ドラム１５は、図示していない帯電器によって一様に帯電され、画像データによって変調されてやはり図示していない光学系を介して送られる光によって露光され、静電潜像が形成される。
【００２３】
この静電潜像は、前記した所定厚みのトナーを担持した現像スリーブ１３から飛翔する現像剤（トナー）によって現像され、トナー像となる。そしてこのトナー像は、やはり図示していない用紙などの記録媒体上に転写され、定着器によって用紙上に加熱定着される。
【００２４】
そして本発明では、現像スリーブ１３内の磁石１７における層厚規制部材１４と対向したブレード極（Ｓ１極）を、現像装置内にトナー（１成分現像剤）を補給（インストール）した直後は層厚規制部材１４から遠く、時間の経過によりトナーの帯電量が増加するに従って徐々に近くなるよう制御し、インストール直後のランダム黒点の発生と、時間の経過により生じる画像濃度低下を防止するようにしたものである。
【００２５】
図４は、図１、図２に示した現像装置においてブレード極（Ｓ１極）を層厚規制部材１４と対向させる位置とし、現像スリーブ１３上に担持される現像剤の層厚が、現像剤（トナー）のインストール直後から時間の経過に伴なってどのように変化するかを調べたグラフである。図中、横軸は現像装置の駆動時間（単位：分）、縦軸はトナー層厚（単位：μｍ）であり、このグラフから明らかなように、現像剤（トナー）のインストール１０分後は約１５５μｍあった層厚が、１００分後には約１０５μｍ、約８００分後には約８５μｍと減少している。
【００２６】
また図５は、図２に示した角度θを変化させ、現像スリーブ１３上の層厚がどのように変化するかを調べたグラフである。図中横軸は上記角度θ（単位：度）であり、縦軸は現像スリーブ１３上のトナー層厚（単位：μｍ）で、このグラフから明らかなように、θが約４度の時は約１３５μｍあった層厚が、約１０°のときは約１００μｍとなり、さらに約１５°の時は約９０μｍになっている。なお、角度θは、あまり大きくすると磁力の影響が少なくなって急激にトナー層が厚くなり、薄層規制ができなくなるため、本システムでは上限を１８°までとした。
【００２７】
そのため本発明においては、この図４の結果と図５の結果を用い、図６に示したように、現像装置内にトナー（１成分現像剤）を補給（インストール）した直後から、時間と共に、現像スリーブ１３の中心から見て層厚規制部材１４とブレード極（Ｓ１極）とがなす角度θを徐々に小さくし、インストール直後のランダム黒点の発生と、時間の経過により生じる画像濃度低下を防止するようにしたものである。
【００２８】
すなわち図６は、時間の経過に従がい、角度θをどのように変化させるかを示したグラフである。この図６において横軸は現像装置の駆動時間（単位：分）、縦軸は上記角度θ（単位：度）を示していて、現像剤（トナー）のインストール１０分後（すなわちインストール直後）は、図５のグラフにおける最大角度近く（すなわち最もトナー層厚が薄くなる）の約１５．５°とし、１００分後は図４のグラフではトナー層厚が約１００μｍとなるから、図５のグラフにおいて層厚が１００μｍ近くとなる約１０．０°（すなわち多少層厚が厚くなる角度とする）とする。そして１２０分から１３０分以後は、図４のグラフで最もトナー層厚が薄くなるから、図５のグラフでトナー層厚が約１２０μｍ位となる約６°とし、これによってブレード極の位置を、時間と共に約９°から９．５°分変化させるようにする。
【００２９】
図７は、このようにブレード極（Ｓ１極）と層厚規制部材１４とがなす角度θを変化させたとき（破線）と、前記図４の場合と同様、ブレード極（Ｓ１極）を層厚規制部材１４と対向させる位置として角度θを変化させなかったとき（実線）の、現像装置の駆動時間（横軸、単位：分）とトナー層厚（縦軸、単位：μｍ）との関係を示したグラフである。
【００３０】
この図７のグラフから明らかなように、角度θを変化させなかった実線では、図４の場合と同様、現像剤（トナー）のインストール１０分後は現像スリーブ上のトナー層厚が約１５５μｍ、１００分後には約１０５μｍ、８００分後には約８５μｍになっているのに対し、角度θを変化させた破線では、現像剤（トナー）のインストール１０分後は約１３５μｍ、８０〜９０分後には約１１０μｍとなって、以後はほぼ同じ層厚で推移している。
【００３１】
従って、図６のグラフに示したように、時間の経過に従がい、現像スリーブ１３の中心から見て層厚規制部材１４とブレード極（Ｓ１極）とがなす角度θを変化させることで、現像装置内にトナー（１成分現像剤）を補給（インストール）した直後に層厚が厚くなることが防止でき、また、或る程度時間が経過してトナーの帯電量が増加しても、現像スリーブ１４上の現像剤層厚はほぼ一定となって、ランダム黒点や画像の濃度低下が発生することのない画像形成装置における現像装置を提供することができる。
【００３２】
図３は、以上説明した、現像スリーブ１３の中心から見て層厚規制部材１４とブレード極（Ｓ１極）とがなす角度θを変化させる機構を説明する図である。図中１７は前記した現像スリーブ１３内部に配置した磁石であり、この磁石１７は、例えばＤカットされた中心軸２０を中心に回動できるように構成されていて、さらにそのＤカット部に、ギア部を略扇型としたギア２１が取り付けられ、そのギア２１が、パルスモータ２２で駆動されるギア２３と噛み合っている。
【００３３】
そのため、パルスモータ２２に、時間と共に図６に示したように磁石１７のブレード極Ｓ１が回動するような駆動指令を与えることで、磁石１７のブレード極Ｓ１は図２にθで示した角度を変化させるから、前記図７で説明したように現像スリーブ１３上のトナー層厚は、トナーインストール直後も厚すぎず、また時間の経過によってトナー層厚が薄くなるようになっても一定厚さを確保できるようにすることができ、ランダム黒点や画像の濃度低下が発生することのない画像形成装置における現像装置を提供することができる。
【００３４】
図８は、このように構成した本発明になる現像装置を用い、前記図６で説明したように、現像スリーブ１３の中心から見て層厚規制部材１４とブレード極（Ｓ１極）とがなす角度θを時間と共に変化させたときと、前記図４の場合と同様、ブレード極（Ｓ１極）を層厚規制部材１４と対向させる位置として角度θを変化させなかったときの、画像濃度の推移を比較した表である。画像濃度の測定は、分光光度計ＳＰＭ５０（グレタグマクベス社製）を使用した。
【００３５】
用いた画像形成装置は、京セラミタ製磁性一成分ジャンピング現像方式のＫＭ−１５００改造機で、感光体ドラム１５は、直径３０ｍｍで周速が１４３ｍｍ／ｓｅｃであり、現像スリーブ１３は、直径２０ｍｍのもので、周速が１９３ｍｍ／ｓｅｃ（感光体ドラム周速の１．３５倍）、印字速度はＡ４縦通しで１分間に１５枚である。また、磁石１７におけるブレード極Ｓ１の磁力は６８ｍＴで半値幅が６８°、現像極Ｎの磁力は９５ｍＴで半値幅が６０°であり、ブレード１４ａの材料はＳＵＳ４３０、厚さ２ｍｍのものを用い、ブレードに取り付けた磁石は、厚さが２．５ｍｍで高さが５ｍｍ、磁力が下端部で４５ｍＴのものを、ブレード１４ａの下端部から０．５ｍｍ上側となるように貼り付けた。
【００３６】
この図８の表において、最左欄の「枚数」は現像剤インストール後の経過時間、「補正無し」はブレード極（Ｓ１極）を層厚規制部材１４と対向させる位置として角度θを変化させなかったときの画像濃度推移、「補正あり」は角度θを時間と共に変化させたときの画像濃度推移であり、画像濃度の良し悪しは、濃度１．２以下でＮＧ(不合格)、１．２を越えている場合をＯＫ（合格）とし、画像形成は、単発の画像形成を長期にわたって継続して行った。
【００３７】
この図８の表からわかるとおり、約３０００枚までは、「補正無し」も「補正あり」もその形成画像の濃度に大きな差は生じていないが、４０００枚以後は、「補正あり」ではそれほど大きな変化はないのに対し、「補正無し」では濃度低下が生じ始め、６０００枚に達したところで「補正無し」の濃度が１．１４となってＮＧ（不合格）となっている。しかし「補正あり」は１．３４と高い濃度を保持し、長期にわたって良好な画像を形成できることを示している。
【００３８】
なお、現像スリーブ１３内部の磁石１７におけるブレード極Ｓ１を回動させるということは、同時に図１に示した現像極Ｎ、Ｓ２極も回動することになる。そのため、現像極Ｎの回動による現像性への影響を調べた。前記したようにブレード極Ｓ１の磁力は６８ｍＴで半値幅が６８°、現像極Ｎの磁力は９５ｍＴで半値幅が６０°で、これらの磁極の磁力分布は図９のようになっている。
【００３９】
この図９の状態から現像スリーブ１３内磁石１７を回動させ、現像性を調べたところ、約１５°の回動では現像性に影響が出なかった。これは、現像極Ｎの磁力分布の半値幅６０°の約１／４に相当する。従って、現像スリーブ１３内磁石１７の回動は、現像極Ｎの磁力分布の半値幅の少なくとも１／４以下とすることで、現像性に影響を与えずに前記した効果を得ることができ、前記図６に示した回動は、１０度以下であるから、現像性には何ら問題がないことがわかる。
【００４０】
なお、以上の説明では、図３に示した角度θを変化させる機構により、現像スリーブ１３内部に配置した磁石１７全体を動かすように説明したが、トナーインストール時にトナー濃度に影響を与えるのはブレード極Ｓ１だけであり、このブレード極Ｓ１だけを回動させるようにしても良いことはもちろんである。この場合は、現像スリーブ１３内部に配置した磁石１７から切り離し、前記図３に示した機構により動かすようにすればよい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明によれば、現像剤のインストール直後に生じるランダム黒点や、時間経過と共に生じる画像濃度低下がなくなり、長期にわたって良好な画像を出力でき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】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態にかかる現像装置を示す概略断面図である。
【図２】本発明の現像装置の主要部を示す拡大断面図である。
【図３】層厚規制部材が現像スリーブと相対する位置と、ブレード極（Ｓ１極）とがなす角度θを変化させる機構を説明する図である。
【図４】現像スリーブ上に担持される現像剤の層厚が、現像剤（トナー）のインストール直後から時間の経過に伴なってどのように変化するかを示したグラフである。
【図５】現像スリーブの中心から見て層厚規制部材とブレード極（Ｓ１極）とがなす角度θを変化させ、現像スリーブ上の層厚がどのように変化するかを調べたグラフである。
【図６】時間の経過に従がい、現像スリーブの中心から見て層厚規制部材とブレード極（Ｓ１極）とがなす角度θをどのように変化させるかを示したグラフである。
【図７】現像スリーブの中心から見て層厚規制部材とブレード極（Ｓ１極）とがなす角度θを変化させたとき（破線）と、変化させなかったとき（実線）の駆動時間とトナー層厚との関係を示したグラフである。
【図８】現像スリーブの中心から見て層厚規制部材とブレード極（Ｓ１極）とがなす角度θを変化させたとき（補正あり）と、変化させなかったとき（補正無し）の、画像濃度の推移を比較した表である。
【図９】現像スリーブ内部に配置した磁石の磁力分布を示した図である。
【符号の説明】
【００４３】
１１  トナー容器
１２  撹拌ロール
１３  現像スリーブ
１４  層厚規制部材
１４ａ  磁性ブレード
１４ｂ  磁石
１５  感光体ドラム
１６  現像スリーブ回転方向矢印
１７  磁石
１８  磁石回転方向矢印
２０  Ｄカット
２１  ギア
２２  ギア
２３  パルスモータ
【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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【図９】
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