(57)【要約】      （修正有）【課題】穂切り性能を向上させて穂切りを充分に行うことで画質の低下を防止する。【解決手段】磁性現像剤を用いて感光体ドラム２１に画像を形成する現像ユニットであって、磁性現像剤を内部に有する現像器２２と、現像器２２に装着され、内部に複数の磁石を備え、表面の現像剤を搬送する回転スリーブ３１と、回転スリーブ３１と対向して配置され、内部に可動式磁石３７を備えた固定スリーブ３２とを備え、回転スリーブ３１の磁石と固定スリーブ３２の可動式磁石３７との間の距離を含む両磁石の位置関係が、現像を行なわない場合には回転スリーブ３１と固定スリーブ３２との間に以下の式で表される穂切り力Ｆが９５０・１０-2（Ｎ）以上となる位置関係である。  Ｆ＝ｋ・ｍ１（Ｔ）・ｍ２（Ｔ）／ｒ2【選択図】図１
2007199586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性現像剤を用いて静電潜像担持体に画像を形成する現像ユニットであって、
磁性現像剤を内部に有する現像器と、
前記現像器に装着され、内部に複数の磁石を備え、表面の現像剤を搬送する回転スリーブと、
前記回転スリーブと対向して配置され、内部に可動式磁石を備えた固定スリーブとを備え、
前記回転スリーブの磁石と前記固定スリーブの可動式磁石との間の距離を含む前記両磁石の位置関係が、現像を行なわない場合には前記回転スリーブと前記固定スリーブとの間に以下の式で表される穂切り力Ｆが９５０・１０-2（Ｎ）以上となる位置関係である、
現像ユニット。
Ｆ＝ｋ・ｍ１（Ｔ）・ｍ２（Ｔ）／ｒ2
ｋ：比例定数
ｍ１：回転スリーブの内部の固定スリーブの可動式磁石に最も近い位置に配置された固定スリーブの可動磁石と同極の磁石のスリーブ表面における磁力（Ｔ）
ｍ２：固定スリーブの内部の可動式磁石のスリーブ表面における磁力（Ｔ）
ｒ：固定スリーブの中心から固定スリーブの可動式磁石の中心を通る直線と固定スリーブの外周面との交点と、固定スリーブの可動式磁石に最も近い位置に配置された固定スリーブの可動磁石と同極の磁石の中心を通る直線と回転スリーブの外周面との交点とのスリーブ間距離（ｍ）
【請求項２】
前記回転スリーブの磁力は３００・１０-4（Ｔ）以上６００・１０-4（Ｔ）以下であって、前記固定スリーブの磁力は７００・１０-4（Ｔ）以上１０００・１０-4（Ｔ）以下である、請求項１に記載の現像ユニット。
【請求項３】
前記回転スリーブの磁力はより好ましくは４００・１０-4（Ｔ）以上５４０・１０-4（Ｔ）以下であって、前記固定スリーブの磁力は８３５・１０-4（Ｔ）から８７５・１０-4（Ｔ）である、請求項１または２に記載の現像ユニット。
【請求項４】
前記スリーブ間距離は１５．５１・１０-3（ｍ）以上２２．０６・１０-3（ｍ）以下である、請求項１から３のいずれかに記載の現像ユニット。
【請求項５】
前記スリーブ間距離は、前記回転スリーブの外径（ｒ）と、前記固定スリーブと前記回転スリーブとが最も近接する部分の最小スリーブ間距離（ｄ）と、前記回転スリーブの中心と前記固定スリーブの中心とを通る線と前記回転スリーブの中心と前記回転スリーブの磁石の中心を通る線とのなす角度（θ）とによって定められ、前記回転スリーブの外径は１５・１０-3（ｍ）以上３０・１０-3（ｍ）以下であって、前記最小スリーブ間距離は０．２・１０-3（ｍ）以上１．０・１０-3（ｍ）以下であって、前記角度は３０°以上７０°以下である、請求項１から４のいずれかに記載の現像ユニット。
【請求項６】
前記角度はより好ましくは４５°以上６６°以下であって、前記最小スリーブ間距離はより好ましくは０．４・１０-3（ｍ）以上０．６・１０-3（ｍ）以下である、請求項１から５のいずれかに記載の現像ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像ユニット、特に、磁性二成分現像剤を用いて静電潜像担持体に画像を形成する現像ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
フルカラーの画像を形成する画像形成装置は、それぞれ異なった色のトナーを内部に備えた複数の現像器と、静電潜像担持体と、定着装置とを備えている。このような画像形成装置には、静電潜像担持体に対する各現像器の位置精度をよくするために静電潜像担持体の周りに現像器を並べて配置した並置固定式の画像形成装置がある（特許文献１参照）。
【０００３】
この画像形成装置では、現像器の静電潜像担持体側に配置された複数の永久磁石を内包する回転スリーブの表面には磁力によって磁性二成分現像剤が付着しており、回転スリーブと対向する位置に一つの永久磁石を有する固定スリーブが配置されている。現像時、すなわち固定スリーブの永久磁石が回転スリーブの磁石に影響を与えない位置に存在する場合には、回転スリーブの表面の現像剤が固定スリーブと接触して層厚規制された後に現像位置に位置する。現像時以外は、回転スリーブの永久磁石と固定スリーブの永久磁石との角度によって、穂切り性能（現像剤の搬送を遮断する）を確保して穂切りを行っている。
【特許文献１】特開２００１−２２１８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の画像形成装置では、回転スリーブの永久磁石と固定スリーブの永久磁石との角度によって、穂切り性能を確保して穂切りを行っているが、回転スリーブの永久磁石と固定スリーブの永久磁石との角度を調整しただけでは充分に穂切りを行うことができない場合がある。このように、穂切りが充分にできない場合には回転スリーブ上に現像剤が搬送され、画像形成の際に画像データには存在しない線などが印字されて画質が低下する。ここで、穂切りとは、回転スリーブと固定スリーブとの間隔等によって層厚規制することを意味するものではなく、磁力によって回転スリーブと固定スリーブとの間からの現像剤の搬送を遮断することを意味する。
【０００５】
本発明の課題は、穂切り性能を向上させて穂切りを充分に行うことで画質の低下を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る現像ユニットは、磁性二成分現像剤を用いて静電潜像担持体に画像を形成する現像ユニットであって、現像器と、回転スリーブと、固定スリーブとを有する。現像器は、磁性二成分現像剤を内部に有する。回転スリーブは、現像器に装着され、内部に複数の磁石を備え、表面の現像剤を搬送する。固定スリーブは、回転スリーブと対向して配置され、内部に可動式磁石を備えている。回転スリーブの磁石と固定スリーブの可動式磁石との間の距離を含む両磁石の位置関係が、現像を行なわない場合には回転スリーブと固定スリーブとの間に以下の式で表される穂切り力Ｆが９５０・１０-2（Ｎ）以上となる位置関係である。
【０００７】
Ｆ＝ｋ・ｍ１（Ｔ）・ｍ２（Ｔ）／ｒ2
ｋ：比例定数
ｍ１：回転スリーブの内部の固定スリーブの可動式磁石に最も近い位置に配置された固定スリーブの可動磁石と同極の磁石のスリーブ表面における磁力（Ｔ）
ｍ２：固定スリーブの内部の磁石のスリーブ表面における磁力（Ｔ）
ｒ：固定スリーブの中心から固定スリーブの可動式磁石の中心を通る直線と固定スリーブの外周面との交点と、回転スリーブの中心から固定スリーブの可動式磁石に対応した位置に配置されている回転スリーブの磁石の中心を通る直線と回転スリーブの外周面との交点とのスリーブ間距離（ｍ）
この現像ユニットでは、現像を行う際には、回転スリーブの磁石の配置されている部分の表面に現像剤の穂が形成されて、固定スリーブと接触して層厚規制された後に現像位置に回転スリーブが位置する。回転スリーブが回転して現像位置に現像剤の穂が位置すると、静電潜像担持体側に現像剤が移動する。このようにして静電潜像担持体上に画像が形成された後、用紙に画像が転写される。現像を行わない場合には、固定スリーブと回転スリーブとの間に９５０・１０-2（Ｎ）以上の力が働くため穂切りされる。このために、現像剤の穂が形成された状態で現像位置に位置することがなくなる。
【０００８】
ここでは、現像を行わない場合には穂切りができる力が働くために、確実に穂切りを行うことができ、現像を行わない場合に現像器の現像剤が用紙に転写されるのを防止できる。
【０００９】
請求項２に係る現像ユニットは、請求項１に記載の現像ユニットであって、回転スリーブの磁力は２００・１０-4（Ｔ）以上６００・１０-4（Ｔ）以下であって、固定スリーブの磁力は７００・１０-4（Ｔ）以上１０００・１０-4（Ｔ）以下である。
【００１０】
請求項３に係る現像ユニットは、請求項１または２に記載の現像ユニットであって、回転スリーブの磁力はより好ましくは４００・１０-4（Ｔ）以上５４０・１０-4（Ｔ）以下であって、固定スリーブの磁力は８３５・１０-4（Ｔ）から８７５・１０-4（Ｔ）である。
【００１１】
請求項４に係る現像ユニットは、請求項１から３のいずれかに記載の現像ユニットであって、スリーブ間距離は１５．５１・１０-3（ｍ）以上２２．０６・１０-3（ｍ）以下である。
【００１２】
請求項５に係る現像ユニットは、請求項１から４のいずれかに記載の現像ユニットであって、スリーブ間距離は、回転スリーブの外径（ｒ）と、固定スリーブと回転スリーブとが最も近接する部分の最小スリーブ間距離（ｄ）と、回転スリーブの中心と固定スリーブの中心とを通る線と回転スリーブの中心と回転スリーブの磁石の中心を通る線とのなす角度（θ）とによって定められ、回転スリーブの外径は１５・１０-3（ｍ）以上３０・１０-3（ｍ）以下であって、最小スリーブ間距離は０．２・１０-3（ｍ）以上１．０・１０-3（ｍ）以下であって、角度は３０°以上７０°以下である。
【００１３】
請求項６に係る現像ユニットは、請求項１から５のいずれかに記載の現像ユニットであって、角度はより好ましくは４５°以上６６°以下であって、最小スリーブ間距離はより好ましくは０．４・１０-3（ｍ）以上０．６・１０-3（ｍ）以下である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、穂切り性能を向上させて穂切りを充分に行うことで画質の低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
［構成］
図１に本発明の一実施形態が採用された画像形成装置であるカラープリンタ１を示す。なお、この図１は各構成要素の配置を示すための模式図であり、各部の詳細は省略して示している。
【００１６】
このカラープリンタ１は、図示しないコンピュータなどに接続されており、コンピュータ等から送られてくる画像情報に基づいてカラー画像を用紙に印刷可能な装置である。
【００１７】
このカラープリンタ１は、画像情報に基づいてカラー画像を形成する画像形成部２と、画像形成部２で形成されたトナー画像を用紙に定着する定着部３と、画像形成部２と定着部３とに用紙を搬送する用紙搬送部４と、用紙搬送部４に給紙する給紙カセット（図示せず）と、トナー画像が定着された用紙を排出する排出部７とを有している。
【００１８】
画像形成部２は、トナー画像を形成するための部分であって、表面に静電潜像が形成される感光体ドラム２１と、トナー画像を形成するための４つの現像器２２と、画像情報に基づいて感光体ドラム２１表面を走査露光するレーザユニット２３と、感光体ドラム２１の画像が転写される中間転写体２５と、中間転写体２５の画像を用紙に転写する２次転写ローラ２７とを備える。
【００１９】
感光体ドラム２１は、４つの現像器２２の近傍に配置されており、その回転軸は図１の紙面に対して垂直に延びるように設けられている。感光体ドラム２１の上部には、感光体ドラム２１の表面を一様に帯電するための帯電装置２４が設けられている。
【００２０】
図２に現像器２２の一部を拡大して示す。この図に示すように、現像器２２は、感光体ドラム２１の周囲に配置されており、回転スリーブ３１と、固定スリーブ３２と、回転スリーブ３１に電圧を印加する電圧印加装置５０とを備えている。
【００２１】
４つの現像器２２は、内部にそれぞれイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４つの色のトナーが収納されており、それぞれの色のトナー画像を現像するための部分である。
【００２２】
回転スリーブ３１は、円柱状の部材であって、感光体ドラム２１と対向する部分で同方向となるように回転する方向と反対の方向に回転する。また、回転スリーブ３１は、感光体ドラム２１と対向して配置されている。さらに、回転スリーブ３１は、内部に２つのＳ極の永久磁石３６と３つのＮ極の永久磁石３５とを有しており、感光体ドラム２１と対向する現像極（Ｎ極）、現像極の（回転スリーブ３１の回転方向）下流側に引き込み極（Ｓ極）、引き込み極の下流側に引き剥がし極（Ｎ極）、引き剥がし極の下流側であって固定スリーブ３２との対向位置の上流側に汲み上げ極（Ｎ極）、現像極の上流側であって固定スリーブ３２との対向位置の下流側に穂切り極（Ｓ極）が配置されている。
【００２３】
固定スリーブ３２は、回転スリーブ３１の周囲に配置された部材であって、感光体ドラム２１の対向部より回転方向上流側で回転スリーブ３１に対向するように配置されている。また、固定スリーブ３２は、円筒状の部材であって、内部に可動磁石３７を有している。さらに、可動磁石３７は、Ｓ極の永久磁石であって、回転スリーブ３１の回転軸と平行な回転軸を中心に回転可能である。
【００２４】
電圧印加装置５０は、回転スリーブ３１に交流電圧を印加するための装置であって、回転スリーブ３１が現像位置に位置する際に回転スリーブ３１に交流電圧を印加する。このとき、回転スリーブ３１に交流電圧を印加することで振動電界を与えることによりさらに回転現像スリーブ３１の表面のトナーを感光体ドラム２１に移動しやすくなる。
【００２５】
この現像器２２では、画像形成しない状態、すなわち穂切りを行う状態では、
Ｆ＝ｋ・ｍ１（Ｔ）・ｍ２（Ｔ）／ｒ2
で表される穂切り力が９５０・１０-2（Ｎ）以上になるように回転スリーブ３１と固定スリーブ３２との位置決めがなされている。
【００２６】
ｋ：比例定数
ｍ１：回転スリーブ３１の内部の固定スリーブの可動式磁石に最も近い位置に配置された固定スリーブの可動磁石と同極の磁石（穂切り極）の回転スリーブ表面における磁力（Ｔ）
ｍ２：可動磁石３７の固定スリーブ３２表面における磁力（Ｔ）
ｒ：固定スリーブ３２の中心から固定スリーブ３２の可動磁石３７の中心を通る直線と固定スリーブ３２の外周面との交点Ａと、固定スリーブの可動式磁石に最も近い位置に配置された固定スリーブの可動磁石と同極の磁石（穂切り極）の中心を通る直線と回転スリーブ３１の外周面との交点Ｐとのスリーブ間距離（ｍ）
ここで、本願において穂切りとは磁力によって回転スリーブ３１と固定スリーブ３２との間からの現像剤の搬送を遮断することを意味する。
【００２７】
また、回転スリーブ３１と固定スリーブ３２との位置関係は図３に示すようになっており、ｒはＲ（回転スリーブ３１の半径）とｄ（固定スリーブ３２と回転スリーブ３１とが最も近接する部分の距離）とθ（回転スリーブ３１の中心と固定スリーブ３２の中心とを通る線と回転スリーブ３１の中心と回転スリーブ３１の永久磁石の中心を通る線とのなす角度）とによって表される。さらに、ｍ１は３００・１０-4（Ｔ）以上６００・１０-4（Ｔ）以下、より好ましくは４００・１０-4（Ｔ）以上５００・１０-4（Ｔ）以下であって、ｍ２は７００・１０-4（Ｔ）以上１０００・１０-4（Ｔ）以下、より好ましくは８３５・１０-4（Ｔ）以上８７５・１０-4（Ｔ）以下であって、Ｒは１５．５１・１０-3（ｍ）以上２２．０６・１０-3（ｍ）以下である。ここで、ｄは０．２・１０-3（ｍ）以上１．０・１０-3（ｍ）以下、より好ましくは０．４・１０-3（ｍ）以上０．６・１０-3（ｍ）以下であって、θは３０°以上７０°以下、より好ましくは４５°以上６６°以下であって、ｒは１５・１０-3（ｍ）以上３０・１０-3（ｍ）以下である。
【００２８】
レーザユニット２３は、外部のコンピュータ等から送られてきた画像情報に基づいて、感光体ドラム２１を走査露光するものであり、感光体ドラム２１の上方に配置されている。正確には、レーザユニット２３の前端（レーザ光が発射される側の端部）が、感光体ドラム２１の回転軸のほぼ真上に位置し、カラープリンタ１の外枠に沿って配置されている。なお、レーザユニット２３の内部の構成は、従来の構成と同様であり、レーザ光源、ポリゴンミラー、ポリゴンミラー駆動用モータ等を有している。また、レーザユニット４のレーザ光路の前方には、反射ミラー２６が設けられている。したがって、図１の一点鎖線で示すように、レーザユニット２３から発射されたレーザ光は、この反射ミラー２６によって屈曲し、感光体ドラム２１の表面に照射されるようになっている。
【００２９】
中間転写体２５は、感光体ドラム２１に形成された各色のトナー画像が順次転写されるものであり、感光体ドラム２１の周囲に配置されている。この中間転写体２５は、感光体ドラムよりも断面積の大きな円柱状の部材であって、感光体ドラム２１の回転軸と平行な回転軸を有している。
【００３０】
２次転写ローラ２６は、中間転写体２５に転写された画像を、搬送されてきた用紙に転写するためのものであり、中間転写体２５下側に配置されている。そして、この２次転写ローラ２６には、図示しない電圧印加装置によって、用紙に対して、画像転写のためのバイアス電圧が印加されている。
【００３１】
定着部３は、画像形成部２で形成された画像を用紙に定着するための部分であって、加圧ローラと加熱ローラとを有している。
【００３２】
用紙搬送部４は、図示しない給紙カセットの用紙を画像形成部２や定着部３に搬送するための部分であって、給紙カセットから排出部７まで連続している。
【００３３】
給紙カセットは、印刷を行うための用紙が収納されている部分である。
【００３４】
排出部７は、画像が定着された用紙が用紙搬送部４を通って排出される部分であり、このカラープリンタ１の上面に配置されている。
【００３５】
［動作］
カラープリンタ１の外部に接続されたコンピュータなどから画像データがカラープリンタ１に送信され、画像データに基づいて感光体ドラム２１上に静電潜像が形成される。現像器２２から感光体ドラム２１にトナーが供給されてカラー画像が形成される。
【００３６】
具体的には、それぞれの現像器は特定の永久磁石に対応する部分の対応する回転スリーブ３１の表面に永久磁石の磁力によって現像剤の穂が形成されており、最初に画像を形成する色のトナーを内部に有する現像器２２は固定スリーブ３２の可動磁石３７が現像剤の穂に影響を与えない位置に位置している（図４のｂ）。回転スリーブ３１の表面に形成された現像剤の穂は回転スリーブ３１の回転に伴って移動して行き、固定スリーブによって現像剤の穂は高さが規制され、感光体ドラム２１に近接した場所で電圧印加装置５０によって回転スリーブ３１に交流電圧が印加される。回転スリーブ３１に交流電圧が印加される。そして、回転スリーブ３１上の現像剤の穂と感光体ドラムとが近接し、感光体ドラム２１にトナーが移動する（図４のｃ）。その後、画像形成が終了すると電圧印加装置５０による電圧印加は遮断される。このとき、画像形成する色以外の色のトナーを内部に有する現像器２２の固定スリーブ３２の可動磁石３７は、穂切りが可能な位置に位置している（図４のｄ）。このために、回転スリーブ３１の現像剤の穂は回転スリーブ３１と固定スリーブ３２との間に働く穂切り力によって穂切りされる（図４のａ）。このために、回転スリーブ３１が回転しても現像剤の穂が感光体ドラム２１に近接することがなく（穂立て状態ではない）、トナーは感光体ドラム２１上に移動しない。
【００３７】
このようにして感光体ドラム２１上に最初の色のトナー画像のみが形成される。その後、順々に他の色のトナー画像が同様の動作によって形成される。感光体ドラム２１上に形成されたトナー画像は中間転写体２５と２次転写ローラ２６によって用紙に転写される。その後、用紙搬送部４によって定着部３に用紙が搬送されて用紙に画像が定着されて排出部７から排出される。
【００３８】
図５に穂切り力の実験結果を示す。この実験は図３に示すような配置で、回転スリーブ３１及び固定スリーブ３２の可動磁石３７の磁力等を変更しながら行っている。この図５のｒは回転スリーブ３１の外径を示し、ｄは固定スリーブ３２と回転スリーブ３１とが最も近接する部分の距離を示し、θは回転スリーブ３１中心と固定スリーブ３２の中心とを通る線と回転スリーブ３１の中心と回転スリーブ３１の永久磁石の中心を通る線とのなす角度を示し、Ｒは固定スリーブ３２の中心から固定スリーブ３２の可動磁石の中心を通る直線と固定スリーブ３２の外径との交点と、回転スリーブ３１の中心から固定スリーブ３２の可動磁石３７に対応した位置に配置されている回転スリーブ３１の永久磁石の中心を通る直線と回転スリーブ３１の外径との交点との距離を示し、ｍ１は固定スリーブ３２の可動磁石３７の磁力を示し、ｍ２は回転スリーブ３１の永久磁石の磁力、Ｆは穂切り力をそれぞれ示す。
【００３９】
この図５の実験結果から、ｄが０．４・１０-3（ｍ）であっても０．６・１０-3（ｍ）であっても良い結果が得られた。また、θが６６°で穂切りが不良の場合もあるが４５°の場合であっても６６°の場合であっても良い結果が得られ、Ｒが２２．０６・１０-3（ｍ）で穂切りが不良の場合もあるが１５．５１・１０-3（ｍ）であっても２２．０６・１０-3（ｍ）であっても良い結果が得られた。なお、これ以外であってもθが３０°以上７０°以下の範囲ならばよい結果が得られた。ｍ１が４００・１０-4（Ｔ）で不良の場合もあるが４００・１０-4（Ｔ）であっても５４０・１０-4（Ｔ）であっても良い結果が得られ、ｍ２が８７５・１０-4（Ｔ）で不良の場合もあるが８３５・１０-4（Ｔ）であっても８７５・１０-4（Ｔ）であっても良い結果が得られた。なお、これ以外の範囲であってもｍ１が３００・１０-4（Ｔ）から６００・１０-4（Ｔ）の範囲、ｍ２が７００・１０-4（Ｔ）以上１０００・１０-4（Ｔ）以下であれば良い結果が得られた。ここでは、穂切り力が９５０・１０-2（Ｎ）以上であれば良い結果が得られ、それ以下であれば穂切りが不良となる。
【００４０】
ここでは、回転スリーブ３１と固定スリーブ３２との間に働く穂切り力が９５０・１０-2（Ｎ）以上であるために穂切りを確実に行うことができるために、画質の低下を防止できる。
【００４１】
［他の実施形態］
上記実施形態では、固定スリーブ３２に可動式の永久磁石３７を装着して穂切りを行ったが、本発明はこれに限らずに、永久磁石等によって形成された規制ブレードであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】カラープリンタ１の全体の概観図。
【図２】回転スリーブ３１と固定スリーブ３２との位置関係を示す図。
【図３】固定スリーブ３２と回転スリーブ３１との位置関係を示す図。
【図４】現像時の可動磁石３７を示す図。
【図５】実験結果を示す図。
【符号の説明】
【００４３】
１  カラープリンタ
２  画像形成部
３  定着部
４  用紙搬送部
７  排出部
２１  感光体ドラム
２２  現像器
３１  回転スリーブ
３２  固定スリーブ
３５  Ｓ極の永久磁石
３６  Ｎ極の永久磁石
３７  可動磁石
【図１】
2007199586.tif 000003
【図２】
2007199586.tif 000004
【図３】
2007199586.tif 000005
【図４】
2007199586.tif 000006
【図５】
2007199586.tif 000007