(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、像担持体と、現像剤を保持して上記像担持体に顕像化するための円筒状スリーブ内部に複数のマグネットを有する現像ローラを備える現像装置とを有する画像形成装置において、上記現像ローラの最大画像形成領域外側における外径を、上記マグネットの長手方向両端部近傍部位と、それよりも内側の部位とで一定に外径の差Δｄが生じるように、上記マグネットの長手方向両端部近傍部位で上記現像ローラの外径を小さくしてなることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
少なくとも、像担持体と、現像剤を保持して上記像担持体に顕像化するための円筒状スリーブ内部に複数のマグネットを有する現像ローラを備える現像装置とを有する画像形成装置において、上記像担持体の最大画像形成領域外側における外径を、上記マグネットの長手方向両端部近傍部位と、それよりも内側の部位とで一定の外径の差Δｄが生じるように、上記マグネットの長手方向両端部近傍部位で上記像担持体の外径を小さくしてなる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、静電記録方式を用いた複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関し、詳細には現像性能を改良したものに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
画像形成装置の現像装置は、現像ローラが現像スリーブと磁石により構成されていることが多く、現像剤を現像スリーブ表面に保持させ、像担持体である感光体上に顕像化させることが一般的である。この時、現像スリーブ表面上の現像剤量が不均一の場合、感光体上に顕像化された画像も不均一な濃度になり、画像上問題があった。そのため、現像スリーブ表面上の現像剤量を均一にすることが望ましく、ドクタと呼ばれるブレード状の規制部材により現像剤量を一定にさせることが一般的に行われている。
【０００３】
ところが、現像ローラを長手方向でみた場合、磁石の端部近傍では、磁石の端部からまわり込みの磁力が発生するため、現像スリーブに付着している現像剤量を中央部と比較した場合、中央部よりも磁石端部近傍の方が現像剤量は多くなっていた。これにより、磁石端部近傍では局部的に現像剤量が多くなり、感光体から現像剤がストレスを受け、現像剤が現像スリーブ表面に固着するという問題が発生していた。
【０００４】
この問題に対し、特開平９−２６５２３８号公報に開示の技術では、磁石端部近傍の現像剤量を低減させるため、ドクタの規制力をドクタに向かう磁力またはドクタ形状を変えて向上させている。しかしながら、磁石両端部近傍だけドクタに向かう磁力や形状で規制力をその他の領域よりも向上させた場合、そこを通過したり滞留している現像剤に大きなストレスが掛かる。そのストレスは、現像剤にひずみを与えたり、現像剤がストレスの弱いところへ逃げることでそのストレスが解放される。
【０００５】
この場合、現像剤にひずみを与えることは現像剤特性を変化させ、早期劣化が問題となり得る。また、ストレスの弱い部分に現像剤が逃げた場合、その部分で現像剤量が局部的に多くなり、固着を引き起こしてしまい、上述の問題を解決できないことになる。さらに、現像剤がドクタから強いストレスを受けた場合、その部分では、トナー飛散が多くなっていた。
【０００６】
そこで本発明に係る画像形成装置は、現像位置において、現像ローラ上の現像剤が現像ローラ長手方向で、局部的にストレスを受けないようにすることで、固着の防止、トナーや現像剤の飛散低減、画像品質の向上及び現像剤の早期劣化防止を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る画像形成装置は、上記目的を達成するために、少なくとも、像担持体と、現像剤を保持して上記像担持体に顕像化するための円筒状スリーブ内部に複数のマグネットを有する現像ローラを備える現像装置とを有する画像形成装置において、上記現像ローラの最大画像形成領域外側における外径を、上記マグネットの長手方向両端部近傍部位と、それよりも内側の部位とで一定に外径の差Δｄが生じるように、上記マグネットの長手方向両端部近傍部位で上記現像ローラの外径を小さくしてなることを特徴とする。
【００１２】
同請求項２に係るものは、上記目的を達成するために、少なくとも、像担持体と、現像剤を保持して上記像担持体に顕像化するための円筒状スリーブ内部に複数のマグネットを有する現像ローラを備える現像装置とを有する画像形成装置において、上記像担持体の最大画像形成領域外側における外径を、上記マグネットの長手方向両端部近傍部位と、それよりも内側の部位とで一定の外径の差Δｄが生じるように、上記マグネットの長手方向両端部近傍部位で上記像担持体の外径を小さくしてなることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る画像形成装置の要部を示す断面図である。図中１０は感光体、１は現像ローラ、２は搬送スクリュＡ、３は搬送スクリュＢ、６はドクタ、８は上ケース、９は下ケース、１１は現像容器である。
【００１７】
現像ローラ１は、上ケース８と下ケース９とで合わせて形成した現像容器１１の両端部に支持されている。また、現像ローラ１と同様に、搬送スクリュＡ２と搬送スクリュＢ３が現像容器１１の両端部に支持されており、現像剤を現像ローラ１に供給しながら、現像剤の循環を行っている。一方、現像ローラ１は内部に複数の磁石が配置されてなるマグネットローラ１ｂと、マグネットローラ１ｂの外側を現像剤を担持して搬送する現像スリーブ１ｃとで構成されており、マグネットローラ１ｂは固定で現像スリーブ１ｃが矢印方向に回転し、複数の磁石が発する磁力（図中４は磁力線を示す。）によって、現像剤を現像スリーブ１ｃ上に付着させ現像位置に供給する。
【００１８】
この時、現像スリーブ１ｃ上に付着している現像剤量が不均一であるため、現像スリーブ１ｃ外周上に所定量のクリアランスｈを設けて非磁性のドクタ６（ここでは構成を簡略化するため非磁性ドクタとするが、ドクタが磁性であっても非磁性ドクタと磁性板の混成体であってもよい）を設けて感光体１０上へトナーを付着させている。
【００１９】
ここで、現像スリーブ１ｃとドクタ６とのクリアランスｈを長手方向にいくら均一に保ったとしても、法線方向の磁力と現像剤の付着の関係を示す図２のように、マグネットローラ１ｂの両端部に近づくほど現像剤量が多くなり、マグネットローラ１ｂの両端部近傍では特に局部的に多くなってしまう。これは、マグネットローラ１ｂを構成する磁石の磁力線４と関係がある。
【００２０】
図３は現像スリーブ１ｃの中央部法線磁力（Ａ）、端部法線磁力（Ｂ）、中央部法線磁力と現像剤（Ｃ）、端部法線磁力と現像剤（Ｄ）の状態を示す断面図である。例えば図３でドクタ６よりもすぐ回転方向上流側の磁石１ａの法線方向の磁力をみると磁石の端部は磁力が大きいことがわかる。この磁力と現像剤量について説明する。図１に示したどの磁石でも同様なので、磁石１ａのうちの１本について説明する。前述のように、中央部と両端部とでは法線方向の磁力が図３のように異なっている。これを接線方向の磁力で考えた場合、法線磁力が大きくなれば、接線磁力も大きくなる。また、接線磁力は磁気ブラシを現像スリーブ１ｃ表面側に寝かせる効果がある。磁気ブラシが現像スリーブ１ｃ上にたった状態でドクタ６を通過するよりも、磁気ブラシが現像スリーブ上でより寝た状態でドクタ６を通過した方がドクタを通過する現像剤量は多くなる。
【００２１】
すなわち、マグネットローラ１ｂ中央部と両端部とでは、回り込み磁力の影響により法線方向の磁力が両端部の方が大きくなることにより、接線方向の磁力も大きくなってしまう。接線方向の磁力は磁気ブラシを現像スリーブ表面上に寝かせる効果があるため、長手方向に均一にクリアランスｈを設けても両端部の方がドクタ６を通過する現像剤量が多くなってしまう。このようなメカニズムで中央部よりも両端部の方が現像剤量が多くなっているのである。このような状態を回避するため、既に述べたように従来は、図４に示すように両端部のみクリアランスｈを小さくしたり、磁性ドクタ６’の場合には両端部のみドクタの厚みを厚くして、規制力を中央部よりも強化して中央部と同様な現像剤量を得ていたが、この場合、中央部よりも両端部の方がドクタ６近傍で現像剤が受けるストレスが大きいため現像剤にひずみを与え、早期に劣化させたり、図５に示すように受けるストレスが大きい両端部の現像剤がストレスの小さい中央部側へ移動するため、規制力を強化した部分とそうでない部分との境界部近傍で現像剤量が局部的に多くなり、その部分で固着を発生することがある。
【００２２】
これらを回避するために、必要以上にドクタ６で規制することなく、固着を防止する構造、方法について説明する。ドクタ６で必要以上の規制をしないので、現像剤の早期劣化は回避できるが、現像位置での現像剤の固着が問題となる。現像剤の固着は、現像位置で現像剤が感光体１０を必要以上に押した場合、その反力を現像剤が受けることにより、現像剤が凝集し、固着に至るものである。現像ローラ１上の現像剤量及び現像ローラ１と感光体１０の表面間距離ｄと、感光体１０が現像剤から受ける力には図６のような関係があり、現像剤量及び現像ローラ１と感光体１０の表面間距離ｄの値により、感光体１０が現像剤から受ける力が変わることがわかる。問題となる現象は、現像ローラ１と感光体１０の表面間距離ｄの設定値に対し、設定した現像ローラ１上の現像剤量が、前述したマグネットローラ１ｂ両端部近傍で多くなるため、その他の領域よりも現像剤が感光体１０を押す力が大きくなり、固着が発生するというものである。
【００２３】
この現象を回避するため、マグネットローラ１ｂ両端部近傍での現像剤量の低減と、現像剤量及び現像ローラ１ｂと感光体１０の表面間距離ｄを大きくすることが考えられるが、前者は、前述したとおり、現像剤量を完全に規制することは困難であるため、本実施形態では、現像ローラ１と感光体１０の表面間距離ｄを大きくすることで対応する。但し、現像ローラ１の長手方向全域で現像ローラ１と感光体１０の表面間距離ｄを大きくした場合、マグネットローラ１ｂ両端部近傍よりも内側では、現像ローラ１と感光体１０の表面間距離ｄが大きくなりすぎるため、画像上問題が発生する。従って、マグネットローラ１ｂ両端部近傍またはそれよりも外側でのみ現像ローラ１と感光体１０の表面間距離ｄを大きくすることで固着に対して対応する。
【００２４】
図７、図８はこれを具体的に示す図である。図７は、マグネットローラ１ｂ両端部近傍での現像スリーブ１ｃの外径を小さくしたものであり、図８はマグネットローラ１ｂ両端部近傍での感光体１０の外径を小さくしたものである。図７、図８においてΔｄは外径の差を示し、例えば０．０５ｍｍ程度の均一の値のものである。図９に示すように、いずれもマグネットローラ１ｂの両端部近傍で感光体１０を押す力が低下し、その内側と同程度になっていることがわかり、このことで固着が回避される。図９において＊は図７、図８で外径差を持たせた部分を示す。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の画像形成装置は、以上説明してきたように、現像位置において、現像ローラ上の現像剤が現像ローラ長手方向で、局部的にストレスを受けないようにするので、固着の防止、トナーや現像剤の飛散低減、画像品質の向上及び現像剤の早期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】本発明に係る画像形成装置の要部を示す断面図である。
【図２】現像ローラにおける法線方向の磁力と現像剤の付着を示す断面図（Ａ）とグラフ（Ｂ）である。
【図３】同現像スリーブの中央部法線磁力（Ａ）、端部法線磁力（Ｂ）、中央部法線磁力と現像剤（Ｃ）、端部法線磁力と現像剤（Ｄ）の状態を示す断面図である。
【図４】同中央部と端部における現像スリーブとドクタの距離及びドクタ厚さの例を示す断面図である。
【図５】現像剤からドクタが受ける力及び現像剤の流れを示す図である。
【図６】現像スリーブが長手方向で感光体を押す力を示す図である。
【図７】現像スリーブの外径を小さくした場合の本発明の実施形態を示す図である。
【図８】感光体の外径を小さくした場合の本発明の実施形態を示す図である。
【図９】現像スリーブの長手方向で感光体を押す力を示す図である。
【符号の説明】
１  現像ローラ
１ａ  磁石
１ｂ  マグネットローラ
１ｃ  現像スリーブ
２  搬送スクリュＡ
３  搬送スクリュＢ
４  磁力
６  ドクタ
８  上ケース
９  下ケース
１０  感光体
１１  現像容器
【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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