JP2009092883A - 現像装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤の劣化速度を抑える事の可能な現像装置を提供する。
【解決手段】現像装置１３は、磁性キャリアとトナーとを含む現像剤を収納する現像槽１９と、回転する現像スリーブ２０と、Ｓ１極とＮ３極とＮ２極とを含有する磁気部材２１とを有する。Ｓ１極は、現像槽１９内部の第１領域４０に対して、現像スリーブ２０の外周面に現像剤を引き付ける磁界を形成する。Ｎ３極は、現像槽１９内部であって第１領域４０よりも前記回転の方向の上流側に位置する第２領域４１に対して、現像スリーブ２０の外周面から現像剤を引き離す磁界を形成する。Ｎ２極は、第１領域４０よりも前記回転の方向の上流側且つ第２領域４１よりも前記回転の方向の下流側に位置する中間領域４２に対して、前記現像剤が前記外周面に引き付けられる事を抑制するための磁界を形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は電子写真方式の画像形成装置に備えられている現像装置に関する。

電子写真方式の画像形成プロセスにおいては、均一に帯電された感光体が画像情報に応じて露光されることによって前記感光体に静電潜像が形成され、前記感光体に形成された静電潜像に対して現像装置によって現像剤が供給され前記静電潜像が現像される。

現像の方式としては、磁性１成分現像剤または非磁性２成分現像剤を用いる１成分現像方式と、トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤を用いる２成分現像方式とがある。２成分現像方式では、現像槽内において磁性キャリアとトナーとを攪拌して互いに摩擦帯電させることによってキャリアの表面にトナーを付着させる。そして、現像ローラの内側から発生する磁界によって現像ローラの外周面に現像槽内の現像剤を引き付けて、引き付けた現像剤を現像ローラから感光体の静電潜像へ移行させて現像する。このような２成分現像方式は１成分現像方式に比べて装置の構成が若干複雑になるが、トナーの電位設定が比較的容易であり、高速対応性および安定性に優れるため、多用されている。

つぎに、２成分現像方式の現像装置の構成について説明する。前記現像装置には、現像槽と現像ローラとが備えられている。現像ローラは、回転可能な現像スリーブと、現像スリーブ内側にて非回転に固定される磁気部材とからなる。現像スリーブは、その外周面が現像槽の内部と現像槽の外部の現像領域とを交互に繰り返し通るよう回転し、現像槽の内部にて磁力によって前記外周面に現像剤を引き付け、前記外周面に引き付けた現像剤を現像領域にて感光体に供給する。なお、現像剤は、現像スリーブ表面に引き付けられている時、トナーの付着されたキャリアからなる磁気ブラシ（穂立ち状）になっている。

また、現像槽の内部であって前記現像スリーブの周囲には、現像スリーブの回転方向の下流から上流に向けて順に、現像領域を通る前の前記外周面に対して前記現像槽の現像剤が引き付けられる引付領域と、前記現像領域を通った後の前記外周面に残存する現像剤が前記外周面から引き離される引離領域とが設定されている。

そして、現像スリーブ内側の中空部においては、前記外周面に前記現像剤を引き付けるための磁界を前記引付領域に形成する第１磁極と前記外周面から前記現像剤を引き離すための磁界を前記引離領域に形成する第２磁極とを有する磁気部材が非回転に固定されている。

これにより、現像スリーブは、現像槽内の引付領域にて現像剤を外周面に引き付けて、前記外周面に引き付けられた現像剤を現像槽外の現像領域にて感光体に供給し、現像領域を通過した後の前記外周面に残存している現像剤を現像槽内の引離領域にて前記外周面から引き離して現像槽へ戻す。そして、前記引離領域にて現像槽へ戻された現像剤は、前記引付領域にて再び現像スリーブの外周面に引き付けられる。

また、下記特許文献１および特許文献２には２成分現像方式の現像装置の典型的構成が示されている。なお、特許文献１の図５および図７には現像ローラが示されているが、この現像ローラに含まれるＰ２極は前記引付領域に磁界を形成する前記第１磁極に相当し、この現像ローラに含まれるＰ３極は前記引離領域に磁界を形成する前記第２磁極に相当する。また、特許文献２の図２および図４〜図６にも現像ローラが示されているが、この現像ローラに含まれるＳ２極は前記引付領域に磁界を形成する前記第１磁極に相当し、この現像ローラに含まれるＳ３極は前記引離領域に磁界を形成する前記第２磁極に相当する。
特開２００４−２１９５１０号公報（公開日：平成１６年８月５日） 特許３２７６０９３号（発行日：平成１４年４月２２日）

ところで、従来の現像装置では、現像ローラに含まれる現像スリーブの内側においては、現像スリーブの回転方向下流側から上流側に向けて前記第１磁極と前記第２磁極とがこの順序にて互いに隣り合うように配列されている。それゆえ、現像槽内且つ現像スリーブの外周においては、前記引付領域と前記引離領域とは互いに隣り合うことになる。

したがって、従来の現像装置では、特許文献２の図２に示されるように、引離領域と引付領域との境界付近において現像スリーブ外周面から引き離された現像剤が直ぐに現像スリーブ外周面に引き付けられるという現象が生じる。それゆえ、現像槽内の現像剤のうち、一部の現像剤のみが連続して繰り返し現像スリーブに引き付けられるという事態が生じ、現像剤が直ぐに劣化してしまうといった問題が生じる。

本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであって、現像剤の劣化速度を抑える事の可能な現像装置を提供することを目的としている。

以上の目的を達成するために、本発明は、磁性キャリアおよびトナーを含む現像剤を収納する現像槽と、外周面が前記現像槽の内部と前記現像槽の外部の現像領域とを交互に通るように回転し、前記現像槽の内部の第１領域にて磁力によって前記外周面に現像剤を引き付け、前記外周面に引き付けられている現像剤によって前記現像領域にて現像を行い、前記現像槽の内部に位置し且つ前記第１領域より前記回転の方向の上流に位置する第２領域にて前記現像領域通過後の前記外周面に残存する現像剤を磁力により引き離して前記現像槽に戻す現像スリーブと、前記現像スリーブの内周側にて固定され、前記現像剤を前記外周面に引き付ける磁界を前記第１領域に形成する第１磁極、および、前記現像剤を前記外周面から引き離す磁界を前記第２領域に形成する第２磁極を含む磁気部材とを有する現像装置において、前記現像剤が前記外周面に引き付けられる事を抑制する磁界を、前記現像槽の内部に位置し且つ第１領域よりも前記回転の方向の上流側であって前記第２領域よりも前記回転の方向の下流側に位置する中間領域に形成する第３磁極が前記磁気部材に含まれていることを特徴とする。

本願発明の現像装置によれば、現像槽内において、現像スリーブに現像剤が引き付けられる領域である第１領域と、現像スリーブに引き付けられている現像剤が現像槽へ戻される領域である第２領域との間には、現像槽の現像剤が現像スリーブに引き付けられる事が抑制される領域である中間領域が配され、第２領域と第１領域とは離間していることになる。それゆえ、第２領域にて現像スリーブから現像槽へ戻された現像剤が直ちに第１領域にて現像スリーブへ引き付けられるというような事は生じない。これにより、一部の現像剤のみが繰り返し使用される事を抑制でき、現像剤の劣化速度を抑制する事が可能になるという効果を奏する。

これに対し、従来の現像装置では、現像スリーブに引き付けられている現像剤が現像スリーブから引き離されて現像槽へ落下する領域である引離領域と、現像槽の現像剤が現像スリーブへ引き付けられる領域である引付領域とが隣接し合っていたため、引離領域と引付領域との境界付近において現像スリーブから落下した現像剤が落下後直ちに現像スリーブへ引き付けられるという事が生じ、これにより、一部の現像剤のみが繰り返し使用され、一部の現像剤のみが直ぐに劣化してしまうという不都合が生じていた。

また、前記第２磁極の極性と前記第３磁極の極性とを同一にした場合に、前記第３磁極の磁束密度のピーク値が１０ｍＴに満たなければ、第１磁極の影響が第２領域にまで及び、第２領域において前記現像剤を前記外周面から反発させるような磁界を形成することが困難になる。また、前記第３磁極の磁束密度のピーク値が３０ｍＴを超えてしまうと、前記第３磁極に形成される磁界によって現像剤が現像スリーブに引き付けられてしまい、中間領域にて現像剤が現像スリーブに引き付けられるという不都合が生じる。それゆえ、本発明の現像装置は、前記構成に加えて、前記第２磁極の極性と前記第３磁極の極性とは同一であり、前記第３磁極のピーク値は１０ｍＴ以上であって３０ｍＴ以下であることが好ましい。

なお、前記の極性とはＮ極またはＳ極を意味する。つまり、第２磁極の極性と前記第３磁極の極性とを同一である場合とは、第２磁極と第３磁極とのいずれもがＮ極である場合、または、第２磁極と第３磁極とのいずれもがＳ極である場合を意味する。

さらに、本発明の現像装置には、前記現像領域よりも前記回転の方向の上流側且つ前記第１領域よりも前記回転の方向の下流側において前記現像スリーブの外周面に対して間隙を空けて配され、前記外周面に引き付けられている現像剤の一部を前記外周面から前記現像槽へ掻き落とすブレード部材を備えてもよい。

また、前記第１磁極の磁束密度のピーク値が３０ｍＴに満たなければ、十分な量の現像剤を現像スリーブに引き付けることができず、現像処理に必要な量の現像剤を現像領域まで搬送できないため、良質な画像を得る事ができなくなる。また、前記第１磁極の磁束密度のピーク値が６０ｍＴを超えてしまうと、第１領域にて現像スリーブに引き付けられる現像剤が多くなりすぎ、ブレード部材によって掻き落とされる現像剤の量が増加し、現像剤に対するストレスの付加頻度が高くなり、現像剤の劣化が促進されるために、画質劣化が生じやすくなる。それゆえ、前記第１磁極の磁極密度のピーク値は３０ｍＴ以上であって６０ｍＴ以下であることが好ましい。

また、前記ブレード部材は、前記現像スリーブの外周面に対する法線方向に沿った磁束の磁束密度よりも前記外周面に対する接線方向に沿った磁束の磁束密度が大きい領域に配置されていることが好ましい。これにより、現像剤がドクターブレードに衝突する際に生じる磁性キャリアと磁性キャリアとの間の摩擦が起こりにくくなり、現像剤の劣化速度を抑制することが可能になる。

さらに、前記ブレード部材は、前記接線方向に沿った磁束の磁束密度が前記回転の方向の上流側よりも下流側の方が高くなっている領域に配置されていることが好ましい。これにより、現像剤がブレード部材に衝突する際に生じる磁性キャリアと磁性キャリアとの間の摩擦をより一層低減でき、現像剤の劣化速度をより一層抑制できる。

また、本発明の現像装置は画像形成装置に備えられる。なお、画像形成装置とは、電子写真方式のプリンタ，複写機，複合機，ファクシミリ等の印刷装置を意味する。

以上のように、本発明の現像装置は、前記現像剤が前記現像スリーブの外周面に引き付けられる事を抑制する磁界を、前記現像槽の内部に位置し且つ第１領域よりも前記回転の方向の上流側であって前記第２領域よりも前記回転の方向の下流側に位置する中間領域に形成する第３磁極を含むことを特徴とする。これにより、一部の現像剤のみが繰り返し使用される事を抑制でき、現像剤の劣化速度を抑制する事が可能になるという効果を奏する。

〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態の画像形成装置について説明する。図１は、本実施形態の画像形成装置の内部構成を示す図である。

画像形成装置１００は、電子写真方式のプリンタであり、感光体ドラム１０が配置されている。さらに、感光体ドラム１０の周囲には、感光体ドラム１０の回転方向に沿って、帯電装置１１、露光装置１２、現像装置１３、転写装置１４、クリーニング装置１５、除電装置１６が順に配されている。

感光体ドラム１０は、図１に示すように、アルミニウム等の金属ドラムからなる基材と、基材の外周面において薄膜状に形成されている有機光半導体（ＯＰＣ）やアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）等の光導電層とからなる。

帯電装置１１は、感光体ドラム１０の表面を均一に帯電する装置である。なお、帯電装置１１は、タングステンワイヤ等の帯電線、金属製のシールド板またはグリット板よりなるコロナ帯電器、帯電ローラ、帯電ブラシのいずれであってもよい。

露光装置１２は、均一に帯電された感光体ドラム１０上に光を走査して感光体ドラム１０上に静電潜像を書き込むものである。なお、露光装置１２は、レーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）であってもよいし、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）アレイであってもよい。

現像装置１３は、露光装置１２によって書き込まれた静電潜像に対して現像剤を供給することにより当該静電潜像を顕像化（現像処理）するものである。この現像装置１３については後に詳述する。

転写装置１４は、感光体ドラム１０上に顕像化された画像を記録媒体（用紙）上に転写するための転写バイアスを放出するものである。なお、転写装置１４としては、図１に示される転写ローラであってもよいし、帯電ブラシやコロナ帯電器を転写装置１４として用いてもよい。

クリーニング装置１５は、転写後の感光体ドラム１０上に残留した現像剤を除去して感光体ドラム１０上に新たな画像を記録することを可能にするものである。除電装置１６は、感光体ドラム１０表面を除電するためのものである。除電装置１６にて除電された感光体ドラム１０表面は再び帯電装置１１により一様に帯電され、上記で述べたプロセスが繰り返される。

また、転写装置１４によって画像が転写された記録媒体は定着装置１７に搬送される。そして、定着装置１７において、記録媒体上の画像は熱と圧力とによって定着され、これにより記録媒体上に画像が印刷されることになる。

図２に、現像装置１３の要部の一構成例を示す。なお、図２は、現像装置１３を、現像ローラ８９の長手方向（軸方向）の端部側より見た図面である。図２に示すように、現像装置１３は、現像剤を引き付ける現像スリーブ２０および磁気部材２１からなる現像ローラ８９と、現像スリーブ２０による現像剤の引き付け量を規制するドクターブレード１０１と、現像剤を収容する現像槽１９と、現像槽１９の内部で現像剤を攪拌搬送する第１攪拌搬送部材２８及び第２攪拌搬送部材２９と、現像槽１９の内部の現像剤量を検出するセンサ３４とを備えている。なお、本実施形態の現像剤とは、磁性キャリアとトナーとからなる２成分現像剤であるものとする。また、本実施形態では、平均粒径が６．２μｍのトナーと平均粒径が５０μｍの磁性キャリアとが用いられるが、各平均粒径はこれら値に限定されるものではない。

現像スリーブ２０は、参照符１０２に示される回転方向に回転、つまり現像槽１９から露出している部分が下方から上方へ向けて回転する汲み上げ現像方式であり、感光体ドラム１０と対向する領域である現像領域において、感光体ドラム１０と同一方向に移動する（つまり、回転方向は逆）。なお、本実施形態の現像装置１３では汲み上げ現像方式が採用されているが、この方式に限定されるものではない。そして、現像スリーブ２０は、現像槽１９内の現像剤を磁気部材２１の磁力によって外周面に吸着し、現像剤が穂状に連なった磁気ブラシを前記外周面に形成する。つまり、現像剤は磁気ブラシの形で現像スリーブ２０に担持される。さらに、現像スリーブ２０は、回転することによって、外周面に吸着した現像剤を現像領域に搬送する。現像領域では、磁気ブラシを形成する現像剤中の電荷を有するトナーが、現像スリーブ２０と感光体ドラム１０との電位差に応じて、現像スリーブ２０から感光体ドラム１０に供給される。これにより、感光体ドラム１０上の静電潜像が現像され、トナー像が形成される。なお、現像スリーブ２０および磁気部材２１の構成については後に詳述する。

ドクターブレード（ブレード部材）１０１は非磁性材料からなる。ドクターブレード１０１は、現像槽１９や、固定用板金（不図示）等にネジもしくはリベットにより固定される。ここでは、固定用板金等に固定ビスを用いて固定したが、特に限定するものではない。また、ドクターブレード１０１は、現像スリーブ２０の外周面に対して間隙を空けて設置されている。この間隔をドクターギャップ（以下、ＤＧと記載）とする。本実施の形態の現像装置１３では、ＤＧは例えば０．５ｍｍに設定されている。ＤＧの設定値は、現像剤の条件、現像ローラ８９の条件などにより適宜調整しても良い。

図３に、図２に示した現像槽１９の内部構成を示す。なお、図３は、現像槽１９内部を上方より見た図面である。現像槽１９は、たとえば硬質の合成樹脂などからなり、図３に示すように、現像ローラ８９の軸方向を長手方向とした筐体である。現像槽１９は、現像ローラ８９の軸方向の長さＬ１にほぼ対応する長さを有しており、内部は、現像槽１９の長手方向（現像ローラ８９の軸方向に同じ）と平行に延設される仕切壁部材２５にて２槽に仕切られている。

２槽のうちの一方は、現像剤を攪拌搬送して現像ローラ８９に供給する現像領域槽２３であり、他方は、トナーホッパ１０４（図２参照）から補給されるトナーを現像剤と攪拌し、かつ搬送して現像領域槽２３へ供給される攪拌領域槽２４である。

ここで、仕切壁部材２５は、現像領域槽２３と攪拌領域槽２４とを仕切るものではあるが、現像領域槽２３と攪拌領域槽２４との各々を完全に封じきるように仕切るものではない。即ち、仕切壁部材２５における現像槽１９の長手方向の両側部の２箇所には、現像領域槽２３と攪拌領域槽２４とを連通させる第１通路２６及び第２通路２７が形成されている。

これにより、現像槽１９内に収容される現像剤は、その一部が現像領域槽２３から攪拌領域槽２４へ移動することが可能であり、また逆に攪拌領域槽２４から現像領域槽２３へ移動可能となる。

そして、現像槽１９内には、回転軸方向が現像槽１９の長手方向に対して平行になるように、現像ローラ８９と、現像剤を攪拌搬送する第１攪拌搬送部材２８と第２攪拌搬送部材２９とが回転自在に設けられている。詳細には、現像領域槽２３内に、現像ローラ８９と第１攪拌搬送部材２８とが設けられ、攪拌領域槽２４内に第２攪拌搬送部材２９が設けられている。

本実施の形態において、第１攪拌搬送部材２８及び第２攪拌搬送部材２９は、いわゆるスクリュー部材であり、回転動作することによって、現像槽１９内の現像剤を攪拌し、搬送する。

第１攪拌搬送部材２８は、現像領域槽２３内の現像ローラ８９の下近傍にて、矢印３５方向（現像槽１９の一方の端部Ａから他方の端部Ｂへ向う方向）へ現像剤を搬送する。第２攪拌搬送部材２９は、第１攪拌搬送部材２８によって現像槽１９の端部Ｂ付近に搬送された現像剤を、第１通路２６で攪拌領域槽２４に移動させ、矢印３６方向に搬送するとともに、仕切壁部材２５に沿って矢印３７方向（端部Ｂから端部Ａへ向かう方向）へ搬送する。

現像剤は、端部Ａ付近で第２通路２７を通りぬけ矢印３８方向へと搬送され、再び第１攪拌搬送部材２８にて移動される。したがって、現像槽１９内では、第１及び第２の各攪拌搬送部材２８，２９と仕切壁部材２５とによって、矢印３５，３６，３７，３８で示される現像剤の循環流が形成される。

センサ３４は、現像槽１９内の現像剤量を検出するものである。センサ３４としては、透磁率センサや、圧電検知式センサを用いることができる。これらのセンサによれば、現像剤量として、現像剤中のトナー量、換言すれば磁性キャリアとトナーとの配合比であるトナー濃度を検出できる。

また、センサ３４は、図２および図３に示すように、現像領域槽２３内で、現像剤の攪拌搬送方向下流側、すなわち現像槽１９の端部Ｂ付近且つ現像領域槽２３の壁材に装着されている。このような位置にセンサ３４を取り付けることによって、センサ３４は、現像ローラ８９でトナーを消費した直後の現像剤のトナー濃度を測定することができる。

現像装置１３では、トナー濃度の検出出力に応じ、制御部（不図示）がトナーホッパ１０４（図２）を動作させて、攪拌領域槽２４へトナーを補給する。

このように、現像装置１３では、現像された後の現像剤のトナー濃度を検出して、適正なトナー濃度になるように、現像剤のトナー濃度を高い精度で制御することが可能になる。なお、センサ３４の位置は、上記位置以外に設置しても、トナー濃度を適正に検知できればどこでも良い。

つぎに、図２を用いて、トナーホッパ１０４から現像槽１９にトナーを補給する処理の概要を説明する。トナーホッパ１０４は、たとえば硬質合成樹脂などからなる容器部材である。トナーホッパ１０４は、内部空間にトナーを収容し、制御部（不図示）からの動作指令に応じて内部のトナー補給ローラ４９を駆動させて、現像槽１９に対してトナー５０を補給する。

トナー補給ローラ４９は、攪拌領域槽２４の直上であって、その外周がトナー補給口１０４ａに摺接しながら回転可能なように設けられる。トナー補給ローラ４９は、芯金のまわりに円筒状のたとえば発泡ウレタンなどの多孔性弾性部材が設けられたものである。トナーホッパ１０４内でトナー補給ローラ４９に保持されるトナーが、トナー補給口１０４ａとトナー補給ローラ４９との摺擦でトナー補給ローラ４９から脱落し、現像槽１９へ補給される。

また、トナーホッパ１０４のトナー補給口１０４ａは、攪拌領域槽２４内の第２攪拌搬送部材２９の上方に配されている。これにより、トナーホッパ１０４のトナー５０が第２攪拌搬送部材２９上に落下するように現像槽１９に補給される。攪拌領域槽２４において、トナー５０が補給された現像剤は、前述の現像槽１９内の循環流（矢印３５〜３８で示す流れ）に従って攪拌される。

つぎに、現像ローラ８９に含まれる現像スリーブ２０および磁気部材２１の詳細について説明する。図２に示すように、現像スリーブ２０は、感光体ドラム１０に対面し、且つ、その軸方向が感光体ドラム１０の軸方向に平行になるように配置され、現像槽１９のフレームに支持されている。

そして、現像スリーブ２０は、磁気部材２１の外周に回転自在に設けられた部材であり、磁気部材２１は、現像スリーブ２０の中空部（内周側）にて非回転に配設されると共に複数の磁石より形成された円柱状のマグネットローラである。また、磁気部材２１は、たとえば複数の永久磁石から構成され、永久磁石が円周方向に沿って並ぶように配され、全体では円柱形状を成している。

現像スリーブ２０は、非磁性材料からなる円筒形状の部材である。非磁性材料としては、例えば、ＳＵＳ３０２、ＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｃｕ、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３０４Ｎ１、ＳＵＳ３０４Ｊ３、ＳＵＳ３０５、ＳＵＳ３０５Ｊ１、ＳＵＳ３０９Ｓ、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３１６Ｎ、ＳＵＳ３１６Ｔｉ、ＳＵＳ３１６Ｊ１、ＳＵＳ３１６Ｆ、ＳＵＳ３１７、ＳＵＳ３１７Ｆ、ＳＵＳ３２１、ＳＵＳ３４７などのステンレス、アルミニウム、銅を用いることができる。

磁気部材２１は、現像領域に対向する位置に配されるＮ１極と、Ｎ１極よりも回転方向１０２の下流側にてＮ１極に隣り合うように配されるＳ２極と、Ｓ２極よりも回転方向１０２の下流側にてＳ２極に隣り合うように配されるＮ３極と、Ｎ３極よりも回転方向１０２の下流側にてＮ３極と隣り合うように配されるＮ２極と、Ｎ１極よりも回転方向１０２の上流側且つＮ２極よりも回転方向１０２の下流側にて配されるＳ１極とを含む。なお、Ｓ１極およびＳ２極は各々Ｓ極の磁極であり、Ｎ１極〜Ｎ３極は各々Ｎ極の磁極である。

Ｓ１極（第１磁極）は、現像槽１９内に位置し且つ現像領域より回転方向１０２の上流側に位置する第１領域４０に対して、現像槽１９の現像剤を現像スリーブ２０の外周面に引き付ける（汲み上げる）ための磁界を形成する引付極（汲み上げ極）としての機能を有する。

Ｎ１極は、Ｓ１極によって現像スリーブ２０の外周面に引き付けられた現像剤が現像領域においても前記外周面に保持され続けるための磁界を現像領域に形成する現像極としての機能を有する。

Ｎ３極（第２磁極）は、現像槽１９内に位置し且つ現像領域より回転方向１０２の下流側であって第１領域４０よりも回転方向１０２の上流側に位置する第２領域４１に、現像スリーブ２０外周面に付着している現像剤を当該外周面から引き離す（釈放する）ための磁界を形成する引離極（釈放極）としての機能を有する。これにより、現像領域通過後の現像スリーブ２０外周面に残存している現像剤は、第２領域４１において前記外周面から現像槽１９へ落下する。したがって、第２領域４１を通過した後の現像スリーブ２０外周面からは現像剤がほぼ除去されていることとなる。

Ｎ２極（第３磁極）は、現像槽１９内に位置し且つ第１領域４０より回転方向１０２の上流側であって第２領域４１よりも回転方向１０２の下流側に位置する中間領域４２に、現像槽１９内の現像剤が現像スリーブ２０外周面に引き付けられる（汲み上げられる）ことを抑制するための磁界を形成する引付規制極（汲み上げ規制極）としての機能を有する。これにより、第２領域４１を通過した後であって第１領域４０へ到達する前の現像スリーブ２０の外周面には現像槽１９の現像剤は引き付けられない。

また、現像スリーブ２０の周囲において、現像領域よりも回転方向１０２の上流側且つ第１領域４０よりも回転方向１０２の下流側にドクターブレード１０１が配されている。

このような構成により、現像槽１９内の現像剤は、第１領域４０において、Ｓ１極（引付極）に形成される磁界によって現像スリーブ２０の外周面に引き付けられる。そして、ドクターブレード１０１が、Ｓ１極によって現像スリーブ２０の外周面に引き付けられている現像剤の量を規制する。これによって、現像領域に搬送される現像剤の量が調整されることになる。

その後、現像スリーブ２０外周面に引き付けられている現像剤に含まれるトナーが、現像領域において感光体ドラム１０へ供給される。さらに、現像領域通過後の現像スリーブ２０の外周面に残存している現像剤は、第２領域４１において、Ｎ３極（引離極）に形成される磁界によって前記外周面から引き離されて現像槽１９へ落下する。

そして、第２領域４１よりも回転方向１０２下流側であって第１領域４０よりも回転方向１０２の上流側の中間領域４２においては、Ｎ２極（引付規制極）に形成される磁界によって、現像槽１９内の現像剤は現像スリーブ２０の外周面に対して反発する。

つまり、図２に示すように、現像槽１９の現像剤が現像スリーブ２０へ引き付けられる領域である第１領域４０と、現像スリーブ２０に引き付けられている現像剤が現像槽１９へ落下する領域である第２領域４１との間には、現像槽１９の現像剤が現像スリーブ２０に対して反発する領域である中間領域４２が配され、第２領域４１と第１領域４０とは離間していることになる。それゆえ、第２領域４１にて現像スリーブ２０から現像槽１９へ落下した現像剤が、落下後直ちに第１領域４０にて現像スリーブ２０へ引き付けられるというような事は生じない。これにより、一部の現像剤のみが繰り返し使用される事を抑制でき、現像剤の劣化速度を抑制する事が可能になる。

これに対し、従来の現像装置では、現像スリーブに引き付けられている現像剤が現像スリーブから引き離され現像槽へ落下する領域である引離領域と、現像槽の現像剤が現像スリーブへ引き付けられる領域である引付領域とが隣接し合っていたため、落下領域と引付領域との境界付近において現像スリーブから落下した現像剤が落下後直ちに現像スリーブへ引き付けられるという事が生じ、これにより、一部の現像剤のみが繰り返し使用され、一部の現像剤のみが直ぐに劣化してしまうという不都合が生じていた。

また、本実施形態においては、Ｓ１極を前記引付極として機能させ、Ｎ１極を前記現像極として機能させ、Ｎ３極を前記引離極として機能させ、Ｎ２極を前記引付規制極として機能させるために、磁束密度のピーク値が１２５ｍＴのＮ極をＮ１極とし、磁束密度のピーク値が４５ｍＴのＳ極をＳ１極とし、磁束密度のピーク値が２０ｍＴのＮ極をＮ２極とし、磁束密度のピーク値が４２ｍＴのＮ極をＮ３極とし、磁束密度のピーク値が８０ｍＴのＳ極をＳ２極とした。

なお、Ｎ３極を前記引離極として機能させ、且つ、Ｎ３極よりも回転方向１０２の下流側にてＮ３極と隣り合うＮ２極を前記引付規制極として機能させるためには、Ｎ３極とＮ２極とを同一極性の磁極として、Ｎ２極の磁束密度のピーク値を１０ｍＴ〜３０ｍＴにする必要がある。

また、本実施形態では、磁気部材２１は５つの磁石を有していることになるが、磁気部材２１に前記現像極と前記引付極と前記引離極と前記引付規制極とが含まれていれば、磁石の含有数は５つに限定されるものではない。なお、磁気部材２１に含有される各磁石の厚みや幅を調整し、また、磁気部材２１に含有されている各磁石に対する着磁処理の条件を変更することによって、各極の磁力強さを調整することが可能である。

〔実施の形態２〕
感光体ドラム上に高画質のトナー画像を長期間安定して形成し続けるためには、現像ローラによって現像領域に搬送される現像剤の搬送量を安定させることが肝心である。しかし、現像剤が劣化すると、現像剤のスペント化（トナーが融けてキャリアにトナーの膜が形成される）が生じ、また、トナーから外添剤（シリカや酸化チタン）が剥れると共に外添剤がトナーに埋没する現象が生じる。これにより、現像剤の流動性が悪くなり、現像剤の搬送量が不安定化し、その結果、ベタ画像等を印字した時に白筋が生じてしまうという画質不良が生じる。

そこで、現像剤の劣化が生じる要因について検討したので、検討内容について以下説明する。現像槽内においては、スクリューによる現像剤の攪拌、現像スリーブ外周面への現像剤の引き付け、現像領域での現像、現像スリーブ外周面からの現像剤の引き離しが繰り返し行われ、常に、現像剤にストレスがかかっている。その中でも、現像スリーブ外周面に現像剤が引き付けられる過程と、ドクターブレードによって現像スリーブ外周面に引き付けられる現像剤の量が規制される過程とで顕著にストレスが付与され、このストレスによって現像剤の劣化が顕著に促進されることになる。

また、ドクターブレードに起因した現像剤の劣化について詳細に検討したので、この検討の内容も以下説明する。現像槽内の現像剤は、引付極から発生する磁束であって現像スリーブ外周の法線方向に伸びる磁束によって現像スリーブ外周面に引き付けられ、現像スリーブ外周面に付着する。また、現像剤は、現像スリーブ外周面において、前記法線方向の磁束によって前記法線方向に伸びる穂立ち状の磁気ブラシになる。そして、現像スリーブの回転によって磁気ブラシは現像スリーブの回転方向（スリーブ外周の接線方向）に沿って移動し、ＤＧ（ドクターギャップ）においてドクターブレード１０１に衝突する。このとき、磁気ブラシには前記法線方向の磁束によって前記法線方向の拘束力が作用している一方で前記衝突による衝撃力が前記回転方向に作用する。これにより、磁気ブラシのキャリアとキャリアとが摩擦を起こし、この摩擦によって現像剤に大きなストレスが付与され、このストレスによって現像剤が劣化する。

以上にて示した検討の内容からすれば、前記法線方向の磁束とドクターブレードとが現像剤の劣化に寄与しているものと考えられる。そこで、本願発明者は、ドクターブレードの配置を調整することによって現像剤の劣化を抑制することを検討した。この検討内容を図４に基づいて説明する。

図４は、実施の形態１にて示した現像スリーブ２０の周囲に形成される磁界の分布を示した図である。図４において、１点鎖線によって示される領域は、接線方向（現像スリーブ外周に対する接線の方向）に伸びる磁束からなる磁界の分布を示し、２点鎖線によって示される領域は、法線方向（現像スリーブ外周に対する法線の方向）に伸びる磁束からなる磁界の分布を示す。

また、図４では、Ｎ１極（現像極）によって形成され且つ法線方向の磁束からなる磁界１０５の磁束密度（磁力）と、Ｎ１極とＳ１極とによって形成され且つ接線方向の磁束からなる磁界１０６の磁束密度と、が点線Ｌ１上にて等しくなる。さらに、図４では、磁界１０６の磁束密度と、Ｓ１極（引付極，汲み上げ極）によって形成され且つ法線方向の磁束からなる磁界１０７の磁束密度とが、点線Ｌ２上において等しくなる。そして、図４において、点線Ｌ１と点線Ｌ２との間の領域では、接線方向の磁束からなる磁界１０６の磁束密度が法線方向の磁束からなる磁界１０５の磁束密度よりも大きくなる。

ここで、図４に示すように、点線Ｌ１と点線Ｌ２との間の領域にドクターブレード１０１を配置すれば、現像スリーブ２０外周面に形成されている磁気ブラシがドクターブレード１０１に衝突する際に磁気ブラシに作用する摩擦力が低減し、これにより現像剤に付与されるストレスも低減し、現像剤の劣化速度が抑制される。これは、点線Ｌ１と点線Ｌ２との間の領域においては、法線方向の磁束よりも接線方向の磁束の方が顕著になり、前記磁気ブラシに作用する前記法線方向の拘束力は小さくなると共に、前記接線方向（現像スリーブ２０の回転方向）に移動する磁気ブラシに対して前記接線方向への磁力が作用するため、前記接線方向に移動する磁気ブラシがドクターブレードに衝突しても、キャリアとキャリアとの間に摩擦が起こりにくくなるからである。

〔実験例〕
現像ローラに含まれる各磁極について磁束密度の適正値の検討を行う為の実験を行ったので、この実験を以下にて説明する。

実験は、実施例１の現像装置〜実施例８の現像装置，比較例１の現像装置〜比較例６の現像装置に対して行われた。この実験とは、現像スリーブを１０時間回転させ続ける間（回転数：５００ｒｐｍ）、一定時間ごとに複写機（商品名：ＭＸ−７０００Ｎ、シャープ（株）社製）にて一定現像条件（帯電、現像、一定条件）下で全面ベタ画像を印字し、ベタ画像中に濃度ムラや白筋が生じているかチェックを行うものである。このチェックにおいて、画像に問題がない場合は○、画像に濃度ムラや白筋が明らかに発生している場合は×、画像には問題ないレベルであるが若干濃度ムラが発生しかかっている場合は△とした。なお、（１）現像槽の内部温度２５℃且つ内部湿度５０％，（２）現像槽の内部温度３５℃且つ内部湿度５０％，（３）現像槽の内部温度４５℃且つ内部湿度５０％，の各条件にて実験を行った。実験の結果は以下の表１に示される。

（ａ）実施例１〜３、比較例１〜２について
実施例１は、図２の現像装置１３において、Ｎ１極の磁束密度のピーク値を１２５ｍＴ、Ｓ１極の磁束密度のピーク値を４５ｍＴ、Ｎ２極の磁束密度のピーク値を２０ｍＴ、Ｎ３極の磁束密度のピーク値を４２ｍＴ、Ｓ２極の磁束密度のピーク値を８０ｍＴとしたものである。実施例２は、Ｎ２極の磁束密度のピーク値を１０ｍＴとした以外は実施例１と同一条件にしたものである。実施例３は、Ｎ２極の磁束密度のピーク値を３０ｍＴとした以外は実施例１と同一条件にしたものである。また、比較例１は、Ｎ２極の磁束密度のピーク値を５ｍＴとした以外は実施例１と同一条件にしたものである。比較例２は、Ｎ２極の磁束密度のピーク値を４０ｍＴとした以外は実施例１と同一条件にしたものである。

表１に示されるように、実施例１〜実施例３では良好な画像が得られたのに対して、比較例１および比較例２では、各環境下において１時間後に白筋が発生した。これは、比較例１では、Ｎ２極の磁力が弱いため、Ｓ１極による影響が第２領域４１やＮ３極に及ぼされ、第２領域４１においてＮ３極によって現像スリーブ２０外周面から引き離されるはずの現像剤が十分に引き離されずに現像スリーブ２０外周面に残ったままになり、同じ現像剤が使用され続けるという事態が生じ、直ぐに現像剤が劣化したためであると考えられる。また、比較例２では、Ｎ２極の磁力が実施例１に比べて強すぎるため、図６に示すように、中間領域４２においてＮ２極によって現像槽１９の現像剤が現像スリーブ２０に引き付けられるという事態が生じ、第２領域４１にて現像スリーブ２０から現像槽１９へ落下した現像剤が、落下後直ちに中間領域４２にて現像スリーブ２０へ引き付けられるというようになり、同じ現像剤が何度も使用され続けることになり、直ぐに現像剤が劣化したためであると考えられる。

それゆえ、実施例１〜３および比較例１〜２からすれば、Ｎ２極の磁束密度のピーク値は１０ｍＴ〜３０ｍＴが好ましいといえる。

（ｂ）実施例４〜５、比較例３〜４について
実施例４は、Ｓ１極の磁束密度のピーク値を３０ｍＴとした以外は実施例１と同一条件にしたものである。実施例５は、Ｓ１極の磁束密度のピーク値を６０ｍＴとした以外は実施例１と同一条件にしたものである。また、比較例３は、Ｓ１極の磁束密度のピーク値を２０ｍＴとした以外は実施例１と同一条件としたものである。比較例４は、Ｓ１極の磁束密度のピーク値を７０ｍＴとした以外は実施例１と同一条件にしたものである。

表１に示されるように、実施例４および実施例５では良好な画像が得られたのに対して、比較例３では初期から実験終了までベタ画像において濃度ムラが生じ、比較例４では３５℃及び４５℃環境下において実験途中からベタ画像に白筋が発生した。これは、比較例３では、Ｓ１極の磁力が弱いために、十分な量の現像剤を現像スリーブ２０に引き付けることができず、現像処理に必要な量の現像剤を現像領域まで搬送できないため、良質な画像を得る事ができないものと考えられる。また、比較例４では、Ｓ１極の磁力が強すぎるために、第１領域４０にて現像スリーブ２０に引き付けられる現像剤が多くなりすぎ、ドクターブレード１０１によって掻き落とされる現像剤の量が増加し、現像剤に対するストレスの付加頻度が高くなり、現像剤の劣化が促進されるために、画質劣化が生じたものと考えられる。

それゆえ、実施例４〜５および比較例３〜４からすれば、Ｓ１極の磁束密度のピーク値は３０ｍＴ〜６０ｍＴが好ましいといえる。

（ｃ）実施例６〜８、比較例５〜６について
実施例６〜８、比較例５〜６は、図５に示す現像ローラ８９ａを有する現像装置である。現像ローラ８９ａは、図５に示すように、現像スリーブ２０と現像スリーブ２０の内側に配される磁気部材２１ａとを有し、磁気部材２１ａは７つの磁石を含んでいる。そして、磁気部材２１ａにおいては、図５に示すように、Ｎ１１極とＳ１４極とＮ１３極とＳ１３極とＳ１２極とＮ１２極とＳ１１極とがこの順で現像スリーブ２０の回転方向１０２ａに沿って並ぶように配置される。なお、Ｓ１１極〜Ｓ１４極は各々Ｓ極の磁極であって、Ｎ１１極〜Ｎ１３極は各々Ｎ極の磁極である。

さらに、図５の磁気部材２１ａにおいて、現像極として機能する磁極はＮ１１極であり、引離極（釈放極）として機能する磁極はＳ１３極であり、引付規制極（汲み上げ規制極）として機能する磁極はＳ１２極であり、引付極（汲み上げ極）として機能する磁極はＮ１２極である。また、図５の磁気部材２１ａにおいては、Ｎ１１極の磁束密度のピーク値は１１５ｍＴであり、Ｓ１１極の磁束密度のピーク値は６５ｍＴであり、Ｎ１２極の磁束密度のピーク値は４０ｍＴであり、Ｓ１２極の磁束密度のピーク値は２５ｍＴであり、Ｓ１３極の磁束密度のピーク値は２５ｍＴであり、Ｎ１３極の磁束密度のピーク値は４５ｍＴであり、Ｓ１３極の磁束密度のピーク値は７５ｍＴである。

また、図５では、Ｓ１１極によって形成され且つ法線方向の磁束からなる磁界１０５ａの磁束密度（磁力）と、Ｓ１１極とＮ１２極とによって形成され且つ接線方向の磁束からなる磁界１０６ａの磁束密度と、が点線Ｌ１´上において等しくなる。さらに、図５では、磁界１０６ａの磁束密度と、Ｎ１２極（引付極，汲み上げ極）によって形成され且つ法線方向の磁束からなる磁界１０７ａの磁束密度と、が点線Ｌ２´上において等しくなる。

そして、点線Ｌ１´と点線Ｌ２´との間の領域では接線方向の磁束からなる磁界１０６ａの磁束密度が法線方向の磁束からなる磁界１０５ａの磁束密度よりも高くなり、点線Ｌ１´と点線Ｌ２´との間の領域にある点線Ｌ３´上においては接線方向の磁束からなる磁界１０６ａの磁束密度がピークを示す。

さらに、図５では、点線Ｌ４´上において磁界１０５ａの磁束密度がピークを示し、点線Ｌ５´上において磁界１０７ａの磁束密度がピークを示す。ここで、点線Ｌ４´と点線Ｌ１´との間の領域では接線方向の磁束からなる磁界１０６ａの磁束密度よりも法線方向の磁束からなる磁界１０５ａの磁束密度の方がおおきくなる。また、点線Ｌ２´と点線Ｌ５´との間の領域では接線方向の磁束からなる磁界１０６ａの磁束密度よりも法線方向の磁束からなる磁界１０７ａの磁束密度の方がおおきくなる。

そして、図示していないが、実施例６の現像装置では、図５において点線Ｌ１´と点線Ｌ３´との間にドクターブレードが設置されている。また、実施例７の現像装置では、図５において点線Ｌ２´と点線Ｌ３´との間にドクターブレードが配置されている。さらに、実施例８の現像装置では、図５において点線Ｌ３´上にドクターブレードが配置されている。

また、比較例５の現像装置では、図５において点線Ｌ２´と点線Ｌ５´との間にドクターブレードが配置されている。比較例６の現像装置では、図５において点線Ｌ４´と点線Ｌ１´との間にドクターブレードが配置されている。

そして、表１に示されるように、比較例５および比較例６では、実験途中からベタ画像に白筋が発生し、良好な画像が得られなかった。この理由を以下説明する。比較例５および比較例６では、接線方向の磁束よりも法線方向の磁束が強い場所にドクターブレードが配置されているため、ドクターブレードに衝突する磁気ブラシには法線方向の磁束による磁気的拘束力が強く作用する一方、前記衝突によって現像スリーブの回転方向に向いた衝撃力が磁気ブラシに作用する。そして、これらの作用によって、磁気ブラシのキャリアとキャリアとが摩擦を起こし、この摩擦によって現像剤に大きなストレスが付与され、このストレスによって現像剤の劣化が促進され、印刷画像の画質が劣化するものと考えられる。

これに対し、実施例６〜８では各環境とも良好な画像が得られた。これは、実施例６〜８では、前記法線方向の磁束が弱く且つ前記接線方向の磁束の強い場所にドクターブレードが配置されているため、ドクターブレード近傍において、磁気ブラシに作用する前記法線方向の拘束力は小さくなり、磁気ブラシに対して前記接線方向への磁力が作用するため、前記接線方向に移動する磁気ブラシがドクターブレードに衝突しても、キャリアとキャリアとの間に摩擦が起こりにくくなるからである。

特に、実施例７および実施例８では、ドクターブレード１０１は、前記接線方向に沿った磁束の磁束密度が前記回転の方向の上流側よりも下流側の方が高くなっている領域（Ｌ２´とＬ３´との間）に配置されていることになるが、このような配置によって現像剤の劣化速度をより低減させることができ、より良好な画像を得ることができる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、上述した実施形態において開示された各技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の現像装置は電子写真方式の印刷装置に好適である。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の内部構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る現像装置の構成を示す図である。 図２に示した現像装置における現像槽の内部を示す図である。 現像スリーブの周囲に形成される磁界の分布を示した図である。 ７つの磁石を含有する現像ローラの周囲に形成される磁界の分布を示した図である。 比較例２の現像装置を示す図である。

符号の説明

１０ 感光体ドラム
１３ 現像装置
１９ 現像槽
２０ 現像スリーブ
２１ 磁気部材
４０ 第１領域
４１ 第２領域
４２ 中間領域
８９ 現像ローラ
１００ 画像形成装置
１０１ ドクターブレード（ブレード部材）
Ｓ１極 引付極（第１磁極）
Ｎ３極 引離極（第２磁極）
Ｎ２極 引付規制極（第３磁極）

Claims (7)

1. 磁性キャリアおよびトナーを含む現像剤を収納する現像槽と、
   外周面が前記現像槽の内部と前記現像槽の外部の現像領域とを交互に通るように回転し、前記現像槽の内部の第１領域にて磁力によって前記外周面に現像剤を引き付け、前記外周面に引き付けられている現像剤によって前記現像領域にて現像を行い、前記現像槽の内部に位置し且つ前記第１領域より前記回転の方向の上流に位置する第２領域にて前記現像領域通過後の前記外周面に残存する現像剤を磁力により引き離して前記現像槽に戻す現像スリーブと、
   前記現像スリーブの内周側にて固定され、前記現像剤を前記外周面に引き付ける磁界を前記第１領域に形成する第１磁極、および、前記現像剤を前記外周面から引き離す磁界を前記第２領域に形成する第２磁極を含む磁気部材とを有する現像装置において、
   前記現像剤が前記外周面に引き付けられる事を抑制する磁界を、前記現像槽の内部に位置し且つ第１領域よりも前記回転の方向の上流側であって前記第２領域よりも前記回転の方向の下流側に位置する中間領域に形成する第３磁極が前記磁気部材に含まれていることを特徴とする現像装置。
2. 前記第２磁極の極性と前記第３磁極の極性とは同一であり、
   前記第３磁極の磁束密度のピーク値は１０ｍＴ以上であって３０ｍＴ以下であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記現像領域よりも前記回転の方向の上流側且つ前記第１領域よりも前記回転の方向の下流側において前記現像スリーブの外周面に対して間隙を空けて配され、前記外周面に引き付けられている現像剤の一部を前記外周面から前記現像槽へ掻き落とすブレード部材が備えられていることを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
4. 前記第１磁極の磁束密度のピーク値は３０ｍＴ以上であって６０ｍＴ以下であることを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
5. 前記ブレード部材は、前記現像スリーブの外周面に対する法線方向に沿った磁束の磁束密度よりも前記外周面に対する接線方向に沿った磁束の磁束密度が大きい領域に配置されていることを特徴とする請求項３または４に記載の現像装置。
6. 前記ブレード部材は、前記接線方向に沿った磁束の磁束密度が前記回転の方向の上流側よりも下流側の方が高くなっている領域に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の現像装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の現像装置を備えた画像形成装置。

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