JP2009128622A - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の耐久等によって起きる様々な原因による現像剤の層厚の変化を防止して，長期間にわたり現像剤の適切な供給ができる現像装置および画像形成装置を提供すること。
【解決手段】本発明の現像装置は，現像剤を外面に担持して回転することにより感光体２１に現像剤を付与する筒状の現像スリーブ３５と，現像スリーブ３５の内部に固定して配置された複数の磁界発生部材を含むマグネットローラ３４とを有するものであって，現像スリーブ３５の外部に，現像スリーブ３５に対して非接触に，現像スリーブ３５と平行に配置された，回転可能な筒状の規制スリーブ３７と，規制スリーブ３７の内部に配置され，マグネットローラ３４の複数の磁界発生部材の１つに対する距離が可変である軟磁性体３８ｂとを有するものである。
【選択図】図２

Description

本発明は，画像形成装置とその像担持体に形成された静電潜像を現像するための現像装置に関する。さらに詳細には，マグネットローラと，その周囲を回転する筒状の現像スリーブとを有する現像装置および画像形成装置に関するものである。

画像形成装置に用いられる現像装置として，内部に複数の磁極が固定されたマグネットローラと，その周囲を回転する円筒形状の現像スリーブを有しているものがある。このようなものでは，現像剤をマグネットローラの磁極で汲み上げて，現像スリーブの表面に付着させる。そしてその状態で，現像スリーブを回転させる。これによって，感光体に対面する位置までその現像剤が運ばれるのである。なお，ここでは，非磁性トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤を使用している。

一方，現像剤を担持して感光体に供給する現像装置では，感光体に対する現像剤の供給量を適切に制御する必要がある。そのため一般に，現像スリーブに付着させる現像剤の層厚を規制する規制部材を有している。例えば，特許文献１に記載されているように，ブレード状の磁性体を現像スリーブからある程度離して配置させたものがある。しかし，ブレードで規制された現像剤はブレードの上流側にそのまま残存するため，規制され続けた現像剤にはストレスが蓄積する。

その結果，ブレードによる規制では，規制部位におけるトナーの固着，スペント（磁性キャリアに対するトナーの固着），トナーへの外添剤の埋没等の現像剤の劣化が起こりがちであった。さらに，トナーの固着は，現像スリーブと規制部材との間隔を狭くするため，現像剤の層厚の減少を招きがちであり，画質低下の原因となる。また，スペントや外添剤の埋没は帯電不良を招きがちであり，これも画質低下の原因となる。

あるいは，特許文献２には，マグネットローラを内蔵した規制スリーブによって層厚規制を行う現像装置が開示されている。この文献の装置では，規制スリーブを回転させて，規制部材として機能する箇所を常に変化させながら規制を行う。これにより，現像剤が局所的に固着することを防止するとされている。あるいは，例えば特許文献３に記載されているように，非画像形成時に，交流電圧を印加したり，超音波振動子を用いたりすることにより，規制部材に振動を与えるものがある。これにより，現像剤の固着を防止して，現像剤層の均一化が図れるとされている。
特開昭５８−１４３３６０号公報 特開２００２−１６９３７８号公報 特開平９−８０９０２号公報

しかしながら，前記した特許文献２，３の現像装置によって現像剤の固着を防止できたとしても，長期間にわたって現像装置を使用した場合においては，現像剤の層厚の変化を完全に免れることは難しい。これは，現像剤の層厚が変化する要因が，トナー固着等以外にも色々あることによる。例えば，現像スリーブの表面の摩擦抵抗の低下，現像剤への外添剤の埋没等による現像剤搬送力の低下，現像剤自体の耐久による劣化，使用環境の変化による現像剤のかさ密度の変動等の影響を受けるのである。

本発明は，前記した従来の現像装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，装置の耐久等によって起きる様々な原因による現像剤の層厚の変化を防止して，長期間にわたり現像剤の適切な供給ができる現像装置および画像形成装置を提供することにある。

この課題の解決を目的としてなされた本発明の現像装置は，現像剤を外面に担持して回転することにより像担持体に現像剤を付与する筒状の現像スリーブと，現像スリーブの内部に固定して配置された複数の磁界発生部材とを有する現像装置であって，現像スリーブの外部に，現像スリーブに対して非接触に，現像スリーブと平行に配置された，回転可能な筒状の規制スリーブと，規制スリーブの内部に配置され，複数の磁界発生部材の１つに対する距離が可変である軟磁性部材とを有するものである。

本発明の現像装置によれば，現像スリーブの外面に担持された現像剤が，規制スリーブの回転によって規制される。その際の規制力は，軟磁性部材とそれに対する磁界発生部材との間の磁力の大きさに依存する。ここで，軟磁性部材とそれに対する磁界発生部材の１つとの間の距離が可変であるので，規制力を可変とすることができる。従って，他の条件の変化に応じて規制力を変化させることにより，現像剤の層厚を適正に維持することができる。これにより，装置の耐久等によって起きる様々な原因による現像剤の層厚の変化を防止して，長期間にわたり現像剤の適切な供給ができる。

さらに本発明では，規制スリーブの内部に配置された回転軸を有し，軟磁性部材が，回転軸に対して偏心して配置されていることが望ましい。
このようなものであれば，回転軸を回転させることによって容易に，軟磁性体と現像スリーブとの距離を変えることができる。なお，この回転軸は，回転させても軟磁性体と規制スリーブとが接触しない範囲で，規制スリーブの回転軸とは独立に設けることができる。

さらに本発明では，規制スリーブが，前記複数の磁界発生部材の１つに対向していることが望ましい。
このようなものであれば，規制スリーブで規制する位置の磁界の強さを変えることができる。

さらに本発明は，像担持体と，現像剤を外面に担持して回転することにより像担持体に現像剤を付与する筒状の現像スリーブと，現像スリーブの内部に固定して配置された複数の磁界発生部材とを有する画像形成装置であって，現像スリーブの外部に，現像スリーブに対して非接触に，現像スリーブと平行に配置された，回転可能な筒状の規制スリーブと，規制スリーブの内部に配置され，複数の磁界発生部材の１つに対する距離が可変である軟磁性部材とを有する画像形成装置にも及ぶ。

本発明の現像装置および画像形成装置によれば，装置の耐久等によって起きる様々な原因による現像剤の層厚の変化を防止して，長期間にわたり現像剤の適切な供給ができる。

以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，タンデム方式のカラープリンタに本発明を適用したものである。

本形態のカラープリンタ１は，図１にその概略構成を示すように，イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の各色のプロセスユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋが中間転写ベルト１１に沿って並べられた，いわゆるタンデム方式のものである。カラープリンタ１はさらに，給紙カセット１２，２次転写部１３，定着部１４，排紙ローラ１５等を有している。以下の文中では，特に区別する必要のない場合には，ＹＭＣＫの添字を省略して表記する。

各プロセスユニット１０は，画像形成用の一般的なユニットであり，それぞれ，感光体２１と，その周囲に配置された帯電装置２２，露光装置２３，現像装置２４，転写装置２５，クリーニング装置２６等を有している。なお本形態では，現像装置２４に収容されている現像剤は，磁性成分を有する現像剤である。ここでは，現像剤とキャリアとを有する磁性２成分現像剤を使用する。本形態では，現像装置２４は交換可能なカートリッジ化されたものである。

画像形成時には，感光体２１の表面は，帯電装置２２によって一様に帯電される。その後，露光装置２３によって画像データに基づいた静電潜像が形成される。さらに，その静電潜像に現像装置２４によって現像剤が供給されることにより現像剤像が形成される。各色のプロセスユニット１０の各感光体２１上に形成された各色の現像剤像は，順に中間転写ベルト１１に転写されて重ね合わされる。転写後も感光体２１上に残る現像剤は，クリーニング装置２６によって除去される。なお，転写後に感光体２１の表面の電位状態を整えるための除電装置をさらに有していても良い。

一方，給紙カセット１２から記録媒体が１枚ずつ給紙される。そして，中間転写ベルト１１上に重ね合わされた現像剤像が，２次転写部１３において記録媒体に転写される。現像剤像が転写された記録媒体は，定着部１４に導かれる。さらに，定着部１４において，加圧および加熱されることにより，現像剤像が記録媒体に定着される。画像が定着された記録媒体は，排紙ローラ１５によって外部に排紙される。

ここで，本形態の現像装置２４は，図２に示すように，いずれも感光体２１に平行に配置された現像ローラ３１と規制ローラ３２とを有している。現像ローラ３１は，内部に複数の磁極を有するマグネットローラ３４と，その周囲に配置された円筒形状の現像スリーブ３５とを有している。マグネットローラ３４は，図中反時計回りの順にＮ１，Ｓ１，Ｎ２，Ｓ２，Ｎ３の５つの磁極を有している。そして，そのうちの主極であるＮ１極が感光体２１に対面する配置となるように，カラープリンタ１に固定されている。なお，本形態では，感光体２１と現像ローラ３１との間，および，現像ローラ３１と規制ローラ３２との間はいずれも間隙を設けて対面されている。

規制ローラ３２は，図２に示すように，円筒形状の規制スリーブ３７と，その内部に配置された調整ローラ３８とを有している。そして，調整ローラ３８は，回転軸３８ａと，その回転軸３８ａに対して片側だけに偏って固定された軟磁性体３８ｂとを有している。なお，回転軸３８ａは，規制スリーブ３７の回転軸と同軸に配置されており，調整ローラ３８は，規制スリーブ３７とは独立に回転可能にされている。この規制ローラ３２は，マグネットローラ３４のＮ２極に対面して配置されている。

また，規制スリーブ３７の内部のうち，調整ローラ３８以外の部分は何もない空間である。またあるいは，調整ローラ３８として，軟磁性体３８ｂの回りを非磁性材料で埋めて，円柱形等にしたものとしても良い。また，図３に示すように，軟磁性体３８ｂの周囲を非磁性材料３８ｃで固めたものとしても良い。なお本形態では，図２に示すように，軟磁性体３８ｂの断面形状は，楕円形の比較的滑らかな形状としている。これは，調整ローラ３８を回転させたときに，マグネットローラ３４のＮ２極と軟磁性体３８ｂとの最短距離が，急激に変化しないことが望ましいからである。

次に，画像形成時における現像装置２４の動作について説明する。現像動作時には，感光体２１，現像スリーブ３５，規制スリーブ３７は，それぞれ図２に矢印で示す方向に回転される。すなわち，現像スリーブ３５は，感光体２１とカウンター方向に回転され，規制スリーブ３７は，現像スリーブ３５と連れまわり方向に回転される。そして，現像剤はＳ２極で汲み上げられ，現像スリーブ３５の表面に付着される。さらに，現像スリーブ３５の摩擦抵抗によって，その回転とともに運ばれる。

ここで，現像スリーブ３５における規制スリーブ３７との最近接位置を規制位置という。本形態では，図２に示すように，規制位置はマグネットローラ３４のＮ２極の箇所である。現像スリーブ３５の表面に付着した現像剤は，規制位置（Ｎ２極）で規制スリーブ３７によって規制されて，層厚が揃えられる。さらに現像スリーブ３５が回転され，現像位置（Ｎ１極）で現像剤が感光体２１に渡される。なお本形態では，現像動作中は規制スリーブ３７が回転し続けているので，規制スリーブ３７への現像剤の固着は防止されている。

この状態では，マグネットローラ３４では，Ｎ１極からＳ１極およびＳ２極に向けて磁力線が伸びており，閉じた環状をなしている。そして，規制位置においては，マグネットローラ３４のＮ２極からＳ１極およびＳ２極へ向けて磁力線が伸びている。また，Ｎ２極から調整ローラ３８の軟磁性体３８ｂに対しても磁力線が伸びている。軟磁性体３８ｂでは，Ｎ２極に最も近い位置がＳ極となる。これは，軟磁性体３８ｂが，Ｎ２極の磁界によって一時的に図２のように磁化されているからであり，軟磁性体３８ｂ自体に磁極の位置が決まっているわけではない。

ここで，規制位置における層厚を規制する力は，現像スリーブ３５と規制スリーブ３７との距離，現像スリーブ３５の摩擦抵抗による搬送力，規制位置におけるマグネットローラ３４と調整ローラ３８との間の磁界等に依存する。このうち，この磁界の大きさを，以下では規制磁力という。規制磁力は，Ｎ２極の磁束密度，軟磁性体３８ｂの透磁率，およびＮ２極と軟磁性体３８ｂとの最短距離によって決定される。さらにこのうち，本形態では，Ｎ２極の磁束密度や軟磁性体３８ｂの透磁率は固定であり，規制磁力を調整できる要素は，Ｎ２極と軟磁性体３８ｂとの最短距離のみである。

そして，この距離が小さいほど規制磁力は大きくなり，距離が大きいほど規制磁力は小さくなる。そして，規制磁力が大きいほど，現像剤の層厚は強く規制され，他の条件が同じであればより薄くなる。逆に，規制磁力が小さいと，層厚はあまり規制されない。すなわち，Ｎ２極と軟磁性体３８ｂとの最短距離によって，現像剤の層厚に対する規制する力を調整することができる。

ここで，本形態では，軟磁性体３８ｂが楕円形等の比較的滑らかな形状であるので，調整ローラ３８の回転によって，この調整を比較的なだらかに行うことができる。もし，軟磁性体３８ｂが棒状等の縦横比の大きい形状であった場合は，調整ローラ３８を回転させたときに，マグネットローラ３４と軟磁性体３８ｂとの距離は，急激に変化してしまうからである。

さらに，規制位置における現像剤の層厚を規制する力の他の条件のうち，現像スリーブ３５と規制スリーブ３７との距離は一定である。しかし，現像スリーブ３５の摩擦抵抗による現像剤の搬送力は現像装置２４の耐久とともに変化する。すなわち，現像装置２４が比較的新しいものである間は，現像スリーブ３５の摩擦抵抗による現像剤の搬送力は比較的大きい。しかし，現像装置２４の使用回数が多くなってくると，現像スリーブの表面の摩擦抵抗の低下や，現像剤への外添剤の埋没等による現像剤搬送力の低下等が起こる。これは，搬送量を低下させる方向に作用する現象である。

そこで，本形態の調整ローラ３８では，現像装置２４が比較的新しいものである間は，軟磁性体３８ｂが図２に示す位置となるように停止されている。すなわち，軟磁性体３８ｂが，マグネットローラ３４のＮ２極に対して最も近い位置となるように配置される。これは，規制磁力を最も大きくする配置であり，規制磁力による層厚規制力は大きいものとなっている。

これに対し，現像装置２４の使用回数が大きくなると，現像剤の付着等により現像スリーブ３５の摩擦抵抗が小さくなり，搬送力が落ちる。そこで，現像装置２４の使用回数が，あらかじめ決められた基準回数を超えたら，図４に示すように，軟磁性体３８ｂとＮ２極との最短距離がやや大きくなる位置まで，調整ローラ３８を回転させる。これにより，Ｎ２極と軟磁性体３８ｂとの最短距離を大きくして，現像剤を規制する磁力を小さくする。これにより，層厚を規制する力が小さくなるので，耐久による搬送力の低下に関わらず，同程度の層厚を維持することができる。なお，この回転は，画像形成動作を行っていない時に行う。

さらに，現像装置２４の使用回数がさらに大きい第２の基準回数を超えたら，図５に示すように，軟磁性体３８ｂとＮ２極との最短距離が最も大きくなる位置まで，調整ローラ３８を回転させる。これにより，Ｎ２極と軟磁性体３８ｂとの最短距離をさらに大きくして，現像剤を規制する磁力をより小さくする。これにより，耐久によるさらなる搬送力の低下に関わらず，同程度の層厚を維持することができる。

本形態では，軟磁性体３８ｂが軟磁性体であるので，回転によって軟磁性体３８ｂの配置を変えても，マグネットローラ３４のＮ２極の配置に合わせて磁極が形成される。すなわち，硬磁性体のように，半回転させることによって磁極の向きが反対になることがない。回転角度にかかわらず，マグネットローラ３４のＮ２極にその時点で最も近い位置がＳ極となるので，磁力線は素直な形状となる。そして，単に軟磁性体３８ｂとマグネットローラ３４のＮ２極との距離のみに応じて規制磁力が決まるので，調整ローラ３８の回転角度によって規制磁力を所望の大きさに調整することは容易である。従って，さらに細かく段階を設けて調整しても良い。

以上詳細に説明したように，本形態の現像装置２４によれば，現像剤はマグネットローラ３５の磁力によって現像スリーブ３５に付着され，現像スリーブ３５の回転によって運ばれる。そして，規制位置に到達した現像剤は，調整ローラ３６とマグネットローラ３４とによって層厚が規制される。このとき本形態では，現像ローラ３１の耐久の程度によって，調整ローラ３８の回転位置を調整している。従って，現像スリーブ３５の搬送力の低下に応じて，層厚規制力を小さくするので，層厚規制された後の現像剤の層厚はほとんど変化しない。これにより，装置の耐久等によって起きる様々な原因による現像剤の層厚の変化を防止し，長期間にわたり現像剤の適切な供給ができる。

なお，本形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。
例えば，軟磁性体３８ｂの形状は図示のものに限らない。また，マグネットローラ３４の磁極の配置は一例であり，これに限るものではない。さらに，規制スリーブ３７の回転軸と調整ローラ３８の回転軸３８ａとは必ずしも同軸でなくとも良い。回転が，軟磁性体３８ｂと規制スリーブ３７との接触により妨げられなければよい。

本形態に係るカラープリンタを示す概略構成図である。 本形態に係る現像装置を示す説明図である。 調整ローラの別の例を示す説明図である。 規制ローラの動きを示す説明図である。 耐久後の現像装置を示す説明図である。

符号の説明

１ カラープリンタ
２４ 現像装置
３１ 現像ローラ
３２ 規制ローラ
３４ マグネットローラ
３５ 現像スリーブ
３７ 規制スリーブ
３８ 調整ローラ
３８ａ 回転軸
３８ｂ 軟磁性体

Claims (4)

1. 現像剤を外面に担持して回転することにより像担持体に現像剤を付与する筒状の現像スリーブと，前記現像スリーブの内部に固定して配置された複数の磁界発生部材とを有する現像装置において，
   前記現像スリーブの外部に，前記現像スリーブに対して非接触に，前記現像スリーブと平行に配置された，回転可能な筒状の規制スリーブと，
   前記規制スリーブの内部に配置され，前記複数の磁界発生部材の１つに対する距離が可変である軟磁性部材とを有することを特徴とする現像装置。
2. 請求項１に記載の現像装置において，
   前記規制スリーブの内部に配置された回転軸を有し，
   前記軟磁性部材が，前記回転軸に対して偏心して配置されていることを特徴とする現像装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の現像装置において，
   前記規制スリーブが，前記複数の磁界発生部材の１つに対向していることを特徴とする現像装置。
4. 像担持体と，現像剤を外面に担持して回転することにより前記像担持体に現像剤を付与する筒状の現像スリーブと，前記現像スリーブの内部に固定して配置された複数の磁界発生部材とを有する画像形成装置において，
   前記現像スリーブの外部に，前記現像スリーブに対して非接触に，前記現像スリーブと平行に配置された，回転可能な筒状の規制スリーブと
   前記規制スリーブの内部に配置され，前記複数の磁界発生部材の１つに対する距離が下辺である軟磁性部材とを有することを特徴とする画像形成装置。

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