JP2014059557A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナーを現像する状態でない時に、現像剤担持体上において現像剤が固着することを低コストで抑制する。
【解決手段】磁性粒子とトナーとからなる二成分現像剤を表面上に担持する回転可能な現像剤支持部材１６１と、現像剤支持部材に内包され複数の磁極を備える固定された磁石１６２を有する現像ローラ１６を有し、感光体１上に形成された静電潜像を現像する現像装置４において、現像剤支持部材１６１の表面上の磁束密度の接線成分の最大値を、トナーを現像する状態の時に比べ小さくする磁界変更手段１００を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、静電潜像を現像剤で現像する現像装置及び、これを備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

従来、現像剤担持体（以下、「現像ローラ」と記す）と像担持体（以下、「感光体」と記す）とが対向する現像領域で、感光体上に形成した静電潜像を、現像ローラ上に担持した現像剤により現像して、感光体上にトナー像を形成する現像方式がある。現像方式としては、トナーと磁性粒子（以下、「キャリア」と記す）とを含む二成分現像剤を用いて現像する二成分現像方式と、トナーのみの一成分現像剤を用いて現像する一成分現像方式とが知られている。二成分現像方式において用いる現像ローラは、現像剤支持部材となる現像スリーブと、このスリーブ内に配置され、磁界発生手段となる磁石を内蔵したローラで構成されている。二成分現像方式では、この磁石の磁力で現像スリーブの表面に二成分現像剤をブラシ状に担持して磁気ブラシ（磁気穂ともいう）を形成している。そして、現像領域において、感光体上に形成した静電潜像に上記磁気ブラシ中のトナーのみを付着させて、感光体上にトナー像を形成している。
一方、近年、画像形成装置の省エネのため、トナーの低温定着化検討が進められている。これは低温で定着できることにより、定着装置を高温にする必要が無いため、定着装置の加熱手段での消費電力を低くすることができるからである。
しかし、トナーの低温定着化が進むにつれ、トナーが低温で溶け始めてしまうため、定着装置以外の場所で、トナーが溶けて固着する問題が発生することがある。この固着問題の一つに、高温多湿環境で放置した際（例えば、船便で赤道を越えるような航路で輸出する際）、現像ローラ上の現像剤が固着してしまう問題がある。この問題は、温度の他に、現像剤が磁界により凝集し、トナーに強い力が加わっていることが原因の一つである。よって、対策としては、現像ローラ上の磁界を弱くすることが考えられるが、磁界は汲み上げ量や現像領域中の磁気ブラシ挙動、現像剤分離挙動等により決定しているため、安易に弱くすると別の不具合が発生してしまう。

現像ローラ上のトナー固着問題に対し、特許文献１では、電磁石を用いて磁界を変化させて放置時のみ磁界を弱くする構成が開示されているが、コストが非常に高くなってしまうため、低価格機には搭載できないという課題がある。
特許文献２では、磁界を変えずに、現像ローラの表面形状とキャリア物性で対策を行っているが、駆動状態で発生するトナーの固着を前提としているため、長時間放置には対応することはできない。
本発明は、トナーを現像する状態でない時に、現像剤担持体上において現像剤が固着することを低コストで抑制することができる現像装置を提供することと、このような現像装置を用いることで良好な画像形成が行える画像形成装置を提供することを、その目的とする。

本発明は、磁性粒子とトナーとからなる二成分現像剤を表面上に担持する回転可能な現像剤支持部材と、現像剤支持部材に内包され複数の磁極を備える固定された磁界発生手段とを備えた現像剤担持体を有し、像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置において、現像剤支持部材の表面上の磁束密度の接線成分の最大値を、トナーを現像する状態の時に比べて小さくする磁界変更手段を有している。

本発明によれば、現像剤支持部材の表面上の磁束密度の接線成分の最大値を、トナーを現像する状態の時に比べて小さくする磁界変更手段を有するので、磁気穂が寝て現像剤が密集状態になる位置、つまり接線方向の磁束密度を弱くすることができる。このため、トナーを現像する状態ではない、高温多湿環境に長時間放置された場合でも、現像剤担持体上での現像剤の固着を低コストで抑制することができる。

本発明の第１の実施形態に係る現像装置を備えたプロセスカートリッジの構成を示す図。 第１の実施形態における磁界変更手段の構成を説明する図であり、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は組付け状態を示す図。 第１の実施形態における現像剤担持体が備えている磁界発生手段の磁束密度を示すもので、（ａ）は法線方向の磁束密度を示す図、（ｂ）は接線方向の磁束密度を示す図。 本発明の第２の実施形態に係る現像装置を備えたプロセスカートリッジの構成を示す図。 第２の実施形態における磁界変更手段の構成を説明する斜視図。 第２の実施形態における現像剤担持体が備えている磁界発生手段の磁束密度を示すもので、（ａ）は法線方向の磁束密度を示す図、（ｂ）は接線方向の磁束密度を示す図。 各実施形態に係る現像装置が適用された画像形成装置の一形態を示す概略図。 本発明の第３の実施形態に係る現像装置を備えたプロセスカートリッジの構成を示す図。 第３の実施形態に係る磁界変更手段を説明する図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は組付け状態を示す概略断面図。 第３の実施形態に係る磁界変更手段の構成と取付け構造を説明する図で有り、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は組付け状態を示す図。 第３の実施形態に係る磁界変更手段の動作を説明する図であり、（ａ）は搬送時の位置を示し、（ｂ）は現像時の位置を示す概略断面図。 第３の実施形態における現像剤担持体が備えている磁界発生手段の磁束密度を示すもので、（ａ）は法線方向の磁束密度を示す図、（ｂ）は接線方向の磁束密度を示す図。

まず、現像剤担持体上における現像剤の固着に関して説明する。現像剤の固着は、現像剤で形成される現像穂が寝ている位置で発生し、また磁束密度が強い場所ほど固着の度合いが悪いことが分かった。この課題を解決するためには、磁力で形成される磁力穂が寝ている位置の磁束密度、つまり、現像剤担持体上の接線方向の磁束密度を小さくすることが重要となる。そこで、本発明では、現像剤担持体を構成する現像剤支持部材の表面上の磁束密度の接線成分の最大値を、トナーを現像する状態の時に比べて小さくする磁界変更手段を設けた。

まず、本発明に係る現像装置が適用される画像形成装置の全体構成と動作について図７を用いて説明する。図７は、中間転写方式を用いた電子写真方式の画像形成装置を示す。この画像形成装置は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのトナーを用い、フルカラー画像が形成可能とされている。画像形成装置は、中間転写体となる中間転写ベルト５が複数のローラ部材に巻きかけられて配置されている。画像形成装置は、像担持体として複数のドラム状の感光体１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが、中間転写ベルト５の移動方向に並んで中間転写ベルト５と対向配置されていて、タンデム型の画像形成装置として構成されている。感光体１ａ〜１ｄは、それぞれ個別に、帯電手段となる帯電ローラ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄと、現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄと、感光体クリーニング部材９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄを備えている。

画像形成装置は、各感光体上にそれぞれの色の単色トナー画像を形成し、それら単色トナー画像を１次転写部で順次中間転写ベルト５に転写し、２次転写部において記録媒体となる用紙Ｐに合成されたカラー画像を記録する。
すなわち、帯電ローラ２ａ〜２ｄによって均一に帯電された感光体１ａ〜１ｄ上には、書込位置で書込手段から照射される露光光３ａ〜３ｄによって光学的に潜像がそれぞれ形成される。各潜像は、現像装置４ａ〜４ｄのトナーによって現像されて感光体上にトナー像として可視化される。感光体１ａ〜１ｄに形成されたトナー像は、中間転写ベルト５の内側に、感光体１ａ〜１ｄと対向するように配置されて１次転写部を構成する１次転写手段１２ａ〜１２ｄによって中間転写ベルト５に一旦転写される。転写されたトナー像は、レジストローラ対６を経て搬送された用紙Ｐに、複数のローラ部材に紙転写ベルト７を巻き掛けてかけて構成された２次転写手段によって形成される２次転写部で転写される。用紙Ｐに転写されたトナー像は、紙転写ベルト７により定着手段８に搬送され、熱と圧力が加えられることで用紙Ｐに定着されて装置外部に排出される。

各感光体上の中間転写ベルト５に転写されなかった未転写トナーは、感光体クリーニング部材９ａ〜９ｄによって各感光体上からそれぞれ掻き落とされる。画像形成装置では、各感光体上の残留電荷を、図示しない除電手段により除電して、次の作像動作に備える。 感光体クリーニング部材９ａ〜９ｄによって掻き落とされた未転写トナーは、回収トナー搬送経路１４ａ〜１４ｄを通り、各々廃トナー収容容器１５に収容される。また、中間転写ベルト５上の未転写トナーやプロセスコントロール用のパターン像も、中間転写クリーニングブレード１３によって中間転写ベルト５上から掻き落とされ、同じく回収トナー搬送経路１４ｅを通り、廃トナー収容容器１５に収容される。

現像装置４ａ〜４ｄへのニュートナーの補給について説明する。トナーカートリッジに充填されたニュートナーは、トナー補給装置１０ａ〜１０ｄにより機械本体の後側に配置されたトナーホッパ部１１ａ〜１１ｄへ補給される。

次に図１を用いて、本発明に係る現像装置の構成について説明する。なお、各色の現像装置は、トナーの色以外は同一構成であるので、色を識別するためのａ〜ｄの符号は付さず、数字符合を付して１つの現像装置の構成を代表して説明する。

図１において、現像装置４と感光体１は、例えば一体に形成されたプロセスカートリッジ２５として構成されている。このプロセスカートリッジ２５は、感光体１と、現像装置４と、帯電ローラ２と、クリーニングブレードで構成された感光体クリーニング手段９とを一体化して画像形成装置本体に対して着脱自在に構成されている。

現像装置４には、感光体１の表面上に、書込手段からの露光光３によって光学的に形成された静電潜像に対してトナー像を形成するための現像剤担持体となる現像ローラ１６が設けられている。現像ローラ１６は、現像装置本体となる現像ケース４０１の開口部から感光体１側に、その一部が露呈するように配置されている。回転する現像ローラ１６の現像領域の上流側には、現像ローラ１６の表面上の現像剤量を、ある所定量に規制する規制部材となる現像ドクタ１７が現像ケース４０１に支持されて配置されている。現像ローラ１６上の現像剤は、現像ドクタ１７により、その高さ（担持量）が規制され、感光体１へと搬送され、感光体１上の静電潜像を現像してトナー像となる。

現像装置４内の現像タンク部には、粒子状のトナーと磁性粒子となるキャリアを混合した二成分の現像剤が納められている。この現像剤は、搬送部材となるスクリュ部材１８、１９の等速回転により、現像装置４内を循環しながらトナーとキャリアが攪拌により摩擦帯電する。スクリュ部材１８は、現像剤の一部を現像ローラ１６に供給し、現像ローラ１６は回転することで、その現像剤を磁気的に担持して搬送する。スクリュ部材１９の下方には、トナー濃度検知センサ２１が配置されている。画像形成装置は、現像タンク内のトナー濃度をトナー濃度検知センサ２１で随時計測し、図示しない制御部によって適正値に収まるよう制御する。

図１に示したトナー補給装置１０ａ〜１０ｄは、図示しないトナーボトルを有する。トナーボトル内のトナーは、現像タンク内のトナー濃度がトナー濃度検知センサ２１によって低いと検知された時に、所定の換算式により換算された時間だけトナー補給スクリュ２２を回転させることで、各現像装置の現像トナー供給口２３に補給される。なおトナー補給装置のトナーボトルのトナー残量検知は、トナーホッパ内に図示しないトナー有無検知センサを配置し、そのセンサの検知によって行われる。ここでは、トナー有無検知センサがトナー無し状態を検知した場合に、各トナー補給装置にトナーの供給を要求する。そして所定時間要求してもトナー有り状態を検知しなかった場合には、制御部によりトナー無しと判断される。
（第１の実施形態）
図１に示すように、現像ローラ１６は、二成分現像剤を表面上に担持する回転可能な現像剤支持部材となり、非磁性材料からなる円筒状の現像スリーブ１６１と、現像スリーブ１６１に内包され複数の磁極Ｐ１〜Ｐ５を備える固定された磁界発生手段となるマグネットローラとして構成された磁石１６２を有している。さらに、現像ローラ１６は、図２に示すように、現像スリーブ１６１の表面上の磁束密度の接線成分の最大値を、トナーを現像する状態の時に比べて小さくする磁界変更手段１００を備えている。

本実施形態において、現像装置４は、感光体１と対向する位置における現像ローラ１６の表面上の単位面積あたりの現像剤担持量が、３０〜７０（ｍｇ／ｃｍ２）、より好ましくは４０〜６０（ｍｇ／ｃｍ２）としている。

これは、現像剤担持量が３０（ｍｇ／ｃｍ２）より少ない場合には、現像ローラ１６と感光体１との間に印加する電界をより大きくする必要があり、キャリア付着に対して不利である。一方、現像剤担持量が７０（ｍｇ／ｃｍ２）よりも多い場合には、感光体１と現像ローラ１６との空間において、現像剤の充填密度が高くなる方向であり、この空間での現像剤の滞留が発生したり、現像剤の流動性が低下する傾向にある。この流動性低下に伴い、感光体１の表面上の静電潜像に対してトナー供給が円滑に行われなくなり、画像濃度低下や濃度ムラが発生しやすくなるためである。

本実施形態において、現像ローラ１６の周速度をＶｓ、感光体１の周速度Ｖｐとした場合、Ｖｓ／Ｖｐを１．５から２．５の範囲になるように調整することが望ましい。これにより高品質な画像を得ることが可能となる。Ｖｓ／Ｖｐが１．５よりも低い場合には、静電潜像を通過する現像剤の通過時間が短くなるために、現像能力が低下してしまい、高面積を有する画像を出力した場合、画像濃度低下が顕著となる。また、Ｖｓ／Ｖｐが２．５よりも高い場合、即ち現像剤と静電潜像との接触時間を長くする方向は異常画像が発生することが知られている。ここでいう異常画像とは、ベタ画像部後端の画像濃度低下、画像抜け、特にハーフトーン画像の後端部で顕著にみられる画像抜けや、ベタ画像とハーフトーン画像境界部での画像濃度変化を意味する。これらは何れも潜像電位の異なる場所や潜像電位が不連続に急激に変化する画像濃度の境界部に現れる。現像ニップを現像剤が通過する過程で現像剤中のトナーが移動することや、そもそも誘導体としての静電容量を持つ現像剤層が異なる不連続な現像電界を通過する時の過渡現象に起因するものと考えられる。

現像剤は、トナー濃度を５．０〜９．０（ｗｔ％）の範囲で、平均帯電量Ｑ／Ｍが１５〜６０（−μＣ／ｇ）、より好ましくは２０〜４０（−μＣ／ｇ）となるものを使用することが、キャリアのトナーによる被覆率や現像剤流動性の最適化等の観点から望ましい。トナー濃度が５．０（ｗｔ％）より低い場合には、現像剤の帯電量Ｑ／Ｍが高くなる方向であり、感光体上の静電潜像を現像する現像ポテンシャルをより高く設定する必要があり、感光体の寿命低下を招くおそれがある。さらに現像剤の帯電量Ｑ／Ｍが６０（−μＣ／ｇ）を越える場合には、画像濃度が低下する可能性が高くなる。またトナー濃度が９．０（ｗｔ％）よりも高い場合には、現像剤の帯電量Ｑ／Ｍが低くなる方向にある。現像剤の帯電量Ｑ／Ｍが１５（−μＣ／ｇ）未満の場合には、トナー飛散が発生しやすくなり、トナー飛散のレベルが悪くなるにつれて、画像地肌部がトナーで汚れる所謂地肌汚れが発生して画像品質低下を招く。よって、トナー濃度を５．０〜９．０（ｗｔ％）の範囲とし、平均帯電量Ｑ／Ｍが１５〜６０（−μＣ／ｇ）となる現像剤を使用する。これによって、小粒径キャリア、小粒径トナーを使用した現像剤であっても、長期に亘って安定した画像品質が得られる。

トナーによるキャリアの被覆率は、１０〜８０％、好ましくは２０〜６０％である。なお、被覆率は以下の式で算出される。
被覆率（％）＝（Ｗｔ／Ｗｃ）×（ρｃ／ρｔ）×（Ｄｃ／Ｄｗ）×（１／４）×１００
上記式中、Ｄｃはキャリアの重量平均粒径（μｍ）、Ｄｗはトナーの重量平均粒径（μｍ）、Ｗｔはトナーの重量（ｇ）、Ｗｃはキャリアの重量（ｇ）、ρｔはトナー真密度（ｇ／ｃｍ３）、ρｃはキャリア真密度（ｇ／ｃｍ３）を表す。

重量平均粒径は、個数基準で測定された粒子の粒径分布（個数頻度と粒径との関係）に基づいて算出されたものである。この場合の重量平均粒径Ｄｗは以下の式で表される。

Ｄｗ＝｛１／Σ（ｎＤ３）｝×｛Σ（ｎＤ４）｝
上記式中、Ｄは各チャネルに存在する粒子の代表粒径（μｍ）を示し、ｎは各チャネルに存在する粒子の総数を示す。チャネルとは、粒径分布図における粒径範囲を等分に分割するための長さを示すもので、本実施形態では、２μｍの長さを採用した。また、各チャネルに存在する粒子の代表粒径としては、各チャネルに保存する粒子粒径の下限値を採用した。

本実施形態に適用するトナーは、定着手段８での低温化による消費電力削減を目的とし、低温定着トナーを採用する。低温定着トナーとは、トナー流出温度を従来品よりも低くしたトナーを言い、具体的には、従来品の流出温度が１３０℃前後であったのに対し、９０℃以下にしたものである。トナー構成に結晶性ポリエステルを含有させ、流出温度を下げている。

また、本実施形態に適用する現像剤は、トナーの重量平均粒径が４．０〜８．０μｍであり、トナーの重量平均粒径（Ｄｗ）と個数平均粒径（Ｄｎ）の比（Ｄｗ／Ｄｎ）が１．２０以下であることが望ましい。トナーの小粒径化は解像度を上げるためには不可欠であるが、副作用として、流動性、保存性において悪化傾向にある。トナー粒径が４．０μｍ未満であると、現像剤の流動性が極端に悪化して現像剤中の均一なトナー濃度を確保することが困難となる。またトナー小粒径化はキャリアに対する被覆率が上昇する方向であり、被覆率が高くなり過ぎた場合には、キャリア汚染の加速化及びトナー飛散誘発が懸念される。

トナー及び現像剤の流動性を向上させる手段として、トナーに添加剤を多く添加する方法があるが、これは副作用が発生するために本質的な改善は期待できない。しかし、トナーの粒径分布を均一にすることにより、トナー小粒径化に伴う副作用が克服される。即ち、トナーの重量平均と個数平均の粒子径比率Ｄｗ／Ｄｎが１に近いことが望ましく、１．２０以下にすることにより、流動性悪化の抑制効果が得られて、小粒径トナーを使用した場合でもトナー濃度の均一化が図られる。このように、トナーの重量平均粒径が４．０〜８．０μｍ、かつトナーの重量平均と個数平均の粒子径比率Ｄｗ／Ｄｎを１．２０以下にすることにより、画像濃度安定性に加えて、解像度の向上が図られ、さらに高品質な画像が得られる。また、トナー粒度分布における３μｍ以下の粒子個数比率を５％以下にすることによって、流動性、保存性における品質改善効果が顕著であり、現像装置中へのトナー補給性及びトナーの帯電立ち上がり特性において良好な水準が得られる。

トナーの粒度分布は種々の方法で測定できるが、本実施形態では小孔通過法（コールターカウンター法）を用いて行った。測定装置として、ＣＯＵＬＴＥＲＣＯＵＮＴＥＲＭＯＤＥＬＴＡ２（コールター社製）を用い、個数分布、体積分布を出力するインターフェイスを接続して、１００μｍのアパチャー（細孔）を使用した。測定方法としては、まず電解水溶液に界面活性剤を加えた中に、トナー測定用試料を分散させる。分散した試料を別の１％ＮａＣｌ電界液に注入して、アパチャーチューブのアパチャーの両側に電極が置かれている電解液を通して両電極間に電流を流す。この時の抵抗変化から２〜４０μｍの粒子の粒度分布を測定し、平均分布から個数平均粒径、重量平均粒径を求める。

トナーには流動性付与剤を添加することが好ましい。使用可能な流動性付与剤として種々のものが挙げられるが、疎水性シリカ微粒子と疎水性酸化チタン微粒子を併用するのが好ましい。特に、両微粒子の平均粒径が５０（ｎｍ）以下のものを使用して攪拌混合を行った場合、トナーとの静電力、ファンデアワールス力を小さくすることができ、トナーの流動性向上を図ることができる。その結果、現像剤の所望の帯電レベルを得ることができ、良好な画像品質が得られ、さらに転写残トナーの低減が図られる。さらに、酸化チタン微粒子は、環境安定性、画像濃度安定性に優れている反面、帯電立ち上がり特性の悪化傾向にある。よって、酸化チタン微粒子添加量がシリカ微粒子添加量よりも多くなると、帯電立ち上がり特性の悪化の影響が大きくなることが考えられる。しかし疎水性シリカ微粒子の添加量が０．３〜１．５（ｗｔ％）の範囲で、疎水性酸化チタン微粒子が０．２〜１．２（ｗｔ％）の範囲では、帯電立ち上がり特性が大きく損なわれず、コピーの繰り返しを行っても、安定した画像品質が得られ、トナー飛散を抑制することができる。

また、平均粒径が８０〜１４０（ｎｍ）である大粒径の疎水性シリカを添加することにより、転写性、現像性に対してさらに性能が向上する。特に、トナー平均粒径が７（μｍ）以下のような小粒径トナーを使用した現像剤において、品質改善効果が顕著である。即ち、粒径が大きい添加剤がトナー粒子間においてスペーサ的な作用をして、トナー転写圧縮時のトナー凝集や現像機の空攪拌時におけるトナー表面への添加剤埋没が抑制可能となる。その結果、転写不良に伴うベタ画像濃度ムラ、添加剤埋没に伴うトナー流動性低下が発生せず、長期に亘って高品質な画像が得られる。

現像剤におけるキャリアの重量平均粒径Ｄｗは、２０〜６０（μｍ）、より好ましくは２０〜４０（μｍ）である。キャリアの重量平均粒径Ｄｗが６０（μｍ）よりも大きい場合には、感光体上の磁気的なキャリア保持力が強く、キャリア付着は起こりにくいが、単位重量当たりのキャリア表面積が小さくなるため、高画像濃度を得るためにトナー濃度を高くすると、地汚れが急速に増大する。また、潜像のドット径が小さい場合は、ドット径のバラツキが大きくなる。一方、キャリアの重量平均粒径Ｄｗが２０μｍよりも小さい場合には、キャリア粒子当たりの磁気モーメントが低下し、現像ローラ上の磁気的なキャリア保持力が弱くなり、キャリア付着が起き易くなる。

１０００・（１０３／４π）[Ａ／ｍ]の磁場を印加した時のキャリア粒子当たりの磁気モーメントは、７０（Ａ・ｍ２／ｋｇ）以下である。これ以上高くなると、磁気ブラシが硬くなり、穂跡やぼそついた画像となりやすい。またその下限値は特に制約されないが、通常５０（Ａ・ｍ２／ｋｇ）程度である。磁気モーメントが５０（Ａ・ｍ２／ｋｇ）より小さい場合には、現像ローラ上の磁気的なキャリア保持力が低下して、キャリア付着が発生しやすくなる。

キャリアの磁気モーメントは、以下のようにして測定することができる。Ｂ−Ｈトレーサー（ＢＨＵ−６０／理研電子社製）を使用し、円筒のセルにキャリア粒子１．０ｇを詰めて装置にセットする。磁場を徐々に大きくし３０００エルステッドまで変化させ、次に徐々に小さくして零にした後、反対向きの磁場を徐々に大きくし、３０００エルステッドとする。さらに徐々に磁場を小さくして零にした後、最初と同じ方向に磁場をかける。このようにして、Ｂ−Ｈカーブを図示し、その図より１０００エルステッドの磁気モーメントを算出する。なお、本実施形態で説明した現像剤は、後に説明する第２，第３の実施形態でも使用するものとする。

現像スリーブ１６１は、磁石１６２の周りを自在に回転可能に構成されている。磁石１６２では、感光体１との対向部位に主極（Ｐ１極）が配置され、反時計回り方向にＳ極とＮ極とが交互に配置されて磁極Ｐ２〜Ｐ５極とされている。感光体１との対向部より現像ローラ１６の回転方向下流位置には、現像剤を現像ローラ１６から剥離するために、同極性の磁極が隣接して配置されている。

図２に示すように、磁界変更手段１００は、現像スリーブ１６１を支持する側板３０と、磁石１６２を固定する板状の固定部材４０とを備えている。磁界変更手段１００は、側板３０に対して固定部材４０を変位移動することで、現像スリーブ１６１と磁石１６２との距離を調整可能に構成されている。すなわち、側板３０には、支持穴３１と、その上下に位置調整部材３２Ａ、３２Ｂ及びネジ孔３３Ａ、３３Ｂがそれぞれ形成されている。支持穴３１には、図示しない軸受けを介して現像スリーブ１６１の端部が回転自在に支持される。

固定部材４０には、固定用孔４１Ａと、その上下に位置調整用長孔４２Ａ、４２Ｂと固定用長孔４３Ａ、４３Ｂがそれぞれ形成されている。これら固定用孔４１と位置調整用長孔４２Ａ、４２Ｂと固定用長孔４３Ａ、４３Ｂとは、側板３０の支持穴３１と位置調整部材３２Ａ、３２Ｂ及びネジ孔３３Ａ、３３Ｂと、それぞれ対向するように配置されている。位置調整用長孔４２Ａ、４２Ｂの長さは、位置調整部材３２Ａ、３２Ｂよりも長く形成されている。

固定用孔４１には、ローラ状に形成された磁石１６２の端部が嵌め込まれる。位置調整用長孔４２Ａ、４２Ｂには位置調整部材３２Ａ、３２Ｂを挿入し、固定用長孔４３Ａ、４３Ｂ側からネジ孔３３Ａ、３３Ｂにネジ５０、５０を締め込んで締結することで、磁石１６２の位置が固定される。磁石１６２の位置を変更するには、ネジ５０、５０を緩めて固定部材４０を位置調整用長孔４２Ａ、４２Ｂの長手方向に移動し、再びネジ５０、５０を締めて締結することで、異なる位置へ移動して固定することができる。

図３は、現像ローラ１６上の磁束密度分布を示す。図３（ａ）は、現像ローラ１６の法線方向への磁束密度分布を示し、図３（ｂ）は現像ローラ１６の接線方向への磁束密度分布を示す。図３（ａ）、図３（ｂ）において、実線はトナーを現像する状態である画像形成時の磁束密度分布を示し、破線はトナーを現像する状態でない輸送時の磁束密度分布を示す。なお、トナーを現像する状態でない輸送時とは、適用可能な温度と湿度の範囲内での輸送状態と、高温多湿での輸送状態とを含む。

側板３０に対する固定部材４０の変位移動方向は、現像ローラ１６上の磁束密度（接線成分）の最大値となる図３（ｂ）に示す方向Ｚ１に対し、逆方向Ｚ２への移動方向である。

本実施形態では、画像形成装置や現像装置の輸送時において、磁石１６２の位置を画像形成時の位置に対し、図３の逆方向Ｚ２へ移動して、接線方向への磁束密度がもっとも高い部位の磁極が現像スリーブ１６１と離した状態で固定する。本実施形態において、磁界変更手段１００は、磁石１６２の変位量が少なくとも２水準以上変位するように移動可能に構成している。ここでいう２水準以上の変位とは、「現像時状態」と「退避状態」の二つだけでなく、条件によって「準退避状態」等、複数（２水準以上）の状態を持っても良いという意味である。現像時状態とは、磁石１６２を逆方向Ｚ２へ移動せずに接線方向への磁束密度がもっとも高い部位の磁極が現像スリーブ１６１に近接した初期設定された状態を指す。退避状態とは、磁石１６２を逆方向Ｚ２へ移動して、接線方向への磁束密度がもっとも高い部位の磁極が現像スリーブ１６１と離した状態を指す。準退避状態とは、現像時状態と退避状態の中間の位置に磁石１６２を移動させた状態を指す。

このように現像スリーブ１６１に内包されている磁石１６２の位置を画像形成時の位置に対し、少なくとも２水準以上変位するように移動可能に構成することで、現像ローラ１６の表面上の磁束密度（接線成分）を弱くできる。このため、高温高湿環境で長時間放置されるような輸送の際に磁束密度（接線成分）を弱くできる方向に移動して固定することで、現像ローラ１６上での現像剤の固着を低コストで抑制することができる。

特に、現像スリーブ１６１の中心Ｏに対し、現像スリーブ１６１の表面上の磁束密度の接線成分が最大値となる方向Ｚ１と逆方向Ｚ２へ、磁石１６２の位置を変位させる。すなわち、接線方向の磁束密度が最大値となる位置において、磁石１６２を現像スリーブ１６１の表面から離す方向へ移動させることで、接線方向の磁束密度の最大値を小さくすることができる。このため、現像スリーブ１６１上での固着をより確実に抑制することができる。また、このような現像装置４を画像形成装置に用いることで、良好な画像形成が行うことができる。
（第２の実施形態）
本実施形態は、第１の実施形態に対し、現像スリーブ１６１の表面上の磁束密度の接線成分の最大値を、トナーを現像する状態の時に比べて小さくする磁界変更手段の構成が異なっている。磁界変更手段以外の構成は第１の実施形態と同一構成であるので、同一構成には第１の実施形態と同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図４に示す現像装置４Ａは、磁界変更手段１３０を備えている。磁界変更手段１３０は、トナーを現像する状態ではない、高温多湿環境で搬送する際（例えば、船便で赤道を越えるような航路で輸出する際）に、現像スリーブ１６１の外側に配置するものである。具体的には、現像剤の固着が発生することが想定される現像スリーブ１６１上の位置における接線方向の磁束密度を弱める位置に磁界変更手段１３０を配置する。

このため、図４に示す現像装置４Ａの現像装置本体となる現像ケース４０１Ａには、高温多湿環境で輸送する際に磁界変更手段１３０を装着するための装着部１４０が形成されている。

磁界変更手段１３０は、図５に示すように、現像スリーブ１６１の表面上の磁束密度の接線成分の最大値を抑制する磁界発生部材となる磁石１３１と、磁石１３１を支持する支持部材１３２と、少なくとも支持部材１３２に設けられた取手部１３３を有している。この磁界変更手段１３０は、現像ケース４０１Ａに対して着脱自在に設けられている。

磁石１３１は、単独では強度が弱いため、支持部材１３２に接着して支持されている。支持部材１３２の材質は、オーステナイト系ステンレス等、非磁性で強度が強いものを用いている。取手部１３３は、支持部材１３２の端部１３２ａに設けられていて、装着部１４０に挿入して装着する場合や引き出して離脱する着脱動作を作業者が容易に行えるように構成されている。本実施形態において、装着部１４０は、図４に示すように、現像ローラ１６上のＰ２極位置に対向し、図５に示すように現像ローラ１６（現像スリーブ１６１）の表面から磁石１３１の対向面１３１ａが３ｍｍ程度離れた位置に配置可能に形成されている。磁石１３１は、幅が３ｍｍ、厚さが３ｍｍで、現像ローラ１６と対向する対向面１３１ａがＰ２極と逆極性で１８０（ｍＴ）の磁石とされている。

図６は、磁界変更手段１３０の有無による現像ローラ１６の磁束密度分布を示す。図６（ａ）は、トナーを現像する状態となる画像形成時において磁石１３１を配置しない場合の法線方向の磁束密度分布を示す。図６（ｂ）は接線方向の磁束密度分布を示すもので、実線は画像形成時において磁石１３１を配置しない場合の接線方向の磁束密度分布を示し、破線はトナーを現像する状態でない輸送時において磁石１３１を配置した場合の接線方向の磁束密度分布を示す。

このように磁石１３１を配置する場合としない場合では、接線方向の磁束密度に違いがあり、磁石１３１を配置することで、磁気穂が寝て現像剤が密集状態になる位置、つまり接線方向の磁束密度を弱くすることができる。このため、高温高湿環境で長時間放置されるような輸送時に、磁石１３１を装着部１４０に装着して配置することで、現像ローラ１６（現像スリーブ１６１）上での現像剤の固着を抑制することができる。

また、現像ローラ１６の内部には、ローラ状の磁石１６２が配置されているで、磁界変更手段１３０を現像スリーブ１６１の外側に配置する方が、配置が容易で制約が少なく、コストの安い部材を使用することができる。

磁界変更手段１３０を現像ケース４０１Ａに対して着脱自在としたので、現像装置を分解せずに（動作確認ができている状態のまま）、磁束密度を弱くすることができる。つまり、磁界変更手段１３０は、現像ローラ１６の外側に配置し、磁束密度の接線方向成分の最大値となる位置近傍に配置するのが望ましい。磁界変更手段１３０には、取手部１３３が設けられているので、着脱動作時に作業者が操作しやすくなる。

（第３の実施形態）
本実施形態は、第１の実施形態に対し、現像スリーブ１６１の表面上の磁束密度の接線成分の最大値を、トナーを現像する状態の時に比べて小さくする磁界変更手段の構成が異なっている。磁界変更手段以外の構成は第１の実施形態と略同一構成であるので、同一構成には第１の実施形態と同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
図８に示す現像装置４Ｂは、磁界変更手段２３０を備えている。磁界変更手段２３０は、現像スリーブ１６１の表面上の磁束密度の接線成分の最大値を、トナーを現像する状態のときに比べて抑制して小さくするものである。磁界変更手段２３０は、現像スリーブ１６１と磁石１６２の間に配置されていて、現像スリーブ１６１の円周方向へ移動可能に設けられている。このため、現像スリーブ１６１の内周面と磁石１６２の外周面との間には、磁界変更手段２３０を挿入可能な空間が形成されている。

磁界変更手段２３０は、図９（ａ）、図９（ｂ）に示すように、磁性部材２３１と、非磁性部材２３２を有する筒状の回転部材２３３で構成されていて、その端部には位置決めピン２３３が回転部材２３３の軸線方向に突出して設けられている。回転部材２３０は、現像スリーブ１６１と磁石１６２の双方に対して現像スリーブ１６１の円周方向へ回転可能とされている。具体的には、回転部材２３０の内部に磁石１６２を配置し、この状態の回転部材２３０を現像スリーブ１６１の内部に配置している。磁性部材２３１は、厚さ１．０ｍｍ、円周方向の長さ５．５ｍｍの扇形状に形成されている。磁性部材２３１の材質にはＳＵＳ４０３が用いられている。強度の観点から磁性部材２３１の厚さは１．０ｍｍとしたが、現像スリーブ１６１の表面上の磁束密度の接線成分の最大値を、トナーを現像する状態の時に比べて小さくするという効果は０．５ｍｍでも十分に得られる。磁性部材２３１の材質は、磁束密度の接線成分の最大値を、トナーを現像する状態の時に比べて小さくすることができる材質であればよく、ＳＵＳ４０３に限定されるものではない。

図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示すように、現像スリーブ１６１、磁石１６２、回転部材２３３は、側板３０と固定部材４０によって指示される。側板３０には、支持穴３１と、その上下にネジ孔３３Ｃ、３３Ｄがそれぞれ形成されている。支持穴３１には、図示しない軸受けを介して現像スリーブ１６１の端部が回転自在に支持される。回転部材２３０の端部は、現像スリーブ１６１の端部より軸正方向へ長く形成されている。このため、現像スリーブ１６１の端部が支持穴３１で回転自在に支持されたときに、回転部材２３０の端部と位置決めピン２３３は支持穴３１を貫通する。この状態において回転部材２３０は現像スリーブ１６１と磁石１６２に対して回転可能な状態にある。

固定部材４０には、固定用孔４１Ａと、固定孔４３Ｃ、４３Ｄと、位置決め孔４４Ａ、４４Ｂがそれぞれ形成されている。これら固定用孔４１と固定用孔４３Ｃ、４３Ｄは、側板３０の支持穴３１とネジ孔３３Ａ、３３Ｂにそれぞれ対向するように配置されている。固定部材４０は、固定用孔４３Ｃ、４３ＤＢ側からネジ孔３３Ａ、３３Ｂにネジ５０、５０を締め込んで締結することで側板３０に固定される。位置決め孔４４Ａ、４４Ｂは、回転部材２３０の位置決めピン２３３の回転軌道上に配置されている。

固定用孔４１には、ローラ状に形成された磁石１６２の端部が嵌め込まれ、位置決め孔４４Ａまたは位置決め孔４４Ｂには、回転部材２３０の位置決めピン２３３が挿入される。回転部材２３０の角度、すなわち磁性部材２３１の位置は、位置決めピン２３３が位置決め孔４４Ａまたは位置決め孔４４Ｂの何れかに挿入されるかで決められる。
本実施形態において、位置決め孔４４Ａ、４４Ｂは位相が異なるように固定用孔４１Ａの外側に形成されている。位置決め孔４４Ａは、トナーを現像する状態でない、高温多湿環境で搬送する際に、図１１（ａ）に示す回転部材２３０の磁性部材２３１が磁石１６２のＰ１-Ｐ２極間上に位置して固定できるように形成されている。位置決め孔４４Ｂは、トナーを現像する状態の際に、図１１（ｂ）に示す回転部材２３０の磁性部材２３１が、磁石１６２のＰ４-Ｐ５極間上に位置して固定できるように形成されている。

このため、磁性部材２３１の位置を変更するには、ネジ５０、５０を緩めて固定部材４０を側板３０から外す。位置決めピン２３３または回転部材２３３の端部を作業者が把持して回転させて位置決め孔４４Ａまたは位置決め孔４４Ｂの何れか一方に位置決めピン２３３を挿入する。そして、再びネジ５０、５０を締めて固定部材４０を側板３０に装着することで、磁性部材２３１を異なる位置へ移動して固定することができる。本実施形態では、トナーを現像する状態でない、高温多湿環境で搬送する際には、位置決めピン２３３を位置決め孔４４Ａに挿入して図１１（ａ）の状態とて磁石１６２からの磁力を遮蔽または抑制して最大値を小さする。トナーを現像する状態の際には、位置決めピン２３３を位置決め孔４４Ｂに挿入して図１１（Ｂ）の状態とする。Ｐ４−Ｐ５極間上は磁束密度がほぼ０のため、磁性部材２３１は影響を及ぼさない。
便宜上、図１１（ａ）の位置を磁性部材２３１の第１の位置と称し、図１１（ｂ）の位置を磁性部材２３１の第２の位置と称する。
図１２は、磁界変更手段２３０の位置を変えた場合の現像ローラ１６の磁束密度分布を示す。図１２（ａ）は、法線方向の磁束密度分布を示し、図１２（ｂ）は接線方向の磁束密度分布を示す。両図において、実線はトナーを現像する状態となる画像形成時において磁性部材２３１を第２の位置に配置した場合の磁束密度分布し、破線はトナーを現像する状態でない輸送時において磁性部材２３１を第１の位置に配置した場合の磁束密度分布をそれぞれ示す。

このように、磁性部材２３１を磁石１６２と現像スリーブ１６１間に配置することで、磁性部材２３１と対向する部分の磁束を現像スリーブ１６１の内部に閉じ込めることができ、その結果、現像スリーブ１６１の外側の磁束を弱めることができる。つまり、搬送時には磁性部材２３１を第１の位置（Ｐ１−Ｐ２極上）に配置することにより、磁気穂が寝て現像剤が密集状態になる位置、磁束密度の接線成分が強い位置の磁束密度を弱くすることができる。このため、高温高湿環境で長時間放置されるような輸送時に、現像剤固着を抑制することができる。
また、磁性部材２３１は、輸送時以外の通常の画像形成時は不必要であるが、磁石１６２と現像スリーブ１６１間に配置しているので、構造上取り外すことは難しい。しかし、画像形成時には、磁界の弱い剤離れ極位置となる第２の位置に移動させることで、その影響を無視できるほど弱くすることができる。

各実施形態では、画像形成装置として、４色フルカラーの画像形成装置を例示したが、磁界変更手段１００、１３０、２３０を備える構成としては、単色の画像形成装置であってもよい。
上記各実施形態では、磁界変更手段１００、１３０、２３０がプロセスカートリッジ２５として構成された現像装置４，４Ａ、４Ｂに装着した構成としたが、現像装置単体の構成に磁界変更手段１００、１３０、２３０装着した構成であってもよい。

４（ａ〜ｄ）、４Ａ 現像装置
１６ 現像剤担持体
１００、１３０、２３０ 磁界変更手段
１３１ 磁界発生部材
１３２ 支持部材
１３３ 取手部
１６１ 現像剤支持部材
１６２ 磁界発生手段
２３１ 磁性部材
２３２ 回転部材（非磁性部材）
４０１、４０１Ａ 現像装置本体
Ｐ１〜Ｐ５ 複数の磁極

特開２００２−１０８１００号公報 特開２０１１−１７０１００号公報

Claims (9)

1. 磁性粒子とトナーとからなる二成分現像剤を表面上に担持する回転可能な現像剤支持部材と、前記現像剤支持部材に内包され複数の磁極を備える固定された磁界発生手段を有する現像剤担持体を有し、像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置において、
   前記現像剤支持部材の表面上の磁束密度の接線成分の最大値を、前記トナーを現像する状態の時に比べて小さくする磁界変更手段を有することを特徴とする現像装置。
2. 前記磁界変更手段は、前記現像剤支持部材に対し、前記磁界発生手段の位置を、少なくとも２水準以上変位させることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 前記磁界変更手段は、前記現像剤支持部材の中心に対し、当該現像剤支持部材の表面上の磁束密度の接線成分が最大値となる方向と逆方向へ、前記磁界発生手段の位置を変位させることを特徴とする請求項２記載の現像装置。
4. 前記磁界変更手段は、前記現像剤支持部材の表面上の磁束密度の接線成分の最大値を抑制する磁界発生部材を有していることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
5. 前記磁界変更手段は、前記現像剤支持部材の外側に配置されていることを特徴とする請求項４記載の現像装置。
6. 前記磁界変更手段は、前記磁界発生部材と、前記磁界発生部材を支持する支持部材と、少なくとも前記支持部材に設けられた取手部を有し、現像装置本体に対して着脱自在に設けられていることを特徴とする請求項４又は５記載の現像装置。
7. 前記磁界変更手段は、前記現像剤支持部材の表面上の磁束密度の接線成分の最大値を抑制する磁性部材を、前記現像剤支持部材と内包された磁界発生手段との間に有していることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
8. 前記磁界変更手段は、前記現像剤支持部材の円周方向へ移動可能に設けられていることを特徴とする請求項７記載の現像装置
9. 請求項１乃至８の何れか１項に記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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