JP2015215542A

JP2015215542A - 現像装置及び画像形成装置

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Publication number: JP2015215542A
Application number: JP2014099429A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　慎也; Shinya Suzuki; 慎也鈴木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2014-05-13
Filing date: 2014-05-13
Publication date: 2015-12-03

Abstract

【課題】現像スリーブの長手方向両端部の剤漏れを低減可能とすること。
【解決手段】現像スリーブ４１と、マグネット４２と、規制ブレード４３と、第一開口部Ｂ１を通して現像スリーブ４１に現像剤を供給する現像室４４０と、第一撹拌スクリュー４４と、第二開口部Ｂ２を通じて現像スリーブ４１から現像剤を回収するとともに、現像室４４０との間で現像剤を循環させる撹拌室４５０と、第二撹拌スクリュー４５と、を備えた現像装置４において、マグネット４２は、現像スリーブ４１の外周面で磁力が１０ｍＴ以下となる低磁界領域を有し、現像スリーブ４１の周方向で長手方向の磁力分布は、磁束密度の減衰率が最大となる最大位置から現像スリーブ４１の中央方向へ３０ｍｍ位置までの範囲での最大磁束密度と、範囲よりも現像スリーブ４１の中央側における磁束密度との差分が３ｍＴ以下であり、かつ、最大位置よりも現像スリーブ４１の長手方向外側の磁束密度の絶対値が３ｍＴ以下であることを特徴とする現像装置。
【選択図】図３

Description

本発明は、像担持体上に形成された潜像に現像剤を付着させて可視像化するための現像装置、及び前記現像装置を備える画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式を用いた画像形成装置は、一般的に像担持体であるドラム状の感光体の表面を、帯電器により一様に帯電させ、帯電した感光体を露光装置によって画像情報に応じて露光し、感光体上に静電潜像を形成する。

感光体に形成された静電潜像は、現像装置を用いて現像剤であるトナーによって、トナー像として顕像化される。そして、顕像化された画像は転写装置によって記録材へ転写される。その後、記録材上に転写されたトナー像を定着装置によって熱及び圧力で記録材へと溶融定着する。

このような現像装置として、現像剤である非磁性トナー粒子（トナー）と磁性キャリア粒子（キャリア）とを備えた二成分現像剤を使用するものがある。この二成分現像剤を使用する現像装置は、現像容器内でトナーとキャリアを撹拌しつつ搬送し、現像剤担持体である現像スリーブに現像剤を担持する。現像スリーブに担持された現像剤は現像剤規制部材である規制ブレードにより担持量を規制される。その後、現像スリーブと感光体との間に現像バイアスを印加することにより、トナーのみが感光体表面に形成された静電潜像に転移し、感光体表面に静電潜像に応じたトナー像が形成される。

従来の二成分現像剤を用いる現像装置の構成を説明する。図１５は従来の現像装置内部の上面図である。

図１５に示すように、現像装置９００には、現像スリーブ９４１に現像剤を供給する現像室９４０と、現像室９４０と水平方向に並べて配置される撹拌室９５０とを有する。現像室９４０と撹拌室９５０とは、両端部が開口した隔壁９４６に仕切られている。また、現像室９４０と撹拌室９５０とにそれぞれ搬送部材である搬送スクリュー９４４及び搬送スクリュー９４５を配置している。

上記構成により、図に矢印で示すように、現像剤を搬送スクリューにより現像室９４０と撹拌室９５０との間で循環させつつ、現像スリーブ９４１に現像剤を供給する。現像スリーブ９４１に担持され、感光体の現像領域を通過した現像剤は、現像スリーブ９４１から剥ぎ取られて、図の破線の矢印で示すように、現像室９４０に回収される。

したがって、現像室９４０では、現像剤を搬送スクリュー９４４で搬送しつつ現像スリーブ９４１に供給すると共に、現像スリーブ９４１から剥ぎ取られた現像剤が回収される。このため、現像室９４０内の現像剤は、搬送スクリュー９４４による搬送方向下流に行く程、現像スリーブ９４１に担持された履歴回数が多いことになる。即ち、現像室９４０の下流ほど現像領域を通過してトナーを消費した回数の多い現像剤となる。

この結果、現像室９４０内の現像剤は、搬送方向下流ほどトナー濃度が減少して、現像スリーブ９４１に供給される現像剤のトナー濃度にムラが生じる。そして、このような状態で画像形成が行われると、出力物に濃度ムラが生じてしまう。

一方、現像装置として、現像室と撹拌室とを水平方向に並べて配置し、隔壁を現像スリーブに近接するまで延出し、現像スリーブに担持した二成分現像剤を撹拌室に送る構成の現像装置が提案されている（特許文献１参照）。

この構造の場合、像担持体である感光体と対向した現像領域を通過した後に現像スリーブから剥ぎ取られた現像剤は撹拌室に回収される。このため、トナー濃度が低い現像剤が撹拌室で十分に撹拌されてから現像室に搬送され、現像スリーブに供給される。したがって、出力物に濃度ムラが生じにくい。

また、現像スリーブの長手方向両端部に現像スリーブの一部周面と所定の空隙をもって磁性部材から形成される磁性板やマグネットシートなどの剤漏れ防止部材を配置したものがある。これにより、現像スリーブの長手方向両端部から二成分現像剤が漏れるのを防止する。また、剤漏れ防止部材に二成分現像剤の磁気穂を形成し、磁性キャリアや非磁性トナーの漏れを防止する技術が提案されている（特許文献２参照）。

特開平１１−７１８９号公報特開平２−２６２１７１号公報

しかしながら、上記特許文献２に示すような現像スリーブの長手方向両端部の剤漏れ防止構成を用いた現像装置の場合、以下のような問題が発生した。

図１６は従来の課題を説明するための二成分現像剤を用いた現像装置の一例を示す図である。現像装置４には非磁性材料で構成された現像スリーブ９４１、その内部には磁界発生部材である固定のマグネット９４２が配置されている。

現像スリーブ９４１が、現像動作時に矢印Ｘ方向（反時計方向）に回転すると、現像容器９１０内に内包された二成分現像剤が現像スリーブ９４１に担持され、Ｘ方向に搬送される。

マグネット９４２は、５つの磁極のピーク位置を備えている。二成分現像方式の現像装置では、奇数個の磁極のピーク位置のマグネットを使用することが多い。現像容器９１０内に内包された二成分現像剤は、汲上極Ｓ３により現像室９４０から現像スリーブ９４１上に担持される。

現像スリーブ９４１がＸ方向に回転駆動することにより担持搬送され、カット極Ｎ１の近傍に配設された規制ブレード９４３により薄層に形成される。そして、図示しない像担持体に対して現像極Ｓ１の近傍にて現像が行われ、剥取極Ｓ２と汲上極Ｓ３で形成される反発磁界により、二成分現像剤が現像スリーブ９４１から剥ぎ取られ、現像室９４０に戻される。

同じＳ極である剥取極Ｓ２と汲上極Ｓ３の間には低磁力帯ができる。このため、現像スリーブ９４１から二成分現像剤を剥ぎ取ることができるが、現像スリーブ９４１の長手方向両端部では、剥取極Ｓ２と汲上極Ｓ３の間の低磁力帯で磁界による規制力が弱い。このため、二成分現像剤が現像スリーブの長手方向外側に漏れてしまいやすい。

そこで、上記特許文献２では、少なくとも、この同極で形成された反発磁界を覆うように磁性部材から形成される磁性板やマグネットシートなどの剤漏れ防止部材９４９を配置する。これにより、二成分現像剤が現像スリーブ９４１の長手方向両端部から漏れないようにしている。

しかし、反発磁界に磁性板やマグネットシートなどの剤漏れ防止部材９４９を配置した場合、剤漏れ防止部材９４９を配置することによりコストアップしてしまう。もしくは、シール性を高める為、より高価な剤漏れ防止部材が必要となってコストアップしてしまうおそれがある。特に、現像剤を現像室と撹拌室で循環させる構成の場合、剤圧の関係で現像剤搬送方向の下流側の方が上流側よりも現像剤が端部から漏れやすい構成となっている。

この問題は、上記特許文献１で示したような現像室と撹拌室とを水平方向に並べて配置し、隔壁を現像スリーブに近接するまで延出し、現像スリーブに担持した二成分現像剤を撹拌室に送る構成の現像装置においても同様である。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、現像スリーブの長手方向両端部に高価な磁気シール部材を設けなくても、もしくは磁気シール部材を用いなくても、現像スリーブの長手方向両端部の剤漏れを低減可能とすることである。

上記目的を達成するための本発明の代表的な構成は、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を担持搬送し、現像領域に現像剤を供給する現像剤担持体と、前記現像剤担持体の内部に固定配置された磁界発生部材と、前記現像剤担持体に対向して配設され前記現像剤担持体の現像剤層厚を規制する層厚規制部材と、前記現像剤担持体の周面に対向するように設けられた第一開口部を備え、前記第一開口部を通して前記現像剤担持体に現像剤を供給する第一室と、前記第一室の内部に配設された第一撹拌部材と、前記現像剤担持体の周面に対向して設けられた第二開口部を備え、前記第二開口部を通じて前記現像剤担持体から現像剤を回収するとともに、前記第一室との間で現像剤を循環させる第二室と、前記第二室の内部に配設された第二撹拌部材と、を備えた現像装置において、前記磁界発生部材は、前記現像剤担持体の周方向に互いに隣接する同極の磁極を備え、前記隣接する同極間において、前記現像剤担持体の外周面と略一致する円周面で測定した磁力が１０ｍＴ以下となる低磁界領域を有し、前記現像剤担持体の周方向において前記低磁界領域の磁束密度が最小となる位置の前記現像剤担持体の長手方向の磁力分布は、磁束密度の減衰率が最大となる最大位置から前記現像剤担持体の中央方向へ３０ｍｍ位置までの範囲での最大磁束密度と、前記範囲よりも前記現像剤担持体の中央側における磁束密度との差分が３ｍＴ以下であり、かつ、前記最大位置よりも前記現像剤担持体の長手方向外側の磁束密度の絶対値が３ｍＴ以下であることを特徴とする。

上記構成により、現像スリーブの長手方向両端部に高価な磁気シール部材を設けなくても、もしくは磁気シール部材を用いなくても、現像スリーブの長手方向両端部の剤漏れを低減可能とすることができる。

第１実施形態に係るタンデム型中間転写方式のカラー画像形成装置の断面図。第１実施形態に係るプロセスカートリッジとその周辺構成を示す図。第１実施形態に係る画像形成装置の手前側からみた現像装置の概略構成図。第１実施形態に係る現像装置を画像形成装置の上方から見た概略構成図。第１実施形態に係る現像装置内の現像室と撹拌室の現像剤分布を示した図。第１実施形態における磁界発生部材の断面方向の磁束密度を示した図。磁界発生部材の極小領域における長手方向端部近傍の磁束密度を示した図。現像剤担持体を低磁界領域側から見た比較図。第１実施形態に係るマグネット構成を詳しく説明するための断面図。第１実施形態に係る現像スリーブ端部の概略構成図。第２実施形態に係る現像装置を画像形成装置の上方から見た概略構成図。第２実施形態に係る現像スリーブ端部を低磁界領域側から見た概略構成図。第３実施形態に係る現像装置を画像形成装置の上方から見た概略構成図。第３実施形態に係る現像スリーブ端部を低磁界領域側から見た概略構成図。従来の現像装置内部の上面図。従来の課題を説明するための二成分現像剤を用いた現像装置の一例を示す図。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照にして詳細に説明する。

〔第１実施形態〕
図１は第１実施形態に係るタンデム型中間転写方式のカラー画像形成装置の断面図である。本実施形態の画像形成装置は接触帯電方式、二成分現像方式を採用した電子写真方式のカラー複写機である。図２は第１実施形態に係るプロセスカートリッジとその周辺構成を示す図である。

プロセスカートリッジＰ（Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ）は互いに同様の構成であるので、プロセスカートリッジＰの内部の説明では、添え字であるａ、ｂ、ｃ、ｄを省略して説明する。なお、それぞれのプロセスカートリッジＰでは、それぞれイエロー（Ｐａ）、マゼンタ（Ｐｂ）、シアン（Ｐｃ）、ブラック（Ｐｄ）のトナー像を形成する。

図１及び図２に示すように、本実施形態の画像形成装置１００には、画像形成部となる４つのプロセスカートリッジＰ（Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ）が画像送り方向に直列に並置されている。各プロセスカートリッジＰは画像形成装置本体に対して、着脱可能になっている。

図２に示すように、それぞれのプロセスカートリッジＰには、感光体ドラム１（像担持体）、帯電ローラ２、現像装置４、クリーニング装置６を備えている。また、画像形成装置本体には、露光装置３及び一次転写装置７が備えられている。また、プロセスカートリッジＰの感光体ドラム１と一次転写装置７との間を通るように、中間転写ベルト１１（中間転写体）が矢印方向に移動可能に配置される。

露光装置３は、画像形成装置の下方に配置され、図示しない光源装置及びポリゴンミラーを有する。露光装置３は、光源装置から発せられたレーザー光をポリゴンミラーを回転して走査し、その走査光の光束を複数の反射ミラーによって偏向し、ｆθレンズにより感光体ドラム１の母線上に集光して露光する。これにより、感光体ドラム１上に画像信号に応じた静電潜像が形成される。

現像装置４には、所定量の現像剤が充填される。現像剤は、各プロセスカートリッジＰで形成する画像の色に対応した非磁性トナーと磁性キャリアとが所定の混合比で混合されている。

感光体ドラム１上の静電潜像を、順次、現像装置４の各色のトナーで現像し、トナー像を形成する。このトナー像が、中間転写ベルト１１上に一次転写される。さらに、図１に示す転写材カセット１４に収容された転写材Ｓが二次転写装置１２へ搬送され、中間転写ベルト１１上に重畳して担持された４色分のトナー像が転写材Ｓへ二次転写される。その後、トナー像は、定着部９にて加熱及び加圧を受けて転写材Ｓに定着された後、記録画像として装置外に排出される。

また、転写材Ｓへの二次転写位置から中間転写ベルト１１進行方向下流には、中間転写ベルト１１表面にクリーニングブレード１３が常時に当接される。これにより、中間転写ベルト１１の表面に付着したカブリトナーや二次転写残トナー等をクリーニングする。一方、感光体ドラム１上に残留した一次転写残トナー等は、図２に示すクリーニング装置６により回収される。

図２に示すように、帯電ローラ２は、芯金の両端部をそれぞれ軸受け部材により回転自在に保持される。また、帯電ローラ２は、押圧バネ２１によって感光体ドラム１に向かって付勢され、感光体ドラム１の表面に対して所定の押圧力で圧接されている。これにより、帯電ローラ２は、感光体ドラム１の回転に従動して回転する。

帯電ローラ２の芯金には、高圧電源１０１により所定の条件の帯電バイアス電圧が印加される。これにより、回転する感光体ドラム１表面は、所定の極性・電位に接触帯電処理される。

本実施形態において、帯電ローラ２に対する帯電バイアス電圧は、直流電圧と交流電圧とを重畳した振動電圧である。より具体的には、−５００Ｖの直流電圧と、周波数０．９２ｋＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ＝１．５ｋＶの正弦波の交流電圧とを重畳した振動電圧である。この帯電バイアス電圧により、感光体ドラム１表面は帯電ローラ２に印加した直流電圧と同じ−５００Ｖ（暗電位Ｖｄ）に一様に帯電される。

また、現像装置４の現像容器４０に収容する現像剤は、主に非磁性トナー（トナー）と磁性キャリア（キャリア）とを備える二成分現像剤である。

現像剤について説明する。非磁性トナーとしては、例えばポリエステルを主体とした樹脂バインダーに、顔料を混錬したものを粉砕分級して得られる粒子を好適に用いることができる。本実施形態の非磁性トナーの平均粒径は、画質とハンドリング性を考慮して約６μｍとした。さらに、必要に応じて、トナーの流動性や帯電付与性を確保する目的で、シリカ、アルミナ、チタニア、又は有機樹脂粒子等を外添剤として添加することができる。一方、磁性キャリアは、フェライトを主とするコアにシリコン樹脂をコートしたもので、５０％粒径（Ｄ５０）が４０μｍ程度の粒子を好適に用いることができる。

本実施形態では、現像容器４０内において、このようなトナーとキャリアとを重量比で約８：９２の割合で混合し、トナー濃度（全現像剤重量に占めるトナー重量の割合（比率）：ＴＤ比）８％の現像剤を２５０ｇ収容している。

現像容器４０には、感光体ドラム１と対向する領域に開口部が形成される。前記開口部から現像スリーブ４１（現像剤担持体）が一部露出するようにして、回転可能に配置される。

現像スリーブ４１は、非磁性材料で構成され、その表面には現像剤を担持搬送するために粗し処理が施されている。また、その内部には固定配置されるマグネット４２（磁界発生部材）が配置される。

現像動作時には、現像スリーブ４１は、図２の矢印Ｘ方向（反時計回り）に回転し、感光体ドラム１は、矢印Ｙ方向（時計回り）に回転する。回転する現像スリーブ４１は、規制ブレード４３（層厚規制部材）により現像スリーブ４１上で現像剤層厚を規制される。この後、現像スリーブ４１は、規制ブレード４３により薄層化された現像剤を担持して搬送する。即ち、摩擦帯電したトナーが表面に付着したキャリアが、マグネット４２の発生する磁界によって現像スリーブ４１上に担持されて搬送される。

現像容器４０内には、現像剤撹拌及び搬送を行う部材がある。具体的には、現像スリーブ４１に対向して重力方向上方に配設された第一撹拌スクリュー４４（第一撹拌部材）と、第一撹拌スクリュー４４に対向して配設された第二撹拌スクリュー４５（第二撹拌部材）が配設されている。現像容器４０内の現像剤は、第一撹拌スクリュー４４、第二撹拌スクリュー４５によって撹拌されながら、現像容器４０内を循環搬送される。

また、現像スリーブ４１には、高圧電源１０２から所定の現像バイアスが印加される。本実施形態における現像バイアス電圧は、直流電圧と交流電圧とを重畳した振動電圧である。より具体的には、−３５０Ｖの直流電圧と、周波数８．０ｋＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ＝１．８ｋＶの矩形波の交流電圧とを重畳した振動電圧である。この現像バイアスと、感光体ドラム１表面に形成された静電潜像の電界によって静電潜像が反転現像される。

一次転写装置７には、高圧電源１０３により所定の条件の転写バイアス電圧が印加される。本実施形態において一次転写バイアス電圧は直流電圧である。より具体的には、＋８００Ｖの直流電圧である。この一次転写電圧により、感光体ドラム１上に形成されたトナー像は中間転写ベルト１１上に一次転写される。

次に、現像装置４の断面方向の現像剤の流れについて説明する。図３は第１実施形態に係る画像形成装置の手前側からみた現像装置の概略構成図である。

図３に示すように、現像容器４０は現像室４４０（第一室）と撹拌室４５０（第二室）がある。現像室４４０には第一撹拌スクリュー４４が配設され、現像スリーブ４１の周面に対向するように設けられた第一開口部Ｂ１を通して、現像スリーブ４１に現像剤を供給する。撹拌室４５０には第二撹拌スクリュー４５が配設され、現像スリーブ４１の周面に対向するように設けられた第二開口部Ｂ２を通じて、現像スリーブ４１から現像剤を回収する。第一撹拌スクリュー４４と第二撹拌スクリュー４５とは相対的に水平に位置している。

そして、図示しない現像駆動モータの駆動入力により、現像スリーブ４１はＸ方向に回転し、第一撹拌スクリュー４４はＶ方向に回転し、第二撹拌スクリュー４５はＷ方向に回転する。

上述のように、現像スリーブ４１の内部には固定配置されるマグネット４２が配置される。本実施形態において、マグネット４２は５つの磁極のピーク位置を備え、現像室４４０内に内包された現像剤は、マグネット４２の汲上極Ｓ３により現像スリーブ４１上に担持される。現像剤は、現像スリーブ４１がＸ方向に回転駆動することにより担持搬送され、カット極Ｎ１の近傍に配設された規制ブレード４３により薄層に形成される。

感光体ドラム１に対して現像が行われた後、隣接する剥取極Ｓ２と汲上極Ｓ３で形成される低磁界領域により、現像剤が現像スリーブ４１から剥ぎ取られる（剥離される）。その後、現像剤は、剥取極Ｓ２と汲上極Ｓ３との間の低磁界領域に対向配置された隔壁４６の斜面４６Ａ（ガイド部材）を落ちて、撹拌室４５０内に戻される。

現像剤は、現像スリーブ４１に担持され現像領域にてトナーを現像した後、トナー濃度が低くなる。このトナー濃度が低くなった現像剤は、撹拌室４５０で十分に撹拌されてトナー濃度を回復させられる。その後、現像剤は現像室４４０に搬送され、再び現像スリーブ４１に供給される。したがって、出力物に濃度ムラが生じにくい。

次に、現像装置４の現像スリーブ４１長手方向の現像剤の流れについて説明する。図４は第１実施形態に係る現像装置を画像形成装置の上方から見た概略構成図である。

図３及び図４に示すように、現像容器４０には、現像スリーブ４１と対向する第一撹拌スクリュー４４が備えられた現像室４４０と、第二撹拌スクリュー４５が備えられた撹拌室４５０とを区切るように、隔壁４６が備えられる。また、第一撹拌スクリュー４４及び第二撹拌スクリュー４５の長手方向の両端部には、開口部４６１及び開口部４６２が設けられる。

現像室４４０における現像剤は、第一撹拌スクリュー４４の螺旋形状の羽根部材により矢印で示す搬送方向Ａに搬送される。また、撹拌室４５０における現像剤は、第二撹拌スクリュー４５の螺旋形状の羽根部材により矢印で示す搬送方向Ｂに撹拌搬送される。

また、現像剤は、撹拌室４５０から現像室４４０へは開口部４６１を通じて移動し、現像室４４０から撹拌室４５０へは開口部４６２を通じて移動する。このようにして、現像剤は現像室４４０と撹拌室４５０との間で受け渡され、循環搬送される。

また、第二撹拌スクリュー４５の現像剤の搬送方向Ｂの上流の現像容器４０の上方には、画像出力動作により消費された非磁性トナーに対して新たにトナーを補給するべくトナー補給口４９が配設されている。

図５は第１実施形態に係る現像装置内の現像室と撹拌室の現像剤分布を示した図である。図５に示すように、撹拌室４５０では、第二撹拌スクリュー４５の搬送方向Ｂの上流側が現像剤の上面が低く、下流側が高くなる。

一方、現像室４４０では、第一撹拌スクリュー４４の搬送方向Ａ上流側が現像剤の上面が高く、下流側が低くなる。これは、現像室４４０の現像剤搬送方向上流部で、現像スリーブ４１上にいったん担持された現像剤は、撹拌室４５０へ移動するため、現像室４４０の下流部には搬送されないからである。このため、現像室４４０では、現像剤の搬送方向下流に行くほど、現像剤量が減少していく。

次に、本発明の特徴的な部分の一つである、本実施形態におけるマグネットの特徴について図６および図７に基づいて説明する。図６は第１実施形態における磁界発生部材の断面方向の磁束密度を示した図である。

一般に、奇数個の磁極ピークで構成されるマグネットロールの場合、剥取極Ｓ２と汲上極Ｓ３が同極となるため、この両極の間に磁力（磁束密度）の低磁界領域（極小領域Ｇ）が出来る。または、両極間の反発力により反発磁界が生じることがある。なお、本実施形態では、剥取極Ｓ２と、汲上極Ｓ３は、互いに同極で隣接する磁極であるが、剥取極Ｓ２と汲上極Ｓ３の間の低磁界領域においては、極めて小さい異極が生じることがある。本実施形態では、この場合も含めて、互いに同極となる磁極が隣接しているものとしている。

この低磁界領域や反発磁界の磁力が大きい場合、現像後の現像スリーブ上に担持された現像剤の剥ぎ取り性が低下し、現像スリーブ上から剥ぎ取れなかった現像剤によって濃度薄等の画像不良を起こすおそれが生じていた。

したがって、本実施形態のマグネット４２では、現像スリーブ４１の外周面と略一致する円周面で測定した磁力が１０ｍＴ以下となる低磁界領域を有する。且つ、この１０ｍＴ以下の低磁力帯の磁力が生じる領域をフラットにした。これにより、現像剤の剥ぎ取り性が向上する。

図７は磁界発生部材の低磁界領域における長手方向端部近傍の磁束密度を示した図である。図７（ａ）は本実施形態に係るマグネットを示した図であり、図７（ｂ）は比較例のマグネットを示した図である。

本実施形態では、現像スリーブ４１の周方向において低磁界領域の磁束密度が最小となる位置において、現像スリーブ４１の長手方向の磁力分布を規定している。こうすることで、低磁界領域の端部の磁力盛り上がりと、磁界発生部材の端部の磁力反転について規定している。

まず、マグネット４２の極小領域の端部の磁力盛り上がりの規定は次のとおりである。即ち、図７（ａ）に示すように、磁束密度の減衰率が最大となる最大位置から現像スリーブ４１の中央方向へ３０ｍｍ位置までの範囲での最大磁束密度と、前記範囲よりも現像スリーブ４１の中央側における磁束密度との差分が３ｍＴ以下である。

また、磁界発生部材の端部の磁力反転の規定については次のとおりである。すなわち、図７（ａ）にように、磁界発生長手端部の磁束密度の減衰率最大位置から、長手中央とは反対方向への磁界発生領域において、磁界の極性が同一極もしくは反対極が発生した時は、その磁束密度の絶対値が３ｍＴ以内である。ここで、長手中央部の磁束密度とは、上記の端部よりも内側領域の磁束密度の平均値をいう。

このように、低磁界領域の極小位置において上記磁気特性を満たせば、低磁界領域（反発磁界領域）の長手方向の磁力分布は同じような磁気特性となる。このため、従来のように低磁界領域における長手方向端部の磁力の影響により現像剤が漏れ出してしまうことを抑制できる。一方、マグネット４２の周方向のうち、剥取極と汲上極間以外では、基本的にはスリーブ中央側の磁力が高いため、現像剤がスリーブ端部から漏れ出しにくい状況となっている。

図８は現像剤担持体を低磁界領域側から見た比較図である。図８（ａ）が図７（ａ）に示した第１実施形態のマグネット４２、図８（ｂ）は図７（ｂ）に示した比較例のマグネットである。

低磁界領域の磁力が１０ｍＴ以下では無く、低磁界領域の極小位置における長手方向の磁力特性が本実施形態の磁力特性を満たさないマグネットを使用する場合、図８（ｂ）の比較例のように、低磁界領域の外側に現像剤が回り込む。このように現像スリーブの端部に現像剤が回り込むと、マグネットの低磁界領域であっても、現像スリーブ端部の磁気シールをすることができた。このように、現像スリーブの端部を磁気シールすることによってトナー漏れを防ぐ構成とすると、シール部分で現像剤が摺擦され、現像剤の劣化、いわゆる剤劣化のおそれがある。剤劣化が生じると、様々な不具合の原因となる。

一方、本実施形態では、マグネット４２の低磁界領域が現像スリーブ４１表面で１０ｍＴ以下かつ、上述のように長手方向の磁力特性が規定されている。この場合、図８（ａ）のように、現像剤が低磁界領域に対応するところには担持されず、現像剤の回り込みがない。このため、低磁界領域であっても、端部の現像剤の漏れは起こりにくい構成とすることができる。但し、現像剤搬送方向下流側は現像剤の剤圧が高くなる傾向にある。

そこで、本実施形態では、後述のように、機能分離構成、すなわち現像室４４０で現像スリーブ４１に現像剤を供給する一方、撹拌室４５０で現像スリーブ４１の現像剤を回収する。これにより、現像剤搬送方向下流側の剤漏れを抑制し、磁気シールを利用せずとも、トナーの端部漏れを抑制することができる。

なお、上記磁束密度の測定では、現像スリーブ４１表面から１００μｍ離れた位置での測定値を磁力として記載している。周方向の測定はマグネット４２の長手中央と、長手両端部から２ｃｍ中央寄りの、合計で３箇所を計測し、長手方向の測定は、現像スリーブ４１の長手全域にわたって計測した。

また、本実施形態で用いたマグネット４２の特性を得るための製造方法の一例として、図９に示すようなマグネットが考えられる。図９はマグネット構成を詳しく説明するための断面図である。

マグネット４２の製造にあたっては、磁性粉として磁気異方性フェライト粉（異方性Ｓｒフェライト、異方性Ｂａフェライト等）を使用し、バインダーとしてのゴム（ニトリルゴム、クロロプレンゴム、シリコーンゴム等）とを混合する。その混練物を断面が略扇型で棒状に磁場中で押し出し成形して、着磁し、剥取極Ｓ２と汲上極Ｓ３となるマグネットピースに使用する。

図９において、剥取極Ｓ２と汲上極Ｓ３となるマグネットピースの磁性粉の磁化の配向は、剥取極Ｓ２と汲上極Ｓ３の径方向であって、剥取極Ｓ２と汲上極Ｓ３の間の低磁界領域に面した側面の近傍領域では、磁性粉の磁化方向が側面に沿うように構成される。

次に、本実施形態における現像スリーブの長手方向両端部の構成と効果について説明する。図１０は第１実施形態に係る現像スリーブ端部の概略構成図である。

図１０の左側に示すように、第一撹拌スクリュー４４による現像剤の搬送方向Ａに対して、現像スリーブ４１の長手方向の下流側端部では、現像容器４０に対して樹脂やベアリングなどで構成されるスリーブ軸受４７が配設される。スリーブ軸受４７に現像スリーブ４１の駆動軸４１１を通すことにより、現像スリーブ４１は現像容器４０に対して支持される。また、図１０の右側に示すように、現像剤の搬送方向Ａに対して現像スリーブ４１の長手方向の上流側端部は、下流側端部と略同様の構成である。

本実施形態において、現像スリーブ４１と現像容器４０とは間隔Ｌをもって配設し、Ｌ＝１．５ｍｍとした。また、現像スリーブ４１の駆動構成及び説明は省略する。なお、本実施形態では、現像スリーブ４１の長手方向両端部に、磁性部材からなる磁性板やマグネットシート等の剤漏れ防止部材を備えない。

一般に、現像スリーブ４１の長手方向両端部の現像剤漏れは、現像剤の搬送方向Ａの下流側の端部の方が発生しやすい。これは、現像剤の搬送方向Ａと現像スリーブ４１の下流側端部への剤漏れ方向（図１０の方向Ｍ１参照）とが同方向であるためである。

しかしながら、本実施形態の現像装置４の構成は、マグネット４２及び隔壁４６に斜面４６Ａを有する構成であり、且つ現像室４４０から現像スリーブ４１により現像剤を汲み上げて、現像後に、現像室４４０ではなく撹拌室４５０に現像剤を戻す構成である。この構成においては、現像室４４０内の搬送方向Ａ上流側の現像剤で、いったん現像スリーブ４１に担持された現像剤は、基本的に現像室４４０内の搬送方向Ａ下流側に直接戻らない。

このため、現像室４４０の現像剤の搬送方向Ａの上流側の現像剤量が多くなる。すると、図５及び図１０に示すように、現像剤の搬送方向Ａ上流側の現像剤の上面の高さが高く、現像剤の搬送方向Ａ下流側の現像剤の上面の高さは低くなる。このように、現像剤の搬送方向Ａ下流側において現像剤の上面が低いと、現像スリーブ４１と現像容器４０の間に現像剤が入り込みにくくなる。

また、搬送方向Ａ下流側の現像剤量が少ないと、現像剤の剤圧も小さくなる。剤圧が小さくなることにより、たとえ、図１０に示す剤漏れ方向Ｍ１に現像剤が入り込んだとしても、現像剤の剤漏れが発生しにくくなる。

また、搬送方向Ａ上流側においては、図１０に示すように現像剤の上面は高く剤圧は大きいものの現像剤の搬送方向Ａと剤漏れ方向Ｍ２が逆になる。このため、現像剤の剤漏れが発生しにくい。

以上説明したように、本実施形態では、現像室４４０から現像スリーブ４１に現像剤を汲み上げ、現像スリーブ４１から剥ぎ取った現像剤を撹拌室４５０に戻す構成の現像装置４を用いる。そして、マグネット４２として、剥取極と汲上極の間の低磁力帯の磁力が１０ｍＴ以下で、かつ長手方向の磁力特性の変動が３ｍＴ以下になるものを使用した。

この構成によって、現像スリーブの長手方向両端部に剤漏れ防止部材を備えない構成であっても、現像スリーブ４１の長手方向両端部において剤漏れが発生しなかった。また、現像スリーブ４１上で現像剤が連れ回ることによる画像濃度薄といった画像不良も発生しなかった。

〔第２実施形態〕
次に、本発明に係る画像形成装置の第２実施形態について説明する。図１１は第２実施形態に係る現像装置を画像形成装置の上方から見た概略構成図である。図１２は第２実施形態に係る現像スリーブ端部を低磁界領域側から見た概略構成図である。前述と同様の構成については同符号を付し、説明を省略する。

図１１及び図１２に示すように、本実施形態は、現像スリーブ４１の現像剤の担持幅の端部の位置よりも、剥取極Ｓ２と汲上極Ｓ３との同極間に近接して配置される隔壁４６の一部である斜面４６Ａの先端の端部位置の方が内側になるように配置した。次に具体的に説明する。

本実施形態においては、図１２に示すように、現像スリーブ４１の現像剤担持領域の現像室４４０の現像剤の搬送方向Ａの上流側端部を位置Ｃ、下流側端部を位置Ｄとする。即ち、現像スリーブ４１の現像剤担持領域の幅は、位置Ｃから位置Ｄまでの幅となる。一方、図１２に示すように、現像スリーブ４１と近接する側の隔壁４６の斜面４６Ａの先端部（最近接部）の搬送方向Ａの上流側端部を位置Ｅ、下流側端部を位置Ｆとする。

この場合、本実施形態では、隔壁４６の斜面４６Ａの先端部が次のように構成されている。即ち、位置Ｅは位置Ｃより現像スリーブ４１長手方向の内側に、位置Ｆは位置Ｄより長手方向内側になるように構成される。

このように構成する理由は次の通りである。即ち、隔壁４６の斜面４６Ａ先端部の長手方向端部が現像剤担持領域より外側まで延びていると、現像スリーブ４１から剥ぎ取られて隔壁４６斜面４６Ａ先端に落下した現像剤が、隔壁４６の斜面４６Ａ上で長手方向外側に横滑りすることがある。この場合、現像スリーブ４１端部から剤漏れが発生してしまうおそれがある。

本実施形態において、現像スリーブ４１の現像剤担持領域の幅である位置Ｃと位置Ｄの距離は３０５ｍｍであり、隔壁４６の斜面４６Ａ先端部の幅（隔壁先端幅）である位置Ｅと位置Ｆの距離は２９９ｍｍである。

このような隔壁４６を備えた場合、現像スリーブ４１の現像剤担持領域の端部には隔壁の先端が無い。このため、現像スリーブ４１から剥ぎ取られた現像剤が撹拌室４５０に送られず現像室４４０に落下する。この場合であっても、現像室４４０に落下する現像剤量は少量であるため、現像スリーブ４１に供給される現像剤のトナー濃度のムラは少なく、出力物に濃度ムラが発生するおそれは少ない。

本実施形態においては、以上のような隔壁４６を備え、剥取極Ｓ２と汲上極Ｓ３の間の低磁力帯の磁力が１０ｍＴ以下で、かつ長手方向の磁力特性の変動が３ｍＴ以下になるマグネット４２を使用した。

そして、本実施形態のような現像装置４を備えた画像形成装置１００にて画像形成動作を行った。すると、現像スリーブ４１の長手方向両端部に剤漏れ防止部材を備えない構成であっても、第１実施形態と同様に、現像スリーブ４１の長手方向両端部において剤漏れが発生しなかった。また、現像スリーブ４１上で現像剤が連れ回ることによる画像濃度薄といった画像不良も発生しなかった。

〔第３実施形態〕
次に、本発明に係る画像形成装置の第２実施形態について説明する。図１３は第３実施形態に係る現像装置を画像形成装置の上方から見た概略構成図である。図１４は第３実施形態に係る現像スリーブ端部を低磁界領域側から見た概略構成図である。前述と同様の構成については同符号を付し、説明を省略する。

図１３及び図１４に示すように、本実施形態は、現像スリーブ４１の剥取極Ｓ２と汲上極Ｓ３との同極間に近接して配置される隔壁４６の斜面４６Ａの長手方向両端部にリブを備えた例である。次に具体的に説明する。

本実施形態では、図１４に示すように、現像スリーブ４１に近接した隔壁４６の斜面４６Ａ先端部の両端部に、リブ４６Ｂ（横滑防止部材）を備える。このような隔壁４６側方のリブ４６Ｂを備えることで、現像スリーブ４１から剥ぎ取られて隔壁４６の斜面４６Ａ先端に落下した現像剤が隔壁４６の斜面４６Ａ上で長手方向外側に横滑りするのを防止する。この結果、現像スリーブ４１端部からの剤漏れを防止することができる。

なお、本実施形態では、現像スリーブの端部に磁気シールを設けない構成で説明したが、磁気シールを設けた構成に採用しても良い。この場合、本発明を適用すれば、従来の構成に対して剤漏れの抑制に大きな効果を得ることができる。

Ｂ１…第一開口部
Ｂ２…第二開口部
４…現像装置
４０…現像容器
４１…現像スリーブ
４２…マグネット
４３…規制ブレード
４４…第一撹拌スクリュー
４５…第二撹拌スクリュー
４６…隔壁
４６Ａ…斜面
４６Ｂ…リブ
４４０…現像室
４５０…撹拌室

Claims

トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を担持搬送し、現像領域に現像剤を供給する現像剤担持体と、前記現像剤担持体の内部に固定配置された磁界発生部材と、前記現像剤担持体に対向して配設され前記現像剤担持体の現像剤層厚を規制する層厚規制部材と、前記現像剤担持体の周面に対向するように設けられた第一開口部を備え、前記第一開口部を通して前記現像剤担持体に現像剤を供給する第一室と、前記第一室の内部に配設された第一撹拌部材と、前記現像剤担持体の周面に対向して設けられた第二開口部を備え、前記第二開口部を通じて前記現像剤担持体から現像剤を回収するとともに、前記第一室との間で現像剤を循環させる第二室と、前記第二室の内部に配設された第二撹拌部材と、を備えた現像装置において、
前記磁界発生部材は、前記現像剤担持体の周方向に互いに隣接する同極の磁極を備え、前記隣接する同極間において、前記現像剤担持体の外周面と略一致する円周面で測定した磁力が１０ｍＴ以下となる低磁界領域を有し、前記現像剤担持体の周方向において前記低磁界領域の磁束密度が最小となる位置の前記現像剤担持体の長手方向の磁力分布は、磁束密度の減衰率が最大となる最大位置から前記現像剤担持体の中央方向へ３０ｍｍ位置までの範囲での最大磁束密度と、前記範囲よりも前記現像剤担持体の中央側における磁束密度との差分が３ｍＴ以下であり、かつ、前記最大位置よりも前記現像剤担持体の長手方向外側の磁束密度の絶対値が３ｍＴ以下であることを特徴とする現像装置。
前記現像剤担持体から剥離した現像剤を前記第二室へと搬送するガイド部材を有することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
前記現像剤担持体は、前記第一撹拌部材に対して重力方向上方に配設されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の現像装置。
前記現像剤担持体と前記ガイド部材との最近接部において、前記現像剤担持体における現像剤担持領域の現像剤担持体の長手方向端部の位置よりも前記ガイド部材の長手方向端部の位置の方が内側に位置することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の現像装置。
前記現像剤担持体と前記ガイド部材との最近接部において、前記ガイド部材の長手方向端部の位置に、現像剤が長手方向外側に移動するのを防止する横滑防止部材を備えることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の現像装置。
像担持体と、
前記像担持体にトナーを供給する請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の現像装置と、を有することを特徴とする画像形成装置。