JP2020030347A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像スリーブの端部にシール用の磁気部材を設けながらも、現像スリーブからのトナー飛散の抑制及び現像スリーブへのトナー融着の抑制の両立を図る。【解決手段】現像スリーブ３１の回転軸線方向に関してマグネット３２の端部３２ａの近傍において磁気シール部材４２を備え、磁気シール部材４２は、回転方向に関して、剥離領域に対向して設けられると共に、回転軸線方向に関して、コート領域における磁束密度が略０に変化する変化領域の少なくとも一部に対向して設けられ、磁気シール部材４２の回転軸線方向に関する両端部の間に境界線ＢＬを設け、境界線ＢＬより回転軸線方向に沿って現像スリーブ３１の中央側の方向である内側方向Ｄ２の磁気シール部材４２の平均磁束密度は、境界線ＢＬより回転軸線方向に沿って内側方向Ｄ２と反対側の外側方向Ｄ１の磁気シール部材４２の平均磁束密度より所定量以上小さい。【選択図】図４

Description

本発明は、電子写真方式や静電記録方式を利用して記録材に画像を形成する複写機やプリンタ等の画像形成装置に利用される現像装置に関するものである。

従来、電子写真方式の画像形成装置は、複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、及びこれらの複数の機能を有する複合機等として広く応用されている。一般に、電子写真方式や静電記録方式の画像形成装置が具備する現像装置には、磁性トナーを主成分とした一成分現像剤、又は非磁性トナーと磁性キャリアとを主成分とした二成分現像剤のいずれかが用いられる。特に、電子写真方式によりフルカラーやマルチカラー画像を形成する画像形成装置では、画像の色味などの観点から、二成分現像剤が主流になっている。ところで、現像装置内の現像剤は、現像装置内での循環移動によって、現像スリーブの表面に沿って、現像スリーブの回転軸線方向の端部から端部へ移送される。

現像スリーブは、磁界発生手段としてのマグネットローラを内蔵する。マグネットローラは、現像スリーブの回転方向に並んだ複数の磁極を有し、複数の磁極のうちのＮ３極及びＮ２極により形成された剥離領域では、殆ど磁力が発生していないため、現像スリーブから現像剤を剥離させ現像容器内に戻すことができる。ここで、剥離領域では、殆ど磁力が発生していないため、現像剤が殆ど現像スリーブに担持されることなく回転軸線方向に移送されてしまうので、現像スリーブの端部から漏れ出てしまったり、飛散してしまう虞があった。

このような、現像スリーブの端部からの飛散を抑制するために、磁力発生手段によって磁気シールする磁気シール部材を備えた現像装置が提案されている（特許文献１参照）。この現像装置では、磁気シール部材は、現像スリーブの表面と所定間隔を維持して対向する対向面に着磁して設けられ、現像剤を磁気吸着して保持する。この磁気シール部材によれば、現像スリーブに対して非接触であるために、現像スリーブの回転負荷を小さくし、また摩耗等による劣化を生じないために長寿命となる利点がある。現像スリーブを非接触に包囲するように板状の磁石を磁気シール部材として設けると、現像スリーブ内のマグネットローラと磁気シール部材との間に現像剤による磁気穂（磁気ブラシ）が形成されてトナーの漏れを抑制できる。更には、マグネットローラの剥離領域に対しては、磁気シール部材の現像スリーブ側の表面の磁極をＳ極にし、異極を対向させるように配置する。これにより、マグネットローラと磁気シール部材との間で磁力線が繋がるように形成され、よりシール性を高めることができる。

特開平０３−００４２６６号公報

ところで、近年の画像形成装置では、感光ドラムの回転速度の高速化が進み、高速回転する感光ドラムに対して、十分な現像効率を得るために現像スリーブの回転速度も高速化しており、トナーの飛散が起こり易くなっている。これに対し、上述した特許文献１に記載の現像装置では、高速化によるトナー飛散を防ぐためにシール性を高めるために、現像スリーブと磁気シール部材との隙間を狭くすることが考えられる。これにより、現像スリーブと磁気シール部材との間に磁束線が集中し、トナー飛散の抑制を図ることができる。

しかしながら、この現像装置では、現像スリーブと磁気シール部材との隙間を狭くすることにより、現像スリーブと磁気シール部材との間に現像剤が詰まりやすくなり、詰まった現像剤から現像スリーブへ大きな負荷が作用してしまう可能性がある。詰まった現像剤から現像スリーブへの負荷が大きくなると、現像スリーブにトナーが融着したり、現像スリーブがロックしてしまう虞がある。そのため、感光ドラムの回転速度の高速化に対応するためには、トナー飛散の抑制とトナー融着の抑制との両立が求められていた。

本発明は、現像スリーブの端部にシール用の磁気部材を設けながらも、現像スリーブからのトナー飛散の抑制及び現像スリーブへのトナー融着の抑制を両立可能な現像装置を提供することを目的とする。

本発明の現像装置は、現像剤が収容される現像容器と、前記現像容器の内部の現像剤を担持して回転する現像スリーブと、前記現像スリーブの内部に非回転に配置され、前記現像スリーブの回転方向に並んだ複数の磁極を有し、前記現像スリーブの表面の現像剤担持領域に現像剤を担持させる磁界を発生させると共に、前記複数の磁極のうち、前記回転方向に順に配置された同極の第１磁極と第２磁極により形成された剥離領域で前記現像スリーブから現像剤を剥離させる磁界を発生させる磁界発生手段と、前記現像スリーブの回転軸線方向に関して前記磁界発生手段の端部の近傍において、前記現像スリーブの表面に非接触で対向して設けられた磁石部材と、を備え、前記磁石部材は、前記回転方向に関して、前記剥離領域に対向して設けられると共に、前記回転軸線方向に関して、前記現像剤担持領域における磁束密度が略０に変化する変化領域の少なくとも一部に対向して設けられ、前記磁石部材の前記回転軸線方向に関する両端部の間に境界線を設け、前記境界線より前記回転軸線方向に沿って前記現像スリーブの中央側の方向である内側方向の前記磁石部材の平均磁束密度は、前記境界線より前記回転軸線方向に沿って前記内側方向と反対側の外側方向の前記磁石部材の平均磁束密度より所定量以上小さいことを特徴とする。

本発明によれば、現像スリーブの端部にシール用の磁気部材を設けながらも、現像スリーブからのトナー飛散の抑制及び現像スリーブへのトナー融着の抑制を両立することができる。

第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 第１の実施形態に係る画像形成装置の現像装置の概略構成を示す断面図である。 第１の実施形態に係る画像形成装置の現像装置の概略構成を示す水平断面図である。 第１の実施形態に係る画像形成装置の現像装置の現像スリーブの端部周辺を示す水平断面図である。 第１の実施形態に係る画像形成装置の現像装置における回転軸線方向における位置と磁束密度との関係を示すグラフである。 第２の実施形態に係る画像形成装置の現像装置の現像スリーブの端部周辺を示す水平断面図である。 第３の実施形態に係る画像形成装置の現像装置の現像スリーブの端部周辺を示す水平断面図である。 比較例に係る画像形成装置の現像装置の現像スリーブの端部周辺を示す水平断面図である。

＜第１の実施形態＞
［画像形成装置］
以下、本発明の第１の実施形態を、図１〜図５を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、画像形成装置１の一例としてデジタル電子写真方式のフルカラープリンタについて説明している。但し、本発明はデジタル電子写真方式のプリンタに限られず、他の方式の画像形成装置であってもよく、また、フルカラーであることにも限られず、モノクロやモノカラーであってもよい。あるいは、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施することができる。

この画像形成装置１は、装置本体２の下部に、シートＳを収納するシート収納部としてのシートカセット３を備えている。また、シートカセット３の上部には、シートＳに対して画像を形成する画像形成ユニット５及びシート上に形成されたトナー像を定着させる定着装置６が設けられている。

シートカセット３に積載されたシートＳは、シート給送部を構成するピックアップローラ７によって給送され、その後、搬送ローラ９によってレジストローラ１０に向かって搬送される。シートＳは、レジストローラ１０によって斜行が補正されると共に、画像形成ユニット５における画像形成タイミングに合わせて二次転写ニップＴ２へと搬送される。二次転写ニップＴ２においてシートＳには、画像形成ユニット５によって形成されたトナー像が転写される。未定着トナー像が転写されたシートＳは、定着装置６に搬送され、定着装置６にて加熱及び加圧され、トナー像がシートＳに定着される。その後、シートＳは、不図示の排出ローラによって排出トレイ上に排出される。

画像形成ユニット５は、ベルト回転方向Ｘに走行する無端状の中間転写ベルト１１と、この中間転写ベルト１１に沿って配設されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を形成する４つの画像形成部４を備えて構成されている。尚、本実施形態では、これら４つの画像形成部４は、現像に使用されるトナーの色が異なる以外は、実質的にその構造は同一であるため、図１においては、１つの画像形成部４のみを代表して模式的に示している。

中間転写ベルト１１は、駆動ローラ１２、テンションローラ１３、二次転写内ローラ１５の３つのローラによって張架されている。中間転写ベルト１１上にて、４つの画像形成部４によって形成された各色のトナー像が重畳され、フルカラートナー像が形成される。二次転写内ローラ１５と対向する位置には、二次転写外ローラ１６が中間転写ベルト１１を挟む態様で配設されており、二次転写外ローラ１６及び中間転写ベルト１１により二次転写ニップＴ２が形成されている。

画像形成部４は、ドラム状の電子写真感光体であり、現像装置２１によって現像されたトナー像を担持する像担持体としての感光ドラム１７を備えている。画像形成部４は、感光ドラム１７の周りに帯電ローラ１９、露光装置２０、現像装置２１、一次転写ローラ２２、クリーニング装置２３等が配設されて構成されている。感光ドラム１７は、その中心に支軸（不図示）を有し、この支軸を中心として回転方向Ｒ１に、不図示の駆動手段によって回転駆動される。

帯電ローラ１９は感光ドラム１７の表面に所定の押圧力を持って圧接されており、感光ドラム１７の回転方向Ｒ１の回転に伴って従動回転する。帯電ローラ１９の芯金には、帯電バイアス電源（不図示）によってバイアス電圧が印加されており、感光ドラム１７の表面を所定の極性で所定の電位に均一に帯電する。

本実施形態では、帯電ローラ１９の芯金に、１．５ｋＶｐｐの直流電圧と交流電圧を重畳したバイアス電圧が印加されている。交流電圧を印加することで、感光ドラム１７上の電位を直流電圧の電圧と同じ値に収束させることができる。例えば、直流電圧が−７００Ｖのときの帯電後の感光ドラム１７の表面の電位は、−７００Ｖである。

露光装置２０は、感光ドラム１７の回転方向Ｒ１において帯電ローラ１９の下流側に配設され、画像信号に応じたレ−ザ光を照射することによって感光ドラム１７上に静電潜像を形成する。露光装置２０のレーザ光の強度は０〜２５５の範囲で変更することができ、レーザ光強度が変更されることで、感光ドラム１７上に形成する静電潜像の電位（潜像電位）を変化し得る。本実施形態では、レーザ光強度Ｌを「０〜２５５」に変更したときの感光ドラム１７上の潜像電位をＶ（Ｌ）とする。

現像装置２１は、回転方向Ｒ１において露光装置２０の下流側に配設されており、非磁性トナーと磁性キャリアを用いた二成分現像剤を使用する二成分現像方式を用いている。現像装置２１は、感光ドラム１７に形成された静電潜像をトナーにより現像する。本実施形態では、マイナス帯電のトナーを用い、トナーとトナー及びキャリアとの重量比（Ｔ／Ｄ比）を９％に混合した現像剤を現像装置２１に投入している。尚、本実施形態では二成分現像剤を適用しているが、これには限られず、一成分現像剤であってもよい。

一次転写ローラ２２は、回転方向Ｒ１において現像装置２１の下流側にて、中間転写ベルト１１を挟んで感光ドラム１７に対向する態様で配設されており、両端部が不図示の押圧部材によって感光ドラム１７に向けて付勢されている。感光ドラム１７及び中間転写ベルト１１によって、感光ドラム１７上に形成されたトナー像を中間転写ベルト１１に転写する一次転写ニップＴ１が形成されている。本実施形態では、中間転写ベルト１１が、感光ドラム１７から転写されたトナー像を担持する中間転写体に相当する。

クリーニング装置２３は、回転方向Ｒ１において一次転写ニップＴ１の下流側に配設されており、一次転写ニップＴ１で感光ドラム１７に残留したトナーをクリーニングブレードにより除去するように構成されている。尚、中間転写ベルト１１においても、ベルト回転方向Ｘにおいて二次転写ニップＴ２の下流側に、二次転写ニップＴ２で中間転写ベルト１１上に残留したトナーをクリーニングブレードにより除去するクリーニング装置２５が配設されている。

装置本体２には、制御部７０が設けられている。制御部７０はコンピュータにより構成され、例えばＣＰＵと、各部を制御するプログラムを記憶するＲＯＭと、データを一時的に記憶するＲＡＭと、外部と信号を入出力する入出力回路とを備えている。ＣＰＵは、画像形成装置１の制御全体を司るマイクロプロセッサであり、システムコントローラの主体である。ＣＰＵは、入出力回路を介して、シート給送部や画像形成ユニット５に接続され、各部と信号をやり取りすると共に動作を制御する。ＲＯＭには、シートＳに画像を形成するための画像形成制御シーケンス等が記憶されている。

次に、現像装置２１について図２及び図３を用いて説明する。図２及び図３に示すように、二成分現像方式の現像装置２１は、現像剤を収容する現像容器２６の内部が、垂直方向に延存する隔壁２７によって現像室２９と撹拌室３０とに区画されている。現像容器２６は、現像室２９の一部が開口して開口部２６ａが形成されており、この開口部２６ａには現像剤担持体として非磁性の現像スリーブ３１が配置されている。現像スリーブ３１は、開口部２６ａから一部が露出して感光ドラム１７と対向している。現像スリーブ３１は、現像容器２６内の現像剤を担持して回転し、感光ドラム１７への対向位置まで搬送する。また、現像スリーブ３１の内部には、磁界発生手段としてのマグネット３２が現像容器２６に対して非回転に固定配置されている。マグネット３２としては、現像スリーブ３１の回転方向に並んだ複数、例えば５極の磁極を有するマグネットローラが使用されている。

現像室２９及び撹拌室３０には、搬送部材としての第１搬送スクリュ３３及び第２搬送スクリュ３５がそれぞれ配置されている。第１搬送スクリュ３３、第２搬送スクリュ３５、現像スリーブ３１は、不図示のギヤにより互いに駆動連結され、不図示の現像駆動モータによって回転駆動される。隔壁２７には、現像スリーブ３１の回転軸線方向の両端部において現像室２９と撹拌室３０との間での現像剤の通過を許容する受渡し部２６ｂ，２６ｃ（図３参照）が形成されている。

各搬送スクリュ３３，３５が回転することにより、現像容器２６内にて現像剤が循環搬送される。より具体的には、現像室２９内にて第１搬送スクリュ３３が回転することにより、現像スリーブ３１に対して現像剤が供給されると共に、現像によってトナーが消費されてトナー濃度が低下した現像剤が撹拌室３０へと搬送される。一方、撹拌室３０の第２搬送スクリュ３５の搬送方向上流端部には、現像容器２６内にトナーを含む現像剤を補給するための現像剤補給口３８が設けられている。補給用の現像剤は、不図示のトナーボトルから現像剤補給口３８を介して撹拌室３０内に供給される。第２搬送スクリュ３５が回転することにより、不図示のトナーボトルより供給されたトナーと、既に現像容器２６内にある現像剤とが撹拌しつつ搬送され、現像剤のトナー濃度が均一化される。そして、トナー濃度が回復した現像剤が現像室２９に供給される。即ち、第１搬送スクリュ３３及び第２搬送スクリュ３５は、回転により現像容器２６内の現像剤を攪拌しつつ搬送する。尚、撹拌室３０には、インダクタンスセンサ３６が設けられている。

図３に示すように、現像スリーブ３１は、中心軸３１ａを有し、中心軸３１ａを現像容器２６に対して回転可能に支持するスリーブ軸受３９により支持されている。スリーブ軸受３９は、現像装置２１に設けられている。現像スリーブ３１は、例えば、アルミニウムやステンレスのような非磁性材料で構成されている。本実施形態では、現像スリーブ３１の直径は２０ｍｍであり、感光ドラム１７の直径は８０ｍｍとしている。また、現像スリーブ４４と感光ドラム１７との最近接領域における間隔は、約３００μｍとしている。これにより、現像領域に搬送した現像剤を感光ドラム１７と接触させた状態で、現像可能にしている。

現像装置２１内の第１搬送スクリュ３３で撹拌された二成分現像剤は、汲み上げのための搬送用磁極（汲み上げ極）Ｎ３の磁力で拘束され、現像スリーブ３１の回転により搬送される。現像剤は、ある一定以上の磁束密度を有する搬送用磁極（カット極）Ｓ２で十分に拘束され、磁気ブラシを形成しつつ現像スリーブ３１上に担持される。ついで、規制ブレード３７で磁気穂が穂切りされることにより現像剤の層厚が規制され、層厚が規制された現像剤は、搬送用磁極Ｎ１により担持されながら現像スリーブ３１の回転に伴い感光ドラム１７と対向した現像領域に搬送される。現像剤は、現像領域にある現像極Ｓ１によって磁気穂を形成し、高圧電源（不図示）によって現像スリーブ３１に印加される現像バイアスにより感光ドラム１７上の静電潜像にトナーのみが転移し、感光ドラム１７の表面に静電潜像に応じたトナー像が形成される。

また、マグネット３２の複数の磁極のうち、回転方向に順に配置された同極の磁極（第１磁極）Ｎ２及び磁極（第２磁極）Ｎ３により、剥離領域Ａｒ１（図２参照）が形成されている。現像領域を通過し、静電潜像に対してトナーを消費した現像剤は、磁極Ｎ２と磁極Ｎ３との極間の剥離領域Ａｒ１において、磁極による磁気拘束力から解放され、現像スリーブ３１の表面から剥ぎ取られて現像室２９に回収される。即ち、マグネット３２は、現像スリーブ３１の表面のコート領域（現像剤担持領域）に現像剤を担持させる磁界を発生させると共に、剥離領域Ａｒ１で現像スリーブ３１から現像剤を剥離させる磁界を発生させる。尚、コート領域とは、マグネット３２が発生する磁界によって現像スリーブ３１の表面に現像剤が担持されて薄層を形成する領域のことである。このコート領域は、回転軸線方向に関して、感光ドラム１７の最大画像領域、つまり露光装置２０が感光ドラム１７を露光可能な最大の領域を含むように設定されている。

次に、現像スリーブ３１の端部における磁気シール部３４０について、図８の比較例を用いて説明する。尚、ここでは、現像スリーブ３１の回転軸線方向に関して、中央側から端部側への方向を外側方向Ｄ１、端部側から中央側への方向を内側方向Ｄ２とする。

比較例では、磁気シール部３４０は、磁性板４１と磁気シール部材３４２とを有している。磁性板４１は、現像スリーブ３１の端部において現像スリーブ３１に対向して設けられ、磁気シールにより現像剤の外側方向Ｄ１への漏れを抑制している。磁性板４１はマグネット３２に現像スリーブ３１を介して対向して配置されており、マグネット３２が形成する磁力により磁化され、現像スリーブ３１と磁性板４１との間で磁気穂を形成することで、磁気シール効果を生み出している。

しかしながら、マグネット３２の剥離領域Ａｒ１においては、マグネット３２の磁力が殆どないため、磁性板４１も殆ど磁化せず剥離領域でのシール性は期待できない。そこで、例えば、図８の比較例に示すように、剥離領域でのシール性を確保するために、磁性板４１の外側方向Ｄ１に、所定間隔を空けて磁気シール部材３４２を設けることができる。この磁気シール部材３４２は、板状の磁石部材（磁石板）であり、現像スリーブ３１に沿って非接触状態で現像スリーブ３１の径方向に約１ｍｍの距離に近接して設けられている。ここでは、磁気シール部材３４２として一方の側面がＮ極であり、他方の側面がＳ極である磁石板を用いると共に、Ｓ極を現像スリーブ３１に向けて配置した場合について説明している。この場合、磁気シール部材３４２は、現像スリーブ３１のマグネット３２の反発磁界を形成する極（Ｎ３及びＮ２）に対して、マグネット３２と磁気シール部材３４２との間に磁力線を形成する。このため、マグネット３２と磁気シール部材３４２との間に現像剤による磁気穂が形成され、現像剤の外側方向Ｄ１への漏れを抑制できる。この比較例の構成によって、磁性板４１と現像スリーブ３１との間から外側方向Ｄ１に抜け出てきた現像剤の漏れを、現像スリーブ３１のマグネット３２と磁気シール部材３４２との間に現像剤による磁気穂を形成することによって抑制できる。

ここで、近年の高速の画像形成装置では、感光ドラム１７の回転速度の高速化が進み、高速回転する感光ドラム１７に対して、十分な現像効率を得るために現像スリーブ３１の回転速度も高速化しており、トナーの漏れや飛散が起こり易くなっている。現像スリーブ３１の端部からの外側方向Ｄ１への現像剤の漏れや飛散を抑制するためには、磁気シール部材３４２の磁束密度を強くする、または、現像スリーブ３１と磁気シール部材３４２との距離を狭めることにより現像剤のシール性を高めることが考えられる。しかしながら、図８に示す比較例の磁気シール部材３４２では、現像剤のシール性を高めると現像剤が詰まりやすくなってしまう。このため、詰まった現像剤から現像スリーブ３１へ大きな負荷が発生してしまい、現像スリーブ３１にトナーが融着したり現像スリーブ３１がロックしてしまう虞がある。

そこで、本実施形態においては、図４に示す磁気シール部４０を備えている。以下、本実施形態の磁気シール部４０について、図４を用いて詳細に説明する。この磁気シール部４０は、磁性板（磁性部材）４１と磁気シール部材（磁石部材）４２とを有している。磁性板４１は、回転軸線方向に関して磁気シール部材４２の内側方向Ｄ２に、現像スリーブ３１の表面に非接触で対向して設けられている。磁性板４１は、上述した比較例と同様の構成であるので、詳細な説明を省略する。

磁気シール部材４２は、比較例の磁気シール部材３４２と同様に、板状の磁石部材（磁石板）であり、磁性板４１の外側方向Ｄ１に所定間隔を空けて設けられ、現像スリーブ３１に沿って非接触状態で現像スリーブ３１の径方向に対向して設けられている。即ち、磁気シール部材４２は、現像スリーブ３１の回転軸線方向に関してマグネット３２の端部３２ａの近傍において、現像スリーブ３１の表面に非接触で対向して設けられている。更に、磁気シール部材４２として一方の側面がＮ極であり、他方の側面がＳ極である磁石板を用いると共に、Ｓ極を現像スリーブ３１に向けて配置している。即ち、磁気シール部材４２は、磁極Ｎ２及び磁極Ｎ３と異極である磁極を、回転方向に関して少なくとも剥離領域Ａｒ１に向けて設けられている。

本実施形態では、磁気シール部材４２は、現像スリーブ３１の端部に設けられた磁気シール部材４２とマグネット３２とで形成される磁界を、磁気シール部材４２の外側方向Ｄ１の部位よりも内側方向Ｄ２の部位の方が弱くなるように配置されている。ここでは、磁気シール部材４２の回転軸線方向に関する両端部の間に、境界線ＢＬを設ける。そして、境界線ＢＬより内側方向Ｄ２の磁気シール部材４２の部位である薄部４２ｂの平均磁束密度は、境界線ＢＬより外側方向Ｄ１の磁気シール部材４２の部位である厚部４２ａの平均磁束密度より所定量以上小さくなるようにしている。即ち、磁気シール部材４２は、現像スリーブ３１の径方向に関して、境界線ＢＬより内側方向Ｄ２の領域の厚さは、外側方向Ｄ１の領域の厚さより薄い。磁気シール部材４２は、このような形状の磁石であるので、厚部４２ａの磁束密度は薄部４２ｂの磁束密度よりも強くなり、磁気シール部材４２の外側方向Ｄ１の部位よりも内側方向Ｄ２の部位の方が弱くなる磁界を形成することができる。尚、ここでの所定量は、例えば、１００ガウスとする。

磁気シール部材４２は、回転軸線方向に関して、両端部の間にマグネット３２の端部３２ａの位置である端部位置が位置するように設けられている。本実施形態では、回転軸線方向に関して、磁気シール部材４２の境界線ＢＬをマグネット３２の端部３２ａに一致させて設けている。このため、薄部４２ｂは、回転軸線方向に関してマグネット３２にオーバーラップしており、厚部４２ａは、オーバーラップしていない。薄部４２ｂは、現像スリーブ３１との距離を約１．０ｍｍにして配置されており、現像スリーブ３１と磁気シール部材４２との間の磁界を弱くすることにより現像剤が詰まりにくくしている。厚部４２ａは、現像スリーブ３１との距離を約０．５ｍｍにして配置されており、現像スリーブ３１と磁気シール部材４２との間の磁界を強くすることにより現像剤の外側方向Ｄ１への漏れを抑制している。即ち、磁気シール部材４２の内側方向Ｄ２よりも外側方向Ｄ１の部位は磁界を強くすることにより現像剤の漏れを抑制し、磁気シール部材４２の内側方向Ｄ２の部位は磁界を弱くすることにより現像剤の詰まりを抑制することができる。

更に、この時の現像スリーブ３１の表面の外側方向Ｄ１の端部におけるマグネット３２と磁気シール部材４２とによる磁束密度分布を、図５に示す。尚、図５中、マグネット３２の磁束密度は、剥離領域Ａｒ１以外の部位での磁束密度を示している。図５に示すように、磁気シール部材４２は、回転軸線方向に関して、コート領域における磁束密度が略０に変化する変化領域Ａｒ２（図５参照）の少なくとも一部に対向して設けられている。これにより、現像スリーブ３１の表面から現像剤が飛散しやすいコート領域の端部に磁気シール部材４２を設けているので、現像剤の飛散を効果的に抑制することができる。特に、磁気シール部材４２の境界線ＢＬより内側方向Ｄ２では、現像スリーブ３１と磁気シール部材４２との間の磁界を弱く設定することにより現像剤が詰まりにくく、現像スリーブ３１のロックやトナーの融着を抑制することができる。また、磁気シール部材４２の境界線ＢＬより外側方向Ｄ１では、現像スリーブ３１と磁気シール部材４２との間の磁界を強く設定することにより、現像スリーブ３１の端部から外側方向Ｄ１への現像剤の漏れを抑制することができる。

本実施形態で採用した磁気シール部材４２の磁束密度と、現像スリーブ３１及び磁気シール部材４２の距離は、以下の数式１，２を満たすように設定した。まず、現像スリーブ３１の回転速度をｖ、現像スリーブ３１の半径をｒ、現像スリーブ３１の表面上で現像剤が受けるマグネット３２の垂直方向の力をＦ_ｄｒ、接線方向の力をＦ_ｄθ、磁気シール部材４２の垂直方向の力をＦ_ｓｒ、接線方向の力をＦ_ｓθとする。また、現像剤の回転軸線方向の搬送力をＦ_ｌ、現像剤の重量をｍ、現像剤の比熱をｃ、トナーの溶融温度をＴ_ｇ、室温をＴとする。尚、以下の数式において、現像剤は１つの塊とみなし、トナー間、キャリア間、及びトナーとキャリア間に働く静電気力及び分子間力については無視できるものとする。

この場合、回転軸線方向に関して、磁気シール部材４２のマグネット３２に重なる領域の磁界は、以下の数式１を満たすように設定する。
μ’（ｍｖ^２／ｒ＋Ｆ_ｄｒ＋ｍｇｓｉｎθ）ｖΔｔ＜ｍｃ（Ｔ_ｇ−Ｔ） ……数式１

また、回転軸線方向に関して、磁気シール部材４２のマグネット３２に重ならない領域の磁界は、以下の数式２を満たすように設定する。
Ｆ_ｌ−μ’（ｍｖ^２／ｒ＋Ｆ_ｄｒ＋Ｆ_ｓｒ＋ｍｇｓｉｎθ）
＜μ（Ｆ_ｄｒ＋Ｆ_ｓｒ＋ｍｇｓｉｎθ） ……数式２

上述したように、本実施形態の現像装置２１によれば、磁気シール部材４２は、回転方向に関して少なくとも剥離領域Ａｒ１に向けて設けられている。そして、磁気シール部材４２は、現像スリーブ３１の端部に設けられた磁気シール部材４２とマグネット３２とで形成される磁界を、磁気シール部材４２の外側方向Ｄ１の部位よりも内側方向Ｄ２の部位の方が弱くなるように配置されている。このため、磁気シール部材４２の境界線ＢＬより内側方向Ｄ２では、現像スリーブ３１と磁気シール部材４２との間の磁界を弱く設定することにより現像剤が詰まりにくく、現像スリーブ３１のロックやトナーの融着を抑制することができる。また、磁気シール部材４２の境界線ＢＬより外側方向Ｄ１では、現像スリーブ３１と磁気シール部材４２との間の磁界を強く設定することにより、現像スリーブ３１の端部から外側方向Ｄ１への現像剤の漏れを抑制することができる。従って、高速化対応のため現像スリーブ３１が高速に回転したとしても、現像スリーブ３１に内包されたマグネット３２の急峻な磁束密度変化に、簡易な構成でありながら応ずることができる。このように、現像スリーブ３１の端部に磁気シール部材４２を設けながらも、現像スリーブ３１からのトナー飛散の抑制及び現像スリーブ３１へのトナー融着の抑制を両立することができる。

また、本実施形態の現像装置２１によれば、磁気シール部材４２は、磁極Ｎ２及び磁極Ｎ３と異極である磁極を、回転方向に関して少なくとも剥離領域Ａｒ１に向けて設けられている。このため、マグネット３２と磁気シール部材４２との間で磁力線が繋がるように形成され、シール性を高めることができる。

また、本実施形態の現像装置２１によれば、磁気シール部材４２は、現像スリーブ３１の径方向に関して、境界線ＢＬより内側方向Ｄ２の部位の厚さが、外側方向Ｄ１の部位の厚さより薄い磁石により形成されている。このため、磁気シール部材４２を回転軸線方向に沿って配置するだけで、磁気シール部材４２の外側方向Ｄ１の部位の磁束密度よりも内側方向Ｄ２の部位の磁束密度の方が弱くなるように設けることができる。これにより、構成の複雑化を抑制し、簡易な構成を実現することができる。

また、本実施形態の現像装置２１によれば、磁性板４１を使用しているので、剥離領域Ａｒ１以外の部分では、現像スリーブ３１と磁性板４１との間で磁気穂を形成することで、磁気シールを実現することができる。このため、磁気シール部材４２は少なくとも剥離領域Ａｒ１に設ければ足りるので、部品点数の増加を最低限に抑えることができる。

尚、上述した本実施形態の現像装置２１では、磁気シール部材４２は、磁極Ｎ２及び磁極Ｎ３と異極である磁極を剥離領域Ａｒ１に向けて設けられた場合について説明したが、これには限られない。例えば、磁気シール部材４２は、磁極Ｎ２及び磁極Ｎ３と同極である磁極を、少なくとも剥離領域Ａｒ１に向けて設けられていてもよい。この場合、マグネット３２と磁気シール部材４２である磁石との間に反発磁界が形成され、現像剤を寄せ付けず、漏れを抑制できる。

このときの磁気シール部材４２の磁束密度と、現像スリーブ３１及び磁気シール部材４２の距離は、以下の数式３を満たすように設定した。まず、現像スリーブ３１の回転速度をｖ、現像スリーブ３１の半径をｒ、現像スリーブ３１の表面上で現像剤が受けるマグネット３２の垂直方向の力をＦ_ｄｒ、接線方向の力をＦ_ｄθ、磁気シール部材４２の垂直方向の力をＦ_ｓｒ、接線方向の力をＦ_ｓθとする。また、現像剤の回転軸線方向の搬送力をＦ_ｌ、現像剤の重量をｍ、現像剤の比熱をｃ、トナーの溶融温度をＴ_ｇ、室温をＴとする。尚、以下の数式において、現像剤は１つの塊とみなし、トナー間、キャリア間、及びトナーとキャリア間に働く静電気力及び分子間力については無視できるものとする。

この場合、回転軸線方向に関して、磁気シール部材４２のマグネット３２に重ならない領域の磁界は、以下の数式３を満たすように設定する。
Ｆ_ｌ＋Ｆ_ｄθ−μ’（ｍｖ^２／ｒ＋Ｆ_ｄｒ＋ｍｇｓｉｎθ）
＜Ｆ_ｓθ−μ’（Ｆ_ｓｒ＋ｍｇｓｉｎθ） ……数式３

また、本実施形態の現像装置２１では、磁気シール部材４２は、現像スリーブ３１側の側面に段差が設けられることで、厚部４２ａ及び薄部４２ｂで現像スリーブ３１との距離が異なっている場合について説明したが、これには限られない。例えば、現像スリーブ３１側の側面が平面状であってもよく、この場合、現像スリーブ３１とは反対側の側面に段差が形成されるようになる。この場合も、磁気シール部材４２は、現像スリーブ３１の径方向に関して、境界線ＢＬより内側方向Ｄ２の領域の厚さは、外側方向Ｄ１の領域の厚さより薄い。このため、磁気シール部材４２は、厚部４２ａの磁束密度は薄部４２ｂの磁束密度よりも強くなり、磁気シール部材４２の外側方向Ｄ１の部位よりも内側方向Ｄ２の部位の方が弱くなる磁界を形成することができる。

また、本実施形態の現像装置２１では、回転軸線方向に関して、磁気シール部材４２の境界線ＢＬをマグネット３２の端部３２ａに一致させて設けているが、これには限られず、ずれていてもよい。また、本実施形態の現像装置２１では、磁気シール部材４２は、回転軸線方向に関して、両端部の間にマグネット３２の端部３２ａの位置である端部位置が位置するように設けられているが、これには限られない。磁気シール部材４２は、コート領域における磁束密度が略０に変化する変化領域Ａｒ２（図５参照）の少なくとも一部に対向していればよく、磁気シール部材４２の両端部の間にマグネット３２の端部３２ａの位置である端部位置が位置しなくてもよい。即ち、例えば、磁気シール部材４２が、マグネット３２の端部３２ａの位置よりも外側方向Ｄ１又は内側方向Ｄ２に配置されていてもよい。

また、本実施形態の画像形成装置１で用いた感光ドラム１７の材質、現像剤および画像形成装置１の構成等はこれらに限ったものではなく、本発明が様々な現像剤および画像形成装置１に適用可能であることは言うまでもない。具体的には磁気シール部材４２の形状、磁束密度、トナーの色や色数やワックスの有無、各色のトナー現像を行う順序、搬送スクリュの本数等は本実施形態に限定されるものではなく、その他の形態の現像装置２１においても、本発明は適用可能である。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態を、図６を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、磁気シール部１４０は、磁性板４１と磁気シール部材１４２とを有しており、磁気シール部材１４２は、板状の磁石を回転軸線方向に関して傾斜して配置されている点で、第１の実施形態と構成を異にしている。但し、それ以外の構成については、第１の実施形態と同様であるので、符号を同じくして詳細な説明を省略する。

本実施形態では、板状の磁石（磁石板）を磁気シール部材１４２として、現像スリーブ３１に沿って非接触かつ磁気シール部材１４２の内側方向Ｄ２に向かうにつれて現像スリーブ３１との距離が離れるように傾斜を持たせて配置する。即ち、磁気シール部材１４２は、境界線ＢＬより内側方向Ｄ２の部位における現像スリーブ３１との距離は、外側方向Ｄ１の部位における現像スリーブ３１との距離より長い。磁気シール部材１４２として一方の側面がＮ極であり、他方の側面がＳ極である磁石板を用いると共に、Ｓ極を現像スリーブ３１に向けて配置している。磁気シール部材１４２とマグネット３２とで形成される磁界を、マグネット３２の端部３２ａの急峻な磁束密度変化に合わせて、磁気シール部材１４２の内側方向Ｄ２よりも外側方向Ｄ１の磁界が強くなるように磁気シール部材１４２を配置している。

また、本実施形態でも、磁気シール部材１４２の回転軸線方向に関する両端部の間に、境界線ＢＬを設ける。そして、境界線ＢＬより内側方向Ｄ２の磁気シール部材１４２の部位の平均磁束密度は、境界線ＢＬより外側方向Ｄ１の磁気シール部材１４２の部位の平均磁束密度より所定量以上小さくなるようにしている。尚、境界線ＢＬは、回転軸線方向に関して、磁気シール部材１４２のマグネット３２の端部３２ａに一致させて設定している。

具体的には、マグネット３２と磁気シール部材１４２とがオーバーラップしている領域における現像スリーブ３１と磁気シール部材１４２の最近接部１４２ｂとの距離を約１．０ｍｍとする。また、磁気シール部材１４２がマグネット３２にオーバーラップしない領域における現像スリーブ３１と磁気シール部材１４２の最近接部１４２ａとの距離を約０．５ｍｍとする。

このような構成において、マグネット３２と磁気シール部材１４２とがオーバーラップしている領域における現像スリーブ３１と磁気シール部材１４２との距離は、約１．０ｍｍ以上離れることになる。このため、磁気シール部材１４２の内側方向Ｄ２の部位では、現像スリーブ３１と磁気シール部材１４２との間の磁界を弱くすることができ、現像剤を詰まりにくくすることができる。一方、磁気シール部材１４２がマグネット３２にオーバーラップしない領域における現像スリーブ３１と磁気シール部材１４２との距離は約０．５ｍｍまで近付く。このため、磁気シール部材１４２の外側方向Ｄ１の部位では、現像スリーブ３１と磁気シール部材１４２との間の磁界を強くすることができ、現像剤の漏れを抑制することができる。また、本実施形態においても、磁気シール部材１４２の現像スリーブ３１との距離及び磁束密度は、上述した数式１，２を満たすように設定する。

上述したように、本実施形態の現像装置２１によっても、以下のような効果を奏する。磁気シール部材１４２の境界線ＢＬより内側方向Ｄ２では、現像スリーブ３１と磁気シール部材１４２との間の磁界を弱く設定することにより現像剤が詰まりにくく、現像スリーブ３１のロックやトナーの融着を抑制することができる。また、磁気シール部材１４２の境界線ＢＬより外側方向Ｄ１では、現像スリーブ３１と磁気シール部材１４２との間の磁界を強く設定することにより、現像スリーブ３１の端部から外側方向Ｄ１への現像剤の漏れを抑制することができる。

尚、上述した本実施形態の現像装置２１では、磁石板を磁気シール部材１４２として回転軸線方向に対して傾斜させて設けた場合について説明したが、磁気シール部材１４２の形状はこれには限られない。例えば、磁気シール部材１４２の形状は、図６中に想像線で示すように、内側方向Ｄ２が薄くなる断面三角形状であってもよい。この場合も、磁気シール部材１４２は、境界線ＢＬより内側方向Ｄ２の部位における現像スリーブ３１との距離は、外側方向Ｄ１の部位における現像スリーブ３１との距離より長い。このため、磁気シール部材１４２の内側方向Ｄ２よりも外側方向Ｄ１の部位は磁界を強くすることにより現像剤の漏れを抑制し、磁気シール部材１４２の内側方向Ｄ２の部位は磁界を弱くすることにより現像剤の詰まりを抑制することができる。

＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態を、図７を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、磁気シール部２４０は、磁性板４１と磁気シール部材２４２とを有しており、磁気シール部材２４２は、回転軸線方向に隣接した第１磁石部２４３及び第２磁石部２４４を有する点で、第１の実施形態と構成を異にしている。但し、それ以外の構成については、第１の実施形態と同様であるので、符号を同じくして詳細な説明を省略する。

本実施形態でも、磁気シール部材２４２の回転軸線方向に関する両端部の間に、境界線ＢＬを設ける。第１磁石部２４３は、境界線ＢＬより外側方向Ｄ１に設けられ、第１平均磁束密度を有する。第２磁石部２４４は、境界線ＢＬより内側方向Ｄ２に設けられ、第１平均磁束密度より小さい第２平均磁束密度を有する。これにより、境界線ＢＬより内側方向Ｄ２の磁気シール部材２４２の部位の平均磁束密度は、境界線ＢＬより外側方向Ｄ１の磁気シール部材２４２の部位の平均磁束密度より所定量以上小さくなるようにしている。尚、境界線ＢＬは、回転軸線方向に関して、磁気シール部材２４２のマグネット３２の端部３２ａに一致させて設定している。

また、磁気シール部材２４２として一方の側面がＮ極であり、他方の側面がＳ極であるようにし、Ｓ極を現像スリーブ３１に向けて配置している。磁気シール部材２４２とマグネット３２とで形成される磁界を、マグネット３２の端部３２ａの急峻な磁束密度変化に合わせて、磁気シール部材２４２の内側方向Ｄ２よりも外側方向Ｄ１の磁界が強くなるように磁気シール部材２４２を配置している。現像スリーブ３１と磁気シール部材２４２との距離は、約１．０ｍｍとしている。

具体的には、マグネット３２と磁気シール部材２４２とがオーバーラップしている領域における第２磁石部２４４としては、磁束密度の小さい磁石、例えばフェライト磁石などを配置している。これにより、現像スリーブ３１と磁気シール部材２４２間の磁界を弱くできるので、現像剤を詰まりにくくすることができる。一方、マグネット３２にオーバーラップしない領域における第１磁石部２４３としては、磁束密度の大きい磁石、例えばネオジム磁石を配置している。これにより、現像スリーブ３１と磁気シール部材２４２間の磁界を強くできるので、現像剤の漏れを抑制することができる。

上述したように、本実施形態の現像装置２１によっても、以下のような効果を奏する。磁気シール部材２４２の境界線ＢＬより内側方向Ｄ２では、現像スリーブ３１と磁気シール部材２４２との間の磁界を弱く設定することにより現像剤が詰まりにくく、現像スリーブ３１のロックやトナーの融着を抑制することができる。また、磁気シール部材２４２の境界線ＢＬより外側方向Ｄ１では、現像スリーブ３１と磁気シール部材２４２との間の磁界を強く設定することにより、現像スリーブ３１の端部から外側方向Ｄ１への現像剤の漏れを抑制することができる。

尚、本実施形態では１枚の磁気シール部材２４２に材質の異なる磁石を２種類用いて構成しているが、２種類には限られず、材質の異なる磁石を３種類以上用いて構成してもよい。あるいは、異なる材質の磁石により磁束密度を異ならせることには限られず、同一の材質の磁石であっても材料の密度を変更して磁気シール部材２４２の外側方向Ｄ１と内側方向Ｄ２とで磁束密度が異なるようにしてもよい。

２１…現像装置、２６…現像容器、３１…現像スリーブ、３２…マグネット（磁界発生手段）、３２ａ…端部（磁界発生手段の端部）、４１…磁性板（磁性部材）、４２，１４２，２４２…磁気シール部材（磁石部材）、２４３…第１磁石部、２４４…第２磁石部、Ａｒ１…剥離領域、Ａｒ２…変化領域、ＢＬ…境界線、Ｄ１…外側方向、Ｄ２…内側方向、Ｎ２…磁極（第１磁極）、Ｎ３…磁極（第２磁極）。

Claims (11)

1. 現像剤が収容される現像容器と、
   前記現像容器の内部の現像剤を担持して回転する現像スリーブと、
   前記現像スリーブの内部に非回転に配置され、前記現像スリーブの回転方向に並んだ複数の磁極を有し、前記現像スリーブの表面の現像剤担持領域に現像剤を担持させる磁界を発生させると共に、前記複数の磁極のうち、前記回転方向に順に配置された同極の第１磁極と第２磁極により形成された剥離領域で前記現像スリーブから現像剤を剥離させる磁界を発生させる磁界発生手段と、
   前記現像スリーブの回転軸線方向に関して前記磁界発生手段の端部の近傍において、前記現像スリーブの表面に非接触で対向して設けられた磁石部材と、を備え、
   前記磁石部材は、前記回転方向に関して、前記剥離領域に対向して設けられると共に、前記回転軸線方向に関して、前記現像剤担持領域における磁束密度が略０に変化する変化領域の少なくとも一部に対向して設けられ、
   前記磁石部材の前記回転軸線方向に関する両端部の間に境界線を設け、前記境界線より前記回転軸線方向に沿って前記現像スリーブの中央側の方向である内側方向の前記磁石部材の平均磁束密度は、前記境界線より前記回転軸線方向に沿って前記内側方向と反対側の外側方向の前記磁石部材の平均磁束密度より所定量以上小さい、
   ことを特徴とする現像装置。
2. 前記磁石部材は、前記第１磁極及び前記第２磁極と異極である磁極を、前記剥離領域に向けて設けられている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記現像スリーブの回転速度をｖ、前記現像スリーブの半径をｒ、前記現像スリーブの表面上で現像剤が受ける前記磁界発生手段の垂直方向の力をＦ_ｄｒ、接線方向の力をＦ_ｄθ、前記磁石部材の垂直方向の力をＦ_ｓｒ、接線方向の力をＦ_ｓθ、現像剤の前記回転軸線方向の搬送力をＦ_ｌ、現像剤の重量をｍ、現像剤の比熱をｃ、トナーの溶融温度をＴ_ｇ、室温をＴとしたとき、
   前記回転軸線方向に関して、前記磁石部材の前記磁界発生手段に重なる領域の磁界は、
   μ’（ｍｖ^２／ｒ＋Ｆ_ｄｒ＋ｍｇｓｉｎθ）ｖΔｔ＜ｍｃ（Ｔ_ｇ−Ｔ） ……数式４
   を満たし、
   前記回転軸線方向に関して、前記磁石部材の前記磁界発生手段に重ならない領域の磁界は、
   Ｆ_ｌ−μ’（ｍｖ^２／ｒ＋Ｆ_ｄｒ＋Ｆ_ｓｒ＋ｍｇｓｉｎθ）
   ＜μ（Ｆ_ｄｒ＋Ｆ_ｓｒ＋ｍｇｓｉｎθ） ……数式５
   を満たす、
   ことを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
4. 前記磁石部材は、前記第１磁極及び前記第２磁極と同極である磁極を、前記剥離領域に向けて設けられている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
5. 前記現像スリーブの回転速度をｖ、前記現像スリーブの半径をｒ、前記現像スリーブの表面上で現像剤が受ける前記磁界発生手段の垂直方向の力をＦ_ｄｒ、接線方向の力をＦ_ｄθ、前記磁石部材の垂直方向の力をＦ_ｓｒ、接線方向の力をＦ_ｓθ、現像剤の前記回転軸線方向の搬送力をＦ_ｌ、現像剤の重量をｍ、現像剤の比熱をｃ、トナーの溶融温度をＴ_ｇ、室温をＴとしたとき、
   前記回転軸線方向に関して、前記磁石部材の前記磁界発生手段に重ならない領域の磁界は、
   Ｆ_ｌ＋Ｆ_ｄθ−μ’（ｍｖ^２／ｒ＋Ｆ_ｄｒ＋ｍｇｓｉｎθ）
   ＜Ｆ_ｓθ−μ’（Ｆ_ｓｒ＋ｍｇｓｉｎθ） ……数式６
   を満たす、
   ことを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
6. 前記磁石部材は、前記回転軸線方向に関して、両端部の間に前記磁界発生手段の端部位置が位置して設けられる、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の現像装置。
7. 前記回転軸線方向に関して前記磁石部材の前記内側方向に、前記現像スリーブの表面に非接触で対向して設けられた磁性部材を備える、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の現像装置。
8. 前記所定量は、１００ガウスである、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の現像装置。
9. 前記磁石部材は、前記現像スリーブの径方向に関して、前記境界線より前記内側方向の部位の厚さは、前記外側方向の部位の厚さより薄い、
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の現像装置。
10. 前記磁石部材は、前記境界線より前記内側方向の部位における前記現像スリーブとの距離は、前記外側方向の部位における前記現像スリーブとの距離より長い、
    ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の現像装置。
11. 前記磁石部材は、前記境界線より前記外側方向に設けられ、第１平均磁束密度を有する第１磁石部と、前記境界線より前記内側方向に設けられ、前記第１平均磁束密度より小さい第２平均磁束密度を有する第２磁石部とを有する、
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の現像装置。
    
    
    
    

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