JP2023001587A - 現像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】規制部材25に対して最も近接して配置される規制磁極N1の法線方向の磁束密度が2つの極大値(ピーク)を有する磁束密度分布であっても、現像剤劣化を抑制できる構成を提供する。【解決手段】規制磁極N1の磁束密度Brの分布は、上流ピークP1と下流ピークP2を有する。規制部材25は、上流ピークP1と下流ピークP2の間に対向するように配置されている。上流ピークP1と下流ピークP2の間の角度が20°以上50°未満である。上流ピークP1の磁束密度の絶対値B1が、下流ピークP2の法線方向の磁束密度の絶対値B2よりも小さい。上流ピークP1の上流側において磁束密度Brが上流ピークP1の磁束密度Brの半値になる位置から上流ピークP1までの角度θ1が、下流ピークP2の下流側において磁束密度Brが下流ピークP2の磁束密度Brの半値になる位置から下流ピークP2までの角度θ2よりも大きい。【選択図】図5
Description
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複数の機能を有する複合機などの画像形成装置に用いられる現像装置に関する。
現像装置では、従来から、非磁性粒子のトナーと磁性粒子のキャリアを含む2成分現像剤(以下、現像剤と略称する)を用いるものが知られている。このような現像装置では、内側にマグネットローラを配置した現像スリーブ(現像剤担持体)の表面に現像剤を担持し、現像スリーブが回転することで現像剤が搬送される。現像剤は、現像スリーブに近接して配置された規制部材により現像剤量(層厚)が規制されて、感光ドラム(像担持体)と対向する現像領域に搬送される。そして、感光ドラム上に形成された静電潜像を現像剤中のトナーにより現像する。
このような構成の場合、マグネットローラの磁束密度の分布と規制部材との位置関係がずれると、規制部材により規制され現像部に搬送される現像剤量が変化してしまう。特許文献1には、マグネットローラが有する複数の磁極のうち、規制部材と対向する規制磁極の法線方向の磁束密度Brが2つの極大値(ピーク)を有する磁束密度分布を有し、規制部材が2つのピーク位置の間に対向して配置されている構成が記載されている。
特許文献1の場合、規制磁極の法線方向の磁束密度Brが2つの極大値(ピーク)を有する磁束密度分布を有するため、規制磁極の法線方向の磁束密度Brの分布が現像スリーブの回転方向(θ方向)に関して緩やかにできる。このため、マグネットローラの磁束密度の分布と規制部材との位置関係がずれても、規制部材により規制され現像部に搬送される現像剤量の変動を抑えられる。
ここで、一般的に、磁束密度によりキャリアに誘起される現像スリーブの中心方向の磁気吸引力Frは磁束密度の絶対値が大きく、かつ、磁束密度の変化が大きい場合に大きくなりやすい。特許文献1の現像装置のように規制磁極が2つのピークを有する磁束密度分布である場合、2つのピーク近傍においては磁束密度の絶対値が大きく、また、磁束密度変化も大きくなりやすいため、キャリアの磁気吸引力が大きくなりやすい。特に規制部材の現像スリーブ回転方向上流側でキャリアの磁気吸引力が大きくなると、規制部材上流に形成される現像剤溜まり部に現像剤が滞留しやすくなる。滞留が発生するとトルクが上昇し現像剤劣化が発生しやすくなる虞がある。近年の画像形成装置の高速化に伴うトナーの低融点化の流れの中で、このような現像剤劣化をより抑制することが可能な新たな構成が望まれている。
本発明は、規制部材に対して最も近接して配置される規制磁極の法線方向の磁束密度が2つの極大値(ピーク)を有する磁束密度分布であっても、現像剤劣化を抑制できる構成を提供することを目的とする。
本発明の現像装置は、回転可能に設けられ、像担持体に形成された静電潜像を現像する位置にトナーとキャリアを含む現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に対して非接触に対向して配置され、前記現像剤担持体に担持される現像剤の量を規制する規制部材と、前記現像剤担持体の内部に非回転に固定して配置され、前記規制部材に対して最も近接して配置される規制磁極を含む複数の磁極を有し、前記現像剤を前記現像剤担持体に担持させるための磁界を発生するマグネットと、を備え、前記規制磁極において、前記現像剤担持体の外周面上の法線方向の磁束密度Brが、前記現像剤担持体の回転方向上流側から下流側にかけて上流極大値P1と極小値Bと下流極大値P2とがこの順に存在する磁束密度分布を有し、前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記規制部材は、前記上流極大値P1の位置と前記下流極大値P2の位置の間に対向するように配置されており、前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記上流極大値P1の位置と前記下流極大値P2の位置の間の角度が20°以上50°未満であり、前記上流極大値P1の絶対値|Br|が前記下流極大値P2の絶対値|Br|よりも小さく、前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記上流極大値P1の位置の上流側において法線方向の磁束密度Brが前記上流極大値P1の半値になる位置から上流極大値P1の位置までの角度が、前記下流極大値P2の位置の下流側において法線方向の磁束密度Brが前記下流極大値P2の半値になる位置から下流極大値P2の位置までの角度よりも大きいことを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、回転可能に設けられ、像担持体に形成された静電潜像を現像する位置にトナーとキャリアを含む現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に対して非接触に対向して配置され、前記現像剤担持体に担持される現像剤の量を規制する規制部材と、前記現像剤担持体の内部に非回転に固定して配置され、前記規制部材に対して最も近接して配置される規制磁極を含む複数の磁極を有し、前記現像剤を前記現像剤担持体に担持させるための磁界を発生するマグネットと、を備え、前記規制磁極において、前記現像剤担持体の外周面上の法線方向の磁束密度Brが、前記現像剤担持体の回転方向上流側から下流側にかけて上流極大値P1と極小値Bと下流極大値P2とがこの順に存在する磁束密度分布を有し、前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記規制部材は、前記上流極大値P1の位置と前記下流極大値P2の位置の間に対向するように配置されており、前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記上流極大値P1の位置と前記下流極大値P2の位置の間の角度が20°以上50°未満であり、前記上流極大値P1の絶対値|Br|が前記下流極大値P2の絶対値|Br|よりも小さく、前記上流極大値P1の絶対値をB1、前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記上流極大値P1の上流側において法線方向の磁束密度Brが前記上流極大値P1の半値になる位置から上流極大値P1の位置までの角度をθ1、前記下流極大値P2の絶対値をB2、前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記下流極大値P2の下流側において法線方向の磁束密度Brが前記下流極大値P2の半値になる位置から下流極大値P2の位置までの角度をθ2とした場合に、B1/θ1<B2/θ2を満たすことを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、回転可能に設けられ、像担持体に形成された静電潜像を現像する位置にトナーとキャリアを含む現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に対して非接触に対向して配置され、前記現像剤担持体に担持される現像剤の量を規制する規制部材と、前記現像剤担持体の内部に非回転に固定して配置され、前記規制部材に対して最も近接して配置される規制磁極を含む複数の磁極を有し、前記現像剤を前記現像剤担持体に担持させるための磁界を発生するマグネットと、を備え、前記規制磁極において、前記現像剤担持体の外周面上の法線方向の磁束密度Brが、前記現像剤担持体の回転方向上流側から下流側にかけて上流極大値P1と極小値Bと下流極大値P2とがこの順に存在する磁束密度分布を有し、前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記規制部材は、前記上流極大値P1の位置と前記下流極大値P2の位置の間に対向するように配置されており、前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記上流極大値P1の位置と前記下流極大値P2の位置の間の角度が20°以上50°未満であり、前記上流極大値P1の絶対値|Br|が前記下流極大値P2の絶対値|Br|よりも小さく、前記マグネットの前記複数の磁極は、前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記規制磁極の上流側に前記規制磁極と隣接して配置された上流側磁極と、前記規制磁極の下流側に前記規制磁極と隣接して配置された下流側磁極とを含み、前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記上流側磁極の法線方向の磁束密度Brの極大値の位置から前記上流極大値P1の位置までの角度が、前記下流側磁極の法線方向の磁束密度Brの極大値の位置から前記下流極大値P2の位置までの角度よりも大きいことを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、回転可能に設けられ、像担持体に形成された静電潜像を現像する位置にトナーとキャリアを含む現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に対して非接触に対向して配置され、前記現像剤担持体に担持される現像剤の量を規制する規制部材と、前記現像剤担持体の内部に非回転に固定して配置され、前記規制部材に対して最も近接して配置される規制磁極を含む複数の磁極を有し、前記現像剤を前記現像剤担持体に担持させるための磁界を発生するマグネットと、を備え、前記規制磁極において、前記現像剤担持体の外周面上の法線方向の磁束密度Brが、前記現像剤担持体の回転方向上流側から下流側にかけて上流極大値P1と極小値Bと下流極大値P2とがこの順に存在する磁束密度分布を有し、前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記規制部材は、前記上流極大値P1の位置と前記下流極大値P2の位置の間に対向するように配置されており、前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記上流極大値P1の位置と前記下流極大値P2の位置の間の角度が20°以上50°未満であり、前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記上流極大値P1の上流側において法線方向の磁束密度Brが前記上流極大値P1の半値になる位置から前記上流極大値P1の位置までの角度が13°以上50°未満であることを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、回転可能に設けられ、像担持体に形成された静電潜像を現像する位置にトナーとキャリアを含む現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に対して非接触に対向して配置され、前記現像剤担持体に担持される現像剤の量を規制する規制部材と、前記現像剤担持体の内部に非回転に固定して配置され、前記規制部材に対して最も近接して配置される規制磁極を含む複数の磁極を有し、前記現像剤を前記現像剤担持体に担持させるための磁界を発生するマグネットと、を備え、前記規制磁極において、前記現像剤担持体の外周面上の法線方向の磁束密度Brが、前記現像剤担持体の回転方向上流側から下流側にかけて上流極大値P1と極小値Bと下流極大値P2とがこの順に存在する磁束密度分布を有し、前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記規制部材は、前記上流極大値P1の位置と前記下流極大値P2の位置の間に対向するように配置されており、前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記上流極大値P1の位置と前記下流極大値P2の位置の間の角度が20°以上50°未満であり、前記上流極大値P1の絶対値|Br|が前記下流極大値P2の絶対値|Br|よりも小さく、前記上流極大値P1の絶対値|Br|と、前記下流極大値P2の絶対値|Br|との差分は、2mT以上10mT以下であることを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、回転可能に設けられ、像担持体に形成された静電潜像を現像する位置にトナーとキャリアを含む現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に対して非接触に対向して配置され、前記現像剤担持体に担持される現像剤の量を規制する規制部材と、前記現像剤担持体の内部に非回転に固定して配置され、前記規制部材に対して最も近接して配置される規制磁極を含む複数の磁極を有し、前記現像剤を前記現像剤担持体に担持させるための磁界を発生するマグネットと、を備え、前記規制磁極において、前記現像剤担持体の外周面上の法線方向の磁束密度Brが、前記現像剤担持体の回転方向上流側から下流側にかけて上流極大値P1と極小値Bと下流極大値P2とがこの順に存在する磁束密度分布を有し、前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記規制部材は、前記上流極大値P1の位置と前記下流極大値P2の位置の間に対向するように配置されており、前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記上流極大値P1の位置と前記下流極大値P2の位置の間の角度が20°以上50°未満であり、前記上流極大値P1の絶対値|Br|が前記下流極大値P2の絶対値|Br|よりも小さく、前記マグネットの前記複数の磁極は、前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記規制磁極の上流側に前記規制磁極と隣接して配置された上流側磁極を含み、前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記上流側磁極の法線方向の磁束密度Brの極大値の位置が、前記上流側磁極の法線方向の磁束密度Brの半値中央位置よりも上流に位置していることを特徴とする。
本発明によれば、規制部材に対して最も近接して配置される規制磁極の法線方向の磁束密度が2つの極大値(ピーク)を有する磁束密度分布であっても、現像剤劣化を抑制できる。
<第1の実施形態>
第1の実施形態について、図1ないし図5を用いて説明する。なお、本実施形態では、現像装置を、画像形成装置の一例としてタンデム型のフルカラープリンタに適用した場合について説明している。
第1の実施形態について、図1ないし図5を用いて説明する。なお、本実施形態では、現像装置を、画像形成装置の一例としてタンデム型のフルカラープリンタに適用した場合について説明している。
[画像形成装置]
まず、図1を用いて画像形成装置1の概略構成について説明する。本実施形態では、画像形成装置1は、中間転写ベルト44bを有し、感光ドラム81y~81kから中間転写ベルト44bに各色のトナー像を一次転写した後、各色の複合トナー像をシートSに一括して二次転写する方式としている。但し、これには限られず、シート搬送ベルトで搬送されたシートに感光ドラムから直接に転写する方式を採用してもよい。
まず、図1を用いて画像形成装置1の概略構成について説明する。本実施形態では、画像形成装置1は、中間転写ベルト44bを有し、感光ドラム81y~81kから中間転写ベルト44bに各色のトナー像を一次転写した後、各色の複合トナー像をシートSに一括して二次転写する方式としている。但し、これには限られず、シート搬送ベルトで搬送されたシートに感光ドラムから直接に転写する方式を採用してもよい。
また、本実施形態では、現像剤として、非磁性のトナーと磁性のキャリアとの混合物である二成分現像剤を使用している。トナーは、ポリエステル、スチレン等の樹脂に着色料、ワックス成分などを内包し、粉砕あるいは重合によって生成している。キャリアは、フェライト粒子や磁性粉を混錬した樹脂粒子からなるコアの表層に樹脂コートを施して生成している。
図1に示すように、画像形成装置1は、筐体としての画像形成装置本体(以下、装置本体という)10を備えている。装置本体10は、画像読取部11と、シート給送部30と、画像形成部40と、シート搬送部50と、シート排出部60と、制御部70と、を備えている。なお、記録材であるシートSは、トナー像が形成されるものであり、具体例として、普通紙、普通紙の代用品である樹脂製のシート、厚紙、オーバーヘッドプロジェクタ用シート等がある。
画像読取部11は、装置本体10の上部に設けられている。画像読取部11は、原稿載置台としての不図示のプラテンガラスと、プラテンガラスに載置された原稿に光を照射する不図示の光源と、反射光をデジタル信号に変換する不図示のイメージセンサ等を備えている。
シート給送部30は、装置本体10の下部に配置されており、記録紙等のシートSを積載して収容するシートカセット31a,31bと、給送ローラ32a,32bとを備え、収容されたシートSを画像形成部40に給送する。
画像形成部40は、画像形成ユニット80と、トナーホッパ41と、トナー容器42と、レーザスキャナ43と、中間転写ユニット44と、二次転写部45と、定着装置46とを備えている。画像形成部40は、画像情報に基づいてシートSに画像を形成可能である。
なお、本実施形態の画像形成装置1は、フルカラーに対応するものであり、画像形成ユニット80y,80m,80c,80kは、イエロー(y)、マゼンタ(m)、シアン(c)、ブラック(k)の4色それぞれに同様の構成で別個に設けられている。トナーホッパ41y,41m,41c,41k及びトナー容器42y,42m,42c,42kも同様に、イエロー(y)、マゼンタ(m)、シアン(c)、ブラック(k)の4色それぞれに同様の構成で別個に設けられている。このため、図1中では4色の各構成について同符号の後に色の識別子を付して示すが、図2及び明細書中では色の識別子を付さずに符号のみで説明する場合がある。
トナー容器42は、例えば円筒形状のボトルであり、トナーが収容され、各画像形成ユニット80の上方に、トナーホッパ41を介して連結して配置されている。レーザスキャナ43は、帯電ローラ82により帯電された感光ドラム81の表面を露光して、感光ドラム81の表面上に静電潜像を形成する。
画像形成ユニット80は、4色のトナー画像を形成するための4個の画像形成ユニット80y,80m,80c,80kを含んでいる。各画像形成ユニット80は、トナー画像を形成する感光ドラム(像担持体)81y,81m,81c,81kと、帯電ローラ82y,82m,82c,82kと、現像装置20y,20m,20c,20kと、クリーニングブレード84y,84m,84c,84kとを備えている。また、感光ドラム81y,81m,81c,81kと、帯電ローラ82y,82m,82c,82kと、現像装置20y,20m,20c,20kと、クリーニングブレード84y,84m,84c,84kと、後述する現像スリーブ24とについても、イエロー(y)、マゼンタ(m)、シアン(c)、ブラック(k)の4色それぞれに同様の構成で別個に設けられている。このため、図1中では4色の各構成について同符号の後に色の識別子を付して示すが、図2及び明細書中では色の識別子を付さずに符号のみで説明する場合がある。
像担持体としての感光ドラム81は、アルミニウムシリンダの外周面に負極性の帯電極性を持つよう形成された感光層を有し、所定のプロセススピード(周速度)で矢印方向に回転する。帯電部材としての帯電ローラ82は、感光ドラム81の表面に接触して、感光ドラム81の表面を、例えば、一様な負極性の暗部電位に帯電させる。感光ドラム81の表面では、帯電後、露光装置としてのレーザスキャナ43によって画像情報に基づいて静電潜像が形成される。感光ドラム81は、形成された静電潜像を担持して、周回移動し、現像装置20によってトナーで現像される。現像装置20の詳細な構成については、後述する。
現像されたトナー像は、後述する中間転写ベルト44bに一次転写される。一次転写後の感光ドラム81は、不図示の前露光部によって表面を除電される。清掃部材としてのクリーニングブレード84は、感光ドラム81の表面に接して配置され、一次転写後の感光ドラム81の表面に残留する転写残留トナー等の残留物を清掃する。
中間転写ユニット44は、画像形成ユニット80y,80m,80c,80kの上方に配置されている。中間転写ユニット44は、駆動ローラ44aや従動ローラ44d、1次転写ローラ44y,44m,44c,44k等の複数のローラ(張架部材)と、これらのローラに巻き掛けられた中間転写体としての中間転写ベルト44bとを備えている。1次転写ローラ44y,44m,44c,44kは、感光ドラム81y,81m,81c,81kにそれぞれ対向して配置され、中間転写ベルト44bに当接する。
中間転写ベルト44bに1次転写ローラ44y,44m,44c,44kによって正極性の転写バイアスを印加することにより、感光ドラム81y,81m,81c,81k上のそれぞれの負極性を持つトナー像が順次中間転写ベルト44bに多重転写される。これにより、中間転写ベルト44bは、外周面上にフルカラー画像が形成された状態で周回移動する。
二次転写部45は、二次転写内ローラ45aと、二次転写外ローラ45bとを備えている。二次転写外ローラ45bに正極性の二次転写バイアスを印加することによって、中間転写ベルト44bに形成されたフルカラー画像をシートSに転写する。定着装置46は、定着ローラ46a及び加圧ローラ46bを備えている。定着ローラ46aと加圧ローラ46bとの間をシートSが挟持され搬送されることにより、シートSに転写されたトナー像は加熱及び加圧されてシートSに定着される。
シート搬送部50は、二次転写前搬送経路51と、定着前搬送経路52と、排出経路53と、再搬送経路54とを備え、シート給送部30から給送されたシートSを画像形成部40からシート排出部60に搬送する。
シート排出部60は、排出経路53の下流側に配置された排出ローラ対61と、排出ローラ対61の下流側に配置された排出トレイ62とを備えている。排出ローラ対61は、排出経路53から搬送されるシートSをニップ部から給送し、装置本体10に形成された排出口10aを通して排出トレイ62に排出する。排出トレイ62は、フェイスダウントレイになっており、排出口10aから矢印X方向に排出されたシートSを積載する。
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、画像読取部11、シート給送部30、画像形成部40、シート搬送部50、シート排出部60、操作部に接続され、各部と信号をやり取りすると共に動作を制御する。
次に、このように構成された画像形成装置1における画像形成動作について説明する。画像形成動作が開始されると、まず感光ドラム81が回転して表面が帯電ローラ82により帯電される。そして、レーザスキャナ43により画像情報に基づいてレーザ光が感光ドラム81に対して発光され、感光ドラム81の表面上に静電潜像が形成される。この静電潜像にトナーが付着することにより、現像されてトナー画像として可視化され、中間転写ベルト44bに転写される。
一方、このようなトナー像の形成動作に並行して給送ローラ32a,32bが回転し、シートカセット31a,31bの最上位のシートSを分離しながら給送する。そして、中間転写ベルト44bのトナー画像にタイミングを合わせて、二次転写前搬送経路51を介してシートSが二次転写部45に搬送される。更に、中間転写ベルト44bからシートSに画像が転写され、シートSは、定着装置46に搬送され、ここで未定着トナー像が加熱及び加圧されてシートSの表面に定着され、排出ローラ対61により排出口10aから排出されて排出トレイ62に積載される。
[現像装置]
次に、現像装置20について、図2に基づいて詳細に説明する。現像装置20は、現像剤を収容する現像容器21と、第1搬送スクリュ22及び第2搬送スクリュ23と、現像スリーブ24と、規制部材(本実施形態では、規制ブレード)25とを有している。現像容器21は、感光ドラム81に対向する位置に、現像スリーブ24が露出する開口部21aを有している。
次に、現像装置20について、図2に基づいて詳細に説明する。現像装置20は、現像剤を収容する現像容器21と、第1搬送スクリュ22及び第2搬送スクリュ23と、現像スリーブ24と、規制部材(本実施形態では、規制ブレード)25とを有している。現像容器21は、感光ドラム81に対向する位置に、現像スリーブ24が露出する開口部21aを有している。
現像容器21には、トナーが充填されたトナー容器42(図1参照)からトナーが供給される。現像容器21は、略中央部にて長手方向に延在する隔壁27を有している。現像容器21は、この隔壁27によって水平方向に現像室21bと攪拌室21cとに区画されている。現像剤は、これら現像室21b及び攪拌室21cに収容されている。現像室21bは、現像スリーブ24に現像剤を供給する。攪拌室21cは、現像室21bに連通し、現像スリーブ24からの現像剤を回収して攪拌する。
第1搬送スクリュ22は、現像室21bに現像スリーブ24の軸方向に沿って現像スリーブ24と略平行に配置され、現像室21b内の現像剤を攪拌しつつ搬送する。第2搬送スクリュ23は、攪拌室21c内に第1搬送スクリュ22の軸と略平行に配置され、攪拌室21c内の現像剤を第1搬送スクリュ22と反対方向に搬送する。即ち、現像室21bと攪拌室21cとは、現像剤を撹拌しつつ搬送する現像剤の循環経路を構成している。トナーは、各スクリュ22,23によって攪拌されることにより、キャリアと摺擦して負極性に摩擦帯電される。
現像容器21の現像剤は、回転可能な現像スリーブ24の内部において固定配置されたマグネットローラ24mにより現像スリーブ24上に担持される。その後、現像スリーブ24上の現像剤は規制部材25により現像剤量(層厚)を規制され、現像スリーブ24が回転することによって感光ドラム81と対向した現像領域に搬送される。現像剤を感光ドラム81に接触させることにより、トナーを感光ドラム81に供給することで、感光ドラム81上の静電潜像をトナー像として現像する。この時、感光ドラム81と現像スリーブ24の間には、トナーが静電潜像に飛翔するように直流電圧と交流電圧が重畳された現像バイアスが印加される。
現像剤担持体としての現像スリーブ24は、非磁性のトナー及び磁性のキャリアを有する現像剤を担持して、感光ドラム81に対向する現像領域に回転搬送する。現像スリーブ24は、例えば直径25mmの円筒状で、例えばアルミニウムや非磁性ステンレス等の非磁性材料で構成され、本実施形態ではアルミニウム製としている。
規制部材25は、マグネットローラ24mの規制磁極N1に対向して、現像容器21に設けられている。そして、規制部材25は、現像スリーブ24に対して非接触に対向配置され現像スリーブ24に担持される現像剤の量を規制する。即ち、規制部材25は、先端を現像スリーブ24に対して所定の隙間を空けた状態で現像容器21に固定され、規制磁極N1による磁力(磁気吸引力)によって現像スリーブ24の表面に担持された現像剤の磁気穂の穂切りによって層厚を規制する。
このような規制部材25は、現像スリーブ24の長手方向に配置した金属板(例えばSUS板)からなり、規制部材25の先端部と現像スリーブ24との間を現像剤が通過して現像領域へ送られる。なお、規制部材25は磁性部材でも非磁性部材でもどちらでも構わないが、以下の観点で磁性部材であることが好ましい。磁性部材の場合は、規制部材25の先端部と現像スリーブ24間で磁界が形成され、規制部材25の表面に磁気吸引力が働く。その結果、現像剤がより摺り切りやすくなる。また、規制部材25の先端と現像スリーブ24の間隔を大きくでき、異物が詰まりにくいというメリットもある。
一方で、磁性部材の場合は、規制部材25の先端部と現像スリーブ24間の磁界に現像剤が拘束され、摺擦による現像剤劣化が発生しやすくなる虞がある。なお、非磁性部材の一部に磁性部材を貼り付けた規制部材でも構わない。こうすることで、磁性部材のメリットは多少失われるが、現像剤劣化を抑えることが可能である。本実施形態においては、規制部材25は磁性部材のみからなるものを用いた。そのため、現像剤劣化が懸念となるが、後述する本実施形態のマグネットローラ24mを併用することで、剤劣化を抑制することが可能となる。
現像スリーブ24の内側には、ローラ状のマグネットローラ(磁界発生手段、マグネット)24mが、現像容器21に対して非回転状態で固定設置されている。マグネットローラ24mは、複数の磁極を有し、現像剤を現像スリーブ24に担持させるための磁界を発生する。本実施形態では、マグネットローラ24mは、7つのマグネットピースを有し、それぞれ現像スリーブ24に対向する表面に汲み上げ磁極S1、規制磁極N1、搬送磁極S2、現像磁極N2、搬送磁極S3、搬送磁極N3、剥離磁極S4を有している。なお、本実施形態は7極からなるマグネットローラを用いているが、7極以外でも構わなく、例えば5極からなるマグネットローラであっても良い。
但し、本実施形態のようにマグネットローラ24mが7つ以上の磁極を有する場合は、1つ1つのマグネットピースが小さくなりやすく、規制磁極に対する規制部材の位置ずれの影響が発生しやすい。そのため、本実施形態のようにマグネットローラ24mが7つ以上の磁極を有する場合、後述するような構成を採用する効果がより高くなる。
汲み上げ磁極S1は、現像室21bに対向して配置されている。規制磁極N1は、規制部材25に対向して配置されている。搬送磁極S2は、現像領域の回転方向上流側に配置されている。現像磁極N2は、現像領域に対向して配置されている。搬送磁極S3及びに搬送磁極N3は、現像領域の回転方向下流側に配置されている。剥離磁極S4は、汲み上げ磁極S1の回転方向上流側に隣接して配置されている。特に、第1磁極としての規制磁極N1は、規制部材25に対して最も近接して配置される。また、第2磁極(上流側磁極)としての汲み上げ磁極S1は、現像スリーブ24の回転方向に関して、規制磁極N1の上流側に規制磁極N1と隣接して配置される。更に、第3磁極(下流側磁極)としての搬送磁極S2は、現像スリーブ24の回転方向に関して、規制磁極N1の下流側に規制磁極N1と隣接して配置される。
次に、本実施形態の現像スリーブ24の動作について、図2に基づいて説明する。現像スリーブ24は矢印方向に回転し、現像室21bに収容された現像剤は、現像室21bに対向する汲み上げ磁極S1により吸着され規制部材25の方向へ搬送される。現像剤は、規制部材25に対向する規制磁極N1によって穂立ちされ、規制部材25によって層厚が規制され、現像スリーブ24と規制部材25との間隙を通過することで現像スリーブ24上に所定の層厚の現像剤層が形成される。
現像剤層は、搬送磁極S2を経て、感光ドラム81と対向する現像領域に担持搬送され、現像領域に対向する現像磁極N2によって磁気穂を形成した状態で、感光ドラム81の表面に形成されている静電潜像を現像する。
現像に供された後の現像剤は、現像領域の回転方向下流側に配置された搬送磁極S3、N3を経て、剥離磁極S4及び汲み上げ磁極S1が反発することによって作られた剥離領域にて現像スリーブ24から剥離される。剥離された現像剤は、攪拌室21cで攪拌及び搬送され、再び現像室21bから現像スリーブ24に供給される。
[規制磁極周辺の磁束密度分布]
次に、本実施形態のマグネットローラ24mの規制磁極N1周辺の磁束密度分布について説明する。本実施形態のマグネットローラ24mは、第1磁極としての規制磁極N1において、現像スリーブ24の外周面上の法線方向の磁束密度Brが、現像スリーブ24の回転方向上流側から下流側にかけて上流極大値P1と極小値Bと下流極大値P2とがこの順に存在する磁束密度分布を有する。このような磁束密度分布を、以下では、2ピークと呼ぶ場合もある。なお、マグネットローラの規制磁極の磁束密度分布が1つの極大値を有するものを、以下では、1ピークと呼ぶ場合もある。本実施形態の場合、2ピークのマグネットローラ24mを用いており、規制部材25が、上流極大値P1と下流極大値P2の間に対向するように配置されている。なお、以下では、上流極大値P1と下流極大値P2をそれぞれ上流ピークP1、下流ピークP2とも呼ぶ。また、上流ピークP1の位置、下流ピークP2の位置を、それぞれ単に上流ピークP1、下流ピークP2という場合もある。また、磁束密度Brの極大値の位置など、その他の極大値の位置についても、単に極大値という場合もある。
次に、本実施形態のマグネットローラ24mの規制磁極N1周辺の磁束密度分布について説明する。本実施形態のマグネットローラ24mは、第1磁極としての規制磁極N1において、現像スリーブ24の外周面上の法線方向の磁束密度Brが、現像スリーブ24の回転方向上流側から下流側にかけて上流極大値P1と極小値Bと下流極大値P2とがこの順に存在する磁束密度分布を有する。このような磁束密度分布を、以下では、2ピークと呼ぶ場合もある。なお、マグネットローラの規制磁極の磁束密度分布が1つの極大値を有するものを、以下では、1ピークと呼ぶ場合もある。本実施形態の場合、2ピークのマグネットローラ24mを用いており、規制部材25が、上流極大値P1と下流極大値P2の間に対向するように配置されている。なお、以下では、上流極大値P1と下流極大値P2をそれぞれ上流ピークP1、下流ピークP2とも呼ぶ。また、上流ピークP1の位置、下流ピークP2の位置を、それぞれ単に上流ピークP1、下流ピークP2という場合もある。また、磁束密度Brの極大値の位置など、その他の極大値の位置についても、単に極大値という場合もある。
以下、本実施形態のマグネットローラ24mの規制磁極N1有する実施例1について、比較例1、2と比較しつつ、図3を参照して説明する。図3は、マグネットローラ24mによる現像スリーブ24上における磁束密度Brの分布を概略的に示す図である。なお、磁束密度Brは正確には磁束密度Bの現像スリーブに対する法線方向成分を指す。今後、「法線方向の磁束密度Br」を慣例に従い単に「磁束密度」と呼ぶ場合がある。単に「磁束密度」という場合は、「法線方向の磁束密度Br」のことを指すこととする。実施例1、比較例1、2の各マグネットローラの(法線方向の)磁束密度Brは、磁場測定器(F.W.BELL社製「MS-9902」)を用いて、磁場測定器の部材であるプローブと現像スリーブ24の表面との距離を約100μmとして測定した。
図3には、現像剤(キャリア)が現像スリーブ24の中心方向に引きつけられる磁気吸引力Frの概略も同時に示した。今後、「現像スリーブの中心方向の磁気吸引力Fr」のことを単に「磁気吸引力」と呼ぶ場合がある。単に「磁気吸引力」と呼ぶ場合は「現像スリーブの中心方向の磁気吸引力Fr」を指すこととする。現像スリーブ24の磁気吸引力Frは、法線方向の磁束密度Brから導出可能で、以下の式1によって表される。
図3には規制磁極N1に加え、規制磁極N1の現像スリーブ24回転方向上流側の汲み上げ磁極S1と下流側の搬送磁極S2も同時に示した。ここでは、マグネットローラ24mとして、本実施形態のマグネットローラ24mを使用したもの(即ち、2ピークからなる規制磁極N1を用いたマグネットローラを使用したもの)を実施例1とした。
また、実施例1とは異なり1ピークからなる規制磁極N1を用いたマグネットローラを使用したものを比較例1とし、実施例1と同様に2ピークからなる規制磁極N1を用いたマグネットローラを使用したものを比較例2とした。2ピークからなる規制磁極N1においては、法線方向の磁束密度Brが、現像スリーブ24の回転方向上流側から下流側にかけて上流極大値(上流ピーク)P1と極小値Bと下流極大値(下流ピーク)P2とがこの順に存在する磁束密度分布を有する。
図3に、実施例1として本実施形態の規制磁極N1の磁束密度Br(実線)、比較例1の磁束密度Br(点線)、比較例2の磁束密度Br(破線)を示す。また、図3には、各々の磁気吸引力Frも太線で同時に示した。
比較例1の規制磁極N1の磁束密度Brの形状(分布)は1ピークであるが、比較例2、実施例1の規制磁極N1の磁束密度Brの形状は2ピークである。規制磁極N1の磁束密度Brが2ピークの磁束密度分布形状とすることで、磁束密度分布の現像スリーブ24の回転方向の変化(θ方向変化)が緩やかな領域をより広げることが可能となる。このため、規制磁極N1の磁束密度Brの2つのピークの間に対向するように規制部材25を配置することで、比較例1のような1ピークの磁束密度Br形状の場合と比べ、規制部材25との位置関係がずれても磁束密度が変化しづらく、現像剤量が変動しにくい。即ち、極位置(規制磁極N1と規制部材25との位置関係の)ラチチュードを広くすることが可能である。
一方、比較例2の磁気吸引力Frを比較例1と比較すると、規制磁極N1の上流側に比較例1には無い磁気吸引力Frのピークが存在し、規制磁極N1の上流側においては比較例1のほうが磁気吸引力Frが全体的に小さい傾向がある。前述したように、特に規制部材25の現像スリーブ24の回転方向上流側でキャリアの磁気吸引力Frが大きくなると、規制部材25の上流に形成される現像剤溜まり部に現像剤が拘束され滞留しやすくなる。そのため、トルク上昇により現像剤劣化が発生しやすくなる虞がある。
比較例2の規制磁極N1上流側の磁気吸引力Frの大きさが比較例1よりも大きくなったのは、以下の理由によると考えられる。即ち、キャリアが現像スリーブ24の中心方向(r方向)に引きつけられる磁気吸引力Frは、磁束密度の大きさとそのr方向変化(偏微分)の積からなっている(式1参照)。比較例1の規制磁極N1の磁束密度分布は、汲み上げ磁極S1のある上流側から徐々に緩やかに増加する形状をしている。これに対して、比較例2の規制磁極N1の磁束密度分布は、2つのピークのうち上流ピークP1が上流の汲み上げ磁極S1に近く、汲み上げ磁極S1から上流ピークP1にかけて急激に増加する(傾きが大きい)形状をしている。
磁束密度が急激に変化する領域では、そのr方向変化(偏微分)も大きくなりやすい。結果として、磁束密度分布形状が2ピークの比較例2は、磁束密度の絶対値も大きく、かつ、そのr方向変化(偏微分)も大きくなりやすく、その積からなる磁気吸引力Frが大きくなりやすい。実際、図3を見ると、磁束密度Brのθ方向変化(傾き)が大きい部分は、磁気吸引力Frも大きくなっていることが分かる。
次に実施例1について述べる。実施例1は、規制磁極N1の磁束密度分布が比較例2と同じ2ピークの形状であるが、比較例2のように規制磁極N1の上流側で磁気吸引力Frが大きくならないよう、規制磁極N1周辺の磁束密度分布が、次のように、(A)~(F)の要件を満たすような構成としている。なお、これらの要件のうち、(C)~(F)は少なくとも何れかを満たすようにしている。
(A) 規制部材25は、上流ピークP1の位置と下流ピークP2の位置の間に対向するように配置されている。
(B) 現像スリーブ24の回転方向に関して、上流ピークP1の位置と下流ピークP2の位置の間の角度が20°以上50°未満。
(C) 上流ピークP1の絶対値|Br|が、下流ピークP2の絶対値|Br|よりも小さい。
(D) θ1>θ2
なお、θ1は、現像スリーブ24の回転方向(現像剤担持体回転方向)に関して、上流ピークP1の位置の上流側において法線方向の磁束密度Brが上流ピークP1の半値になる位置から上流ピークP1の位置までの角度である。
また、θ2は、現像スリーブ24の回転方向に関して、下流ピークP2の位置の下流側において法線方向の磁束密度Brが下流ピークP2の半値になる位置から下流ピークP2の位置までの角度である。
(D)´ B1/θ1<B2/θ2
なお、B1は、上流ピークP1の絶対値である。
また、B2は、下流ピークP2の絶対値である。
(E) θ3>θ4
なお、θ3は、現像スリーブ24の回転方向に関して、汲み上げ磁極S1の法線方向の磁束密度Brの極大値の位置から上流ピークP1の位置までの角度である。
また、θ4は、現像スリーブ24の回転方向に関して、搬送磁極S2の法線方向の磁束密度Brの極大値の位置から下流ピークP2の位置までの角度である。
(F) 現像スリーブ24の回転方向に関して、上流ピークP1の上流側において法線方向の磁束密度Brが上流ピークP1の半値になる位置から上流ピークP1の位置までの角度が13°以上50°未満(50°>θ1≧13°)である。
(B) 現像スリーブ24の回転方向に関して、上流ピークP1の位置と下流ピークP2の位置の間の角度が20°以上50°未満。
(C) 上流ピークP1の絶対値|Br|が、下流ピークP2の絶対値|Br|よりも小さい。
(D) θ1>θ2
なお、θ1は、現像スリーブ24の回転方向(現像剤担持体回転方向)に関して、上流ピークP1の位置の上流側において法線方向の磁束密度Brが上流ピークP1の半値になる位置から上流ピークP1の位置までの角度である。
また、θ2は、現像スリーブ24の回転方向に関して、下流ピークP2の位置の下流側において法線方向の磁束密度Brが下流ピークP2の半値になる位置から下流ピークP2の位置までの角度である。
(D)´ B1/θ1<B2/θ2
なお、B1は、上流ピークP1の絶対値である。
また、B2は、下流ピークP2の絶対値である。
(E) θ3>θ4
なお、θ3は、現像スリーブ24の回転方向に関して、汲み上げ磁極S1の法線方向の磁束密度Brの極大値の位置から上流ピークP1の位置までの角度である。
また、θ4は、現像スリーブ24の回転方向に関して、搬送磁極S2の法線方向の磁束密度Brの極大値の位置から下流ピークP2の位置までの角度である。
(F) 現像スリーブ24の回転方向に関して、上流ピークP1の上流側において法線方向の磁束密度Brが上流ピークP1の半値になる位置から上流ピークP1の位置までの角度が13°以上50°未満(50°>θ1≧13°)である。
なお、上述の要件に加えて、以下の要件のうちの少なくとも何れかを満たすことが好ましい。
(H) 上流ピークP1と下流ピークP2のうち、法線方向の磁束密度の絶対値|Br|が小さい方の極大値の絶対値|Br|と、極小値Bの絶対値|Br|との差分は、10mT以下である。
(I) 上流ピークP1の絶対値|Br|と、下流ピークP2の磁束密度の絶対値|Br|との差分は、2mT以上10mT以下である。
(H) 上流ピークP1と下流ピークP2のうち、法線方向の磁束密度の絶対値|Br|が小さい方の極大値の絶対値|Br|と、極小値Bの絶対値|Br|との差分は、10mT以下である。
(I) 上流ピークP1の絶対値|Br|と、下流ピークP2の磁束密度の絶対値|Br|との差分は、2mT以上10mT以下である。
上述の各要件について詳しく説明する。先に述べたように、磁束密度Brのθ方向変化(傾き)が大きい部分は、磁気吸引力Frも大きくなる。比較例2は規制磁極N1の磁束密度形状を2ピークにした結果、規制磁極N1の上流側で磁束密度Brのθ方向変化が大きく、磁気吸引力Frも大きくなっていた。そこで、実施例1は規制磁極N1の磁束密度形状を2ピークにしても、規制磁極N1の上流側で磁束密度Brのθ方向変化が大きくならないようにしている。その結果、実施例1では磁気吸引力Frが比較的小さく抑えられている。
比較例2や実施例1のように規制磁極N1の磁束密度分布が2ピークの形状の場合、規制磁極N1の上流側において磁束密度Brの変化(傾き)が大きくなりやすいのは、規制磁極N1の上流ピークP1のさらに上流側である。これは、2ピークにすることで、比較的高い磁束密度Brの値を持つ上流ピークP1が上流に配置された汲み上げ極S1方向にシフトするため、磁束密度Brの傾きが大きくなりやすいためである。そこで、実施例1は比較例2に対して、規制磁極N1の磁束密度Brの上流ピークP1の上流側における磁束密度Brの傾きが小さくなるようにした。
[θ1について(要件(F))]
ここで、規制磁極N1の磁束密度Brの上流ピークP1の上流側における磁束密度Brの傾きを表す指標として、規制磁極N1の磁束密度Brの上流ピークP1の上流側において上流ピークP1位置から磁束密度が半値になるまでの角度θ1を導入する。図4には比較例2の、図5には実施例1の各々の値を磁束密度分布と共に値を示した。規制磁極N1の磁束密度Brの上流ピークP1の上流側において上流ピークP1位置から磁束密度Brが半値になるまでの角度θ1は、比較例2が11.5°に対して、実施例1は15°である。この値が大きいほど、規制磁極N1の磁束密度Brの上流ピークP1の上流側における磁束密度Brの傾きが小さくなり、結果として、磁気吸引力Frを小さく抑えられる。実際、図3を見ると、実施例1の磁気吸引力Frは比較例1と同程度まで抑えられている。
ここで、規制磁極N1の磁束密度Brの上流ピークP1の上流側における磁束密度Brの傾きを表す指標として、規制磁極N1の磁束密度Brの上流ピークP1の上流側において上流ピークP1位置から磁束密度が半値になるまでの角度θ1を導入する。図4には比較例2の、図5には実施例1の各々の値を磁束密度分布と共に値を示した。規制磁極N1の磁束密度Brの上流ピークP1の上流側において上流ピークP1位置から磁束密度Brが半値になるまでの角度θ1は、比較例2が11.5°に対して、実施例1は15°である。この値が大きいほど、規制磁極N1の磁束密度Brの上流ピークP1の上流側における磁束密度Brの傾きが小さくなり、結果として、磁気吸引力Frを小さく抑えられる。実際、図3を見ると、実施例1の磁気吸引力Frは比較例1と同程度まで抑えられている。
比較例1、比較例2、実施例1で現像剤劣化試験を行った。比較例1、比較例2、実施例1の各マグネットローラを用いた現像装置において、最初に画像形成動作(初期画出し)を行った後に、現像剤の攪拌のみを1時間行い、再度、最初と同じ条件で画像形成動作(画出し)を行った。なお、現像剤の攪拌のみとは、感光ドラム81上の静電潜像を現像する現像動作を行わずに、第1搬送スクリュ22及び第2搬送スクリュ23を駆動して、現像剤を現像容器21内で攪拌しつつ循環搬送することである。この際、現像スリーブ24も駆動する。勿論、感光ドラム81上には静電潜像を形成せず、現像バイアスの印加も行わない。そのために、現像装置単体で駆動可能な治具を作成し用いてもよい。
比較例2は比較例1に比べ、最初の画像形成動作により形成された画像に対する、攪拌後の画像形成動作により形成された画像の濃度低下が大きかった。このため、比較例2の構成の場合、現像剤が劣化しやすいことが分かった。一方、実施例1は比較例1と略同等の結果だった。このことから、実施例1のマグネットローラ24mは、規制磁極N1の磁束密度Brが2ピーク形状であるが、規制磁極N1の磁束密度Brの上流ピークP1の上流側における磁束密度Brの傾きを小さくした結果、磁気吸引力Frを抑えられ、現像剤劣化を抑制できたと言える。
加えて、規制磁極N1の磁束密度Brの上流ピークP1の上流側において上流ピークP1位置から磁束密度Brが半値になるまでの角度θ1が13°のマグローラについても同様の試験を行った。結果は、比較例1や実施例1に比べればやや現像剤が劣化しやすかったが、比較例2に比べれば現像剤の劣化を抑えられた。従って、規制磁極N1の磁束密度分布が2ピークの形状の場合に、規制磁極N1の磁束密度Brの上流ピークP1の上流側において上流ピークP1位置から磁束密度Brが半値になるまでの角度θ1が13°以上(要件(F))、より好ましくは15°以上とすることで、磁束密度形状を2ピークにした場合の課題である磁気吸引力Frの増加に起因する現像剤劣化を抑制することが可能である。即ち、上述の要件(A)、(B)、(F)を満たすことで、規制磁極N1の磁束密度分布が2ピークの形状であっても、現像剤劣化を抑制できる。ただし、角度θ1を50°以上とすると、広すぎて他の磁極の配置自由度に影響を与える可能性がある。したがって、角度θ1は、50°未満にすることが好ましい。特に本実施例のようにマグネットローラ24mが7極以上の磁極を有する場合はより影響が出やすい。
なお、上流ピークP1位置から磁束密度Brが半値になるまでの角度θ1に関しては、大きくしすぎると磁束密度Brの絶対値が高い状態が広範囲で続くこととなるので、磁気吸引力Frの上昇を新たに誘引する可能性がある。そのため、上流ピークP1位置から磁束密度Brが半値になるまでの角度θ1は30°以下(θ1≦30°)とすることが好ましい。より好ましくは25°以下(θ1≦25°)である。
[極大値と極小値の磁束密度の差分(要件(H))]
本実施形態のマグネットローラ24mは規制磁極N1の磁束密度分布が2ピーク形状であり、2ピークとすることで規制磁極N1と規制部材25との位置関係がずれても磁束密度Brが変化しづらく、現像剤量を変動しにくくでき、極位置ラチチュードを広くすることが可能である。ここで、「規制磁極N1の磁束密度分布が2ピーク形状」とは、図5に示したように、規制磁極N1の磁束密度が2つの極大値である上流ピークP1及び下流ピークP2を持ち、2つのピークP1、P2の間に凹状の極小値Bを持つ形状を指す(ここでの極大値や極小値は絶対値での極大値や極小値のことを言う)。この時、0.5mT以下の測定ノイズに伴うような極大値や極小値は無視することとする。
本実施形態のマグネットローラ24mは規制磁極N1の磁束密度分布が2ピーク形状であり、2ピークとすることで規制磁極N1と規制部材25との位置関係がずれても磁束密度Brが変化しづらく、現像剤量を変動しにくくでき、極位置ラチチュードを広くすることが可能である。ここで、「規制磁極N1の磁束密度分布が2ピーク形状」とは、図5に示したように、規制磁極N1の磁束密度が2つの極大値である上流ピークP1及び下流ピークP2を持ち、2つのピークP1、P2の間に凹状の極小値Bを持つ形状を指す(ここでの極大値や極小値は絶対値での極大値や極小値のことを言う)。この時、0.5mT以下の測定ノイズに伴うような極大値や極小値は無視することとする。
ここで、2つのピークP1、P2に対して極小値Bが小さすぎると、ピークP1、P2間で磁束密度が変動してしまい、現像剤量変動の要因となりうる。そのため、2つのピークP1、P2のうち、絶対値の小さいピーク(極大値)と極小値Bの差分が10mT以内になることが好ましい(要件(H))。より好ましくは、2つのピークP1、P2のうち絶対値の大きいピークと極小値Bの差分が10mT以内になることが好ましい。
[2つのピークの間隔(要件(B))]
2つのピークP1、P2の間隔に関しては、大きくすることで極位置ラチチュードをより広げられる。そのため、ピークP1,P2間の角度が少なくとも20°以上(要件(B))、好ましくは25°以上、より好ましくは30°以上であれば、十分な極位置ラチチュードを得ることができる。ただし、ピークP1、P2の間隔を50°以上とすると、広すぎて他の磁極の配置自由度に影響を与える可能性がある。したがって、ピークP1、P2の間隔は、50°未満にすることが好ましい。特に本実施例のようにマグネットローラ24mが7極以上の磁極を有する場合はより影響が出やすい。
2つのピークP1、P2の間隔に関しては、大きくすることで極位置ラチチュードをより広げられる。そのため、ピークP1,P2間の角度が少なくとも20°以上(要件(B))、好ましくは25°以上、より好ましくは30°以上であれば、十分な極位置ラチチュードを得ることができる。ただし、ピークP1、P2の間隔を50°以上とすると、広すぎて他の磁極の配置自由度に影響を与える可能性がある。したがって、ピークP1、P2の間隔は、50°未満にすることが好ましい。特に本実施例のようにマグネットローラ24mが7極以上の磁極を有する場合はより影響が出やすい。
図5に示したように、実施例1のマグネットローラ24mの規制磁極N1の2つのピークP1、P2、極小値Bは、各々以下の値である。上流ピークP1:角度216°磁束密度44mT、下流ピークP2:角度250°磁束密度47mT、極小値B:角度230°磁束密度40mT。よって、実施例1のマグネットローラ24mの規制磁極N1は、2つのピークP1,P2間の角度が34°、上流ピークP1と極小値Bの磁束密度差が4mT、下流ピークP2と極小値Bの磁束密度差7mTとなり、周方向30°以上の角度範囲において磁束密度Brの変動幅が10mT以内を達成できている。さらに、規制部材25を2つのピークP1,P2間の磁束密度変化が抑えられた領域に配置することで、極位置ラチチュードを得ることが可能となる。
本実施例では、規制磁極N1の2つのピークP1、P2のうち上流ピークP1の上流側の磁束密度Brの変化を緩やかにすることで、規制部材25の上流側での磁気吸引力Frが大きくなるのを防ぎ、現像剤劣化を抑制しているのは、先に述べた通りである。上流ピークP1の上流側の磁束密度Brの変化を緩やかにした場合、以下のような懸念がある。図3の比較例2と実施例1を見比べてみれば分かるように、上流ピークP1の上流側の磁束密度Brの変化を緩やかにすると、上流ピークP1の位置が下流側にシフトしやすい。上流ピークP1の位置が下流側にシフトすると、2つのピークP1、P2間の間隔が狭くなり、極位置ラチチュードが狭くなる懸念がある。そこで、本実施形態では、以下のような構成とすることで、先述のような広い2つのピークP1、P2間の間隔を得ている。
[2つのピークの上下流の磁束密度の変化(要件(C)、(D))]
上流ピークP1の上流側の磁束密度Brの変化を緩やかにしたのは、上流ピークP1が規制部材25の上流側に位置するため、磁気吸引力Frが大きくなると規制部材25の上流側の剤溜まり部でのトルク上昇による現像剤劣化等の懸念があったからである。一方、下流ピークP2近傍は規制部材25の下流側に位置しているため、仮に磁気吸引力Frが大きくなったとして上流側のような現像剤劣化の懸念がない。下流ピークP2の下流側の磁束密度Brの変化を急峻にすると、下流ピークP2をより下流側にシフトさせることが可能である。下流ピークP2をより下流側にシフトさせられれば、2つのピークP1、P2間の間隔を広げることが可能である。
上流ピークP1の上流側の磁束密度Brの変化を緩やかにしたのは、上流ピークP1が規制部材25の上流側に位置するため、磁気吸引力Frが大きくなると規制部材25の上流側の剤溜まり部でのトルク上昇による現像剤劣化等の懸念があったからである。一方、下流ピークP2近傍は規制部材25の下流側に位置しているため、仮に磁気吸引力Frが大きくなったとして上流側のような現像剤劣化の懸念がない。下流ピークP2の下流側の磁束密度Brの変化を急峻にすると、下流ピークP2をより下流側にシフトさせることが可能である。下流ピークP2をより下流側にシフトさせられれば、2つのピークP1、P2間の間隔を広げることが可能である。
そこで、実施例1のマグネットローラ24mにおいては、規制磁極N1の上流ピークP1の上流側の磁束密度Brの変化を緩やかにしつつ、下流ピークP2の下流側の磁束密度Brの変化を急峻にすることで、上流ピークP1が下流側にシフトした分を下流ピークP2も下流側にシフトし補い、先述のような広い2つのピークP1、P2間の間隔を得ている。
規制磁極N1の下流ピークP2の下流側の磁束密度Brの変化を、上流ピークP1の上流側の磁束密度Brの変化よりも急峻にすれば、現像剤劣化の抑制と極位置ラチチュードの確保の双方のバランスを良く満たすことができる。ここで、磁束密度Brの変化は正確には傾きで(Δ磁束密度Br)/(Δ角度)で書き表せる。従って、規制磁極N1の下流ピークP2の下流側の磁束密度Brの傾きを、上流ピークP1の上流側の磁束密度Brの傾きよりも急峻にするためには以下のようにすればよい。
まず、Δ磁束密度Brに関しては、Δ磁束密度Brを大きくすることで磁束密度Brの傾きを大きくできる。上流ピークP1の磁束密度の絶対値|Br|(B1)よりも下流ピークP2の磁束密度の絶対値|Br|(B2)が大きく(B1<B2)なるようにすれば、下流側のΔ磁束密度Brを上流側よりも大きくできる(要件(C))。次に、角度に関しては、Δ角度を小さくすることで磁束密度の変傾きを大きくできる。上流ピークP1の上流側において上流ピークP1位置から磁束密度Brが半値になるまでの角度θ1よりも、下流ピークP2の下流側において下流ピークP2位置から磁束密度Brが半値になるまでの角度θ2が小さく(θ1>θ2)なるようにすれば、下流側のΔ角度を上流側よりも小さくできる(要件(D))。両者の関係を同時に満たすことで、必ず規制磁極N1の下流ピークP2の下流側の磁束密度の変化(傾き)を、上流ピークP1の上流側の磁束密度の変化(傾き)よりも急峻にすることが可能である。
図5にも示したように、実施例1は上記観点に基づいて以下のような設定としている。まず、磁束密度Brに関しては、先述のとおり、上流ピークP1の磁束密度の絶対値B1が44mTに対して、下流ピークP1の磁束密度の絶対値B2は47mTとしており、上流ピークP1の磁束密度の絶対値B1よりも下流ピークP2の磁束密度の絶対値B2を大きく(B1<B2)している。
次に、角度に関しては、上流ピークP1の上流側において上流ピークP1位置から磁束密度Brが半値になるまでの角度θ1が15°に対して、下流ピークP2の下流側において下流ピークP2位置から磁束密度Brが半値になるまでの角度θ2を12°としている。従って、上流ピークP1の上流側において上流ピークP1位置から磁束密度Brが半値になるまでの角度θ1よりも、下流ピークP2の下流側において下流ピークP2位置から磁束密度Brが半値になるまでの角度θ2が小さい(θ1>θ2)。言い換えれば、上流ピークP1の上流側において磁束密度Brが上流ピークP1の磁束密度Brの半値になる位置から上流ピークP1までの角度θ1が、下流ピークP2の下流側において磁束密度Brが下流ピークP2の磁束密度Brの半値になる位置から下流ピークP2までの角度θ2よりも大きい。よって、Δ磁束密度とΔ角度の両者に関する関係を同時に満たしている。これにより、本実施例は、先述のような広い2つのピークP1、P2間の間隔を得ている。
[2つのピークの磁束密度の差分(要件(I))]
本実施形態では、上流ピークP1の磁束密度の絶対値B1よりも下流ピークP2の磁束密度の絶対値B2が2mT以上大きくなるようにすることが好ましい。即ち、これらの差分を2mT以上とすることが好ましい。これは、マグネットローラの部品公差によっては、上流ピークP1の磁束密度の絶対値B1と下流ピークP2の磁束密度の絶対値B2の大小関係が逆転してしまうことを防止するためである。一方、10mT以上大きくなると、2つのピークP1,P2間の磁束密度の変動幅が大きくなり極位置ラチチュードに影響を与える恐れがあるため、10mT以内とすることが好ましい。即ち、B1とB2の差分は、2mT以上10mT以下とすることが好ましい(要件(I))。
本実施形態では、上流ピークP1の磁束密度の絶対値B1よりも下流ピークP2の磁束密度の絶対値B2が2mT以上大きくなるようにすることが好ましい。即ち、これらの差分を2mT以上とすることが好ましい。これは、マグネットローラの部品公差によっては、上流ピークP1の磁束密度の絶対値B1と下流ピークP2の磁束密度の絶対値B2の大小関係が逆転してしまうことを防止するためである。一方、10mT以上大きくなると、2つのピークP1,P2間の磁束密度の変動幅が大きくなり極位置ラチチュードに影響を与える恐れがあるため、10mT以内とすることが好ましい。即ち、B1とB2の差分は、2mT以上10mT以下とすることが好ましい(要件(I))。
[角度の範囲]
角度に関しても、本実施形態では、上流ピークP1の上流側において上流ピークP1位置から磁束密度Brが半値になるまでの角度θ1よりも、下流ピークP2の下流側において下流ピークP2位置から磁束密度が半値になるまでの角度θ2が2°以上小さくなることが、より好ましい。即ち、θ1とθ2の差分は、2°以上とすることが好ましい。これも、先の磁束密度の絶対値|Br|の場合と同様、マグネットローラの部品公差によっては大小関係が逆転することを防止するためである。一方、20°以上小さくすると、上流ピークP1位置から磁束密度Brが半値になるまでの角度θ1が30°以上になる確率が高まる。先述の通り、上流ピークP1位置から磁束密度Brが半値になるまでの角度θ1に関しては、大きくしすぎると磁束密度Brの絶対値が高い状態が広範囲で続くこととなるので、磁気吸引力Frの上昇を新たに誘引する可能性がある。そのため、上流ピークP1の上流側において上流ピークP1位置から磁束密度Brが半値になるまでの角度θ1と、下流ピークP2の下流側において下流ピークP2位置から磁束密度が半値になるまでの角度θ2の差分は20°以内にするのが好ましく、より好ましくは15°以内である。即ち、θ1とθ2の差分は、2°以上20°以下とすることが好ましく、更には15°以下とすることが好ましい。
角度に関しても、本実施形態では、上流ピークP1の上流側において上流ピークP1位置から磁束密度Brが半値になるまでの角度θ1よりも、下流ピークP2の下流側において下流ピークP2位置から磁束密度が半値になるまでの角度θ2が2°以上小さくなることが、より好ましい。即ち、θ1とθ2の差分は、2°以上とすることが好ましい。これも、先の磁束密度の絶対値|Br|の場合と同様、マグネットローラの部品公差によっては大小関係が逆転することを防止するためである。一方、20°以上小さくすると、上流ピークP1位置から磁束密度Brが半値になるまでの角度θ1が30°以上になる確率が高まる。先述の通り、上流ピークP1位置から磁束密度Brが半値になるまでの角度θ1に関しては、大きくしすぎると磁束密度Brの絶対値が高い状態が広範囲で続くこととなるので、磁気吸引力Frの上昇を新たに誘引する可能性がある。そのため、上流ピークP1の上流側において上流ピークP1位置から磁束密度Brが半値になるまでの角度θ1と、下流ピークP2の下流側において下流ピークP2位置から磁束密度が半値になるまでの角度θ2の差分は20°以内にするのが好ましく、より好ましくは15°以内である。即ち、θ1とθ2の差分は、2°以上20°以下とすることが好ましく、更には15°以下とすることが好ましい。
[角度と磁束密度(要件(D)´)]
なお、これまで述べたように、磁束密度の絶対値|Br|と磁束密度Brのピーク位置から磁束密度Brが半値になるまでの角度を別々に扱うのではなく、磁束密度の絶対値|Br|と磁束密度Brのピーク位置から磁束密度Brが半値になるまでの角度の比(磁束密度の絶対値|Br|)/(磁束密度Brのピーク位置から磁束密度Brが半値になるまでの角度)を直接比較して構わない。この場合は、B1(上流ピークP1の磁束密度の絶対値|Br|)/θ1(上流ピークP1の上流側においてピークP1位置から磁束密度Brが半値になるまでの角度)がB2(下流ピークP2の磁束密度の絶対値|Br|)/θ2(下流ピークP2の下流側においてピークP2から磁束密度Brが半値になるまでの角度)よりも小さくできれば、上流は磁束密度の変化(傾き)が緩やかで、下流は磁束密度の変化(傾き)が急峻な構成とすることができる。
なお、これまで述べたように、磁束密度の絶対値|Br|と磁束密度Brのピーク位置から磁束密度Brが半値になるまでの角度を別々に扱うのではなく、磁束密度の絶対値|Br|と磁束密度Brのピーク位置から磁束密度Brが半値になるまでの角度の比(磁束密度の絶対値|Br|)/(磁束密度Brのピーク位置から磁束密度Brが半値になるまでの角度)を直接比較して構わない。この場合は、B1(上流ピークP1の磁束密度の絶対値|Br|)/θ1(上流ピークP1の上流側においてピークP1位置から磁束密度Brが半値になるまでの角度)がB2(下流ピークP2の磁束密度の絶対値|Br|)/θ2(下流ピークP2の下流側においてピークP2から磁束密度Brが半値になるまでの角度)よりも小さくできれば、上流は磁束密度の変化(傾き)が緩やかで、下流は磁束密度の変化(傾き)が急峻な構成とすることができる。
即ち、B1/θ1<B2/θ2(要件(D)´)を満たせば、上述の要件(C)、(D)を満たした場合と同様に、規制磁極N1の上流ピークP1の上流側の磁束密度Brの変化を緩やかにしつつ、下流ピークP2の下流側の磁束密度Brの変化を急峻にすることができる。これにより、上流ピークP1が下流側にシフトした分を下流ピークP2も下流側にシフトし補い、先述のような広い2つのピークP1、P2間の間隔を得られる。
実施例1に当てはめれば、B1/θ1=44mT/15°=2.93に対して、B2/θ2=47mT/12°=3.91で上記関係を満たしている。本実施形態では、B1/θ1がB2/θ2よりも0.5以上小さいほうが、上流と下流でメリハリがつき現像剤劣化と極位置ラチチュードの両立の観点で好ましい。
[規制磁極の隣の磁極との関係(要件(E))]
ここで、規制磁極N1の磁束密度Brの傾きは、隣の磁極との関係も大きく影響する。逆に言えば、隣の磁極との関係を調整することで磁束密度Brの傾きを緩やかにしたり急峻にしたりすることが可能である。規制磁極N1の上流ピークP1の上流側の磁束密度Brの傾きは、規制磁極N1の上流に隣接して配置された第2磁極(本実施形態では汲み上げ磁極S1)との関係が大きく影響する。一方、規制磁極N1の下流ピークP2の下流側の磁束密度Brの傾きは、規制磁極N1の下流に隣接して配置された第3磁極(本実施形態では搬送磁極S2)との関係が大きく影響する。各々、隣の磁極との角度が大きければ傾きがより緩やかになりやすく、隣の磁極との角度が小さければ傾きがより急峻になりやすい。
ここで、規制磁極N1の磁束密度Brの傾きは、隣の磁極との関係も大きく影響する。逆に言えば、隣の磁極との関係を調整することで磁束密度Brの傾きを緩やかにしたり急峻にしたりすることが可能である。規制磁極N1の上流ピークP1の上流側の磁束密度Brの傾きは、規制磁極N1の上流に隣接して配置された第2磁極(本実施形態では汲み上げ磁極S1)との関係が大きく影響する。一方、規制磁極N1の下流ピークP2の下流側の磁束密度Brの傾きは、規制磁極N1の下流に隣接して配置された第3磁極(本実施形態では搬送磁極S2)との関係が大きく影響する。各々、隣の磁極との角度が大きければ傾きがより緩やかになりやすく、隣の磁極との角度が小さければ傾きがより急峻になりやすい。
そこで、磁束密度Brに関して、規制磁極N1の上流ピークP1の磁束密度の絶対値B1よりも下流ピークP2の磁束密度の絶対値B2が大きくなるようにすると同時に、角度に関して、規制磁極N1の上流ピークP1から上流の汲み上げ磁極(のピーク)S1までの角度θ3よりも、規制磁極N1の下流ピークP2から下流の搬送磁極(のピーク)S2までの角度θ4が小さく(θ3>θ4)なるようにする(要件(E))。これにより、規制磁極N1の下流ピークP2の下流側の磁束密度の変化(傾き)を、上流ピークP1の上流側の磁束密度の変化(傾き)よりも急峻にすることが可能である。
実施例1は、磁束密度に関しては、先述のとおり、上流ピークP1の磁束密度の絶対値B1=44mTに対して、下流ピークP1の磁束密度の絶対値B2=47mTとしており、上流ピークP1の磁束密度の絶対値B1よりも下流ピークP2の磁束密度の絶対値B2が大きい。一方、角度に関しては、図5に示したように、規制磁極N1の上流ピークP1から上流の汲み上げ磁極(のピーク)S1までの角度θ3が44°に対して、規制磁極N1の下流ピークP2から下流の搬送磁極(のピーク)S2までの角度θ4が38°としており小さい。従って実施例1は、両者の関係を同時に満たしており、このような構成でも上述したような効果が得られる。
先述のとおり、上流ピークP1の磁束密度の絶対値B1と下流ピークP2の磁束密度の絶対値B2の差分に関しては、2mT以上10mT以下とするのが好ましい。一方、規制磁極N1の上流ピークP1から上流の汲み上げ磁極(のピーク)S1までの角度θ3と規制磁極N1の下流ピークP2から下流の搬送磁極(のピーク)S2までの角度θ4の差分に関しては2°以上であることが好ましい。これもマグネットローラの部品公差によっては大小関係が逆転することを防止するためである。
なお、規制磁極N1の下流に配置された磁極S2は、現像磁極であることがよくあるが、本実施形態のように搬送磁極であることが好ましい。これは、現像磁極は現像工程の画像を決める重要な磁極なため、変更自由度が低いのに対し、搬送磁極の方が比較的変更自由度が高いからである。既に述べたように、本実施形態のマグネットローラ24mは7つの磁極からなる。そのため、規制磁極N1の下流に配置された磁極を搬送磁極S2とすることが容易にできている。但し、規制磁極N1の下流に配置された磁極が現像磁極であっても、本実施形態の適用は可能である。
[規制部材の配置(要件(A))]
規制部材25の配置位置に関しては、上述したように、規制部材25をマグネットローラ24mの規制磁極N1の磁束密度Brの上流ピークP1と下流ピークP2の間に対向するように配置している(要件(A))。これにより、規制部材25の配置がズレたとしても磁束密度Brの変化が緩やかなため現像剤量の変動を抑えることができる。本実施形態においては、上流ピークP1の磁束密度の絶対値B1を下流ピークP2の磁束密度の絶対値B2よりも小さくしているため、2つのピークP1、P2間の極小値Bよりも上流側のほうが変化がより緩やかである。そのため、規制部材25の配置は、規制磁極N1の磁束密度Brの上流ピークP1と下流ピークP2の間でさらに極小値Bよりも上流側に配置することが好ましい。
規制部材25の配置位置に関しては、上述したように、規制部材25をマグネットローラ24mの規制磁極N1の磁束密度Brの上流ピークP1と下流ピークP2の間に対向するように配置している(要件(A))。これにより、規制部材25の配置がズレたとしても磁束密度Brの変化が緩やかなため現像剤量の変動を抑えることができる。本実施形態においては、上流ピークP1の磁束密度の絶対値B1を下流ピークP2の磁束密度の絶対値B2よりも小さくしているため、2つのピークP1、P2間の極小値Bよりも上流側のほうが変化がより緩やかである。そのため、規制部材25の配置は、規制磁極N1の磁束密度Brの上流ピークP1と下流ピークP2の間でさらに極小値Bよりも上流側に配置することが好ましい。
図5には、実施例1における規制部材25の配置位置を図示した。実施例1においては規制部材25を規制磁極N1の磁束密度Brの上流ピークP1と下流ピークP2の間で極小値Bよりも5°上流側に配置した。
ここで、規制部材25の現像スリーブ24に対向した先端の上流端位置と現像スリーブ24の中心を結ぶ線を規制部材25の配置位置と呼ぶこととする。上流端とした理由は、規制部材25によって現像剤量を実際に規制しているのが上流側であり、上流端の配置が重要だからである。
規制部材25の配置位置と磁束密度分布の関係に関しては、以下のように測定可能である。通常、現像スリーブ24のマグネットローラ24mは軸を備え、軸の端部は所謂Dカット形状をしており、所望の磁極配置となるようにDカット部を極決め部材で現像装置20に固定している。マグネットローラ24mのDカット(の平面角度)に対する磁束密度Brの分布は先に述べた磁場測定器で測定可能である。一方で、マグネットローラ24mの軸中心に対する規制部材25の配置位置を測定すれば、規制部材25の配置位置と磁束密度分布の関係を知ることができる。マグネットローラ24mの軸中心に対する規制部材25の配置位置は、分度器等の測定器具を用いても良いが、正確に知りたい場合は一般的な三次元測定機(例えばミツトヨ製三次元測定機CRYSTA‐ApexSシリーズ等)を用いればよい。
このような本実施形態の場合、上述のような構成を有することで、規制部材25に対して最も近接して配置される規制磁極N1が2つの極大値(ピーク)を有する磁束密度分布であっても、現像剤劣化を抑制できる。即ち、上述の各要件(A)~(F)、(H)、(I)のうち、(A)、(B)の要件に加えて、(C)~(F)、(H)、(I)の何れか1つ或いは複数の要件を満たせば、規制磁極N1の磁束密度分布が2ピーク形状であっても、現像剤劣化を抑制できる。例えば、(A)+(B)+(C)+(D)、(A)+(B)+(C)+(D)´、(A)+(B)+(C)+(E)、(A)+(B)+(F)、(A)+(B)+(C)+(I)の何れかを満たすことで、規制磁極N1の磁束密度分布が2ピーク形状であっても、現像剤劣化を抑制でき、更に、各構成に他の要件を加えることで、より好ましく現像剤劣化を抑制できる。
<第2の実施形態>
第2の実施形態について、図2を参照しつつ、図6を用いて説明する。第1の実施形態では、(A)、(B)の要件に加えて、(C)~(F)、(H)、(I)の何れか1つ或いは複数の要件を満たすようにしている。これに対して本実施形態では、以下の要件(G)を満たすようにしている。その他の構成及び作用は、上述の第1の実施形態と同様であるため、同様の構成については同じ符号を付して説明及び図示を省略又は簡略にし、以下、第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
第2の実施形態について、図2を参照しつつ、図6を用いて説明する。第1の実施形態では、(A)、(B)の要件に加えて、(C)~(F)、(H)、(I)の何れか1つ或いは複数の要件を満たすようにしている。これに対して本実施形態では、以下の要件(G)を満たすようにしている。その他の構成及び作用は、上述の第1の実施形態と同様であるため、同様の構成については同じ符号を付して説明及び図示を省略又は簡略にし、以下、第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
本実施形態の場合も、上述の要件(A)~(F)、(H)、(I)のうち、少なくとも(A)~(C)を満たす。これに加えて、下記の要件(G)を満たす。
(G) 現像スリーブ24の回転方向に関して、上流側磁極としての汲み上げ磁極S1の法線方向の磁束密度Brの極大値の位置が、汲み上げ磁極S1の法線方向の磁束密度Brの半値中央位置(以降、汲み上げ磁極S1の半値中央位置と呼ぶ)よりも上流に位置している。
(G) 現像スリーブ24の回転方向に関して、上流側磁極としての汲み上げ磁極S1の法線方向の磁束密度Brの極大値の位置が、汲み上げ磁極S1の法線方向の磁束密度Brの半値中央位置(以降、汲み上げ磁極S1の半値中央位置と呼ぶ)よりも上流に位置している。
なお、この要件に加えて、(H)、(I)の少なくとも何れか一方を満たすようにすることが好ましく、更には、(D)~(F)のうちの何れか1ないし複数の要件を満たすようにしても良い。
次に、本実施形態のマグネットローラ24mの要件を満たす実施例2について、図6に示すように、比較例2(実施例1の説明時に登場した比較例2と同じ)及び比較例3と比較しつつ説明する。実施例2の画像形成装置1及び現像装置20の概要は実施例1と同様である。
図6に、本実施形態の規制磁極N1の実施例2の磁束密度Br(点線)、比較例2の磁束密度Br(破線)、比較例3の磁束密度Br(実線)を示す。また、図6には、各々の磁気吸引力Frも太線で同時に示した。図6に示すように、実施例2及び比較例3は、比較例2と比較して規制磁極N1の上流に配置された汲み上げ磁極S1の磁束密度Brの分布が異なっている。具体的には比較例2に比べて汲み上げ磁極S1の磁束密度分布が非対称な形状をしており、磁束密度Brのピーク位置が上流にシフトしている。このことにより、実施例2及び比較例3のマグネットローラ24mは、規制磁極N1の上流側において、磁束密度Brの変化が緩やかになり、磁気吸引力Frが小さくなることが期待できる。実際、図6に同時に示した磁気吸引力Frを見ると、比較例2に比べて、実施例2及び比較例3は規制磁極N1の上流側において磁気吸引力Frが小さい。
実施例2及び比較例3の磁束密度Brの非対称性に関しては、規制磁極N1の上流に配置された上流磁極(汲み上げ磁極S1)のピーク位置(極大値の位置)を、上流磁極(汲み上げ磁極S1)の半値中央位置よりも上流に配置している(要件(G))。ちなみに比較例2はほぼ0°である。即ち、比較例2の場合、汲み上げ磁極S1のピーク位置は半値中央位置とほぼ同じ位置になる。部品公差も含めて考えれば、規制磁極N1の上流に配置された上流磁極(汲み上げ磁極S1)のピーク位置が、上流磁極(汲み上げ磁極S1)の半値中央位置よりも2°以上上流に配置していることが好ましく、好ましくは3°以上、より好ましくは4°以上である。
実施例2は比較例3よりも規制磁極N1の上流側において磁気吸引力Frの大きさが小さい。これは、実施例2と比較例3は規制磁極N1の磁束密度分布が異なるためである。即ち、実施例2、比較例3は、ともに規制磁極N1が2ピーク形状の磁束密度分布をしている。但し、実施例2が、上流ピークP1の法線方向の磁束密度の絶対値B1が、下流ピークP2の法線方向の磁束密度の絶対値B2よりも小さい(要件(C))。これに対して、比較例3は、B1がB2よりも大きい。
具体的には、比較例3の規制磁極N1の磁束密度の絶対値|Br|は、上流ピークP1が47mT、下流ピークP2が44mTで、上流ピークP1より下流ピークP2が小さい。一方、実施例2の規制磁極N1の磁束密度の絶対値|Br|は、上流ピークP1が44mT、下流ピークP2が47mTで上流ピークP1より下流ピークP2が大きい。そのため、実施例2の方が規制磁極N1の上流側の磁束密度Brの変化が緩やかになりやすい。さらに、実施例2は、規制磁極N1の上流磁極(汲み上げ磁極S1)が、ピークが上流側にシフトするような非対称形状をしていることも相まって、規制磁極N1の上流側の磁束密度Brの変化をより緩やかにできている。その結果、規制磁極N1の上流側において磁気吸引力Frを比較例3よりも小さくすることができる。
実施例2の磁束密度Brの非対称性に関しては、規制磁極N1の上流に配置された上流磁極(汲み上げ磁極S1)のピーク位置が、上流磁極(汲み上げ磁極S1)の半値中央位置よりも2°上流に配置している。なお、比較例3は、ピーク位置を半値中央位置よりも4°上流に配置している。このため、実施例2は、比較例3よりもピーク位置を上流にシフトする量が小さい。このように実施例3は、ピーク位置の上流へのシフト量が小さいにもかかわらず、上述の要件(C)を満たすことで、比較例3よりも規制磁極N1の上流側において磁気吸引力Frの大きさを小さくできる。これは、実施例2は、比較例3と異なり、規制磁極N1の磁束密度の絶対値|Br|は上流ピークP1を下流ピークP2より小さくできているため、多少非対称性が小さくても比較例3と同等以上の効果が得られたと考えられる。
上述したように、上流磁極(汲み上げ磁極S1)のピーク位置に関しては、部品公差を考えると半値中央位置よりも2°上流に配置していることが好ましい。また、上流ピークP1と下流ピークP2の差分に関しては、実施例1で述べた理由と同様の理由により、2mT以上10mT以内に抑えることが好ましい。
このような本実施形態の場合、上述のような構成を有することで、規制部材25に対して最も近接して配置される規制磁極N1が2つの極大値(ピーク)を有する磁束密度分布であっても、現像剤劣化を抑制できる。
<他の実施形態>
上述の各実施形態では、本発明をタンデム型の画像形成装置に用いられる現像装置に適用した場合について説明した。但し、本発明は、他の方式の画像形成装置に用いられる現像装置にも適用可能である。また、画像形成装置は、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、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、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。
上述の各実施形態では、本発明をタンデム型の画像形成装置に用いられる現像装置に適用した場合について説明した。但し、本発明は、他の方式の画像形成装置に用いられる現像装置にも適用可能である。また、画像形成装置は、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、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、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。
また、現像装置の構成についても、上述のように、現像室と攪拌室が水平方向に配置された構成に限らず、現像室と攪拌室とが鉛直方向、或いは、水平方向に対して傾斜した方向に配置されている構成であっても良い。また、図2では、現像室から現像スリーブに現像剤を供給し、現像室で現像スリーブから現像剤を回収しているが、現像室から現像スリーブに現像剤を供給し、攪拌室で現像スリーブから現像剤を回収するような構成であっても良い。
20(20y、20m、20c、20k)・・・現像装置
24・・・現像スリーブ(現像剤担持体)
24m・・・マグネットローラ(マグネット)
25・・・規制部材
81(81y、81m、81c、81k)・・・感光ドラム(像担持体)
N1・・・規制磁極
S1・・・汲み上げ磁極(上流側磁極)
S2・・・搬送磁極(下流側磁極)
P1・・・規制磁極の磁束密度Brの上流ピーク(上流極大値)
P2・・・規制磁極の磁束密度Brの下流ピーク(下流極大値)
24・・・現像スリーブ(現像剤担持体)
24m・・・マグネットローラ(マグネット)
25・・・規制部材
81(81y、81m、81c、81k)・・・感光ドラム(像担持体)
N1・・・規制磁極
S1・・・汲み上げ磁極(上流側磁極)
S2・・・搬送磁極(下流側磁極)
P1・・・規制磁極の磁束密度Brの上流ピーク(上流極大値)
P2・・・規制磁極の磁束密度Brの下流ピーク(下流極大値)
Claims (18)
- 回転可能に設けられ、像担持体に形成された静電潜像を現像する位置にトナーとキャリアを含む現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に対して非接触に対向して配置され、前記現像剤担持体に担持される現像剤の量を規制する規制部材と、
前記現像剤担持体の内部に非回転に固定して配置され、前記規制部材に対して最も近接して配置される規制磁極を含む複数の磁極を有し、前記現像剤を前記現像剤担持体に担持させるための磁界を発生するマグネットと、を備え、
前記規制磁極において、前記現像剤担持体の外周面上の法線方向の磁束密度Brが、前記現像剤担持体の回転方向上流側から下流側にかけて上流極大値P1と極小値Bと下流極大値P2とがこの順に存在する磁束密度分布を有し、
前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記規制部材は、前記上流極大値P1の位置と前記下流極大値P2の位置の間に対向するように配置されており、
前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記上流極大値P1の位置と前記下流極大値P2の位置の間の角度が20°以上50°未満であり、
前記上流極大値P1の絶対値|Br|が前記下流極大値P2の絶対値|Br|よりも小さく、
前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記上流極大値P1の位置の上流側において法線方向の磁束密度Brが前記上流極大値P1の半値になる位置から上流極大値P1の位置までの角度が、前記下流極大値P2の位置の下流側において法線方向の磁束密度Brが前記下流極大値P2の半値になる位置から下流極大値P2の位置までの角度よりも大きい
ことを特徴とする現像装置。 - 前記マグネットの前記複数の磁極は、前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記規制磁極の上流側に前記規制磁極と隣接して配置された上流側磁極と、前記規制磁極の下流側に前記規制磁極と隣接して配置された下流側磁極とを含み、
前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記上流側磁極の法線方向の磁束密度Brの極大値の位置から前記上流極大値P1の位置までの角度が、前記下流側磁極の法線方向の磁束密度Brの極大値の位置から前記下流極大値P2の位置までの角度よりも大きい
ことを特徴とする請求項1に記載の現像装置。 - 前記上流極大値P1と前記下流極大値P2のうち、法線方向の磁束密度の絶対値|Br|が小さい方の極大値の絶対値|Br|と、前記極小値Bの絶対値|Br|との差分は、10mT以下である
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の現像装置。 - 前記上流極大値P1の絶対値|Br|と、前記下流極大値P2の絶対値|Br|との差分は、2mT以上10mT以下である
ことを特徴とする請求項1ないし3の何れか1項に記載の現像装置。 - 回転可能に設けられ、像担持体に形成された静電潜像を現像する位置にトナーとキャリアを含む現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に対して非接触に対向して配置され、前記現像剤担持体に担持される現像剤の量を規制する規制部材と、
前記現像剤担持体の内部に非回転に固定して配置され、前記規制部材に対して最も近接して配置される規制磁極を含む複数の磁極を有し、前記現像剤を前記現像剤担持体に担持させるための磁界を発生するマグネットと、を備え、
前記規制磁極において、前記現像剤担持体の外周面上の法線方向の磁束密度Brが、前記現像剤担持体の回転方向上流側から下流側にかけて上流極大値P1と極小値Bと下流極大値P2とがこの順に存在する磁束密度分布を有し、
前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記規制部材は、前記上流極大値P1の位置と前記下流極大値P2の位置の間に対向するように配置されており、
前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記上流極大値P1の位置と前記下流極大値P2の位置の間の角度が20°以上50°未満であり、
前記上流極大値P1の絶対値|Br|が前記下流極大値P2の絶対値|Br|よりも小さく、
前記上流極大値P1の絶対値をB1、前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記上流極大値P1の上流側において法線方向の磁束密度Brが前記上流極大値P1の半値になる位置から上流極大値P1の位置までの角度をθ1、前記下流極大値P2の絶対値をB2、前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記下流極大値P2の下流側において法線方向の磁束密度Brが前記下流極大値P2の半値になる位置から下流極大値P2の位置までの角度をθ2とした場合に、
B1/θ1<B2/θ2
を満たす
ことを特徴とする現像装置。 - 前記マグネットの前記複数の磁極は、前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記規制磁極の上流側に前記規制磁極と隣接して配置された上流側磁極と、前記規制磁極の下流側に前記規制磁極と隣接して配置された下流側磁極とを含み、
前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記上流側磁極の法線方向の磁束密度Brの極大値の位置から前記上流極大値P1の位置までの角度が、前記下流側磁極の法線方向の磁束密度Brの極大値の位置から前記下流極大値P2の位置までの角度よりも大きい
ことを特徴とする請求項5に記載の現像装置。 - 前記上流極大値P1と前記下流極大値P2のうち、法線方向の磁束密度の絶対値|Br|が小さい方の極大値の絶対値|Br|と、前記極小値Bの絶対値|Br|との差分は、10mT以下である
ことを特徴とする請求項5又は6に記載の現像装置。 - 前記上流極大値P1の絶対値|Br|と、前記下流極大値P2の絶対値|Br|との差分は、2mT以上10mT以下である
ことを特徴とする請求項5ないし7の何れか1項に記載の現像装置。 - 回転可能に設けられ、像担持体に形成された静電潜像を現像する位置にトナーとキャリアを含む現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に対して非接触に対向して配置され、前記現像剤担持体に担持される現像剤の量を規制する規制部材と、
前記現像剤担持体の内部に非回転に固定して配置され、前記規制部材に対して最も近接して配置される規制磁極を含む複数の磁極を有し、前記現像剤を前記現像剤担持体に担持させるための磁界を発生するマグネットと、を備え、
前記規制磁極において、前記現像剤担持体の外周面上の法線方向の磁束密度Brが、前記現像剤担持体の回転方向上流側から下流側にかけて上流極大値P1と極小値Bと下流極大値P2とがこの順に存在する磁束密度分布を有し、
前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記規制部材は、前記上流極大値P1の位置と前記下流極大値P2の位置の間に対向するように配置されており、
前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記上流極大値P1の位置と前記下流極大値P2の位置の間の角度が20°以上50°未満であり、
前記上流極大値P1の絶対値|Br|が前記下流極大値P2の絶対値|Br|よりも小さく、
前記マグネットの前記複数の磁極は、前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記規制磁極の上流側に前記規制磁極と隣接して配置された上流側磁極と、前記規制磁極の下流側に前記規制磁極と隣接して配置された下流側磁極とを含み、
前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記上流側磁極の法線方向の磁束密度Brの極大値の位置から前記上流極大値P1の位置までの角度が、前記下流側磁極の法線方向の磁束密度Brの極大値の位置から前記下流極大値P2の位置までの角度よりも大きい
ことを特徴とする現像装置。 - 前記上流極大値P1と前記下流極大値P2のうち、法線方向の磁束密度の絶対値|Br|が小さい方の極大値の絶対値|Br|と、前記極小値Bの絶対値|Br|との差分は、10mT以下である
ことを特徴とする請求項9に記載の現像装置。 - 前記上流極大値P1の絶対値|Br|と、前記下流極大値P2の絶対値|Br|との差分は、2mT以上10mT以下である
ことを特徴とする請求項9又は10に記載の現像装置。 - 回転可能に設けられ、像担持体に形成された静電潜像を現像する位置にトナーとキャリアを含む現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に対して非接触に対向して配置され、前記現像剤担持体に担持される現像剤の量を規制する規制部材と、
前記現像剤担持体の内部に非回転に固定して配置され、前記規制部材に対して最も近接して配置される規制磁極を含む複数の磁極を有し、前記現像剤を前記現像剤担持体に担持させるための磁界を発生するマグネットと、を備え、
前記規制磁極において、前記現像剤担持体の外周面上の法線方向の磁束密度Brが、前記現像剤担持体の回転方向上流側から下流側にかけて上流極大値P1と極小値Bと下流極大値P2とがこの順に存在する磁束密度分布を有し、
前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記規制部材は、前記上流極大値P1の位置と前記下流極大値P2の位置の間に対向するように配置されており、
前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記上流極大値P1の位置と前記下流極大値P2の位置の間の角度が20°以上50°未満であり、
前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記上流極大値P1の上流側において法線方向の磁束密度Brが前記上流極大値P1の半値になる位置から前記上流極大値P1の位置までの角度が13°以上50°未満である
ことを特徴とする現像装置。 - 前記上流極大値P1と前記下流極大値P2のうち、法線方向の磁束密度の絶対値|Br|が小さい方の極大値の絶対値|Br|と、前記極小値Bの絶対値|Br|との差分は、10mT以下である
ことを特徴とする請求項12に記載の現像装置。 - 回転可能に設けられ、像担持体に形成された静電潜像を現像する位置にトナーとキャリアを含む現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に対して非接触に対向して配置され、前記現像剤担持体に担持される現像剤の量を規制する規制部材と、
前記現像剤担持体の内部に非回転に固定して配置され、前記規制部材に対して最も近接して配置される規制磁極を含む複数の磁極を有し、前記現像剤を前記現像剤担持体に担持させるための磁界を発生するマグネットと、を備え、
前記規制磁極において、前記現像剤担持体の外周面上の法線方向の磁束密度Brが、前記現像剤担持体の回転方向上流側から下流側にかけて上流極大値P1と極小値Bと下流極大値P2とがこの順に存在する磁束密度分布を有し、
前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記規制部材は、前記上流極大値P1の位置と前記下流極大値P2の位置の間に対向するように配置されており、
前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記上流極大値P1の位置と前記下流極大値P2の位置の間の角度が20°以上50°未満であり、
前記上流極大値P1の絶対値|Br|が前記下流極大値P2の絶対値|Br|よりも小さく、
前記上流極大値P1の絶対値|Br|と、前記下流極大値P2の絶対値|Br|との差分は、2mT以上10mT以下である
ことを特徴とする現像装置。 - 前記上流極大値P1と前記下流極大値P2のうち、法線方向の磁束密度の絶対値|Br|が小さい方の極大値の絶対値|Br|と、前記極小値Bの絶対値|Br|との差分は、10mT以下である
ことを特徴とする請求項14に記載の現像装置。 - 回転可能に設けられ、像担持体に形成された静電潜像を現像する位置にトナーとキャリアを含む現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に対して非接触に対向して配置され、前記現像剤担持体に担持される現像剤の量を規制する規制部材と、
前記現像剤担持体の内部に非回転に固定して配置され、前記規制部材に対して最も近接して配置される規制磁極を含む複数の磁極を有し、前記現像剤を前記現像剤担持体に担持させるための磁界を発生するマグネットと、を備え、
前記規制磁極において、前記現像剤担持体の外周面上の法線方向の磁束密度Brが、前記現像剤担持体の回転方向上流側から下流側にかけて上流極大値P1と極小値Bと下流極大値P2とがこの順に存在する磁束密度分布を有し、
前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記規制部材は、前記上流極大値P1の位置と前記下流極大値P2の位置の間に対向するように配置されており、
前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記上流極大値P1の位置と前記下流極大値P2の位置の間の角度が20°以上50°未満であり、
前記上流極大値P1の絶対値|Br|が前記下流極大値P2の絶対値|Br|よりも小さく、
前記マグネットの前記複数の磁極は、前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記規制磁極の上流側に前記規制磁極と隣接して配置された上流側磁極を含み、
前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記上流側磁極の法線方向の磁束密度Brの極大値の位置が、前記上流側磁極の法線方向の磁束密度Brの半値中央位置よりも上流に位置している
ことを特徴とする現像装置。 - 前記上流極大値P1と前記下流極大値P2のうち、法線方向の磁束密度の絶対値|Br|が小さい方の極大値の絶対値|Br|と、前記極小値Bの絶対値|Br|との差分は、10mT以下である
ことを特徴とする請求項16に記載の現像装置。 - 前記上流極大値P1の絶対値|Br|と、前記下流極大値P2の絶対値|Br|との差分は、2mT以上10mT以下である
ことを特徴とする請求項16又は17に記載の現像装置。
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