JP4422921B2

JP4422921B2 - 現像ユニットと画像形成装置

Info

Publication number: JP4422921B2
Application number: JP2001083543A
Authority: JP
Inventors: 創甲斐
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-03-22
Filing date: 2001-03-22
Publication date: 2010-03-03
Anticipated expiration: 2021-03-22
Also published as: JP2002278281A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乾式現像剤を使用する現像システムで潜像の可視像化を行う現像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの電子写真式や静電記録式の画像形成装置においては、静電潜像担持体（以下、像担持体と称することもある）上に画像データに応じた静電潜像が形成され、現像装置によって現像動作が実行され、可視像を得るようになっている。このような現像動作を実行する現像装置は、非磁性材で形成された円筒状の現像スリーブと、当該現像スリーブ内に配置され所定の磁力分布を形成するための磁石体（以下、磁石ローラという）とからなる現像ローラを備え、当該現像ローラの汲み上げ極の磁力によって現像剤を現像スリーブ上に汲み上げ、現像スリーブの回転によって現像剤を層厚規制部材によって層厚を調整して、更に潜像担持体との対向位置である現像領域へ搬送し、当該現像領域において現像ローラの現像極により現像剤を穂立ちさせ、穂立ち状態の現像剤を潜像担持体表面に接触させることにより、あるいは非接触で、潜像担持体上の潜像を現像するようになっている。その後、現像スリーブ上に吸着された現像剤（２成分現像剤ではキャリアと余剰トナー）は、現像極から汲み上げ極に至る穂切れ位置で現像スリーブから落下することにより現像装置内に戻され、現像装置内の攪拌手段により貯蔵現像剤と再度攪拌混合されて使用される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
現像領域と層厚規制部材の間の角度が離れている従来の磁石ローラであって、これら現像領域と層厚規制部材の間に位置する現像剤搬送極のピーク半値幅が広い磁石ローラの場合、ピーク半値中央角度とピーク中央角度が略同一により形成されている磁石ローラでは、現像剤の搬送力が、トナー飛散防止用の上ケース並びに入口シール等の部材のあたりで低下してしまい、これらに接触した磁気ブラシは搬送されにくくなり、現像剤溜りを作る。この原因を考える：法線磁束密度の略同一部にピーク半値中央角度とピーク中央角度がある場合、法線磁束密度カーブは左右対称になる。この状態の磁石ローラでは磁極の中心部に穂立ちが発生する。これでは、現像剤の搬送力の最大値は極の中心部分にある。したがって、下流側に位置する現像極との０ガウス変極点（０ｍＴ：磁力がＮ極からＳ極あるいはＳ極からＮ極に切り換わる点）部での磁気吸引力が低下し、且つ磁気吸引力の低下している部分が広く発生するので現像剤搬送力低下部が広く存在することになる。これによって現像剤溜りが生じる。この現像剤溜りは、キャリア飛散、キャリア落ち、トナー落ち、現像剤溢れ等の異常画像や機械本体に与える影響が大きい。
【０００４】
一方、上ケースに取り付けられているトナー飛散を防止する為に設けられている入口シールは上ケースに両面テープにより貼り付けられていることが多い。入口シールはポリウレタン等の柔らかい素材でできており、入口シール単体では自立性に乏しい。したがって、両面テープ等で貼り付けられているのである。この入口シールは通常０．１〜０．３ｍｍ厚で作成され、両面テープ厚みは０．１ｍｍである。このため、入口シールを貼り付けている部分では他部よりも０．２〜０．４ｍｍほど現像剤搬送空隙が小さくなる。また、入口シールは潜像担持体に設計上０．５〜１ｍｍ程度摺擦するように設計されており、完全に潜像担持体と接触するように設計されている。したがって、入口シールにより空隙が狭められている。このため入り口シール部を通過する現像剤は入口シールによって搬送されにくくなっており、搬送力が弱くなるように設計された法線磁束密度カーブではこの部分に現像剤が溜まりやすくなる。
【０００５】
本発明は、現像領域入口付近での現像剤搬送力を向上させ、現像剤の滞留を起こすことなく、現像領域へ必要な現像剤量を搬送することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本発明にしたがって、潜像担持体に対向する現像領域にて現像剤担持体表面に磁気ブラシを形成する現像主磁極と当該現像主磁極より現像剤搬送方向上流側に位置する搬送磁極とを有する磁石ローラを内包し現像剤担持体表面上の現像剤層の厚みを規制する規制部材を備えた現像装置を有する現像ユニットにおいて、上記現像剤層厚規制部材と現像主磁極との間に搬送磁極が配置され、上記主磁極と上記搬送磁極との間に上記磁石ローラ側に突設され現像剤の飛散を防止する入口シールが先端部分を現像領域内にて潜像担持体に摺擦するように配置されており、上記搬送磁極の法線方向磁束密度のピーク角度を当該磁極の法線方向磁束密度のピーク半値中央角度よりも現像領域側へ１０°以上傾け、且つ現像主磁極の法線方向磁束密度ピーク角度と現像剤搬送磁極の法線方向磁束密度ピーク角度の間が５０°以下であることで、達成される。
【０００８】
搬送磁極の０ガウス変極点間角度に挟まれた法線方向磁束密度の積分値をピーク中央角度位置で分けた場合に、現像剤層厚規制部材側／現像主磁極側≧３／２とすれば、好適である。
【０００９】
現像主磁極ピーク角度と現像剤搬送磁極のピーク角度の間が５０°以下になっていれば、一層効果的である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細を、図に示す例に基づいて説明する。
図１は本発明に係る画像形成装置である。潜像担持体である感光体ドラム１の周囲には、帯電ローラ等で感光体ドラムの表面を帯電する帯電装置２、レーザー光線等で感光体ドラム１の一様帯電処理面に潜像を形成する露光３、感光体ドラム１上において潜像に対し帯電したトナーを付着させることでトナー像を形成させる現像装置４、転写ベルト又は転写ローラ、チャージャー等で感光体ドラム１上に形成されたトナー像を記録紙６に転写する転写装置５、転写後に感光体ドラム１上に残ったトナーを除去するクリーニング装置７、感光体ドラム１上の残留電位を除去する除電装置８、が順に配列されている。このような構成において、帯電装置２の帯電ローラによって表面を一様に帯電された感光体１は、露光３によって静電潜像を形成され、現像装置４によってトナー像を形成される。当該トナー像は転写装置５によって感光体ドラム１表面から、不図示の給紙トレイから搬送された記録紙へ転写される。その後記録紙上のトナー像は定着装置によって記録紙に定着される。一方、転写されずに感光体ドラム上に残ったトナーはクリーニング装置７によって回収される。残留トナーを除去された感光体ドラム１は除電ランプ８で初期化され、次回の画像形成プロセスに供される。
【００１１】
現像装置４の構成を図２に基づき説明する。現像剤担持体としての現像ローラ４１は、感光体ドラム１に近接するようにして配置されており、両者の対向部分に現像領域が形成されるようになっている。上記現像ローラ４１には、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂などの非磁性体を円筒状に形成してなる現像スリーブ４３が図示を省略した回転駆動機構によって矢印方向、すなわち時計回り方向に回転されるようにして備えられている。
【００１２】
現像スリーブ４３内には該現像スリーブ４３の表面上に現像剤を穂立ちさせるように磁界を形成する磁石ローラ４４が固定状態で備えられている。このとき現像剤を構成するキャリアは、上記磁石ローラ４４から発せられる磁力線に沿うようにして現像スリーブ４３上にチェーン状に穂立ちされるとともに、このチェーン状に穂立ちされたキャリアに対して帯電トナーが付着されて磁気ブラシが形成されるようになっている。形成された磁気ブラシは、現像スリーブ４３の回転移送に伴って現像スリーブ４３と同方向、すなわち時計回り方向に移送されることとなる。現像剤の搬送方向、すなわち時計回り方向における前記現像領域の上流側部分には、現像剤チェーン穂の穂高さ、すなわち現像剤の量を規制するドクタブレード４５が設置されている。更に上記現像ローラ４１の後方領域には、現像ケーシング４６内の現像剤を撹拌させながら現像ローラ４１側に汲み上げるスクリュ４７が設置されている。
【００１３】
磁石ローラ４４は、複数の磁極を備えている。具体的には、現像領域部分に現像剤を穂立ちさせる現像主磁極（Ｐ１）と、現像スリーブ４３上に現像剤を汲み上げるための磁極Ｐ４、現像スリーブ４３上に汲み上げられた現像剤を現像領域まで搬送させる磁極Ｐ５及びＰ６、現像後の領域で現像剤を搬送させる磁極Ｐ２及びＰ３を備えている。これらの各磁極Ｐ１，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ２及びＰ３は、現像スリーブ４３の半径方向に向けて配置されている。この磁石ローラ４１は、８極の磁石によって構成されているが、汲み上げ性、黒ベタ画像追従性を向上させるためにＰ３極からドクタ４５間に磁極を更に増やし、１０極や１２極で構成される磁石ローラとしても良い。
【００１４】
上記構成において、具体的には、感光体ドラム１のドラム径を６０ｍｍ、現像スリーブ４３のスリーブ径を２０ｍｍとし、また現像装置での現像ローラの磁力分布を表す図３に示すように主磁極（Ｐ１）とドクタブレード間にあるＰ６極のピーク半値中央角度は１４５°であり、ピーク角度は１５５°である。ここでピーク半値中央角度とは、ピークガウス量の５０％部（２ケ所ある）の値の半値幅中心を通る位置角度であり、ピーク角度はピークガウス量最大値の位置角度のことである。図中、Ａは部品の取付基準面であり、各角度は、この面との角度を指す。また、Ｐ６極の０ガウス変極点間角度は８５°で形成した。法線磁束密度はＡＤＳ社製ガウスメータ（ＨＧＭ−8300）並びにＡＤＳ社製Ａ１型アキシャルプローブを用いて測定した主磁極（Ｐ１）の現像スリーブ表面での法線磁束密度（ピーク値）は５０ｍＴであつた。ピーク半値中央角度位置では４６ｍＴであった。
【００１５】
現像剤の搬送力が高い部分は法線磁束密度が最大である所であり、この部分では磁気ブラシが現像スリーブに強く引きつけられており、現像スリーブに強く引きつけられることによって現像スリーブの回転による現像剤搬送力は向上する。現像剤は法線方向磁束密度により現像スリーブに吸引される。現像スリーブの回転移動により現像剤は現像スリーブの下流方向に搬送される。特に現像剤の搬送力を必要とする部分にピーク磁束密度を合わせることで現像剤溜りがなく、現像剤を停留することなしに搬送することが可能となった。
【００１６】
法線方向磁束密度が接線方向磁束密度よりも大きい場合には磁気ブラシは穂立ちしている状態であり、その反対の場合には磁気ブラシは現像スリーブに沿って寝ている状態である。穂立ちしている磁気ブラシは現像ローラの磁極により穂立ちしているもので、キャリアと磁石ローラ間に発生する磁気吸引力により現像スリーブ上に現像剤が穂立ちし吸引され搬送される。反対に磁気ブラシが現像スリーブに沿って寝ている状態では、隣り合った磁極間の磁気吸引力によって磁気ブラシはキャリアチェーンを形成する。この部分に障害物がある場合、小さな力で現像剤は動いてしまう可能性があり、しいては現像剤が現像スリーブから離れてしまう現象が起こる。
【００１７】
【表１】

【００１８】
上記表１はピーク角度とピーク半値角度差に対しての現像剤搬送性を示す。ピーク角度をピーク半値角度よりも下流にすることにより現像剤搬送性が改善され現像剤溜りが発生しなくなる。
【００１９】
【表２】

【００２０】
上記表２は現像剤搬送極（本例ではＰ６極）の法線磁束密度の積分値をピーク角度位置で振り分けた際の積分値の比率を示す。数字が大きくなると上流側（現像剤層厚規制部材側）の積分値が多くなる。積分値比率が大きくなることによって現像剤搬送性が改善され、現像剤溜りが発生しなくなる。
【００２１】
また主磁極の半値幅が小さい場合には、現像剤搬送極のピーク角度を主磁極に近づけることによって搬送力が向上する。主磁極半値幅が小さい場合には０ガウス変極点が更に現像主磁極側に存在するので入口シール４８等の障害を受けやすくなる。したがって現像剤搬送極ピーク角度を主磁極側に傾けることにより、入口シール４８の箇所での現像剤搬送力を向上させ、現像剤溜りを作ることなく現像剤を搬送することが可能となった。
【００２２】
【表３】

【００２３】
上記表３は現像主磁極ピーク角度と現像剤搬送極ピーク角度間の角度を示す。現像剤の搬送性は角度が狭まることによって向上している。このことから現像剤の搬送性は現像主磁極と現像剤搬送極間角度により向上することが分かる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、入口シール部分の現像剤搬送力が増加することになって、現像上ケースと入口シール４８の間で現像剤が滞留することなく、現像領域へ搬送され、キャリア飛散、キャリア落ち、トナー落ち、現像剤溢れ等に起因する異常画像や本体ダメージが低減される。
【００２５】
現像主磁極ピーク角度と現像剤搬送磁極のピーク角度の間が５０°以下になっていることで現像主磁極と現像剤搬送磁極の間の０ガウス変極点位置側にピーク中央角度を近づけることにより、半値幅の小さな現像主磁極でも、現像剤搬送力を現像主磁極側へシフトすることになって、入口シール４８での現像剤搬送力が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る複写機の概略構成を示す図である。
【図２】図１の複写機の現像ユニットの断面構成図である。
【図３】本発明の構成によって現像磁極のピーク角度が現像主磁極側に傾いた状態を示す磁力分布図である。
【符号の説明】
１感光体ドラム
４現像ローラ
４１現像ローラ
４３現像スリーブ
４４磁石ローラ
４５ドクタブレード

Claims

潜像担持体に対向する現像領域にて現像剤担持体表面に磁気ブラシを形成する現像主磁極と当該現像主磁極より現像剤搬送方向上流側に位置する搬送磁極とを有する磁石ローラを内包し現像剤担持体表面上の現像剤層の厚みを規制する規制部材を備えた現像装置を有する現像ユニットにおいて、
上記現像剤層厚規制部材と現像主磁極との間に搬送磁極が配置され、上記主磁極と上記搬送磁極との間に上記磁石ローラ側に突設され現像剤の飛散を防止する入口シールが先端部分を現像領域内にて潜像担持体に摺擦するように配置されており、上記搬送磁極の法線方向磁束密度のピーク角度を当該磁極の法線方向磁束密度のピーク半値中央角度よりも現像領域側へ１０°以上傾け、且つ現像主磁極の法線方向磁束密度ピーク角度と現像剤搬送磁極の法線方向磁束密度ピーク角度の間が５０°以下であることを特徴とする現像ユニット。
上記搬送磁極の０ガウス変極点間角度に挟まれた法線方向磁束密度の積分値をピーク中央角度位置で分けた場合に、現像剤層厚規制部材側／現像主磁極側≧３／２とすることを特徴とする請求項１に記載の現像ユニット。
請求項１又は２に記載の現像ユニットを備えた画像形成装置。