JP6003427B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像装置及び画像形成装置に関し、特に非磁性トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤の現像装置及び画像形成装置に関する。

電子写真方式のプリンタ、複写機等の画像形成装置では、一方向に回転する感光体と呼ばれる像担持体上に形成された静電潜像に、現像装置からトナーと呼ばれる像可視化剤を供給して静電潜像を可視像化し、このトナー像を記録紙上に印刷する。
この電子写真方式に適用される現像装置としては、トナーとキャリアと呼ばれる磁性粉体とからなる二成分現像剤を用いた現像装置が多用されている。

この二成分現像剤は、現像剤収容部で攪拌することにより、現像剤中のトナーとキャリアとが摩擦しあい、それぞれが所定量に帯電された状態で用いられる。
所定の帯電量に帯電された現像剤は、現像剤収容部から、内部に複数の磁極から成る現像ローラが固設され、回転駆動された現像スリーブに導かれる。
この現像スリーブの表面に供給された現像剤は、磁気ブラシ状態で保持されると共に、現像スリーブの回転によって搬送され、現像スリーブの外周に近接配置された現像剤規制部材(ドクタとも言う)を通過した後、感光体との対向部である現像領域に搬送される。

ここで、現像剤規制部材は、現像スリーブの表面上に保持された現像剤の磁気ブラシを穂切りし、現像領域に搬送される現像剤を適正量に維持する目的で設置されている。上記層厚規制部材の付設は、現像剤担持体により現像領域に向けて搬送される二成分現像剤の搬送量を一定化させる上で重要な役割を果たしていることは既に知られている。

しかし、通常の現像装置では、画像形成を繰り返すと経時で現像剤搬送量が低下し、画像濃度が薄くなるという問題があった。

そこで、二成分現像剤の搬送量を安定して確保できるように構成し、層厚規制後の現像剤を像担持体に接触させて、像担持体上の静電荷パターンを現像し、細線の再現等、高画質の画像を安定して得ることができる画像形成装置を提供することを目的とした現像装置、および、現像装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１には、現像剤担持体と層厚規制部材とを有し、二成分現像剤を使用する現像装置において、層厚規制部材を磁性材料で構成するとともに、現像剤担持体の回転方向に沿った層厚規制部材の厚さ方向の中心が、特定の磁界発生手段で作られる磁束密度分布のピーク位置を示す現像剤担持体上の位置よりも現像剤担持体の回転方向にみて上流側であって、半値幅に対応した範囲内に位置するように層厚規制部材を設けた構成が開示されている。

しかしながら、特許文献１に記載の発明は、現像剤規制部材を法線方向磁束密度が高い位置に設置しているため、現像剤に与えるストレスが大きく現像剤の劣化によって流動性が変化し、現像剤搬送量が低下するという問題があった。また、同発明は、現像剤の劣化を抑制するために現像剤規制部材に対向する極の磁束密度を下げると、現像剤の搬送速度が低下し搬送量が不足してしまう。さらに、同発明では、経時で現像剤搬送量を安定化させるという問題が解消できていない。

そこで、本発明は、現像剤搬送量の経時変動を抑制し画像濃度を安定化させることを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、円筒状の現像スリーブの内部に複数個の磁極を有する現像ローラを備え、非磁性トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を前記現像スリーブの回転によって保持搬送して感光体上に形成された静電潜像を可視画像化する現像剤担持体と、該現像剤担持体の外周に近接配置され、前記現像剤の搬送量を規制する現像剤規制部材と、を備えた現像装置において、前記現像剤担持体の現像ローラは、少なくとも現像剤汲み上げ磁極と、前記現像剤規制部材が対向する現像剤規制極と、前記静電潜像を現像するための現像主極と、前記現像剤を搬送する現像剤搬送磁極と、前記現像剤を剥離する現像剤剥離磁極と、を備え、前記現像剤規制極の法線方向の磁束密度の最大値が前記現像主極の５０〜７０％であり、半値幅が３９度以下であり、前記現像剤規制部材の対向する位置における法線方向の磁束密度が３５ｍＴ以下であることを特徴とする。

本発明によれば、現像剤搬送量の経時変動を抑制し画像濃度を安定化させることができる現像装置及び画像形成装置の提供を実現できる。

本発明の一実施形態に係る現像装置を用いた画像形成装置の画像形成要部を示す概略構成図である。 図１に示した画像形成要部を用いた画像形成装置の概念図の一例である。 （ａ）は、現像ローラ２８ｒの角度と磁束密度との関係を示す図であり、（ｂ）は、現像剤規制部材２９が対向する磁極の半値幅の外側に有る場合の（ｃ）は、現像剤規制部材２９が対向する磁極の半値幅の内側にある場合の現像剤と現像剤規制部材２９との関係を示す図である。 現像ローラの磁極配置について説明するための説明図である。 本発明に係る現像装置に用いられる現像剤規制部材２９が対向する磁極の半値幅を上流側と下流側とで変更した場合の実施の形態の概念図である。 （ａ）は、本発明に係る現像装置における現像剤規制部材２９の規制位置付近の拡大図であり、（ｂ）は、現像ローラ２８ｒの角度と磁束密度との関係を示す図である。 現像スリーブと現像剤規制部材との位置関係が図８（ａ）、（ｂ）に示すような特性を有する現像装置を用いて印刷試験を行い、現像剤搬送量の推移を調べた結果を示す図である。 （ａ）は、本発明に係る現像装置における現像ローラの角度と法線方向磁束密度との関係を示す図であり、（ｂ）は、通常の現像装置における現像ローラの角度と法線方向磁束密度との関係を示す図である。 ４５０００枚印刷後の現像剤搬送量測定結果を示す図である。 現像装置における現像剤規制部材の規制位置付近の拡大図である。 接線方向磁束密度と法線方向磁束密度が等しい場合の実施の形態を示す図である。 接線方向磁束密度が２０ｍＴ〜５０ｍＴの場合について、規制部材先端位置における接線方向磁束密度-法線方向磁束密度に対する、規制部材近傍の現像剤の速度とスリーブ最表面の現像剤の速度比（ Vb / Va ）を表す図である。 接線方向磁束密度が法線方向磁束密度と等しい場合の実施の形態を示す図である。 現像剤の速度とスリーブ最表面の現像剤の速度比（ Vb / Va ）と４５０００枚印刷後の現像剤搬送量の変化率を表す図である。

本発明の実施の形態を説明する。本発明は、複数の磁界発生手段と、磁界発生手段を内包し、かつ、回転可能に設けた現像剤担持体と、現像剤担持体を挟んで磁界発生手段の内の特定の磁界発生手段と対向して設けた層厚規制部材とを有し、非磁性トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を使用する現像装置に際して、以下の特徴を有するが限定されるものではない。

要するに、現像剤規制部材が対向する磁極の法線方向磁束密度の最大値が現像主極の５０〜７０％であり、半値幅が３９度以下であり、現像剤規制部材の対向する位置における法線方向磁束密度が３０ｍＴ以下である。
本発明について、以下の図面を用いて詳細に解説する。

図１は、本発明の一実施形態に係る現像装置を用いた画像形成装置の画像形成要部を示す概略構成図である。図２は、図１に示した画像形成要部を用いた画像形成装置の概念図の一例である。
図１に示す像担持体であるドラム状の感光体１０のまわりには、図中左横に設けるローラ状の帯電装置１１から感光体１０の矢印Ａ１で示す回転方向に順に、下に現像装置１２、右横に転写装置１３と用紙分離装置１４、上にクリーニング装置１５を備える。

原稿を複写するときは、公知のとおり、コンタクトガラス１０１（図２参照）上に原稿をセットしてから、不図示のスタートボタンを押し、光学読取装置１０２（図２参照）で原稿上の画像を読み取ると同時に、感光体１０と転写装置１３との間に、下から矢示するごとく用紙Ｐを送り込む。

一方、感光体１０は、矢印Ａ１方向の回転にともない帯電装置１１で表面を一様に帯電し、その表面に光書込み装置１０３（図２参照）からレーザ光Ｌを照射して書き込みを行い、感光体１０上に、読み取った原稿画像に対応する静電潜像を形成し、続いて現像装置１２によりトナーを付着して静電潜像を逐次可視像化する。

この可視像化して形成したトナー像を、上述したとおり感光体１０と転写装置１３との間に送り込んだ用紙Ｐ上に転写装置１３で転写する。
用紙Ｐへの転写後、用紙Ｐは、用紙分離装置１４で放電して、静電的に付着する感光体１０から分離し、定着装置１０４（図２参照）へ搬送し、定着装置１０４で転写画像を定着し、排紙部１０５（図２参照）へと排出する。
図中１５ａはケースであり、３０はトナー搬送部材である。

尚、図１では用紙分離装置１４を用いているが、用紙分離装置１４に代えて分離爪を設け、感光体１０から機械的に分離するように構成してもよい。

他方、画像転写後の感光体１０は、表面に残った残留トナーを、クリーニング装置１５に備えるクリーニングブレード１７で掻き落として表面を清掃して後、不図示の除電ランプで除電して表面電位を初期化する。

図２に示す画像形成装置１００において、上述した感光体１０と帯電装置１１と現像装置１２とクリーニング装置１５などを、図１に示すように１つのカートリッジケースで一体化してプロセスカートリッジを構成してもよい。

＜現像装置＞
現像装置１２は、現像剤としてトナーとキャリアとで構成された２成分現像剤を用いる。現像時、不図示の駆動モータを駆動し、その駆動モータの駆動力を伝達して現像手段２８の現像スリーブ２８ｓを回転させるとともに、第１搬送スクリュ２３および第２搬送スクリュ２４を回転させて現像剤を撹拌し、トナーとキャリアとを摩擦帯電させながら現像手段２８へ搬送する。現像手段２８は、内部に複数の磁極が設けられた現像ローラ２８ｒと同軸で現像ローラ２８ｒを覆うように配置された回転可能な現像スリーブ２８ｓを有する。
現像スリーブ２８ｓ上の現像剤の量は、後述する現像剤規制部材２９ａで規制される（尚、図ではＬ字形状に記載されているが限定されない。）。現像スリーブ２８ｓは、図４の矢印Ａ５の方向に回転する。

図４は、現像ローラの磁極配置について説明するための説明図である。
図４の破線で示すように、現像ローラ２８ｒはＰ１(Ｎ極)、Ｐ２(Ｓ極)、Ｐ３(Ｓ極)、Ｐ４(Ｓ極)、Ｐ５(Ｎ極)、Ｐ６(Ｓ極)の順に着磁した現像マグネットが固定して設置されており、その現像マグネットの外周部に回転可能な現像スリ−ブ２８ｓを具備している。このため現像スリーブ２８ｓの近傍にある現像剤は、現像剤くみ上げ極Ｐ５極によって、搬送スクリュから現像スリ−ブ２８ｓの表面にくみ上げられる。その後、現像スリ−ブ２８ｓの回転にともなって、現像剤規制部材２９の近傍まで搬送される。現像剤規制部材２９で一定の量に規制される。現像剤規制部材２９を通過した現像剤はＰ６極によって搬送され、現像主極と呼ばれるＰ１極によって現像に使用される。現像に使用された現像剤は現像剤搬送磁極であるＰ２極を経て現像剤剥離極であるＰ３極で現像スリーブ２８ｓから離れる。

現像スリーブ２８ｓの近傍には、現像スリーブ２８ｓから所定の間隔をあけて現像剤規制部材２９が設けられ、現像に使用される現像剤搬送量が所定量に規制される。現像剤規制部材２９は、厚さ１〜２ｍｍの非磁性材質を用いる。現像剤規制部材を非磁性とすることで、現像剤へ与えるストレスが少なくなり、現像剤劣化による現像剤搬送量の変化が少なくなる。

また、現像スリーブ２８ｓには所定のバイアス電圧が印加され、現像剤中のトナーを感光体１０の表面に静電的に付着しその表面上の潜像を可視像化する。

以上のような一連の印刷動作において、現像装置が所定の現像性能を得るためには、現像剤規制部材２９における現像剤の通過量規制が安定して行われることが重要であり、この方法を、図６（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。
図６（ａ）は、本発明に係る現像装置における現像剤規制部材２９の規制位置付近の拡大図であり、図６（ｂ）は、現像ローラ２８ｒの角度と磁束密度との関係を示す図である。図６（ａ）中の実線は磁極Ｐ６極の法線方向磁束密度を示している。

図６において、現像剤規制部材２９が対向するのはＰ６極であり、Ｐ６極の法線方向ピーク磁束密度Ｖは約６０ｍＴであり、磁束密度がピークの半分Ｖ／２になる幅Ｗ(半値幅)が３９度となっている。また、現像剤規制位置２９での法線方向磁束密度は３０ｍＴである。
現像剤規制部材２９の位置における法線方向磁束密度を小さくすることで、現像剤規制部材２９を矢印Ａ７方向に通過するときに現像剤に与えるストレスが少ないため現像剤劣化による搬送量の低下が起こりにくい。特に現像剤規制部材２９に対向する位置で法線方向磁束密度を３０ｍＴ以下にすると、ストレス低減効果が高くなる。

現像剤規制部材２９が対向する位置で法線方向磁束密度を下げるために、ピーク磁束密度を下げると、現像剤規制部材２９を通過する現像剤の速度が遅くなり搬送量が低下する。現像剤の搬送速度を下げずに、現像剤へ与えるストレスを低減するためには、法線方向ピーク磁束密度を現像剤主極の４０％〜７０％とすると良い。

また、現像剤規制部材２９をＰ５極とＰ６極との極間に設置すると、現像剤へのストレスは弱くなるが、環境や流動性などの変化によって搬送量が変化しやすい。そこで、本実施例では、Ｐ６極のピーク磁束密度を下げずに、半値幅を狭くすることで現像剤規制部材２９の位置で法線方向磁束密度を低減し、現像剤規制部材２９の通過時の現像剤搬送速度を維持できるようにした。特に半値幅を３９度以下とすることで、磁束密度の変化が大きくなるので搬送速度が安定する。
その結果、経時の現像剤搬送量を安定化させることができた。
上記のようにＰ６極の半値幅を３９度以下とし、法線方向ピーク磁束密度を主極の４０％〜７０％とし、現像剤規制部材の位置での法線方向磁束密度を３０ｍＴ以下とすることで、経時の現像剤搬送量を安定化させることができる。

また、Ｐ６極の半値幅は、狭すぎると現像剤搬送量が低下してしまうことがある。
現像剤規制部材が対向するＰ６極の半値幅が３２度以上３９度以下の場合、現像剤搬送量が最も安定する。

次に図５を用いて他の実施の形態について説明する。
図５は、本発明に係る現像装置に用いられる現像剤規制部材２９が対向する磁極の半値幅を上流側と下流側とで変更した場合の実施の形態の概念図である。
単純に現像剤規制部材２９に対向する部位の磁極の半値幅を狭くしただけでは、磁極から発生する接線方向の磁場の大きさが低下し、現像剤規制部材２９を通過するための現像剤の搬送力が低下する恐れがある。
そこで、本実施形態では、Ｐ６極の法線磁束密度分布において、現像スリーブ２８ｓの回転方向（矢印Ａ６方向）上流側の半値幅Ｗ１を下流側の半値幅Ｗ２より狭くした。これにより、現像剤規制部材２９前の現像剤堆積量を低減させ、且つ現像剤が現像剤規制制部材２９を通過するための搬送性を確保することが可能になる。

次に、他の実施の形態について図３（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。
図３（ａ）は、現像ローラ２８ｒの角度と磁束密度との関係を示す図であり、図３（ｂ）は、現像剤規制部材２９が対向する磁極の半値幅の外側に有る場合の図３（ｃ）は、現像剤規制部材２９が対向する磁極の半値幅の内側にある場合の現像剤と現像剤規制部材２９との関係を示す図である。
図３（ｂ）、（ｃ）に示すように現像剤規制部材２９を、現像剤規制部材２９が対向する磁極の半値幅の外側で、ピーク位置より上流側に設けた。図３（ｃ）のように現像剤規制部材２９が対向する磁極の半値幅の内側にある場合、現像剤規制部材２９の上流で滞留する現像剤が多い。

本実施形態のように半値幅の外側に現像剤規制部材２９を設けると、図３（ｂ）に示すように現像剤規制部材２９の上流で滞留する現像剤の量が減るため、現像剤が動きやすくなり現像剤搬送量が安定する。

本実施形態によれば、法線方向の磁束密度に加え、接線方向磁束密度も適切な範囲に設定することで、さらに効果を高めることができる。
他の実施形態について、図１０、図１２、図１３を用いて説明する。
規制部材の位置において接線方向磁束密度Ｂsを法線方向磁束密度Ｂrより大きくなるようにした。

図１０は、現像装置における現像剤規制部材の規制位置付近の拡大図である。図中の実線は法線方向磁束密度を示し、破線は接線方向磁束密度を示している。
図１０に示すスリーブ最表面の現像剤ａの速度をVaとすると、スリーブ表面では現像剤はスリーブとほぼ等速で動くが、スリーブから離れた場所に存在する現像剤はスリーブの回転によって周りの現像剤と衝突することで速度が低下するため、現像剤の速度はスリーブから距離が離れるに連れて遅くなる。
図１０に示す規制部材先端の現像剤ｂの速度Vbがスリーブ表面における現像剤の速度Vaと近いほど規制部材の上流で現像剤が滞留しにくくなるため、搬送性が良好になる。

図１２は、接線方向磁束密度が２０ｍＴ〜５０ｍＴの場合について、規制部材先端位置における接線方向磁束密度-法線方向磁束密度に対する、規制部材近傍の現像剤の速度とスリーブ最表面の現像剤の速度比（ Vb / Va ）を表す図である。
接線方向磁束密度が法線方向磁束密度より大きくなるに連れて、規制部材近傍の現像剤の速度が速くなるため、Vb/Vaは大きくなる。

図１４は、現像剤の速度とスリーブ最表面の現像剤の速度比（ Vb / Va ）と４５０００枚印刷後の現像剤搬送量の変化率を表す図である。
速度比（ Vb / Va ）が大きくなるに連れて、画像形成による現像剤搬送量の変化率が少なくなる。
特に、規制部材近傍の現像剤の速度をスリーブ表面における移動速度の０．３５以上とすることで、現像剤の滞留が少なくなり、経時の現像剤搬送量が変化しにくくなる効果が高いことがわかった。

また、現像剤規制部材の位置で、接線方向磁束密度と法線方向磁束密度と等しくなるようにしてもよい。

図１１は、接線方向磁束密度と法線方向磁束密度が等しい場合の実施の形態を示す図である。

図１３は、接線方向磁束密度が法線方向磁束密度と等しい場合の実施の形態を示す図である。
接線方向磁束密度が法線方向磁束密度と等しいと、図１３に示すように、規制部材通過時の磁気穂の角度が４５度になり、ドクタギャップに現像剤が滑らかに進入する。そのため、現像剤の搬送性を維持する効果が高い。
特に、接線方向磁束密度を４０ｍＴ以上とすることで、搬送速度の低下を抑制することができる。

図１２に示すように、接線方向磁束密度が４０ｍＴ以上になると規制部材上流で現像剤の動きが活発に行われ、良好な搬送性が得られており、（ Vb / Va ）は０．５程度になっていた。
また、規制位置での接線方向の磁束密度成分Ｂsが大きすぎる場合には、現像剤の穂は寝た状態となることによって、現像剤の密度が大きくなり、現像領域へは過剰な現像剤が供給されることになり好ましくない。接線方向磁束密度は５０ｍＴ以下とするのが適切である。

上記のように磁束密度の法線方向成分Ｂrに加え、接線方向磁束密度Ｂsも適切な範囲に設定することで現像剤の搬送性がさらに向上する効果が得られる。

また、軸方向に沿って延びるＶ字状の断面を有する溝を外周面の周方向の複数箇所に形成した現像ローラ２８ｒを用いると、矢印Ａ４方向に回転する現像スリーブ２８ｓの外周面に現像剤を安定して担持することができるため、現像剤の搬送力が向上し、現像剤搬送量の低下が起こりにくくなる効果がいっそう高くなる。溝のピッチは０．５ｍｍ以下であり、各溝の開口角度が６０度以上且つ１２０度以下であり、各溝の深さは０．０５ｍｍ以上且つ０．１５ｍｍ以下である。

また、この現像装置は、現像剤規制部材２９と現像スリーブ２８ｓとの間隔ＤＧを０．２以上にして用いることが望ましい。
間隔ＤＧが狭いと、現像剤の流動性が低下すると現像剤の速度が遅くなり、現像剤搬送量が低下しやすい。また、ギャップに異物や凝集体が詰まり、画像に縦スジなどの不具合を生じることがある。

表１に示す現像ローラ（現像スリーブ）の仕様が異なる比較例１〜３、実施例１〜１１の構成において、以下の条件で印刷を行い現像剤搬送安定性を調べた。

＜条件＞
現像ギャップ：０．４０ｍｍ
現像剤規制部材−現像スリーブギャップ：０．３０ｍｍ
現像スリーブ：直径１６ｍｍ、周速４５０ｍｍ／ｓ
感光体：直径３０ｍｍ、周速：１８３ｍｍ／ｓ
（トナー）
トナーは、結晶性ポリエステル樹脂（Ａ）、非結晶性樹脂（Ｂ）、非結晶性樹脂（Ｃ）、複合樹脂（Ｄ）、着色剤、及び離型剤を少なくとも含有するトナー材料を乾式混合し、混練機にて溶融混練し、粉砕して作成された粉砕トナーを用いた。
平均粒径は６．８μｍである。
（キャリア）
粒径５５μｍのキャリアを用いた。
上記条件にて画像面積率１０％の原稿を４５０００枚印刷を行った。
４５０００枚の印刷終了後に、現像剤搬送量が初期に比べ±２０％以内であれば「○」とし、それ以上変動した場合「×」とした。結果を図９に示す。
図９は、４５０００枚印刷後の現像剤搬送量測定結果を示す図である。
同図において、縦軸は現像剤規制部の位置における法線方向磁束密度を示し、横軸はＰ６極半値幅を示す。

Ｐ６極の半値幅が３９度以下であり、現像剤規制部材２９の位置における法線方向磁束密度が３５ｍＴ以下であれば、４５０００枚印刷後の現像剤搬送量は初期に比べ±２０％以内の変動であった。さらに、半値幅が３２度以上の場合現像剤搬送量の変動が少なく画像濃度が安定していた。

法線方向磁束密度と角度との関係が図８（ｂ）に示す法線方向磁束密度の現像ローラ（現像スリーブ）を用いた。
現像剤規制部材２９の位置で法線方向磁束密度を２０ｍＴとし、接線方向磁束密度を４５ｍＴとし、現像剤規制部材２９は対向するＰ６極の上流側に位置し、Ｐ６極の半値幅は３９度とし、法線方向磁束密度は６０ｍＴとし、現像主極であるＰ１極の法線方向磁束密度が１００ｍＴである。現像スリーブの回転方向上流側の半値幅Ｗ１は１８度であり、下流側の半値幅Ｗ２は２１度である。この現像ローラにおいて、現像剤規制極の法線方向磁束密度の最大値は現像主極の６０％であり、現像スリーブの回転方向常住側の半値幅が下流側の半値幅に比べて狭くなっている。
４５０００枚印刷後に現像剤搬送量は図７に示すようにほとんど変化がなく、印刷した画像の濃度も所定の濃度を維持していた。

現像剤規制部材の位置で法線方向磁束密度２５ｍＴとし、接線方向磁束密度を４０ｍＴとし、現像剤規制部材２９は対向するＰ６極の上流側に位置し、Ｐ６極の半値幅は３２度、法線方向磁束密度は６５ｍＴ、現像主極であるＰ１極の法線方向磁束密度が１００ｍＴである。現像スリーブの回転方向上流側の半値幅Ｗ１は１６度、下流側の半値幅Ｗ２は１６度である。この現像ローラ（現像スリーブ）において、現像剤規制極の法線方向磁束密度の最大値は現像主極の６５％である。
４５０００枚印刷後の現像剤搬送量の変動はなく、印刷した画像の濃度も所定の濃度を維持していた。

現像剤規制部材２９の位置で法線方向磁束密度３５ｍＴとし、接線方向磁束密度を３０ｍＴとし、現像剤規制部材２９は対向するＰ６極の上流側に位置し、Ｐ６極の半値幅は３８．５度、法線方向磁束密度は６５ｍＴ、現像主極であるＰ１極の法線方向磁束密度が１００ｍＴである。この現像ローラ（現像スリーブ）において、現像剤規制極の法線方向磁束密度の最大値は現像主極の６５％である。
４５０００枚印刷後の現像剤搬送量は初期に比べ２０％低下した。印刷した画像の濃度も所定の濃度を維持していた。

現像剤規制部材２９の位置で法線方向磁束密度を３３ｍＴとし、接線方向磁束密度を３３ｍＴとし、現像剤規制部材２９は対向するＰ６極の上流側に位置し、Ｐ６極の半値幅は３８度、法線方向磁束密度は７０ｍＴ、現像主極であるＰ１極の法線方向磁束密度が１００ｍＴである。この現像ローラにおいて、現像剤規制極の法線方向磁束密度の最大値は現像主極の７０％である。
４５０００枚印刷後の現像剤搬送量は初期に比べ１０％低下した。印刷した画像の濃度も所定の濃度を維持していた。

現像剤規制部材の位置で法線方向磁束密度を３０ｍＴとし、接線方向磁束密度を３５ｍＴとし、現像剤規制部材は対向するＰ６極の上流側に位置し、Ｐ６極の半値幅は３８度、法線方向磁束密度は５０ｍＴ、現像主極であるＰ１極の法線方向磁束密度が１００ｍＴである。この現像ローラ（現像スリーブ）において、現像剤規制極の法線方向磁束密度の最大値は現像主極の５０％である。
４５０００枚印刷後の現像剤搬送量は低下はなかった。印刷した画像の濃度も所定の濃度を維持していた。

現像剤規制部材２９の位置で法線方向磁束密度を１５ｍＴとし、接線方向磁束密度を５０ｍＴとし、現像剤規制部材２９は対向するＰ６極の上流側に位置し、Ｐ６極の半値幅は３０度、法線方向磁束密度は６５ｍＴ、現像主極であるＰ１極の法線方向磁束密度が１００ｍＴである。この現像ローラにおいて、現像剤規制極の法線方向磁束密度の最大値は現像主極の６５％である。
４５０００枚印刷後の現像剤搬送量は＋１０％から−１０％の範囲で変動していた。印刷した画像の濃度も所定の濃度を維持していた。

現像剤規制部２９材の位置で法線方向磁束密度を３４ｍＴとし、接線方向磁束密度を３１ｍＴとし、現像剤規制部材は対向するＰ６極の上流側に位置し、Ｐ６極の半値幅は３３度、法線方向磁束密度は６５ｍＴ、現像主極であるＰ１極の法線方向磁束密度が１００ｍである。この現像ローラ（現像スリーブ）において、現像剤規制極の法線方向磁束密度の最大値は現像主極の６５％である。
４５０００枚印刷後の現像剤搬送量の低下はなかった。印刷した画像の濃度も所定の濃度を維持していた。

実施例２と同様の現像ローラ（現像スリーブ）を用いて、現像スリーブと感光体との周速を変化させ、４５０００枚の印刷を行った。現像スリーブと感光体の速度は以下である。
現像スリーブ周速：３００ｍｍ／ｓ
感光体周速：１２０ｍｍ／ｓ
４５０００枚印刷後に現像剤搬送量は低下せず、印刷した画像の濃度も所定の濃度を維持していた。

現像剤規制部材２９の位置で法線方向磁束密度を３０ｍＴとし、接線方向磁束密度を４５ｍＴとし、現像剤規制部材２９は対向するＰ６極の上流側に位置し、Ｐ６極の半値幅は３８．５度であり、法線方向磁束密度は６５ｍＴであり、現像主極であるＰ１極の法線方向磁束密度が１００ｍＴである。この現像ローラ（現像スリーブとも言う）において、現像剤規制極の法線方向磁束密度の最大値は現像主極の６５％である。

４５０００枚印刷後の現像剤搬送量は初期に比べ３％低下した。印刷した画像の濃度も所定の濃度を維持していた。

現像剤規制部材２９の位置で法線方向磁束密度を３０ｍＴとし、接線方向磁束密度を３０ｍＴとし、現像剤規制部材２９は対向するＰ６極の上流側に位置し、Ｐ６極の半値幅は３８．５度であり、法線方向磁束密度は６５ｍＴであり、現像主極であるＰ１極の法線方向磁束密度が１００ｍＴである。この現像ローラ（現像スリーブ）において、現像剤規制極の法線方向磁束密度の最大値は現像主極の６５％である。
４５０００枚印刷後の現像剤搬送量は初期に比べ５％低下した。印刷した画像の濃度も所定の濃度を維持していた。

＜比較例１＞
図８（ａ）に示す磁束密度の現像ローラ（現像スリーブ）を用いた。
現像剤規制極であるＰ６極の法線方向磁束密度が６３ｍＴ、半値幅が４２度、現像主極であるＰ１極の法線方向磁束密度が１００ｍＴである。
現像剤規制部材２９は対向するＰ６極の上流側に位置し、現像剤規制部材２９の位置で法線方向磁束密度は４５ｍＴであり、接線方向磁束密度は３５ｍＴであった。なお、Ｐ６極の半値幅は上流側と下流側とで等しい。
４５０００枚印刷後に、搬送量は約４０％低下し、画像濃度が薄くなる問題が生じた。

＜比較例２＞
現像剤規制極であるＰ６極の法線方向磁束密度が７５ｍＴ、半値幅が３９度、現像主極であるＰ１極の法線方向磁束密度が１００ｍＴである。
現像剤規制部材２９は対向するＰ６極の上流側に位置し、現像剤規制部材２９の位置で法線方向磁束密度は３８ｍＴであり、接線方向磁束密度は４０ｍＴであった。
４５０００枚印刷後に、搬送量は約２５％低下し、画像濃度が薄くなる問題が生じた。

＜比較例３＞
現像剤規制極であるＰ６極の法線方向磁束密度が７０ｍＴ、半値幅が３５度、現像主極であるＰ１極の法線方向磁束密度が１００ｍＴである。
現像剤規制部材２９は対向するＰ６極の上流側に位置し、現像剤規制部材２９の位置で法線方向磁束密度は４０ｍＴであり、接線方向磁束密度は３８ｍＴであった。
４５０００枚印刷後に、搬送量は約２５％低下し、画像濃度が薄くなる問題が生じた。

以上において、本実施形態及び実施例によれば、現像剤搬送量の変動を抑制できるので、画像形成を繰り返しても画像濃度が安定する。
すなわち、規制部材の位置における法線方向磁束密度を小さくすることで、規制部材を通過するときに現像剤に与えるストレスが少ないため現像剤劣化による搬送量の低下が起こりにくい。
また、現像剤規制部材に対向する磁極のピーク磁束密度を下げずに、半値幅を狭くすることで、規制部材通過時の現像剤搬送速度を確保することができるため、搬送量の低下が起こりにくい。

＜作用効果＞
本実施形態によれば、規制部材近傍の現像剤とスリーブ表面の現像剤の搬送速度の差が小さいため、現像剤が滞留しにくく、現像剤搬送量が安定する。
また、本実施形態によれば、接線方向の磁束密度を法線方向磁束密度より大きくすることで、現像剤が現像ローラ方向に保持される力が弱くなるため、規制部材近傍での搬送速度が上がる。その結果、現像剤は安定した搬送速度が得られ、現像剤の流動性が変化しても、搬送量が変化しにくい。

本実施形態によれば、接線方向磁束密度が法線方向磁束密度と等しいと、ドクタ通過時の磁気穂の角度が４５度になり、ドクタギャップに現像剤が滑らかに進入する。そのため、現像剤の搬送性を維持する効果が高い。

本実施形態によれば、接線方向の磁束密度を４０ｍＴ以上とすることで、現像剤の搬送速度が上がり、搬送量が安定する効果がいっそう大きくなる。

本実施形態によれば、接線方向の磁束密度を法線方向磁束密度より大きくすることで、現像剤が現像ローラ方向に保持される力が弱くなるため、規制部材近傍での搬送速度が上がる。その結果、現像剤は安定した搬送速度が得られ、現像剤の流動性が変化しても、搬送量が変化しにくい。

本実施形態によれば、接線方向磁束密度が法線方向磁束密度と等しいと、ドクタ通過時の磁気穂の角度が４５度になり、ドクタギャップに現像剤が滑らかに進入する。そのため、現像剤の搬送性を維持する効果が高い。

なお、上述した実施の形態及び実施例は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。

１０ 感光体
１１ 帯電装置
１２ 現像装置
１３ 転写装置
１４ 用紙分離装置
１５ クリーニング装置
１７ クリーニングブレード
２３ 第１搬送スクリュ
２４ 第２搬送スクリュ
２８ 現像手段
２８ｒ 現像ローラ
２８ｓ 現像スリーブ
２９、２９ａ 現像剤規制部材
１００ 画像形成装置
１０１ コンタクトガラス
１０２ 光学読取装置
１０３ 光書き込み装置
１０４ 定着装置
１０５ 排紙部

特開２００３−１４０４６３号公報

Claims (12)

1. 円筒状の現像スリーブの内部に複数個の磁極を有する現像ローラを備え、非磁性トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を前記現像スリーブの回転によって保持搬送して感光体上に形成された静電潜像を可視画像化する現像剤担持体と、該現像剤担持体の外周に近接配置され、前記現像剤の搬送量を規制する現像剤規制部材と、を備えた現像装置において、前記現像剤担持体の現像ローラは、少なくとも現像剤汲み上げ磁極と、前記現像剤規制部材が対向する現像剤規制極と、前記静電潜像を現像するための現像主極と、前記現像剤を搬送する現像剤搬送磁極と、前記現像剤を剥離する現像剤剥離磁極と、を備え、前記現像剤規制極の法線方向の磁束密度の最大値が前記現像主極の５０〜７０％であり、半値幅が３９度以下であり、前記現像剤規制部材の対向する位置における法線方向の磁束密度が３５ｍＴ以下であることを特徴とする現像装置。
2. 請求項１記載の現像装置において、前記現像剤規制極の前記現像剤担持体の回転方向の上流側の半値幅が下流側の半値幅より狭いことを特徴とする現像装置。
3. 請求項１記載の現像装置において、前記現像剤規制部材を、前記現像剤規制部材が対向する磁極の半値幅の外側で、ピーク位置より上流側に設けたことを特徴とする現像装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項記載の現像装置において、前記現像剤規制部材が対向する磁極の半値幅が３２度以上であることを特徴とする現像装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項記載の現像装置において、前記現像剤規制部材が非磁性の材質であることを特徴とする現像装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項記載の現像装置において、前記現像剤担持体表面に、軸方向に沿って延びるＶ字状の断面を有する溝を、外周面の周方向の複数箇所に形成したことを特徴とする現像装置。
7. 請求項１から６のいずれか一項記載の現像装置において、前記現像剤規制部材と前記現像剤担持体との間隔が０．２［ｍｍ］以上であることを特徴とする現像装置。
8. 請求項１から７のいずれか一項記載の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項１から４のいずれか一項記載の現像装置を用いた画像形成装置において、現像剤規制部材の先端位置における現像剤の搬送速度Vb、現像剤担持体表面における現像剤の搬送速度Vaとしたとき、搬送速度の比（Vb/Va）が０．３５以上であることを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項９記載の画像形成装置において、現像剤規制部材先端位置で、接線方向の磁束密度が法線方向磁束密度より大きいことを特徴とする画像形成装置。
11. 請求項９記載の画像形成装置において、現像剤規制部材先端位置で、接線方向磁束密度が法線方向磁束密度と等しいことを特徴とする画像形成装置。
12. 請求項１０記載の画像形成装置において、接線方向磁束密度が４０ｍＴ以上であることを特徴とする画像形成装置。

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