JP6320169B2 - 現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式や静電記録方式の画像形成装置において用いられる現像装置、プロセスカートリッジ、及びその画像形成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などで用いられる現像装置では、現像剤を担持して搬送する現像剤担持体として回転可能な現像スリーブが用いられることが多い。そして、この現像スリーブの軸線方向の両端部に、現像容器から現像剤が流出するのを抑制するためのシール部材が設けられる。

このシール部材には、フェルトや発泡ゴムなどの弾性体が利用されることが多い。一方、磁性を有する現像剤を用いる場合には、現像スリーブの外周面に対して一定の間隙を隔てて磁性体のシール部材である磁気シール部材を配置し、これにより現像容器からの現像剤の流出を抑制する方法がある。なお、磁性を有する現像剤は、一成分現像剤（トナー）の場合もあるし、非磁性トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤の場合もある。

磁気シール部材は、磁石を用いて構成されている。そして、磁気シール部材は、現像スリーブの軸線方向の両端部において、現像スリーブの外周面に対して一定の間隙を隔てて現像スリーブの周方向の所定範囲と対向するように延在し、この状態で現像スリーブと共に現像容器に取り付けられる。磁気シール部材は、各々の磁力線に沿って形成される現像剤の穂立ちによる磁気ブラシによって現像スリーブの外周面と磁気シール部材の表面との間隙を埋め、現像容器から現像剤が流出するのを抑制する。

磁気シール部材は、現像スリーブに対して非接触なので、現像スリーブの回転トルクは著しく小さくなり、したがって駆動モータを小型で低価格なものにすることが可能となる。また、現像スリーブの回転トルクの変動も小さくなり、現像スリーブや感光ドラムの回転ムラが生じにくくなるので、これらの回転ムラに起因する画質の低下を抑制することができる。また、磁気シール部材は、摩耗などにより劣化することがないので、長期にわたり使用でき、現像装置の長寿命化に資すると共に、リサイクルにも対応可能である。

ここで、特許文献１は、磁気シール部材を磁石と磁性部材とで構成し、磁気シール部材と現像スリーブとの間隙をシールする磁力線が現像スリーブの軸線方向に拡散するのを抑制して、磁気シール部材のシール性を向上することを開示している。

特開平１０−３９６３０号公報

しかしながら、例えば上記特許文献１に記載されるようにして磁気シール部材のシール性を高めた場合、次のような現象が起きる場合があることがわかった。つまり、磁気シール部材のシール性に対して現像スリーブの現像剤の搬送能力が低い場合には、現像スリーブによって搬送されて現像部（現像位置）を通過した現像剤を再度現像容器の内部に取り込む取り込み部において、現像剤が滞留してしまうことがある。その結果、現像剤を現像容器の内部にうまく搬送できなくなり、現像容器の外に現像剤が流出してしまう現象（ここでは、この現象を「現像剤ボタ落ち」という。）が発生する場合がある。

一方、上述のような取り込み部における現像剤の滞留を抑制するために、現像スリーブの現像剤の搬送能力を高くした場合には、磁気シール部材の磁気力によって拘束された現像剤が、現像スリーブとの摺擦により劣化することがある。その結果、例えば二成分現像剤の場合、トナー成分が遊離して、たまったトナーが現像容器の外へ流出する現象（ここでは、この現象を「トナーボタ落ち」という。）が発生する場合がある。

したがって、本発明の目的は、磁気シール部材を用いる場合に現像剤の取り込み部における現像剤の滞留、現像剤の現像剤担持体との摺擦による劣化といった不具合を抑制できる現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することである。

上記目的は本発明に係る現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、現像剤を収容する現像容器と、現像剤を担持して像担持体へと搬送する搬送する回転可能な現像剤担持体と、前記現像剤担持体の内部に配置され磁界を発生する磁界発生手段と、前記現像剤担持体の軸線方向の両端部において前記現像剤担持体の外周面に対して間隙を有してそれぞれ配置された磁気シール部材と、前記現像剤担持体の軸線方向の両端部において前記磁気シール部材よりも前記現像剤担持体の軸線方向の内側で前記現像剤担持体の外周面に対して間隙を有すると共に前記磁気シール部材に対して間隙を有してそれぞれ配置された磁性部材と、を有し、前記現像剤担持体の軸線方向に関して、前記現像剤担持体の外周面は、前記像担持体上の画像形成領域に対応する現像領域を含む第１の領域と、前記第１の領域よりも外側で前記第１の領域に隣接し前記第１の領域よりも現像剤の搬送能力が低い、もしくは実質的に搬送能力を有さない第２の領域と、を有し、前記現像剤担持体の軸線方向の両端部における前記現像剤担持体の外周面の前記第１の領域と前記第２の領域との境界は、前記現像剤担持体の軸線方向において前記磁気シール部材と前記磁性部材との間に位置することを特徴とする現像装置である。

本発明の他の態様によると、電子写真感光体と、前記電子写真感光体に形成された静電像を現像する上記本発明の現像装置と、を有し、画像形成装置の装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジが提供される。

本発明の更に他の態様によると、像担持体と、前記像担持体に形成された静電像を現像する上記本発明の現像装置と、を有する画像形成装置が提供される。

本発明によれば、磁気シール部材を用いる場合に現像剤の取り込み部における現像剤の滞留、現像剤の現像剤担持体との摺擦による劣化といった不具合を抑制できる。

画像形成装置の模式的な断面図である。 現像装置の短手方向の断面図である。 現像装置の長手方向の断面図である。 現像スリーブの端部シール構成の模式図である。 マグネットシール、磁性板の模式図である。 現像スリーブの周方向におけるマグネットローラの磁束密度分布及び磁性板とマグネットシールの周方向の配置を説明するグラフ図である。 一実施例における磁性板、マグネットシール、マグネットローラ間の磁力線を示す模式図である。 比較例における磁性板、マグネットシール、マグネットローラ間の磁力線を示す模式図である。

以下、本発明に係る現像装置、プ８セスカートリッジ及び画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

実施例１
１．画像形成装置の全体的な構成及び動作
先ず、本発明の一実施例に係る画像形成装置の全体的な構成及び動作について説明する。図１は、本実施例の画像形成装置１００の模式的な断面図である。本実施例の画像形成装置１００は、電写真方式を利用してフルカラー画像を形成することが可能な中間転写方式を採用したタンデム型のレーザビームプリンタである。

画像形成装置１００は、複数の画像形成部（ステーション）として第１、第２、第３、第４の画像形成部ＵＹ、ＵＭ、ＵＣ、ＵＫを有する。各画像形成部ＵＹ、ＵＭ、ＵＣ、ＵＫは、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の画像を形成する。本実施例では、各画像形成部ＵＹ、ＵＭ、ＵＣ、ＵＫの構成及び動作は、使用するトナーの色が異なることを除いて実質的に同じである。したがって、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを示す符号の末尾のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略して、当該要素について総括的に説明する。

画像形成部Ｕは、像担持体としてのドラム型（円筒形）の電子写真感光体（感光体）である感光ドラム１０１を有する。感光ドラム１０１は、図中矢印Ｒ１方向に回転駆動される。回転する感光ドラム１０１の表面は、帯電手段としての帯電装置１０２によって一様に帯電させられる。本実施例では、帯電装置１０２は、非接触式帯電であるコロナ帯電方式のものである。帯電した感光ドラム１０１の表面は、露光手段としての露光装置（レーザスキャナ装置）１０３によって露光される。露光装置１０３は、レーザドライバ（図示せず）によって各画像形成部Ｕに対応する成分の画像情報に応じて駆動される。これにより、感光ドラム１０１上に各画像形成部Ｕに対応する成分の静電潜像（静電像）が形成される。感光ドラム１０１上に形成された静電潜像は、現像手段としての現像装置１０４によってトナー像として現像（可視化）される。本実施例では、現像装置１０４は、一様に帯電処理された後に露光されることによって電位の絶対値が低下した露光部に、感光ドラム１０１の帯電極性と同極性に帯電したトナーを供給することで、静電潜像を現像する。現像装置１０４については後述して更に詳しく説明する。

各画像形成部Ｕの図中下方には、中間転写装置１２０が配置されている。中間転写装置１２０は、中間転写体としての無端状のベルトで構成された中間転写ベルト１２１を有する。中間転写ベルト１２１は、複数の張架ローラ（支持部材）としてのテンションローラ１２２、駆動ローラ１２３、二次転写対向ローラ１２４に張設されている。中間転写ベルト１２１は、駆動ローラ１２３が回転駆動されることによって、図中矢印Ｒ２方向に走行（回転）する。中間転写ベルト１２１の内周面（裏面）側において、各画像形成部Ｕの各感光ドラム１０１と対向する位置に、一次転写手段としての一次転写ブレード１０５が配置されている。一次転写ブレード１０５は、中間転写ベルト１２１を介して感光ドラム１０１に向けて付勢（押圧）され、中間転写ベルト１２１と感光ドラム１０１とが接触する一次転写部（一次転写ニップ）Ｔ１を形成する。また、中間転写ベルトの外周面（表面）側において、二次転写対向ローラ１２４と対向する位置に、二次転写手段としての二次転写ローラ１２５が配置されている。二次転写ローラ１２５は、中間転写ベルト１２１を介して二次転写対向ローラ１２４に向けて付勢（押圧）され、中間転写ベルト１２１と二次転写ローラ１２５とが接触する二次転写部（二次転写ニップ）Ｔ２を形成する。また、中間転写ベルト１２１の外周面側において、駆動ローラ１２３と対向する位置に、中間転写体クリーニング手段としてのベルトクリーナー１１４が配置されている。

例えば、フルカラー画像の形成時には、各画像形成部Ｕの各感光ドラム１０１上にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像がそれぞれ形成される。このトナー像は、各一次転写部Ｔ１において、各一次転写ブレード１０５の作用により、順次に中間転写ベルト１２１上に重ね合わせるようにして転写（一次転写）される。このとき、一次転写ブレード１０５には、現像時のトナーの帯電極性（正規の帯電極性：本実施例では負極性）とは逆極性の一次転写バイアスが印加される。中間転写ベルト１２１上に転写されたトナー像は、二次転写部Ｔ２において、二次転写ローラ１２５の作用によって、記録紙などの記録材（記録媒体、転写材）Ｐに転写（二次転写）される。このとき、二次転写ローラ１２５には、現像時のトナーの帯電極性とは逆極性の二次転写バイアスが印加される。

トナー像が転写された記録材Ｐは、定着ローラ１３１、１３２を備えた定着装置１３０へと搬送され、この定着装置１３０によって加圧及び加熱され、その上にトナー像が定着される。その後、記録材Ｐは、画像形成装置１００の装置本体１５０の外部に排出（出力）される。

また、一次転写後に感光ドラム１０１上に残ったトナー（一次転写残トナー）は、感光体クリーニング手段としてのドラムクリーナー１０９によって感光ドラム１０１上から除去されて回収される。また、二次転写後に中間転写ベルト１２１上に残ったトナー（二次転写残トナー）は、ベルトクリーナー１１４によって中間転写ベルト１２１上から除去されて回収される。

本実施例では、各画像形成部Ｕにおいて、感光ドラム１０１と、感光ドラム１０１に作用するプロセス手段としての帯電装置１０２、現像装置１０４及びドラムクリーナー１０９とは、一体的にカートリッジ化されてプロセスカートリッジ１１０を構成している。プロセスカートリッジ１１０は、画像形成装置１００の装置本体１５０に対して着脱可能とされている。

ここで、プロセスカートリッジとは、一般に、感光体と、感光体に作用するプロセス手段としての帯電手段、現像手段、クリーニング手段の少なくとも一つと、を一体的にカートリッジ化し、電子写真画像形成装置の装置本体に対して着脱可能としたものである。本発明においては、プロセスカートリッジは、少なくとも現像手段としての現像装置を有する。また、電子写真画像形成装置とは、電子写真画像形成プロセスを用いて記録媒体に画像を形成するものである。電子写真画像形成装置としては、例えば、電子写真複写機、電子写真プリンタ（レーザビームプリンタ、ＬＥＤプリンタなど）、ファクシミリ装置、及びワードプロセッサが含まれる。また、現像装置は、プロセスカートリッジの一部を構成した状態で、又は現像装置が単独で、画像形成装置の装置本体に搭載される。現像装置が、単独で画像形成装置の装置本体に対して着脱可能なカートリッジ（現像カートリッジ）とされていてもよい。また、画像形成装置の装置本体とは、プロセスカートリッジや現像カートリッジを除いた画像形成装置部分である。

なお、本実施例では、像担持体としてドラム状の感光体を使用したが、ベルト状の感光体を用いることも可能である。また、帯電方式、転写方式、クリーニング方式、定着方式に関しても、上記方式に限られるものではない。

２．現像装置
＜現像装置の概要＞
本実施例では、各画像形成部Ｕにおける現像装置１０４の構成及び動作は、使用するトナーの色が異なることを除けば実質的に同じであるので、以下一つの画像形成部Ｕに注目して説明する。また、ここでは、現像装置１０４及びその要素について、後述する現像剤担持体の軸線方向と略平行な方向を長手方向、該長手方向と直交する方向を短手方向ということがある。

図２は、現像装置１０４の短手方向の断面図である。図２中のＢ−Ｂ線断面図である（該断面よりも紙面手前側に配置される一部の要素も破線で示されている）。現像装置１０４は、像担持体上に形成された静電潜像をトナーにより可視像化する装置である。現像装置１０４は、現像剤を収容する現像容器１を有する。また、現像装置１０４は、現像剤を担持して像担持体へと搬送する回転可能な現像剤担持体としての現像スリーブ２を有する。また、現像装置１０４は、現像スリーブ２の内部に配置され現像スリーブ２に現像剤を担持するための磁界を発生する磁界発生手段としてのマグネットローラ３を有する。また、現像装置１０４は、現像スリーブ２の軸線方向の両端部において現像スリーブ２の外周面に対して間隙を有してそれぞれ配置された磁気シール部材としてのマグネットシール４を有する。また、現像装置１０４は、現像スリーブ２の軸線方向の両端部において磁気シール部材４よりも現像スリーブ２の軸線方向の内側にそれぞれ配置された磁性部材としての磁性板５を有する。各磁性板５は、現像スリーブ２の外周面に対して間隙を有すると共にマグネットシール４に対して間隙を有して配置される。また、現像装置１０４は、現像スリーブ２が搬送する現像剤を規制する現像剤規制部材としての規制ブレード６を有する。また、現像装置１０４は、現像容器１の内部の現像剤を攪拌しつつ搬送して現像容器１の内部を循環させる現像剤搬送部材としての第１、第２の搬送スクリュー７ａ、７ｂを有する。

本実施例では、現像剤として、非磁性トナーｔと磁性キャリアｃを含む二成分現像剤Ｔを用いた。現像スリーブ２は、その中空部にマグネットローラ５を内包している。現像スリーブ２は、図中矢印Ｒ３方向（感光ドラム１０１との対向部で感光ドラム１０１と現像スリーブ２の移動方向が順方向になる方向）に回転駆動される。現像スリーブ２は、マグネットローラ３の磁力により現像剤（キャリアｃの表面にトナーｔが付着した二成分現像剤）Ｔを担持し、回転することで、その回転方向Ｒ３に現像剤を搬送し、感光ドラム１０１上に形成された静電潜像に対し現像剤を供給する。また、第１、第２の搬送スクリュー７ａ、７ｂは、回転軸上に螺旋状のスクリュー翼を有して構成されている。第１、第２の搬送スクリュー７ａ、７ｂは、その回転軸が回転駆動されることで、その軸線方向に現像剤を搬送する。

＜現像装置の短手方向の断面構成＞
現像容器１は、感光ドラム１０１と対向する現像部（現像位置）Ａに相当する位置に開口部１３を有する。現像スリーブ２は、この開口部１３において感光ドラム１０１側に一部が露出するようにして、現像容器１に回転可能に支持されている。現像スリーブ２の中空部に内包されたマグネットローラ３は、現像容器１に対して回転不可能なように固定されている。

現像装置１０４の短手方向の断面での現像剤の流れを説明する。まず、第１の搬送スクリュー７ａによる現像剤の搬送に伴って、現像剤が跳ね上がり、現像スリーブ２に供給される。現像剤は、磁性キャリアが混合されているため、現像スリーブ２内のマグネットローラ３が発生している磁力に拘束される。現像スリーブ２の回転に伴って、現像スリーブ２上の現像剤は、現像スリーブ２と規制ブレード５との対向部（規制領域）を通過し、適量に規制される（本実施例では３０ｍｇ／ｃｍ^２）。適量に規制された現像剤は、現像スリーブ２の回転に伴って感光ドラム１０１と対向する現像部Ａへ搬送される。現像部Ａに搬送された現像剤からのトナーが、感光ドラム１０１上の静電潜像に供給される。現像部Ａを通過した現像剤は、取り込み部１４において現像容器１の内部に取り込まれ、第２の搬送スクリュー７ｂによって回収される。

＜現像装置の長手方向の断面構成＞
現像容器１の内部には、その垂直方向の略中央部に、図２の紙面に垂直方向に延在する隔壁１５が設けられている。これによって、現像容器１の内部は、垂直方向上方の現像室１１と、垂直方向下方の攪拌室１２とに区画されている。現像剤は、現像室１１及び攪拌室１２に収容されている。

現像室１１、攪拌室１２には、第１、第２の搬送スクリュー７ａ、７ｂがそれぞれ配置されている。第１の搬送スクリュー７ａは、現像室１１の底部に、現像スリーブ２の軸線方向に沿って配置されている。第１の搬送スクリュー７ａは、回転することで現像室１１内の現像剤を軸線方向に沿って（図３中の右側から左側に）搬送しつつ、現像スリーブ２に現像剤を供給する。また、第２の搬送スクリュー７ｂは、攪拌室１２の底部に、現像スリーブ２の軸線方向に沿って配置されている。第２の搬送スクリュー１２は、攪拌室１２内の現像剤を軸線方向に沿って第１の搬送スクリュー７ｂとは反対に（図３中の左側から右側に）搬送する。

現像室１１と攪拌室１２とは、現像装置１０４の長手方向における隔壁１５の両端部において第１連結部１６及び第２連結部１７によって連通している。現像室１１から現像スリーブ２に供給されずに現像室１１を通過した現像剤は、第２連結部１７を通して現像室１１から攪拌室１２に落とされる。また、攪拌室１２で現像スリーブ２から回収した現像剤と現像室１１から落とされた現像剤は、第１の連結部１６を通して攪拌室１２から現像室１１に組み上げられる。現像剤は、第１、第２の搬送スクリュー７ａ、７ｂの回転による搬送で、隔壁１５の両端部の連通部である第１、第２連結部１６、１７を通じて現像室１１と攪拌室１２との間で循環される。また、現像により消費された分に対応する量のトナーが、適宜、ホッパー１４０から攪拌室１２に補給される。

感光ドラム１の軸線方向において静電潜像を形成することが可能な領域が画像形成領域である。また、現像スリーブ２の軸線方向において感光ドラム１０１上の画像形成領域に対応する領域が現像領域Ｘである。つまり、現像領域Ｘは、現像スリーブ２が搬送する現像剤により現像される静電像を担持する像担持体上の画像形成領域に対応する現像剤担持体上の領域である。

なお、本実施例では、現像室１１と攪拌室１２とは上下に配置されるが、従来広く用いられているように現像室１１と攪拌室１２とが水平に配置された現像装置やその他の形態の現像装置においても本発明は適用可能である。

＜現像スリーブ＞
本実施例では、現像スリーブ２は、非磁性の材料であるアルミニウムで作製されている。本実施例では、現像スリーブ２の外径はφ２０ｍｍである。また、本実施例では、現像スリーブ２として、安定した現像剤搬送性を確保するために形成された複数の凹部が分布する表面形状を有する、溝スリーブを採用した。溝スリーブは、現像スリーブの外周面に、少なくとも軸線方向に沿う成分を有し所定間隔に並列して配置された溝が形成されたものである。本実施例では、現像スリーブ２の軸線方向と略平行に延びる溝２ｃ（図４）が、現像スリーブ２の周方向に所定の間隔で複数本形成されている。

溝スリーブは、表面がブラスト処理されたブラストスリーブに比べて、継時的な現像剤の搬送力の低下を招きにくいために、耐久性に優れている。その反面、溝スリーブは、使用態様によっては、溝部の周期による画像濃度のムラ（バンディング）が発生しやすくなる。そこで、本実施例では、現像スリーブ２の外径φ２０ｍｍに対して、溝の形状をＶ溝（軸線方向と直交する断面形状がＶ字形の溝）、溝の深さを８０μｍ、溝の本数を８０本として、現像スリーブ２の周方向に等間隔配置した。そして、現像スリーブ２の感光ドラム１０１に対する周速比を２００％にする（感光ドラム１０１の周速度よりも現像スリーブ２の周速度を速くする）。これにより、画像上での現像スリーブ２の溝に対応するピッチを０．５ｍｍ以下として、仮に発生しても目視で識別が困難なバンディング領域に持っていく。

本実施例では、溝スリーブの採用により、安定した現像剤の搬送性を得ることができるようになった。しかし、現像スリーブ２の軸線方向の両端部においても現像領域Ｘにおけるのと同等の現像剤の搬送力が確保されると、現像領域Ｘの外側の両端部にまで現像剤が横走ることで、現像容器１から現像剤が漏れ出てしまうことが懸念される。そこで、本実施例では、現像スリーブ２に、現像領域Ｘを含みその外周面に溝２ｃが形成された高搬送領域２ａと、現像領域Ｘの外側の両端部において高搬送領域２ａよりも現像剤の搬送能力を低下させた低搬送領域２ｂとを設けた。本実施例では、現像スリーブ２の外周面を１００μｍ削ることにより外径を細くし、表面に溝２ｃがない低搬送領域２ｂを形成して、現像剤の搬送能力を落とした。

このように、本実施例では、現像スリーブ２の外周面は、現像スリーブ２上の現像領域Ｘを含む第１の領域（高搬送領域）２ａを有する。また、現像スリーブ２の外周面は、現像スリーブ２の軸線方向の両端部において第１の領域２ａよりも外側で第１の領域２ａに隣接し第１の領域２ａよりも現像剤の搬送能力が低い、もしくは実質的に搬送能力を有さない第２の領域（低搬送領域）２ｂを有する。特に、本実施例では、第１の領域２ａは、現像スリーブ２の軸線方向に沿う溝２ｃを有しており、第２の領域２ｂは該溝２ｃを有していない。

なお、本実施例では、第２の領域２ｂは、溝２ｃを有していないが、第１の領域２ａの溝２ｃよりも深さが浅い現像スリーブ２の軸線方向に沿う溝を有していてもよく、これによっても現像剤の搬送能力を第１の領域２ａよりも低下させることができる。また、本実施例では、溝２ｃは、現像スリーブ２の軸線方向と略平行に延びるが、この溝２ｃは現像スリーブ２の軸線方向に沿って延びていればよく、現像スリーブ２の軸線方向に対して角度（典型的には４５度以下）を有していてもよい。また、本実施例では、現像スリーブ２としては溝スリーブを採用したが、ブラストスリーブなど、他の表面形態の現像スリーブにおいても本発明は適用可能である。

＜マグネットローラ＞
次に、マグネットローラ３について説明する。ここで、マグネットローラ３がその周方向に沿って複数有する磁極の位置については、マグネットローラ３の周方向における、各磁極が形成する磁場の磁束密度分布のピーク磁束密度の位置で代表する。また、マグネットローラ３が形成する磁場の磁束密度は、マグネットローラ３の外周面における法線方向の磁束密度とする。なお、マグネットローラ３の磁極に対応する現像スリーブ２上の周方向の位置についても、便宜的に、マグネットローラ３の磁極の位置として説明することがある。

現像スリーブ２の中空部に内包されたローラ状の磁界発生手段であるマグネットローラ３は、現像容器１に固定配置されている。このマグネットローラ３は、現像スリーブ２の周方向に沿って、固定配置された複数の磁極を有する。本実施例では、マグネットローラ４は、現像部Ａと対向する位置に、現像磁極Ｓ１を有している。Ｓ１極が現像部Ａで形成する磁界により、現像剤が現像スリーブ２上で磁気ブラシを形成する。そして、この磁気ブラシが、現像部Ａで、図中矢印Ｒ１方向に回転する感光ドラム１０１に接触しつつ、帯電したトナーを静電気的な力によって感光ドラム１０１上の静電潜像に転移させてトナー像として現像する。マグネットローラ３は、上記Ｓ１極の他に、Ｎ１極、Ｎ２極、Ｓ２極、Ｓ３極の合計５極を有している。

マグネットローラ３の各磁極の役割と、現像装置１０４の短手方向の断面での現像剤の流れを説明する。まず、第１の搬送スクリュー７ａによる現像剤の搬送に伴って、現像剤が跳ね上がり、現像スリーブ２に供給される。その後、現像剤は、現像スリーブ２の回転に伴って、規制ブレード６と対向するＳ２極の位置を通過し、適量に規制される（本実施例では３０ｍｇ／ｃｍ^２）。適量に規制された現像剤は、Ｎ１極の位置を通過し、感光ドラム１０１と対向するＳ１極の位置へ供給される。その後、現像部Ａを通過して静電潜像に対してトナーを消費した現像剤は、Ｎ２極の位置を通過して、Ｓ３極の位置まで運ばれ、現像容器１の内部に取り込まれる。この現像部Ａを通過した現像剤が現像容器１の内部に取り込まれる部分が現像容器１における取り込み部１４である。その後、現像剤は、互いに同極の隣り合う一対の反発磁極であるＳ３極、Ｓ２極間で生ずる反発磁界によって現像スリーブ２の表面から剥ぎ落され、第２の搬送スクリュー３ｂによって回収される。

＜現像スリーブの端部シール構成＞
図４は、本実施例における現像スリーブ２の端部シール構成の模式図である。なお、図４は、現像スリーブ２の軸線方向の一方の端部のみを示しているが、他方の端部も同様（現像スリーブ２の軸線方向の中央に対して対称）である。

現像スリーブ２は、軸線方向の両端部に配置された軸受８を介して回転可能に現像容器１に支持されている。現像スリーブ２の軸線方向において、軸受８の内側にマグネットシール４が配置されている。さらに、現像スリーブ２の軸線方向において、マグネットシール４の内側に、磁性板５が配置されている。

マグネットシール４と磁性板５とは、現像スリーブ２の軸線方向に沿って非接触状態で近接して配置されている。そして、現像スリーブ２の内部のマグネットローラ３と、マグネットシール４及び磁性板５のうち少なくとも一方との間に磁力線が延びて、現像剤による磁気穂が形成される。この磁気穂が現像スリーブ２との間の空隙に密に形成されることで、端部シールとしての機能が発揮される。これにより、現像容器１での往復循環により現像スリーブ２の表面に沿って現像容器１から移送されてくる現像剤を遮断する作用をなす。また、現像容器１の内部で循環する二成分現像剤から飛散しているトナーが現像容器１の外へ流出するのを遮断する作用をなす。

図５（ａ）に示すように、マグネットシール４、磁性板５は、それぞれ現像スリーブ２の軸線方向の端部において、現像スリーブ２の外周面に対して一定の間隙を隔てて、現像スリーブ２の周方向の所定の範囲と対向するように円弧状に延在する。マグネットシール４、磁性板５は、それぞれこの状態で現像容器１に取り付けられている。マグネットシール４は、その構成要素である磁石がＮｄ−Ｆｅ−Ｂの磁性粉末を含有するナイロンバインダを備えた、所定の幅（現像装置の長手方向の長さ）、所定の厚さ（現像装置の短手方向の長さ）を有する、射出成形により作製された磁性樹脂部材である。また、磁性板５は、所定の厚さ（現像装置１０４の長手方向の長さ）、所定の幅（現像装置１０４の短手方向の長さ）を有する鉄製の板金である。マグネットシール４は、例えば図５（ｂ）〜（ｄ）に示すような磁極パターンに着磁されていてよい。図５（ｂ）の場合、現像スリーブ２と対向する面とその反対側の面がそれぞれ異極に着磁されている。図５（ｃ）の場合、現像スリーブ２の周方向に沿って交互に異極に着磁されている。図５（ｄ）の場合、現像スリーブ２の軸線方向において一方の面と他方の面とが異極に着磁されている。特に、本実施例では、マグネットシール４として、図５（ｂ）に示すように着磁されたものを用いた（詳しくは実施例２参照）。本実施例では、マグネットシール４としては磁束密度６００Ｇ（ガウス）のものを使用した。この磁束密度は、マグネットシール４の現像スリーブ２側の面における法線方向の磁束密度におけるピーク磁束密度とする。

なお、現像スリーブ２の半径方向（現像装置１０４の短手方向）における、マグネットシール４と現像スリーブ２の表面との間の距離ｄ１、及び磁性板５と現像スリーブ２の表面との間の距離ｄ２を小さくして行くと、上述のシール機能は高まる傾向となる。しかし、これらの距離ｄ１、ｄ２を小さくし過ぎると、現像剤の圧力が高まることで、現像剤が現像スリーブ２との摺擦により劣化し、現像スリーブ２の表面にトナーが融着したり、トナーの凝集塊が発生したりしてしまう。一方、これらの距離ｄ１、ｄ２を大きくし過ぎると、磁気シール性が失われてしまう。そのため、本実施例では、上記各要因を比較検討することにより、これらの距離ｄ１、ｄ２を、それぞれ１．０ｍｍに設定した。

また、現像スリーブ２の軸線方向におけるマグネットシール４と磁性板５との間の距離ｄ３を小さくして行くと、上述のシール機能は高まる傾向となる。しかし、この距離ｄ３を近づけ過ぎると、この位置での磁気拘束力が強すぎるため、現像剤が滞留し続けてしまう。そして、現像スリーブ２の表面にトナーが融着したり、現像剤が現像スリーブ２との摺擦により劣化してトナーの凝集塊が発生したりしてしまう。一方、この距離ｄ３を大きくし過ぎると、磁気シール性が失われてしまう。そのため、本実施例では、上記各要因を比較検討することにより、この距離ｄ３を、１．５ｍｍに設定した。本実施例のように、この距離ｄ３は、典型的には、上述の距離ｄ１及び距離ｄ２よりも大きく設定される。

そして、現像スリーｂ２の軸線方向の両端部における現像スリーブ２の外周面の第１の領域（高搬送領域）２ａと第２の領域（低搬送領域）２ｂとの境界２ｄは、現像スリーブ２の軸線方向においてマグネットシール４と磁性板５との間に位置する。以下、この点について詳しく説明する。

ここで、図４において、現像スリーブ２の軸線方向における両端部の磁性板５の内側と内側の間の距離（「磁性板（内−内）間距離」）をＤとする。また、現像スリーブ２の軸線方向における両端部の磁性板５の外側と外側の間の距離（「磁性板（外−外）間距離」）をＥとする。また、現像スリーブ２の軸線方向における高搬送領域２ａの長さ（「高搬送領域長さ」）をＦとする。また、現像スリーブ２の軸線方向における両端部のマグネットシール４の内側と内側の間の距離（「シール（内―内）間距離」）をＧとする。また、現像スリーブ２の軸線方向におけるマグネットローラ４の長さ（「マグネットローラ長さ」）をＨとする。また、現像スリーブ２の軸線方向における両端部のマグネットシール４の外側と外側の間の距離（「シール（外−外）間距離」）をＩとする。これらの各長さ領域は、それぞれの現像スリーブ２の軸線方向の中央を基準に配列されているので、より短い長さ領域は、より内側に配置される。

現像スリーブ２の軸線方向において現像スリーブ２の高搬送領域２ａの端部を磁性板５よりも内側に配置すると、取り込み部１４で磁性板５とマグネットシール４との間に現像剤が滞留してしまうことがある。これにより、現像剤が現像容器１の内部に取り込まれず、前述のような「現像剤ボタ落ち」を引き起こしてしまうことがある。この部分での現像スリーブ２の現像剤の搬送能力が低すぎるためである。一方、現像スリーブ２の軸線方向において現像スリーブ２の高搬送領域２ａをマグネットシール４とオーバーラップするところまで広げてしまうと、次のようになる。つまり、上記現像剤の滞留は抑制されるものの、マグネットシール４に磁気拘束された現像剤が、現像スリーブ２との摺擦により劣化してしまうことがある。これにより、二成分現像剤中のトナーが遊離して、前述のような「トナーボタ落ち」を引き起こしてしまうことがある。この部分での現像スリーブ２の現像剤の搬送能力が高すぎるためである。

そこで、本実施例では、現像スリーブ２の軸線方向における現像スリーブ２の高搬送領域２ａ、低搬送領域２ｂ、マグネットシール４、磁性板５の配置関係を、図４に示すように、次の関係とする。
磁性板（外−外）間距離Ｅ＜高搬送領域長さＦ＜シール（内―内）間距離Ｇ

この結果、マグネットシール４と磁性板５との間において現像スリーブ２に比較的大きい現像剤の搬送力があるため、現像剤は滞留しにくい。また、マグネットシール４とオーバーラップする領域では、現像スリーブ２の現像剤の搬送力が小さいため、現像剤の劣化は起きにくい。

また、本実施例では、現像スリーブ２の高搬送領域２ａの全域に搬送力をもたらすために、高搬送領域長さＦよりもマグネットローラ長さＨを長くしている。つまり、本実施例では、現像スリーブ２の軸線方向におけるマグネットローラ４の複数の磁極の両端部は、それぞれ現像スリーブ２の軸線方向において現像スリーブ２の外周面の第１の領域２ａと第２の領域２ｂとの境界２ｄよりも外側に位置する。なお、マグネットシール４及び磁性板５による端部シール部よりも外側までマグネットローラ３による磁気拘束力で現像剤を引き付けることを抑制するために、マグネットローラ長さＨは、シール（外−外）間距離Ｉよりも短い。

本実施例では、上記関係を部品公差も考慮して満足するために、現像スリーブ２の軸線方向における現像領域Ｘの長さ３２６ｍｍに対して、各領域の長さを次のように設定した。
磁性板（内−内）間距離Ｄ：３２６．２ｍｍ±０．２ｍｍ
磁性板（外−外）間距離Ｅ：３２７．２ｍｍ±０．２ｍｍ
高搬送領域長さＦ：３２９±０．４ｍｍ
マグネットシール（内―内）間距離Ｇ：３３０．２±０．２ｍｍ
マグネットローラ長さＨ：３３０．６±６ｍｍ

本実施例によれば、上記構成を採用することで、磁気シール部材を用いる場合に現像剤の取り込み部における現像剤の滞留、現像剤の現像剤担持体との摺擦による劣化といった不具合を抑制できる。そのため、本実施例によれば、現像剤ボタ落ち、トナーボタ落ちなどの弊害を発生させることなく、現像スリーブ２の端部で良好なシール性を発揮することができる。

実施例２
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置の基本的な構成及び動作は、実施例１のものと同じである。したがって、実施例１のものと同一又は実施例１のものに対応する機能、構成を有する要素については、同一符号を付して、詳しい説明は省略する。

本実施例では、実施例１の構成に加えて、マグネットローラ３の反発磁極Ｓ２、Ｓ３の磁束密度、極性及び極配置位置に対する、マグネットシール４の磁束密度、極性、及び現像スリーブ２の周囲を囲う周方向の位置をより詳細に規定する。また、本実施例では、実施例１の構成に加えて、マグネットローラ３の反発磁極Ｓ２、Ｓ３の磁束密度、極性及び極配置位置に対する、磁性板５の現像スリーブ２の周囲を囲う周方向の位置をより詳細に規定する。これにより、実施例１で説明した効果がより良好に得られる。

図６は、マグネットローラ３の周方向の磁束密度分布を示している。なお、図６は、０°位置を現像スリーブ２の感光ドラム１０１側の水平位置として図２中の時計回りにプロットしている。また、図６の縦実線位置間は、現像スリーブ２の周方向における磁性板５の配置位置を示している。また、図６の縦破線間は、現像スリーブ２の周方向におけるマグネットシール４の配置位置を示している。

まず、マグネットシール４は、現像スリーブ２の周方向において、少なくともマグネットローラ３のＳ２極、Ｓ３極により形成される反発磁界領域を内側に包含する範囲に延在することが好ましい。上記反発磁界領域は、図６における反発磁極Ｓ２、Ｓ３間に形成された反発磁極Ｓ２、Ｓ３の各磁極よりも低磁束密度の領域である。また、磁性板５は、現像スリーブ２の周方向位置において、少なくともマグネットリール４を内側に包含する範囲に延在することが好ましい。

本実施例では、具体的には、マグネットシール４は１１０°の位置から２５２°の位置まで、現像スリーブ２を周方向に囲うよう配置されている。また、磁性板５は、１０６°の位置から２５４°の位置まで、現像スリーブ２を周方向に囲うように配置されている。なお、マグネットシール４及び磁性板５はいずれも、Ｓ２極、Ｓ３極よりも外側において、反発磁界領域と同程度まで磁束密度が低下する位置より外側には延在していない。

つまり、現像スリーブ２の軸線方向において、より内側で現像剤を磁気シールするためには、磁性板５が現像スリーブ２の周方向においてマグネットシール４を内側に包含する範囲に延在していることが好ましい。マグネットシール４が現像スリーブ２の周方向において磁性板５よりも外側まで配置されている場合、磁性板５からマグネットシール４がはみ出している位置において、磁性板５での磁気規制がなされない。そのため、その位置では、現像スリーブ２上の現像剤が、現像スリーブ２の軸線方向外側にマグネットシール４の位置まで多量に引き付けられてしまう。マグネットシール４まで引き付けられた多量の現像剤は、現像スリーブ２とマグネットシール４との間隙で滞留する傾向になる。これにより、上述した機序により、「現像剤ボタ落ち」を発生させてしまうことがある。

なお、上記理由から、マグネットシール４は現像スリーブ２の周方向において磁性板５の内側に包含されていることが好ましいが、マグネットシール４の周方向の長さが短すぎると、今度は磁性板５での磁気規制が弱まり好ましくない。磁性板５の先端部は、マグネットローラ３から発生する磁界によって磁化されると共に、近接するマグネットシール４の磁界によって磁化されることで、この位置での良好な磁気シール性を確保できる。そのため、マグネットシール４と磁性板５との周方向の長さは、設計公差ではみ出ない程度に近接させることが望ましい。

ここで、上述のように、現像スリーブ２の軸線方向において磁性板５の位置で磁気シールすることが望ましい。この観点からは、磁性板５の先端部に磁界を集中させて磁化させることが望ましい。そのために、例えば、マグネットローラ３のＳ３極の磁束密度を上げて、磁性板５との磁化を強める方法が考えられる。しかし、この方法では、Ｓ３極とマグネットシール４との磁気拘束も同時に強まるため、現像剤がマグネットシール４へ引き付けられるおそれがある。また、現像スリーブ２の軸線方向におけるＳ３極の磁束密度を制御して、磁性板５の位置までは磁束密度を高く維持し、マグネットシール４の位置では磁束密度を弱めるという方法が考えられる。これによって、現像剤がマグネットシール４に引き付けられることを抑制できるが、この方法は、マグネットローラの磁力分布を精度よく制御することが難しいため困難である。

そこで、本実施例では、マグネットシール４の現像スリーブ２と対向する側の面に、マグネットローラ３の反発極磁Ｓ２、Ｓ３と同極の磁極を配置する（図５（ｂ））。また、マグネットシール４の現像スリーブ２と対向する面の磁束密度を、反発磁極Ｓ２、Ｓ３の各磁極の磁束密度よりも大きくする。さらに、現像スリーブ２の半径方向におけるマグネットローラ３と磁性板５との間の距離ｄ４よりも、現像スリーブ２の軸線方向におけるマグネットシール４と磁性板５との間の距離を小さくする。以下、このような構成が好ましい理由について説明する。

図７は、本実施例の現像スリーブ２の端部シール構成における、磁性板５、マグネットシール４、マグネットローラ３の磁力線を示す模式図である。図７は、特に、現像スリーブ２の周方向において、取り込み部１４の近傍を示している。本実施例では、マグネットシール４の現像スリーブ２と対向する側の面の磁極とＳ３極とを同極としている。これにより、Ｓ３極とマグネットシール４との間では反発する磁界になるため、マグネットシール４からの磁力線Ｚは磁性板５側に集中しやすい。これに対し、図８は、比較として、マグネットシール４の現像スリーブ２と対向する側の面の磁極とＳ３極とを異極とした場合の磁力線を示す模式図である。この場合、マグネットシール４とＳ３極との間で磁力線Ｚが集中してしまい、現像剤の磁気シール部が現像スリーブ２の軸線方向において最端部側になるため好ましくない。

また、本実施例では、マグネットシール４の現像スリーブ２と対向する側の面の磁束密度は６００Ｇに設定され、Ｓ３極の磁束密度はそれより弱い２５０Ｇに設定されている。さらに、本実施例では、磁性板５に対してＳ３極よりもマグネットシール４の方が近接して配置されている。つまり、本実施例では、マグネットローラ３の外径は１７．７ｍｍであり、現像スリーブ２の半径方向におけるマグネットローラ３の外周位置と磁性板５の先端との間の距離ｄ４は１．８５ｍｍである。なお、マグネットローラ３の外周位置とＳ３極の外周位置とは同じと見なせる。一方、現像スリーブ２の軸線方向におけるマグネットシール４と磁性板５との間の距離ｄ３は１．５ｍｍである。そのため、磁束密度の高いマグネットシール４の磁極に倣うように磁性板５が磁化される傾向になり、磁性板５の先端側がマグネットシール４の現像スリーブ２と対向する側の面とは逆にＮ極に磁化されて、Ｓ３極との磁気回路が強く形成される傾向になる。すなわち、磁性板５の先端部での磁気シール性が高められるため、この位置での良好な磁気シール性が確保できる。

なお、上述のマグネットシール４の現像スリーブ２と対向する側の面の磁極とＳ３極とを同極として反発磁界を形成することによる効果は、マグネットシール４のその面の磁束密度が、Ｓ３極の磁束密度の半値幅領域以上の磁束密度であれば十分に得られる。また、本実施例では、現像容器１への現像剤の取り込み部１４側を例として説明したため、Ｓ３極の周辺の磁気回路について述べたが、上記機序においては現像剤搬送方向が寄与していない。そのため、まったく同様の機序からＳ２極の周辺においても同様の効果が得られる。本実施例では、マグネットシール４の現像スリーブ２と対向する側の面の磁束密度６００Ｇに対して、Ｓ２極の磁束密度は５００Ｇと小さく設定されている。換言すれば、マグネットシール４は、現像スリーブ２の周方向において、反発磁極Ｓ２、Ｓ３の各磁極のピーク磁束密度の半分の磁束密度の領域と対向する面に、反発磁極Ｓ２、Ｓ３と同極の磁極を有する。

本実施例によれば、マグネットシール４、磁性板５の配置などをより詳細に規定することによって、実施例１にて説明した効果をより良好に得ることが可能となる。

その他
以上、本発明を具体的な実施例に即して説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではない。

上述の実施例では、現像剤が二成分現像剤である場合について説明したが、現像剤が磁性位置成分現像剤である場合にも本発明は適用することができ、上述の実施例と同様の効果が得られる。

また、上述の実施例では、現像装置はプロセスカートリッジに含まれて画像形成装置の装置本体に対して着脱可能とされていたが、本発明はこの態様に限定されるものではない。現像装置が単独で装置本体に対して着脱可能である場合、現像装置が容易には着脱できないように装置本体に搭載されている場合であっても本発明は適用することができ、上述の実施例と同様の効果が得られる。

１ 現像容器
２ 現像スリーブ
３ マグネットローラ
４ マグネットシール
５ 磁性板
１００ 画像形成装置
１０４ 現像装置
１１０ プロセスカートリッジ

Claims (9)

1. 現像剤を収容する現像容器と、
   現像剤を担持して像担持体へと搬送する搬送する回転可能な現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体の内部に配置され磁界を発生する磁界発生手段と、
   前記現像剤担持体の軸線方向の両端部において前記現像剤担持体の外周面に対して間隙を有してそれぞれ配置された磁気シール部材と、
   前記現像剤担持体の軸線方向の両端部において前記磁気シール部材よりも前記現像剤担持体の軸線方向の内側で前記現像剤担持体の外周面に対して間隙を有すると共に前記磁気シール部材に対して間隙を有してそれぞれ配置された磁性部材と、
   を有し、
   前記現像剤担持体の軸線方向に関して、前記現像剤担持体の外周面は、前記像担持体上の画像形成領域に対応する現像領域を含む第１の領域と、前記第１の領域よりも外側で前記第１の領域に隣接し前記第１の領域よりも現像剤の搬送能力が低い、もしくは実質的に搬送能力を有さない第２の領域と、を有し、
   前記現像剤担持体の軸線方向の両端部における前記現像剤担持体の外周面の前記第１の領域と前記第２の領域との境界は、前記現像剤担持体の軸線方向において前記磁気シール部材と前記磁性部材との間に位置することを特徴とする現像装置。
2. 前記現像剤担持体の軸線方向における前記磁界発生手段の両端部は、それぞれ前記現像剤担持体の軸線方向において前記現像剤担持体の外周面の前記第１の領域と前記第２の領域との境界よりも外側に位置することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記現像剤担持体の外周面の前記第１の領域は、前記現像剤担持体の軸線方向に沿う溝を有しており、前記現像剤担持体の外周面の前記第２の領域は、前記第１の領域の前記溝よりも深さが浅い前記溝を有するか又は前記溝を有していないことを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
4. 前記磁界発生手段は、前記現像剤担持体の周方向に沿って、固定配置された複数の磁極を有し、前記複数の磁極は、互いに同極の隣り合う一対の反発磁極を備え、
   前記磁気シール部材は、前記現像剤担持体の周方向において、前記一対の反発磁極により形成される該一対の反発磁極の各磁極より低磁束密度の領域を内側に包含する範囲に延在し、
   前記磁性部材は、前記現像剤担持体の周方向において、前記磁気シール部材を内側に包含する範囲に延在し、
   前記磁気シール部材は、前記磁界発生手段と対向する面に、前記一対の反発磁極と同極の磁極を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の現像装置。
5. 前記磁気シール部材は、前記現像剤担持体の周方向において、前記磁界発生手段の少なくとも前記一対の反発磁極の各磁極のピーク磁束密度の半分の磁束密度の領域と対向する面に、前記一対の反発磁極と同極の磁極を有することを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
6. 前記磁気シール部材の、前記一対の反発磁極の各磁極に対向する面の磁束密度は、前記一対の反発磁極の各磁極の磁束密度より大きいことを特徴とする請求項４又は５に記載の現像装置。
7. 前記現像剤担持体の軸線方向における前記磁気シール部材と前記磁性部材との間の距離ｄ３は、前記現像剤担持体の半径方向における前記磁気シール部材と前記現像剤担持体の間の距離ｄ１、及び、前記現像剤担持体の半径方向における前記磁性部材と前記現像剤担持体の間の距離ｄ２よりも大きいことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の現像装置。
8. 電子写真感光体と、前記電子写真感光体に形成された静電像を現像する請求項１〜７のいずれか一項に記載の現像装置と、を有し、画像形成装置の装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジ。
9. 像担持体と、前記像担持体に形成された静電像を現像する請求項１〜７のいずれか一項に記載の現像装置と、を有する画像形成装置。

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