JPH10301396A

JPH10301396A - 現像装置およびプロセスカ−トリッジ

Info

Publication number: JPH10301396A
Application number: JP12783997A
Authority: JP
Inventors: Seishi Yamaguchi; 誠士山口; Keiji Okano; 啓司岡野; Hideki Matsumoto; 英樹松本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-05-02
Filing date: 1997-05-02
Publication date: 1998-11-13

Abstract

(57)【要約】【課題】現像装置に用いられるマグネットローラの磁
極配置と磁極の強度、半値幅とを現像器内のトナー循環
が良好になるようにして、トナー劣化を最小限に抑えて
現像工程での濃度低下を防止できる画像形成装置および
プロセスカートリッジを提供する。【解決手段】感光ドラム１１と対向する位置に配置さ
れる現像スリーブ２内に、マグネットロール３を配置
し、現像スリーブ２の表面の適宜位置にその先端が当接
される現像ブレード４を配置する。マグネットロール３
は、現像スリーブ２の表面の適宜位置にそれぞれＳ２
極、Ｎ２極、Ｓ２極を形成できるようにするとともに、
Ｎ１極を、現像スリーブ２と現像ブレード４との当接部
から現像スリーブ２の回転方向下流側に１０度以上３０
度以下の位置に配置し、Ｎ１極の半値幅を６５度以上と
するとともに、Ｎ１極の磁力が現像スリーブ２の表面に
おいて７０ｍＴ以上となるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機やページプ
リンタ等の電子写真式あるいは静電記録式の画像形成装
置に使用される現像装置およびプロセスカートリッジに
関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式を用いた画像形成装置で
は、像担持体上に形成した静電潜像を現像装置により現
像して可視化している。現像装置としては、構造の単純
な乾式１成分トナーを用いた現像装置が広く実用化され
ている。

【０００３】最近のプリンター装置はＬＥＤ、ＬＢＰプ
リンターが市場の主流となり、技術の方向としては、よ
り高解像度のもの、例えば、６００，８００，１２００
ｄｐｉの解像度を有する装置となってきている。これに
ともなって、より高解像・高精細の現像方式が要求され
ている。

【０００４】高画質化を実現するために、現像装置とし
てはトナーに十分な帯電付与を行うことを目的として、
弾性体からなる現像ブレードを高い圧力で現像スリーブ
に当接させ、現像スリーブ上のトナーコート量Ｗ［Ｗ：
現像スリーブ表面１ｃｍ²あたりのトナーコート重量
（ｍｇ）］を小さくするのと同時に、現像スリーブ上の
トナーに高いＱ／Ｍ［Ｑ／Ｍ：単位重量（ｇ）あたりの
トナー電荷量（μＱ）］を与えるという、弾性現像ブレ
ード法による薄層現像装置が開発されている。

【０００５】またトナーとしては、解像力やシャープネ
スを向上させ潜像を忠実に再現させるために、粒径約４
〜７μｍのより小粒径化されたトナーが開発されてい
る。

【０００６】また、省エネルギー、ファーストプリント
時間の短縮化という観点から、記録材上の未定着画像を
定着する定着方式として熱効率、安全性が良好な接触加
熱型の定着装置が実用化されており、画像形成装置の定
着温度は下がる傾向にある。この時に使用されるトナー
は、定着性能を向上させるために、バインダー熱特性、
ワックス熱特性を改良して、トナーの溶融粘弾性を制御
することにより、低温度定着を可能にしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、各々の
要素を先に説明したような方向性で進化させた結果、ト
ナーの機械的な磨耗、外添剤のトナーヘの埋め込み、外
添状態の変化などにより総合的にトナーが変質するトナ
ー劣化が起こるという問題があった。トナーが劣化する
ことにより、具体的には濃度低下などの問題が起こり、
良好な画質を得ることができないという問題が起こる。

【０００８】一例を示すと、図５は、弾性現像ブレード
法による薄層現像器を用いて薄層現像器でプリント試験
を行ったときの、ベタ黒画像の反射濃度と現像スリーブ
上のトナーコート量Ｗの変化である。スタートから５０
００枚程度の時点から画像濃度の低下が始まり、その後
はプリントが進むごとに低下していくのが分かる。この
時、トナーコート量Ｗもそれに伴って低下している。

【０００９】この濃度低下及びトナーコート量の減少要
因を探る様々な検討を重ねた結果、試験後の現像器に残
ったトナーと新品のトナーを入れ替えるとトナーコート
量Ｗ及び画像濃度が元のように回復することなどから、
現像剤が収容される現像容器内のトナー劣化が要因であ
ることが分かった。

【００１０】ところが、最近求められている高画質化、
それぞれがトナー劣化に対して厳しくなる方向になって
いる。まず、薄層現像装置としては、高いＱ／Ｍ付与を
目的として弾性現像ブレードを高い線庄で押しつけて使
うため、現像スリーブと現像ブレードの当接部におい
て、圧力や熟等により、トナーに与えられるダメージが
大きくなった。また、現像スリーブ上のトナーコート量
Ｗを薄層にするために現像スリーブの表面荒さは小さく
する傾向にある。すると現像スリーブの搬送能力が小さ
くなるため、現像容器内のトナー循環が悪くなりがちに
なり、トナー循環が悪くなると、ダメージが一部のトナ
ーに集中して蓄積するために、トナー劣化が促進されや
すい。

【００１１】次に、トナーに関しては、定着性を良くす
るためにトナーのバインダー自身を柔らかくする方向に
進化しており、ダメージを受けやすくなっている。ま
た、小粒径化が進んだことによって、トナー自体の流動
性が悪化して現像器内でのトナー循環が悪くなってお
り、また比表面積が上がってより熱などの影響を受けや
すくなったことなどが挙げられる。

【００１２】すなわち、小粒径なおかつ定着性の良い低
融点トナーを、高画質の薄層現像系で使用する場合に
は、トナー劣化による濃度低下を避けることが難しい問
題となっている。

【００１３】そこで本発明は、マグネットローラの磁極
配置と磁極の強度、半値幅とを現像器内のトナー循環が
良好になるようにすることにより、トナー劣化を最小限
に抑えて薄層現像系での濃度低下を防止できる現像装置
およびプロセスカートリッジを提供することを目的とす
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本出願にかかる第１の発
明によれば、上記目的は、静電潜像担持体に対向して配
置される回転可能な現像剤担持体と、現像剤担持体の内
部に固定配置されて現像剤担持体に複数の磁界を形成で
きる磁界発生手段と、現像剤担持体に当接する現像剤規
制部材と、磁性現像剤とを有し、磁性現像剤は重量平均
粒径が３．０〜６．５μｍ、メルトインデックス（Ｍ
Ｉ）値が３〜３０ｇ／１０ｍｉｎであり、現像剤担持体
上に層形成される現像剤量Ｗ［Ｗ：現像剤担持体表面１
ｃｍ²あたりのトナーコート重量（ｍｇ）］が、０．６
≦Ｗ≦１．５である現像装置であって、現像剤担持体に
形成される複数の磁界のうち、現像剤担持体と現像剤規
制部材の当接部から現像剤担持体の回転方向下流側の最
近接に位置する磁極を、現像剤担持体と現像剤規制部材
の当接部から現像剤担持体の回転方向下流側に１０度以
上３０度以内の位置に配置し、前記磁極の半値幅を６５
度以上にするとともに、磁極の磁力を現像剤担持体表面
において７０ｍＴ以上にすることにより達成される。

【００１５】また、本出願にかかる第２の発明によれ
ば、上記目的は、現像剤担持体と現像剤規制部材の当接
部から現像剤担持体の回転方向上流側の最近接に位置す
る磁極を、現像剤が収容される現像容器内に配置すると
ともに、前記磁極の磁力を現像剤担持体表面において７
０ｍＴ以上にすることにより達成される。

【００１６】また、本出願にかかる第３の発明によれ
ば、上記目的は、静電潜像担持体、帯電装置、転写装
置、クリーナのうちいずれか１つまたは２つ以上と、現
像装置とを画像形成装置本体から着脱自在に収容される
筐体内に配置させて構成し、前記現像装置は、回転可能
な現像剤担持体と、現像剤担持体の内部に固定配置され
て現像剤担持体に複数の磁界を形成できる磁界発生手段
と、現像剤担持体に当接する現像剤規制部材と、磁性現
像剤とを有するとともに磁性現像剤は重量平均粒径が
３．０〜６．５μｍ、ＭＩ値が３〜３０ｇ／１０ｍｉｎ
であり、現像剤担持体上に層形成される現像剤量Ｗ
［Ｗ：現像剤担持体表面１ｃｍ²あたりのトナーコート
重量（ｍｇ）］が、０．６≦Ｗ≦１．５であるプロセス
カートリッジであって、現像剤担持体に形成される複数
の磁界のうち、現像剤担持体と現像剤規制部材の当接部
から現像剤担持体の回転方向下流側の最近接に位置する
磁極を、現像剤担持体と現像剤規制部材の当接部から現
像剤担持体の回転方向下流側に１０度以上３０度以内の
位置に配置し、前記磁極の半値幅を６５度以上にすると
ともに、磁極の磁力を現像剤担持体表面において７０ｍ
Ｔ以上にすることにより達成される。

【００１７】さらに、本出願にかかる第４の発明によれ
ば、上記目的は、現像剤担持体と現像剤規制部材の当接
部から現像剤担持体の回転方向上流側の最近接に位置す
る磁極を、現像剤が収容される現像容器内に配置すると
ともに、前記磁極の磁力を現像剤担持体表面において７
０ｍＴ以上にすることにより達成される。

【００１８】つまり、本出願にかかる第１の発明におい
ては、現像剤担持体と現像剤規制部材の当接部から現像
剤担持体の回転方向下流側の最近接に位置する磁極の位
置と、その磁極の半値幅の値と、磁極の現像剤担持体表
面における磁力の値とのそれぞれを、現像剤担持体と現
像剤規制部材との当接部から現像剤担持体の回転方向下
流側で１０度以上３０度以内の位置に配置させ、半値幅
を６５度以上にするとともに磁力を７０ｍＴ以上にする
ことにより、現像スリーブ近傍のトナー循環が大きくな
って、現像容器内で現像剤担持体付近のトナーと容器の
奥のトナーとが程良く混ざり合うため、一部の同じトナ
ーが連続して現像剤担持体近傍でダメージを受けること
がなくなり、トナー劣化を軽減することができ、現像ス
リーブ上のトナーコート層の減少や濃度低下が有効に防
止される。

【００１９】また、本出願にかかる第２の発明において
は、現像剤担持体と現像剤規制部材の当接部から現像剤
担持体の回転方向上流倒の最近接に位置する磁極を、現
像剤が収容される現像容器内に配置させ、その磁力は現
像剤担持体表面において７０ｍＴ以上にすることによ
り、現像剤担持体に搬送されるトナーの量が増加する。
このため、現像剤担持体近傍のトナー循環が更に良好と
なって、トナー劣化を軽減することができるので、現像
剤担持体上のトナーコート層の減少や濃度低下が有効に
防止される。

【００２０】また、本出願にかかる第３の発明において
は、静電潜像担持体、帯電装置、転写装置、クリーナの
うちいずれか１つまたは２つ以上と現像装置とを画像形
成装置本体から着脱自在の筐体内に配置させて一体化し
てプロセスカートリッジを構成し、そのプロセスカート
リッジ内に設けられた現像装置の、現像剤担持体と現像
剤規制部材の当接部から現像剤担持体の回転方向下流側
の最近接に位置する磁極の位置と、その磁極の半値幅の
値と、磁極の現像剤担持体表面における磁力の値とのそ
れぞれを、第１の発明に記載のものと同じにすることに
より、第１の発明による効果が得られると共に、これら
の構成部品を容易に交換することが可能となり、メンテ
ナンス性が向上する。

【００２１】さらに、本出願にかかる第４の発明におい
ては、現像剤担持体と現像剤規制部材の当接部から現像
剤担持体の回転方向上流倒の最近接に位置する磁極を、
現像剤が収容される現像容器内に配置させ、その磁力は
現像剤担持体表面において７０ｍＴ以上にすることによ
り、プロセスカートリッジにおいても、現像剤担持体近
傍のトナー循環が更に良好となって、トナー劣化を軽減
することができるので、現像剤担持体上のトナーコート
層の減少や濃度低下が有効に防止される。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００２３】（第１の実施形態）まず、本発明の第１の
実施形態を、図１〜図６により説明する。

【００２４】図１は本発明による第一の実施形態の現像
装置の断面概略図である。例えばレーザープリンターな
どの画像形成装置に用いられて、静電潜像担持体の表面
に形成される静電潜像を現像する現像装置は、その内部
に、静電潜像担持体である感光ドラム１１に対向して配
置される現像剤担持体である現像スリーブ２、現像スリ
ーブ２内に固定配置される磁界発生手段としてマグネッ
トロール３、現像スリーブ２に当接されて現像剤量を規
制する現像剤量規制部材として現像ブレード４等がそれ
ぞれ所定位置に配置されており、静電潜像を可視化する
磁性現像剤が現像容器である現像ホッパー８に収容され
て構成されている。

【００２５】本実施形態においては、磁性現像剤である
トナーとして負帯電性磁性１成分トナーを用いる。トナ
ーは、結着樹脂としてスチレンｎ一ブチルアクリレート
共重合体１００重量部に、磁性体粒子８０重量部、モノ
アゾ系鉄錯体の負荷電制御剤２部、ワックスとして低分
子量ポリプロピレン３部を１４０℃に加熱された２軸エ
クストルーダーで溶融混錬し、冷却した混練物をハンマ
ーミルで粗粉砕し、粗粉砕物をジェットミルで微粉砕
し、得られた微粉砕物を風力分級して、重量平均径５．
０μｍの分級粉を得た。そして、平均拉径５．０μｍの
分級品に疎水性シリカ微粉体１．０重量部をヘンシェル
ミキサーで混合して現像剤を得た。

【００２６】前記現像剤の定着性の指標であるメルトイ
ンデックス（ＭＩ）は２０ｇ／１０ｍｉｎである。ここ
で、メルトインデックス（ＭＩ）の測定は、ＪＩＳＫ
７２１０に記載された装置（熱可塑性プラスチックの流
れ試験方法に用いる装置）を用いて行い、その際の条件
は、［条件］測定温度：１２５℃、荷重：５ｋｇ、試料充
填量：５−１０ｇとして手動切り取り法で測定した。このとき、測定値は
１０分値に換算した。

【００２７】また、トナーの平均粒径の測定には、コー
ルターマルチサイザーII型（コールター社製）を使用
し、トナーの体積分布から重量基準の重量平均粒径Ｄ４
（μｍ）を求めた。なお、本実施形態の現像装置のトナ
ーとしては、ＭＩ３〜３０ｇ／１０ｍｉｎ、重量平均粒
径３．０〜６．５μｍの範囲のものを用いることができ
る。

【００２８】感光ドラム１１と対向して配置されている
現像スリーブ２は、例えば、φ１６．０の非磁性のアル
ミスリーブの表面を導電性粒子含有する樹脂層でコート
した表面粗さＲａ＝１．０μｍのスリーブが用いられて
おり、時計回りとは逆方向に回転して感光ドラム１１方
向にトナーを搬送できるようになっている。現像スリー
ブ２と感光ドラム１１とは、その両者の間隔が、最近接
位置で３００μｍのギャップを保って対向するようにな
っている。また、図１に示すように、現像スリーブ２内
に固定配置されているマグネットローラ３は、少なくと
も、現像スリーブ２のＮ１極、Ｓ２極、Ｎ２極、Ｓ１極
の位置の４ヶ所にそれぞれ磁界を形成できるようになっ
ている。

【００２９】現像スリーブ２に当接されて現像剤量を規
制する現像ブレード４は、例えばゴム硬度ＪＩＳＡで４
０°のシリコーンゴムで形成されており、現像ブレード
４の端部が現像スリーブ２の所定位置の表面に当接され
ることにより、現像ブレード４の位置よりも現像スリー
ブの回転方向下流側の表面に均一な厚さのトナー層を形
成できるようになっている。このとき、現像ブレード４
が現像スリーブ２に当接される当接力Ｐ［Ｐ：現像スリ
ーブ長手方向の単位長さ（１ｃｍ）あたりの当接荷重
（ｇｆ）］は約３０ｇｆ／ｃｍとした。また、現像スリ
ーブ２と現像ブレード４の当接幅（ニップ）は１．Ｏｍ
ｍとし、当接部の現像スリーブの回転方向に対して最上
流位置から現像ブレード自由端までの距離は２．Ｏｍｍ
とした。このような条件での現像スリーブ２上の現像剤
量（トナーコート量）Ｗは、約１．２０（ｍｇ／ｃ
ｍ²）となった。

【００３０】トナーを収容する現像ホッバー８内と現像
スリーブ２近傍とには、回転式のＴ撹拌棒６とＤ撹拌棒
５とが設けられて、両撹拌棒５，６で現像ホッパー８内
と現像スリーブ２付近のトナーを撹拌するとともに、現
像ホッパー８内のトナーを現像スリーブ２方向に供給す
ることができるようになっている。また、現像スリーブ
２近傍には、トナー残量検知用の導電性検知部材７が設
置され、トナーの残量を検知して適切な時期にトナーを
補充できるようになっている。

【００３１】ところで、現像ホッパー８内の１成分磁性
トナーは、Ｔ撹拌棒６とＤ撹拌棒５とで現像スリーブ２
付近に送られた後、マグネットローラ３の形成する磁界
作用で現像スリーブ２に供給されて、現像スリーブ２の
回転（時計回りとは逆に回転する）とともに感光ドラム
１１方向に搬送される。その後、現像スリーブ２と現像
ブレード４との当接部で電荷付与と層厚規制を受けて現
像スリーブ２と感光ドラム１１とで形成される現像領域
へ搬送される。

【００３２】上記構成の現像装置により感光ドラム１１
の表面の静電潜像を現像する際には、現像スリーブ２
に、直流に交流を重畳した交互電圧をバイアス電源（図
示せず）から印加して、現像スリーブ２と感光ドラム１
１との間に現像電界を形成し、その電界によって静電潜
像の現像を行う。このとき現像スリーブ２には、直流電
圧（Ｖｄｃ＝−５００Ｖ）に、ＡＣ（矩形波Ｖｐｐ＝１
６００Ｖ、ｆ＝１８００Ｈｚ）を重畳した現像バイアス
を印加する。また、感光ドラム１１は、図示を省略した
帯電装置により帯電電位Ｖｄ＝−７００Ｖに均一帯電さ
れ、その後、画像信号に従いレーザーで露光されて感光
ドラム１１の表面に静電潜像が形成される（なお、露光
された部分が、Ｖｌ＝−１５０Ｖとなる）。露光された
Ｖｌ部を、現像装置により負帯電性トナーで反転現像す
ることによって静電潜像が現像される。

【００３３】図２に、本実施形態のマグネットローラ３
の各極における着磁パターンを実線Ａで示し、従来のマ
グネットローラの各極における着磁パターンを薄い線Ｂ
で示した。図２からわかるように、本実施形態で使用し
たマグネットローラ３は、従来のマグネットローラと比
較して、Ｎ１極（カット極）位置が、一点鎖線で示すス
リーブ−ブレード当接部の位置により近くなっているこ
と、Ｎ１極の磁力（ｍＴ）が上がっていること、半値幅
が広くなっていることを特徴としている。

【００３４】また、下記の表１に、図２に示す着磁パタ
ーンのマグネットの現像スリーブ表面（Ｓ１極，Ｓ２
極，Ｎ１極，Ｎ２極の各極）での磁力と半値幅の値を示
す。

【００３５】（表１）本実施形態のマグネット従来のマグネット磁極磁力（ｍＴ）半値幅（°）磁力（ｍＴ）半値幅（°）Ｓ１極８５４６０．８８３１５６．９Ｎ１極７４８６８．９６５８６２．９Ｓ２極６６５４３．５６３８５１Ｎ２極６７４４４．５６８２４９．９本願発明者は、上記表１に示す、本実施形態のマグネッ
トと従来のマグネットを使用したときの、現像器内のト
ナー循環の観察を行った。

【００３６】図３に、従来のマグネットを使用した場合
を示す。図３に示すように、現像装置３０に設けられた
現像スリーブ３１近傍のトナーは図中の矢印で示され
るように循環することがわかった。この場合、トナー
は、Ｔ撹拌棒６とＤ撹拌棒５とによって現像スリーブ３
１方向に供給され、現像スリーブ３１の取り込み極であ
るＳ２極に引きつけられることによって現像スリーブ３
１に供給され、その後、現像スリーブ３１の回転（時計
回りとは逆方向の回転）によって搬送される。現像スリ
ーブ３１の表面のトナーは、現像ブレードで現像に必要
な量のトナー層が形成されて、感光ドラムと対向する現
像領域に出ていくが、大半のトナー（現像スリーブ上に
トナー層として残らないトナー）は現像ブレードにかき
分けられて、再び現像ホッパ内に戻る。

【００３７】このとき、従来のマグネットを使用した場
合は、現像ブレード４にかき分けられた後のトナー循環
に勢いが無く、しばらく時間が経つと、現像スリーブ３
１と近接して設置されいていたトナー残量検知部材７と
の間にトナー溜りを作ってしまった。こうなると、現像
ブレード４でかき分けられたトナーは、現像スリーブ３
１付近から離れることなくそのまま下に落ちて、現像ス
リーブ３１付近で滞留してしまうような動きになる。こ
れは、現像スリーブ３１上のトナーコート量を薄層にす
るために現像スリーブ３１の表面荒さを小さくしたこと
や、トナーを小粒径なおかつ定着性の良いものを使用す
ることによってトナーの流動性が低下したため、現像ホ
ッパー８内のトナー循環が非常に悪くなりやすい状況に
なったためであると考えられる。

【００３８】このように、現像スリーブ３１近傍のトナ
ー循環が悪化すると、現像ブレード４によってかき分け
られたトナーは、再びＤ撹拌棒５によって現像スリーブ
３１に送り込まれることになり、Ｔ撹拌棒６から供給さ
れる新鮮なトナー（現像スリーブに付着していないトナ
ー）の量が極端に少なくなり、新鮮なトナーが現像スリ
ーブ３１に供給されなくなる。その結果、一部の（現像
スリーブ３１に付着したことのある）トナーだけが現像
スリーブ３１近傍で小さく循環することにより、現像ス
リーブ３１に供給されるトナーは、一度現像スリーブ３
１に付着したトナーの割合が多くなって、一部のトナー
にダメージが蓄積し、トナー劣化が促進されやすくな
る。

【００３９】次に、図４に、本実施形態のマグネットロ
ーラを使用した場合のトナー循環の様子を示す。現像ブ
レード４によってかき分けられたトナーは、図中の矢印
で示されるようにスムーズに、かつ、現像スリーブ２
から離れた位置まで循環できるようになり、現像スリー
ブ２近傍のトナーの循環範囲が大きくなることがわか
る。すなわち、現像ブレード４によってかき分けられた
トナーは大きく循環してＴ撹拌棒６の回転領域まで及ぶ
ため、Ｔ撹拌棒６の撹拌に連れて動いている現像ホッパ
ー８の奥の新鮮なトナーと程良く混ざるようになる。そ
して、Ｔ撹拌棒６やＤ撹拌棒５の回転によって新たなト
ナーが現像スリーブ２近傍に供給されるため、現像スリ
ーブ２近傍には、新鮮なトナーが程よく混ざったトナー
が供給されるようになり、一部のトナーのみが劣化促進
されるようなことはない。

【００４０】これは、本実施形態では従来と比較して、
Ｎ１極を現像ブレード４と現像スリーブ２の当接部に近
づけるとともに、磁極の半値幅と磁力を強くしたため、
現像ブレード４にかき分けられたトナーがＮ１極の形成
する磁力線に沿って大きくかつ現像スリーブ２から遠く
へ離れる方向に動くようになり、現像スリーブ２近傍の
トナー循環が良好に改善されたためである。

【００４１】図５に、従来のマグネットを使用した現像
装置を用いた画像形成装置により、１００００枚のプリ
ント試験を行ったときのベタ黒画像の反射濃度（濃度
は、例えばマクベス反射濃度計（マクベス社製）を用い
て測定する），トナーコート量Ｗの変化を示した。ま
た、図６に、従来よりもＮ１極の位置を現像ブレード側
に移動するとともに磁力を大きくした本実施形態のマグ
ネットローラを使用した現像装置を用いた画像形成装置
により、１００００枚のプリント試験を行ったときのベ
タ黒画像の反射濃度，トナーコート量Ｗの変化を示し
た。なお、両図中の、□はコピー枚数に対する画像反射
濃度を、◇はコピー枚数に対するトナーコート量Ｗを表
わしている。

【００４２】図５からわかるように、従来のマグネット
ローラを使用した場合は、プリントのスタートから５０
００枚程度の時点で画像濃度の低下が始まり、その後は
プリントが進むごとに低下していくのが分かる。このと
き、トナーコート量Ｗもそれに伴って低下している。

【００４３】これに比べて、図６に示す本実施形態のよ
うに、Ｎ１極の位置を現像スリーブと現像ブレードとの
当接部からスリーブの回転方向下流側に１０〜３０°ず
らして配置させ、Ｎ１極の磁力を７０ｍＴ以上にすると
ともに半値幅を６５度以上とした場合は、従来のマグネ
ットローラを使用した場合のように画像反射濃度が途中
で低下することはなく、最後までほば一定の濃度を保つ
ことができ、１００００枚のプリントの最後まで良好な
画質でプリントすることができる。また、現像スリーブ
上のトナーコート量も途中で減少することはなく、非常
に安定した状態を保つことができることがわかる。

【００４４】本実施形態で説明した効果を実現するため
には、Ｎ１極の位置は、現像ブレード４の当接部から現
像スリーブ２の回転方向下流側に１０〜３０度ズレた位
置にあることが望ましく、Ｎ１極の強さは現像スリーブ
２の表面において７０ｍＴ以上が望ましい。Ｎ１極の半
値幅は広くなるほどトナー循環は大きくなる傾向があ
り、Ｎ１極の望ましい半値幅は６５度以上である。な
お、半値幅は、磁力線の最大値における現像スリーブ上
の点と、磁力の最大値の１／２の値となる２点とを結ぶ
線のなす角（仰角）の値で示した。

【００４５】これは、Ｎ１極の位置が現像ブレード４の
当接部から現像ブレードの回転方向下流側に１０度未満
（現像ブレードの当接部に近すぎる）であると、トナー
規制部である現像ブレード４の当接部でトナーの穂立ち
が起きるなどして、トナーコートが乱れる原因となりや
すく、現像が良好に行われない要因となる。また、３０
度以上下流側に離れる（当接部から遠すぎる）と、Ｎ１
極の形成する磁力の影響が小さくなって、現像ブレード
４によってかき分けられたトナーの循環が悪くなるなど
して、本実施形態のような効果が十分に得られないこと
となる。

【００４６】なお、本実施形態では、撹拌棒を用いた撹
拌機構は現像ホッバー内と現像スリーブ近傍とにそれぞ
れ設けられているが、本発明によるマグネットの効果
（トナーの循環が良好である）は、必ずしもこの構成に
限るものではなく、現像ホッパー内に一つの撹拌がある
場合でも、同様の効果を得ることができる。

【００４７】（第２の実施形態）本発明の第２の実施形
態を説明する。本実施形態では、第１の実施形態のマグ
ネットローラの、現像スリーブと現像ブレードとの当接
部から現像スリーブの回転方向上流側の最近接に位置す
る磁極であるＳ２極（スリーブにトナーを付着させる役
目をする）の磁力を変更したもので、Ｓ２極の磁力を変
更したことにより、現像ホッパー内のトナー循環が良好
になるものである。なお、現像ホッパー等のその他の構
成は実施形態１で記載したものと同様である。

【００４８】以下の表２に、本実施形態で使用したマグ
ネットローラの現像スリーブ表面における磁力と半値幅
を示す。

【００４９】（表２）本実施形態のマグネット従来のマグネット磁極磁力（ｍＴ）半値幅（°）磁力（ｍＴ）半値幅（°）Ｓ１極８５５６１．９８３１５６．９Ｎ１極７８１７０．１６５８６２．９Ｓ２極７８６４４．５６３８４７．２Ｎ２極７４４４６．８６８２４９．９表２からわかるように、第１の実施形態のマグネットロ
ーラに比べて、トナーの循環に関係のあるＳ２極の値が
大きくなっている。この本実施形態のマグネットローラ
を使用して、現像装置内のトナー循環を詳しく観察した
結果、Ｓ２極磁力を大きくすることによって、図示を省
略したが、現像スリーブ近傍のトナー循環がより力強く
なることが分かった。この結果を得るためのＳ２極の磁
力は、７０ｍＴ以上、望ましくは７５ｍＴ以上とする必
要がある。

【００５０】これは、Ｓ２極磁力が大きくなるほど、現
像スリーブに供給されるトナーの量が増加し、現像スリ
ーブによって搬送されるトナー量も多くなるため、既に
現像ブレードによってかき分けられたトナーを、現像ス
リーブに搬送されてきたトナーが次々と押し上げていく
ことになり、トナーが滞ることがなくなるためであると
考えられる。

【００５１】以上説明したように、トナー循環が悪くな
りがちな薄層現像装置において、Ｎ１極の位置を現像ス
リーブと現像ブレードとの当接部からスリーブの回転方
向下流側に１０〜３０°ずらして配置させ、Ｎ１極の磁
力を７０ｍＴ以上にするとともに半値幅を６５度以上と
し、かつ、Ｓ２極の磁力を７０ｍＴ以上としたマグネッ
トローラを使用することにより、現像スリーブ近傍のト
ナー循環をさらに良くすることができ、現像スリーブ近
傍にトナーが滞らないとともに一部のトナーのみが劣化
することを防止できる。

【００５２】（第３の実施形態）本発明の第３の実施形
態を図７により説明する。

【００５３】本実施形態は、感光ドラム、感光ドラムに
作用するプロセス手段としての帯電装置、クリーニング
装置、クリーニングされた現像剤を収納する排トナー容
器のうちのいずれか１つまたは２つ以上を組み合わせた
ものと、第１または第２の実施形態に記載した現像装置
とのそれぞれを、画像形成装置本体に対して着脱可能に
収容できるプロセスカートリッジ内に配置したことを特
徴としている。

【００５４】画像形成装置内に着脱可能に収容されるプ
ロセスカートリッジ２０は、画像形成装置内に収容可能
な筐体内の開口部付近に、感光ドラム１１が配置され、
感光ドラムと対向する位置に、感光ドラム１１上の静電
潜像を現像する現像装置２１が配置されている。現像装
置２１は、感光ドラム１１と対向する位置に現像スリー
ブ２が配置され、現像スリーブ２の表面にその端部が当
接するように現像ブレード４が配置されているととも
に、現像スリーブ２付近にトナーを供給できるように現
像ホッパー８が配置されている。

【００５５】また、現像スリーブ２は、その内部に第１
の実施形態に用いられたものと同様のマグネットローラ
３が固定配置されており、マグネットローラ３によって
現像スリーブ２の表面に、それぞれＮ１極、Ｓ１極、Ｎ
２極、Ｓ２極が第１の実施形態と同じ位置関係で形成で
きるようになっているとともに、Ｎ１極の磁力と半値幅
の値が第１の実施形態と同じ値となるようになってい
る。なお、マグネットローラは、第２の実施形態に用い
られたものを用いることもできる。

【００５６】また、感光ドラム１１の現像装置側とは逆
側の筐体内に、クリーニングブレード１０ａを有するク
リーニング装置１０が配置されて、転写工程後に感光ド
ラム１１の表面に付着している排トナーをクリーニング
ブレード１０ａでかき落としてクリーニング装置１０の
排トナー容器１０ｂに収容できるようになっている。ま
た、現像スリーブ２よりも感光ドラム１１の回転方向上
流側でクリーニング装置１０よりも手前の筐体内に、感
光ドラム１１を帯電させる帯電装置９が配置されてプロ
セスカートリッジ２０が構成されている。なお、プロセ
スカートリッジの筐体内には、感光ドラム、帯電装置、
クリーニング装置、排トナー容器のうちいずれか１つま
たは２つ以上を組み合わせ、それに現像装置を組み合わ
せて収容するようにしてもかまわない。

【００５７】上記構成のプロセスカートリッジ２０は、
画像形成装置の所定位置にセットされて、所定のプロセ
スで画像形成を行うことができ、カートリッジ内のトナ
ーの消費や部材の消耗によって寿命が来たら、新しいプ
ロセスカートリッジと交換することにより続けて高画質
な画像形成を行うことができる。

【００５８】このようにして、現像スリーブ２や現像ブ
レード４等を有する現像装置、感光ドラム１１、帯電装
置９、クリーニング装置１０を、画像形成装置内に収容
可能な筐体内に配置して一体型プロセスカートリッジと
することにより、第１、２の実施形態で説明した、トナ
ーの劣化を防止して、良好な画像形成が行えるという効
果が得られることに加えて、カートリッジ内の各構成部
品の交換および排トナーの処理をトナーで周りを汚すこ
となく容易に行うことができるようになる。従って、画
像形成装置のメンテナンス性が格段に向上するととも
に、カートリッジを交換することで、電子写真方式の重
要な構成部品が新品に交換されるため、常に高品質な画
像を容易に保つことができる。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、本出願にかかる第
１の発明によれば、現像装置の磁界発生手段の形成する
磁極のうち、現像剤担持体と現像剤規制部材の当接部か
ら現像剤担持体の回転方向下流側の最近接に位置する磁
極の位置を、現像剤担持体と現像剤規制部材の当接部か
ら現像剤担持体の回転方向下流側に１０度以上３０度以
内とし、この磁極の半値幅を６５度以上するとともに、
磁極の現像剤担持体表面における磁力を７０ｍＴ以上と
することにより、現像剤担持体近傍のトナー循環が大き
くなって、現像容器の奥のトナーと程良く混ざり合うた
め、一部の同じトナーが連続して現像剤担持体近傍でダ
メージを受けることがなくなり、トナー劣化を軽減する
ことができる。よって、現像剤担持体上のトナーコート
層の減少や濃度低下を有効に防止することができ、高解
像・高精細の現像を長く維持することができる。

【００６０】また、本出願にかかる第２の発明によれ
ば、第１の発明に用いられた磁界発生手段の磁極のう
ち、現像剤担持体と現像剤規制部材の当接部から現像剤
担持体の回転方向上流側の最近接に位置する磁極を現像
容器内に配置させ、その磁極の現像剤担持体表面におけ
る磁力を７０ｍＴ以上にすることにより、現像剤担持体
に搬送されるトナーの量が増加するため、現像剤担持体
近傍のトナーの循環が更に良好となる。すなわち、トナ
ー劣化を軽減することができ、現像剤担持体上のトナー
コート層の減少や濃度低下をさらに有効に防止すること
ができる。

【００６１】また、本出願にかかる第３，４の発明によ
れば、静電潜像担持体、帯電装置、転写装置、クリーナ
のうちいずれか１つまたは２つ以上と現像装置とを筐体
内に配置させて一体化し、筐体を画像形成装置本体から
着脱自在の構成にしたプロセスカートリッジにおいて、
カートリッジ内の現像装置に用いられる磁界発生手段
に、上記第１，２の発明に用いられた磁界発生手段を使
用することにより、第１，２の発明による、現像容器内
のトナー循環が良好になってトナー劣化を防止できると
いう効果が得られるとともに、これらの構成部品を容易
に交換することが可能となり、画像形成装置のメンテナ
ンス性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態による現像装置の断面概略図で
ある。

【図２】マグネットローラの着磁パターンを示す説明図
である。

【図３】従来の現像装置におけるトナー循環を示す説明
図である。

【図４】第１の実施形態による現像装置のトナー循環を
示す説明図である。

【図５】従来の現像装置における印字枚数と画像反射濃
度、トナーコート量Ｗとの関係を示すグラフである。

【図６】第１の実施形態による現像装置の印字枚数と画
像反射濃度、トナーコート量Ｗの関係を示すグラフであ
る。

【図７】第３の実施形態によるプロセスカートリッジを
示す断面概略図である。

【符号の説明】

１現像装置２現像スリーブ３マグネットローラ４現像ブレード５Ｄ撹拌棒６Ｔ撹拌棒７トナー残量検知部材８現像ホッパー９帯電装置１０クリーニング装置１１感光ドラム２０プロセスカートリッジ２１現像装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】静電潜像担持体に対向して配置される回
転可能な現像剤担持体と、現像剤担持体の内部に固定配
置されて現像剤担持体に複数の磁界を形成できる磁界発
生手段と、現像剤担持体に当接する現像剤規制部材と、
磁性現像剤とを有し、磁性現像剤は重量平均粒径が３．
０〜６．５μｍ、ＭＩ値が３〜３０ｇ／１０ｍｉｎであ
り、現像剤担持体上に層形成される現像剤量Ｗ［Ｗ：現
像剤担持体表面１ｃｍ²あたりのトナーコート重量（ｍ
ｇ）］が、０．６≦Ｗ≦１．５である現像装置であっ
て、現像剤担持体に形成される複数の磁界のうち、現像
剤担持体と現像剤規制部材の当接部から現像剤担持体の
回転方向下流側の最近接に位置する磁極が、現像剤担持
体と現像剤規制部材の当接部から現像剤担持体の回転方
向下流側に１０度以上３０度以内の位置に配置され、前
記磁極の半値幅が６５度以上であるとともに、磁極の磁
力が現像剤担持体表面において７０ｍＴ以上であること
を特徴とする現像装置。
【請求項２】現像剤担持体と現像剤規制部材の当接部
から現像剤担持体の回転方向上流側の最近接に位置する
磁極が、現像剤が収容される現像容器内に配置されてい
るとともに、前記磁極の磁力が現像剤担持体表面におい
て７０ｍＴ以上であることとする請求項１に記載の現像
装置。
【請求項３】静電潜像担持体、帯電装置、転写装置、
クリーナのうちいずれか１つまたは２つ以上と、現像装
置とを画像形成装置本体から着脱自在に収容される筐体
内に配置させて構成し、前記現像装置は、回転可能な現
像剤担持体と、現像剤担持体の内部に固定配置されて現
像剤担持体に複数の磁界を形成できる磁界発生手段と、
現像剤担持体に当接する現像剤規制部材と、磁性現像剤
とを有するとともに磁性現像剤は重量平均粒径が３．０
〜６．５μｍ、ＭＩ値が３〜３０ｇ／１０ｍｉｎであ
り、現像剤担持体上に層形成される現像剤量Ｗ［Ｗ：現
像剤担持体表面１ｃｍ²あたりのトナーコート重量（ｍ
ｇ）］が、０．６≦Ｗ≦１．５であるプロセスカートリ
ッジであって、現像剤担持体に形成される複数の磁界の
うち、現像剤担持体と現像剤規制部材の当接部から現像
剤担持体の回転方向下流側の最近接に位置する磁極が、
現像剤担持体と現像剤規制部材の当接部から現像剤担持
体の回転方向下流側に１０度以上３０度以内の位置に配
置され、前記磁極の半値幅が６５度以上であるととも
に、磁極の磁力が現像剤担持体表面において７０ｍＴ以
上であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項４】現像剤担持体と現像剤規制部材の当接部
から現像剤担持体の回転方向上流側の最近接に位置する
磁極が、現像剤が収容される現像容器内に配置されてい
るとともに、前記磁極の磁力が現像剤担持体表面におい
て７０ｍＴ以上であることとする請求項３に記載のプロ
セスカートリッジ。