JP3656812B2 - 現像装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、現像剤(トナー)を用いて複写機、プリンタ、ＦＡＸなどの電子写真現像法により現像を行う現像装置に関し、特に現像担持体としてＮ極とＳ極を着磁した固定マグネットローラを内包する回転スリーブを用いた現像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現像剤担持体としてＮ極とＳ極を複数着磁した固定マグネットローラを内包する回転スリーブを用い、回転スリーブ上に形成させる磁気的担持力を利用して現像剤の容器内に集積した現像剤を担持しながら、層厚規制部材を利用して層厚規制を行った後、感光体への現像位置に導くようにした現像装置は周知である。
【０００３】
そして、特に、２成分現像方式での多色現像の場合は、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）毎の現像装置を必要とし、現像を行っている現像装置以外の現像装置から現像剤が混入するのを遮断する必要がある。
従来現像剤混入遮断手段として、現像を行っていない現像装置を回転や後退させる退避機構を設けた現像装置がある。
また、装置の小型化をはかるため回転スリーブ上の、現像位置より回転方向上流側にゴムブレード等の規制板を接触させ、現像剤の混入を遮断させる方法がある。(特開昭59-60453号、特開平6-242666号公報参照)。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記退避型の現像装置は現像器を退避させる空間や複雑な機構を必要とすることから装置の大型化やコストアップにつながるという問題がある。
また、上記接触ブレード方式では、回転トルクが大きくなってしまうために省電力化が難しいという問題や、ブレードが回転スリーブに圧接しているときに擦り傷が生じ、回転スリーブから離間しているときでも現像剤の通過による摩擦が生じるために、ブレードの耐久性の面で問題があり、さらに、現像ローラとブレード間を通過する際に現像剤を傷めてしまうために現像剤が劣化してしまうという問題もあった。
【０００５】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、現像を行っている現像装置以外の現像装置から現像剤が混入するのを防止する画像形成装置を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、現像装置から感光体ローラ側への搬送を完全に遮断し、現像剤の劣化防止やブレードの長寿命化が図れる画像形成装置を提供することである。
また、本発明の他の目的は、回転スリーブ内の固定マグネットローラと、それに対面して配置される可動マグネットの磁気的拘束力を利用して簡素化、高速化、小型化、コストダウンが図れる画像形成装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決させるための手段】
本発明は、Ｎ極とＳ極を着磁した複数の永久磁石を有する固定マグネットローラを内包する回転スリーブを感光体ドラムに対面配置し、前記回転スリーブにより前記感光体ドラム上の現像位置へ現像剤を導く現像装置において、
前記回転スリーブと外周同士を所定間隙有して前記現像位置より前記回転スリーブの回転方向上流側に配置した固定スリーブと、
該固定スリーブ内に配置され、現像時に位置する第１停止位置と非現像時に位置する第２停止位置との間を回動可能な１極以上の可動マグネットと、
前記固定スリーブと前記回転スリーブとの最近接点を挟んで、前記回転スリーブ内の前記現像位置側に配置された前記固定マグネットローラの第１極と、反現像位置側に配置された前記固定マグネットローラの第２極とを備え、
前記第１極の垂直磁力を６００ガウス以上（望ましくは７００〜８００ガウス）、前記第２極の垂直磁力を３００ガウス以上（望ましくは３５０〜７００ガウス）、前記回転スリーブと固定スリーブの最近接点における前記固定マグネットローラの前記回転スリーブ表面での水平磁力が４５０ガウス以下（望ましくは２００〜４００ガウス）に設定するとともに、回転スリーブと固定スリーブの最近接点から、垂直磁力０のガウス点が±２０°以内にあるか若しくは±２０°の範囲を超える場合は穂切り時の可動マグネットを前記最近接点位置と一致する角度に停止するように構成し、
現像時には、前記可動マグネットが前記第２停止位置より離間する前記第１停止位置にあって、前記固定マグネットローラ側への前記可動マグネットの磁力を不作用とし、前記固定マグネットローラの磁力を利用して前記回転スリーブ上に担持させた現像剤を前記固定スリーブの周面と接触させて層厚規制した後前記現像位置に導き、
非現像時は、前記可動マグネットが前記回転スリーブと接近する側に回動して前記第２停止位置に停止し前記固定マグネットローラ側に前記可動マグネットの磁力を作用させ、前記現像位置側へ現像剤の供給を遮断するとともに、前記現像位置への現像剤の供給を停止し、前記回転スリーブ上の現像剤を回収させるように構成したことを特徴とする。
【０００７】
請求項１記載の発明に係る現像装置は、Ｎ極とＳ極を着磁した固定マグネットローラを内包する回転スリーブと、前記回転スリーブと外周同志を所定間隙有して前記現像位置より前記回転スリーブの回転方向上流側に配置した、回動可能でかつ非現像位置で停止可能な１極以上の可動マグネットを内包した固定スリーブとより構成することを第１の特徴とする。
このように構成することにより、現像剤搬送のために回転するのは前記回転スリーブのみであって、前記回転スリーブの外周と前記固定スリーブの外周とは機械的に精度よく設定配置することができ、一定した現像剤の層厚規制が可能である。
【０００８】
また、現像時に位置する第１停止位置と非現像時に位置する第２停止位置との間を回動可能な１極以上の可動マグネットが前記固定スリーブ内に配置され、該可動マグネットは前記固定スリーブと前記回転スリーブとの最近接点を挟んで、前記回転スリーブ内の前記現像位置側に配置された前記固定マグネットローラの第１極と、反現像位置側に配置された前記固定マグネットローラの第２極とを備え、
現像時には、前記可動マグネットが前記第２停止位置より離間する前記第１停止位置にあって、前記固定マグネットローラ側への前記可動マグネットの磁力を不作用とし、前記固定マグネットローラの磁力を利用して前記回転スリーブ上に担持させた現像剤を前記固定スリーブの周面と接触させて層厚規制した後前記現像位置に導き、
非現像時は、前記可動マグネットが前記回転スリーブと接近する側に回動して前記第２停止位置に停止し前記固定マグネットローラ側に前記可動マグネットの磁力を作用させ、前記現像位置側へ現像剤の供給を遮断するとともに、前記現像位置への現像剤の供給を停止し、前記回転スリーブ上の現像剤を回収させるように構成したことが第２の特徴である。
【０００９】
非現像時は、前記可動マグネットの磁力が前記固定マグネットローラ側に作用し、前記可動マグネットと前記固定マグネットローラの第１極間の磁力と、前記可動マグネットと前記第２極間の磁力が、感光体ドラム側の現像位置への現像剤の搬送を遮断する。
【００１０】
また、前記第１極の垂直磁力を６００ガウス以上（望ましくは７００〜８００ガウス）、前記第２極の垂直磁力を３００ガウス以上（望ましくは３５０〜７００ガウス）、前記回転スリーブと固定スリーブの最近接点における前記固定マグネットローラの前記回転スリーブ表面での水平磁力が４５０ガウス以下（望ましくは２００〜４００ガウス）に設定したことが第３の特徴である。
【００１１】
そして、前記可動マグネットの前記固定スリーブ表面での、前記固定マグネットの第２極と相反する磁極の垂直磁力は３００ガウス以上（望ましくは３００〜４５０ガウス）、かつその両端に現れる磁極の垂直磁力は１５０ガウス以下（望ましくは１００ガウス以下）と設定することも本発明の有効な手段である。
【００１２】
現像剤搬送区間の一つである、層厚規制区域の前記回転スリーブと前記固定スリーブとの最短近接位置を挟んで、固定マグネットローラの第１極と第２極は現像時において現像剤を搬送するために相反する極が配置され、前記固定マグネットローラの第１極と第２極との間の搬送磁力により現像剤は現像位置に搬送される。一方、可動マグネットの主極と前記第１極間のシールド磁力と、前記主極と前記第２極間の拘束磁力によって前記搬送磁力を止めれば、現像剤の搬送は遮断される。
【００１３】
前記第１極と前記第２極の垂直磁力が同じでも極間角度が狭いと、搬送磁力が大きくなり、前記可動マグネットの磁力を上げねば現像剤の搬送を遮断することはできない。
また、前記第１極と第２極の極間角度が大き過ぎると前記固定マグネットローラの磁極配置の角度バランスが悪くなることや、可動マグネット主極と前記第１極及び第２極、またはこれらの極間が遠ざかり、前記シールド磁力と拘束磁力も弱くなる。
また、穂切り時は、可動マグネットの主極と第２極は吸引しあうので、両磁力が大きすぎるとマグネットを支持する部材が引き合いに負けて撓み、マグネットがスリーブ部材に当接する。
また、第１極の磁力が小さ過ぎるとシールド磁力が弱くなり現像剤の遮断ができない。
よって、上記磁力が望ましい。
【００１４】
本発明は上述のように、現像を行っている現像装置以外の現像装置から現像剤が混入するのを防止する画像形成装置を提供することができる。
そして、本発明は、現像装置を移動しないで、回転スリーブ内の固定マグネットローラと、それに対面して配置される可動マグネットの磁気的拘束力を利用して現像剤の搬送及び遮断を行っているので、画像形成装置の簡素化、高速化、小型化、コストダウンを図れることができる。
【００１５】
また、現像スリーブに現像剤遮断用ブレードを用いないで、現像装置から感光体ローラ側への搬送を完全に磁力により遮断するので、現像スリーブが回転しても固定スリーブが不動であるために、遮断時においては現像剤の移動が少なく、現像剤の劣化防止を図るとともに、前記現像スリーブや前記現像剤遮断用ブレードの摩耗等による現像装置の短命化を防止し、現像装置の長寿命化を図ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００１７】
図１は、本発明にお実施の形態にかかる画像形成装置全体の断面図を示す。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図示しない給紙カセット、感光体ドラム１、光走査ユニット２、帯電器３、現像剤容器を含んだ４個の現像装置４〜７、中間転写体１２、２次転写ローラ１３、定着器１４、画像が転写された記録媒体８を前記２次転写ローラ１３から定着器１４に搬送する無端ベルトを用いた搬送装置９等よりなる。
【００１８】
印刷時は各色毎に、感光体ドラム１を帯電器３によって帯電し、光走査ユニット２から露光、各現像装置４〜７で現像した画像を中間転写体１２に転写し、図示しない給紙カセットから搬送される記録媒体８に２次転写ローラ１３で転写し、定着器１４で加熱・加圧して定着させ排紙を行う。
【００１９】
本発明に係る実施の形態の構成を詳細に説明する。
図２は、現像装置４の感光体ドラム１へ現像剤を飛翔する現像位置近傍を示す断面図であり、Ｎ極とＳ極に着磁した永久磁石を有する固定マグネットローラ２０、該固定マグネットローラ２０を内包する回転スリーブ２１、該回転スリーブ２１の現像位置Ａより回転方向上流側に配置する固定スリーブ２２、該固定スリーブ２２の中心を中心軸２３ａとして回動可能な主極がＳ極、その両端に現れる副極がＮ極の可動マグネット２３を配置してなる。
【００２０】
可動マグネット２３は図３及び図４に示すように、中心軸２３ａの軸心２３ｅとして断面扇形に形成され、軸心２３ｅから半径ｒを有する外周面２３ｄを円周面としてＳ極に、軸心２３ｅから角度θを有して形成される扇形斜面２３ｂ及び２３ｃがそれぞれＮB及びＮAのＮ極となるように磁化されている。
【００２１】
現像中の現像装置４は、可動マグネット２３が図２（Ａ）の様に固定マグネットローラ２０の磁力に影響を与えない位置で停止している場合には、固定マグネットローラ２０の磁力を利用して回転スリーブ２１上に担持させた現像剤２４を固定スリーブ２２の周面と接触させて層厚規制した後、感光体ドラム１への現像位置Ａに導くことが出来る。(以下図２（Ａ）の現像器の状態を穂出しと呼ぶ)
なお、現像剤の層厚規制は回転スリーブ２１と固定スリーブ２２との距離ｄで決まる。
【００２２】
しかし現像を行っている以外の現像装置５〜７がそれぞれ有する回転スリーブ２１へ現像剤を供給すると、その現像剤が他の穂出し中の現像器に混入したり感光体ドラム１上のトナー像を乱す。これを防ぐために、図２（Ｂ）のように可動マグネット２３を回転スリーブ２１の最近接点付近に移動させると、現像を行っている以外の現像装置が現像剤を回転スリーブへ供給するのを遮断することが出来る。（以下図２（Ｂ）の現像器の状態を穂切りと呼ぶ）
【００２３】
以下、図２を用いて現像装置の動作を説明する。
図２（Ａ）の穂出し状態のとき、回転スリーブ２１と固定スリーブ２２の最近接点（以下ブレード位置と呼ぶ）では、磁力線は、磁石内を回転スリーブ２１の第１極(Ｓ極)から第２極（Ｎ極）に向い、磁石外を第２極（Ｎ極）から第１極（Ｓ極）に向けて発生し、閉じた環状をなす。
【００２４】
また、現像位置Ａに対向して配置されている第３極（Ｎ極）と第１極（Ｓ極）とは、磁力線は、磁石内を第１極（Ｓ極）から第３極（Ｎ極）に向い、磁石外を第３極（Ｎ極）から第１極（Ｓ極）に向けて発生し、閉じた環状をなす。
これらの磁力線に沿って、現像剤は回転スリーブ２１の回転による搬送力で第１極を経由して現像位置Ａへと運ばれ、感光体ドラム１の潜像を現像する。
【００２５】
現像後においては、図２（Ｂ）に示すように可動マグネット２３が回転し、この主極(Ｓ極)がブレード位置０゜で停止する。このとき可動マグネット２３のＳ極と回転スリーブ２１の第１極の間は反発磁界による磁気シールド（以下シールド磁力と呼ぶ）を作り、回転スリーブ２１上の現像剤はこの磁界を境に現像位置Ａ側とブレード位置より内側に分離される(図２（Ｂ））。
【００２６】
分離後、現像位置Ａ側の現像剤は回転スリーブ２１の回転により現像装置４内に回収される。また、回動マグネット２３の主極（Ｓ極）から回転スリーブ２１の第２極への吸引磁界（以下拘束磁力と呼ぶ）が同時に生じており、ブレード位置より内側の現像剤はこの両極の間で拘束される。
【００２７】
これらのシールド磁力と拘束磁力が回転スリーブ２１の第２極と第１極間の搬送磁力である磁力線を遮断するので第２極と第１極間に磁力線が通らず、現像剤は回転スリーブ上を搬送される事なく図２（Ｃ）状態で止まる。こうして現像剤を他の現像装置へ混入させることや感光体上のトナー画像を乱すのを防ぐことが出来る。
【００２８】
次に、固定マグネット２０及び可動マグネット２３の条件を種々変えて、穂切りの有無を測定した測定データを表１及び表２に示す。尚、表１及び表２に穂切り結果が良好であったものを実施例として、また、表３及び表４は穂切りができなかったもの、及び、不安定であったものを含み、比較例として記載する。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【００３１】
【表３】
【００３２】
【表４】
【００３３】
上述の表１及び表２のデータから、本実施例１〜１０では、可動マグネットと第１極間のシールド磁力及び可動マグネットと第２極間の拘束磁力が第１極と第２極間の水平磁力を完全に防ぐので、完全に現像剤を遮断する事が出来た。
【００３４】
一方、比較例１は実施例１と第１極及び第２極の垂直磁力は同じ位だが、水平磁力が５５０Ｇと高い。同様に比較例２〜比較例４も第１極，第２極の垂直磁力と極間角度が狭いため水平磁力が８４０Ｇ、６５０Ｇ，６００Ｇと高くなっている。このため、可動マグネット２３と第１極間のシールド磁力及び可動マグネット２３と第２極間の拘束磁力が水平磁力を完全に防ぐことが出来ず、現像剤が回
転スリーブ２１上を磁力線に沿って搬送されるため現像位置Ａ側に漏れてきた。
【００３５】
また、比較例５においては、固定マグネット２０の第１極の磁力は７４０Ｇ、第２極は４６０Ｇと実施例７，８の第１極及び第２極の値と同じである。
そして、実施例７，８の可動マグネット２３の主極は４００Ｇ、副極はそれぞれ１５０，８０ガウスである。これらは、可動マグネットの主極(Ｓ極)から副極ＮＡへの磁力線が小さいため現像剤を遮断することができた。
しかしながら、比較例５は可動マグネットの副極が１７０Ｇと高い。この場合、シールド磁力により分離された現像剤が可動マグネット２３の主極(Ｓ極)から副極ＮＡへの磁力線に沿って移動し、副極ＮＡ部分に蓄積される。副極ＮＡ部分に一定量以上現像剤が溜まると、現像剤は副極ＮＡから回転スリーブ２１上の第１極への磁力線に沿って移動するので完全に穂切りすることが出来なかった。
【００３６】
また、比較例６と比較例７については、実施例４と比較例６の固定マグネット、実施例６と比較例７の固定マグネットは、それぞれ第１極が６００Ｇ、第２極が４４０Ｇ、第１極が６５０Ｇ、第２極が４３０Ｇと同じである。
そして、実施例４及び６とも可動マグネット２３の副極が８０Ｇであり可動マグネット副極ＮＡが小さいと穂切りできるが、比較例６，７の場合副極ＮＡが１５０Ｇあるため穂切りできなかった。
【００３７】
また、実施例１〜９においては、各実施例ともに、回転スリーブ２１と固定スリーブ２２の最近接点（ブレード位置）から、垂直磁力０のガウス点は、表１に記載するように、２０°以内にあり、前記ブレード位置から、垂直磁力０のガウス点が近接している。
この垂直磁力０ガウス点が本実施例の範囲を超える場合は、表３及び表４に示すように、可動マグネット２３と第１極間の磁力と前記可動マグネット２３と第２極間の磁力、第２極と第１１間の水平磁力の関係がバランスを保てなくなるため穂切りが不安定、もしくは穂切りできなくなる。
【００３８】
同様の理由で、穂切り時の可動マグネットの停止位置が表２に開示している範囲を超えると穂切りできなくなる。（表４の−５０°〜５０°とは表２に開示している範囲を超えた部分を指す。即ち−５０°〜５０°（−５°〜５°及び−１０°〜−３０°を除く）である。）
例えば、実施例１０においては、ブレード位置から、垂直磁力０のガウス点は±２０°の範囲を超えて−３０°〜３０°（ここで表１及び表３に示す−３０°〜３０°とは−３０°〜−２０°と、２０°〜３０°の（−３０°〜３０°（±２０°の範囲を除く））の範囲であったが、その場合は表２に示すように穂切り時の可動マグネットは、前記最近接点（ブレード位置）と一致する角度に停止する必要がある。
【００３９】
そして、回転スリーブ２１と固定スリーブ２２の最近接点（ブレード位置）から垂直磁力０ガウス点が離れると最近接点での垂直磁力が大きくなり、現像時にスリーブ間を通過する現像剤の圧力が高くなりトルクアップを招くことからも好ましくない。
また、穂切り時の可動マグネットの停止位置が極端に第１極や第２極に近いとマグネット同士の反発や吸引による部材の反りを生じるため、好ましくない。
【００４０】
なお、可動マグネット２３の主極の磁力を上げればシールド磁力、拘束磁力が強くなり水平磁力を遮断する力も強くなるが、可動マグネット２３と固定マグネット２０間の吸引磁力によるマグネットや部材の反りが生じやすくなるので出来るだけ低磁力が望ましい。
また、本実施の形態の磁力関係が成立していれば回転スリーブの外径は特に指定しないが、好ましくは１５〜２５mmである。
【００４１】
また、図４に示すように半径ｒを一定とし、断面扇形状に形成した可動マグネット２３の角度θを変えて形成し、主極（Ｓ極）と主極両端（ＮA、ＮB極）を測定し、表５の結果を得た。
【００４２】
【表５】
【００４３】
表５に示す結果から、実施例Ａは、マグネット角度θが６０゜で、固定スリーブ表面での可動マグネット主極Ｓ極の垂直磁力が４００ガウスのとき、副極のＮA,B 極の垂直磁力が８０ガウスであったために、磁力線に沿って現像剤が副極へ移動することは無く良好な穂切り結果が得られた。
また、実施例Ｂも、実施例Ａよりマグネット角度θが９０゜と狭くなったためにマグネットが小型となり、よって、固定スリーブ表面での可動マグネット主極Ｓ極の垂直磁力が３００ガウスとなったが、副極のＮA,B 極の垂直磁力が８０ガウスであったために、磁力線に沿って現像剤が副極へ移動することは無く良好な穂切り結果が得られた。
【００４４】
これに対して、比較例Ｂは、マグネットの角度θが２２０゜であり、固定スリーブ表面での可動マグネット主極Ｓ極の垂直磁力が６００ガウスあったが、副極のＮA,B 極の垂直磁力が１５０ガウスであったために、副極磁力に現像剤が捕らえられ穂切りが不安定であった。
また、比較例Ａは、マグネットの角度θが９０゜と狭くなったためにマグネットが小型となり、よって、固定スリーブ表面での可動マグネット主極Ｓ極の垂直磁力が４００ガウスあったが、副極のＮA,B 極の垂直磁力が１５０ガウスであったために、副極磁力に現像剤が捕らえられ穂切りが不安定であった。
【００４５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように本発明の現像装置によれば、穂切り時に固定マグネットローラと可動マグネットローラ間のホールド磁力と拘束磁力が完全に固定マグネットローラの水平磁力を遮断するように構成したので、現像を行っている以外の現像装置から現像剤が混入するのを遮断することができる。
また、現像剤の混入を遮断するのに磁気拘束力を利用しているので、従来のようにゴムブレードを回転スリーブに接触させて現像剤を遮断する必要がなく、ブレードと現像剤の摩擦によるブレードや現像剤の劣化が無くなり、ブレードの耐久性向上により現像装置の耐久性を上げることができる。
また、現像剤の混入を遮断するのに磁気拘束力を利用しているので現像装置を退避させる空間や複雑な機構を必要とせず、装置の簡素化、高速化、小型化、コストダウンをすることができる。
等の種々の著効を有す。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係る要部構成を示す断面図である。
【図２】 現像状態を説明する説明図である（Ａ）。現像装置が穂切りを始めた状態を示す説明図である（Ｂ）。現像装置の穂切り状態を示す概略図である（Ｃ）。
【図３】 可動マグネットの形状を示す斜視図である。
【図４】 可動マグネットの断面図である。
【符号の説明】
１ 感光体ドラム
２０ 固定マグネットローラ
２１ 回転スリーブ
２２ 固定スリーブ
２３ 可動マグネット
【発明の属する技術分野】
本発明は、現像剤(トナー)を用いて複写機、プリンタ、ＦＡＸなどの電子写真現像法により現像を行う現像装置に関し、特に現像担持体としてＮ極とＳ極を着磁した固定マグネットローラを内包する回転スリーブを用いた現像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現像剤担持体としてＮ極とＳ極を複数着磁した固定マグネットローラを内包する回転スリーブを用い、回転スリーブ上に形成させる磁気的担持力を利用して現像剤の容器内に集積した現像剤を担持しながら、層厚規制部材を利用して層厚規制を行った後、感光体への現像位置に導くようにした現像装置は周知である。
【０００３】
そして、特に、２成分現像方式での多色現像の場合は、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）毎の現像装置を必要とし、現像を行っている現像装置以外の現像装置から現像剤が混入するのを遮断する必要がある。
従来現像剤混入遮断手段として、現像を行っていない現像装置を回転や後退させる退避機構を設けた現像装置がある。
また、装置の小型化をはかるため回転スリーブ上の、現像位置より回転方向上流側にゴムブレード等の規制板を接触させ、現像剤の混入を遮断させる方法がある。(特開昭59-60453号、特開平6-242666号公報参照)。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記退避型の現像装置は現像器を退避させる空間や複雑な機構を必要とすることから装置の大型化やコストアップにつながるという問題がある。
また、上記接触ブレード方式では、回転トルクが大きくなってしまうために省電力化が難しいという問題や、ブレードが回転スリーブに圧接しているときに擦り傷が生じ、回転スリーブから離間しているときでも現像剤の通過による摩擦が生じるために、ブレードの耐久性の面で問題があり、さらに、現像ローラとブレード間を通過する際に現像剤を傷めてしまうために現像剤が劣化してしまうという問題もあった。
【０００５】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、現像を行っている現像装置以外の現像装置から現像剤が混入するのを防止する画像形成装置を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、現像装置から感光体ローラ側への搬送を完全に遮断し、現像剤の劣化防止やブレードの長寿命化が図れる画像形成装置を提供することである。
また、本発明の他の目的は、回転スリーブ内の固定マグネットローラと、それに対面して配置される可動マグネットの磁気的拘束力を利用して簡素化、高速化、小型化、コストダウンが図れる画像形成装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決させるための手段】
本発明は、Ｎ極とＳ極を着磁した複数の永久磁石を有する固定マグネットローラを内包する回転スリーブを感光体ドラムに対面配置し、前記回転スリーブにより前記感光体ドラム上の現像位置へ現像剤を導く現像装置において、
前記回転スリーブと外周同士を所定間隙有して前記現像位置より前記回転スリーブの回転方向上流側に配置した固定スリーブと、
該固定スリーブ内に配置され、現像時に位置する第１停止位置と非現像時に位置する第２停止位置との間を回動可能な１極以上の可動マグネットと、
前記固定スリーブと前記回転スリーブとの最近接点を挟んで、前記回転スリーブ内の前記現像位置側に配置された前記固定マグネットローラの第１極と、反現像位置側に配置された前記固定マグネットローラの第２極とを備え、
前記第１極の垂直磁力を６００ガウス以上（望ましくは７００〜８００ガウス）、前記第２極の垂直磁力を３００ガウス以上（望ましくは３５０〜７００ガウス）、前記回転スリーブと固定スリーブの最近接点における前記固定マグネットローラの前記回転スリーブ表面での水平磁力が４５０ガウス以下（望ましくは２００〜４００ガウス）に設定するとともに、回転スリーブと固定スリーブの最近接点から、垂直磁力０のガウス点が±２０°以内にあるか若しくは±２０°の範囲を超える場合は穂切り時の可動マグネットを前記最近接点位置と一致する角度に停止するように構成し、
現像時には、前記可動マグネットが前記第２停止位置より離間する前記第１停止位置にあって、前記固定マグネットローラ側への前記可動マグネットの磁力を不作用とし、前記固定マグネットローラの磁力を利用して前記回転スリーブ上に担持させた現像剤を前記固定スリーブの周面と接触させて層厚規制した後前記現像位置に導き、
非現像時は、前記可動マグネットが前記回転スリーブと接近する側に回動して前記第２停止位置に停止し前記固定マグネットローラ側に前記可動マグネットの磁力を作用させ、前記現像位置側へ現像剤の供給を遮断するとともに、前記現像位置への現像剤の供給を停止し、前記回転スリーブ上の現像剤を回収させるように構成したことを特徴とする。
【０００７】
請求項１記載の発明に係る現像装置は、Ｎ極とＳ極を着磁した固定マグネットローラを内包する回転スリーブと、前記回転スリーブと外周同志を所定間隙有して前記現像位置より前記回転スリーブの回転方向上流側に配置した、回動可能でかつ非現像位置で停止可能な１極以上の可動マグネットを内包した固定スリーブとより構成することを第１の特徴とする。
このように構成することにより、現像剤搬送のために回転するのは前記回転スリーブのみであって、前記回転スリーブの外周と前記固定スリーブの外周とは機械的に精度よく設定配置することができ、一定した現像剤の層厚規制が可能である。
【０００８】
また、現像時に位置する第１停止位置と非現像時に位置する第２停止位置との間を回動可能な１極以上の可動マグネットが前記固定スリーブ内に配置され、該可動マグネットは前記固定スリーブと前記回転スリーブとの最近接点を挟んで、前記回転スリーブ内の前記現像位置側に配置された前記固定マグネットローラの第１極と、反現像位置側に配置された前記固定マグネットローラの第２極とを備え、
現像時には、前記可動マグネットが前記第２停止位置より離間する前記第１停止位置にあって、前記固定マグネットローラ側への前記可動マグネットの磁力を不作用とし、前記固定マグネットローラの磁力を利用して前記回転スリーブ上に担持させた現像剤を前記固定スリーブの周面と接触させて層厚規制した後前記現像位置に導き、
非現像時は、前記可動マグネットが前記回転スリーブと接近する側に回動して前記第２停止位置に停止し前記固定マグネットローラ側に前記可動マグネットの磁力を作用させ、前記現像位置側へ現像剤の供給を遮断するとともに、前記現像位置への現像剤の供給を停止し、前記回転スリーブ上の現像剤を回収させるように構成したことが第２の特徴である。
【０００９】
非現像時は、前記可動マグネットの磁力が前記固定マグネットローラ側に作用し、前記可動マグネットと前記固定マグネットローラの第１極間の磁力と、前記可動マグネットと前記第２極間の磁力が、感光体ドラム側の現像位置への現像剤の搬送を遮断する。
【００１０】
また、前記第１極の垂直磁力を６００ガウス以上（望ましくは７００〜８００ガウス）、前記第２極の垂直磁力を３００ガウス以上（望ましくは３５０〜７００ガウス）、前記回転スリーブと固定スリーブの最近接点における前記固定マグネットローラの前記回転スリーブ表面での水平磁力が４５０ガウス以下（望ましくは２００〜４００ガウス）に設定したことが第３の特徴である。
【００１１】
そして、前記可動マグネットの前記固定スリーブ表面での、前記固定マグネットの第２極と相反する磁極の垂直磁力は３００ガウス以上（望ましくは３００〜４５０ガウス）、かつその両端に現れる磁極の垂直磁力は１５０ガウス以下（望ましくは１００ガウス以下）と設定することも本発明の有効な手段である。
【００１２】
現像剤搬送区間の一つである、層厚規制区域の前記回転スリーブと前記固定スリーブとの最短近接位置を挟んで、固定マグネットローラの第１極と第２極は現像時において現像剤を搬送するために相反する極が配置され、前記固定マグネットローラの第１極と第２極との間の搬送磁力により現像剤は現像位置に搬送される。一方、可動マグネットの主極と前記第１極間のシールド磁力と、前記主極と前記第２極間の拘束磁力によって前記搬送磁力を止めれば、現像剤の搬送は遮断される。
【００１３】
前記第１極と前記第２極の垂直磁力が同じでも極間角度が狭いと、搬送磁力が大きくなり、前記可動マグネットの磁力を上げねば現像剤の搬送を遮断することはできない。
また、前記第１極と第２極の極間角度が大き過ぎると前記固定マグネットローラの磁極配置の角度バランスが悪くなることや、可動マグネット主極と前記第１極及び第２極、またはこれらの極間が遠ざかり、前記シールド磁力と拘束磁力も弱くなる。
また、穂切り時は、可動マグネットの主極と第２極は吸引しあうので、両磁力が大きすぎるとマグネットを支持する部材が引き合いに負けて撓み、マグネットがスリーブ部材に当接する。
また、第１極の磁力が小さ過ぎるとシールド磁力が弱くなり現像剤の遮断ができない。
よって、上記磁力が望ましい。
【００１４】
本発明は上述のように、現像を行っている現像装置以外の現像装置から現像剤が混入するのを防止する画像形成装置を提供することができる。
そして、本発明は、現像装置を移動しないで、回転スリーブ内の固定マグネットローラと、それに対面して配置される可動マグネットの磁気的拘束力を利用して現像剤の搬送及び遮断を行っているので、画像形成装置の簡素化、高速化、小型化、コストダウンを図れることができる。
【００１５】
また、現像スリーブに現像剤遮断用ブレードを用いないで、現像装置から感光体ローラ側への搬送を完全に磁力により遮断するので、現像スリーブが回転しても固定スリーブが不動であるために、遮断時においては現像剤の移動が少なく、現像剤の劣化防止を図るとともに、前記現像スリーブや前記現像剤遮断用ブレードの摩耗等による現像装置の短命化を防止し、現像装置の長寿命化を図ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００１７】
図１は、本発明にお実施の形態にかかる画像形成装置全体の断面図を示す。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図示しない給紙カセット、感光体ドラム１、光走査ユニット２、帯電器３、現像剤容器を含んだ４個の現像装置４〜７、中間転写体１２、２次転写ローラ１３、定着器１４、画像が転写された記録媒体８を前記２次転写ローラ１３から定着器１４に搬送する無端ベルトを用いた搬送装置９等よりなる。
【００１８】
印刷時は各色毎に、感光体ドラム１を帯電器３によって帯電し、光走査ユニット２から露光、各現像装置４〜７で現像した画像を中間転写体１２に転写し、図示しない給紙カセットから搬送される記録媒体８に２次転写ローラ１３で転写し、定着器１４で加熱・加圧して定着させ排紙を行う。
【００１９】
本発明に係る実施の形態の構成を詳細に説明する。
図２は、現像装置４の感光体ドラム１へ現像剤を飛翔する現像位置近傍を示す断面図であり、Ｎ極とＳ極に着磁した永久磁石を有する固定マグネットローラ２０、該固定マグネットローラ２０を内包する回転スリーブ２１、該回転スリーブ２１の現像位置Ａより回転方向上流側に配置する固定スリーブ２２、該固定スリーブ２２の中心を中心軸２３ａとして回動可能な主極がＳ極、その両端に現れる副極がＮ極の可動マグネット２３を配置してなる。
【００２０】
可動マグネット２３は図３及び図４に示すように、中心軸２３ａの軸心２３ｅとして断面扇形に形成され、軸心２３ｅから半径ｒを有する外周面２３ｄを円周面としてＳ極に、軸心２３ｅから角度θを有して形成される扇形斜面２３ｂ及び２３ｃがそれぞれＮB及びＮAのＮ極となるように磁化されている。
【００２１】
現像中の現像装置４は、可動マグネット２３が図２（Ａ）の様に固定マグネットローラ２０の磁力に影響を与えない位置で停止している場合には、固定マグネットローラ２０の磁力を利用して回転スリーブ２１上に担持させた現像剤２４を固定スリーブ２２の周面と接触させて層厚規制した後、感光体ドラム１への現像位置Ａに導くことが出来る。(以下図２（Ａ）の現像器の状態を穂出しと呼ぶ)
なお、現像剤の層厚規制は回転スリーブ２１と固定スリーブ２２との距離ｄで決まる。
【００２２】
しかし現像を行っている以外の現像装置５〜７がそれぞれ有する回転スリーブ２１へ現像剤を供給すると、その現像剤が他の穂出し中の現像器に混入したり感光体ドラム１上のトナー像を乱す。これを防ぐために、図２（Ｂ）のように可動マグネット２３を回転スリーブ２１の最近接点付近に移動させると、現像を行っている以外の現像装置が現像剤を回転スリーブへ供給するのを遮断することが出来る。（以下図２（Ｂ）の現像器の状態を穂切りと呼ぶ）
【００２３】
以下、図２を用いて現像装置の動作を説明する。
図２（Ａ）の穂出し状態のとき、回転スリーブ２１と固定スリーブ２２の最近接点（以下ブレード位置と呼ぶ）では、磁力線は、磁石内を回転スリーブ２１の第１極(Ｓ極)から第２極（Ｎ極）に向い、磁石外を第２極（Ｎ極）から第１極（Ｓ極）に向けて発生し、閉じた環状をなす。
【００２４】
また、現像位置Ａに対向して配置されている第３極（Ｎ極）と第１極（Ｓ極）とは、磁力線は、磁石内を第１極（Ｓ極）から第３極（Ｎ極）に向い、磁石外を第３極（Ｎ極）から第１極（Ｓ極）に向けて発生し、閉じた環状をなす。
これらの磁力線に沿って、現像剤は回転スリーブ２１の回転による搬送力で第１極を経由して現像位置Ａへと運ばれ、感光体ドラム１の潜像を現像する。
【００２５】
現像後においては、図２（Ｂ）に示すように可動マグネット２３が回転し、この主極(Ｓ極)がブレード位置０゜で停止する。このとき可動マグネット２３のＳ極と回転スリーブ２１の第１極の間は反発磁界による磁気シールド（以下シールド磁力と呼ぶ）を作り、回転スリーブ２１上の現像剤はこの磁界を境に現像位置Ａ側とブレード位置より内側に分離される(図２（Ｂ））。
【００２６】
分離後、現像位置Ａ側の現像剤は回転スリーブ２１の回転により現像装置４内に回収される。また、回動マグネット２３の主極（Ｓ極）から回転スリーブ２１の第２極への吸引磁界（以下拘束磁力と呼ぶ）が同時に生じており、ブレード位置より内側の現像剤はこの両極の間で拘束される。
【００２７】
これらのシールド磁力と拘束磁力が回転スリーブ２１の第２極と第１極間の搬送磁力である磁力線を遮断するので第２極と第１極間に磁力線が通らず、現像剤は回転スリーブ上を搬送される事なく図２（Ｃ）状態で止まる。こうして現像剤を他の現像装置へ混入させることや感光体上のトナー画像を乱すのを防ぐことが出来る。
【００２８】
次に、固定マグネット２０及び可動マグネット２３の条件を種々変えて、穂切りの有無を測定した測定データを表１及び表２に示す。尚、表１及び表２に穂切り結果が良好であったものを実施例として、また、表３及び表４は穂切りができなかったもの、及び、不安定であったものを含み、比較例として記載する。
【００２９】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
上述の表１及び表２のデータから、本実施例１〜１０では、可動マグネットと第１極間のシールド磁力及び可動マグネットと第２極間の拘束磁力が第１極と第２極間の水平磁力を完全に防ぐので、完全に現像剤を遮断する事が出来た。
【００３４】
一方、比較例１は実施例１と第１極及び第２極の垂直磁力は同じ位だが、水平磁力が５５０Ｇと高い。同様に比較例２〜比較例４も第１極，第２極の垂直磁力と極間角度が狭いため水平磁力が８４０Ｇ、６５０Ｇ，６００Ｇと高くなっている。このため、可動マグネット２３と第１極間のシールド磁力及び可動マグネット２３と第２極間の拘束磁力が水平磁力を完全に防ぐことが出来ず、現像剤が回
転スリーブ２１上を磁力線に沿って搬送されるため現像位置Ａ側に漏れてきた。
【００３５】
また、比較例５においては、固定マグネット２０の第１極の磁力は７４０Ｇ、第２極は４６０Ｇと実施例７，８の第１極及び第２極の値と同じである。
そして、実施例７，８の可動マグネット２３の主極は４００Ｇ、副極はそれぞれ１５０，８０ガウスである。これらは、可動マグネットの主極(Ｓ極)から副極ＮＡへの磁力線が小さいため現像剤を遮断することができた。
しかしながら、比較例５は可動マグネットの副極が１７０Ｇと高い。この場合、シールド磁力により分離された現像剤が可動マグネット２３の主極(Ｓ極)から副極ＮＡへの磁力線に沿って移動し、副極ＮＡ部分に蓄積される。副極ＮＡ部分に一定量以上現像剤が溜まると、現像剤は副極ＮＡから回転スリーブ２１上の第１極への磁力線に沿って移動するので完全に穂切りすることが出来なかった。
【００３６】
また、比較例６と比較例７については、実施例４と比較例６の固定マグネット、実施例６と比較例７の固定マグネットは、それぞれ第１極が６００Ｇ、第２極が４４０Ｇ、第１極が６５０Ｇ、第２極が４３０Ｇと同じである。
そして、実施例４及び６とも可動マグネット２３の副極が８０Ｇであり可動マグネット副極ＮＡが小さいと穂切りできるが、比較例６，７の場合副極ＮＡが１５０Ｇあるため穂切りできなかった。
【００３７】
また、実施例１〜９においては、各実施例ともに、回転スリーブ２１と固定スリーブ２２の最近接点（ブレード位置）から、垂直磁力０のガウス点は、表１に記載するように、２０°以内にあり、前記ブレード位置から、垂直磁力０のガウス点が近接している。
この垂直磁力０ガウス点が本実施例の範囲を超える場合は、表３及び表４に示すように、可動マグネット２３と第１極間の磁力と前記可動マグネット２３と第２極間の磁力、第２極と第１１間の水平磁力の関係がバランスを保てなくなるため穂切りが不安定、もしくは穂切りできなくなる。
【００３８】
同様の理由で、穂切り時の可動マグネットの停止位置が表２に開示している範囲を超えると穂切りできなくなる。（表４の−５０°〜５０°とは表２に開示している範囲を超えた部分を指す。即ち−５０°〜５０°（−５°〜５°及び−１０°〜−３０°を除く）である。）
例えば、実施例１０においては、ブレード位置から、垂直磁力０のガウス点は±２０°の範囲を超えて−３０°〜３０°（ここで表１及び表３に示す−３０°〜３０°とは−３０°〜−２０°と、２０°〜３０°の（−３０°〜３０°（±２０°の範囲を除く））の範囲であったが、その場合は表２に示すように穂切り時の可動マグネットは、前記最近接点（ブレード位置）と一致する角度に停止する必要がある。
【００３９】
そして、回転スリーブ２１と固定スリーブ２２の最近接点（ブレード位置）から垂直磁力０ガウス点が離れると最近接点での垂直磁力が大きくなり、現像時にスリーブ間を通過する現像剤の圧力が高くなりトルクアップを招くことからも好ましくない。
また、穂切り時の可動マグネットの停止位置が極端に第１極や第２極に近いとマグネット同士の反発や吸引による部材の反りを生じるため、好ましくない。
【００４０】
なお、可動マグネット２３の主極の磁力を上げればシールド磁力、拘束磁力が強くなり水平磁力を遮断する力も強くなるが、可動マグネット２３と固定マグネット２０間の吸引磁力によるマグネットや部材の反りが生じやすくなるので出来るだけ低磁力が望ましい。
また、本実施の形態の磁力関係が成立していれば回転スリーブの外径は特に指定しないが、好ましくは１５〜２５mmである。
【００４１】
また、図４に示すように半径ｒを一定とし、断面扇形状に形成した可動マグネット２３の角度θを変えて形成し、主極（Ｓ極）と主極両端（ＮA、ＮB極）を測定し、表５の結果を得た。
【００４２】
【表５】
表５に示す結果から、実施例Ａは、マグネット角度θが６０゜で、固定スリーブ表面での可動マグネット主極Ｓ極の垂直磁力が４００ガウスのとき、副極のＮA,B 極の垂直磁力が８０ガウスであったために、磁力線に沿って現像剤が副極へ移動することは無く良好な穂切り結果が得られた。
また、実施例Ｂも、実施例Ａよりマグネット角度θが９０゜と狭くなったためにマグネットが小型となり、よって、固定スリーブ表面での可動マグネット主極Ｓ極の垂直磁力が３００ガウスとなったが、副極のＮA,B 極の垂直磁力が８０ガウスであったために、磁力線に沿って現像剤が副極へ移動することは無く良好な穂切り結果が得られた。
【００４４】
これに対して、比較例Ｂは、マグネットの角度θが２２０゜であり、固定スリーブ表面での可動マグネット主極Ｓ極の垂直磁力が６００ガウスあったが、副極のＮA,B 極の垂直磁力が１５０ガウスであったために、副極磁力に現像剤が捕らえられ穂切りが不安定であった。
また、比較例Ａは、マグネットの角度θが９０゜と狭くなったためにマグネットが小型となり、よって、固定スリーブ表面での可動マグネット主極Ｓ極の垂直磁力が４００ガウスあったが、副極のＮA,B 極の垂直磁力が１５０ガウスであったために、副極磁力に現像剤が捕らえられ穂切りが不安定であった。
【００４５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように本発明の現像装置によれば、穂切り時に固定マグネットローラと可動マグネットローラ間のホールド磁力と拘束磁力が完全に固定マグネットローラの水平磁力を遮断するように構成したので、現像を行っている以外の現像装置から現像剤が混入するのを遮断することができる。
また、現像剤の混入を遮断するのに磁気拘束力を利用しているので、従来のようにゴムブレードを回転スリーブに接触させて現像剤を遮断する必要がなく、ブレードと現像剤の摩擦によるブレードや現像剤の劣化が無くなり、ブレードの耐久性向上により現像装置の耐久性を上げることができる。
また、現像剤の混入を遮断するのに磁気拘束力を利用しているので現像装置を退避させる空間や複雑な機構を必要とせず、装置の簡素化、高速化、小型化、コストダウンをすることができる。
等の種々の著効を有す。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係る要部構成を示す断面図である。
【図２】 現像状態を説明する説明図である（Ａ）。現像装置が穂切りを始めた状態を示す説明図である（Ｂ）。現像装置の穂切り状態を示す概略図である（Ｃ）。
【図３】 可動マグネットの形状を示す斜視図である。
【図４】 可動マグネットの断面図である。
【符号の説明】
１ 感光体ドラム
２０ 固定マグネットローラ
２１ 回転スリーブ
２２ 固定スリーブ
２３ 可動マグネット
Claims (2)
- Ｎ極とＳ極を着磁した複数の永久磁石を有する固定マグネットローラを内包する回転スリーブを感光体ドラムに対面配置し、前記回転スリーブにより前記感光体ドラム上の現像位置へ現像剤を導く現像装置において、
前記回転スリーブと外周同士を所定間隙有して前記現像位置より前記回転スリーブの回転方向上流側に配置した固定スリーブと、
該固定スリーブ内に配置され、現像時に位置する第１停止位置と非現像時に位置する第２停止位置との間を回動可能な１極以上の可動マグネットと、
前記固定スリーブと前記回転スリーブとの最近接点を挟んで、前記回転スリーブ内の前記現像位置側に配置された前記固定マグネットローラの第１極と、反現像位置側に配置された前記固定マグネットローラの第２極とを備え、
前記第１極の垂直磁力を６００ガウス以上、前記第２極の垂直磁力を３００ガウス以上、前記回転スリーブと固定スリーブの最近接点における前記固定マグネットローラの前記回転スリーブ表面での水平磁力が４５０ガウス以下に設定するとともに、回転スリーブと固定スリーブの最近接点から、垂直磁力０のガウス点が±２０°以内にあるか若しくは±２０°の範囲を超える場合は穂切り時の可動マグネットを前記最近接点位置と一致する角度に停止するように構成し、
現像時には、前記可動マグネットが前記第２停止位置より離間する前記第１停止位置にあって、前記固定マグネットローラ側への前記可動マグネットの磁力を不作用とし、前記固定マグネットローラの磁力を利用して前記回転スリーブ上に担持させた現像剤を前記固定スリーブの周面と接触させて層厚規制した後前記現像位置に導き、
非現像時は、前記可動マグネットが前記回転スリーブと接近する側に回動して前記第２停止位置に停止し前記固定マグネットローラ側に前記可動マグネットの磁力を作用させ、前記現像位置側へ現像剤の供給を遮断するとともに、前記現像位置への現像剤の供給を停止し、前記回転スリーブ上の現像剤を回収させるように構成したことを特徴とする現像装置。 - 前記可動マグネットの前記固定スリーブ表面での、前記固定マグネットの第２極と相反する磁極の垂直磁力は３００ガウス以上、かつその両端に現れる磁極の垂直磁力は１５０ガウス以下とすることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
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