JP4801464B2 - 現像装置、画像形成装置、及び現像体の交換方法 - Google Patents

Description

本発明は、現像装置、画像形成装置、及び現像体の交換方法に係り、特に、稼働率を向上させることができる現像装置、画像形成装置、及び現像体の交換方法に関する。

従来、プリンタや複写機等の画像形成装置としては、感光体ドラムと呼ばれる記録体と現像装置とを有する構成が知られている。この構成からなる画像形成装置は、まず感光体ドラムを所定電位に帯電した後、画像情報に応じた露光を記録体に対して行う。次に、現像装置からトナーと呼ばれる像可視化剤を供給することにより記録体上に形成した静電潜像を可視像とする。更に、この可視像を記録媒体上に転写し定着することで印刷を行う。

ここで、上述した現像装置は、現像剤収容容器と、現像剤搬送手段と、現像体としての現像ローラと、現像剤搬送量規制部材と、トナー供給手段とを備える構成が知られている。

また、現像剤は、トナーと、トナーを帯電、搬送するキャリアと呼ばれる磁性粉体とを所定の混合比率で混ぜ合せた２成分現像剤が用いられる。現像剤は、現像剤搬送手段によって攪拌され、現像剤中のトナーとキャリアとが互いに摩擦されることによりトナーが所定の量に帯電されてキャリアにトナーが付着する。

そして、キャリアに付着したトナーは、複数個の磁石を内部に備え、その外周には回動可能に設けられたスリーブローラを有する現像ローラに導かれ、現像ローラ内の磁石の磁力により現像ローラの表面に吸着され、スリーブローラの回転によって保持搬送され、現像ローラに近接対向配置されたドクタブレードと呼ばれる現像剤搬送量規制部材と現像ローラとの間に形成された間隙を通過することにより、スリーブローラによる現像剤の搬送量が所定量に規制される。

また、ドクタブレードによって所定量に規制された現像剤は、スリーブローラの回転により感光体ドラムと対向する位置まで搬送され、感光体ドラムと接触する。この時、現像ローラには、バイアス電圧（以下、「現像バイアス」という）が印加されており、感光体ドラム上の静電潜像との相互作用により形成される電場により、帯電したトナーが感光体ドラムの画像形成位置へ吸着されて現像が行われる。

また、感光体ドラムに対向する現像ローラの位置にあり、現像ローラ上の現像剤が感光体ドラムと接触して現像を行う現像部の位置では、複数個の磁極のうちの１つが設けられているため、磁極による磁力線は現像ローラから離間する方向へ指向する。このため、磁力線に沿ってキャリアが現像ローラから離間する方向へ連なって、現像ローラのスリーブローラの表面から穂立ちが生じた状態となり、いわゆる磁気ブラシが形成される。

また、近年では、高画質化の要求に伴いキャリアの小粒径が進んでいる。キャリアを小粒径化すると、感光体表面を摺擦する現像剤の穂が緻密になるため、静電潜像をより忠実に現像でき、ざらつきのない良好な画像を得ることができる。

しかしながら、キャリアを小粒径化すると、現像部においてキャリアを磁気的に保持する力が弱くなるため、キャリア飛びが発生し易くなるという問題が生じる。したがって、小粒径化されたキャリアのキャリア飛びを抑えるためには、キャリアを磁気的に保持する力を磁気ブラシの先端まで利かせる必要がある。

そのため、磁気ブラシの穂長を短くする必要があるが、穂長が短くなると、現像部における現像ローラと感光体ドラムとの最近接距離である現像ギャップと、ドクタブレードと現像ローラとの間の最近接距離であるドクタギャップとを狭く設定することが必要になる。

ここで、ドクタギャップを小さくすると、各部品の加工精度や組立精度によるドクタギャップのバラツキにより、ドクタギャップ通過後の現像剤搬送量を一定に調整することが困難となる。また、搬送量が多くなると，現像部での磁気ブラシの機械的な掻取り力が大きくなるため、画像にキャリアの掃きスジ等が発生する。逆に、現像ローラ上の現像剤量が適正な範囲より少ない場合には、画像濃度が目標値に達しなかったり、画像濃度が不均一になったりする問題が発生する。このため、ドクタギャップのバラツキに対して現像ローラ上の現像剤量の変化を小さくする必要がある。

また、ドクタギャップを狭く設定すると、現像剤をドクタギャップに通過させる際に現像剤へのストレスが増大し、長期にわたって画質を維持することが困難になる。このため、ドクタギャップにおいて現像剤にかかるストレスを小さくする必要がある。

更に、ドクタギャップを広く設定しても搬送量を少なくできる方法としては、非磁性のドクタブレードに磁性部材を固定し、現像ローラの磁極位置に対向配置して現像剤の搬送量を規制する方式が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

このような構成にすることで、磁力線に沿って磁気ブラシが穂立ちした状態で搬送量規制を行うため、ドクタギャップが広くても現像部に搬送される現像剤の搬送量を少なくすることができる。また、同じ搬送量を得るためのドクタギャップが広く設定できるため、同一のギャップ変動での搬送量の変動が少なく、現像剤へのストレスも少なくすることができる。

なお、特許文献１では、ドクタブレードの反りや、搬送量規制時に現像剤から受ける負荷によるドクタブレードの撓みによる現像ローラ軸方向の搬送量の不均一を解決するため、磁性部材の形状を現像ローラ軸方向で異ならせて現像ローラ中央部の磁界を強くする構成が開示されている。

また、他の方式として、磁性を有するドクタブレード形状として、現像剤の層厚規制を行う先端部のみ磁性材を用い、他は非磁性材料としたものや、非磁性部材に磁性部材を貼り付けたもの、磁性部材の周囲をＰＴＦＥ（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ：四フッ化エチレン樹脂））等の樹脂で覆ったサンドイッチ構造のものが開示されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００５−９１９５３号公報 特開昭５７−１３６６７１号公報

ところで、最近では印刷等の画像形成速度が速い装置であっても高画質化の要求が強くなってきている。そこで、画像形成速度が速い装置では、画像（印刷）濃度を確保するため現像ローラの周速度を早くする必要があり、例えば１．０ｍ/ｓ以上の高速で用いられる場合もある。

しかしながら、このような高速機では、現像剤の搬送量規制の際に現像剤との摺擦によってドクタブレードや現像ローラ表面が磨耗してしまうという問題がある。

ドクタブレードが磨耗すると、ドクタギャップが広くなって搬送量が変化してしまう。また、ドクタブレードで現像剤の層厚規制を行う部分には、磨耗しにくい硬度の高い材料を用いる必要があり、一般に磁性材料として使用される電磁軟鉄等の硬度の低い材料では磨耗が早いため、使用できない。

また、現像ローラのスリーブローラの表面は、現像剤の搬送を安定して行うためにサンドブラストや溶射等よって荒らしたものが用いられるが、磨耗によって表面粗さが小さくなると、現像剤が滑って搬送がうまく行えなくなるため、表面が磨耗した際には交換をする必要がある。

この際、ドクタブレードに磁性材料を用いていると、キャリアが磁力によってドクタブレードに付着するため、現像ローラ交換後にドクタギャップを調整しようとした際にギャップの測定や調整の妨げになるという問題があった。

そこで、本発明は、高速で印刷を行う装置であっても、高画質印刷を長期に渡って維持することができ、現像体の交換等におけるドクタギャップの再調整が容易に行え、結果として稼働率を向上させることができる現像装置、画像形成装置、及び現像体の交換方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本件発明は、以下の特徴を有する課題を解決するための手段を採用している。

請求項１に記載された発明は、静電潜像の形成された表面に現像剤を付着する記録体と、前記現像剤を搬送する現像剤搬送手段と、前記記録体及び現像剤搬送手段と平行に軸心が配置され、前記記録体上へ現像剤を供給する少なくとも１つの現像体と、前記現像体の磁極に対向する位置に配置された現像剤搬送量規制部材とを有し、前記現像剤を前記現像剤搬送手段で前記現像体へ搬送し、前記現像体に搬送された現像剤により前記記録体上に画像を形成して前記静電潜像を可視化させる現像装置において、前記現像剤搬送量規制部材は、磁性部位と非磁性部位とにより形成され、前記非磁性部位の最大透磁率が１００以下で、前記磁性部位の最大透磁率が３０００以上であり、前記非磁性部位の一部が前記現像体との最近接部となるように、前記非磁性部位が前記現像装置に固定され、前記磁性部位は、前記現像装置に固定された前記非磁性部位に対して着脱可能となるように形成されることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、高速で印刷を行う装置であっても、高画質印刷を長期に渡って維持することができる。また、現像体の交換等におけるドクタギャップの再調整が容易に行え、結果として稼働率を向上させることができる。また、現像体の交換時には、磁性部位を容易に取り外すことができる。これにより、現像剤搬送量規制部材へのキャリア等の付着がなく、ドクタギャップの調整を容易に行うことができる。

請求項２に記載された発明は、静電潜像の形成された表面に現像剤を付着する記録体と、前記現像剤を搬送する現像剤搬送手段と、前記記録体及び現像剤搬送手段と平行に軸心が配置され、前記記録体上へ現像剤を供給する少なくとも１つの現像体と、前記現像体の磁極に対向する位置に配置された現像剤搬送量規制部材とを有し、前記現像剤を前記現像剤搬送手段で前記現像体へ搬送し、前記現像体に搬送された現像剤により前記記録体上に画像を形成して前記静電潜像を可視化させる現像装置において、前記現像剤搬送量規制部材は、磁性部位と非磁性部位とにより形成され、前記非磁性部位の一部が前記現像体との最近接部となるように、前記非磁性部位が前記現像装置に固定され、前記磁性部位は、前記現像装置に固定された前記非磁性部位に対して着脱可能となるように形成されることを特徴とする。

請求項２記載の発明によれば、高速で印刷を行う装置であっても、高画質印刷を長期に渡って維持することができる。また、現像体の交換等におけるドクタギャップの再調整が容易に行え、結果として稼働率を向上させることができる。また、現像体の交換時には、磁性部位を容易に取り外すことができる。これにより、現像剤搬送量規制部材へのキャリア等の付着がなく、ドクタギャップの調整を容易に行うことができる。
請求項３に記載された発明は、前記非磁性部位のビッカース硬度（ＨＶ）は、２００〜６００であることを特徴とする。

請求項４に記載された発明は、前記現像体は、周速が１．０ｍ/ｓ以上であることを特徴とする。

請求項４記載の発明によれば、高速印刷時において高画質印刷を長期に渡って維持することができる。これにより、稼働率を向上させることができる。

請求項５に記載された発明は、前記記録体と対向する前記現像体の位置の内部に設けられている磁極のスリーブローラ表面での法線方向最大磁束密度は、０．０８Ｔ以上であることを特徴とする。

請求項５記載の発明によれば、適切な量の現像剤をドクタギャップに通過させることができる。これにより、高精度な画像形成を実現することができる。

請求項６に記載された発明は、前記現像剤は、トナー及びキャリアを有し、前記キャリアの体積平均粒径は６５μｍ以下であることを特徴とする。

請求項６記載の発明によれば、適切な量の現像剤をドクタギャップに通過させることができる。これにより、高精度な画像形成を実現することができる。

請求項７に記載された発明は、画像形成装置であって、請求項１乃至６の何れか１項に記載された現像装置と、表面に前記静電潜像を形成するための感光体ドラムと、前記感光体ドラムに電荷を与えるための帯電器と、電荷が印加された感光体ドラムに露光を行うための露光器と、トナー像を記録媒体上に転写するための転写器と、トナー像転写後に前記感光体ドラムからトナーを除去するための清掃部と、感光体ドラムから印刷用紙へ転写されたトナー像を溶融定着させるための定着機とを有することを特徴とする。

請求項７記載の発明によれば、高速で印刷を行う装置であっても、高画質印刷を長期に渡って維持することができる。また、現像体の交換等におけるドクタギャップの再調整が容易に行え、結果として稼働率を向上させることができる。

請求項８に記載された発明は、静電潜像の形成された表面に現像剤を付着する記録体と、前記現像剤を搬送する現像剤搬送手段と、前記記録体及び現像剤搬送手段と平行に軸心が配置され、前記記録体上へ現像剤を供給する少なくとも１つの現像体と、磁性部位及び非磁性部位により形成され前記現像体の磁極に対向する位置に配置された現像剤搬送量規制部材とを有し、前記現像剤を前記現像剤搬送手段で前記現像体へ搬送し、前記現像ローラに搬送された現像剤により前記記録体上にトナー画像を形成して前記静電潜像を可視化させる現像装置における現像体の交換方法において、前記磁性部位を非磁性部位から取り外す段階と、前記現像ローラを前記現像装置に装着する段階と、前記非磁性部位と、前記現像体との間隙を調整する段階と、前記間隙の調整後に前記磁性部位を前記非磁性部位に取り付ける段階とを有することを特徴とする。

請求項８記載の発明によれば、高速で印刷を行う装置であっても、高画質印刷を長期に渡って維持することができる。また、現像体の交換等におけるドクタギャップの再調整が容易に行え、結果として稼働率を向上させることができる。

本発明によれば、稼働率を向上させることができる。

以下に、本発明における現像剤搬送量規制部材、現像装置、画像形成装置、及び現像体の交換方法を好適に実施した形態について、図１乃至図６を参照しながら説明する。

まず、本発明における現像剤搬送量規制部材としてのドクタブレードの構成について説明する。図１は、本発明の実施形態として用いられるドクタブレードの概略構成の一例を示す図である。ドクタブレード１０は、非磁性部位１１と磁性部位１２とを有するよう構成されている。ここで、磁性部位１２より摺擦部の材料の透磁率を低くし硬度を高くする。つまり、磁性部位１２で直接穂切りすると磨耗が生じるため、磁性部位１２より硬度の高い材料を摺擦部に使用する。

非磁性部位１１は、ネジ等の固定部材１３により現像装置（図示せず）に固定されている。また、磁性部位１２は、非磁性部位１１に取り外し可能な構造で固定されており、本実施形態では非磁性部位とネジ等の固定部材１４で固定されている。更に、ドクタブレード１０は、非磁性部位１１が現像ローラ（現像体）１５の磁極位置と最も近接するように現像ローラ１５に対向した位置で固定されている。なお、固定部材１３，１４は、ネジに限定されることはなく、例えば、フック等を用いて係止又は把持させてもよい。また、凹凸の組み合わせにより固定させてもよい。

また、磁性部位１２は、電磁軟鉄や珪素鋼鈑、パーマロイ系、あるいは電磁ステンレス等、最大透磁率が３０００以上の材料を用いることが好ましい。これにより、現像剤規制部で十分な穂立ちをさせてドクタギャップ（非磁性部材と現像ローラとの間隙）を広く設定することができる。なお、これ以下の最大透磁率では、全て非磁性材料で構成したドクタを用いる場合と比較して効果が少ない。

また、非磁性部位１１には、最大透磁率が１００以下で硬度が磁性部位１２より大きい材料、例えばビッカース硬度（ＨＶ）が２００程度であるＳＵＳ３０３やＳＵＳ３０４等を用いることができる。なお、加工硬化によりＨＶ４００程度としたＳＵＳ３０４でも最大透磁率は３０程度であるため、ＨＶ２００〜６００、透磁率５０以下であることが好ましい。

なお、本発明におけるドクタブレード１０における非磁性部位１１と磁性部位１２との結合手法としては、図１に示す結合方法に限定されない。ここで、図２は、ドクタブレードの非磁性部位及び磁性部位の結合例を示す図である。図１に示すドクタブレード１０に対応する図２（ａ）の他にも、例えば図２（ｂ）〜（ｆ）に示すようにドクタブレードにおける固定された非磁性部位１１に磁性部位１２を着脱可能な形状にすることができる。

具体的には、図２（ｂ）に示すように、スリーブローラ１５Ｂとの対向面のみに非磁性部位１１を設けたり、図２（ｃ）、（ｄ）に示すように磁性部位１２を非磁性部位１１で挟み込んだサンドイッチ構造としてもよい。

更には、図２（ｅ）、（ｆ）に示すように、非磁性部位１１の側面側にコの字型、山型、谷型、テーパ形状等の凹部を設け、その中に磁性部位１２を摺動させることで着脱させてもよい。

このように、ドクタブレード１０に磁性材料を用いながら、現像剤と摺擦する部位の硬度を高くすることで、例えば現像ローラ１５の周速が１．０ｍ／ｓ以上等の高速機で用いた場合でも、ドクタブレード１０が短時間で磨耗してドクタギャップが広くなったり、偏磨耗で部分的にドクタギャップが広くなり搬送量が増加してしまう不具合を防ぐことができる。

また、高速機では、ドクタブレード１０を上述したように磨耗の少ない構成としても、ドクタブレード１０や、同様に搬送量規制の際に現像剤に摺擦される現像ローラ１５の外周に設けられた磨耗が経時的に進行するため、現像ローラ１５の交換やドクタギャップの再調整が必要になる場合がある。

このような場合においても、図１に示したように非磁性部位１１と磁性部位１２とを着脱可能な構成とすることで、磁性部位１２を取り外し非磁性部位１１のみの状態で、非磁性部位１１と現像ローラ１５の外周に設けられたスリーブローラの表面との間隙を測定、調整することが可能で、ドクタブレード１０にキャリア（トナー）が付着すること無く、容易にギャップ調整を行うことができる。

次に、上述したドクタブレードを設けた本発明の現像機及びこれを用いた画像形成装置について説明する。

＜画像形成装置＞
まず、本発明における画像形成装置の一例として静電記録装置を用いて説明する。図３は、本発明における静電記録装置の一構成例を示す図である。図３に示す静電記録装置２０は、感光体ドラム２１と、帯電器２２と、露光器２３と、転写器２４と、クリーナ（清掃部）２５と、定着機２６と、現像装置２７とを有するよう構成されている。

感光体ドラム２１は、表面に所望する画像を形成するために対応する静電潜像を形成する。なお、感光体ドラム２１は、上述の記録体に相当するものである。また、帯電器２２は、感光体ドラム２１に電荷を与える。また、露光器２３は、電荷が印加された感光体ドラム２１に露光を行う。

また、転写器２４は、紙等からなる記録媒体１上にトナー像を転写する。クリーナ２５は、トナー像転写後の感光体ドラム２１からトナーを除去する。また、定着機２６は、感光体ドラム２１から記録媒体１へ転写されたトナー像を溶融定着させる。また、現像装置２７は、現像剤２により感光体ドラム２１にトナー画像を形成して、静電潜像を可視化させる。

次に、図３に示す静電記録装置２０における画像形成方法について説明する。画像形成を行う際には、先ず感光体ドラム２１が図３の時計方向に周速（以下「プロセス速度」という）８００ｍｍ／ｓ以上の速度で回転を開始する。また、感光体ドラム２１の表面は、帯電器２２によって−６００Ｖに一様に帯電される。

次に、感光体ドラム２１上には、露光器２３に設けられた図示せぬＬＥＤ等の光源による露光によって背景部−６００Ｖ、画像部−５０Ｖの静電潜像が形成される。感光体ドラム２１の回転により、静電潜像が現像装置２７の位置に至ると、現像装置２７によって感光体ドラム２１上の所定の現像剤供給幅内に現像剤２が供給され、当該現像剤供給幅内の画像部分、すなわち露光器２３によって露光された部分に現像剤２のトナーが付着し、感光体ドラム２１上にトナー像が形成され現像が行われる。

その後、感光体ドラム２１上に形成されたトナー像は、感光体ドラム２１の回転により転写器２４の位置に至ると、積層されている紙等の記録媒体２のうちの一枚が転写器と感光体ドラム２１との間の位置に送られ、転写器２４によって記録媒体２に転写され、定着機２６によって定着される。

また、転写器２４によって記録媒体２にトナー像の転写を行った後の感光体ドラム２１上に残留したトナーは、クリーナ２５によって除去され、その後、回収廃棄される。

＜現像装置＞
次に、現像装置２７の構成及び動作について説明する。図４は、本発明における現像装置の一構成例を示す図である。図４に示す現像装置２７は、現像剤収容容器３１と、第１の搬送部材３２と、第２の搬送部材３３と、現像ローラ１５と、ドクタブレード１０と、案内板３４と、トナー供給手段としてのトナー補給装置３５とを有するよう構成されている。また、第１の搬送部材３２、第２の搬送部材３３、及び現像ローラ１５は、歯車等からなる駆動伝達手段（図示せず）を介してモータ等の駆動手段（図示せず）により、それぞれ駆動連結されている。なお、第１の搬送部材３２及び第２の搬送部材３３は、上述の現像剤搬送手段に相当するものである。

図４に示されるように、現像剤収容容器３１内には、非磁性のトナーと、キャリアと呼ばれる磁性粒子とを主成分とする現像剤２が収容されている。

ここで、キャリアは、磁性体からなるキャリア芯材の表面を絶縁性樹脂により均一に被覆してなり、表面を被覆する絶縁性樹脂にトナーとの適正な摩擦帯電特性を持たせている。また、トナーは、現像剤２において３〜１０％の重量比で混合されている。また、キャリアの平均粒径は６５μｍ以下、飽和磁化は５０ｅｍｕ／ｇ以上であることが好ましい。これにより、適切な量のトナーをドクタギャップに通過させることができ、高精度な画像形成を実現することができる。

なお、キャリアの体積平均粒径は、例えばマイクロトラック粒度分布測定装置（ＮＩＫＫＩＳＯ社製）、ＨＥＬＯＳ＆ＲＯＤＯＳ（Ｓｙｍｐａｔｅｃ ＧｍｂＨ社製）等、レーザ回析・散乱法を用いた市販の粒度分布測定機を使用して測定することができる。

また、飽和磁化は、磁界を強くしても磁化が変化しなくなった時点の磁化であり、例えば振動試料形磁力計、Ｂ−Ｈアナライザ等市販の測定機で常温にて測定したものである。

また、キャリア芯材としては、例えばマグネタイト、Ｍｎ−Ｍｇフェライト、Ｃｕ−Ｚｎフェライト等が用いられる。キャリアは、現像装置２７内でストレスを長時間受けると、トナーがキャリア表面に融着したり、絶縁性樹脂が磨損、剥離して、キャリア表面のトナーに対する摩擦帯電特性が変化し、現像剤２の帯電量が一定に保たれず、画像品質の劣化を引き起こす。

また、プロセス速度が８００ｍｍ／ｓを超えるような比較的高速の静電記録装置２０においては、現像装置２７内の現像ローラ１５、第１の搬送部材３２、及び第２の搬送部材３３等の回転部材の回転数が高くなり、現像装置２７内の現像剤２の受けるストレスが大きくなる。そのため、キャリア芯材を被覆している絶縁性樹脂が、キャリア芯材の界面から剥がれ落ちることによる現像剤劣化が起こりやすい。

また、トナーは、現像剤２の全重量の３〜１０％の重量比で混合されている。現像剤２は、静電記録装置１の画像形成動作（印刷動作）によって、現像剤２中のトナーのみが消費され、現像装置２７内の現像剤２中のトナーの重量比が減少する。

このため、トナー補給装置３５から現像装置２７の内部にトナー２Ａを供給し、供給されたトナー２Ａは、第１の搬送部材３２と、第２の搬送部材３３とによって、既に現像装置２７内にある現像剤２と混合されながら搬送される。

また、第１の搬送部材３２、第２の搬送部材３３は、外形が略円柱形状をなしており、図４に示されるようにその回転軸は、図４の紙面の表と裏とを結ぶ方向に指向し、感光体ドラム２１と平行に軸心が配置され、且つ略水平な仮想平面上において互いに平行な位置関係となるように、現像剤収容容器３１内において互いに近接対向配置されている。また、案内板３４は、現像剤２をドクタギャップへと誘導するためのものである。

また、図４に示されるように、第１の搬送部材３２の略鉛直上方にはトナー補給装置３５が設けられている。トナー補給装置３５は、トナー２Ａを第１の搬送部材３２の略鉛直上方から現像剤収容容器３１内へ供給することができるように構成されている。

また、第１の搬送部材３２に対向している第２の搬送部材３３の側とは反対側（図４における第２の搬送部材３３の左側）には、現像ローラ１５が設けられている。現像ローラ１５は、全体として略円柱状に形成されており、円柱状部１５Ａと円柱状部１５Ａの外周に設けられ円柱状部１５Ａの軸心を中心に回転可能なスリーブローラ１５Ｂとを備えている。現像ローラ１５は、感光体ドラム２１に対向するとともに、第２の搬送部材３３と対向し、感光体ドラム２１及び第２の搬送部材３３と平行に軸心が配置されており、感光体ドラム２１上へ第２の搬送部材３３からの現像剤２を供給する。現像ローラ１５は、それぞれ感光体ドラム２１及び第１の搬送部材３２、第２の搬送部材３３と平行に軸心が配置されている。

また、現像ローラ１５内部であって現像ローラ１５表面近傍の位置には、Ｓ_１極、Ｎ_１極、Ｓ_２極、Ｎ_２極、Ｎ_３極の５個のマグネットたる永久磁石４０−１〜４０−５がその周方向に所定の間隔を隔てて設けられている。この永久磁石４０−１〜４０−５により、現像ローラ１５のスリーブローラ１５Ｂ上に現像剤２を吸着して搬送することができる。

５個の永久磁石４０−１〜４０−５は、スリーブローラ１５Ｂの回転方向下流方向（図４の反時計周り方向）に沿ってＳ_１極、Ｎ_１極、Ｓ_２極、Ｎ_２極、Ｎ_３極の順に設けられている。

感光体ドラム２１に対向するＮ_１極は、スリーブローラ１５Ｂ表面での最大磁束密度が０．１Ｔであり、その他の極は、０．０４〜０．０８Ｔ程度の磁力を有している。また、粒径の小さいキャリアを用いる場合、現像の際に感光体ドラム２１に付着するキャリアが増加するため、感光体ドラム２１に対向する磁極は０．１Ｔ以上が好ましい。

また、現像ローラ１５は、図４において反時計方向に回転することにより、第２の搬送部材３３から搬送されてきた現像剤２を感光体ドラム２１上へ供給することができるように構成されている。

また、感光体ドラム２１と対向する現像ローラ１５の位置よりもスリーブローラ１５Ｂの回転方向の上流側の位置には、上述した本発明におけるドクタブレード１０が設けられている。ドクタブレード１０は、現像ローラ１５のスリーブローラ１５Ｂに非磁性部位１１が近接対向するように配置され、非磁性部位１１が現像装置２７の現像剤収容容器３１に固定されており、スリーブローラ１５Ｂとドクタブレード１０との間の最近接距離であるドクタギャップの間を通ることにより、スリーブローラ１５Ｂによって感光体ドラム２１上へ供給される現像剤２の量を所定量に規制する。なお、本実施形態では、ドクタギャップの値は０．８ｍｍであるが、本発明においては特に制限されることはない。

また、図４に示すようにドクタブレード１０に対向する現像ローラ１５内の位置には、搬送極をなすＳ_１極が配置されている。また、現像剤規制位置、すなわちドクタギャップの位置では、Ｓ_１極に対向して磁性部位１２を有するドクタブレード１０が配置されている。これにより、現像ローラ１５の表面に対して磁力線の法線方向の成分が磁性部位１２の方向に向かう。そのため、現像剤２は、この磁力線に沿って整列しようとする。つまり、この位置で現像剤２を規制するため、現像剤２は、スリーブローラ１５Ｂの回転によりドクタギャップを通過して行く際に、この整列した現像剤チェーンが途中から切断されて搬送されていくことになり、ギャップ値を同一に設定した場合であっても、非磁性のブレードを用いた場合に比べ、ドクタブレード１０を通過する現像剤量は少なくなる。

つまり、現像ローラ１５上において、所定の現像剤量を搬送しようとするときに、本実施形態に示すように、磁性部位を有するドクタブレード１０に対向する現像ローラ１５内の位置に搬送極をなす磁極を設けることで、ドクタギャップを広く設定することができる。このため、部品の加工精度や組立精度によるドクタギャップの変動による搬送量の変動を小さくすることができる。更に、ドクタギャップが広い、つまり現像剤を圧縮しない状態で搬送量規制が行えるため、現像剤２へ与えるストレスを小さくすることができる。

ここで、現像ローラ１５のスリーブローラ１５Ｂの表面は、メタルショット処理されることにより表面粗さＲｚ＝３０〜９０μｍ程度である。高速機では、搬送の際に現像剤がスリーブローラ１５Ｂ表面でのスリップを少なくするように、低速機に比べスリーブローラ１５Ｂの表面粗さを大きく設定される場合が多い。そのため、高速で搬送される現像剤でドクタブレード１０は摺擦されながら搬送量規制を行うことになり、ドクタブレード１０が磨耗しやすくなる。しかしながら、本実施形態に示すように、摺擦部には硬度の大きな材料を用いているため、短時間に磨耗してしまうことはない。

また、スリーブローラ１５Ｂが磨耗し、現像ローラ１５を交換した場合でも、ドクタブレード１０の磁性部位１２が容易に着脱することが可能であるため、交換後にドクタギャップを調整する必要が生じても、ドクタブレードに付着したキャリアが簡単に除去でき、ギャップ調整作業を容易に行うことができる。

ここで、上述した表面粗さＲｚは、「ＪＩＳ Ｂ０６０１’９４」に準拠した１０点平均粗さを示し、具体的には粗さ曲線の最高山頂から、高い順に５番目までの山高さ平均と、最深の谷底から深い順に５番目までの谷深さの平均との和を示している。なお、表面粗さＲｚは、例えばｓｕｒｆｃｏｍ（（株）東京精密社製）、タリサーフ（ＴａｙｌｏｒＨｏｂｓｏｎ社製）等の表面粗さ測定機で測定することができる。

また、画像形成の際には、現像剤２中のトナー２Ａは、第１の搬送部材３２と第２の搬送部材３３とによって攪拌されることにより、現像剤２中のキャリアと摩擦し合い、−１０〜−３０μＣ／ｇの間の所定の値に帯電する。この値に帯電した現像剤２は、現像ローラ１５の近傍に導かれ、Ｎ_３極によってスリーブローラ１５Ｂの表面に引きつけられ、スリーブローラ１５Ｂの回転によりドクタブレード１０に対向した位置のＳ_１極の位置にまで搬送される。スリーブローラ１５Ｂは、図４中の矢印Ａで示される感光体ドラム２１の回転方向Ａ（図４における時計方向）に対して、感光体ドラム２１の周速の１．１倍〜２．０倍の周速で順回転（図４における反時計方向）に回転する。

現像剤２は、ドクタブレード１０によって現像剤２の搬送量の規制が行われる搬送量規制位置Ｊ１（図４）において所定量に搬送量が規制された後、現像部に導かれる。現像部において現像ローラ１５では、現像剤２はＮ_１極により穂立ちが生じ、感光体ドラム２１表面の移動方向と同方向、すなわち、感光体ドラム２１が時計方向に回転するのに対して、現像ローラ１５が反時計方向に回転するように移動しながら、感光体ドラム２１表面を摺擦する。

そして、現像ローラ１５には現像バイアスが印加され、現像ローラ１５上の現像剤２からトナーのみを感光体ドラム２１上の静電潜像に供給し可視画像を形成する。その後、現像部を通過した現像剤２は、同極であるＮ_２極とＮ_３極との間の反発磁界により、現像ローラ１５から剥離され、再び第２の搬送部材３３に戻り、現像装置２７内部を循環する。感光体ドラム２１上に形成された可視画像は、図３に示す転写器２４により用紙に転写された後、定着機２６により用紙等の記録媒体１上に定着される。

なお、トナーの帯電量は、吸引式ファラデーケージ法を用いた装置、例えば吸引式小型帯電量測定装置Ｍｏｄｅｌ２１０ＨＳ−２Ａ（トレック・ジャパン（株）社製）等を使用し測定することができる。具体的には、現像機からサンプリングした現像剤約２００ｍｇから目開き２６μｍのメッシュ（５００メッシュ）を介してトナーを吸引し、電荷量表示の変化が無くなった時点の値を用いて、重量あたりのトナー帯電量（Ｑ／Ｍ）を算出した。

上述したように、本発明における静電記録装置２０及び現像装置２７により、現像装置、静電記録装置によれば、高速印刷を行う装置においてもドクタギャップ１０をむやみに狭くすることなく、搬送量を少なく規制することができる。そのため、高画質の印刷を安定して行えることができる。また、現像剤と摺擦する部位の磨耗が少ないので長期にわたって性能を維持することができる。したがって、稼働率を向上させることができる現像剤搬送量規制部材、現像装置、画像形成装置を提供することができる。

＜現像ローラ１５の交換方法＞
次に、上述した本発明におけるドクタブレード１０を用いた現像ローラ１５の交換方法について、図を用いて説明する。図５は、本発明における現像ローラの交換方法の一例を示すフローチャートである。また、図６は、現像ローラ交換時における磁性部位の着脱の様子を説明するための図である。

ここで、図６には、一例として上述した図２（ｄ）、（ｅ）に示したドクタブレード１０の構成による現像ローラ１５の交換方法を示している。また、図６（ａ）、（ｂ）における非磁性部位１１は、ネジ等の固定部材１４により現像装置２７に固定されている。

現像装置２７における現像ローラ１５の交換においては、磁性部位１２を非磁性部位１１から取り外し（Ｓ０１）、その後、使用していた現像ローラ１５を新しい現像ローラ１５に交換する（Ｓ０２）。また、交換後、ドクタギャップの調整を行い（Ｓ０３）、磁性部位１２を非磁性部位１１に取り付ける（Ｓ０４）。

更に、現像ローラ１５を交換する際に、一方を軸支する軸支部材を取り外した開口部から着脱するものである場合、現像ローラ１５を装着した後、軸支部材を現像装置に固定し、更に非磁性部位１１と現像ローラ１５との間隙を調整した後、磁性部位１２を非磁性部位１１に装着してもよい。

なお、図６（ａ）に示すように、ドクタブレード１０の構成では、磁性部位１２を取り外す際、現像剤２が引き摺られて磁性部位１２に付着することを防止するため、非磁性部位１１に凹部等を設け、現像ローラ１５に近づかない方向（図６（ａ）に示す矢印方向）に移動させて着脱を行う。

更に、図６（ｂ）に示すように、磁性部位１２と非磁性部位１１との接触面にテーパ形状にすることで、ネジ等の結合手段を用いることなく、固定することができる。なお、図６（ｂ）に示す例では、磁性部位１２を図６（ｂ）における手前方向や奥方向に摺動させることで磁性部位１２を非磁性部位１１から着脱させることができる。

これにより、現像ローラ１５の交換を行って、ドクタギャップを調整する際に、磁性部位１２を容易に取り外すことができる。また、ドクタブレード１０へのキャリア等の付着がなく、ドクタギャップの調整を容易に行うことができる。

上述したように本発明によれば、高速で印刷を行う装置であっても、印刷濃度低下やキャリア飛び等の生じない高画質印刷を長期に渡って維持することが可能で、現像ローラの交換等におけるドクタギャップの再調整が容易に行え、結果として稼働率を向上させることができる。

なお、本発明における現像剤搬送量規制部材、現像装置、画像形成装置、及び現像体の交換方法は、上述した実施の形態に限定されず、例えば本実施形態では感光体ドラムを像担持体たる記録体として用いたが、特定の軌道上を周回する感光体ベルトのようなものを用いるようにしてもよい。また、現像機は、２本以上の現像ローラを有する構成としてもよい。

また、本発明における本発明の現像剤搬送量規制部材、現像装置、画像形成装置、及び現像体の交換方法は、高速で印刷を行う電子写真方式のプリンタ、複写機等の静電記録装置の分野や、これ以外にも、磁性を帯びた粉体を磁気的に搬送し、その穂高を規制することを行う装置に適用可能である。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

本発明の実施形態として用いられるドクタブレードの概略構成の一例を示す図である。 ドクタブレードの非磁性部位及び磁性部位の結合例を示す図である。 本発明における静電記録装置の一構成例を示す図である。 本発明における現像装置の一構成例を示す図である。 本発明における現像ローラの交換方法の一例を示すフローチャートである。 現像ローラ交換時における磁性部位の着脱の様子を説明するための図である。

符号の説明

１ 記録媒体
２ 現像剤
１０ ドクタブレード
１１ 非磁性部位
１２ 磁性部位
１３，１４ 固定部材
１５ 現像ローラ
２０ 静電記録装置
２１ 感光体ドラム
２２ 帯電器
２３ 露光器
２４ 転写器
２５ クリーナ
２６ 定着機
２７ 現像装置
３１ 現像剤収容容器
３２ 第１の搬送部材
３３ 第２の搬送部材
３４ 案内板
３５ トナー補給装置
４０ 永久磁石

Claims (8)

1. 静電潜像の形成された表面に現像剤を付着する記録体と、前記現像剤を搬送する現像剤搬送手段と、前記記録体及び現像剤搬送手段と平行に軸心が配置され、前記記録体上へ現像剤を供給する少なくとも１つの現像体と、前記現像体の磁極に対向する位置に配置された現像剤搬送量規制部材とを有し、前記現像剤を前記現像剤搬送手段で前記現像体へ搬送し、前記現像体に搬送された現像剤により前記記録体上に画像を形成して前記静電潜像を可視化させる現像装置において、
   前記現像剤搬送量規制部材は、磁性部位と非磁性部位とにより形成され、
   前記非磁性部位の最大透磁率が１００以下で、前記磁性部位の最大透磁率が３０００以上であり、前記非磁性部位の一部が前記現像体との最近接部となるように、前記非磁性部位が前記現像装置に固定され、
   前記磁性部位は、前記現像装置に固定された前記非磁性部位に対して着脱可能となるように形成されることを特徴とする現像装置。
2. 静電潜像の形成された表面に現像剤を付着する記録体と、前記現像剤を搬送する現像剤搬送手段と、前記記録体及び現像剤搬送手段と平行に軸心が配置され、前記記録体上へ現像剤を供給する少なくとも１つの現像体と、前記現像体の磁極に対向する位置に配置された現像剤搬送量規制部材とを有し、前記現像剤を前記現像剤搬送手段で前記現像体へ搬送し、前記現像体に搬送された現像剤により前記記録体上に画像を形成して前記静電潜像を可視化させる現像装置において、
   前記現像剤搬送量規制部材は、磁性部位と非磁性部位とにより形成され、
   前記非磁性部位の一部が前記現像体との最近接部となるように、前記非磁性部位が前記現像装置に固定され、
   前記磁性部位は、前記現像装置に固定された前記非磁性部位に対して着脱可能となるように形成されることを特徴とする現像装置。
3. 前記非磁性部位のビッカース硬度（ＨＶ）は、２００〜６００であることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
4. 前記現像体は、
   周速が１．０ｍ/ｓ以上であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の現像装置。
5. 前記記録体と対向する前記現像体の位置の内部に設けられている磁極のスリーブローラ表面での法線方向最大磁束密度は、０．０８Ｔ以上であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の現像装置。
6. 前記現像剤は、トナー及びキャリアを有し、前記キャリアの体積平均粒径は６５μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の現像装置。
7. 請求項１乃至６の何れか１項に記載された現像装置と、
   表面に前記静電潜像を形成するための感光体ドラムと、
   前記感光体ドラムに電荷を与えるための帯電器と、
   電荷が印加された感光体ドラムに露光を行うための露光器と、
   トナー像を記録媒体上に転写するための転写器と、
   トナー像転写後に前記感光体ドラムからトナーを除去するための清掃部と、
   感光体ドラムから印刷用紙へ転写されたトナー像を溶融定着させるための定着機とを有することを特徴とする画像形成装置。
8. 静電潜像の形成された表面に現像剤を付着する記録体と、前記現像剤を搬送する現像剤搬送手段と、前記記録体及び現像剤搬送手段と平行に軸心が配置され、前記記録体上へ現像剤を供給する少なくとも１つの現像体と、磁性部位及び非磁性部位により形成され前記現像体の磁極に対向する位置に配置された現像剤搬送量規制部材とを有し、前記現像剤を前記現像剤搬送手段で前記現像体へ搬送し、前記現像体に搬送された現像剤により前記記録体上にトナー画像を形成して前記静電潜像を可視化させる現像装置における現像体の交換方法において、
   前記磁性部位を非磁性部位から取り外す段階と、
   前記現像体を前記現像装置に装着する段階と、
   前記非磁性部位と、前記現像体との間隙を調整する段階と、
   前記間隙の調整後に前記磁性部位を前記非磁性部位に取り付ける段階とを有することを特徴とする現像体の交換方法。

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