現像装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置

【課題】現像剤担持体を小径化することで現像装置全体の小型化を図ることができる現像装置、並びに、これを備える画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供する。
【解決手段】現像装置３では、マグネットローラ３４ｂが有する磁極のうち現像スリーブ３４ａの表面上の現像剤３２を保持し得る強さの磁界を発生させる現像剤担持極は、現像スリーブ３４ａと感光体１とが対向する現像領域Ａに磁界を発生させるための現像磁極であるＳ１極と、供給された現像剤３２を現像領域Ａへ搬送する磁界を発生させる現像前磁極であるＮ２極と、現像領域Ａを通過した後の現像剤３２を現像スリーブ３４ａの表面から離脱させるために現像前磁極であるＮ２極との間で現像剤３２を離脱させるように磁界を発生させる現像後磁極であるＮ１極との３つの磁極のみとなるように構成した。

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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁極を有する磁界発生手段を内包し、トナー及び磁性キャリアからなる二成分現像剤を表面に担持して、表面を回転駆動することによって表面上の二成分現像剤を搬送する円筒状の現像剤担持体と、
該現像剤担持体の表面に供給する現像剤を収納する現像剤収納部とを有する現像装置において、
上記磁界発生手段が有する磁極のうち上記現像剤担持体の表面上の現像剤を保持し得る強さの磁界を発生させる現像剤担持極は、
該現像剤担持体と潜像担持体とが対向する現像領域に磁界を発生させるための現像磁極と、
上記現像剤収納部から供給された現像剤を該現像領域へ搬送する磁界を発生させる現像前磁極と、
該現像領域を通過した後の現像剤を該現像剤担持体表面から離脱させるために該現像前磁極との間で現像剤を離脱させる磁界を発生させる現像後磁極との３つの磁極のみであり、
該現像前磁極が発生させる磁界によって該現像剤担持体の表面上への現像剤の汲み上げを行い、
該現像前磁極及び該現像磁極が発生させる磁界によって該現像剤収納部から現像剤が供給される位置から現像領域までの該現像剤担持体上の現像剤の保持を行い、
該現像磁極及び該現像後磁極が発生させる磁界によって該現像領域から該現像剤担持体の表面の現像剤を離脱させる位置までの該現像剤担持体上の現像剤の保持を行うように構成したことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１の現像装置において、
上記現像剤担持体の表面上の現像剤を保持し得る強さの磁界を発生させる上記現像剤担持極とは、上記現像剤担持体の表面上での法線方向の磁束密度の最大値が１０［ｍＴ］以上となる磁極であることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１乃至２のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記現像剤担持体の回転軸に直交する仮想平面で、
３つの該現像剤担持極のそれぞれによって発生される磁界での該現像剤担持体の表面上の法線方向の磁束密度が最大となる３つの法線方向磁束密度ピーク位置のうち、
上記現像磁極と上記現像前磁極との２つの法線磁束密度ピーク位置と該現像剤担持体の回転中心とを直線で結んで形成される中心角の開き角度をθ１、
該現像磁極と上記現像後磁極との２つの法線磁束密度ピーク位置と該回転中心とを直線で結んで形成される中心角の開き角度をθ２、
該現像後磁極と該現像前磁極との２つの法線磁束密度ピーク位置と該回転中心とを直線で結んで形成される中心角の開き角度をθ３としたときに、
θ３≧１８０°
の関係を満たすように構成したことを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記現像剤収納部から上記現像剤担持体への現像剤の供給に重力が作用するように該現像剤収納部及び該現像剤担持体を配置したことを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項４に記載の現像装置において、
上記現像剤収納部から供給された現像剤が上記現像剤担持体の表面に接触する位置である現像剤供給部が、該現像剤担持体の表面の最上端部に対して該現像剤担持体の表面移動方向下流側であることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項４に記載の現像装置において、
上記現像剤収納部から供給された現像剤が上記現像剤担持体の表面に接触する位置である現像剤供給部が、該現像剤担持体の表面の最上端部に対して該現像剤担持体の表面移動方向上流側であり、
上記現像前磁極によって発生される磁界での該現像剤担持体の表面上の法線方向の磁束密度が最大となる現像前法線方向磁束密度ピーク位置が、該現像剤担持体の表面の最上端部に対して該現像剤担持体の表面移動方向上流側であることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記現像剤担持極のうち上記現像剤収納部から上記現像剤担持体に向けて供給された現像剤を該現像剤担持体の表面上に汲み上げて担持する工程に寄与する汲み上げ磁極としての機能を有する上記現像前磁極よって発生される磁界で該現像剤担持体の表面上での法線方向の磁束密度の最大値を４０［ｍＴ］以下としたことを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記現像磁極によって発生される磁界での該現像剤担持体の表面上の法線方向の磁束密度が最大となる現像法線磁束密度ピーク位置における上記現像剤担持体の表面に対する法線方向の磁束密度である現像磁極磁束密度ピーク値をＢｒ_１、
上記現像後磁極によって発生される磁界での該現像剤担持体の表面上の法線方向の磁束密度が最大となる現像後法線磁束密度ピーク位置における該現像剤担持体の表面に対する法線方向の磁束密度である現像後磁極磁束密度ピーク値をＢｒ_２としたときに、
Ｂｒ_１＞Ｂｒ_２の関係を満たすことを特徴とする現像装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記現像後磁極によって発生される磁界での該現像剤担持体の表面上の法線方向の磁束密度が最大となる現像後法線磁束密度ピーク位置に対して上記現像剤担持体の表面移動方向下流側、且つ、上記現像前磁極によって発生される磁界での該現像剤担持体の表面上の法線方向の磁束密度が最大となる現像前法線磁束密度ピーク位置に対して該現像剤担持体の表面移動方向上流側の範囲の該現像剤担持体の表面上に該現像剤担持体の表面に対する接線方向の磁束密度が実質的に０［ｍＴ］となる接線方向磁力無し領域が存在し、
該接線方向磁力無し領域内の任意の点と上記現像剤担持体の中心とを結ぶ直線と、水平線とが成す角度が、５０［°］以下であることを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記現像前磁極によって発生される磁界での該現像剤担持体の表面上の法線方向の磁束密度が最大となる現像前法線方向磁束密度ピーク位置における上記現像剤担持体の表面上の法線方向の磁束密度が１０［ｍＴ］以上であることを特徴とした現像装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記現像剤収納部材内の現像剤を上記現像剤担持体に供給する現像剤供給搬送部材を備え、
該現像剤供給搬送部材を設けた供給現像剤収納空間と、その下方であって上記現像剤担持体の表面上から回収される現像剤を収納する回収現像剤収納空間とを仕切る仕切り板と、
該現像剤供給搬送部材の下方に配置され該現像剤収納部の該回収現像剤収納空間に収納された現像剤を該現像剤担持体の回転軸方向に沿う方向に搬送する現像剤回収搬送部材とを有することを特徴とする現像装置。
【請求項１２】
請求項１１の現像装置において、
上記現像剤供給搬送部材の搬送方向の上流側端部近傍と下流側端部近傍との上記仕切り板に上記供給現像剤収納空間と上記回収現像剤収納空間とを連通する連通開口部を設け、
上記現像剤回収搬送部材は現像剤を上記現像剤供給搬送部材とは逆方向に搬送する構成であることを特徴とする現像装置。
【請求項１３】
請求項１２の現像装置において、
上記仕切り部材に設けられた上記連通開口部のうち上記現像剤供給搬送部材の搬送方向の上流側端部近傍に設けられた第一連通開口部は、該仕切り部材における上記現像剤担持体から遠い側に開口していることを特徴とする現像装置。
【請求項１４】
請求項１３の現像装置において、
上記現像剤回収搬送部材は、回転軸と回転軸に螺旋状に設けられた羽部とを備えたスクリュ部材であり、
上記第一連通開口部の開口面積は該現像剤回収搬送部材のスクリュ断面積よりも大きくなるように構成したことを特徴とする現像装置。
【請求項１５】
請求項１３または１４の現像装置において、
上記第一連通開口部が、上記現像剤担持体の回転軸方向についての長さが該現像剤担持体から遠い側ほど長くなるように構成したことを特徴とする現像装置。
【請求項１６】
請求項１３または１４の現像装置において、
上記現像剤回収搬送部材は、回転軸と回転軸に螺旋状に設けられた羽部とを備えたスクリュ部材であり、
上記第一連通開口部は、複数の開口部によって構成され、複数に分割された開口部の開口面積の総和が該現像剤回収搬送部材のスクリュ断面積よりも大きくなるように構成したことを特徴とする現像装置。
【請求項１７】
請求項１２乃至１６のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記仕切り部材に設けられた上記連通開口部のうち上記現像剤供給搬送部材の搬送方向の上流側端部近傍に設けられた第一連通開口部を通って上記回収現像剤収納空間から上記供給現像剤収納空間へ単位時間当たりに搬送される現像剤の量は、
上記現像剤担持体に担持されて該現像剤担持体と上記潜像担持体とが対向する現像領域を単位時間当りに通過する現像剤の量以上であることを特徴とする現像装置。
【請求項１８】
請求項１２乃至１７のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記回収現像剤収納空間内の現像剤の搬送は、上記現像剤回収搬送部材の搬送方向上流側ほど搬送速度が遅いことを特徴とする現像装置。
【請求項１９】
請求項１２乃至１８のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記供給現像剤収納空間内の現像剤の搬送は、上記現像剤供給搬送部材の搬送方向上流側ほど搬送速度が速いことを特徴とする現像装置。
【請求項２０】
請求項１２乃至１９のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記回収現像剤収納空間内の上記現像剤回収搬送部材の搬送方向の上流側端部近傍は、搬送方向下流側の位置よりも現像剤搬送方向の分散能力が高いことを特徴とする現像装置。
【請求項２１】
請求項１２乃至２０のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記現像剤回収搬送部材は回転軸と回転軸に螺旋状に設けられた羽部とを備えたスクリュ部材であり、該現像剤回収搬送部材の搬送方向の位置によって該現像剤回収搬送部材の回転軸に対する羽部のリード角が異なる場合、該現像剤回収搬送部材の搬送方向上流側ほど該リード角の角度が大きいことを特徴とする現像装置。
【請求項２２】
請求項１２乃至２０のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記現像剤回収搬送部材は回転軸と回転軸に螺旋状に設けられた羽部とを備えたスクリュ部材であり、該羽部のピッチ間に該回転軸の軸方向に沿ったパドルが設けられており、該現像剤回収搬送部材の搬送方向上流側ほど軸方向の単位長さあたりの該パドルの軸方向の長さが長いことを特徴とする現像装置。
【請求項２３】
請求項１２乃至２２のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記現像剤回収搬送部材は回転軸と回転軸に螺旋状に設けられた羽部とを備えたスクリュ部材であり、少なくとも該現像剤回収搬送部材の搬送方向上流側端部近傍の羽部には切り欠きがあり、
該搬送方向上流側端部近傍よりも搬送方向下流側の位置の羽部に切り欠きがある場合は、該現像剤回収搬送部材の搬送方向上流側端部近傍の羽部の切り欠きが他の位置の羽部の切り欠きよりも切り欠きの面積が大きいことを特徴とする現像装置。
【請求項２４】
請求項１１乃至２３のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記現像剤担持体表面に対して一定の間隙をもって配置され該現像剤担持体表面に担持される現像剤の層厚を規制する剤規制部材を有し、
該現像剤担持体、該剤規制部材、及び、上記現像剤供給搬送部材によって囲まれたスペースに現像剤を攪拌する為の攪拌部材を備えることを特徴とする現像装置。
【請求項２５】
請求項２４の現像装置において、
上記攪拌部材がパドル形状であることを特徴とする現像装置。
【請求項２６】
請求項２４の現像装置において、
上記攪拌部材がローラ形状であることを特徴とする現像装置。
【請求項２７】
請求項２４の現像装置において、
上記攪拌部材がワイヤ形状であることを特徴とする現像装置。
【請求項２８】
請求項１１乃至２７のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記現像後磁極によって発生される磁界での上記現像剤担持体の表面上の法線方向の磁束密度が最大となる現像後法線磁束密度ピーク位置に対して上記現像剤担持体の表面移動方向下流側、且つ、上記現像前磁極によって発生される磁界での該現像剤担持体の表面上の法線方向の磁束密度が最大となる現像前法線磁束密度ピーク位置に対して該現像剤担持体の表面移動方向上流側の範囲となる該現像剤担持体の表面近傍に現像剤分離板を配置したことを特徴とする現像装置。
【請求項２９】
請求項１１乃至２８のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記現像剤担持体を配置した空間と上記供給現像剤収納空間とを連通する現像供給間連通部、及び、該現像剤担持体を配置した空間と上記回収現像剤収納空間とを連通する現像回収間連通部の２つの連通部を現像剤が通過することを防ぐように該２つの連通部を塞ぐシール部材を、現像装置本体に対して離脱可能に設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項３０】
請求項２９の現像装置において、
上記シール部材として、上記現像供給間連通部と上記現像回収間連通部との２つの連通部をそれぞれ塞ぐように２枚のシール部材を設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項３１】
請求項３０の現像装置において、
上記２枚のシール部材で共通の把手部を持って引き抜くことで該２枚のシール部材が同時に引き抜かれるように構成したことを特徴とする現像装置。
【請求項３２】
請求項２９の現像装置において、
上記シール部材として、上記現像供給間連通部と上記現像回収間連通部との２つの連通部を一枚で塞ぐシール部材を設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項３３】
請求項１１乃至２８のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記現像剤担持体を配置した空間と上記供給現像剤収納空間とを連通する現像供給間連通部、及び、上記回収現像剤収納空間と該供給現像剤収納空間とを連通する供給回収間連通部の２つの連通部を現像剤が通過することを防ぐように該２つの連通部を塞ぐシール部材を、現像装置本体に対して離脱可能に設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項３４】
請求項３３の現像装置において、
上記シール部材として、上記現像供給間連通部と上記供給回収間連通部との２つの連通部をそれぞれ塞ぐように２つのシール部材を設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項３５】
請求項３４の現像装置において、
上記２枚のシール部材で共通の把手部を持って引き抜くことで該２枚のシール部材が同時に引き抜かれるように構成したことを特徴とする現像装置。
【請求項３６】
請求項３３の現像装置において、
上記シール部材として、上記現像供給間連通部と上記供給回収間連通部との２つの連通部を一枚で塞ぐシール部材を設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項３７】
請求項１１乃至２８のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記現像剤担持体を配置した空間と上記回収現像剤収納空間とを連通する現像回収間連通部、及び、上記供給現像剤収納空間と該回収現像剤収納空間とを連通する供給回収間連通部の２つの連通部を現像剤が通過することを防ぐように該２つの連通部を塞ぐシール部材を、現像装置本体に対して離脱可能に設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項３８】
請求項３７の現像装置において、
上記シール部材として、上記現像回収間連通部と上記供給回収間連通部との２つの連通部をそれぞれ塞ぐように２枚のシール部材を設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項３９】
請求項３８の現像装置において、
上記２枚のシール部材で共通の把手部を持って引き抜くことで該２枚のシール部材が同時に引き抜かれるように構成したことを特徴とする現像装置。
【請求項４０】
請求項３７の現像装置において、
上記シール部材として、上記現像回収間連通部と上記供給回収間連通部との２つの連通部を一枚で塞ぐシール部材を設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項４１】
請求項１乃至４０のいずれか１項に記載の現像装置において、
該現像剤担持体の表面は、除去加工無し、または通常の切削のみで加工した表面であることを特徴とする現像装置。
【請求項４２】
請求項４１の現像装置において、
上記現像剤担持体の表面性状として表面粗さＲｚが１［μｍ］〜８［μｍ］の範囲となるように構成したことを特徴とする現像装置。
【請求項４３】
請求項１乃至４２のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記現像剤担持体が上記潜像担持体に対向する現像領域での該現像剤担持体の表面移動方向が、該潜像担持体の表面移動方向に対して逆方向であることを特徴とする現像装置。
【請求項４４】
請求項１乃至４３のいずれか１項に記載の現像装置において、
該現像剤担持体と回転軸が同軸で該現像剤担持体に回転駆動を伝達する現像剤担持体駆動ギヤの外径を現像剤担持体の外径よりも小さくしたことを特徴とする現像装置。
【請求項４５】
請求項４４の現像装置において、
上記現像剤担持体駆動ギヤのモジュールを０．５［ｍｍ］以下としたことを特徴とする現像装置。
【請求項４６】
請求項１乃至４５のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記現像磁極によって発生される磁界での該現像剤担持体の表面上の法線方向の磁束密度が最大となる現像法線磁束密度ピーク位置における上記現像剤担持体の表面に対する法線方向の磁束密度である現像磁極磁束密度ピーク値をＢｒ_１、
該現像磁極の半値幅をθｈ_１、
上記現像後磁極によって発生される磁界での該現像剤担持体の表面上の法線方向の磁束密度が最大となる現像後法線磁束密度ピーク位置における該現像剤担持体の表面に対する法線方向の磁束密度である現像後磁極磁束密度ピーク値をＢｒ_２、
該現像後磁極の半値幅をθｈ_２、
上記現像前磁極によって発生される磁界での該現像剤担持体の表面上の法線方向の磁束密度が最大となる現像前法線磁束密度ピーク位置における該現像剤担持体の表面に対する法線方向の磁束密度である現像前磁極磁束密度ピーク値をＢｒ_３、
該現像後磁極の半値幅をθｈ_３、としたときに、
Ｂｒ_１＞Ｂｒ_２、Ｂｒ_１＞Ｂｒ_３、及び、Ｂｒ_１・θｈ_１＞Ｂｒ_２・θｈ_２＋Ｂｒ_３・θｈ_３の関係を満たすことを特徴とする現像装置。
半値幅とは、各磁極によって発生される磁界での現像剤担持体の表面上の法線方向の磁束密度が各磁極の磁束密度ピーク値の半分となる現像剤担持体表面上の２つの位置と現像剤担持体の回転中心とを直線で結んで形成される中心角の開き角度である。
【請求項４７】
潜像を担持する潜像担持体と、
該潜像担持体を帯電する帯電手段と、
該潜像担持体に残留する転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段との中より選ばれる少なくともひとつと、
該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とが一体的に形成され、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されたプロセスカートリッジにおいて、
上記現像手段として、請求項１乃至４６のいずれか１項に記載の現像装置を用いたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項４８】
潜像を担持する潜像担持体と、
該潜像担持体を帯電する帯電手段と、
該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、
該潜像担持体に残留する転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段とを備える画像形成装置において、
上記現像手段として、請求項１乃至４６のいずれか１項に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。
【請求項４９】
潜像を担持する潜像担持体と、
該潜像担持体を帯電する帯電手段と、
該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、
該潜像担持体に残留する転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段とを備え、
少なくとも現像手段と潜像担持体とを一体的に支持して装置本体から着脱可能に構成されたプロセスカートリッジを備える画像形成装置において、
上記プロセスカートリッジとして、請求項４７のプロセスカートリッジを用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５０】
請求項４９の画像形成装置において、
上記プロセスカートリッジを複数備えることを特徴とする画像形成装置。

【図１】