JPH0943968A - 現像装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は長手方向長さを短縮した場合でも良
好な画像形成を可能とする画像形成装置及びプロセスカ
ートリッジを提供することを目的としている。 【構成】 マグネット１８’の長手方向の着磁長を、端
部シール部材３０と接する側のＳ２極では、現像剤容器
の開口領域（ｃ）より長く、端部シール部材３０の外側
端部より短くし、潜像担持体に対向する側のＳ１極では
着磁長を現像剤容器の開口領域（ｃ）より長くし、前記
端部シール部材３０と接する側のＳ２極の着磁長よりも
長くする。

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、レーザー
ビームプリンタ等、電子写真プロセスを利用する画像形
成装置の現像装置及びプロセスカートリッジにおける、
カブリ及びトナー漏れ防止の技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子写真プロセスを用いる画
像形成装置においては、磁性一成分トナーを利用した現
像方法が知られている。その一例を図２及び図３を用い
て説明する。

【０００３】従来の現像装置の断面図である図２におい
て、磁界発生手段たる固定マグネット１８を内包した、
非磁性材料からなる円筒状で回転自在に配設された現像
剤担持体である現像スリーブ８は、現像剤容器７内に収
容された一成分磁性トナー６を担持する。担持されたト
ナー６は、現像剤規制部材たる現像ブレード９により、
その層厚を規制されて、所定の厚のトナー薄層に形成さ
れた後に現像部へ搬送され潜像担持体たる感光ドラム２
上に形成された静電潜像の現像に供される。

【０００４】現像時には、直流電圧に交流電圧を重畳し
た現像バイアスを現像スリーブ８と感光ドラム２の間に
印加する。印加された交流電圧により、現像剤を感光ド
ラム２と現像スリーブ８間で往復運動させることにより
現像を行う。感光ドラム２上の潜像は、これによってト
ナー像として可視化される。

【０００５】ここでマグネット１８の各磁極は次の様な
働きを持つ。Ｓ２極は容器内のトナーを引き付けて現像
スリーブ８上に担持し、Ｎ１極はトナーを搬送する。
又、Ｓ１極は感光ドラム２に対向配置されて感光ドラム
２上非印加部に付着するカブリトナーを引き戻す作用を
有し、Ｎ２極は容器下部からのトナー漏れを防止する様
に作用する。

【０００６】次に図３を用いて従来の現像装置における
長手関係の説明を行う。図３において、図３（２）はマ
グネット１８、現像スリーブ８等の位置関係図で、図３
（１）は、その時のマグネット１８の発生する長手方向
の磁束密度分布で、図３（３）は図３（２）に示したＡ
−Ａ’での断面図である。

【０００７】一般にマグネット１８は図３（２），
（３）に示す様に円筒形状をしており、各極とも端部ま
で磁化されている。従って全ての極とも着磁長は同じで
ある。

【０００８】又、容器７の開口端部には図３（３）で示
す様に端部シール部材３０が現像スリーブ８と接して配
置され、トナーの漏れを防止している。

【０００９】上述の様な現像装置において現像剤容器７
の開口、現像スリーブ８、マグネット１８の長さ、端部
シール部材３０等の長手方向の位置は次の様に決まって
いた。以下、図３（２）を用いて説明する。

【００１０】１：使用する用紙の幅ａに応じて画像域ｂ
を設定する。

【００１１】２：少なくとも画像幅ｂ以上に容器開口幅
ｃを設定する。現像スリーブ８上には開口幅ｃの分トナ
ーがコートされ現像可能になる。

【００１２】３：開口全域ｃに渡って感光ドラム２上に
カブリが生じない様な磁束密度が得られる様にマグネッ
ト１８のＳ１極の長さを設定する。マグネット１８の他
極の長さはＳ１極と同じである。

【００１３】４：容器開口端部に端部シール部材３０を
配してトナー漏れを防止する。シールの幅は少なくとも
マグネット１８の磁束密度がある部分は覆う様にする。

【００１４】又、端部シール部材３０の外側には現像ス
リーブ８と感光ドラム２間の間隔を一定に保つ役割のコ
ロ部材（図示せず）や駆動ギア等が配されているので、
端部シール部材３０の外側端部ｅの位置が長手方向に対
する長さを決定する要因の一つとなっている。

【００１５】

【発明が解決し様としている課題】しかしながら、複写
機やプリンタ等の製品においてパーソナルユース化が進
む近年、小型化の必要性がますます増えてきており、装
置の長手方向も短縮化する必要があるにも拘らず、従来
の様に、円筒状で各極とも端部まで磁化されているマグ
ネットを用いると、開口幅やマグネット、端部シール部
材等をこれ以上長手方向に対して短くしようとすると以
下の様な現象が発生した。

【００１６】１：開口幅を短くすることにより長手方向
に対する短縮化を図った場合だと、開口幅が画像領域幅
以下になる。すると画像領域中の現像スリーブ８上でト
ナーをコート出来なくなる部分が生じ、その部分で画像
が出なくなることがあった。

【００１７】２：マグネット１８を短くし、その分端部
シール部材３０の外側を切り取ることにより長手方向の
短縮化を図った例を図４（２）に、又、その時の長手方
向に対する磁束密度分布を図４（１）に、比較の為に従
来の構成図を図４（３）に示す。図４（２）の様な構成
で短縮化を図った場合だと、通紙端部ａが図４（１）の
磁束密度分布図で示した磁束密度の弱い領域に入り、通
紙端部でカブリが発生することがあった。

【００１８】３：端部シール部材３０の幅を小さくする
ことによって長手方向の短縮化を図った例を図５（２）
に、又、その時の長手方向に対する磁束密度分布を図５
（１）に、更に比較の為に従来の構成図を図５（３）に
示す。図５（２）の様な構成で短縮化を図った場合だと
図５（１）、（２）から分かる様に、端部シール部材の
外側にも磁束が存在する。従って現像スリーブ８の回転
に伴い、トナーは図５（１）の磁束密度分布図で示した
端部シール部材３０の外側の領域の磁束に引かれて徐々
に端部シール部材３０の外側に移動し、現像装置外への
トナー漏れが生ずることがあった。

【００１９】又、現像ブレード９を現像スリーブ８に当
接させる種類のものを現像剤規制部材として用いると、
長手方向に対する端部シール部材３０と、現像ブレード
９端部間の僅かな隙間から耐久とともにトナー漏れが生
じる場合があった。

【００２０】そこで、本発明は、長手方向長さを短縮し
た場合でも、良好な画像形成を可能とする画像形成装置
及びプロセスカートリッジを提供することを目的として
いる。

【００２１】又、本発明は、現像剤規制部材として現像
スリーブに当接する現像ブレードを使用した場合におい
て、現像ブレードと端部シール部材間のトナー漏れの起
きづらい画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供
することを目的としている。

【００２２】

【課題を解決する為の手段】本出願に係る第１の発明に
よれば、前記目的は、少なくとも現像剤を収容する現像
剤容器と、潜像担持体と、回転自在な現像剤担持体と、
現像剤担持体内に内包された周方向に複数の磁極を持つ
磁界発生手段と、容器開口端部に現像剤担持体と接して
配置された端部シール部材とを有する現像装置におい
て、前記磁界発生手段の長手方向の着磁長を、前記端部
シール部材と接する側の極では現像剤容器の開口部より
長く、端部シール部材外側端部より短くし、潜像担持体
に対向する側の極では着磁長を現像剤容器の開口部より
長くし、前記端部シール部材と接する側の極の着磁長よ
りも長くすることにより達成される。

【００２３】又、本出願に係る第２の発明によれば、前
記目的は、少なくとも現像剤を収容する現像剤容器と、
回転自在な現像剤担持体と、現像剤担持体内に固定配置
された周方向に複数の磁極を持つ磁界発生手段と、現像
剤担持体表面上に当接して現像剤の層厚を規制する規制
部材と、容器開口端部に現像剤担持体と接して配置され
た端部シール部材とを有する現像装置において、前記磁
界発生手段の長手方向の着磁長を、前記端部シール部材
と接する極のうち前記規制部材より上流側にある極では
現像剤容器の開口部より長く、端部シール部材外側端部
より短くし、さらに画像領域より外側の磁束密度が、少
なくとも、その内側よりも小さいことにより達成され
る。

【００２４】さらに、本出願に係る第３の発明によれ
ば、前記目的は、少なくとも現像装置を備え、画像形成
装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
該現像装置が第１の発明又は第２の発明の現像装置であ
ることにより達成される。

【００２５】従って、以上の様な本出願に係る第１の発
明によれば、磁界発生手段の各極の着磁長を、前記端部
シール部材を接する側の極では現像剤容器の開口部より
長くしたので、所定の磁束密度を画像領域内で有するこ
とになり、現像剤を現像剤担持体上に良好にコートす
る。且つ、端部シール部材外側端部より短くしたことに
より、端部シール部材と現像剤担持体の隙間へ移動する
現像剤量を減少させ、現像剤漏れを防ぐ。又、潜像担持
体に対向する側の極では着磁長を現像剤容器の開口部よ
り長くし、前記端部シール部材と接する側の極の着磁長
よりも長くしたことにより、所定の磁束密度を開口部領
域に渡って有することになり、潜像担持体表面のうち、
非現像領域の現像剤を現像剤担持体に引き戻し、カブリ
を抑える。

【００２６】又、本出願に係る第２の発明によれば、規
制部材幅と端部シール間近辺での磁束密度を、前記端部
シール部材と接する極のうち前記規制部材より上流側に
ある極では現像剤容器の開口部より長く、端部シール部
材外側端部より短くし、さらに画像領域より外側の磁束
密度を、少なくとも、その内側よりも小さくしたので、
端部シール部材と現像剤担持体端部間の隙間での磁束密
度を小さくして磁気的な引力を小さくし、この部分に対
応する現像剤担持体表面の現像剤コート量を抑制する。
これにより、現像剤漏れが発生しづらくなる。

【００２７】さらに、本出願に係る第３の発明によれ
ば、前記第１の発明または第２の発明のように磁界発生
手段を構成することにより、装置の長手方向長さの短縮
化を実現し、小型のプロセスカートリッジを提供する。

【００２８】

【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。

【００２９】（第１の実施形態）まず、本発明を第１の
実施形態について詳しく説明する。画像形成装置の断面
図である図６において、１は画像形成装置の本体であ
り、装置本体１内の中央部に潜像担持体である円筒状の
感光ドラム２が回転自在に設置される。感光ドラム２の
表面では帯電装置（帯電ローラ）３により一様に帯電さ
れた後、露光装置４で像露光を行って静電潜像が形成さ
れる。

【００３０】現像時には、現像剤担持体たる現像スリー
ブ８に接続された現像バイアス電源１９によって、直流
電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスを現像スリーブ
８と感光ドラム２の間に印加する。印加された交流電圧
により現像剤容器７内のトナー６を、この間で往復運動
させ、先述静電潜像はトナー像として可視化される。

【００３１】得られたトナー像は、転写装置（転写ロー
ラー）１０により転写材１１上に転写される。転写材１
１はカセット１１ａから給紙ローラー１２で給紙され、
レジストローラー１３により感光ドラム２上のトナー像
と同期を取って、感光ドラム２上と転写ローラー１０の
当接部の間に送られる。転写ローラー１０によりトナー
像が転写された転写材１１は、定着装置１４に搬送さ
れ、そこで熱及び圧力によりトナー像が転写材１１上に
定着され永久画像とされた後、画像形成装置の機外に排
出される。

【００３２】一方、感光ドラム２は、転写されずにその
表面上に残ったトナーをクリーニング装置１５により清
掃して除去された後、再び帯電ローラー３によって帯電
され上記の画像形成工程を繰り返す。

【００３３】次に、図１によって、本発明の第１の実施
形態におけるマグネットの構成について説明する。図１
（２）は、磁界発生手段たるマグネット１８’、現像ス
リーブ８、端部シール部材３０及びその近傍の長手方向
に対する位置関係を表す図である。又、図１（１）は、
Ｓ１、Ｓ２極の長手方向に対する磁束密度分布図であ
る。図１（２）で示す様に、本実施形態はマグネットの
端部形状を変えることにより、周方向に複数あるマグネ
ットの極の着磁長を各極毎に変化させているところが特
徴である。

【００３４】マグネット１８’の磁極の内、感光ドラム
２と対向するＳ１極は、先述の様に感光ドラム２表面の
うち、非現像領域のトナーを現像スリーブ８に引き戻す
作用がある。その為、磁束密度が弱い部分で現像を行う
と交流電界によって感光ドラム２上に飛翔、付着した非
現像領域のトナーを現像スリーブ８に引き戻せなくな
り、その結果若干のトナーが感光ドラム２に残り、紙に
転写されてしまう、いわゆるカブリが生じる。

【００３５】このカブリは、磁束密度が高くなるにつれ
て目立たなくなる。本発明者らの検討によれば、マグネ
ット１８’の中心付近での平均磁束密度の８割以上の磁
束密度を開口領域に渡って有していればカブリの影響は
極軽微であることが分かった。

【００３６】従って、本実施形態に於いてＳ１極は図１
（１）に示す様に開口領域ｃ全域に渡ってマグネット１
８’の中心付近での平均磁束密度の８割以上の磁束密度
を有する様な位置及び長さに設定している。

【００３７】又、端部シール部材３０と接触しトナーを
担持する役割のあるＳ２極は、トナー漏れ及び濃度薄と
相関がある。

【００３８】端部シール部材３０の外側に磁束密度が存
在すると、その磁束に引かれて現像スリーブ８の回転の
際に現像スリーブ８と端部シール部材３０間にできる僅
かな隙間から徐々に端部シール部材外側へトナーが移動
していく。これがひどくなった場合には現像スリーブ８
端部からトナー漏れが生じる。

【００３９】又、同Ｓ２極で長手方向に対する現像領域
の位置での磁束密度が弱いと、そこでトナーを現像スリ
ーブ８上にコートする力が弱くなり、現像スリーブ８上
に形成されるトナー層が薄くなる為に画像に濃度薄が生
じる。

【００４０】本発明者らの検討によれば、この濃度薄
は、マグネット１８’の中心付近での平均磁束密度の７
割以上の磁束密度を画像領域内で有していれば問題にな
らないことが分かった。

【００４１】従って本実施形態においてＳ２極は図１
（１）に示す様に画像領域ｂ全域に渡ってマグネット１
８’の中心付近での平均磁束密度の７割以上の磁束密度
を有し、且つ端部シール部材３０は、その外側にＳ２極
の発生する磁束密度が存在しない様に配置している。

【００４２】以上に示した構成と従来との位置関係の比
較を図７に示す。本実施形態の構成図である図７（２）
と従来の構成図である図７（１）を比べて分かる様に、
本実施形態ではＳ２極を短くした分、端部シール３０の
外側を短くできる。先述の様に端部シール部材３０外側
の位置が長手方向に対する長さを決める要因となる為、
マグネット１８’の各極の着磁長をその機能に応じて変
える本実施形態で示した構成をとることにより、その端
部シール部材３０の外側を短くした分、長手方向に対す
る系全体の長さを従来より短くすることが可能となっ
た。

【００４３】具体的にはマグネット１８’は長手方向に
対して、Ｓ２極を両端とも２．０ｍｍ程度、Ｎ１、Ｎ２
極を両端とも１．０ｍｍ程度Ｓ１極より短く出来、更に
Ｓ１極最端部が開口端部より２ｍｍ強外側に位置する様
な構成をとる。それに伴い端部シール部材３０はＳ２極
を短くした分２．０ｍｍその外側を短くでき、その結果
として系全体を長手方向に対して両端２ｍｍずつ計４ｍ
ｍ程度短くすることが可能となった。

【００４４】以上はマグネット１８’の形状を変えた場
合のみについての記述であるが、これに限らず、極毎に
着磁長を変える等して、各極が発生する磁束密度分布を
変化させたものであれば同様の効果が得られることは言
うまでもない。

【００４５】（第２の実施形態）次に第２の実施形態に
ついての説明を図８を用いて行う。図８において、図８
（２）は本実施形態の長手方向の位置関係を示す図で、
図８（１）はその時のＳ１、Ｓ２極のそれぞれの長手方
向に対する磁束密度分布図である。

【００４６】第２の実施形態では図８に示す様に層厚規
制部材として、現像スリーブ８に当接する弾性ブレード
９を使用している。

【００４７】又、本実施形態のマグネット１８”のう
ち、Ｓ１極は第１の実施形態と同様に、開口領域ｃ全域
に渡ってマグネットの中心付近の平均磁束密度の８割以
上の磁束密度を有する様な位置及び長さに設定にし、カ
ブリの影響が出ない様にしている。

【００４８】又、Ｓ２極では着磁幅は第１の実施形態と
同様だが、画像領域外の磁束密度を画像域の平均磁束密
度の約２／３にした。本実施形態ではＳ２極部分のマグ
ネットの径を変化させる事によって磁束密度を小さくし
ている。

【００４９】本実施形態では、この様な、端部シール部
材と現像ブレード端部間の隙間での磁束密度を小さくす
る構成によって磁気的な引力を小さくし、この部分に対
応するスリーブ表面のトナーコート量を抑制する構成と
なっている。本発明者らの検討によると、隙間部で多量
にトナーがコートされていると漏れが生じ易くなり、ト
ナーコート量を減らせば漏れは起きづらくなる事が分か
った。従って漏れを減らすにはこの隙間部での磁束密度
は低い程良いが、図８においては、画像域の平均磁束密
度の２／３以下になる様に設定している。この設定にお
いて、漏れの影響は極軽微となるこが分かった。

【００５０】第２の実施形態ではＳ２極の着磁長が第１
の実施形態の場合と同様な為、端部シール部材の幅と、
その結果として生じる系全体の長手方向に対する長さは
実施形態１の場合と同様になる。

【００５１】以上はマグネットの形状を変えた場合の記
述であるが、これに限らず、着磁方法を変えるなどし
て、端部シール部材と現像ブレード端部間における磁束
密度を小さくしたものであれば同様の効果が得られるこ
とは言うまでもない。

【００５２】更に、この効果は現像剤として、従来より
も平均粒径を小さくしたトナーを用いた様な場合や、カ
ートリッジ装脱着時等に生じる、振動等に対しても有効
である。

【００５３】（第３の実施形態）次に本発明の第３の実
施形態についての説明を図９を用いて示す。図９におい
て、７は現像剤６を含む現像剤容器、８は固定配置され
た磁界発生手段１８を内包する現像剤担持体であり、磁
界発生手段の着磁長及び端部シール部材との位置関係は
第１及び第２の実施形態で説明したものと同様の構成と
なっている。又、９は現像剤規制部材、２は感光ドラ
ム、３は帯電装置、１５はトナー回収容器である。本発
明では以上を一体型とした、プロセスカートリッジとし
た。これを画像形成装置本体に着脱可能な構成とするこ
とによって、第１の実施形態及び第２の実施形態の効果
に加えて、小型でメンテナンスの容易な画像形成装置を
提供できる様になった。

【００５４】

【発明の効果】以上説明した様に本出願に係る第１の発
明によれば、周方向に複数の極を有する磁界発生手段の
長手方向の着磁長を、端部シール部材と接する側の極で
は少なくとも現像剤容器の開口部より長く、且つ端部シ
ール部材端より短くし、又、潜像担持体に対向する側の
極では着磁長を現像剤容器の開口部より長くし、且つ、
端部シール部材と接する側の極よりも長くすることによ
って、端部カブリ、トナー漏れ共に問題のないレベルの
ままで、現像装置の長手方向に対する長さを短縮するこ
とが出来た。

【００５５】又、本出願に係る第２の発明では、現像剤
規制部材として現像剤担持体に当接する弾性体のブレー
ドを使用したときに、端部カブリ、トナー漏れ共に問題
のないレベルのままで、画像形成装置の長手方向に対す
る長さを短縮することに加え、磁界発生手段の端部シー
ル部材と接する極のうち弾性体のブレードより上流側に
ある極の磁束密度分布を変化させることにより、弾性体
のブレードと端部シール部材間のトナー漏れを軽減する
ことが出来る様になった。

【００５６】さらに、第３の発明では、端部カブリ、ト
ナー漏れ共に問題のないレベルのままで、画像形成装置
の長手方向に対する長さを短縮でき、又現像材規制部材
として現像剤担持体に当接する弾性体のブレードを使用
したときでも端部カブリ及び、弾性体のブレードと端部
シール部材間のトナー漏れを軽減する事が出来る本発明
で示した現像装置を一体型にし、カートリッジとする事
により、小型でメンテナンスの容易なプロセスカートリ
ッジを提供できる様になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のマグネット近傍での位置関係の一実施
形態を示す断面図である。

【図２】従来の現像装置を示す断面図である。

【図３】従来の現像装置及びその時の磁束密度分布を示
す断面図である。

【図４】長手方向に対する現像装置の長さを短くした場
合の第一例である。

【図５】長手方向に対する現像装置の長さを短くした場
合の第二例である。

【図６】本発明の一実施形態における画像形成装置の概
略構成を示す断面図である。

【図７】本発明を用いる場合の端部シール部材等の位置
関係を示す断面図である。

【図８】本発明の第２の実施形態を示す断面図である。

【図９】本発明の実施形態、プロセスカートリッジを示
す断面図である。

【符号の説明】

２ 感光ドラム（潜像担持体） ７ 現像剤容器 ８ 現像スリーブ（現像剤担持体） ９ 現像ブレード（現像剤規制部材） １８’、１８” マグネット（磁界発生手段） ３０ 端部シール部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾島 磨佐基 東京都大田区下丸子三丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 山口 誠士 東京都大田区下丸子三丁目30番２号キヤノ ン株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも現像剤を収容する現像剤容器
   と、潜像担持体と、回転自在な現像剤担持体と、現像剤
   担持体内に内包された周方向に複数の磁極を持つ磁界発
   生手段と、容器開口端部に現像剤担持体と接して配置さ
   れた端部シール部材とを有する現像装置において、前記
   磁界発生手段の長手方向の着磁長を、前記端部シール部
   材と接する側の極では現像剤容器の開口部より長く、端
   部シール部材外側端部より短くし、潜像担持体に対向す
   る側の極では着磁長を現像剤容器の開口部より長くし、
   前記端部シール部材と接する側の極の着磁長よりも長く
   することを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 少なくとも現像剤を収容する現像剤容器
   と、回転自在な現像剤担持体と、現像剤担持体内に固定
   配置された周方向に複数の磁極を持つ磁界発生手段と、
   現像剤担持体表面上に当接して現像剤の層厚を規制する
   規制部材と、容器開口端部に現像剤担持体と接して配置
   された端部シール部材とを有する現像装置において、前
   記磁界発生手段の長手方向の着磁長を、前記端部シール
   部材と接する極のうち前記規制部材より上流側にある極
   では現像剤容器の開口部より長く、端部シール部材外側
   端部より短くし、さらに画像領域より外側の磁束密度
   が、少なくとも、その内側よりも小さいことを特徴とす
   る現像装置。
3. 【請求項３】 少なくとも現像装置を備え、画像形成装
   置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、該
   現像装置が請求項１又は請求項２に記載の現像装置であ
   ることを特徴とするプロセスカートリッジ。