JP2007003953A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 規制ブレードの後ろ側（現像スリーブ回転方向上流側）におけるトナー滞留を防止する。
【解決手段】 現像装置１４は複数の磁極が形成された固定マグネットローラが内包された現像スリーブ２２ａと、現像スリーブ上に形成された現像剤層厚を規制する規制ブレード２３とを有し、現像スリーブを回転駆動して、現像スリーブ上に現像剤薄層を形成後、現像位置で感光体ドラム１１上の静電潜像を現像する。現像位置からみて規制ブレードよりも現像スリーブの回転方向上流側には、磁石体２４が配置され、規制ブレードと対向して固定マグネットローラの一磁極が対応し、磁石体は第１及び第２の磁石２４ａ及び２４ｂを有し、第１の磁石は現像スリーブ側に配置され、現像スリーブと対向する磁極が固定マグネットローラの一磁極と同極であり、第１及び第２の磁石の互いに対向する磁極は同極とされる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、複写機、プリンタ、又はファクシミリ装置等の電子写真プロセスを用いた画像形成装置で用いられる現像装置に関し、特に、一成分現像剤を用いた現像装置に関するものである。

一般に、一成分現像剤（トナー）を用いる現像装置においては、現像剤担持体（例えば、現像ローラ）に供給されたトナーを規制部材（層厚規制部材：規制ブレード）によって層厚規制するとともにトナーを荷電させて、現像ローラ上にトナー薄層を形成し、トナー薄層を、感光体ドラム等の像担持体に近接させて、感光体ドラム上の静電潜像を現像している。現像剤担持体は、複数の磁極を備えた固定マグネットローラを内包する現像スリーブを有し、固定マグネットローラによって現像スリーブ上に形成される磁気的拘束力を利用して、現像スリーブ上にトナーを担持しつつ、規制ブレードによって層厚規制を行って現像スリーブ上にトナー薄層を形成するようにしている。

このような現像装置においては、所謂ジャンピング現像方式が用いられ、感光体ドラムと現像ローラとの間に交番電界を印加して、現像スリーブ上のトナーに対して感光体ドラム側への電界を作用させて、トナーを感光体ドラムに飛翔させ、感光体ドラム上の静電潜像を現像している。

トナーを飛翔させる飛翔力はトナーに作用する電界の大きさとトナー帯電量との積に比例するが、トナー自体は高抵抗であり、その粒径が小さいほど、電荷を保持する能力である静電容量が大きくなる。このため、上記の現像装置においては、粒径の小さいトナーほど先に消費され、粒径の大きなトナーが現像装置内に滞留する傾向にある。現像装置内に粒径の大きなトナーの割合が増加すると、所謂選択現像が生じて画質が低下してしまう。つまり、粒径の大きなトナーは比帯電量が小さいため、現像に用いられにくく、この結果、画像濃度の低下及び画像カブリ等の画像不良が生じてしまう。

加えて、現像装置内にトナーが滞留すると、トナー同士の衝突が増加して、トナーの帯電バランスが崩れるばかりでなく、トナーに外添された外添剤の埋め込み又は剥がれ等に起因して、比帯電量が低下してしまい、これによっても、画像濃度の低下及び画像カブリ等の画像不良が生じてしまう。

特に、規制ブレードの後ろ側、つまり、現像スリーブの回転方向上流側の部分で、規制ブレード付近にトナーが引き寄せられてトナー滞留が生じるという不具合がある（特に、規制ブレードが磁性体であると、磁性トナーは規制ブレードに引き寄せられやすい）。

一方、画像濃度ムラ及び画像カブリを防止するため、磁石を現像スリーブの周面と間隙をおいて配置し、磁石によって現像スリーブ周面に付着しているトナーの通過量を規制するとともに、この磁石よりも感光体ドラム側の面に隙間なく非磁性ブレードを設けて、磁石と現像スリーブの周面の隙間を非磁性ブレードと現像スリーブ周面の隙間よりも広くし、現像スリーブ上に常時一定の層厚のトナー薄層を長期的に安定して形成するようにしたものがある（特許文献１参照）。

さらに、画像カブリ及び画像ムラ等のない良好な画像を得るため、現像スリーブ上の搬送トナー量を規制する磁性ブレードと、現像スリーブに当接しトナーの供給及び剥取りを行う供給ローラ６とを設けて、供給ローラを、現像スリーブ上で磁石の発生する磁気拘束力が極小となる位置近傍に当接配置するようにしたものがある（特許文献２参照）。

特開２００１−１１７３６０公報 特開平７−４４０２４号公報

ところで、特許文献１に記載された現像装置においては、現像スリーブに対向して非磁性ブレード（規制ブレード）を設けるとともに、磁石を現像スリーブの周面と間隙をおいて配置して、磁石によって現像スリーブ周面に付着しているトナーの通過量を規制して、現像スリーブ上に一定の層厚のトナー薄層を安定して形成することが示されているものの、特許文献１に記載された現像装置においては、単に一定層厚のトナー薄層を形成するだけであって、規制ブレードの後ろ側でトナー滞留が生じるという不具合を防止することは困難である。

一方、特許文献２に記載された現像装置においては、磁性ブレード（規制ブレード）を設けるとともに、供給ローラを、現像スリーブ上で磁石の発生する磁気拘束力が極小となる位置近傍に当接配置して、画像不良を防止しようとしているものの、特許文献２に記載された現像装置では、磁性ブレードの後ろ側に不可避的にトナー滞留が生じてしまうという不具合がある。

いずれにしても、特許文献１及び２ともに、規制ブレードの後ろ側に生じるトナー滞留を防止することが難しく、トナー滞留に起因する画像不良を防止することが難しいという課題がある。

上記の課題を解決するため、本発明は、トナー滞留を効果的に防止して画像不良の生じることのない現像装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため本発明は、複数の磁極が形成された固定マグネットローラが内包された現像スリーブと、該現像スリーブ上に形成された現像剤層厚を規制する層厚規制部材とを有し、前記現像スリーブを回転駆動して該現像スリーブ上に現像剤薄層を形成後現像位置で像担持体上の静電潜像を現像するようにした現像装置において、前記現像位置からみて前記層厚規制部材よりも前記現像スリーブの回転方向上流側には、現像剤を攪拌する反発磁界を形成する反発磁界形成手段が配置されていることを特徴とするものである。

本発明では、前記層厚規制部材と対向して前記固定マグネットローラの一磁極が対応しており、前記反発磁界形成手段は複数の磁石を備え、該複数の磁石はその磁極が対向した状態で前記現像スリーブの径方向に延在し、前記複数の磁石のうちの前記現像スリーブ側に配置された磁石は前記現像スリーブと対向する磁極が前記固定マグネットローラの一磁極と同極であり、前記複数の磁石において互いに対向する磁極は同極である。

本発明では、前記複数の磁石において互いに対向する磁極同士が当接していることが好ましく、さらには、前記複数の磁石を、前記層厚規制部材の前記現像スリーブの回転方向上流側に位置する面に固着することが好ましい。

以上のように、本発明の現像装置は、現像位置からみて層厚規制部材よりも現像スリーブの回転方向上流側に、現像剤を攪拌する反発磁界を形成する反発磁界形成手段を配置するようにしたので、層厚規制部材の上流側でトナー滞留が生じることがなく、その結果、画像不良を防止できるという効果がある。

本発明では、層厚規制部材と対向して固定マグネットローラの一磁極が対応し、反発磁界形成手段が複数の磁石を備え、複数の磁石はその磁極が対向した状態で現像スリーブの径方向に延在し、複数の磁石のうちの現像スリーブ側に配置された磁石について現像スリーブと対向する磁極を固定マグネットローラの一磁極と同極とし、複数の磁石において互いに対向する磁極を同極としたので、簡単な構成で効果的に反発磁界を形成できる結果、トナー滞留を効果的に阻止できるという効果がある。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等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に限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１は本発明による現像装置の実施例１を備えた画像形成装置の一例を概略的に示す図であり、図示の画像形成装置１０は、像担持体（感光体ドラム）１１、レーザスキャニングユニット１２、帯電器１３、現像装置１４、及びクリーニングユニット１５を有しており、帯電器１３、現像装置１４、及びクリーニングユニット１５は感光体ドラム１１の周囲に配置されている。感光体ドラム１１の表面は帯電器１３によって帯電されて、レーザスキャニングユニット１２によって印字データに応じて感光体ドラム１１の表面が露光され、感光体ドラム１１上に静電潜像が形成される。

感光体ドラム１１上の静電潜像は、現像装置１４によって現像されて、トナー像とされる。給紙装置１６から搬送ローラ１７によって、転写ローラ１８と感光体ドラム１１とのニップ部に記録用紙が搬送されて、感光体ドラム１１上のトナー像が記録用紙に転写されて、記録用紙は定着装置１９に搬送される。そして、定着装置１９で記録用紙上のトナー像が定着された後、排紙トレイ２０に排紙される。転写後、感光体ドラム１１上に残留する残留トナーはクリーニングユニット１５によってクリーニングされる。

なお、以下の説明では、トナーとは、着色剤を含有した樹脂トナー（トナー粒子）のみならず、外添剤、電荷抑制剤等の内添剤を含有するトナーも含むものとする。

図２を参照して、図２は現像装置１４を示す横断面図であり、現像装置１４は一成分現像剤（例えば、磁性トナー）が収納された現像容器２１を有しており、現像容器２１内には、現像位置において感光体ドラム１１と対向する現像ローラ２２が配置されている。図２には示されていないが、現像ローラ２２は複数の磁極を有する固定マグネットローラが内包された現像スリーブ２２ａを有し、現像スリーブ２２ａは、例えば、アルミ又はステンレス等の非磁性材料で形成され、図中実線矢印で示す方向に回転駆動される。

現像容器２１には現像スリーブ２２と対向して規制ブレード（磁性ブレード（ＳＵＳ製））２３が配設されており、この規制ブレード２３によってトナーを帯電させるとともに、トナーの通過量を規制して、現像スリーブ２２ａ上にトナー薄層を形成する。そして、規制ブレード２３の後ろ面（現像位置からみて現像スリーブ２２ａの回転方向上流側に位置する面）には磁石体２４が固着されている。また、図示のように、現像容器１１内には第１及び第２の攪拌スクリュー２５及び２６が配置されて、これら攪拌スクリュー２５及び２６の回転駆動によって現像容器２１内のトナーは攪拌されつつ、現像ローラ２２の方向にトナーを搬送する。

図３乃至図５を参照して、図３は現像装置１４を破断して上方から見た図であり、図４は現像装置を破断して側方から見た図である。そして、図５は現像ローラの構成を示すとともに現像ローラと規制ブレード及び磁石体との位置関係を示す図である。なお、図４においては、磁石体２４は省略されている。図３に示すように、現像容器２１は箱状に成形されており、第１及び第２の攪拌スクリュー２５及び２６は現像ローラ２２の長手方向に沿って延びている。現像容器２１には、第１及び第２の攪拌スクリュー２５及び２６の間には現像ローラ２２の長手方向に延びる仕切り壁２７が配設されており、この仕切り壁２７の長手方向両端と現像容器２１の内面との間にはトナーが通過する通過路が規定されている。なお、現像スリーブ２２ａと第１及び第２の攪拌スクリュー２５及び２６とは、図示しないメインモータによって回転駆動される。図５に示す例では、現像ローラ２２は３つの磁極を有する固定マグネットローラ２２ｂと現像スリーブ２２ａとを有し、規制ブレード２３と固定マグネットローラ２２ｂの一磁極（Ｓ極）とは互いに対向する位置関係にあり、規制ブレード２３の現像スリーブ２２ａの回転方向上流側に位置する面には磁石体２４が固着されている（この磁石体２４は後述するように第１及び第２の磁石２４ａ及び２４ｂを有している。

トナー補給口２８（図４参照）から現像容器２１に補給されたトナーは、第１の攪拌スクリュー２５の回転駆動によって攪拌されつつ、前述の通過路を通って第２の攪拌スクリュー２６側に搬送される。そして、第２の攪拌スクリュー２６によって現像ローラ２２に対してトナーが供給される。そして、現像スリーブ２２ａから分離されたトナーが第２の攪拌スクリュー２６によって回収されて、通過路を通って第１の攪拌スクリュー２５側に送られる。つまり、図３及び図４に太線矢印で示すように、トナーを、仕切り壁２７を境として第１の攪拌スクリュー２５、通過路、第２の攪拌スクリュー２６、及び通過路の順に循環して、現像スリーブ２２ａにトナーを供給するとともに、現像スリーブ２２ａから分離したトナーを回収している。

前述のようして、現像スリーブ２２ａの周面にトナーが供給されると、トナーは固定マグネットローラ２２ｂの磁力によって現像スリーブ２２ａの周面に付着する。現像スリーブ２２ａの周面に付着したトナーは、現像スリーブ２２ａの回転に伴って、現像スリーブ２２ａと規制ブレード２３とのギャップを通過する際に、摩擦帯電されるとともに通過規制されて現像スリーブ２２ａの周面上にトナー薄層が形成される。

トナー薄層は現像スリーブ２２ａの回転に応じて移動し、感光体ドラム１１と現像ローラ２２との間に印加された交番電界によって、感光体ドラム１１と現像ローラ２２とが最接近する位置である現像位置において現像スリーブ２２ａ上のトナーが感光体ドラム１１上の静電潜像に飛翔して静電潜像が現像されてトナー像とされる。現像位置において、感光体ドラム１１上に飛翔することなく現像スリーブ２２ａ上に残ったトナーは、現像スリーブ２２ａの回転とともに移動して、第２の攪拌スクリュー２６の回転作用によって現像スリーブ２２ａから剥ぎ取られる。そして、新たなトナーが第２の攪拌スクリュー２６によって現像スリーブ２２ａに供給される。現像スリーブ２２ａから剥ぎ取られたトナーは、前述したように、第１及び第２の攪拌スクリュー２５及び２６によって循環しつつ、新たに補給されたトナーと混合されることになる。

ところで、前述したように、規制ブレード２３でトナー層厚を規制すると、現像スリーブ２２ａと規制ブレード２３とのギャップを通過できなかったトナーが規制ブレードの後ろ側、つまり、現像スリーブ２２ａの回転方向上流側に位置する規制ブレード面に沿って滞留する。そして、現像スリーブ２２ａは連続的に回転しているから、規制ブレード２２ａの上流側には次々とトナーが滞留することになって、規制ブレード２３の上流側でトナー同士の衝突が増加し、トナーの帯電バランスが崩れるばかりでなく、トナーに外添された外添剤の埋め込み又は剥がれ等に起因して、比帯電量が低下してしまうことになる。この結果、画像濃度の低下及び画像カブリ等の画像不良が生じる。

この実施例では、上述のようなトナー滞留を防止するため、前述した磁石体２４を、規制ブレード２３の現像スリーブ２２ａの回転方向上流側の面に固着させた。図６を参照して、いま、固定マグネットローラのＳ極が規制ブレード２３の先端と対向しているとすると、規制ブレード２３が磁性体であれば、規制ブレード２３の先端にはＮ極が現れ、Ｎ極からＳ極に向かう磁力によってトナーが拘束されることになる。

一方、磁石体２４は第１及び第２の磁石２４ａ及び２４ｂを有し、第１及び第２の磁石２４ａ及び２４ｂは現像スリーブ２２ａの径方向に延びている。図示のように、第１の磁石２４ａの下面（現像スリーブ２２ａと対向する面）には、固定マグネットローラのＳ極と同極のＳ極が着磁されている。そして、第１の磁石２４ａのＮ極に対して第２の磁石のＮ極が当接されている（つまり、第１及び第２の磁石２４ａ及び２４ｂは同極同士で当接されていることになる）。従って、磁石体２４の上面及び下面はともにＳ極となる。

図７も参照して（図７には第１の磁石２４ａのみが示され、第２の磁石２４ｂは省略されている）、前述のように、磁石体２４の下面はＳ極となっているから、固定マグネットローラのＳ極と反発しあう反発磁界が形成され、さらに、第１及び第２の磁石２４ａ及び２４ｂとはＮ極（つまり、同極）同士で当接されているから、第１及び第２の磁石２４ａ及び２４ｂとの間にも反発磁界が形成されることになる。

従って、図７に示すように、第１の磁石２４ａ及び現像スリーブ２２ａの近傍においては、実線矢印で示すように反発磁界が形成されることになって、規制ブレード２３と現像スリーブ２２ａとのギャップを通過できなかったトナーが規制ブレード２３の後ろ側に回り込もうとしても、反発磁界によって、回り込みが阻止される。さらに、第１及び第２の磁石２４ａ及び２４ｂの当接面はともにＮ極であるから、ここに形成される反発磁界によって磁石体２４にトナーが付着することがなく、この結果、規制ブレード２３の後ろ側にトナー滞留が生じることがない。つまり、規制ブレード２３の後ろ側で常にトナーが攪拌作用を受けることになって、トナー滞留が生じることがなく、トナー同士の衝突が低減できて、トナーの帯電バランスが崩れることがないばかりか、トナーに外添された外添剤の埋め込み又は剥がれ等が生じることもない。

さらに、磁石体２４の下面をＳ極とし、第１及び第２の磁石２４ａ及び２４ｂの当接面はともにＮ極であるから、規制ブレード２３の先端に形成されるＮ極と作用して、規制ブレード２３と固定マグネットローラのＳ極との間に形成される磁界が強くなり、磁界によってギャップを通過するトナーの規制が強くなって、トナーを良好に帯電することができることになる。また、規制ブレード２３よりも現像スリーブ２３の回転方向上流側にあるトナーが上方に流れようとしても、反発磁界によってトナーの上方の流れが阻止されることになる。

なお、上述の説明から明らかなように、磁石体２４、つまり、第１及び第２の磁石２４ａ及び２４ｂが、現像位置からみて規制ブレード２３よりも現像スリーブ２２ａの回転方向上流側に位置してトナーを攪拌する反発磁界を形成する反発磁界形成手段として機能することになる。上述の例では、第１及び第２の磁石２４ａ及び２４ｂを当接させているが、第１及び第２の磁石２４ａ及び２４ｂを当接させることなく、ギャップをおいて対向させるようにしてもよい（ギャップ間へのトナーの付着を防止するためには、ギャップの間隔は１ｍｍ未満であることが望ましい）。また、上述の例では、第１及び第２の磁石２４ａ及び２４ｂ、つまり、二つの磁石によって反発磁界形成手段を構成するようにしたが、反発磁界形成手段が３つ以上の磁石を備えて、これら磁石をその磁極が対向した状態で現像スリーブの径方向に延在させて、これら磁石のうちの現像スリーブ側に配置された磁石について現像スリーブと対向する磁極を固定マグネットローラの一磁極（例えば、Ｓ極）と同極として、磁石間において互いに対向する磁極を同極とするようにしてもよい。

現像位置からみて規制ブレードよりも現像スリーブの回転方向上流側に、現像剤を攪拌する反発磁界を形成する磁石体（第１及び第２の磁石）を配置するようにしたから、規制ブレードの後ろ側でトナー滞留が生じることがない結果、一成分現像剤を用いる現像装置に適用できる。

本発明の実施例１による現像装置を用いた画像形成装置の一例を概略的に示す図である。 図１に示す現像装置を感光体ドラムとともに示す横断面図である。 図１に示す現像装置を破断して上方から見た図である。 図１に示す現像装置を破断して側方から見た図である。 現像ローラの構成を示すとともに現像ローラと規制ブレード及び磁石体との位置関係を示す図である。 図１に示す現像装置において、現像スリーブと規制ブレード及び磁石体との関係を示す図である。 図６において磁石体によって形成される磁力線を概略的に示す図である。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１１ 感光体ドラム
１２ レーザスキャニングユニット
１３ 帯電器
１４ 現像装置
１５ クリーニングユニット
１６ 給紙装置
１７ 搬送ローラ
１８ 転写ローラ
１９ 定着装置
２０ 排紙トレイ
２１ 現像容器
２２ 現像ローラ
２２ａ 現像スリーブ
２３ 規制ブレード
２４ 磁石体
２４ａ，２４ｂ 磁石
２５，２６ 攪拌スクリュー

Claims (4)

1. 複数の磁極が形成された固定マグネットローラが内包された現像スリーブと、該現像スリーブ上に形成された現像剤層厚を規制する層厚規制部材とを有し、前記現像スリーブを回転駆動して該現像スリーブ上に現像剤薄層を形成後現像位置で像担持体上の静電潜像を現像するようにした現像装置において、
   前記現像位置からみて前記層厚規制部材よりも前記現像スリーブの回転方向上流側には、現像剤を攪拌する反発磁界を形成する反発磁界形成手段が配置されていることを特徴とする現像装置。
2. 前記層厚規制部材と対向して前記固定マグネットローラの一磁極が対応しており、
   前記反発磁界形成手段は、複数の磁石を備え、該複数の磁石はその磁極が対向した状態で前記現像スリーブの径方向に延在し、
   前記複数の磁石のうちの前記現像スリーブ側に配置された磁石は前記現像スリーブと対向する磁極が前記固定マグネットローラの一磁極と同極であり、
   前記複数の磁石において互いに対向する磁極は同極であることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 前記複数の磁石において互いに対向する磁極同士が当接していることを特徴とする請求項２記載の現像装置。
4. 前記複数の磁石は前記層厚規制部材の前記現像スリーブの回転方向上流側に位置する面に固着されていることを特徴とする請求項２又は３記載の現像装置。

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