JP2007183408A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナーと磁性体キャリアーとを含む現像剤が感光体に供給されるように構成された画像形成装置において、攪拌パドルが磁気ローラよりも上方の位置に配置された場合でも、現像剤の攪拌と磁気ローラへの再供給を十分にして印字不良や画像の濃度低下が生じないようにすることができる設置面積の少ないコンパクトな画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像剤３を攪拌する攪拌パドル５と、この攪拌パドル５で攪拌された現像剤３を感光体２１に供給する円筒形状の磁気ローラ７とを備え、攪拌パドル５は、攪拌パドル５の下方にある現像剤３を汲み上げ可能な曲がり部５ｂを先端に有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、トナーと磁性体キャリアーとを含む現像剤が感光体に供給されるように構成された画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリそれらの複合機などの画像形成装置として、トナーと磁性体キャリアーとを含む現像剤が感光体に供給されるように構成された画像形成装置が知られている。

図６は、このような現像装置を備えた従来の画像形成装置の構成を示す断面図である。図６に示すように、従来の画像形成装置の現像装置８０は、一般に現像剤を攪拌する攪拌パドル８１と、この攪拌パドル８１に隣接して設けられ、ローラ軸を中心に回転して攪拌パドル８１が攪拌した現像剤３を感光体に供給する磁気ローラ８２と、この磁気ローラ８２に設けられ、現像剤３を磁気ローラ８２の円筒外壁に引き付ける５個の吸引磁石Ｎ１〜Ｎ３、Ｓ１〜Ｓ２とを備えている。

そして、同極を並べて配置している部分、すなわち、Ｎ２極とＮ３極になる部分において反発磁界を作り現像剤３を分離し、分離した現像剤３は重力と遠心力によって現像攪拌部８３に移動する。それ故、このような画像形成装置８０では、現像剤３の攪拌パドル８１の中心軸高さは、磁気ローラ８２からの現像剤の分離を考慮して、磁気ローラ８２のローラ軸高さより低い位置に配置している。

また、例えば、特許文献１には、トナーと、キャリアーとからなる現像剤を軸方向に搬送する少なくとも２個の攪拌パドルを有し、トナーを補給される側の攪拌パドルの近傍に磁石を設け、トナーの飛翔の発生とトナーのかぶりの発生とを低減するようにした電子写真装置用現像装置の技術が開示されている。

上述の特許文献１に開示された電子写真装置用現像装置や図６に示した従来の現像装置では、現像し終えた現像剤は攪拌パドルを配置している現像攪拌部に分離する必要があり、分離を行う為の応力として重力が大きな役割を果たしている。従って現像方式のレイアウトは磁気ローラの中心軸高さに対して、現像剤の攪拌パドルの中心軸高さは水平より低い位置に配置することが望ましかった。

それ故、図６に示した従来の現像装置や、特許文献１に開示された電子写真装置用現像装置では、磁気ローラに対して攪拌パドルを概ね水平に配置しなければならないので、電子写真装置の横方向のスペースを縮めてコンパクトにするのに限界があった。特に、カラー画像形成装置の場合は、イエロー、シアン、マゼンダの３色の現像装置またはその３色にブラックの現像装置を加えた４色の現像装置を並べるというタンデム式の構成をとることが多いという事情から、感光体や現像装置の数が増えて、画像形成装置が大型化してしまうという不具合があった。

そこで、画像形成装置の横方向のスペースを縮めてコンパクトにするために、近年ではいろいろなレイアウトが検討され、図７のように磁気ローラ９２と攪拌パドル９１とを斜めに配置する構造が考えられている。

図７は、攪拌パドル９１を磁気ローラ９２よりも上方の位置に配置した現像装置９０の構成を示す断面図である。このような構成であれば、現像攪拌部９３の下に隣の感光体を配置することが可能であり、画像形成装置の省スペース化を実現することができる。
特開２００４−８５６８７号公報

しかしながら、上述の図７に示したような現像装置９０では、攪拌パドル９１が磁気ローラ９２よりも上方の位置に配置されるので、現像剤３の分離には不利であり、磁気ローラ９２から攪拌パドル９１へ循環する現像剤３の量が減少する結果、現像剤３の攪拌と磁気ローラ９２への再供給が不十分になり、感光体において印字不良や画像の濃度低下が生じやすくなるという問題があった。

また、この問題を解決しようとして、現像剤の送り側と戻し側の搬送路の大きさを変えたり、攪拌パドルの回転数を上げることで現像剤の圧力差を大きくして磁気ローラから上方へ現像剤を戻そうとすると、現像剤に圧力とストレスを与えてしまうため、現像剤を劣化させてしまうという新たな問題を引き起こすことになっていた。

本発明は上記不具合に鑑みてなされたものであり、攪拌パドルが磁気ローラよりも上方の位置に配置された場合でも、現像剤を劣化させたり、磁気ローラから攪拌パドルへ循環する現像剤の量を減少させたりすることがなく、現像剤の攪拌と磁気ローラへの再供給を十分にして印字不良や画像の濃度低下が生じないようにすることができる設置面積の少ないコンパクトな画像形成装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するための本発明は、トナーを含む現像剤を攪拌し、この攪拌された現像剤が感光体に供給されるように構成された画像形成装置であって、上記現像剤を攪拌する攪拌パドルと、この攪拌パドルで攪拌された現像剤を感光体又は現像ローラに供給する円筒形状の磁気ローラと、を備え、上記攪拌パドルは、攪拌パドルの下方にある現像剤を汲み上げ可能な曲がり部を先端に有していることを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、現像剤を攪拌する攪拌パドルの先端に、下方にある現像剤を汲み上げることができるような曲がり部が設けられているので、攪拌パドルが上方に配置された場合でも、攪拌パドルで現像剤を上方に汲み上げ、この上方の攪拌パドルに容易に現像剤を還流させることができる。そして、分離された現像剤が再び攪拌パドルで攪拌されるようになる。

このように、本発明によれば、攪拌パドルが磁気ロールよりも上方の位置に配置された場合でも、現像剤を劣化させたり、磁気ロールから攪拌パドルへ循環する現像剤の量を減少させたりすることがなく、現像剤の攪拌を十分に行うことができる。

ここで、上記攪拌パドルの曲がり部は、断面概ねＬ字状に形成されていることが好ましい。

このようにすれば、攪拌パドルの曲がり部が、断面概ねＬ字状に形成されているので、より容易に現像剤を上方に汲み上げることができるようになる結果、磁気ローラを、攪拌パドルよりも斜め下方に設けることができるようになり、横方向の寸法を短くして画像形成装置の設置面積を小さなものにすることができるようになる。

また、上記攪拌パドルの曲がり部は、断面概ね円弧状に形成されていることが好ましい。

このようにすれば、攪拌パドルの曲がり部が、断面概ね円弧状に形成されているので、攪拌パドルの攪拌に伴いより円滑に、またより容易に現像剤を上方に汲み上げることができるようになる結果、磁気ローラを、攪拌パドルよりも斜め下方に設けることができるようになり、横方向の寸法を短くして画像形成装置の設置面積を小さなものにすることができるようになる。

以上説明したように、本発明によれば、現像剤を攪拌する攪拌パドルの先端に、下方にある現像剤を汲み上げることができるような曲がり部が設けられているので、攪拌パドルが上方に配置された場合でも、磁気ローラで現像剤を上方に汲み上げ、この上方の攪拌パドルに容易に現像剤を還流させることができる。そして、分離された現像剤が再び攪拌パドルで攪拌されるようになる。

その結果、攪拌パドルが磁気ロールよりも上方の位置に配置された場合でも、現像剤を劣化させたり、磁気ロールから攪拌パドルへ循環する現像剤の量を減少させたりすることがなく、現像剤の攪拌を十分に行うことができるようになるという顕著な効果を奏する。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の一形態について詳述する。図１は本発明の実施の形態に係る画像形成装置１を横から見た概念図であり、図２は画像形成装置１の現像装置２を横から見た断面図である。また、図３は、現像装置２の構成を示す部分断面図である。また、図４は、攪拌パドル５の構成を示す断面図であり、図５は、攪拌パドル５の斜視図である。

図１を参照して、図示の本発明の実施の形態に係る画像形成装置１は、タンデム現像式のカラー画像形成装置であり、画像形成装置本体１ａの中に、４基の現像装置２と、ＯＰＣ感光体やａ−Ｓｉ感光体などからなり、帯電することにより静電潜像を保持可能な感光体２１と、露光ユニット２２とを備えている。

この画像形成装置１は、また、記録媒体である用紙２３を収容した給紙カセット２４と、用紙２３を搬送する搬送ベルト２５と、現像剤容器２６と、感光体２１を帯電させるための帯電器２７と、感光体２１上のトナー像を転写バイアスにより記録媒体に転写するための転写装置２８と、各色のトナー像が順次転写された用紙２３の転写されたトナー像を定着する定着装置２９とを備えている。

そして、この画像形成装置１は、上記の現像装置２と、感光体２１と、露光ユニット２２と、転写装置２８とを介して各色のトナー像を用紙２３に順次転写し、このトナー像を定着装置２９で定着して排紙するように構成されている。

ここで、上記現像装置２は、現像剤３を攪拌して感光体２に供給することで感光体２の表面に像を形成するように構成された装置であって、図２に示すように、現像剤３を収容可能に構成されたハウジング４の中に、現像剤３を攪拌する攪拌パドル５と、この攪拌パドル５に現像剤３を攪拌混合する攪拌ミキサー６と、攪拌パドル５に隣接して設けられた磁気ローラ７と、感光体に現像剤３を供給する現像ローラ８とを備えている。

また、この現像装置２は、磁気ローラ７の中空内部に設けられた複数の吸引磁石Ｎ１〜Ｎ３、Ｓ１〜Ｓ２を備えている。

上記現像剤３は、トナーと磁性体キャリアーとを含むいわゆる２成分現像剤と呼ばれる現像剤であり、本実施形態では、この磁性体キャリアとしては、１０６Ωｃｍ〜１０９Ωｃｍ、飽和磁化が７０ｅｍｕ／ｇ、平均粒径３５μｍのフェライトキャリアが採用されている。また、現像剤３のトナーとキャリアの混合割合は、トナーとキャリアの合計量に対してトナー２〜４０重量％程度となっている。

上記ハウジング４は、感光体２１と対向して設けられた現像剤３を保持可能な容器であり、このハウジング４は、磁気ローラ７と隣接する位置に攪拌パドル５を収容した第１の現像剤攪拌室４ａと、この第１の現像剤攪拌室４ａと隔壁４ｃによって仕切られ、攪拌ミキサー６を収容した第２の現像剤攪拌室４ｂとを有し、これら第１の現像剤攪拌室４ａと第２の現像剤攪拌室４ｂとは、磁気ローラ７の軸線方向における両端部で連通している。また、このハウジング４は、磁気ローラ７上に吸着された現像剤３の量を規制する穂切りブレード４ｄ、４ｅを備えている。

上記攪拌パドル５は、現像剤３を攪拌するとともに、現像剤３を軸方向へ搬送するものである。

この攪拌パドル５は、図３〜図５に示すように、現像剤を攪拌搬送可能な２列のスクリュー状のパドル部５ａと、攪拌パドル５の両側の先端に設けられ、攪拌パドルの下方にある現像剤を汲み上げ可能な２列の曲がり部５ｂとを有しており、攪拌パドル軸５ｃの周りに図略の駆動手段により回転駆動されるように構成されている。

そして、攪拌パドル５の曲がり部５ｂは、より容易に攪拌パドルの下方にある現像剤３を上方に汲み上げることができるよう断面概ねＬ字状に形成されている。

上記攪拌ミキサー６は、詳細は図示しないが、攪拌パドル５と同様に、現像剤３を攪拌するとともに、現像剤３を軸方向へ搬送するものであり、曲がり部５ｂを備えていない点を除けば、攪拌パドル５と同様の構造になっている。ただし、この攪拌ミキサー６は、攪拌パドル５とは逆方向に現像剤３を搬送するように回転方向が設定されており、これにより、現像剤３が第１の現像剤攪拌室４ａと第２の現像剤攪拌室４ｂとを循環するようになっている。

上記磁気ローラ７は、攪拌パドル５に隣接して設けられ、概ね水平なローラ軸を中心に回転可能な円筒形状の部材であり、ローラ軸を中心に回転することにより、磁気ローラ７の内部に静止するように配置された吸引磁石Ｎ１〜Ｎ３、Ｓ１〜Ｓ２が円筒外壁に引き付けた現像剤３を回転循環させながら攪拌パドル５から感光体２１へと現像剤３を供給する。

この磁気ローラ７には直流バイアス電圧を印加することができるようになっている。

また、これらの画像形成装置１においては、磁気ローラ７は、攪拌パドル５よりも斜め下方に設けられている。

上記現像ローラ８は、表面がアルマイト処理されたアルミニウムの円筒体やフェノール樹脂からなる円筒体、またはアルミニウムの円筒体の表面に樹脂層を形成したもの等が用いられ、バイアス電圧を印加することにより、この現像ローラ８から感光体２１に現像剤３を供給することができるようになっている。

この現像ローラ８は、磁気ローラ７と感光体２１とにそれぞれ違った部位で近接するように配置されており、磁気ローラ７に加えられた直流バイアス電圧と、現像ローラ８に加えられた直流バイアス電圧との電位差により、現像ローラ８にトナーのみの薄層を形成するように構成されている。

上記複数の吸引磁石Ｎ１〜Ｎ３、Ｓ１〜Ｓ２は、磁気ローラ７の中空内部に静止するように配置され、攪拌パドル５が攪拌した現像剤３を磁気ローラ７の円筒外壁に引き付けるものであり、磁気ローラ７のローラ軸を中心としてＮ極Ｓ極の方向が概ね放射状になるように磁気ローラ７の中空内部に配置され、画像形成装置本体１ａに固定されている。

これら吸引磁石Ｎ１〜Ｎ３、Ｓ１〜Ｓ２は５極構造になっており、形成する磁場は、攪拌パドル５側の磁気ローラ７の円筒外壁に形成され、両側の隣り合う吸引磁石Ｎ１〜Ｎ３、Ｓ１〜Ｓ２のそれぞれのＮ極Ｓ極の方向が同一になる同極磁場領域と、この同極磁場領域の外側の磁気ローラ７の円筒外壁に形成され、両側の隣り合う吸引磁石Ｎ１〜Ｎ３、Ｓ１〜Ｓ２のそれぞれのＮ極Ｓ極の方向が異なる異極磁場領域とを備えている。

そして、同極を並べて配置している同極磁場領域、ここではＮ２極とＮ３極になる部分において反発磁界を作り磁気ローラ７から現像剤３を分離することができるようになっている。

次に図３〜図５を参照して、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の作用について説明する。

まず、現像装置２の単体における攪拌の要領は以下の通りである。すなわち、現像剤３は、第１の現像剤攪拌室４ａと第２の現像剤攪拌室４ｂとにおいて搬送されるとともに攪拌され、現像剤３中のトナーの分布が均一に維持されるとともにトナーとキャリアとの間の摩擦帯電によってトナーに所定の電荷が付与される。

ここで、この攪拌パドル５の作用は以下の通りである。すなわち、攪拌パドル５が、現像剤３を攪拌するとともに、現像剤３を軸方向へ搬送するが、この時、攪拌パドル５の２列のスクリュー状のパドル部５ａが、現像剤３を攪拌しながら搬送する。また、攪拌パドル５の両側の先端に設けられた２列の断面概ねＬ字状の曲がり部５ｂが、攪拌パドル５の下方にある現像剤３を上方に汲み上げる。

そして、攪拌された現像剤３は、攪拌パドル５によって磁気ローラ７に供給され、磁気ローラ７は、現像剤３を磁気的に吸着してトナーとキャリアとからなる現像剤３の磁気ブラシを形成し、回転により現像ローラ８との対向位置まで現像剤３を搬送する。

そして現像ローラ８への直流電圧と、磁気ローラ７の直流電圧によって現像ローラ８と磁気ローラ７との間に電界が形成され、正電荷を有するトナーは現像ローラ８へ転移し、現像ローラ８の表面にトナー層が形成される。一方キャリアは磁気ローラ７に磁気的に吸着されたまま転移せずに残る。

ここで、現像ローラ８上に形成されたトナー層は、現像ローラ８の回転により現像領域へ搬送され、現像ローラ８に印加されている直流電圧と現像時に印加される矩形波による交流を重畳したバイアスによって感光体２１と現像ローラ８との間の静電界内を飛翔し、感光体２１の表面に付着して現像が行なわれる。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置１においては、このような現像の工程をイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックなどのそれぞれの色に対応して行うことにより、カラーの画像形成を可能にしている。

以上説明したように、本発明の実施の形態に係る画像形成装置１によれば、現像剤３を攪拌する攪拌パドル５の先端に、下方にある現像剤３を汲み上げることができるような曲がり部５ｂが設けられているので、攪拌パドル５が上方に配置された場合でも、攪拌パドル５で現像剤３を上方に汲み上げ、この上方の攪拌パドル５に容易に現像剤３を還流させることができる。そして、分離された現像剤３が再び攪拌パドル５で攪拌されるようになる。

また、攪拌パドル５が磁気ロール７よりも上方の位置に配置された場合でも、現像剤３を劣化させたり、磁気ロール７から攪拌パドル５へ循環する現像剤３の量を減少させたりすることがなく、現像剤３の攪拌を十分に行うことができる。

また、本発明の実施の形態に係る画像形成装置によれば、攪拌パドル５の曲がり部５ｂが、断面概ねＬ字状に形成されているので、より容易に現像剤３を上方に汲み上げることができるようになる結果、磁気ローラ７を、攪拌パドル５よりも斜め下方に設けることができるようになり、横方向の寸法を短くして画像形成装置１の設置面積を小さなものにすることができるようになる。

上述した実施の形態は本発明の好ましい具体例を例示したものに過ぎず、本発明は上述した実施の形態に限定されない。

例えば、本発明の実施の形態に係る画像形成装置１は、図１のような感光体２１、給紙カセット２４、搬送ベルト２５、現像剤容器２６、帯電器２７、転写装置２８、定着装置２９の構成には限定されない。また、現像剤３も１０６Ωｃｍ〜１０９Ωｃｍ、飽和磁化が７０ｅｍｕ／ｇ、平均粒径３５μｍのフェライトキャリアを採用したものに限定されない。トナーと磁性体キャリアーとを含む現像剤を採用したタンデム現像式の画像形成装置であれば、種々の画像形成装置に適用が可能である。

また、現像装置２も、必ずしも現像ローラ８を備えたものに限定されない。直接磁気ローラ７から感光体２１に現像剤３が供給される方式のものにも適用可能である。

また、複数の吸引磁石も必ずしも５極である必要はなく、個数は任意である。

また、攪拌ミキサー６も必ずしも必要ではなく、攪拌部の構成は種々の設計変更が可能である。

さらに、攪拌パドル５の曲がり部５ｂは、断面概ね円弧状に形成されていてもよい。

このようにすれば、攪拌パドル５の曲がり部５ｂが、断面概ね円弧状に形成されているので、攪拌パドル５の攪拌に伴いより円滑に、またより容易に現像剤３を上方に汲み上げることができるようになる結果、磁気ローラ７を、攪拌パドル５よりも斜め下方に設けることができるようになり、横方向の寸法を短くして画像形成装置１の設置面積を小さなものにすることができるようになる。

その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の設計変更が可能であることはいうまでもない。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置を横から見た概念図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置の現像装置を横から見た概念図である。 現像装置の構成を示す側断面図である。 攪拌パドルの構成を示す断面図である。 攪拌パドルの斜視図である。 従来の画像形成装置の現像装置の構成を示す断面図である。 攪拌パドルを磁気ローラよりも上方の位置に配置した現像装置の構成を示す断面図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
３ 現像剤
５ 攪拌パドル
５ｂ 曲がり部
７ 磁気ローラ
２１ 感光体

Claims (3)

1. トナーと磁性体キャリアーとを含む現像剤を攪拌し、この攪拌された現像剤が感光体に供給されるように構成された画像形成装置であって、
   上記現像剤を攪拌する攪拌パドルと、
   この攪拌パドルで攪拌された現像剤を感光体又は現像ローラに供給する円筒形状の磁気ローラと、
   を備え、
   上記攪拌パドルは、攪拌パドルの下方にある現像剤を汲み上げ可能な曲がり部を先端に有していることを特徴とする画像形成装置。
2. 上記攪拌パドルの曲がり部は、断面概ねＬ字状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 上記攪拌パドルの曲がり部は、断面概ね円弧状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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