JP2007219295A - 現像装置,画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】現像ローラ39と,層厚規制部材45と,磁気シール部材46と,トナーを除去するための掻き取り部材47とを備えた現像装置であって,上記層厚規制部材45に対向する位置に設けられた磁極(層規制極K2)と,感光体ドラム37と対向する位置に設けられた磁極(現像極K1)とを有してなり,上記掻き取り部材47が,上記層規制極K2と上記現像極K1との間で,この2つの磁極により上記現像ローラ39の接線方向に生じる水平磁力が最も強い位置をのぞく位置に設けられた現像装置。
【選択図】図4
Description
一方,従来の一般的な現像装置は,現像ローラの内部に回転しない固定磁石が設けられている。特許文献2に記載の現像装置では,図1に示すように,感光体ドラム2に対向し感光体ドラム2で画像が形成される領域に接する位置に磁極S1が,層厚規制部材3に対向する位置に磁極N1が配置されている。
ここで,図2(a)に示すように,上記垂直磁場とは,現像ローラ1の中心方向に向かう磁場である。図2(b)に示すように,上記水平磁場とは,現像ローラ1の外周接線方向に向かう磁場である。垂直磁場周辺では,現像ローラ1表面にトナーを固定するような磁力線が発生し,水平磁場周辺では,現像ローラ1の周方向に向かって磁力線が発生する。そのため,現像ローラ1上のトナーは,水平磁場周辺で,飛散しやすい。このような水平磁場によるトナーの飛散力を利用して,トナーのシールを行えば,高いシール効果が期待される。
そこでこのような磁場が形成される特許文献2に記載のような現像装置に,特許文献1に記載のような磁気シール部材と掻き取り部材を設け,水平磁場近傍,特に水平磁力が最も強い位置に掻き取り部材を設けた場合,上記掻き取り部材により掻き取られたトナーの塊が,水平磁場の作用により上記感光体ドラム2の画像形成領域にトナーを供給する上記現像ローラ1の領域まで飛散し,上記層厚規制部材3により均一にされたトナー層に付着することがわかった。これにより,トナーの塊が付着した部分だけトナー層が厚くなり,上記感光体ドラム2で画像形成される際,黒点となり,形成される画像に悪影響を及ぼすという問題があった。
本発明では,掻き取り部材により掻き取られたトナーが,感光体ドラムの画像形成領域にトナーを供給する現像ローラの領域に飛散することを防止して,画像品質の向上を図ることができる現像装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することができる。
この問題を解決するためには,上記掻き取り部材により掻き取られた現像剤の塊が,像担持体の画像形成領域に現像剤を供給する現像剤担持体の領域まで飛散しないようにしなければならない。この機能を達成するには,上記したように現像剤の塊を生じさせる上記掻き取り部材を,現像剤の飛散を生じさせる力が最も強い「水平磁場の中心」から外した位置に設けることが最も効果的である。
そのため,本発明では,上記掻き取り部材を,上記層厚規制部材が設けられた位置と上記現像剤担持体と上記像担持体とが接する位置との間であって,上記層規制極と上記現像極とにより上記現像剤担持体の接線方向に生じる水平磁力が最も強い位置を除く位置に設けるようにしている。
そして,特に,上記掻き取り部材が,上記層規制極と上記現像極とにより上記現像剤担持体の接線方向に生じる水平磁力が最も強い位置より上記現像剤担持体の回転方向上流側に設けられる構成にすると良い。
なぜなら,上記水平磁力が最も強い位置に上記掻き取り部材を設けると,上記水平磁力が最も強い位置以外に上記掻き取り部材を設けた場合と比べて,上記掻き取り部材により掻き取られた現像剤の塊が,より遠くまで飛散するからである。つまり,像担持体の画像形成領域に現像剤を供給する現像剤担持体の領域にまで上記現像剤の塊が飛散するからである。
上記のように,水平磁力が最も強い位置より上記現像剤担持体の回転方向上流側に,上記掻き取り部材を設けると,掻き取り部材により掻き取られた現像剤が,像担持体の画像形成領域に現像剤を供給する現像剤担持体の領域に飛散することを防止できる。
具体的には,特に,上記掻き取り部材の,上記掻き取り部材により掻き取られた現像剤を上記現像剤担持体の軸方向外側から内側へ誘導する部分の上記現像剤担持体軸方向の内側端部と上記層規制極と上記現像極とにより上記現像剤担持体の接線方向に生じる水平磁力が最も強い位置との上記現像剤担持体外周面上での同方向の距離が,上記現像剤担持体外周面上の上記層厚規制部材に対向する位置と上記現像剤担持体外周面上の上記像担持体と対向する位置との上記現像剤担持体外周面上での同方向の距離の略18.0パーセントに相当することが好ましい。
更に,上記掻き取り部材が,弾性部材であり,上記現像剤担持体と略同一の曲率であることが考えられる。
上記掻き取り部材を弾性部材とすることにより,上記現像剤担持体が回転する際に,上記掻き取り部材が上記現像剤担持体を摺擦しても,その表面が傷つかない。
また,上記掻き取り部材が,上記現像剤担持体と略同一の曲率であることにより,上記掻き取り部材の表面と現像剤担持体の表面とが間隙なく密着するので,現像剤担持体に付着した現像剤が間隙から流れることなく,掻き取ることができる。
一方,上記層厚規制部材に固定され,上記掻き取り部材を上記現像剤担持体表面に接触させて支持する支持部材を有することが考えられる。
上記掻き取り部材を固定するには,支持部材が必要であるが,上記のような構成により,上記支持部材が上記層厚規制部材に固定されるので,上記支持部材を固定するための新たな部材を設けなくてもよく,安価である。
上記現像剤担持体に供給する現像剤を収納する現像剤収納部を備えてなり,上記支持部材が,上記現像剤収納部であることも考えられる。
上記支持部材が,上記現像剤収納部であることにより,新たに支持部材を設けなくてもよいので,新たに支持部材を設ける場合と比べて安く作ることができる。
また,上記のような現像装置を備えた画像形成装置が考えられる。
これにより,掻き取り部材により掻き取られた現像剤が,像担持体の画像形成領域に現像剤を供給する現像剤担持体の領域に飛散することを防止できる。従って,掻き取り部材により掻き取られた現像剤の塊が飛散することによりひきおこされる形成される画像の質の低下を防止することができる。
ここに,図1は従来の一般的な現像装置の現像ローラ1上に形成される磁場を示す模式図,図2は垂直磁場と水平磁場におけるトナーの動きを示す模式図,図3は本発明の実施の形態に係る現像装置Yを備えた画像形成装置Xの断面図,図4は本発明の実施の形態に係る現像装置Yの現像ローラ39に備えられた掻き取り部材47と水平磁力が最も強い位置との関係を示す模式図,図5は図4のP方向から見た現像ローラ39に備えられた掻き取り部材47と水平磁力が最も強い位置との関係を示す模式図,図6は本発明の実施の形態に係る現像装置Yの現像ローラ39表面の磁力分布を示す模式図,図7は掻き取り部材47の拡大模式図である。
なお,図5では,説明のために,支持部材48を省略している。
図3に示すように,画像形成装置Xは,大別して,給紙部K,画像形成部G,定着部Tが設けられている。
上記給紙部Kは,上記画像形成装置Xの本体の下方に,予め定められた大きさの複数の記録紙を収納する給紙カセット30と,該給紙カセットに収納された記録紙の給紙を行う給紙ローラ32と,該給紙ローラ32により給紙された記録紙を分離する分離ローラ33(分離ローラ33−1,33−2)と,上記給紙カセット30の上方にあり不定型の記録紙を給紙する手差しトレイ31と,該手差しトレイ31に載置された記録紙の給紙を行う手差し用給紙ローラ34と,上記分離ローラ33や上記手差し用給紙ローラ34により搬送された記録紙を搬送する中間搬送ローラ35と,レジストローラ36(レジストローラ36−1,36−2)と,上記各ローラを回転駆動させる不図示の給紙モータとにより構成されている。
上記レジストローラ36は,後記の感光体ドラム37の表面に形成されたトナー画像の先端部(画像形成開始部)と記録紙の先端部とが同期するように記録紙を搬送するローラである。
上記現像装置Yは,現像剤を表面に担持する現像ローラ39(現像剤担持体の一例)と,現像剤を撹拌し上記現像ローラ39に現像剤を供給する供給ローラ40と,現像剤を撹拌し上記供給ローラ40に現像剤を供給する撹拌ローラ41と,現像剤を補給する入口である現像剤補給口42と,現像剤を収容する現像剤収容部43と,該現像剤収容部43に収容されたトナーを上記現像剤補給口に搬送する搬送ローラ44と,上記現像ローラ39に担持されたトナーの層厚を略均一に規制する層厚規制部材45(図4参照)と,上記現像ローラ39により担持されたトナーが上記現像ローラ39の回転軸方向端部より外側へ漏出しないよう磁力により上記回転軸方向端部より内側へ排斥する磁気シール部材46(図4参照)と,上記磁気シール部材46の磁力により上記現像ローラ39の回転軸方向端部に付着したトナーを除去するための掻き取り部材47(図4参照)と,上記掻き取り部材47を支持する支持部材48(図4参照)と,これらを収納或いは支持する不図示の筐体を備えて構成されている。
上記固定磁石39aは,回転しないように,上記不図示の筐体で固定支持されている。図4に示すように,上記現像スリーブ39bの外周及び上記固定磁石39aの中心を点Oとする。
上記固定磁石39aは,上記現像スリーブ39bが上記感光体ドラム37に対向する位置,すなわち,図4において前記中心Oと上記感光体ドラム37の軸心Aを結ぶ線分J上に磁極K1(以下,現像極K1と称する。第2の磁極の一例)を有する。上記現像極K1は,一例として,N極であり,81.5mT(テスラ)+−5mTの磁束密度を生じる磁極である。
上記固定磁石39aは更に,上記層厚規制部材45に対向する位置近傍にも磁極K2(以下,層規制極K2と称する。第1の磁極の一例)を有する。具体的には,上記現像極K1の中心k1から上記層規制極K2の中心k2に至るまでの上記固定磁石39aの中心に対する中心角(図4においてOk1とOk2により形成される∠k1Ok2)が,139°となる位置に上記層規制極K2が設けられている。
図4において,上記層厚規制部材45の上記現像ローラ39に対向する端部をDとする。上記中心Oと上記層厚規制部材45の端部Dを通る線分をODとすると,∠DOk2は10°に設定されている。上記層規制極K2は,一例として,S極であり,84.5mT(テスラ)+−5mTの磁束密度を生じる磁極である。上記現像スリーブ39bに担持された磁性トナーは,上記層規制極K2に近づくと,上記層規制極K2により生じる磁力によって,持ち上げられる。
上記現像スリーブ39bは,上記固定磁石39aの外周に沿って反時計回り(図4の矢印P1方向)に回転する。
上記層厚規制部材45は,上記現像ローラ39に担持されたトナーの層厚を略均一にする役割のほかに,上記層規制極K2によって生じた磁力によって持ち上げられたトナーを規制(圧縮)することにより,摩擦によってトナーを帯電させる役割も果たしている。こうしてトナーを帯電させることにより,現像の際,感光体ドラム37に書き込まれた静電潜像にトナーが乗り移りやすくなる。
前記磁気シール部材46は,図4,図5に示す如く,上記現像スリーブ39bの回転軸方向両端部に,その外周面と一定間隙を隔てて設けられた磁石であり,上記現像ローラ39の固定磁石39aとの間に磁界を形成し,上記固定磁石39aに反発する磁力により上記間隙に流れ込もうとするトナーを電磁気的に排斥する。これにより,上記現像スリーブ39b上に担持されたトナーが,上記現像スリーブ39bの回転軸方向内側から外側へ漏出することを防いでいる。上記磁気シール部材46は,上記層厚規制部材45よりも上記現像スリーブ39bの回転方向(図4,図5における矢印P1方向)下流側にわたって形成されている。
上記掻き取り部材47は,上記磁気シール部材46の上記現像スリーブ39b回転方向(図5における矢印P1方向)端部,かつ,上記現像スリーブ39bの回転軸方向(図5における矢印P3,P4方向)両端部に設けられ,一例としてウレタン,合成ゴムなどの弾性部材により構成されている。つまり,上記掻き取り部材47は,上記層厚規制部材45よりも現像スリーブ39bの回転方向下流側に設けられている。
図7(a)は,上記掻き取り部材47を側面(図5における矢印P3方向)から見た模式図,図7(b)は,上記掻き取り部材47を上(図4における矢印P方向)から見た模式図,図7(c)は上記掻き取り部材47の斜視図である。上記掻き取り部材47は,図7(c)に示すように,上記現像スリーブ39bの回転方向上流側斜面47−M1の底辺47−H1が回転軸方向端部から回転軸方向中央部に対して傾斜するように形成されている。すなわち,図5に示すように,上記底辺47−H1端部である点47−T1と47−T2のうち,上記回転軸方向(図5における矢印P3,P4方向)において外側にある点47−T2が,内側にある点47−T1よりも,上記現像スリーブ39bの回転方向(図5における矢印P1方向)上流側になるように形成されている。この掻き取り部材47の上記斜面47−M1によって,上記現像スリーブ39bの回転軸方向内側から外側へ漏出しようとするトナーが掻き取られる。そして,掻き取り部材47の上記斜面47−M1によって掻き取られることにより生じたトナーの塊が,上記斜面47−M1の底辺47−H1の傾斜によって,上記現像スリーブ39bの回転軸方向内側へ誘導される。トナーの流れを図5の矢印P5,P6に示す。これにより,上記現像スリーブ39b上に担持されたトナーが,上記現像スリーブ39bの回転軸方向内側から外側へ漏出することを防いでいる。
上記掻き取り部材47を構成する面のうち,上記現像スリーブ39bと接する面47−M2(図7(c)参照)は,上記現像スリーブ39bの表面と略同一の曲率である。このような構成により,上記掻き取り部材47の表面と上記現像スリーブ39bの表面とが間隙なく密着するので,上記現像スリーブ39bに付着したトナーを,間隙から流れることなく掻き取ることができる。
上記現像スリーブ39b上の,上記掻き取り部材47が設けられる位置についての詳細は後述する。
上記支持部材48は,上記掻き取り部材47を支持する部材であり,上記層厚規制部材45に固定されている。なお,上記支持部材48が,上記現像剤収容部43を収容する筐体の一部であることも考えられる。このような構成であれば,上記支持部材48が上記層厚規制部材45や上記筐体に固定されるので,上記支持部材48を固定するための新たな部材を設けなくてもよく,安価である。
利用者により上記画像形成装置Xに通信可能に接続されているパーソナルコンピュータなどの情報処理装置から画像の出力操作がなされると,上記給紙カセット30に収納されている記録紙が,上記給紙ローラ32により給紙され,上記分離ローラ33により1枚ずつ分離される。上記分離ローラ33により分離された記録紙は,上記中間搬送ローラ35により上記レジストローラ36まで搬送される。上記中間搬送ローラ35により搬送された記録紙は,更に,上記レジストローラ36により画像形成開始位置まで搬送される。
一方,不定型の記録紙などに画像形成を行う場合には,手差しトレイ31による給紙が行われる。利用者により上記操作入力部から所定の入力操作がなされると,手差し給紙トレイ31に載置されている記録紙が,上記手差し用給紙ローラ34により給紙され,上記中間搬送ローラ35により上記レジストローラ36まで搬送される。上記中間搬送ローラ35により搬送された記録紙は,更に,上記レジストローラ36により画像形成開始位置まで搬送される。
上記現像装置Yで上記搬送ローラ44によって上記現像剤補給口42を通して上記現像剤収容部43から搬送されたトナーは,上記撹拌ローラ41が上記ドラムモータ45によって回転駆動されることにより,上記供給ローラ40に供給される。上記供給ローラ40は,不図示のドラムモータによって回転駆動されることにより,上記現像ローラ39の上記現像スリーブ39bにトナーを供給する。
続いて,上記現像スリーブ39bが上記ドラムモータにより反時計方向(図4における矢印P1方向)に回転され,上記供給ローラ40により上記現像スリーブ39b上に供給されたトナーが,上記現像スリーブ39bにより担持される。引き続き上記現像スリーブ39bは上記ドラムモータにより回転され,上記現像スリーブ39bにより担持されたトナーは,上記層規制極K2の磁力により持ち上げられた後,上記層厚規制部材45により略均一なトナー層が形成される。
ここで,上記磁気シール部材46及び上記掻き取り部材47が上記現像スリーブ39bの回転軸方向両端部に設けられることによって,上記現像スリーブ39bにより担持されたトナーが上記現像スリーブ39bの回転軸方向内側から外側へ漏出することが防止される。
引き続き,上記現像スリーブ39bは上記ドラムモータにより回転され,上記現像スリーブ39b表面に形成されたトナーの薄層が上記感光体ドラム37表面に接触する。上記感光体ドラム37は,上記現像スリーブ39bが回転するのと同期して上記ドラムモータにより時計方向(図4における矢印P2方向)に回転される。これにより,上記感光体ドラム37表面上の静電潜像に帯電したトナーが付着されて,トナー画像が形成される。ここで,上記感光体ドラム37上における,画像が形成される領域を,画像形成領域と称する。上記感光体ドラム37は上記ドラムモータにより引き続き回転され,上記トナー画像は上記感光体ドラム37に圧接される転写ローラにより上記レジストローラ36により搬送された記録紙に転写される。上記転写ローラよりも上記感光体ドラム37の回転方向下流側には,クリーニング部が配置されており,上記感光体ドラム37の表面上に残留したトナーや他の付着物が除去される。上記クリーニング部よりも上記感光体ドラム37の回転方向下流側には,除電部が設けられており,上記感光体ドラム37に残留する電位が除去される。上記記録紙に転写されたトナー像は,上記定着部Tの定着ローラにより熱を加えられ,記録紙に定着される。
なお,以下,上記感光体ドラム37の画像形成領域にトナーを供給する上記現像スリーブ39b領域を,現像領域と称する。
さて,既に述べたとおり,現像ローラ上のトナーは,水平磁場周辺で,飛散しやすいことがわかっている。
上述したように,上記磁気シール部材46及び上記掻き取り部材47が上記現像スリーブ39bの回転軸方向両端部に設けられることによって,上記現像スリーブ39bにより担持されたトナーが,上記現像スリーブ39bの回転軸方向内側から外側へ漏出することを防いでいるのであるが,上記掻き取り部材47が水平磁場に設けられると,上記掻き取り部材47により掻き取られたトナーの塊が上記現像領域まで飛散して,上記層厚規制部材45により均一にされたトナー層に付着する。これにより,トナーの塊が付着した部分だけトナー層が厚くなり,上記感光体ドラム37で画像形成される際黒点となり,形成される画像の質が低下する。そのため,本実施形態では,次に述べるように,上記掻き取り部材47により掻き取られたトナーの塊が上記現像領域に飛散しにくい位置に,上記掻き取り部材47を設けるのである。
ところで,上記掻き取り部材47の上記現像スリーブ39bに接触する面47−M2(図7(c)参照)の一辺であり,トナーの誘導に重要な役割を果たす辺は,辺47−H1である。上記辺47−H1を形成する2点のうち,上記現像スリーブ39b回転方向(図7における矢印P1方向)下流側の点47−T1の位置が重要である。なぜなら,上記点47−T1は,点47−T2(図7(c)参照)と上記点47−T1とにより上記現像スリーブ39bの回転方向に対して傾斜した辺を形成することによって,上記掻き取り部材47により掻き取られたトナーの塊がその傾斜により上記現像スリーブ39bの軸方向内部へ誘導され,現像領域近傍へ流れ込む地点だからである。
一例として,上記現像極K1により生じる垂直磁力が最も強い位置(図5における線分A1A2)から,上記層規制極K2により生じる垂直磁力が最も強い位置(図5における線分E1E2)までの距離を略24.24mmとすると,水平磁力が最も強い位置(図5における線分B1B2)から上記掻き取り部材47の点47−T1を通り上記現像スリーブ39bの回転軸に平行となる線(図5における線分C1C2)までの距離が,少なくとも略4.38mm離れていれば,上記掻き取り部材47により掻き取られたトナーの塊が上記水平磁力によって上記現像領域まで飛散しないことが,実験によりわかった。
従って,上記現像極K1により生じる垂直磁力が最も強い位置(図5における線分A1A2)から,上記層規制極K2により生じる垂直磁力が最も強い位置(図5における線分E1E2)までの距離を100パーセントとすると,上記点47−T1が,水平磁力が最も強い位置(図5における線B1B2)から略18.0パーセント以上離れた位置にくるように上記掻き取り部材47を設置するとよい。この位置であれば,上記掻き取り部材47により掻き取られたトナーの塊が上記水平磁力によって上記現像領域まで飛散するのを防止することができる。
なお,上記掻き取り部材47は,上記水平磁力が最も強い位置よりも上記現像スリーブ39bの回転方向(図4における矢印P1方向)上流側に設けられたほうが,上記現像スリーブ39bの回転方向(図4における矢印P1方向)下流側に設けられるよりもトナーの塊が飛散しにくいことが実験でわかっている。
既に述べたことを合わせると,上記掻き取り部材47が設けられる位置は,上記層厚規制部材45よりも上記現像スリーブ39bの回転方向(図4における矢印P1方向)下流側で,かつ,上記水平磁力が最も強い位置よりも上記現像スリーブ39bの回転方向(図4における矢印P1方向)上流側が最も適切である。
2,37…感光体ドラム
3,45…層厚規制部材
46…磁気シール部材
47…掻き取り部材
48…支持部材
Claims (8)
- 現像剤を表面に担持する現像剤担持体と,上記現像剤担持体に担持された現像剤の層厚を略均一に規制する層厚規制部材と,上記現像剤担持体により担持された現像剤が上記現像剤担持体の軸方向端部より外側へ漏出しないよう磁力により上記軸方向端部より内側へ排斥する磁気シール部材と,上記磁気シール部材の磁力により上記現像剤担持体の軸方向端部に付着した現像剤を除去するための掻き取り部材と,を備えた現像装置であって,
上記現像剤担持体が,上記層厚規制部材に対向する位置に設けられた第1の磁極と,上記現像剤担持体により担持された現像剤により現像される像を担持する像担持体と対向する位置に設けられた第2の磁極とを有してなり,
上記掻き取り部材が,上記層厚規制部材が設けられた位置と上記現像剤担持体と上記像担持体とが接する位置との間であって,上記第1の磁極と上記第2の磁極とにより上記現像剤担持体の接線方向に生じる水平磁力が最も強い位置を除く位置に設けられてなることを特徴とする現像装置。 - 上記掻き取り部材が,上記第1の磁極と上記第2の磁極とにより上記現像剤担持体の接線方向に生じる水平磁力が最も強い位置より上記現像剤担持体の回転方向上流側に設けられてなる請求項1に記載の現像装置。
- 上記掻き取り部材の,上記掻き取り部材により掻き取られた現像剤を上記現像剤担持体の軸方向外側から内側へ誘導する部分の上記現像剤担持体軸方向の内側端部と上記第1の磁極と上記第2の磁極とにより上記現像剤担持体の接線方向に生じる水平磁力が最も強い位置との上記現像剤担持体外周面上での同方向の距離が,上記現像剤担持体外周面上の上記層厚規制部材に対向する位置と上記現像剤担持体外周面上の上記像担持体と対向する位置との上記現像剤担持体外周面上での同方向の距離の略18.0パーセントに相当する請求項1又は2のいずれかに記載の現像装置。
- 上記掻き取り部材が,上記現像剤担持体と略同一の曲率である請求項1〜3のいずれかに記載の現像装置。
- 上記掻き取り部材が,弾性部材である請求項1〜4のいずれかに記載の現像装置。
- 上記層厚規制部材に固定され,上記掻き取り部材を上記現像剤担持体表面に接触させて支持する支持部材を備えた請求項1〜5のいずれかに記載の現像装置。
- 上記現像剤担持体に供給する現像剤を収納する現像剤収納部を備えてなり,上記支持部材が,上記現像剤収納部である請求項6に記載の現像装置。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の現像装置を備えた画像形成装置。
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