JP2008164869A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複写機、ファクシミリ機、プリンタ等の画像形成装置等における現像装置を改良し、感光体に形成されている潜像を可視像化するための現像剤の量を適正な値に規制して、高品質の画像を得ることができるようにすること。
【解決手段】非磁性回転スリーブ２６内に複数の固定マグネット２５を設けてなる現像ローラ２７と、回転スリーブ２６の外周面に対向させて配置され現像剤の層厚を規制する磁気ブレード（層厚規制部材）３０と、回転スリーブ２６の回転方向上流側における磁気ブレード３０の近傍に設けた電磁石３２と、電磁石３２への通電量を制御するコントローラ（通電制御手段）３５とを備えた現像装置とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ機、プリンタ、印刷機等の画像形成装置に使用される現像装置に関するものである。

複写機、ファクシミリ機、プリンタ等の装置では、原稿の画像データに基づく静電潜像が形成された感光体の表面に、現像剤を付着させてトナー画像を形成するための現像装置が設けられている。

この種の現像装置には、現像剤であるトナーを感光体側へ搬送する現像ローラが設けられていて、現像容器内のトナーを感光体に供給するようになっている。この現像ローラは、例えば非磁性の回転スリーブの内側に複数個のマグネットを磁極が交互に異なるように固定して設けたもので、このマグネットの磁気拘束によって回転スリーブ上にトナーを付着させた状態で、トナーを搬送している。現像ローラを備えた現像装置としては、例えば下記特許文献１、特許文献２に開示されているようなものが公知である。

上記現像ローラを備えた現像装置では、上記回転スリーブに付着したトナーが互いに繋がって稲穂状に隆起するので、これを途中で切り離して（いわゆる「穂切り」）、その層厚を均一な所定の厚みに規制する必要がある。このため、層厚規制部材（磁性ブレード）を回転スリーブ外周面との間に一定のギャップ（微小隙間）をおいて対向するように配置し、この層厚規制部材によってトナーの層厚を規制するとともに、摩擦によってトナーを帯電するようになっている。また、層厚規制部材である磁性ブレードに、現像ローラ内の固定マグネットと対向する磁極が同極であるマグネットを装着し、磁性ブレードの先端に異磁極を誘起させ、回転スリーブ内の固定マグネットとの間で磁界を形成してトナーの薄層を形成するとともにトナーに剪断力をかけ、摩擦帯電を促進するようにしている。
特開２００５−１８９７５３号公報 特開２００５−３４５９１３号公報

上記現像ローラと層厚規制部材とを備え、層厚を規制する磁性ブレードによる摩擦帯電によってトナーを帯電する現像装置では、トナーが常に一定の磁力で摩擦帯電されるので、印字率の少ない場合につぎのような問題が生じる。

すなわち、感光体に対するトナーの付着量が少ない低印字画像形成時には、トナーの消費が少なくなるが、トナーの消費量が少ない場合は、前記回転スリーブ上に磁力拘束されているトナーの多くが感光体側へ供給されずにそのまま保持される。このため、現像装置内でのトナーの入れ替わりが少なく、同じトナーが何度も磁性ブレードの位置を通過することになり、回転スリーブ上のトナーが摩擦帯電により過剰に帯電されることになる。

さらに、現像ローラの回転スリーブ上に付着しているトナーは、磁性ブレードに固定されたマグネットによっても摩擦帯電が促進される。この磁性ブレードに固定されたマグネットには、磁力拘束により付着したトナーが滞留するが、このトナーも、低印字画像形成時にはトナーの入れ替わりが少ないため、過剰に摩擦帯電が促進される。

上記のように、低印字画像形成により、トナーが過剰に帯電するので、この低印字画像形成を継続的に行うと、回転スリーブ上のトナーが凝集付着し、濃度低下、層乱れ等の画像欠陥を生ずることがある。このような問題を解決するため、現状では、低印字画像形成時に定期的に回転スリーブ上のトナーを吐き出すモードを設け、回転スリーブ上のトナーを剪断方向の力により強制的に除去して、トナーを入れ替えることにより過剰帯電を防止し、画像欠陥の発生を防いでいる。

しかしながら、この方法では、印字速度が速くなると、摩擦のかかりかたが強くなり、トナーの吐き出し量が大きくなって、安定した入れ替えが行われにくいという問題点がある。

そこで、本発明は、低印字画像形成時においても、上記トナー除去のための特別なモードを使用せずに、トナーの過剰帯電、滞留等を防止し、安定した画像形成を行うことができる現像装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は次のような構成を採用した。すなわち、本発明にかかる現像装置は、非磁性の回転スリーブ内に複数の固定マグネットを設けてなる現像ローラと、前記回転スリーブの外周面に対向させて配置され現像剤の層厚を規制する層厚規制部材と、前記回転スリーブの回転方向上流側における前記層厚規制部材の近傍に設けた電磁石と、当該電磁石への通電量を制御する通電制御手段とを具備することを特徴としている。

また、上記通電制御手段は、前記層厚規制部材の先端の磁極が、これに対向する前記現像ローラの磁極と逆極性の磁極となるように前記電磁石に通電するように構成しておくのが好ましい。

また、上記通電制御手段は、印字率に応じて前記電磁石への通電量を制御し、前記層厚規制部材で発生する磁極の磁力を変化させることで、現像剤への帯電を制御するように構成しておくのが好ましい。

さらに、上記通電制御手段は、非画像形成時又は、印字率の低い場合にＯＮ／ＯＦＦ制御により現像剤への過帯電を防止するとともに、現像剤の磁力拘束力を解除し、前記層厚規制部材の位置に滞留している現像剤の入れ替えを促進するようにするのが好ましい。

本発明によれば、層厚規制部材に電磁石が付設されているので、非画像形成時や低印字画像形成時等には、その印字率に応じて、電磁石に通電する電流値を制御するか、あるいは電磁石への通電をＯＮ／ＯＦＦ制御して、層厚規制部材である磁性ブレードの磁力を調節することにより、トナーの過剰帯電や滞留を効果的に防止することができる。

以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。図１は、本発明の現像装置を備えた画像形成装置１の構成を概略的に表す模式図であり、この画像形成装置１は、その本体の下部に設けられた給紙部２、該給紙部２から用紙を搬送する用紙搬送部３を備え、その上方には、画像形成部４と、定着部５と、画像読み取り部６とが設けられている。

給紙部２は、複数の給紙カセット７を備え、給紙ローラ８の回転により所定のカセットから用紙Ｐを１枚づつ用紙搬送部３に送り出す。用紙搬送部３に送られた用紙Ｐは、画像形成部４に搬送され、そこでトナー画像が形成される。画像形成部４には、所定方向に回転する感光体（ドラム）１１と、該感光体１１の外周部に回転方向に沿って配置された帯電装置１２、露光装置１３、現像装置１４、転写装置１５、クリーニング装置１６、除電装置１７等が設けられている。

帯電装置１２は、高電圧が印加された帯電ワイヤからのコロナ放電によって感光体１１の表面を帯電させるものである。露光装置１３は、画像読み取り部６によって読み取られた原稿の画像データに基づいて感光体１１に光を照射し、当該感光体１１の表面電位を選択的に減衰させて、感光体表面に静電潜像を形成する。

感光体１１表面に形成された静電潜像は、現像装置１４から供給されるトナーが付着することによってトナー像とされる。このトナー像は、転写装置１５によって該転写装置１５と感光体１１との間に供給される用紙Ｐに転写される。

トナー像が転写された用紙Ｐは、画像形成部４から下流側に配置された定着部５に向けて搬送され、定着される。定着部５は、加熱ローラ１８と該加熱ローラ１８に押し付けられる加圧ローラ１９とを備え、用紙Ｐは、これら加熱ローラ１８と加圧ローラ１９とで挟まれることにより、加熱と圧力を受けて、その画像が用紙に固定される。

上記感光体１１は、転写が終わると、その表面に残留しているトナーがクリーニング装置１６によって除去され、さらに、感光体１１の表面の残留電荷は除電装置１７によって除去される。トナーと電荷が除去された感光体１１表面は、帯電装置１２の位置に来たとき該帯電装置１２によって再度帯電され、以下同様な操作が繰り返される。

つぎに、本発明の現像装置１４について詳細に説明する。図２は現像装置１４の内部を説明するための平面図であり、図３は現像装置１４の断面図である。この現像装置１４は、図２及び図３に示すように、現像剤であるトナーを収容する現像容器２２と、該現像容器２２内に設けられた１対のミキサ２３、２４を備えている。現像容器２２の前記感光体１１側の開口部には、現像ローラ２７が設けられている。現像ローラ２７は、非磁性回転スリーブ２６と、当該回転スリーブ２６の内側に設けられた複数の固定マグネット２５を備えている。この現像ローラ２７は、現像容器２２内のトナーをその回転スリーブ外周面に担持して感光体１１側へ運ぶものである。

図４は現像装置１４の要部の拡大断面図である。図３及び図４に示すように、現像ローラ２７の上部には層厚規制部材である磁性ブレード３０と、磁性ブレード３０に対して回転スリーブ２６の回転方向上流側に隣接して電磁石３２が設けられている。この磁性ブレード３０は、例えばＳＵＳ４３０で作られるもので、現像ローラ２７の回転スリーブ２６との間に微小な隙間（ギャップ）が設けられ、回転スリーブ２６表面のトナーの層厚を規制するとともに、摩擦力によってトナーを帯電させるものである。上記回転スリーブ２６と磁性ブレード３０とのギャップは、例えば０．３ｍｍであり、現像ローラの磁性ブレードに対向するＳ３極の磁力は例えば９０ｍＴ（ミリステラ）である。

上記電磁石３２は、制御手段であるコントローラ３５と接続され、当該電磁石３２に電源３６から供給する電流量が制御されるようになっている。電磁石３２への電流は、当該電磁石３２の磁極が前記現像ローラ２７の電磁石位置での磁極と同一極（Ｓ極）となるように供給される。通電される電流値によって電磁石３２の磁力が変化し、磁性ブレードに誘起される異磁極（Ｎ極）の大きさが変化させられる。この変化により、回転スリーブ２６上のトナーに与える剪断力が変化し、トナーの帯電量がコントロールされる。通常の画像形成時における電磁石の磁力は、例えば５０ｍＴである。

この現像装置１４の制御方法は、つぎのとおりである。まず、低印字画像形成時には、回転スリーブ２６上のトナーの入れ替わりが少ないので、トナーが過帯電となりやすい。このため、電磁石３２へ通電する電流量を少なくする。例えば印字率２〜５％の低印字時には、磁力は３０ｍＴ程度とする。これにより、形成される磁界が弱くなり、トナーの結束力が低下して、トナー同士の摩擦が小さくなり、その結果トナーの帯電が減少する。なお、極端に印字率が小さい場合、例えば印字率２％以下の場合は、電磁石の磁力を１０ｍＴ程度に低減するか、通電時間を短くして、トナーへの剪断力付与時間を短くすることにより、過帯電を防止することができる。

一方、高印字率の画像形成時には、回転スリーブ２６上のトナーの入れ替わりが多いので、通常の電流値を変化させなくても、トナーが過帯電となることはない。

画像形成時の電磁石３２への通電量は、画像読み取り部６からの信号により検知することができる。また、前回までの画像形成時の平均印字率により通電量制御もしくはＯＮ／ＯＦＦ制御することもできる。例えば、プリンタの場合は、１枚印字したら、そのデータに基づいて制御することも可能である。図５は、電磁石３２への通電量Ａと印字率（％）との関係を例示するものであり、印字率が大きくなれば、階段状に通電量を増加させる。また、図６は、ＯＮ／ＯＦＦ制御の例を表すもので、極端な低印字の場合は、電流を通電する時間（ｓｅｃ）を画像形成時のみとし、画像形成前及び画像形成終了後は通電をＯＦＦする（図６における破線部分）。これにより、極端に印字率が低い場合もトナーの過帯電が防止できる。さらに、非画像形成時には、通電をＯＦＦすることにより、電磁石３２の位置にあるトナーの磁力による拘束力を解放し、トナーの滞留を防止することができるのである。

この現像装置は、現像ローラ２７の回転スリーブ２６に対向させて設けた層厚規制部材である磁性ブレード３０に、電磁石３２が付設されており、この電磁石への通電を画像の印字率に対応させて増減することができるので、トナーの過帯電を避けるための特別なモード等を必要とせず、比較的簡単にトナーの過帯電と滞留を防止することが可能となり、簡単な構成で高品質の画像を得ることが可能となった。

本発明は、複写機、ファクシミリ機、プリンタ、印刷機等の画像形成装置における現像装置として利用することができる。

本発明の一実施の形態の画像形成装置の構成を模式的に表す断面図である。 本実施の形態の現像装置の内部を説明するための平面図である。 本実施の形態の現像装置の断面図である。 本実施の形態の現像装置の要部の拡大断面図である。 本実施の形態の印字率と通電量との関係を表すグラフである。 本実施の形態の通電ＯＮ／ＯＦＦ制御の説明図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ 給紙部
３ 用紙搬送部
４ 画像形成部
５ 定着部
６ 画像読み取り部
１１ 感光体（ドラム）
１２ 帯電装置
１３ 露光装置
１４ 現像装置
２２ 現像容器
２３，２４ ミキサ
２５ 固定マグネット
２６ 回転スリーブ
２７ 現像ローラ
３０ 磁性ブレード（層厚規制部材）
３２ 電磁石
３５ コントローラ（制御手段）

Claims (4)

1. 非磁性の回転スリーブ内に複数の固定マグネットを設けてなる現像ローラと、
   前記回転スリーブの外周面に対向させて配置され現像剤の層厚を規制する層厚規制部材と、
   前記回転スリーブの回転方向上流側における前記層厚規制部材の近傍に設けた電磁石と、
   当該電磁石への通電量を制御する通電制御手段とを具備することを特徴とする現像装置。
2. 前記通電制御手段は、前記層厚規制部材の先端の磁極が、これに対向する前記現像ローラの磁極と逆極性の磁極となるように前記電磁石に通電する請求項１に記載の現像装置。
3. 前記通電制御手段は、印字率に応じて前記電磁石への通電量を制御し、前記層厚規制部材で発生する磁極の磁力を変化させることで、現像剤への帯電を制御する請求項１または２に記載の現像装置。
4. 前記通電制御手段は、非画像形成時又は印字率の低い場合にＯＮ／ＯＦＦ制御により現像剤への過帯電を防止するとともに、現像剤の磁力拘束力を解除し、前記層厚規制部材の位置に滞留している現像剤の入れ替えを促進する請求項１〜３のいずれかに記載の現像装置。

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