JP2012042552A

JP2012042552A - 現像装置、画像形成装置

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Publication number: JP2012042552A
Application number: JP2010181598A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ochi; 隆越智; Shota Oba; 正太大場; Shigeru Inaba; 繁稲葉; Shinichi Kuramoto; 新一倉本; Yoshitaka Nakajima; 由高中島
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2010-08-16
Filing date: 2010-08-16
Publication date: 2012-03-01
Anticipated expiration: 2030-08-16
Also published as: US20120039637A1; JP5716317B2; US8811863B2

Abstract

【課題】像保持体の表面に移行せずに現像部材の表面に残留した残留現像剤が、再度像保持体に搬送されるのを抑制することができる現像装置及び画像形成装置を得る。
【解決手段】回転スリーブ５０Ａの表面と対向するように配置される磁性体７２は、ピックオフ極Ｎ３の影響で磁化する。そうすると、現像剤Ｇに含まれる磁性キャリアがピックオフ極Ｎ３及び磁性体７２に引き付けられる。そして、ピックオフ極Ｎ３と磁性体７２との間で現像剤Ｇが滞留（渋滞）しようとするため、現像剤Ｇの搬送速度が回転スリーブ５０Ａの周速度より低下する。これにより、回転スリーブ５０Ａから離間した現像剤Ｇの飛散速度は低下し、現像剤Ｇは、ピックアップ極Ｎ２（図１参照）の吸引力を受ける領域にまで飛散しない。これにより、回転スリーブ５０Ａの表面に残留した残留現像剤が、再度像保持体に搬送されるのを抑制することができる
【選択図】図１

Description

本発明は、現像装置、及び画像形成装置に関する。

特許文献１に記載の現像装置には、磁石体（磁気発生部材）が設けられている。そして、この磁石体に備えられた反発磁極（現像剤剥離極）と対向する位置には、現像剤層厚を規制する現像後層厚規制部材が設けられている。

特開２００７−３２８０５６号公報

本発明の課題は、像保持体の表面に移行せずに現像部材の表面に残留した残留現像剤が、再度像保持体に搬送されるのを抑制することである。

本発明の請求項１に係る現像装置は、複数の磁極がその周方向に着磁された磁気発生部材と表面に現像剤を保持しながら前記磁気発生部材の周りを回転する回転部材とを備え、静電潜像が形成された像保持体に現像剤に含まれるトナーを供給して前記静電潜像を現像する現像部材と、前記磁気発生部材に設けられ、現像剤が収容される現像剤収容部から供給される現像剤を汲み上げる現像剤汲上極と、前記磁気発生部材に設けられ、前記現像剤汲上極に対して前記回転部材の回転方向の上流側であって、前記回転部材の回転軸よりも鉛直方向下方に配置され、前記回転部材の表面から現像剤を剥離させる現像剤剥離極と、前記回転部材の周方向における前記現像剤剥離極と対向する対向位置から、前記周方向における前記現像剤剥離極と前記現像剤汲上極との中間である中間位置までの間の少なくとも一部に配置され、前記回転部材の表面と対向する磁性体と、を備えることを特徴とする。

本発明の請求項２に係る現像装置は、請求項１に記載において、前記磁性体は、前記対向位置よりも前記回転部材の回転方向の下流側に配置されることを特徴とする。

本発明の請求項３に係る現像装置は、請求項１又は２に記載において、前記磁性体は、前記回転部材の回転軸方向に延びて設けられることを特徴とする。

本発明の請求項４に係る画像形成装置は、表面に静電潜像が形成される像保持体と、前記像保持体の表面に形成された前記静電潜像にトナーを供給して前記静電潜像を現像する請求項１〜３の何れか１項に記載された現像装置と、を備えることを特徴とする。

本発明の請求項１の現像装置によれば、磁性体が、現像剤剥離極と対向する対向位置から、現像剤剥離極と現像剤汲上極との中間である中間位置までの間に配置されていない場合と比して、現像部材の表面に残留した残留現像剤が、再度像保持体に搬送されるのを抑制することができる。

本発明の請求項２の現像装置によれば、磁性体が現像剤剥離極と対向する対向位置に配置される場合と比して、現像部材の表面に残留した残留現像剤が、再度像保持体に搬送されるのを効果的に抑制することができる。

本発明の請求項３の現像装置によれば、磁性体が、回転部材の回転軸方向に延びて設けられていない場合と比して、回転部材の回転軸方向に亘って満遍なく残留現像剤が、再度像保持体に搬送されるのを抑制することができる。

本発明の請求項４の画像形成装置によれば、請求項１〜３の何れか１項に記載された現像装置を備えていない場合と比して、出力画像の画質が低下するのを抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係る現像装置を示した断面図である。本発明の第１実施形態に係る現像装置に示した拡大断面図である。本発明の第１実施形態に係る現像装置に用いられる現像ロール等を示した斜視図である。本発明の第１実施形態に係る現像装置に用いられる現像ロールと像保持体とを示した側面図である。本発明の第１実施形態に係る画像形成装置を示した概略構成図である。本発明の第２実施形態に係る現像装置に用いられる現像ロール等を示した斜視図である。

本発明の第１実施形態に係る現像装置及び画像形成装置の一例を図１〜図５に従って説明する。なお図中に示す矢印ＵＰは鉛直方向上方を示す。

（全体構成）
図５に示されるように、画像形成装置１０は、画像を形成する画像処理部１１と、画像処理部１１に記録媒体としてのシート部材Ｐを供給する記録媒体供給部１３と、画像が形成されたシート部材Ｐを排出する記録媒体供給部１５と、を備えている。

画像処理部１１は、一様に帯電された後、レーザー光を照射することにより表面に静電潜像が形成される像保持体１２と、像保持体１２の表面を一様に帯電させる帯電装置１４と、画像データに基づいて像保持体１２にレーザー光を照射して静電潜像を形成する露光装置１６と、この静電潜像にトナーを選択的に転移してトナー画像として可視化する現像装置１８と、搬送経路２０に沿って供給されるシート部材Ｐに像保持体１２の表面のトナー画像を転写する転写ロール２２と、シート部材Ｐ上のトナー画像を加熱・加圧してシート部材Ｐに定着させる定着装置２４と、トナー画像が転写された後の像保持体１２に残留するトナーを清掃するクリーニング装置２６とを備えている。なお、現像装置１８については、詳細を後述する。

また、画像形成装置１０は、本体側面カバー１０Ｂ及び天板１０Ａで覆われている。そして、本体側面カバー１０Ｂの上端角部分には、天板１０Ａを回転可能に本体側面カバー１０Ｂに連結する軸１０Ｃが設けられており、天板１０Ａを、軸１０Ｃを中心とて矢印Ａ方向に回転させることで、画像形成装置１０の内部が開放されるようになっている。

ここで、帯電装置１４とクリーニング装置２６とは一つの帯電ユニット２８として構成されている。そして、画像形成装置１０の天板１０Ａを開放することで、帯電ユニット２８は、画像形成装置１０内部の本体フレーム（図示せず）に対して着脱可能となっている。

また、この画像形成装置１０の側方には、記録媒体供給部１３を構成すると共に、像保持体１２と転写ロール２２とで形成される画像形成部３１に、シート部材Ｐを手差しで供給することができる手差給紙台３２が備えられている。そして、この手差給紙台３２には、半月形状の送出ロール３４が設けられている。さらに、送出ロール３４に対してシート部材Ｐを挟んで分離ロール３６が設けられている。

この分離ロール３６は、両端部に設けられた図示せぬ支持部材に軸支され、さらに、支持部材の内部に設けられたコイルスプリングの付勢力で、送出ロール３４に向って付勢されている。この構成により、送出ロール３４が回転すると手差給紙台３２に載せられたシート部材Ｐが送出ロール３４と分離ロール３６によって一枚ずつ、画像形成部３１に送られるようになっている。

また、この画像形成装置１０内の下側には、手差給紙台３２と同様に、記録媒体供給部１３を構成すると共に、シート部材Ｐを一枚ずつ給紙する給紙装置４０が設けられている。給紙装置４０は、シート部材Ｐが複数枚積載された給紙部材４１を備えており、給紙部材４１に積載されたシート部材Ｐは、取出ロール４２によって順次取り出され、さらに、回転駆動する給紙ロール４４と給紙部材４１に設けられた分離ロール４６とによって、一枚ずつ搬送される構成となっている。

さらに、シート部材Ｐの搬送経路２０に沿って複数個の搬送ロール４８が設けられており、シート部材Ｐが搬送経路２０に沿ってシート部材Ｐの搬送方向の下流側（以下単に搬送方向下流側）へ搬送されるようになっている。

また、画像形成部３１の下流側には、前述した定着装置２４が設けられており、定着装置２４は、加熱ロール２４Ｈと加圧ロール２４Ｎとを備えている。そして、加熱ロール２４Ｈと加圧ロール２４Ｎとのニップ部（接触部）をシート部材Ｐが通過することで、シート部材Ｐ上のトナー画像がシート部材Ｐに定着させるようになっている。

さらに、定着装置２４の下流側には、トナー画像が定着されたシート部材Ｐを天板１０Ａの上面に排出する排出ロール６０が設けられている。

上記構成による画像形成装置１０では、次のようにして画像が形成される。

まず、電圧が印加された帯電装置１４は、像保持体１２の表面を予定の電位で一様にマイナス帯電する。続いて、図示しないスキャナによって読み取られた画像データ又は外部から入力されたデータに基づいて露光装置１６が帯電された像保持体１２の表面を露光し、像保持体１２の表面に静電潜像を形成する。

つまり、図示しない制御装置から供給されるビデオデータに基づき、露光装置１６のレーザーをオン・オフすることによって画像データに対応した静電潜像が像保持体１２上に形成される。さらに、この静電潜像は、現像装置１８から供給されるトナーによってトナー画像として可視化される。

そこで、給紙部材４１から取出ロール４２によって取り出されたシート部材Ｐが、給紙ロール４４と分離ロール４６とによって一枚ずつ搬送ロール４８に渡されて搬送経路２０に送り出される。搬送経路２０に送り出されたシート部材Ｐは、像保持体１２と転写ロール２２との間に形成された画像形成部３１を通り、トナー画像がシート部材Ｐに転写される。この転写されたトナー画像は、定着装置２４に備えられた加熱ロール２４Ｈと加圧ロール２４Ｎとの間を通過することでシート部材Ｐに定着され，排出ロール６０によって天板１０Ａの上面に排出される。

なお、本実施形態の画像形成装置１０では、現像装置１８は１台であるが、カラー画像を形成する場合には、像保持体１２と対向する位置に、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の４色分の現像装置１８が配置される構成となる。

（要部構成）
次ぎに、現像装置１８について説明する。

図１に示されるように、現像装置１８は、像保持体１２に対向するように配置された現像部材の一例としての現像ロール５０と、現像ロール５０の側方に配置され、現像ロール５０に二成分系現像剤Ｇ（以下単に現像剤Ｇと言う）を供給する第１攪拌搬送オーガ５２と、第１攪拌搬送オーガ５２の下方に配置される第２攪拌搬送オーガ５４と、現像ロール５０と第１攪拌搬送オーガ５２及び第２攪拌搬送オーガ５４とを収容する筐体５６と、を含んで構成されている。なお、現像剤Ｇは、トナーと磁性キャリア粒子とを主要成分として含有している。

第１攪拌搬送オーガ５２及び第２攪拌搬送オーガ５４は、それぞれ回転軸５２Ａ、５４Ａを備えており、筐体５６の周壁にそれぞれ回転可能に軸支されている（図示省略）。また、第１攪拌搬送オーガ５２及び第２攪拌搬送オーガ５４の回転軸５２Ａ、５４Ａには、所定のピッチで螺旋羽根５２Ｂ、５４Ｂが螺旋状に形成されている。

さらに、回転軸５２Ａ、５４Ａの端部には、それぞれ図示しないギアが固定されており、図示しないモータからの回転力がギアへ伝達され、ギアを介して第１攪拌搬送オーガ５２及び第２攪拌搬送オーガ５４に回転力が伝達され、第１攪拌搬送オーガ５２及び第２攪拌搬送オーガ５４がそれぞれ回転すると、螺旋羽根５２Ｂ、５４Ｂによって、筐体５６内に収容された現像剤Ｇが攪拌されながら回転軸方向に搬送されるようになっている。

詳細には、第１攪拌搬送オーガ５２と第２攪拌搬送オーガ５４との間には、筐体５６の側壁から現像ロール５０に向って延びる仕切壁５８が形成されており、この仕切壁５８によって、第１攪拌搬送オーガ５２が配置された現像剤収容部の一例としての第１攪拌路６２と、第２攪拌搬送オーガ５４が配置された第２攪拌路６４とが設けられている。さらに、仕切壁５８の長手方向の両端部は開放（図示省略）されており、第１攪拌路６２と第２攪拌路６４とが繋がっている。

この構成により、現像剤Ｇは、第１攪拌搬送オーガ５２及び第２攪拌搬送オーガ５４の回転によってそれぞれ第１攪拌路６２及び第２攪拌路６４内を攪拌されながら搬送されて、第１攪拌路６２と第２攪拌路６４との間を循環するようになっている。

一方、現像ロール５０は、像保持体１２との間に間隙（現像ギャップ）が形成されるように配置されている。現像ロール５０は、磁気発生部材の一例としての円柱状のマグネットロール５０Ｂと、マグネットロール５０Ｂに被せられ、マグネットロール５０Ｂの周りを回転する回転部材の一例としての回転スリーブ５０Ａとを備えている。

そして、回転スリーブ５０Ａは、マグネットロール５０Ｂの周りを、図１に示す矢印Ｄ（反時計回り方向）に回転し、矢印Ｂ方向（時計回り方向）に回転する像保持体１２に対して反対方向に回転するようになっている。

また、マグネットロール５０Ｂの内部には、回転スリーブ５０Ａの周方向に沿って表面側にＳ極又はＮ極が形成される５本の永久磁石が放射状に設けられている。そして、現像極であるＳ１極は、像保持体１２に対向する位置に配置されている。また、回転スリーブ５０Ａの回転方向に沿って現像極Ｓ１の隣に現像剤剥離極の一例としてのピックオフ極Ｎ３が配置され、その隣に現像剤汲上極の一例としてのピックアップ極Ｎ２、トリミング極Ｓ２、搬送極Ｎ１の順で磁極が配置されている。なお、現像極Ｓ１とトリミング極Ｓ２とは何れもＳ極であり、ピックオフ極Ｎ３、ピックアップ極Ｎ２、搬送極Ｎ１は何れもＮ極である。

詳細には、現像極Ｓ１は、現像ロール５０の表面に供給された現像剤Ｇを像保持体１２の表面に移行させる方向の磁界を発生させるようになっている。ピックオフ極Ｎ３は、回転スリーブ５０Ａの回転軸Ｃよりも鉛直方向下方に配置されると共に、像保持体１２に移行せずに現像ロール５０に残留した現像剤Ｇを回転スリーブ５０Ａから離間させる方向の磁界を発生させるようになっている。つまり、ピックオフ極Ｎ３の磁力とピックアップ極Ｎ２の磁力とが協業し、さらに、重力により、現像剤Ｇが回転スリーブ５０Ａから離間するようになっている。

また、ピックアップ極Ｎ２は、第１攪拌搬送オーガ５２から供給された現像剤Ｇを回転スリーブ５０Ａの表面に保持させる方向の磁界を発生させるようになっている。トリミング極Ｓ２は、トリミング極Ｓ２と対向するように配置される円柱状の層厚規制部材６６との間の現像剤Ｇを現像ロール２６の表面に向かわせる方向の磁界を発生させるようになっている。

さらに、回転スリーブ５０Ａの回転軸方向から見て、回転スリーブ５０Ａの周方向におけるピックオフ極Ｎ３と対向する対向位置Ｅから、周方向におけるピックオフ極Ｎ３とピックアップ極Ｎ２との中間である中間位置Ｆ（ピックオフ極Ｎ３の磁束密度のピークとピックアップ極Ｎ２の磁束密度のピークとの中間位置）までの間（図１に示す範囲Ｊ）の少なくとも一部に、磁性体７２（本実施例では磁性ＳＵＳ）が回転スリーブ５０Ａの表面と対向するように配置されている。そして、図３に示されるように、この磁性体７２は、筐体５６の凹部５６Ａにはめ込まれ、回転スリーブ５０Ａの回転軸方向に延びて設けられている。

ここで、磁性体７２をピックオフ極Ｎ３と対向する対向位置Ｅよりも回転スリーブ５０Ａの回転方向下流側に配置することで、ピックオフ極Ｎ３と対向する対向位置Ｅに配置した場合と比して、現像極Ｓ１への影響が低下するようになっている。

（作用）
次ぎに、現像装置１８の作用について説明する。

図１に示されるように、現像剤Ｇは、第１攪拌搬送オーガ５２及び第２攪拌搬送オーガ５４の回転によってそれぞれ第１攪拌路６２及び第２攪拌路６４内を攪拌されながら搬送され、第１攪拌路６２と第２攪拌路６４との間を循環する。

回転スリーブ５０Ａが回転方向Ｄに沿って回転すると、先ず、第１攪拌搬送オーガ５２及び第２攪拌搬送オーガ５４によって攪拌された現像剤Ｇが、第１攪拌搬送オーガ５２からピックアップ極Ｎ２によって回転スリーブ５０Ａの表面に吸着される。

一方、回転スリーブ５０Ａの表面には、搬送極Ｎ１から現像極Ｓ１に向かう磁界、ピックオフ極Ｎ３から現像極Ｓ１に向かう磁界、ピックアップ極Ｎ２からトリミング極Ｓ２に向かう磁界、および搬送極Ｎ１からトリミング極Ｓ２に向かう磁界が形成される。

これにより、図４に示されるように、回転スリーブ５０Ａの表面に吸着された現像剤Ｇは、回転スリーブ５０Ａの表面において磁力線の方向に配列され、穂立ちして磁気ブラシが形成される。

ピックアップ極Ｎ２の近傍において回転スリーブ５０Ａの表面に形成された現像剤Ｇから構成される磁気ブラシは、回転スリーブ５０Ａが回転方向に沿って回転するのに伴い、トリミング極Ｓ２→搬送極Ｎ１→現像極Ｓ１→ピックオフ極Ｎ３へと図４に示す反時計方向に向かって搬送される。

さして、トリミング極Ｓ２の近傍においては、回転スリーブ５０Ａ上に供給された現像剤Ｇが層厚規制部材６６に当って現像剤Ｇの層厚が規制される（図１参照）。

さらに、現像極Ｓ１近傍において磁気ブラシ上のトナーが像保持体１２に移行し、回転スリーブ５０Ａの表面には殆ど磁性キャリアだけになった磁気ブラシ（トナー濃度が低下した現像剤Ｇ）が残る。トナー濃度が低下した磁気ブラシは、回転スリーブ５０Ａの回転に伴い、ピックオフ極Ｎ３で回転スリーブ５０Ａの表面から脱落し、重力によって回転スリーブ５０Ａの表面から離間する。

ここで、図１、図２に示されるように、回転スリーブ５０Ａの回転速度が高速の場合には、回転スリーブ５０Ａから離間した現像剤Ｇは、回転スリーブ５０Ａから受けた慣性力により、回転スリーブ５０Ａの接線方向（図２に示すＨ方向）へ飛散し、ピックアップ極Ｎ２（図１参照）の吸引力を受ける領域にまで飛び、再び回転スリーブ５０Ａに吸着してしまうという問題が起こることが考えられる。

しかし、前述した範囲Ｊに、回転スリーブ５０Ａの表面と対向するように配置される磁性体７２は、ピックオフ極Ｎ３の影響で磁化する。そうすると、現像剤Ｇに含まれる磁性キャリアがピックオフ極Ｎ３及び磁性体７２に引き付けられる（ピックオフ極Ｎ３と磁性体７２との間に磁界が形成されて透磁率が高くなる）。

また、磁性キャリアがピックオフ極Ｎ３及び磁性体７２に引き付けられることで、ピックオフ極Ｎ３と磁性体７２との間で現像剤Ｇが滞留（渋滞）しようとするため、現像剤Ｇの搬送速度が回転スリーブ５０Ａの周速度より低下する。これにより、回転スリーブ５０Ａから離間した現像剤Ｇの飛散速度は低下し、現像剤Ｇは、ピックアップ極Ｎ２（図１参照）の吸引力を受ける領域にまで飛散しない。

そして、トナー濃度が低下した現像剤Ｇが再び回転スリーブ５０Ａに付着ることが抑制される。これにより、像保持体１２の表面に形成された静電潜像は、適正なトナー濃度の現像剤Ｇによってトナー画像として可視化される。

次ぎに、本発明の第２実施形態に係る現像装置及び画像形成装置の一例について図６に従って説明する。なお、第１実施形態と同一部材については、同一符号を付してその説明を省略する。

本第２実施形態の磁性体８０は、第１実施形態と違い、複数個設けられており、回転スリーブ５０Ａの回転軸方向に沿って並べられている。つまり、同一部品を複数個並べられている。

なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、特に言及しなかったが、磁性体７２は被覆されていてもよく、磁性体が磁性キャリアを引き付ける磁力を生じさせればよい。

また、上記実施形態では、磁性体７２、８０としてＳＵＳ（ステンレス）を用いたが、特にＳＵＳに限定されることなく、磁石であってもよく、鉄等の他の磁性体であってもよい。

また、上記実施形態では、磁性体７２、８０をピックオフ極Ｎ３と対向する対向位置Ｅよりも回転スリーブ５０Ａの回転方向下流側に配置したが、磁性体を対向位置Ｅに配置してもよい。

また、上記実施形態では、ピックオフ極Ｎ３とピックアップ極Ｎ２との間に磁石が配置されない場合を例にとって説明したため、ピックオフ極Ｎ３とピックアップ極Ｎ２とが同極となったが、ピックオフ極Ｎ３とピックアップ極Ｎ２との間に磁石が配置されてもよい。この場合には、ピックオフ極Ｎ３とピックアップ極Ｎ２とが異極となる場合がある。

１０画像形成装置
１２像保持体
１８現像装置
５０Ｂマグネットロール（磁気発生部材）
５０Ａ回転スリーブ（回転部材）
５０現像ロール（現像部材）
６２第１攪拌路（現像剤収容部）
７２磁性体
８０磁性体
Ｅ対向位置
Ｆ中間位置
Ｎ２ピックアップ極（現像剤汲上極）
Ｎ３ピックオフ極（現像剤剥離極）

Claims

複数の磁極がその周方向に着磁された磁気発生部材と表面に現像剤を保持しながら前記磁気発生部材の周りを回転する回転部材とを備え、静電潜像が形成された像保持体に現像剤に含まれるトナーを供給して前記静電潜像を現像する現像部材と、
前記磁気発生部材に設けられ、現像剤が収容される現像剤収容部から供給される現像剤を汲み上げる現像剤汲上極と、
前記磁気発生部材に設けられ、前記現像剤汲上極に対して前記回転部材の回転方向の上流側であって、前記回転部材の回転軸よりも鉛直方向下方に配置され、前記回転部材の表面から現像剤を剥離させる現像剤剥離極と、
前記回転部材の周方向における前記現像剤剥離極と対向する対向位置から、前記周方向における前記現像剤剥離極と前記現像剤汲上極との中間である中間位置までの間の少なくとも一部に配置され、前記回転部材の表面と対向する磁性体と、
を備える現像装置。
前記磁性体は、前記対向位置よりも前記回転部材の回転方向の下流側に配置される請求項１に記載の現像装置。
前記磁性体は、前記回転部材の回転軸方向に延びて設けられる請求項１又は２に記載の現像装置。
表面に静電潜像が形成される像保持体と、
前記像保持体の表面に形成された前記静電潜像にトナーを供給して前記静電潜像を現像する請求項１〜３の何れか１項に記載された現像装置と、
を備える画像形成装置。