JP2015184657A - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】回転不能に支持された磁石部材(11)と、磁石部材(11)の外周を囲んで配置されて表面に現像剤を保持して回転する回転部材(12)とを有し、像保持体(PRy)の表面に形成された潜像を現像する現像剤保持体(R0y)と、像保持体(PRy)に対応する位置に配置された現像磁極(S1)と、回転部材(12)の回転方向に対して現像磁極(S1)に隣接して配置された隣接磁極(N1)と、を少なくとも有する磁石部材(11)と、隣接磁極(N1)に対向して配置され、磁性を有する磁性部材(21)と、を備えた現像装置(Gy)。
【選択図】図3
Description
回転不能に支持された磁石部材と、前記磁石部材の外周を囲んで配置されて表面に現像剤を保持して回転する回転部材と、を有し、像保持体の表面に形成された潜像を現像する現像剤保持体と、
前記像保持体に対応する位置に配置された現像磁極と、前記回転部材の回転方向に対して前記現像磁極に隣接して配置された隣接磁極と、を少なくとも有する前記磁石部材と、
前記隣接磁極に対向して配置され、磁性を有する磁性部材と、
を備えたことを特徴とする。
前記現像剤保持体の法線方向に形成する磁界の磁束密度のピーク値の半分以上の磁束密度を有する角度の領域内部に配置され、且つ、前記回転部材の半径の2倍よりも近い領域に配置された前記磁性部材、
を備えたことを特徴とする。
前記回転部材の回転方向に対して前記像保持体と前記回転部材との対向位置よりも上流側に配置され、且つ、前記回転部材との間に隙間をあけて配置され、前記回転部材の表面に保持された現像剤の量を規制する規制部材と、
前記回転部材と前記規制部材との隙間に比べて、前記回転部材との隙間が広く設定された前記磁石部材と、
を備えたことを特徴とする。
前記回転部材の回転方向に対して前記像保持体と前記回転部材との対向位置よりも上流側に配置され、且つ、前記回転部材との間に隙間をあけて配置され、前記回転部材の表面に保持された現像剤の量を規制する規制部材と、
前記現像剤保持体の回転軸に垂直な断面において、前記現像剤保持体の法線方向に形成する磁界の磁束密度のピーク値の半分以上の磁束密度を有する角度の領域と、前記回転部材の半径の2倍の位置と、前記回転部材と前記規制部材との間隔に対応する位置と、で囲まれた領域の断面積に対して、半分以上の断面積を有する前記磁性部材と、
を備えたことを特徴とする。
像保持体と、
前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像の形成装置と、
前記像保持体の表面の潜像を可視像に現像する請求項1ないし4のいずれかに記載の現像装置と、
前記像保持体の表面の可視像を媒体に転写する転写装置と、
前記媒体の表面の可視像を定着させる定着装置と、
を備えたことを特徴とする。
請求項2に記載の発明によれば、本発明の構成を有しない場合に比べて、隣接磁極の磁力を磁性部材で効率的に集中させることができる。
請求項3に記載の発明によれば、本発明の構成を有しない場合に比べて、機内が汚れることを低減できる。
請求項4に記載の発明によれば、本発明の構成を有しない場合に比べて、磁性部材の磁気的な容量を確保することができる。
なお、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、前後方向をX軸方向、左右方向をY軸方向、上下方向をZ軸方向とし、矢印X,−X,Y,−Y,Z,−Zで示す方向または示す側をそれぞれ、前方、後方、右方、左方、上方、下方、または、前側、後側、右側、左側、上側、下側とする。
また、図中、「○」の中に「・」が記載されたものは紙面の裏から表に向かう矢印を意味し、「○」の中に「×」が記載されたものは紙面の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。
なお、以下の図面を使用した説明において、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
図2は実施例1の画像形成装置の要部説明図である。
図1において、本発明の実施例1の画像形成装置の一例としての複写機Uは、記録部の一例であって、画像記録装置の一例としてのプリンタ部U1を有する。プリンタ部U1の上部には、読取部の一例であって、画像読取装置の一例としてのスキャナ部U2が支持されている。スキャナ部U2の上部には、原稿の搬送装置の一例としてのオートフィーダU3が支持されている。実施例1のスキャナ部U2には、入力部の一例としてのユーザインタフェースUIが支持されている。前記ユーザインタフェースUIは、操作者が入力をして、複写機Uの操作が可能である。
読取り用の光学系Aの右方には、撮像部材の一例としての撮像素子CCDが配置されている。撮像素子CCDには、画像処理部GSが電気的に接続されている。
画像処理部GSは、プリンタ部U1の書込回路DLに電気的に接続されている。書込回路DLは、潜像の形成装置の一例としてのLEDヘッドLHy,LHm,LHc,LHkに電気的に接続されている。
各感光体ドラムPRy〜PRkには、帯電器の一例としての帯電ロールCRy,CRm,CRc,CRkが対向して配置されている。前記帯電ロールCRy〜CRkには、電源回路Eから帯電電圧が印加される。なお、電源回路Eは、制御部の一例としてのコントローラCにより制御される。前記コントローラCは、画像処理部GSや書込回路DL等との間でも信号の送受信を行って、各種制御を行う。
感光体ドラムPRy〜PRkの回転方向に対して、帯電ロールCRy〜CRkの下流側に設定された書込領域Q1y,Q1m,Q1c,Q1kにおいて、感光体ドラムPRy〜PRkの表面に対して、LEDヘッドLHy〜LHkから書込光が照射される。
感光体ドラムPRy〜PRkの回転方向に対して、書込領域Q1y〜Q1kの下流側に設定された現像領域Q2y,Q2m,Q2c,Q2kには、現像装置Gy,Gm,Gc,Gkが感光体ドラムPRy〜PRkの表面に対向して配置されている。
感光体ドラムPRy〜PRkの回転方向に対して、1次転写領域Q3y〜Q3kの下流側には、像保持体の清掃器の一例としてのドラムクリーナCLy,CLm,CLc,CLkが配置されている。
前記1次転写ロールT1y〜T1k、中間転写ベルトBおよび2次転写器T2等により、感光体ドラムPRy〜PRkに形成された画像を媒体に転写する実施例1の転写装置T1+T2+Bが構成されている。
前記ベルトモジュールBMの上方には、現像剤の収容容器の一例としてのカートリッジKy,Km,Kc,Kkが配置されている。各カートリッジKy〜Kkには、現像装置Gy〜Gkに補給される現像剤が収容されている。前記カートリッジKy〜Kkと現像装置Gy〜Gkとの間は、図示しない現像剤の補給装置により接続されている。
給紙トレイTR1〜TR3の左上方には、媒体の取出部材の一例としてのピックアップロールRpが配置されている。ピックアップロールRpの左方には、捌き部材の一例としての捌きロールRsが配置されている。
各給紙トレイTR1〜TR3の左方には、上方に延びる媒体の搬送路SHが形成されている。搬送路SHには、媒体の搬送部材の一例としての搬送ロールRaが複数配置されている。搬送路SHには、シートSの搬送方向の下流部であり且つ2次転写領域Q4の上流側に、送出部材の一例としてのレジロールRrが配置されている。
定着装置Fの斜め上方には、媒体の搬送部材の一例としての排出ローラRhが配置されている。排出ローラRhの右方には、媒体の排出部の一例としての排出トレイTRhが形成されている。
前記原稿トレイTG1に収容された複数の原稿Giは、プラテンガラスPG上の原稿の読み取り位置を順次通過して、原稿の排紙トレイTG2に排出される。
前記オートフィーダU3を使用して自動的に原稿を搬送して複写を行う場合は、読取り用の光学系Aは初期位置に停止した状態で、プラテンガラスPG上の読み取り位置を順次通過する各原稿Giを露光する。
原稿Giを作業者が手でプラテンガラスPG上に置いて複写を行う場合、読取り用の光学系Aが左右方向に移動して、プラテンガラスPG上の原稿が、露光されながら走査される。
画像処理部GSは、撮像素子CCDから入力されるRGBの電気信号を黒:K、イエロー:Y、マゼンタ:M、シアン:Cの画像情報に変換して一時的に記憶する。画像処理部GSは、一時的に記憶した画像情報を予め設定された時期に、潜像形成用の画像情報として書込回路DLに出力する。
なお、原稿画像が単色画像、いわゆる、モノクロの場合は、黒:Kのみの画像情報が書込回路DLに入力される。
各感光体ドラムPRy〜PRkの表面は、帯電ロールCRy〜CRkによりに帯電される。LEDヘッドLHy〜LHkは、書込領域Q1y〜Q1kにおいて、感光体ドラムPRy〜PRkの表面に静電潜像を形成する。現像装置Gy〜Gkは、現像領域Q2y〜Q2kにおいて、感光体ドラムPRy〜PRkの表面の静電潜像を、可視像の一例としてのトナー像に現像する。現像装置Gy〜Gkで現像剤が消費されると、消費量に応じて、各カートリッジKy〜Kkから各現像装置Gy〜Gkに現像剤が補給される。
前記レジロールRrは、中間転写ベルトBの表面のトナー像が2次転写領域Q4に移動する時期に合わせて、シートSを送り出す。
2次転写領域Q4を通過後の中間転写ベルトBの表面は、ベルトクリーナCLbにより残留トナーが除去されて清掃される。
2次転写領域Q4を通過したシートSは、定着領域Q5を通過する際に、定着装置Fによりトナー像が加熱および加圧されて定着される。
トナー像が定着された記録シートSは、排出ローラRhで排紙トレイTRhに排出される。
図3は実施例1の現像装置の説明図である。
図4は図3のIV−IV線断面図である。
次に、前記本発明の実施例1の現像装置Gy,Gm,Gc,Gkの説明をするが、各色の現像装置Gy,Gm,Gc,Gkは同様に構成されているため、Y色の現像装置Gyについてのみ詳細な説明をし、その他の色の現像装置Gm,Gc,Gkについては、詳細な説明を省略する。
図3、図4において、感光体ドラムPRyに対向して配置された現像装置Gyは、トナー及びキャリアとを含む2成分現像剤を収容する現像容器Vを有している。図3において、現像容器Vは、下部の容器本体1を有する。容器本体1の上部には、蓋部材の一例としての容器カバー2が支持されている。容器カバー2は、容器本体1の上面を塞いでいる。
供給室6と撹拌室7との間は、仕切部材の一例としての仕切壁8で仕切られている。図4において、仕切壁8の前方には、第1の接続部の一例として、供給室6と撹拌室7とを接続する第1流入部8aが形成されている。なお、実施例1では、第1流入部8aは、現像ロール室4の前端よりも前方に配置されている。また、仕切壁8の後方には、第2の接続部の一例として、供給室6と撹拌室7とを接続する第2流入部8bが形成されている。
なお、前記磁石ロール11には、現像領域Q2yに対応して、現像磁極S1が設けられている。また、トリマー13に対向する位置には、層厚の規制用の磁極の一例としてのトリミング磁極N2が設けられている。トリミング磁極N2は、現像磁極S1とは逆極性の磁極により構成されている。また、現像スリーブ12の回転方向に対して、現像磁極S1の下流側には、現像磁極S1とは逆極性の搬送磁極N1が設けられている。現像スリーブ12の回転方向に対して、搬送磁極N1の下流側には、現像剤の離脱用の磁極の一例としてのピックオフ磁極S2が設けられている。ピックオフ磁極S2は、搬送磁極N1とは逆極性の磁極により構成されている。現像スリーブ12の回転方向に対して、ピックオフ磁極S2の下流側且つトリミング磁極N2の上流側には、現像剤の吸着用の磁極の一例としてのピックアップ磁極S3が設けられている。ピックアップ磁極S3は、ピックオフ磁極S2とは同極性且つトリミング磁極N2とは逆極性の磁極により構成されている。
撹拌室7には、第2の搬送部材の一例としての撹拌オーガ17が配置されている。撹拌オーガ17は、供給オーガ16と同様に、回転軸17aと、搬送羽根17bと、ギアG2とを有する。各ギアG0〜G2は、互いに噛み合っている。
また、図4において、撹拌室7の後部には、カートリッジKyからの現像剤が補給される補給口7aが形成されている。
前記構成を備えた現像装置Gy〜Gkでは、画像形成が開始されると、モータが駆動して、各オーガ16,17が回転すると共に、現像ロールR0y〜R0kが回転する。実施例1では、供給オーガ16が回転すると、供給オーガ16は、供給室6の現像剤を、矢印Yaで示すように、第1流入部8aから第2流入部8bに向けて撹拌しながら搬送する。第2流入部8bまで搬送された現像剤は、第2流入部8bを通じて撹拌室7に流入する。撹拌オーガ17が回転すると、撹拌オーガ17は、撹拌室7の現像剤を、矢印Ybで示すように、第2流入部8bから第1流入部8aに向けて撹拌しながら搬送する。第1流入部8aまで搬送された現像剤は、第1流入部8aを通じて供給室6に流入する。よって、供給室6と撹拌室7とによって、循環室6+7が構成されている。
図5は実施例1の磁性部材の説明図であり、図3に対応する図である。
図3、図5において、実施例1の現像装置Gyでは、現像磁極S1に隣接する隣接磁極の一例としての搬送磁極N1に対向して、磁性部材の一例としての磁性シャフト21が支持されている。実施例1の磁性シャフト21は、磁性体の一例としての鉄により構成されている。なお、実施例1では、磁性シャフト21は、トリマー13と同様に、円柱状に構成されている。なお、実施例1では、磁性シャフト21として、一例として、直径6mmの円柱を使用した。
図5において、実施例1の磁性シャフト21は、現像ロールR0yの法線方向に搬送磁極N1が形成する磁界22の磁束密度のピーク値の半分以上の磁束密度を有する角度の領域、いわゆる、搬送磁極N1の半値幅23の内部に配置されている。
さらに、実施例1の磁性シャフト21では、図5に示すように、現像スリーブ12とトリマー13との隙間の位置26よりも遠い位置に配置されている。すなわち、現像スリーブ12とトリマー13との隙間に比べて、現像スリーブ12と磁性シャフト21との隙間26の方が、広く設定されている。
また、図5に示すように、現像ロールR0yの回転軸に垂直な断面において、半値幅23の範囲と、現像スリーブ12の半径の2倍の位置24と、現像スリーブ12とトリマー13との隙間の位置26とで囲まれた領域27の断面積に対して、磁性シャフト21は、半分以上の断面積を有するように設定されている。
図6は実施例1の磁性部材の推定される磁力線の説明図である。
前記構成を備えた実施例1の現像装置Gyでは、現像磁極S1に隣接する搬送磁極N1に磁性シャフト21が配置されている。図6において、磁性シャフト21が設けられていない従来の構成では、現像磁極S1と搬送磁極N1との間で、図6の実線で示すような磁力線31が成立する。ここで、実施例1のように搬送磁極N1に対向して磁性シャフト21を配置すると、図6の破線で示すように、磁性シャフト21に磁力線32が引きつけられる形で、磁力線32が変化するものと推定される。したがって、現像磁極S1の近傍では、磁力線32は、法線方向の磁束密度が高くなり、法線方向の磁力が向上する。
図7は、搬送磁極N1とピックオフ磁極S2との間で法線方向の磁力がゼロになる点を基準として、現像スリーブ12の回転方向の逆方向に沿った位置を横軸にとり、縦軸に磁力を取ったものである。なお、横軸に対して、N極の磁力を正とし、S極の磁力を負とした。図7において、磁性シャフト21を配置しない状態で、図7の実線で示すような磁力の分布36となるのに対して、磁性シャフト21を配置すると、図7の破線で示すように磁力の分布37が変化する。すなわち、磁力の分布36,37の前後で、N極の磁力の面積とS極の磁力の面積の総和は変化しない。そして、磁性シャフト21を配置した搬送磁極N1の位置と、隣接する現像磁極S1の位置とで磁力が大きくなる。
近年、現像装置Gyが小型化されている。現像装置Gyが小型化されると、現像ロールR0yも小型化され、磁石ロール11も小型化される。磁石ロール11が小型になると、磁石の体積が小さくなり、強い磁力を確保することが難しくなる。磁力が弱くなると、現像領域Q2yにおいて、現像剤に含まれるキャリアを吸着する力が弱まり、感光体ドラムPRyにキャリアが移動してしまう恐れがある。
これらに対して、実施例1では、磁性シャフト21を配置するだけで、現像磁極S1が強化可能である。よって、現像装置が小型化されても、現像磁極S1の磁力密度を確保することが可能である。
さらに、実施例1の磁性シャフト21は、現像スリーブ12の半径の2倍の位置24よりも近い領域に配置されている。半径の2倍の位置24よりも遠くなると、磁性シャフト21が搬送磁極N1から離れすぎてしまう。磁性シャフト21が搬送磁極N1から離れすぎると、搬送磁極N1の磁束密度が集中しにくくなり、現像磁極S1の磁力が強くなる効果が低下する。これに対して、実施例1では、磁性シャフト21が半径の2倍の位置24よりも近くに配置されている。よって、搬送磁極N1の磁束密度が集中しやすく、現像磁極S1の磁力が強くなりやすくなる。
次に、実施例1の効果を確認するために、実験を行った。
図8は実験例の実験結果の説明図であり、実験例1、比較例1、比較例2について、現像磁極の磁束密度の増加分を測定した実験結果の棒グラフである。
図9は実験例の実験結果の説明図であり、横軸に搬送磁極の磁束密度のピーク値を取り、縦軸に現像磁極の磁束密度の増加分を取ったグラフである。
実験例1では、実施例1の構成で実験を行った。すなわち、搬送磁極N1に対向する位置に磁性シャフト21を設置した。実験例1では、搬送磁極N1の磁束密度のピーク値が、85[mT]のものを使用した。現像磁極の磁束密度の増加は、磁性シャフト21もトリマー13も配置されていない状態に対する増加分を測定した。このとき、現像磁極の磁束密度の増加分は、図8、図9に示すように、6[mT]であった。
比較例2では、実験例1において、磁性のトリマー13を設けず、磁性シャフト21のみを配置した状態での現像磁極の磁束密度の増加を測定した。比較例2では、現像磁極の磁束密度の増加分は3[mT]であった。
比較例4では、比較例3に比べて、搬送磁極N1の磁束密度のピーク値が、48[mT]のものを使用した以外は同様に実験を行った。比較例4では、現像磁極の磁束密度の増加分は、0〜2[mT]であった。
比較例5では、比較例3に比べて、搬送磁極N1の磁束密度のピーク値が、45[mT]のものを使用した以外は同様に実験を行った。比較例5では、現像磁極の磁束密度の増加分は、0〜1[mT]であった。
比較例7では、比較例3に比べて、搬送磁極N1の磁束密度のピーク値が、65[mT]のものを使用した以外は同様に実験を行った。比較例7では、現像磁極の磁束密度の増加分は、2〜4[mT]であった。
比較例8では、比較例3に比べて、搬送磁極N1の磁束密度のピーク値が、45[mT]のものを使用した以外は同様に実験を行った。比較例8では、現像磁極の磁束密度の増加分は、0〜−1[mT]であった。
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例(H01)〜(H06)を下記に例示する。
(H01)前記実施例において、画像形成装置の一例としての複写機を例示したが、これに限定されず、例えば、プリンタ、FAX、あるいはこれらの複数または全ての機能を有する複合機等により構成することも可能である。
(H02)前記実施例において、複写機Uは、4色の現像剤が使用される構成を例示したが、これに限定されず、例えば、単色の画像形成装置や、5色以上または3色以下の多色の画像形成装置にも適用可能である。
(H04)前記実施例において、磁性部材の一例として、円柱状のシャフトを例示したがこれに限定されない。例えば、断面四角形状や断面三角形状の板等、磁力を集中させることが可能な任意の形状を採用可能である。
(H05)前記実施例において、磁性部材の一例として磁力を有しない材料を例示したがこれに限定されず、磁力を有する磁性体、いわゆる永久磁石を使用することも可能である。
12…回転部材、
13…規制部材、
21…磁性部材、
23…磁束密度のピーク値の半分以上の磁束密度を有する角度、
24…回転部材の半径の2倍、
F…定着装置、
Gy,Gm,Gc,Gk…現像装置、
LHy,LHm,LHc,LHk…潜像の形成装置、
N1…隣接磁極、
PRy,PRm,PRc,PRk…像保持体、
R0y,R0m,R0c,R0k…現像剤保持体、
S…媒体、
S1…現像磁極、
T1+T2+B…転写装置、
U…画像形成装置。
Claims (5)
- 回転不能に支持された磁石部材と、前記磁石部材の外周を囲んで配置されて表面に現像剤を保持して回転する回転部材と、を有し、像保持体の表面に形成された潜像を現像する現像剤保持体と、
前記像保持体に対応する位置に配置された現像磁極と、前記回転部材の回転方向に対して前記現像磁極に隣接して配置された隣接磁極と、を少なくとも有する前記磁石部材と、
前記隣接磁極に対向して配置され、磁性を有する磁性部材と、
を備えたことを特徴とする現像装置。 - 前記現像剤保持体の法線方向に形成する磁界の磁束密度のピーク値の半分以上の磁束密度を有する角度の領域内部に配置され、且つ、前記回転部材の半径の2倍よりも近い領域に配置された前記磁性部材、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の現像装置。 - 前記回転部材の回転方向に対して前記像保持体と前記回転部材との対向位置よりも上流側に配置され、且つ、前記回転部材との間に隙間をあけて配置され、前記回転部材の表面に保持された現像剤の量を規制する規制部材と、
前記回転部材と前記規制部材との隙間に比べて、前記回転部材との隙間が広く設定された前記磁石部材と、
を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の現像装置。 - 前記回転部材の回転方向に対して前記像保持体と前記回転部材との対向位置よりも上流側に配置され、且つ、前記回転部材との間に隙間をあけて配置され、前記回転部材の表面に保持された現像剤の量を規制する規制部材と、
前記現像剤保持体の回転軸に垂直な断面において、前記現像剤保持体の法線方向に形成する磁界の磁束密度のピーク値の半分以上の磁束密度を有する角度の領域と、前記回転部材の半径の2倍の位置と、前記回転部材と前記規制部材との間隔に対応する位置と、で囲まれた領域の断面積に対して、半分以上の断面積を有する前記磁性部材と、
を備えたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の現像装置。 - 像保持体と、
前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像の形成装置と、
前記像保持体の表面の潜像を可視像に現像する請求項1ないし4のいずれかに記載の現像装置と、
前記像保持体の表面の可視像を媒体に転写する転写装置と、
前記媒体の表面の可視像を定着させる定着装置と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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