JP3614813B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁性一成分現像剤を用いて像担持体上に静電潜像を形成する為の現像装置、並びにこの現像装置を有する画像形成装置(例えば複写機,ファクシミリ,プリンタ等)に関するものである。尚以下、像担持体として感光体ドラムを例に挙げて説明するが、これに限るものではなく、ベルト感光体等に対しても勿論適用できる。
【0002】
【従来の技術】
図5は複写等(画像形成装置)の画像形成部周辺を示す模式図である。
【0003】
上記画像形成部は、電子写真プロセスによって記録紙115に所定のトナー像を形成する部分であり、感光性を有する感光体ドラム301の周囲に、その回転方向に沿って順に、帯電ユニット302、露光ユニット303、現像ユニット304、転写ユニット305、除電ユニット307、及びクリーナー306を備えている。尚除電ユニット307とクリーナー306が逆の配置であっても良い。
【0004】
上記帯電ユニット302は、コロナ放電を発生させることによって感光体ドラム301の表面に所定電位を与えるものである。上記露光ユニット303は、所望の画像に対応する光を照射することにより感光体ドラム301の表面電位を選択的に減衰させて静電潜像を形成するものである。上記現像ユニット304は、感光体ドラム301の表面に形成された静電潜像をトナーにより現像して、トナー像を形成するものである。上記転写ユニット305は、感光体ドラム301上に形成されたトナー像を記録紙115上に転写するものである。上記除電ユニット307は、感光体ドラム301の表面電荷をランプ光によって除電するものである。上記クリーナー306はファーブラシ316とゴムブレード326により構成されており、感光体ドラム301の表面に残留したトナーやその添加剤等を除去するものである。尚図示例のクリーナー306はファーブラシ316とゴムブレード326の両方を有するが、一方のみを有するクリーナー306の場合もある。
【0005】
上記画像形成部でトナー像が転写された記録紙115は、加熱ローラ401と加圧ローラ402により熱と圧力が加えられてトナー像が定着され(定着部)、その後排紙ローラ(図示せず)によって排紙トレー上に排出される様になっている。
【0006】
図6は上記現像ユニット(現像装置)304を示す断面図であり、感光体ドラム301と共に図示している。尚この図6に示す現像装置を従来例(1)と称す。
【0007】
現像ユニット304内には、磁性一成分現像剤(トナー)(図示せず)が収納されており、このトナーを撹拌する撹拌ローラ324と、トナーを感光体ドラム301表面に移行させる為の現像ローラ344が備えられている。
【0008】
現像ローラ344は、ローラ表面を覆う回転スリーブ341と、ローラ内部に設けられたローラ状のマグネット342からなり、このマグネット342は固定された状態で、上記回転スリーブ341が回転する構成となっている。また上記現像ローラ344に対峙して磁性ブレード394が設けられている。
【0009】
上記マグネット342の磁極配置としては、例えば磁性ブレード394に対向する位置にS極(ブレード極S1)、感光体ドラム301と対向する位置にN極(現像極N1)を配置し、この現像極N1の回転スリーブ回転方向下流側にS極(S2)、更に下流側にN極(N2)を配置した4極構造のものが挙げられる。
【0010】
次にこの現像ユニット304を用いた現像法について説明する。
【0011】
現像ユニット304内のトナーは回転スリーブ341との摩擦によって所定の極性に帯電され、この帯電したトナーは回転スリーブ341に付着して搬送される。回転スリーブ341上に厚く形成されたトナー層は、磁性ブレード394を通過する際に、回転スリーブ−ブレード間の中間位置を境にして2分され、磁性ブレード394に近い方のトナーは該磁性ブレード394に固着され、回転スリーブ341に近い方のトナーは磁気吸引力により回転スリーブ341に吸引されて磁性ブレード394から離れ、感光体ドラム301に向かう。
【0012】
感光体ドラム301への対向位置に来たトナー薄層は、感光体ドラム301に形成された静電潜像部分に飛翔し、感光体ドラム301表面にトナーによる像を形成する。
【0013】
しかし上記従来例(1)の様な回転スリーブ341上へのトナーコーティング方法では、トナー搬送力が比較的弱い為にトナー帯電量が不安定であり、よってブレード394通過時においてトナー層が2分される際に、回転スリーブ341側に吸引されるトナー薄層の表面に乱れが生じ、しばしば粗密のあるトナー薄層になるという問題があった。
【0014】
そこでトナー薄層の粗密を低減したものとして、ブレードの回転スリーブ回転方向上流側(以下、単に上流側と称することがある)面に磁石を取り付けた現像装置が提案されている(従来例(2):特開平10−333437号公報)。図7はこの従来例(2)の現像装置における現像ローラ付近を示す断面図であり、図6と同じ構成部分については同一の符号を付して重複説明を避ける。
【0015】
この現像装置は上記ブレード上流側の磁石384(ブレード対向部分の現像ローラ内磁石と同極:図示例ではS極)による吸引効果によってブレード手前側のトナー密度を向上させたものであり、この様なトナー搬送量の増大によってトナーの摩擦帯電量も向上する。そしてこの様に密度が高く帯電量も高い状態のトナー層がブレード394部分に来た際には、ブレード上流側の磁石384と現像ローラ内固定磁石S1とにより形成された反発磁界によって、ブレード394の位置でトナーが浮き上がり、ブレード−回転スリーブ間におけるトナーの穂があまり乱れることなく穂切れされ、その結果形成されたトナー薄層は粗密の低減されたものとなる。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
上記の様にブレード上流側に磁石を設けた従来例(2)の現像装置は、トナー搬送力が良好で、トナー層厚み規制後のトナー薄層の粗密が低減されるものの、トナー搬送力が良すぎる為に、回転スリーブの周速やトナーの種類等のシステム条件によっては、トナーがやや凝集気味となる。そして仮に凝集したトナーによってブレード−回転スリーブ間に目詰まりを生じると、良好なトナー薄層の形成が阻害されることとなる。従って目詰まりを避ける為にブレード−回転スリーブ間距離を比較的広くする(例えば従来例(1)が0.2mmであるのに対し、従来例(2)では0.3mmとする)必要が生じ、その結果得られるトナー薄層は比較的厚いものとなるが(例えば従来例(1)が0.1mmであるのに対し、従来例(2)では0.15mmとなる)、トナー薄層が厚くなると粗密が生じ易くなる傾向にある。この様に従来例(2)ではトナー薄層の均一化には限界があり、更なる改善が要望されている。
【0017】
そこで本発明においては、トナー薄層(トナー層厚み規制後のトナー層)の粗密をより一層低減し、ほぼ均一なものにすることのできる現像装置、及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る現像装置は、固定マグネットを内包する回転スリーブと、この回転スリーブ上に形成されるトナー層の厚みを規制するトナー層厚規制部材とを有する、磁性一成分現像剤を用いた現像装置において、前記トナー層厚規制部材は、磁性体の板状部材から構成されたブレードと、このブレードにおける前記回転スリーブ回転方向上流側に取り付けられたブレード側磁石とを備え、前記回転スリーブ内には、前記ブレード側磁石と対向した位置に回転しない状態でスリーブ側磁石が設けられ、前記ブレード側磁石とスリーブ側磁石とは、互いに同極同士が対向され、前記ブレードは、前記回転スリーブとの対向部に回転スリーブの周面と離間状態の薄肉エッジ部が形成されたものであり、前記薄肉エッジ部は、前記回転スリーブに向かう突出量が0.3〜0.8mmの範囲内の値であることを要旨とする。
【0019】
上記ブレードはその上流側に取り付けられた上記磁石によって磁力を有するものとなっているが、上記薄肉エッジ部においては厚みが薄いから、磁力が集中して強いものとなっている。そしてこの様に強い磁力がブレード先端、即ち薄肉エッジ部先端から回転スリーブに渡っているから、ブレード−回転スリーブ間におけるトナー層に殆ど乱れがなくなり、よって粗密の殆どないトナー薄層を得ることができる。
【0020】
また薄肉エッジ部は肉厚が薄いから、回転スリーブ上のトナーがブレード−回転スリーブ間を通過する距離としては短くなり、従って目詰まりを生じ難く、ブレード−回転スリーブ間距離をあまり広くとる必要がなくなる。よって厚いトナー薄層となることによる層乱れを防止することも可能である。
【0021】
また本発明において、前記現像装置は、前記回転スリーブに前記ブレードが対向する位置(以下、ブレード−回転スリーブ対向位置と称することがある)よりも下側からトナーが供給される様に前記回転スリーブ及び前記ブレードが配置され、前記回転スリーブの回転が、前記トナーが供給される部分から上方に向かう方向であっても良い。
【0022】
この様に現像装置におけるトナーを供給する部分がブレード−回転スリーブ対向位置よりも下側であると、トナーを重力に逆らって上に持ち上げる必要があるが、本発明の現像装置ではブレード−回転スリーブ対向位置部分における磁力が強いから、その吸引力によってトナーを十分に持ち上げることができる。仮にトナーを持ち上げる力が不十分な現像装置の場合では、トナー供給箇所をブレード−回転スリーブ対向位置より上方に位置させる必要があり、現像装置の全体形状や画像形成装置内における現像装置の配置に制限が加わることになる。しかし本発明の現像装置ではトナー収容部分(ハウジング)の配置として、必ずしも回転スリーブの位置よりも上側に設ける必要がなく、形状の自由度が増し、またこの現像装置を備える画像形成装置内の配置としても自由度が増す。
【0023】
更に本発明において、前記薄肉エッジ部は、前記回転スリーブに対向する先端の厚みが0.4〜0.8mmであることが好ましい。この様に厚みが0.8mm以下であれば、上述の効果を十分に発揮しうる。一方あまり薄すぎると薄肉エッジ部先端が摩耗し易く、この為に寿命が短くなる懸念があるから、上記の如く0.4mm以上が好ましい。
【0024】
尚上記薄肉エッジ部以外のブレード部分の厚みとしては、ブレードとしての剛性を確保する為に2mm以上であることが望ましい。
【0025】
加えて本発明において、前記磁石における前記回転スリーブ側の先端が、回転スリーブから離れる方向に前記薄肉エッジ部の先端よりも0.1〜0.5mm後退した位置であることが好ましい。
【0026】
この様に上記薄肉エッジ部先端からの上記磁石先端の後退位置(後述する間隔W2)を0.5mm以下として従来例(2)に比べて上記磁石が回転スリーブに接近させることにより、ブレード−回転スリーブ対向位置へのトナーの吸引力が従来よりも高くなる。従って上記と同様にトナーを重力に逆らって十分持ち上げることができ、よって現像装置の形状の自由度が増し、また画像形成装置内における現像装置の配置の自由度が増す。但し上記薄肉エッジ部先端からの上記磁石先端の後退位置を0.1mm未満とすれば、トナーの目詰まりを生じるおそれがあるから、上記の如く0.1mm以上であることが望ましい。
【0027】
本発明に係る画像形成装置は、前記現像装置を備え、この現像装置によって感光体上に形成された静電潜像を現像するものであることを要旨とする。
【0028】
【発明の実施の形態】
先ず本発明の一実施形態に係る複写機(画像形成装置)の一例について述べる。
【0029】
図1は上記複写機の概略構成を示す模式図である。尚図5と同じ構成部分については同一の符号を付して重複説明を避ける。
【0030】
この複写機60は、複写機本体の下部に配設された給紙部200と、この給紙部200の上方に配設された画像形成部300と、この画像形成部300よりも排出側に配設された定着部400と、この定着部400の上方に配置された排出部600、並びに複写機本体の上部に配設された画像読取部500を備え、そして上記給紙部200,上記画像形成部300,上記定着部400,及び上記排出部600を繋ぐ用紙搬送部100を備えている。
【0031】
上記画像形成部300は、上述の様に電子写真プロセスによって用紙に所定のトナー像を形成するものであり、回転可能に軸支された感光体ドラム301と、この感光体ドラム301の周囲にその回転方向(矢印A)に沿って、帯電ユニット302、露光ユニット303、現像ユニット(現像装置)10、転写ユニット305、クリーナー306を備えている。尚現像ユニット10は、静電潜像をトナーにより現像して、感光体ドラム301の表面にトナー像を形成するものである。
【0032】
上記定着部400は、上記画像形成部300の用紙搬送方向の下流側に配置され、上記画像形成部300においてトナー像が転写された用紙を、一対のローラ(加熱ローラ401及び加圧ローラ402)によって挟んで加熱し、用紙上にトナー像を定着させるものである。
【0033】
画像読取部500は、コンタクトガラス上に載置された原稿に、露光ランプから光を照射し、その反射光を反射鏡を介して光電変換部に導くことにより、原稿の画像情報を読み取るものである。
【0034】
上記給紙部200は、複数の給紙カセット201,202,221を備える。このうちの給紙カセット221は複写機側面から用紙を補充するバイパストレイとなっており、蓋部222により閉じることができる。
【0035】
それぞれの給紙カセット201,202,221には用紙搬送路110が接続され、この用紙搬送路110は画像形成部300に向かい、更に定着部400を経て排出部600に向かっている。尚これらの用紙搬送路110により上記用紙搬送部100が構成されている。また複写が完了した用紙は、排出部600の排出ローラ605から排出トレイ610上に排出される。
【0036】
図1から分かる様にこの複写機60は縦搬送型で、複写機全体がコンパクトになっており、現像ユニット10としては、現像ローラ14が上方に位置し、トナー収納部分354がこの現像ローラ14より下側に位置する形状となっている。
【0037】
次に上記複写機に用いられる本発明の一実施形態に係る現像ユニット(現像装置)10について述べる。
【0038】
図2は上記現像ユニット10を示す断面図である。この現像ユニット10のトナー収納部分354には磁性一成分現像剤(トナー)(図示せず)が収納されており、このトナーを攪拌する2つの撹拌ローラ314,324が備えられている。またトナーを感光体ドラム301表面に移行させる為の現像ローラ14が、トナー収納部分354よりも上方に位置して設けられている。
【0039】
上記現像ローラ14は、アルミニウム等の非磁性材によって構成された円筒状の回転スリーブ13と、この回転スリーブ13に内包される固定マグネット15からなり、このマグネット15の位置が固定された状態でその周囲を上記回転スリーブ13が回転する構成となっている。この回転スリーブ13内のマグネット15は従来と同じく、後述のトナー層厚規制部材16に対向する位置にS極(ブレード極S1)、感光体ドラム301と対向する位置にN極(現像極N1)を配置し、この現像極N1の回転スリーブ回転方向下流側にS極(S2)、更に下流側にN極(N2)が配置されている。
【0040】
トナー層厚規制部材16は上記回転スリーブ13(現像ローラ14)に対峙して設けられ、該トナー層厚規制部材16はブレード11と磁石12からなり、この磁石12は上記ブレード11の回転スリーブ回転方向上流側に取り付けられている。
【0041】
図3の(a)は上記現像ローラ14と上記トナー層厚規制部材16を示す部分拡大断面図であり、(b)はこのブレード−回転スリーブ間部分を更に拡大した断面図である。尚図2と同じ構成部分については同一の符号を付して重複説明を避ける。
【0042】
上記ブレード11は磁性体の板状部材(例えば磁性ステンレス鋼、具体的にはSUS340やSUS430等)から構成されており、その回転スリーブ13との対向部に薄肉エッジ部17が形成されている。この薄肉エッジ部17は回転スリーブ13に対し、所定の間隔W1(例えば0.2〜0.4mm)を開けて回転スリーブ軸方向に平行に延在する様に配設されている。該薄肉エッジ部17の先端17aにおける厚みT2は例えば0.4mm(好ましい厚みT2の範囲としては0.4〜0.8mm)であり、薄肉エッジ部17の突出長さL1としては例えば0.5mm(好ましい突出長さL1の範囲としては0.3〜0.8mm)である。ブレード11の幹部18の厚みT3は例えば2mmであり、撓むことなくしっかりと薄肉エッジ部17の位置を保持している。この幹部18から上記薄肉エッジ部17への移行部19は斜めに傾斜する様にして厚みが徐々に薄くなっている。
【0043】
上記磁石12は厚さT4が例えば2mm、長さL2が例えば10mmであり、現像ローラ14との対向側が、現像ローラ内マグネット15のブレード対向部分の磁極(S1)と同じS極で、反対側がN極となっている。該磁石12の現像ローラ14との対向側端(磁石12における回転スリーブ側の先端)12aは、上記薄肉エッジ部17の先端17aよりも現像ローラ14から離れており、薄肉エッジ部先端17aと磁石12の対向側端12aの間隔W2は、例えば0.3mm(好ましいW2としては0.1〜0.5mm)である。
【0044】
次に動作について説明する。
【0045】
上記現像ユニット10においては、トナー層厚規制部材16−回転スリーブ13対向位置(図2に矢印Bで指し示す位置)では固定マグネット15のS1極と磁石12先端のS極によって強力な磁場が形成されており、またブレード11の薄肉エッジ部17においては、この磁力に反発する強力なN極性が形成されている(図4:トナー層厚規制部材16と現像ローラ14のS1極部分の磁界を説明する為の図)。
【0046】
回転スリーブ13との摩擦によって所定の極性に帯電されたトナーは、固定マグネット15のS1極と磁石12先端のS極によって強力に吸引され、上昇する様にしてトナー層厚規制部材16−回転スリーブ13対向位置(図2に矢印Bで指し示す位置)に向かう。そしてこのトナーは回転スリーブ13に付着した状態で搬送され、トナー層厚規制部材16におけるブレード11の薄肉エッジ部17によって層厚を規制されて薄くなる。このとき薄肉エッジ部17と回転スリーブ13間には上述の様に強力な磁場が形成されているから、トナーは粗密が極めて低減されたほぼ均一な状態で薄肉エッジ部17−回転スリーブ13間を通ることになり、続いて薄肉エッジ部17から離れるときにほぼ均一状態でトナーの穂立ちが2分され、回転スリーブ13上にトナー薄層を形成する。その後、この回転スリーブ13上のトナー薄層は感光体ドラム301に向かう。
【0047】
この様に本実施形態においては、トナー層厚規制部材16の磁石12によって強力な吸引力が発揮され、優れたトナー搬送効果を示す上、薄肉エッジ部17における強力なN極性によって、トナー薄層乱れが解消され、ほぼ均一なトナー薄層を形成することができる。加えて薄肉エッジ部17は肉厚が薄いから、薄肉エッジ部17−回転スリーブ13間に詰まりを生じ難く、従ってこの間の距離(W1)を広くとる必要がない。また目詰まりを生じ難いから、安定した画像形成が実現できる。
【0048】
尚単にブレード回転スリーブ間の磁力を強化する目的であれば、回転スリーブ内のマグネットとして強力なものを採用したり、或いはブレード上流側の磁石に強力なものを使用するという手法が考えられるが、これらの手法では強力マグネットは高価であるからコストアップを招く上、上述の様にトナー薄層の粗密の低減を図ることはできない。
【0049】
以上の様に本発明に係る現像装置(現像ユニット)及び画像形成装置に関して、例を示す図面を参照しつつ具体的に説明したが、本発明はもとより図示例に限定される訳ではなく、前記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【0050】
例えば上記実施形態においては、ブレード11における幹部18から薄肉エッジ部17への移行部19として斜めに傾斜したものを示したが、これに限らず、階段状に厚みの変化する移行部であっても良い。また移行部19を設けずに、上記幹部18に直接上記薄肉エッジ部17が接続されたものであっても良い。
【0051】
【発明の効果】
本発明に係る現像装置や画像形成装置によれば、トナー層厚み規制後のトナー薄層として粗密の殆どないほぼ均一なものが得られる。しかもトナー層厚規制部材−回転スリーブ間の目詰まりが生じ難い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る複写機(画像形成装置)の一例の概略構成を示す模式図。
【図2】本発明の一実施形態に係る現像ユニット(現像装置)を示す断面図。
【図3】(a)は現像ローラとトナー層厚規制部材の部分を示す拡大断面図、(b)はブレード−回転スリーブ間部分を更に拡大した断面図。
【図4】トナー層厚規制部材と回転スリーブのS1極部分の磁界を説明する為の図。
【図5】複写等の画像形成部周辺を示す模式図。
【図6】従来の現像ユニット(現像装置)を示す断面図。
【図7】従来例(2)の現像装置における現像ローラ付近を示す断面図。
【符号の説明】
10 現像ユニット(現像装置)
11 ブレード
12 磁石
13 回転スリーブ
14 現像ローラ
15 固定マグネット
16 トナー層厚規制部材
17 薄肉エッジ部
17a 薄肉エッジ部先端
18 幹部
19 移行部
314,324 撹拌ローラ
354 トナー収納部分
Claims (5)
- 固定マグネットを内包する回転スリーブと、この回転スリーブ上に形成されるトナー層の厚みを規制するトナー層厚規制部材とを有する、磁性一成分現像剤を用いた現像装置において、
前記トナー層厚規制部材は、磁性体の板状部材から構成されたブレードと、このブレードにおける前記回転スリーブ回転方向上流側に取り付けられたブレード側磁石とを備え、
前記回転スリーブ内には、前記ブレード側磁石と対向した位置に回転しない状態でスリーブ側磁石が設けられ、
前記ブレード側磁石とスリーブ側磁石とは、互いに同極同士が対向され、
前記ブレードは、前記回転スリーブとの対向部に回転スリーブの周面と離間状態の薄肉エッジ部が形成されたものであり、
前記薄肉エッジ部は、前記回転スリーブに向かう突出量が0.3〜0.8mmの範囲内の値であることを特徴とする現像装置。 - 前記現像装置は、前記回転スリーブに前記ブレードが対向する位置よりも下側からトナーが供給される様に前記回転スリーブ及び前記ブレードが配置され、
前記回転スリーブの回転が、前記トナーが供給される部分から上方に向かう方向である請求項1に記載の現像装置。 - 前記薄肉エッジ部は、前記回転スリーブに対向する先端の厚みが0.4〜0.8mmである請求項1または2に記載の現像装置。
- 前記磁石における前記回転スリーブ側の先端が、回転スリーブから離れる方向に前記薄肉エッジ部の先端よりも0.1〜0.5mm後退した位置である請求項1〜3のいずれかに記載の現像装置。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の現像装置を備え、この現像装置によって感光体上に形成された静電潜像を現像するものであることを特徴とする画像形成装置。
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