JP3614813B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。

Images