JP4442823B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

本発明は，複写機等の画像形成装置に用いられる現像装置に関し，特に，現像ローラの表面に担持された現像剤を均一化した際に該現像ローラの両端部における現像剤漏れ或いは現像剤の凝集を防止する技術に関するものである。

従来，上記現像装置においては，現像ローラの表面に担持される現像剤を均一化するための層厚規制ブレードが設けられている。このような現像装置では，上記層厚規制ブレードにより上記現像ローラの表面の現像剤が均されると，現像剤は現像ローラの端部方向（軸方向外側）へ移動し，現像ローラ端部でのトナーの圧力が高くなり，現像ローラ端部における現像剤の漏れ（零れ落ち）が発生しやすくなるという問題が生じる。
上記現像剤の漏れを防止する手法として，フェルトやスポンジ等の弾性部材を回転する現像ローラの表面端部に圧接させることで上記現像剤をシールする手法や，特許文献１に記載されているように，現像ローラ両端部の外周面に沿って所定の空隙を隔てて磁石などの磁性体を配置することにより磁気ブラシを形成して上記現像剤をシールする手法が知られている。
また，特許文献２には，上記磁気ブラシに加えて，上記現像ローラ表面に圧接された上記弾性部材（弾性発泡体）を該磁気ブラシの現像領域側に設け，二重シール構造としたプロセスカートリッジが開示されている。
特開平３−１３９７５号公報 特開平７−２１９３４３号公報

しかしながら，現像ローラに弾性部材を圧接させる前記特許文献２に記載された従来の手法では，上記弾性部材が設けられることで，現像ローラ端部側へ移動してきた現像剤の逃げ場がなくなるため，上記弾性部材の圧接位置近傍において現像剤が圧縮され，挙句の果てに上記弾性部材を押し退けて現像剤が現像ローラの両端部から漏れ出すという問題がある。また，現像剤の圧縮により現像剤が凝集するという問題も生じ得る。
一方，上記特許文献１及び２に記載の磁気ブラシを用いたシール手法を用いた場合でも，上記現像ローラ端部へ現像剤が押し寄せられると，現像剤が圧縮され，上記磁性体と現像ローラ表面との間隙に介在する現像剤が押し出され，磁気ブラシをすり抜けて現像剤が現像ローラ両端部から漏れてしまうという問題がある。また，上記間隙に入り込んだ現像剤が該間隙内で凝集して，上記弾性部材や上記現像ローラ表面を磨耗させ或いは傷つけてしまうという問題も生じかねない。また，上記間隙で凝集した現像剤により現像ローラの回転が妨げられて，感光体への現像剤の付着量を低下させるという問題もある。
上述した各問題は，近年の印字処理の高速化要求に応じて，上記現像ローラの回転速度が高速化されるに伴い顕著に現れている。
従って，本発明は上記事情に鑑みなされたものであり，その目的とするところは，現像ローラ端部における現像剤の圧縮化を軽減することにより，現像剤の漏れを防止すると共に現像剤の凝集化を防止することが可能な現像装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は，磁性粒子を有する現像剤を磁力吸着する少なくとも一の磁力吸着手段を内部に備え，現像剤を表面に担持する現像ローラと，上記現像ローラに担持された現像剤の層厚を略均一に規制する層厚規制部材と，上記現像ローラに担持された現像剤を該現像ローラの両端でシールするシール部材と，上記現像ローラに送給する現像剤を収容する現像剤収容部と，上記磁力吸着手段による磁力吸着によって現像剤が上記現像ローラに担持されるように上記現像剤収容部の現像剤を上記現像ローラに送給する供給ローラと，上記供給ローラによって上記現像剤収容部から上記現像ローラへ送給される現像剤の送給量を規制する送給量規制手段とを備えてなる現像装置であって，上記供給ローラによって上記現像剤収容部から上記現像ローラの両端部近傍へ送給される現像剤の送給量を，上記現像剤収容部から上記現像ローラの中央部へ送給される現像剤の送給量よりも抑制する送給量抑制手段を具備してなり，上記送給量抑制手段の高さと上記送給量規制手段の高さとの間を上記磁力吸着手段のうち上記送給量抑制手段に対向して配置され，帯電されたトナーを吸引して上記現像ローラ上に吸着させる磁力吸着手段の磁極軸が通るように，上記送給量抑制手段の高さが設定されてなり，上記層厚規制部材が，上記送給量規制手段及び上記送給量抑制手段の上記現像ローラの回転方向下流側において，上記現像ローラの両端部近傍の現像剤の担持量が中央部よりも少ない状態で該現像ローラに担持された現像剤の層厚を略均一に規制するものであることを特徴とする現像装置として構成される。
これにより，上記層厚規制部材により現像剤の層厚が規制される前においては上記現像ローラの両端部に供給される現像剤の供給量が抑制（減少）され，上記現像ローラ端部における現像剤の担持量が減少するが，上記層厚規制部材によって現像剤の層厚が規制されることにより現像ローラの中央部近傍から両端部近傍に移動してきた現像剤により上記現像ローラの両端部近傍における現像剤不足が補充される。そのため，上記層厚規制部材による層厚規制により上記現像ローラの両端部に移動してきた現像剤が上記シール部材に押し付けられることによる現像剤の圧縮が軽減される。その結果，現像剤の漏れや現像剤の凝集化が防止される。
ここで，現像剤の送給量の抑制手法としては，現像剤収容部から送給される現像剤の進行を規制することが考えられる。そのため，上記送給量抑制手段は，上記送給量規制手段或いは当該現像装置の筐体に立設され上記現像剤収容部から送給される現像剤の進行を規制する突起状部材であることが望ましい。
この場合，上記送給量抑制手段の上記突起状部材が，上記現像ローラの両端部近傍に位置対応して形成されたものであって，該突起状部材の突出高さが，上記現像ローラの中央部に位置対応する上記送給量規制手段の規制高さよりも高く設定されていれば，上記現像ローラ端部への現像剤の送給量を効果的に抑制することが可能となる。

また，上記磁力吸着手段の磁極軸が，上記送給量抑制手段の突出高さと上記送給量規制手段の規制高さとの略中間位置を通るように設定され，上記供給ローラによる上記現像剤収容部から上記現像ローラへの現像剤の送給が，主として上記送給量抑制手段及び上記送給量規制手段の間を乗り越えて行われてなることが考えられる。これにより，上記現像ローラの両端部における上記磁力吸着手段による現像剤の吸着量が低下するため，上記現像ローラの両端部近傍における現像剤不足を生じせしめることが可能となる。
また，上記送給量抑制手段が，上記現像装置の筐体と一体形成されたものであれば，部品点数を省減させることができるため，部品コストを抑制することができる。

本発明によれば，現像ローラ端部に移動してきた現像剤が上記現像ローラの両端部近傍における現像剤不足を補充するというかたちで利用されるため，上記層厚規制部材による層厚規制により上記現像ローラの両端部に移動してきた現像剤が上記シール部材に押し付けられることによる現像剤の圧縮が軽減される。その結果，現像剤の漏れや現像剤の凝集化を防止することが可能となる。

以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の実施の形態に係る現像装置１６を備えた画像形成装置の画像形成部Ｘの模式断面図，図２は上記現像装置１６の平面図，図３は上記現像装置１６を図２のＡ−Ａ線で切断したときの断面図，図４は上記現像装置１６を図２のＢ−Ｂ線で切断したときの断面図，図５は現像ローラの汲み上げ極の設定位置を説明するための拡大図である。

まず，図１を用いて，上記現像装置１６を備えた画像形成装置の画像形成部Ｘの概略構成及び画像形成動作について簡単に説明する。尚，本現像装置１６が適用可能な画像形成装置の具体例としては，例えば，複写機，ＦＡＸ装置及びプリンタ装置などが挙げられる。
画像形成部Ｘは，大別すると，静電潜像を担持する感光体ドラム４（像担持体）と，その周囲に，上記感光体ドラム４の表面を一様に帯電させる帯電装置６，上記感光体ドラム４の表面にレーザービームを照射して静電潜像を形成する露光装置７，上記静電潜像をトナー（現像剤に相当）で現像する現像装置１６，該現像装置１６により現像されたトナー画像を転写ベルト９により搬送された記録紙に転写する転写装置８，転写後の感光体ドラム４の表面に残存する現像剤を除去するクリーニング装置３，転写後の感光体ドラム４に残留する電位を除去する除電ランプ５等が配設されて構成されている。

上記感光体ドラム４は，図１において時計方向（矢印Ｐ１方向）に回転駆動され，上記帯電装置６は回転する感光体ドラム４の表面をコロナ放電等により数百Ｖ（例えば＋６００Ｖ）に帯電させる。この帯電装置６よりも感光体ドラム４の回転方向下流側の該感光体ドラム４の表面には，露光装置７から出射されたレーザビームが照射されることにより，表面電位が５０Ｖ程度まで低下させられた静電潜像が形成される。
上記露光装置７の更に回転方向下流側には本発明の一実施形態にかかる現像装置１６が配設されている。この現像装置１６を構成する現像ローラ１１には現像バイアス（例えば＋３００Ｖ）が印加されており，上記現像ローラ１１と上記露光装置７により表面電位が５０Ｖ程度まで低下させられた上記静電潜像との間に生じた電位差により，上記現像ローラ１１の表面上に担持されたトナー粒子が上記静電潜像に移動して，当該静電潜像が現像される。
転写装置８では，図示しない記録紙収納部から搬送されてきた記録紙が，感光体ドラム４とその周速と同じ速度で移動する転写ベルト９との間に挟持された状態で搬送されながら帯電されることにより，上記感光体ドラム４上に現像されたトナー画像が記録紙上に転写される。
上記転写装置８の回転方向下流側には感光体ドラム４の表面に残存する現像剤を除去するクリーニング装置３が配設されている。このクリーニング装置３により除去された現像剤はクリーニング装置内に設けられた不図示の回収槽に収容される。
上記クリーニング装置３の回転方向下流側には，除電ランプ５が配設されている。この除電ランプ５により，転写後の感光体ドラム４に残留する電位が除去される。その後，上記帯電装置６により感光体ドラム４の表面が一様に帯電されて，次なる画像形成処理が実行される。
上記転写装置８によってトナー像が転写された記録紙は，その搬送方向下流側に設けられた図示しない定着装置に搬送される。上記記録紙が上記定着装置に設けられた加熱ローラとこれに対向する加圧ローラとにより圧接搬送されることにより，記録紙上のトナーが加熱ローラの熱によって溶融定着され，同時に，加圧ローラによって上記記録紙が上記加熱ローラに押し付けられて，トナーの定着が行われる。その後，図示しない排出トレイに画像が定着された記録紙が排出される。

ここで，図１〜図４を用いて，上記現像装置１６について詳しく説明する。なお，本実施の形態では，上記現像装置１６は，乾式の現像装置であって，磁性体トナー（磁性粒子に相当）を有する磁性一成分トナー（現像剤の一例。以下「トナー」と略す）を用いて現像する一成分現像方式の現像装置として説明するが，もちろん，非磁性トナーとキャリアを含む現像剤を用いて現像する二成分現像方式の現像装置や，液体現像剤を用いた湿式の現像装置であっても本発明を適用することは可能である。
図示するように，上記現像装置１６は，トナーを表面に担持する現像ローラ１１と，トナーを収容するトナー収容部１８（現像剤収容部に相当）と，上記トナー収容部１８内のトナーを攪拌させて所定の磁気或いは電荷を帯電させると共に後記する供給ローラ１２に帯電したトナーを送給するスパイラル状の攪拌ローラ１３と，上記攪拌ローラ１３から送給されたトナーを上記現像ローラ１１へ送給するスパイラル状の供給ローラ１２と，現像ローラ１１上のトナー層の層厚を略均一化するドクターブレード１５（層厚規制部材の一例）と，現像ローラ１１上のトナーを該現像ローラ１１の両端でシールする磁性シール部材１４（シール部材の一例）と，上記トナー収容部１８から上記現像ローラ１１へ送給されるトナーの送給量を規制する規制ブレード２０（図２参照，送給量規制手段の一例）と，これらを収納或いは支持する筐体１７とを備えて構成される。

上記現像ローラ１１は，図３及び図４に示すように，その内部に設けられた４つの磁石１９ａ（Ｎ極），１９ｂ（Ｓ極），１９ｃ（Ｎ極），１９ｄ（Ｓ極）で構成されるマグネットローラ１１ａと，該マグネットローラ１１ａの外周に設けられた非磁性体の円筒状の現像スリーブ１１ｂとを有してなる。上記マグネットローラ１１ａは隣り合う磁極が異なるようにして磁石を張り合わせたブロックタイプのものであって，回転しないように上記筐体１７で固定支持されている。これに対して，上記現像スリーブ１１ｂは上記マグネットローラ１１ａの外周方向へ反時計回り（図１の矢印Ｐ２方向）に回転自在に上記筐体１７で軸支されている。
上記マグネットローラ１１ａを構成する４つの磁石のそれぞれには個別の役割があり，上記磁石１９ａは帯電されたトナーを吸引して現像スリーブ１１ｂ上に吸着させる役割，上記磁石１９ｂは現像スリーブ１１ｂ上のトナーを搬送する役割，上記磁石１９ｃはトナーを穂立ちさせる役割，上記磁石１９ｄは現像後に残留したトナーを現像装置内に搬送（回収）する役割を有する。なお，上記マグネットローラ１１ａはブロックタイプのものに限定されることはなく，例えば４つの磁極エリアを持つ一体型のものであってもよい。また，その磁極数も４つに限定されることはない。

上記現像ローラ１１の両端部には，上記現像スリーブ１１ｂの外周面と所定の間隙を隔てた位置に磁性体からなる上記磁性シール部材１４が固設されている。この磁性シール部材１４は，上記現像ローラ１１に内包されるマグネットローラ１１ａとの間で集中磁界を生成し，上記所定の間隙にトナーを介在させて磁気ブラシを形成することで，トナーが上記現像ローラ１１の両端部から現像領域外に流出することを防止している。

上記現像ローラ１１と上記供給ローラ１２との間には，図２に示すように，上記供給ローラ１２からのトナーの供給量を規制する上記規制ブレード２０が設けられている。この規制ブレード２０は，上記筐体１７と一体形成されたものであり，上記各ローラに平行して上記筐体１７の内壁から立設された突起状に形成されている。この規制ブレード２０は少なくとも現像ローラ１１の現像領域の幅以上の長さを有する。
従来の現像装置にも，上記供給ローラ１２からのトナーの供給量を規制する上記規制ブレード２０に相当する部材が設けられていた。しかし，それは上記現像ローラ１１へのトナーの供給量を一律に規制するものであった。本現像装置１６の上記規制ブレード２０が従来と異なるところは，上記現像ローラ１１の両端部近傍へ送給されるトナーの送給量を抑制するべく，図２に示すように，上記現像ローラ１１の両端部近傍に位置対応する上記規制ブレード２０の両端部２１の高さ（突出高さに相当）がその中央部近傍の高さ（規制高さに相当）よりも高く形成されている点にある。なお，このように形成された上記規制ブレード２０の両端部２１が本発明の突起状部材に相当し，送給量抑制手段の一例に相当する。
このような形状に上記両端部２１が形成されているため，上記現像ローラ１１の両端部近傍へ送給されるトナーの進行が規制される。即ち，上記現像ローラ１１の両端部近傍へ送給されるトナーの送給量が中央部近傍の送給量と較べて抑制される。

上記マグネットローラ１１ａを構成する上記各磁石１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄは，図５に示すように，各役割に応じた磁束密度パターン（図５中の二点鎖線）を形成するが，とりわけ，上記磁石１９ａ（磁力吸着手段の一例）の磁束密度パターン１９ａ−１は，上記磁石１９ａの磁極軸Ｑ，即ち，上記磁石１９ａの磁束密度パターン１９ａ−１において磁束密度がもっとも大きい地点を通る軸Ｑ（以下「汲み上げ極軸Ｑ」と称す）が，図２及び図５に示すように，上記規制ブレード２０の両端部２１の高さ（頂部）と上記規制ブレード２０の中央部近傍（両端部２１を除く部分）の高さ（頂部）との中間位置Ｒの近傍を通るように設定されている。言い換えれば，上記汲み上げ極軸Ｑが上記中間位置Ｒへ向くように設定されている。具体的には，上記汲み上げ極軸Ｑを通る地点が上記中間位置Ｒとなるように上記規制ブレード２０の両端部２１の高さが設計されており，或いは，上記中間位置Ｒを通るように上記マグネットローラ１１ａの各磁石の配列が決定されている。
上記汲み上げ極軸Ｑは，上記磁石１９ａによってトナーを磁力吸着する力が最も大きい地点を結んだ軸線であることからすれば，上記汲み上げ極軸Ｑが上記中間位置Ｒを通るように設定されていれば，上記規制ブレード２０の両端部２１によって，トナーの供給量が抑制され，上記現像ローラ１１の両端部におけるトナーの吸着量を効果的に減量させることができる。

上記規制ブレード２０によって規制されながらも，上記現像ローラ１１の表面に担持されたトナーは，上記現像スリーブ１１ｂの回転によって，上記規制ブレード２０の配設位置から回転方向下流側であって，感光体４との対向面よりも回転方向上流側に設けられたドクターブレード１５側へ搬送される。このとき，トナーは前記規制ブレード２０を乗り越えて現像スリーブ１１ｂに引き寄せられていくので，前記したように，規制ブレード２０の高さによりトナーの汲み上げ量が大きく変動する。
トナーがドクターブレード１５に到達すると，該ドクターブレード１５によって，担持されたトナーの層厚が略均一に規制される。このとき，現像スリーブ１１ｂの中央部のトナーが上記ドクターブレード１５による規制により現像スリーブ１１ｂの両端部側へ押し寄せられるが，上記規制ブレード２０によって，現像スリーブ１１ｂの両端部のトナーの担持量，即ち汲み上げ量は中央部よりも減少されているため，その減少分が中央部から移動してきたトナーで補充されることになる。したがって，上記現像スリーブ１１ｂの両端部に移動してきたトナーが上記磁性シール部材１４に押し付けられることによる現像剤の圧縮が軽減され，該圧縮による現像剤の漏れや現像剤の凝集化が防止される。

上述した実施の形態では，送給量抑制手段の一例として，上記規制ブレード２０の両端部２１の高さを該規制ブレード２０の中央部近傍よりも高くした例について説明したが，例えば，筐体１７の内壁からの立設高さが均等な規制ブレードと，該規制ブレードよりも現像ローラ１１に近い側或いは供給ローラ１２に近い側に別途設けられた上記規制ブレードよりも高く突出した突起状部材とが上記筐体１７に形成された例であってもかまわない。この場合，上記突起状部材は上記現像ローラ１１の両端部近傍に対応する位置に設けられる。
また，筐体１７の内壁からの立設高さが均等な規制ブレードであって，上記現像ローラ１１の両端部近傍に対応する部分を除く部分（規制ブレードの両端部を除く部分，例えば規制ブレードの中央部近傍）にのみ所定サイズの複数の開口が形成された規制ブレードを用いても，上記ドクターブレード１５によりトナーの層厚が規制される前においては，上記現像ローラ１１の両端部に供給されるトナーの供給量を抑制することができる。

本発明の実施の形態に係る現像装置を備えた画像形成装置の画像形成部Ｘの模式断面図。 本発明の実施の形態に係る現像装置の平面図。 図２のＡ−Ａ線断面図。 図２のＢ−Ｂ線断面図。 現像ローラの汲み上げ極の設定位置を説明するための拡大図。

符号の説明

４…感光体ドラム
５…除電ランプ
６…帯電装置
７…露光装置
８…転写装置
９…転写ベルト
１１…現像ローラ
１２…供給ローラ
１３…攪拌ローラ
１４…磁性シール部材
１５…ドクターブレード
１６…現像装置
１７…筐体
１８…トナー収容部
１９…磁石
２０…規制ブレード

Claims (5)

1. 磁性粒子を有する現像剤を磁力吸着する少なくとも一の磁力吸着手段を内部に備え，現像剤を表面に担持する現像ローラと，
   上記現像ローラに担持された現像剤の層厚を略均一に規制する層厚規制部材と，
   上記現像ローラに担持された現像剤を該現像ローラの両端でシールするシール部材と，
   上記現像ローラに送給する現像剤を収容する現像剤収容部と，
   上記磁力吸着手段による磁力吸着によって現像剤が上記現像ローラに担持されるように上記現像剤収容部の現像剤を上記現像ローラに送給する供給ローラと，
   上記供給ローラによって上記現像剤収容部から上記現像ローラへ送給される現像剤の送給量を規制する送給量規制手段と，
   を備えてなる現像装置であって，
   上記供給ローラによって上記現像剤収容部から上記現像ローラの両端部近傍へ送給される現像剤の送給量を，上記現像剤収容部から上記現像ローラの中央部へ送給される現像剤の送給量よりも抑制する送給量抑制手段を具備してなり，
   上記送給量抑制手段の高さと上記送給量規制手段の高さとの間を上記磁力吸着手段のうち上記送給量抑制手段に対向して配置され，帯電されたトナーを吸引して上記現像ローラ上に吸着させる磁力吸着手段の磁極軸が通るように，上記送給量抑制手段の高さが設定されてなり，
   上記層厚規制部材が，上記送給量規制手段及び上記送給量抑制手段の上記現像ローラの回転方向下流側において，上記現像ローラの両端部近傍の現像剤の担持量が中央部よりも少ない状態で該現像ローラに担持された現像剤の層厚を略均一に規制するものであることを特徴とする現像装置。
2. 上記送給量抑制手段が，上記送給量規制手段或いは当該現像装置の筐体に立設され上記現像剤収容部から送給される現像剤の進行を規制する突起状部材である請求項１に記載の現像装置。
3. 上記送給量抑制手段の上記突起状部材が，上記現像ローラの両端部近傍に位置対応して形成されたものであって，該突起状部材の突出高さが，上記現像ローラの中央部に位置対応する上記送給量規制手段の規制高さよりも高く設定されてなる請求項２に記載の現像装置。
4. 上記磁力吸着手段の磁極軸が，上記送給量抑制手段の突出高さと上記送給量規制手段の規制高さとの略中間位置を通るように設定され，
   上記供給ローラによる上記現像剤収容部から上記現像ローラへの現像剤の送給が，主として上記送給量抑制手段及び上記送給量規制手段の間を乗り越えて行われてなる請求項３に記載の現像装置。
5. 上記送給量抑制手段が，上記現像装置の筐体と一体形成されてなる請求項１〜４のいずれかに記載の現像装置。

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