JP4568068B2 - 現像装置およびこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

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本発明は、磁性トナー(以下、「トナー」と言う場合がある。)を用いて電子写真現像法により現像を行う現像装置に係り、特に、現像領域外への磁性トナーの飛散を防止する現像装置、及びこれを備えた画像形成装置に関する。
一般に、電子写真現像法のプリンタやファクシミリ、複写機などの画像形成装置には、原稿の画像データに基づく静電潜像が形成された感光体の表面にトナー像を形成するために、現像剤を収容する現像装置が設けられている。
又、従来、この様な現像装置においては、現像領域外へトナーが流出するのを防止するためのシール部材が設けている。当該シール部材としては、例えば、磁性体により構成された磁性体シール部材が利用されており、現像ローラの長手方向の両端部に、現像スリーブの外周面に対して一定の間隔をもって磁性体シール部材を配設し、トナーの流出を防止することが一般に行われている。より具体的には、固定マグネットの磁力により現像スリーブ上に担持された磁性トナーを、固定マグネットの端部と磁性体シール部材との隙間に形成される磁界によって拘束する。そして、現像スリーブと磁性体シール部材との隙間に磁性トナーの穂立ちによる磁気ブラシを形成させることにより、流出しようとする磁性トナーを阻止してシール作用を行う構成となっている(例えば、特許文献1参照)。
又、上述のごとく、磁性体シール部材は、現像スリーブの外周面に対して一定の間隔を隔てて配設されるが、磁性体シール部材の取り付けバラツキや、固定マグネットの磁力により磁性体シール部材が現像スリーブ側へ移動することにより、磁性体シール部材が現像スリーブと接触してしまう恐れがある。従って、磁性体シール部材と現像スリーブの外周面との間隔を、トナー薄層形成に必要な間隔よりも大きく設定しておく必要がある。
特開平2−262171号公報
ここで、一般に、磁性体シール部材の磁気拘束力は、図9に示す様に、現像ローラ54に設けられた磁性体シール部材50の内側端部50a側に集中している。そして、この部分において、固定マグネット51の端部と磁性体シール部材50との隙間に形成される磁界によって磁性トナーが拘束され、現像スリーブ52と磁性体シール部材50との隙間に磁性トナーの穂立ちによる磁気ブラシCが形成される構成となっている。
しかし、上記従来の現像装置の構成では、以下に示す不都合が生じてしまう。即ち、上記内側端部50a側にて拘束された磁性トナーは、図9のA−A断面図である図10に示す図中の矢印方向に回転する現像スリーブ52の回転力により、当該回転方向下流側へ少しずつ移動する。従って、図10に示す様に、磁性ブレード53と現像スリーブ52の外周面との間隔Aが、磁性体シール部材50と現像スリーブ52の外周面との間隔Bよりも小さい場合において、現像スリーブ52の回転力により上記回転方向下流側へ移動してきた磁性トナーTが、磁性ブレード53によりせき止められてしまう。そうすると、磁性体シール部材50と現像スリーブ52の隙間において、磁性トナーTの目詰まりが発生してしまい、結果として、磁性体シール部材50のシール性能が低下してしまい、せき止められた磁性トナーTが現像領域外へ流出してしまうという問題が生じていた。
そこで、本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、磁性ブレードによる磁性トナーのせき止めを回避するとともに、安定したシール性能を長期にわたって発揮することができる現像装置、およびこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の第1の現像装置は、複数の磁極を有する固定マグネットローラを内包するとともに、トナーを感光体の表面上に導くために回転自在に軸支された現像スリーブからなる現像ローラと、現像スリーブの近傍に配設され、トナーの厚みを規制する磁性ブレードと、現像スリーブの長手方向端部に現像スリーブの外周面に対して間隔を隔てて配設された磁性体シール部材と、を備え、磁性ブレードの端部が、現像スリーブの長手方向において、磁性体シール部材の内側端部よりも更に内側に配置され、磁性ブレードの、現像スリーブの回転方向上流側には、現像スリーブに対向させて磁石体が設けられるとともに、磁石体の、現像ローラのブレード極に対向する部分の磁極が、ブレード極と同極であることを特徴とする。
又、本発明の第2の現像装置は、複数の磁極を有する固定マグネットローラを内包するとともに、トナーを感光体の表面上に導くために回転自在に軸支された現像スリーブからなる現像ローラと、現像スリーブの近傍に配設され、トナーの厚みを規制する磁性ブレードと、現像スリーブの長手方向端部に現像スリーブの外周面に対して間隔を隔てて配設された磁性体シール部材と、を備え、磁性ブレードの、現像スリーブと対向する端部のうち、磁性体シール部材に対向する部分が、磁性体シール部材の、現像スリーブの外周面と対向する部分よりも上方に配置され、磁性ブレードの、現像スリーブの回転方向上流側には、現像スリーブに対向させて磁石体が設けられるとともに、磁石体の、現像ローラのブレード極に対向する部分の磁極が、ブレード極と同極であることを特徴とする。
又、本発明の画像形成装置は、上述のいずれかに記載の現像装置を備えることを特徴とする。
本発明の第1の現像装置によれば、磁性ブレードの端部が、現像スリーブの長手方向において、磁性体シール部材の内側端部よりも更に内側に配置される構成としている。従って、磁性ブレードと現像スリーブの外周面との間隔を、磁性体シール部材と現像スリーブの外周面との間隔よりも小さく設定した場合においても、現像スリーブの回転力により当該回転方向下流側へ移動してきた磁性トナーが、磁性ブレードによりせき止められることがなくなる。その結果、磁性体シール部材と現像スリーブの隙間において、磁性トナーの目詰まりが発生しなくなるため、磁性体シール部材のシール性能が長期に渡って向上するとともに、現像領域外へのトナーの流出を効果的に防止することが可能になる。
又、磁性ブレードの、現像スリーブの回転方向上流側に、現像スリーブに対向させて磁石体を設けるとともに、磁石体の、現像ローラのブレード極に対向する部分の磁極を、ブレード極と同極にする構成としている。従って、磁性体シール部材と磁石体の隙間に磁界が形成されるとともに、当該磁界によって、磁性トナーが拘束されることになる。その結果、磁性体シール部材のシール性能が長期に渡って更に向上するため、現像スリーブの長手方向において、磁性ブレードの端部と磁性体シール部材の内側端部との間に隙間が形成される場合で合っても、現像領域外へのトナーの流出を確実に防止することが可能になる。
又、本発明の第2の現像装置によれば、磁性ブレードの、現像スリーブと対向する端部のうち、磁性体シール部材に対向する部分を、磁性体シール部材の、現像スリーブの外周面と対向する部分よりも上方に配置する構成としている。従って、磁性体シール部材の、磁気ブラシが形成される部分における、磁性ブレードと現像スリーブの外周面との間隔が、磁性体シール部材と現像スリーブの外周面との間隔よりも大きくなるため、現像スリーブの回転力により当該回転方向下流側へ移動してきた磁性トナーが、磁性ブレードによりせき止められることがなくなる。その結果、磁性体シール部材と現像スリーブの隙間において、磁性トナーの目詰まりが発生しなくなるため、磁性体シール部材のシール性能が長期に渡って向上するとともに、現像領域外へのトナーの流出を効果的に防止することが可能になる。
又、磁性ブレードの、現像スリーブの回転方向上流側に、現像スリーブに対向させて磁石体を設けるとともに、磁石体の、現像ローラのブレード極に対向する部分の磁極を、ブレード極と同極にする構成としている。従って、磁性体シール部材と磁石体の隙間に磁界が形成されるとともに、当該磁界によって、磁性トナーが拘束されることになる。その結果、磁性体シール部材のシール性能が長期に渡って更に向上するため、現像スリーブの長手方向において、磁性ブレードの端部と磁性体シール部材の内側端部との間に隙間が形成される場合で合っても、現像領域外へのトナーの流出を確実に防止することが可能になる。
又、本発明の画像形成装置によれば、上述のいずれかに記載の現像装置を備える構成としているため、上述のいずれかに記載の現像装置と同じ効果を得ることが可能になる。
以下に、本発明の具体的な実施形態について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略図である。
図1に示す様に、この画像形成装置1は、画像形成装置本体1aの下部に配設された給紙部2と、この給紙部2の側方及び上方に配設された用紙搬送部3と、この用紙搬送部3の上方に配設された画像形成部4と、この画像形成部4よりも排出側に配設された定着部5と、これらの画像形成部4、及び定着部5の上方に配設された画像読取部6を備えている。
給紙部2は、用紙9が収容された複数(本実施形態においては4つ)の給紙カセット7を備えており、給紙ローラ8の回転動作により、当該複数の給紙カセット7のうち選択された給紙カセット7から用紙9が用紙搬送部3側に送り出され、用紙9が1枚ずつ確実に用紙搬送部3に給紙されるように構成されている。尚、これら4つの給紙カセット7は、画像形成装置本体1aに対し、着脱自在となるように構成されている。
用紙搬送部3に給紙された用紙9は、用紙供給経路10を経由して画像形成部4に向けて搬送される。この画像形成部4は、電子写真プロセスによって、用紙9に所定のトナー像を形成するものであり、所定の方向(図中の矢印方向)に回転可能に軸支された像端持体である感光体11と、この感光体11の周囲にその回転方向に沿って、帯電装置12、露光装置13、現像装置14、転写装置15、クリーニング装置16、及び除電装置17を備えている。
帯電装置12は、高電圧が印加される帯電ワイヤを備えており、この帯電ワイヤからのコロナ放電によって感光体11の表面に所定電位を与えることにより、感光体11の表面が一様に帯電させられる。そして、露光装置13により、画像読取部6によって読み取られた原稿の画像データに基づく光が、感光体11に照射されることにより、感光体11の表面電位が選択的に減衰されて、この感光体11の表面に静電潜像が形成される。次いで、現像装置14により、上記静電潜像にトナーが付着し、感光体11の表面にトナー像が形成され、転写装置15により、感光体11の表面のトナー像が、感光体11と転写装置15との間に供給された用紙9に転写される。
トナー像が転写された用紙9は、画像形成部4から定着部5に向けて搬送される。この定着部5は、画像形成部4の用紙搬送方向の下流側に配置されており、画像形成部4においてトナー像が転写された用紙9は、定着部5に設けられた加熱ローラ18、及び当該加熱ローラ18に押し付けられる加圧ローラ19によって挟まれるとともに加熱され、用紙9上にトナー像が定着される。次いで、画像形成部4から定着部5において画像形成がなされた用紙9は、排出ローラ対20によって排出トレイ21上に排出される。一方、上記転写後、感光体11の表面に残留しているトナーは、クリーニング装置16により除去され、感光体11の表面の残留電荷は、除電装置17により除去される。そして、感光体11は帯電装置12によって再び帯電され、以下同様にして画像形成が行われることになる。
次に、図面を参照して現像装置について説明する。図2は、本発明の実施形態に係る画像形成装置における現像装置を示す断面図であり、図3は、図2に示す現像装置に設けられた現像ローラを感光体側から見た場合の正面図である。
図2に示す様に、本実施形態に係る現像装置14は、トナーを収納する現像容器22、当該現像容器22内に配設された一対のミキサ23、24を備えている。又、現像容器22のドラム開口側に配設され、複数の磁極を有する固定マグネットローラ25と、当該固定マグネットローラ25を内包するとともに、収納されたトナーを感光体11の表面上に導くために回転自在に軸支された非磁性の現像スリーブ26からなる現像ローラ(又は、トナー担持ローラ)27を備えている。更に、板状の磁性体により構成され、現像スリーブ26の近傍に配設されるとともに、当該現像スリーブ26上面に向け垂下する磁性ブレード28と、現像スリーブ26の長手方向(図3に示した矢印Xの方向)端部に配設された磁性体シール部材29と、現像ローラ27と感光体11間に印加される現像バイアス40を備えている。
ミキサ23上方の現像容器22の上面にはトナー補給孔Hが開口されており、不図示のトナーカートリッジによりのトナーが投入可能となるように構成されている。投入されたトナーは、一対のミキサ23、24により十分攪拌されて現像スリーブ26に導かれる。現像スリーブ26に導かれたトナーは、固定マグネットローラ25の磁力を利用して現像スリーブ26上に担持され、当該トナーは、現像スリーブ26の近傍に配設され、トナー層厚規制部材として作用する磁性ブレード28により厚みが規制される。尚、本実施形態においては、磁性ブレード28と現像スリーブ26の外周面との間隔E(図5参照)は、0.3mmに設定されている。その後、現像スリーブ26上に担持されたトナーは、現像ローラ27により、現像位置、即ち、感光体11の表面上に導かれる。
現像スリーブ26は所定の周速に設定するが、当該現像スリーブ26は、感光体11の回転方向に対して、ドラム−スリーブ間において同方向に回転するように設定されている(図2参照)。又、現像スリーブ26は感光体11と所定の距離を隔てて配置されている。現像バイアス40は直流成分DCと交流成分ACが重畳された低電界現像バイアスが印加されており、画像濃度の調整はACの発振周波数をコントロールすることで行なわれる。
尚、固定マグネットローラ25の磁極配置は、図2に示す様に、現像位置付近にN極の現像極N1、この現像極N1に隣接した引き込み極S1、引き込み極S1に隣接してなる搬送極N2、更に、これに隣接してなる汲み上げ極S3、汲み上げ極S3に隣接してなる飛散防止極N3、及び飛散防止極N3に隣接したブレード極S2が夫々配置されている。
又、磁性体シール部材29は、現像スリーブ26の長手方向端部からトナーが漏れるのを防止するためのものであり、図3に示す様に、現像スリーブ26の長手方向Xの両端部に現像スリーブ26の外周面に対して一定の間隔Dを隔てて配設されている(後述の図5参照)。尚、当該間隔Dは、0.1〜1mmに設定することができ、本実施形態においては、間隔Dは0.4mmに設定されている。
又、この磁性体シール部材29は、磁性体(例えば、磁石や強磁性体)により形成されており、現像スリーブ26の端部から外側に流出するように移動するトナーは、固定マグネットローラ25と磁性体シール部材29との隙間に形成される磁界によって拘束される。そして、固定マグネットローラ25の磁極と磁性体シール部材29の磁極により形成される各磁力線に沿って、磁性体シール部材29の磁気拘束力が集中する内側端部29aにおいてトナーの穂立ちによる磁気ブラシF(後述の図4参照)が形成される。そして、当該磁気ブラシFが現像スリーブ26の外周面と、磁性体シール部材29の表面との隙間を埋めることにより、トナーが現像領域外に流出するのを防止する構成となっている。尚、当該磁性体シール部材29は、図2、図3に示す様に、現像スリーブ26を介して、感光体11とは反対側に配設されている。
かかる構成において、本実施形態においては、磁性体シール部材と磁性ブレードの位置関係、及び現像スリーブに対向させて磁石体を設けた点に特徴がある。以下に図面を参照して詳細に説明する。図4は、本発明の実施形態に係る現像装置における磁性体シール部材と磁性ブレードの位置関係を説明するための断面図であり、図5は、本発明の実施形態に係る現像装置における磁石体の配置を説明するための部分拡大図である。
図4に示す様に、本実施形態においては、現像スリーブ26の長手方向Xにおける磁性ブレード28の端部28aが、当該長手方向Xにおいて、磁性体シール部材29の内側端部29aよりも更に内側に配置される構成となっている。
上述の図9の場合と同様に、磁性体シール部材29の内側端部29a側にて拘束された磁性トナーは、図5に示す矢印の方向に回転する現像スリーブ26の回転力により、当該回転方向下流側へ少しずつ移動する。しかし、本実施形態においては、磁性ブレード28の端部28aが、現像スリーブ26の長手方向Xにおいて、磁性体シール部材29の内側端部29aよりも更に内側に位置している。従って、磁性ブレード28と現像スリーブ26の外周面との間隔Eを、磁性体シール部材29と現像スリーブ26の外周面との間隔Dよりも小さく設定した場合においても、現像スリーブ26の回転力により上記回転方向下流側へ移動してきた磁性トナーTが、磁性ブレード28によりせき止められることがなくなる。従って、磁性体シール部材29と現像スリーブ26の隙間において、磁性トナーTの目詰まりが発生しなくなる。そして、当該磁性トナーTは、現像スリーブ26上に担持された状態で、磁性ブレード28を通過するとともに、図5に示す様に、固定マグネットローラ25と磁性体シール部材29との隙間に形成される磁界によって再び拘束されることになる。その結果、磁性体シール部材29のシール性能が長期に渡って向上するため、現像領域外への磁性トナーTの流出を効果的に防止することが可能になる。
尚、磁性ブレード28の端部28aを磁性体シール部材29の内側端部29aよりも更に内側に配置した場合、図4に示す様に、現像スリーブ26の長手方向Xにおいて、磁性ブレード28の端部28aと磁性体シール部材29の内側端部29aとの間に隙間(例えば、0.5mm程度の隙間)が形成される場合があり、当該隙間から磁性トナーTが現像領域外へ漏れてしまう場合も考えられる。
そこで、本実施形態においては、図4、図5に示す様に、磁性ブレード28の現像スリーブ26回転方向上流側に、当該現像スリーブ26に対向させて磁石体30を設ける構成としている。より具体的には、例えば、図5に示す様に、磁性ブレード28の現像スリーブ26回転方向上流側面28bに、磁石体30を取付ける構成とすることができる。
又、図6に示す様に、磁石体30の、現像ローラ27のブレード極S2に対向する部分30aの磁極が、当該ブレード極S2と同極(即ち、S極)である点に特徴がある。このような構成とすることにより、磁性体シール部材29と磁石体30の隙間に磁界が形成されるとともに、当該磁界によって、磁性トナーTが拘束されることになる。従って、図4に示す様に、磁性体シール部材29の磁極と磁石体30の磁極により形成される各磁力線に沿って、トナーの穂立ちによる新たな磁気ブラシGが形成され、当該磁気ブラシGが、現像スリーブ26の長手方向Xにおける磁性ブレード28の端部28aと、磁性体シール部材29の内側端部29aとの隙間を埋めることになる。その結果、磁性体シール部材29のシール性能が長期に渡って更に向上するため、現像スリーブ26の長手方向Xにおいて、磁性ブレード28の端部28aと磁性体シール部材29の内側端部29aとの間に隙間が形成される場合で合っても、現像領域外への磁性トナーTの流出を確実に防止することが可能になる。
尚、上記実施形態は、単なる説明例であり、本発明の範囲は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて各構成物品の形状、寸法、材料等を変更することが可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。
例えば、図7、図8に示す様に、磁性ブレード28の、現像スリーブ26と対向する端部28cのうち、磁性体シール部材29の近傍に位置する部分28dが、磁性体シール部材29の円弧形状部29b(即ち、現像スリーブ26の外周面と対向する部分)よりも上方に位置する構成とすることができる。
この様な構成にすることにより、磁性体シール部材29の、磁気ブラシFが形成される部分における、磁性ブレード28と現像スリーブ26の外周面との間隔Eが、磁性体シール部材29と現像スリーブ26の外周面との間隔Dよりも大きくなる。その結果、現像スリーブ26の回転力により上記回転方向下流側へ移動してきた磁性トナーTが、磁性ブレード28によりせき止められることがなくなる。従って、上記実施形態と同様に、磁性体シール部材29と現像スリーブ26の隙間において、磁性トナーTの目詰まりが発生しなくなるため、結果として、磁性体シール部材29のシール性能が長期に渡って向上するとともに、現像領域外への磁性トナーTの流出を効果的に防止することが可能になる。
又、この場合も、上記実施形態と同様に、磁性ブレード28の現像スリーブ26回転方向上流側に、当該現像スリーブ26に対向させて磁石体30を設けるとともに、磁石体30の、現像ローラ27のブレード極S2に対向する部分30aの磁極を、当該ブレード極S2と同極であるS極とすることができる。従って、本構成により、上記実施形態において説明した効果と同様の効果を得ることが可能になる。
又、上記実施形態においては、画像形成装置の一例として、デジタル複写機を示したが、ファクシミリやプリンタ等の他の画像形成装置であっても良いことは言うまでもない。
本発明の活用例としては、磁性トナーを用いて電子写真現像法により現像を行う現像装置に係り、特に、現像領域外への磁性トナーの飛散を防止する現像装置、及びこれを備えた画像形成装置に関する。
本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置における現像装置を示す断面図である。 図2に示す現像装置に設けられた現像ローラを感光体側から見た場合の正面図である。 本発明の実施形態に係る現像装置における磁性体シール部材と磁性ブレードの位置関係を説明するための断面図である。 本発明の実施形態に係る現像装置における磁石体の配置を説明するための部分拡大図である。 本発明の実施形態に係る現像装置における磁石体の磁極配置を説明するための部分拡大図である。 本発明の実施形態に係る現像装置の変形例における磁性体シール部材と磁性ブレードの位置関係を説明するための断面図である。 本発明の実施形態に係る現像装置の変形例における磁石体の配置を説明するための部分拡大図である。 従来の現像装置における磁性体シール部材と磁性ブレードの位置関係を説明するための断面図である。 従来の現像装置における磁性トナーの目詰まりを説明するための部分拡大図である。
符号の説明
1…画像形成装置、2…給紙部、3…用紙搬送部、4…画像形成部、5…定着部、6…画像読取部、11…感光体、14…現像装置、25…固定マグネットローラ、26…現像スリーブ、27…現像ローラ、28…磁性ブレード、28a…現像スリーブの長手方向における磁性ブレードの端部、28c…磁性ブレードの、現像スリーブと対向する端部、28d…磁性ブレードの、現像スリーブと対向する端部のうち、磁性体シール部材の近傍に位置する部分、29…磁性体シール部材、29a…磁性体シール部材の内側端部、30…磁石体、30a…磁石体の、現像ローラのブレード極に対向する部分、30b…現像ローラのブレード極に対向する部分、D…磁性体シール部材と現像スリーブの外周面との間隔、E…磁性ブレードと現像スリーブの外周面との間隔、F…磁気ブラシ、G…磁気ブラシ、S2…ブレード極、T…磁性トナー、X…現像スリーブの長手方向

Claims (3)

  1. 複数の磁極を有する固定マグネットローラを内包するとともに、トナーを感光体の表面上に導くために回転自在に軸支された現像スリーブからなる現像ローラと、前記現像スリーブの近傍に配設され、前記トナーの厚みを規制する磁性ブレードと、前記現像スリーブの長手方向端部に前記現像スリーブの外周面に対して間隔を隔てて配設された磁性体シール部材と、を備える現像装置において、
    前記磁性ブレードの端部が、前記現像スリーブの長手方向において、前記磁性体シール部材の内側端部よりも更に内側に配置され
    前記磁性ブレードの、前記現像スリーブの回転方向上流側には、前記現像スリーブに対向させて磁石体が設けられるとともに、前記磁石体の、前記現像ローラのブレード極に対向する部分の磁極が、前記ブレード極と同極である
    ことを特徴とする現像装置。
  2. 複数の磁極を有する固定マグネットローラを内包するとともに、トナーを感光体の表面上に導くために回転自在に軸支された現像スリーブからなる現像ローラと、前記現像スリーブの近傍に配設され、前記トナーの厚みを規制する磁性ブレードと、前記現像スリーブの長手方向端部に前記現像スリーブの外周面に対して間隔を隔てて配設された磁性体シール部材と、を備える現像装置において、
    前記磁性ブレードの、前記現像スリーブと対向する端部のうち、前記磁性体シール部材に対向する部分が、前記磁性体シール部材の、前記現像スリーブの外周面と対向する部分よりも上方に配置され
    前記磁性ブレードの、前記現像スリーブの回転方向上流側には、前記現像スリーブに対向させて磁石体が設けられるとともに、前記磁石体の、前記現像ローラのブレード極に対向する部分の磁極が、前記ブレード極と同極である
    ことを特徴とする現像装置。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
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