JP4608349B2 - 現像装置およびこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

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、およ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。

また、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あり、当該シール部材としては、例えば、フェルトや発泡ゴムなどの弾性体により構成された弾性シール部材が利用されている。この弾性シール部材は、固定マグネットを内包する現像スリーブから構成される現像ローラの現像領域より外側の長手方向の両端部に取り付けられており、当該弾性シール部材を現像ローラの外周面に圧接させることによりトナーの流出を防止している。

しかし、このような構成の現像装置では、上述のごとく、現像ローラの外周面に弾性シール部材が圧接しているため、現像を行う際に現像ローラを回転させるモータに大きな負荷がかかる。従って、現像ローラに回転ムラが生じ、画像形成に悪影響を及ぼすことがあった。また、現像ローラと接触することにより弾性シール部材が劣化し、シール性が悪化するなどの問題があった。

そこで、これらの問題を解決すべく、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）。
特開平２−２６２１７１号公報

ここで、近年、複写機などの画像形成装置においては、高速印字化を目指しており、現像スリーブの回転数の高速化が進んできている。そして、この様な高速化に対応した画像形成装置（以下、「高速機」という。）に使用される現像装置においては、磁性体シール部材に隣接して設けられるとともに、現像スリーブ上面に向け垂下する磁性ブレードにより、磁性トナーの厚みが規制される際に、当該磁性トナーを外部へ（即ち、現像スリーブの長手方向の両端部側へ）押し出す力が上昇する。従って、この様な高速機においては、磁性ブレードにより堰き止められたトナーが、この押し出し力により、当該磁性ブレードに沿って現像スリーブの長手方向の両端部に運ばれ易くなる。その結果、この押し出し力が磁性体シール部材の磁気拘束力よりも大きくなると、磁性トナーが、磁性体シール部材をすり抜けて、現像領域外へ漏れ易くなる。

そこで、この様な高速機においても、トナー漏れを効果的に防止する必要があるが、上記従来の現像装置のごとく、磁性体シール部材を設けるだけでは、トナー漏れを効果的に防止できず、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ないという問題があった。

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、高速化に対応した画像形成装置においても、トナー漏れを効果的に防止できるとともに、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、請求項１に記載の現像装置は、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両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、現像スリーブの長手方向両端部において、現像スリーブの外周面と対向する、磁性体シール部材の内周面と磁性ブレードの内面の各々に、磁性体シール部材の内周面から磁性ブレードの内面にかけて連続的にトナーの漏洩を防止するトナー漏洩防止部材が設けられていることを特徴とする。

請求項１に記載の構成によれば、トナー漏洩防止部材の厚みによる段差により、磁性ブレードに沿って、現像スリーブの長手方向の両端部に運ばれてくるトナーを物理的に遮断することが可能になる。また、磁性体シール部材と磁性ブレードの境界部分であって、現像スリーブの外周面と対向する部分が、トナー漏洩防止部材により覆われることになる。従って、高速化に対応した画像形成装置においても、現像領域外へのトナー漏れを効果的に防止できるとともに、安定したシール性能を長期にわたって発揮することが可能になる。

請求項２に記載の現像装置は、請求項１に記載の現像装置であって、現像スリーブの長手方向において、トナー漏洩防止部材の内側端部が、磁性体シール部材の内側端部よりも外側に配置されていることを特徴とする。

請求項２に記載の構成によれば、磁性体シール部材の内側端部において拘束されたトナーであって、現像領域外へ流出しようとするトナーが、トナー漏洩防止部材の厚みによる段差により物理的に遮断されることになる。従って、高速化に対応した画像形成装置においても、現像領域外へのトナー漏れを一層効果的に防止できるとともに、安定したシール性能を長期にわたって発揮することが可能になる。

請求項３に記載の現像装置は、請求項１または請求項２に記載の現像装置であって、トナー漏洩防止部材が磁性体により形成されていることを特徴とする。
請求項３に記載の構成によれば、磁性体シール部材のみを設ける場合に比し、磁性体シール部材の内周面と現像スリーブの外周面との間の磁力が大きくなり、磁気拘束力が強くなる。また、現像スリーブの外周面と磁性ブレードの内面との間の磁力も大きくなるため、磁性ブレードの内面においても、トナー漏れを防止するための十分な磁気拘束力を作用させることが可能になる。従って、高速化に対応した画像形成装置においても、現像領域外へのトナー漏れをより一層効果的に防止できるとともに、安定したシール性能を長期にわたって発揮することが可能になる。

請求項４に記載の画像形成装置は、請求項１乃至請求項３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。
請求項４に記載の構成によれば、請求項１乃至請求項３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、請求項１乃至請求項３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。

本発明によれば、高速化に対応した画像形成装置においても、トナーが現像領域外へ流出するのを効果的に防止することが可能になるとともに、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の側方およ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、および定着部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が収容された複数個（本実施形態においては４個）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。なお、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、および除電装置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、および当該加熱ローラ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と、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。また、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（または、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、磁性体シール部材２９に隣接して設けられ、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。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（高速機においては、例えば、４３０ｍｍ／ｓｅｃ）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）。また、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。また、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いる。

また、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、現像ローラ２７の長手方向Ｘの両端部に現像スリーブ２６の外周面２６ａに対して一定の間隔Ｂを隔てて配設されている（後述の図７参照）。

また、この磁性体シール部材２９は、磁性体（例えば、磁石や、鉄焼結等の強磁性体）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、トナーの穂立ちによる磁気ブラシが形成される。そして、当該磁気ブラシが、現像スリーブ２６の外周面２６ａと磁性体シール部材２９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。なお、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、トナー漏洩防止部材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トナー漏洩防止部材を説明するための部分拡大図であり、図５は、図３に示す正面図の部分拡大図であり、本発明の実施形態に係る現像装置におけるトナー漏洩防止部材を説明するための図である。

本実施形態においては、図２、図４、および図５に示す様に、前記現像スリーブの長手方向両端部において、現像スリーブ２６の外周面２６ａと対向する磁性体シール部材２９の内周面２９ａと、現像スリーブ２６の外周面２６ａと対向する磁性ブレード２８の内面２８ａの各々に、トナーの漏洩を防止するトナー漏洩防止部材３０が設けられている。このトナー漏洩防止部材３０は、磁性体シール部材２９の内周面２９ａから磁性ブレード２８の内面２８ａにかけて連続的に設けられている。また、このトナー漏洩防止部材３０は、樹脂等により形成されたフィルム状のものであり、例えば、ＰＥＴフィルムが好適に使用できる。また、当該トナー漏洩防止部材３０の厚さは、０．１〜０．５ｍｍに設定されている。

このような構成とすることにより、トナー漏洩防止部材３０の厚みによる段差により、磁性ブレード２８に堰き止められ、当該磁性ブレード２８に沿って、現像スリーブ２６の長手方向Ｘの内側から外側の方向（図中の矢印Ｙの方向）に移動しながら、現像スリーブ２６の長手方向Ｘの両端部に運ばれてくるトナーを物理的に遮断することが可能になる。また、トナー漏洩防止部材３０を、磁性体シール部材２９の内周面２９ａから磁性ブレード２８の内面２８ａにかけて連続的に設ける構成としているため、図２に示す様に、磁性体シール部材２９と磁性ブレード２８の境界部分であって、現像スリーブ２６の外周面と対向する部分３１が、トナー漏洩防止部材３０により覆われることになる。従って、高速化に対応した画像形成装置においても、現像領域外へのトナー漏れを効果的に防止できるとともに、安定したシール性能を長期にわたって発揮することが可能になる。

なお、図６に示す様に、現像スリーブ２６の長手方向Ｘにおいて、トナー漏洩防止部材３０の内側端部３０ａを、磁性体シール部材２９の内側端部２９ｂよりも外側に配置する構成とすることもできる。この際、現像スリーブ２６の長手方向Ｘにおける、トナー漏洩防止部材３０の内側端部３０ａと、磁性体シール部材２９の内側端部２９ｂの間隔Ｄは、例えば、０．５〜１ｍｍに設定することができる。

上述のごとく、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。この際、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２９ｂにおいてトナーの穂立ちによる磁気ブラシが形成される。

従って、現像スリーブ２６の長手方向Ｘにおいて、トナー漏洩防止部材３０の内側端部３０ａを、磁性体シール部材２９の内側端部２９ｂよりも外側に配置することにより、磁性体シール部材２９の内側端部２９ｂにおいて拘束されたトナーであって、現像領域外へ流出しようとするトナーが、トナー漏洩防止部材３０の厚みによる段差により物理的に遮断されることになる。従って、高速化に対応した画像形成装置においても、現像領域外へのトナー漏れを一層効果的に防止できるとともに、安定したシール性能を長期にわたって発揮することが可能になる。

また、トナー漏洩防止部材３０を磁性体により形成する構成とすることもできる。磁性体の材質としては、例えば、磁性体シール部材２９よりも透磁率の高いものが使用でき、例えば、高透磁性を有するとともに加工性に優れたパーマロイや、シリコン３％含有の鉄等を使用することができる。

このような構成とすることにより、磁性体シール部材２９のみを設ける場合に比し、固定マグネットローラ２５の磁力が、トナー漏洩防止部材３０を介して、当該トナー漏洩防止部材３０が設けられた磁性体シール部材２９の内周面２９ａに集中することになる。従って、磁性体シール部材２９のみを設ける場合に比し、磁性体シール部材２９の内周面２９ａと現像スリーブ２６の外周面２６ａとの間の磁力が大きくなり、結果として、磁気拘束力を強くすることができる。また、現像スリーブ２６の外周面２６ａと磁性ブレード２８の内面２８ａとの間の磁力も大きくなるため、磁性ブレード２８の内面２８ａにおいても、トナー漏れを防止するための十分な磁気拘束力を作用させることが可能になる。従って、高速化に対応した画像形成装置においても、現像領域外へのトナー漏れをより一層効果的に防止できるとともに、安定したシール性能を長期にわたって発揮することが可能になる。

なお、図７に示す、トナー漏洩防止部材３０の内周面３０ｂと、現像スリーブ２６の外周面２６ａとの距離Ａは、磁性体シール部材２９の内周面２９ａと、現像スリーブ２６の外周面２６ａの距離Ｂの１／３〜２／３に設定することが好ましく、例えば、０．１ｍｍ〜１ｍｍとするのが好ましい。これは、トナー漏洩防止部材３０の内周面３０ｂと現像スリーブ２６の外周面２６ａがあまり近すぎると、トナー漏洩防止部材３０の内周面３０ｂと現像スリーブ２６の外周面２６ａが接触してしまうためである。また、トナー漏洩防止部材３０の内周面３０ｂと現像スリーブ２６の外周面２６ａがあまり遠すぎると、磁性体シール部材２９の内周面２９ａまたは磁性ブレード２８の内面２８ａと現像スリーブ２６の外周面２６ａとの間の磁力が小さくなり、磁気拘束力が弱くなるためである。

以上に説明したように、本実施形態においては、現像スリーブ２６の長手方向Ｘの両端部において、現像スリーブ２６の外周面２６ａと対向する、磁性体シール部材２９の内周面２９ａと磁性ブレード２８の内面２８ａの各々に、磁性体シール部材２９の内周面２９ａから磁性ブレード２８の内面２８ａにかけて連続的にトナー漏洩防止部材３０を設ける構成としている。従って、現像スリーブ２６の長手方向Ｘの両端部に運ばれてくるトナーを物理的に遮断することが可能になるとともに、磁性体シール部材２９と磁性ブレード２８の境界部分であって、現像スリーブ２６の外周面と対向する部分３１を、トナー漏洩防止部材３０により覆うことが可能になる。その結果、高速化に対応した画像形成装置においても、現像領域外へのトナー漏れを効果的に防止できるとともに、安定したシール性能を長期にわたって発揮することが可能になる。

また、現像スリーブ２６の長手方向Ｘにおいて、トナー漏洩防止部材３０の内側端部３０ａを、磁性体シール部材２９の内側端部２９ｂよりも外側に配置する構成としている。従って、磁性体シール部材２９の内側端部２９ｂにおいて拘束されたトナーであって、現像領域外へ流出しようとするトナーを、トナー漏洩防止部材３０の厚みによる段差により物理的に遮断することが可能になる。その結果、高速化に対応した画像形成装置においても、現像領域外へのトナー漏れを一層効果的に防止できるとともに、安定したシール性能を長期にわたって発揮することが可能になる。

また、トナー漏洩防止部材３０を磁性体により形成する構成としている。従って、磁性体シール部材２９のみを設ける場合に比し、磁気拘束力を強くすることができるため、高速化に対応した画像形成装置においても、現像領域外へのトナー漏れをより一層効果的に防止できるとともに、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、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、およびこれを備えた画像形成装置が挙げられる。

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トナー漏洩防止部材を説明するための部分拡大図である。 図３に示す正面図の部分拡大図であり、本発明の実施形態に係る現像装置におけるトナー漏洩防止部材を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る現像装置におけるトナー漏洩防止部材の変形例を説明するための図である。 図５を現像領域側から見た場合の側面図である。

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、２５ａ…固定マグネットローラの両端部、２６…現像スリーブ、２６ａ…現像スリーブの外周面、２７…現像ローラ、２８…磁性ブレード、２８ａ…磁性ブレードの内面、２９…磁性体シール部材、２９ａ…磁性体シール部材の内周面、２９ｂ…磁性体シール部材の内側端部、３０…トナー漏洩防止部材、３０ａ…トナー漏洩防止部材の内側端部、３０ｂ…トナー漏洩防止部材の内周面、Ｘ…現像スリーブの長手方向

Claims (4)

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両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、
   前記現像スリーブの長手方向両端部において、前記現像スリーブの外周面と対向する、前記磁性体シール部材の内周面と前記磁性ブレードの内面の各々に、前記磁性体シール部材の内周面から前記磁性ブレードの内面にかけて連続的に前記トナーの漏洩を防止するトナー漏洩防止部材が設けられていることを特徴とする現像装置。
2. 前記現像スリーブの長手方向において、前記トナー漏洩防止部材の内側端部が、前記磁性体シール部材の内側端部よりも外側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記トナー漏洩防止部材が磁性体により形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の現像装置。
4. 請求項１乃至請求項３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画像形成装置。

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