JP4698278B2 - 現像装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像剤を用いて電子写真方式により現像を行う現像装置に係り、特に、現像領域外への現像剤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。

コピー機、プリンタ、ＦＡＸ等の電子写真方式を用いる画像形成装置においては、主に粉末の現像剤（以下、トナーという）が使用され、感光体ドラム等の像担持体上に形成された静電潜像をトナーによって可視化し、そのトナー像を記録媒体上に転写した後、定着処理を行うプロセスが一般的である。

図８は、現像装置２１を用いた従来の画像形成装置（例えばプリンタ）１００である。この画像形成装置１００は、感光体ドラム４１、帯電部４２、画像書込部（レーザスキャンユニット）４３、現像装置２１、トナー貯留部４４、転写部４５、クリーニング部４６、シート収容部５１、搬送部５２、定着部５３、および排紙部５４から構成されている。

感光体ドラム４１は、例えばアルミドラムに感光層が積層されたものであり、帯電部４２により、表面を帯電させるようになっている。そして、後述する画像書込部４３からのレーザビームを受けた表面に、帯電を減衰させた静電潜像を形成する。なお、上記の感光層は、例えば耐久性に優れるアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）等が使用されている。

帯電部（帯電チャージャー）４２は、放電（例えばコロナ放電）することで感光体ドラム４１の表面を帯電させるものである。例えば帯電部４２は、細いワイヤー等を有しており、これを電極として、高電圧を印加されることで放電するようになっている。画像書込部（ＬＳＵ）４３は、画像データに基づいて、光ビーム（例えばレーザビーム）を感光体ドラム４１に照射させ、その感光体ドラム４１に静電潜像を形成させるものである。なお、画像データは不図示のパーソナルコンピューター（ＰＣ）から送信されたものである。

現像装置２１は、感光体ドラム４１の静電潜像にトナーを付着させて、トナー像を形成させるものである。なお、現像装置２１に収容されているトナーとしては、例えばトナー成分とキャリヤとから構成される２成分現像剤や、トナー成分のみから構成される１成分現像剤が挙げられる。また、現像装置２１の詳細については後述する。

トナー貯留部（ホッパー）４４は、現像装置２１内部のトナーが不足するようになれば、その現像装置２１にトナーを供給するとともに、トナーを貯留しておくものである。転写部４５は、感光体ドラム４１表面に形成されたトナー像を乱さずに搬送部５２を搬送されてくるシートに移行させるものである。

クリーニング部４６は、トナー像がシートに移行（転写）された後に、感光体ドラム４１の表面に残ったトナー（残留トナー）を除去するものである。例えば、感光体ドラム４１の長手方向に線接触するブレード材等が挙げられる。シート収容部５１は、最終的に画像（トナー像）が印刷されるシート（用紙やＯＨＰ等）を収容するとともに、搬送部５２にシートを送り出すものである。

搬送部５２は、シート収容部５１から排紙部５４までのシートの通路であり、定着部５３は、シートに転写されたトナー像を安定な永久像とするものであり、例えば熱や圧力等のエネルギーを付与することにより、粉体状態のトナー像を溶融させるものである。排紙部５４は、定着部５３を経たシート、すなわち永久像が印刷されたシートを収容するものである。

そして、予め入力された画像データに基づいて、ＬＳＵ４３が感光体ドラム４１上にレーザビーム（光線）を発することで、その画像データに基づく静電潜像をその感光体ドラム４１表面に形成させる。その後、現像装置２１が、静電潜像にトナーを付着させるとともに（トナー像を形成させるとともに）、転写部４５が、シートにそのトナー像を転写させる。次に、定着部５３が、そのトナー像の転写されたシートに熱等を加え、永久像とさせるようになっている。

図９は、２成分現像剤を用いる現像装置２１の概略斜視図であり、図１０（ａ）は側面断面図、図１０（ｂ）は上方からの概略平面図である。なお、図９及び図１０（ｂ）は、便宜上、蓋部分（カバー部分）を除外して表現し、図１０（ｂ）では第１攪拌スクリュー７（後述）を重点的に表現している。図９、図１０に示すように、現像装置２１は、ケーシング（筐体）５、カバー（筐体）６、第１攪拌スクリュー（回転搬送部）７、第２攪拌スクリュー（回転搬送部）８、現像ローラ（現像剤担持体）１１、規制ブレード（規制部材）１２、及びトナー量を検知するＴセンサ（検知手段）１３を含む構成である。

ケーシング５は、トナーを貯留するものであり、第１貯留室１５と第２貯留室１６とが、ケーシング５と一体形成された仕切り板９によって分けられることで形成される。そして、この第１貯留室１５には第１攪拌スクリュー７、第２貯留室１６には第２攪拌スクリュー８が配設されている。カバー６は、ケーシング５に収容されたトナー等が外部に漏れないように封止するものである。

第１攪拌スクリュー７は、第１貯留室１５に貯留されているトナー等を攪拌させながらＰ方向へと搬送して、第２貯留室１６に導くものであり、第２攪拌スクリュー８は、第２貯留室１６に搬送されてきたトナー等を攪拌させながらＱ方向へと搬送して、現像ローラ１１に供給するものである。図１０（ｂ）に示すように、ケーシング５の長手方向の両端部においては仕切り板９は存在せず、第１攪拌スクリュー７、第２攪拌スクリュー８間でのトナーの受け渡しが可能となっている。なお、第１攪拌スクリュー７、第２攪拌スクリュー８は、それぞれ支軸（軸）７ａ、８ａを中心とし、その周囲に螺旋羽７ｂ、８ｂを設けた構成になっており、互いに平行な状態でケーシング５に回転可能に軸支されている。

現像ローラ１１は、感光体ドラム４１（図８参照）の回転に応じて回転することで、その感光体ドラム４１の感光層にトナーを供給するものである。現像ローラ１１の内部には複数の磁極を有する永久磁石から成る磁界発生部材１４が固定されている。この磁界発生部材１４の磁力により現像ローラ１１の表面にトナーを付着（担持）させてトナー薄層を形成する。現像ローラ１１は、第１攪拌スクリュー７、第２攪拌スクリュー８と平行な状態で、ケーシング５に回転可能に軸支されている。第１攪拌スクリュー７、第２攪拌スクリュー８、及び現像ローラ１１は、図示しない駆動手段により回転駆動される。

規制ブレード１２は、現像ローラ１１と所定の間隔を隔てて配置され、感光体ドラム４１に供給するトナー量を規制する規制部１７を形成する。規制ブレード１２の材質としては、磁性体或いは非磁性体のＳＵＳ（ステンレス）等が用いられる。なお、非磁性体の規制ブレード１２に永久磁石を装着して磁性を付与しても良い。

Ｔセンサ１３は、ケーシング５内に貯留されるトナー量（またはトナー濃度等）を検知するものであり、例えば圧電センサや磁気センサ等が用いられる。圧電センサは、外部から衝撃や振動等が加わると、その大きさに比例した電圧が発生するという圧電素子の性質を利用し、衝撃や振動を電気信号として取り出すもので、小型、軽量、高感度という特長を有する。Ｔセンサ１３は、第２攪拌スクリュー８に対面する第２貯留室１６の底面に設けられている。

このＴセンサ１３の検知面は、第１貯留室１５及び第２貯留室１６に充分にトナーが貯留されているとき、そのトナー等によって一定の圧をかけられることで、トナー等が充分に貯留されているものと検知する。一方、充分なトナー量が第１貯留室１５、第２貯留室１６に貯留されていないとき、検知面１３ａは、トナー等によって一定以上の圧をかけられることはない。このとき、Ｔセンサ１３は、トナー量が充分に足りていないと検知するようになっている。

図１１を用いて現像ローラ１１上のトナー量の規制方法を詳細に説明する。図１１に示すように、磁界発生部材１４は、Ｎ極１４ａ、１４ｃと、Ｓ極１４ｂ、１４ｄ、１４ｅから成る５つの磁極１４ａ〜１４ｅを有している。規制ブレード１２には磁界発生部材１４のＮ極１４ａが対向するため、規制ブレード１２として非磁性体或いはＳ極の磁性体を用いることにより、規制部１７に引き合う方向（矢印Ｂ方向）の磁界が発生する。

この磁界により、規制ブレード１２と現像ローラ１１との間にトナーがブラシ状に起立する、いわゆる磁気ブラシが形成される。そして、現像ローラ１１が矢印Ａ方向に回転して磁気ブラシが感光体ドラム４１に対向する位置に移動すると、Ｓ極１４ｂにより磁界が付与されるため、磁気ブラシは感光体ドラム４１表面に接触してトナー像を形成する。

さらに現像ローラ１１が矢印Ａ方向に回転すると、今度はＮ極１４ｃにより引き合う磁界が付与されて、トナー像の形成に使われなかったトナーが現像装置２１内に回収され、さらにＳ極１４ｄにより反発する磁界が付与されるため、トナーは現像装置２１内で現像ローラ１１から離脱する。そして、第２攪拌スクリュー８により攪拌、搬送された後、Ｓ極１４ｅの磁界により再び現像ローラ１１上に付着する。即ち、規制部１７の間隔だけでなく、規制部１７に発生する磁界によって現像ローラ１１へのトナー付着を厳密に制御している。

このような画像形成装置においては、現像ローラ１１の端部からトナーが漏出するという問題があった。この漏出を防止するため、鉄などの磁性シール（磁性部材）を用いる方法がある。例えば特許文献１には、磁性粒子を含んだ現像剤を収容した現像容器と、現像容器に回動自在に担持され、内部に磁石を有することにより表面に現像剤を担持し、搬送する現像剤担持体とを有する現像装置において、現像剤担持体の両端部の周面に沿って磁性部材を配し、磁性部材と現像剤担持体内部に配置された磁石とにより、その空隙部磁力線に沿って現像剤の磁気ブラシを形成し、磁性シール部分の磁力を均一化し、それによって現像剤の外部への漏出を防ぐ技術が開示されている。
特開平１０−４８９４６号公報

しかしながら、規制ブレード又は磁性シールの寸法誤差や組み付け誤差などにより、規制ブレードと磁性シールとの当たりが不十分であると、規制ブレードと磁性シールとの隙間から現像剤が漏出してしまうという問題がある。現像剤が漏出すると装置内が汚れたり、漏出した現像剤が飛散して感光体ドラムに付着し、シートが汚れたりする。

本発明は、現像剤担持体の端部からの現像剤の漏出を防止した現像装置を提供することを目的とする。また、その現像装置を備えた画像形成装置を提供することも目的とする。

上記目的を達成するために本発明の第１の構成は、磁性を帯びた現像剤を貯留する筐体と、該筐体から供給された現像剤を担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体に対向配置され感光体ドラム上へ供給する現像剤量を規制する規制部材と、前記現像剤担持体の内部に配置され複数の磁極を有する磁界発生部材と、前記現像剤担持体の担持表面に所定の間隙を有して対向するとともに、前記規制部材に当接する当接部を有する磁性部材とを備え、前記現像剤担持体の担持表面と前記磁性部材との間に、前記現像剤の磁気ブラシを形成する現像装置において、前記当接部は、前記磁性部材の端面の前記現像剤担持体側の端部に形成され、前記規制部材の側面に当接することを特徴とする。

また本発明の第２の構成は、上記構成の現像装置において、前記当接部は、前記磁性部材の端面の前記現像剤担持体側の端部であり、前記磁性部材の端面と前記当接部と前記規制部材の側面とで第１の角度が形成されることを特徴とする。

また本発明の第３の構成は、上記構成の現像装置において、前記第１の角度をつけるため、前記磁性部材の端面又は前記規制部材の側面を斜めに形成することを特徴とする。

また本発明の第４の構成は、上記構成の現像装置において、前記第１の角度をつけるため、前記磁性部材又は前記規制部材の取り付け角度をずらすことを特徴とする。

なお、前記第１の角度は３０°以下であることが望ましい。

また本発明の第５の構成は、上記構成の現像装置において、前記当接部と前記規制部材の側面とが第２の角度を有し、前記当接部の端部が前記規制部材の側面に当接することを特徴とする。

また本発明の第６の構成は、上記構成の現像装置において、前記第２の角度をつけるため、前記磁性部材の端面又は前記規制部材の側面を斜めに形成することを特徴とする。

また本発明の第７の構成は、上記構成の現像装置において、前記第２の角度をつけるため、前記磁性部材の取り付け角度をずらすことを特徴とする。

なお、前記第２の角度は２°以下であることが望ましい。

また本発明の第８の構成は、上記構成の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置とする。

本発明の第１の構成によれば、磁性部材の当接部が規制部材の側面に当接することにより、磁性部材を確実に規制部材の側面に当接させることができるので、現像剤担持体の端部からの現像剤の漏出を防止することができる。

本発明の第２の構成によれば、磁性部材の端面と当接部と規制部材の側面とで第１の角度が形成されることにより、磁性部材の現像剤担持体側の端部のみを規制部材に当接させることができる。

本発明の第３の構成によれば、磁性部材の端面又は規制部材の側面を斜めに形成することにより、第１の角度を容易に設けることができる。

本発明の第４の構成によれば、磁性部材又は規制部材の取り付け角度をずらすことにより、第１の角度を容易に設けることができる。

本発明の第５の構成によれば、当接部と規制部材の側面とが第２の角度を有し、当接部の端部が規制部材の側面に当接することにより、磁性部材の当接部の端部を確実に規制部材の側面に当接させることができるので、現像剤担持体の端部からの現像剤の漏出を防止することができる。

本発明の第６の構成によれば、磁性部材の端面又は規制部材の側面を斜めに形成することにより、第２の角度を容易に設けることができる。

本発明の第７の構成によれば、磁性部材の取り付け角度をずらすことにより、第２の角度を容易に設けることができる。

本発明の第８の構成によれば、画像形成装置に搭載された現像装置における現像剤の漏出を防止することができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。なお、従来例と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

〈第１実施形態〉
図１は、本発明の第１実施形態に係る現像装置の現像ローラ周辺の断面拡大図であり、図２は、図１の現像ローラの端部周辺を感光体ドラム４１側から見た図である。本実施形態においては、磁性シール１８と磁石１９とが設けられている。

磁性シール１８は、Ｃ字形状をしており、その端面１８ａは現像ローラ１１側が突出するように斜めに形成されている。この磁性シール１８は、現像ローラ１１の担持表面に所定の間隙を有して対向するとともに、端面１８ａの現像ローラ１１側の端部である当接部１８ｂが規制ブレード（規制部材）１２の側面１２ａに当接している。当接部１８ｂが規制ブレード１２に当接することにより、端面１８ａと側面１２ａの間の隙間からトナーが漏出することを抑制できる。もし、端面１８ａの現像ローラ１１とは反対側の端部が規制ブレード１２の側面１２ａに当接するようにした場合は、端面１８ａと側面１２ａの間の隙間にトナーが入り込んで漏出してしまう。

ここで、磁性シール１８の端面１８ａと規制ブレード１２の側面１２ａとは第１の角度θ₁をなしている。この第１の角度θ₁は、０°＜θ₁≦３０°であることが好ましい。更に好ましくはθ₁＝１０°である。θ₁＞０°とすることで、磁性シール１８の当接部１８ｂを確実に規制ブレード１２の側面１２に当接させることができる。一方、θ₁≦３０°とすることで、磁性シール１８の端面１８ａと規制ブレード１２の側面１２ａの間の隙間からトナーが漏出することを抑制できる。換言すれば、θ₁＞３０°とすると、磁性シール１８の端面１８ａと規制ブレード１２の側面１２ａの間の隙間からトナーが漏出しやすくなる。そしてθ₁＝１０°のとき、上記の当接とトナー漏出の抑制とを効率よく両立させることができる。

なお、上記のように端面１８ａを斜めに形成する代わりに規制ブレード１２の側面１２ａを現像ローラ１１側が突出するように斜めに形成してもよい。更に、端面１８ａを斜めに形成することに加えて規制ブレード１２の側面１２ａを斜めに形成してもよい。

磁石１９は、磁性シール１８と同内径のＣ字形状をしており、磁性シール１８の内側側面に磁性シール１８の形状に沿って固定され、磁性シール１８による磁気ブラシを補助している。従って、磁性シール１８により充分な磁気ブラシが得られる場合は、磁石１９はなくてもよい。

次に、図２を参照して現像装置２１の各寸法の一例を挙げる。現像ローラ１１の直径Ｄが２５ｍｍ、規制ブレード１２の縦方向の幅Ｅが２５ｍｍ、現像ローラ１１と磁性シール１８間の距離Ｆが０．３ｍｍ、磁性シール１８の横方向の幅Ｇが４ｍｍ、磁石１９の横方向の幅Ｈが１．０ｍｍ、磁石１９から突出している磁界発生部材１４の長さＩが０．５ｍｍである。これらの寸法の部材を用いることにより最適な磁気ブラシの効果が得られ、トナーの漏出を防止できる。

〈第２実施形態〉
図３は、第２実施形態に係る現像装置の現像ローラ周辺の断面拡大図である。本実施形態においては、磁性シール１８’と磁石１９とが設けられている。第１実施形態では磁性シール１８又は／及び規制ブレード１２を斜めに形成していたが、本実施形態では磁性シール１８’又は／及び規制ブレード１２の取り付け角度をずらしている点で異なる。

磁性シール１８’は、Ｃ字形状をしており、その端面１８ａ’は垂直に形成されている。この磁性シール１８’は、現像ローラ１１の担持表面に所定の間隙を有して対向するとともに、端面１８ａ’の現像ローラ１１側の端部である当接部１８ｂ’が規制ブレード（規制部材）１２の側面１２ａに当接している。

ここで、磁性シール１８’の端面１８ａ’と規制ブレード１２の側面１２ａとは第１の角度θ₁をなしている。この第１の角度θ₁は第１実施形態と同様である。図３では、第１の角度θ₁を形成するために、規制ブレード１２の取り付け角度をずらしている。なお、上記のように規制ブレード１２をずらす代わりに磁性シール１８’の取り付け角度をずらしてもよい。更に、規制ブレード１２の取り付け角度をずらすことに加えて磁性シール１８’の取り付け角度をずらしてもよい。このように、本実施形態によっても第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

〈第３実施形態〉
図４は、第３実施形態に係る現像装置の現像ローラ周辺の断面拡大図である。本実施形態においては、磁性シール２０と磁石１９とが設けられている。第１実施形態では磁性シール１８又は／及び規制ブレード１２を斜めに形成していたが、本実施形態では磁性シール２０に突起（当接部）２０ｂを設けている点で異なる。この突起２０ｂは磁性シール２０の端面２０ａの現像ローラ１１側の端部に形成され、突起２０ｂが規制ブレード１２の側面１２ａに当接している。このように、本実施形態によっても第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお図４においては、突起２０ｂは断面が槍状としたが、突起２０ｂの形状には特に限定はなく、例えば、図５に示すように突起（当接部）２０ｂ’の断面を三角形状としたり、図６に示すように突起（当接部）２０ｂ”の断面を半円形状としてもよい。

〈第４実施形態〉
図７は、第４実施形態に係る現像装置の現像ローラ周辺の上面図である。本実施形態においては、磁性シール１８”と磁石１９とが設けられている。この磁性シール１８”は第１又は第２実施形態の磁性シール１８、１８’の端面１８ａ、１８ａ’を更に規制ブレード１２の長手方向に斜めに形成したものである。これにより、磁性シール１８”の端面１８ａ”の現像ローラ１１側の端部である当接部１８ｂ”と規制ブレード１２の側面１２ａとが第２の角度θ₂を有し、当接部１８ｂ”の端部１８ｃ”が規制ブレード１２の側面１２ａに当接する。つまり、磁性シール１８”は、端部１８ｃ”だけで規制ブレード１２に接することになる。なお、第３実施形態の磁性シール２０、２０’、２０”の突起２０ｂ、２０ｂ’、２０ｂ”を更に規制ブレード１２の長手方向に斜めに形成しても同様である。

ここで、第２の角度θ₂は、０°＜θ₂≦２°であることが好ましい。これにより、上記の当接とトナー漏出の抑制とを効率よく両立させることができる。θ₂＞０°とすることで、磁性シール１８”の端部１８ｃ”だけで規制ブレード１２に接することになるので、確実に規制ブレード１２の側面１２に当接させることができる。一方、θ₂≦２°とすることで、磁性シール１８”の端面１８ａと規制ブレード１２の側面１２ａの間の隙間からトナーが漏出することを抑制できる。換言すれば、θ₂＞２°とすると、磁性シール１８の端面１８ａと規制ブレード１２の側面１２ａの間の隙間からトナーが漏出しやすくなる。

なお、図７のように端面１８ａ”を斜めに形成する代わりに規制ブレード１２の側面１２ａを斜めに形成してもよい。更に、端面１８ａ”を斜めに形成することに加えて規制ブレード１２の側面１２ａを斜めに形成してもよい。また、図７のように端面１８ａ”を斜めに形成する代わりに磁性シール１８”を規制ブレード１２に対して斜めに取り付けてもよい。

なお、本発明において規制ブレード１２には磁石を装着して磁性を付与してもよい。また、本発明の画像形成装置は、第１〜第４実施形態の現像装置２１を従来の図８などの画像形成装置に搭載することで得ることができる。

本発明の現像装置は、現像剤を用いて電子写真方式により現像を行う現像装置に利用でき、そしてこの現像装置は、コピー機、プリンタ、ＦＡＸ等の電子写真方式を用いる画像形成装置に搭載することができる。

本発明の第１実施形態に係る現像装置の現像ローラ周辺の断面拡大図である。 図１の現像ローラの端部周辺を感光体ドラム側から見た図である。 本発明の第２実施形態に係る現像装置の現像ローラ周辺の断面拡大図である。 本発明の第３実施形態に係る現像装置の現像ローラ周辺の断面拡大図である。 本発明の第３実施形態に係る現像装置の現像ローラ周辺の断面拡大図である。 本発明の第３実施形態に係る現像装置の現像ローラ周辺の断面拡大図である。 本発明の第４実施形態に係る現像装置の現像ローラ周辺の上面図である。 従来の現像装置を用いた画像形成装置の側面図である。 従来の２成分現像剤を用いる現像装置の概略斜視図である。 （ａ）は図９の側面断面図、（ｂ）は図９の上方からの概略平面図である。 図１０（ａ）の部分拡大図である。

符号の説明

５ ケーシング（筐体）
６ カバー（筐体）
１１ 現像ローラ（現像剤担持体）
１２ 規制ブレード（規制部材）
１４ 磁界発生部材
１８ 磁性シール（磁性部材）
２１ 現像装置

Claims (7)

1. 磁性を帯びた現像剤を貯留する筐体と、該筐体から供給された現像剤を担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体に対向配置され感光体ドラム上へ供給する現像剤量を規制する規制部材と、前記現像剤担持体の内部に配置され複数の磁極を有する磁界発生部材と、前記現像剤担持体の担持表面に所定の間隙を有して対向するとともに、前記規制部材に当接する当接部を有する磁性部材とを備え、
   前記現像剤担持体の担持表面と前記磁性部材との間に、前記現像剤の磁気ブラシを形成する現像装置において、
   前記当接部は、前記磁性部材の端面を前記現像剤担持体側が突出するように斜めに形成した先端部であり、前記規制部材の側面に当接し、
   前記現像剤担持体の軸方向に見て、前記磁性部材の斜めに形成された端面と前記規制部材の側面とは第１の角度をなすことを特徴とする現像装置。
2. 前記第１の角度をつけるため、前記磁性部材又は前記規制部材の取り付け角度をずらすことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 前記第１の角度が３０°以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の現像装置。
4. 前記規制部材の前記磁性部材側の側面の短手方向に見て、前記当接部が前記規制部材の中央側となるように、前記磁性部材の端面の先端部を前記規制部材の長手方向に斜めに形成し、前記先端部と前記規制部材の前記磁性部材側の側面とが第２の角度をなすことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の現像装置。
5. 前記第２の角度をつけるため、前記磁性部材の取り付け角度をずらすことを特徴とする請求項４記載の現像装置。
6. 前記第２の角度が２°以下であることを特徴とする請求項４又は５記載の現像装置。
7. 請求項１〜６の何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。

Images