JP4965998B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像装置、特に、画像形成装置に用いられ、磁性現像剤を用いて静電潜像担持体に画像を形成する現像装置に関する。

画像形成装置は、静電潜像担持体と、静電潜像担持体にトナーを供給する現像装置とを備えている。画像形成装置において、磁気ブラシによって現像装置内のトナーを静電潜像担持体に供給するものが知られている。このような画像形成装置に用いられる現像装置は、図４に示すように、静電潜像担持体４１と対向する現像ローラ５１と、現像ローラ５１に現像剤を供給する供給ローラ５３とを有している。現像ローラ５１は、静電潜像担持体４１が回転する方向と逆方向に表面のスリーブが回転し、図４に示すように、静電潜像担持体４１に対向する位置から現像ローラ５１の回転方向と反対の方にむかって第１Ｓ極５１ａ、第２Ｎ極５１ｂ、第３Ｓ極５１ｃ、第４Ｎ極５１ｄ、第５Ｎ極５１ｅが順番に配置されている。ここで、図４は従来の供給ローラ５３及び現像ローラ５１の構成を示す概略図である。また、供給ローラ５３は、第４Ｎ極５１ｄと第５Ｎ極５１ｅとに対向する位置にそれぞれ第６Ｓ極５３ａ、第７Ｓ極５３ｂを備えており、表面のスリーブが現像ローラと同じ方向に回転する（特許文献１参照）。

特許文献１に記載の現像装置では、供給ローラ５３の表面のスリーブに付着した現像剤が第６Ｓ極５３ａから第４Ｎ極５１ｄ側に受け渡される。そして、第３Ｓ極５１ｃ、第２Ｎ極５１ｂ、第１Ｓ極５１ａの順に現像ローラ５１上を搬送されて、静電潜像担持体４１にトナーが供給される。第１Ｓ極５１ａで現像ローラ５１から静電潜像担持体４１上にトナーを供給すると、静電潜像担持体４１に供給されなかった現像剤が第５Ｎ極５１ｅに搬送される。第５Ｎ極５１ｅに搬送された現像剤は第７Ｓ極５３ｂによって現像ローラから剥離される。
特開平０７−３２５４７７号公報

特許文献１に記載の現像装置では、同じ磁性を有する第６Ｓ極５３ａと第７Ｓ極５３ｂとが並んで配置されているために、第６Ｓ極５３ａと第７Ｓ極５３ｂとの間に第８Ｎ極が自然発生してしまう。このために、現像剤の内の一部は、第４Ｎ極５１ｄから第６Ｓ極５３ａに移動せずに、第６Ｓ極から第８Ｎ極側に移動する。第６Ｓ極から第８Ｎ極側に搬送された現像剤は、第８Ｎ極から第７Ｓ極５３ｂに移動し、供給ローラ５３上を再び回転する。この場合には供給ローラ５３から現像ローラ５１側に供給される現像剤の量が減少するために、現像剤の静電潜像担持体４１への供給量が減少する。また、第６Ｓ極５３ａから第８Ｎ極側に移動する現像剤は供給ローラ５３上から剥離されないために同じ現像剤が供給ローラ５３上に存在することになり、現像剤が劣化する可能性がある。

さらに、同じ磁性を有する第４Ｎ極５１ｄと第５Ｎ極５１ｅとが並んで配置されているために、第４Ｎ極５１ｄと第５Ｎ極５１ｅとの間に第９Ｓ極が自然発生する可能性もある。この場合には第４Ｎ極５１ｄ側の現像剤が第６極５３ａによって剥離されずに、第９Ｓ極側に搬送される。このとき、現像ローラ５１上を同じ現像剤が再び回転することになり、現像剤が劣化する可能性がある。

本発明の課題は、供給ローラから現像ローラに現像剤を供給しやすくすることにある。また、現像ローラ側の現像剤を供給ローラによって引きはがしやすくすることにある。

本発明に係る現像装置は、画像形成装置に用いられ、磁性現像剤を用いて静電潜像担持体に画像を形成する現像装置であって、磁性現像剤を内部に収納する容器本体と、容器本体に設けられ、磁性現像剤を静電潜像担持体に供給して現像を行う現像ローラと、容器本体の内部に設けられ、現像ローラに磁性現像剤を供給する供給ローラとを備えている。現像ローラは、容器本体に回転不能に支持され、中心軸周りに磁極が配置された部材であって、少なくとも静電潜像担持体に対向する磁極と、対向ローラとの対向位置の両側に同極性の磁極が配置された現像マグネットと、現像マグネットの外周に、中心軸周りで第１の方向に回転可能な現像スリーブと、を有している。供給ローラは、容器本体に回転不能にかつ現像スリーブに対向して配置され、中心軸周りに磁極が配置された部材であって、現像ローラとの対向位置には現像ローラ側の磁極とは異なる対向極性が配置された供給マグネットと、供給マグネットの外周に、中心軸周りで第１の方向に回転可能な供給スリーブとを有する。

この現像装置では、供給スリーブに付着した現像剤が供給スリーブの回転に伴って現像ローラ側の磁極とは異なる対向極性に対応する位置に搬送され、現像ローラ側に現像剤が移動させられる。そして、現像スリーブの回転に伴って静電潜像担持体に対向する位置に現像剤が搬送され、静電潜像担持体に現像剤が供給させられる。

ここでは、現像ローラとの対向位置には現像ローラ側の磁極とは異なる対向極性が配置されているために供給ローラ側から現像ローラ側に現像剤が移動しやすくなる。

本発明に係る現像装置は、前記現像装置であって、供給マグネットは、現像ローラが配置されている側の逆側に配置された対向極性とは異なる極性の汲み上げ磁極をさらに有する。

ここでは、対向極性とは異なる極性の汲み上げ磁極によって容器本体内の現像剤を汲み上げやすくなる。

本発明に係る現像装置は、前記現像装置であって、供給マグネットの現像ローラとの対向位置に配置された対向磁極は、現像マグネットの供給ローラとの対向位置に配置された同極性の磁極のうち上流側に配置された上流側磁極よりも磁力が強く、対向位置の下流側に配置された下流側磁極よりも磁力が弱い。

ここでは、供給マグネットの現像ローラの対向位置に配置された対向磁極の下流側から上流側に現像剤が搬送されやすくなる。

本発明に係る現像装置は、前記現像装置であって、供給マグネットの対向磁極は汲み上げ磁極よりも磁力が強い。

ここでは、汲み上げ磁極側から供給マグネットの対向磁極側に現像剤を搬送しやすくなる。

本発明は、供給ローラから現像ローラに現像剤を供給しやすくすることができる。また、現像ローラ側の現像剤を供給ローラによって剥離しやすくすることができる。

［構成］
図１に本発明の一実施形態が採用された画像形成装置であるカラープリンタ１を示す。なお、この図１は各構成要素の配置を示すための模式図であり、各部の詳細は省略して示している。

このカラープリンタ１は、図示しないコンピュータなどに接続されており、コンピュータ等から送られてくる画像情報に基づいてカラー画像を用紙に印刷可能な装置である。

このカラープリンタ１は、画像情報に基づいてカラー画像を形成する画像形成部２と、画像形成部２で形成されたトナー画像を用紙に定着する定着部３と、画像形成部２と定着部３とに用紙を搬送する用紙搬送部４と、用紙搬送部４に給紙する給紙カセット（図示せず）と、トナー画像が定着された用紙を排出する排出部７とを有している。

画像形成部２は、トナー画像を形成するための部分であって、表面に静電潜像が形成される感光体ドラム２１と、トナー画像を形成するための４つの現像器２２と、画像情報に基づいて感光体ドラム２１表面を走査露光するレーザユニット２３と、感光体ドラム２１の表面を一様に帯電するための帯電装置２４と、感光体ドラム２１の画像が転写される中間転写体２５と、中間転写体２５の画像を用紙に転写する２次転写ローラ２７とを備える。

感光体ドラム２１は、装置の略中央に配置されており、その回転軸は図１の紙面に対して垂直に延びるように設けられている。

図２に現像器２２の一部を拡大して示す。この図に示すように、現像器２２は、感光体ドラム２１の周囲に配置されており、現像器本体２２ａと、現像ローラ３１と、供給ローラ３３とを備えている。

４つの現像器本体２２ａは、感光体ドラム２１の周囲に配置され、内部にそれぞれイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの異なる色のトナーが収納されている。

現像ローラ３１は、感光体ドラム２１と対向して配置されており、感光体ドラム２１が回転する方向と反対の方向（対向位置で同方向となる方向）に回転する。さらに、現像ローラ３１は、表面に軸周りに回転可能な中空円筒状の現像スリーブ３４を有しており、現像スリーブ３４の内部に２つのＳ極の永久磁石と３つのＮ極の永久磁石とを有する現像マグネット３６を有している。

現像マグネット３６は、具体的には図３に示すように、感光体ドラム２１と対向する第１極３１ａ（Ｎ極）と、第１極３１ａの（現像ローラ３１の回転方向）下流側に第２極３１ｂ（Ｓ極）と、第１極３１ａ（Ｎ極）の上流側に第３極３１ｃ（Ｓ極）と、第３極３１ｃの上流側に第４極３１ｄ（Ｎ極）と、第２極３１ｂの下流側に第５極３１ｅ（Ｎ極）とが設けられている。ここで、図３は現像ローラ３１及び供給ローラ３３の構成を示す概略図である。第１極３１ａは感光体ドラム２１にトナーを供給するための部分である。第２極３１ｂは第１極３１ａ側からトナー及びキャリアが搬送されるように第１極３１ａに対して逆の極性（Ｓ極）を有している。第５極３１ｅは、供給ローラ３３に対向する位置に配置されており、第２極３１ｂ側からトナー及びキャリアが搬送されるように第２極３１ｂとは逆の極性（Ｎ極）を有している。また、第５極３１ｅは供給ローラ３３側にトナー及びキャリアを受け渡す部分である。第４極３１ｄは、供給ローラ３３に対向するように配置され、第５極３１ｅと同じ極性（Ｎ極）を有している。また、第４極３１ｄと第５極３１ｅとの間には反発する力が働くために第５極３１ｅ側のトナー及びキャリアは第４極３１ｄ側に搬送されにくい。第３極３１ｃは、第４極３１ｄと第１極３１ａとの間に配置され、第１極３１ａ及び第４極３１ｄとは逆の極性（Ｓ極）を有している。このために、第４極３１ｄ側からトナー及びキャリアが搬送されて、第１極３１ａにトナー及びキャリアを搬送する。

供給ローラ３３は、現像器２２内のトナー及びキャリアを現像ローラ３１に供給するための部材であり、現像ローラ３１と同方向（対向位置で反対方向）に回転する。供給ローラ３３は、表面に軸を中心に回転する中空円筒状の供給スリーブ３５が設けられており、供給スリーブ３５の内部には２つの磁極（第６極３３ａ及び第７極３３ｂ）を有する供給マグネット３７が配置されている。第６極３３ａは、現像ローラ３１に対向する位置に配置され、第４極３１ｄ及び第５極３１ｅとは異なる極性（Ｓ極）を有している。また、第６極３３ａは第４極３１ｄよりも磁力が弱いが、第５極３１ｅよりも磁力が強くなっている。このために、第６極側からトナー及びキャリアが第４極側に受け渡されやすく、第５極３１ｅ側から第６極３３ａ側にトナー及びキャリアが剥離させられやすい。第７極３３ｂは、軸に対して第６極３３ａのほぼ逆側であって撹拌部材に対向するように配置され、第６極３３ａとは逆の極性を有する。また、第７極３３ｂは、第６極３３ａよりも磁力の弱い部材である。第７極３３ｂによって現像器２２内のトナー及びキャリアを汲み上げ、第７極３３ｂ側から第６極３３ａ側にトナー及びキャリアが搬送される。

レーザユニット２３は、外部のコンピュータ等から送られてきた画像情報に基づいて、感光体ドラム２１を走査露光するものであり、感光体ドラム２１の上方に配置されている。具体的には、レーザユニット２３の前端（レーザ光が発射される側の端部）が、感光体ドラム２１の回転軸のほぼ真上に位置し、カラープリンタ１の外枠に沿って配置されている。なお、レーザユニット２３の内部の構成は、従来の構成と同様であり、レーザ光源、ポリゴンミラー、ポリゴンミラー駆動用モータ等を有している。また、レーザユニット２３のレーザ光路の前方には、反射ミラー２６が設けられている。したがって、図１の一点鎖線で示すように、レーザユニット２３から発射されたレーザ光は、この反射ミラー２６によって屈曲し、感光体ドラム２１の表面に照射されるようになっている。

中間転写体２５は、感光体ドラム２１に形成された各色のトナー画像が順次転写されるものであり、感光体ドラム２１の回転方向の４つの現像器２２の下流であってクリーニング機構３８の上流に配置されている。この中間転写体２５は、感光体ドラムよりも断面積の大きな円柱状の部材であって、感光体ドラム２１の回転軸と平行な回転軸を有している。

２次転写ローラ２７は、中間転写体２５に転写された画像を、搬送されてきた用紙に転写するためのものであり、中間転写体２５下側に配置されている。そして、この２次転写ローラ２７には、図示しない電圧印加装置によって、用紙に対して、画像転写のためのバイアス電圧が印加される。

定着部３は、画像形成部２で形成された画像を用紙に定着するための部分であって、加圧ローラと加熱ローラとを有している。

用紙搬送部４は、図示しない給紙カセットの用紙を画像形成部２や定着部３に搬送するための部分であって、給紙カセットから排出部７まで連続している。

給紙カセットは、印刷を行うための用紙が収納されている部分である。

排出部７は、画像が定着された用紙が用紙搬送部４を通って排出される部分であり、このカラープリンタ１の上面に配置されている。

［動作］
画像形成動作について説明する。

外部に接続されたコンピュータから画像データが送信されると、感光体ドラム２１の表面が帯電させられてレーザユニット２３によって感光体ドラム２１の表面に画像データに基づいてレーザ光が照射される。そして、現像器２２内のトナーが感光体ドラム２１の表面に供給されて感光体ドラム２１の表面にトナー像が形成される。感光体ドラム２１の表面のトナー像は、中間転写体２５を介して用紙に転写される。トナー像が転写された用紙は用紙搬送部４によって定着部３に搬送され、定着部３で画像が定着される。トナー像が定着された用紙は排出部７から排出される。

次に現像器２２内の現像剤を感光体ドラム２１上に供給する動作について説明する。

第７極３３ｂにトナー及びキャリアが吸着されると、第６極３３ａが第７極３３ｂよりも強い磁力の第７極３３ｂとは異なる極性を有しているために、供給スリーブ３５の回転に伴って第７極３３ｂ側から第６極３３ａ側にトナー及びキャリアが搬送される。第４極３１ｄの方が第５極３１ｅ及び第６極３３ａよりも磁力が強いために、第６極３３ａ側に搬送されたトナー及びキャリアは第４極３１ｄ側に受け渡される。第６極３３ａ側のトナー及びキャリアは現像スリーブ３４の回転に伴って、第３極３１ｃを介して第１極３１ａ側に搬送される。そして、第１極３１ａ側のトナーが感光体ドラム２１に供給される。その後、キャリア及び感光体ドラム２１に供給されなかったトナーが第２極３１ｂを介して第５極３１ｅに搬送される。第５極３１ｅ側に搬送されたトナー及びキャリアは第６極３３ａ側に剥離させられる。

ここでは、第４極３１ｄ及び第５極３１ｅに対向する位置に第４極３１ｄ及び第５極３１ｅとは逆の極性（Ｓ極）を有する第６極３３ａのみが配置されており、かつ第６極３３ａは第４極３１ｄよりも磁力が弱く、第５極３１ｅよりも磁力が強いために、第６極３３ａ側の現像剤は第４極３１ｄ側に受け渡しやすく、第５極３１ｅ側の現像剤を剥離させやすい。さらに、第６極３３ａが第７極３３ｂよりも磁力が強いために第７極３３ｂに吸着された現像剤は第６極３３ａ側に搬送されやすくなる。

［他の実施形態］
上記実施形態では、カラープリンタ１について説明したが、本発明はこれに限られずに、複写機や複合機であっても良い。

カラープリンタ１の全体概略図。 現像器２２の拡大概略断面図。 カラープリンタ１に用いられる現像ローラ３１及び供給ローラ３３の構成を示す図。 従来の画像形成装置に用いられる現像ローラ３１及び供給ローラ３３の構成を示す図。

符号の説明

１ カラープリンタ（画像形成装置）
２１ 感光体ドラム（静電潜像担持体）
２２ 現像器（現像装置）
２２ａ 現像器本体（容器本体）
３１ 現像ローラ
３１ａ 第１極
３１ｂ 第２極
３１ｃ 第３極
３１ｄ 第４極
３１ｅ 第５極
３３ 供給ローラ
３３ａ 第６極
３３ｂ 第７極
３４ 現像スリーブ
３５ 供給スリーブ
３６ 現像マグネット
３７ 供給マグネット

Claims (1)

1. 画像形成装置に用いられ、磁性現像剤を用いて静電潜像担持体に画像を形成する現像装置であって、
   磁性現像剤を内部に収納する容器本体と、
   前記容器本体に設けられ、磁性現像剤を前記静電潜像担持体に供給して現像を行う現像ローラと、
   前記容器本体の内部に設けられ、前記現像ローラに磁性現像剤を供給する供給ローラと、
   を備え、
   前記現像ローラは、
   前記容器本体に回転不能に支持され、中心軸周りに磁極が配置された部材であって、少なくとも前記静電潜像担持体に対向する磁極と、前記供給ローラとの対向位置において並んで配置される複数の同極性の磁極とが配置された現像マグネットと、
   前記現像マグネットの外周に、前記中心軸周りで第１の方向に回転可能な現像スリーブと、を有し、
   前記供給ローラは、
   前記容器本体に回転不能にかつ前記現像スリーブに対向して配置され、中心軸周りに磁極が配置された部材であって、前記現像ローラとの対向位置には前記現像ローラ側の磁極とは異なる対向磁極が配置された供給マグネットと、
   前記供給マグネットの外周に、前記中心軸周りで前記第１の方向に回転可能な供給スリーブと、を有し、
   前記現像ローラとの対向位置に配置された前記供給マグネットの対向磁極は、前記供給ローラとの対向位置に配置された前記現像マグネットの同極性の磁極のうち上流側に配置された上流側磁極よりも磁力が強く、対向位置の下流側に配置された下流側磁極よりも磁力が弱く、
   前記供給マグネットは、前記現像ローラが配置されている側の逆側に配置された対向磁極とは異なる極性の汲み上げ磁極をさらに有し、
   前記供給マグネットの対向磁極は、前記汲み上げ磁極よりも磁力が強い
   現像装置。

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