JP5195573B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ及びこれらの複合機等の画像形成装置及びこのような画像形成装置において像担持体に形成された静電潜像を現像するのに使用する現像装置に関するものである。特に、装置本体内に収容されたトナーと磁性キャリアとを含む現像剤を回転する撹拌搬送部材により撹拌させると共に、内周側に複数の磁極を有するマグネット部材が固定して設けられた現像剤担持体に上記の現像剤を搬送して供給し、この現像剤担持体を回転させて、現像剤を像担持体と対向する現像領域に導き、現像剤中のトナーを像担持体に供給して現像を行うと共に、現像後における現像剤を装置本体内に戻すようにした現像装置において、装置本体内に戻された現像後の現像剤を、上記のマグネット部材に設けられた隣り合う同極性の磁極間において現像剤担持体の表面から適切に離脱させるようにした点に特徴を有するものである。

従来より、複写機、プリンタ、ファクシミリ及びこれらの複合機等の画像形成装置においては、像担持体に形成された静電潜像を現像するのに様々な現像装置が使用されており、このような現像装置としては、現像剤にトナーだけを使用した１成分現像方式の現像装置の他に、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を使用した２成分現像方式の現像装置が知られている。

そして、このような２成分現像方式の現像装置としては、装置本体内に収容されたトナーと磁性キャリアとを含む現像剤を回転する撹拌搬送部材により撹拌させると共に、内周側に複数の磁極を有するマグネット部材が固定して設けられた現像剤担持体の表面に上記の現像剤を搬送して供給し、この現像剤担持体を回転させて、現像剤を像担持体と対向する現像領域に導き、現像剤中のトナーを像担持体に供給して現像を行うと共に、現像後における現像剤を装置本体内に戻すようにしたものが広く使用されている。

ここで、このような現像装置において、上記のようにトナーが供給された現像後の現像剤が現像剤担持体の表面に保持されたままの状態で、像担持体と対向する現像領域に導かれて再度現像に使用されると、像担持体に十分なトナーが供給されなくなって、形成される画像に濃度むら等が発生するという問題が生じた。

このため、このような現像装置においては、上記のマグネット部材に同極性になった一対の磁極を隣り合うように設け、装置本体内に戻された現像後の現像剤を、この隣り合う同極性の磁極間において現像剤担持体の表面から離脱させることが行われている。

しかし、このようにマグネット部材に設けられた隣り合う同極性の磁極間において、現像後の現像剤を現像剤担持体の表面から離脱させるようにした場合においても、現像後の現像剤が現像剤担持体の表面から十分に離脱されずに残り、現像後の現像剤が再度現像に使用されるという問題が依然として存在した。

このため、従来においては、特許文献１に示されるように、上記の隣り合う同極性の磁極と対向するようにして磁性部材を設け、この磁性部材と上記の磁極との間に発生する磁界によって、現像剤担持体の表面に残った現像剤を現像剤担持体から離脱させるようにしたものが提案されている。

しかし、このように磁性部材と上記の磁極との間に発生する磁界によって、現像剤担持体に残った現像剤を現像剤担持体から十分に離脱させるためには、上記のマグネット部材における上記の磁極の磁力を高めることが必要になって、コストが高くつくと共に、この磁性部材が邪魔になって現像剤担持体の表面に現像剤を適切に供給することができなくなる等の問題があった。

特開平６−２２２６７４号公報

本発明は、装置本体内に収容されたトナーと磁性キャリアとを含む現像剤を回転する撹拌搬送部材により撹拌させると共に、内周側に複数の磁極を有するマグネット部材が固定して設けられた現像剤担持体に上記の現像剤を搬送して供給し、この現像剤担持体を回転させて、現像剤を像担持体と対向する現像領域に導き、現像剤中のトナーを像担持体に供給して現像を行うと共に、現像後における現像剤を装置本体内に戻すようにした現像装置における上記のような問題を解決することを課題とするものである。

すなわち、本発明においては、上記のような現像装置において、装置本体内に戻された現像後における現像剤が、マグネット部材に設けられた隣り合う同極性の磁極間において現像剤担持体の表面から適切に離脱されて、現像剤担持体に新たな現像剤が適切に供給されるようにし、濃度むら等の発生のない良好な画像が安定して形成されるようにすることを課題とするものである。

本発明の現像装置においては、上記のような課題を解決するため、装置本体内に収容されたトナーと磁性キャリアとを含む現像剤を回転する撹拌搬送部材により撹拌させると共に、内周側に複数の磁極を有するマグネット部材が固定して設けられた現像剤担持体に上記の現像剤を搬送して供給し、この現像剤担持体を回転させて、現像剤を像担持体と対向する現像領域に導き、現像剤中のトナーを像担持体に供給して現像を行うと共に、現像後における現像剤を装置本体内に戻し、装置本体内に戻された現像後の現像剤を、上記のマグネット部材に設けられた隣り合う同極性の磁極間において現像剤担持体の表面から離脱させるようにした現像装置において、上記の撹拌搬送部材を現像剤担持体と同方向に回転させ、撹拌搬送部材と現像剤担持体とが対向する位置において、この撹拌搬送部材により現像剤を現像剤担持体の回転方向下流側から上流側に向けて搬送させると共に、上記の撹拌搬送部材により現像剤担持体に搬送される現像剤を、上記の隣り合う同極性の磁極の間に導く案内部材を設けた。

また、本発明の現像装置においては、上記の現像剤担持体を上記の撹拌搬送部材よりも装置本体の上部に設け、現像剤担持体の表面から離脱された現像後の現像剤が自重により落下して、この撹拌搬送部材によって攪拌搬送される現像剤の中に取り込まれるようにすることが好ましい。

さらに、上記の案内部材によって現像剤を上記の隣り合う同極性の磁極の間に導くにあたり、上記の各磁極の法線方向における磁束密度が最大値の半分以下になる範囲に導くようにすることが好ましい。

また、本発明の画像形成装置においては、像担持体に形成された静電潜像を現像装置によって現像するにあたり、上記のような現像装置を用いるようにした。

本発明の現像装置においては、装置本体内に収容されたトナーと磁性キャリアとを含む現像剤を回転する撹拌搬送部材により撹拌させると共に、内周側に複数の磁極を有するマグネット部材が固定して設けられた現像剤担持体に上記の現像剤を搬送して供給するにあたり、上記の撹拌搬送部材を現像剤担持体と同方向に回転させ、撹拌搬送部材と現像剤担持体とが対向する位置において、この撹拌搬送部材により現像剤を現像剤担持体の回転方向下流側から上流側に向けて搬送させると共に、撹拌搬送部材によって現像剤担持体に搬送される現像剤を、案内部材によってマグネット部材に設けられた隣り合う同極性の磁極の間に導くようにした。

そして、現像剤担持体により装置本体内に戻された現像後の現像剤がマグネット部材に設けられた隣り合う同極性の磁極の間に導かれると、現像剤担持体の表面における現像後の現像剤が、この隣り合う同極性の磁極の間における反発磁力と、上記のように現像剤担持体の回転方向下流側から上流側に向けて搬送され、案内部材によってこの同極性の磁極の間に導かれた新たな現像剤の圧力とにより、現像剤担持体の表面から適切に離脱されると共に、このように案内部材によって導かれた新たな現像剤が現像剤担持体の表面に適切に供給されるようになる。

この結果、本発明の現像装置においては、トナーが供給された現像後の現像剤が現像剤担持体の表面から適切に離脱されて、新たな現像剤が現像剤担持体の表面に適切に供給されて現像に使用され、像担持体に十分なトナーが供給されるようになる。

そして、このような現像装置を用いた画像形成装置においては、上記の現像装置により、像担持体に形成された静電潜像に対して十分なトナーが供給されるようになり、形成される画像に濃度むら等が発生するのが防止されて、良好な画像形成が安定して行えるようになる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、画像形成を行う状態を示した概略説明図である。 上記の画像形成装置において使用する本発明の一実施形態に係る現像装置を示した概略説明図である。 上記の実施形態に係る現像装置において、回転する撹拌搬送部材により搬送される現像剤を、案内部材によってマグネット部材に設けられた隣り合う同極性の磁極の間に導く状態を示した部分説明図である。

次に、本発明の実施形態に係る画像形成装置及び現像装置を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明に係る画像形成装置及び現像装置は、下記の実施形態に示したものに限定されず、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施できるものである。

この実施形態に係る画像形成装置においては、図１に示すように、４つの感光体ドラム（像担持体）１０に対応させて、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を収容させた４つの現像装置２０を設けている。

そして、各現像装置２０においては、感光体ドラム１０に現像剤を搬送する現像ローラ（現像剤担持体）２１を、それぞれ対応する感光体ドラム１０と対向するように設けると共に、各現像装置２０においては、それぞれの現像剤におけるトナーの色彩を異ならせて、黒色，黄色，マゼンダ色，シアン色のトナーを用いている。

そして、この画像形成装置によりフルカラーの画像形成を行うにあたっては、上記の各感光体ドラム１０を回転させて、各感光体ドラム１０の表面をそれぞれ帯電装置１１によって帯電させ、このように帯電された各感光体ドラム１０に対して、それぞれ潜像形成装置１２により画像形成情報に従った露光を行い、各感光体ドラム１０の表面にそれぞれ静電潜像を形成するようにしている。

次いで、このように静電潜像が形成された各感光体ドラム１０に対して、それぞれ対応する現像装置２０における現像ローラ２１により現像剤を感光体ドラム１０と対向する位置に導き、所定の色彩のトナーを各感光体ドラム１０の静電潜像に供給して現像を行い、各感光体ドラム１０の表面にそれぞれの色彩のトナー像を形成するようにしている。

そして、このように各感光体ドラム１０に形成された各色彩のトナー像を、ローラ１３ａに架け渡されて駆動される無端ベルト状になった中間転写体１３に、それぞれローラ状になった一次転写装置１４により順々に一次転写させて、この中間転写体１３の上にフルカラーのトナー像を形成するようにしている。一方、上記の中間転写体１３に転写されずに各感光体ドラム１０の表面に残留しているトナー等の残留物を、それぞれ第１クリーニング装置１５によって除去するようにしている。

次いで、上記のように中間転写体１３の上に形成されたフルカラーのトナー像を、この中間転写体１３によりローラ状になった二次転写装置１６と対向する位置に導くと共に、この画像形成装置の下部に収容された記録シート１９を中間転写体１３と二次転写装置１６との間に導き、上記の二次転写装置１６により中間転写体１３の上に形成されたフルカラーのトナー像をこの記録シート１９に二次転写させるようにしている。

その後、フルカラーのトナー像が転写された記録シート１９を定着装置１７に導いて、転写されたフルカラーのトナー像を記録シート１９に定着させた後、このようにフルカラーのトナー像が定着された記録シート１９を排紙させるようにしている。一方、記録シート１９に転写されずに上記の中間転写体１３に残ったトナー等の残留物を、第２クリーニング装置１８によって中間転写体１３から除去させるようにしている。

ここで、この実施形態における上記の現像装置２０においては、図２に示すように、その装置本体２０ａの上部に、感光体ドラム１０と所要間隔を介して対向するように現像ローラ２１を回転可能に設けると共に、この現像ローラ２１の内部に、複数の磁極Ｎ，Ｓ，…が設けられたマグネット部材２１ａを固定して設けている。

また、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤Ｄを収容させた上記の装置本体２０ａ内に、上記の現像ローラ２１の軸方向に沿った隔壁２８を設け、この隔壁２８により装置本体２０ａ内を、上記の現像ローラ２１に現像剤Ｄを供給する第１の搬送部２２と、この第１の搬送部２２との間で現像剤Ｄを循環させて搬送させる第２の搬送部２３とに分離させると共に、上記の第１の搬送部２２と第２の搬送部２３とに、回転して現像剤Ｄを攪拌させながら搬送させる第１の攪拌搬送部材２４と第２の攪拌搬送部材２５とを設けている。

そして、第１の搬送部２２と第２の搬送部２３とに設けられた第１の攪拌搬送部材２４と第２の攪拌搬送部材２５とを回転させて、現像剤Ｄを第１の搬送部２２と第２の搬送部２３とで逆方向に搬送させ、上記の隔壁１３の両端部に設けられた循環口（図示せず）を通して現像剤Ｄを、この第１の搬送部２２と第２の搬送部２３との間で循環させると共に、第１の搬送部２２における現像剤Ｄを第１の攪拌搬送部材２４により上記の現像ローラ２１に供給し、このように供給された現像剤Ｄを上記のマグネット部材２１ａの磁気力により現像ローラ２１の表面に保持させるようにしている。

また、このように現像剤Ｄが表面に保持された現像ローラ２１を回転させて、この現像ローラ２１により現像剤Ｄを上記の感光体ドラム１０と対向する現像領域に搬送させる途中の位置において、この現像ローラ２１と所要間隔を介して対向するように規制部材２６を設け、現像ローラ２１の表面に保持されて現像領域に搬送される現像剤Ｄの量をこの規制部材２６によって規制するようにしている。

そして、このように規制部材２６により規制された現像剤Ｄを、現像ローラ２１により感光体ドラム１０と対向する現像領域に導き、この現像剤Ｄ中におけるトナーを、感光体ドラム１０に形成された静電潜像の部分に供給して、感光体ドラム１０に形成された静電潜像を現像するようにしている。

また、このようにして像担持体１に形成された静電潜像を現像した後、現像ローラ２１の表面に保持された現像後の現像剤Ｄを、この現像ローラ２１によって装置本体２０ａ内に戻し、このように装置本体２０ａ内に戻された現像後の現像剤Ｄを、上記のマグネット部材２１ａに設けられた隣り合う一対の同極性の磁極Ｓ１，Ｓ２の間において現像ローラ２１の表面から離脱させ、離脱された現像後の現像剤Ｄを上記の第１の搬送部２２における現像剤Ｄと一緒に第１の攪拌搬送部材２４によって攪拌させて搬送させる一方、このように現像後の現像剤Ｄが離脱された現像ローラ２１の表面に新たな現像剤Ｄを供給するようにしている。

ここで、上記のようにマグネット部材２１ａに設けられた隣り合う一対の同極性の磁極Ｓ１，Ｓ２の間において、現像後の現像剤Ｄを現像ローラ２１の表面から離脱させるにあたり、この実施形態における現像装置２０においては、第１の搬送部２２に設けた上記の第１の攪拌搬送部材２４を現像ローラ２１と同方向に回転させ、この第１の攪拌搬送部材２４と現像ローラ２１とが対向する位置において、この第１の攪拌搬送部材２４により現像剤Ｄを現像ローラ２１の回転方向下流側から上流側に向けて搬送させると共に、上記の第１の攪拌搬送部材２４によって現像ローラ２１に供給される現像剤Ｄを、装置本体２０ａ内に設けた案内部材２７によって上記の隣り合う一対の同極性の磁極Ｓ１，Ｓ２の間に導くようにしている。なお、この実施形態においては、上記の案内部材２７を装置本体２０ａ内に別に取り付けるようにしたが、この案内部材２７を装置本体２０ａと一体に設けるようにすることも可能である。

このようにすると、装置本体２０ａ内に戻された現像後の現像剤Ｄが、マグネット部材２１ａに設けられた上記の同極性の磁極Ｓ１，Ｓ２の間における反発磁力と案内部材２７によってこの同極性の磁極Ｓ１，Ｓ２の間に導かれた新たな現像剤Ｄの圧力とによって現像ローラ２１の表面から適切に離脱されると共に、このように案内部材２７によって導かれた新たな現像剤Ｄが現像ローラ２１の表面に適切に供給されるようになる。

このため、このような現像装置２０を用いた上記の画像形成装置においては、トナーが供給された現像後の現像剤Ｄが現像ローラ２１の表面から適切に離脱されて、新たな現像剤Ｄが現像ローラ２１の表面に適切に供給されて現像に使用されるようになり、感光体ドラム１０に形成された静電潜像に十分なトナーが供給されるようになり、形成される画像に濃度むら等が発生するのが防止されて、良好な画像形成が安定して行えるようになる。

また、上記のように第１の攪拌搬送部材２４によって現像ローラ２１に供給される現像剤Ｄを、装置本体２０ａ内に設けた案内部材２７によって上記の隣り合う一対の同極性の磁極Ｓ１，Ｓ２の間に導くにあたり、上記の案内部材２７において、現像剤Ｄを案内する案内面２７ａの接線が、各磁極Ｓ１，Ｓ２における法線方向の磁束密度が最大値ｐの半分（ｐ／２）以下になる範囲に向うようにし、この案内部材２７の案内面２７ａに沿って現像ローラ２１に供給される現像剤Ｄを、上記の各磁極Ｓ１，Ｓ２における法線方向の磁束密度が最大値ｐの半分（ｐ／２）以下になる範囲に導くようにすると、現像後の現像剤Ｄが現像ローラ２１の表面からより適切に離脱されて、新たな現像剤Ｄが現像ローラ２１の表面に適切に供給されるようになる。特に、現像剤Ｄを案内する案内面２７ａの接線が、上記の一対の磁極Ｓ１，Ｓ２間において法線方向の磁束密度がほとんど存在していない中心近傍に向かうようにし、この案内部材２７の案内面２７ａに沿って現像ローラ２１に供給される現像剤Ｄを、上記の一対の磁極Ｓ１，Ｓ２間の中心近傍に導くようにすると、現像後の現像剤Ｄが現像ローラ２１の表面からさらに適切に離脱されて、新たな現像剤Ｄが現像ローラ２１の表面により適切に供給されるようになる。

１０ 感光体ドラム（像担持体）
１１ 帯電装置
１２ 潜像形成装置
１３ 中間転写体
１３ａ ローラ
１４ 一次転写装置
１５ 第１クリーニング装置
１６ 二次転写装置
１７ 定着装置
１８ 第２クリーニング装置
１９ 記録シート
２０ 現像装置
２０ａ 装置本体
２１ 現像ローラ（現像剤担持体）
２１ａ マグネット部材
２２ 第１の搬送部
２３ 第２の搬送部
２４ 第１の攪拌搬送部材
２５ 第２の攪拌搬送部材
２６ 規制部材
２７ 案内部材
２７ａ 案内面
２８ 隔壁
Ｄ 現像剤
Ｓ１，Ｓ２ 隣り合う同極性の磁極
ｐ 磁極Ｓ１，Ｓ２における法線方向の磁束密度の最大値

Claims (4)

1. 装置本体内に収容されたトナーと磁性キャリアとを含む現像剤を回転する撹拌搬送部材により撹拌させると共に、内周側に複数の磁極を有するマグネット部材が固定して設けられた現像剤担持体に上記の現像剤を搬送して供給し、この現像剤担持体を回転させて、現像剤を像担持体と対向する現像領域に導き、現像剤中のトナーを像担持体に供給して現像を行うと共に、現像後における現像剤を装置本体内に戻し、装置本体内に戻された現像後の現像剤を、上記のマグネット部材に設けられた隣り合う同極性の磁極間において現像剤担持体の表面から離脱させるようにした現像装置において、上記の撹拌搬送部材を現像剤担持体と同方向に回転させ、撹拌搬送部材と現像剤担持体とが対向する位置において、この撹拌搬送部材により現像剤を現像剤担持体の回転方向下流側から上流側に向けて搬送させると共に、上記の撹拌搬送部材により現像剤担持体に搬送される現像剤を、上記の隣り合う同極性の磁極の間に導く案内部材を設けたことを特徴とする現像装置。
2. 請求項１に記載の現像装置において、上記の現像剤担持体を、上記の撹拌搬送部材よりも装置本体の上部に設けたことを特徴とする現像装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の現像装置において、上記の案内部材によって現像剤を上記の隣り合う同極性の磁極の間に導くにあたり、上記の各磁極の法線方向における磁束密度が最大値の半分以下になる範囲に導くことを特徴とする現像装置。
4. 像担持体に形成された静電潜像を現像装置によって現像する画像形成装置において、上記の請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。

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