JP5531357B2

JP5531357B2 - 現像装置及びこれを備えた画像形成装置

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Publication number: JP5531357B2
Application number: JP2007196362A
Authority: JP
Inventors: 麻美小寺
Original assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2007-07-27
Filing date: 2007-07-27
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2027-07-27
Also published as: JP2009031590A

Description

本発明は、現像剤の現像装置外への流出を防止する現像装置、及び当該現像装置を備えた画像形成装置に関する。

電子写真技術を用いた画像形成装置において、現像の際には主に粉末状の現像剤（トナー）が用いられることが多い。画像形成装置は、光学系によって読み取られた画像情報に従って、ＬＳＵ（レーザースキャナーユニット）等によって感光体ドラム等像担持体上に静電潜像を形成し、該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。

しかしながら、上記画像形成動作において、現像容器内の現像剤の圧力が高まると規制ブレードで規制された現像剤が軸長方向へ移動する圧力がかかり、現像スリーブの領域を越えてトナーが容器側壁からハウジング等現像装置の外部へと流出するという問題があった。

この問題を解決するため、現像スリーブの非トナー担持領域、即ち現像スリーブ両端部周面に弾性体、不織布などの端部シール部材を設け、現像容器側壁と現像スリーブ周面との空隙を密着、閉鎖することが知られている。シール部材としては、弾性のシール部材を使用することもある。

ところが、シール部材が現像スリーブと密着すると、現像スリーブの回転トルクの増大、現像スリーブとシール部材との摩擦の発生による温度上昇、それによるトナーの融着といった問題が生じる。また、これを避けるため、シール部材と現像スリーブとの間に僅かに隙間を空けた場合、僅かではあるが該隙間へのトナーの進入が生じ、長期間使用した場合は、トナーの流出が発生するという問題がある。

特許文献１では、現像スリーブの両端部に対応する現像容器側に、外側端面が前記現像スリーブ内部に配設した磁石の側端面と略同等位置となるようにして、該現像スリーブの表面外周に一部に沿って、所定の空隙を有して配置したシール部材を設け、このシール部材は、非磁性部材と、該非磁性部材の両端に位置して該非磁性部材を挟持している磁性部材とによって形成されることを特徴とする現像装置が記載されている。
このことによりトナーの現像スリーブ端部からの流出を、磁界の発生により従来装置以上の効果にて防止することができ、シール部材を非接触の構成とすることができることから、摩擦による温度上昇を抑制することができるため、トナーの融着といった問題をも解決することができる旨記載されている。
しかし、特許文献１は周縁に設置する磁性体を内部の磁石の近くに設置する必要があり、磁界を発生させるためにはある程度の幅のある磁性体を設置する必要があるため、スペースが必要となるという問題がある。また、ある程度磁界を発生する状態を保持しないと、現像装置内のトナーの内圧により現像スリーブと磁性体の隙間からトナーが流出し、これにより現像機を汚す、装置駆動系がトナーの侵入により負荷がかかる等の種々の問題が発生する。

特開平５−２９７６７号公報

本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであって、現像容器内のスペースを必要とすることもなく、単純な構成にて十分な磁界の発生を保持しつつ、トナーの現像装置外部への流出を防止することが可能な現像装置、及びこれを備えた画像形成装置を提供するものである。

請求項１に係る発明は、現像剤と、該現像剤を収容する現像容器と、該現像容器から供給された該現像剤を担持する現像スリーブ及び該現像スリーブ内に固定配置され少なくともゼロガウス領域を有する磁力発生部材からなる現像ローラと、該現像スリーブ端部の外周面に対して間隔を隔てて該現像スリーブを覆うように配設されるマグネットシール部材とからなる現像装置において、前記マグネットシール部材は片面多極着磁され、前記磁力発生部材の端部は、前記マグネットシール部材に覆われた該磁力発生部材の領域が、単極に着磁されており、前記マグネットシール部材及び前記現像スリーブ外周面に対して間隔を隔てて、該マグネットシール部材より前記現像ローラ軸長方向中心側且つ現像スリーブの現像範囲外にさらに磁性体が配設されることを特徴とする現像装置に関する。

請求項２に係る発明は、請求項１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に関する。

請求項１に係る発明によれば、現像剤と、現像剤を収容した現像容器と、現像容器から供給された現像剤を担持する現像スリーブ及び現像スリーブ内に固定配置された磁力発生部材からなる現像ローラと、現像スリーブ端部の外周面に対して間隔を隔てて現像スリーブを覆うように配設されるマグネットシール部材とからなる現像装置において、マグネットシール部材は、片面多極着磁されていることを特徴とする現像装置とすることから、磁力発生部材と片面多極着磁されているマグネットシール部材との間で十分に磁界の発生を保持することができ、現像剤の流出を防止することができる。マグネットシール部材が片面多極着磁されているため、現像剤をマグネットシール部材上に保持させることができ、物理的にマグネットシール部材と現像ローラの隙間を現像剤によって埋めることができ、現像剤の内圧が大きい場合であったとしても現像剤の流出を防止することができる。更に、磁力発生部材の端部において、マグネットシール部材に覆われた磁力発生部材の領域が、単極に着磁されていることから、現像スリーブ端部においては現像剤引き剥がしのための磁力の少ない領域は発生せず、流出しようとする現像剤を拘束するための磁力を発生させることができ、現像剤の流出をより効果的に防止することができる。
また、マグネットシール部材及び現像スリーブ外周面に対して間隔を隔てて、マグネットシール部材より現像ローラ軸長方向中心側且つ現像スリーブの現像範囲外にさらに磁性体が配設されることから、より十分に磁力を集中させることができるため流出しようとする現像剤を拘束することができ、現像剤の流出をより効果的に防止することができる。

請求項２に係る発明によれば、請求項１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とすることから、画像形成装置のハウジング部への現像剤の流出を防止することができる。

請求項３に係る発明によれば、磁力発生部材の端部において、マグネットシール部材に覆われた磁力発生部材の領域が、多極に着磁されていることから、現像スリーブ端部においては現像剤引き剥がしのための磁力の少ない領域は発生せず、流出しようとする現像剤を拘束するための磁力を発生させることができ、現像剤の流出をより効果的に防止することができる。磁力発生部材の端部が片面多極着磁されているため、現像剤を現像スリーブ上に保持させることができ、物理的にマグネットシール部材と現像ローラの隙間をさらに埋めることができ、現像剤の内圧が大きい場合であったとしても現像剤の流出をより効果的に防止することができる。

請求項４に係る発明によれば、請求項１乃至３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とすることから、画像形成装置のハウジング部への現像剤の流出を防止することができる。

以下、本発明に係る現像剤の現像装置外への流出を防止する現像装置、及び当該現像装置を備えた画像形成装置の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明に係る現像装置の内部構造を示す平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。図３は、磁性トナーとキャリアとからなる二成分系の現像器の他の実施形態の構成図である。図４は、マグネットシール部材を配置した部分の現像ローラの断面図である。

本発明に係る現像装置１は、現像剤２と、現像容器３と、現像ローラ４と、マグネットシール部材７とからなる。

現像剤２は、感光体ドラム上に形成された静電潜像を可視化するための材料であって、液体現像剤と粉体現像剤に大別されるが、本発明においては粉体現像剤が用いられる。粉体現像剤には、磁性トナーもしくは非磁性トナーからなる一成分系、又は非磁性トナーもしくは磁性トナーとキャリアとからなる二成分系がある。本発明においては磁性を帯びていることを要することから、磁性トナーからなる一成分系、又は磁性トナーもしくは非磁性トナーとキャリアとからなる二成分系を使用することができる。以下、本発明に係る現像装置１については、二成分系の紛体現像剤における実施の形態について説明するが、一成分系の粉体現像剤を使用した実施の形態においても同様に使用することができる。図２は、図１のＡ−Ａ線断面図であり、図３は、磁性トナーとキャリアとからなる二成分系の現像器の他の実施形態の断面構成図である。以下、現像剤のことをトナーという場合もある。

現像容器３は、現像機の筐体に配設され、現像容器３外に着脱交換可能に配設される図示しないトナーカートリッジから供給されるトナーが収容される。現像容器３内は、第１領域３１と第２領域が３２仕切り板３３によって分けられている。現像容器３の長手方向の両端部には仕切り板３３が設けられていないことにより、第１領域３１と第２領域３２間で現像剤２が移動可能となっている。第１領域３１には第１ミキサ３４が、第２領域３２には第２ミキサ３５が配設されている。第１ミキサ３４と第２ミキサ３５は、図示しない駆動機構によって、同一回転方向に回転されることにより、現像剤２は攪拌される。ミキサ同士の螺旋の形成方向が相互に反対方向に形成され、例えば一方は右巻きに、他方は左巻きに形成される。これにより、収容された現像剤２は、第１領域３１と第２領域３２との間で循環する。

現像ローラ４は、現像容器３のドラム開口側に配設され、複数の磁極を有する磁力発生部材５と、当該磁力発生部材５を包含するとともに、収容された現像剤２を感光体ドラム８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６からなる。

磁力発生部材５は、現像剤２を現像スリーブ６に担持させるために現像スリーブ６内に配置され、現像スリーブ６表面上に磁界を形成するために多極に着磁される。磁力発生部材５の磁極配置は、図２に示すとおり、感光体ドラムに対向する現像位置付近にＮ極の現像極Ｎ１、現像極Ｎ１に隣接した引き込み極Ｓ１、引き込み極Ｓ１に隣接してなる引き剥がし極Ｎ２、更に、これに隣接してなる汲み上げ極Ｎ３、汲み上げ極Ｎ３に隣接してなる搬送極Ｓ２が夫々配置されている。

現像スリーブ６は、非磁性の導電性中空円筒形状であって、現像容器３に収容された現像剤２を感光体ドラム８の表面上に導くため回転自在に軸支される。現像スリーブ６は、感光体ドラム８の回転と対向部にて同方向に回転される。現像スリーブ６は、磁力発生部材５の磁力によって現像容器３に収容された現像剤２を表面に担持し、規制ブレード４１によって現像スリーブ６表面上に形成される現像剤２の層の厚みを規制することによって現像スリーブ６上に現像剤２の薄層を形成し、回転することによって現像剤２を感光体ドラム８へと運搬する。
図３に示す形態においては、現像スリーブ６上に担持された現像剤２は、中間ローラ４２へと運搬され、中間ローラ４２にトナーのみを担持させる。中間ローラ４２に担持されたトナーは、感光体ドラム８へと運搬される。

マグネットシール部材７は、現像スリーブ６の長手方向端部から現像剤２が流出するのを防止するためのものであって、図１に示すように、現像スリーブ６の長手方向の両端部に、図４の通り、外周面に対して間隔を隔てて該現像容器３内面に現像スリーブ６を覆うように配設される。マグネットシール部材７と現像スリーブ６の間隔は、２〜３ｍｍ程度が好ましい。本発明で使用されるマグネットシール部材７は、図５の通り、３〜５ｍｍ間隔で片面多極に着磁されている。片面多極に着磁されていることから、磁力発生部材５と引き合う磁力をより強力にすることができるため、マグネットシール部材７の使用スペースを減らすことができる。従って、マグネットシール部材７のローラ軸長方向の設置幅としては、６ｍｍ程度でよい。マグネットシール部材７の軸周り方向の長さは、現像スリーブ６の円周の長さによって適宜選択されるが、ある程度の磁力を保持させることが可能となることから、少なくとも現像スリーブを１／３〜１／４程度を覆うように配設されるのが好ましく、１／２程度を覆うように配設されるのがより好ましい。マグネットシール部材７の厚みは、特に限定されることはないが、現像装置内部のスペースを考慮すると少ないことがより好ましく、１ｍｍ程度が例示される。

以下、本発明に係る現像剤の現像装置外への流出を防止する現像装置の動作について説明する。図５は、マグネットシール部材上に現像剤を保持させた図である。図６は、本発明に係る現像装置において、さらに磁性体を配置した図である。図７は、本発明に係る現像装置において、マグネットシール部材に覆われた磁力発生部材の端部を単極に着磁した図である。図８は、本発明に係る現像装置において、マグネットシール部材に覆われた磁力発生部材の端部を多極に着磁した図である。図９は、図８の現像スリーブ端部に現像剤を保持させた図である。

トナーが充填された図示しないトナーカートリッジから現像剤２は現像容器３へと所定量収容される。現像容器３に収容された現像剤２は、凝集を防止するため第１ミキサ３４、第２ミキサ３５によって第１領域３１と第２領域３２との間を移動しつつ、一部磁力発生部材５の磁力によって現像スリーブ６に担持される。現像スリーブ６に担持された現像剤２は、規制ブレード４１によって現像スリーブ６上に形成される現像剤２の層の厚みが規制され、現像スリーブ６上には一定の現像剤２の薄層が形成される。

薄層が形成された現像スリーブ６が回転することにより、現像剤２は感光体ドラム８まで導かれる。感光体ドラム８まで導かれた現像剤２は、感光体ドラム８に形成された静電潜像に従って、現像バイアスの印加により現像スリーブ６から感光体ドラム８へと移動され、静電潜像が可視化される。

現像後、感光体ドラム８へと移動されず現像スリーブ６上に残存した現像剤２は、現像スリーブ６に担持された状態で現像容器３へと運搬され、磁力発生部材５によって磁力が形成されないことにより現像剤２は現像スリーブ６から脱落し、現像容器３へと回収される。現像剤２は再び現像スリーブ６に担持されるまで、現像容器内３の第１領域３１と第２領域３２との間の移動を繰り返す。

現像剤２が上記移動を繰り返すため、現像容器３内の現像剤の圧力が高まり規制ブレード４１で規制された現像剤２が軸長方向へ移動する圧力がかかり、場合によっては現像剤２が軸長方向に現像スリーブ６の領域を越えて移動することがある。このとき、図４の通り、現像スリーブ６端部にはマグネットシール部材７が配設されており、現像スリーブ６内の磁力発生部材５との隙間に形成される磁力によって、現像スリーブ６端部から外部へと流出しようとする現像剤２は拘束される。そして、図５の通り、マグネットシール部材７が多極着磁されていることにより、マグネットシール部材７上に穂立ちによる現像剤２の凝集体を形成することが可能となり、当該凝集体が現像スリーブ６の外周面と、マグネットシール部材７の表面との隙間を埋めることにより、現像容器３内の現像剤２の内圧が高まった場合であったとしても、現像剤２が現像スリーブ６端部から外部へと流出するのを物理的に防止することが可能となっている。

本発明に係る現像装置１においては、上記マグネットシール部材７に加えて、図６の通りマグネットシール部材７及び現像スリーブ６外周面に対して間隔を隔てて、マグネットシール部材７より前記現像ローラ軸長方向中心側且つ現像スリーブ６の現像範囲外にさらに磁性体９を設けるのが好ましい。より十分に磁力を集中させることができるため、外部へ流出しようとする現像剤２を拘束することができ、現像剤２の流出をより効果的に防止することができるからである。
磁性体９とマグネットシール部材７との間隔は、１〜３ｍｍ程度、磁性体９と磁力発生部材５との間隔は０．５ｍｍ程度が好ましい。本発明で使用される磁性体９には、磁力発生部材５の磁極と逆極性が誘起されるため、磁性体９と現像スリーブ６との間で磁力線にそった穂を形成する。形成された穂立ちにより、現像容器３内の現像剤２の内圧が高まった場合であったとしても、現像剤２が現像スリーブ６端部から外部へと流出するのを物理的にさらに防止することができる。
磁性体９のローラ軸長方向の設置幅としては、１ｍｍ程度でよい。磁性体９の軸周り方向の長さは、現像スリーブ６の直径によって適宜選択されるが、ある程度の磁力を保持させることが可能となることから、現像スリーブ６を１／３〜１／４程度を覆うように配設されるのが好ましい。磁性体９の厚みは、特に限定されることはないが、現像装置１内部のスペースを考慮すると少ないことがより好ましく、１ｍｍ程度が例示される。

図７の通り、本発明に係る現像装置においては、マグネットシール部材７に覆われる部分の現像スリーブ６内の磁力発生部材５の端部が、単極に着磁されていることがより好ましい。現像スリープ６上に担持された現像剤２を引き剥がすために磁力発生部材５の着磁によって現像スリープ６上に現像剤２引き剥がしのための磁力の少ない領域（Ｎ２とＮ３との間の領域：以下ゼロガウス領域という）が形成されているが、ゼロガウス領域が存在すると磁力の隙間が形成されるため、当該隙間においては、マグネットシール部材７と磁力発生部材５との隙間において現像剤２を拘束する力が弱まる可能性があるからである。磁力発生部材５の端部の極を単極とすることで、多極に着磁されたマグネットシール部材７との間で磁力線を形成するため、現像スリーブ６端部においてはゼロガウス領域が発生せず、当該磁力線にそって穂を形成し、流出しようとする現像剤２を拘束することができるため、現像剤２の流出をより効果的に防止することができる。

磁力発生部材５の着磁を単極に変更する部分は、磁力発生部材５の端部において少なくともマグネットシール部材７に覆われている部分とローラ軸の軸長方向において同一幅程度でよい。例えば、マグネットシール部材７がローラ軸長方向に６ｍｍで配置されている場合は、マグネットシール部材７に覆われている６ｍｍの部分の磁力発生部材５が単極に着磁される。また、円周方向については、少なくとも引き剥がしのためのゼロガウス領域が単極に着磁されていればよい。

図８の通り、本発明に係る現像装置１においては、マグネットシール部材７に覆われる部分の現像スリーブ６内の磁力発生部材５の端部が、多極に着磁されていることがより好ましい。現像スリーブ６上に担持された現像剤２を引き剥がすために磁力発生部材５の着磁によって現像スリープ６上に現像剤２引き剥がしのためのゼロガウス領域が形成されているが、ゼロガウス領域が存在すると磁力の隙間が形成されるため、当該隙間においては、マグネットシール部材７と磁力発生部材５との隙間において現像剤２を拘束する力が弱まる可能性があるからである。磁力発生部材５の端部の極を多極とすることで、多極に着磁されたマグネットシール部材７との間で磁力線を形成するため、現像スリーブ６端部においてはゼロガウス領域が発生せず、当該磁力線にそって穂を形成し、流出しようとする現像剤２を拘束することができるため、現像剤２の流出をより効果的に防止することができる。さらに、図９の通り、磁力発生部材５の端部の極を多極とすることで、マグネットシール部材７上だけでなく現像スリーブ６上にもさらに現像剤２を保持することができるため、物理的にマグネットシール部材７と現像スリーブ６の隙間をさらに埋めることができ、現像剤２の内圧が大きい場合であったとしても現像剤２の流出をより効果的に防止することができる。

磁力発生部材５の着磁を多極に変更する部分は、磁力発生部材５の端部において少なくともマグネットシール部材７に覆われている部分とローラ軸の軸長方向において同一幅程度でよい。例えば、マグネットシール部材７がローラ軸長方向に６ｍｍで配置されている場合は、マグネットシール部材７に覆われている６ｍｍの部分の磁力発生部材５が多極に着磁される。また、円周方向については、少なくとも引き剥がしのためのゼロガウス領域が多極に着磁されていればよい。
磁力発生部材５を多極に着磁する間隔は、磁力発生部材５断面において、１０°〜６０°の間隔で多極に着磁することが好ましい。

本発明に係る現像装置は、画像形成装置に好適に使用することができる。本発明に係る現像装置１を画像形成装置に使用することにより、画像形成装置において、現像装置からハウジング部への現像剤の流出を防止することができる。

本発明に係る現像装置は、粉体現像剤を使用した現像装置、及び現像装置を備えた画像形成装置に好適に利用されるものである。

本発明に係る現像装置の内部構造を示す平面図である。図１のＡ−Ａ線断面図である。非磁性トナーとキャリアとからなる二成分系の現像器の他の実施形態の構成図である。マグネットシール部材を配置した部分の現像ローラの断面図である。マグネットシール部材上に現像剤を保持させた図である。本発明に係る現像装置において、さらに磁性体を配置した図である。本発明に係る現像装置において、マグネットシール部材に覆われた磁力発生部材の端部を単極に着磁した図である。本発明に係る現像装置において、マグネットシール部材に覆われた磁力発生部材の端部を多極に着磁した図である。図８の現像スリーブ端部に現像剤を保持させた図である。

符号の説明

１．現像装置
２．現像剤
３．現像容器
５．磁力発生部材
６．現像スリーブ
７．マグネットシール部材
９．磁性体

Claims

現像剤と、該現像剤を収容する現像容器と、該現像容器から供給された該現像剤を担持する現像スリーブ及び該現像スリーブ内に固定配置され少なくともゼロガウス領域を有する磁力発生部材からなる現像ローラと、該現像スリーブ端部の外周面に対して間隔を隔てて該現像スリーブを覆うように配設されるマグネットシール部材とからなる現像装置において、
前記マグネットシール部材は片面多極着磁され、
前記磁力発生部材の端部は、前記マグネットシール部材に覆われた該磁力発生部材の領域が、単極に着磁されており、
前記マグネットシール部材及び前記現像スリーブ外周面に対して間隔を隔てて、該マグネットシール部材より前記現像ローラ軸長方向中心側且つ現像スリーブの現像範囲外にさらに磁性体が配設されることを特徴とする現像装置。
請求項１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。