JP5893293B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像スリーブに担持された現像剤に先端側を当接させてトナー飛散を防止する飛散防止シートを設けた現像装置、詳しくは飛散防止シートの両端部に形成されたトナー塊が記録材に付着して発生するボタ落ち画像を減少させる構造に関する。

感光ドラムに形成された静電像を現像装置で現像してトナー像を形成し、形成したトナー像を直接又は中間転写体を介して記録材に転写し、トナー像が転写された記録材を定着装置で加熱加圧して画像を記録材に形成する画像形成装置が広く用いられている。

現像装置は、現像スリーブに磁気的に担持させた現像剤を、現像スリーブと層厚規制部材の隙間を通過させて層厚を規制し、現像スリーブの回転に伴って感光ドラムとの対向位置へ搬送してトナーを電気的に静電像に付着させてトナー像を現像する。

回転する現像スリーブに現像剤を担持して感光ドラムにトナー像を現像する現像装置は、層厚規制部材と感光ドラム対向位置の間の現像スリーブの現像剤担持面からトナーが飛散する問題がある。

そこで、図６を参照して示すように、特許文献１に示される現像装置（１０４）では、飛散防止シート（２００ａ）によって現像スリーブ（６）のトナーが飛散する領域全体を覆って、飛散したトナーを層厚規制部材（５）側の小空間に閉じ込めている。

特開２００６−２７６１４９号公報

現像スリーブの回転軸線方向の両端部に現像剤を担持しない領域が設定されている場合、特許文献１に示される飛散防止シートを採用すると、現像剤を担持しない領域を通じてトナー塊が外部へ排出される可能性があることが判明した。

現像スリーブの中央部の現像剤担持領域では、飛散防止シートの先端側が現像剤層の表面に接触しているため、飛散防止シートの内側でトナー塊が発生しても外へは漏れ出さない。しかし、現像スリーブの端部の現像剤が担持されない領域では、現像スリーブと飛散防止シートの間に隙間が形成され易い。また、飛散防止シートは、薄くて柔らかいため、現像スリーブの回転軸線方向の両端部では、ばたつきが発生して現像スリーブと飛散防止シートの隙間が変動し易い。そのため、現像スリーブの回転軸線方向の両端部では、中央部の現像剤担持領域に比較して、飛散防止シートと現像スリーブの間からトナー塊が吐き出され易くなる。

吐き出されたトナー塊は、通常は、画像形成領域外なので問題とはなりにくい。しかし、長期間に渡ってトナー塊があちこちに蓄積していると、振動や機体内の風に乗って中間転写ベルトや記録材の画像領域に到達して、出力画像の品質を低下させる可能性がある。

本発明は、飛散防止シートの内側でトナー塊が発生しても現像スリーブと飛散防止シートの隙間から漏れ出しにくくして、トナー塊に起因する出力画像の品質低下の発生頻度を低下させた現像装置を提供することを目的としている。

本発明の現像装置は、現像剤を担持して回転する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に担持されて現像領域へ搬送される現像剤の層厚を規制する規制部材と、前記現像領域と前記規制部材との間に先端側を接触させて、前記現像剤担持体に担持されて前記規制部材に層厚を規制された現像剤を覆って配置されたシート部材とを備えるものである。そして、前記現像剤担持体の回転軸線方向の現像剤担持領域の外側における前記シート部材の先端側の厚み方向の移動を制限する移動制限部材を備え、前記シート部材の前記現像剤担持領域に位置する部分は、先端側が厚み方向に移動可能である。
また、前記移動制限部材は、前記シート部材の根元側を固定して配置され、前記現像剤担持領域の外側に位置する部分が前記シート部材に沿って前記現像剤担持体の接線方向へ突き出したカバー部材である。
或いは、前記移動制限部材は、前記現像剤担持領域の外側で前記現像領域を含む前記現像剤担持体の周面を円周状に覆って遮蔽する端部カバー部材を兼ね、前記現像領域と前記規制部材との間で前記シート部材の前記現像剤担持領域の外側に位置する部分が前記端部カバー部材に接着されている。

本発明の現像装置では、移動制限部材が、現像剤担持体の回転軸線方向における現像剤担持領域の外側でシート部材の厚み方向の移動を制限するから、現像剤担持領域での接触をソフトに保った状態のまま、現像剤担持領域の外側でシート部材がばたつきにくい。シート部材の端部がばたつきにくいから、回転軸線方向の端部でシート部材と現像剤担持体の隙間が変動しにくく、シート部材の内側でトナー塊が形成されても外へ漏れ出しにくい。

したがって、飛散防止シートの内側でトナー塊が発生しても現像スリーブと飛散防止シートの隙間から漏れ出しにくくして、トナー塊に起因する出力画像の品質低下の発生頻度を低下させることができる。

画像形成装置の構成の説明図である。 画像形成部の構成の説明図である。 現像装置の軸線方向に垂直な断面における構成の説明図である。 現像装置の平断面における構成の説明図である。 マグネットローラの磁極配置の説明図である。 比較例における飛散防止シートの配置の説明図である。 比較例の飛散防止カバーの配置の説明図である。 実施例１の飛散防止カバーの配置の説明図である。 実施例１における飛散防止シートの取り付け状態の説明図である。 飛散防止シートの固定方法の説明図である。 実施例２におけるリーク防止部材の配置の説明図である。 実施例２における飛散防止シートの取り付け構造の説明図である。 飛散防止シートの固定方法の説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、飛散防止シートの長手方向の端部のばたつきを抑え込む構造を有する限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。

したがって、現像スリーブに現像剤を担持して現像を行う現像装置であれば、二成分現像剤に限らず、一成分現像剤を用いる現像装置でも実施可能である。しかし、磁気ブラシ状態で現像スリーブに現像剤を担持させる二成分現像剤において、後述するように、その効果はより顕著である。本実施例では、現像室と攪拌室を水平方向に配置したいわゆる横型の現像装置を説明するが、現像室と攪拌室を上下に配置したいわゆる縦型の現像装置でも本発明は実施可能である。本実施例では、現像スリーブを１本設けた現像装置を説明するが、２本以上の現像スリーブを配置して現像剤を受け渡す現像装置でも本発明は実施可能である。その他の形態の現像装置においても、本発明は適用可能である。

現像装置が搭載される画像形成装置は、タンデム型／１ドラム型、中間転写型／記録材搬送型／直接転写型、静電像の形成方式、転写方式の区別無く実施できる。本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。現像剤、現像装置、および画像形成装置の構成等は以下の説明に限ったものではない。

＜画像形成装置＞
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図２は画像形成部の構成の説明図である。

図１に示すように、画像形成装置１００は、中間転写ベルト１２１に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部１５０Ｙ、１５０Ｍ、１５０Ｃ、１５０Ｋを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。画像形成部１５０Ｙでは、感光ドラム１０１Ｙにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト１２１に転写される。画像形成部１５０Ｍでは、感光ドラム１０１Ｍにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト１２１に転写される。画像形成部１５０Ｃ、１５０Ｋでは、感光ドラム１０１Ｃ、１０１Ｋにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて中間転写ベルト１２１に転写される。

二次転写ローラ１２５は、対向ローラ１２４に内側面を支持された中間転写ベルト１２１に当接して二次転写部Ｔ２を形成する。記録材カセット１４０から引き出された記録材Ｐは、分離ローラ１４１で１枚ずつに分離して、レジストローラ１４２へ送り出される。レジストローラ１４２は、中間転写ベルト１２１のトナー像にタイミングを合わせて二次転写部Ｔ２へ記録材Ｐを送り出す。記録材Ｐが二次転写部Ｔ２を挟持搬送される過程で、二次転写ローラ１２５に正極性の直流電圧が印加されることにより、フルカラートナー像が中間転写ベルト１２１から記録材Ｐへ二次転写される。転写されずに中間転写ベルト１２１に残った転写残トナーは、ベルトクリーニング装置１２６によって回収される。

四色のトナー像を二次転写された記録材Ｐは、中間転写ベルト１２１から曲率分離して定着装置１３０へ送り込まれる。定着装置１３０は、記録材Ｐを加熱加圧して画像を記録材Ｐの表面に定着させる。その後、記録材Ｐが機体外へ排出される。

画像形成部１５０Ｙ、１５０Ｍ、１５０Ｃ、１５０Ｋは、現像装置１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｋで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、実質的に同一に構成される。以下では、図２を参照して、画像形成部を区別するＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋを除いた参照符号を用いて、一般的な画像形成部１５０についてトナー像の形成プロセスを説明する。

図２に示すように、画像形成部１５０は、感光ドラム１０１の周囲に、コロナ帯電器１０２、露光装置１０３、現像装置１０４、転写ブレード１０５、ドラムクリーニング装置１０９を配置している。感光ドラム１０１は、アルミニウムの管材料の表面に帯電特性が負極性の有機光導電体（ＯＰＣ）を形成しており、所定のプロセススピードで矢印Ｒ１方向に回転する。

コロナ帯電器１０２は、コロナ放電に伴う荷電粒子を感光ドラム１０１に照射して感光ドラム１０１の表面を一様な負極性の暗部電位ＶＤに帯電処理する。露光装置１０３は、画像の分解色画像を展開した走査線画像データをＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームを回転ミラーで走査して、感光ドラム１０１の表面に画像の静電像を書き込む。現像装置１０４は、感光ドラム１０１の静電像をトナー像に現像する。

転写ブレード１０５は、感光ドラム１０１に支持された中間転写ベルト１２１の内側面に当接して感光ドラム１０１と中間転写ベルト１２１の間にトナー像の転写部を形成する。電源Ｄ１は、トナーの帯電極性とは逆極性である正極性の直流電圧を転写ブレード１０５に印加して、感光ドラム１０１のトナー像を中間転写ベルト１２１へ静電転写させる。ドラムクリーニング装置１０９は、感光ドラム１０１にクリーニングブレードを摺擦させて、転写を逃れて感光ドラム１０１に残った転写残トナーを回収する。

＜現像装置＞
図３は現像装置の軸線方向に垂直な断面における構成の説明図である。図４は現像装置の平断面における構成の説明図である。トナーを帯電させ静電気力を用いて画像形成を行う画像形成装置では、像担持体に形成された静電像に対して現像装置から現像剤を供給して可視像化する。現像装置は、通常、現像剤を循環させるスクリューが内蔵された現像容器と静電像担持体に対向し、現像剤を静電像担持体へ搬送する現像剤担持体を備えている。

図３に示すように、現像装置１０４は、二成分磁気ブラシ現像法により感光ドラム１０１の静電像を反転現像する。現像容器２内で二成分磁性現像剤（以下現像剤と略す）を攪拌して帯電させ、現像スリーブ６に磁気ブラシ状態で担持させて、感光ドラム１０１に磁気ブラシを摺擦させ、現像スリーブ６に電圧を印加してトナーを感光ドラム１０１へ移転させる。

現像容器２の内部空間は、中央の隔壁８によって左右に仕切られて現像室４ａと攪拌室４ｂとが形成されている。現像室４ａには現像スクリュー３ａが配置され、攪拌室４ｂには攪拌スクリュー３ｂが配置されている。

図４に示すように、現像スクリュー３ａは、現像室４ａの底部に現像スリーブ６と平行に配置され、回転に伴って現像室４ａ内の現像剤を現像スリーブ６に沿って一方向に搬送する。攪拌スクリュー３ｂは、攪拌室４ｂの底部に現像スクリュー３ａと平行に配置され、回転に伴って攪拌室４ｂ内の現像剤を現像スクリュー３ａとは反対方向に搬送する。

現像スクリュー３ａによって現像室４ａを搬送された現像剤は、隔壁８の端部の開口部１０を通じて攪拌室４ｂへ溢れ出して攪拌スクリュー３ｂに受け渡される。攪拌スクリュー３ｂによって攪拌室４ｂを搬送された現像剤は、隔壁８の端部の開口部９を通じて現像室４ａへ溢れ出して現像スクリュー３ａに受け渡される。これにより、現像剤は、現像室４ａと攪拌室４ｂとを循環して攪拌され、攪拌に伴って現像剤中のトナーとキャリアが摩擦して、それぞれマイナスとプラスに帯電する。

図３に示すように、現像容器２は、感光ドラム１０１に対向した現像領域Ａに相当する位置に開口部を有し、この開口部において現像スリーブ６が感光ドラム１０１へ向かって一部露出するように、回転可能に配設されている。現像剤担持体の一例である現像スリーブ６は、現像剤を担持して回転する。

現像スリーブ６の直径は２４ｍｍ、感光ドラム１０１の直径は８０ｍｍである。現像スリーブ６と感光ドラム１０１の最近接位置での対向距離は、約４００μｍである。現像スリーブ６は、アルミニウムやステンレスのような非磁性材料で薄肉に構成され、その内部に磁界発生手段であるマグネットローラ６ｍが非回転状態で設置されている。

現像スリーブ６は、トナーとキャリアが帯電して電気的に結びついた現像剤を現像領域Ａに搬送して、感光ドラム１０１上に形成された静電像にトナーを供給する。現像スリーブ６は、マグネットローラ６ｍの磁界によって、表面に現像剤を磁気ブラシ状態で担持して矢印ｂ方向（反時計方向）に回転し、層厚規制ブレード（穂切り部材）５によって磁気ブラシを穂切りされて、現像剤の層厚を規制される。層厚を規制されて現像領域Ａに搬送された現像剤の磁気ブラシの先端部が感光ドラム１０１に接触した状態で、感光ドラム１０１の静電像が現像される。

この時、現像効率、つまり、静電像へのトナーの付与率を向上させるために、現像スリーブ６には、電源Ｄ４から直流電圧Ｖｄｃに交流電圧Ｖａｃを重畳した振動電圧が印加される。ここでは、−５００Ｖの直流電圧Ｖｄｃに、ピーク・ツウ・ピーク電圧Ｖｐｐが１８００Ｖ、周波数ｆが１２ｋＨｚの交流電圧ｖａｃを重畳した。しかし、直流電圧値、交流電圧値及び波形はこれに限られるものではない。

二成分磁気ブラシ現像法においては、一般に、交流電圧Ｖａｃを印加すると現像効率が増して画像は高品位になるが、逆に画像の白地にトナーが付着する白地カブリ不良が発生し易くなる。このため、現像スリーブ６に印加する直流電圧Ｖｄｃと感光ドラム１０１の暗部電位（即ち白地部電位）ＶＤとの間に電位差Ｖｂａｃｋを設けることにより、白地カブリ不良を防止している。

トナー像の現像に伴って消費されたトナーを補給するために、現像装置１０４の上部には、トナーとキャリアを混合した補給用二成分現像剤（通常はトナー／補給用現像剤＝１００％〜８０％）を収容するホッパー１２が配置される。図４は現像剤１の循環経路を見るため現像装置１０４を上から見ているが、ホッパー１２は現像剤１の経路が分かるよう現像装置１０４に取り付けて図示している。

ホッパー１２は、下部にスクリュー状の補給部材、即ち、補給スクリュー１３を備え、図４に示すように、補給スクリュー１３の一端が現像装置１０４の前端部に設けられた現像剤補給口１１の位置まで延びている。補給用二成分現像剤は、補給スクリュー１３の回転力と、現像剤の重力によって、ホッパー１２から現像剤補給口１１を通過して、現像容器２内に補給される。このようにして、ホッパー１２から現像装置１０４にトナーが補充される。補給用二成分現像剤の補給量は、補給スクリュー１３の回転数によっておおよそ定められる。補給スクリュー１３の回転数は、画像データのビデオカウント値や、現像容器２内に設置された不図示のトナー濃度検知センサの検知結果等に基づいて、不図示のトナー補給量制御手段によって定められる。

＜二成分現像剤＞
現像装置１０４の現像容器２には、トナーとキャリアからなる二成分現像剤１が充填されている。トナーは、結着樹脂と、着色剤と、必要に応じてシリカ等の添加剤とを有している。トナーの樹脂は、例えば負帯電性ポリエステル系樹脂があり、体積平均粒径は４μｍ以上、１０μｍ以下が好ましい。より好ましくは８μｍ以下である。近年のトナーにおいては、定着性を良くするために、低融点のトナー或いは低ガラス転移点Ｔｇ（例えばＴｇ≦７０℃）のトナーが用いられることが多い。さらに定着後の分離性を良くするためにトナーにワックスを含有させる場合もある。

トナーの体積平均粒径は、以下に示す装置及び方法にて測定した。測定装置としては、コールターカウンターＴＡ−ＩＩ型（コールター社製）、個数平均分布、体積平均分布を出力するためのインターフェース（日科機製）及びパーソナルコンピュータを使用した。電解水溶液として、一級塩化ナトリウムを用いて調製した１％ＮａＣｌ水溶液を使用し、電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を０．１ｍｌ加え、測定試料を０．５〜５０ｍｇ加えた。測定試料を懸濁した電解水溶液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、コールターカウンターＴＡ−ＩＩ型により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて２〜４０μｍの粒子の粒度分布を測定して体積平均分布を求めた。こうして求めた体積平均分布より、体積平均粒径を得た。

キャリアは、例えば表面酸化或は未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類などの金属、及びそれらの合金、或は酸化物フェライトなどが好適に使用可能であり、これらの磁性粒子の製造法は特に制限されない。キャリアは、重量平均粒径が２０〜６０μｍ、好ましくは３０〜５０μｍであり、抵抗率が１０^７Ωｃｍ以上、好ましくは１０^８Ωｃｍ以上である。ここでは、１０^８Ωｃｍのものを用いた。

キャリアの抵抗率は、測定電極面積４ｃｍ、電極間間隔０．４ｃｍのサンドイッチタイプのセルを用いて、片方の電極に１ｋｇの重量の加圧下で、両電極間の印加電圧Ｅ（Ｖ／ｃｍ）を印加して、回路に流れた電流から、キャリアの抵抗率を得た。

＜層厚規制ブレード＞
現像剤担持体に担持されて像担持体との対向部に搬送される現像剤を所望の量にするために、通常の場合、現像容器と現像担持体の間隔を規制する層厚規制部材が現像容器に設けられている。規制部材の一例である層厚規制ブレード５は、現像スリーブ６に担持されて現像領域Ａへ搬送される現像剤の層厚を規制する。

層厚規制ブレード５は、現像スリーブ６の回転軸線方向に沿って延在した板状の部材で構成される。層厚規制ブレード５には、アルミニウムやステンレス等の非磁性材料、またはＳＰＣＣ、低炭素鋼等の磁性材料、或いは非磁性材料と磁性材料との張り合わせ部材が用いられる。層厚規制ブレード５は、感光ドラム１０１よりも現像スリーブ６の回転方向上流側に配設されている。そして、層厚規制ブレード５の先端部と現像スリーブ６との間を現像剤のトナーとキャリアの両方が通過して現像領域Ａへと送られる。

層厚規制ブレード５と現像スリーブ６表面との間隙を調整することによって、現像スリーブ６上に担持した現像剤磁気ブラシの穂切り量が規制されて、現像領域Ａへ搬送される現像剤量が調整される。層厚規制ブレード５と現像スリーブ６の間隙は、通常、２００〜１０００μｍ、好ましくは３００〜７００μｍに設定される。ここでは、５００μｍに設定した。

現像領域Ａにおいては、現像装置１０４の現像スリーブ６は、感光ドラム１０１の表面の移動方向と順方向で回転し、周速比は、対感光ドラム２．０倍である。現像スリーブ６と感光ドラム１０１の周速比は、通常０．１〜３．０倍の間で設定され、好ましくは、０．５〜２．０倍の間に設定される。周速比は、大きくなればなるほど現像効率がアップするが、あまり大きすぎると、トナー飛散、現像剤劣化等の問題点が発生するので、上記の範囲内で設定することが好ましい。

＜現像スリーブ＞
ところで、現像スリーブの表面が鏡面のような平滑な場合は、現像剤と現像スリーブ表面との摩擦が極端に少ない為に、現像剤は殆ど搬送されない。そこで、現像スリーブ表面に適度な凹凸を作り、この凹凸によって現像剤と現像スリーブ表面との摩擦を意図的に作り出し、現像剤の搬送量を確保するような構成が一般的に用いられている。本実施例では、現像スリーブ表面に適度な凹凸を作成する手法としてブラスト処理を用いた。

ブラスト処理とは、例えば、高温下でスリーブ状に押し出された素管金属に対して、冷間で、所定の粒度分布を有する砥粉やガラスビーズ等の粒子を高圧で吹き付ける加工法である。以下ブラスト加工した部分をブラスト領域と呼び、ブラスト領域を現像剤担持能力のある現像剤担持領域とする。また、ブラスト加工していない端部を非ブラスト領域と呼ぶ。

ブラスト加工した領域の現像剤担持能力は、層厚規制ブレード５と現像スリーブ６の間隙を高い圧力状態で通過する現像剤との摺擦によって次第に損なわれるため、現像スリーブの現像剤搬送性が経時的に低下する。現像装置１０４においては、現像スリーブ６上を搬送される現像剤の単位面積あたりの質量が２３ｍｇ／ｃｍ^２以下になった場合に、画像濃度の低下が発生するので、これを現像装置１０４の寿命と定めている。現像スリーブ６の寿命とは、一般的に、現像スリーブ６の表面性の変化によって、現像スリーブ６の現像剤搬送能力が低下し、現像領域Ａへの現像剤の搬送が不十分になり、画像濃度の低下等の不良画像が発生した時を言う。

そこで、現像装置１０４の寿命を延ばすために、初期の設定時に、層厚規制ブレード５と現像スリーブ６のギャップを離して、現像スリーブ６上を搬送される現像剤の単位面積当たりの質量を多くすることも考えられる。しかし、現像スリーブ６上を搬送される現像剤の単位面積当たりの質量を増やし過ぎると、感光ドラム１０１とのギャップに現像剤が詰まりキャリ着等の画像不良が起きる場合がある。従って、初期の設定時における現像スリーブ上を搬送される現像剤の、単位面積当たりの質量の最適な値が存在し、本実施例においては、３０ｍｇ／ｃｍ^２となるように、層厚規制ブレード５と現像スリーブ６の隙間を管理している。

なお、現像スリーブ６の現像剤担持領域は、正確に言えば、マグネットローラ６ｍの磁力が及んで現像スリーブ６の表面に二成分現像剤が担持される領域である。このため、厳密にはブラスト加工がされたブラスト領域とは一致しない。回転軸線方向におけるブラスト領域の最端部は、マグネットローラ６ｍの磁力が及ばず、表面に凹凸があっても二成分現像剤を担持することができない。したがって、厳密に言えば、ブラスト領域の外側の非ブラスト領域のみが現像剤担持領域の外側とは言えない。しかし、便宜上、以下の説明では、ブラスト領域を現像剤担持領域とし、非ブラスト領域を現像剤担持領域の外側として説明する。

＜マグネットローラ＞
図５はマグネットローラの磁極配置の説明図である。磁性現像剤を扱う現像装置は、通常の場合、現像剤担持体として現像剤担持能力を担うマグネットローラを内蔵した現像スリーブを用いる。現像スリーブは、マグネットローラの磁力により現像剤を担持し、回転することで現像剤を像担持体に搬送する。

図５に示すように、現像剤は、現像スリーブ６内に非回転状態で固定されているマグネットローラ６ｍの磁力によって、現像スリーブ６の表面に担持されて搬送される。現像スリーブ６内には、ローラ状のマグネットローラ６ｍが固定配置されている。マグネットローラ６ｍは、現像領域Ａに対向する現像磁極Ｓ１を有している。現像磁極Ｓ１が現像領域Ａに形成する現像磁界によって現像剤の磁気ブラシが形成され、磁気ブラシが、現像領域Ａで矢印Ｒ１方向に回転する感光ドラム１０１に接触して、静電潜像を現像領域Ａで現像する。

マグネットローラ６ｍは、現像磁極Ｓ１の他に、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｓ２極の合計５極を有しており、現像スクリュー３ａの搬送及び跳ね上げにより、現像スリーブ６のＮ２（汲み上げ極）に現像剤１は拘束される。現像スリーブ６の表面に拘束された現像剤は、現像スリーブ６の回転に伴って、Ｎ２（汲み上げ極）→Ｓ２（カット極）→Ｎ１（搬送極）→Ｓ１（現像極）→Ｎ３（剥ぎ取り極）と搬送される。しかし、現像剤容器２内に位置する同極性のＮ２極とＮ３極との間では、現像スリーブ６の表面に現像剤を拘束する磁力が途切れて、スリーブ回転方向へ搬送を促されない。Ｎ３極とＮ２極は、同極で隣り合っているため、現像剤は磁極による磁気拘束力から解放されて、現像スクリュー３ａに再び戻ってきて搬送される。

＜比較例の飛散防止シート＞
図６は比較例における飛散防止シートの配置の説明図である。図７は比較例の飛散防止カバーの配置の説明図である。図５に示すように、現像剤は、現像容器２から現像領域Ａへ搬送される過程でＮ１極付近を通過する際に、現像スリーブ６内のマグネットローラ６ｍの磁力に従ってできる現像剤の磁気穂がばたつく。現像剤の磁気穂がばたつくと、磁気穂から振り落とされたトナーが粉煙状になり、現像装置１０４外に飛散する問題が起こる。特に、現像スリーブ６の回転数が高い時には、トナーに働く遠心力が大きいため、飛散が著しくなる。また、現像剤中のトナー比率が高いと、トナーの電荷が低下して、トナーとキャリアの静電的な付着力が低下するので、トナーの飛散が著しくなる。

図６に示すように、このような飛散を防止するために、比較例では、現像スリーブ６の回転方向において、現像領域Ａとその上流の磁極Ｎ１の間で先端側が現像剤担持面に接するように飛散防止シート２００ａを配置している。飛散防止シート２００ａは、現像領域Ａの上流側の磁極Ｎ１と層厚規制ブレード５とを覆うように配置されて、現像剤を搬送する際に生じる粉煙状になったトナーの飛散を抑制している。

図７に示すように、飛散防止シート２００ａは、現像スリーブ６のブラスト領域６ｂと対向している部分では、現像スリーブ６上の現像剤と触れている。このため、ブラスト領域６ｂと対向している飛散防止シート２００ａの領域にトナーが付着しても、現像スリーブ６上で搬送される現像剤によって随時掻き取られる。

しかし、比較例では、飛散防止カバー２００ｂは、飛散防止シート２００ａの現像剤に接触する反対側の根元が固定されて、層厚規制ブレード５を覆うように配置される。このため、飛散防止シート２００ａは、ブラスト領域６ｂよりも外側に位置して現像剤担持能力のない非ブラスト領域６ｃと対向している部分で、現像スリーブ６上の現像剤と触れていない。比較例の飛散防止シート２００ａは、現像スリーブ６の回転軸線方向の両端部の非ブラスト領域６ｃに位置する部分が現像剤と接触していない。

このため、現像スリーブ６上の非ブラスト領域６ｃに対向する飛散防止シート２００ａの部分にトナーが付着すると、現像剤に掻き取られることなく、堆積していく。非ブラスト領域６ｃの飛散防止シート２００ａにトナーが付着すると、付着したトナーは、現像剤にかき取られずに堆積してしまう。

そして、現像装置１０４の駆動に伴う振動や吸排気による空気の流れによって飛散防止シート２００ａの端部が振動すると、堆積したトナーが落下して、感光ドラム１０１や中間転写ベルト１２１に付着して画像不良を発生させる可能性がある。現像装置１０４の駆動振動や吸排気による空気の流れによって、飛散防止シート２００ａの端部が振動すると、堆積したトナーが落下して、感光ドラム１０１や中間転写ベルト１２１に付着し、画像不良を発生する可能性がある。この画像不良は、一般的にトナーボタ落ち画像と呼ばれている。

そこで、以下の実施例では、飛散防止シート２００ａの両端部の先端側を固定することで、飛散防止シート２００ａの両端部の振動を抑え、飛散防止シート２００ａの端部に堆積したトナーの落下を防止する。

＜実施例１＞
図８は実施例１の飛散防止カバーの配置の説明図である。図９は実施例１における飛散防止シートの取り付け状態の説明図である。図１０は飛散防止シートの固定方法の説明図である。

図８に示すように、実施例１では、移動制限部材の一例である飛散防止カバー２００ｂは、そのコの字に突き出した部分が、飛散防止シート２００ａの先端側の厚み方向の移動を、現像剤担持領域の外側で制限する。飛散防止カバー２００ｂは、飛散防止シート２００ａの根元側を覆って配置され、現像剤担持領域の外側に位置する部分が飛散防止シート２００ａに沿って前記現像剤担持体の接線方向へ突き出したカバー部材である。飛散防止カバー２００ｂの飛散防止シート２００ａに沿って突き出した部分は、飛散防止シート２００ａに接着されている。

図９に示すように、シート部材の一例である飛散防止シート２００ａは、現像領域Ａと層厚規制ブレード５との間で先端側を現像剤に接触させて現像剤を遮蔽する。現像スリーブ６の回転軸線方向の現像剤担持領域に位置する飛散防止シート２００ａの先端は、厚み方向へ材料の弾性力に従って移動可能である。飛散防止シート２００ａは、現像スリーブ６に担持された現像剤にシート面を接触させて配置される。飛散防止シート２００ａの接着範囲は、現像スリーブ６に担持された現像剤と飛散防止シート２００ａの接触位置よりも飛散防止シート２００ａの先端側まで達している。

現像剤を搬送する際に生じる粉煙状になったトナーの飛散を抑制するため、飛散防止シート２００ａは、現像スリーブ６の回転方向において、現像領域Ａと現像領域Ａの上流の磁極Ｎ１の間の現像剤担持面に接するように配置される。飛散防止シート２００ａは、トナーが付着しにくいように、トナーと同極性に帯電する材質が望ましい。実施例１では、１００μｍのウレタンシートを用いた。

図８に示すように、現像スリーブ６の回転軸線方向における飛散防止シート２００ａの範囲は、現像スリーブ６における現像剤担持能力があるブラスト領域６ｂよりも広く確保している。ブラスト領域６ｂが３３０ｍｍ、非ブラスト領域６ｃが両端でそれぞれ２０ｍｍで、飛散防止シート２００ａは３６０ｍｍである。

飛散防止カバー２００ｂは、飛散防止シート２００ａの根元側と、先端２００ｃとを覆ってコの字型に配置されている。現像スリーブ６の回転軸線方向における飛散防止シート２００ａの先端２００ｃを、飛散防止カバー２００ｂに固定することで、飛散防止シート２００ａの先端２００ｃの振動を抑えている。飛散防止シート２００ａの先端２００ｃの振動を抑えることにより、先端２００ｃの付近に付着して堆積したトナーが落下することを防止している。

実施例１では、現像スリーブ６の回転軸線方向において飛散防止シート２００ａの端部に重なる飛散防止カバー２００ｂの先端２００ｃを、現像スリーブ６の接線方向に飛散防止シート２００ａの領域まで伸ばした。飛散防止カバー２００ｂは、飛散防止シート２００ａよりも硬度がある材質か厚いものを用いる必要がある。実施例１では、厚さ０．１ｍｍの飛散防止シート２００ａよりも厚い、厚さ０．５ｍｍのポリカーボネイトを用いた。

図１０に示すように、現像スリーブ６の接線方向に伸ばした飛散防止カバー２００ｂの飛散防止シート２００ａと重なる部分２００ｃに、飛散防止シート２００ａの端部を接着剤３００によって線状に接着して固定した。飛散防止カバー２００ｂの部分２００ｃと飛散防止シート２００ａの両端部は、１ｍｍ重ねて接着した。

実施例１の構成によって、現像スリーブ６に担持した現像剤を層厚規制ブレード５から現像領域Ａへ搬送する際に、トナーが粉煙状になって現像装置外に飛散する現象は見られなくなった。飛散防止シート２００ａの両端部に堆積したトナーが落下してボタ落ち画像が発生する現象も見られなくなった。現像スリーブ６内のマグネットローラ６ｍの磁力に従ってできる現像剤の磁気穂がばたついても、トナーが現像装置１０４の外へ飛散する現象が見られなくなった。効果を具体的に検証するために、温度３０℃相対湿度５０％の環境下で画像比率５％の画像を２０万枚連続して出力した。

表１に示すように、図７の比較例では２０万枚に２００枚あったトナーボタ落ち画像が、図８の実施例１では、２０万枚に５０枚となり１／４に減った。

実施例１では、飛散防止シート２００ａの端部を固定することで、飛散防止シート２００ａに堆積したトナーが振動により落下することを防ぐことができる。飛散防止シート２００ａに堆積したトナーが落下することで生じる画像不良（飛散トナーボタ落ち）を防ぐことができる。

実施例１では、現像スリーブ６は、現像剤担持領域をブラスト処理したものである。しかし、現像剤を搬送する性能が確保できれば、機械加工、ローレット加工、型押し転写等を選択でき、現像剤担持領域に形成する凹凸形状は、現像剤のサイズに合わせたどのような凹凸形状のものでもよい。

実施例１では、画像形成装置１００について説明した。しかし、感光ドラムの材質、現像剤の種類、画像形成装置の構成等はこれに限ったものではなく、実施例１は、様々な現像剤および画像形成装置に適用可能である。トナーの色、各色のトナーの現像を行う順序、現像剤を攪拌するスクリューの配置等は任意に設定することができる。

＜実施例２＞
図１１は実施例２におけるリーク防止部材の配置の説明図である。図１２は実施例２における飛散防止シートの取り付け構造の説明図である。図１３は飛散防止シートの固定方法の説明図である。

実施例２では、現像スリーブの回転軸線方向の端部にリーク防止部材（剤漏れ防止部材）がある場合、これを利用して飛散防止シート端部のばたつきを固定する。実施例２では、飛散防止カバーがリーク防止部材に置き換わる以外は実施例１と同一に現像装置１０４が構成されるため、実施例１のものと同一の部材には共通の符号を付して、実施例２における重複した説明を省略する。

図１２に示すように、移動制限部材の一例であるリーク防止部材２０１は、現像剤担持領域の外側で現像領域Ａを含む現像スリーブ６の周面を円周状に覆って遮蔽する端部カバー部材を兼ねている。飛散防止シート２００ａは、現像領域Ａと層厚規制ブレード５との間で、現像剤担持領域の外側に位置する部分がリーク防止部材２０１に接着されている。

リーク防止部材２０１について説明する。現像時には、現像スリーブ６上のトナーを感光ドラム１０１の静電像に供給するため、現像スリーブ６に電圧を印加し、現像スリーブ６のトナーに感光ドラム１０１の静電像へ向かう静電力を与える。このとき加える電圧が現像スリーブ６と感光ドラム１０１との距離で決まるリーク開始電圧よりも大きいと、リークが起きてしまい、現像スリーブ６に所望の電圧が印加されない。

現像スリーブ６の現像剤担持領域をブラスト加工した場合、ブラスト領域の径は非ブラスト部分よりも小さくなる。従って、現像スリーブと感光ドラムの距離は、ブラスト領域６ｂよりも非ブラスト領域６ｃが近くなり、リーク開始電圧が小さくなるため、非ブラスト領域６ｃはリークしやすい。

そこで、非ブラスト領域６ｃと感光ドラム１０１の間に絶縁シートを設け、リークを防止する。リーク防止部材２０１は、スリーブ長手方向においては非ブラスト領域６ｃに、スリーブ回転方向においては、現像容器２に現像スリーブ６を覆うように配置した。リーク防止部材２０１は、絶縁性の材料で形成され、厚さは、現像スリーブ６と感光ドラム１０１の対向間隔に入って非接触を保てる程度である必要がある。実施例２では、リーク防止部材２０１として１００μｍのポリエステルのシートを用い、現像スリーブ６の非ブラスト領域６ｃが現像容器２から外部へ露出する部分の全体を覆った。

図１３に示すように、実施例２は、現像スリーブ６の回転軸線方向における飛散防止シート２００ａの先端部を固定することで、飛散防止シート２００ａの先端部の振動を抑える。これにより、飛散防止シート２００ａに付着して堆積したトナーが落下することで起きる画像不良を防止する。現像スリーブ６の回転軸線方向における飛散防止シート２００ａの両端部を現像スリーブ６の回転方向においてリーク防止シート２０１の感光ドラム側に接着剤３００で張り付け、飛散防止シート２００ａの端部を固定した。飛散防止シート２００ａとリーク防止シートの２０１の重複する部分２００ｃを１ｍｍ設けて接着剤３００で固定した。

この構成によって、飛散防止シート２００ａの端部に堆積するトナーの落下を防止することができる。そして、飛散防止シート２００ａの端部に隙間がなくなるため、搬送する際に粉煙状になった現像剤の飛散をより改善できる。効果を具体的に検証するために、温度３０℃相対湿度５０％の環境下で画像比率５％の画像を２０万枚連続して出力した。

表２に示すように、図７の比較例では２０万枚に２００枚あったトナーボタ落ち画像が、図１３の実施例２では２０万枚に２０枚となり１／１０に減った。

実施例２では、リーク防止シート２０１を用いたが、剤漏れ防止シートの場合も同様である。剤漏れ防止シートは、現像スリーブ長手方向端部の現像剤担持能力のない非ブラスト領域６ｃから現像剤が漏れるのを防ぐシートである。剤漏れ防止シートは、リーク防止シート２０１と同様に、現像スリーブ６の回転軸線方向においては、非ブラスト領域６ｃに、現像スリーブ６の回転方向においては、現像スリーブ６を覆うように現像容器２に配置する。

１ 現像剤、２ 現像容器、３ａ 現像スクリュー、３ｂ 攪拌スクリュー
４ａ 現像室、４ｂ 攪拌室、５ 層厚規制ブレード、６ 現像スリーブ
６ｍ マグネットローラ、８ 隔壁
１０１ 感光ドラム、１０４ 現像装置、１０５ 転写ブレード
１２１ 中間転写ベルト、２００ａ 飛散防止シート
２００ｂ 飛散防止カバー、２０１ リーク防止シート、Ａ 現像領域

Claims (4)

1. 現像剤を担持して回転する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体に担持されて現像領域へ搬送される現像剤の層厚を規制する規制部材と、
   前記現像領域と前記規制部材との間に先端側を接触させて、前記現像剤担持体に担持されて前記規制部材に層厚を規制された現像剤を覆って配置されたシート部材と、を備える現像装置において、
   前記現像剤担持体の回転軸線方向の現像剤担持領域の外側における前記シート部材の先端側の厚み方向の移動を制限する移動制限部材を備え、
   前記シート部材の前記現像剤担持領域に位置する部分は、先端側が厚み方向に移動可能であり、
   前記移動制限部材は、前記シート部材の根元側を固定して配置され、前記現像剤担持領域の外側に位置する部分が前記シート部材に沿って前記現像剤担持体の接線方向へ突き出したカバー部材であることを特徴とする現像装置。
2. 前記カバー部材の前記シート部材に沿って突き出した部分は、前記シート部材に接着されていることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 前記シート部材は、前記現像剤担持体に担持された現像剤にシート面を接触させて配置され、
   前記シート部材の接着範囲は、前記現像剤担持体に担持された現像剤と前記シート部材の接触位置よりも前記シート部材の先端側まで達していることを特徴とする請求項２記載の現像装置。
4. 現像剤を担持して回転する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体に担持されて現像領域へ搬送される現像剤の層厚を規制する規制部材と、
   前記現像領域と前記規制部材との間に先端側を接触させて、前記現像剤担持体に担持されて前記規制部材に層厚を規制された現像剤を覆って配置されたシート部材と、を備える現像装置において、
   前記現像剤担持体の回転軸線方向の現像剤担持領域の外側における前記シート部材の先端側の厚み方向の移動を制限する移動制限部材を備え、
   前記シート部材の前記現像剤担持領域に位置する部分は、先端側が厚み方向に移動可能であり、
   前記移動制限部材は、前記現像剤担持領域の外側で前記現像領域を含む前記現像剤担持体の周面を円周状に覆って遮蔽する端部カバー部材を兼ね、
   前記現像領域と前記規制部材との間で前記シート部材の前記現像剤担持領域の外側に位置する部分が前記端部カバー部材に接着されていることを特徴とする現像装置。

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