JP5941883B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式で感光体ドラムの周面に形成された静電潜像に向けてトナーを供給してトナー像を形成する現像装置及びこれを備えた画像形成装置に関し、特に、現像スリーブ周面上のトナーの漏れを防止する技術に関する。

電子写真方式の画像形成装置においては、感光体ドラム表面上に形成した静電潜像に対して現像装置からトナーを供給してトナー像を形成する。この現像装置は、マグネットローラーと現像スリーブとからなる現像ローラーを有し、当該現像スリーブの周面にトナー層を形成して、当該現像スリーブから感光体ドラムの表面にトナーを供給する。このような現像装置の現像スリーブには、その回転軸方向の両端部に、当該現像スリーブの周面に対向させて、当該周面上のトナーが当該回転軸方向端部に移動してトナー漏れを生じることを抑制するシール部材が設けられている。そして、当該トナー漏れを更に確実に防止するために、下記特許文献１に示されるように、シール部材の内周面に、現像スリーブ上のトナーを現像容器の現像域内に導く溝部を設けた現像装置が提案されている。

特開平８−１３７２７５号公報

しかしながら、特許文献１の現像装置は、現像スリーブ周面の回転方向に延びる形状を有する溝部が各シール部材に１つ設けられている構成であるため、現像スリーブ周面上にあるトナーの回転軸方向端部への移動を抑止する作用は十分とは言えず、更なる改善が求められる。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、現像スリーブ周面のトナーが現像スリーブの回転軸方向端部に移動することを更に確実に抑制してトナー漏れを防止することを目的とする。

本発明の一局面に係る現像装置は、周方向に複数の磁極を有するマグネットローラーと、当該マグネットローラーに外装されたローラー状の現像スリーブとを有し、感光体ドラムにトナーを供給する現像ローラーと、前記現像スリーブの回転軸方向に延びて、前記現像スリーブの周面に対向して配置され、前記現像スリーブ周面上に存在するトナーの量を規制する規制ブレードと、前記現像スリーブにおける前記回転軸方向の両端部において、当該現像スリーブの周面に対向させて非接触で配置され、前記マグネットローラーとの間に形成される磁気ブラシにより、当該周面上のトナーが前記回転軸方向端部に移動することを抑制するシール部材とを備え、前記現像スリーブの周面に対向する前記シール部材の内側面部には、前記現像スリーブの回転軸方向に延び、当該回転軸方向からの側面視で凸部が鋸形とされる溝部が形成され、前記シール部材は、前記側面視において前記凸部をなす側面のうち、前記現像スリーブの周面の回転方向における下流側の側面は、上流側の側面よりも長く形成され、当該下流側の側面と前記現像スリーブの周面とのなす角度が鋭角とされている現像装置である。

本発明によれば、現像スリーブの周面に対向するシール部材の内側面部に、現像スリーブの回転軸方向に延びて当該回転軸方向からの側面視で凸部が鋸形とされた溝部を形成しているため、マグネットローラーとの間で磁界が形成されるときに、当該凸部に磁界が集中して発生する。このため、磁気ブラシによる磁気拘束力が強くなり、現像スリーブの回転軸方向端部へのトナーの移動を抑止するシール性が向上する。これにより、本発明によれば、現像スリーブの回転軸方向端部へのトナー漏れを更に確実に防止することができる。

本発明の一実施形態に係る現像装置を有する画像形成装置の構造を示す正面断面図である。 現像装置の一部を切り欠いて示す斜視図である。 図２におけるＡ−Ａ線断面図である。 トナー量調整機構、現像ローラー、及び感光体ドラム部分を示す斜視図である。 現像ローラー及びシール部材部分を示す斜視図である。 トナー量調整機構、現像ローラー、及び感光体ドラム部分を示す平面図である。 図４の矢印Ａ方向から視認したトナー量調整機構、現像ローラー、及び感光体ドラム部分の側面図である。 図４の矢印Ｂ方向から視認したトナー量調整機構、現像ローラー、及び感光体ドラム部分の側面図である。 図４の矢印Ｂ方向から視認したトナー量調整機構、現像ローラー、及び感光体ドラム部分の側面図である。 （Ａ）はシール部材を図５の矢印Ｃ方向から視認した側面図、（Ｂ）はシール部材を図５の矢印Ｄ方向から視認した側面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る現像装置及びこれを備えた画像形成装置について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る現像装置を有する画像形成装置の構造を示す正面断面図である。

本開示の一実施形態に係る画像形成装置１は、例えば、コピー機能、プリンター機能、スキャナー機能、及びファクシミリ機能のような複数の機能を兼ね備えた複合機である。画像形成装置１は、装置本体１１に、操作部４７、画像形成部１２、定着部１３、給紙部１４、原稿給送部６、及び原稿読取部５等を備えて構成されている。

画像形成装置１が原稿読取動作を行う場合、原稿給送部６により給送されてくる原稿、又は原稿載置ガラス１６１に載置された原稿の画像を原稿読取部５が光学的に読み取り、画像データを生成する。原稿読取部５により生成された画像データは内蔵ＨＤＤ又はネットワーク接続されたコンピューター等に保存される。

画像形成装置１が画像形成動作を行う場合は、上記原稿読取動作により生成された画像データ又は内蔵ＨＤＤに記憶されている画像データ等に基づいて、画像形成部１２が、給紙部１４から給紙される記録媒体としての記録紙Ｐにトナー像を形成する。画像形成部１２の画像形成ユニット１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙ、及び１２Ｂｋは、感光体ドラム１２１と、帯電装置１２３と、露光装置１２４と、現像装置１２２と、１次転写ローラー１２６とをそれぞれ備えている。

画像形成ユニット１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙ、及び１２Ｂｋの各現像装置１２２は、静電潜像現像用のトナーを収容している。現像装置１２２は、当該トナーを、上記帯電装置１２３による帯電及び上記露光装置１２４による露光が完了した感光体ドラム１２１表面に供給する。

カラー印刷を行う場合、画像形成部１２のマゼンタ用の画像形成ユニット１２Ｍ、シアン用の画像形成ユニット１２Ｃ、イエロー用の画像形成ユニット１２Ｙ及びブラック用の画像形成ユニット１２Ｂｋは、それぞれに、画像データを構成するそれぞれの色成分からなる画像に基づいて、帯電、露光及び現像の工程により感光体ドラム１２１上にトナー像を形成し、トナー像を１次転写ローラー１２６により、駆動ローラー１２５ａ及び従動ローラー１２５ｂに張架されている中間転写ベルト１２５上に転写させる。

中間転写ベルト１２５は、その外周面にトナー像が転写される像担持面が設定され、感光体ドラム１２１の周面に当接した状態で駆動ローラー１２５ａによって駆動される。中間転写ベルト１２５は、各感光体ドラム１２１と同期しながら、駆動ローラー１２５ａと従動ローラー１２５ｂとの間を無端走行する。

中間転写ベルト１２５上に転写される各色のトナー画像は、転写タイミングを調整して中間転写ベルト１２５上で重ね合わされ、カラーのトナー像となる。２次転写ローラー２１０は、中間転写ベルト１２５の表面に形成されたカラーのトナー像を、中間転写ベルト１２５を挟んで駆動ローラー１２５ａとのニップ部Ｎにおいて、給紙部１４から搬送路１９０を搬送されてきた記録紙Ｐに転写させる。この後、定着部１３が、記録紙Ｐ上のトナー像を熱圧着により記録紙Ｐに定着させる。定着処理の完了したカラー画像形成済みの記録紙Ｐは、排出トレイ１５１に排出される。

次に、現像装置１２２の構成を説明する。図２は、現像装置１２２の一部を切り欠いて示す斜視図である。図３は、図２におけるＡ−Ａ線断面図である。図２及び図３において、Ｘ−Ｘ方向を左右方向、Ｙ−Ｙ方向を前後方向といい、特に−Ｘ方向を左方、＋Ｘ方向を右方、−Ｙ方向を前方、＋Ｙ方向を後方という。

図２及び図３に示すように、現像装置１２２は、筐体５８内に、第１スパイラルフィーダー５１と、第２スパイラルフィーダー５２と、現像ローラー５３とを備える。

第１スパイラルフィーダー５１は、トナーコンテナー５９から補給されたトナーを攪拌しながら後方に向かって搬送する。第２スパイラルフィーダー５２は、この第１スパイラルフィーダー５１から受け渡されたトナーを前方に向かって搬送する。現像ローラー５３は、第２スパイラルフィーダー５２によって搬送されるトナーを受け取って感光体ドラム１２１の周面の潜像領域に供給する。

現像ローラー５３は、マグネットローラー５３１と現像スリーブ５３２とを備える。現像スリーブ５３２は、マグネットローラー５３１に外装されている。現像スリーブ５３２は、感光体ドラム１２１の表面及び第２スパイラルフィーダー５２に隣接する位置で筐体５８に回転可能に軸支されている。現像スリーブ５３２はアルミニウム等の非磁性材料で円筒状に形成され、その表面粗さＲｚが例えば１０μｍ以下に仕上げられる。

マグネットローラー（磁性体）５３１は、現像スリーブ５３２内に固設される永久磁石である。マグネットローラー５３１は、Ｓ極とＮ極が周方向に交互に配列された複数の磁極を有し、現像スリーブ５３２に向けて磁界を発生する。また、現像ローラー５３は、筐体５８の開口から露出し、像担持体である感光体ドラム１２１に一定の間隔を隔てて対向している。この対向する領域は、現像スリーブ５３２上に担持されているトナーを感光体ドラム１２１に向けて供給するための現像領域となる。現像スリーブ５３２には、トナーを感光体ドラム１２１に供給するために、直流に交流を重畳した現像バイアスが印加される。

例えば、マグネットローラー５３１の規制ブレード８１に対向する位置には、磁極Ｓ１が配置されている。また、現像領域に対向する位置には磁極Ｎ１が配置され、更に、現像後の残存トナーが搬送されるトナー循環領域には磁極Ｓ２が配置され、更に、第２スパイラルフィーダー５２に対向する位置には磁極Ｎ２が配置されている。

現像スリーブ５３２の周面には、マグネットローラー５３１の磁力により、５８のトナー供給口５８１を通じてトナーコンテナー５９から供給されて第１スパイラルフィーダー５１及び第２スパイラルフィーダー５２から移動されてきたトナーが担持される。なお、第１スパイラルフィーダー５１には、筐体５８のトナー供給口５８１を通じて図略のトナーコンテナーからトナーが供給される。

規制ブレード８１は、現像スリーブ５３２の周面に担持されるトナーを予め定められた層厚に規制するものであり、現像スリーブ５３２の上方で現像スリーブ５３２表面との間に予め定められた間隔を隔てて、筐体５８に支持されている。

現像スリーブ５３２の周面に担持されたトナーは、規制ブレード８１により予め定められた層厚に規制され、現像スリーブ５３２の回転（図２の矢印方向の回転）により、上記現像領域に向けて搬送される。現像スリーブ５３２に現像バイアスが印加されることにより、上記現像領域において現像スリーブ５３２と感光体ドラム１２１との間に電位差が発生し、現像スリーブ５３２上のトナーは感光体ドラム１２１に移動し、感光体ドラム１２１上の静電潜像はトナー像に現像される。

現像スリーブ５３２の周面に対向する位置には、上記規制ブレード８１を含むトナー量調整機構８０が配設されている。

図４は、トナー量調整機構８０、現像ローラー５３、及び感光体ドラム１２１部分を示す斜視図である。図５は、現像ローラー５３及びシール部材８２部分を示す斜視図である。図６は、トナー量調整機構８０、現像ローラー５３、及び感光体ドラム１２１部分を示す平面図である。図７は、図４の矢印Ａ方向から視認したトナー量調整機構８０、現像ローラー５３、及び感光体ドラム１２１部分の側面図である。図８及び図９は、図４の矢印Ｂ方向から視認したトナー量調整機構８０、現像ローラー５３、及び感光体ドラム１２１部分の側面図である。なお、図４〜図９におけるＸおよびＹによる方向表示は、図２の場合と同様（Ｘは左右方向（−Ｘ：左方、＋Ｘ：右方）、Ｙは前後方向（−Ｙ：前方、＋Ｙ：後方））である。以下、図４〜図９と、上記図１〜図３とを参照してトナー量調整機構８０を説明する。

まず図４に示すように、トナー量調整機構８０は、規制ブレード８１と、シール部材８２と、ブレードマグネット８３とを備えている。

シール部材８２は、磁性部材からなり、現像スリーブ５３２においてその回転軸方向の両方の端部に、当該現像スリーブ５３２の周面に対向させてそれぞれ配置されている。シール部材８２は、当該現像スリーブ５３２周面上のトナーが上記回転軸方向の端部側に移動することを抑制する。

ブレードマグネット８３は、磁性部材からなり、規制ブレード８１に対してその長手方向にシール部材８２の配設位置までに亘って取り付けられている。ブレードマグネット８３は、規制ブレード８１の側面部であって、現像スリーブ５３２の周面が回転する方向において上流側となる側面に取り付けられている。ブレードマグネット８３は、現像スリーブ５３２側の側縁部は、現像スリーブ５３２内のマグネットローラー５３１の磁極Ｓ１と同じＳ極とされ、その反対側の縁部はＮ極とされている。

規制ブレード８１は、現像スリーブ５３２周面の回転によって感光体ドラム１２１の周面の潜像領域２２（図４に示す２点鎖線間の静電潜像が形成される領域。すなわち、現像領域）に供給するトナーの量を規制して過供給を防止する。規制ブレード８１は、現像スリーブ５３２周面に対向する位置において、現像スリーブ５３２をその回転軸方向に横断するように設けられている。規制ブレード８１の先端縁部は、エッジ状をなして現像スリーブ５３２周面に対向している。当該先端縁部は、現像スリーブ５３２周面から予め定められた間隔をあけて設けられている。

規制ブレード８１は、長尺状のブレード状部材からなり、例えば、ステンレス鋼等の磁性材料により形成されている。図９に示すように、ブレードマグネット８３の磁力によって、規制ブレード８１の現像スリーブ５３２側の先端部は、ブレードマグネット８３の対向側端と逆極性（Ｎ極）に磁化され、規制ブレード８１の先端部とブレードマグネット８３との間にも磁界が形成されている。従って、規制ブレード８１の当該先端部と現像スリーブ５３２間には、現像ローラー５３内のマグネットローラー５３１の磁極とブレードマグネット８３の磁極によって磁界が形成される。これらの磁界によって、トナーはほぼ均一な状態で規制ブレード８１と現像スリーブ５３２との空隙を通って、現像スリーブ５３２上にトナー薄層が形成される。

シール部材８２は、現像スリーブ５３２周面のトナーが規制ブレード８１の配設位置に到達するまでの間に、現像スリーブ５３２の回転軸方向の中央部周面から端部に向けてトナーが移動するのを防止する。シール部材８２は、正面視（図４におけるＢ方向からの視認）で曲率中心角が略１８０°に設定された円弧状に形成されている。シール部材８２は、図８に示すように、上端部が規制ブレード８１の右面側に当接固定されている。シール部材８２は、下端部が筐体５８の一部に支持されることで、現像スリーブ５３２周面に対して一定の間隔を隔てて配設されている。当該間隔は、例えば0.1mm〜1mmとされる。

このシール部材８２によれば、当該シール部材８２と現像スリーブ５３２に内装されたマグネットローラー５３１との間に磁力線による磁気ブラシが形成される。この磁気ブラシが、現像スリーブ５３２の回転軸方向における端部側へのトナーの移動を規制するため、トナーが現像スリーブ５３２の周面からその端部に向かう移動が防止される。

図７に示すように、現像スリーブ５３２の前後方向（図７の紙面では当該紙面の左右方向）におけるブレードマグネット８３の両端部は、シール部材８２の側端部の位置となるように設置位置が設定されている。

例えば、シール部材８２とマグネットローラー５３１との位置関係は、現像スリーブ５３２の長手方向において、マグネットローラー５３１の端部とシール部材８２の端部とが重なりを有するように設定されている。

ここで、現像ローラー５３とシール部材８２との間で形成される磁気ブラシは、シール部材８２の内側面部（現像スリーブ５３２に対向する面）の縁部が最も磁束密度が高く、上記長手方向においてシール部材８２の内部に入り込んだ内側面部では磁束密度が弱くなる。

マグネットローラー５３１の端部が、上記長手方向においてシール部材８２の縁部を通り越してシール部材８２の内部の内側面部位置まで入り込み過ぎると、上記磁気ブラシの集中が損なわれ、シール部材８２の縁部よりも現像スリーブ５３２の端部側にトナーが運ばれてしまい、トナー漏れを引き起こすおそれがある。また、マグネットローラー５３１の端部が、上記長手方向においてシール部材８２の縁部まで届いていない場合も、上記縁部での磁気拘束力が弱くなりトナーが漏れるおそれがある。

これらを考慮し、更に、マグネットローラー５３１設置時における上記長手方向のガタを考慮して、上記長手方向におけるマグネットローラー５３１の端部位置は、例えば、シール部材８２の上記縁部から2mm外側（上記長手方向における現像スリーブ５３２の端部
側）に、マグネットローラー５３１の端部位置を設定する。これにより、磁気ブラシをよりシール部材８２の内側面部の縁部に集中させる。なお、シール部材８２は、現像スリーブ５３２を介して、感光体ドラム１２１とは反対側に配設されている。

このようにブレードマグネット８３及びシール部材８２が規制ブレード８１に取り付けられていることにより、現像スリーブ５３２周面のトナーを適正に感光体ドラム１２１の周面に供給することができるとともに、現像スリーブ５３２のその回転軸方向端部周面におけるトナー太りを防止する。

次に、現像ローラー５３に取り付けられているシール部材８２について説明する。図１０（Ａ）はシール部材８２を図５の矢印Ｃ方向から視認した側面図、（Ｂ）はシール部材８２を図５の矢印Ｄ方向から視認した側面図である。

図１０（Ａ）に示すように、シール部材８２には、現像スリーブ５３２の外周面と対向するシール部材８２の内側面部８２１に、現像スリーブ５３２の回転軸方向に延びる溝部８２２が形成されている。本実施形態では、溝部８２２は、複数形成されている。

また、図１０（Ｂ）に示すように、シール部材８２は、その内側面部８２１に、当該溝部８２２の存在により複数の凸部８２３を有している。凸部８２３は、現像スリーブ５３２の回転軸方向からの側面視で鋸形に形成されている。

このように、シール部材８２の内側面部８２１に鋸形の上記凸部８２３が形成されているため、シール部材８２とマグネットローラー５３１との間で磁界が形成されるとき、当該凸部８２３、特にその先端部に磁界が集中して発生する。このため、磁気ブラシによる磁気拘束力が強くなり、現像スリーブ５３２の回転軸方向端部へのトナーの移動を抑止するシール性が向上し、当該方向において現像領域外に向かうトナーの漏れを更に確実に防止することができる。

また、上記側面視において凸部８２３は側面８２３ａ，８２３ｂを有する。この側面８２３ａ，８２３ｂのうち、現像スリーブ５３２の周面の回転方向（図１０（Ａ）（Ｂ）に示す矢印方向）における下流側の側面８２３ａは、図１０（Ｂ）に示すように、上流側の側面８２３ｂよりも長く形成され、当該下流側の側面８２３ａと現像スリーブ５３２の周面５３２ａとのなす角度θが鋭角とされている。

換言すると、現像スリーブ５３２の周面の回転方向における上流側の側面８２３ｂは、側面８２３ａと比較して現像スリーブ５３２の回転中心に向かって延びる。また、当該回転方向において下流側となる側面８２３ａは、現像スリーブ５３２の回転中心からずれた位置に延びる。

これにより、現像スリーブ５３２の周面及びシール部材８２間において、現像スリーブ５３２の周面の回転方向に移動するトナーを確実に溝部８２２内に入り込ませることが可能になるため、現像スリーブ５３２の周面及びシール部材８２間に留まるトナーの量を低減して、上記シール性を更に向上させることができる。

また、上記各溝部８２２は、図１０（Ａ）に示すように、現像スリーブ５３２の回転軸方向において現像スリーブ５３２の中心側が、現像スリーブ５３２周面の回転方向における下流側に向かって傾斜して延びている。

このため、現像スリーブ５３２の周面及びシール部材８２間に存在するトナーの量が増えても、各溝部８２２に入り込んだトナーは、各溝部８２２の傾斜に沿って、現像スリーブ５３２の回転軸方向における現像スリーブ５３２の中心側、すなわち、現像スリーブ５３２の周面の現像領域側に移動する。このため、現像スリーブ５３２の周面及びシール部材８２間に留まるトナーの量を低減して、上記シール性を更に向上させることができる。また、上記のように、凸部８２３は、下流側の側面８２３ａが上流側の側面８２３ｂよりも長く、かつ、側面８２３ａと現像スリーブ５３２の周面５３２ａとのなす角度θが鋭角とされることによる溝部８２２にトナーを入り込ませる確実性向上との相乗効果により、より確実にトナーを現像スリーブ５３２の周面の現像領域側に移動させることが可能である。

なお、本発明は上記実施の形態の構成に限られず種々の変形が可能である。図１乃至図１０を用いて上記各実施形態に示した構成及び処理は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明の構成及び処理はこれに限定されるものではない。

１ 画像形成装置
１２ 画像形成部
１２１ 感光体ドラム
１２２ 現像装置
１２３ 帯電装置
１２４ 露光装置
５３ 現像ローラー
５３２ 現像スリーブ
５３２ａ 周面
５３１ マグネットローラー
８１ 規制ブレード
８２ シール部材
８２１ 内側面部
８２２ 溝部
８２３ 凸部
８２３ａ，８２３ｂ 側面
８３ ブレードマグネット

Claims (4)

1. 周方向に複数の磁極を有するマグネットローラーと、当該マグネットローラーに外装されたローラー状の現像スリーブとを有し、感光体ドラムにトナーを供給する現像ローラーと、
   前記現像スリーブの回転軸方向に延びて、前記現像スリーブの周面に対向して配置され、前記現像スリーブ周面上に存在するトナーの量を規制する規制ブレードと、
   前記現像スリーブにおける前記回転軸方向の両端部において、当該現像スリーブの周面に対向させて非接触で配置され、前記マグネットローラーとの間に形成される磁気ブラシにより、当該周面上のトナーが前記回転軸方向端部に移動することを抑制するシール部材とを備え、
   前記現像スリーブの周面に対向する前記シール部材の内側面部には、前記現像スリーブの回転軸方向に延び、当該回転軸方向からの側面視で凸部が鋸形とされる溝部が形成され、
   前記シール部材は、前記側面視において前記凸部をなす側面のうち、前記現像スリーブの周面の回転方向における下流側の側面は、上流側の側面よりも長く形成され、当該下流側の側面と前記現像スリーブの周面とのなす角度が鋭角とされている現像装置。
2. 前記溝部は、前記現像スリーブの回転軸方向における中心に近付くに従って、前記現像スリーブの周面の回転方向における下流側に向かって傾斜して延びる請求項１に記載の現像装置。
3. 前記溝部が、前記現像スリーブの周面の回転方向に複数並べて形成されている請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
4. 表面にトナー像が形成される像担持体と、
   前記像担持体の表面を帯電させる帯電部と、
   前記帯電部により帯電された前記像担持体の表面を露光して静電潜像を形成する露光部と、
   前記露光部により形成された前記静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像部として請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の現像装置を備えた画像形成装置。