JP5948299B2 - 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磁性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、現像スリーブの両端部におけるトナー層の乱れを抑制する技術に関する。

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磁性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磁性トナーを供給する。現像スリーブの周面上の磁性トナーが回転軸方向の端部に移動してトナー漏れが生じることを抑制するため、特許文献１では、磁性体の材料からなるシール部材を現像スリーブの回転軸方向の両端部に非接触で配置している。これにより、マグネットローラーとの間に磁気ブラシが形成され、現像スリーブの周面上の磁性トナーが回転軸方向の端部に移動することが抑制されている。

特開平２−２６２１７１号公報

しかしながら、上記のシール部材を現像スリーブの両端部に配置した場合であっても、現像スリーブの両端部におけるトナー層が乱れた結果、磁性トナーの飛散や、端部かぶりが発生する場合があった。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、現像スリーブの両端部におけるトナー層の乱れに起因する磁性トナーの飛散や、端部かぶりを抑制することを目的とする。

本発明の一局面にかかる現像装置は、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、感光体ドラムに磁性トナーを供給する現像ローラーを備え、前記現像スリーブのうち、回転軸方向の中央部に位置し、前記感光体ドラムに磁性トナーを供給する画像領域の表面は、非磁性体の材料により被覆されており、前記回転軸方向の両端部に位置し、前記感光体ドラムに磁性トナーを供給しない非画像領域の表面は、磁性体の材料により被覆され、前記画像領域の表面を被膜する前記非磁性体は、ニッケル−リンの合金からなり、前記非画像領域の表面を被膜する前記磁性体は、ニッケル、又は、前記画像領域の表面を被膜するニッケル−リンの合金と比較してリンの含有率が少ないニッケル−リンの合金からなり、前記非磁性体の材料により被膜された前記画像領域の表面、および、前記磁性体の材料により被膜された前記非画像領域の表面は、クロムメッキにより更に被膜され、前記非画像領域の周面に対向させて配置されるシール部材を備える現像装置である。

本発明の一局面にかかる現像装置によれば、現像スリーブの回転軸方向の両端部に位置する非画像領域の表面が磁性体の材料により被膜されているため、現像スリーブの両端部の磁性トナーを安定して保持することができる。このため、現像スリーブの両端部におけるトナー層の乱れに起因する磁性トナーの飛散や、端部かぶりを抑制することができる。

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。 図５の矢印Ｃ方向から視認した現像ローラー及びシール部材部分を示す側面図である。

以下、本発明の一実施形態にかか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、本開示に係る磁性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２
１０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から補給された磁性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から受け渡された磁性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磁性トナーを受け取って感光体ドラム１２１の周面の潜像領域１２１１（後述する図４参照）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。

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。現像スリーブ５３２には、磁性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、潜像領域１２１１に対向する位置には磁極Ｎ２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Ｎ１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、筐体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磁性トナーが担持される。

規制ブレード８１は、現像スリーブ５３２の周面に担持される磁性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に現像バイアスが印加されることにより、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上の磁性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。このトナー量調整機構８０について、図４を用いて説明する。

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周面上の磁性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１２１１（図４に示す２点鎖線間の静電潜像が形成される領域）に供給する磁性トナーの量を規制して過供給を防止する。現像スリーブ５３２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。

シール部材８２は、現像スリーブ５３２周面の磁性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磁性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、その下端部が筐体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〜１．０ｍｍ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磁性トナーの移動を規制するため、磁性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。

次に、現像ローラー５３の詳細な構成を説明する。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、図５の矢印Ｃ方向から視認した現像ローラー５３及びシール部材８２部分を示す側面図である。

図６に示すように、現像ローラー５３の現像スリーブ５３２には、回転軸方向の中央部に位置する画像領域５３２１と、回転軸方向の両端部に位置する非画像領域５３２２とが存在する。画像領域５３２１は、感光体ドラム１２１の周面の潜像領域１２１１（図４参照）に対向し、感光体ドラム１２１に磁性トナーを供給する。非画像領域５３２２は、感光体ドラム１２１の周面の非潜像領域１２１２（図４に示す２点鎖線の外側の静電潜像が形成されない領域）に対向し、感光体ドラム１２１に磁性トナーを供給しない。

ここで、現像ローラー５３の現像スリーブ５３２は、アルミニウム等の非磁性材料からなる円筒状の基材と、当該基材の周面を被膜する被膜層とを含んで構成される。当該現像スリーブ５３２は、その周面の位置により、基材の周面を被膜する被膜層の材料が異なっている。

具体的には、現像スリーブ５３２の画像領域５３２１の表面は、非磁性体の材料により被膜されており、非画像領域５３２２の表面は、磁性体の材料により被膜されている。非画像領域５３２２の表面を被膜する磁性体の材料としては、例えば、ニッケル、コバルト、鉄、リンの含有率が低いニッケル−リンの合金等を用いることができる。ここで、リンの含有率が低いニッケル−リンの合金とは、後述する画像領域５３２１に用いるニッケル−リンの合金と比較して、リンの含有率が低いものをいい、より具体的には、リンの含有率が８ｗｔ％より小さいものをいう。一方、画像領域５３２１の表面を被膜する非磁性体の材料としては、例えば、アルミニウム、リンの含有率が中程度のニッケル−リンの合金等を用いることができる。ここで、リンの含有率が中程度のニッケル−リンの合金とは、前述した非画像領域５３２２に用いるニッケル−リンの合金と比較して、リンの含有率が高いものをいい、より具体的には、リンの含有率が８ｗｔ％以上のものをいう。

上記のように、ニッケル−リンの合金は、リンの含有率により、磁性を有するか否かが決まる。このため、リンの含有率を調整することで、非画像領域５３２２及び画像領域５３２１の表面を被膜することができる。少ない工程で現像スリーブ５３２を製造することができるため、現像スリーブ５３２の製造コストを低減することができる。

以上のように、現像スリーブ５３２の回転軸方向の両端部に位置する非画像領域５３２２の表面を磁性体の材料で被膜することで、現像スリーブ５３２の両端部の磁性トナーを安定して保持することができる。このため、現像スリーブ５３２の両端部におけるトナー層の乱れに起因する磁性トナーの飛散や、端部かぶりを抑制することができる。

また、非画像領域５３２２のみを磁性体の材料で被膜し、それ以外の画像領域５３２１については、非磁性体の材料で被膜しているため、現像スリーブ５３２上の磁性トナーが、感光体ドラム１２１上に移動することを妨げない。加えて、アルミニウム等の非磁性材料からなる現像スリーブ５３２の基材を、非磁性体の材料で被膜しているため、現像スリーブ５３２の機械的強度を高めることができる。

上記の構成に加えて、本実施の形態にかかる現像装置１２２では、現像スリーブ５３２の両端部における磁性トナー漏れを防ぐため、現像スリーブ５３２の両端部に対向する位置にシール部材８２が設けられている。具体的には、上記の図５及び図６に示したように、現像スリーブ５３２の非画像領域５３２２の周面に対向させてシール部材８２が配置されている。シール部材８２とマグネットローラー５３１との間に磁気ブラシが形成され、この磁気ブラシにより現像スリーブ５３２の端部側への磁性トナーの移動が規制される。

ここで、現像スリーブ５３２の非画像領域５３２２の表面が非磁性体で構成される場合、非画像領域５３２２における磁性トナーに対する磁気拘束力が弱いため、非画像領域５３２２における磁性トナーがチャージアップしやすい。その結果、非画像領域５３２２のトナー層が太り、磁性トナーの飛散や、端部かぶりが発生するおそれがある。

これに対して、本実施の形態では、非画像領域５３２２の表面を磁性体で構成している。これにより、非画像領域５３２２における磁性トナーに対する磁気拘束力が強く、磁性トナーを安定して保持することができ、非画像領域５３２２における磁性トナーがチャージアップし難い。このため、非画像領域５３２２のトナー層が太り難く、磁性トナーの飛散や、端部かぶりを抑制することができる。

なお、本発明は上記の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６を用いて上記各実施形態に示した構成は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明の構成はこれに限定されるものではない。

例えば、上記の実施の形態では、現像スリーブ５３２の画像領域５３２１の表面を、非磁性体の材料で被膜する場合を説明したが、本発明は必ずしもこの場合に限定されない。現像スリーブ５３２の基材が、非磁性体の材料で構成されていれば、その表面を非磁性体の材料で被膜しなくてもよい。ただ、上記の実施の形態でも述べたように、現像スリーブ５３２の機械的強度を高める観点からは、画像領域５３２１の表面を非磁性体の材料で被膜することが好ましい。

また、現像スリーブ５３２の機械的強度をさらに高めるため、上記の実施の形態で述べた被膜に加えて、現像スリーブ５３２の表面全体を、クロムメッキを用いてさらに被膜してもよい。

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
５３１ マグネットローラー
５３２ 現像スリーブ
５３２１ 画像領域
５３２２ 非画像領域
８１ 規制ブレード
８２ シール部材
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、感光体ドラムに磁性トナーを供給する現像ローラーを備え、
   前記現像スリーブのうち、回転軸方向の中央部に位置し、前記感光体ドラムに磁性トナーを供給する画像領域の表面は、非磁性体の材料により被覆されており、前記回転軸方向の両端部に位置し、前記感光体ドラムに磁性トナーを供給しない非画像領域の表面は、磁性体の材料により被覆され、
   前記画像領域の表面を被膜する前記非磁性体は、ニッケル−リンの合金からなり、
   前記非画像領域の表面を被膜する前記磁性体は、ニッケル、又は、前記画像領域の表面を被膜するニッケル−リンの合金と比較してリンの含有率が少ないニッケル−リンの合金からなり、
   前記非磁性体の材料により被膜された前記画像領域の表面、および、前記磁性体の材料により被膜された前記非画像領域の表面は、クロムメッキにより更に被膜され、
   前記非画像領域の周面に対向させて配置されるシール部材を備える現像装置。
2. 前記シール部材は、前記非画像領域の周面に対し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、前記現像スリーブの周面上の磁性トナーが前記回転軸方向の端部に移動することを抑制する請求項１に記載の現像装置。
3. 前記画像領域の表面を被膜するニッケル−リンの合金のリンの含有率は、８［ｗｔ％］以上である請求項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感光体ドラムと、
   前記感光体ドラム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感光体ドラム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磁性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とを備えた画像形成装置。