JP6003621B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像装置及び画像形成装置に関する。

複写機、プリンターなどの画像形成装置では、処理の高速化のために、複数の現像ロールを用いて感光体に対して現像をする現像装置が開発されている。このような複数の現像ロールを用いた現像装置では、単一の現像ロールを用いた現像装置と比較して高い現像能力を有し、印刷品質の向上などが可能である。

一方、この現像装置では、複数の現像ロールに対して、現像剤の供給量を規制するトリマも複数必要となってしまう。これに対して、１つのトリマで現像剤を規制し、この現像剤を分割して、２つの現像ロールに供給する技術がある（特許文献１、２参照）。

特開平０６−２０２４８４号公報 特開平１１−１６１００１号公報

上記の１つのトリマで２本分の現像剤を規制して、この規制された現像剤を分割して２つの現像ロールに吸着させるものでは、これらの現像ロールでの層形成に乱れが生じることがある。

本発明は、１つのトリマで規制された現像剤を２つの現像ロールに、均一な層形成となるように分割する現像装置及びこれを用いた画像形成装置の提供を目的とする。

請求項１に記載の発明は、回転する感光体の外周面と対向し当該回転の下流側に配置され、前記感光体を現像する現像剤を保持し当該感光体と逆方向で回転する第１スリーブと、前記第１スリーブの内側に配置され当該第１スリーブの周方向に磁束密度を分布する第１磁石と、を有する第１現像ロールと、回転する感光体の外周面と対向し当該回転の上流側に配置され、前記感光体を現像する現像剤を保持し当該感光体と同方向で回転する第２スリーブと、前記第２スリーブの内側に配置され当該第２スリーブの周方向に磁束密度を分布する第２磁石と、を有する第２現像ロールと、前記第１現像ロールの外周面と対向して配置され、前記第１現像ロールに保持される現像剤の層形成を規制するトリマと、前記トリマで規制された現像剤を前記第１現像ロールと前記第２現像ロールとに分割する分割部と、前記トリマと前記分割部との間であって、前記分割部の直前の前記第１現像ロールからの磁束密度の垂直成分がなくなる位置と前記分割部との間まで配置され、前記第１現像ロールに保持された分割前の前記現像剤の飛翔を規制する飛翔規制部と、を有することを特徴とする現像装置である。

請求項２に記載の発明は、前記飛翔規制部が、前記分割部の直前の前記第１現像ロールからの磁束密度の水平成分と垂直成分とが一致する位置まで配置されていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置である。

請求項３に記載の発明は、前記飛翔規制部が、前記トリマと一体に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか一項に記載の現像装置である。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の現像装置を有し、供給された記録媒体に画像を形成することを特徴とする画像形成装置である。

請求項１に記載の発明によれば、１つのトリマで規制された現像剤を、層形成が均一になるように分割して、２つの現像ロールに供給できる。
請求項２に記載の発明によれば、１つのトリマで規制された現像剤を、層形成が均一になるように分割して、２つの現像ロールに供給できる。
請求項３に記載の発明によれば、飛翔規制部をトリマと一体で形成でき、構成を簡易なものにできる。
請求項４に記載の画像形成装置によれば、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載された現像装置を有していない場合と比して、現像の品質が向上でき、安定した画像形成を提供できる。

実施形態の現像装置を用いた画像形成装置を示す概略構成図である。 実施形態の現像装置を示す概略構成図である。 現像剤の層形成を示す参考図である。 層形成のムラを発生させる構成を示す模式図である。 現像剤の飛翔を示す参考図である。 現像ロールの磁束密度の分布を示す模式図である。 飛翔規制部の配置を示す模式図である。 飛翔規制部の配置による層形成のグレードを示すグラフである。 他の実施形態の現像装置を示す概略構成図である。

（実施形態）
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の現像装置を用いた画像形成装置の概略構成図である。実施形態の画像形成装置１は、制御部２と、感光体１０、帯電部２０、露光部３０、現像装置４０、転写部５０、定着部６０、クリーニング部７０、及び用紙収納部８０を有し、供給される画像情報に基づいて記録媒体である用紙Ｐに画像を形成する。

制御部２は、ＣＰＵ（Central
Processing Unit）などの演算装置やメモリを備え、画像形成装置１の各構成の動作を制御する。感光体１０は、像を保持するための有機感光材料で形成された感光層を有する円筒状の図１に示す矢印方向に回転する回転体である。

帯電部２０は、感光体１０の表面に接触して回転する帯電ロールなどを用いて、予め定められた帯電電圧を印加する。帯電部２０には、ブラシなどを用いて感光体１０と接触して帯電させる接触帯電方式、又はコロナ放電を利用して感光体１０を帯電させる非接触帯電方式のものがある。

露光部３０は、帯電部２０で帯電された感光体１０の表面に、画像データに応じた光を照射して、電位差に基づく潜像電位からなる静電潜像を形成する。この静電潜像は、感光体１０の回転にともない現像装置４０が配置されている位置まで移動する。

現像装置４０は、図１に示すとおり、感光体１０の回転方向の下流側に近接して設けられた第１現像ロール４１と，上流側に近接して設けられた第２現像ロール４２を有する。第１現像ロール４１と第２現像ロール４２は、トナーとキャリアを含む現像剤Ｇを吸着し感光体１０に移動する。現像剤Ｇに含まれるトナーは、感光体１０に形成されている静電潜像との電位差によって、感光体１０の表面に移動する。このようにして感光体１０にトナー像の形成が行われ、このトナー像は、感光体１０の回転にともない転写部５０に移動する。現像装置４０についての詳細は後述する。

転写部５０は、感光体１０に形成されているトナー像を、搬送ロール９１により搬送されてきた用紙Ｐに対して転写する。トナー像が転写された用紙Ｐは、搬送ロール９１で定着部６０に搬送される。定着部６０では、加熱ロール９２で未定着のトナー像が加圧及び加熱され用紙Ｐに定着される。定着部６０で定着された用紙Ｐは、搬送ロール９１で搬送され収容される。

クリーニング部７０は、用紙Ｐにトナー像が転写された後に、感光体１０の表面に残留するトナーなどを除去する。用紙収納部８０では、複数の記録媒体である用紙Ｐが収納されている。用紙Ｐは、用紙収納部８０から給紙ロール９０により取り出され、搬送ロール９１によって、転写部５０に搬送される。

次に、実施形態の現像装置４０について説明する。図２は、図１に示す現像装置４０を拡大した構成図である。図２に示すとおり、現像装置４０は、第１現像ロール４１、第２現像ロール４２、トリマ４３、整流板４４、分割部４５、及び、飛翔規制部４６を有する。

第１現像ロール４１は、回転する感光体１０の外周面と対向して、この回転の下流側に配置されており、第１スリーブ４１ａと第１磁石４１ｂを有する。また、第２現像ロール４２は、回転する感光体１０の外周面と対向して、この回転の上流側に配置されており、第２スリーブ４２ａと第２磁石４２ｂを有する。

第１スリーブ４１ａと第２スリーブ４２ａは、円筒状のアルミニウムなどの非磁性体で形成され、感光体１０を現像する現像剤Ｇを保持する。第１スリーブ４１ａは、感光体１０と逆方向で回転し、第２スリーブ４２ａは、感光体１０と同方向で回転する。すなわち、第１スリーブ４１ａと第２スリーブ４２ａは、相互に逆方向に回転する。

第１磁石４１ｂは第１スリーブ４１ａの内側に配置され、また、第２磁石４２ｂは第２スリーブ４２ａの内側に配置されている。第１磁石４１ｂと第２磁石４２ｂは、例えば、周方向に磁束密度を分布する金属製の軸に固定したフェライト磁石のＳ極とＮ極を、交互に配置するように形成されている。

トリマ４３は、第１現像ロール４１の外周面と対向して配置され、第１現像ロール４１に保持される現像剤Ｇの層形成を規制する。すなわち、トリマ４３は、第１現像ロール４１に送り込まれる現像剤Ｇの層の高さを規制して層形成を整える。

整流板４４は、第２現像ロール４２の外周面に対して傾斜配置され、この第２現像ロール４２に残留している現像剤Ｇを、ピックオフ、すなわち剥ぎ取り回収するように形成されている。

分割部４５は、第１現像ロール４１と第２現像ロール４２とが対向する領域に位置している。この分割部４５は、トリマ４３で規制された現像剤Ｇを分割して、第１現像ロール４１と第２現像ロール４２とに吸着させる。例えば、分割部４５での第１磁石４１ｂからの磁束密度と第２磁石４２ｂからの磁束密度が略同じ大きさであれば、現像剤Ｇは略等分に第１現像ロール４１と第２現像ロール４２とに分割される。

次に、飛翔規制部４６について説明する。飛翔規制部４６は、図２に示すとおり、第１現像ロール４１と第２現像ロール４２との間、かつ、トリマ４３と分割部４５との間に配置されている。また、飛翔規制部４６は、分割部４５の直前、すなわち、トリマ４３側の直前の第１現像ロール４１からの磁束密度の水平成分と垂直成分とが一致する位置まで配置されている。

ここで、トリマ４３で規制された現像剤Ｇが、分割部４５で分割される前に、この現像剤Ｇの一部が第１現像ロール４１から第２現像ロール４２へ飛翔することについて説明する。

図３は、第１現像ロール４１と第２現像ロール４２との間の現像剤Ｇの層形成を、感光体１０が配置されている方向から実写した参考図である。図３（ａ）は、飛翔規制部４６を有しない現像装置において、第１現像ロール４１と第２現像ロール４２との間の現像剤Ｇの層形成を示している。図３（ａ）の矢印が示すように、第１現像ロール４１と第２現像ロール４２との間の現像剤Ｇの層形成においては、穴が形成されている。すなわち、この層形成では、穴などのムラＭａが発生していることになる。このムラＭａの発生の原因を確認するために、以下の実験を行った。

図４は、層形成でムラを発生させる例として、実験で用いた構成を示している。図４（ａ）は、第２現像ロール４２と整流板４４を示しており、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す第２現像ロール４２と整流板４４を矢印の方向から見た図である。図４（ｂ）に示すように、整流板４４に、現像剤Ｇの流れを変更するプラスチック製の三角形の流れ変更部材４４ａを取り付けた。なお、この実験は実施形態の現像装置４０を用いている。

図４（ｂ）に示すとおり、流れ変更部材４４ａの第２現像ロール４２に対向する三角形の頂点に、頂点部４４ｂを設けた。この頂点部４４ｂは、第２現像ロール４２に吸着している現像剤Ｇが通り抜け、整流板４４で剥ぎ取られないように形成されている。すなわち、頂点部４４ｂを通過した現像剤Ｇは、ピックオフ不良の状態となり、第２現像ロール４２の回転とともに分割部４５の方向に移動する。

図３（ｂ）は、上記の実験に用いた現像装置４０における第１現像ロール４１と第２現像ロール４２との間の現像剤Ｇの層形成を示している。図３（ｂ）の矢印が示すように、現像剤Ｇの層形成においてムラＭｂが発生している。このムラＭｂと上記のムラＭａは、同じような穴が形成されている。したがって、このような穴は、分割部４５に至る前に第２現像ロール４２に吸着された現像剤Ｇが原因で生じたものであるといえる。
このような結果から、第１現像ロール４１と第２現像ロール４２での現像剤Ｇの層形成の乱れは、分割部４５で分割される前の第１現像ロール４１に吸着した現像剤Ｇが飛翔してきて第２現像ロール４２に吸着したためと考えられる。

図５は、上記の実験の結果に基づいた現像剤Ｇの飛翔のシミュレーションを示す参考図である。図５に示すとおり、トリマ４３で規制された現像剤Ｇが、分割部４５で分割されて第１現像ロール４１と第２現像ロール４２とに吸着され層形成される。

また、分割部４５での分割前では、磁束密度のばらつきなどで、第１現像ロール４１から飛び出した現像剤Ｇが、第２現像ロール４２に飛翔し吸着されることがシミュレーションで確認できる。このように飛翔した現像剤Ｇは、第２現像ロール４２の回転とともに分割部４５に移動して、第１現像ロール４１と第２現像ロール４２との層形成において上記のムラＭａのような乱れの原因となる。以上が分割部４５での分割前の現像剤Ｇの飛翔についての説明である。

次に、飛翔規制部４６の配置について、図６〜図８を用いて説明する。図６は、第１現像ロール４１及び第２現像ロール４２の磁束密度の分布を示している。図７は、図６の磁束密度の分布に応じた飛翔規制部４６の配置を示している。図８は、図７に示す飛翔規制部４６の配置による層形成のグレードを示すグラフである。

まず、図６について説明する。図６に示す太い破線は磁束密度の垂直成分である垂直磁束密度Ｖを示しており、細い破線は磁束密度の水平成分である水平磁束密度Ｈを示している。

図６に示す垂直磁束密度Ｖ１は、分割部４５に分布する磁束密度の垂直成分である。また、水平磁束密度Ｈ１は、分割部４５の直前の位置で分布する磁束密度の水平成分である。すなわち、水平磁束密度Ｈ１は、垂直磁束密度Ｖ１と隣接するトリマ４３側の垂直磁束密度Ｖ２との間に位置する磁束密度である。

図６に示す交差位置磁束密度Ｃ１は、垂直磁束密度Ｖ１と水平磁束密度Ｈ１が交差している位置、すなわち交差位置の磁束密度である。また、交差位置磁束密度Ｃ２は、水平磁束密度Ｈ１と垂直磁束密度Ｖ２の交差位置の磁束密度である。なお、ここでいう交差位置とは、磁束密度の垂直成分と水平成分の値が略一致し、磁束密度の垂直成分／水平成分の値が、略１となるような領域をいう。

次に、図７、図８を用いて第１現像ロール４１と第２現像ロール４２の層形成についての良悪の判定について説明する。この判定は、図６に示す交差位置磁束密度Ｃ１、水平磁束密度Ｈ１、及び交差位置磁束密度Ｃ２のそれぞれの領域まで飛翔規制部４６を配置したときの層形成についての良悪である。

図７は、飛翔規制部４６の配置を示している。図７（ａ）に示すとおり飛翔規制部４６ａは、交差位置磁束密度Ｃ１の領域まで配置されている。図７（ｂ）に示すとおり飛翔規制部４６ｂは、磁束の垂直成分が略なくなる水平磁束密度Ｈ１の領域まで配置されている。また、図７（ｃ）に示すとおり飛翔規制部４６ｃは、交差位置磁束密度Ｃ２の領域まで配置されている。

上記の層形成の良悪は、飛翔規制部４６ａ〜４６ｃのそれぞれの配置において、図３に示す層形成と同様な層形成を目視で観察することにより判断される。すなわち、目視で観察し、それぞれの層形成でのムラの発生に応じて良悪が判断される。

図８は、上記の層形成の良悪を目視で判断した結果を示すグラフである。図８の縦軸は現像剤Ｇの層形成の良悪、すなわち層形成ムラグレードを示している。このグレードは、層形成の良から悪までに応じて０から５までを設けている。

図８の横軸は、飛翔規制部４６が配置される位置を示しており、また、それぞれの位置に対応する磁束密度と、磁束密度の垂直成分／水平成分を示している。すなわち、飛翔規制部４６ａは、交差位置磁束密度Ｃ１で、磁束密度の垂直成分／水平成分が略１となるような位置まで配置されていることを示している。飛翔規制部４６ｂは、水平磁束密度Ｈ１で、磁束密度の垂直成分／水平成分が略０となるような位置まで配置されていることを示している。また、飛翔規制部４６ｃは、交差位置磁束密度Ｃ２で、磁束密度の垂直成分／水平成分が略１となるような位置まで配置されていることを示している。

図８に示すように、飛翔規制部４６ｂ，４６ｃの配置では、現像剤Ｇの層形成のグレードは５である。すなわち、飛翔規制部４６ｂ，４６ｃの配置では、第１現像ロール４１から第２現像ロール４２に、現像剤Ｇの飛翔が起きているといえる。

一方、飛翔規制部４６ａの配置では、現像剤Ｇの層形成のグレードは１である。すなわち、飛翔規制部４６ａの配置では、第１現像ロール４１からの現像剤Ｇの飛翔は抑制されているといえる。このような結果から、現像剤Ｇの分割される前の飛翔を抑制する飛翔規制部４６の配置は、分割部４５の直前の第１現像ロール４１からの磁束密度の水平成分と垂直成分の交差位置までとするのがよい。

以上が実施形態の現像装置４０及びこれを用いた画像形成装置１の説明である。このような実施形態によれば、飛翔規制部４６を有し、現像剤Ｇが分割部４５で分割される前に第２現像ロール４２へ飛翔しないようにしている。すなわち、現像剤Ｇは、穂が立ち移動力が十分になってから分割され、第１現像ロール４１と第２現像ロール４２とに移動する。このように現像剤Ｇが、ばらばらに第１現像ロール４１から第２現像ロール４２に移動しないようにすることで、感光体１０への層形成を均一なものとする。

（他の実施形態）
以上が実施形態の現像装置及びこれを用いた画像形成装置についての説明であるが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態も可能である。以下、他の実施形態について説明する。

実施形態の現像装置は、現像剤Ｇの飛翔を規制する部材として飛翔規制部４６を有しているが、これに限定されない。他の実施形態としては、例えば、図９に示すように、分割部とトリマ４３ａとの間に配置された飛翔規制部４６ｄを、トリマ４３ａと一体的に形成してもよい。

実施形態の現像装置は、２つの現像ロールを有する構成であるが、これに限定されない。他の実施形態としては、例えば、４つ以上の現像ロールを用いた現像装置に、複数の飛翔規制部を用いた構成でもよい。

１ 画像形成装置
２ 制御装置
１０ 感光体
２０ 帯電部
３０ 露光部
４０ 現像装置
４１ 第１現像ロール
４１ａ 第１スリーブ
４１ｂ 第１磁石
４２ 第２現像ロール
４２ａ 第２スリーブ
４２ｂ 第２磁石
４３，４３ａ トリマ
４４ 整流板
４４ａ 流れ変更部材
４４ｂ 頂点部
４５ 分割部
４６，４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄ 飛翔規制部
５０ 転写部
６０ 定着部
７０ クリーニング部
８０ 用紙収納部
８１ 用紙供給部
９０ 給紙ロール
９１ 搬送ロール
９２ 加熱ロール
Ｐ 用紙
Ｇ 現像剤
Ｍａ，Ｍｂ ムラ
Ｖ，Ｖ１，Ｖ２ 垂直磁束密度
Ｈ，Ｈ１ 水平磁束密度
Ｃ１，Ｃ２ 交差位置磁束密度

Claims (4)

1. 回転する感光体の外周面と対向し当該回転の下流側に配置され、前記感光体を現像する現像剤を保持し当該感光体と逆方向で回転する第１スリーブと、前記第１スリーブの内側に配置され当該第１スリーブの周方向に磁束密度を分布する第１磁石と、を有する第１現像ロールと、
   回転する感光体の外周面と対向し当該回転の上流側に配置され、前記感光体を現像する現像剤を保持し当該感光体と同方向で回転する第２スリーブと、前記第２スリーブの内側に配置され当該第２スリーブの周方向に磁束密度を分布する第２磁石と、を有する第２現像ロールと、
   前記第１現像ロールの外周面と対向して配置され、前記第１現像ロールに保持される現像剤の層形成を規制するトリマと、
   前記トリマで規制された現像剤を前記第１現像ロールと前記第２現像ロールとに分割する分割部と、
   前記トリマと前記分割部との間であって、前記分割部の直前の前記第１現像ロールからの磁束密度の垂直成分がなくなる位置と前記分割部との間まで配置され、前記第１現像ロールに保持された分割前の前記現像剤の飛翔を規制する飛翔規制部と、
   を有することを特徴とする現像装置。
2. 前記飛翔規制部が、前記分割部の直前の前記第１現像ロールからの磁束密度の水平成分と垂直成分とが一致する位置まで配置されていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記飛翔規制部が、前記トリマと一体に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか一項に記載の現像装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の現像装置を有し、供給された記録媒体に画像を形成することを特徴とする画像形成装置。

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