JP5268386B2 - 現像装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁性粒子を含んだ現像剤を用いて電子写真法により現像を行う現像装置に関し、特に現像領域外への現像剤の流出を防止する現像装置、及びこれを備えたファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関する。

画像形成装置に用いられる現像装置は、画像形成装置に備えられた感光体の周面に形成された静電潜像をトナー像に現像するためのものであり、ハウジング内の現像剤収容室から撹拌部材により搬送される現像剤を感光体に供給するための現像ローラを備えている。現像ローラは、ハウジングに対してその軸線回りに回転自在に取り付けられたスリーブと、このスリーブ内に配置され、スリーブに対して固定された磁気ローラとを備えている。スリーブは、ハウジング内に臨み現像剤の供給される周面領域と、ハウジング外に露出し現像位置に臨む周面領域とを有する。磁気ローラは、複数の磁極を有して、スリーブの内側で対向している。

現像剤には、磁性トナーから成る一成分現像剤や、トナーと磁性キャリアとから成る二成分現像剤のように、磁性粒子を含んだ現像剤が用いられ、この磁性粒子がスリーブを介して磁気ローラの磁力によって引きつけられることにより、ハウジング内にあるスリーブの周面領域に現像剤が担持されるようになっている。スリーブの回転に伴って、その周面領域が、感光体に対向する現像位置に臨んだときに、周面領域に担持された現像剤が感光体に供給されて、予め感光体の周面に形成された静電潜像に対応するトナー像が形成される。このトナー像が用紙に転写および定着されることにより、用紙に所定の画像が形成される。

現像装置は、ハウジング内に臨むスリーブの周面領域の両端部で対向するように、磁気シール部材がスリーブの周面と所定の隙間をあけて配置されている（たとえば、下記特許文献１参照）。この磁気シール部材は、たとえば強磁性体からなり、スリーブ内の磁気ローラと磁気シール部材との間を結ぶ磁力線がスリーブの両端部で形成され、この磁力線によって現像剤が保持されることにより、現像剤がスリーブの両端部からハウジングの外部に漏れ出ることが抑制される。

通常、現像が完了すると、感光体の潜像形成に使用されなかったスリーブ周面の現像剤が現像剤収容室に回収されることになる。この現像剤を回収するために、磁気ローラには、磁気シール部材との間で磁力線を発生させない、または磁力線の密度が極端に小さい分離磁極領域が周方向の一部に形成され、この分離磁極領域に対応するスリーブの周面で現像剤が担持され難くなっている。従って、現像剤が感光体に供給された後、スリーブがさらに回転させられて、未使用の現像剤を担持するスリーブが分離磁極領域に来ると、スリーブがブレード・ローラ等に当接して、ブレード・ローラ等により、現像剤がスリーブから引き剥がされ、現像剤収容室に回収されるようにしている。

ところが、この分離磁極領域がスリーブの周面でその両端部まで形成されているために、分離磁極領域においてスリーブと磁気シール部材とで形成される隙間では、磁力線が形成されない、または磁力線の密度が極端に小さいので、この分離磁極領域の両端部からハウジングの外部に漏れ出るという問題があった。
特開平５−２９７６９７号公報（段落［００４３］〜［００４６］、図１２）

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、現像後の感光体の潜像形成に使用されなかった現像ローラ上の現像剤が回収されるとともに、ハウジングの外部に現像剤が漏れ出るのを防ぐための磁気シールのシール性を向上させた現像装置およびこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、軸線を中心に回転するスリーブを有し該スリーブの内側に複数の磁極部を固定支持する磁気ローラと、前記スリーブの軸線方向の両端部に前記スリーブの周面に対して隙間を設けて配された磁気シール部材とを備える現像装置において、前記複数の磁極部は、異なる極性が交互に形成される担持磁極領域と同極性が隣接して形成される分離磁極領域とを備え、前記磁気シール部材は、前記複数の磁極部に対向して複数の異なる極性が交互に配列され、前記担持磁極領域に対向する担持磁極部と前記分離磁極領域に対向する分離磁極部とを備え、前記分離磁極部の磁力が前記担持磁極部の磁力より大きいことを特徴としている。

この構成によれば、担持磁極領域におけるスリーブと磁気シール部材の隙間では、担持磁極領域の磁極と担持磁極部の磁極とにより形成される各磁力線に沿って、現像剤が保持される。また、分離磁極領域におけるスリーブと磁気シール部材の隙間では、分離磁極領域における磁力線が形成されない、または磁力線の密度が極端に小さなるが、分離磁極部の磁力が担持磁極部の磁力より大きく設定されているために、分離磁極部の隣接する異極間で形成される磁力線により、磁気ブラシの穂立ちが強く形成され、この磁気ブラシの穂立ちにより外部に漏れ出るおそれのある現像剤が堰き止められる。

また、本発明は、上記の構成の現像装置が搭載された画像形成装置である。

請求項１に記載の発明によれば、担持磁極領域におけるスリーブと磁気シール部材の隙間では、担持磁極領域の磁極と担持磁極部の磁極とにより形成される各磁力線に沿って、現像剤が保持される。また、分離磁極領域におけるスリーブと磁気シール部材の隙間では、分離磁極領域における磁力線が形成されない、または磁力線の密度が極端に小さなるが、分離磁極部の磁力が担持磁極部の磁力より大きく設定されているために、分離磁極部の隣接する異極間で形成される磁力線により、磁気ブラシの穂立ちが強く形成され、この磁気ブラシの穂立ちにより外部に漏れ出るおそれのある現像剤が堰き止められる。従って、分離磁極部と担持磁極部のほぼ全領域において、スリーブと磁気シール部材との間の磁力線と磁気ブラシの穂立ちとがスリーブと磁気シール部材との隙間を埋めて、現像剤がスリーブの端部から現像装置の外側に流出するのを防止することができる。また、現像後の感光体の潜像形成に使用されなかった現像ローラ上の現像剤を分離磁極領域でハウジング内に回収することができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、上記記載の現像装置を備えるようにすれば、現像後の感光体の潜像形成に使用されなかった現像ローラ上の現像剤が回収されるとともに、ハウジングの外部に現像剤が漏れ出るのを防ぐための磁気シールのシール性を向上させた画像形成装置にすることができる。

以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は、この実施形態に限定されない。本発明の実施形態は発明の最も好ましい形態を示すものであり、また発明の用途やここで示す用語等はこれに限定されるものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略図である。図１に示すように、画像形成装置１は、画像形成装置本体１ａの下部に配設された給紙部２と、この給紙部２の側方および上方に配設された用紙搬送部３と、この用紙搬送部３の上方に配設された画像形成部４と、この画像形成部４よりも排出側に配設された定着部５と、これらの画像形成部４、および定着部５の上方に配設された画像読取部６を備えている。

給紙部２は、用紙９が収容された複数（本実施形態においては４つ）の給紙カセット７を備えており、給紙ローラ８の回転動作により、当該複数の給紙カセット７のうち選択された給紙カセット７から用紙９が用紙搬送部３側に送り出され、用紙９が１枚ずつ確実に用紙搬送部３に給紙されるように構成されている。尚、これら４つの給紙カセット７は、画像形成装置本体１ａに対し、着脱自在となるように構成されている。

用紙搬送部３に給紙された用紙９は、用紙供給経路１０を経由して画像形成部４に向けて搬送される。この画像形成部４は、電子写真プロセスによって、用紙９に所定のトナー像を形成するものであり、所定の方向（図中の矢印方向）に回転可能に軸支された像担持体である感光体１１と、この感光体１１の周囲にその回転方向に沿って、帯電装置１２、露光装置１３、現像装置１４、転写装置１５、クリーニング装置１６、および除電装置１７を備えている。

帯電装置１２は、高電圧が印加される帯電ワイヤを備えており、この帯電ワイヤからのコロナ放電によって感光体１１の表面に所定電位を与えることにより、感光体１１の表面が一様に帯電させられる。そして、露光装置１３により、画像読取部６によって読み取られた原稿の画像データに基づく光が、感光体１１に照射されることにより、感光体１１の表面電位が選択的に減衰されて、この感光体１１の表面に静電潜像が形成される。次いで、現像装置１４により、上記静電潜像にトナーが付着し、感光体１１の表面にトナー像が形成され、転写装置１５により、感光体１１の表面のトナー像が、感光体１１と転写装置１５との間に供給された用紙９に転写される。

トナー像が転写された用紙９は、画像形成部４から定着部５に向けて搬送される。この定着部５は、画像形成部４の用紙搬送方向の下流側に配置されており、画像形成部４においてトナー像が転写された用紙９は、定着部５に設けられた加熱ローラ１８、および当該加熱ローラ１８に押し付けられる加圧ローラ１９によって挟まれるとともに加熱され、用紙９上にトナー像が定着される。次いで、画像形成部４から定着部５において画像形成がなされた用紙９は、排出ローラ対２０によって排出トレイ２１上に排出される。一方、上記転写後、感光体１１の表面に残留しているトナーは、クリーニング装置１６により除去され、感光体１１の表面の残留電荷は、除電装置１７により除去される。そして、感光体１１は帯電装置１２によって再び帯電され、以下同様にして画像形成が行われることになる。

次に、現像装置について説明する。図２は、本発明の実施形態に係る画像形成装置における現像装置を示す断面側面図であり、図３は、図２に示す現像装置を上方から見た断面平面図である。

図２に示すように、現像装置１４は、現像剤を収容するハウジング２２と、ハウジング２２の内部に配置され現像剤を攪拌および搬送する撹拌部材２３、２４と、感光体１１に現像剤を供給するための現像ローラ２７と、規制板２８及び磁気シール部材２９とを備えている。現像ローラ２７はその軸線Ｚ（図３参照）方向に延在して配置され、撹拌部材２３、２４は現像ローラ２７に平行に配置されている。

撹拌部材２３、２４は、ハウジング２２の底部に配置され、軸線Ｚ（図３参照）方向に延びる支軸およびその回りに設けられたスパイラル状の羽根を備えており、支軸まわりに回転することができる。撹拌部材２３、２４がその支軸まわりにそれぞれ回転することにより、現像剤は、撹拌部材２３、２４の間を循環して、トナーと磁性キャリアが均一に混合され、現像ローラ２７に供給される。

現像ローラ２７は、円筒状であり、撹拌部材２４に隣接して配置されている。現像ローラ２７は、非磁性のスリーブ２６と、スリーブ２６内に配置された磁気ローラ２５とを備えている。

スリーブ２６は、その周方向のおよそ半分がハウジング２２の外部に露出している周面領域と、ハウジング２２内に臨む周面領域を形成する。ハウジング２２の外部に露出している周面領域では、感光体１１に対向して、感光体１１に現像剤を供給する現像位置Ｄを備える。また、スリーブ２６は、図２に示す矢印方向（反時計回り）に回転することができる。

磁気ローラ２５は、ローラ磁極部２５Ｍと支持体２５ａを備え、スリーブ２６内部で固定支持される。支持体２５ａは、スリーブ２６内に挿通して固定され、スリーブ２６と同軸で軸線Ｚ方向にほぼ同じ長さを有する。支持体２５ａの周りには、ローラ磁極部２５Ｍがスリーブ２６と所定の間隔を設けて固着される。

ローラ磁極部２５Ｍは、複数の磁極を有して、スリーブ２６の図２に示す回転方向にみて、磁極部Ｓ１の隣に磁極部Ｎ２が、その隣に磁極部Ｓ３が、その隣に磁極部Ｎ４が、その隣に磁極部Ｓ５が密着して設けられる。各磁極部のスリーブ２６側への極性は、磁極部Ｎ２、Ｎ４がＮ極であり、磁極部Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５がＳ極であり、また各磁極部は、Ｎ極とＳ極が交互に配列されるように支持される。このＮ極とＳ極が交互に配列されるところでは、現像剤の磁性キャリアと磁極部の磁極により、現像剤がスリーブ２６周面に付着する担持磁極領域が形成される。さらに、磁極部Ｓ５の隣に磁極部Ｎ６が、その隣に磁極部Ｎ７が密着して設けられる。磁極部Ｎ６、Ｎ７のスリーブ２６側への極性はともにＮ極であり、同極性の磁極が隣り合うように支持される。この隣り合う磁極が同極性に形成されたところでは、磁力が互いに反発することになり、双方の磁力のピーク位置から磁力が徐々に小さくなって０ガウスになる分離磁極領域が形成される。

規制板２８は、現像ローラ２７の上方でスリーブ２６の法線方向に配置され、スリーブ２６周面と所定間隔を設けて取り付けられ、スリーブ２６周面の現像剤を所定の高さに規制するものである。

ローラ磁極部２５Ｍの担持磁極領域により形成される磁力により、撹拌部材２４から搬送された現像剤がスリーブ２６周面に付着する。付着した現像剤は、規制板２８により一定の高さに規制されて、スリーブ２６周面に担持される。高さ規制された現像剤は、スリーブ２６の回転により、現像位置Ｄに搬送されて感光体１１に接触すると、トナーのみが、感光体１１と現像ローラ２７に印加されたバイアス電圧に応じて、感光体１１に供給される。

そして、スリーブ２６がさらに回転して、感光体１１に供給されなかった現像剤が磁気ローラ２５の分離磁極領域に至ると、その分離磁極領域では、スリーブ２６側に向かう磁力が小さいかまたは略０ガウスであるために、現像剤のスリーブ２６に担持される力が小さくなり、スリーブ２６に当接したブレード・ローラ等（不図示）により、現像剤がスリーブ２６から引き剥がされ、撹拌部材２４側のハウジング２２に回収される。

次に、磁気シール部材２９について説明する。図２及び図３に示すように、磁気シール部材２９は、磁性体（例えば、磁石や強磁性体）により形成されて、磁気ローラ２５とともに現像剤がハウジング２２の外部に漏れ出るのを防ぐものである。また、磁気シール部材２９は、スリーブ２６の軸線Ｚ方向の両端において断面半円弧状に設けられて、ハウジング２２内にあるスリーブ２６の周面領域に一定の隙間を隔てて対向し、また、磁気ローラ２５の担持磁極領域の磁極部Ｓ１、Ｎ２と分離磁極領域の磁極部Ｎ６、Ｎ７とにスリーブ２６を介して対向している。

磁気シール部材２９について、図４、図５に基づいて詳細に説明する。図４は、現像装置における磁気ローラと磁気シール部材の構成を示す断面平面図であり、図５は、現像装置における磁気ローラと磁気シール部材の構成を示す断面側面図である。

図４に示すように、磁気シール部材２９は、スリーブ２６の現像に用いられる現像剤を担持する領域の外側にある端部２６ａに、スリーブ２６の周面に対して一定の隙間を設けて配され、現像剤が端部２６ａから現像領域外に漏れるのを防止している。尚、本実施形態においては、この隙間は略１ｍｍに設定され、また、この磁気シール部材２９は、図３に示すように、スリーブ２６のもう一方の端部にも配設されている。

従って、磁気シール部材２９が磁性体（例えば、磁石や強磁性体）により形成されているために、磁気シール部材２９の磁極と磁気ローラ２５の磁極とにより形成される各磁力線に沿って、現像剤が保持される。つまり、図４に示す略長さＭの範囲で、スリーブ２６の周面と磁気シール部材２９のスリーブ２６に対向する面との隙間を磁気シールすることにより、現像剤がスリーブ２６の端部２６ａから現像装置１４の外側に流出するのを防止する構成となっている。

次に、図５に示すように、磁気シール部材２９は、複数の磁極を有して、図５に示す時計回り方向に、一端側から円弧形状の他端側に向けて、磁極部Ｓと磁極部Ｎとが同じ間隔で交互に密着して設けられる。各磁極部の磁気ローラ２５側への極性は、各磁極部ＮがＮ極であり、各磁極部ＳがＳ極である。例えば、磁気シール部材２９の円周長が５０ｍｍであり、各磁極部Ｓ、Ｎのサイズは、軸線Ｚ方向長さが６ｍｍ、径方向長さが１ｍｍ、周方向長さが３ｍｍである。また、磁気シール部材２９は、担持磁極部２９ａと分離磁極部２９ｂを備える。

担持磁極部２９ａは、ローラ磁極部２５Ｍの担持磁極領域にある磁極部Ｓ１、Ｎ２に対向して配置され、各磁極部Ｓ、Ｎの磁力が略４００ガウスである。このように配置されることにより、スリーブ２６と磁気シール部材２９の隙間が磁極部Ｎ２と磁極部Ｓで形成される磁力線と、磁極部Ｓ１と磁極部Ｎで形成される磁力線により、現像剤が保持される。そして、担持磁極部２９ａのほぼ全域において、この磁力線がスリーブ２６と磁気シール部材２９との隙間を埋めて、現像剤が現像領域外に漏れるのを防止している。

分離磁極部２９ｂは、ローラ磁極部２５Ｍの分離磁極領域にある磁極部Ｎ６、Ｎ７に対向して配置される。従って、ローラ磁極部２５Ｍの磁極部Ｎ６、Ｎ７に対して、分離磁極部２９ｂの複数の磁極部Ｓが対向することになり、磁極部Ｎ６、Ｎ７と磁極部Ｓとの間に形成される磁力線に沿って現像剤が保持される。しかし、ローラ磁極部２５Ｍの分離磁極領域では、分離磁極部２９ｂ側に向かう磁力が小さいか、または０ガウスであるために、ローラ磁極部２５Ｍと磁気シール部材２９との磁力線が形成され難く、現像剤が現像領域外に漏れるおそれがある。そこで、分離磁極部２９ｂの各磁極部Ｓ、Ｎの磁力を、例えば略７００ガウスに設定して、分離磁極部２９ｂの各磁極部Ｓ、Ｎの磁力が担持磁極部２９ａより大きくされることにより、磁力線を増やして、分離磁極部２９ｂの隣接する磁極部ＳのＳ極と磁極部ＮのＮ極とで形成される磁力線により、強い磁気ブラシが形成され、この磁気ブラシの穂立ちにより、外部に漏れ出るおそれのある現像剤が堰き止められる。

また、磁気シール部材２９は、その隣接する磁極部Ｓ、Ｎ間において現像剤を保持する。磁気シール部材２９と磁気ローラ２５との軸線Ｚ方向の重なりが小さくなり、図４に示す磁気ブラシが形成される範囲Ｍが小さく設定されると、ローラ磁極部２５Ｍと磁気シール部材２９との磁力線によるシール性の効果が小さくなるが、一方、磁気シール部材２９の磁極部Ｓ、Ｎ間の磁気ブラシの穂立ちによるシール性の効果が大きくなる。そこで、分離磁極部２９ｂの各磁極部Ｓ、Ｎの磁力を担持磁極部２９ａより大きくすると、磁気ブラシの穂立ちが強くなり、外部に漏れ出るおそれのある現像剤が、この磁気ブラシの穂立ちにより堰き止められる。

上記実施形態によれば、現像装置１４は、軸線Ｚを中心に回転してトナーを感光体１１に供給するスリーブ２６を有し、このスリーブ２６の内側に複数のローラ磁極部２５Ｍを備える磁気ローラ２５を固定支持する現像ローラ２７と、スリーブ２６の軸線Ｚ方向の両端部２６ａにスリーブ２６の周面に対して隙間を隔てて配設された磁気シール部材２９とを備える。ローラ磁極部２５Ｍは、異なる極性が交互に形成される担持磁極領域と同極性が隣接して形成される分離磁極領域とを備え、磁気シール部材２９は、異なる極性が交互に配列され、分離磁極領域に対向する分離磁極部２９ｂの磁極部の磁力が担持磁極領域に対向する担持磁極部２９ａの磁極部の磁力より大きい。

この構成によれば、ローラ磁極部２５Ｍの担持磁極領域におけるスリーブ２６と磁気シール部材２９の隙間では、担持磁極部２９ａの磁極とローラ磁極部２５Ｍの磁極部Ｓ１、Ｎ２の磁極とにより形成される各磁力線に沿って、現像剤が保持される。また、ローラ磁極部２５Ｍの分離磁極領域におけるスリーブ２６と磁気シール部材２９の隙間では、分離磁極領域における磁力線が形成されない、または磁力線の密度が極端に小さなるが、分離磁極部２９ｂの磁極部の磁力が担持磁極部２９ａの磁極部の磁力より大きく設定されているために、分離磁極部の隣接する異極間で形成される磁力線により、磁気ブラシの穂立ちが強く形成され、この磁気ブラシの穂立ちにより外部に漏れ出るおそれのある現像剤が堰き止められる。従って、分離磁極部２９ｂと担持磁極部２９ａのほぼ全領域において、スリーブ２６と磁気シール部材２９との間の磁力線と磁気ブラシの穂立ちとがスリーブ２６と磁気シール部材２９との隙間を埋めて、現像剤がスリーブ２６の端部２６ａから現像装置１４の外側に流出するのを防止することができる。

尚、上記実施形態では、磁気ローラ２５の分離磁極領域は、磁極部Ｎ６と磁極部Ｎ７を密着して設ける構成を示したが、本発明はこれに限らず、磁極部Ｎ６と磁極部Ｎ７の空隙を設けて離間させてもよい。この場合も上記同様の効果を奏することができる。

本発明は、磁性粒子を含んだ現像剤を用いて電子写真法により現像を行う現像装置及びこれを備えたファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に利用することができる。

は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略図である。 は、本発明の実施形態に係る画像形成装置における現像装置を示す断面側面図である。 は、本発明の実施形態に係る画像形成装置における現像装置を示す断面平面図である。 は、本発明の実施形態に係る画像形成装置における現像装置の磁気ローラと磁気シール部材を示す断面平面図である。 は、本発明の実施形態に係る画像形成装置における現像装置の磁気ローラと磁気シール部材を示す断面側面図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ 給紙部
３ 用紙搬送部
４ 画像形成部
５ 定着部
６ 画像読取部
１１ 感光体
１４ 現像装置
２２ ハウジング
２３、２４ 撹拌部材
２５ 磁気ローラ
２５ａ 支持体
２５Ｍ ローラ磁極部
２６ スリーブ
２７ 現像ローラ
２８ 規制板
２９ 磁気シール部材
２９ａ 担持磁極部
２９ｂ 分離磁極部

Claims (2)

1. 軸線を中心に回転するスリーブを有し該スリーブの内側に複数の磁極部を固定支持する磁気ローラと、前記スリーブの軸線方向の両端部に前記スリーブの周面に対して隙間を設けて配された磁気シール部材とを備える現像装置において、
   前記複数の磁極部は、異なる極性が交互に形成される担持磁極領域と同極性が隣接して形成される分離磁極領域とを備え、
   前記磁気シール部材は、前記複数の磁極部に対向して複数の異なる極性が交互に配列され、前記担持磁極領域に対向する担持磁極部と前記分離磁極領域に対向する分離磁極部とを備え、前記分離磁極部の磁力が前記担持磁極部の磁力より大きいことを特徴とする現像装置。
2. 請求項１に記載の現像装置が搭載された画像形成装置。

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