(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像ハウジング内に収容された一成分磁性トナーを、複数の磁極Ｓ、Ｎを周方向に交互に有する磁界発生手段が設けられた現像スリーブ周面に付着させ、穂切部材により所定の穂長とし、現像スリーブの回転にて搬送させて、感光体の現像領域にて静電潜像を現像する画像形成装置における現像装置であって、
前記トナーを攪拌し、現像スリーブにトナーを搬送し、現像スリーブ周面からトナーを剥がし取る第１パドルを有し、前記第１パドルは回転軸と、回転軸周りに所定角度間隔で設けられた複数の撹拌羽とから構成され、
前記第１パドルの各撹拌羽の前記回転軸の幅方向における幅は、前記回転軸の軸長を撹拌羽の個数で割った長さとされ、各撹拌羽が前記回転軸の幅方向に重ならないように並べて配設され、前記現像スリーブ周面に対する各攪拌羽の接触開始点が、前記磁界発生手段の磁極Ｓ、磁極Ｎ間の最弱磁力位置の若干上流側であることを特徴とする画像形成装置における現像装置。
【請求項２】
前記撹拌羽は、前記回転軸周りに４５°の等間隔で設けられ、各攪拌羽は前記回転軸の軸長の１／８の幅を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置における現像装置。
【請求項３】
現像ハウジング内に収容された一成分磁性トナーを、複数の磁極Ｓ、Ｎを周方向に交互に有する磁界発生手段が設けられた現像スリーブ周面に付着させ、穂切部材により所定の穂長とし、現像スリーブの回転にて搬送させて、感光体の現像領域にて静電潜像を現像する画像形成装置における現像装置であって、
前記トナーを攪拌し、現像スリーブにトナーを搬送し、現像スリーブ周面からトナーを剥がし取る第１パドルを有し、前記第１パドルは回転軸と、回転軸周りに所定角度間隔で設けられた複数の撹拌羽とから構成され、
前記各攪拌羽は前記回転軸の幅方向長さと同一幅を有し、その幅方向全域に亘って複数の開口が並設され、前記現像スリーブ周面に対する各攪拌羽の接触開始点が、前記磁界発生手段の磁極Ｓ、磁極Ｎ間の最弱磁力位置の若干上流側であることを特徴とする画像形成装置における現像装置。
【請求項４】
前記現像スリーブ周面に対する第１パドルの各攪拌羽の接触開始点が、第１パドル及び現像スリーブの中心を結ぶ直線から現像スリーブの回転方向下流側２０°ないし４０°の領域内における、前記磁界発生手段の磁極Ｓ、磁極Ｎ間の最弱磁力位置の上流側であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置における現像装置。
【請求項５】
前記第１パドルの周速は現像スリーブの周速に対して１／３０以上１／１．５以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の画像形成装置における現像装置。
【請求項６】
前記第１パドルの周速は現像スリーブの周速に対して１／２０以上１／１０以下であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置における現像装置。
【請求項７】
前記第１パドルと現像スリーブは対向位置において回転方向が逆であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の画像形成装置における現像装置。
【請求項８】
前記磁界発生手段は永久磁石であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の画像形成装置における現像装置。
【請求項９】
前記第１パドルは回転軸と、回転軸の周方向に間隔をおいて設けられた可撓性の攪拌羽から構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の画像形成装置における現像装置。
【請求項１０】
前記第１パドルにトナーを供給する第２パドルをさらに具備することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の画像形成装置における現像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置において、感光体に形成された静電潜像を現像するために一成分磁性トナー（以下、単にトナーと称する。）を使用する形態の現像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この静電潜像現像装置は、トナーを収容する現像ハウジング、現像ハウジング内のトナーを感光体（感光体としては、感光体ドラム若しくは感光体ベルトが存在するが、以下感光体ドラムを例示して説明する。）の静電潜像に供給するトナー供給手段、現像ハウジング内のトナーを攪拌するとともに所要方向に搬送するトナー攪拌手段とを有している。トナー供給手段は感光体ドラムの現像域において静電潜像にトナーを供給してトナー像に現像する。トナー攪拌手段は現像ハウジング内のトナーを攪拌して、所要方向に搬送する。なお、現像ハウジング内にトナーを補給するトナー補給手段をさらに具備するものも存在し、静電潜像への現像に応じて現像ハウジングのトナーが消費されると、トナー補給手段によりトナーが補給される。
【０００３】
トナーの攪拌、搬送に関する上記要件を開示した先行技術として特開平７−４４０２４号公報が存在する。同公報によれば、一成分磁性トナーを用い、現像スリーブ（トナー供給手段として機能する。）上の搬送トナー量を規制する磁性ブレードと、現像スリーブに当接し、トナーの供給及び剥がし取りを行う供給ローラとを設け、供給ローラを現像スリーブ上で磁石の発生する磁気拘束力が極小となる位置近傍に当接配置し、現像スリーブ上の残存トナーを剥がし取る構成が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特開平７−４４０２４号公報においては、長期間の使用につれて供給ローラ内部がトナーで徐々に詰っていくことで（発泡性の場合は連通している気泡を通して、ファーブラシの場合には各繊維の間に）供給ローラが硬質化して、現像スリーブ上の残存トナーの剥がし取り不足、剥がし取りムラが発生する。そのため、供給ローラ、現像スリーブ表面もトナーで覆われ融着されてしまい、画像濃度ムラ、画像カブリ等の問題が発生していた。
【０００５】
また、トナーの標準的な帯電量は２−５μＣ／ｇであるが、現像スリーブに長期間付着していると、６−８μＣ／ｇ或いはそれ以上の帯電量となっている。帯電量の高いトナーは現像時のトナー濃度が低下する。特に画像全体が薄い場合にこの問題は顕著に現れる。
【０００６】
本発明の目的は、一成分磁性トナーを用いて現像スリーブ表面にトナーを供給し現像スリーブ上にトナーの薄層を形成し、かつ現像スリーブ表面のトナーを剥がし取る現像装置において、カブリ、ムラがなく長期的に安定した濃度で良好な画像形成を行うことのできる画像形成装置の現像装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、現像ハウジング内に収容された一成分磁性トナーを、複数の磁極Ｓ、Ｎを周方向に交互に有する磁界発生手段が設けられた現像スリーブ周面に付着させ、穂切部材により所定の穂長とし、現像スリーブの回転にて搬送させて、感光体の現像領域にて静電潜像を現像する画像形成装置における現像装置であって、
前記トナーを攪拌し、現像スリーブにトナーを搬送し、現像スリーブ周面からトナーを剥がし取る第１パドルを有し、前記第１パドルは回転軸と、回転軸周りに所定角度間隔で設けられた複数の撹拌羽とから構成され、
前記第１パドルの各撹拌羽の前記回転軸の幅方向における幅は、前記回転軸の軸長を撹拌羽の個数で割った長さとされ、各撹拌羽が前記回転軸の幅方向に重ならないように並べて配設され、前記現像スリーブ周面に対する各攪拌羽の接触開始点が、前記磁界発生手段の磁極Ｓ、磁極Ｎ間の最弱磁力位置の若干上流側であるものである（請求項１）。
【０００８】
この発明によれば、現像スリーブ周面に付着しているトナーは磁性ブレードと現像スリーブ周面の間隙を通過することにより一定の層厚を有する磁気ブラシ（トナー薄層）が形成され、この磁気ブラシが現像領域において感光体の静電潜像を現像するものである。現像領域において、現像されずに現像スリーブ周面に残留したトナーは現像スリーブの回転に伴って移動され、現像ハウジング内に備えられている第１パドルにより現像スリーブ周面から剥がし取られ、同時に第１パドルにより攪拌されたトナーが現像スリーブに供給される。
【０００９】
また、複数個の攪拌羽で順次残留トナーを除去することにより、現像スリーブに対する第１パドルの負荷が軽減される。また、現像スリーブ上にトナーが融着することが防止される。
【００１０】
また、本発明は、前記撹拌羽は、前記回転軸周りに４５°の等間隔で設けられ、各攪拌羽は前記回転軸の軸長の１／８の幅を有するものである（請求項２）。
【００１１】
この発明によれば、８個の攪拌羽で順次残留トナーを除去することにより、現像スリーブに対する第１パドルの負荷が軽減されて、現像スリーブ上にトナーが融着することが防止される。
【００１２】
また、本発明は、現像ハウジング内に収容された一成分磁性トナーを、複数の磁極Ｓ、Ｎを周方向に交互に有する磁界発生手段が設けられた現像スリーブ周面に付着させ、穂切部材により所定の穂長とし、現像スリーブの回転にて搬送させて、感光体の現像領域にて静電潜像を現像する画像形成装置における現像装置であって、
前記トナーを攪拌し、現像スリーブにトナーを搬送し、現像スリーブ周面からトナーを剥がし取る第１パドルを有し、前記第１パドルは回転軸と、回転軸周りに所定角度間隔で設けられた複数の撹拌羽とから構成され、
前記各攪拌羽は前記回転軸の幅方向長さと同一幅を有し、その幅方向全域に亘って複数の開口が並設され、前記現像スリーブ周面に対する各攪拌羽の接触開始点が、前記磁界発生手段の磁極Ｓ、磁極Ｎ間の最弱磁力位置の若干上流側であるものである。（請求項３）。
【００１３】
この発明によれば、第１パドルの１回転で、複数の攪拌羽は順次、現像スリーブ周面に付着したトナーを断続的に剥ぎ落とすことが可能となる。また、現像スリーブの幅方向全域に亘って攪拌羽が存在するが、開口が形成されていることにより、現像スリーブに対する第１パドルの負荷が軽減されて、第１パドルの回転トルクも軽減できる。
【００１４】
また、本発明は、前記現像スリーブ周面に対する第１パドルの各攪拌羽の接触開始点が、第１パドル及び現像スリーブの中心を結ぶ直線から現像スリーブの回転方向下流側２０°ないし４０°の領域内における、前記磁界発生手段の磁極Ｓ、磁極Ｎ間の最弱磁力位置の上流側であるものである（請求項４）。
【００１５】また、前記第１パドルの周速は現像スリーブの周速に対して１／３０以上１／１．５以下である画像形成装置における現像装置が提供される（請求項５）。この発明によれば、第１パドルの周速は現像スリーブの周速に対して遅いものであり、現像スリーブに残留しているトナーにダメージを与えることなく除去することができる。
【００１６】
また、前記第１パドルの周速は現像スリーブの周速に対して１／２０以上１／１０以下である画像形成装置における現像装置が提供される（請求項６）。この発明によれば、この発明によれば、第１パドルの周速は現像スリーブの周速に対して随分と遅いものであり、現像スリーブに残留しているトナーにダメージを与えることなく除去することができる。
【００１７】
また、前記第１パドルと現像スリーブは対向位置において回転方向が逆である像形成装置における現像装置が提供される（請求項７）。この発明によれば、現像領域において、現像されずに現像スリーブ周面に残留したトナーは現像スリーブの回転に伴って移動され、現像スリーブとの対向位置において第１パドルにより現像スリーブ周面から剥がし取られる。
【００１８】
また、前記磁界発生手段は永久磁石である画像形成装置における現像装置が提供される（請求項８）。この発明によれば、磁界発生手段が永久磁石であり、構成容易に磁界を発生させて現像スリーブ上のトナー薄層を形成するものである。
【００１９】
また、前記第１パドルは回転軸と、回転軸の周方向に間隔をおいて設けられた攪拌羽から構成されている画像形成装置における現像装置が提供される（請求項９）。この発明によれば、第１パドルは回転軸に間隔をおいて設けられているので、現像スリーブに残留しているトナーを除去する際に断続的に現像スリーブ周面に当接して負荷が少ないものである。
【００２０】
また、前記第１パドルにトナーを供給する第２パドルをさらに具備する画像形成装置における現像装置が提供される（請求項１０）。この発明によれば、第２パドルにより第１パドルにトナーが供給される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る画像形成装置を説明する図である。以下、図１に基づいて画像形成の工程を説明する。
【００２２】
画像形成装置２においては、表面に光導電層を塗布して構成された感光体ドラム４が本体の所要位置に回転自在に配置されている。感光体ドラム４の周面には感光体ドラム４表面を一様に帯電させるスコロトロン帯電装置６が配置されており、帯電された感光体ドラム４は露光位置において、画像等の情報（信号）をレーザーの如き発光素子８により露光されて、静電潜像が形成される。しかる後、静電潜像は現像装置１０によりトナー像に現像（顕像化）される。ついで、給紙カセット１４から給紙ローラ１６により繰り出され、レジストローラ対１８が経て搬送されて来たシート部材Ｐ上に感光体ドラム４上のトナー像を転写帯電装置１２により転写する。なお、レジストローラ対１８のニップ点の手前で一端シート部材Ｐは停止して、感光体ドラム４表面のトナー像の先端とシート部材Ｐの先端が一致するようにタイミングを合わせてレジストローラ対１８を駆動されるものである。表面にトナー像が転写されたシート部材Ｐは剥離装置２０により感光体ドラム４から剥離され、さらに下流側に搬送され定着装置２２によりシート部材Ｐの表面に転写画像が定着され機外に排出される。シート部材Ｐが剥離装置２０により感光体４から剥離された後も感光体４はさらに回転を続け、クリーニング装置２４により感光体ドラム４表面に残存するトナーＴが回収されるとともに、除電ランプから構成される除電装置２６により感光体４表面に残留している残留電荷が除去されて、次の画像形成工程に備えられる。
【００２３】
図２は現像装置の詳細を示す断面図であり、以下、図２に基づいて説明を行う。
【００２４】
一成分磁性トナーＴ（以下、単にトナーＴと称する。）を収容した現像ハウジング１００の内部には、感光体ドラム４に対向して現像スリーブ１０２が現像ハウジング１００の左端部に配置されている。現像スリーブ１０２は、例えばアルミ若しくはステンレス等の非磁性材料の円筒から構成され、矢符Ｂ方向に回転駆動されるごとく構成されているものである。現像スリーブ１０２の内部には例えば８極の磁極を有する円柱状の永久磁石１０４が固定配置されている。さらに現像スリーブ１０２の上方位置には感光体ドラム４に供給するトナー量を規制する磁性ブレード１１０（穂切部材として機能する。）が幅方向全域に亘って設けられている。また、現像スリーブ１０２の右横には矢符Ｃ方向に回転して現像スリーブ１０２にトナーＴを攪拌して搬送するための第１パドル１２０が設けられている。さらに第１パドル１２０の右横には矢符Ｄ方向に回転して第１パドル１２０にトナーＴを攪拌して搬送するための攪拌棒１３０（第２パドルとして機能する。）が設けられている。
【００２５】
現像ハウジング１００の内部においては、攪拌棒１３０が回転してトナーＴを攪拌するとともに第１パドル１２０に搬送し、第１パドル１２０によって現像スリーブ１０２の周面に供給される。現像スリーブ１０２の周面に供給されたトナーＴは磁石１０４の磁力を受けて現像スリーブ１０２周面に付着する。現像スリーブ１０２周面に付着したトナーＴは、現像スリーブ１０２の回転に伴い、現像スリーブ１０２と磁性ブレード１１０の間隙を通過することにより摩擦帯電されるとともに現像スリーブ１０２周面上に所定の穂長を有するトナーＴの薄層（磁気ブラシ）が形成される。薄層となったトナーＴはさらに搬送されて現像領域において感光体ドラム４との間に現像バイアスとして直流に交流を重畳した交互電圧を印加することにより現像スリーブ１０２上のトナーＴが感光体ドラム４上の静電潜像に飛び移りトナー像として顕像化される。
【００２６】
現像領域において感光体ドラム４上に飛び移ることなく現像スリーブ１０２上に残存したトナーＴは現像スリーブ１０２の回転とともに移動して、第１パドル１２０の矢符Ｃ方向の回転作用により剥離領域において現像スリーブ１０２上から剥ぎ取られる。これと同時に新たなトナーＴが第１パドル１２０によって現像スリーブ１０２上に供給され、現像スリーブ１０２の回転に伴い磁性ブレード１１０を経由して感光体ドラム４の露光領域に提供される。剥離領域において現像スリーブ１０２上から剥ぎ取られたトナーＴは第１パドル１２０の攪拌作用中に新しいトナーＴと混合されて新たに現像に供与されることになる。
【００２７】
次に本発明の特徴部分である第１パドルの構成について説明する。図３は第１パドル及び現像スリーブの配置を示す図であり、図４は第１パドルの側面図である。以下、図３、図４に基づいて説明する。
【００２８】
第１パドル１２０は回転軸１２２と、この回転軸１２２に取りつけられた攪拌羽１２４から構成されている。攪拌羽１２４は、回転軸１２２に４５°の等間隔を有して８個備えており、攪拌羽１２４の１つは回転軸１２２軸長の１／８程度の幅を有している。攪拌羽１２４は、取り付け部材１２４ａに対して例えばポリエステルフィルム等の可撓性材料より構成され厚みが２５μｍないし１００μｍ程度、好ましくはシール部材１２４ｂが貼り付けられている。
【００２９】
第１パドル１２０がこのように構成されていることに加え、図３の如く、現像スリーブ１０２の回転中心と第１パドル１２０の回転中心とを結ぶ線Ｌに対する角度α＝略３０°をなす領域から第１パドル１２０の攪拌羽１２４が現像スリーブ１０２に接触する如く配置されている。また、第１パドル１２０はＢ方向、現像スリーブ１０２はＣ方向に回転しているので、対向部分において互いに逆方向に回転している。
【００３０】
現像スリーブ１０２において前記角度α＝３０°をなす領域は、図３に示す如く、磁極Ｓ、Ｎの中央である最弱磁力位置から若干上流側に位置する領域である。本実施形態においては、現像スリーブ１０２の直径φ＝２５ｍｍであるのに対して第１パドル１２０の直径φ＝３０ｍｍであり、かつ現像スリーブ１０２と第１パドル１２０の中心との距離が５０ｍｍであるため、前記α＝３０°をなす接触開始領域からシール部材１２４ｂが序々に撓み始め、最大５ｍｍ撓んで、現像スリーブ１０２上のトナーＴを剥がし落とすように構成されている。従って、接触開始から撓み始め、若干経過して、磁極Ｓ、Ｎの中央である最弱磁力位置へ到達するものである。
【００３１】
このように構成され、配置されていることにより、第１パドル１２０の１回転で、８個の攪拌羽１２４は順次、現像スリーブ１０２の剥離領域において、現像スリーブ１０２上に残留しているトナーＴを回転軸１２２の幅方向に対しても左から右へ剥離領域を移動させながら剥ぎ落とすことが可能となる。このように、８個の攪拌羽１２４で順次残留トナーＴを除去することにより、現像スリーブ１０２に対する第１パドル１２０の負荷が軽減されて、現像スリーブ１０２上にトナーＴが融着することが防止される。このため、さらに、シール部材１２４ｂの長寿命化を行うことができる。
【００３２】
なお、本実施形態においては、第１パドル１２０の周速は現像スリーブ１０２の周速に対して１／３０ないし１／１．５程度、特に好ましくは１／２０ないし１／１０程度の周速比とすることにより、現像スリーブ１０２上に残留しているトナーＴの剥離効果を最大に高めることができた。
【００３３】
また、攪拌棒１３０は回転軸１３２と、この回転軸１３２に取りつけられ幅方向（図２において紙面直角方向）に連続する棒部材１３４から構成されている。
【００３４】
次に、図５は第１パドルの他の実施形態を説明する側面図であり、以下、図５に基づいて第１パドルの他の実施例を説明する。
【００３５】
第１パドル１４０は回転軸１４２と、この回転軸１４２に取りつけられた攪拌羽１４４から構成されている。攪拌羽１４４は、回転軸１４２に４５°等間隔で
８個備えており、攪拌羽１４４の１つは回転軸１４２の幅方向長さと実質的に同程度の幅を有している。攪拌羽１４４は、取り付け部材１４４ａに対して例えばポリエステルフィルムより構成され厚みが２５μｍないし１００μｍ程度、好適には５０μｍのシール部材１４４ｂが貼り付けられている。さらに、シール部材１４４ｂには、幅方向全域に亘って開口１４４ｃが形成されている。
【００３６】
第１パドル１４０がこのように構成されていることにより、第１パドル１４０の１回転で、８個の攪拌羽１４４は順次、現像スリーブ１０２の剥離領域において、断続的に剥ぎ落とすことが可能となる。ところで、幅方向全域に亘って攪拌羽１４４が存在するが、開口１４４ｃが形成されていることにより、現像スリーブ１０２に対する第１パドル１４０の負荷が軽減されて、現像スリーブ１０２上へのトナーＴの融着が防止できる。さらに、シール部材１４４ｂの長寿命化を行うことができるとともに第１パドル１４０の回転トルクも軽減できる。
【００３７】
前記実施形態においては、シール部材１４４ｂに開口１４４ｃを形成したものを例示したが、第１パドル１２０におけるシール部材１２４ｂに開口を形成したものであってもよい。
【００３８】
前記実施形態においては、第１パドルの回転軸１２２、１４２として円柱状のものを例示したが、円筒（パイプ）状のものであってもよい。
【００３９】
前記実施形態においては、攪拌羽は回転軸に等間隔に８個設けたものを例示したが、現像スリーブの幅方向全域の残留トナーＴを剥がし落とすことができるものであれば、回転軸に少なくとも１個設けたものでもよい。
【００４０】
【発明の効果】
現像スリーブ上に残留しているトナーを第１パドルによって剥ぎ落として、同時に第１パドルによって新しいトナーと攪拌、混合して現像スリーブに供給するため、現像スリーブに供給されるトナーの帯電量は長期間に亘って一定に保持されるため、カブリ、ムラがなく長期的に安定して良好な画像形成を行うことができる。従って、トナーの攪拌、トナーの現像スリーブへの供給、現像スリーブからトナーの剥がし落としを第１パドルが全て行うので、構成が簡単、装置の小型化を具現化できる。
【００４１】
また、現像スリーブ上に撹拌羽が断続的に当接して、残留したトナーを剥ぎ取るため、スリーブ上においてトナーの融着発生が防止される。さらに、シール部材の長寿命化を行うことができる。
【００４２】
さらに、第１パドルの攪拌羽を回転軸に対して周方向に間隔を有して設けることにより、第１パドルの回転トルクを軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置を説明する図である。
【図２】現像装置の詳細を示す断面図である。
【図３】第１パドル及び現像スリーブの配置を示す図である。
【図４】第１パドルの側面図である。
【図５】第１パドルの他の実施形態を説明する側面図である。
【符号の説明】
２    …画像形成装置
４    …感光体ドラム（感光体）
１０  …現像装置
１００…現像ハウジング
１０２…現像スリーブ
１０４…永久磁石（磁界発生手段）
１１０…磁性ブレード（穂切部材）
１２０，１４０…第１パドル
１２２，１４２…回転軸
１２４，１４４…攪拌羽
１３０…第２パドル
Ｔ    …トナー
【図１】
0003561450.tif 000002
【図２】
0003561450.tif 000003
【図３】
0003561450.tif 000004
【図４】
0003561450.tif 000005
【図５】
0003561450.tif 000006