(57)【要約】【課題】安価な構成でトナーの掻き取りを効率的に行うことができる現像装置を提供する。【解決手段】現像装置５は、磁気ロール５２上にキャリア７からなる磁気ブラシ７１を形成し、この磁気ブラシ７１によって、現像ロール５１上にトナー６の層６１を形成するとともに現像ロール５１から感光体ドラム３１に移行せずに現像ロール５１上に残存するトナー６を掻き取るものである。この現像装置５において、現像ロール５１を、当該現像ロール５１が回転するのに伴って軸方向に往復移動するように構成した。【選択図】図２
2008151853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気ロール上にキャリアからなる磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシによって、現像ロール上にトナーの層を形成するとともに現像ロールから静電潜像担持体に移行せずに現像ロール上に残存するトナーを掻き取る現像装置において、
前記現像ロールは、当該現像ロールが回転するのに伴って軸方向に往復移動するように構成されていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像ロールの端部には、円盤状のスラストプーリが前記軸方向と直交する平面に対して傾斜した状態で取り付けられており、このスラストプーリの一部分が前記軸方向の両側からガイド部材によって摺動可能に挟持されることにより、現像ロールが１回転すると当該現像ロールが軸方向に１回往復移動するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば画像形成装置等に組み込まれる現像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば画像形成装置等に組み込まれる現像装置として、キャリアおよびトナーを有する二成分現像剤を用い、このうちのトナーを磁気ロールおよび現像ロールを介して静電潜像担持体である感光体ドラムに供給するいわゆるハイブリッド方式の現像装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この現像装置は、二成分現像剤を攪拌および混合することによりトナーを帯電させてキャリアに付着させるとともに、磁気ロール上にキャリアからなる磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシによって現像ロール上にトナーの層を形成する。そして、現像装置は、現像ロールから感光体ドラムにトナーを飛翔によって移行させることにより、感光体ドラムの表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する。
【０００４】
また、この現像装置では、磁気ロール上に形成された磁気ブラシによって、現像ロールから感光体ドラムに移行せずに現像ロール上に残存するトナーが掻き取られるようになっている。
【０００５】
ところが、磁気ブラシによるトナーの掻き取りが不十分であると、トナーが現像ロールに固着するようになる。また、トナーが部分的に消費された現像ロールの上にさらにトナーの層が形成されると、次回の現像の際には、前回のトナーが消費された部分と消費されていない部分とで現像に差が生じて、いわゆる現像ゴーストが現れるようになる。そこで、現像ロール上に残存するトナーを十分に掻き取ることが望まれる。
【０００６】
例えば、特許文献１には、現像ロールの内部に磁石を配設することにより、磁気ブラシの拘束力を強くして、トナーの掻き取りを効率的に行うようにすることが記載されている。
【特許文献１】特開２００５−２７４９２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のようにするには、現像ロールを回転可能なスリーブと回転不能な磁石とに分離して構成する分コストが高くなるため、安価な構成でトナーの掻き取りを効率的に行うようにしたいという要望がある。
【０００８】
本発明は、このような要望に鑑み、安価な構成でトナーの掻き取りを効率的に行うことができる現像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、磁気ロール上にキャリアからなる磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシによって、現像ロール上にトナーの層を形成するとともに現像ロールから静電潜像担持体に移行せずに現像ロール上に残存するトナーを掻き取る現像装置において、前記現像ロールは、当該現像ロールが回転するのに伴って軸方向に往復移動するように構成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載の現像装置において、前記現像ロールの端部には、円盤状のスラストプーリが前記軸方向と直交する平面に対して傾斜した状態で取り付けられており、このスラストプーリの一部分が前記軸方向の両側からガイド部材によって摺動可能に挟持されることにより、現像ロールが１回転すると当該現像ロールが軸方向に１回往復移動するようになっていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、現像ロールが回転するのに伴って軸方向に往復移動するようにしたから、現像ロール上に残存するトナーが磁気ブラシによって回転方向だけでなく軸方向にも掻き取られるようになるため、トナーの掻き取りが効率的に行われるようになる。すなわち、現像ロールを往復運動させるという安価な構成で、トナーの掻き取りを効率的に行うことができる。
【００１２】
請求項２の発明によれば、スラストプーリとガイド部材によって現像ロールを軸方向に往復移動するようにしたから、部品点数の少ない簡単な構成とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
図１に、本発明の一実施形態に係る現像装置５が組み込まれたプリンタ１を示す。なお、現像装置５をプリンタ１以外の他の画像形成装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置、複合機等）に組み込むことも可能である。また、本明細書では、図１の上側を上方、下側を下方、左側を前方、右側を後方というとともに、紙面と直交する方向を左右方向という。
【００１５】
プリンタ１は、タンデム型のカラープリンタであり、給紙カセット１１と、給紙カセット１１の上方に配設された転写搬送部２と、転写搬送部２の上方に配設された画像形成部３と、転写搬送部２の後方に配設された定着部４と、給紙カセット１１にセットされた記録紙Ｐを転写搬送部２に導く第１の搬送路１２と、定着部４によって定着処理が行なわれた記録紙Ｐを排出トレイ１４に導く第２の搬送路１３とを備えている。
【００１６】
給紙カセット１１の内部には記録紙Ｐが収納され、給紙カセット１１に収納された記録紙Ｐは、図略の給紙ローラにより１枚ずつピックアップされて第１の搬送路１２側に排出される。
【００１７】
転写搬送部２は、転写ベルト２１、転写ローラ２２、駆動ローラ２３、および従動ローラ２４を備えている。転写ベルト２１は、駆動ローラ２３と従動ローラ２４との間に架け渡された無端ベルトであり、駆動ローラ２３によって半時計周りの方向（Ｂ方向）に一定の速度で回転される。転写ベルト２１の内周側には、４個の転写ローラ２２が前後方向に等間隔で配設されている。
【００１８】
画像形成部３は、それぞれがブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、またはシアン（Ｃ）のトナー像を形成する４つの画像形成部３Ｋ，３Ｙ，３Ｍ，３Ｃを備えている。これらの画像形成部３Ｋ〜３Ｃは同一の構成となっている。
【００１９】
各画像形成部３Ｋ〜３Ｃは、感光体ドラム（静電潜像担持体）３１、帯電器３２、露光装置３３、現像装置５、およびクリーナ部３５を備えている。感光体ドラム３１は、転写ローラ２２の上方に配設されており、図略のモータからの駆動力を受け、時計回りの方向（図示のＡ方向）に回転する。帯電器３２は、感光体ドラム３１の表面を例えば＋３５０〜５００Ｖに帯電させる。露光装置３３は、半導体レーザまたはＬＥＤ（Light Emitting Diode）の光源を備え、帯電器３２によって帯電された感光体ドラム３１の表面に画像データに応じて光を照射し、当該表面に静電潜像を形成する。現像装置５は、詳しくは後述するが、キャリアおよびトナーを有する二成分現像剤を用い、このうちのトナーを磁気ロール５２および現像ロール５１を介して感光体ドラム３１に供給し、感交体ドラム３１の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する。現像装置５には、当該現像装置５の上方に配設されたトナーボックス３４から各色のトナーが補給される。感光体ドラム３１の表面に形成されたトナー像は、転写ローラ２２によって、記録紙Ｐ又は転写ベルト２１に転写される。クリーナ部３５は、トナー像が転写された後の感光体ドラム３１の表面に残留する電荷およびトナーを除去する。
【００２０】
なお、感光体ドラム３１に、有機感光体（ＯＰＣ感光体）を用いた場合には、露光後の表面の電位が＋７０〜１２０Ｖとなり、アモルファスシリコン感光体を用いた場合には、露光後の表面の電位が＋１０〜５０Ｖとなる。
【００２１】
定着部４は、熱遮蔽ボックス４１、ヒータを内蔵する定着ローラ４２、および加圧ローラ４３を備え、トナー像が転写された記録紙Ｐを加熱しながら搬送することにより、記録紙Ｐにトナー像を定着させる。
【００２２】
次に、現像装置５について詳細に説明する。現像装置５は、図２および図３に示すように、現像容器５０と、現像ロール５１と、磁気ロール５２と、撹拌ミキサ５３と、パドルミキサ５４とを備えている。
【００２３】
現像容器５０は、感光体ドラム３１に向かって後方に開口するとともに、上方に向かうに連れて前後方向の寸法を大きくしながら斜め前方に延びる形状に形成されている。そして、現像容器５０の内部には、現像ロール５１が当該現像容器５０の開口から感光体ドラム３１に僅かな隙間を隔てて対向するように配設され、磁気ロール５２が当該現像容器５０の内部で現像ロール５１に僅かな隙間を隔てて対向するように配設されている。この現像容器５０には、キャリア７およびトナー６を有する二成分現像剤が収容される。
【００２４】
撹拌ミキサ５３およびパドルミキサ５４は、現像容器５０の内部の上側位置に隔壁を隔てて前後に並んで配設されている。撹拌ミキサ５３およびパドルミキサ５４は、時計周りに回転して現像容器５０に収容されたキャリア７およびトナー６を攪拌および混合し、トナー６を帯電させてキャリア７に付着させる。
【００２５】
トナー６は、正帯電するものであって、ポリエステル樹脂を主成分とする平均粒径が９μｍ程度のものである。このトナー６の帯電量は、１０〜２０μＣ／ｇの範囲内にあることが好ましい。帯電量が１０μＣ／ｇよりも低いと、後述する磁気ブラシ７１からトナー６が舞って周辺を汚してしまい、帯電量が２０μＣ／ｇよりも高いと、後述するトナー６の薄層６１の形成が弱くなるからである。
【００２６】
キャリア７は、フェライトのコアを用いてその表面にフッ素を主成分とする樹脂をコーティングしたものである。このキャリア７の粒径は、３０〜６０μｍの範囲内にあることが好ましい。粒径が３０μｍよりも小さいと、現像剤の流動性が悪くなってキャリア７がトナー６と攪拌および混合される際に均一分散が困難になり、粒径が６０μｍよりも大きいと、後述するトナー６の薄層６１の形成が弱くなるからである。
【００２７】
磁気ロール５２は、現像容器５０に回転可能に支持されたスリーブ５２ａと、このスリーブ５２ａの内側に配設され、現像容器５０に回転不能に支持された磁性体５２ｂとで構成されている。磁性体５２ｂは５極の磁極を有している。
【００２８】
撹拌ミキサ５３およびパドルミキサ５４による攪拌および混合によって帯電したトナー６が付着したキャリア７が磁気ロール５２に供給されると、磁性体５２ｂの磁力によってスリーブ５２ａの外周面にキャリア７が吸着され、これにより、磁気ロール５２上にキャリア７からなる磁気ブラシ７１であって帯電したトナー６を保持する磁気ブラシ７１が形成される。また、スリーブ５２ａは、図略のモータによって時計回りに回転されるようになっており、磁気ブラシ７１はスリーブ５２ａと共に磁気ロール５２の軸心を中心にして回転する。なお、磁気ロール５２上に形成された磁気ブラシ７１の高さは、磁気ロール５２の上方に配設された規制ブレード５５によって規制される。
【００２９】
また、磁気ロール５２には、直流電圧源５７Ａと交流電圧源５７Ｂとが直列に接続されており、直流電圧源５７Ａから出力された直流電圧に交流電圧源５７Ｂから出力された交流電圧が重畳されて印加されるようになっている。
【００３０】
現像ロール５１は、現像容器５０に、回転可能に支持されており、図略のモータによって時計回りに回転されるようになっている。また、現像ロール５１には、直流電圧源５６Ａと交流電圧源５６Ｂとが直列に接続されており、直流電圧源５６Ａから出力された直流電圧に交流電圧源５６Ｂから出力された交流電圧が重畳されて印加されるようになっている。
【００３１】
そして、磁気ロール５２および現像ロール５１に、直流電圧に交流電圧を重畳して印加すると、磁気ブラシ７１に保持されて現像ロール５１近傍に搬送されたトナー６が現像ロール５１に転移し、現像ロール５１上にトナー６の薄層６１が形成される。ここで、磁気ロール５２と現像ロール５１との隙間は、０．２〜０．６ｍｍの範囲内にあることが好ましい。この隙間が０．６ｍｍよりも広いと、薄層６１の形成の効率が低下して現像ゴースト等を生じるおそれがあり、０．２ｍｍよりも狭いと、磁気ブラシ７１が当該隙間を通過できずに薄層６１を乱してしまうおそれがあるからである。
【００３２】
その後、現像ロール５１上に形成された薄層６１のうちの所定の領域のトナー６が現像ロール５１から感光体ドラム３１に飛翔によって移行し、これにより、感光体ドラム３１の表面に形成された静電潜像が現像されてトナー像が形成される。
【００３３】
現像ロール５１にトナー６を供給した後の磁気ブラシ７１は、現像ロール５１から感光体ドラム３１に移行せずに現像ロール５１上に残存するトナー６を掻き取る。
【００３４】
例えば、磁気ロール５２に印加する直流電圧は、＋３００〜５００Ｖであり、現像ロール５１に印加する直流電圧は、＋１００Ｖである。このように、電位差を２００〜４００Ｖの範囲内に設定することが適正であり、どの値にするかはトナー６の帯電量とのバランスで決定すればよい。また、フィードバック制御等を用いることで、薄層６１の厚みをある程度一定にすることも可能である。
【００３５】
また、磁気ロール５２に印加する交流電圧は、Ｐ−Ｐ（ピーク・トゥ・ピーク）が＋３００〜５００Ｖ、周波数が２〜４ｋＨｚ、ＤＵＴＹ比が２０〜４０％であり、現像ロール５１に印加する交流電圧は、Ｐ−Ｐが＋１．０〜２．０ｋＶ、周波数が２〜４ｋＨｚ、ＤＵＴＹ比が２０〜４０％であることが好ましい。Ｐ−Ｐを高めると、薄層６１の形成がより瞬時に行われるようになるが、その反面リーク耐性が弱くなってノイズの発生原因になる。これらの点については、磁気ロール５２や現像ロール５１の表面にアルマイト処理等で絶縁性を高めることでマージンが広がる。周波数については、トナー６の帯電量で調整すればよい。ＤＵＴＹ比については、５０％よりも低くすることで、薄層６１の形成を行いながら短時間に高い電位差でトナー６を磁気ブラシ７１に回収する作用をもたらし、現像ロール５１へのトナー６の固着防止抑制の効果がある。
【００３６】
なお、磁気ブラシ７１によるトナー６の回収を強化するために、連続印刷時のイメージ間に、磁気ロール５２および現像ロール５１のバイアス条件を以下のように切り替えるようにしてもよい。
【００３７】
磁気ロール５２に印加する直流電圧を０Ｖ、現像ロール５１に印加する直流電圧を＋１００Ｖとして、１００Ｖの電位差で現像ロール５１上のトナー６を磁気ブラシ７１を介して回収する。電位差を大きくすると回収力は増加するが、逆にマイナスに帯電したキャリア７が現像ロール５１側に転移してしまう問題が生じる。電位差を小さくするとトナー６の回収が弱まり、現像ロール５１にトナー６が付着しやすくなる。これは、キャリア７の粒径が小さくなるにつれて顕著である。
【００３８】
また、磁気ロール５２および現像ロール５１に印加する交流電圧ついては、ＤＵＴＹ比を上述した通常時と同じにする。周波数については、通常時より高めることでキャリア７の現像ロール５１への転移を弱める効果がある。その値としては、５〜１０ｋＨｚが好ましく、キャリア７の粒径により設定すればよい。
【００３９】
しかし、周波数だけでは、キャリア７の転移を完全に抑えることは困難であり、キャリア７として粒径の粗いものを使用する等して薄層６１の形成を弱める方向で回避する。キャリア７の粒径を小さくすると、薄層６１の形成を瞬時に行うのに効果的で、現像ゴーストを抑制することができる。
【００４０】
さらに、本実施形態では、現像ロール５１は、当該現像ロール５１が回転するのに伴って軸方向（左右方向）に往復移動するように構成されている。
【００４１】
具体的には、図４に示すように、現像ロール５１の左右両端部は、中央部よりも小径のシャフト状になっており、現像ロール５１の右端部は、図示は省略するが、現像容器５０に軸方向（左右方向）にスライド可能に支持されている一方、現像ロール５１の左端部５１ａには、スライドプーリ５８が取り付けられている。また、現像容器５０には、スライドプーリ５８をガイドするガイド部材５９が設けられている。
【００４２】
スライドプーリ５８は、円盤状をなしており、現像ロール５１の左端部５１ａに当該現像ロール５１の軸方向と直交する平面に対して傾斜した状態で取り付けられている。また、このスライドプーリ５８の左右両面には、リング状の凹溝５８ａがその底面同士の間に薄肉部分を形成するようにそれぞれ設けられている。
【００４３】
ガイド部材５９は、スライドプーリ５８の下部が嵌り込み可能な前後方向に延びるガイド溝５９ａを有している。このガイド溝５９ａの左右両側面には、スライドプーリ５８の凹溝５８ａに係合可能な突起５９ｂがそれぞれ設けられている。そして、突起５９ｂが凹溝５８ａに係合することにより、スラストプーリ５８の凹溝５８ａの底面同士の間の薄肉部分がスライドプーリ５８の軸方向の両側からガイド部材５８の突起５９ｂによって摺動可能に挟持されるようになる。このため、現像ロール５１が回転して、図５（ａ）に示すようにスラストプーリ５８の薄肉部分のうち最も右側寄りの部分が突起５９ｂ間に挟持されたときには、現像ロール５１が左方に移動し、図５（ｂ）に示すようにスラストプーリ５８の薄肉部分のうち最も左側寄りの部分が突起５９ｂ間に挟持されたときには、現像ロール５１が右方に移動する。すなわち、現像ロール５１が１回転すると、当該現像ロール５１が軸方向に１回往復移動するようになる。
【００４４】
なお、スライドプーリ５８の傾斜角度は、現像ロール５１の往復移動する距離が±０．５ｍｍ、すなわち現像ロール５１の振幅が１ｍｍとなるように設定されている。ここで、現像ロール５１の往復移動する距離は、±５ｍｍ以下であることが好ましい。現像ロール５１の往復移動する距離が±５ｍｍより大きくなると、プリンタ本体の横幅を大きくしなければならなくなったり、現像ロール５１の左右両側のトナー６を回収し難くなったりするおそれがあるからである。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態の現像装置５では、現像ロール５１が回転するのに伴って軸方向に往復移動するようにしたから、現像ロール５１上に残存するトナー６が磁気ブラシ７１によって、図６中に矢印で示すように回転方向だけでなく軸方向にも掻き取られるようになる。換言すれば、磁気ブラシ７１がトナー６を剥ぎ取る力の向きは、現像ロール５１の回転方向と反対方向のベクトルと、現像ロール５１の移動方向のベクトルとの合成ベクトルの向きとなる。このため、トナー６の掻き取りが効率的に行われるようになる。すなわち、現像ロール５１を往復運動させるという安価な構成で、トナー６の掻き取りを効率的に行うことができる。
【００４６】
ここで、前記効果を確認するために、本実施形態のプリンタ１と、現像ロールが軸方向に往復移動せずに回転のみする現像装置を組み込んだ比較例のプリンタとで、図７に示すように、濃度の濃いパターンＰａのすぐ後にパターンＰａよりも広くかつ濃度の少し薄いパターンＰｂを続けて印刷するテスト印刷を行って、パターンＰｂにパターンＰａに対応する形で現れる濃度の薄い部分、すなわち現像ゴーストＰｃの濃度をマクベス濃度計ＲＤ９１８を使用して測定した。パターンＰｂの現像ゴーストＰｃ以外の背景部分の濃度は０．６０であった。そして、比較例のプリンタでは、現像ゴーストＰｃの濃度が０．５３であり背景部分よりも０．７も濃度値が小さかったのに対し、本実施形態のプリンタ１では、現像ゴーストＰｃの濃度が０．５８であり背景部分との濃度差は０．２と僅かであった。これにより、本実施形態のプリンタ１では磁気ブラシ７１によるトナー６の剥ぎ取り性が向上したこと、すなわちトナー６の掻き取りが効率的に行われたことが確認できた。
【００４７】
なお、前記実施形態では、スラストプーリ５８とガイド部材５９を採用して、現像ロール５１が１回転する間に現像ロール５１が軸方向に１回往復移動するようにしているが、例えばカム等を採用して、現像ロール５１が１回転する間に現像ロール５１が軸方向に２回往復移動するようにしてもよい。ただし、前記実施形態のように、スラストプーリ５８とガイド部材５９によって現像ロール５１を軸方向に往復移動するようにすれば、部品点数の少ない簡単な構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態に係る現像装置が組み込まれたプリンタの概略構成図である。
【図２】現像装置の側面断面図である。
【図３】現像ロールおよび磁気ロールの構成図である。
【図４】現像ロールの端部の斜視図である。
【図５】現像ロールの往復移動を説明する図であり、（ａ）は現像ロールが軸方向の一方側に移動したとき、（ｂ）は現像ロールが軸方向の他方側に移動したときを示す。
【図６】磁気ブラシの作用を説明する説明図である。
【図７】テスト印刷した記録紙の平面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１    プリンタ（画像形成装置）
３１  感光体ドラム（静電潜像担持体）
５    現像装置
５１  現像ロール
５２  磁気ロール
５８  スラストプーリ
５９  ガイド部材
６    トナー
６１  層
７    キャリア
７１  磁気ブラシ
【図１】
2008151853.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2008151853.tif 000007
【図６】
2008151853.tif 000008
【図７】
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