現像装置および画像形成装置
【課題】
現像剤の帯電量が大きい現像装置および画像形成装置を提供する。
【解決手段】
現像装置１４Ｙにおいて、トナーおよび磁性体を含む現像剤を収容する現像剤容器１４０と、回転軸および回転軸１４３１の回りに設けられた螺旋状の羽根１４３２を有し、現像剤容器１４０内に、現像剤容器１４０の内壁１４０３と羽根１４３２との間に隙間Ｇをあけて配置され、回転することにより現像剤容器１４０内の現像剤を撹拌しながらこの回転軸の延伸方向に搬送する搬送部材１４３と、現像剤容器１４０の、延伸方向に広がる外壁１４０２に対向して配置された、現像剤容器１４０内の現像剤を磁力で引き付ける磁石１４４と、磁石を外壁に沿って延伸方向に移送する移送機構１４５とを備えた。
現像剤の帯電量が大きい現像装置および画像形成装置を提供する。
【解決手段】
現像装置１４Ｙにおいて、トナーおよび磁性体を含む現像剤を収容する現像剤容器１４０と、回転軸および回転軸１４３１の回りに設けられた螺旋状の羽根１４３２を有し、現像剤容器１４０内に、現像剤容器１４０の内壁１４０３と羽根１４３２との間に隙間Ｇをあけて配置され、回転することにより現像剤容器１４０内の現像剤を撹拌しながらこの回転軸の延伸方向に搬送する搬送部材１４３と、現像剤容器１４０の、延伸方向に広がる外壁１４０２に対向して配置された、現像剤容器１４０内の現像剤を磁力で引き付ける磁石１４４と、磁石を外壁に沿って延伸方向に移送する移送機構１４５とを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、非磁性トナーと磁性キャリアからなる現像剤を現像剤撹拌スクリューで撹拌して帯電させる現像装置において、帯電を促進するため、現像剤容器の外側に、現像剤撹拌スクリューの長手方向に延びたマグネットローラを配置した構成が示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、現像槽内に撹拌部材が配置された現像装置において、現像槽に電磁石を固定し、トナー供給時には、撹拌部材を高速で回転させるとともに電磁石に通電する構成が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２２７３９２号公報
【特許文献２】特開２０１０−１６４６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、現像剤の帯電量が大きい現像装置および画像形成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】
【０００６】
請求項１に係る現像装置は、
トナーおよび磁性体を含む現像剤を収容する現像剤容器と、
回転軸およびこの回転軸の回りに設けられた螺旋状の羽根を有し、上記現像剤容器内に、この現像剤容器の内壁とこの羽根との間に隙間をあけて配置され、回転することによりこの現像剤容器内の現像剤を撹拌しながらこの回転軸の延伸方向に搬送する搬送部材と、
上記現像剤容器の、上記延伸方向に広がる外壁に対向して配置された、この現像剤容器内の現像剤を磁力で引き付ける磁石と、
上記磁石を上記外壁に沿って上記延伸方向に移送する移送機構とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る現像装置は、上記磁石が、上記外壁の面と交わる軸を中心として回転するものであることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に係る現像装置は、上記羽根が磁性体材料からなることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に係る画像形成装置は、
静電潜像が表面に形成されこの静電潜像がトナーで現像される被現像体と、
上記被現像体をトナーで現像する現像装置とを備え、
上記現像装置が、トナーおよび磁性体を含む現像剤を収容する現像剤容器と、
回転軸およびこの回転軸の回りに設けられた螺旋状の羽根を有し、上記現像剤容器内に、この現像剤容器の内壁とこの羽根との間に隙間をあけて配置され、回転することによりこの現像剤容器内の現像剤を撹拌しながらこの回転軸の延伸方向に搬送する搬送部材と、
上記現像剤容器の、上記延伸方向に広がる外壁に対向して配置された、この現像剤容器内の現像剤を磁力で引き付ける磁石と、
上記磁石を上記外壁に沿って上記延伸方向に移送する移送機構とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る現像装置および請求項４に係る画像形成装置は、本構成を有していない場合と比較して現像剤の帯電量が大きい。
【００１１】
請求項２に係る現像装置は、磁石が回転しない場合と比較して、現像剤の帯電量がさらに大きい。
【００１２】
請求項３に係る現像装置は、羽根が非磁性体材料からなる場合と比較して、現像剤の帯電量がさらに大きい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施形態を示す構成図である。
【図２】図１に示す現像装置を上方から見た透視図である。
【図３】現像装置の側面図である。
【図４】現像装置の縦断面図である。
【図５】トナー帯電量を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態を示す構成図である。
【００１６】
図１に示す画像形成装置１は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）および、ブラック（Ｋ）の各色毎に画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋを並列的に配置してなるタンデム型のカラープリンタであり、単色の画像をプリントすることができるほか、４色のトナー像からなるフルカラーの画像をプリントすることができる。画像形成装置１には、ＣＭＹＫ各色のトナーを収容するトナーカートリッジ１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋが備えられている。
【００１７】
４つの画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、ほぼ同様の構成を有しているため、これらを代表してイエローに対応する画像形成部１０Ｙを取り上げて説明する。画像形成部１０Ｙは、感光体１１Ｙ、帯電器１２Ｙ、露光器１３Ｙ、現像装置１４Ｙ、一次転写器１５Ｙ、および感光体クリーナ１６Ｙを備えている。
【００１８】
感光体１１Ｙは円筒状の基板上に感光体の層を有しており、表面に形成される像を保持して円筒の軸周りである矢印Ａ方向に回転する。帯電器１２Ｙ、露光器１３Ｙ、現像装置１４Ｙ、一次転写器１５Ｙ、および感光体クリーナ１６Ｙは、感光体１１Ｙの周囲に順次配置されている。
【００１９】
帯電器１２Ｙは、感光体１１Ｙの表面を帯電させる。帯電器１２Ｙは、感光体１１Ｙの表面に接触する帯電ロールである。帯電ロールには、現像装置１４Ｙにおけるトナーと同極性の電圧が印加されており、接触する感光体１１Ｙの表面を帯電させる。なお、帯電器１２Ｙとしては、帯電ロールの他に感光体１１Ｙに非接触のコロナ放電器も採用され得る。
【００２０】
露光器１３Ｙは、画像形成装置１外部から供給される画像信号に基づくレーザ光を発光する発光器と、レーザ光で感光体１１Ｙを走査するための回転多面鏡とを有しており、感光体１１Ｙにレーザ光を照射することで、感光体１１Ｙの表面を露光する。
【００２１】
現像装置１４Ｙは、トナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤を用いて感光体１１Ｙの表面を現像する。現像装置１４Ｙにはトナーカートリッジ１８Ｙからトナーが供給される。トナーは現像装置１４Ｙ内の磁性キャリアと混合される。磁性キャリアは、例えば鉄粉の表面に樹脂コーテイングを施したものである。また、トナー粒子は、例えば結着樹脂、着色剤、および離型剤を有する。現像装置１４Ｙは、磁性キャリアの粒子とトナーの粒子とが混合された現像剤を撹拌することでトナーおよび磁性キャリアを帯電し、帯電したトナーで感光体１１Ｙ表面を現像する。磁性キャリアが、本発明にいう磁性体の一例に相当する。
【００２２】
一次転写器１５Ｙは、中間転写ベルト３０を挟んで感光体１１Ｙに対向したロールである。一次転写器１５Ｙは、表面に導電性の弾性層を有しており、トナーの帯電極性とは逆極性の電圧が印加されることで、感光体１１Ｙ上のトナー像を中間転写ベルト３０に静電吸引させる。感光体クリーナ１６Ｙは、感光体１１Ｙ表面に接触する清掃ブレードを有しており、転写後に感光体１１Ｙの表面を清掃する。
【００２３】
画像形成装置１には、中間転写ベルト３０、定着装置６０、用紙搬送部８０、および、画像形成装置１の各部を制御する制御部１Ａも備えられている。中間転写ベルト３０は、帯電防止剤を含んだ樹脂材料からなる無端のベルトである。中間転写ベルト３０は、ベルト支持ロール３１〜３５に架け渡されており、画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ、および、二次転写器５０を経由する矢印Ｂに示す方向に循環移動する。中間転写ベルト３０には、画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋから各色のトナー像が転写される。中間転写ベルト３０は、これら各色のトナー像を保持して移動する。
【００２４】
二次転写器５０は、ベルト支持ロール３１〜３５の一つであるバックアップロール３４との間に中間転写ベルト３０および用紙を挟んで回転するロールである。二次転写器５０は、表面に導電性の弾性層を有し、トナーの帯電極性とは逆極性の電圧が印加されることで、中間転写ベルト３０上のトナー像を用紙に静電吸引させる。ベルトクリーナ７０は、中間転写ベルト３０にブレードを接触させて中間転写ベルト３０上のトナーを掻き取る。
【００２５】
定着装置６０は、トナーを用紙に定着する。定着装置６０は、加熱ロール６１および加圧ロール６２を備えており、加熱ロール６１には加熱器が内蔵されている。加熱ロール６１および加圧ロール６２は、定着前のトナー像が形成された用紙を挟んで通過させることによりトナー像を用紙上に定着させる。
【００２６】
用紙搬送部８０は、用紙収容器Ｔに収容された用紙を取り出す取出ロール８１、取り出された用紙を捌く捌きロール８２、用紙を搬送する搬送ロール８３、用紙を二次転写器５０に搬送するレジストレーションロール８４、および、用紙を外部に排出する排出ロール８６を備えている。用紙搬送部８０は、二次転写器５０および定着装置６０を経由する用紙搬送路Ｒに沿って搬送する。
【００２７】
図１に示す画像形成装置１の基本動作を説明すると、イエローの画像形成部１０Ｙでは、感光体１１Ｙが矢印Ａ方向に回転駆動され、感光体１１Ｙの表面に帯電器１２Ｙによって電荷が付与される。露光器１３Ｙは、感光体１１Ｙに、画像信号中の各色に対応するデータに応じた露光光をそれぞれ照射する。露光器１３Ｙは、外部から供給される画像信号のうちのイエローに対応する画像信号に基づく露光光を感光体１１Ｙの表面に照射することで、感光体１１Ｙの表面に静電潜像を形成する。現像装置１４Ｙには、トナーカートリッジ１８Ｙからイエローのトナーが供給される。現像装置１４Ｙは、静電潜像をトナーで現像することで、トナー像を形成する。感光体１１Ｙは、表面に形成されたイエローのトナー像を保持して回転する。感光体１１Ｙの表面に形成されたトナー像は、一次転写器１５Ｙによって中間転写ベルト３０に転写される。転写後、感光体１１Ｙに残留したトナーは、感光体クリーナ１６Ｙによって回収・除去される。
【００２８】
中間転写ベルト３０は、支持ロール３１〜３５架け渡され矢印Ｂ方向に巡回移動されておいる。イエロー以外の色に対応する画像形成部１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、画像形成部１０Ｙと同様にしてそれぞれの色に対応するトナー像を形成し、中間転写ベルト３０に、画像形成部１０Ｙで転写されたトナー像に重ねて、それぞれの色のトナー像を転写していく。
【００２９】
用紙収容器Ｔからは、用紙Ｐが取出ロール８１によって取り出される。用紙Ｐは、搬送ロール８３、およびレジストレーションロール８４によって、用紙搬送路Ｒを二次転写器５０に向かう矢印Ｃ方向に搬送される。レジストレーションロール８４は、用紙Ｐを、中間転写ベルト３０上にトナー像が転写されるタイミングに基づいて二次転写器５０に送り込む。二次転写器５０は、中間転写ベルト３０と用紙Ｐとの間に転写用の電位を付与することによって、中間転写ベルト３０のトナー像を用紙Ｐに転写する。トナー像が転写された用紙Ｐは二次転写器５０から定着装置６０に搬送され、用紙上に転写されたトナー像が定着される。このようにして、用紙上に画像が形成される。画像が形成された用紙は排出ロール８６によって画像形成装置１の外部に排出される。二次転写器５０による転写後、中間転写ベルト３０に残留したトナーは、ベルトクリーナ７０によって除去される。
【００３０】
［現像装置］
図２は、図１に示す現像装置の平面図である。また、図３は、現像装置の側面図であり、図４は、現像装置の縦断面図である。図には、イエローについての現像装置１４Ｙが示されているが、他の色についての現像装置１４Ｍ〜１４Ｋも現像装置１４Ｙと同様の構造を有する。
【００３１】
現像装置１４Ｙは、現像剤容器１４０、現像剤ロール１４１、第１撹拌搬送部材１４２、第２撹拌搬送部材１４３、撹拌用磁石１４４、および、移送機構１４５を備えている。なお、図２では、現像剤容器１４０のカバーと現像ロール１４１とを除いた状態が示されており、現像剤容器１４０の位置が破線で示されている。
【００３２】
現像剤容器１４０は現像剤を収容している。現像剤容器１４０の内部は、現像ロール１４１に並行して延びた仕切壁１４０１によって第１収容室１４０ａと第２収容室１４０ｂとに仕切られている。第１収容室１４０ａは現像ロール１４１に隣り合っており、第２収容室１４０ｂは第１収容室１４０ａを挟んで現像ロール１４１の反対側に配置されている。第１収容室１４０ａには第１撹拌搬送部材１４２が配備され、第２収容室１４０ｂには第２撹拌搬送部材１４３が配備されている。
【００３３】
２つの撹拌搬送部材１４２，１４３は、画像形成装置１における前後方向ＤＥすなわち、現像ロール１４１が延びる延伸方向に延びている。撹拌搬送部材１４２，１４３は、それぞれ、現像ロール１４１に並行して延びる回転軸１４２１，１４３１と回転軸１４２１，１４３１の周囲に設けられた螺旋状の螺旋羽根１４２２，１４３２とを備えている。第２撹拌搬送部材１４３の螺旋羽根１４３２は、磁性材料で形成されている。具体的には、２つの撹拌搬送部材１４２，１４３の回転軸１４２１，１４３１および螺旋羽根１４２２，１４３２が磁性材料で形成されている。ここで磁性材料とは、磁石を近づけるとこの磁石との間に引力を生じる材料であり、常磁性または強磁性を有する材料である。磁性材料は、例えば、鉄または鉄の合金である。
【００３４】
第１撹拌搬送部材１４２および第２撹拌搬送部材１４３は、それぞれの回転軸１４２１，１４３１の両端部分が回転自在に支持されている。ここで、第２撹拌搬送部材１４３は、螺旋羽根１４３２の外周縁と、第２収容室１４０ｂの内壁１４０３のとの間に、現像剤が通過する程度の隙間Ｇを有するように配置されている。隙間Ｇは、通過する現像剤のトナーと磁性キャリアとが接触し帯電量が最大となる程度に狭められている。隙間Ｇの寸法は１ｍｍ以下である。回転軸１４２１，１４３１の一端は、図示しないモータからの駆動力を伝達するギア１４６に接続されている。現像ロール１４１および２つの撹拌搬送部材１４２，１４３は、図示しないモータの駆動を受けて回転する。
【００３５】
第１撹拌搬送部材１４２は、回転軸１４２１の軸回りに回転することによって、第１収容室１４０ａの現像剤を第１搬送方向Ｄに搬送する。第２撹拌搬送部材１４３は、回転軸１４３１の軸回りに第１撹拌搬送部材１４２と同じ方向に回転することによって、第２収容室１４０ｂの現像剤を第１搬送方向とは逆の第２搬送方向Ｅに搬送する。第１撹拌搬送部材１４２および第２撹拌搬送部材１４３が現像剤を搬送する搬送速度は、第１撹拌搬送部材１４２および第２撹拌搬送部材１４３の回転速度と、螺旋羽根１４２２，１４３２のピッチの積に基づいている。第１収容室１４０ａと第２収容室１４０ｂとを仕切る仕切壁１４０１には、排出窓１４０１ａ，１４０１ｂが設けられており、現像剤容器１４０に収容されている現像剤は排出窓１４０１ａ，１４０１ｂを経由して仕切壁１４０１の周囲を循環する。
【００３６】
現像ロール１４１は、第１収容室１４０ａから、トナーおよび磁性キャリアを含む現像剤を感光体１１Ｙ（図１参照）の表面に搬送する。現像ロール１４１は、円筒状であり、現像ロール１４１の内部には、磁石１４１１が配置されている。この磁石１４１１は現像剤容器１４０に固定されており、トナー粒子が付着した磁性キャリアを現像ロール１４１に吸着させるためのピックアップ磁極や、現像剤を現像領域で穂立ちさせる磁極を有する。また、現像ロール１４１には、現像ロール１４１上のトナー粒子に対して静電気力が作用するように電圧が印加されている。
【００３７】
内部にマグネットロールが配備された円筒状の現像ロール１４１は、その表面に現像剤を保持して現像剤を感光体１１Ｙの表面に搬送するものであり、本発明にいう現像剤搬送部の一例に相当する。また、感光体１１Ｙが、本発明にいう被現像体の一例に相当する。なお、感光体１１Ｙに吸着されなかったトナーや磁性キャリアは、第１収容室１４０ａに戻る。また、トナーカートリッジ１８Ｙからは、消費された量に応じた量のトナーが現像剤容器１４０に供給されてくる。
【００３８】
現像剤に含まれるトナーと磁性キャリアとは、第１撹拌搬送部材１４２および第２撹拌搬送部材１４３によって撹拌されることで、互いに逆の極性に帯電する。ここで、トナーの帯電量が不足した場合には、トナーが感光体１１Ｙの静電的な潜像に付着せずクラウドとなるおそれがある。また、クラウドとなって浮遊したトナーが、感光体１１Ｙの静電潜像における背景部分に付着する、かぶりが生じるおそれがある。本実施形態における撹拌用磁石１４４および移送機構１４５は、現像剤の撹拌量を増大する。
【００３９】
［撹拌用磁石］
撹拌用磁石１４４は、現像剤容器１４０の、前後方向ＤＥに広がる外壁１４０２に対向して配置された永久磁石である。撹拌用磁石１４４は、スピン用モータ１４４１に接続されており、外壁１４０２の面と交わる軸を中心として回転する。より詳細には、撹拌用磁石１４４は軸を中心として自転する。撹拌用磁石１４４は、本発明にいう磁石の一例に相当する。
【００４０】
移送機構１４５は、リードスクリュー１４５１、スライダ１４５２、およびスライド用モータ１４５３を備えている。リードスクリュー１４５１は、現像剤容器１４０の外壁１４０２に沿って延びた丸棒であり、周面にねじが形成されている。リードスクリュー１４５１は、第１撹拌搬送部材１４２および第２撹拌搬送部材１４３の回転軸と並行して延び、現像剤容器１４０に回転自在に支持されている。スライダ１４５２は、リードスクリュー１４５１とねじ係合し、リードスクリュー１４５１に支持されている。より詳細には、スライダ１４５２には、雌ネジが形成された穴が設けられており、この穴をリードスクリュー１４５１が貫通している。スライダ１４５２には、撹拌用磁石１４４が取り付けられたスピン用モータ１４４１が固定されている。スライド用モータ１４５３は制御部１Ａ（図１参照）の制御に応じてリードスクリュー１４５１を回転駆動する。スライド用モータ１４５３がリードスクリュー１４５１を正逆に回転させることで、スライダ１４５２を往復移動させる。これによって、スライダ１４５２は、撹拌用磁石１４４を現像剤容器１４０の外壁１４０２に沿って、第２撹拌搬送部材１４３が延びる前後方向ＤＥに移送する。撹拌用磁石１４４は、第２撹拌搬送部材１４３のほぼ全長に亘って往復する。
【００４１】
スピン用モータ１４４１は、移動の向きに応じて回転速度を変えることで、撹拌用磁石１４４の移送速度を変える。撹拌用磁石１４４は往復移動の双方の向きにおいて、第２撹拌搬送部材１４３の回転による現像剤の搬送速度に対する相対速度が、同じとなるように移送される。つまり、第２撹拌搬送部材１４３による搬送速度がＶの場合、撹拌用磁石１４４が第２撹拌搬送部材１４３による搬送の向き、すなわち第２搬送方向Ｅに移送される場合（正方向）の速度をＶ＋αとする。また、撹拌用磁石１４４が第２撹拌搬送部材１４３による搬送の向きと逆向きすなわち第１搬送方向Ｄに移送される場合（逆方向）の速度をＶ−αとする。例えば、第２撹拌搬送部材１４３による搬送速度が２５ｍｍ／ｓの場合には、撹拌用磁石１４４の正方向の速度を７５ｍｍ／ｓとし、逆方向の速度を２５ｍｍ／ｓとする。この場合、第２撹拌搬送部材１４３の搬送に対する相対速度αは、正逆双方向ともに５０ｍｍ／ｓとなる。
【００４２】
現像剤容器１４０の外壁１４０２に対向した撹拌用磁石１４４は、磁力によって現像剤容器１４０内の現像剤を引き付ける。現像剤容器１４０の内壁１４０３のうち、撹拌用磁石１４４に相応する位置では、撹拌用磁石１４４の磁力によって磁性キャリアが穂立ち状態、すなわち内壁１４０３に数珠つなぎに繋がって立ち上がった状態となる。
【００４３】
撹拌用磁石１４４が移送されると、撹拌用磁石１４４は現像剤容器１４０で穂立ち状態に集まった磁性キャリアを引き連れて移動する。撹拌用磁石１４４は、第２撹拌搬送部材１４３の搬送速度に対し先に説明した予め定めた相対速度で移送されるため、撹拌用磁石１４４に引き連れられた磁性キャリアの穂立ちが、第２撹拌搬送部材１４３の螺旋羽根１４３２に当たって崩れ、磁性キャリアが近傍のトナーを巻き込みながら、螺旋羽根１４３２と内壁１４０３との間の隙間Ｇを通り抜ける。このとき、磁性キャリアとトナーが撹拌され互いに逆極性に帯電する。
【００４４】
撹拌用磁石１４４は、前後方向ＤＥに移送されることにより、現像剤容器１４０内の磁性キャリアおよびトナーを螺旋羽根１４３２に当て、隙間Ｇを強制的に通過させる。このため、仮に、撹拌用の磁石が、前後方向に延びる軸を中心として回転する構成の場合と比較して、磁性キャリアとトナーとの摩擦が大きく、磁性キャリアとトナーの帯電量が増大する。
【００４５】
また、撹拌用磁石１４４は、スピン用モータ１４４１に接続されており、外壁１４０２の面と交わる軸を中心として自転する。ため、撹拌用磁石１４４に引き付けられた磁性キャリアも同じ軸を中心として回転するように移動する。このことによって、磁性キャリアが近傍のトナーとさらに撹拌される。したがって、撹拌用磁石１４４が自転しない場合と比較して、帯電量が増大する。
【００４６】
また、螺旋羽根１４３２は、磁性材料で形成されているため、撹拌用磁石１４４が近づくのに従い、磁性を帯びる。このため、磁性キャリアが螺旋羽根１４３２からの引力を受ける。隙間Ｇ近傍では、螺旋羽根１４３２に引かれる磁性キャリアと撹拌用磁石１４４に引かれる磁性キャリアとの間に、トナーを巻き込んで強い摩擦を生じる。したがって、帯電量が、螺旋羽根１４３２が磁性材料で形成されていない場合と比較して増大する。
【００４７】
［実施例］
以下、実施例および比較例に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
【００４８】
まず、上記実施形態で説明した現像装置において、現像ロール１４１は停止した状態で、第１撹拌搬送部材１４２、第２撹拌搬送部材１４３、および移送機構１４５を動作させ、トナーの帯電量を測定した。なお、スピン用モータ１４４１については停止状態とした。なお、第１撹拌搬送部材１４２および第２撹拌搬送部材１４３による搬送速度は、２５ｍｍ／ｓとした。また、移送機構１４５による撹拌用磁石１４４の移送速度は、正方向において７５ｍｍ／ｓ、逆方向において２５ｍｍ／ｓとした。この場合、第２撹拌搬送部材１４３の搬送に対する撹拌用磁石１４４の相対速度は、正逆双方向ともに５０ｍｍ／ｓとなる。
【００４９】
ここで、第２収容室１４０ｂの内壁１４０３と螺旋羽根１４３２との間の隙間Ｇが、０．２ｍｍ，０．４ｍｍ，０．６ｍｍ，１ｍｍ，１．５ｍｍ，２ｍｍ，３ｍｍとなる、複数種類の第２撹拌搬送部材のそれぞれについて帯電量を測定した。また、撹拌用磁石１４４の種類についても、２２００ガウス，３２００ガウス，４２００ガウスのそれぞれについて帯電量を測定した。
【００５０】
トナーの帯電量の測定では、現像装置を動作させた後、現像剤を一部取り出し、帯電測定器によって、単位質量あたりの帯電量ＴＶ［μＣ／ｇ］、および、現像剤中のトナー割合Ｔｎを測定する。次に、トナー帯電量ＡＴを下式
ＡＴ ＝ （トナー割合Ｔｎ＊１００ ＋ α）＊ＴＶ
によって算出した。ここで、αは、現像剤の種類ごとに異なる帯電量ＴＶの測定値のずれを補正する係数である。本実施形態ではα＝４として算出した。下表にトナー帯電量を示す。また、図５は、トナー帯電量を示すグラフである。
【００５１】
【表１】
【００５２】
表に示すように、内壁１４０３と螺旋羽根１４３２との間の隙間Ｇの寸法が同じであれば、撹拌用磁石１４４の磁力が強い方が、トナー帯電量が大きい。また、隙間Ｇの寸法が小さいほどトナー帯電量が増加する傾向がある。ただし、いずれの磁力でも、隙間Ｇの寸法が１ｍｍ以下では、トナー帯電量の増加が飽和する。すなわち、いずれの磁力でも、隙間Ｇの寸法が１ｍｍ以下で、トナー帯電量が最大値となる。
【００５３】
特に、撹拌用磁石１４４の磁力が４２００ガウス以上では、隙間Ｇの寸法が１ｍｍ以下で、トナー帯電量が４５０以上となる。
【００５４】
［画像評価］
次に、上記実施形態で説明した構成の画像形成装置において、用紙上に画像を形成した場合の画質を評価した。また、現像装置内の現像剤におけるトナー帯電量を測定した。画質の評価は、用紙上の、本来はトナーが存在ない背景部分において、トナーがどの程度付着しているか、すなわち「かぶり」の程度を検査した。
【００５５】
現像装置については、撹拌用磁石の磁力が４２００ガウスの場合について、内壁と螺旋羽根との間の隙間Ｇが、１ｍｍ，１．５ｍｍ，３ｍｍ，０．５ｍｍ，０．２ｍのものを、実施例１〜５とし、磁力が３２００ガウスの場合について、内壁と螺旋羽根との間の隙間Ｇが、１ｍｍ，１．５ｍｍのものを、実施例６，７とした。またさらに、撹拌用磁石を取り除いた比較例１（０ガウス）についても評価を行った。
【００５６】
下表にトナー帯電量および「かぶり」の評価結果を示す。
【００５７】
【表２】
【００５８】
表に示すように、撹拌用磁石を有する実施例１〜５は、撹拌用磁石を取り除いた比較例１に比べ、高いトナー帯電量が得られた。また、比較例１では、画像形成装置の画質基準に照らして実用上問題となるカブリが認められたが、実施例１〜５では、実用上問題となるカブリは視認されなかった。特に、撹拌用磁石１４４の磁力が４２００ガウス以上、かつ、隙間Ｇの寸法が１ｍｍ以下の場合である、実施例１，４，５では、いずれもトナー帯電量が４５０であり、また、カブリは視認されなかった。
【００５９】
なお、上述した実施形態では、本発明にいう撹拌用磁石の例として、永久磁石が示されている。ただし、本発明はこれに限られるものではなく、撹拌用磁石は、例えば、電磁石であってもよい。
【００６０】
また、上述した実施形態では、本発明にいう画像形成装置の例としてタンデム型のカラープリンタを示したが、本発明にいう画像形成装置はこれに限られず、例えば、中間転写ベルトを有しないモノクロ専用プリンタであってもよい。
【００６１】
また、上述した実施形態では、本発明にいう画像形成装置の例としてプリンタを示したが、本発明にいう画像形成装置はプリンタに限られず、例えば、画像読取装置で読み取られたデータに基づいて画像を形成する複写機やファクシミリであってもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１ 画像形成装置
１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ 画像形成部
１１Ｙ 感光体
１４Ｙ 現像装置
１４０ 現像剤容器
１４０２ 外壁
１４０３ 内壁
１４１ 現像ロール
１４２，１４３ 撹拌搬送部材
１４３１ 回転軸
１４３２ 羽根
１４４ 撹拌用磁石
１４４１ スピン用モータ
１４５ 移送機構
Ｇ 隙間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、非磁性トナーと磁性キャリアからなる現像剤を現像剤撹拌スクリューで撹拌して帯電させる現像装置において、帯電を促進するため、現像剤容器の外側に、現像剤撹拌スクリューの長手方向に延びたマグネットローラを配置した構成が示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、現像槽内に撹拌部材が配置された現像装置において、現像槽に電磁石を固定し、トナー供給時には、撹拌部材を高速で回転させるとともに電磁石に通電する構成が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２２７３９２号公報
【特許文献２】特開２０１０−１６４６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、現像剤の帯電量が大きい現像装置および画像形成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】
【０００６】
請求項１に係る現像装置は、
トナーおよび磁性体を含む現像剤を収容する現像剤容器と、
回転軸およびこの回転軸の回りに設けられた螺旋状の羽根を有し、上記現像剤容器内に、この現像剤容器の内壁とこの羽根との間に隙間をあけて配置され、回転することによりこの現像剤容器内の現像剤を撹拌しながらこの回転軸の延伸方向に搬送する搬送部材と、
上記現像剤容器の、上記延伸方向に広がる外壁に対向して配置された、この現像剤容器内の現像剤を磁力で引き付ける磁石と、
上記磁石を上記外壁に沿って上記延伸方向に移送する移送機構とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る現像装置は、上記磁石が、上記外壁の面と交わる軸を中心として回転するものであることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に係る現像装置は、上記羽根が磁性体材料からなることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に係る画像形成装置は、
静電潜像が表面に形成されこの静電潜像がトナーで現像される被現像体と、
上記被現像体をトナーで現像する現像装置とを備え、
上記現像装置が、トナーおよび磁性体を含む現像剤を収容する現像剤容器と、
回転軸およびこの回転軸の回りに設けられた螺旋状の羽根を有し、上記現像剤容器内に、この現像剤容器の内壁とこの羽根との間に隙間をあけて配置され、回転することによりこの現像剤容器内の現像剤を撹拌しながらこの回転軸の延伸方向に搬送する搬送部材と、
上記現像剤容器の、上記延伸方向に広がる外壁に対向して配置された、この現像剤容器内の現像剤を磁力で引き付ける磁石と、
上記磁石を上記外壁に沿って上記延伸方向に移送する移送機構とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る現像装置および請求項４に係る画像形成装置は、本構成を有していない場合と比較して現像剤の帯電量が大きい。
【００１１】
請求項２に係る現像装置は、磁石が回転しない場合と比較して、現像剤の帯電量がさらに大きい。
【００１２】
請求項３に係る現像装置は、羽根が非磁性体材料からなる場合と比較して、現像剤の帯電量がさらに大きい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施形態を示す構成図である。
【図２】図１に示す現像装置を上方から見た透視図である。
【図３】現像装置の側面図である。
【図４】現像装置の縦断面図である。
【図５】トナー帯電量を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態を示す構成図である。
【００１６】
図１に示す画像形成装置１は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）および、ブラック（Ｋ）の各色毎に画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋを並列的に配置してなるタンデム型のカラープリンタであり、単色の画像をプリントすることができるほか、４色のトナー像からなるフルカラーの画像をプリントすることができる。画像形成装置１には、ＣＭＹＫ各色のトナーを収容するトナーカートリッジ１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋが備えられている。
【００１７】
４つの画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、ほぼ同様の構成を有しているため、これらを代表してイエローに対応する画像形成部１０Ｙを取り上げて説明する。画像形成部１０Ｙは、感光体１１Ｙ、帯電器１２Ｙ、露光器１３Ｙ、現像装置１４Ｙ、一次転写器１５Ｙ、および感光体クリーナ１６Ｙを備えている。
【００１８】
感光体１１Ｙは円筒状の基板上に感光体の層を有しており、表面に形成される像を保持して円筒の軸周りである矢印Ａ方向に回転する。帯電器１２Ｙ、露光器１３Ｙ、現像装置１４Ｙ、一次転写器１５Ｙ、および感光体クリーナ１６Ｙは、感光体１１Ｙの周囲に順次配置されている。
【００１９】
帯電器１２Ｙは、感光体１１Ｙの表面を帯電させる。帯電器１２Ｙは、感光体１１Ｙの表面に接触する帯電ロールである。帯電ロールには、現像装置１４Ｙにおけるトナーと同極性の電圧が印加されており、接触する感光体１１Ｙの表面を帯電させる。なお、帯電器１２Ｙとしては、帯電ロールの他に感光体１１Ｙに非接触のコロナ放電器も採用され得る。
【００２０】
露光器１３Ｙは、画像形成装置１外部から供給される画像信号に基づくレーザ光を発光する発光器と、レーザ光で感光体１１Ｙを走査するための回転多面鏡とを有しており、感光体１１Ｙにレーザ光を照射することで、感光体１１Ｙの表面を露光する。
【００２１】
現像装置１４Ｙは、トナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤を用いて感光体１１Ｙの表面を現像する。現像装置１４Ｙにはトナーカートリッジ１８Ｙからトナーが供給される。トナーは現像装置１４Ｙ内の磁性キャリアと混合される。磁性キャリアは、例えば鉄粉の表面に樹脂コーテイングを施したものである。また、トナー粒子は、例えば結着樹脂、着色剤、および離型剤を有する。現像装置１４Ｙは、磁性キャリアの粒子とトナーの粒子とが混合された現像剤を撹拌することでトナーおよび磁性キャリアを帯電し、帯電したトナーで感光体１１Ｙ表面を現像する。磁性キャリアが、本発明にいう磁性体の一例に相当する。
【００２２】
一次転写器１５Ｙは、中間転写ベルト３０を挟んで感光体１１Ｙに対向したロールである。一次転写器１５Ｙは、表面に導電性の弾性層を有しており、トナーの帯電極性とは逆極性の電圧が印加されることで、感光体１１Ｙ上のトナー像を中間転写ベルト３０に静電吸引させる。感光体クリーナ１６Ｙは、感光体１１Ｙ表面に接触する清掃ブレードを有しており、転写後に感光体１１Ｙの表面を清掃する。
【００２３】
画像形成装置１には、中間転写ベルト３０、定着装置６０、用紙搬送部８０、および、画像形成装置１の各部を制御する制御部１Ａも備えられている。中間転写ベルト３０は、帯電防止剤を含んだ樹脂材料からなる無端のベルトである。中間転写ベルト３０は、ベルト支持ロール３１〜３５に架け渡されており、画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ、および、二次転写器５０を経由する矢印Ｂに示す方向に循環移動する。中間転写ベルト３０には、画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋから各色のトナー像が転写される。中間転写ベルト３０は、これら各色のトナー像を保持して移動する。
【００２４】
二次転写器５０は、ベルト支持ロール３１〜３５の一つであるバックアップロール３４との間に中間転写ベルト３０および用紙を挟んで回転するロールである。二次転写器５０は、表面に導電性の弾性層を有し、トナーの帯電極性とは逆極性の電圧が印加されることで、中間転写ベルト３０上のトナー像を用紙に静電吸引させる。ベルトクリーナ７０は、中間転写ベルト３０にブレードを接触させて中間転写ベルト３０上のトナーを掻き取る。
【００２５】
定着装置６０は、トナーを用紙に定着する。定着装置６０は、加熱ロール６１および加圧ロール６２を備えており、加熱ロール６１には加熱器が内蔵されている。加熱ロール６１および加圧ロール６２は、定着前のトナー像が形成された用紙を挟んで通過させることによりトナー像を用紙上に定着させる。
【００２６】
用紙搬送部８０は、用紙収容器Ｔに収容された用紙を取り出す取出ロール８１、取り出された用紙を捌く捌きロール８２、用紙を搬送する搬送ロール８３、用紙を二次転写器５０に搬送するレジストレーションロール８４、および、用紙を外部に排出する排出ロール８６を備えている。用紙搬送部８０は、二次転写器５０および定着装置６０を経由する用紙搬送路Ｒに沿って搬送する。
【００２７】
図１に示す画像形成装置１の基本動作を説明すると、イエローの画像形成部１０Ｙでは、感光体１１Ｙが矢印Ａ方向に回転駆動され、感光体１１Ｙの表面に帯電器１２Ｙによって電荷が付与される。露光器１３Ｙは、感光体１１Ｙに、画像信号中の各色に対応するデータに応じた露光光をそれぞれ照射する。露光器１３Ｙは、外部から供給される画像信号のうちのイエローに対応する画像信号に基づく露光光を感光体１１Ｙの表面に照射することで、感光体１１Ｙの表面に静電潜像を形成する。現像装置１４Ｙには、トナーカートリッジ１８Ｙからイエローのトナーが供給される。現像装置１４Ｙは、静電潜像をトナーで現像することで、トナー像を形成する。感光体１１Ｙは、表面に形成されたイエローのトナー像を保持して回転する。感光体１１Ｙの表面に形成されたトナー像は、一次転写器１５Ｙによって中間転写ベルト３０に転写される。転写後、感光体１１Ｙに残留したトナーは、感光体クリーナ１６Ｙによって回収・除去される。
【００２８】
中間転写ベルト３０は、支持ロール３１〜３５架け渡され矢印Ｂ方向に巡回移動されておいる。イエロー以外の色に対応する画像形成部１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、画像形成部１０Ｙと同様にしてそれぞれの色に対応するトナー像を形成し、中間転写ベルト３０に、画像形成部１０Ｙで転写されたトナー像に重ねて、それぞれの色のトナー像を転写していく。
【００２９】
用紙収容器Ｔからは、用紙Ｐが取出ロール８１によって取り出される。用紙Ｐは、搬送ロール８３、およびレジストレーションロール８４によって、用紙搬送路Ｒを二次転写器５０に向かう矢印Ｃ方向に搬送される。レジストレーションロール８４は、用紙Ｐを、中間転写ベルト３０上にトナー像が転写されるタイミングに基づいて二次転写器５０に送り込む。二次転写器５０は、中間転写ベルト３０と用紙Ｐとの間に転写用の電位を付与することによって、中間転写ベルト３０のトナー像を用紙Ｐに転写する。トナー像が転写された用紙Ｐは二次転写器５０から定着装置６０に搬送され、用紙上に転写されたトナー像が定着される。このようにして、用紙上に画像が形成される。画像が形成された用紙は排出ロール８６によって画像形成装置１の外部に排出される。二次転写器５０による転写後、中間転写ベルト３０に残留したトナーは、ベルトクリーナ７０によって除去される。
【００３０】
［現像装置］
図２は、図１に示す現像装置の平面図である。また、図３は、現像装置の側面図であり、図４は、現像装置の縦断面図である。図には、イエローについての現像装置１４Ｙが示されているが、他の色についての現像装置１４Ｍ〜１４Ｋも現像装置１４Ｙと同様の構造を有する。
【００３１】
現像装置１４Ｙは、現像剤容器１４０、現像剤ロール１４１、第１撹拌搬送部材１４２、第２撹拌搬送部材１４３、撹拌用磁石１４４、および、移送機構１４５を備えている。なお、図２では、現像剤容器１４０のカバーと現像ロール１４１とを除いた状態が示されており、現像剤容器１４０の位置が破線で示されている。
【００３２】
現像剤容器１４０は現像剤を収容している。現像剤容器１４０の内部は、現像ロール１４１に並行して延びた仕切壁１４０１によって第１収容室１４０ａと第２収容室１４０ｂとに仕切られている。第１収容室１４０ａは現像ロール１４１に隣り合っており、第２収容室１４０ｂは第１収容室１４０ａを挟んで現像ロール１４１の反対側に配置されている。第１収容室１４０ａには第１撹拌搬送部材１４２が配備され、第２収容室１４０ｂには第２撹拌搬送部材１４３が配備されている。
【００３３】
２つの撹拌搬送部材１４２，１４３は、画像形成装置１における前後方向ＤＥすなわち、現像ロール１４１が延びる延伸方向に延びている。撹拌搬送部材１４２，１４３は、それぞれ、現像ロール１４１に並行して延びる回転軸１４２１，１４３１と回転軸１４２１，１４３１の周囲に設けられた螺旋状の螺旋羽根１４２２，１４３２とを備えている。第２撹拌搬送部材１４３の螺旋羽根１４３２は、磁性材料で形成されている。具体的には、２つの撹拌搬送部材１４２，１４３の回転軸１４２１，１４３１および螺旋羽根１４２２，１４３２が磁性材料で形成されている。ここで磁性材料とは、磁石を近づけるとこの磁石との間に引力を生じる材料であり、常磁性または強磁性を有する材料である。磁性材料は、例えば、鉄または鉄の合金である。
【００３４】
第１撹拌搬送部材１４２および第２撹拌搬送部材１４３は、それぞれの回転軸１４２１，１４３１の両端部分が回転自在に支持されている。ここで、第２撹拌搬送部材１４３は、螺旋羽根１４３２の外周縁と、第２収容室１４０ｂの内壁１４０３のとの間に、現像剤が通過する程度の隙間Ｇを有するように配置されている。隙間Ｇは、通過する現像剤のトナーと磁性キャリアとが接触し帯電量が最大となる程度に狭められている。隙間Ｇの寸法は１ｍｍ以下である。回転軸１４２１，１４３１の一端は、図示しないモータからの駆動力を伝達するギア１４６に接続されている。現像ロール１４１および２つの撹拌搬送部材１４２，１４３は、図示しないモータの駆動を受けて回転する。
【００３５】
第１撹拌搬送部材１４２は、回転軸１４２１の軸回りに回転することによって、第１収容室１４０ａの現像剤を第１搬送方向Ｄに搬送する。第２撹拌搬送部材１４３は、回転軸１４３１の軸回りに第１撹拌搬送部材１４２と同じ方向に回転することによって、第２収容室１４０ｂの現像剤を第１搬送方向とは逆の第２搬送方向Ｅに搬送する。第１撹拌搬送部材１４２および第２撹拌搬送部材１４３が現像剤を搬送する搬送速度は、第１撹拌搬送部材１４２および第２撹拌搬送部材１４３の回転速度と、螺旋羽根１４２２，１４３２のピッチの積に基づいている。第１収容室１４０ａと第２収容室１４０ｂとを仕切る仕切壁１４０１には、排出窓１４０１ａ，１４０１ｂが設けられており、現像剤容器１４０に収容されている現像剤は排出窓１４０１ａ，１４０１ｂを経由して仕切壁１４０１の周囲を循環する。
【００３６】
現像ロール１４１は、第１収容室１４０ａから、トナーおよび磁性キャリアを含む現像剤を感光体１１Ｙ（図１参照）の表面に搬送する。現像ロール１４１は、円筒状であり、現像ロール１４１の内部には、磁石１４１１が配置されている。この磁石１４１１は現像剤容器１４０に固定されており、トナー粒子が付着した磁性キャリアを現像ロール１４１に吸着させるためのピックアップ磁極や、現像剤を現像領域で穂立ちさせる磁極を有する。また、現像ロール１４１には、現像ロール１４１上のトナー粒子に対して静電気力が作用するように電圧が印加されている。
【００３７】
内部にマグネットロールが配備された円筒状の現像ロール１４１は、その表面に現像剤を保持して現像剤を感光体１１Ｙの表面に搬送するものであり、本発明にいう現像剤搬送部の一例に相当する。また、感光体１１Ｙが、本発明にいう被現像体の一例に相当する。なお、感光体１１Ｙに吸着されなかったトナーや磁性キャリアは、第１収容室１４０ａに戻る。また、トナーカートリッジ１８Ｙからは、消費された量に応じた量のトナーが現像剤容器１４０に供給されてくる。
【００３８】
現像剤に含まれるトナーと磁性キャリアとは、第１撹拌搬送部材１４２および第２撹拌搬送部材１４３によって撹拌されることで、互いに逆の極性に帯電する。ここで、トナーの帯電量が不足した場合には、トナーが感光体１１Ｙの静電的な潜像に付着せずクラウドとなるおそれがある。また、クラウドとなって浮遊したトナーが、感光体１１Ｙの静電潜像における背景部分に付着する、かぶりが生じるおそれがある。本実施形態における撹拌用磁石１４４および移送機構１４５は、現像剤の撹拌量を増大する。
【００３９】
［撹拌用磁石］
撹拌用磁石１４４は、現像剤容器１４０の、前後方向ＤＥに広がる外壁１４０２に対向して配置された永久磁石である。撹拌用磁石１４４は、スピン用モータ１４４１に接続されており、外壁１４０２の面と交わる軸を中心として回転する。より詳細には、撹拌用磁石１４４は軸を中心として自転する。撹拌用磁石１４４は、本発明にいう磁石の一例に相当する。
【００４０】
移送機構１４５は、リードスクリュー１４５１、スライダ１４５２、およびスライド用モータ１４５３を備えている。リードスクリュー１４５１は、現像剤容器１４０の外壁１４０２に沿って延びた丸棒であり、周面にねじが形成されている。リードスクリュー１４５１は、第１撹拌搬送部材１４２および第２撹拌搬送部材１４３の回転軸と並行して延び、現像剤容器１４０に回転自在に支持されている。スライダ１４５２は、リードスクリュー１４５１とねじ係合し、リードスクリュー１４５１に支持されている。より詳細には、スライダ１４５２には、雌ネジが形成された穴が設けられており、この穴をリードスクリュー１４５１が貫通している。スライダ１４５２には、撹拌用磁石１４４が取り付けられたスピン用モータ１４４１が固定されている。スライド用モータ１４５３は制御部１Ａ（図１参照）の制御に応じてリードスクリュー１４５１を回転駆動する。スライド用モータ１４５３がリードスクリュー１４５１を正逆に回転させることで、スライダ１４５２を往復移動させる。これによって、スライダ１４５２は、撹拌用磁石１４４を現像剤容器１４０の外壁１４０２に沿って、第２撹拌搬送部材１４３が延びる前後方向ＤＥに移送する。撹拌用磁石１４４は、第２撹拌搬送部材１４３のほぼ全長に亘って往復する。
【００４１】
スピン用モータ１４４１は、移動の向きに応じて回転速度を変えることで、撹拌用磁石１４４の移送速度を変える。撹拌用磁石１４４は往復移動の双方の向きにおいて、第２撹拌搬送部材１４３の回転による現像剤の搬送速度に対する相対速度が、同じとなるように移送される。つまり、第２撹拌搬送部材１４３による搬送速度がＶの場合、撹拌用磁石１４４が第２撹拌搬送部材１４３による搬送の向き、すなわち第２搬送方向Ｅに移送される場合（正方向）の速度をＶ＋αとする。また、撹拌用磁石１４４が第２撹拌搬送部材１４３による搬送の向きと逆向きすなわち第１搬送方向Ｄに移送される場合（逆方向）の速度をＶ−αとする。例えば、第２撹拌搬送部材１４３による搬送速度が２５ｍｍ／ｓの場合には、撹拌用磁石１４４の正方向の速度を７５ｍｍ／ｓとし、逆方向の速度を２５ｍｍ／ｓとする。この場合、第２撹拌搬送部材１４３の搬送に対する相対速度αは、正逆双方向ともに５０ｍｍ／ｓとなる。
【００４２】
現像剤容器１４０の外壁１４０２に対向した撹拌用磁石１４４は、磁力によって現像剤容器１４０内の現像剤を引き付ける。現像剤容器１４０の内壁１４０３のうち、撹拌用磁石１４４に相応する位置では、撹拌用磁石１４４の磁力によって磁性キャリアが穂立ち状態、すなわち内壁１４０３に数珠つなぎに繋がって立ち上がった状態となる。
【００４３】
撹拌用磁石１４４が移送されると、撹拌用磁石１４４は現像剤容器１４０で穂立ち状態に集まった磁性キャリアを引き連れて移動する。撹拌用磁石１４４は、第２撹拌搬送部材１４３の搬送速度に対し先に説明した予め定めた相対速度で移送されるため、撹拌用磁石１４４に引き連れられた磁性キャリアの穂立ちが、第２撹拌搬送部材１４３の螺旋羽根１４３２に当たって崩れ、磁性キャリアが近傍のトナーを巻き込みながら、螺旋羽根１４３２と内壁１４０３との間の隙間Ｇを通り抜ける。このとき、磁性キャリアとトナーが撹拌され互いに逆極性に帯電する。
【００４４】
撹拌用磁石１４４は、前後方向ＤＥに移送されることにより、現像剤容器１４０内の磁性キャリアおよびトナーを螺旋羽根１４３２に当て、隙間Ｇを強制的に通過させる。このため、仮に、撹拌用の磁石が、前後方向に延びる軸を中心として回転する構成の場合と比較して、磁性キャリアとトナーとの摩擦が大きく、磁性キャリアとトナーの帯電量が増大する。
【００４５】
また、撹拌用磁石１４４は、スピン用モータ１４４１に接続されており、外壁１４０２の面と交わる軸を中心として自転する。ため、撹拌用磁石１４４に引き付けられた磁性キャリアも同じ軸を中心として回転するように移動する。このことによって、磁性キャリアが近傍のトナーとさらに撹拌される。したがって、撹拌用磁石１４４が自転しない場合と比較して、帯電量が増大する。
【００４６】
また、螺旋羽根１４３２は、磁性材料で形成されているため、撹拌用磁石１４４が近づくのに従い、磁性を帯びる。このため、磁性キャリアが螺旋羽根１４３２からの引力を受ける。隙間Ｇ近傍では、螺旋羽根１４３２に引かれる磁性キャリアと撹拌用磁石１４４に引かれる磁性キャリアとの間に、トナーを巻き込んで強い摩擦を生じる。したがって、帯電量が、螺旋羽根１４３２が磁性材料で形成されていない場合と比較して増大する。
【００４７】
［実施例］
以下、実施例および比較例に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
【００４８】
まず、上記実施形態で説明した現像装置において、現像ロール１４１は停止した状態で、第１撹拌搬送部材１４２、第２撹拌搬送部材１４３、および移送機構１４５を動作させ、トナーの帯電量を測定した。なお、スピン用モータ１４４１については停止状態とした。なお、第１撹拌搬送部材１４２および第２撹拌搬送部材１４３による搬送速度は、２５ｍｍ／ｓとした。また、移送機構１４５による撹拌用磁石１４４の移送速度は、正方向において７５ｍｍ／ｓ、逆方向において２５ｍｍ／ｓとした。この場合、第２撹拌搬送部材１４３の搬送に対する撹拌用磁石１４４の相対速度は、正逆双方向ともに５０ｍｍ／ｓとなる。
【００４９】
ここで、第２収容室１４０ｂの内壁１４０３と螺旋羽根１４３２との間の隙間Ｇが、０．２ｍｍ，０．４ｍｍ，０．６ｍｍ，１ｍｍ，１．５ｍｍ，２ｍｍ，３ｍｍとなる、複数種類の第２撹拌搬送部材のそれぞれについて帯電量を測定した。また、撹拌用磁石１４４の種類についても、２２００ガウス，３２００ガウス，４２００ガウスのそれぞれについて帯電量を測定した。
【００５０】
トナーの帯電量の測定では、現像装置を動作させた後、現像剤を一部取り出し、帯電測定器によって、単位質量あたりの帯電量ＴＶ［μＣ／ｇ］、および、現像剤中のトナー割合Ｔｎを測定する。次に、トナー帯電量ＡＴを下式
ＡＴ ＝ （トナー割合Ｔｎ＊１００ ＋ α）＊ＴＶ
によって算出した。ここで、αは、現像剤の種類ごとに異なる帯電量ＴＶの測定値のずれを補正する係数である。本実施形態ではα＝４として算出した。下表にトナー帯電量を示す。また、図５は、トナー帯電量を示すグラフである。
【００５１】
【表１】
【００５２】
表に示すように、内壁１４０３と螺旋羽根１４３２との間の隙間Ｇの寸法が同じであれば、撹拌用磁石１４４の磁力が強い方が、トナー帯電量が大きい。また、隙間Ｇの寸法が小さいほどトナー帯電量が増加する傾向がある。ただし、いずれの磁力でも、隙間Ｇの寸法が１ｍｍ以下では、トナー帯電量の増加が飽和する。すなわち、いずれの磁力でも、隙間Ｇの寸法が１ｍｍ以下で、トナー帯電量が最大値となる。
【００５３】
特に、撹拌用磁石１４４の磁力が４２００ガウス以上では、隙間Ｇの寸法が１ｍｍ以下で、トナー帯電量が４５０以上となる。
【００５４】
［画像評価］
次に、上記実施形態で説明した構成の画像形成装置において、用紙上に画像を形成した場合の画質を評価した。また、現像装置内の現像剤におけるトナー帯電量を測定した。画質の評価は、用紙上の、本来はトナーが存在ない背景部分において、トナーがどの程度付着しているか、すなわち「かぶり」の程度を検査した。
【００５５】
現像装置については、撹拌用磁石の磁力が４２００ガウスの場合について、内壁と螺旋羽根との間の隙間Ｇが、１ｍｍ，１．５ｍｍ，３ｍｍ，０．５ｍｍ，０．２ｍのものを、実施例１〜５とし、磁力が３２００ガウスの場合について、内壁と螺旋羽根との間の隙間Ｇが、１ｍｍ，１．５ｍｍのものを、実施例６，７とした。またさらに、撹拌用磁石を取り除いた比較例１（０ガウス）についても評価を行った。
【００５６】
下表にトナー帯電量および「かぶり」の評価結果を示す。
【００５７】
【表２】
【００５８】
表に示すように、撹拌用磁石を有する実施例１〜５は、撹拌用磁石を取り除いた比較例１に比べ、高いトナー帯電量が得られた。また、比較例１では、画像形成装置の画質基準に照らして実用上問題となるカブリが認められたが、実施例１〜５では、実用上問題となるカブリは視認されなかった。特に、撹拌用磁石１４４の磁力が４２００ガウス以上、かつ、隙間Ｇの寸法が１ｍｍ以下の場合である、実施例１，４，５では、いずれもトナー帯電量が４５０であり、また、カブリは視認されなかった。
【００５９】
なお、上述した実施形態では、本発明にいう撹拌用磁石の例として、永久磁石が示されている。ただし、本発明はこれに限られるものではなく、撹拌用磁石は、例えば、電磁石であってもよい。
【００６０】
また、上述した実施形態では、本発明にいう画像形成装置の例としてタンデム型のカラープリンタを示したが、本発明にいう画像形成装置はこれに限られず、例えば、中間転写ベルトを有しないモノクロ専用プリンタであってもよい。
【００６１】
また、上述した実施形態では、本発明にいう画像形成装置の例としてプリンタを示したが、本発明にいう画像形成装置はプリンタに限られず、例えば、画像読取装置で読み取られたデータに基づいて画像を形成する複写機やファクシミリであってもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１ 画像形成装置
１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ 画像形成部
１１Ｙ 感光体
１４Ｙ 現像装置
１４０ 現像剤容器
１４０２ 外壁
１４０３ 内壁
１４１ 現像ロール
１４２，１４３ 撹拌搬送部材
１４３１ 回転軸
１４３２ 羽根
１４４ 撹拌用磁石
１４４１ スピン用モータ
１４５ 移送機構
Ｇ 隙間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーおよび磁性体を含む現像剤を収容する現像剤容器と、
回転軸および該回転軸の回りに設けられた螺旋状の羽根を有し、前記現像剤容器内に、該現像剤容器の内壁と該羽根との間に隙間をあけて配置され、回転することにより該現像剤容器内の現像剤を撹拌しながら該回転軸の延伸方向に搬送する搬送部材と、
前記現像剤容器の、前記延伸方向に広がる外壁に対向して配置された、該現像剤容器内の現像剤を磁力で引き付ける磁石と、
前記磁石を前記外壁に沿って前記延伸方向に移送する移送機構とを備えたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記磁石が、前記外壁の面と交わる軸を中心として回転するものであることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記羽根が磁性体材料からなることを特徴とする請求項１または２記載の現像装置。
【請求項４】
静電潜像が表面に形成され該静電潜像がトナーで現像される被現像体と、
前記被現像体をトナーで現像する現像装置とを備え、
前記現像装置が、トナーおよび磁性体を含む現像剤を収容する現像剤容器と、
回転軸および該回転軸の回りに設けられた螺旋状の羽根を有し、前記現像剤容器内に、該現像剤容器の内壁と該羽根との間に隙間をあけて配置され、回転することにより該現像剤容器内の現像剤を撹拌しながら該回転軸の延伸方向に搬送する搬送部材と、
前記現像剤容器の、前記延伸方向に広がる外壁に対向して配置された、該現像剤容器内の現像剤を磁力で引き付ける磁石と、
前記磁石を前記外壁に沿って前記延伸方向に移送する移送機構とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
トナーおよび磁性体を含む現像剤を収容する現像剤容器と、
回転軸および該回転軸の回りに設けられた螺旋状の羽根を有し、前記現像剤容器内に、該現像剤容器の内壁と該羽根との間に隙間をあけて配置され、回転することにより該現像剤容器内の現像剤を撹拌しながら該回転軸の延伸方向に搬送する搬送部材と、
前記現像剤容器の、前記延伸方向に広がる外壁に対向して配置された、該現像剤容器内の現像剤を磁力で引き付ける磁石と、
前記磁石を前記外壁に沿って前記延伸方向に移送する移送機構とを備えたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記磁石が、前記外壁の面と交わる軸を中心として回転するものであることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記羽根が磁性体材料からなることを特徴とする請求項１または２記載の現像装置。
【請求項４】
静電潜像が表面に形成され該静電潜像がトナーで現像される被現像体と、
前記被現像体をトナーで現像する現像装置とを備え、
前記現像装置が、トナーおよび磁性体を含む現像剤を収容する現像剤容器と、
回転軸および該回転軸の回りに設けられた螺旋状の羽根を有し、前記現像剤容器内に、該現像剤容器の内壁と該羽根との間に隙間をあけて配置され、回転することにより該現像剤容器内の現像剤を撹拌しながら該回転軸の延伸方向に搬送する搬送部材と、
前記現像剤容器の、前記延伸方向に広がる外壁に対向して配置された、該現像剤容器内の現像剤を磁力で引き付ける磁石と、
前記磁石を前記外壁に沿って前記延伸方向に移送する移送機構とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−６４９３８（Ｐ２０１３−６４９３８Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０４５４３（Ｐ２０１１−２０４５４３）
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
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