JP2010175945A - 現像装置とこれを用いる画像形成装置 - Google Patents
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- Dry Development In Electrophotography (AREA)
Abstract
【課題】画像濃度ムラを抑え、安定した画質の画像が得られる現像装置とこれを用いる画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像剤が収容される現像槽111と、第1搬送路Pと、第2搬送路Qと、第1搬送部材112と、第2搬送部材113と、感光体ドラム3へトナーを供給する現像ローラ114と、現像ローラ114の現像剤の層厚を規制するドクターブレード116とを備え、現像ローラ114は、第2搬送路Qの現像剤を汲み上げる磁極N1を内部に有し、現像ローラ114により汲み上げた現像剤を感光体ドラム3へ搬送する現像装置2において、現像ローラ114の外周面に沿ってドクターブレード116よりも現像ローラ114の回転方向上流側に第2の現像剤規制部材118を設け、現像ローラ114の外周面に対して所定の間隙を有して現像剤を収容可能な現像剤溜り部120を形成することを特徴とする。
【選択図】図4
【解決手段】現像剤が収容される現像槽111と、第1搬送路Pと、第2搬送路Qと、第1搬送部材112と、第2搬送部材113と、感光体ドラム3へトナーを供給する現像ローラ114と、現像ローラ114の現像剤の層厚を規制するドクターブレード116とを備え、現像ローラ114は、第2搬送路Qの現像剤を汲み上げる磁極N1を内部に有し、現像ローラ114により汲み上げた現像剤を感光体ドラム3へ搬送する現像装置2において、現像ローラ114の外周面に沿ってドクターブレード116よりも現像ローラ114の回転方向上流側に第2の現像剤規制部材118を設け、現像ローラ114の外周面に対して所定の間隙を有して現像剤を収容可能な現像剤溜り部120を形成することを特徴とする。
【選択図】図4
Description
本発明は、現像装置とこれを用いる画像形成装置に係り、特に、電子写真方式によりトナーを用いて画像形成を行う静電複写機、レーザープリンタ及びファクシミリ等の画像形成装置に採用されてトナーと磁性キャリアとを含む2成分現像剤を用いた現像装置とこれを用いる画像形成装置に関する。
従来から、複写機、プリンタ及びファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置が知られている。電子写真方式の画像形成装置は、感光体ドラム(トナー像担持体)の表面に静 電潜像を形成し、現像装置によって感光体ドラムに対してトナーを供給して前記静電潜像を現像し、現像によって感光体ドラムに形成されたトナー像を用紙等のシートに転写して、定着装置によってシートにトナー像を定着させるようになっている。
近年、フルカラー化や高画質化に対応した画像形成装置では、トナーの帯電安定性に優れる2成分現像剤(以下、単に「現像剤」と称する。)がよく使用されている。
この現像剤は、トナーとキャリアとからなり、それらを現像装置内で撹拌することによりトナーとキャリアとが摩擦し、この摩擦によって適正に帯電したトナーが得られる。
現像装置において、帯電したトナーは、現像剤担持部材、例えば、現像ローラの表面に供給される。この現像ローラに供給されたトナーは、静電的吸引力によって感光体ドラムに形成された静電潜像に移動する。これにより、感光体ドラム上に静電潜像に基づいたトナー像が形成される。
さらに、最近では、画像形成装置の高速化及び小型化が要求されており、現像剤の帯電を迅速且つ充分に行い、現像剤の搬送も迅速に行う必要が生じている。
そこで、画像形成装置において、補給されたトナーを現像剤中に即時に分散させて適切な帯電量を付与するために、現像剤が循環搬送される経路を形成する2つの現像剤搬送路(トナー補給される側の現像剤搬送路と現像ローラにトナー供給する側の現像剤搬送路)と、当該現像剤搬送路において現像剤を撹拌しながら搬送する2つの現像剤攪拌部材と、現像剤搬送路内を循環搬送される現像剤を汲み上げて感光体ドラムに供給する現像ローラと、磁性体により現像剤の層厚を規制する層厚規制部材とを備える汲上方式の現像装置が搭載されている(特許文献1を参照)。
しかしながら、上述した汲上方式の現像装置においては、現像ローラから感光体ドラムに搬送された後に現像剤搬送路に戻ってきた現像剤、すなわち感光体ドラム表面の静電潜像の現像に使用されたトナー濃度の低い現像剤が、現像ローラ側の現像剤搬送路内で他の現像剤と十分に混合されることなく、磁石(磁性体)の磁力により現像ローラ表面に汲み上げられ、再び感光体ドラム表面の静電潜像の現像に使用されることにより、画像濃度ムラが発生するという問題があった。
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、画像濃度ムラを抑え、安定した画質の画像が得られる現像装置とこれを用いる画像形成装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決するための本発明に係る現像装置とこれを用いる画像形成装置は、次の通りである。
本発明は、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤が収容される現像剤収容部と、前記現像剤収容部内に仕切り壁によって区画され、前記仕切り壁の両端において連通した第1搬送路及び第2搬送路と、前記第1搬送路に設けられ前記現像剤を撹拌しながら所定方向へ搬送する第1搬送部材と、前記第2搬送路に設けられ前記現像剤を撹拌しながら前記所定方向とは逆方向へ搬送する第2搬送部材と、前記第2搬送路内の現像剤を担持してその現像剤に含まれるトナーを感光体ドラムへ供給する現像ローラと、前記現像ローラにより担持される現像剤の層厚を規制する第1の現像剤規制部材とを備え、前記現像ローラは、前記第2搬送路の現像剤を汲み上げる汲上げ磁石を内部に有し、前記現像ローラにより汲み上げた現像剤を前記感光体ドラムへ搬送するようにした現像装置において、前記現像ローラの外周面に沿って、前記第1の現像剤規制部材よりも前記現像ローラの回転方向上流側に第2の現像剤規制部材を設け、前記第2の現像剤規制部材の構成として、前記現像ローラの外周面に対して所定の間隙をもって設けて、前記第1の現像剤規制部材よりも前記現像ローラの回転方向上流側に前記現像ローラとの間に現像剤を収容可能な現像剤溜り部を形成することを特徴とするものである。
また、本発明は、前記現像ローラには、前記第1の現像剤規制部材よりも前記現像ローラの回転方向上流側に汲上げ磁石が設けられ、前記現像剤溜り部を、前記第1の現像剤規制部材から前記現像ローラの回転方向上流側に設けられた前記汲上げ磁石に対向する位置に到る範囲で形成することが好ましい。例えば、前記現像剤溜りは、前記第1の現像剤規制部材の位置から、前記現像ローラの中心から前記汲上げ磁石の中心を通り半径方向に延びる直線上の位置にかけて形成するようにしてもよい。
また、本発明は、前記第1の現像剤規制部材を、前記現像ローラに対向する先端部が、前記現像ローラの回転方向が上向きとなる位置に近接して設けることが好ましい。
また、本発明は、前記第2搬送部材を、前記現像ローラの回転方向と同じ向きに回転することが好ましい。
また、本発明は、前記第2の現像剤規制部材を、前記現像ローラの回転方向上流側の先端部が前記第2搬送路内の現像剤の剤面より高い位置になるように構成することが好ましい。
また、本発明は、表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、感光体ドラム表面を帯電させる帯電装置と、感光体ドラム表面に静電潜像を形成する露光装置と、感光体ドラム表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、感光体ドラム表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備え、電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成する画像形成装置において、前記現像装置として、請求項1乃至5のうちの何れか一項に記載の現像装置を用いることを特徴とするものである。
本発明によれば、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤が収容される現像剤収容部と、前記現像剤収容部内に仕切り壁によって区画され、前記仕切り壁の両端において連通した第1搬送路及び第2搬送路と、前記第1搬送路に設けられ前記現像剤を撹拌しながら所定方向へ搬送する第1搬送部材と、前記第2搬送路に設けられ前記現像剤を撹拌しながら前記所定方向とは逆方向へ搬送する第2搬送部材と、前記第2搬送路内の現像剤を担持してその現像剤に含まれるトナーを感光体ドラムへ供給する現像ローラと、前記現像ローラにより担持される現像剤の層厚を規制する第1の現像剤規制部材とを備え、前記現像ローラは、前記第2搬送路の現像剤を汲み上げる汲上げ磁石を内部に有し、前記現像ローラにより汲み上げた現像剤を前記感光体ドラムへ搬送するようにした現像装置において、前記現像ローラの外周面に沿って、前記第1の現像剤規制部材よりも前記現像ローラの回転方向上流側に第2の現像剤規制部材を設け、前記第2の現像剤規制部材の構成として、前記現像ローラの外周面に対して所定の間隙をもって設けて、前記第1の現像剤規制部材よりも前記現像ローラの回転方向上流側に前記現像ローラとの間に現像剤を収容可能な現像剤溜り部を形成することで、前記現像ローラから感光体ドラムに搬送された後に前記第2搬送路に戻ってくる現像直後の(トナー濃度が低い)現像剤が、前記第2搬送路内で他の現像剤と十分に混合されることなく、前記汲上げ磁石の磁力により現像ローラ表面に汲み上げられ搬送されても、前記現像剤溜まり部の中で他の現像剤と混合されるので、局所的にトナー濃度が低くなった現像剤がそのままの状態で感光体ドラムへ供給されることを防止できる。これにより、画像濃度ムラを抑え、安定した画質の画像を得ることができる。
さらには、現像剤が前記第2搬送部材で搬送される際に、スクリューのピッチに対応した現像剤の圧力変動が生じるため、現像剤の供給量が変化することによって画像濃度ムラ(ピッチムラ)が発生するが、現像剤溜まり部によって圧力変動が緩和されるので、画像濃度ムラを抑制することができる。
また、本発明によれば、前記現像ローラには、前記第1の現像剤規制部材よりも前記現像ローラの回転方向上流側に汲上げ磁石が設けられ、前記現像剤溜り部を、前記第1の現像剤規制部材から前記現像ローラの回転方向上流側に設けられた前記汲上げ磁石に対向する位置に到る範囲で形成することで、前記第1の現像剤規制部材と前記汲上げ磁石との間に現像剤を混合させる空間を構成することができる。
また、本発明によれば、前記第1の現像剤規制部材を、前記現像ローラに対向する先端部が、前記現像ローラの回転方向が上向きとなる位置に近接して設けることで、前記第1の現像剤規制部材によって規制された現像剤が、重力により現像ローラの回転方向上流側へ戻されるので、前記第1の現像剤規制部材の現像ローラの回転方向上流側において現像剤の還流が活発になり、現像剤の濃度ムラを少なくできる。
また、本発明によれば、前記第2搬送部材を、前記現像ローラの回転方向と同じ向きに回転するようにすることで、前記第2搬送部材と前記現像ローラが、その近接位置において、逆方向に移動するため、前記第2搬送路に戻ってくる現像直後の(トナー濃度が低い)現像剤が、第2搬送路内で他の現像剤と十分に混じることなく、汲上げ磁石の磁力により現像ローラ表面に汲み上げられ搬送されても、現像剤の濃度ムラを少なくできる。
また、本発明によれば、前記第2の現像剤規制部材を、前記現像ローラの回転方向上流側の先端部が前記第2搬送路内の現像剤の剤面より高い位置になるように構成することで、前記第2搬送部材により前記第2搬送路内を搬送される現像剤の圧力が前記現像剤溜まり部に影響を与えにくいため、圧力変動が少なくなり、画像濃度ムラを抑えることができる。
また、本発明によれば、表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、感光体ドラム表面を帯電させる帯電装置と、感光体ドラム表面に静電潜像を形成する露光装置と、感光体ドラム表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、感光体ドラム表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備え、電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成する画像形成装置において、前記現像装置として、請求項1乃至5のうちの何れか一項に記載の現像装置を用いることで、局所的にトナー濃度が低くなった現像剤が、そのままの状態で感光体ドラムへ供給されることを防止できることから、画像濃度ムラのない安定した画質が得られる。
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
図1は発明を実施する形態の一例であって、本発明の実施形態に係る現像装置が用いられた画像形成装置の全体の構成を示す説明図である。
図1は発明を実施する形態の一例であって、本発明の実施形態に係る現像装置が用いられた画像形成装置の全体の構成を示す説明図である。
本実施形態は、図1に示すように、表面に静電潜像が形成される感光体ドラム3と、感光体ドラム3表面を帯電させる帯電器(帯電装置)5と、感光体ドラム3表面に静電潜像を形成する露光ユニット(露光装置)1と、感光体ドラム3表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置2と、現像装置2にトナーを補給するトナー補給装置22と、感光体ドラム3表面のトナー像を記録媒体に転写する中間転写ベルトユニット(転写装置)8と、トナー像を記録媒体に定着させる定着ユニット(定着装置)12とを備え、電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成する画像形成装置100において、現像装置2として、本発明に係る現像装置の構成を採用したものである。
この画像形成装置100は、外部から伝達される画像データに応じて所定のシート(記録用紙,記録媒体)に多色または単色の画像を形成するものである。なお、画像形成装置100の上方にスキャナ等を備えてもよい。
まず、画像形成装置100の全体構成について説明する。
画像形成装置100は、図1に示すように、黒(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)及びイエロー(Y)の色成分毎の画像データが取り扱われ、黒画像、シアン画像、マゼンタ画像、イエロー画像が形成され、各々の色成分の画像を重畳することによってカラー画像が形成されるようになっている。
画像形成装置100は、図1に示すように、黒(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)及びイエロー(Y)の色成分毎の画像データが取り扱われ、黒画像、シアン画像、マゼンタ画像、イエロー画像が形成され、各々の色成分の画像を重畳することによってカラー画像が形成されるようになっている。
したがって、画像形成装置100においては、図1に示すように、各色成分の画像が形成されるように、現像装置2(2a,2b,2c,2d)、感光体ドラム3(3a,3b,3c,3d)、帯電器5(5a,5b,5c,5d)、クリーナユニット4(4a,4b,4c,4d)がそれぞれ4個ずつ設けられている。言い換えると、現像装置2と感光体ドラム3と帯電器5とクリーナユニット4とを1つずつ含む画像形成ステーション(画像形成部)が4つ設けられることになる。
なお、上記a〜dの符号は、aが黒画像形成用の部材、bがシアン画像形成用の部材、cがマゼンタ画像形成用の部材、dがイエロー画像形成用の部材であることを示したものである。また、画像形成装置100には、露光ユニット1、定着ユニット12、シート搬送路S、給紙トレイ10及び排紙トレイ15が備えられている。
帯電器5は、感光体ドラム3の表面を所定の電位に均一に帯電させるものである。
帯電器5としては、図1に示す接触ローラ型の帯電器の他、接触ブラシ型の帯電器、或いは非接触チャージャー型の帯電器などが使用されることもある。
帯電器5としては、図1に示す接触ローラ型の帯電器の他、接触ブラシ型の帯電器、或いは非接触チャージャー型の帯電器などが使用されることもある。
露光ユニット1は、図1に示すように、レーザ照射部及び反射ミラーを備えたレーザスキャニングユニット(LSU)である。但し、レーザスキャニングユニット以外に、発光素子をアレイ状に並べたEL(エレクトロルミネッセンス)やLED書込みヘッドを露光ユニット1とすることもできる。露光ユニット1は、帯電された感光体ドラム3を入力された画像データに応じて露光することにより、感光体ドラム3の表面に画像データに応じた静電潜像を形成する。
現像装置2は、感光体ドラム3に形成された静電潜像をK,C,M,Yのいずれかのトナーにより顕像化する(現像する)ものである。現像装置2(2a,2b,2c,2d)の上部には、トナー移送機構102(102a,102b,102c,102d)、トナー補給装置22(22a,22b,22c,22d)、現像槽(現像剤収容部)111(111a,111b,111c,111d)を備えている。
トナー補給装置22は、現像槽111よりも上方に配され、未使用トナー(粉体状のトナー)を貯蔵している。トナー補給装置22から現像槽111へトナー移送機構102を介してトナーが供給されるようになっている。
クリーナユニット4は、現像及び画像転写工程後に感光体ドラム3の表面に残留しているトナーを除去し、回収するものである。
感光体ドラム3の上方には中間転写ベルトユニット8が配置されている。中間転写ベルトユニット8は、中間転写ローラ6(6a,6b,6c,6d)、中間転写ベルト7、中間転写ベルト駆動ローラ71、中間転写ベルト従動ローラ72、中間転写ベルトテンション機構73、及び中間転写ベルトクリーニングユニット9を備えている。
中間転写ローラ6、中間転写ベルト駆動ローラ71、中間転写ベルト従動ローラ72、中間転写ベルトテンション機構73は、中間転写ベルト7を張架し、図1の矢印B方向に中間転写ベルト7を回転駆動させるものである。
中間転写ローラ6は、中間転写ベルトユニット8の中間転写ベルトテンション機構73における中間転写ローラ取付部に回転可能に支持されている。中間転写ローラ6には感光体ドラム3のトナー像を中間転写ベルト7上に転写するための転写バイアスが印加されている。
中間転写ベルト7は、各感光体ドラム3に接触するように設けられている。中間転写ベルト7上には、感光体ドラム3に形成された各色成分のトナー像が順次重ねて転写されることにより、カラーのトナー像(多色トナー像)が形成される。中間転写ベルト7は、厚さが例えば100μm〜150μm程度のフィルムを用いて無端状に形成されている。
感光体ドラム3から中間転写ベルト7へのトナー像の転写は、中間転写ベルト7の裏側に接触している中間転写ローラ6によって行われる。中間転写ローラ6には、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス(トナーの帯電極性(−)とは逆極性(+)の高電圧)が印加されている。
中間転写ローラ6は、直径が例えば8〜10mmの金属(例えばステンレス)軸をベースとして形成され、表面が導電性の弾性材(例えばEPDM,発泡ウレタン等)により覆われている。この導電性の弾性材により、中間転写ローラ6は中間転写ベルト7に対して均一に高電圧を印加することができる。本実施の形態では、転写電極としてローラ形状のもの(中間転写ローラ6)を使用しているが、これ以外にブラシなども用いることが可能である。
上述のように各感光体ドラム3上の静電潜像は各色成分に応じたトナーにより顕像化されてそれぞれトナー像となり、これらトナー像は中間転写ベルト7上に重ねて合わされ積層される。このように、積層されたトナー像は、中間転写ベルト7の回転によって、搬送されてきた用紙と中間転写ベルト7との接触位置(転写部)に移動し、この位置に配置されている転写ローラ11によって用紙上に転写される。この場合、中間転写ベルト7と転写ローラ11とは所定ニップで互いに圧接されるとともに、転写ローラ11にはトナー像を用紙に転写させるための電圧が印加される。この電圧は、トナーの帯電極性(−)とは逆極性(+)の高電圧である。
上記ニップを定常的に得るために、転写ローラ11もしくは中間転写ベルト駆動ローラ71の何れか一方は金属等の硬質材料から形成され、他方は弾性ローラ等の軟質材料(弾性ゴムローラまたは発泡性樹脂ローラ等)から形成される。
中間転写ベルト7と感光体ドラム3との接触により中間転写ベルト7に付着したトナー、及び中間転写ベルト7から用紙へのトナー像の転写の際に転写されずに中間転写ベルト7上に残存したトナーは、次工程でトナーの混色を発生させる原因となるために、中間転写ベルトクリーニングユニット9によって除去され回収される。
中間転写ベルトクリーニングユニット9には、中間転写ベルト7に接触するクリーニングブレード(クリーニング部材)が備えられている。中間転写ベルト7におけるクリーニングブレードに接触している部分は、裏側から中間転写ベルト従動ローラ72にて支持されている。
給紙トレイ10は、画像形成に使用するシート(例えば記録用紙)を蓄積しておくためのものであり、画像形成部及び露光ユニット1の下側に設けられている。一方、画像形成装置100の上部に設けられている排紙トレイ15は、印刷済みのシートをフェイスダウンで載置するためのものである。
また、画像形成装置100には、給紙トレイ10のシート及び手差しトレイ20のシートを転写部や定着ユニット12を経由させて排紙トレイ15に案内するためのシート搬送路Sが設けられている。なお、転写部は中間転写ベルト駆動ローラ71と転写ローラ11との間に位置する。
さらに、シート搬送路Sには、ピックアップローラ16(16a,16b)、レジストローラ14、転写部、定着ユニット12、搬送ローラ25(25a〜25h)等が配置されている。
搬送ローラ25は、シートの搬送を促進・補助するための小型のローラであり、シート搬送路Sに沿って複数設けられている。ピックアップローラ16aは、給紙トレイ10の端部に備えられ、給紙トレイ10からシートを1枚ずつシート搬送路Sに供給する呼び込みローラである。ピックアップローラ16bは、手差しトレイ20の近傍に備えられ、手差しトレイ20からシートを1枚ずつシート搬送路Sに供給する呼び込みローラである。レジストローラ14は、シート搬送路Sを搬送されているシートを一旦保持し、中間転写ベルト7上のトナー像の先端とシートの先端とを合わせるタイミングでシートを転写部に搬送するものである。
定着ユニット12は、ヒートローラ81及び加圧ローラ82等を備え、これらヒートローラ81及び加圧ローラ82はシートを挟んで回転する。ヒートローラ81は、所定の定着温度となるように制御部(図示せず)によって制御される。この制御部は温度検出器(図示せず)からの検出信号に基づいてヒートローラ81の温度を制御する。
ヒートローラ81は、加圧ローラ82とともにシートを熱圧着することにより、シートに転写されている各色トナー像を溶融、混合、圧接させ、シートに対して熱定着させる。なお、多色トナー像(各色トナー像)が定着されたシートは、複数の搬送ローラ25によってシート搬送路Sの反転排紙経路に搬送され、反転された状態(多色トナー像を下側に向けた状態)にて、排紙トレイ15上に排出される。
次に、シート搬送路Sによるシート搬送動作について説明する。
画像形成装置100には、図1に示すように、上述したように予めシートを収納する給紙トレイ10、及び少数枚の印字を行う場合等に使用される手差しトレイ20が配置されている。これら両トレイには各々ピックアップローラ16(16a,16b)が配置され、これらピックアップローラ16によってシートを1枚ずつシート搬送路Sに供給するようになっている。
画像形成装置100には、図1に示すように、上述したように予めシートを収納する給紙トレイ10、及び少数枚の印字を行う場合等に使用される手差しトレイ20が配置されている。これら両トレイには各々ピックアップローラ16(16a,16b)が配置され、これらピックアップローラ16によってシートを1枚ずつシート搬送路Sに供給するようになっている。
片面印字の場合は、給紙トレイ10から搬送されるシートは、シート搬送路S中の搬送ローラ25aによってレジストローラ14まで搬送され、レジストローラ14によりシートの先端と中間転写ベルト7上の積層されたトナー像の先端とが整合するタイミングで転写部(転写ローラ11と中間転写ベルト7との接触位置)に搬送される。転写部ではシート上にトナー像が転写され、このトナー像は定着ユニット12にてシート上に定着される。その後、シートは、搬送ローラ25bを経て排紙ローラ25cから排紙トレイ15上に排出される。
また、手差しトレイ20から搬送されるシートは、複数の搬送ローラ25(25f,25e,25d)によってレジストローラ14まで搬送される。それ以降のシート搬送動作は、上述した給紙トレイ10から供給されるシートと同様の経過を経て排紙トレイ15に排出される。
一方、両面印字の場合は、上記のようにして片面印字が終了し定着ユニット12を通過したシートは、後端が排紙ローラ25cにてチャックされる。次に、シートは、排紙ローラ25cが逆回転することによって搬送ローラ25g,25hに導かれ、再びレジストローラ14を経て裏面印字が行われた後に、排紙トレイ15に排出される。
次に、本実施形態のトナー補給装置22の構成について具体的に説明する。
図2は本実施形態に係る画像形成装置を構成するトナー補給装置の概略構成を示す断面図、図3は図2のC−C断面矢視図である。
図2は本実施形態に係る画像形成装置を構成するトナー補給装置の概略構成を示す断面図、図3は図2のC−C断面矢視図である。
トナー補給装置22は、図2に示すように、トナー収容容器121、トナー攪拌部材125、トナー排出部材122およびトナー排出口123を含む。トナー補給装置22は、現像槽111の上側に配され、未使用トナー(粉体状のトナー)を貯蔵している。トナー補給装置22内のトナーはトナー排出部材(排出スクリュー)122を回転させることによって、トナー排出口123からトナー移送機構102を介して現像槽111へ供給されるようになっている。
トナー収容容器121は、内部空間を有するほぼ半円筒状の容器部材であり、トナー攪拌部材125、トナー排出部材122を回転自在に支持し、トナーを収容する。トナー排出口123は、トナー排出部材122の下部、軸方向中央部よりに設けられる略長方形の開口部であり、トナー移送機構102を臨む位置に配置される。
トナー攪拌部材125は、回転軸125aを中心に回転することにより、トナー収容容器121内に収容されるトナーを攪拌しながら、トナー収容容器121内のトナーを汲み上げてトナー排出部材122へ搬送する板状の部材で、先端にトナー汲み上げ部材125bを備える。トナー汲み上げ部材125bは、可撓性を有するポリエチレンテレフタレート(PET)シートからなり、トナー攪拌部材125の両端に取付けられる。
トナー排出部材122は、トナー収容容器121内のトナーをトナー排出口123から現像槽111に供給するもので、図3に示すように、トナー搬送羽根122aとトナー排出部材回転軸122bとを含むスクリューオーガ、並びにトナー排出部材回転ギア122cで構成されている。トナー排出部材122は、図示しないトナー排出部材駆動モータによって回転駆動されるようになっている。スクリューオーガの向きは、トナー排出部材122の軸方向両端からトナー排出口123側に向けて、トナーが搬送されるように設定されている。
トナー排出部材122とトナー攪拌部材125との間には、トナー排出部材隔壁124が設けられる。これによって、トナー攪拌部材125によって汲み上げられたトナーがトナー排出部材122の周辺に適量のトナーを保持できる。
トナー攪拌部材125は、図2に示すように、矢印Z方向に回転してトナーを撹拌し、トナー排出部材122の方へ汲み上げる。このとき、トナー汲み上げ部材125bは、その可撓性によって、トナー収容容器121の内壁に沿って摺動して変形しつつ回転し、トナーをトナー排出部材122側に供給する。そして、トナー排出部材122が回転することにより、供給されたトナーをトナー排出口123へと導くようになっている。
次に、本実施形態の特徴的な現像装置2について図面を参照して説明する。
図4は本実施形態に係る画像形成装置を構成する現像装置の構成を示す断面図、図5は図4のA−A断面矢視図、図6は図4のB−B断面矢視図である。
図4は本実施形態に係る画像形成装置を構成する現像装置の構成を示す断面図、図5は図4のA−A断面矢視図、図6は図4のB−B断面矢視図である。
現像装置2は、図4に示すように、現像槽111内に、感光体ドラム3と対向するように配置された現像ローラ114を有し、現像ローラ114によって感光体ドラム3の表面にトナーを供給して、感光体ドラム3の表面に形成された静電潜像を顕像化する(現像する)装置である。
現像装置2は、現像ローラ114の他に、現像槽111、現像槽カバー115、トナー補給口115a、ドクターブレード(第1の現像剤規制部材)116、第2の現像剤規制部材118、第1搬送部材112、第2搬送部材113、仕切り板(仕切り壁)117、トナー濃度検知センサ119を備えている。
現像槽111は、トナーとキャリアとを含む2成分現像剤(以下、単に「現像剤」と称する。)を収容する槽である。また、現像槽111には、現像ローラ114、第1搬送部材112、第2搬送部材113等が配設されている。なお、本実施形態のキャリアは、磁性を有する磁性キャリアである。
現像ローラ114は、図示しない駆動手段によって軸心回りに回転駆動するマグネットローラであり、現像槽111の現像剤を表面に汲み上げて担持し、表面に担持している現像剤に含まれるトナーを感光体ドラム3に供給するものである。
また、現像ローラ114は、感光体ドラム3に対向し、感光体ドラム3に対して間隙を有して離隔するように設けられる。現像ローラ114で搬送される現像剤は最近接部分で感光体ドラム3と接触する。この接触領域が現像ニップ部Nであり、現像ニップ部Nでは、現像ローラ114に接続される図示しない電源から現像ローラ114に対して現像バイアス電圧が印加され、現像ローラ114表面の現像剤から感光体ドラム3表面の静電潜像へトナーが供給される。
現像ローラ114には、図4に示すように、断面形状が長方形の5つの磁石(棒磁石)が、現像ローラ114の半径方向(放射状)に非回転に配置され、5つの磁極(N1,S1,N2,S2,N3)を形成している。
本実施形態では、磁極N1のピーク値を60mT、磁極N2のピーク値を105mT、磁極N3のピーク値を53mT、磁極S1のピーク値を−87mT、磁極S2のピーク値を−83mTとしている。
これら磁極の内、汲上げ磁石として機能する磁極N1が、現像槽111内を循環する現像剤の汲み上げ位置、すなわち、第2搬送部材113の上方で近接した位置に配置されている。そして、現像ローラ114の回転方向に沿って(回転方向下流側に向かい)、磁極N1、磁極S1、磁極N2、磁極S2および磁極N3の順番に設けられる。
具体的には、本実施形態では、磁極N1、磁極S1、磁極N2、磁極S2および磁極N3の各磁極の配置は次の通りである。
磁極N1は、図4に示すように、現像ローラ114の中心Oから図中で鉛直方向上部に向かう半径方向の直線r1を基準にして時計回り方向に100°回転した位置(半径方向の直線n1上)に設けられている。
磁極S1は、磁極N1の位置から現像ローラ回転方向下流側に向かい反時計回り方向に60°回転した位置(半径方向の直線s1上)に設けられている。この角度は、磁極S1が配置される現像ローラ114の断面における半径方向の直線s1と磁極N1が配置される現像ローラ114の断面における半径方向の直線n1とが成す角の角度である。以下同様とする。
磁極N2は、磁極N1の位置から現像ローラ回転方向下流側に向かい反時計回り方向に130°回転した位置(半径方向の直線n2上)に設けられている。また、この位置は、現像ローラ114の中心Oと感光体ドラム3の中心とを結ぶ直線上となる。
磁極S2は、磁極N1の位置から現像ローラ回転方向下流側に向かい反時計回り方向に190°回転した位置(半径方向の直線s2上)に設けられている。
磁極N3は、磁極N1の位置から現像ローラ回転方向下流側に向かい反時計回り方向に250°回転した位置(半径方向の直線n3上)に設けられている。
スリーブ114fは、現像ローラ114の外周部を構成する円筒状部材で、回転自在に設けられる。スリーブ114fは非磁性材料を用いて形成され、反時計回りに回転し、感光体ドラム3に現像剤を搬送する。
現像ローラ114の表面に近接する位置にはドクターブレード116が配されている。ドクターブレード116は、現像ローラ114の中心Oから鉛直方向上部に向かう半径方向の直線r1を基準にして時計回り方向に45°回転した位置に配置されている。すなわち、ドクターブレード116は、現像ローラ114に対向する先端116aが現像ローラ114の回転方向が上向きとなる位置で現像ローラ114に近接して設けられている。
また、ドクターブレード116は、現像ローラ114の軸線方向に平行に延びる長方形の板状部材であり、その短手方向の一端116bが現像槽カバー115によって支持され、かつ先端116aが現像ローラ114表面に対して間隙を有して離隔するように設けられる。本実施形態では、ドクターブレード116と現像ローラ114表面との隙間は0.4ミクロンとしている。また、ドクターブレード116の材料としては、ステンレス鋼が使用できるが、アルミニウムや合成樹脂なども使用できる。
第2の現像剤規制部材118は、現像ローラ114の軸線方向に平行に延びる略L字状の断面形状を有する板状部材であり、その短手方向の一端118bがドクターブレード116を介して現像槽カバー115によって支持され、他端118aが現像ローラ114の外周面(表面)に対して所定の間隙をもって、現像ローラ114の回転方向上流側に向かい延設されている。また、第2の現像剤規制部材118は、現像ローラ114の回転方向上流側の先端部118a1が第2搬送路Q内の現像剤Dの剤面より高い位置に設けられている。
本実施形態では、第2の現像剤規制部材118は、その他端118aが現像ローラ114の外周面に対して3〜5ミリの間隔を有して離隔するように設けられる。
第2の現像剤規制部材118の他端118aは、ドクターブレード116よりも現像ローラ114の回転方向上流側に延設配置され、その先端部118a1が、現像ローラ114の中心Oから磁極N1の中心を通り半径方向に延びる直線n1上に配置され、現像ローラ114と他端118aとの間隙で現像剤Dを収容可能な現像剤溜り部120を形成している。
現像剤溜り部120は、ドクターブレード116側から現像ローラ114の中心Oから磁極N1の中心を通り半径方向に延びる直線n1上の位置にかけて、先端部118a1に対向する位置に到る範囲で形成されている。
第1搬送部材112は、図5に示すように、螺旋状の第1搬送羽根112aと第1回転軸112bからなるスクリューオーガと、ギア112cにより構成されている。第2搬送部材113は、図5に示すように、螺旋状の第2搬送羽根113aと第2回転軸113bからなるスクリューオーガと、ギア113cにより構成されている。第1搬送部材112及び第2搬送部材113は、モータ等の駆動手段(図示せず)によって回転駆動することにより現像剤を撹拌すると共に搬送するようになっている。
第2搬送部材113は、図4に示すように、現像ローラ114の回転方向と同じ向きに回転するようになっている。すなわち、現像ローラ114と第2搬送部材113とが対向する部位では、それぞれ対向する表面が相反する方向に移動するようになっている。
このように構成することで、現像ローラ114により戻されたトナー濃度が低い現像剤Dが、再び現像ローラ114により搬送されにくくすることができる。これにより、現像剤Dの濃度ムラを少なくできる。
トナー濃度検知センサ119は、第2搬送部材113の鉛直方向下方の現像槽111底面に装着され、センサ面が現像槽111の内部に露出するように設けられる。トナー濃度検知センサ119は図示しないトナー濃度制御手段に電気的に接続される。トナー濃度制御手段は、トナー濃度検知センサ119が検知するトナー濃度測定値に応じて、図3に示すように、トナー排出部材122を回転駆動させ、トナー排出口123を介して現像槽111内部にトナーを供給するように制御する。
トナー濃度検知センサ119によるトナー濃度測定値がトナー濃度設定値よりも低いと判定すると、トナー排出部材122を回転駆動させる駆動手段に制御信号を送り、トナー排出部材122を回転駆動させる。トナー濃度検知センサ119には一般的なトナー濃度検知センサを使用でき、たとえば、透過光検知センサ、反射光検知センサ、透磁率検知センサなどが挙げられる。これらの中でも、透磁率検知センサが好ましい。
透磁率検知センサには図示しない電源が接続される。電源は、透磁率検知センサを駆動させるための駆動電圧およびトナー濃度の検知結果を制御手段に出力するための制御電圧を透磁率検知センサに印加する。電源による透磁率検知センサへの電圧の印加は、制御手段によって制御される。透磁率検知センサは、制御電圧の印加を受けてトナー濃度の検知結果を出力電圧値として出力する型式のセンサであり、基本的に出力電圧の中央値近傍の感度がよいため、その付近の出力電圧が得られるような制御電圧を印加して用いられる。このような型式の透磁率検知センサは市販されており、たとえば、TS−L、TS−A、TS−K(いずれも商品名、TDK(株)社製)などが挙げられる。
また、現像槽111の上側には、図4に示すように、取り外し可能な現像槽カバー115が設けられている。さらに、現像槽カバー115には、現像槽111内に未使用のトナーを補給するためのトナー補給口115aが形成されている。
そして、図1に示すように、トナー補給装置22に収容されているトナーは、トナー移送機構102及びトナー補給口115aを介して現像槽111内に移送され、これにより現像槽111にトナーが補給されるようになっている。
現像槽111には、第1搬送部材112と第2搬送部材113との間に仕切り板117が配設されている。仕切り板117は、第1搬送部材112及び第2搬送部材113の各軸方向(各回転軸方向)に平行に延設されている。現像槽111の内部は、仕切り板117によって、第1搬送部材112が配されている第1搬送路Pと、第2搬送部材113が配されている第2搬送路Qとに区画される。
仕切り板117は、第1搬送部材112及び第2搬送部材113の各軸方向の両端部において、現像槽111の内側の壁面から離間して配置されている。これにより、現像槽111には、第1搬送部材112及び第2搬送部材113の各軸方向の両端部付近において、第1搬送路Pと第2搬送路Qとを連通する連通路が形成されている。以下では、図5に示されるように、矢印X方向側に形成されている連通路を第1連通路a、矢印Y方向側に形成されている連通路を第2連通路bと称する。
第1搬送部材112及び第2搬送部材113は、互いの周面同士が仕切り板117を介して対向するように且つ互いの軸同士が平行になるように並列され、互いに逆方向に回転するように設定されている。そして、第1搬送部材112は、図5に示すように、矢印X方向に二成分現像剤を搬送し、第2搬送部材113は、矢印X方向とは逆の矢印Y方向に現像剤を搬送するように設定されている。
トナー補給口115aは第1搬送路P内の領域であり且つ第2連通路bよりも矢印X方向側の位置に形成されている。つまり、第1搬送路Pにおいて、第2連通路bの下流側にトナーが補給されることになる。
現像槽111において、第1搬送部材112及び第2搬送部材113は、モータ等の駆動手段(図示せず)によって回転駆動し、現像剤を搬送する。
具体的には、第1搬送路Pにおいて、現像剤は、第1搬送部材112によって撹拌されながら矢印X方向へ搬送され、第1連通路aに到達する。第1連通路aに到達した現像剤は、第1連通路aを通過して第2搬送路Qへ搬送される。
具体的には、第1搬送路Pにおいて、現像剤は、第1搬送部材112によって撹拌されながら矢印X方向へ搬送され、第1連通路aに到達する。第1連通路aに到達した現像剤は、第1連通路aを通過して第2搬送路Qへ搬送される。
一方、第2搬送路Qにおいて、現像剤は、第2搬送部材113によって、撹拌されながら矢印Y方向へ搬送され、第2連通路bに到達する。そして、第2連通路bに到達した現像剤は、第2連通路bを通過して第1搬送路Pへ搬送される。
つまり、第1搬送部材112と第2搬送部材113とは、互いに逆方向に現像剤を撹拌しながら搬送している。
つまり、第1搬送部材112と第2搬送部材113とは、互いに逆方向に現像剤を撹拌しながら搬送している。
このようにして、現像剤は、現像槽111において、第1搬送路Pと第1連通路aと第2搬送路Qと第2連通路bとを、第1搬送路P→第1連通路a→第2搬送路Q→第2連通路b、という順序にて循環移動していることになる。そして、現像剤は、第2搬送路Qにて搬送されている間に、現像ローラ114の回転にてその表面に担持されて汲み上げられ、汲み上げられた現像剤中のトナーが感光体ドラム3へと移動して、順次消費されていく。
このように消費されるトナーを補うべく、未使用のトナーがトナー補給口115aから第1搬送路Pへ補給される。補給されたトナーは第1搬送路Pにおいて従前より存在する現像剤と混合撹拌される。
次に、本実施形態の現像装置2による現像剤搬送時における作用について図面を参照して説明する。
図7は本実施形態に係る現像装置における現像剤の搬送状態を示す説明図、図8は前記現像装置の現像ローラと第2の現像剤規制部材とにより形成された現像剤溜り部周辺の現像剤の状態を示す説明図である。
図7は本実施形態に係る現像装置における現像剤の搬送状態を示す説明図、図8は前記現像装置の現像ローラと第2の現像剤規制部材とにより形成された現像剤溜り部周辺の現像剤の状態を示す説明図である。
本実施形態の現像装置2によれば、図7に示すように、第2搬送路Q内で第2搬送部材113により撹拌されて現像ローラ114側に搬送された現像剤Dは、現像ローラ114内の5つの磁石(磁極N1,S1,N2,S2,N3)の磁力によって、スリーブ114f表面に汲み上げられ、スリーブ114fの回転(図7中で反時計回りの回転)に伴って、感光体ドラム3の現像位置へと搬送され、再び第2搬送路Q内に戻される。
現像ローラ114の外周部においては、図8に示すように、汲上げ磁石として機能する磁極N1により第2の現像剤規制部材118の先端部118a1に向けて磁気ブラシJが形成される。
スリーブ114fの表面に付着した現像剤Dは、ドクターブレード116によって層厚が規制されて搬送される。ドクターブレード116により掻き戻された現像剤Dは、第2の現像剤規制部材118とスリーブ114fとの間隙に形成される現像剤溜り部120内に収容されるとともに、磁気ブラシJにより捕捉される。そして、現像剤溜り部120内の現像剤Dは、再びスリーブ114f表面に付着して搬送される。
この時、現像剤溜り部120においては、図8に示すように、スリーブ114fが回転することにより現像剤Dが矢印C方向に移動するとともに、ドクターブレード116により掻き戻された現像剤Dが逆方向に移動することにより、現像剤Dには図中で時計回り方向の還流DFが生じる。これにより、現像剤溜り部120内の現像剤Dの混合性が向上する。
以上のように構成したので、本実施形態によれば、画像形成装置100の現像装置2において、現像ローラ114の外周面に沿って、ドクターブレード116よりも現像ローラ114の回転方向上流側に、現像ローラ114の外周面に対して所定の間隙をもって第2の現像剤規制部材118を設けて、ドクターブレード116よりも現像ローラ114の回転方向上流側に現像ローラ114との間に現像剤溜り部120を形成することで、現像ローラ114から感光体ドラム3に搬送された後に戻ってくる現像直後の現像剤D(トナー濃度の低い現像剤)が、第2搬送路Q内で他の現像剤Dと十分に混合されることなく、磁極N1の磁力により現像ローラ114の表面に汲み上げられ搬送されても、現像剤溜まり部120に収容されている現像剤Dと混合されるので、局所的にトナー濃度が低くなった現像剤Dがそのままの状態で感光体ドラムへ供給されることを防止できる。
従って、本実施形態の画像形成装置100によれば、現像装置2により安定したトナー濃度の現像剤Dを感光体ドラム3に供給できるので、画像濃度ムラを抑え、安定した画質の画像を得ることができる。
また、本実施形態によれば、現像ローラ114に、ドクターブレード116よりも現像ローラ114の回転方向上流側に磁極N1の汲上げ磁石を設け、第2の現像剤規制部材118により形成される現像剤溜り部120を、ドクターブレード116から磁極N1に対向する位置に到る範囲で形成することで、磁極N1による磁気ブラシJによりドクターブレード116と磁極N1との間に現像剤Dを混合させる空間を構成することができる。これにより、ドクターブレード116により掻き戻された現像剤Dを安定して収容することができる。
さらに、本実施形態によれば、ドクターブレード116を、現像ローラ114に対して現像ローラ114の回転方向が上向きとなる位置で近接して設けたことで、ドクターブレード116により規制されて戻された現像剤Dが重力により現像ローラ114の回転方向上流側へ戻されるので、ドクターブレード116の現像ローラ114の回転方向上流側において現像剤Dの還流が活発になり、現像剤Dの濃度ムラを少なくすることができる。
尚、上述した実施形態では、本発明に係る現像装置2を図1に示すような画像形成装置100に適用した例について説明したが、現像槽111内で撹拌された現像剤を現像ローラ114に供給するようにした現像装置を用いる画像形成装置であれば、上述したような構成の画像形成装置や複写機に限定されるものではなく、その他の画像形成装置等に展開が可能である。
以上のように、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
1 露光ユニット(露光装置)
2 現像装置
3 感光体ドラム
5 帯電器(帯電装置)
8 中間転写ベルトユニット(転写装置)
12 定着ユニット(定着装置)
22 トナー補給装置
100 画像形成装置
111 現像槽(現像剤収容部)
112 第1搬送部材(現像剤搬送部材)
113 第2搬送部材(現像剤搬送部材)
114 現像ローラ
114f スリーブ
116 ドクターブレード(第1の現像剤規制部材)
118 第2の現像剤規制部材
118a1 先端部
120 現像剤溜り部
D 現像剤
DF 還流
J 磁気ブラシ
N1 磁極(汲上げ磁石)
N2,N3,S1,S2 磁極(磁石)
n1,n2,n3,s1,s2,r1 直線
P 第1搬送路
Q 第2搬送路
2 現像装置
3 感光体ドラム
5 帯電器(帯電装置)
8 中間転写ベルトユニット(転写装置)
12 定着ユニット(定着装置)
22 トナー補給装置
100 画像形成装置
111 現像槽(現像剤収容部)
112 第1搬送部材(現像剤搬送部材)
113 第2搬送部材(現像剤搬送部材)
114 現像ローラ
114f スリーブ
116 ドクターブレード(第1の現像剤規制部材)
118 第2の現像剤規制部材
118a1 先端部
120 現像剤溜り部
D 現像剤
DF 還流
J 磁気ブラシ
N1 磁極(汲上げ磁石)
N2,N3,S1,S2 磁極(磁石)
n1,n2,n3,s1,s2,r1 直線
P 第1搬送路
Q 第2搬送路
Claims (6)
- トナーと磁性キャリアとを含む現像剤が収容される現像剤収容部と、前記現像剤収容部内に仕切り壁によって区画され、前記仕切り壁の両端において連通した第1搬送路及び第2搬送路と、前記第1搬送路に設けられ前記現像剤を撹拌しながら所定方向へ搬送する第1搬送部材と、前記第2搬送路に設けられ前記現像剤を撹拌しながら前記所定方向とは逆方向へ搬送する第2搬送部材と、前記第2搬送路内の現像剤を担持してその現像剤に含まれるトナーを感光体ドラムへ供給する現像ローラと、前記現像ローラにより担持される現像剤の層厚を規制する第1の現像剤規制部材とを備え、前記現像ローラは、前記第2搬送路の現像剤を汲み上げる汲上げ磁石を内部に有し、前記現像ローラにより汲み上げた現像剤を前記感光体ドラムへ搬送するようにした現像装置において、
前記現像ローラの外周面に沿って、前記第1の現像剤規制部材よりも前記現像ローラの回転方向上流側に第2の現像剤規制部材が設けられ、
前記第2の現像剤規制部材は、前記現像ローラの外周面に対して所定の間隙をもって設けられ、前記第1の現像剤規制部材よりも前記現像ローラの回転方向上流側に前記現像ローラとの間に現像剤を収容可能な現像剤溜り部を形成することを特徴とする現像装置。 - 前記現像ローラは、前記第1の現像剤規制部材よりも前記現像ローラの回転方向上流側に汲上げ磁石が設けられ、
前記現像剤溜り部は、前記第1の現像剤規制部材から前記現像ローラの回転方向上流側に設けられた前記汲上げ磁石に対向する位置に到る範囲で形成されることを特徴とする請求項1に記載の現像装置。 - 前記第1の現像剤規制部材は、前記現像ローラに対向する先端部が、前記現像ローラの回転方向が上向きとなる位置に近接して設けられることを特徴とする請求項1または2に記載の現像装置。
- 前記第2搬送部材は、前記現像ローラの回転方向と同じ向きに回転することを特徴とする請求項3に記載の現像装置。
- 前記第2の現像剤規制部材は、前記現像ローラの回転方向上流側の先端部が前記第2搬送路内の現像剤の剤面より高い位置にあることを特徴とする請求項1乃至4のうちの何れか一項に記載の現像装置。
- 表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、感光体ドラム表面を帯電させる帯電装置と、感光体ドラム表面に静電潜像を形成する露光装置と、感光体ドラム表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、感光体ドラム表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備え、電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成する画像形成装置において、
前記現像装置として、請求項1乃至5のうちの何れか一項に記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
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-
2009
- 2009-01-30 JP JP2009019781A patent/JP2010175945A/ja active Pending
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