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JP5446903B2 - 現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 Download PDF

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JP5446903B2 JP2010007405A JP2010007405A JP5446903B2 JP 5446903 B2 JP5446903 B2 JP 5446903B2 JP 2010007405 A JP2010007405 A JP 2010007405A JP 2010007405 A JP2010007405 A JP 2010007405A JP 5446903 B2 JP5446903 B2 JP 5446903B2
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Description

本発明は、電子写真方式を用いた複写機やプリンタ、あるいはこれら複数の機能を備えた複合機等の画像形成装置に関し、特に、装置内に補給されたトナーをスクリュー部材で搬送するトナー搬送経路を備える現像装置と、これを含むプロセスカートリッジを備えた画像形成装置に関するものである。
近年、複写機やプリンタ等の電子写真技術を用いた画像形成装置の小型化やパーソナル化の要求に伴って、画像形成装置が有する現像装置の小型化が図られている。このような要求に伴って、現像装置内の現像剤がなくなった時点で、現像装置ごと交換する使い捨てタイプの現像装置や、この現像装置の他に、原稿画像の静電潜像が形成される感光体などの潜像担持体、及び潜像担持体上に残留したトナーを除去するクリーニング部等が一体化された、所謂プロセスカートリッジも一般に広く用いられるようになってきている。
しかしながら、このような小型化された現像装置においては、トナーと磁性キャリアからなる現像剤の収容量が少なく、現像剤撹拌部の省スペース化も余儀なくされている。さらに、近年の高画質化への要求からトナーの小粒径化が進んでおり、現像装置内に補給されたトナーの現像剤への均一分散および帯電が、ますます難しくなってきている。補給されたトナーが現像剤にうまく分散されないと、補給トナーが未帯電のまま現像剤表面を上滑りして移動してしまう。
このようなトナーが現像ローラに搬送されて現像領域へ搬送されると、地肌汚れ、濃度ムラ、トナー飛散といった画像欠陥が生じる要因となる。このような現象は、特に画像面積率の高い原稿を連続して印刷したときのように、トナー補給量が多くなった時に顕著となって現れる傾向にある。
このような補給トナーの攪拌不足に起因する問題を解消するために、現像装置へのトナー補給方式として、様々な提案がなされている。
例えば特許文献1では、補給トナーの上滑り防止のために、補給トナーを現像剤攪拌経路の下側に潜り込ませるようにして補給する方法が提示されている。
特許文献2では、二成分現像剤搬送経路の上からトナーを落として補給する方式ではなく、現像剤搬送経路とは別のトナーのみが搬送されるトナー搬送経路上に補給トナーを補給し、補給されたトナーをスクリュー部材で搬送して、現像剤の搬送経路と合流させるタイプの現像装置が提案されている。
特許文献1に記載の現像装置の構成では、補給トナーが現像剤の横側から現像剤に潜り込むようにして混合されるため、トナーが上滑りしにくく、特許文献2に記載の現像装置の構成では、現像剤の上から補給する方式と比較して補給トナーの分散性・帯電性が良いという利点がある。
しかしながらトナー搬送経路内のトナーは、キャリアと混合された現像剤と比べて圧密状態になり易く、長期間の放置、特に高温高湿環境で凝集し易くなる。トナー凝集体は白スジや、黒ポチ画像といった画像欠陥が発生する原因となるので、良好な画像を得るためには改善が要望されている。
本発明は上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、現像剤収納部でのトナー凝集を防止して良好な画像を得られる現像装置とプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明では、補給トナーを収容するトナー収容部と、キャリアとトナーからなる二成分現像剤を収容する現像剤収容部と、トナー収容部から現像剤収容部へ補給トナーを搬送する搬送スクリューを備えた現像装置において、少なくともトナー収容部に補給されるトナーのトナー面の高さよりも低い部分において搬送スクリューの外径とトナー収容部の内壁との間の隙間が無いことを特徴としている。
本発明では、搬送スクリューの外径とトナー収容部の内壁との間の隙間が無いようにするために、トナー収容部の内壁に、隙間を埋める隙間防止部材を装着して、搬送スクリューの外面とトナー収容部の内壁との間に隙間防止部材を介装した。
隙間防止部材は、トナー収容部の内壁に装着される第1の面と、第1の面と反対側に位置し搬送スクリューの外面と対向する第2の面とを備え、第2の面が搬送スクリューの外面に変形した状態で接触する弾性部材を有する。弾性部材の第2の面と搬送スクリューの外面との間に摩擦低減部材を有するようにしてもよい。
本発明では、搬送スクリューを、トナー収容部から現像剤収容部へと補給トナーを搬送する第1の方向と、現像剤収容部から前記トナー収容部へと前記現像剤を搬送する第2の方向へと回転可能に現像装置のケーシングで支持し、搬送スクリューを第1の方向と第2の方向とへ交互に駆動源で回転させるようにした。
本発明では、トナー収容部でのトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を有し、トナー濃度検知手段で検知されたトナー濃度が所定のトナー濃度値になるまで、駆動源で搬送スクリューを第1の方向と第2の方向とへ交互に回転駆動するように構成した。
本発明では、潜像担持体、帯電装置、潜像担持体のクリーニング装置の少なくとも1つと現像装置を有し、像担持体にトナー画像を形成するプロセスカートリッジにおいて、現像装置として上記の何れかの現像装置を備えていることを特徴としている。
本発明では、像担持体にトナー画像を形成するプロセスカートリッジと、プロセスカートリッジで形成されたトナー像を被転写材に記録する画像形成装置において、上記現像装置を有するプロセスカートリッジを備えていることを特徴としている。
本発明では、潜像が形成される像担持体と、像担持体に形成された潜像に現像剤を供給して現像する現像装置を備え、現像装置に上記現像装置を備えた画像形成装置であって、所定のトナー濃度値を任意に設定する設定手段を有することを特徴としている。
本発明では、トナー収容部でのトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、温湿度を検知可能な温湿度検知手段とを有し、搬送スクリューは、トナー収容部から現像剤収容部へと補給トナーを搬送する第1の方向と、現像剤収容部からトナー収容部へと現像剤を搬送する第2の方向へと回転可能であり、搬送スクリューを第1の方向と第2の方向とへ交互に回転させる駆動源を有するとともに、温湿度検知手段で検知された温湿度が予め設定された温湿度設定値の場合に、トナー濃度検知手段で検知されたトナー濃度が80%以下となるまで駆動源で搬送スクリューを第1の方向と第2の方向とへ交互に回転駆動することを特徴としている。
本発明では、トナー収容部でのトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、非動作時間をカウントする計測手段を有し、搬送スクリューは、トナー収容部から現像剤収容部へと補給トナーを搬送する第1の方向と、現像剤収容部からトナー収容部へと現像剤を搬送する第2の方向へと回転可能であり、搬送スクリューを第1の方向と第2の方向とへ交互に回転させる駆動源を有するとともに、計測手段が予め設定された非動作時間の設定値に達した場合に、トナー濃度検知手段で検知されたトナー濃度が80%以下となるまで、駆動源で搬送スクリューを第1の方向と第2の方向とへ交互に回転駆動することを特徴としている。
本発明では、搬送スクリューを第1の方向と第2の方向とへ交互に回転駆動したのち、第1の方向のみに回転駆動することを特徴としている。
本発明では、潜像が形成される像担持体と、像担持体に形成された潜像に現像剤を供給して現像する現像装置を備えた画像形成装置において、搬送スクリューを第1の方向のみに回転駆動したのち、画像濃度を調整するためのプロセスコントロールを行なうことを特徴としている。
本発明では、潜像担持体、帯電装置、潜像担持体のクリーニング装置の少なくとも1つと、現像装置とを有し、像担持体にトナー画像を形成するプロセスカートリッジにおいて、現像装置として上記何れかの現像装置を備えていることを特徴としている。
本発明では、像担持体にトナー画像を形成するプロセスカートリッジと、プロセスカートリッジで形成されたトナー像を被転写材に記録する画像形成装置において、上記プロセスカートリッジを備えていることを特徴としている。
本発明によれば、補給トナーを収容するトナー収容部からキャリアとトナーからなる二成分現像剤を収容する現像剤収容部へ補給トナーを搬送する搬送スクリューを備えた現像装置において、トナー収容部に補給されるトナーのトナー面の高さよりも低い部分において、搬送スクリューの外径とトナー収容部の内壁との間の隙間が無いように構成したので、トナー収容部内にトナー不動層が形成されなく。このため、現像剤収納部でのトナーの凝集体が極めて少なくなり、白スジや黒ポチ画像といった画像欠陥を防止して良好な画像を得られる。
本発明によれば、トナー収容部の搬送スクリュー外径とトナー収容部の内壁の隙間をなくす手段として、搬送スクリューの外面とトナー収容部の内壁との間に、トナー収容部の内壁に装着される第1の面と、第1の面と反対側に位置し搬送スクリューの外面と対向して、搬送スクリューの外面に弾性的に接触する第2の面を有し、第2の面と搬送スクリューの外面との間に摩擦低減部材を有する隙間防止部材を有しているので、トナーの凝集体が極めて少なくなり、白スジや黒ポチ画像といった画像欠陥を防止してより良好な画像を得られる。
本発明によれば、搬送スクリューを、トナー収容部から現像剤収容部へと補給トナーを搬送する第1の方向と、現像剤収容部から前記トナー収容部へと現像剤を搬送する第2の方向へと交互に駆動源で回転駆動するので、トナー収容部のトナーと現像剤収容部の現像剤との混合が可能となって、トナーの凝集体が極めて少なくなり、白スジや黒ポチ画像といった画像欠陥を防止してより良好な画像を得られる。
本発明が適用された画像形成装置の概略構成を示す全体図である。 本発明が適用された現像装置を備えたプロセスカートリッジの概略構成を示す拡大図である。 現像装置内での現像剤の搬送状態を示す拡大図である。 トナー供給部内のトナーと現像剤収納部内の現像剤を搬送する搬送スクリュー部材の構成を示す斜視図である。 トナー補給部内でのトナーの状態を示すもので、(a)は従来のトナーの状態を示す断面図、(b)は搬送スクリューの外径とトナー収容部の内壁の隙間を、搬送スクリューを大きくして無くしたときのトナーの状態を示す断面図、(c)は搬送スクリューの外径とトナー収容部の内壁との隙間を隙間防止部材で無くしたときのトナーの状態を示す断面図である。 トナー凝集体とトナー濃度との関係を示す特性図である。 トナー濃度値を任意に設定する形態の構成を示す拡大図である。 温湿度を考慮してトナー濃度値を設定する形態の構成を示す拡大図である。 非作動時間を考慮してトナー濃度値を設定する形態の構成を示す拡大図である。
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。
本発明に係る現像装置は、トナー搬送経路(トナー収容部との関係は・・)内のスクリューの外径と搬送経路の内壁との隙間を極めて少なくする、理想的にはゼロにすることによって、トナー搬送経路内の不動トナー(デッドトナー)部をなくし、トナー補給経路内にあっては長期に渡りストレスを受けつつ、搬送されないトナーを無くして、凝集体の発生を防止したものである。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
まず、画像形成装置の全体構成と動作について説明する。図1に示す画像形成装置は、カラーレーザープリンタ(以下「カラープリンタ」と記す)を示している。画像形成装置本体となるカラープリンタのケーシング100の上部には、トナー容器収容部31が配置されている。このトナー容器収容部31内には、各色(イエロー,マゼンタ,シアン,ブラック)に対応した4つのトナー容器32Y,32M,32C,32Kが着脱自在(交換自在)に設置されている。これら各トナー容器内には、補給用のトナーTがそれぞれ収納されている。
トナー容器収容部31の下方には、中間転写ユニット15が配設されている。中間転写ユニット15は中間転写体となる中間転写ベルト8を備えている。中間転写ベルト8の下方には、中間転写ベルト8に対向するように、各色(イエロー,マゼンタ,シアン、ブラック)に対応したプロセスカートリッジとなる作像部6Y,6M,6C,6Kが並設配置されている。
トナー容器32Y,32M,32C,32Kと作像部6Y,6M,6C,6Kの間には、それぞれ、トナー補給装置60Y,60M,60C,60Kが配設されている。そして、トナー容器32Y,32M,32C,32Kに収容された各トナーTは、それぞれ、トナー補給装置60Y,60M,60C,60Kによって、作像部6Y,6M,6C,6Kが備える現像装置5Y,5M,5C,5K内に供給(補給)される。作像部6Y,6M,6C,6Kの下方には、各色の画像に対応した潜像を形成するレーザ光Lを各感光体上に照射する露光装置7が配置され、さらにこの下方には転写紙等の被転写材Pが収納された給紙部26が配置されている。
図2に示すように、イエローに対応した作像部6Yは、潜像担持体となる感光体ドラム1Yと、感光体ドラム1Yの周囲に配設された帯電装置4Y、現像装置5Y(現像部)、クリーニング部2Y、除電部(不図示である。)、等で構成されている。作像部6Yでは、感光体ドラム1Y上で、周知の電子写真の作像プロセス(帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程)が行われ、感光体ドラム1Y上にイエロー画像が形成されることになる。
他の3つの作像部6M,6C,6Kも、使用されるトナーの色が異なる以外は、イエローに対応した作像部6Yとほぼ同様の構成となっていて、それぞれのトナー色に対応したトナー画像が形成される。以下、他の3つの作像部6M,6C,6Kの説明を適宜に省略して、イエローに対応した作像部6Yのみの説明を行うことにする。
図2において、感光体ドラム1Yは、不図示の駆動モータによって図2中の時計方向に回転駆動される。そして、帯電装置4Yの位置で、感光体ドラム1Yの表面が一様に帯電される(帯電工程である)。その後、感光体ドラム1Yの表面は、図1に示す露光装置7から発せられたレーザ光Lの照射位置に達して、この位置での露光走査によってイエローに対応した静電潜像が形成される(露光工程である)。静電潜像が形成された感光体ドラム1Yの表面は、現像装置5Yとの対向位置に達して、この位置で静電潜像がイエローのトナーで現像されて、イエローのトナー像が形成される(現像工程である)。
トナー像が形成された感光体ドラム1Yの表面は、中間転写ベルト8及び第1転写バイアスローラ9Yとの対向位置に達して、この位置で転写バイアスが印加されることで感光体ドラム1Y上のトナー像が中間転写ベルト8上に転写される(1次転写工程)。このとき、感光体ドラム1Y上には、僅かながら未転写トナーが残存するので、感光体ドラム1Yの表面がクリーニング部2Yとの対向位置に達すると、この位置で感光体ドラム1Y上に残存した未転写トナーがクリーニングブレード2aによって機械的に回収される(クリーニング工程)。クリーニングされた感光体ドラム1Yの表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム1Y上の残留電位が除去される。こうして、感光体ドラム1Y上で行われる、一連の作像プロセスが終了する。
上述した作像プロセスは、図1に示す他の作像部6M,6C,6Kでも、イエロー作像部6Yと同様に行われる。すなわち、作像部の下方に配設された露光部7から、画像情報に基いたレーザ光Lが、各作像部6M,6C,6Kの各感光体ドラム上に向けて照射される。詳しくは、露光部7は、光源からレーザ光Lを発して、そのレーザ光Lを回転駆動されたポリゴンミラーで走査しながら、複数の光学素子を介して各感光体ドラム上に照射する。その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト8上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト8上にカラー画像が形成される。
中間転写ユニット15は、中間転写ベルト8、4つの1次転写バイアスローラ9Y、9M,9C,9K,2次転写バックアップローラ12、複数のテンションローラ、中間転写クリーニング部等で構成されている。中間転写ベルト8は、複数のローラ部材によって張架・支持されるとともに、1つのローラ部材12の回転駆動によって図1中の矢印方向に無端移動される。
4つの1次転写バイアスローラ9Y,9M,9C,9Kは、それぞれ中間転写ベルト8を感光体ドラム1Y,1M,1C,1Kとの間に挟み込んで1次転写ニップを形成している。そして、これら1次転写バイアスローラ9Y,9M,9C,9Kには、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。
中間転写ベルト8は、矢印方向に走行して、1次転写バイアスローラ9Y,9M,9C,9Kの1次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム1Y,1M,1C,1K上の各色のトナー像が、中間転写ベルト8上に重ねて1次転写される。
その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト8は、2次転写ローラ19との対向位置に達する。この位置では、2次転写バックアップローラ12が、2次転写ローラ19との間に中間転写ベルト8を挟み込んで2次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト8上に形成された4色のトナー像は、この2次転写ニップの位置に搬送された被転写材P上に一括転写される。このとき、中間転写ベルト8には、被転写材Pに転写されなかった未転写トナーが残存するので、不図示の中間転写クリーニング部の位置に達すると、その位置でベルト8上の未転写トナーが回収される。こうして、中間転写ベルト8上で行われる、一連の転写プロセスが終了する。
2次転写ニップの位置に搬送された被転写材Pは、ケーシング100の下方に配設された給紙部26から、給紙ローラ27やレジストローラ対28等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、給紙部26には、被転写材Pが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ27が図1中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の被転写材Pがレジストローラ対28のローラ間に向けて給送される。レジストローラ対28に搬送された被転写材Pは、回転駆動を停止したレジストローラ対28のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト8上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対28が回転駆動されて、被転写材Pが2次転写ニップに向けて搬送される。こうして、被転写材P上に、所望のカラー画像が転写される。
その後、2次転写ニップの位置でカラー画像が転写された被転写材Pは、定着部20の位置に搬送される。被転写材Pは、この位置で、定着ベルト及び加圧ローラによる熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像が被転写材P上に定着される。
カラー画像が定着される被転写材Pは、排紙ローラ対29のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対29によって装置外に排出された被転写Pは、出力画像として、スタック部30上に順次スタックされる。こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。
次に、図2,図3にて、作像部における現像装置の構成・動作について、さらに詳しく説明する。現像装置5Yは、感光体ドラム1Yに対向する現像ローラ51Y、現像ローラ51Yに対向するドクターブレード52Y、現像剤収容部53Y,54Y内に配設された搬送スクリュー部材55Y,56Y、トナー収容部57Y内の現像剤G中のトナー濃度を検知する濃度検知センサ58Y、等で構成されている。
現像ローラ51Yは、内部に固設されたマグネットや、マグネットの周囲を回転するスリーブ等で構成される。現像剤収容部53Y,54Y内には、キャリアとトナーとからなる2成分現像剤G(図2にのみ記載)が収容されている。現像剤収容部53Yと現像剤収容部54とを仕切る内壁70Yには、現像剤収容部53Yから現像剤収容部54Yに還流する開口71Yと、現像剤収容部54Yから現像剤収容部53Yに還流する開口72Yが形成されている。開口71よりも現像剤収容部54Yの搬送方向上流部には、トナー収容部57Yが形成されている。
トナー収容部57Yは、その上方に形成された開口を介してトナー落下経路64Yに連通している。各収容部内に配置された搬送スクリュー部材55Y,56Yの端部には、図3に示すように、互いに噛み合う歯車GY1と歯車GY2が固定されていて、何れか一方の歯車が回転すると、他の歯車が反対方向に回転するように構成されている。これら歯車の一方は、駆動源となる駆動モータ75Yからの駆動力が伝達されるように構成されている。駆動モータ75Yは図2に示す制御手段80と電気的に接続されていて、制御手段80の制御信号に応じて正/逆両方向に回転駆動するように構成されている。制御手段80には、濃度検知センサ58Yが信号線を介して接続されていて、濃度検知センサ58Yからトナー濃度情報を入力されるように構成されている。
このように構成された現像装置5Yは、次のように動作する。
現像ローラ51Yのスリーブは、図2の矢印方向に回転している。そして、マグネットにより形成された磁界によって現像ローラ51Y上に担持された現像剤Gは、スリーブの回転にともない現像ローラ51Y上を移動する。現像装置5Y内の現像剤Gは、現像剤中のトナーの割合(トナー濃度)が所定の範囲内になるように調整される。詳しくは、現像装置5Y内のトナー消費に応じて、トナー容器32Yに収容されているトナーTが、トナー補給装置60Yを介してトナー収容部57Y内に補給される。なお、トナー容器32Yについては後で詳しく説明する。
その後、搬送スクリュー部材55Yの回転によって現像剤収容部54Y内に搬送された補給トナーTは、現像剤Gとともに混合・撹拌されながら、図3に示す開口72Yから現像剤収容部53Yに導入される。そして搬送スクリュー部材56Yの回転によって開口71側へと搬送され、開口71から現像剤収容部54Yへと戻されることで、2つの現像剤収容部53Y、54Yを循環する(図3の矢印方向である。)そして、現像剤G中のトナーは、キャリアとの摩擦帯電によりキャリアに吸着して、現像ローラ51Y上に形成された磁力によりキャリアとともに現像ローラ51Y上に担持される。
現像ローラ51Y上に担持された現像剤Gは、図2中の矢印方向に搬送されて、ドクターブレード52Yの位置に達する。そして、現像ローラ51Y上の現像剤Gは、この位置で現像剤量が適量化された後に、感光体ドラム1Yとの対向位置(現像領域である。)まで搬送される。そして、現像領域に形成された電界によって、感光体ドラム1Y上に形成された潜像にトナーが吸着される。その後、現像ローラ51Y上に残った現像剤Gはスリーブの回転にともない現像剤収容部53Yの上方に達して、この位置で現像ローラ51Yから離脱されて現像剤収容部53Yへと戻される。
次に、トナー搬送経路57Yに補給されたトナーTの挙動についてさらに詳しく説明する。
図3に示すように、現像剤収容部54とトナー搬送経路57Yとは、開口71近傍で連通している。現像剤収容部54Yおよびトナー収容部57Yの中に配置された搬送スクリュー部材56Yは、図4に示すように、トナー収容部57Y内に位置する搬送スクリュー56Yaと、現像剤収納部54Yに位置する搬送スクリュー56Ybとを備えている。
ナー収容部57は、図5に示すように、補給されるトナーTのトナー面の高さよりも低い部分において、この内壁57aが円弧状に形成されている。トナー収容部57の内壁57Yaの幅Wとトナー収容部57Y内の搬送スクリュー56Yaの外径Rは、図3に示す現像剤収容部54Yの幅W1と搬送スクリュー56Ybの外径R1はよりも狭く(細く)形成されている。搬送スクリュー56Yaの外径Rは、ナー収容部57Yの内壁57Yaの幅Wよりも細く形成されている。
このため、図5(a)に示すように、搬送スクリュー56Yaの外面56Ya1とトナー収容部57Yの内壁57Yaの間に隙間Sがあると、その部分のトナーは、搬送スクリュー部材56Yが回転しても現像剤収容部54Yまで搬送されず、不動層90を形成してしまう。不動層90のトナーTは長期間の高温高湿環境での放置により圧密状態になり易く、凝集し易くなる。そして、現像装置5Yに振動が加わる等のきっかけで、内壁57Yaに付着していた不動層90のトナーTが崩れ、その中の凝集体が搬送スクリュー部材56Yの回転に伴って、図4に示す現像剤収容部54Yから現像剤収容部53Yに搬送され、最後には図2に示すドクターブレード52Yに詰まって白スジ画像となってしまう可能性がある。ドクターブレード52Yに詰まるほど大きな凝集体でない場合は、画像上にその色のトナーの塊が落ちた画像(ポチ画像)となって現れる。不動層90の厚み(すなわち内壁57Yaと搬送スクリュー56Yaの外面56Ya1の隙間Sの大きさ)が厚いほど、大きな凝集体が発生する危険性がある。なお本形態では、ドクターブレード52Yと現像ローラ51Yとの間のギャップ(ドクターギャップ)は0.4mmとしている。
以上に述べたような背景から、トナー収容部57Yの内壁57Yaと搬送スクリュー56Yaの外面56Ya1の隙間Sは、小さいほうが好ましい。
(第1の実施形態)
そこで、本形態では、図5(b)に示すように、トナー収容部57Yの内壁57Yaと搬送スクリュー56Yaの外面56Ya1との隙間Sが略ゼロとなるように、搬送スクリュー56Yaの外径Rがトナー収容部57Yの内壁57Yaの径より0〜0.1mmだけ小さく(細く)した。
このような構成とすることで、トナー収容部57Yに補給されたトナーTは不動層90を形成することなく、現像剤収容部54Y(図4参照)まで搬送され、その先でキャリアと分散・帯電される。このため、現像装置5Y内のトナー収容部57Yでのトナー凝集を防止でき、良好な画像を得られる。
ただし、搬送スクリュー56Yaの製造上の振れ精度や、トナー収容部57Yの製造誤差を考えると、トナー収容部57の内壁57Yaと搬送スクリュー56Yaの外面56Ya1との間の隙間Sを低コストで完全に無くすことは難しい。
(第2の実施形態)
そこで、本形態では図5(C)に示すように、搬送スクリュー56Yaの外径Rはトナー収容部57Yの内壁57Yaよりも例えば1.0mm小さく(細く)し、その隙間Sを埋めるために、トナー収容部57Yの内壁57Yaに沿うように間防止部材83Yを内壁57Yaと搬送スクリュー56Yaの外面56Ya1との間に配置した。
間防止部材83Yは、内壁57Yaに装着される第1の面81Yaと、第1の面81Yaと反対側に位置し搬送スクリューの外面56Ya1と対向する第2の面81Ybを備え、この第2の面81Ybが搬送スクリューの外面56Ya1に変形した状態で接触する弾性部材となるスポンジ81Yと、スポンジ81の第2の面81Ybに貼り付けることで、搬送スクリューの外面56Ya1と第2の面81Ybとの間に介装される摩擦低減部材となる薄い樹脂製(PET)のフィルム部材82Yとを備えている。
このような構成とすることで、常にスポンジ81Yとその上のフィルム部材82Yが搬送スクリュー56Yaを押し上げるように密着し、トナー収容部57Yの内壁57Yaと搬送スクリュー56Yaとの隙間Sがなくなる。したがって、トナー収容部57Yに補給されたトナーTは不動層90を形成することなく現像剤収容部54Yまで搬送され、その先で現像剤G中のキャリアと分散・帯電される。このため、現像装置5Y内のトナー収容部57Yでのトナー凝集を、搬送スクリュー56Yの精度を高めて製造する場合に比べて低コストで防止でき、良好な画像を得られる。
また、搬送スクリュー56Yaの外面56Ya1と接触する面がスポンジ81Yであると、搬送スクリュー56Yaの回転時の抵抗が増して駆動モータ75Yへの負荷が大きくなったり、経時においてスポンジ部材81が搬送スクリュー56Yaの回転によって破損し、破損したスポンジ片が現像剤Gに混入することが考えられる。しかし、本形態では搬送スクリュー56Yaとスポンジ部材81の間に薄いフィルム部材82Yを介在させているので、搬送スクリュー56Yaの回転時の抵抗は少なく駆動モータ75Yへ負荷を軽減しながら、スポンジ部材81の耐久性を高められるとともに、現像剤Gにスポンジ片が混入することもない。
無論、隙間Sを無くす目的だけならフィルム部材82Yのない、スポンジ部材81Y単体で隙間防止部材83Yを形成しても良い。
また、図5(a)に示すように、従来から搬送スクリュー56Yaの外径Rはトナー収容部57Yの内壁57Yaとの間には隙間Sが存在しているので、従来構成にスポンジ81Yとフィルム部材82Yとから構成された隙間防止部材83Y、あるいはスポンジ81Y単体で構成した隙間防止部材83Yを装着するだけで、従来構成の現像装置の部品を使用することができ、よりコストの低減を図れる。さらには、回収してきた画像形成装置から現像装置を取り外してリユース品として使用する場合でも、当該リユース品を分解・清掃する際に、隙間防止部材83Yを装着することで、リユース前の製品に比べて、トナー収容部57Yでのトナー凝集を防止でき、性能アップを図ることができる。
図5(b)及び図5(c)に示す第1の実施形態及び第2の実施形態の構成を用いた現像装置をそれぞれ備えたプロセスカートリッジを画像形成装置に装着し、トナー補給が多く入る20%画像面積率のチャートで1000枚の画像形成を行った後、40℃70%の高温高湿環境で2ヶ月間放置したところ、凝集体によるドクターブレードの詰まりによる白スジは発生せず、凝集体によるポチ画像も発生しなかった。
また、各実施の形態において、作像部6Y,6M,6C,6Kの一部又は全部をプロセスカートリッジとすることもできる。その場合であっても、上述した前記各実施の形態と同様の効果を得ることができる。
(第3の実施形態)
上述の形態において、搬送スクリュー部材55Y,56Yは一方向にのみ駆動モータ75Yによって回転されるため、トナー補給口64からトナー収容部57に補給されたトナーTは、現像剤収納部53Yと現像剤収納部54Yとの間を一方向(図3では時計回り)に移動するのみである。このため、作像に使用されている現像剤Gは、トナー収容部57Yには入り込んでこない。
そこで、本形態では、図4に示すように、トナー収容部57のトナーTを現像剤収納部54Yへ搬送する方向(第1の方向)と、この方向と逆方向となり、現像剤収納部54Yの現像剤Gをトナー収容部57へ搬送する方向(第2の方向)に搬送スクリュー部材56Yを回転可能に設け、かつこの第1の方向と第2の方向に搬送スクリュー部材56Yを回転するように駆動モータ75Yを正/逆回転駆動するようにした。ここでは、トナー収容部57から現像剤収納部54YへトナーTを搬送する方向(第1の方向)に搬送スクリュー部材56Yが回転する方向を駆動モータ75Yの正転駆動とし、現像剤収納部54Yからトナー収容部57へ現像剤Gを搬送する方向(第2の方向)に搬送スクリュー部材56Yが回転する方向を駆動モータ75Yの逆転駆動とする。
このように、駆動モータ75Yを逆転駆動すると、搬送スクリュー部材56Yにより現像剤Gをトナー収容部57Yに搬送でき、トナー収容部57Yの補給トナーTと現像剤Gを混合することができる。
但し、1度逆回転をしただけでは、トナー収容部57Yの補給トナーTが搬送されてくる現像剤Gによって持ち上げられ混合しない部分が生じてしまう。そこで、駆動モータ75Yの逆転駆動と正転駆動を繰り返す事により、全ての補給トナーTを現像剤Gと混合する事ができる。この駆動モータ75Yの制御は図2に示す制御手段80によって制御すればよい。
図6は、50℃/80%の高温高多湿の環境に1ヶ月放置したトナー濃度(%)と凝集体量(mg/g)の関係を示すものである。凝集体量(mg/g)は、篩いに残った重量/篩いで篩う前の重量である。凝集体は目開き106μmの篩いで篩った時の残ったトナー及びキャリアである。図6においてトナー1は黒トナー(K)を、トナー2はイエロートナー(Y)を示す。これらトナーの物性的には、色差を生じさせる顔料以外同一としている。
図6に示すように、混合部のトナー濃度を80%以下にする事と、凝集体の発生を大幅に改善する事が可能になることがわかる。
このため、本形態では、図2に示す制御手段80には、所定のトナー濃度値T1として80%以下の数値を予め設定し、トナー濃度検知センサ58Yが検知したトナー濃度がトナー濃度値T1になるまで、駆動モータ75Yを正逆駆動するようにした。
この所定のトナー濃度値T1は、制御手段80に予め一定の値として記憶させても良いが、図7に示すように、制御手段80に対してトナー濃度値T1を調整する設定手段91を接続し、この設定手段91を操作して装置使用者が任意にトナー濃度値T1を設定するようにしても良い。
このように、トナー濃度値T1を任意に設定可能とすると、装置の工場出荷前に、予め駆動モータ75Yを正逆駆動することで、長期間高温高湿の環境に曝される、例えば船舶により画像形成装置を輸送することが可能となり、航空機による輸送に比べて輸送コストを低減でき、最終的には画像形成装置をコスト低減につながる。
また、画像形成装置(ここではカラーレーザープリンタ)のユーザーが長期休暇をする前に、保守点検作業者やユーザー自身が設定手段91を操作して駆動モータ75Yを正逆駆動することで、長期休暇中のトナー凝集発生を未然に防ぐ事が可能できる。
(第4の実施形態)
第3の実施形態では、トナー濃度値T1を設定手段91で設定可能としたが、本形態では、図8に示すように、制御手段80に濃度検知センサ58Yを接続するとともに、温湿度を検知可能な温湿度検知手段92を接続し、駆動モータ75Yを制御するようにしている。
本形態における制御手段80による制御内容は、搬送スクリュー部材56Yを第1の方向と第2の方向とへ交互に駆動モータ75Yで回転するとともに、温湿度検知手段92で検知された温湿度が、予め制御手段80に設定された温湿度設定値T2の場合に、トナー濃度検知手段58Yで検知されたトナー濃度が80%以下となるまで駆動モータ75Yを駆動して搬送スクリュー56Yを第1の方向と第2の方向とへ交互に回転駆動する。
温湿度設定値T2としては、温湿度上限値となる例えば、トナーの保存温度上限である35℃以上や湿度90%RH以上が挙げられる。このような温度や湿度を温湿度検知手段92が検知すると、搬送スクリュー部材56Yを第1の方向と第2の方向とへ交互に駆動モータ75Yで回転することで、ユーザーの使用環境が、トナー凝集が起こりやすい環境になった状況下でも、凝集体の発生を未然に防ぐ事が可能になる。
(第5の実施形態)
本形態は、制御手段80に濃度検知センサ58Yを接続するとともに、現像装置の非動作時間をカウントする計測手段となるタイマー93を接続し、駆動モータ75Yを制御するようにしている。
本形態における制御手段80による制御内容は、搬送スクリュー56Yを第1の方向と第2の方向とへ交互に駆動モータ75Yで回転するとともに、タイマー93が予め設定された非動作時間の設定値T3に達した場合に、トナー濃度検知手段58Yで検知されたトナー濃度が80%以下となるまで、駆動モータ75Yを駆動して搬送スクリュー56Yを第1の方向と第2の方向とへ交互に回転駆動する。タイマー93による計測開始は、現像装置が停止した直後からとする。
非動作時間の設定値T3としては、放置時間上限となる例えば、長期休暇の判断スレッシュとなる現像装置(画像形成装置)による画像形成動作が停止してから2日(48時間)以上になった時が挙げられる。
このような放置時間の上限値となる設定値T3にタイマー93が到達すると、つまり、タイマー93が48時間以上になると、搬送スクリュー部材56Yを第1の方向と第2の方向とへ交互に駆動モータ75Yで回転することで、ユーザーが長期休暇にあることを想定できるため、長期休暇中のトナー凝集発生を未然に防ぐ事が可能になる。
上記形態では、ある設定条件になると、搬送スクリュー56Yを第1の方向と第2の方向とへ交互に回転駆動したが、搬送スクリュー56Yを第1の方向と第2の方向とへ交互に回転駆動したあとに、第1の方向のみに回転駆動するように駆動モータ75Yを制御手段80で制御するようにしてもよい。
ある設定条件で搬送スクリュー56Yを第1の方向と第2の方向とへ交互に回転駆動させると、作像に使用される現像剤にトナー濃度の偏差が生じてしまうことがあるが、搬送スクリュー56Yを第1の方向と第2の方向とへ交互に回転駆動したあとに、第1の方向のみに搬送スクリュー56Yを回転駆動して現像剤攪拌動作を実行すると、作像に使用される現像剤のトナー濃度偏差を解消する事が可能になる。
また、搬送スクリュー56Yを第1の方向と第2の方向とへ交互に回転駆動したあとに、第1の方向のみに搬送スクリュー56Yを回転駆動したあとに、感光体ドラム1Yや中間転写ベルト8や被転写材Pに形成されるトナー像のトナー濃度、言い換えると画像濃度を調整するためのプロセスコントロールを行なうようにしてもよい。
これは、トナー濃度の偏差を解消するために、上述のように搬送スクリュー56Yを第1の方向と第2の方向とへ交互に回転駆動したのち、第1の方向のみに搬送スクリュー56Yを回転駆動して現像剤攪拌動作を実行すると、作像に使用される現像剤のトナー濃度が上昇する。そのため、トナーのQ/Mが低下し、攪拌動作前のプロセス条件(現像ポテンシャル)では狙いのトナー付着量以上付着してしまうことがある。
そこで、第1の方向のみに搬送スクリュー56Yを回転駆動したあとに、画像濃度を調整するためのプロセスコントロールを行なうと、作像に使用される現像剤のトナー濃度が上昇した後のプロセス条件を決定することができ、より狙いのトナー付着量を得る事が可能となって、凝集体の発生を未然に防ぎながらも、良好な画像を安定して得ることが可能となる。
上記各形態では、イエローの現像装置5Yやプロセスカートリッジ6Yに本発明を適用した例で説明したが、各形態の構成を他の色の現像装置やプロセスカートリッジに適用しても、各形態で説明した効果と同様の効果を得ることが出来る。なお、本発明が前記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、前記各実施の形態の中で示唆した以外にも、前記各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は前記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
1 (Y、C、M、K) 潜像担持体
2 (Y、C、M、K) クリーニング装置
4 (Y、C、M、K) 帯電装置
5(Y、C、M、K) 現像装置
6(Y、C、M、K) プロセスカートリッジ
54(Y、C、M、K) 現像剤収容部
56(Y、C、M、K)a 搬送スクリュー
56(Y、C、M、K)a1 搬送スクリューの外面
57(Y、C、M、K) トナー収容部
57(Y、C、M、K)a トナー収容部の内壁
58(Y、C、M、K) トナー濃度検知手段
75(Y、C、M、K) 駆動源
80 制御手段
81(Y、C、M、K) 弾性部材
81(Y、C、M、K)a 第1の面
81(Y、C、M、K)b 第21の面
83(Y、C、M、K) 隙間防止部材
82(Y、C、M、K) 摩擦低減部材
91 設定手段
92 温湿度検知手段
93 計測手段
100 画像形成装置
G 二成分現像剤
P 被転写材
R 搬送スクリューの外径
S 隙間
T 補給トナー
T2 温湿度設定値
T3 非動作時間の設定値
特開2008-257213号公報 特開2005-266511号公報

Claims (16)

  1. 補給トナーを収容するトナー収容部と、キャリアとトナーからなる二成分現像剤を収容する現像剤収容部と、前記トナー収容部から現像剤収容部へ補給トナーを搬送する搬送スクリューを備えた現像装置において、
    少なくとも前記トナー収容部に補給されるトナーのトナー面の高さよりも低い部分において、前記搬送スクリューの外径とトナー収容部の内壁との間の隙間が無く、
    前記搬送スクリューは、前記トナー収容部から前記現像剤収容部へと補給トナーを搬送する第1の方向と、前記現像剤収容部から前記トナー収容部へと前記現像剤を搬送する第2の方向へと回転可能であり、
    前記搬送スクリューを第1の方向と第2の方向とへ交互に回転させる駆動源と、
    前記トナー収容部でのトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を有し、
    前記トナー濃度検知手段で検知されたトナー濃度が所定のトナー濃度値になるまで、前記駆動源で前記搬送スクリューを第1の方向と第2の方向とへ交互に回転駆動することを特徴とする現像装置。
  2. 前記搬送スクリューの外面と前記トナー収容部の内壁との間に隙間防止部材を介装したことを特徴とする請求項1記載の現像装置。
  3. 前記隙間防止部材は、前記トナー収容部の内壁に装着される第1の面と、第1の面と反対側に位置し前記搬送スクリューの外面と対向する第2の面とを備え、第2の面が前記搬送スクリューの外面に変形した状態で接触する弾性部材を有することを特徴とする請求項1記載の現像装置。
  4. 前記弾性部材の第2の面と前記搬送スクリューの外面との間に摩擦低減部材を有することを特徴とする請求項3記載の現像装置。
  5. 潜像が形成される像担持体と、前記像担持体に形成された潜像に現像剤を供給して現像する現像装置を備え、前記現像装置として請求項1乃至4の何れか1つに記載の現像装置を備えた画像形成装置であって、
    前記所定のトナー濃度値を任意に設定する設定手段を有することを特徴とする画像形成装置。
  6. 潜像担持体、帯電装置、潜像担持体のクリーニング装置の少なくとも1つと、現像装置とを有し、前記像担持体にトナー画像を形成するプロセスカートリッジにおいて、
    前記現像装置として請求項1ないし4の何れか1項に記載の現像装置を備えていることを特徴とするプロセスカートリッジ
  7. 担持体にトナー画像を形成するプロセスカートリッジと、前記プロセスカートリッジで形成されたトナー像を被転写材に記録する画像形成装置において、
    前記プロセスカートリッジとして請求項6に記載のプロセスカートリッジを備えていることを特徴とする画像形成装置。
  8. 補給トナーを収容するトナー収容部と、キャリアとトナーからなる二成分現像剤を収容する現像剤収容部と、前記トナー収容部から現像剤収容部へ補給トナーを搬送する搬送スクリューを備えた現像装置において
    少なくとも前記トナー収容部に補給されるトナーのトナー面の高さよりも低い部分において、前記搬送スクリューの外径とトナー収容部の内壁との間の隙間が無く、
    前記トナー収容部でのトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、温湿度を検知可能な温湿度検知手段とを有し、
    前記搬送スクリューは、前記トナー収容部から前記現像剤収容部へと補給トナーを搬送する第1の方向と、前記現像剤収容部から前記トナー収容部へと前記現像剤を搬送する第2の方向へと回転可能であり、
    前記搬送スクリューを第1の方向と第2の方向とへ交互に回転させる駆動源を有するとともに、前記温湿度検知手段で検知された温湿度が、予め設定された温湿度設定値の場合に、前記トナー濃度検知手段で検知されたトナー濃度が80%以下となるまで前記駆動源で前記搬送スクリューを第1の方向と第2の方向とへ交互に回転駆動することを特徴とする現像装置。
  9. 補給トナーを収容するトナー収容部と、キャリアとトナーからなる二成分現像剤を収容する現像剤収容部と、前記トナー収容部から現像剤収容部へ補給トナーを搬送する搬送スクリューを備えた現像装置において、
    少なくとも前記トナー収容部に補給されるトナーのトナー面の高さよりも低い部分において、前記搬送スクリューの外径とトナー収容部の内壁との間の隙間が無く、
    前記トナー収容部でのトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、非動作時間をカウントする計測手段を有し、
    前記搬送スクリューは、前記トナー収容部から前記現像剤収容部へと補給トナーを搬送する第1の方向と、前記現像剤収容部から前記トナー収容部へと前記現像剤を搬送する第2の方向へと回転可能であり、
    前記搬送スクリューを第1の方向と第2の方向とへ交互に回転させる駆動源を有するとともに、前記計測手段が予め設定された非動作時間の設定値に達した場合に、前記トナー濃度検知手段で検知されたトナー濃度が80%以下となるまで、前記駆動源で前記搬送スクリューを第1の方向と第2の方向とへ交互に回転駆動することを特徴とする現像装置。
  10. 前記搬送スクリューの外面と前記トナー収容部の内壁との間に隙間防止部材を介装したことを特徴とする請求項8又は9記載の現像装置。
  11. 前記隙間防止部材は、前記トナー収容部の内壁に装着される第1の面と、第1の面と反対側に位置し前記搬送スクリューの外面と対向する第2の面とを備え、第2の面が前記搬送スクリューの外面に変形した状態で接触する弾性部材を有することを特徴とする請求項8又は9記載の現像装置。
  12. 前記弾性部材の第2の面と前記搬送スクリューの外面との間に摩擦低減部材を有することを特徴とする請求項11記載の現像装置。
  13. 前記搬送スクリューを第1の方向と第2の方向とへ交互に回転駆動したのち、第1の方向のみに回転駆動することを特徴とする請求項8乃至12いずれか1項に記載の現像装置
  14. 潜像が形成される像担持体と、前記像担持体に形成された潜像に現像剤を供給して現像する現像装置を備え、前記現像装置として請求項13記載の現像装置を備えた画像形成装置であって、
    前記搬送スクリューを第1の方向のみに回転駆動したのち、画像濃度を調整するためのプロセスコントロールを行なうことを特徴とする画像形成装置
  15. 潜像担持体、帯電装置、潜像担持体のクリーニング装置の少なくとも1つと、現像装置とを有し、前記像担持体にトナー画像を形成するプロセスカートリッジにおいて、
    前記現像装置として請求項8乃至12のいずれか1項に記載の現像装置を備えていることを特徴とするプロセスカートリッジ
  16. 像担持体にトナー画像を形成するプロセスカートリッジと、前記プロセスカートリッジで形成されたトナー像を被転写材に記録する画像形成装置において、
    前記プロセスカートリッジとして請求項15記載のプロセスカートリッジを備えていることを特徴とする画像形成装置。
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