JP2005257864A

JP2005257864A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2005257864A
Application number: JP2004067153A
Authority: JP
Inventors: Mutsumi Kikuchi; 睦菊池; Tooru Ikisu; 徹五十洲; Kiyoshi Sako; 潔酒向; Hisaya Iwata; 尚也岩田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2004-03-10
Filing date: 2004-03-10
Publication date: 2005-09-22

Abstract

【課題】現像ロール軸方向の現像ムラが防止され、高画質の画像を安定して形成することのできる画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】回転軸４０３方向に延び、現像剤がその延在方向一端側４０６ａから他端側４０６ｂに向かって送り込まれる、一端側４０６ａの容積の方が他端側４０６ｂの容積よりも小さな移行空間４０６が設けられた現像装置であって、移行空間４０６に送り込まれた現像剤が表面に供給される供給領域と、像担持体上に形成された静電潜像をトナーによって現像する現像領域とを経由して所定方向に回転する現像ロール４０３と、上記供給領域よりも現像ロール４０３の回転方向下流側に配備された、現像ロール４０３の回転軸方向に延びる、上記表面に移行した現像剤のその表面での層の厚さを規制する層規制部材４０４とを備えた。
【選択図】図４

Description

本発明は、電子写真方式のプリンタや複写機などの画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式の画像形成装置において、像担持体上に形成された静電潜像をトナーを含む現像剤で現像して像担持体上にトナー像を形成する現像装置として、表面に現像剤を担持しその現像剤を像担持体に供給する現像ロールと、現像剤を収容する現像剤収容室と、その現像剤収容室内に配備され、現像剤を攪拌しながら現像ロールに搬送する攪拌搬送部材と、現像ロールに搬送された現像剤の層厚を規制する層規制部材とを備えた現像装置が広く用いられている。

このような現像装置において、層規制部材によって現像ロール上に形成された現像剤層は、現像ロールの回転に伴って移送され、像担持体に対向する現像位置において像担持体に供給され現像に消費される。現像にあずからなかった現像剤は現像剤収容室に回収されて再使用されるが、この現像剤の再使用のための方式には種々の方式があり、例えば、現像ロールと対向するように現像剤循環移送部材を設けるとともに、この現像剤循環移送部材と現像ロールとの対向する間隙内に層規制部材を支持するようにして、層規制部材で規制された現像剤を現像剤循環移送部材に磁気的に吸着させ、現像ロールの回転により移送さてきた現像剤とともに現像剤収容室に戻すように構成した現像装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１０−１９８１７１号公報（第２−４頁、図１）

上記の特許文献１の現像装置では、現像剤循環移送部材から現像剤収容室に戻された現像剤は、外部から補給された新たな現像剤と混合され、螺旋状の攪拌搬送部材により攪拌されながら現像ロールに搬送されるようになっている。この攪拌搬送部材は現像ロールの回転軸と平行に配置されており、現像剤はこの攪拌搬送部材の回転軸方向の一方の端部から他方の端部に搬送されるようになっているが、新たな現像剤が一方の端部に補給されるとすると、補給された端部付近では新たな現像剤の比率が高く、他端に近づくにつれてしの比率は低くなるので、現像剤収容室内における新たな現像剤と戻り現像剤との混合比率は軸方向にアンバランスな状態となる。一般に、戻り現像剤は新たな現像剤よりも現像機能が低下しているので、長時間にわたるコピー動作により現像ロール軸方向に現像濃度が不均一となり、部分的に現像不良が発生するという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑み、現像ロール軸方向の現像ムラが防止され、高画質の画像を安定して形成することのできる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の画像形成装置は、
所定の回転軸を中心に回転する像担持体上に形成された静電潜像を、トナーを含む現像剤を内部に保持した現像装置を用いてそのトナーで現像してその像担持体上にトナー像を形成し、そのトナー像を最終的に所定の記録媒体上に転写および定着することによりその記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、
上記現像装置は、
上記像担持体の回転軸の延在方向に延び、現像剤がその延在方向一端側から他端側に向かって送り込まれる、その一端側の容積の方がその他端側の容積よりも小さな移行空間が設けられたものであって、
上記移行空間に送り込まれた現像剤が表面に供給される供給領域と、上記像担持体上に形成された静電潜像をトナーによって現像する現像領域とを経由して所定方向に回転する現像ロールを備えたものであることを特徴とする。

本発明の画像形成装置によれば、現像装置に上記のような特殊な形状の移行空間を設けたことにより、現像剤収容室内における新たな現像剤と戻り現像剤との混合比率が軸方向にアンバランスな状態となるのを防止することができる。

ここで、上記現像装置が、上記供給領域よりも上記現像ロールの回転方向下流側に配備された、上記回転軸の軸方向に延びる、上記表面に移行した現像剤のその表面での層の厚さを規制する層規制部材を備えたものであって、上記移行空間が、上記軸方向に延びる、上記一端側の断面積の方が上記他端側の断面積よりも大きな樹脂部材によって形成された空間であることが好ましい。

本発明の画像形成装置を上記のように構成した場合は、現像装置に設けられる移行空間を、上記のような樹脂部材によって形成することにより、現像剤収容室内における新たな現像剤と戻り現像剤との混合比率が軸方向にアンバランスな状態となるのを確実に防止することができる。

以上説明したように、本発明によれば、現像装置に上記のような移行空間を設けたことにより現像剤収容室内における新たな現像剤と戻り現像剤との混合比率が現像ロール軸方向にアンバランスな状態となるのを抑制することができるので、現像ムラが防止され高画質の画像を安定して形成することのできる画像形成装置を実現することができる。

以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態に係る現像装置を適用したタンデム型のフルカラープリンタの概略構成図である。

図１において、このタンデム型フルカラープリンタの本体０１の内部には、大別して、フルカラーの画像形成を行うプリントヘッドデバイス（ＰｒｉｎｔＨｅａｄＤｅｖｉｃｅ）０２と、プリントヘッドデバイス０２の４つの感光体ドラム（像担持体）１１，１２，１３，１４に画像露光を施す露光装置であるＲＯＳ（ＲａｓｔｅｒＯｕｔｐｕｔＳｃａｎｎｅｒ）０３と、プリントヘッドデバイス０２の各色の現像装置４１，４２，４３，４４に対応する色のトナーを供給する４つのトナーボックス０４Ｙ，０４Ｍ，０４Ｋ，０４Ｃと、プリントヘッドデバイス０２に記録媒体としての転写用紙Ｐを供給する給紙カセット０５と、プリントヘッドデバイス０２からトナー像が転写された転写用紙Ｐに対して、定着処理を施す定着装置７０と、定着装置７０によって片面に画像が定着された転写用紙Ｐを、表裏を反転した状態で再度プリントヘッドデバイス０２の転写部へと搬送する両面用搬送経路０７と、プリンタ本体０１の外部から所望の転写用紙Ｐを給紙する手差し給紙手段０８と、プリンタの動作を制御する制御回路や、画像信号に画像処理を施す画像処理回路等からなるコントローラ０９と、高圧電源回路等からなる電気回路１０とが設けられている。なお、図１には、画像が形成された転写用紙Ｐを排出する排出トイレＴが示されており、この排出トイレＴは、プリンタ本体０１の上部に一体的に配置されている。

プリンタ本体０１の内部に配設される種々の部材のうち、露光装置としてのＲＯＳ０３は、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色に対応した画像データに基づいて点灯駆動される４つの半導体レーザや、これら４つの半導体レーザから出射される４本のレーザ光を、偏向走査するためのｆ−θレンズやポリゴンミラー、あるいは複数枚の反射ミラーなどから構成されている。

図２は、本実施形態のタンデム型フルカラープリンタのプリントヘッドデバイスを示す図である。

なお、図２中の矢印は、各回転部材の回転方向を示している。

プリントヘッドデバイス０２は、図２に示すように、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）用の各感光体ドラム（像但持体）１１，１２，１３，１４を有する画像形成部１，２，３，４と、これら感光体ドラム１１，１２，１３，１４に接触する一次帯電用の帯電ロール（接触型帯電装置）２１，２２，２３，２４と、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色のレーザ光３１，３２，３３，３４を照射するＲＯＳ（露光装置）０３（図１参照）と、感光体ドラム１１，１２，１３，１４上に形成された静電潜像を、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色のトナーで現像する現像装置４１，４２，４３，４４と、上記４つの感光体ドラム１１，１２，１３，１４のうちの２つの感光体ドラム１１，１２に接触する中間転写体としての第１の一次中間転写ドラム（像担持体）５１および他の２つの感光体ドラム１３，１４に接触する第２の一次中間転写ドラム（像担持体）５２と、上記第１および第２の一次中間転写ドラム５１，５２に接触する中間転写体としての二次中間転写ドラム（像担持体）５３と、この二次中間転写ドラム５３に接触する最終転写ロール（転写電界付与回転体）６０とで、その主要部が構成されている。

感光体ドラム１１，１２，１３，１４は、共通の接平面Ｍを有するように一定の間隔をおいて配置されている。また、第１の一次中間転写ドラム５１および第２の一次中間転写ドラム５２は、各回転軸が感光体ドラム１１，１２，１３，１４の回転軸に対し平行かつ所定の対称面を境界とした面対称の関係にあるように配置されている。さらに、二次中間転写ドラム５３は、その感光体ドラム１１，１２，１３，１４と回転軸が平行となるように配置されている。

各色毎の画像情報に応じた信号は、電気回路１０（図１参照）に配設された画像処理回路によりラスタライジングされてＲＯＳ０３に入力される。このＲＯＳ０３では、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色のレーザ光３１，３２，３３，３４が変調され、対応する色の感光体ドラム１１，１２，１３，１４に照射される。

各感光体ドラム１１，１２，１３，１４の周囲では、周知の電子写真方式による各色毎の画像形成プロセスが行なわれる。まず、感光体ドラム１１，１２，１３，１４としては、例えば、直径３０ｍｍのＯＰＣ感光体を用いた感光体ドラムが用いられ、これらの感光体ドラム１１，１２，１３，１４は、例えば、１０４ｍｍ／ｓｅｃの回転速度で回転駆動される。感光体ドラム１１，１２，１３，１４の表面は、図２に示すように、接触型帯電装置としての帯電ロール２１，２２，２３，２４に、約−１０００ＶのＤＣ電圧を印加することによって、例えば、約−５００Ｖ程度に帯電される。

なお、接触型の帯電装置としては、ロールタイプのもの、フィルムタイプのもの、ブラシタイプのもの等が挙げられるが、どのタイプのものを用いてもよい。本実施形態では、近年、電子写真装置で一般に使用されている帯電ロールを採用している。また、感光体ドラム１１，１２，１３，１４の表面を帯電させるために、本実施形態では、ＤＣのみ印加する帯電方式をとっているが、ＡＣとＤＣとを重畳させた電圧を印加する帯電方式を用いてもよい。

その後、感光体ドラム１１，１２，１３，１４の表面には、露光装置としてのＲＯＳ０３によってイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色に対応したレーザ光３１，３２，３３，３４が照射され、各色毎の入力画像情報に応じた静電潜像が各感光体ドラム上に形成される。感光体ドラム１１，１２，１３，１４は、ＲＯＳ０３により静電潜像が書き込まれた際に、その画像露光部の表面電位は、１００Ｖ以下程度にまで除電される。

また、上記感光体ドラム１１，１２，１３，１４の表面に形成されたイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色に対応した静電潜像は、対応する色の現像装置４１，４２，４３，４４によって現像され、感光体ドラム１１，１２，１３，１４上にイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色のトナー像として可視化される。

本実施形態では、現像装置４１，４２，４３，４４として、磁気ブラシ接触型の二成分現像方式を採用しているが、本発明の適用範囲はこの現像方式に限定されるものではなく、非接触型の現像方式においてもこの発明を充分に適用することができる。

現像装置４１，４２，４３，４４には、図３に示すように、互いに色の異なるイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）色のトナーとキャリアからなる現像剤４０５が充填されている。

これらの各現像装置の詳細については後述する。

次に、各感光体ドラム１１，１２，１３，１４上に形成されたイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色のトナー像は、第１の一次中間転写ドラム５１および第２の一次中間転写ドラム５２上に、静電的に二次転写される。感光体ドラム１１，１２上に形成されたイエロー（Ｙ）およびマジェンタ（Ｍ）色のトナー像は、第１の一次中間転写ドラム５１上に、感光体ドラム１３，１４上に形成されたブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）色のトナー像は、第２の一次中間転写ドラム５２上に、それぞれ転写される。

従って、第１の一次中間転写ドラム５１上には、感光体ドラム１１または１２のどちらから転写された単色像と、感光体ドラム１１および１２の両方から転写された２色のトナー像が重ね合わされた二重色像とが形成されることになる。また、第２の一次中間転写ドラム５２上にも、感光体ドラム１３，１４から同様な単色像と二重色像とが形成される。

第１および第２の一次中間転写ドラム５１，５２上に感光体ドラム１１，１２，１３，１４からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、＋２５０Ｖ〜５００Ｖ程度である。この表面電位は、トナーの帯電状態や雰囲気温度・湿度によって最適値に設定される。この雰囲気温度・湿度は、雰囲気温度・湿度によって抵抗値が変化する特性を持つ部材の抵抗値を検知することで簡易的に知ることが可能である。上述のように，トナーの帯電量が−２０μＣ／ｇ〜３５μＣ／ｇの範囲内にあり、常温常湿環境下にある場合には、第１および第２の一次中間転写ドラム５１，５２の表面電位は、＋４００Ｖ程度であることが望ましい。

本実施形態で用いる第１および第２の一次中間転写ドラム５１，５２は、例えば、外径が６０ｍｍに形成され、抵抗値は１０⁸Ω程度に設定される。第１および第２の一次中間転写ドラム５１，５２は、単層、あるいは複数層からなる、表面が弾性を有する円筒状の回転体であり、一般的には、鉄やアルミニウム等からなる金属製コアとしての金属パイプの上に、導電性シリコーンゴム等で代表される低抵抗弾性ゴム層（Ｒ＝１０²Ω〜１０³Ω）が、厚さ０．１ｍｍ〜１０ｍｍ程度に設けられている。

更に、第１および第２の中間転写ドラム５１，５２の最表面は、代表的にはフッ素樹脂微粒子を分散させたフッ素ゴムを厚さ３μｍ〜１００μｍの高離型層（ρｖ＝１０¹¹Ω・ｃｍ〜１０¹³Ω・ｃｍ）として形成し、シランカップリング剤系の接着剤（プライマ）で接着されている。第１および第２の中間転写ドラム５１，５２全体の硬度は、ＪＩＳ−Ａ硬度で２０〜９０°程度の弾性を有している。ここで重要なのは、抵抗値と表面の離型性であり、高離型層の抵抗値がＲ＝１０⁵Ω〜１０⁹Ω程度であり、高離型性を有する材料であれば、特に材料は限定されない。

このように第１および第２の一次中間転写ドラム５１，５２上に形成された単色又は二重色のトナー像は、二次中間転写ドラム５３上に静電的に三次転写される。従って、二次中間転写ドラム５３上には、単色像からイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）色の四重色像までの最終的なトナー像が形成されることになる。

図２において、第１の一次中間転写ドラム５１上には、先ず、マジェンタ色のトナ像がマジェンタ用の感光体ドラム１２から転写され、イエロー色のトナー像がイエロー用の感光体ドラム１１から転写され、先に転写されたマジェンタ色のトナー像の上に重ね合わされて転写される。また、第２の一次中間転写ドラム５２上には、先ず、シアン色のトナー像がシアン用の感光体ドラム１４から転写され、次に、ブラック色のトナー像がブラック用の感光体ドラム１３から、先に転写されたシアン色のトナー像の上に重ね合わされて転写される。

図２に示す本実施形態では、静電潜像の形成から用紙へのフルカラートナー像の転写までの工程距離が各々の色で異なる。従って、図２に示す実施形態では、マジェンタ像、イエロー像、シアン像、ブラック像の順で、レーザ光による画像の書き込みがされないため、第１および第２の一次中間転写ドラム５１，５２上で重ね合わされるトナー像の順は決まっている。

このように、第１および第２の一次中間転写ドラム５１，５２上に形成されたトナー像は、二次中間転写ドラム５３に対して、第１の一次中間転写ドラム５１から、イエロー、マジェンタの順で転写された後、第２の一次中間転写ドラム５２から、ブラック、シアンの順で転写される。

この二次中間転写ドラム５３上に、第１および第２の一次中間転写ドラム５１，５２からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、＋６００Ｖ〜１２００Ｖ程度である。この表面電位は、感光体ドラム１１，１２，１３，１４から第１の一次中間転写ドラム５１および第２の一次中間転写ドラム５２へ転写するときと同様に、トナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって最適値に設定されることになる。また、転写に必要なのは、第１および第２の一次中間転写ドラム５１，５２と二次中間転写ドラム５３との間の電位差であるので、第１および第２の一次中間転写ドラム５１，５２の表面電位に応じた値に設定することが必要である。上述のように、トナーの帯電量が−２０μＣ／ｇ〜３５μＣ／ｇの範囲内にあり、常温常湿環境下であって、第１および第２の一次中間転写ドラム５１，５２の表面電位が４００Ｖ程度の場合には、二次中間転写ドラム５３の表面電位は、＋８００Ｖ程度に設定することが望ましい。つまり、第１および第２の一次中間転写ドラム５１，５２と二次中間転写ドラム５３との間の電位差は、＋４００Ｖ程度に設定することが望ましい。

本実施形態で用いる二次中間転写ドラム５３は、例えば、外径が第１および第２の一次中間転写ドラム５１，５２と同じ６０ｍｍに形成され、抵抗値は１０¹¹Ω程度に設定される。また、上記二次中間転写ドラム５３も、第１および第２の一次中間転写ドラム５１，５２と同様、単層、あるいは複数層からなる表面が弾性を有する円筒状の回転体であり、一般的には鉄やアルミニウム等からなる金属製コアとしての金属パイプの上に、導電性シリコーンゴム等で代表される低抵抗弾性ゴム層（Ｒ＝１０²Ω〜１０³Ω）が、厚さ０．１ｍｍ〜１０ｍｍ程度に設けられている。更に、二次中間転写ドラム５３の最表面は、代表的にはフッ素樹脂微粒子を分散させたフッ素ゴムを厚さ３μｍ〜１００μｍの高離型層（ρｖ＝１０¹¹Ω・ｃｍ〜１０¹³Ω・ｃｍ）として形成し、シランカップリング剤系の接着剤（プライマ）で接着されている。二次中間転写ドラム５３全体の硬度は、ＪＩＳ−Ａ硬度で２０°〜９０°程度の弾性を有している。ここで、二次中間転写ドラム５３の抵抗値は、第１および第２の一次中間転写ドラム５１，５２よりも高く設定する必要がある。そうしないと、二次中間転写ドラム５３が第１および第２の一次中間転写ドラム５１，５２を帯電してしまい、第１および第２の一次中間転写ドラム５１，５２の表面電位の制御が難しくなる。このような条件を満たす材料であれば、特に材料は限定されない。

次に、上記二次中間転写ドラム５３上に形成された単色像から四重色像までの最終的なトナー像は、約＋２０００Ｖ程度の転写電圧が印加される最終転写ロール６０によって、用紙搬送路を通る用紙Ｐに三次転写される。この用紙Ｐは、図示しない紙送り工程を経て用紙搬送ロール９０を通過し、二次中間転写ドラム５３と最終転写ロール６０のニップ部に送り込まれる。この最終転写工程の後、用紙上に形成された最終的なトナー像は、定着装置７０によって定着され、一連の画像形成プロセスが完了する。

転写電界付与ロールとしての最終転写ロール６０は、弾性を有する円筒状回転体であり、二次中間転写ドラム５３からギアを介して駆動力を伝達されるか、もしくは二次中間転写ドラム５３との摩擦駆動力による従動により回転駆動される。図２中、６１は最終転写ロール６０のクリーナを示している。

なお、上記二次中間転写ドラム５３と最終転写ロール６０との転写ニッブ部における転写の後、残留トナーは、クリーナ６２により静電的、あるいは物理的に除去される。クリーナ６２は、回転円筒状でρｖ＝１０²Ω・ｃｍ〜１０³Ω・ｃｍ程度の抵抗を有する導電性ロールである。印加電圧は＋１２００Ｖ程度であり、残留トナーを静電的に吸着、除去する。

同様に、第１および第２の一次中間転写ドラム５１，５２にもクリーナ６３，６４が設けられており、印加電圧は＋８００Ｖ程度であり、第１および第２の一次中間転写ドラム５１，５２と二次中間転写ドラム５３との間で行われる二次転写後の残留トナーを静電的、かつ物理的な回転摺擦力で除去する。クリーナ６３，６４の材質は、クリーナ６２と同様、回転円筒状でρｖ＝１０²Ω・ｃｍ〜１０³Ω・ｃｍ程度の抵抗を有する導電性ロールである。

次に、本実施形態の画像形成装置に備えられる現像装置について詳細に説明する。

図３は、本実施形態の画像形成装置に用いられる現像装置の概略構成図である。

図３に示すように、この現像装置４００は磁気ブラシ接触型の二成分現像方式の現像装置であり、上記像担持体１１の回転軸の延在方向に延びる移行空間４０６が設けられている。この移行空間４０６は、現像剤がその延在方向一端側から他端側に向かって送り込まれる、一端側の容積の方が他端側の容積よりも小さな空間である。

この現像装置４００は、上記の移行空間４０６に送り込まれた現像剤が表面に供給される供給領域Ａ１と、像担持体１１上に形成された静電潜像をトナーによって現像する現像領域Ａ２とを経由して矢印Ｂ方向に回転する現像ロール４０３を備えている。

また、この現像装置４００は、上記供給領域Ａ１よりも現像ロール４０３の回転方向下流側に配備された、上記現像ロール４０３の回転軸方向に延びる、表面に移行した現像剤の表面での層の厚さを規制する層規制部材４０４を備えており、上記移行空間４０６は、上記現像ロール４０３の回転軸方向に延びる、一端側の断面積の方が他端側の断面積よりも大きな樹脂部材４０７（図４参照）によって形成されている。

この移行空間４０６および樹脂部材４０７については後述する。

さらに、この現像装置４００には、現像剤４０５を攪拌するオーガ４０１，４０２が備えられている。この現像装置４００に、図１に示すトナーボックス０４Ｙ，０４Ｍ，０４Ｋ，０４Ｃから、対応する色のトナーを含む現像剤が補給されると、オーガ４０１，４０２により、現像装置内の現像剤と充分に攪拌されて摩擦帯電される。現像剤担持体としての現像ロール４０３の内部には、複数の磁極を所定の角度に配置したマグネットロール（図示せず）が固定した状態で配備されている。この現像ロール４０３に現像剤を搬送するオーガ４０２によって、当該の現像ロール４０３の表面近傍に搬送された現像剤は、層規制部材４０４によって層厚が規制され、現像部に搬送される現像剤量が規制される。本実施形態では、上記現像剤の量は、約３０ｇ／ｍ²〜５０ｇ／ｍ²であり、また、このとき現像ロール４０３上に存在するトナーの帯電量は、概ね−２０μＣ／ｇ〜３５μＣ／ｇ程度である。

現像ロール４０３上に供給されたトナーは、マグネットロールの磁力によって、キャリアとトナーで構成された磁気ブラシ状となっており、この磁気ブラシ状の現像剤が感光体ドラム１１，１２，１３，１４の各表面と接触する。この現像ロール４０３にＡＣ＋ＤＣの現像バイアス電圧を印加して、現像ロール４０３上のトナーを感光体ドラム１１上に形成された静電潜像に現像することにより、感光体ドラム１１上にトナー像が形成される。本実施形態では、例えば、現像バイアス電圧のＡＣ成分は４ｋＨｚ、１．６ｋＶｐｐで、ＤＣ成分は３００Ｖ程度に設定されている。

本実施形態では、上記現像装置４００に使用されるトナーは、略球形状の、いわゆる“球形トナー”であって、その平均粒径が３μｍ〜１０μｍ程度のものが使用され、例えば、ブラック色のトナーの平均粒径は８μｍ、カラートナーの平均粒径は７μｍに設定される。上記トナーとしては、例えば、ＰＳ（ポリスチレン）を主成分として、重合法によって球形状に形成されたものが用いられる。本実施形態で使用しているトナーは、下記の式で定義されるトナー形状係数が１２０以下のものである。

トナー形状係数＝（（トナー粒径最大長）２×π／（４×トナー投影面積））×１００
トナー粒子を含む現像剤は、現像ロール４０３に担持されて矢印Ａ方向に搬送され、現像領域Ａ２において、像担持体１１上に形成された静電潜像をトナーで現像して像担持体１１上にトナー像が形成される。

この現像装置４００に備えられた２つのオーガ４０１，４０２は、互いに反対方向に回転し、現像剤を攪拌し帯電させながら現像ロール４０３に搬送するようになっている。２つのオーガ４０１，４０２は隔壁４０８で隔てられているが、その隔壁４０８の両端部にはそれぞれ開口部（図示せず）があり、その開口部で互いに連通している。現像剤はこの２つの開口部により２つのオーガ４０１，４０２の間を循環するようになっている。

新たな現像剤は、現像ロール４０３から遠い方の第１のオーガ４０１の、回転軸方向のいずれか一端側に補給され、第１のオーガ４０１によりその反対側の他端側に向かって撹拌されながら搬送される。第１のオーガ４０１の他端側に到達した現像剤は、開口部を経て第２のオーガ４０２に移され、第２のオーガ４０２により、第１のオーガ４０１の搬送方向とは逆方向に撹拌されながら搬送される。第２のオーガ４０２は現像ロール４０３と隣り合って配置されており、第１のオーガ４０１から移された現像剤は、第２のオーガ４０２によって攪拌されつつ下流側に搬送される間に、供給領域Ａ１に向かって少量ずつ供給されるようになっている。第２のオーガ４０２の下端に至り供給領域Ａ１に供給されなかった残りの現像剤は再び第１のオーガ４０１に移されて循環を続けるようになっている。

こうして、２つのオーガ４０１，４０２によって攪拌され帯電した現像剤は供給領域Ａ１に供給され、供給領域Ａ１に供給された現像剤は層規制部材４０４の手前側に滞留し、滞留した現像剤のうち、層規制部材４０４により規制された量の現像剤のみが現像ロール４０３に担持されて現像領域Ａ２へと向かう。

しかし、この現像装置４００の上記供給領域Ａ１は、現像ロール４０３の回転軸方向に拡がりを持っており、その拡がりを持った供給領域Ａ１の各部分に均等に現像剤を供給する必要があるが、それを実現することは実際上極めて難しい。

現像剤が均等に供給されない原因としては、オーガ４０１，４０２の羽根のピッチ、回転ムラなどの機械的な原因が考えられるが、そのほかに次のような問題がある。すなわち、第１のオーガ４０１の搬送方向下流側の隔壁４０９の開口部から第２のオーガ４０２に現像剤が移った付近では、第２のオーガ４０２の搬送方向下流側よりも多量の現像剤が供給されるために、供給領域Ａ１のうちの、第２のオーガ４０２の搬送方向上流側の部分には搬送方向下流側の部分よりも大量の現像剤が滞留する。従って、層規制部材４０４により形成される現像ロール４０３上の現像剤層の密度は、第２のオーガ４０２の搬送方向上流側が最も高く、搬送方向下流側に向かうにつれて現像剤層の密度は次第に低下する。

このように、現像ロール上の現像剤層の密度が現像ロール回転軸方向に不均一な分布を持つことにより、像担持体上に形成されるトナー像に濃度ムラが生じ最終的に得られる画像に画質欠陥が発生することとなる。

以上のような事情に基づき、本実施形態の現像装置４００には、上記のように、像担持体１１の回転軸の延在方向に延び、現像剤がその延在方向一端側から他端側に向かって送り込まれる、一端側の容積の方が他端側の容積よりも小さな移行空間４０６が設けられている。そして、この移行空間４０６は、現像ロール４０３の回転軸方向に延びる、一端側の断面積の方が他端側の断面積よりも大きな樹脂部材によって形成されている。

図４は、本実施形態における移行空間および樹脂材料の形状を示す側面図であり、図５は、本実施形態における樹脂材料の斜視図である。

図４および図５に示すように、この実施形態の移行空間４０６は、現像ロール４０３の回転軸４０３ａの方向に延びた空間であり、層規制部材４０４と同じ長さを有している。この移行空間４０６は、現像ロール４０３の回転軸４０３ａの方向に延びる、一端側４０７ａの断面積の方が他端側４０７ｂの断面積よりも大きな樹脂部材４０７によって形成され、従って、移行空間４０６の一端側４０６ａの容積の方が他端側４０６ｂの容積よりも小さく形成されている。

ここで、例えば、移行空間４０６の、第１のオーガ４０１（図３参照）の搬送方向下流側の隔壁４０９の開口部に近い方の端部が、図４に示す一端側４０６ａであるとすると、この一端側４０６ａ付近には、他端側４０６ｂ付近よりも多量の現像剤が供給される。

なお、この樹脂部材４０７の大きさは、現像ロール４０３の直径が１６ｍｍで、現像ロール４０３と層規制部材４０４とのギャップが０．５２ｍｍの場合、通常の画像形成装置における現像ロールの軸方向長さに対して、現像ロール４０３表面から樹脂部材４０７の下面までの距離が、一端側４０６ａと他端側４０６ｂとの間に約５ｍｍ〜２０ｍｍ程度の差を有するものであればよい。

この樹脂部材４０７の材質は、例えば、ＡＢＳ樹脂などを用いることができる。

このように、本実施形態の現像装置では、多量の現像剤が供給される一端側４０６ａの移行空間４０６の容積を他端側４０６ｂの移行空間４０６の容積よりも小さく形成することにより、層規制部材４０４の手前側に滞留する現像剤の量を、一端側４０６ａの方を他端側４０６ｂの方よりも少なくしている。このように構成したことにより、一端側４０６ａにおける層規制部材４０４による現像剤への加圧力は、他端側４０６ｂにおける層規制部材４０４による現像剤への加圧力と同程度となるので、層規制部材４０４により形成される現像ロール４０３上の現像剤層の密度の、現像ロール４０３の回転軸方向の不均一性を解消することができる。従って、像担持体上に形成されるトナー像に生じる濃度ムラを防止することができる。

なお、上記のように、層規制部材４０４の手前に、現像ロール４０３表面との間に回転軸方向に不均一な移行空間を設けることによる効果を実証するために行ったテストの結果について説明する。

図６は、本実施形態の画像形成装置における移行空間の効果を検証するためのテスト結果を示すグラフである。

図６に、本実施形態の画像形成装置の現像ロールに所定のギャップを隔てて、現像ロールの軸方向長さと同じ長さのしきり板を対向させて配置し、そのしきり板と現像ロールとのギャップを種々変更しながら、Ｃｉｎ１００％濃度のイメージ画像を連続１０枚形成した場合の画像濃度への影響を調査した結果を示す。

図６に示すように、しきり板と現像ロールとのギャップが小さい場合と、ギャップが大きい場合とでは、画像濃度に差が生じることがわかる。

従って、図４または図５に示したように、現像ロール４０３の回転軸方向に、現像ロール４０３表面とのギャップの大きい部分と小さい部分とが形成される樹脂部材４０７を、現像ロール４０３に対向させて配備することにより、現像ロール４０３への現像剤供給の回転軸方向の不均一性に基づく回転軸方向の濃度ムラをキャンセルすることができる。

次に、上記実施形態の現像装置における移行空間の他の態様について説明する。

図７は、本実施形態における移行空間および樹脂材料の他の態様を示す側面図であり、図８は、本実施形態における樹脂材料の他の態様を示す斜視図である。

図７および図８に示すように、この移行空間５０６は、現像ロール５０３の回転軸５０３ａの方向に延びた空間であり、層規制部材５０４と同じ長さを有している。この移行空間５０６は、現像ロール５０３の回転軸５０３ａの方向に延びる、一端側５０７ａの断面積の方が他端側５０７ｂの断面積よりも段階的に大きな樹脂部材５０７によって形成され、従って、移行空間５０６の一端側５０６ａの容積の方が他端側５０６ｂの容積よりも段階的に小さく形成されている。この移行空間５０６および樹脂材料５０７による作用効果は、図４および図５に示す移行空間４０６および樹脂材料４０７とほぼ同様であるので説明は省略する。

本発明の画像形成装置の一実施形態に係る現像装置を適用したタンデム型のフルカラープリンタの概略構成図である。本実施形態のタンデム型フルカラープリンタのプリントヘッドデバイスを示す図である。本実施形態の画像形成装置に用いられる現像装置の概略構成図である。本実施形態における移行空間および樹脂材料の形状を示す側面図である。本実施形態における樹脂材料の斜視図である。本実施形態の画像形成装置における移行空間の効果を検証するためのテスト結果を示すグラフである。本実施形態における移行空間および樹脂材料の他の態様を示す側面図である。本実施形態における樹脂材料の他の態様を示す斜視図である。

符号の説明

０１本体
０２プリントヘッドデバイス（ＰｒｉｎｔＨｅａｄＤｅｖｉｃｅ）
０３ＲＯＳ（ＲａｓｔｅｒＯｕｔｐｕｔＳｃａｎｎｅｒ）
０４Ｙ，０４Ｍ，０４Ｋ，０４Ｃトナーボックス
０５給紙カセット
０７両面用搬送経路
０８手差し給紙手段
０９コントローラ
１０電気回路
１１，１２，１３，１４感光体ドラム（像担持体）
２１，２２，２３，２４帯電ロール（接触型帯電装置）
３１，３２，３３，３４レーザ光
４１，４２，４３，４４現像装置
５１，５２一次中間転写ドラム（像担持体）
５３二次中間転写ドラム（像担持体）
６０最終転写ロール（転写電界付与回転体）
６１，６２，６３，６４クリーナ
７０定着装置
９０用紙搬送ロール
４００現像装置
４０１，４０２オーガ
４０３現像ロール
４０３ａ回転軸
４０４層規制部材
４０５現像剤
４０６移行空間
４０６ａ，４０７ａ一端側
４０６ｂ、４０７ｂ他端側
４０７樹脂部材
４０８隔壁
５０３現像ロール
５０３ａ回転軸
５０４層規制部材
５０６移行空間
５０７樹脂部材
５０６ａ，５０７ａ一端側
５０６ｂ，５０７ｂ他端側

Claims

所定の回転軸を中心に回転する像担持体上に形成された静電潜像を、トナーを含む現像剤を内部に保持した現像装置を用いて該トナーで現像して該像担持体上にトナー像を形成し、該トナー像を最終的に所定の記録媒体上に転写および定着することにより該記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、
前記現像装置は、
前記像担持体の回転軸の延在方向に延び、現像剤が該延在方向一端側から他端側に向かって送り込まれる、該一端側の容積の方が該他端側の容積よりも小さな移行空間が設けられたものであって、
前記移行空間に送り込まれた現像剤が表面に供給される供給領域と、前記像担持体上に形成された静電潜像をトナーによって現像する現像領域とを経由して所定方向に回転する現像ロールを備えたものであることを特徴とする画像形成装置。
前記現像装置が、前記供給領域よりも前記現像ロールの回転方向下流側に配備された、前記現像ロールの回転軸方向に延びる、前記表面に移行した現像剤の該表面での層の厚さを規制する層規制部材を備えたものであって、
前記移行空間が、前記現像ロールの回転軸方向に延びる、前記一端側の断面積の方が前記他端側の断面積よりも大きな樹脂部材によって形成された空間であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。