JP2006221086A - 現像装置、プロセスカートリッジ、および画像形成装置 - Google Patents

現像装置、プロセスカートリッジ、および画像形成装置 Download PDF

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純一 松本
Nobuo Iwata
信夫 岩田
Satoshi Muramatsu
智 村松
Nobutaka Takeuchi
信貴 竹内
Takayuki Koike
孝幸 小池
Eriko Maruyama
絵理子 丸山
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Abstract

【課題】 二成分現像方式の現像装置において、現像剤貯蔵部における現像剤の攪拌搬送力を高めたり、攪拌搬送部材を長くしたりする必要なく、攪拌することにより補給トナーが現像剤貯蔵部中の現像剤と十分に混合するとともに適切に帯電し、現像剤中に速やかに均一に分散してトナー飛散を生ずるおそれをなくす。
【解決手段】 補給トナーを現像剤貯蔵部25に補給する補給口38を、現像剤貯蔵部25にある現像剤35中に潜らせて設ける。また、トナー補給装置42のトナー搬送装置として粉体ポンプ50、エアポンプ、トナー補給スクリュなどを使用する。そして、補給トナーを、現像剤貯蔵部25にある現像剤35中の内部に強制的に補給する。
【選択図】 図4

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリまたはそれらの複合機などの画像形成装置に関する。そのうち特に、像担持体の回転とともに、像担持体上に静電潜像を形成し、現像装置でトナーを付着してその静電潜像を可視像化し、その可視像化したトナー画像を直接または中間転写体を介して間接的に転写して、用紙、OHPフィルム等の記録媒体に画像を記録する電子写真式の画像形成装置に関する。および、そのような画像形成装置において、少なくとも像担持体と現像装置を一体化して構成し、画像形成装置本体に対して一括して着脱自在とするプロセスカートリッジに関する。および、トナーとキャリアとよりなる二成分現像剤を使用し、像担持体にトナーを付着して像担持体上の静電潜像を可視像化する現像装置に関する。
従来、複写機、プリンタなどの画像形成装置のうち、電子写真式のものでは、ドラム状やベルト状の像担持体まわりに、帯電装置、露光装置、現像装置、転写装置、クリーニング装置などを配置してなる。そして、像担持体の回転とともに、帯電装置で帯電して露光装置で書き込みを行うことにより像担持体表面に静電潜像を形成し、その静電潜像を現像装置でトナーを付着することにより可視像化し、その可視像化して形成したトナー画像を直接または中間転写体を介して間接的に転写して、用紙、OHPフィルム等の記録媒体に画像を記録していた。
現像装置には、トナーのみからなる一成分現像剤を使用する一成分現像方式のものと、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を使用する二成分現像方式のものとが知られている。二成分現像方式の現像装置は、例えば図7に示すような構成であった。
図中符号1は、細長な開口2を有する現像ケースである。現像ケース1内には、開口2を有する現像剤供給部aと、開口2から離れた奥側の現像剤貯蔵部bとを設ける。現像剤供給部aには、開口2から一部を露出して現像スリーブ3を回転自在に備える。現像スリーブ3内には、周面にNSの磁極を交互に有する固定磁石4を配置する。現像スリーブ3のまわりには、周面に先端を近接して規制部材5を現像ケース1で支持して設ける。
一方、現像剤貯蔵部bには、現像スリーブ3と平行に攪拌搬送部材として2本の攪拌搬送スクリュ6、7を回転自在に並置する。そして、現像剤貯蔵部bを区画する現像ケース1には、奥側の攪拌搬送スクリュ7の上に新しい補給トナーの補給口8をあけ、また奥側の攪拌搬送スクリュ7の下に現像ケース1内に向けてトナー濃度検知センサ9を取り付けていた。
現像時は、現像スリーブ3および2本の攪拌搬送スクリュ6、7を、ともに図中反時計まわりに回転する。そして、現像剤貯蔵部bでは、二成分現像剤を2本の攪拌搬送スクリュ6、7で攪拌しながら搬送するとともに現像剤供給部aに送り、現像剤供給部aで現像スリーブ3に付着し、その現像スリーブ3に付着した現像剤の量を規制部材5で規制して所定量の現像剤を現像領域へと導き、現像領域で、開口2を通して現像スリーブ3と対向して設ける不図示の像担持体にトナーを付着してその像担持体上の静電潜像を可視像化していた。
像担持体にトナーを供給して現像剤を消費するにともない、現像ケース1内のトナー濃度が一定量以下に低下すると、そのトナー濃度の低下をトナー濃度検知センサ9で検知して不図示のトナー補給装置のトナー搬送装置を駆動し、不図示のトナー容器からトナーを搬送して補給口8から現像剤貯蔵部bの現像剤上に自重により落下して現像剤貯蔵部bに所定のトナー量を補給していた。
そして、補給トナーは、2本の攪拌搬送スクリュ6、7で攪拌搬送しながら、現像剤貯蔵部bにある現像剤と混合して現像剤中に均一に分散するとともに帯電する。現像剤貯蔵部bの現像剤は、現像剤供給部aに送って現像剤供給部aで現像スリーブ3に付着する。その付着した現像剤の量を規制部材5で規制して所定量の現像剤を現像領域へと導き、現像領域で不図示の像担持体にトナーを付着してその像担持体上の静電潜像を可視像化していた。
特開2002-06631号公報 特開2004-69789号公報 特開2004-69940号公報
しかしながら、以上のような従来の現像装置では、
(1)画像面積率が高い画像を連続的に形成するときなど、消費されるトナーの量が多く、補給トナーの量が多い場合
(2)低温低湿環境のときなど、現像剤貯蔵部bにある現像剤中のトナーの帯電量が上昇し、キャリアとの拘束力が高まって補給トナーがキャリアと接触しにくくなった場合
(3)長期の使用によりキャリアが劣化したときなど、トナーを帯電する能力が低下した場合
などに、攪拌すれど、補給トナーが現像剤貯蔵部bにある現像剤と十分に混合せず、攪拌することなく適切に帯電しないまま現像剤供給部aに送られる問題があった。
時には、補給トナーが現像剤貯蔵部bにある現像剤表面上を滑るように移動してほとんど混合することなく、また帯電することなく、現像剤中に均一に分散せず、トナー濃度にばらつきを生じた状態で現像スリーブ3へと移動することがあり、このような場合には、トナー飛散を生じ、地肌汚れを生じて画像品質を低下したり、現像装置から飛散して画像形成装置内を汚したりする問題があった。
このような問題を解決すべく、現像剤貯蔵部bにおける現像剤の攪拌搬送力を高めることが考えられるが、そのようにすると、現像剤の劣化を早めるという新たな問題を生じた。また、補給トナーが現像剤貯蔵部b中の現像剤と混合するように、攪拌搬送スクリュ6、7などの攪拌搬送部材を長くすることも考えられるが、現像装置、ひいては画像形成装置が大型化する問題があった。
そこで、この発明の第1の目的は、二成分現像方式の現像装置において、新たなトナーを補給した場合における上述の問題点を解消し、現像剤貯蔵部における現像剤の攪拌搬送力を高めたり、攪拌搬送部材を長くしたりする必要なく、攪拌することにより補給トナーが現像剤貯蔵部中の現像剤と十分に混合するとともに適切に帯電し、現像剤中に速やかに均一に分散してトナー飛散を生ずるおそれをなくすことにある。
この発明の第2の目的は、簡単な構成で、現像剤貯蔵部における現像剤の攪拌搬送力を高めたり、攪拌搬送部材を長くしたりする必要なく、攪拌することにより補給トナーが現像剤貯蔵部中の現像剤と十分に混合するとともに適切に帯電し、現像剤中に速やかに均一に分散してトナー飛散を生ずるおそれをなくすことにある。
この発明の第3の目的は、簡単な構成で、しかも確実に、現像剤貯蔵部における現像剤の攪拌搬送力を高めたり、攪拌搬送部材を長くしたりする必要なく、攪拌することにより補給トナーが現像剤貯蔵部中の現像剤と十分に混合するとともに適切に帯電し、現像剤中に速やかに均一に分散してトナー飛散を生ずるおそれをなくすことにある。
この発明の第4の目的は、簡単な制御で、現像剤貯蔵部における現像剤の攪拌搬送力を高めたり、攪拌搬送部材を長くしたりする必要なく、攪拌することにより一層、補給トナーが現像剤貯蔵部中の現像剤と十分に混合するとともに適切に帯電し、現像剤中に速やかに均一に分散してトナー飛散を生ずるおそれをなくすことにある。
この発明の第5の目的は、トナー補給装置のトナー搬送装置として粉体ポンプを選択使用することにより、現像剤貯蔵部における現像剤の攪拌搬送力を高めたり、攪拌搬送部材を長くしたりする必要なく、攪拌することにより補給トナーが現像剤貯蔵部中の現像剤と十分に混合するとともに適切に帯電し、現像剤中に速やかに均一に分散してトナー飛散を生ずるおそれをなくすことにある。
この発明の第6の目的は、トナー補給装置のトナー搬送装置としてエアポンプを選択使用することにより、現像剤貯蔵部における現像剤の攪拌搬送力を高めたり、攪拌搬送部材を長くしたりする必要なく、攪拌することにより補給トナーが現像剤貯蔵部中の現像剤と十分に混合するとともに適切に帯電し、現像剤中に速やかに均一に分散してトナー飛散を生ずるおそれをなくすことにある。
この発明の第7の目的は、トナー補給装置のトナー搬送装置としてエアポンプを選択使用することにより過度の圧力上昇を招くことなく、現像剤貯蔵部における現像剤の攪拌搬送力を高めたり、攪拌搬送部材を長くしたりする必要なく、攪拌することにより補給トナーが現像剤貯蔵部中の現像剤と十分に混合するとともに適切に帯電し、現像剤中に速やかに均一に分散してトナー飛散を生ずるおそれをなくすことにある。
この発明の第8の目的は、トナー補給装置のトナー搬送装置としてトナー補給スクリュを選択使用することにより、現像剤貯蔵部における現像剤の攪拌搬送力を高めたり、攪拌搬送部材を長くしたりする必要なく、同様に攪拌することにより補給トナーが現像剤貯蔵部中の現像剤と十分に混合するとともに適切に帯電し、現像剤中に速やかに均一に分散してトナー飛散を生ずるおそれをなくすことにある。
この発明の第9の目的は、上述した目的を有する現像装置を備えたプロセスカートリッジを提供することにある。
この発明の第10の目的は、上述した目的を有する現像装置を備えた画像形成装置を提供することにある。
請求項1に記載の発明は、上述した第1の目的を達成すべく、新たなトナーを収容するトナー容器などから、トナー補給装置を用いて新たな補給トナーを現像剤貯蔵部に補給し、その現像剤貯蔵部に設ける攪拌搬送部材でその中の二成分現像剤と攪拌しながら十分に混合かつ帯電して搬送するとともに一部を現像剤供給部に送り、その現像剤供給部の現像スリーブでトナーを付着して、ドラム状やベルト状の像担持体上の静電潜像を可視像化する現像装置において、新たに補給する前記補給トナーを、前記現像剤貯蔵部にある現像剤中の内部に強制的に送り込んで補給するものである。現像装置は、トナーとキャリアとよりなる二成分現像剤を使用し、感光体等の像担持体にトナーを付着して像担持体上の静電潜像を可視像化するものである。
そして、現像装置のトナー濃度が低下したことを、例えばトナー濃度検知センサなどで検知したときには、トナー補給装置のトナー搬送装置を駆動して新たな補給トナーを、トナー容器などから、現像剤貯蔵部にある現像剤中の内部に強制的に送り込んで補給する。
請求項2に記載の発明は、上述した第2の目的を達成すべく、請求項1に記載の現像装置において、前記補給トナーを前記現像剤貯蔵部に補給する補給口を、前記現像剤貯蔵部にある現像剤中に潜らせて設けるものである。補給口は、現像ケースで形成したり、現像ケースを貫通した外部部材の先端に形成したりする。
そして、現像装置のトナー濃度が低下したときには、トナー補給装置のトナー搬送装置を駆動して新たな補給トナーを、現像剤貯蔵部にある現像剤中に潜らせて設けた補給口から、現像剤中の内部に強制的に送り込んで補給する。
請求項3に記載の発明は、上述した第3の目的を達成すべく、請求項2に記載の現像装置において、補給トナーを補給する前記補給口を、前記現像剤貯蔵部に設けて現像剤を攪拌搬送する攪拌搬送部材である、例えば攪拌搬送スクリュの軸心に対してずらして備えるものである。
そして、現像剤貯蔵部にある現像剤中に潜らせて設けた補給口が、現像剤貯蔵部に設ける攪拌搬送部材の軸心に当たらないようにする。
請求項4に記載の発明は、上述した第4の目的を達成すべく、請求項1ないし3にいずれか1に記載の現像装置において、トナー補給装置を用いて新たな補給トナーを前記現像剤貯蔵部に補給するとき、その現像剤貯蔵部に設ける攪拌搬送スクリュ等の攪拌搬送部材を駆動するものである。
そして、トナー補給装置を用いて新たな補給トナーを、例えばトナー容器から現像剤貯蔵部に補給するとき、その現像剤貯蔵部に設ける攪拌搬送スクリュ等の攪拌搬送部材を駆動して現像剤貯蔵部にある現像剤をほぐす。
請求項5に記載の発明は、上述した第5の目的を達成すべく、請求項1ないし4にいずれか1に記載の現像装置において、前記トナー補給装置のトナー搬送装置として粉体ポンプを使用するものである。
そして、現像装置のトナー濃度が低下したときには、粉体ポンプを駆動して新たな補給トナーを、現像剤貯蔵部にある現像剤中の内部に強制的に送り込んで補給する。
請求項6に記載の発明は、上述した第6の目的を達成すべく、請求項1ないし4にいずれか1に記載の現像装置において、前記トナー補給装置のトナー搬送装置としてエアポンプを使用し、そのエアポンプを用いて、トナー容器内の補給トナーを前記現像剤貯蔵部に補給するものである。
そして、現像装置のトナー濃度が低下したときには、エアポンプを駆動して新たな補給トナーを、現像剤貯蔵部にある現像剤中の内部に強制的に送り込んで補給する。
請求項7に記載の発明は、上述した第7の目的を達成すべく、請求項6に記載の現像装置において、前記トナー容器に、一定以上の空気圧上昇を防止するフィルタを備えるものである。
そして、空気は通すがトナーは通さないフィルタを用いて、トナー容器内の一定以上の空気圧上昇を防止する。
請求項8に記載の発明は、上述した第8の目的を達成すべく、請求項1ないし4にいずれか1に記載の現像装置において、前記トナー補給装置のトナー搬送装置としてトナー補給スクリュを使用するものである。
そして、現像装置のトナー濃度が低下したときには、トナー補給スクリュを駆動して新たな補給トナーを、現像剤貯蔵部にある現像剤中の内部に強制的に送り込んで補給する。
請求項9に記載の発明は、上述した第9の目的を達成すべく、請求項1ないし8のいずれか1に記載の現像装置を備えることを特徴とする、プロセスカートリッジである。プロセスカートリッジは、少なくとも像担持体と現像装置を一体化して構成し、画像形成装置本体に対して一括して着脱自在とするものである。
請求項10に記載の発明は、上述した第10の目的を達成すべく、請求項1ないし8のいずれか1に記載の現像装置を備えることを特徴とする、複写機、プリンタ、ファクシミリまたはそれらの複合機などの画像形成装置である。
請求項1に記載の発明によれば、二成分現像方式の現像装置において、現像装置のトナー濃度が低下したことを、例えばトナー濃度検知センサなどで検知したときには、トナー補給装置のトナー搬送装置を駆動して新たな補給トナーをトナー容器などから、現像剤貯蔵部にある現像剤中の内部に強制的に送り込んで補給するので、攪拌することにより、現像剤中の内部に強制的に送り込んだ補給トナーを現像剤貯蔵部中の現像剤と十分に混合するとともに適切に帯電し、現像剤中に均一に分散して速やかにトナー濃度むらをなくし、トナー飛散を確実に防止することができる。現像剤貯蔵部における現像剤の攪拌搬送力を高めて、現像剤の劣化を早めたり、補給トナーが現像剤貯蔵部中の現像剤と混合するように攪拌搬送部材を長くして、現像装置、ひいては画像形成装置を大型化したりする必要もない。
請求項2に記載の発明によれば、現像装置のトナー濃度が低下したときには、トナー補給装置のトナー搬送装置を駆動して新たな補給トナーを、現像剤貯蔵部にある現像剤中に潜らせて設けた補給口から、現像剤中の内部に強制的に送り込んで補給するので、簡単な構成で、攪拌することにより、現像剤中の内部に強制的に送り込んだ補給トナーが現像剤貯蔵部中の現像剤と十分に混合するとともに適切に帯電し、現像剤中に均一に分散して速やかにトナー濃度むらをなくし、トナー飛散を確実に防止することができる。現像剤貯蔵部における現像剤の攪拌搬送力を高めたり、攪拌搬送部材を長くしたりする必要もない。
請求項3に記載の発明によれば、現像剤貯蔵部にある現像剤中に潜らせて設けた補給口が、現像剤貯蔵部に設ける攪拌搬送部材の軸心に当たらないようにするので、現像剤中に深く潜らせて補給口を設置し、簡単な構成で、しかも確実に攪拌性を向上することができ、攪拌することにより、現像剤中の内部深くに強制的に送り込んだ補給トナーが現像剤貯蔵部中の現像剤と十分に混合するとともに適切に帯電し、現像剤中に均一に分散して速やかにトナー濃度むらをなくし、トナー飛散を確実に防止することができる。現像剤貯蔵部における現像剤の攪拌搬送力を高めたり、攪拌搬送部材を長くしたりする必要もない。
請求項4に記載の発明によれば、トナー補給装置を用いて新たな補給トナーを現像剤貯蔵部に補給するとき、その現像剤貯蔵部に設ける攪拌搬送部材を駆動して現像剤貯蔵部にある現像剤をほぐすので、簡単な制御で、静止状態で自重により押し固められて、特に長期に停止している場合にかさ密度が高くなっている現像剤貯蔵部内の現像剤を動かし、補給トナーを混合しやすくすることができ、攪拌することにより一層、現像剤中の内部に強制的に送り込んだ補給トナーが現像剤貯蔵部中の現像剤と十分に混合するとともに適切に帯電し、現像剤中に均一に分散して速やかにトナー濃度むらをなくし、トナー飛散を確実に防止することができる。現像剤貯蔵部における現像剤の攪拌搬送力を高めたり、攪拌搬送部材を長くしたりする必要もない。
請求項5に記載の発明によれば、現像装置のトナー濃度が低下したときには、粉体ポンプを駆動して新たな補給トナーを、現像剤貯蔵部にある現像剤中の内部に強制的に送り込んで補給するので、トナー補給装置のトナー搬送装置として粉体ポンプを選択使用することにより、攪拌することにより、現像剤中の内部に強制的に送り込んだ補給トナーが現像剤貯蔵部中の現像剤と十分に混合するとともに適切に帯電し、現像剤中に均一に分散してトナー濃度むらをなくし、トナー飛散を確実に防止することができる。現像剤貯蔵部における現像剤の攪拌搬送力を高めたり、攪拌搬送部材を長くしたりする必要もない。
請求項6に記載の発明によれば、現像装置のトナー濃度が低下したときには、エアポンプを駆動して新たな補給トナーを、現像剤貯蔵部にある現像剤中の内部に強制的に送り込んで補給するので、トナー補給装置のトナー搬送装置としてエアポンプを選択使用することにより、攪拌することにより、現像剤中の内部に強制的に送り込んだ補給トナーが現像剤貯蔵部中の現像剤と十分に混合するとともに適切に帯電し、現像剤中に均一に分散してトナー濃度むらをなくし、トナー飛散を確実に防止することができる。現像剤貯蔵部における現像剤の攪拌搬送力を高めたり、攪拌搬送部材を長くしたりする必要もない。
請求項7に記載の発明によれば、同様にトナー補給装置のトナー搬送装置としてエアポンプを選択使用することにより、攪拌することにより、現像剤中の内部に強制的に送り込んだ補給トナーが現像剤貯蔵部中の現像剤と十分に混合するとともに適切に帯電し、現像剤中に均一に分散して速やかにトナー濃度むらをなくし、トナー飛散を確実に防止することができる。現像剤貯蔵部における現像剤の攪拌搬送力を高めたり、攪拌搬送部材を長くしたりする必要もない。
加えて、トナー補給装置のトナー搬送装置としてエアポンプを使用すると、補給トナー量が多くなったときエアポンプから送出するエア量も多くなり、トナー容器内の空気圧が上昇するが、その空気圧が過度に上昇すると、現像装置内の空気圧も上昇して現像装置からトナー飛散を生ずることとなる。そこで、トナー容器に空気は通すがトナーは通さないフィルタを設けることにより、トナー容器内の一定以上の空気圧上昇を防止して現像装置内の空気圧の上昇を防ぎ、現像装置からのトナー飛散を防止することができる。
請求項8に記載の発明によれば、現像装置のトナー濃度が低下したときには、トナー補給スクリュを駆動して新たな補給トナーを、現像剤貯蔵部にある現像剤中の内部に強制的に送り込んで補給するので、トナー補給装置のトナー搬送装置としてトナー補給スクリュを選択使用することにより、攪拌することにより、現像剤中の内部に強制的に送り込んだ補給トナーが現像剤貯蔵部中の現像剤と十分に混合するとともに適切に帯電し、現像剤中に均一に分散して速やかにトナー濃度むらをなくし、トナー飛散を確実に防止することができる。現像剤貯蔵部における現像剤の攪拌搬送力を高めたり、攪拌搬送部材を長くしたりする必要もない。
請求項9に記載の発明によれば、プロセスカートリッジにおいて、請求項1ないし8のいずれか1に記載の現像装置を備えるので、上述した効果を有する現像装置を備えたプロセスカートリッジを提供することができる。
請求項10に記載の発明によれば、画像形成装置において、請求項1ないし8のいずれか1に記載の現像装置を備えるので、上述した効果を有する現像装置を備えた画像形成装置を提供することができる。
以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の最良形態につき説明する。
図1には、電子写真式画像形成装置の主要部の内部機構概略構成を示す。
図中符号10は、ベルト状でもよいが、図示例ではドラム状の感光体である。像担持体の一例として示す感光体10のまわりには、上に、非接触の帯電チャージャでもよいが、この例では接触型のローラ状帯電装置11を備える。帯電装置11から矢示する感光体10の回転方向には、図中右に現像装置12、下に転写装置13、左にクリーニング装置14を備える。転写装置13も、非接触の転写チャージャでもよいが、この例では感光体10に接触して回転するローラ状のものを用いる。
帯電装置11の上には、レーザ光源などを用いて感光体10に書込み光Lを照射する露光装置15を設ける。また、転写装置13の左には、例えば2つのローラ間にエンドレスの搬送ベルトを掛けまわして記録媒体搬送装置16を配置し、さらにその左に加熱ローラと加圧ローラとを備える定着装置17を設置する。
そして、感光体10の時計まわりの回転とともに、その表面を帯電装置11で一様に帯電し、画像信号に基づき露光装置15により書込み光Lを照射して書込みを行い、感光体10の表面に静電潜像を形成する。それから、感光体10の表面に現像装置12でトナーを付着してその静電潜像を可視像化し、感光体10上にトナー画像を形成する。
一方、適宜のタイミングで、用紙やOHPフィルム等の記録媒体18を搬送し、感光体10と転写装置13間に送り込む。そして、感光体10の回転とともに搬送しながら、転写装置13で、上述したごとく感光体10上に形成したトナー画像を記録媒体18に転写する。画像転写後の記録媒体18は、記録媒体搬送装置16で図中左方向に搬送して定着装置17に導き、転写画像を定着して後、画像形成装置本体外に排出して例えば不図示の排紙トレイ上にスタックする。
他方、画像転写後の感光体10の表面は、クリーニング装置14のクリーニングブレードやクリーニングブラシなどのクリーニング部材で残留トナーを掻き落とすことにより除去して清掃し、図示省略した除電装置で除電するなどして初期化し、再び帯電装置11からはじまる再度の画像形成に備える。
ところで、図示するような画像形成装置では、少なくとも像担持体と現像装置を一体化してプロセスカートリッジを構成し、画像形成装置本体に対して一括して着脱自在とすると、寿命時や故障時や修理時やジャム時や清掃時などにおけるメンテナンスを容易とし、また全体を小さくまとめて小型化することができる。この例でも、感光体10、帯電装置11、現像装置12、クリーニング装置14などを一体化してプロセスカートリッジ20を構成している。
図2には現像装置12の縦断面構成を、図3には横断面構成を示す。
図中符号22は、現像装置12の現像ケースである。現像ケース22には、感光体10に向ける細長な開口23を形成する。現像ケース22内には、開口23を有する上段の現像剤供給部24と、開口23から離れた奥側下段の現像剤貯蔵部25とを設ける。現像剤供給部24には、開口23から一部を露出して現像スリーブ26を回転自在に備える。現像スリーブ26内には、周面にNSの磁極を交互に有する固定磁石27を配置する。現像スリーブ26のまわりには、周面に先端を近接して規制部材28を現像ケース22で支持して設ける。
一方、現像剤貯蔵部25には、現像スリーブ26と平行に、攪拌搬送部材として第1攪拌搬送スクリュ30と第2攪拌搬送スクリュ31をそれぞれ回転自在に並置する。それらの第1攪拌搬送スクリュ30と第2攪拌搬送スクリュ31間には、両端に連通路を残して仕切り壁32を立て、現像剤貯蔵部25内を第1搬送路33と第2搬送路34に区画し、それら第1搬送路33と第2搬送路34を両端の連通路を介して連通する。そして、それぞれの第1搬送路33および第2搬送路34内に、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤35を入れる。
ところで、現像ケース22には、一体に補給管36を形成し、頂壁37から現像剤貯蔵部25の第1搬送路33の上流位置に向けて垂下する。補給管36は、先端の補給口38を第1攪拌搬送スクリュ30の軸心39に対してずらし、第1搬送路33に向けて垂下した先端が現像剤貯蔵部25に設ける第1攪拌搬送スクリュ30の軸心39に当たらないようにし、補給管36の先端を現像剤貯蔵部25にある現像剤35中に埋めて補給口38を現像剤35中に深く潜らせて設置する。
また、現像ケース22には、奥側の第1攪拌搬送スクリュ30の下に、第1搬送路33内に向けてトナー濃度検知センサ40を取り付けてなる。
そして、現像時は、現像スリーブ26、第1攪拌搬送スクリュ30、第2攪拌搬送スクリュ31を、ともに図2中反時計まわりに回転する。そして、現像剤貯蔵部25では、二成分現像剤35を、第1攪拌搬送スクリュ30により図3中右方向に攪拌しながら搬送する一方、第2攪拌搬送スクリュ31によっては図3中左方向に攪拌しながら搬送し、両端の連通路を通して第1搬送路33と第2搬送路34を循環するようにする。
同時に、一部を現像剤供給部24に送り、現像剤供給部24で現像スリーブ26に付着し、その現像スリーブ26に付着した現像剤の量を規制部材28で規制して所定量の現像剤35を現像領域へと導き、現像領域で、開口23を通して現像スリーブ26と対向して設ける感光体10にトナーを付着してその感光体10上の静電潜像を可視像化する。
図4には、トナー補給装置の概略構成を示す。
図中符号42で示すトナー補給装置には、トナー容器43を備える。トナー容器43は、新しいトナーを収容する袋状の容器本体44と、その下部出口に取り付ける口金体45とで構成する。口金体45は、容器本体44に溶着または接着する樹脂製等の口金部材46と、その口金部材46で保持して気密性を保つシール部材47とからなる。
シール部材47には、ノズル48を突き刺して設ける。ノズル48には、チューブ49の一端を接続する。チューブ49の他端には、トナー搬送装置の一例である粉体ポンプ50を接続する。粉体ポンプ50は、一軸偏芯スクリュポンプといわれるものであり、主要部品としてロータ51とステータ52を有する。ロータ51は、固い材質で、円形断面のものを螺旋状にねじって形成する。一方、ステータ52は、ゴム状の柔軟な材料で、長円形断面のロータ孔を螺旋状にねじって設ける。そして、ステータ52の螺旋のピッチをロータ51の螺旋のピッチの2倍とし、ステータ52のロータ孔にロータ51を挿入して組み立ててなる。
粉体ポンプ50には、内部に排出通路53を有する排出ケーシング54を設ける。排出ケーシング54は、現像ケース22の補給管36位置外側にはめ込み、排出通路53を補給口38に連通する。排出通路53には、ローラ51に一端を連結する駆動軸55を横切るように設ける。駆動軸55の他端には、不図示の駆動源からの駆動力を伝達する。
そして、不図示の駆動源を駆動することにより駆動軸55を回して粉体ポンプ50を作動し、駆動軸55を介してロータ51を回転すると、ロータ51とステータ52間にできるスペースに入ったトナーを移送し、チューブ49内を負圧化してノズル48を介してトナー容器43の容器本体44から新たなトナーを吸引する。吸引したトナーは、チューブ49内を通して粉体ポンプ50に入れてロータ51とステータ52間を通して排出通路53に入れ、排出通路53を通して補給口38から現像剤貯蔵部25の第1搬送部33に送り込む。
このとき、排出通路53は、正圧になっており、この正圧によって補給トナーを、現像剤貯蔵部25にある現像剤35中に潜らせて設けてある補給口38から、現像剤貯蔵部25にある現像剤35中の内部に強制的に補給する。補給トナーは、現像剤35よりも比重が軽いから、単に補給口38を現像剤貯蔵部25にある現像剤35中に潜らせて設けるだけでは、現像剤貯蔵部25の第1搬送部33に送り込むことができず、排出通路53に蓄積するおそれがある。しかし、正圧によって強制的に補給することにより、現像剤35よりも比重が軽い補給トナーを確実に現像剤貯蔵部25の第1搬送部33の現像剤35中に送り込むことができる。
いま、感光体10にトナーを供給して現像剤35を消費するにともない、現像ケース22内のトナー濃度が一定量以下に低下すると、そのトナー濃度の低下をトナー濃度検知センサ40で検知し、不図示の駆動源を駆動して粉体ポンプ50を作動し、トナー容器43からトナーを搬送して補給口38から、現像剤貯蔵部25にある現像剤35中の内部に強制的に送り込む。
さて、このとき第1攪拌搬送スクリュ30が停止していると、その停止時間が長ければ長いほど、現像剤貯蔵部25内で現像剤35が自重で押し固められてかさ密度が高くなり、その現像剤35中に補給トナーを混合攪拌するのに、より多くの時間を必要とすることとなる。そこで、この例では、トナー補給装置42を用いて新たな補給トナーを現像剤貯蔵部25に補給するとき、その現像剤貯蔵部25に設ける攪拌搬送スクリュ30、31を駆動する。これにより、現像剤貯蔵部25にある現像剤35をほぐし、簡単な制御で、かさ密度が高くなっている現像剤貯蔵部25内の現像剤35を動かし、補給トナーを混合しやすくすることができる。
そして、補給トナーは、2本の攪拌搬送スクリュ30、31で攪拌搬送しながら、現像剤貯蔵部25にある現像剤35と混合して現像剤35中に均一に分散するとともに帯電する。現像剤貯蔵部25の現像剤35は、一部を現像剤供給部24に送って現像剤供給部24で現像スリーブ26に付着する。その付着した現像剤の量を規制部材28で規制して所定量の現像剤を現像領域へと導き、現像領域で感光体10にトナーを付着してその感光体10上の静電潜像を可視像化する。
2本の攪拌搬送スクリュ30、31で攪拌することにより、現像剤35中の内部に強制的に送り込んだ補給トナーを現像剤貯蔵部25中の現像剤35と十分に混合するとともに適切に帯電する。これにより、現像剤35中に均一に分散して速やかにトナー濃度むらをなくし、トナー飛散を確実に防止して地肌汚れを発生したり、画像形成装置内を汚したりする問題を解消することができる。また、補給トナーが現像剤35の上面をすべり、現像スリーブ26に混合されないまま現像剤供給部24に移送されることもない。
現像剤貯蔵部25における現像剤35の攪拌搬送力を高めて、現像剤35の劣化を早めたり、補給トナーが現像剤貯蔵部25中の現像剤35と混合するように2本の攪拌搬送スクリュ30、31を長くして、現像装置12、ひいては画像形成装置を大型化したりする必要もない。
図5には、トナー補給装置42のトナー搬送装置としてエアポンプを用いた場合の概略構成を示す。
図示するように、この例では、エアポンプ57の吐出空気をチューブ58を通してノズル48からトナー容器43中に送り込むようにエアポンプ57を設ける。一端をノズル48に接続するチューブ49の他端は、現像ケース22と一体の接続口59に接続してチューブ49内と補給口38とを連通する。
そして、トナー濃度の低下をトナー濃度検知センサ40で検知したとき、エアポンプ57を作動してトナー容器43内に空気を送り込み、トナー容器43内のトナーを流動化するとともにトナー容器43内の圧力を高めてそのトナー容器43に収容するトナーをノズル48を通して送り出し、チューブ49を通して移送して現像ケース22の補給口38から、現像剤貯蔵部25にある現像剤35中の内部に強制的に送り込む。
なお、トナー補給装置としてエアポンプ57を使用するとき、トナー容器43内の空気圧が一定以上となると、現像装置12内の空気圧も上昇し、現像装置12からトナー飛散を生じて地肌汚れを生じたり、画像形成装置本体内を汚したりする問題があった。そこで、この例では、トナー容器43の容器本体44に空気は通すがトナーは通さないフィルタ60を設け、トナー容器43内の一定以上の空気圧上昇を防止して現像装置12内の空気圧の上昇を防ぎ、現像装置12からのトナー飛散を防止する。
図6には、トナー補給装置42のトナー搬送装置としてトナー補給スクリュを用いた場合の概略構成を示す。
この例では、トナー濃度の低下をトナー濃度検知センサ40で検知したとき、トナー補給スクリュ62を回転してトナー容器43内のトナーを機械的に移送し、現像ケース22の補給口38から、現像剤貯蔵部25にある現像剤35中の内部に強制的に送り込む。
電子写真式画像形成装置の主要部の内部機構概略構成図である。 その画像形成装置に備える現像装置の縦断面構成図である。 その現像装置の横断面構成図である。 その現像装置にトナーを補給するトナー補給装置の概略構成図である。 トナー補給装置のトナー搬送装置としてエアポンプを用いた場合の概略構成図である。 トナー補給装置のトナー搬送装置としてトナー補給スクリュを用いた場合の概略構成図である。 従来の現像装置の縦断面構成図である。
符号の説明
10 感光体(像担持体)
12 現像装置
20 プロセスカートリッジ
24 現像剤供給部
25 現像剤貯蔵部
30 第1攪拌搬送スクリュ
31 第2攪拌搬送スクリュ
35 二成分現像剤
38 補給口
39 第1攪拌搬送スクリュの軸心
42 トナー補給装置
43 トナー容器
50 粉体ポンプ(トナー搬送装置)
57 エアポンプ(トナー搬送装置)
60 フィルタ
62 トナー補給スクリュ(トナー搬送装置)

Claims (10)

  1. トナー補給装置を用いて新たな補給トナーを現像剤貯蔵部に補給し、その現像剤貯蔵部でその中の二成分現像剤と攪拌しながら搬送するとともに現像剤供給部に送り、その現像剤供給部でトナーを付着して像担持体上の静電潜像を可視像化する現像装置において、
    前記補給トナーを、前記現像剤貯蔵部にある現像剤中の内部に強制的に補給することを特徴とする現像装置。
  2. 前記補給トナーを前記現像剤貯蔵部に補給する補給口を、前記現像剤貯蔵部にある現像剤中に潜らせて設けることを特徴とする、請求項1に記載の現像装置。
  3. 前記補給口を、前記現像剤貯蔵部に設ける攪拌搬送部材の軸心に対してずらして備えることを特徴とする、請求項2に記載の現像装置。
  4. 前記補給トナーを前記現像剤貯蔵部に補給するとき、その現像剤貯蔵部に設ける攪拌搬送部材を駆動することを特徴とする、請求項1ないし3にいずれか1に記載の現像装置。
  5. 前記トナー補給装置のトナー搬送装置として粉体ポンプを使用することを特徴とする、請求項1ないし4にいずれか1に記載の現像装置。
  6. 前記トナー補給装置のトナー搬送装置としてエアポンプを使用し、そのエアポンプを用いてトナー容器内の補給トナーを前記現像剤貯蔵部に補給することを特徴とする、請求項1ないし4にいずれか1に記載の現像装置。
  7. 前記トナー容器に、一定以上の空気圧上昇を防止するフィルタを備えることを特徴とする、請求項6に記載の現像装置。
  8. 前記トナー補給装置のトナー搬送装置としてトナー補給スクリュを使用することを特徴とする、請求項1ないし4にいずれか1に記載の現像装置。
  9. 請求項1ないし8のいずれか1に記載の現像装置を備えることを特徴とする、プロセスカートリッジ。
  10. 請求項1ないし8のいずれか1に記載の現像装置を備えることを特徴とする、画像形成装置。
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