JP2007183519A - 現像装置、画像形成方法、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 開口部を軸方向の限られた箇所にのみ設けることによって、現像剤（トナー）供給室へのトナー補給量を適正量に絞り込み、現像剤供給室内トナーが過充填状態になり、トナーブロッキングやトルクアップ等の不具合を発生するという状況を防止する現像装置、プロセスカートリッジ、及びこれを着脱可能にした画像形成装置を提供する。
【解決手段】 現像剤担持体１４に所定のバイアスを印加して潜像担持体２上の静電潜像を現像する現像装置４において、現像剤収容室１２には現像剤を開口部１８へ送り出すための現像剤攪拌部材１７が回転可能に設けられ、この現像剤攪拌部材１７は軸方向において、前記開口部近傍を通過する部分１７Ｂと前記開口部近傍を通過しない部分１７Ａとで先端形状が異なる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、電子写真方式の複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に採用される現像装置、画像形成方法、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関するものである。

カラー画像形成装置として、複数のプロセスカートリッジユニットに色が異なるトナー像を形成し、それらを順次中間転写体上に重ねながら転写させ、しかる後に転写紙に一括して転写させるタンデム方式を備えたものが知られている。
プロセスカートリッジユニットは、静電潜像が形成される感光体ドラムと、この感光体ドラム表面を帯電させる帯電ローラと、静電潜像パターンに従ってトナーを感光体ドラム表面に現像してトナー像を形成する現像装置と、転写後に感光体ドラム上に残ったトナーを清掃するクリーニング装置からなる。
現像装置は、感光体ドラムに接触対向して配置され、トナーを感光体ドラム上に現像する現像ローラとこの現像ローラに当接して設けられた供給ローラおよびトナー層規制部材と、トナーを収容するトナー収容室からなる。中間転写体はベルトで構成され、各色のプロセスカートリッジユニットは中間転写ベルトに対向させて並べて配置される。
そのためタンデム方式を採用した場合、装置全体の大きさがプロセスカートリッジユニットの並ぶ方向に大きくなってしまうという欠点があった。これを解決するために、現像装置のトナー収容部を現像ローラやトナー層規制部材の上方向に配置させることによって、各プロセスカートリッジユニットを詰めて並べ、装置の小型化を図っている。
上記の従来の現像装置では、現像装置のトナー収容部を現像ローラや供給ローラの上方向に配置しているため、現像ローラや供給ローラの近傍ではトナーの自重による粉圧が大きくなり過充填の状態となる。
その結果、供給ローラ等の回転トルクが上昇し、現像器の回転駆動ムラによる画像濃度ムラやギヤの破損などの問題が発生する。また、トナーの流動状態が悪くなるために、現像ローラ表面への均一なトナー供給が行われず、トナー層厚ムラによる画像濃度不良が発生する。

さらに、近年では、オイルレス定着や低温定着を実現するために、ワックス添加されたトナーが用いられることが多い。しかし、そのようなトナーは比較的軟らかくトナー間付着力も高いことから凝集し易いため、前述の問題を助長している。
画像形成装置の現像装置に関連する上述したような問題を解決するために、従来から種々の技術が提案されている（例えば、特許文献１乃至３参照）。
特許文献１では、現像剤供給室上方に配置された現像剤収容容器の底部に現像剤補給口を設け、この現像剤補給口には全長にわたって回転自在な羽根が設けられ、その回転によってトナーを定量補給することが開示されている。
特許文献２では、現像装置をトナー供給室とその上方のトナー収容室とに仕切り、両室の連結口に設けられたローラの回転を利用して両室間で現像剤を往復させ、トナー供給室内のトナー充填量を一定に保つことが開示されている。
特許文献３では、トナー供給室とトナー収容室との仕切り壁に複数の開口を設け、これらの開口から適量に制限されたトナーを落下通過させることによってトナーの過充填を防止することが開示されている。
特許文献３によれば、トナー供給室とトナー収容室との仕切り壁に複数の開口を設け、適量に制限されたトナーを移動させることによって、トナーの過充填を防止しており、これには簡単な構成で上述したような問題を解決できるという利点がある。
特開平１−２９２３７５号公報 特公平６−６４３９８号公報 特開２００１−１９４８８３公報

しかしながら、特許文献３では、開口部以外の仕切り壁の壁面にトナーが取り残されてしまうために、トナーを効率よく使い切ることが難しいという問題がある。
そこで、本発明の目的は、開口部を軸方向の限られた箇所にのみ設けることによって、現像剤（トナー）供給室へのトナー補給量を適正量に絞り込み、現像剤供給室内トナーが過充填状態になり、トナーブロッキングやトルクアップ等の不具合を発生するという状況を解消する現像装置、プロセスカートリッジ、及びこれを着脱可能にした画像形成装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、現像剤収容室と、該現像剤収容室に設けた開口部から供給されるトナーを担持する現像剤担持体と、を備え、該現像剤担持体から供給されるトナーによって潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置において、前記現像剤収容室内には前記トナーを前記開口部へ送り出すための現像剤攪拌部材が回転可能に設けられ、この現像剤攪拌部材は軸方向において、前記開口部近傍を通過する部分と前記開口部近傍を通過しない部分とで先端形状が異なることを特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、前記現像剤攪拌部材の先端にはフィルム材からなる送り羽根が設けられ、この送り羽根は、軸方向において、前記開口部近傍を通過する部分のみ短く設定される請求項１記載の現像装置を特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、前記現像剤攪拌部材の先端にはフィルム材からなる送り羽根が設けられ、この送り羽根は、軸方向において、前記開口部近傍を通過する部分と前記開口部近傍を通過しない部分とで分割されている請求項１記載の現像装置を特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、前記現像剤攪拌部材の先端にはフィルム材からなる送り羽根が設けられ、この送り羽根の長さは、軸方向において、前記開口部近傍を通過する部分では前記現像剤収容室のケーシング壁に接触しない長さに設定され、軸方向において、前記開口部近傍を通過しない部分では前記現像剤収容室の前記ケーシング壁に接触する長さに設定される請求項１記載の現像装置を特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、前記現像剤攪拌部材の先端には、軸方向において、前記開口部近傍を通過しない部分のみ、フィルム材からなる送り羽根が設けられる請求項１記載の現像装置を特徴とする。
また、請求項６に記載の発明は、前記現像剤攪拌部材の先端には、軸方向において、前記開口部近傍を通過する部分のみ、アーム状の解し部材が構成される請求項１記載の現像装置を特徴とする。
また、請求項７に記載の発明は、現像剤がワックス成分を含んだ非磁性１成分トナーである請求項１乃至６のいずれか一項記載の現像装置を特徴とする。
また、請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７のいずれか一項記載の現像装置を用いる画像形成方法を特徴とする。
また、請求項９に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか一項記載の現像装置を搭載する画像形成装置を特徴とする。
また、請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか一項記載の現像装置を備えるプロセスカートリッジを特徴とする。
また、請求項１１に記載の発明は、請求項１０記載のプロセスカートリッジを着脱可能に備える画像形成装置を特徴とする。

本発明によれば、トナー収容室内の攪拌部材の形状を軸方向で変えることによって、攪拌部材のトナー送り能力に違いを持たせ、トナー収容室内のトナーの攪拌作用と開口部へのトナー送り作用の両立を図ることができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態に係る現像装置とプロセスカートリッジユニットを備える画像形成装置要部を示す概略図である。
図１の画像形成装置Ａにおいて、各プロセスカートリッジユニット１は、感光体ドラム２と、感光体ドラム周面に沿って配置された帯電ローラ３、現像装置４、及びクリーニング装置５と、を一つのユニット化した構成になっている。各プロセスカートリッジユニット１は、各々のストッパを解除することにより交換できる構成にもなっている。
感光体ドラム２は矢印方向に周速１５０ｍｍ／秒で回転している。帯電ローラ３は、感光体ドラム２の表面に圧接されており、感光体ドラム２の回転により従動回転している。帯電ローラ３には、図示しない高圧電源により所定のバイアスが印加され、感光体ドラム２の表面を−５００Ｖに帯電している。
露光装置６は感光体ドラム２に対して光学的な画像情報を露光し、静電潜像を形成する。この露光装置６にはレーザダイオードを用いたレーザビームスキャナ、ＬＥＤなどが用いられる。
現像装置４は１成分接触現像方式であり、感光体ドラム２上の静電潜像をトナー像として顕像化する。現像装置４には図示しない高圧電源から所定の現像バイアスが供給される。感光体クリーニング装置５は感光体ドラム２表面の転写残トナーのクリーニングを行なう。

プロセスカートリッジユニット１は中間転写ベルト７の移動方向に並列に４個配設され、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの順で可視像を形成するようになっている。
１次転写ローラ８には１次転写バイアスが印加され、感光体ドラム２表面のトナー像は中間転写ベルト７表面に転写される。中間転写ベルト７は図示してない駆動モータによって図中の矢印方向に回転駆動されるようになっており、各色の可視像が表面に順次重ね転写されることによってフルカラー画像を形成する。
形成されたフルカラー画像は、２次転写ローラ９に所定の電圧を印加することにより転写材である用紙１０に転写され、図示してない定着装置にて定着され出力される。２次転写ローラ９で転写できず、中間転写ベルト７上に残留したトナーは転写ベルトクリーニング装置１１に回収される。

図２は本発明による現像装置とプロセスカートリッジユニットを示す概略図である。図３は図２の現像装置のＰ−Ｐ断面図である。現像装置４は、現像剤を収容する現像剤（トナー）収容室１２と、この現像剤収容室１２の下部開口部１８を介して連通し且つ下方に設けられた現像剤（トナー）供給室１３から構成されている。
現像剤供給室１３の下部には、現像ローラ（現像剤担持体）１４と、この現像ローラ１４に当接して設けられた現像剤（トナー）層規制部材１５および供給ローラ１６が設けられる。現像ローラ１４は感光体ドラム２に接触して配置され、図示しない高圧電源から所定の現像バイアスが印加される。
現像剤収容室１２内には現像剤（トナー）攪拌部材１７が設けられ、反時計回りの方向で回転する。現像剤攪拌部材１７は、軸方向において、その先端部が開口部１８近傍を通過しない部分１７Ａ（図３参照）では、回転駆動によるトナー（現像剤）搬送面の面積を大きくしてあり、収容されたトナーを充分に流動させ、攪拌する。
また、その先端部が開口部１８近傍を通過する部分１７Ｂ（図３参照）では、回転駆動によるトナー搬送面の面積を小さくした形状にしてあり、過剰な量のトナーを開口部１８へ導くことを防止している。

開口部１８近傍のトナーは、現像剤攪拌部材の部分１７Ｂによって適度に分散、解消され、自重によって開口部１８を通過し、現像剤供給室１３へと落下移動する。供給ローラ１６の表面には空孔(セル)を有した構造の発泡材料が被覆されており、現像剤供給室１３内に運ばれてきたトナーを効率よく付着させて取り込むとともに、現像ローラ１４との当接部での圧力集中によるトナー劣化を防止している。
供給ローラ１６の表面の発泡材料は３乗〜１４乗Ωの電気抵抗値に設定される。供給ローラ１６には、現像バイアスに対してトナーの帯電極性と同方向にオフセットさせた値の供給バイアスが印加される。この供給バイアスは、現像ローラ１４との当接部で予備帯電されたトナーを現像ローラ１４に押し付ける方向に作用する。
ただし、オフセットの方向はこれに限ったものではなく、トナーの種類によってはオフセットを０もしくはオフセットの方向を変えてもよい。供給ローラ１６は反時計回りの方向に回転し、表面に付着させたトナーを現像ローラ１４の表面に塗布し供給する。
現像ローラ１４には、弾性ゴム層を被覆したローラが用いられ、さらに表面にはトナーと逆の極性に帯電し易い材料からなる表面コート層が設けられる。弾性ゴム層は、感光体ドラム２との接触状態を均一に保つために、ＪＩＳ−Ａで５０度以下の硬度に設定される。さらに、現像バイアスを作用させるために３乗〜１０乗Ωの電気抵抗値に設定される。
表面粗さはＲａで０．２〜２．０μｍに設定され、必要量のトナーが表面に保持される。現像ローラ１４は反時計回りの方向に回転し、表面に保持したトナーを現像剤層規制部材１５及び感光体ドラム２との対向位置へと搬送する。

現像剤層規制部材１５は、ＳＵＳ３０４ＣＳＰ、ＳＵＳ３０１ＣＳＰ、リン青銅等の金属板ばね材料を用い、自由端側を現像ローラ１４表面に１０〜１００Ｎ／ｍの押圧力で当接させたもので、その押圧力下を通過したトナーを薄層化するとともに摩擦帯電によって電荷を付与する。
さらに、現像剤層規制部材１５には、摩擦帯電を補助するために、現像バイアスに対してトナーの帯電極性と同方向にオフセットさせた値の規制バイアスが印加される。
感光体ドラム２は時計回りの方向に回転しており、従って、現像ローラ１４表面は感光体ドラム２との対向位置において感光体ドラム２の進行方向と同方向に移動する。
薄層化されたトナーは現像ローラ１４の回転によって感光体ドラム２との対向位置へ搬送され、そして現像ローラ１４に印加された現像バイアスと感光体ドラム２上の静電潜像によって形成される潜像電界に応じて、感光体ドラム２表面に移動し現像する。
感光体ドラム２上において現像に供されずに現像ローラ１４上に残されたトナーが再び現像剤供給室１３内へと戻る部分には、封止シール１９が現像ローラ１４に当接して設けられ、トナーは現像装置４外部に漏れでないように封止される。

図４は図３と同様な本発明による現像装置の第１の変形例の要部拡大図である。現像剤（トナー）攪拌部材２０の先端部には、トナー搬送用の送り羽根２１が設けられる。送り羽根２１にはＰＥＴ等の樹脂フィルム材が用いられる。
送り羽根２１の長さは、軸方向において、その先端部が開口部１８近傍を通過しない部分２１Ａに比べて、その先端部が開口部１８近傍を通過する部分２１Ｂで短く設定されており、過剰な量のトナーを開口部１８へ導くことを防止している。
開口部１８近傍のトナーは、現像剤（トナー）攪拌部材２０によって適度に分散、解消され、自重によって開口部１８を通過し、現像剤（トナー）供給室１３へと落下移動する。トナー攪拌部材２０のトナー送り能力に、軸方向でのより明確な違いを持たせることができるので、収容室内トナーの攪拌作用と開口部１８へのトナー送り作用の両立が容易となる。
図５は図３と同様な本発明による現像装置の第２の変形例の要部拡大図である。現像剤（トナー）攪拌部材２２の先端部には、トナー搬送用の送り羽根２３が設けられる。送り羽根２３にはＰＥＴ等の樹脂フィルム材が用いられる。
送り羽根２３の長さは、軸方向において、その先端部が開口部１８近傍を通過しない部分２３Ａと開口部１８近傍を通過する部分２３Ｂとで分割されている。さらに、開口部１８近傍を通過しない部分２３Ａに比べて、開口部１８近傍を通過する部分２３Ｂは短く設定されている。

図６は図３と同様な本発明による現像装置の第３の変形例の要部拡大図である。現像剤（トナー）攪拌部材２４の先端部には、トナー搬送用の送り羽根２５が設けられる。送り羽根２５にはＰＥＴ等の樹脂フィルム材が用いられる。
送り羽根２５の長さは、軸方向において、その先端部が開口部１８近傍を通過しない部分２５Ａでは現像剤（トナー）収容室２６のケーシング壁２７に接触する長さに設定される。
また、その先端部が開口部１８近傍を通過する部分２５Ｂでは現像剤収容室２６のケーシング壁２７に接触しない長さに設定される。開口部１８に対応する箇所におけるトナー攪拌部材２４の機械的搬送力を極力弱めることによって、開口部１８を通過するトナーを自重落下分のみに制限する。
一方で、開口部１８に対応しない箇所におけるトナー攪拌部材２４（部分２５Ａ）をケーシング壁２７に接触（摺接）させて回転することによって、現像剤収容室内のトナーが攪拌・搬送されないまま取り残されてしまうことを防止し、トナーを有効に使い切ることができる。

図７は図３と同様な本発明による現像装置の第４の変形例の要部拡大図である。現像剤（トナー）攪拌部材２８の先端部には、軸方向において、その先端部が開口部１８近傍を通過しない部分にのみトナー搬送用の送り羽根２９が設けられる。送り羽根２９にはＰＥＴ等の樹脂フィルム材が用いられる。
図８は図３と同様な本発明による現像装置の第５の変形例の要部拡大図である。現像剤（トナー）攪拌部材３０の先端部は、軸方向において、その先端部が開口部１８近傍を通過する部分のみ、アーム状の解し部３１が形成される。解し部３１は樹脂または金属の棒材が用いられる。
また、上述した本発明の実施の形態において検討したトナーは、ワックスを含んでいる非磁性１成分トナーであり、かつ体積平均粒径は６〜１０μｍのものである。

本発明の実施の形態に係る現像装置とプロセスカートリッジユニットを備える画像形成装置要部を示す概略図。 本発明による現像装置とプロセスカートリッジユニットを示す概略図。 図２の現像装置のＰ方向の要部拡大図。 図３と同様な本発明による現像装置の第１の変形例の要部拡大図。 図３と同様な本発明による現像装置の第２の変形例の要部拡大図。 図３と同様な本発明による現像装置の第３の変形例の要部拡大図。 図３と同様な本発明による現像装置の第４の変形例の要部拡大図。 図３と同様な本発明による現像装置の第５の変形例の要部拡大図。

符号の説明

Ａ 画像形成装置、１ プロセスカートリッジユニット、２ 潜像担持体（感光体ドラム）、４ 現像装置、１２ 現像剤収容室（トナー収容室）、１４ 現像剤担持体（現像ローラ）、１７ 現像剤攪拌部材（トナー攪拌部材）、１７Ａ 開口部近傍を通過しない部分、１７Ｂ 開口部近傍を通過する部分、１８ 開口部、２０ 現像剤攪拌部材（トナー攪拌部材）、２１ 送り羽根、２１Ａ 開口部近傍を通過しない部分、２１Ｂ 開口部近傍を通過する部分、２２ 現像剤攪拌部材（トナー攪拌部材）、２３ 送り羽根、２３Ａ 開口部近傍を通過しない部分、２３Ｂ 開口部近傍を通過する部分、２４ 現像剤攪拌部材（トナー攪拌部材）、２５ 送り羽根、２５Ａ 開口部近傍を通過しない部分、２５Ｂ 開口部近傍を通過する部分、２６ 現像剤収容室（トナー収容室）、２７ ケーシング壁、２８ 現像剤攪拌部材（トナー攪拌部材）、２９ 送り羽根、３０ 現像剤攪拌部材（トナー攪拌部材）、３１ アーム状の解し部

Claims (11)

1. 現像剤収容室と、該現像剤収容室に設けた開口部から供給されるトナーを担持する現像剤担持体と、を備え、該現像剤担持体から供給されるトナーによって潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置において、前記現像剤収容室内には前記トナーを前記開口部へ送り出すための現像剤攪拌部材が回転可能に設けられ、この現像剤攪拌部材は軸方向において、前記開口部近傍を通過する部分と前記開口部近傍を通過しない部分とで先端形状が異なることを特徴とする現像装置。
2. 前記現像剤攪拌部材の先端にはフィルム材からなる送り羽根が設けられ、この送り羽根は、軸方向において、前記開口部近傍を通過する部分のみ短く設定されることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 前記現像剤攪拌部材の先端にはフィルム材からなる送り羽根が設けられ、この送り羽根は、軸方向において、前記開口部近傍を通過する部分と前記開口部近傍を通過しない部分とで分割されていることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
4. 前記現像剤攪拌部材の先端にはフィルム材からなる送り羽根が設けられ、この送り羽根の長さは、軸方向において、前記開口部近傍を通過する部分では前記現像剤収容室のケーシング壁に接触しない長さに設定され、軸方向において、前記開口部近傍を通過しない部分では前記現像剤収容室の前記ケーシング壁に接触する長さに設定されることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
5. 前記現像剤攪拌部材の先端には、軸方向において、前記開口部近傍を通過しない部分のみ、フィルム材からなる送り羽根が設けられることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
6. 前記現像剤攪拌部材の先端には、軸方向において、前記開口部近傍を通過する部分のみ、アーム状の解し部材が構成されることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
7. 現像剤がワックス成分を含んだ非磁性１成分トナーであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項記載の現像装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成方法。
9. 請求項１乃至６のいずれか一項記載の現像装置を搭載することを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項１乃至６のいずれか一項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。
11. 請求項１０記載のプロセスカートリッジを着脱可能に備えることを特徴とする画像形成装置。
    

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