JP2007316376A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像装置内での現像剤の飛散に伴う画像の劣化を防止し得て、しかも、現像剤の無駄を防止することができる現像装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】所定量の現像剤を収容する供給容器１７と、供給容器１７内の現像剤供給方向上流側に位置して現像剤を攪拌しつつ下流側へと搬送するミキサー１９，２０と、ミキサー１９，２０よりも下流側に位置して感光体１６の表面へと現像剤を供給するローラ２１，２２と、ローラ２１，２２で飛散した現像剤を供給容器１７内でミキサー１９へと還元するようにローラ２２の上方からミキサー１９の上方に跨って回動移動する還元ベルト２８とを備えていると共にこの還元ベルト２８には現像剤と反対極性の電圧が印加される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等、或いはこれらを組み合わせた複合機といった画像形成装置に設けられて、転写紙等の搬送シートの表面に画像を形成するための現像装置及び画像形成装置に関する。

複写機、ファクシミリ、プリンタ等、或いはこれらを組み合わせた複合機といった画像形成装置においては、転写紙等の搬送シート上に感光体への静電潜像に基づくトナー画像を転写する現像装置を用いたものが周知である。

そして、この感光体へのトナー等の現像剤を用いた現像方式として、トナーと磁性キャリアとを用いた二成分現像方式、絶縁トナーや導電トナーを用いた一成分現像方式などが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

二成分現像方式は、キャリアによるトナーの帯電性に優れ、長寿命化が可能である反面、現像装置が大きく複雑になることや、キャリアの耐久性によって画質が変化するなどの欠点がある。

また、一成分現像方式は、現像装置がコンパクトとなってドット再現性に優れているが、現像ローラ、補給ローラの耐久性が概して低く、定期的に現像装置を交換するため消耗品価格が高価になる。

さらに、磁性一成分現像方式においては、交換時期をのばして長寿命化が行なわれているが、磁性粉を使用するためにカラートナーには使用されていない。

こうした双方の現像方式の特徴を生かし、非磁性トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤を使用して現像ローラ上に非磁性トナーのみを保持し、そのトナーで感光体上に形成した静電潜像を非接触で現像するようにした所謂ハイブリッド現像方式が注目され、特にこのハイブリッド現像方式は、高速の画像形成が可能な現像方式として、また感光体上に複数のカラー画像を順次形成する１ドラム色重ね方式用として、更には複数の電子写真プロセス部材を並べて配置し、転写部材の送りに同期させてカラー画像を形成して転写部材上で色重ねを行うタンデム方式用の現像装置として、注目されてきている。
特開２００５−０５５８４２号公報

ところが、ハイブリッド現像方式では、供給ローラで形成した磁気ブラシを現像ローラに接触させて現像ローラ上にトナーの薄層を形成し感光体にトナーを飛翔させて現像するという２段階の現像が必要なため、トナー飛散が起こりやすいという問題があった。

そこで、本発明は、上記事情を考慮し、現像装置内での現像剤の飛散に伴う画像の劣化を防止し得て、しかも、現像剤の無駄を防止することができる現像装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態に係る現像装置は、所定量の現像剤を収容する供給容器と、該供給容器内の現像剤供給方向上流側に位置して前記現像剤を攪拌しつつ下流側へと搬送するミキサーと、該ミキサーよりも下流側に位置して感光体表面へと前記現像剤を供給する一つ以上のローラとを備えた現像装置において、前記ローラで飛散した前記現像剤を前記供給容器内で前記ミキサーへと還元するように前記ローラの上方から前記ミキサーの上方に跨って回動移動する還元ベルトを備え、該還元ベルトには前記現像剤と反対極性の電圧が印加されることを特徴とする。

本発明の現像装置によれば、還元ベルトにより現像剤供給方向下流側で飛散した現像剤を上流側へと還元することができ、現像装置内での現像剤の飛散に伴う画像の劣化を防止し得て、しかも、現像剤の無駄を防止することができる。

本発明の一実施形態に係る現像装置は、前記ローラは複数備え、前記還元ベルトの前記ローラ側の回動端部は前記複数のローラの間よりも下流側の上方に位置していることにより、飛散した現像剤を効率良く還元することができる。

本発明の一実施形態に係る現像装置は、前記還元ベルトの前記ミキサー側の回動端部表面には、前記還元ベルトの表面に付着した前記現像剤を掻き取るための掻き取りブレードが設けられていることにより、還元ベルトの表面に付着した現像剤を効率良く還元することができる。

また、本発明は上記した何れかの構成からなる現像装置を採用した画像形成装置とすることができる。このような構成によれば、トナーの無駄を防止し得て、安定したトナー定着画像を提供することができる。

本発明の現像装置及び画像形成装置は、現像装置内での現像剤の飛散に伴う画像の劣化を防止し得て、しかも、現像剤の無駄を防止することができる。

次に、本発明の一実施形態に係る現像装置について、画像形成装置としてのタンデム方式のフルカラープリンタに適用し、図面を参照して説明する。

（画像形成装置の全体構成）
図１は本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのタンデム方式のフルカラープリンタの説明図である。

図１において、画像形成装置としてのフルカラープリンタ１は、外部コンピュータからの原稿画像データの色情報に応じてフルカラー画像出力とモノクロ画像出力の何れかが選択される。フルカラープリンタ１の本体２の内部には、図示を略するシート束が収納される給紙カセット３と、この給紙カセット３に収納されたシート束から最上位に位置したものが搬送シート（図示せず）として取り出される給紙部４と、駆動プーリ５と従動プーリ６との間に巻き掛けられていると共にテンションローラ７によって緊張状態が維持される無端ベルト状の搬送ベルト８と、この搬送ベルト８の上方に位置されると共にシート搬送方向（図１矢印イ参照）に沿って配置された画像形成部としての４つの画像形成ユニット９Ｂ，９Ｙ，９Ｃ，９Ｍと、搬送ベルト８のシート搬送方向終端部に隣接して設けられた定着装置１０と、定着装置１０に隣接する搬送経路１１の終端部に設けられた排出口１２から搬送シートを排出する排出部１３とを備えている。

画像形成ユニット９Ｂ，９Ｙ，９Ｃ，９Ｍは、この実施の形態においては、シート搬送方向上流側から順に、ブラック用の画像形成ユニット９Ｂ、イエロー用の画像形成ユニット９Ｙ、シアン用の画像形成ユニット９Ｃ、マゼンタ用の画像形成ユニット９Ｍが配置されている。また、画像形成ユニット９Ｂ，９Ｙ，９Ｃ，９Ｍは、上述した各色毎のトナーを収納するトナーコンテナ１４Ｂ，１４Ｙ，１４Ｃ，１４Ｍと、現像装置１５Ｂ，１５Ｙ，１５Ｃ，１５Ｍとを備えている。

この現像装置１５Ｂ，１５Ｙ，１５Ｃ，１５Ｍは、トナーコンテナ１４Ｂ，１４Ｙ，１４Ｃ，１４Ｍに収納されたトナーを必要に応じてアモルファスシリコン等を感光体とする感光体１６Ｂ，１６Ｙ，１６Ｃ，１６Ｍに担持させ、搬送ベルト８によって搬送されてきた搬送シート上に未定着トナー画像を形成（静電潜像を可視化）する。

その画像形成済みの搬送シートは、定着装置１０によってトナー定着がなされた後、排出口１２からフェイスダウン状態で排出される。

（実施例１）
図２は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのフルカラープリンタに用いられる現像装置の具体的な構成を示す実施例１の要部の拡大説明図である。尚、現像装置１５Ｂ，１５Ｙ，１５Ｃ，１５Ｍ及び感光体１６Ｂ，１６Ｙ，１６Ｃ，１６Ｍは実質的に同一のものを採用しているため、以下の説明及び図２の図示においては符号のＢ，Ｙ，Ｃ，Ｍは省略する。

図２において、１７は現像装置１５の供給容器、１８は供給容器１７内に検出部が臨む現像剤残量検出センサ、１９は螺旋状の攪拌羽（図示せず）を有する撹拌ミキサー、２０は螺旋状の攪拌羽（図示せず）を有するパドルミキサー、２１は非磁性金属材料の円筒体とすると共に内部に配設した複数の固定磁石（図示せず）の周囲を回転するスリーブ状の供給ローラ、２２は供給ローラ２１を介して現像剤薄層（図示せず）を形成する現像ローラ、２３は供給ローラ２１上の現像剤薄層（図示せず）の高さ（厚さ）を一定にする層厚規制ブレード、２４は供給ローラ２１と現像ローラ２２との間で飛散した現像剤を攪拌ミキサー１９の上方に還元する還元ユニットである。

供給容器１７は、上枠１７ａと下枠１７ｂとの合わせ構造が採用されており、供給容器１７の内部はトナーコンテナ１４と連通されている。この供給容器１７の内部には、トナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤（以下、単に「現像剤」と称する。）を有し、そのうちのトナーがトナーコンテナ１４から供給される。また、下枠１７ｂには、攪拌ミキサー１９とパドルミキサー２０との間に位置して供給容器１７の長手方向（紙面と直交する奥行き方向）の両端部から攪拌ミキサー１９とパドルミキサー２０との間に跨って現像剤が自由に通り抜けられるように延在された隔壁１７ｃが形成されている。

現像剤残量検出センサ１８は、供給容器１７内の現像剤量を検出するもので、現像剤の濃度が薄くなると必要量の現像剤がトナーコンテナ１４から供給される。

撹拌ミキサー１９は現像剤を撹拌しながら搬送・帯電し、パドルミキサー２０は現像剤を撹拌して供給ローラ２１へと供給する。尚、攪拌ミキサー１９とパドルミキサー２０とは、互いに逆方向に回転するか或いは螺旋状の攪拌羽の螺旋方向が互いに逆方向となっている。トナーと磁性キャリアとからなる現像剤は、各ミキサー１９，２０の回転によって撹拌・帯電され、隔壁１７ｃの長手方向両端の隙間等（図示せず）から撹拌ミキサー１９とパドルミキサー２０との間を循環する。そのため、この現像剤によって供給ローラ２１の表面に磁気ブラシ（図示せず）が形成される。この磁気ブラシは、層厚規制ブレード２３によって一定の層厚とされた状態で、現像ローラ２２に接触する。

現像ローラ２２は、感光体１６と所定距離だけ離間して配置されていると共に、供給ローラ２１とも所定距離だけ離間して配置されている。尚、図面上では、便宜上実際の離間距離に対して誇張して図示している。

また、現像に使われずに現像ローラ２２上に残った現像剤は、供給ローラ２１上の磁気ブラシが現像ローラ２２上の現像剤層に接触し、両ローラの周速差によるブラシ効果とパドルミキサー２０による磁気ブラシの攪拌で、現像剤の還元と入れ替えを行うようになっている。

還元ユニット２４は、現像ローラ２２の上方に位置して図示を略する駆動モータ等の駆動源の駆動を受けて回転する駆動ローラ２５と、攪拌ミキサー１９の上方に位置する従動ローラ２６と、層厚規制ブレード２３の上方付近に位置する中間ローラ２７と、駆動ローラ２５と従動ローラ２６との間に懸架された無端ベルト状の還元ベルト２８と、還元ベルト２８の緊張状態を維持するテンションローラ２９と、駆動ローラ２５の回転による還元ベルト２８の折り返し部外表面と接触する掻き取りブレード３０とを備えている。

還元ベルト２８は供給容器１７の紙面奥行き方向に延びる回転軸線を備えており、各ローラ２５，２６，２７は、この幅広の還元ベルト２８の回動移動を可能とするように歯車状又はプーリ状に構成されている。また、還元ベルト２８は、ポリカーボネート等の樹脂（合成樹脂）やゴム・エラストマー等の弾性を有するものから構成され、その表面には現像剤の吸着性を具備させるため、従動ローラ２６に現像剤と反対極性の高圧を印加する等によって帯電性を帯びるように設定されている。

掻き取りブレード３０は、還元ベルト２８の略全幅に跨って設けられており、ウレタンゴム等の弾性を有するものから構成されている。

このように構成したハイブリッド型の現像装置１５は、イエロー・シアン・マゼンタ・ブラックなどのそれぞれの色に対応したトナーが、トナーコンテナ１４からそれぞれの現像装置１５に供給され、供給ローラ２１上に磁気ブラシを形成し、攪拌によってトナーが帯電される。

そして、供給ローラ２１上の磁気ブラシは、層厚規制ブレード２３によって層規制されると共に、図示を略する制御回路で供給ローラ２１に加えられた直流バイアスと現像ローラ２２に加えられた直流バイアス間の電位差を制御しつつ、現像ローラ２２上に接触させてトナーの薄層を形成し、感光体１６との間の直流及び交流で重畳されたバイアスによって現像するよう制御する。尚、現像剤の飛散を防ぐために、交流は現像の直前に印加する。

この際、特に、供給ローラ２１と現像ローラ２２との間における現像剤の飛散を完全には防止することができない。

このため、その残存した（飛散した）現像剤を、還元ベルト２８の現像剤供給方向下流側回動端部付近で表面に吸着し、その還元ベルト２８の回動移動によって現像剤供給方向上流側へと向けて搬送し、その回動端部付近に位置する掻き取りブレード３０にまで搬送した後に、この掻き取りブレード３０によって還元ベルト２８の表面から掻き取って還元トナーＴとして攪拌ミキサー１９の上方に還元する。

これにより、現像ローラ２２の付近には飛散したトナーが残存せず、画質の劣化やトナーの無駄を防止することができる。

（実施例２）
図３は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのフルカラープリンタに用いられる現像装置の具体的な構成を示す実施例２の要部の拡大説明図である。尚、この実施例２においても、現像装置１５Ｂ，１５Ｙ，１５Ｃ，１５Ｍ及び感光体１６Ｂ，１６Ｙ，１６Ｃ，１６Ｍは実質的に同一のものを採用しているため、以下の説明及び図３の図示においては符号のＢ，Ｙ，Ｃ，Ｍは省略する。

図３において、１７は現像装置１５の供給容器、１８は供給容器１７内に検出部が臨む現像剤残量検出センサ、１９は螺旋状の攪拌羽（図示せず）を有する撹拌ミキサー、２０は螺旋状の攪拌羽（図示せず）を有するパドルミキサー、２１は非磁性金属材料の円筒体とすると共に内部に配設した複数の固定磁石（図示せず）の周囲を回転するスリーブ状の供給ローラ、２２は供給ローラ２１を介して現像剤薄層（図示せず）を形成する現像ローラ、２３は供給ローラ２１上の現像剤薄層（図示せず）の高さ（厚さ）を一定にする層厚規制ブレード、３４は供給ローラ２１と現像ローラ２２との間で飛散した現像剤を攪拌ミキサー１９の上方に還元する還元ユニットである。尚、上述した供給容器１７から層厚規制ブレード２３に至る構成は上記実施例１と同一であるため、その詳細な説明は省略する。

還元ユニット３４は、現像ローラ２２の上方に位置して図示を略する駆動モータ等の駆動源の駆動を受けて回転する駆動ローラ３５と、層厚規制ブレード２３の上方に位置する従動ローラ３６と、駆動ローラ３５と従動ローラ３６との間に懸架された無端ベルト状の還元ベルト３７と、駆動ローラ３５の回転による還元ベルト３７の折り返し部外表面と接触する掻き取りブレード３８と、掻き取りブレード３８の下方から現像ローラ２２の上方に跨ると共に現像ローラ２２側を下方とした斜め下向きの樋状ガイド３９とを備えている。

還元ベルト３７は供給容器１７の紙面奥行き方向に延びる回転軸線を備えており、各ローラ３５，３６は、この幅広の還元ベルト３７の回動移動を可能とするように歯車状又はプーリ状に構成されている。また、還元ベルト３７は、ポリカーボネート等の樹脂（合成樹脂）やゴム・エラストマー等の弾性を有するものから構成され、その表面には現像剤の吸着性を具備させるため、従動ローラ３６に現像剤と反対極性の高圧を印加する等によって帯電性を帯びるように設定されている。

掻き取りブレード３９は、還元ベルト３７の略全幅に跨って設けられており、ウレタンゴム等の弾性を有するものから構成されている。

このように構成したハイブリッド型の現像装置１５は、イエロー・シアン・マゼンタ・ブラックなどのそれぞれの色に対応したトナーが、トナーコンテナ１４からそれぞれの現像装置１５に供給され、供給ローラ２１上に磁気ブラシを形成し、攪拌によってトナーが帯電される。

そして、供給ローラ２１上の磁気ブラシは、層厚規制ブレード２３によって層規制されると共に、図示を略する制御回路で供給ローラ２１に加えられた直流バイアスと現像ローラ２２に加えられた直流バイアス間の電位差を制御しつつ、現像ローラ２２上に接触してトナーの薄層を形成し、感光体１６との間の直流及び交流で重畳されたバイアスによって現像するよう制御する。尚、現像剤の飛散を防ぐために、交流は現像の直前に印加する。

この際、特に、供給ローラ２１と現像ローラ２２との間における現像剤の飛散を完全には防止することができない。

このため、その残存した（飛散した）現像剤を、還元ベルト３７の現像剤供給方向下流側回動端部付近で表面に吸着し、その還元ベルト３７の回動移動によって現像剤供給方向上流側へと向けて搬送し、その回動端部付近に位置する掻き取りブレード３９にまで搬送した後に、この掻き取りブレード３９によって還元ベルト３７の表面から掻き取って還元トナーＴとして攪拌ミキサー１９の上方に還元する。

これにより、現像ローラ２２の付近には飛散したトナーが残存せず、画質の劣化やトナーの無駄を防止することができる。

ところで、上記実施の形態では、本発明の現像装置１５をフルカラープリンタ１に適用して説明したが、画像形成装置全般に適用することができることは勿論である。また、本発明の現像装置１５は、上述したハイブリッド型の現像装置に限定されるものでもない。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのタンデム方式のフルカラープリンタの説明図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのフルカラープリンタに用いられる現像装置の具体的な構成を示す実施例１の要部の拡大説明図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのフルカラープリンタに用いられる現像装置の具体的な構成を示す実施例２の要部の拡大説明図である。

符号の説明

１…フルカラープリンタ（画像形成装置）
１５…現像装置
１６…感光体
１７…供給容器
１９…撹拌ミキサー
２０…パドルミキサー
２１…供給ローラ
２２…現像ローラ
２８…還元ベルト
３７…還元ベルト

Claims (4)

1. 所定量の現像剤を収容する供給容器と、該供給容器内の現像剤供給方向上流側に位置して前記現像剤を攪拌しつつ下流側へと搬送するミキサーと、該ミキサーよりも下流側に位置して感光体表面へと前記現像剤を供給する一つ以上のローラとを備えた現像装置において、
   前記ローラで飛散した前記現像剤を前記供給容器内で前記ミキサーへと還元するように前記ローラの上方から前記ミキサーの上方に跨って回動移動する還元ベルトを備え、該還元ベルトには前記現像剤と反対極性の電圧が印加されることを特徴とする現像装置。
2. 前記ローラは複数備え、前記還元ベルトの前記ローラ側の回動端部は前記複数のローラの間よりも下流側の上方に位置していることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記還元ベルトの前記ミキサー側の回動端部表面には、前記還元ベルトの表面に付着した前記現像剤を掻き取るための掻き取りブレードが設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
4. 請求項１乃至請求項３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画像形成装置。

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