JP2009115998A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】規制部材の近傍に滞留する現像剤を適切に除去することのできる、簡単かつ安価な構成とする。
【解決手段】画像形成時、装置本体内に配置した現像剤担持体１３を正回転させることにより、装置本体内のトナーとキャリアとからなる２成分現像剤Ｄを像担持体７へと供給し、規制部材１６によって像担持体７の表面に形成される現像剤Ｄの厚さを規制する。現像剤担持体１３による現像剤Ｄの供給経路の途中であって、規制部材１６の手前の領域に正逆回転駆動可能に掻出部材１７を配設する。また、画像形成時、掻出部材１７を、規制部材１６及び現像剤担持体１３に対して現像剤Ｄを除去する方向に正回転させ、非画像形成時、掻出部材１７及び現像剤担持体１３を逆回転駆動させる回転制御手段６を設ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、現像装置及び画像形成装置、特に、複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいは、これらの複合機に採用可能な現像装置及び画像形成装置に関するものである。

従来、現像装置として、装置内の現像剤を前記現像剤担持体へ搬送する現像剤搬送部材と、前記現像剤担持体上の現像剤の層厚を規制する層厚規制部材と、前記現像剤搬送部材と前記層厚規制部材の間の現像剤搬送経路上に設けられた現像剤撹拌部材と、画像面積に応じて前記現像剤攪拌部材の作動開始を制御する制御手段とを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−１４７９１６号公報

しかしながら、前記従来の現像装置では、現像剤攪拌部材が現像剤に作用するストレスを可変できるだけであり、層厚規制部材の近傍に滞留する現像剤を適切に除去することは難しい。現像剤が層厚規制部材の近傍に滞留すると、現像剤担持体への現像剤の搬送量が減少し、濃度低下、濃度ムラ等が発生し、良質な画像を形成できなくなる。

そこで、本発明は、規制部材の近傍に滞留する現像剤を適切に除去することのできる、簡単かつ安価な構成を備えた現像装置及び画像形成装置を提供することを課題とする。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、
画像形成時、前記装置本体内のトナーとキャリアとからなる２成分現像剤を、装置本体内に配置した現像剤担持体を正回転させることにより像担持体へと供給する際、前記現像剤担持体の表面に形成される現像剤の厚さを、規制部材によって規制する現像装置であって、
前記装置本体内の規制部材の近傍に正逆回転駆動可能に配置される掻出部材と、
画像形成時、前記掻出部材を現像剤担持体と同一方向に正回転させ、非画像形成時、前記掻出部材及び前記現像剤担持体を逆回転させる回転制御手段と、
を備えたものである。

この構成により、非画像形成時、掻出部材及び現像剤担持体を逆回転させるだけで、規制部材の近傍に滞留する現像剤を効果的に除去することができる。したがって、簡単かつ安価な構成であるにも拘わらず、規制部材の近傍に新たな現像剤を十分に供給することができ、現像剤の濃度低下等を的確に防止することが可能となる。

前記掻出部材は、回転軸の周囲に弾性部を備え、
前記弾性部は、画像形成時、規制部材との間に介在する現像剤によって弾性変形して規制部材とは非接触状態を維持し、非画像形成時、規制部材との間から現像剤を除去して規制部材に摺接するのが好ましい。
この構成により、掻出部材の弾性部が規制部材に摺接することにより、その表面に付着した現像剤をも除去することが可能となる。

前記掻出部材は、非画像形成時に弾性部が規制部材に摺接することにより振動を発生させるようにするのがさらに好ましい。

この構成により、より一層、規制部材に付着した現像剤を除去することが可能となる。

前記規制部材に対して掻出部材を相対的に接離させる位置調整機構をさらに備えるのが好ましい。

この構成により、確実に、画像形成時、掻出部材と規制部材とを非接触状態とし、非画像形成時、接触状態とすることができる。

前記掻出部材は、弾性部が弾性材料で形成された複数の線材からなるブラシローラで構成すればよい。

前記掻出部材は、回転軸の周囲から突出する第１板状体と、該第１板状体の先端に設けた第２板状体とからなり、該第２板状体が前記弾性部として機能するように構成することも可能である。

また、本発明は、前記課題を解決するための手段として、
画像形成装置を、前記いずれかの現像装置を備えた構成としたものである。

本発明によれば、掻出部材を設け、非画像形成時に掻出部材及び現像剤担持体を逆回転させるだけであるので、簡単かつ安価な構成であるにも拘わらず、規制部材の近傍に滞留する現像剤を確実に除去することができる。したがって、規制部材の近傍に新たな現像剤を供給することができ、現像剤の濃度低下や濃度ムラの発生を防止することが可能となる。

以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。
図１は、本実施形態に係る、電子写真技術を応用したタンデム式のカラー画像形成装置を示す。この画像形成装置は、大略、画像形成ユニット１、転写ユニット２、露光ユニット３、清掃ユニット４、給紙ユニット５、及び、これらを駆動制御する制御装置６（図２参照）を備える。

画像形成ユニット１は、図１に示すように、像担持体である感光体ドラム７の周囲に、現像装置８、帯電装置９、感光体ドラムユニット１０を備える。また、画像形成ユニット１は、転写ユニット２の中間転写ベルト１１に沿って４箇所に配置され、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成を行なうことにより、中間転写ベルト１１の表面にカラー画像を形成する。なお、各画像形成ユニット１には、それぞれ対応するカートリッジから随時トナーが供給される。

感光体ドラム７は、その表面を帯電装置９により帯電電位を印加されて均一に帯電され、露光ユニット３から照射されるレーザ光で露光されることにより、静電潜像を形成される。この静電潜像は、現像装置８から負に帯電したトナーが供給され、顕像化されてトナー像となる。このトナー像は、一次転写ローラ２０によって中間転写ベルト１１の裏面側に印加される正の電圧（正の転写電位）により、中間転写ベルト１１の表面に転写される。

現像装置８は、図３に示すように、ハウジング１２内に、現像剤担持体である現像ローラ１３、供給スクリュー１４、及び、攪拌スクリュー１５がそれぞれ収容したものである。また、ハウジング１２には、現像ローラ１３の外周面に対向する規制部材１６が取り付けられ、その近傍には掻出部材１７が回転駆動可能に配置されている。

現像ローラ１３は、図５に示すように、円筒状のスリーブ１８内に複数の永久磁石を収容したものである（ここでは、５つの永久磁石Ｓ２，Ｎ２，Ｓ１，Ｎ１，Ｓ３を、この順で時計回り方向に配置している。）。スリーブ１８は、図示しないスリーブ駆動手段によって周方向に正逆回転するように構成されている。

永久磁石Ｓ２，Ｎ２，Ｓ１，Ｎ１，Ｓ３は、スリーブ１８の内周面に沿って、隣接する１箇所で、スリーブ１８の内周面側が同極性となり、他の隣接箇所では異極性となるように配置されている。永久磁石Ｓ２は、キャッチ極であり、供給スクリュー１４によって供給される現像剤Ｄを保持する。永久磁石Ｎ２は、規制極であり、現像ローラ１３上で搬送するトナー量を安定させるため、平滑で特異な形状の磁界を発生させる。永久磁石Ｓ１は、搬送極であり、規制部材１６によって規制された現像剤Ｄを次の永久磁石Ｎ１へと搬送する。永久磁石Ｎ１は、現像に寄与する主極であり、最も磁束密度が大きいものが使用されている。永久磁石Ｓ３は、封止極であり、トナーの飛散を防止する。同極性である永久磁石Ｓ２及びＳ３が隣接して配置され、両者の間は剥離部を構成している。剥離部は、トナー消費した現像剤Ｄを剥離させる役割を果たしている。

これら永久磁石Ｓ２，Ｎ２，Ｓ１，Ｎ１，Ｓ３により、それぞれ磁界が形成され、スリーブ１８の表面に現像剤Ｄのキャリアを数珠繋ぎに連接した多数のキャリアチェーンを形成する。キャリアチェーンは、現像ローラ１３の回転によりトナーを担持して搬送し、ハウジング１２の開口部１２ａから搬出する。

供給スクリュー１４は、図３に示すように、回転軸の周囲に螺旋状の羽根を備えた構成で、回転駆動することにより、現像剤Ｄを一端側から他端側へと移送しながら現像ローラ１３へと供給する。

攪拌スクリュー１５は、図３に示すように、供給スクリュー１４と同様に、回転軸の周囲に螺旋状の羽根を備えた構成で、回転駆動することにより、一端側から他端側へと現像剤Ｄを移送しながら撹拌する。

供給スクリュー１４と攪拌スクリュー１５の間は、仕切板１２ｂによって仕切られている。仕切板１２ｂは、両端部が連通し、現像剤Ｄが循環するように構成されている。

規制部材１６は、図３に示すように、ハウジング１２に取り付けられる板状体で、現像ローラ１３の一端から他端の全長に亘って、その外周面に対向して配置されている。規制部材１６と現像ローラ１３の間隙は、供給スクリュー１４から現像ローラ１３に供給された現像剤Ｄを規制し、一定の厚みとする。また、規制部材１６は、現像ローラ１３に供給された現像剤Ｄを規制するが、後述するように掻出部材１７が摺接すれば、振動可能に構成されている。

現像ローラ１３と規制部材１６には、後述するように、非画像形成時、現像ローラ１３の方が大きくなるように、現像バイアス（バイアス電圧）が印加される。これにより、規制部材１６に付着したトナーが現像ローラ１３側へと除去される。

掻出部材１７は、図４に示すように、軸部１７ａの外周面に複数の弾性材料からなる線材１７ｂを一体化した、いわゆるブラシローラで構成されている。掻出部材１７は、供給スクリュー１４から供給される現像剤Ｄが、現像ローラ１３から感光体ドラム７に至る現像剤Ｄ供給経路の途中に配設されている。詳しくは、ハウジング１２の内部であって、規制部材１６の近傍に配置され、図示しない駆動手段によって正逆回転駆動可能となっている。

掻出部材１７は、画像形成時、図５の矢印ｂ１で示すように、現像ローラ１３の回転方向（矢印ａ１で示す。）とは逆の反時計回り方向に回転し、規制部材１６と掻出部材１７の間に介在する現像剤Ｄによって線材１７ｂが撓む。このため、掻出部材１７は、規制部材１６に接触することなく回転し、規制部材１６の手前で滞留しようとする現像剤Ｄを攪拌スクリュー１５や供給スクリュー側へと搬送する。また、掻出部材１７は、非画像形成時、図５の矢印ｂ２で示すように、逆方向の時計回り方向に回転し、規制部材１６と掻出部材１７の間に介在する現像剤Ｄを除去した後、さらに規制部材１６に摺接し、規制部材１６を振動させながら、付着した現像剤Ｄを除去する。

前記掻出部材１７は、前記ブラシローラに代えて、例えば、図７に示すように、軸部１７ａの周囲４箇所等分で第１板状体１７ｃを一体化し、各第１板状体１７ｃの先端縁部に弾性材料からなる第２板状体１７ｄをそれぞれ一体化した構成としてもよい。この構成によれば、第２板状体１７ｄの全体を規制部材１６の表面に摺接させることができるので、付着した現像剤Ｄをむら無く確実に除去することが可能となる。また、規制部材１６に対して第２板状体１７ｄが間欠的に衝突することになり、規制部材１６が振動して現像剤Ｄが、さらに効果的に除去される。

帯電装置９は、図３に示すように、感光体ドラム７の表面に所定の表面電位を形成する。この表面電位は、露光ユニット３によって露光されることにより静電潜像となる。

感光体ドラムユニット１０は、図３に示すように、感光体ドラム７の表面に、転写後に残留するトナーをクリーニングするためのクリーナー（図示せず）を備える。

転写ユニット２は、図１に示すように、一対のローラ１９に中間転写ベルト１１を架け渡し、図示しない駆動手段により中間転写ベルト１１を矢印方向に循環移動させるようにしたもので、一次転写部、及び、二次転写部を備える。一次転写部は、前記各画像形成ユニット１の感光体ドラム７に中間転写ベルト１１を挟持した状態で対向する一次転写ローラ２０を備える。一次転写ローラ２０は、中間転写ベルト１１の裏面に正の電圧を印加する。二次転写部は、一方のローラに対向する二次転写ローラ２１を備える。二次転写ローラ２１は、中間転写ベルト１１の裏面に正の電圧を印加する。中間転写ベルト１１に転写されたトナー像は記録媒体２２（例えば、紙）に転写される。

露光ユニット３は、図１に示すように、前記感光体ドラム７に対してレーザ光を照射し、画像データに対応する静電潜像を形成する。

清掃ユニット４は、図１に示すように、中間転写ベルト１１に接離可能で、接近することにより中間転写ベルト１１の表面に残留するトナーを回収することができるようになっている。

給紙ユニット５は、図１に示すように、カセットに収容した記録媒体２２を、順次、複数の搬送ローラ２８を介して二次転写部へと搬送し、トナー像を転写させ、定着ユニット２３で転写させたトナー像を定着させた後、排出トレイ２０へと搬出する。

制御装置６は、図２に示すように、画像形成時と非画像形成時とで、後述するように、各構成部材を駆動制御する。

次に、前記構成からなる画像形成装置の動作について、図８のフローチャートに従って本発明の特徴部分である現像装置８での動作を中心として説明する。

画像形成時（ステップＳ１：ＹＥＳ）、攪拌スクリュー１５及び供給スクリュー１４を回転させると共に（ステップＳ２、Ｓ３）、現像ローラ１３、掻出部材１７、及び、感光体ドラム７を、図３中、矢印ａ１、ｂ１、及び、ｃ１で示す方向に正回転させる（ステップＳ４、Ｓ５、Ｓ６）。これにより、現像剤Ｄは、順次、現像ローラ１３の外周面へと供給され、規制部材１６によって現像ローラ１３の外周面に形成される厚さが所定寸法に規制される。規制部材１６によって堰き止められた余剰の現像剤Ｄは、その位置に留まることなく、図５中、矢印ｂ１方向に回転する掻出部材１７によって撹拌されながら、攪拌スクリュー１５及び供給スクリュー１４側へと戻される。

規制部材１６によって規制された現像剤Ｄは、現像ローラ１３（スリーブ１８）の回転に従って移動し、感光体ドラム７に対向する。感光体ドラム７では、帯電装置９で帯電され、露光ユニット３で静電潜像を形成されるので、現像ローラ１３に現像バイアスを印加することにより、キャリアによって担持されたトナーが飛翔し、潜像を可視化する。感光体ドラム７上のトナーは、一次転写ローラ２０により中間転写ベルト１１とへ転写され、二次転写ローラ２１により記録媒体２２へと転写される。トナーを転写された記録媒体２２は、定着ユニット２３で定着された後、トレイに排出される。

このように、画像形成時では、掻出部材１７が回転することにより、規制部材１６によって規制されて滞留する余剰の現像剤Ｄがスムーズに攪拌スクリュー１５及び供給スクリュー１４側へと還流されるので、トナーが滞留して劣化することを防止することが可能となる。

非画像形成時（ステップＳ１：ＮＯ）、すなわち、画像形成装置の電源を投入した直後や、スリープ状態から復帰した直後、あるいは、印刷枚数が所定値に到達すれば、攪拌スクリュー１５、供給スクリュー１４、及び、感光体ドラム７を停止に維持あるいは停止する。そして、現像ローラ１３（スリーブ１８）及び掻出部材１７の回転方向を、図５の矢印ａ２及びｂ２で示すように、逆回転（画像形成時とは逆転）させる（ステップＳ７、Ｓ８）。これにより、現像ローラ１３の表面に付着した現像剤Ｄが、順次、剥離部で剥離されて落下する。また、規制部材１６の近傍に滞留する現像剤Ｄが、掻出部材１７によって掻き出されて落下する。掻出部材１７の掻出動作により規制部材１６から現像剤Ｄが除去され、規制部材１６の表面に掻出部材１７の線材１７ｂが直接摺接する。これにより、規制部材１６に付着した現像剤Ｄをも除去することができる。しかも、規制部材１６に線材１７ｂが摺接することにより、規制部材１６自身が振動するので、より一層付着した現像剤Ｄを的確に除去することが可能である。

このように、掻出部材１７を設けただけの簡単な構成であるにも拘わらず、非画像形成時、現像ローラ１３及び掻出部材１７を逆回転させるだけで、簡単に規制部材１６の近傍のみならず、表面に付着した現像剤Ｄをも除去することができる。したがって、次回の画像形成を良好な状態で行うことが可能となる。

なお、前記実施形態では、掻出部材１７を弾性変形可能な線材１７ｂや第２板状体１７ｄを備えた構成とすることにより、この線材１７ｂや第２板状体１７ｄを規制部材１６に接触又は非接触としたが、位置調整機構を設けて規制部材１６に対して掻出部材１７を接離させるように構成することも可能である。

位置調整機構としては、例えば、図９に示す簡単な構成のものが採用できる。すなわち、掻出部材１７の軸部１７ａの一端側を軸受部２４で回転自在に支持する。そして、軸受部２４をガイド部材２５のガイド凹部２５ａにガイドする。また、軸受部２４の下面に異形状の（又は偏心した）カム２６に当接させる。これにより、図示しない駆動手段（例えば、ステッピングモータ等）でカム２６の回転位置を変更すれば、図１０に示すように、スプリング２７の付勢力に抗して軸受部２４が移動し、規制部材１６に対して掻出部材１７を接離させることができる。

この構成によれば、前述の掻出部材１７のように、線材１７ｂや第２板状体１７ｄの弾性係数、現像剤Ｄの流動性等の諸条件を考慮する必要がなく、図１１に示すように、画像形成時には非接触状態を、非画像形成時には接触状態をそれぞれ確実に得ることができる点で好ましい。

本実施形態に係る画像形成装置の概略図である。 図１のブロック図である。 図１の現像装置を示す拡大概略断面図である。 図３の掻出部材の一例を示す斜視図である。 図３の掻出部材による画像形成時の状態を示す概略図である。 図３の掻出部材による非画像形成時の状態を示す概略図である。 図３の掻出部材の他の例を示す斜視図である。 図２の制御装置が行う、主として現像装置での処理内容を示すフローチャートである。 （ａ）は他の実施形態に係る掻出部材の位置調整機構を示す概略断面図、（ｂ）は平面図である。 図７に示す状態から掻出部材を規制部材に接近させた状態を示す対応図である。 （ａ）は図９に対応する概略正面図、（ｂ）は図１０に対応する概略正面図である。

符号の説明

１…画像形成ユニット
２…転写ユニット
３…露光ユニット
４…清掃ユニット
５…給紙ユニット
６…制御装置（回転制御手段）
７…感光体ドラム（像担持体）
８…現像装置
９…帯電装置
１０…感光体ドラムユニット
１１…中間転写ベルト
１２…ハウジング
１２ａ…開口部
１３…現像ローラ（現像剤担持体）
１４…供給スクリュー
１５…攪拌スクリュー
１６…規制部材
１７…掻出部材
１７ａ…軸部
１７ｂ…線材
１７ｃ…第１板状体
１７ｄ…第２板状体
１８…スリーブ
１９…ローラ
２０…一次転写ローラ
２１…二次転写ローラ
２２…記録媒体
２３…定着ユニット
２４…軸受部
２５…ガイド部材
２５ａ…ガイド凹部
２６…カム
２７…スプリング
２８…搬送ローラ
Ｄ…現像剤

Claims (7)

1. 画像形成時、前記装置本体内のトナーとキャリアとからなる２成分現像剤を、装置本体内に配置した現像剤担持体を正回転させることにより像担持体へと供給する際、前記現像剤担持体の表面に形成される現像剤の厚さを、規制部材によって規制する現像装置であって、
   前記装置本体内の規制部材の近傍に正逆回転駆動可能に配置される掻出部材と、
   画像形成時、前記掻出部材を現像剤担持体と同一方向に正回転させ、非画像形成時、前記掻出部材及び前記現像剤担持体を逆回転させる回転制御手段と、
   を備えたことを特徴とする現像装置。
2. 前記掻出部材は、回転軸の周囲に弾性部を備え、
   前記弾性部は、画像形成時、規制部材との間に介在する現像剤によって弾性変形して規制部材とは非接触状態を維持し、非画像形成時、規制部材との間から現像剤を除去して規制部材に摺接することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記掻出部材は、非画像形成時に弾性部が規制部材に摺接することにより振動を発生させることを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
4. 前記規制部材に対して掻出部材を相対的に接離させる位置調整機構をさらに備えたことを特徴とする請求項２又は３に記載の現像装置。
5. 前記掻出部材は、弾性部が弾性材料で形成された複数の線材からなるブラシローラで構成したことを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の現像装置。
6. 前記掻出部材は、回転軸の周囲から突出する第１板状体と、該第１板状体の先端に設けた第２板状体とからなり、該第２板状体が前記弾性部として機能することを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の現像装置。
7. 前記請求項１から６のいずれか１項に記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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