JP2009115999A - 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成分現像剤を像担持体７へと供給し、規制部材１６によって現像剤担持体１３の表面に形成される現像剤の厚さを規制する。現像剤担持体１３の外周面に沿って往復移動可能に配置される現像剤剥離部材１８と、現像剤剥離部材１８を移動させる駆動手段２１と、非画像形成時、駆動手段２１を駆動制御することにより、現像剤剥離部材１８を、現像剤担持体による現像剤の供給経路のうち、少なくとも供給開始位置から規制部材１６に至る範囲で往復移動させる駆動制御手段６とを備えた構成とする。
【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、現像剤担持体と対向して現像剤循環移送部材を配置し、現像剤循環移送部材と現像剤担持体の間に、層規制部材をその先端が下流側から突出するように設けることにより、層規制部材の上流側に位置する現像剤の滞留を解消するようにしたものが公知である（例えば、特許文献１参照）。

また、他の現像装置として、現像剤収容部内で現像剤担持体の表面に非接触で対向し、現像剤担持体に担持搬送される現像剤の上層部を剥離する剥離部材を備えたものが公知である（例えば、特許文献２参照）。
特開平１１−７１９４号公報 特開２００１−１６６５８０号公報

しかしながら、前記いずれの現像装置でも、現像剤担持体の表面から現像剤を剥離可能な範囲は制限されており、十分に除去することは不可能である。

そこで、本発明は、現像剤担持体の表面に残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、
前記現像剤担持体の外周面に沿って往復移動可能に配置される現像剤剥離部材と、
前記現像剤剥離部材を移動させる駆動手段と、
非画像形成時、前記駆動手段を駆動制御することにより、前記現像剤剥離部材を、前記現像剤担持体による現像剤の供給経路のうち、少なくとも供給開始位置から規制部材に至る範囲で往復移動させる駆動制御手段と、
を備えたものである。

この構成により、現像剤担持体の外周面に沿って現像剤剥離部材を移動させるだけの簡単かつ安価な構成により、現像剤担持体の表面に残留する現像剤を確実に除去することが可能となる。

前記現像剤剥離部材は、前記現像剤担持体の外周面に摺接させるのが好ましい。

この構成により、より一層確実に現像剤担持体の表面に残留する現像剤を除去することが可能となる。

前記現像剤担持体は、円筒状のスリーブと、該スリーブの内周面に沿って配設される複数の磁石とを備え、該磁石は、前記スリーブ側の表面が、隣接する１箇所でのみ同磁極で配置されて剥離部を構成し、他の隣接箇所では異磁極で配置され、
前記駆動制御手段は、画像形成時、前記駆動手段を駆動制御することにより、前記現像剤剥離部材を、前記剥離部に位置させるのが好ましい。

この構成により、画像形成時、現像剤剥離部材により、現像剤担持体による現像剤の搬送を妨げることなく、現像剤担持体の剥離部での現像剤の剥離を補助することが可能となる。

前記現像剤剥離部材は、前記現像剤担持体の両端に回転可能にそれぞれ配置された回転体と、両回転体に一体化された棒状の剥離体とを備え、
前記駆動手段は、前記回転体を介して動力を伝達することにより、現像剤担持体の外周面に沿って剥離体を往復移動させるようにすればよい。

この構成により、簡単かつ安価な構成により現像剤剥離部材を作動させることが可能となる。

前記現像剤剥離部材は、少なくとも前記現像剤担持体の対向部分が弾性材料で構成すればよい。

前記現像剤剥離部材は、少なくとも前記現像剤担持体の対向部分が磁性材料で構成してもよい。

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、現像剤担持体の外周面に沿って現像剤剥離部材を移動させるだけであるので、簡単かつ安価に製作することができる。しかも、現像剤剥離部材により、現像剤担持体の外周面に残留する現像剤を確実に除去することが可能である。

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、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２３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、ハウジング１２内には、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がそれぞれ収容されている。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１７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１７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。また、スリーブ１７の外周側には、外周面に沿って旋回移動する現像剤剥離部材１８が配置されている。

永久磁石Ｓ２，Ｎ２，Ｓ１，Ｎ１，Ｓ３は、スリーブ１７の内周面に沿って、隣接する１箇所で、スリーブ１７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１７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。

現像剤剥離部材１８は、図４に示すように、現像ローラ１３の両端部に回転可能に設けた円盤状の回転体１９と、両回転体１９の間に架け渡されて一体化された棒状の剥離体２０とで構成されている。

回転体１９は、ステンレス鋼等の金属製の非磁性材料からなり、現像ローラ１３の回転軸１３ａの周囲に回転可能に配置されている。回転体１９の中心には、前記回転軸の周囲に延びる円筒部１９ａが形成されている。円筒部の外周には従動ギア１９ｂが一体化されている。この従動ギア１９ｂには、モータ２１の回転軸２１ａに設けた駆動ギア２１ｂが噛合している。これにより、モータ２１を正逆回転駆動すると、ギア１９ｂ、２１ｂを介して回転体１９が正逆回転し、剥離体２０が現像ローラ１３のスリーブ１７の外周面に沿って周方向に往復移動する。ここでは、剥離体２０の往復移動範囲を、現像ローラ１３の剥離部から感光体ドラム７へと至るまでの現像剤供給経路、すなわち要剥離領域としている。但し、現像剤剥離部材１８は、供給スクリュー１４から現像剤Ｄを供給する現像剤供給位置から、現像剤供給位置から規制部材１６を僅かに超えた位置あるいは規制部材１６の手前位置の間で往復移動させるだけでも十分な効果が期待できる。

剥離体２０は、金属製磁性材料からなり、現像ローラ１３の一端から他端までの全長範囲で、現像ローラ１３の外周面に対向又は接触している。

但し、剥離体２０は、磁性材料に限らず、非磁性材料で構成するようにしてもよい。また、弾性材料で構成することもできる。弾性材料で構成する場合、剥離体２０の全体でなく、一部を弾性材料で構成することも可能であり、現像ローラ１３側のみを弾性材料で構成しても構わない。例えば、剛性の大きな金属製の棒材の外周面、あるいは、現像ローラ側の対向面に樹脂をコーティングしたり、外周に樹脂製の筒状体を外装したりすることもできる。

また、剥離体２０の断面形状は、ここでは円形断面としたが、三角形、四角形等の多角形で構成するようにしても構わない。また、形成された１つの面を現像ローラ１３の外周面に沿った湾曲面で構成してもよく、この湾曲面は現像ローラ１３の外周面に面接触させるようにしてもよい。さらに、少なくとも形成された面を弾性材料で構成することにより、弾性変形させて現像ローラ１３に面接触させることも可能である。現像ローラ１３に対して剥離体２０に形成された面を対向させたり、あるいは、その面を接触させたりすることにより、より一層効果的に残留する現像剤Ｄを剥離させることができる点で有利である。

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、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。

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。

帯電装置９は、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、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を備える。

転写ユニット２は、一対のローラ２２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２３を備える。一次転写ローラ２３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２４を備える。二次転写ローラ２４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２５（例えば、紙）に転写される。

露光ユニット３は、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、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、カセット１６に収容した記録媒体２５を、順次、複数の搬送ローラ２６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２７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６のフローチャートに従って説明する。

画像形成時（ステップＳ１：ＹＥＳ）、攪拌スクリュー１５、供給スクリュー１４、現像ローラ１３、及び、感光体ドラム７を、図３に示す矢印方向に回転させる（ステップＳ２、Ｓ３、Ｓ４）。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。このとき、現像剤剥離部材１８を、剥離部に位置させておく（ステップＳ５）。

現像剤Ｄは、現像ローラ１３（スリーブ１７）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２３により中間転写ベルト１１とへ転写され、二次転写ローラ２４により記録媒体２５へと転写される。トナーを転写された記録媒体２５は、定着ユニット２７で定着された後、トレイに排出される。

現像ローラ１３には、感光体ドラム７にトナーを転写させた後の現像剤Ｄが残留する。残留した現像剤Ｄは、現像ローラ１３（スリーブ１７）の回転により剥離部へと至る。剥離部には、前述の通り、現像剤剥離部材１８が位置決めされている。したがって、移動してきた現像剤Ｄは、剥離部での剥離作用だけでなく、そこに位置決めされた現像剤剥離部材１８によっても、現像ローラ１３から剥離される。したがって、現像ローラ１３には、攪拌スクリュー１５及び供給スクリュー１４によって十分に攪拌された現像剤Ｄが新たに供給されることになり、トナーの帯電状態を良好なものと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、現像剤剥離部材１８を前述の要剥離領域で往復移動させる（ステップＳ６）。これにより、現像ローラ１３の外周面に残留する現像剤Ｄは強制的に除去されるので、次回画像形成時、現像ローラ１３の表面には、攪拌スクリュー１５や供給スクリュー１４によって攪拌された新たな現像剤Ｄを供給することができる。特に、現像剤剥離部材１８の剥離体を、規制部材１６を超える位置まで移動させることにより、規制部材１６（規制面：現像ローラ１３に対向する面）に付着したトナーをも効果的に除去することができる。これにより、次回の画像形成を良好な状態で行うことが可能となる。

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の現像装置を示す概略拡大断面図である。 図３の現像ローラ及び現像剤剥離部材の斜視図である。 図３の現像ローラ、現像剤剥離部材、及び、規制部材の位置関係を示す概略断面図である。 図２の制御装置に於ける制御内容を示すフローチャートである。

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（駆動制御手段）
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
１２ｂ…仕切板
１３…現像ローラ（現像剤担持体）
１３ａ…回転軸
１４…供給スクリュー
１５…攪拌スクリュー
１６…規制部材
１７…スリーブ
１８…現像剤剥離部材
１９…回転体
１９ａ…円筒部
１９ｂ…従動ギア
２０…剥離体
２１…モータ（駆動手段）
２１ａ…回転軸
２１ｂ…駆動ギア
２２…ローラ
２３…一次転写ローラ
２４…二次転写ローラ
２５…記録媒体
２６…搬送ローラ
２７…定着ユニット

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、
   前記現像剤担持体の外周面に沿って往復移動可能に配置される現像剤剥離部材と、
   前記現像剤剥離部材を移動させる駆動手段と、
   非画像形成時、前記駆動手段を駆動制御することにより、前記現像剤剥離部材を、前記現像剤担持体による現像剤の供給経路のうち、少なくとも供給開始位置から規制部材に至る範囲で往復移動させる駆動制御手段と、
   を備えたことを特徴とする現像装置。
2. 前記現像剤剥離部材は、前記現像剤担持体の外周面に摺接させたことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記現像剤担持体は、円筒状のスリーブと、該スリーブの内周面に沿って配設される複数の磁石とを備え、該磁石は、前記スリーブ側の表面が、隣接する１箇所でのみ同磁極で配置されて剥離部を構成し、他の隣接箇所では異磁極で配置され、
   前記駆動制御手段は、画像形成時、前記駆動手段を駆動制御することにより、前記現像剤剥離部材を、前記剥離部に位置させることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
4. 前記現像剤剥離部材は、前記現像剤担持体の両端に回転可能にそれぞれ配置された回転体と、両回転体に一体化された棒状の剥離体とを備え、
   前記駆動手段は、前記回転体を介して動力を伝達することにより、現像剤担持体の外周面に沿って剥離体を往復移動させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の現像装置。
5. 前記現像剤剥離部材は、少なくとも前記現像剤担持体の対向部分が弾性材料で構成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の現像装置。
6. 前記現像剤剥離部材は、少なくとも前記現像剤担持体の対向部分が磁性材料で構成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の現像装置。
7. 前記請求項１〜６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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