JP2009169275A - 現像剤補給装置、現像ユニット、画像形成装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents
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Abstract
【課題】低コストの画像形成装置/低速駆動の画像形成装置への展開が可能な廉価で現像ユニットのサイズを大きくすることを必要としない、キャリア補給機構を有する現像剤補給装置、この現像剤補給装置を含む現像ユニット、この現像ユニットを含むプロセスカートリッジ、及びこのプロセスカートリッジを搭載する画像形成装置を提供することにある。
【解決手段】トナーとキャリアからなる現像剤を用い、静電潜像を現像してトナー像化する現像剤担持体52を備えた電子写真の現像ユニット50に付属して使用される現像剤補給装置58において、前記現像ユニット50内のトナー濃度及び形成後の画像濃度に基づいて、前記現像ユニット50へキャリアもしくは現像剤を1度だけ補給するのに使用する現像剤補給装置。
【選択図】図3
【解決手段】トナーとキャリアからなる現像剤を用い、静電潜像を現像してトナー像化する現像剤担持体52を備えた電子写真の現像ユニット50に付属して使用される現像剤補給装置58において、前記現像ユニット50内のトナー濃度及び形成後の画像濃度に基づいて、前記現像ユニット50へキャリアもしくは現像剤を1度だけ補給するのに使用する現像剤補給装置。
【選択図】図3
Description
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に用いられる現像ユニットに付属する現像剤補給装置、この現像剤補給装置を備えている現像ユニット、プロセスカートリッジ及びこれらを搭載している画像形成装置に関するものである。
複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置では、長期に渡って粒状性が良く、地汚れのない画像を得ることができる現像ユニット、プロセスカートリッジが求められている。
一般的に、像担持体表面に静電的に形成した静電潜像にトナーとキャリアとからなる2成分現像剤を付与してトナー像を形成した後、紙などの転写材に該トナー像を転写する工程を繰り返す画像形成装置においては、長期に渡って安定して高品位な画像を得るためには、現像ユニット中の現像剤担持体により像担持体対向位置まで運ばれる単位時間あたりのトナー量が安定していることが重要である。
そのためには、像担持体対向位置まで運ばれる現像剤の現像スリーブ上での面密度(以下、汲み上げ量)が安定していることが重要である。しかし、汲み上げ量は経時で現像剤の状態が変動することで初期状態から変動することがある。
また、現像ユニット外へのキャリアの流出(像担持体への飛翔=キャリア付着やキャリア落ちなど)により、現像ユニット中での現像剤面が下がることで、現像剤と現像剤担持体との間の距離が離れて汲み上げ量が下がることもある。この問題に対してはキャリアの初期充填量を多くすることで対応することが一般的である。
しかし、キャリアの初期充填量を増やすことは、一つにはキャリアの量が増えるためコスト増に直結し、もう一つには増やしたキャリアを収納するためにより現像ユニット中の現像剤密度が高くなる。このため、現像剤ストレスの増加や現像ユニット中の温度が空間に逃げにくくなるため現像自己発熱による温度上昇の増加という問題が新たに浮上してくる。
従来技術には、画像形成装置において、長期に渡って粒状性が良く、地汚れのない画像を、トナー飛散を発生させることなしに得る現像ユニット、プロセスカートリッジが開示されている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に開示された技術では、所定の検出タイミングになったら一定時間、現像ユニットを駆動し、測定用のパッチ画像を現像する。そして、その画像濃度を検知するとともに、現像ユニット内のトナー濃度をトナー濃度センサで検知する。検知した画像濃度とトナー濃度に基づいて現像γを算出し、周知の初期現像剤と比較して差が大きい場合はキャリアもしくは現像剤の補給を行なう。
これにより、長期に渡って繰り返し画像を形成した場合でも、トナーへの帯電能力が低下したキャリアを現像ユニット外へ排出し、新しいキャリアを補給することにより、現像ユニット内のキャリア劣化の進行を防止する。
特開2006−194955公報
一般的に、像担持体表面に静電的に形成した静電潜像にトナーとキャリアとからなる2成分現像剤を付与してトナー像を形成した後、紙などの転写材に該トナー像を転写する工程を繰り返す画像形成装置においては、長期に渡って安定して高品位な画像を得るためには、現像ユニット中の現像剤担持体により像担持体対向位置まで運ばれる単位時間あたりのトナー量が安定していることが重要である。
そのためには、像担持体対向位置まで運ばれる現像剤の現像スリーブ上での面密度(以下、汲み上げ量)が安定していることが重要である。しかし、汲み上げ量は経時で現像剤の状態が変動することで初期状態から変動することがある。
また、現像ユニット外へのキャリアの流出(像担持体への飛翔=キャリア付着やキャリア落ちなど)により、現像ユニット中での現像剤面が下がることで、現像剤と現像剤担持体との間の距離が離れて汲み上げ量が下がることもある。この問題に対してはキャリアの初期充填量を多くすることで対応することが一般的である。
しかし、キャリアの初期充填量を増やすことは、一つにはキャリアの量が増えるためコスト増に直結し、もう一つには増やしたキャリアを収納するためにより現像ユニット中の現像剤密度が高くなる。このため、現像剤ストレスの増加や現像ユニット中の温度が空間に逃げにくくなるため現像自己発熱による温度上昇の増加という問題が新たに浮上してくる。
従来技術には、画像形成装置において、長期に渡って粒状性が良く、地汚れのない画像を、トナー飛散を発生させることなしに得る現像ユニット、プロセスカートリッジが開示されている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に開示された技術では、所定の検出タイミングになったら一定時間、現像ユニットを駆動し、測定用のパッチ画像を現像する。そして、その画像濃度を検知するとともに、現像ユニット内のトナー濃度をトナー濃度センサで検知する。検知した画像濃度とトナー濃度に基づいて現像γを算出し、周知の初期現像剤と比較して差が大きい場合はキャリアもしくは現像剤の補給を行なう。
これにより、長期に渡って繰り返し画像を形成した場合でも、トナーへの帯電能力が低下したキャリアを現像ユニット外へ排出し、新しいキャリアを補給することにより、現像ユニット内のキャリア劣化の進行を防止する。
しかしながら、このような問題を避けるために、特許文献1では特定のタイミングで現像ユニットに現像剤やキャリアを逐次補給し、余分なキャリアを機外に放出する構成(いわゆるトリクル)を採用している。
ただし、この構成は現像ユニットのサイズ、コストなどが格段に上昇し、現在市場に存在する画像形成装置では、逐次キャリアもしくは現像剤を補給するための装置が大型化し、高価となり、とくに低価格の画像形成装置では特殊化し過ぎて搭載が難しい。従って、かかる補給装置の構成は、基本的に、高級な画像形成装置/高速駆動の画像形成装置への適用にとどまっている。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、低コストの画像形成装置/低速駆動の画像形成装置への展開が可能な廉価で現像ユニットのサイズを大きくすることを必要としない、キャリア補給機構を有する現像剤補給装置、この現像剤補給装置を含む現像ユニット、この現像ユニットを含むプロセスカートリッジ、及びこのプロセスカートリッジを搭載する画像形成装置を提供することにある。
ただし、この構成は現像ユニットのサイズ、コストなどが格段に上昇し、現在市場に存在する画像形成装置では、逐次キャリアもしくは現像剤を補給するための装置が大型化し、高価となり、とくに低価格の画像形成装置では特殊化し過ぎて搭載が難しい。従って、かかる補給装置の構成は、基本的に、高級な画像形成装置/高速駆動の画像形成装置への適用にとどまっている。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、低コストの画像形成装置/低速駆動の画像形成装置への展開が可能な廉価で現像ユニットのサイズを大きくすることを必要としない、キャリア補給機構を有する現像剤補給装置、この現像剤補給装置を含む現像ユニット、この現像ユニットを含むプロセスカートリッジ、及びこのプロセスカートリッジを搭載する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、トナーとキャリアからなる現像剤を用い、静電潜像を現像してトナー像化する現像剤担持体を備えた電子写真の現像ユニットに付属して使用される現像剤補給装置において、前記現像ユニット内のトナー濃度及び形成後の画像濃度に基づいて、前記現像ユニットへキャリアもしくは現像剤を1度だけ補給するのに使用する現像剤補給装置を特徴とする。
また、請求項2に記載の発明は、前記現像ユニットに対して着脱可能であり、第1の現像ユニットに対し補給を行なわずに該第1の現像ユニットが交換寿命に達した際、該第1の現像ユニットから取り外しが可能であり、かつ前記第1の現像ユニットと異なる第2の現像ユニットへの取り付けが可能である請求項1記載の現像剤補給装置を特徴とする。
また、請求項3に記載の発明は、トナーとキャリアからなる現像剤を用い、静電潜像を現像してトナー像化する現像剤担持体を備えた電子写真の現像ユニットにおいて、請求項1又は2記載の現像剤補給装置を取り付けており、キャリアもしくは現像剤の補給を行なう際に、予め定められた時間、攪拌スクリュによって攪拌する現像ユニットを特徴とする。
また、請求項4に記載の発明は、攪拌スクリュを収容する現像ケースの攪拌室を形成する上壁にキャリア又は現像剤の補給開口が設けられ、該補給開口を覆う開閉可能なシャッタが設けられ、前記現像剤補給装置をスライド装着する2本のレールが前記シャッタの長手方向側辺に沿って配置され、前記現像剤補給装置の下部には現像剤補給を遮断するヒートシールが取り付けられる請求項3記載の現像ユニットを特徴とする。
また、請求項5に記載の発明は、前記現像剤補給装置の補給実行の履歴を本体側で検知できる検知手段を備えている請求項1又は2記載の現像剤補給装置を特徴とする。
また、請求項6に記載の発明は、静電潜像を現像してトナー像化する現像剤担持体を備え、請求項4記載の現像ユニットを搭載している画像形成装置において、前記現像ユニット内のトナー濃度及び形成後の画像濃度が予め定めた条件を満たした際に、ユーザもしくはメンテナンス担当者に対し、キャリアもしくは現像剤補給の実行を促す表示を行なう表示部を備える画像形成装置を特徴とする。
また、請求項7に記載の発明は、画像形成装置に使用するプロセスカートリッジにおいて、前記プロセスカートリッジは請求項1、請求項2、及び請求項5のいずれか1項記載の現像剤補給装置と、静電潜像を現像しトナー像化する現像剤担持体を備えた現像ユニットと、静電潜像を担持させる像担持体と、を有し、前記画像形性装置本体に対し着脱が自由であるプロセスカートリッジを特徴とする。
また、請求項8に記載の発明は、前記像担持体を帯電させる帯電装置と、及び/又は現像後のトナー像を転写材に転写した後に前記像担持体上に残留する転写残トナーを除去するクリーニング装置と、を有する請求項7記載のプロセスカートリッジを特徴とする。
また、請求項9に記載の発明は、請求項3又は4記載の現像装置ユニットを搭載してい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6又は7記載のプロセスカートリッジを搭載している画像形成装置を特徴とする。
また、請求項2に記載の発明は、前記現像ユニットに対して着脱可能であり、第1の現像ユニットに対し補給を行なわずに該第1の現像ユニットが交換寿命に達した際、該第1の現像ユニットから取り外しが可能であり、かつ前記第1の現像ユニットと異なる第2の現像ユニットへの取り付けが可能である請求項1記載の現像剤補給装置を特徴とする。
また、請求項3に記載の発明は、トナーとキャリアからなる現像剤を用い、静電潜像を現像してトナー像化する現像剤担持体を備えた電子写真の現像ユニットにおいて、請求項1又は2記載の現像剤補給装置を取り付けており、キャリアもしくは現像剤の補給を行なう際に、予め定められた時間、攪拌スクリュによって攪拌する現像ユニットを特徴とする。
また、請求項4に記載の発明は、攪拌スクリュを収容する現像ケースの攪拌室を形成する上壁にキャリア又は現像剤の補給開口が設けられ、該補給開口を覆う開閉可能なシャッタが設けられ、前記現像剤補給装置をスライド装着する2本のレールが前記シャッタの長手方向側辺に沿って配置され、前記現像剤補給装置の下部には現像剤補給を遮断するヒートシールが取り付けられる請求項3記載の現像ユニットを特徴とする。
また、請求項5に記載の発明は、前記現像剤補給装置の補給実行の履歴を本体側で検知できる検知手段を備えている請求項1又は2記載の現像剤補給装置を特徴とする。
また、請求項6に記載の発明は、静電潜像を現像してトナー像化する現像剤担持体を備え、請求項4記載の現像ユニットを搭載している画像形成装置において、前記現像ユニット内のトナー濃度及び形成後の画像濃度が予め定めた条件を満たした際に、ユーザもしくはメンテナンス担当者に対し、キャリアもしくは現像剤補給の実行を促す表示を行なう表示部を備える画像形成装置を特徴とする。
また、請求項7に記載の発明は、画像形成装置に使用するプロセスカートリッジにおいて、前記プロセスカートリッジは請求項1、請求項2、及び請求項5のいずれか1項記載の現像剤補給装置と、静電潜像を現像しトナー像化する現像剤担持体を備えた現像ユニットと、静電潜像を担持させる像担持体と、を有し、前記画像形性装置本体に対し着脱が自由であるプロセスカートリッジを特徴とする。
また、請求項8に記載の発明は、前記像担持体を帯電させる帯電装置と、及び/又は現像後のトナー像を転写材に転写した後に前記像担持体上に残留する転写残トナーを除去するクリーニング装置と、を有する請求項7記載のプロセスカートリッジを特徴とする。
また、請求項9に記載の発明は、請求項3又は4記載の現像装置ユニットを搭載してい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6又は7記載のプロセスカートリッジを搭載している画像形成装置を特徴とする。
本発明によれば、現像ユニット中の現像剤担持体により像担持体対向位置まで運ばれる単位時間あたりのトナー量が安定しているので、長期に渡って安定して高品位な画像を得ることができ、現像ユニット外へのキャリアの流出により、現像ユニット中での現像剤面が下がって、現像剤と現像剤担持体との間の距離が離れて汲み上げ量が下がることもなく、長期に渡って繰り返し画像を形成した場合でも、トナーへの帯電能力が低下したキャリアを現像ユニット外へ排出し、新しい現像剤もしくはキャリアを補給することにより、現像ユニット内のキャリア劣化の進行を防止することが可能になる。
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は本発明を適用し得る画像形成装置であるカラー画像形成装置の実施の形態の全体構成を示す概略図である。
図1において、画像形成装置Aは、転写ベルト1を有する転写ベルト装置10と各色画像を形成する4つの画像ステーション(ブラック)、(イエロー)、(シアン)、(マゼンタ)が配置され、各画像ステーションには像担持体としての感光体ドラム20K(ブラック)、20Y(イエロー)、20C(シアン)、20M(マゼンタ)が設けられている。
図1において、各感光体ドラム20K、20Y、20C、20Mまわりの部材構成は共通であるので、感光体ドラム20Mに係る説明を以って、他の感光体ドラム20K(ブラック)、20Y(イエロー)、20C(シアン)まわりの構成の説明に代えることとする。
図1は本発明を適用し得る画像形成装置であるカラー画像形成装置の実施の形態の全体構成を示す概略図である。
図1において、画像形成装置Aは、転写ベルト1を有する転写ベルト装置10と各色画像を形成する4つの画像ステーション(ブラック)、(イエロー)、(シアン)、(マゼンタ)が配置され、各画像ステーションには像担持体としての感光体ドラム20K(ブラック)、20Y(イエロー)、20C(シアン)、20M(マゼンタ)が設けられている。
図1において、各感光体ドラム20K、20Y、20C、20Mまわりの部材構成は共通であるので、感光体ドラム20Mに係る説明を以って、他の感光体ドラム20K(ブラック)、20Y(イエロー)、20C(シアン)まわりの構成の説明に代えることとする。
感光体ドラム20Mは矢印方向に回転駆動されるようになっている。この回転方向順に、感光体ドラム20Mのまわりに、感光体ドラム20Mを帯電する帯電手段としての図示してない専用の帯電ユニット(帯電装置)、光書き込み装置8での露光により感光体ドラム20M上に形成された静電潜像を現像する現像手段としての現像ユニット50M、及びクリーニングユニット40Mが設けられている。
感光体ドラム20Mと帯電ユニットとクリーニングユニット40Mは同じケース内に設けられている(以後この3点のユニットを感光体ユニットと呼ぶ)。帯電ユニットとしては帯電ローラが使用されており、この帯電ユニットと現像ユニット50M間の感光体ドラム20M上に光書き込み装置8から走査光Lが照射され露光、走査されるようになっている。
感光体ドラム20Mと帯電ユニットとクリーニングユニット40Mは同じケース内に設けられている(以後この3点のユニットを感光体ユニットと呼ぶ)。帯電ユニットとしては帯電ローラが使用されており、この帯電ユニットと現像ユニット50M間の感光体ドラム20M上に光書き込み装置8から走査光Lが照射され露光、走査されるようになっている。
上述したように、本実施の形態では、4つの画像ステーションが配置されており、これらの画像ステーションには、感光体ドラム20K、20Y、20C、20Mと、帯電ユニットと、クリーニングユニット40K、40Y、40C、40Mと現像ユニット50K、50Y、50C、50Mを含んでいる。
感光体ドラム20K、20Y、20C、20Mと、帯電ユニットと、クリーニングユニット40K、40Y、40C、40Mは同じケース内に設けられているので、本明細書の説明では、これら3つのユニットを纏めて感光体ユニットと呼び、作像ユニットはこれらの感光体ユニットと現像ユニット50K、50Y、50C、50Mを含んでいるユニットを指している。
感光体ドラム20K、20Y、20C、20Mと、帯電ユニットと、クリーニングユニット40K、40Y、40C、40Mは同じケース内に設けられているので、本明細書の説明では、これら3つのユニットを纏めて感光体ユニットと呼び、作像ユニットはこれらの感光体ユニットと現像ユニット50K、50Y、50C、50Mを含んでいるユニットを指している。
画像形成の概要について説明すると、転写紙2が給紙カセット3又は4から給紙ローラ5によって送り出され、転写紙2の先端がレジストローラ対6まで到達すると、転写紙2はセンサによって検出される。
この検出信号でタイミングを取りながら、転写紙2はレジストローラ対6によって転写ローラ7K、7Y、7C、7Mと転写ベルト1とのニップ部に搬送される。転写ローラ7K、7Y、7C、7Mは現像されたトナー像を転写紙2に転写する転写手段の1例である。
帯電ユニットによって一様に予め帯電された感光体ドラム20K、20Y、20C、20Mは、これらの感光体ドラム20K、20Y、20C、20Mを露光する露光手段としての光書き込み装置8からの各色用の走査光Lにてそれぞれ露光走査され、感光体ドラム20K、20Y、20C、20M上に静電潜像が作られる。
この検出信号でタイミングを取りながら、転写紙2はレジストローラ対6によって転写ローラ7K、7Y、7C、7Mと転写ベルト1とのニップ部に搬送される。転写ローラ7K、7Y、7C、7Mは現像されたトナー像を転写紙2に転写する転写手段の1例である。
帯電ユニットによって一様に予め帯電された感光体ドラム20K、20Y、20C、20Mは、これらの感光体ドラム20K、20Y、20C、20Mを露光する露光手段としての光書き込み装置8からの各色用の走査光Lにてそれぞれ露光走査され、感光体ドラム20K、20Y、20C、20M上に静電潜像が作られる。
各静電潜像は、それぞれ各色の現像ユニット50K、50Y、50C、50Mの現像ローラ(図示せず)により現像され、感光体ドラム20K、20Y、20C、20M表面にブラック、イエロー、シアン、マゼンタのトナー像が形成される。
転写ローラ7K、7Y、7C、7Mに電圧が印加され、感光体ドラム20M、20C、20Y、20K上のトナー像が、転写ベルト1により搬送されている転写紙2上に順次重ね転写されていく。
この時、各色の作像動作は、そのトナー像が転写ベルト1とともに搬送される転写紙2上に同じ位置に重ねて転写されるように、各感光体ドラム20M、20C、20Y、20K上での作像のタイミングがずらして実行される。
転写ローラ7K、7Y、7C、7Mに電圧が印加され、感光体ドラム20M、20C、20Y、20K上のトナー像が、転写ベルト1により搬送されている転写紙2上に順次重ね転写されていく。
この時、各色の作像動作は、そのトナー像が転写ベルト1とともに搬送される転写紙2上に同じ位置に重ねて転写されるように、各感光体ドラム20M、20C、20Y、20K上での作像のタイミングがずらして実行される。
画像形成プロセス上の最後の感光体ドラム20Kを通過した時には転写紙2上には重ねトナー画像が形成されている。各色のトナー像が転写された転写紙2は、転写ベルト1を支持するローラ44の曲率を利用して転写ベルト1から分離され、定着装置43に搬送されて熱定着され、排紙ローラ12により排紙トレイ13に積載される。
或いは、詳述はしないが、切り換え爪により進路を変更して図示しないフィニッシャに送り、ステープル、パンチ、などの後加工を行なうこともできるし、或いは4ビンプリントポストへ送り出すこともできる。
トナー画像を転写した後の感光体ドラム20K、20Y、20C、20M上の残留トナーは、それぞれのクリーニングユニット40K、40Y、40C、40Mでクリーニングされ、次の作像に備える。また、転写ベルト1上の残留トナーは、転写ベルトクリーニング装置14によってクリーニングされ、次の作像工程に備える。
なお、転写紙2を送り出す手段として、給紙カセット3、4の他に、手差しトレイ15が設けられている。また、両面コピーが可能であり、両面コピー時には、切り換え爪により、定着後の転写紙2を両面反転ユニット16に導いて転写紙2を反転させ、両面搬送ユニット17を経由させて、再度、レジストローラ対6に導いて、上記に準じたコピー動作により両面コピーを得る。
或いは、詳述はしないが、切り換え爪により進路を変更して図示しないフィニッシャに送り、ステープル、パンチ、などの後加工を行なうこともできるし、或いは4ビンプリントポストへ送り出すこともできる。
トナー画像を転写した後の感光体ドラム20K、20Y、20C、20M上の残留トナーは、それぞれのクリーニングユニット40K、40Y、40C、40Mでクリーニングされ、次の作像に備える。また、転写ベルト1上の残留トナーは、転写ベルトクリーニング装置14によってクリーニングされ、次の作像工程に備える。
なお、転写紙2を送り出す手段として、給紙カセット3、4の他に、手差しトレイ15が設けられている。また、両面コピーが可能であり、両面コピー時には、切り換え爪により、定着後の転写紙2を両面反転ユニット16に導いて転写紙2を反転させ、両面搬送ユニット17を経由させて、再度、レジストローラ対6に導いて、上記に準じたコピー動作により両面コピーを得る。
図2は図1の画像形成装置に使用した現像ユニットを側面方向から示す断面図である。現像ユニット50は、トナーとキャリアからなる2成分現像剤がその中に収容された現像ケース51と、この現像ケース51内に配置されかつ現像ケース51の開口部を介して感光体ドラム20と対向するように配置された現像剤担持体としての現像スリーブ52と、を含んでいる。
また、現像ユニット50は、現像ケース51内に配置されかつ現像剤を攪拌しながら搬送する攪拌部材としての攪拌スクリュ部材53、54と、現像スリーブ52上に汲み上げた現像剤の層厚を規制する規制部材(ドクタブレード)55と、現像中のトナー濃度を検知して出力するトナー濃度検知手段としてのTセンサ56と、を含んでいる。
また、現像ユニット50は、現像ケース51内に配置されかつ現像剤を攪拌しながら搬送する攪拌部材としての攪拌スクリュ部材53、54と、現像スリーブ52上に汲み上げた現像剤の層厚を規制する規制部材(ドクタブレード)55と、現像中のトナー濃度を検知して出力するトナー濃度検知手段としてのTセンサ56と、を含んでいる。
図3は本発明による現像ユニットを示す断面図である。図4は本発明による現像剤補給装置の現像ユニットへの取り付けを説明する概略図である。図5は本発明による現像剤補給装置を示す外観図である。なお、これらの図に示す実施の形態は本発明の1例であり、本発明の構成はこの実施の形態に限定されるものではないことを注記する。
図3乃至図5を参照して基本構成を説明する。現像ユニット50において、感光ドラム20の図面下方には帯電装置30と、クリーニングブレード41を有するクリーニング装置40が配置されている。
現像ケース51は攪拌室51aと現像室51bに分れ、攪拌室51aには攪拌スクリュ54が、そして現像室51b内には攪拌スクリュ53が配置されている。現像ケース51に収容された現像スリーブ52の内部にはマグネット57が固定されており、現像室51b内の現像剤は攪拌スクリュ53で攪拌搬送され、マグネット57の作用で現像スリーブ52に担持される。
図3乃至図5を参照して基本構成を説明する。現像ユニット50において、感光ドラム20の図面下方には帯電装置30と、クリーニングブレード41を有するクリーニング装置40が配置されている。
現像ケース51は攪拌室51aと現像室51bに分れ、攪拌室51aには攪拌スクリュ54が、そして現像室51b内には攪拌スクリュ53が配置されている。現像ケース51に収容された現像スリーブ52の内部にはマグネット57が固定されており、現像室51b内の現像剤は攪拌スクリュ53で攪拌搬送され、マグネット57の作用で現像スリーブ52に担持される。
現像スリーブ52の回転で現像剤は現像剤溜まりを形成し、規制部材(ドクタブレード)55によって薄層に現像スリーブ52上にコーテイングされる。感光ドラム20との対向部にて現像に寄与された後、再び現像ケース51内に回収される。現像剤は、現像スリーブ52内のマグネット57の反発磁極によって現像スリーブ52から剥ぎ取られる。
現像ケース51の現像室51bの攪拌スクリュ53によって現像剤は図面奥側に搬送され、そしてこの現像剤は図示してない奥側の引き渡し部で再び攪拌室51aの攪拌スクリュ54によって図面手前側に搬送される。
現像ケース51の現像室51bの攪拌スクリュ53によって現像剤は図面奥側に搬送され、そしてこの現像剤は図示してない奥側の引き渡し部で再び攪拌室51aの攪拌スクリュ54によって図面手前側に搬送される。
ところで、現像剤のトナー濃度(全現像剤の量に対するトナー量の比)は図示してないトナー濃度センサにより監視され、測定されたトナー濃度に応じてトナーがトナー補給部である現像剤補給装置58から補給される。
この現像剤補給装置58は、トナーとキャリアからなる現像剤もしくはキャリアを現像ユニット50に1回だけ補給するために、現像ユニット50に付属して使用される。このキャリア又は現像剤の補給は、トナー濃度センサによって監視される現像ユニット50内のトナー濃度に基づいて、1回だけ行なわれる。
既存のトナー及びキャリアに補給されたキャリアもしくは現像剤は攪拌室51aの攪拌スクリュ54によって均一に攪拌される。攪拌された現像剤は攪拌スクリュ54によって図面手前側に搬送され、図示してない図面手前引き渡し部にて現像室51bに搬送される。
この現像剤補給装置58は、トナーとキャリアからなる現像剤もしくはキャリアを現像ユニット50に1回だけ補給するために、現像ユニット50に付属して使用される。このキャリア又は現像剤の補給は、トナー濃度センサによって監視される現像ユニット50内のトナー濃度に基づいて、1回だけ行なわれる。
既存のトナー及びキャリアに補給されたキャリアもしくは現像剤は攪拌室51aの攪拌スクリュ54によって均一に攪拌される。攪拌された現像剤は攪拌スクリュ54によって図面手前側に搬送され、図示してない図面手前引き渡し部にて現像室51bに搬送される。
本発明によれば、補給開口51dを覆う開閉可能なシャッタ59が設けられる。このシャッタ59は、攪拌スクリュ54を収容する現像ケース51の攪拌室51aを形成する上壁51cに設けられたキャリア又は現像剤の補給開口51dを覆い、該補給ケース51の外部に配置した2本のレール60の溝60a内に嵌合しかつ図示してない弾性手段によって攪拌スクリュ54の長手方向に沿う方向に弾力的に摺動するようになっている。
シャッタ59の、現像剤補給装置58と当接する側には凸部59aが設けられ、現像剤補給装置58はこの凸部59aに当接してこの凸部59aを押しながら2本のレール60上を摺動し、現像ユニット50の上壁51c上でかつ2本のレール60上の適所に配置される。
シャッタ59の、現像剤補給装置58と当接する側には凸部59aが設けられ、現像剤補給装置58はこの凸部59aに当接してこの凸部59aを押しながら2本のレール60上を摺動し、現像ユニット50の上壁51c上でかつ2本のレール60上の適所に配置される。
現像剤補給装置58の下部には、下枠58aと58bの間に現像剤補給を遮断するヒートシール62が取り付けられる。2本のレール60上の適所に配置された現像剤補給装置58は下枠58aと2本のレール60を結合する適宜な手段でその位置に固定される。
図4では、シャッタ59が補給開口51d上で幾らか開いた状態で示してあるが、現像ユニット50に装着するために現像剤補給装置58を2本のレール60上に載せて、図3の奥側に向かって摺動することにより、シャッタ59の凸部59aが現像剤補給装置58によって押されて摺動し、補給開口51dを開放するように構成されている。シャッタ59は現像剤補給装置58によって弾力的に押されているので、現像剤補給装置58をレール60上から取り外せば、全閉状態となる。
また、現像剤補給装置58を逆にスライドさせて現像ユニット50から外すと、シャッタ59は完全に閉まって現像ケース51cの上壁51cに設けた補給開口51dを覆う。現像剤補給装置58の下部にはヒートシール62が取り付けられており、このヒートシール62の先端(ツマミ)62aを持ってヒートシール62を抜き取ることで補給がなされる。
図4では、シャッタ59が補給開口51d上で幾らか開いた状態で示してあるが、現像ユニット50に装着するために現像剤補給装置58を2本のレール60上に載せて、図3の奥側に向かって摺動することにより、シャッタ59の凸部59aが現像剤補給装置58によって押されて摺動し、補給開口51dを開放するように構成されている。シャッタ59は現像剤補給装置58によって弾力的に押されているので、現像剤補給装置58をレール60上から取り外せば、全閉状態となる。
また、現像剤補給装置58を逆にスライドさせて現像ユニット50から外すと、シャッタ59は完全に閉まって現像ケース51cの上壁51cに設けた補給開口51dを覆う。現像剤補給装置58の下部にはヒートシール62が取り付けられており、このヒートシール62の先端(ツマミ)62aを持ってヒートシール62を抜き取ることで補給がなされる。
画像形成装置本体の面板側でこの先端62aと対向する位置には図示してないスイッチを設けてあり、ヒートシール62の着脱が検知できるようになっている。すなわち、ヒートシール62がある場合には、先端62aがスイッチを押圧するが、現像剤補給装置58が使用され、ヒートシール62が取り外された場合にはヒートシール62の先端62aがないのでスイッチは押されない。
現像剤補給装置58は現像ユニット50に対して着脱可能である。従って、第1の現像ユニット(例えば、図3の現像ユニット50)に対し補給を行なわずに、この第1の現像ユニットが交換寿命に達した際は、この第1の現像ユニットから取り外しが可能である。この場合、取り外した現像剤補給装置58は第1の現像ユニットと異なる第2の現像ユニットに取り付けが可能である。
現像剤補給装置58は現像ユニット50に対して着脱可能である。従って、第1の現像ユニット(例えば、図3の現像ユニット50)に対し補給を行なわずに、この第1の現像ユニットが交換寿命に達した際は、この第1の現像ユニットから取り外しが可能である。この場合、取り外した現像剤補給装置58は第1の現像ユニットと異なる第2の現像ユニットに取り付けが可能である。
このように、現像剤補給装置58は補給に使用しなかった際は別の現像ユニットに付け換えることができるので、使用されなかったにも拘わらず廃棄する必要がなく、より低コスト化が達成できる。
これにより、通常想定している使われ方に対してはキャリア/現像剤補給を使わなくても現像ユニットの寿命が達成できるように設計する。市場での使われ方の割合が小さく、経時で汲み上げ量が大きく低下するような使われ方に対してのみキャリア/現像剤補給を行なうことで、必要以上に現像ユニット寿命の余裕度を上げることがないため、平均して低コストを保ったまま広い使われ方をカバーすることができる。
画像形成装置Aにおいては、この画像形性装置A本体に対し着脱が自由であるプロセスカートリッジを使用する場合がある。このプロセスカートリッジには、図3に示すように、現像剤補給装置58と、静電潜像を現像しトナー像化する現像剤担持体である現像スリーブ52を備えた現像ユニット50と、静電潜像を担持させる像担持体である感光体ドラム20とを含んでいる。
このようなプロセスカートリッジにおいては、上述した本発明による現像ユニット50を用いており、それらの作用効果を得ることで、安定した画像を形成することができる現像ユニット50を含むプロセスカートリッジを画像形成装置A本体に対し着脱が自由に構成することができる。
これにより、通常想定している使われ方に対してはキャリア/現像剤補給を使わなくても現像ユニットの寿命が達成できるように設計する。市場での使われ方の割合が小さく、経時で汲み上げ量が大きく低下するような使われ方に対してのみキャリア/現像剤補給を行なうことで、必要以上に現像ユニット寿命の余裕度を上げることがないため、平均して低コストを保ったまま広い使われ方をカバーすることができる。
画像形成装置Aにおいては、この画像形性装置A本体に対し着脱が自由であるプロセスカートリッジを使用する場合がある。このプロセスカートリッジには、図3に示すように、現像剤補給装置58と、静電潜像を現像しトナー像化する現像剤担持体である現像スリーブ52を備えた現像ユニット50と、静電潜像を担持させる像担持体である感光体ドラム20とを含んでいる。
このようなプロセスカートリッジにおいては、上述した本発明による現像ユニット50を用いており、それらの作用効果を得ることで、安定した画像を形成することができる現像ユニット50を含むプロセスカートリッジを画像形成装置A本体に対し着脱が自由に構成することができる。
プロセスカートリッジは、また、感光体ドラム20を帯電させる帯電装置30(図3)、及び/又は現像後のトナー像を転写材である転写紙2(図2)に転写した後に感光体ドラム20上に残留する転写残トナーを除去するクリーニングブレード41を有するクリーニング装置40を含んでいる。
かかるプロセスカートリッジは、上述したプロセスカートリッジの作用効果に加えて、帯電機能、トナークリーニング機能も有しており、安定した画像を形成することができる現像ユニット50を含むプロセスカートリッジを画像形成装置A本体に対し着脱が自由に構成することができる。
かかるプロセスカートリッジは、上述したプロセスカートリッジの作用効果に加えて、帯電機能、トナークリーニング機能も有しており、安定した画像を形成することができる現像ユニット50を含むプロセスカートリッジを画像形成装置A本体に対し着脱が自由に構成することができる。
図6は本発明を搭載する画像形成装置の制御装置を説明する概略ブロック図である。画像形成装置Aの制御装置63は本体制御装置であり、ここでは、本発明に関連する部分のみを説明する。
現像ユニット50及び現像剤補給装置58は制御装置63に接続されている。制御装置63には、キャリアもしくは現像剤を補給する際の予め定められた補給時間、及び現像ユニット50内の攪拌スクリュ54による攪拌時間を設定する補給時間及び攪拌時間設定手段64が接続されている。
キャリア/現像剤を補給する際に攪拌を行なうため、現像ユニット50中の既存の現像剤と、新しく入るキャリア/現像剤が平均化することができる。とくにキャリアを補給する際はTC(トナー濃度)を安定化することができる。制御装置63には濃度センサ56が接続されている。
現像ユニット50及び現像剤補給装置58は制御装置63に接続されている。制御装置63には、キャリアもしくは現像剤を補給する際の予め定められた補給時間、及び現像ユニット50内の攪拌スクリュ54による攪拌時間を設定する補給時間及び攪拌時間設定手段64が接続されている。
キャリア/現像剤を補給する際に攪拌を行なうため、現像ユニット50中の既存の現像剤と、新しく入るキャリア/現像剤が平均化することができる。とくにキャリアを補給する際はTC(トナー濃度)を安定化することができる。制御装置63には濃度センサ56が接続されている。
また、制御装置63には、現像剤補給装置58による補給実行の履歴を検知する履歴検知手段65、及び補給の実行を促す表示を行なう表示部66が接続されている。この表示は、現像ユニット50内のトナー濃度及び形成後の画像濃度が予め定めた条件を満たした際に、ユーザもしくはメンテナンス担当者に対して補給実行を促すために行なわれる。
現在、現像ユニットに取り付けられている現像剤補給装置58がまだ補給実行可能か否かを本体側が検知できるため、十分な画像濃度が出せない時に現像ユニットを交換する必要があるのか、それともキャリア/現像剤補給を行なえばよいのかを本体側で判断することができる。
キャリア/現像剤補給を行なう際に、その旨をユーザもしくはメンテナンス担当者に知らせる表示部66を備えているために、ユーザもしくはメンテナンス担当者は適切なタイミングでキャリア/現像剤補給を行なうことができる。
現在、現像ユニットに取り付けられている現像剤補給装置58がまだ補給実行可能か否かを本体側が検知できるため、十分な画像濃度が出せない時に現像ユニットを交換する必要があるのか、それともキャリア/現像剤補給を行なえばよいのかを本体側で判断することができる。
キャリア/現像剤補給を行なう際に、その旨をユーザもしくはメンテナンス担当者に知らせる表示部66を備えているために、ユーザもしくはメンテナンス担当者は適切なタイミングでキャリア/現像剤補給を行なうことができる。
また、電位とトナー濃度の制御については、画像濃度読み取りパターンを、図1における中間転写材である中間転写ベルト1上に作成し、図示してない光学センサで読み取り、適切な濃度になるように電位とトナー濃度を制御する。
その際、現像能力が最大になるような電位を設定し、さらに、トナー濃度が或る値に達し(本実施の形態では11.5%とした)、それ以上トナー濃度を上げるとトナー飛散や地汚れなどの問題が不可避になるにも拘わらず、画像濃度が基準以上(本実施の形態では黒ベタ部ID 1.2とした)に達しない状態になると補給の実行を促す表示を行なう。
上記では、キャリアもしくは現像剤を補給すると記載したが、キャリアを補給すると現像剤補給装置58のサイズをトナーがない分小さくできること、現像剤補給装置58の取り換え時に現像ユニットの色を要求しないことなどの利点がある。一方、現像剤を補給すると、キャリア補給の場合に比べて、補給後の攪拌時間を短くできるという利点がある。
その際、現像能力が最大になるような電位を設定し、さらに、トナー濃度が或る値に達し(本実施の形態では11.5%とした)、それ以上トナー濃度を上げるとトナー飛散や地汚れなどの問題が不可避になるにも拘わらず、画像濃度が基準以上(本実施の形態では黒ベタ部ID 1.2とした)に達しない状態になると補給の実行を促す表示を行なう。
上記では、キャリアもしくは現像剤を補給すると記載したが、キャリアを補給すると現像剤補給装置58のサイズをトナーがない分小さくできること、現像剤補給装置58の取り換え時に現像ユニットの色を要求しないことなどの利点がある。一方、現像剤を補給すると、キャリア補給の場合に比べて、補給後の攪拌時間を短くできるという利点がある。
図7は横軸にラン枚数を、縦軸に初期を100[%]とした汲み上げ量をグラフで示す図である。上述した本発明による現像剤補給装置の効果を確認するために実験を行なった。ただし、補給はキャリアを補給し、その量は20gである。効果確認実験は画像面積率20%、1乃至100のランを行ない、経時での汲み上げ量と黒ベタIDを調べた。
実験結果を示す図7において、従来の画像形成装置では、ランにより経時で汲み上げ量が低下して行くと、40k枚までしか黒ベタID > 1.2 を満足できていない。
それに対して、本発明による現像剤補給装置を搭載している画像形成装置では、50k枚到達前にキャリア補給を行ったことで、70k枚まで黒ベタID > 1.2 を満足した。
上述したような本発明による現像剤補給装置を含んでいる現像ユニットを搭載すれば、低コスト機/低速機への展開が可能で、かつ安定した画像を形成することができる。
実験結果を示す図7において、従来の画像形成装置では、ランにより経時で汲み上げ量が低下して行くと、40k枚までしか黒ベタID > 1.2 を満足できていない。
それに対して、本発明による現像剤補給装置を搭載している画像形成装置では、50k枚到達前にキャリア補給を行ったことで、70k枚まで黒ベタID > 1.2 を満足した。
上述したような本発明による現像剤補給装置を含んでいる現像ユニットを搭載すれば、低コスト機/低速機への展開が可能で、かつ安定した画像を形成することができる。
A 画像形成装置、2 転写材、20 像担持体(感光体ドラム)、30 帯電装置、40 クリーニング装置、50 現像ユニット、51 現像ケース、51a 攪拌室、51c 現像ケースの上壁、51d 補給開口、52 現像像剤担持体(現像スリーブ)、54 攪拌スクリュ、58 現像剤補給装置、59 シャッタ、59a 凸部、60 レール、62 ヒートシール、62a ヒートシールの先端(ツマミ)、63 制御装置、64 補給時間及び攪拌時間設定手段、65 履歴検知手段、66 表示部
Claims (10)
- トナーとキャリアからなる現像剤を用い、静電潜像を現像してトナー像化する現像剤担持体を備えた電子写真の現像ユニットに付属して使用される現像剤補給装置において、前記現像ユニット内のトナー濃度及び形成後の画像濃度に基づいて、前記現像ユニットへキャリアもしくは現像剤を1度だけ補給するのに使用することを特徴とする現像剤補給装置。
- 前記現像ユニットに対して着脱可能であり、第1の現像ユニットに対し補給を行なわずに該第1の現像ユニットが交換寿命に達した際、該第1の現像ユニットから取り外しが可能であり、かつ前記第1の現像ユニットと異なる第2の現像ユニットへの取り付けが可能であることを特徴とする請求項1記載の現像剤補給装置。
- トナーとキャリアからなる現像剤を用い、静電潜像を現像してトナー像化する現像剤担持体を備えた電子写真の現像ユニットにおいて、請求項1又は2記載の現像剤補給装置を取り付けており、キャリアもしくは現像剤の補給を行なう際に、予め定められた時間、攪拌スクリュによって攪拌することを特徴とする現像ユニット。
- 攪拌スクリュを収容する現像ケースの攪拌室を形成する上壁にキャリア又は現像剤の補給開口が設けられ、該補給開口を覆う開閉可能なシャッタが設けられ、前記現像剤補給装置をスライド装着する2本のレールが前記シャッタの長手方向側辺に沿って配置され、前記現像剤補給装置の下部には現像剤補給を遮断するヒートシールが取り付けられることを特徴とする請求項3記載の現像ユニット。
- 前記現像剤補給装置の補給実行の履歴を本体側で検知できる検知手段を備えていることを特徴とする請求項1又は2記載の現像剤補給装置。
- 静電潜像を現像してトナー像化する現像剤担持体を備え、請求項4記載の現像ユニットを搭載している画像形成装置において、前記現像ユニット内のトナー濃度及び形成後の画像濃度が予め定めた条件を満たした際に、ユーザもしくはメンテナンス担当者に対し、キャリアもしくは現像剤補給の実行を促す表示を行なう表示部を備えることを特徴とする画像形成装置。
- 画像形成装置に使用するプロセスカートリッジにおいて、前記プロセスカートリッジは請求項1、請求項2、及び請求項5のいずれか1項記載の現像剤補給装置と、静電潜像を現像しトナー像化する現像剤担持体を備えた現像ユニットと、静電潜像を担持させる像担持体と、を有し、前記画像形性装置本体に対し着脱が自由であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 前記像担持体を帯電させる帯電装置と、及び/又は現像後のトナー像を転写材に転写した後に前記像担持体上に残留する転写残トナーを除去するクリーニング装置と、を有することを特徴とする請求項7記載のプロセスカートリッジ。
- 請求項3又は4記載の現像装置ユニットを搭載していることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項6又は7記載のプロセスカートリッジを搭載していることを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008009405A JP2009169275A (ja) | 2008-01-18 | 2008-01-18 | 現像剤補給装置、現像ユニット、画像形成装置及びプロセスカートリッジ |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2008009405A JP2009169275A (ja) | 2008-01-18 | 2008-01-18 | 現像剤補給装置、現像ユニット、画像形成装置及びプロセスカートリッジ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2009169275A true JP2009169275A (ja) | 2009-07-30 |
Family
ID=40970478
Family Applications (1)
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JP2008009405A Pending JP2009169275A (ja) | 2008-01-18 | 2008-01-18 | 現像剤補給装置、現像ユニット、画像形成装置及びプロセスカートリッジ |
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JP (1) | JP2009169275A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10078292B2 (en) | 2016-01-08 | 2018-09-18 | S-Printing Solution Co., Ltd. | Toner cartridge, image forming apparatus including the same, and method for controlling the image forming apparatus |
-
2008
- 2008-01-18 JP JP2008009405A patent/JP2009169275A/ja active Pending
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US10078292B2 (en) | 2016-01-08 | 2018-09-18 | S-Printing Solution Co., Ltd. | Toner cartridge, image forming apparatus including the same, and method for controlling the image forming apparatus |
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