JP2015152714A - 現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1中継部13fを介して第2搬送経路の上流側に流入した現像剤Gの一部を分離して第2搬送経路から離れる長手方向に搬送した後に、第1搬送経路に近づく長手方向に搬送して第1中継部13fの位置で第1搬送経路の下流側に搬送された現像剤Gに合流させる第3搬送経路を設けて、第3搬送経路にて搬送される現像剤GにトナーT(補給トナー)を補給することを可能にするトナー補給口13eを第3搬送経路に設けている。
【選択図】図4
Description
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
図1において、1は画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機、3は原稿を原稿読込部に搬送する原稿搬送部、4は原稿の画像情報を読み込む原稿読込部、5は出力画像が積載される排紙トレイ、7は転写紙等の記録媒体Pが収容される給紙部、9は記録媒体Pの搬送タイミングを調整するレジストローラ(タイミングローラ)、11Y、11M、11C、11BKは各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)のトナー像が形成される像担持体としての感光体ドラム、13は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に形成される静電潜像を現像する現像装置、14は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に形成されたトナー像を記録媒体P上に重ねて転写する1次転写バイアスローラ、を示す。
また、17は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、18は中間転写ベルト17上のカラートナー像を記録媒体P上に転写するための2次転写バイアスローラ、20は記録媒体P上の未定着画像を定着する定着装置、28は各色(イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック)のトナーを現像装置13に供給する各色のトナー容器、を示す。
まず、原稿は、原稿搬送部3の搬送ローラによって、原稿台から搬送されて、原稿読込部4のコンタクトガラス上に載置される。そして、原稿読込部4で、コンタクトガラス上に載置された原稿の画像情報が光学的に読み取られる。
書込み部において、4つの光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる(露光工程である。)。
その後、現像工程後の感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、それぞれ、中間転写ベルト17との対向部に達する。ここで、それぞれの対向部には、中間転写ベルト17の内周面に当接するように1次転写バイアスローラ14が設置されている。そして、1次転写バイアスローラ14の位置で、中間転写ベルト17上に、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される(1次転写工程である。)。
その後、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKにおける一連の作像プロセスが終了する。
その後、中間転写ベルト17表面は、中間転写ベルトクリーニング部(不図示である。)の位置に達する。そして、中間転写ベルト17上に付着した未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部に回収されて、中間転写ベルト17における一連の転写プロセスが終了する。
詳しくは、記録媒体Pを収納する給紙部7から、給紙ローラ8により給送された記録媒体Pが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ9に導かれる。レジストローラ9に達した記録媒体Pは、タイミングを合わせて、2次転写ニップに向けて搬送される。
そして、定着工程後の記録媒体Pは、排紙ローラによって装置本体1外に出力画像として排出されて、排紙トレイ5上にスタックされて、一連の画像形成プロセスが完了する。
図2は、作像部を示す構成図である。図3(A)は現像装置13の上部(第2搬送部材としての第2搬送スクリュ13b2の位置である。)を長手方向にみた概略断面図(水平方向の断面図)であって、図3(B)は現像装置13の下部(第1搬送部材としての第1搬送スクリュ13b1の位置である。)を長手方向にみた概略断面図である。図4は、現像装置13の循環経路を長手方向にみた概略断面図(垂直方向の断面図)である。
なお、各作像部はほぼ同一構造であるために、図2〜図4にて作像部及び現像装置は符号のアルファベット(Y、C、M、BK)を除して図示する。
像担持体としての感光体ドラム11は、外径が30mm程度の負帯電の有機感光体であって、不図示の回転駆動機構によって反時計方向に回転駆動される。
クリーニング部15は、感光体ドラム11に摺接するクリーニングブレードが設置されていて、感光体ドラム11上の未転写トナーを機械的に除去・回収する。
なお、トナーTの補給は、直接的なトナー濃度の情報に限定されず、感光体ベルトや中間転写ベルト等に形成されたトナー像の反射率等から検知される画像濃度の情報(間接的なトナー濃度の情報)に基づいて実施されてもよい。また、これらの異なる情報を組み合わせて、トナーTの供給の実施を判断してもよい。
図2〜図4を参照して、現像装置13は、現像剤担持体としての現像ローラ13a、第1搬送部材としての第1搬送スクリュ13b1、第2搬送部材としての第2搬送スクリュ13b2、現像剤規制部材としてのドクターブレード13c、仕切り部材13d、脱気フィルタ13p(フィルタ)、等で構成されている。
現像剤担持体としての現像ローラ13aは、外径が18mm程度の小径の現像ローラであって、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂等の非磁性体を円筒形に形成してなるスリーブ13a2が駆動モータ(不図示である。)によって反時計方向に420rpm程度の回転数(通常時の回転数である。)で回転されるように構成されている。現像ローラ13aのスリーブ13a2内には、スリーブ13a2の周面に複数の磁極を形成するマグネット13a1が固設されている。現像ローラ13a上に担持された現像剤Gは、現像ローラ13aの矢印方向の回転にともなって搬送されて、ドクターブレード13c(現像剤規制部材)の位置に達する。そして、現像ローラ13a上の現像剤Gは、この位置で適量に規制された後に、感光体ドラム11との対向位置(現像領域である。)まで搬送される。そして、現像領域に形成された電界(現像電界)によって、感光体ドラム11上に形成された潜像にトナーが吸着される。
まず、第6磁極(汲上げ磁極)が磁性体としてのキャリアに作用して、第1搬送経路に収容された現像剤Gが現像ローラ13a上に汲上げられる。現像ローラ13a上に担持された現像剤Gは、その一部が現像剤規制部材としてのドクターブレード13cの位置で掻き取られて、第1搬送経路に戻される。一方、第6磁極による磁力が作用するドクターブレード13cの位置で、ドクターブレード13cと現像ローラ13aとのドクターギャップを通過して現像ローラ13a上に担持された現像剤Gは、第1磁極(主磁極)の位置で穂立ちして現像領域において磁気ブラシとなって感光体ドラム11に摺接する。こうして、現像ローラ13aに担持された現像剤G中のトナーTが感光体ドラム11上の潜像に付着する。その後、第1磁極の位置を通過した現像剤Gは、第2磁極、第3磁極によって第4磁極(剤離れ磁極)の位置まで搬送される。そして、剤離れ磁極の位置で、反発磁界(現像ローラ13aから離れる方向に作用する磁界である。)がキャリアに作用して、現像ローラ13a上に担持されていた現像工程後の現像剤Gが現像ローラ13aから脱離される。脱離後の現像剤Gは、第2搬送経路内に落下して第2搬送スクリュ13b2によって第2搬送経路の下流に向けて搬送される。
このような構成により、記録媒体Pの搬送経路の短縮化と、画像形成装置本体1の水平方向の小型化と、を目的として、中間転写ベルト17の下方に感光体ドラム11を配設した場合であっても、現像ギャップにおいて感光体ドラム11に対して現像ローラ13aの回転方向を順方向とすることができるために、ドクターブレード13cを現像ローラ13aの上方に配設して感光体ドラム11に対する現像ローラ13aの回転方向が逆方向になる場合に比べて、現像ギャップにおける現像時間を充分に確保することができて現像能力を高めることができる。
第1搬送部材としての第1搬送スクリュ13b1は、現像ローラ13aに対向する位置に配設されていて、現像剤Gを長手方向(回転軸方向)の一端側から他端側に向けて水平に搬送する(図3(B)の破線矢印に示す左方向の搬送である。)とともに、汲上げ磁極(第6磁極)の位置で現像ローラ13a上に現像剤Gを供給(図3(B)の白矢印方向の供給である。)する。第1搬送スクリュ13b1は、図2の反時計方向に回転する。
そして、第2搬送スクリュ13b2は、第1搬送スクリュ13b1による第1搬送経路の下流側から第1中継部13fを介して流入される現像剤Gを、第1搬送スクリュ13b1による第1搬送経路の上流側に第2中継部13gを介して搬送する(図3の一点鎖線矢印に示す時計方向の搬送である。)。
2つの搬送スクリュ13b1、13b2は、現像ローラ13aや感光体ドラム11と同様に、回転軸がほぼ水平になるように配設されている。また、2つの搬送スクリュ13b1、13b2は、いずれも、軸径が6〜10mm程度の軸部に外径が20mm程度のスクリュ部(スクリュピッチ:40mm程度、条数:1条又は2条)が螺旋状に巻装されたスクリュ部材(オーガスクリュ)である。また、2つの搬送スクリュ13b1、13b2の回転数(通常時の回転数である。)は、それぞれ、700rpm程度に設定されている。
なお、2つの搬送スクリュ13b1、13b2は、いずれも、長手方向他端側(図3の左方である。)に、螺旋方向とスクリュピッチとが異なるスクリュ部(搬送経路延在部スクリュ部)が形成されているが、これについては後で詳しく説明する。
図3及び図4を参照して、第2搬送スクリュ13b2による第2搬送経路の下流側と、第1搬送スクリュ13b1による第1搬送経路の上流側と、は第2中継部13gを介して連通している。第2搬送スクリュ13b2による第2搬送経路の下流側に達した現像剤Gが、第2中継部13gにて自重落下して、第1搬送経路の上流側に達することになる。
また、図3及び図4を参照して、第1搬送スクリュ13b1による第1搬送経路の下流側と、第2搬送スクリュ13b2による第2搬送経路の上流側と、は第1中継部13fを介して連通している。そして、第1搬送スクリュ13b1による第1搬送経路にて現像ローラ13a上に供給されなかった現像剤Gが、第1中継部13fの近傍に留まって盛り上がって、第1中継部13fを介して第2搬送スクリュ13b2による第2搬送経路の上流側に流入(搬送)されることになる。
なお、第1中継部13fにおける現像剤の搬送性(第1搬送経路から第2搬送経路への重力方向に逆らった現像剤の受け渡しである。)を向上させるために、第1搬送スクリュ13b1の下流側の位置(第1中継部13fに対応する位置である。)に、パドル形状部などを設けることもできる。
詳しくは、仕切り部材13dは、第1搬送経路と第2搬送経路とを隔絶する壁部として機能していて、現像ローラ13aに向けて突出するように形成されている。また、仕切り部材13dは、現像ケース13k(図2においてハッチングで示すケース部材である。)と一体的に形成されている。仕切り部材13dは、現像ローラ13aに対向する対向面と現像ローラ13aとのギャップCGが2mm以下(好ましくは、0.1〜0.5mmである。)になるように形成されている。本実施の形態では、ギャップCGが0.3mmに設定されている。
なお、仕切り部材13dは、非磁性材料で形成されているために、磁性材であるキャリアが仕切り部材13dに磁気的に吸着して第2搬送経路内の現像剤の流動を阻害したり第1搬送経路への現像剤の移動を促進したりする不具合が低減される。
これにより、現像装置13の内部の圧力が上昇して現像装置13の隙間からトナーが飛散する不具合が軽減される。
本実施の形態において用いられるトナーT(現像剤G中のトナー、トナー容器28中のトナーである。)は、重合トナーであって、結着樹脂として、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂(スチレン又はスチレン置換体を含む単重合体又は共重合体)、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、又は、それらを複合したもの、等を用いることができる。また、これらの重合トナーの製造方法(重合方法)としては、塊状重合、溶液重合、乳化重合、懸濁重合等を用いることができる。
また、トナーTの外添剤としては、無機微粒子(例えば、シリカ1.0重量%、酸化チタン0.5重量%のものである。)を用いることが好ましい。さらに、離型剤として、酸化ライスワックス、低分子量ポリプロピレンワックス、カルナウバワックス、等を用いることができる。また、必要に応じて、帯電制御剤を含有させることもできる。
また、本実施の形態において用いられるトナーTは、体積平均粒径が5.8μmの小径トナーであり、粒径が5μm以下のものが60〜80個数%になるように形成されている。
なお、本実施の形態では重合トナーを用いたが、粉砕トナーを用いることもできる。
詳しくは、キャリアCは、芯材となるフェライト粒子に、膜厚が0.5μmのメチルメタクリレート樹脂(MMA)をコートして、上述した粒径になるように形成したものである。また、キャリアCとしては、マグネタイトを芯材としたコーティングキャリアを用いることもできる。
このような小粒径のキャリアCを用いることで、出力画像のベタ均一性やハーフトーン画質を向上させることができる。また、このような小粒径のキャリアCは、トナーのキャリア被覆率を高められるため、高画質化に適した小粒径トナーとの相性が良好である。
図3及び図4を参照して、本実施の形態における現像装置13には、先に説明した第1搬送経路(供給経路)と第2搬送経路(回収経路)とは別に、第3搬送経路(補給トナー循環経路)が設けられている。
すなわち、第3搬送経路は、現像ローラ13aに現像剤を供給・回収する時計方向の循環経路(第1搬送経路及び第2循環経路)に対して画像領域の外側の範囲で隣接するように、トナー補給口13eから補給された補給トナーを現像剤に混合しながら反時計方向に循環させて、第1搬送経路と第2搬送経路とからなる循環経路に合流させる経路である。
また、第2搬送経路延在部の上方にはトナー補給口13eが設けられていて、第2搬送経路延在部にて搬送される現像剤Gに補給トナーTが混合されることになる。
すなわち、図5に示すように、従来の現像装置130は、トナー補給口13eから補給されたトナーTが、第1中継部13fの位置で現像剤Gに混合されて第2搬送スクリュ130b2による第2搬送経路を移動することになるが、そのとき比重の小さなほとんどの補給トナーTが現像剤Gの剤面に浮いた状態になっていて、現像剤G中に充分に混合・分散されていない。この状態の現像剤G(及び、
補給トナーT)は、第2中継部13gで第1搬送経路に向けて自重落下するときに混合・分散がある程度促進されるものの、充分に混合されていない状態で第1搬送経路において現像ローラ13aに供給されてしまうことになる。そのため、補給トナーTの混合不良による、トナー飛散、脱気フィルタ13pの目詰まり、補給トナーTの摩擦帯電不良等の不具合が生じやすくなっていた。本実施の形態における現像装置13は、上述した特徴的な構成を有するがゆえ、このような不具合が確実に軽減されることになる。
詳しくは、第1搬送スクリュ13b1(第1搬送部材)は、第1搬送経路延在部スクリュ部13b12(第1搬送経路延在部におけるスクリュ部)のスクリュピッチ(スクリュ部の螺旋の間隔である。)が、第1搬送経路スクリュ部13b11(第1搬送経路におけるスクリュ部)のスクリュピッチに比べて小さくなるように形成されている。また、第2搬送スクリュ13b2(第2搬送部材)は、第2搬送経路延在部スクリュ部13b22(第2搬送経路延在部におけるスクリュ部)のスクリュピッチが、第2搬送経路スクリュ部13b21(第2搬送経路におけるスクリュ部)のスクリュピッチに比べて小さくなるように形成されている。
このような構成により、2つの搬送スクリュ13b1、13b2が高速で回転されていて、第1搬送経路及び第2搬送経路からなる循環経路で現像剤Gが比較速いスピードで搬送されていても、第3搬送経路では比較的ゆっくりとしたスピードで補給トナーTを現像剤Gに混合させることができるため、上述した効果がより確実に発揮されることになる。
なお、本実施の形態では、第1搬送経路延在部スクリュ部13b12や第2搬送経路延在部スクリュ部13b22のスクリュピッチが、第1搬送経路スクリュ部13b11や第2搬送経路スクリュ部13b21のスクリュピッチに比べて小さくなるように形成したが、第1搬送経路延在部スクリュ部13b12や第2搬送経路延在部スクリュ部13b22のスクリュ径を、第1搬送経路スクリュ部13b11や第2搬送経路スクリュ部13b21のスクリュ径に比べて小さくなるように形成しても、同様に搬送速度に差異を設けられるため、同様の効果を得ることができる。さらに、上述したスクリュピッチとスクリュ径とのどちらも反映した場合にも、当然に同様の効果を得ることができる。
その場合には、本実施の形態のものと比べて第3搬送経路において補給トナーが補給されてからの経路長を長く設定しにくいものの、本実施の形態のものと同様の効果を得ることができる。
なお、本願において、「プロセスカートリッジ」とは、像担持体を帯電する帯電部と、像担持体上に形成された潜像を現像する現像部(現像装置)と、像担持体上をクリーニングするクリーニング部とのうち、少なくとも1つと、像担持体とが、一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱可能に設置されるユニットと定義する。
11、11Y、11C、11M、11BK 感光体ドラム(像担持体)、
13 現像装置(現像部)、
13a 現像ローラ(現像剤担持体)、
13b1 第1搬送スクリュ(第1搬送部材)、
13b2 第2搬送スクリュ(第2搬送部材)、
13b11 第1搬送経路スクリュ部、
13b12 第1搬送経路延在部スクリュ部、
13b21 第2搬送経路スクリュ部、
13b22 第2搬送経路延在部スクリュ部、
13c ドクターブレード(現像剤規制部材)、
13f 第1中継部、
13g 第2中継部、
13h 第3中継部、
13p 脱気フィルタ、
G 現像剤(2成分現像剤)、 T トナー、 C キャリア。
Claims (8)
- キャリアとトナーとを有する現像剤を収容するとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、
前記像担持体に対向するとともに、現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に対向するとともに、現像剤を長手方向の一端側から他端側に向けて搬送しながら前記現像剤担持体に現像剤を供給する第1搬送部材と、
前記現像剤担持体に対向するとともに、前記現像剤担持体から離脱された現像剤を長手方向の他端側から一端側に向けて搬送する第2搬送部材と、
前記第1搬送部材による第1搬送経路の下流側と、前記第2搬送部材による第2搬送経路の上流側と、を連通させる第1中継部と、
前記第2搬送経路の下流側と、前記第1搬送経路の上流側と、を連通させる第2中継部と、
前記第1中継部を介して前記第2搬送経路の上流側に流入した現像剤の一部を分離して前記第2搬送経路から離れる長手方向に搬送した後に、前記第1搬送経路に近づく長手方向に搬送して前記第1中継部の位置で前記第1搬送経路の下流側に搬送された現像剤に合流させる第3搬送経路と、
を備え、
前記第3搬送経路は、当該第3搬送経路にて搬送される現像剤にトナーを補給することを可能にするトナー補給口を具備したことを特徴とする現像装置。 - 前記第3搬送経路は、現像剤を搬送する搬送速度が、前記第1搬送経路及び前記第2搬送経路において現像剤を搬送する搬送速度に比べて遅くなるように構成されたことを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
- 前記第3搬送経路は、
前記第1搬送経路に沿って長手方向の他端側に延在する第1搬送経路延在部と、
前記第2搬送経路に沿って長手方向の他端側に延在する第2搬送経路延在部と、
前記第2搬送経路延在部の下流側と、前記第1搬送経路延在部の上流側と、を連通させる第3中継部と、
を具備した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。 - 前記第1搬送部材は、軸部にスクリュ部が螺旋状に巻装されたスクリュ部材であって、前記第1搬送経路延在部にまで延在するように形成されて、前記第1搬送経路延在部におけるスクリュ部の螺旋方向が前記第1搬送経路におけるスクリュ部の螺旋方向と異なるように形成され、
前記第2搬送部材は、軸部にスクリュ部が螺旋状に巻装されたスクリュ部材であって、前記第2搬送経路延在部にまで延在するように形成されて、前記第2搬送経路延在部におけるスクリュ部の螺旋方向が前記第2搬送経路におけるスクリュ部の螺旋方向と異なるように形成されたことを特徴とする請求項3に記載の現像装置。 - 前記第1搬送部材は、前記第1搬送経路延在部におけるスクリュ部のスクリュ径又は/及びスクリュピッチが前記第1搬送経路におけるスクリュ部のスクリュ径又は/及びスクリュピッチに比べて小さくなるように形成され、
前記第2搬送部材は、前記第2搬送経路延在部におけるスクリュ部のスクリュ径又は/及びスクリュピッチが前記第2搬送経路におけるスクリュ部のスクリュ径又は/及びスクリュピッチに比べて小さくなるように形成されたことを特徴とする請求項4に記載の現像装置。 - 前記第1搬送部材は、前記第2搬送部材の下方に配設されたことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の現像装置。
- 画像形成装置の装置本体に対して着脱可能に設置されるプロセスカートリッジであって、
請求項1〜請求項6のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とが一体化されたことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項1〜請求項6のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
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