JP2016080835A - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像ローラの下方に配置したドクタローラを活用することによって、現像装置の軸方向端部での現像剤の回り込みや現像装置内の圧力上昇を抑制できる現像装置および画像形成装置を提供する現像装置および画像形成装置を提供する。【解決手段】現像装置はトナーとキャリアを含む二成分現像剤を収納した現像容器と、二成分現像剤を静電潜像担持体に供給する現像ローラと、現像容器底部に設けられ二成分現像剤を撹拌搬送する搬送装置と、現像ローラの下方に設けられて現像ローラに担持される二成分現像剤の層厚を規制するドクタローラ６２を備える。ドクタローラ６２は、ドクタローラの軸線に沿って中空状に形成される中空部６３と、ドクタローラの軸方向両端近傍にそれぞれ形成され中空部６３に連通する開口部６４，６４ａ，６５，６５ａを有している。【選択図】図３

Description

本発明は、現像装置および画像形成装置に関し、詳細には、トナーとキャリアを含む二成分現像剤を収納した現像容器と、二成分現像剤を静電潜像担持体に供給する現像ローラと、現像ローラの下方に設けられて現像ローラに担持される二成分現像剤の層厚を規制するドクタローラとを備えた現像装置および画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、帯電装置が静電潜像担持体（例えば、感光体ドラム）の表面を帯電し、露光装置がその帯電域を画像情報に応じて露光して静電潜像を形成し、現像装置がこの静電潜像をトナーで現像する。
画像形成装置では、フルカラー化や高画質化に対応するために、トナーとキャリアを含む二成分現像剤が使用されることがある。二成分現像剤を現像装置内で撹拌すると、トナーとキャリアとの摩擦によって帯電安定性に優れた現像剤を得ることができる。

しかし、現像ローラの回転にともなう現像装置内の圧力の上昇と、二成分現像剤の現像装置内での撹拌により、装置内の二成分現像剤が装置外に飛散することがあった。特に現像ローラ端部の非着磁部及び帯電装置であるグリッド端部に現像剤が回り込み、その結果、印字画像両端部で画像かぶりが発生することがあった。現像装置の内圧を下げるために、例えば、特許文献１には、現像装置の上面全面にわたって外気と連通するフィルタ付き開口部を設けることが開示されている。

特開２０１２−１８９７８７号公報

特許文献1に開示されているように、現像容器に外気と連通する開口部を設けることによって、現像容器内の内圧を下げることができる。しかしながら、現像ローラの下方にドクタローラを配置することによって、現像装置をコンパクトに構成した場合、現像容器に外気と連通するフィルタ付き開口部を設けるスペースが制約されるという問題があった。さらに、印字画像両端部で画像かぶりを防止するためには、少なくとも現像装置の軸方向端部での現像剤の回り込みを防止すればよく、フィルタ付き開口部を現像装置の軸方全長にわたって設ける必要もない。

本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、現像ローラの下方に配置したドクタローラを活用することによって、現像装置の軸方向端部での現像剤の回り込みや現像装置内の圧力上昇を抑制できる現像装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、トナーとキャリアを含む二成分現像剤を収納した現像容器と、前記二成分現像剤を静電潜像担持体に供給する現像ローラと、前記現像容器底部に設けられ前記二成分現像剤を撹拌搬送する搬送装置と、前記現像ローラの下方に設けられて該現像ローラに担持される前記二成分現像剤の層厚を規制するドクタローラとを備えた現像装置であって、前記ドクタローラは、該ドクタローラの軸線に沿って中空状に形成される中空部と、前記ドクタローラの両端近傍にそれぞれ形成され前記中空部に連通する開口部とを有し、該開口部が、前記搬送装置側に位置する第１の開口部と、該第１の開口部とは反対側に位置する第２の開口部とからなることを特徴としたものである。

第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記第２の開口部が、少なくとも前記現像ローラの着磁領域よりも軸方向外側に設けられていることを特徴としたものである。

第３の技術手段は、第１または２の技術手段において、前記第２の開口部に、前記二成分現像剤の通過を阻止してエアの通過を許容するフィルタ部材が設けられていることを特徴としたものである。

第４の技術手段は、第１から第３のいずれか１の技術手段において、前記第１の開口部が、前記ドクタローラの軸方向全長にわたって形成された開口部であることを特徴としたものである。

第５の技術手段は、第１から第４のいずれか１の技術手段において、前記第１の開口部が格子状に形成されていることを特徴としたものである。

第６の技術手段は、第１から第５のいずれか１の技術手段が装着される画像形成装置であることを特徴としたものである。

本発明によれば、ドクタローラを中空状に形成し、ドクタローラの軸方向端部に設けた開口部を介して現像装置内の内圧を下げることができるため、現像装置内からの外部への現像剤の飛散を防止することができる。

本発明に係る現像装置を備えた画像形成装置の概略図である。 本発明に係る現像装置の一例を示す構成図である。 本発明に係る現像装置のドクタローラの一例を説明するための図である。 図３に示すドクタローラに、フィルタ部材を設けた際の例を説明するための図である。 本発明に係る現像装置のドクタローラの他の例を説明するための図である。

以下に図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明に係る現像装置を備えた画像形成装置の概略図である。なお、この図１に示す画像形成装置１はその主な構成要素だけを図示し、他の構成要素の図示を省略している。
画像形成装置１は、ネットワークを介して外部装置から送信された画像データや、スキャナ等によって読み取られた画像データに所定の画像処理を施し、カラー画像又はモノクロ画像を用紙Ｐに印刷できる。

画像形成装置１は、供給部１０、画像形成部２０、搬送部３０、定着部４０を備えている。供給部１０は用紙Ｐを所定のタイミングで画像形成部２０に供給し、画像形成部２０は用紙Ｐ上にトナー画像を形成する。
詳しくは、画像形成部２０は例えばタンデム方式であり、イエロー画像用、マゼンタ画像用、シアン画像用、およびブラック画像用の４つのステーション２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂを有している。

イエロー画像用のステーション２０Ｙが供給部１０の近傍に、ブラック画像用のステーション２０Ｂが定着部４０の近傍にそれぞれ配置されており、搬送部３０による用紙Ｐの搬送方向で見て、イエロー画像用のステーション２０Ｙ、マゼンタ画像用のステーション２０Ｍ、シアン画像用のステーション２０Ｃ、ブラック画像用のステーション２０Ｂの順に配置されている。

各ステーション２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂは、実質的に同一の構成部品を有する。このため、図１ではイエロー画像用のステーション２０Ｙの構成部品に符号を付し、他のステーション２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂの構成部品の符号を省略している。なお、上記４色の他、例えばシアンやマゼンタと同一の色相で濃度の低い、ライトシアン（ＬＣ）やライトマゼンタ（ＬＭ）を加えてもよい。

イエロー画像用のステーション２０Ｙを例に挙げて説明すると、このステーション２０Ｙは感光体ドラム２１を有し、感光体ドラム２１の周囲には、その回転方向で見て、帯電装置２２、露光装置２３、現像装置２４、転写ローラ２５、およびクリーニング装置２６の順に配置されている。感光体ドラム２１が本発明の静電潜像担持体に相当する。
感光体ドラム２１は円筒状をなし、その表面が例えばＯＰＣ（有機光導電体）等で形成されており、駆動装置（図示省略）によって所定方向（図中に矢印Ｆで示す）に回転可能である。

帯電装置２２は、例えば感光体ドラム２１の表面に接触するローラを有し、感光体ドラム２１の表面を所定の極性（例えばマイナス）で均一に帯電する。なお、接触型のローラ方式の他、ブラシ方式やイオン放出方式等の帯電装置を用いてもよい。
露光装置２３は、上記画像データに基づいて、レーザ光を帯電された感光体ドラム２１の表面に照射しており、画像データに応じた静電潜像が感光体ドラム２１の表面に形成される。なお、レーザ照射部や反射ミラーを備えたレーザスキャニング装置（ＬＳＵ）の他、ＬＥＤなどの発光素子をアレイ状に並べた書き込みヘッド等の露光装置を用いてもよい。

現像装置２４は、感光体ドラム２１の表面に形成された静電潜像を現像剤で現像し、可視像（トナー画像ともいう）を形成する。現像剤は、現像装置２４に連結するトナーカートリッジ（図示省略）から供給され、感光体ドラム２１の表面電位と同極性（例えばマイナス）で帯電されている。なお、現像剤は、例えばトナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤であり、トナーの粒子径が例えば３〜１０μｍ程度、キャリアの粒子径が例えば４０μｍ程度以下のものである。

転写ローラ２５は、搬送ベルト３３を挟んで感光体ドラム２１に対峙している。転写ローラ２５に、現像剤の帯電極性とは逆極性（例えばプラス）のバイアス電圧が印加されると、感光体ドラム２１のトナー画像が搬送ベルト３３上の用紙Ｐに転写される。
クリーニング装置２６は、用紙Ｐへの転写後に感光体ドラム２１の表面に残った現像剤を除去しており、感光体ドラム２１から除去された現像剤は例えばクリーニング装置２６の内部に回収される。

搬送部３０は、駆動ローラ３１、従動ローラ３２および搬送ベルト３３を備える。例えば、駆動ローラ３１が定着部４０の近傍に、従動ローラ３２が供給部１０の近傍にそれぞれ配置され、搬送ベルト３３は駆動ローラ３１と従動ローラ３２との間に掛け回されている。カラー画像を印刷する場合、搬送ベルト３３が矢印Ｚの方向に移動すると、用紙Ｐには、ステーション２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂからの各色のトナー画像が順に転写される。

定着部４０は、加熱ローラ４１および加圧ローラ４２を備えており、そのニップ部で用紙Ｐ上に転写されたトナー画像を定着させる。そして、用紙Ｐの表面のみ印刷する場合、定着部４０から送出した用紙Ｐは排紙トレイ（図示省略）に排出される。

（第１実施形態）
図２は、本発明に係る現像装置の一例を示す構成図である。現像装置２４は現像容器５０を備え、現像容器５０の内部には、例えば、撹拌ローラ５１，５２、現像ローラ６１やドクタローラ６２が設けられている。
詳しくは、現像容器５０の底部には搬送装置５０ａが設けられ、この搬送装置５０ａには、二成分現像剤が収納され、第１撹拌ローラ５１と第２撹拌ローラ５２とが並設されている。

第１撹拌ローラ５１は軸５１ｂとこの軸５１bの回りに設けられた撹拌翼(スクリュー)からなり、撹拌翼５１ａは例えば螺旋状に形成されている。第１撹拌ローラ５１は、例えばベルト等を介して現像ローラ６１の回転に従動し、図２で見て反時計回りに回転可能に構成されている。第２撹拌ローラ５２は第１撹拌ローラ５１と同じく撹拌翼５２ａおよび軸５２ｂからなり、撹拌翼５２ａは例えば螺旋状に形成されている。第２撹拌ローラ５２は、例えばベルト等を介して現像ローラ６１の回転に従動し、図２で見て時計回りに回転可能に構成されている。

第１撹拌ローラ５１と第２撹拌ローラ５２との間には、仕切り壁５３が立設されており、搬送装置５０ａの内部は、第１撹拌ローラ５１を設けた第１搬送路Ｒ１と、第２撹拌ローラ５２を設けた第２搬送路Ｒ２とに区画されている。なお、第１搬送路Ｒ１には、二成分現像剤のトナー濃度を検知するための透磁率センサを設置してもよい。

また、第１搬送路Ｒ１と第２搬送路Ｒ２は、各撹拌ローラ５１，５２の両端側で連通している。このため、第２撹拌ローラ５２が図２で見て時計回りに回転すると、第２搬送路Ｒ２内の二成分現像剤は撹拌されながら例えば図２の紙面奥側に向けて搬送され、第２搬送路Ｒ２の端部に到達して第１搬送路Ｒ１の端部に入る。第１撹拌ローラ５１が図２で見て反時計回りに回転すると、第１搬送路Ｒ１の端部に入った二成分現像剤は、第１搬送路Ｒ１で撹拌されながら例えば図２の紙面手前側に向けて搬送される。

現像ローラ６１は、マグネットローラ６１ｃと、マグネットローラ６１ｃの回りを軸６１ｂによって現像容器５０に対して回転可能に支持された現像スリーブ６１ａとから構成されている。現像スリーブ６１ａは後述するドクタローラ６２で層厚が規制された二成分現像剤を表面に担持して、担持した現像剤に含まれるトナーを図１で説明した感光体ドラム２１の表面に供給する。現像スリーブ６１ａは、例えばアルミニウムやステンレス鋼などの金属で形成された筒状部材であり、図示しない電源から電位が与えられることによって感光体ドラム２１との間に電位差を生じるようになっている。なお、現像スリーブ６１ａの外径φは例えば１４ｍｍ程度であり、現像スリーブ６１ａの幅は例えばＡ４サイズに対応可能な長さである。マグネットローラ６１ｃは、現像容器５０に対して固定されており、例えば、外周面に所定の磁極が現れるように配列した複数の磁石から構成される。また、マグネットローラ６１ｃの磁極が存在する着磁領域は、軸方向両端部で現像スリーブ６１ａよりも短くなるようになっている。すなわち、現像スリーブ６１ａの軸方向長さはマグネットローラ６１ｃの着磁領域の軸方向長さよりも長く構成される。

ドクタローラ６２は、現像ローラ６１の下方に配置されており、例えばステンレス鋼で形成されたスリーブ６２ａおよび軸６２ｂを有し、現像ローラ６１の軸線方向に対して所定の間隙を持って平行に延びている。なお、スリーブ６２ａの外径φは例えば５．８ｍｍ程度であり、スリーブ６２ａの幅は現像スリーブ６１ａの幅とほぼ同じ長さである。

なお、ドクタローラ６２には、ステンレス鋼（例えばＳＵＳ３０４）の他、例えばＳＵＭ２４Ｌを用いてもよいが、ドクタローラ６２を磁化させない場合、ステンレス鋼（例えばＳＵＳ３０３）、アルミニウムや合成樹脂を用いてもよい。また、軸６２ｂは、スリーブ６２ａの両端から突出して現像容器５０に対して回転不能に支持されている。

第１搬送路Ｒ１内を搬送する二成分現像剤は、例えば、搬送装置５０ａによる撹拌や現像ローラ６１の磁力などによって汲み上げられ、現像スリーブ６１ａの表面に供給される。そして、ドクタローラ６２は、回転する現像スリーブ６１ａの表面に供給された二成分現像剤に接触し、その二成分現像剤の層厚を規制している。

図３は、本発明に係る現像装置のドクタローラの一例を説明するための図である。図３（Ａ）および図３（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図である図３（Ｂ）に示すように、ドクタローラ６２は、円筒形状の中空部材から構成され、軸６２ｂの軸線に沿って形成された中空部６３を有している。また、軸方向両端部には、それぞれ開口部６４，６５および開口部６４ａ，６５ａが設けられている。そして、開口部６４，６５および開口部６４ａ，６５ａは中空部６３を介してそれぞれが連通するようになっている。開口部６４，６５および開口部６４ａ，６５ａは図３では平面視矩形状に形成されているが、その他の形状であっても構わない。

そして、ドクタローラ６２の軸方向両端部の下部に設けた開口部６５，６５ａは、図２に示す搬送装置５０ａ側、より詳しくは第１搬送路Ｒ１側に位置するように設けられている。これに対し、ドクタローラ６２の軸方向両端部の上部に設けた開口部６４，６４ａは中空部６３を挟んで下部の開口部６５，６５ａとは反対側に位置するように設けられている。なお、上部の開口部６４，６４ａの位置は現像ローラ６１に対向する位置からはずらせて配置されている。そして、下部の開口部６５，６５ａが本発明の第１の開口部に、上部の開口部６４，６４ａが本発明の第２の開口にそれぞれ相当する。

ここで、ドクタローラ６２の開口部６４，６４ａを設けた軸方向両端部の位置は、現像容器５０全体から見た場合に外気に最も触れやすい位置となる。したがって、このようにドクタローラ６２を中空状に形成し、軸方向両端分にそれぞれ中空部６３を介して連通する開口部６４，６５および開口部６４ａ，６５ａを設けることにより、少なくともドクタローラの軸方向両端部において、搬送装置５０ａ側から開口部６５，６５ａ、中空部６３、および、開口部６４，６４ａへエアが抜ける通路を形成することができる。このため、現像容器５０内の圧力を開口部６４，６４ａから上方へ抜くことができ、現像容器５０内の圧力上昇を抑制でき、この結果、現像容器５０内からの現像剤の飛散を防止できる。

また、上部の開口部６４，６４ａ間の内法の距離Ｌをマグネットローラ５１ｃの着磁領域の軸方向長さよりも大きくしておくこと、すなわち、上部の開口部６４，６４ａが、少なくとも現像ローラの着磁領域よりも軸方向外側に設けられていることが望ましい。これにより、ドクタローラ６２に設けた開口部６４，６４ａに対向する現像スリーブ６１ａの部分には、二成分現像剤が担持されていないため、上部の開口部６４，６４ａから外気へ抜けるエアの通路ができた場合も、二成分現像剤の外部への飛散(回り込み)を防止することができる。この場合、下部の開口部６５，６５ａ間の内法の距離Ｌ’も距離Ｌと等しくしておけばよい。

（第２実施形態）
さらに、搬送装置５０ａから飛散した二成分現像剤が記録紙の画像に現れないようにするだけであれば、上部の開口部６４，６４ａ間の内法の距離Ｌを、マグネットローラ５１ｃの着磁領域の軸方向長さよりも短くなるようにしてもよく、この場合、上部の開口部６４，６４ａを記録紙の非画像部分よりも外側になるように設定してもよい。

（第３実施形態）
さらに、例えばＢ５サイズの用紙を連続印字すると、現像容器内の圧力は現像ローラ６１の着磁領域でも上昇する。このため、例えば、下部の開口部６５，６５ａ間の内法の距離Ｌ’をＢ５サイズの用紙幅よりも短くなるように設定してもよい。

（第４実施形態）
さらに、下部の開口部６５，６５ａは、１つの開口部を形成するようにドクタローラ６２の軸方向全長にわたって形成されていてもよく、あるいは、ドクタローラ６２の軸方向全長にわたって離散的に配置された複数の開口部として形成されていてもよい。

以上、第１実施形態から第４実施形態について説明したが、これらの実施形態においては、上部および下部の開口部にそれぞれフィルタ部材が設けられる。図４は、図３に示すドクタローラに、フィルタ部材を設けた際の例を説明するための図であり、図３（Ｂ）と同じ位置での断面を示している。第１実施形態から第４実施形態では、上部の開口部６４，６４ａにフィルタ部材６６を設けるとともに、下部の開口部６５，６５ａにフィルタ部材６７が設けられている。

各フィルタ部材６６，６７は、公知の技術を利用でき、例えば、紙、布、不織布、または多孔質の合成樹脂等で構成され、物理濾過や静電吸着法などで、トナー（例えば粒子径３〜１０μｍ）を含む二成分現像剤を捕集してエアの通過を許容する機能を有している。
これにより、開口部６５，６５ａから開口部６４，６４ａを取って外部へ抜けるエアに二成分現像剤が混在していたとしても、フィルタ部材６７、６６で二成分現像剤を捕集できるので、搬送装置５０ａ内から外部への二成分現像剤の飛散をより確実に防止できる。また、下部のフィルタ部材６７の表面に捕集された二成分現像剤は、落下して搬送装置５０ａに回収されて再利用できる。

（第５実施形態）
第１実施形態から第４実施形態では、上部および下部の開口部にそれぞれフィルタ部材が設けたが、上部の開口部のみにフィルタを設けてもよい。図５は、本発明に係る現像装置のドクタローラの他の例を説明するための図であり、図３（Ｂ）と同じ位置での断面を示している。そして、第５実施形態は、第１実施形態から第４の実施形態のそれぞれに対応しており、ドクタローラ６２の上部の開口部６４，６４ａのみにフィルタ部材６６を設けるようにしている。このように、下部の開口部６５，６５ａに対するフィルタ部材を省略すれば、二成分現像剤が中空部６３に入り込みやすくなり、現像容器５０内の圧力上昇をより一層抑制できる。また、上部のフィルタ部材６６で二成分現像剤を捕集できるので、搬送装置５０ａ内から上方への二成分現像剤の飛散を確実に防止できる。さらに、上部のフィルタ部材６６の表面に捕集された二成分現像剤は、落下して下部の開口６５，６５ａを通って搬送装置５０ａに回収されるため再利用できる。

（第６実施形態）
また、上記第５実施形態に示した下部の開口部６５，６５ａは、図５で示した上フィルタ部材６６の裏面への二成分現像剤の付着量を減らして搬送装置５０ａへの回収量をより一層増やすために、例えば格子状に形成してもよい。

（第７実施形態）
また、開口部６４と開口部６４ａとは異なる孔径で形成されていてもよい。

（第８実施形態）
また、上記各実施形態では、ドクタローラ６２を中空部材として形成したが、ドクタローラ６２を中実状に形成し、軸方向端部に設けた開口部６４，６５の位置および開口部６４ａ，６５ａの位置にそれぞれ開口する貫通孔を設けるようにしてもよい。

１…画像形成装置、１０…供給部、２０…画像形成部、２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂ…ステーション、２１…感光体ドラム、２２…帯電装置、２３…露光装置、２４…現像装置、２５…転写ローラ、２６…クリーニング装置、３０…搬送部、３１…駆動ローラ、３２…従動ローラ、３３…搬送ベルト、４０…定着部、４１…加熱ローラ、４２…加圧ローラ、５０…現像容器、５０ａ…搬送装置、５１…第１撹拌ローラ、５１ａ…撹拌翼、５１ｂ…軸、５２…第２撹拌ローラ、５２ａ…撹拌翼、５２ｂ…軸、５３…仕切り壁、６１…現像ローラ、６１ａ…現像スリーブ、６１ｂ…軸、６１ｃ…マグネットローラ、６２…ドクタローラ、６２ａ…スリーブ、６２ｂ…軸、６３…中空部、６４，６４ａ，６５，６５ａ…開口部、６６，６７…フィルタ部材。

Claims (6)

1. トナーとキャリアを含む二成分現像剤を収納した現像容器と、前記二成分現像剤を静電潜像担持体に供給する現像ローラと、前記現像容器底部に設けられ前記二成分現像剤を撹拌搬送する搬送装置と、前記現像ローラの下方に設けられて該現像ローラに担持される前記二成分現像剤の層厚を規制するドクタローラとを備えた現像装置であって、
   前記ドクタローラは、該ドクタローラの軸線に沿って中空状に形成される中空部と、前記ドクタローラの両端近傍にそれぞれ形成され前記中空部に連通する開口部とを有し、該開口部が、前記搬送装置側に位置する第１の開口部と、該第１の開口部とは反対側に位置する第２の開口部とからなることを特徴とする現像装置。
2. 前記第２の開口部が、少なくとも前記現像ローラの着磁領域よりも軸方向外側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記第２の開口部に、前記二成分現像剤の通過を阻止してエアの通過を許容するフィルタ部材が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
4. 前記第１の開口部が、前記ドクタローラの軸方向全長にわたって形成された開口部であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１に記載の現像装置。
5. 前記第１の開口部が格子状に形成されてい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. 請求項１から５のいずれか１項に記載の現像装置が装着されることを特徴とする画像形成装置。
   

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