JP3758433B2 - 現像装置およびこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられる一成分現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一成分現像装置において、現像ローラに圧接された規制ブレードの近傍に滞留する現像剤を現像剤収容部に送り戻すための戻し部材を設けることが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記戻し部材がパドルで構成されていると、現像剤収容部から現像ローラ方向へ搬送されてくる現像剤の流れに逆らって規制ブレード近傍に滞留する現像剤を排出することになるため、現像剤を現像剤収容部へ効率良く戻すことができなかった。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、現像剤収容部から現像ローラ方向へ搬送されてくる現像剤の流れがあっても、規制ブレード近傍の現像剤を現像剤収容部へ効率良く戻すことができる一成分現像装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明の現像装置は、像担持体に対向する現像剤担持体と、この現像剤担持体と接触しつつ回転して現像剤を前記現像剤担持体に供給する現像剤供給部材と、前記現像剤担持体の下部に圧接され、前記現像剤担持体に供給された現像剤を所定量に規制する規制部材と、現像剤を収容する現像剤収容部と、この現像剤収容部に収容された現像剤を前記現像剤供給部材に向けて搬送する現像剤搬送部材と、前記規制部材の近傍に配置され、前記規制部材の規制により滞留する現像剤を前記現像剤収容部へ排出する現像剤排出手段とを備え、前記現像剤排出手段を、回転する排出ローラと、先端を前記排出ローラの表面に当接したスクレーパとで構成したものである。
【０００６】
本発明の現像装置では、前記現像剤排出手段が、前記現像剤搬送部材により前記規制部材に向けて搬送される現像剤の大部分を阻止するようにするのが好ましい。
【０００９】
【発明の効果】
本発明の現像装置およびこれを用いた画像形成装置では、規制部材近傍に滞留する現像剤を現像剤収容部へ排出する現像剤排出手段を備えているため、規制部材方向への現像剤の流れがあったとしても規制部材近傍にある現像剤を現像剤収容部へ効率良く排出できる。
また、現像剤排出手段により現像剤収容部から規制部材に向けて搬送される現像剤の大部分を阻止するようにすれば、上述したような効率のよい現像剤排出効果と相俟って規制部材近傍に過剰な現像剤が滞留するのを防止できる。
さらに、前記現像剤排出手段を、回転する排出ローラと、先端を前記排出ローラの表面に当接したスクレーパとで構成したので、回転する排出ローラの表面に付着した滞留現像剤がスクレーパで掻き落とされてスクレーパに沿って傾斜した方向に排出されるため、規制部材方向への現像剤の流れに真っ向から逆らうことなく規制部材近傍にある現像剤を現像剤収容部へ効率良く排出できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。図１は、本発明にかかる現像装置を用いたカラー画像形成装置１０の概略構成を示す。この画像形成装置１０は、矢印Ａ方向に回転駆動される感光体（像担持体）１２を内部ほぼ中央に備えている。感光体１２が回転を開始すると、スコロトロン方式の帯電チャージャで構成された帯電手段１４により感光体１２の表面が所定電位に帯電される。帯電手段１４には、図示しない電源により通常−４ｋＶから−７ｋＶ程度の電圧が印加されるとともに、帯電グリッドへ所望の表面電位になるような電圧が印加されることにより、感光体１２の表面は、表面電位として−４００Ｖから−１０００Ｖ程度の間の所望電位に帯電される。なお、帯電手段１４としては、帯電チャージャを使用したものの他に、電圧が印加された導電性ローラあるいは導電性ブラシを使用することもできる。
【００１１】
帯電手段１４によって所定電位に帯電された感光体１２の表面は、さらに矢印Ａ方向に回転していくことによって露光部まで移動する。露光部では、レーザ光学系で構成された露光手段１６により、画像読み取り装置やパソコン等から出力されるイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックに色分解された画像情報の内の、まずイエローの画像情報に基づいて像露光され、感光体１２の表面にイエロー画像の静電潜像が形成される。なお、露光手段１６としては、レーザ光学系を使用したものの他に、ＬＥＤヘッドを使用したものや、液晶やＰＬＺＴ等を用いたシャッター手段などで構成されたものを使用してもよい。
【００１２】
静電潜像が形成された感光体１２の表面は、さらに矢印Ａ方向に回転することによって現像部へ移動する。現像部において、感光体２上の静電潜像は、回転式現像部１８に装着されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー（現像剤）をそれぞれ収容した現像装置２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋのうちのイエロー用現像装置２０Ｙにより、露光手段１６で像露光した部分を現像する反転現像を行うことによって、静電潜像をイエロートナーで現像する。
【００１３】
現像されたイエロートナー画像は、感光体１２の矢印Ａ方向への回転によって一次転写部へ移動する。一次転写部においてイエロートナー画像は、中間転写ベルト２２を介して感光体１２に対向する一次転写ローラ２４に図示しない電源によりトナー帯電極性と逆極性の電圧を印加することによって、中間転写ベルト２２上に転写される。
【００１４】
一次転写ローラ２４によって感光体１２上のイエロートナーの大部分は、中間転写ベルト２２上に転写されるが、その一部は転写残りとして感光体１２上に付着したままとなる。感光体１２上に残留したイエロートナーは、感光体１２の矢印Ａ方向への回転によって清掃部に移動する。清掃部において残留トナーは、例えば弾性を有するゴム部材で構成されたクリーナーブレードを用いたクリーニング手段２６によって感光体１２上から除去される。なお、クリーニング手段２６としては、クリーナーブレードを使用したもの以外に、導電性ブラシ、あるいは、二成分現像装置に使用されているのと同様の磁気ブラシにより構成されるものを使用してもよい。
【００１５】
クリーニング手段２６によって残留トナーが除去された感光体１２の表面は、矢印Ａ方向への回転によって帯電手段１４のところまで再び移動する。この帯電手段１４により感光体１２の表面は、所望の電位に再度帯電されて次の画像形成に備える。なお、クリーニング手段２６と帯電手段１４との間に電荷除去手段を設け、この電荷除去手段により静電潜像を消去してもよい。電荷除去手段としては、イレースランプ等を使用して光除電するものや、ワイヤや針電極などで構成したチャージャ、あるいは、感光体１２の表面に接触または近接して設けた導電性フィルムにより、交番電界などの除電電界を形成することによって電気的に除電するものを用いてもよい。
【００１６】
帯電手段１４によって再び所望電位に帯電された感光体１２の表面には、引き続いて露光部および現像部を通過することによりマゼンタトナー画像が形成される。このマゼンタトナー画像は、転写部において中間転写ベルト２２上のイエロートナー画像の上に重ねて転写される。続いて、シアントナー画像とブラックトナー画像が同様に順次形成され、最終的に中間転写ベルト２２上には４色のトナー画像が重ね合わされた画像が形成される。
【００１７】
一方、４色のトナー画像が転写された中間転写ベルト２２に向かって、給紙カセット２８から図示しない記録紙が給紙ローラ３０の回転により給紙される。その後、記録紙は、タイミングローラ３２によって中間転写ベルト２２上の４色トナー画像と位置合わせが行われながら、二次転写部へ搬送される。
【００１８】
二次転写部では、記録紙を介して中間転写ベルト２２の表面に接触させた導電性を有する二次転写ローラ３４に中間転写ベルト２２上のトナーの帯電極性と逆極性の転写電圧を印加することによって、中間転写ベルト２２上の４色トナー画像を記録紙上に静電的に転写する。二次転写ローラ３４には、図示しない電源により２ｋＶ程度の転写電圧が印加されている。
【００１９】
トナー画像が転写された記録紙は定着装置３６に搬送され、定着装置３６において記録紙上のトナー画像は加熱および加圧されて定着され、これによりフルカラー画像が記録紙上に形成される。そして、記録紙は排出ローラ３８を経て排紙トレイ４０上に排出される。
【００２０】
画像形成装置１０では、上述した工程を指定枚数分だけ繰り返すことにより、フルカラー画像の形成が連続して行われる。
【００２１】
次に、現像装置２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋの構成および現像動作について詳細に説明するが、各現像装置２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋは収容するトナーが異なるだけで同一構成を有するため、主に現像装置２０Ｙを例にとって説明する。
【００２２】
現像装置２０Ｙは、現像時に感光体１２と対向する現像ローラ（現像剤担持体）４２を備えている。現像ローラ４２は芯金の周囲に設けた体積抵抗値１０⁵〜１０⁶Ω程度の弾性ゴム層と、このゴム層上に設けた表面抵抗１０⁶〜１０⁷Ω程度のコート層とからなる。現像ローラ４２は、矢印Ｂ方向に回転駆動されるようになっている。現像ローラ４２の下部表面には、バネ性部材からなる規制ブレード（規制部材）４４の先端部が圧接されている。
【００２３】
感光体１２と現像ローラ４２の間には、現像間隔形成手段４６により０．１〜０．４ｍｍ程度の現像間隔ｇが形成されている。現像間隔形成手段４６としては、現像ローラ４２の回転軸と同心に設けられ、かつ外周が感光体１２の表面に当接するコロ部材や、所望の現像間隔と同一の厚みを有するキャップ部材を現像ローラ４２の周囲に外装し、このキャップ部材を感光体１２の表面に当接したもの等が用いられる。
【００２４】
規制ブレード４４に対して現像ローラ４２の回転方向上流側には、現像ローラ４２と接触しつつ矢印Ｃ方向に回転する供給ローラ（現像剤供給部材）４８が配置されている。供給ローラ４８の表面は、例えば導電性ウレタンフォームで形成されている。また、供給ローラ４８に対して現像ローラ４２の回転方向上流側には、薄板状のシール部材４９が現像ローラ４２の表面に当接して設けてある。
【００２５】
現像装置２０Ｙのハウジング５０の内部は現像剤収容部５２になっており、この現像剤収容部５２にイエロートナー５４が収容されている。イエロートナー５４として、例えば、非磁性のポリエステル系またはスチレン−アクリル系等の樹脂を主成分とし、樹脂中に着色剤、帯電制御剤、ワックス等を分散させたものにシリカ等の流動化剤によって表面処理を施したものが使用されている。また、現像剤収容部５２には、矢印Ｄ方向に回転駆動される搬送部材（現像剤搬送部材）５６が設けてある。
【００２６】
供給ローラ４８の近傍には、現像剤収容部５２との間を隔てる仕切部材５８が配置されており、仕切部材５８と供給ローラ４８との間の空間がバッファ部６０となっている。また、仕切部材５８の先端は、予備帯電ブレード６２となっており、規制ブレード４４と供給ローラ４８との間の現像ローラ４２の表面に接触している。
【００２７】
規制ブレード４４の近傍であって予備帯電ブレード６２の下方には、現像剤排出手段が配置されている。現像剤排出手段は、矢印Ｅ方向に回転駆動される丸棒状の排出ローラ６４と、先端を排出ローラ６４の表面に当接し、かつ斜め下方に延びたスクレーパ６６とで構成されている。なお、スクレーパ６６は斜め上方に延びて配置されてもよい。
【００２８】
以上の構成からなる現像装置２０Ｙでは、現像剤収容部５２に収容されたトナー５４が、回転する搬送部材５６により供給ローラ４８に向けて搬送されてバッファ部６０に送り込まれる。バッファ部６０に送り込まれたトナーは供給ローラ４８の回転にしたがって現像ローラ４２との接触部に搬送される。その接触部においてトナーは、供給ローラ４８の表面に対して逆方向に移動する現像ローラ４２の表面に、機械的な圧接力および静電的な吸引力によって付着する。
【００２９】
現像ローラ４２の表面に付着したトナーは、その回転にしたがって搬送され、予備帯電ブレード６２との接触部を通過することにより、例えば負極性に摩擦帯電されるとともにトナー層を形成する。その後、現像ローラ４２の表面に保持されたトナー層は、その回転にしたがって規制ブレード４４との接触部に搬送される。規制ブレード４４は、現像ローラ４２の表面に対して３〜５ｇ／ｍｍ程度の圧力で圧接されており、現像ローラ４２上のトナー層が規制ブレード４４との接触部を通過すると、トナー付着量０．５〜１．０ｍｇ／ｃｍ²程度でトナー荷電量−１０〜−３０μＣ／ｇ程度のトナー薄層が形成される。一方、規制ブレード４４により現像ローラ４２との間の通過を規制されたトナーは、規制ブレード４４の近傍に滞留する。
【００３０】
規制ブレード４４との接触部を通過したトナー薄層は、現像ローラ４２の回転にしたがって感光体１２との対向領域である現像領域へ搬送される。現像ローラ４２には、図示しない電源により周波数１〜５ｋＨｚでピーク・トゥ・ピーク電圧１〜２ｋＶの振動電圧に、感光体１２の表面電位と同極性の直流成分電圧（例えば−３００〜−５００Ｖ）が重畳された現像バイアスが印加されている。この現像バイアスの印加により現像ローラ４２上のトナーは、現像領域において現像ローラ４２から離れ、感光体１２と現像ローラ４２との間を往復動しながら、感光体１２上に形成された静電潜像の現像に供される。
【００３１】
現像が終了した現像ローラ４２の表面は、その回転によりシール部材４９を通過して供給ローラ４８との接触部へと至り、再び現像剤が供給されることになる。なお、シール部材４９には、現像後に現像ローラ４２上に残留するトナーを除電して現像ローラ４２から離れやすくするために、除電バイアス電圧を印加してもよい。
【００３２】
このようにしてイエローの現像が終了した後、回転式現像部１８は矢印Ｆ方向に回転し、今度はマゼンタトナーを収容した現像装置２０Ｍを感光体１２に対向させる。現像装置２０Ｍは、上述した現像装置２０Ｙの場合と同様に、感光体１２上にマゼンタトナー画像を現像する。
【００３３】
マゼンタトナー画像の現像が終了すると、回転式現像部１８はさらに矢印Ｆ方向に回転し、今度はシアントナーを収容した現像装置２０Ｃを感光体１２に対向させる。そして、現像装置２０Ｃにより感光体１２上にシアントナー画像を現像した後、回転式現像部１８は矢印Ｆ方向にさらに回転し、今度はブラックトナーを収容した現像装置２０Ｋを感光体１２に対向させる。そして、現像装置２０Ｋにより感光体１２上にブラックトナー画像が現像される。
【００３４】
このように各現像装置２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋが順次切り換えられることによって、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色の画像が感光体１２上にそれぞれ形成されることになる。ブラックトナー画像の現像が終了すると、回転式現像部１８は矢印Ｆ方向に回転し、今度はイエロートナーを収容した現像装置２０Ｙを感光体１２に再び対向させ、次の画像形成に備える。
【００３５】
次に、現像装置内において規制ブレード４４の近傍に滞留したトナーの排出動作について詳細に説明する。規制ブレード４４により規制されて規制ブレード４４の近傍に滞留するトナーは、図３に示すように、矢印Ｅ方向に回転する排出ローラ６４の表面に付着しつつ搬送され、スクレーパ６６に掻き落とされてスクレーパ６６に沿って矢印ウで示す傾斜した方向に排出される。なお、スクレーパ６６を斜め上方に向けて傾斜配置した場合には、排出ローラ６４から掻き落とされたトナーは、スクレーパ６６に沿って斜め上方に傾斜した方向に排出されることになる。
【００３６】
一方、現像剤収容部５２内に収容されたトナーは、回転する搬送部材５６により、供給ローラ４８に向かって供給されるだけでなく、規制ブレード４４に向けて矢印ア方向にも搬送される。しかしながら、規制ブレード４近傍のトナーは、排出ローラ６４の表面に付着しつつ搬送されるため、矢印ア方向へのトナーの流れに十分に抗しながら排出ローラ６４の回転によって搬送される。また、スクレーパ６６により排出ローラ６４から掻き落とされたトナーの排出方向（矢印ウ方向）は、規制ブレード４４に向かってのトナー搬送方向（矢印ア方向）に対して傾斜した方向であるため、前記トナー排出方向と前記トナー搬送方向とが正面からぶつかり合うことがなく、これにより規制ブレード４４近傍に滞留したトナーを現像剤収容部５２に向けて確実に排出することができる。
【００３７】
さらに、矢印ア方向に搬送されてきたトナーの大部分は、排出ローラ６４およびスクレーパ６６により流れが阻止されるので、最終的に規制ブレード４４の近傍まで送り込まれるトナーの量は矢印イで示すように少なくなる。したがって、現像剤収容部５２から規制ブレード４４の近傍に搬送されてくるトナー量を抑制できるため、規制ブレード４４の近傍に過剰な量のトナーが滞留することもなくなる。
【００３８】
一方、図４に示すように、周囲に複数の搬送羽根６５を有する従来の排出パドル６４ａを矢印Ｇ方向に回転させて規制ブレード４４近傍のトナーを排出する場合、現像剤収容部５２から搬送されるトナーの方向（矢印ア方向）と、排出パドル６４ａで排出されるトナーの排出方向（矢印ウ方向）とが正反対であるため、トナーの流れ同士が真っ向からぶつかり合い、規制ブレード４４近傍に滞留したトナーの排出効率が悪くなる。また、排出パドル６４ａが矢印Ｇ方向に回転すると、排出パドル６４ａの上部では、現像剤収容部５２から矢印ア方向に搬送されてきたトナーが搬送羽根６５により規制ブレード４４に向けて矢印イ方向に多量に送り込まれることになり、その結果、規制ブレード４４近傍に過剰なトナーが滞留し、トナーの排出効率をさらに低下させることになる。
【００３９】
以上に説明したように本実施形態の現像装置では、規制ブレード４４の近傍に配置した現像剤排出手段を排出ローラ６４とこれに当接したスクレーパ６６とで構成し、この現像剤排出手段により現像剤収容部５２から規制ブレード４４に向けてのトナー搬送方向に対して傾斜した方向に規制ブレード４４近傍に滞留するトナーを排出するようにしてあるため、規制ブレード４４方向へのトナーの流れに真っ向から逆らうことなく規制ブレード４４近傍のトナーを現像剤収容部５２へ効率良く排出できるとともに、現像剤収容部５２から規制ブレード４４に向けて搬送されるトナーの大部分を阻止することで規制ブレード４４近傍に過剰な現像剤が滞留するのを防止できる。
【００４０】
次に、参考例として、現像剤排出手段の別の実施形態について説明する。図５，６に示すように、現像剤排出手段は、回転軸７０の周囲にスクリュー形状またはスパイラル形状の搬送羽根７２を有し、かつ矢印Ｈ方向に回転駆動される排出部材７４と、この排出部材７４の回転により排出されるトナーの排出方向に沿った開口部７５を形成する仕切部材７６とで構成されている。各仕切部材７６は、排出部材７４の長手方向の中央側に傾斜してそれぞれ配置されている。
【００４１】
排出部材７４が回転すると、規制ブレード４４の近傍に滞留するトナーは、搬送羽根７２の押し出し作用により排出部材７４の長手方向の中央側に向けて矢印ウで示す傾斜した方向に排出される。なお、搬送羽根７２の向きを変えることにより、排出部材７４の長手方向の端部側に傾斜した方向にトナーが排出されるようにしてもよい。
【００４２】
排出部材７４によるトナー排出方向（矢印ウ方向）は、現像剤収容部５２から搬送されてくるトナーの流れの方向（矢印ア方向）に対して傾斜した方向であって真っ向からぶつかり合うことがないので、排出部材７４によるトナー排出を効率よく行うことができる。
また、仕切部材７６が存在することにより、現像剤収容部５２から矢印ア方向に搬送されてくるトナーは、その一部が仕切部材７６の開口部７５を介して排出部材７４の方へ侵入してくるものの、大部分は仕切部材７６で阻止されるため、規制ブレード４４近傍に過剰な量のトナーが滞留するのを防止できる。
【００４３】
なお、以上の説明ではフルカラー画像形成装置を例にとって説明したが、本発明の現像装置はモノクロやモノカラーの画像形成装置にも適用できる。
また、本発明の現像装置は上述したような電子写真方式の画像形成装置に限定されず、他の方式（例えば、直接記録方式や静電記録方式など）の画像形成装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 画像形成装置の全体構成図。
【図２】 現像装置の概略構成図。
【図３】 現像剤排出手段近傍のトナーの流れを示す拡大図。
【図４】 従来の現像剤排出手段によるトナーの流れを示す拡大図。
【図５】 現像剤排出手段の別の実施形態を示す拡大図。
【図６】 図５の現像剤排出手段の平面図。
【符号の説明】
１０…画像形成装置、１２…感光体（像担持体）、２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋ…現像装置、４２…現像ローラ（現像剤担持体）、４８…供給ローラ（現像剤供給部材）、４４…規制ブレード（規制部材）、５２…現像剤収容部、５６…搬送部材（現像剤搬送部材）、６４…排出ローラ、６６…スクレーパ。

Claims (3)

1. 像担持体に対向する現像剤担持体と、この現像剤担持体と接触しつつ回転して現像剤を前記現像剤担持体に供給する現像剤供給部材と、前記現像剤担持体の下部に圧接され、前記現像剤担持体に供給された現像剤を所定量に規制する規制部材と、現像剤を収容する現像剤収容部と、この現像剤収容部に収容された現像剤を前記現像剤供給部材に向けて搬送する現像剤搬送部材と、前記規制部材の近傍に配置され、前記規制部材の規制により滞留する現像剤を前記現像剤収容部へ排出する現像剤排出手段とを備え、
   前記現像剤排出手段が、回転する排出ローラと、先端を前記排出ローラの表面に当接したスクレーパとで構成されることを特徴とする現像装置。
2. 前記現像剤排出手段が、前記現像剤搬送部材により前記規制部材に向けて搬送される現像剤の大部分を阻止することを特徴とする請求項１の現像装置。
3. 請求項１または２に記載の現像装置を用いた画像形成装置。

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