JP3919516B2 - Toner processing device, process cartridge, and image forming apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に使用されるトナー処理装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置に関する。
【0002】
ここで、電子写真方式の画像形成装置とは、電子写真画像形成プロセスを用いて記録媒体としての転写材(紙や透明フィルム等)に画像を形成するものである。例えば、電子写真複写機、電子写真プリンタ(LEDプリンタ,レーザビームプリンタなど),電子写真ファクシミリ装置,及び電子写真ワードプロセッサなどが含まれる。
【0003】
また、プロセスカートリッジとは、帯電装置、現像装置、クリーニング装置の少なくとも1つと、像担持体である電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱自在とするものである。
【0004】
また、帯電装置とは、電子写真感光体を所定の極性・電位に一様に帯電処理するものである。
【0005】
【従来の技術】
従来、電子写真方式のプリンタ,複写機,ファクシミリ等において、像担持体としての電子写真感光体(以下「感光ドラム」という)と、一次帯電器(帯電装置),現像装置,クリーニング装置等のプロセス手段とをカートリッジ容器に一体的に組み込んでプロセスカートリッジを構成し、このプロセスカートリッジを画像形成装置本体に着脱可能とするプロセスカートリッジ方式が知られている。
【0006】
このプロセスカートリッジ方式により操作性が一層向上され、上述のプロセス手段のメンテナンスをユーザ自身が容易に行うことが可能となった。このため、このプロセスカートリッジ方式は広く用いられている。
【0007】
また、プロセス手段を、寿命が長いものと短いものとに分け、それぞれのプロセス手段をカートリッジ化し、主要プロセス手段の寿命に則して使用できるカートリッジ構成も実現されている。例えば、トナー収容部と現像装置とを一体的に構成した現像カートリッジや、感光ドラムと一次帯電器とクリーニング装置とを一体的に構成したドラムカートリッジなどが採用されている。
【0008】
また、近年では、クリーニング装置がない、いわゆるクリーナレス方式のものも提案されている。画像形成装置においては、感光ドラムを所定の極性・電位に一様に帯電処理する工程を含む作像プロセス(画像形成プロセス)を適用して画像情報に対応したトナー像(現像剤像)を形成し、そのトナー像を紙や透明フィルムなどの転写材に転写する。クリーナレス方式は、この転写工程後に感光ドラム上に残ったトナー(残留トナー)を現像装置において現像同時クリーニングで感光ドラム上から除去・回収し再利用するようにしたものである。このクリーナレス方式によると、クリーニング装置がないのでその分、画像形成装置本体を小型化することができる。
【0009】
例えば、特開平8−1373368号公報には、感光ドラムの回転方向に沿っての転写帯電器の下流側でかつ一次帯電器の上流側に、転写工程後の感光ドラム上に残留する残留トナーの帯電極性を正規の帯電極性に揃えるトナー帯電量制御手段(現像剤帯電量制御手段)を設けて、一次帯電器の接触帯電部材の残留トナー付着汚れを防止して、帯電不良等によるかぶり画像の発生を防止するようにしたクリーナレス方式の画像形成装置やプロセスカートリッジが提案されている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
上述のトナー帯電量制御手段は、適度に導電性を持った固定式のブラシ形状部材を使用しているが、残留トナーの電荷(トリボ)を正規極性で適正帯電量に制御する場合において、局部的に残留トナーの帯電過多が発生してしまうことがあった。そして、残留トナーの帯電過多が発生すると、感光ドラムと帯電過多の残留トナーとの鏡映力が強すぎるために、残留トナーは、接触帯電部材に付着せず、また現像装置においても回収できず、さらに転写帯電器においても転写材に転写できなくなる。この結果、帯電過多の残留トナーは感光ドラム上に融着してしまい、画像不良の発生に至ってしまうことがあった。
【0011】
これは、トナー帯電量制御手段としての固定式のブラシ部材が感光ドラム上で同一箇所に位置し続けてしまうことにより発生していることがわかった。すなわち、トナー帯電量制御手段に抵抗ムラがあるとき、感光ドラム上の同じ部分で常に帯電過多、又は帯電不足が起こってしまう。このうち帯電過多の部分では上述の局部的な残留トナーの帯電過多、融着の問題が発生する。一方、帯電不足の部分では、残留トナーを十分に帯電できないため接触帯電部材がトナー付着汚染されるという問題が起こる。
【0012】
そして、近年のユーザニーズの多様化に伴い、写真画像などといった高印字率な画像の連続印字動作や、カラー化に伴い感光ドラム上への多重現像方式などにより、1度に大量の残留トナーが発生するため、上述のような問題がさらに顕著になる。
【0013】
そこで、本発明は、残留トナーを良好に除去することにより、帯電不良や画像不良を防止するようにしたトナー処理装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明は、帯電手段、露光手段、現像手段によって像担持体表面に形成されたトナー像を転写手段によって他部材に転写した後に前記像担持体表面に残った残留トナーを処理するトナー処理装置において、前記像担持体表面の移動方向に沿っての前記転写手段の下流側でかつ前記帯電手段の上流側に配置されて前記残留トナーの電荷を所定の極性に帯電処理する現像剤帯電量制御手段を有し、前記現像剤帯電量制御手段は、前記像担持体表面から所定の距離に配置されて前記像担持体表面に当接した対向姿勢で、前記像担持体表面の母線方向に往復移動するように支持され、前記現像剤帯電量制御手段を支持する支持部材と、前記支持部材を往復移動可能に保持するスペーサと、前記スペーサを前記像担持体表面に当接させて前記現像剤帯電量制御手段を前記対向姿勢に保持する付勢部材とを有し、前記スペーサは、前記像担持体表面との当接部分に、前記像担持体表面の形状に倣った円弧状部を有する、ことを特徴とする。
【0017】
請求項2に係る発明は、請求項1記載のトナー処理装置において、前記スペーサの前記像担持体の母線方向への位置規制をするガイド部を有する、ことを特徴とする。
【0018】
請求項3に係る発明は、請求項1又は2に記載のトナー処理装置において、前記現像剤帯電量制御手段は、ブラシ部と前記ブラシ部を保持するベース部とを有し、前記支持部材は、前記ブラシ部が前記像担持体の中心を向くように前記ベース部を支持する、ことを特徴とする。
【0020】
請求項4に係る発明は、請求項3に記載のトナー処理装置において、前記像担持体表面に対する前記現像剤帯電量制御手段のブラシ部の侵入量が0.5〜2.5mmである、ことを特徴とする。
【0021】
請求項5に係る発明は、請求項1ないし4のいずれか記載のトナー処理装置において、前記像担持体の移動方向に沿っての前記転写手段の下流側でかつ前記現像剤帯電量制御手段の上流側に配置されて前記残留トナーを均す残留現像剤均一化手段を有する、ことを特徴とする。
【0022】
請求項6に係る発明は、請求項5に記載のトナー処理装置において、前記残留現像剤均一化手段は、前記支持部材に支持されている、ことを特徴とする。
【0023】
請求項7に係る発明は、請求項6に記載のトナー処理装置において、前記残留現像剤均一化手段は、ブラシ部と前記ブラシ部を保持するベース部とを有し、前記支持部材は、前記ブラシ部が前記像担持体の中心を向くように前記ベース部を支持する、ことを特徴とする。
【0025】
請求項8に係る発明は、請求項7に記載のトナー処理装置において、前記像担持体表面に対する前記残留現像剤均一化手段のブラシ部の侵入量が0.5〜2.5mmである、ことを特徴とする。
【0026】
請求項9に係る発明は、表面にトナー像が形成される像担持体と、前記像担持体上のトナー像を他部材に転写した後に前記像担持体表面に残ったトナーを処理するトナー処理装置とをカートリッジ容器に一体的に組み込んで構成した、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、前記トナー処理装置が、請求項1ないし8のいずれか記載のトナー処理装置である、ことを特徴とする。
【0027】
請求項10に係る発明は、表面が移動可能な像担持体と、前記像担持体表面を帯電する帯電手段と、帯電後の前記像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像する現像手段と、前記像担持体表面に形成されたトナー像を他部材に転写する転写手段と、トナー像転写後に前記像担持体表面に残った残留トナーを処理するトナー処理装置と、を備えた画像形成装置において、前記トナー処理装置が、請求項1ないし8のいずれか記載のトナー処理装置である、ことを特徴とする。
【0028】
請求項11に係る発明は、請求項10に記載の画像形成装置において、少なくとも前記像担持体と前記トナー処理装置とをカートリッジ容器に一体的に組み込んで構成されたプロセスカートリッジと、前記プロセスカートリッジが着脱自在に装着される画像形成装置本体と、を備える、ことを特徴とする。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図面間で共通の部材や装置については同一の符号を付し、これらについての重複説明は、適宜省略した。
【0030】
ここで、以下の説明において、感光ドラムの軸線(母線)に沿った方向を軸線方向又は長手方向という。この軸線方向は転写材の搬送方向に直交する方向である。また、左,右は転写材の搬送方向上流側から下流側を見たときの左右をいい、上,下はプロセスカートリッジの装着状態におけるそれぞれ上,下をいうものとする。
【0031】
<実施の形態1>
図1に、本発明に係る画像形成装置の一例を示す。同図に示す画像形成装置は、電子写真方式の、4色フルカラーのレーザビームプリンタである。なお、以下では画像形成装置という。
【0032】
[画像形成装置の全体の説明]
まず、図1に示す画像形成装置全体の概略構成の概略を説明する。
【0033】
同図に示す画像形成装置は、像担持体であるドラム型の電子写真感光体(以下「感光ドラム」という。)2をそれぞれ有する4個のプロセスカートリッジ、すなわちイエロー,マゼンタ,シアン,ブラックのそれぞれの色のプロセスカートリッジ1Y,1M,1C,1Kと、それぞれのプロセスカートリッジ1Y,1M,1C,1Kの上方に配設された各色ごとの露光装置(露光手段)としてのレーザスキャナ51Y,51M,51C,51Kとによって画像形成部を構成している。なお、以下では、プロセスカートリッジやレーザスキャナをはじめとする各部材について、特に色(イエロー,マゼンタ,シアン,ブラック)を区別する必要がない場合には、単に「プロセスカートリッジ1」,「レーザスキャナ51」のように記す。
【0034】
上述の画像形成部の下方には、転写材52を給紙し搬送する給送手段53と、転写手段としての中間転写体ユニット54とが配設されている。ここで転写材52としては、例えば一般的なコピーに使用される普通紙、オーバーヘッドプロジェクタに使用される透明フィルム状のOHPシート、布等を使用することができる。上述の中間転写ユニット54は、感光ドラム2上に形成されたトナー像が転写される被転写体としての中間転写ベルト54aと、中間転写ベルト54a上のトナー像を転写材52に転写する二次転写ローラ54dとを有している。
【0035】
さらに、転写材52の搬送方向(矢印K方向)に沿っての、二次転写ローラ54dの下流側には、転写材52上に転写されたトナー像を定着する定着器(定着手段)56、トナー像定着後の転写材52を排出する排出手段57が配設されている。
【0036】
本実施の形態の画像形成装置は、クリーナシステムとしてクリーナレス方式を採用した画像形成装置であり、感光ドラム2上に残った残留トナーは、現像装置(現像手段)に取り込んでおり、残留トナーを回収貯蔵する専用のクリーナはプロセスカートリッジ内には配設されていない。
【0037】
次に上述の画像形成装置の各部材,装置,手段などの構成について順次詳細に説明する。
【0038】
[給送手段]
給送手段53は、転写材52を画像形成部へ給送するものであり、複数枚の転写材52を積載収納した給紙カセット53aと、給紙ローラ53bと、重送を防止するためのリタードローラ53cと、給送ガイド53dと、搬送ローラ53e,53fと、レジストローラ53gとを有している。
【0039】
給送ローラ53bは画像形成動作に応じて駆動回転し、給紙カセット53a内の転写材52を1枚ずつ分離給送する。転写材52は、給送ガイド53dによってガイドされ、搬送ローラ53e,53fによってレジストローラ53gに搬送される。転写材52が搬送された直後は、レジストローラ53gは回転を停止しており、転写材52は、このレジストローラ53gのニップ部に突き当たることにより斜行が矯正される。画像形成動作中にレジストローラ53gは、転写材52を静止待機させる非回転の動作と、転写材52を中間転写ベルト54aに向けて搬送する回転の動作とを所定のシーケンスで行い、次工程である転写工程時のトナー像と転写材52との位置合わせを行う。
【0040】
[プロセスカートリッジ]
各プロセスカートリッジ1は、図2(図1におけるプロセスカートリッジの拡大図)に示すように、像担持体である感光ドラム2と、その周囲に配設した帯電装置(帯電手段)としての一次帯電器3と現像装置(現像手段)4とをカートリッジ容器1aに一体的に組み込んで構成されている。そして、これらプロセスカートリッジ1は画像形成装置本体100に対して、個別にそして容易に着脱できるように構成されていて、感光ドラム2が寿命に至った場合にはユーザ自身により簡単に交換できるようになっている。
【0041】
本実施の形態においては、例えば、感光ドラム2の回転回数をカウントし、所定カウント数を超えた場合に、プロセスカートリッジ1が寿命に至ったことを報知するようにしている。
【0042】
本実施の形態の感光ドラム2は、直径約30mmのアルミニウム製のドラム基体上に、負帯電特性のOPC(有機光半導体)感光層を設けたものであり、感光層の最表層には電荷注入層が設けられている。電荷注入層は、絶縁性樹脂のバインダに導電性微粒子として例えばSnO2超微粒子を分散させた材料からなる塗工層を用いている。
【0043】
感光ドラム2は、駆動手段(不図示)により、図2中の矢印R方向に所定のプロセススピード(本実施の形態では約117mm/sec)で回転駆動される。
【0044】
図4(感光ドラム,帯電ローラ,攪拌スクリューのそれぞれの軸を通る断面図)に示すように、感光ドラム2の奥側端部(同図では右側の端部)にはドラムフランジ(駆動フランジ)2bが固定され、手前側端部(同図では左側の端部)には非駆動フランジ2dが固定されている。ドラムフランジ2bと非駆動フランジ2dの中心にはドラム軸2aが貫通しており、ドラム軸2aとドラムフランジ2b及び非駆動フランジ2dは一体となって回転される。すなわち、感光ドラム2はドラム軸2aの軸を中心に回転される。ドラム軸2aの手前側端部は軸受2eによって回転自在に支持され、軸受2eは軸受ケース2cに対して固定されている。そして軸受ケース2cはプロセスカートリッジ1のフレームに対して固定されている。
【0045】
[一次帯電器(帯電装置)]
帯電手段としての一次帯電器(帯電装置)3は接触帯電方法を用いたものであり、本実施の形態においては、図2に示すように、帯電部材として帯電ローラ3aを用いている。
【0046】
帯電ローラ3aは、芯金3bの両端部をそれぞれ軸受部材(不図示)により回転自在に保持させるとともに、押しばね3dによって感光ドラム2に向けて付勢され感光ドラム2の表面に対して所定の押圧力をもって圧接させており、感光ドラム2の回転に従動して回転する。
【0047】
帯電ローラ3aの表面には、可撓性を持つクリーニングフィルム3eで形成された帯電ローラクリーニング部材3cが当接されている。このクリーニングフィルム3eは、帯電ローラ3aの長手方向に平行に配置され、かつ同長手方向に対し一定量の往復運動をする支持部材3fに対して上端側が固定され、下端側が自由端となって帯電ローラ3a表面に当接されて感光ドラム2表面との間に接触ニップ部を形成している。支持部材3fが駆動手段(不図示)により長手方向に一定量往復駆動されて帯電ローラ表面がクリーニングフィルム3eによって摺擦される。これにより帯電ローラ表面の付着物(微粉トナー,外添剤など)の除去が行われる。
【0048】
なお、一次帯電器3については後にさらに詳述する。
【0049】
本実施の形態の画像形成装置は、クリーナシステムとして、クリーナレス方式を採用している。次にこのクリーナレス方式について説明する。
【0050】
[クリーナレス方式(クリーナシステム)]
本実施の形態の画像形成装置におけるクリーナレス方式の概要をまず説明すると、転写後の感光ドラム2上の残留トナーを、引き続く感光ドラム2の回転に伴い、図2中の帯電部(帯電位置)a、露光部(露光位置)bを通過させ現像部(現像位置)cに持ち運び、現像装置(現像手段)4により現像同時クリーニング(回収)するものである。なお、同図中において、転写部(転写位置)はdで示している。
【0051】
感光ドラム2上の残留トナーは露光部bを通るので、露光工程はその残留トナー上からなされるが、残留トナーの量は少ないため、大きな影響は現れない。ただし、残留トナーには正規極性のもの、逆極性のもの(反転トナー)、帯電量が少ないものが混在しており、そのうちの反転トナーや帯電量が少ないトナーが帯電部aを通過する際に帯電ローラ3aに付着することで帯電ローラ3aが許容以上にトナー汚染して帯電不良を生じることになる。
【0052】
また感光ドラム2上の残留トナーの、現像装置4による現像同時クリーニングを効果的に行わせるためには、現像部cに持ち運ばれる感光ドラム2上の残留トナーの帯電極性が1極性であり、かつその帯電量が現像装置4によって感光ドラム2の静電潜像を現像できる帯電量であることが必要である。残留トナーのうち反転トナーや帯電量が適切でないトナーについては、現像装置4によって感光ドラム2上から除去・回収できず、画像不良の原因となってしまう。
【0053】
また近年のユーザニーズの多様化に伴い、写真画像などといった高印字率の画像などの連続印字動作(連続画像形成動作)などにより、1度に大量の残留トナーが発生し、上述したような問題をさらに助長させてしまうのである。
【0054】
そこで、本実施の形態においては、感光ドラム2の回転方向(矢印R方向)に沿っての、転写部dよりも下流側の位置で、かつ帯電部aよりも上流側の位置において、感光ドラム2上の残留トナーを均一化するための、残留トナー(残留現像剤)均一化手段3gを設け、この残留トナー均一化手段3gよりも下流側の位置で、かつ帯電部aよりも上流側の位置において、残留トナーの帯電極性を正規極性である負極性に揃えるためのトナー(現像剤)帯電量制御手段3hを設けている。これら残留トナー均一化手段3g及びトナー帯電量制御手段3hは、いずれも感光ドラム2の長手方向(軸方向)のほぼ全長にわたって設けられている。
【0055】
残留トナー均一化手段3gを設けることにより、転写部dからトナー帯電量制御手段3hへ持ち運ばれる感光ドラム2上のパターン上の残留トナーはトナー量が多くても、そのトナーが感光ドラム2上(の軸方向及び周方向)に分散分布化され、非パターン化されるので、トナー帯電量制御手段3hの一部にトナーが集中することがなくなり、このトナー帯電量制御手段3hによる残留トナーの全体的な正規極性帯電化処理が常に十分になされて、残留トナーの帯電ローラ3aへの付着防止が効果的になされる。また残留トナーの像パターンのゴースト像の発生も防止される。
【0056】
本実施の形態では上述の残留トナー均一化手段3gとトナー帯電量制御手段3hは、適度な導電性を有するブラシ状部材であり、それぞれブラシ部3ga,3haと、これらブラシ部3ga,3haを保持するベース部3gb,3hbとを有している。これらブラシ部3ga,3haは、導電性を有する繊維状の部材を植毛することによって構成されている。残留トナー均一化手段3g及びトナー帯電量制御手段3hは、ブラシ部3ga,3haの各繊維状の部材が感光ドラム2のほぼ中心を向くように、ベースフレーム12aに固定されたブラシ台11a,11bによって保持されている。ベースフレーム12aとブラシ台11a,11bとによって支持部材12を構成している。そして、これらブラシ部3ga,3haは、感光ドラム2表面に対して当接されており、このときの感光ドラム2表面に対する侵入量がX1,X2となるように配設されている。なお、これら侵入量X1,X2については後述する。
【0057】
また、上述の残留トナー均一化手段3g及びトナー帯電量制御手段3hは、駆動手段(不図示)により感光ドラム2の長手方向に移動(往復運動)するようになっている。このようにすることで、残留トナー均一化手段3gとトナー帯電量制御手段3hが感光ドラム2表面のうちの同一個所に位置し続けることがなくなり、例えばトナー帯電量制御手段3hの抵抗ムラによる帯電過多部や帯電不足部が存在したとしても、これらが感光ドラム2表面のうちの同じ箇所で起こることがなくなるため、極小的(局部的)な残留トナーの帯電過多によって感光ドラム2上に融着が発生すること、また帯電不足によって帯電ローラ3aに残留トナーが付着することが抑制又は防止される。
【0058】
[露光装置(露光手段)]
本実施の形態においては、図1に示すように、上述の感光ドラム2への露光は、露光装置(露光手段)としてのレーザスキャナ51Y,51M,51C,51Kを用いて行っている。すなわち、画像形成装置本体100から画像信号が送られてくると、この信号に対応して変調されたレーザ光Lが、帯電後の感光ドラム2表面に対して走査露光される。この露光により感光ドラム2表面の露光部分の電荷が除去されて、感光ドラム2表面には画像情報に対応した静電潜像が選択的に形成される。レーザスキャナ51は、固体レーザ素子(不図示),ポリゴンミラー51a,結像レンズ51b,反射ミラー51c等から構成されている。入力された画像信号に基づき発光信号発生器(不図示)により固体レーザ素子が所定タイミングでON/OFF発光制御される。固体レーザ素子から放射されたレーザ光Lは、コリメーターレンズ系(不図示)によりほぼ略平行な光束に変換され、高速回転するポリゴンミラー51aにより走査される。そして、結像レンズ51b、反射ミラー51cを介して感光ドラム2表面にスポット状に結像される。このように感光ドラム2表面には、レーザ光走査による主走査方向の露光と、さらに感光ドラム2の矢印方向の回転による副走査方向の露光とがなされ、画像信号に応じた露光分布が得られる。すなわち、レーザ光Lの照射及び非照射により、表面電位が落ちた明部電位と、そうでない暗部電位とが形成される。そして、明部電位と暗部電位間のコントラストにより、画像情報に対応した静電潜像が形成されるのである。
【0059】
[現像装置(現像手段)]
現像手段である現像装置4は、2成分接触現像装置(2成分磁気ブラシ現像装置)であり、図2に示すように、マグネットローラ4bを内包した現像スリーブ(現像剤担持体)4a上にキャリヤとトナーとを主とする現像剤を保持している。現像スリーブ4aには所定間隙を有して、規制ブレード4cが設けられており、この規制ブレード4cは、現像スリーブ4aの矢印方向への回転に伴い、現像スリーブ4a表面に薄層の現像剤層を形成する。
【0060】
現像スリーブ4aは、図4に示すように、その両側の縮径されたジャーナル部4a1にスペーサ4kを回転可能に嵌合させることで、感光ドラム2と所定間隙を有するように配置され、現像時においては現像スリーブ4a上に形成された現像剤層が、感光ドラム2に対して接触する状態で現像できるように設定されている。現像スリーブ4aは現像部c(図2参照)において感光ドラム2の回転方向(矢印R方向)に対してカウンター方向である矢示方向(反時計回り)に所定の周速度で回転駆動される。
【0061】
本実施の形態において、トナーは平均粒径6μmのネガ帯電トナーを用い、磁性キャリヤとしては飽和磁化が205emu/cm3の平均粒径35μmの磁性キャリヤを用いた。また、トナーとキャリヤとを重量比6:94で混合したものを現像剤として用いている。
【0062】
図2に示すように、現像剤が循環している現像剤収納部4hは、両端部を除いて長手方向の隔壁4dで2つに仕切られている。そして、撹拌スクリュー4eA,4eBがこの隔壁4dを挟んで配置されている。
【0063】
現像装置4の上方に配置されたトナー補給容器5(後述)から補給されたトナーは、図4に示すように、撹拌スクリュー4eBの奥側(同図の右側)に落下し、長手方向の前側(矢印K1方向)に送られながら撹拌され、前側端部(同図の左側)の隔壁4dのない部分を通過する。そして、撹拌スクリュー4eAでさらに長手方向の奥側(矢印K2方向)に送られ、奥側の隔壁4dのない部分を通り、撹拌スクリュー4eBで送られながら撹拌され、循環を繰り返している。
【0064】
ここで感光ドラム2に形成された静電潜像を、現像装置4を用いて2成分磁気ブラシ法により顕像化する現像工程と現像剤の循環系について説明する。
【0065】
図2に示す現像スリーブ4aの矢印方向の回転に伴い、現像容器内の現像剤がマグネットローラ4bの汲み上げ極で現像スリーブ4a表面に汲み上げられて搬送される。その搬送される過程において、現像剤は現像スリーブ4aに対して垂直に配置された規制ブレード4cによって層厚が規制され、現像スリーブ4a上に薄層の現像剤層が形成される。現像剤層が現像部cに対応する現像極に搬送されると、磁気力によって穂立ちが形成される。感光ドラム2表面の静電潜像は、この穂状に形成された現像剤中のトナーによってトナー像として現像される。本実施の形態においては、静電潜像は反転現像される。
【0066】
現像部cを通過した現像スリーブ4a上の現像剤層は、引き続き現像スリーブ4aの回転に伴い現像容器内に入り、搬送極の反発磁界によって現像スリーブ4a上から離脱して現像容器内の現像剤溜りに戻される。現像スリーブ4aには、現像バイアス印加電源(不図示)から直流(DC)電圧及び交流(AC)電圧が印加される。本実施の形態では、−500Vの直流電圧と、周波数2000Hzでピーク間電圧1500Vの交流電圧とが印加され、感光ドラム2の露光部分のみを選択的に現像している。
【0067】
一般に2成分現像法においては交流電圧を印加すると現像効率が増し画像は高品位になるが、逆にかぶりが発生しやすくなる傾向にある。このため、通常、現像スリーブ4aに印加する直流電圧と感光ドラム2の表面電位間に電位差を設けることによって、かぶりを防止することを実現している。より具体的には、感光ドラム2の露光部分の電位と非露光部分の電位との間の大きさの電位の現像バイアス電圧を印加するようにしている。これにより、かぶりを防止している。
【0068】
現像によりトナーが消費されると、現像剤中のトナー濃度が低下する。本実施の形態では、撹拌スクリュー4eBの外周面に近接した位置にトナー濃度を検知するセンサ4g(図2参照)を配置している。現像剤中のトナー濃度が所定の濃度レベルよりも低下したことをセンサ4gで検知すると、トナー補給容器5から現像装置4内にトナーを補給する命令が出される。このトナー補給動作により現像剤のトナー濃度が常に所定のレベルに維持管理されるようになっている。
【0069】
[トナー補給容器]
図1に示すように、トナー補給容器5Y,5M,5C,5Kは、各色のプロセスカートリッジ1Y,1M,1C,1Kのそれぞれの上方に配置されており、図3に示すように、画像形成装置本体100の正面側から前ドア58を開放した状態で、着脱されるようになっている。
【0070】
図2に示すように、トナー補給容器5の内部には、撹拌軸5cに固定された撹拌板5bとスクリュー5aとが配置され、容器底面にはトナーを排出する排出開口部5fが形成されている。図5(攪拌軸5c及びスクリュー5aの軸を通る縦断面図)に示すように、スクリュー5aと撹拌軸5cは、その両端を軸受5dで回転可能に支持され、奥側(同図の右側)の端部には、駆動カップリング(凹)5eが設けてある。駆動カップリング(凹)5eは画像形成装置本体100の駆動カップリング(凸)62bから駆動伝達を受け、回転駆動される。スクリュー5aの外形部は、螺旋リブ形状となっており、排出開口部5fを中心に、螺旋のねじれ方向を反転させている。駆動カップリング(凸)62bの回転により、所定の回転方向にスクリュー5aは回転される。そして、排出開口部5fに向かってトナーは搬送され、排出開口部5fの開口よりトナーを自由落下させ、プロセスカートリッジ1にトナーを補給する。撹拌板5bの回転半径方向の先端部は傾斜しており、トナー補給容器5の壁面5gと摺接する際には、上述の先端部はある角度をもって当接される。具体的には、撹拌板5bの先端側はねじられて、螺旋状態になる。このように、撹拌板5bの先端側がねじれ傾斜することにより軸方向への搬送力が発生し、トナーが長手方向に送られる。なお、本実施の形態のトナー補給容器5は、2成分現像法に限らず、1成分現像法を用いるプロセスカートリッジ又は現像カートリッジに対してもトナーを補給可能であり、またトナー補給容器5内に収納される粉体は、トナーだけに限らず、トナー及び磁性キャリヤが混合されたいわゆる現像剤であってもよいことは言うまでもない。
【0071】
[中間転写ユニット(転写手段)]
転写手段である中間転写ユニット54は、各色の感光ドラム2から順次に一次転写されて重ねられた複数色のトナー像を、一括して転写材52に二次転写するものである。
【0072】
図1に示すように、中間転写ユニット54は、矢印R1方向(時計回り)に走行する中間転写ベルト(他部材)54aを備えており、この中間転写ベルト54aは、感光ドラム2のプロセススピードとほぼ同じ速度(約117mm/sec)で走行している。この中間転写ベルト54aは、周長約940mmの無端状ベルトであり、駆動ローラ54b、二次転写対向ローラ54g、従動ローラ54cの3本のローラに掛け渡されている。さらに、中間転写ベルト54aの内側には、転写帯電器としての4個の転写帯電ローラ54fがそれぞれ感光ドラム2の対向位置に回転可能に配置され、感光ドラム2の中心方向に加圧されている。これら転写帯電ローラ54fは、高圧の転写バイアス印加電源(不図示)によって給電されて、中間転写ベルト54aの裏側からトナーと逆極性の帯電を行い、各感光ドラム2上のトナー像を順次に中間転写ベルト54a表面に一次転写する。これにより中間転写ベルト54aでイエロー,マゼンタ,シアン,ブラックの各色のトナー像が重ね合わされる。
【0073】
二次転写部には転写部材として二次転写ローラ54dが、二次転写対向ローラ54gに対向した位置で中間転写ベルト54aに圧接されている。二次転写ローラ54dは、回転可能であり、かつ図1中の上下方向に移動(揺動)可能である。ここで中間転写ベルト54aと二次転写ローラ54dとはそれぞれ個別に駆動されている。二次転写ローラ54dが上方に移動されて中間転写ベルト54aに当接された状態で、転写材52が二次転写部に突入すると、二次転写バイアス印加電源(不図示)から所定の二次転写バイアスが二次転写ローラ54dに印加され、これにより、中間転写ベルト54a上の4色のトナー像が一括で転写材52に二次転写される。このとき、中間転写ベルト54aと二次転写ローラ54dに挟まれた状態の転写材52は、転写工程が行われると同時に、図1中の左方に所定の速度で搬送され、次工程の定着を行う定着器56に向けて搬送される。
【0074】
転写工程の最下流側である中間転写ベルト54aの所定位置(従動ローラ54c近傍)には、中間転写ベルト54aの表面に接離可能なクリーニングユニット55が設けてあり、二次転写後に中間転写ベルト54aに残った残留トナーを除去する。クリーニングユニット55内には、残留トナーを除去するためのクリーニングブレード55aが配置されている。クリーニングユニット55は、回転中心(不図示)で揺動可能に取りつけられており、クリーニングブレード55aは中間転写ベルト54aに食い込む方向に圧接されている。クリーニングユニット55内に取りこまれた残留トナーは、送りスクリュー(不図示)により廃トナータンク(不図示)へ搬送され貯蔵される。
【0075】
ここで中間転写ベルト54aとしてはポリイミド樹脂からなるものを用いることができる。なお、ポリイミド樹脂に限定されるものではなく、その他の材質としてはポリカーボネート樹脂や、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリウレタン樹脂などのプラスチックや、フッ素系、シリコン系のゴムを好適に用いることができる。
【0076】
[定着器(定着手段)]
上述の現像装置4によって感光ドラム2に形成されたトナー像は、中間転写ベルト54aを介して転写材52上に転写される。そして、定着器56は、転写材52に転写されたトナー像を熱を用いて転写材52に定着させる。
【0077】
図1に示すように、定着器56は、転写材52に熱を加えるための定着ローラ56aと転写材52を定着ローラ56aに圧接させるための加圧ローラ56bとを備えており、各ローラは中空ローラである。その内部にそれぞれヒータ(不図示)が配置されている。そして、回転駆動されることによって同時に転写材52を搬送する。すなわちトナー像を保持した転写材52は、定着ローラ56aと加圧ローラ56bとにより挟持搬送されるとともに、熱及び圧力が加えられることにより、表面にトナー像が定着される。定着後の転写材52は、排出手段57の排出ローラ57a,57b,57cにより、画像形成装置本体100の上面に形成された排紙トレイ57d上に排出されて積載される。
【0078】
[プロセスカートリッジ及びトナー補給容器の装着]
次に、プロセスカートリッジ1及びトナー補給容器5の装着手順を図2,図3,図4,及び図5を参照して説明する。
【0079】
図3に示すように、画像形成装置本体100の正面には、開閉自在な前ドア58が設けてある。この前ドア58を手前に引いて開放すると、プロセスカートリッジ1(1Y,1M,1C,1K)及びトナー補給容器5(5Y,5M,5C,5K)を着脱(挿抜)するための開口部が露出される。
【0080】
プロセスカートリッジ1を挿入する開口部には、さらに下端側を中心に開閉可能な芯決め板59が取り付けられている。プロセスカートリッジ1を着脱する場合は、この芯決め板59を開放した後に行う。
【0081】
図2に示すように、画像形成装置本体100内には、プロセスカートリッジ1の着脱動作を案内するための一対のガイドレール60と、トナー補給容器5の着脱を案内するための一対のガイドレール61とが設けられている。プロセスカートリッジ1及びトナー補給容器5の着脱方向は、感光ドラム2の軸線方向と平行な方向であり、ガイドレール60、61も同様な方向に形成されている。プロセスカートリッジ1及びトナー補給容器5は、一旦、上述のガイドレール60、61に沿って画像形成装置本体100内の手前から奥側にスライドされることで挿入される。そして、図4に示すように、プロセスカートリッジ1が最奥部まで挿入されると、ドラムフランジ2bの中心穴2fに画像形成装置本体100の芯決め軸66が挿入され、感光ドラム2の奥側の回転中心位置が画像形成装置本体100に対して決められる。またこれと同時にドラムフランジ2bに形成された駆動伝達部2gと駆動カップリング(凸)62aとが連結され、感光ドラム2の回転駆動が可能となる。本実施の形態で用いた駆動伝達部2gはねじれた三角柱形状をなしており、画像形成装置本体100からの駆動力が加わることで感光ドラム2に対して駆動力が伝達されるとともに、感光ドラム2を奥側に引き込む力を発生させている。さらに、画像形成装置本体100の後側板65には、プロセスカートリッジ1を位置決めする支持ピン63が突設されており、この支持ピン63がプロセスカートリッジ1のフレームに挿入され、プロセスカートリッジ1のフレームの位置が固定される。
【0082】
画像形成装置本体100の手前側(正面側)には、上述の回動可能な芯決め板59が配置されており、この芯決め板59を閉鎖することにより、プロセスカートリッジ1の手前側の軸受ケース2cが芯決め板59支持固定される。これら一連の挿入動作により、感光ドラム2とプロセスカートリッジ1とは、画像形成装置本体100に対して位置決めされる。
【0083】
一方、図5に示すように、トナー補給容器5は最奥部まで挿入されると、後側板65から突出した支持ピン64に対して位置決め固定される。またこれと同時に駆動カップリング(凹)5eと駆動カップリング(凸)62bが連結され、スクリュー5a及び撹拌軸5c(攪拌板5b)の回転駆動が可能となる。
【0084】
[トナー処理装置(ブラシユニット)の構成]
次に、図6〜図10を参照しながら、本実施の形態に係るトナー処理装置についてさらに詳述する。本実施の形態においては、トナー処理装置はブラシユニット3jによって構成されている。また、このブラシユニット3jは、一次帯電器3のフレーム3kに取り付けられている。なお、ブラシユニットは、一次帯電器3とは別体に構成してもよいのはもちろんである。ここで、図6〜図10は、いずれもブラシユニット(トナー処理装置)3j及び一次帯電器3についての図であり、このうち図6は斜視図、図7は帯電ローラ3aの長手方向に交差する方向の縦断面図、図8は正面図、図9は側面図、そして図10は一次帯電器3及びブラシユニット3jの上面図である。
【0085】
図7,図8に示すように、前述の残留トナー均一化手段3gとトナー帯電量制御手段3hとは、ユニット化されてブラシユニット3jを構成している。ブラシユニット3jにおいて、残留トナー均一化手段3gはブラシ台11aに固定支持され、このブラシ台11aは板金からなるベースフレーム12aに対して熱加締め,ビス締め,両面テープ等により固定されている。同様に、トナー帯電量制御手段3hはブラシ台11bに固定支持され、ブラシ台11bは支持部材12に固定されている。図8に示すように、支持部材12の長手方向の両端部からは、軸13a,13b,13c,13dが外側に向けて延出されており、駆動側(同図の左側)の軸13a,13bには伝達アーム部材14が取り付けられている。上述のブラシ台11a,11bは、それぞれ残留トナー均一化部材3g,トナー帯電量制御手段3hの取り付け面が、感光ドラム2の径方向に対して直交する向きに配置されている。これにより、残留トナー均一化手段3g及びトナー帯電量制御手段3hは、それぞれのブラシが感光ドラム2の中心方向へ向いた状態となるように角度をもって取り付けられている。上述のようにブラシユニット3jは、残留トナー均一化手段3gとトナー帯電量制御手段3hとを支持部材12に対してそれぞれ取り付けて一体とした状態で、残留トナー均一化手段3gとトナー帯電量制御手段3hのブラシの先端部がそれぞれ感光ドラム2表面に当接するように使用されるユニットである。
【0086】
[ブラシユニットの駆動構成]
一次帯電器(帯電手段)3は、その長手方向の奥側(図8の左側)の端部である駆動側に、駆動伝達手段としてのカップリングギヤ15、レシプロカム16を有しており、これらカップリングギヤ15及びレシプロカム16は、一次帯電器3のフレーム3kによって回転可能に支持されている。レシプロカム16は、カップリングギヤ15に噛み合うカムギヤ16aとカム部16bとを有しており、カム16bには、斜めのカム溝16cが形成されている。このカム溝16cには、上述のブラシユニット3jの伝達アーム部材14の突出部14aが係合されている。一次帯電器3が画像形成装置本体100に装着されると、画像形成装置本体100側の本体カプラー(不図示)がカップリングギヤ15と噛合し、画像形成装置本体100側の回転駆動力が本体カプラー,カップリングギヤ15を介して、これに噛合されているレシプロカム16に伝達される。これにより、レシプロカム16が回転するようになっている。
【0087】
レシプロカム16が回転すると、カム溝16cに係合されているブラシユニット3jの伝達アーム部材14の突出部14aがカム溝16cに倣って一次帯電器3の長手方向に移動され、これによりブラシユニット3j全体が伝達アーム部材14と同方向(図8,図10の矢印K3方向)に往復運動を行う。ブラシユニット3jは、本実施の形態では5mmのストロークで約0.5〜2.5秒の範囲内の一定周期で往復運動を行うように構成されている。
【0088】
[ブラシユニットの支持・ブラシ侵入量]
図7に示すように、上述のブラシユニット3jにおいて、ブラシ状部材である残留トナー均一化手段3gとトナー帯電量制御手段3hは、それぞれのブラシが感光ドラム2の中心に向けた配置されており、このときの感光ドラム2表面に対するブラシ先端部の侵入量が、所定の侵入量X1,X2となるよう支持されている。この所定の侵入量X1、X2を満足しない場合、例えば侵入量が少ない場合は残留トナーが残留トナー均一化手段3g及びトナー帯電量制御手段3hをすり抜けやすくなり、それぞれ十分に電荷が付与されず、残留トナーの帯電量にムラが生じてしまう。一方、侵入量が多いと残留トナー均一化手段3g及びトナー帯電量制御手段3hは感光ドラム2に対する接触圧が大きくなり、残留トナーを過大にせき止め、感光ドラム2表面から掻き落としてしまうおそれがある。
【0089】
また、残留トナー均一化手段3g及びトナー帯電量制御手段3hの姿勢が感光ドラム2の中心方向へ向いた状態でないと同様に所定の侵入量でなくなり、また、感光ドラム2の回転方向に対して積極的にカウンター状態で感光ドラム2表面に当接してしまい感光ドラム2表面上の残留トナーを掻き落としてしまう。
【0090】
そこで、本実施の形態では、図8,図9に示すように、残留トナー均一化手段3g及びトナー帯電量制御手段3hの姿勢をそれぞれ感光ドラム2中心方向へ向いた状態に保持し、ブラシ先端部の侵入量が所定の侵入量X1,X2となるように制御するための部材であるスペーサ17をブラシユニット3jの長手方向両端部にそれぞれ設けている。
【0091】
図9に示すように、スペーサ17は、感光ドラム2表面に接触する当接面17cが感光ドラム2表面に倣った円弧状に形成された合成樹脂製の部材である。具体的には、例えば、ポリアセタール樹脂(POM)やポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリアミド樹脂(ナイロン(登録商標))等の摺動性に優れた合成樹脂を使用するとよい。スペーサ17には、下側に決め穴17aが、また上側に長丸穴17bが穿設されている。そして、図8,図9に示すように、手前側の決め穴17aと長丸穴17bには、それぞれ上述の軸13c,13dが、また同様に、奥側のスペーサ17の決め穴17aと長丸穴17bには、それぞれ上述の軸13a,13bが長手方向(軸方向)移動可能に挿入されている。これによりブラシユニット3jは、感光ドラム2の回転方向については位置規制された状態で、長手方向(図8,図10の矢印K3方向)に移動可能となっている。
【0092】
さらに、ブラシユニット3jは、付勢部材としての圧縮コイルばね18に付勢されており、これにより、両端部に配置されているスペーサ17の当接面(円弧状部)17cが感光ドラム2表面に所定の加圧力で当接するようになっている。この当接面17cは、感光ドラム2表面の形状に倣った円弧状に形成されている。図10に示すように、本実施の形態では圧縮コイルばね18は、ブラシユニット3jの両端部に配置されているスペーサ17に取り付けた構成とし、ブラシユニット3jを支持しているスペーサ17自体を直接付勢している。スペーサ17は一次帯電器3のフレーム3kの長手方向の所定位置に設けられているガイド部3m(図9参照)によって、長手方向には位置規制され、かつ感光ドラム2方向にはガイド3mに沿って移動可能に係合されている。上述の圧縮コイルばね18は、一次帯電器3のフレーム3kとスペーサ17との間に介装されて、スペーサ17を感光ドラム2表面に向けて付勢している。スペーサ17は、感光ドラム2に対して長手方向に往復運動しないので、スペーサ17を直接付勢することで往復運動に関係なく感光ドラム2へブラシユニット3jを安定して付勢することができる。
【0093】
これにより、ブラシユニット3jは、姿勢を保たれた状態で、スペーサ17によって感光ドラム2表面と所定の距離を保って位置される。すなわち、残留トナー均一化手段3gのブラシ先端部及びトナー帯電量制御手段3hのブラシ先端部は所定の位置に保持され、これにより、感光ドラム2表面に対してそれぞれ所定の侵入量X1,X2を確保するようにしている。それぞれのブラシ先端部の侵入量X1,X2は0.5〜2.5mmが好ましく、本実施の形態では侵入量X1,X2=1.5mmとなるように構成している。また、圧縮コイルばね18は0.5〜2kgfの範囲のばね圧が好ましく、本実施の形態ではばね圧を1kgfとしている。
【0094】
画像形成装置本体100から駆動を受けると、スペーサ17が感光ドラム2表面に所定の加圧力で当接した状態で、つまりブラシユニット3jの感光ドラム2に対する姿勢を保った状態で、ブラシユニット3jの両端部に延出されている軸13a〜13dがスペーサ17の決め穴17a及び長丸穴17bに対して長手方向にスラスト摺動し、これにより、ブラシユニット3jは、上述のブラシ先端部の侵入量X1,X2を確保した状態で、長手方向に往復運動をすることができる。
【0095】
上述の本実施の形態によると、トナー帯電量制御手段3hを長手方向(図8,図10の矢印K3方向)に移動させることにより、極小的(局部的)な残留トナーの帯電過多によって感光ドラム2表面にトナーが融着するのを防止することができ、また帯電不足の部分による一次帯電器3への残留トナーの付着汚染を防止することができ、さらには現像装置4での残留トナーの回収をより効果的に行わせることができるので、帯電不良や画像不良がなく、しかもクリーナシステムとしてクリーナレス方式を採用したときのメリットである小型化を実現することができる。
【0096】
<参考例1>
図11は参考例1に係るブラシユニット3jの側面図である。参考例1においては、上述の実施の形態1とは、スペーサ17Aの構成が異なる。他の構成については、同じであるので、重複説明は省略する。
【0097】
参考例1におけるスペーサ17Aにおいては、実施の形態1のスペーサ17が当接面17cを感光ドラム2表面に当接させていたのに代えて、回転自在な円板(ころ部材)17d,17eを感光ドラム2表面に当接させるようにしている。
【0098】
スペーサ17Aは、感光ドラム2表面に対向する部分に、回転自在な円板17d,17eを有している。これら円板17d,17は、圧縮コイルばね18に付勢されて感光ドラム2表面に当接されている。なお、図11は、手前側のスペーサ17Aについて図示しているが、奥側のスペーサ17A(不図示)についても同様の構成である。このように、各スペーサ17Aにおいてそれぞれ2個の円板17d,17eが感光ドラム2表面に当接することで、ブラシユニット3jは、感光ドラム2表面に対して姿勢が保たれ、また所定の距離を保って配置される。
【0099】
参考例1によると、上述の実施の形態1の効果に加え、さらに、感光ドラム2の回転に伴って円板17d,17eが従動回転するので、感光ドラム2表面と円板17d,17eとの当接部がほとんど削れることなく、長期にわたってブラシユニット3jを感光ドラム2表面から所定の距離に保持し、したがって、残留トナー均一化手段3g及びトナー帯電量制御手段3hのそれぞれのブラシの侵入量X1,X2を製品寿命まで保持することができる、という効果をあげることができる。
【0100】
なお、参考例1ではブラシユニット3jの姿勢を制御するために、1個のスペーサ17Aにつき2個の円板17d,17eを設けているが、2個以上の円板を有する構成としてもほぼ同様な効果を得ることができる。
【0101】
また、上述の実施の形態においては、像担持体がドラム型の感光ドラムである場合について説明したが、本発明は、像担持体がベルト状の感光ベルトである場合についても適用することができ、この場合も上述と同等の効果を奏することができる。
【0102】
また、上述の実施の形態では、残留トナー均一化手段3gとトナー帯電量制御手段3hとをユニット化してブラシユニット3jを構成した例を説明したが、これに限定されず、残留トナー均一化手段3gとトナー帯電量制御手段3hとのうちのいずれか一方を設けるようにしてもよい。この場合でも相応の効果をあげることができる。
【0103】
また、上述の実施の形態では、ブラシユニット3jを一次帯電器3のフレーム3kに取り付けて、一次帯電器3とともにプロセスカートリッジ1の一部を構成する例について説明したが、ブラシユニット3jを、プロセスカートリッジの外部に配設するようにしてもよい。つまりプロセスカートリッジ側でなく、画像形成装置本体側に配置するようにしてもよい。
【0104】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、像担持体表面の移動方向に沿っての転写手段の下流側でかつ帯電手段の上流側に、転写後の像担持体表面に残った残留トナーを所定の極性に帯電処理する現像剤帯電量制御手段を配置し、この現像剤帯電量制御手段を、像担持体表面から所定に距離に配置して像担持体表面に当接した対向姿勢で像担持体表面の母線方向に往復移動させることにより、残留トナーをムラなく良好に帯電することができるので、帯電不良(一次帯電不良)や画像不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図2】プロセスカートリッジ及びトナー補給容器の構成を示す縦断面図である。
【図3】画像形成装置本体の前側の前ドアや芯決め板を開放して、トナー補給容器やプロセスカートリッジを露出させたようすを示す斜視図である。
【図4】感光ドラム,帯電ローラ,攪拌スクリューのそれぞれの軸を通る断面図である。
【図5】攪拌軸及びスクリューの軸を通る縦断面図である。
【図6】一次帯電器,ブラシユニットの斜視図である。
【図7】一次帯電器,ブラシユニットの、帯電ローラの長手方向に交差する方向の縦断面図である。
【図8】一次帯電器,ブラシユニットの正面図である。
【図9】一次帯電器,ブラシユニットの側面図である。
【図10】一次帯電器,ブラシユニットの上面図である。
【図11】 参考例1における、一次帯電器,ブラシユニットの側面図である。
【符号の説明】
1,1Y,1M,1C,1Kプロセスカートリッジ
1a カートリッジ容器
2 像担持体(感光ドラム)
3 帯電手段(一次帯電器、帯電装置)
3a 帯電ローラ
3g 残留現像剤均一化手段(残留トナー均一化手段)
3ga ブラシ部
3gb ベース部
3ha ブラシ部
3hb ベース部
3j トナー処理装置(ブラシユニット)
4 現像手段(現像装置)
11a,11bブラシ台
12 支持部材
12a ベースフレーム
17 スペーサ
17c 円弧状部(当接面)
17d,17eころ部材(円板)
18 付勢部材(圧縮コイルばね)
51Y,51M,51C,51K露光手段(レーザスキャナ)
54 転写手段(中間転写体ユニット)
54a 他部材(中間転写ベルト)
100 画像形成装置本体
X1 像担持体(感光ドラム)表面に対する残留トナー(残留現像剤)均一化手段のブラシ部の侵入量、
X2 像担持体(感光ドラム)表面に対するトナー帯電量(現像剤帯電量)制御手段のブラシ部の侵入量[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a toner processing apparatus, a process cartridge, and an image forming apparatus used in an electrophotographic image forming apparatus.
[0002]
Here, the electrophotographic image forming apparatus forms an image on a transfer material (paper, transparent film, etc.) as a recording medium using an electrophotographic image forming process. For example, an electrophotographic copying machine, an electrophotographic printer (such as an LED printer or a laser beam printer), an electrophotographic facsimile apparatus, and an electrophotographic word processor are included.
[0003]
The process cartridge is a cartridge in which at least one of a charging device, a developing device, and a cleaning device and an electrophotographic photosensitive member as an image carrier are integrally formed, and the cartridge is detachable from the image forming apparatus main body. To do.
[0004]
The charging device uniformly charges the electrophotographic photosensitive member to a predetermined polarity and potential.
[0005]
[Prior art]
Conventionally, in electrophotographic printers, copiers, facsimiles, etc., processes such as an electrophotographic photosensitive member (hereinafter referred to as “photosensitive drum”) as an image carrier, a primary charger (charging device), a developing device, and a cleaning device. There is known a process cartridge system in which a process cartridge is configured by integrally incorporating a means into a cartridge container, and the process cartridge can be attached to and detached from the image forming apparatus main body.
[0006]
This process cartridge system further improves operability, and the user can easily perform maintenance of the above-described process means. For this reason, this process cartridge system is widely used.
[0007]
In addition, a cartridge configuration is realized in which the process means is divided into those having a long life and those having a short life, each process means is made into a cartridge, and can be used according to the life of the main process means. For example, a developing cartridge in which a toner storage unit and a developing device are integrally formed, a drum cartridge in which a photosensitive drum, a primary charger, and a cleaning device are integrally formed are employed.
[0008]
In recent years, a so-called cleanerless type without a cleaning device has been proposed. In an image forming apparatus, a toner image (developer image) corresponding to image information is formed by applying an image forming process (image forming process) including a step of uniformly charging a photosensitive drum to a predetermined polarity and potential. The toner image is transferred to a transfer material such as paper or a transparent film. In the cleanerless system, the toner (residual toner) remaining on the photosensitive drum after the transfer process is removed and collected from the photosensitive drum by the development simultaneous cleaning in the developing device and reused. According to this cleanerless system, since there is no cleaning device, the image forming apparatus main body can be reduced in size.
[0009]
For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 8-137368, residual toner remaining on the photosensitive drum after the transfer process is disposed downstream of the transfer charger and upstream of the primary charger along the rotation direction of the photosensitive drum. A toner charge amount control means (developer charge amount control means) for aligning the charge polarity with the regular charge polarity is provided to prevent the residual toner from adhering to the contact charging member of the primary charger, and to prevent fogging images due to charging defects, etc. There have been proposed cleanerless type image forming apparatuses and process cartridges which prevent the occurrence.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
The toner charge amount control means described above uses a fixed brush-shaped member having moderate conductivity. However, when the charge (tribo) of the residual toner is controlled to an appropriate charge amount with a normal polarity, In some cases, excessive charging of the residual toner may occur. If the residual toner is excessively charged, the reflection force between the photosensitive drum and the excessively charged residual toner is too strong, so that the residual toner does not adhere to the contact charging member and cannot be recovered by the developing device. Furthermore, the transfer charger cannot transfer to the transfer material. As a result, the excessively charged residual toner may be fused on the photosensitive drum, leading to image defects.
[0011]
It has been found that this is caused by the fact that the fixed brush member as the toner charge amount control means continues to be located at the same position on the photosensitive drum. That is, when there is uneven resistance in the toner charge amount control means, overcharging or undercharging will always occur at the same portion on the photosensitive drum. Of these, the excessively charged portion causes the above-mentioned problem of excessive charging and fusing of the residual toner. On the other hand, in the portion where charging is insufficient, the residual toner cannot be charged sufficiently, causing a problem that the contact charging member is contaminated with toner.
[0012]
Along with the diversification of user needs in recent years, a large amount of residual toner is generated at a time by continuous printing operation of images with a high printing rate such as photographic images, or by multiple development on a photosensitive drum with colorization. As a result, the above-described problem becomes more prominent.
[0013]
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a toner processing apparatus, a process cartridge, and an image forming apparatus that can prevent defective charging and defective images by removing residual toner satisfactorily.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to
[0017]
According to a second aspect of the present invention, in the toner processing apparatus according to the first aspect of the present invention, the toner processing device further includes a guide portion that regulates a position of the spacer in the generatrix direction of the image carrier.
[0018]
Claim 3The invention according toClaim 1 or 2In the toner processing apparatus described in the
[0020]
Claim 4The invention according toClaim 3The toner processing apparatus according to
[0021]
Claim 5The
[0022]
Claim 6The invention according toClaim 5In the toner processing apparatus described in the
[0023]
Claim 7The invention according toClaim 6In the toner processing apparatus described in the
[0025]
Claim 8The invention according toClaim 7The toner processing apparatus according to
[0026]
Claim 9The invention relates to an image carrier on which a toner image is formed on a surface, and a toner processing device that processes toner remaining on the surface of the image carrier after the toner image on the image carrier is transferred to another member. In a process cartridge that is integrally incorporated in a cartridge container and is detachable from the image forming apparatus main body, the toner processing apparatus includes:
[0027]
Claim 10According to the invention, an image carrier having a movable surface, a charging unit for charging the surface of the image carrier, an exposure unit for exposing the surface of the image carrier after charging to form an electrostatic latent image, Developing means for developing the toner image by attaching toner to the electrostatic latent image, Transfer means for transferring the toner image formed on the surface of the image carrier to another member, and the surface of the image carrier after transferring the toner image A toner processing apparatus for processing residual toner remaining in the toner processing apparatus, wherein the toner processing apparatus comprises:
[0028]
Claim 11The invention according toClaim 10In the image forming apparatus described in the above, a process cartridge in which at least the image carrier and the toner processing apparatus are integrally incorporated in a cartridge container, and an image forming apparatus main body to which the process cartridge is detachably mounted. , Comprising.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol was attached | subjected about the member and apparatus common between each drawing, and the duplication description about these was abbreviate | omitted suitably.
[0030]
Here, in the following description, a direction along the axis (bus line) of the photosensitive drum is referred to as an axial direction or a longitudinal direction. This axial direction is a direction orthogonal to the transfer direction of the transfer material. Further, the left and right are the left and right when the transfer material is transported from the upstream side to the downstream side, and the upper and lower sides are the upper and lower sides in the process cartridge mounting state, respectively.
[0031]
<
FIG. 1 shows an example of an image forming apparatus according to the present invention. The image forming apparatus shown in the figure is an electrophotographic four-color full-color laser beam printer. Hereinafter, it is referred to as an image forming apparatus.
[0032]
[Overall Description of Image Forming Apparatus]
First, an outline of a schematic configuration of the entire image forming apparatus illustrated in FIG. 1 will be described.
[0033]
The image forming apparatus shown in FIG. 1 includes four process cartridges each having a drum-type electrophotographic photosensitive member (hereinafter referred to as “photosensitive drum”) 2 as image carriers, ie, yellow, magenta, cyan, and black.
[0034]
Below the image forming unit, a
[0035]
Further, on the downstream side of the
[0036]
The image forming apparatus according to the present embodiment is an image forming apparatus that employs a cleanerless system as a cleaner system. Residual toner remaining on the
[0037]
Next, the configuration of each member, device, means and the like of the above-described image forming apparatus will be sequentially described in detail.
[0038]
[Feeding means]
The
[0039]
The
[0040]
[Process cartridge]
As shown in FIG. 2 (enlarged view of the process cartridge in FIG. 1), each
[0041]
In the present embodiment, for example, the number of rotations of the
[0042]
The
[0043]
The
[0044]
As shown in FIG. 4 (cross-sectional views passing through the shafts of the photosensitive drum, the charging roller, and the stirring screw), a drum flange (drive flange) is provided at the back end portion (right end portion in the figure) of the
[0045]
[Primary charger (charging device)]
A primary charger (charging device) 3 as a charging means uses a contact charging method. In this embodiment, as shown in FIG. 2, a charging
[0046]
The charging
[0047]
A charging
[0048]
The
[0049]
The image forming apparatus according to the present embodiment employs a cleanerless system as a cleaner system. Next, this cleanerless system will be described.
[0050]
[Cleanerless system (cleaner system)]
The outline of the cleanerless system in the image forming apparatus of the present embodiment will be described first. Residual toner on the
[0051]
Since the residual toner on the
[0052]
In order to effectively perform the simultaneous cleaning of the residual toner on the
[0053]
In addition, with the diversification of user needs in recent years, a large amount of residual toner is generated at a time due to continuous printing operation (continuous image forming operation) such as an image with a high printing rate such as a photographic image. Is further encouraged.
[0054]
Therefore, in the present embodiment, the photosensitive drum is located at a position downstream of the transfer portion d and upstream of the charging portion a along the rotation direction (arrow R direction) of the
[0055]
By providing the residual toner uniformizing means 3g, even if the residual toner on the pattern on the
[0056]
In the present embodiment, the residual toner equalizing means 3g and the toner charge amount control means 3h are brush-like members having appropriate conductivity, and hold the brush portions 3ga and 3ha and the brush portions 3ga and 3ha, respectively. Base portions 3gb and 3hb. These brush parts 3ga and 3ha are comprised by planting the fibrous member which has electroconductivity. The residual toner uniformizing means 3g and the toner charge amount control means 3h include
[0057]
Further, the above-mentioned residual toner uniformizing means 3g and toner charge amount control means 3h are moved (reciprocated) in the longitudinal direction of the
[0058]
[Exposure device (exposure means)]
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the above-described exposure to the
[0059]
[Developing device (developing means)]
The developing
[0060]
As shown in FIG. 4, the developing
[0061]
In this embodiment, a negatively charged toner having an average particle diameter of 6 μm is used as the toner, and the saturation magnetization is 205 emu / cm as the magnetic carrier.3A magnetic carrier having an average particle size of 35 μm was used. Further, a mixture of toner and carrier at a weight ratio of 6:94 is used as a developer.
[0062]
As shown in FIG. 2, the
[0063]
As shown in FIG. 4, the toner replenished from a toner replenishing container 5 (described later) disposed above the developing
[0064]
Here, a developing process for visualizing the electrostatic latent image formed on the
[0065]
With the rotation of the developing
[0066]
The developer layer on the developing
[0067]
In general, in the two-component development method, when an AC voltage is applied, the development efficiency increases and the image becomes high-quality, but conversely, fogging tends to occur. For this reason, in general, it is possible to prevent fogging by providing a potential difference between the DC voltage applied to the developing
[0068]
When the toner is consumed by development, the toner concentration in the developer decreases. In the present embodiment, a sensor 4g (see FIG. 2) that detects the toner concentration is disposed at a position close to the outer peripheral surface of the stirring screw 4eB. When the sensor 4g detects that the toner density in the developer has dropped below a predetermined density level, a command to replenish toner from the toner replenishing container 5 into the developing
[0069]
[Toner supply container]
As shown in FIG. 1, the
[0070]
As shown in FIG. 2, a stirring
[0071]
[Intermediate transfer unit (transfer means)]
The
[0072]
As shown in FIG. 1, the
[0073]
In the secondary transfer portion, a
[0074]
A
[0075]
Here, as the
[0076]
[Fixing device (fixing means)]
The toner image formed on the
[0077]
As shown in FIG. 1, the fixing
[0078]
[Installation of process cartridge and toner supply container]
Next, the mounting procedure of the
[0079]
As shown in FIG. 3, a
[0080]
A centering
[0081]
As shown in FIG. 2, in the image forming apparatus
[0082]
The rotatable centering
[0083]
On the other hand, as shown in FIG. 5, when the toner supply container 5 is inserted to the innermost part, the toner supply container 5 is positioned and fixed with respect to the support pins 64 protruding from the
[0084]
[Configuration of toner processing device (brush unit)]
Next, the toner processing apparatus according to the present embodiment will be described in more detail with reference to FIGS. In the present embodiment, the toner processing apparatus is constituted by a
[0085]
As shown in FIGS. 7 and 8, the residual toner equalizing means 3g and the toner charge amount control means 3h are unitized to constitute a
[0086]
[Brush unit drive configuration]
The primary charger (charging means) 3 has a
[0087]
When the
[0088]
[Brush unit support and brush penetration]
As shown in FIG. 7, in the above-described
[0089]
Similarly, if the postures of the residual toner uniformizing means 3g and the toner charge amount control means 3h are not in the state of being directed toward the center of the
[0090]
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIGS. 8 and 9, the postures of the residual toner uniformizing means 3g and the toner charge amount control means 3h are held in the state of being directed toward the center of the
[0091]
As shown in FIG. 9, the
[0092]
Further, the
[0093]
Accordingly, the
[0094]
When driven by the image forming apparatus
[0095]
According to the above-described embodiment, the photosensitive drum is caused by the excessive charge of the residual toner in the minimum (local) by moving the toner charge amount control means 3h in the longitudinal direction (the direction of the arrow K3 in FIGS. 8 and 10). 2 to prevent the toner from fusing to the surface, to prevent the residual toner from adhering to the
[0096]
<Reference Example 1>
FIG.Reference example 1It is a side view of the
[0097]
Reference example 1In the
[0098]
The
[0099]
Reference example 1According to the above, in addition to the effects of the first embodiment described above, the
[0100]
In addition,Reference example 1Then, in order to control the posture of the
[0101]
In the above embodiment, the case where the image carrier is a drum-type photosensitive drum has been described. However, the present invention can also be applied to a case where the image carrier is a belt-like photosensitive belt. In this case, the same effect as described above can be obtained.
[0102]
In the above-described embodiment, the example in which the residual
[0103]
In the above-described embodiment, an example in which the
[0104]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the residual toner remaining on the surface of the image carrier after the transfer is predetermined on the downstream side of the transfer unit and the upstream side of the charging unit along the moving direction of the image carrier surface. The developer charge amount control means for performing the charging process to the polarity of the image is arranged, and the developer charge amount control means is disposed at a predetermined distance from the surface of the image carrier and is held in an opposed posture in contact with the surface of the image carrier. By reciprocating in the generatrix direction of the body surface, the residual toner can be charged satisfactorily without unevenness, so that charging failure (primary charging failure) and image failure can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view illustrating a schematic configuration of an image forming apparatus.
FIG. 2 is a vertical cross-sectional view showing configurations of a process cartridge and a toner supply container.
FIG. 3 is a perspective view showing a state in which a toner supply container and a process cartridge are exposed by opening a front door and a centering plate on the front side of the image forming apparatus main body.
FIG. 4 is a cross-sectional view passing through respective axes of a photosensitive drum, a charging roller, and a stirring screw.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view passing through a stirring shaft and a screw shaft.
FIG. 6 is a perspective view of a primary charger and a brush unit.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a primary charger and a brush unit in a direction crossing a longitudinal direction of a charging roller.
FIG. 8 is a front view of a primary charger and a brush unit.
FIG. 9 is a side view of a primary charger and a brush unit.
FIG. 10 is a top view of a primary charger and a brush unit.
FIG. 11Reference example 1FIG. 2 is a side view of the primary charger and the brush unit.
[Explanation of symbols]
1,1Y, 1M, 1C, 1K process cartridge
1a Cartridge container
2 Image carrier (photosensitive drum)
3 Charging means (primary charger, charging device)
3a Charging roller
3g Residual developer uniformizing means (residual toner uniformizing means)
3ga brush part
3gb base
3ha brush part
3hb base
3j Toner processing device (brush unit)
4 Development means (developing device)
11a, 11b brush stand
12 Support members
12a base frame
17 Spacer
17c Arc-shaped part (contact surface)
17d, 17e roller member (disc)
18 Biasing member (compression coil spring)
51Y, 51M, 51C, 51K exposure means (laser scanner)
54 Transfer means (intermediate transfer unit)
54a Other members (intermediate transfer belt)
100 Image forming apparatus main body
X1 Amount of penetration of the brush part of the residual toner (residual developer) uniformizing means to the surface of the image carrier (photosensitive drum),
X2 Amount of penetration of the brush portion of the toner charge amount (developer charge amount) control means to the surface of the image carrier (photosensitive drum)
Claims (11)
前記像担持体表面の移動方向に沿っての前記転写手段の下流側でかつ前記帯電手段の上流側に配置されて前記残留トナーの電荷を所定の極性に帯電処理する現像剤帯電量制御手段を有し、
前記現像剤帯電量制御手段は、前記像担持体表面から所定の距離に配置されて前記像担持体表面に当接した対向姿勢で、前記像担持体表面の母線方向に往復移動するように支持され、
前記現像剤帯電量制御手段を支持する支持部材と、前記支持部材を往復移動可能に保持するスペーサと、前記スペーサを前記像担持体表面に当接させて前記現像剤帯電量制御手段を前記対向姿勢に保持する付勢部材と、を有し、
前記スペーサは、前記像担持体表面との当接部分に、前記像担持体表面の形状に倣った円弧状部を有する、ことを特徴とするトナー処理装置。In a toner processing apparatus for processing a residual toner remaining on the surface of an image carrier after the toner image formed on the surface of the image carrier by a charging unit, an exposure unit, and a developing unit is transferred to another member by a transfer unit.
A developer charge amount control unit arranged on the downstream side of the transfer unit and the upstream side of the charging unit along the moving direction of the surface of the image carrier to charge the residual toner to a predetermined polarity; Have
The developer charge amount control means is supported so as to reciprocate in the generatrix direction of the surface of the image carrier in an opposing posture arranged at a predetermined distance from the surface of the image carrier and in contact with the surface of the image carrier. And
A support member that supports the developer charge amount control means, a spacer that holds the support member so as to be reciprocally movable, and the developer charge amount control means that faces the surface of the image carrier by contacting the spacer. An urging member that holds the posture;
The toner processing apparatus according to claim 1, wherein the spacer has an arc-shaped portion that follows the shape of the surface of the image carrier at a contact portion with the surface of the image carrier.
前記トナー処理装置が、請求項1ないし8のいずれか記載のトナー処理装置である、ことを特徴とするプロセスカートリッジ。An image carrier on which a toner image is formed on the surface, and a toner processing device for processing the toner remaining on the surface of the image carrier after the toner image on the image carrier is transferred to another member, are integrated with the cartridge container. In a process cartridge that is built in and detachable from the image forming apparatus main body,
A process cartridge, wherein the toner processing apparatus is the toner processing apparatus according to claim 1 .
前記トナー処理装置が、請求項1ないし8のいずれか記載のトナー処理装置である、ことを特徴とする画像形成装置。An image carrier having a movable surface, a charging unit for charging the surface of the image carrier, an exposure unit for exposing the charged image carrier surface to form an electrostatic latent image, and the electrostatic latent image A developing means for developing a toner image by attaching toner to the toner, a transfer means for transferring the toner image formed on the surface of the image carrier to another member, and a residual toner remaining on the surface of the image carrier after the toner image is transferred In an image forming apparatus comprising a toner processing device for processing
An image forming apparatus, wherein the toner processing apparatus is the toner processing apparatus according to claim 1 .
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