JP3982735B2 - 回転型現像装置またはそれを用いた画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、たとえばカラー記録や黒赤2色記録を行うことができる、多色の複写機・ファクシミリ・プリンタやそれらの複合機などの画像形成装置に適用し得る。または、そのような画像形成装置において、現像器とそれに現像剤を補給する現像剤収容器とよりなる現像ユニットを複数備え、回転してそのうちの1の現像ユニットを選択して現像位置へと移動し、像担持体に形成した静電潜像を現像する回転型現像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、色分解光像を像担持体に露光し、形成された各潜像をそれぞれ色分解光の補色のトナーで現像し、得られた複数のトナー像を同一転写紙上に重ね合わせて転写する方式のフルカラー複写機等の画像形成装置や、異なる色で再現すべき画像を別々に像担持体上に露光して異なる色の現像剤で現像し、得られた複数のトナー像を同一転写紙に重ね合わせて転写する多色画像形成装置等が知られている。
【0003】
これらの画像形成装置では、複数の現像ユニットを必要とするが、各現像ユニットを各々別個独立に構成して像担持体の周辺に並設すると装置が大型化してしまう。
【0004】
そこで、像担持体に近接するように回転体を対設するとともに、この回転体に複数の現像ユニットを所定の位置に支持し、各現像ユニットを現像位置に順次回動搬送させることにより、像担持体上の潜像を各色トナーにて現像するようにした回転型現像装置が開発されている。
【0005】
ところで、このような回転型現像装置においては、ある所定回数(枚数)の画像形成を行うために必要かつ充分な量のトナーを現像装置内部あるいは、装置外部に貯蔵するトナー室を設け、少なくとも像担持体上の静電潜像を現像するのに充分な量のトナーを常に現像剤担持体としての現像ローラ上に供給してやる必要がある。
【0006】
このようなトナー室を現像装置内部に設けるものとしては、たとえば特開昭58−172660号公報に記載されるように、放射状仕切板により仕切られた各仕切室にトナーを貯蔵するものがある。
【0007】
しかしながら、特開昭58−172660号公報に記載された現像装置においては、外部からトナーの補充ができないため、いずれかの仕切室内のトナーが不足した時点で現像装置を交換、あるいは破棄する必要があり、他の仕切り室に残ったトナーまで同時に交換、破棄されることになり大変不経済であった。
【0008】
また、装置の交換頻度を減らしたり、使用期間を延長するために現像装置内のトナー貯蔵量を多くしようとすると現像装置が大型化する問題があった。
【0009】
そこで、発明者等は、特開平5−313488号公報に記載されているように、現像装置の一側部に設けられ、現像剤を収容する現像剤収容器とを有し、現像剤収容器内に収容された現像剤を、その長手方向に搬送する第1の搬送部材と、第1の搬送部材の上方に位置し、第1の搬送部材の現像剤搬送方向とは反対方向に現像剤を搬送する第2の搬送部材を有する現像装置を提案した。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特開平5−313488号公報に記載の現像装置に於いては、第1、第2の搬送部材の回動により、トナー搬送部のトナーは常にストレスを受けている。
【0011】
トナー中には、トナーの流動性を向上、あるいは帯電性等を適正化するために、トナー粒子に比べて小粒径で、かつ高硬度のたとえば、シリカや、酸化チタン等の添加物が混入されている。
【0012】
経時に渡り、トナーにストレスが掛かり続けると、そのようなトナー内の添加剤粒子が、トナー粒子の中に埋没して、見かけの添加混入割合が変化したり、トナー粉砕時の形状から、角の丸まった様な形状に変化したり、あるいは、トナーの平均粒径が小径化したりして、トナーの流動性、あるいは帯電性等が変化し、画像の均一性が低下したり、地肌汚れ等の画像劣化を引き起こしていた。
【0013】
そこで、この発明の第1の課題は、画像形成装置の回転型現像装置において、トナーにストレスがかかることを防ぎ、画像の均一性が低下したり、地肌汚れ等の画像劣化が生じたりすることを防止することにある。
【0014】
第2の課題は、現像器の長手方向に現像剤を良好に搬送可能とすることにある。
【0015】
さらに、特開平5−313488号公報に記載の現像装置をそのまま回転型の現像装置に適用すると、現像装置の開口が下向きとなったとき、現像装置内に収納するトナーが開口から漏れ出すおそれがあり、シールが困難でトナー飛散を生ずる問題がある。そこで、この発明の第3の課題は、現像装置の開口が下向きとなったときにも、現像装置内のトナーが開口から漏れ出さないようにシールを容易とし、トナー飛散を防止することにある。
【0016】
第4の課題は、上述した課題を解決した回転型現像装置を備える画像形成装置を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項1に記載の発明は、上述した第1の課題を達成すべく、
回転型現像装置において、
複数の現像ユニットを備え、回転してそのうちの1の現像ユニットを選択して現像位置へと移動可能とし、
1の現像ユニットは、現像剤を長手方向に搬送し、収納する現像剤を付着して像担持体に形成した静電潜像を現像する現像器と、その現像器の端部に有し、収容する現像剤を前記現像器に補給する現像剤収容器とで構成し、
前記現像器には、現像剤保留部と、当該1の現像ユニットを現像位置としたとき、前記現像剤保留部との連通路を前記現像剤保留部の最下部に位置せしめ、その連通路を通して前記現像剤保留部内の現像剤を重力により入れる現像部とを設け、
前記現像剤収容器には、前記現像器に通じ、前記現像剤保留部内の現像剤が減少して高さレベルが低くなると、高さレベルの高低差から、重力により前記現像剤収容器内の現像剤が通過することにより前記現像剤保留部に入り込む開口と、回転にともない収容する現像剤を前記開口に集める仕切り部材とを設けてなる、ことを特徴とする。
【0021】
請求項2に記載の発明は、上述した第1および第3の課題を達成すべく、請求項1に記載の回転型現像装置において、現像器のケース内を連通路を残して隔離部材で離隔し、現像剤収容器から補給した現像剤を一時保留する現像剤保留部と、それから連通路を通して送り込んだ現像剤を像担持体に付着する現像部とを設けてなる、ことを特徴とする。
【0023】
請求項3に記載の発明は、同じく上述した第1および第3の課題を達成すべく、請求項2に記載の回転型現像装置において、現像部内の現像剤を像担持体に付着する開口を、連通路の向きが下向きでないときに下向きとなるように現像部に設けてなる、ことを特徴とする。
【0024】
請求項4に記載の発明は、同じく上述した第1および第3の課題を達成すべく、請求項2、または3に記載の回転型現像装置において、現像剤保留部および連通路を像担持体の幅方向に沿って形成してなる、ことを特徴とする。
【0028】
請求項5に記載の発明は、同じく上述した第1および第3の課題を達成すべく、請求項1に記載の回転型現像装置において、現像剤収容器内に、回転にともない該現像剤収容器内の現像剤を開口を通して現像剤保留部に導く傾斜を設けてなる、ことを特徴とする。
【0029】
請求項6に記載の発明は、上述した第4の課題を達成すべく、画像形成装置において、請求項1ないし5のいずれか1に記載の回転型現像装置を備えてなる、ことを特徴とする。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の形態につき説明する。
図1には、カラー画像形成装置の内部機構の全体概略構成を示す。図示カラー画像形成装置には、この発明による回転型現像装置を備える。
【0032】
図中符号1は、ベルト状像担持体たる可撓性の感光体ベルトである。感光体ベルト1は、回動ローラ2、3間に架設され、回動ローラ2の回転駆動により図中矢印A方向(時計方向)に搬送される。
【0033】
図中符号4は、感光体ベルト1表面を均一に帯電する帯電手段たる帯電チャージャである。図中符号LWは静電潜像露光手段たるレーザ光学装置、5は除電ローラである。また、図中符号6は、後述するイエロ、マゼンタ、シアン、黒の現像剤(トナー)を有する4つの現像ユニットを一体的に形成した、この発明による回転型カラー現像装置である。
【0034】
さらに、図中符号10は、中間転写体たる中間転写ベルトである。中間転写ベルト10は、回動ローラ11、12の間に架設され、回動ローラ11の回転駆動により図中矢印B方向(反時計方向)に搬送される。前記感光体ベルト1と、この中間転写ベルト10は、感光体ベルト1の回動ローラ3部で接触している。該接触部の中間転写ベルト10側には、導電性を有するバイアスローラ13が中間転写ベルト10裏面に所定の条件で接触している。
【0035】
そして、この図示カラー画像形成装置において画像形成動作を行うとき、感光体ベルト1の回転とともに、まず帯電チャージャ4により一様に帯電された後、レーザ光学装置LWにより、画像情報に基づき走査露光されて表面に静電潜像が形成される。露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロ、シアン、マゼンタ、および黒の色情報に分解した単色の画像情報であり、感光体ベルト1の表面はこの情報により半導体レーザ(図示せず)で発生されたレーザービームLにより走査露光される。
【0036】
形成された静電潜像は、後述するこの発明による回転型現像装置6により各々所定のイエロ、シアン、マゼンタ、および黒トナーで各々単色現像され、感光体ベルト1上に各々の色画像が順次形成される。
【0037】
図中矢印A方向に回転する感光体ベルト1上に形成された各単色画像は、感光体ベルト1と同期して図中矢印B方向に回転する中間転写ベルト10上に、イエロ、シアン、マゼンタ、および黒の単色毎に、バイアスローラ13に印加された所定の転写バイアスにより順次重ね転写される。
【0038】
中間転写ベルト10上に重ね合わされたイエロ、シアン、マゼンタ、および黒の画像は、給紙台(給紙カセット)17から給紙ローラ18、搬送ローラ対19A、19B、レジストローラ対20A、20Bを経て転写部へ搬送された転写紙17A上に転写ローラ14により一括転写される。転写終了後、転写紙17Aは定着装置80により定着されて、フルカラー画像が完成し、排紙ローラ対81A、81Bを経て排紙スタック部82に排出される。
【0039】
なお、図中15は、感光体ベルト1に常時当接し、感光体ベルト1上のトナーをクリーニングするクリーニング部材15Aを含むクリーニング装置、および廃棄トナー回収容器である。図中16は、中間転写ベルト10のクリーニング装置で、該クリーニング装置16のクリーニングブレード16Aは、画像形成動作中には中間転写ベルト10表面から離間した位置に保持され、形成像が上述の転写紙17A上に転写された後に中間転写ベルト10表面に当接される。
【0040】
中間転写ベルト10上よりクリーニングブレード16Aによって掻き取られた廃棄トナーは、クリーニング装置16内に設けられたオーガ16Bにより、図面手前方向に搬送され、さらにプロセスカートリッジ31手前側面に設けられた、図示を省略した搬送部により廃棄トナー回収容器15に搬送される。所定量以上の廃棄トナーが廃棄トナー回収容器15内に収容された時点でプロセスカートリッジ31に対し交換することより、プロセスカートリッジ31の長寿命化が図られる。
【0041】
また、感光体ベルト1、帯電チャージャ4、中間転写ベルト10、クリーニング装置16、レジストローラ20Bは、プロセスカートリッジ31として一体的に構成される。廃棄トナー回収容器15は、プロセスカートリッジ31に対して交換可能に組み込まれる。プロセスカートリッジ31のレジストローラ20B側のケース外装部分は、用紙搬送ガイドとしての機能も備えている。
【0042】
さて、上述した回転型現像装置6は、詳しくは図2に示すように、回転支持体22で支持して、イエロの現像ユニット23Y、シアンの現像ユニット23C、マゼンタの現像ユニット23M、黒の現像ユニット23Kを、たとえば図3に示すシアンの現像ユニット23Cのように矢示方向に交換自在に取り付ける。
【0043】
各現像ユニット23は、図4に示すように、それぞれ1/4円筒状の現像器24と、その一端側に一体に設ける1/4円缶状の現像剤収容器25とからなる。
【0044】
現像器24は、図2から判るとおり、ケース26内を連通路27を残して隔離部材28で離隔し、現像剤収容器25から補給した現像剤を一時保留する現像剤保留部32と、それから連通路27を通して送り込んだ現像剤を感光体ベルト1に付着する現像部33とを設ける。
【0045】
そして、連通路27の向きが下向きでないときに下向きとなるように、ケース26に開口26aを設ける。現像部33内には、開口26aから一部を外部に露出する現像ローラ34、それに現像剤を供給する供給ローラ35、それに所定の食い込み量で食い込んでその供給ローラ35上の現像剤を定量化するフリッカ部材36、先端を現像ローラ34に接するブレード37を設ける。
【0046】
現像ローラ34、供給ローラ35、フリッカ部材36は、それぞれ図5のように現像器24内に長手方向に平行に設け、また現像剤保留部32および連通路27も同じく現像器24の長手方向に設け、感光体ベルト1の幅方向に沿って形成してなる。供給ローラ35は発泡ウレタン等の弾性体でつくる。フリッカ部材36は、直径5mm程度の鋼材の丸棒であり、供給ローラ35上のトナーを規制するとともに、供給ローラ35をほぐす働きをする。ブレード37は、ステンレス鋼帯等のバネ性を有する薄板、あるいはウレタンゴム等の弾性体でつくる。
【0047】
一方、現像剤収容器25内には、図6に示すように、上流側側部に沿う回転中心O寄りに、現像剤保留部32に通ずる開口40と、回転にともない該現像剤収容器25内の現像剤を開口40に集める仕切り部材41とを設ける。
【0048】
そして、図示現像装置では、はじめホームポジションにあるときは、図2に示すように、イエロの現像ユニット23Yと黒の現像ユニット23Kのほぼ中間が感光体ベルト1と対向し、いずれの現像ローラ34も感光体ベルト1と対向していない。
【0049】
画像形成動作を行うときは、色情報に同期して図示省略した駆動手段により回転中心Oを中心として図2中時計方向に回転し、イエロから順に現像ユニット23を選択的に現像位置へと回動して図7に示すように現像ローラ34を感光体ベルト1に対向する。そして、供給ローラ35で帯電供給した現像剤を現像ローラ34表面に担持してブレード37で薄層化し、感光体ベルト1に付着して、感光体ベルト1上に形成された静電潜像を現像する。
【0050】
さて、図示現像装置6では、図7に示すように、1の現像ユニット23を現像位置としたとき、その現像ユニット23の現像剤保留部32の最下部に連通路27を位置せしめ、現像剤保留部32内の現像剤が重力により自然に連通路27を通して現像部33に入り込むようにする。
【0051】
また、現像剤保留部32内の現像剤が減少して高さレベルが低くなると、現像剤収容器25内の高さレベルとの高低差から、重力により自然に現像剤収容器25内の現像剤が開口40を通して現像剤保留部32に入り込むようにする。仮に、現像剤保留部32内に現像剤がほとんどない状態でも、現像装置6を1回、あるいは数回回転するだけで、現像剤保留部32内を現像剤で満たすことができる。
【0052】
ところで、この発明においては、現像装置6の回転によって、現像剤収容容器25に収容された現像剤を、現像装置6の長手方向に搬送する。このため、現像剤は、流動性が高いことが好ましく、安息角が60度以下のものを用いたところ、その60度を超える安息角のものよりも、より良好な搬送結果が得られた。なお、現像剤の安息角は、ふるい上の試料(現像剤)を振動により自然落下させ、測定用テーブル上に堆積させて求めた。
【0053】
以上のとおり、図示現像装置では、その回転駆動にともない重力を利用して現像剤収容器25から現像剤保留部32、現像剤保留部32から現像部33へと現像剤を補給するから、現像剤にストレスが加わることを防ぎ、現像剤を安定供給して、画像の均一性が低下したり、地肌汚れ等の画像劣化が生じたりすることを防止することができる。
【0054】
また、現像剤量の検知や複雑な供給量制御を不要としてレイアウト自由度を大きくし、感光体ベルト1に対する断面占有率を小さくして小型化することができる。
【0055】
ところで、図8において、(a)は現像装置6がホームポジションにあるときの現像剤収容器25の状態を示す。この状態から、図中矢印D方向に回動して(b)に示すようにイエロの現像ユニット23Yが現像位置にくると、イエロの現像剤収容器25Y内の現像剤は、重力により下流側側部a側のコーナーに集まる。
【0056】
次に、さらにD方向に回動して(c)に示すようにシアンの現像ユニット23Cが現像位置にくると、イエロの現像剤収容器25Y内の現像剤は、重力により円弧部b上に集まる。
【0057】
さらにD方向に回動して(d)に示すようにマゼンタの現像ユニット23Mが現像位置にくると、イエロの現像剤収容器25Y内の現像剤は、重力により今度は上流側側部c側のコーナーに集まる。
【0058】
さらにD方向に回動して(e)に示すように黒の現像ユニット23Kが現像位置にくると、イエロの現像剤収容器25Y内の現像剤は、仕切り部材41Yにより開口40Yへと導かれる。
【0059】
現像装置6のさらなる回転駆動により、現像装置は、再び(a)に示すホームポジションに戻る。
【0060】
なお、図9に示すように、現像剤収容器25内のケースに傾斜44を設け、現像装置6の回転にともない仕切り部材41により集められた現像剤収容器25内の現像剤を効率よく開口40へと向けるようにするとよい。
【0061】
ところで、上述した現像装置6では、各現像ユニット23の現像器24と現像剤収容器25とを一体に形成し、現像剤がなくなったときには現像ユニット全体を新しいものと交換した。しかし、図10に示すように、各現像ユニット23の現像剤収容器25を現像器24と別体とし、カートリッジ式として現像剤がなくなったときには現像剤収容器25のみを交換する現像ユニット23を有する現像装置にも同様に適用することができる。なお、図中符号24aは、現像剤収容器25に対する現像器24の接続開口である。
【0062】
【発明の効果】
以上のとおり、請求項1に係る発明によれば、現像剤収容器に収納した現像剤を、回転によって現像器の長手方向に搬送するから、搬送するとき、現像剤にストレスが加わることを防ぎ、現像剤を安定供給して、画像の均一性が低下したり、地肌汚れ等の画像劣化が生じたりすることを防止することができる。
【0063】
また、現像器の長手方向には、現像剤を搬送する部材を設けていないから、さらに現像剤へのストレスを少なくすることができる。
【0064】
さらに、安息角が60度以下の現像剤を使用するから、現像剤を現像器の長手方向に良好に搬送することができる。
【0065】
加えて、現像剤収容器には、収納した現像剤を集める仕切り部材を備えるから、現像剤に十分な高さを与えることができ、現像剤を現像器の長手方向に良好に搬送することができる。
【0066】
また、回転にともない現像剤保留部の現像剤を連通路を通して現像部へと送り込むから、現像剤にストレスが加わることを防ぎ、現像剤を安定供給して、画像の均一性が低下したり、地肌汚れ等の画像劣化が生じたりすることを防止することができる。
【0067】
また、現像剤量の検知や複雑な供給量制御を不要としてレイアウト自由度を大きくし、感光体ベルトに対する断面占有率を小さくして小型化することができる。
【0068】
さらに、現像器のケース内を連通路を残して隔離部材で隔離するから、連通路を通して現像剤保留部から現像部へと移動する現像剤量を制限することができ、現像部の開口を下向きとしたときにも現像部から外部へのトナー漏れを防ぎ、トナー飛散を減ずることができる。
【0069】
請求項3に係る発明によれば、現像部の開口を下向きとしたとき、連通路の向きが下向きとならないから、現像部へと現像剤が送り込まれることがなく、現像部からのみのトナー漏れを防止すればよいこととなり、シールを容易としてシール性を向上し、トナー飛散を一層減ずることができる。
【0070】
請求項4に係る発明によれば、現像剤保留部および連通路を像担持体の幅方向に沿って形成するから、像担持体に対して均一に現像剤を付着することができる。
【0071】
請求項1に係る発明によれば、さらに加えて、1の現像ユニットを現像位置としたとき、その現像ユニットの現像剤保留部の現像剤を重力により現像部に送り込むから、一層現像剤にストレスが加わることを防ぎ、経時による現像剤劣化を防いで現像剤を安定供給し、画像の均一性が低下したり、地肌汚れ等の画像劣化が生じたりすることを防止することができる。
【0072】
請求項1に係る発明によれば、また、1の現像ユニットを現像位置としたとき、その現像ユニットの現像剤保留部の最下部に連通路を位置するから、現像剤保留部内の現像剤を完全に現像部へと送り込むことができる。
【0074】
請求項5に係る発明によれば、現像剤収容器内に、回転にともない該現像剤収容器内の現像剤を開口を通して現像剤保留部に導く傾斜を設けるから、現像装置の回転にともない、仕切り部材により集められた現像剤収容器内の現像剤を効率よく開口へと向けることができる。
【0075】
請求項6に係る発明によれば、それぞれ上述した請求項1ないし5のいずれか1に係る発明の効果を有する回転型現像装置を備えた画像形成装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】カラー画像形成装置の内部機構の全体概略構成図である。
【図2】そのカラー画像形成装置に備えるこの発明による回転型現像装置の現像器部分の縦断面図である。
【図3】その回転型現像装置の外観斜視図である。
【図4】その回転型現像装置で用いる1の現像ユニットの斜視図である。
【図5】その現像ユニットの内部構成図である。
【図6】前記回転型現像装置の現像剤収容器部分の縦断面図である。
【図7】同回転型現像装置の1の現像ユニットを現像位置へと移動した状態構成図である。
【図8】同回転型現像装置の回転駆動にともなう現像剤収容器部分の状態説明図である。
【図9】前記回転型現像装置で用いる他の現像ユニットの内部構成図である。
【図10】前記回転型現像装置で用いるまた別の現像ユニットの分解斜視図である。
【符号の説明】
1 感光体ベルト(像担持体)
6 回転型現像装置
22 回転支持体
23 現像ユニット
24 現像器
25 現像剤収容器
26 ケース
26a 窓
27 連通路
28 隔離部材
32 現像剤保留部
33 現像部
34 現像ローラ
35 供給ローラ
36 フリッカ部材
37 ブレード
40 開口
41 仕切り部材
44 傾斜
Claims (6)
- 複数の現像ユニットを備え、回転してそのうちの1の現像ユニットを選択して現像位置へと移動可能とし、
1の現像ユニットは、現像剤を長手方向に搬送し、収納する現像剤を付着して像担持体に形成した静電潜像を現像する現像器と、その現像器の端部に有し、収容する現像剤を前記現像器に補給する現像剤収容器とで構成し、
前記現像器には、現像剤保留部と、当該1の現像ユニットを現像位置としたとき、前記現像剤保留部との連通路を前記現像剤保留部の最下部に位置せしめ、その連通路を通して前記現像剤保留部内の現像剤を重力により入れる現像部とを設け、
前記現像剤収容器には、前記現像器に通じ、前記現像剤保留部内の現像剤が減少して高さレベルが低くなると、高さレベルの高低差から、重力により前記現像剤収容器内の現像剤が通過することにより前記現像剤保留部に入り込む開口と、回転にともない収容する現像剤を前記開口に集める仕切り部材とを設けてなる、回転型現像装置。 - 前記現像器のケース内を前記連通路を残して隔離部材で離隔し、
前記現像剤収容器から補給した現像剤を一時保留する前記現像剤保留部と、それから前記連通路を通して送り込んだ現像剤を前記像担持体に付着する前記現像部とを設けてなる、請求項1に記載の回転型現像装置。 - 前記現像部内の現像剤を前記像担持体に付着する開口を、前記連通路の向きが下向きでないときに下向きとなるように前記現像部に設けてなる、請求項2に記載の回転型現像装置。
- 前記現像剤保留部および前記連通路を前記像担持体の幅方向に沿って形成してなる、請求項2、または3に記載の回転型現像装置。
- 前記現像剤収容器内に、回転にともない該現像剤収容器内の現像剤を前記開口を通して前記現像剤保留部に導く傾斜を設けてなる、請求項1に記載の回転型現像装置。
- 請求項1ないし5のいずれか1に記載の回転型現像装置を備えてなる、画像形成装置。
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