JP4027602B2 - 現像装置・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及び該画像形成装置に用いられる現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の画像形成装置では、像担持体上に形成した潜像に、現像装置によってトナーを供給して可視像とし、これを紙などのシート状の記録材に転写するようになっている。このような画像形成装置に用いられる現像装置、特にキャリアとトナーとからなる現像剤を用いた現像装置においては、現像剤担持体としての現像スリーブ上に現像剤を担持して搬送し、像担持体上の潜像にトナーを与えることから、像担持体との対向部である現像領域にある現像スリーブ部分の現像剤中から潜像に応じたトナーの消費が行われる。
像担持体の軸方向における潜像の電位分布は、通常、不均一なので、現像スリーブ上の現像剤からのトナー消費も不均一となり、現像領域を通過して現像器内に戻ってきた現像スリーブ部分の現像剤には、現像スリーブの軸方向でトナー濃度に相違が生じる。従って、良好な現像を継続して行うためには、現像器内における現像スリーブの軸方向での現像剤の攪拌、いわゆる現像剤の「横攪拌」が必要となる。
【０００３】
現像剤の横攪拌の機構としては、例えば、特開平５−２３３３号公報に記載されているように、現像剤規制部材としてのドクターブレードによって現像スリーブ上から掻き取られた現像剤を受けて流下（落下）させる現像剤流下用部材としてのセパレータを用いる方式が知られている。
セパレータはその上面に複数のフィンを有しており、これによって、複数の流下用案内路が形成されている。各フィンは、現像剤を現像スリーブの軸方向に直交する方向に対して斜行させる（斜めに移動させる）ように配置されている。
このため、現像剤は現像スリーブの軸方向に変位しながら現像スリーブからはなれた箇所へ案内され、落下する。落下した現像剤はパドルホイール等の現像剤供給部材により攪拌されながら汲み上げられ、再び現像スリーブへ供給される。現像剤をセパレータ上で斜行させることによって、現像剤供給部材によるいわゆる縦攪拌に対し、横攪拌がなされる。
【０００４】
特開平６−８３１９５号公報には、セパレータにおける斜行方向奥端部（例えば現像スリーブの軸方向奥端部）の現像剤を攪拌スクリューによって斜行による変位方向と逆方向へ搬送して落下させ、横攪拌の機能を高める構成が記載されている。 上記いずれの構成においても、隣合うフィンの傾斜及び流下位置の現像スリーブとの距離は同一であり、セパレータ上から各フィンに沿って斜行した後、現像剤は現像スリーブの軸に略平行な線上に落下するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来における構成では、現像剤はフィンの傾斜によって現像スリーブの軸方向に徐々に移動し、セパレータの奥端部に達した現像剤は攪拌スクリューによって逆方向の手前側に搬送されて落下する。これによって現像剤が循環しながら混ざり合い、横攪拌がなされる。
しかしながら、セパレータ上でフィンに区切られた現像剤は、端部で攪拌スクリューにより手前側へ搬送されるものを除き、均等に同じ距離だけ現像スリーブの軸方向に移動して落下するため、横攪拌に時間を要し、現像を継続して行う上で画像濃度が不均一になるという不具合があった。
【０００６】
このように、現像剤はセパレータ及びフィンによって現像スリーブの軸方向に均等にシフトしていくため、濃度の薄い領域の幅がほとんど変わらないまま循環がなされ、効率の悪い横攪拌となっていた。この様子を、図１０に示す。
図１０（ａ）は、トナー濃度を片寄らせて全面黒のパターンを出力した際の様子を示しており、図中、下方向がプリント方向である。ハッチングは黒色であることを示し、ドットは濃度の低い状態を示している。トナー濃度の低い領域Ｙでは画像の濃度も薄く出力されている。
図１０（ｂ）、（ｃ）は、現像剤が均等にフィンによって図中方向に移動することにより、濃度の低い領域Ｙが略同じ幅で移動していく様子を示している。横攪拌等により濃度は少しずつ上昇する。
【０００７】
本発明は、横攪拌を短時間で且つ効率的に行うことができ、画像濃度の均一性を得ることができる現像装置及びこれを備えた画像形成装置の提供を、その目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、現像剤を搬送して像担持体上に形成された潜像を現像する現像剤担持体と、該現像剤担持体に供給するための現像剤を収容する現像容器と、該現像容器内の現像剤を該現像剤担持体に供給する現像剤供給部材と、該現像剤担持体上の現像剤を現像に適する厚さに規制する現像剤規制部材と、該現像剤規制部材によって掻き取られた現像剤を該現像剤担持体から離れた箇所へ流下させる現像剤流下用部材を有する現像装置において、上記現像剤流下用部材が、現像剤を上記現像剤担持体の軸方向と直交する方向に対して同一向きに斜行させる複数の流下用案内路を有し、上記各流下用案内路における上記現像剤担持体側から現像剤の流下位置までの距離が、上記現像剤担持体の軸方向で異なっている、という構成を採っている。
【０００９】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の現像装置において、上記複数の流下用案内路における上記流下位置までの距離が交互に異なっている、という構成を採っている。
【００１０】
請求項３記載の発明では、請求項１又は２記載の現像装置において、上記現像剤流下用部材の流下方向下流側端部に上記現像剤担持体の軸方向に延びる現像剤搬送路が設けられ、該現像剤搬送路は上記現像剤流下用部材の斜行方向奥端部と連通し、該現像剤搬送路には現像剤を斜行による変位方向と逆方向に搬送する現像剤搬送部材が設けられている、という構成を採っている。
【００１１】
請求項４記載の発明では、請求項３記載の現像装置において、上記現像剤搬送路に、現像剤を溢れ出させる切欠部が設けられている、という構成を採っている。
【００１２】
請求項５記載の発明では、像担持体上に形成された潜像を現像装置により可視像化し、該可視像を記録材に転写して画像を形成する画像形成装置において、上記現像装置が、請求項１乃至４のうちの一つに記載のものである、という構成を採っている。
【００１３】
請求項６記載の発明では、現像剤を搬送して像担持体上に形成された潜像を現像する現像剤担持体と、該現像剤担持体に供給するための現像剤を収容する現像容器と、該現像容器内の現像剤を該現像剤担持体に供給する現像剤供給部材と、該現像剤担持体上の現像剤を現像に適する厚さに規制する現像剤規制部材と、該現像剤規制部材によって掻き取られた現像剤を該現像剤担持体から離れた箇所へ流下させる現像剤流下用部材を有する現像装置において、上記現像剤流下用部材が、現像剤を上記現像剤担持体の軸方向と直交する方向に対して斜行させる複数の流下用案内路を有し、該現像剤流下用部材の流下方向下流側端部に上記現像剤担持体の軸方向に延びる現像剤搬送路が設けられ、該現像剤搬送路は上記現像剤流下用部材の斜行方向奥端部と連通し、該現像剤搬送路には現像剤を斜行による変位方向と逆方向に搬送する現像剤搬送部材が設けられ、該現像剤搬送路には現像剤を溢れ出させる切欠部が設けられている、という構成を採っている。
【００１４】
請求項７記載の発明では、像担持体上に形成された潜像を現像装置により可視像化し、該可視像を記録材に転写して画像を形成する画像形成装置において、上記現像装置が、請求項１乃至６のうちの一つに記載のものである、という構成を採っている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施形態における画像形成装置は、像担持体としての感光体ドラム１と、現像装置４等を有している。感光体ドラム１の周りには、感光体ドラム１の表面を一様に帯電する帯電手段としての帯電ローラ２と、画像情報に基づいてレーザー光３により感光体ドラム１の帯電処理面に潜像を形成する図示しない露光手段と、感光体ドラム１上に形成された潜像に対して帯電したトナーを付着させてトナー像を形成する現像装置４と、感光体ドラム１上に形成されたトナー像を記録剤としての用紙Ｐに転写するためのベルト方式の転写手段５と、転写後に感光体ドラム１上に残ったトナーを除去するクリーニング手段７と、感光体ドラム１上の残留電位を除去する除電手段８等が設けられている。
転写手段５は、転写ベルト５ａと、駆動ローラ５ｂと、バイアスローラとしての従動ローラ５ｃと、テンションローラ５ｄ等を有している。クリーニング手段７は、ケーシング７ａと、該ケーシング７ａに支持されたクリーニングブレード７ｂと、クリーニングブラシ７ｃと、除去されたトナーを図示しない廃トナータンク又はリサイクル機構へ搬送する搬送スクリュー７ｄ等を有している。
【００１６】
帯電ローラ２により表面を一様に帯電された感光体ドラム１は、露光光３によって静電潜像を形成され、現像装置４によってトナー像を形成される。該トナー像は転写手段５により、図示しない給紙手段から給紙された用紙Ｐへ転写される。トナー像を転写された用紙Ｐは図示しない定着手段へ送られ、ここで熱と圧力によりトナー像を定着される。
転写されずに感光体ドラム１上に残ったトナーはクリーニング手段７によって回収される。残留トナーを除去された感光体ドラム１は除電手段８により初期化され、次回の画像形成プロセスに供される。
【００１７】
次に、図２に基づいて現像装置４を詳細に説明する。
現像装置４は、現像容器部４Ａと、トナー補給部４Ｂとから構成されている。現像容器部４Ａでは、現像剤担持体としての現像ローラ４１が感光体ドラム１に近接するように配置されており、両者の対向部分に現像領域Ｄが形成されるようになっている。
現像剤の搬送方向、すなわち反時計回り方向における現像領域Ｄの上流側部位には、現像ローラ４１上の現像剤の量（層厚み）を規制する現像剤規制部材としてのドクターブレード４５が配置されている。現像ローラ４１の図中右側には、攪拌ローラ４６と、パドルホイール４７が設けられている。現像剤は攪拌ローラ４６により攪拌され、パドルホイール４７により現像ローラ４１へ汲み上げられる。攪拌ローラ４６やパドルホイール４７等を包み込むように現像容器５１が下側に配置されている。
【００１８】
トナー補給部４Ｂでは、例えば、感光体ドラム１に供給されるトナーの濃度が低下したことをトナー濃度センサ４８が検知した場合、トナー補給ローラ４Ｂ１が回転し、トナーＴを攪拌ローラ４６に向けて繰り出すようになっている。
ドクターブレード４５の近傍には、攪拌ローラ４６の上部へ延びるとともに攪拌ローラ４６側に向かって下るように傾斜した現像剤流下用部材としてセパレータ４９が設けられている。セパレータ４９は、現像ローラ４１の軸方向に間隔をおいて配置された複数のフィン４９ａを有している。
セパレータ４９の流下方向下流側端部（攪拌ローラ４６側端部）には、現像ローラ４１の軸方向に延びる現像剤搬送路４９ｃが形成され、該現像剤搬送路４９ｃには現像剤を斜行による変位方向と逆方向に搬送する現像剤搬送部材としての回転可能な搬送スクリュー５０が設けられている。
【００１９】
図３及び図４に示すように、複数のフィン４９ａは傾斜して設けられており、これによって各フィン４９ａ間には、現像剤を現像ローラ４１の軸方向と直交する方向に対して斜行させる流下用案内路４９ｂが形成されている。図３に示すように、セパレータ４９の斜行方向奥端部（斜行によって現像剤が変位する方向の奥端部）には現像剤案内路４９ｇが形成されており、現像剤搬送路４９ｃと連通している。
パドルホイール４７の回転によって現像剤が汲み上げられ、現像ローラ４１に向けて放出される。放出された現像剤は現像ローラ４１の表面に担持される。担持された現像剤は現像ローラ４１の回転に伴って移動し、ドクターブレード４５によって層厚みを規制される。ドクターブレード４５によって掻き取られた余剰の現像剤は、セパレータ４９に乗って複数の流下用案内路４９ｂにより案内され、画像形成装置奥側へ（矢印Ｒ方向へ）順次移動（変位）しながら搬送される。
【００２０】
画像形成装置奥側へ搬送された現像剤は現像剤案内路４９ｇを経由して現像剤搬送路４９ｃに入り込み、搬送スクリュー５０により逆方向（矢印Ｆ方向）の画像形成装置手前側へ搬送される。現像剤搬送路４９ｃの画像形成装置手前側には攪拌ローラ４６に対向する位置にスリット４９ｄが形成されており、搬送スクリュー５０により搬送された現像剤は該スリット４９ｄから攪拌ローラ４６上に落下する。
この前後（矢印Ｒ方向とＦ方向）それぞれの現像剤の搬送により、画像形成装置の前後方向においてトナー濃度が均一になるように攪拌されると同時に、前後それぞれの現像剤の搬送量を等しく設定することにより現像剤の水位を一定に維持することが可能となる。
【００２１】
図４に示すように、本実施形態におけるセパレータ４９は、現像剤の流下位置が、現像ローラ４１の軸方向で異なっていることを特徴としている。すなわち、各流下用案内路４９ｂにおいて、現像剤を落下させる開口部４９ｅ１、４９ｅ２、４９ｅ３が形成されており、これらの開口部４９ｅ１、４９ｅ２、４９ｅ３はそれぞれ現像ローラ４１側から現像剤搬送路４９ｃまでの距離が異なっている。この距離が最も長い開口部４９ｅ１では、流下用案内路４９ｂに入り込んだ現像剤は画像形成装置奥側への移動が少ない段階で直ぐに落下する。距離が最も短い開口部４９ｅ３では、従来と同様に、流下用案内路４９ｂに入り込んだ現像剤は画像形成装置奥側へ移動した後に現像剤搬送路４９ｃの直前で落下する。
画像形成装置奥側への移動量の異なる現像剤同士が混ざり合いながら前後方向に循環するため、横攪拌が促進される。
本実施形態では３種類の開口部４９ｅ１、４９ｅ２、４９ｅ３が現像ローラ４１の軸方向に繰り返される構成である（図３ではこの構成を省略している）。
【００２２】
次に、図５に基づいて他の実施形態を説明する。なお、上記実施形態と同一部分は同一符号示し、特に必要がない限り、既にした構成上及び機能上の説明は省略する（以下の他の実施形態において同じ）。
本実施形態では、流下用案内路４９ｂにおける流下位置が交互に異なっていることを特徴としている。すなわち、２種類の開口部４９ｅ１、４９ｅ３が現像ローラ４１の軸方向に交互に繰り返される構成となっている。
図６は、本実施形態における現像ローラ４１上におけるトナー濃度ＴＣの変化する様子を従来方式と比較して示したものであり、（ａ）は従来方式における変化、（ｂ）が本実施形態における変化を示している。
【００２３】
図中、Ｒは画像形成装置奥側の位置を、Ｆは手前側の位置を、Ｃは中心の位置を意味している。初期のＴＣは４％と１％であり、２．５％で均一となる。（ａ）の従来方式では現像剤が一斉に奥側に搬送され、一方で奥側の端部から現像剤搬送路を介して手前側の端部まで搬送されるため、ＲとＦとで濃淡が入れ替わる現象が起こっており、収束に時間がかかっている。
本実施形態の場合には、上記入れ替わり現象は発生せず、短時間で収束していることがわかる。すなわち、従来方式に比べて横攪拌が促進されていることがわかる。
【００２４】
図７は、本実施形態において、図１０で示したのと同様にトナー濃度を片寄らせて全面黒のパターンを出力した際の様子を示している。図中、下方向がプリント方向である。ハッチングは黒色であることを示し、ドットは濃度の低い状態を示している。トナー濃度の低い領域Ｙでは画像の濃度も薄く出力されている。
しかしながら、図８（ｂ）、（ｃ）に示すように、濃度の低い領域Ｙは徐々に狭くなり、短時間で均一になった。
【００２５】
次に、図８に基づいて他の実施形態を説明する。
本実施形態では、従来方式と同様に、各流下用案内路４９ｂには現像剤搬送路４９ｃの直前で現像剤を落下させる開口部４９ｅ３のみが形成されている。現像剤搬送路４９ｃには、搬送中に現像剤を溢れ出させる切欠部４９ｆが設けられている。
切欠部４９ｆから溢れ出た現像剤は直ちに攪拌ローラ４６、パドルホイール４７によりセパレータ４９上に搬送され、流下用案内路４９ｂの現像剤と混ざり合いながら前後方向に循環するため、現像剤の混合（横攪拌）が促進される。
【００２６】
図９は、図５で示した流下位置が交互に異なる構成と、図８で示した現像剤搬送路４９ｃが切欠部４９ｆを有する構成とを組み合わせた他の実施形態を示している。
本実施形態では、流下位置が異なることによる混ざり合いのよさに加え、切欠部４９ｆによる混ざり合いの促進機能が同時に得られるため、横攪拌をさらに促進させることができる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、横攪拌を短時間で且つ効率的に行うことができ、画像濃度の均一性を得ることができる。
【００２８】
本発明によれば、横攪拌を高精度に高めることができる。
【００２９】
本発明によれば、横攪拌を短時間で且つ効率的に行うことができ、画像濃度の均一性を得ることができる。
【００３０】
本発明によれば、現像剤担持体の軸方向（前後方向）における混ざり合いを高めることができ、横攪拌機能をさらに高めることができる。
【００３１】
本発明によれば、横攪拌機能をより一層高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概要正面図である。
【図２】現像装置の概要拡大正面図である。
【図３】セパレータの概要平面図である。
【図４】セパレータの概要斜視図である。
【図５】他の実施形態におけるセパレータの概要斜視図である。
【図６】トナー濃度の変化の様子を示すグラフで、（ａ）は従来方式の場合を、（ｂ）は図５で示した実施形態の場合である。
【図７】図５で示した実施形態において、フィンによる現像剤の移動状態を示す図である。
【図８】他の実施形態におけるセパレータの概要斜視図である。
【図９】他の実施形態におけるセパレータの概要斜視図である。
【図１０】従来方式におけるフィンによる現像剤の移動状態を示す図である。
【符号の説明】
１ 像担持体としての感光体ドラム
４１ 現像剤担持体としての現像ローラ
４５ 現像剤規制部材としてのドクターブレード
４７ 現像剤供給部材としてのパドルホイール
４９ 現像剤流下用部材としてのセパレータ
４９ｂ 流下用案内路
４９ｃ 現像剤搬送路
４９ｆ 切欠部
５０ 現像剤搬送部材としての搬送スクリュー
５１ 現像容器

Claims (5)

1. 現像剤を搬送して像担持体上に形成された潜像を現像する現像剤担持体と、該現像剤担持体に供給するための現像剤を収容する現像容器と、該現像容器内の現像剤を該現像剤担持体に供給する現像剤供給部材と、該現像剤担持体上の現像剤を現像に適する厚さに規制する現像剤規制部材と、該現像剤規制部材によって掻き取られた現像剤を該現像剤担持体から離れた箇所へ流下させる現像剤流下用部材を有する現像装置において、
   上記現像剤流下用部材が、現像剤を上記現像剤担持体の軸方向と直交する方向に対して同一向きに斜行させる複数の流下用案内路を有し、上記各流下用案内路における上記現像剤担持体側から現像剤の流下位置までの距離が、上記現像剤担持体の軸方向で異なっていることを特徴とする現像装置。
2. 請求項１記載の現像装置において、
   上記複数の流下用案内路における上記流下位置までの距離が交互に異なっていることを特徴とする現像装置。
3. 請求項１又は２記載の現像装置において、
   上記現像剤流下用部材の流下方向下流側端部に上記現像剤担持体の軸方向に延びる現像剤搬送路が設けられ、該現像剤搬送路は上記現像剤流下用部材の斜行方向奥端部と連通し、該現像剤搬送路には現像剤を斜行による変位方向と逆方向に搬送する現像剤搬送部材が設けられていることを特徴とする現像装置。
4. 請求項３記載の現像装置において、
   上記現像剤搬送路に、現像剤を溢れ出させる切欠部が設けられていることを特徴とする現像装置。
5. 像担持体上に形成された潜像を現像装置により可視像化し、該可視像を記録材に転写して画像を形成する画像形成装置において、
   上記現像装置が、請求項１乃至４のうちの一つに記載のものであることを特徴とする画像形成装置。

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