JP4530786B2 - 現像装置、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられる２成分現像方式の現像装置に関する。

一般に、磁性粒子（キャリア）とトナーからなる２成分現像剤を用いる現像装置では、キャリアとトナーの混合比であるトナー濃度を検知する手段を備え、画像形成に適するトナー濃度になるようにトナーを補給しながら画像形成を行っている。補給されたトナーは現像剤容器内部で攪拌部材により速やかに混合攪拌される。

このとき、補給されたトナーを混合攪拌することによって現像剤容器内部が均一なトナー濃度となるように補給トナーが分散されることが望ましいが、トナーは粉体であり、攪拌が不十分であるとキャリアとトナーの摩擦帯電が十分に行われず、トナーの帯電量が不足し、画像の地汚れという問題が発生してしまうということがある。

そこで、図１１に示すような、現像剤攪拌部の壁面の一部に磁界発生手段６０を埋め込み、可撓性部材６１を第１攪拌部材６２に取り付け、現像剤攪拌部表面を摺擦するように構成し、トナーと現像剤の混合攪拌を促進するようにした技術がある（例えば特許文献１参照）。図中６２は第２攪拌部材である。
特開２００３−０２１９５１号公報

ところが上述の技術では、Ｓ極とＮ極が交互に隣接して配列される構成であり、それに起因した磁力線の発生形態から、ブリッジ上の磁性キャリアの束が現像剤搬送路内に形成されることになる。そのような構成では、磁性キャリアの束は攪拌搬送手段であるところの搬送スクリューの半径内の大半の現像剤に対しては到達できず、分散、攪拌作用は第１攪拌部材６２のスクリュー羽根の外縁近傍の現像剤にしか及ぼすことはできない。この状態を図１１（Ｂ）に示す。

本発明は、このような従来の問題点にかんがみ、現像剤中のトナーの分散状態をより均一にし、良好な画像を形成することが可能な現像装置と、これを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る現像装置は、磁性キャリアとトナーが混合されてなる現像剤を搬送する現像剤搬送路と、
該現像剤搬送路内で現像剤の攪拌及び搬送を行う少なくとも一つの攪拌搬送手段と、
前記現像剤搬送路の上方に備えられ、前記攪拌搬送手段の上方からトナーが補給される際にそのトナーが通過するトナー補給口と
を備え、
前記現像剤搬送路には、前記攪拌搬送手段の現像剤搬送方向を基準にして前記トナー補給口よりも下流側の位置に、異なる極性同士の一対の磁性体を有する磁界発生手段を少なくとも一組設け、
該磁界発生手段が、前記攪拌搬送手段のうちの少なくとも一つと前記現像剤搬送路内に充満する現像剤の界面とその上方の空間を挟んで対向して位置するように前記現像剤搬送路の上下に設けてあり、
該磁界発生手段が発生させる磁界は、前記現像剤搬送路内に充満する現像剤の界面とその上方の空間とを挟み、概ね上下一方向に磁力を作用させる
ことを特徴とする。

同請求項２に係るものは、請求項１に記載の現像装置において、記磁界発生手段が発生させた磁力の作用により磁性キャリアを含む現像剤の穂立ちが形成される範囲内に、現像剤の穂立ちをかき取る部材を設けたことを特徴とする。

同請求項３に係る画像形成装置は、請求項１または２のいずれかの現像装置を用いたことを特徴とする。

本発明は、磁性キャリアとトナーが混合されてなる現像剤を充分に混合攪拌して現像剤とトナーとを均一な分散状態を形成することを可能とし、それによって良好な画像形成をも可能とする。

以下本発明を実施するための最良の形態を、図に示す実施例を参照して説明する。

図１は本発明に係る現像装置を用いた画像形成装置の要部である作像部の概略構成を示す断面図である。像担持体であるドラム状の感光体１０の周りには、図中左横に設けるローラ状の帯電装置１１から感光体１０の矢印Ａで示す回転方向に沿って順に、現像装置１２、転写装置１３、用紙分離装置１４、クリーニング装置１５を備えている。

図２は本発明の現像装置を用いた画像形成装置の概略図である。原稿を複写するときは、公知のとおり、コンタクトガラス１０１上に原稿をセットしてから、図示していないスタートボタンを押し、光学読取装置１０２で原稿上の画像を読み取ると同時に、感光体１０と転写装置１３間に、下方から矢印で示したように用紙Ｐを送り込む。

一方、感光体１０は、その回転にともない帯電装置１１で表面を一様に帯電し、その表面に光書込み装置１０３からレーザ光Ｌを照射して書き込みを行い、感光体１０上に、上記読み取った原稿画像に対応する静電潜像を形成し、続いて現像装置１２位置を通るときにトナーを付着して静電潜像を逐次可視像化する。そして、この可視像化して形成したトナー像を、上述したとおり感光体１０と転写装置１３間に送り込んだ用紙Ｐ上に転写装置１３で転写する。転写後、用紙Ｐは、用紙分離装置１４で放電して、静電的に付着する感光体１０から分離し、定着装置１０４へ搬送してそこで転写画像を定着し、排紙部１０５へと排出する。用紙分離装置１４に代えて分離爪を設け、感光体１０から機械的に分離するようにしてもよい。他方、画像転写後の感光体１０は、表面に残った残留トナーを、クリーニング装置１５に備えるクリーニングブレード１７で掻き落として表面を清掃して後、図示しない除電ランプで除電して表面電位を初期化する。

画像形成装置では、上述した感光体１０と帯電装置１１と現像装置１２とクリーニング装置１５などを、図３や図４に示すように１つのカートリッジケース１９で一体化してプロセスカートリッジ２０を構成してもよい。図３には図１に示す画像形成装置が備えるプロセスカートリッジ２０を感光体１０と反対の側から見て示し、図４には感光体１０側から見て示す。プロセスカートリッジ２０は、図示しないが、画像形成装置本体１００内で前後に対向して設ける側板間に取り付けて着脱自在にセットする。このプロセスカートリッジ２０には、図３及び図４で示すように、開閉自在な感光体シャッタ１８を設ける。そして、画像形成装置本体１００にセットされた状態では、図３に示すように感光体シャッタ１８を開いて、感光体１０の、転写装置１３及び用紙分離装置１４側を開放し、セットされていない状態では、図４に示すように感光体シャッタ１８を閉じて感光体１０を被っている。

このような画像形成装置において、上述した現像装置１２では、図１に示すように、現像剤容器の下部側に現像剤攪拌部２１を設け、上部側に現像剤担持部２２を設けて構成する。現像剤攪拌部２１には、２成分現像剤を撹拌しながら搬送する第１撹拌部材２３と第２撹拌部材２４を設ける。また、図示を省略するが、現像剤中のトナーとキャリアとの混合比を、例えば透磁率等から検知するトナー濃度センサを設けている。現像剤攪拌部２１には、さらに、図５に示すように、その片側に、新規トナー補給口２５とリサイクルトナー補給口２６をそれぞれ上向きに開けて設ける。そして、それらの補給口２５、２６から入るトナーを、第１撹拌部材２３及び第２撹拌部材２４で循環するように搬送する。なお、第１攪拌部材２３を収納する空間は、上面を、図５では一部を破断して示す頂壁２１ａで覆ってある。また、第２攪拌部材２４を収納する空間は、開口５０を設けて上方を開放してある。

一方、図１に示すように、現像剤担持部２２には、現像窓２７を通して感光体１０と対向する位置に現像ロ−ラ２８を設ける。また、感光体１０への現像剤の供給量を制御する現像ドクタ２９を設ける。そして、開口５０を通して現像剤攪拌部２４から送り込まれた現像剤を現像ローラ２８で担持して後、現像ドクタ２９で均一化して、その均一化した現像剤中のトナーを感光体１０に付着させる。感光体１０の上に備えるクリーニング装置１５には、カートリッジケース１９のクリーニングケース部１５ａ内に、クリーニングブレード１７で掻き落した残留トナーを搬送するスクリュー状のトナー搬送部材３０を、感光体１０の軸方向に配置する。トナー搬送部材３０は、図３に示すように、その軸部３１の一端部３１ａを、カートリッジケース１９の前板部１９ａの上側に設ける落下路入口３３から落下路３５内に入り込ませて設ける。落下路３５は、そのまわりを囲うように周壁３６を前板部１９ａの外面に設け、その手前側を、図３では取り外して省略する前カバーで気密に覆ってその中に形成する。落下路３５には、周壁３６の底面３６ａに、上述した現像装置１２のリサイクルトナー補給口２６へ通ずる落下路出口３７を設ける。さらに、落下路出口３７と落下路入口３３との間で、周壁３６を一部傾斜させて、その傾斜部内面に残留トナーの落下面３６ｂを形成する。

この現像装置１２では、現像時に図示しない駆動モータを駆動し、その駆動を伝達して現像ローラ２８を回転するとともに、第１撹拌部材２３及び第２攪拌部材２４を回転して現像剤を撹拌し、トナーとキャリアを摩擦帯電しながら現像ローラ２８へ搬送する。一方、現像ローラ２８に所定バイアスを印加して現像剤中のトナーを感光体１０の表面に静電的に付着しその表面上の潜像を可視像化する。また、クリーニング装置１５では、トナー搬送部材３０と同軸上のスクリュギヤ４０が、図６に示すように２つのアイドラギヤ４１、４２を介して、感光体１０と同軸上の感光体ギヤ４３と噛み合う。そして、図６中に矢示するとおり、感光体ギヤ４３の回転とともにスクリュギヤ４０を逆方向に回転駆動し、トナー搬送部材３０を感光体１０と逆回転し、感光体１０から除去した残留トナーをトナー搬送部材３０で搬送してクリーニングケース部１５ａ内の手前側に集め、図２中矢印で示すように落下路入口３３から落下面３６ｂ上に落とし、さらに矢印で示すように落下面３６ｂ上を滑落し、落下路出口３７からリサイクルトナー補給口２６を通して現像剤攪拌部２１内に回収する。

図７は本発明に係る現像装置の実施例１の要部を示す図で、現像剤容器壁面である現像剤攪拌部２１の壁面の一部には磁界発生手段４４、４５が埋め込んである。磁界発生手段４４、４５は、図８からよくわかるように、撹拌部材２３を挟んでＳ極とＮ極とが対向するように構成してある。このように構成することで対向する磁極の間に直線的な磁力線が形成され（図８Ａ）、磁力線に沿って現像剤の穂立ちが形成される（図８Ｂ）。すなわち、現像剤の穂立ちは、攪拌部材２３の回転半径内の相当な区域にまで進入する。そして現像剤は攪拌部材２３によって図７の左から右へ攪拌されながら搬送される際、図８（Ｂ）に示すような現像剤の穂立ちの中を通過することになる。このときに補給されたトナーと現像剤の攪拌、分散が促進される作用がある。

図９は本発明に係る現像装置の実施例２の要部を示す図で、現像剤容器壁面である現像剤攪拌部２１の壁面の一部には磁界発生手段４６、４７が埋め込んである。磁界発生手段４６、４７は図７に示す例と同様に、撹拌部材２３を挟んでそれぞれのＳ極とＮ極とが現像剤搬送方向に沿って配置してあり、一方の磁界発生手段の磁極と他方の磁界発生手段の磁極は異なる極が対向するように構成してある。このように構成することで、一組の磁界発生手段でも２カ所の現像剤穂立ちエリアを形成することができ、そのため、より分散、攪拌作用を強めることが可能になる。

図１０は本発明に係る現像装置の実施例３の要部を示す図で、攪拌部材２３にはかきとり部材４８が一体に形成してあり、前述の現像剤穂立ちエリアの中で穂立ちをかき取りながら現像剤に強いストレスを与え、現像剤の摩擦耐電をより促進するようになっている。かき取り部材４８は、現像剤攪拌部２１の壁面と間隙を設けても設けなくても良いが、間隙を設けない場合にはかき取り部材が可撓性を有していることが望ましい。

なお、上記実施形態では第１攪拌部材２３についてのみ説明したが、本発明は第１攪拌部材２３及び第２攪拌部材２４のどちらに用いても良く、また、両方に用いることもできる。

本発明に係る現像装置を用いた画像形成装置の要部である作像部の概略構成を示す断面図 本発明の現像装置を用いた画像形成装置の概略的断面図 図１に示す画像形成装置が備えるプロセスカートリッジを感光体と反対の側から見て示す斜視図 同じく感光体側から見て示す斜視図 同じく現像剤容器の現像剤攪拌部を示す斜視図 現像装置内のローラの回転を示す図 本発明に係る現像装置の実施例１の要部を示す図 実施例１の磁力線を示す断面図（Ａ）と現像剤の穂立ちを示す断面図（Ｂ） 本発明に係る現像装置の実施例２の要部を示す図 本発明に係る現像装置の実施例３の要部を示す図 従来例の磁力線を示す断面図（Ａ）と現像剤の穂立ちを示す断面図（Ｂ）

符号の説明

１０ 感光体
１１ 帯電装置
１２ 現像装置
１３ 転写装置
１４ 用紙分離装置
１５ クリーニング装置
１７ クリーニングブレード
１８ 感光体シャッタ
１９ カートリッジケース
２０ プロセスカートリッジ
２１ 現像剤攪拌部
２２ 現像剤担持部
２３ 第１撹拌部材
２４ 第２撹拌部材
２５ 新規トナー補給口
２６ リサイクルトナー補給口
２７ 現像窓
２８ 現像ロ−ラ
２９ 現像ドクタ
３０ トナー搬送部材
３３ 落下路入口
３５ 落下路
３６ 周壁
３６ｂ 残留トナーの落下面
３７ 落下路出口
４０ スクリュギヤ
４１、４２ アイドラギヤ
４３ 感光体ギヤ
４４、４５ 磁界発生手段
４６、４７ 磁界発生手段
４８ かきとり部材
５０ 開口
１００ 画像形成装置本体
１０１ コンタクトガラス
１０２ 光学読取装置
１０３ 光書込み装置
Ｐ 用紙

Claims (3)

1. 磁性キャリアとトナーが混合されてなる現像剤を搬送する現像剤搬送路と、
   該現像剤搬送路内で現像剤の攪拌及び搬送を行う少なくとも一つの攪拌搬送手段と、
   前記現像剤搬送路の上方に備えられ、前記攪拌搬送手段の上方からトナーが補給される際にそのトナーが通過するトナー補給口と
   を備え、
   前記現像剤搬送路には、前記攪拌搬送手段の現像剤搬送方向を基準にして前記トナー補給口よりも下流側の位置に、異なる極性同士の一対の磁性体を有する磁界発生手段を少なくとも一組設け、
   該磁界発生手段が、前記攪拌搬送手段のうちの少なくとも一つと前記現像剤搬送路内に充満する現像剤の界面とその上方の空間を挟んで対向して位置するように前記現像剤搬送路の上下に設けてあり、
   該磁界発生手段が発生させる磁界は、前記現像剤搬送路内に充満する現像剤の界面とその上方の空間とを挟み、概ね上下一方向に磁力を作用させる
   ことを特徴とする現像装置。
2. 請求項１に記載の現像装置において、記磁界発生手段が発生させた磁力の作用により磁性キャリアを含む現像剤の穂立ちが形成される範囲内に、現像剤の穂立ちをかき取る部材を設けたことを特徴とする現像装置。
3. 請求項１または２のいずれかの現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。