JP4738799B2

JP4738799B2 - 現像装置

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Publication number: JP4738799B2
Application number: JP2004352496A
Authority: JP
Inventors: 良太藤岡
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-12-06
Filing date: 2004-12-06
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2024-12-06
Also published as: US20060120760A1; JP2006162837A; US7391995B2

Description

本発明は、現像剤により画像を現像する現像装置に関し、特に現像剤補給に際して現像剤の飛散を抑制可能な現像装置に関する。

従来から静電潜像に現像剤を付着させて可視化する現像装置として、例えば図７に示すような構成が知られている。

この現像装置は、像担持体101と対向して回転する円筒形状の現像剤担持体102と、この現像剤担持体102と隣接する位置にあって、現像剤と上部の補給カートリッジ103から供給される補給現像剤とを収容、及び撹拌スクリュー104によって撹拌する第１の現像剤収容室110と、搬送スクリュー105によって現像剤を現像剤担持体に供給する第２の現像剤収容室111を持ち、第１の現像剤収容室110と第２の現像剤収容室111とは隔壁106によって仕切られている。

そして、図７(b)に示すように、前記第１の現像剤収容室110と第２の現像剤収容室111とはスクリュー104，105の回転軸方向の両端部で連通しており、それぞれの内部に設けられたスクリュー104とスクリュー105とは互いに逆方向に現像剤を搬送するようになっている。

このような現像装置において、第１の現像剤収容室110内上部の補給カートリッジ103から現像剤収容室110内の現像剤表面に投入された補給現像剤は、図７(b)に示された位置107に補給され、撹拌スクリュー104によって撹拌を受けながら第１の現像剤収容室を横断し、その間に十分な摩擦帯電を受けて十分に帯電する。その現像剤は、第２の現像剤収容室へと流入し、搬送スクリュー105によって現像剤担持体102に供給される。

回転する現像剤担持体102に供給された現像剤は、やがて像担持体101に近接する現像領域に搬送され、この現像領域に生じる振動電界によって現像剤が像担持体101上の潜像に転移し、潜像を可視化する。また、現像に使用されなかった現像剤は第２の現像剤収容室111を通過して、再度第１の現像剤収容室110に送られ、補給と撹拌を繰り返しながら、トナーとキャリアがある範囲の均一さで収まるよう制御されながら循環し続ける。

このような現像装置では、現像剤が第１の現像剤収容室110に補給されてから現像剤担持体102に達するまでに、撹拌スクリュー104の撹拌を伴う第２の現像剤収容室111を通過しなければならず、特に初期剤ではこれによって補給現像剤が十分に帯電され、現像剤担持体102と像担持体101との間で、適正に帯電した現像剤によるカブリのない適正な現像を行うことができる。

しかし、近年の複写機のプロセススピード増加に伴い、従来の現像器構成では、補給現像剤が撹拌スクリュー104の運動によって現像剤収容室110内を飛散させられ、ひいては像担持体101にまで至ってカブリの原因となるおそれがある。また、現像剤を取り巻く温度湿度などの環境差によって同じ重量の現像剤でも現像器内における剤面高さが異なる。このため、特に剤面高さが撹拌スクリュー104の高さを越えたとき、補給現像剤が撹拌スクリュー104によって現像剤内部へ十分に取り込まれて撹拌されず、剤表面を上滑りするように移動してしまい、結果として帯電量の低い現像剤を現像剤担持体102へ搬送してしまうという問題点が指摘されている。

現像器内部での現像剤飛散という点に関しては、特開2003-107859ではスクリュー間の受け渡し時に生じる反力を減少させたり、特開2003-215917では端部シールによって現像器外部への現像剤飛散を防止するという有効な処置がとられている。その他、第１の現像剤収容室110と第２の現像剤収容室111とを隔てる隔壁106の高さを高くしたり、撹拌スクリュー104の側面についている撹拌部材、通称リブを増やしたりという対策がとられてきた。

特開２００３−１０７８５９公報特開２００３−２１５９１７公報

しかしながら、近年の複写機等の画像形成装置におけるプロセススピードの高速化を考えたときに、前述した従来例による方法や壁面を高くしたり、リブを増やしても、現像器内部での現像剤の飛散に対して大きな効果が期待できず、結局現像剤担持体上に帯電摩擦不十分な現像剤が付着してしまうおそれがある。

本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その目的は、補給された現像剤を充分撹拌して帯電効率を高めることが可能な現像装置を提供するものである。

上記課題を解決するための本発明における代表的な手段は、複数の現像手段と、前記複数の現像手段を保持し、それぞれの現像手段を順次現像位置へ移動させる回転体と、を備え、像担持体に形成した潜像を前記現像位置にある現像手段によって現像する現像装置であって、前記現像手段は、前記現像位置において前記像担持体と対向する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に供給する現像剤を収納する現像容器と、前記現像容器内の現像剤を撹拌搬送するスクリューと、前記現像容器に現像剤を補給する補給口を備えた補給手段と、を備える現像装置において、前記現像手段が前記現像位置にあるときに前記補給口を開じる弁を備え、前記補給手段は、前記現像手段が前記現像位置にあるときは前記現像容器の下方に位置し、前記現像手段が前記現像位置から180°回転した非現像位置にあるときは前記現像容器の上方に位置し、前記補給手段が前記現像容器の上方にあるときに前記現像容器へ現像剤を補給することを特徴とする。

本発明によれば、現像剤の自重によってスムーズな補給を行いつつ、補給された直後の現像剤が効果的に現像剤の内部に埋もれた状態にしてから撹拌できる構成とすることができ、結果、補給現像剤が充分に撹拌されずに現像剤面を上滑りしてしまうことを効果的に抑制することができる。

〔第１実施形態〕
次に本発明の一実施形態に係る現像装置及び画像形成装置について図面を参照して具体的に説明する。

｛画像形成装置の全体構成｝
まず、画像形成装置の全体構成について、図１を参照して画像形成動作とともに説明する。なお、図１は画像形成装置の模式断面説明図である。

本実施形態の画像形成装置は現像ロータリを用いて４個の現像手段としての現像器を像担持体に順次対向させて色の異なる現像剤像を順次中間転写体に転写してカラー画像を形成し、これを搬送される記録媒体に転写してカラー画像を記録するものである。

像担持体である感光体ドラム１の周囲に一次帯電器２、露光装置３、現像装置４、クリーニング装置５が配置されている。そして、回転する感光体ドラム１の表面が一次帯電器２によって一様に帯電され、露光装置３から画信号に応じたレーザ光照射をすることで静電潜像が形成され、その潜像が現像装置４によって現像されて可視像化される。そして、その現像剤像が中間転写体としての中間転写ベルト６に一次転写される。

なお、前記現像装置４は回転ロータリ４ａにイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色現像剤像を現像する４個の現像手段としての現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋが搭載され、回転ロータリ４ａの回転によって各現像器が順次感光体ドラム１と対向し、前記４色の現像剤像が感光体ドラム１に順次形成される。この感光体ドラム１に順次形成された各色現像剤像は、複数の支持ローラによって支持されて回転する中間転写ベルト６に重畳して一次転写され、カラー画像が形成される。

前記画像形成と同期して装置本体下部に装填されたカセット７から給送ローラ８、分離ローラ対９、搬送ローラ対10によって記録媒体Ｓが二次転写部に搬送され、転写部材としての二次転写ローラ11にバイアス印加することで搬送された記録媒体Ｓに前記カラー画像が二次転写される。

さらに、カラー画像が転写された記録媒体Ｓは搬送ベルト12によって定着装置13へ搬送され、転写された現像剤像が加熱定着された後に排出ローラ対14によって排出トレイ15へと排出される。

なお、中間転写ベルト６へ現像剤像を一次転写した後に感光体ドラムに残留した現像剤はドラムクリーニング装置５によって除去される。また、記録媒体Ｓにへ現像剤像を二次転写した後に中間転写ベルト６に残留した現像剤はベルトクリーニング装置16によって除去される。

｛現像装置｝
次に現像装置４について説明する。図２は本実施形態に係る現像装置の構成を示す概略図である。この現像装置４は、感光体ドラム１と対向して回転する円筒形状の現像剤担持体20と、該現像剤担持体20に供給する現像剤を収容し、該現像剤を撹拌、搬送するスクリューを有する現像剤収容手段21と、この現像剤収容手段21へ現像剤を補給する現像剤補給手段22とを有している。

現像剤担持体20は表面に現像剤を付着し、回転することによって現像剤を搬送できるものであり、静電潜像を表面に保持できる像担持体１と近接した位置が該現像器の現像位置となる。現像剤担持体20には現像用バイアス電源から直流重畳交流電圧が印加されており、上記現像領域に形成される電界によって電荷を有する現像剤が像担持体１上の静電潜像に付着するようになっている。

現像剤収容手段21は、現像剤と下部の現像剤補給手段22から供給される補給現像剤とを収容、及び撹拌スクリュー23によって撹拌、搬送する第１の現像剤収容室24と、現像剤担持体20と隣接する位置にあって、搬送スクリュー25によって現像剤を現像剤担持体20に供給する第２の現像剤収容室26が並列して配置され、第１の現像剤収容室24と第２の現像剤収容室26とは隔壁27によって仕切られている。

そして、図２(b)に示すように、前記第１の現像剤収容室24と第２の現像剤収容室26とはスクリュー23，25の回転軸方向の両端部で連通しており、それぞれの内部に設けられたスクリュー23とスクリュー25とは互いに逆方向に現像剤を搬送するようになっている。

なお、本実施形態の撹拌スクリュー23及び搬送スクリュー25は外径φ＝16mm、スクリューの軸の外径はφ＝６mmである。また、スクリューのピッチは20mmであり、特に撹拌スクリュー23の軸にはピッチ10mmで現像剤撹拌効率を高めるリブがとりつけられており、その大きさは幅４mm、高さ４mmであり、軸に対して交差角を持っている。

また、本実施形態の現像剤収容室24，26の底面とスクリュー23，25との間の隙間は1.5mmに設定されている。さらに、スクリューが回転する速さは搬送スクリュー25が350rpm、撹拌スクリュー23が400rpmに設定され、これらのスクリューと連動する現像剤担持体20の周回速度は約220mm/sであり、現像剤担持体20と一定の速度比を維持して回転する感光体ドラム１の周回速度は130mm/sに設定されている。

これにより、前記スクリュー23，25を回転させて第１の現像剤収容室24内の現像剤を撹拌搬送して第２の現像剤収容室26へ搬送し、さらに第２の現像剤収容室26内の現像剤を現像剤担持体20に供給することで、感光体ドラム１に形成された潜像を現像する。

（現像剤補給構成）
上記現像器には現像剤補給手段22によって現像剤が補給可能になっている。この現像剤補給手段22は、図２及び図３に示すように、補給現像剤カートリッジ30内の現像剤を搬送スクリュー31によって搬送し、第１の現像剤収容室24の底部に設けられた補給口32から第１の現像剤収容室24に供給されるようになっている。すなわち、本実施形態にあっては、補給現像剤カートリッジ30からの現像剤補給は、現像器が感光体ドラム１上の像を現像する現像位置において撹拌スクリュー23よりも鉛直方向下部側に補給現像剤カートリッジ30が配置され、この補給現像剤カートリッジ30から搬送スクリュー31によって現像剤を撹拌スクリュー23よりも鉛直方向下部側の領域に押し出すようにして補給する。なお、このときの補給量は搬送スクリュー31の回転数によって決まる。

なお、本実施形態の前記補給口32は、図２(b)に示すように、撹拌スクリュー23の回転軸方向に対して直交する方向に４mm、平行な方向に12mmの矩形状に形成され、この補給口32が撹拌スクリュー23の回転軸方向と直交する方向に二つ並んで設けられている。

そして、本実施形態の前記補給口32は周囲に対して１mm窪んでおり、図３に示すように、第１の現像剤収容室24側から補給現像剤カートリッジ30側への現像剤の移動を規制する規制手段33が設けられている。この規制手段33は軸33ａを中心に回動可能な弁33ｂによって構成されている。この弁33ｂは搬送スクリュー31によって現像剤が第１の現像剤収容室24に押し出されるときは、その押出力で開くが（図２(b)の矢印ａ）、第１の現像剤収容室24より鉛直方向下方にある補給現像剤カートリッジ30から現像剤が補給されないときは現像剤室24内の現像剤の重さによって閉じる方向に押しつけられ、回転方向が規制される。このため、現像剤は補給現像剤カートリッジ30から第１の現像剤収容室24に補給されるが、補給された現像剤は補給現像剤カートリッジ30へ逆流することはない。

また、図３に示すように、軸33ａの軸線は撹拌スクリュー23の回転軸方向と直交する方向に平行であり、前記軸33ａと弁33ｂの関係は撹拌スクリュー23によって撹拌、搬送される現像剤の進行方向（図２(b)の矢印ｂ方向）に対して軸33ａが上流側に位置し、弁33ｂの回動端が下流側に位置するように設けられている。このため、撹拌スクリュー23によって第１の現像剤収容室24を現像剤が搬送されるとき、その搬送される現像剤の圧力は弁33ｂを閉じる方向に作用し、補給口32からの現像剤漏れを生じない。

なお、本実施形態では前記弁33ｂは撹拌スクリュー23の回転軸方向と直交する方向に４mm、平行な方向に２mmの矩形状に形成され、これが補給口32の全体に設けられている。

４個の現像器は、図４に示すように、前述のように回転ロータリ４ａに搭載され、この回転ロータリ４ａを画像形成動作に応じて回転させることで、感光体ドラム１に対して４個の現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋが順次相対する。

このような回転ロータリ型の現像装置にあっては、現像剤補給は現像器が現像位置から180度回転したときに、すなわち図４の状態にあっては、現像器４Ｃの位置にあるときに現像剤の補給を行う。このように補給現像剤カートリッジ30が第１の現像剤収容室24に対して鉛直方向上方になったときに現像剤補給を行うと、補給現像剤は自重によってスムーズに第１の現像剤収容室24へ補給される。そして、該現像器が再び現像位置に戻ったとき、補給された現像剤は第１の現像剤収容室24内に既にある現像剤によって覆われ、現像剤に埋もれた状態から撹拌されることとなり、補給現像剤が撹拌されないうちに現像器内に飛散することが防止される。

また、補給された現像剤は第１の現像剤収容室24内に既にある現像剤よりも撹拌スクリュー23の鉛直方向下側にあるので、湿度温度等、現像剤を取り巻く環境に対して、撹拌スクリュー23に対する現像剤面の高さが変わっても、初期段階において必ず現像剤内部を移動するため、補給現像剤が現像剤表面を上滑りすることを防止でき、撹拌に対する補給現像剤の帯電効率を上げることができる。

そして、第１の現像剤収容室24の下部、すなわち撹拌スクリュー23の下部に補給された現像剤は撹拌スクリュー23によって、高い摩擦帯電効率で撹拌され、やがて搬送スクリュー25がある第２の現像剤収容室26に流入し、回転する現像剤担持体20に磁力によって引き付けられ、やがて静電潜像担持体上の現像部位に搬送される。

〔第２実施形態〕
次に第２実施形態に係る装置について図５を参照して説明する。なお、本実施形態の装置の基本構成は前述した実施形態と同一であるため重複する説明は省略し、ここでは本実施形態の特徴となる構成について説明する。また、前述した実施形態と同一機能を有する部材には同一符号を付す。

本実施形態は、図５に示すように、４個の現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋのうち、最も使用頻度の高いブラックの現像器４Ｋのみ、補給現像剤カートリッジ30を有する現像剤補給手段22を該現像器４Ｋが現像位置にあるときの撹拌スクリュー23よりも鉛直方向下部側のみならず、鉛直方向上部側にも設けている。これによりブラック一色のみを使用する現像が連続した場合でも、補給の度ごとに回転ロータリ４ａを回転させる必要はなく、画像形成動作を中断することなく現像を行うことが可能となる。

なお、本実施形態ではブラック現像器４Ｋのみ現像剤補給手段22を２個配置した例を示したが、これは他の現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃにも現像剤補給手段22を２個配置するようにしてもよい。

〔第３実施形態〕
次に第３実施形態に係る装置について図６を参照して説明する。なお、本実施形態の装置の基本構成も前述した実施形態と同一であるため重複する説明は省略し、ここでは本実施形態の特徴となる構成について説明する。また、前述した実施形態と同一機能を有する部材には同一符号を付す。

本実施形態は、図６に示すように、３個のイエロー現像器４Ｙ，マゼンタ現像器４Ｍ，シアン現像器４Ｃは回転ロータリ４ａに搭載して回転させて感光体ドラム１に相対させるように構成されている。しかし、最も使用頻度の高いブラック現像器４Ｋはロータリの構成をとらず、感光体ドラム１に対して位置が固定された現像器として構成されている。

そして、ロータリ現像装置となる３個の現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃの第１の現像剤収容室24への現像剤補給は、現像剤補給手段22によって現像器が現像位置にある場合における撹拌スクリュー23よりも鉛直方向下部側の領域から現像剤補給可能である。一方、固定現像装置となるブラック現像器４Ｋの第１の現像剤収容室24への現像剤補給は、現像剤補給手段22によって撹拌スクリュー23よりも鉛直方向上部側の領域から現像剤補給可能となっている。

この場合、鉛直方向上部側から現像剤を補給するブラック現像器４Ｋに対しては前述した現像剤の逆流を防止する規制手段を設ける必要はない。

上記のように、単一色のみの使用を行う頻度が低い色だけをロータリ現像装置として使用することになり、よりスムーズに、撹拌効率のよい補給、及び現像を行うことが可能となる。

第１実施形態に係る画像形成装置の全体断面説明図である。第１実施形態に係る現像装置の断面説明図及び平面説明図である。現像剤補給口の構成説明図である。ロータリ現像装置における現像剤補給を示す説明図である。ブラック現像器のみ２個の現像剤補給手段を備えた第２実施形態の説明図である。ブラック現像器を感光体ドラムに対して固定した第３実施形態の説明図である。従来技術に係る現像装置の説明図である。

符号の説明

Ｓ …記録媒体
１ …感光体ドラム
２ …一次帯電器
３ …露光装置
４ …現像装置
４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ …現像器
４ａ …回転ロータリ
５ …ドラムクリーニング装置
６ …中間転写ベルト
７ …カセット
８ …給送ローラ
９ …分離ローラ対
10 …搬送ローラ対
11 …二次転写ローラ
12 …搬送ベルト
13 …定着装置
14 …排出ローラ対
15 …排出トレイ
16 …ベルトクリーニング装置
20 …現像剤担持体
21 …現像剤収容手段
22 …現像剤補給手段
23 …撹拌スクリュー
24，26 …現像剤収容室
25 …搬送スクリュー
27 …隔壁
30 …補給現像剤カートリッジ
31 …搬送スクリュー
32 …補給口
33 …規制手段
33ａ …軸
33ｂ …弁

Claims

複数の現像手段と、前記複数の現像手段を保持し、それぞれの現像手段を順次現像位置へ移動させる回転体と、を備え、像担持体に形成した潜像を前記現像位置にある現像手段によって現像する現像装置であって、
前記現像手段は、前記現像位置において前記像担持体と対向する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に供給する現像剤を収納する現像容器と、前記現像容器内の現像剤を撹拌搬送するスクリューと、前記現像容器に現像剤を補給する補給口を備えた補給手段と、を備える現像装置において、
前記現像手段が前記現像位置にあるときに前記補給口を開じる弁を備え、前記補給手段は、前記現像手段が前記現像位置にあるときは前記現像容器の下方に位置し、前記現像手段が前記現像位置から180°回転した非現像位置にあるときは前記現像容器の上方に位置し、前記補給手段が前記現像容器の上方にあるときに前記現像容器へ現像剤を補給することを特徴とする現像装置。
前記現像手段が前記現像位置にあるときに前記スクリューよりも鉛直方向上部側から前記現像容器に現像剤を補給するための第２の補給口を備えた第２の補給手段と、前記現像手段が前記非現像位置にあるときに前記第２の補給口を開じる第２の弁と、を有しており、前記現像手段が前記現像位置にあるときに前記第２の補給口から現像剤が補給可能であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
前記現像容器は、開口部から前記現像剤担持体を露出させ、前記現像剤担持体に現像剤を供給する第１室と、前記現像位置で前記第１室と水平方向に隣接して現像剤の循環路を形成する第２室と、を備え、
前記補給手段は、前記第２室に対して現像剤を補給することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の現像装置。