JP4937682B2

JP4937682B2 - 現像装置

Info

Publication number: JP4937682B2
Application number: JP2006245084A
Authority: JP
Inventors: 聡植村
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2006-09-11
Filing date: 2006-09-11
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2026-09-11
Also published as: JP2008065207A

Description

本発明は現像装置に関し、より詳細には現像器とトナーコンテナを備えた現像装置に関するものである。

現像装置へのトナー補給方式としては２つに大きく分けることができる。一つの方式は、感光体や現像手段、クリーニング手段を一体化したいわゆるプロセスユニットを画像形成装置に着脱可能に取り付け、トナーが無くなったときにはプロセスユニットごと交換する方式である。もう一つの方式は、トナーが無くなったときには補充トナーを貯溜したトナーコンテナを交換する方式である。

前者の方式では、トナーが無くなった時点で、感光体や現像手段などの部材がまだ使用可能であっても、プロセスユニットごと交換してしまうので、資源の有効活用や費用の点で問題視されることがあった。一方、後者の方式ではこのような問題はないので、二成分系現像方式のみならず一成分系現像方式においても広く採用されつつある。

図４及び図５に、トナーコンテナ交換方式を採用した現像装置の一例を示す。図４は現像装置の概略垂直断面図、図５は現像装置の概略平面図である。この現像装置Ｄは、現像器１と、現像器１に着脱可能に取り付けられるトナーコンテナ２を備えている。現像器１は、複数の磁極を内蔵した回転自在の現像スリーブ１１と、現像部へ搬送される現像スリーブ１１上のトナー量を規制する規制ブレード１６と、水平方向に平行に配置され、互いに逆向きに磁性トナーを撹拌搬送する２本のスクリュー（搬送手段）１２，１３と、２本のスクリュー１２，１３の間に形成され、両端部に開口部１４１ａ，１４１ｂ（図５に図示）が形成された隔壁１４と、装置内のトナー量を検知するトナーセンサ１５とを備える。

２本のスクリュー１２，１３は、螺旋状の羽根が同じ傾斜角で軸部に形成されたものであって、不図示の駆動機構によって互いに逆方向に回転し、これによって磁性トナーは、隔壁１４によって隔離された状態で互いに逆方向に搬送される（図５の矢印）。そして、スクリュー１２，１３の両端部において、隔壁１４の両端部に形成された開口部１４１ａ，１４１ｂを通って、一方のスクリューから他方のスクリューに磁性トナーが移動する。これにより磁性トナーは装置内を常に循環し撹拌されることになる。

一方現像スリーブ１１は、表面に数μｍの凹凸を付けた金属製の円筒スリーブの内部に順に、現像磁極Ｎ₁、搬送磁極Ｓ₁、汲み上げ磁極Ｎ₂、ブレード磁極Ｓ₂の４つの磁極を配置した固定磁石を有してなる。現像スリーブ１１が矢印方向に回転すると、汲み上げ磁極Ｎ₂の磁力によって、スクリューから現像スリーブ１１へ磁性トナーが汲み上げられる。現像スリーブ１１の表面に担持された磁性トナーは、規制ブレード１６により層規制された後、現像部へ搬送される。そして現像部では、現像スリーブ１１に図示しないバイアス電圧が印加され、生じた現像電界により、帯電トナーが感光体ドラム（潜像担持体）４０上の静電潜像に移動して現像がなされる。その後現像スリーブ１１上の磁性トナーは、搬送磁極Ｓ₁によって装置内部に搬送され、現像スリーブ１１から剥離して、スクリュー１２，１３によって装置内を再び循環搬送され、現像に供していない磁性トナーと混合撹拌される。そして汲み上げ極Ｎ₂によって、新たに磁性トナーがスクリュー１２から現像スリーブ１１へ供給される。

このような構成の現像器１に対して、樹脂成形されたトナーコンテナ２が着脱可能に取り付けられる。トナーコンテナ２は、トナーを貯溜するハウジング２０と、ハウジング２０の下面に形成された補給口２１と、補給口２１の直上に回転自在に取り付けられた補給ローラ２２と、ハウジング２０内のトナーを補給口２１の方向へ移動させるための搬送翼２３とを備える。トナーセンサ１５によって現像器１内のトナー量が少なくなったことが検知されると、補給ローラ２２および搬送翼２３が回転して、補給口２１から現像器１内へトナーが補給される。トナーコンテナ２から補給されたトナーは、スクリュー１２，１３によって撹拌混合されて現像スリーブ１１へ供給される。

トナーコンテナ２から補給されるトナーは未帯電あるいは低帯電のものが多いため、スクリュー１２，１３によって十分に撹拌・混合して帯電量を高くする必要がある。ところが、トナーコンテナ２を交換した時は、前のトナーコンテナから現像装置内へトナーが十分に補給されていないため、トナーコンテナ２から現像器１へ多量のトナーが補給されることになる。

このとき、補給されたトナーがスクリュー１２，１３によって十分に撹拌・混合されず、未帯電あるいは低帯電のまま現像スリーブ１１へ供給され、現像部へ搬送されることがある。未帯電あるいは低帯電のトナーが現像部へ搬送されると、反転現像方式の場合には、本来はトナーが付着しない背景部分にトナーが付着する、いわゆるカブリが生じる。

特許文献１では、トナーコンテナから現像器へ固まった状態で補給されたトナーを確実に粉砕することを目的として、撹拌ローラとパドルとの間に隔壁を設けるとともに、その隔壁の下側に開口部を設けて、そこから現像剤を移動させる技術が提案されている。
特開平８−１６６７１１号公報

前記の提案技術によれば、撹拌ローラによって、補給されたトナーの固まりを粉砕すると同時に、補給トナーの撹拌・混合もある程度は行われると考えられるが、撹拌ローラとパドルへの移動が、隔壁の下部とはいえ常時可能であるため、低帯電のトナーがパドルへ移動し現像ローラに供給されるおそれは十分にある。低帯電トナーが現像ローラに供給されると、前述のようにカブリが生ずる。

本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、トナーコンテナが交換され、トナーコンテナから現像器へ大量のトナーが補給されたときであっても、低帯電のトナーによるカブリが発生しないようにすることにある。

また本発明の目的は、所定の帯電量に帯電されたトナーを現像器に供給できるトナーコンテナを提供することにある。

前記目的を達成する本発明の現像装置は、現像器と、この現像器に対して着脱可能で、磁性トナーを貯溜したトナーコンテナとを有し、前記トナーコンテナは、磁性トナーを現像器に補給するための補給口と、補給口に取り付けられ、回転することによって磁性トナーを現像器に補給する補給ローラと、補給ローラの近傍に取り付けられた金属板とを備え、前記現像器又は前記トナーコンテナに、トナーコンテナの側壁を介して前記金属板と対向する位置に磁力発生部材を設け、この磁力発生部材で磁力を発生させることによって、トナーコンテナから現像器へ磁性トナーを補給する際に、磁性トナーを金属板に摺接させて帯電させることを特徴とする。

磁力発生部材として、金属板に対して近接位置と遠隔位置に移動可能に取り付けられた磁石を用い、当該磁石を前記金属板に対して近接位置に移動させることによって、トナーコンテナから現像器へ磁性トナーを補給する際に、磁性トナーを金属板に摺接させて帯電させるようにしてもよい。

本発明のトナーコンテナは、現像器に対して着脱可能に取り付けられ、磁性トナーを貯溜した非磁性材料からなるトナーコンテナであって、磁性トナーを現像器に補給するための補給口と、この補給口に取り付けられ、回転することによって磁性トナーを現像器に補給する補給ローラと、補給ローラの近傍に取り付けられた金属板とを備え、トナーコンテナの側壁を介して前記金属板と対向する位置に設けられた磁力発生部材で磁力を発生させることによって、トナーコンテナから現像器へ磁性トナーを補給する際に、磁性トナーを前記金属板に摺接させて帯電させることを特徴とする。

本発明の現像装置およびトナーコンテナでは、トナーコンテナの補給ローラの近傍に取り付けた金属板に対して磁石を近接位置に移動させることによって、トナーコンテナから現像器へ磁性トナーを補給する際に、磁性トナーを金属板に摺接させて帯電させることができるので、ある程度帯電した状態の磁性トナーを現像器へ補給することができ、低帯電トナーによるカブリの発生を効果的に防止することができる。また磁石を遠隔位置にすることによって、トナー補給量を多くすることもできる。

以下、本発明に係る現像装置及びトナーコンテナについて図に基づいて説明するが、本発明はこれら実施形態に何ら限定されるものではない。

図１に、本発明に係る現像装置を搭載したプリンタ（画像形成装置）の一例を示す概説図を示す。図１のプリンタの画像形成機構についてまず説明すると、感光体ドラム４０は帯電装置４１によってその表面が正又は負に一様に帯電される。そして画像データがレーザスキャナ（露光装置）４２によって感光体ドラム４０の表面に書き込まれ、感光体ドラム４０の表面に静電潜像が形成される。具体的には反転現像方式の場合には画像に相当する部分の帯電が除去され、正規現像方式の場合は背景に相当する部分の帯電が除去されて、それぞれ静電潜像が形成される。次に現像装置Ｄによって感光体ドラム４０上の静電潜像をトナーで可視像化する。このときトナーの帯電極性は、反転現像方式の場合には感光体ドラム４０の帯電極性と同極性であり、正規現像の場合は感光体ドラム４０の帯電極性と逆極性である。

一方、給紙カセット８０に収納されている用紙Ｐは、給紙ローラ８１によって搬送路へ送られる。そしてレジストローラ対８２によって、感光体ドラム４０上のトナー画像が転写部に到達するのにタイミングを合わせて、用紙Ｐは転写部へ送り出される。転写部では、感光体ドラム４０と転写ローラ４３との間で用紙Ｐが挟持されている状態で、トナー帯電極性と逆極性の電荷が転写ローラ４３に印加されることにより、感光体ドラム４０上のトナー像が用紙Ｐ上に移動する。一方、用紙Ｐ上に移動せず感光体ドラム４０上に残留したトナーはクリーニング装置４４によって除去回収される。そして、トナー像を載置した用紙Ｐは定着ローラ対８３へ搬送される。後述するように、ここでトナー像は定着ローラ対８３によって加熱・加圧されて用紙Ｐに定着する。そして用紙Ｐは排出ローラ対８４に送られ、排紙トレイ８５へ排出される。

図２に、本発明の現像装置Ｄの垂直断面図を示し、図３に、樹脂成形されたトナーコンテナの補給口付近の拡大図を示す。なお、図４と同じ部材及び部分については同じ符号を付し、その説明を省略することとする。図２の現像装置Ｄでは、トナーコンテナ２のハウジング２０の下面に、現像器１にトナーを補給するための補給口２１が形成されている。そして、補給口２１の直上にスポンジ構造の補給ローラ２２が取り付けられ、この補給ローラ２２は反時計回りに回転する。補給口２１よりも補給ローラ２２の回転方向上流側の、トナーコンテナ２のハウジング２０の内壁に金属板２４が取り付けられている。金属板２４と補給ローラ２２とは若干の隙間を隔てて離れている。なお、補給ローラ２２が弾性を有するものである場合は、金属板２４と接触していても構わない。そして、トナーコンテナ２の側壁を介して金属板２４と対向する位置に、軸３１を中心として揺動可能に磁石（磁力発生部材）３２が設けられている。

現像器１に設けたトナーセンサ１５によって現像器１内のトナー量が少なくなったことが検知されると、補給ローラ２２が回転して補給口２１から現像器１へ磁性トナーが補給される。このとき、磁石３２を近接位置にすると、補給ローラ２２表面の磁性トナーが磁力によって磁石３２の方向に引き寄せられ、いわゆる磁気ブラシとなって金属板２４に摺接する。磁性トナーが金属板２４に摺接することによって磁性トナーは摩擦帯電する。そして、帯電した磁性トナーが現像器１へ補給される。これにより、トナーコンテナ２から現像器１に多量のトナーを補給した場合であっても、現像器１内の低帯電トナー量を格段に減らすことができ、低帯電トナーによるカブリを防止できるようになる。

一方、補給する磁性トナーを帯電させる必要がない場合や現像器１に磁性トナーを早く補給したい場合には、磁石３２を近接位置にしておくと却って不具合を招くおそれがある。そこでこのような場合には、磁石３２を軸３１を中心として反時計回りに揺動して近接位置から遠隔位置にする。磁石３２を遠隔位置とすると、補給ローラ２２の表面に磁気ブラシは形成されず、補給ローラ２２上の磁性トナーは金属板２４に接触しないか、あるいは軽く接触する程度となり、磁性トナーは帯電量の低い状態で早く現像器１に補給される。

なお、磁石の近接位置および遠隔位置は、補給ローラ２２の表面に磁性トナーによる磁気ブラシが形成される位置および磁気ブラシが形成されない位置であればよく、磁石の強さなどから適宜決定すればよい。また磁石の移動機構に特に限定はなく揺動の他、直線移動などであっても構わない。また動力としてはモータやソレノイドなど従来公知のものを用いることができる。また使用する磁石の形状および磁力は、補給口の形状や金属板まで距離、得たいトナー帯電量などから適宜決定すればよい。

磁力発生部材として磁石のほか、電磁石を用いてももちろん構わない。磁力発生部材として電磁石を用いた場合、磁力発生の制御は電磁石への通電の入切および通電量で制御できる。

本発明で使用する金属板としては、磁性トナーが接触して帯電するものであれば特に限定はなく、ステンレス鋼や鉄板、銅板など従来公知の金属材料を使用することができる。

実施例
図１及び図２に示した構造を有する京セラミタ社製プリンタ「FS-1920」改造機を用いて次の実験を行った。トナーコンテナを交換した後、磁石を近接位置としてトナーコンテナから現像器へトナーを補給して画像形成を行い、トナーの補給前と補給後のカブリ濃度（ＦＤ）を測定した。カブリ濃度は、用紙の非画像形成領域をマクベス社製の反射濃度計「ＲＤ９１８」で測定したものである。なお、使用した現像剤は一成分磁性トナーで、規制ブレードと現像ローラとの間隙は０．２〜０．４ｍｍの範囲とした。磁石の磁力は７５ｍＴ、金属板としてはステンレス鋼を用いた。結果を表１に示す。

（比較例）
磁石を常時遠隔位置とした以外は実施例と同様の実験を行った。結果を表１に示す。

表１から明らかなように、トナーコンテナからのトナー補給時に、磁石を近接位置とした実施例の現像装置では、ＦＤは０．００５とコンテナ交換前後でほとんど変化はなかった。これに対し、トナーコンテナからのトナー補給時に磁石を遠隔位置とした比較例の現像装置では、トナーコンテナ交換後のＦＤは０．０１２と、トナーコンテナの交換前の約２倍に上昇した。

本発明の現像装置を搭載した画像形成装置の一例を示す概説図である。本発明の現像装置の一例を示す概説図である。トナーコンテナの補給口近傍の拡大図である。従来の現像装置を示す垂直断面図である。従来の現像装置を示す水平断面図である。

符号の説明

１現像器
２トナーコンテナ
Ｄ現像装置
１１現像スリーブ（現像剤担持体）
１２スクリュー（第１搬送手段）
１３スクリュー（第２搬送手段）
１４隔壁
２１補給口
２２補給ローラ
２４金属板
３２磁石（磁力発生部材）
１４１ａ，１４１ｂ開口部

Claims

現像器と、この現像器に対して着脱可能で、磁性トナーを貯溜したトナーコンテナとを備えた現像装置において、
前記トナーコンテナは、磁性トナーを現像器に補給するための補給口と、補給口に取り付けられ、回転することによって磁性トナーを現像器に補給する補給ローラと、補給ローラの近傍に取り付けられた金属板とを備え、
前記現像器又は前記トナーコンテナに、トナーコンテナの側壁を介して前記金属板と対向する位置に磁力発生部材を設け、
前記磁力発生部材で磁力を発生させることによって、トナーコンテナから現像器へ磁性トナーを補給する際に、磁性トナーを前記金属板に摺接させて帯電させることを特徴とする現像装置。
前記磁力発生部材が、前記金属板に対して近接位置と遠隔位置に移動可能に取り付けられた磁石であって、当該磁石を前記金属板に対して近接位置に移動させることによって、トナーコンテナから現像器へ磁性トナーを補給する際に、磁性トナーを金属板に摺接させて帯電させる請求項１記載の現像装置。
現像器に対して着脱可能に取り付けられ、磁性トナーを貯溜した非磁性材料からなるトナーコンテナであって、
磁性トナーを現像器に補給するための補給口と、この補給口に取り付けられ、回転することによって磁性トナーを現像器に補給する補給ローラと、補給ローラの近傍に取り付けられた金属板とを備え、
トナーコンテナの側壁を介して前記金属板と対向する位置に設けられた磁力発生部材で磁力を発生させることによって、トナーコンテナから現像器へ磁性トナーを補給する際に、磁性トナーを前記金属板に摺接させて帯電させることを特徴とするトナーコンテナ。