JP5146724B2 - 現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置 - Google Patents
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Description
このようなプレミックス現像方式を用いた画像形成装置は、キャリアの経時劣化が生じるごとに現像装置やキャリアを新品のものに交換する必要のある装置に比べて、経時においても出力画像の画質が安定化することになる。
このように、現像装置内の現像剤量が不足してしまうと、現像剤の劣化状態が不安定になったりトナーの帯電量が低下したりして、出力画像上に画像濃度低下等の不具合が生じてしまうことになる。
また、この発明の請求項13記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項1〜請求項11のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とを備えたものである。
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
書込み部2A〜2Dは、画像情報に基いて帯電工程後の感光体ドラム21(像担持体)に静電潜像を書き込むための装置である。書込み部2A〜2Dは、ポリゴンミラー3A〜3Dや光学素子4A〜4D等を用いた光走査装置である。なお、書込み部として、光走査装置の替わりにLEDアレイを用いることもできる。
給紙部61は、記録紙、OHP等の被転写材Pを格納して、画像形成時には被転写材Pを転写ベルト30に向けて給送する。
転写ベルト30を介して感光体ドラム21に対向する転写ローラ24は、芯金と芯金を被覆する導電性弾性層とを有する。転写ローラ24の導電性弾性層は、ポリウレタンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン(EPDM)等の弾性材料に、カーボンブラック、酸化亜鉛、酸化スズ等の導電性付与剤を配合分散して電気抵抗値(体積抵抗率)を中抵抗に調整した弾性体である。
転写ベルト30に沿って縦方向に配設された4つのプロセスカートリッジ20Y、20C、20M、20BKは、それぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのトナー像を形成するためのものである。
プロセスカートリッジ20Y、20C、20M、20BK、及び、剤カートリッジ28Y、28C、28M、28BKは、転写ベルト30を回転支軸を中心に開放して装置本体1から着脱することができる。
なお、各プロセスカートリッジ20Y、20C、20M、20BKはほぼ同一構造であって、各剤カートリッジ28Y、28C、28M、28BKもほぼ同一構造であるために、図2にてプロセスカートリッジ及び剤カートリッジは符号のアルファベット(Y、C、M、BK)を除して図示する。また、書込み部は符号のアルファベット(A〜D)を除して図示する。
像担持体としての感光体ドラム21は、負帯電の有機感光体であって、不図示の回転駆動機構によって反時計方向に回転駆動される。
クリーニング部25は、感光体ドラム21に摺接するクリーニングブラシ(又は、クリーニングブレード)が設置されていて、感光体ドラム21上の未転写トナーを機械的に除去・回収する。
図2を参照して、剤カートリッジ28は、その内部に現像装置23内に供給するための現像剤G(トナーT及びキャリアC)を収容している。そして、剤カートリッジ28は、現像装置23に新品のトナーTを供給するトナーカートリッジとして機能するとともに、現像装置23に新品のキャリアCを供給する供給手段として機能する。具体的に、現像装置23に設置された磁気センサ26(図4を参照できる。)によって検知されるトナー濃度(現像剤G中のトナーの割合である。)の情報に基いて、シャッタ機構80の開閉動作をおこなって、供給手段としての剤カートリッジ28から現像装置23内に向けて現像剤Gを適宜に供給する。
なお、本実施の形態では、剤カートリッジ28の現像剤Gにおける、キャリアCに対するトナーTの混合率(トナー濃度)が比較的高く設定されている。
図2を参照して、感光体ドラム21が反時計方向に回転駆動されると、まず、帯電部22の位置で感光体ドラム21の表面が一様に帯電される。その後、帯電された感光体ドラム21表面は、露光光Lの照射位置に達して、書込み部2による露光工程がおこなわれる。すなわち、露光光Lの照射によって感光体ドラム21上を画像情報に応じて選択的に除電することで、照射されなかった非画像部の電位との差(電位コントラスト)を発生させて静電潜像を形成する。なお、この露光工程は、感光体ドラム21の感光層中で電荷発生物質が光を受けて電荷を発生して、このうち正孔が感光体ドラム21表面の帯電電荷と打ち消しあうものである。
詳しくは、上方の現像ローラ23a1の磁極による磁力で汲み上げられた現像剤Gは、ドクターブレード23cによって適量化された後に、感光体ドラム21との対向部である現像領域(2つの現像ローラ23a1、23a2と感光体ドラム21との対向領域である。)に搬送される。現像領域において穂立ちされたキャリアCが感光体ドラム21を摺擦する。このとき、キャリアCに混合されているトナーTは、キャリアCとの摩擦によって負帯電されている。これに対して、キャリアCは正帯電されている。不図示の電源部から現像ローラ23a1、23a2に対して、所定の現像バイアスが印加される。これによって、現像ローラ23a1、23a2と感光体ドラム21との間に電界が形成されて、負帯電されたトナーTが電界によって感光体ドラム21上の画像部にのみ選択的に付着してトナー像を形成する。
その後、トナー像が転写された被転写材Pは、定着部66を通過して、排出ローラ69から装置外部に排出される。
その後、感光体ドラム21表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム21における一連の作像プロセスが終了する。
図3を参照して、現像装置23は、現像剤担持体としての現像ローラ23a1、23a2、搬送部材としての搬送スクリュ23b1〜23b3(オーガスクリュ)、ドクターブレード23c、キャリア捕集ローラ23k、スクレーパ23m、排出スクリュ23n、等で構成されている。また、現像装置23内には、現像剤Gを搬送して循環経路を形成する3つの現像剤搬送部B1〜B3が形成されている。
ドクターブレード23cは、現像領域の上流側に設置されていて、第1の現像ローラ23a1上の現像剤を適量に規制する。
第1搬送部材(1つの搬送部材)としての第1搬送スクリュ23b1は、第1現像剤搬送部B1であって現像ローラ23a1に対向する位置に配設されていて、現像剤Gを水平方向に搬送する(図4の白矢印に示す左方向の搬送である。)とともに、現像ローラ23a1上に現像剤23aを供給する。換言すると、第1現像剤搬送部B1は、現像ローラ23a1に対向するとともに、現像ローラ23a1に現像剤Gを長手方向(現像ローラ23a1の回転軸方向である。)に搬送しながら供給する。
第1搬送スクリュ23b1及び第2搬送スクリュ23b2は、現像ローラ23a1、23a2や感光体ドラム21と同様に、回転軸がほぼ水平になるように配設されている。
図4を参照して、第2現像剤搬送部B2の下流側と、第3現像剤搬送部B3の上流側と、は第1中継部23gを介して連通している。また、第3現像剤搬送部B3の下流側と、第1現像剤搬送部B1の上流側と、は第2中継部23hを介して連通している。また、第1現像剤搬送部B1の下流側と、第3現像剤搬送部B3の上流側と、は落下経路23fを介して連通している。
なお、第3現像剤搬送部B3にはトナー濃度センサとしての磁気センサ26が設置されている。そして、磁気センサ26によって検知されるトナー濃度の情報に基いて、供給手段としての剤カートリッジ28から現像装置23内に向けて所定のトナー濃度の現像剤Gが供給される。本実施の形態では、現像装置23内の現像剤Gのトナー濃度が4〜7重量%になるように制御されている。
なお、図2、図4等では図示を省略しているが、排出経路71中には、排出口23dから排出された現像剤を水平方向に搬送するための排出スクリュ23nが設置されている(図3及び図8を参照できる。)。
これにより、排出口23dの下部よりも高い位置にある現像剤のうち、高さ(H2−H1)分の現像剤は排出口23dから排出されることなく、開口23eを通じて第3搬送スクリュ23b3における搬送経路に戻されることになる。これにより、排出手段の本来の機能を維持しつつ、排出口23dから過剰に現像剤が排出される不具合を確実に抑止することができる。ここで、排出口23dと開口23eとの長手方向の距離Wは、なるべく短い方が好ましい。
キャリア捕集ローラ23kは、ステンレス等からなる円筒体内に所定の磁界を形成するマグネットが固設されたものであって、現像装置23内から移動(飛翔)して感光体ドラム21に付着したキャリアを捕集するためのものである。キャリア捕集ローラ23kは、図3の反時計方向に回転駆動される。キャリア捕集ローラ23kによって捕集されて担持されたキャリアは、そのほとんどが第2の現像ローラ23a2との対向位置で現像ローラ23a2上に移行して、現像ローラ23a2の剤離れ極の位置で現像ローラ23a2から離脱して第2現像剤搬送部B2内に回収される。一方、現像ローラ23a2上に移行せずにキャリア捕集ローラ23k上に残留・担持されたキャリアは、スクレーパ23mによって機械的に掻き取られて、第2現像剤搬送部B2内に回収される。このように、キャリア捕集ローラ23kを設置することで、感光体ドラム21上に付着したキャリアを現像装置23内に回収できるために、異常画像(ホタル画像、白抜け画像)の発生が抑止されるとともに、現像装置23内のキャリアが不足する不具合が抑止される。
また、本実施の形態において用いられるキャリアCは、粒径が55μm、飽和磁化が96emu/g、程度のものである。さらに、本実施の形態において用いられるトナーTは、粒径が6.8μm程度のものである。
図8は、第1搬送スクリュ23b1による搬送経路(第1現像剤搬送部B1)を示す上面図である。図9は、壁部23sの近傍を示す現像装置の断面図である。
また、排出口23dは、第1搬送スクリュ23b1におけるスクリュ部23b1bが形成されていない切欠領域23b10に対向するとともに、その切欠領域23b10の長さMよりも長手方向の長さNが小さくなるように形成されている(M>Nである。)。なお、排出口23dも、第1現像剤搬送部B1の下流側であって、非画像領域に設けられている。
このような構成により、切欠領域23b10の上流側で跳ね上がった現像剤が排出口23dに侵入する現象(図11の矢印Aに示す現像剤の移動である。)を確実に抑止することができる。すなわち、切欠領域23b10の上流側で跳ね上がった現像剤は、排出口23dに浸入することなく、壁部23sに衝突して第1現像剤搬送部B1内で搬送されている現像剤の中に戻されることになる。したがって、排出されるべき現像剤(剤面が排出口23dの下面を超えた分の現像剤である。)のみが排出口23dから排出されることになり、現像装置23内の現像剤が過剰に排出されて現像剤量が不足してしまう不具合が抑止される。
さらに、スクリュ部23b1bが形成されていない切欠領域23b10を設けることで、切欠領域23b10を設けない場合に比べて、第1現像剤搬送部B1における現像剤の傾き(先に図4にて説明した、下流側における現像剤の剤面が上流側の剤面に比べて低くなる現象である。)が小さくなり、オーガスジ(下流側で剤面が低くなるときにスクリュ部23b1bのピッチで生じる画像ムラである。)が発生しにくくなることを確認した。
また、壁部23sは、可撓性材料で形成することができる。これにより、現像装置23に対して第1搬送スクリュ23b1を回転軸方向に移動して着脱する場合に、壁部23sを撓ませながら作業をおこなうことになる。
また、本実施の形態では、第3搬送スクリュ23b3を水平方向に対して斜めに配設したが、第3搬送スクリュ23b3を水平に配設することもできる。
さらに、本実施の形態では、排出口23dを第1現像剤搬送部B1の隔壁に設けたが、排出口23dをその他の現像剤搬送部B2、B3の隔壁に設けることもできる。
さらに、本実施の形態では、現像ローラ23a1、23a2が2つ設置された現像装置23に対して本発明を適用したが、現像ローラが1つ又は3つ以上設置された現像装置に対しても当然に本発明を適用することができる。その場合にも、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
20、20Y、20C、20M、20BK プロセスカートリッジ、
21 感光体ドラム(像担持体)、
23 現像装置(現像部)、
23a1、23a2 現像ローラ(現像剤担持体)、
23b1 第1搬送スクリュ(第1搬送部材)、
23b2 第2搬送スクリュ(第2搬送部材)、
23b3 第3搬送スクリュ(第3搬送部材)、
23c ドクターブレード、
23d 排出口、
23r 隔壁、
23s 壁部、
G 現像剤(2成分現像剤)、 T トナー、 C キャリア。
Claims (13)
- キャリアとトナーとを有する現像剤を収容するとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、
軸部上にスクリュ部が形成されるとともに、装置内に収容された現像剤を長手方向に搬送して循環経路を形成する複数の搬送部材と、
装置内に新たにキャリアを供給する供給手段と、
前記複数の搬送部材のうち1つの搬送部材によって搬送される現像剤の剤面が所定高さを超えたときにその現像剤を外部に排出するために当該1つの搬送部材による搬送経路の隔壁に形成された排出口と、
を備え、
前記1つの搬送部材は、長手方向の一部に前記スクリュ部が形成されていない切欠領域を具備し、
前記排出口は、前記切欠領域に対向するとともに、当該切欠領域よりも長手方向の長さが小さくなるように形成され、
前記排出口に対して前記搬送経路の上流側であって前記切欠領域の範囲内に、前記排出口が形成された前記隔壁から前記搬送経路の内部に向けて突出する壁部を設置したことを特徴とする現像装置。 - 前記壁部は、現像剤の搬送方向の上流側からみた投影面が前記排出口を覆うように形成されたことを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
- 前記壁部は、前記1つの搬送部材の前記切欠領域における前記軸部に近接するように形成された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。
- 前記壁部は、現像剤の搬送方向の上流側からみた投影面が前記スクリュ部と重なるように形成されたことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の現像装置。
- 前記壁部は、前記排出口に近設されたことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の現像装置。
- 前記壁部は、装置に対して着脱自在に設置されたことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の現像装置。
- 前記壁部は、可撓性材料で形成されたことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載の現像装置。
- 前記排出口は、前記1つの搬送部材による搬送経路の下流側に形成されたことを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれかに記載の現像装置。
- 前記像担持体に対向するとともに、現像剤を担持する現像剤担持体を備え、
前記複数の搬送部材は、前記現像剤担持体に対向するとともに当該現像剤担持体に現像剤を供給する第1搬送部材と、前記第1搬送部材の下方であって前記現像剤担持体に対向する位置に配設されるとともに当該現像剤担持体から離脱された現像剤を搬送する第2搬送部材と、前記第2搬送部材によって搬送された現像剤を前記第1搬送部材による搬送経路の上流側に搬送する第3搬送部材と、であって、
前記第1搬送部材による搬送経路と前記第2搬送部材による搬送経路と前記第3搬送部材による搬送経路とを隔絶する隔壁を備え、
前記1つの搬送部材は、前記第1搬送部材であることを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれかに記載の現像装置。 - 前記供給手段は、装置内に新たにトナーを前記キャリアとともに供給することを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれかに記載の現像装置。
- キャリアとトナーとを有する現像剤を収容するとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、
軸部上にスクリュ部が形成されるとともに、装置内に収容された現像剤を長手方向に搬送して循環経路を形成する複数の搬送部材と、
装置内に新たにキャリアを供給する供給手段と、
前記複数の搬送部材のうち1つの搬送部材によって搬送される現像剤の剤面が所定高さを超えたときにその現像剤を外部に排出するために当該1つの搬送部材による搬送経路の隔壁に形成された排出口と、
を備え、
前記1つの搬送部材は、長手方向の一部に他の部分に比べて現像剤を跳ね上げる能力が低い領域を具備し、
前記排出口は、前記跳ね上げる能力が低い領域に対向するとともに、当該跳ね上げる能力が低い領域よりも長手方向の長さが小さくなるように形成され、
前記排出口に対して前記搬送経路の上流側であって前記跳ね上げる能力が低い領域の範囲内に、前記排出口が形成された前記隔壁から前記搬送経路の内部に向けて突出する壁部を設置したことを特徴とする現像装置。 - 画像形成装置の装置本体に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、
請求項1〜請求項11のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とが一体化されたことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項1〜請求項11のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
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