JP5545093B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
現像領域で現像処理を終了してトナーが消費された現像剤は回収され、補給されるトナーと混合、攪拌され、再び現像に供される。このような構成の現像装置に用いられる現像剤は、安定したトナー画像を得るために、一定のトナー濃度と帯電量を維持する必要がある。
トナー濃度は現像で消費したトナーと補給トナー量により調整され、帯電量はキャリアとトナーとの混合時の摩擦帯電により付与される。現像装置では、トナーとキャリアとから成る二成分現像剤の攪拌を充分に行い、トナー濃度分布を均一化するとともに、トナーに帯電を付与し、トナー画像の安定化を行っている。
これを解決するために、現像部から離れた場所に別途撹拌部を設け、現像部と撹拌部とを現像剤循環経路によって接続し、撹拌部で現像剤の状態に応じた撹拌を行い、トナー濃度、帯電量を適切に調整した現像剤を現像部に供給する現像装置が提案されている(例えば特許文献1、2、3、4参照)。
撹拌部で調整(適正化)された現像剤はロータリフィーダで排出量を規制しながら、エアポンプによる空気圧で現像部へ搬送(移送)するようになっている。
現像剤を空気の圧力(正圧)と流速を利用して搬送するため、空気搬送元と、搬送先(大気圧)には差圧が発生する。このタイプの現像装置では、送られた現像剤が現像部50から攪拌部51に回収され、再び現像部50へ搬送されるように循環しているため、循環路55及び攪拌部51も大気圧である。
従って、現像剤を現像部50へ搬送するためには、現像剤供給部をシールし、空気供給源からの空気が攪拌部51へ洩れないようにする必要がある。攪拌部51へ空気が洩れると、現像剤を搬送するための圧力が低下し、現像剤の搬送が十分に行えなくなる。
ロータとステータとのシール性を確保する方法として、ロータとステータとの隙間を現像剤で埋める方法がある。しかしながら、この方式には以下の問題がある。
現像剤の交換に伴う現像剤の排出は、排出動作の行い易さ等の点から、現像部に現像剤排出部を設けて行うことが一般的である。現像剤の交換時は、現像装置内の現像剤を全て現像装置外へ排出しなければならない。
前記したロータとステータとのシール性を確保する方法では、現像装置内の現像剤を全て現像装置外へ排出しようとした場合、排出にともないシールの役割を果たしているロータとステータとの間の現像剤も減少するため、結果としてロータとステータとの間のシール性が不足し、前記した空気の流出が発生する。それにより、現像剤の搬送ができなくなり、供給部と現像部との間の循環路内に現像剤が留まり完全に排出することができない。
別のシール性を確保する方法として、ロータの羽を弾性体とし、ステータに食い込みを持たせる方法があるが、径時の劣化(ロータ、ステータの削れ)が顕著になり、実用的ではない。
特に現像剤のキャリアは、鉄やフェライトであるため、硬度が高く、この方法では耐久性を得ることは困難である。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の現像装置において、前記シャッター手段は、前記センサが前記撹拌部内の現像剤無しを検知した場合に閉じ、前記撹拌部内の現像剤有りを検知した場合に開くように動作することを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項1に記載の現像装置において、前記シャッター手段は、前記現像剤循環経路に空気が流出することを規制する位置に閉じた状態で設けられ、前記現像剤循環経路を搬送される現像剤の重さにより現像剤の搬送を許容する位置に開くことを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、画像形成装置において、請求項1〜5の何れか1つに記載の現像装置を備えたことを特徴とする。
第1の実施形態を図1乃至図6を参照して説明する。まず、図1に基づいて本実施形態に係る現像装置を備えた画像形成装置の構成の概要を説明する。
中間転写ユニット10における未定着像担持体としての中間転写ベルト8の下面に対向して、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応した作像部6Y、6M、6C、6Bkが並設されている。これらの作像部6Y、6M、6C、6Bkは、作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる以外は同一構造である。
各作像部6は、潜像担持体としての感光体ドラム1と、感光体ドラム1の周囲に配設された図示しない帯電手段、現像装置5、図示しないクリーニング手段等で構成されている。
感光体ドラム1は、図示しない駆動部によって図中、時計回り方向に回転駆動され、帯電手段の位置で表面が一様に帯電される(帯電工程)。
その後、感光体ドラム1の表面は、不図示の露光部から発せられたレーザ光の照射位置に達して、この位置での露光走査によって静電潜像が形成される(露光工程)。
その後、感光体ドラム1の表面は、現像装置5との対向位置に達し、この位置で静電潜像が現像されて、所望のトナー像が形成される(現像工程)。
その後、感光体ドラム1の表面は、中間転写ベルト8及び1次転写バイアスローラ9との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム1上のトナー像が中間転写ベルト8上に転写される(1次転写工程)。
その後、感光体1の表面は、クリーニング手段との対向位置に達し、この位置で感光体ドラム1上に残存した未転写トナーが回収される(クリーニング工程)。クリーニング後感光体ドラム1の表面は図示しない除電ローラにより電位を初期化される。こうして、感光体ドラム1上で行われる一連の作像プロセスが終了する。
4つの1次転写バイアスローラ9Y、9M、9C、9Bkは、それぞれ、中間転写ベルト8を感光体ドラム1Y、1M、1C、1Bkとの間に挟み込んで1次転写ニップを形成している。1次転写バイアスローラ9Y、9M、9C、9Bkにはトナーの極性とは逆極性の転写バイアスが印加される。
その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト8は、2次転写手段としての2次転写ローラ19との対向位置に達する。中間転写ベルト8上に形成されたカラートナー像は、2次転写ニップの位置に搬送された記録媒体としての転写紙P上に転写される。
こうして、中間転写ベルト8上で行われる、一連の転写プロセスが終了する。
2次転写ニップの位置でカラー画像を転写された転写紙Pは、定着部20へ搬送され、ここで、定着ローラ及び圧力ローラによる熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像を定着される。
定着を終えた転写紙Pは、排紙ローラ対29により、装置本体上面に形成された排紙部30へ出力画像として排出され、スタックされる。こうして、画像形成装置における一連の画像形成プロセスが完了する。
図1において、符号32は読み取り部を示している。
図2に示すように、現像装置5は、感光体ドラム1上の静電潜像を現像する現像部50と、現像部50から離れた位置で現像剤の状態に応じた撹拌を行う撹拌部51と、撹拌部51にトナーを補給するためのトナーカートリッジ52と、撹拌部51の下方に設けられたロータリフィーダ53と、現像剤を空気圧で搬送する現像剤循環駆動源としてのエアポンプ54等を有している。図1では現像部50のみ示している。
現像部50と撹拌部51との間は循環路55で接続され、ロータリフィーダ53と現像部50との間は循環路56で接続されている。トナーカートリッジ52と撹拌部51はトナー補給路57で接続され、エアポンプ54とロータリフィーダ53は管路58で接続されている。また、現像部50には現像剤交換時等に現像剤を排出する現像剤排出口69が設けられている。
図2において、符号59はトナー補給駆動源としてのモータを、60は攪拌駆動源としてのモータを、61はロータリフィーダ53の駆動源としてのモータをそれぞれ示している。
搬送スクリュ63、64により現像剤はケーシング62内で循環搬送される。搬送スクリュ63によって、現像剤が図中手前から奥側に搬送され、この一部が、現像ローラ65によって磁力で吸い上げられて吸着され、ドクターブレード66で均一な厚さに均されてから、感光体ドラム1に接することで感光体ドラム1上の静電潜像をトナーで現像してトナー像が形成される。
トナー補給はモータ59によってトナー補給路57内の図示しないスクリュを回転させることで行われる。トナー補給は循環経路内で撹拌部51の入り口直前の部位で行われる。
撹拌部51では現像後の現像剤と、補給されたトナーとが混合され適切なトナー濃度と帯電量を持つ現像剤となる。この現像剤は、図4に示すように、撹拌部51の下部に形成された排出口70を通り、ロータリフィーダ53に入る。
図4は撹拌部51の断面図である。撹拌部51の上面には循環路55が連結される現像剤補給口78が、下面には排出口70が設けられており、攪拌部本体51aは、排出口70に向かうほど径が細くなる逆円錐型の形状を有している。
攪拌部本体51a内の中心には下から上に剤を搬送するスクリュ71が、その外側には支持部74を介して一体に連結されて回転可能な2本の攪拌部材72が設けられており、これらの撹拌部材の回転動作によって現像剤が攪拌・混合される。
外側の撹拌部材72とスクリュ71はモータ60によって回転する。スクリュ71はモータ60と直結されており、外側の撹拌部材72は、減速ギヤ列73(73a〜73d)を介して回転する。
図4において、符号79は、支持フレームを示している。
ロータリフィーダ53は、モータ61によって回転され、放射状に延びる複数の羽根75aを有するロータ75と、ロータ75を覆うステータ76とを有している。ロータリフィーダ53と、循環路56及び管路58は継手管路77で接続されている。
ロータリフィーダ53のロータ75とステータ76は、ロータ75の羽根75aの先端とステータ76の内面との間にクリアランスを持って設けられている。
上述のように、ロータ75とステータ76との間に隙間があると、エアポンプ54から発生したエアの一部が、この隙間を通り、撹拌部51に流れ込み、現像剤を現像部50に送るためのエアが減少する(圧力が低下する)。
しかしながら、現像剤を搬送しているときは、この隙間に現像剤が入り込み、シールの効果が発生し、上記空気の洩れが減少する。
ところが、現像剤の交換時等、現像装置5内の現像剤を全て現像装置5外へ排出する場合、排出に伴いシールの役割を果たしているロータ75とステータ76との隙間の現像剤も減少するため、結果としてロータ75とステータ76との間でのシール効果が無くなり、前記した空気の漏れが発生する。
それにより、エアポンプ54による現像剤の搬送ができなくなり、継手管路77と現像部50との間の循環路56内に現像剤が留まり完全に排出することができない。
また、撹拌部51の下部である排出口70の外面には現像剤の有無を検知するセンサ81が設けられており、シャッター手段80はセンサ81の検知結果に基づいて不図示の駆動源により開閉される。
具体的には、シャッター手段80は、図5に示すように、循環路55の水平断面積(内径断面積)と同等の面積を有する円形状のシール板80aと、循環路55を外側から貫通してシール板80aを支持する軸80bと、軸80bに接続された駆動源としてのモータ80cと、センサ81からの信号出力を受けてモータ80cを制御する制御手段80dとを有している。
図6(a)に示すように、センサ81が撹拌部51内の現像剤無しを検知した場合にはシャッター手段80のシール板80aは略水平に設定されて循環路55内が通気不可となる状態に閉じ、センサ81が撹拌部51内の現像剤有りを検知した場合には略垂直に設定されて現像剤通過可能に開くように動作する。
このようにすれば、現像剤の循環状態に応じてシャッター手段の開閉が可能となる。
センサ81としては、透磁率で検知する方式や、反射型フォトセンサで検知する方式を採用することができる。圧電振動素子を用いた粉面高さ検知方式を採用することもできる。また、センサ81は撹拌部51の内部に設けてもよい。
撹拌部51内の現像剤が無くなると、供給部であるロータリフィーダ53への現像剤の供給がされなくなるので、ロータリフィーダ53のロータ75とステータ76との隙間の現像剤も時間とともに減少し、シールの効果を失う。
しかしながら本実施形態では、撹拌部51内に設けられた撹拌部51内の有無を検知するセンサ81が、撹拌部51内の現像剤無しを検知すると、シャッター手段80が動作してシール板80aが閉じる。
逆に、通常、現像剤を搬送しているときは、撹拌部51に現像剤が存在するため、センサ81が撹拌部51内の現像剤有りを検知し、シャッター手段80が開いた状態となるので、現像剤の循環を妨げることは無い。
シャッター手段80については、バルブや弁を用いても同じ効果を得ることができる。
上記実施形態では、シャッター手段を駆動源の駆動力でシール板80aを開閉する構成としたが、本実施形態では現像剤の重みを駆動力として利用することを特徴とする。
現像部50と撹拌部51との間の循環路55には、流路断面積が異なる段差部55aが設けられており、段差部55aには撹拌部51から循環路55に空気が流出することを規制するシャッター手段82が設けられている。
シャッター手段82は、循環路55から搬送される現像剤の重さにより開くような剛性(強さ)を有するシート状の弾性体からなり、その一部を段差部55aに固定している。
現像剤の重さが作用しない状態では、シートがその弾性力で段差部55aの周囲に略密着するように固定状態が設定されている。シャッター手段82は段差部55aの径大側に設けられているため、撹拌部51側から漏れの空気圧がかかるとシートが密着して循環路55は気密状態に封止される。
これにより、撹拌部51と大気圧下にある循環路55との間が通気的に遮断されるので、撹拌部51から循環路55への空気の流出が規制され、エアポンプ54により現像剤を現像部50に送るためのエアが減少するのを防止することができ、継手管路77と現像部50との間の循環路56内の現像剤も搬送が可能となり、現像剤を完全に排出することが可能となる。
また、循環路55から搬送される現像剤の重さにより開くように、シート状の弾性体を用いて設けられているので、通常、現像剤を搬送しているときは、循環路55から搬送される現像剤の重さによりシャッター手段82が開いた状態となるので、現像剤の循環を妨げることは無い。
本実施形態では1枚の板状のシャッター手段82のみで開閉ができるので、第1の実施形態に比べてシャッター構成の大型化、複雑化、高コスト化を回避できるとともに、制御が不要であるので電気的故障等による信頼性の低下についての心配がない。
5 現像装置
50 現像部
51 撹拌部
53 ロータリフィーダ
55 現像剤循環経路としての循環路
80 シャッター手段
81 センサ
Claims (6)
- 潜像担持体上の潜像を現像する現像部と、
前記現像部の外部に、前記現像部との間の現像剤循環経路を通じて前記現像部の現像剤を供給可能に設けられ、現像剤の一部を収容して現像剤を撹拌する撹拌部と、
前記撹拌部の現像剤を定量的に排出するロータリフィーダと、
を備え、前記ロータリフィーダから排出された現像剤を、空気圧を利用して前記現像部に搬送する現像装置において、
前記現像部への搬送時、前記ロータリフィーダを介して前記撹拌部側へ空気が流出することを抑制するシャッター手段を有し、
前記シャッター手段が、前記現像部と前記撹拌部との間の前記現像剤循環経路に設けられていることを特徴とする現像装置。 - 請求項1に記載の現像装置において、
前記撹拌部内の現像剤の有無を検知するセンサを有し、現像装置内の現像剤を現像装置外へ排出する場合、前記シャッター手段は、前記センサの検知結果にもとづいて開閉されることを特徴とする現像装置。 - 請求項2に記載の現像装置において、
前記シャッター手段は、前記センサが前記撹拌部内の現像剤無しを検知した場合に閉じ、前記撹拌部内の現像剤有りを検知した場合に開くように動作することを特徴とする現像装置。 - 請求項1に記載の現像装置において、
前記シャッター手段は、前記現像剤循環経路に空気が流出することを規制する位置に閉じた状態で設けられ、前記現像剤循環経路を搬送される現像剤の重さにより現像剤の搬送を許容する位置に開くことを特徴とする現像装置。 - 請求項4に記載の現像装置において、
前記シャッター手段は、シート状の弾性体であることを特徴とする現像装置。 - 請求項1〜5の何れか1つに記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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