JP5598311B2 - 現像装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置 - Google Patents
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Description
二成分系現像剤は、トナーとこれを担持するキャリアとで構成され、攪拌混合時に生起される摩擦帯電作用によりトナーを帯電させて感光体上の静電潜像に対して静電吸着できる状態とされる。
特許文献1には、現像剤供給部が現像剤回収部の下方に位置し、現像剤供給部側には現像剤担持体の下方に現像剤の層厚を規定するドクターブレードを配置した構成が開示されている。
特許文献2,3には、特許文献1に開示された現像剤供給部と現像剤回収部とのは位置関係を縦方向で逆の関係に設定した構成が開示されている。
上述した現像剤供給部では、現像剤を搬送スクリューの軸方向に搬送しながら現像剤担持体に内蔵されている汲み上げ磁極により現像剤が汲み上げられ、現像剤回収部では、現像剤担持体に内蔵されている剤離れ磁極によって現像剤担持体から反撥して離散した現像剤が回収されると搬送スクリューにより搬送されて現像剤供給部との連通部を介して現像剤回収部に現像剤を一方向へ循環されるようになっている。現像剤回収部から現像剤供給部への現像剤の移動はこれら各部の連通部において現像剤の自重落下を利用して行われる。
例えば、感光体のトナー像転写位置が感光体の上方とされ、感光体としてドラムを用いた場合の回転方向が時計方向である場合、ドクターブレードが現像剤担持体の上方に設けられている構成のように、現像剤担持体が層厚規定後ほぼ半周してから感光体に剤担持面を対向させる時間よりも対向するまでの時間を短くすることができる。このようなドクターブレードの配置構成は、複数の作像部を転写部材に対して並列は位置したタンデム方式の画像形成装置においてファーストプリント時間を短くできるという理由から多用されている。
搬送スクリュー102の端部に達した現像剤は、連通部R2を経由して再度、回収側搬送空間GR1に移行し、ここに現像剤の一方向循環が達成されるようになっている。
現像剤供給部に対して現像ローラから直接侵入する現像剤は、攪拌帯電が正常に行われた現像剤ではないので、現像ローラに供給された場合に濃度偏差が生じる虞がある。
また本発明の目的は、現像剤供給部への直接的な回収現像剤の侵入を防止して濃度偏差などを防止できる構成を備えた現像装置およびプロセスカートリッジおよび画像形成装置を提供することにある。
前記遮蔽部材における前記現像剤担持体に対向する先端部は、前記現像剤担持体に内蔵されている複数の磁極のうちで、互いに反撥する関係の磁極間のほぼ中央に位置決めされていることを特徴とする。
図1は、本発明による現像装置が含まれるプロセスカートリッジを備えた画像形成装置の構成を示す模式図である。
また、符号6Y、6M、6C、6Bkは、各色(イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk))の作像部であり、1Y、1M、1C、1BKは各色のトナー像が形成される像担持体としての感光体ドラム、5Y、5M、5C、5Bkは各感光体ドラム1Y、1M、1C、1BK上に形成される静電潜像を現像する現像装置、9Y、9M、9C、9Bkは各感光体ドラム1Y、1M、1C、1BK上に形成されたトナー像を記録媒体P上に重ねて転写する転写バイアスローラ(1次転写バイアスローラ)を示している。
符号8は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト8Aを備えた中間転写ユニット、19は中間転写ベルト8A上のカラートナー像を記録媒体P上に転写するための2次転写バイアスローラ、20は記録媒体P上の未定着画像を定着する定着装置、31は各色(イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック)のトナー(トナー粒子)を現像装置5Y、5M、5C、5Bkに供給する各色のトナーボトル31Y、31M、31C、31BKを収容するボトル収容器を示している。
作像部6を構成する、感光体ドラム1、帯電部4、現像部(現像装置)5、クリーニング部2は、纏めて収容可能なユニットで構成されるプロセスカートリッジに設けられており、プロセスカートリッジは、それぞれ、画像形成装置本体100に対して着脱自在に設置できるように構成されている。そして、それぞれが、寿命に達したときに、新品のものに交換される。
このように、装置本体100に着脱自在に設置されるプロセスカートリッジとすることにより、作像部6のメンテナンスを行う際の作業性が向上し、かつ交換も容易となり、リサイクル性が向上する。
より詳しく述べると、図示を省略しているが、原稿読込部32は、コンタクトガラス上の原稿の画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿にて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿のカラー画像情報は、カラーセンサにてRGB(レッド、グリーン、ブルー)の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、RGBの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理を行ない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。
その後、帯電された感光体ドラム1Y、1M、1C、1BK表面は、不図示の露光部から発せられたレーザ光L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)。
イエロー成分に対応したレーザ光Lは、紙面左側から1番目の感光体ドラム1Y表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体ドラム1Yの回転軸方向(主走査方向)に走査される。こうして、帯電部4にて帯電された後の感光体ドラム1Y上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。
同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光Lは、紙面左から2番目の感光体ドラム1M表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光Lは、紙面左から3番目の感光体ドラム1C表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光Lは、紙面左から4番目の感光体ドラム1BK表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。
その後、感光体ドラム1Y、1M、1C、1BK表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で各感光体ドラム1Y、1M、1C、1BK上の残留電位が除去される。こうして、感光体ドラム1Y、1M、1C、1BKにおける一連の作像プロセスが終了する。
そして、中間転写ベルト8Aは、矢印方向に走行して、各1次転写バイアスローラ9Y、9M、9C、9Kの1次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム1Y、1M、1C、1K上の各色のトナー像が、中間転写ベルト8A上に重ねて1次転写される。
中間転写ベルト上に残存する未転写トナーは、図示せぬベルトクリーニングユニットによって除去されることで初期状態に復帰する。
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。
詳しくは、給紙部26には、転写紙等の記録媒体Pが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ27が図1中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の記録媒体Pがレジストローラ対28のローラ間に向けて給送される。
レジストローラ対28に搬送された記録媒体Pは、回転駆動を停止したレジストローラ対28のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト8上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対28が回転駆動されて、記録媒体Pが2次転写ニップに向けて搬送される。こうして、記録媒体P上に、所望のカラー画像が転写される。
その後、記録媒体Pは、排紙ローラ対29のローラ間を経て、装置外へと排出される。
排紙ローラ対29によって装置本体100外に排出された記録媒体Pは、出力画像として、スタック部30上に順次スタックされる。
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2は作像部6に用いられるプロセスカートリッジの概略断面図であり、図1に示す各色の作像部6Y、6M、6C、6Bkに着脱可能に装着されるものである。
図2において、現像部(現像装置)5は、現像器(ケーシング)50と、この現像器50内に配設され、感光体ドラム1に対向する現像剤担持体としての現像ローラ51と、現像ローラ51の下方に設置された現像剤規制部材としてのドクターブレード52と、現像器50の縦方向にそれぞれ配置されている空間からなる現像剤回収部および現像剤供給部に相当する回収現像剤搬送室および供給現像剤搬送室58,59と、これら各搬送室58,59に配設されているスクリュー部材で構成された第一、第二の搬送部材(以下、第一搬送スクリュー、第二搬送スクリューという)53,54とを備えている。
回収現像剤搬送室58,供給現像剤搬送室59内には、キャリアとトナーとからなる2成分系現像剤が収容されている。
本実施例における現像剤に用いられるトナーは、形状係数SF−1が100〜180の範囲、形状係数SF−2が100〜180の範囲にあるものが用いられている。
なお、2つの搬送スクリューのうち、第一搬送スクリュー53は、現像ローラ51に対向し現像ローラ51から離脱した現像剤と補給トナーを混合攪拌する回収用搬送部材としての回収スクリュであり、第二搬送スクリュー54は、現像ローラ51の略下方に対向配置され現像剤を長手方向に搬送しながら現像ローラ51に現像剤を供給する供給用搬送部材としての供給スクリューであり、各搬送スクリュー53,54は回転方向を逆方向に設定されることで、相対方向に現像剤を移動させて図2を示す紙面と直角な方向に現像剤を循環させる構成とされている。
この現像装置の基本的な構成は図2の作像部(プロセスカートリッジ)6に組み込んだものと同様である。
図3に示すように、現像ローラ51は、内部に固設された複数の磁極を有するマグネットローラ55や、マグネットローラ55の周囲を回転する円筒状の現像スリーブ51a等で構成されている。
現像ローラ51のマグネットローラには、例えばP1極〜P5極の5つの磁極が形成されている。そして、5つの磁極が形成されたマグネットローラ55の周囲を現像スリーブ51aが回転することで、その回転にともない現像剤が現像ローラ51上(現像スリーブ上である。)を移動することになる。なお、図3の現像ローラ51のマグネットローラ55に付した放射状の曲線は、P1極〜P5極のそれぞれの磁場(磁力)の領域を示すものである。また、P1極は現像領域で現像剤の磁気ブラシを形成するための主磁極、P2極は搬送磁極、P3極は剤離れプレ極、P4極は剤離れ磁極、P5極は汲み上げ極である。
図3に示す現像装置5は、現像ローラ51とドクターブレード52、第一搬送スクリュー53とそれを収容した回収現像剤搬送室58、第二搬送スクリュー54とそれを収容した供給現像剤搬送室59、これら2つの現像剤搬送室58、59の空間同士を遮蔽して分離する遮蔽部材57から構成されている。
現像装置5の現像器(ケーシング)50内の各現像剤搬送室58,59には、ポリエステル樹脂を主成分とするトナー(粒径5.8μm)と磁性微粒子であるキャリア(粒径35μm)を7wt%に均一混合した現像剤が一定量(例えば300g)充填されており、並列に配置した第一搬送スクリュー53,第二搬送スクリュー54を所定の回転数(例えば600rpm)で回転させることによって補給後のトナー攪拌と搬送を同時に行い、トナーとキャリアの均一混合と帯電付与を行っている。
均一混合された現像剤は現像ローラ51の現像スリーブ51aに近接して平行に設けられた第二搬送スクリュー54で長手方向に相当する軸方向に沿って攪拌搬送され、現像スリーブ51aに内包されたマグローラ55のP4,P5磁極の磁力によって現像スリーブ外周部の表面に移送される。
現像スリーブ51aが図中矢印の通り回転することによって感光体1と現像スリーブ51aによって作られる現像領域に現像剤が運ばれ、図示しない高圧電源による現像電界を形成することによってトナーが感光体上の潜像を現像する。
現像後の現像剤は現像スリーブ51aの回転に伴って現像器50内に回収されるようになっており遮蔽部材57を介して第一搬送スクリュー53に回収されるようになっている。
図5において、矢印は、現像剤の移動方向を示しており、(A−1)は、現像スリーブ51aから回収現像剤搬送室58内の第一搬送スクリュー53に向けて現像剤が回収された場合の大地搬送スクリュー53での現像剤の移動方向が示されている。(Aー2)は、(A−1)の正面視による図である。
図5(B)は、回収現像剤搬送室58および供給現像剤搬送室59での第一、第二搬送スクリュー53,54による現像剤の移動方向を示している。同図において、スクリュー端の領域aおよびbでは、上段の回収スクリューと下段の供給スクリューによる攪拌・搬送室が上下に連通しており、a部では上段から下段へ、b部では下段から上段へ現像剤が搬送されるようになっている。連通部におけるスクリューの形状はパドルや逆巻きのスクリューを設けており、搬送方向に対して垂直方向への搬送能力を持たせている。
現像後の現像剤は現像ローラ57の現像スリーブ51a上から遮蔽部材57を介して分離され第一搬送スクリュー53側の回収現像剤搬送室58内に送られる。また、2つの現像剤搬送室58,59は、現像ローラ51の現像領域外で遮蔽部材57の一部を欠如させることで連通しており、第二搬送スクリュー54で搬送される現像に使用されなかった現像剤は、第二搬送スクリュー54の搬送方向下流側の連通部から第一搬送スクリュー53側の回収現像剤搬送室58に受け渡される。
第一搬送スクリュー53で攪拌搬送された現像剤は、回収現像剤搬送室58の搬送方向下流側に位置する連通部で第二搬送スクリュー54が配置されている供給現像剤搬送室59に受け渡される。
図7は、本発明による現像装置の一実施例を説明するための図3相当の図である。
同図に示す構成の特徴は、回収現像剤搬送室58と供給現像剤搬送室59とを遮蔽する遮蔽部材57において、搬送スクリューの現像領域外に設けられている連通部(図5において符号a、bで示す箇所)とは別に、現像スリーブ51aから回収される現像剤を第一の搬送スクリュー53に向けガイドするガイド部59Aに隣接して第三の連通部59Bを設けた点にある。
第三の連通部57Bは、図8に示すように、第一搬送スクリュー53の回転による現像剤移動方向において中央から下流側の連通部までの間に設けられている。図8では、現像剤移動方向のほぼ中央部に設けた場合が示されている。
つまり、第三の連通部57Bの開口面積は、第一搬送スクリュー58による現像剤移動方向下流側に位置する連通部(図5において符号bで示す箇所)の開口面積よりも小さくされている。換言すれば、現像剤移動方向下流側で現像剤の回収ができなくなる嵩高さ分を現像剤移動方向下流側よりも上流側にて供給現像剤搬送室59に流し込むことができる面積とされている。これにより、現像剤移動方向下流側での濃度偏差が大きくなるのを防止できるようになっている。
この条件が成立しないと第二搬送スクリュー54による現像剤移動方向下流側において現像剤が不足してしまい現像スリーブ51への現像剤の供給が不可能となってしまう。
このような現象の発生を防止するには、第一、第二搬送スクリュー53,54の回転数を現像スリーブ51a上での現像剤搬送量を上回るように設定する必要があり、必然的にスクリューは高回転に設定になってしまう。
スクリューが高回転となると、現像剤での摩擦熱の発生や駆動負荷の増加などの新たな問題が生じる。
さらに、第三の連通部57Bを介して供給現像剤搬送室59に移行する現像剤は、第一搬送スクリュー53のスクリュー羽根に接触することで攪拌された状態で移行するので、摩擦帯電が行われた状態で現像剤を移行させることができる。
しかも、現像剤移動方向下流側での現像剤の嵩増加を抑制できることで回収不能となった場合に生じる、現像剤が現像スリーブ51aと連れ回るのを防止して供給される現像剤とのトナー濃度のバラツキも抑えることができる。
しかも、本実施例では、第三の連通部57Bが搬送スクリューにおけるスクリュー羽根の位置と関係づけて設けられているので、導入される現像剤が供給現像剤搬送室59に位置する第二搬送スクリュー54におけるスクリュー羽根54Aの存在しない位置に向けて導入できることにより、羽根の回転により導入が阻害されることもなく円滑な導入が可能となる。
また、回収現像剤搬送室58での現像剤移動方向下流側での嵩の増加を抑制できることで、第一搬送スクリュー53の回転速度を上げることなく現像剤の一方向循環が行えるので、回転速度を上げた場合に生じる攪拌時での現像剤への摩擦熱の発生による劣化や駆動負荷の増加を防止することが可能となる。
図9に示す構成は、第三の連通部を遮蔽部材ではなく、各搬送室58,59の底部間に設けたことを特徴としている。
図9において、第三の連通部(便宜上、符号60で示す)は、回収現像剤搬送室58および供給現像剤搬送室59における底部近傍で、それぞれの搬送室58,59に配置されている第一、第二搬送スクリュー53,54の接線方向に沿った流路で構成されている。
2 クリーニング部
4 帯電部(帯電装置)
5、5Y、5M、5C、5Bk 現像部(現像装置)
6、6Y、6M、6C、6Bk 作像部(プロセスカートリッジ)
8 中間転写ユニット
8A 中間転写ベルト
10 画像形成装置本体
19 2次転写バイアスローラ
20 定着装置
26 給紙部
50 現像器(ケーシング)
51 現像ローラ(現像剤担持体)
51a 現像スリーブ
52 ドクターブレード(現像剤規制部材)
53 供給スクリュー(供給用搬送部材)
54 回収スクリュー(回収用搬送部材)
55 マグネットローラ
56 トナー濃度検知センサ
57 遮蔽部材
57A ガイド部
57B、60 第三の連通部
58、59:現像剤搬送室
P1〜P5:磁極
a,b 連通部
Claims (10)
- 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た潜像を前記現像剤のトナーで現像する現像装置であって、
前記像担持体に対向するとともに周囲に複数の磁極が形成された現像剤担持体と、
前記現像剤担持体の下方に対向させて配設されて前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、
現像装置内の縦方向で遮蔽されることで構成される空間のうちで、上方に位置して現像剤担持体からの現像剤を回収する空間をなす現像剤回収部と、
前記縦方向下部に位置して現像剤担持体に向けて現像剤を供給する現像剤供給部と、
前記現像剤回収部および現像剤供給部にそれぞれ配置されている第一の現像剤搬送部材および第二の現像剤搬送部材と、
前記第一、第二の現像剤搬送部の長手方向両端部に対応して前記現像剤回収部および現像剤供給部の連通部を有した遮蔽部材とを備え、
前記遮蔽部材には、前記現像剤担持体から離脱した現像剤を前記現像剤回収部に位置する第一の現像剤搬送部材に誘導するガイド部と前記連通部とは別に前記現像剤回収部と現像剤供給部とを連通させる第三の連通部が設けられ、
前記第三の連通部は、前記第一の現像剤搬送部材における長手方向中央と現像剤移動方向において下流側の前記連通部との間に設けられ、
前記ガイド部と前記第三の連通部とは、前記遮蔽部材の前記現像剤担持体に対向する先端から順に該現像剤担持体表面から遠ざかる位置関係により設けられ、前記現像剤回収部は、前記現像剤担持体からの現像剤と、一方の前記連通部を通して前記現像剤供給部から受け渡された現像剤とを、他方の前記連通部と前記第三の連通部とを通して前記現像剤供給部へ受け渡すことを特徴とする現像装置。 - 前記第一、第二の搬送部材にはスクリュー部材が用いられ、スクリュー部材同士の回転方向が逆方向とされていることを特徴とする請求項1記載の現像装置。
- 前記第三の連通部における開口面積は、前記遮蔽部材における前記第一の現像搬送部材による現像剤移動方向下流側に位置する連通部の開口面積よりも小さくされていることを特徴とする請求項1または2に記載の現像装置。
- 前記第三の連通部における開口面積は、前記現像剤回収部での現像剤移動方向下流側に位置する連通部において現像剤担持体からの現像剤の回収ができなくなる嵩高さ分を現像剤供給部に向けて移動させることができる面積とされていることを特徴とする請求項1乃至3のうちの一つに記載の現像装置。
- 前記遮蔽部材における前記現像剤担持体に対向する先端部は、前記現像剤担持体に内蔵されている複数の磁極のうちで、互いに反撥する関係の磁極間のほぼ中央に位置決めされていることを特徴とする請求項1乃至4のうちの一つに記載の現像装置。
- 前記第三の連通部における現像剤回収部側には、メッシュを配置してあることを特徴とする請求項1乃至5のうちの一つに記載の現像装置。
- 前記第三の連通部には、前記現像剤回収部側に異物捕捉部材が設けられていることを特徴とする請求項1乃至6のうちの一つに記載の現像装置。
- 前記現像剤に用いられるトナーは、形状系数SF−1が100〜180の範囲にあり、形状係数SF−2が100〜180の範囲にあることを特徴とする請求項1乃至7のうちの一つに記載の現像装置。
- 像担持体、請求項1乃至8のうちの一つに記載の現像装置および前記像担持体に対する帯電工程を行う帯電装置、前記像担持体から未転写トナーを除去するクリーニング装置が纏めて収容されるケーシングを備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 請求項9記載のプロセスカートリッジを複数備えることを特徴とする画像形成装置。
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