JP5999419B2 - 現像装置及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像装置及びそれを用いた画像形成装置に関し、より詳細には、現像剤を循環させながら現像剤担持体に供給する現像装置及びそれを用いた画像形成装置に関するものである。

電子写真方式の画像形成装置では、トナーとキャリアとを含む二成分系現像剤が、帯電安定性等の観点からこれまでから広く使用されている。二成分系現像剤は現像装置内において循環搬送され、これによって現像剤中のトナーが摩擦帯電する。そして、磁石を内蔵する現像ローラによって現像剤は汲み上げられ、像担持体と対向する位置（現像位置）に搬送される。現像位置では、帯電したトナーが、像担持体に形成された静電潜像に付着して現像が行われる。

従来の現像装置における現像剤の循環搬送は、現像ローラの背面側において、搬送方向が逆方向の搬送スクリューを仕切り板を隔てて平行に配置するとともに、仕切り板の両端に開口部を設けて現像剤を循環搬送していた。

ところで、近年、フルカラー画像形成装置が広く普及しつつある。フルカラー画像形成装置には複数個の現像装置が内蔵されていることから、フルカラー画像形成装置の小型・軽量化を図るために現像装置の構造の簡素化がこれまでから種々検討されている。

例えば特許文献１では、現像ローラと、現像ローラから現像剤を剥離させるとともに軸線方向に搬送する搬送案内剥離板と、搬送案内剥離板の搬送方向と逆方向に現像剤を搬送する搬送スクリューとを設けた現像装置が提案されている。

特開2003-263028号公報

しかしながら、前記提案の現像装置では、現像ローラと搬送スクリューとを隔てる仕切り板がなく、現像装置に新たに補給されたトナーが十分に撹拌混合されないまま現像ローラに供給されるおそれがある。撹拌混合が不十分なトナーは帯電量が低く、濃度ムラや粉煙などが発生しやすい。

そこで本発明の目的は、装置の小型・軽量化が図れ、しかもトナーの撹拌混合を十分に行うことができる現像装置を提供することにある。

また本発明の目的は、画像ムラなどの画像不良が生じない画像形成装置を提供することにある。

本発明によれば、現像剤を担持し、像担持体と対向する位置に現像剤を回転搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体の軸方向と平行で、前記現像剤担持体と仕切り板を隔てて設けられた、現像剤を一方向に搬送する搬送部材とを有し、前記仕切り板は、前記現像剤担持体の軸方向において同じ高さであって、前記搬送部材による現像剤搬送方向上流側及び下流側に、前記現像剤担持体と前記搬送部材との間で現像剤の移動を可能とする第１開口及び第２開口が設けられ、前記仕切り板の、現像剤担持体側の側面に、前記搬送部材による現像剤搬送方向とは逆方向に現像剤を搬送する複数の突条が所定間隔で形成され、現像剤は前記搬送部材及び前記複数の突条によって装置内を循環移動することを特徴とする現像装置が提供される。

ここで、前記仕切り板に、現像剤の移動可能な複数の貫通孔を前記現像剤担持体の軸方向に所定間隔で形成してもよい。この場合、前記貫通孔の開口面積を、前記搬送部材による現像剤搬送方向下流側の貫通孔ほど大きくするのが好ましい。

また、本発明によれば、像担持体上に形成された静電潜像を現像装置によって現像する画像形成装置において、現像装置として前記のいずれかに記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置が提供される。

本発明の現像装置及び画像形成装置では、装置の小型・軽量化が図れ、しかもトナーの撹拌混合を十分に行うことができ、画像ムラなどの画像不良が生じない。

本発明に係る現像装置が搭載された画像形成装置の一例を示す概説図である。 図１の画像形成装置における作像ユニットの概説図である。 現像装置の斜視図である。 図３の現像装置から現像ローラとカバーを外した状態の斜視図である。 図３の現像装置から現像ローラとカバーを外した状態の平面図である。 仕切り板に貫通孔を形成した現像装置の一例を示す斜視図である。 仕切り板に切り欠き（貫通孔）を形成した現像装置の一例を示す斜視図である。

以下、本発明に係る現像装置及び画像形成装置について図に基づいてさらに詳しく説明するが本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。

図１に、本発明に係る画像形成装置の一例を示す所謂タンデム方式のカラープリンターの概説図を示す。この図に示すプリンターは、導電性を有する無端状の中間転写ベルト３３を有する。中間転写ベルト３３は、ローラ３１，３２に張架されている。ローラ３２は不図示のモータに連結されており、モータの駆動によってローラ３２は反時計回りに回転し、これによって中間転写ベルト３３とこれに接するローラ３１は従動回転する。ローラ３２に支持されているベルト部分の外側には、２次転写ローラ３４が圧接している。この２次転写ローラ３４と中間転写ベルト３３とのニップ部（２次転写領域）において中間転写ベルト３３上に形成されたトナー画像が、搬送されてきた用紙Ｐに転写される。

また、ローラ３１に支持されているベルト部分の外側には、中間転写ベルト３３の表面をクリーニングするベルトクリーニングブレード３５が設けられている。ベルトクリーニングブレード３５は、中間転写ベルト３３を介してローラ３１に圧接し、中間転写ベルト３３との当接部で未転写の残留トナーを除去・回収する。

中間転写ベルト３３の下側には、中間転写ベルト３３の回転方向上流側から順に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４つの作像ユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ（以下、「作像ユニット２」と総称することがある）が、装置本体１０に対して着脱自在に配置されている。これらの作像ユニット２では、各色の現像剤をそれぞれ用いて対応する色のトナー画像が作成される。

図２に、作像ユニット２の概説図を示す。作像ユニット２は、静電潜像担持体としての円筒状の感光体２０を有する。そして、感光体２０の周囲には、その回転方向（時計回り方向）に沿って順に、帯電装置２１、現像装置６、１次転写ローラ２３、およびクリーニング装置２４が配置されている。１次転写ローラ２３は中間転写ベルト３３を挟んで感光体２０に圧接し、ニップ部（１次転写領域）を形成している。

この図に示す実施形態では、帯電装置２１としてローラ帯電方式のものを用いているが、帯電装置２１の種類は特に限定されるものではなく、コロナ放電方式の帯電チャージャー、ブレード条の帯電部材、ブラシ状の帯電部材等を用いてももちろん構わない。

図１に示すように、作像ユニット２の下方には露光装置２２が配置されている。また、中間転写ベルト３３の上方には、各色の現像装置６に補給するトナーを収容したホッパー４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ（以下、「ホッパー４」と総称することがある）がそれぞれ配置されている。また露光装置２２の下部には、給紙装置として給紙カセット５０が着脱可能に配置されている。給紙カセット５０内に積載収容された用紙Ｐは、給紙カセット５０の近傍に配置された給紙ローラ５１の回転によって最上紙から順に１枚ずつ搬送路に送り出される。給紙カセット５０から送り出された用紙Ｐは、レジストローラ対５２に搬送され、ここで所定のタイミングで２次転写領域に送り出される。

画像形成装置は、１色のトナー（例えばブラック）を用いてモノクロ画像を形成するモノクロモードと、４色のトナーを用いてカラー画像を形成するカラーモードとに切り替え可能となっている。

カラーモードにおける画像形成動作例について簡単に説明すると、まず、各作像ユニット２において、所定の周速度で回転駆動される感光体２０の外周面が帯電装置２１により帯電される。次に、帯電された感光体２０の表面に、画像情報に応じた光が露光装置２２から投射されて静電潜像が形成される。続いて、この静電潜像は、現像装置６から供給される現像剤としてのトナーにより顕在化される。このようにして感光体２０の表面に形成された各色のトナー画像は、感光体２０の回転によって１次転写領域に達すると、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で、感光体２０から中間転写ベルト３３上へ転写（１次転写）されて重ねられる。

中間転写ベルト３３に転写されることなく感光体２０上に残った残留トナーは、クリーニング装置２４で掻き取られ、感光体２０の外周面から除去される。

重ね合わされた４色のトナー画像は、中間転写ベルト３３によって２次転写領域に搬送される。一方、そのタイミングに合わせて、レジストローラ対５２から２次転写領域に用紙Ｐが搬送される。そして、４色のトナー画像が、２次転写領域において中間転写ベルト３３から用紙Ｐに転写（２次転写）される。４色のトナー画像が転写された用紙Ｐは、定着ローラ対１へ搬送される。定着ローラ対１において用紙Ｐは、定着ローラ１１と加圧ローラ１２とのニップ部を通過する。この間に用紙Ｐは加熱・加圧され、用紙Ｐ上のトナー画像は用紙Ｐに溶融定着する。トナー画像が定着した用紙Ｐは排出ローラ対５３によって排紙トレイ５４に排出される。

一方、用紙Ｐに転写されることなく中間転写ベルト３３上に残った残留トナーは、クリーニングブレード３５で掻き取られ、中間転写ベルト３３の外周面から除去される。その後、各感光体２０及び中間転写ベルト３３の回転駆動が停止される。

図２に示す現像装置６は、磁性粒子からなるキャリアとトナーとを有する２成分系現像剤（不図示）を用いて感光体２０の静電潜像を現像するものである。この現像装置６は、装置本体６０と、回転自在の現像ローラ（現像剤担持体）６１と、現像位置に搬送される現像剤量を規制する板状の規制ブレード６３と、現像ローラ６１の軸方向と平行で、仕切り板６４によって隔てられた搬送スクリュー（搬送部材）６２と、装置本体６０の上面開口を覆うカバー６５を備える。なお、この実施形態では、仕切り板６４は装置本体６０と一体に成形されているが、仕切り板６４を装置本体６０とは別に成形し、装置本体６０に取り付けるようにしても構わない。

図３に、現像装置６の斜視図を示し、図４に、装置本体６０からカバー６５と現像ローラ６１とを取り外した状態の現像装置６の斜視図を示す。現像装置６の装置本体６０の長手方向一方端から搬送パイプ６０１が長手方向外方に延出し、その先端部には開口部６０２が形成されている。搬送パイプ６０１内には、装置本体６０に設けられている搬送スクリュー６２が延出しており、ホッパー４（図１に図示）から開口部６０２を介して補給されるトナーは搬送スクリュー６２によって装置本体６０内に搬送される。

図４に示すように、仕切り板６４の長手方向両端部には第１開口６４１及び第２開口６４２が形成され、現像剤は、第１開口６４１及び第２開口６４２を通って現像ローラ６１側と搬送スクリュー６２側との間を移動可能とされている。また、仕切り板６４の、現像ローラ６１側の側面には、上方に行くにしたがって、搬送スクリュー６２の現像剤搬送方向とは逆方向（図４では左下方向）に傾斜した複数の突条６６が所定間隔で形成されている。

突条６６は、現像ローラ６１の曲率に沿った形状で、その先端は現像ローラ６１の表面に対し微小隙間を隔てて対向するように形成されている。突条６６の傾斜角度や形成間隔に特に限定はなく、現像装置６内の現像剤量や現像ローラ６１の回転数などを考慮し適宜決定すればよい。また、前記実施形態では突条６６は仕切り壁６４と一体成形されているが、仕切り壁６４と別体であってももちろん構わない。突条６６の材料としては、樹脂材料の他、金属材料や磁性材料であってもよく、またブラシ材料であっても構わない。

現像装置６内の現像剤の動きを図５によって説明する。図５は、装置本体６０からカバー６５と現像ローラ６１とを取り外した状態の現像装置６の平面図である。現像装置６内の現像剤（不図示）は、搬送スクリュー６２によって装置本体６０の長手方向一方向側（図５では右方向）に搬送される。そして現像剤は、搬送スクリュー６２の端部において、仕切り板６４に形成された第１開口６４１を通って現像ローラ６１側に移動する。このとき、搬送スクリュー６２の左端部に形成された逆巻き羽根６２１によって、搬送スクリュー６２側から現像ローラ６１側への現像剤の移動が促進される。

搬送スクリュー６２側から現像ローラ６１側に移動した現像剤は、現像ローラ６１に内蔵された磁石の磁力によって現像ローラ６１の表面に汲み上げられ、現像ローラ６１の回転によって、規制ブレード６３で所定の現像剤量とされた後、現像位置に搬送される。そして、現像位置において、現像剤は感光体２０の静電潜像を現像してトナー像を形成する。現像位置を通過した現像剤は、現像ローラ６１の回転によって再び装置本体６０内に回収され、反発磁力の作用によって現像ローラ６１から剥離する。剥離した現像剤は、仕切り板６４に形成された傾斜した複数の突条６６によって、搬送スクリュー６２による現像剤の搬送方向と逆方向（図５では左方向）に搬送され、再び現像ローラ６１の表面に汲み上げられる。このような動きが繰り返されることによって現像剤は現像ローラ６１の端部に徐々に移動する。そして、現像ローラ６１の端部に到達した現像剤は、仕切り板６４に形成された第２開口６４２を通って搬送スクリュー６２側に移動する。このように、現像剤は、現像によって消費されたトナー分が補給されながら現像装置６内を循環移動する。

現像ローラ６１の回転によって現像位置に搬送された現像剤が、感光体２０表面の静電潜像を現像すると、現像剤のトナー濃度は低下するが、再び装置本体６０内に回収された後、現像位置に搬送されなかった現像剤と混合されることによって、所定の濃度範囲まで現像剤のトナー濃度は通常回復する。しかし、高濃度の画像（静電潜像）を現像した場合には、装置本体６０に回収された現像剤のトナー濃度が十分に回復しないことがある。そこで、第１開口６４１及び第２開口６４２の他に、搬送スクリュー６２側と現像ローラ６１側との現像剤の移動を可能とする貫通孔を仕切り板６４に設けて、トナー濃度の低下した現像ローラ６１側の現像剤と、搬送スクリュー６２側の現像剤とが頻繁に混合するようにしてもよい。図６及び図７に、このような現像装置の一例を示す斜視図を示す。なお、これらの図も、装置本体６０からカバー６５と現像ローラ６１とを取り外した状態の斜視図である。

図６に示す現像装置６ａでは、仕切り板６４の高さ方向略中央部に、現像ローラ６１の軸方向に所定間隔で複数の貫通孔６４３が形成されている。これらの貫通孔６４３の開口面積は、搬送スクリュー６２による現像剤搬送方向下流側の貫通孔６４３ほど大きくされている。これにより、第１開口６４１に近い貫通孔６４３ほど、搬送スクリュー６２側と現像ローラ６１側との間を多くの現像剤が移動するようになる。

図７に示す現像装置６ｂでは、仕切り板６４の上辺に、現像ローラ６１の軸方向に所定間隔で矩形状の切り欠き６４４が複数形成されている。これらの切り欠き６４４は、装置本体６０にカバー６５が取り付けられると、仕切り板６４とカバー６５との接合によって貫通孔となる。また切り欠き６４４の開口面積は、図６の現像装置における貫通孔６４３と同様に、搬送スクリュー６２による現像剤搬送方向下流側の切り欠き６４４ほど大きくされており、第１開口６４１に近い切り欠き６４４ほど搬送スクリュー６２側と現像ローラ６１側との間を多くの現像剤が移動するようになる。

なお、貫通孔６４３及び切り欠き６４４の形成個数および形成間隔に特に限定はなく、現像装置６内の現像剤量や現像ローラ６１の回転数などを考慮し適宜決定すればよい。

本発明の現像装置及び画像形成装置では、装置の小型・軽量化が図れ、しかもトナーの撹拌混合を十分に行うことができ、画像ムラなどの画像不良が生じることがなく有用である。

６ 現像装置
６１ 現像ローラ（現像剤担持体）
６２ 搬送スクリュー（搬送部材）
６４ 仕切り板
６６ 突条
６４１ 第１開口
６４２ 第２開口
６４３ 貫通孔
６４４ 切り欠き（貫通孔）

Claims (4)

1. 現像剤を担持し、像担持体と対向する位置に現像剤を回転搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体の軸方向と平行で、前記現像剤担持体と仕切り板を隔てて設けられた、現像剤を一方向に搬送する搬送部材とを有し、
   前記仕切り板は、前記現像剤担持体の軸方向において同じ高さであって、前記搬送部材による現像剤搬送方向上流側及び下流側に、前記現像剤担持体と前記搬送部材との間で現像剤の移動を可能とする第１開口及び第２開口が設けられ、
   前記仕切り板の、現像剤担持体側の側面に、前記搬送部材による現像剤搬送方向とは逆方向に現像剤を搬送する複数の突条が所定間隔で形成され、
   現像剤は前記搬送部材及び前記複数の突条によって装置内を循環移動することを特徴とする現像装置。
2. 前記仕切り板に、現像剤の移動可能な複数の貫通孔が前記現像剤担持体の軸方向に所定間隔で形成された請求項１記載の現像装置。
3. 前記貫通孔の開口面積を、前記搬送部材による現像剤搬送方向下流側の貫通孔ほど大きくした請求項２記載の現像装置。
4. 像担持体上に形成された静電潜像を現像装置によって現像する画像形成装置において、前記現像装置として請求項１〜３のいずれかに記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。