JP6350406B2 - 現像装置、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像装置および画像形成装置に関する。

一般に、電子写真方式の画像形成装置に搭載される現像装置において、現像剤担持体の表面に形成される現像剤の層厚が、層厚制限部によって制限される。前記層厚制限部は、ドクターブレードまたは規制ブレードなどと称される。

前記現像装置内において、前記現像剤に含まれるトナーが浮遊し、前記トナーが前記層厚制限部の上面に堆積する場合がある。前記層厚制限部に堆積した前記トナーは、前記層厚制限部から前記像担持体へ転移しやすく、画質に悪影響を及ぼすおそれがある。

また、前記トナーが前記層厚制限部に堆積することを防止するために、シート部材を動作させる機構が前記層厚制限部の付近に設けられることが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−１９７２８５号公報

ところで、前記トナーが前記層厚制限部に堆積することを、よりシンプルな構成によって防止したいというニーズがある。

本発明の目的は、現像装置内のトナーが層厚制限部に堆積することを、シンプルな構成によって防止できる現像装置およびそれを備える画像形成装置を提供することにある。

本発明の一の局面に係る現像装置は、現像剤担持体と、層厚制限部と、気流回転体とを備える。前記現像剤担持体は、現像剤を外周面に担持して回転する。前記層厚制限部は、前記現像剤担持体に対して隙間を隔てて設けられ、前記現像剤担持体が担持する前記二成分現像剤の層厚を制限する。前記気流回転体は、前記層厚制限部の上面および前記現像剤担持体の外周面に対して隙間を隔てた位置において、前記現像剤担持体の回転方向の逆方向に回転する回転体である。前記気流回転体は、前記層厚制限部の上面との隙間に気流を発生させる。

本発明の他の局面に係る画像形成装置は、本発明の一の局面に係る前記現像装置を備える。

本発明によれば、現像装置内のトナーが層厚制限部に堆積することを、シンプルな構成によって防止できる現像装置およびそれを備える画像形成装置を提供することが可能になる。

図１は、第１実施形態に係る現像装置を備える画像形成装置の構成図である。 図２は、第１実施形態に係る現像装置の断面図である。 図３は、第１実施形態に係る現像装置が備える気流回転体およびブレードの垂直投影図である。 図４は、第１実施形態に係る現像装置が備える気流回転体および回転スリーブの垂直投影図である。 図５は、第２実施形態に係る現像装置が備える気流回転体およびブレードの垂直投影図である。 図６は、第２実施形態に係る現像装置が備える気流回転体および回転スリーブの垂直投影図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格を有さない。

［画像形成装置１０の構成］
まず、図１を参照しつつ、第１実施形態に係る現像装置４３を含む画像形成装置１０の構成について説明する。画像形成装置１０は、電子写真方式の画像形成装置である。

図１が示すように、画像形成装置１０は、筐体１００内にシート供給部２、シート搬送部３、トナー補給部４０、画像形成部４、光走査部５および定着部６などを備える。

図１に示される画像形成装置１０は、タンデム型画像形成装置であり、カラープリンターである。そのため、画像形成部４は、中間転写ベルト４８および二次転写装置４９をさらに備える。

また、画像形成部４は、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの各色に対応した複数の単色画像形成部４ｘを備える。さらに、画像形成装置１０は、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの各色のトナー９１を現像装置４３各々に供給する複数のトナー補給部４０を備える。

なお、画像形成装置１０は、例えば、プリンター、コピー機、ファクシミリーまたは複合機などである。前記複合機は、前記プリンターの機能および前記コピー機の機能などを併せ持つ。

シート供給部２は、シート受部２１およびシート送出部２２を備えている。シート受部２１は、複数のシート材９を重ねて載置可能に構成されている。シート材９は、紙、コート紙、ハガキ、封筒、およびＯＨＰシートなどのシート状の画像形成媒体である。

シート送出部２２は、シート材９に接して回転することによりシート材９をシート受部２１から搬送路３０へ向けて送り出す。

シート搬送部３は、レジストローラー３１、搬送ローラー３２および排出ローラー３３などを備える。レジストローラー３１および搬送ローラー３２が、シート供給部２から供給されるシート材９を画像形成部４の二次転写装置４９へ向けて搬送する。さらに、排出ローラー３３が画像形成後のシート材９を搬送路３０の排出口から排出トレイ１０１上へ排出する。

中間転写ベルト４８は、環状に形成された無端の帯状部材である。中間転写ベルト４８は、２つのローラーに架け渡された状態で回転する。画像形成部４において、単色画像形成部４ｘ各々は、回転する中間転写ベルト４８の表面に各色の画像を形成する。これにより、各色の画像が重ねられたカラー画像が中間転写ベルト４８に形成される。

二次転写装置４９は、中間転写ベルト４８に形成されたトナー像をシート材９に転写する。二次クリーニング装置４８０は、中間転写ベルト４８における二次転写装置４９を経た後の部分に残存するトナーを除去する。

単色画像形成部４ｘ各々は、前記トナー像を担持する感光ドラム４１、帯電装置４２、現像装置４３、一次転写装置４５および一次クリーニング装置４７などを備える。帯電装置４２、現像装置４３、一次転写装置４５および一次クリーニング装置４７は、それぞれ異なる方向から感光ドラム４１に対向する状態で配置されている。

感光ドラム４１各々は、中間転写ベルト４８の周速度（移動速度）に応じた周速度で回転する。例えば、感光ドラム４１が有機感光体であることが考えられる。また、感光ドラム４１がアモルファスシリコン感光体であることも考えられる。

単色画像形成部４ｘ各々において、感光ドラム４１が回転し、帯電装置４２が感光ドラム４１の表面を一様に帯電させる。さらに、光走査部５がレーザー光を走査することにより帯電した感光ドラム４１の表面に静電潜像を書き込む。現像装置４３は、感光ドラム４１にトナー９１を供給することにより、前記静電潜像を現像する。

現像装置４３は、トナー９１およびキャリア９２を含む現像剤９０を撹拌することによってトナー９１を帯電させ、帯電したトナー９１を感光ドラム４１に供給する。これにより、感光ドラム４１の表面に形成された前記静電潜像が、前記トナー像として顕像化する。

キャリア９２は、磁性を有する粒状物である。例えば、キャリア９２が、粒状の磁性体およびその磁性体の表面にコーティングされたエポキシ樹脂などの合成樹脂被膜とを含む粒状体であることが考えられる。

一次転写装置４５は、感光ドラム４１表面における前記トナー像を、感光ドラム４１表面に沿って移動中の中間転写ベルト４８に転写する。さらに、一次クリーニング装置４７が、感光ドラム４１表面に残存するトナー９１を除去する。

二次転写装置４９は、中間転写ベルト４８の表面に転写された画像である前記トナー像を、搬送路３０を移動中のシート材９に対して転写する。なお、一次転写装置４５および二次転写装置４９は、感光ドラム４１に形成されたトナー９１の像をシート材９に転写する転写部の一例である。

定着部６は、シート材９上に前記トナー像を加熱によって定着させる装置である。定着部６は、加熱ローラー６１および加圧ローラー６２を備える。

加熱ローラー６１は、ヒーター６１１を内包し、加熱された状態で搬送路３０を移動中のシート材９に接して回転する。加熱ローラー６１および加圧ローラー６２は、それらの間に画像が形成されたシート材９を挟み込みつつ後工程へ送り出す。これにより、定着部６は、シート材９上の前記トナー像を加熱し、シート材９上に画像を定着させる。

［第１実施形態：現像装置４３］
次に、図２を参照しつつ現像装置４３の構成について説明する。図２が示すように、現像装置４３は、現像槽４３００、現像ローラー４３０、回転スリーブ４３１、磁石４３２、ブレード４３４および撹拌機構４３５などを備える。磁石４３２および磁石４３２を内包する回転スリーブ４３１は、磁気ローラー４３３を構成している。回転スリーブ４３１は非磁性体である。

現像槽４３００は、現像剤９０を収容する容器である。現像ローラー４３０および回転スリーブ４３１は回転可能に支持されている。回転スリーブ４３１および撹拌機構４３５は、現像槽４３００内に設けられている。

撹拌機構４３５は、現像槽４３００内で回転することによって現像剤９０を撹拌する機構である。トナー９１は撹拌されることによって帯電する。

回転スリーブ４３１は、撹拌された現像剤９０を外周面に担持して回転する回転体である。回転スリーブ４３１は、現像剤９０の担持しつつ第１回転方向Ｒ１へ回転する。これにより、回転スリーブ４３１は、下方の第１位置Ｐ１で担持した現像剤９０を、現像ローラー４３０に対向する第２位置Ｐ２を経て第３位置Ｐ３まで搬送する。回転スリーブ４３１は現像剤担持体の一例である。

回転スリーブ４３１は、担持した現像剤９０のうちのトナー９１を第２位置Ｐ２において現像ローラー４３０に供給する。即ち、回転スリーブ４３１は、トナー９１およびキャリア９２を含む現像剤９０を外周面に担持して第１回転方向Ｒ１へ回転することによって第２位置Ｐ２で現像ローラーにトナー９１を供給する。

現像ローラー４３０は、回転スリーブ４３１から供給されたトナー９１を外周面に担持して回転する。これにより、現像ローラー４３０は、感光ドラム４１の外周面における前記静電潜像の部分にトナー９１を供給する。これにより、前記静電潜像が前記トナー像として現像される。

即ち、現像ローラー４３０は、トナー９１を外周面に担持して回転することによって感光ドラム４１に形成された前記静電潜像を前記トナーによって現像するトナー担持体の一例である。なお、感光ドラム４１は、表面に前記静電潜像が形成される像担持体の一例である。

回転スリーブ４３１は、内包する複数の磁石４３２の磁気によってキャリア９２を第１位置Ｐ１から第３位置Ｐ３まで吸着保持する。これら複数の磁石４３２が形成する磁界が、キャリア９２をその周囲に付着したトナー９１とともに回転スリーブ４３１の外周面に付着させる。

回転スリーブ４３１に付着した複数のキャリア９２は、前記磁界の作用により、回転スリーブ４３１の外周面から起立した状態で連なる磁気ブラシを形成する。前記磁気ブラシは、第２位置Ｐ２において現像ローラー４３０の外周面に接触する。

現像装置４３は、現像ローラー４３０と回転スリーブ４３１との間にバイアス電圧を印加するバイアス印加部７を備える。現像ローラー４３０の電位を基準にした回転スリーブ４３１の電圧の極性は、トナー９１の帯電極性に対して同極性である。

前記バイアス電圧の作用により、回転スリーブ４３１表面に形成された前記磁気ブラシにおける帯電したトナー９１が、現像ローラー４３０へ移行する。さらに、現像ローラー４３０表面のトナー９１は、現像ローラー４３０と感光ドラム４１上の前記静電潜像の部分との間の電位差によって現像ローラー４３０から感光ドラム４１の前記静電潜像の部分へ飛翔する。

回転スリーブ４３１および現像ローラー４３０を備える現像装置４３は、いわゆるインタラクティブタッチダウン方式によって感光ドラム４１表面の前記静電潜像を現像する装置である。

ブレード４３４は、回転スリーブ４３１の外周における第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との間の第４位置Ｐ４において、回転スリーブ４３１に対して隙間を隔てて設けられている。これにより、ブレード４３４は、回転スリーブ４３１が担持する現像剤９０の層厚を制限する。ブレード４３４は、層厚制限部の一例である。なお、第４位置Ｐ４は、回転スリーブ４３１の外周における現像ローラー４３０に対向する第２位置Ｐ２よりも第１回転方向Ｒ１の上流側の位置である。

ところで、電子写真方式の現像装置４３において、トナー９１がブレード４３４に堆積することを、よりシンプルな構成によって防止したいというニーズがある。

現像装置４３によれば、現像装置４３内のトナー９１がブレード４３４に堆積することを、シンプルな構成によって防止できる。以下、その構成について説明する。

現像装置４３は、気流回転体４３６を備える。図２〜４に示されるように、気流回転体４３６は、ブレード４３４の上面および回転スリーブ４３１の外周面に対して隙間４３６２，４３６３を隔てた位置において、第２回転方向Ｒ２へ回転する回転体である。第２回転方向Ｒ２は、第１回転方向Ｒ１の逆の方向である。

図４が示すように、回転スリーブ４３１の回転軸４３１０に設けられた第１ギア４３３１と、気流回転体４３６の回転軸４３６０に設けられた第２ギア４３６１とが、相互に噛み合う。第１ギア４３３１は、現像ローラー４３０を駆動する不図示のモーターによって駆動される。これにより、気流回転体４３６は回転スリーブ４３１に連動して回転する。

本実施形態において、回転スリーブ４３１および気流回転体４３６の外周面が円筒状である。さらに、ブレード４３４の上面における気流回転体４３６に対向する部分は平面である。そして、気流回転体４３６の外周面とブレード４３４の上面との間の第１の隙間４３６２と、気流回転体４３６の外周面と回転スリーブ４３１の外周面との間の第２の隙間４３６３とが、気流回転体４３６の長手方向において均一である。

例えば、第２の隙間４３６３の寸法は、回転スリーブ４３１の外周面とブレード４３４の先端との間隔と同じまたはそれより若干大きい。また、第１の隙間４３６２と第２の隙間４３６３とが、同程度の寸法であることが考えられる。

回転スリーブ４３１および気流回転体４３６が逆方向に回転するので、第２の隙間４３６３において、回転スリーブ４３１の外周面および気流回転体４３６の外周面が上方へ移動する。これにより、第２の隙間４３６３において、第１の隙間４３６２寄りの下方から上方へ向かう気流が生じる。さらに、第２の隙間４３６３における下方の領域、即ち、第２の隙間４３６３における第１の隙間４３６２寄りの領域が負圧になる。

従って、第１の隙間４３６２において、第２の隙間４３６３へ向かう気流が生じる。即ち、気流回転体４３６は、ブレード４３４の上面との間の第１の隙間４３６２に気流を発生させる。

第１の隙間４３６２および第２の隙間４３６３において気流が発生することにより、前記浮遊トナーがその気流に従って移動する。その結果、前記浮遊トナーがブレード４３４の上面に堆積することを防止できる。

図２が示す例では、気流回転体４３６は筒状である。しかしながら、気流回転体４３６が中空ではない棒状であることも考えられる。

気流回転体４３６は、金属などの材料で構成された導体である。気流回転体４３６は、ブレード４３４および回転スリーブ４３１と短絡されている。そのため、気流回転体４３６は、バイアス印加部７により、回転スリーブ４３１およびブレード４３４と同電位のバイアス電圧が印加されている。

従って、気流回転体４３６とそれに近接する部材との間の電位差によって生じ得る不都合を回避することができる。例えば、前記電位差が、回転スリーブ４３１が担持する現像剤９０に悪影響を及ぼすことを回避することができる。また、帯電した前記浮遊トナーが気流回転体４３６に吸着されることを回避することができる。

また、気流回転体４３６が、例えばアルマイトを主成分とする部材のような非磁性体であることが考えられる。気流回転体４３６が非磁性体であれば、気流回転体４３６が、回転スリーブ４３１が担持する現像剤９０のキャリア９２に悪影響を及ぼすことを回避できる。なお、気流回転体４３６が鉄などの金属の部材であることも考えられる。

［第２実施形態：現像装置４３Ａ］
次に、図５，６を参照しつつ、第２実施形態に係る現像装置４３Ａについて説明する。図５は、現像装置４３Ａが備える気流回転体４３６Ａおよびブレード４３４の垂直投影図である。図６は、現像装置４３Ａが備える気流回転体４３６Ａおよび回転スリーブ４３１の垂直投影図である。

現像装置４３Ａの気流回転体４３６Ａは、気流回転体４３６と比べて外周面の形状が異なる。図５，６が示すように、気流回転体４３６Ａの外周面は、第１外周面４３６４と第２外周面４３６５とを含む。

第１外周面４３６４は、気流回転体４３６Ａにおける回転軸方向の両端部の外周面である。第２外周面４３６５は、気流回転体４３６における回転軸方向における中央部の外周面である。

また、気流回転体４３６Ａにおいて、第１外周面４３６４が、中央部の第２外周面４３６５よりも大きな径で形成されている。そのため、第１の隙間４３６２および第２の隙間４３６３は、第１外周面４３６４の領域の方が第２外周面４３６５の領域よりも狭く形成されている。

また、第１外周面４３６４および第２外周面４３６５各々が円筒状である。そのため、第１の隙間４３６２において、第１外周面４３６４および第２外周面４３６５各々に沿う領域の隙間が均一である。同様に、第２の隙間４３６３においても、第１外周面４３６４および第２外周面４３６５各々に沿う領域の隙間が均一である。

現像装置４３Ａの気流回転体４３６Ａにおいて、第１外周面４３６４の周速度は、第２外周面４３６５の周速度よりも速い。そのため、第１の隙間４３６２および第２の隙間４３６３において、回転軸方向の両端部の領域に生じる気流は、中央の領域に生じる気流よりも速い。

一般に、前記浮遊トナーは、回転スリーブ４３１の回転軸方向における両端部の領域においてブレード４３４の上面に堆積しやすい。しかしながら、本実施形態によれば、回転スリーブ４３１の回転軸方向における両端部の領域において、比較的流速の大きな気流が生じる。これにより、回転スリーブ４３１の回転軸方向における両端部の領域において、前記浮遊トナーがブレード４３４の上面に堆積することをより効果的に防止することができる。

[応用例]
以上に示された気流回転体４３６，４３６Ａが、二成分現像方式の現像装置に適用されることも考えられる。二成分現像方式の前記現像装置において、磁石４３２を内包する回転スリーブ４３１が、二成分の現像剤９０を担持する現像剤担持体である。この場合、現像剤９０のトナー９１が、回転スリーブ４３１の外周面から感光ドラム４１の前記静電潜像へ移行する。

なお、本発明に係る現像装置および画像形成装置は、各請求項に記載された発明の範囲において、以上に示された実施形態及び応用例を自由に組み合わせること、或いは実施形態及び応用例を適宜、変形する又は一部を省略することによって構成されることも可能である。

２ ：シート供給部
３ ：シート搬送部
４ ：画像形成部
４ｘ ：単色画像形成部
５ ：光走査部
６ ：定着部
７ ：バイアス印加部
９ ：シート材
１０ ：画像形成装置
２１ ：シート受部
２２ ：シート送出部
３０ ：搬送路
３１ ：レジストローラー
３２ ：搬送ローラー
３３ ：排出ローラー
４０ ：トナー補給部
４１ ：感光ドラム（像担持体）
４２ ：帯電装置
４３，４３Ａ：現像装置
４５ ：一次転写装置
４７ ：一次クリーニング装置
４８ ：中間転写ベルト
４９ ：二次転写装置
６１ ：加熱ローラー
６２ ：加圧ローラー
９０ ：現像剤（二成分現像剤）
９１ ：トナー
９２ ：キャリア
１００ ：筐体
１０１ ：排出トレイ
４３０ ：現像ローラー
４３１ ：回転スリーブ（現像剤担持体）
４３２ ：磁石
４３３ ：磁気ローラー
４３４ ：ブレード（層厚制限部）
４３５ ：撹拌機構
４３６，４３６Ａ：気流回転体
４８０ ：二次クリーニング装置
６１１ ：ヒーター
４３００ ：現像槽
４３１０ ：回転スリーブの回転軸
４３３１ ：第１ギア
４３６０ ：気流回転体の回転軸
４３６１ ：第２ギア
４３６２，４３６３：隙間
４３６４ ：第１外周面
４３６５ ：第２外周面
Ｒ１ ：第１回転方向（現像剤担持体の回転方向）
Ｒ２ ：第２回転方向

Claims (6)

1. 現像剤を外周面に担持して回転する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体に対して隙間を隔てて設けられ、前記現像剤担持体が担持する前記現像剤の層厚を制限する層厚制限部と、
   前記層厚制限部の上面および前記現像剤担持体の外周面に対して隙間を隔てた位置において、前記現像剤担持体の回転方向の逆方向に回転し、前記層厚制限部の上面との隙間に気流を発生させる気流回転体と、を備え、
   前記気流回転体における回転軸方向の両端部の第１外周面が、中央部の第２外周面よりも大きな径で形成されており、
   前記気流回転体と前記現像剤担持体および前記層厚制限部との隙間は、それぞれ前記第１外周面の領域の方が前記第２外周面の領域よりも狭い、現像装置。
2. 前記第１外周面および前記第２外周面各々が円筒状である、請求項１に記載の現像装置。
3. 前記気流回転体は、導体であり、前記現像剤担持体および前記層厚制限部と同電位のバイアス電圧が印加されている、請求項１または請求項２に記載の現像装置。
4. 前記気流回転体が非磁性体である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の現像装置。
5. トナーおよびキャリアを含む二成分現像剤を担持する前記現像剤担持体から供給される前記トナーを外周面に担持して回転し、前記トナーを像担持体の静電潜像に供給するトナー担持体を備える、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の現像装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の現像装置を備える画像形成装置。
   

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