JP6638533B2 - 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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しかし、現像剤担持体の近傍(吸込み気流が流動する経路)で浮遊する現像剤(主として、トナーである。)によってフィルタに目詰まりが生じる可能性があった。そして、そのようにフィルタが目詰まりしてしまった場合には、フィルタを介して開口部から排気がされにくくなってしまい、現像装置の内圧が高まってトナー飛散が生じやすくなってしまう。
図1において、1は画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機、3は原稿を原稿読込部に搬送する原稿搬送部、4は原稿の画像情報を読み込む原稿読込部、5は出力画像が積載される排紙トレイ、7は転写紙等の記録媒体Pが収容される給紙部、9は記録媒体Pの搬送タイミングを調整するレジストローラ、11Y、11M、11C、11BKは各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)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、13は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKの表面に形成される静電潜像を現像する現像装置、14は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK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1次転写バイアスローラ、を示す。
また、17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、18は中間転写ベルト17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、28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13に供給する各色のトナー容器、を示す。
まず、原稿は、原稿搬送部3の搬送ローラによって、原稿台から搬送されて、原稿読込部4のコンタクトガラス上に載置される。そして、原稿読込部4で、コンタクトガラス上に載置された原稿の画像情報が光学的に読み取られる。
書込み部において、4つの光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる(露光工程である。)。
その後、現像工程後の感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKの表面は、それぞれ、中間転写ベルト17との対向部に達する。ここで、それぞれの対向部には、中間転写ベルト17の内周面に当接するように1次転写バイアスローラ14が設置されている。そして、1次転写バイアスローラ14の位置で、中間転写ベルト17上に、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される(1次転写工程である。)。
その後、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKの表面は、除電部を通過して、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKにおける一連の作像プロセスが終了する。
その後、中間転写ベルト17表面は、中間転写ベルトクリーニング部の位置に達する。そして、中間転写ベルト17上に付着した未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部に回収されて、中間転写ベルト17における一連の転写プロセスが終了する。
詳しくは、記録媒体Pを収納する給紙部7から、給紙ローラ8により給送された記録媒体Pが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ9に導かれる。レジストローラ9に達した記録媒体Pは、タイミングを合わせて、2次転写ニップに向けて搬送される。
そして、定着工程後の記録媒体Pは、排紙ローラによって装置本体1外に出力画像として排出されて、排紙トレイ5上にスタックされて、一連の画像形成プロセスが完了する。
図2は、作像部を示す構成図であって、感光体ドラム11の回転軸に直交する断面でみた図である。図3は、現像装置13を長手方向にみた概略断面図(水平方向の断面図)である。
なお、各作像部はほぼ同一構造であるために、図2、図3(及び、後述する図4〜図6)にて作像部及び現像装置は符号のアルファベット(Y、C、M、BK)を除して図示する。
像担持体としての感光体ドラム11は、負帯電の有機感光体であって、回転駆動機構によって時計方向に回転駆動される。
クリーニング部15は、感光体ドラム11に摺接するクリーニングブレードが設置されていて、感光体ドラム11上の未転写トナーを機械的に除去・回収する。
なお、トナーTの供給は、トナー濃度の情報に限定されず、感光体ベルトや中間転写ベルト等に形成されたトナー像の反射率等から検知される画像濃度の情報に基づいて実施されてもよい。また、これらの異なる情報を組み合わせて、トナーTの供給の実施を判断してもよい。
図2、図3を参照して、現像装置13は、現像剤担持体としての現像ローラ13a、搬送部材としての供給スクリュ13b1(第1搬送部材)、搬送部材としての搬送スクリュ13b2(第2搬送部材)、現像剤規制部材としての丸棒ドクタ13c、壁部としての仕切り部材13e、現像ケース13jの開口部13j1を覆うフィルタ13k、叩き部材13r、等で構成されている。これらの部材13a、13b1、13b2、13c、13e、13k、13rは、現像ケース13j(ハウジング)に内包されている。
現像剤担持体としての現像ローラ13aは、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂等の非磁性体を円筒形に形成してなるスリーブ13a2が回転駆動機構によって供給スクリュ13b1、搬送スクリュ13b2とともに図2に示す矢印方向に回転されるように構成されている。図3を参照して、現像ローラ13aのスリーブ13a2内には、スリーブ13a2の周面に複数の磁極(S1極、N1極、S2極、N2極、N3極)を形成するマグネット13a1が固設されている。現像ローラ13a上に担持された現像剤Gは、現像ローラ13aの所定の回転方向(図2の反時計方向である。)の回転にともなって搬送されて、丸棒ドクタ13c(現像剤規制部材)の位置に達する。そして、現像ローラ13a上の現像剤Gは、この位置で適量に規制された後に、感光体ドラム11との対向位置(現像領域である。)まで搬送される。そして、現像領域に形成された電界(現像電界)によって、感光体ドラム11上に形成された潜像にトナーが吸着される。
まず、S1極(汲上げ磁極)が磁性体としてのキャリアに作用して、第1搬送経路B1に収容された現像剤Gが現像ローラ13a上に汲上げられる。現像ローラ13a上に担持された現像剤Gは、その一部が現像剤規制部材としての丸棒ドクタ13cの位置で掻き取られて、第1搬送経路B1に戻される。一方、S1極による磁力が作用する丸棒ドクタ13cの位置で、丸棒ドクタ13cと現像ローラ13aとのドクターギャップを通過して現像ローラ13a上に担持された現像剤Gは、N1極(主磁極)の位置で穂立ちして現像領域において磁気ブラシとなって感光体ドラム11に摺接する。こうして、現像ローラ13aに担持された現像剤G中のトナーTが感光体ドラム11上の潜像に付着する。その後、N1極の位置を通過した現像剤Gは、S2極、N2極によって剤離れ磁極(N極)の位置まで搬送される。そして、剤離れ磁極の位置で、反発磁界(現像ローラ13aから離れる方向に作用する磁界である。)がキャリアに作用して、現像ローラ13a上に担持されていた現像工程後の現像剤Gが現像ローラ13aから脱離される。脱離後の現像剤Gは、第1搬送経路B1内に落下して供給スクリュ13b1によって第1搬送経路B1の下流に向けて搬送される。
このような構成により、記録媒体Pの搬送経路の短縮化と、画像形成装置本体1の水平方向の小型化と、を目的として、中間転写ベルト17の下方に感光体ドラム11を配設した場合であっても、現像ギャップにおいて感光体ドラム11に対して現像ローラ13aの回転方向を順方向とすることができるために、丸棒ドクタ13cを現像ローラ13aの上方に配設して感光体ドラム11に対する現像ローラ13aの回転方向が逆方向になる場合に比べて、現像ギャップにおける現像時間を充分に確保することができて現像能力を高めることができる。
第1搬送部材としての供給スクリュ13b1は、現像ローラ13aの下方であって現像ローラ13aに対向する位置に配設されていて、現像剤Gを長手方向(回転軸方向)に水平に搬送して(図3の破線矢印に示す右方から左方への搬送である。)、汲上げ磁極(S1極)の位置で現像ローラ13a上に現像剤Gを供給するとともに、剤離れ磁極(N極)の位置で現像ローラ13aから離脱して落下した現像剤Gを軸方向下流側に向けて搬送する。供給スクリュ13b1は、図2の時計方向に回転する。
そして、搬送スクリュ13b2は、供給スクリュ13b1による第1搬送経路B1の軸方向下流側から第2連通部13g(第2中継部)を介して現像剤が循環される。そして、搬送スクリュ13b2は、その現像剤Gを供給スクリュ13b1による第1搬送経路B1の軸方向上流側に第1連通部13f(第1中継部)を介して搬送する(図3の破線矢印に示す搬送である。)。
供給スクリュ13b1、搬送スクリュ13b2は、現像ローラ13aや感光体ドラム11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。また、供給スクリュ13b1と搬送スクリュ13b2とは、いずれも、軸部に外径がスクリュ部(所定の同じスクリュピッチで、条数が1条で形成されたものである。)が螺旋状に巻装されたものである。なお、スクリュ部は、現像剤の搬送を安定させるため、その条数を複数にしてもよく、特に、供給スクリュ13b1のスクリュ部の条数を複数にしてもよい。
図3を参照して、供給スクリュ13b1による第1搬送経路B1の上流側と、搬送スクリュ13b2による第2搬送経路B2の下流側と、は第1連通部13fを介して連通している。搬送スクリュ13b2による第2搬送経路の下流側に達した現像剤Gが、第1連通部13fの近傍に留まって盛り上がって、第1連通部13fを介して供給スクリュ13b1による第1搬送経路B1の上流側に搬送(供給)されることになる。
また、図3を参照して、供給スクリュ13b1による第1搬送経路B1の下流側と、搬送スクリュ13b2による第2搬送経路B2の上流側と、は第2連通部13gを介して連通している。そして、供給スクリュ13b1による第1搬送経路B1の下流側に達した現像剤G(第1搬送経路B1にて現像ローラ13a上に供給されなかった現像剤Gや、第4磁極の位置で現像ローラ13aから離脱・落下した現像剤Gである。)が、第2連通部13gにて自重落下して、第2搬送経路B2の上流側に達することになる。
なお、第1連通部13fにおける現像剤の搬送性(第2搬送経路B2から第1搬送経路B1への重力方向に逆らった現像剤Gの受け渡しである。)を向上させるために、搬送スクリュ13b2の下流側の位置(第1連通部13fに対応する位置である。)に、パドル形状部や、スクリュの巻き方向が逆方向に形成されたスクリュ部、を設けることもできる。
そして、このように、現像ローラ13aに対する現像剤Gの循環経路(第1搬送経路B1と第2搬送経路B2とである。)を、水平方向ではなく、垂直方向に形成することで、現像装置13の水平方向のサイズを小さくすることができる。特に、複数の現像装置13(作像部)が水平方向に並設されるタンデム型のカラー画像形成装置1では、複数の現像装置13(作像部)の水平方向のサイズを小さくすることで、全体の水平方向のサイズを効果的に小さくすることができる。
また、図3を参照して、補給口13d(トナー補給口)は、搬送スクリュ13b2による第2搬送経路B2の上流側の上方であって、現像領域から離れた位置(現像ローラ13aの長手方向の範囲の外側である。)に配設されている。そして、トナー容器28から排出された新品のトナーTが、補給口13dから現像装置13の内部に向けて適宜に補給される(図3の白矢印方向の補給である。)。このように補給口13dを第2連通部13gの近傍に設置することで、第2搬送経路B2において、その下流側に向けて、第2連通部13gから自重落下して供給された現像剤Gに対して、比較的長い時間をかけて補給トナーの分散・混合を充分におこなうことができる。
なお、本実施の形態では、補給口13dを第2搬送経路B2中に配設したが、補給口13dの位置はこれに限定されることなく、例えば、第1搬送経路B1を長手方向に伸ばして下流側の上方に配置することもできる。
例えば、トナーT(現像剤G中のトナー、トナー容器28中のトナーである。)として、重合トナーであって、体積平均粒径が5.8μm程度の小径トナーを用いることができる。
また、現像剤G中のキャリアCとして、重量平均粒径が20〜60μmになるように形成された小径キャリアを用いることができる。
図2、図4を参照して、本実施の形態における現像装置13は、現像ローラ13a(現像剤担持体)の近傍において現像装置13の外部に通じるように現像ケース13jに開口部13j1が形成されている。
そして、現像剤Gを捕集して空気を通過できるように構成されたフィルタ13kが、その開口部13j1を覆うように設置されている。
すなわち、開口部13j1は、現像装置13において現像領域の下流側の吸込み気流が流動する経路に配置されていて、現像ローラ13aと現像ケース13jとの隙間から吸い込まれた空気が図4の黒矢印方向に流動して、その空気が現像装置13の外部に排出されることになる。
さらに具体的に、開口部13j1は、現像ケース13j(現像装置13)の背面(感光体ドラム11に対向しない側の略垂直壁面である。)の上部(現像ローラ13aの最上部とほぼ同じ高さである。)に配置されて、水平方向に開口するように形成されている。
特に、本実施の形態では、フィルタで覆われた開口部を、第1搬送経路B1(又は、第2搬送経路B2)に形成するのではなくて、現像ローラ13aの近傍(吸込み気流が流動する経路であって、第1搬送経路B1に直接的に対向しない位置である。)に形成しているため、第1搬送経路B1(又は、第2搬送経路B2)の内部で浮遊するトナーT(現像剤G)によってフィルタに目詰まりが生じる不具合が軽減されることになる。
具体的に、現像ローラ13aに担持された現像剤Gは、吸込み気流が流入される入口の部分AでS2極によって穂立ちして、現像ケース13jの内壁面に摺接する状態になる。その後、現像ローラ13aに担持された現像剤Gは、S2極から離れて、穂立ちが和らいだ状態(現像剤の高さが低くなった状態)になる。そして、現像ローラ13aに担持された現像剤Gは、開口部13j1(フィルタ13k)との対向位置を通過して、第1搬送経路B1への入口の部分B(現像ケース13jの保持部13j2が形成されている。)でN2極によって穂立ちして、現像ケース13j(保持部13j2)に摺接する状態になる。
このように構成することで、吸込み気流の入口の部分Aで流入される空気の量が制限されるとともに、吸込み気流が流動する経路(部分Aと部分Bとの間である。)で空気がポンプ作用によって流動されて開口部13j1からの排気が促進されるため、先に説明した現像装置13の外部へのトナー飛散が軽減される効果がさらに確実に発揮されることになる。
詳しくは、叩き部材13rは、開口部13j1に対して現像ローラ13aの回転方向の下流側で、現像ケース13jの保持部13j2に片持ち支持された略板状の可撓性部材である。本実施の形態では、叩き部材13rとして、板厚が0.5mm程度のPET(ポリエチレンテレフタレート)からなるシート材を用いている。
そして、叩き部材13rは、その近傍で現像ローラ13aの外周面から穂立ちするように担持された現像剤G(図4の部分Bの現像剤Gである。)に接触して図4の白両矢印方向に振動(搖動)する。そして、叩き部材13rは、その振動周期でフィルタ13kの表面(現像ローラ13aに対向する対向面である。)を叩いて、フィルタ13kを加振する。換言すると、フィルタ13kは、開口部13j1に対して現像ローラ13aの回転方向の上流側と下流側との間で、叩き部材13rを介して現像ローラ13aに対向するように配置されていて、その対向面が叩き部材13rによって叩かれて加振されることになる。これにより、フィルタ13kの表面に付着して目詰まりしそうなトナーT(現像剤G)が振るい落とされることになる。
本願発明者は、そのような本発明の効果を確認するために、(1)フィルタ13kが新品であるときの現像装置13の内圧、(2)叩き部材13rを設置せずにフィルタ13kに目詰まりが生じたときの現像装置13の内圧、(3)叩き部材13rを設置してフィルタ13kを加振したときの経時における現像装置13の内圧、をそれぞれ測定する実験をおこなった。その結果、上記(1)の内圧が4.2Paであったのに対して、上記(2)の内圧が25.0Paであり、上記(3)の内圧が5.3Paであった。このような実験結果から、上述したような叩き部材13rを設置することによる効果が実験的にも確認された。
これにより、叩き部材13rに叩かれてフィルタ13kの表面から落下したトナーT(現像剤G)は、叩き部材13rの表面に堆積されることなく、切欠き部13r1を通過して下方の第1搬送経路B1に向けて落下することになるため、叩き部材13rやフィルタ13kの機能が経時においても良好に維持されることになる。また、叩き部材13rに複数の切欠き部13r1を形成することで、叩き部材13rを設置することによって開口部13j1(フィルタ13k)に向けた空気の流動が妨げられる不具合も抑止されることになる。
なお、本実施の形態では、叩き部材13rに上下方向に通じる切欠き部13r1を形成したが、図5(B)に示すように、叩き部材13rに上下方向に通じる穴部13r2を形成することもできる。そして、そのような場合であっても、同様の効果を得ることができる。
また、叩き部材13rの表面にトナーT(現像剤G)が堆積されないように、切欠き部13r1や穴部13r2は、叩き部材13rの先端部側から根元部の近傍に至る広い範囲に形成されていることが好ましい。
具体的に、現像ケース13jは、叩き部材13rを保持する保持部13j2(フィルタ13kを保持するために現像装置13の内部に向けて突起した部分である。)が、叩き部材13rによって叩かれるフィルタ13kの表面の下方に突出しないように形成されている。
これにより、叩き部材13rに叩かれてフィルタ13kの表面から落下したトナーT(現像剤G)は、フィルタ13kや叩き部材13rの近傍で堆積されることなく、その下方の第1搬送経路B1に向けて落下することになるため、叩き部材13rやフィルタ13kの機能が経時においても良好に維持されることになる。すなわち、図6に示すように、叩き部材13rによって叩かれるフィルタ13kの表面の下方に、現像剤Gが堆積する部分が存在しているような場合(保持部13j2がフィルタ13kの表面の下方にまで突出している場合)には、その部分に現像剤Gが堆積してしまい、叩き部材13rやフィルタ13kの機能が経時において良好に維持されなくなってしまう。
これにより、現像ローラ13aの近傍に形成された開口部13j1を覆うフィルタ13kに目詰まりが生じにくく、トナー飛散を安定的に軽減することができる。
そして、そのような場合にも、本実施の形態ものと同様にフィルタ13kや叩き部材13rを設置することで、本実施の形態とのもの同様の効果を得ることができる。
そして、それらのような場合であっても、本実施の形態のものと同様の効果を得ることができる。
11、11Y、11C、11M、11BK 感光体ドラム(像担持体)、
13 現像装置(現像部)、
13a 現像ローラ(現像剤担持体)、
13b1 供給スクリュ(第1搬送部材、搬送部材)、
13b2 搬送スクリュ(第2搬送部材、搬送部材)、
13c 丸棒ドクタ(現像剤規制部材)、
13j 現像ケース(ハウジング)、
13j1 開口部、
13j2 保持部、
13k フィルタ、
13r 叩き部材(可撓性部材)、
13r1 切欠き部、
13r2 穴部、
B1 第1搬送経路、 B2 第2搬送経路、
G 現像剤(2成分現像剤)、 T トナー、 C キャリア。
Claims (8)
- 現像剤が収容されて、像担持体の表面に形成される潜像を現像する現像装置であって、
前記像担持体に対向して、所定の回転方向に回転する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体の近傍において当該現像装置の外部に通じるように現像ケースに形成された開口部と、
前記開口部を覆うように設置されて、現像剤を捕集して空気を通過できるように構成されたフィルタと、
前記現像剤担持体に担持された現像剤に接触して振動することにより前記フィルタの表面を叩く叩き部材と、
を備えたことを特徴とする現像装置。 - 前記開口部は、前記現像剤担持体が前記像担持体に対向する位置に対して前記回転方向の下流側の位置で、前記現像剤担持体と前記現像ケースとの隙間から、前記現像剤担持体の回転に沿って当該現像装置の内部に向けて吸い込まれた空気を、そのまま当該現像装置の外部に排出できる位置に配置され、
前記現像剤担持体の周囲に形成される磁極によって前記現像剤担持体の外周面から穂立ちするように担持された現像剤が、前記開口部に対して前記回転方向の上流側と下流側とでそれぞれ前記現像ケースに接触するように構成され、
前記叩き部材は、前記開口部に対して前記回転方向の下流側で前記現像ケースに片持ち支持された略板状の可撓性部材であって、その近傍で前記現像剤担持体の外周面から穂立ちするように担持された現像剤に接触して振動することを特徴とする請求項1に記載の現像装置。 - 前記フィルタは、前記開口部に対して前記回転方向の上流側と下流側との間で、前記叩き部材を介して前記現像剤担持体に対向するように配置されて、その対向面が前記叩き部材によって叩かれることを特徴とする請求項2に記載の現像装置。
- 前記現像ケースは、前記叩き部材によって叩かれる前記フィルタの表面の下方に、現像剤が堆積する部分が存在しない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。
- 前記現像ケースは、前記叩き部材を保持する保持部が、前記叩き部材によって叩かれる前記フィルタの表面の下方に突出しないように形成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。
- 前記叩き部材は、その上下方向に通じる切欠き部又は穴部が形成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。
- 画像形成装置本体に対して着脱可能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6のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とを一体的に備え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6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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