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技術 現像装置及びこれを用いる画像形成装置

出願人 シャープ株式会社
発明者 酒井正博
出願日 2009年4月24日 (11年7ヶ月経過) 出願番号 2009-105890
公開日 2010年11月11日 (10年0ヶ月経過) 公開番号 2010-256582
状態 特許登録済
技術分野 電子写真における乾式現像
主要キーワード 地面状態 レーザスキャニング装置 中央値近傍 fθレンズ 容器部材 流し板 損傷状況 棒磁石
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2010年11月11日)のものです。
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図面 (6)

課題

現像槽内現像剤の交換作業が不要で、現像ローラの現像剤の層厚を乱すことなく、且つ帯電性能に影響を与えることなく、劣化した現像剤を容易に且つ確実に回収できる現像装置及びこれを用いる画像形成装置を提供する。

解決手段

現像剤を収容する現像槽2と、マグネットローラ10を内包する現像ローラ3と、現像ローラ3に現像剤を供給する第1攪拌部材4及び第2攪拌部材5と、現像ローラ3表面の現像剤量を規制する現像剤量規制部材7とを備え、現像槽2内にトナーキャリアとを補給装置より補給し、現像剤排出機構90により現像槽2から現像剤を逐次排出する現像装置1において、現像剤排出機構90は、現像ローラ3上の現像剤を剥離する流し板9と、剥離回収された現像剤を排出する支持部材9aとを備え、流し板9は、マグネットローラ10の磁極S2と対向して配設されることを特徴とするものとする。

概要

背景

従来、複写機プリンタ等の電子写真方式画像形成装置においては、キャリアトナーとからなる2成分系の現像剤(2成分現像剤)を用いて感光体像担持体)表面の静電潜像可視化(現像)を行う現像装置が多用されている。このような2成分現像剤(以下、単に「現像剤」と称する。)を用いる現像装置の場合、トナーは現像動作によって順次消費されていくが、キャリアは消費されずに装置内に残る。

従って、現像装置内でトナーと共に撹拌されるキャリアは、撹拌頻度が多くなるにつれて、表面の樹脂コート層の剥がれやキャリア表面へのトナーの粘着といったスペントが生じて劣化し、その結果、現像剤の帯電性能が徐々に低下する。

そこで、従来から、現像槽内の劣化した現像剤(劣化したキャリアを含む)を抜き取って新しい現像剤に入れ替える、いわゆる「総入れ替え」が行われている。しかしながら、キャリアを含む現像剤の入れ替えは多大の労力を要し、また、微粉末であるトナーが舞い上がり吸い込む虞があるなど、メンテナンス性に劣っていた。

そこで、上記従来の問題を解決するものとして、例えば、現像動作によって消費されるトナーだけでなく、現像装置内にキャリアも少量ずつ補給して現像剤の帯電性能の低下を抑制するように構成した現像装置が開示されている(特許文献1を参照)。

詳しくは、前記現像装置には現像剤を収容する現像槽の壁面に現像剤溢出口が設けられ、これにより、現像槽にキャリアが補給されることで現像槽内の現像剤が過剰となっても、現像剤が現像剤溢出口からオーバーフローして排出されるようになっている。

そして、上述したようにトナーやキャリアの補給・排出が逐次繰返されることによって、現像槽内の劣化した現像剤は、新たに供給されるトナーやキャリアに置換される。これにより、現像剤を総入れ替えするというメンテナンスを必要とすることなく、帯電性能を維持しつつ、画像品位の低下を抑えることができる。尚、このように現像剤の補給・排出が逐次繰返される現像装置は、トリクル現像装置と称されている。

しかしながら、上記特許文献1の構成によると、現像剤の交換が不要になることでメンテナンス性は向上するものの、現像槽の傾斜によって現像槽内の現像剤が適正量に維持できず、画像品位が低下するという問題が生じる。

また、現像装置内の現像剤が適正量に維持できたとしても現像槽内の現像剤の交換が不充分であり、トータル的な補給量を総入れ替えする現像剤量と同じにした場合であっても、総入れ替えする構成ほどには高画質を維持することができないといった問題があった。

つまり、上記特許文献1における劣化した現像剤を排出する現像剤排出機構は、現像槽の側壁に単に現像剤溢出口を設けたものであるため、現像槽から排出される現像剤の排出量が現像槽の傾斜に左右され、現像槽が傾斜した状態では設計通りの量での現像剤の排出が行われ難い構成となっていた。

例えば、画像形成装置が移動されることにより現像剤溢出口の反対側が高くなるような傾斜状態となった場合や、設置場所地面状態が悪かったり、設置する設置台等の天面が傾いていたりして画像形成装置が傾斜した状態で設置された場合は、現像剤溢出口から多量の現像剤が排出される。このような場合には、現像装置内の現像剤量が適正量に対して大幅に少なくなり、良好な画像品位を得ることができなくなる。

また、現像槽の側壁に単に現像剤溢出口を設けたものであるため、現像槽に補給されたばかりのフレッシュなキャリアが、現像槽で充分使用されることなく現像剤溢出口から排出されることが起こり得る。そのため、設計通りに現像剤の排出が行われたとしても現像槽内の現像剤が充分に交換されず、現像槽内は長期の使用に伴って著しく劣化したキャリアや劣化が中くらいのキャリア、及び殆ど劣化のない真新しいキャリアなどが混在した状態になる。このような状態では、見かけ上ではキャリアの劣化進行が止まり、現像剤全体としては特性が安定するが、その安定するレベルが現像剤の初期状態よりも悪いレベルとなる。これにより、キャリアの交換量のわりには現像剤を高レベルの状態に維持できず、補給すべき現像剤量が増えることによりランニングコストが高くなるという問題が生じている。

そこで、このような不具合を解決するものとして、例えば、円筒状の(一部が導電体よりなる)現像剤量規制部材バイアス印加し、現像ローラ上の現像剤を現像剤量規制部材へと静電的に移動させることで、劣化した現像剤を排出するようにしたものが提案されている(特許文献2を参照)。

概要

現像槽内の現像剤の交換作業が不要で、現像ローラの現像剤の層厚を乱すことなく、且つ帯電性能に影響を与えることなく、劣化した現像剤を容易に且つ確実に回収できる現像装置及びこれを用いる画像形成装置を提供する。現像剤を収容する現像槽2と、マグネットローラ10を内包する現像ローラ3と、現像ローラ3に現像剤を供給する第1攪拌部材4及び第2攪拌部材5と、現像ローラ3表面の現像剤量を規制する現像剤量規制部材7とを備え、現像槽2内にトナーとキャリアとを補給装置より補給し、現像剤排出機構90により現像槽2から現像剤を逐次排出する現像装置1において、現像剤排出機構90は、現像ローラ3上の現像剤を剥離する流し板9と、剥離回収された現像剤を排出する支持部材9aとを備え、流し板9は、マグネットローラ10の磁極S2と対向して配設されることを特徴とするものとする。

目的

本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、現像槽内の現像剤の交換作業が不要で、現像ローラと現像剤量規制部材の間を通過する現像剤の層厚を乱すことなく、且つ帯電性能に影響を与えることなく、劣化した現像剤を容易に且つ確実に回収できる現像装置及びこれを用いる画像形成装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

トナー磁性キャリアとを含む現像剤を収容する現像槽と、磁極を備えるマグネットローラを内包し、表面に前記現像剤を担持し、静電潜像担持体表面に形成された静電潜像にトナーを供給して現像する現像ローラと、前記現像ローラに前記現像剤を供給する攪拌部材と、前記現像ローラ表面に担持される現像剤量を規制する現像剤量規制部材とを備え、前記現像槽内に必要に応じてトナーとキャリアとを補給装置より補給し、現像剤排出機構により前記現像槽から前記現像剤を逐次排出するように構成された現像装置において、前記現像剤排出機構は、前記現像ローラに近接配置されて前記現像ローラ上の前記現像剤を剥離する現像剤剥離部材と、前記現像剤剥離部材により剥離回収された現像剤を排出する現像剤排出部材とを備え、前記現像剤剥離部材は、前記現像ローラに対して前記マグネットローラの磁極と対向する位置に配設されることを特徴とする現像装置。

請求項2

前記現像剤剥離部材の前記現像ローラ側に対向する先端は、前記マグネットローラの磁極のピーク位置と対向する位置に配設されることを特徴とする請求項1に記載の現像装置。

請求項3

前記現像剤剥離部材の前記現像ローラ側に対向する先端には、前記現像剤を回収する開口部が形成され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。

請求項4

前記現像剤剥離部材の先端と前記現像ローラ表面との間隙は、0.5〜3.0(mm)であることを特徴とする請求項1乃至3のうちの何れか一項に記載の現像装置。

請求項5

前記現像剤排出部材は、前記現像剤剥離部材の先端により剥離された現像剤を前記現像装置外へ搬送することを特徴とする請求項1乃至4のうちの何れか一項に記載の現像装置。

請求項6

表面に静電潜像が形成される静電潜像担持体と、静電潜像担持体表面を帯電させる帯電装置と、静電潜像担持体表面に静電潜像を形成する露光装置と、静電潜像担持体表面に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、静電潜像担持体表面のトナー像を記録媒体転写する転写装置と、前記転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備え、電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成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乃至5のうちの何れか一項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。

技術分野

0001

本発明は、複写機プリンタファクシミリ等の電子写真方式画像形成装置に用いられる現像装置及びこれを用いる画像形成装置に係り、特に、トナーキャリアとからなる2成分現像剤を使用する現像装置及びこれを用いる画像形成装置に関する。

背景技術

0002

従来、複写機、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置においては、キャリアとトナーとからなる2成分系の現像剤(2成分現像剤)を用いて感光体像担持体)表面の静電潜像可視化(現像)を行う現像装置が多用されている。このような2成分現像剤(以下、単に「現像剤」と称する。)を用いる現像装置の場合、トナーは現像動作によって順次消費されていくが、キャリアは消費されずに装置内に残る。

0003

従って、現像装置内でトナーと共に撹拌されるキャリアは、撹拌頻度が多くなるにつれて、表面の樹脂コート層の剥がれやキャリア表面へのトナーの粘着といったスペントが生じて劣化し、その結果、現像剤の帯電性能が徐々に低下する。

0004

そこで、従来から、現像槽内の劣化した現像剤(劣化したキャリアを含む)を抜き取って新しい現像剤に入れ替える、いわゆる「総入れ替え」が行われている。しかしながら、キャリアを含む現像剤の入れ替えは多大の労力を要し、また、微粉末であるトナーが舞い上がり吸い込む虞があるなど、メンテナンス性に劣っていた。

0005

そこで、上記従来の問題を解決するものとして、例えば、現像動作によって消費されるトナーだけでなく、現像装置内にキャリアも少量ずつ補給して現像剤の帯電性能の低下を抑制するように構成した現像装置が開示されている(特許文献1を参照)。

0006

詳しくは、前記現像装置には現像剤を収容する現像槽の壁面に現像剤溢出口が設けられ、これにより、現像槽にキャリアが補給されることで現像槽内の現像剤が過剰となっても、現像剤が現像剤溢出口からオーバーフローして排出されるようになっている。

0007

そして、上述したようにトナーやキャリアの補給・排出が逐次繰返されることによって、現像槽内の劣化した現像剤は、新たに供給されるトナーやキャリアに置換される。これにより、現像剤を総入れ替えするというメンテナンスを必要とすることなく、帯電性能を維持しつつ、画像品位の低下を抑えることができる。尚、このように現像剤の補給・排出が逐次繰返される現像装置は、トリクル現像装置と称されている。

0008

しかしながら、上記特許文献1の構成によると、現像剤の交換が不要になることでメンテナンス性は向上するものの、現像槽の傾斜によって現像槽内の現像剤が適正量に維持できず、画像品位が低下するという問題が生じる。

0009

また、現像装置内の現像剤が適正量に維持できたとしても現像槽内の現像剤の交換が不充分であり、トータル的な補給量を総入れ替えする現像剤量と同じにした場合であっても、総入れ替えする構成ほどには高画質を維持することができないといった問題があった。

0010

つまり、上記特許文献1における劣化した現像剤を排出する現像剤排出機構は、現像槽の側壁に単に現像剤溢出口を設けたものであるため、現像槽から排出される現像剤の排出量が現像槽の傾斜に左右され、現像槽が傾斜した状態では設計通りの量での現像剤の排出が行われ難い構成となっていた。

0011

例えば、画像形成装置が移動されることにより現像剤溢出口の反対側が高くなるような傾斜状態となった場合や、設置場所地面状態が悪かったり、設置する設置台等の天面が傾いていたりして画像形成装置が傾斜した状態で設置された場合は、現像剤溢出口から多量の現像剤が排出される。このような場合には、現像装置内の現像剤量が適正量に対して大幅に少なくなり、良好な画像品位を得ることができなくなる。

0012

また、現像槽の側壁に単に現像剤溢出口を設けたものであるため、現像槽に補給されたばかりのフレッシュなキャリアが、現像槽で充分使用されることなく現像剤溢出口から排出されることが起こり得る。そのため、設計通りに現像剤の排出が行われたとしても現像槽内の現像剤が充分に交換されず、現像槽内は長期の使用に伴って著しく劣化したキャリアや劣化が中くらいのキャリア、及び殆ど劣化のない真新しいキャリアなどが混在した状態になる。このような状態では、見かけ上ではキャリアの劣化進行が止まり、現像剤全体としては特性が安定するが、その安定するレベルが現像剤の初期状態よりも悪いレベルとなる。これにより、キャリアの交換量のわりには現像剤を高レベルの状態に維持できず、補給すべき現像剤量が増えることによりランニングコストが高くなるという問題が生じている。

0013

そこで、このような不具合を解決するものとして、例えば、円筒状の(一部が導電体よりなる)現像剤量規制部材バイアス印加し、現像ローラ上の現像剤を現像剤量規制部材へと静電的に移動させることで、劣化した現像剤を排出するようにしたものが提案されている(特許文献2を参照)。

先行技術

0014

特公平2−21591号公報
特開2006−301538号公報

発明が解決しようとする課題

0015

しかしながら、特許文献2の構成によると、現像剤量規制部材にて形成された現像ローラ上の現像剤の安定した層厚を維持できなくなり、現像ニップ部(現像ローラと静電潜像担持体との間隙)に常に安定した量の現像剤を搬送することができないという問題が生じる。

0016

また、特許文献2では、現像剤量規制部材にバイアスを印加して現像ローラから現像剤を剥離する過程で、現像剤へのバイアス印加による帯電性能の影響について触れられていない。通常、現像ローラには、多数の磁極が存在し、新旧現像剤を入れ替えることができるように剥離のための剥離極が設けられているが、該剥離極で入れ替われなかった現像剤は現像ローラ表面に強固に付着しており、バイアス印加で簡単に引き剥がせるものではない。つまり、現像ローラ剥離極で剥離されずに現像ローラ表面に残る現像剤は、低印字画像を連続して印字され、ほとんどトナーが補給されないためにチャージアップした現像剤であり、バイアスのみで容易に引き剥がせるものでもない。

0017

尚、仮に現像剤量規制部材に現像剤を引き剥がせるだけのバイアスを印加した場合、現像剤量規制部材を通過する現像剤量は著しく減少し、現像ニップ部に所定量の現像剤を安定して搬送することはできないという問題が生じる。

0018

本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、現像槽内の現像剤の交換作業が不要で、現像ローラと現像剤量規制部材の間を通過する現像剤の層厚を乱すことなく、且つ帯電性能に影響を与えることなく、劣化した現像剤を容易に且つ確実に回収できる現像装置及びこれを用いる画像形成装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0019

本発明は、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を収容する現像槽と、磁極を備えるマグネットローラを内包し、表面に前記現像剤を担持し、静電潜像担持体表面に形成された静電潜像にトナーを供給して現像する現像ローラと、前記現像ローラに前記現像剤を供給する攪拌部材と、前記現像ローラ表面に担持される現像剤量を規制する現像剤量規制部材とを備え、前記現像槽内に必要に応じてトナーとキャリアとを補給装置より補給し、現像剤排出機構により前記現像槽から前記現像剤を逐次排出するように構成された現像装置において、前記現像剤排出機構の構成として、前記現像ローラに近接配置されて前記現像ローラ上の前記現像剤を剥離する現像剤剥離部材(例えば、流し板)と、前記現像剤剥離部材により剥離回収された現像剤を排出する現像剤排出部材とを備え、前記現像剤剥離部材を、前記現像ローラに対して前記マグネットローラの磁極と対向する位置に配設することを特徴とするものである。

0020

また、本発明は、前記現像剤剥離部材の前記現像ローラ側に対向する先端を、前記マグネットローラの磁極のピーク位置と対向する位置に配設することが好ましい。

0021

また、本発明は、前記現像剤剥離部材の前記現像ローラ側に対向する先端に、前記現像剤を回収する開口部を形成することが好ましい。

0022

また、本発明は、前記現像剤剥離部材の先端と前記現像ローラ表面との間隙を、0.5〜3.0(mm)とすることが好ましい。

0023

また、本発明は、前記現像剤排出部材を、前記現像剤剥離部材の先端により剥離された現像剤を前記現像装置外へ搬送するように構成することが好ましい。

0024

また、本発明は、表面に静電潜像が形成される静電潜像担持体と、静電潜像担持体表面を帯電させる帯電装置と、静電潜像担持体表面に静電潜像を形成する露光装置と、静電潜像担持体表面に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、静電潜像担持体表面のトナー像を記録媒体転写する転写装置と、前記転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備え、電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成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乃至5のうちの何れか一項に記載の現像装置を用いることを特徴とするものである。

発明の効果

0025

本発明によれば、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を収容する現像槽と、磁極を備えるマグネットローラを内包し、表面に前記現像剤を担持し、静電潜像担持体表面に形成された静電潜像にトナーを供給して現像する現像ローラと、前記現像ローラに前記現像剤を供給する攪拌部材と、前記現像ローラ表面に担持される現像剤量を規制する現像剤量規制部材とを備え、前記現像槽内に必要に応じてトナーとキャリアとを補給装置より補給し、現像剤排出機構により前記現像槽から前記現像剤を逐次排出するように構成された現像装置において、前記現像剤排出機構の構成として、前記現像ローラに近接配置されて前記現像ローラ上の前記現像剤を剥離する現像剤剥離部材(例えば、流し板)と、前記現像剤剥離部材により剥離回収された現像剤を排出する現像剤排出部材とを備え、前記現像剤剥離部材を、前記現像ローラに対して前記マグネットローラの磁極(例えば、S極)と対向する位置に配設することで、現像槽内の現像剤の交換作業を不要にして、現像ローラと現像剤量規制部材の間を通過する現像剤の層厚を乱すことなく、帯電性能にも影響を与えず、現像ローラ上の劣化した現像剤を容易に剥離回収することができる。

0026

また、前記現像ローラの剥離極(例えば、N極)で剥離されなかった劣化現像剤を引き剥がすのに充分な現像剤が保持されている箇所、すなわち、現像ローラの磁極(例えば、S極)がある位置に前記現像剤剥離部材の先端を対向させて配設することで、現像ローラ上の劣化した現像剤を確実に、且つ容易に剥離回収できる。

0027

また、本発明によれば、前記現像剤剥離部材の前記現像ローラ側に対向する先端を、前記マグネットローラの磁極のピーク位置と対向する位置に配設することで、現像剤を安定して、容易に引き剥がすことができる。

0028

例えば、前記現像ローラの剥離極で剥離されずに現像ローラ表面に残る現像剤が、低印字(4(%)印字率原稿)画像を連続して印字され、ほとんどトナーが補給されないためにチャージアップした現像剤であっても、前記現像剤剥離部材の先端を、前記現像ローラの磁極のピーク位置と対向するように配設することにより、前記現像剤を安定して、且つ容易に引き剥がすことができる。

0029

また、本発明によれば、前記現像剤剥離部材の前記現像ローラ側に対向する先端に、前記現像剤を回収する開口部を形成することで、剥離した現像剤を容易に排出機構送り出すことができる。

0030

具体的には、前記現像剤剥離部材の前記現像ローラに対向する先端に開口部がない場合は、剥離した現像剤を前記現像剤剥離部材上で移動させる必要があるが、劣化した現像剤は、初期の現像剤に比べて流動性が低下しており、前記現像剤剥離部材上を容易に移動せず、排出されない場合がある。前記現像剤剥離部材の現像ローラに対向する先端に開口部を形成することで、現像ローラから剥離した現像剤を容易に現像剤排出部材へ送り出すことができる。

0031

また、本発明によれば、前記現像剤剥離部材の先端と前記現像ローラ表面との間隙を、0.5〜3.0(mm)とすることで、前記現像ローラから剥離した現像剤を容易に回収することができる。

0032

尚、前記現像剤剥離部材の先端と現像ローラ表面との間隙が0.5(mm)未満の場合は、現像ローラの周方向振れが影響し、前記現像剤剥離部材の先端が現像ローラ表面に衝突することにより、前記現像ローラ表面を傷つけてしまうという問題が生じる。また、現像剤が前記現像剤剥離部材の先端と前記現像ローラ表面との間隙で塞き止められることが発生し易く、現像ローラのトルクが増加して画像形成が良好に行われず、画像形成装置が緊急停止する場合がある。

0033

一方、前記現像剤剥離部材の先端と現像ローラ表面との間隙が3.0(mm)超の場合は、現像ローラ上の現像剤を適切に剥離できないため、劣化した現像剤を回収できず、画像劣化(例えば、画像濃度低下、地肌カブリの増加、特に細線再現性の低下が顕著)が発生する虞がある。

0034

また、本発明によれば、前記現像剤排出部材を、前記現像剤剥離部材の先端により剥離された現像剤を前記現像装置外へ搬送するように構成することで、現像装置内部に劣化した現像剤が戻されて再利用されることがないので、長期に渡り安定した高精細の画像を維持できる。

0035

また、本発明によれば、表面に静電潜像が形成される静電潜像担持体と、静電潜像担持体表面を帯電させる帯電装置と、静電潜像担持体表面に静電潜像を形成する露光装置と、静電潜像担持体表面に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、静電潜像担持体表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、前記転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備え、電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成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乃至5のうちの何れか一項に記載の現像装置を用いることで、現像剤の交換作業を不要にして、現像ローラ上の劣化した現像剤を容易に剥離回収することができる画像形成装置を実現できる。

図面の簡単な説明

0036

本発明の実施形態に係る現像装置が搭載された画像形成装置の構成を示す説明図である。
前記現像装置の構成を示す説明図である。
前記現像装置を構成する現像ローラと現像剤排出機構の構成を示す説明図である。
本実施形態に係る画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。
本実施形態の画像形成装置における現像装置による現像ローラのトルクの影響と現像ローラ表面の損傷状況を比較した実施例の試験結果を示す表である。

実施例

0037

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は発明を実施する形態の一例であって、本発明に係る現像装置が搭載された画像形成装置の構成を示す説明図である。

0038

本実施形態は、図1に示すように、表面に静電潜像が形成される感光体ドラム(静電潜像担持体)13と、感光体ドラム13表面を帯電させる帯電装置15と、感光体ドラム13表面に静電潜像を形成する露光装置16と、感光体ドラム13表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置1と、感光体ドラム13表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置17と、転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置19とを備え、電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成する画像形成装置100において、現像装置1として、本発明に係る現像装置の構成を採用したものである。

0039

まず、画像形成装置100の全体構成について説明する。
画像形成装置100は、例えば、ネットワーク上の各端末装置から送信される画像データ等に基づいて、所定の用紙に対して単色の画像を形成する。
画像形成装置100は、図1に示すように、図1に示すように、感光体ドラム(静電潜像担持体)13と、帯電装置15と、露光装置16と、現像装置1と、転写装置17と、定着装置19と、クリーニング装置18と、給紙トレイ22と、スキャナ部23と、排紙トレイ24とを備えている。

0040

感光体ドラム13は、図示しない駆動手段によって軸線回り回転駆動可能に支持され、その表面に静電潜像ひいてはトナー像が形成される感光膜を有するローラ状部材である。感光体ドラム13には、例えば、図示しない導電性基体と、導電性基体表面に形成される図示しない感光膜とを含むローラ状部材を使用できる。導電性基体には、円筒状、円柱状、シート状などの導電性基体を使用でき、その中でも円筒状導電性基体が好ましい。感光膜としては、有機感光膜、無機感光膜などが挙げられる。

0041

有機感光膜としては、電荷発生物質を含む樹脂層である電荷発生層と、電荷輸送物質を含む樹脂層である電荷輸送層との積層体、1つの樹脂層中に電荷発生物質と電荷輸送物質とを含む樹脂層などが挙げられる。無機感光膜としては、酸化亜鉛セレンアモルファスシリコンなどから選ばれる1種または2種以上を含む膜が挙げられる。導電性基体と感光膜との間には、下地膜を介在させてもよく、感光膜の表面には主に感光膜を保護するための表面膜(保護膜)を設けてもよい。

0042

帯電装置15は、図示しない電源が接続され、帯電装置15に電圧を印加する。
帯電装置15は電源から電圧の印加を受けて、感光体ドラム13表面を所定の極性及び電位に帯電させる。本実施形態では、チャージャー帯電器を用いるが、これに限定されず、帯電ブラシ型帯電器、ローラ状帯電器、鋸歯型帯電器、イオン発生装置磁気ブラシなどの接触方式の帯電器などを使用できる。

0043

露光装置16は、スキャナ部23(詳しくは、図4に示す符号105の読取部)において読み取られる原稿の画像情報、または外部機器からの画像情報が入力され、画像情報に応じた信号光帯電状態にある感光体ドラム13表面に照射する。これによって、感光体ドラム13表面に、画像情報に応じた静電潜像が形成される。

0044

露光装置16には、光源を含むレーザスキャニング装置が用いられる。レーザスキャニング装置は、例えば、光源、ポリゴンミラーfθレンズ反射ミラーなどを組合せた装置である。光源としては、例えば、半導体レーザLEDアレイエレクトロルミネッセンス(EL)素子などを使用できる。

0045

転写装置17は、感光体ドラム13に圧接するように設けられるローラ状部材であって、図示しない支持部材によって回転自在に支持され、且つ、図示しない駆動手段によって回転可能に設けられている。転写装置17には、例えば、直径8〜10(mm)の金属製芯金と、金属製芯金の表面に形成される導電性弾性層とを含むローラ状部材が用いられる。

0046

金属製芯金を形成する金属としては、ステンレス鋼アルミニウムなどを使用できる。導電性弾性層としては、エチレン−プロピレンゴム(EPDM)、発泡EPDM、発泡ウレタンなどのゴム材料カーボンブラックなどの導電材を配合したゴム材料を使用できる。

0047

転写装置17と感光体ドラム13との圧接部(以下、「転写ニップ部」と称する。)17nに、感光体ドラム13の回転によってトナー像が搬送されるのに同期して、給紙トレイ22から図示しないピックアップローラ及びレジストローラを介して記録媒体が1枚ずつ供給されるようになっている。

0048

記録媒体が転写装置17の転写ニップ部17nを通過することによって、感光体ドラム13表面のトナー像が記録媒体に転写される。転写装置17には図示しない電源が接続され、トナー像を記録媒体に転写する際に、トナー像を構成するトナーの帯電極性とは逆極性の電圧を転写装置17に印加する。これによって、トナー像が記録媒体に円滑に転写される。
このようにして、転写装置17により、感光体ドラム13表面のトナー像が記録媒体に転写される。

0049

クリーニング装置18は、図示しないクリーニングブレードと、図示しないトナー貯留槽とを備えている。クリーニングブレードは、感光体ドラム13の長手方向に平行に延び設けられ、且つ、その短手方向の一端が感光体ドラム13表面に当接するように設けられる板状部材である。そして、クリーニングブレードは、記録媒体にトナー像を転写した後に感光体ドラム13表面に残留するトナー、紙粉などを感光体ドラム13表面から取り除く。トナー貯留槽は、内部空間を有する容器状部材であり、クリーニングブレードによって除去されるトナーを一時的に貯留する。
このようにして、クリーニング装置18によって、トナー像を転写した後の感光体ドラム13表面が清浄化される。

0050

定着装置19は、定着ローラ20と、加圧ローラ21とを備えている。
定着ローラ20は、ローラ状部材であって、図示しない支持部材によって回転自在に支持され、且つ、図示しない駆動手段によって軸線回りに回転可能に設けられている。

0051

定着ローラ20は、その内部に図示しない加熱部材を有し、転写装置17の転写ニップ部17nを通って搬送される記録媒体に担持される未定着トナー像を構成するトナーを加熱し、溶融させて記録媒体に定着させる。定着ローラ20としては、例えば、芯金と、弾性層とを含むローラ状部材を使用する。芯金は、鉄、ステンレス、アルミニウムなどの金属によって形成される。弾性層は、例えば、シリコーンゴムフッ素ゴムなどの弾性材料で形成される。加熱部材は図示しない電源から電圧印加を受けて発熱する。加熱部材にはハロゲンランプ赤外線ランプなどを使用できる。

0052

加圧ローラ21は、ローラ状部材であって、回転自在に支持され、且つ、図示しない加圧部材によって定着ローラ20に対して圧接するように設けられている。加圧ローラ21は、定着ローラ20の回転に従動回転する。定着ローラ20と加圧ローラ21との圧接部が定着ニップ部19nである。

0053

加圧ローラ21は、定着ローラ20によるトナー像の記録媒体への加熱定着に際し、溶融状態にあるトナーを記録媒体に対して押圧することによって、トナー像の記録媒体への定着を促進する。加圧ローラ21には、定着ローラ20と同じ構成のローラ状部材を使用できる。加圧ローラ21の内部にも加熱部材を設けてもよい。加熱部材には定着ローラ20内部の加熱部材と同様のものを使用できる。

0054

定着装置19により、トナー像が転写された記録媒体を定着ニップ部19nに通過させ、トナー像を構成するトナーを溶融させるとともに記録媒体に押圧することによって、トナー像を記録媒体に定着させて画像を印刷する。
画像が印刷された記録媒体は、図示しない搬送手段によって、図1中で画像形成装置100の鉛直方向側面に設けられる排紙トレイ24に排出され、積載される。

0055

給紙トレイ22は、普通紙、コート紙、カラーコピー用紙OHPフィルムなどの記録媒体を収容するトレイである。給紙トレイ22は複数の給紙トレイ22a,22b,22c,22dが設けられ、それぞれの給紙トレイ22a〜22dにサイズの異なる記録媒体が収容される。記録媒体のサイズには、A3,A4,B5,B4などがある。また、複数の給紙トレイ22a〜22dに同じサイズの記録媒体を収容してもよい。図示しないピックアップローラと、搬送ローラと、レジストローラとによって、感光体ドラム13表面のトナー像が転写ニップ部17nに搬送されるのに同期して、記録媒体が1枚ずつ供給される。

0056

スキャナ部23には図示しない原稿セットトレイ自動原稿搬送装置RADF、Reversing Automatic Document Feeder)などが設けられるとともに、図示しない原稿読み取り装置が設けられる。

0057

自動原稿搬送装置は、原稿セットトレイに載置される原稿を原稿読み取り装置の原稿載置台に搬送する。原稿読み取り装置は、原稿載置台と、原稿走査装置と、反射部材と、光電変換素子(Charge Coupled Device:以下、「CCD」と称する。)ライセンサなどを備え、原稿載置台に載置される原稿の画像情報を複数ライン毎、例えば、10ライン毎に読み取る。

0058

原稿載置台は、画像情報を読み取る原稿を載置するためのガラス製板状部材である。
原稿走査装置は、図示しない光源と第1の反射ミラーとを備え、原稿載置台の鉛直方向下面に沿って平行に一定速度Vで往復移動し、原稿載置台に載置される原稿の画像形成面に光を照射する。この光の照射によって反射光像が得られる。

0059

光源は、原稿載置台に載置される原稿に照射する光の光源である。
第1の反射ミラーは、反射光像を図示しない反射部材に向けて反射する。
反射部材は、図示しない第2の反射ミラーと第3の反射ミラーと光学レンズとを備え、原稿走査装置で得られる反射光像をCCDライセンサ上で結像させる。この反射部材は、原稿走査装置の往復移動に追随してV/2の速度で往復移動する。

0060

第2,第3の反射ミラーは、反射光像が光学レンズに向うように反射光像を反射させる。光学レンズは、反射光像をCCDライセンサ上に結像させる。

0061

CCDライセンサは、光学レンズによって結像される反射光像を電気信号光電変換する図示しないCCD回路を備え、画像情報である電気信号を制御手段の中の画像処理部に出力する。画像処理部は、原稿読み取り装置またはパーソナルコンピュータなどの外部装置から入力される画像情報を電気信号に変換し、露光装置16に出力する。

0062

次に、本実施形態に係る特徴的な現像装置1の構成について図面を参照して詳細に説明する。
図2は本実施形態に係る現像装置の構成を示す説明図、図3は前記現像装置を構成する現像ローラと現像剤排出機構の構成を示す説明図である。

0063

本実施形態の現像装置1は、図2に示すように、現像槽2と、現像ローラ3と、第1撹拌部材4と、第2撹拌部材5と、搬送部材6と、現像剤量規制部材7と、規制部材支持体8と、トナー濃度検知センサ12と、現像剤排出機構90を構成する流し板(現像剤剥離部材)9とを備えている。

0064

現像槽2は、内部空間を有するほぼ角柱状容器部材であり、現像ローラ3、第1撹拌部材4、第2撹拌部材5及び搬送部材6を回転自在に支持するとともに、現像剤量規制部材7、流し板9などを直接的または間接的に支持し、且つ、現像剤を収容する。本実施形態における現像剤は、トナーと磁性体粉であるキャリアとを含む2成分現像剤である。

0065

また、現像槽2は、図1図2に示すように、現像装置1を電子写真方式の画像形成装置100に装着する場合に、画像形成装置100に設けられた現像ローラ3を臨む側面に、開口2aが形成される。また、現像槽2の図中鉛直方向上面には、トナー補給口2bが形成される。

0066

ここで、現像装置1周辺の図示しない関連部材について説明する。
現像槽2の鉛直方向上方には、図示しないトナーカートリッジ及び図示しないトナーホッパが設けられる。詳しくは、鉛直方向上方から下方に向けて、トナーカートリッジ、トナーホッパ及び現像槽2の順番で設けられる。トナーカートリッジは、その内部空間にトナーを収容し、現像装置1が装着される画像形成装置本体に対して着脱可能に設けられる。

0067

また、トナーカートリッジは、筒状体で構成され、画像形成装置100に設けられる図示しない駆動手段によって、筒状体の軸線回りに回転駆動する。トナーカートリッジの軸線に沿った長手方向側面には、長手方向に延びる細長い開口が形成されている。トナーカートリッジの回転に伴って前記細長い開口からトナーが落下することにより、トナーカートリッジの下方に設けられたトナーホッパにトナーが供給される。

0068

トナーホッパは、例えば、その鉛直方向底面にトナー供給口が形成されている。トナー供給口は、現像槽2の鉛直方向上面に形成されるトナー補給口2bと鉛直方向に連通するように設けられる。

0069

トナーホッパ内において、トナー供給口の鉛直方向上方には、図示しないトナー補給ローラが設けられる。トナー補給ローラは、トナーホッパによって回転自在に支持され、図示しない駆動手段によって回転駆動する。トナー補給ローラの回転駆動は、トナー濃度検知センサ12による現像槽2内のトナー濃度の検知結果に応じて、画像形成装置100に設けられる図示しない制御手段により制御される。このトナー補給ローラの回転駆動によって、トナー供給口及びトナー補給口2bを介して現像槽2内にトナー及び少量のキャリアが補給される。

0070

現像ローラ3は、図2に示すように、少なくとも一部が現像槽2に回転自在に支持され、図示しない駆動手段によって軸心回りに回転駆動するローラ状部材である。また、現像ローラ3は、現像槽2の開口2aを介して感光体ドラム13に対向する。

0071

本実施形態において、現像ローラ3は、図3に示すように、感光体ドラム13に対して間隙を有して離隔するように設けられ、その現像ローラ3と感光体ドラム13とが対向する最近接部が現像ニップ部3nである。

0072

現像ニップ部3nにおいて、図3に示すように、現像ローラ3表面の図示しない現像剤層から感光体ドラム13表面にトナーが供給される。現像ニップ部3nでは、現像ローラ3に接続される図示しない電源から現像ローラ3に対して現像バイアス電圧が印加され、現像ローラ3表面の現像剤層から感光体ドラム13表面へのトナーの移行が円滑に進行する。

0073

現像ローラ3は、図2に示すように、マグネットローラ10とスリーブ11とを備えている。マグネットローラ10は、その長手方向の両端部が現像槽2の現像槽壁によって支持され、現像ローラ3の周方向位置に断面形状が長方形の複数の棒磁石である磁極N1,N2,N3,N4及び磁極S1,S2,S3が互いに離隔して現像ローラ3の半径方向に放射状に配置される多極着磁型マグネットローラである。

0074

各磁極は、現像ローラ3(スリーブ11)の回転方向とは逆方向において、磁極N1,磁極S1,磁極N2,磁極S2,磁極N3,磁極N4及び磁極S3の順番に設けられる。尚、多極着磁型マグネットローラは、断面形状が長方形の複数の棒磁石の場合を例示するが、特にこれに限定せず、丸筒形状(竹輪形状)で構成されていても良い。

0075

マグネットローラ10において、磁極N3は、図2に示すように、磁極S2よりも現像ローラ3の回転方向上流側において、特定の角度範囲に設けるのが好ましい。

0076

ここで、角度範囲の角度とは、磁極S2が配置される現像ローラ3の断面における半径(以下、「半径S2」と称する。)と、磁極N3が配置される現像ローラ3の断面における半径(以下、「半径N3」と称する。)と、が成す角の角度θ1である。
角度範囲は、33(°)以上であり、かつ半径S2と、現像ローラ3の軸心と第1撹拌部材4の軸心とを結ぶ直線とが成す角の角度(以下、「第1撹拌部材4の設置角度」と称する。)θ2よりも小さくするのが好ましい。

0077

角度範囲が33(°)未満では、画像濃度むらなどの画像不良が発生し易くなる。
また、第1撹拌部材4の設置角度を超えると、半径N3の延長線が第1撹拌部材4の軸心よりも鉛直方向下方を延びることになる。その結果、第1撹拌部材4の現像ローラ3への現像剤汲み上げ能力が低下し、画像濃度の低下、画像濃度むらなどの画像不良が発生し易くなる。

0078

また、マグネットローラ10における各磁極の配置は、本実施形態では次の通りである。磁極N1(ピーク値=105.8(mT))は、感光体ドラム13に対向する位置において、現像ローラ3の軸心と感光体ドラム13の軸心とを結ぶ直線上に設けられる。

0079

磁極S1(ピーク値=−87.0(mT))は、磁極N1から上流側50.55(°)の位置に設けられる。この角度は、磁極S1が配置される現像ローラ3の断面における半径S1と磁極N1が配置される現像ローラ3の断面における半径N1とが成す角の角度θ3である。以下同様とする。

0080

磁極N2(ピーク値=39.3(mT))は、磁極N1から上流側111.33(°)の位置に設けられる。
磁極S2(ピーク値=−46.9(mT))は、磁極N1から上流側153.73(°)の位置に設けられる。
磁極N3(ピーク値=52.8(mT))は、磁極N1から上流側199.40(°)の位置、また、磁極S2から上流側45.67(°)に設けられる。
磁極N4(ピーク値=46.8(mT))は、磁極N1から上流側272.40(°)の位置に設けられる。
磁極S3(ピーク値=−83.2(mT))は、磁極N1から上流側314.80(°)の位置に設けられる。以上のように、それぞれ配置されている。

0081

スリーブ11は、マグネットローラ10を外嵌し、現像槽2及び図示しない支持部材によって回転自在に支持され、図示しない駆動手段によって回転可能に設けられる円筒状部材である。

0082

スリーブ11は、非磁性材料を用いて形成される。本実施形態では、スリーブ11は反時計回りに回転し、感光体ドラム13は時計回りであっても反時計周りであっても良い。
第1撹拌部材4及び第2撹拌部材5は、いずれも、現像槽2によって回転自在に支持され、且つ、図示しない駆動手段によって軸心回りに回転駆動可能に設けられるローラ状部材である。本実施形態では、第1撹拌部材4は、反時計回りに回転し、第2撹拌部材5は、時計回りに回転する。

0083

第1撹拌部材4は、現像ローラ3を介して感光体ドラム13に対向しかつ現像ローラ3よりも鉛直方向下方になる位置に設けられる。本実施形態では、半径S2と現像ローラ3の軸心と第1撹拌部材4の軸心とを結ぶ直線とが成す角の角度θ2である第1撹拌部材4の設置角度は54(°)である。

0084

第2撹拌部材5は、第1撹拌部材4を介して現像ローラ3に対向しかつ現像ローラ3よりも鉛直方向下方になる位置に設けられる。第1撹拌部材4及び第2撹拌部材5は、現像槽2内に貯留される現像剤を撹拌してトナーに均一な電荷を付与するとともに、帯電状態にある現像剤を汲み上げて現像ローラ3の周囲に供給する。

0085

搬送部材6は、現像槽2によって回転自在に支持されかつ図示しない駆動手段によって回転駆動可能に設けられるローラ状部材である。また、搬送部材6は、第2撹拌部材5を介して第1撹拌部材4に対向し、かつトナー補給口2bの鉛直方向下方に設けられる。搬送部材6は、トナー補給口2bを介して現像槽2内に補給されるトナー及び少量のキャリアを第2撹拌部材5の周囲に搬送する。

0086

現像剤量規制部材7は、現像ローラ3の軸線方向に平行に延びる板状部材であり、現像ローラ3の鉛直方向上方において、その短手方向の一端が現像槽2と規制部材支持体8とによって支持され、かつ他端が現像ローラ3表面に対して間隙を有して離隔するように設けられる。本実施形態では、現像剤量規制部材7は、現像ローラ3の半径方向(現像ローラ3の半径の延長線R1)上に設けられ、該延長線R1と、磁極N1が配置される現像ローラ3の断面における半径N1とが成す角の角度θ4が90(°)になるように設けられる。

0087

また、現像剤量規制部材7は、例えば、ステンレス鋼、アルミニウムなどの弾性を有する非磁性金属合成樹脂などによって形成される。本実施形態では、現像剤量規制部材7には薄板状のステンレス鋼を使用する。

0088

規制部材支持体8は、現像槽2とともに現像剤量規制部材7を支持する。
具体的には、現像剤量規制部材7の短手方向の一端及びその近傍部分を、規制部材支持体8と現像槽2とによって挟持するようにして支持する。規制部材支持体8は、例えば、合成樹脂、金属などの材料によって形成される。本実施形態では、合成樹脂から形成される。

0089

現像剤量規制部材7は、現像ローラ3表面に担持される現像剤層から余分な現像剤を取り除き、現像剤層の層厚を一定に規制することによって、現像剤の搬送量を調整する。また、現像剤量規制部材7は、短手方向の他端と現像剤層との摺擦によって、現像剤層に含まれる帯電が不充分な現像剤に電荷を付与し、現像剤層に含まれる現像剤を充分に帯電させる。

0090

流し板9は、現像槽2内において、現像剤量規制部材7よりも現像ローラ3の回転方向上流側であって、第1撹拌部材4及び第2撹拌部材5の鉛直方向上方に設けられる、上部が板状に構成された部材である。この流し板9は、短手方向の一端9b1が現像ローラ3表面に対向して間隙dを有して離隔し、他端9b2が現像ローラ3から離反する方向に延設されている。

0091

本実施形態では、流し板9の鉛直方向上面は、流し板9の短手方向における現像ローラ3側の一端9b1及びその近傍部分では水平方向に対して平行になり、それ以外の部分では現像ローラ3から離反するにつれて鉛直方向下方に下降するように設けられる。

0092

流し板9の現像ローラ3側に対向する先端部9b3には、図3に示すように、現像ローラ3表面の劣化した現像剤を回収する開口部9b4が形成されている。この開口部9b4は、現像ローラ3の磁極S2と対向する(重なり合う)位置に配設されている。開口部9b4と現像ローラ3表面の距離は、0.5〜3.0(mm)の範囲とする。
尚、本実施形態では、開口部9b4を現像ローラ3の磁極S2と対向する位置に配設しているが、磁極S2と同様に現像剤量規制部材7より現像ローラ3の回転方向上流側に位置する磁極N2と対向するようにしても良い。

0093

流し板9の内部には、図3に示すように、開口部9b4に連通する空間である現像剤回収部9b5が形成されている。そして、この現像剤回収部9b5を流し板9の長手方向に貫通して流し板9を支持する支持部材(現像剤排出部材)9aが設けられている。支持部材9aは、現像剤回収部9b5から現像剤を現像槽2外へ搬送する機能を有している。

0094

支持部材9aは、回転することにより軸線方向に沿って劣化した現像剤を搬送するスクリュー形状回転部材が採用されている。そして、支持部材9aは、回収された現像剤を現像装置1外に設けられた現像剤回収容器へ搬送するように構成されている。
これにより、現像ローラ3表面より剥離された現像剤は、支持部材9aにより現像装置1外に設けられた現像剤回収容器へと搬送されるため、現像槽2内に残ることはない。

0095

本実施形態では、上述したように、現像ローラ3上の劣化した現像剤を剥離する現像剤剥離部材として機能する流し板9と、現像ローラ3表面から回収された劣化した現像剤を排出する現像剤排出部材として機能する支持部材9aとを主要構成部材として、劣化した現像剤を排出する現像剤排出機構90が構成されている。

0096

トナー濃度検知センサ12は、図2に示すように、例えば、第2撹拌部材5の鉛直方向下方の現像槽2底面に装着され、センサ面が現像槽2の内部に露出するように設けられる。そして、トナー濃度検知センサ12は、図示しない制御手段に電気的に接続される。制御手段は、トナー濃度検知センサ12による検知結果に応じて、トナーカートリッジを回転駆動させ、トナーホッパを介して現像槽2内部にトナー及び少量のキャリアを補給するように制御する。

0097

すなわち、トナー濃度検知センサ12による検知結果がトナー濃度設定値よりも低いと判定すると、トナーカートリッジを回転駆動させる駆動手段に制御信号を送り、トナーカートリッジを回転駆動させる。トナー濃度検知センサ12には一般的なトナー濃度検知センサを使用でき、例えば、透過光検知センサ反射光検知センサ、透磁率検知センサなどが挙げられる。これらの中でも、透磁率検知センサが好ましい。

0098

透磁率検知センサには、図示しない電源が接続される。電源は、透磁率検知センサを駆動させるための駆動電圧及びトナー濃度の検知結果を制御手段に出力するための制御電圧を透磁率検知センサに印加する。電源による透磁率検知センサへの電圧の印加は、制御手段によって制御される。透磁率検知センサは、制御電圧の印加を受けてトナー濃度の検知結果を出力電圧値として出力する型式センサであり、基本的に出力電圧中央値近傍感度がよいため、その付近の出力電圧が得られるような制御電圧を印加して用いられる。このような型式の透磁率検知センサは市販されており、たとえば、TS−L、TS−A、TS−K(いずれも商品名、TDK(株)製)などが挙げられる。

0099

制御手段は、現像装置1専用のものを設けてもよく、また現像装置1が装着される画像形成装置100に設けられる制御部101(図4を参照)を兼用してもよい。

0100

次に、本実施形態に係る画像形成装置100の電気的構成についてブロック図を参照して詳細に説明する。
図4は本実施形態に係る画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。

0101

画像形成装置100は、図4に示すように、例えば、スキャナ部23とプリンタ本体100Aと周辺機器100Bとを備えた複合機であり、原稿画像を読み取る読取部105、読み取った原稿画像を適正な電気信号に変換して画像データを生成する画像処理部106、生成された画像データをトナーを用いて顕像化して、記録媒体(転写紙)に画像を形成する画像形成部107、画像形成部107で顕像化された記録媒体に加熱定着して固定する定着部(図示せず)、後処理装置であるフィニッシャーソーターなどの周辺機器100Bを制御する周辺機器制御部108を備えている。

0102

プリンタ本体100Aには、制御部101、記憶部102、入力部103、表示部104、画像処理部106、画像形成部107、演算部109等が設けられている。

0103

記憶部102には、画像形成装置100の上面に配置される入力部(例えば、操作パネル)103を介する印刷指令、画像形成装置100内部の各所に配置される図示しない各種センサなどからの検知結果、外部機器からUSB/LANを介して入力される画像情報、画像形成装置100内部の各装置の動作を制御するための各種設定値及びデータテーブル、及び各種制御を実行するためのプログラムなどが入力可能となっている。

0104

また、記憶部102として、この分野で常用されるメモリ等が使用可能であり、例えば、リードオンリィメモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、ハードディスクドライブ(HDD)、Blu−rayディスクなどが挙げられる。外部機器には、画像情報の形成または取得が可能であり、且つ、画像形成装置100に電気的に接続可能な電気・電子機器を使用でき、例えば、コンピュータデジタルカメラなどが挙げられる。

0105

演算部109は、記憶部102に記憶される各種データ(印刷指令、検知結果、画像情報など)及び各種制御を実施するためのプログラムを取り出し、各種検知及び/または判定を行う。

0106

制御部101は、演算部109における各種判定結果、演算結果などに応じて該当装置に制御信号を送付し、動作制御を行う。制御部101及び演算部109は、例えば、中央処理装置(CPU:Central Processing Unit)を備えるマイクロコンピュータマイクロプロセッサなどによって実現される処理回路である。

0107

このように構成される制御手段は、記憶部102、演算部109及び制御部101とともに主電源を含む。主電源は、制御手段だけでなく、画像形成装置100内部における各装置にも電力を供給する。

0108

次に、本実施形態の現像装置1による画像形成について説明する。
現像装置1は、図2に示すように、現像ローラ3を備えており、現像ローラ3は、非磁性金属材料で円筒状のスリーブ11とその内部に配置されたマグネットローラ10とを有している。

0109

現像装置1において、現像ローラ3に対して、図示しない直流(DC)バイアス電源からDCバイアスが印加されるとともに、図示しない交流(AC)バイアス電源から交流バイアスが印加されるように構成されている。さらに、また、現像ローラ3には、図示しない直流(DC)バイアス電源からDCバイアスが印加されるように構成されている。そして、これらバイアス電源は、図示しない制御装置によって制御されている。

0110

画像形成装置100は、現像ローラ3を備える現像装置1と、感光体ドラム13とを備えている。そして、現像ローラ3は、トナーを帯電させて保持するキャリアによる磁気ブラシを形成する。感光体ドラム13は、現像ローラ3に担持されたトナーを飛翔させてトナー画像を形成する。

0111

尚、画像形成の際には、現像槽2内で、第1撹拌部材4及び第2撹拌部材5により現像ローラ3に保持されるキャリア及びトナーからなる現像剤を攪拌しながら、トナーを適正なレベルに帯電させる。

0112

そして、現像剤は、現像ローラ3表面に磁気ブラシを形成する。この磁気ブラシは、現像剤量規制部材7を通過することにより、一定の厚さで感光体ドラム13に接触する。
ここでは、現像剤量規制部材7と現像ローラ3との間隙を0.3〜1.0(mm)としている。また、現像ローラ3と感光体ドラム13との間隙も、同様に、0.3〜1.0(mm)としている。

0113

次に、本実施形態の現像装置1における現像剤排出機構90による現像剤への作用について説明する。
現像装置1によれば、図2に示すように、現像槽2に貯留される現像剤が、第1撹拌部材4及び第2撹拌部材5の回転によって第1撹拌部材4の鉛直方向上方に搬送され、現像ローラ3表面に供給される。

0114

現像ローラ3は、その表面に現像剤層を担持して回転し、図2に示すように、現像剤量規制部材7による現像剤層の層厚規制及び現像剤の帯電を受けた後、図2図3に示すように、現像ニップ部3nで感光体ドラム13上にトナーのみを供給して現像する。現像終了後、現像ローラ3はさらに回転して再度第1撹拌部材4により現像剤の供給を受ける。

0115

一方、現像剤量規制部材7によって現像ローラ3表面から取り除かれる現像剤は、流し板9の鉛直方向上面を現像ローラ3から離反する方向に流過し、第2撹拌部材5と搬送部材6との間に戻され、そこで他の現像剤と再度混合され、現像ローラ3に向けて搬送される。

0116

搬送部材6は、トナー濃度検知センサ12によるトナー濃度の検知結果に応じて現像槽2内に補給されるトナーを第2撹拌部材5の周囲に搬送するようになっている。
現像槽2内では、上述したような現像剤の循環が行われる。

0117

また、現像ローラ3と流し板9の開口部9b4とが対向する位置においては、図3に示すように、現像剤排出機構90により現像ローラ3表面から劣化した現像剤が剥離回収される。すなわち、流し板9の開口部9b4により現像工程を終了した現像剤(特にキャリア)が現像ローラ3表面から剥離されて、該開口部9b4から矢印A方向に向かって現像剤回収部9b5内に回収される。回収された現像剤は、支持部材9aの軸線方向に沿って搬送されて、現像装置1外に設けられた図示しない現像剤回収容器へと排出される。

0118

次に、本実施形態の画像形成装置100における現像装置1による画像形成について、実施例を参照して詳細に説明する。
図5は本実施形態の画像形成装置における現像装置による現像ローラのトルクの影響と現像ローラ表面の損傷状況を比較した実施例の試験結果を示す表である。

0119

本実施例は、画像形成装置として、シャープ製MX−M700(A4横通紙70(枚)相当)を改造して本発明に係る現像装置1の構成を備えた画像形成装置100を使用して、現像装置1の現像ローラ3と流し板9の先端部9b3との間隙dを変化させて画像形成の状態を比較したものである。

0120

現像装置1の設定は、現像ローラ3と流し板9の先端部9b3との間隙dを、0.2(mm),0.3(mm),0.5(mm),1.0(mm),1.5(mm),2.0(mm),2.5(mm),3.0(mm),3.5(mm)とした。
印字条件は、印字率4(%)の原稿を用い、ネコレター紙を横連続通紙して、10万(枚)の実写試験を行い、その実写試験中に、現像ローラ3のトルクアップによる画像形成装置100の停止有無、現像ローラ3表面の傷評価、細線再現性の画像目視評価を行うとともに、キャリア移行、及び現像ニップ部の下方のキャリア飛散目視観察した。

0121

評価方法は、
「×」は、細線再現性5.0(本/mm)以下、実写試験1万(枚)以下で画像形成装置停止、または、実写試験1万(枚)以下で現像ローラ3に傷発生とし、
「△」は、細線再現性5.6(本/mm)以下、実写試験10万(枚)以下で画像形成装置停止、または、実写試験10万(枚)以下で現像ローラ3に傷発生とし、
「○」は、細線再現性6.3(本/mm)以上、実写試験10万(枚)を通して画像形成装置停止なし、または現像ローラ3に傷発生なし、
とした。

0122

本実施例によれば、図5に示すように、現像ローラ3と流し板9の先端部9b3との間隙dは、0.5(mm)から3.0(mm)の範囲で、細線再現性が良く、現像ローラ3の損傷が無いことが解る。

0123

以上のように構成したので、本実施形態によれば、現像装置1において、現像剤排出機構90の構成として、現像ローラ3上の現像剤を剥離する開口部9b4を形成した流し板9と、流し板9により剥離回収された現像剤を排出する機能を有する支持部材9aとを備え、流し板9を現像ローラ3に対してマグネットローラ10の磁極S2と対向する位置に配設したので、前述した従来技術の現像剤の溢れ出しを利用した現像剤排出機構に比べて、開口部9b4から劣化したキャリアのみを効率よく回収することができるので、少ないキャリア交換量で現像装置1に収容される現像剤の良好な現像性能を維持することが可能となる。従って、開口部9b4から回収された劣化したキャリアの量だけ新しいキャリアを補給すれば良いので、従来と比較してランニングコストの低減を図ることができる。

0124

また、本実施形態によれば、現像剤排出機構90を構成する支持部材9aを、回収された現像剤を現像装置1外に設けられた現像剤回収容器へ搬送するように構成したので、開口部9b4から回収された劣化した現像剤が現像槽2内の現像剤と混ざり合うことがないので、劣化した現像剤と新しい現像剤とを効率よく交換することができる。

0125

詳しくは、従来の現像装置の構成では、流し板9の先端部9b3に開口部9b4が形成されていないため、劣化した現像剤は流し板9上を流れて行くが、現像剤の劣化が進行してくると、初期の現像剤と比較して流動性が低下しているために、流し板9上を円滑に流れなくなる。これにより、トナーの不均一な帯電や、トナーのブロッキングなどの課題が発生する。

0126

しかしながら、本実施形態の現像装置1によれば、図3に示すように、現像剤が劣化する前に、現像剤排出機構90により現像工程後(感光体ドラム13へのトナー供給が終了した後)に現像ローラ3表面に残留した現像剤を流し板9の開口部9b4から現像剤回収部9b5内に回収するとともに、図示しない補給装置により新たにトナー及び少量のキャリアを補給するようにしたことで、現像槽2内の現像剤が新たな現像剤に逐次交換されることになるため、上述したような課題が発生することがない。

0127

また、本実施形態によれば、現像ローラ3の回転方向で現像剤量規制部材7よりも現像ローラ3の回転方向上流側で開口部9b4から劣化した現像剤を回収するようにしたので、現像剤量規制部材7による現像ローラ3上の層厚や帯電性能に影響を与えることなく、現像ローラ3の剥離極で剥離されなかった劣化した現像剤を容易に剥離回収することができる。

0128

さらに、本実施形態によれば、開口部9b4を現像ローラ3の磁極S2と対向する(重なり合う)位置に配設したので、その位置が現像ローラ3表面において充分な現像剤が保持されている箇所であるため、開口部9b4より劣化した現像剤を容易に且つ確実に剥離回収することができる。

0129

尚、開口部9b4が現像ローラ3の磁極N2もしくは磁極S2と開口部9b4と対向する位置とは、図3に示すように、必ずしも、磁極のピーク位置Pである必要はないが、磁極のピーク位置Pであるほうが、開口部9b4から内部に現像剤を導入し易い状態となるので、更に容易に確実に剥離回収することができる。

0130

また、本実施形態によれば、図5の実施例に示すように、開口部9b4と現像ローラ3表面の距離(流し板9の先端部9b3と現像ローラ3表面との距離)を0.5〜3.0(mm)の範囲とすることで、安定して、且つ確実に劣化した現像剤を剥離することができた。

0131

尚、流し板9の先端部9b3と現像ローラ3表面との間隙dが0.5(mm)未満(実施例では0.2(mm)と0.3(mm)の時)では、現像ローラ3の加工精度に起因する周方向の振れが影響して、流し板9の先端部9b3が現像ローラ3表面に当たったり、現像ローラ3表面を損傷したりするという問題が生じる。また、流し板9の先端部9b3と現像ローラ3表面との間隙dで現像剤が塞き止められることが発生し易く、現像ローラ3のトルク(現像ローラ3を回転させる力)が増加することにより、画像形成において現像ローラ3の回転が良好に行われず、さらには、画像形成装置100が緊急停止する場合がある。

0132

また、流し板9の先端部9b3と現像ローラ3表面との間隙dが3.0(mm)超(実施例では3.5(mm)の時)では、離れすぎているため、現像ローラ3上の現像剤を適切に剥離できず、劣化した現像剤を回収できずに、画像劣化(画像濃度低下、地肌カブリの増加、特に細線再現性の低下が顕著)が発生するという問題が生じる。

0133

尚、第1撹拌部材4、第2撹拌部材5、搬送部材6、現像剤量規制部材7、流し板9の寸法は、現像ローラ3の寸法に応じて、適切な範囲から適宜決定される。

0134

以上、上述した実施形態では、本発明に係る現像装置1を図1に示すような画像形成装置100に適用した例について説明したが、2成分現像剤を使用する現像装置を用いる画像形成装置であれば、上述したような構成の画像形成装置や複写機に限定されるものではなく、その他の画像形成装置等に展開が可能である。

0135

例えば、現像装置を4色分(イエローシアンマゼンタブラック)、または6色分(イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック、ライトシアンライトマゼンタ)を配置することにより、フルカラーの画像形成装置にも適用することが可能である。

0136

以上のように、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、すなわち、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

0137

1現像装置
2現像槽
3現像ローラ
3n現像ニップ部
4 第1撹拌部材
5 第2撹拌部材
7現像剤量規制部材
9流し板(現像剤剥離部材)
9a支持部材(現像剤排出部材)
9b3 先端部
9b4 開口部
9b5現像剤回収部
10マグネットローラ
11スリーブ
13感光体ドラム(静電潜像担持体)
15帯電装置
16露光装置
17転写装置
19定着装置
90現像剤排出機構
100画像形成装置
101 制御部
102 記憶部
103 入力部
104 表示部
105 読取部
106画像処理部
107画像形成部
108周辺機器制御部
109演算部
N1,N2,N3,N4磁極
S1,S2,S3 磁極

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