JP2008145968A - 現像装置及びプロセスカートリッジ並びに画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】連結部37には、第2スクリュー33から現像剤30が押し上げられる開口部39の断面積の幅D1よりも上方に向かうに従ってこの断面積の幅が連続的に広がり、中間部でD1より広幅D2を有する現像剤30の貯留部41が形成されている。さらに、この貯留部41からは、逆に断面積の幅が連続的に狭まり、第1スクリュー32に現像剤30が受け渡される開口部40はD2より狭幅のD3となっており、第2スクリュー33で押し上げられた現像剤30が扇状に分散されて貯留部41に貯留され、その後、現像剤30の移送速度を上げて第1スクリュー32に送り出される。
【選択図】図4
Description
このような問題を改善するために、これまで、スクリュー端部のスクリュー径を大きくし、現像剤に受渡し方向の力を加え、良好に現像剤を流すことにより、トルクの低下と現像剤のストレスを抑制することが提案されている(特許文献1参照)。
また、スクリューの角度を規定することで、現像剤の受渡しに加わる力を増加させ、受渡し部の現像剤の流れを良好にし、帯電を均一にできるとした提案もある(特許文献2参照)。
本発明は、上記実情を考慮してなされたものであり、現像剤の流動性を上げ、且つ、現像剤に発生するストレスを低減することを可能にした現像装置及びこれを用いたプロセスカートリッジ並びに画像形成装置を提供することを目的としている。
また、請求項2の発明は、請求項1記載の現像装置において、前記連結部の開口部から現像剤貯留部までの開口断面積が、連続的に広幅となるように形成されていることを特徴とする。
また、請求項3の発明は、請求項1記載の現像装置において、前記連結部の開口部から現像剤貯留部までの開口断面積が、段階的に広幅となるように形成されていることを特徴とする。
また、請求項5の発明は、請求項1乃至4の何れか1項記載の現像装置において、前記トナーは、フロー式粒子像測定器で計測した円形度が、円形度>0.96を満たすトナーであることを特徴とする。
また、請求項6の発明は、像担持体と現像装置を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在で取り付けられるプロセスカートリッジにおいて、当該現像装置は、請求項1乃至5の何れか1項記載の現像装置であることを特徴とする。
また、請求項7の発明は、画像の静電潜像を担持する像担持体と、当該像担持体に形成された静電潜像にトナーを供給して当該静電潜像を可視像化する現像装置とを備える画像形成装置において、当該現像装置は、請求項1乃至5の何れか1項記載の現像装置か又は請求項6記載のプロセスカートリッジであることを特徴とする。
図1は、従来の電子写真方式の画像形成装置に使用される現像装置の概略構成を示す図で、図2は図1のA−A線上で切断した一部を切り欠いた断面図である。これらの図中、1は、表面に画像の静電潜像を担持する像担持体である感光体ドラム、3は、磁性体とトナーの混合物である現像剤30を収納し、現像ローラ31から所定量のトナーを感光体ドラム1に供給する現像装置である。
現像装置3は、現像剤30を収納するケース35内に、円周方向に複数の磁石を内部に固定配置した図示しないマグネットローラと、その磁力によって現像剤30を担持して回転軸311上で回転される現像剤担持体であるアルミ等の非磁性の金属で形成されている現像スリーブ38とを有する現像ローラ31を備えている。さらに、現像装置3は、現像剤30を汲み上げ、攪拌しながら搬送する第2スクリュー33と、第2スクリュー33からその一方端の連結部37を通じて受け渡された現像剤30を、攪拌しながら搬送して現像スリーブ38に供給する第1スクリュー32と、現像スリーブ38上の現像剤量を規制するドクターブレード34と備えている。
第1スクリュー32と第2スクリュー33とは、仕切り壁36で仕切られており、仕切り壁36の一端には、連結部37が形成されており、この連結部37によって、図2に示すように、第2スクリュー32から搬送された現像剤30を、第1スクリュー32に受け渡している(矢印C方向)。このように、従来の現像装置における現像剤30の受渡しは、現像剤30を第2スクリュー33の現像剤30を両側から押し出すことにより、連結部37で上方に溢れ出せ、溢れ出た現像剤30が第1スクリュー32に受け渡され(汲み上げられ)ている。この方式では、第2スクリュー33の攪拌部と連結部37の壁部近傍の現像剤30に強い力が働くが、力の逃げ場ないため、現像剤30にストレスがかかって凝着等の劣化を起こす場合があった。
本発明においては、連結部37における現像剤30へのストレスによって凝集等の劣化を招くことに着目し、連結部37に第2スクリュー33の現像剤30を押し上げる開口よりも広幅の断面積を有する貯留部を連結部37の中間に形成して現像剤30へのストレスを低減しようとするものである。
[実施例1]
図3及び図4は、本発明による一実施形態の現像装置の概略構成を示す図である。図中図1及び図2と同一構成については、同一符号を付し、説明は省略する。
本実施例においては、前述の図1及び図2で示す従来の現像装置とは、連結部37の構造が相違する。連結部37には、図4(A)で示すように、第2スクリュー33から現像剤30が押し上げられる開口部39の断面積の幅D1よりも上方に向かうに従ってこの断面積の幅が連続的に広がり、中間部でD1より広幅D2を有する現像剤30の貯留部41が形成されている。さらに、この貯留部41からは、逆に断面積の幅が連続的に狭まり、第1スクリュー32に現像剤30が受け渡される開口部40はD2より狭幅のD3となっており、第2スクリュー33で押し上げられた現像剤30が扇状に分散されて貯留部41に貯留され、その後、現像剤30の移送速度を上げて第1スクリュー32に送り出される。なお、この場合に、D3は、D1とほぼ同一幅となっており、第2スクリュー33から連結部37に送給される現像剤量と連結部37から第1スクリュー32に送給される現像量がほぼ同一量となるようにしている。
さらに、図4(B)で示すように、第2スクリュー33と連結部37につながる壁部近傍(丸で囲んだ領域Y)の現像剤に強い力が働くが、現像剤30は、扇状に流れるため、力が分散され、現像剤30が受けるストレスが低下する。この場合に、現像剤30は、単一方向ではなく、異なる方向に動くため、キャリア同士の接触回数が増加する。そのために、現像剤30の分散性及びトナー帯電特性が向上する。
図5及び図6は、本発明による他の実施形態の現像装置を示す図である。この図5及び図6中、図1〜図4に示す構成と同一構成については、同一符号を付し、説明を省略する。
本実施例においては、前述の実施例1とは、第1スクリュー32と第2スクリュー33とが縦型に配置する点及び連結部37の構造が相違する点で基本的に異なる。
本実施例においては、第1スクリュー32と第2スクリュー33とが縦型に配置することによって、現像装置3の設置面積を狭くすることができている。なお、新たなトナーは、第2スクリュー33の上方の開口から補給される。
また、連結部37は、前述の図4で示す実施例1の連結部37とはその構造が若干異なり、連結部37内の開口断面積の幅が段階的に広くなった貯留部41となってなっている。このような連結部37を採用することによって、さらに、矢印Eで示すように、現像剤30が回流し、現像剤30の速度変化を大きくすることが可能となり、現像剤の分散性を向上させることができる。
なお、本実施例で示した連結部37の構造は、前述の実施例1で示した第1スクリュー32と第2スクリュー33とを横型に配置したものにも適用可能である。また、実施例1の図4で示した連結部37の構造を、本実施例の第1スクリュー32と第2スクリュー33とを縦型に配置したものにも適用可能である。
図7及び図8は、本発明による他の実施形態の現像装置を示す図である。この図7及び図8中、図1〜図6に示す構成と同一構成については、同一符号を付し、説明を省略する。
本実施例においては、前述の実施例2とは、第1スクリュー32と第2スクリュー33の配置が逆になっており、下方に配置された第2スクリュー33から上方に配置された第1スクリュー32に現像剤30が、図8で示す連結部37で汲み上げられる。この場合、新たなトナーは、第2スクリュー33の側方の図示しない開口から補給される。さらに、感光体ドラム1にトナーを供給後、現像スリーブ38上に担持された残存現像剤は、現像ローラ31内に配置された磁石の磁力によって、現像スリーブ38から離反して第2スクリュー33の近傍に貯留されることになり、この離反後の現像剤と新たに補給された現像剤が第2スクリュー33によって、混合、攪拌されて第1スクリュー32に送給される。
この点について具体例を挙げて説明すると、本実施例においては、図9に示すように、現像ローラ31内に配置される磁石の法線磁束分布を変更している。即ち、図10で示すようなドクターブレード34に対向する位置での磁力を、50mTを超える大きさとした比較例のものに対して、50mT以下の磁力とした場合には、経時の使用においても良好なトナーの帯電特性が維持されることが判明した。なお、本実施例における現像スリーブ38の直径を18mm、線速を300mm/secとしている。
この結果から、比較例で示す図10で示す比較例の法線磁束密度分布をもつ現像ローラ31を用いた場合には、トナー帯電の立ち上がり時間が増加し、良好な現像が行えなかった。しかし、実施例3のものでは、経時の使用においてもトナーの帯電特性が良好に維持できることが明らかである。
なお、本発明で使用されるトナーは、フロー式粒子像測定器で計測したトナー粒子の円形度(C)がC>0.96を満たすトナーが望ましい。使用するトナーの円形度がC>0.96になると、帯電が安定しカブリ、トナー飛散のない画像形装置が得られる。しかし、円形度がC>0.96となると非静電的な付着力が増加し、流動性が低下する。このようなトナーであっても、本発明による現像装置3を用いることで、良好な分散性を持ち、トナー本来の特性を生かした画像を得ることができる。
前記実施例1の現像装置を画像形成装置に適用した具体例について図12に基づいて説明する。
図12に、本発明による実施例1でしめした現像装置3を有する画像形成装置の概略構成を示す。画像形成装置は複写機、ファクシミリ、プリンタ等周知のものであり、本発明を適用した現像装置を用いることができるタイプの画像形成装置であればどのようなものでも良い。本実施例の画像形成装置は、カラー画像を形成するものであるが、単色の画像を形成するものであっても良い。
画像形成装置は、一般にコピー等に用いられる普通紙と、OHPシートや、カード、ハガキといった90K紙、坪量約100g/m2相当以上の厚紙や、封筒等の、普通紙よりも熱容量が大きないわゆる特殊シートとの何れをもシート状の記録媒体として用いることが可能である。以下これらを記録媒体8と記載する。
画像形成装置は、原稿画像に応じて各色ごとの画像を形成する画像形成ユニット17C、17Y、17M、17Kと、この画像形成ユニット17C、17Y、17M、17Kに対向して配置された一次転写ローラ5C、5Y、5M、5Kと、画像形成ユニット17C、17Y、17M、17Kと一次転写ローラ5C、5Y、5M、5Kとが対向する転写領域に各種記録媒体を供給する記録媒体供給手段としての給紙カセット20、21、22と、給紙カセット20、21、22から搬送されてきた記録媒体8を画像形成ユニット17C、17Y、17M、17Kによる作像のタイミングにあわせて供給するレジストローラ23とを有している。
また、画像形成装置は、給紙カセット20、21、22のそれぞれから記録媒体8を送り出すピックアップローラ40、41、42と、給紙カセット20、21、22から搬送されてきた記録媒体8をレジストローラ23に向けて搬送するローラ対44と、排紙トレイ25に向け記録媒体8を排出する排出ローラ45と、定着装置24により定着された記録媒体を排出ローラ45に向けて搬送するローラ対43とを有している。
各画像形成ユニット17C、17Y、17M、17Kは、それぞれシアン、イエロー、マゼンタ、ブラックの各色の現像を行うものであり、用いるトナーの色が異なるが、その構成はほぼ同様であるから、画像形成ユニット17Bの構成を各画像形成ユニット17C、17Y、17M、17Kの代表として説明する。画像形成装置17Bは、像担持体である静電潜像担持体としての感光体ドラム1B、感光体ドラム1Bの回転方向において順に配置されている帯電装置2B、現像装置3B、クリーニング装置6B等を有し、帯電装置2Bと現像装置3Bとの間で露光装置16Bからの露光光を受ける周知の構成である。静電潜像担持体はドラム状でなく、ベルト状としても良い。なお、15は、張架ローラ18及び18に張架される記録媒体8の搬送写ベルトである。
この画像形成装置においては、前述の実施例1で説明した現像装置が使用されているため、現像剤30に対するストレスが低減されて良好な画像が形成される。
なお、現像装置として、実施例1の現像装置を使用した例について説明したが、他の実施例2及び3の現像装置も適切に使用することが可能である。
本実施例は、前述の実施例1の現像装置を、図13に示すように、感光体ドラム1、帯電装置2、クリ−ニング装置6とともに、一体に結合したプロセスカートリッジとしたものである。このプロセスカートリッジを前述の実施例4で示す画像形成装置や複写機、プリンタ−等の他の画像形成装置本体に対して着脱可能に構成する。これによって帯電手段2の整備の必要がなくなり安定した画像が形成できる。
なお、本発明によるプロセスカートリッジとしては、感光体ドラム1、帯電装置2、クリ−ニング装置6の全てを備える必要はなく、少なくとも、感光体ドラム1と現像装置3を備えてあれば十分である。逆に、本実施例のプロセスカートリッジに、他の構成、例えば、搬送基板等の構成要素等の複数のものをプロセスカートリッジとして一体に結合して構成しても良い。
2、2C、2Y、2M、2K…帯電装置
3、3C、3Y、3M、3K…現像装置
5、5C、5Y、5M、5K…一次転写ローラ
6、6C、6Y、6M、6K…クリーニング装置
8…記録媒体
15…搬送ベルト、
17C、17Y、17M、17K…画像形成ユニット
30…現像剤
31…現像ローラ
32…第1スクリュー
33…第2スクリュー
34…ドクターブレード
35…ケース
36…仕切り壁
37…連結部
38…現像スリーブ
39、40…開口部
41…貯留部
Claims (7)
- 磁性体とトナーを含む現像剤を担持して回転し、像担持体に形成された静電潜像に前記トナーを供給して当該静電潜像を可視像化する現像剤担持体と、前記現像剤担持体の中心線と平行な中心線を中心とした回転軸上で回転し、当該回転軸の軸方向に前記現像剤を撹拌しつつ搬送して前記現像剤担持体に前記現像剤を供給する第1現像剤撹拌搬送部材と、前記現像剤担持体の中心線と平行な中心線を中心とした回転軸上で回転し、前記第1現像剤撹拌搬送部材が現像剤を搬送する方向と反対方向に現像剤を撹拌しつつ搬送して前記第1現像剤攪拌搬送部材に現像剤を受け渡す第2現像剤撹拌搬送部材と、を備えた現像装置において、
前記第1現像剤撹拌搬送部材から第2現像剤撹拌搬送部材に現像剤を受け渡す連結部に、当該連結部の第1現像剤撹拌搬送部材から現像剤を搬送する開口部の断面積より広幅の断面積を有する現像剤貯留部を設けたことを特徴とする現像装置。 - 請求項1記載の現像装置において、前記連結部の開口部から現像剤貯留部までの開口断面積が、連続的に広幅となるように形成されていることを特徴とする現像装置。
- 請求項1記載の現像装置において、前記連結部の開口部から現像剤貯留部までの開口断面積が、段階的に広幅となるように形成されていることを特徴とする現像装置。
- 請求項1乃至3の何れか1項記載の現像装置において、前記像担持体に前記トナーを供給した後に現像剤担持体に担持された現像剤を前記第2現像剤撹拌搬送部材に戻すことを特徴とする現像装置。
- 請求項1乃至4の何れか1項記載の現像装置において、前記トナーは、フロー式粒子像測定器で計測した円形度が、円形度>0.96を満たすトナーであることを特徴とする現像装置。
- 像担持体と現像装置を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在で取り付けられるプロセスカートリッジにおいて、当該現像装置は、請求項1乃至5の何れか1項記載の現像装置であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 画像の静電潜像を担持する像担持体と、当該像担持体に形成された静電潜像にトナーを供給して当該静電潜像を可視像化する現像装置とを備える画像形成装置において、当該現像装置は、請求項1乃至5の何れか1項記載の現像装置か又は請求項6記載のプロセスカートリッジであることを特徴とする画像形成装置。
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