JP2009015235A - 現像装置及びプロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像時の画像濃度を一定のまま長期にわたり保つことができ、かつ省スペース化を実現可能な現像装置及びこれを備えたプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像剤担持体１５と、現像剤担持体１５に現像剤を供給する現像剤供給手段１６と、現像後の現像剤を回収する現像剤回収手段１７と、現像剤回収手段１７によって回収された現像剤を現像剤供給手段１６に向けて搬送する現像剤搬送手段１８とを有し、現像剤供給手段１６の上流部と現像剤搬送手段１８の下流部とが連通されると共に現像剤回収手段１７の下流部と現像剤搬送手段１８の上流部とが連通された現像装置６において、現像剤供給手段１６の中流部と現像剤搬送手段１８の中流部とが少なくとも１箇所で連通する構成とした。
【選択図】図５

Description

本発明は、電子写真複写装置、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関し、詳しくは静電潜像を現像する現像装置の構成に関する。

従来、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等の画像形成装置において、高密度記録やカラー記録方式の採用により特に連続して面積率の高い画像形成を行っても出力画像に濃度ムラ等が発生しないような、画像品質の安定性が求められるようになってきている。このような画像形成装置に搭載される現像装置としては、現像剤担持体からトナーが大量に消費される高画像面積印刷後の現像剤を分離回収し、これを元のトナー濃度とするために消費されたトナー濃度を検知して新たなトナーを適正量補給し、補給されたトナーと回収された現像剤とが均一に分散するように撹拌した後、素早く現像剤担持体へ供給する必要がある。

しかし従来の一般的な現像装置では、高画像面積の現像を行った現像剤を現像剤担持体から分離させて回収する現像剤回収手段と新たな現像剤を現像剤担持体へと汲み上げて供給する現像剤供給手段とが比較的近接して配置されており、分離回収された現像剤が再度現像剤担持体に汲み上げられて供給されてしまい、新しいトナーを含まないまま現像剤が現像に供されてしまうために画像濃度ムラが発生してしまうという問題点がある。

また、回収された現像剤と供給される現像剤とが同一の区画に混在しているために現像剤供給手段の下流側に至るほどトナー濃度が低くなり、現像剤供給送手段の上流側と下流側とにおいてトナー濃度の均一性を保つことが難しくなるため、現像剤担持体の長手方向に対しても画像濃度ムラが生じやすいという問題点がある。

そこで、現像剤担持体への供給と回収の区画を分けるため、横方向に配置していた現像剤搬送手段及び搬送路を上下に配置し、現像剤担持体からの分離回収を下側の現像剤回収手段及び搬送区画で行い、現像剤担持体への供給を上側の現像剤供給手段及び搬送区画で行うように、機能を分離した現像装置が実用化されている。

しかしこの現像装置では、下側の現像剤回収手段から上側の現像剤供給手段へと現像剤を受け渡す連通口付近では現像剤回収手段の区画で現像剤を堆積させる必要があり、過度に満たされた現像剤が画像領域内にまで及ぶと連通口からではなく回収区画から供給区画へと直接現像剤担持体に付着した現像剤が搬送されてしまい、濃度の低い現像剤が再度汲み上げて供給され画像濃度ムラが発生してしまうという問題点がある。

上下２つの現像剤搬送手段だけでは新たに補給されたトナーとの混合がうまくなされず、依然として現像剤の撹拌が不十分であるために画像濃度の不均一や濃度低下が発生することから、現像剤の供給区画と回収区画以外に現像剤を撹拌させるための迂回搬送区画を設け、撹拌手段により濃度の低下した回収現像剤と補充されたトナーとの混合及び分散を改善して画像濃度の均一化を図る技術が、例えば「特許文献１」に開示されている。

特開平１１−１６７２６０号公報

しかし上述の技術では、撹拌搬送路の延長や撹拌手段の追加等によって現像装置の専有面積が拡大し、近年求められている省スペース化には逆行してしまう。またフルカラー画像形成装置等の４色以上の現像装置を具備する画像形成装置では、装置自体が非常に大型化してしまうという問題点がある。

また現像剤回収手段の下流側から現像剤供給手段の上流側に現像剤が受け渡される構成では、ドクタ部において現像剤が規制されることと汲み上げ極の磁気力の吸引との相互作用により現像剤供給手段の上流で現像剤が滞留してしまい下流に搬送される量が減少し、現像剤供給手段の下流部において現像剤の枯渇が生じるという問題点がある。

さらに撹拌搬送路が延長されることにより現像剤容量が増加するため、トナー濃度の変動に対する現像剤の嵩変動が大きくなってしまうという問題点が生じる。現在使用されている小粒径トナーでは、トナー表面積が大きくなるためトナー濃度が低めに抑えられる傾向があるが、トナー濃度が低くなると現像剤の嵩が減少し、現像剤担持体上に十分な量の現像剤が供給できず、結果として現像剤供給手段下流側の現像剤が枯渇し、画像濃度が低下するという問題が発生する。

本発明は上述の問題点を解決し、現像時の画像濃度を一定のまま長期にわたり保つことができ、かつ省スペース化を実現可能な現像装置及びこれを備えたプロセスカートリッジ及び画像形成装置の提供を目的とする。

請求項１記載の発明は、現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給手段と、現像後の現像剤を回収する現像剤回収手段と、前記現像剤回収手段によって回収された現像剤を前記現像剤供給手段に向けて搬送する現像剤搬送手段とを有し、前記現像剤供給手段の上流部と前記現像剤搬送手段の下流部とが連通されると共に前記現像剤回収手段の下流部と前記現像剤搬送手段の上流部とが連通された現像装置において、前記現像剤供給手段の中流部と前記現像剤搬送手段の中流部とが少なくとも１箇所で連通されていることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給手段と、現像後の現像剤を回収する現像剤回収手段と、前記現像剤回収手段によって回収された現像剤を前記現像剤供給手段に向けて搬送する現像剤搬送手段とを有し、前記現像剤供給手段の上流部と前記現像剤搬送手段の下流部とが連通されると共に前記現像剤回収手段の下流部と前記現像剤搬送手段の上流部とが連通された現像装置において、前記現像剤供給手段の上方に、前記現像剤搬送手段とは逆方向に現像剤を搬送する現像剤撹拌搬送手段を有し、前記現像剤撹拌搬送手段は前記現像剤供給手段の上流部から受け渡された現像剤を撹拌搬送して前記現像剤供給手段の中流部以降に受け渡すことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の現像装置において、さらに前記現像剤供給手段は前記現像剤搬送手段の上方に配置されていることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１ないし３の何れか１つに記載の現像装置において、さらに前記現像剤供給手段と前記現像剤搬送手段との連通部は前記現像剤担持体の現像領域内に配置されていることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１ないし４の何れか１つに記載の現像装置において、さらに前記現像剤供給手段及び前記現像剤回収手段及び前記現像剤搬送手段が共に前記現像剤担持体と平行に配置されたスクリュであることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項２記載の現像装置において、さらに前記現像剤撹拌搬送手段は前記現像剤担持体と平行に配置されたスクリュであることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項１ないし６の何れか１つに記載の現像装置において、さらに前記現像剤供給手段及び前記現像剤回収手段による現像剤の搬送方向が共に同一であり、前記現像剤搬送手段による現像剤の搬送方向がこれと相反することを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項１ないし７の何れか１つに記載の現像装置を有する画像形成装置であることを特徴とする。

請求項９記載の発明は、請求項１ないし７の何れか１つに記載の現像装置を有するプロセスカートリッジであることを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、請求項９記載のプロセスカートリッジを少なくとも１つ有する画像形成装置であることを特徴とする。

本発明によれば、現像剤搬送手段によって搬送される現像剤の一部がその搬送方向中流部において現像剤供給手段へと受け渡されるので、現像剤供給手段の現像剤搬送方向下流部にも十分に現像剤が供給され、画像濃度の低下が防止されて良好な画像形成を行うことが可能となる。

図１は、本発明の第１の実施形態を採用した画像形成装置を示している。同図において画像形成装置１は、装置本体の内部に感光体ドラム２を有しており、その周囲には感光体ドラム２の表面を帯電させる帯電ローラ３、一様に帯電された感光体ドラム２の表面にレーザ光線で静電潜像を形成する露光装置４、感光体ドラム２の表面に帯電したトナーを供給して静電潜像をトナー像に現像する現像装置６、転写ベルト５ａを有し感光体ドラム２上に形成されたトナー像を記録紙９に転写させる転写装置５、トナー像転写後に感光体ドラム２上に残った残留トナーを除去するクリーニング装置７、感光体ドラム２上の残留電位を除去する除電装置８等が配設されている。

上述の構成において、帯電ローラ３によって表面を一様に帯電された感光体ドラム２は露光装置４によって静電潜像を形成され、現像装置６によって現像されてその表面にトナー像を形成される。このトナー像は、装置本体下部に設けられた給紙装置１０よりレジストローラ対１１を介して給送された記録紙９に転写装置５によって転写され、トナー像が転写された記録紙９は定着装置１２に送られてトナー像を定着された後、排紙ローラ対１３によって後工程に送られる。感光体ドラム２はクリーニング装置７によって残留トナーを除去された後、除電装置８によって除電されて次の画像形成プロセスに供される。転写装置５は、転写ベルト５ａ上に残留したトナーをベルトクリーニング装置５ｂによってクリーニングされる。

図２、図３、図４は、本発明の特徴部である現像装置６の概略図を示している。現像装置６は、ハウジング１４の内部に現像剤担持体としての現像ローラ１５、現像ローラ１５にトナーとキャリアとの混合物である２成分現像剤を共有する現像剤供給手段としての供給スクリュ１６、現像ローラ１５によって現像に供された残りの現像剤を回収する現像剤回収手段としての回収スクリュ１７、回収スクリュ１７によって回収された現像剤を供給スクリュ１６に向けて搬送する現像剤搬送手段としての搬送スクリュ１８、現像ローラ１５の表面に担持された現像剤を薄層化するドクターブレード１９等を有している。

直径２５ｍｍのアルミニウム素管からなりその表面にＶ溝加工あるいはサンドブラスト処理を施された現像ローラ１５は、感光体ドラム２との間隔が０．３ｍｍ程度となる位置に配設されている。ステンレスからなるドクターブレード１９は、現像ローラ１５表面との間隔が０．３ｍｍ程度となる位置に配設されている。各スクリュ１６，１７，１８は樹脂または金属により形成されており、全て直径２２ｍｍ及びスクリュピッチ２５ｍｍの同形であり、回転数も７００ｒ．ｐ．ｍ．の同回転数に設定されている。

図３に示すように、供給スクリュ１６の回転によって供給スクリュ１６上に供給された新たなトナーと現像剤とが混合されて現像ローラ１５に供給される。図４に示すように、供給スクリュ１６の現像剤搬送方向下流部と搬送スクリュ１８の現像剤搬送方向上流部とが連通されており、供給スクリュ１６から現像ローラ１５に供給されなかった現像剤は搬送スクリュ１８に受け渡され、図３に示すように供給スクリュ１６による現像剤搬送方向とは逆方向に搬送される。

現像ローラ１５において現像に供されなかった現像剤は回収スクリュ１７へと受け渡され、供給スクリュ１６による現像剤搬送方向と同方向に搬送される。回収スクリュ１７の現像剤搬送方向下流部と搬送スクリュ１８の現像剤搬送方向上流部とが連通されており、回収スクリュ１７によって搬送された現像剤は搬送スクリュ１８に受け渡される。また図４に示すように搬送スクリュ１８の現像剤搬送方向下流部と供給スクリュ１６の現像剤搬送方向上流部とが連通されており、搬送スクリュ１８によって搬送された現像剤は供給スクリュ１６に持ち上げられて受け渡される。

上述の構成では、「発明が解決しようとする課題」の欄にも記載したように、供給スクリュ１６の上流で現像剤が滞留してしまい下流に搬送される量が減少し、供給スクリュ１６の下流部において現像剤の枯渇が生じるという問題点がある。そこで本発明はこの問題点を解決すべくその第１の実施形態として、図５に示すように供給スクリュ１６と搬送スクリュ１８とを隔てるハウジング１４の現像剤搬送方向中流部に、供給スクリュ１６と搬送スクリュ１８とを連通させる開口部２０を形成している。開口部２０は供給スクリュ１６の真下に位置しておらず、現像ローラ１５とは反対側に位置する側壁に設けられている。

上述の構成により、搬送スクリュ１８によって搬送される現像剤の一部がその搬送方向中流部において供給スクリュ１６へと受け渡されるので、供給スクリュ１６の現像剤搬送方向下流部にも十分に現像剤が供給され、画像濃度の低下が防止されて良好な画像形成を行うことが可能となる。本実施形態では開口部２０を１箇所のみ設ける構成としたが、複数箇所設ける構成としてもよい。複数箇所設ける場合には、各開口部を供給スクリュ１６の現像剤搬送方向中流部以降に設ける構成とする。

図６は、本発明の第２の実施形態を示している。この第２の実施形態では、開口部２０に代えて供給スクリュ１６の上方に現像剤を搬送する搬送区画２１を設け、その内部に現像剤撹拌搬送手段としての撹拌搬送スクリュ２２を設ける構成を採用している。搬送区画２１は中空箱形形状に形成されており、供給スクリュ１６による現像剤搬送方向の上流部に１箇所及び中流部以降に複数箇所の開口が形成されている。

上述の構成により、搬送スクリュ１８から供給スクリュ１６へと受け渡される現像剤の一部が跳ね上げにより搬送区画２１内に入り込み、搬送区画２１内に入り込んだ現像剤が撹拌搬送スクリュ２２によって撹拌搬送されて搬送方向中流部以降において供給スクリュ１６へと受け渡されるので、供給スクリュ１６の現像剤搬送方向下流部にも十分に現像剤が供給され、画像濃度の低下が防止されて良好な画像形成を行うことが可能となる。

上述した各実施形態において、図４に示すように、供給スクリュ１６と搬送スクリュ１８との連通部は現像ローラ１５の画像領域内に位置している。この構成により、既に現像に供された現像剤が不用意に再度現像に供されることにより発生する画像濃度ムラの発生を防止することができると共に、現像装置６の小型化を図ることが可能となる。

図７は、本発明の第３の実施形態を示している。この第３の実施形態では、図１に示した感光体ドラム２、帯電ローラ３、現像装置６、クリーニング装置７、除電装置８をプロセスカートリッジ２３として一体的に構成し、このプロセスカートリッジ２３を画像形成装置１の装置本体に対して着脱可能な構成としている。

上述の構成によれば、画像濃度の低下が防止されて良好な画像形成を行うことができると共に、感光体ドラム２周辺の部材を一体化することにより画像形成装置１の小型化を図ることができ、プロセスカートリッジ２３が画像形成装置１の装置本体に対して着脱可能であることからメンテナンス時あるいはトラブル発生時における作業性を大幅に向上することができる。

図８は、本発明の第４の実施形態を採用した画像形成装置２４を示している。画像形成装置２４は、装置本体２５の内部にそれぞれ異なる色のトナー（イエロ、マゼンタ、シアン、ブラック）を内包したプロセスカートリッジ２３を４個並列に有しており、その上部には各感光体ドラム２に露光を行う露光装置２６が、その下部には各感光体ドラム２上に形成されたトナー像が転写される中間転写ベルト２７がそれぞれ設けられている。中間転写ベルト２７は２個のローラ２８，２９間に掛け渡されており、中間転写ベルト２７の内面側であって各感光体ドラム２と対向する位置には、各感光体ドラム２上のトナー像を中間転写ベルト２７に転写させる図示しない１次転写ローラがそれぞれ設けられている。また中間転写ベルト２７を介してローラ２８と対向する位置には、中間転写ベルト２７上に重ね合わせるように１次転写されたトナー像を用紙Ｐに一括して転写させる２次転写ローラ３０が配設されている。

中間転写ベルト２７の下方には用紙Ｐを分離給送する給紙部３１が配設されている。給紙部３１より給送された用紙Ｐは、ローラ２８と２次転写ローラ３０とのニップ部においてフルカラー画像を転写された後、その用紙搬送方向下流側に配設された定着装置３２において画像を定着され、排出ローラ対３３によって装置本体２５の上部に設けられた排紙トレイ３４上に排出される。

上述の構成とすることにより、画像形成装置２４の小型化を図ることができると共に作業性を向上することができ、フルカラー画像を容易に得ることが可能となる。

上述した各実施形態では、画像形成装置１として電子写真複写装置を用いた例を示したが、本発明が適用可能な画像形成装置としてはこれに限られず、本発明をプリンタ、ファクシミリ、複合機等の他の画像形成装置に適用することももちろん可能である。

本発明の第１の実施形態を採用した画像形成装置の要部概略図である。 本発明の第１の実施形態を説明する現像装置要部の正面断面図である。 本発明の第１の実施形態を説明する現像装置要部の概略斜視図である。 本発明の第１の実施形態を説明する現像装置要部の側断面図である。 本発明の第１の実施形態を説明する現像装置要部の概略斜視図である。 本発明の第２の実施形態を説明する現像装置要部の概略斜視図である。 本発明の第３の実施形態を説明するプロセスカートリッジの概略図である。 本発明の第４の実施形態を採用した画像形成装置の要部概略図である。

符号の説明

１，２４ 画像形成装置
６ 現像装置
１５ 現像剤担持体（現像ローラ）
１６ 現像剤供給手段（供給スクリュ）
１７ 現像剤回収手段（回収スクリュ）
１８ 現像剤搬送手段（搬送スクリュ）
２２ 現像剤撹拌搬送手段（撹拌搬送スクリュ）
２３ プロセスカートリッジ

Claims (10)

1. 現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給手段と、現像後の現像剤を回収する現像剤回収手段と、前記現像剤回収手段によって回収された現像剤を前記現像剤供給手段に向けて搬送する現像剤搬送手段とを有し、前記現像剤供給手段の上流部と前記現像剤搬送手段の下流部とが連通されると共に前記現像剤回収手段の下流部と前記現像剤搬送手段の上流部とが連通された現像装置において、
   前記現像剤供給手段の中流部と前記現像剤搬送手段の中流部とが少なくとも１箇所で連通されていることを特徴とする現像装置。
2. 現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給手段と、現像後の現像剤を回収する現像剤回収手段と、前記現像剤回収手段によって回収された現像剤を前記現像剤供給手段に向けて搬送する現像剤搬送手段とを有し、前記現像剤供給手段の上流部と前記現像剤搬送手段の下流部とが連通されると共に前記現像剤回収手段の下流部と前記現像剤搬送手段の上流部とが連通された現像装置において、
   前記現像剤供給手段の上方に、前記現像剤搬送手段とは逆方向に現像剤を搬送する現像剤撹拌搬送手段を有し、前記現像剤撹拌搬送手段は前記現像剤供給手段の上流部から受け渡された現像剤を撹拌搬送して前記現像剤供給手段の中流部以降に受け渡すことを特徴とする現像装置。
3. 請求項１または２記載の現像装置において、
   前記現像剤供給手段は前記現像剤搬送手段の上方に配置されていることを特徴とする現像装置。
4. 請求項１ないし３の何れか１つに記載の現像装置において、
   前記現像剤供給手段と前記現像剤搬送手段との連通部は前記現像剤担持体の現像領域内に配置されていることを特徴とする現像装置。
5. 請求項１ないし４の何れか１つに記載の現像装置において、
   前記現像剤供給手段及び前記現像剤回収手段及び前記現像剤搬送手段が共に前記現像剤担持体と平行に配置されたスクリュであることを特徴とする現像装置。
6. 請求項２記載の現像装置において、
   前記現像剤撹拌搬送手段は前記現像剤担持体と平行に配置されたスクリュであることを特徴とする現像装置。
7. 請求項１ないし６の何れか１つに記載の現像装置において、
   前記現像剤供給手段及び前記現像剤回収手段による現像剤の搬送方向が共に同一であり、前記現像剤搬送手段による現像剤の搬送方向がこれと相反することを特徴とする現像装置。
8. 請求項１ないし７の何れか１つに記載の現像装置を有することを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項１ないし７の何れか１つに記載の現像装置を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
10. 請求項９記載のプロセスカートリッジを少なくとも１つ有することを特徴とする画像形成装置。

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