JP2010217328A - 現像装置、画像形成装置、及びプロセスカートリッジ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】現像装置4では、撹拌搬送路10の上方に供給搬送路9を配置し、撹拌搬送路10内の現像剤搬送方向下流側端部近傍となる位置に、撹拌搬送路10と供給搬送路9とを連通する開口部である供給開口部91を設け、トナー濃度検出部であるトナー濃度センサ201を撹拌搬送路10における現像剤搬送方向下流側に配置している。
【選択図】図4
Description
トナー濃度が所定の範囲より低い場合は、画像濃度不足や文字・線画のかすれといった問題が生じ、反対にトナー濃度が所定の範囲より高い場合は画像濃度過多や文字・線画の太りによる潰れ、地汚れといった問題が生じる。更には複数の現像装置を使用したカラー画像形成装置における多色重ね画像でトナー濃度が変動した際には狙いの色相が得られないといった問題も生じる。これらの問題の発生を防止するためにはトナー補給量を適正に制御する必要があり、このためには現像装置内の現像剤のトナー濃度を正確に検出する必要がある。
また、このようなトナー濃度センサを備えた現像装置としては例えば特許文献2に記載された現像装置がある。
上記検出部を設けた位置における現像剤の高さが変化する場合としては、トナー濃度変動、現像剤劣化、環境変動等が生じたときに現像剤の高さが変化する場合がある。また、劣化した現像剤を少しずつ排出し新しい現像剤を補充するプレミックス方式においては排出と補充の収支が一時的にズレが生じた場合現像装置内の現像剤の量が変動して検出部を設けた位置における現像剤の量が変化して高さも変化する。また、現像剤を搬送する現像剤搬送部材としてのスクリュの羽根周期でも現像剤の高さは変動する。さらに、長時間の画像形成動作を経て現像剤が流動化した場合、現像剤の粒子の間に含まれる空気の量が増加することで現像剤の嵩が増加して現像剤の高さが高くなると、現像剤中のキャリアに対するトナーの量は同じでも見掛け上の透磁率が変化して同様の問題が発生することがある。
また、請求項2の発明は、請求項1の現像装置において、上記下方現像剤搬送路内の上記トナー濃度検出部を配置した位置は、該下方現像剤搬送路内の現像剤搬送方向における上記開口部を設けた位置に対して該下方現像剤搬送路内の現像剤搬送方向上流側の位置であることを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1または2の現像装置において、上記下方現像剤搬送路の内部空間における上記トナー濃度検出部が配置されている空間部分は、現像剤が充満した状態であることを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の現像装置において、上記下方現像剤搬送部材は、軸部にらせん状の羽部を固定して回転することで現像剤を軸線方向に搬送するスクリュ部材であり、上記トナー濃度検出部を上記下方現像剤搬送路内の底面から該下方現像剤搬送部材の該軸部の高さとなる該下方現像剤搬送路の側面までの間に配置したことを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項4の現像装置において、上記トナー濃度検出部を、上記下方現像剤搬送路内の上記底面における上記軸部の鉛直下方となる底面中心位置から該底面中心位置に対して上記下方現像剤搬送部材の回転方向下流側で該軸部と同じ高さとなる上記側面の位置までの間に配置したことを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、少なくとも潜像担持体と、該潜像担持体表面を帯電させるための帯電手段と、該潜像担持体上に静電潜像を形成するための潜像形成手段と、該静電潜像を現像してトナー像化するための現像手段とを有する画像形成装置において、該現像手段として、請求項1乃至5のいずれか1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。
また、請求項7の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを備える画像形成装置における少なくとも該潜像担持体と該現像手段とを1つのユニットとして共通の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して着脱可能にしたプロセスカートリッジにおいて、上記現像手段として、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
また、現像装置内全体での現像剤の嵩が増加したときには、装置内の現像剤搬送路の全体的には現像剤の高さが増加するが、仕切り部材に開口部が設けられた位置における下方現像剤搬送路内では開口部の高さを超えた現像剤は上方現像剤搬送路に受け渡される。
このように仕切り部材に開口部が設けられた位置の近傍における下方現像剤搬送路内では現像装置が駆動している状態では開口部の高さまで現像剤が存在し、内部空間に現像剤が充填された状態になるため、装置内全体での現像剤の嵩が変化しても仕切り部材に開口部が設けられた位置の近傍における下方現像剤搬送路内の現像剤の高さはほとんど変化しない。そして、下方現像剤搬送路内では、仕切り部材に開口部が設けられた位置に近い位置ほど装置内全体での現像剤の嵩の変化量に対するその位置での現像剤の高さの変化量は小さくなる。このような現像剤の高さの変化量が小さくなる位置にトナー濃度検出部を設けることにより、現像剤の高さが変化することに起因する見かけ上の透磁率の変化の影響を抑制することができる。
図1は、本実施形態に係る複写機500の概略構成図である。複写機500はプリンタ部100、これを載せる給紙装置200、プリンタ部100の上に固定されたスキャナ300などを備えている。また、このスキャナ300の上に固定された原稿自動搬送装置400なども備えている。
プロセスカートリッジ18Y,M,C,Kは、ドラム状の感光体1、帯電器、現像装置4、ドラムクリーニング装置、除電器などを有している。
帯電手段たる帯電器によって、感光体1Yの表面は一様帯電される。帯電処理が施された感光体1Yの表面には、光書込ユニット21によって変調及び偏向されたレーザ光が照射される。これにより、照射部(露光部)の感光体1Yの表面の電位が減衰する。この表面の電位の減衰により、感光体1Y表面にY用の静電潜像が形成される。形成されたY用の静電潜像は現像手段たる現像装置4Yによって現像されてYトナー像となる。
Y用の感光体1Y上に形成されたYトナー像は、後述の中間転写ベルト110に一次転写される。一次転写後の感光体1Yの表面は、ドラムクリーニング装置によって転写残トナーがクリーニングされる。
Y用のプロセスカートリッジ18Yにおいて、ドラムクリーニング装置によってクリーニングされた感光体1Yは、除電器によって除電される。そして、帯電器によって一様帯電せしめられて、初期状態に戻る。以上のような一連のプロセスは、他のプロセスカートリッジ18M,C,Kについても同様である。
中間転写ユニット17は、中間転写ベルト110やベルトクリーニング装置90などを有している。また、張架ローラ14、駆動ローラ15、二次転写バックアップローラ16、4つの一次転写バイアスローラ62Y,M,C,Kなども有している。
中間転写ベルト110は、張架ローラ14を含む複数のローラによってテンション張架されている。そして、図示しないベルト駆動モータによって駆動される駆動ローラ15の回転によって図中時計回りに無端移動せしめられる。
4つの一次転写バイアスローラ62Y,M,C,Kは、それぞれ中間転写ベルト110の内周面側に接触するように配設され、図示しない電源から一次転写バイアスの印加を受ける。また、中間転写ベルト110をその内周面側から感光体1Y,M,C,Kに向けて押圧してそれぞれ一次転写ニップを形成する。各一次転写ニップには、一次転写バイアスの影響により、感光体1と一次転写バイアスローラ62との間に一次転写電界が形成される。
Y用の感光体1Y上に形成された上述のYトナー像は、この一次転写電界やニップ圧の影響によって中間転写ベルト110上に一次転写される。このYトナー像の上には、M,C,K用の感光体1M,C,K上に形成されたM,C,Kトナー像が順次重ね合わせて一次転写される。この重ね合わせの一次転写により、中間転写ベルト110上には多重トナー像たる4色重ね合わせトナー像(以下、4色トナー像という)が形成される。
中間転写ベルト110上に重ね合わせ転写された4色トナー像は、後述の二次転写ニップで図示しない記録体たる転写紙に二次転写される。二次転写ニップ通過後の中間転写ベルト110の表面に残留する転写残トナーは、図中左側の駆動ローラ15との間にベルトを挟み込むベルトクリーニング装置90によってクリーニングされる。
中間転写ユニット17の図中下方には、2本の張架ローラ23によって紙搬送ベルト24を張架している二次転写装置22が配設されている。紙搬送ベルト24は、少なくとも何れか一方の張架ローラ23の回転駆動に伴って、図中反時計回りに無端移動せしめられる。2本の張架ローラ23のうち、図中右側に配設された一方のローラは、中間転写ユニット17の二次転写バックアップローラ16との間に、中間転写ベルト110及び紙搬送ベルト24を挟み込んでいる。この挟み込みにより、中間転写ユニット17の中間転写ベルト110と、二次転写装置22の紙搬送ベルト24とが接触する二次転写ニップが形成されている。そして、この一方の張架ローラ23には、トナーと逆極性の二次転写バイアスが図示しない電源によって印加される。この二次転写バイアスの印加により、二次転写ニップには中間転写ユニット17の中間転写ベルト110上の4色トナー像をベルト側からこの一方の張架ローラ23側に向けて静電移動させる二次転写電界が形成される。後述のレジストローラ対49によって中間転写ベルト110上の4色トナー像に同期するように二次転写ニップに送り込まれた転写紙には、この二次転写電界やニップ圧の影響を受けた4色トナー像が二次転写せしめられる。なお、このように一方の張架ローラ23に二次転写バイアスを印加する二次転写方式に代えて、転写紙を非接触でチャージさせるチャージャを設けてもよい。
図2に示すように感光体1は図中矢印G方向に回転しながら、その表面を不図示の帯電装置により帯電される。帯電された感光体1の表面は不図示の露光装置より照射されたレーザ光により静電潜像を形成された潜像に現像装置4からトナーを供給され、トナー像を形成する。
また、現像ローラ5に現像剤を供給しながら現像ローラ5の軸線方向に沿って図2の手前方向に現像剤を搬送する供給搬送部材としての供給スクリュ8を有している。
現像ローラ5の供給スクリュ8との対向部から表面移動方向下流側には、現像ローラ5に供給された現像剤を現像に適した厚さに規制する現像剤規制手段としてのドクタブレード12を備えている。
現像ローラ5の感光体1との対向部である現像領域よりも表面移動方向下流側では、現像領域を通過し、現像ローラ5の表面から離脱した現像済みの現像剤を回収する回収搬送路7が現像ローラ5と対向する。回収搬送路7は、回収した回収現像剤を現像ローラ5の軸線方向に沿って供給スクリュ8と同方向に搬送する回収搬送部材として、軸線方向に平行に配置されたらせん状の回収スクリュ6を備えている。供給スクリュ8を備えた供給搬送路9は現像ローラ5の横方向に、回収スクリュ6を備えた回収搬送路7は現像ローラ5の下方に並設されている。
なお、現像ローラ5からの現像剤の離脱は、先に述べた現像スリーブ内部にある磁性体を、離脱させたい箇所のみ磁極がない状態に設定することにより、現像剤の分離・離脱を可能としている。また、離脱させたい箇所に反発磁界が形成されるような磁極配置の磁性体を用いてもよい。
なお、供給搬送路9と回収搬送路7とも第一仕切り壁133によって仕切られているが、第一仕切り壁133の供給搬送路9と回収搬送路7とを仕切る箇所には開口部を設けていない。
また、撹拌搬送路10と回収搬送路7との2つの現像剤搬送路は仕切り部材としての第二仕切り壁134によって仕切られている。第二仕切り壁134は、図中手前側が開口部となっており、撹拌搬送路10と回収搬送路7とが連通している。
現像剤搬送部材である供給スクリュ8、回収スクリュ6及び撹拌スクリュ11は樹脂もしくは金属のスクリュからなっており各スクリュ径は全てφ22[mm]でスクリュピッチは供給スクリュが50[mm]の2条巻き、回収スクリュ6及び撹拌スクリュ11が25[mm]の1条巻き、回転数は全て約600[rpm]に設定している。
また、本実施形態の現像装置4では、撹拌搬送路10の全長は410[mm]であり、供給搬送路9の全長は320[mm]である。
現像後の現像剤は回収搬送路7にて回収を行い、図2中の断面手前側に搬送され、非画像領域部に設けられた第二仕切り壁134の開口部で、撹拌搬送路10へ現像剤が移送される。なお、撹拌搬送路10における現像剤搬送方向上流側の第二仕切り壁134の開口部の付近で撹拌搬送路10の上側に設けられた、後述するトナー補給口95から撹拌搬送路10にトナーが供給される。
図3は現像剤搬送路内の現像剤の流れを説明する現像装置4の斜視断面図である。図中の各矢印は現像剤の移動方向を示している。
また、図4は、現像装置4内の現像剤の流れの模式図であり、図3と同様、図中の各矢印は現像剤の移動方向を示している。
一方、現像ローラ5に供給された現像剤は現像領域で現像に用いられた後、現像ローラ5から分離・離脱して、回収搬送路7に受け渡される。現像ローラ5から回収搬送路7に受け渡され、回収スクリュ6によって回収搬送路7の現像剤搬送方向下流側端部まで搬送された回収現像剤は第二仕切り壁134の回収開口部93より撹拌搬送路10に供給される(図4中矢印F)。
そして、撹拌搬送路10は、供給された余剰現像剤と回収現像剤とを撹拌し、撹拌スクリュ11の現像剤搬送方向下流側であり、供給スクリュ8の現像剤搬送方向上流側に搬送し、第一仕切り壁133の供給開口部91より供給搬送路9に供給される(図4中矢印D)。
撹拌搬送路10では撹拌スクリュ11によって、回収現像剤、余剰現像剤及び移送部で必要に応じて補給されるトナーを、回収搬送路7及び供給搬送路9の現像剤と逆方向に撹拌搬送する。そして、現像剤搬送方向下流側で供給開口部91によって連通している供給搬送路9の現像剤搬送方向上流側に撹拌された現像剤を移送する。なお、撹拌搬送路10の下方には、透磁率センサからなるトナー濃度センサ201が設けられ、センサ出力により不図示のトナー補給制御装置を作動し、不図示のトナー収容部からトナー補給を行っている。なお、現像装置4内の現像剤の高さとトナー濃度センサ201の配置とについては詳細を後述する。
このような現像剤の移動は、現像剤に対してストレスを与えることになり、現像剤の寿命低下の一因となる。
このような、現像剤を下方から上方に持ち上げる際に現像剤にストレスがかかり現像剤中のキャリアの膜削れやトナーのスペント化がその個所で発生し、それに伴い画像品質の安定性が保たれなくなってしまう。
よって、矢印Dで示す現像剤の移動における現像剤のストレスを軽減することで現像剤の長寿命化を図ることが出来る。現像剤の長寿命化を図ることにより、現像剤の劣化を防止して常に画像濃度ムラの無い画像品質の安定した現像装置を提供することができる。
さらに、現像装置4では、供給搬送路9と撹拌搬送路10とを斜めに配置することで、図2に示すように、撹拌搬送路10の上部壁面が供給搬送路9の下部壁面よりも高い位置となるように配置している。
供給搬送路9を撹拌搬送路10に対して垂直上方に持ち上げることは、重力に逆らって現像剤を撹拌スクリュ11の圧によって持ち上げるので現像剤にストレスがかかる。一方、撹拌搬送路10の上部壁面が供給搬送路9の下部壁面よりも高い位置となるように配置することで、撹拌搬送路10の最高点に存在する現像剤が供給搬送路9の最下点に重力に逆らわず流れ込むことができるので、現像剤にかかるストレスを低減することができる。
なお、撹拌搬送路10の現像剤搬送路下流側の、撹拌搬送路10と供給搬送路9とが連通している部分の撹拌スクリュ11の軸にフィン部材を設けても良い。このフィン部材は撹拌スクリュ11の軸方向に平行な辺と、撹拌スクリュの軸方向に直交する辺とから構成される板状の部材である。このフィン部材で現像剤を掻き上げることにより、撹拌搬送路10から供給搬送路9へ、より効率的な現像剤の受渡しを行うことができる。
また、撹拌スクリュ11は、図2中の手前側から見て反時計回り方向(図中矢印C方向)に回転しており、現像剤は撹拌スクリュ11の形状に沿って現像剤を持ち上げて供給搬送路9に移送させている。これにより、現像剤を効率良く持ち上げることが可能となり現像剤にかかるストレスもより低減することができる。
図5に示すように、現像装置4は撹拌搬送路10から供給搬送路9に現像剤を持ち上げる箇所である供給開口部91と、供給搬送路9から撹拌搬送路10に現像剤を落下させる余剰開口部92とがともに現像領域幅α内に設けられている。
図6に示す現像装置4は、供給開口部91と余剰開口部92とを現像領域幅αの外側に設けている。供給開口部91を現像領域幅αの外側に設けているため、供給搬送路9の現像剤搬送方向上流側は現像ローラ5よりも供給搬送路上流側領域β分長くなっている。また、余剰開口部92を現像領域幅αの外側に設けているため、供給搬送路9の現像剤搬送方向下流側は現像ローラ5よりも供給搬送路下流側領域γ分長くなっている。
このように、図4の現像装置4は供給開口部91と余剰開口部92とを現像領域幅α内に設けているため、図6に示す現像装置4に比べて、現像装置4の上部の省スペース化を図ることが出来る。
図7に示すように、トナーを補給するトナー補給口95を、撹拌スクリュ11を備える撹拌搬送路10の現像剤搬送方向上流側端部の上方に設けている。このトナー補給口95は現像ローラ5の幅方向端部よりも外側に設けてあるので、現像領域幅αよりも外側となっている。
この、トナー補給口95を設けた箇所は供給搬送路9の搬送方向の延長線上であり、図6における供給搬送路下流側領域γの空いたスペースに該当する。余剰開口部92を現像領域幅α内に設けることで空いたスペースにトナー補給口95を設けることにより、現像装置4の小型化を図ることが出来る。
また、トナー補給口95としては、撹拌搬送路10の現像剤搬送方向上流側端部の上方に限らず、回収搬送路7の下流側端部の上方に設けても良い。
さらに、回収搬送路7から撹拌搬送路10へ現像剤の受渡しを行う箇所である回収開口部93の真上にトナー補給口95を設けるようにしても良い。回収開口部93の真上のスペースも余剰開口部92を現像領域幅α内に設けることで空いたスペースであるので、この位置にトナー補給口95を設けることにより、現像装置4の小型化を図ることができる。さらに、受渡し部である回収開口部93では現像剤が混ざりやすいため、この位置で補給を行うことによってより効率よく現像剤の撹拌を行うことができる。
また、余剰開口部92を現像領域幅α内に設けることで空いたスペースにトナー補給口95を設けることにより、現像装置4の小型化を図ることが出来る。
また、回収搬送路7から撹拌搬送路10への現像剤の受渡し部である回収開口部93の上方からトナー補給を行うことによってより効率よく現像剤の撹拌を行うことができる。
また、画像形成装置としての複写機500のプリンタ部100の現像手段として、現像装置4を備えることにより、装置全体の省スペース化を図ることが出来る。
本実施形態の現像装置4では、供給搬送路9の現像剤搬送方向下流側端部に到達した余剰現像剤を供給搬送路9の現像剤搬送方向上流側端部に搬送する循環搬送路は撹拌搬送路10である。また、循環搬送路である撹拌搬送路10内の現像剤に対して搬送力を付与する循環搬送部材は撹拌スクリュ11である。さらに、供給搬送路9の現像剤搬送方向下流側端部近傍に設けられ、通過した現像剤が循環搬送路である撹拌搬送路10に受け渡される循環開口部は余剰開口部92である。また、現像装置4は、通過した現像剤が現像装置4の装置外に排出される現像剤排出手段としての現像剤排出口94を供給搬送路9に備える。現像剤排出口94を通過した現像剤は排出現像剤として排出搬送路2に受け渡され、排出スクリュ2aが回転することによって供給搬送路9の搬送方向(図2及び図8中の手前側に向かう方向)とは逆方向(図2及び図8中の奥側に向かう方向)に搬送される。
排出搬送路2は、供給搬送路9の現像剤搬送方向下流側で排出仕切り壁135を挟んで供給搬送路9と隣り合うように配置され、現像剤排出口94は供給搬送路9と排出搬送路2とを連通するように排出仕切り壁135に設けられた開口である。
各現像装置4(Y,M,C,K)内の供給搬送路9から現像剤排出口94を通って各排出搬送路2(Y,M,C,K)よって現像剤排出口94とは逆側の現像装置4の端部まで搬送して現像装置4の現像ケーシングの外に排出現像剤を排出する。
各排出搬送路2(Y,M,C,K)の現像剤搬送方向下流側端部まで搬送され、現像装置4のケーシングから排出された現像剤は現像剤受入れ口604(Y,M,C,K)から排出現像剤移送パイプ601へ入る。排出現像剤移送パイプ601は排出現像剤移送パイプ601内の排出現像剤に搬送力を付与する排出収容搬送部材である排出収容スクリュ602を備える。排出現像剤移送パイプ601の一端には排出収容スクリュ駆動源603を備え、排出収容スクリュ602の回転によって、排出現像剤移送パイプ601内の現像剤は順次移送され、現像装置4の外部の排出現像剤収容部である排出現像剤タンク600に収容される。
なお、図9では、各排出搬送路2(Y,M,C,K)によって搬送された排出現像剤を一つの排出現像剤タンク600に搬送する構成を示しているが、各排出搬送路2(Y,M,C,K)のそれぞれに対応した各色の排出現像剤タンク600を個別に設けても良い。
本実施形態の現像装置4内の現像剤の高さの変動について図4を用いて説明する。
図4中の供給搬送路9、撹拌搬送路10、及び、回収搬送路7中の斜線の領域は各搬送路中の現像剤の高さを模式的に示したものである。なお、図2は現像剤搬送方向におけるトナー濃度センサ201を設けた位置における断面図であり、図2では現像剤の記載は省略している。
まず、供給搬送路9については現像剤搬送方向上流側端部では現像剤の量が多く、供給搬送路9では現像剤を現像ローラ5に供給しながら搬送するため、現像剤搬送方向下流側にいくほど現像剤の量は減少する。このため、供給搬送路9内の現像剤の高さは現像剤搬送方向上流側では高く、現像剤搬送方向下流側ほど低くなる。
回収搬送路7については現像剤搬送方向上流側は現像剤の量が少なく、回収搬送路7では現像ローラ5から現像剤を回収しながら搬送するため、現像剤搬送方向下流側にいくほど現像剤の量は増加する。このため、回収搬送路7の現像剤の高さは現像剤搬送方向上流側では低く、現像剤搬送方向下流側ほど高くなる。
なお、現像装置4内全体での現像剤の嵩が減少した場合の各現像剤搬送路の各位置での現像剤の高さの変化は逆となる。
また、経時で現像剤の流動性が変化すると現像ローラ5とドクタブレード12との間隙を通過する現像剤の量が変化し、現像領域を通過する現像剤の量も変化するため、供給搬送路9や回収搬送路7内の現像剤の量が変化して、回収搬送路7内では現像剤搬送方向下流側端部近傍に限らず現像剤搬送方向上流側の現像剤の高さも変動する。
なお、充満領域内であっても供給開口部91が設けられた位置以外の位置にトナー濃度センサ201を配置することが望ましい。これは、以下の理由による。
すなわち、供給開口部91の下方にトナー濃度センサ201を配置した場合は、供給開口部91よりも更に上方にある供給搬送路9内の現像剤まで検出範囲となることがある。現像装置4内全体での現像剤の嵩が変化すると供給搬送路9内は全体的に現像剤の高さが変化するため、トナー濃度センサ201の検出範囲が供給搬送路9内の現像剤まで含まれるとトナー濃度を正確に検出することができなくなるためである。また、供給開口部91を設けた位置では現像剤が供給開口部91から供給搬送路9に現像剤が移動可能であるため、現像剤内での圧力が逃げ、現像剤の密度が粗になり易いため、供給開口部91が設けられた位置以外の位置にトナー濃度センサ201を配置することが望ましい。
そして、本実施形態では、装置を駆動した状態で供給開口部91を設けた位置での現像剤の高さと同じ高さまで現像剤が存在する状態を現像剤が充満された状態と呼ぶ。
なお、供給開口部91は撹拌スクリュ11の上端部よりも高い位置にあるため、現像剤が充満された状態となる領域では、装置を駆動した状態での現像剤の剤面の位置は撹拌スクリュ11の上端部よりも高い位置となる。
なお、本実施形態の現像装置4では、トナー濃度センサ201を配置する位置として、供給開口部91よりも現像剤搬送方向上流側の位置で現像剤搬送方向下流側端部の壁面から90[mm]の位置までの範囲に配置することでトナー濃度を良好に検出できることが確認された。
トナー濃度センサ201は現像剤が充満されている位置に配置されているため、図10中のa〜dのどの位置であっても設置可能である。図10中のa〜dの範囲は撹拌搬送路10の底面から撹拌スクリュ11の撹拌軸部11aの高さまでの範囲となる。このように撹拌軸部11aの高さまでの範囲であると、現像剤の自重によって剤が締まった状態となりやすく、さらに、撹拌スクリュ11の回転による遠心力が撹拌搬送路10を形成する壁面に向かって掛かり易いため、現像剤が流動化したときに気泡が入りづらくトナー濃度を正確に検出することが可能となる。また、撹拌スクリュ11の撹拌羽部11bよりも上方となる領域に存在する現像剤は下方に向かって巻き込まれにくく、撹拌が十分になされていないことがあるため、トナー濃度センサ201は図10中のa〜dの範囲内に設置する。
なお、図10中のa〜dの範囲内でもトナー濃度センサ201の配置として最良の位置は図2で示した実施形態の現像装置4のように図10中のcの位置である。本実施形態の現像装置4では撹拌スクリュ11は図中の時計回り方向に回転するため、撹拌搬送路10の最も低い位置に対して撹拌スクリュ11の回転方向下流側で、且つ、撹拌軸部11aの高さよりも低い位置となる図10中のcの位置が、現像剤に対してかかる圧力が最も高くなり、現像剤が流動化したときに気泡が入りづらくトナー濃度を正確に検出することが可能となる。
現像装置4は、図11に示すように、プロセスカートリッジ18の枠体に仮位置決めされた後、図12に示すように、プロセスカートリッジ18の枠体の駆動側と反対側の面にそれぞれ位置決め板905を取り付けて位置決めされる。位置決め板905によって感光体1と現像ローラ5とが互いに正しく位置決めされ、感光体1と現像装置4とが一体的なプロセスカートリッジ18が構成される。しかも位置決め板905によって感光体1の中心軸線と現像ローラ5の中心軸線との間の距離が正しく規制される。これによって、感光体1と現像ローラ5とが微小なギャップをあけて対向配置されるように構成されているときは、そのギャップが正しく維持され、感光体1に高品質なトナー像を現像することができる。また、感光体1と現像ローラ5とが互いに当接して対向配置されるように構成されているときは、その当接圧が正しく規制され、感光体1に高品質なトナー像を現像することができる。
近年、電子写真画像の更なる安定化と高画質化の要求が非常に高まってきている。特に、高画質化を目的とした潜像最小単位(1ドット)の極小化、高密度化等が試みられており、そのためにも極小化した潜像を忠実に現像することが重要な課題となっている。また、安定した画質のためには、現像剤の帯電量分布のばらつきを少なくすることが重要な課題となっている。
そして、現像剤の帯電分布のばらつきを少なくし、潜像を忠実に現像するためにはキャリアの小粒径化が有効であると考えられている。
小粒径キャリアの例としては次のようなものを挙げることができる。
芯材粒子と該粒子を被覆する被覆層とからなるキャリアであって、キャリアの重量平均粒径Dwが22[μm]以上32[μm]以下で、個数平均粒径Dpと重量平均粒径Dwの比Dw/Dpが1.00≦Dw/Dp≦1.20、粒径x[μm]が0<x<20の範囲となる粒子の含有量が7[重量%]以下、粒径y[μm]が0<y<36の範囲である粒子の含有量が90[重量%]以上100[重量%以下]となるキャリア。
なお、小粒径キャリアとしてはこれに限るものではなく、また、本発明の特徴部を備えた現像装置4で用いる現像剤としては小粒径キャリアのものに限定するものではない。
小粒径のキャリアを含有する現像剤は、高画質化のために使用されるが、小粒径キャリアを含有する現像剤は経時劣化による流動性が変化し易く、現像剤の粒子間に空気が入る不具合が生じ易いが、本実施形態の現像装置4であれば、現像剤が経時劣化によって流動性が変化してもトナー濃度を正確に検出することが可能となる。
また、現像装置4内全体での現像剤の嵩が増加したときには、装置内の現像剤搬送路(7、9及び10)の全体的には現像剤の高さが増加するが、第一仕切り壁133に供給開口部91が設けられた位置における撹拌搬送路10内では供給開口部91の高さを超えた現像剤は供給搬送路9に受け渡される。
このように第一仕切り壁133に供給開口部91が設けられた位置の近傍における撹拌搬送路10内では現像装置4が駆動している状態では供給開口部91の高さまで現像剤が存在し、内部空間に現像剤が充填された状態になるため、装置内全体での現像剤の嵩が変化しても第一仕切り壁133に供給開口部91が設けられた位置の近傍における撹拌搬送路10内の現像剤の高さはほとんど変化しない。そして、撹拌搬送路10内では、第一仕切り壁133に供給開口部91が設けられた位置に近い位置ほど装置内全体での現像剤の嵩の変化量に対するその位置での現像剤の高さの変化量は小さくなる。現像装置4では、現像剤の高さの変化量が小さくなる、撹拌搬送路10内の現像剤搬送方向下流側に、トナー濃度センサ201を設けることにより、現像剤の高さが変化することに起因する見かけ上の透磁率の変化の影響を抑制することができる。このため、他の位置にトナー濃度センサ201を設けた構成に比べて装置内の現像剤のトナー濃度を安定して正確に検出することができる。
そして、この検出結果の基づいてトナー補給を制御することによって安定して良好な現像を行うことができる。
なお、供給スクリュ8と撹拌スクリュ11とを上下に配置した状態とは、供給スクリュ8が撹拌スクリュ11よりも上方にあり、供給スクリュ8の鉛直方向の投影面の少なくとも一部と撹拌スクリュ11の鉛直方向の投影面の少なくとも一部とが重なるように配置した状態である。
さらに、撹拌搬送路10内の底面における撹拌軸部11aの鉛直下方となる底面中心位置から底面中心位置に対して撹拌スクリュ11の回転方向下流側で撹拌軸部11aと同じ高さとなる撹拌搬送路10の側面の位置までの間の、図10中のcの位置に、トナー濃度センサ201を配置することで、現像剤に対してかかる圧力が最も高くなり、現像剤が流動化したときに気泡が入りづらくトナー濃度を正確に検出することが可能となる。
また、潜像を担持する潜像担持体である感光体1と、感光体1上の潜像を現像する現像手段とを備える画像形成装置である複写機500における少なくとも感光体1と現像手段とを1つのユニットとして共通の保持体に保持させて複写機500本体に対して着脱可能にしたプロセスカートリッジ18が現像手段として現像装置4を備えることにより、装置内の現像剤のトナー濃度を安定して正確に検出し、この検出結果の基づいてトナー補給を制御することによって安定して良好な現像を行うことができる現像装置4の複写機500に対する着脱を容易にすることができる。
2 排出搬送路
2a 排出スクリュ
4 現像装置
5 現像ローラ
6 回収スクリュ
7 回収搬送路
8 供給スクリュ
9 供給搬送路
10 撹拌搬送路
11 撹拌スクリュ
11a 撹拌軸部
11b 撹拌羽部
12 ドクタブレード
14 張架ローラ
15 駆動ローラ
16 二次転写バックアップローラ
17 中間転写ユニット
18 プロセスカートリッジ
20 画像形成ユニット
21 光書込ユニット
22 二次転写装置
23 張架ローラ
24 紙搬送ベルト
25 定着装置
26 定着ベルト
27 加圧ローラ
80 下流側端部壁面
90 ベルトクリーニング装置
91 供給開口部
92 余剰開口部
93 回収開口部
94 現像剤排出口
95 トナー補給口
100 プリンタ部
110 中間転写ベルト
133 第一仕切り壁
134 第二仕切り壁
135 排出仕切り壁
201 トナー濃度センサ
500 複写機
600 排出現像剤タンク
601 排出現像剤移送パイプ
602 排出収容スクリュ
603 排出収容スクリュ駆動源
604 現像剤受入れ口
Claims (7)
- トナーと磁性キャリアとからなる二成分の現像剤を表面上に担持して回転し、潜像担持体と対向する箇所で潜像担持体の表面の潜像にトナーを供給して現像する現像剤担持体と、
該現像剤担持体に供給する現像剤を収容する現像剤収容部と、
該現像剤収容部内の現像剤を搬送する複数の現像剤搬送部材と、
該現像剤収容部内に配置したトナー濃度検出部の近傍の現像剤中のトナーの比率を検出するトナー濃度検出手段とを有する現像装置において、
上記現像剤収容部内の空間を仕切り、上記現像剤搬送部材が空間内に配置された複数の現像剤搬送路を形成する仕切り部材を有し、
上記複数の現像剤搬送部材として、該仕切り部材を挟んで上下に配置された上方現像剤搬送部材と下方現像剤搬送部材とを備え、
該現像剤収容部内の空間には該仕切り部材によって該下方現像剤搬送部材が配置された下方現像剤搬送路と、該上方現像剤搬送部材が配置された上方現像剤搬送路とが形成され、
該仕切り部材における該下方現像剤搬送路内の現像剤搬送方向下流側端部近傍となる位置に、該下方現像剤搬送路と該上方現像剤搬送路とを連通する開口部を設け、
上記トナー濃度検出部を該下方現像剤搬送路における現像剤搬送方向下流側に配置したことを特徴とする現像装置。 - 請求項1の現像装置において、
上記下方現像剤搬送路内の上記トナー濃度検出部を配置した位置は、該下方現像剤搬送路内の現像剤搬送方向における上記開口部を設けた位置に対して該下方現像剤搬送路内の現像剤搬送方向上流側の位置であることを特徴とする現像装置。 - 請求項1または2の現像装置において、
上記下方現像剤搬送路の内部空間における上記トナー濃度検出部が配置されている空間部分は、現像剤が充満した状態であることを特徴とする現像装置。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の現像装置において、
上記下方現像剤搬送部材は、軸部にらせん状の羽部を固定して回転することで現像剤を軸線方向に搬送するスクリュ部材であり、
上記トナー濃度検出部を上記下方現像剤搬送路内の底面から該下方現像剤搬送部材の該軸部の高さとなる該下方現像剤搬送路の側面までの間に配置したことを特徴とする現像装置。 - 請求項4の現像装置において、
上記トナー濃度検出部を、上記下方現像剤搬送路内の上記底面における上記軸部の鉛直下方となる底面中心位置から該底面中心位置に対して上記下方現像剤搬送部材の回転方向下流側で該軸部と同じ高さとなる上記側面の位置までの間に配置したことを特徴とする現像装置。 - 少なくとも潜像担持体と、
該潜像担持体表面を帯電させるための帯電手段と、
該潜像担持体上に静電潜像を形成するための潜像形成手段と、
該静電潜像を現像してトナー像化するための現像手段とを有する画像形成装置において、
該現像手段として、請求項1乃至5のいずれか1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。 - 潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを備える画像形成装置における少なくとも該潜像担持体と該現像手段とを1つのユニットとして共通の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して着脱可能にしたプロセスカートリッジにおいて、
上記現像手段として、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の現像装置を用いたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
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JP2009061816A JP2010217328A (ja) | 2009-03-13 | 2009-03-13 | 現像装置、画像形成装置、及びプロセスカートリッジ |
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- 2009-03-13 JP JP2009061816A patent/JP2010217328A/ja active Pending
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