JP3441737B2 - 現像装置 - Google Patents
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Description
される電子写真装置の現像装置に関する。
とともに、感光体にトナーを搬送する現像ロール、2は
現像ロール1にトナーを搬送する搬送ロール、3はトナ
ーを撹拌するとともに搬送ロールにトナーを搬送するト
ナー搬送羽根、5は現像ロール1上に付着するトナーの
量を規制する規制ブレード、6はトナーを格納するトナ
ー格納室、9はトナー、10は感光体である。
ら下方に移動する位置に配置するのが一般的であり、ト
ナー薄層を形成した現像ロール1も感光体10と対向する
ように上方から下方に回転させて現像を行う構成となっ
ている。
回転することにより、搬送ロール2側に搬送される。搬
送ロール2には、一般的に導電性または半導電性の発泡
ロールなどが用いられる。また、搬送ロールに搬送され
たトナー9は、搬送ロール2の回転で現像ロール1側に
搬送される。そして、トナー9は現像ロール1上に設け
られた規制ブレード5によってその量を規制されるとと
もに、規制ブレード5との摩擦によって帯電を行い、現
像ロール1上に、帯電したトナー薄層を形成する。帯電
したトナー薄層が形成された現像ロール1は、感光体10
と接触または近接することで、感光体10上の静電潜像を
現像する。
の下方に現像ロール1があるために、現像ロール1表面
に位置する規制ブレード5の規制位置にトナーが安定し
て供給される。また、規制ブレード5の規制によって余
剰となったトナーは規制ブレード上方の空間に逃げるこ
とができるとともに、図中矢印28で示された様なトナー
の流動が発生し、余剰トナーは安定して、搬送ロール2
側およびトナー格納室6側に戻され循環される。これに
よって、規制ブレード5への安定なトナー供給と余剰ト
ナーの回収が達成され、トナー停滞や塊などの発生が防
止される。
に設ける場合の非磁性一成分現像装置では、トナー薄層
を形成した現像ロール1も感光体10と対向する位置で下
方から上方に回転させて現像を行う必要がある。
置する必要があるために、現像ロール1表面の規制ブレ
ード5規制位置にトナーを安定して供給することが難し
い。さらに、この場合、規制ブレード5で規制された余
剰トナーは、重力で現像ロール1下方に落下するため
に、現像装置内で第6図の矢印28に示したようなトナー
の循環経路を形成することが困難である。
形成した現像ロール1が感光体10と対向する位置で下方
から上方に回転させて現像を行う現像装置の構成につい
て開示されている。その構成を第7図に示す。なお、図
中に付した番号は第6図と同様である。
にトナーを搬送する経路29と、ブレードで規制された残
りのトナーをトナー格納室6側に戻し搬送する経路30と
が形成され、トナー9が循環されるように構成されてい
る。また、規制ブレード5部へのトナー供給を補助する
ように、供給ロール2が配置されている。
像ロール1が感光体10と対向する位置で下方から上方に
回転させて現像を行い、現像ロール1の上方となる位置
に規制ブレード5を配置する構成が開示されている。そ
して、このように構成することにより、トナーが繰り返
し規制ブレードの規制を受けることを少なくし、良質の
トナーを現像に供給して高品質の画質を得るようにして
いる。
技術においては、供給経路の現像ロール側の開口部が、
戻し回収経路側の開口部と接続されているため、すなわ
ち供給経路側の部屋と回収経路側の部屋とが完全に分離
されていないため、規制ブレード近傍に安定してトナー
を供給すること、並びに規制ブレードで規制された余剰
トナーを回収することを両立することが困難であった。
このため、特開平5−158345号公報に記載の技術におい
ては、規制ブレード部に安定してトナーを供給するため
には、現像ロール表面に一定の力で接触した安定なトナ
ー層と、規制されたトナーが安定して流れ出すことが可
能な空隙を維持する必要がある。
いては、現像ロール1の上方となる位置に規制ブレード
5を配置すると、規制ブレードへのトナー供給及び回収
経路が現像ロールの上方側に配置する必要が生じるため
に、現像機全体が厚く、大きくなるといった欠点があっ
た。
上方に移動する感光体面を現像するために、トナー薄層
を形成した現像ロールが感光体と対向する位置で下方か
ら上方に回転させて現像を行う現像機では、規制ブレー
ドを現像ロールの側方または下方に配置する必要があ
る。
場合、現像ロール表面の規制ブレード規制位置にトナー
を安定して供給することが難しい。規制ブレード付近に
トナーを安定に供給するためには、規制ブレード近傍を
トナーで満たす必要があるが、規制ブレード近傍にトナ
ーが充満した状態では、規制ブレードによって規制され
た余剰トナーを逃がすことが難しく、トナー塊を生じや
すい。逆に、規制ブレードで規制されたトナーが逃げや
すくすると、規制ブレードが現像ロールの下方にあるた
めに、規制ブレード近傍に安定にトナーを供給すること
が難しくなるために、規制ブレードによる安定なトナー
薄層形成が難しくなる。
像機に比較して小型で構成が簡単であるにも関わらず、
感光体が上方から下方に回転する限られた印写機構成で
のみ系で適用されているのが実状である。しかし、感光
体が下方から上方に回転する印写系でも安定に現像可能
な一成分現像装置が実現できれば、装置の全体構成に対
する制約も少なくなり、これによってより小型で安定し
た電子写真装置が提供可能となる。
成した現像ロールが感光体と対向する位置で下方から上
方に回転させて現像を行う非磁性一成分現像装置におい
て、安定なトナー層を形成可能な現像装置構成を提供す
ることである。さらに、本発明の目的は小型化が可能な
一成分現像の配置上の制約を無くすことで、より小型で
安定した電子写真装置を提供することにある。
の現像剤であるトナーを格納するトナー格納室と、感光
体と対向する位置で下方から上方に向けて回転し、前記
トナーのトナー層を形成するトナー担持体と、前記トナ
ー担持体に付着するトナー量を規制し、前記トナー担持
体下方に配置された規制部材と、前記トナー担持体と接
触して、前記トナー担持体にトナーを供給するトナー供
給室と前記規制部材によって規制された余剰トナーを回
収するトナー回収室とを、前記トナー供給室が前記トナ
ー回収室の上方に位置するように分離する分離部材と、
前記トナー供給室に配置され、前記トナー供給室にトナ
ーを供給するトナー供給体と、前記トナー回収室に配置
された回転部材とを有する。
ってトナー担持体上に形成された比較的厚いトナー層
は、トナー回収室に設けられた規制部材でトナー薄層に
規制される。規制後余剰したトナーは、トナー回収室を
経由して回収される。
接触する分離部材で分離することにより、トナー供給室
のトナー充填率を高くするとともに、トナー回収室のト
ナー充填率を低くすることが可能になる。これによっ
て、トナー担持体への安定したトナー供給とともに、回
収経路に空隙を確保することが可能になる。
ー担持体表面に比較的厚いトナー層を形成することによ
り、規制部材がトナー担持体の下方にある構成において
も、トナーを安定して規制部材へ供給することが可能に
なる。
率の低いトナー回収室内で行われるために、規制後の余
剰トナーを安定して回収することができる。
り、トナー供給室側では高いトナー充填率を確保し、ト
ナー担持体に安定してトナーを供給することができる。
また、トナー回収室側にも回転部材を設けてトナー回収
室からトナーを搬出することにより、トナー回収室内の
空隙を確保することができる。
て、安定したトナー層を形成することができる。また、
この現像装置を適用することで小型化が可能な一成分現
像の配置上の制約を無くすことができ、より小型で安定
した電子写真装置を提供することができる。
機の構成を示す図である。
ート状部材付近の詳細を示す図である。
る。
部材の斜視図を示す図である。
真装置の一例を示す図である。
である。
図である。
明する。
機の構成を示す図である。以下に、第1図に示される現
像機の動作について説明する。
にトナーを搬送する現像ロール、2は現像ロール1にト
ナーを搬送する搬送ロール、3,7及び8はトナーを撹拌
するとともに搬送ロール側に順次トナーを搬送するトナ
ー搬送羽根、4は回収されたトナーを撹拌する回転撹拌
部材、5は現像ロール1上に付着するトナーの量を規制
する規制ブレード、6はトナーを格納するトナー格納
室、9はトナー、10は感光体、12はトナー9を供給する
トナー供給室、13はトナー9を回収するトナー回収室、
14は現像ロール1の下方に接するように配置されたシー
ト状部材である。
れるトナー9が格納されている。本実施例では、装置を
薄型とするために、トナー格納室6内に3つのトナー搬
送羽根3,7,8を配置しており、それらの回転で順次現像
ロール側にトナーを搬送するように構成されている。こ
れらのトナー搬送羽根3,7,8は、トナー格納室6の前側
に、必要以上にトナーが偏らないように、トナー格納室
6内の後方のトナー搬送羽根8は、最前部のトナー搬送
羽根3に比較して、トナー搬送力が小さくなるようにす
ることが好ましい。本実施例では、トナー格納室6の最
前部のトナー搬送羽根3に対して、後方ほど回転速度が
遅くなるように設定している。また、最前部のトナー搬
送羽根3に比較して、後方ほど羽根面積の小さい送り羽
根としている。トナー格納室内6のトナー9は、これら
の羽根の回転によって現像ロール側に搬送される。
ナー格納室6の最前部まで搬送されたトナー9は、トナ
ー格納室6の最前部に配置されたトナー搬送羽根3で、
トナー供給室12に搬送される。トナー供給室12内には、
導電性弾性発泡ロールからなる供給ロール2が、配置さ
れており、トナー供給室12内に供給されたトナー9を現
像ロール1側に供給し押しつける。より安定に、現像ロ
ール1に供給するためには、数百ミクロンから数ミリ程
度現像ロール1と接触した状態で、供給ロール2を配置
することが好ましい。
によって、現像ロール1側に押しつけられ、供給室現像
ロール側下方に配置されたシート状部材14によって、現
像ロールに押しつけられながらトナー回収室13側に漏れ
出す。このときトナー9が現像ロール1やシート部材14
および供給ロール2などとの摩擦によって若干帯電する
ために、導電性部材からなる現像ロール1表面に付着
し、現像ロール1表面にトナー層を形成する。
トナー回収室13内に設けられた規制ブレード5で現像に
適正なトナー層厚とトナー帯電量に規制される。
は、現像条件や装置条件および使用するトナー条件によ
って異なるが、一般に付着量が0.1〜1.5mg/cm2,帯電量
が5〜40μC/gの範囲の値である。トナー供給室12とト
ナー回収室13を分離しているシート状部材14によって、
規制ブレード通過前の現像ロール表面に付着させるトナ
ーの付着量は、この最終的な目標付着量よりも十分多く
なるようにしなければならない。また、帯電量は、最終
的な目標帯電量よりも小さくなるようにしなくてはなら
ない。比較的低い帯電量で多くのトナーを現像ロール1
上に付着させるために、トナー供給室12とトナー回収室
13を分離しているシート状部材14は、現像ロール下流側
に配置した規制ブレード5に比べて低い圧力で接触させ
るとともに、シート状部材14の平面部(腹の部分)を現
像ロール1に接触させる構成としている。
るトナー層が薄くなり、規制ブレード5で適正なトナー
層が形成できなくなる。シート状部材14と現像ロール1
との接触圧力は、供給ロール2の供給能力や使用するト
ナー材料の流動性および最終的な目標トナー量によって
異なるが、一般に約0.1〜50g/cm程度の線圧力が適正値
となる。本実施例の現像機においては、最終的に現像ロ
ールに形成するトナー帯電量を10〜20μC/gとし、付着
量を0.4〜0.8mg/cm2としたとき、規制ブレード線圧力が
約30〜80g/cm2であるのに対して、シート状部材の接触
線圧力を約1〜10g/cm2とすることで、規制ブレード前
に帯電量として1〜5μC/gとし、付着量として0.6〜1.
5mg/cm2程度のトナー層を形成することができた。
たる構成では、形成されるトナー層がムラに成りやす
く、最終的な規制ブレード5で形成されたトナー層の均
一性が不安定に成りやすかった。安定した均一トナー層
を形成するためには、シート状部材14の平面部で現像ロ
ール1と接触させることが好ましい。
ー供給室下方に設けられたトナー回収室13側に流れ落ち
る。トナー回収室13には、回転攪拌部材4が配置されて
おり、回収経路内に回収されたトナーを攪拌し、停滞や
塊となるのを防止するとともに、トナー格納室6側に掻
き出し搬送を行う。これによって、トナー回収室13内は
常に空隙を維持し、規制ブレード5によって規制された
残りのトナーが安定にトナー回収室13内に流れ込む様に
なっている。
よびシート状部材14の接触位置近傍の詳細を示す図であ
る。シート状部材14で現像ロール1上に形成して搬送さ
れるトナーが、規制ブレード5で規制されると、余った
トナーは図の矢印方向15に弾き戻されるように流れる。
このときシート状部材14と規制ブレード5先端間の距離
16が小さいと、シート状部材14の先端部に向かってトナ
ーが弾き戻されるために、トナーがトナー回収室内13に
落下せずシート部材14と規制ブレード5間で固まる現象
が発生する。
ード5間に適正なギャップ距離16を設ける必要がある。
トナーの流動性やプロセス速度などの影響も受けるが、
本実施例の構成では、実験的には約1mm以上のギャップ
距離が必要であった。現像ロール1上の規制ブレード5
とシート状部材14の接触位置間の角度17に差があれば規
制ブレード5で弾き戻されたトナーがシート状部材14の
方向からずれる。現像ロール1上の規制ブレード5とシ
ート状部材15の接触位置間の角度17を2〜3度以上設け
ることが必要である。
先端部の形状を第3図の様に鋭角にしたり流線型にする
方策が考えられる。規制ブレード5先端部の強度やトナ
ー流動がブレードの押し圧に影響を与えることなどか
ら、この方策を適用するためには、十分な形状に対する
吟味が必要である。基本的には、シート状部材14と規制
ブレード5間のギャップ16および接触位置間角度の角度
17を広く取ることが必要である。
材4の斜視図を示す。
心に軸がない構成である。回転攪拌部材4に、回転中心
を設けると回転中心軸を中心にトナーの付着堆積が発生
し、羽根外周径を直径とする丸棒状のトナー軸に成長す
る欠陥が生じてしまう。このような状態になると、回転
攪拌部材4の本来の機能である攪拌機能が得られなくな
る。そこで、本発明では回転攪拌部材4は、中心軸のな
い第4図のような構成とした。回転する羽根部の断面形
状は、トナーの流動性などによって、適正化することが
望ましい。回収経路内のトナーは、この回転攪拌部材の
回転によって、トナー格納室6に順次吐き出し戻され
る。
するためのトナー格納室6内のトナー搬送羽根3は、前
記トナー回収室13の出口位置にもトナーを搬送し押し込
むように動作する。本発明の現像機では、トナー格納室
6の羽根3がトナー回収室内にトナーを押し込むタイミ
ングに合わせて、前記回転攪拌部材4の回転によるトナ
ーのトナー格納室6への掻き出しが行われるように構成
されている。このため。トナー格納室6内のトナー搬送
羽根3の回転によって、トナー回収室13内に搬送される
トナー9が抑制され、トナー回収室13内にトナー9が逆
流することが防止できる。
ナー搬送羽根3と、トナー回収室内13の回転攪拌部材4
との回転直径の比率を3対1に構成しているとともに、
回転周期が1対3になるように構成している。このた
め、本発明の実施例では、トナー格納室6内のトナー搬
送羽根3がトナー9をトナー回収室13出口側に搬送する
タイミングに合わせて、トナー回収室13内のトナーが回
転攪拌部材4で押し出されるとともに、トナー搬送羽根
3が再びトナー9をトナー回収室13側に押し込むまで
に、回転攪拌部材4によって2回トナーをトナー回収室
13からトナー格納室6に搬送するように動作する。これ
によって、より効率よくトナーをトナー格納室6に戻す
ことができるとともに、トナー搬送羽根3によってトナ
ーが回収室13側に入り込むのを抑制できる。
一実施例を示す。
が下方から上方に移動する面に現像機を配置できるた
め、電子写真装置全体の配置構成にも制約が少なくな
り、より有効な装置構成を実現できる。本来、非磁性一
成分現像装置は、2成分現像装置よりも構成が簡単で小
型化に有利である。
装置の構成の一実施例を示す。第5図は感光体ベルトと
中間転写体ドラム24を用いた方式のカラー電子写真装置
である。
はそれぞれイエロー画像,マゼンタ画像,シアン画像,
ブラック画像を転写する現像装置、18は画像転写を行っ
た用紙を中間転写ドラムから除電剥離する除電器、19は
感光ベルト表面に残留する電荷を除去するイレーズラン
プ、20は感光ベルト10a表面に残留するトナーを除去す
るブレードクリーナ、21は感光ベルトの表面を一様に帯
電する帯電器、22は一様に帯電された感光ベルト10a表
面を露光して該表面に静電潜像を形成するレーザ露光装
置、23は用紙を収納する用紙カセット、24は感光ベルト
10aの表面に形成した複数のトナー像を完成し、該カラ
ートナー像を用紙に転写する中間転写ドラム、25は中間
転写ドラム24に残留するトナーを除去するクリーナ、26
はドナー像が転写された用紙を加熱ローラと加圧ローラ
の間を通過させて該トナー像を該用紙に定着する定着器
である。
明する。帯電器で21一様に感光体10を帯電した後、レー
ザ露光装置22で画像信号に従った露光を行い、感光体10
上に静電潜像を形成する。感光体ベルト10a上に形成さ
れた静電潜像は、イエロートナーを内包した本発明の現
像機11Yで現像する。現像後の画像は中間転写体ドラム2
4に静電的に転写される。転写後の感光体10は、イレー
ズランプ19で照射し、静電潜像を消去した後、ブレード
クリーナ20で、残留トナーがクリーニングされる。クリ
ーニング後の感光ベルト10aは、再び帯電・露光されて
感光ベルト10aa上に、再び静電潜像が形成される感光ベ
ルト10a上の静電潜像は、マゼンタトナーの内包された
本発明の現像機11Mで現像され、感光体上にマゼンタ画
像を形成する。現像する現像機は、感光体10から離接す
ることで切り替えられる。感光体上のマゼンタ画像は、
イエロー画像に重ねて中間転写体24に転写される。続い
て、同様のプロセスでシアンおよび黒画像を形成し、中
間転写体24上に順次重ね合わされる。4色の画像が重ね
終わった中間転写体ドラム24は、用紙カセット23から搬
送された用紙上に、一括静電転写27され、用紙上に4色
画像を形成する。用紙上に画像を転写した中間転写体ド
ラム24は、クリーナ25で残留トナーがクリーニングされ
る。画像転写が行われた用紙は、中間転写ドラム24から
除電器18によって除電剥離され、定着機26によって加熱
され溶かされて、定着され最終画像となる。
その一面に現像機を積層配置することで、簡単な構成で
高密度実装を実現している。また、中間転写体24を用い
ることで、用紙の搬送経路は急激な屈曲などもなく、厚
紙などへの記録も可能であり、モノクロの電子写真装置
と同様の幅広い紙種に対応できる。さらに、中間転写体
の回転動作を安定化するために、中間転写体ドラムを採
用することで、感光体ベルト上に形成された各色画像を
精度良く重ね合わせることが可能となり、高画質なフル
カラー記録を実現できる。
質記録とともに、フェースダウン排紙や多用紙対応など
の使い勝手面も考慮したフルカラー電子写真装置の一実
施例である。
成を有する装置の実現も可能となる。
Claims (11)
- 【請求項1】非磁性一成分の現像剤であるトナーを格納
するトナー格納室と、 感光体と対向する位置で下方から上方に向けて回転し、
前記トナーのトナー層を形成するトナー担持体と、 前記トナー担持体に付着するトナー量を規制し、前記ト
ナー担持体下方に配置された規制部材と、 前記トナー担持体と接触して、前記トナー担持体にトナ
ーを供給するトナー供給室と、前記規制部材によって規
制された余剰トナーを回収するトナー回収室とを、前記
トナー供給室が前記トナー回収室の上方に位置するよう
に分離する分離部材と、 前記トナー供給室に配置され、前記トナー供給室にトナ
ーを供給するトナー供給体と、 前記トナー回収室に配置された回転部材と、 を有する現像装置。 - 【請求項2】請求項1の現像装置において、前記規制部
材は、ブレード状部材である現像装置。 - 【請求項3】請求項1の現像装置において、前記分離部
材は、シート状部材である現像装置。 - 【請求項4】請求項1の現像装置において、前記分離部
材は前記トナー担持体表面との間にトナー層を形成する
現像装置。 - 【請求項5】請求項1又は4の現像装置において、前記
分離部材は、前記規制部材の接触圧力より小さい圧力
で、前記トナー担持体と接触している現像装置。 - 【請求項6】請求項1の現像装置において、前記トナー
回収室に配置された回転部材はトナーを攪拌する攪拌部
材である現像装置。 - 【請求項7】請求項1の現像装置において、前記トナー
供給体は前記トナー担持体と接触した状態で設けられる
現像装置。 - 【請求項8】請求項1の現像装置において、前記トナー
供給体は導電性の発泡ロールである現像装置。 - 【請求項9】請求項1の現像装置において、前記トナー
回収室に配置された回転部材は前記規制部材によって規
制された余剰トナーを前記トナー回収室の外へ搬出する
現像装置。 - 【請求項10】請求項1の現像装置において、前記トナ
ー格納室は、トナーを搬送するトナー搬送部材を有する
現像装置。 - 【請求項11】請求項1の現像装置において、前記規制
部材によって規制された余剰トナーが前記回転部材の設
けられた前記トナー回収室に流れ込むように、トナーの
回収経路を構成した現像装置。
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