以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
本発明は、電子写真画像形成方式を用いて記録材(記録媒体)に画像を形成する画像形成装置に関するものである。画像形成装置としては、複写機、プリンタ(レーザビームプリンタ、LEDプリンタ等)、ファクシミリ装置、ワードプロセッサ、及びこれらの複合機(マルチファンクションプリンタ)等を挙げることができる。
まず、本発明を適用可能な画像形成装置の一実施例として、電子写真画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。
図1は、本実施例の画像形成装置100の概略構成を示す断面図である。画像形成装置100は、インライン方式、中間転写方式を採用したフルカラーレーザビームプリンタであり、画像情報に従って、記録材(例えば、記録用紙、プラスチックシート、布等)にフルカラー画像を形成することができる。又、画像情報は、画像形成装置本体に接続された画像読み取り装置、或いは画像形成装置本体に通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等のホスト機器から、画像形成装置本体に入力される。
図1において、画像形成装置100は、複数の画像形成部として、それぞれイエロー(Y),マゼンタ(M),シアン(C),ブラック(K)の各色の画像を形成するための第1,第2,第3,第4の画像形成部SY,SM,SC,SKを有する。本実施例では、第1〜第4の画像形成部SY,SM,SC,SKは、鉛直方向と交差する方向に一列に配置されている。
尚、本実施例では、第1〜第4の画像形成部の構成及び動作は、形成する画像の色が異なることを除いて実質的に同じである。従って、以下の説明では、特に区別を要しない場
合、いずれかの色用に設けられた要素であることを表すために符号に与えた添え字Y,M,C,Kは省略して、総括的に説明する。
本実施例では、画像形成装置100は、複数の像担持体として、鉛直方向と交差する方向に並設された4個のドラム型の電子写真感光体(以下、感光体ドラム)1を有する。感光体ドラム1は、図示しない駆動手段により、図示矢印A方向(時計方向)に回転駆動される。そして、感光体ドラム1の周囲には、帯電装置2及び露光装置3が配置されている。ここで、帯電装置2は帯電ローラ(後述)を備えており、感光体ドラム1の表面を均一に帯電させる帯電手段である。露光装置3はレーザドライバ、レーザダイオード、ポリゴンミラー、光学レンズ系等を備えており、画像情報に基づきレーザ光を照射して、感光体ドラム1上に静電潜像を形成する露光手段である。又、感光体ドラム1の周囲には、現像装置4及びクリーニング部材6が配置されている。ここで、現像装置4は、現像剤としての非磁性一成分トナー(以下、トナーと呼ぶ)を備えており、静電潜像をトナー像として現像する(像担持体に現像作用を行う)現像手段である。クリーニング部材6は、転写後の感光体ドラム1の表面に残ったトナー(転写残トナー)を除去するクリーニング手段である。
さらに、4個の感光体ドラム1に対向して、感光体ドラム1上のトナー像を記録材P上に転写するための、中間転写体としての中間転写ベルト5が配置されている。感光体ドラム1の回転方向において、帯電装置2による帯電位置、露光装置3による露光位置、現像装置4による現像位置、中間転写ベルト5へのトナー像の転写位置、クリーニング部材6によるクリーニング位置は、この順番で設けられている。
尚、本実施例では、現像装置4は、現像剤担持体としての現像ローラ(後述)を備えており、現像ローラを感光体ドラム1に対して接触させて反転現像を行うものである。即ち、本実施例では、現像装置4は、感光体ドラム1の帯電極性と同極性(本実施例では負極性)に帯電したトナーを、感光体ドラム1上の露光されて電荷が減衰した部分(画像部、又は露光部)に付着させる。これにより、感光体ドラム1上の静電潜像が現像される。
本実施例では、感光体ドラム1と、感光体ドラム1に作用するプロセス手段としての帯電装置2、現像装置4、及びクリーニング部材6とは、一体的にカートリッジ化されて、プロセスカートリッジ7を形成している。プロセスカートリッジ7は、画像形成装置本体に設けられた装着ガイド、位置決め部材等の装着手段を介して、画像形成装置100に着脱可能となっている。又、本実施例では、各色用のプロセスカートリッジ7は全て同一形状を有しており、各色用のプロセスカートリッジ7内には、それぞれイエロー(Y),マゼンタ(M),シアン(C),ブラック(K)の各色のトナーが収容されている。ただし、本実施例では、プロセスカートリッジについて説明するが、これに限定されるものではない。例えば、現像装置4が、画像形成装置本体に固定される構成としてもよいし、現像装置4が単独でカートリッジ化されて、画像形成装置本体に対して着脱可能な構成としてもよい。
中間転写体としての無端状のベルトで形成された中間転写ベルト5は、全ての感光体ドラム1に当接し、図示矢印B方向(反時計方向)に循環移動(回転)する。中間転写ベルト5は、複数の支持部材(駆動ローラ51、二次転写対向ローラ52、従動ローラ53)に掛け渡されている。
中間転写ベルト5の内周面側には、各感光体ドラム1に対向するように、一次転写手段としての4個の一次転写ローラ8が並設されている。一次転写ローラ8は、中間転写ベルト5を感光体ドラム1に向けて押圧し、中間転写ベルト5と感光体ドラム1とが接触する一次転写部N1にニップ(一次転写ニップ)を形成する。そして、一次転写ローラ8には
、図示しない一次転写バイアス印加手段としての一次転写バイアス電源から、トナーの正規帯電極性とは逆極性の電圧が印加される。これによって、感光体ドラム1上のトナー像が中間転写ベルト5上に転写(一次転写)される。
又、中間転写ベルト5の外周面側において、二次転写対向ローラ52に対向する位置には、二次転写手段としての二次転写ローラ9が配置されている。二次転写ローラ9は、中間転写ベルト5を介して二次転写対向ローラ52に圧接し、中間転写ベルト5と二次転写ローラ9とが接触する二次転写部N2にニップ(二次転写ニップ)を形成する。そして、二次転写ローラ9には、図示しない二次転写バイアス印加手段としての二次転写バイアス電源から、トナーの正規帯電極性とは逆極性の電圧が印加される。これによって、中間転写ベルト5上のトナー像が記録材P上に転写(二次転写)される。ここで、一次転写ローラ8と二次転写ローラ9とは同様の構成を有している。
画像形成時には、まず感光体ドラム1の表面が帯電装置2によって一様に帯電される。次に、露光装置3から発された画像情報に応じたレーザ光によって、一様に帯電した感光体ドラム1の表面が走査露光され、感光体ドラム1上に画像情報に従った静電潜像が形成される。次に、感光体ドラム1上に形成された静電潜像は、現像装置4によって、トナー像として現像される。そして、感光体ドラム1上に形成されたトナー像は、一次転写ローラ8の作用によって、中間転写ベルト5上に転写(一次転写)される。
例えば、フルカラー画像の形成時には、前記プロセスが、第1〜第4の画像形成部SY,SM,SC,SKにおいて順次に行われ、中間転写ベルト5上に各色のトナー像が順次に重ね合わせて一次転写される。
その後、中間転写ベルト5の移動と同期が取られて、記録材Pが二次転写部N2へと搬送される。そして、記録材Pを介して、中間転写ベルト5に当接している二次転写ローラ9の作用によって、中間転写ベルト5上の4色トナー像は、一括して記録材P上に二次転写される。
トナー像が転写された記録材Pは、定着手段としての定着装置10に搬送される。そして、定着装置10において、記録材Pに熱及び圧力が加えられ、記録材Pにトナー像が定着される。
又、一次転写工程後に感光体ドラム1上に残留した一次転写残トナーは、クリーニング部材6によって除去され、除去トナー室(後述)に回収される。又、二次転写工程後に中間転写ベルト5上に残留した二次転写残トナーは、中間転写ベルトクリーニング装置11によって清掃される。
尚、画像形成装置100は、単独又はいくつかの(全てではない)所望の画像形成部のみを用いて、単色又はマルチカラーの画像を形成することもできるようになっている。
次に、本実施例の画像形成装置100に装着されるプロセスカートリッジ7の全体構成及び動作について説明する。尚、本実施例の説明において、現像装置或いはプロセスカートリッジの構成や動作について、上、下、垂直、水平といった方向を表す用語は、特に断りのない場合には、それらの通常の使用状態において見た時の方向を表す。つまり、現像装置或いはプロセスカートリッジの通常の使用状態とは、適正に配置された画像形成装置本体に対して適正に装着され、画像形成動作に供し得る状態である。また、以下の説明において、回転可能に設けられた部材に対して用いられる長手方向とは、その部材の回転軸線方向(回転軸方向)をいうものとする。
図2は、本実施例に係るプロセスカートリッジ7の概略構成を示す断面(主断面)図であり、感光体ドラム1の長手方向(回転軸線方向、回転軸方向)に直交する断面を示している。尚、本実施例では、収容しているトナーの種類(色)を除いて、各色用のプロセスカートリッジ7の構成及び動作は実質的に同一である。
図において、プロセスカートリッジ7は、感光体ドラム1等を備えた感光体ユニット13と、現像ローラ17等を備えた現像装置4とを有する。
感光体ユニット13は、感光体ユニット13内の各種要素を支持する枠体としてのクリーニング枠体14を有する。クリーニング枠体14には、図示しない軸受を介して感光体ドラム1が回転可能に取り付けられている。そして、感光体ドラム1は、図示しない駆動手段(駆動源)としての駆動モータの駆動力により、画像形成動作に応じて、図示矢印A方向(時計方向)に回転駆動される。
又、感光体ユニット13には、感光体ドラム1の周面上に接触するようにして、帯電ローラ12と、クリーニング部材6が配置されている。そして、クリーニング部材6によって、感光体ドラム1の表面から除去された転写残トナーは、クリーニング枠体14内に形成された除去トナー室14a内に落下するように構成されている。
又、クリーニング枠体14には、帯電ローラ軸受15が、帯電ローラ12の回転中心(回転軸)と感光体ドラム1の回転中心とを通る線に沿って、図示矢印C方向に移動可能に取り付けられている。そして、帯電ローラ軸受15には、帯電ローラ12の回転軸12aが回転可能に取り付けられている。帯電ローラ12は、帯電ローラ軸受15が、付勢手段としての帯電ローラ加圧バネ16により感光体ドラム1に向かって付勢されることで、感光体ドラム1の周面上に接触する。
一方、現像装置4は、現像装置4内の各種要素を支持する枠体としての現像枠体18を有する。現像枠体18は、現像室18bと、現像室18bの鉛直方向下方に設けられた現像剤収容室としてのトナー収容室18aからなる。そして、トナー収容室18aと現像室18bは、トナー収容室18aの上方において、開口部18cを介して連通している。
トナー収容室18aには、現像剤としての非磁性一成分トナーが収容されている。又、トナー収容室18a内には、現像剤搬送手段としてのトナー搬送部材22が回転可能に設けられている。トナー搬送部材22は、その長手方向の両端部において、トナー収容室18aを形成する現像枠体18に回転可能に支持されている。そして、トナー搬送部材22は、図示しない駆動手段(駆動源)により、図示矢印G方向(時計方向)に回転駆動される。トナー搬送部材22は、トナー収容室18a内に収容されたトナーを撹拌するとともに、トナー収容室18aの上方に設けられた現像室18bへ、開口部18cを通してトナーを搬送(供給)する作用をなす。従って、トナー収容室18aから現像室18bへ、重力に抗してトナーを搬送する必要がある。尚、本実施例では、トナー収容室18aと現像室18bとは一体的に構成されているが、これに限定されるものではない。例えば、トナー収容室18a及びトナー搬送部材22だけを有し、画像形成装置本体及び現像室18bに着脱可能な現像剤容器(トナーカートリッジ)として構成したもの等でもよい。
現像室18bには、現像室18b内のトナーを担持搬送する現像剤担持体であって、感光体ドラム1と接触して図示矢印D方向(反時計方向)に回転可能な現像剤担持体としての現像ローラ17が設けられている。本実施例では、現像ローラ17と感光体ドラム1とは、対向部(接触部)において、互いの表面が同方向(本実施例では下方から上方に向かう方向)に移動するように、それぞれ回転する。現像ローラ17は、その長手方向の両端部において、現像側板19(19R,19L)を介して、回転可能に現像枠体18に支持
されている。ここで、現像側板19(19R,19L)は、現像枠体18の両端部にそれぞれ取り付けられている。尚、本実施例では、現像ローラ17は感光体ドラム1に接触して配置されているが、これに限定されるものではなく、例えば、現像ローラ17が感光体ドラム1に対して所定の間隔を保って近接配置される構成等であってもよい。
又、現像室18bには、図示矢印E方向(反時計方向)に回転する現像剤供給手段(現像剤供給部材)としての供給ローラ20が配置されている。ここで、供給ローラ20は、現像ローラ17の周面上に接触する。本実施例では、供給ローラ20と現像ローラ17とは、対向部(接触部)において、互いの表面が逆方向に移動するように、それぞれ回転する。供給ローラ20は、現像室18b内のトナーを現像ローラ17上に供給するとともに、現像に供されずに現像ローラ17上に残留したトナーを、現像ローラ17上から剥ぎ取る作用をなす。
又、現像室18bには、供給ローラ20によって現像ローラ17上に供給されたトナーの層厚を規制する、層厚規制手段としての規制ブレード21が配置されている。ここで、規制ブレード21は、現像ローラ17の周面上に接触する。
又、現像室18bには、現像枠体18に回転自在に支持された現像剤撹拌手段(現像剤撹拌部材)としての撹拌部材25が設けられている。撹拌部材25は、詳しくは後述するように、トナー収容室18aから重力に抗して搬送され、現像室18b内に一時貯留されたトナーを撹拌するとともに、供給ローラ20へトナーを供給(搬送)する作用をなす。
そして、現像装置4は、現像側板19(19R,19L)に設けられた、穴部19a(19Ra,19La)に嵌合する結合軸23(23R,23L)を中心にして、感光体ユニット13に揺動(移動)可能に結合されている。
画像形成時には、現像装置4は、付勢手段としての現像装置加圧バネ24により付勢されて、結合軸23を中心に図示矢印F方向(時計方向)に回動する。これによって、現像ローラ17が感光体ドラム1に当接する。
又、画像形成時には、トナー収容室18aに収容されたトナーは、トナー搬送部材22により、撹拌されるとともに開口部18cを通して現像室18bへ重力に抗して搬送される。トナー収容室18aから供給されたトナーは、現像室18bに一時貯留される。次いで、撹拌部材25により、撹拌されつつ供給ローラ20に供給される。次いで、供給ローラ20に供給されたトナーは、供給ローラ20の回転に伴い担持搬送され、供給ローラ20と現像ローラ17との対向部(接触部)において、現像ローラ17の表面に供給される。次いで、現像ローラ17上に供給されたトナーは、現像ローラ17の回転に伴い担持搬送され、現像ローラ17と規制ブレード21との当接位置において、摩擦帯電するとともに層厚規制される。そして、現像ローラ17上の薄層化されたトナーは、現像ローラ17の回転に伴い担持搬送され、現像ローラ17と感光体ドラム1との対向部(接触部)において、感光体ドラム1上に形成された静電潜像を現像し、トナー像を形成する。また、現像ローラ17上の現像に供されなかったトナーは、供給ローラ20により現像ローラ17上から剥ぎ取られる。
本実施例では、トナーは、結着樹脂、電荷制御剤を含む懸濁重合法により調整され、流動化剤などを外添剤として添加することで、負帯電性を有するように作製したものを用いている。ただし、これに限定されるものではなく、例えば、粉砕法や、乳化重合法等の他の重合法を用いて調整されたトナー等でもよい。
次に、本実施例に係る現像装置4の現像室18bにおけるトナーの撹拌構成について説
明する。図3は、本実施例に係る現像装置4の概略構成を示す断面(主断面)図である。図4は、本実施例に係る現像装置4における撹拌部材25の概略構成を示す斜視図である。図5(a),(b)は、本実施例に係る現像装置4の概略構成の部分断面図であり、現像室18bに一時貯留されるトナーの剤面を説明するための図である。
図3において、現像室18b内には、撹拌部材25が回転可能に設けられている。撹拌部材25は、その長手方向の両端部において、現像室18bを形成する現像枠体18に回転可能に支持されている。そして、撹拌部材25は、図示しない駆動手段(駆動源)により、図示矢印H方向(時計方向)に回転駆動される。
撹拌部材25は、トナーを撹拌するための撹拌部としての可撓性を有するシート部25aと、シート部25aが取り付けられるとともに、回転駆動力を受けるための回転可能な撹拌支持軸(回転軸)25bとを有している。ここで、シート部25aは、撹拌部材25のうち外径側の先端領域(端部領域、撹拌部材25のうち最も外周側となる領域)に設けられた可撓性を有する可撓部を有する。
撹拌支持軸25bは、現像ローラ17及び供給ローラ20の長手方向と略平行に、現像室18bの長手方向の略全域にわたって配置されている。シート部25aは、撹拌支持軸25bの長手方向の略全域にわたって延在する連続したシート(板状部材)である。そして、シート部25aは、撹拌支持軸25bの長手方向と略直交する方向(回転半径方向、短手方向)の一端部において撹拌支持軸25bに取り付けられている。本実施例では、図4に示すように、撹拌支持軸25bの長手方向に直交する断面形状が、正四角形である四角柱状の撹拌支持軸25bを用いた。そして、撹拌支持軸25bの長手方向と略直交する方向(回転半径方向、短手方向)の対向する2つの面に、それぞれの自由端の方向が180°異なるように、シート部25a(25a1,25a2)を取り付けた。ただし、これに限定されるものではなく、例えば、撹拌支持軸25bは、撹拌支持軸25bの長手方向に直交する断面形状が、円形や他の多角形のもの等であってもよい。又、シート部25aの枚数は、1枚以上であれば何枚でもよい。
シート部25aは、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエステルフィルム、ポリフェニレンスルフィドフィルム、ポリカーボネートフィルム等の可撓性の樹脂シートを用いて好適に作製することができる。又、シート部25aの厚みは、50μm〜250μmが好適である。撹拌支持軸25bは、例えば、樹脂材料や金属材料等を用いて形成される。本実施例では、シート部25aには、厚み50μmのポリエチレンテレフタレートフィルムを用いた。又、撹拌支持軸25bには、樹脂材料で形成されたものを用いた。尚、本実施例では、撹拌部材25は、可撓性を有するシート部25aと、シート部25aが取り付けられた回転可能な撹拌支持軸25bとからなるものを用いたが、これに限定されるものではない。
撹拌部材25及び開口部18cは、供給ローラ20を挟んで、供給ローラ20と現像ローラ17との対向部(接触部)の反対側に設けられている。そして、撹拌部材25は、供給ローラ20と開口部18cとの間に設けられている。又、供給ローラ20の回転領域上端T1は、開口部18cの下端T2(即ち、開口部18cの最下点)を通る(含む)水平面よりも上方に設けられている。ここで、供給ローラ20の回転領域とは、供給ローラ20が回転した場合に供給ローラ20の軌跡によって形成される領域をいうものであり、第1回転領域に相当する。又、撹拌部材25の回転領域上端T3は、供給ローラ20の回転領域下端T4を通る水平面よりも上方に設けられている。ここで、撹拌部材25の回転領域とは、撹拌部材25が回転した場合に撹拌部材25の軌跡によって形成される領域をいうものであり、第2回転領域に相当する。
即ち、本実施例では、撹拌部材25は、供給ローラ20と開口部18cとの間において、供給ローラ20及び開口部18cの比較的近傍に設けられている。これにより、撹拌部材25の作用を、供給ローラ20付近や開口部18c付近のトナーにまで及ぼすことができる。よって、開口部18cを通して現像室18bに供給されたトナーは、撹拌部材25により十分撹拌されつつ、供給ローラ20に効率良く供給される。
又、撹拌部材25の回転領域上端T3は、開口部18cの下端T2を通る水平面よりも下方に設けられている。これによると、撹拌部材25の回転に伴って、現像室18bに一時貯留されたトナーが、開口部18cからトナー収容室18aへ大量に戻されるのを低減することができる。よって、現像室18bに、十分な量のトナーを一時貯留することができる。
撹拌部材25と供給ローラ20とは、その対向部において、撹拌部材25のシート部25aと供給ローラ20の表面とが、同方向(本実施例では上方から下方に向かう方向)に移動するように回転する。よって、撹拌部材25は、開口部18cとの対向部(開口部側)においては、シート部25aが開口部18cの下端から上端へ移動する方向に回転する。即ち、本実施例では、撹拌部材25は、開口部18cを通して現像室18bに供給されたトナーを、供給ローラ20の方へ寄せるように回転する。そのため、図5(a)に示すように、現像室18bに一時貯留されるトナーの剤面(集合としてのトナーの表面)は、開口部18cから供給ローラ20に近づくにつれて、開口部18cの下端T2よりも上方になる。これにより、開口部18cからトナー収容室18aへ落ちて戻るトナーが少なくなる。さらに、開口部18cから落ちるトナーの量が少ないため、トナー収容室18aから現像室18bへ重力に抗して搬送されるトナーが、それらのトナーに遮られることが少ない。よって、現像室18bに、十分な量のトナーを一時貯留することができる。又、開口部18cの下端T2よりも、現像室18bに一時貯留されるトナーの剤面(集合としてのトナーの表面)を上げることができる。その結果、供給ローラ20の表面とトナーとの接触面積が増加し、供給ローラ20へのトナー供給が向上する効果が得られる。
現像枠体18は、現像室18bとトナー収容室18aとを隔てる現像室隔壁としての隔壁26を有する。図6(a),(b)は、本実施例に係る現像装置4の概略構成の部分断面図であり、隔壁26を説明するための図である。本実施例では、隔壁26は、第1の隔壁面26aと、第2の隔壁面26bと、第3の隔壁面26cとからなる。第1の隔壁面26aには、開口部18cが設けられている。第2の隔壁面26bの鉛直方向上方には撹拌部材25が設けられており、第2の隔壁面26bにおいては、撹拌部材25の長手方向に直交する断面形状が略下に凸となるように構成されている。第3の隔壁面26cの鉛直方向上方には、供給ローラ20や規制ブレード21が設けられている。第1の隔壁面26aと第2の隔壁面26bとは、境界点c1を介して連続するように構成されている。さらに、第2の隔壁面26bと第3の隔壁面26cとは、境界点c2を介して連続するように構成されている。ここで、開口部18cの下端T2は、開口部18cのうち、撹拌部材25の下方に位置する第2の隔壁面26bの部分(例えば、第2の隔壁面26bの最下点c3)に対して最も近い位置に位置する開口端縁に相当する。
又、撹拌部材25の回転中心下方に位置する第2の隔壁面26bの最下点c3から、開口部18cの下端T2までの連続する隔壁において、隔壁面と水平面とのなす傾斜角が、90度以上に設定されている部分を有することが好ましい。さらに、前記部分は、90度を超える角度に設定されているとより好ましい。これは、現像室18b内(現像室内)において、撹拌部材25により撹拌されたトナーが、隔壁に沿って開口部18cからトナー収容室18aに戻されるのを低減するためである。本実施例では、図6(a)に示すように、境界点c1を通る第1の隔壁面26aの接線と水平面とのなす傾斜角αが、90度以上に設定されている。ここで、本実施例では、図6(a)に示すように、隔壁面26aの
接線と水平面とのなす傾斜角αは、現像室18bの外側で水平面と形成される角の大きさとしている。
又、撹拌部材25の回転中心下方に位置する第2の隔壁面26bの最下点c3から、開口部18cの下端T2までの連続する隔壁において、隔壁面と水平面とのなす傾斜角が、トナーの安息角よりも大きく設定されている部分を有することが好ましい。これは、隔壁面に沿ってトナーが崩落しやすいようにすることで、トナーを撹拌部材25や供給ローラ20付近に集める効果が得られるためである。本実施例では、例えば、図6(b)に示すように、境界点c1を通る第2の隔壁面26bの接線と水平面とのなす傾斜角βが、トナーの安息角よりも大きく設定されている。一方、第2の隔壁面26bの最下点c3を通る第2の隔壁面26bの接線と水平面とのなす傾斜角は、トナーの安息角よりも小さく設定されている。そして、境界点c1から第2の隔壁面26bの最下点c3までの間に、隔壁面と水平面とのなす傾斜角は、トナーの安息角より大きい値から小さい値へと変化している。ここで、本実施例では、図6(b)に示すように、隔壁面26bの接線と水平面とのなす傾斜角βは、現像室18bの外側で水平面と形成される角の大きさとしている。
又、本実施例では、撹拌部材25のシート部25aと隔壁26(主に第1の隔壁面26aや第2の隔壁面26b)とは、非接触状態(近接状態)となるように設定されている。
尚、本実施例では、画像形成装置100は、中間転写体を有する中間転写方式のものであるとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、感光体ドラム1上に形成されたトナー像が、記録材担持体上に担持された記録材P上に、直接転写される方式のもの等であってもよい。この種の画像形成装置においても、前記した中間転写ベルト5の代わりに、記録材担持体としての無端状のベルトで形成された搬送ベルトが配置され、この搬送ベルトの下方にプロセスカートリッジ等を備えた画像形成部が配置されることがある。そのときには、現像装置4において、重力に抗してトナーを搬送する必要が生じる場合があるため、本発明は有効に作用する。
[比較例1]
比較例1は、基本的には実施例1に準ずるが、次の点が異なる。本比較例では、現像室18b内に撹拌部材25が設けられていないことが異なる。
図7は、本比較例に係る現像装置4の概略構成を示す断面(主断面)図である。本比較例では、隔壁26は、開口部18cが設けられた第1の隔壁面26dと、鉛直方向上方に供給ローラ20や規制ブレード21が設けられている第2の隔壁面26eとからなる。ここで、第2の隔壁面26eは、第2の隔壁面26eの接線と水平面とのなす傾斜角γが、トナーの安息角よりも大きく設定されている部分を有する。これにより、隔壁面に沿ってトナーが崩落しやすくなり、開口部18cを通して現像室18bに供給されたトナーが、供給ローラ20付近に集められ、一時貯留される。
[比較例2]
比較例2は、基本的には実施例1に準ずるが、次の点が異なる。本比較例では、撹拌部材25の回転領域上端T3は、開口部18cの下端T2を通る水平面よりも上方に設けられていることが異なる。
図8は、本比較例に係る現像装置4の概略構成を示す断面(主断面)図である。本比較例では、撹拌部材25の回転中心が、開口部18cの下端T2を通る水平面付近に設けられている。そのため、撹拌部材25の回転領域上端T3は、開口部18cの下端T2を通る水平面よりも上方になる。
[比較例3]
比較例3は、基本的には実施例1に準ずるが、次の点が異なる。本比較例では、撹拌部材25の回転方向が異なる。
図9は、本比較例に係る現像装置4の概略構成を示す断面(主断面)図である。本比較例では、撹拌部材25は、開口部18cとの対向部において、シート部25aが開口部18cの上端から下端へ移動する方向に回転する。又、撹拌部材25の回転方向に合わせて、シート部25aは、それぞれの自由端が、撹拌支持軸25bへの取り付け面を挟んで、実施例1とは逆側になるように設けられている。
実施例3は、基本的には実施例2に準ずるが、次の点が異なる。本実施例では、撹拌部材25の回転中心下方に位置する第2の隔壁面26bの最下点c3から、開口部18cの下端T2までの連続する隔壁において、撹拌部材25と接触する部分を有することが異なる。図12は、本実施例に係る現像装置4の概略構成を示す断面(主断面)図である。本実施例においては、実施例2に対して異なる構成部分について述べることとし、実施例2と同様の構成部分については、その説明を省略する。
本実施例では、現像室18b内に、シート部25aの自由長が長い撹拌部材25が設けられている。そのため、撹拌部材25の回転に伴い、シート部25aは、第2の隔壁面2
6bの最下点c3と境界点c1との間において、第2の隔壁面26bと接触する部分を有する。これにより、撹拌部材25と、第2の隔壁面26bの最下点c3から開口部18cの下端T2までの連続する隔壁との間に存在するトナーを、供給ローラ20付近に効率良く運ぶことができる。よって、供給ローラ20の表面とトナーとの接触面積が増加し、供給ローラ20へのトナー供給が向上する効果が得られる。又、撹拌部材25と当接部材27との当接による供給ローラ20へのトナー供給を向上させることができる。
尚、本実施例では、現像室18b内に、シート部25aの自由長が長い撹拌部材25を設けることで、第2の隔壁面26bの最下点c3と境界点c1との間に、撹拌部材25と第2の隔壁面26bとが接触する領域を設けたが、これに限定されるものではない。例えば、第2の隔壁面26bの最下点c3から境界点c1までの領域と、撹拌部材25の回転中心との距離が、撹拌部材25の回転半径よりも短くなるように設定されている等でもよい。
次に、実施例1〜3及び比較例1〜3の評価について説明する。
実施例1〜3及び比較例1〜3の構成について、(A)トナー充填量200gにおける画像白抜け評価と、(B)トナー充填量80gにおける画像白抜け評価の2種類の評価を行った。評価画像としては、トナーの消費量が最も多い画像比率100%のA4サイズの全面黒画像を用いた。又、画像評価は、全て23℃、50%RH環境下で行った。以下、各画像評価について個別に説明する。
(A)トナー充填量200gにおける画像白抜け評価
本画像評価では、まず、トナー収容室18aに、画像比率5%のA4サイズの画像8000枚相当である200gのトナーを充填する。そして、画像比率1%のA4サイズの横線画像(具体的には、1ドットライン印字後に99ドットライン非印字を繰り返す画像)を100枚連続的に出力した後、全面黒画像を3枚連続出力した。そして、3枚目の全面黒画像について、目視により画像白抜けの評価を行った。ここで、横線画像及び全面黒画像は、全て同一の単色で出力した。
画像白抜けの評価基準は、以下に示すとおりである。
○ : 画像白抜けが見られない
△ : 軽微の画像白抜け発生(全面黒画像の一部が、軽微に白く抜けた状態)
× : 著しい画像白抜け発生(全面黒画像の一部又は全体が、著しく白く抜けた状態)
(B)トナー充填量80gにおける画像白抜け評価
本画像評価は、基本的には(A)トナー充填量200gにおける画像白抜け評価に準ずるが、次の点が異なる。本画像評価では、トナー収容室18aにトナーを充填し、画像比率1%のA4サイズの横線画像を100枚連続的に出力した後、全面黒画像を400枚連続的に出力する。ここで、全面黒画像400枚出力後の現像装置4内のトナー重量を測定したところ80gであった。そして、全面黒画像を3枚連続出力し、3枚目の全面黒画像について、目視により画像白抜けの評価を行った。
表1に、実施例1〜3及び比較例1〜3の画像評価結果を示す。
以下では、実施例1〜3と比較例1〜3を比較することで、本発明の優位性について説明する。
<実施例1と比較例1〜3を比較>
まず、実施例1と比較例1〜3を比較することで、本発明の優位性を述べる。
実施例1は、比較例1〜3と比較して、(A)トナー充填量200gにおける画像白抜けの評価結果が良好であった。これは、以下のように考えられる。
比較例1では、第2の隔壁面26eの接線と水平面とのなす傾斜角γが、トナーの安息角よりも大きく設定されている部分を有する。これにより、隔壁面に沿ってトナーが崩落しやすくなり、開口部18cを通して現像室18bに供給されたトナーが、供給ローラ20付近に集められ、一時貯留されるようになっている。しかしながら、現像室18b内に撹拌部材が設けられていないため、パッキングが発生しやすい。その結果、供給ローラ20へのトナー供給が不足し、画像白抜けが発生する。
一方、比較例2,3は、現像室18b内に撹拌部材25を有している。よって、現像室18bに一時貯留されたトナーは、撹拌部材25により撹拌されるため、パッキングの発生が抑制される。
しかしながら、比較例2では、撹拌部材25の回転領域上端T3が、開口部18cの下端T2を通る水平面よりも上方に設けられている。そのため、撹拌部材25の回転に伴って、現像室18bに一時貯留されたトナーが、開口部18cからトナー収容室18aへ大量に戻される。よって、現像室18bに、十分な量のトナーを一時貯留することができない。その結果、供給ローラ20へのトナー供給が不足し、画像白抜けが発生する。
又、比較例3では、撹拌部材25は、開口部18cとの対向部において、シート部25aが開口部18cの上端から下端へ移動する方向に回転するように設けられている。即ち、比較例3では、撹拌部材25は、開口部18cを通して現像室18bに供給されたトナ
ーを、開口部18cの方へ寄せるように回転する。そのため、図5(b)に示すように、現像室18bに一時貯留されるトナーの剤面(集合としてのトナーの表面)は、供給ローラ20から開口部18cに近づくにつれて、開口部18cの下端T2を通る水平面よりも上方になる。このため、開口部18cからトナー収容室18aへ落ちて戻るトナーの量が多くなる。さらに、開口部18cから落ちるトナーの量が多いため、それらのトナーに遮られて、トナー収容室18aから現像室18bへ重力に抗して搬送されるトナーの量が少なくなる。よって、現像室18bに、十分な量のトナーを一時貯留することが難しい。その結果、供給ローラ20へのトナー供給が不足し、画像白抜けが発生する。
それらに対して、本発明の実施例1は、まず、比較例2、3と同様に、現像室18b内に撹拌部材25を有している。よって、現像室18bに一時貯留されたトナーは、撹拌部材25により撹拌されるため、パッキングの発生が抑制される。
又、実施例1では、撹拌部材25の回転領域上端T3が、開口部18cの下端T2を通る水平面よりも下方に設けられている。そのため、撹拌部材25の回転に伴って、現像室18bに一時貯留されたトナーが、開口部18cからトナー収容室18aへ大量に戻されるのを低減することができる。よって、現像室18bに、十分な量のトナーを一時貯留することができる。
又、実施例1では、撹拌部材25は、開口部18cとの対向部において、シート部25aが開口部18cの下端から上端へ移動する方向に回転する。即ち、実施例1では、撹拌部材25は、開口部18cを通して現像室18bに供給されたトナーを、供給ローラ20の方へ寄せるように回転する。そのため、図5(a)に示すように、現像室18bに一時貯留されるトナーの剤面(集合としてのトナーの表面)は、開口部18cから供給ローラ20に近づくにつれて、開口部18cの下端T2よりも上方になる。これにより、開口部18cからトナー収容室18aへ落ちて戻るトナーが少なくなる。さらに、開口部18cから落ちるトナーの量が少ないため、トナー収容室18aから現像室18bへ重力に抗して搬送されるトナーが、それらのトナーに遮られることが少ない。よって、現像室18bに、十分な量のトナーを一時貯留することができる。又、開口部18cの下端T2よりも、現像室18bに一時貯留されるトナーの剤面(集合としてのトナーの表面)を上げることができる。その結果、供給ローラ20の表面とトナーとの接触面積が増加し、供給ローラ20へのトナー供給が向上する。
以上、説明したように、実施例1では、現像室18bにおいて、トナーを撹拌しつつ、十分な量のトナーを一時貯留することで、供給ローラ20へのトナー供給を良好に行うことができる。よって、重力に抗してトナーを搬送する構成を有する場合にも、画像白抜けの発生を抑制できる。
<実施例1〜3の比較>
次に、本発明の実施例2,3の有効性を説明するために、実施例1と比較する。
実施例1〜3ともに、(A)トナー充填量200gにおける画像白抜けの評価結果は良好であった。しかしながら、(B)トナー充填量80gにおける画像白抜けの評価において、実施例2,3は、実施例1と比較して、評価結果が良好であった。これは、以下のように考えられる。
現像装置4内のトナー量が少なくなると、トナー収容室18aから現像室18bに、重力に抗して供給されるトナーの量も減少する。そのため、現像装置4内のトナー量が多い場合と比較して、現像室18bに、十分な量のトナーを一時貯留することが難しくなる。よって、実施例1では、トナー充填量80gにおける画像白抜けの評価において、画像白
抜けが発生した。
それに対して、実施例2は、第2の隔壁面26bの最下点c3と境界点c2との間に、当接部材27が設けられている。そして、撹拌部材25の回転に伴い、シート部25aと第1の当接部材面27aとが当接することで、供給ローラ20付近の領域において、供給ローラ20の方へ向かうトナーの流れができる。これにより、供給ローラ20にトナーを効率良く供給することができる。よって、実施例2では、トナー充填量80gにおける画像白抜けの評価において、画像白抜けの発生が抑制されている。
又、実施例3は、撹拌部材25の回転に伴い、シート部25aが、第2の隔壁面26bの最下点c3と境界点c1との間において、第2の隔壁面26bと接触する部分を有するように設けられている。これにより、撹拌部材25と、第2の隔壁面26bの最下点c3から開口部18cの下端T2までの連続する隔壁との間に存在するトナーを、供給ローラ20付近に効率良く運ぶことができる。その結果、供給ローラ20の表面とトナーとの接触面積が増加し、供給ローラ20へのトナー供給が向上する効果が得られる。又、撹拌部材25と当接部材27との当接による供給ローラ20へのトナー供給を向上させることができる。よって、実施例3では、トナー充填量80gにおける画像白抜けの評価において、画像白抜けの発生がより抑制されている。
以上、説明したように、実施例2,3では、現像室18bにおいて、撹拌部材25を、当接部材27や隔壁面と接触させることで、供給ローラ20へのトナー供給をより効率良く行っている。よって、現像装置4内のトナー量が少なく、現像室18bに、十分な量のトナーを一時貯留することが難しい場合にも、画像白抜けの発生を抑制できる。