JP5013884B2 - 現像装置、プロセスユニット、画像形成方法及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
現像装置は、感光体ドラムに接触対向して配置されトナーを感光体ドラム上に現像する現像ローラと現像ローラに当接して設けられた供給ローラおよびトナー層規制部材と、トナーを収容するトナー収容室から成る。中間転写体はベルトで構成され、各色のプロセスカートリッジユニットは中間転写ベルトに対向させて並べて配置される。そのためタンデム方式を採用した場合、装置全体の大きさがプロセスカートリッジユニットの並ぶ方向に大きくなってしまうという欠点があった。これを解決する為に、現像装置のトナー収容部を現像ローラやトナー層規制部材の上方向に配置させることによって、各プロセスカートリッジユニットを詰めて並べ、装置の小型化を図るという方策がある。
さらに、近年では、オイルレス定着や低温定着を実現するためにワックス添加されたトナーが用いられることが多いが、そのようなトナーは比較的軟らかくトナー間付着力も高いことから凝集しやすいため、前述の問題を助長している。
このような問題を解決するために、例えば、特許文献1では、トナー供給室とトナー収容室との仕切り壁に複数の開口を設け、適量に制限されたトナーを移動させることによって、トナーの過充填を防止するという方法が用いられる。これには簡単な構成で問題を解決できるという利点がある。また、特許文献2では、現像剤供給室上方に配置された現像剤収容容器の底部に現像剤補給口を設ける。補給口には全長に渡って羽根が設けられ、その回転によってトナーを定量補給するという技術が開示されている。また、特許文献3では、現像装置をトナー供給室とその上方のトナー収容室とに仕切り、両室の連結口に設けられたローラの回転を利用して両室間で現像剤を往復させ、トナー供給室内のトナー充填量を一定に保つ技術が開示されている。
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、仕切り壁上の略水平方向にトナー搬送部材を設け、開口部からトナー供給室に効率よくトナーを送りトナーを使い切ることと、トナー供給室への過剰なトナー供給を防止することの両課題を両立させる現像装置等を提供することである。
本発明の現像装置は、潜像担持体に近接または接触して回転可能に設けられた現像剤担持体と、該現像剤担持体上に現像剤を供給するために回転可能に設けられた現像剤供給部材を含む現像剤供給室と、該現像剤供給室の上方に配置され現像剤を収容する現像剤収容室と、該現像剤収容室と該現像剤供給室との間に設けられ複数の開口部を有する仕切り部材と、該仕切り部材上に設けた現像剤搬送部材と、該現像剤担持体に接触して該現像剤担持体上の現像剤を薄層化する現像剤層規制部材とを有し、該仕切り部材に設けられた複数の開口部が、現像剤収容室から現像剤供給室へ現像剤を補給する現像剤補給用開口部と、現像剤供給室から現像剤収容室へ現像剤を回収する現像剤回収用開口部からなり、現像剤が現像剤収容室と現像剤供給室間で循環する構成であって、該現像剤担持体に所定のバイアスを印加して該潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置において、該現像剤搬送部材が、スクリュ形状部と板形状の組み合わせから構成される攪拌パドルであり、該板形状部は該現像剤補給用開口部上に位置し、該板形状部分の幅が、該現像剤補給用開口部の幅よりも大きく、該板形状部分の奥行きが、該現像剤補給用開口部の奥行きよりも大きく、現像剤補給用開口部の上部では他の部分よりも、該現像剤搬送部材による略水平方向の現像剤搬送力を低くすることを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、さらに、該仕切り部材に少なくとも一つ以上設けられた現像剤補給用開口部周辺での該現像剤搬送部材による現像剤搬送方向が、該現像剤補給用開口部に向かう方向であることを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、さらに、使用される現像剤がワックス成分を含んだ非磁性1成分トナーであることを特徴とする。
また、本発明の画像形成方法は、電子写真方式を用いる画像形成方法において、上記いずれかに記載された現像装置を用いたことを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、潜像を形成する潜像担持体と、潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像装置とを備える画像形成装置であって、前記画像形成装置は、上記いずれかに記載された現像装置を具備したことを特徴とする。
また、本発明のプロセスカートリッジでは、少なくとも潜像担持体を含むプロセスカートリッジとすることで、画像形成装置本体と容易に着脱可能とすることが可能となり、ユーザーメンテナンスが行い易くなる。また、本発明の画像形成装置では、良好な画像を継続して出力することができる。
図1は、本発明の実施形態に係る現像装置とプロセスカートリッジユニットを備える画像形成装置要部の断面図である。各プロセスカートリッジユニット1は、感光体ドラム2、帯電ローラ3、現像装置4、およびクリーニング装置5を一体に結合した構成になっている。各プロセスカートリッジユニット1は各々のストッパーを解除することにより交換できる構成にもなっている。本発明の画像形成装置20は、プロセスカートリッジユニット1を1以上備えている。これで、単色又はカラー画像を得ることができる。
感光体ドラム2は、光導電性の感光層を備える円筒状のドラムである。形状は、ドラムに限定するものではなく、ベルト状であっても良い。この実施形態では、矢印方向に周速150mm/secで回転している。
帯電ローラ3は、感光体ドラム2の表面に圧接されており、感光体ドラム2の回転により従動回転している。帯電ローラ3には図示しない高圧電源により所定のバイアスが印加され、感光体ドラム2の表面を、−500Vに帯電している。
露光手段6は感光体ドラム2に対して画像情報を露光し、静電潜像を形成する。この露光手段6にはレーザーダイオードを用いたレーザービームスキャナやLEDなどが用いられる。
一次転写ローラ8には一次転写バイアスが印加され、感光体ドラム2表面のトナー像は中間転写ベルト7表面に転写される。中間転写ベルト7は、図示しない駆動モータによって図中の矢印方向に回転駆動されるようになっており、各色の可視像が表面に順次重ね転写されることでフルカラー画像を形成する。
形成されたフルカラー画像は、二次転写ローラ9に所定の電圧を印加することにより転写材である用紙10に転写され、図示しない定着装置にて定着され出力される。二次転写ローラ9で転写できず中間転写ベルト7上に残留したトナーは転写ベルトクリーニング装置11に回収される。
ただし、トナー搬送部材106としては、これに限ったものでなく、スクリュ、搬送ベルト、コイル状の回転体等の搬送機能を有するものや、それらと羽根のような板部材や針金を曲げて構成したパドルのようなもの等の解し機能を有するものを組み合わせたものでも良い。
効率よくトナー供給用開口部107に搬送されたトナーは、開口近傍で略水平方向の動きが弱まり、さらに解されて自重によって開口部107を通過しトナー供給室102へと落下移動する。
発泡材料は、103〜1014Ωの電気抵抗値に設定される。供給ローラ105には、現像バイアスに対してトナーの帯電極性と同方向にオフセットさせた値の供給バイアスが印加される。この供給バイアスは、現像ローラ103との当接部で予備帯電されたトナーを現像ローラ103に押し付ける方向に作用する。ただし、オフセットの方向はこれに限ったものではなく、トナーの種類によってはオフセットを0、もしくはオフセットの方向を変えてもよい。供給ローラ105は反時計回りの方向に回転し、表面に付着させたトナーを現像ローラ103の表面に塗布供給する。
層規制部材104は、SUS304CSP、SUS301CSP、リン青銅等の金属板バネ材料を用い、自由端側を現像ローラ103表面に、10〜100N/mの押圧力で当接させたもので、その押圧力下を通過したトナーを薄層化すると共に摩擦帯電によって電荷を付与する。さらに層規制部材104には、摩擦帯電を補助する為に、現像バイアスに対してトナーの帯電極性と同方向にオフセットさせた値の規制バイアスが印加される。
感光体ドラム2上に現像されずに現像ローラ103上に残されたトナーが再びトナー供給室102内へと戻る部分には、封止シール108が現像ローラ103に当接して設けられ、トナーは現像装置外部に漏れでないように封止される。
図4(1)では、トナーの搬送方向が水平方向の場合、同じ水平方向に、仕切り部材109の途中に開口部107を複数設けている。これで、この同じ方向に撹拌パドル106を備え、トナーを搬送し、開口部107からトナーを供給する。図4(2)では図面中の上下方向で、図4(3)では図面中の斜め方向で、図4(4)では図面中の左右・上下方向で示している。
図5(1)に示す撹拌パドル106は、トナーの搬送、撹拌の両方を行うもので、両端のスパイラルスクリュ形状によって中央方向にトナーを送る第1ユニット106aと、中央部では送られてきたトナーを解す第2ユニット106bから構成されている。この第2ユニット106bで、現像剤補給用開口部107上の近傍に搬送された現像剤を解すことができ、トナー供給室102のトナーが少なくなるに従って、トナーの自重によりトナー供給室102に移動する。
図5(2)は、図5(1)に示されている撹拌パドル106の第1ユニット106aのスパイラルスクリュのピッチを、中央の解すための第2ユニット106bに向かうにつれて広くすることで、徐々にトナー搬送力を弱くすることを可能とし、ピッチを調整することでトナー搬送力の調整を行なうことができる。これは、仕切り部材109に少なくとも一つ以上設けられた現像剤補給用開口部107上にて他の部分よりも広くしたことで、トナー搬送力の調整を行なうもので、即ち、撹拌パドル106であるスパイラルスクリュのピッチを現像剤補給用開口部107上で他の部分よりも広く設定することにより、現像剤補給用開口部107近傍での略水平方向での現像剤搬送力を低くすることができる。
図5(3)は、図5(2)に示されている部材の中央部にある解すための第2ユニット106bの無い場合である。これでも、第1ユニット106aのスパイラルスクリュのピッチを調整することでトナー搬送力の調整を行なうことができ、本発明の目的を達成することができる。
図5(4)は、トナー搬送部材の解すための第2ユニット106bとしてパドル形状のものを用いた一例である。これは、撹拌パドル106で、スクリュ形状と板形状の組み合わせから構成されている。特に、撹拌パドル106をスパイラルスクリュ形状と板形状から構成することにより、効率よく現像剤を搬送することと、搬送力を大きくすること無いままで効果的に攪拌することを両立させることができる。
図5(5)は、トナー搬送部材の解しユニット部の幅と奥行きを説明したものである。また、図6は、トナー収容室101とトナー供給室102の間にある仕切り部材に設けられた開口部107の幅と奥行きを説明したものである。これは、現像剤補給用開口部107上にある撹拌パドル106の第2ユニット106bを板形状の幅を開口幅よりも大きくすることで、現像剤補給用開口部107近傍に搬送されてきた現像剤が現像剤補給用開口部107上に届く直前に、略水平方向の現像剤の動きを抑制することができる。さらに、現像剤補給用開口部107上にある板形状の奥行きを開口奥行きよりも大きくすることで、現像剤補給用開口部107上に搬送されてきた全ての現像剤が滞留することなく解されるようになり、現像剤の軟凝集やパッキングを防止でき、トナー供給室102への現像剤供給を円滑に行なうことができる。
Claims (7)
- 潜像担持体に近接または接触して回転可能に設けられた現像剤担持体と、
該現像剤担持体上に現像剤を供給するために回転可能に設けられた現像剤供給部材を含む現像剤供給室と、
該現像剤供給室の上方に配置され現像剤を収容する現像剤収容室と、
該現像剤収容室と該現像剤供給室との間に設けられ複数の開口部を有する仕切り部材と、
該仕切り部材上に設けた現像剤搬送部材と、
該現像剤担持体に接触して該現像剤担持体上の現像剤を薄層化する現像剤層規制部材とを有し、
該仕切り部材に設けられた複数の開口部が、現像剤収容室から現像剤供給室へ現像剤を補給する現像剤補給用開口部と、現像剤供給室から現像剤収容室へ現像剤を回収する現像剤回収用開口部からなり、現像剤が現像剤収容室と現像剤供給室間で循環する構成であって、該現像剤担持体に所定のバイアスを印加して該潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置において、
該現像剤搬送部材が、スクリュ形状部と板形状の組み合わせから構成される攪拌パドルであり、該板形状部は該現像剤補給用開口部上に位置し、該板形状部分の幅が、該現像剤補給用開口部の幅よりも大きく、該板形状部分の奥行きが、該現像剤補給用開口部の奥行きよりも大きく、
現像剤補給用開口部の上部では他の部分よりも、該現像剤搬送部材による略水平方向の現像剤搬送力を低くする
ことを特徴とする現像装置。 - 請求項1に記載された現像装置において、
該仕切り部材に少なくとも一つ以上設けられた現像剤補給用開口部周辺での該現像剤搬送部材による現像剤搬送方向が、該現像剤補給用開口部に向かう方向である
ことを特徴とする現像装置。 - 請求項1または請求項2に記載された現像装置において、
該現像剤補給用開口部上の該現像剤搬送部材が開口部近傍に搬送された現像剤を解す
ことを特徴とする現像装置。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載された現像装置において、
使用される現像剤がワックス成分を含んだ非磁性1成分トナーである
ことを特徴とする現像装置。 - 潜像を担持する潜像担持体と、
前記潜像担持体上の潜像を現像装置とを備える画像形成装置における少なくとも前記潜像担持体と現像装置とを一体に支持して、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、
前記現像装置は、請求項1から請求項4のいずれかに記載された現像装置である
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 電子写真方式を用いる画像形成方法において、
請求項1から請求項4のいずれかに記載された現像装置を用いた
ことを特徴とする画像形成方法。 - 潜像を形成する潜像担持体と、
潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像装置とを備える画像形成装置であって、
請求項1から請求項4のいずれかに記載された現像装置を具備した
ことを特徴とする画像形成装置。
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