JP6010008B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、二成分現像剤を撹拌搬送する撹拌搬送部材を有する現像装置及びその現像装置を備えた画像形成装置に関する。
感光体ドラムに形成された静電潜像をトナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いてトナー像として可視化する現像装置では、トナーとキャリアを撹拌して摩擦帯電させながら搬送する撹拌搬送部材が備えられている。
近年では、画像形成装置の省スペース化の要求が高まっており、現像装置を複数個並列するタンデム型のカラー複写機やカラープリンターにおいては、現像装置を小型化して感光体ドラム間の間隔を狭くすることが必須となっている。特許文献1には、2個の撹拌搬送部材を上下に配置することで、感光体ドラム間の間隔を狭くした現像装置が開示されている。
特許文献1の現像装置のように撹拌搬送部材を上下に配置した場合、現像剤は、上撹拌搬送部材が配置されている上搬送室と、下撹拌搬送部材が配置されている下搬送室とを循環するようになっている。下側の搬送室から上側の搬送室へ現像剤を汲み上げる際には、現像剤を重力に抗して移動させる必要がある。特許文献1の現像装置では、現像剤を汲み上げる送り部材として、現像剤担持体と同軸上に連結されたマグネットローラーが使用されている。
特開平10−142942号公報
しかしながら、上記特許文献1に記載されている現像装置は、送り部材が現像体担持体と同軸上に設けられているので、現像剤担持体の軸方向長さが長くなり、現像装置が大型化する。さらに、現像体担持体と送り部材とを連結した複雑な構造であり、コストアップにも繋がる。
また、上下の搬送室に各々に撹拌搬送部材を配置した場合、上搬送室と下搬送室との連通部において、現像剤担持体に供給される現像剤の量が少なくなる。その結果、連通部のトナーの量が不足し、画像濃度が低下する問題がある。
このため、撹拌搬送部材及び現像剤担持体を感光体ドラムよりも長くして、連通部を除く現像剤担持体の中央の部分で画像形成を行うように構成される場合もあるが、現像装置の感光体ドラムの軸方向における長さが長くなり、装置が大型化する。
そこで、本発明は上記事情を考慮し、撹拌搬送部材を上下に配置しても、感光体ドラムの軸方向における長さが長くならず、上下の搬送室の連通部においても十分な量の現像剤を供給できる現像装置及びその現像装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の現像装置は、キャリア及びトナーを含む二成分現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器内の現像剤を撹拌搬送する第1の撹拌搬送部材及び第2の撹拌搬送部材と、前記第2の撹拌搬送部材から供給される現像剤を磁力により担持する現像剤担持体と、を備え、前記第1の撹拌搬送部材は、前記第2の撹拌搬送部材の下方に配置されるとともに、前記現像剤担持体の軸方向の一方側である第1方向に現像剤を搬送し、前記第2の撹拌搬送部材は、前記第1方向とは反対方向の第2方向に現像剤を搬送しながら前記現像剤担持体に現像剤を供給し、前記現像容器は、前記第1の撹拌搬送部材が内部に配置される第1搬送室と、前記第2の撹拌搬送部材が内部に配置される第2搬送室と、前記第1搬送室と前記第2搬送室とを仕切る仕切り部と、前記第1搬送室及び前記第2搬送室の前記第1方向の端部同士を連通する第1連通部と、前記第1搬送室及び前記第2搬送室の前記第2方向の端部同士を連通する第2連通部と、を有し、前記現像剤担持体の前記第1連通部に対応する領域は、前記現像剤担持体の他の領域よりも磁力の強い第1の強磁領域を形成していることを特徴とする。
このような構成を採用することにより、第1連通部の上方において、現像剤担持体が多くの量の現像剤を担持して搬送できるようになり、その結果、現像剤を第1搬送室から第1連通部を通って第2搬送室へスムーズに汲み上げることができる。したがって、現像剤担持体の第1連通部側の端部に十分な量の現像剤を供給できるので、第1連通部側での画像濃度不足が起こりにくい。また、現像剤担持体の一部を利用して現像剤の汲み上げを強化しているので、現像装置が大きくならず、コストアップを抑えることができる。
本発明の画像形成装置において、前記現像剤担持体の前記第2連通部に対応する領域は、前記現像剤担持体の軸方向における中央部分よりも磁力の強い第2の強磁領域を形成していることを特徴としてもよい。
このような構成を採用することにより、現像剤担持体で、第2連通部の上方に存在する現像剤を第1連通部へ落下しづらくして、より多くの量の現像剤を担持できるようになる。したがって、現像剤担持体の第2連通部側での画像濃度不足が起こりにくい。
本発明の画像形成装置において、前記第1の強磁領域は、前記第1連通部の中央側の端よりも中央方向へ延出し、前記第2の強磁領域は、前記第2連通部の中央側の端よりも中央方向へ延出していることを特徴としてもよい。
このような構成を採用することにより、第1連通部及び第2連通部において、現像剤担持体がより多くの量の現像剤を担持できる。
本発明の画像形成装置は、上記のいずれかに記載の現像装置を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、撹拌搬送部材を上下に配置しても、感光体ドラムの軸方向における長さが長くならず、上下の搬送室の連通部においても十分な量の現像剤を供給できる現像装置を提供できるので、プリンターの左右方向及び前後方向での小型化が可能になる。
本発明の一実施形態に係るカラープリンターの構成の概略を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係るカラープリンターの現像装置を示す側断面図である。 本発明の一実施形態に係るカラープリンターの現像装置を示す背面図である。 本発明の一実施形態に係るカラープリンターの他の現像装置を示す背面図である。
以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る現像装置及び画像形成装置について説明する。
まず、図1を用いて、画像形成装置としてのカラープリンター1の全体の構成について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係るカラープリンターの構成の概略を示す模式図である。なお、以下の説明では、図1における左側を、プリンター1の正面側(前側)とし、正面から見て、前後方向に直交する方向を左右方向とする。
カラープリンター1は、箱型形状のプリンター本体2を備えており、プリンター本体2の下部には用紙(図示せず)を収納した給紙カセット3が設けられ、プリンター本体2の上端には排紙トレイ4が設けられている。
プリンター本体2の上部には、中間転写ベルト5が複数のローラー間に架設され、中間転写ベルト5の下方には、レーザー・スキャニング・ユニット(LSU)で構成される露光器6が配置されている。中間転写ベルト5の下側には、複数の画像形成部7が設けられている。各画像形成部7は、例えば、イエロー(Y)、マゼンダ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色に対応して設けられている。各画像形成部7には、感光体ドラム10が支持軸10aに回転可能に支持されている。感光体ドラム10としては、a-Si(アモルファスシリコン)製の感光体や有機感光体(OPC)を使用できる。感光体ドラム10の周囲には、帯電器11と、現像装置12と、一次転写部13と、クリーニング装置14と、除電器15とが、感光体ドラム10の回転方向(図1の矢印参照)に沿って配置されている。各現像装置12の上方には、現像剤容器16が設けられている。
プリンター本体2の後側には、用紙の搬送経路20が設けられている。搬送経路20の上流端には給紙部21が設けられ、搬送経路20の中流部には中間転写ベルト5の後端に二次転写部22が設けられ、搬送経路20の下流部には定着部23が設けられ、搬送経路20の下流端には排紙口24が設けられている。
次に、このような構成を備えたカラープリンター1の画像形成動作について説明する。
カラープリンター1に電源が投入されると、各種パラメーターが初期化され、定着部23の温度設定等の初期設定が実行される。そして、カラープリンター1に接続されたコンピューター等から画像データが入力され、印刷開始の指示がなされると、以下のようにして画像形成動作が実行される。
まず、帯電器11によって感光体ドラム10の表面が帯電された後、露光器6からのレーザー光(矢印P参照)により感光体ドラム10に対して画像データに対応した露光が行われ、感光体ドラム10の表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置12で対応する色のトナー像に現像される。このトナー像は、一次転写部13において中間転写ベルト5の表面に一次転写される。以上の動作を各画像形成部7が順次繰り返すことによって、中間転写ベルト5上にフルカラーのトナー像が形成される。なお、感光体ドラム10上に残留したトナーはクリーニング装置14で除去され、残留電荷は除電器15によって除電される。
一方、給紙部21によって給紙カセット3又は手指しトレイ(図示せず)から取り出された用紙は、上記した画像形成動作とタイミングを合わせて二次転写部22へと搬送され、二次転写部22において、中間転写ベルト5上のフルカラーのトナー像が用紙に二次転写される。トナー像を二次転写された用紙は、搬送経路20を下流側へと搬送されて定着部23に進入し、この定着部23において用紙にトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙は、排紙口24から排紙トレイ4に排出される。
次に、図2及び図3を参照して、現像装置12を説明する。図2は、現像装置の側面図であり、図3は、現像装置をプリンターの背面側から見た平面図である。現像装置12は、現像容器30と、撹拌搬送部材40と、現像ローラー50と、を備えている。
現像容器30は、撹拌搬送部材40及び現像ローラー50が支持され、現像剤が収容される容器であり、縦長の側面形状を有し、感光体ドラム10の軸方向長さとほぼ同じ長さのボックス状の部材である。現像容器30の上面の後側には、感光体ドラム10の前側下面に面する開口30aが、感光体ドラム10の軸方向に延びるように形成されている。開口30aの下縁には、現像剤の量を規制する規制ブレード31が取り付けられている。
現像容器30の内部は、略水平に配置される仕切り板33によって、下方の第1搬送室35と上方の第2搬送室36とに仕切られている。第1搬送室35は側面視方形の形状を有する。第2搬送室36は、第1搬送室35の高さの2倍程度の高さで、側面視で上に向かって幅が広くなる逆台形状に形成されている。
図3に示されるように、仕切り板33の左右両端には、第1搬送室35と第2搬送室36とを連通する第1連通部37と第2連通部38が形成されている。なお、図3は、現像装置12をプリンター1の背面側から見た図であるので、図3の左右方向は、プリンターの左右方向と逆になっている。したがって、第1連通部37は図3では右側に形成されているが、プリンター1の前側から見た場合は左側となる。以下、プリンターの左右方向を基準として説明する。
第1連通部37の幅W1は20mmであり、感光体ドラム10の長さの8%程度である。第2連通部38の幅W2は20mmであり、感光体ドラム10の長さの8%程度である。
撹拌搬送部材40は、現像剤を撹拌して摩擦帯電させながら搬送するもので、第1スパイラル41と第2スパイラル42とを有する。
第1スパイラル41は、感光体ドラム10の軸方向長さとほぼ同じ長さのスクリューコンベアであり、回転軸41aと、回転軸41aの軸方向に一定のピッチで右巻きの螺旋状に形成された螺旋羽根41bと、回転軸41aの左端に形成された汲み上げ羽根41cと、を有する。汲み上げ羽根41cは4枚の矩形状の薄板を有し、各薄板は、回転軸41aから等しい中心角度で放射状に延びるように形成されている。
第1スパイラル41は、現像容器30の第1搬送室35のほぼ中央に配置されて、回転軸41aの両端が現像容器30に回転可能に支持されている。
第2スパイラル42は、感光体ドラム10の軸方向長さとほぼ同じ長さのスクリューコンベアであり、回転軸42aと、回転軸42aの軸方向に一定のピッチで左巻きの螺旋状に形成された螺旋羽根42bと、を有する。第2スパイラル42の螺旋羽根42bのピッチは第1スパイラル41の螺旋羽根41bのピッチよりも狭くなっている。
第2スパイラル42は、現像容器30の第2搬送室36内の下部に、第1スパイラル41のほぼ真上となるように配置されている。第2スパイラル42の回転軸42aの両端は、現像容器30に回転可能に支持されている。
現像ローラー50は、現像剤を磁力により担持して感光体ドラム10の表面に供給するものであり、感光体ドラム10の軸方向長さとほぼ同じ長さの円柱状の部材である。現像ローラー50は、円筒状のスリーブ51と、スリーブ51内に挿入されるマグネットローラー52と、を有する。現像ローラー50の径は16mmである。
スリーブ51は、非磁性材料で形成された円筒状の部材であり、直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスが印加される。
マグネットローラー52は、円柱状の磁石であり、円周方向に沿って所定の極に着磁されて、右側面視にて反時計回りに、主極N1、搬送極S1、剥離極N2、汲み上げ極N3、規制極S2を形成している(図2参照)。
主極N1は、現像剤を感光体ドラム10に供給する極であり、磁束密度は100mT(Wb/m)である。主極N1と搬送極S1との間、及び、搬送極S1と剥離極N2との間には磁場が形成され、現像剤が主極N1から剥離極N2へ搬送されるようになっている。剥離極N2と汲み上げ極N3は同極であるので磁場が形成されず、現像剤はスリーブ51の表面に保持されずに落下するようになっている。汲み上げ極N3は、現像剤を汲み上げる極であり、磁束密度は45mTである。規制極S2は、汲み上げられた現像剤の量を規制する極であり、磁束密度は60mTである。
図3に示されるように、第1連通部37の上方のマグネットローラー52の汲み上げ極N3には、磁束密度が他の部分よりも高い第1の強磁領域52aが形成されている。第1の強磁領域52aの磁束密度は55mTであり、他の部分に比べて10mT高くなっている。なお、第1の強磁領域52aの磁束密度は最大で60mT〜70mTとする。
第1の強磁領域52aの幅W3は25mmであり、内側の端は第1連通部37の内端よりも内方向に延びて仕切り板33の上方まで達している。第1の強磁領域52aの第1連通部37の内端からの延出距離D1は、第1連通部37の幅W1が20mmの場合、5mmである。延出距離D1は、第1の連通部37の幅W1の5%〜50%が好ましく、より好適には25%程度である。
第1の強磁領域52aを形成する方法としては、マグネットローラー52の該当部分のみを強く着磁させる方法や、予め高い磁束密度を有するピースを形成しておき、マグネットローラー52の該当部分にはめ込む方法等を適用することができる。
現像ローラー50は、現像容器30の第2搬送室36の上部内の、第2スパイラル42の斜め上方に配置されている。現像ローラー50のスリーブ51は、現像容器30に回転可能に支持され、マグネットローラー52はスリーブ51に挿入されて、回転不能に固定されている。マグネットローラー52は、主極N1が現像容器30の開口30aから感光体ドラム10に対向し、汲み上げ極N3が第2スパイラル42に対向し、規制極S2が規制ブレード31に対向するように位置決めされる。
第1スパイラル41の回転軸41a及び第2スパイラル42の回転軸42a、現像ローラー50のスリーブ51は、現像容器30の外に設けられたモータ等の駆動源、減速装置、ギア等で構成される駆動機構(図示されず)によって駆動されて、右側面視にて反時計回りに回転する。
次に、上記構成を備えた現像装置12の作用について説明する。
駆動機構が作動すると、第1搬送室35内では、第1スパイラル41の回転軸41aが回転して、第1搬送室35内の現像剤Dは、螺旋羽根41bによって第2連通部38から第1連通部37へ向かう第1方向A1へ搬送される。
なお、第2スパイラル42の螺旋羽根42bのピッチは、第1スパイラル41の螺旋羽根42bのピッチよりも狭いので、第1スパイラル41と第2スパイラル42とが同じ回転速度で回転する場合、第1スパイラル41による搬送速度は、第2スパイラル42による搬送速度よりも速くなっている。したがって、第1搬送室35では、第1方向A1の下流の部分に現像剤Dが多く溜まるようになっている。
現像剤Dは、第1搬送室35の下流まで搬送されると、汲み上げ羽根41cによって第1連通部37を通って第2搬送室36へ汲み上げられる。第1搬送室35の下流には、前述のように現像剤Dが密に溜まっているとともに、第1スパイラル41の回転によって現像剤Dが絶えず搬送されてくるので、汲み上げ羽根41cによって現像剤Dを第2搬送室36に安定して汲み上げることができる。
第2搬送室36内では、第2スパイラル42の回転軸42aが回転して、汲み上げられた現像剤Dは、螺旋羽根42bによって第1連通部37から第2連通部38へ向かう第2方向A2へ搬送される。この搬送中に、現像剤Dは現像ローラー50の汲み上げ極N3(図2参照)に汲み上げられ、スリーブ51の表面に磁気ブラシを形成する。
磁気ブラシは、規制極S2と規制ブレード31の間を通過する際に、所定の高さに規制される。そして、主極N1に達すると、感光体ドラム10の表面に向かう磁力線に沿って立ち上がって感光体ドラム10の表面に接触する。この際、感光体ドラム10に形成された静電潜像の電位とスリーブ51に印加された現像バイアスの電位との差に応じて、トナーが感光体ドラム10の静電潜像に供給され、静電潜像がトナーで可視化される。
主極N1を通過した現像剤Dは、搬送極S1から剥離極N2まで搬送された後、剥離極N2と汲み上げ極N3間の磁力が発生していない領域でスリーブ51の表面から脱落する。脱落した現像剤Dは現像容器30の内壁に沿って、第2搬送室36の下部へ落下する。
落下した現像剤を含めて第2搬送室36内を第2方向A2の下流まで搬送された現像剤Dは、第2連通部38を通って第1搬送室35に落下する。このように、現像剤Dは、第1搬送室35と第2搬送室36との間を循環しながら撹拌される(図3の白抜き矢印参照)。
上記したように本発明の一実施形態に係る現像装置12によれば、第1連通部37の上方のマグネットローラー52の汲み上げ極N3に第1の強磁領域52aを形成したので、汲み上げ極N3が多くの現像剤Dをスリーブ51の表面に保持して規制極S2へ搬送できるようになる。その結果、第1連通部37の上方の空間の現像剤Dの密度が低くなるので、第1搬送室35の現像剤Dを、第1連通部37から第2搬送室36へスムーズに汲み上げることができる。したがって、第1スパイラル41と第2スパイラル42を上下に配置しても、第1連通部37において現像ローラー50に供給できる現像剤の量が多くなり、第1連通部37に対応する部分の画像濃度不足を解決できる。
また、第1の強磁領域52aを第1連通部37の幅よりも内方向に長くしたので、第1連通部37で、より多くの量の現像剤Dを現像ローラー50に供給できるようになる。さらに、第2搬送室36の中央側にも現像剤Dが供給されるので、第1連通部37から第2搬送室36の中央へ現像剤をスムーズに搬送できる。
さらに、現像ローラー50の一部に第1の強磁領域52aを形成して、現像剤Dの汲み上げ量を増やしたので、現像ローラー50や撹拌搬送部材40の軸方向の長さを、感光体ドラム10の軸方向長さ以上に長くする必要がない。さらに、汲み上げ量を増加させるための新たな機構が不要である。
したがって、簡単な機構でコストアップを抑えつつプリンター1の前後方向及び左右方向の寸法を短くできる。
次に、図4を参照して本発明の他の実施形態に係る現像装置12’について説明する。なお、図4において、上記した実施形態に係る現像装置と同様の構成については図3と同様の符号を図面上に付し、詳細な説明を省略する。
この現像装置12’においては、現像ローラー50のマグネットローラー52’の第2連通部38の上方の汲み上げ極N3に、磁束密度が中央部分よりも高い第2の強磁領域52bが形成されている。第2の強磁領域52bの磁束密度は55mTであり、中央部分に比べて10mT高くなっている。なお、第2の強磁領域52bの磁束密度は最大で60mT〜70mTとする。
第2の強磁領域52bの幅W4は25mmであり、内側の端は第2連通部38の内端よりも内方向に延びて仕切り板33の上方まで達している。第2の強磁領域52bの第2連通部38の内端からの延出距離D2は、第2連通部38の幅W2が20mmの場合、5mmである。延出距離D2は、第2の連通部38の幅W2の5%〜50%が好ましく、より好適には25%である。
この実施形態に係る現像装置12’によれば、現像剤Dが第2搬送室36から第1搬送室35へ落下する第2連通部38の上方のマグネットローラー52の汲み上げ極N3に、第2の磁力強化領域52bを形成したので、現像剤Dが第2連通部38から第1搬送室35へ落下しづらくなり、汲み上げ極N3が多くの現像剤Dをスリーブ51の表面に保持できる。したがって、第2連通部38に対応する部分の画像濃度不足を解決できる。
この実施形態に係る現像装置12’のように、第1の強磁領域52aと第2の強磁領域52bとを形成することが、感光体ドラム10の両端付近での画像濃度不足を改善できるので好ましいが、第1の強磁領域52aのみでも十分な効果を得ることができる。
なお、上記した本発明の実施形態では、第1スパイラル41と第2スパイラル42とを上下に配置したが、厳密な上下方向でなく斜め上方向でもよい。第1スパイラル41と第2スパイラル42は、現像装置のレイアウト等に対応して配置することができる。
上記した本発明の実施形態では、第1スパイラル41によって搬送される現像剤の量が、第2スパイラル42によって搬送される現像剤の量よりも大きい場合を説明したが、搬送される現像剤の量は同じでもよい。
さらに、本発明の実施形態では、プリンター1に本発明の構成を適用した場合について説明したが、他の異なる実施形態では、複写機、ファクシミリ、複合機等のプリンター1以外の画像形成装置に本発明の構成を適用しても良い。
さらに、上記した本発明の実施形態の説明は、本発明に係る現像装置及び画像形成装置における好適な実施の形態を説明しているため、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。すなわち、上記した本発明の実施の形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能であり、上記した本発明の実施の形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
1 プリンター
12 現像装置
30 現像容器
33 仕切り板(仕切り部)
35 第1搬送室
36 第2搬送室
37 第1連通部
38 第2連通部
40 撹拌搬送部材
41 第1スパイラル(第1の撹拌搬送部材)
42 第2スパイラル(第2の撹拌搬送部材)
50 現像ローラー(現像剤担持体)
52a 第1の強磁領域
52b 第2の強磁領域

Claims (3)

  1. キャリア及びトナーを含む二成分現像剤を収容する現像容器と、
    前記現像容器内の現像剤を撹拌搬送する第1の撹拌搬送部材及び第2の撹拌搬送部材と、
    前記第2の撹拌搬送部材から供給される現像剤を磁力により担持する現像剤担持体と、
    を備え、
    前記第1の撹拌搬送部材は、前記第2の撹拌搬送部材の下方に配置されるとともに、前記現像剤担持体の軸方向の一方側である第1方向に現像剤を搬送し、
    前記第2の撹拌搬送部材は、前記第1方向とは反対方向の第2方向に現像剤を搬送しながら前記現像剤担持体に現像剤を供給し、
    前記現像容器は、前記第1の撹拌搬送部材が内部に配置される第1搬送室と、前記第2の撹拌搬送部材が内部に配置される第2搬送室と、前記第1搬送室と前記第2搬送室とを仕切る仕切り部と、前記第1搬送室及び前記第2搬送室の前記第1方向の端部同士を連通する第1連通部と、前記第1搬送室及び前記第2搬送室の前記第2方向の端部同士を連通する第2連通部と、を有し、
    前記現像剤担持体の前記第1連通部に対応する領域は、前記現像剤担持体の他の領域よりも磁力の強い第1の強磁領域を形成し
    前記現像剤担持体の前記第2連通部に対応する領域は、前記現像剤担持体の軸方向における中央部分よりも磁力の強い第2の強磁領域を形成していることを特徴とする現像装置。
  2. 前記第1の強磁領域は、前記第1連通部の中央側の端よりも中央方向へ延出し、前記第2の強磁領域は、前記第2連通部の中央側の端よりも中央方向へ延出していることを特徴とする請求項に記載の現像装置。
  3. 請求項1又は2に記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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