JP6238122B2 - 現像装置、及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
潜像担持体上の静電潜像を現像する現像位置まで現像剤を担持して搬送(以下、担持搬送という)する現像剤担持体には定位置に複数の磁極が内設されている。また、現像剤搬送方向上流側の上流側現像剤担持体(上流現像スリーブ)と、下流側の下流側現像剤担持体(下流現像スリーブ)とを潜像担持体(感光体ドラム)の回転方向に並列に設けられている。
そして、上流側現像剤担持体に磁力で担持搬送する現像剤のトナーで潜像担持体上の静電潜像を現像した後、この現像剤を上流側現像剤担持体から下流側現像剤担持体に渡して、下流側現像剤担持体で担持搬送する。この下流側現像剤担持体で担持搬送する現像剤のトナーで再度、潜像担持体上の静電潜像を現像するというものである。
また、この現像装置では、上流側現像剤担持体の下流側現像剤担持体に現像剤を渡す磁極(以下、現像剤渡し極という)と、下流側現像剤担持体の上流側現像剤担持体から現像剤を受け取る磁極(以下、現像剤受け極という)とを異極性にしている。
この時、現像剤渡し極から飛翔する現像剤の量が所定量以上あれば、磁性体を含む現像剤自体で現像剤渡し極と現像剤受け極との間が繋がれ、繋がった現像剤(以下、現像剤ブリッジという)に磁束が通る磁路(以下、導磁路という)が形成される。すなわち、上流側現像剤担持体で担持搬送されて現像剤渡し極に進入する現像剤量が所定量以上あれば、現像剤ブリッジにより、現像剤渡し極から飛翔した現像剤を現像剤受け極に向けて導く導磁路が形成される。
このように導磁路が形成されることで、上流側現像剤担持体の回転にともなって現像剤渡し極から飛翔する現像剤を、現像剤受け極で受け取って下流側現像剤担持体に担持する現像剤量が安定する。
上流側現像剤担持体と現像剤規制部材との間隔を狭め、上流側現像剤担持体で担持搬送する現像剤量を従来よりも少なく設定したり、現像装置内の現像剤量が変動して上流側現像剤担持体で担持搬送される現像剤量が少なくなったりした場合である。
ここで、一般的な現像装置では回転体である潜像担持体、及び各現像剤担持体の回転中心線方向は略平行に設けられているため、特に回転中心線方向を示す回転体を特定する必要がない限り、以下の説明では、いずれの回転中心線方向も軸方向という。
上記下流側現像剤担持体が受け取る現像剤量が、軸方向で不均一になる現象は、以下の理由により発生する。
このため、上流側現像剤担持体で担持搬送する現像剤量が少なくなると、上流側現像剤担持体で担持搬送される現像剤の量のバラツキが磁力の作用で拡大されて、現像剤ブリッジを形成する現像剤の量のバラツキが許容範囲を越える場合がある。そして、現像剤ブリッジにより形成される導磁路が軸方向で不安定になってしまう。
これは、現像剤渡し極又は現像剤受け極に近かったり、磁性体を含む現像剤量が多かったりする部分ほど磁力線が集中し易いためである。また、磁力線が集中する部分ほど上記導磁路を形成する現像剤量が増すとともに、磁力線が集中しない部分で上記導磁路を形成する現像剤量が減少するためである。
このような現象が発生すると、下流側現像剤担持体で担持搬送する現像剤に含まれるトナー量に軸方向でムラが生じて、記録紙等の記録媒体上に形成する画像に軸方向の濃度ムラが発生してしまう。
磁力で担持した現像剤で潜像担持体上の静電潜像を現像する複数の現像剤担持体を備え、下流側現像剤担持体が上流側現像剤担持体から受け取る現像剤量が下流側現像剤担持体の軸方向で不均一になることを抑制できる現像装置である。
まず、本実施形態に係るプリンタ200の基本的な構成について、図を用いて説明する。
図1は、本実施形態に係るプリンタ200の概略説明図である。
また、互いに鉛直方向に近接して並べられた各トナー像形成部1の図中、右側には、転写ユニット20を備えている。そして、転写ユニット20の図中、右側である記録紙搬送方向下流側には、定着装置47が配置されている。
一方、各トナー像形成部1の図中、左側には、給紙部30を備えている。
各トナー像形成部1は、潜像担持体である感光体3等を収容したプロセスユニット2と、感光体3上に静電潜像を形成する光書込み装置である光書込ユニット10と、感光体3上の静電潜像にトナーで現像する現像装置である現像ユニット50とを有している。
プロセスユニット2は、図中反時計回り方向に回転駆動される潜像担持体であるドラム状の感光体3と、感光体3の周りに配置された帯電装置4、ドラムクリーニング装置5、及び除電ランプ6等とを有しており、これらを共通のケーシングで保持している。そして、このプロセスユニット2は、プリンタ本体100に対して一体的に着脱されるように構成されている。
帯電装置4は、図中、反時計回り方向に回転駆動される感光体3の表面をコロナチャージによって例えば負極性に一様帯電させるものである。
ドラムクリーニング装置5は、感光体3上に形成されたトナー像が、後述する転写ユニット20の中間転写ベルト21上に一次転写される際に、転写されずに残った転写残トナーを除去するものである。
除電ランプ6は、一次転写後の感光体3の電荷を除電して、次の帯電装置4による一様帯電に備えるものである。
各現像ローラは、駆動手段(不図示)によって回転駆動される現像剤担持体である現像スリーブと、現像スリーブに連れ回らないように固定支持され、現像スリーブに内設されたマグネットローラとを有している(図6等参照)。具体的には、第一現像ローラ71は、上流側現像剤担持体である第一現像スリーブ72と、磁界を発生させる磁界発生手段である第一マグネットローラ73とを有している。また、第二現像ローラ75は、下流側現像剤担持体である第二現像スリーブ76と、磁界を発生させる磁界発生手段である第二マグネットローラ77とを有している。
各現像位置では、電源(不図示)から出力される負極性の現像バイアスが印加される各現像スリーブと、感光体3上の静電潜像との間に、負極性のトナーを各現像スリーブ側から静電潜像側に静電移動させる現像ポテンシャルが作用する。また、各現像スリーブと感光体3の一様帯電箇所(地肌部)との間に、負極性のトナーを地肌部側から各現像スリーブ側に静電移動させる非現像ポテンシャルも作用する。
なお、現像によってトナーを消費した現像剤は、第二現像スリーブ76の回転にともなって現像ユニットケース60内に戻される。また、感光体3上のトナー像は、後述する転写ユニット20の中間転写ベルト21上に一次転写(中間転写)される。
このようにして各現像ユニット50に対応したトナー補給装置の駆動が制御(トナー補給制御)されることで、現像にともなってトナー濃度を低下させた現像剤に適量のトナーが補給され、各現像ユニット50内の現像剤のトナー濃度が所定の範囲内に維持される。
一次転写工程を経た感光体3の表面には、中間転写ベルト21上に転写されなかった転写残トナーが付着している。この転写残トナーは、上記したドラムクリーニング装置5によって除去される。このようにして転写残トナーが除去された感光体3の表面は、除電ランプ6によって除電された後、帯電装置4によって再び一様帯電されることとなる。
このようにして無端移動する中間転写ベルト21は、その図中、左側の張架面のおもて面を、M,C,Y,K用の感光体3M,C,Y,Kにそれぞれ当接させており、これによってM,C,Y,K用の一次転写ニップが形成されている。
なお、上記したコロナチャージ方式の各転写チャージャー25に代えて、転写バイアスが印加される転写ローラを用いても良い。
中間転写ベルト21における駆動ローラ22に対する掛け回し箇所には、二次転写バイアスローラ26が中間転写ベルト21のおもて面側から当接しており、これによって二次転写ニップが形成されている。この二次転写バイアスローラ26には、電源や配線からなる電圧印加手段(不図示)によって二次転写バイアスが印加される。これにより、二次転写バイアスローラ26と、接地された駆動ローラ22との間に二次転写電界が形成されることとなる。
ここで、本実施形態のプリンタ200では、上記したように記録紙Pを給紙する給紙部30を備えており、この給紙部30に3つの給紙カセット31を有し、その中に記録紙Pを複数枚重ねた記録紙束の状態で収容している。
そして、いずれかの給紙カセット31の一番上の記録紙Pを所定のタイミングで、ピックアップローラ41により記録紙搬送路44に送り出す際に、分離ローラ対42で下方の記録紙束から分離して1枚づつ送り出す。
この送り出された記録紙Pは、複数の搬送ローラ対43で記録紙搬送路44を搬送され、二次転写部の記録紙搬送方向上流側の近傍に設けられたレジストローラ対45の両ローラ間に挟み込まれる。
二次転写ニップでは、中間転写ベルト21上の4色トナー像が二次転写電界やニップ圧の作用によって記録紙P上に一括して二次転写される。そして、記録紙Pの表面の白色と相まってフルカラー画像となる。
なお、二次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト21表面に付着している二次転写残トナーは、従動ローラ24との間に中間転写ベルト21を挟み込んでいるベルトクリーニング装置27によって中間転写ベルト21表面から除去される。
定着後のフルカラー画像を担持した記録紙Pは、排紙ローラ対49の回転駆動により、プリンタ本体100内から機外に排紙され、プリンタ本体100の図中、右側面に設けられた排紙トレイ110上に排出される。
まず、本実施形態の現像ユニット50の実施例1について、図を用いて説明する。
図2は、トナー像形成部1の現像ユニット50と、感光体3の拡大構成図、図3は、現像ユニット50の現像剤を攪拌搬送する3室である剤供給室52、剤回収室53、及び剤返送室54の長手方向に垂直な一端側の断面説明図である。図4は、現像ユニット50の現像剤を攪拌搬送する3室である剤供給室52、剤回収室53、及び剤返送室54の長手方向に平行な断面説明図である。図5は、現像ユニット50の現像剤を攪拌搬送する3室である剤供給室52、剤回収室53、及び剤返送室54の長手方向に垂直な他端側の断面説明図である。
そして、現像ユニット50は、各現像ローラが配置される現像室51、現像室51の上部に配置された第一現像ローラ71に現像剤を供給する剤供給室52、及び現像室51の下部に配置された第二現像ローラ75から現像剤を回収する剤回収室53を有している。また、剤回収室53で回収した現像剤、及び剤回収室53に補給されたトナーを剤供給室52に搬送する剤返送室54も有している。
なお、これらの内部には、各色に対応した色のトナーと、キャリアを含む現像剤が収容されている。
なお、これらに有する第一現像スリーブ72及び第二現像スリーブ76の回転中心線方向は、上記した略水平方向と平行な感光体3の軸方向と平行になるように配置されている。したがって、以下の説明では、特に、いずれかの現像スリーブの回転中心線方向と感光体3の軸方向とを明確に区別する必要がない限り、いずれかの現像スリーブの回転中心線方向を示す場合であっても、単に軸方向と呼称する。
また、剤回収室53には、第二現像スリーブ76から回収した現像剤と剤回収室53内に補給されたトナーとを攪拌搬送する受取スクリュ68が回転可能に収容されている。
また、剤返送室54には、剤回収室53で回収された現像剤と補給されたトナーとを剤供給室52に攪拌搬送する傾斜スクリュ69が回転可能に収容されている。
また、剤供給室52は剤回収室53の鉛直方向の真上に配置されており、剤供給室52及び剤回収室53はいずれも、図2、図中右側(感光体側)を長手方向の全域に渡って現像室51に連通しているのである。
また、剤回収室53内に収容されている受取スクリュ68も、樹脂等の非磁性材料からなり、感光体3、第一現像ローラ71、第二現像ローラ75、及び供給スクリュ67の軸方向と平行な姿勢で延在するように配置されている。そして、棒状の回転軸部材と、これの周面に螺旋状に立設されたスクリュ羽根とが、モータや駆動伝達系等からなる駆動手段(不図示)によって、図2図中、時計回り方向に一体的に回転駆動される。
この剤返送室54は、現像室51、剤供給室52、及び剤回収室53とは異なり、略水平方向ではなく、略水平方向から傾いた姿勢で延在するように形成されている。
また、剤返送室54内に設けられた傾斜スクリュ69も、樹脂等の非磁性材料からなり、棒状の回転軸部材の周面上にスクリュ羽根が立設さられ、上記剤返送室54内において傾斜した姿勢で延在して設けられている。そして、この傾斜スクリュ69は、モータや駆動伝達系等からなる駆動手段(不図示)によって、図2図中、反時計回り方向に回転駆動される。
なお、剤返送室54は、仕切壁61によって、その大部分が剤供給室52や剤回収室53から仕切られ、仕切壁61に設けられた返送出口開口62aや返送入口開口62bによって、その一部分が剤供給室52や剤回収室53と連通している(図4等参照)。
この搬送の過程において、現像剤は図2図中、矢印Aで示すように現像室51内の第一現像スリーブ72に順次、供給されていき、第一現像ローラ71内の第一マグネットローラ73の磁力によって第一現像スリーブ72に汲み上げられる。
一方、汲み上げられずに供給スクリュ67による現像剤の搬送方向下流側端部付近(図2図中、奥側端部付近)まで搬送された現像剤は、図3に矢印Cで示すように、剤供給室52の底壁に設けられた落とし開口63から剤回収室53内に落下する。
そして、上記した第二マグネットローラ77で形成する反発磁界の影響によって第二現像スリーブ76の表面から離脱した後、図2図中、矢印Bで示すように剤回収室53内に落下する。
そして、この搬送の過程において、上記したトナー補給装置によってトナーが補給される。また、剤供給室52の上記した落とし開口63から落下してくる現像剤を取り込む。
そして、剤返送室54内で、現像剤の搬送方向上流側から下流側への斜め上向きの姿勢で配置された傾斜スクリュ69の回転にともなって、図4に矢印Gで示すように昇り勾配を現像剤が搬送される。この昇り勾配を搬送された現像剤は、傾斜スクリュ69による現像剤の搬送方向下流側端部付近まで搬送されると、図5に矢印Hで示すように、仕切壁61に設けられた返送出口開口62aを通って、剤供給室52内に戻される。
そして、この剤供給室52内に戻された現像剤は、供給スクリュ67による現像剤の搬送方向上流側端部に取り込まれる。
また、光書込ユニット10M,C,Y,Kが、一様帯電後の各感光体3の表面上に静電潜像を形成する潜像形成手段として機能している。
また、各色に対応する現像ユニット50M,C,Y,Kがそれぞれ、感光体3M,C,Y,Kの表面上の静電潜像を現像する現像装置として機能している。
図2に示すように第一現像ローラ71の第一マグネットローラ73には、2つのN極からなる磁極と、3つのS極からなる磁極の、計5つ(複数)の磁極を有している。
第一現像ローラ71の第一マグネットローラ73に設けた5つの磁極のうち、N1の符号を付した磁極は、第一現像スリーブ72を介して第一現像位置74で感光体3に対向する現像極N1である。
また、N2の符号を付した磁極は、第一現像スリーブ72を介して現像剤規制部材である現像ドクタ66の先端と対向しながら、現像剤を現像ドクタ66による層厚規制位置で第一現像スリーブ72表面に向けて引き寄せるための規制極N2である。
また、S1の符号を付した磁極は、第一現像スリーブ72の表面移動にともなって、現像ドクタ66による層厚規制位置を通過した後、第一現像位置74に進入する前の現像剤を第一現像スリーブ72表面上に拘束するための規制後搬送極S1である。
また、S2の符号を付した磁極は、第一現像スリーブ72の表面移動にともなって、第一現像位置74を通過した後の現像剤を、第二現像ローラ75の現像剤受け極N4に渡すための現像剤渡し極S2である。
ここで、第一マグネットローラ73の各磁極は、第一現像スリーブ72に内設されているため、以下の説明では、適宜、例えば、第一現像スリーブ72の現像剤渡し極S2というように呼称する。
第二現像ローラ75の第二マグネットローラ77に設けた5つの磁極のうち、N4の符号を付した磁極は、上記したように第一現像ローラ71の現像剤渡し極S2から、現像剤を受け取るための現像剤受け極N4である。
また、S4の符号を付した磁極は、第二現像スリーブ76の表面移動にともなって、第二現像位置78に進入する前の現像剤を第二現像スリーブ76表面上に拘束するための搬送極S4である。
また、N3の符号を付した磁極は、第二現像スリーブ76を介して第二現像位置78で感光体3に対向する現像極N3である。
また、S6の符号を付した磁極は、第二現像スリーブ76表面移動方向上流側で隣り合っている拘束極S5と同じS極であり、両磁極間に反発磁界を形成する反発極S6である。
そして、第二現像スリーブ76の表面移動にともなって、拘束極S5と反発極S6で形成される反発磁界の影響によって、第二現像スリーブ76表面から現像剤が離脱して剤回収室53に回収されることになる。
ここで、第二マグネットローラ77の各磁極は、第二現像スリーブ76に内設されているため、以下の説明では、適宜、例えば、第二現像スリーブ76の現像剤受け極N4というように呼称する。
また、上記した第一マグネットローラ73及び第二マグネットローラ77の各磁極に対応する符号は、その磁極の各現像スリーブ表面上における磁力が最大となる箇所の位置である磁極のピーク位置(以下、単にピーク位置という)に付されている。
また、供給スクリュ67から第一現像スリーブ72への現像剤の供給が行われる供給位置は、次のような位置である。
図2に示すように、受け部材64の第一現像スリーブ72表面移動方向における、受け部材64の下流端である受け部材下流端65が、第一現像スリーブ72の全表面領域のうち、汲み上げ極S3(汲み上げ磁力最大箇所)よりも下流側の箇所の脇の位置である。そして、第一現像ローラ71の第一現像スリーブ72は、図2図中、矢印Aで示すように受け部材64の受け部材下流端65の脇に進入すると、現像剤の汲み上げを開始する。
図6は、現像ユニット50の第一現像ローラ71と第二現像ローラ75の近接位置付近の拡大説明図、図7は、第一現像スリーブ72から第二現像スリーブ76への現像剤の渡し動作の説明図である。図8は、従来例における、第一現像スリーブ72に担持する現像剤量が多い場合の第一現像スリーブ72から第二現像スリーブ76への現像剤の渡し動作の説明図である。図9は、従来例における、第一現像スリーブ72に担持する現像剤量が少ない場合の第一現像スリーブ72から第二現像スリーブ76への現像剤の渡し動作の説明図である。
そして、ガイド部材80の第一現像スリーブ72に対向する側の端部である第一ローラ側端部81は、現像剤渡し極S2のピーク位置よりも、第一現像スリーブ72の回転方向下流側に対向している。また、ガイド部材80の第二現像スリーブ76に対向する側の端部である第二ローラ側端部82は、現像剤受け極N4よりも、第二現像スリーブ76の回転方向上流側に対向している。
なお、以下に説明する従来例の現像装置と、本実施例の現像装置である現像ユニット50とは、本実施例の現像ユニット50の第一現像スリーブ72と、第二現像スリーブ76の間に、ガイド部材80を設けたことに係る点のみ異なる。したがって、以下の説明では、上記した本実施例の現像ユニット50と同一の部材や同様な機能を果す部材は、同一の名称で呼称するとともに同一の符号を付して説明する。また、上記した本実施例の現像ユニット50と同様な動作や、その作用については、適宜、省略して説明する。また、第一現像ローラ71の第一現像スリーブ72から第二現像ローラ75の第二現像スリーブ76に渡される現像剤に符号90を付して説明する。
ここで、通常、現像装置では、上流側現像剤担持体で担持搬送する軸方向の現像剤量は現像剤規制部材で略均一に規制されるが、厳密には、現像剤の流動性やトナー濃度の経時変化、環境変化等が生じた場合に、所定の許容範囲内のバラツキを有する。
この従来の現像ユニット50も例外ではなく、現像ドクタ66で層厚:Tを規制され、第一現像スリーブ72で担持搬送する現像剤90の現像剤量にも、許容範囲内の軸方向のバラツキを有する。
このため、現像剤90の搬送量が経時の環境変化等で少なくなるなると、第一現像スリーブ72から、第二現像スリーブ76に渡される現像剤90の現像剤量が不安定となる領域に入って、記録紙Pに形成する画像に濃度ムラを生じることがあった。
図8に示すように、第一現像スリーブ72で担持搬送される現像剤90の量が所定量よりも多く、現像剤90の層厚:Tが大きい場合、現像剤90が現像剤渡し極S2と現像剤受け極N4の間で繋がって、経時的に変化する動的な現像剤ブリッジ91が形成される。そして、現像剤ブリッジ91により、現像剤渡し極S2と現像剤受け極N4の間の磁束(磁力線の束)を通す磁路である導磁路が形成される。
上記のように形成された導磁路に磁力線が集中することで、第一現像スリーブ72の回転にともなって現像剤渡し極S2から飛翔した現像剤90を、現像剤受け極N4で受け取って第二現像スリーブ76に担持する現像剤量が安定する。
このように第二現像スリーブ76に担持する現像剤量が安定することで、第二現像スリーブ76で担持搬送するの現像剤90の搬送量が、第二現像スリーブ76の軸方向(図8の奥行き方向)で略均一になる。
具体的には、第一現像スリーブ72で担持搬送される現像剤90の量のバラツキが磁力の作用で拡大されて、現像剤ブリッジ91を形成する現像剤90の量のバラツキが許容範囲を越える場合がある。そして、現像剤ブリッジ91を形成する現像剤の量が少なくなったり、現像剤ブリッジ91に軸方向で途切れたりする領域が生じて、現像剤ブリッジにより形成される導磁路が軸方向で不安定になってしまう。
これは、現像剤渡し極S2又は現像剤受け極N4に近かったり、磁性体であるキャリアを含む現像剤90の量が多かったりする部分ほど磁力線が集中し易いためである。また、磁力線が集中する部分ほど上記導磁路を形成する現像剤90の量が増すとともに、磁力線が集中しない部分で上記導磁路を形成する現像剤90の量が減少するためである。
このような現象が発生すると、第二現像スリーブ76で担持搬送する現像剤90に含まれるトナー量に軸方向でムラが生じて、記録紙P上に形成する画像に軸方向の濃度ムラが発生してしまう。
上記したように第一現像スリーブ72上に汲み上げ極S3で汲み上げられた現像剤90は、第一現像スリーブ72の回転にともなって、現像ドクタ66による層厚規制位置を通過した後、第一現像位置74を通過し、現像剤渡し極S2まで搬送される。
現像剤渡し極S2から飛翔する現像剤90の搬送量が所定量以上あれば、従来例や特許文献1と同様に、磁性体であるキャリアを含む現像剤90自体で現像剤渡し極S2と現像剤受け極N4との間を現像剤90で繋ぐ動的な現像剤ブリッジ91を形成できる。この現像剤ブリッジ91により、現像剤渡し極S2と現像剤受け極N4との間に生じる磁束が通る導磁路を形成することができる。そして、導磁路中に磁力線が集中することで、第一現像スリーブ72の回転にともなって現像剤渡し極S2から飛翔した現像剤90を、現像剤受け極N4で受け取って第二現像スリーブ76に担持する現像剤量が安定する。
このように第二現像スリーブ76に担持する現像剤量が安定することで、第二現像スリーブ76で担持搬送するの現像剤90の搬送量が、第二現像スリーブ76の軸方向(図6、7の奥行き方向)で略均一になる。
本実施例の現像ユニット50では、従来例の構成に加え、上記したように第一現像スリーブ72と第二現像スリーブ76の間に、磁性体からなる導磁路部材として、ガイド部材80を備えている。
そして、現像剤渡し極S2と現像剤受け極N4との間を、キャリアを含む現像剤90自体で繋ぐ動的な現像剤ブリッジ91に加えて、磁性体からなるガイド部材80でも、現像剤渡し極S2と現像剤受け極N4との間に生じる磁束の一部が通る導磁路を形成できる。このため、現像剤ブリッジ91とガイド部材80に、現像剤渡し極S2と現像剤受け極N4との間の磁力線を集中させて安定した導磁路を形成できる。このように安定した導磁路を形成することで、磁性体からなるガイド部材80を設けていない従来例や特許文献1の構成に比べて、安定した現像剤ブリッジ91を形成することが可能となる。
よって、磁力で担持した現像剤90で感光体3上の静電潜像を現像する2つ(複数)の現像スリーブを備え、第二現像スリーブ76が第一現像スリーブ72から受け取る現像剤量が軸方向で不均一になることを抑制できる現像ユニット50を提供できる。
また、第二現像スリーブ76で担持搬送する現像剤90に含まれるトナー量に軸方向でムラが生じることに起因した、記録紙P上に形成する画像に軸方向の濃度ムラが発生することも抑制できる。
上記のように構成することで、第一現像スリーブ72が回転する際の遠心力を利用して、第一現像スリーブ72から第二現像スリーブ76へキャリアとトナーを含む現像剤90などの現像剤を渡す動作をよりスムーズに行うことができる。
そして、図7に示すように磁性体からなるガイド部材80と磁性体であるキャリアを含む現像剤90の動的な現像剤ブリッジ91を合わせたものにより形成される導磁路を、ガイド部材80に現像剤90が接触しない構成よりも安定して形成できる。したがって、ガイド部材80に現像剤90が接触しない構成よりも、上記した導磁路を通る磁力線の数が増え、現像剤90の現像剤ブリッジ91をより安定したものにできる。
第一現像スリーブ72と第二現像スリーブ76の間に磁性体からなるガイド部材80を備えているものの、ガイド部材80と現像剤90とを接触させない構成よりも、安定した現像剤ブリッジ91を形成できる。
また、安定した現像剤ブリッジ91を形成することで、この現像剤ブリッジ91により形成される導磁路もさらに安定させることができる。このように導磁路を安定させることで、例えば、現像ユニット50の動作を停止しても、現像剤渡し極S2と現像剤受け極N4の間に形成される現像剤ブリッジ91は途切れなくなり、静的にも現像剤ブリッジ91が繋がっている状態となる。
このため、第一現像スリーブ72で担持搬送する現像剤90の量が、比較的に少なくなった場合においても、画像ムラの発生を防止することができる。
この現像剤渡し極S2から飛翔する現像剤90を、現像剤受け極N4に向かう方向に、軸方向で略均一に導くためには、ガイド部材80を、次のように設けることが好ましい。現像剤渡し極S2のピーク位置よりも、第一現像スリーブ72の回転方向下流側に、ガイド部材80の第一現像スリーブ72に対向する側の第一ローラ側端部81が対向するようにガイド部材80を配置するものである。
すなわち、ガイド部材80の第一現像スリーブ72に近い側の第一ローラ側端部81を、第一現像スリーブ72の現像剤渡し極S2の磁極のピーク位置よりも、第一現像スリーブ72の回転方向下流側に対向させる。
飛翔する現像剤90は、現像剤渡し極S2よりも第一現像スリーブ72の回転方向下流側でガイド部材80に接触し、現像剤90自体とガイド部材80とが合わさった、軸方向に略均一で磁力線が集中した導磁路により、現像剤受け極N4に向けて導かれる。このため、現像剤渡し極S2から飛翔する際の現像剤量の軸方向におけるバラツキを拡大する現像剤90自体による導磁路の作用を、ガイド部材80に現像剤90を接触させない構成よりもさらに低減でき、軸方向に略均一な現像剤ブリッジ91を形成できる。
したがって、現像剤渡し極S2から飛翔する現像剤90を、第二現像スリーブ76の現像剤受け極N4に向けて、軸方向で略均一に導くことができる。
すなわち、ガイド部材80の第二現像スリーブ76に近い側の第二ローラ側端部82を、第二現像スリーブ76の現像剤受け極N4の磁極のピーク位置よりも、第二現像スリーブ76の回転方向上流側に対向させる。
現像剤90は、現像剤受け極N4よりも第二現像スリーブ76の回転方向上流側の第二ローラ側端部82から、現像剤90自体とガイド部材80とが合わさった、軸方向に略均一で磁力線が集中した導磁路に導かれて、下流側の現像剤受け極N4で受け取られる。このため、ガイド部材80の第二ローラ側端部82が第二現像スリーブ76の回転方向下流側に設けられる構成に比べて、上記導磁路に導かれる現像剤90の流れをスムーズにすることができる。
したがって、第二ローラ側端部82が第二現像スリーブ76に対向する位置の、第二現像スリーブ76の回転方向上流側部分に現像剤90が滞留したり、第二現像スリーブ76で担持搬送する現像剤90の量が軸方向及び搬送方向で変動したりすることを抑制できる。
よって、第二現像スリーブ76で担持搬送する現像剤90を、現像剤受け極N4により、軸方向で均一に受け取ることができる。
定位置に複数の磁極が内設され、潜像担持体(感光体)の回転方向に並列に配置された2つの現像剤担持体である現像剤搬送方向上流側の上流側現像剤担持体(第1現像スリーブ)と下流側の下流側現像剤担持体(第2現像スリーブ)を備えている。
上流側現像剤担持体で担持搬送する現像剤のトナーで潜像担持体上の静電潜像を現像した後、上流側現像剤担持体から下流側現像剤担持体に現像剤を渡し、再度、下流側現像剤担持体で担持搬送する現像剤のトナーで静電潜像を現像するというものである。
そして、上流側現像スリーブの受け渡し極(磁極)と、下流側現像スリーブの受け取り極とを同極性にし、上方に設けた上流側現像剤担持体の受け渡し極から下方に設けられた下流側現像剤担持体の受け取り極に現像剤を渡す動作を補助する部材を設けている。
したがって、画像形成装置が傾斜していたり、画像形成装置内の各振動源の振動が現像装置に伝播したりすると、滑り落ちる現像剤の落下方向が容易に変動して、下流側現像剤担持体に渡される現像剤量が軸方向で不均一になる現象が発生するおそれがある。
この現象は、上流側現像剤担持体で担持搬送する現像剤量を従来よりも少なく設定したり、現像剤量が変動して少なくなったりした場合に顕著になる傾向がある。
このような現象が発生すると、下流側現像剤担持体で担持搬送する現像剤に含まれるトナー量に軸方向でムラが生じて、記録紙等の記録媒体上に形成する画像に軸方向の濃度ムラが発生してしまう。
次に、本実施形態のプリンタ200に備えた現像ユニット50の実施例2について、図を用いて説明する。
本実施例の現像ユニット50と、上記した実施例1の現像ユニット50とでは、ガイド部材80の形状に関わる点のみ異なる。したがって、上記した実施例1と同様な構成・動作、及び作用・効果については、適宜、省略して説明する。また、同一構成の部材や同様な機能を果す構成部材については、特に区別する必要が無い限り、同一の名称で呼称をするとともに、同一の符号を付して説明する。
図10は、本実施例に係る、ガイド部材80の構成説明図である。
具体的には、図10に示すように、第一現像スリーブ72から第二現像スリーブ76に渡される現像剤90が接触する側のガイド部材80の面が、凹曲面状に形成された凹曲面83となっている。
なお、本実施例のガイド部材80は、ガイド部材80の軸方向に垂直な断面における凹曲面83の曲率は、第一現像スリーブ72に近い側の第一ローラ側端部81から第二現像スリーブ76に近い側の第二ローラ側端部82まで、略一定な曲率で形成されている。
第二現像スリーブ76に渡される現像剤90は、第一現像スリーブ72の現像剤渡し極S2から剥離し、第一現像スリーブ72が回転することにより生じる遠心力により、現像剤渡し極S2のピーク位置よりも、第一現像スリーブ72の回転方向下流側に飛翔する。
この飛翔した現像剤90が、導磁路部材であるガイド部材80の凹曲面83に接触することで、第二現像スリーブ76の現像剤受け極N4に向かう方向に、平面状のものよりも、現像剤90をより安定して導くことができる。
したがって、第二現像スリーブ76で担持搬送する現像剤90の量を軸方向で、より均一にすることができ、画像ムラの発生を防止することができる。
次に、本実施形態のプリンタ200に備えた現像ユニット50の実施例3について、図を用いて説明する。
本実施例の現像ユニット50と、上記した実施例2の現像ユニット50とでは、ガイド部材80に形成する凹曲面83の曲率に関わる点のみ異なる。したがって、上記した実施例2と同様な構成・動作、及び作用・効果については、適宜、省略して説明する。また、同一構成の部材や同様な機能を果す構成部材については、特に区別する必要が無い限り、同一の名称で呼称をするとともに、同一の符号を付して説明する。
図11は、本実施例に係る、ガイド部材80の構成説明図である。
具体的には、図11に示すように、ガイド部材80の第一ローラ側端部81側の曲率よりも、第二ローラ側端部82側の曲率を小さく構成している。
このようにガイド部材80に上記した凹曲面83を形成することで、本実施例の現像ユニット50では、次のような効果を奏することができる。
第二現像スリーブ76の現像剤受け極N4に受け取られる際の、キャリアとトナーを含む現像剤90の第二現像スリーブ76の表面に対する移動角度(進入角度)を一律な曲率を有するものよりも鈍角にできる。また、第二現像スリーブ76の表面移動方向における、第二現像スリーブ76と現像剤90との相対速度差を低下させることもできる。これらのため、第二現像スリーブ76による、より安定した現像剤90の受け取りが可能となる。
したがって、第二現像スリーブ76で担持搬送する現像剤90の量を軸方向で、より均一にすることができ、画像ムラの発生を防止することができる。
しかし、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、例えば、磁性体として反磁性体を用いたり、各マグネットローラに有した磁極の磁束密度や位置を最適化したりすることで、現像剤が接触しない導磁路部材を用いたものにも適用可能である。
例えば、3つの現像剤担持体を潜像担持体の回転方向に並列に設け、現像剤搬送方向上流側の上流側現像剤担持体から下流側の下流側現像剤担持体に現像剤を渡し、各現像剤担持体で担持搬送する現像剤で、静電潜像を現像する現像装置にも適用可能である。
但し、上記した本実施形態の現像ユニット50のように、第一現像スリーブ72と第二現像スリーブ76をそれぞれ1つ、つまり2つ備えることで、次のような効果を奏することができる。
現像剤担持体として、第一現像スリーブ72と第二現像スリーブ76の2つのを備えることで、現像剤担持体の数を過剰に増やすことなく現像効率を高めることができ、感光体3上の静電潜像の現像効率とコスト上昇の抑制効果とを両立できる。
例えば、磁性のトナーを用いる1成分現像方式の現像装置にも適用可能である。
但し、上記した本実施形態の現像ユニット50のように、2成分現像方式とすることで、次のような効果を奏することができる。
1成分現像剤のみを現像装置内で攪拌し続ける1成分現像方式の現像装置に比べて、現像剤担持体及びトナーの劣化を抑制し、高耐久な安定した現像ユニット50などの現像装置を提供できる。
例えば、シングル方式でフルカラー画像を形成する画像形成装置にも適用可能である。このシングル方式とは、感光体等の潜像担持体の周りに各色用の複数の現像手段を配設し、使用する現像手段を順次切り換えながら潜像担持体上に形成した各色の可視像を中間転写体に順次重ね合わせて転写する方式である。
また、単色画像だけを形成する画像形成装置や、直接転写方式の画像形成装置にも適用可能である。
また、プリンタに限らず、ファクス、複写機、複合機、及び印刷機等の乾式の現像剤を用いる電子写真方式の画像形成装置に適用可能である。
(態様A)
各マグネットローラに有した複数の磁極などの定位置に複数の磁極が内設され、感光体3などの潜像担持体の回転方向に並列に配置された回転する第一現像スリーブ72と第二現像スリーブ76などの複数の現像剤担持体を備え、キャリアとトナーを含む現像剤90などの現像剤の搬送方向上流側の第一現像スリーブ72などの上流側現像担持体から、下流側の第二現像スリーブ76などの下流側現像担持体に現像剤を渡し、前記潜像担持体上に形成された静電潜像を各現像剤担持体に担持した現像剤で現像する現像ユニット50などの現像装置において、前記上流側現像剤担持体の現像剤渡し極S2などの現像剤渡し極と、前記下流側現像剤担持体の現像剤受け極N4などの現像剤受け極とが異極性であり、前記上流側現像剤担持体と前記下流側現像剤担持体との間に、前記現像剤渡し極と前記現像剤受け極の間に生じる磁束の一部が通る、磁性体からなるガイド部材80などの導磁路部材を設けたことを特徴とするものである。
現像剤渡し極と現像剤受け極との間を磁性体を含む現像剤自体で繋ぐ現像剤ブリッジ91などの現像剤ブリッジに加えて、磁性体からなる導磁路部材でも、現像剤渡し極と現像剤受け極との間に生じる磁束の一部が通る導磁路を形成できる。このため、現像剤ブリッジと導磁路部材に、現像剤渡し極と現像剤受け極との間の磁力線を集中させて安定した導磁路を形成でき、磁性体からなる導磁路部材を設けていない従来例や特許文献1の構成に比べて、安定した現像剤ブリッジを形成することが可能となる。
したがって、上流側現像剤担持体で担持搬送する現像剤量を従来よりも少なく設定したり、現像剤量が変動して少なくなったりした場合でも、上流側現像剤担持体から下流側現像剤担持体が受け取る現像剤の量が軸方向で不均一になることを抑制できる。
よって、磁力で担持した現像剤で潜像担持体上の静電潜像を現像する複数の現像剤担持体を備え、下流側現像剤担持体が上流側現像剤担持体から受け取る現像剤量が下流側現像剤担持体の軸方向で不均一になることを抑制できる現像装置を提供できる。
(態様A)において、第一現像スリーブ72などの前記上流側現像剤担持体の現像剤渡し極S2などの前記現像剤渡し極の磁極のピーク位置は、前記上流側現像剤担持体と第二現像スリーブ76などの前記下流側現像剤担持体の回転中心を結ぶ中心間線分よりも、前記上流側現像剤担持体の回転方向上流側に位置し、前記下流側現像剤担持体の現像剤受け極N4などの前記現像剤受け極の磁極のピーク位置は、前記中心間線分よりも、前記下流側現像剤担持体の回転方向下流側に位置することを特徴とするものである。
これによれば、上記した実施例1(乃至3)で説明したように、上流側現像剤担持体が回転する際の遠心力を利用して、上流側現像剤担持体から下流側現像剤担持体へキャリアとトナーを含む現像剤90などの現像剤を渡す動作をよりスムーズに行うことができる。
(態様A)又は(態様B)において、ガイド部材80などの前記導磁路部材の第一現像スリーブ72などの前記上流側現像剤担持体に近い側の第一ローラ側端部81などの端部は、前記上流側現像剤担持体の現像剤渡し極S2などの前記現像剤渡し極の磁極のピーク位置よりも、前記上流側現像剤担持体の回転方向下流側に対向していることを特徴とするものである。
現像剤渡し極から飛翔する現像剤90などの現像剤は、現像剤渡し極よりも上流側現像剤担持体の回転方向下流側で導磁路部材に接触し、現像剤自体と導磁路部材とが合わさった、軸方向に略均一で磁力線が集中した導磁路により、現像剤受け極に向けて導かれる。このため、現像剤渡し極から飛翔する際の現像剤量の軸方向におけるバラツキを拡大する現像剤自体による導磁路の作用を、導磁路部材に現像剤を接触させない構成よりもさらに低減でき、軸方向に略均一な現像剤ブリッジ91などの現像剤ブリッジを形成できる。
したがって、現像剤渡し極から飛翔する現像剤を、第二現像スリーブ76などの下流側現像剤担持体の現像剤受け極N4などの現像剤受け極に向けて、軸方向で略均一に導くことができる。
(態様C)において、ガイド部材80などの前記導磁路部材の第二現像スリーブ76などの前記下流側現像剤担持体に近い側の第二ローラ側端部82などの端部は、前記下流側現像剤担持体の現像剤受け極N4などの前記現像剤受け極の磁極のピーク位置よりも、前記下流側現像剤担持体の回転方向上流側に対向していることを特徴とするものである。
現像剤は、現像剤受け極よりも下流側現像剤担持体に近い側の導磁路部材の端部から、現像剤自体と導磁路部材とが合わさった、軸方向に略均一で磁力線が集中した導磁路に導かれて、下流側の現像剤受け極で受け取られる。このため、導磁路部材上記端部が下流側現像剤担持体の回転方向下流側に設けられる構成に比べて、上記導磁路に導かれる現像剤の流れをスムーズにすることができる。
したがって、上記端部が下流側現像剤担持体に対向する位置の、下流側現像剤担持体の回転方向上流側部分に現像剤が滞留したり、下流側現像剤担持体で担持搬送する現像剤の量が軸方向及び搬送方向で変動したりすることを抑制できる。
よって、下流側現像剤担持体で担持搬送する現像剤を、現像剤受け極により、軸方向で均一に受け取ることができる。
(態様A)乃至(態様D)のいずれかにおいて、ガイド部材80などの前記導磁路部材の、第一現像スリーブ72などの前記上流側現像剤担持体から第二現像スリーブ76などの前記下流側現像剤担持体に渡されるキャリアとトナーを含む現像剤90などの現像剤が接触する側の面が、凹曲面状に形成された凹曲面83などの凹曲面であることを特徴とするものである。
下流側現像剤担持体に渡される現像剤は、上流側現像剤担持体の現像剤渡し極S2などの現像剤渡し極から離脱し、上流側現像剤担持体が回転することにより生じる遠心力により、現像剤渡し極のピーク位置よりも、上流側現像剤担持体の回転方向下流側に飛翔する。この飛翔した現像剤が、導磁路部材の凹曲面に接触することで、下流側現像剤担持体の現像剤受け極N4などの現像剤受け極に向かう方向に、平面状のものよりも、現像剤をより安定して導くことができる。
したがって、下流側現像剤担持体で担持搬送する現像剤量を第二現像スリーブ76の回転中心線などの軸方向で、より均一にすることができ、画像ムラの発生を防止することができる。
(態様E)において、凹曲面83などの前記凹曲面の第一現像スリーブ72などの前記上流側現像剤担持体に近い側の曲率よりも、第二現像スリーブ76などの前記下流側現像剤担持体に近い側の曲率を小さくしたことを特徴とするものである。
これによれば、上記した実施例3で説明したように、次のような効果を奏することができる。
下流側現像剤担持体の現像剤受け極N4などの現像剤受け極に受け取られる際の、キャリアとトナーを含む現像剤90などの現像剤の下流側現像剤担持体の表面に対する移動角度(進入角度)を一律な曲率を有するものよりも鈍角にできる。また、下流側現像剤担持体の表面移動方向における、下流側現像剤担持体と現像剤との相対速度差を低下させることもできる。これらのため、下流側現像剤担持体による、より安定した現像剤の受け取りが可能となる。
したがって、下流側現像剤担持体で担持搬送する現像剤量を第二現像スリーブ76の回転中心線などの軸方向で、より均一にすることができ、画像ムラの発生を防止することができる。
(態様A)乃至(態様F)のいずれかにおいて、第一現像スリーブ72などの前記上流側現像剤担持体と第二現像スリーブ76などの前記下流側現像剤担持体を、それぞれ1つ備えたことを特徴とするものである。
これによれば、上記した本実施形態で説明したように、次のような効果を奏することができる。
上流側現像剤担持体と下流側現像剤担持体の2つの現像剤担持体を備えることで、現像剤担持体の数を過剰に増やすことなく現像効率を高めることができ、感光体3などの潜像担持体上の静電潜像の現像効率とコスト上昇の抑制効果とを両立できる。
(態様A)乃至(態様G)のいずれかにおいて、現像剤90などの前記現像剤が、トナーとキャリアとからなる2成分現像剤であることを特徴とするものである。
これによれば、上記した本実施形態で説明したように、1成分現像剤のみを現像装置内で攪拌し続ける1成分現像方式の現像装置に比べて、現像剤担持体及びトナーの劣化を抑制し、高耐久な安定した現像ユニット50などの現像装置を提供できる。
感光体3などの潜像担持体上に形成した静電潜像をトナーを用いて現像する現像装置を備えたプリンタ200などの画像形成装置において、前記現像装置として、(態様A)乃至(態様H)のいずれかの現像ユニット50などの現像装置を備えたことを特徴とするものである。
これによれば、上記した本実施形態で説明したように、上記した(態様A)乃至(態様H)のいずれかの現像装置と同様な効果を奏することができる。
2 プロセスユニット
3 感光体
4 帯電装置
5 ドラムクリーニング装置
6 除電ランプ
10 光書込ユニット
20 転写ユニット
21 中間転写ベルト
22 駆動ローラ
23 テンションローラ
24 従動ローラ
25 転写チャージャー
26 二次転写バイアスローラ
27 ベルトクリーニング装置
30 給紙部
31 給紙カセット
41 ピックアップローラ
42 分離ローラ対
43 搬送ローラ対
44 記録紙搬送路
45 レジストローラ対
47 定着装置
47a 定着ローラ
47b 加圧ローラ
49 排紙ローラ対
50 現像ユニット
51 現像室
52 剤供給室
53 剤回収室
54 剤返送室
60 現像ユニットケース
61 仕切壁
62a 返送出口開口
62b 返送入口開口
63 落とし開口
64 受け部材
65 受け部材下流端
66 現像ドクタ
67 供給スクリュ
68 受取スクリュ
69 傾斜スクリュ
71 第一現像ローラ
72 第一現像スリーブ
73 第一マグネットローラ
74 第一現像位置
75 第二現像ローラ
76 第二現像スリーブ
77 第二マグネットローラ
78 第二現像位置
80 ガイド部材
81 第一ローラ側端部
82 第二ローラ側端部
83 凹曲面
90 現像剤
91 現像剤ブリッジ
100 プリンタ本体
110 排紙トレイ
200 プリンタ
L レーザー光
N1 現像極
N2 規制極
N3 現像極
N4 現像剤受け極
S1 規制後搬送極
S2 現像剤渡し極
S3 汲み上げ極
S4 搬送極
S5 拘束極
S6 反発磁極
P 記録紙
Claims (9)
- 定位置に複数の磁極が内設され、潜像担持体の回転方向に並列に配置された回転する複数の現像剤担持体を備え、現像剤の搬送方向上流側の上流側現像剤担持体から、下流側の下流側現像剤担持体に現像剤を渡し、前記潜像担持体上に形成された静電潜像を各現像剤担持体に担持した現像剤で現像する現像装置において、
前記上流側現像剤担持体の現像剤渡し極と、前記下流側現像剤担持体の現像剤受け極とが異極性であり、
前記上流側現像剤担持体と前記下流側現像剤担持体との間に、前記現像剤渡し極と前記現像剤受け極の間に生じる磁束の一部が通る、磁性体からなる導磁路部材を設けたことを特徴とする現像装置。 - 請求項1に記載の現像装置において、
前記上流側現像剤担持体の前記現像剤渡し極の磁極のピーク位置は、前記上流側現像剤担持体と前記下流側現像剤担持体の回転中心を結ぶ中心間線分よりも、前記上流側現像剤担持体の回転方向上流側に位置し、
前記下流側現像剤担持体の前記現像剤受け極の磁極のピーク位置は、前記中心間線分よりも、前記下流側現像剤担持体の回転方向上流側に位置することを特徴とする現像装置。 - 請求項1又は2に記載の現像装置において、
前記導磁路部材の前記上流側現像剤担持体に近い側の端部は、前記上流側現像剤担持体の前記現像剤渡し極の磁極のピーク位置よりも、前記上流側現像剤担持体の回転方向下流側に対向していることを特徴とする現像装置。 - 請求項3に記載の現像装置において、
前記導磁路部材の前記下流側現像剤担持体に近い側の端部は、前記下流側現像剤担持体の前記現像剤受け極の磁極のピーク位置よりも、前記下流側現像剤担持体の回転方向上流側に対向していることを特徴とする現像装置。 - 請求項1乃至4のいずれか一に記載の現像装置において、
前記導磁路部材の、前記上流側現像剤担持体から前記下流側現像剤担持体に渡される現像剤が接触する側の面が、凹曲面状に形成された凹曲面であることを特徴とする現像装置。 - 請求項5に記載の現像装置において、
前記凹曲面の前記上流側現像剤担持体に近い側の曲率よりも、前記下流側現像剤担持体に近い側の曲率を小さくしたことを特徴とする現像装置。 - 請求項1乃至6のいずれか一に記載の現像装置において、
前記上流側現像剤担持体と前記下流側現像剤担持体を、それぞれ1つ備えたことを特徴とする現像装置。 - 請求項1乃至7のいずれか一に記載の現像装置において、
前記現像剤が、トナーとキャリアとからなる2成分現像剤であることを特徴とする現像装置。 - 潜像担持体上に形成した静電潜像をトナーを用いて現像する現像装置を備えた画像形成装置において、
前記現像装置として、請求項1乃至8のいずれか一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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