JP4721426B2 - 現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置 - Google Patents
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Description
図1〜図6にて、この発明の実施の形態1について詳細に説明する。
まず、図1にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図1において、1は画像形成装置としてのカラー複写機の装置本体、2は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部(露光部)、20Y、20M、20C、20BKは各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応したプロセスカートリッジ、21は各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKにそれぞれ収容された像担持体としての感光体ドラム、22は感光体ドラム21上を帯電する帯電部、23Y、23M、23C、23BKは感光体ドラム21上に形成される静電潜像を現像する現像部、24は感光体ドラム21上に形成されたトナー像を中間転写ベルト27に転写する転写バイアスローラ、25は感光体ドラム21上の未転写トナーを回収するクリーニング部を示す。
各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKにおける感光体ドラム21上では、それぞれ、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)の画像形成がおこなわれる。
まず、原稿Dは、原稿搬送部51の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部55のコンタクトガラス53上に載置される。そして、原稿読込部55で、コンタクトガラス53上に載置された原稿Dの画像情報が光学的に読み取られる。
書込み部2において、光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応して射出される。レーザ光は、ポリゴンミラー3に入射して反射した後に、レンズ4、5を透過する。レンズ4、5を透過した後のレーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる(露光工程である。)。
その後、現像工程後の感光体ドラム21表面は、それぞれ、中間転写ベルト27との対向位置に達する。ここで、それぞれの対向位置には、中間転写ベルト27の内周面に当接するように転写バイアスローラ24が設置されている。そして、転写バイアスローラ24の位置で、中間転写ベルト27上に、感光体ドラム21上に形成された各色の画像が、順次重ねて転写される(第1転写工程である。)。
その後、感光体ドラム21表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム21における一連の作像プロセスが終了する。
その後、中間転写ベルト27表面は、中間転写ベルトクリーニング部29の位置に達する。そして、中間転写ベルト27上の未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部29に回収されて、中間転写ベルト27上の一連の転写プロセスが完了する。
詳しくは、記録媒体Pを収納する給紙部61から、給紙ローラ62により給送された転写紙Pが、搬送ガイド63を通過した後に、レジストローラ64に導かれる。レジストローラ64に達した記録媒体Pは、中間転写ベルト27上のトナー像とタイミングを合わせて、第2転写バイアスローラ28の位置に向けて搬送される。
そして、定着工程後の記録媒体Pは、排紙ローラ69によって、装置本体1外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。
なお、装置本体1に設置される4つの作像部は、作像プロセスに用いられるトナーTの色が異なる以外はほぼ同一構造であるので、プロセスカートリッジや現像装置(現像部、現像剤混合部、トナー収容部等で構成される。)における符号のアルファベット(Y、M、C、BK)を省略して図示する。
現像部23は、現像剤混合部34やトナー収容部44に対して離間した位置に設置されているとともに、現像剤混合部34(回収管32や供給管33)に対して着脱自在に構成されている。すなわち、現像部23、現像剤混合部34等の現像装置の各部のレイアウトの自由度が高く、現像装置の各部に対するメンテナンス作業性が高い装置になっている。
本実施の形態1におけるトナーT(現像剤G中のトナーとトナー補給部32内のトナーとである。)は、樹脂及び着色剤からなるトナー母体粒子や添加剤を含有する。
また、本実施の形態1におけるトナーTは、単量体を使用して乳化重合、懸濁重合等の重合反応によって合成する方法や、樹脂自体を熱等によって熔融し噴霧して微粒子化する方法や、水中等へ分散することによって所定の粒子サイズにして得られる母体粒子に添加剤をヘンシェルミキサー等で混合付着させる方法によって製造することができる。
なお、トナー母体粒子やトナー粒子の平均帯電量とは、任意のトナー母体粒子やトナー粒子(添加剤付加後のものである。)について、同一キャリアと同条件で混合撹拌してブローオフ測定によって測定したものである。
添加剤の添加量が、トナー母体粒子に対して0.5重量%以上であれば、現像装置内でトナーがストレスを受け続けた場合にも添加剤の埋没がある一定レベルに保たれる。これに対して、添加剤の添加量が、トナー母体粒子に対して0.5重量%未満の場合には、トナーがストレスを受けたときにほとんどの添加剤がトナーに埋没してしまい、添加剤としての機能が発揮されなくなってしまう。
添加剤の添加量が、トナー母体粒子に対して5重量%以下であれば、キャリア表面への添加剤蓄積量がある一定レベルに抑制される。これに対して、添加剤の添加量が、トナー母体粒子に対して5重量%を超える場合には、ストレスを付与してもキャリア表面上の添加剤蓄積物が過多であるために、それらを充分に掻き落とすことができなくなってしまう。
添加剤として用いられる無機微粒子としては、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸パリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等を用いることができる。その中でも、シリカ、酸化チタンの2種を用いる場合には、トナーに対して添加剤の埋没を抑制する効果と、トナーの帯電を安定させる効果と、が特に大きく発揮される。
キャリアCの核体粒子としては、鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属やマグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の合金又はその化合物等が用いられる。
現像剤混合部34は、現像部23から回収管32内を移動して現像剤供給口34aを介して供給された現像剤Gと、トナー収容部44からトナー補給口34bを介して新しく補給されたトナーTと、を混合して、トナー濃度(現像剤G中のトナーTの割合である。)を均一化するものである。
なお、第1搬送部としての回収管32や第2搬送部としての供給管33は、例えば、吐出型の粉体ポンプや搬送スクリュを用いることができる。
トナー収容部34内のトナーTは、現像部23内のトナーTの消費にともない、トナー補給口34bから現像剤混合部34(現像装置)内に適宜に補給されるものである。現像部23内のトナーTの消費は、回収管32上であって現像剤供給口34a近傍に設置された透磁率センサ40(トナー濃度検知手段)によって検知される。そして、トナー濃度(TC)が所定範囲内になるように制御される。
本実施の形態1では、トナー濃度検知手段としての透磁率センサ40を回収管32の出口(現像剤供給口34b)の近傍に配設しているために、現像剤混合部34に供給された現像剤のトナー濃度を正確に調整制御することができる。
現像剤混合部34は、現像剤供給口34aを介して供給される現像剤と、トナー補給口34bを介して供給されるトナーと、が自重落下するように構成されている。具体的には、現像剤供給口34a及びトナー補給口34bは、現像剤排出口34cに対して鉛直方向上方に配設されている。
さらに、現像剤混合部34には、その落下経路中にて現像剤及び補給トナーが互いに衝突して分散・混合されるための分散・混合部としての分散板(板状部材)35A、35Bが設置されている。
図4を参照して、2つの分散板35A、35B(所定距離をあけて鉛直方向に隣り合う板状部材である。)は、それぞれに形成された複数の貫通穴36が互いに鉛直方向に重ならないように(鉛直方向に投影させた場合に互いの貫通穴36が重ならないように)配設されている。すなわち、上方の分散板36Aの貫通穴36を通過して下方に自重落下する現像剤が、下方の分散板35Bの貫通穴36をそのまま通過せずに、下方の分散板35Bに一度衝突した後にその貫通穴36から下方に自重落下するように、双方の分散板35A、35Bの貫通穴36の位置をずらして配設している。これにより、現像剤混合部34において、現像部23から供給された現像剤と、トナー収容部44から供給されたトナーと、の分散性及び混合性を高めることができる。
貫通穴36の大きさが小さすぎると現像剤が貫通穴36で詰まってしまい、大きすぎると分散板35の混合能力が低下してしまう。本願発明者が粒径の異なるキャリアとトナーとを組み合わせて実験したところ、貫通穴36の大きさが上述の範囲にあるときに、現像剤及び補給トナーが積極的に接触して、現像剤混合部34から現像部23に供給される現像剤の混合状態が良好で帯電量が均一化されることを知得した。
まず、現像剤混合部34の上方(鉛直方向上方)に配設された現像剤供給口34a及びトナー補給口34bから、それぞれ、現像剤(現像工程後でトナー濃度が低下した現像剤である。)とトナー(補給トナー)とが現像剤混合部34内に供給される。
この現像剤混合部34は、駆動源を有することなく、重力によって現像剤及び補給トナーを混合させる方式である。したがって、現像剤混合時に駆動エネルギーが消費されることもなく、故障もほとんどない。現像装置全体としても、現像部23の現像ローラ23a、供給スクリュ23b、回収スクリュ23cを駆動するだけでよいので、現像装置全体として高信頼性化、省電力化、消音化が図れる。
また、本実施の形態1における現像剤混合部34は、スクリュ(撹拌部材)等を用いて混合・撹拌する方式のものに比べて、現像剤にかかるストレスが少ないために、現像剤の寿命が延びることになる。
2成分現像剤のキャリアは、画像形成を繰り返すとトナーや添加剤が表面に付着して汚染されたり、表面の膜がけずれたりして、帯電能力が経時的に劣化する。したがって、キャリアの耐久寿命は、5〜13万枚/kgとなっている。本実施の形態1における現像装置は、キャリア(現像剤)の交換時に、わざわざ現像部を分解する必要がなく、現像剤混合部34の供給管33、回収管32を外すだけで現像部23内に収容されていた現像剤を容易に排出することができる。そのため、現像剤の交換作業が効率化、簡素化される。
図7にて、この発明の実施の形態2について詳細に説明する。
図7は、実施の形態2における現像装置とその近傍とを示す断面図である。本実施の形態2の現像装置は、現像装置にキャリアを補給するキャリア収容部45と現像装置から現像剤を排出する現像剤排出手段とが設けられている点が、前記実施の形態1のものとは相違する。
さらに、現像剤混合部34の底部には、現像剤排出手段として、現像装置内の現像剤の一部又は全部を現像装置外に排出するための開口と、その開口を開閉するシャッタ34eと、が設けられている。
図8にて、この発明の実施の形態3について詳細に説明する。
図8は、実施の形態3における現像装置の現像剤混合部の一部を示す断面図であって、前記実施の形態1における図4に対応する図ある。本実施の形態3の現像装置は、分散板35A、35Bに振動を与える加振手段46が設置されている点が、前記実施の形態1のものとは相違する。
このような構成により、経時に現像剤が劣化により流動性が低下して分散板35A、35B上に現像剤が堆積するような不具合が抑止される。すなわち、加振手段46により分散板35A、35Bに振動を与えることで、現像剤が分散板35A、35Bを通過する速度を上げることができる。
図9にて、この発明の実施の形態4について詳細に説明する。
図9は、実施の形態4における現像装置の現像剤混合部の一部を示す断面図であって、前記実施の形態1における図4に対応する図ある。本実施の形態4の現像装置は、現像剤混合部34の内部に気体を送入する気体送入手段47が設置されている点が、前記実施の形態1のものとは相違する。
図10及び図11にて、この発明の実施の形態5について詳細に説明する。
図10は、実施の形態5における現像装置の現像剤混合部の一部を示す断面図であって、前記実施の形態1における図4に対応する図ある。図11は、現像剤混合部の一部を示す斜視図である。本実施の形態5の現像装置は、2つの分散板35A、35Bの間にすり鉢状部材37と円錐状部材38とが設置されている点が、前記実施の形態1のものとは相違する。
20、20Y、20M、20C、20BK プロセスカートリッジ、
21 感光体ドラム(像担持体)、
23、23Y、23M、23C、23BK 現像部、
23a 現像ローラ、 23b 供給スクリュ、 23c 回収スクリュ、
23d ドクターブレード、 23e 供給部、 23f 回収部、
32 回収管(第1搬送部)、 33 供給管(第2搬送部)、
34 現像剤混合部、
34a 現像剤供給口、 34b トナー補給口、
34c 現像剤排出口、 34d キャリア補給口、
34e シャッタ(現像剤排出手段)、
35、35A、35B 分散板(分散・混合部、板状部材)、 36 貫通穴、
37 すり鉢状部材、 37a 貫通穴、
38 円錐状部材、 40 透磁率センサ(トナー濃度検知手段)、
44、44Y、44M、44C、44B トナー収容部、
45 キャリア収容部、 46 加振手段、 47 気体送入手段、
G 2成分現像剤(現像剤)、 C キャリア、 T トナー。
Claims (10)
- トナーとキャリアとからなる現像剤が収容されるとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像部と、
トナーを収容するトナー収容部と、
前記現像部から第1搬送部によって搬送されて現像剤供給口を介して供給された現像剤と、前記トナー収容部からトナー補給口を介して供給されたトナーと、を混合した後の現像剤を現像剤排出口から排出する現像剤混合部と、
前記現像剤排出口から排出された現像剤を前記現像部に向けて搬送する第2搬送部と、
を備え、
前記現像剤混合部は、前記現像剤供給口を介して供給される現像剤と前記トナー補給口を介して供給されるトナーとを自重落下させるとともに、その落下経路中に当該現像剤及び当該トナーが互いに衝突して分散・混合される分散・混合部を備え、
前記第1搬送部によって搬送された現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を前記現像剤供給口の近傍に設けたことを特徴とする現像装置。 - トナーとキャリアとからなる現像剤が収容されるとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像部と、
トナーを収容するトナー収容部と、
前記現像部から第1搬送部によって搬送されて現像剤供給口を介して供給された現像剤と、前記トナー収容部からトナー補給口を介して供給されたトナーと、を混合した後の現像剤を現像剤排出口から排出する現像剤混合部と、
前記現像剤排出口から排出された現像剤を前記現像部に向けて搬送する第2搬送部と、
を備え、
前記現像剤混合部は、
前記現像剤供給口を介して供給される現像剤と前記トナー補給口を介して供給されるトナーとを自重落下させるとともに、その落下経路中に当該現像剤及び当該トナーが互いに衝突して分散・混合される分散・混合部と、
その内部に気体を送入する気体送入手段と、
を具備したことを特徴とする現像装置。 - トナーとキャリアとからなる現像剤が収容されるとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像部と、
トナーを収容するトナー収容部と、
前記現像部から第1搬送部によって搬送されて現像剤供給口を介して供給された現像剤と、前記トナー収容部からトナー補給口を介して供給されたトナーと、を混合した後の現像剤を現像剤排出口から排出する現像剤混合部と、
前記現像剤排出口から排出された現像剤を前記現像部に向けて搬送する第2搬送部と、
を備え、
前記現像剤混合部は、
前記現像剤供給口を介して供給される現像剤と前記トナー補給口を介して供給されるトナーとを自重落下させるとともに、その落下経路中に当該現像剤及び当該トナーが互いに衝突して分散・混合されるように複数の貫通穴が形成された板状部材と、
前記板状部材の鉛直方向上方又は鉛直方向下方に配設されるとともに、底部に貫通穴を有し、当該貫通穴に向かう傾斜面を有する傾斜部材と、
前記傾斜部材の鉛直方向下方に配設されるとともに、頂点を鉛直方向上方に向けた錐状部材と、
を具備したことを特徴とする現像装置。 - 前記現像剤混合部は、前記板状部材を鉛直方向に複数備え、
前記複数の板状部材は、鉛直方向に隣り合う板状部材における前記複数の貫通穴が互いに鉛直方向に重ならないように配設されたことを特徴とする請求項3に記載の現像装置。 - 前記現像剤混合部は、前記板状部材に振動を与える加振手段を備えたことを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の現像装置。
- 前記現像剤供給口及び前記トナー補給口は、前記現像剤排出口に対して鉛直方向上方に配設されたことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の現像装置。
- 前記現像部は、前記現像剤混合部に対して離間した位置に配設されるとともに当該現像剤混合部に対して着脱自在に構成されたことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載の現像装置。
- 新しいキャリア又は現像剤を収容するとともに、当該キャリア又は当該現像剤を前記現像剤混合部に供給するキャリア収容部をさらに備えたことを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれかに記載の現像装置。
- 装置内の前記現像剤の一部又は全部を装置外に排出する現像剤排出手段をさらに備えたことを特徴とする請求項8に記載の現像装置。
- 請求項1〜請求項9のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
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