JP5343632B2 - 現像装置、およびこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、モノクロ/カラー電子写真複写機やレーザプリンタ、ＦＡＸ、ＭＦＰなどの画像形成装置に用いられ、感光体ドラム上に形成された静電潜像をトナーによって現像する現像装置に、トナーとキャリアを用いる２成分現像方式を用いるもので、トルクル方式を採用した現像装置に関するものである。

従来、電子写真の現像方式に用いられる２成分現像方式は、他の現像方式に比べて画像の劣化が少なく、耐久性が良いことが知られている。しかし、この２成分現像方式においても使用が進んでくると、現像剤の中のキャリアへのトナー付着やキャリア表面に施されているコート層の減耗などにより、キャリアのトナー耐電性能が低下して地肌かぶりなどの画像劣化が発生するようになる。

このため、トナー補給時にトナーにキャリアを５〜４０ｗｔ％ほど混合した状態で補給し、現像糟内で余剰になった現像剤を少しずつ排出する、いわゆるトルクル方式を採用し得る。この方式によれば、一定量のキャリアがトナーと一緒に補給され現像糟内の使用されたキャリアと一定の割合で入れ替わるため、トルクル方式以外の通常の２成分現像方式に対して、非常に長い間、画像不良を発生しないという利点がある。

一方で、トルクル方式において、余剰になった現像剤の排出は、現像糟に設けられた排出口からオーバーフローさせて排出する構成のものが多く、装置の設置状態によって現像剤の排出量が一定せず、現像糟内の現像剤の量が多くなり過ぎたり、少なくなり過ぎるという問題があった。

現像剤の排出量を一定にするために、例えば特許文献１には、画像形成装置本体を支える脚部の中心に対応する位置に、現像剤溢出口を設けた現像装置が記載されている。

また、特許文献２には、現像糟の両端に現像剤排出口を設け、この２つの現像剤排出口から排出された現像剤を、現像糟内に戻す還流機構部を備えた現像装置が記載されている。

しかし、特許文献１に記載の現像装置では、脚部の中心と現像装置の中心とは一致しないため、脚部の中心に溢出口を設けても、画像形成装置が傾く方向によって現像装置内の現像剤量が増加するという問題があった。

特許文献２に記載の現像装置では、現像装置に還流機構部を設けるため、現像装置の構造が複雑になり、製造コストが増加するという問題があった。

特許第３０３４７３６号公報 特開２００７−１０２０９８号

本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたもので、簡単な構成で現像装置内の現像剤の量が増加するのを防止することができる現像装置、およびこれを用いた画像形成装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る現像装置は、
現像剤が収容される現像剤収容容器と、該現像剤収容容器内の現像剤を担持して感光体ドラムにトナーを付着させる現像ローラと、前記現像剤を撹拌しながら前記現像剤収容容器内を循環させる撹拌スクリューと、該撹拌スクリューにより循環される前記現像剤を前記現像ローラに供給する供給スクリューと、前記現像剤収容容器内に現像剤を補給する補給口と、前記現像剤収容容器の補給口と同じ側の端部に設けられ、循環している現像剤を排出する第１排出口と、を有する現像装置において、
前記現像剤収容容器の前記第１排出口と反対側の端部に、第２排出口を設け、
前記第２排出口は、前記現像ローラの内部に設けられた磁性体の磁極のうち、前記現像剤収容容器外への現像剤の漏出を防止する封止極に対向して配設され、排出した前記現像剤を収容する排出剤収納部を備え、
前記排出剤収納部は、前記現像剤収容容器の外面に、前記第２排出口を被覆するように取り付けられたものである。

現像剤収容容器の第１排出口と反対側の端部に第２排出口を設けることで、現像装置が傾くことにより、第１排出口から現像剤が排出されずに現像剤収容容器内の現像剤量が増加しても、第２排出口から現像剤を排出する。従って、現像剤収容容器内の現像剤量が、増加するのを防止することができる。

また、現像剤収容容器の第１排出口と反対側の端部に第２排出口を設けるだけなので、簡単な構成で、現像装置内の現像剤量が増加するのを防止することができる。

第２排出口が排出剤収納部を備えることで、第２排出口から排出された現像剤が排出剤収納部に収容される。従って、第２排出口から排出された現像剤が現像装置外に漏れ、機器本体の内部を汚すのを防止することができる。

前記第２排出口は、前記現像ローラの内部に設けられた磁性体の磁極のうち、前記現像剤収容容器外への現像剤の漏出を防止する封止極に対向して配設されることにより、現像剤量が増加していない通常時に、第２排出口から現像剤が排出されることを防止する。すなわち、現像剤が増加した場合にのみ、第２排出口から現像剤を排出することができる。

現像剤収容容器の第１排出口と反対側の端部に第２排出口を設けることで、現像装置が傾くことにより、第１排出口から現像剤が排出されずに現像剤収容容器内の現像剤量が増加しても、第２排出口から現像剤を排出する。従って、現像剤収容容器内の現像剤量が、増加するのを防止することができる。

また、現像剤収容容器の第１排出口と反対側の端部に第２排出口を設けるだけなので、簡単な構成で、現像装置内の現像剤量が増加するのを防止することができる。

本発明の実施形態による画像形成装置の概略図である。 図１の画像形成装置が備えた現像装置の全体斜視図である。 図２の現像装置の現像剤が適量な状態を示す断面図である。 図２の現像装置の現像剤が増加した状態を示す断面図である。

次に、添付図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１に、トナーとキャリアを含む２成分現像剤を用いた電子写真方式のうち、特にトナーのみでなく現像剤を補給するようにしたトリクル方式の画像形成装置１１を示す。この画像形成装置１１は、画像形成ユニット１２と、転写ユニット１３と、露光ユニット１４と、給紙ユニット１５と、クリーニングユニット１６とを備える。

画像形成ユニット１２は、転写ユニット１３の中間転写ベルト１８に沿って４カ所に配置され、それぞれクリーニングユニット１６側からイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の画像形成を行うことにより、中間転写ベルト１８の表面にカラー画像を形成する。各画像形成ユニット１２は、ブラックの画像形成ユニット１２で代表的に示すように、感光体ドラム２０の周囲に帯電装置２１と現像装置２２と清掃装置２３とを備える。

帯電装置２１は、感光体ドラム２０の表面に所定の表面電位を形成するものである。この表面電位は、露光ユニット１４によって露光されることにより静電潜像となる。

現像装置２２は、感光体ドラム２０にトナーを供給するものである。現像装置２２の上方には、現像装置２２に現像剤を補給する現像剤補給容器２６が着脱可能に設置されている。

清掃装置２３は感光体ドラム２０への転写後、この表面に残留するトナーを回収して清掃するものである。

転写ユニット１３は一対の支持ローラ２７、２８に中間転写ベルト１８を架け渡し、駆動手段（図示せず）により支持ローラ２７を駆動させ、中間転写ベルト１８を矢印Ａ方向に駆動するものである。また、転写ユニット１３は、ブラックの感光体ドラム２０で代表的に示すように、感光体ドラム２０と対向して１次転写部を構成する１次転写ローラ３１と、支持ローラ２７と対向して２次転写部を構成する２次転写ローラ３３とを有する。

露光ユニット１４は、感光体ドラム２０に対してレーザ光を照射し、図示しないスキャナで読み取った画像データに対応する静電潜像を形成する。

給紙ユニット１５は、給紙カセット３５に収容した記録媒体３６を順次、搬送ローラ３７を介して２次転写部へと搬送する。２次転写部に搬送された記録媒体３６にはトナー像が転写され、定着ユニット３８で転写されたトナー像が定着された後、排出トレイ３９へと搬出される。

クリーニングユニット１６は中間転写ベルト１８に接離可能で、接近することにより中間転写ベルト１８に残留するトナーを回収してクリーニングする。

図２に、本発明に係る現像装置２２の詳細を示す。現像装置２２を構成する現像剤収容容器４１は、感光体ドラム２０に沿って延びる上面視が長方形形状である。また、その内部は仕切壁４２によって長手方向に沿って第１収容部４３と第２収容部４４とに２分割されている。

第１収容部４３の一端側であって、現像剤の移動方向上流側に形成された現像剤補給口４６が現像剤補給容器２６と連通している。これにより、現像剤補給容器２６から現像剤補給口４６を介して、現像剤収容容器４１に現像剤が補給される。本実施形態では現像剤として、トナーとキャリアを含む２成分現像剤が使用されている。

図３に示すように、第１収容部４３には、補給された現像剤を現像剤補給口４６の反対側の端部まで、混合撹拌しながら搬送を行う撹拌スクリュー４７が収容されている。

また、第２収容部４４には、供給スクリュー４８と、供給スクリュー４８と対向するように配置された現像ローラ４９とが収容されている。供給スクリュー４８は、撹拌スクリュー４７と反対方向に現像剤を搬送しながら現像ローラ４９にトナーを供給する。現像ローラ４９は、感光体ドラム２０にトナーを供給し、現像を行うものである。

仕切り壁４２の両端側に設けられた連通口４５によって、第１収容部４３と第２収容部４４とが連通している。これにより、収容された現像剤が、撹拌スクリュー４７および供給スクリュー４８により、第１収容部４３と第２収容部４４との間を撹拌されながら循環移動するようになっている。

第２収容部４４の現像剤補給口４６と同じ側の端部には、現像剤収容容器４１内の現像剤を排出する第１排出口５１が設けられている。

供給スクリュー４８からトナーの供給を受ける現像ローラ４９は、現像剤収容容器４１の感光体ドラム２０と対向する位置に形成された開口部５０から露出して、感光体ドラム２０と近接するように配置されている。また、現像ローラ４９は、内部にマグネットローラ５２を内包し、その外側に円筒状のスリーブローラ５３をマグネットローラ５２とは独立に回転可能に備えている。マグネットローラ５２は、周囲に５極（Ｎ１、Ｓ１、Ｎ２、Ｓ２、Ｎ３）の磁極を有し、固定されている。

前記５極のうち、Ｓ１極と対向するように、現像剤規制板５６が現像剤収容容器４１の開口部５０の縁に形成されている。

更に、Ｓ３極と対向するように、第２排出口５８が現像剤収容容器４１に設けられている。また、第２排出口５８は、第１排出口５１の反対側の端部に設けられている。第２排出口５８は矩形であり、幅１０ｍｍで高さが２ｍｍである。

第２排出口５８の周りには第２排出口５８を被覆するように、例えば、溶着により現像剤収容容器４１に排出剤収納部５９が取り付けられている。排出剤収納部５９は、現像剤収容容器４１の外面に沿って取り付けられた、箱形状の収容容器である。

次に、本発明に係る現像装置２２の現像動作について説明する。

撹拌スクリュー４７および供給スクリュー４８により、第２収容部４４に搬送された現像剤は、Ｓ２極の磁力によって供給スクリュー４８から現像ローラ４９上に持ち上げられる。そして、現像ローラ４９に持ち上げられた現像剤は、現像ローラ４９の回転とＮ２極の磁力によって、現像剤規制板５６に搬送される。現像剤規制板５６では、この現像剤規制板５６と現像ローラ４９表面との隙間によって、現像ローラ４９へ送る現像剤量を規制している。本実施形態では、規制板５６と現像ローラ４９との隙間を０．３から０．６ｍｍ程度に調整し現像剤量を規制しているが、現像剤量をより安定にするため、現像剤規制板５６と対向する部分にＳ１極を設け、現像剤規制能力を安定にしている。

現像剤規制板５６を通過した現像剤は、Ｎ１極で感光体ドラム２０上の潜像を現像する。現像を終えた現像剤は、現像剤収容容器４１と現像ローラ４９との隙間５７から現像剤収容容器４１内に戻される。隙間５７に設けられた封止極であるＳ３極により、隙間５７から現像剤収容容器４１外への現像剤の漏出が防止される。また、現像剤収容容器４１に戻された現像剤は、所定の現像剤量を超えると、供給スクリュー４８の端部に形成された逆巻きスクリュー（図示せず）を乗り越えて第１排出口５１から排出される。

画像形成装置１１が傾いた状態で設置されるなどにより、現像装置２２が第１排出口５１側の端部を上方に、第２排出口５８側の端部を下方にして傾くと、第１排出口５１からの現像剤の排出量が少なくなる。すると、図４に示すように、現像装置２２内の現像剤量が増加し、増加した現像剤は第２排出口５８から排出され、排出剤収納部５９に収容される。これにより、簡単な構成で、現像装置２２内に現像剤が増加するのを防止することができる。また、排出剤収納部５９を設けることで、第２排出口５８から排出された現像剤が画像形成装置１１内に漏れ、画像形成装置１１の内部を汚すのを防止することができる。

更に、封止極Ｓ３と対向する位置に第２排出口５８を設けることで、現像剤量が増加していない通常時に第２排出口５８から現像剤が排出されることはない。よって、現像剤が増加した場合にのみ、第２排出口５８から現像剤を排出することができる。

ただし、本発明に係る現像装置２２は、前記実施形態に限定されない。

第２排出口５８に関しては、現像装置２２から、増加した現像剤を適切に排出する限り前記寸法、形状に限定されない。例えば、寸法は、高さ２ｍｍではなく３ｍｍであってもよい。また、形状は矩形ではなく、円形であってもよい。

排出剤収納部５９に関しては、第２排出口５８から排出された現像剤を収容し、かつ、画像形成装置１１内の他の部材と干渉しない限り、前記形状、および取付方法に限定されない。

１１ 画像形成装置
２２ 現像装置
４１ 現像剤収容容器
４６ 補給口
４７ 撹拌スクリュー
４８ 供給スクリュー
４９ 現像ローラ
５１ 第１排出口
５８ 第２排出口
５９ 排出剤収納部

Claims (2)

1. 現像剤が収容される現像剤収容容器と、該現像剤収容容器内の現像剤を担持して感光体ドラムにトナーを付着させる現像ローラと、前記現像剤を撹拌しながら前記現像剤収容容器内を循環させる撹拌スクリューと、該撹拌スクリューにより循環される前記現像剤を前記現像ローラに供給する供給スクリューと、前記現像剤収容容器内に現像剤を補給する補給口と、前記現像剤収容容器の補給口と同じ側の端部に設けられ、循環している現像剤を排出する第１排出口と、を有する現像装置において、
   前記現像剤収容容器の前記第１排出口と反対側の端部に、第２排出口を設け、
   前記第２排出口は、前記現像ローラの内部に設けられた磁性体の磁極のうち、前記現像剤収容容器外への現像剤の漏出を防止する封止極に対向して配設され、排出した前記現像剤を収容する排出剤収納部を備え、
   前記排出剤収納部は、前記現像剤収容容器の外面に、前記第２排出口を被覆するように取り付けられたことを特徴とする現像装置。
2. 請求項１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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