JP6447448B2 - 現像装置、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置及びこれに用いられる現像装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、像担持体に形成される静電潜像をトナーで現像する現像装置を備える。現像装置には、像担持体にトナーを供給する現像ローラーと、現像装置内のトナーを現像ローラーの軸方向と平行な方向に搬送する搬送部材と、現像ローラーの表面上に付着するトナーの層厚を規制する規制部材とが設けられる（例えば、特許文献１、２参照）。

特開平８−３００８４号公報 特開２００６−９９０４３号公報

ところで、現像装置内では、現像ローラーとブレード部材との間におけるトナーの摺擦が繰り返されるほどトナーの帯電量が増加する。そのため、搬送部材によるトナーの搬送方向上流側に比べて搬送方向下流側の方がトナーの帯電量が増加し、現像ローラーの長手方向におけるトナーの帯電量に差が生じることがある。

本発明の目的は、現像ローラーで担持されるトナーの帯電量の差を抑制することが可能な現像装置及び画像形成装置を提供することにある。

本発明の一の局面に係る現像装置は、現像剤収容部と、現像ローラーと、規制ブレードと、搬送部材と、供給調整部とを備える。前記現像剤収容部には、トナーを含む現像剤が収容される。前記現像ローラーは、前記トナーを担持する。前記規制ブレードは、前記現像ローラーに対向して設けられ、前記現像ローラーで担持される前記トナーの厚みを規制する。前記搬送部材は、前記現像ローラーに対向して設けられ、前記現像剤収容部に収容されている前記現像剤を前記現像ローラーの長手方向に平行な搬送方向に沿って搬送する。前記供給調整部は、前記現像剤収容部内において前記現像ローラーに前記現像剤が供給される空間が前記搬送部材による前記現像剤の搬送方向の上流側よりも下流側の方が広くなる形状を有する。

本発明の他の局面に係る画像形成装置は、前記現像装置を含み、前記現像装置により現像される画像をシートに転写する画像形成部を備える。

本発明によれば、現像ローラーで担持されるトナーの帯電量の差を抑制することが可能な現像装置及び画像形成装置が提供される。

図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成図である。 図２は、本発明の実施形態に係る現像装置の構成図である。 図３は、本発明の実施形態に係る現像装置の断面図である。 図４は、本発明の実施形態に係る現像装置の部分断面図である。 図５は、本発明の実施形態に係る現像装置の部分断面図である。 図６は、本発明の実施例及び比較例を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格を有さない。

図１に示されるように、画像形成装置１０は、制御部１、画像形成部２、及び給紙部３などを備えるプリンターである。なお、原稿から画像データを読み取る画像読取部などを更に備えるファクシミリー、コピー機、及び複合機なども本発明に係る画像形成装置の一例である。

制御部１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、及びＲＯＭなどを備え、前記ＲＯＭに記憶されている制御プログラムに従って前記ＣＰＵで各種の処理を実行することにより画像形成装置１０を制御する。

画像形成部２は、感光体ドラム２１、帯電装置２２、光走査装置２３、現像装置２４、転写ローラー２５、クリーニング装置２６、及び定着装置２７などを備える電子写真方式の画像形成部である。画像形成装置１０では、制御部１によって画像形成部２が制御されることにより、給紙部３の給紙カセット３１から供給される紙などのシートに画像が形成される画像形成処理（印刷処理）が実行される。

具体的に、画像形成部２では、帯電装置２２によって帯電された感光体ドラム２１の表面に、光走査装置２３による光ビームの走査によって画像データに基づく静電潜像が形成される。そして、感光体ドラム２１の表面に形成された静電潜像は、現像装置２３によりトナーで現像された後、転写ローラー２４によって前記シートに転写される。その後、前記シートに転写されたトナーは、定着装置２７によって前記シートに溶融定着される。なお、感光体ドラム２１の表面に残存するトナーは、クリーニング装置２６によってクリーニングされる。

［現像装置２３］
次に、図２〜図５を参照しつつ、現像装置２３の構成について説明する。以下の説明では、図２〜図５で定義される前後左右及び上下の方向を用いることがある。

図２及び図３に示されるように、現像装置２３は、現像剤収容部４１、撹拌部材４２、搬送部材４３、現像ローラー４４、及び規制ブレード４５を備える。撹拌部材４２、搬送部材４３、現像ローラー４４、及び規制ブレード４５は左右方向（いわゆる主走査方向）に長尺状である。

現像剤収容部４１は、トナーを含む現像剤を収容する容器である。本実施形態に係る現像装置２３では、磁性一成分のトナーが現像剤として用いられる場合を例に挙げて説明する。また、現像剤収容部４１には、撹拌部材４２、搬送部材４３、現像ローラー４４、及び規制ブレード４５が収容される。なお、現像剤収容部４１には、感光体ドラム２１に対向する部分に開口４５Ａが形成されており、現像ローラー４４は、一部が開口部４５Ａから現像剤収容部４１の外側に露出する状態で現像剤収容部４１に支持されている。

また、現像剤収容部４１には、現像剤収容部４１を現像ローラー４４の長手方向の両端部で連通される撹拌室４７及び供給室４８に仕切る仕切壁４６が形成されている。現像剤収容部４１では、補給部４９により不図示のトナー収容部から撹拌室４７に供給される。

撹拌部材４２は、補給部４９から撹拌室４７に供給されるトナーを撹拌しながら現像ローラー４４の長手方向に平行な搬送方向Ｄ１（図３参照）に沿って搬送するスクリューを有する。搬送部材４３は、供給室４８において現像ローラー４４に対向して設けられており、撹拌室４７から供給されるトナーを撹拌しながら現像ローラー４４の長手方向に平行な搬送方向Ｄ２（図３参照）に沿って搬送するスクリューを有する。

即ち、現像剤収容部４１では、撹拌室４７及び供給室４８において、トナーが撹拌部材４２及び搬送部材４３によって搬送方向Ｄ１及び搬送方向Ｄ２に沿って循環搬送される。そして、現像剤収容部４１では、搬送部材４３によって搬送されるトナーが、現像ローラー４４と規制ブレード４５との間で摺擦されることによって帯電する。

現像ローラー４４は、感光体ドラム２１の軸方向に長尺状の回転スリーブ４１０及び複数の第１マグネット部４４１〜第４マグネット部４４４を備える。第１マグネット部４４１〜第４マグネット部４４４は、現像ローラー４４の回転方向に沿って順に隣接して配置されている。そして、現像ローラー４４は、第１マグネット部４４１〜第４マグネット部４４４の磁力によって発生する磁束の作用により、トナーを回転スリーブ４１０の表面で担持して感光体ドラム２１に供給する。

回転スリーブ４１０は現像装置２３の筐体で回転可能に支持されており、第１マグネット部４４１〜第４マグネット部４４４は、現像装置２３の筐体で固定支持されている。即ち、回転スリーブ４１０が不図示の駆動モーターによって回転駆動されても、第１マグネット部４４１〜第４マグネット部４４４は回転しない。

また、現像剤収容部４１において、開口部４５Ａの上部では、現像ローラー４４と規制ブレード４５との間に予め定められた間隙が形成されている。そして、現像ローラー４４は、前記画像形成処理の実行時に図２及び図３における反時計回りに回転される。これにより、規制ブレード４５は、現像剤収容部４１内で現像ローラー４４の表面に付着して担持されるトナーの厚みを規制する。

一方、現像剤収容部４１の底面４１０には、第１底面４１１及び第２底面４１２が形成されている。第１底面４１１は、現像ローラー４４の外周面に沿って円弧状に形成された領域である。また、第２底面４１２は、現像ローラー４４の回転方向における第１底面４１１の下流端部から搬送部材４３の下方に向けて形成された領域である。なお、現像剤収容部４１において、開口部４５Ａの下部では、現像ローラー４４と第１底面４１１との間に予め定められた間隙が形成されている。

第１マグネット部４４１、第２マグネット部４４２、第３マグネット部４４３、及び第４マグネット部４４４は、例えば現像極Ｓ１、回収極Ｎ１、搬送極Ｎ２、及び規制極Ｎ３である。なお、現像ローラー４４が有するマグネット部の極数は４つに限らず、３つ以下又は５つ以上であってもよい。

第１マグネット部４４１は、現像ローラー４４で担持されているトナーを感光体ドラム２１に向けて供給する方向の磁束を発生させる極を有する磁石である。第２マグネット４４２は、第１マグネット部４４１の作用により現像ローラー４４から離間するトナーを現像剤収容部４１内に回収して飛散を防止する磁束を発生させる極を有する磁石である。

第３マグネット部４４３は、現像ローラー４４で現像剤収容部４１内のトナーを汲み上げて搬送する磁束を発生させる極を有する磁石である。現像剤収容部４１では、現像ローラー４４により担持されるトナーが、第３マグネット部４４３の近傍で概ね入れ替わることになる。第４マグネット部４４４は、規制ブレード４５に対向する位置に配置されており、トナーを現像ローラー４４で担持して規制ブレード４５を通過させて搬送する磁束を発生させる極を有する磁石である。

ところで、現像装置２３内では、現像ローラー４４とブレード部材４５との間におけるトナーの摺擦が繰り返されるほどトナーの帯電量が増加する。そのため、搬送部材４３によるトナーの搬送方向Ｄ２上流側に比べて搬送方向Ｄ２下流側の方がトナーの帯電量が増加し、現像ローラー４４の長手方向におけるトナーの帯電量に差が生じることがある。例えば、現像ローラー４４の長手方向におけるトナーの帯電量の差は、現像ローラー４４による現像性能の差となって画像に影響することがある。これに対し、現像装置２３では、現像ローラー４４で担持されるトナーの帯電量の差を抑制することが可能である。
が可能である。

具体的に、現像剤収容部４１内では、搬送部材４３と現像ローラー４４との間に形成される供給空間Ａ１が広いほど、搬送部材４３で搬送されるトナーの現像ローラー４４への供給経路が広がり、トナーが現像ローラー４４に供給されやすくなる。なお、供給空間Ａ１は、現像ローラー４４の回転方向における規制ブレード４５の上流側であって、主に第３マグネット部４４３の近傍の位置に対向する空間である。

即ち、現像剤収容部４１では、現像ローラー４４と搬送部材４３との間に介在する障壁が低いほど、供給空間Ａ１が広くなり現像ローラー４４で担持されるトナーの入れ替え量が増加する。そのため、現像装置２３では、第１底面４１１と第２底面４１２との境界部分が上方に位置しているほど、その境界部分が障壁となって現像ローラー４４へのトナー供給量が減少する。

また、供給室４８では、現像ローラー４４にトナーを汲み上げる極として作用する第３マグネット部４４３の近傍において現像ローラー４４で担持されるトナーの入れ替わり量が多くなる。特に、例えば現像ローラー４４の周方向における第３マグネット部４４３の中央部のように磁束密度が最も高くなる領域でトナーの入れ替わり量が最も多くなる。即ち、第３マグネット部４４３に対向する領域における前記障壁の高さが現像ローラー４４におけるトナーの入れ替わり量に大きく影響する。

そこで、現像装置２３では、現像剤収容部４１の底面４１０が、現像ローラー４４の第３マグネット部４４３の前記中央部に対向する位置であって、第１底面４１１及び第２底面４１２の境界部分に設けられた供給調整部４１３を有する。供給調整部４１３は、現像ローラー４４と搬送部材４３との間に存在する障壁となるため、供給調整部４１３の形状によって、供給室４８で現像ローラー４４に供給されるトナーの量、即ち現像ローラー４４で担持されるトナーの入れ替え量が変化する。

そして、供給調整部４１３は、搬送部材４３によるトナーの搬送方向Ｄ２上流側に比べて搬送方向Ｄ２下流側の方が、現像ローラー４４にトナーが供給される供給空間Ａ１が広くなる形状を有する。より具体的に、供給調整部４１３は、図３〜図５に示されるように、搬送方向Ｄ２の上流側から下流側に向けて徐々に下方に傾斜する形状を有する。なお、図４は図３のＩＶ−ＩＶ矢視における部分断面図、図５は図３のＶ−Ｖ矢視における部分断面図である。即ち、供給調整部４１３は、現像装置２３を後方から見た場合に右下がりの壁部を構成する。これにより、供給空間Ａ１は、搬送方向Ｄ２の上流側よりも下流側の方が広くなる。

また、供給調整部４１３の上面の面積は、図３に示されるように、搬送方向Ｄ２の上流側から下流側に向けて徐々に増加している。即ち、供給調整部４１３は、第１底面４１１及び第２底面４１２の境界として形成されている角錐形状の領域を、搬送方向Ｄ２の上流側から下流側に向けて傾斜する平面でカットした形状を有する。特に、供給調整部４１３の上面は、第２底面４１２から第１底面４１１に向けて下降する形状である。これにより、現像ローラー４４へのトナー供給がより促されることになる。なお、供給調整部４１３は、全体に亘って角錐形状が維持されたまま高さが搬送方向Ｄ２の上流側から下流側に向けて傾斜する形状であってもよい。

以上説明したように、現像装置２３では、現像剤収容部４１の供給室４８において現像ローラー４４に供給されるトナー量は、搬送方向Ｄ２の下流側の方が上流側よりも多くなる。そのため、搬送方向Ｄ２の下流側では、上流側に比べて現像ローラー４４で担持されているトナーの入れ替え量が多くなる。従って、現像ローラー４４で担持されるトナーの長手方向における帯電量の不均衡が抑制され、現像ローラー４４の長手方向における帯電性能の差が抑制される。これにより、例えば画像形成装置１０では、前記画像形成処理によって塗りつぶし画像又はグレー画像などが形成される場合に、現像ローラー４４の長手方向における濃度差、ドット再現性の低下が抑制される。

また、本実施形態では、現像装置２３による現像で用いられる現像剤が磁性一成分のトナーである場合を例に挙げて説明した。一方、現像剤は、例えば非磁性一成分のトナーであってもよい。また、前記現像剤は、非磁性トナー及びキャリアを含む二成分現像剤であってもよい。これらの場合でも、供給調整部４１３により現像ローラー４４にトナーが供給される供給空間Ａ１が搬送方向Ｄ２の上流側よりも下流側の方が広くなるため、現像ローラー４４で担持されるトナーの長手方向における帯電量の不均衡が抑制される。

［実施例］
以下、図６を参照しつつ、画像形成装置１０における印字濃度の差の測定結果について説明する。

まず、本実施例では、測定条件として、京セラドキュメントソリューションズ株式会社製のプリンター「ＬＳ−４３００ＤＮ」の改造機を画像形成装置１０として用いた。また、前記実施例に係る画像形成装置１０では、現像ローラー４４の長手方向において搬送方向Ｄ２の上流側端部における現像ローラー４４と供給調整部４１３との間隙は１ｍｍであり、搬送方向Ｄ２の下流側端部における現像ローラー４４と供給調整部４１３との間隙は４ｍｍである。なお、現像ローラー４４と供給調整部４１３との間隔は、現像ローラー４４と供給調整部４１３の第２底面４１２側の端部との距離である。このように、画像形成装置１０では、搬送方向Ｄ２における上流側端部と下流側端部との間で現像ローラー４４と供給調整部４１３との間隙に３ｍｍの差が生じている。

そして、画像形成装置１０において、初期動作時及び１０万枚印刷の耐久試験後に、濃度が５０％のグレー画像を印刷したときの現像ローラー４４の長手方向の両端部に対応する位置に形成されたグレー画像の濃度を測定した。また、比較例として、画像形成装置１０において、現像ローラー４４と供給調整部４１３との間隙を全域に亘って１ｍｍにした構成についても同様の測定を行った。

ここに、図６には、前記実施例及び前記比較例についての測定結果が示されている。図６に示されるように、初期動作時において、前記比較例に係る画像形成装置１０では、グレー画像の濃度が現像ローラー４４の上流側端部で５２．４％であり、下流側端部で５７．１％であった。即ち、前記比較例に係る画像形成装置１０では、現像ローラー４４の両端部における濃度差が４．７％であった。

また、耐久試験後において、前記比較例に係る画像形成装置１０では、グレー画像の濃度が現像ローラー４４の上流側端部で５４．３％であり、下流側端部で６７．２％であった。即ち、前記比較例に係る画像形成装置１０では、現像ローラー４４の両端部における濃度差が１０．１％であった。

一方、初期動作時において、前記実施例に係る画像形成装置１０では、グレー画像の濃度が現像ローラー４４の上流側端部で５０．５％であり、下流側端部で５１．１％であった。即ち、前記実施例に係る画像形成装置１０では、現像ローラー４４の両端部における濃度差が０．６％であった。

また、耐久試験後において、前記実施例に係る画像形成装置１０では、グレー画像の濃度が現像ローラー４４の上流側端部で５４．３％であり、下流側端部で５５．５％であった。即ち、前記実施例に係る画像形成装置１０では、現像ローラー４４の両端部における濃度差が４．４％であった。

従って、初期動作時及び耐久試験後のいずれにおいても、前記実施例に係る画像形成装置１０は、前記比較例に係る画像形成装置１０に比べて、現像ローラー４４の長手方向の両端部における濃度差が抑制されていることがわかる。これは、供給調整部４１３によって現像ローラー４４の長手方向の両端部における供給空間Ａ１に差が設けられることにより、現像ローラー４４で担持されているトナーの帯電量の差が抑制されたためと考えられる。

また、前記実施例に係る画像形成装置１０では、初期動作時及び耐久試験後の差である耐久変化量が上流側端部で３．８％、下流側端部で４．４％であり、前記比較例に係る画像形成装置１０では、前記耐久変化量が上流側端部で５．７％、下流側端部で１０．１％である。このように、前記実施例に係る画像形成装置１０では、現像剤収容部４１内におけるトナーのチャージアップ及び凝集などが抑制されるため、初期動作時及び耐久試験後の差である耐久変化量においても、前記比較例に係る画像形成装置１０に比べて抑制される。

なお、本発明に係る画像形成装置は、各請求項に記載された発明の範囲において、以上に示された実施形態及び応用例を自由に組み合わせること、或いは実施形態及び応用例を適宜、変形する又は一部を省略することによって構成されることも可能である。

１ 制御部
２ 画像形成部
３ 給紙部
１０ 画像形成装置
２１ 感光体ドラム
２３ 現像装置
４１ 現像剤収容部
４２ 撹拌部材
４３ 搬送部材
４４ 現像ローラー
４５ 規制ブレード
４６ 仕切壁
４７ 撹拌室
４８ 供給室
４９ 補給部
４１１ 第１底面
４１２ 第２底面
４１３ 供給調整部
４４０ 回転スリーブ
４４１ 第１マグネット部
４４２ 第２マグネット部
４４３ 第３マグネット部
４４４ 第４マグネット部

Claims (5)

1. トナーを含む現像剤が収容される現像剤収容部と、
   前記トナーを担持する現像ローラーと、
   前記現像ローラーに対向して設けられ、前記現像ローラーで担持される前記トナーの厚みを規制する規制ブレードと、
   前記現像ローラーに対向して設けられ、前記現像剤収容部に収容されている前記現像剤を前記現像ローラーの長手方向に平行な搬送方向に沿って搬送する搬送部材と、
   前記現像剤収容部内において前記現像ローラーに前記現像剤が供給される空間が前記搬送部材による前記現像剤の搬送方向の上流側よりも下流側の方が広くなる形状を有する供給調整部と、
   を備え、
   前記現像剤収容部が、前記現像ローラーの外周面に沿って形成される円弧状の第１底面と、前記現像ローラーの回転方向における前記第１底面の下流端部から前記搬送部材の下方に向けて形成される第２底面とを有し、
   前記現像ローラー内に、前記現像ローラーに対向して配置される像担持体に前記トナーを供給する磁束を発生させる第１マグネット部と、前記現像ローラーから離間する前記トナーを回収する磁束を発生させる第２マグネット部と、前記現像剤収容部から前記現像ローラーに前記トナーを汲み上げる磁束を発生させる第３マグネット部と、前記トナーを前記現像ローラーで担持して搬送する磁束を発生させる第４マグネット部とが、前記現像ローラーの回転方向に沿って順に隣接して設けられており、
   前記供給調整部が、前記第１底面と前記第２底面との境界部分であって、前記現像ローラーの回転方向における前記第３マグネット部の中央部に対向する位置に形成されており、前記上流側から前記下流側に向けて下方に傾斜し、上面の面積が前記上流側から前記下流側に向けて徐々に増加する形状である現像装置。
2. 前記供給調整部は、前記上流側から前記下流側に向けて傾斜する平面でカットした形状を有する、
   請求項１に記載の現像装置。
3. 前記供給調整部は、上面が平面視で三角形状である、
   請求項２に記載の現像装置。
4. 前記現像剤が、磁性一成分のトナーである請求項１〜３のいずれかに記載の現像装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の現像装置を含み、前記現像装置により現像される画像をシートに転写する画像形成部を備える画像形成装置。

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