JP6508119B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、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。

複写機やプリンタなどといった電子写真方式の画像形成装置では像担持体である感光体ドラムの表面に形成した静電潜像を現像装置で現像することで用紙にトナー像を形成する装置が広く利用されている。現像装置にはトナーの消費に応じてトナーが補給される方式の装置が存在する。このような現像装置に係る従来技術が特許文献１に開示されている。

特許文献１に記載された従来の現像装置はトナーを撹拌混合するための現像室と、現像室に配置された攪拌搬送手段と、現像室の上面に設けられたトナー受入開口と、を備える。現像室にはトナー受入開口を介して重力の作用によりトナーが補給される。攪拌搬送手段はトナー受入開口の下方に対応する部分に搬送能力を低減させた領域を備える。この構成によれば、攪拌搬送手段の搬送能力を低減させた領域において、トナー受入開口に向かうトナーの圧力とトナー受入開口から補給されるトナーの圧力とにバランスがとられ、トナーの消費に応じて自動的にトナー補給されるようになっている。

特開２００４−１５１３４０号公報

特許文献１に記載された従来の現像装置は部分的にトナーの滞留度合いが意図せず増加して循環速度が低下すると、循環してトナー受入開口に戻ってくるトナーが少なくなる。これにより、トナー受入開口をトナーで満たすことができず、補給側から見ると現像装置内のトナーが少なくなった状態と同じ状態になり、トナーが必要以上に現像装置に補給されることになる。その結果、現像ローラー及び現像ローラーの表面に担持されるトナーの量を規制する規制ブレードの周囲でトナーへのストレスが大きくなり、現像ローラーと規制ブレードとの隙間におけるトナーの詰まりに起因する白抜けやトナーの劣化に起因する画像濃度の低下といった画像不良が発生するという課題があった。

本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、現像装置の内部におけるトナーの循環状態を制御し、重力の作用を利用した自動的なトナーの補給を好適に実現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を目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の現像装置は現像容器、攪拌部材及び攪拌室を備える。現像容器は像担持体に供給するための現像剤を収容する。攪拌部材は現像容器の内部に回転可能に支持されて回転軸線方向に沿って現像剤を攪拌しながら搬送する。攪拌室は現像容器の内部に設けられて攪拌部材が配置される。さらに、攪拌室は、その上面に設けられて外部から重力の作用により補給される現像剤を受け入れるための現像剤補給口を有する。攪拌部材は、現像剤補給口に対して攪拌室の内部の現像剤の搬送方向下流側に配置されて現像剤の搬送能力を低減させた搬送能力低減部を有する。攪拌室は、搬送能力低減部と対向する箇所に設けられた現像剤滞留部を有するとともに、現像剤滞留部の内面が現像剤滞留部以外の内面よりも表面粗さが小さい。

本発明の構成によれば、現像剤滞留部以外の領域では現像剤滞留部よりも現像剤の滑り易さが向上し、現像剤の搬送能力を高めることができる。現像容器内の現像剤補給口に向かう現像剤の圧力と現像剤補給口から現像容器内に補給される現像剤の圧力とのバランスを好適に維持することができる。これにより、重力の作用を利用した自動的なトナーの補給を好適に実現することが可能になる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の画像形成部の構成を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の現像装置の水平断面図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の現像装置の垂直断面図である。 本発明の実施形態に係る現像装置に対するトナーのインストール時のインストール終了までのトナー重量の推移を示すグラフである。 本発明の実施形態に係る現像装置について印刷の耐久期間と現像装置内のトナー重量との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を図に基づき説明する。なお、本発明は以下の内容に限定されるものではない。

最初に、本発明の実施形態に係る画像形成装置について、その概略構成を図１及び図２を用いて説明する。図１は画像形成装置の概略構成を示す断面図の一例である。図２は画像形成装置の画像形成部の構成を示す断面図である。画像形成装置１は、例えば外部のコンピュータから印刷ジョブに係る指令を受け付けて印刷を実行する所謂プリンタである。画像形成装置１はコンピュータから画像データ及びジョブ指令に係る信号を受信する。

画像形成装置１は、図１に示すように給紙部２、用紙搬送部３、露光部４、画像形成部１０、トナー補給装置８、転写部５及び定着部６を含む。

給紙部２は複数枚の用紙Ｐを収容し、印刷時に用紙Ｐを１枚ずつ分離して送り出す。用紙搬送部３は給紙部２から送り出された用紙Ｐを転写部５及び定着部６へと搬送し、さらに定着後の用紙Ｐを装置の用紙排出部７に排出する。露光部４は画像データに基づき制御されたレーザー光Ｌを画像形成部１０に向かって照射する。

画像形成部１０は、図２に示すように所定の方向（図２における時計回り）に回転可能に支持された像担持体である感光体ドラム１１の周囲に、その回転方向に沿って帯電部１２、現像装置２０及びクリーニング部１３を備える。なお、現像装置２０とクリーニング部１３との間に転写部５が配置される。トナー補給装置８は現像装置２０の上方に配置されて、重力の作用を利用して現像装置２０にトナーを補給する。

帯電部１２は例えばコロナ放電によって感光体ドラム１１の表面を所定電位に帯電させる。そして、露光部４から照射されたレーザー光Ｌによって感光体ドラム１１の表面に原稿画像の静電潜像が形成される。現像装置２０はこの静電潜像にトナーを供給して現像し、トナー像を形成する。

転写部５は感光体ドラム１１の表面のトナー像を用紙Ｐに転写する。転写後、感光体ドラム１１の表面に残留したトナー等の付着物はクリーニング部１３が除去する。定着部６はトナー像が転写された用紙Ｐを加熱、加圧してトナー像を用紙Ｐに定着させる。

続いて、画像形成部１０の現像装置２０について、その全体構成を図２を用いて説明する。

現像装置２０は、図２に示すように現像容器２１、第１攪拌部材２２、第２攪拌部材２３、現像ローラー２４及び規制ブレード２５を含む。

現像容器２１は像担持体である感光体ドラム１１に供給するための現像剤として一成分現像剤或いは二成分現像剤を収容する容器である。なお、この説明において、現像剤を「トナー」と呼ぶことがある。現像容器２１は例えば合成樹脂から成り、合成樹脂の成型品で構成される。現像容器２１は感光体ドラム１１の軸線方向に細長い形状を成し、その長手方向を水平にして配置される。

現像容器２１はその内部に隔壁２６によって仕切られた第１攪拌室２７と第２攪拌室２８とを備える。第２攪拌室２８は現像ローラー２４の配置領域に隣接して配置される。第１攪拌室２７は第２攪拌室２８を隔てて現像ローラー２４から離隔した領域に配置される。第１攪拌室２７はトナー補給口２７ａ（図２では不図示、図４参照）を備え、図１に示すトナー補給装置８からトナーが補給される。

第１攪拌部材２２は第１攪拌室２７に配置される。第１攪拌部材２２は軸線方向の両端間に設けられた回転軸２２ａの外周面に軸線方向に沿って螺旋状に延びる搬送羽根２２ｂを設けた構成を成す。第１攪拌部材２２は水平方向に延びる軸線回りに回転可能にして現像容器２１に支持される。第１攪拌部材２２は図２において時計回りに回転し、回転軸線方向に沿ってトナーを攪拌しながら搬送する。第１攪拌部材２２の回転により、トナー補給装置８から第１攪拌室２７に補給されたトナーは第２攪拌室２８に導かれる。

第２攪拌部材２３は第２攪拌室２８に配置される。第２攪拌部材２３は軸線方向の両端間に設けられた回転軸２３ａの外周面に軸線方向に沿って螺旋状に延びる搬送羽根２３ｂを設けた構成を成す。第２攪拌部材２３は水平方向に延びる軸線回りに回転可能にして現像容器２１に支持される。第２攪拌部材２３は図２において時計回りに回転し、回転軸線方向に沿ってトナーを攪拌しながら搬送する。第２攪拌部材２３の回転により、第１攪拌室２７から第２攪拌室２８に導かれたトナーは現像ローラー２４に供給される。

現像ローラー２４は第２攪拌室２８の感光体ドラム１１側の領域に配置される現像剤担持体である。現像容器２１は感光体ドラム１１と隣接する箇所に開口部２９を備える。現像ローラー２４はこの開口部２９に臨み、水平方向に延びる軸線回りに回転可能にして現像容器２１に支持される。現像ローラー２４は図２において反時計回りに回転する。現像ローラー２４は周面の一部が現像容器２１の内部に位置し、周面の他の一部が開口部２９から外部に露出して感光体ドラム１１と対向する。

現像ローラー２４は、例えばその内部に永久磁石から成る磁界発生部材（不図示）が固定されたマグネットローラーで構成される。この磁界発生部材の磁力によって、現像ローラー２４はその表面に感光体ドラム１１の表面に供給するトナーを担持し、トナー薄層を形成する。

現像ローラー２４、第１攪拌部材２２及び第２攪拌部材２３は互いに平行を成して現像容器２１に回転可能に支持される。現像ローラー２４、第１攪拌部材２２及び第２攪拌部材２３は不図示のモーターによって回転駆動される。

規制ブレード２５は開口部２９において現像ローラー２４に近接して、その先端が現像ローラー２４の表面に対向するように設けられる。規制ブレード２５は現像ローラー２４が感光体ドラム１１と対向する領域に対して現像ローラー２４の回転方向上流側に配置される。規制ブレード２５はその先端と現像ローラー２４の表面との間に所定の間隔を設けて配置される。規制ブレード２５は現像ローラー２４の表面に担持されるトナーの量を規制する規制部材である。

規制ブレード２５は、例えばＳＵＳ４３０等の磁性体のステンレスで構成される。そして、規制ブレード２５の先端に対向して設けられた現像ローラー２４の磁界発生部材によって現像ローラー２４と規制ブレード２５との間に磁界を発生させる。これにより、規制ブレード２５と現像ローラー２４との間隔だけでなく、磁界の強さによって現像ローラー２４へのトナー付着量が厳密に規制される。したがって、数十ミクロンのトナー薄層の形成が可能となる。

続いて、現像装置２０の詳細な構成について、図１及び図２に加えて図３及び図４を用いて説明する。図３及び図４は現像装置２０の水平断面図及び垂直断面図である。

第１攪拌室２７は、図４に示すように現像剤補給口であるトナー補給口２７ａを備える。トナー補給口２７ａは第１攪拌室２７の上面に設けられてトナー補給装置８の内部と連通する。第１攪拌室２７はトナー補給口２７ａを介して、トナー補給装置８から重力の作用により補給されるトナーを受け入れる。なお、トナー補給装置８は常時、第１攪拌室２７に対するトナーの補給動作を行う。

第１攪拌部材２２は、図３及び図４に示すように搬送能力低減部２２ｃを備える。搬送能力低減部２２ｃはトナー補給口２７ａに対して第１攪拌室２７の内部のトナーの搬送方向下流側に配置される。搬送能力低減部２２ｃは第１攪拌部材２２の他の部分に比べて搬送羽根２２ｂの外径が小さい。これにより、搬送能力低減部２２ｃは第１攪拌部材２２の他の部分に比べてトナーの搬送能力が低減する。

第１攪拌室２７は、図３及び図４に二点鎖線を用いて示した現像剤滞留部２７ｂを有する。現像剤滞留部２７ｂは搬送能力低減部２２ｃと対向する箇所に設けられる。現像剤滞留部２７ｂの内面の算術平均粗さは、例えば０．１以下である。現像剤滞留部２７ｂの内面の粗さは、例えば現像容器２１の成型時に得ることができる。

第１攪拌室２７の現像剤滞留部２７ｂ以外の部分の内面の算術平均粗さは、例えば１．０以上である。すなわち、現像剤滞留部２７ｂの内面は、第１攪拌室２７の現像剤滞留部２７ｂ以外の部分の内面よりも表面粗さが小さい。なお、現像容器２１の全体の内面に関して、現像剤滞留部２７ｂの内面が現像剤滞留部２７ｂ以外の部分の内面よりも表面粗さが小さい構成にしても良い。現像剤滞留部２７ｂ以外の部分の内面の粗さは、例えばブラスト加工による表面処理で得ることができる。以下、現像容器２１の内面に関して、現像剤滞留部２７ｂ以外の算術平均粗さ１．０以上の部分のことを「粗面化領域」と呼ぶことがある。

続いて、本実施形態に関して、実施例の現像装置及び比較例の現像装置によって得られるトナーの循環状態の評価について、図５及び図６を用いて説明する。図５は実施例及び比較例について現像装置に対するトナーのインストール時のインストール終了までのトナー重量の推移を示すグラフである。図６は実施例及び比較例について印刷の耐久期間と現像装置内のトナー重量との関係を示すグラフである。

図５は縦軸が現像装置内のトナーの重量であり、横軸が時間である。実施例の現像装置２０は内面が算術平均粗さ０．１の現像剤滞留部２７ｂに対して、粗面化領域（算術平均粗さ１．０４）が現像剤滞留部２７ｂ以外の第１攪拌室２７の内面のみである場合と、粗面化領域（算術平均粗さ１．０４）が現像剤滞留部２７ｂ以外の現像容器２１の内面全体である場合と、についてトナーの循環状態を評価した。比較例の現像装置は現像容器の全体において粗面化領域が存在せず、現像容器の全体の内面が算術平均粗さ０．１である場合についてトナーの循環状態を評価した。

図５によれば、実施例の現像装置２０は比較例の現像装置よりもインストール終了後の現像装置内のトナー重量が軽いことが確認できた。すなわち、実施例の現像装置２０はトナーの滑り易さが向上して搬送能力が高まり、トナーが必要以上に現像装置２０に補給されない状態になっていると言える。

図６は縦軸が現像装置内のトナーの重量であり、横軸が印刷枚数である。実施例の現像装置２０は内面が算術平均粗さ０．１の現像剤滞留部２７ｂに対して、粗面化領域（算術平均粗さ１．０４）が現像剤滞留部２７ｂ以外の現像容器２１の内面全体である場合についてトナーの循環状態を評価した。比較例の現像装置は現像容器の全体において粗面化領域が存在せず、現像容器の全体の内面が算術平均粗さ０．１である場合についてトナーの循環状態を評価した。

なお、図６によるトナーの循環状態の評価においては、図５によるトナーの循環状態の評価でトナーをインストールした現像装置を引き続き使用した。したがって、印刷枚数０枚時の現像装置内のトナーの重量は実施例と比較例とで異なる。

図６によれば、実施例の現像装置２０は比較例の現像装置よりも印刷の耐久期間に対する現像装置内のトナー重量の増加割合が小さいことが確認できた。例えば、耐久印刷枚数２０００枚までの対する現像装置内のトナーの増加重量は、比較例の現像装置よりも実施例の現像装置２０が小さい。すなわち、実施例の現像装置２０はトナーの滑り易さが向上して搬送能力が高まり、トナーが必要以上に現像装置２０に補給されない状態になっていると言える。

上記の実施形態のように、現像装置２０は、第１攪拌室２７が第１攪拌部材２２の搬送能力低減部２２ｃと対向する箇所に設けられた現像剤滞留部２７ｂを有するとともに、現像剤滞留部２７ｂの内面が現像剤滞留部２７ｂ以外の内面よりも表面粗さが小さくなっている。

トナーは現像容器２１の内面の表面粗さが比較的小さい、所謂鏡面仕上げの状態に近づくに従って現像容器２１の内面に吸着し易くなる。したがって、上記構成によると、現像剤滞留部２７ｂではトナーが滞留し易くなる。一方、現像剤滞留部２７ｂ以外の部分の内面は現像剤滞留部２７ｂの内面よりも表面粗さが大きいので、トナーの滑り易さを向上させて搬送能力を高めることができる。したがって、、現像容器２１内のトナー補給口２７ａに向かうトナーの圧力とトナー補給口２７ａから現像容器２１内に補給されるトナーの圧力とのバランスを好適に維持することができる。これにより、重力の作用を利用した自動的なトナーの補給を好適に実現することが可能になる。

そして、現像装置２０は現像剤滞留部２７ｂの内面の算術平均粗さが０．１以下であるので、現像剤滞留部２７ｂにおいてトナーが滞留し易くなる状態を容易に得ることができる。

また、現像装置２０は現像剤滞留部２７ｂの内面が、第１攪拌室２７の現像剤滞留部２７ｂ以外の部分の内面よりも表面粗さが小さい。これにより、現像装置２０は第１攪拌室２７の現像剤滞留部２７ｂ以外の部分においてトナーの滑り易さを向上させて搬送能力を高めることができる。

また、現像容器２１は、その全体の内面に関して、現像剤滞留部２７ｂの内面が現像剤滞留部２７ｂ以外の部分の内面よりも表面粗さが小さい。これにより、現像容器２１はその内部の、現像剤滞留部２７ｂ以外の部分全体においてトナーの滑り易さを向上させて搬送能力を高めることができる。

また、現像容器２１は現像剤滞留部２７ｂ以外の部分の内面の算術平均粗さが１．０以上であるので、現像剤滞留部２７ｂ以外の部分においてトナーが滑り易く、搬送能力が高い状態を容易に得ることができる。

また、搬送能力低減部２２ｃは第１攪拌部材２２の他の部分に比べて搬送羽根２２ｂの外径が小さいので、第１攪拌部材２２の他の部分に比べてトナーの搬送能力を低減させることができる。したがって、現像装置２０は現像剤滞留部２７ｂにおいて効果的にトナーを滞留し易くすることが可能になる。

さらに実施形態では、上記構成の現像装置２０を画像形成装置１に設けた。

この構成によると、画像形成装置１において、現像装置２０に対する重力の作用を利用した自動的なトナーの補給を好適に実現することが可能になる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

本発明は現像装置及び画像形成装置において利用可能である。

１ 画像形成装置
８ トナー補給装置
１０ 画像形成部
１１ 感光体ドラム（像担持体）
２０ 現像装置
２１ 現像容器
２４ 現像ローラー
２２ 第１攪拌部材（攪拌部材）
２２ａ 回転軸
２２ｂ 搬送羽根
２２ｃ 搬送能力低減部
２７ 第１攪拌室（攪拌室）
２７ａ トナー補給口（現像剤補給口）
２７ｂ 現像剤滞留部

Claims (6)

1. 像担持体に供給するための現像剤を収容する現像容器と、
   前記現像容器の内部に回転可能に支持されて回転軸線方向に沿って現像剤を攪拌しながら搬送する攪拌部材と、
   前記現像容器の内部に設けられて前記攪拌部材が配置される攪拌室と、
   を備え、
   前記攪拌室は、前記攪拌室の上面に設けられて外部から重力の作用により補給される現像剤を受け入れるための現像剤補給口を有し、
   前記攪拌部材は、前記現像剤補給口に対して前記攪拌室の内部の現像剤の搬送方向下流側に配置されて現像剤の搬送能力を低減させた搬送能力低減部を有し、
   前記攪拌室は、前記搬送能力低減部と対向する箇所に設けられた現像剤滞留部を有し、
   前記攪拌室の前記現像剤滞留部以外の内面は、鏡面仕上げではなく、
   前記現像剤滞留部の内面は、前記攪拌室の前記現像剤滞留部以外の内面よりも表面粗さが小さい鏡面仕上げであることを特徴とする現像装置。
2. 前記現像剤滞留部の内面の表面粗さは、算術平均粗さＲａ０．１［μｍ］であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記現像容器は、前記現像容器の全体の内面に関して、前記現像剤滞留部の内面が前記現像剤滞留部以外の部分の内面よりも表面粗さが小さいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の現像装置。
4. 前記現像剤滞留部以外の部分の内面の表面粗さは、算術平均粗さＲａ１．０４［μｍ］であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の現像装置。
5. 前記攪拌部材は、回転軸と、前記回転軸の外周面に設けられた搬送羽根と、を有し、
   前記搬送能力低減部は、前記攪拌部材の他の部分に比べて前記搬送羽根の外径が小さいことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の現像装置。
6. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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