(57)【要約】 【課題】  簡単な構成で、補給されるトナーの凝集を防止して撹拌性と帯電性とを向上し、現像される画像の欠陥発生を防止する。【解決手段】  画像形成装置の感光体３２に形成される静電潜像を現像する現像装置２０は、現像剤を収容する現像槽２１に、円柱状に形成されトナーホッパ５から現像槽２１に供給されるトナーが落下する位置に配されるトナー受けローラ２６と、トナー受けローラ２６に対して弾性的に当接するドクターブレード２７とが設けられ、トナー受けローラ２６の回転によって、トナー受けローラ２６とドクターブレード２７との当接部でトナーを粉砕し摩擦帯電させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真方式の画像形成装置に搭載され、画像形成装置の感光体に形成される静電潜像を現像する現像装置において、
現像剤を収容する現像槽と、
現像剤の成分であるトナーが収容され、回転自在に設けられるトナー補給ローラを介して現像槽にトナーを補給するトナーホッパと、
現像槽に回転自在に設けられて現像剤を担持する現像ローラと、
現像槽に回転自在に設けられて現像剤を撹拌するとともに現像ローラへ供給する撹拌ローラと、
円筒状または円柱状に形成され、現像槽に回転自在に設けられてトナーホッパから現像槽に補給されるトナーが落下する位置に配されるトナー受けローラと、
トナー受けローラに対して弾性的に当接するように設けられるドクターブレードとを含むことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
トナー受けローラが金属製であり、ドクターブレードがゴム製であることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
トナー受けローラがゴム製であり、ドクターブレードが金属製であることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項４】
ドクターブレードは、
トナー受けローラの回転方向の上流側から下流側に延び、下流側の先端部付近においてトナー受けローラに当接することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の現像装置。
【請求項５】
トナー受けローラの回転数が、
トナーホッパに設けられるトナー補給ローラの回転数の１０倍以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の現像装置。
【請求項６】
トナー受けローラは、現像槽内に収容される現像剤に接触するように設けられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の現像装置。
【請求項７】
トナー受けローラに対して電圧を印加するトナー受けローラ電圧印加手段を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の現像装置。
【請求項８】
ドクターブレードに対して電圧を印加するブレード電圧印加手段を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば電子写真方式の画像形成装置に搭載される現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、画像形成装置に備わる感光体の表層に形成される静電潜像に、現像装置から現像剤の成分であるトナーを供給して現像し、トナー像を形成する。
【０００３】
図３は、従来の現像装置１の典型的な構成を例示する図である。現像装置１には、現像剤を担持し画像形成装置の感光体２に現像剤のトナーを供給する現像ローラ３と、現像ローラ３に現像剤を供給する撹拌ローラ４と、トナーホッパ５から現像槽６に補給されるトナーを受けて撹拌ローラ４へと供給するトナー受けローラ７とが備えられる。
【０００４】
現像槽６にトナーを補給するトナーホッパ５は、現像槽６へトナーを補給するためのホッパ補給口１１が形成され、ホッパ補給口１１と現像槽６側にトナー補給のために形成される現像槽トナー補給口８とが整合し、トナーホッパ５の内部空間と現像槽６の内部空間とが連通するようにして、現像槽６に隣接して設けられる。
【０００５】
トナーホッパ５の内部には、ホッパ補給口１１の直上方に設けられるトナー補給ローラ１２と、トナー補給ローラ１２にトナーを供給する供給ローラ１３と、トナーホッパ５の内部に収容されるトナーを撹拌し搬送する撹拌羽根部材１４とが、それぞれ回転自在に設けられる。
【０００６】
トナーホッパ５内に収容されるトナーは、撹拌羽根部材１４で撹拌され、供給ローラ１３によってトナー補給ローラ１２へと搬送され、トナー補給ローラ１２によって、現像槽６へと補給される。このトナー補給ローラ１２は、スポンジローラによって構成される。スポンジローラから成るトナー補給ローラ１２には、ローラの気泡部分にトナーが嵌り込むので、気泡部分に嵌り込んで凝集されたトナーが、凝集したままの状態でトナー補給ローラ１２から離脱して現像槽６へ供給されることが往々にして発生する。
【０００７】
また現像槽６において、トナーホッパ５から供給されるトナーを受けるトナー受けローラ７は、回転軸部材から軸の半径方向に板状部材いわゆるパドルが突出して設けられる、パドル状ローラである。パドル状ローラでは、トナーホッパ５から凝集した状態で供給されるトナーに対して、パドルの回転で叩く程度の力しか付加することができないので、凝集しているトナーを充分に粉砕し分散させて撹拌ローラ４へ供給することができない。
【０００８】
したがって、従来の現像装置１を、たとえば単位時間あたりに画像形成される記録紙の枚数が多い高速機に搭載すると、凝集しているトナーを充分に粉砕し分散させることができないので、トナーの撹拌および現像ローラ３への供給ならびに帯電が不充分となり、形成される画像に地肌かぶりなどの欠陥を発生させる原因となっている。
【０００９】
このような問題に対処する先行技術として、トナー受けローラとして、軸部材の周面に放射状に植毛され、軸まわりに回転可能に支持された複数のブラシからなり、毛先の回転領域が互いに重なり合うように配置されるブラシローラが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【００１０】
特許文献１に開示されるブラシローラによれば、トナーがブラシの繊維毛によって繰返し摺擦されて電荷が安定的に付与されるとともに、ブラシローラの回転によってトナーが機械的に回転領域から叩き出されるので凝集や固着を防止できるとする。
【００１１】
しかしながら、ブラシローラは、毛先の回転領域が互いに重なり合う部分よりも軸部材に近い部分に繊維毛同士および繊維毛と軸部材との間に空隙が形成され、この空隙にトナーが侵入することが避けられない。前記空隙に侵入したトナーは、凝集または固着を生じ易い。繊維毛に固着したトナーは、ブラシローラの機能を著しく阻害する。また固着に至らないまでも空隙で凝集したトナーは、ブラシローラの回転力によって前記空隙から凝集したまま放出されるので、分散性が悪く撹拌が不充分になり、高速機では撹拌供給不足から画像欠陥を誘引するという問題がある。
【００１２】
【特許文献１】特開平５−２１６３４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、簡単な構成で、補給されるトナーの凝集を防止して撹拌性と帯電性とを向上し、現像される画像の欠陥発生を防止することができる現像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に搭載され、画像形成装置の感光体に形成される静電潜像を現像する現像装置において、
現像剤を収容する現像槽と、
現像剤の成分であるトナーが収容され、回転自在に設けられるトナー補給ローラを介して現像槽にトナーを補給するトナーホッパと、
現像槽に回転自在に設けられて現像剤を担持する現像ローラと、
現像槽に回転自在に設けられて現像剤を撹拌するとともに現像ローラへ供給する撹拌ローラと、
円筒状または円柱状に形成され、現像槽に回転自在に設けられてトナーホッパから現像槽に補給されるトナーが落下する位置に配されるトナー受けローラと、
トナー受けローラに対して弾性的に当接するように設けられるドクターブレードとを含むことを特徴とする現像装置である。
【００１５】
また本発明は、トナー受けローラが金属製であり、ドクターブレードがゴム製であることを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、トナー受けローラがゴム製であり、ドクターブレードが金属製であることを特徴とする。
【００１７】
また本発明は、ドクターブレードは、
トナー受けローラの回転方向の上流側から下流側に延び、下流側の先端部付近においてトナー受けローラに当接することを特徴とする。
【００１８】
また本発明は、トナー受けローラの回転数が、トナーホッパに設けられるトナー補給ローラの回転数の１０倍以上であることを特徴とする。
【００１９】
また本発明は、トナー受けローラは、現像槽内に収容される現像剤に接触するように設けられることを特徴とする。
【００２０】
また本発明は、トナー受けローラに対して電圧を印加するトナー受けローラ電圧印加手段を含むことを特徴とする。
【００２１】
また本発明は、ドクターブレードに対して電圧を印加するブレード電圧印加手段を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、現像装置には、円筒状または円柱状に形成され現像槽に回転自在に設けられてトナーホッパから現像槽に補給されるトナーが落下する位置に配されるトナー受けローラと、トナー受けローラに対して弾性的に当接するドクターブレードとが設けられる。このことによって、トナーホッパから補給されるトナーが凝集状態であっても、トナー受けローラとドクターブレードとの当接部においてトナーを粉状に砕くことができるので、撹拌性能を向上することができる。また、トナーが、トナー受けローラとドクターブレードとの当接部において充分摩擦されるので、帯電付与性が向上して好適に摩擦帯電される。このように、トナーの撹拌性能が向上し好適に摩擦帯電されることによって、トナー受けローラから撹拌ローラ、また撹拌ローラから現像ローラへとトナーが円滑に供給されるので、現像される画像のかぶり等を防止することが可能になる。
【００２３】
また本発明によれば、トナー受けローラが金属製であり、ドクターブレードがゴム製であるか、またはトナー受けローラがゴム製であり、ドクターブレードが金属製である。このように、互いに当接するトナー受けローラとドクターブレードとを、一方が硬質の金属製であれば、他方を弾性に富むゴム製とすることによって、トナー受けローラとドクターブレードとの弾性的な当接を実現することができる。トナー受けローラとドクターブレードとが、好適な圧力で弾性的に当接することによって、トナーを粉砕し摩擦帯電させることができる。
【００２４】
また本発明によれば、ドクターブレードは、トナー受けローラの回転方向の上流側から下流側に延び、下流側の先端部付近においてトナー受けローラに当接するように設けられるので、トナーホッパから補給されたトナーが、トナー受けローラで回転方向の下流側へ搬送され、トナー受けローラにドクターブレードが当接することによってトナー受けローラとドクターブレードとで形成される空間に一旦貯留される。前記空間にトナーを一旦貯留させることによって、トナーを効率良く帯電させるとともに、トナー搬送の安定性を向上することができる。
【００２５】
また本発明によれば、トナー受けローラの回転数がトナーホッパに設けられるトナー補給ローラの回転数の１０倍以上に設定されるので、トナー補給ローラによって補給されるトナーを滞りなくトナー受けローラによって搬送することができる。
【００２６】
また本発明によれば、トナー受けローラが現像槽内に収容される現像剤に接触するように設けられるので、現像剤がたとえばトナーとキャリアとを含む２成分現像剤であるとき、現像槽内に収容されてトナーとキャリアとを含む現像剤と、トナーホッパから補給されるトナーとを充分に混合、すなわちトナーとキャリアとが充分に混合された現像剤とすることができる。
【００２７】
また本発明は、トナー受けローラに対して電圧を印加するトナー受けローラ電圧印加手段および／またはドクターブレードに対して電圧を印加するブレード電圧印加手段を含むように構成されるので、トナーに必要かつ充分な電荷を付与することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１は本発明の実施の一形態である現像装置２０の構成を簡略化して示す断面図であり、図２は図１に示す現像装置２０の部分拡大図である。
【００２９】
現像装置２０は、現像剤を収容する現像槽２１と、現像剤の成分であるトナーが収容され、回転自在に設けられるトナー補給ローラ１２を介して現像槽２１にトナーを補給するトナーホッパ５と、現像槽２１に回転自在に設けられて現像剤を担持する現像ローラ２４と、現像槽２１に回転自在に設けられて現像剤を撹拌するとともに現像ローラ２４へ供給する撹拌ローラ２５と、円柱状に形成され現像槽２１に回転自在に設けられてトナーホッパ５から現像槽２１に補給されるトナーが落下する位置に配されるトナー受けローラ２６と、トナー受けローラ２６に対して弾性的に当接するように設けられるドクターブレード２７と、現像ローラ２４の表面に形成される現像剤層の厚さを規制する層厚規制部材２８と、現像槽２１内における現像剤を所望の方向へ流動させる流し板部材２９と、トナー受けローラ２６に対して電圧を印加するトナー受けローラ電圧印加手段３０と、ドクターブレード２７に対して電圧を印加するブレード電圧印加手段３１とを含んで構成される。この現像装置２０は、電子写真方式の画像形成装置に搭載され、画像形成装置の感光体３２に形成される静電潜像を現像することに用いられる。
【００３０】
現像装置２０は、前述の図３に示す現像装置１に類似し、特にトナーホッパ５は同一に構成されるので、類似部分および同一部分については同一の参照符号を付して説明を省略することがある。
【００３１】
現像槽２１は、たとえば硬質の合成樹脂などから成る中空の容器状部材である。現像槽２１の中には、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤が収容される。現像装置２０が画像形成装置に装着された状態で、現像槽２１の画像形成装置に備わる感光体３２を臨む面には、感光体３２の軸線方向と平行に延びて開口部が形成され、該開口部を介して現像ローラ２４が、感光体３２を臨み感光体３２の軸線と平行になるようにして回転自在に現像槽２１に設けられる。
【００３２】
現像ローラ２４は、極性が異なる磁石部材を略交互に周方向に配置して形成され、２成分現像剤の現像に用いられるいわゆるマグローラである。現像ローラ２４は、その磁力によって現像剤すなわちトナーを担持するキャリアを吸着し、ローラの外周面上に現像剤の穂を形成する。現像ローラ２４は、矢符３６方向に回転することによって現像剤を、現像ローラ２４と感光体３２との最近接対向部である現像部へと搬送し、感光体電位と現像ローラ２４のバイアス電位との差を利用してトナーのみを感光体３２に供給し、静電潜像を現像してトナー像を形成する。
【００３３】
現像ローラ２４から予め定める距離すなわち形成したい穂の長さだけ離隔するようにして、現像剤の層厚規制部材２８が設けられる。層厚規制部材２８は、薄板部材であり、たとえばステンレス鋼の薄板などで構成される。層厚規制部材２８は、一端部である遊端部が、上記のように現像ローラ２４の外周面に対して穂の長さだけ離隔し、他端部が現像槽２１に装着される。
【００３４】
層厚規制部材２８の現像ローラ２４の回転方向上流側であって、層厚規制部材２８と現像槽２１とで形成される空間（これを便宜上層厚規制部材裏側空間と呼ぶ）には、第１の滞留防止部材３７が設けられる。第１の滞留防止部材３７は、層厚規制部材２８によって現像ローラ２４の表面から除去された余剰の現像剤が、層厚規制部材裏側空間に滞留することを防止するために設けられる。
【００３５】
撹拌ローラ２５は、現像ローラ２４の軸線とその軸線が平行になるようにして回転自在に現像槽２１に設けられる。撹拌ローラ２５は、現像ローラ２４の回転方向３６と同方向である矢符３８方向に回転することによって、キャリアとトナーとが均一に混合されるように撹拌するとともに、現像剤を現像ローラ２４へと供給する。現像槽２１には、この撹拌ローラ２５を臨んで現像槽２１中の現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサ３９が設けられる。トナー濃度センサ３９は、現像剤のキャリアに対するトナーの混合比を検出するものであり、この検出値が予め定める基準値以下になると、不図示の制御部の動作指令に従ってトナーホッパ５が駆動し、トナーホッパ５中のトナーがトナー補給ローラ１２を介して現像槽２１に補給される。
【００３６】
層厚規制部材２８よりも現像ローラ２４の回転方向３６上流側であって、層厚規制部材２８および現像ローラ２４付近に一端部２９ａが配置され、他端部２９ｂが撹拌ローラ２５の上方に位置するように延びて流し板部材２９が現像槽２１内に設けられる。なお、流し板部材２９の現像ローラ２４および撹拌ローラ２５を臨む側の面には、第２の滞留防止部材４０が設けられる。流し板部材２９は、層厚規制部材２８によって現像ローラ２４の表面から除去された余剰の現像剤を、撹拌ローラ２５へ向って円滑に流動させ、再び現像に使用するために設けられる。
【００３７】
また現像槽２１内には、撹拌ローラ２５に関して現像ローラ２４の反対側にトナー受けローラ２６が設けられる。現像槽２１のトナー受けローラ２６の上方部分に、トナーホッパ５からトナーの補給を受ける前述の現像槽トナー補給口８が形成され、トナーホッパ５から補給されるトナーを、トナー受けローラ２６が受ける。
【００３８】
トナー受けローラ２６は、金属製の芯体部材４１と、芯体部材４１の外周に装着される円筒状のローラ部材４２とで構成され、芯体部材４１とローラ部材４２とで円柱状の形状を形成する。本実施の形態では、ローラ部材４２は、気泡または空洞部が形成されていない中実のゴムから成る。ローラ部材４２を構成するゴムとしては、中実のゴムであれば特に限定されることはないけれども、好ましくは芯体部材４１とローラ部材４２の表面との間の全抵抗値が１ＭΩ〜１０ＭΩの導電性ウレタンゴムが用いられる。
【００３９】
トナーは誘電体であるので、上記抵抗値が１ＭΩ未満であると、トナーの帯電が芯体部材４１へ流出してトナー受けローラ２６の表面への付着量が低下し、逆に上記抵抗値が１０ＭΩを超えると、トナーがトナー受けローラ２６から離脱できなくなる。
【００４０】
トナー受けローラ２６は、現像槽２１内に収容される現像剤４３にその一部または全部が浸漬され、現像剤４３に対して接触することができるように、現像槽２１に回転自在に設けられる。このことによって、現像剤４３がトナーとキャリアとを含む２成分現像剤であるとき、現像槽２１内に収容されてトナーとキャリアとを含む現像剤４３と、トナーホッパから補給されるトナー４４とを充分に混合、すなわちトナーとキャリアとが充分に混合された現像剤とすることができる。
【００４１】
このトナー受けローラ２６の芯体部材４１にはトナー受けローラ電圧印加手段３０が接続され、トナー受けローラ２６に接触するトナーに対して充分な電荷を付与できるように構成される。
【００４２】
本実施の形態のドクターブレード２７は、金属製の板状部材によって構成される。ドクターブレード２７の素材としては、たとえば日本工業規格（ＪＩＳ）Ｇ４３０５に規定されるＳＵＳ３０４の厚さ０．１ｍｍの板材などが好適に用いられる。
【００４３】
ドクターブレード２７は、トナー受けローラ２６の回転方向の上流側から下流側に延び、遊端部となる下流側の先端部２７ａ付近において、平板部分がいわゆる腹当ての状態でトナー受けローラ２６に弾性的に当接し、先端部２７ａの反対側の端部２７ｂが現像槽２１に装着される。ここで、弾性的に当接とは、トナー受けローラ２６とドクターブレード２７との当接部４５を通過するトナーおよび現像剤による負荷に応じて、ドクターブレード２７が弾性変形してその先端部２７ａが変位可能であり、またトナー受けローラ２６のローラ部材４２が圧縮変形可能であるように当接することを言う。
【００４４】
また好ましくはドクターブレード２７に対して電圧を印加するブレード電圧印加手段３１が設けられる。ブレード電圧印加手段３１でドクターブレード２７に電圧を印加することによって、トナーホッパ５から補給されるトナー４４に対して現像動作に充分な電荷を一層確実に付与することが可能になる。
【００４５】
トナーホッパ５は、前述の現像装置１に備わるものと同一に構成されるので、説明を省略する。
【００４６】
現像装置２０においては、トナー受けローラ２６の回転数をＶ１とし、トナーホッパ５に設けられるトナー補給ローラ１２の回転数をＶ２とするとき、回転数Ｖ１と回転数Ｖ２との回転比（Ｖ１／Ｖ２）が１０倍以上となるように、トナー受けローラ２６およびトナー補給ローラ１２の回転駆動手段の動作が制御される。このような動作制御は、現像装置２０に中央処理装置（ＣＰＵ）を有する制御部を設けて実現することができ、また現像装置２０が画像形成装置に搭載されるとき、画像形成装置に備わり画像形成装置の動作全体を制御する制御部によって実行することができる。
【００４７】
トナー補給ローラ１２は、スポンジローラで構成され、ローラの気泡部分に侵入しているトナーを、回転してホッパ補給口１１の縁でしごき落すことによって、現像槽トナー補給口８から現像槽２１へ補給する。したがって、ホッパ補給口１１の縁との摩擦発熱による損傷を防止するために、トナー補給ローラ１２の回転数Ｖ２を大きくすることが困難である。
【００４８】
一方、トナー受けローラ２６は、ローラ部材４２が気泡等を含まない中実のゴム製ローラから成るので、その表面に保持することができるトナー量が、トナー補給ローラ１２が１回転する間に補給することができる量に比べて少ない。しかしながら、トナー受けローラ２６は、トナー補給ローラ１２とは異なり回転数の制約を受けることがないので、その回転数Ｖ１を大きくすることによって、トナー補給ローラ１２から補給されるトナー量を確実に搬送するようにすることが可能である。トナー補給ローラ１２から補給されるトナー量を、トナー受けローラ２６によって滞らせることなく搬送するためには、前記回転比（Ｖ１／Ｖ２）が１０倍以上であることが好ましい。
【００４９】
回転比（Ｖ１／Ｖ２）の上限は、特に限定されるものではない。しかしながら、トナー受けローラ２６を回転駆動させる駆動系の容量、またトナー受けローラ２６によって搬送されるトナーの飛散抑制等の観点から、好ましくは５０倍以下に設定される。
【００５０】
上記のように構成される現像装置２０では、トナーホッパ５から供給されるトナー４４が凝集状態であっても、トナー受けローラ２６とドクターブレード２７との弾性的当接部４５において、トナー４４を粉状に砕くことができるので、撹拌性能を向上することができる。
【００５１】
また、トナーホッパ５から現像槽２１へ補給されるトナー４４が、前記当接部４５において摩擦帯電されるだけでなく、ドクターブレード２７とトナー受けローラ２６とで形成される空間に一旦貯留され、トナー受けローラ電圧印加手段３０とブレード電圧印加手段３１とによって、効率的に電荷が付与されるので、現像槽２１内での搬送および現像ローラ２４から感光体３２へ移行する現像動作にとって充分な帯電状態となる。
【００５２】
このように、トナーの撹拌性能が向上しかつ好適に帯電されることによって、トナー受けローラ２６から撹拌ローラ２５、撹拌ローラ２５から現像ローラ２４、また現像ローラ２４から感光体３２へとトナーが円滑に供給されるので、現像される画像のかぶり等を防止することが可能になる。
【００５３】
以上に述べたように、本実施の形態では、トナー受けローラ２６がゴム製であり、ドクターブレード２７が金属製であるけれども、これに限定されることなく、トナー受けローラ２６が金属製であり、ドクターブレード２７が導電性を有するゴム製であっても良い。このような構成が採られる場合、トナー受けローラ２６とドクターブレード２７との弾性的当接は、主にドクターブレード２７の弾性変形によって実現される。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の一形態である現像装置２０の構成を簡略化して示す断面図である。
【図２】図１に示す現像装置２０の部分拡大図である。
【図３】従来の現像装置１の典型的な構成を例示する図である。
【符号の説明】
【００５５】
５  トナーホッパ
１２  トナー補給ローラ
１３  供給ローラ
１４  撹拌羽根部材
２０  現像装置
２１  現像槽
２４  現像ローラ
２５  撹拌ローラ
２６  トナー受けローラ
２７  ドクターブレード
２８  層厚規制部材
２９  流し板部材
３０  トナー受けローラ電圧印加手段
３１  ブレード電圧印加手段
３２  感光体
【図１】
2006301286.tif 000003
【図２】
2006301286.tif 000004
【図３】
2006301286.tif 000005