(57)【要約】  【課題】画像濃度低下や画像濃度ムラといった不具合現象の発生を防止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。  【解決手段】キャリアとトナーとからなる現像剤を担持搬送する現像剤担持体５１と、現像剤担持体５１に対向配置され現像剤を撹拌混合しつつ現像剤担持体５１に供給する第１搬送路５８内に配設された第１搬送部材５３と、現像剤担持体５１に対向配置され現像剤担持体５１から離脱した現像剤を回収して搬送する第２搬送路５９内に配設された第２搬送部材５４と、各搬送部材５３，５４の両端部に配置され各搬送部材間で現像剤の受け渡しを行う連通口と、各搬送路５８，５９を仕切る分離部材２００とを有する現像装置１５において、分離部材２００は不動分離部材２００ａと可動分離部材２００ｂとからなり、装置駆動時には不動分離部材２００ａと可動分離部材２００ｂとが近接し、装置停止時には不動分離部材２００ａと可動分離部材２００ｂとが離間する構成とした。【選択図】図７
2013210492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像が形成される像担持体に対向配置され前記静電潜像を可視像化するキャリアとトナーとからなる現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に対向配置され現像剤を撹拌混合しつつ前記現像剤担持体に供給する第１搬送路内に配設された第１搬送部材と、前記現像剤担持体に対向配置され前記現像剤担持体から離脱した現像剤を回収して搬送する第２搬送路内に配設された第２搬送部材と、前記各搬送部材の両端部に配置され前記各搬送部材間で現像剤の受け渡しを行う連通口と、前記各搬送路を仕切る分離部材とを有する現像装置において、
前記分離部材は不動分離部材と可動分離部材とからなり、装置駆動時には前記不動分離部材と前記可動分離部材とが近接し、装置停止時には前記不動分離部材と前記可動分離部材とが離間することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１記載の現像装置において、
前記不動分離部材が電磁石を有すると共に前記可動分離部材が永久磁石を有し、前記電磁石に流す電流の向きにより前記不動分離部材と前記可動分離部材との近接及び離間を制御することを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の現像装置を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項４】
請求項１または２記載の現像装置または請求項３記載のプロセスカートリッジを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１または２記載の現像装置または請求項３記載のプロセスカートリッジを複数有することを特徴とするカラー画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナーを用いて画像を形成する電子写真方式の複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関し、詳しくは現像装置の構成及び動作に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の２成分現像方式による現像ユニットでは、水平方向に並設された２〜３本のスクリュのうちの１本と現像ローラとを対向させ、現像ローラと供給スクリュとの間で現像剤の供給と回収とを同時に進行させる方式が一般的であった。そして、連続ソリッドやＨＴの性能向上の目的とタンデムレイアウトの構造上より小型化への要望から、「特許文献１」や「特許文献２」に開示されているように、上下方向にスクリュを配置して供給と回収とを別々に行うべく断面構成上で現像剤を一方向に循環搬送させる技術が提案された。この技術ではドクターブレードがスリーブの上方にあるため、現像剤の一方向循環搬送は上方に配置された供給スクリュから現像ローラに搬送し、その後に下方に配置された回収スクリュに搬送されるように構成されている。このような構成の現像装置では、画像形成装置の転写手段が下方に配置されている場合には順現像、転写手段が上方に配置されている場合には逆現像となるため、システム構成上の制約事項となる場合があった。
【０００３】
一方、ドクターブレードを現像ローラの下方に配置した構成で現像剤の一方向循環搬送を行った例として、例えば「特許文献３」に開示された技術が挙げられる。この技術では、下方に供給スクリュを、上方に回収スクリュをそれぞれ配置し、下方から搬送した現像剤を２段ローラの上部で現像ローラ上から分離することで一方向循環の上方搬送を担うこととし、「特許文献１」に開示されたようにスクリュ端部の受け渡し部でスクリュ部の現像剤圧を上げることにより行っていた上部搬送を行わない構成とし、現像剤に与えるストレスを低減可能な現像システムを提案するものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した一方向循環現像における第２現像剤搬送部材（回収スクリュ）の現像剤の嵩は、現像剤担持体である現像ローラから分離した現像剤が回収されるため、現像剤搬送方向下流側に向かうに従い高くなる。回収スクリュにおいて現像剤の嵩が高くなると、堆積した現像剤が第１現像剤搬送部材（供給スクリュ）と回収スクリュとの仕切り部材（分離板）と現像ローラとの隙間から供給スクリュに流れ込んで一方向循環が成立せず、使用後のトナー濃度が低下した現像剤がすぐに現像領域に搬送されること（溢れ連れ周り）で画像濃度低下や濃度ムラといった不具合現象が発生する。つまり一方向循環現像装置においては、回収スクリュの下流側ほど溢れ連れ周りによる不具合画像が発生し易いという問題点がある。
【０００５】
「特許文献４」には、現像ローラに現像剤を供給する現像室と、現像ローラから現像剤を回収する攪拌室とを備えた現像装置において、現像ローラ上の反発磁界の形成された領域に対向して現像ローラの表面に付着したトナーを掻き取る電極や磁性板等の掻き取り部材を設けて溢れ連れ周りを防止する技術が開示されている。しかし、この技術では電極や磁性板を使用するので、電極や磁性板に付着した現像剤を完全に除去することができず、それが原因で連れ周りが発生してしまう虞がある。  
本発明は上述の問題点を解決し、画像濃度低下や画像濃度ムラといった不具合現象の発生を防止することが可能な現像装置及び画像形成装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明は、静電潜像が形成される像担持体に対向配置され前記静電潜像を可視像化するキャリアとトナーとからなる現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に対向配置され現像剤を撹拌混合しつつ前記現像剤担持体に供給する第１搬送路内に配設された第１搬送部材と、前記現像剤担持体に対向配置され前記現像剤担持体から離脱した現像剤を回収して搬送する第２搬送路内に配設された第２搬送部材と、前記各搬送部材の両端部に配置され前記各搬送部材間で現像剤の受け渡しを行う連通口と、前記各搬送路を仕切る分離部材とを有する現像装置において、前記分離部材は不動分離部材と可動分離部材とからなり、装置駆動時には前記不動分離部材と前記可動分離部材とが近接し、装置停止時には前記不動分離部材と前記可動分離部材とが離間することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、分離部材を開閉することにより可動分離部材上に滞留した現像剤を現像剤収容部へと搬送することができ、これにより溢れ連れ周りの発生を防止して画像濃度低下や濃度ムラといった不具合現象の発生を防止でき、良好な画像形成動作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態を適用可能な画像形成装置の概略正面図である。
【図２】本発明の一実施形態を適用可能な現像装置の概略図である。
【図３】本発明の一実施形態を適用可能な現像装置の概略図である。
【図４】本発明の一実施形態を適用可能な現像装置の概略図である。
【図５】本発明の一実施形態を適用可能な現像装置の概略図である。
【図６】本発明の一実施形態を適用可能な現像装置の概略図である。
【図７】本発明の一実施形態に用いられる現像装置の概略図である。
【図８】本発明の効果を確認する実験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本発明の一実施形態を適用可能な画像形成装置を示している。同図に示す画像形成装置はいわゆるタンデム型の画像形成装置であり、中間転写ユニット１０に設けられた中間転写ベルト８の下方に沿ってイエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色に対応する作像部６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋを有している。装置本体１００に配設された各作像ユニット６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋは作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる以外はほぼ同様の構成であるので、図２において作像部６と感光体ドラム１と１次転写ローラ９とにおける符号のアルファベット（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）を省略する。
【００１０】
図２に示すように、作像部６は像担持体としての感光体ドラム１と、感光体ドラム１の周囲に配設された帯電部４、現像装置５、クリーニング部２等によって構成されている。感光体ドラム１上で作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程）が行われ、感光体ドラム１上に所望のトナー像が形成される。作像部６を構成する感光体ドラム１、帯電部４、現像部５、クリーニング部２はそれぞれ装置本体１００に対して着脱自在に構成されており、それぞれが寿命に達したときに新品に交換される。本実施形態では作像部６を構成する感光体ドラム１、帯電部４、現像装置５、クリーニング部２をそれぞれ単独のユニットとしたが、これ等を一体化して装置本体１００に対して着脱自在なプロセスカートリッジとしてもよい。その場合には作像部６のメンテナンス性が向上する。
【００１１】
感光体ドラム１は、図示しない駆動手段によって図２において時計回り方向に回転駆動され、帯電部４の位置でその表面を一様に帯電される（帯電工程）。その後、感光体ドラム１の表面は図示しない露光部から照射されたレーザ光Ｌの照射位置に達し、この位置での露光走査により静電潜像が形成される（露光工程）。その後、感光体ドラム１の表面は現像装置５との対向位置に達し、この位置で静電潜像が現像されて所望のトナー像が形成される（現像工程）。その後、感光体ドラム１の表面は中間転写ベルト８及び１次転写ローラ９との対向位置に達し、この位置で感光体ドラム１上のトナー像が中間転写ベルト８に転写される（１次転写工程）。このとき、感光体ドラム１上には僅かながら未転写のトナーが残存する。その後、感光体ドラム１の表面はクリーニング部２との対向位置に達し、この位置で感光体ドラム１上に残存した未転写トナーがクリーニングブレード２ａによって回収される（クリーニング工程）。最後に感光体ドラム１の表面は図示しない除電部との対向位置に達し、この位置で感光体ドラム１上の残留電位が除去される。これにより感光体ドラム１上で行われる一連の作像プロセスが完了する。
【００１２】
上述した作像プロセスは、４個の作像部６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋにおいてそれぞれ行われる。すなわち作像部６の下方に配設された図示しない露光部から画像情報に基づいたレーザ光Ｌが各感光体ドラム１に向けて照射される。詳しくは、露光部は光源よりレーザ光Ｌを照射し、そのレーザ光Ｌを回転駆動されるポリゴンミラーで走査しつつ、複数の光学素子を介して感光体ドラム１上に照射する。その後、現像工程を経て各感光体ドラム１上に形成した各色のトナー像を中間転写ベルト８上に重畳転写し、これにより中間転写ベルト８上にカラー画像が形成される。
【００１３】
４個の１次転写ローラ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋは、それぞれ中間転写ベルト８を感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。各１次転写ローラ９には、トナーの極性とは逆極性の転写バイアスが印加される。そして中間転写ベルト８は矢印方向に走行して各１次転写ローラ９の１次転写ニップを順次通過する。これにより各感光体ドラム１上の各色トナー像が中間転写ベルト８上に重ねて１次転写される。その後、各色のトナー像が重畳転写された中間転写ベルト８は２次転写ローラ１９との対向位置に到達する。この位置では、２次転写バックアップローラ１２が２次転写ローラ１９との間に中間転写ベルト８を挟み込んで２次転写ニップを形成している。そして中間転写ベルト８上に形成されたカラートナー像は、２次転写ニップの位置に搬送された転写紙等の被転写材Ｐ上に２次転写される。このとき中間転写ベルト８上には被転写材Ｐに転写されなかった未転写トナーが残存しており、この未転写トナーは図示しないクリーニングユニットによって除去されることで初期状態に復帰する。これにより中間転写ベルト８上で行われる一連の転写プロセスが完了する。
【００１４】
２次転写ニップの位置に搬送された被転写材Ｐは、装置本体１００の下方に配設された給紙部２６から給紙ローラ２７、レジストローラ対２８等を経由して搬送されたものである。給紙部２６には被転写材Ｐが多数枚収納されており、給紙ローラ２７が図１において反時計回り方向に回転駆動されると最上位の被転写材Ｐがレジストローラ対２８に向けて分離給送される。レジストローラ対２８に搬送された被転写材Ｐは、回転を停止しているレジストローラ対２８のニップ位置で一時停止される。そして、中間転写ベルト８上のカラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ対２８が回転駆動され、被転写材Ｐが２次転写ニップに向けて搬送されて被転写材Ｐ上に所望のカラー画像が転写される。
【００１５】
２次転写ニップ位置でカラー画像が転写された被転写材Ｐは定着部２０に搬送され、定着ローラ及び加圧ローラによる熱と圧力とにより表面に転写されたカラー画像が定着される。画像が定着された被転写材Ｐは排紙ローラ対２９によって排出され、出力画像としてスタック部３０上に順次スタックされる。以上により画像形成装置における一連の画像形成プロセスが完了する。
【００１６】
次に、図２〜図５を用いて作像部６における現像装置５の構成及び動作についてさらに詳しく説明する。現像装置５は、感光体ドラム１に対向する現像剤担持体である現像ローラ５１、現像ローラ５１の下方に配設されたドクターブレード５２、第１搬送路である現像剤収容部５８内に配設された第１搬送部材である搬送スクリュ５３、第２搬送路である現像剤収容部５９内に配設された第２搬送部材である搬送スクリュ５４、各現像剤収容部５８，５９内に配設され２成分現像剤のトナー濃度を検知する図示しないトナー濃度センサ等を有している。現像ローラ５１は、図３に示すように内部に固設されたマグネット５５、マグネット５５の周囲を回転するスリーブ等を有している。マグネット５５にはＰ１〜Ｐ５の５つの磁極が形成されており、各磁極が形成されたマグネット５５の周囲をスリーブが回転することにより、その回転に伴い現像剤が現像ローラ５１（スリーブ）上を移動することとなる。
【００１７】
図３は現像装置５の断面図であり、現像装置５の内部にはポリエステル樹脂を主成分とする粒径５．８μｍ程度のトナーと、磁性微粒子である粒径３５μｍ程度のキャリアとを７ｗｔ％に均一混合した現像剤が一定量充填されており、並列に配置した供給スクリュである搬送スクリュ５３と回収スクリュである搬送スクリュ５４とを６００〜８００ｒｐｍで回転させることにより補給後のトナー攪拌と搬送とを同時に行い、トナーとキャリアとの均一混合と帯電付与とを行っている。均一混合された現像剤は現像ローラ５１に近接して平行に設けられた搬送スクリュ５３によって現像ローラ５１に内包されたマグネット５５のＰ４，Ｐ５極の磁力によってスリーブ外周部の表面に搬送され、現像ローラ５１が回転することによって感光体ドラム１と現像ローラ５１とによって作られる現像領域に運ばれ、図示しない高圧電源により現像電界を形成することによりトナーが感光体ドラム１上の静電潜像を現像する。現像後の現像剤は現像ローラ５１の回転に伴って現像装置５内に回収されるように構成されており、回収ガイドとして機能する分離部材５７を介して搬送スクリュ５４に回収される。
【００１８】
図４は、現像装置５の正面図及び平面図（現像容器上壁を除去した状態）及びスクリュ搬送部の断面図であり、図中の矢印は現像剤の流れ（スクリュ間及び現像ローラから搬送スクリュ５４への流れ）を示している。スクリュ端部の領域ａ及び領域ｂでは、上段の搬送スクリュ５４と下段の搬送スクリュ５３とによる攪拌室が上下に連通しており、領域ａでは上段から下段へ、領域ｂでは下段から上段へ現像剤が搬送されるように構成されている。連通部におけるスクリュの形状はパドルや逆巻きのスクリュを設けており、搬送方向に対して垂直方向への搬送能力を持たせている。
【００１９】
図５は、現像装置５内における現像剤の堆積の様子を示しており、搬送スクリュ５３によって撹拌搬送を行いつつ現像ローラ５１に現像剤供給を行い、搬送スクリュ５４によって全ての現像剤を回収する方式を採用しているため、搬送スクリュ５３中の現像剤量が下流側に向かうに従い減少することから現像剤の堆積状態が斜めとなる。搬送スクリュ５３の径、ピッチ、回転数から求められる現像剤搬送能力Ｗｍと現像ローラ５１上の現像剤搬送量Ｗｓとの関係がＷｍ＞Ｗｓとなる場合に現像剤が一様に現像ローラ５１上に搬送されるようになる。この条件が成立しないと、搬送スクリュ５３の下流側において現像剤が不足してしまい、現像ローラ５１への現像剤の供給が不可能となってしまう。本願発明におけるトナー補給口Ｔ、受け渡し開口部Ｕ１、搬送スクリュ５４の位置関係は図５に示す通りとなる。
【００２０】
図６は現像装置５の断面図を示している。このように縦２軸（各搬送スクリュ５４，５３）で下部にドクターブレード５２を設ける構成では、上部に中間転写ベルト８を設ける構成において現像に使用した現像剤を供給路に戻さない現像剤一方向循環を実現し、かつ感光体ドラム１に対して現像ローラ５１が順方向に回転する現像方式（ウィズ現像）を成立させることができる構成となっている。現像ローラ５１とマグネット５５、現像ローラ５１に対向して現像剤を供給する搬送スクリュ５３とドクターブレード５２と現像ローラ５１に対向して現像後の現像剤を回収する搬送スクリュ５４から構成され、搬送スクリュ５４の中心は現像ローラ５１のほぼ左斜め下に位置し、搬送スクリュ５４と現像ローラ５１との間に分離部材５７を設けることにより、現像ローラ５１から剥離する現像剤が搬送スクリュ５４上の補給トナー及びトナーリッチな現像剤に混合される。搬送スクリュ５４の回転方向を図示のようにすることで、図示のように現像剤の嵩の偏りを制御する。トナーリッチな現像剤に対し、現像ローラ５１から剥離されるトナー消費された現像剤が嵩の低い側に覆い被さるように混合され、さらに攪拌されることで効率のよいトナー分散帯電効果が得られる。現像ローラ５１からの現像剤の分離力は、マグネット５５のＰ３，Ｐ４極を同極配置して反発力を作用させ、かつローラ回転による遠心力を加えることによって与えており、本実施形態では矢印ｇの方向に分離される。分離部材５７はその先端を現像ローラ５１から現像剤が剥離するポイントよりも若干下流側に配置し、剥離した現像剤を捕集して搬送スクリュ５４に取り込むように構成されている。
【００２１】
図７は、本発明の一実施形態を採用した現像装置１５を示している。この現像装置１５は図６に示した現像装置５と比較すると、分離部材５７に代えて分離部材２００を有する点においてのみ相異しており、他の構成は同一である。分離部材２００は、現像装置１５のケーシングに固定された支持部材２０３に連結されて動かない不動分離部材２００ａと、ケーシングに回動自在に支持された可動部２０４に連結され動くことが可能な可動分離部材２００ｂとから構成されている。可動分離部材２００ｂには永久磁石２０２が、不動分離部材２００ａには電磁石２０１がそれぞれ固設されており、電磁石２０１の電源２０５は現像装置１５の外部に配設されている。本実施形態では、可動分離部材２００ｂに固着されていない側の磁極がＮ極となるように永久磁石２０２を配置しており、電磁石２０１の不動分離部材２００ａに固着されていない側の磁極がＮ極となるように電源２０５から電流を流すと反発力が働き分離部材２００は開き、逆にＳ極となるように電流を流すと吸引力が働き分離部材２００は閉じる。
【００２２】
上述の作用を利用することにより、外部の電源２０５を使用して分離部材２００を開閉することができ、可動分離部材２００ｂ上に滞留した現像剤を現像剤収容部５９へと搬送することが可能となる。この分離部材２００の開閉動作を現像ローラ５１が駆動していないときに行うことにより、現像装置１５内の現像剤の嵩が急激に増加した場合であっても分離部材２００上に堆積する現像剤量が多くならず、現像剤を良好に現像剤収容部５９へと搬送することができる。これにより溢れ連れ周りの発生を防止でき、画像濃度低下や濃度ムラといった不具合現象の発生を防止でき、良好な画像形成動作を行うことができる。
【００２３】
図８は、本発明の効果を確認するために本願発明者が行った画像濃度偏差についての実験結果を示している。実験は、本実施形態における現像装置１５と従来の現像装置５とを用い、出力画像（全ベタ画像を連続通紙して５枚目の出力画像である）における画像濃度偏差を調べたものである。図８において、横軸は現像剤収容部５９の位置に対応する出力画像上の幅方向の位置を示し、縦軸は画像濃度（分光測色濃度計Ｘ−ｒｉｔｅ社製で測定した値）を示している。
【００２４】
図８に示す実験結果より、従来の現像装置５の場合には現像剤収容部５９の下流側に相当する位置での出力画像の濃度低下が生じるのに対し、本実施形態で示す現像装置１５では出力画像の幅方向の画像濃度偏差がほとんどなくなることが判る。これは、従来の現像装置５の場合には現像剤収容部５９の下流側（現像剤の剤面が高い位置である）で現像ローラ５１への現像剤（全ベタ画像がとられたために現像剤中のトナーが多く消費された状態のもの）の再担持が生じてしまい、その軸方向の位置で再担持された現像剤が直接的に現像されてしまったためである。
【００２５】
上記実施形態では画像形成装置としてカラー複写機を用いた例を示したが、本発明が適用可能な画像形成装置はこれに限定されず、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、これらの複合機等の他の画像形成装置にも本発明は適用可能である。
【符号の説明】
【００２６】
１  像担持体（感光体ドラム
１５  現像装置
５１  現像剤担持体（現像ローラ）
５３  第１搬送部材（搬送スクリュ）
５４  第２搬送部材（搬送スクリュ）
５８  第１搬送路（現像剤収容部）
５９  第２搬送路（現像剤収容部）
２００  分離部材
２００ａ  不動分離部材
２００ｂ  可動分離部材
２０１  電磁石
２０２  永久磁石
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２７】
【特許文献１】特許第３１０４７２２号公報
【特許文献２】特開平１１−１７４８１０号公報
【特許文献３】特許第３９５０７３５号公報
【特許文献４】特開２００３−１７３０８６号公報
【図１】
2013210492.tif 000003
【図２】
2013210492.tif 000004
【図３】
2013210492.tif 000005
【図４】
2013210492.tif 000006
【図５】
2013210492.tif 000007
【図６】
2013210492.tif 000008
【図７】
2013210492.tif 000009
【図８】
2013210492.tif 000010