JP4632879B2 - 現像装置、現像手段を備えたプロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像剤を収容する現像剤容器内へトナーが供給される現像装置及びこの現像手段を備えたプロセスカートリッジ並びに画像形成装置に関する。
に関する。

一般に、トナーとキャリアを含有する二成分現像剤を収容する現像装置を備えた画像形成装置において、画像を出力し続けると、現像剤中のトナーが現像領域で消費されるため、不足分を補うように補給トナーが現像装置に供給されるように構成されている。このとき、補給されたトナーと現像剤の混合が行われるが、この過程を繰り返して行くと、キャリアの表面にトナーの添加物が付着し、トナーの帯電量が低下することでトナーの供給が抑制されてトナー濃度の低下を招くことがある。そのことで、現像剤の嵩が低下し、汲み上げ不足による濃度ムラが発生するおそれがある。特許文献１には、経時でのトナー濃度低下を見越して、初期現像剤をあらかじめ増やしておくことが記載されている。

特開２００３−６０４９

しかしながら、経時でのトナー濃度低下を見越して、初期現像剤をあらかじめ増やしておくことも可能ではあるが、環境等によるトナー濃度変動おいて現像容器内の現像剤許容量を超えると現像剤の分散不良を招き、トナーの帯電量を十分確保できず、トナー飛散や地汚れ等を引き起こすおそれがある。
本発明は、現像容器内の現像剤の嵩を上げ、汲み上げ不足による濃度ムラの発生を抑えることを、その目的としている。

本発明に係る現像装置では、初期はトナー濃度変動を考慮してプリセットケースから投入する現像剤容量を決定し、一部の初期現像剤をプリセットケースに存在する磁界発生手段により吸着させておくことで、経時でのトナー濃度低下による現像剤の嵩低下分をあるタイミングで磁界発生手段に吸着された初期現像剤を離脱させ投入することで、現像容器内の現像剤の嵩を上げ、汲み上げ不足による濃度ムラの発生を抑えることを可能としている。すなわち、プリセットケースに磁界を発生する磁界発生手段を少なくとも１つを設け、磁界発生手段によって吸着された初期現像剤を離脱可能にすることで、経時で現像容器に初期現像剤を投入可能としている。

本発明に係る現像装置では、磁界発生手段に直接的に初期現像剤が吸着しないように磁界発生手段と初期現像剤との間に配設された透磁性部材を備えることで、磁界発生手段を透磁性部材から遠ざかる位置に移動させることで、磁界発生手段によって透磁性部材に吸着された初期現像剤を離脱可能としている。

本発明に係る現像装置では、磁界発生手段と初期現像剤との間に移動可能に配設されるとともに磁界を遮蔽する磁束遮蔽部材を備え、磁界発生手段と初期現像剤との間に磁束遮蔽部材を移動させることで、磁界発生手段によって吸着された初期現像剤を離脱可能としている。

本発明に係る現像装置では、プリセットケースが２つの部屋を有し、その内の１つの部屋に磁界発生手段を備え、当該部屋には初期現像剤ではなくキャリアのみを収容することで、現像装置の使用開始時に投入する現像剤とは別に、経時でキャリアのみを投入させる際に、現像剤とキャリアとが混ざるのを防止している。

本発明に係るプロセスカートリッジは、上記何れかの磁界発生手段を有する現像手段を備えていることを特徴としている。
本発明に係る画像形成装置は、上記何れかの磁界発生手段を有する現像装置やプロセスカートリッジを備えていることを特徴としている。

本発明によれば、プリセットケース内に磁界を発生する磁界発生手段を少なくとも１つを有し、この磁界発生手段によって吸着された初期現像剤を離脱可能に構成したので、初期現像剤を投入したくないときは磁界発生手段により吸着させておくことができ、投入したいときには磁界発生手段から離脱させればよいので、初期現像剤の投入時期を調整することができ、現像容器内の現像剤の嵩を上げ、汲み上げ不足による濃度ムラの発生を抑えることができる。

本発明によれば、プリセットケース内に収容する初期現像剤は、現像装置の使用開始時にシール部材を取り外すことで、磁界発生手段の影響を受けない初期現像剤は前記現像容器に投入され、磁界発生手段の影響を受ける初期現像剤は現像容器に投入されることなく、プリセットケース内に留まるので、一部の初期現像剤を現像装置の使用開始時ではなく、経時で投入することが可能となる。

本発明によれば、トナー濃度低下による現像容器内の現像剤の嵩が低下したときに、磁界発生手段によって吸着された初期現像剤を離脱するので、経時で生じる濃度ムラを、初期現像剤を投入することで、現像剤の嵩を上げて、汲み上げ不足による濃度ムラの発生を抑えることが可能である。

本発明によれば、磁界発生手段に直接的に初期現像剤が吸着しないように磁界発生手段と初期現像剤との間に配設された透磁性部材を備え、磁界発生手段を透磁性部材から遠ざかる位置に移動させることで、磁界発生手段によって透磁性部材に吸着された初期現像剤を離脱するので、初期現像剤投入時、磁界発生手段に吸着したままで、離脱できない初期現像剤をなくすことが可能である。

本発明によれば、磁界発生手段と初期現像剤との間に移動可能に配設されるとともに磁界を遮蔽する磁束遮蔽部材を備え、磁界発生手段と初期現像剤との間に磁束遮蔽部材を移動させることで、磁界発生手段によって吸着された初期現像剤を離脱するので、初期現像剤を投入したくないときは磁界発生手段により吸着させておき、投入したいときに離脱させればよいので、初期現像剤の投入時期を調整することができ、現像容器内の現像剤の嵩を上げ、汲み上げ不足による濃度ムラの発生を抑えることができる。

本発明によれば、プリセットケースが１つの壁で２つの部屋に仕切られているので、期現像剤とキャリアを個別に収容することが可能であり、両者が混ざることを防止することができる。

本発明によれば、プリセットケースの１つの部屋に磁界発生手段を有し、その部屋には初期現像剤ではなくキャリアのみを収容するので、現像装置の使用開始時に初期現像剤を投入し、経時でキャリアを投入することが可能となる。

本発明によれば、上記の現像手段と、像担持体と、帯電手段、現像手段、クリ−ニング手段より選ばれる少なくとも一つの手段を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在としたので、現像装置単体の場合と同様に、初期現像剤の投入時期を調整することができ、現像容器内の現像剤の嵩を上げ、汲み上げ不足による濃度ムラの発生を抑えることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図１は中間転写体に無端状の転写ベルトを用いた、並べて備える複数の像担持体としての感光体にそれぞれ個別に現像装置を備え、各感光体上にそれぞれ単色トナー画像を形成し、それら単色トナー画像を順次転写ベルトに一次転写したのち、記録材としてのシートに２次転写により一括転写して合成カラー画像を記録する、いわゆるタンデム型の画像形成装置の一例であるカラー複写機の作像部分を示す。画像形成装置としては、カラー複写機に限定されるものではなく、レーザープリンターやファクシミリやこれらの複合機でもよく、カラー機に限定されるものでもない。

カラー複写機の作像プロセスとその構成の概略について説明する。図１に示すカラー複写機において、符号１００は、画像形成装置本体を示す。画像形成装置本体１００の内部には、外周面に静電潜像が形成されるドラム状の像担持体である感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ、各感光ドラム１ａ〜１ｄの外周面を規定電位に帯電するための帯電手段としての帯電ローラ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄと、規定電位に帯電させた上記外周面に露光により静電潜像を形成する光源となる発光素子３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと、上記静電潜像を現在剤を構成するトナーの可視画像化する現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄと、外周面に形成された可視画像を一旦転写する中間転写体となる中間転写ベルト５と、記録材となる転写紙Ｐに中間転写ベルト５の可視画像を転写する紙転写ベルト７と、定着装置８とを備えている。本形態では、感光体と、帯電手段、現像手段、クリ−ニング手段は一体に支持し、画像形成装置本体１００に着脱自在であるプロセスカ−トリッジ１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄを構成している。

次に図１に基づき周知の画像形成装置全体の動作を説明する。カラー複写機にあっては、回転自在に設けられた像担持体である感光ドラム１ａ〜１ｄの外周面を帯電ローラ２ａ〜２ｄで一様に帯電し、発光素子３ａ〜３ｄによって露光して静電潜像を形成する。上記静電潜像は現像装置４ａ〜４ｄにより現在剤を構成する非磁性トナーを付与されトナー像として可視画像化される。次に、上記可視画像は中間転写ベルト手段１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄによって、中間転写ベルト５に一旦転写（一次転写）され、用紙搬送系に配置されたレジストローラ対６を経て搬送された転写紙Ｐに、紙転写ベルト７によって中間転写ベルト５の可視画像が転写される。転写紙に転写された可視画像は、紙転写ベルト７により搬送され、熱と圧力でトナー画像を記録紙Ｐに定着装置８によって定着処理を施されて永久画像を得る。感光ドラム１ａ〜１ｄ上の転写残トナーは、クリーニング手段９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄにより除去される。また、中間転写ベルト５上の残トナーは中間転写クリーニングブレード１２によって除去される。

トナーボトルに充填されるニュートナーは、トナー補給装置１０ａ，１０ｂ、１０ｃ，１０ｄにより、機械本体の奥側に配置されたトナーホッパ部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄへ補給される。各トナーホッパ部に貯められたトナーは、各現像装置内にある図示しないトナー濃度検知手段により、各現像装置内のトナー濃度が低いと判断された場合、適量のトナーがホッパ内から現像装置へ供給されるように構成されている。

図２は、現像装置４の概略構成を示す模式的断面図である。各現像装置は、供給されるトナーの色や収納されているトナーの色を異なる以外は、同一構成であるので、ここでは総称して現像装置４として説明する。図２に示すように、現像装置４は、感光ドラム１と対向して配置されており、現像容器４−１と現像容器４−１内の現像剤を担持する現像スリーブ４−２と、現像スリーブ４−２上に担持された現像剤の穂高を規制するためのブレード４−３を有している。

現像容器４−１は垂直方向に仕切られた現像スリーブ４−２と近い方に位置する現像室４−４と、現像スリーブ４−２から遠い方に位置する攪拌室４−５に区画されている。現像室４−４と攪拌室４−５には、非磁性トナー（以下、トナーという）と磁性キャリア（以下、キャリアという）とを含有する現像剤（二成分現像剤）が収容されており、現像室４−４と攪拌室４−５の現像剤は循環している。

現像室４−４と攪拌室４−５には、それぞれ現像スリーブ４−２と平行で、現像剤容器内の現像剤とトナーを、攪拌・搬送し、現像ローラへ現像剤を供給するための、回転自在な現像剤攪拌・搬送手段４−６（以下、第１スクリュ４−６という）と、この第１スクリュ４−６と平行で、これと対向する方向に現像剤を攪拌・搬送させて現像剤を循環させる、回転自在な第２の現像剤攪拌・搬送手段４−７（以下、第２スクリュ４−７という）が配置されている。

現像スリーブ４−２は、非磁性材料で構成され、内部には磁界を発生するマグネット４−８が固定配置されている。マグネット４−８を内蔵する現像スリーブ４−２は、ブレード４−３によって層厚規制された二成分現像剤の層を現像領域に担持搬送し、感光ドラム１と対向する現像領域でトナーを感光ドラム１に供給して感光ドラム１に形成されている静電潜像を現像するようになっている。

また、現像装置４には現像容器４−１に投入する未使用の初期現像剤４−１０を収容するプリセットケース４−９が設けられ、現像装置４の使用開始時に、プリセットケース４−９の現像容器側に設けられた初期現像剤投入用開口を塞いでいるシール部材４−１１を、図３に示すように現像装置４の長手方向に取り外すことで、初期現像剤４−１０が現像容器４−１に投入される。

次に、図３、４を用いて本実施形態の特徴的な磁界を発生する永久磁石などの磁界発生手段４−１２を設けたプリセットケース４−９の概略構成について説明する。図２において攪拌室４−５の上側で、図３，４示すように、プリセットケース４−９の端部には、磁界発生手段４−１２が配置されている。

このような構成にすることで、プリセットケース内４−９に収容する初期現像剤４−１０は、現像装置４の使用開始時にシール部材４−１１を取り外すことで、磁界発生手段４−１２の影響を受けない初期現像剤４−１０−１は現像容器４−１に投入され、磁界発生手段４−１２の影響を受ける初期現像剤４−１０−２は現像容器４−１に投入されることなく、プリセットケース内４−９に留まる。そして、経時でのトナー濃度低下による現像容器内４−１の現像剤の嵩が低下したときに、磁界発生手段４−１２によって吸着された初期現像剤４−１０−２を離脱することで、経時での現像剤の嵩低下で生じる汲み上げ不足による濃度ムラの発生を抑えることができる。

別の実施形態について、図５、６を用いて説明する。プリセットケース４−９に壁となる仕切板４−１３を設けて２室に区切り、片方の部屋にのみ磁界発生手段４−１２を設け、その部屋には初期現像剤４−１０ではなくキャリア４−１４のみを収容し、別の部屋には磁界発生手段４−１２は設けず、初期現像剤４−１０を収容することで、現像装置４の使用開始前に初期現像剤４−１０とキャリア４−１４が混ざることがない。また、現像装置４の使用開始時にシール部材４−１１を取り外すことで、磁界発生手段４−１２のない部屋の初期現像剤４−１０は現像容器４−１に投入され、磁界発生手段４−１２を設けている部屋のキャリア４−１４は現像容器４−１に投入されることなく、プリセットケース内４−９に留まる。

次に、磁界発生手段４−１２に吸着された初期現像剤４−１０−２、もしくはキャリア４−１４を離脱する手段を図７〜１２を用いて簡単に説明する。図７乃至図１２に示すように、磁界発生手段４−１２と初期現像剤４−１０−２は直接吸着しないように、両者の間には透磁性部材４−１５が設けられている。そして、吸着された初期現像剤４−１０−２を離脱させるために、図８のように、磁界発生手段４−１２を矢印Ａ手示す上方向に移動させたり、図９，図１０に示すように、磁界発生手段４−１２を軸で支持して矢印Ｂ方向に回転あるいは旋回可能としたり、図１１，図１２のように透磁性部材４−１５の上に磁束遮蔽部材４−１６を移動可能に設け、この磁束遮蔽部材４−１６を、適宜矢印Ｃ方向に移動させればよい。

このような構成とすることで、初期現像剤４−１０−２を投入したくないときは磁界発生手段４−１２により吸着させておくことができ、投入したいときには磁界発生手段１２を回転させたり、磁束遮蔽部材４−１６を移動させることで離脱すればよい。これら磁界発生手段４−１２の回転や旋回、磁束遮蔽部材４−１６の移動は，モータや電磁ソレノイドなどの周知の駆動源を、カラー複写機の操作パネルに設けた図示しないコントロールスイッチを操作して任意に駆動しても良いし、あるいは、トナー濃度センサからの出力に応じて適宜駆動するようにしても良い。

本発明の一実施形態である画像形成装置の概略構成を示す拡大図である。 現像装置の概略構成を示す拡大図である。 本発明の第１の特長的部分であるプリセットケースの概略構成を示す斜視図である。 図３に示すプリセットケースからシール部材を外した状態を示す斜視図である。 本発明の第２の特長的部分である壁によって仕切られたプリセットケースの概略構成を示す斜視図である。 図５に示すプリセットケースからシール部材を外した状態を示す斜視図である。 本発明の第３の特長的部分である透磁性部材を備えたプリセットケースの概略構成を示す概略図である。 図７に示すプリセットケースにおいて磁性発生部材の移動の一形態を示す概略図である。 本発明の第４の特長的部分である磁性発生部材を回転自在に支持したプリセットケースの概略構成を示す概略図である。 図９に示すプリセットケースにおいて磁性発生部材の回動させたときに概略図である。 本発明の第５の特長的部分である磁性発生部材と磁束遮蔽部材とを備えたプリセットケースの概略構成を示す概略図である。 図１１に示すプリセットケースにおいて磁束遮蔽部材を移動させた時の概略構成図である。

符号の説明

トナーとキャリアを含有する現像剤
１ａ〜１ｄ 像担持体
４、４ａ〜４ｄ 現像装置
４−１ 現像容器
４−２ 現像剤担持体
４−７ 現像剤供給部材
４−９ プリセットケース
４−１０ 初期現像剤
４−１１ シール部材
４−１２ 磁界発生手段
４−１３ 壁
４−１４ キャリア
４−１５ 透磁性部材
４−１６ 磁束遮蔽部材
２ａ〜２ｄ 帯電手段
９ａ〜９ｄ クリーニング手段
１００ａ〜１００ｄ プロセスカートリッジ

Claims (11)

1. トナーとキャリアを含有する現像剤を搬送して像担持体上に形成された潜像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に供給する為の現像剤を収容する現像容器と、補給されるトナーと現像剤とを撹拌し、前記現像容器内の現像剤を前記現像剤担持体に供給する現像剤供給部材と、前記現像容器に投入する未使用の初期現像剤を収容するプリセットケースと、前記プリセットケースの前記現像容器側に設けられた初期現像剤投入用開口をシールし、現像装置の使用開始時に前記現像剤担持体の長手方向に取り外し可能に取り付けられたシール部材とを備えた現像装置において、
   前記プリセットケースに磁界を発生する磁界発生手段を少なくとも１つ設け、この磁界発生手段によって吸着された初期現像剤を離脱可能に構成したことを特徴とする現像装置。
2. 前記プリセットケース内に収容する初期現像剤は、装置の使用開始時に前記シール部材を取り外すことで、前記磁界発生手段の影響を受けない初期現像剤は前記現像容器に投入され、前記磁界発生手段の影響を受ける初期現像剤は前記現像容器に投入されることなく前記プリセットケース内に留まるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. トナー濃度低下による前記現像容器内の現像剤の嵩が低下したときに、前記磁界発生手段によって吸着された初期現像剤を離脱することを特徴とする請求項１または２記載の現像装置。
4. 前記磁界発生手段に直接的に初期現像剤が吸着しないように前記磁界発生手段と初期現像剤との間に配設された透磁性部材を備え、
   前記磁界発生手段を前記透磁性部材から遠ざかる位置に移動させることで、前記磁界発生手段によって前記透磁性部材に吸着された初期現像剤を離脱することを特徴とする請求項１乃至３の何れに記載の現像装置。
5. 前記磁界発生手段と初期現像剤との間に移動可能に配設されるとともに磁界を遮蔽する磁束遮蔽部材を備え、
   前記磁界発生手段と初期現像剤との間に前記磁束遮蔽部材を移動させることで、前記磁界発生手段によって吸着された初期現像剤を離脱することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の現像装置。
6. 前記磁界発生手段は、永久磁石であることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の現像装置。
7. 前記プリセットケースは１つの壁を有し、この壁によって仕切られる２つの部屋を有することを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の現像装置。
8. 前記プリセットケースの１つの部屋に、前記磁界発生手段を有し、当該部屋にはキャリアのみを収容することを特徴とする請求項７の現像装置。
9. 現像装置、像担持体、帯電手段、現像手段、クリ−ニング手段より選ばれる少なくとも一つの手段を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、前記現像装置として請求項１乃至８の何れかに記載の現像装置が搭載されることを特徴とするプロセスカートリッジ。
10. 請求項９のプロセスカートリッジを有することを特徴する画像形成装置。
11. 請求項１乃至８の何れかに記載の現像装置を有することを特徴とする画像形成装置。

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