| 【発明の名称】 |
現像装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】由川 修二
【氏名】千原 朋義
【氏名】小泉 輝昭
【氏名】松井 陽二
【氏名】市川 雄三
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| 【要約】 |
【課題】現像剤担持体と現像剤規制部材との対向部近傍への現像剤の凝集、凝固を防止して良好な現像品質を維持することのできる現像装置を提供する。
【解決手段】外周面に現像剤を担持し、且つ、その外周面が移動可能に配設された現像剤担持体１と、前記現像剤担持体１に現像剤を供給する現像剤供給部材２と、前記現像剤担持体１に対向して、前記現像剤担持体１上の現像剤量を規制する現像剤規制部材３とからなる現像装置において、非現像動作時に、前記現像剤規制部材３上流部の前記現像剤担持体１上の現像剤量を現像時よりも増加させる現像剤増加手段４を有することを特徴とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 外周面に現像剤を担持し、且つ、その外周面が移動可能に配設された現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、前記現像剤担持体に対向して、前記現像剤担持体上の現像剤量を規制する現像剤規制部材とからなる現像装置において、非現像動作時に、前記現像剤規制部材上流部の前記現像剤担持体上の現像剤量を現像時よりも増加させる現像剤増加手段を有することを特徴とする現像装置。
【請求項２】 請求項１に記載の現像装置において、現像剤増加手段は、現像剤担持体の周速度を断続的に変化させて駆動するものであることを特徴とする現像装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真複写装置あるいはプリンター等で、現像剤を用いて静電潜像を現像する現像装置に係り、特に、現像剤規制部材への現像剤の凝集、固着を防止する現像装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来この種の現像装置としては、現像ロールと、前記現像ロールに現像剤を供給する現像剤供給部材と、前記現像ロールに対向して、前記現像ロール上の現像剤量を規制する現像剤規制部材とからなるものが知られている。
【０００３】このような従来技術において、現像剤規制部材としてブレードを用いる態様にあっては、前記ブレードと現像ロールとの当接部近傍に現像剤が凝固または凝集し、これによって現像後に黒（白）筋や背景にトナーのかぶりが発生したり、また、帯電機能の低下による濃度むらが発生するという技術的課題が見られた。
【０００４】このような技術的課題を解決するため、ブレード自体をリトラクトさせるもの（特開昭６３−９４２６５号公報参照）や、また、振動させるもの（特開平８−２５４８９５号公報参照）等、ブレードと現像ロールとの当接部近傍に凝集した現像剤を除去する技術が開示されている。しかしながら、ブレード（現像剤規制部材）は、現像ロール上に所定の厚さの現像剤層を形成することから精度が要求されるものであり、このため、実際にブレード自体に駆動手段を設けることは構造上非常に困難であるという問題点がある。
【０００５】一方、上記の技術的課題を解決するために、非現像動作時に現像ロールを逆回転させるもの（特開平４−２８１４７８号公報参照）や、非現像動作時に供給ロールとアジテータを逆回転させるもの（特開平５−２９７６９６号公報参照）等、現像ロールや現像剤供給ロールに現像剤凝集防止機能を持たせるものが提示されている。
【０００６】しかしながら、前者においては、現像ロールの逆回転に伴う現像剤こぼれの対策が必要であり、一方、後者においては、現像剤規制部材対向部のごく近傍の現像剤をアジテータ側に戻すことが難しいという技術的課題が見られる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような技術的課題を解決するためになされたものであって、現像剤担持体と現像剤規制部材との対向部近傍への現像剤の凝集、凝固を防止して良好な現像品質を維持することのできる現像装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、図１に示すように、外周面に現像剤を担持し、且つ、その外周面が移動可能に配設された現像剤担持体１と、前記現像剤担持体１に現像剤を供給する現像剤供給部材２と、前記現像剤担持体１に対向して、前記現像剤担持体１上の現像剤量を規制する現像剤規制部材３とからなる現像装置において、非現像動作時に、前記現像剤規制部材３上流部の前記現像剤担持体１上の現像剤量を現像時よりも増加させる現像剤増加手段４を有することを特徴とする。
【０００９】このような技術的手段において、現像剤担持体１としては、移動可能に配設され、また、その外周面に現像剤を担持するものであれば、適宜選定して差し支えない。
【００１０】また、使用する現像剤としては、キャリア及びトナーからなる二成分現像剤であってもよいし、また、トナーのみからなる一成分現像剤であってもよい。更に、一成分現像剤にあっては、トナー自身が磁性を有するか否かを問わない。
【００１１】現像剤供給部材２としては、現像剤担持体１に現像剤を供給する機能を具備するものであれば現像剤担持体１に対して接触、非接触を問わず、またその形態についてもロール状、パドル状、ブラシ状等適宜選定して差し支えないが、現像剤を均一に供給するという観点からすれば、ロール状が好ましい。また、部品点数の低減という観点からすれば、現像剤供給部材２で現像剤担持体１の残留現像剤を剥離するための現像剤剥離部材を兼用させることが好ましい。
【００１２】現像剤規制部材３としては、現像剤担持体１に付着した現像剤を適正量に規制するものであればよく、その形状も適宜選定して差し支えない。ただし、現像剤規制部材３をブレード状とするような態様にあっては、現像剤規制部材３と現像剤担持体１との関係は現像剤の種類によって適宜選定され、例えば、一成分現像剤を使用する態様にあっては、現像剤担持体１と圧接配置し、また、二成分現像剤を使用する態様にあっては、現像剤担持体１と離間配置する態様が採用される。
【００１３】現像剤増加手段４としては、非現像動作時に、現像剤規制部材３上流部の現像剤担持体１上の現像剤量を現像時よりも増加させるものであれば、適宜選定して差し支えない。ただし、簡易に現像剤量を増加させるという観点からすれば、現像剤担持体１の周速度を減少させたり、現像剤供給部材２からの供給量を増加させたりすることによって、単位時間当たりの現像剤供給量を増加させることにより行うことが好ましい。また、このような態様にあっては、効果的に現像剤の凝集を防止するという観点からすれば、現像剤供給量の増加を断続的に行って、現像剤規制部材を振動させるようにすることが好ましい。
【００１４】ここで、非現像動作時とは、画像形成動作を開始した後であって現像動作を開始するまでの間、及び現像動作を終了した後であって画像形成動作を終了するまでの間をいう。
【００１５】次に、本発明の作用について説明する。画像形成動作が開始され、次いで現像が開始されると、現像剤供給部材２により現像剤担持体１外周面に現像剤が供給される。次に現像剤担持体１上に担持された現像剤は、現像剤担持体１の外周面の移動に伴い、現像剤担持体１と現像剤規制部材３との対向部へ移動し、そこで現像剤規制部材３によって層の厚さが規制される。このとき、現像剤規制部材３によって規制された現像剤は、現像剤担持体１と現像剤規制部材３との対向部であって、現像剤担持体１の移動方向上流側に凝集しようとする。一方、現像剤増加手段４は、非現像時に現像剤担持体１に対する現像剤の供給量を現像時よりも増加させ、また、現像時には現像剤の供給量を通常の量に戻すよう、動作を行っている。これにより、非現像時には現像剤担持体１と現像剤規制部材３との対向部に供給される現像剤量が一時的に多くなり、また、次の現像時には現像剤の供給量は元に戻される。その結果、現像剤担持体１と現像剤規制部材３との間には、現像剤が一時的に増大供給されることになり、現像剤担持体１と現像剤規制部材３との間に凝集していた現像剤は、現像剤担持体１と現像剤規制部材３との対向部であって、現像剤担持体１の移動方向下流側へ押し出される。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
◎実施の形態１図２は本発明を、例えば、レーザービームプリンタの画像形成装置に適用した実施の形態を示す。同図において、本装置の主要部は、中心部に帯電、露光、現像、転写等が行われる感光体ドラム１１と、感光体ドラム１１と対向して配設された、例えばコロトロンにより感光体ドラム１１を帯電する帯電装置１２と、帯電装置１２の後段に配設され、例えば、半導体レーザーより発光したレーザー光をポリゴン回転ミラー１３１で偏向し、結像レンズ１３２、反射ミラー１３３を経由して感光体ドラム１１に潜像を書き込む露光装置１３と、露光装置１３の後段で感光体ドラム１１に対向して配設され感光体ドラム１１上の潜像を現像する現像装置１４と、現像装置１４の後段で感光体ドラム１１に対向して配設され感光体ドラム１１上のトナー像を記録用紙Ｐに転写する転写装置１５と、転写装置１５の後段に配設され記録用紙Ｐ上のトナー像を熱及び圧力で定着する定着装置１６と、定着装置１６の後段で感光体ドラム１１に対向して配設され感光体ドラム１１上の残留トナーを除去するクリーニング装置１７とから構成されている。なお、転写装置１５の前段には、記録用紙Ｐを受ける給紙トレー１８１と、給紙トレー１８１の上部に配設され記録用紙Ｐを供給する給紙ロール１８２と、給紙ロール１８２の後段に配設され記録用紙Ｐの位置決めをするレジロール１８３が設けられ、一方、転写装置１５の前後には記録用紙Ｐを搬送する搬送ベルト１８４が設けられている。
【００１７】また、現像装置１４は、図３に示すように、感光体ドラム１１に対向して開口し一成分現像剤（トナー）Ｔを収容するハウジング１４１と、ハウジング１４１の開口部に面して配置される現像ロール１４２と、ハウジング１４１の開口部手前付近で現像ロール１４２に接触配置されるトナー層厚さ規制部材１４３と、ハウジング１４１内にあって現像ロール１４２のトナー層厚さ規制部材１４３の上流側で現像ロール１４２と接触配置されてトナーＴを供給する供給ロール１４４と、ハウジング１４１内にあって供給ロール１４４の奥側に配設されるアジテータ１４５と、感光体ドラム１１と現像ロール１４２の間に配設される間隙保持シート１４６とから構成されている。
【００１８】ここで、感光体ドラム１１は、本実施の形態では、例えば、アルミニウムの基体に感光層を塗布したものである。
【００１９】現像ロール１４２は円筒状であり、その材質はアルミニウム、ステンレス等からなるものであって、また、その表面粗さは、トナーの搬送性能の確保という観点から、Ｒａ＝０．０２〜３．０μｍ程度のものを用いている。特に、本実施の形態では、材質としてはアルミニウムを用い、また、その表面をサンドブラスト処理することにより、表面粗さをＲａ＝０．５μｍとしている。
【００２０】トナー層厚さ規制部材１４３は、例えば、板バネ材にブレード部材を接着した構成となっている。ここで、板バネ材としては、長期にわたり安定したバネ定数を維持することが要求されるために、ステンレスや銅系の金属が好ましく、更にトナーに対するストレスを可能な限り低減させながら十分な摩擦帯電を行うためには、現像ロール１４２に対する線圧を２〜１００ｇ／ｃｍ程度に設定するとよい。また、ブレード部材に関しては、トナーの帯電性を考慮して材質を選択する必要があり、ウレタンゴム、シリコンゴム、アクリルゴムなどを用いる。特に、本実施の形態では、例えば、厚さ０．０８ｍｍのステンレスの板バネに、ブレード部材としてウレタンゴムを接着したものを用いている。
【００２１】供給ロール１４４は、円筒状の金属シャフトの外周面に被覆層を設けた構成となっている。被膜層としては、現像ロール１４２との十分なニップ幅を確保するため弾性体を用いるとよく、また、現像ロール１４２に十分なトナーを供給すること、且つ現像工程終了後に現像ロール１４２上に残留するトナーを確実に剥離することが要求されるため、弾性を有し且つ搬送能力の高い材質がよく、例えば、発泡材料などは非常に有効である。特に、本実施の形態では、肉厚５ｍｍ、抵抗値は１０9Ω、また硬度はアスカＣ硬度で１０度前後の比較的軟らかいウレタンゴムを用いている。
【００２２】間隙保持シート１４６は、シート状のものであって、低摩擦係数で耐磨耗性、対面圧性に富んでいるものを用いる。間隙保持シート１４６は、例えば、高分子性ポリエチレンやポリエステル、ナイロン、ポリイミド、テフロン等の樹脂フィルムや、軸受け材料に用いられるポリアセタールのような樹脂フィルムを用いたり、また、ステンレスやリン青銅等の金属板表面を前記樹脂材料でコーティングしたもの、更に、低摩擦化を目的としてコーティング層にフッ素系の樹脂を用いることも有効である。特に、本実施の形態では、厚さ０．３ｍｍの高分子量ポリエチレンフィルムを用いており、また、感光体ドラム１１と現像ロール１４２との軸方向圧接幅は１０ｍｍとなっている。
【００２３】また、図４は、本実施の形態で用いられる現像装置の駆動制御系を示す。同図において、現像ロール１４２を駆動する現像ロール駆動モータ２１（Ｍ1）及び供給ロール１４４を駆動する供給ロール駆動モータ２２（Ｍ2）は、モータ制御装置３１によりその動作及び速度が制御されている。
【００２４】図５は、本実施の形態で用いられる現像装置の駆動制御系のブロック図を示す。同図において、画像形成動作制御信号４１が入力インターフェース５１を介してＣＰＵ５２に取り込まれ、次に、ＣＰＵ５２は、ＲＯＭ５３内に予め格納されている駆動制御処理プログラムを実行してＲＡＭ５４との間で適宜データ処理を行った後、出力インターフェース５５を介して現像ロール駆動モータ２１及び供給ロール駆動モータ２２に所定の制御信号を送出するようになっている。
【００２５】図２に基づいて本実施の形態に係る画像形成装置の動作について説明する。感光体ドラム１１は、帯電装置１２によって所定電位に一様に帯電され、図示しない半導体レーザー及びポリゴン回転ミラー１３１を内蔵する露光装置１３から発生したレーザー光により、感光体ドラム１１の所定の位置に画像に相当する潜像が書き込まれ、その後現像装置１４によって現像される。このとき、レーザー光は感光体ドラム１１に画像部を書き込むようになっており、帯電装置１２で帯電された感光体ドラム１１の表面電位の極性と同じ極性電荷を持つトナーＴが、感光体ドラム１１上のレーザー光照射部に現像される。次に、感光体ドラム１１上のトナー像は、給紙ロール１８２を介して給紙トレー１８１からレジロール１８３により搬送されてきた記録用紙Ｐ上に、転写装置１５によって電界が付加されることによって転写される。転写終了後、記録用紙Ｐは搬送ベルト１８４により定着装置１６に搬送され、定着工程が施される。定着装置１６は、加熱ロール１６１と加圧ロール１６２とから構成され、記録用紙Ｐはこれらロールの間に挿入され熱と圧力とにより定着される。また、転写工程終了後、感光体ドラム１１上に残留するトナーＴは、クリーニング装置１７によってクリーニングされ、再び帯電工程に入り、前述の全工程を繰り返す。
【００２６】次に、図３に基づいて本実施の形態の現像装置について更に詳細に動作を説明する。アジテータ１４５によって攪拌、搬送されたトナーＴは供給ロール１４４によって、現像ロール１４２へ供給される。このとき、供給ロール１４４は現像ロール１４２に対して接触しながら、現像ロール１４２と対向方向（矢印方向）に所定の速度で回転している。表面にトナーＴを担持した現像ロール１４２は、矢印方向に所定の速度で回転し、トナー層厚さ規制部材１４３によって、所定厚さの均一なトナー層が形成されると共に、摩擦帯電されることによって現像ロール１４２表面に担持されたトナーＴには十分な電荷が与えられる。十分に帯電したトナーＴは、感光体ドラム１１との近接部において、現像ロール１４２に印加された電圧と、感光体ドラム１１上のレーザー照射部の電位との電位差により現像される。このとき、感光体ドラム１１と現像ロール１４２の両端部（非画像領域）には間隙保持シート１４６が挟み込まれ、また、圧接されることにより、両者の間には所定のギャップが設けられている。このあと、現像に使用されない残留トナーは現像ロール１４２の回転に伴って、ハウジング１４１内に回収される。
【００２７】更に、本実施の形態においては、現像装置１４は非現像動作時において以下のように動作する。すなわち、本実施の形態においては、図６に示すように、現像ロール１４２上のトナーＴの量を増加させるために、非現像動作時に現像ロール１４２の周速度を定常の周速度Ｖ１と定常の周速度Ｖ１以下のある速度Ｖ２との間で断続的に変化させるようにしている。また、このとき、供給ロール１４４及びアジテータ１４５の周速度は一定としている。これによって、現像ロール１４２に対する供給ロール１４４の相対速度が周期的に変化し、これに伴って現像ロール１４２上のトナー量は通常のトナー量と通常以上のトナー量との間で周期的に変化する。
【００２８】図７に、本実施の形態における現像ロール１４２上のトナー量の変化を示す。これによって、単位時間当たりにトナー層厚さ規制部材１４３を通過するトナーＴの量が通常のトナー量と通常以上のトナー量との間で周期的に変化するため、トナー層厚さ規制部材１４３が振動し、その結果、現像ロール１４２とトナー層厚さ規制部材１４３との間の接触部に滞留するトナーＴがトナー層厚さ規制部材１４３の下流側に強制的に押し出される。
【００２９】ここで、本実施の形態及び比較の形態（非現像時におけるトナー量の増大サイクルを行わない形態）において、Ａ４サイズ横送り一万枚の走行テスト（テスト条件は低温低湿下及び高温高湿下の２条件とした）を行った。その結果、図８に示すように、比較の形態では、テスト条件に関わらずトナー層厚さ規制部材１４３へのトナーＴの固着や記録用紙Ｐ上での固着筋の発生がみられたが、本実施の形態では、これらがほとんど発生しないことが確認された。尚、図８のブレード固着筋グレードは、目視確認した結果を限度見本のグレードで区分けしたものであり、グレード１以下を良好な領域としている。
【００３０】◎実施の形態２本実施の形態は、実施の形態１と略同様であるが、図９に示すように、現像ロール１４２上のトナー量を増加させるために、非現像動作時に供給ロール１４４の周速度を定常の周速度Ｖ３と定常の周速度Ｖ３以上のある速度Ｖ４との間で断続的に変化させるようにしたものである。また、このとき、現像ロール１４２及びアジテータ１４５の速度は一定としている。これによって、実施の形態１と同様に、現像ロール１４２に対する供給ロール１４４の相対速度が周期的に変化し、これに伴って現像ロール１４２上のトナー量は通常のトナー量と通常以上のトナー量との間で変化する。実施の形態１と同様に、Ａ４サイズ横送り一万枚の走行テストを行った結果、トナー層厚さ規制部材１４３へのトナーＴの固着や記録用紙Ｐ上での固着筋の発生はほとんどみられなかった。
【００３１】◎実施の形態３本実施の形態は、実施の形態１と略同様であるが、図１０に示すように、現像ロール１４２上のトナー量を増加させるために、非現像動作時に現像ロール１４２の駆動を定常の周速度Ｖ１と駆動しない状態（周速度＝０）との間で間欠的に駆動するようにしたものである。また、このとき、供給ロール１４４及びアジテータ１４５の速度は一定としている。これによって、実施の形態１と同様に、現像ロール１４２に対する供給ロール１４４の相対速度が周期的に変化し、これに伴って現像ロール１４２上のトナー量は通常のトナー量と通常以上のトナー量との間で変化する。実施の形態１と同様に、Ａ４サイズ横送り一万枚の走行テストを行った結果、トナー層厚さ規制部材１４３へのトナーＴの固着や記録用紙Ｐ上での固着筋の発生はほとんどみられなかった。
【００３２】◎実施の形態４本実施の形態は、実施の形態１と略同様であるが、図１１に示すように、現像ロール１４２上のトナー量を増加させるために、非現像動作時に現像ロール１４２の駆動速度を定常の周速度Ｖ１以下のある速度Ｖ２で駆動するようにしたものである。このとき、供給ロール及びアジテータの速度は一定としている。これによって、実施の形態１と同様に、現像ロール１４２に対する供給ロール１４４の相対速度が周期的に変化し、これに伴って現像ロール１４２上のトナー量が通常のトナー量と通常以上のトナー量との間で変化する。実施の形態１と同様に、Ａ４サイズ横送り一万枚の走行テストを行った結果、トナー層厚さ規制部材１４３へのトナーＴの固着や記録用紙Ｐ上での固着筋の発生はほとんどみられなかった。
【００３３】◎実施の形態５本実施の形態は、実施の形態１と略同様であるが、図１２に示すように、現像ロール１４２上のトナー量を増加させるために、非現像時に供給ロール１４４の駆動速度を定常の周速度Ｖ３以上のある速度Ｖ４で駆動するようにしたものである。このとき、現像ロール及びアジテータの速度は一定としている。これによって、実施の形態１と同様に、現像ロール１４２に対する供給ロール１４４の相対速度が周期的に変化し、これに伴って現像ロール１４２上のトナー量は通常のトナー量と通常以上のトナー量との間で変化する。実施の形態１と同様に、Ａ４サイズ横送り一万枚の走行テストを行った結果、トナー層厚さ規制部材１４３へのトナーＴの固着や記録用紙Ｐ上での固着筋の発生はほとんどみられなかった。
【００３４】尚、実施の形態１、３及び４のように現像ロール１４２の周速度を変化させる態様にあっては、供給ロール１４４及びアジテータ１４５の周速度を固定するものとしているが、これに限られるものではなく、例えば、現像ロール１４２の周速度を低下させると同時に供給ロール１４４の周速度を増加させて相対速度差を大きくしてもよいことは勿論である。同様に、実施の形態２及び５において、供給ロール１４４の周速度を変化させる態様にあっては、現像ロール１４２及びアジテータ１４５の周速度を固定するものとしているが、これに限られるものではなく、例えば、供給ロール１４４の周速度を増加させると同時に現像ロール１４２の周速度を低下させて相対速度差を大きくしてよいことも勿論である。
【００３５】更に、現像ロール１４２上のトナー量を増加させるために、非現像時にアジテータ１４５の駆動速度を定常の速度以上として駆動するようにした場合にあっても、略同様の効果が得られることは勿論である。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、非現像時に現像剤担持体に供給する現像剤量を増加させるようにしたので、現像剤担持体と現像剤規制部材との対向部近傍に凝集する現像剤を非現像時に対向部から除去することができ、対向部における現像剤の凝固や背景部のかぶりやむらの発生を防止することができる。また、現像剤量の増減は非現像時に行われるため、現像時への影響はない。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５４９６
【氏名又は名称】富士ゼロックス株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）９月１日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】小泉 雅裕 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−８４８４３ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）３月３０日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−２５１３４５ |
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