現像装置及びそれを用いた画像形成装置
【課題】新しい現像剤を装置本体に補給すると共に、使用した現像剤を装置本体から排出する現像装置において、現像装置内の現像剤量が変動しても現像ローラに汲み上げられる現像剤量が一定となるようにする。
【解決手段】現像ローラ２４１を、現像剤Ｄを表面に担持して現像部に回転搬送する筒状体２４１ａと、筒状体２４１ａ内に設けられた磁界発生手段２４１ｂとから構成し、磁界発生手段２４１ｂに、現像剤Ｄを汲み上げて筒状体２４１ａの表面に付着させる汲み上げ極Ｓ１を設ける。そして、センサ２４６ａで検知した現像剤量によって、汲み上げ極Ｓ１を周方向に移動させて筒状体２４１ａに担持される現像剤量を調整する。
【解決手段】現像ローラ２４１を、現像剤Ｄを表面に担持して現像部に回転搬送する筒状体２４１ａと、筒状体２４１ａ内に設けられた磁界発生手段２４１ｂとから構成し、磁界発生手段２４１ｂに、現像剤Ｄを汲み上げて筒状体２４１ａの表面に付着させる汲み上げ極Ｓ１を設ける。そして、センサ２４６ａで検知した現像剤量によって、汲み上げ極Ｓ１を周方向に移動させて筒状体２４１ａに担持される現像剤量を調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置及びそれを用いた画像形成装置に関し、より詳細には、新しい現像剤を徐々に補給しながら、使用済みの現像剤を徐々に排出するいわゆるトリクル現像方式の現像装置及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置に用いられる現像方式として、トナーとキャリアとからなる現像剤を用いる二成分現像方式がこれまでから広く用いられている。
【０００３】
二成分現像方式では、トナーは画像形成に使用・消費され、消費された分はトナーホッパー等から現像装置に順次補給される。一方、キャリアは消費されないので使用し続けられる。そして、長期間の使用によってキャリアが劣化すると画質の低下が生じる。
【０００４】
そこで、例えば特許文献１では、トナーのみならずキャリアをも現像装置に補給する一方、現像装置内の古いトナーとキャリアを排出することによって、現像装置内の現像剤を順次入れ替えて現像剤の劣化を抑える、いわゆる「トリクル現像方式」が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭59-100471号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、トリクル現像方式では現像装置内の現像剤量が変動する。例えば、現像装置が傾斜した場合や現像剤の流動性が変化した場合には、現像装置からの現像剤の排出量が変化し、結果的に現像装置内の現像剤量が変動する。
【０００７】
現像装置内の現像剤量が少なくなると、現像剤担持体への現像剤の供給量が不足し画像欠損などの不具合が発生するおそれがある。他方、現像装置内の現像剤量が多くなると、現像装置内での現像剤の撹拌が不十分となり、トナー帯電量の低下が生じ画像濃度低下などの不具合が発生するおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、いわゆるトリクル現像方式の現像装置において、現像装置内の現像剤量が変動しても画像欠損や画像濃度低下などの画質低下が生じないようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成する本発明に係る現像装置は、キャリアとトナーとを有する新しい現像剤を装置本体に補給すると共に、使用した現像剤を装置本体から排出する現像装置であって、装置本体内の現像剤量を検知する検知手段と、現像剤を担持し回転搬送する現像剤担持体とを備え、前記現像剤担持体は、現像剤を表面に担持して静電潜像担持体と対向する現像部に搬送する回転自在の筒状体と、この筒状体内に設けられた磁界発生手段とを有し、前記磁界発生手段は、現像剤を汲み上げて前記筒状体の表面に付着させる汲み上げ極を有し、前記汲み上げ極は、前記検知手段で検知された現像剤量によって移動し、前記筒状体に担持される現像剤量を調整することを特徴とする。
【００１０】
ここで、前記汲み上げ極を、前記検知手段で検知された現像剤量によって連続的又は段階的に移動させるようにしてもよい。
【００１１】
また、前記汲み上げ極を、前記筒状体の周方向又は半径方向に移動させてもよい。
【００１２】
本発明に係る画像形成装置は、回転自在の静電潜像担持体と、この静電潜像担持体の表面を一様に帯電させる帯電装置と、一様に帯電した静電潜像担持体の表面を露光し静電潜像担持体に潜像を形成する露光装置と、静電潜像担持体上に形成された潜像をトナーで可視像化する現像装置と、形成されたトナー画像を被転写部材に転写する転写装置と、転写されたトナー画像を加熱し被転写部材に溶融定着させる定着装置とを備えた画像形成装置であって、前記現像装置として前記記載の現像装置を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る現像装置では、現像剤を交換することなく長期間にわたって使用することができ、しかも検知手段で検知された現像剤量によって現像剤担持体の汲み上げ極を移動させて、現像剤担持体に汲み上げられ担持される現像剤量を一定にするので、現像装置内の現像剤量が変動しても画質低下が生じない。
【００１４】
本発明に係る画像形成装置では、現像剤を交換することなく長期間にわたって使用することができ、画像形成装置の傾きなど設置状態や温度や湿度などの設置環境が変化しても画質低下が生じない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例を示す概説図である。
【図２】図１の画像形成装置に搭載されている現像装置の横断面図である。
【図３】磁極Ｓ１を周方向に移動させる機構を示す、現像ローラ端部の部分垂直断面図である。
【図４】図２に示す現像装置内の現像剤量が多い場合の状態図である。
【図５】図２に示す現像装置内の現像剤量が少ない場合の状態図である。
【図６】現像剤の表面との距離を検知するセンサを用いた場合の現像装置の横断面図である。
【図７】本発明に係る現像装置の他の実施形態を示す横断面図であって、現像装置内の現像剤量が多い場合の状態図である。
【図８】図７の現像装置内の現像剤量が少ない場合の状態図である。
【図９】磁極Ｓ１を半径方向に移動させる機構を示す、現像ローラ端部の部分垂直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る現像装置及び画像形成装置を図に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。
【００１７】
図１は、本発明に係る画像形成装置の一例を示す概説図である。図１の画像形成装置は、タンデム型デジタルカラープリンタ（以下、単に「プリンタ」と記すことがある）である。もちろん、プリンタのほか、さらにスキャナを有する複写機、ファクシミリ又はそれらの機能を複合的に備えた複合機等にも本発明を適用することができる。なお、以下において、説明の対象である装置または部材がイエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)またはブラック(Ｋ)のいずれのものであるかを明確にする必要がある場合は、「(Ｙ)」、「(Ｍ)」、「(Ｃ)」、「(Ｋ)」の文字を符号に付加して説明し、それ以外の場合はそれら文字を省略して説明する。
【００１８】
プリンタ１は、その内部のほぼ中央部に中間転写ベルト１１を備えている。中間転写ベルト１１は、ローラ１２，テンションローラ１３，ガイドローラ１４，１５の外周部に掛け渡されて反時計回りに回転駆動する。テンションローラ１３は、外側へスライド可能に取り付けられていると共に、押しバネＳによって中間転写ベルト１１の内側から外側に向かって付勢されている。これにより、中間転写ベルト１１は、常に張力がかかった状態となっている。
【００１９】
中間転写ベルト１１の下部水平部の下には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の各色にそれぞれ対応する４つの作像部２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂが、中間転写ベルト１１に沿ってこの順に並んで配置されている。各作像部２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂは、感光体ドラム（静電潜像担持体）２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂをそれぞれ有している。各感光体ドラム２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂの周囲には、その回転方向に沿って順に、帯電装置２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｂと、プリントヘッド部（露光装置）２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｂと、現像装置２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｂと、クリーナ２５Ｙ，２５Ｍ，２５Ｃ，２５Ｂとがそれぞれ配置されている。プリントヘッド部２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｂは、感光体ドラムの軸方向と平行な主走査方向に並べられた多数のＬＥＤから構成されている。
【００２０】
そして、中間転写ベルト１１を挟んで、各感光体ドラム２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂと対向する位置には、一次転写ローラ３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｂが設けられている。また、中間転写ベルト１１のローラ１２で支持された部分には、２次転写ローラ１６が圧接されている。２次転写ローラ１６と中間転写ベルト１１とのニップ部が２次転写領域１７となる。この２次転写領域１７において中間転写ベルト１１上に形成されたトナー像が、搬送されてきた用紙Ｐに転写される。
【００２１】
プリンタ１に下部には、給紙カセット９１が着脱可能に配置されている。給紙カセット９１内に積載収容された用紙Ｐは、給紙ローラ９２の回転によって最上部のものから１枚ずつ引き出されて搬送路９３に送り出される。搬送路９３は、給紙カセット９１から、タイミングローラ対９４のニップ部、２次転写領域１７、および定着ユニット９５を通って排紙トレイ９８まで延びている。給紙カセット９１から送り出された用紙Ｐは、タイミングローラ対９４に搬送され、ここで所定のタイミングで２次転写領域１７に送り出される。
【００２２】
定着ユニット（定着装置）９５は、中空円筒状で、ハロゲンヒータＨを内部に備えた定着ローラ９６と、この定着ローラ９６に圧接されて従動回転する加圧ローラ９７を備える。トナー像が２次転写された用紙Ｐが通過する、定着ローラ９６と加圧ローラ９７とのニップ部が、定着領域となる。
【００２３】
このような構成のプリンタ１の概略動作について説明する。まず、カラー画像を出力するフルカラーモードの場合、外部装置（例えばパソコン）からプリンタ１の画像信号処理部（不図示）に画像信号が入力されると、画像信号処理部ではこの画像信号をイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックに色変換したデジタル画像信号を作成し、この信号をプリントヘッド用ＬＥＤドライブ回路に伝達する。このドライブ回路は、入力されたデジタル信号に基づいて、各作像部２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂのプリントヘッド部２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｂを発光させて露光を行う。この露光は、プリントヘッド部２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｂの順にそれぞれ時間差をもって行われる。これにより、各感光体ドラム２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂの表面に各色用の静電潜像がそれぞれ形成される。
【００２４】
各感光体ドラム２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂ上に形成された静電潜像は、各現像装置２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｂによってそれぞれ現像されて各色のトナー像となる。そして、各色のトナー像は、各一次転写ローラ３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｂの作用により、図中反時計回りに回転する中間転写ベルト１１上に順次一次転写されて重ね合わせられる。
【００２５】
このようにして中間転写ベルト１１上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト１１の移動にしたがって２次転写領域１７に達する。一方、給紙カセット９１から搬送路９３に送り出された用紙Ｐは、タイミングローラ対９４によって、トナー像が２次転写領域１７に達するタイミング合わせて２次転写領域１７へ搬送される。そして、２次転写ローラ１６にはトナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加される。これにより、２次転写領域１７において、重ね合わされた各色トナー像は中間転写ベルト１１から用紙Ｐに一括して２次転写される。なお、２次転写後に中間転写ベルト１１上に残留するトナーは、不図示のベルトクリーナにより回収される。
【００２６】
トナー像が２次転写された用紙（被転写部材）Ｐは、搬送路９３を通って定着ユニット９５に送られ、そこで定着領域を通過することによりトナー像が用紙Ｐに定着される。そして、用紙Ｐは排紙トレイ９８に排出される。
【００２７】
次に、図１のプリンタに搭載されている現像装置２４について説明する。図２は、現像装置２４の横断面図である。図２の現像装置２４は、磁性粒子からなるキャリアとトナーとを有する２成分系現像剤Ｄ（図４に図示）を用いて感光体ドラム２１の静電潜像を現像するものである。この現像装置２４は、回転自在の現像ローラ（現像剤担持体）２４１と、現像部に搬送される現像剤量を規制する板状の規制部材２４２と、水平方向に平行に配置され、互いに逆向きに現像剤Ｄを撹拌搬送する２本の撹拌羽根２４３，２４４と、２本の撹拌羽根２４３，２４４の間に形成され、両端部に開口部が形成された仕切り板２４５とを備える。そして、現像剤Ｄの上面が位置する現像ハウジング２４０の側壁に、現像剤量を検知するセンサ２４６ａが設けられている。なお、ここで使用しているセンサ２４６ａは、現像剤中のキャリアの透磁力を測定するものであって、現像剤が多いとセンサ２４６ａの出力信号は大きくなり、現像剤が少ないとセンサ２４６ａの出力信号は小さくなる。
【００２８】
２本の撹拌羽根２４３，２４４は、不図示の駆動機構によって互いに逆方向に回転する。現像剤Ｄは、撹拌羽根２４３が回転することによって紙面奥方向に、撹拌羽根２４４が回転することによって紙面手前方向に撹拌されながら搬送される。そして、撹拌羽根２４３，２４４の両端部において、仕切り板２４５の両端部に形成された開口部（不図示）を通って、一方の撹拌羽根から他方の撹拌羽根に現像剤は移動する。これにより現像剤は装置内を常に循環し撹拌される。現像装置２４内を撹拌されながら循環することによってトナーは所定値まで帯電する。また、不図示の現像剤貯留部から新しい現像剤が現像装置２４に徐々に供給されると共に、古い現像剤が現像装置２４から徐々に排出される。
【００２９】
現像ローラ２４１は、不図示の駆動機構によって図において時計回りに回転する筒状体２４１ａと、筒状体２４１ａの内部に設けられた複数の磁極から構成される磁界発生手段２４１ｂとを有する。磁界発生手段２４１ｂを構成する各磁極はそれぞれ次のような働きをする。まず、磁極Ｓ１（汲み上げ極）は、現像剤Ｄを筒状体２４１ａに汲み上げる働きを奏し、後述するように、磁極Ｓ１を移動させることによって現像剤Ｄの汲み上げ量を調整できる。磁極Ｎ１は、規制部材２４２と共に現像部に搬送する現像剤Ｄの量を制御する働きを奏する。磁極Ｓ２は、現像剤Ｄを現像部へ搬送する働きを奏する。そして、磁極Ｎ２は、現像剤Ｄをブラシ状に穂立ちさせて感光体ドラム２１表面の静電潜像をトナーで現像する働きを奏する。磁極Ｓ３は、現像装置２４内に現像剤Ｄを搬送すると共に、現像剤Ｄを円筒体２４１ａから剥離させて撹拌羽根２４３による撹拌部に戻す働きを奏する。
【００３０】
図３に、現像ローラ２４１の部分垂直断面図を示す。中空の固定軸４１に揺動軸４２が揺動自在に内挿されている。そして、磁極Ｎ１と磁極Ｓ２、磁極Ｎ２、磁極Ｓ３とは固定軸４１に固定され、磁極Ｓ１は揺動軸４２に固定されている。画像形成装置の装置本体に現像装置２４を装着すると、固定軸４１は装置本体に位置決め固定され、磁極Ｓ１以外の磁極は固定される。一方、揺動軸４２は、不図示の駆動機構によって周方向に揺動可能とされ、磁極Ｓ１は筒状体２４１ａの周方向に移動可能となる。
【００３１】
ここで、前述のように、新しい現像剤が現像装置２４に徐々に供給されると共に、古い現像剤が現像装置２４から徐々に排出されるトリクル方式では、例えば現像装置２４からの現像剤Ｄの排出量が変化することによって現像装置２４内の現像剤量が変動する。現像装置２４内の現像剤量が変動すると、現像ローラ２４への現像剤Ｄの供給量も変動し、画像欠損などの不具合が発生するおそれがある。そこで、本発明の現像装置では、現像装置内の現像剤量が多い場合には、磁極Ｓ１を現像剤Ｄの汲み上げ力の小さい位置に移動させる一方、現像装置内の現像剤量が少ない場合には、磁極Ｓ１を現像剤Ｄの汲み上げ力の大きい位置に移動させて、現像ローラ２４１の筒状体２４１ａに担持される現像剤量が一定になるようする。
【００３２】
図４に、現像装置２４内の現像剤量が多い場合の状態図を示す。センサ２４６ａによって検知された現像装置２４内の現像剤量が多い場合には、磁極Ｓ１を磁極Ｎ１の方向に回転させ、磁極Ｓ１を現像剤Ｄの上面から離れた位置として、現像剤Ｄの汲み上げ力を小さくして、現像剤Ｄが筒状体２４１ａに過剰に汲み上げられないようする。
【００３３】
一方、現像装置２４内の現像剤量が少ない場合には、図５に示すように、磁極Ｓ１を磁極Ｓ３の方向に回転させ、磁極Ｓ１を現像剤Ｄの上面に近い位置として、現像剤Ｄの汲み上げ力を大きくて現像剤Ｄを筒状体２４１ａに多く汲み上げられるようする。
【００３４】
磁極Ｓ１による現像剤Ｄの汲み上げ力は、磁極Ｓ１と現像剤Ｄの上面との距離におおよそ反比例し、前記距離が短くなると汲み上げ力は大きくなり、距離が長くなると汲み上げ力は小さくなる。したがって、現像装置２４内の現像剤量によって、磁極Ｓ１の移動量を連続的又は段階的に変えて、現像ローラ２４１に担持される現像剤量をより高精度に制御するようにしてもよい。
【００３５】
本発明で使用する検知手段としては、キャリアの透磁力を検知するセンサ２４６ａの他、図６に示すような、現像剤Ｄの表面までの距離を検知するセンサ２４６ｂを用いてもよい。この場合、現像剤Ｄの表面までの距離が長いと現像剤量が少ないと判断し、現像剤Ｄの表面までの距離が短いと現像剤量が多いと判断する。
【００３６】
図７及び図８に、本発明に係る現像装置の他の実施形態を示す。この図に示す現像装置が前記実施形態の現像装置と異なる点は、磁極Ｓ１が筒状体２４１ａの半径方向に移動する点にある。現像装置内の現像剤量が多い場合には（図７）、磁極Ｓ１を現像剤Ｄの汲み上げ力の小さい位置すなわち半径方向内方に位置させる一方、現像装置内の現像剤量が少ない場合には（図８）、磁極Ｓ１を現像剤Ｄの汲み上げ力の大きい位置すなわち半径方向外方に位置させる。これにより、現像ローラ２４１の筒状体２４１ａに担持される現像剤量を一定にする。前記実施形態と同様に、磁極Ｓ１の半径方向の移動は、現像装置内の現像剤量に対応して連続的であってもよいし段階的であってもよい。
【００３７】
図９に、磁極Ｓ１を筒状体２４１ａの半径方向に移動させる機構の一例を示す。中空の固定軸４１の内部に押し上げ棒４３が軸方向に移動自在に内挿されている。押し上げ棒４３は、軸方向中央部に形成された、磁極Ｓ１の軸方向の長さよりも長い薄肉部４３１と、軸方向端部に形成された半径方向に厚い厚肉部４３２と有し、薄肉部４３１と厚肉部４３２との間には傾斜面４３３が形成されている。磁極Ｎ１と磁極Ｓ２、磁極Ｎ２、磁極Ｓ３とは固定軸４１に固定されている。磁極Ｓ１は、不図示の付勢手段によって常に押し上げ棒４３の方向に付勢されている。現像装置２４内の現像剤量が多い場合には、磁極Ｓ１を現像剤Ｄの汲み上げ力の小さい位置すなわち半径方向内方に位置させる（図９（ａ））。一方、現像装置２４内の現像剤量が少ない場合には、不図示の駆動手段によって押し上げ棒４３を筒状体２４１ａの内方に移動させる。すると、押し上げ棒４３の傾斜面４３３によって、付勢手段の付勢力に抗して磁極Ｓ１は半径方向外方に徐々に押し上げられ、磁極Ｓ１が厚肉部４３２に乗り上げると当該位置で維持される。また、薄肉部４３１と厚肉部４３２の間の傾斜面４３３で磁極Ｓ１を維持すれば、傾斜面４３３の磁極Ｓ１を維持する位置によって磁極Ｓ１の半径方向位置を調整できる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明に係る現像装置では、検知手段で検知された現像剤量によって現像剤担持体の汲み上げ極を移動させて、現像剤担持体に汲み上げられ担持される現像剤量が一定となるようにするので、現像装置内の現像剤量が変動しても画質低下が生じることがなく有用である。
【符号の説明】
【００３９】
１ プリンタ（画像形成装置）
Ｄ 現像剤
Ｐ 用紙（被転写部材）
Ｓ１ 汲み上げ極
２１ 感光体ドラム（静電潜像担持体）
２２ 帯電装置
２３ 露光装置
２４ 現像装置
３０ 転写装置
９５ 定着ユニット（定着装置）
２４１ 現像ローラ（現像剤担持体）
２４１ａ 筒状体
２４１ｂ 磁界発生手段
２４６ａ，２４６ｂ センサ（検知手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置及びそれを用いた画像形成装置に関し、より詳細には、新しい現像剤を徐々に補給しながら、使用済みの現像剤を徐々に排出するいわゆるトリクル現像方式の現像装置及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置に用いられる現像方式として、トナーとキャリアとからなる現像剤を用いる二成分現像方式がこれまでから広く用いられている。
【０００３】
二成分現像方式では、トナーは画像形成に使用・消費され、消費された分はトナーホッパー等から現像装置に順次補給される。一方、キャリアは消費されないので使用し続けられる。そして、長期間の使用によってキャリアが劣化すると画質の低下が生じる。
【０００４】
そこで、例えば特許文献１では、トナーのみならずキャリアをも現像装置に補給する一方、現像装置内の古いトナーとキャリアを排出することによって、現像装置内の現像剤を順次入れ替えて現像剤の劣化を抑える、いわゆる「トリクル現像方式」が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭59-100471号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、トリクル現像方式では現像装置内の現像剤量が変動する。例えば、現像装置が傾斜した場合や現像剤の流動性が変化した場合には、現像装置からの現像剤の排出量が変化し、結果的に現像装置内の現像剤量が変動する。
【０００７】
現像装置内の現像剤量が少なくなると、現像剤担持体への現像剤の供給量が不足し画像欠損などの不具合が発生するおそれがある。他方、現像装置内の現像剤量が多くなると、現像装置内での現像剤の撹拌が不十分となり、トナー帯電量の低下が生じ画像濃度低下などの不具合が発生するおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、いわゆるトリクル現像方式の現像装置において、現像装置内の現像剤量が変動しても画像欠損や画像濃度低下などの画質低下が生じないようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成する本発明に係る現像装置は、キャリアとトナーとを有する新しい現像剤を装置本体に補給すると共に、使用した現像剤を装置本体から排出する現像装置であって、装置本体内の現像剤量を検知する検知手段と、現像剤を担持し回転搬送する現像剤担持体とを備え、前記現像剤担持体は、現像剤を表面に担持して静電潜像担持体と対向する現像部に搬送する回転自在の筒状体と、この筒状体内に設けられた磁界発生手段とを有し、前記磁界発生手段は、現像剤を汲み上げて前記筒状体の表面に付着させる汲み上げ極を有し、前記汲み上げ極は、前記検知手段で検知された現像剤量によって移動し、前記筒状体に担持される現像剤量を調整することを特徴とする。
【００１０】
ここで、前記汲み上げ極を、前記検知手段で検知された現像剤量によって連続的又は段階的に移動させるようにしてもよい。
【００１１】
また、前記汲み上げ極を、前記筒状体の周方向又は半径方向に移動させてもよい。
【００１２】
本発明に係る画像形成装置は、回転自在の静電潜像担持体と、この静電潜像担持体の表面を一様に帯電させる帯電装置と、一様に帯電した静電潜像担持体の表面を露光し静電潜像担持体に潜像を形成する露光装置と、静電潜像担持体上に形成された潜像をトナーで可視像化する現像装置と、形成されたトナー画像を被転写部材に転写する転写装置と、転写されたトナー画像を加熱し被転写部材に溶融定着させる定着装置とを備えた画像形成装置であって、前記現像装置として前記記載の現像装置を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る現像装置では、現像剤を交換することなく長期間にわたって使用することができ、しかも検知手段で検知された現像剤量によって現像剤担持体の汲み上げ極を移動させて、現像剤担持体に汲み上げられ担持される現像剤量を一定にするので、現像装置内の現像剤量が変動しても画質低下が生じない。
【００１４】
本発明に係る画像形成装置では、現像剤を交換することなく長期間にわたって使用することができ、画像形成装置の傾きなど設置状態や温度や湿度などの設置環境が変化しても画質低下が生じない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例を示す概説図である。
【図２】図１の画像形成装置に搭載されている現像装置の横断面図である。
【図３】磁極Ｓ１を周方向に移動させる機構を示す、現像ローラ端部の部分垂直断面図である。
【図４】図２に示す現像装置内の現像剤量が多い場合の状態図である。
【図５】図２に示す現像装置内の現像剤量が少ない場合の状態図である。
【図６】現像剤の表面との距離を検知するセンサを用いた場合の現像装置の横断面図である。
【図７】本発明に係る現像装置の他の実施形態を示す横断面図であって、現像装置内の現像剤量が多い場合の状態図である。
【図８】図７の現像装置内の現像剤量が少ない場合の状態図である。
【図９】磁極Ｓ１を半径方向に移動させる機構を示す、現像ローラ端部の部分垂直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る現像装置及び画像形成装置を図に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。
【００１７】
図１は、本発明に係る画像形成装置の一例を示す概説図である。図１の画像形成装置は、タンデム型デジタルカラープリンタ（以下、単に「プリンタ」と記すことがある）である。もちろん、プリンタのほか、さらにスキャナを有する複写機、ファクシミリ又はそれらの機能を複合的に備えた複合機等にも本発明を適用することができる。なお、以下において、説明の対象である装置または部材がイエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)またはブラック(Ｋ)のいずれのものであるかを明確にする必要がある場合は、「(Ｙ)」、「(Ｍ)」、「(Ｃ)」、「(Ｋ)」の文字を符号に付加して説明し、それ以外の場合はそれら文字を省略して説明する。
【００１８】
プリンタ１は、その内部のほぼ中央部に中間転写ベルト１１を備えている。中間転写ベルト１１は、ローラ１２，テンションローラ１３，ガイドローラ１４，１５の外周部に掛け渡されて反時計回りに回転駆動する。テンションローラ１３は、外側へスライド可能に取り付けられていると共に、押しバネＳによって中間転写ベルト１１の内側から外側に向かって付勢されている。これにより、中間転写ベルト１１は、常に張力がかかった状態となっている。
【００１９】
中間転写ベルト１１の下部水平部の下には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の各色にそれぞれ対応する４つの作像部２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂが、中間転写ベルト１１に沿ってこの順に並んで配置されている。各作像部２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂは、感光体ドラム（静電潜像担持体）２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂをそれぞれ有している。各感光体ドラム２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂの周囲には、その回転方向に沿って順に、帯電装置２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｂと、プリントヘッド部（露光装置）２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｂと、現像装置２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｂと、クリーナ２５Ｙ，２５Ｍ，２５Ｃ，２５Ｂとがそれぞれ配置されている。プリントヘッド部２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｂは、感光体ドラムの軸方向と平行な主走査方向に並べられた多数のＬＥＤから構成されている。
【００２０】
そして、中間転写ベルト１１を挟んで、各感光体ドラム２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂと対向する位置には、一次転写ローラ３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｂが設けられている。また、中間転写ベルト１１のローラ１２で支持された部分には、２次転写ローラ１６が圧接されている。２次転写ローラ１６と中間転写ベルト１１とのニップ部が２次転写領域１７となる。この２次転写領域１７において中間転写ベルト１１上に形成されたトナー像が、搬送されてきた用紙Ｐに転写される。
【００２１】
プリンタ１に下部には、給紙カセット９１が着脱可能に配置されている。給紙カセット９１内に積載収容された用紙Ｐは、給紙ローラ９２の回転によって最上部のものから１枚ずつ引き出されて搬送路９３に送り出される。搬送路９３は、給紙カセット９１から、タイミングローラ対９４のニップ部、２次転写領域１７、および定着ユニット９５を通って排紙トレイ９８まで延びている。給紙カセット９１から送り出された用紙Ｐは、タイミングローラ対９４に搬送され、ここで所定のタイミングで２次転写領域１７に送り出される。
【００２２】
定着ユニット（定着装置）９５は、中空円筒状で、ハロゲンヒータＨを内部に備えた定着ローラ９６と、この定着ローラ９６に圧接されて従動回転する加圧ローラ９７を備える。トナー像が２次転写された用紙Ｐが通過する、定着ローラ９６と加圧ローラ９７とのニップ部が、定着領域となる。
【００２３】
このような構成のプリンタ１の概略動作について説明する。まず、カラー画像を出力するフルカラーモードの場合、外部装置（例えばパソコン）からプリンタ１の画像信号処理部（不図示）に画像信号が入力されると、画像信号処理部ではこの画像信号をイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックに色変換したデジタル画像信号を作成し、この信号をプリントヘッド用ＬＥＤドライブ回路に伝達する。このドライブ回路は、入力されたデジタル信号に基づいて、各作像部２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂのプリントヘッド部２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｂを発光させて露光を行う。この露光は、プリントヘッド部２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｂの順にそれぞれ時間差をもって行われる。これにより、各感光体ドラム２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂの表面に各色用の静電潜像がそれぞれ形成される。
【００２４】
各感光体ドラム２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂ上に形成された静電潜像は、各現像装置２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｂによってそれぞれ現像されて各色のトナー像となる。そして、各色のトナー像は、各一次転写ローラ３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｂの作用により、図中反時計回りに回転する中間転写ベルト１１上に順次一次転写されて重ね合わせられる。
【００２５】
このようにして中間転写ベルト１１上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト１１の移動にしたがって２次転写領域１７に達する。一方、給紙カセット９１から搬送路９３に送り出された用紙Ｐは、タイミングローラ対９４によって、トナー像が２次転写領域１７に達するタイミング合わせて２次転写領域１７へ搬送される。そして、２次転写ローラ１６にはトナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加される。これにより、２次転写領域１７において、重ね合わされた各色トナー像は中間転写ベルト１１から用紙Ｐに一括して２次転写される。なお、２次転写後に中間転写ベルト１１上に残留するトナーは、不図示のベルトクリーナにより回収される。
【００２６】
トナー像が２次転写された用紙（被転写部材）Ｐは、搬送路９３を通って定着ユニット９５に送られ、そこで定着領域を通過することによりトナー像が用紙Ｐに定着される。そして、用紙Ｐは排紙トレイ９８に排出される。
【００２７】
次に、図１のプリンタに搭載されている現像装置２４について説明する。図２は、現像装置２４の横断面図である。図２の現像装置２４は、磁性粒子からなるキャリアとトナーとを有する２成分系現像剤Ｄ（図４に図示）を用いて感光体ドラム２１の静電潜像を現像するものである。この現像装置２４は、回転自在の現像ローラ（現像剤担持体）２４１と、現像部に搬送される現像剤量を規制する板状の規制部材２４２と、水平方向に平行に配置され、互いに逆向きに現像剤Ｄを撹拌搬送する２本の撹拌羽根２４３，２４４と、２本の撹拌羽根２４３，２４４の間に形成され、両端部に開口部が形成された仕切り板２４５とを備える。そして、現像剤Ｄの上面が位置する現像ハウジング２４０の側壁に、現像剤量を検知するセンサ２４６ａが設けられている。なお、ここで使用しているセンサ２４６ａは、現像剤中のキャリアの透磁力を測定するものであって、現像剤が多いとセンサ２４６ａの出力信号は大きくなり、現像剤が少ないとセンサ２４６ａの出力信号は小さくなる。
【００２８】
２本の撹拌羽根２４３，２４４は、不図示の駆動機構によって互いに逆方向に回転する。現像剤Ｄは、撹拌羽根２４３が回転することによって紙面奥方向に、撹拌羽根２４４が回転することによって紙面手前方向に撹拌されながら搬送される。そして、撹拌羽根２４３，２４４の両端部において、仕切り板２４５の両端部に形成された開口部（不図示）を通って、一方の撹拌羽根から他方の撹拌羽根に現像剤は移動する。これにより現像剤は装置内を常に循環し撹拌される。現像装置２４内を撹拌されながら循環することによってトナーは所定値まで帯電する。また、不図示の現像剤貯留部から新しい現像剤が現像装置２４に徐々に供給されると共に、古い現像剤が現像装置２４から徐々に排出される。
【００２９】
現像ローラ２４１は、不図示の駆動機構によって図において時計回りに回転する筒状体２４１ａと、筒状体２４１ａの内部に設けられた複数の磁極から構成される磁界発生手段２４１ｂとを有する。磁界発生手段２４１ｂを構成する各磁極はそれぞれ次のような働きをする。まず、磁極Ｓ１（汲み上げ極）は、現像剤Ｄを筒状体２４１ａに汲み上げる働きを奏し、後述するように、磁極Ｓ１を移動させることによって現像剤Ｄの汲み上げ量を調整できる。磁極Ｎ１は、規制部材２４２と共に現像部に搬送する現像剤Ｄの量を制御する働きを奏する。磁極Ｓ２は、現像剤Ｄを現像部へ搬送する働きを奏する。そして、磁極Ｎ２は、現像剤Ｄをブラシ状に穂立ちさせて感光体ドラム２１表面の静電潜像をトナーで現像する働きを奏する。磁極Ｓ３は、現像装置２４内に現像剤Ｄを搬送すると共に、現像剤Ｄを円筒体２４１ａから剥離させて撹拌羽根２４３による撹拌部に戻す働きを奏する。
【００３０】
図３に、現像ローラ２４１の部分垂直断面図を示す。中空の固定軸４１に揺動軸４２が揺動自在に内挿されている。そして、磁極Ｎ１と磁極Ｓ２、磁極Ｎ２、磁極Ｓ３とは固定軸４１に固定され、磁極Ｓ１は揺動軸４２に固定されている。画像形成装置の装置本体に現像装置２４を装着すると、固定軸４１は装置本体に位置決め固定され、磁極Ｓ１以外の磁極は固定される。一方、揺動軸４２は、不図示の駆動機構によって周方向に揺動可能とされ、磁極Ｓ１は筒状体２４１ａの周方向に移動可能となる。
【００３１】
ここで、前述のように、新しい現像剤が現像装置２４に徐々に供給されると共に、古い現像剤が現像装置２４から徐々に排出されるトリクル方式では、例えば現像装置２４からの現像剤Ｄの排出量が変化することによって現像装置２４内の現像剤量が変動する。現像装置２４内の現像剤量が変動すると、現像ローラ２４への現像剤Ｄの供給量も変動し、画像欠損などの不具合が発生するおそれがある。そこで、本発明の現像装置では、現像装置内の現像剤量が多い場合には、磁極Ｓ１を現像剤Ｄの汲み上げ力の小さい位置に移動させる一方、現像装置内の現像剤量が少ない場合には、磁極Ｓ１を現像剤Ｄの汲み上げ力の大きい位置に移動させて、現像ローラ２４１の筒状体２４１ａに担持される現像剤量が一定になるようする。
【００３２】
図４に、現像装置２４内の現像剤量が多い場合の状態図を示す。センサ２４６ａによって検知された現像装置２４内の現像剤量が多い場合には、磁極Ｓ１を磁極Ｎ１の方向に回転させ、磁極Ｓ１を現像剤Ｄの上面から離れた位置として、現像剤Ｄの汲み上げ力を小さくして、現像剤Ｄが筒状体２４１ａに過剰に汲み上げられないようする。
【００３３】
一方、現像装置２４内の現像剤量が少ない場合には、図５に示すように、磁極Ｓ１を磁極Ｓ３の方向に回転させ、磁極Ｓ１を現像剤Ｄの上面に近い位置として、現像剤Ｄの汲み上げ力を大きくて現像剤Ｄを筒状体２４１ａに多く汲み上げられるようする。
【００３４】
磁極Ｓ１による現像剤Ｄの汲み上げ力は、磁極Ｓ１と現像剤Ｄの上面との距離におおよそ反比例し、前記距離が短くなると汲み上げ力は大きくなり、距離が長くなると汲み上げ力は小さくなる。したがって、現像装置２４内の現像剤量によって、磁極Ｓ１の移動量を連続的又は段階的に変えて、現像ローラ２４１に担持される現像剤量をより高精度に制御するようにしてもよい。
【００３５】
本発明で使用する検知手段としては、キャリアの透磁力を検知するセンサ２４６ａの他、図６に示すような、現像剤Ｄの表面までの距離を検知するセンサ２４６ｂを用いてもよい。この場合、現像剤Ｄの表面までの距離が長いと現像剤量が少ないと判断し、現像剤Ｄの表面までの距離が短いと現像剤量が多いと判断する。
【００３６】
図７及び図８に、本発明に係る現像装置の他の実施形態を示す。この図に示す現像装置が前記実施形態の現像装置と異なる点は、磁極Ｓ１が筒状体２４１ａの半径方向に移動する点にある。現像装置内の現像剤量が多い場合には（図７）、磁極Ｓ１を現像剤Ｄの汲み上げ力の小さい位置すなわち半径方向内方に位置させる一方、現像装置内の現像剤量が少ない場合には（図８）、磁極Ｓ１を現像剤Ｄの汲み上げ力の大きい位置すなわち半径方向外方に位置させる。これにより、現像ローラ２４１の筒状体２４１ａに担持される現像剤量を一定にする。前記実施形態と同様に、磁極Ｓ１の半径方向の移動は、現像装置内の現像剤量に対応して連続的であってもよいし段階的であってもよい。
【００３７】
図９に、磁極Ｓ１を筒状体２４１ａの半径方向に移動させる機構の一例を示す。中空の固定軸４１の内部に押し上げ棒４３が軸方向に移動自在に内挿されている。押し上げ棒４３は、軸方向中央部に形成された、磁極Ｓ１の軸方向の長さよりも長い薄肉部４３１と、軸方向端部に形成された半径方向に厚い厚肉部４３２と有し、薄肉部４３１と厚肉部４３２との間には傾斜面４３３が形成されている。磁極Ｎ１と磁極Ｓ２、磁極Ｎ２、磁極Ｓ３とは固定軸４１に固定されている。磁極Ｓ１は、不図示の付勢手段によって常に押し上げ棒４３の方向に付勢されている。現像装置２４内の現像剤量が多い場合には、磁極Ｓ１を現像剤Ｄの汲み上げ力の小さい位置すなわち半径方向内方に位置させる（図９（ａ））。一方、現像装置２４内の現像剤量が少ない場合には、不図示の駆動手段によって押し上げ棒４３を筒状体２４１ａの内方に移動させる。すると、押し上げ棒４３の傾斜面４３３によって、付勢手段の付勢力に抗して磁極Ｓ１は半径方向外方に徐々に押し上げられ、磁極Ｓ１が厚肉部４３２に乗り上げると当該位置で維持される。また、薄肉部４３１と厚肉部４３２の間の傾斜面４３３で磁極Ｓ１を維持すれば、傾斜面４３３の磁極Ｓ１を維持する位置によって磁極Ｓ１の半径方向位置を調整できる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明に係る現像装置では、検知手段で検知された現像剤量によって現像剤担持体の汲み上げ極を移動させて、現像剤担持体に汲み上げられ担持される現像剤量が一定となるようにするので、現像装置内の現像剤量が変動しても画質低下が生じることがなく有用である。
【符号の説明】
【００３９】
１ プリンタ（画像形成装置）
Ｄ 現像剤
Ｐ 用紙（被転写部材）
Ｓ１ 汲み上げ極
２１ 感光体ドラム（静電潜像担持体）
２２ 帯電装置
２３ 露光装置
２４ 現像装置
３０ 転写装置
９５ 定着ユニット（定着装置）
２４１ 現像ローラ（現像剤担持体）
２４１ａ 筒状体
２４１ｂ 磁界発生手段
２４６ａ，２４６ｂ センサ（検知手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリアとトナーとを有する新しい現像剤を装置本体に補給すると共に、使用した現像剤を装置本体から排出する現像装置であって、
装置本体内の現像剤量を検知する検知手段と、現像剤を担持し回転搬送する現像剤担持体とを備え、
前記現像剤担持体は、現像剤を表面に担持して静電潜像担持体と対向する現像部に搬送する回転自在の筒状体と、この筒状体内に設けられた磁界発生手段とを有し、
前記磁界発生手段は、現像剤を汲み上げて前記筒状体の表面に付着させる汲み上げ極を有し、前記汲み上げ極は、前記検知手段で検知された現像剤量によって移動し、前記筒状体に担持される現像剤量を調整することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記汲み上げ極は、前記検知手段で検知された現像剤量によって連続的又は段階的に移動する請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記汲み上げ極は、前記筒状体の周方向又は半径方向に移動する請求項１又は２記載の現像装置。
【請求項４】
回転自在の静電潜像担持体と、この静電潜像担持体の表面を一様に帯電させる帯電装置と、一様に帯電した静電潜像担持体の表面を露光し静電潜像担持体に潜像を形成する露光装置と、静電潜像担持体上に形成された潜像をトナーで可視像化する現像装置と、形成されたトナー画像を被転写部材に転写する転写装置と、転写されたトナー画像を加熱し被転写部材に溶融定着させる定着装置とを備えた画像形成装置であって、
前記現像装置として請求項１〜３のいずれかに記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
キャリアとトナーとを有する新しい現像剤を装置本体に補給すると共に、使用した現像剤を装置本体から排出する現像装置であって、
装置本体内の現像剤量を検知する検知手段と、現像剤を担持し回転搬送する現像剤担持体とを備え、
前記現像剤担持体は、現像剤を表面に担持して静電潜像担持体と対向する現像部に搬送する回転自在の筒状体と、この筒状体内に設けられた磁界発生手段とを有し、
前記磁界発生手段は、現像剤を汲み上げて前記筒状体の表面に付着させる汲み上げ極を有し、前記汲み上げ極は、前記検知手段で検知された現像剤量によって移動し、前記筒状体に担持される現像剤量を調整することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記汲み上げ極は、前記検知手段で検知された現像剤量によって連続的又は段階的に移動する請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記汲み上げ極は、前記筒状体の周方向又は半径方向に移動する請求項１又は２記載の現像装置。
【請求項４】
回転自在の静電潜像担持体と、この静電潜像担持体の表面を一様に帯電させる帯電装置と、一様に帯電した静電潜像担持体の表面を露光し静電潜像担持体に潜像を形成する露光装置と、静電潜像担持体上に形成された潜像をトナーで可視像化する現像装置と、形成されたトナー画像を被転写部材に転写する転写装置と、転写されたトナー画像を加熱し被転写部材に溶融定着させる定着装置とを備えた画像形成装置であって、
前記現像装置として請求項１〜３のいずれかに記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１８１２７１（Ｐ２０１２−１８１２７１Ａ）
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４２８９６（Ｐ２０１１−４２８９６）
【出願日】平成２３年２月２８日（２０１１．２．２８）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２８日（２０１１．２．２８）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
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