JP5277542B2 - 現像装置、プロセスユニット及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、像担持体上の静電潜像を非磁性１成分現像剤により現像する現像装置、プロセスユニット及び画像形成装置に関するものである。

この種の現像装置においては、供給ローラ等の現像剤供給体の上に、現像剤としての多量のトナーを堆積させてしまうと、その自重による圧力でトナーの凝集を助長して、画質劣化などといった種々の不具合を引き起こしてしまう。このため、現像剤供給体やトナーを収容する第１収容室とは別に、多量のトナーを収容する第２収容室を第１収容室の側方に設け、第２収容室内から第１収容室内に適量のトナーを徐々に供給することで、現像剤供給体の周囲でのトナーの凝集を抑えるようにするのが一般的であった。なお、多量の現像剤を収容する第２収容室内では、アジテータ等の撹拌回転部材によってトナーを撹拌することで、トナーを空気と混合せしめてトナーの凝集を抑えている。
一方、近年のカラー画像形成装置においては、プリント速度の高速化を図るために、いわゆるタンデム方式の構成を採用することが多くなってきている。タンデム方式では、感光体等の潜像担持体と、これの表面に担持された潜像を現像するための現像装置との組み合わせを複数並べ、それら感光体上で現像した互いに異なる色の単色画像を、中間転写ベルト等に重ね合わせて転写する。そして、この重ね合わせの転写によってフルカラー画像等の多色画像を形成する。かかる構成において、潜像担持体と現像装置との組み合わせを水平方向に並べ、且つ現像装置として、上述したような第１収容室の側方に第２収容室を配設したものを用いると、水平方向に相当のスペースを確保しなければならなくなる。そして、これにより、装置を大型化してしまう。

現像装置として、特許文献１に記載のような縦長のものを用いれば、このような装置の大型化を抑えることができる。具体的には、この現像装置は、トナーと現像剤供給体たる供給ローラとを内包する第１収容室の上に、第２収容室たるホッパ部を有している。そして、ホッパ部内のトナーを、ホッパ部と第１収容室との間に設けられた連通口に通して、第１収容室内に落とし込む。第１収容室内では、周面にトナーを担持している供給ローラを回転させて、供給ローラ上のトナーを現像剤担持体たる現像ローラに供給する。かかる構成では、現像装置の中でも特に大きなスペースをとる第２収容室を第１収容室の上に設け、これによって現像装置全体を水平方向よりも鉛直方向にスペースをとる縦長の形状にしたことで、水平方向へのスペース拡大を抑えることができる。ところが、かかる構成の現像装置では、ホッパ部内から第１収容室内に落とし込んだトナーを現像剤供給体たる供給ローラの上に多量に堆積させることになる。そして、そのトナーを自重による圧力で凝集させて、供給ローラのトルクを上昇させたり、画像濃度ムラを引き起こしたり、供給ローラを著しく摩耗させたりすることがあった。

本発明者らの実験によれば、縦長の現像装置内におけるトナーの凝集は、第１収容室の複数の側壁のうち、供給ローラの周面に対して比較的小さな間隙を介して対面する対面側壁と、供給ローラとの間で顕著に生じていた。具体的には、特許文献１に記載の現像装置のように縦長の構成のものでは、供給ローラの上に堆積させたトナーを供給ローラの表面に担持させた後、その回転に伴って現像ローラとの接触部又は対向部である供給位置まで搬送する。そして、供給位置を通過した供給ローラの表面を、その回転に伴って再び堆積トナーとの接触位置に進入させる。供給位置から接触位置に至るまでの供給ローラ領域の周囲のスペースでは、トナーが自重によって重力方向に移動したり横に広がったりすると、供給ローラに良好に接触することができずにいつまでもそこに留まってしまう。このため、前述のスペースを確保してしまうと、現像に使用されない無駄なトナーの量を増やしてしまう。そこで、縦長の現像装置においては、前述の供給位置を通過してから接触位置に至るまでの供給ローラ領域に対し、第１収容室の対面側壁を相当に近づけて、できるだけ無駄なトナーを発生させないようにすることが望ましい。

特許文献１に記載の現像装置や、本発明者らが実験に使用した縦長の現像装置も、このような構成になっていた。かかる構成において、ホッパ部内から第１収容室内に落とし込まれて供給ローラ上に堆積したトナーが、堆積量の増加によって圧を高めたり、ホッパ部内のトナーに加圧されたりすると、供給ローラと、第１収容室の対面側壁との間の間隙に入り込むことがある。入り込んだトナーは、その小さな空間の中で動きが拘束されるため、間隙から抜け出すことが困難になる。この一方で、供給ローラの上に堆積しているトナーは、その間隙に容易に入り込んでいくため、間隙内におけるトナーの圧が徐々に高まっていき、やがて凝集塊となる。この凝集塊が供給ローラに圧接することで、供給ローラのトルクを高めたり、画像濃度ムラを悪化させたり、供給ローラの摩耗を引き起こしたりしていた。
トナーとして、オイルレス定着や低温定着を実現する目的で、粒子中にワックスを含有させたものを用いることが多くなっている近年においては、これらの問題が発生し易くなっている。かかるトナーは、比較的軟らかく、且つ粒子間の付着力が比較的大きいために、凝集塊を形成し易いからである。

特開２００１−１９４８８３

本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、装置の大型化を抑えつつ、現像ローラ、供給ローラ近傍の現像剤収容室下部で現像剤の凝集塊が形成されることを防止すると同時に、現像剤収容室下部における現像剤の流動性を維持することで、供給ローラのトルクアップ、画像濃度ムラ、及び供給ローラの摩耗を抑えられ良好な画像を得ることができる現像装置を提供することである。

上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明の現像装置は、静電潜像の形成される像担持体に対向すべく開口部を下部に有し、縦長方向に延設された非磁性一成分現像剤を収容する現像剤収容室と、周面の一部が前記開口部から露出して前記像担持体と現像部を形成すべく前記開口部に対応して設けられ、前記非磁性一成分現像剤を表面に保持して前記現像剤収容室から前記現像部へ回転搬送し、前記現像部で前記像担持体の静電潜像を現像する現像ローラと、前記現像ローラ回転中心よりも上方であって、前記現像部よりも前記現像ローラの搬送方向上流側の前記開口部近傍に前記現像ローラ表面に接触すべく配設され、前記現像ローラ上に搬送される前記非磁性一成分現像剤の厚さを規制する規制ブレードと、前記現像剤収容室内に配設され前記規制ブレードよりも前記現像ローラの搬送方向上流側で前記現像ローラに圧接して前記現像剤収容室内の前記非磁性一成分現像剤を前記現像ローラ表面に供給する供給ローラと、前記現像ローラ、前記規制ブレード、前記供給ローラの配設位置よりも上方にあって、前記非磁性一成分現像剤を前記現像剤収容室内で攪拌するアジテータ、および前記供給ローラよりも上、且つ、前記アジテータよりも下の位置に配設された現像剤落下防止部材とを備える現像装置において、前記現像剤落下防止部材が庇状部材であって、前記対面側壁に片持ち支持させ、前記庇状部材の前記現像ローラに近いエッジ部分が供給ローラ最上点よりも上で、且つ、前記現像ローラと前記規制ブレードとが当接して形成している規制ニップの最下点よりも下という位置にあり、前記庇状部材の上面における前記現像ローラに近い側が下になるように傾斜しており、前記庇状部材の上、且つ前記アジテータよりも下の位置に、前記供給ローラのローラ軸線方向に伸びたトナー攪拌部材を有することを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、さらに、前記供給ローラの鉛直方向における投影面の半分未満の領域に対して、前記現像剤落下防止部材の鉛直方向における投影面を重ねるようにしたことを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、さらに、前記供給ローラと前記現像剤落下防止部材の下面との最近接距離が、０［ｍｍ］より大きく５［ｍｍ］より小さいことを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、さらに、前記供給ローラが、芯金を弾性部材で被覆した構成であることを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、さらに、前記供給ローラ表面に凹凸を設けたことを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、さらに、前記供給ローラ表面に空孔を有することを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、さらに、前記供給ローラの回転周速を８０［ｍｍ／ｓ］よりも速くしたことを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、さらに、前記現像剤落下防止部材の上部に前記供給ローラ軸線方向に伸びた現像剤攪拌部材を設けたことを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、さらに、前記現像ローラの表面粗さＲａが、０．８以上１．２以下であることを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、さらに、前記非磁性一成分現像剤として、最大引張力が０．５５［Ｎ］未満であるものを用いたことを特徴とする。

本発明のプロセスユニットは、潜像を担持する潜像担持体と、前記潜像担持体上の潜像を現像装置とを備える画像形成装置における少なくとも前記潜像担持体と現像装置とを１つのユニットとして供給の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して着脱可能にしたプロセスユニットにおいて、前記現像装置として、上述のいずれかの現像装置を用いたことを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、潜像を担持する潜像担持体と、前記潜像担持体上の潜像を現像装置とを備える画像形成装置において、前記現像装置として、上述のいずれかの現像装置を用いたことを特徴とする。

以上のように、本発明の現像装置では、現像剤落下防止部材を規制ニップよりも下、且つ供給ローラよりも上に配置することによって、供給ローラが回転し規制ニップまで運ばれた現像剤の内、規制ニップを通過できずに跳ね返って戻る現像剤を一時的に現像剤落下防止材の上に戻して、現像剤の循環を良好にすることが可能となる。その結果、現像剤の凝集塊が形成されることを防止でき、供給ローラのトルクアップ、画像濃度ムラ、及び供給ローラの摩耗を抑えることができる。
また、本発明のプロセスユニットでは、少なくとも潜像担持体を含むプロセスユニットとすることで、画像形成装置本体と容易に着脱可能とすることが可能となり、ユーザーメンテナンスが行い易くなる。また、本発明の画像形成装置では、良好な画像を継続して出力することができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式のプリンタ（以下、単にプリンタという）の一実施形態について説明する。まず、本プリンタの基本的な構成について説明する。図１は、本プリンタを示す概略構成図である。同図において、このプリンタは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（以下、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋと記す）のトナー像を形成するための４つのプロセスユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを備えている。これらは、現像剤として、互いに異なる色のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっており、寿命到達時に交換される。
図２は、本発明の現像装置を用いたプロセスユニットの構成を示す概略図である。Ｋトナー像を形成するためのプロセスユニット１Ｋを例にすると、図２に示すように、潜像担持体たるドラム状の感光体２Ｋ、ドラムクリーニング装置３Ｋ、除電装置（不図示）、帯電ローラ４Ｋ、現像装置５Ｋ等を備えている。プロセスユニット１Ｋは、プリンタ本体に脱着可能であり、一度に消耗部品を交換できるようになっている。

感光体２Ｋは、図示しない駆動手段により、図中時計回り方向に１５０［ｍｍ／ｓｅｃ］の線速で回転駆動される。帯電ローラ４Ｋには、図示しない高圧電源回路によって高電圧が印加されている。回転する感光体２Ｋと帯電ローラ４Ｋとの対向部では、帯電ローラ４Ｋから感光体２Ｋに向けて放電が行われる。この放電により、感光体２Ｋの表面は−５００［Ｖ］に一様帯電せしめられる。そして、光ビームＬによって露光走査されてＫ用の静電潜像を担持する。このＫ用の静電潜像は、図示しないＫトナーを用いる現像装置５ＫによってＫトナー像に現像される。そして、後述する中間転写ベルト１６上に中間転写される。ドラムクリーニング装置３Ｋは、クリーニングブラシやクリーニングブレードを感光体２Ｋの表面に摺擦させることで、中間転写工程を経た後の感光体２Ｋ表面に付着している転写残トナーを除去する。
上記除電装置は、クリーニング後の感光体２Ｋの残留電荷を除電する。この除電により、感光体２Ｋの表面が初期化されて次の画像形成に備えられる。他色のプロセスユニット（１Ｙ，Ｍ，Ｃ）においても、同様にして感光体（２Ｙ，Ｍ，Ｃ）上に（Ｙ，Ｍ，Ｃ）トナー像が形成されて、後述する中間転写ベルト１６上に中間転写される。

上記現像装置５Ｋは、図示しないＫトナーを収容する縦長のホッパ部６Ｋの下部に設けられた開口部に現像ローラ１１Ｋ、その周辺に供給ローラ１０Ｋを配置し、上部にＫトナーを攪拌するアジテータ８Ｋから構成されている。
ホッパ部６内でアジテータ８Ｋによって撹拌されるトナーは、空気と混合されて流動性が高められながら、供給ローラ１０Ｋ近傍にその自重で移動する。
５Ｋ内は、現像剤供給体たる供給ローラ１０Ｋや、トナーは、供給ローラ１０Ｋの上に堆積する。供給ローラ１０Ｋは、図示しない駆動手段によって図中反時計回り方向に回転駆動される。

供給ローラ１０Ｋの近傍には、現像剤担持体たる現像ローラ１１Ｋが配設されている。この現像ローラ１１Ｋは、供給ローラ１０Ｋと、感光体２Ｋとに当接しながら、図示しない駆動手段によって図中反時計回り方向に回転駆動せしめられる。
現像ローラ１１Ｋには、図示しない電源回路によって後述する現像バイアスが印加されている。一方、供給ローラ１０Ｋには、図示しない電源回路によって供給バイアスが印加されている。現像バイアスと供給バイアスとの関係は、マイナス帯電性のトナーを供給ローラ１０Ｋ側から現像ローラ１１Ｋ側に向けて静電移動させることができる電界を形成する関係になっている。但し、電界の向きは、これに限られるものではなく、トナーの種類によっては、逆向きでもよいし、ローラ間でのトナーを静電移動させないゼロ方向でもよい。供給ローラ１０Ｋの上に堆積したトナーは、供給ローラ１０Ｋの表面に担持される。そして、供給ローラ１０Ｋの回転に伴って、供給ローラ１０Ｋと現像ローラ１１Ｋとの当接部まで搬送されて、上述の電界や当接部での圧力の影響によって、現像ローラ１１Ｋの表面に転位する。この転位によって現像ローラ１１Ｋの表面に担持されたトナーは、現像ローラ１１Ｋの回転に伴って移動して、現像ローラ１１Ｋと規制ブレード１２Ｋとの当接部を通過する。

規制ブレード１２Ｋには、図示しない電源回路によって帯電助長バイアスが印加されている。この帯電助長バイアスと、上述の現像バイアスとの関係は、マイナス帯電性のトナーをブレード側から現像ローラ１１Ｋ側に向けて静電移動させることができる電界を形成する関係になっている。現像ローラ１１Ｋと規制ブレード１２Ｋとの当接部に進入したトナーは、この電界によって現像ローラ１１Ｋに向けて押し付けられながら、ローラの回転に伴って規制ブレード１２Ｋに摺擦することで、摩擦帯電が助長される。同時に、現像ローラ１１Ｋ上での層厚が規制される。
現像ローラ１１Ｋと規制ブレード１２Ｋとの当接部を通過したトナーは、現像ローラ１１Ｋの回転に伴って、現像ローラ１１Ｋと感光体２Ｋとが当接する現像ニップに搬送される。感光体２Ｋの静電潜像の電位と、感光体２Ｋの地肌部の電位（一様帯電電位）と、現像バイアスとは、次のような関係になっている。即ち、現像ニップ内で静電潜像と現像ローラ１１Ｋとの間に存在するトナーを現像ローラ１１Ｋ側から静電潜像側に向けて静電移動させる一方で、地肌部と現像ローラ１１Ｋとの間に存在するトナーを地肌部側から現像ローラ１１Ｋ側に向けて静電移動させることができる電界を形成する関係である。このような関係により、現像ニップ内では、現像ローラ１１Ｋの表面上のトナーが感光体２Ｋの静電潜像に選択的に転位する。この転位により、静電潜像がＫトナー像に現像される。

供給ローラ１０Ｋの表面は、空孔(セル)構造を有し、且つ電気抵抗値が１０^３〜１０^１５［Ω］に調整された発泡材料からなっており、空孔内にトナーを取り込むことでトナーの搬送効率を高める。また、この空孔は、現像ローラ１１Ｋとの当接部での圧力集中によるトナー劣化を抑える機能も発揮する。さらに、その供給ローラ１０Ｋの表面に凹凸状の溝を形成する方が望ましい。このように、供給ローラ１０Ｋを発泡材料等の弾性部材で構成することで、供給ローラ１０Ｋを現像ローラ１１Ｋに押し付けて接触させることができ、その時の弾性変形によって、供給ローラ１０Ｋが保持している現像剤を効率よくリリースできるようになり、現像ローラ１１Ｋへ現像剤を供給すると共に、現像剤を流動させるドライビングフォースとなり、現像ローラ１１Ｋ、規制ブレード１２Ｋ及び供給ローラ１０Ｋの近傍で現像剤を流動させることができ、供給ローラのトルクアップ、画像濃度ムラ、及び供給ローラの摩耗を抑えることができる。
また、供給ローラ１０Ｋの回転周速を８０ｍｍ／ｓよりも速くすることで、現像ローラ１１Ｋ、規制ブレード１２Ｋ及び供給ローラ１０Ｋの近傍で現像剤を流動させることができ、現像剤の滞留、凝集を防止することが可能となり、供給ローラ１０Ｋのトルクアップ、画像濃度ムラ、及び供給ローラ１０Ｋの摩耗を抑えることができる。
また、現像ローラ１１Ｋの表面には、トナーと逆極性の摩擦帯電特性を発揮する弾性ゴムからなる表面層が形成されている。この表面層は、ＪＩＳ−Ａ硬度が５０［°］以下に調整され、且つ表面粗さＲａが０．２〜２．０［μｍ］に調整されていることが多いが、特に０．８〜１．２［μｍ］の範囲にあることが望ましい。このような特性の表面層により、現像ローラ１１Ｋの現像剤搬送性が適正になり、現像ローラ１１Ｋの表面には、均一な厚みのトナー像が形成される。また、現像ローラ１１Ｋ、規制ブレード１２Ｋ及び供給ローラ１０ＪＫの近傍で現像剤を流動させることができ、供給ローラ１０Ｋのトルクアップ、画像濃度ムラ、及び供給ローラ１０Ｋの摩耗を抑えることができる。
規制ブレード１２Ｋは、ＳＵＳ３０４ＣＳＰ、ＳＵＳ３０１ＣＳＰ、リン青銅などの金属からなる薄厚ブレードであって、１０〜１００［Ｎ／ｍ］の押圧力で現像ローラ１１Ｋに向けて押圧されている。

現像装置５Ｋのケーシングは、封止フィルムを片持ち支持しており、この封止フィルムの自由端側は現像ローラ１１Ｋに当接している。この封止フィルムや、上述した規制ブレード１２Ｋにより、現像ローラ１１Ｋが収容される空間と、現像装置５Ｋとが仕切られており、現像装置５Ｋからのトナーの漏洩が防止される。図２を用いてＫ用のプロセスユニットについて説明したが、Ｙ，Ｍ，Ｃ用のプロセスユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃにおいても、同様のプロセスにより、感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ表面にＹ，Ｍ，Ｃトナー像が形成される。先に示した図１において、プロセスユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの鉛直方向上方には、光書込ユニット９０が配設されている。潜像書込装置たる光書込ユニット９０は、画像情報に基づいてレーザーダイオードあるいはＬＥＤダイオードから発した光ビームＬにより、プロセスユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋにおける感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを光走査する。この光走査により、感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の静電潜像が形成される。なお、光書込ユニット９０は、光源から発した光ビーム（Ｌ）を、図示しないポリゴンモータによって回転駆動したポリゴンミラーで主走査方向に偏光せしめながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体に照射するものである。

プロセスユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの鉛直方向下方には、無端状の中間転写ベルト１６を張架しながら図中反時計回り方向に無端移動せしめる転写ユニット１５が配設されている。転写手段たる転写ユニット１５は、中間転写ベルト１６の他に、駆動ローラ１７、従動ローラ１８、４つの１次転写ローラ１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、２次転写ローラ２０、ベルトクリーニング装置２１、クリーニングバックアップローラ２２などを備えている。
中間転写ベルト１６は、そのループ内側に配設された駆動ローラ１７、従動ローラ１８、クリーニングバックアップローラ２２及び４つの１次転写ローラ１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋによって張架されている。そして、図示しない駆動手段によって図中反時計回り方向に回転駆動される駆動ローラ１７の回転力により、同方向に無端移動せしめられる。
４つの１次転写ローラ１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、このように無端移動せしめられる中間転写ベルト１６を感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとの間に挟み込んでいる。この挟み込みにより、中間転写ベルト１６のおもて面と、感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとが当接するＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の１次転写ニップが形成されている。

１次転写ローラ１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋには、図示しない転写バイアス電源によってそれぞれ１次転写バイアスが印加されており、これにより、感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの静電潜像と、１次転写ローラ１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとの間に転写電界が形成される。なお、１次転写ローラ１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに代えて、転写チャージャーや転写ブラシなどを採用してもよい。
Ｙ用のプロセスユニット１Ｙの感光体２Ｙ表面に形成されたＹトナーは、感光体２Ｙの回転に伴って上述のＹ用の１次転写ニップに進入すると、転写電界やニップ圧の作用により、感光体２Ｙ上から中間転写ベルト１６上に１次転写される。このようにしてＹトナー像が１次転写せしめられた中間転写ベルト１６は、その無端移動に伴ってＭ，Ｃ，Ｋ用の１次転写ニップを通過する際に、感光体２Ｍ，Ｃ，Ｋ上のＭ，Ｃ，Ｋトナー像が、Ｙトナー像上に順次重ね合わせて１次転写される。この重ね合わせの１次転写により、中間転写ベルト１６上には４色トナー像が形成される。

転写ユニット１５の２次転写ローラ２０は、中間転写ベルト１６のループ外側に配設されながら、ループ内側の従動ローラ１８との間に中間転写ベルト１６を挟み込んでいる。この挟み込みにより、中間転写ベルト１６のおもて面と、２次転写ローラ２０とが当接する２次転写ニップが形成されている。２次転写ローラ２０には、図示しない転写バイアス電源によって２次転写バイアスが印加される。この印加により、２次転写ローラ２０と、アース接続されている従動ローラとの間には、２次転写電界が形成される。
転写ユニット１５の鉛直方向下方には、記録紙Ｐを複数枚重ねた紙束の状態で収容している給紙カセット３０がプリンタの筐体に対してスライド着脱可能に配設されている。この給紙カセット３０は、紙束の一番上の記録紙Ｐに給紙ローラ３０ａを当接させており、これを所定のタイミングで図中反時計回り方向に回転させることで、その記録紙Ｐを給紙路３１に向けて送り出す。
給紙路３１の末端付近には、レジストローラ対３２が配設されている。このレジストローラ対３２は、給紙カセット３０から送り出された記録紙Ｐをローラ間に挟み込むとすぐに両ローラの回転を停止させる。そして、挟み込んだ記録紙Ｐを上述の２次転写ニップ内で中間転写ベルト１６上の４色トナー像に同期させ得るタイミングで回転駆動を再開して、記録紙Ｐを２次転写ニップに向けて送り出す。

２次転写ニップで記録紙Ｐに密着せしめられた中間転写ベルト１６上の４色トナー像は、２次転写電界やニップ圧の影響を受けて記録紙Ｐ上に一括２次転写され、記録紙Ｐの白色と相まって、フルカラートナー像となる。このようにして表面にフルカラートナー像が形成された記録紙Ｐは、２次転写ニップを通過すると、２次転写ローラ２０や中間転写ベルト１６から曲率分離する。そして、転写後搬送路３３を経由して、後述する定着装置３４に送り込まれる。
２次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト１６には、記録紙Ｐに転写されなかった転写残トナーが付着している。これは、中間転写ベルト１６のおもて面に当接しているベルトクリーニング装置２１によってベルト表面からクリーニングされる。中間転写ベルト１６のループ内側に配設されたクリーニングバックアップローラ２２は、ベルトクリーニング装置２１によるベルトのクリーニングをループ内側からバックアップする。

定着装置３４は、図示しないハロゲンランプ等の発熱源を内包する定着ローラ３４ａと、これに所定の圧力で当接しながら回転する加圧ローラ３４ｂとによって定着ニップを形成している。定着装置３４内に送り込まれた記録紙Ｐは、その未定着トナー像担持面を定着ローラ３４ａに密着させるようにして、定着ニップに挟まれる。そして、加熱や加圧の影響によってトナー像中のトナーが軟化さしめられて、フルカラー画像が定着せしめられる。定着装置３４内から排出された記録紙Ｐは、定着後搬送路３５を経由した後、排紙路３６と反転前搬送路４１との分岐点にさしかかる。定着後搬送路３５の側方には、回動軸４２ａを中心にして回動駆動される切替爪４２が配設されており、その回動によって定着後搬送路３５の末端付近を閉鎖したり開放したりする。定着装置３４から記録紙Ｐが送り出されるタイミングでは、切替爪４２が図中実線で示す回動位置で停止して、定着後搬送路３５の末端付近を開放している。よって、記録紙Ｐが定着後搬送路３５から排紙路３６内に進入して、排紙ローラ対３７のローラ間に挟み込まれる。

図示しないテンキー等からなる操作部に対する入力操作や、図示しないパーソナルコンピュータ等から送られてくる制御信号などにより、片面プリントモードが設定されている場合には、排紙ローラ対３７に挟み込まれた記録紙Ｐがそのまま機外へと排出される。そして、筐体の上カバー５０の上面であるスタック部にスタックされる。
一方、両面プリントモードに設定されている場合には、先端側を排紙ローラ対３７に挟み込まれながら排紙路３６内を搬送される記録紙Ｐの後端側が定着後搬送路３５を通り抜けると、切替爪４２が図中一点鎖線の位置まで回動して、定着後搬送路３５の末端付近が閉鎖される。これとほぼ同時に、排紙ローラ対３７が逆回転を開始する。すると、記録紙Ｐは、今度は後端側を先頭に向けながら搬送されて、反転前搬送路４１内に進入する。

図１は、本プリンタを正面側から示している。図紙面に直交する方向の手前側がプリンタの前面であり、奥側が後面である。また、本プリンタの図中右側が右側面、左側が左側面である。本プリンタの右端部は、回動軸４０ａを中心に回動することで筐体本体に対して開閉可能な反転ユニット４０になっている。排紙ローラ対３７が逆回転すると記録紙Ｐがこの反転ユニット４０の反転前搬送路４１内に進入して、鉛直方向上側から下側に向けて搬送される。そして、反転搬送ローラ対４３のローラ間を経由した後、半円状に湾曲している反転搬送路４４内に進入する。更に、その湾曲形状に沿って搬送されるのに伴って上下面が反転せしめられながら、鉛直方向上側から下側に向けての進行方向も反転して、鉛直方向下側から上側に向けて搬送される。その後、上述した給紙路３１内を経て、２次転写ニップに再進入する。そして、もう一方の面にもフルカラー画像が一括２次転写された後、転写後搬送路３３、定着装置３４、定着後搬送路３５、排紙路３６、排紙ローラ対３７を順次経由して、機外へと排出される。
上述の反転ユニット４０は、外部カバー４５と揺動体４６とを有している。具体的には、反転ユニット４０の外部カバー４５は、プリンタ本体の筺体に設けられた回動軸４０ａを中心にして回動するように支持されている。この回動により、外部カバー４５は、その内部に保持している揺動体４６とともに筺体に対して開閉する。図中点線で示すように、外部カバー４５がその内部の揺動体４６とともに開かれると、反転ユニット４０とプリンタ本体側との間に形成されていた給紙路３１、２次転写ニップ、転写後搬送路３３、定着ニップ、定着後搬送路３５、排紙路３６が縦に２分されて、外部に露出する。これにより、給紙路３１、２次転写ニップ、転写後搬送路３３、定着ニップ、定着後搬送路３５、排紙路３６内のジャム紙を容易に取り除くことができる。

また、揺動体４６は、外部カバー４５が開かれた状態で、外部カバー４５に設けられた図示しない揺動軸を中心にして回動するように外部カバー４５に支持されている。この回動により、揺動体４６が外部カバー４５に対して開かれると、反転前搬送路４１や反転搬送路４４が縦に２分されて外部に露出する。これにより、反転前搬送路４１内や反転搬送路４４内のジャム紙を容易に取り除くことができる。
プリンタの筺体の上カバー５０は、図中矢印で示すように、回動軸５１を中心にして回動自在に支持されており、図中反時計回り方向に回転することで、筺体に対して開いた状態になる。そして、筺体の上部開口を外部に向けて大きく露出させる。これにより、光書込ユニット７１が露出する。

本プリンタのように、一直線上に並べた複数のプロセスユニット１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋによってそれぞれトナー像を形成して重ね合わせる方式は、タンデム方式と呼ばれている。タンデム方式のプリンタでは、装置全体の大きさがプロセスユニットの並び方向に大きくなりがちである。そこで、本プリンタにおいては、プロセスユニットの中でも、特に大きなスペースをとるホッパ部をユニット並び方向と直交する方向に長く延びる形状にすることで、ユニット並び方向へのスペース拡大を抑えている。但し、このようにすると、ホッパ部内のトナーを自重によって供給部に落とし込む構成を採用せざるを得なくなる。そして、かかる構成では、例えば図２に示す供給ローラ１０Ｋと、これに対面するケーシング対面側壁との間の間隙にトナーを進入させて、トナーの凝集塊を形成し易くなってしまう。

次に、本プリンタの特徴的な構成について説明する。図３及び図４は、本発明の他の実施形態の現像装置を用いたプロセスユニットの構成を示す概略図である。図２、図３、図４において、現像装置５Ｋは、供給ローラ１０Ｋの周面と所定の間隙を介して対面する対面側壁を有しているが、この対面側壁は、庇状部材７０Ｋを片持ち支持している。現像剤落下防止部材としての庇状部材７０Ｋは、供給ローラ１０Ｋと対面側壁との間の間隙の真上に位置しており、上方から自重で落ち込んでくる供給ローラ１０Ｋの上に堆積するトナーの間隙への進入を阻害する。また、この庇状部材７０Ｋの上面の現像ローラ１１Ｋに近い側のエッジもしくは、庇状部材７０Ｋの現像ローラ１１Ｋ側の面の位置を、現像ローラと規制ブレードが当接する位置よりも下で、且つ供給ローラ１０Ｋ最上点よりも上の位置に配置することで、良好なトナー循環を作り出すことができトナーの流動性を維持できる。これにより、間隙内でのトナーの増圧を抑えられ、トナーの凝集塊を形成し難くする。そして、間隙にトナーの凝集塊が形成されることによる供給ローラ１０Ｋのトルクアップ、画像濃度ムラ、及び供給ローラ１０Ｋの摩耗を抑える。
図３に示すように庇状部材７０Ｋの傾斜を設けることで、トナーが庇状部材７０Ｋ上で滞留してしまうことを防止することが可能となり、トナーを効率よく使い切ることができる。
図４に示すように庇状部材７０Ｋの上方で、供給ローラ１０Ｋのローラ軸線方向に伸びたトナー攪拌部材８０Ｋを設けることで、トナーの循環経路でトナーを攪拌することができるようになり、トナーの増圧を抑えられ、トナーの凝集塊を形成し難くする。
そして、間隙にトナーの凝集塊が形成されることによる供給ローラ１０Ｋのトルクアップ、画像濃度ムラ、及び供給ローラ１０Ｋの摩耗を抑える。進入阻害体たる庇状部材７０Ｋを対面側壁に片持ち支持させる構成にしたことにより、庇状部材７０Ｋと現像装置５Ｋとの一体成型を可能にして、低コスト化を実現することができた。

庇状部材７０Ｋと供給ローラ１０Ｋとの最接近距離については、０［ｍｍ］よりも大きく且つ５［ｍｍ］よりも小さく設定している。これは次に説明する理由による。庇状部材７０Ｋと供給ローラ１０Ｋとが接触していると（最接近距離＝０ｍｍ）、供給ローラ１０Ｋと対面側壁との間隙に滞留していたトナーが供給ローラ１０Ｋの表面に担持されてローラ回転に伴って間隙から出ようとしても、庇状部材７０Ｋによって掻き取られてしまう。このため、供給ローラ１０Ｋの回転に伴う前述の間隙からのトナー排出がなされずに、間隙内のトナー圧が徐々に高まってトナー凝集を引き起こしてしまう。また、本発明者らの実験の結果、次の表１に示すように、上記最接近距離を５［ｍｍ］以上に設定してしまうと、供給ローラ１０Ｋ上のトナーが重力移動により、庇状部材７０ｋと供給ローラ１０Ｋとの間から前述の間隙に向けて積極的に進入してしまい、トナー凝集を引き起こしてしまうことがわかった。最接近距離を５［ｍｍ］未満にすることで、供給ローラ１０Ｋ表面と庇状部材７０Ｋとの隙間に現像剤が滞留して詰まることを防止でき、間隙内におけるトナー凝集の発生をより確実に抑えることができる。
庇状部材７０Ｋは、図示のように、供給ローラ１０Ｋとの対向側に、供給ローラ１０Ｋの周面に沿った曲率の曲面を有している。かかる構成の庇状部材７０Ｋを用いることで、供給ローラ１０Ｋと庇状部材７０Ｋとの間に形成されてしまう無駄なスペースを小さくすることができる。さらに、構成が容易なものとなり、低コストで製造することができる。

本発明者らは、庇状部材７０Ｋとして互いに大きさの異なる複数のものを用意し、それらを順に交換することで、供給ローラ１０Ｋの鉛直方向における投影面に対する庇状部材７０Ｋの鉛直方向における投影面の重ね合わせ率である投影重ね合わせ率を変化させた。図５は、庇状部材を用いた現像装置における現像剤の供給状態を説明する概略図である。そして、それぞれの投影重ね合わせ率で現像装置を駆動して、規制ブレード１２Ｋとの接触位置を通過した直後の現像ローラ１１Ｋ表面上の単位面積あたりにおけるトナー量を測定した。この結果を図６にグラフとして示す。このグラフにおいて、グラフにおける点線よりも右側の領域では、現像ローラ１１Ｋから感光体２Ｋへのトナー供給不足による現像濃度不足が発生した。よって、現像濃度不足の発生を抑えるには、供給ローラ１０Ｋの鉛直方向における投影面の半分未満の領域に対して、庇状部材７０Ｋの鉛直方向における投影面を重ねるようにする必要があることがわかった。
そこで、本プリンタにおいては、供給ローラ１０Ｋの鉛直方向における投影面の半分未満の領域に対して、庇状部材７０Ｋの鉛直方向における投影面を重ねている。かかる構成では、自重で落下してくるトナーの十分量を供給ローラ１０Ｋに接触させて、十分な濃度の画像を得ることができる。これらによって、庇状部材７０Ｋの上面が、現像ローラに近い側が低い側に傾斜していることで、現像剤が庇状部材７０Ｋ上で滞留してしまうことを防止することが可能となり、現像剤を効率よく使い切ることができる。また、供給ローラ１０Ｋの鉛直方向における投影面の半分未満の領域に対して、庇状部材７０Ｋの鉛直方向における投影面を重ねるようにすることで、供給ローラ１０Ｋ表面と現像剤の接触機会を充分確保でき、現像ローラ１０Ｋへ充分量のトナーを供給できる。
また、図５に示すように、この庇状部材７０Ｋの上面の現像ローラ１１Ｋに近い側のエッジもしくは、庇状部材７０Ｋの現像ローラ１１Ｋ側の面の位置を、現像ローラと規制ブレードが当接する位置よりも下で、且つ供給ローラ１０Ｋ最上点よりも上の位置に配置することで、良好なトナー循環を作り出すことができトナーの流動性を維持できる。図７は、庇状部材の現像ローラ側の面の位置を、庇状部材が供給ローラの最上点より下側に配置した現像装置の構成を示す概略図である。しかし、この図７に示すように、この庇状部材７０Ｋの上面の現像ローラ１１Ｋに近い側のエッジもしくは、庇状部材７０Ｋの現像ローラ１１Ｋ側の面の位置を、現像ローラと規制ブレードが当接する位置よりも下で、且つ供給ローラ１０Ｋ最上点よりも下の位置に配置することで、トナーの供給が不十分になることがわかる。
また、図８は、庇状部材の現像ローラ側の面の位置を、現像ローラと規制ブレードが当接する位置よりも上にした現像装置の構成を示す概略図である。しかし、この図８に示すように、この庇状部材７０Ｋの上面の現像ローラ１１Ｋに近い側のエッジもしくは、庇状部材７０Ｋの現像ローラ１１Ｋ側の面の位置を、現像ローラと規制ブレードが当接する位置よりも上で、且つ供給ローラ１０Ｋ最上点よりも上の位置に配置することで、トナーの供給が過剰になる凝集体が形成されやすくなる。

本プリンタにおいては、次のような特性のトナーがホッパ部６Ｋ内に収容されている。即ち、ワックスを含有する複数のトナー粒子からなり、それらトナー粒子の体積平均粒径が６〜１０［μｍ］であり、且つ、ホソカワミクロン社製のアグロボットによる最大引張力の測定結果が０．５５［Ｎ］未満の非磁性トナーである。トナーとして、ワックスを含有するトナー粒子からなるものを用いることで、オイルレスで且つ低温加熱の定着を実現することができる。また、本発明者らは、トナーの最大引張力の測定結果が０．５５［Ｎ］以上になると、上記間隙内でのトナー凝集が急激に形成され易くなり始めることを実験によって見出した。よって、最大引張力の測定結果が０．５５［Ｎ］未満であるトナーを用いることで、上記間隙内でのトナーの凝集塊の形成をより確実に抑えることができ、現像剤の凝集を防止することが可能となり、供給ローラ１０Ｋのトルクアップ、画像濃度ムラ、及び供給ローラの摩耗を抑えることができる。
なお、図２、図３、図４を用いてＫ用の現像装置５Ｋの構成について説明したが、Ｙ，Ｃ，Ｍ用の現像装置も同様の構成になっている。
これまで、複数のプロセスユニットによって他色トナー像を形成するプリンタについて説明したが、感光体を１つしか備えていない画像形成装置にも、本発明の適用が可能である。

以上、実施形態に係るプリンタにおいては、進入阻害体たる庇状部材７０Ｋを、対面側壁に片持ち支持させているので、庇状部材７０Ｋと現像装置５Ｋとの一体成型を可能にして、低コスト化を実現することができる。

本発明の現像装置を用いたプリンタの構成を示す概略図である。 本発明の現像装置を用いたプロセスユニットの構成を示す概略図である。 本発明の他の実施形態の現像装置を用いたプロセスユニットの構成を示す概略図である。 本発明の他の実施形態の現像装置を用いたプロセスユニットの構成を示す概略図である。 庇状部材を用いた現像装置における現像剤の供給状態を説明する概略図である。 規制ブレード１２Ｋとの接触位置を通過した直後の現像ローラ１１Ｋ表面上の単位面積あたりにおけるトナー量を測定した結果を示すグラフである。 庇状部材の現像ローラ側の面の位置を、庇状部材が供給ローラの最上点より下側に配置した現像装置の構成を示す概略図である。 庇状部材の現像ローラ側の面の位置を、現像ローラと規制ブレードが当接する位置よりも上にした現像装置の構成を示す概略図である。

符号の説明

１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ：プロセスユニット
２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ：感光体（潜像担持体）
３：クリーニング装置
４：帯電ローラ
５：現像装置
６：ホッパ部
８：アジテータ
１０：供給ローラ
１１：現像ローラ
１２：規制ブレード
１６：中間転写ベルト
１９：１次転写ローラ
３０：給紙カセット
３４：定着装置
７０：庇状部材
９０：光書込ユニット

Claims (12)

1. 静電潜像の形成される像担持体に対向すべく開口部を下部に有し、縦長方向に延設された非磁性一成分現像剤を収容する現像剤収容室と、
   周面の一部が前記開口部から露出して前記像担持体と現像部を形成すべく前記開口部に対応して設けられ、前記非磁性一成分現像剤を表面に保持して前記現像剤収容室から前記現像部へ回転搬送し、前記現像部で前記像担持体の静電潜像を現像する現像ローラと、
   前記現像ローラ回転中心よりも上方であって、前記現像部よりも前記現像ローラの搬送方向上流側の前記開口部近傍に前記現像ローラ表面に接触すべく配設され、前記現像ローラ上に搬送される前記非磁性一成分現像剤の厚さを規制する規制ブレードと、
   前記現像剤収容室内に配設され前記規制ブレードよりも前記現像ローラの搬送方向上流側で前記現像ローラに圧接して前記現像剤収容室内の前記非磁性一成分現像剤を前記現像ローラ表面に供給する供給ローラと、
   前記現像ローラ、前記規制ブレード、前記供給ローラの配設位置よりも上方にあって、前記非磁性一成分現像剤を前記現像剤収容室内で攪拌するアジテータ、および前記供給ローラよりも上、且つ、前記アジテータよりも下の位置に配設された現像剤落下防止部材とを備える現像装置において、
   前記現像剤落下防止部材が庇状部材であって、前記対面側壁に片持ち支持させ、
   前記庇状部材の前記現像ローラに近いエッジ部分が供給ローラ最上点よりも上で、且つ、前記現像ローラと前記規制ブレードとが当接して形成している規制ニップの最下点よりも下という位置にあり、
   前記庇状部材の上面における前記現像ローラに近い側が下になるように傾斜しており、
   前記庇状部材の上、且つ前記アジテータよりも下の位置に、前記供給ローラのローラ軸線方向に伸びたトナー攪拌部材を有する
   ことを特徴とする現像装置。
2. 請求項１に記載の現像装置において、
   前記供給ローラの鉛直方向における投影面の半分未満の領域に対して、前記現像剤落下防止部材の鉛直方向における投影面を重ねるようにした
   ことを特徴とする現像装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の現像装置において、
   前記供給ローラと前記現像剤落下防止部材の下面との最近接距離が、０［ｍｍ］より大きく５［ｍｍ］より小さい
   ことを特徴とする現像装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の現像装置において、
   前記供給ローラが、芯金を弾性部材で被覆した構成である
   ことを特徴とする現像装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の現像装置において、
   前記供給ローラ表面に凹凸を設けた
   ことを特徴とする現像装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の現像装置において、
   前記供給ローラ表面に空孔を有する
   ことを特徴とする現像装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載の現像装置において、
   前記供給ローラの回転周速を８０［ｍｍ／ｓ］よりも速くした
   ことを特徴とする現像装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれかに記載の現像装置において、
   前記現像剤落下防止部材の上部に前記供給ローラ軸線方向に伸びた現像剤攪拌部材を設けた
   ことを特徴とする現像装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれかに記載の現像装置において、
   前記現像ローラの表面粗さＲａが、０．８以上１．２以下である
   ことを特徴とする現像装置。
10. 請求項１から請求項９のいずれかに記載の現像装置において、
    前記非磁性一成分現像剤として、最大引張力が０．５５［Ｎ］未満であるものを用いた
    ことを特徴とする現像装置。
11. 潜像を担持する潜像担持体と、
    前記潜像担持体上の潜像を現像装置とを備える画像形成装置における少なくとも前記潜像担持体と現像装置とを１つのユニットとして供給の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して着脱可能にしたプロセスユニットにおいて、
    前記現像装置として、請求項１から請求項１０のいずれかに記載の現像装置を用いた
    ことを特徴とするプロセスユニット。
12. 潜像を担持する潜像担持体と、
    前記潜像担持体上の潜像を現像装置とを備える画像形成装置において、
    前記現像装置として、請求項１から請求項１０のいずれかに記載の現像装置を用いた
    ことを特徴とする画像形成装置。

Images