JP2005055590A

JP2005055590A - 現像装置

Info

Publication number: JP2005055590A
Application number: JP2003284980A
Authority: JP
Inventors: Masashige Tamura; 田村　　昌重; Kenichi Shimizu; 健一清水
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-08-01
Filing date: 2003-08-01
Publication date: 2005-03-03

Abstract

【課題】ロータリ現像器内部に設けられたトナー搬送路内壁において、フラッシングを防止する突起部を設けた。
ロータリ現像器内部に設けられたトナー搬送路において、ロータリ現像器回転起動・停止の衝撃によりフラッシングが発生する。
【解決手段】
ロータリ現像器２０１内部に設けられたトナー搬送路３内壁に、内径がトナー搬送オーガ２６外径よりも小さく設定された突起部１を設けた。
【選択図】図４

Description

本発明は、電子写真方式や静電記録方式を用いて画像を形成する、複写機、ファクシミリ、プリンタ、もしくはこれらの機能を複数搭載した複合機に用いられる現像装置に関する。

電子写真技術を用いた画像形成装置は白黒のアナログ複写機から始まり、電子情報を直接レーザー光で書き込み画像を形成するデジタル機、そして多色トナー画像を重ね合わせて同時に転写するフルカラー複合機へと進化し続けている。

フルカラー複合機すなわち多色画像形成装置の作像部の構成としては、複数の現像器を並列に並べて順次トナー像を作像する、いわゆるタンデム型の多色画像形成装置、回転軸を中心として複数の現像器を配し、これを回転させて現像器の切り換えを行い、順次トナー像を作像する回動型現像体＝ロータリ現像器型の多色画像形成装置等が広く一般として知られている。

このうち、ロータリ現像器型多色画像形成装置の構成は、現像器以外の感光ドラムその他構成も、現像色と同じだけ必要とするタンデム型に比べ、現像器以外の構成を一つにまとめることが可能な分コスト的にメリットがあり、同一の感光ドラムに現像するため色ズレに有利な分高画質性能にメリットがあるなど、これらの利点により従来から多く採用されてきた経緯がある（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。

該回転ロータリは回転軸周りに複数の現像器を配して、該感光ドラムに必要色の現像器を対向させて現像し、現像が終了するとロータリを回転させ、次の色の現像器をドラムに対向させる。この動作を複数回繰り返して重ね合わせたトナー像を作成して、一気に転写紙に転写してフルカラー画像を形成する例が多く見られる。（図７）
ところで、該現像器に供給されるトナーは、ロータリ内部にセットされたトナーカートリッジから粉体搬送装置たる搬送部を経て、該現像器に補給される構成が非常に多く見られ、このトナー搬送部に前記粉体搬送装置が用いられてきたわけである。

これは、ロータリ内部にトナーカートリッジを有する系はロータリの内部のみでトナー供給が完了する為、構成をシンプルに出来、補給の制御も前記トナー搬送部のトナー搬送スクリューの回転数を管理してやるだけでよく、安価でかつ小型な多色画像形成装置が構成できるなど、メリットが多いからであると考えられる。

該トナー搬送部のトナー搬送精度は、現像器内部のトナー濃度をコントロールする重要なファクターであり、現像画像の濃度を左右する非常に重要な性能となる。トナー搬送精度が悪く、予想よりもトナー搬送量が少なくなった場合には、濃度の薄い画像が形成されてしまい、多くなった場合は、濃い画像が形成されてしまうこととなり、直接画像形成装置本体の高画質安定性と関わってくるからである。

一般に現像剤を用いて転写紙に画像を形成する画像形成装置においては、後工程の定着装置にて熱と圧力によって、転写紙に永久画像として定着させる構成が多い。この場合、定着工程以前にトナー自体が擦られて熱を発生すると、トナー塊となって凝集してしまうことがある。後の定着性を良くして高画質を求めようとすると、トナーの融解温度を低く設定する必要があるが、定着工程に行くまでの間に、トナー塊として凝集する可能性が高くなってしまう。

このトナー塊が現像スリーブ上にコートされてしまい、前記感光ドラム上に現像されると、転写紙上に該トナー塊が乗ってしまい、中央部だけ濃い粒上の色で、その周りが現像されていない状態となり、不良画像となる。フルカラー画像を作像する場合においては、文字画像の多い白黒の場合と異なり、写真やグラフなど塗りつぶし画像が多く存在する為、この不良画像は、製品の品質としては大変問題になる現象であり、絶対に発生させてはならない。

特にカラートナーとして多く採用されている樹脂系の現像剤においては、黒色の現像剤に多く用いられる磁性を持ったトナーとは異なり、その物質特性上塊となり易い性質を持っている。このため、多色画像形成装置の現像剤搬送部においては、トナー搬送時にトナーに無理な圧力が加わったり、擦り合わせたりすることの無いよう、様々な注意点が存在する。

例えば、トナー搬送スクリューと搬送パイプとのクリアランスであるが、クリアランスがある一定値以下となると、該トナー搬送スクリューの偏芯や、振れなどの機械的特性によって、該搬送パイプとのクリアランスがなくなり、該トナー搬送スクリューと該搬送パイプの間でトナーが摺擦されてしまう為、トナー塊が発生することとなってしまう。

実際の製品設計においては、スクリューの振れ精度などの、スクリュー単品量産製品としての出来にかかってくる部分はあるものの、少なくともクリアランスは０．５ｍｍ以上取ってやる必要があった。さらに搬送部が長くなる場合など、スクリューを軸受けするスパンが大きくなる場合においては、この必要クリアランス値はどんどん大きくなる。

もちろん、コストを掛けてスクリューの振れ精度、搬送パイプの内径精度を高める方法もあるが、コストも掛けず、クリアランスはそのままに画像レベルを割り切る製品も多々見受けられる。その他、昨今の小型化＆低コスト、高画質＆高速化の時代背景においては、コストを掛ける方向は方針として採用出来ない為、前記トナー搬送スクリューと搬送パイプとの間のクリアランスを大きくする傾向にある。
特開昭６２−２５１７７２号公報特開昭６３−７８１７０号公報実開昭６３−４１１６４号公報

前記従来例でも一部述べたが、近年複写機／プリンタの市場が拡大し、様々な機能が要求されている中で、装置の小型化および低コスト化を有しつつ、高画質で高生産性を追求した画像形成装置が多く製品化されており、今後も市場の主流の一つになっていくと思われる。この中で特にロータリ現像器型多色画像形成装置は、低コスト性、高画質性能にメリットがあるなどの利点により従来から多く採用されてきた。

このような回転ロータリを備えた多色画像形成装置では、高生産性を追求することで回転ロータリが高速回転化してきている。また、ロータリ内トナー搬送部では、トナー搬送時間が制限され、トナー搬送部搬送スクリューが高速回転化する流れとなってきている。そのような状況下において、構造がシンプルであり、常に安定したトナー搬送性能を発揮する、高画質維持安定性の優れたトナー搬送技術は、今後も重要な技術として位置付けられていくことは自明である。

しかしながら前記従来例では以下に掲げるような課題があった。

前記従来例の中でも一部説明を加えたが、該トナー搬送部のトナー搬送精度は、前記現像器内部のトナー濃度を決定する重要なファクターとなる。従来例において述べたように、通常多色画像形成装置においては発色性を優位に保つ為に、樹脂系のカラー粉体を用いることが多く、これをキャリアと呼ばれる磁性粉体に絡めて前記現像スリーブ上のトナーコート層を形成する。この、トナーとキャリアとの混合比率は現像画像のトナー濃度を決定するもので、該混合比率を安定させることは、高画質安定性能に直接影響するほどの重要なものである。

従って、トナー搬送部のトナー搬送量がコントロールされている量よりも少なくなると、現像器内部のトナーとキャリアの前記混合比率が乱れ、キャリアの比率が大きくなってしまい、現像画像が低濃度画像となってしまう。また、該トナー搬送量がコントロールされている量よりも多くなると、現像器内部のトナーとキャリアの該混合比率が乱れて、トナーの比率が大きくなってしまい、現像画像が高濃度画像となってしまう。

ところで、昨今の装置小型化＆低コスト化、高画質化＆高生産性という流れにおいて、特に高生産性を追求した場合、前記回転ロータリを有する多色画像形成装置では、該回転ロータリの高速回転化、及び前記トナー搬送部トナー補給スクリュー回転数増加が求められてきている。

高生産性を求めると、単位時間あたり作像に費やせる時間が少なくなり、前記回転ロータリを回転させ、前記現像器を切り替える時間はどんどん短くなる。すなわち、該回転ロータリが一つのポジションに停止していられる時間が短くなる為、前記トナー搬送部にてトナーを搬送していられる時間も短くなり、結果該トナー搬送スクリューの回転数が増加するからである。

また、そのような状況においてさらに高画質化を目指した場合には、トナー補給の微少制御を行う必要が出てくるが、前記トナー搬送時間の短縮化の中で微少制御を行うことは、非常に困難であることは想像に難くない。

さらに言うと、先述の通り、昨今高画質化の流れの中でトナー粒径が小さくなっており、前記回転ロータリの回転所要時間が短縮されてくると、やはり前記トナー搬送部において、トナーのすり抜け問題が発生してきている。

該トナー搬送部外壁を形成するトナー補給パイプ内面と、該補給スクリューとの間に存在するクリアランス部分を、粒径の小さくなったトナー粉がすり抜けるのである。トナー粒径が小さくなったことと、回転ロータリの回転所要時間が短くなったことで、回転停止時に該トナー搬送部に加わる衝撃が大きくなり、結果トナーの液状化現象を招きやすくなってきている為である。

こうして、液状化したトナー粉が前記現像器の中まで流れ込む、いわゆるフラッシング現象が発生することとなってしまう。本構成においてフラッシング現象が発生した場合は、現像器内部のトナーとキャリアの混合濃度が著しく変化してしまうばかりか、トナー濃度が高い方向へ暴走してしまうので、現像容器からのトナーの吹き出し（激しいトナー飛散）等を伴った、大変深刻な事態となりかねない。

そこで、従来の例では前記搬送パイプと搬送スクリューとの間のクリアランスを小さくする手法が取られる場合があったが、やはり先述の通り搬送パイプと搬送スクリューの量産コストＵＰを招いてしまったり、トナーが融着してロックに至ったり、トナー塊が発生して画像レベルを落としてしまったり、実に様々な問題点が発生するに至っていたのである。そもそも、相当な量産コストＵＰを許しながら、該フラッシング現象を押さえることは何とか可能であったかもしれないが、前記現像器に供給されるトナー量を制御することは、大変困難であることには変わりなく、補給性能の悪化に伴った高画質安定性の低下を防ぐことはできずにいた。

このように、昨今の高画質化＆高生産性という流れの中では、トナー粒径の小型化と回転ロータリの回転停止衝撃の増大に伴った、前記フラッシング現象の発生に至り、量産コストを掛けることで何とか該フラッシング現象を防ぐことまでは出来ても、良好な高画質安定性を維持し続ける補給安定精度を達成することは出来なかったのである。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、搬送パイプと搬送スクリューとの間のクリアランスを小さくすることが不要であるという、低量産コスト性と同時に高生産性を有しながら高画質維持安定性に優れた、粉体（トナー）搬送装置を用いた画像形成装置を簡易な構成で実現し提供することを目的とする。

本発明は、像担持体上に形成された静電像をトナーで現像する現像器と、前記現像器と連結して設けられたトナー搬送管と、前記トナー搬送管内の補給トナーを搬送する搬送部材と、前記現像器及び前記トナー搬送管を所定の経路で回転させる回転体と、有する現像装置において、
前記トナー搬送管に流路断面積が他の領域よりも狭くなる狭部を設け、この狭部によって前記回転体の回転に伴うトナーの移動を規制したことを特徴とする。

本発明によれば、回転体の回転に伴ってトナー搬送管内面と搬送部材との間に存在するクリアランス部分をトナーがすり抜けてしまう現象を有効に防止することができる。従って、現像器へ補給するトナー量を高精度に制御することが可能となり、即ち、現像器内のトナーとキャリアの混合比率を安定化することが可能となり、現像画像の濃度安定性を向上することができる。よって、高画質画像を長期に亘って安定して得ることができる。

（実施例１）
以下、本発明を画像形成装置であるカラー電子写真プリンタ（以下、プリンタという）に適用した一実施例について説明する。図１は本発明の実施例におけるロータリ現像器を備えた多色画像形成装置（カラー複写機）の一例を示すものである。

本図に示した装置本体２００は本発明実施例において最も特徴的であるロータリ現像器２０１を有する多色画像形成装置である。

装置本体２００には、原稿載置台２０６、光源２０７、レンズ系２０８、給紙部２０９、画像形成部２０２等を備えている。給紙部２０９は、転写材を収容して装置本体２００に着脱自在なカセット２１０、２１１及び手差しカセット２１２を有し、このカセット２１０、２１１及び手差しカセット２１２から転写材が供給される。画像形成部２０２には、円筒状の感光ドラム２１３、１次帯電器２１４、現像剤カートリッジ１０と一体となった複数の現像器４を有するロータリ現像器２０１、現像後の画質を調整するポスト帯電器２１６、４色のトナー像を重ねて転写作像した後転写材へ多色画像を転写する無端円環状の転写ベルト２１７、感光ドラム上の残トナーをクリーニングするドラムクリーナ２１８、転写ベルトから転写材へトナー画像を転写する２次転写ローラ２１９、転写ベルト上の残トナーをクリーニングするベルトクリーナ２２０等がそれぞれ配設されている。

尚、図１に示されているように、本実施例においては、前記ロータリ現像器２０１にはブラック用現像器１０４Ｋ、イエロー用現像器１０４Ｙ，マゼンタ用現像器１０４Ｍ，シアン用現像器１０４Ｃの４色の色現像器を有している構成である。画像形成部の上流側には転写材の姿勢位置精度を高め、転写ベルト上のトナー像に合わせて転写材をタイミングよく送り出すレジストローラ２２１、下流側にはトナー像が転写された転写材Ｓを搬送する転写搬送装置２２２、転写材Ｓ上の未定着画像を定着する定着装置２０４、画像が定着された転写材Ｓを多色画像形成装置外に排出する排出ローラ２０５等が配設されている。

本実施例においては一例として４色ロータリの構成を示すが、本発明の主旨からしてロータリに搭載される現像器の数は、これに限定されるものでないことは言うまでもない。

この多色画像形成装置の動作を説明する。

装置本体側２００に設けられている図示しない制御装置から給紙信号が出力されると、カセット２１０、２１１または手差しカセット２１２から転写材Ｓが供給される。一方、光源２０７−１から原稿載置台２０６に載置されている原稿Ｄに当てられて反射した光は、一旦ＣＣＤユニット２０７−２により読み取られた後、電気信号に変換されレーザースキャナーユニット２０８からのレーザー光に置き換えられて感光ドラム２１３上に照射される。感光ドラム２１３は、あらかじめ一次帯電器２１４により帯電されており、光が照射されることにより静電潜像が形成され、ロータリ現像器２０１内に配された複数の現像器１０４により、選択された色のトナー像が形成される。

感光ドラム上に形成されたトナー像はポスト帯電器２１６によって電位が調整され、やがて転写位置で転写ベルト２１７上に転写される。転写されたトナー像はカラーモードの場合には次のトナー像が形成転写されるよう転写ベルト２１７を更に１回転する。この間、ロータリ現像器２０１は次の指定カラーの現像器を感光ドラム２１３に対向するよう矢印Ｂ方向に回転し、次の静電潜像を現像する準備をする。こうしてフルカラーモードでは所定画像数のトナー画像が転写され終わるまで、静電潜像形成・現像・転写を繰り返す。

ところで、給紙部２０９から給送された転写材Ｓはレジストローラ２２１で斜行が補正され、さらにタイミングが合わされて画像形成部２０２へ送られる。そして、２次転写ローラ２１９によりトナー像が転写され、分離された転写材Ｓは、搬送装置２２２により定着装置２０４に搬送されて、定着装置２０４の熱と圧力により転写材Ｓに未定着転写画像が永久定着される。画像が定着された転写材Ｓは排出ローラ２０５により装置本体２００から排出される。

このようにして、給紙部２０９から給送された転写材Ｓは画像が形成されて排出される。

図２は本発明の一実施形態に係る画像形成装置のロータリ現像器２０１の断面図である。同図に示すように、回転軸１０２の周囲には、中心支持部１０３が固定され、この中心支持部１０３には、９０゜の角間隔をおいて、四つの現像器１０４のピン１０５が支持されている。各現像器１０４は、ハウジング１０６と、その外面に突設されたピン１０５と、ハウジング１０６の内部に配設された二つの攪拌スクリュー１０７，１０８と、現像ロール１０９（現像手段）とを有する。

この画像形成装置では、ポリエステル樹脂をベースとして染料または顔料を含むトナーと、磁性粉からなるキャリアとからなる二成分現像剤が使用される。ハウジング１０６の内部には、キャリアが収容されており、さらに後述するトナー収容器１０からトナーが補給されるようになっている。攪拌スクリュー１０７，１０８は、感光体ドラム２１３に最も接近した位置にあるとき、図中矢印で示す方向に回転され、ハウジング１０６内でその現像剤を攪拌する。

図中、符号１５は、ハウジング１０６の内部に設けられた隔壁を示す。隔壁１５は、ハウジング１０６の内部空間を、攪拌スクリュー１０７が設けられた第１の現像剤室１６と、攪拌スクリュー１０８が設けられた第２の現像剤室１７とに区分する。攪拌スクリュー１０７，１０８は、図の矢印方向に回転されて、攪拌スクリュー１０７は紙面の奥側に向けて現像剤を搬送し、攪拌スクリュー１０８は転写材Ｓ面の手前側に向けて現像剤を搬送する。隔壁１５には、図示しない開口が両端に形成され、攪拌スクリュー１０７に搬送された現像剤が第２の現像剤室１７に移動し、かつ攪拌スクリュー１０８に搬送された現像剤が第１の現像剤室１６に移動するようになされている。このようにして、現像剤中のトナーとキャリアとが混合されると共に、トナーが帯電する。

図３は、一つの現像器１０４中の回転する部材を示す展開図である。同図において、上側が図２の転写材Ｓ面奥側、下側が図２の転写材Ｓ面手前側であり、実線の円弧状の矢印が部材の回転方向、破線の矢印が現像剤の移動方向を示す。同図にも、前記のような、ハウジング１０６内の現像剤の移動状態が示されている。尚、図２は、図３のＩＩ−ＩＩ線を矢視している。

図２に戻り、現像ロール１０９は、ハウジング１０６に形成された供給出口１１に配設されており、感光体ドラム２１３に隣接した位置にあるとき、図中矢印で示す方向に回転され、ハウジング１０６内のトナーを感光体ドラム２１３に供給する。現像ロール１０９は、たとえばマグネットロールの周囲に回転可能にスリーブを配設した構成であり、キャリアと異なる極性のマグネットにより、キャリアとトナーが混合された現像剤を表面に引き付けて、感光体ドラム２１３（現像対象）に搬送するようになっている。

感光体ドラム２１３は、ロータリ現像器２０１に隣接して支持されており、図中矢印Ａで示す方向に回転可能になされている。感光体ドラム２１３の周囲には、先述のとおり帯電器および露光装置が配置されており、感光体ドラム２１３の回転に伴って、感光体ドラム２１３の表面が帯電器により一様に帯電され、次に露光装置により帯電された表面が露光される。このようにして、光電効果により、形成しようとする画像に対応した潜像が、感光体ドラム２１３の表面に形成される。そして、前記のようにして現像ロール１０９に付着した現像剤が、感光体ドラム２１３に到達すると、現像剤中の帯電されたトナーが感光体ドラム２１３上の潜像に静電的に引き付けられて付着する。その一方、キャリアは、現像ロール１０９に付着したまま搬送され、その後、現像ロール１０９中のキャリアと同極性のマグネットの反発力により、ハウジング１０６内で現像ロール１０９から離れる。

本実施形態では、ロータリ現像器中心に配された回転軸が駆動されることにより、ロータリ現像器２０１が矢印Ｂで示す方向に回転される。そして、いずれかの現像器１０４の現像ロール１０９を感光体ドラム２１３に隣接させ、この時に、現像ロール１０９からトナーを感光体ドラム２１３に付着させる。現像器１０４は、それぞれブラック、イエロー、マゼンタ、シアンのトナーを、感光体ドラム２１３に供給するようになっており、感光体ドラム２１３の１ないし２回転ごとに、前記のトナーのうち１色が感光体ドラム２１３上に付着させられて、像を形成する。そして、そのトナーの像が形成された後、ロータリ現像器２０１が回転させられて、他の現像器１０４の現像ロール１０９が感光体ドラム２１３に隣接させられる。

図３に戻り、現像剤カートリッジ１０から供給される現像剤は、現像剤補給路３を通して前記各色の現像器１０４へと搬送される。該現像剤補給路３には現像剤カートリッジ１０からの現像剤を受け取るトナー受け部１９と、現像器１０４へトナーを供給する供給口２１が設けられており、この間の現像剤を搬送する搬送部材としての螺旋形状部を備えたトナー搬送オーガ２６が現像剤補給路３内面に接触しないように所定空隙をもって配置されている。後に詳しく説明を加えるが、不図示のコントローラがこのトナー搬送オーガ２６駆動系を構成するギア列３４を間欠駆動することにより、任意の補給量を達成できるように構成されている。

尚、図３に示すように、現像器１０４は、保持部材２３よりも背面側に設けられているが、トナー収容器１０は、保持部材２３の背面だけでなく、正面側に若干突出させられた位置に保持されている。そして、トナー収容器１０の補給口１８は、保持部材２３の内部に位置させられており、この位置で保持部材２３に一体のトナー受け部１９の取入口にトナーを補給するようになっている。トナー受け部１９は、保持部材２３の他の部分よりも背面側に突出させられているが、保持部材２３のトナー受け部１９以外の部分は、画像形成装置の本体パネルよりも正面側に配置されている。画像形成装置の本体パネルの背面側には、紙等の画像形成対象を搬送する各種の搬送用ロールや前記の転写装置等が配置されている。すなわち、トナー収容器１０とトナー受け部１９が、画像形成装置の本体パネルよりも正面側にあり、搬送用ロールや転写装置等が、本体パネルの背面側にある。

さて、図２に示すように、各トナー収容器１０の内部には、トナーアジテータ（搬送手段）２５が配設されている。また、各トナー補給路３の内部には、トナーオーガ（搬送手段、螺旋オーガ）２６が配設されている。

図３において、符号２７は、伝達クラッチを示す。この伝達クラッチ２７には、図示しない駆動モータからタイミングベルトによって駆動力を伝達されるようになっており、これにより現像ロール１０９、攪拌スクリュー１０７，１０８およびトナーアジテータ２５が回転される。伝達クラッチ２７は、画像形成装置の本体キャビネットに固定されており、その回転軸には１方向クラッチを介して歯車２８が固定されている。また、現像ロール１０９の軸には、歯車２９，３０が固定されている。そして、現像ロール１０９が感光体ドラム２１３に隣接した時（図２参照）、歯車２８が歯車２９に噛み合うようになっている。また、攪拌スクリュー７，８およびトナーアジテータ２５の軸には、それぞれ歯車３３，３２，３５が固定されている。そして、常時、歯車３０がアイドラ歯車３１に噛み合い、アイドラ歯車３１が歯車３２に、歯車３２が歯車３３に噛み合っている。また、歯車３５は、歯車列３４を介して、アイドラ歯車３１に噛み合い、連動するようになっている。

したがって、伝達クラッチ２７が駆動され、現像ロール１０９が回転させられてトナーを感光体ドラム２１３に供給する時には、攪拌スクリュー１０７，１０８、トナーアジテータ２５も連動して回転させられる。この場合の攪拌スクリュー１０７，１０８の回転方向は前記の通りである。また、この場合、トナーアジテータ２５は、図２および図３の矢印で示す方向に回転させられる。これにより、トナー収容器１０内のトナーには、図中の破線の矢印で示すように、正面側つまり補給口１８側への搬送力が与えられ、トナーはトナー収容器１０からトナー室２０内へと搬送される。

一方、トナー補給路３内にあるトナーオーガ２６の軸２６ａは、現像ロール１０９等とは別個の駆動モータ（図示せず）により駆動されるようになっている。対応する現像ロール１０９が回転してトナーを感光体ドラム２１３に供給する時には、トナーオーガ２６は矢印Ｃで示す方向に回転され、トナーを図３の破線の矢印で示す方向に搬送し、供給口２１を通じて、現像器１０４のハウジング１０６内に落下させる。そして、トナーオーガ２６を駆動する駆動モータは、図示しない制御装置で制御され、トナーオーガ２６を間欠的に駆動するようになっている。制御装置は、感光体ドラム２１３上に形成されるトナー画像の濃度に応じて、トナーオーガ２６の駆動時間を調整する。

図３に示すように、トナー補給路３は長尺になされ、補給口１８と供給口２１とが軸線方向に離間させられており、トナーが抵抗なくトナー室２０内を通過することは不可能になっている。また、トナー収容器１０に比較してトナー室２０の内径も小さく形成されている。このため、上流側に相当するトナーアジテータ２５から一定量以上のトナーが搬送されている限り、トナー室２０内にはトナーが堆積する。したがって、現像器１０４へ供給されるトナーの量は、トナーオーガ２６の駆動時間によって制御され、これにより現像ロール１０９から感光体ドラム２１３に供給されるトナーの量、ひいては形成すべき画像の濃度が制御される。

そして、他の現像器１０４から感光体ドラム２１３にトナーを供給するために、ロータリ現像器２０１を図２の矢印Ｂ方向に回転させると、歯車２８と歯車２９との間の噛み合いが断たれ、現像ロール１０９、攪拌スクリュー１０７，１０８およびトナーアジテータ２５へは駆動力が与えられなくなる。また、ロータリ現像器２０１の回転時には、駆動モータによりトナーオーガ２６が駆動されることはない。しかしながら、ロータリ現像器２０１の回転は、個々の現像器１０４にとっては、公転運動に相当する。したがって、トナー収容器１０およびトナー受け部１９においては、現像器１０４を図２の矢印Ｂ方向に公転させると、トナーアジテータ２５およびトナーオーガ２６が静止した状態であっても、トナーアジテータ２５およびトナーオーガ２６の螺旋に沿ってトナーが移動する。

このうち、トナーアジテータ２５の螺旋の向きは、図４の矢印の方向に回転すると、トナーを補給口１８に移動させる向きである。その矢印の方向は、時計方向であり、矢印Ｂと同様である。したがって、現像器１０４を図２の矢印Ｂ方向に公転させると、トナー収容器１０ではトナーアジテータ２５の螺旋に沿って、トナーが補給口１８に向けて移動させられる。このため、次に対応する現像器１０４でトナーを供給する時に、迅速にトナー室２０内にトナーが流入し好都合である。

また、トナーオーガ２６の螺旋の向きは、図２の矢印Ｃの方向に回転すると、トナーを供給口２１に移動させる向きである。矢印Ｃの方向は、反時計方向であり、矢印Ｂと逆である。したがって、現像器１０４を図２の矢印Ｂ方向に公転させると、トナー室２０ではトナーオーガ２６の螺旋に沿って、トナーが補給口１８側に移動させられる。

仮に、このようなトナー室２０もトナーオーガ２６も設けない場合には、ロータリ現像器２０１の回転時に、前記のトナーアジテータ２５によるトナーの移動に伴い、トナー収容器１０から直接ハウジング１０６内部にトナーが流入するおそれがある。これでは、次にその現像器１０４でトナーの供給を開始すると、トナー供給量が過大になり、制御しようとする濃度よりも画像が濃くなってしまう。

図４は実施例１において最も特徴的である、現像剤すなわちトナー補給路３の構成を説明する要部断面図である。同図において現像剤補給路は補給パイプ２により外壁が構成され、その一部に突起部１を有している。また、現像剤トナーカートリッジ１０より供給される現像剤を搬送するトナー搬送オーガ２６は、その中心軸２６ａが前記現像剤補給路３の両端部に設けられた滑り軸受け４により回転自在に軸支されている。該滑り軸受け４にはトナー漏れを防ぐ為、トナー搬送オーガ中心軸２６ａ側にはオイルシール４ａ、補給パイプ２側にはＯリング４ｂが配されている。また、補給パイプ２のトナーカートリッジ１０と連通する端部近傍にはトナー受け部１９が、現像器１０４と連通する端部近傍には供給口２１が設けられている。

ここで、実施例１において最も特徴的である突起部１について、説明を加える。前記従来例および課題にて詳細に述べたように、実施例１のようなロータリ現像器を有する多色画像形成装置の場合、ロータリ現像器内部に設けられたトナー搬送部にトナー搬送スクリュー及びパイプを用いた構成を取ると、該スクリューとパイプの間のクリアランスを伝ってトナーが流れる、いわゆるフラッシング現象が発生する場合がある。

近年画像形成装置本体の高速化でロータリ現像器の回転時間が短くなるにつれ、該ロータリ現像器２０１の回転起動・停止衝撃は激しいものとなって、本フラッシング現象を起こさないことは、高画質化を目指すのみならずロータリ現像器高速化においては必須の技術と言える。

実施例１では突起部１の内径ｄがトナー搬送オーガ２６の外径Ｄよりも小さく設定されており、トナー搬送オーガ２６と補給パイプ２の内径との間のクリアランスを伝ってトナーが流れたとしても、突起部１の部分にてトナーの流れをせき止めることが可能となっている。即ち、トナー搬送オーガ２６が回転駆動を受けることなく現像ロータリが回転しているとき、この現像ロータリの回転に伴ってトナー搬送オーガ２６と補給パイプ２の内径との間のクリアランスを伝ってトナーが流れるのを突起部１の部分にてトナーの流れをせき止めることが可能となっている。尚、該フラッシング現象はトナーカートリッジ１０からの流入する勢いにより助長される傾向があるため、トナーカートリッジ１０のトナー残量が多い場合に発生しやすい傾向がある。そこで該突起部１はトナーカートリッジ側のトナー受け部１９にあまり近づけ過ぎると、効果が低くなることがわかっている。本実施例ではトナー受け部１９と供給口２１とのちょうど中間に設けて十分な効果をあげることに成功しているが、実施例１において効果を得る為には前記トナー受け部１９の開口形状のうち、トナー搬送側下流端部１９ａから前記トナー搬送オーガ２６の１．５ピッチ分以上離して前記突起部１を配置すれば十分な効果が得られる。また、実施例１では、パイプ内径φ１３、スクリュー外径φ１１、スクリュー軸径φ４に設定し、突起内径φ８となっている。本突起部１のある領域ではトナー搬送オーガ２６の螺旋オーガが切断されて無い状態となっている（２６ｂ）。すなわち、搬送断面が通常部においては１２０．２ｍｍ^２、突起部では３７．７ｍｍ^２と流路断面を約３０％まで落とした構成となっている。流路断面の絞り率は絞りすぎると、最大流量が減少して要求補給量に満たなくなり、絞りが甘すぎるとフラッシング防止効果が低減する。本絞り率は画像形成装置本体の生産性や画像要求度などから決定されるものであり、３０％に限定されるものではなく、様々な数値を取ってよいことは明確である。別の実施系ではパイプ内径φ１２、スクリュー外径φ１０、スクリュー軸径φ６に設定し、突起内径φ１０、突起部スクリュー外径φ８．６とした例もあり、この場合流路断面絞り率は約３３％となっている。実験により本絞り率は２０〜５０％程度にしてやるのが良いことが分っている。以上説明より明らかなように、突起部領域のスパイラルオーガを無くさずに、所望のクリアランスを設けて同突起部領域のみ螺旋オーガの外径を小さくしてやっても、実施例１における主旨からしてなんら効果が変わるものではない。

また、該突起部１の領域が大きくなると、トナー搬送オーガ２６の搬送効果が低下する為、突起部の領域はある程度制限する必要がある。突起部の領域長さｌは全搬送長Ｌに対して０〜１５％（ｌ／Ｌ×１００％）に設定すると、フラッシングを押えつつ搬送量も確保できる程よい割合と言え、本発明実施例においては、搬送路長Ｌ＝２５７ｍｍに対して突起部領域をｌ＝２０ｍｍに設定し、本割合を７．８％にしている。但し、この割合は多色画像形成装置の生産性により決定され、単位時間あたりの必要補給量が少なければ大きく設定することが可能となり、同単位時間あたりの必要補給量が多くなると割合を小さく設定する必要が出てくる。実施例１別の形態では、搬送路長Ｌ＝１４５ｍｍに対して突起部領域をｌ＝２ｍｍとし、割合を１．４％として、高生産性とフラッシング防止性能との両立を図っている。以上述べたように、本突起部領域の割合は、その搬送部が用いられる多色画像形成装置の性能により、任意に設定できるが、実施例１の主旨からしてその領域の割合は全搬送長の０〜１０％に設定すればよい。

（実施例２）
以下、実施例２について説明を加える。実施例２においては第１の実施例と異なる部分についてのみ説明を加え、重複する部分の説明は割愛する。実施例２の画像形成装置構成（図１にて説明部分）においては、前記第１の実施例にて説明した構成及び動作と同一である。また、多色画像形成部たるロータリ現像器構成（図２にて説明部分）も第１の実施例にて説明したロータリ現像器２０１と同一構成でかつ同一動作である為、説明を割愛する。

図５には実施例１図３にて説明を加えた展開図のうち、実施例２においてのみ異なるトナー搬送路５３及びトナー収容器６０の部分を抜き出した展開図である。実施例２では、トナー搬送路５３の突起部５１が螺旋形状をしており、トナー収容器６０の補給口６８領域からトナー搬送方向に向かって、トナー補給パイプ５２内壁面に突起部５１が形成されている。図６には該螺旋突起部５１の形状を示す要部斜視図を示した。尚トナー収容器６０の構成及び動作は前記第１の実施例において説明した内容と何ら変わることは無いので説明を省略する。

図５及び図６を用いて実施例２において特長的な点について、詳しく説明を加えていくこととする。実施例２においてトナー搬送路５３を形成する、トナー補給パイプ５２、該トナー補給パイプ５２両端に設けられたトナー受け部６９及び供給口８１、滑り軸受け５４などの構成は第１の実施例と同じ構成となっている。また、滑り軸受け５４に設けられたトナー漏れを防止するオイルシール５４ａ、Ｏリング５４ｂも同様である。その他、トナー搬送路５３に設けられ所望の補給量を制御するトナー搬送オーガ８６についても、前記第１の実施例と同様な構成となっている。トナー搬送オーガ８６の中心軸８６ａの回転制御により、自転するとトナー搬送路５３を現像剤トナーが供給口８１（すなわち現像器）側へ搬送され、ロータリ現像器の公転では現像剤トナーがトナー受け部６９（すなわちトナー収容器６０）側へと搬送されるように螺旋形状が決定されている。

但し実施例２においては、該トナー補給パイプ５２内壁面に形成された螺旋突起部５１のみ形状が異なっている。ここで、該螺旋突起５１の螺旋方向はロータリ現像器の公転によりトナー搬送方向とは逆方向に送られるように決定されている。これは、ロータリ現像器の公転により、常時トナーが搬送されるように設定すると、現像剤を補給したくなくても補給されてしまう可能性がある為である。しかしながら実施例２においても前記第１の実施例にて説明したのと同様に、トナー搬送オーガ８６の公転での搬送方向はトナー受け部６９側であるので、該螺旋突起部５１の螺旋方向を公転にてトナー搬送方向に送るように決定しても大きな問題とならないことも考えられる。しかし、実施例２においては該トナー搬送路５２の全長が１４５ｍｍと両端の開口部（トナー受け部６９：１２ｍｍ、及び供給口８１：２０ｍｍ）と比べて比較的短くトナー収容器６０からのトナー流入圧の影響を受けやすいことから、フラッシング防止効果をあげるために該螺旋突起５１を公転にて戻す方向に決定した。

また、前記第１の実施例にて説明した突起部１の場合と同様に、実施例２での該螺旋突起部５１の内径ｄ２は前記トナー搬送オーガ８６の外径Ｄ２よりも小さく設定されている。これは、前記第１の実施例で説明したようにフラッシング現象を効率よく押えるために必要な形状構成である。その他、該螺旋突起部５１がある領域では前記トナー搬送オーガ８６の外径が小さくなり、突起部５１とのクリアランスを確保できるようになっている。該螺旋突起部５１の内径ｄ２が十分に小さくなると、該トナー搬送オーガ２６の螺旋スパイラルが形成できない場合も考えられる。この領域において、螺旋スパイラルを設けなくても、ロータリ現像器の回転起動・停止の衝撃が大きかったりして、トナー収容器１０からのトナー流入圧が十分に得られる場合には、螺旋突起部５１領域を過ぎたトナー搬送オーガ２６螺旋スパイラル部へとトナーが受け渡されるため問題とならないことが多い。また、前記螺旋突起部５１の螺旋方向をロータリ現像器の公転にてトナーを搬送する方向に設定すれば、該螺旋突起部５１のある領域において、トナー搬送オーガ２６に螺旋スパイラルを設けなくても、ロータリ現像器の公転回転により螺旋突起部５１領域を過ぎたトナー搬送オーガ２６螺旋スパイラル部へとトナーが受け渡されるため問題とならない。したがって、実施例２の主旨からして、この螺旋突起部５１のある領域にトナー搬送オーガ２６の螺旋スパイラルがあるか、ないかは必ずしも限定されるものでない。

また、前記第１の実施例でも説明したが突起部領域での流路絞り率に関しても、本第２の実施例でも全く同じで２０〜５０％程度の設定するのが良い。

その他、実施例２においては、前記螺旋突起部５１のある領域をトナー受け部６９の開口形状のうち、トナー搬送側下流端部６９ａから前記トナー搬送オーガ８６の１．５ピッチ分以上離したところまでとしている。逆に１．５ピッチ以内までとしてしまうと、トナー収容器６０からのトナー流入圧が大きい場合に、フラッシング現象を押えるには十分に効果が得られないことが分っている。したがって、フラッシング現象を押えるために十分な効果を得る為に、前記螺旋突起部５１をこのトナー搬送側下流端部６９ａから前記トナー搬送オーガ８６の１．５ピッチ分以上離した部分まで配置しているのである。実施例２の場合、トナー受け入れ口６９の開口幅は１２ｍｍとなっており、前記螺旋突起部５１のピッチを１２．５ｍｍに設定し、螺旋突起部５１の領域は３．５ピッチ分に設定している。ひとつの螺旋突起の幅を２ｍｍとしている為、螺旋突起部５１の搬送方向長さの積算値（ｌ１＋ｌ２＋ｌ３…）は７ｍｍとなり、トナー搬送路５３の全長Ｌは１４５ｍｍとしている為、全搬送長に対する割合は４．８％となる。

実施例２では説明を加えなかったが、実施例１と第２の実施例を組み合わせた例も考えられる。すなわち、トナー搬送路中央部に突起部１とトナー受け口側に螺旋突起部５１を有する系である。この場合、全搬送路長１４５ｍｍのうち突起部の積算長さが２＋７＝９ｍｍとなり、その割合は６．２％となる。この構成を実施すると、フラッシング現象抑止効果は非常に大きくなる。しかしながら、前記トナー搬送オーガの搬送力が低下する為、補給量を大きくすることが出来なくなる。この辺も多色画像形成装置の性能を考慮しトータル的にチューニングを施す必要のある部分であり、どの形態を採用するかは任意に決められるものである。また、全搬送路長に対する突起部の積算長さは様々な場合を想定すると最大で１５％くらいまでとしておくのが良い。

上述したように、本発明によれば、フラッシング現象の発生を押えることが可能となった。昨今の高画質化の流れからトナー粒径が小さくなり、回転ロータリの回転所要時間が短くなったことで、回転停止時にトナー搬送部に加わる衝撃が大きくなったとしても、トナーの液状化現象によってフラッシング現象の発生に至らなくなったのである。

こうして、現像器内部のトナーとキャリアの混合濃度が著しく変化してしまうこともなくなった。さらに、昨今の装置小型化＆低コスト化、高画質化＆高生産性という流れにおいて、特に高生産性を追求した、高速回転ロータリを有する多色画像形成装置においても、高画質化の追求に応じることを可能としている。また、そのような状況においてトナー補給の微少制御を行った場合においても、トナー搬送時間の短縮化の中で微少制御を行うことが可能となり、非常に高いレベルで高画質化と高速化を可能とした。さらに言うと、先述の通り、昨今高画質化の流れの中でトナー粒径が小さくなってきているが、本発明の各実施例を用いると、トナーのすり抜け問題の発生もなく、従来の例で見られたような搬送パイプと搬送スクリューとの間のクリアランスを小さくする手法を用いなくても良い。したがって先述のような搬送パイプと搬送スクリューの量産コストＵＰを招いてしまったり、トナーが融着してロックに至ったり、トナー塊が発生して画像レベルを落としてしまったり、実に様々な問題点の発生を未然に防ぐことが可能となった。

このように、昨今の高画質化＆高生産性という流れの中で、トナー粒径の小型化と回転ロータリの回転停止衝撃の増大に伴った、前記フラッシング現象の発生を押え、良好な高画質安定性を維持し続ける補給安定精度を達成することが可能となったのである。

本発明実施例における回動型現像体を備えた多色画像形成装置一例を示す断面図。本発明実施例における回動型現像体の動作を説明する断面図。本発明実施例における回動型現像体の駆動系統を説明する上視展開図。実施例１におけるトナー搬送路を説明する要部構成図。実施例２におけるトナー搬送路駆動系統を説明する上視展開図。実施例２におけるトナー搬送路を説明する要部斜視図。従来例における回動型現像体を備えた多色画像形成装置一例を示す断面図。

符号の説明

１、５１突起部
２、５２トナー補給パイプ
３、５３トナー搬送路
４、５４滑り軸受け
１０，６０トナー収容器
２０１ロータリ現像器
１０４、１２１５現像器

Claims

像担持体上に形成された静電像を現像する現像器と、前記現像器と連結して設けられたトナー搬送管と、前記トナー搬送管に外面が接しないように設けられ前記トナー搬送管内の補給トナーを搬送する搬送部材と、前記現像器及び前記トナー搬送管を複数保持し現像部を含む経路で回転する回転体と、有する現像装置において、
前記トナー搬送管に流路断面積が他の領域よりも狭くなる狭部を設け、この狭部によって前記回転体の回転に伴うトナーの移動を規制したことを特徴とする現像装置。
前記狭部を前記搬送部材の形状に対応して螺旋状に設けたことを特徴とする請求項１の現像装置。
前記現像器をトナー及びキャリアを含む現像剤にて現像する構成としたことを特徴とする請求項１又は２の現像装置。