JP2005091540A - 現像装置，イメージングカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 薄層形成部材が現像ローラの下側に配置された構成であっても，バッファ内のトナー液面をほぼ均一にするとともに，パッキング現象を防止することができる現像装置，イメージングカートリッジ及び画像形成装置を提供すること。
【解決手段】 本発明の現像装置１４は，現像剤を収容するバッファ部３４と，バッファ部３４内の現像剤に部分的に接し，静電潜像担持体１１を現像剤で現像する現像ローラ３１と，バッファ部３４内に設けられ，バッファ部３４内の現像剤を現像ローラ３１に供給する供給ローラ３６と，バッファ部３４内に供給ローラ３６とは非接触で設けられ，回転することによりバッファ部３４内の現像剤を撹拌する撹拌部材３５とを有し，撹拌部材３５の上端が，供給ローラ３６の上端より上方に位置するものである。
【選択図】 図２

Description

本発明は，プリンタ，コピー機等の画像形成装置およびそれに用いられる現像装置，イメージングカートリッジに関する。さらに詳細には，バッファ内に現像剤を収容する現像装置と，その現像装置を有するイメージングカートリッジ及び画像形成装置に関するものである。

従来より，画像形成装置に用いられ，像担持体に形成された静電潜像をトナーによって現像するための現像装置として，例えば，現像ローラの周囲に一時的にトナーを貯めるバッファ部が設けられ，新トナーを貯留するホッパをその現像装置の上方に設けたものがある。このような構成の現像装置では，バッファ部のトナーが減少するとトナー補給信号が発信され，それに応じてホッパ内のトナーが現像ローラの軸方向に沿って補給される。補給された新しいトナーはバッファ部において古いトナーと混合され，現像ローラに供給される。この構成では，バッファ内のトナー液面が，特に軸方向において不安定となりやすく，混合性低下による背景カブリや濃度ムラが発生しやすい。

あるいは，ホッパとバッファ部とを一体的に配置し，それらの間を常にトナーが循環するようにしたものもある。ホッパとバッファ部のトナーは常時混合され，均らされて現像ローラに供給される。この構成では，初めのうちはトナー劣化が小さいが，使用に従って全体的にトナー劣化の影響が現れ，トナーの大径化や劣化トナー等の原因による画像カブリが発生しやすい。

そこで，従来より，バッファ部に設けた供給ローラや撹拌部材等にさまざまな工夫を加えて，現像剤担持体へのトナー供給ができるだけ均一に行われるようにしている（例えば，特許文献１，特許文献２参照。）。これらの文献に記載の装置によれば，供給ローラの軸方向へのトナーの搬送と，軸に垂直な方向へのトナーの撹拌とが，ともに行われるように工夫されている。そして，バッファ部のトナー量を調整して，適切な現像が行われるようにしている。
特開平１０−２０７２１６号公報（第３−４頁） 特開平６−３９５１号公報（第３−５頁，第３−４図）

しかしながら，前記した従来の現像装置では，撹拌されるのは撹拌部材の比較的周辺にあるトナーのみである。そのため，撹拌部材からやや離れた位置にトナーの流動を妨げる構成がある場合，例えば，薄層形成部材が現像ローラの下側に配置された構成では，十分な撹拌が行われるとは言えない。薄層形成部材によって折り返されたトナーの流れが，供給ローラや撹拌部材の下側に回り込んで溜まりやすく，パッキング現象と呼ばれる強い凝集状態となるおそれがある。さらには，その凝集状態となったトナーによって回転トルクが増大することによって，ギアや供給ローラ等が破損するおそれがあった。

本発明は，前記した従来の現像装置，あるいはその現像装置を有するイメージングカートリッジや画像形成装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，薄層形成部材が現像ローラの下側に配置された構成であっても，バッファ内のトナー液面をほぼ均一にするとともに，パッキング現象を防止することができる現像装置，イメージングカートリッジ及び画像形成装置を提供することにある。

この課題の解決を目的としてなされた現像装置は，現像剤を収容するバッファと，バッファ内の現像剤に部分的に接し，像担持体を現像剤で現像する現像ローラと，バッファ内に設けられ，バッファ内の現像剤を現像ローラに供給する供給ローラと，バッファ内に供給ローラとは非接触で設けられ，回転することによりバッファ内の現像剤を撹拌する撹拌部材とを有し，撹拌部材の上端が，供給ローラの上端より上方に位置するものである。

本発明の現像装置によれば，バッファ内の現像剤は供給ローラによって現像ローラに供給され，現像ローラによって像担持体が現像される。このとき，撹拌部材を有するので，その回転によってバッファ内の現像剤が撹拌される。この撹拌部材は供給ローラとは非接触であるので供給ローラの回転を妨げることはない。さらに，撹拌部材の上端が供給ローラの上端より上方に位置するので，供給ローラより上方でバッファ内の現像剤が撹拌される。これにより，例えば上方にホッパを備え，上方から新しい現像剤が供給される構成の現像装置であっても，古い現像剤と撹拌されてから供給ローラに供給される。すなわち，供給ローラは，ムラのないスムーズな回転が可能となる。従って，薄層形成部材が現像ローラの下側に配置された構成であっても，バッファ内のトナー液面をほぼ均一にするとともに，パッキング現象を防止することができる。

さらに，本発明では，バッファ内の所定の高さレベルにおける現像剤の有無を検知する現像剤センサを有し，現像剤センサによる検知対象の高さレベルが，撹拌部材の上端から供給ローラの上端までの範囲内にあることが望ましい。
このようにすれば，現像剤センサによる検出結果に基づいて，現像剤の液面が撹拌部材の上端から供給ローラの上端までの範囲内にあるようにすることができる。それにより，撹拌部材による撹拌効果をより大きくすることができる。

さらに，本発明では，撹拌部材は，回転軸と，回転軸に斜めに取り付けられた羽根部材とを有することが望ましい。
このようにすれば，回転軸の回転によって羽根部材が回転する。ここで，羽根部材が回転軸に対して斜めに取り付けられているので，その両端部が交互に上下し，現像剤をジグザグに撹拌できる。従って，現像剤は長手方向に均されるとともに，深さ方向にも撹拌される。
さらに，本発明は，現像ローラと供給ローラとの最近接位置よりも現像ローラの回転方向の下流の位置にて現像ローラ上の現像剤層の厚さを規制する規制部材を有するものにおいて特に効果を発揮する。

また本発明は，現像装置を有するイメージングカートリッジであって，現像装置は，現像剤を収容するバッファと，バッファ内の現像剤に部分的に接し，像担持体を現像剤で現像する現像ローラと，バッファ内に設けられ，バッファ内の現像剤を現像ローラに供給する供給ローラと，バッファ内に供給ローラとは非接触で設けられ，回転することによりバッファ内の現像剤を撹拌する撹拌部材とを有し，撹拌部材の上端が，供給ローラの上端より上方に位置することを特徴とするイメージングカートリッジにも及ぶ。

また本発明は，現像装置を有するイメージングカートリッジを装着して画像形成を行う画像形成装置であって，現像装置は，現像剤を収容するバッファと，バッファ内の現像剤に部分的に接し，像担持体を現像剤で現像する現像ローラと，バッファ内に設けられ，バッファ内の現像剤を現像ローラに供給する供給ローラと，バッファ内に供給ローラとは非接触で設けられ，回転することによりバッファ内の現像剤を撹拌する撹拌部材とを有し，撹拌部材の上端が，供給ローラの上端より上方に位置することを特徴とする画像形成装置にも及ぶ。

本発明の現像装置，イメージングカートリッジ及び画像形成装置によれば，薄層形成部材が現像ローラの下側に配置された構成であっても，バッファ内のトナー液面をほぼ均一にするとともに，パッキング現象を防止することができる。

「第１の実施の形態」
以下，本発明を具体化した第１の実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本実施の形態は，図１に示す画像形成装置１及び画像形成装置１に備えられた現像装置に本発明を適用したものである。

本実施の形態の画像形成装置１は，図１にその概略を示すように，タンデム構成のカラープリンタである。ＹＭＣＫ各色の画像形成用の構成が中間転写ベルト１０に沿って並べられている。その各色の構成は，それぞれの静電潜像担持体１１の周囲に，帯電装置１２，露光装置１３，現像装置１４，クリーナ装置１５が配置されたものである。また，図中右方には，２次転写装置１６，定着装置１７等が配置されている。さらに，中間転写ベルト１０の図中上方には，各色のトナーを貯留して各現像装置１４に供給するためのホッパ１８が，各色の画像形成用構成に対応してそれぞれ設けられている。ここで，現像装置１４は，画像形成装置１に対して脱着可能なようにカートリッジ化されており，イメージングカートリッジとして機能する。なお，イメージングカートリッジには，さらに静電潜像担持体１１を含むようにしてもよい。また，ホッパ１８をも含んでもよい。

この画像形成装置１の全体の動作を簡単に説明する。この画像形成装置１は，プリント信号を受信すると印刷動作を開始する。静電潜像担持体１１は図中矢印で示したように回転し，帯電装置１２によって一様に帯電される。次に，露光装置１３によって静電潜像担持体１１の表面に静電潜像が形成され，その静電潜像が現像装置１４によって各色のトナーで現像される。その各色のトナー像は中間転写ベルト１０に順次転写され，中間転写ベルト１０上で重ね合わされる。さらに，その重ね合わされたトナー像は，２次転写装置１６によって用紙に転写され，定着装置１７によって定着される。このようにしてカラー画像が形成された用紙は，機外へ排出される。中間転写ベルト１０にトナー像を転写した後の静電潜像担持体１１はさらに回転し，クリーナ装置１５によって転写残りトナーが回収され，次の画像形成に備える。

次に，現像装置１４及びホッパ１８について詳しく説明する。現像装置１４とホッパ１８とは，図２に示すように，トナー供給管２１によって接続されている。トナー供給管２１は，図中奥行き方向である長手方向の一端部（手前側または奥側）に設けられる。ホッパ１８内にはトナー供給管２１の図中上側（ホッパ１８側）の開口部へ向かって，長手方向にトナーを搬送する搬送スクリュー２２が設けられている。また，ホッパ１８内には，トナーを撹拌し搬送スクリュー２２側へ導く撹拌ヘラ２３も設けられている。

現像装置１４には，静電潜像担持体１１に隣接して現像ローラ３１が設けられている。さらに，トナー供給管２１の図中下側（現像装置１４側）の開口部に連通して，トナーを一時保管する格納部３２が設けられている。また，格納部３２には，トナーを長手方向に搬送する補給ローラ３３が設けられている。また，格納部３２の図中下部にはトナーを貯めるバッファ部３４が設けられ，そのバッファ部３４内に撹拌部材３５と供給ローラ３６とが設けられている。さらに，現像ローラ３１の周囲には，図中下部に薄層形成部材３７が，図中上部にはトナー除電部材３８がそれぞれ設けられている。さらに，バッファ部３４内には，トナー液面を検出するための液面レベル検出器３９が設けられている。

格納部３２は，ホッパ１８からトナー供給管２１を介して供給されたトナーを一時的に格納する部分である。補給ローラ３３は，格納部３２に格納されたトナーを長手方向へ搬送しつつバッファ部３４に補給する。これにより，長手方向の一端部にあるトナー供給管２１の開口部から供給されたトナーを，長手方向にほぼ均一にしてバッファ部３４に補給することができる。バッファ部３４は，その内部に現像ローラ３１を有し，新たに供給されたトナーと残っている古いトナーとを混合して，液面がほぼ均一になるように均すための部分である。

撹拌部材３５は，図３，図４に示すように，複数の楕円板形状の楕円羽根３５ａを，長軸を傾けて互いに平行になるように回転軸３５ｂに取り付けたものである。この撹拌部材３５をその軸端方向から見ると，図２に示すように，円形に見える。また，撹拌部材３５の楕円羽根３５ａの上端部は，供給ローラ３６の外形上端部より図中上方に配置され，撹拌部材３５の楕円羽根３５ａの下端部は，供給ローラ３６の外形上端部より図中下方に配置される。また，撹拌部材３５と供給ローラ３６とは非接触に配置される。

供給ローラ３６は，バッファ内のトナーを現像ローラ３１の表面に供給するものである。薄層形成部材３７は，現像ローラ３１の表面のトナー量が適量となるように規制するとともに，トナーを帯電させる。また，トナー除電部材３８は，静電潜像担持体１１に供給されずに現像ローラ３１の表面に残ったトナーを除電し，バッファ部３４に戻す。液面レベル検出器３９は，光透過式のセンサであり，発光部と受光部とが対向して配置されてその間のトナー液面の有無が検出される。この液面レベル検出器３９は，図中上下方向に所定の検出可能域を有し，その上端は撹拌部材３５の楕円羽根３５ａの上端部，下端は撹拌部材３５の回転軸３５ｂの上端部に対応する位置に配置される。すなわち，液面レベル検出器３９は，トナー液面がこの範囲内にあるかどうかを検出する。

次に，この現像装置１４及びホッパ１８によるトナー供給方法について説明する。ホッパ１８内のトナーは，撹拌ヘラ２３によって撹拌されるとともに，搬送スクリュー２２側へ導かれる。さらに，搬送スクリュー２２によってトナーは，トナー供給管２１の開口部へ向かってホッパ１８の長手方向に搬送される。現像装置１４では，バッファ部３４のトナー量が減少すると，ホッパ１８に供給信号が送信される。供給信号を受信したホッパ１８は搬送スクリュー２２を駆動し，トナー供給管２１を通ってトナーが供給される。

トナー供給管２１中に送られたトナーはその中を落下し，一旦格納部３２に貯められる。そして，補給ローラ３３によって長手方向に搬送され，順次バッファ部３４に補給される。バッファ部３４に補給されたトナーは，撹拌部材３５によって撹拌される。撹拌部材３５の楕円羽根３５ａは斜めに取り付けられているので，回転軸３５ｂの回転により長軸方向の両端部が交互に上下し，トナーをジグザグに撹拌する。これにより，トナーは斜め方向に撹拌されるので，長手方向に均されるとともに，深さ方向にも撹拌される。

さらに，撹拌されたトナーは供給ローラ３６の回転によって運ばれ，現像ローラ３１の表面に供給される。現像ローラ３１の表面のトナー量は薄層形成部材３７によって規制され，余分のトナーは供給ローラ３６の下方に逆流される。逆流されたトナーは撹拌部材３５の撹拌範囲内へ押し戻されるので，特定の箇所に凝集されることはない。

さらに，液面レベル検出器３９によって液面レベルが検出され，撹拌部材３５の楕円羽根３５ａの上端部から回転軸３５ｂの上端部までの間にトナー液面があるように補給調整される。これは，トナー液面が上がりすぎて撹拌部材３５が完全にトナーに埋まると撹拌効果が半減するからである。あるいは，トナー液面が下がりすぎて撹拌部材３５の半分以上が出てしまうと，実質的に撹拌できないからである。

以上詳細に説明したように，本実施の形態によれば，現像装置に撹拌部材３５を設けたので，トナーは斜め方向に撹拌される。このとき，トナー液面が撹拌部材３５の楕円羽根３５ａの上端部から回転軸３５ｂの上端部までの間にあるように調整されるので，トナーは長手方向に均されるとともに，深さ方向にも撹拌される。従って，薄層形成部材３７が現像ローラ３１の下部に配置された構成であっても，バッファ部３４内のトナー液面をほぼ均一にして，パッキング現象を防止することができる現像装置１４及び画像形成装置１となっている。

「第２の実施の形態」
以下，本発明を具体化した第２の実施の形態について，図５を参照しつつ詳細に説明する。本実施の形態は，第１の実施の形態の画像形成装置１のホッパ１８の構成がやや異なるのみである。第１の実施の形態と同一の構成については，同一の符号を付し説明を省略する。

本実施の形態の画像形成装置１では，ホッパ４１は格納部３２の上面に直接接続されている。ホッパ４１内には撹拌羽根４２が設けられている。ホッパ４１から格納部３２へのトナー補給はシャッタ機構等によって制御され，バッファ部３４内のトナー液面は液面レベル検出器３９の検出範囲内になるようにされている。現像装置１４内の構成は第１の実施の形態と同様であり，同様の作用効果が得られる。

従って，本実施の形態でも，第１の実施の形態と同様に，薄層形成部材３７が現像ローラ３１の下部に配置された構成であっても，バッファ部３４内のトナー液面をほぼ均一にして，パッキング現象を防止することができる現像装置１４及び画像形成装置１となっている。

なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。
例えば，上記の実施の形態では，タンデム方式カラープリンタとしたが，タンデム方式に限らないし，モノクロプリンタでもよい。また，コピー機やファクシミリ等の他の画像形成装置にも適用できる。また，現像装置１４以外の画像形成装置１の構成部分は一例であり，トナーによって画像を形成するための構成であればどのようなものでもかまわない。
また例えば，ホッパ１８，１９の形状やホッパ１８，１９内のトナー搬送方法は，上記の実施の形態に限らずどのようなものでもよい。
また例えば，上記の実施の形態では液面レベル検出器３９は光透過式であるとしたが，これに限らず，光反射方式，メカ検知方式，磁気を利用した各方式等を使用してもよい。

本実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 現像装置及びホッパを示す断面図である。 撹拌装置を示す斜視図である。 撹拌装置を示す側面図である。 第２の実施の形態に係る現像装置及びホッパを示す断面図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
１１ 静電潜像担持体（像担持体）
１４ 現像装置（イメージングカートリッジ）
３１ 現像ローラ
３４ バッファ部
３５ 撹拌部材
３５ａ 楕円羽根（羽根部材）
３５ｂ 回転軸
３６ 供給ローラ
３７ 薄層形成部材（規制部材）
３９ 液面レベル検出器（現像剤センサ）

Claims (6)

1. 現像剤を収容するバッファと，
   前記バッファ内の現像剤に部分的に接し，像担持体を現像剤で現像する現像ローラと，
   前記バッファ内に設けられ，前記バッファ内の現像剤を前記現像ローラに供給する供給ローラと，
   前記バッファ内に前記供給ローラとは非接触で設けられ，回転することにより前記バッファ内の現像剤を撹拌する撹拌部材とを有し，
   前記撹拌部材の上端が，前記供給ローラの上端より上方に位置することを特徴とする現像装置。
2. 請求項１に記載する現像装置において，
   前記バッファ内の所定の高さレベルにおける現像剤の有無を検知する現像剤センサを有し，
   前記現像剤センサによる検知対象の高さレベルが，前記撹拌部材の上端から前記供給ローラの上端までの範囲内にあることを特徴とする現像装置。
3. 請求項１または請求項２に記載する現像装置において，
   前記撹拌部材は，回転軸と，前記回転軸に斜めに取り付けられた羽根部材とを有することを特徴とする現像装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載する現像装置において，
   前記現像ローラと前記供給ローラとの最近接位置よりも前記現像ローラの回転方向の下流の位置にて前記現像ローラ上の現像剤層の厚さを規制する規制部材を有することを特徴とする現像装置。
5. 現像装置を有するイメージングカートリッジにおいて，前記現像装置は，
   現像剤を収容するバッファと，
   前記バッファ内の現像剤に部分的に接し，像担持体を現像剤で現像する現像ローラと，
   前記バッファ内に設けられ，前記バッファ内の現像剤を前記現像ローラに供給する供給ローラと，
   前記バッファ内に前記供給ローラとは非接触で設けられ，回転することにより前記バッファ内の現像剤を撹拌する撹拌部材とを有し，
   前記撹拌部材の上端が，前記供給ローラの上端より上方に位置することを特徴とするイメージングカートリッジ。
6. 現像装置を有するイメージングカートリッジを装着して画像形成を行う画像形成装置において，前記現像装置は，
   現像剤を収容するバッファと，
   前記バッファ内の現像剤に部分的に接し，像担持体を現像剤で現像する現像ローラと，
   前記バッファ内に設けられ，前記バッファ内の現像剤を前記現像ローラに供給する供給ローラと，
   前記バッファ内に前記供給ローラとは非接触で設けられ，回転することにより前記バッファ内の現像剤を撹拌する撹拌部材とを有し，
   前記撹拌部材の上端が，前記供給ローラの上端より上方に位置することを特徴とする画像形成装置。

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