JP2005352042A - 現像装置及び該現像装置を用いる画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】補給したキャリア及びトナーと装置内現像剤との撹拌を十分に行い、画像品質の低下等を防止することができる現像装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】感光体１と対向配置された現像ローラ２１と、現像ローラ２１の軸線に沿って延び互いに逆方向に現像剤を搬送する２本の搬送スクリュー２２，２３と、２本の搬送スクリュー２２，２３の間に設けられ、両端部に現像剤の連絡通路２４，２５が形成された仕切り板２６とを有し、現像剤を循環搬送させ、その搬送中に現像剤が前記現像ローラへ供給される現像装置４であって、現像剤を循環搬送させる通路に加えて副流路３０を設け、現像装置４に補給されるキャリアまたはトナーあるいはトナーとキャリアが混合された現像剤が副流路３０を通過してから現像ローラ２１へ供給される位置へ移動する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、２成分現像装置及び該現像装置を用いる画像形成装置に関するものである。

プリンタ、複写機、ファクシミリ、これらの少なくとも２つの機能を有する複合機等の画像形成装置において、トナーとキャリアからなる２成分現像剤を用いて静電潜像を現像する現像装置が多々用いられている。この種の画像形成装置は、トナーが画像形成とともに消費されるため、通常は容器に入れたトナーを順次供給し、容器内のトナーが無くなったら新しいトナー容器と交換してトナーを補充している。

一方、キャリアは消費されることはないが、画像形成の回数に伴ってその性能が劣化するため、ある程度の画像形成回数ごとに交換する必要がある。キャリア交換の一般的な方法としては、複写機においては専用のサービス担当者がキャリアの交換を実施する方法、プリンタではキャリアを内蔵した現像器をユニットごと新しいユニットに交換する方法などが一般的である。しかし、キャリアが劣化するまで使用し続けると、当初と劣化時とでの画像品質が明らかに違ってしまい画質の悪い記録物も多く提供してしまう問題がある。

そこで、最近では補給するトナーに予めキャリアを混合し、トナーとキャリアを順次現像装置に補給し、そして余剰現像剤を回収することで、安定した画像を継続して得られるようにした方法が提案され、そして実施されている。さらに、トナーとキャリアを別々に収納した容器からそれぞれ独立補給することも提案されている。

また、画像形成装置の現像装置としては２本搬送スクリュータイプのものがよく用いられており、この種の現像装置では像担持体にトナーを供給して現像する現像ローラを備えているとともに、この現像ローラの軸線と平行で互いに逆方向に現像剤を撹拌搬送する２本の搬送スクリューを有している。２本の搬送スクリューの間には、軸方向両端において連絡通路が形成された仕切り板が設けられており、この連絡通路を介して現像剤の受け渡しがなされるように構成されている。したがって、現像剤は各搬送スクリューに撹拌されつつ循環搬送され、現像ローラに近い搬送スクリューから現像ローラに供給される。

ところで、現像装置内に収容される現像剤は、帯電量（Ｑ／Ｍ）が不十分なトナーがあると、現像装置から飛散したり感光体の地肌部に付着して画像品質を劣化させたりする問題を発生させる。このため、現像装置に補給したトナーやキャリアは撹拌によるキャリアの摩擦帯電でそのキャリアに付着しているトナーの帯電量（Ｑ／Ｍ）を高めるようしている。しかし、所定レベルの画像品質を長期に渡って維持するようにキャリアを適量ずつ補給する装置の場合、キャリア補給直後の撹拌不足により上記問題が発生しやすかった。このため、キャリアは極めて微量ずつ補給しることが要求されるが、このような補給は技術的にもコスト的にも問題があった。すなわち、キャリアを単独で補給する場合が微量に制御して供給することがある程度の装備を要し、またトナーにキャリアを混合して供給する場合はトナー供給が優先されるため、キャリアの微量供給ができないケースも発生した。

また、近年、トナーの使用効率を高めて無駄な廃棄物を極力減らすことが環境保全上重要な技術となっている。このため、クリーニング装置で回収した回収トナーを現像装置へ搬送してリサイクルすることが求められている。かかるリサイクルにおいても回収トナーは、新しいトナーに比べて機械的及び電気的にダメージを受けて帯電性能が不安定になるため、補給直後はトナーとキャリアを十分に混合撹拌することが要求される。

ところが、上記構成の現像装置の場合、搬送スクリューは撹拌力よりも搬送力が主であるため、現像剤の撹拌不足になりやすい傾向にある。したがって、キャリア補給時及びリサイクルトナー補給時に撹拌不足による画像品質の低下が発生するという問題があった。

特開平７−１３４４８１号公報

このような問題を避けるため、特開平７−１３４４８１号公報には、補給する現像剤貯留部に搬送スクリューを設けて、補給する現像剤を予め十分な撹拌をすることで撹拌不足を補うようにする技術が提案されている。

しかしながら、現像剤貯留部に搬送スクリューを設けることは貯留部の構成が複雑になり、その位置や現像剤の補給方法にも制約を受けてしまい他の問題が発生するおそれがあった。

本発明は、上記した従来の事情に鑑み、補給したキャリア及びトナーと装置内現像剤との撹拌を十分に行い、画像品質の低下等を防止することができる現像装置及び画像形成装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するため、本発明は、像担持体と対向配置された現像ローラと、該現像ローラの軸線に沿って延び互いに逆方向に現像剤を搬送する２本の搬送スクリューと、該２本の搬送スクリューの間に設けられ、両端部に現像剤の連絡通路が形成された仕切り部材とを有し、現像剤を循環搬送させ、その搬送中に現像剤が前記現像ローラへ供給される現像装置において、前記現像剤を循環搬送させる通路に加えて副流路を設け、現像装置に補給されるキャリアまたはトナーあるいはトナーとキャリアが混合された現像剤が前記副流路を通過してから前記現像ローラへ供給される位置へ移動することを特徴している。

なお、本発明の現像装置において、前記副流路が前記現像ローラから遠い側の前記搬送スクリューの軸線方向と平行に延び、当該搬送スクリューに隣接して設けられていると、効果的である。

さらに、本発明の現像装置において、前記副流路が少なくとも一方の前記連絡通路に設けられていると、効果的である。
さらにまた、本発明の現像装置において、前記副流路に前記搬送スクリューより撹拌能力の高い撹拌スクリューを設けると、効果的である。

さらにまた、本発明の現像装置において、前記撹拌スクリューが円筒状部材の内部に螺旋状の羽根を設けて構成されると、効果的である。
さらにまた、本発明の現像装置において、前記撹拌スクリューが複数巻き分の螺旋状の羽根と、その外周に軸線方向に沿って設けたフィンとで構成されると、効果的である。

さらにまた、本発明の現像装置において、前記副流路の現像剤搬送速度が前記搬送スクリューの現像剤搬送速度より遅いと効果的である。
さらにまた、本発明の現像装置において、前記キャリアまたはトナーとキャリアを混合した現像剤を補給する場合、余剰現像剤を回収する回収部を循環搬送通路の現像剤循環方向において現像ローラから離れる位置から補給位置までの間に設けると、効果的である。

また、上記の目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、請求項１ないし８の何れか１項に記載の現像装置を用いて像担持体の表面に形成した静電潜像を現像することを特徴としている。

なお、本発明の画像形成装置において、転写後の像担持体に残留するトナー等を除去するクリーニング装置を設け、該クリーニング装置で回収したトナーを前記副流路上の補給部を介して現像装置に補給すると、効果的である。

請求項１の構成によれば、副流路において補給トナー等が充分な帯電量を得てから現像ローラに供給される位置へ移動するので、現像ローラへの供給時に充分な帯電量が得られないトナーが発生することを防止できる。

請求項２の構成によれば、副流路を搬送スクリューと平行に設けることにより、副流路の長さを充分に取ることが出きるため、撹拌混合を十分に行うことができる。但し、撹拌は十分にできるが、現像装置の配置スペースが増加するため、単色機の電子写真装置に有利な配置である。

請求項３の構成によれば、連絡通路に副流路を設ければ、現像装置の配置スペースが増加しないため、タンデム機などユニットを多数配置するカラー装置に有利である。

請求項４の構成によれば、副流路に前記搬送スクリューより撹拌能力の高い撹拌スクリューを設けるので、補給トナー等に対し搬送スクリューの撹拌不足を補うことができる。

請求項５の構成によれば、撹拌スクリューが円筒状部材の内部に螺旋状の羽根を設けて構成されるので、副流路での撹拌能力を高められる。
請求項６の構成によれば、撹拌スクリューが複数巻き分の螺旋状の羽根と、その外周に軸線方向に沿って設けたフィンとで構成されるので、副流路での撹拌能力を高められる。

請求項７の構成によれば、副流路の現像剤搬送速度が前記搬送スクリューの現像剤搬送速度より遅いので、副流路での撹拌能力を高められる。
請求項８の構成によれば、キャリアまたはトナーとキャリアを混合した現像剤を補給する場合、余剰現像剤を回収する回収部を循環搬送通路の現像剤循環方向において現像ローラから離れる位置から補給位置までの間に設けるので、補給したトナー等がすぐに排出されることを防止できる。

請求項９の構成によれば、上記効果が得られる画像形成装置を提供することができる。
請求項１０の構成によれば、回収トナーを再使用する画像形成装置においても副流路で十分に撹拌して画像品質の悪化等を抑えることができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。
図１は、本発明に係る画像形成装置としてのレーザプリンタの概略を示す説明図であって、該プリンタは像担持体としてドラム状の感光体１を有し、感光体１は図１における時計方向に回転駆動され、このとき帯電ローラ２によって表面が所定の極性に均一に帯電される。次いでその帯電面に、レーザ書き込み装置３から出射する光変調されたレーザビームＬが照射される。これによって感光体１上に静電潜像が形成され、その静電潜像が現像装置４によってトナー像として可視像化される。

一方、装置本体下部側に設けられた給紙装置５から、例えば転写紙より成る記録材Ｐが給送され、その記録材Ｐがレジストローラ６を介して感光体１と転写ローラ７の間に送り込まれる。この転写ローラ７に対し、感光体１上のトナーと逆極性の電圧が印加され、これによって感光体１上のトナー像が記録材Ｐ上に転写される。記録材Ｐに転写されず、感光体１上に残された転写残トナーは、クリーニング装置８によって除去され、さらに除電装置９によって感光体１上に残された残留電荷が除去される。なお、クリーニング装置８によって除去されて回収されたトナーはリサイクル路１３を介して現像装置４へ搬送される。

このようにしてトナー像が形成された記録材Ｐは、搬送ベルト１０を介して定着装置１１を送られ、このときその記録材Ｐ上に定着され、定着を終えた記録材Ｐは排紙トレイ１２上に排出される。

上記現像装置４は、２成分現像装置であって、図２ないし図４に示すように、現像ケーシング２０には感光体１に対向配置される現像ローラ２１、現像剤を撹拌搬送して現像ローラ２１に供給する２本の撹拌スクリュー２２，２３が設けられている。２本の搬送スクリュー２２、２３は、搬送オーガと呼ばれる螺旋状のフィンを持ったスクリューであって、互いにほぼ平行に並列配置されている。この搬送スクリュー２２，２３の間には、図４に示すように、長手方向両端が連絡通路２４，２５となる仕切り板２６が設けられ、さらに搬送スクリュー２２，２３が図３の矢印方向、すなわち、搬送スクリュー２２が時計方向、搬送スクリュー２３が反時計方向にそれぞれ回転駆動することにより収納されている現像剤が図４の矢印Ｅ，Ｇ方向へ撹拌されつつ搬送される。このとき、連絡通路２４，２５に達した現像剤は隣の搬送スクリューへ移動することにより現像剤がループ状となる循環路を搬送される。この２本の搬送スクリュー２２，２３と仕切り板２６とで循環搬送部を構成している。そして、現像ローラ２１には搬送スクリュー２２によって搬送されている現像剤が磁力によって吸着され供給される。現像ローラに吸い上げられた現像剤は、ドクターブレード２７によって層厚を均一にされた後、感光体上の静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成する。

このように構成される現像装置は、十分な撹拌が要求されるリサイクルトナーやキャリア補給がされたとき、撹拌不足になるおそれがある。すなわち、トナーやキャリアは循環搬送部において現像ローラ２１からなるべく遠い位置から補給するが、搬送スクリュー２２，２３は現像剤を概ね水平方向に押して移動させており、現像剤が上下方向に移動が少ない。上下方向の移動が少ないと、現像装置４に対して上から供給される補給トナー等は既に収納されている現像剤との混合が不十分のまま現像ローラ２１に供給されてしまい、無帯電や逆帯電のトナーが生じてこれらのトナーが現像装置外に飛散されたり、非画像部に付着して地肌汚れを招いたりしてしまう。

そこで、本実施形態の現像装置４では上記撹拌搬送部に加えて現像ローラ２１から遠い搬送スクリュー２３の外側に隣接した副流路３０を設けている。副流路３０には、搬送スクリュー２３と軸線が平行な軸線の撹拌スクリュー３１が設けられている。この撹拌スクリュー３１は、上記搬送スクリューより撹拌能力が高いもの、特に上下の現像剤を撹拌混合の能力の高いものが用いられている。本実施形態では、図５に示すように、両端に軸があり、その軸間には円筒部材としての円筒パイプ３２の内壁に沿って固定した螺旋状の羽根３３を固定して構成したものである。この撹拌スクリュー３１は、上記搬送スクリュー２２，２３と比べて搬送力は劣るもののも円筒パイプ３２内で上下の現像剤が混合され撹拌力が優れている。

また、撹拌スクリュー３１は図６に示すように、円筒パイプ３２の代わりに複数本の軸線方向に延びるフィン３４に複数巻きの羽根３３を固定したものでもよく、この撹拌スクリュー３１も上記と同様に現像剤を上下方向に撹拌混合することができる。

このように副流路３０を設けた現像装置４は、副流路３０で現像剤を十分に撹拌することができるので、補給するトナー、キャリアの現像装置４への補給位置は副流路３０上における現像剤移動方向上流側、例えば符号Ｉで示す位置が有効である。また、現像装置４内での現像剤の流れについて説明すると、循環搬送部では図４に示すように、現像剤が矢印Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈの順、すなわち時計方向に流れ、そして搬送スクリュー２３で搬送されている現像剤の一部が矢印Ｊで示すように副流路３０へ流れ、ここで補給されたトナーやキャリアと十分に撹拌された後、矢印Ｋに示すように循環搬送部に合流する。なお、副流路の撹拌スクリュー３１における現像剤の搬送速度は搬送スクリュー２２，２３のそれより遅くすることで、その分撹拌時間が長くなり現像剤を十分に撹拌することができる。

かくして、補給されるトナーやキャリアは副流路３０で現像剤と十分に撹拌された後、循環搬送部に送られて現像ローラ２１に供給されるので、十分な帯電量が得られないトナーが供給されることが殆どなくなり地肌汚れ等を防止することができる。

図７は、本発明の他の実施形態を示す現像装置４の平面説明図で、本実施形態では搬送スクリュー２２，２３の連絡通路に第１副流路５０及び第２副流路５１を設けている。各副流路５０，５１には、図８に示すように、連絡通路に沿い搬送スクリュー２２、２３と直交する回転軸に撹拌羽根５３を固定して構成した撹拌スクリュー５２を設けている。この実施形態では、２本の搬送スクリュー２２，２３の間隔を広げると、第１及び第２副流路５０，５１を長くすることができるため、撹拌の面からはきわめて有効と言える。

本実施形態の場合、トナー等の補給位置は搬送スクリュー２３上の適宜位置であり、ここで補給されたトナーは第１副流路５０を通って搬送スクリュー２２側に移動し現像ローラ２１に供給される。よって、撹拌不足のトナーが現像ローラ２１に供給されることを防止することができる。なお、本例は副流路を２ヶ所設けているが、副流路は第１副流路５０だけ設けたものであってもよい。

次に、キャリア補給装置６０とトナー補給装置７０の一例を図９により説明する。
キャリア補給装置６０とトナー補給装置７０は、それぞれ収納容器６１，７１を有し、収納器から排出されるキャリア及びトナーは移送管６２，７２に落され、移送管６２，７２にはそれぞれ搬送コイル（図示せず）が内蔵され、該コイルがモータ６３，７３によって回転駆動されることによりキャリア及びトナーが補給部Ｉから現像装置４に補給される。なお、キャリア補給装置６０とトナー補給装置７０はコイルではなく、粉体ポンプの吐出力または吸引力により搬送するものを用いてもよく、粉体ポンプを用いれば移送径路にフレキシブルパイプを使用できるので、収納容器の設置位置の自由度が大幅に向上する。さらに、収納容器６１，７１にフレキシブル容器を使用でき、また搬送するトナー等に対しても無用なストレスを与えない等の利点が得られる。

また、キャリアを単独で供給するもしくはトナーにキャリアを混合させて供給する方式を採用した現像装置４の場合、キャリアは消費されないため余剰の現像剤を回収する必要がある。このため、図２〜図４で示す実施形態では現像ローラ２１よりも下流側で供給位置Iよりも上流側、すなわち、現像ローラ２１と供給位置Ｉの間に余剰となった現像剤を回収する開口２８を図１０に示すように、現像ケーシング２０の側壁に設けている。開口２８の形状は丸、長方形、三角と任意であり、開口２８からあふれ出た現像剤は搬送路を介して図２に示す回収容器１４に回収される。したがって、回収位置を補給された現像剤が使用されずに回収されることが防止できる。

また、図７の実施形態においては、余剰となった現像剤を回収する回収口（図示せず）が現像ローラ２１と供給位置Ｉの間に設けることで、補給された現像剤が直ちに回収されることがない。

本発明の画像形成装置の全体構成を示す概略図である。 本発明の一実施形態を示す現像装置の斜視説明図である。 図２に示す現像装置の構造を示す正面断面説明図である。 図２に示す現像装置の構造を示す平面断面説明図である。 撹拌スクリューの一例を示す正面及び平面断面説明図である。 撹拌スクリューの他の例を示す正面及び平面断面説明図である。 本発明の他の実施形態を示す現像装置の平面断面説明図である。 図７の実施形態に用いる撹拌スクリューの斜視説明図である。 トナー及びキャリア補給装置を示す斜視説明図である。 現像剤回収部を示す断面説明図である。

符号の説明

１ 感光体
４ 現像装置
２０ 現像ケーシング
２１ 現像ローラ
２２，２３ トナー収納容器
２４，２５ 連絡通路
２６ 仕切り板
３０，５０，５１ 副流路
３１，５２ 撹拌スクリュー
３２ 円筒パイプ
３３，５３ 羽根
３４ フィン

Claims (10)

1. 像担持体と対向配置された現像ローラと、該現像ローラの軸線に沿って延び互いに逆方向に現像剤を搬送する２本の搬送スクリューと、該２本の搬送スクリューの間に設けられ、両端部に現像剤の連絡通路が形成された仕切り部材とを有し、現像剤を循環搬送させ、その搬送中に現像剤が前記現像ローラへ供給される現像装置において、
   前記現像剤を循環搬送させる通路に加えて副流路を設け、現像装置に補給されるキャリアまたはトナーあるいはトナーとキャリアが混合された現像剤が前記副流路を通過してから前記現像ローラへ供給される位置へ移動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、前記副流路が前記現像ローラから遠い側の前記搬送スクリューの軸線方向と平行に延び、当該搬送スクリューに隣接して設けられていることを特徴とする現像装置。
3. 請求項１に記載の現像装置において、前記副流路が少なくとも一方の前記連絡通路に設けられていることを特徴とする現像装置。
4. 請求項１に記載の現像装置において、前記副流路に前記搬送スクリューより撹拌能力の高い撹拌スクリューを設けたことを特徴とする現像装置。
5. 請求項４に記載の現像装置において、前記撹拌スクリューが円筒状部材の内部に螺旋状の羽根を設けて構成されることを特徴とする現像装置。
6. 請求項４に記載の現像装置において、前記撹拌スクリューが複数巻き分の螺旋状の羽根と、その外周に軸線方向に沿って設けたフィンとで構成されることを特徴とする現像装置。
7. 請求項１ないし４の何れか１項に記載の現像装置において、前記副流路の現像剤搬送速度が前記搬送スクリューの現像剤搬送速度より遅いことを特徴とする現像装置。
8. 請求項１に記載の現像装置において、前記キャリアまたはトナーとキャリアを混合した現像剤を補給する場合、余剰現像剤を回収する回収部を循環搬送通路の現像剤循環方向において現像ローラから離れる位置から補給位置までの間に設けたことを特徴とする現像装置。
9. 請求項１ないし８の何れか１項に記載の現像装置を用いて像担持体の表面に形成した静電潜像を現像することを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項９に記載の画像形成装置において、転写後の像担持体に残留するトナー等を除去するクリーニング装置を設け、該クリーニング装置で回収したトナーが前記副流路を通過してから前記現像ローラへ供給される位置へ移動することを特徴とする画像形成装置。
    

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