JP2007140284A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナーの追加補給が可能であり、補給したトナーをトナー収納室内で均一に分散できる現像装置を提供する。
【解決手段】攪拌部材３０は、ローラ収納室内のトナーを攪拌するものであり、攪拌部材軸３０ａに沿って延びるように攪拌羽根３０ｂが設けられ、攪拌羽根３０ｂには攪拌羽根３０の長手方向において、その中心線を線対称として隣接する開口部が同一の長方形状の開口部３０ｃと開口間３０ｄとが交互に形成されており、開口部３０ｃの幅は２〜１０ｍｍに形成され、開口間３０ｄの幅は２ｍｍ以上に選ばれている。
【選択図】図３

Description

この発明は現像装置に関し、例えば、複写機やプリンタなどに含まれている印刷装置に装着する現像装置に関する。

複写機やプリンタなどに設けられている印刷装置には、現像装置が装着されている。現像装置は、トナー収納室と供給ローラと現像ローラとが１つの筐体内に収納されており、トナーを消耗したときには、現像装置を廃棄して新たな現像装置を購入して印刷装置に装着している。しかし、近年の環境意識の高まりから、従来は使い捨てであった現像装置にトナーを追加補給可能な長寿命の現像装置の必要性が高まってきている。

現像装置にトナーの追加補給するとき、追加補給したトナーをトナー収納室内に残されているトナーと十分に混ぜながら、紙の幅方向に均一に分散させる必要がある。大型の現像装置であれば、トナー収納室内に攪拌スクリューを内蔵して、トナーを均一に分散させることは可能であるが、小型の現像装置内に攪拌スクリューを内蔵させることは困難である。特に、最近では、省スペースなどの要求から現像装置の小型化が進んできており、トナーを紙の幅方向に均一に分散させるのが困難になってきている。

そこで、特開２００１-１００５００号公報（特許文献１）には、攪拌スクリューに代えて、複数の開口を形成したトナー攪拌シートを回転軸に取り付け、トナー収納室内で回転させることでトナーを均一に分散させることが記載されている。

また、特開平１１−３１１８９５号公報（特許文献２）には、回転方向に対して傾いた縁を有し、軸方向に長孔を有する矩形状フィルムを回転させてトナーを攪拌する攪拌パドルを現像剤収納容器に設けた例について記載されている。
特開２００１-１００５００号公報（段落番号００６６〜００６８、図２） 特開平１１−３１１８９５号公報（段落番号０００５、図２）

特許文献１に記載されている例は、トナーを追加補給する構成になっていない。すなわち、トナー攪拌シートに形成されている開口部の幅や開口部間の幅が広く、開口部の数も少ないため、追加補給により偏ったトナーを紙の幅方向に均一に分散させることができない。このため、現像装置の幅方向の一部に劣化トナーが滞留しやすくなり、本来画像が形成されない用紙上にトナーが付着してしまい、いわゆるカブリが生じるという問題がある。

また、特許文献２では、攪拌パドルの長手方向を中心にして線対称に平行四辺形の開口部を多数設けて現像装置の幅方向の中央部にトナーを多く集めるようにしている。しかし、このような構成では、トナーの追加補給を行って耐久試験を行った際には、平行四辺形の開口部が攪拌パドルの長手方向を中心にして線対称に中心を向くように形成されているため、補給トナーが幅方向の中央部に集中する。このため、現像装置の両端部に劣化トナーが滞留しやすく、両端部がカブリやすいなどの問題を生じる。さらに、特許文献２の構成では、トナーが現像装置の幅方向の中央に集まっていくため、トナー量検知を行う際に、トナー収納室の上部が均一とならず、誤検知してしまう問題もある。

そこで、この発明の目的は、トナーの追加補給が可能であり、補給したトナーをトナー収納室内で均一に分散できる現像装置を提供することである。

この発明は、トナーの追加補給が可能な現像装置であって、トナーが補給されるトナー収納室と、トナー収納室内で前記長手方向に延びるように回転可能に設けられ、トナー収納室内のトナーを攪拌するための攪拌部材とを備え、攪拌羽根は、長手方向に沿って、半径方向に伸びるように形成された複数の開口間と、複数の開口間のそれぞれの間に形成された複数の開口部とを含み、攪拌羽根の長手方向において、その中心線を線対称として隣接する開口部が同一形状または異なる形状に形成されており、複数の開口部の開口間の寸法が少なくとも２ｍｍ以上に選ばれている。

好ましくは、開口部は、長方形、三角形、台形形状のいずれかの形状に形成され、開口間は帯状に形成されている。

好ましくは、三角形または前記台形形状の開口部は、開口間を挟んで径方向に互いに逆形状に形成されている。

好ましくは、トナー収納室に隣接して、少なくとも現像ローラを収納するローラ収納室が設けられており、トナー収納室とローラ収納室とを仕切り、トナー収納室とローラ収納室との間のトナーの行き来を制限する開口壁を含む。

好ましくは、開口壁は、トナー収納室からローラ収納室に供給するトナーが通過する第１の開口部と、ローラ収納室内のトナー量に応じて開閉され、ローラ収納室からトナー収納室へのみトナーの供給を許容する第２の開口部とを含む。

この発明は、攪拌羽根を長手方向において、その中心線を線対称として隣接する開口部が同一形状または異なる形状に形成しており、複数の開口部の開口間の寸法が少なくとも２ｍｍ以上に選ばれているので、補給したトナーをトナー収納室内で均一に分散できる。その結果、耐久試験を行った際に、カブリなどの問題が発生することがない。

図１はこの発明の一実施形態の現像装置を備えたカラー画像形成装置の一例を概略的に示す図である。図１において、画像形成装置１０は、感光体ドラム１１と、レーザスキャニングユニット１２と、帯電部材１３と、ロータリ型現像装置１４とを含む。

現像装置１４は、各色に対応する現像部１４ａ〜１４ｄを有している。現像装置１４は、例えばブラック（ＢＫ）現像部１４ａと、マゼンタ（Ｍ）現像部１４ｂと、シアン（Ｃ）現像部１４ｃと、イエロー（Ｙ）現像部１４ｄとを含む。各色の現像部１４ａ〜１４ｄは、現像容器１５と、トナー供給ローラ１６と、現像ローラ１７とを有している。

現像装置１４は、図示しない駆動部からクラッチを介して駆動力が与えられて点ｏを中心に回転駆動され、各色の現像部１４ａ〜１４ｄの現像ローラ１７により順次感光体ドラム１１上にトナー像を形成する。感光体ドラム１１の周囲には、クリーニング用摺擦部材１８と、クリーニング装置１９とが配置されており、感光体ドラム１１に当接して中間転写ベルト２０が配置され、中間転写ベルト２０を挟んで感光体ドラム１１と１次転写ローラ２１が対向している。

中間転写ベルト２０は、１次転写ローラ２１と、駆動ローラ２２と、従動ローラ２３との間に張り渡され、中間転写ベルト２０は矢印方向に回転駆動される。また、中間転写ベルト２０を挟んで駆動ローラ２２と対向して２次転写ローラ２４が設けられている。感光体ドラム１１上のトナー像は、１次転写ローラ２１によって中間転写ベルト２０上に１次転写される。給紙カセット２５から給紙経路２６を介して記録用紙が、駆動ローラ２２と２次転写ローラ２４とのニップ部である２次転写位置に搬送され、２次転写位置で中間転写ベルト２０上のトナー像が用紙に２次転写される。その後、記録用紙は定着部２７に搬送され、ここで用紙上のトナー像が定着され、用紙は排紙経路２８を通って排紙トレイ２９に排紙される。

図２は図１に示したブラック現像部１４ａの詳細を示す断面図である。なお、図１に示した他の現像部１４ｂ〜１４ｄもブラック現像部１４ａと同様にして構成されている。図２において、現像容器１５は、記録用紙の幅方向である長手方向に延びてトナー（一成分現像剤）が収納されるトナー収納室１５ａと、供給ローラ１６および現像ローラ１７が配置されるローラ収納室１５ｂとに分割されており、トナー収納室１５ａとローラ収納室１５ｂとは境界壁１５ｃによって仕切られている。境界壁１５ｃには、第１および第２の開口部１５ｄ，１５ｅが形成されている。

なお、現像ローラ１７は現像位置で図１に示した感光体ドラム１１と対面し、トナー収納室１５ａ内には、トナーが収納される。トナー収納室１５ａ内にはトナーを攪拌するための攪拌部材３０が設けられている。攪拌部材３０は回転軸３０ａに、例えば厚さが４０μｍのＰＥＴフィルムによって形成した攪拌羽根３０ｂを取付けたものである。トナーは攪拌部材３０によって攪拌されつつ、第２の開口部１５ｅからローラ収納室１５ｂに供給され、供給ローラ１６によって現像ローラ１７に供給される。

現像ローラ１７上のトナー層は、例えば厚さ０．０８ｍｍのＳＵＳ箔で、規制圧＝２５Ｎ／ｍに設定された層厚規制部材３１によって層厚が規制されるとともに、摩擦帯電されて、現像ローラ１７によって感光体ドラム１１上の静電潜像が現像される。なお、現像ローラ１７と現像容器１５との間には、例えば、導電性の高分子量ＰＥフィルムを用いて、均一に現像ローラ１７に接触するようにウレタンスポンジでバックアップされたシール部材３２が配設され、このシール部材３２によってトナー漏れを防止している。

現像部１４ａにトナーを補給する際には、現像装置１４を回転駆動して現像部１４ａを図１に示した補給パイプ３３の近傍であるトナー補給位置に位置づける。そして、補給パイプ３３の先端部が現像部１４ａの図２の点線に示す連結部３５に挿入されて、トナーコンテナ３４からトナーがトナー収納室１５ａに補給される。連結部３５は、スリット状になっていて、弾性部材で塞がれている。

また、第１の開口部１５ｄには、トナー収納室１５ａ側に過充填防止弁１５ｆが設けられていて、過充填防止弁１５ｆはローラ収納室１５ｂ内のトナーが過充填になると開かれて、トナーをローラ収納室１５ｂからトナー収納室１５ａに排出することで、ローラ収納室１５ｂ内におけるトナーの過充填を防止している。

さらに、供給ローラ１６および現像ローラ１７が、図２に示す矢印方向に回転するとすると、第１の開口部１５ｄは、第２の開口部１５ｅよりも供給ローラ１６の回転方向下流側に形成され、第１の開口部１５ｄは供給ローラ１６の上端よりも上側に位置している。攪拌部材３０は、補給パイプ３３から補給された新たなトナーを攪拌して流動させ、トナー収納室１５ａ内のトナーが水平になるようにする。

なお、前述の境界壁１５ｃは、例えばその一部分が厚さ１００μｍのＰＥＴフィルムで形成されており、具体的には供給ローラ１６の外周面に沿って、ＰＥＴフィルムが配置され、このＰＥＴフィルムに第２の開口部１５ｅが形成されている。過充填防止弁１５ｆは、例えば、厚さ５０μｍのＰＥＴフィルムで形成されており、前述のようにして第２の開口部１５ｅからローラ収納室１５ｂにトナーが供給されることになるが、ローラ収納室１５ｂ内のトナー量が多くなると、トナー粉圧によって過充填防止弁１５ｆがトナーによって押し開けられ、第１の開口部１５ｄが開いて、余分なトナーがローラ収納室１５ｂ側からトナー収納室１５ａに戻される。

これによって、ローラ収納室１５ｂ内におけるトナー過充填が防止され、トナー充填によるトナー循環の不良が解消される。つまり、ローラ収納室１５ｂ内でトナーが滞留することがなく、その結果、供給ローラ１６の回転負荷が大きくなることがなくなって、現像ローラ１７にトナーを安定して供給できるばかりでなく、トナーに帯電不良が生じることがなく、画像かぶりなどの画質不良を回避できる。

さらに、第２の開口部１５ｅは、供給ローラ１６の回転方向において、第１の開口部１５ｄよりも上流側に形成されているから、つまり、第２の開口部１５ｅは、供給ローラ１６の回転軸よりも下流側に形成されているから、第２の開口部１５ｅを通ってローラ収納室１５ｂに供給されたトナーが直ちに層厚規制部材３１に至ることがなく、この点においても、画像かぶりなどの画質不良が生じることがない。

また、前述したように、境界壁１５ｃを構成しているＰＥＴフィルムは、供給ローラ１６の外周面に沿って配置されており、第２の開口部１５ｅを通ってトナー収納室１５ａからローラ収納室１５ｂに補給されるトナーは、第２の開口部１５ｅの開口面積およびＰＥＴフィルムと供給ローラ１６とのギャップによって規制されることになって、多量のトナーが一度にローラ収納室１５ｂに補給されることはない。

このように、トナー収納室１５ａと、ローラ収納室１５ｂとの間におけるトナー循環を抑制することにより、粒径の小さなトナーがまず消費されてしまうというトナー選別を抑制できて、画像不良を防止できる。過充填防止弁１５ｆはトナー収納室１５ａ側に配置されているので、供給ローラ１６と過充填防止弁１５ｆとの間にギャップを設ける必要がなく、しかもトナーは第２の開口部１５ｅを介してローラ収納室１５ｂに補給されるので、現像装置を小型化して、長期間にわたって画像不良の生じるのを防止できる。

図３は、図２に示した攪拌部材を軸方向に対して交差する方向から見た図である。攪拌部材３０は、例えば直径が５ｍｍの攪拌部材軸３０ａに、例えば厚さが１００μｍのＰＥＴフィルムの攪拌羽根３０ｂを設けたものである。攪拌羽根３０ｂは、攪拌部材軸３０ａに沿って延びるように、攪拌部材軸３０ａの径方向に例えばＡ＝１５ｍｍ、幅がＢ＝１８０ｍｍの大きさに形成されており、開口部３０ｃと開口間３０ｄが交互に複数形成されている。

開口部３０ｃは、攪拌羽根３０の長手方向において、その中心線を線対称として隣接する開口部が同一形状となるように形成されている。すなわち、攪拌部材軸３０ａに交差する方向の長さが攪拌部材軸３０ａに平行な長さ、例えば、幅よりも長い長方形状に形成されている。この長方形状の開口部３０ｃの開口寸法と、開口間３０ｄの幅寸法は、それぞれ少なくとも２ｍｍ以上に選ばれており、より好ましくは２〜１０ｍｍに形成されている。また、開口部３０ｃの攪拌部材軸３０ａに交差する方向の長さは例えば１０ｍｍに選ばれている。

図４はトナー収納室１５ａ内のトナー面の水平化の様子を示す図である。図４において、横軸はトナー収納室１５ａの幅の寸法を示しており、縦軸はトナー収納室１５ａ内のトナーの深さを示している。トナー深さの最大値と最小値は、トナー収納室１５ａ内にトナーを補給して攪拌部材３０により攪拌したときのトナー表面の最も大きく盛り上がっている部分と、最も窪んでいる部分との差を示している。

図５はトナー収納室内に５ｇのトナーを補給して攪拌したときの平坦特性を示す図である。図５において、横軸は図３に示した開口部３０ｃの開口幅を示し、縦軸は図４に示したトナー深さの最大値と最小値との差を示している。グラフａは、図３に示す攪拌羽根３０ｂの開口間３０ｄを４ｍｍに選んだときの特性であり、グラフｂは開口間３０ｄを８ｍｍに選んだときの特性であり、グラフｃは開口間３０ｄを１２ｍｍに選んだときの特性である。

図５のグラフａ〜ｃに示すように、開口部３０ｃおよび開口間３０ｄの幅が狭いほど、トナー面の水平化が進んでおり、トナーの攪拌性が向上している。トナー深さの最大値と最小値との差が３ｍｍ以下であれば、補給したトナーが軸方向に十分いきわたり、カブリなどの問題が発生することがない。

すなわち、図５に示すように開口間が１２ｍｍの場合に比べて、開口間４ｍｍ、８ｍｍの方がトナー深さ最大値−トナー深さ最小値の差が小さくなっているので、開口部３０ｃの幅および開口間３０ｄの幅をともに１０ｍｍ以下に設定するのが好ましい。さらに、好ましくは、開口間３０ｄの幅を５ｍｍ以下に設定するのが好ましい。しかし、開口部３０ｃの幅や開口間３０ｄの幅を狭くしすぎると、開口部３０ｃをトナーが通過しづらくなったり、攪拌羽根３０ｂの強度が低下したりする不具合を生じる。このため、開口部３０ｃの幅と開口間３０ｄの幅をともに２ｍｍ以上に設定する必要がある。

図６および図７は、開口羽根における開口部の他の形状を示す図である。図３に示した攪拌羽根３０ｂの開口部３０ｃは、長方形のものが最もシンプルであるが、トナーが軸方向に偏らない形状であれば、どのような形状でも問題なく使用できる。

例えば、図６に示すように、攪拌羽根３０の長手方向において、その中心線を線対称として隣接する開口部の形状が異なるように、台形形状の開口部３０ｅを開口間３０ｆを挟んで径方向に反転して攪拌羽根３０ｂを形成したり、図７に示すように、三角形状の開口部３０ｇを開口間３０ｈを挟んで径方向に反転して開口羽根３０ｂを形成しても、同様の効果を得ることができる。なお、図６に示した例では台形の開口部３０ｅの幅が狭いほうの辺を２ｍｍ以上に形成し、図７に示した三角形の開口部３０ｇの場合は、三角形の底辺を２ｍｍ以上に形成すればよい。

上述のごとく、この発明の実施形態によれば、トナー収納室１５ａ内のトナーを攪拌するために、攪拌軸３０ａに沿って軸方向に延びるように攪拌羽根３０ｂを設け、攪拌羽根３０ｂに軸方向に沿って複数の長方形，台形、三角形の開口部３０ｃ,３０ｅ，３０ｇのいずれかを形成し、複数の開口部３０ｃ，３０ｅ，３０ｇと、各開口間３０ｄ，３０ｆ，３０ｈの幅をそれぞれ少なくとも２ｍｍ以上に選んで形成したので、トナー収納室１５ａに補給したトナーを均一にできる。これにより、トナーが軸方向に十分いきわたり、カブリなどの問題が発生することがない。

なお、開口形状は、長方形よりも三角形，台形のほうが羽根の根元と先端の強度が向上する。

また、この発明の一実施形態の攪拌羽根３０ｂを使用することにより、トナー収納室１５ａ内のトナーの流動性が向上するので、トナー収納室１５ａからローラ収納室１５ｂへのトナーの行き来が過剰に起こってしまう傾向がある。このため、ローラ収納室１５ｂ内に大径粒子が残留するというような粒径選別が起こりやすくなる。しかし、図２に示すように、トナー収納室１５ａとローラ収納室１５ｂとの間のトナーの行き来を制限する開口壁１５ｃを設けたことにより、粒径選別が起こるのを防止できる。

また、この発明の実施形態で用いるトナーとしては、攪拌羽根３０ｂで攪拌されたときの流動性が得られやすい円形度（蛍光偏光免疫測定法：ＦＰＩＡによる）の高い重合トナーなどのように円形度が０．９３０〜０．９９５のトナーを用いるのが好ましい。また、トナー表面に帯電剤を付着させる表面処理としては、特に耐久による流動性変化の少ない、大径の外添剤（シリカ）を多く配合するのが好ましい。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明の一実施形態の現像装置を備えたカラー画像形成装置の一例を概略的に示す図である。 図１に示したブラック現像部の詳細を示す断面図である。 図２に示した攪拌部材を軸方向に対して交差する方向から見た図である。 トナー収納室内のトナー面の水平化の様子を示す図である。 トナー収納室内に５ｇのトナーを補給して攪拌したときの平坦特性を示す図である。 開口部を台形形状に形成した開口羽根を示す図である。 開口部を三角形状に形成した開口羽根を示す図である。

符号の説明

１０ 画像形成装置、１１ 感光体ドラム、１２ レーザスキャニングユニット、１３ 帯電部材、１４ ロータリ型現像装置、１４ａ ブラック（ＢＫ）現像部、１４ｂ マゼンタ（Ｍ）現像部、１４ｃ シアン（Ｃ）現像部、１４ｄ イエロー（Ｙ）現像部、１５ 現像容器、１５ａ ローラ収納室、１５ｂ ローラ収納室、１５ｄ 第１の開口部、１５ｅ 第２の開口部、１５ｆ 過充填防止弁、１６ 供給ローラ、１７供給ローラ、１８ クリーニング用摺擦部材、１９ クリーニング装置、２０ 中間転写ベルト、２１ １次転写ローラ、２２ 駆動ローラ、２３ 従動ローラ、２４ ２次転写ローラ、２５ 給紙カセット、２６ 給紙経路、２７ 定着部、２８ 排紙経路、２９ 排紙トレイ、３０ 攪拌部材、３０ａ 攪拌部材軸、３０ｂ 攪拌羽根、３０ｃ，３０ｅ，３０ｇ 開口部、３０ｄ，３０ｆ，３０ｈ 開口間、３１ 層厚規制部材、３２ シール部材、３３ 補給パイプ、３４ トナーコンテナ、３５ 連結部。

Claims (5)

1. トナーの追加補給が可能な現像装置であって、
   長手方向に延在し、前記トナーが収納されるトナー収納室と、
   前記トナー収納室内で前記長手方向に延在し、回転可能に設けられて前記トナー収納室内のトナーを攪拌するための攪拌部材とを備え、
   前記攪拌部材は、半径方向に突出する攪拌羽根を含み、
   前記攪拌羽根は、前記長手方向に沿って、前記半径方向に伸びるように形成された複数の開口間と、前記複数の開口間のそれぞれの間に形成された複数の開口部とを含み、前記攪拌羽根の長手方向において、その中心線を線対称として開口部が同一形状または異なる形状に形成されており、前記複数の開口部の開口間の寸法が少なくとも２ｍｍ以上に選ばれている、現像装置。
2. 前記開口部は、長方形、三角形、台形形状のいずれかの形状に形成され、前記開口間は帯状に形成されている、請求項１に記載の現像装置。
3. 前記三角形または前記台形形状の開口部は、前記開口間を挟んで径方向に互いに逆形状に形成されている、請求項２に記載の現像装置。
4. 前記トナー収納室に隣接して、少なくとも現像ローラを収納するローラ収納室が設けられており、
   前記トナー収納室と前記ローラ収納室とを仕切り、前記トナー収納室と前記ローラ収納室との間のトナーの行き来を制限する開口壁を含む、請求項１から３のいずれかに記載の現像装置。
5. 前記開口壁は、前記トナー収納室から前記ローラ収納室に供給するトナーが通過する第１の開口部と、前記ローラ収納室内のトナー量に応じて開閉され、前記ローラ収納室から前記トナー収納室へのみトナーの供給を許容する第２の開口部とを含む、請求項４に記載の現像装置。

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