JP2007333820A - 現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】電車や飛行機といった移動体中における傾き、振動の影響下においても、未帯電現像剤に対して帯電不良を引き起こすことなく、良好な画像を長期にわたって形成することが可能な現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像剤収容部2内の現像剤搬送路内に、回転駆動される回転軸に螺旋状の回転羽根が形成されたスクリュー部材11、12が設けられ、現像剤搬送路の内面の少なくとも一部には、現像剤搬送路内に向かって突出した凸状のリブ40が形成され、回転羽根の外形部11A、12Aと凸状リブ40の先端部とは、近接して配置されるか、或いは、接触して配置される。
【選択図】図7
【解決手段】現像剤収容部2内の現像剤搬送路内に、回転駆動される回転軸に螺旋状の回転羽根が形成されたスクリュー部材11、12が設けられ、現像剤搬送路の内面の少なくとも一部には、現像剤搬送路内に向かって突出した凸状のリブ40が形成され、回転羽根の外形部11A、12Aと凸状リブ40の先端部とは、近接して配置されるか、或いは、接触して配置される。
【選択図】図7
Description
本発明は、一般には、電子写真方式、静電記録方式等によって像担持体上に形成された静電像を現像して可視画像を形成する現像装置に関する。又、本発明は、斯かる現像装置を備えたプロセスカートリッジ、及び、斯かる現像装置を備えた、例えば複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に関する。
例えば、電子写真方式による画像形成は、複写機やプリンタなどの画像形成装置に用いられる最もよく知られた印刷方式の一つであり、高速の印刷能力、イメージ画像印刷等に適している。
一般に、斯かる電子写真方式の画像形成装置が具備する現像装置では、磁性トナーを主成分とした一成分現像剤、又は、非磁性トナーと磁性キャリアを主成分とした二成分現像剤が用いられている。特に、電子写真方式によりフルカラーやマルチカラー画像を形成するカラー画像形成装置では、画像の色味などの観点から、ほとんどの現像装置が二成分現像剤を使用している。二成分現像剤を用いる場合、現像剤中のトナーが画像形成に供給されれば、それに呼応して適正な新しいトナーを現像剤中に補給し、現像剤中のキャリアとトナーの比率を適正に保つ制御を行うのが一般的である。
更に、最近の電子写真方式の複写機やプリンタなどにおいては、高画質化、小型化等の技術革新に伴って、電車や飛行機といった移動体中での画像形成ニーズが高まりつつある。
このような移動体中においては、移動体特有の振動、傾き等が存在し、当然のことながら画像形成装置本体もこの振動、傾き等の影響を受けることになる。
従来の画像形成装置は、設置場所の傾きに応じて本体下部のアジャスター等により本体の傾きを調整し、水平に保つことができた。
しかしながら、移動体においては、例えば傾く方向、角度等は逐次変化するため、従来のアジャスター等ではその変化についていけず、対応できない。従って、このような移動対に設置された画像形成装置は、上記のような移動体特有の振動、傾きを受けながら、なおかつ上質の画像を安定して提供しなければならない。
この種の2成分現像装置では、現像容器に補給されるトナーは全く帯電していないため、トナーの補給は、現像容器内の攪拌室に設けられた攪拌部材でトナーとキャリアを搬送しながら十分に攪拌することによってトナーを一定の電荷に摩擦帯電させていた。
しかしながら、上記のような移動体中に画像形成装置が設置された場合、上述の通り、画像形成装置本体は逐次変化する移動体特有の振動や傾きの影響を受ける。すると、傾きの方向によっては、以下に示すような特有な画像不良を発生する恐れがある。以下詳述する。
例えば電車、飛行機等の移動体に設置された場合、上述の通り画像形成装置本体が大きく傾き、それに伴って現像容器が傾いて容器内の現像剤面が大きく傾く場合がある。この時、画像形成装置本体が水平に設置されている場合は、現像容器も水平となるため、図6(a)に示すように、現像容器2内の現像剤Tの現像剤面h1も水平となる。
しかしながら、画像形成装置本体が傾くと、図6(b)に示すように、現像容器2に対し現像剤面が現像剤面h1から現像剤面h2へと傾いてしまう場合がある。これは、現像剤が流体であるため、自らが水平に戻ろうとする作用が働くことによるのは明らかである。
図6(b)に示すように、現像剤面が傾くことによって補給口直下の現像剤面が大幅に上昇する場合がある。このような状況で補給を行った場合、上昇した現像剤面の上にトナーが落下しても、(現像剤面が高いため)攪拌により補給トナーが現像剤中に取り込まれる作用が弱くなる。その結果として上述のような、トナーとキャリアを搬送しながら十分に攪拌することによってトナーを一定の電荷に摩擦帯電させる本来の現像容器の機能が損なわれ、帯電不良を引き起こす恐れがある。
このような状況に陥ると、帯電量の異なるトナーが混在した状態が存在することになり、その不安定な状況が解消されないまま、現像剤担持体である現像スリーブに現像剤がコートされ、現像動作を行ってしまう。すると、同じ潜像に対しても各々の帯電量に応じた乗り量を現像してしまうため、結果として同潜像に対しての濃度が異なり、色味変動を引き起こしてしまう場合があった。また、帯電量が著しく小さい場合には、かぶり画像として出力されてしまう場合もあった。
このような問題に対し、特許文献1によれば、現像器の上蓋に突起物を設けると共に、該突起物に対応する攪拌スクリューを切り欠き、攪拌性と搬送性のバランスを保つことで、上記のような問題を解決している。
また、特許文献2には、三角柱形状の撹拌羽根を一定間隔にて備えた撹拌ローラを有する現像ホッパにおいて、現像ホッパの内側に互い違いにリブを備えた構成が示されている。この特許文献2によれば、一方のリブは三角柱形状撹拌羽根の左側近傍、他方のリブは三角柱形状撹拌羽根の右側近傍にあるようにして配置され、撹拌羽根で移動した現像剤の逆戻りを防止する構成とされている。
特開平11−52726号公報
特開平8−95359号公報
しかしながら、上記特許文献1では、攪拌スクリューに切り欠きを設ける構成を取っているため、スクリュー製造時の金型作成の煩雑さを招くことでコストを増大させる恐れがあり、改善の余地が残されている。
上記特許文献2は、撹拌スクリューではなく、特殊な形状とされる三角柱形状撹拌羽根を用い、この三角柱形状撹拌羽根にて現像剤を左右方向に押し分けながら回転し、その近傍にリブが存在することにより、現像剤の動きに方向性を持たせる構成である。このような三角柱形状撹拌羽根は、撹拌スクリューに比較して、現像剤の搬送性に劣り、又、その製造においてもコストを増大させる恐れがある。
本発明の目的は、電車や飛行機といった移動体中における傾き、振動の影響下においても、未帯電現像剤に対して帯電不良を引き起こすことなく、良好な画像を長期にわたって形成することが可能な現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することである。
上記目的は本発明に係る現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明の第一の態様によると、現像剤を収容する現像剤収容部と、
該現像剤収容部に設けられ、現像剤を担持搬送し、像担持体上に形成された静電像を現像する現像剤担持体と、
前記現像剤収容部内の現像剤搬送路内に設けられ、回転駆動される回転軸に螺旋状の回転羽根が形成されたスクリュー部材と、
を有する現像装置において、
前記現像剤搬送路の内面の少なくとも一部には、前記現像剤搬送路内に向かって突出した凸状のリブが形成され、
前記回転羽根の外形部と前記凸状リブの先端部とは、近接して配置されるか、或いは、接触して配置される、
ことを特徴とする現像装置が提供される。
該現像剤収容部に設けられ、現像剤を担持搬送し、像担持体上に形成された静電像を現像する現像剤担持体と、
前記現像剤収容部内の現像剤搬送路内に設けられ、回転駆動される回転軸に螺旋状の回転羽根が形成されたスクリュー部材と、
を有する現像装置において、
前記現像剤搬送路の内面の少なくとも一部には、前記現像剤搬送路内に向かって突出した凸状のリブが形成され、
前記回転羽根の外形部と前記凸状リブの先端部とは、近接して配置されるか、或いは、接触して配置される、
ことを特徴とする現像装置が提供される。
本発明の第二の態様によると、少なくとも、像担持体と、現像装置とが一体とされたプロセスカートリッジにおいて、現像装置は、上記構成の現像装置であることを特徴とするプロセスカートリッジが提供される。
本発明の第三の態様によると、画像形成装置本体に対してプロセスカートリッジが着脱自在とされた画像形成装置において、プロセスカートリッジは、上記構成のプロセスカートリッジであることを特徴とする画像形成装置が提供される。
本発明の第四の態様によると、像担持体と、前記像担持体上の静電像を現像剤を用いて現像し可視画像とする現像装置と、前記現像装置に補給用現像剤を補給する現像剤補給手段と、を有した画像形成装置において、現像装置は、上記構成の現像装置であることを特徴とする画像形成装置が提供される。
本発明によれば、電車や飛行機といった移動体中における傾き、振動の影響下においても、未帯電現像剤に対して帯電不良を引き起こすことなく、良好な画像を長期にわたって形成することが可能である。
以下、本発明に係る現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
実施例1
図1は、本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成を示す。
図1は、本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成を示す。
(画像形成装置の全体構成)
本実施例にて、画像形成装置は、レーザービームプリンタのような電子写真画像形成装置とされ、像担持体であるドラム状の電子写真感光体(以下、「感光体ドラム」という。)28を備えている。感光体ドラム28の周囲には、帯電手段としての帯電器21、露光手段としてのレーザービームスキャナ装置22、及び現像手段としての現像装置1を備えている。
本実施例にて、画像形成装置は、レーザービームプリンタのような電子写真画像形成装置とされ、像担持体であるドラム状の電子写真感光体(以下、「感光体ドラム」という。)28を備えている。感光体ドラム28の周囲には、帯電手段としての帯電器21、露光手段としてのレーザービームスキャナ装置22、及び現像手段としての現像装置1を備えている。
上記構成にて、先ず、帯電器21によって帯電された感光体ドラム28表面を露光手段22によって露光することで感光体ドラム28上に静電像を形成し、この静電像を現像装置1によって現像する。これによって、感光体ドラム28上にトナー像を形成する。
次に、このトナー像を、記録紙搬送手段としての転写ベルト24によって搬送される記録紙27に、転写手段としての転写帯電器23による転写バイアスにより転写する。このトナー像が転写された記録紙27は、定着器25に搬送し、この定着器25において加圧、加熱することにより、記録紙27上に永久画像を形成する。
なお、トナー像転写後、感光体ドラム28上に残った残トナーは、クリーニング手段であるクリーナー26により除去され、次の画像形成に備える。
(現像装置の構成)
次に、図2及び図3をも参照して、現像装置1について更に説明する。図2は、現像装置1を長手方向手前側から見た断面図であり、図3は現像装置1を上方から見た上面図である。
次に、図2及び図3をも参照して、現像装置1について更に説明する。図2は、現像装置1を長手方向手前側から見た断面図であり、図3は現像装置1を上方から見た上面図である。
なお、本実施例において、現像装置1には、非磁性トナ−と磁性キャリアを含む2成分現像剤が収容されており、初期状態の現像剤中のトナー濃度は7%である。この値はトナーの帯電量、キャリア粒径、画像形成装置の構成等で適正に調整されるべきものであって、必ずしもこの数値に限られるものではない。
現像装置1は、現像剤を収容した現像剤収容部である現像容器2を有している。現像容器2は、図2に示すように、感光体ドラム28に対向した位置に開口部2aが形成されており、この開口部2aに一部露出するようにして、感光体ドラム28に現像剤を搬送する現像剤担持体としての現像スリーブ3が矢印方向に回転可能に配置されている。現像スリーブ3は、非磁性材料で形成されており、その内部に、複数の磁極を備えた磁界発生手段であるマグネット、即ち、マグネットロール4が固定配置されている。
また、現像スリーブ3内の固定マグネットロール4のうち隣接した同極性の磁極の一つ、本実施例では、N2を現像層厚を規制する現像剤層厚規制極とする。現像スリーブ3と所定間隙をもって、前記現像剤層厚規制極N2に対向配置された磁性体からなるドクターブレード13によって現像容器2内の2成分現像剤を層状に保持する。これによって、現像スリーブ3は、層状とされた現像剤を現像領域Gに担持搬送する。
このように、現像スリーブ3によって感光体ドラム28と対向する現像領域Gに2成分現像剤を供給することにより、感光体ドラム28に形成されている静電像を現像する。
なお、このように静電像を現像した後の現像剤は、現像スリーブ3の回転にしたがって搬送され、現像剤収容部である現像容器2内に回収される。
一方、この現像容器2は、現像スリーブ3に沿って現像スリーブ3に近い現像剤収容室である現像室2Aと、現像スリーブ3から遠い現像剤収容室である攪拌室2Bと、を備えている。現像室2Aと攪拌室2Bとは、隔壁2Cにて仕切られている。ただ、隔壁2Cの現像スリーブ3の長手方向両端部は、現像室2Aと撹拌室2Bとを連通する第1及び第2開口部9、10が形成されている。
また、現像室2Aには現像剤を搬送する第1の搬送部材11が、また攪拌室2Bには現像剤を搬送する第2の搬送部材12が設けられている。つまり、本実施例では、現像室2A及び攪拌室2Bは、それぞれ、第1及び第2搬送部材11、12による現像剤の搬送路である第1及び第2搬送路を形成する。
ここで、第1及び第2現像剤攪拌搬送部材11、12は、共に、回転軸11a、12aと、螺旋状(スパイラル状)の回転羽根11b、12bとを備えたスクリュー部材とされる。本実施例では、第1及び第2スクリュー11、12の回転軸11a、12aは、軸径(d)が6mmとされる鉄製回転軸とされる。また、回転羽根11b、12bは、肉厚(t)が1mmとされるABS樹脂にて作製され、最大外郭、即ち、外径部11A、12Aの直径(D)が36mmとされる。また、第1及び第2スクリュー11、12のスクリューピッチP1及びP2は、本実施例では、P1=P2とされ、共に15mmとされた。また、第1及び第2スクリュー11、12は、回転数500rpmで駆動された。
ただ、上記具体的寸法、形状は、本実施例における第1及び第2スクリュー11、12の一例を示すものであって、第1及び第2スクリュー11、12の寸法、形状をこれら数値のものに限定するものではない。
一方、第1及び第2搬送路を形成する現像室2A及び攪拌室2Bは、図2に示すように、概略U字形状とされる。つまり、現像室2A及び攪拌室2Bは、半径Rの湾曲形状の底面2Aa、2Baと、この底面2Aa、2Baから上方へと互いに平行に延在した側面2Ab、2Bbaとにて形成される。本実施例では、現像室2A及び攪拌室2Bにおける一方側の側面2Ab、2Bbaは、隔壁2Cの垂直な両側壁にて形成される。
本実施例にて、現像室2A及び攪拌室2Bの湾曲形状の底面2Aa、2Baの半径(R)は、19mmにて形成され、現像室2A及び攪拌室2Bの湾曲形状の底面2Aa、2Baと、第1及び第2スクリュー11、12との間の間隙(クリアランス)gは1mmとされた。
本実施例によれば、上記構成の第1及び第2スクリュー11、12により現像容器2内の現像剤は、図3に示すように、両開口部9、10にて連通された現像室2A及び撹拌室2Bにて形成された現像剤循環経路内を矢印方向に搬送循環される。
つまり、現像容器2内の現像剤は、第1及び第2スクリュー11、12により、現像室2A、撹拌室2B及び両開口部9、10を矢印にて示すように移動し、現像剤循環経路を循環して混合攪拌される。
なお、本実施例において、現像剤循環方向は、図3に示すように、攪拌室2B側(第2スクリュー12側)では手前側から奥側に向かう方向、現像室2A側(第1スクリュー11側)では奥側から手前側に向かう方向である。
なお、第1及び第2スクリュー11、12は、それぞれの現像剤搬送方向下流端部に螺旋状の戻し回転羽根11c、12cを有している。戻し回転羽根11c、12cは、対応する第1スクリュー11及び第2スクリュー12の捩れ方向とは逆方向の捩れとされ、現像剤搬送方向とは逆方向に現像剤を押し戻す作用を成す。これによって、第1及び第2連通開口部9、10における現像剤の受け渡しを円滑にしている。
図4をも参照すると理解されるように、現像剤補給手段としてのトナーカートリッジ5は、本実施例では略円筒形で画像形成装置本体から容易に脱着可能である。トナーカートリッジ5は、図1にて手前側から挿入し、画像形成装置に装着することができる。トナーカートリッジ5は、手前側の把手5aを右側にひねることで回転し、補給口6が開口する。
なお、トナーカートリッジ5を画像形成装置から離脱する際には把手5aを左側にひねることで補給口6が閉じ、内包する粉体(即ち、補給用現像剤)が外部に漏れることはない。
また、トナーカートリッジ5内には、補給用現像剤(以下、「補給トナー」という。)を搬送するための搬送スクリュー7が内蔵されている。図4にトナーカートリッジ5の内部が一部示されているが、搬送スクリュー7は、図4に示すように、樹脂フィルムなどを螺旋状にしたものを剛体の軸7aで回転駆動するように構成される。この構成によって、軸7aを適宜回転することでトナーカートリッジ5内のトナーを搬送し、補給を補助する。
現像装置1内の現像剤の濃度は、現像剤濃度検知装置(図示せず)により検知され、画像形成によって消費された分のトナーは、トナーカートリッジ5から補給される。トナーカートリッジ5内の補給トナーは、搬送スクリュー7の回転力と重力によって、トナーカートリッジ5から補給口6を通過して、現像容器2に配設された補給スクリュー8へと搬送される。次いで、補給スクリュー8の回転に従い、トナー補給開口8aを介して現像容器2内に補給される。
ここで、補給される未帯電トナーは、トナー補給開口8aを介して、図3に示される攪拌室2B側の所定の補給場所に補給される。補給されたトナーは、第2スクリュー12により現像剤と攪拌混合され、第1開口部9を介して現像室2A側へと移行する。
撹拌室2Bから現像室2Aへの受け渡し部、即ち、第1開口部9にある現像剤中のトナーの帯電分布(ホソカワミクロン(株)のE−Spartアナライザーにて測定)は、図5に帯電分布曲線Bとして示すように、ある一定の分布を持って広がっている。
ここで、E−Spartアナライザーとは、電場と音響場を同時に形成させた検知部(測定部)に試料粒子を導入し、レーザードップラー法で粒子の移動速度を測定して、粒径と帯電量を測定する手法の装置である。測定部に入った試料粒子は、音響場と電場の影響を受け、水平方向に偏倚しながら落下しこの水平方向の速度のビート周波数がカウントされる。そのカウント値はコンピュータに割り込みで入力され、リアルタイムでコンピュータ画面に粒子径分布あるいは単位粒径当たりの帯電量分布で示される。
所定の個数分が測定されると画面は停止し、その後帯電量と粒子径の3次元分布や粒径別の帯電量分布,平均帯電量(クーロン/重量)など表示できるようになっている。
このように、前記装置の測定部に試料粒子としてトナーを導入することで、トナーの帯電量を測定し、トナーの帯電性能から粒径と帯電量の関係を評価することができる。
2成分現像剤中(即ち、キャリアとトナーが混合されている状態)のトナーをE−Spartアナライザーで測定する場合の一例は次の通りである。
つまり、測定対象となる現像剤を電磁石等に保持させ、適正なエアを吹きかけることによりトナーのみを現像剤中から分離し、検知部(測定部)に試料粒子として導入する。この時、電磁石に対し現像剤中のキャリアが保持された状態であるため、キャリアを電磁石から分離させることなく、かつキャリアからトナーは分離させ得るような適正なエア圧が必要である。
補給トナーをE−Spartアナライザーで測定する場合の一例としては、測定対象となるトナーを薬さじに所定個数(E−Spart測定個数、本実施例では3000個)以上のせ、適正なエアを吹きかけることによりトナーを検知部(測定部)に試料粒子として導入する。
未帯電のトナーは、0近傍にピークをもつ分布(不図示)を示す。本実施例では、上記第2スクリュー12による攪拌混合により、図5に示す帯電分布曲線Bと略同等の帯電分布を示すことが必要である。しかしながら、上述の通り移動体中に画像形成装置が設置された場合、画像形成装置本体は逐次変化する移動体特有の振動や傾きの影響を受ける。すると、傾きの方向によっては、上述の様な特有の画像不良を発生する恐れがある。以下詳細を述べる。
例えば在来線、新幹線に代表される鉄道の場合、列車が曲線を高速で走行したときに外側に転倒しないようにするためにカントと呼ばれる傾斜角度がついている。カント量の上限はおおよそ6°ぐらいと言われ、画像形成装置をこの様な移動体に設置した場合も、6度程度の傾きが予想される。
図6(b)に、このような状況下にある現像装置1を示す。本実施例では、奥側が上方へと、手前側が下方へと傾いた状態を示す。
現像装置1は、図6(a)に示す状態から、図6(b)に示す状態へと傾き、現像容器2内の現像剤面は、現像容器2に対して、図6(b)に示すように、現像剤面h1から現像剤面h2へと傾いてしまう場合がある。これは、現像剤Tが流体であるため、自らが水平に戻ろうとする作用が働くことによるのは明らかである。
図6(b)に示すように、現像剤面h2が現像容器2に対して傾くことによって補給口8a直下の現像剤面が大幅に上昇することとなる。この状態でトナー補給を行った場合、上昇した現像剤面の上にトナーが落下しても、(現像剤面が高いため)攪拌により補給トナーが現像剤中に取り込まれる作用が弱くなる。結果として、上述のような、トナーとキャリアを搬送しながら十分に攪拌することによってトナーを一定の電荷に摩擦帯電させる本来の現像容器2の機能が損なわれ、図5の帯電分布曲線Aのように、0近傍に帯電分布を残した帯電不良状態を引き起こす恐れがある。
このような場合、感光体ドラム28上に現像されるトナー量が通常と異なり、色味変動を引き起こしたり、白地部にトナーが付着してしまう、所謂かぶり現象等も引き起こし、改善の余地が残されている。
本実施例では上記問題に鑑み、現像容器2内に複数のリブを設けることで現像容器内に乱流を起こし、容器内での攪拌性を大幅に向上させる構成とされる。この構成によって、移動体中のような苛酷な状況下においても、補給トナーに対する帯電不良を引き起こすことなく、色味変動やカブリ現象の発生を防止し、良好な画像形成を行うことができる。斯かる構成について、以下に詳述する。
(リブの構成)
本実施例の現像装置1の特徴部は、図1及び図7に示すように、現像容器2の内壁と、第1及び第2スクリュー11、12との間に凸状のリブ40を設けることを特徴とする。つまり、リブ40は、現像剤の第1及び第2搬送路を形成する現像室2A及び撹拌室2Bの、それぞれ、底面2Aa、2Ba及び側面2Ab、2Bbに、底面2Aa、2Ba及び側面2Ab、2Bbから第1及び第2スクリュー11、12の方へと突出している。そして、リブ40の先端部と、第1及び第2スクリュー11、12の最大外郭(外径部)11A、12Aとは、所定の間隙(g)をもって形成される。
本実施例の現像装置1の特徴部は、図1及び図7に示すように、現像容器2の内壁と、第1及び第2スクリュー11、12との間に凸状のリブ40を設けることを特徴とする。つまり、リブ40は、現像剤の第1及び第2搬送路を形成する現像室2A及び撹拌室2Bの、それぞれ、底面2Aa、2Ba及び側面2Ab、2Bbに、底面2Aa、2Ba及び側面2Ab、2Bbから第1及び第2スクリュー11、12の方へと突出している。そして、リブ40の先端部と、第1及び第2スクリュー11、12の最大外郭(外径部)11A、12Aとは、所定の間隙(g)をもって形成される。
以下の説明では、上述のように、リブ40は、現像室2A及び撹拌室2Bの、それぞれ、底面2Aa、2Ba及び側面2Ab、2Bbに設けられるものとして説明するが、リブ40は、少なくとも撹拌室2Bに設ければ、本実施例の作用効果を達成し得ることが理解されるであろう。
以下に、本実施例の特徴ある構成を、図7(a)、(b)、(c)を参照して詳しく説明する。
図7(a)は、搬送スクリュー11、12の軸線に対して直交する方向に取った現像容器2の横断面図である。図7(b)は、搬送スクリュー11、12の軸線方向に沿って取った側面断面図である。また、図7(c)は、リブ40近傍の拡大断面図であり、リブ40の作用を説明する。
図7(a)に示すように、本実施例中の凸状リブ40は、第1及び第2スクリュー11、12と、現像容器2との間に設けられる。詳しくは、リブ40は、第1及び第2スクリュー11、12の回転羽根11b、12bにて形成される最大外郭の直径(D)とされる外径部11A、12Aと、この第1及び第2スクリュー11、12の外径部11A、12Aの少なくとも下方半周を囲包するように設けられる。そして、リブ40と、第1及び第2スクリュー11、12の外径部11A、12Aとの間には、間隙(g)が形成されている。通常、この間隙(g)は、数百μm〜数mmとし得る。リブ40は、第1及び第2スクリュー11、12による現像剤の搬送を妨げ、現像剤の流れに乱流を生じさせる機能を有している。
本実施例にて、現像室2A及び撹拌室2Bの側面2Ab、2Bbは、図1及び図7(a)に示すように、第1及び第2スクリュー11、12の下方半周より上方に位置している。従って、現像室2A及び撹拌室2Bの側面2Ab、2Bbに形成されたリブ40は、第1及び第2スクリュー11、12の下方半周より上方に位置しており、第1及び第2スクリュー11、12の外径部11A、12Aに対する間隙(g)は、次第に大きくなっている。
本実施例において、上述のように、リブ40は、第1及び第2スクリュー11、12による現像剤の搬送を妨げる機能を有している。この機能を成す主たる部分は、実質的に現像室2A及び撹拌室2Bの底面2Aa、2Baに形成した、第1及び第2スクリュー11、12の円周に対応した部分のリブ40である。
従って、本実施例における、現像室2A及び撹拌室2Bの側面2Ab、2Bbに形成されたリブ40は、第1及び第2スクリュー11、12の上方半周の頂点(図7(a)の高さ(h3))より上方へと延在しても、その効果はそれほど多くはない。
また、図7(b)に示すように、リブ40は、現像剤搬送方向に対し、所定のピッチ間隔(P3)にて複数設置される。これによって、更に、第1及び第2スクリュー11、12による現像剤の搬送を妨げる効果を高める。
本実施例の構成を更に具体的に説明する。
本実施例中でのリブ40は、ABS樹脂にて作製した。また、本実施例では、リブ40の現像剤搬送方向の幅(w)を1mmとし、現像容器内壁からの、即ち、現像室2A及び撹拌室2Bの、それぞれ、底面2Aa、2Ba及び側面2Ab、2Bbからの垂直方向の高さhは0.5mmとした。この結果、第1及び第2スクリュー11、12の外径部11A、12Aとリブ40の内周との間隙(g)は、0.5mmであった。
また、各リブ40の現像剤搬送方向の間隔(P3)は、15mmとした。本実施例では各リブ40は、等間隔(P3=15mm)で配置したが、勿論、これに限定されるものではなく、不定期な間隔、即ち、不等間隔で配置しても何ら問題ない。
また、各リブ40は、本実施例では、図7(c)に図示するように、現像容器内壁面より垂直に延在している。即ち、リブ40の両側面40a、40bが現像剤搬送方向Xに対して垂直に形成するものとして説明した。しかし、この構成に限定されるものではなく、現像剤搬送方向Xに対して斜め、或いは、湾曲していてもよい。
又、上述のように、本実施例では、リブ40の高さ(h)を0.5mmとしたが、勿論、この限りではない。
言うまでも無く、第1及び第2スクリュー11、12と、現像容器内壁面との間の凸状リブ40は、第1及び第2スクリュー11、12と干渉しないために、第1及び第2スクリュー11、12の外径部11A、12Aと現像容器内壁面との間に設ける必要がある。リブ40が高すぎると第1及び第2スクリュー11、12と干渉する確率が増すために好ましくなく、一方で、リブ40が低すぎると、今度は乱流を生じにくくなり、好ましくない。
また、上述のように、クリアランス量(g)は、通常数百μm〜数mmと様々であるため、クリアランス量(g)に応じて適切なリブ高さ(h)を設定しなければならない。
本発明者らの検討によれば、本発明の効果を最適に発揮するには、リブ40の高さ(h)が、クリアランス量(g)の20〜80%、更に好ましくは30〜70%であることが分かった。リブの高さ(h)を前記の範囲で設定すれば、クリアランス量(g)に依らず、好適な乱流を発生することが可能となる。
更に、第1及び第2スクリュー11、12の形状は、搬送性能を有する部材であれば本実施例に示した形状に限らない。例えば、回転羽根11b、12bとして、上述した硬質のABS樹脂にて作製するのではなく、代わりに、可撓性のマイラーシート等にて作製することができる。この場合には、リブ40との間に実質的にクリアランス(g)が存在しない状態であってもよい。
(リブの作用効果)
次に、図7(c)を参照して、本実施例の現像装置の作用効果について説明する。
次に、図7(c)を参照して、本実施例の現像装置の作用効果について説明する。
図7(c)に示すように、第1及び第2スクリュー11、12により現像剤Tが図中の矢印方向Xに搬送されると、現像剤Tの現像容器内壁面、即ち、底面2Aa、2Ba及び側面2Ab、2Bbに設けられたリブ40に当たる。すると、図7(c)中に屈曲して示した矢印Yに代表されるように、現像剤Tは、第1及び第2スクリュー11、12によって搬送される方向Xとは別の方向Yに向かって移動する。この作用により、第1及び第2スクリュー11、12による現像剤循環中に、現像剤Tの中で乱流が起こる。
一方で、第1及び第2スクリュー11、12による搬送の流れは定常に続くことから、現像剤中ではこの定常状態の現像剤循環と、乱流とが入り乱れた状態となる。この定常的な現像剤循環と乱流との繰り返しにより、攪拌性能を大幅に高めることができる。
本発明者らは、移動体を想定した実験として、現像装置1を、図6(b)に示すように、奥側が手前側より高くなるように、角度(θ)が最大10°まで傾けた状態での検討を行った。その結果、角度10°の傾きを現像容器2に与えても、未帯電トナーに対する帯電能力は何ら影響ないことが分かった。
上記構成により、上記のような移動体中の苛酷な環境下においても、第2スクリュー12の上流に位置する補給ポイントより新しい未帯電のトナーが補給された場合でもトナーのトリボ(帯電量)が安定する。すなわち、第2スクリュー12から第1搬送スクリューと11へと受け渡される第1開口部9の位置でのトナーのトリボが、図5の帯電分布曲線Bに示すように、所期の現像剤の帯電分布と略同等の帯電分布を示すことが分かった。
(現像剤のキャリア)
次に、現像剤中のキャリアについて説明する。
次に、現像剤中のキャリアについて説明する。
本実施例に用いられるキャリア芯材としては、例えば、表面酸化又は未酸化の鉄、ニッケル、銅、亜鉛、コバルト、マンガン、クロム、及び希土類の如き磁性金属、それらの磁性合金、それらの磁性酸化物、それらの磁性フェライトからなるグループから選択される磁性粒子、及び樹脂中に磁性粉が分散された磁性体分散型キャリアが挙げられる。
本実施例に用いられるコートキャリアは、結着樹脂中に少なくとも磁性粉を含む金属化合物粒子を分散して構成されている磁性体分散型キャリアである。
本実施例のキャリア粒子表面は、帯電付与性向上、耐スペント性向上の観点から、好ましく、コート樹脂及び/又はカップリング剤をコートして用いられるが、被覆する樹脂としては、特に限定を受けるものではない。
このような表面処理樹脂としては、例えばポリスチレン、スチレン−アクリル共重合体の如きアクリル樹脂、塩化ビニル、酢酸ビニル、ポリフッ化ビニリデン樹脂、フルオロカーボン樹脂、パーフロロカーボン樹脂、溶剤可溶性パーフロロカーボン樹脂ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリビニルピロリドン、石油樹脂、セルロース、セルロース誘導体、ノボラック樹脂、低分子量ポリエチレン、飽和アルキルポリエステル樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、フェノール樹脂、変性フェノール樹脂、マレイン樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、無水マレインとテレフタル酸と多価アルコールとの重縮合によって得られる不飽和ポリエステル、尿素樹脂、メラミン樹脂、尿素−メラミン樹脂、キシレン樹脂、トルエン樹脂、グアナミン樹脂、メラミン−グアナミン樹脂、アセトグアナミン樹脂、グリプタール樹脂、フラン樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂等を挙げることができる。
中でもシリコーン樹脂、フッ素樹脂は、コアとの密着性、スペント防止等の観点から、好ましく用いられ、単独で用いることもできるが、被膜強度を高め、好ましい帯電に制御するために、カップリング剤と併用して用いることが好ましい。本実施例においては、シリコーン樹脂を用いた。
さらに、前述のカップリング剤は、その一部が、樹脂をコートする前に、コア表面に処理される、所謂、プライマー剤として用いられることが好ましい。また、カップリング剤をプライマー剤として使用することにより、その後の樹脂層の形成において、共有結合を伴った、より密着性の高い状態で形成することができる。上記カップリング剤としては、本実施例では前述したように種々のシラン化合物を用いることができるが、アミノ基を有するシラン化合物であるアミノシランを用いると良い。その結果、ポジ帯電性を持ったアミノ基をキャリア表面に導入でき、好ましい帯電量をトナーに付与できる。さらに、アミノ基の存在は、金属化合物に好ましく処理されている、親油化処理剤と、シリコーン樹脂との両者を活性化させることができる。このため、シリコーン樹脂とキャリア粒子との密着性をさらに高め、同時に樹脂の硬化を促進することで、より強固な被膜を形成することができる。以下に、本実施例で用いたキャリアの製造例を示す。
<キャリア製造例>
フェノール:3.6質量部
ホルマリン溶液:5.4質量部
(ホリムアルデヒド約40%、メタノール約10%、残りは水)
γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン1.0質量%で親油化処理したマグネタイト微粒子:62.0質量部
(平均粒径0.23μm、比抵抗4×105Ω・cm)
γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン1.0質量%で親油化処理したα−Fe2O3微粒子:26.0質量部
(平均粒径0.57μm、比抵抗2.2×109Ω・cm)
このスラリーに塩基性触媒としてアンモニア水、及び水をフラスコに入れ、攪拌・混合しながら40分間で85℃まで昇温・保持し、3時間反応させ、フェノール樹脂を生成し硬化させた。その後冷却し、水を添加した後上澄み液を除去し、沈殿物を水洗いし、減圧下で乾燥して、フェノール樹脂を結着樹脂としたマグネタイト微粒子含有球状磁性キャリアコア粒子を得た。
フェノール:3.6質量部
ホルマリン溶液:5.4質量部
(ホリムアルデヒド約40%、メタノール約10%、残りは水)
γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン1.0質量%で親油化処理したマグネタイト微粒子:62.0質量部
(平均粒径0.23μm、比抵抗4×105Ω・cm)
γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン1.0質量%で親油化処理したα−Fe2O3微粒子:26.0質量部
(平均粒径0.57μm、比抵抗2.2×109Ω・cm)
このスラリーに塩基性触媒としてアンモニア水、及び水をフラスコに入れ、攪拌・混合しながら40分間で85℃まで昇温・保持し、3時間反応させ、フェノール樹脂を生成し硬化させた。その後冷却し、水を添加した後上澄み液を除去し、沈殿物を水洗いし、減圧下で乾燥して、フェノール樹脂を結着樹脂としたマグネタイト微粒子含有球状磁性キャリアコア粒子を得た。
得られたキャリアコア粒子に対して、トルエン溶媒を用いて希釈したγ−アミノプロピルトリメトキシシラン0.3質量%でコア表面の処理を行った。引き続き、置換基が全てメチル基であるストレートシリコーン樹脂0.65質量%及び、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン0.02質量%の混合物をトルエンを溶媒としてコートした。更に、この磁性コートキャリアを140℃で焼き付け、100メッシュの篩で凝集した粗大粒子をカットし、次いで多分割風力分級機で微粉及び粗粉を除去して粒度分布を調整し、コートキャリア粒子を得た。
また、前記コート層は、導電性を有する粒子や荷電制御性を有する粒子を含有していることが好ましい。このようなコート層は、前記コート層を形成する樹脂、又はこの樹脂を形成するモノマーに導電性を有する粒子や荷電制御性を有する粒子を含有して、前記樹脂又はモノマーを適当な方法により磁性コア粒子にコートすることが好ましい。これらの粒子は、小粒径で、かつ低温定着性を有するようなトナーに対し、ソフトで素早く帯電を付与するという点で重要である。
導電性を有する粒子としては、比抵抗が1×108Ωcm以下のものが好ましく、さらには、比抵抗が1×106Ωcm以下のものがより好ましい。導電性を有する粒子は、具体的には、カーボンブラック、マグネタイト、グラファイト、酸化亜鉛、及び酸化錫から選ばれる少なくとも一種以上の粒子を含有する粒子が好ましい。特に導電性を有する粒子としては、良好な導電性を有するカーボンブラックが、トナーへの帯電付与性(帯電量の立ち上がり)を良好にする上で好ましい。
導電性を有する粒子は、個数平均粒径が1μm以下であることが、キャリアからの粒子脱落を防止し、また均一な導電サイトとして働く上で好ましい。
荷電制御性を有する粒子としては、有機金属錯体の粒子、有機金属塩の粒子、キレート化合物の粒子、モノアゾ金属錯体の粒子、アセチルアセトン金属錯体の粒子、ヒドロキシカルボン酸金属錯体の粒子、ポリカルボン酸金属錯体の粒子、ポリオール金属錯体の粒子が挙げられる。トナー粒子中に分散させる荷電制御剤でもいいが、官能基を有する樹脂粒子や官能基を有する処理剤で処理した無機の粒子を用いることが、トナーへの帯電付与性を良好にするためには好ましい。
具体的には、荷電制御性を有する粒子は、ポリメチルメタクリレート樹脂の粒子、ポリスチレン樹脂の粒子、メラミン樹脂の粒子、フェノール樹脂の粒子、ナイロン樹脂の粒子、シリカの粒子、酸化チタンの粒子、及びアルミナの粒子から選ばれる少なくとも一種以上の粒子を含有する粒子であることが好ましい。酸化チタンの粒子、アルミナの粒子においては、導電性の処理剤で表面処理されたものであれば、導電性を有する粒子としても使用できる。また、無機の粒子の場合には、各種のカップリング剤で処理して用いることが、荷電制御性や導電性を発現するために好ましい。
本実施例では、補給スクリュー8に対し、上述のキャリアに対する表面処理と同処理を施すことにより、上述の効果を発揮する。
ここで、本実施例で使用したトナーカートリッジ5からの補給トナーを現像装置1に補給する補給スクリュー8について、図3を参照して説明する。
補給スクリュー8は、回転軸81と、螺旋状(スパイラル状)の回転羽根82とを備えたスクリューとされる。本実施例では、補給スクリュー8の回転軸81は、軸径(d1)が6mmとされる鉄製回転軸とされる。また、回転羽根82は、肉厚(t1)が1mmとされるABS樹脂にて作製され、最大外郭の直径(D1)が10mmとされる。また、補給スクリュー8のスクリューピッチ(P4)は、7mmとされ、全長(L)が100mmであった。また、補給スクリュー8と、ABS樹脂製のスクリュー外壁80とのクリアランス(g2)は1mmであった。補給スクリュー8は、回転数200rpmで駆動された。
以上より、電車/飛行機等の様な移動体中における画像形成時に、移動体特有の傾きを受けても、未帯電の補給トナーへの帯電を十分行うことができ、色味変動やカブリの発生を防ぎ、長期にわたって安定した画像形成が行えるようになった。
実施例2
次に、図8を参照して本発明に係る現像装置の第二の実施例について説明する。
次に、図8を参照して本発明に係る現像装置の第二の実施例について説明する。
本実施例では、現像装置1における現像室2A及び撹拌室2Bの内壁に設けたリブ40を、現像剤搬送方向に対して、現像室2A及び撹拌室2Bの内壁の側面と底面に互い違いに設けることにより、上記乱流を発生させる効果を更に高めるものである。現像装置1のリブ40に関連した構成以外の具体的な構成は、実施例1と同様であるので、実施例1の説明を援用し、ここでの再度の説明は省略する。
また、以下の説明では、実施例1の場合と同様に、リブ40は、現像室2A及び撹拌室2Bの、それぞれ、底面2Aa、2Ba及び側面2Ab、2Bbに設けられるものとして説明するが、リブ40は、少なくとも撹拌室2Bに設ければ、本実施例の作用効果を達成し得ることが理解されるであろう。
次に、図8(a)、(b)、(c)を参照して、本実施例の特徴部について詳述する。
本実施例では、第1及び第2スクリュー11、12の現像剤搬送方向に対して、現像室2A及び撹拌室2Bの内壁、即ち、現像室2A及び撹拌室2Bにて、それぞれ、底面2Aa、2Baにリブ40Aを、また、側面2Ab、2Bbにリブ40Bを、互い違いに設けることを特徴とする。
本実施例では、現像室2A及び撹拌室2Bの底面2Aa、2Baに設けたリブ40Aは、図8(a)に示すように、第1及び第2スクリュー11、12の中心O1、O2に対し中心角(α)が120°以下、好ましくは、90°以上の範囲に設定される。本発明者らの実験の結果によれば、この範囲にて好適な乱流を発生し得ることが分かった。
一方、現像室2A及び撹拌室2Bの側面2Ab、2Bbに設けたリブ40Bは、図8(b)に示すように、第1及び第2スクリュー11、12の中心O1、O2に対し中心角(α)が90°、好ましくは中心角120°より大きい領域にて形成される。
また、本実施例では、図8(c)に示すように、底面に設置したリブ40Aと、側面に設置したリブ40Bとは等間隔(P5)に配置した。しかし、これに限定されるものではない。
リブ40(40A、40B)の具体的な形状、寸法は、実施例1と同様とすることができる。
つまり、本実施例にて、リブ40(40A、40B)は、ABS樹脂にて作製した。また、本実施例では、リブ40(40A、40B)の現像剤搬送方向の幅(w)を1mmとし、現像容器内壁からの、即ち、現像室2A及び撹拌室2Bの、それぞれ、底面2Aa、2Ba及び側面2Ab、2Bbからの垂直方向の高さhは0.5mmとした。この結果、第1及び第2スクリュー11、12の外径部11A、12Aとリブ40の内周との間隙(g)は、0.5mmであった。
また、各リブ40(40A、40B)の現像剤搬送方向の間隔(P5)は、15mmとした。本実施例では各リブ40(40A、40B)は、等間隔(P5=15mm)で配置したが、勿論、これに限定されるものではなく、不等間隔で配置しても何ら問題ない。
また、各リブ40(40A、40B)は、本実施例では、図8(c)に図示するように、現像容器内壁面より垂直に延在して、即ち、現像剤搬送方向に対して垂直に形成するものとして説明した。しかし、この構成に限定されるものではなく、実施例1で説明したように、現像剤搬送方向に対して斜め、或いは、湾曲していても何ら問題ない。
又、上述のように、本実施例では、リブ40(40A、40B)の高さ(h)を0.5mmとしたが、もちろんこの限りではない。
言うまでも無く、第1及び第2スクリュー11、12と、現像容器内壁面との間のリブ40(40A、40B)は、第1及び第2スクリュー11、12と干渉しないために、第1及び第2スクリュー11、12の外径部11A、12Aと現像容器内壁面との間に設ける必要がある。リブ40(40A、40B)が高すぎると第1及び第2スクリュー11、12と干渉する確率が増すために好ましくなく、一方で、リブ40(40A、40B)が低すぎると、今度は乱流を生じにくくなり、好ましくない。
また、上述のように、クリアランス量(g)は、通常数百μm〜数mmと様々であるため、クリアランス量(g)に応じて適切なリブ高さ(h)を設定しなければならない。
実施例1にて説明したように、本発明の効果を最適に発揮するリブ40(40A、40B)の高さ(h)が、クリアランス量(g)の20〜80%、更に好ましくは30〜70%である。リブの高さ(h)を前記の範囲で設定すれば、クリアランス量(g)に依らず、好適な乱流を発生することが可能となる。
更に、第1及び第2スクリュー11、12の形状は、搬送性能を有する部材であれば本実施例に示した形状に限らない。例えば、回転羽根11b、12bとして、上述した硬質のABS樹脂にて作製するのではなく、代わりに、可撓性のマイラーシート等にて作製した場合には、リブ40との間に実質的にクリアランス(g)が存在しない状態であってもよい。
以上より、電車/飛行機等の様な移動体中における画像形成時に、移動体特有の傾きを受けても、未帯電の補給トナーへの帯電が十分行うことができ、色味変動やカブリの発生を防ぎ、長期にわたって安定した画像形成が行えるようになった。
実施例3
次に、図9を参照して本発明に係る現像装置の第三の実施例について説明する。
次に、図9を参照して本発明に係る現像装置の第三の実施例について説明する。
本実施例では、現像装置1における現像室2A及び撹拌室2Bの内壁に設けたリブ40を、現像剤搬送方向に対して第1及び第2スクリュー11、12の中心方向に向かって傾斜してなることを特徴としている。現像装置1のリブ40に関連した構成以外の具体的な構成は、実施例1及び実施例2と同様であるので、実施例1及び実施例2の説明を援用し、ここでの再度の説明は省略する。
また、以下の説明では、実施例1、2の場合と同様に、リブ40は、現像室2A及び撹拌室2Bの、それぞれ、底面2Aa、2Ba及び側面2Ab、2Bbに設けられるものとして説明するが、リブ40は、少なくとも撹拌室2Bに設ければ、本実施例の作用効果を達成し得ることが理解されるであろう。
次に、図9を参照して、本実施例の特徴部について詳述する。
本実施例では、現像室内壁に設けたリブ40の形状に特徴がある。すなわち、実施例1、2で説明したリブ40の、少なくとも現像剤搬送方向上流側の側面40aが、本実施例では、現像剤搬送方向に対して第1及び第2スクリュー11、12の中心方向に向かって傾斜している。
図9に示すように、現像室内壁に設けたリブ40の側面40aが、第1及び第2スクリュー11、12の現像剤搬送方向に対して角度(β)にて傾斜している。傾斜の方向は、現像剤循環方向に対し、第1及び第2スクリュー11、12の中心軸に向かっていくように傾斜している。この傾斜により、現像剤は搬送される途中でリブ40により搬送スクリューの中心に向かって搬送される力を受け(図9にて矢印Z)、実施例1、2で説明したリブ40より、更に効果的に現像剤の乱流を発生させることが可能となる。角度(β)は、20°以上が好ましい。リブ40の傾斜角度(β)は、27°として好結果を得ることができた。
本実施例の構成は、実施例1、2の構成に適用することができる。つまり、本実施例では、リブ40は、ABS樹脂にて作製した。また、本実施例では、リブ40の現像剤搬送方向の幅(w)を1mmとし、現像容器内壁からの、即ち、現像室2A及び撹拌室2Bの、それぞれ、底面2Aa、2Ba及び側面2Ab、2Bbからの垂直方向の高さhは0.5mmとした。この結果、第1及び第2スクリュー11、12の外径部11A、12Aとリブ40の内周との間隙(g)は、0.5mmであった。また、各リブ40は、現像剤搬送方向に対し、実施例1の構成における間隔P3、及び、実施例2の構成における間隔P5は、共に、15mm間隔で配置した。
以上より、電車/飛行機等の様な移動体中における画像形成時に、移動体特有の傾きを受けても、未帯電の補給トナーへの帯電が十分行うことができ、色味変動やカブリの発生を防ぎ、長期にわたって安定した画像形成が行えるようになった。
以上の実施例において、リブの形状、寸法(傾斜角度等含む)、材質、配置間隔、は同様の効果を生むものであれば本実施例の具体的数値に限定されるものではない。
実施例4
次に、図10を参照して、本発明に係る現像装置の第四の実施例について説明する。
次に、図10を参照して、本発明に係る現像装置の第四の実施例について説明する。
本実施例においては、現像装置1におけるリブ40の形状に特徴を有しており、現像装置1のリブ40に関連した構成以外の具体的な構成は、実施例1と同様である。従って、現像装置のリブ40に関連した構成以外の具体的な構成は、実施例1の説明を援用し、ここでの再度の説明は省略する。
また、以下の説明では、実施例1の場合と同様に、リブ40は、現像室2A及び撹拌室2Bの、それぞれ、底面2Aa、2Ba及び側面2Ab、2Bbに設けられるものとして説明するが、リブ40は、少なくとも撹拌室2Bに設ければ、本実施例の作用効果を達成し得ることが理解されるであろう。
次に、図10を参照して、本実施例の特徴部について詳述する。
本実施例の現像装置1にて、現像容器の形状、即ち、第1及び第2スクリュー11、12を収容した現像室2A及び撹拌室2Bの現像容器形状は、以下のようである。すなわち図2にて理解されるように、第1及び第2スクリュー11、12の下方半周に対応する底面2Aa及び2Baの形状は、第1及び第2スクリュー11、12の形状に合わせて半円筒状に作製されている。
しかし、実施例1で説明したように、現像容器2を樹脂にて成形加工により成形する場合には、成形型の関係から、第1及び第2スクリュー11、12の回転軸中心O1、O2よりも上方の側面2Ab及び2Bbより上方になるに従って、容器内面とスクリューとの間隙(g)が広がる形状となる場合が多い。
この間隙(g)が広がった部分は、第1及び第2スクリュー11、12による搬送の影響が及びにくく、搬送力が落ち、結果として補給トナーを十分に攪拌できずにカブリ/色味変動等を引き起こす要因となる場合があった。
そこで、本実施例では、図10(a)に示すように、第1及び第2スクリュー11、12の回転軸中心O1、O2よりも上方の側面2Ab及び2Bbに形成されるリブ40においても、その側面よりのリブ高さ(h4)を上方に行くに従って、底面におけるリブ高さhより次第に高くする。つまり、第1及び第2スクリュー11、12の回転軸中心O1、O2よりも上方の側面2Ab及び2Bbに形成されるリブ40の内面40cを、湾曲形状に作製する。
これによって、リブ40と、第1及び第2スクリュー11、12外径部11A、12Aとの間隙距離(g1)を、底面における間隙(g)と同じにすることができ、上記問題を解決することができる。
一方、本実施例によれば、リブ40の内面と、第1及び第2スクリュー11、12の外径部11A、12Aとの間隙距離(g1)を、底面における間隙(g)と厳密に一致させる必要はない。
従って、図10(b)に示すように、第1及び第2スクリュー11、12の回転軸中心O1、O2よりも上方の側面2Ab及び2Bbに形成されるリブ40の内面40cは、湾曲形状ではなく、直線状に形成しても良い。勿論、この場合は、リブ40の内面と、第1及び第2スクリュー11、12外径部11A、12Aとの距離(g1)は、最も接近した位置において、底面における間隙(g)とされる。図10(b)の構成においても、図10(a)に示す実施例と同様の作用効果を達成し得る。
本実施例において、通常、現像容器2内の現像剤面は、現像室2A及び撹拌室2Bの側面2Ab、2Bbに形成されたリブ40は、第1及び第2スクリュー11、12の上方半周の頂点(図7(a)の高さ(h3))より上方に配置していない。従って、リブ40を、第1及び第2スクリュー11、12の上方半周の頂点(図7(a)の高さ(h3))より上方へと延在しても、その効果はそれほど多くはない。
本実施例によれば、上述のように、現像容器内壁に設けたリブ40が、第1及び第2スクリュー11、12の軸中心O1、O2よりも上方に行くに従ってリブ高さh4が増していることが特徴である。
これにより、従来クリアランスが広いために攪拌、搬送能力が乏しく、結果として攪拌帯電不良を引き起こしていた領域においても、本実施例で示した凸状リブ40を設けることにより、前記領域でより顕著な乱流を引き起こすことが可能となる。
上記実施例は、実施例1の変形された実施例として説明したが、実施例2における側面リブ40Bを本実施例のように構成することも可能である。更に、リブ40は、実施例3で説明したように、現像剤搬送方向に対して第1及び第2スクリュー11、12の中心方向に向かって傾斜させることも可能である。
本実施例における、具体的寸法は、実施例1、2、3と同様とすることができる。
つまり、リブ40は、ABS樹脂にて作製し、リブ40の現像剤搬送方向の幅(w)を1mmとし、現像容器内壁からの、即ち、現像室2A及び撹拌室2Bの、それぞれ、底面2Aa、2Ba及び側面2Ab、2Bbからの垂直方向の高さ(h)は0.5mmとした。この結果、第1及び第2スクリュー11、12の外径部11A、12Aとリブ40の内周との間隙(g)は、0.5mmであった。また、各リブ40は、現像剤搬送方向に対し、15mm間隔で配置した。
実施例2と同様に、リブ40を分割した場合には、底面に形成するリブ40Aは、中心角(α)は120°とし、また、リブ40に傾斜を設ける場合には、実施例3と同様に、傾斜角度(β)は27°とすることができる。
以上より、電車/飛行機等の様な移動体中における画像形成時に、移動体特有の傾きを受けても、未帯電の補給トナーへの帯電が十分行うことができ、色味変動やカブリの発生を防ぎ、長期にわたって安定した画像形成が行えるようになった。
以上の実施例において、リブの形状、材質、配置間隔、は同様の効果を生むものであれば本実施例の限りではない。
実施例5
本実施例の画像形成装置において、上記各実施例に記載の現像装置1は、図11に示すように、感光体ドラム28、一次帯電器21及びクリーニング装置26と共にカートリッジ化したプロセスカートリッジ30とすることができる。この場合においても、上記各実施例と同様の効果を有することは言うまでもない。
本実施例の画像形成装置において、上記各実施例に記載の現像装置1は、図11に示すように、感光体ドラム28、一次帯電器21及びクリーニング装置26と共にカートリッジ化したプロセスカートリッジ30とすることができる。この場合においても、上記各実施例と同様の効果を有することは言うまでもない。
尚、図11には、トナーカートリッジ5は、図示されていない。プロセスカートリッジ30は、該プロセスカートリッジ30を画像形成装置本体に装着した状態で、装置本体に装着されたトナーカートリッジ5と作動的に連結され、トナーカートリッジ5からの補給用トナーの補給を受け得るように構成されている。
一般に、プロセスカートリッジは、感光ドラムが寿命に達したり、現像装置内の現像剤が著しく劣化した場合において、プロセスカートリッジ全体を画像形成装置本体から取り出し、新しいプロセスカートリッジを装着するものである。これにより、画像形成装置を復帰することができるので、メンテナンス性の向上を図ることが可能となる。
また、この高メンテナンス性のため、機器交換の専門知識を有するサービスマンに頼ることなく、ユーザ自身が行なうことができるので、レーバーコストの低減による、画像形成装置のランニングコストの低減も可能となる。
プロセスカートリッジの場合にも、上記各実施例に記載した現像装置1を用いているため、現像室2A及び撹拌室2Bにおける現像剤の動きに関しては、各実施例にて説明した現像装置と同様である。又、撹拌室2Bにおける補給トナーの帯電付与性に関しても、図5で示した帯電分布特性(曲線B)を有する。
尚、プロセスカートリッジは、本実施例では、感光体ドラム28、一次帯電器21、クリーニング装置26、現像装置1を一体化したものであるが、特にこの構成に限定されるものではない。つまり、ユーザのメンテナンス性及び各要素の寿命等を考慮してプロセスカートリッジの構成を適宜決めれば良く、例えば、少なくとも、感光体ドラム28と現像装置とを一体化したものであってもよい。更には、現像装置のみをカートリッジ化して、画像形成装置本体に対して着脱自在とすることも可能である。
尚、上記各実施例では、白黒画像を形成する画像形成装置について説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、例えば、当業者には周知の、複数の現像装置を備えた種々のカラー画像形成装置にても好適に具現化可能である。
例えば、上記実施例の画像形成装置は、複数の画像形成ステーションを備え、各画像形成ステーションの画像を記録材に直接転写する直接転写方式の装置に用いることもできる。或いは、一旦各画像形成ステーションの画像を中間転写体に転写し、その後、中間転写体から記録材に転写する中間転写方式のカラー画像形成装置とすることも可能である。
以上、上記実施例によって本発明の現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を説明したが、上記説明した構成に限られるものではなく、種々の変更態様の構成をとることが可能である。
1 現像装置
2 現像容器(現像剤収容部)
2A 現像室(第1搬送路)
2B 攪拌室(第2搬送路)
2C 隔壁
3 現像スリーブ(現像剤担持体)
5 トナーカートリッジ
8 補給スクリュー
8a トナー補給口
9 第1開口部
10 第2開口部
11 第1搬送部材(第1スクリュー)
11a 回転軸
11b 螺旋状回転羽根
11c 戻し回転羽根
11A 螺旋状回転羽根の外径部
12 第2搬送部材(第2スクリュー)
12a 回転軸
12b 螺旋状回転羽根
12c 戻し回転羽根
12A 螺旋状回転羽根の外径部
28 感光体ドラム(像担持体)
30 プロセスカートリッジ
2 現像容器(現像剤収容部)
2A 現像室(第1搬送路)
2B 攪拌室(第2搬送路)
2C 隔壁
3 現像スリーブ(現像剤担持体)
5 トナーカートリッジ
8 補給スクリュー
8a トナー補給口
9 第1開口部
10 第2開口部
11 第1搬送部材(第1スクリュー)
11a 回転軸
11b 螺旋状回転羽根
11c 戻し回転羽根
11A 螺旋状回転羽根の外径部
12 第2搬送部材(第2スクリュー)
12a 回転軸
12b 螺旋状回転羽根
12c 戻し回転羽根
12A 螺旋状回転羽根の外径部
28 感光体ドラム(像担持体)
30 プロセスカートリッジ
Claims (11)
- 現像剤を収容する現像剤収容部と、
該現像剤収容部に設けられ、現像剤を担持搬送し、像担持体上に形成された静電像を現像する現像剤担持体と、
前記現像剤収容部内の現像剤搬送路内に設けられ、回転駆動される回転軸に螺旋状の回転羽根が形成されたスクリュー部材と、
を有する現像装置において、
前記現像剤搬送路の内面の少なくとも一部には、前記現像剤搬送路内に向かって突出した凸状のリブが形成され、
前記回転羽根の外形部と前記凸状リブの先端部とは、近接して配置されるか、或いは、接触して配置される、
ことを特徴とする現像装置。 - 前記凸状リブは、前記スクリュー部材に沿って等間隔、或いは、不等間隔にて複数形成されることを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
- 前記現像剤搬送路は、前記スクリュー部材の下方半周に対応した湾曲状の底面と、この底面より上方へと互いに平行に延在した両側面とを備え、
前記凸状リブは、前記底面及び両側面に形成されることを特徴とする請求項1又は2に記載の現像装置。 - 前記凸状リブは、前記底面に形成された第1リブと、前記両側面に形成された第2リブとを有し、
前記第1リブと前記第2リブとは、前記スクリュー部材に沿って互い違いに形成されることを特徴とする請求項3に記載の現像装置。 - 前記第1リブは、前記スクリュー部材の中心角90°以上、120°以下の範囲にて形成されることを特徴とする請求項4に記載の現像装置。
- 前記凸状リブは、現像剤の搬送方向上流側及び下流側の側面が、前記スクリュー部材の回転中心に向かって垂直に形成されることを特徴とする請求項1〜5のいずれかの項に記載の現像装置。
- 前記凸状リブは、現像剤の搬送方向上流側の側面が、前記スクリュー部材の回転中心に向かった傾斜して形成されることを特徴とする請求項1〜5のいずれかの項に記載の現像装置。
- 前記回転羽根の外形部と前記凸状リブの先端部とが近接して配置される場合には、前記凸状リブの前記現像容器内面からの高さ(h)は、前記回転羽根の外形部と前記凸状リブの先端部との間隙(g)の20%以上、80%以下であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかの項に記載の現像装置。
- 少なくとも、像担持体と、現像装置とが一体とされたプロセスカートリッジにおいて、
前記現像装置は、請求項1〜8のいずれかの項に記載の現像装置であることを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 画像形成装置本体に対してプロセスカートリッジが着脱自在とされた画像形成装置において、
前記プロセスカートリッジは、請求項9に記載のプロセスカートリッジであることを特徴とする画像形成装置。 - 像担持体と、前記像担持体上の静電像を現像剤を用いて現像し可視画像とする現像装置と、前記現像装置に補給用現像剤を補給する現像剤補給手段と、を有した画像形成装置において、
前記現像装置は、請求項1〜8のいずれかの項に記載の現像装置であることを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006162924A JP2007333820A (ja) | 2006-06-12 | 2006-06-12 | 現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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JP2007333820A true JP2007333820A (ja) | 2007-12-27 |
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ID=38933380
Family Applications (1)
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JP2006162924A Pending JP2007333820A (ja) | 2006-06-12 | 2006-06-12 | 現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2007333820A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010039070A (ja) * | 2008-08-01 | 2010-02-18 | Sharp Corp | 現像装置及びこれを用いる画像形成装置 |
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2006
- 2006-06-12 JP JP2006162924A patent/JP2007333820A/ja active Pending
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