JP2008015263A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤収容室内の現像剤の部分的な滞留を防止し、現像剤を現像剤収容室内において均一にすることにより、高画質な画像形成を可能とする現像装置を提供することを目的とする。
【解決手段】現像剤収容室８ａ内に設けられ、トナーとキャリアとを含んだ現像剤を攪拌しながら搬送させる攪拌搬送手段を備えた現像装置であって、上記攪拌搬送手段は、互いに隣接し、且つ搬送方向が逆向きとなるよう並設された複数のスクリュー８１、８２からなり、上記複数のスクリューの現像剤搬送方向下流側端部は、隣接するスクリューへ現像剤を受け渡す移送部８ｆとされ、該移送部の更に搬送方向下流側には、現像剤退避部８５が設けられていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、ファクシミリ装置、複写機或いはプリンタ（これらの複合機も含む）等の画像形成装置に備えられた現像装置に関し、詳しくは、２成分現像剤（トナーとキャリア）が用いられる現像装置に関する。

上記のような画像形成装置としては、用紙カセット等を備えた給紙部から、１枚ずつ用紙（記録紙）を繰出し、用紙搬送路の途中に配設された搬送ローラ対（レジストローラ対）を経て電子写真記録部の感光体ドラム及び転写ローラの対合部に給送し、現像装置からトナーを供給して、感光体ドラム表面のトナー画像を記録紙に転写させ、定着器で永久画像として定着させた後排出させるようにした電子写真式画像記録部を備えたものが挙げられる。

画像形成装置の現像剤としては、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤（以下、現像剤という）が用いられ、トナーとキャリアとを摩擦させることにより、トナーが帯電され、この帯電されたトナーによって上記トナー画像が形成される。

このような画像形成装置に備えられた現像装置には、トナー画像を形成する際に、帯電されたトナーのみを感光体ドラムに静電的に付着供給させるため、感光体ドラムへ供給されたトナーと同量のトナーを随時補給する機能が装備されており、補給されるトナーと残っている現像剤とを攪拌混合させながら、トナーに所定の値の帯電量が付与されるよう構成されている。このとき、均質で高画質な画像を形成するには、補給されるトナーと残っている現像剤とが上手く攪拌混合されること、また、現像剤収容室内において攪拌混合された現像剤を均一に保つ必要がある。

しかしながら、上記のように複数のスクリューを用いて攪拌混合する場合においては、それぞれのスクリューの現像剤搬送方向下流側近傍、即ち、隣接するスクリューに現像剤を移送する部分の手前で、現像剤搬送方向上流側から搬送されてきた現像剤と、スクリュー端部に設けられた逆向スパイラル羽根により押し戻される現像剤とが混流することにより、現像剤の流動が悪くなり、滞留する一方、受け渡された部分では、現像剤はスクリューにより滞留せずに、現像剤搬送方向下流側に向かって、搬送されるため、スクリューの長手方向において、現像剤の量が不均一となる問題があった。

このような問題は、特に、感光体ドラムにトナーを供給する現像ローラ側に位置するスクリューの長手方向において、現像剤の量が不均一となると、現像ローラに供給されるトナー量に不均一が生じ、均質で高画質な画像が形成されないという問題があった。
即ち、上記のように、現像ローラ側に位置するスクリューから現像ローラにトナーが搬送される過程において、隣接するスクリューに現像剤を移送する部分では、滞留してトナーが多くなり、受け渡された部分では、滞留しないため、トナーが少ない状態で現像ローラに向けて搬送されるので、現像ローラに供給されるトナーが、長手方向において不均一となり、均質で高画質な画像が形成されないこととなる。

下記特許文献１には、第１循環路及び第２循環路に、スパイラルアジテータやスパイラル状ブレードを配し、現像ロール側に配設されている第２循環路のスパイラルアジテータの内周面に、ステンレス線材でなる掻き上げ棒が設けられていることにより、トナーの搬送性及び現像ロールへのトナーの供給性を向上させた現像装置が開示されている。
また下記特許文献２には、第一の搬送手段と第二の搬送手段との間のトナー循環部の側面に突起が形成されたもの、第二の搬送手段の搬送方向における角部が曲面とされたもの、第一の搬送手段と第二の搬送手段との間のトナー循環部内に第三の搬送手段ととしてパドルが設けられたもの、第二の搬送手段の搬送方向における角部に振動部材が配設されたものとすることにより、トナーの流れをスムースした現像装置が開示されている。
特開平６−３５３１７号公報 特開平８−２７８６９８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の現像装置は、トナーの搬送性をよくするために、スパイラルアジテータやスパイラル状ブレードが設けられているが、現像剤搬送方向上流側から搬送されてくる現像剤が、搬送方向下流側端部で押し戻された現像剤と混流し、受け渡し部分の手前で滞留してしまう問題を解決したものではなかった。

また上記特許文献２に記載の現像装置によれば、主に第一の搬送手段と第二の搬送手段との間において、トナーが溜まることなく、トナーの塊状化を無くすことができるものであるが、これも上記特許文献１と同様に、現像剤搬送方向上流側から搬送されてくる現像剤が、搬送方向下流側端部で押し戻された現像剤と混流し、受け渡し部分の手前で滞留してしまう問題を解決したものではなかった。
更に、上記特許文献１及び上記特許文献２に記載の搬送手段であるアジテータは線状部材からなり、一成分トナーの搬送手段として構成されたものであるから、攪拌を要する２成分現像剤の搬送手段としては採用できないものである。

本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、現像剤収容室内の現像剤の部分的な滞留を防止し、現像剤を現像剤収容室内において均一にすることにより高画質な画像形成を可能とする現像装置を提供することを目的としている。

請求項１の発明に係る現像装置は、現像剤収容室内に設けられ、トナーとキャリアとを含んだ現像剤を攪拌しながら搬送させる攪拌搬送手段を備えた現像装置であって、上記攪拌搬送手段は、互いに隣接し、且つ搬送方向が逆向きとなるよう並設された複数のスクリューからなり、上記複数のスクリューの現像剤搬送方向下流側端部は、隣接するスクリューへ現像剤を受け渡す移送部とされ、該移送部の更に現像剤搬送方向下流側には、現像剤退避部が設けられていることを特徴とする。

本発明においては、攪拌搬送手段は、スパイラル羽根を備えたスクリューで構成され、上記現像剤退避部に配置されるスパイラル羽根は、現像剤搬送方向に対して現像剤を押し戻すよう形成されているものとすることができる。また上記複数のスクリューの間には、仕切り壁が設けられており、該仕切り壁は、上記移送部で低く形成されているものとすることができる。

本発明の現像装置によれば、隣接するスクリューへと移送されなかった現像剤は、現像剤の攪拌搬送・受け渡しに影響を与えない現像剤搬送方向下流側端部の更に下流側に設けられた該現像剤退避部に蓄積され、現像剤退避部８５から押し戻される現像剤と、スクリューにより上流側から搬送されてきた現像剤とが混流する位置は、現像剤を受け渡す移送部となるから、現像剤が混流しながらも、そのまま移送部より移受部へと速やか移送されることとなり、移送部の手前で滞留することがない。よって、現像剤を現像剤収容室内において均一にすることができ、現像ローラに付着するトナーが不均一とならないので、結果として該現像装置が画像形成装置に備えられた際には、均質で高画質な画像を提供することに寄与できる。

また、現像剤退避部に配置されるスパイラル羽根を現像剤搬送方向に対して現像剤を押し戻すよう形成されたものとすれば、隣接するスクリューへと移送されず、現像剤退避部側へと侵入しようとする現像剤を移送部側へ押し戻すことができるとともに、現像剤退避部に蓄積された現像剤は、現像剤の攪拌搬送・受け渡しに影響の与えない場所、即ち現像剤退避部において、攪拌されながら、移送部へ押し戻すことができる。

更に複数のスクリューの間に、それぞれ仕切り壁を設け、仕切り壁は、移送部で低く形成されているようにすれば、仕切り壁が設けられている部分では複数のスクリューにより現像剤が充分に攪拌混合されつつ搬送されるとともに、移送部では仕切り壁が低く形成されているため、現像剤の流動が悪化、滞留することなく、隣接するスクリューに現像剤をスムーズに搬送することが可能となる。

以下に本発明の最良の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１は本発明の現像装置が採用された画像形成装置の一例を示す縦断面図、図２は同現像装置に設けられた攪拌搬送手段の一実施形態を示す平面図であり、図３は図２におけるＸ−Ｘ線縦断面図である。

図１に示す画像形成装置Ａは、電子写真方式の記録部を備えたプリンタを例に採って示しているが、これに限らず、画像読取装置を備えた複写機、ファクシミリ装置或いはこれらの機能を兼ね備えた所謂複合機等であっても良いことは言うまでもない。図において、画像形成装置Ａの装置本体１は、記録紙（用紙）の給紙部２と、電子写真方式の画像記録部３と、印字後の記録紙の排出部４とが、この順序で高さ方向に層積されて構成されている。記録紙の給紙部２は、多数枚の記録紙を堆積収納し得る抜差し可能な給紙カセット２ａと、該給紙カセット２ａの前端部に設置された分離給紙ローラ（ピックアップローラ）２ｂと、該分離給紙ローラ２ｂの周面に弾接する分離パッド２ｃとよりなる。給紙部２は、図例のような１段カセット方式に限らず、多段カセット方式、或いはオプションカセット方式とすることも可能である。

画像記録部３は、感光体ドラム５の周囲に、帯電器６、ＬＥＤ等からなる露光器７、現像装置８、転写ローラ９及び残留トナー除去装置１０をこの順序で配したプロセス部と、その下流側の定着器１１とより構成される。これらプロセス部は、露光器７及び転写ローラ９を除き、感光体ドラム５、帯電器６及び残留トナー除去装置１０を一括したドラムユニット５０と、後述の攪拌搬送手段及び給送パドル８３、現像ローラ８４等を一括した現像ユニット８０とよりなるプロセスユニットとされ、ドラムユニット５０及び現像ユニット８０は、装置本体１に対してその前面側より個々に或いは両者を何等かの結合手段で結合した状態で着脱可能に装着される。また、露光器７及び転写ローラ９を除く全てのプロセス部を一括してプロセスユニットとすることも可能である。ここで、装置本体１の前面側とは、図１における紙面手前側を言い、奥側を背面側と言う。

図例の現像装置８は、前記の通り２成分現像剤を用いる方式の現像装置であって、現像剤収容室８ａ内にはトナーとキャリアとでなる現像剤を収容し、複数のスクリュー（オーガ）、ここでは２本の並設された第一のスクリュー８１と第２のスクリュー８２とで攪拌・搬送しながら、給送パドル８３によりバイアス印加された現像ローラ８４に現像剤を供給するようになされている（図２参照）。
第一のスクリュー８１が配される現像剤収容室８ａの外面には磁気センサからなるトナーセンサ８ｂが付設され、現像剤収容室８ａ内のトナー濃度（トナーとキャリアの混合比）が常時検出される。この現像装置８を含むプロセス部から離間した位置には、トナーホッパー１２が設置され、上記トナーセンサ８ｂにより現像剤収容室８ａ内のトナー濃度が低下したことが検出されると、スクリューコンベア（パイプスクリュー）１３を介してトナーがトナー補給口８ｃを介して現像剤収容室８ａ内に補給される。トナーホッパー１２内には、アジテータ１２ａ及び給送用スクリュー１２ｂが配設されている。尚、この現像装置８に設けられた第一のスクリュー８１、第二のスクリュー８２とで構成される攪拌搬送手段については後に詳しく述べる。

定着器１１の下流側には、切替ゲート４ａ、排出ローラ対４ｂ及び排出トレイ４ｃが連設され、これらによって排出部４が構成される。上記プロセス部の上流側近傍には、レジストローラ対１４が配設され、上記給紙カセット２ａから、分離給紙ローラ２ｂ及び分離パッド２ｃの作用により１枚ずつ分離繰出された記録紙（用紙）は、該レジストローラ対１４によりレジストされて、前記感光体ドラム５と転写ローラ９との対合部に導入される。感光体ドラム５は図１の矢示方向に回転しながら、帯電器６によりその表面が一様に帯電され、画像情報に基づく光学画像が露光器７によって感光体ドラム５の表面に照射され、感光体ドラム５の表面には静電潜像が形成される。この静電潜像は、感光体ドラム５の表面の光導電体の特性により、光の照射部分の電位が変化し、その他の部位の電位が維持されて形成されるものである。

そして、この静電潜像は、バイアス印加された現像装置８で逐次現像されてトナー画像として感光体ドラム５と転写ローラ９との対合部に至る。この現像の際、光の照射により電位が変化した部位には、現像器８との電位差によりトナーが感光体ドラム５に吸引されて黒部分となり、その他の部分にはトナーは吸引されず白部分となって、全体として、画像情報に基づく白黒のトナー画像が形成されるのである。上記レジストローラ対１４は、感光体ドラム５の表面のトナー画像に同期して記録紙がこの対合部に導入されるようレジスト制御されて回転駆動される。

転写ローラ９はバイアス印加されており、感光体ドラム５と対合され且つ矢示方向（感光体ドラム５とウイズ方向）に回転駆動されながら記録紙をニップ搬送し、この間感光体ドラム５の表面のトナー像が記録紙に転写される。感光体ドラム５の表面に残ったトナーは、残留トナー除去装置１０で除去・回収される。トナー像が転写された記録紙は、定着器１１に導入され、永久画像として定着された後、切替ゲート４ａを押し上げ、排出ローラ対４ｂを経て排出トレイ４ｃ上に排出される。この一連の記録紙の給送は、給紙カセット２ａからの繰出し直後に略垂直（鉛直）に立ち上がり、排出ローラ対４ｂでは給紙カセット２ａからの繰出し方向とは略１８０度の方向にＵターンするような主給送パスＰに沿ってなされる。このようなレイアウト構成により、装置全体のコンパクト化が図られる。

図例の画像形成装置Ａは、両面記録機能を備えており、上記主給送パスＰの切替ゲート４ａの取付け位置から、前記レジストローラ対１４の上流側で上記主給送パスＰに循環合流する反転給送パスＰ１が形成されている。前記排出ローラ対４ｂは、正逆転可能とされ、また、反転給送パスＰ１には搬送ローラ対１５、１６が配設されており、両面記録する場合は、上記のように片面記録がされた記録紙が主給送パスＰに沿って搬送され、記録紙の後端が排出ローラ対４ｂに至ると、該排出ローラ対４ｂは一旦停止して記録紙の後端をニップする。次いで、排出ローラ対４ｂが逆転し、記録紙はその後端より搬送ローラ対１５、１６によって反転給送パスＰ１を搬送され、主給送パスＰに合流し、レジストローラ対１４に至る。該レジストローラ対１４によってレジストされて、再度感光体ドラム５と転写ローラ９との対合部に導入されてその裏面の記録がなされる。両面記録された記録紙は、その後、上記同様主給送パスＰに沿って排出トレイ４ｃ上に排出される。

また図例の画像形成装置Ａは、記録紙の手差機能を更に備えており、装置本体１の側部には上下に開閉可能な手差トレイ１７が付設されている。該手差トレイ１７は、使用しない時は、図１の２点鎖線のように閉止され、把手１７ａをして開閉が可能とされている。該手差トレイ１７の前端部には分離給紙ローラ１７ｂと分離パッド１７ｃとが弾接状態で配設され、その更に下流側には主給送パスＰに合流する手差給送パスＰ２が連設されている。

上記手差トレイ１７を用いて画像記録をする場合、上記把手１７ａをして手差トレイ１７を開け、その上に記録紙をセットし、適宜スタート操作により、手差給紙ローラ１７ｂを作動させる。手差トレイ１７上の記録紙は、分離給紙ローラ１７ｂと分離パッド１７ｃとの作用により１枚ずつ分離されて繰出され、手差給送パスＰ２を搬送され、主給送パスＰに合流する。その後、レジストローラ対１４によってレジストされて、感光体ドラム５と転写ローラ９との対合部に導入されて記録がなされる。手差記録紙に両面記録する場合、記録紙は排出ローラ対４ｂの逆転により、反転給送パスＰ１を搬送され、上記の通りその裏面記録がなされる。記録が完了した記録紙は、排出ローラ対４ｂによって排出トレイ４ｃ上に排出される。

次に、図２、図３を参照して攪拌搬送手段について詳細に説明する。図２は図１における画像形成装置Ａの現像装置８の攪拌搬送手段を示した平面図であり、図３は図２におけるＸ−Ｘ線縦断面図である。本実施例の現像装置８では、図２に示すように、互いに隣接し、且つ搬送方向が逆向きとなるように第一のスクリュー８１と第二のスクリュー８２が並設されており、第二のスクリュー８２には更に隣接して給送パドル８３、現像ローラ８４が配設される。それぞれのスクリュー８１、８２は、所定の間隔、形状で形成されたスパイラル羽根８１ａ、８２ａを備えている。

トナー補給口８ｃからのトナー補給を受ける側に配設される第一のスクリュー８１と、給送パドル８３を介してトナーを現像ローラ８４に供給する側に配設される第二のスクリュー８２とにより、攪拌搬送手段が構成されている。
それぞれのスクリュー８１、８２の現像剤搬送方向下流側端部は、隣接するスクリュー８２、８１へ現像剤を受け渡す移送部８ｆとされ、現像剤搬送方向上流側端部は、移送部８ｆから現像剤が受け渡される移受部８ｇとされる。
図３に示すように、第一のスクリュー８１と第二のスクリュー８２との間には仕切り壁８ｄが設けられ、これによって現像剤収容室８ａは二つに仕切られており、該仕切り壁８ｄの両端の移送部８ｆ及び移受部８ｇに相当する箇所は、それ以外の仕切り壁８ｄよりも低く切り欠いて形成された低壁部８ｅによって、二つに仕切られた現像剤収容室８ａがつながっている。
該移送部８ｆの更に現像剤搬送方向下流側には、現像剤退避部８５が設けられており、現像剤退避部８５に配置されるスパイラル羽根８１ｂ、８２ｂは、現像剤搬送方向に対して現像剤を押し戻すように、即ち、図２の例においては、上記スパイラル羽根８１ａ、８２ａとは逆向きに形成されている。

第一のスクリュー８１と第二のスクリュー８２とは現像剤が互いに逆方向に搬送されるよう（第１のスクリュー８１では、図２の左から右へ（図２矢印Ａ方向）、第２のスクリュー８２では右から左へ（図２矢印Ｃ方向））回転し、トナーとキャリアとからなる現像剤を循環搬送しながら十分に攪拌することにより、摩擦によるトナー帯電を行っている。

トナーセンサ８ｂにより現像剤収容室８ａ内のトナー濃度が低下したことが検出され、トナー補給口８ｃより補給されてきたトナーは、まず第一のスクリュー８１側に補給され、第一のスクリュー８１の回転駆動によって収容されている現像剤と混合され、攪拌・搬送されていく（図２矢印Ａ方向）。第一のスクリュー８１側の移送部８ｆまで搬送された現像剤は、低壁部８ｅを乗り越えて、第二のスクリュー８２側の移受部８ｇへ搬送され（図２矢印Ｂ方向）、次は第一のスクリュー８１とは逆方向に攪拌・搬送される（図２矢印Ｃ方向）。そして、一部の現像剤は必要に応じて給送パドル８３によりバイアス印加された現像ローラ８４に供給される一方、第二のスクリュー８２側の移送部８ｆまで搬送されてきた現像剤は、ここから第一のスクリュー８１側の移受部８ｇに循環搬送され（図２矢印Ｄ方向）、このような流れが繰り返し行われる。

このとき、従来のものでは、移送部８ｆの手前で、上流側から搬送されてきた現像剤がスクリュー端部に設けられた逆向スパイラル羽根により押し戻される現像剤と混流し、滞留する現象が見られた。
しかしながら、本実施例によれば、スクリュー８１、８２により上流側から搬送されてきた現像剤と、現像剤退避部８５から押し戻される現像剤とが混流する位置は、現像剤を受け渡す移送部８ｆとなるから、現像剤が混流しながらも、そのまま移送部８ｆより移受部８ｇへと速やか移送されることとなり、移送部８ｆの手前で滞留することがない。よって、それぞれのスクリュー８１、８２の移送部８ｆの手前に現像剤が滞留することなく、それぞれのスクリュー８１、８２の移送部８ｆから移受部８ｇへ現像剤をスムーズに受け渡すことが可能となり、現像剤を現像剤収容室８ａ内において均一にすることができる。また、これにより、現像ローラ８４側のスクリュー８２の長手方向において、現像剤の量が均一となり、給送パドル８３を介して、現像ローラ８４に供給されるトナー量も現像ローラ８４の長手方向において均一となり、均質で高画質な画像を形成することができる。

そして、上述のように現像剤退避部８５に配置されるスパイラル羽根８１ｂ、８２ｂは、現像剤搬送方向に対して現像剤を押し戻すように形成されているので、これによって、現像剤退避部８５に蓄積される現像剤の量はかなり抑制することができる。しかしながら、これによっても該現像剤退避部８５に蓄積されてしてしまった現像剤は、現像剤の搬送・受け渡しに影響を与えない場所、即ち現像剤退避部８５において、攪拌されながら、移送部８ｆ側へ押し戻されることとなるので、現像剤の移送部８ｆにおける搬送・受け渡しに影響を与えることなく、現像剤を現像剤収容室８ａ内において均一にすることができるのである。

ここで、現像剤退避部８５は、図例の形状に限定されるものではなく、移送部における現像剤の搬送・受け渡しに影響を与えないよう移送部８ｆの更に現像剤搬送方向下流側に設けられるものであればよい。

図３に示すように、スクリュー８１、８２の間には仕切り壁８ｄが設けられており、移送部８ｆ及び移受部８ｇに相当する箇所では、それ以外の仕切り壁８ｄよりも低く形成された低壁部８ｅとしている。
これにより、仕切り壁８ｄが設けられている部分ではスクリュー８１、８２により現像剤が充分に攪拌混合されつつ搬送されるとともに、移送部８ｆ及び移受部８ｇでは、仕切り壁８ｄよりも低く形成された低壁部８ｅとしているため、現像剤の流動が悪化、滞留することなく、現像剤をスムーズに受け渡すことが可能となる。

尚、現像剤収容室８ａ、第一のスクリュー８１、第２のスクリュー８２、スパイラル羽根８１ａ、８１ｂ、８２ａ、８２ｂ等の構成は図例のものに限定されるものではなく、また図例では２本のスクリューを配設した構成を記載しているが、これに限られず、３本以上のスクリューが配設されたものにも適用可能であることは言うまでもない。

本発明の現像装置が採用された画像形成装置の一例を示す縦断面図である。 同現像装置に設けられた攪拌搬送手段の一実施形態を示す平面図である。 図２におけるＸ−Ｘ線縦断面図である。

符号の説明

８０ 現像ユニット
８ 現像装置
８ａ 現像剤収容室
８１、８２ スクリュー（攪拌搬送手段）
８１ａ、８２ａ スパイラル羽根
８１ｂ、８２ｂ スパイラル羽根
８ｄ 仕切り壁
８ｅ 低壁部
８ｆ 移送部
８ｇ 移受部
８５ 現像剤退避部
Ａ 画像形成装置

Claims (3)

1. 現像剤収容室内に設けられ、トナーとキャリアとを含んだ現像剤を攪拌しながら搬送させる攪拌搬送手段を備えた現像装置であって、
   上記攪拌搬送手段は、互いに隣接し、且つ搬送方向が逆向きとなるよう並設された複数のスクリューからなり、
   上記複数のスクリューの現像剤搬送方向下流側端部は、隣接するスクリューへ現像剤を受け渡す移送部とされ、該移送部の更に現像剤搬送方向下流側には、現像剤退避部が設けられてい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、
   上記攪拌搬送手段は、スパイラル羽根を備えたスクリューで構成され、
   上記現像剤退避部に配置されるスパイラル羽根は、現像剤搬送方向に対して現像剤を押し戻すよう形成されていることを特徴とする現像装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の現像装置において、
   上記複数のスクリューの間には、仕切り壁が設けられており、
   該仕切り壁は、上記移送部で低く形成されていることを特徴とする現像装置。

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