JP2008233243A - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】補給されたトナーが現像剤中で効率よく掻き混ぜられることにより現像剤としての帯電特性の悪化を防止することができる構成を備えた現像装置を提供する。
【解決手段】トナーとキャリアからなる現像剤を帯電させて搬送する搬送路Ｐ１と、前記搬送路Ｐ１内で搬送された現像剤を用いて像担持体１上にトナー像を現像する現像剤担持体４と、を備えた現像装置において、前記搬送路Ｐ１内に設けられていて、補給トナーを受け入れて前記現像剤とともに一方向に搬送する搬送力を発生させる第一搬送部材７と、前記第一搬送部材７の近傍に配置されて該第一搬送部材７によって搬送されている現像剤の一部を該第一搬送部材７の搬送方向とは逆方向の搬送力を発生させる第二搬送部材８とが設けられていることを特徴とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、現像装置および画像形成装置に関し、さらに詳しくは、現像剤の撹拌機構に関する。

複写機やプリンタあるいはファクシミリ装置や印刷機などの画像形成装置においては、潜像担持体である感光体に対して形成された静電潜像を現像装置により可視像処理し、可視像をシートなどに転写することにより記録出力を得ることができる。

感光体は単一色のみを対象として１個設ける構成だけでなく、複数の色毎の画像を形成するために複数設けた構成があり、後者の場合にはフルカラー画像を含む多色画像を形成する場合に用いられる。

ところで、現像に用いられる現像剤には磁性あるいは非磁性トナーのみの一成分系現像剤の他にトナーとキャリアとを混合した二成分系現像剤がある。
二成分系現像剤はトナーとこれを担持するキャリアとで構成され、攪拌混合時に生起される摩擦帯電作用によりトナーを帯電させて感光体上の静電潜像に対して静電吸着できる状態とされる。

現像装置には、磁力により周面に現像剤を穂立ちさせて感光体上の静電潜像に向け現像剤を供給する現像スリーブと、現像スリーブに対して撹拌混合した現像剤を供給する撹拌スリーブとを備えた構成が多用されており、各スリーブにスクリューオーガを用いる場合がある。

各スリーブは螺旋方向を相反する関係とされ、軸方向で相対方向に現像剤を移動させて循環させながら現像剤を撹拌する構成が用いられている。

一方、現像剤に含まれるトナーは消費されると画像濃度が低下することから補給対象となるものであり、補給の際には撹拌スリーブにおける上部あるいは軸方向端部から注ぎ込まれる状態で補給されることがある。
撹拌スリーブは、概ね現像剤中に埋没した状態で回転していることが多く、これに対して補給されたトナーは撹拌スリーブが埋没している現像剤の上面に落下することから、現像剤上面に堆積しやすく、結果として、撹拌スリーブの回転を利用した撹拌混合作用が得にくいことがある。

そこで、従来では、補給されるトナーの帯電状態を促進するための構成として、トナーの補給槽内において現像剤に混合される前の段階でトナー中で自転および公転するスクリュー部材を縦方向に設けてスクリューの自転と公転とを組み合わせた撹拌混合による帯電を行わせる構成（例えば、特許文献１）、あるいは、補給されたトナーを現像剤中で撹拌する際に、既存の撹拌スリーブとは別に撹拌スリーブの螺旋羽根内に向けて現像剤を押し込むことができる撹拌補助部材を配置した構成（例えば、特許文献２）が提案されている。

特開平０７−１３４４８１号公報 特開２００５−２１５１１８号公報

スクリューオーガを用いた撹拌スリーブでは、螺旋方向に沿った現像剤の搬送が主目的であり、その搬送過程において螺旋羽根による押し動かしを撹拌に用いるようになっている。このため、螺旋羽根と接触している現像剤は、螺旋羽根の回転力を受けても掻き混ぜる作用は少なく、むしろ螺旋羽根による押し動かしによる搬送方向に沿った移動が主な作用となるので、掻き混ぜによる撹拌混合作用がさほど十分に行われているとはいえない。

従って、撹拌混合が十分でないと、これによる摩擦帯電が不安定となり、帯電不良を起こしているトナーが飛散して周辺部を汚損したり、感光体の非画像部に付着して地汚れなどを起こす原因となる。

現像剤中のトナーの帯電量を低下させないようにするために、現像剤中のトナーとキャリアとの接触機会を増やす目的でスクリューオーガの回転速度を上げることも考えられるが、接触機会が増加した場合には、キャリアの被膜が剥がれやすくなり、キャリアの帯電能力的化による現像剤としての劣化が進行しやすくなるという新たに不具合が発生する。

本発明の目的は、上記従来の現像装置、特に、補給トナーと既存現像剤との攪拌混合における問題に鑑み、補給されたトナーが現像剤中で効率よく掻き混ぜられることにより現像剤としての帯電特性の悪化を防止することができる構成を備えた現像装置および画像形成装置を提供することにある。この場合の掻き混ぜることの意味は、補給されたトナーが撹拌状態にある現像剤の表層部に堆積するのでなく、現像剤内に入り込んで撹拌されることを意味している。

この目的を達成するため、本発明は次の構成よりなる。
（１）トナーとキャリアからなる現像剤を帯電させて搬送する搬送路と、前記搬送路内で搬送された現像剤を用いて像担持体上にトナー像を現像する現像剤担持体と、を備えた現像装置において、
前記搬送路内に設けられていて、補給トナーを受け入れて前記現像剤とともに一方向に搬送する搬送力を発生させる第一搬送部材と、
該第一搬送部材によって搬送されている現像剤の一部を該第一搬送部材の搬送方向とは逆方向の搬送力を発生させる第二搬送部材とが設けられていることを特徴とする現像装置。

（２）前記第一、第二搬送部材が設けられた第一搬送路と、
前記現像剤担持体に対向して前記現像剤を前記現像剤担持体に搬送する第三搬送部材が設けられた第二搬送路とを備え、
前記第三搬送部材は前記トナーを静電潜像担持体に搬送する現像剤担持体に前記現像剤を搬送し、
前記第一搬送部材、第二搬送部材、第三搬送部材の搬送力が第一搬送部材＞第三搬送部材＞第二搬送部材となるように設定されていることを特徴とする（１）に記載の現像装置。

（３）前記第一、第二搬送部材が螺旋状部材であり、かつ、同一形状をなしているとともに、前記第一、第二搬送部材の回転速度を変化させることで搬送力が設定されていることを特徴とする（２）に記載の現像装置。

（４）前記第一、第二搬送部材が螺旋状部材であり、かつ、前記第二搬送部材を前記第一搬送部材よりも小径の螺旋状部材とすることで搬送力が設定されていることを特徴とする（２）に記載の現像装置。

（５）前記補給されるトナーは前記搬送路内に注ぎ落とされて補充され、
前記第二搬送部材が螺旋状部材であり、前記搬送路内の前記現像剤の上面にその一部が接触するように設けられていることを特徴とする（1）乃至（4）のいずれかに記載の現像装置。
（６）前記補給されるトナーは、前記搬送路内に注ぎ落とされて補充され、
該搬送路内に注ぎ落とされたトナーが前記第一および第二搬送部材による相対方向に移動する現像剤中に進入することを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載の現像装置。

（７）前記第一、第二搬送部材は螺旋状部材であって、前記第二搬送部材は前記第一搬送部材と同軸の螺旋状部材であって、前記第一搬送部材の螺旋状部が外周側にあること特徴とする（１）または（２）に記載の現像装置
（８）前記トナーに加えてキャリアも補給することを特徴とする（１）ないし（７）のいずれかに記載の現像装置。
（９）（１）乃至（８）のいずれかに記載の現像装置を備え、該現像装置から現像剤の供給を受ける潜像担持体が纏めて収納されていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
（１０）（１）乃至（８）のいずれかに記載の現像装置若しくは該現像装置および潜像担持体が纏めて収納されたプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、補給されたトナーの搬送路中に配置されている第一の搬送部材で搬送されている現像剤の一部を第二の搬送部材が第一の搬送部材の搬送方向とは逆の方向に現像剤を移動させる構成であるので、搬送路内に注ぎ落とされる補給トナーは、現像剤内に入り込むことができ、現像剤中で掻き混ぜられやすくなる。つまり、現像剤が相対方向に移動することにより移動方向の異なる現像剤同士が同じ方向に移動する場合と違って堆積方向で落下して崩れやすくなることと第二搬送部材により押し込まれることにより、現像剤の表層面に注ぎ落とされた補給トナーが現像剤の崩れた部分から現像剤内に潜り込みやすくなり、搬送部材の搬送により掻き混ぜられやすくなることで撹拌帯電効率を向上させることが可能となる。

以下、図に示す実施例による本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明による現像装置を用いた画像形成装置の要部を示す斜視図であり、同図において画像形成装置には、潜像担持体としての感光体１とこれに形成されている静電潜像の可視像処理を行う現像装置２が設けられている。画像形成装置には、これ以外の画像形成処理に用いられる装置として、帯電装置や転写装置およびクリーニング装置や定着装置があるが図１では省略されており、図１に示す感光体１および現像装置２そして帯電装置およびクリーニング装置は図示しないが、纏めてプロセスカートリッジに収納されている。

現像装置２は、現像槽の上面に連結されたトナー補給パイプ２Ａを備えており、トナー補給パイプ２Ａには新規のトナーを収容しているトナー補給タンク２Ｂからトナーが補給されるようになっている。
現像槽の内部には、図２において説明するが、感光体１に対向して現像剤を供給する現像スリーブ、トナー補給タンク２Ｂから補給されたトナーが導入される補給槽においてそのトナーと現像剤とを撹拌混合する撹拌スリーブおよび撹拌スリーブにより撹拌されて摩擦帯電したトナーとキャリアとを含む二成分系現像剤を現像スリーブに向け搬送する搬送スリーブとを備え、これら各スリーブは、現像槽に支持された回転軸に取り付けられているギヤを介して連動することができる。なお、図１において符号３はトナー補給パイプ２Ａ内に装填されている搬送部材の駆動モータである。

図２は、現像装置の内部構成を示す模式図であり、同図において現像槽内は仕切り壁２Ｃによって区分された空間を有し、一方の空間が第一搬送路Ｐ１に相当する補給槽として、また他方の空間が第二搬送路Ｐ２に相当する供給槽として用いられている。この場合の第一、第二の搬送路Ｐ１，Ｐ２とは、後述する撹拌スリーブおよび供給スリーブが螺旋状部材で構成されていることにより現像剤が軸方向に沿って搬送される箇所であることを理由として呼称している。

供給槽には、感光体１に対向する現像剤担持体である現像スリーブ４と現像スリーブ４に担持された現像剤の層厚を規定するドクターブレード５と現像スリーブ４に向けて撹拌混合された現像剤を供給する第三搬送部材に相当する供給スリーブ６（以下、これを第三搬送部材６と称する場合もある）が配置されている。

補給槽には、トナー補給パイプに連通する補給口２Ｄ（図１参照）が天井面に設けられ、補給されたトナーと現像剤とを撹拌混合して現像剤の帯電を行う螺旋状部材で構成された撹拌スリーブ７が備えられている。

補給槽には、撹拌スリーブ７を第一搬送部材とすると、この近傍で第一搬送部材の搬送方向とは逆方向の搬送力を発生させる第二搬送部材としての撹拌補助部材８が装備されている。
攪拌補助部材８は第一搬送部材と同様に螺旋状部材で構成されており、補給槽に配置されている第一搬送部材である撹拌スリーブ７と第二搬送部材に相当している撹拌補助部材８とは、現像剤の搬送方向が逆方向であるので螺旋方向が逆の関係とされ、本実施例では、第二搬送部材８が第一搬送部材７よりも小径に形成されている。これにより、補給槽の限られた空間内で異種の搬送部材を収容できるようになっている。

また、図２でも理解されるように攪拌補助部材８の螺旋状のフィンは補給槽内で移動している現像剤の上面に接触するように配置されている。従って、補給槽内に注ぎ落とされた現像剤が現像剤の上面に堆積すると、攪拌補助部材８の螺旋状のフィンは、堆積した現像剤の上面に接触する。

本実施例は以上のような構成であるから、補給槽内に補給されるトナーは、補給槽内で撹拌されて軸方向に移動している現像剤の上面に注ぎ落とされる。

第一および第二の搬送部材に相当する撹拌スリーブ７および撹拌補助部材８が現像剤の移動方向を逆方向に設定されていることにより、各搬送部材の搬送力により移動する現像剤同士が互いに剪断されることで現像剤の一部が引き摺られることにより引き摺られた方向に移動した部分では、本来搬送部材により設定された方向に移動するはずの現像剤が少なくなることで移動方向と直角な方向、この場合には縦方向に崩れやすくなるとともに第二搬送部材８により現像剤中に押し込まれやすくなる。
これにより、崩れた部分では現像剤の上面に注ぎ落とされたトナーが現像剤内に潜り込みやすくなり、また、第二搬送部材８によって押し込まれやすくなる。この結果、搬送部材が回転した際にその搬送力によって現像剤の上面に堆積していた補給トナーが現像剤の移動に伴い撹拌されないままで軸方向に移動するものもある一方で、一部が現像剤の崩れた部分から内部に進入して現像剤内で撹拌混合されることになり、キャリアとの摩擦接触機会が増やされて、補給トナーを含む現像剤の帯電効率を高めることができる。

第一および第二搬送部材に相当する撹拌スリーブ７および撹拌補助部材８（以下、撹拌スリーブを第一搬送部材と称し、撹拌補助部材８を第二搬送部材と称する場合もある）の構成としては、第二搬送部材８を第一搬送部材７よりも小径に形成することに限らず、図３に示すように同径としたり、図４に示すように同軸支持された内側螺旋部と外側螺旋部とで構成し、各螺旋部の螺旋方向を逆方向とすることも可能である。

図３に示す構成においては、同一形状のものを準備しておき、螺旋方向を逆方向として設置するだけでよいので、部品点数の低減および部品管理コストの低減が図れる。

図４に示す構成では、外側の螺旋部を現像剤の循環搬送を行う撹拌混合部とし、内側の螺旋部を前述した撹拌補助部材とすることにより、循環搬送に必要な比較的大きな回転トルクを外側の螺旋部により確保しながら現像剤を移動させる一方で内側の螺旋部によって移動方向が逆方向となる現像剤の一部を崩すようにして補給されたトナーを現像剤中に潜り込みやすくすることができる。

図５は、図２に示した現像装置の平面図を示しており、同図において、第一搬送部材７と第三搬送部材６とは現像槽内で現像剤を互いに逆方向に移動させ、仕切り壁２Ｃの途切れた位置から双方に現像剤を移動させることで循環搬送させるようになっており、第三搬送部材６は、余剰現像剤を回収して補給槽内に移動させる機能を有し、補給槽内では回収された現像剤の攪拌混合および補給トナーと現像剤との攪拌混合が行われて再度、第三搬送部材６が位置する供給層側に現像剤を移動させる。

一方補給槽では、第一搬送部材７に加えて第二搬送部材８が設けられているので、第１，第２搬送部材７，８間で現像剤の移動方向が逆方向となり、現像剤尾一部が崩れることにより補給されて現像剤の上面に堆積していた新規トナーの一部が現像剤中に潜り込んで現像剤中で掻き混ぜられることになる。図５においては現像剤の移動方向を矢印Ｆ，Ｇ，Ｈ，ＩおよびＪによって示してある。

図６は、図２に示した実施例による現像装置の一部を示す正面図であり、同図において（Ａ）は、本実施例と比較するために示した従来例である。

図６において、第一搬送路に相当する補給槽において撹拌スリーブのみを用いた場合には、図６（Ａ）中、矢印で示すように現像剤は、螺旋運動しながら時空方向に移動する。これに伴い、現像剤の上面に注ぎ落とされた補給トナーは、上述したように、移動する現像剤の上面に堆積した状態で現像剤内に潜り込むことなく移動する。

これに対し本実施例においては、第一搬送部材７と第二搬送部材８とが互いに逆方向の搬送力を有しているので、互いに逆方向に移動する現像剤の一部が崩れやすくなると共に第二搬送部材８によって現像剤中に押し込まれる機会が増えることで、図６（Ｂ）中、矢印Ｌで示すように軸方向に沿った移動と、矢印Ｅ，Ｆで示すように現像剤中に崩れ落ちたり押し込まれることで潜り込む方向への移動が混在することになり、現像剤中に潜り込んだ現像剤が撹拌混合されて現像剤の帯電量を増加させることとなる。

図７は、図４に示した構成の搬送部材を用いた現像装置の一部を示す正面図であり、同図において符号２３は軸であり、この軸２３に対して内側の螺旋状フィン２１が巻きつけ固定され、その外側には外側螺旋状フィン２２が設けられ、外側フィン２２は両端部において軸２３に固定されている。また、内側と外側のフィンは螺旋方向が互いに逆方向となっており、軸２３を回転させたときに、送り方向が逆向きになる形状である。

図８は、図７に示した搬送部材による現像剤の移動状態を示しており、同図において、軸２３を回転することにより、外側フィン２２により、現像剤は図中左方向に搬送され、これが主搬送となる。一方、中央部の現像剤はその一部が内側フィン２１によって右方向に戻される動きが生じる。これによって搬送中の現像剤に対流が起こり、前述した理由も含めて上部に補給されて堆積しているトナーが現像剤中に潜り込んで混合される作用を生じる。

次に本発明による別実施例について説明する。
本実施例は、第一乃至第三搬送部材間での搬送力に特徴を持つ。
本実施例においては、各搬送部材の搬送力の関係として、第一搬送部材７＞第三搬送部材６＞第二搬送部材８の関係を設定されている。

この理由は次の通りである。
逆向きの搬送部材を備えることで本来現像剤の循環搬送に用いられる既存の搬送部材による搬送速度が低下することになるので、第１，第２搬送部材による搬送量と第３搬送部材による搬送量とをバランスさせる必要があるためである。
このような搬送力の関係を設定するための構成として、第一、第二搬送部材間７，８の回転速度を変化させたり、螺旋ピッチを異ならせること、さらには前述したように、第二搬送部材８の小径化に加えて回転速度の低下などがある。

以上のような構成により第三搬送部材での搬送量と第一、第二搬送部材間での合成により得られる搬送量をバランスさせて過不足のない現像剤の供給と帯電量の確保とを可能にできる。

本発明実施例による現像装置が適用される画像形成装置の要部構成を示す断面図である。 本発明実施例による現像装置に用いられる現像槽の内部構成を示す模式図である。 図２に示した現像装置の第一搬送路に相当する補給槽内で配置される第１搬送部材と第二搬送部材との構成の一例を示す図である。 図３に示した第一搬送部材と第二搬送部材との構成の変形例を示す模式図である。 図２に示した現像装置の一部を示す正面図である。 図２に示した構成による作用を従来例と比較して説明するための模式図である。 図４に示した第一，第二搬送部材の構成を示す正面図である。 図７に示した第一、第二搬送部材による現像剤の搬送状態を説明するための模式図である。

符号の説明

１ 感光体
２ 現像装置
２Ａ トナー補給パイプ
２Ｃ 仕切り壁
４ 現像スリーブ
６ 第三搬送部材
７ 第一搬送部材
８ 第二搬送部材
Ｐ１ 第一搬送路
Ｐ２ 第二搬送路

Claims (10)

1. トナーとキャリアからなる現像剤を帯電させて搬送する搬送路と、前記搬送路内で搬送された現像剤を用いて像担持体上にトナー像を現像する現像剤担持体と、を備えた現像装置において、
   前記搬送路内に設けられていて、補給トナーを受け入れて前記現像剤とともに一方向に搬送する搬送力を発生させる第一搬送部材と、
   該第一搬送部材によって搬送されている現像剤の一部を該第一搬送部材の搬送方向とは逆方向の搬送力を発生させる第二搬送部材とが設けられていることを特徴とする現像装置。
2. 前記第一、第二搬送部材が設けられた第一搬送路と、
   前記現像剤担持体に対向して前記現像剤を前記現像剤担持体に搬送する第三搬送部材が設けられた第二搬送路とを備え、
   前記第三搬送部材は前記トナーを静電潜像担持体に搬送する現像剤担持体に前記現像剤を搬送し、
   前記第一搬送部材、第二搬送部材、第三搬送部材の搬送力が第一搬送部材＞第三搬送部材＞第二搬送部材となるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記第一、第二搬送部材が螺旋状部材であり、かつ、同一形状をなしているとともに、前記第一、第二搬送部材の回転速度を変化させることで搬送力が設定されていることを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
4. 前記第一、第二搬送部材が螺旋状部材であり、かつ、前記第二搬送部材を前記第一搬送部材よりも小径の螺旋状部材とすることで搬送力が設定されていることを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
5. 前記補給されるトナーは前記搬送路内に注ぎ落とされて補充され、
   前記第二搬送部材が螺旋状部材であり、前記搬送路内の前記現像剤の上面にその一部が接触するように設けられていることを特徴とする請求項１乃至４に記載の現像装置。
6. 前記補給されるトナーは、前記搬送路内に注ぎ落とされて補充され、
   該搬送路内に注ぎ落とされたトナーが前記第一および第二搬送部材による相対方向に移動する現像剤中に進入することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の現像装置。
7. 前記第一、第二搬送部材は螺旋状部材であって、前記第二搬送部材は前記第一搬送部材と同軸の螺旋状部材であって、前記第一搬送部材の螺旋状部が外周側にあること特徴とする請求項１または２に記載の現像装置
8. 前記トナーに加えてキャリアも補給することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の現像装置。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載の現像装置を備え、該現像装置から現像剤の供給を受ける潜像担持体が纏めて収納されていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
10. 請求項１乃至８のいずれかに記載の現像装置若しくは該現像装置および潜像担持体が纏めて収納されたプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置。

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