JP2010002703A - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤の劣化及び凝集を抑制することができ、長期間に亘って画質を良好に維持することができる現像装置、及びこの現像装置を備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像装置３０に、現像剤を収容するハウジング３２と、ハウジング３２内において現像剤を水平又は略水平な所定の搬送方向に搬送する搬送部材４０とを設け、搬送部材４０に、前記搬送方向に延びる筒状部４４と、筒状部４４の内部において現像剤と空気を混ぜ込むようにして現像剤を撹拌する撹拌手段４６とを設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置、及びこれに搭載される現像装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、外周面に静電潜像を担持する静電潜像担持体と、静電潜像担持体上の静電潜像にトナーを付着させることで現像する現像装置とを有する。

現像装置として、非磁性トナーと磁性キャリアからなる所謂２成分現像剤を使用するタイプのものが提案されている。２成分現像剤を用いる場合、現像に際してはトナーのみが消費されるため、トナーの消費に応じて新たなトナーが現像剤収容部に補給される。新たに補給されたトナーは、キャリアとの摩擦接触により所定の極性に帯電される。このようなトナーの摩擦帯電を促進するため、現像装置には、現像剤収容部においてトナーとキャリアを撹拌しながら所定方向に搬送する搬送部材が設けられる。

一般的に、搬送部材としては、搬送羽根を備えた搬送スクリューが用いられる。この場合、現像剤収容部内の現像剤は、搬送スクリューの回転に伴って搬送羽根によって所定の搬送方向に押し込まれることで搬送及び撹拌される。なお、このような搬送スクリューを備えた現像装置は、特許文献１等の多くの文献に開示されている。

特開２００６−２５１１５８号公報

しかし、上記のような搬送羽根による押し込みによって現像剤を搬送する構成では、トナーとキャリアが十分に撹拌されず、また、現像剤が強いストレスを受けたり、現像剤が押し固められたりすることがある。そのため、現像剤の劣化や凝集が生じ、画質の低下を招くことがある。

そこで、本発明は、現像剤の劣化及び凝集を抑制することができ、長期間に亘って画質を良好に維持することができる現像装置、及びこの現像装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る現像装置は、
現像剤を収容するハウジングと、
該ハウジング内において前記現像剤を水平又は略水平な所定の搬送方向に搬送する搬送部材とを備え、
該搬送部材は、前記搬送方向に延びる筒状部と、該筒状部の内部において前記現像剤と空気を混ぜ込むようにして前記現像剤を撹拌する撹拌手段とを有することを特徴とする。

なお、ここでいう「略水平方向」とは、水平方向に対してある程度傾斜した方向を指し、例えば、水平方向に対して３０度程度傾斜した方向を含むものとする。

本発明に係る画像形成装置は、上記の現像装置を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、搬送部材に設けられた筒状部の内部において、現像剤と空気を混ぜ込むようにして現像剤が撹拌されるため、従来のようにスクリューにより現像剤を撹拌する場合に比べて、撹拌性を大きく向上させることができる。また、本発明によれば、現像剤の撹拌に際して、現像剤が大きなストレスを受けたり押し固められたりすることがないため、現像剤の凝集及び劣化を抑制することができ、長期間に亘って画質を良好に維持することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。なお、以下の説明では、特定の方向を意味する用語（例えば、「上」、「下」、「左」、「右」、およびそれらを含む他の用語、「時計回り方向」、「反時計回り方向」）を使用するが、それらの使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明は限定的に解釈されるべきものでない。また、以下に説明する画像形成装置では、同一又は類似の構成部分には同一の符号を用いている。

図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置２の概略構成を示す。ただし、本発明の特徴部分を明確にすることで発明の理解を容易にするために、画像形成装置の筺体は図面から除かれている。

画像形成装置２は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又はそれらの機能を複合的に備えた複合機等の電子写真式画像形成装置である。現在、電子写真方式の画像形成装置として種々の形態のものが提案されているが、図示する画像形成装置は一つの現像装置しか備えていないモノクロ画像形成装置である。ただし、本発明は、この種の画像形成装置にのみ適用されるものではなく、他の形態の画像形成装置、例えば、所謂タンデム方式または４サイクル方式のカラー画像形成装置にも等しく適用できる。

画像形成装置２は、静電潜像担持体として円筒状の感光体４を有する。感光体４の周囲には、その回転方向（図上時計回り方向）に沿って順に、帯電器６、露光装置８、現像装置３０、転写ローラ１２、およびクリーニング部材１４が配置されている。感光体４と転写ローラ１２との接触部（ニップ部）は転写領域２２を形成している。

実施形態では、帯電器６として帯電ローラが用いられている。ただし、帯電器６としては、帯電ローラ以外の帯電器を使用してもよく、例えばスコロトロン帯電器を使用することもできる。また、実施形態では、クリーニング部材１４として板状のブレードが使用されており、その一端側が感光体４の外周面に接触している。ただし、クリーニング部材１４はブレードに限られるものでなく、その他のクリーニング部材（例えば、固定ブラシ、回転ブラシ、ローラ）を使用することもできる。

用紙等の記録シートが搬送される搬送路２６は、図示しない給紙装置から、給紙ローラ対１６のニップ部２０、転写領域２２、および定着ローラ対１８のニップ部２４を通って、図示しない排紙部まで延びている。

画像形成動作の一例について簡単に説明する。先ず、所定の周速度で回転駆動されている感光体４の外周面が帯電器６により帯電される。次に、帯電された感光体４の外周面に、画像情報に応じた光が露光装置８から投射され、静電潜像が形成される。続いて、静電潜像は、現像装置３０から供給される現像剤のトナーにより顕在化される。このようにして感光体４上に形成されたトナー像は、感光体４の回転により転写領域２２に達する。

一方、そのタイミングに合わせて、給紙装置に収容された記録シートが、給紙ローラ１６の回転により搬送路２６に送り出されて転写領域２２に搬送される。そして、転写領域２２において、感光体４上のトナー像が記録シートに転写される。トナー像が転写された記録シートは、搬送路２６のさらに下流側へ搬送され、定着ローラ１８によってトナー像が記録シートに定着された後、排紙部に送り出される。

記録シートに転写されることなく感光体４上に残留しているトナーは、感光体４とクリーニング部材１４との接触部に達すると、クリーニング部材１４で掻き取られ、感光体４の外周面から除去される。

次に、現像装置３０の構成を詳細に説明する。

図２に示すように、現像装置３０は、現像剤を収容するハウジング３２を備えている。本実施形態では、現像剤として、非磁性トナーと磁性キャリアを含む２成分現像剤が用いられる。ハウジング３２は感光体４に向けて開放された開口部３３を備えており、この開口部３３の近傍の空間に現像ローラ３４が設けてある。

現像ローラ３４は、感光体４と平行に且つ所定の現像ギャップを介して感光体４の外周面に対向配置されている。現像ローラ３４は、円柱状の固定磁石３６と、固定磁石３６を囲むようにして設けられた回転可能な円筒スリーブ（現像剤担持体）３８とを有する。固定磁石３６は、スリーブ３８の回転方向に沿って順に磁極Ｎ１、磁極Ｓ２、磁極Ｎ２、磁極Ｎ３及び磁極Ｓ１を有する。磁極Ｎ１は、感光体４に対向する位置に配置され、磁極Ｎ２及び磁極Ｎ３は、ハウジング３２の内部空間に対向する位置に配置されている。スリーブ３８は、感光体４に対して所謂カウンタ方向（図中時計回り方向）に回転するようにしてある。

なお、スリーブ３８には、バイアス印加装置としての電源（図示せず）が接続されており、この電源をオンにすることによりスリーブ３８に所定の現像バイアスが印加されるようにしてある。現像バイアスは、例えば、交流電圧と直流電圧を重畳してなる電圧で構成され、この場合、スリーブ３８と感光体４との間に振動電界が形成される。

スリーブ３８の側方には、ハウジング３２に固定された例えば板状の現像剤規制部材３９が、所定の規制ギャップを介して対向配置されている。

図２と図３に示すように、現像ローラ３４の背後のハウジング３２内の空間には、第１の搬送部材４０により水平な第１の搬送方向に現像剤が搬送される第１の搬送室６２と、第２の搬送部材４２により第１の搬送方向とは逆の第２の搬送方向に現像剤が搬送される第２の搬送室６４とが形成されている。ただし、第１の搬送方向及び第２の搬送方向は必ずしも水平でなくてもよく、水平方向に対してある程度（例えば３０度程度）傾斜した方向であってもよい。

第１の搬送室６２には、第１の搬送部材４０が回転可能に配置され、第２の搬送室６４には、第２の搬送部材４２が回転可能に配置されている。第１の搬送部材４０は、後述のように筒状部４４を備えた構成からなり、第２の搬送部材４２は、従来の搬送部材と同様、螺旋羽根５８を備えたスクリューからなる。第１の搬送部材４０の具体的な構成は後述する。

第１の搬送室６２と第２の搬送室６４との間には、ハウジング３２の底面から立ち上がる仕切り部６６が設けられている。仕切り部６６の高さは、第１の搬送部材４０の回転軸５１，５５と比べて同じか又は低い高さとなっている。

図３に示すように、第１の搬送室６２と第２の搬送室６４の両端近傍においては仕切り部６６が除かれて連絡通路６８，７０が形成されており、第１の搬送室６２の第１の搬送方向（図中左方向）下流側端部に到達した現像剤が連絡通路６８を介して第２の搬送室６４へ送り込まれ、また第２の搬送室６４の第２の搬送方向（図中右方向）下流側端部に到達した現像剤が連絡通路７０を介して第１の搬送室６２に送り込まれるようにしてある。これにより、ハウジング３２の内部において現像剤は循環するように搬送される。ハウジング３２の内部空間の例えば第１の搬送室６２においては、図示しないトナー濃度センサがハウジング３２に取り付けられている。

図２に戻って、第１の搬送室６２の上方には、トナーを収容したトナーホッパー８０が設けられている。トナーホッパー８０は、連結部８２を介してハウジング３２に連結されている。トナーホッパー８０に収容されたトナーは、トナー濃度センサにより検知されたハウジング３２内の現像剤のトナー濃度（トナーとキャリアの混合比）に基づき、適宜ハウジング３２内に補給されるようにしてあり、これにより、ハウジング３２内の現像剤のトナー濃度が一定に維持される。図３に示すように、ハウジング３２のトナー補給口６０は、第１の搬送室６２における第１の搬送方向最上流部に配置されるようにしてある。

このように構成された現像装置３０の動作を説明する。図２に示すように、画像形成時、現像ローラ３４のスリーブ３８は、図示しないモータの駆動に基づいて、図中時計回り方向に回転する。また、第１の搬送部材４０及び第２の搬送部材４２は、図中反時計回り方向に回転する。これにより、ハウジング３２内の現像剤は、第１の搬送室６２と第２の搬送室６４を循環搬送されながら撹拌される。その結果、現像剤に含まれるトナーとキャリアが摩擦接触し、互いに逆の極性に帯電される。具体的には、例えば、キャリアが正極性、トナーが負極性に帯電される。また、トナーホッパー８０から適宜補給されるトナーが、ハウジング３２内の既存の現像剤に混合される。

上述のように摩擦帯電された現像剤は、第２の搬送部材４２によって第２の搬送室６４を搬送される過程で現像ローラ３４に供給され、現像ローラ３４の外周面に担持される。具体的に、現像剤は、現像ローラ３４の固定磁石３６の磁力によりスリーブ３８の外周面に吸着される。このようにして現像ローラ３４のスリーブ３８に担持された現像剤は、スリーブ３８の回転に基づいて図中時計回り方向に搬送される。スリーブ３８上の現像剤は、規制部材３９との対向領域（規制領域）に搬送されると、規制領域を通過する現像剤の層厚が所定量に規制される。規制領域を通過した現像剤は、スリーブ３８の回転に基づいて、感光体４との対向領域（現像領域）に到達すると、スリーブ３８と感光体４との間に形成された電界の存在により、キャリアに付着しているトナーが感光体４上の静電潜像画像部に電気的に供給される。これにより、感光体４上の静電潜像が顕在化され、感光体４上にトナー像が形成される。

以下、第１の搬送部材４０の構成について具体的に説明する。

図３に示すように、第１の搬送部材４０は、第１の搬送方向に延びる例えば円筒状の筒状部４４を有する。第１の搬送部材４０によって搬送される現像剤は、筒状部４４の内部空間に通され、筒状部４４の内部において、現像剤が撹拌されながら第１の搬送方向に搬送されるようにしてある。

実施形態において、筒状部４４の長さ方向両端部にはスクリュー５０，５４が連結されている。具体的には、第１の搬送方向において、筒状部４４の上流側端部に第１のスクリュー５０が連結され、筒状部４４の下流側端部に第２のスクリュー５４が連結されている。スクリュー５０，５４は、それぞれ第１の搬送方向に延びる回転軸５１，５５を中心として回転可能に設けられており、スクリュー５０，５４と共に筒状部４４も回転するようにしてある。本発明においては、第１の搬送部材４０に必ずしもスクリュー５０，５４を設ける必要はないが、第１のスクリュー５０を設けることにより、筒状部４４の内部に現像剤を効率よく導くことができ、第２のスクリュー５４を設けることにより、筒状部４４の内部から現像剤を効率よく排出することができる。

図３に示すように、第１のスクリュー５０は、トナー補給口６０の近傍部を通るように配置されている。また、筒状部４４は、第１の搬送方向においてトナー補給口６０の下流側に配置されている。そのため、トナー補給口６０からハウジング３２内に補給されたトナーは、先ず、第１のスクリュー５０により第１の搬送方向へ搬送され、筒状部４４の内部に確実に導かれる。よって、新たに補給される未帯電のトナーと既存の現像剤を確実に筒状部４４内で撹拌できる。

図５は、第１の搬送方向における筒状部４４の上流側端部を示す断面図である。図５に示すように、筒状部４４の上流側端部には、第１のスクリュー５０の回転軸５１が、筒状部４４の径方向中心に一致するように連結されている。第１のスクリュー５０を筒状部４４に連結する構成は特に限定されないが、実施形態において、第１のスクリュー５０は、連結部材９０を介して筒状部４４に連結されている。連結部材９０は、環状の固定部９２と、固定部９２の径方向中央に配置された軸連結部９４と、固定部９２と軸連結部９４とを連結するシャフト部９６とを備え、固定部９２が筒状部４４の内周面に固定され、軸連結部９４に第１のスクリュー５０の回転軸５１が連結されている。第１のスクリュー５０の搬送羽根５２は、筒状部４４の外径と略等しい径の軌道で回転する大きさを有し、搬送羽根５２により第１の搬送方向に搬送される現像剤が効率よく筒状部４４の内部に導かれるようにしてある。なお、筒状部４４の上流側の端面８８は、第１の搬送方向の上流側に向かって拡径するような傾斜面となっており、特に筒状部４４の下端部において筒状部４４の端面８８を現像剤が乗り越えやすいようにしてある。

図６は、第１の搬送方向における筒状部４４の下流側端部を示す断面図である。図６に示すように、筒状部４４の下流側端部には、第２のスクリュー５４の回転軸５５が、筒状部４４の径方向中心に一致するように連結されている。第２のスクリュー５４を筒状部４４に連結する構成は特に限定されないが、実施形態において、第２のスクリュー５４は、第１のスクリュー５０と同様、連結部材９０を介して筒状部４４に連結されている。第２のスクリュー５４の搬送羽根５６は、第１の搬送方向において第２のスクリュー５４の上流側端部に位置する第１の搬送部８４と、第１の搬送部８４よりも下流側に位置する第２の搬送部８６を有する。第１の搬送部８４は、筒状部４４の内径と同じか僅かに小さな径の軌道で回転する大きさを有する。第２のスクリュー５４が筒状部４４に連結された状態において、第１の搬送部８４は筒状部４４の内側に収められ、筒状部４４の内部において下流側端部まで搬送された現像剤を筒状部４４から排出する機能を有する。第２の搬送部８６は、筒状部４４の外径と略等しい径の軌道で回転する大きさを有し、筒状部４４から排出された現像剤をさらに下流側へ搬送する機能を有する。なお、筒状部４４の下流側の端面９０は、第１の搬送方向の下流側に向かって拡径するような傾斜面となっており、現像剤が筒状部４４の内部からスムーズに排出されるようにしてある。

図４は、内部構造が分かるように外周面を部分的に切り欠いて示した筒状部４４の斜視図である。なお、図４における矢印は、第１の搬送方向を示している。

図４に示すように、第１の搬送部材４０は、筒状部４４の内部において現像剤と空気を混ぜ込むようにして現像剤を撹拌する撹拌手段４６を有する。

実施形態において、撹拌手段４６は、筒状部４４の内周面に突設されたリブ状の突起４８を有する。突起４８は、第１の搬送方向に複数並べて配置されている。各突起４８は、筒状部４４の長さ方向（第１の搬送方向）に対して傾斜した方向に延びる帯板状に形成されている。

筒状部４４が回転すると、これに伴い突起４８も筒状部４４の周方向に回転し、これにより、突起４８が筒状部４４内部の現像剤を撹拌可能となっている。筒状部４４の回転中において、突起４８は、筒状部４４の底部に位置する状態から高さ方向中央部に位置する状態まで上昇する過程において筒状部４４の内部にある現像剤を持ち上げ、筒状部４４の高さ方向中央部に位置する状態から最上部に位置する状態まで上昇する過程において持ち上げた現像剤を徐々に落下させるように作用する。これにより、筒状部４４の内部の現像剤には、突起４８から落下する際に多くの空気が混ぜ込まれるため、スクリューにより撹拌される場合に比べて撹拌性が大きく向上する。また、このような筒状部４４の内部における現像剤の撹拌に際して、現像剤は大きなストレスを受けたり押し固められたりすることがないため、現像剤の凝集及び劣化を抑制できる。さらに、現像剤に空気を抱き込ませることにより、軟凝集した現像剤をほぐすことも可能である。

また、突起４８は、図５及び図６に示すように筒状部４４の高さ方向中央部に突起４８が位置する状態において、第１の搬送方向の下流側先端部が上流側先端部よりも低くなるように傾斜している。この傾斜角度は、突起４８により持ち上げられた状態の現像剤が第１の搬送方向の下流側から上流側へ流れ落ちるような角度となっているため、突起４８により撹拌される現像剤は、撹拌されながら第１の搬送方向へ移動する。よって、筒状部４４の内部に送り込まれた現像剤は、突起４８により撹拌されながら第１の搬送方向へ搬送される。

ただし、本発明において、撹拌手段４６を構成する突起４８の形状、配置及び個数には種々の変更を加えることが可能である。例えば、図７に示すように、筒状部４４の周方向における突起４８の位置を突起４８毎にずらして設けるようにしてもよく、これにより、筒状部４４内における現像剤の搬送性を高めることが可能となる。

以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、上述の実施形態においては、筒状部４４が円筒状である場合について説明したが、本発明において筒状部４４の形状は筒状であれば必ずしも円筒状に限られず、例えば角筒状であってもよい。

また、上述の実施形態においては、突起４８により撹拌手段４６を構成する場合について説明したが、本発明には、種々の構成からなる撹拌手段を用いることができる。例えば、筒状部４４の回転に伴う筒状部４４の内部の現像剤の持ち上げと落下を可能とするように筒状部４４の内周面に形成された溝により撹拌手段を構成してもよい。

本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。 本発明に係る現像装置を示す縦断面図である。 図２に示す現像装置の横断面図である。 第１の搬送部材の筒状部を示す斜視図である。 筒状部の上流側端部を示す断面図である。 筒状部の下流側端部を示す断面図である。 他の実施形態に係る筒状部の上流側端部を示す断面図である。

符号の説明

２：画像形成装置、４：感光体（静電潜像担持体）、３０：現像装置、３２：現像装置のハウジング、３４：現像ローラ、４０：第１の搬送部材、４２：第２の搬送部材、４４：筒状部、４６：撹拌手段、４８：リブ状の突起、５０：第１のスクリュー、５４：第２のスクリュー、６０：トナー補給口、６２：第１の搬送室、６４：第２の搬送室、６６：仕切り部、８０：トナーホッパー。

Claims (7)

1. 現像剤を収容するハウジングと、
   該ハウジング内において前記現像剤を水平又は略水平な所定の搬送方向に搬送する搬送部材とを備え、
   該搬送部材は、前記搬送方向に延びる筒状部と、該筒状部の内部において前記現像剤と空気を混ぜ込むようにして前記現像剤を撹拌する撹拌手段とを有することを特徴とする現像装置。
2. 前記撹拌手段は、前記筒状部の回転に伴って前記筒状部の周方向に回転することにより前記筒状部内部の前記現像剤を撹拌可能であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記撹拌手段は、前記筒状部の内周面に突設されたリブ状の突起を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
4. 前記リブ状の突起は、該突起により持ち上げられた状態の前記現像剤が前記搬送方向の下流側から上流側へ流れ落ちるような角度で傾斜して設けられていることを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
5. 前記搬送部材は、前記筒状部に連結されたスクリューを備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の現像装置。
6. 前記現像剤は、非磁性トナーと磁性キャリアを含み、
   前記ハウジングは、前記非磁性トナーが補給される補給口を備え、
   前記搬送部材は、前記補給口の近傍部を通るように、且つ、前記搬送方向において前記補給口の下流側に前記筒状部が配置されるように設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の現像装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の現像装置を含むことを特徴とする画像形成装置。

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