JP2010008552A - 現像装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナー収容部からトナー補給部を介して現像剤収容部に補給用トナーを供給する現像装置において、当該トナー補給部内に補給用トナーを粗密なく均一に充填して、現像剤収容部への補給用トナーの平均供給性能を安定して向上させる。
【解決手段】トナー補給部１７５内に配設され、充填された補給用トナーＴを現像剤収容部１７３に供給する回転自在に形成されたトナー搬送部材１７６を備え、トナー補給部１７５は、トナー充填口Ｄ₀と、トナー供給口Ｓ₀とを有すると共に、トナー搬送部材１７６は、螺旋状の搬送羽根が回転軸１７６ａ周りに巻回形成された中実搬送羽根１７６ｂと、螺旋状の搬送羽根の中心部が中空に形成された中空搬送羽根１７６ｃとを有しており、かつ、中空搬送羽根１７６ｃは、少なくともトナー充填口Ｄ₀に対向する領域に形成されていることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、トナー補給部を介してトナー収容部から現像剤収容部へ補給用トナーを供給する現像装置の改良及びこれを備えた画像形成装置に関する。

特開平１０−２３９９７０号公報 特開平１１−０４４９９７号公報 特開２００６−２７６８１０号公報

従来、電子写真方式や静電記録方式を用いた画像形成装置では、感光ドラムなどの静電潜像保持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置が使用されている。このような現像装置としては、例えば、静電潜像保持体に対向して現像用開口が開設された現像ハウジング内に、磁性を有するキャリアと樹脂を主体としたトナーとからなる二成分現像剤（以下、単に現像剤という）を収容し、この現像ハウジングの現像用開口に面して現像剤保持体（例えば現像ロール）を配設すると共に、この現像ロールの現像用開口とは背面側に現像ハウジング内部の現像剤を撹拌搬送しながら現像ロールへと搬送するオーガーを配設した、いわゆる二成分現像方式の現像装置が広く採用されている。

この種の二成分現像方式の現像装置では、現像動作によって消費されたトナーを補給しつつ凝集トナーを解消し、かつ、当該現像剤を安定して現像剤保持体に搬送供給する必要が生じるため、従来から、補給用トナーと現像剤との十分な混合撹拌及び当該現像剤の定量搬送性能の向上を図った現像装置が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。

ここで、特許文献１〜３には、ハウジング内にトナー収容部と現像剤収容部とこれらを連通するトナー補給部とを備え、トナー収容部内に配設されたアジテータにより、トナー収容部とトナー補給部との間に設けられたトナー充填口へ補給用トナーを供給し、かかるトナー補給部内に配設されたオーガーにより、補給用トナーを軸方向に撹拌搬送し、トナー補給部と現像剤収容部との間に形成されたトナー供給口から当該補給用トナーを現像剤収容部へ供給するように構成した現像装置が開示されている。

本発明の目的とするところは、トナー収容部からトナー補給部を介して現像剤収容部に補給用トナーを供給する現像装置において、当該トナー補給部内に補給用トナーを粗密なく均一に充填して、現像剤収容部への補給用トナーの平均供給性能を安定して向上させることができる現像装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の現像装置は、その内部に磁界発生手段を有して、トナーと磁性キャリアとが含まれる二成分現像剤を搬送保持する現像剤保持体と、該現像剤保持体に隣接して二成分現像剤を収容する現像剤収容部と、該現像剤収容部にトナー補給部を介して連通すると共に、このトナー補給部を通して補給用トナーを現像剤収容部に供給可能に収容するトナー収容部とを有する現像装置において、前記トナー補給部内に配設され、充填された補給用トナーを前記現像剤収容部に供給する回転自在に形成されたトナー搬送部材を備え、前記トナー補給部は、前記トナー収容部からの補給用トナーを受け入れるトナー充填口と、トナー補給部内に充填された補給用トナーを現像剤収容部に供給するトナー供給口とを有すると共に、前記トナー搬送部材は、螺旋状の搬送羽根が回転軸周りに巻回形成された中実搬送羽根と、螺旋状の搬送羽根の中心部が中空に形成された中空搬送羽根とを有しており、かつ、前記中空搬送羽根は、少なくとも前記トナー充填口に対向する領域に形成されていることを特徴とするものである。

請求項２に記載の現像装置は、請求項１に記載の構成において、前記中空搬送羽根は、前記トナー供給口の上流側領域に形成されていることを特徴とするものである。

請求項３に記載の現像装置は、請求項１又は２に記載の構成において、前記中空搬送羽根における搬送羽根のピッチは、中実搬送羽根における搬送羽根のピッチ以下に形成されていることを特徴とするものである。

請求項４に記載の現像装置は、請求項１ないし３のいずれかに記載の構成において、前記トナー搬送部材の軸方向一端部は、前記トナー補給部の壁面を貫通することなく軸方向端部の内壁面に嵌装された軸受け部により支持されていることを特徴とするものである。

請求項５に記載の現像装置は、請求項１ないし３のいずれかに記載の構成において、前記トナー搬送部材の軸方向一端部は、自由端となっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の現像装置。

請求項６に記載の現像装置は、請求項５に記載の構成において、前記自由端側の一端部には、その中心部に搬送羽根と別体の軸状部材が介装されており、該別体の軸状部材は、前記トナー補給部の壁面を貫通することなく軸方向端部の内壁面に嵌装されていることを特徴とするものである。

請求項７に記載の画像形成装置は、請求項１ないし６のいずれかに記載の現像装置と、記録用紙に所定の画像を形成する画像形成手段とを備えることを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、トナー収容部内のアジテータの変形等によりトナー充填口から充填供給される補給用トナーに対する不測のストレスや、トナー収容部内の補給用トナーの残量変化等に伴う充填量の変化を極力抑制して、トナー補給部内の補給用トナーの平均供給性能の安定した向上に寄与することができる。

請求項２に記載の発明によれば、補給用トナーのバラツキの少ない平均供給性能の向上に、より一層寄与することができる。

請求項３に記載の発明によれば、補給用トナーのバラツキの少ない平均供給性能のさらなる向上に、より一層寄与することができる。

請求項４に記載の発明によれば、壁面の貫通個所を削減することにより、シール性の向上に寄与することができる。

請求項５に記載の発明によれば、軸受け部材を省略可能としてシール性の向上に寄与すると共に、中空搬送羽根を有するトナー搬送部材の容易な製作が可能となる。

請求項６に記載の発明によれば、回転に伴う搬送羽根の過度な振動を抑制して周囲のトナーへの不測のストレスを未然に防止することができる。

請求項７に記載の発明によれば、上記いずれかの現像装置を画像形成装置に好適に適用することができる。

以下に、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。

まず、本発明が適用可能な画像形成装置の一実施形態について、図１を参照して説明する。ここで、図１は本発明が適用可能なタンデム型カラー画像形成装置の概略構成図である。

本実施の形態に係る画像形成装置は、例えば、原稿読取装置により読み取られたカラー原稿のカラー画像情報、図示しないパーソナルコンピュータや画像データ入力装置等から送られてくるカラー画像情報等が入力され、入力された画像情報に対して画像処理が行われるようになっている。

図１において、１はタンデム型のデジタルカラー画像形成装置の本体を示すものであり、本体１の上部に、原稿２を一枚ずつ分離した状態で自動的に搬送する自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）３と、当該自動原稿搬送装置３によって搬送される原稿２の画像を読み取る原稿読取装置４が配設されている。この原稿読取装置４は、プラテンガラス５上に載置された原稿２を光源６によって照明し、原稿２からの反射光像を、フルレートミラー７及びハーフレートミラー８，９及び結像レンズ１０からなる縮小光学系を介してＣＣＤ等からなる画像読取素子１１上に走査露光して、この画像読取素子１１によって原稿２の色材反射光像を所定のドット密度（例えば、１６ドット／ｍｍ）で読み取るようになっている。

上記原稿読取装置４によって読み取られた原稿２の色材反射光像は、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）（各８ｂｉｔ）の３色の原稿反射率データとしてＩＰＳ（Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）１２に送られ、このＩＰＳ１２では、原稿２の反射率データに対して、シェーデイング補正、位置ズレ補正、明度／色空間変換、ガンマ補正、枠消し、色／移動編集等の所定の画像処理が施される。また、ＩＰＳ１２は、パーソナルコンピュータ等から送られてくる画像データに対しても、所定の画像処理を行うようになっている。

そして、上記の如くＩＰＳ１２で所定の画像処理が施された画像データは、同じくＩＰＳ１２によって、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）（各８ビット）の４色の原稿再現色材階調データに変換され、次に述べるように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３ＫのＲＯＳ（Ｒａｓｔｅｒ Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｃａｎｎｅｒ）１４に送られ、露光手段であるＲＯＳ１４では、所定の色の原稿再現色材階調データに応じてレーザ光ＬＢによる画像露光が行われる。

また、本実施の形態に係る画像形成装置では、各々色の異なるトナー像を形成する複数の画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋを並列的に配置するとともに、この複数の画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋの上部にわたって、当該複数の画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋで形成された各色のトナー像が転写されるベルト状の中間転写体２５を配置し、さらに複数の画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋの下方に、各画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋの像保持体１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋに画像の書き込みを行なう画像書込手段１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋを配置するように構成されている。

イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色に対応する４つの画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋは、複数の張架ロールにより張架された無端状の中間転写ベルト２５の進行方向に沿って水平方向に一定の間隔をおいて並列的に配置されており、それぞれイエロー色、マゼンタ色、シアン色及び黒色のトナー像が所定のタイミングで順次形成されるように構成されている。なお、これらの各画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋは、全て同様に構成されているため、以下、各構成機器の符号は総称表記（例えば、感光ドラム１５）とする。

各画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋは、大別して、所定の速度（例えば、２００ｍｍ／ｓｅｃ）で回転駆動される像保持体としての感光ドラム１５と、この感光ドラム１５の表面を一様に帯電する帯電手段としての帯電ロール１６と、当該感光ドラム１５の表面に所定の色に対応した画像を露光して静電潜像を形成する露光手段としてのＲＯＳ１４と、感光ドラム１５上に形成された静電潜像を所定の色のトナーで現像する現像手段としての現像装置１７と、感光ドラム１５の表面を清掃するクリーニング手段としてのドラムクリーニング装置１８等とから構成されている。なお、本実施の形態において、感光ドラム１５とその周辺に配置される各構成機器は、一体的にユニット化されており本体１から個別に交換可能に構成されている。

本実施の形態において、ＲＯＳ１４は、４つの画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋに共通に構成されており、図示しない４つの半導体レーザを各色の原稿再現色材階調データに応じて変調して、これらの半導体レーザからレーザ光ＬＢ−Ｙ，ＬＢ−Ｍ，ＬＢ−Ｃ，ＬＢ−Ｋを階調データに応じて照射するように構成されている。なお、上記ＲＯＳ１４は、複数の画像形成ユニット毎に個別に構成してもよい。上記半導体レーザから出射されたレーザ光ＬＢ−Ｙ，ＬＢ−Ｍ，ＬＢ−Ｃ，ＬＢ−Ｋは、図示しないｆ−θレンズを介してポリゴンミラー１９に照射され、このポリゴンミラー１９によって偏向走査される。上記ポリゴンミラー１９によって偏向走査されたレーザ光ＬＢ−Ｙ，ＬＢ−Ｍ，ＬＢ−Ｃ，ＬＢ−Ｋは、図示しない結像レンズ及び複数枚のミラーを介して、感光ドラム１５上の露光ポイントに、斜め下方から走査露光される。

本実施の形態において、上記ＲＯＳ１４は、その周囲が直方体状のフレーム２０によって密閉されていると共に、当該フレーム２０の上部には、４本のレーザ光ＬＢ−Ｙ，ＬＢ−Ｍ，ＬＢ−Ｃ，ＬＢ−Ｋを、各画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋの感光ドラム１５上に露光するため、シールド部材としての透明なガラス製のウインドウ２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋが設けられている。

上記ＩＰＳ１２からは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋに共通して設けられたＲＯＳ１４に、各色の画像データが順次出力され、このＲＯＳ１４から画像データに応じて出射されたレーザ光ＬＢ−Ｙ，ＬＢ−Ｍ，ＬＢ−Ｃ，ＬＢ−Ｋは、対応する感光ドラム１５の表面に走査露光され、静電潜像が形成される。上記感光ドラム１５上に形成された静電潜像は、現像装置１７によって、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像として現像される。

上記各画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋの感光ドラム１５上に、順次形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像は、各画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋの上方にわたって配置された転写ユニット２２の中間転写ベルト（ベルト状の中間転写体）２５上に、４つの一次転写ロール２６Ｙ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｋによって順次多重に転写される。これらの一次転写ロール２６Ｙ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｋは、各画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋの感光ドラム１５に対応した中間転写ベルト２５の裏面側に配設されている。ここで、各一次転写ロール２６Ｙ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｋは、所望の体積抵抗値に調整されており、これらの一次転写ロール２６Ｙ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｋには、不図示の転写バイアス電源が接続されており、所定のトナー極性とは逆極性（本実施の形態では正極性）の転写バイアスが所定のタイミングで印加されるようになっている。

また、上記中間転写ベルト２５は、ドライブロール２７と、テンションロール２４と、バックアップロール２８との間に一定のテンションで掛け回されており、図示しない定速性に優れた専用の駆動モーターによって回転駆動されるドライブロール２７により、矢印方向に所定の速度で循環駆動されるようになっている。上記中間転写ベルト２５は、例えば、チャージアップを起こさないべルト素材（ゴムまたは樹脂）にて抵抗調整されたものが使用されている。

上記中間転写ベルト２５上に多重に転写されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像は、当該中間転写ベルト２５の側面に配置されたバックアップロール２８に圧接する二次転写ロール２９によって、圧接力及び静電吸引力により記録媒体としての記録用紙Ｐ上に二次転写され、これら各色のトナー像が転写された記録用紙Ｐは、上方に位置する定着装置３０へと搬送される。上記二次転写ロール２９は、バックアップロール２８の側方に圧接しており、鉛直方向の下方から上方に搬送される記録用紙Ｐ上に、各色のトナー像を二次転写するようになっている。

上記記録用紙Ｐは、装置本体１の内部に配設された給紙カセット３４から、所定のサイズのものが、ナジャーロール３５及び用紙分離搬送用のフィードロール３６により、１枚ずつ分離された状態で用紙搬送路３７に設けられたレジストロール３８まで一旦搬送され停止される。上記給紙カセット３４から供給された記録用紙Ｐは、所定のタイミングで回転するレジストロール３８によって中間転写ベルト２５の二次転写位置へ送出される。

なお、本実施の形態に係るデジタルカラー画像形成装置において、フルカラー等の両面コピーをとる場合には、片面に画像が定着された記録用紙Ｐを、排出ロール３２によって排出トレイ３３上にそのまま排出せずに、図示しない切替ゲートによって搬送方向を切り替え、用紙搬送用のローラ対３９を介して両面用搬送ユニット４０へと搬送する。そして、この両面用搬送ユニット４０では、搬送径路４１に沿って設けられた図示しない搬送用ローラ対により、記録用紙Ｐの表裏が反転された状態で、再度レジストロール３８へと搬送され、今度は、当該記録用紙Ｐの裏面に画像が転写・定着された後、排出トレイ３３上に排出される。

上記各色の画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ，１３Ｃ、１３Ｋは、上述したように、感光ドラム１５を備えており、これらの感光ドラム１５の表面は、帯電ロール１６によって一様に帯電される。その後、上記感光ドラム１５の表面は、ＲＯＳ１４から画像データに応じて出射される画像形成用のレーザ光ＬＢが走査露光されて、各色に対応した静電潜像が形成される。上記感光ドラム１５上に走査露光されるレーザ光ＬＢは、当該感光ドラム１５の直下よりやや右側寄りの斜め下方から露光されるように設定されている。上記感光ドラム１５上に形成された静電潜像は、各画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの現像装置１７の現像ロールによってそれぞれイエロー色、マゼンタ色、シアン色、黒色の各色のトナーにより現像されて可視トナー像となり、これらの可視トナー像は、一次転写ロール２６の帯電によって中間転写ベルト２５上に順次多重に転写される。

なお、トナー像の転写工程が終了した後の感光ドラム１５の表面は、ドラムクリーニング装置１８によって残留トナー等が除去されて、次の画像形成プロセスに備える。上記ドラムクリーニング装置１８は、不図示のクリーニングブレードによって感光ドラム１５上の残留トナー等を除去するようになっている。また、トナー像の転写工程が終了した後の中間転写ベルト２５の表面は、クリーニングブラシ４３ａ及びクリーニングブレード４３ｂを備えたベルトクリーニング装置４３によって残留トナーや紙粉等が除去されて、次の画像形成プロセスに備える。

このような中間転写ベルト２５等が装備された画像形成装置１では、感光ドラム１５上のトナー像が一次転写位置で中間転写ベルト２５に静電的に一次転写される。この際、単色画像を形成する場合には、中間転写ベルト２５に一次転写されたトナー像が二次転写位置で直ちに記録用紙Ｐへ静電的に二次転写される。これに対し、カラー画像を形成する場合には、複数色のトナー像が中間転写ベルト２５に順次一次転写されて重ね合わされた後に、二次転写位置で記録用紙Ｐに一括して二次転写される。

そして、中間転写ベルト２５上から各色のトナー像が二次転写された記録用紙Ｐは、中間転写ベルト２５から分離された後、二次転写手段の下流側に配設された定着装置３０へと搬送され、この定着装置３０によって熱及び圧力でトナー像が記録用紙Ｐ上に定着されるようになっている。定着後の記録用紙Ｐは、排出ロール３２を介して排出トレイ３３上に排出される。このような一連の画像形成プロセスを経て単色画像又はカラー画像の形成が行われる。

次に、本実施の形態に係る現像装置１７の構成について、図面を参照してさらに説明する。ここで、図２は、本実施の形態に係る現像装置の構成を説明するための模式的側断面図であり、図３は、本実施の形態に係る現像装置の構成を説明するための模式的平断面図である。

本実施の形態に係る現像装置１７は、いわゆる二成分現像方式を採用したものであって、図２に示すように、感光ドラム１５の下方に感光ドラム１５側に開口する現像ハウジング１７０を有し、この現像ハウジング１７０内には、トナー及びキャリアからなる二成分現像剤Ｇ（以下、単に現像剤Ｇとも称する）を収容する現像剤収容部１７３と、補給用トナーＴを現像剤収容部１７３に定量的に供給可能とするトナー補給部１７５と、補給用トナーＴをトナー補給部１７５を介して現像剤収容部１７３に供給可能に収容するトナー収容部１７７とが各々区画形成されている。より具体的には、現像剤収容部１７３とトナー収容部１７７とは、仕切壁Ｗ₁を介して隣接配置されていると共に、仕切壁Ｗ₁の下部には、トンネル通路状の中空の空間が形成されており、このトンネル通路状の中空空間をトナー補給部１７５として、かかるトナー補給部１７５を介してトナー収容部１７７に収容された補給用トナーＴを現像剤収容部１７３に定量的に供給（補給）するようになっている。

現像剤収容部１７３（現像ハウジング１７０）の開口に面した部位には、感光ドラム１５と略平行に対向配置され回転自在に形成された現像剤保持体としての現像ロール１７１が配設されている。この現像ロール１７１は、その内部に磁界発生手段１７１ａと、その外周部に非磁性材料からなる回転可能に形成されたスリーブ１７１ｂとを有して現像剤Ｇの搬送保持を行うものであり、現像ロール１７１により搬送された現像剤Ｇは、現像剤規制部材１７２により層厚が規制された後、感光ドラム１５上の静電潜像をトナーで可視像化するようになっている。

また、図３に模式的に示すように、本実施の形態に係る現像剤収容部１７３は、上記現像ロール１７１の軸方向（長手方向）全域に渡って軸方向に沿って設けられていると共に、現像ロール１７１の軸方向に沿って延びる仕切壁Ｗ₀にて区分されており、さらに、区分された現像剤収容部１７３には一対の撹拌搬送オーガー１７３ａ，１７３ｂが仕切壁Ｗ₀を介して現像ロール１７１の軸方向に沿って配設されている。そして、仕切壁Ｗ₀の軸方向（長手方向）両端部に連通口Ｃ₁，Ｃ₂を開設することにより現像剤収容部１７３内に現像剤循環路を形成し、一対の撹拌搬送オーガー１７３ａ，１７３ｂにより現像剤循環路内の現像剤Ｇを撹拌しながら循環搬送するようになっている。

ここで、現像ロール１７１側の撹拌搬送オーガー１７３ａはトナーの撹拌混合機能に加えて現像ロール１７１への現像剤供給機能を担ったサプライオーガーであり、他方の撹拌搬送オーガー１７３ｂは既存の現像剤Ｇに補給されたトナーＴを撹拌混合することを主眼としたアドミックスオーガーである。なお、本実施の形態では、現像ロール１７１寄りの撹拌搬送オーガー１７３ａが現像ロール１７１への現像剤供給機能を兼用しているが、撹拌搬送オーガー１７３ａとは別に現像剤供給部材（ロールやパドル等）を付加してもよい。

本実施の形態において、トナー補給部１７５は、安定したディスペンス性能（定量供給性能）を確保するという観点から、図３に示すように、現像剤収容部１７３と同様に軸方向全域に渡って設けられており、その内部には螺旋状の羽根を有するトナー搬送部材としてのディスペンスオーガー１７６が現像剤収容部１７３内の撹拌搬送オーガー１７３ａ，１７３ｂと略平行に配設されている。このディスペンスオーガー１７６は、その詳細を後述するように、回転軸１７６ａの周りに所定の方向に螺旋状に巻回形成された中実搬送羽根１７６ｂと、回転軸１７６ａに相当する部分を中空化した中空搬送羽根１７６ｃとを有しており、トナー補給部１７５内のトナーＴを所定の軸方向（図中、矢印方向）に搬送するようになっている。また、本実施の形態では、ディスペンスオーガー１７６の駆動量に応じて補給用トナーＴを精度良く定量的に供給するという観点から、ディスペンスオーガー１７６は現像剤収容部１７３内の撹拌搬送オーガー１７３ａ，１７３ｂと略同径かそれ以下の螺旋羽根を備えたものとなっており、さらに、ディスペンスオーガー１７６のピッチが撹拌搬送オーガー１７３ａ，１７３ｂのピッチ以下に設定されている。また、ディスペンスオーガー１７６の回転中心はアドミックスオーガー１７３ｂの回転中心よりも略同じか下方に位置するように設定されており、アドミックスオーガー１７３ｂの回転中心より下方からトナーＴを補給して、現像剤収容部１７３内の現像剤Ｇとの速やかな撹拌混合を可能としている。

さらに、本実施の形態に係るトナー補給部１７５においては、上記ディスペンスオーガー１７６の搬送方向下流側の軸方向端部の現像剤収容部１７３側には、トナー供給口Ｓ₀が開口されている。一方、上記ディスペンスオーガー１７６の搬送方向上流側の軸方向端部のトナー収容部１７７側には、トナー収容部１７７に収容されているトナーＴを受け入れるトナー充填口Ｄ₀が開口されている。

また、図２に最も良く示されるように、現像剤収容部１７３とトナー収容部１７７とを区画すると共に、トナー補給部１７５を形成する上記仕切壁Ｗ₁は薄肉部Ｗ₁₀を有し、この薄肉部Ｗ₁₀の下方が末広がり状に形成されている。なお、図２においては、明瞭化のために各開口部Ｃ₁，Ｃ₂，Ｓ₀，Ｄ₀を通る断面にて表示している。

具体的には、薄肉部Ｗ₁₀の下方は、ディスペンスオーガー１７６の回転軌跡に倣うような円弧状の湾曲部Ｗ₁₁が現像剤収容部１７３側に形成されていると共に、トナー収容部１７７側にも同様にディスペンスオーガー１７６の回転軌跡に倣うような厚肉部Ｗ₁₂が現像ハウジング１７０と一体に形成されており、これにより、ディスペンスオーガー１７６の外周径と略同等な断面略円形の長尺通路（トンネル状通路）を軸方向に渡って構成し、ディスペンスオーガー１７６の駆動量に応じた補給用トナーＴの定量供給性を安定して確保している。

なお、トナー収容部１７７に面した厚肉部Ｗ₁₂の軸方向端部には、上記トナー充填口Ｄ₀が開口形成されており、かかる厚肉部Ｗ₁₂の外壁面（トナー収容部１７７の内面の一部）を、後述するアジテータ１７８の回転軌跡に略倣うように形成することにより、トナー収容部１７７内のトナーＴがアジテータ１７８の回転により円滑にトナー充填口Ｄ₀を介してトナー補給部１７５に充填供給されるようになっている。

また、本実施の形態において、トナー供給口Ｓ₀は、その下端が現像剤収容部１７３に収容される現像剤Ｇの表面位置よりも下方に位置するように開口形成されている。より具体的には、トナー供給口Ｓ₀の下端がアドミックスオーガー１７３ｂの回転中心より下方に設定されており、これにより、アドミックスオーガー１７３ｂの回転中心より下方からトナーＴが補給されることとなり、補給されたトナーＴがアドミックスオーガー１７３ｂに巻き込まれて、現像剤Ｇの表面に浮かび上がることを抑制すると共に、速やかな現像剤Ｇとの撹拌混合を可能としている。

さらに、本実施の形態では、トナー補給部１７５内の補給用トナーＴがトナー供給口Ｓ₀から押し出される押圧力が現像剤収容部１７３の現像剤Ｇによる内圧よりも大きくなるように設定されている。具体的には、トナー充填口Ｄ₀からのトナー充填量がディスペンスオーガー１７６によるトナー供給量（トナー供給口Ｓ₀から排出されるトナー供給量）より多くなるようにトナー充填口Ｄ₀、トナー供給口Ｓ₀の長手方向長が設定されていると共に、ディスペンスオーガー１７６の径寸法や羽根ピッチ、回転数などについては、ディスペンスオーガー１７６によるトナーの搬送力に基づくトナー内圧がトナー供給口Ｓ₀にかかる現像剤収容部１７３内の現像剤Ｇの内圧に比べて大きくなるように選定されている。

本実施の形態におけるトナー収容部１７７は、図２に示すように、補給用トナーＴをトナー補給部１７５壁面に沿ってトナー充填口Ｄ₀に向けて撹拌搬送するアジテータ１７８を備えており、このアジテータ１７８によりトナー収容部１７７内の補給用トナーＴをトナー補給部１７５に供給するようになっている。

ここで、アジテータ１７８は、回転軸１７８ａの先端にＰＥＴフィルム等からなるアジテートフィルム（搬送羽根）１７８ｂを有し、このアジテートフィルム１７８ｂによりトナーＴを撹拌搬送するようになっている。

なお、本実施の形態では、アジテータ１７８の回転中心は、トナー充填口Ｄ₀、トナー供給口Ｓ₀、ディスペンスオーガー１７６及び撹拌搬送オーガー１７３ａ，１７３ｂよりも上方に位置するように配置されている。これにより、トナー収容部１７７からトナー補給部１７５、現像剤収容部１７３までトナーＴを持ち上げる必要がないため、トナー補給部１７５でのトナー内圧を損なうことなく、現像剤収容部１７３へのトナー補給をスムーズに行うことができる。

また、トナー収容部１７７の容量については、トナー補給部１７５の容量、あるいは、トナー補給部１７５と現像剤収容部１７３との合計容量よりもトナー収容部１７７の容量を大きくすることにより、補給用トナーＴをトナー補給部１７５を介してトナー供給口Ｓ₀から継続的に安定して補給することができる。

ところで、上述のように構成した現像装置１７においては、トナー収容部１７７とトナー補給部１７５とを並設させて小型化（特に、縦方向の高さを低減）し、一体型のカートリッジ構成を容易に実現可能とするものの、トナー収容部１７７内に設けたアジテータなどの撹拌部材１７８によって、補給用トナーＴをトナー充填口Ｄ₀を介してトンネル形状のトナー補給部１７５に対して充填供給する際に、トナー補給部１７５内のトナーＴに粗密が発生し易いといった問題が生じていた。具体的には、アジテータ１７８の形状あるいはトナー収容部１７７内のトナー量やトナー分布といったトナー補給部１７５外の要因によって、トナー補給部１７５内に設けられたディスペンスオーガー１７６により搬送されるトナー密度に疎な部分や密な部分が生じてしまい、搬送量が安定しないといった問題が生じていた。これに対して、トナー補給部１７５内のトンネル状の搬送経路を長くしたり、経路途中にトナーを撹拌できるような貯留部を設けることにより、搬送量の安定化を図る場合には、一体型のカートリッジとして小型化が困難となるという問題が生じていた。

そこで、本実施の形態に係る現像装置１７では、トナー補給部１７５内に次のようなディスペンスオーガー１７６を設けることにより、上述の問題に対処しつつ簡易な構成で装置の小型化を可能としている。

すなわち、本実施の形態に係るディスペンスオーガー１７６は、図４に模式的に示すように、回転軸１７６ａの周りに螺旋状の搬送羽根を設けた中実搬送羽根１７６ｂと、回転軸１７６ａに相当する部分を中空化し、螺旋状の羽根部分のみより構成したコイル状の中空搬送羽根１７６ｃとを備えている。

具体的には、少なくともトナー供給口Ｓ₀に対向する部分（領域）に上記中空搬送羽根１７６ｃを設けることにより、トナー充填口Ｄ₀から供給される補給用トナーＴに対する抵抗を軽減して当該補給用トナーＴに対して不測のストレスが付与されることを極力抑制している。

さらに、本実施の形態に係るディスペンスオーガー１７６は、トナー補給部１７５内のシール性のさらなる向上を図るという観点から、その軸方向一端部をトナー収容１７５の壁面を貫通させることなく当該端部の内壁面に嵌装させた軸受け部Ｂｅにより支持している。具体的には、駆動ギアＧｒ側と反対側の軸受けＢｅを、現像ハウジング１７０を貫通させることなくトナー補給部１７５の軸方向端部の内壁面に嵌装させてディスペンスオーガー１７６の一端部を支持している。

次に、上述した中空搬送羽根１７６ｃの最適な設定領域を抽出するため、当該中空搬送羽根１７６ｃの設定領域を種々変更した場合の補給用トナーＴの平均ディスペンスレートとその標準偏差（バラツキ）を測定検証した結果を図５に示す。なお、バラツキに関しては、平均値の変動の影響を除去するために標準偏差／平均値（いわゆる変動係数）にて評価した。

具体的な検証内容としては、図６に模式的に示すように、回転軸１７６ａ周りに螺旋状の搬送羽根１７６ｂを設けた従来構造のディスペンスオーガー１７６Ｘを比較例１とし、トナー充填口Ｄ₀に対向する部分を中空搬送羽根１７６ｃとしたディスペンスオーガー１７６Ａを実施例１とし、トナー充填口Ｄ₀に対向する部分及びトナー充填口Ｄ₀から１ピッチ下流部分に相当する部分を中空搬送羽根１７６ｃとしたディスペンスオーガー１７６Ｂを実施例２とした。また、トナー充填口Ｄ₀に対向する部分及びトナー充填口Ｄ₀の下流側からトナー供給口Ｓ₀に至る部分（以下、トンネル部とも称する）に相当する部分を中空搬送羽根１７６ｃとしたディスペンスオーガー１７６Ｃを実施例３とし、トンネル部のみに相当する部分を中空搬送羽根１７６ｃとしたディスペンスオーガー１７６Ｄを実施例４とした。なお、各螺旋羽根１７６ｂ，１７６ｃのピッチは、従来構造のディスペンスオーガー１７６Ｘと同等の８ｍｍとした。以上の条件にて各実施例及び比較例を比較検証した結果を図５（ａ）に示す。

また併せて、実施例１の構成における中空螺旋羽根１７６ｃのピッチの影響を検証するために、トナー充填口Ｄ₀に対向する中空搬送羽根１７６ｃのピッチを実施例１（１７６Ａ）よりも小さく設定（４ｍｍ）したディスペンスオーガー１７６Ｅを実施例５とし、トナー充填口Ｄ₀に対向する中空搬送羽根１７６ｃのピッチを実施例１よりも大きく設定（１２ｍｍ）したディスペンスオーガー１７６Ｙを比較例２とした。以上の条件にて各実施例及び比較例を比較検証した結果を図５（ｂ）に示す。

図５（ａ）から理解されるように、トナー充填口Ｄ₀に対向する部分及びトナー充填口Ｄ₀の下流側からトナー供給口Ｓ₀に至る部分に相当する部分を中空搬送羽根１７６ｃとしたディスペンスオーガー１７６Ｃ（実施例３）が平均ディスペンスレート（ｍｇ／ｓｅｃ）が最も高く、かつ、バラツキ（標準偏差／平均値）が最も小さいことが分かる。

具体的には、トナー供給口Ｓ₀の上流側に相当する領域に中空搬送羽根１７６ｃを設ける（中空構造とする）ことにより、従来構成の約２倍の平均ディスペンスレート（ｍｇ／ｓｅｃ）を実現しつつ、バラツキは約半分に低減できることが分かった。

また、実施例１の測定結果から理解されるように、少なくともトナー充填口Ｄ₀に対向する部分を中空搬送羽根１７６ｃとすることにより、従来構成よりも平均ディスペンスレート（ｍｇ／ｓｅｃ）を増大させつつ、バラツキが低減できることが分かった。

これは従来構成のスクリューオーガー１７６Ｘではトナー充填口Ｄ₀付近の補給用トナーＴがトナー収容部１７７内のアジテータ１７８によって攪拌される際に外乱を受け、トナーＴが一部圧縮されたりまたは一部削られたりするなど粗密の差が大きくなった状態でトナー補給部１７５に充填供給されるのに対し、トナー充填口Ｄ₀付近のディスペンスオーガー１７６の軸に中空部を設けることにより補給用トナーＴを充填供給する際の抵抗を低減して、アジテータ１７８やトナー量の変化等の外乱に寄らず所定量の補給用トナーＴをトナー充填口Ｄ₀よりトナー補給部１７５内に搬送供給できるためであると考えられる。

また、図５（ｂ）から理解されるように、中空搬送羽根１７６ｃのピッチは、従来（８ｍｍ）よりも小さく設定（４ｍｍ：実施例５参照）した方が、大きく設定（１２ｍｍ：比較例２参照）した場合よりもバラツキ（標準偏差／平均）を低減できることが分かった。

次に、上述した実施例３（平均ディスペンスレートが最も高く、かつ、バラツキが最も小さい構成）の変形例を図７に示す。

本変形例は、図７（ａ）に模式的に示すように、ディスペンスオーガー１７６の軸方向一端部（本例では、トナー充填口Ｄ₀側の端部）を自由端（開放端）１７６ｃｅとし、かつ、当該自由端部１７６ｃｅの中空搬送羽根１７６ｃの中心に、敢えて搬送羽根１７６ｃと別体の軸状部材Ｂｓを内側から嵌装したものである。

このように、軸方向一端部を自由端（開放端）として中空搬送羽根１７６を形成した場合には、軸方向の途中に中空搬送羽根１７６ｃを形成する構成に比し、ディスペンスオーガー１７６を型抜きにより容易に製作可能とすると共に、別体に設けた軸状部材Ｂｓにより、自由端として形成された中空搬送羽根１７６ｃの過度な波打ち（振動）を抑制して、周囲のトナーＴに対して不測のストレスを付与することを抑制することができる。

なお、本実施の形態では、トナー充填口Ｄ₀よりも上流側の領域では、補給用トナーＴがほとんど存在しないので、自由端として形成した中空搬送羽根１７６ｃの回転に伴う過度な波打ちを防止するという観点からは、トナー充填口Ｄ₀よりも上流側の中空搬送羽根１７６ｃの外径を大きくしたり、当該領域のトナー補給部１７５の内径を小さくしたりして、トナーＴが存在しない領域（トナー充填口Ｄ₀よりも上流側の領域）にて中空搬送羽根１７６ｃとトナー補給部１７５の内周壁とを敢えて接触させ、トナー搬送領域（トナー充填口Ｄ₀の下流側領域）におけるディスペンスオーガー１７６の過度な波打ちを抑制するように構成してもよい。

また、図７（ｂ）に拡大して示すように、軸状部材Ｂｓに段差部Ｂｓ₀を設けることにより、中空搬送羽根１７６ｃの軸方向の過度な伸びや波打ちを抑制し、以下のようにして補給用トナーＴの凝集体の生成を未然に防止することができる。

具体的には、ディスペンスオーガー１７６は、軸がないコイル状となっているため、補給用トナーＴを搬送する際の反力でトナー搬送方向と逆向きに力を受け軸方向に伸び易い。このとき、段差部Ｂｓ₀がないと螺旋羽根１７６ｃの回転中心から離れた個所が壁面と接触するため抵抗が大きくなるが、段差部Ｂｓ₀があると螺旋羽根１７６ｃの内径部が当該段差部Ｂｓ₀と接触するため抵抗を低減することができる。また、補給用トナーＴは、上流側端部には搬送されてこないが、仮に補給用トナーＴが当該端部に搬送されてしまった場合（例えば、現像装置１７が取り外されて、当該端部を下側に傾けたり、振られてから再装着された場合、あるいは、装置が当該端部を下側になるように傾けられた場合等）、補給用トナーＴは、ディスペンスオーガー１７６が回転することによって、当該端部から下流側に搬送されていく。このとき、段差部Ｂｓ₀があると接触箇所が螺旋羽根１７６ｃの内径部となり、底部から距離があるため、補給用トナーＴを擦る可能性が低減され、凝集体の生成を未然に防止することができる。

以上詳述したように、本発明に係る現像装置１７によれば、ディスペンスオーガー１７６の所定の領域に中空搬送羽根１７６ｃを設けることにより、補給用トナーＴに対して不要な圧縮等のストレスを加えることなく、十分な搬送量を確保することができるので、バラツキの少ない安定した平均供給性能の向上を簡易な構成で実現することができる。また併せて、トナー収容部１７７内のトナー量の変動や、アジテータ１７８の経時による変形等に対しても、経時的に安定した定量供給性能を実現することができるので、補給用トナーＴの精度良い残量検知にも寄与することができる。

本発明に係る画像形成装置の一実施の形態を示す概略構成図である。 本発明に係る現像装置の構成を説明するための模式的側断面図である。 本発明に係る現像装置の構成を説明するための模式的平断面図である。 本発明に係るディスペンスオーガーの構成を説明するための模式図である。 中空搬送羽根の設定領域を種々変更した場合の平均ディスペンスレート及びバラツキを測定検証した結果を示す図である。 測定検証に用いたディスペンスオーガーの形態を示す模式図である。 ディスペンスオーガーの変形例を示す模式図である。

符号の説明

１：画像形成装置、１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋ：画像形成ユニット、１４：ＲＯＳ、１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ：感光ドラム、１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋ：帯電ロール、１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃ，１７Ｋ：現像装置、１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋ：ドラムクリーニング装置、２５：中間転写ベルト、２６Ｙ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｋ：一次転写ロール、２８：バックアップロール、２９：二次転写ロール、３０：定着装置、３２：排出ロール、３３：排出トレイ、３４：給紙カセット、３８：レジストロール、４０：両面用搬送ユニット、４３：ベルトクリーニング装置、１７０：現像ハウジング、１７１：現像ロール、１７３：現像剤収容部、１７３ａ，１７３ｂ：撹拌搬送オーガー、１７５：トナー補給部、１７６：ディスペンスオーガー、１７６ａ：回転軸、１７６ｂ：中実搬送羽根、１７６ｃ：中空搬送羽根、１７６ｃｅ：自由端部、１７７：トナー収容部、１７８：アジテータ、１７８ａ：回転軸、１７８ｂ：アジテートフィルム、Ｂｅ：軸受け、Ｂｓ：軸状部材、Ｃ₁，Ｃ₂：連通口、Ｄ₀：トナー充填口、Ｓ₀：トナー供給口、Ｇ：二成分現像剤、Ｇｒ：駆動ギア、Ｐ：記録用紙、Ｔ：補給用トナー、Ｗ₀，Ｗ₁：仕切壁

Claims (7)

1. その内部に磁界発生手段を有して、トナーと磁性キャリアとが含まれる二成分現像剤を搬送保持する現像剤保持体と、該現像剤保持体に隣接して二成分現像剤を収容する現像剤収容部と、該現像剤収容部にトナー補給部を介して連通すると共に、このトナー補給部を通して補給用トナーを現像剤収容部に供給可能に収容するトナー収容部とを有する現像装置において、
   前記トナー補給部内に配設され、充填された補給用トナーを前記現像剤収容部に供給する回転自在に形成されたトナー搬送部材を備え、
   前記トナー補給部は、前記トナー収容部からの補給用トナーを受け入れるトナー充填口と、トナー補給部内に充填された補給用トナーを現像剤収容部に供給するトナー供給口とを有すると共に、前記トナー搬送部材は、螺旋状の搬送羽根が回転軸周りに巻回形成された中実搬送羽根と、螺旋状の搬送羽根の中心部が中空に形成された中空搬送羽根とを有しており、かつ、前記中空搬送羽根は、少なくとも前記トナー充填口に対向する領域に形成されていることを特徴とする現像装置。
2. 前記中空搬送羽根は、前記トナー供給口の上流側領域に形成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. 前記中空搬送羽根における搬送羽根のピッチは、中実搬送羽根における搬送羽根のピッチ以下に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置
4. 前記トナー搬送部材の軸方向一端部は、前記トナー補給部の壁面を貫通することなく軸方向端部の内壁面に嵌装された軸受け部により支持されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の現像装置。
5. 前記トナー搬送部材の軸方向一端部は、自由端となっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の現像装置。
6. 前記自由端側の一端部には、その中心部に搬送羽根と別体の軸状部材が介装されており、該別体の軸状部材は、前記トナー補給部の壁面を貫通することなく軸方向端部の内壁面に嵌装されていることを特徴とする請求項５に記載の現像装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の現像装置と、記録用紙に所定の画像を形成する画像形成手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。

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