JP2010008759A - 現像剤搬送装置及びそれを備えた現像装置並びに画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナーを除去するための部材を別途用いることなくスパイラル部材への現像剤の付着を効果的に抑制できる現像剤搬送装置及びそれを備えた現像装置並びに画像形成装置を提供する。
【解決手段】第１スパイラル部材３２は、回転軸３２ａと、その外周面に一体形成された螺旋羽３２ｂから構成され、螺旋羽３２ｂの表面に沿って第１電極５０ａ及び第２電極５０ｂから成る帯状電極５０が並列配設されている。第１電極５０ａ及び第２電極５０ｂに位相の異なる交流電圧を印加することにより、第１電極５０ａ及び第２電極５０ｂ間でトナーを振動させて螺旋羽３２ｂの表面へのトナー付着を防止する。
【選択図】図４

Description

本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に使用される現像剤搬送装置に関するものである。

従来、電子写真プロセスを用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置には、原稿画像データに基づく静電潜像が形成された像担持体（感光体）の表面にトナー像を形成するために、装置内の現像剤（トナー）を循環搬送するスパイラル部材と、スパイラル部材によって搬送されるトナーを担持するトナー担持体を備えた現像装置が設けられている。

このような従来の現像装置においては、トナー表面の外添剤が内部に埋没することによるトナーの劣化や使用環境等によりトナーが帯電され易くなり、トナーの流動性が低下した場合、図１５に示すように、スパイラル部材１０１のシャフトの周囲に凝集トナーＴが付着することがある。その結果、トナーの搬送性能が著しく低下し、現像装置内のトナーと新たに補給されたトナーとの混合不良により帯電が不十分なトナーが現像に用いられて画像かぶりが発生したり、トナーの循環が悪くなってトナー担持体上に形成されるトナー薄層に乱れが生じ、画像抜けや濃度むら等の不具合が発生したりするおそれがあった。また、現像装置内のトナー量検知センサの検知結果に応じてトナーを補給する場合、センサの誤検知に起因するトナーの補給不足が生じたり、逆にトナーの過補給により現像装置がロック（停止）したりするという問題もあった。

そこで、現像装置内部のトナーの凝集を抑制してトナーの循環を円滑にする技術が種々提案されており、例えば特許文献１には、軸中心で回転することでトナーを搬送する回転推進式搬送手段を内蔵する保護枠に、弾性フィルムシートからなり、かつ舌片を有するトナー崩し部材を設けた画像形成装置が開示されている。

また、特許文献２には、トナーを軸方向に搬送するスパイラル部材の表面と接触可能であり、スパイラル部材の回転により弾性変形してスパイラル部材に付着したトナーを除去する金属線材からなるトナー除去部材を備えた現像装置が開示されている。
特開２００４−１７７７５４号公報 特開２００６−３０１６０４号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、回転推進式搬送手段へのトナーの付着に対しては弾性フィルムシートからなるトナー崩し部材が配置されている部分にのみ若干の効果が期待されるものの、回転推進式搬送手段の長手方向全域に付着したトナーを崩すには不十分な構成であった。

また、特許文献１、２のようにトナー除去部材を用いて物理的にトナーを除去する方法では、トナー除去部材とスパイラル部材との接触圧が強くなってトナーの凝集が発生したり、トナーに機械的ストレスを与えるためトナーの劣化を促進したりするという問題点があった。さらに、トナー除去部材の取り付け作業が煩雑であるとともに、トナー除去部材が破損するおそれもあった。

なお、ここでは像担持体上にトナーを供給して静電潜像をトナー像に現像する現像装置を例に挙げて説明したが、像担持体上の残留トナーを除去するクリーニング装置や、クリーニング装置から廃トナー回収容器へトナーを搬送する廃トナー回収機構等の、スパイラル部材を用いてトナーを搬送する他の装置においても事情は同じである。

本発明は、上記問題点に鑑み、トナーを除去するための部材を別途用いることなくスパイラル部材への現像剤の付着を効果的に抑制できる現像剤搬送装置及びそれを備えた現像装置並びに画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、現像剤を収容する筐体と、該筐体内に回転可能に支持される回転軸及び該回転軸の周囲に形成される攪拌搬送羽根から構成され、前記筐体内の現像剤を軸方向に攪拌搬送する非導電性材料で形成されたスパイラル部材と、を備えた現像剤搬送装置において、前記攪拌搬送羽根または前記回転軸の少なくとも一方の表面に沿って並列配置される互いに絶縁された複数の帯状電極と、該帯状電極に電圧を供給して各電極間に周期的に変化する電界を発生させる電圧供給手段とを設けたことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の現像剤搬送装置において、前記電圧供給手段は、前記各帯状電極に位相の異なる交流電圧を印加することを特徴としている。

また本発明は、上記構成の現像剤搬送装置において、前記電圧供給手段は、前記各帯状電極に異なるタイミングで電圧を間欠的に印加することを特徴としている。

また本発明は、上記構成の現像剤搬送装置において、前記電圧供給手段に接続された第１端子と、接地された第２端子とが前記回転軸に隣接して設けられており、前記スパイラル部材の回転によって前記帯状電極のうち前記第１端子に接続される電極と前記第２端子に接続される電極とが交互に切り替わることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の現像剤搬送装置において、前記帯状電極は、それぞれ先端が複数に分岐した第１電極及び第２電極から成り、該第１電極及び第２電極の分岐部分が交互に配置されることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の現像剤搬送装置と、該現像剤搬送装置により搬送された現像剤を担持して像担持体上の静電潜像を現像する現像剤担持体とを備えた現像装置である。

また本発明は、上記構成の現像装置において、前記電圧供給手段は、前記現像剤担持体に現像バイアスを印加する現像バイアス電源であることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の現像剤搬送装置を備えた画像形成装置である。

本発明の第１の構成によれば、各帯状電極間に発生する周期的な電界によってスパイラル部材への現像剤の付着を非接触で防止できるため、現像剤の凝集や機械的ストレスによる現像剤の劣化を抑制することができる。また、現像剤を物理的に除去するための部材を別途取り付ける必要がないため、コストや組み立て工数を削減するとともに部材の破損等も防止できる。

また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の現像剤搬送装置において、電圧供給手段を用いて各帯状電極に位相の異なる交流電圧を印加することにより、電極間に周期的に変化する電界を容易に発生させることができる。

また、本発明の第３の構成によれば、上記第２の構成の現像剤搬送装置において、電圧供給手段を用いて各帯状電極に異なるタイミングで電圧を間欠的に印加することにより、電極間に周期的に変化する電界を容易に発生させることができる。

また、本発明の第４の構成によれば、上記第３の構成の現像剤搬送装置において、電圧供給手段に接続された第１端子と、接地された第２端子とを回転軸に隣接して設け、スパイラル部材の回転によって第１端子に接続される電極と第２端子に接続される電極とを交互に切り替えることにより、制御経路を複雑にすることなく一つの電源を用いて各電極に電圧を間欠的に印加することができる。

また、本発明の第５の構成によれば、上記第１乃至第４のいずれかの構成の現像剤搬送装置において、帯状電極を一端が複数に分岐した第１電極及び第２電極で構成し、分岐部分を交互に配置することにより、電極数を増やすことなくスパイラル部材の表面全域に帯状電極を細かく配置することができ、電圧の供給経路も簡単になる。

また、本発明の第６の構成によれば、上記第１乃至第５のいずれかの構成の現像剤搬送装置を搭載することにより、スパイラル部材への現像剤の付着を防止して現像剤の循環を円滑にすることができ、画像抜けや濃度むら、或いは現像剤量検知センサの誤検知等の不具合を防止可能な現像装置となる。

また、本発明の第７の構成によれば、上記第６の構成の現像装置において、帯状電極に電圧を供給する電圧供給手段として現像剤担持体に現像バイアスを印加する現像バイアス電源を用いることにより、高圧電源を別途設ける必要がなくなる。

また、本発明の第８の構成によれば、上記第１乃至第５のいずれかの構成の現像剤搬送装置を搭載することにより、現像装置、クリーニング装置、或いは廃トナー回収機構等で用いるスパイラル部材への現像剤の付着を効果的に防止できるため、現像剤の循環不良に伴う種々の不具合を防止可能な画像形成装置となる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明に係る現像剤搬送装置を備えた画像形成装置の全体構成を示す概略構成図であり、右側を画像形成装置の前方側として図示している。図１に示すように、画像形成装置１００は、本体下部に積載された用紙を収容する給紙カセット２が備えられている。この給紙カセット２の上方には、本体前方から本体後方へ略水平に延び、更に上方へ延びて本体上面に形成された排紙部３に至る用紙搬送路４が形成されており、この用紙搬送路に沿って上流側から順に、ピックアップローラ５、フィードローラ６、中間搬送ローラ７、レジストローラ対８、画像形成部９、定着部１０及び排出ローラ対１１が配置されている。

給紙カセット２には、用紙搬送方向後端部に設けられた回動支点１２ａによって、給紙カセット２に対して回動自在に支持された用紙積載板１２が備えられており、用紙積載板１２上に積載された用紙がピックアップローラ５に押圧されるようになっている。また、給紙カセット２の前方側には、フィードローラ６に圧接するようにリタードローラ１３が配設されており、ピックアップローラ５によって複数枚の用紙が同時に給装された場合には、これらフィードローラ６とリタードローラ１３とによって用紙が捌かれ、最上位の１枚のみが搬送されるよう構成されている。

そして、フィードローラ６とリタードローラ１３とによって捌かれた用紙は、中間搬送ローラ７によって搬送方向を装置後方へと変えられてレジストローラ対８へと搬送され、レジストローラ対８によってタイミングを調整されて画像形成部９へと供給される。

画像形成部９は、電子写真プロセスによって用紙に所定のトナー像を形成するものであり、図１において時計回りに回転可能に軸支された像担持体である感光体ドラム１４と、この感光体ドラム１４の周囲に配置される帯電装置１５、現像装置１６、クリーニング装置１７、用紙搬送路４を挟んで感光体ドラム１４に対向するように配置される転写ローラ１８及び感光体ドラム１４の上方に配置される露光ユニット（ＬＳＵ）１９から構成されており、現像装置１６の上方には、現像装置１６へトナーを補給するトナーコンテナ２０が配置されている。

帯電装置１５には、図示しない電源が接続された導電性ゴムローラ１５ａが備えられており、この導電性ゴムローラ１５ａが感光体ドラム１４に当接するよう配置されている。そして、感光体ドラム１４が回転すると、導電性ゴムローラ１５ａが感光体ドラム１４の表面に接触して従動回転し、この時、導電性ゴムローラ１５ａに所定の電圧を印加することにより、感光体ドラム１４の表面が一様に帯電させられることとなる。

次いで、露光ユニット（ＬＳＵ）１９からのレーザビームにより感光体ドラム１４上に入力された画像データに基づく静電潜像が形成され、現像装置１６により静電潜像にトナーが付着されて感光体ドラム１４の表面にトナー像が形成され、転写ローラ１８により感光体ドラム１４の表面のトナー像が、感光体ドラム１４と転写ローラ１８とのニップ部に形成された転写位置に供給された用紙へと転写される。

トナー像が転写された用紙は、感光体ドラム１４から分離されて定着部１０に向けて搬送される。この定着部１０は、画像形成部９の用紙搬送方向の下流側に配置されており、画像形成部９においてトナー像が転写された用紙は、定着部１０に備えられた加熱ローラ２１、及びこの加熱ローラ２１に圧接される加圧ローラ２２によって加熱、加圧され、用紙に転写されたトナー像が定着される。

そして、画像形成部９及び定着部１０において画像形成がなされた用紙は、排出ローラ対１１によって排紙部３に排出される。一方、転写後に感光体ドラム１４の表面に残留しているトナーはクリーニング装置１７により除去される。そして、感光体ドラム１４は帯電装置１５によって再び帯電され、以下同様にして画像形成が行われる。

続いて、図２及び図３を参照して本発明の現像装置１６について詳述する。図２は本発明の第１実施形態に係る現像剤搬送装置を備えた現像装置の側面断面図であり、図３は現像装置を上方から見た平面図である。なお、図２は図３におけるＸＸ′矢視断面図に相当し、図３においては説明の便宜上、カバー３１ｂを外した状態を示している。

図２及び図３に示すように、現像装置１６は、磁性トナーから成る一成分現像剤が収容されるケーシング３１ａと、ケーシング３１ａに収容された現像剤が外部に漏れないように封止するカバー３１ｂとから構成される筐体３１内に、第１スパイラル部材３２、第２スパイラル部材３３、現像ローラ３５、規制ブレード３６が備えられている。

ケーシング３１ａの内部は、長手方向に延在する仕切板３７によって第１貯留室３８と第２貯留室３９とに区画されており、第１貯留室３８には第１スパイラル部材３２が、第２貯留室３９には第２スパイラル部材３３がそれぞれ配設されている。また、仕切板３７は、図３に示すようにケーシング３１ａの左右両端部には設けられておらず、この部分が第１貯留室３８と第２貯留室３９の間を現像剤が移動する通路（現像剤受け渡し部）４０となっている。

第１スパイラル部材３２及び第２スパイラル部材３３は、それぞれ回転軸３２ａ、３３ａと、その外周面に一体形成された螺旋羽３２ｂ、３３ｂから構成され、プラスチック等の非導電性材料で一体形成されている。第１スパイラル部材３２及び第２スパイラル部材３３は、互いに略平行となるようにケーシング３１ａ内に回転可能に軸支されており、第１スパイラル部材３２及び第２スパイラル部材３３が所定方向に回転することによって第１貯留室３８内の現像剤を矢印Ａ方向に搬送し、第２貯留室３９内の現像剤を矢印Ｂ方向に搬送するように構成されている。

また、一方の通路４０の内壁面にはトナー量検知センサ４１が配置されている。トナー量検知センサ４１としては、検知面に加えられた圧力を電気信号として取り出す圧電センサが用いられ、トナー量検知センサ４１の検出結果に応じてケーシング３１ａ内にトナーを補給できるように、カバー３１ｂにはトナーコンテナ２０（図１参照）からトナーが供給されるトナー補給口４２が設けられている。

そして、第１スパイラル部材３２及び第２スパイラル部材３３の回転軸３２ａ、３３ａには駆動入力ギヤ４３ａ、４３ｂが連結されており、駆動入力ギヤ４３ａ、４３ｂには駆動出力ギヤ４４を介してモータ４５が接続されている。この駆動入力ギヤ４３ａ、４３ｂ、駆動出力ギヤ４４及びモータ４５により第１及び第２スパイラル部材３２、３３を所定方向に回転駆動することによって、現像剤が第１貯留室３８及び第２貯留室３９内を搬送され、また、上述したようにケーシング３１ａの左右両端部に設けられた通路４０を通過して、第１貯留室３８と第２貯留室３９とを循環するようになっている。

現像ローラ３５は、第１スパイラル部材３２及び第２スパイラル部材３３と略平行となるように第１貯留室３８内に回転可能に軸支され、ギヤ列（図示せず）を介してモータ４３が接続されている。この現像ローラ３５には、内面に永久磁石から成る磁界発生部材（図示せず）が固定されたマグネットローラが使用されており、感光体ドラム１４の回転に応じて現像ローラ３５が回転すると、この磁界発生部材の磁力により現像ローラ３５の表面に現像剤が付着（担持）されて現像剤層が形成される。そして、所定の現像域において現像ローラ３５に付着した現像剤中のトナーが、感光体ドラム１４の表面電位と現像ローラ３５に印加される現像バイアスとの電位差により感光体ドラム１４へと飛翔して感光層に付着し、感光体ドラム１４表面にトナー像が形成される。なお、現像ローラ３５が独立して駆動するように現像ローラ３５にモータ４５とは別個の駆動手段を接続しても良い。

規制ブレード３６は、感光体ドラム１４に供給するトナー量、すなわち現像ローラ３５への現像剤付着量を規制するものであり、例えばＳＵＳ３０３等の非磁性体のＳＵＳ（ステンレス）が用いられる。そして、規制ブレード３６は、その先端と現像ローラ３５との間に所定の隙間が形成されるように配設されており、この規制ブレード３６と現像ローラ３５との隙間によって現像ローラ３５への現像剤付着量が規制され、現像ローラ３５の表面には数百ミクロンの現像剤薄層が形成される。

図４は、本発明の第１実施形態の現像剤搬送装置を構成するスパイラル部材の部分拡大図である。なお、これ以降は第１貯留室３８に配置された第１スパイラル部材３２を例に挙げて本発明の現像剤搬送装置の構成及び作用を説明するが、第２貯留室３９に配置された第２スパイラル部材３３についても全く同様に説明できる。図４に示すように、第１スパイラル部材３２は、螺旋羽３２ｂの表面に沿って第１電極５０ａ（図の実線）及び第２電極５０ｂ（図の点線）から成る帯状電極５０が並列配置されている。

図５は、第１実施形態の現像剤搬送装置を構成する第１スパイラル部材３２の模式断面図であり、図６は、第１スパイラル部材３２の螺旋羽３２ｂを展開した状態を示す概略図である。図５及び図６に示すように、第１電極５０ａ及び第２電極５０ｂは互いに電気的に絶縁されており、それぞれ一端が２本に分岐している。また、第１電極５０ａ及び第２電極５０ｂの分岐部分は螺旋羽３２ｂの径方向に一定の間隔を隔てて交互に配置されている。さらに、第１及び第２電極５０ａ、５０ｂは、それぞれ回転軸３２ａの端部付近で１本に収束し、回転軸３２ａの異なる端面に露出している。

そして、回転軸３２ａの一方の端面（図５の右側）においては第１電極５０ａが第１端子５１と接触し、他方の端面（図５の左側）においては第２電極５０ｂが第２端子５２と接触している。第１及び第２端子５１、５２にはそれぞれ第１交流電源５６、第２交流電源５７が接続されており、第１電極５０ａ及び第２電極５０ｂに交流電圧を印加可能となっている。

第１電極５０ａ及び第２電極５０ｂに印加される交流電圧の波形の一例を図７に示す。この例では、第１電極５０ａに交流電圧Ｖａｃ１（図７の実線波形）を印加し、第２電極５０ｂに交流電圧Ｖａｃ１と逆位相の交流電圧Ｖａｃ２（図７の破線波形）を印加している。例えば正帯電トナーを用いる場合、Ｖａｃ１の位相がプラス側、Ｖａｃ２の位相がマイナス側の部分では第１電極５０ａ側から第２電極５０ｂ側にトナーを移動させる力Ｆ１（図７の実線矢印）が作用する。一方、Ｖａｃ１の位相がマイナス側、Ｖａｃ２の位相がプラス側の部分では第２電極５０ｂ側から第１電極５０ａ側にトナーを移動させる力Ｆ２（図７の破線矢印）が作用する。即ち、トナーにＦ１及びＦ２を交互に作用させることにより、第１電極５０ａ及び第２電極５０ｂ間でトナーを振動させて螺旋羽３２ｂの表面へのトナー付着を防止する。

本実施形態によれば、トナー除去部材を用いずに非接触でトナーの付着を防止できるため、トナーの凝集や機械的ストレスによるトナーの劣化を抑制することができる。また、トナー除去部材の取り付け作業が不要となり、コストや組み立て工数も削減できる上、トナー除去部材が破損するおそれもなくなる。

なお、Ｖａｃ１とＶａｃ２の位相が異なっていれば第１電極５０ａ及び第２電極５０ｂの間に周期的に変化する電界が発生するためトナーを振動させる力が作用するが、電界の発生している時間（位相の逆転している時間）はＶａｃ１とＶａｃ２とが逆位相のとき最大となるため、Ｖａｃ１とＶａｃ２とが逆位相であることが好ましい。また、Ｖａｃ１及びＶａｃ２のピークツーピーク値（Ｖｐｐ）は３００Ｖ〜５ｋＶ程度が好ましい。

第１電極５０ａ及び第２電極５０ｂの電極幅が広くなるとトナーの移動しない領域が増えるため、電極幅は５μｍ〜１，０００μｍ程度が好ましい。また、第１電極５０ａと第２電極５０ｂとの間隔が狭くなるとトナーの移動距離が短くなり、広くなると電界が作用し難くなる。トナー径が５〜１０μｍであることを考慮すれば、電極の間隔は１０μｍ〜７００μｍ程度が好ましい。第１電極５０ａ及び第２電極５０ｂの形成方法としては、例えば図７に示したような電極構成のテープ材を螺旋羽３２ｂの表面に貼り付ける方法や、第１スパイラル部材３２の成形時に第１電極５０ａ及び第２電極５０ｂを一体形成する方法が挙げられる。

図８は、第１実施形態の現像剤搬送装置の変形例を示す模式断面図である。図８においては、第１交流電源５６及び第２交流電源５７に代えて第１直流電源６０及び第２直流電源６１が設けられている。他の部分の構成は図５と同様であるため説明を省略する。

第１電極５０ａ及び第２電極５０ｂに印加される直流電圧のパターンの一例を図９に示す。この例では、第１電極５０ａに印加される直流電圧Ｖｄｃ１と、第２電極５０ｂに印加される直流電圧Ｖｄｃ２とを交互にＯＮ／ＯＦＦしている。例えば正帯電トナーを用いる場合、Ｖｄｃ１がＯＮ、Ｖｄｃ２がＯＦＦの部分では第１電極５０ａ側から第２電極５０ｂ側にトナーを移動させる力Ｆ１（図９の実線矢印）が作用する。一方、Ｖｄｃ１がＯＦＦ、Ｖｄｃ２がＯＮの部分では第２電極５０ｂ側から第１電極５０ａ側にトナーを移動させる力Ｆ２（図９の破線矢印）が作用する。これにより、図５の場合と同様に第１電極５０ａ及び第２電極５０ｂ間でトナーを振動させて螺旋羽３２ｂの表面へのトナー付着を防止することができる。

なお、図５及び図８では正帯電トナーを用いた場合について説明したが、負帯電トナーを用いた場合にも同様の効果が得られる。その場合、トナーの移動方向は図７及び図９と逆方向（マイナス側からプラス側）になる。

なお、第１電極５０ａ及び第２電極５０ｂへの電圧の印加は画像出力中に行っても良いが、これに限らず、画像出力開始前或いは出力後の現像装置１６のエージング時、トナー補給時等に定期的に行うことでスパイラル部材へのトナー付着を効果的に防止できる。また、装置内部の温湿度情報に基づいて電圧の印加タイミングや印加時間、或いは印加する直流電圧値や交流電圧のＶｐｐ値等を変化させても良い。交流電源５３、５５或いは直流電源６０、６１は、第１電極５０ａ及び第２電極５０ｂへの電圧印加用として別途設けても良いが、いずれか一方を現像ローラ３５へ現像バイアスを印加する現像バイアス電源と兼用しても良い。

また、第１電極５０ａ及び第２電極５０ｂは２本に分岐した形状に限らず、３本以上に分岐させても良い。第１電極５０ａ及び第２電極５０ｂの分岐を多くするほど螺旋羽３２ｂの表面全域に電極を細かく配置できる。

また、ここでは第１電極５０ａ及び第２電極５０ｂから成る２極の帯状電極５０を螺旋羽３２ｂの表面に配設したが、同様の構成で３極以上の帯状電極を配設しても良い。その場合、各電極に印加する電圧を制御することで、回転軸３２ａから螺旋羽３２ｂの径方向外側に向けてトナーを順次移動させるようにすれば、第１スパイラル部材３２へのトナー付着をより効果的に抑制できる。例えば３極構成の場合、図５のように交流電圧を印加するときは各電極に１／３ずつ位相をずらした交流電圧を印加すれば良く、図８のように直流電圧を印加する場合は回転軸３２ａに近い電極から順にＯＮ／ＯＦＦタイミングをずらして印加すれば良い。

図１０は、本発明の第２実施形態の現像剤搬送装置を構成する第１スパイラル部材３２の模式断面図であり、図１１は、第１スパイラル部材３２を軸方向（図１０の左側）から見た側面図である。本実施形態においては、第１電極５０ａ及び第２電極５０ｂが回転軸３２ａの同一の端面から露出している。また、第１端子５１は現像ローラ３５に直流電圧を印加する現像バイアス電源６２に接続されており、第２端子５２は接地されている。他の部分の構成は第１実施形態の図８と共通するため説明を省略する。

正帯電トナーを用いる場合、現像バイアス電源６２から正の直流電圧を印加することで、第１端子５１に接触している電極（図１１では第２電極５０ｂ）から第２端子５２に接触している電極（図１１では第１電極５０ａ）にトナーが移動する。そして、第１スパイラル部材３２の回転に伴い、第１端子５１及び第２端子５２と接触する電極が交互に切り替わるため、図９のように第１電極５０ａ及び第２電極５０ｂに印加される直流電圧が交互にＯＮ／ＯＦＦされる。従って、第１実施形態と同様に第１電極５０ａ及び第２電極５０ｂ間でトナーを振動させて螺旋羽３２ｂへのトナー付着を抑制することができる。

図１２は、第２実施形態の現像剤搬送装置の変形例を示す模式断面図であり、図１３は、第１スパイラル部材３２を軸方向（図１２の左側）から見た側面図である。図１２及び図１３においては、第１電極５０ａ及び第２電極５０ｂが回転軸３２ａの外周面から露出している。また、第１端子５１には現像バイアス電源６２に代えて現像ローラ３５に交流電圧を印加する現像バイアス電源６３が接続されている。他の部分の構成は図１０及び図１１と同様である。

この変形例においても、第１スパイラル部材３２の回転に伴い、第１端子５１及び第２端子５２と接触する電極が交互に切り替わるため、第１電極５０ａ及び第２電極５０ｂに印加される交流電圧が交互にＯＮ／ＯＦＦされ、第１電極５０ａ及び第２電極５０ｂ間に周期的に変化する電界が発生する。従って、図１０の構成と同様に第１電極５０ａ及び第２電極５０ｂ間でトナーを振動させて螺旋羽３２ｂへのトナー付着を抑制することができる。

本実施形態によれば、現像バイアス電源６２若しくは６３を用いて第１電極５０ａ及び第２電極５０ｂに電圧を印加できるため、高圧電源を別途設ける必要がなくなる。また、交流波形の位相制御や直流電圧のＯＮ／ＯＦＦ制御も不要となる。従って、第１実施形態に比べて高圧基板の配線や制御経路を簡素化することができる。なお、第１電極５０ａ及び第２電極５０ｂの電極幅や電極の間隔、電極の形成方法、電圧の印加タイミング等は第１実施形態と同様であるため説明は省略する。

なお、上記各実施形態では、螺旋羽２３ｂの表面に第１電極５０ａ及び第２電極５０ｂから成る帯状電極５０を配設しているが、図１４に示すように回転軸３２ａの外周面に帯状電極５０（第１電極５０ａ及び第２電極５０ｂ）を螺旋状に配設して回転軸３２ａへのトナー付着を抑制することもできる。さらに、回転軸３２ａと螺旋羽３２ｂの両方に帯状電極５０を配設すれば、スパイラル部材の表面全体にトナー付着を抑制する効果を付与することができる。

その他、本発明は上記実施形態に限定されず、各実施形態を適宜組み合わせて得られる実施形態も本発明に包含され、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態においては回転軸３２ａ、３３ａの周囲に螺旋羽３２ｂ、３３ｂが連続的に設けられた第１スパイラル部材３２及び第２スパイラル部材３３を用いているが、例えば複数の半リング状板体（リング状の板を半分に分割したもの）を、回転軸の周囲に所定の傾斜角度で螺旋状に配設したものを第１スパイラル部材３２及び第２スパイラル部材３３として用いても良い。

また本発明は、図２に示したような現像装置１６に限らず、例えば第１スパイラル部材３２と現像ローラ３５との間に攪拌パドルを備えた現像装置であっても良いし、第１スパイラル部材３２と現像ローラ３５との間に供給ローラ（磁気ローラ）を備えたタッチダウン方式の現像装置であっても良い。また、２本のスパイラル部材３２、３３を備えた構成に限らず、１本のスパイラル部材を備えた現像装置にも適用できる。

また、上記実施形態では、磁性トナーから成る一成分現像剤を用いる現像装置を例に挙げて説明したが、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を用いる現像装置にも同様に適用可能である。さらに、本発明の現像剤搬送装置は、感光体ドラム１４上の残留トナーを除去するクリーニング装置１７（図１参照）や、クリーニング装置１７から廃トナー回収容器へトナーを搬送する廃トナー回収機構に使用することもできる。

また、本発明の現像剤搬送装置が搭載される画像形成装置としては、図１に示したようなモノクロプリンタに限らず、モノクロ及びカラー複写機、カラープリンタ、ファクシミリ等の他の画像形成装置であっても良い。

本発明は、現像剤を収容する筐体と、該筐体内に回転可能に支持される回転軸及び該回転軸の周囲に形成される攪拌搬送羽根から構成され、筐体内の現像剤を軸方向に攪拌搬送する非導電性材料で形成されたスパイラル部材と、を備え、攪拌搬送羽根または回転軸の少なくとも一方の表面に沿って並列配置される互いに絶縁された複数の帯状電極と、該帯状電極に電圧を供給して各電極間に周期的に変化する電界を発生させる電圧供給手段とを設けた現像剤搬送装置である。

これにより、各帯状電極間でトナーを振動させてスパイラル部材への現像剤の付着を効果的に防止可能な現像剤搬送置を提供することができる。また、非接触で現像剤の付着を防止できるため、現像剤の凝集や劣化を防止して円滑な搬送を確保するとともに、トナー除去部材を別途設ける必要もなくなる。周期的に変化する電界は、各帯状電極に位相の異なる交流電圧を印加したり、異なるタイミングで間欠的に電圧を印加したりすることで容易に発生させることができる。

また、電圧供給手段に接続された第１端子と接地された第２端子とを回転軸に隣接して設け、スパイラル部材の回転によって第１端子に接続される電極と第２端子に接続される電極とを交互に切り替える構成とすれば、制御経路を複雑にすることなく一つの電源を用いて各電極に電圧を間欠的に印加することができる。

そして、本発明の現像剤搬送装置を現像装置、或いはクリーニング装置、廃トナー回収機構等の画像形成装置の構成部分に用いることにより、スパイラル部材への現像剤の付着に起因する現像剤の搬送不良を効果的に防止可能な現像装置並びに画像形成装置を提供することができる。現像装置に用いる場合は、電圧供給手段を現像バイアス電源と兼用することができる。

は、本発明の現像剤搬送装置を備えた画像形成装置の全体構成を示す概略構成図である。 は、本発明の現像剤搬送装置を備えた現像装置の側面断面図である。 は、現像装置を上方から見た平面図である。 は、本発明の第１実施形態の現像剤搬送装置を構成する第１スパイラル部材の部分拡大図である。 は、第１実施形態の現像剤搬送装置を構成する第１スパイラル部材の模式断面図である。 は、第１スパイラル部材の螺旋羽を展開した状態を示す概略図である。 は、第１電極及び第２電極に印加される交流電圧の波形の一例を示すグラフである。 は、第１実施形態の現像剤搬送装置の変形例を示す模式断面図である。 は、第１電極及び第２電極に印加される直流電圧のパターンの一例を示すグラフである。 は、本発明の第２実施形態の現像剤搬送装置を構成する第１スパイラル部材の模式断面図である。 は、第１スパイラル部材を軸方向（図１０の左側）から見た側面図である。 は、第２実施形態の現像剤搬送装置の変形例を示す模式断面図である。 は、第１スパイラル部材を軸方向（図１２の左側）から見た側面図である。 は、スパイラル部材の回転軸の外周面に第１電極及び第２電極を螺旋状に配設した例を示す部分拡大図である。 は、スパイラル部材に凝集トナーが付着した状態を示す側面図である。

符号の説明

１４ 感光体ドラム
１６ 現像装置
１７ クリーニング装置
３１ 筐体
３１ａ ケーシング
３２ 第１スパイラル部材
３２ａ 回転軸
３２ｂ 螺旋羽（攪拌搬送羽根）
３３ 第２スパイラル部材
３３ａ 回転軸
３３ｂ 螺旋羽（攪拌搬送羽根）
３５ 現像ローラ（現像剤担持体）
３６ 規制ブレード
５０ 帯状電極
５０ａ 第１電極
５０ｂ 第２電極
５１ 第１端子
５２ 第２端子
５３ 第１交流電源（電圧供給手段）
５５ 第２交流電源（電圧供給手段）
６０ 第１直流電源（電圧供給手段）
６１ 第２直流電源（電圧供給手段）
６２ 現像バイアス電源（直流）
６３ 現像バイアス電源（交流）
１００ 画像形成装置

Claims (8)

1. 現像剤を収容する筐体と、
   該筐体内に回転可能に支持される回転軸及び該回転軸の周囲に形成される攪拌搬送羽根から構成され、前記筐体内の現像剤を軸方向に攪拌搬送する非導電性材料で形成されたスパイラル部材と、
   を備えた現像剤搬送装置において、
   前記攪拌搬送羽根または前記回転軸の少なくとも一方の表面に沿って並列配置される互いに絶縁された複数の帯状電極と、該帯状電極に電圧を供給して各電極間に周期的に変化する電界を発生させる電圧供給手段とを設けたことを特徴とする現像剤搬送装置。
2. 前記電圧供給手段は、前記各帯状電極に位相の異なる交流電圧を印加することを特徴とする請求項１に記載の現像剤搬送装置。
3. 前記電圧供給手段は、前記各帯状電極に異なるタイミングで電圧を間欠的に印加することを特徴とする請求項１に記載の現像剤搬送装置。
4. 前記電圧供給手段に接続される第１端子と、接地される第２端子とが前記回転軸に隣接して設けられており、前記スパイラル部材の回転によって前記帯状電極のうち前記第１端子に接続される電極と前記第２端子に接続される電極とが交互に切り替わることを特徴とする請求項３に記載の現像剤搬送装置。
5. 前記帯状電極は、それぞれ一端が複数に分岐した第１電極及び第２電極から成り、該第１電極及び第２電極の分岐部分が交互に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の現像剤搬送装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の現像剤搬送装置と、該現像剤搬送装置により搬送された現像剤を担持して像担持体上の静電潜像を現像する現像剤担持体と、を備えた現像装置。
7. 前記電圧供給手段は、前記現像剤担持体に現像バイアスを印加する現像バイアス電源であることを特徴とする請求項６に記載の現像装置。
8. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の現像剤搬送装置を備えた画像形成装置。

Images