JP2010044335A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤を搬送する搬送部材の羽根の向きが互いに逆向きとなっている部位に現像剤が固着するのを抑制することができる現像装置を提供する。
【解決手段】この現像装置は、感光体ドラム１００に現像剤を供給して感光体ドラム１００上の静電潜像を現像する現像ローラ３と、現像ローラ３に現像剤を供給する搬送用羽根４１と搬送用羽根４１に所定の間隔を設けて搬送用羽根４１とは逆向きで形成された循環用羽根（逆向き羽根）４２とを有する供給オーガー（供給搬送部材）４と、供給オーガー４の搬送用羽根４１と循環用羽根４２との間に設けられ、磁界を発生して現像剤による穂立ちを形成し、循環用羽根４２の搬送用羽根４１側の端部、及び搬送用羽根４１の循環用羽根４２側の端部に穂立ちが接触するように配置された現像剤除去部材６とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、現像装置に関する。

従来の現像装置として、現像装置内の現像剤の量と帯電性能を安定させるため、現像剤を少しずつ入れ替える手段として、現像ローラに現像剤を供給する搬送用羽根と逆ピッチ形状の羽根を用いた現像装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−２６５０９８号公報

本発明の目的は、現像剤を搬送する搬送部材の羽根の向きが互いに逆向きとなっている部位に現像剤が固着するのを抑制することができる現像装置を提供することにある。

本発明の一態様は、上記目的を達成するため、以下の現像装置を提供する。

［１］感光体ドラムに現像剤を供給して感光体ドラム上の静電潜像を現像する現像ローラと、前記現像ローラに対して現像剤を搬送して供給する搬送用羽根と前記搬送用羽根に所定の間隔を設けて前記搬送用羽根とは逆向きで形成された逆向き羽根とを有する搬送部材と、磁界を発生して現像剤による穂立ちを形成するとともに、前記逆向き羽根の前記搬送用羽根側の端部、又は前記搬送用羽根の前記逆向き羽根側の端部に前記穂立ちが接触するように配置された現像剤除去部材とを備えた現像装置。

［２］前記現像剤除去部材は、前記搬送部材の前記搬送用羽根と前記逆向き羽根との間に設けられ、前記搬送部材側とこれと反対側とで互いに異なる磁極が形成された永久磁石であり、前記永久磁石は、前記搬送用羽根と前記逆向き羽根との間隔よりも小さい幅を有する前記［１］に記載の現像装置。

請求項１に記載の発明によれば、現像剤を搬送する搬送部材の羽根の向きが互いに逆向きとなっている部位に現像剤が固着するのを抑制することができる。

請求項２に記載の発明によれば、現像剤の穂立ちの向きを羽根に向けて形成することができる。

本発明の実施の形態に係る現像装置は、感光体ドラムに現像剤を供給して感光体ドラム上の静電潜像を現像する現像ローラと、前記現像ローラに対して現像剤を搬送して供給する搬送用羽根と前記搬送用羽根に所定の間隔を設けて前記搬送用羽根とは逆向きで形成された逆向き羽根とを有する搬送部材と、磁界を発生して現像剤による穂立ちを形成するとともに、前記逆向き羽根の前記搬送用羽根側の端部、又は前記搬送用羽根の前記逆向き羽根側の端部に前記穂立ちが接触するように配置された現像剤除去部材とを備える。

上記現像剤除去部材は、搬送部材の搬送用羽根と逆向き羽根との間に設けられる。現像剤除去部材は、永久磁石を用いてもよく、磁界を発生するコイルを用いてもよい。現像剤除去部材として、永久磁石を用いる場合は、搬送部材側とこれと反対側とで互いに異なる磁極が形成されたものが好ましい。

上記現像ローラに対して現像剤を搬送して供給する搬送部材は、現像剤を搬送しつつ現像ローラに直接供給する供給搬送部材でもよく、現像剤を攪拌しつつ搬送し、現像ローラに供給搬送部材を介して供給する攪拌搬送部材でもよい。また、搬送部材の搬送用羽根及び逆向き羽根は、回転軸に螺旋状に設けてもよく、回転軸に複数の送り板を傾斜して設けてもよい。

現像剤は、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を用いてもよく、樹脂を主体としたトナーからなる一成分現像剤を用いてもよい。

図１は、本発明の実施の形態に係る現像装置の主要な構成を側方向から見た断面図、図２は、本発明の実施の形態に係る現像装置の主要な構成を上方向から見た断面図である。

この現像装置１は、現像剤を収容するハウジング２を有し、このハウジング２内に、感光体ドラム１００に現像剤を供給して感光体ドラム１００上の静電潜像を現像する現像ローラ３と、現像ローラ３に現像剤を供給する供給オーガー（供給搬送部材）４と、現像剤を攪拌するとともに供給オーガー４に現像剤を供給する攪拌オーガー（攪拌搬送部材）５とを感光体ドラム１００に平行に配設し、供給オーガー４及び攪拌オーガー５に固着した現像剤を除去する現像剤除去部材６をハウジング２側に設けている。

現像ローラ３、供給オーガー４及び攪拌オーガー５は、図２に示すように、ベアリング７によって回転可能にハウジング２に支持されている。また、現像ローラ３、供給オーガー４及び攪拌オーガー５の図２において右側の軸端には、ギヤ８Ａ〜８Ｃがそれぞれ取り付けられており、図示しないモータからの回転力によって図１の矢印で示す方向に回転するように構成されている。

現像剤は、例えば、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を用いる。

現像ローラ３は、感光体ドラム１００の周面との間に所定の間隔を保ちながら回転駆動される現像スリーブと、現像スリーブの内部に設けられ、複数の磁極が配置されたマグネットローラとを備え、図示しない穂切りブレードにより一定の長さに調整された現像剤を表面に担持する。

（ハウジング）
ハウジング２は、現像ローラ３が感光体ドラム１００側に露出するように設けられた現像用開口２０と、現像剤カートリッジからハウジング２内に現像剤を補給する補給口２１と、余剰の現像剤を外部に排出する排出口２２と、供給オーガー４と攪拌オーガー５との間に配置された仕切壁２３と、仕切壁２３に設けられ、現像剤を供給オーガー４側から攪拌オーガー５側へ循環させる連通口２３ａと、同じく仕切壁２３に設けられ、現像剤を攪拌オーガー５側から供給オーガー４側へ循環させる連通口２３ｂとを備える。ハウジング２は、例えば、ＡＢＳ樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリスチレン樹脂等の樹脂や、アルミニウム等の金属から形成されている。

（供給オーガー）
供給オーガー４は、回転軸４０を有し、この回転軸４０上に、図２において右側から順に搬送用羽根４１、循環用羽根（逆向き羽根）４２、排出用羽根４３及び補給用羽根４４を設けており、攪拌オーガー５に対して水平方向から３０度上側に配置されている。供給オーガー４は、例えば、ＡＢＳ樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリスチレン樹脂等の樹脂や、アルミニウム等の金属から一体的に形成されている。

搬送用羽根４１は、現像ローラ３に対向する回転軸４０の領域に螺旋状に設けられ、回転軸４０の回転により、現像剤を図２の矢印で示す方向に搬送しながら現像剤を現像ローラ３に供給する。

循環用羽根４２は、搬送用羽根４１とは逆向きの羽根で構成されており、搬送用羽根４１との間に所定の間隔を設けて回転軸４０に螺旋状に設けられ、図２の矢印の方向に搬送されてきた現像剤を回転軸４０の回転により押し戻すように作用することにより、現像剤を供給オーガー４側から攪拌オーガー５側へ循環させるとともに、供給オーガー４側の現像剤保有量が一定以上の量を超えた余剰の現像剤を図２の左方向へ排出させる。

排出用羽根４３は、搬送用羽根４１と同じ向きの羽根で構成されており、搬送用羽根４１よりも高さが低く、小さいピッチで回転軸４０に螺旋状に設けられ、循環用羽根４２を乗り越えてきた余剰の現像剤を排出口２２へ排出する。

補給用羽根４４は、排出用羽根４３とは逆向きの羽根で構成されて回転軸４０に螺旋状に設けられ、補給口２１から補給された現像剤を攪拌オーガー５側に送る。

（攪拌オーガー）
攪拌オーガー５は、回転軸５０を有し、この回転軸５０上に、図２において左側から順に補給用羽根５１、搬送用羽根５２及び循環用羽根（逆向き羽根）５３を設けている。攪拌オーガー５は、例えば、ＡＢＳ樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリスチレン樹脂等の樹脂や、アルミニウム等の金属から一体的に形成されている。

補給用羽根５１は、供給オーガー４の搬送用羽根４１とは逆向きの羽根で構成されて回転軸５０に螺旋状に設けられ、補給口２１から補給された現像剤を図２の矢印で示す方向に搬送する。

搬送用羽根５２は、供給オーガー４の搬送用羽根４１とは逆向きの羽根で構成されて回転軸５０の中央の領域に螺旋状に設けられ、補給用羽根５１によって搬送された現像剤、又は供給オーガー４側から連通口２３ａを介して循環してきた現像剤を、回転軸５０の回転により図２の矢印で示す方向に搬送する。なお、攪拌オーガー５を供給オーガー４とは逆方向に回転させる場合には、搬送用羽根５２の向きを供給オーガー４の搬送用羽根４１と同じ向きに形成してもよい。

循環用羽根５３は、搬送用羽根５２とは逆向きの羽根で構成されて回転軸５０に螺旋状に設けられ、搬送用羽根５２によって図２の矢印で示す方向に搬送されてきた現像剤を押し戻すように作用することにより、現像剤を攪拌オーガー５側から連通口２３ｂを介して供給オーガー４に供給する。

（現像剤除去部材）
図３（ａ）は、現像剤除去部材６の図２のＡ−Ａ断面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

現像剤除去部材６は、本実施の形態では、内側にＮ極に着磁されたＮ極領域６０ａが形成され、外側にＳ極に着磁されたＳ極領域６０ｂが形成された永久磁石を用いる。なお、内側にＳ極領域を形成し、外側にＮ極領域を形成してもよい。永久磁石の磁束密度は、例えば、２０ｍＴ以上が好ましい。また、永久磁石として、例えば、ネオジウム磁石、サマリウムコバルト磁石、フェライト磁石、アルニコ磁石等を用いることができる。

現像剤除去部材６は、図３（ａ）に示すように、開き角度１２０度程度の円弧状を成し、循環用羽根４２の外径よりも僅かに大きい内径を有し、搬送用羽根４１及び循環用羽根４２の外側に配置されている。なお、現像剤除去部材６の形状は、円弧状に限られず、立方体、直方体等でもよい。

また、現像剤除去部材６は、図３（ｂ）に示すように、搬送用羽根４１と循環用羽根４２との間の間隔Ｄよりも小さい幅Ｗを有し、搬送用羽根４１と循環用羽根４２との中間に位置している。

なお、現像剤除去部材６は、循環用羽根４２との位置関係が特に重要であり、例えば、現像剤除去部材６を循環用羽根４２側に寄せて配置してもよい。また、現像剤除去部材６の幅Ｗは、搬送用羽根４１と循環用羽根４２との間の間隔Ｄと等しくてもよく、間隔Ｄよりも大きくてもよい。

現像装置１の使用頻度、冷却性能等の使用環境により現像剤が高温になると、図３（ａ）に示すように、循環用羽根４２の巻き始めの縁４２ａ近傍に現像剤１０が固着し、これにより押し戻す作用が弱まり、現像剤が排出口２２側に過剰に排出される場合がある。そこで、本実施の形態では、循環用羽根４２に固着した現像剤１０を現像剤除去部材６により除去するようにしている。

ここで、現像剤の「固着」とは、使用環境の変化により現像剤が例えば５０°以上に加熱され、現像剤が溶けて羽根等に張り付いてしまう現象をいう。

図４（ａ）、（ｂ）は、現像剤除去部材６に形成される現像剤による穂立ちを模式的に示す図である。現像剤除去部材６には、図４（ａ）に示すように、現像剤除去部材６の側面側にＮ極領域６０ａからＳ極領域６０ｂに向かうように磁力線６１が形成され、磁力線６１に沿って現像剤による穂立ち１１が現像剤除去部材６の側面から高さｈ（例えば２〜３ｍｍ）で形成される。この穂立ち１１は、図４（ｂ）の破線で示すように、弾性を有しており、搬送用羽根４１及び循環用羽根４２に弾性的に接触して約１ｍｍ程度たわみ、搬送用羽根４１の循環用羽根４２側の端部の巻き終わり部及び循環用羽根４２の搬送用羽根４１側の端部の巻き始め部に接触して搬送用羽根４１の巻き終わり部及び循環用羽根４２の巻き始め部に固着した現像剤を除去する機能を有する。穂立ち１１が弾性を有して循環用羽根４２及び搬送用羽根４１に接触するので、循環用羽根４２及び搬送用羽根４１の表面に傷が付き難くなる。

（現像装置の動作）
図５（ａ）、（ｂ）は、現像剤除去部材６による現像剤の除去動作を模式的に示す要部断面図である。以下に、図５を参照して現像装置１の動作を説明する。

供給オーガー４の搬送用羽根４１は、回転軸４０の回転により、現像剤を図２の矢印で示す方向に搬送しながら現像剤を現像ローラ３に供給する。現像ローラ３は、感光体ドラム１００に現像剤を供給して感光体ドラム１００上の静電潜像を現像する。供給オーガー４の循環用羽根４２は、図２の矢印の方向に搬送されてきた現像剤を回転軸４０の回転により押し戻すように作用することにより、現像剤を供給オーガー４側から攪拌オーガー５側へ循環させるとともに、供給オーガー４側の現像剤の保有量が一定の量を超えた余剰の現像剤を図２の左方向へ排出させる。供給オーガー４の排出用羽根４３は、循環用羽根４２を乗り越えてきた余剰の現像剤を排出口２２へ排出する。

一方、攪拌オーガー５の搬送用羽根５２は、供給オーガー４側から連通口２３ａを介して循環してきた現像剤を、回転軸５０の回転により図２の矢印で示す方向に搬送する。攪拌オーガー５の循環用羽根５３は、搬送用羽根５２によって図２の矢印で示す方向に搬送されてきた現像剤を押し戻すように作用することにより、現像剤を攪拌オーガー５側から連通口２３ｂを介して供給オーガー４に供給する。

現像装置１内の現像剤の保有量が一定の量以下になると、それがセンサにより検出され、図示しない現像剤カートリッジから現像剤がハウジング２の補給口２１に補給される。補給口２１に補給された現像剤は、供給オーガー４の補給用羽根４４によって攪拌オーガー５側に送られる。攪拌オーガー５の補給用羽根５１は、補給口２１から補給された現像剤を図２の矢印で示す方向に搬送する。

現像装置１内の使用環境の変化により、現像剤が温度上昇すると、図５（ａ）に示すように、現像剤１０が供給オーガー４の搬送用羽根４１及び循環用羽根４２等や、攪拌オーガー５の搬送用羽根５２等に固着し易くなる。

現像剤除去部材６の両側面には、図５（ｂ）に示すように、供給オーガー４に向かって現像剤による穂立ち１１が形成される。現像剤が供給オーガー４の搬送用羽根４１及び循環用羽根４２等や、攪拌オーガー５の搬送用羽根５２等に固着したとしても、穂立ち１１が搬送用羽根４１の巻き終わり部及び循環用羽根４２の巻き始め部に接触し、搬送用羽根４１の巻き終わり部及び循環用羽根４２の巻き始め部に固着していた現像剤１０を除去する。循環用羽根４２の巻き始め部に固着していた現像剤１０が除去されることにより、供給オーガー４から排出口２２への現像剤の排出量が安定する。搬送用羽根４１の巻き終わり部に固着していた現像剤１０が除去されることにより、供給オーガー４側から攪拌オーガー５側への現像剤の循環が円滑となる。また、現像装置１を小型化したり、高速化すると、現像装置１内の温度上昇により現像剤が搬送用羽根４１及び循環用羽根４２に固着し易くなるが、この場合にも本現像剤除去部材６は有効である。

（変形例１）
図６は、循環用羽根の変形例を示す、図３（ａ）に対応する断面図である。循環用羽根４２の巻き始めの縁４２ａは、図３（ａ）では徐々に高さが小さいものであったが、図６では急激に高さが小さくなった場合を示す。図６に示す循環用羽根４２の巻き始めの縁４２ａの形状の場合、図３（ａ）に示すものと比較して現像剤がより多く固着するため、本現像剤除去部材６が有効である。

（変形例２）
図７は、現像剤除去部材の変形例を示す断面図である。この現像剤除去部材６は、長手方向にＮ極領域６０ａとＳ極領域６０ｂを交互に設けたものである。図７に示す磁力線６１は、図４と比較して左右に広がらないため、現像剤除去部材６の幅Ｗは、搬送用羽根４１と循環用羽根４２との間の間隔Ｄよりも広い方が好ましい。

［他の実施の形態］
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、その要旨を変更しない範囲内で種々な変形が可能である。

上記実施の形態では、現像剤を循環させる機能と余剰の現像剤を排出させる機能の両方を有する循環用羽根４２と搬送用羽根４１との間に現像剤除去部材を配置したが、現像剤除去部材を、余剰の現像剤を排出させる機能を有する逆向き羽根と搬送用羽根との間に配置してもよく、現像剤を循環させる機能を有する逆向き羽根と搬送用羽根との間に配置してしてもよい。

上記実施の形態では、排出口２２をハウジング２の供給オーガー４寄りに設け、現像剤除去部材６を供給オーガー４の搬送用羽根４１と循環用羽根４２との間に設けたが、排出口を攪拌オーガー寄りに設け、現像剤除去部材を攪拌オーガーの搬送用羽根と循環用羽根との間に設けてもよい。

本発明は、電子写真方式の複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置の現像装置に利用可能である。

図１は、本発明の実施の形態に係る現像装置の主要な構成を側方向から見た断面図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る現像装置の主要な構成を上方向から見た断面図である。 図３（ａ）は、現像剤除去部材の図２のＡ−Ａ断面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 図４（ａ）、（ｂ）は、現像剤除去部材に形成される現像剤による穂立ちを模式的に示す図である。 図５（ａ）、（ｂ）は、現像剤除去部材による現像剤の除去動作を模式的に示す要部断面図である。 図６は、循環用羽根の変形例を示す、図３（ａ）に対応する断面図である。 図７は、現像剤除去部材の変形例を示す断面図である。

符号の説明

１…現像装置、２…ハウジング、３…現像ローラ、４…供給オーガー、５…攪拌オーガー、６…現像剤除去部材、７…ベアリング、８Ａ〜８Ｃ…ギヤ、１０…付着現像剤、２０…現像用開口、２１…補給口、２２…排出口、２３…仕切壁、２３ａ，２３ｂ…連通口、４０…回転軸、４１…搬送用羽根、４２…循環用羽根、４２ａ…縁、４３…排出用羽根、４４…補給用羽根、５０…回転軸、５１…補給用羽根、５２…搬送用羽根、５３…循環用羽根、６０ａ…Ｎ極領域、６０ｂ…Ｓ極領域、６１…磁力線、１００…感光体ドラム

Claims (2)

1. 感光体ドラムに現像剤を供給して感光体ドラム上の静電潜像を現像する現像ローラと、
   前記現像ローラに対して現像剤を搬送して供給する搬送用羽根と前記搬送用羽根に所定の間隔を設けて前記搬送用羽根とは逆向きで形成された逆向き羽根とを有する搬送部材と、
   磁界を発生して現像剤による穂立ちを形成するとともに、前記逆向き羽根の前記搬送用羽根側の端部、又は前記搬送用羽根の前記逆向き羽根側の端部に前記穂立ちが接触するように配置された現像剤除去部材とを備えた現像装置。
2. 前記現像剤除去部材は、前記搬送部材の前記搬送用羽根と前記逆向き羽根との間に設けられ、前記搬送部材側とこれと反対側とで互いに異なる磁極が形成された永久磁石であり、前記永久磁石は、前記搬送用羽根と前記逆向き羽根との間隔よりも小さい幅を有する請求項１に記載の現像装置。

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