JP2010276837A

JP2010276837A - 現像装置及び画像形成装置

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Publication number: JP2010276837A
Application number: JP2009128977A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Isono; 達也磯野
Original assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Current assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Priority date: 2009-05-28
Filing date: 2009-05-28
Publication date: 2010-12-09
Anticipated expiration: 2029-05-28
Also published as: CN101900972A; EP2259152A3; EP2259152B1; EP2259152A2; JP4911196B2; US20100303507A1; CN101900972B

Abstract

【課題】現像剤の循環状態を安定させることにより、画像むらの発生やスクリューに作用するトルク負荷の増減を抑制する。
【解決手段】トナー及びキャリアを含む現像剤が収容され、現像剤を補給するための補給部と、収容された現像剤を排出するための排出部２０とを備えた現像剤収容容器１１を備える。現像剤収容容器１１は、仕切壁１５によって第１収容部１６と第２収容部１７に分離され、第１収容部１６と第２収容部１７は両端側の連通部１８ｂで互いに連通される。第１収容部１６に配設される第１搬送部材１２と、第２収容部１７に配設される第２搬送部材１３とにより、収容された現像剤を攪拌しながら循環移動する。連通部１８ｂは、想定される現像剤の液面高さよりも下方で連通させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、現像装置及び画像形成装置に関するものである。

従来、現像装置として、例えば、現像剤収容室を仕切壁によって両端の流入部（連通部）を除いて２分割し、形成された収容室のそれぞれにスクリューを配置することにより、現像剤収容室内に収容する現像剤を攪拌しながら循環移動させるようにしたものが公知である（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２５０２９０号公報

しかしながら、前記従来の現像装置では、現像剤の排出側に位置する一方の連通部（第１連通部）が高さ方向の中央部に形成されている。また、残る他方の連通部（第２連通部）は、仕切壁のない全開状態となっている。一方、現像剤の液面は、現像剤の搬送速度を変化させたり、現像装置が傾いたりすることにより変動する。このため、第１連通部では、現像剤の液面位置が連通部の開口下端よりも低下した場合、一方の収容室から他方の収容室に現像剤を流動させることができなくなる。また、第２連通部では、流動する現像剤の量を制限することができない。この結果、現像剤の循環方向で現像剤量のばらつきが大きくなり、画像むらの原因となったり、スクリューに作用するトルク負荷が増減したりするという問題が発生する。

本発明は、現像剤の循環状態を安定させることにより、画像むらの発生やスクリューに作用するトルク負荷の増減を抑制することのできる現像装置及び画像形成装置を提供することを課題とする。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、
トナー及びキャリアを含む現像剤が収容され、現像剤を補給するための補給部と、収容された現像剤を排出するための排出部とを備えた現像剤収容容器を備え、該現像剤収容容器は、仕切壁によって第１収容部と第２収容部に分離され、第１収容部と第２収容部は両端側の連通部で互いに連通され、第１収容部に配設される第１搬送部材と、第２収容部に配設される第２搬送部材とにより、収容された現像剤を攪拌しながら循環移動するようにした現像装置であって、
前記連通部は、想定される現像剤の最低液面高さよりも下方で連通するようにしたものである。

この構成により、現像剤の液面位置が変動しても、常に連通部の開口上端よりも上方に位置するようにしているので、一方の収容部から他方の収容部へと流動する現像剤の量が液面位置の変動による影響を受けない。したがって、現像剤の循環方向に於ける変動量を抑えることができ、画像むらや各搬送部材に作用するトルク負荷の変動を防止することが可能となる。

前記第１搬送部材及び前記第２搬送部材は、回転軸の周囲に螺旋状の羽根を備えたスクリューで構成され、
前記連通部は前記仕切壁に形成された開口であって、該連通部の開口上端位置は、前記各搬送部材の回転中心を結ぶ直線に対して下方側に位置するようにすればよい。

前記現像剤収容容器の排出部は、前記いずれか一方の搬送部材による現像剤の搬送方向下流側に配置し、
前記搬送部材は、現像剤の搬送方向に対して排出部の上流側に現像剤の搬送方向を逆流させる逆流部を備え、
前記排出部側に形成される連通部は、前記逆流部のさらに上流側に形成するのが好ましい。

この構成により、連通部の近傍では、搬送部材の逆流部によって現像剤の液面の低下が抑制されるので、前記構成とも相俟って連通部での現像剤の流動不足を防止することができる。

前記各搬送手段の回転中心を結ぶ直線が水平面となす角度を３０度以下とするのが好ましい。

この構成により、現像剤が自重によって連通部を移動する量を抑制することができる。

また、前記課題を解決するための手段として、画像形成装置を、前記いずれかに記載の現像装置を備えた構成としたものである。

本発明によれば、連通部を現像剤の液面高さよりも下方側で開口させるようにしたので、現像剤の液面高さが変動したとしても、その影響を受けることなく、搬送部材による搬送速度に従って常に一定量の現像剤を通過させることができる。したがって、現像剤の循環方向に於ける偏りがなくなり、画像むらの発生や、搬送部材に作用するトルク負荷の変動を抑制することが可能となる。また、連通部の開口位置を変更するだけであるので、簡単かつ安価に製作することができる。

本実施形態に係る画像形成装置の概略説明図である。図１の現像装置の概略正面断面図である。図２の現像剤収容容器の縦断面図である。図２の現像剤収容容器の一部を示す部分破断斜視図である。図２の現像剤収容容器の連通部での横断面図である。他の実施形態に係る現像剤収容容器の縦断面図である。他の実施形態に係る現像剤収容容器の連通部での横断面図である。

以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。但し、以下の説明では、構成要素の種類、組合せ、形状、相対配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の技術的範囲をそれのみに限定するものではない。また、適宜、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「一端」、「他端」等）を用いるが、それらの用語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も、本発明の技術的範囲が限定されるものではない。また、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

（１．全体構成）
図１は、２成分現像剤を用いた電子写真方式のうち、特に、トナーのみではなくキャリア等を含む現像剤を補給するようにした、いわゆるトリクル方式の画像形成装置を示す。この画像形成装置は、大略、画像形成ユニット１、転写ユニット２、露光ユニット３、記録媒体供給ユニット４、クリーニングユニット５、制御ユニット６、等を備える。

画像形成ユニット１は、転写ユニット２の中間転写ベルト２９に沿って４箇所に配置され、それぞれ左側よりイエロー(Ｙ)、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の画像形成を行なうことにより、中間転写ベルト２９の表面にカラー画像を形成する。各画像形成ユニット１は、感光体ドラム７の周囲に、帯電装置８、現像装置９、クリーニング装置１０、等を備える。

帯電装置８は、感光体ドラム７の表面に所定の表面電位を形成する。この表面電位は、露光ユニット３によって露光されることにより静電潜像となる。

現像装置９は、図２及び図３に示すように、現像剤収容容器１１内に、攪拌スクリュー１２、供給スクリュー１３、及び、現像ローラ１４をそれぞれ収容したものである。なお、現像装置９の詳細な構成については後述する。

現像装置９の上方には、図１に示すように、トナーとキャリアからなる補給用２成分現像剤（以下、単に現像剤と記載する。）を補給する現像剤補給容器２７が着脱可能となっている。

クリーニング装置１０は、感光体ドラム７の表面への転写後、この表面に残留するトナーをクリーニングする。

転写ユニット２は、一対の支持ローラ２８に中間転写ベルト２９を架け渡し、図示しない駆動手段により支持ローラ２８を駆動させ、中間転写ベルト２９を矢印方向に循環移動させるようにしたもので、１次転写部３０、及び、２次転写部３１を備える。

露光ユニット３は、前記感光体ドラム７に対してレーザ光を照射し、図示しないスキャナで読み取った画像データに対応する静電潜像を形成する。

記録媒体供給ユニット４は、カセット３２に収容した記録媒体３３を、順次、搬送ローラ３４を介して２次転写部３１へと搬送する。２次転写部３１に搬送された記録媒体３３には、トナー像が転写され、定着ユニット３５で転写させたトナー像が定着された後、排出トレイ３６へと搬出される。

クリーニングユニット５は、中間転写ベルト２９に接離可能で、接近することにより中間転写ベルト２９に残留するトナーを回収することができるようになっている。

制御ユニット６は、現像剤収容容器１１内に設けた図示しない透磁率センサから入力される検出電圧に基づいて現像剤の補給処理を実行する。

（２．現像装置）
以下、現像装置９の構成（現像剤収容容器１１内に、攪拌スクリュー１２、供給スクリュー１３、及び、現像ローラ１４をそれぞれ収容してなる構成）について詳述する。

すなわち、現像剤収容容器１１は、図３に示すように、一端側から他端側へと延びる長尺な箱形状である。現像剤収容容器１１は、容器本体１１ａと、この容器本体１１ａの内部を長手方向に沿って第１収容部１６と第２収容部１７とに２分割する仕切壁１５とを備える。現像剤収容容器１１は一端側が開口する。仕切壁１５は、図４に示すように、一端部に閉鎖板１５ａを一体化されて略Ｔ字形に形成されている。現像剤収容容器１１には、第１収容部１６に攪拌スクリュー１２が、第２収容部１７に供給スクリュー１３がそれぞれ収容される。仕切壁１５は、両スクリュー１２、１３が収容された状態で、現像剤収容容器１１の一端開口から挿入され、閉鎖板１５ａでこの一端開口を閉鎖することにより現像剤収容容器１１が完成する。このように、仕切壁１５を一端壁１５ａと一体化して略Ｔ字形としたので、組立性が向上する。また、仕切壁１５には、連通部１８ａ、１８ｂを構成するための、一端壁１５ａには現像剤排出口２０を構成するための切欠を形成しておくだけでよく、加工性に優れている。各収容部１６、１７の底面側は、後述するように、そこに収容される各スクリュー１３、１４の外周に沿って断面円弧状に形成されている。第１収容部１６と第２収容部１７の両端側は連通部１８ａ、１８ｂによってそれぞれ連通され、収容された現像剤は攪拌されながら循環移動するようになっている。現像剤収容容器１１は、第１収容部１６に対して第２収容部１７が上方側に位置するように斜めに配置されている。現像剤収容容器１１の傾斜角度は、水平面に対して０から３０度の範囲とするのが好ましく、ここでは３０度に設定している。また、現像剤収容容器１１の内容量は２３０ｃｍ^３とし、収容する現像剤量は１６０〜２９０ｇとしている。現像剤の嵩密度は１．６５ｇ／ｃｍ^３であるので、収容する現像剤の容量は１００〜１７５ｃｍ^３となる（標準では、約１４０ｃｍ^３）。

第１収容部１６の一端側には、図３に示すように、現像剤補給口１９が形成され、対応する現像剤補給容器２７から現像剤が補給される。ここでは、現像剤には、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤が使用されている。但し、現像剤にはさらに外添剤等を含めるようにしても構わない。また、第２収容部１７の一端側を構成する一端壁１５ａには、前述の通り現像剤排出口２０が形成されている。

連通部１８ａ、１８ｂは、仕切壁１５の両端部で、その略下半部が切除されることにより形成される矩形状の開口である。連通部１８ａ、１８ｂは、その開口上端が現像剤収容容器１１内に収容された現像剤の液面位置に対して下方側に位置するように形成されている。なお、連通部１８ａ、１８ｂは、長方形、楕円形等、種々の形状を取ることができる。また、その数は１つに限定されるものではなく、複数あっても構わない。

攪拌スクリュー１２は、図３及び図４に示すように、回転軸１２ａの周囲に螺旋状の羽根１２ｂ及び１２ｃを備えた構成である。攪拌スクリュー１２は、現像剤収容容器１１の一端開口から第１収容部１６内に挿入される。羽根１２ｂと１２ｃは螺旋方向を逆向きに形成されている。そして、攪拌スクリュー１２が回転駆動することにより、羽根１２ｂが現像剤を連通部１８ｂ側から連通部１８ａ側へと搬送しながら撹拌する。また、羽根１２ｃが羽根１２ｂによって搬送されてきた現像剤を逆流させ、連通部１８ａを介して第２収容部１７へと流動させる

供給スクリュー１３は、図３及び図４に示すように、回転軸１３ａの周囲に螺旋状の羽根１３ｂ、１３ｃ及び１３ｄを備えた構成である。供給スクリュー１３は、前記攪拌スクリュー１２と同様に、現像剤収容容器１１の一端開口から第２収容部１７内に挿入される。羽根１３ｃは、羽根１３ｂ及び１３ｄとは螺旋方向が逆に形成されている。そして、供給スクリュー１３が回転駆動することにより、羽根１３ｂは、現像剤を連通部１８ａ側から連通部１８ｂ側へと搬送すると共に、現像ローラ１４へと供給する。また、羽根１３ｃは、羽根１３ｂによる現像剤の搬送方向に対して、現像剤排出口２０の上流側であって、連通部１８ａの下流側に位置する。したがって、羽根１３ｃは、羽根１３ｂによって搬送されてきた現像剤に逆向きの力を付与し、現像剤排出口２０へと排出される量を制限すると共に、連通部１８ａを介して第１収容部１６へと流動させる。また、羽根１３ｄは、羽根１３ｃを乗り越えた現像剤を現像剤排出口２０へと排出する。

現像ローラ１４は、図２に示すように、円筒状のスリーブ２５内に複数の永久磁石２６を収容したものである（ここでは、５つの永久磁石Ｓ２，Ｎ２，Ｓ１，Ｎ１，Ｓ３を、この順で時計回り方向に配置している。）。スリーブ２５は、図示しないスリーブ駆動手段によって図中矢印方向に回転するように構成されている。

（３．動作）
次に、前記構成からなる画像形成装置の動作について説明する。

画像形成時には、画像を読み取って得られたカラープリントデータ、又はパーソナルコンピュータ等から出力された画像データは、所定の信号処理が施された後、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、ブラック(Ｂｋ)の各色の画像信号として、各画像形成ユニット１に送信される。

各画像形成ユニット１では、それぞれの感光体ドラム７上に画像信号で変調されたレーザ光を投射して画像潜像を形成する。そして、現像装置９から感光体ドラム７にトナーを供給する。

現像装置９では、攪拌スクリュー１２及び供給スクリュー１３を回転駆動することにより、現像剤収容容器１１内に収容された現像剤を攪拌しながら循環させる。そして、供給スクリュー１３から現像ローラ１４にトナーを供給し、規制部材１１ｂによって掻き落として一定量とした後、感光体ドラム７へと搬送する。

これにより、各感光体ドラム７上にはイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像がそれぞれ形成される。形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像は、１次転写部３０で、移動する中間転写ベルト２９上に順次重ね合わせて１次転写される。このようにして中間転写ベルト２９上に形成された重ね合わせトナー画像は、中間転写ベルト２９の移動に従って２次転写部３１へと移動する。

また、記録媒体供給ユニット４から記録媒体３３が供給される。供給された記録媒体３３は、搬送ローラ３４によって２次転写部３１と中間転写ベルト２９の間へと搬送され、中間転写ベルト２９に形成されたトナー画像が転写される。トナー画像を転写された記録媒体３３は、さらに定着ユニット３５へと搬送され、そこで、転写されたトナー画像が定着された後、排出トレイ３６へと排出される。

ところで、現像装置９では、攪拌スクリュー１２及び供給スクリュー１３を回転駆動させる際、現像剤の搬送状態は次のようになる。

すなわち、攪拌スクリュー１２及び供給スクリュー１３の回転速度は、例えば、記録媒体３３の種類に応じて変更する印刷速度に従って制御ユニット６により調整される。例えば、厚紙モードであれば、回転速度を遅くする。

そして、回転速度を変更すると、現像剤が循環移動する経路のいずれに位置するのかにより、現像剤の液面位置が大きく変動することがある。連通部１８ａ、１８ｂでも、現像剤の液面位置は変動するが、連通部１８ａ、１８ｂを構成する開口上端位置は、想定される最低液面位置よりも下方側に位置している。したがって、連通部１８ａ、１８ｂを通過する現像剤量は、その開口面積に応じたものとなる。この結果、現像剤の流動状態が安定し、液面高さの変動を抑制することができる。

なお、本発明は、前記実施形態に記載された構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。

例えば、前記実施形態では、現像剤収容容器１１の現像剤排出口２０を第２収容部の一端側に形成したが、第２収容部１７の循環経路の途中に設けることも可能である。図６では、現像剤排出口２０は次の位置に設けられている。すなわち、現像剤排出口２０の上下方向の位置は、現像剤収容容器１１内の現像剤の液位が適正と考えられる基準範囲の上限値を超えることにより現像剤を排出可能な位置である。これにより、第２収容部１７で基準範囲を超えた現像剤が適宜排出され、劣化したキャリアが長期間に亘って現像剤収容容器１１内に残留しないようにしている。また、現像剤排出口２０の左右方向の位置は、連通部１８ｂの上流側近傍である。

また、前記実施形態では、連通部１８ａ、１８ｂを、その開口上端位置が想定される現像剤の液面高さよりも下方側に位置するように構成したが、開口上端位置は、攪拌スクリュー１２と供給スクリュー１３の回転中心を結ぶ直線よりも下方側とすればよい。これは、通常、現像剤収容容器１１内に収容される現像剤量であれば、その液面高さが連通部１８ａ、１８ｂの開口上端位置よりも高くなると考えられるからである。

また、前記実施形態では、連通部１８ａ、１８ｂの開口下端位置を、各収容部１６、１７の最も低い位置よりも上方としたが、図７に示すように、各収容部１６、１７の最も低い位置と同じ位置としてもよい。これによれば、連通部１８ａ、１８ｂでの現像剤の流動状態をより一層スムーズなものとすることが可能となる。

また、前記実施形態では、連通部１８ａ、１８ｂの双方を、その開口上端位置が想定される現像剤の液面高さよりも下方側に位置するように構成したが、現像剤排出口２０側に位置する連通部１８ａのみをこのように構成するだけであってもよい。

また、前記実施形態では、現像剤の液面高さが変動する要因として、紙の厚さに応じてスクリュー１２、１３の回転速度を変更する場合について説明したが、現像剤の嵩密度が変化した場合、例えば、環境が変わった場合、現像剤の耐久による劣化が進んだ場合、高あるいは低ＢＷ比印刷が続いた場合等においても液面が変動することがあり、そのような場合においても本発明は有用である。

また、前記実施形態に係る画像形成装置の構成は、フルカラーあるいはモノクロの複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等、いずれの機器にも採用できる。また、使用する機器に応じて、適宜、その構成を変更することが可能である。

１…画像形成ユニット
２…転写ユニット
３…露光ユニット
４…給紙ユニット
５…クリーニングユニット
６…制御ユニット
７…感光体ドラム
８…帯電装置
９…現像装置
１０…クリーニング装置
１１…現像剤収容容器
１２…攪拌スクリュー（第１搬送部材）
１２ａ…回転軸
１２ｂ…羽根
１３…供給スクリュー（第２搬送部材）
１３ａ…回転軸
１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ…羽根
１４…現像ローラ
１５…仕切壁
１６…第１収容部
１７…第２収容部
１８ａ、１８ｂ…連通部
１９…現像剤補給口
２０…現像剤排出口
２５…スリーブ
２６…永久磁石
２７…現像剤補給容器
２８…支持ローラ
２９…中間転写ベルト
３０…１次転写部
３１…２次転写部
３２…カセット
３３…記録媒体
３４…搬送ローラ
３５…定着ユニット
３６…排出トレイ

Claims

トナー及びキャリアを含む現像剤が収容され、現像剤を補給するための補給部と、
収容された現像剤を排出するための排出部と、
を備えた現像剤収容容器を備え、
前記現像剤収容容器は、仕切壁によって第１収容部と第２収容部に分離され、
第１収容部と第２収容部は両端側の連通部で互いに連通され、
第１収容部に配設される第１搬送部材と、第２収容部に配設される第２搬送部材とにより、収容された現像剤を攪拌しながら循環移動するようにした現像装置であって、
前記連通部は、想定される現像剤の最低液面高さよりも下方で連通することを特徴とする現像装置。
前記第１搬送部材及び前記第２搬送部材は、回転軸の周囲に螺旋状の羽根を備えたスクリューで構成され、
前記連通部は前記仕切壁に形成された開口であって、該連通部の開口上端位置は、前記各搬送部材の回転中心を結ぶ直線に対して下方側に位置することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
前記現像剤収容容器の排出部は、前記いずれか一方の搬送部材による現像剤の搬送方向下流側に配置し、
前記搬送部材は、現像剤の搬送方向に対して排出部の上流側に現像剤の搬送方向を逆流させる逆流部を備え、
前記排出部側に形成される連通部は、前記逆流部のさらに上流側に形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
前記各搬送手段の回転中心を結ぶ直線が水平面となす角度を３０度以下としたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の現像装置。
請求項１から４のいずれか１項に記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。