JP2011197046A - トナー分散機構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】トナー収容容器から補給されるトナーを簡易な構成で分散状態として現像装置内に供給するトナー分散機構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】トナー分散機構２１は、トナー投入口２４ａ及びトナー排出口２４ｂが形成されたハウジング２４と、回転軸２５ａの外周面に弾性材料で形成された多数の分散用突起２５ｂを形成した分散部材２５で構成される。トナーコンテナ２０からトナー投入口２４ａへのトナー投入タイミングに合わせて分散部材２５を回転させることで、分散用突起２５ｂの先端がハウジング２４の内面やトナー排出口２４ｂの端縁２４ｃと接触して揺動し、トナー投入口２４ａからハウジング２４内に進入した塊状のトナーを１粒子単位まで効率良く分散することができる。
【選択図】図５

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搭載され、ホッパーやコンテナ等のトナー収納容器から現像装置内に補給されるトナーを分散するためのトナー分散機構、及びそれを備えた現像装置並びに画像形成装置に関するものである。

従来、画像形成装置に搭載される現像装置は、メンテナンスの容易化のため現像装置内に一定量のトナーを充填しておき、トナーがなくなると現像装置ごと交換していた。しかし、現像装置は経済上の観点から頻繁に交換できず、ある程度多数枚の画像形成を行うためにはトナーの容量を大きくせざるを得ないため、上記の方式では小型化は困難である。そこで、現像装置の小型化を図るために、外部からトナーを供給する方式の現像装置が提案されている。

このようなトナー供給式の現像装置においては、使用環境等によりトナーの流動性が低下した場合、塊状のトナーが現像装置内に補給されることがあった。そのため、現像装置内に存在する現像剤との混合性が悪くなって現像ローラ上に形成される現像剤薄層に乱れが生じ、画像濃度むらやカブリ等の不具合が発生するおそれがあった。

そこで、現像装置内へ補給されるトナーを予め分散させておくことで画像不良の発生を抑制する技術が種々提案されており、例えば特許文献１には、現像剤担持体と現像剤収容部との間に格子状部材（メッシュ）とブラシ状の現像剤供給ローラとを配置した現像装置が開示されている。また、特許文献２には、トナーホッパーのトナー補給口内のトナーを攪拌するトナー補給口攪拌部材を設けた現像装置が開示されている。さらに、特許文献３には、芯金と円筒状の発泡部材とから成るトナー分散部材をトナーボトルの補給口を塞ぐように配置し、トナー分散部材を回転させることによりトナーを少量ずつ現像装置内へ落下させる方法が開示されている。

一方、特許文献４には、トナー補給容器から補給されるトナーと、キャリア補給容器から補給されるキャリアとを個別に受け入れて、スクリュー形状の攪拌搬送部材を用いてトナーとキャリアとを十分に混合、攪拌する補助攪拌容器を備え、補助攪拌容器で予備混合され、安定した帯電特性を有する現像剤を現像装置に供給するようにした画像形成装置が開示されている。

実開平２−１１１１６１号公報 特開２０００−２７５９３９号公報 特開２００８−３０４６５０号公報 特開２００８−２６８７８３号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、使用環境や機械的ストレスによりトナーが凝集している場合、格子状部材の目詰まりや融着によって微小量のトナー補給が困難であった。また、特許文献２の方法では、トナー補給口内のトナーが凝集して形成されるブリッジを崩してトナーを円滑に搬送する効果は期待できるものの、塊状のトナーを完全に分散させることは困難であり、上記問題点の解決手段として十分なものではなかった。

特許文献３の方法では、トナー分散部材がトナーボトル側に取り付けられているため、トナーボトルの交換時にトナー分散機構も交換されてしまい、コストアップに繋がるという問題点があった。また、トナー分散部材として円筒状の発泡部材を用いているため、トナーによる発泡部材の目詰まりが発生し、トナー分散部材の耐久性が低下するという問題点もあった。

また、特許文献４に記載されているスクリュー形状の攪拌搬送部材を備えた補助攪拌容器は、トナー及びキャリアを効率良く混合、攪拌する機能を有するものの、凝集したトナーを粒子単位に分散させる効果は期待できず、トナー分散機構として利用することはできなかった。

本発明は、上記問題点に鑑み、トナー収容容器から補給されるトナーを簡易な構成で分散状態として現像装置内に供給するトナー分散機構、及びそれを備えた現像装置を提供することを目的とする。また、前記トナー分散機構及び現像装置を搭載することにより、濃度むらやカブリ等の画像不具合を効果的に抑制できる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、トナー収容容器と現像装置との間に配置され、前記トナー収容容器から補給されるトナーを分散させるトナー分散機構であって、前記トナー収容容器と連通するトナー投入口と、前記現像装置と連通するトナー排出口とが形成されたハウジングと、該ハウジング内に回転自在に支持された回転軸及び該回転軸の外周面に弾性材料で形成された多数の分散用突起で構成される分散部材と、を有するトナー分散機構である。

また本発明は、上記構成のトナー分散機構において、前記分散用突起の先端は、前記トナー排出口の端縁と接触していることを特徴としている。

また本発明は、上記構成のトナー分散機構において、前記分散部材の長手方向における前記トナー排出口の開口幅は、前記トナー投入口の開口幅よりも大きく形成されており、前記分散部材は、前記トナー投入口から前記ハウジング内へ投入されたトナーを分散して前記トナー排出口の略全域から排出することを特徴としている。

また本発明は、上記構成のトナー分散機構において、前記分散用突起は前記回転軸の軸方向に対し傾斜して固定されており、前記分散用突起の前記回転軸への投影長が前記回転軸方向における前記分散用突起のピッチよりも大きいことを特徴としている。

また本発明は、上記構成のトナー分散機構において、前記分散用突起は、前記回転軸に対し螺旋状に配列されていることを特徴としている。

また本発明は、上記構成のトナー分散機構において、前記回転軸には、前記トナー投入口から前記トナー排出口へ向かう搬送力を有するスクリュー部が前記分散用突起に隣接して形成されており、該スクリュー部の直上に前記トナー投入口が形成されることを特徴としている。

また本発明は、上記構成のトナー分散機構と、該トナー分散機構が上部に連結された現像容器と、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、前記現像容器内の、前記トナー排出口から排出されたトナーが落下するトナー落下位置には、攪拌搬送用回転軸の外周面に攪拌搬送羽が形成された攪拌搬送部材と、該攪拌搬送部材により現像容器内を循環搬送される現像剤とが存在することを特徴としている。

また本発明は、上記構成の現像装置において、前記トナー落下位置に存在する現像剤の嵩は、前記攪拌搬送部材の回転軸の上面よりも低いことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の現像装置において、前記トナー分散機構と前記現像容器とが一体形成されていることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の現像装置と、前記トナー分散機構の上方に着脱可能に配置され前記トナー分散機構を介して前記現像装置内に補給するためのトナーを貯留するトナー収容容器と、が搭載された画像形成装置である。

本発明の第１の構成によれば、弾性材料で形成された分散用突起を有する分散部材によりトナー収容容器から補給されるトナーを効果的に分散できるため、分散機構の目詰まりのおそれもない簡易且つ低コストなトナー分散機構となる。

また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成のトナー分散機構において、分散用突起の先端をトナー排出口の端縁と接触させることにより、分散用突起を揺動させてトナーの分散効果を高めるとともに、トナー排出口付近でのトナーの滞留も抑制することができる。

また、本発明の第３の構成によれば、上記第１又は第２の構成のトナー分散機構において、分散部材の長手方向におけるトナー排出口の開口幅をトナー投入口の開口幅よりも大きく形成し、分散部材がトナー投入口からハウジング内へ投入されたトナーを分散してトナー排出口の略全域から排出することにより、現像装置への単位面積当たりのトナー補給量を少なくすることができ、現像剤の混合性が向上する。

また、本発明の第４の構成によれば、上記第３の構成のトナー分散機構において、分散用突起は回転軸の軸方向に対し傾斜して固定されており、分散用突起の回転軸への投影長を回転軸方向における分散用突起のピッチよりも大きくすることにより、塊状のトナーが分散用突起をすり抜けることによるトナーの分散不良を防止することができる。

また、本発明の第５の構成によれば、上記第４に記載の構成のトナー分散機構において、分散用突起を回転軸に対し螺旋状に配列することにより、ハウジング内における回転軸方向へのトナーの搬送力が高くなるため、トナー排出口からトナーを広範囲に排出することができる。

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トナー分散機構において、回転軸に、トナー投入口からトナー排出口へ向かう搬送力を有するスクリュー部を分散用突起に隣接して形成することにより、トナー投入口から投入されたトナーはスクリュー部によってトナー排出口方向に搬送され、分散用突起に到達するため、トナー投入口の直下にトナー排出口を形成できない場合にもトナーを効果的に分散させることができる。

また、本発明の第７の構成によれば、上記第１乃至第６のいずれかの構成のトナー分散機構と、該トナー分散機構が上部に連結された現像容器と、を備えることにより、短時間で十分なトナーの混合が可能となり、エージング時間の短い現像装置となる。

また、本発明の第８の構成によれば、上記第７の構成の現像装置において、現像容器内のトナー落下位置には、攪拌搬送用回転軸と攪拌搬送羽とで構成される攪拌搬送部材と、該攪拌搬送部材により現像容器内を循環搬送される現像剤とが存在することにより、トナー分散機構から補給されたトナーを現像容器内の現像剤と迅速に攪拌、混合することができる。

また、本発明の第９の構成によれば、上記第８の構成の現像装置において、トナー落下位置に存在する現像剤の嵩を、攪拌搬送用回転軸の上面よりも低くすることにより、トナーは攪拌搬送用回転軸の近傍に補給され、攪拌搬送羽により上昇と落下を繰り返しながら搬送される。従って、トナー分散機構から補給されたトナーと現像容器内の現像剤とを効率良く攪拌することができる。

また、本発明の第１０の構成によれば、上記第７乃至第９のいずれかの構成の現像装置において、トナー分散機構と前記現像容器とを一体形成することにより、部品点数を削減できるとともに現像装置の組み立て工程も簡素化することができる。

また、本発明の第１１の構成によれば、上記第７乃至第１０のいずれかの構成の現像装置と、トナー分散機構の上方に着脱可能に配置されトナー分散機構を介して現像装置内に補給するためのトナーを貯留するトナー収容容器と、を搭載することにより、トナー収容容器から補給されるトナーと現像装置内に存在する現像剤との混合性を向上させることができ、濃度むらやカブリ等の画像不具合を効果的に抑制できる画像形成装置となる。

本発明の画像形成装置の全体構成を示す概略構成図 本発明の第１実施形態に係るトナー分散機構を備えた現像装置の側面断面図（図３のＸＸ′矢視断面図） 第１実施形態のトナー分散機構を備えた現像装置を上方から見た平面図 第１実施形態のトナー分散機構の平面図 第１実施形態のトナー分散機構の側面断面図（図４のＹＹ′矢視断面図） 本発明の第２実施形態に係るトナー分散機構の平面図 第２実施形態のトナー分散機構における回転軸方向の分散用突起のピッチａと、回転軸に対する分散用突起の投影長ｂとの関係を示す部分拡大図 第２実施形態のトナー分散機構と現像装置との位置関係を示す側面断面図 第２実施形態のトナー分散機構に用いられる分散部材の他の構成例を示す側面図 本発明の第３実施形態に係るトナー分散機構の平面図 第３実施形態のトナー分散機構の側面断面図 トナー分散機構を現像装置の第１貯留室と第２貯留室の境界に配置した例を示す側面断面図 トナー分散機構を現像装置の斜め上方に配置した例を示す側面断面図 実施例１におけるトナー補給後のエージング時間とセンサ出力差の減衰との関係を示すグラフ

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、本発明のトナー分散機構及びそれを備えた現像装置が搭載され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。更に、画像形成装置１００内には、上記の各ローラ、画像形成部９、定着部１０等の動作を制御する制御部（ＣＰＵ）３０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。現像装置１６とトナーコンテナ２０の間には、現像装置１６に補給されるトナーを分散するためのトナー分散機構２１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２２、及びこの加熱ローラ２２に圧接される加圧ローラ２３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トナー分散機構を備えた現像装置１６について詳述する。図２は本発明の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、非磁性トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤が収容される容器本体３１ａと、容器本体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とから構成される現像容器３１内に、第１攪拌搬送スクリュー３２、第２攪拌搬送スクリュー３３、現像ローラ３５、規制ブレード３６が備えられている。

容器本体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攪拌搬送スクリュー３２が、第２貯留室３９には第２攪拌搬送スクリュー３３がそれぞれ配設されている。また、仕切板３７は、図３に示すように容器本体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攪拌搬送スクリュー３２及び第２攪拌搬送スクリュー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、互いに略平行となるように容器本体３１ａ内に回転可能に軸支されており、第１攪拌搬送スクリュー３２及び第２攪拌搬送スクリュー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、後述するトナー濃度センサ４４の検出結果に応じて容器本体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３４が設けられている。

そして、第１攪拌搬送スクリュー３２及び第２攪拌搬送スクリュー３３の回転軸３２ａ、３３ａには駆動入力ギヤ４１ａ、４１ｂが連結されており、駆動入力ギヤ４１ａ、４１ｂには駆動出力ギヤ４２を介してモータ４３が接続されている。この駆動入力ギヤ４１ａ、４１ｂ、駆動出力ギヤ４２及びモータ４３により第１及び第２攪拌搬送スクリュー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、上述したように容器本体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攪拌搬送スクリュー３２及び第２攪拌搬送スクリュー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４３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。

第２貯留室３９の内壁面にはトナー濃度センサ４４が配置されている。トナー濃度センサ４４としては、容器本体３１ａ内におけるトナーと磁性キャリアからなる２成分現像剤の透磁率を検出する透磁率センサが用いられる。ここで、トナー濃度とは現像剤中の磁性キャリアに対するトナーの比率のことであり、本実施形態においては、トナー濃度センサ４４により現像剤の透磁率を検出し、その検出結果に相当する電圧値を制御部３０（図１参照）に出力するよう構成されており、制御部３０によってトナー濃度センサ４４の出力値からトナー濃度が決定されるようになっている。

センサ出力値はトナー濃度に応じて変化し、トナー濃度が高くなるほど磁性キャリアに対するトナーの比率が高くなり、磁気を通さないトナーの割合が増加するため出力値が低くなる。一方、トナー濃度が低くなるほどキャリアに対するトナーの比率が低くなり、磁気を通すキャリアの割合が増加するため出力値が高くなる。

トナー分散機構２１は、現像装置１６のカバー３１ｂと一体形成されたハウジング２４と、ハウジング２４内に回転可能に支持された分散部材２５とで構成されている。ハウジング２４の上面にはトナー投入口２４ａが形成されており、ハウジング２４ａの下面には現像装置１６のトナー補給口３４に連通するトナー排出口２４ｂが形成されている。トナー濃度センサ４４の出力に応じてトナー投入口２４ａから所定量のトナーがトナー分散機構２１内に投入されると、分散部材２５の回転により塊状のトナーが分散された後、トナー排出口２４ｂから排出され、トナー補給口３４を経て現像装置１６内に補給される。

なお、本明細書中で使用する「分散」とは、トナーが１粒子単位にまで細粒化された状態を意味し、スクリューやスパイラルによる「混合」とは明確に区別される。

図４は、本発明の第１実施形態に係るトナー分散機構の平面図であり、図５は、第１実施形態のトナー分散機構の側面断面図（図４のＹＹ′矢視断面図）である。なお、説明の便宜上、図４ではハウジング２４の上面を開放して内部が見える状態としている。図４及び図５に示すように、分散部材２５は、回転軸２５ａの外周面に弾性材料で形成された多数の分散用突起２５ｂを形成したものである。回転軸２５ａの一端はハウジング２４の外側に延在しており、駆動入力ギヤ５０が固定されている。駆動入力ギヤ５０はギヤ列（図示せず）を介して分散部材駆動モータ（図示せず）に連結されている。

トナーコンテナ２０（図１参照）からトナー投入口２４ａへのトナー投入タイミングに合わせて分散部材２５を回転させることで、分散用突起２５ｂの先端がハウジング２４の内面やトナー排出口２４ｂの端縁２４ｃと接触して揺動し、トナー投入口２４ａからハウジング２４内に進入した塊状のトナーを１粒子単位まで効率良く分散することができる。分散用突起２５ｂを形成する弾性材料としては、熱可塑性エラストマーやゴム等の可撓性を有する樹脂材料の他、ＰＥＴフィルム、スポンジ、ファーブラシ等が挙げられる。

図６は、本発明の第２実施形態に係るトナー分散機構の平面図である。なお、説明の便宜上、図４と同様にハウジング２４の上面を開放して内部が見える状態としている。本実施形態における分散部材２５は、回転軸２５ａの外周面に多数の切り込みを形成したＰＥＴフィルムを螺旋状に巻き付けて固定して分散用突起２５ｂとしたものである。分散部材２５が回転することで、第１実施形態と同様にトナー投入口２４ａから進入した塊状のトナーを効率良く分散することができる。

図７は、第２実施形態のトナー分散機構に用いられる分散部材２５の断面拡大図である。図７（ａ）に示すように、回転軸２５ａのスラスト方向における分散用突起２５ｂの間隔（ピッチ）ａと、回転軸２５ａに対し垂直方向から見た分散用突起２５ｂの投影長ｂとの関係がａ≧ｂである場合、トナー投入口２４ａから投入された塊状のトナーが分散用突起２５ｂの隙間をすり抜けてしまい、十分に分散されずにトナー排出口２４ｂから現像装置１６内に補給されるおそれがある。

これに対し、図７（ｂ）に示すように、ａ＜ｂである場合は、トナー投入口２４ａから投入された塊状のトナーが必ず分散用突起２５ｂと接触し、長手方向に搬送されながら細かく分散される。従って、ａ＜ｂの関係になるように、分散用突起２５ｂを回転軸２５ａに対し所定量傾斜させて固定することが好ましい。

図８は、第２実施形態のトナー分散機構と現像装置との位置関係を示す側面断面図である。本実施形態においては、分散部材２５の長手方向（図８の左右方向）におけるトナー排出口２４ｂの開口幅は、トナー投入口２４ａの開口幅よりも大きく形成されている。そして、螺旋状に配置された分散用突起２５ｂが回転することにより、トナー投入口２４ａからハウジング２４内へ投入されたトナーは分散されると共に長手方向に搬送され、トナー排出口２４ｂの略全域からトナー補給口３４を介して現像装置１６の第２貯留室３９へ供給される。

この構成によれば、第２貯留室３９の広い範囲に亘ってトナーが補給されるため、第２攪拌搬送スクリュー３３によって第２貯留室３９内に存在する現像剤Ｄと迅速に混合することができる。トナー排出口２４ｂの開口幅は、使用するトナーの特性や現像装置１６の仕様等により適宜設定することができる。

また、図８に示すように、トナー排出口２４ｂの直下（トナー落下位置）に位置する現像剤Ｄの嵩は、他の部分に比べて低くなっており、第２攪拌搬送スクリュー３３の回転軸３３ａの上面が露出している。これにより、トナー排出口２４ｂから排出されたトナーは、トナー補給口３４を介して攪拌搬送スクリュー３３の回転軸３３ａ近傍に補給され、螺旋羽３３ｂにより上昇と落下を繰り返しながら矢印Ｂ方向に搬送される。従って、新たに補給されたトナーを現像剤Ｄと効率良く攪拌することができる。

トナー排出口２４ｂの直下に位置する現像剤Ｄの嵩を低くする方法としては、螺旋羽３３ｂのピッチを変化させたり、回転軸３３ａにリブを設けたりすることにより、第２貯留室３９内の現像剤の搬送速度を部分的に変化させる方法が挙げられる。

図９は、第２実施形態のトナー分散機構に用いられる分散部材２５の変形例を示す側面図である。図９においては、多数の切り込みを形成した複数（ここでは６枚）のＰＥＴフィルムを所定のピッチで回転２５ａに円錐状に巻き付けて分散用突起２５ｂを形成している。この例においても、図７（ｂ）のように分散用突起２５ｂのピッチａと投影長ｂとがａ＜ｂを満たすように固定することにより、図６に示した構成と同様に分散用突起２５ｂの揺動によって塊状のトナーを効率良く分散させることができる。なお、図９に示した分散部材２５では、分散部材２５の長手方向へのトナーの搬送力は分散用突起２５ｂを螺旋状に配置した場合に比べて劣るため、図８のようにトナー排出口２４ｂの開口幅を広くする場合は、図６のように分散用突起２５ｂを螺旋状に配置することがより好ましい。

図１０は、本発明の第３実施形態に係るトナー分散機構の平面図であり、図１１は、第３実施形態のトナー分散機構の側面断面図（図１０のＺＺ′矢視断面図）である。本実施形態においては、分散部材２５を構成する回転軸２５ａの外周面のうち、分散用突起２５ｂの設けられていない部分に螺旋状の搬送羽を設けることにより、回転軸２５ａの一部をスクリュー部５１としたものである。また、トナー投入口２４ａはスクリュー部５１の上方に形成されており、トナー排出口２４ｂは分散用突起２５ｂの下方に形成されている。他の部分の構成は第２実施形態と共通するため説明を省略する。

この構成によれば、トナー投入口２４ａからハウジング２４内に投入されたトナーはスクリュー部５１の回転によって分散用突起２５ｂに搬送され、分散用突起２５ｂにより粒子単位に分散された後、トナー排出口２４ｂからトナー補給口３４（図８参照）に供給される。従って、装置のレイアウト上、トナー投入口２４ａの直下にトナー排出口２４ｂを形成できない場合にも塊状のトナーを効果的に分散させることができる。

なお、上記各実施形態のトナー分散機構２１では、トナー排出口２４ｂをハウジング２４の下面に設け、トナー分散機構２１を現像装置１６の第２貯留室３９の直上に配置した例について説明したが、この構成に限定されるものではない。例えば、図１２に示すように、トナー分散機構２１を第１貯留室３８と第２貯留室３９の境界に配置し、ハウジング２４の側面に第２貯留室３９に連通するトナー排出口２４ｂを形成しても良い。この構成によれば、トナー分散機構２１の配置スペースをより小さくすることができる。

また、画像形成装置のレイアウト上、現像装置１６の直上にトナー分散機構２１を配置できない場合も考えられる。そのような場合は、例えば図１３に示すようにトナー分散機構２１のハウジング２４の側面にトナー排出口２４ｂを形成し、トナー排出口２４ｂと第２貯留室３９とを連通するトナー補給口３４を屈曲形状とすることで、トナー落下位置をコントロールするができる。

その他本発明は、上記実施形態に限定されず、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、図２及び図３に示したような現像装置１６に限らず、例えば第１攪拌搬送部材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攪拌搬送部材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本の攪拌搬送部材３２、３３を備えた構成に限らず、例えば１本の攪拌搬送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、磁性キャリアとトナーとを含む２成分現像剤を用いる現像装置を例に挙げて説明したが、トナーのみから成る１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。以下、実施例により本発明の効果について更に具体的に説明する。

本発明の現像装置のトナー帯電性能を調査した。図６に示したような、第２実施形態のトナー分散機構２１を備えた現像装置１６を本発明とした。一方、トナー分散機構２１を設けないものを比較例とした。

試験方法としては、磁性キャリアとトナーから成る２成分現像剤がそれぞれ所定量充填された本発明及び比較例の現像装置に１．０ｇのトナーを投入し、所定のエージング時間が経過した時のトナー濃度センサ３９の出力値を測定し、測定された出力値と安定時のセンサ出力値との出力差（以下、センサ出力差という）を算出した。結果を図１４に示す。

図１４は、エージング時間の経過により安定時のセンサ出力値から上下に振れ（リップル）ながら減衰するセンサ出力差の極大値をプロットしたグラフである。図１４に示すように、トナー分散機構を備えた本発明の現像装置（図の□で表示）では、センサ出力差の減衰は早く、エージング時間６０秒で０Ｖに収束したのに対し、トナー分散機構を設けなかった比較例の現像装置（図の●で表示）では、センサ出力差が０Ｖになるまで８０秒以上のエージング時間を要した。以上の結果より、本発明のトナー分散機構を設けることで、短時間で十分なトナーの混合が可能となり、現像装置のエージング時間を短縮できることが確認された。

実施例１と同様の現像装置において、トナー排出口２４ｂの開口幅（図８参照）とトナー帯電性能との関係について調査した。試験方法としては、トナー排出口２４ｂの開口幅を１ｃｍ、２ｃｍ、３ｃｍの３段階に変化させてトナー補給口３４から現像容器３１内に１．０ｇのトナーを投入し、現像装置の駆動を開始した。その後、投入したトナーが現像容器３１の端部（トナー補給口から７６０ｍｍ）に到達したとき駆動を止めた。端部（サンプリング位置）の現像剤を採取し、トナー粒子１０００個分の帯電量分布を測定し、トナー１粒子当たりの帯電量ｑ／ｄ（ｎＣ／ｍ）の平均値、及びｑ／ｄが０．２ｎＣ／ｍ未満であるトナーの割合（％）を算出した。結果を表１に示す。

表１から明らかなように、ｑ／ｄの平均値はトナー排出口２４ｂの開口幅によらずほぼ一定の値となったのに対し、ｑ／ｄが０．２ｎＣ／ｍ未満であるトナーの割合は、トナー排出口２４ｂの開口幅を広くするほど小さくなった。以上の結果より、トナー排出口２４ｂの開口幅が広くなるほど単位面積当たりの補給トナー量が少なくなるため、現像装置内の現像剤と補給トナーとを十分に混合することができ、トナーの帯電安定化に有利となることが確認された。

本発明は、ホッパーやコンテナ等のトナー収納容器から現像装置内にトナーを補給する画像形成装置に利用可能であり、トナー収容容器と連通するトナー投入口と、現像装置と連通するトナー排出口とが形成されたハウジングと、該ハウジング内に回転自在に支持された回転軸及び該回転軸の外周面に弾性材料で形成された多数の分散用突起で構成される分散部材と、を有するトナー分散機構である。

本発明のトナー分散機構をトナー収容容器と現像装置の間に配置することにより、トナー収納容器から供給されるトナーを十分に分散させた状態で現像装置内に補給することができ、濃度むらやカブリ等の画像不具合を効果的に抑制可能な画像形成装置を提供することができる。

１４ 感光体ドラム
１６ 現像装置
２０ トナーコンテナ（トナー収容容器）
２１ トナー分散機構
２４ ハウジング
２４ａ トナー投入口
２４ｂ トナー排出口
２５ 分散部材
２５ａ 回転軸
２５ｂ 分散用突起
３０ 制御部
３１ 現像容器
３１ａ 容器本体
３１ｂ カバー
３２ 第１攪拌搬送スクリュー（攪拌搬送部材）
３３ 第２攪拌搬送スクリュー（攪拌搬送部材）
３２ａ、３３ａ 回転軸（攪拌搬送用回転軸）
３２ｂ、３３ｂ 螺旋羽（攪拌搬送羽）
３５ 現像ローラ
３６ 規制ブレード
３７ 仕切板
５１ スクリュー部
１００ 画像形成装置

Claims (11)

1. トナー収容容器と現像装置との間に配置され、前記トナー収容容器から補給されるトナーを分散させるトナー分散機構であって、
   前記トナー収容容器と連通するトナー投入口と、前記現像装置と連通するトナー排出口とが形成されたハウジングと、
   該ハウジング内に回転自在に支持された回転軸及び該回転軸の外周面に弾性材料で形成された多数の分散用突起で構成される分散部材と、
   を有するトナー分散機構。
2. 前記分散用突起の先端は、前記トナー排出口の端縁と接触していることを特徴とする請求項１に記載のトナー分散機構。
3. 前記分散部材の長手方向における前記トナー排出口の開口幅は、前記トナー投入口の開口幅よりも大きく形成されており、前記分散部材は前記トナー投入口から前記ハウジング内へ投入されたトナーを分散して前記トナー排出口の略全域から排出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトナー分散機構。
4. 前記分散用突起は前記回転軸の軸方向に対し傾斜して固定されており、前記分散用突起の前記回転軸への投影長が前記回転軸方向における前記分散用突起のピッチよりも大きいことを特徴とする請求項３に記載のトナー分散機構。
5. 前記分散用突起は、前記回転軸に対し螺旋状に配列されていることを特徴とする請求項４に記載のトナー分散機構。
6. 前記回転軸には、前記トナー投入口から前記トナー排出口へ向かう搬送力を有するスクリュー部が前記分散用突起に隣接して形成されており、該スクリュー部の直上に前記トナー投入口が形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のトナー分散機構。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のトナー分散機構と、該トナー分散機構が上部に連結された現像容器と、を備えた現像装置。
8. 前記現像容器内の、前記トナー排出口から排出されたトナーが落下するトナー落下位置には、攪拌搬送用回転軸の外周面に攪拌搬送羽が形成された攪拌搬送部材と、該攪拌搬送部材により前記現像容器内を循環搬送される現像剤とが存在することを特徴とする請求項７に記載の現像装置。
9. 前記トナー落下位置に存在する現像剤の嵩は、前記攪拌搬送用回転軸の上面よりも低いことを特徴とする請求項８に記載の現像装置。
10. 前記トナー分散機構と前記現像容器とが一体形成されていることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれかに記載の現像装置。
11. 請求項７乃至請求項１０のいずれかに記載の現像装置と、前記トナー分散機構の上方に着脱可能に配置され前記トナー分散機構を介して前記現像装置内に補給するためのトナーを貯留するトナー収容容器と、が搭載された画像形成装置。

Images