JP3999169B2

JP3999169B2 - 現像装置、及びそれを備える画像形成装置

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Publication number: JP3999169B2
Application number: JP2003192974A
Authority: JP
Inventors: 満徳山; 弘昭吉田; 久志國廣
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-07-07
Filing date: 2003-07-07
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2023-07-07
Also published as: JP2005031143A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に用いられる現像装置、及びそれを備える画像形成装置に関する
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式を採用した画像形成装置に使用される現像剤は、トナーのみからなる１成分現像剤と、トナー及びキャリアからなる２成分現像剤とが知られている。
【０００３】
２成分現像剤を用いる場合は、トナー及びキャリアからなる現像剤を現像剤槽内で攪拌して、トナーを帯電させ、キャリアの表面にトナーを付着させた状態にする。この状態の現像剤は、現像ローラ外周に付着し、静電潜像を担持した感光体ドラムと現像ローラとの対向位置にある現像領域へと搬送される。これにより十分なトナーの搬送量が得られ、高濃度の画像を得ることができる。しかし、２成分現像剤を用いた場合は、現像濃度を一定に維持するためにトナーとキャリアとの混合比を一定に維持する必要があり、現像剤槽等を備える現像装置全体の構成が複雑になるという問題がある。
【０００４】
また、１成分現像剤を用いる場合は、２成分現像剤を用いる場合に対して取り扱いが簡便である。１成分現像剤としては、非磁性トナーが知られており、この非磁性トナーが現像ローラとトナーの層厚を規制するブレード板との間のニップ領域に搬送される。これにより、現像ローラの周面には、一定膜厚のトナー層が付着し、このトナー層が感光体ドラムと現像ローラとの対向位置にある現像領域に搬送される。
【０００５】
一方、近年、カラー電子写真方式を採用した画像形成装置が普及してきている。この画像形成装置においては、例えば感光体ドラムに対して帯電、露光、現像の各工程を行うトナー画像形成部を横方向に複数配置すると共に、各トナー画像形成部の感光体ドラムの対向位置に記録媒体を順次転送する転写搬送ベルトを設けている。各トナー画像形成部では、相互に異なる色、つまりブラック、シアン、マゼンタ及びイエローのトナー画像を感光体ドラム上に形成し、これらのトナー画像を、転写搬送ベルトを介して、普通紙やＯＨＰシート等の最終的な記録媒体上に順次転写させるか、又は転写搬送ベルト上で搬送されている記録媒体上に直接順次転写させる。
【０００６】
この様な各トナー画像形成部を並設した画像形成装置をタンデム方式と称している。このタンデム方式の画像形成装置は、一つの感光体ドラムを用いて、転写ドラムに巻き付けられた紙にトナー画像を重ね合わせるという他の方式と比較すると、画像形成速度が速いという利点を有している。また、前述した１成分現像剤である非磁性トナーを用いる場合は、高画質化及びカラー対応等の点で、優れていると言われている。
【０００７】
また、近年の環境問題への配慮等から、記録媒体上のトナーを定着する定着装置に使用されていたシリコーンオイル等の代わりに、定着装置との離形性を上げるためのワックス等の各種添加物をトナー自身に添加するという技術が採用されている。
【０００８】
更に、カラー電子写真方式の画像形成装置においては、２色以上のトナーを重ねた状態で定着が行われることから、より定着性の高いトナーが求められている。
【０００９】
また、省エネのため、より低い温度での定着を可能とする平均分子量の低いトナーを用いる傾向にある。
【００１０】
更に、高解像度を目的として、トナー粒径がより小さくなる傾向にある。
【００１１】
この様な近年のトナーは、それ以前のトナーと比較すると、現像剤槽内で凝集し易い。これを防止するために、現像剤槽には撹拌機構が設けられているが、内部構造が複雑な現像剤槽では、十分に撹拌されないデッドスペースが存在する。
【００１２】
例えば、図１１に示す様な従来の現像剤装置では、攪拌ブレード１０２が現像剤槽１０１内で回転されて、トナーが攪拌されるものの、攪拌ブレード１０２上方に、トナーが攪拌されないデッドスペース１０３が存在し、このデッドスペース１０３のトナーが凝集して、トナーの補給が満足に行われないという現象が生じた。
【００１３】
そこで、従来は、現像剤槽の外壁面に衝撃を与えたり、新たな撹拌機構を現像剤槽内に付設したりする等の方法によって、デッドスペースのトナーの凝集をほぐす様にしていた。
【００１４】
しかしながら、これらの方法では、振動音が発生したり、新たな駆動装置が必要となったりするという問題があった。
【００１５】
このため、特許文献１では、図１２及び図１３に示す様に現像剤槽１１１内に攪拌用ブレード１１２及びコイル状スプリング１１３を設けておき、攪拌用ブレード１１２を回転させて、トナーを攪拌し、かつ攪拌用ブレード１１２をコイル状スプリング１１３に接触させて、コイル状スプリング１１３を現像剤槽１１１内の攪拌用ブレード１１２が届かないスペースに移動させつつ変形させて、コイル状スプリング１１３により該スペースのトナーを撹拌している。
【００１６】
【特許文献１】
特許第２９３５６６７号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１の様に攪拌用ブレード１１２の接触によりコイル状スプリング１１３を弾性変形させるには、コイル状スプリング１１３を非常に薄くもしくは細くするか、又は柔軟な材質から構成する必要がある。
しかしながら、コイル状スプリング１１３を非常に薄くもしくは細くするか、柔軟な材質から構成すると、コイル状スプリング１１３によるトナーの撹拌能力が低下して、凝集したトナーをほぐすことができなくなる。また、攪拌用ブレード１１２がコイル状スプリング１１３にからみ易くなり、攪拌用ブレード１１２を回転駆動するモーターにロックが生じてしまう。
また、コイル状スプリング１１３として、十分な弾勢力を有するものを適用した上で、攪拌用ブレード１１２の接触によりコイル状スプリング１１３を弾性変形させるには、攪拌用ブレード１１２の回転力を非常に大きくする必要がある。この場合は、攪拌用ブレード１１２を回転駆動するモーターのトルクを高くせねばならず、モーターの消費電力が大きくなる。しかも、モーターの消費電力の殆どが、トナーの攪拌に直接かかわらず、コイル状スプリング１１３の変形のために用いられることから、非常に効率が悪くなる。
そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、現像剤槽内の現像剤を効率的にかつ確実に撹拌して、現像剤の凝集を防止することが可能な現像装置、及びそれを備える画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、現像剤を現像剤槽に収容しておき、攪拌部材を現像剤槽内で回転駆動して、攪拌部材により現像剤を攪拌しつつ、現像剤を現像剤槽から外部へと供給する現像装置において、前記現像剤槽内でコイル状連動部材の内側に通された規制部材を固定支持して、規制部材との接触により規制されるコイル状連動部材の移動領域に該コイル状連動部材を移動自在に設け、コイル状連動部材と前記攪拌部材を離間させ並設して、コイル状連動部材の移動領域及び攪拌部材の回転移動領域を相互に干渉する様に設定し、攪拌部材の回転駆動に伴い、攪拌部材がコイル状連動部材に接触して、コイル状連動部材が弾性変形によらず規制部材周りで移動する。
【００１９】
コイル状連動部材は、その移動領域が攪拌部材の回転移動領域に干渉するため、攪拌部材に接触して移動すると同時に回転し、現像剤槽内の撹拌部材が届かないスペースのトナーの凝集をほぐし、現像剤槽からの現像剤の補給をスムーズにする。また、コイル状連動部材を弾性変形させる必要性はなく、このために攪拌部材がコイル状連動部材にからまず、攪拌部材の回転力がコイル状連動部材の弾性変形のために費やされずに済み、攪拌部材の回転力を格別に大きくする必要がない。更に、コイル状連動部材は、その移動領域が規制部材により規制されるため、攪拌部材の回転を阻害したり、その移動領域が攪拌部材の回転移動領域から全く外れたりすることがなく、移動や回転が停止せず、トナーの凝集を常にほぐすことができる。
また、本発明においては、コイル状連動部材を攪拌部材側に付勢する付勢手段を備えている。
この様な付勢手段が設けられると、常にかつ確実に、コイル状連動部材の移動領域及び攪拌部材の回転移動領域が相互干渉して、コイル状連動部材が攪拌部材に接触して移動回転し易くなり、現像剤槽内のトナーの凝集がほぐされ、現像剤槽からの現像剤補給がスムーズに行われる。
【００２０】
更に、本発明においては、異なる巻方向のコイル状連動部材を混在させて配列している。
【００２１】
この場合は、各コイル状連動部材による現像剤の攪拌が良好になされる。
【００２２】
一方、本発明の画像形成装置は、上記本発明の現像装置を備えている。
【００２３】
この様な本発明の画像形成装置においても、上記本発明の現像装置と同様の作用及び効果を達成することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。
【００２５】
図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態を示す縦断面である。本実施形態の画像形成装置は、カラー画像を読み取って、このカラー画像を記録用紙に記録するデジタルカラー複写機である。この画像形成装置において、装置本体１の上部には、原稿台１１１及び操作パネル（図示せず）が配設されており、この原稿台１１１の上側には、原稿台１１１に対して開閉可能な状態で、かつ原稿台１１１の面に対して所定の位置関係をもって、両面自動原稿送り装置（RADF：Reversing Automatic Document Feeder ）１１２が装着されている。
【００２６】
この両面自動原稿送り装置１１２は、複写される原稿の一方の面が原稿台１１１の所定位置に配置される様に原稿を搬送し、この一方の面についての画像読み取りが終了した後に、他方の面が原稿台１１１の所定位置に配置される様に原稿を反転して原稿台１１１に向かって搬送する。また、１枚の原稿について両面の画像読み取りが終了した後に、この原稿を排出し、次の原稿についての両面搬送動作を実行する。この原稿の搬送および表裏反転の動作は、複写機全体の動作に関連して制御される。
【００２７】
原稿台１１１の下側には、両面自動原稿送り装置１１２により原稿台１１１上に搬送されてきた原稿の画像を読み取るために、原稿台１１１の下面に沿って平行に往復移動する原稿走査体１１３、１１４と、光学レンズ１１５と、光電変換素子であるＣＣＤラインセンサ１１６とを備える画像読み取り部１１０が配設されている。
【００２８】
原稿走査体１１３は、原稿の一面を露光する露光ランプ１１３１と、原稿からの反射光像を所定の方向に向かって偏向する第１ミラー１１３２とを備え、原稿台１１１の下面に対して一定の距離を保ちながら所定の走査速度において平行に往復移動する。
【００２９】
原稿走査体１１４は、原稿走査体１１３の第１ミラー１１３２により偏向された原稿からの反射光像をさらに所定の方向に向かって偏向する第２ミラー１１４１及び第３ミラー１１４２を備え、原稿走査体１１３と一定の速度関係を保って平行に往復移動する。
【００３０】
光学レンズ１１５は、原稿走査体の第３ミラー１１４２により偏向された原稿からの反射光像を縮小し、縮小された光像をＣＣＤラインセンサ１１６上の所定位置に結像させる。
【００３１】
ＣＣＤラインセンサ１１６は、結像された光像を順次光電変換して電気信号として出力するものであり、白黒画像又はカラー画像を読み取り、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色成分に色分解したラインデータを出力することのできる３ラインのカラーＣＣＤである。このＣＣＤラインセンサ１１６により電気信号に変換された原稿画像情報は、さらに、図示しない画像処理部へ転送されて所定の画像データ処理が施される。
【００３２】
次に、画像形成部２１０の構成及びこれに関係する各部の構成について説明する。図２は、本実施形態の画像形成装置における画像形成部２１０の構成を示す縦断面図である。
【００３３】
画像読み取り部１１０の下側には、画像形成部２１０が配設されており、この画像形成部２１０の更に下側には、用紙トレイ内に積載収容されている記録用紙（記録媒体）Ｐを１枚ずつ分離して画像形成部２１０に向かって供給する給紙機構１１が配設されている。
【００３４】
１枚ずつ分離供給された記録用紙Ｐは、画像形成部２１０の上流側に配設された一対のレジストローラ１２によりタイミングが制御されて画像形成部２１０に搬送される。また、片面に画像が形成された記録用紙Ｐは、画像形成部２１０の画像形成にタイミングを合わせて画像形成部２１０に再供給搬送される。
【００３５】
画像形成部２１０と給紙機構１１との間には、駆動ローラ１４と従動ローラ１５との間に略平行に伸びる様に張架された転写搬送ベルト１６に記録用紙Ｐを静電吸着させ、図２において矢印Ｚにより示す方向に搬送させる転写搬送ベルト機構１３が配設されている。この転写搬送ベルト機構１３の転写搬送ベルト１６の下側には、画像調整用の基準パターン画像の濃度を検出するパターン画像検出ユニット３２が近接して配設されている。
【００３６】
転写搬送ベルト機構１３の下流側には、記録用紙Ｐ上に転写形成されたトナー画像を記録用紙Ｐ上に定着させるための定着装置１７が配設されている。この定着装置１７が備える一対の定着ローラ間のニップ領域を通過した記録用紙Ｐは、搬送方向を切り換える切り換えゲート１８を経て、排出ローラ１９により装置本体１の外壁に取り付けられている排紙トレイ２０上に排出される。
【００３７】
切り換えゲート１８は、定着後の記録用紙Ｐの搬送経路を、装置本体１の外部へ記録用紙Ｐを排出する経路と、画像形成部２１０に向かって記録用紙Ｐを再供給する経路との間を選択的に切り換えるものである。切り換えゲート１８により再び画像形成部２１０に向かって搬送方向が切り換えられた記録用紙Ｐは、スイッチバック搬送経路２１を介して表裏反転された後、画像形成部２１０へと再度供給される。
【００３８】
画像形成部２１０は、記録用紙Ｐ上にトナー画像を形成する第１乃至第４画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄと、第１乃至第４画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄの感光体ドラム２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄを露光するための各レーザービームスキャナユニット２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄとを備える。
【００３９】
前述した転写搬送ベルト１６に近接して、第１画像形成ステーションＰａ、第２画像形成ステーションＰｂ、第３画像形成ステーションＰｃ、及び第４画像形成ステーションＰｄが、転写搬送ベルト１６の上流側から順に並設されている。これらの画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、実質的に同一の構成とされており、また、レーザービームスキャナユニット２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄも、実質的に同一の構成とされている。このため、以下の説明において、同一構成の説明の符号は、第１画像形成ステーションＰａ及びレーザービームスキャナユニット２７ａのものを代表して記載し、第２、第３、及び第４画像形成ステーションＰｂ、Ｐｃ、Ｐｄ並びにレーザービームスキャナユニット２７ｂ、２７ｃ、２７ｄのものに対応する符号は省略する。
【００４０】
第１画像形成ステーションＰａは、図２に示す矢印Ｆ方向に回転駆動され、静電潜像が形成される感光体ドラム２２ａと、感光体ドラム２２ａを一様に帯電する帯電器２３ａと、感光体ドラム２２ａ上に形成された静電潜像を現像する現像装置２４ａと、現像された感光体ドラム２２ａ上のトナー画像を記録用紙Ｐへ転写する転写用放電器２５ａと、感光体ドラム２２ａ上に残留するトナーを除去するクリーニング装置２６ａとを備える。これらの帯電器２３ａ、現像装置２４ａ、転写用放電器２５ａ及びクリーニング装置２６ａは、感光体ドラム２２ａの回転方向Ｆに沿って周辺に順次配設されている。
【００４１】
レーザービームスキャナユニット２７ａは、感光体ドラム２２ａの上側に配設されており、画像データに応じて変調されたドット光を発する半導体レーザー素子（図示せず）と、半導体レーザー素子からのレーザービームを主走査方向に偏向させるためのポリゴンミラー２７１と、ポリゴンミラー２７１により偏向されたレーザービームを感光体ドラム２２ａの表面に結像させるための非軸対称非球面レンズ（ｆθレンズ）２７２と、ミラー２７３、２７４とを備える。
【００４２】
レーザービームスキャナユニット２７ａにはカラー原稿画像の黒色成分像に対応する画素信号が、レーザービームスキャナユニット２７ｂにはカラー原稿画像のシアン色成分像に対応する画素信号が、レーザービームスキャナユニット２７ｃにはカラー原稿画像のマゼンタ色成分像に対応する画素信号が、そして、レーザービームスキャナユニット２７ｄにはカラー原稿画像のイエロー色成分像に対応する画素信号がそれぞれ入力される。
【００４３】
これにより色変換された原稿画像情報に対応する静電潜像が各感光体ドラム２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ上に形成される。現像装置２４ａには黒色のトナーが、現像装置２４ｂにはシアン色のトナーが、現像装置２４ｃにはマゼンタ色のトナーが、現像装置２４ｄにはイエロー色のトナーが、それぞれ収容されており、各感光体ドラム２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ上の静電潜像は、これら各色のトナーにより現像される。これにより、画像読み取り部１１０にて色変換された原稿画像情報が各色のトナー画像として再現される。
【００４４】
前述した第１画像形成ステーションＰａと給紙機構１１との間には用紙吸着用帯電器２８が配設されており、この吸着用帯電器２８は、転写搬送ベルト１６の表面を帯電させることにより、給紙機構１１から供給された記録用紙Ｐを転写搬送ベルト１６上に確実に吸着させた状態にして第１画像形成ステーションＰａから第４画像形成ステーションＰｄの間をずれることなく搬送させるものである。
【００４５】
また、第４画像形成ステーションＰｄと定着装置１７との間、かつ、駆動ローラ１４の略真上には除電器２９が配設されている。この除電器２９には、転写搬送ベルト１６に静電吸着されている記録用紙Ｐを転写搬送ベルト１６から分離するための交流電流が印加されている。
【００４６】
本実施形態の画像形成装置では、記録用紙Ｐとしてカットシート状の紙が使用される。この記録用紙Ｐは、給紙カセットから送り出されて給紙機構１１の給紙搬送経路のガイド内に供給されると、その先端部分がセンサ（図示せず）にて検知され、このセンサから出力される検知信号に基づいて一対のレジストローラ１２により一旦停止される。
【００４７】
この記録用紙Ｐは、各画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄとタイミングをとって図２の矢印Ｚ方向に回転している転写搬送ベルト１６上に送られる。このとき、転写搬送ベルト１６には、前述した様に吸着用帯電器２８によって所定の帯電が施されていることから、記録用紙Ｐが各画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄの通過中に安定して搬送される。
【００４８】
各画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄにおいては、各色のトナー画像がそれぞれ形成され、各トナー画像は、転写搬送ベルト１６により静電吸着されて搬送される記録用紙Ｐ上に重ね合わされる。第４画像形成ステーションＰｄによる画像の転写が完了すると、記録用紙Ｐは、その先端部分から順次、除電器２９により転写搬送ベルト１６上から剥離され、定着装置１７へと導かれる。最後に、トナー画像が定着された記録用紙Ｐは、用紙排出口（図示せず）から排紙トレイ２０上へと排出される。
【００４９】
尚、本実施形態の画像形成装置では、レーザービームスキャナユニット２７ａによってレーザービームを走査して感光体ドラム２２ａを露光することにより、光書き込みを行っているものの、このレーザービームスキャナユニット２７ａの代わりに、発光ダイオードアレイと結像レンズアレイからなる書き込み光学系（ＬＥＤヘッド）を用いてもよい。ＬＥＤヘッドは、レーザービームスキャナユニット２７ａに比べてサイズも小さく、また可動部分がなく無音である。よって、複数の光書き込みユニットを必要とするタンデム方式の画像形成装置には好適である。
【００５０】
図３は、本発明の画像形成装置における第１画像形成ステーションＰａを示す模式図である。尚、その他の第２乃至第３画像形成ステーションＰｂ、Ｐｃ、Ｐｄについては、同一構成のため説明を省略する。
【００５１】
図４は、本発明に係る画像形成装置の現像ローラ３４ａの軸断面図である。その他の現像ローラ３４ｂ、３４ｃ、３４ｄは、現像ローラ３４ａと同一構成のため説明を省略する。
【００５２】
感光体ドラム２２ａの周辺には、感光体ドラム２２ａの表面電位を−５００Ｖ一定になる様に帯電させる帯電器２３ａと、感光体ドラム２２ａを露光し、静電潜像を感光体ドラム２２ａの表面上に形成するレーザービームスキャナユニット２７ａ（図示せず）と、感光体ドラム２２ａとニップ領域で接触して、トナーを感光体ドラム２２ａに供給することにより感光体ドラム２２ａの表面上に形成された静電潜像を現像するトナー担持体である現像ローラ３４ａと、感光体ドラム２２ａの表面上に残留するトナーを除去するクリーニング装置２６ａとが、感光体ドラム２２ａの回転方向Ｆに沿って周辺に順次配設されている。
【００５３】
感光体ドラム２２ａは、金属又は合成樹脂材料製の導電性基体と、導電性基体の表面に形成される下引き層と、下引き層の表面に形成される感光層とを備え、図に示すＦの方向に回転する様に構成されている。
【００５４】
現像ローラ３４ａは、図に示すＥの方向に回転する様に構成されている。この回転は、モーター等の動力源と、歯車等により構成される動力伝達機構とを備える回転駆動部３８ａによって実現されている。
【００５５】
現像ローラ３４ａは、導電性支持体３４０ａを中心とし、その周りを弾性体３４１ａによって覆ったものである。弾性体３４１ａは、体積抵抗が例えば５×１０⁶ Ωｃｍのポリウレタンゴムにて形成されている。尚、現像ローラ３４ａと感光体ドラム２２ａとをニップ領域で接触させるために、弾性体３４１ａは、カーボンブラックなどの導電化剤を添加することによって導電性と弾性とを有するゴム材料から形成される。例えば、ウレタン系ゴム、シリコーン系ゴム、ＮＢＲ（Nitrile-Butadiene Rubber）系ゴムを挙げることができる。また、弾性体３４１ａは、天然ゴム（ＮＲ）、シリコーンゴム、ウレタンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、クロロスルフォン化ポリエチレン（ＣＳＭ）等のゴム材料によって形成してもよく、前述の様に、ゴム材料中にカーボンブラックなどの導電性微粉末を含有せしめて、導電体化又は半導電体化したもの、また、導電性微粉末を含有しない絶縁層と、導電性微粉末を含有する導電層との二層構造にしてもよい。
【００５６】
弾性体３４１ａの表面には、現像ローラ３４ａの表層をなすコート層３４２ａを設けてある。このコート層３４２ａは、トナーを担持する層であるため、トナーの搬送性、トナーフィルミングの防止性、耐摩性、トナーの所定極性への帯電性、弾性体３４１ａとの接着性、及び弾性体３４１ａの機械的変形への追従性等が良好となる様な材料が選択される。例えば、ナイロンあるいはビニール、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、含フッ素樹脂などの材料が好適であり、コート層３４２ａは、これらの合成樹脂をベース材料とし、トナーとの帯電を促進する材料と、導電性を確保するためのカーボンとを分散するなどの処理を行い、弾性体３４１ａ上にコーティングされたものである。
【００５７】
現像ローラ３４ａの硬度は、アスカーＣにおいて５０〜９０度が好ましく、体積抵抗率は、１０⁴ 〜１０⁸ Ωｃｍが好ましく、１０⁶ 〜１０⁷ Ωｃｍのとき、現像ローラ３４ａの特性が最も良くなる。
【００５８】
尚、アスカーＣとは、日本ゴム協会における硬度の規格であり、先端形状を球になした硬度測定用の針をスプリングの力によって試料の表面に押しつけ、試料の抗力とスプリングの力とがバランスしたときに、針が試料を押し込んでいる深さ（押し込み深さ）によって硬度を表したものである。アスカーＣの規格では、５５ｇの荷重をスプリングに与えたときの針の押し込み深さが、その針の最大変位と等しくなる様な試料の硬度を０度とし、８５５ｇの荷重をスプリングに与えたときの針の押し込み深さが０となる様な試料の硬度を１００度に定めている。
【００５９】
現像ローラ３４ａには、トナーを現像ローラ３４ａに供給するためのスポンジローラ３５ａを接触させて配設してあり、また、現像ローラ３４ａの表面上のトナー層厚を規制すると共に、トナーを帯電させる規制部材であるドクターブレード３６ａも接触させて配設してある。
【００６０】
スポンジローラ３５ａは、体積抵抗率約１０⁵ Ωｃｍ、セル密度８０〜１４０個／インチ、アスカーＣ硬度６０度〜アスカーＣ硬度３０度の導電性ウレタンフォームからなる直径２０ｍｍの導電性弾性発泡体ローラである。
【００６１】
ドクターブレード３６ａは、ステンレスやリン青銅等の薄板状バネ部材を用い、所要の圧接力を付与する様に現像ローラ３４ａに当接させている。当接方法としては、自由端の方が固定端よりも現像ローラ３４ａの回転方向上流側に位置するカウンター当接方式を採用している。
【００６２】
前述した様な画像形成装置に使用されるトナーは、平均粒子径が４〜９μｍとされた微粒子である。この様な微粒子の製造方法としては、樹脂や着色剤等を溶融混練後、粉砕、分級するいわゆる粉砕法が一般的である。また、湿式法と呼ばれるトナーの製造方法が提案されており、この湿式法は、着色剤や添加剤などを分散させた単量体（モノマー）を分散安定剤の存在下に、水性媒体中において重合させる懸濁重合法、乳化重合法、又は特開平５−６６６００号公報若しくは特開平５−１１９５２９号公報等に記載されている転相乳化法等がある。
【００６３】
トナーに使用する結着樹脂材料には、例えば、ポリスチレン又はポリスチレン−アクリル酸エステル共重合体などのスチレン系樹脂、塩化ビニール樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテルポリオール樹脂、ポリウレタン樹脂又はポリビニルブチラール樹脂等の群から選ばれる１種又は２種以上が用いられてもよい。また、結着樹脂材料は、合成段階から結晶姓ワックス類又は非相溶性物質が予め微分散されたものであってもよい。しかしながら、前述した結着樹脂材料の中でも、ポリエステル樹脂又はポリエーテルポリオール樹脂が、樹脂弾性などの熱的性質に優れていることから、これらを結着樹脂材料に用いることが望ましい。
【００６４】
ポリエステル樹脂又はポリエーテルポリオール樹脂のガラス転移点温度（Ｔｇ）は、トナーの熱定着性、保存安定性などの点から、５０〜９０℃なる範囲内が適切である。また、ポリエステル樹脂又はポリエーテルポリオール樹脂の数平均分子量（Ｍｎ）としては、３，０００〜１００，０００なる範囲内が適切である。３，０００未満である場合には粒子化が困難であり、１００，０００以上の場合には、転相乳化の際に高粘度となり、粒子径や分布の制御などに影響を与えるために好ましくない。
【００６５】
トナーに用いられる着色剤としては、これまでに、トナー用材料として用いられている様な各種の染料類や顔料類等であれば特別の制限は無く、以下に示される様な有機又は無機の各種、各色の染料や顔料が使用可能である。すなわち、黒色の着色剤としては、カーボンブラック、酸化銅、二酸化マンガン、アニリン・ブラック、活性炭、非磁性フェライト、磁性フェライト又はマグネタイト等が挙げられる。
【００６６】
また、黄色の着色剤としては、黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルーイエロー、ナフトールイエローＳ、ハンザイエローＧ、ハンザイエロー…１０Ｇ、ベンジジンイエローＧ、ベンジジンイエローＧＲ、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローＮＣＧ又はタートラジンレーキ等の化合物が挙げられる。
【００６７】
また、橙色の着色剤としては、赤色黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジＧＴＲ、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダスレンブリリアントオレンジＲＫ、べンジジンオレンジＧ又はインダスレンブリリアントオレンジＧＫ等の化合物が挙げられる。
【００６８】
また、赤色の着色剤としては、ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀、カドミウム、パーマネントレッド４Ｒ、リソールレッド、ビラゾロンレッド、ウオッチングレッド、カルシウム塩、レーキレッドＣ、レーキレッドＤ、ブリリアントカーミン６Ｂ、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、アリザリンレーキ又はブリリアントカーミン３Ｂ等の化合物が挙げられる。
【００６９】
また、紫色の着色剤としては、マンガン紫、ファストバイオレットＢ又はメチルバイオレットレーキ等の化合物が挙げられる。
【００７０】
また、青色の着色剤としては、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー又はインダスレンブルーＢＣ等の化合物が挙げられる。
【００７１】
また、緑色の着色剤としては、クロムグリーン、酸化クロム、ピクメントグリーンＢ、マイカライトグリーンレーキ又はファイナルイエローグリーンＧ等の化合物が挙げられる。
【００７２】
さらに、白色の着色剤としては、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白又は硫化亜鉛等の化合物が挙げられる。
【００７３】
静電潜像を現像するトナー中には、上記の様な材料以外にも、マグネタイト、ヘマタイト若しくは各種フェライト等の磁性粉、オフセット防止剤又は帯電制御剤などの成分も必要に応じて配合できる。
【００７４】
トナーの定着性の改良などの目的で用いられるオフセット防止剤は、これまでにトナー用材料として用いられていれば特別の制限は無く、以下に示される様なものが使用可能である。例えば、パラフィンワックス、酸化パラフィンワックス若しくはマイクロクリスタリンワックス等の様な石油ワックス、モンタンワックス等の様な鉱物ワックス、みつろう若しくはカルナバワックス等の様な動植物ワックス、又は、ポリオレフィンワックス（ポリエチレン若しくはポリプロピレン等）、酸化ポリオレフィンワックス若しくはフィッシャートロプシュワックス等の様な合成ワックス等が挙げられる。これらオフセット防止剤は単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００７５】
帯電制御剤は、低分子化合物から高分子化合物まで種々の物質が使用できるが、例えば、４級アンモニウム塩化合物、ニグロシン系化合物、有機金属錯体、キレート化合物、アミノ基を有するモノマーを、単独重合、あるいは、共重合させた高分子化合物等が挙げられる。
【００７６】
また、帯電調整及び表面抵抗調整などの目的で添加される外添剤又は流動化剤には、シリカ微粉体、酸化チタン微粉体又はアルミナ微粉体などの無機微粉体が好適に用いられる。これらの無機微粉体は、疎水化及び帯電性コントロールのために、シリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、シリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シランカップリング剤、官能基を有するシランカップリング剤、その他有機ケイ素化合物の様な処理剤で処理されているものであってもよい。また、前述した処理剤から選ばれる１種または２種以上が用いられてもよい。
【００７７】
さらに、他の添加剤として、例えばポリテトラフルオロニチレン、ステアリン酸亜鉛、ポリフッソ化ビニリデン又はシリコーンオイル粒子（約４０％のシリカ含有）等の滑剤が好適に用いられる。またトナー粒子と逆極性の白色微粒子を現像性向上剤として少量用いてもよい。
【００７８】
ところで、各現像装置２４ａ〜２４ｄに多量のトナーを収容しておけば、現像装置の交換周期を長くすることが可能になる。
【００７９】
前述した様なタンデム方式の画像形成装置においては、各現像装置２４ａ〜２４ｄを近接配列していることから、各現像装置２４ａ〜２４ｄに多量のトナーを収容するには、各現像装置２４ａ〜２４ｄのトナー槽３９を縦長にする必要がある。また、通常、トナー槽３９内の攪拌ブレードは、回転することによってトナーを撹拌している。しかしながら、１つの攪拌ブレードのみでは、攪拌ブレードが届かず、トナーが十分に攪拌されないデッドスペースが縦長のトナー槽３９内に生じる。
【００８０】
これを解消するには、例えば複数の撹拌ブレードを縦長のトナー槽３９内に配列して設け、デッドスペースを生じない様にすることが考えられる。ところが、各撹拌ブレードをトナー槽３９外部からの駆動力により回転させるには、各撹拌ブレード別に、外部の駆動力をトナー槽３９内に伝達する駆動力伝達機構を設ける必要がある。そして、トナーが前述した様に非常に微細な粒子であり、トナーがトナー槽３９の僅かな隙間から漏れ出す可能性があることから、その様な駆動力伝達機構として、密閉性を有するものが要求される。しかしながら、この様な密閉性を有する駆動力伝達機構をそれぞれの攪拌ブレードに付設すると、現像装置のコストが上昇してしまう。
【００８１】
そこで、本実施形態では、１つの攪拌ブレード及びコイル状連動部材をトナー槽３９内に設け、１つの攪拌ブレードを外部の駆動力により回転させると共に、コイル状連動部材を攪拌ブレードに追従運動させ、攪拌ブレード及びコイル状連動部材によりトナー槽３９内のトナーを攪拌し、これによりトナーが攪拌されないデッドスペースを生じない様にしている。
【００８２】
図５は、各現像装置２４ａ〜２４ｄの内部構造を示す断面図である。
【００８３】
前述した様に現像ローラ３４ａには、トナーを現像ローラ３４ａに供給するためのスポンジローラ３５ａを接触させている。また、現像ローラ３４ａには、現像ローラ３４ａの表面上のトナー層厚を規制すると共に、トナーを帯電させる規制部材であるドクターブレード３６ａも接触させている。
【００８４】
トナー槽３９には、トナーを撹拌するために、攪拌ブレード４０を設けている。攪拌ブレード４０は、図示しない外部の動力源から駆動力伝達機構を介して回転力を付与されて回転し、現像剤層３９内のトナーを攪拌して、トナーの凝集を防ぐと共に、現像ローラ３４ａやスポンジローラ３５ａへとトナーを供給する。
【００８５】
また、攪拌ブレード４０の上方にコイル状連動部材４１を設け、コイル状連動部材４１の上方に弾性板材４３を設けている。コイル状連動部材４１は、トナーとは不活性であって、線径０．５から２ｍｍ程度の金属線をコイル状に巻回したものである。また、弾性板材４３は、５０から３００ミクロン程度のＰＥＴフイルムにより形成され、トナー槽３９の壁面に両面テープ等で貼り付けられている。
【００８６】
尚、コイル状連動部材４１の材質は、トナーと不活性であればプラスチック等の高分子部材であっても問題はない。
【００８７】
図６は、図５のｂ−ｂに沿う断面図を示している。図６に示す様にコイル状連動部材４１は、各コイル状連動片４１a、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄに分割されたものであり、各コイル状連動片４１a、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄを配列してなる。
【００８８】
規制支軸４４は、複数の規制支軸片４４ａ〜４４ｈに分割されたものであり、両側の規制支軸片４４ａ、４４ｈをトナー槽３９の各側壁３９ａ，３９ｂに突設し、他の各規制支軸片４４ｂ〜４４ｇをトナー槽３９の側壁３９ｃに突設された各アーム３９ｄにより支持している。
【００８９】
各規制支軸片４１ａ、４１ｂをコイル状連動片４１ａの両端に挿入して、コイル状連動片４１ａを支持している。同様に、各規制支軸片４１ｃ、４１ｄをコイル状連動片４１ｂの両端に挿入して、コイル状連動片４１ｂを支持し、また各規制支軸片４１ｅ、４１ｆをコイル状連動片４１ｃの両端に挿入して、コイル状連動片４１ｃを支持し、更に各規制支軸片４１ｇ、４１ｈをコイル状連動片４１ｄの両端に挿入して、コイル状連動片４１ｄを支持している。
【００９０】
コイル状連動部材４１を各コイル状連動片４１a〜４１ｄに分割していることから、コイル状連動部材４１を現像剤層３９内に容易に組み付けることができる。
【００９１】
ここで、図５に示す様にコイル状連動部材４１は、規制支軸４４を通されて支持されているので、一定の領域内で移動自在である。そして、コイル状連動部材４１の移動領域は、攪拌ブレード４０の回転移動領域Ｓと干渉する。また、コイル状連動部材４１は、弾性板材４３により下方に押されて、攪拌ブレード４０側に常に付勢されている。
【００９２】
攪拌ブレード４０は、外部からの回転力を付与されて回転し、トナー槽３９内のトナーを攪拌する。攪拌ブレード４０は、図５及び図６に示す様に回転移動領域Ｓの下側で回転移動している限り、コイル状連動部材４１に接触することがない。また、コイル状連動部材４１は、弾性板材４３により押されて下方に移動する。
【００９３】
また、攪拌ブレード４０は、図７及び図８に示す様に回転移動領域Ｓ2の上側で回転移動しているときに、コイル状連動部材４１に接触し、コイル状連動部材４１を押し上げ、かつコイル状連動部材４１との摺接によりコイル状連動部材４１を一方向に回転させる。
【００９４】
更に、攪拌ブレード４０が再び回転移動領域Ｓの下側へと回転移動すると、コイル状連動部材４１が弾性板材４３により押されて下方に移動する。
【００９５】
以降同様に、攪拌ブレード４０の回転移動に伴って、図５及び図６の状態と図７及び図８の状態とが繰り返され、コイル状連動部材４１が上下移動しつつ一方向に回転する。
【００９６】
従って、攪拌ブレード４０の回転によりトナーが攪拌されるだけではなく、コイル状連動部材４１の上下移動及び回転によってもトナーが攪拌される。このため、縦長のトナー槽３９において、攪拌ブレード４０が届かない上方のスペースであっても、コイル状連動部材４１により該スペースのトナーが攪拌され、トナーの擬集がほぐされる。これにより、トナー槽３９内のトナー全体が攪拌され、トナー全体の擬集がほぐされ、延いては画像形成装置により記録される画像の品質が向上しかつ安定化する。
更に、コイル状連動部材４１は、特許文献１のコイル状スプリング１１３の様に弾性変形する必要がないので、攪拌ブレード４０の回転トルクを大きくする必要がない。また、コイル状連動部材４１は、その移動領域を規制支軸４４ｂにより制限されていることから、攪拌ブレード４０に接近し過ぎて、攪拌ブレード４０の回転を阻害したり、攪拌ブレード４０の回転移動領域Ｓから遠ざかって、攪拌ブレード４０に接触しなくなったりすることがなく、トナーの攪拌不良を招くことがない。
【００９７】
また、図６から明らかな様にコイル状連動部材４１において、各コイル状連動片４１a、４１ｂの巻方向が順方向とすると、他の各コイル状連動片４１ｃ、４１ｄの巻方向が逆方向となっている。各コイル状連動片４１ａ〜４１ｄが攪拌ブレード４０との接触により一方向に回転されるので、順巻方向の各コイル状連動片４１a、４１ｂの回転により、トナーがコイル状連動部材４１の中央側に搬送されるとするならば、逆巻方向の他の各コイル状連動片４１ｃ、４１ｄによっても、トナーがコイル状連動部材４１の中央側に搬送される。
【００９８】
トナーの消費量は、複写される原稿の濃度によって決定され、原稿の中央付近の濃度が高いことが多く、記録用紙の中央付近でのトナーの消費量が多い。このため、各コイル状連動片４１a〜４１ｄの巻方向と回転方向の設定によって、トナーを両側から中央側へと移動させつつ攪拌すれば、記録用紙上でトナーの濃度を均一に保つことが可能となる。
【００９９】
図９は、各コイル状連動片４１a〜４１ｄの巻方向の他の例を示している。ここでは、順巻方向の各コイル状連動片４１a、４１ｃと逆巻方向の他の各コイル状連動片４１ｂ、４１ｄを交互に配列している。これにより、順巻方向のコイル状連動片４１aと逆巻方向のコイル状連動片４１ｂ間、及び順巻方向のコイル状連動片４１ｃと逆巻方向のコイル状連動片４１ｄ間に、トナーを移動させつつ攪拌することができ、トナーの攪拌をより良好に行うことが可能になる。
【０１００】
図１０は、現像装置の変形例を示す断面図である。尚、図１０において、図５の装置と同様の作用を果たす部位には同じ符号を付す。
【０１０１】
ここでは、トナー槽３９の上側に、トナー補給容器５０を着脱自在に設けている。トナー補給容器５０では、攪拌ブレード５２を設けて、攪拌ブレード５２を回転させ、内部のトナーを撹拌している。トナー補給容器５０の下部には、トナーを該トナー補給容器５０から現像装置２４aのトナー槽３９へと補給するための補給口５１を設けている。
【０１０２】
補給口５１から補給されたトナーは、この補給口５１付近で圧縮されパッキングしやすくなる。ところが、コイル状連動部材４１の上下移動及び回転によって、補給口５１付近のトナーがほぐされるので、トナーが擬集せず、トナーがトナー補給容器５０からトナー槽３９へとスムーズに補給される。
【０１０３】
また、トナー補給容器５０には、トナーの残量検知部（図示せず）を設けている。残量検知部は、トナー補給容器５０内のトナーの残量が少なくなると、この旨をユーザに通報して、トナー補給容器５０の交換を促す。これにより、トナーが無くなる前に、トナーを補給することが可能なる。
【０１０４】
尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、多様に変形することができる。例えば、カラー画像を形成する画像形成装置だけではなく、白黒画像のみを形成する画像形成装置に対しても、本発明を適用することができる。また、現像剤槽内の現像剤を攪拌する攪拌部材を備えていれば、如何なる構造の現像装置であっても、本発明を適用することができる。
【０１０５】
【発明の効果】
以上説明した様に本発明によれば、コイル状連動部材は、その移動領域が攪拌部材の回転移動領域に干渉するため、攪拌部材に接触して移動すると同時に回転し、現像剤槽内の撹拌部材が届かないスペースのトナーの凝集をほぐし、現像剤槽からの現像剤の補給をスムーズにする。また、コイル状連動部材を弾性変形させる必要性はなく、このために攪拌部材がコイル状連動部材にからまず、攪拌部材の回転力がコイル状連動部材の弾性変形のために費やされずに済み、攪拌部材の回転力を格別に大きくする必要がない。更に、コイル状連動部材は、その移動領域が規制部材により規制されるため、攪拌部材の回転を阻害したり、その移動領域が攪拌部材の回転移動領域から全く外れたりすることがなく、移動や回転が停止せず、トナーの凝集を常にほぐすことができる。
また、コイル状連動部材を攪拌部材側に付勢する付勢手段を設けているので、常にかつ確実に、コイル状連動部材の移動領域及び攪拌部材の回転移動領域が相互干渉して、コイル状連動部材が攪拌部材に接触して移動回転し易くなり、現像剤槽内のトナーの凝集がほぐされ、現像剤槽からの現像剤補給がスムーズに行われる。
【０１０６】
更に、異なる巻方向のコイル状連動部材を混在させて配列しているので、現像剤の攪拌が良好になされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施形態を示す縦断面である。
【図２】図１の画像形成装置における画像形成部の構成を示す縦断面図である。
【図３】図１の画像形成装置における画像形成ステーションを示す模式図である。
【図４】図３の画像形成ステーションにおける現像装置の現像ローラを示す断面図である。
【図５】図３の画像形成ステーションにおける現像装置の内部構造を示す断面図である。
【図６】コイル状連動部材を示す正面図である。
【図７】図５の現像装置におけるトナー槽の作動状態を示す断面図である。
【図８】図６のコイル状連動部材の作動状態を示す正面図である。
【図９】コイル状連動部材の他の例を示す正面図である。
【図１０】現像装置の変形例を示す断面図である。
【図１１】従来の現像装置を示す断面図である。
【図１２】従来の他の現像装置を示す断面図である。
【図１３】図１２の現像装置の作動状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１装置本体
２２ａ〜２２ｄ感光体ドラム
２４ａ〜２４ｄ現像装置
３４ａ〜３４ｄ現像ローラ
３５ａ〜３５ｄスポンジローラ
３９トナー槽
４０攪拌ブレード
４１コイル状連動部材
４３弾性板材
４４規制支軸

Claims

現像剤を現像剤槽に収容しておき、攪拌部材を現像剤槽内で回転駆動して、攪拌部材により現像剤を攪拌しつつ、現像剤を現像剤槽から外部へと供給する現像装置において、
前記現像剤槽内でコイル状連動部材の内側に通された規制部材を固定支持して、規制部材との接触により規制されるコイル状連動部材の移動領域に該コイル状連動部材を移動自在に設け、コイル状連動部材と前記攪拌部材を離間させ並設して、コイル状連動部材の移動領域及び攪拌部材の回転移動領域を相互に干渉する様に設定し、攪拌部材の回転駆動に伴い、攪拌部材がコイル状連動部材に接触して、コイル状連動部材が弾性変形によらず規制部材周りで移動することを特徴とする現像装置。
コイル状連動部材を攪拌部材側に押さえ付けて付勢する付勢手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
異なる巻方向のコイル状連動部材を混在させて配列したことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
請求項１乃至３のいずれか１つの請求項に記載の現像装置を備える画像形成装置。