JP4316530B2

JP4316530B2 - 現像装置

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Publication number: JP4316530B2
Application number: JP2005125775A
Authority: JP
Inventors: 正信出口; 和弥小山; 輝敬須藤
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2005-04-22
Filing date: 2005-04-22
Publication date: 2009-08-19
Anticipated expiration: 2025-04-22
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Description

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に関する。

電子写真方式を用いる画像形成装置は、一般に、回転する像担持体と、その周りに配置される帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、定着手段、クリーニング手段および除電手段とを含んで構成される。帯電手段は、像担持体の表面を均一に帯電する。露光手段は、帯電された像担持体表面に画像情報に応じた光を露光して静電潜像を形成する。現像手段は、トナーを攪拌して摩擦帯電させ、該摩擦帯電させたトナーを像担持体表面に形成された静電潜像に付着させることによってトナー像を形成する。転写手段は、トナーと逆極性の電荷を記録媒体に与えることによってトナー像を記録媒体に転写させる。定着手段は、加熱、加圧などの手段によって転写されたトナー像を記録媒体上に定着する。クリーニング手段は、記録媒体に転写されずに像担持体表面に残ったトナーを回収する。除電手段は、トナー像転写後の像担持体を除電する。このように構成される電子写真方式を用いる画像形成装置によって、記録媒体上に所望の画像が形成される。

電子写真プロセスによる画像形成において静電潜像を現像する現像装置は、一般に、画像情報に応じた光で露光されることによって静電潜像が形成される像担持体を臨んで回転自在に設けられる現像ローラと、現像剤を収容する現像剤収容容器と、現像剤収容容器に収容される現像剤を攪拌するとともに現像ローラに供給する攪拌ローラなどの攪拌供給手段とを含んで構成される。現像方式は、大略、一成分現像方式と二成分現像方式とに分類される。

一成分現像方式は、トナーのみからなる層を現像ローラ表面に形成し、これを感光体表面の静電荷像に付着させて現像する方式である。二成分現像方式は、磁石部材を内包した現像ローラ表面に、キャリアとよばれる磁性を有する粒子とトナーとを攪拌して互いに摩擦帯電させ、キャリアにトナーを担持させたものを磁気ブラシとよばれる現像剤の穂を形成し、トナーを感光体表面の静電荷像に静電的に付着させて現像する方式である。二成分現像方式は、装置が一成分現像方式に比べて若干複雑となるけれども、トナーの電位の設定が比較的容易であり高速対応性、安定性に優れるので、主に中高速プリンターに用いられる。

このような二成分現像方式を用いる現像装置として、現像剤の攪拌性能を低下させることなく最小の部品点数で構成でき、低価格化および小型化を実現できるパドル式の攪拌供給手段を備える現像装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

図７はパドル式の攪拌供給手段５を備える現像装置１の構成を簡略化して示す断面図であり、図８は図７に示す現像装置１の斜視図である。

現像装置１は、画像情報に応じた光で露光されることによって静電潜像が形成される像担持体である感光体ドラム２を臨んで回転自在に設けられる現像ローラ３と、トナーとキャリアとを含む現像剤を収容する現像剤収容容器４と、現像剤収容容器４に収容される現像剤を攪拌するとともに現像ローラに３供給する攪拌供給手段５と、現像ローラ３の外周面に形成される現像剤の穂を規制する現像剤規制部材６と、現像剤規制部材６によって現像ローラ３の外周面上から離脱される現像剤を攪拌供給手段５に向って流下させる流れ板７と、現像剤収容容器４内のトナー濃度を検知するトナー濃度センサ８と含んで構成される。また現像装置１には、現像剤の成分であるトナーが収容され現像剤収容容器４にトナーを補給する図示しないトナーホッパが備えられる。

現像剤収容容器４は、たとえば硬質の合成樹脂などからなる現像剤を収容する容器である。現像剤収容容器４は、現像ローラ３および攪拌供給手段５を回転自在に支持する。現像剤収容容器４の中には、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤が収容される。現像剤収容容器４は感光体ドラム２を臨んで開口部を有し、その開口部から一部が露出する状態で感光体ドラム２に対向し、わずかに離間するように現像ローラ３が設けられる。

現像ローラ３は、回転可能な非磁性の現像スリーブ９と、複数の磁極を有する回転しない磁石部材とを含む所謂マグネットローラである。現像スリーブ９は、アルミニウムなどからなる円筒状部材である。磁石部材は、現像ローラ３に内包され、極性が異なる磁石部材を略交互に周方向に配置して設けられる。磁石部材は、現像ローラ３の感光体ドラム２を臨む側の現像領域を含むトナーの搬送領域において、Ｓ３，Ｎ２，Ｓ１，Ｎ１，Ｓ２，Ｎ３，Ｓ４の順に、極性の異なる磁極同士が隣接するように配置される。現像領域と対向する位置である現像ローラ３の釈放領域では、極性の同じ磁極（すなわちＳ４およびＳ３）が隣接するように磁石部材が配置される。

現像ローラ３は、その磁力によって現像剤すなわちトナーを担持するキャリアを吸着し、現像スリーブ９上に磁気ブラシとよばれる現像剤の穂を形成する。現像ローラ３は、現像スリーブ９を矢符９ａ方向に回転させることによって、現像ローラ３と感光体ドラム２との最近接対向部である現像領域へと現像剤を搬送し、感光体ドラム２の電位と現像ローラ３のバイアス電位との差を利用してトナーのみを感光体ドラム２に供給し、静電潜像を現像してトナー像を形成する。

現像剤規制部材６は、たとえばステンレス鋼などで構成される薄板部材である。現像剤規制部材６は、一端部である遊端部が、現像ローラ３の外周面に対して、予め定める距離すなわち形成したい磁気ブラシの長さだけ離隔するようにして、他端部が現像剤収容容器４に装着される。

攪拌供給手段５は、現像ローラ３の軸線とその軸線とが平行になるように設けられ、軸線まわりに回転する回転軸部材１０と、回転軸部材１０の回転軸線１０ａに対して傾斜角度を有して複数枚（現像装置１では５枚）が平行に設けられるパドル形状の羽根部材１１と、羽根部材１１を横切るように回転軸線１０ａに平行に設けられ、かつ回転軸線１０ａに関して１８０°角変位した位置に設けられる複数の汲上部材１２とを含み、回転軸部材１０、羽根部材１１および汲上部材１２が一体的に形成される。羽根部材１１は、回転軸部材１０の回転によって現像剤を攪拌するとともに、攪拌し摩擦帯電させた現像剤を現像ローラ３に供給する。汲上部材１２は、現像剤収容容器４の底部に存在する現像剤を上方に汲上げる。

攪拌供給手段５は、現像ローラ３の現像スリーブ９の回転方向９ａと同方向である矢符５ａ方向に回転することによって、キャリアとトナーとが均一に混合されるように現像剤を攪拌するとともに、該攪拌された現像剤を現像ローラ３へと供給する。

現像剤収容容器４には、この攪拌供給手段５を臨んで現像剤収容容器４中の現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検知センサ８が設けられる。トナー濃度センサ８は、現像剤のキャリアに対するトナーの混合比を検出するものである。トナー濃度センサ８で検出される値が予め定める基準値以下になると、図示しない制御部の動作指令に従って図示しないトナーホッパが駆動し、トナーホッパ中のトナーが現像剤収容容器４に補給される。

流れ板７は、現像剤規制部材６よりも現像ローラ３の現像スリーブ９の回転方向９ａ上流側であって、現像剤規制部材４および現像ローラ３付近に一端部が配置され、他端部が攪拌供給手段５の上方に位置するように延びて現像剤収容容器４内に設けられる。

現像ローラ３に形成される現像剤の穂は、現像に適した量の現像剤が感光体ドラム２に供給されるように、現像剤規制部材６によって予め定める長さに規制される。現像剤規制部材６によって現像ローラ３の現像スリーブ９から除去された余剰の現像剤は、現像剤収容容器４内でさらに使用されるけれども、流れ板７を設けることによって、除去された現像剤が流れ板７に導かれて攪拌供給手段５まで回収されるので、攪拌供給手段５から現像ローラ３に対して現像剤を均一に供給することができる。

また現像剤収容容器４内には、攪拌供給手段５に関して現像ローラ３の反対側にトナー受けローラ１３が設けられる。現像剤収容容器４のトナー受けローラ１３の上方部分には、図示しないトナーホッパからトナーの補給を受けるトナー補給口１４が形成される。トナー受けローラ１３は、トナー補給口１４を介して補給されるトナーを、矢符１３ａ方向に回転する回転力によって分散させるとともに、現像剤収容容器４内、特に攪拌供給手段５へと供給する。

このような現像装置１によれば、現像剤収容容器４内のトナーとキャリアとを含む二成分現像剤を、攪拌供給手段５によって攪拌して摩擦帯電させ、該摩擦帯電させた現像剤を現像ローラ３に供給する。この供給時に、現像剤は、現像ローラ３の内部の磁極により現像ローラ３表面の現像スリーブ９に付着し、現像ローラ３に担持される。現像ローラ３に担持される二成分現像剤は、磁気ブラシとよばれる現像剤の穂を現像ローラ３上に形成し、現像剤規制部材６によってその量を規制されながら、感光体ドラム２と現像ローラ３とが対向する現像領域へ搬送される。現像スリーブ９の回転によって現像領域に搬送される現像剤は、現像剤中のトナーのみを感光体ドラム２上に形成される静電潜像に静電気的に移動させて静電潜像を現像する。

近年では、形成画像の高精細化の要望に応えるべく、使用されるトナーとして小粒径のものが用いられる。ここで、小粒径のトナーを用いる場合に、特許文献１の現像装置、図７および図８に示す現像装置１などのパドル式の攪拌供給手段を備える現像装置を用いると、充分にトナーを帯電させることができず、トナーが感光体ドラム２の静電潜像以外の部分に付着して、画像かぶり、トナー飛散などの問題を生じる。これは、攪拌供給手段が１回転する間に１枚の羽根部材によってしか現像剤を攪拌することができず、トナーを充分に帯電させることができないまま現像剤が現像ローラ３に供給されてしまうことに起因する。

また、パドル式の攪拌供給手段を備える現像装置は、パドル形状の羽根部材が回転軸部材の回転軸線に対して傾斜角度を有して複数が平行に設けられる。このように羽根部材がすべて同じ方向に配置されると、現像ローラへの現像剤の供給方向が一方に偏り、現像ローラに現像剤を供給する際に一方の端部付近に供給される現像剤の量が、他方の端部付近および中央部付近に供給される現像剤の量よりも少なくなる。このため、パドル式の攪拌供給手段を備える現像装置では、現像ローラの長手方向において均一に現像剤を供給することができないという問題がある。

特開平７−２４４４２５号公報

本発明の目的は、現像剤の攪拌性能を向上させるとともに、現像ローラへの現像剤の供給を現像ローラの長手方向において均一に行うことができる攪拌供給手段を備える現像装置を提供することである。

本発明は、画像情報に応じた光で露光されることによって静電潜像が形成される像担持体を臨んで回転自在に設けられる現像ローラと、現像剤を収容する現像剤収容容器と、現像剤収容容器に収容される現像剤を攪拌するとともに現像ローラに供給する攪拌供給手段とを含む現像装置において、
攪拌供給手段は、
軸線まわりに回転する回転軸部材と、回転軸部材の前記回転軸線に対して交差するように設けられる複数の羽根支持部材と、羽根支持部材と羽根支持部材との間に、回転軸線方向に延びるように設けられる羽根部材とを含み、
１本の回転軸部材を共有し、連結部材によって連結されて複数設けられ、
羽根部材は、
回転軸部材の回転軸線まわりに、６枚以上が設けられ、
回転軸線を含む仮想平面であって羽根部材が羽根支持部材に装着される装着部位と回転軸線とを結ぶ線分を含む仮想平面に対して傾斜角度を有するように設けられ、
回転軸線方向に対して傾斜角度を有するように設けられ、
羽根支持部材を含む仮想平面に対して面対称になるように設けられることを特徴とする現像装置である。

また本発明は、羽根部材は、
攪拌供給手段の回転軸線方向の両端部に位置する羽根部材が、それぞれ攪拌供給手段の端部側において、回転軸部材の回転方向に対して回転軸線から後退角を有するように傾斜して設けられることを特徴とする。

また本発明は、羽根支持部材は、
周縁部に切欠部が形成されることを特徴とする。

また本発明は、羽根支持部材は、
回転軸線方向の最外側に配置される羽根支持部材を除いて、回転軸部材のまわりに開口部が形成され、回転軸部材まわりの羽根部材と回転軸部材との間に空間が形成されることを特徴とする。

また本発明は、回転軸部材を臨む羽根部材の端部同士を連接する現像剤保持部が設けられることを特徴とする。

また本発明は、回転軸部材の両端部には、回転軸部材が支持される軸受に対して現像剤が付着することを防止する現像剤付着防止部材が設けられることを特徴とする。

本発明によれば、軸線まわりに回転する回転軸部材と、回転軸部材の前記回転軸線に対して交差するように設けられる複数の羽根支持部材と、羽根支持部材と羽根支持部材との間に、回転軸線方向に延びるように、回転軸部材の回転軸線まわりに６枚以上が設けられ、回転軸線を含む仮想平面であって羽根部材が羽根支持部材に装着される装着部位と回転軸線とを結ぶ線分を含む仮想平面に対して傾斜角度を有するように設けられ、回転軸線方向に対して傾斜角度を有するように設けられ、羽根支持部材を含む仮想平面に対して面対称になるように設けられる羽根部材とを含み、１本の回転軸部材を共有し、連結部材によって連結されて複数設けられる攪拌供給手段を備える現像装置が提供される。
このような現像装置に備えられる攪拌供給手段によれば、攪拌供給手段が１回転する間に、現像剤を複数枚の羽根部材で攪拌することができるとともに、該複数枚の羽根部材によって現像ローラへの現像剤の供給を複数回行うことができるので、現像剤の攪拌性能を向上させるとともに、現像ローラへの現像剤供給量を増加させることができる。また、羽根部材が回転軸線方向に延びるように設けられるので、現像ローラへの現像剤の供給を現像ローラの長手方向において均一に行うことができる。
また、羽根部材を前記仮想平面に対して傾斜角度を有するように設けることによって、現像剤収容容器の底部に存在する現像剤を汲上げる量を増加させることができるので、さらに現像剤の攪拌性を高めることができる。また、回転軸部材の回転方向だけでなく回転軸線方向についても羽根部材によって現像剤を攪拌することができるので、現像剤を多方向に分散させることができ、現像剤をさらに効率よく攪拌することができる。また、隣合う羽根部材が、互い違いに傾斜して配置される構成となるので、現像剤が回転軸線方向について循環されるように攪拌が行われ、一層現像剤の攪拌性能を向上させることができるとともに、現像ローラの長手方向に関して均一に現像剤を供給することができる。
また、羽根支持部材と羽根部材とを含む攪拌部材を複数に分割して形成することができ、開口部が形成される羽根支持部材および羽根部材と回転軸部材との間に空間が形成される複雑な形状の攪拌供給手段であっても、容易に製造することができ、羽根部材は、現像剤収容部材の底部に存在する現像剤を汲み上げつつ、現像剤収容容器に収容される現像剤の攪拌を行うことができる。

また本発明によれば、羽根部材は、攪拌供給手段の回転軸線方向の両端部に位置する羽根部材が、それぞれ攪拌供給手段の端部側において、回転軸部材の回転方向に対して回転軸線から後退角を有するように傾斜して設けられる。このことによって、攪拌供給手段の回転軸線方向の両端部に位置する羽根部材により現像ローラに供給される現像剤は、現像ローラの回転軸線方向の両端部に向って供給されるので、現像剤の供給量が少なくなる恐れのある現像ローラ端部についても、充分に現像剤を供給することができる。

また本発明によれば、羽根支持部材の周縁部に切欠部が形成されることによって、回転軸線方向に現像剤が円滑に流動し、回転軸線方向への現像剤の分散性が向上するので、現像剤の攪拌性が低下しない。

また本発明によれば、羽根支持部材は、回転軸線方向の最外側に配置される羽根支持部材を除いて、回転軸部材のまわりに開口部が形成され、回転軸部材まわりの羽根部材と回転軸部材との間に空間が形成される。このため、羽根部材によって現像剤収容容器の底部から汲上げた現像剤が、回転軸部材のまわりに形成される羽根支持部材の開口部および回転軸部材まわりの羽根部材と回転軸部材との間に形成される空間を通って重力により落下し、重力を利用して現像剤を混合することができるので、さらに現像剤の攪拌性を向上させることができる。

また本発明によれば、回転軸部材を臨む羽根部材の端部同士を連接する現像剤保持部が設けられる。回転軸部材の回転速度が遅くなると、回転軸部材の回転によって回転する羽根部材によって汲上げられる現像剤が攪拌供給手段の回転頂部に達する前に落下しやすくなるけれども、上記のような現像剤保持部が設けられることによって、羽根部材によって汲上げられる現像剤を回転頂部まで保持し、その後落下させることができるので、回転軸部材の回転速度が遅い場合でも、重力を利用して現像剤を充分に混合および攪拌することができる。

また本発明によれば、回転軸部材の両端部には、回転軸部材が支持される軸受に対して現像剤が付着することを防止する現像剤付着防止部材が設けられるので、現像剤が軸受に入込んで固着することによるギアなどの破損を防止することができる。

図１は本発明の実施の一形態である現像装置２１の構成を概略的に示す断面図であり、図２は図１に示す現像装置２１およびトナーホッパ２２の構成を概略的に示す断面図であり、図３は図１に示す現像装置２１の斜視図であり、図４は図１に示す現像装置２１に備えられる攪拌供給手段２３の斜視図である。現像装置２１は、電子写真方式の画像形成装置に搭載され、画像形成装置の感光体ドラム２に形成される静電潜像を現像してトナー像を形成することに用いられる。

本実施形態の現像装置２１は、前述の現像装置１に類似するので、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。本実施形態の現像装置２１は、画像情報に応じた光で露光されることによって静電潜像が形成される感光体ドラム２を臨んで回転自在に設けられる現像ローラ３と、現像剤を収容する現像剤収容容器４と、現像剤収容容器４に収容される現像剤を攪拌するとともに現像ローラ３に供給する攪拌供給手段２３とを含む。攪拌供給手段２３は、回転軸線２４ａまわりに回転する回転軸部材２４と、回転軸部材２４の回転軸線２４ａに対して交差するように設けられる複数の羽根支持部材２５と、羽根支持部材２５と羽根支持部材２５との間に、回転軸線２４ａ方向に延びるように設けられる羽根部材２６とを含み、羽根部材２６が、回転軸部材２４の回転軸線２４ａまわりに、複数枚が設けられることを特徴とする。

回転軸部材２４は、その回転軸線２４ａが現像ローラ３の軸線方向と平行に延び、たとえば、ステンレス鋼などからなる外径８ｍｍの金属製軸体である。回転軸部材２４は、現像剤収容容器４内に設けられる図示しない軸受に回転自在に支持され、図示しない回転駆動手段に接続される。回転軸部材２４は、図１の紙面に対して反時計回りの方向である矢符２９方向に、たとえば、４０〜４００ｒｐｍで回転する。

本実施形態の現像装置２１の攪拌供給手段２３は、１本の回転軸部材２４を共有して、複数（本実施形態では２つ）の攪拌供給部材２７，２８が設けられる。ここでは、２つの攪拌供給部材２７，２８を第１および第２攪拌供給部材２７，２８と呼ぶ。第１攪拌供給部材２７は、使用者が操作する画像形成装置に備えられる操作パネルが設けられる側であって、図４において右下側である正面側（以後Ｆ側と呼ぶ）に設けられ、第２攪拌供給部材２８は、正面側と反対側であって、図４において左上側である背面側（以後Ｒ側と呼ぶ）に設けられる。第１攪拌供給部材２７と第２攪拌供給部材２８とは、一部の羽根支持部材２５を除いて同一に構成されるので、第１攪拌供給部材２７を代表としてその構成を説明し、第２攪拌供給部材２８については説明を省略する。

第１攪拌供給部材２７は、回転軸部材２４の回転軸線２４ａに対して交差するように設けられる複数枚（本実施形態では５枚）の羽根支持部材２５と、羽根支持部材２５と羽根支持部材２５との間に、回転軸線２４ａ方向に延びるように設けられる羽根部材２６とを含む。

羽根支持部材２５は、回転軸部材２４の回転軸線２４ａに対して直交するように５枚が平行に設けられる。羽根支持部材２５は、たとえば、ガラス繊維を含有するＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン）樹脂などの硬質樹脂製の略円板形状の部材である。本実施形態の羽根支持部材２５は、外径５０ｍｍ、厚み２ｍｍの略円板形状に形成される。

羽根支持部材２５の周縁部には、後述する羽根部材２６が装着されない部分に切欠部３０が形成される。また、回転軸線２４ａ方向の一方側の最外側に配置される羽根支持部材２５（便宜上、外側羽根支持部材２５ａと呼ぶ）を除いて、略円板形状の中心付近に円形状の開口部３１が形成される。開口部３１の大きさは、羽根支持部材２５に形成される切欠部３０の大きさ、回転軸部材２４の径の大きさなどにもよるけれども、羽根支持部材２５の外径の４０〜８０％であることが好ましい。開口部３１の径が羽根支持部材２５の外径の８０％未満であると、回転軸線２４ａ方向に現像剤を円滑に流動させることができない恐れがある。開口部３１の径が羽根支持部材２５の外径の８０％を超えると、羽根支持部材２５としての強度が低下する恐れがある。本実施形態の羽根支持部材２５には、羽根支持部材２５の外径の４８％である２４ｍｍ径の円形の開口部３１が形成される。なお、開口部３１が形成されない外側羽根支持部材２５ａには、回転軸部材２４を挿通するための貫通孔が形成される。

羽根部材２６は、羽根支持部材２５と羽根支持部材２５との間に、回転軸線２４ａ方向に延びるように設けられ、たとえば、ガラス繊維を含有するＡＢＳ樹脂などからなる硬質樹脂製の部材である。本実施形態の羽根部材２６の厚みは２ｍｍである。本実施形態では、羽根部材２６が回転軸部材２４の回転軸線２４ａまわりに６枚設けられ、それぞれが５枚の羽根支持部材２５の間に設けられるので、第１攪拌供給部材２７には、合計２４枚の羽根部材２６が設けられる。

羽根部材２６は、羽根支持部材２５の開口部３１側から周縁側にまで回転軸部材２４の半径方向に延びるように装着される。すなわち羽根部材２６は、羽根支持部材２５の半径方向において、開口部３１に臨む回転軸線２４ａ側の点Ａから羽根支持部材２５の周縁側の点Ｂまでの長さに亘って装着される。このことによって、回転軸部材２４まわりの羽根部材２６と回転軸部材２４との間に空間が形成される。

また羽根部材２６は、回転軸線２４ａを含む仮想平面であって羽根部材２６が羽根支持部材２５に装着される装着部位と回転軸線２４ａとを結ぶ線分を含む仮想平面に対して傾斜角度を有するように設けられる。すなわち、図１の断面図において回転軸線２４ａを通る点をＯとするとき、羽根支持部材２５を含む仮想平面に含まれる線分ＡＢが、回転軸線２４ａを含む仮想平面に含まれる線分であって羽根部材２６が羽根支持部材２５に装着される装着部位と回転軸線２４ａとを結ぶ線分ＯＡおよびＯＢのいずれに対しても傾斜角度を有するように設けられる。

このように羽根部材２６が前記仮想平面に対して傾斜角度を有するように設けられることによって、現像剤収容容器４の底部に存在する現像剤を汲上げる量を増加させることができるので、さらに現像剤の攪拌性を高めることができる。

また羽根部材２６は、回転軸線２４ａ方向に対して傾斜角度を有するように設けられ、かつ、羽根支持部材２５を含む仮想平面に対して面対称になるように設けられる。すなわち、第１攪拌供給部材２７は、隣合う羽根部材２６が互い違いに傾斜して配置される構成を有する。このことによって、回転軸線２４ａ方向について循環するように現像剤を攪拌することができるとともに、現像ローラ３の長手方向に関して現像剤を均一に供給することができる。

さらに、開口部３１が形成されない外側羽根支持部材２５ａに装着される羽根部材２６は、外側羽根支持部材２５ａ側である攪拌供給手段２３の端部側において、回転軸部材２４の回転方向２９に対して回転軸線２４ａから後退角θを有するように傾斜して設けられる。

以上のような第１攪拌供給部材２７は、たとえば射出成型などの方法で羽根支持部材２５および羽根部材２６が一体的に形成される。第１攪拌供給部材２７は、開口部３１が形成されない外側羽根支持部材２５ａがＦ側の端部となるように、羽根支持部材２５に形成される開口部３１および外側羽根支持部材２５ａに形成される貫通孔に回転軸部材２４が挿通される。

また、第１攪拌供給部材２７と面対称に形成される第２攪拌供給部材２８は、開口部３１が形成されない外側羽根支持部材２５ａがＲ側の端部となるように、羽根支持部材２５に形成される開口部３１および外側羽根支持部材２５ａに形成される貫通孔に回転軸部材２４が挿通される。このように１本の回転軸部材２４を共有して設けられる第１攪拌供給部材２７および第２攪拌供給部材２８は、第１攪拌供給部材２７の第２攪拌供給部材２８側の羽根支持部材２５と、第２攪拌供給部材２８の第１攪拌供給部材２７側の羽根支持部材２５とが固着される。

本実施形態においては、第１攪拌供給部材２７と第２攪拌供給部材２８との間に、第１攪拌供給部材２７と第２攪拌供給部材２８とを連結する連結部材３２が設けられる。連結部材３２は、第１および第２攪拌供給部材２７，２８の羽根支持部材２５を、たとえばビス止めなどによって固着する際の肉厚を確保するための連結板３３と、回転軸部材２４を支持する円筒形状の支持筒３４と、支持筒３４に対して連結板３３を支持固定する固定部材３５とを含んで構成される。支持筒３４は、連結板３３に形成される開口部の内部に配置される円筒状部材であり、内部に回転軸部材２４が挿通される。回転軸部材２４が挿通される支持筒３４が回転軸部材２４とともに回転することにより、支持筒３４に固定部材３５で固定される連結板３３も矢符２９方向に回転する。このことによって、連結板３３を介して固定される第１攪拌供給部材２７および第２攪拌供給部材２８が一体的に矢符２９方向に回転する。この回転により、羽根部材２６は、現像剤収容容器４の底部に存在する現像剤を汲上げつつ、現像剤収容容器４に収容される現像剤の攪拌を行うことができる。

また、本実施形態の回転軸部材２４の両端部には、回転軸部材２４が支持される図示しない軸受に対して現像剤が付着することを防止する現像剤付着防止部材３６が設けられる。現像剤付着防止部材３６は、たとえば、ガラス繊維を含有するＡＢＳ樹脂などの材料からなるねじ状形状の部材である。現像剤付着防止部材３６は、ねじ状形状の部材を回転軸部材２４とともに回転させることによって軸受側に移動してくる現像剤を軸受と反対側、すなわち回転軸線２４ａ方向の中央側に搬送し、現像剤の攪拌中に現像剤が軸受に入込むことを防止する。この現像剤付着防止部材３６によって、ギアの破損などの誘因となる現像剤の固着を防止することができる。

このような攪拌供給手段２３は、前述のように回転軸部材２４の回転軸線２４ａ方向の両端部に位置する羽根部材２６、すなわち外側羽根支持部材２５ａに装着される羽根部材２６が、それぞれ攪拌供給手段２３の両端部側において、回転軸部材２４の回転方向２９に対して回転軸線２４ａから後退角θを有するように傾斜して設けられる。

外側羽根支持部材２５ａに装着される羽根部材２６が回転軸部材２４の回転方向２９に対して回転軸線２４ａから後退角θを有するように傾斜して設けられることによって、該羽根部材２６により現像ローラ３に供給される現像剤は、図３の矢符３７ｆ，３７ｒで示す現像ローラ３の回転軸線方向の両端部側に向って供給される。したがって、現像剤の供給量が少なくなる恐れのある現像ローラ３端部についても、充分に現像剤を供給することができる。

また、現像装置２１は、トナー濃度センサ８によって検出されるトナー濃度が予め定める基準値以下になると、図示しない制御部の動作指令に従ってトナーホッパ２２が駆動し、トナーホッパ２２内のトナーが現像剤収容容器４に補給される。

トナーホッパ２２は、現像剤収容容器４と同様に硬質の合成樹脂からなる中空の容器状部材であるホッパ本体３８を有する。ホッパ本体３８には、現像剤収容容器４へトナーを補給するためのトナーホッパ側のホッパ補給口３９が形成され、トナーホッパ２２は、ホッパ補給口３９と現像剤収容容器４側のトナー補給口１４とが整合し、トナーホッパ２２の内部空間と現像剤収容容器４の内部空間とが連通するようにして、現像剤収容容器４に隣接して設けられる。

ホッパ本体３８の内部には、ホッパ補給口３９の直上に設けられるトナー補給ローラ４０と、トナー補給ローラ４０にトナーを供給するトナー供給ローラ４１と、ホッパ本体３８の内部に収容されるトナーを攪拌し搬送する攪拌羽根部材４２とが、それぞれ回転自在に装着される。

ホッパ本体３８の内部に収容されるトナーは、攪拌羽根部材４２の回転によって、大きく攪拌されるとともに、トナー供給ローラ４１へと搬送され、トナー供給ローラ４１の回転によってトナー補給ローラ４０に供給される。トナー補給ローラ４０は、供給されるトナーを、ホッパ補給口３９およびトナー補給口１４を介して、現像剤収容容器４内にトナーを補給する。なお、トナーホッパ２２に対しては、トナーカートリッジ４３からトナーが補給される。

このような現像装置２１によれば、攪拌供給手段２３が１回転する間に、１対の羽根支持部材２５の間に存在する現像剤を６枚の羽根部材２６によって攪拌することができるとともに、現像ローラ３への現像剤の供給を６枚の羽根部材２６によって行うことができるので、現像剤の攪拌性能が向上するとともに、現像ローラ３への現像剤の供給量を増加させることができる。さらに、各羽根部材２６が回転軸線２４ａ方向に対して好適な角度で傾斜を有するので、現像ローラ３の一部分のみに多量に現像剤が供給されることなく、一般的に現像剤が供給されにくい現像ローラ３の両端部についても充分に現像剤を供給することができ、現像ローラ３への現像剤の供給を現像ローラ３の長手方向において均一に行うことができる。

また、羽根支持部材２５に切欠部３０が形成されることによって、回転軸線２４ａ方向に現像剤が円滑に流動し、回転軸線２４ａ方向への現像剤の分散性が向上するので、現像剤の攪拌性が低下しない。

さらに、羽根支持部材２５に開口部３１が形成されるとともに、回転軸部材２４まわりの羽根部材２６と回転軸部材２４との間に空間が形成されることによって、羽根部材２６によって現像剤収容容器４の底部から汲上げた現像剤が、回転軸部材２４のまわりに形成される羽根支持部材２５の開口部３１および回転軸部材２４まわりの羽根部材２６と回転軸部材２４との間に形成される空間を通って重力により落下し、重力を利用して現像剤を混合することができるので、さらに現像剤の攪拌性を向上させることができる。

また、本実施形態の攪拌供給手段２３は、１本の回転軸部材２４を共有して複数の攪拌供給部材２７，２８が設けられることにより、羽根支持部材２５と羽根部材２６とを含む攪拌供給部２７，２８を回転軸部材２４と別々に成型することができる。このことによって、羽根支持部材２５に切欠部３０および開口部３１が形成され、羽根部材２６と回転軸部材２４との間に空間が形成される複雑な形状の攪拌供給手段２３であっても、比較的容易に製造することができる。

このような現像装置２１は、上記の構成に限定されることなく、種々の変更が可能である。本実施形態の現像装置２１では、羽根部材２６が回転軸部材２４の回転軸線２４ａまわりに６枚設けられ、攪拌供給手段２３全体として４８枚の羽根部材２６が設けられるけれども、羽根部材２６および羽根支持部材２５の枚数は、現像装置の大きさ、現像剤の種類、製造コストなどに応じて適宜変更できる。なお、羽根部材２６が回転軸部材２４の回転軸線２４ａまわりに６枚以上が設けられる場合、特に攪拌供給手段としての攪拌性能が向上し、トナーを良好に帯電させることができる。

本実施形態の現像装置２１は、羽根支持部材２５および羽根部材２６と、現像剤付着防止部材３６とについて、同一の材料を用いたものであるけれども、これに限定されることなく、羽根支持部材２５および羽根部材２６と、現像剤付着防止部材３６とで異なる材料を用いてもよい。

また、１本の回転軸部材２４を共有する攪拌供給部材は、上記の２つの攪拌供給部材２７，２８を備える構成のみに限定されることなく、３つ以上が設けられる構成であってもよい。３つ以上の攪拌供給部材を備える攪拌供給手段は、前述の第１攪拌供給部材２７および第２攪拌供給部材２８を両端側に配置し、両端側以外に配置される攪拌供給部材のすべての羽根支持部材に開口部を形成することによって実現できる。

さらに、現像装置２１は、二成分現像剤を用いる構成のみに限定されることなく、キャリアを含まない一成分現像剤を用いる現像装置として用いられてもよい。

図５は本発明のもう１つの他の実施形態である現像装置５１の構成を概略的に示す断面図であり、図６は図４に示す現像装置５１に備えられる攪拌供給手段５２の斜視図である。

本実施形態の現像装置５１は、前述の実施形態の現像装置２１に類似するので、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。本実施形態の現像装置５１において注目すべきは、攪拌供給手段５２に、回転軸部材２４を臨む羽根部材２６の端部同士を連接する現像剤保持部５５が設けられることである。

攪拌供給手段５２は、前述の実施形態と同様に、１本の回転軸部材２４を共有して、２つの第１および第２攪拌供給部材５３，５４が設けられる。第１攪拌供給部材５３および第２攪拌供給部材５４は、現像剤保持部５５を含むこと以外は、前述の第１攪拌供給部材２７および第２攪拌供給部材２８と同様に構成される。

現像剤保持部５５は、回転軸部材２４を臨む羽根部材２６の端部同士を連接するように設けられる。本実施形態では、回転軸部材２４を臨む羽根部材２６の端部同士が連接される部分と連接されない部分とが、回転軸線２４ａ方向に垂直な断面から見て交互に配置されるように現像剤保持部５５が形成される。また現像剤保持部５５は、第１および第２攪拌供給部材５３，５４の一方の端部からもう一方の端部まで連通して設けられる。

前述の実施形態の現像装置２１では、回転軸部材２４の回転速度が遅くなると、回転軸部材２４の回転によって回転する羽根部材２６によって汲上げられる現像剤が攪拌供給手段２３の回転頂部に達する前に落下しやすくなる恐れがある。これに対して、本実施形態の現像装置５１では、上記のような現像剤保持部５５が設けられることによって、羽根部材２６によって汲上げられる現像剤を回転頂部まで保持し、その後落下させることができるので、回転軸部材２４の回転速度が遅い場合でも、重力を利用して現像剤を充分に混合および攪拌することができる。

したがって、上記のような現像剤保持部５５が形成される攪拌供給手段５２は、たとえば現像剤として一成分現像剤を用いる場合などの攪拌供給手段の回転速度が比較的遅い４０〜１００ｒｐｍの現像装置に備えられるとき、特にその効果を発揮することができる。また、前述の実施形態の現像剤保持部５５が形成されない攪拌供給手段２３は、現像剤として二成分現像剤を用いる場合などの攪拌供給手段の回転速度が比較的速い１５０〜３５０ｒｐｍの現像装置に備えられることが特に好ましい。

図１に示す本発明の現像装置２１および図７に示すパドル式の攪拌供給手段を備える従来の現像装置１を電子写真方式の画像形成装置に搭載し、現像を行った。ここで、現像剤収容容器４中の現像剤量を変化させ、現像ローラへの現像剤の供給が充分に行われているかを観察し評価した。なお、現像剤中のトナー濃度を４．５重量％とし、本発明の現像装置２１および従来の現像装置１に備えられる攪拌供給手段の回転速度を、いずれも１９４ｒｐｍとした。

また、現像装置が常に水平な状態で設置されるとは限らないということを想定し、画像形成装置の設置条件を、現像装置のＦ側（正面側）がＲ側（背面側）に比べて１５ｍｍ高くなるように設置される状態（Ｆ１５ｍｍ）と、現像装置のＦ側（正面側）とＲ側（背面側）とが同じ高さとなるように設置される状態（水平）と、現像装置のＲ側（背面側）がＦ側（正面側）に比べて１５ｍｍ高くなるように設置される状態（Ｒ１５ｍｍ）とで変化させた。評価結果を表１に示す。

表１に示す結果から、従来のパドル式の攪拌供給手段を備える現像装置では、１４００ｇの現像剤が必要であるのに対し、本発明の現像装置では、６５０ｇの現像剤であっても、トナーを充分に現像ローラに供給することができた。すなわち、本発明の現像装置を用いると、少量のトナーであっても、キャリアとトナーとの摩擦帯電およびトナー同士の摩擦帯電を充分に行うことができ、高い攪拌性を得られることが判る。

また従来のパドル式の攪拌供給手段を備える現像装置を用いてトナーホッパから現像剤収容容器に１４００ｇの現像剤を補給し、攪拌してトナーを帯電させる場合、トナーが充分に帯電するまでに５０秒もの時間を要した。一方、本発明の現像装置を用いて６５０ｇの現像剤中のトナーを充分に攪拌し帯電させるのに要した時間は、１２秒程度であった。すなわち、本発明の現像装置を用いると、従来のパドル式の攪拌供給手段を備える現像装置に比べて少量の現像剤でもトナーを帯電させることができるので、トナー補給後、短時間でトナーを帯電させることができ、トナー補給によるスタンバイ状態から復帰するまでに要する時間をより短時間にすることができる。

また、現像ローラに供給されたトナーの帯電性を評価するために、本発明の現像装置２１および従来のパドル式の攪拌供給手段を備える現像装置を用い、１４００ｇの現像剤を含む現像剤収容容器中に２０ｇのトナーを追装し、攪拌手段の回転速度を１９４ｒｐｍとして攪拌し、トナーを帯電させ現像を行った。その後、現像ローラに付着する現像剤中のトナー濃度と、現像剤収容容器内部の現像ローラに近い部分に存在する現像剤中のトナー濃度とを比較した。

本発明の現像装置を用いたとき、現像後の現像ローラに付着する現像剤中のトナー濃度は、現像剤収容容器内部の現像ローラに近い部分に存在する現像剤に含まれるトナー濃度よりも低かった。このことから、本発明の現像装置を用いた場合、トナーが充分に帯電してから現像ローラに供給され画像形成に用いられたことが判る。一方、従来のパドル式の攪拌供給手段を備える現像装置を用いると、現像後の現像ローラに付着する現像剤中のトナー濃度が高く、現像剤収容容器内部の現像ローラに近い部分に存在する現像剤に含まれるトナー濃度はトナーの追装前のトナー濃度と変わらないものであった。これは、トナーが充分に帯電する前に現像ローラに供給されてしまい、帯電量の小さいトナーが感光体ドラムに移動せず、現像ローラ表面に残留したからである。このことから、本発明の現像装置に備えられる攪拌供給手段は、トナーを充分に攪拌し帯電させることができることが判る。

本発明の実施の一形態である現像装置２１の構成を概略的に示す断面図である。図１に示す現像装置２１およびトナーホッパ２２の構成を概略的に示す断面図である。図１に示す現像装置２１の斜視図である。図１に示す現像装置２１に備えられる攪拌供給手段２３の斜視図である。本発明のもう１つの他の実施形態である現像装置５１の構成を概略的に示す断面図である。図４に示す現像装置５１に備えられる攪拌供給手段４２の斜視図である。パドル式の攪拌供給手段５を備える現像装置１の構成を簡略化して示す断面図である。図７に示す現像装置１の斜視図である。

符号の説明

１，２１，５１現像装置
２感光体ドラム
３現像ローラ
４現像剤収容容器
５，２３，５２攪拌供給手段
６現像剤規制部材
７流れ板
８トナー濃度センサ
９現像スリーブ
１０，２４回転軸部材
１０ａ，２４ａ回転軸線
１１，２６羽根部材
１２汲上部材
１３トナー受けローラ
１４トナー補給口
２１現像装置
２２トナーホッパ
２５羽根支持部材
２７，５３第１攪拌供給部材
２８，５４第２攪拌供給部材
２９回転方向
３０切欠部
３１開口部
３２連結部材
３３連結板
３４支持筒
３５固定部材
３６現像剤付着防止部材
３８ホッパ本体
３９ホッパ補給口
４０トナー補給ローラ
４１トナー供給ローラ
４２攪拌羽根部材
４３トナーカートリッジ
５５現像剤保持部

Claims

画像情報に応じた光で露光されることによって静電潜像が形成される像担持体を臨んで回転自在に設けられる現像ローラと、現像剤を収容する現像剤収容容器と、現像剤収容容器に収容される現像剤を攪拌するとともに現像ローラに供給する攪拌供給手段とを含む現像装置において、
攪拌供給手段は、
軸線まわりに回転する回転軸部材と、回転軸部材の前記回転軸線に対して交差するように設けられる複数の羽根支持部材と、羽根支持部材と羽根支持部材との間に、回転軸線方向に延びるように設けられる羽根部材とを含み、
１本の回転軸部材を共有し、連結部材によって連結されて複数設けられ、
羽根部材は、
回転軸部材の回転軸線まわりに、６枚以上が設けられ、
回転軸線を含む仮想平面であって羽根部材が羽根支持部材に装着される装着部位と回転軸線とを結ぶ線分を含む仮想平面に対して傾斜角度を有するように設けられ、
回転軸線方向に対して傾斜角度を有するように設けられ、
羽根支持部材を含む仮想平面に対して面対称になるように設けられることを特徴とする現像装置。
羽根部材は、
攪拌供給手段の回転軸線方向の両端部に位置する羽根部材が、それぞれ攪拌供給手段の端部側において、回転軸部材の回転方向に対して回転軸線から後退角を有するように傾斜して設けられることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
羽根支持部材は、
周縁部に切欠部が形成されることを特徴とする請求項１または２記載の現像装置。
羽根支持部材は、
回転軸線方向の最外側に配置される羽根支持部材を除いて、回転軸部材のまわりに開口部が形成され、回転軸部材まわりの羽根部材と回転軸部材との間に空間が形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の現像装置。
回転軸部材を臨む羽根部材の端部同士を連接する現像剤保持部が設けられることを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
回転軸部材の両端部には、回転軸部材が支持される軸受に対して現像剤が付着することを防止する現像剤付着防止部材が設けられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の現像装置。