JP4322931B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像剤を用いて画像形成を行う複写機、プリンタ、デジタル複合機などの画像形成装置に使用される現像装置に係り、特に２成分現像剤を用いる現像装置に関するものである。

従来、電子写真方式の画像形成装置では、感光体を帯電装置により一様に帯電後、この感光体に例えばレーザ光により静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置によりトナー像として可視像化している。そして、このトナー像を記録用紙に転写後、定着装置により記録用紙に固着している。

現像装置内では、トナーを含む現像剤が循環搬送されており、トナーカートリッジからトナーが適宜補給されている。この補給されるトナー中には、低温定着性を確保するために、熱に対して溶け易いワックス成分が含まれている。

従来の現像装置は、現像剤を搬送する搬送速度が遅く、またトナー中のワックス量も比較的少ないことから、現像剤を搬送する搬送部材にトナーが凝集したり固着したりすることが少なかった。そのため、従来はこれを防止することまでは行われていなかった。

しかし、近年、高速で印字処理を行う画像形成装置が登場し、この高速処理機に対応させるために、低融点ワックスを使用したり、ワックスの添加量を増やしたりする傾向が高まっている。また、高速処理機の場合、現像装置内における現像剤の循環搬送も高速となるため、低融点ワックスを使用したり、ワックスの配合量を多くしたりすると、現像装置内で循環搬送される際に発生する熱によりトナーが凝集し易くなるといった問題があった。また、高熱になると、搬送部材の特定部分にトナーが固着してしまうといった問題もあった。特に、トナー補給口付近は、トナーカートリッジから補給されたトナーで常時充満状態であるため、現像剤同士の摩擦熱や現像剤と搬送部材との摩擦熱が高くなり、トナー凝集やトナー固着が発生し易い状況となっている。

以下、従来の現像装置におけるトナー凝集及びトナー固着について図８及び図９を参照して具体的に説明する。図８及び図９は、従来の現像装置を示す図であり、図８は上蓋が設けられた状態を示す平面図、図９は上蓋を省略した状態を示す平面図である。

図８に示すように、現像装置３００のケース３１０の上面には、トナーを貯留した図示しないトナーカートリッジ（不図示）からトナーを補給するためのトナー補給口３１１が設けられている。

また、図９に示すように、現像装置３００内には、前記トナー補給口３１１に一端部が対峙した第１現像剤搬送経路３０１と、第２現像剤搬送経路３０２とが並設されており、各現像剤搬送路３０１，３０２は、仕切壁３０３によって仕切られている。この仕切壁３０３の両端部とケース３１０との間にはそれぞれ開口部３０４，３０５が設けられており、両現像剤搬送経路３０１，３０２はこれら開口部３０４，３０５によって互いに連通された構造となっている。

また、第１現像剤搬送経路３０１には第１搬送スクリュー３０６が配置され、第２現像剤搬送経路３０２には第２搬送スクリュー３０７が配置されており、これら搬送スクリュー３０６，３０７の回転によって、ケース３１０内の現像剤が第１現像剤搬送経路３０１と第２現像剤搬送経路３０２との間を循環搬送されるようになっている。

すなわち、トナー補給口３１１から補給されたトナーは、第１搬送スクリュー３０６により第１現像剤搬送経路３０１内を図８中右方向へ磁性キャリアと混合されつつ搬送され、トナーと磁性キャリアが混合された現像剤は、右端の開口部３０５を通って第２現像剤搬送路３０２に搬送され、今度は第２搬送スクリュー３０７により第２現像剤搬送路３０２内を図８中左方向へ搬送され、左端の開口部３０４を通って再び第１現像剤搬送経路３０１に搬送される。このような搬送経路をたどって現像剤が循環されるようになっている。

ここで、トナー補給口３１１から第１現像剤搬送経路３０１に補給されたトナーは、その直後に位置する開口部３０５を通って第２現像剤搬送経路３０２から搬送されてきた現像剤と合流することになり、この合流部が滞留し易い場所となっている。そのため、特にその手前側であるトナー補給口３１１付近においては、トナーが滞留しやすく、その結果、第１搬送スクリュー３０６にトナーが凝集しやすい状況となっている。

そして、第１搬送スクリュー３０６にトナー凝集が発生すると、その部分に圧力が集中し、トナー凝集が続いた場合には第１搬送スクリュー３０６にトナー固着３０９が発生する。トナー固着３０９が発生すると、第1搬送スクリュー３０６の実質的な搬送能力が低下する。そのため、トナー固着がさらに大きくなって、補給されたトナーがトナー補給口３１１から溢れ出たり、第１搬送スクリュー３０６の回転が停止してしまうといった問題が発生する。

このようなトナー固着の問題は、画像形成装置自体の大きさを大きくしたり、冷却装置を用いたりすれば解消できるが、画像形成装置を小型化することへの市場要望は強く、また冷却装置を設けることはコストアップにつながり、これらによる対応は困難な状況にある。

そこで、このようなトナー固着を解消する手段として、コイルばねによりトナーの凝集を防止するトナー補給装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に開示されているトナー補給装置は、特許文献１の図８（ａ）に示されているように、一端でトナーホッパユニット（４０Ｙ）の側板（４７）に固定され、コイルばね（８２）に挿入した突起（８１）を、アジテータ（４４）とトナー搬送スクリュー（４２）との間に設け、コイルばね（８２）の下端（８２１）がトナー搬送スクリュー（４２）の搬送羽根（４２２）に接触する状態に保持させている。この状態でトナー搬送スクリュー（４２）が回転を始めると、コイルばね（８２）は搬送羽根（４２２）の回転作用で圧縮され、ある程度圧縮されると、その後弾性力により搬送羽根（４２２）を乗り越えて初期の形状に復元するようになっている。そして、この復元の際にコイルばね（８２）がはじけることで、トナー凝集（７３）を崩すようになっている（［００３２］）。
特開平６−１６７８８０号公報

しかし、上記特許文献１のトナー補給装置は、コイルばね（８２）が復元する際に搬送羽根（４２２）を乗り越えなければならないため、確実に復元させるためには大きなコイルばねを使用する必要がある。そのため、コンパクトな装置とすることができないといった問題があった。また、コイルばね（８２）は突起（８１）に単に挿入されてぶら下がった状態となっているだけであって固定されておらず、コイルばね（８２）の自重のみによってトナー搬送スクリュー（４２）の回転軸と接触している。従って、搬送羽根（４２２）の面傾斜に沿ってコイルばね（８２）全体が簡単に押し上げられてしまう可能性があり、この場合には十分に圧縮される前に元の状態に復元してしまうため、十分なはじき効果が得られず、トナー凝集を確実に崩すことができない可能性があるといった問題があった。

本発明はかかる問題点を解決すべく創案されたもので、その目的は、装置の小型化を妨げることなく、極めて簡単な構成でトナー凝集やトナー固着の発生を確実に防止し得る現像装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の現像装置は、潜像担持体（感光体ドラム）に現像剤を供給する現像剤担持体（現像ローラ）と、この現像剤担持体に向かって現像剤を搬送する現像剤搬送部材とが現像ケース内に設けられた現像装置において、前記現像剤搬送部材に現像剤が固着するのを防止する現像剤固着防止部材が設けられていることを特徴としている。この現像剤固着防止部材は、トナー収納容器（トナーカートリッジ）に収納されているトナーを前記現像ケース内に補給するために当該現像ケースに設けられたトナー補給口の近傍に配置されている。

より具体的に説明すると、前記現像剤搬送部材は、回転軸とこの回転軸の外周部に螺旋状に形成されたフィンとからなる搬送スクリューである。また、前記現像剤固着防止部材は、固定端と自由端とを有する弾性部材からなり、この弾性部材の自由端側が前記フィンに当接または前記フィンと回転軸とに当接するように配置されている。

ここで、前記現像剤固着防止部材は、線材の中央部がコイル状に巻回されたねじりコイルばねで形成されており、このねじりコイルばねの巻回部が現像ケースに支持された状態で一端部が前記現像ケースに固定され、他端部が搬送スクリューのフィンに当接またはフィンと回転軸とに当接する自由端となっている。また、前記現像剤固着防止部材は、短冊状の板ばねで形成されており、この板ばねの一端部が現像ケースに固定され、他端部が搬送スクリューのフィンに当接またはフィンと回転軸とに当接する自由端となっている。

このような形状及び構造とすることで、ねじりコイルばねまたは板ばねの自由端は、搬送スクリューの回転に伴うフィンの回転（見た目上の螺旋回転）によって、フィンに押し込まれるようにしてトナー搬送方向下流側に押し曲げられていくように移動する。このとき、自由端の中程が回転軸に当接している場合には、回転軸の表面に沿って移動することで、回転軸の表面に付着した現像剤を削り落とすように作用する。また、自由端は、トナー搬送方向下流側に向かって大きく弧を描くように動くため、現像剤を切りほぐすように作用する。そして、自由端側が十分に弾性変形してフィンを乗り越えると、その弾発力によってねじりコイルばねまたは板ばねが瞬時に形状復元し、自由端がトナー搬送方向上流側に瞬時に移動して、上流側のフィンに再び当接することになる。そして、このときの自由端のトナー搬送方向上流側への瞬時の移動によって、トナーを弾き飛ばすように、すなわちトナーを粉砕（攪拌）するように作用する。これにより、トナー凝集が始まりかけても、そのトナー凝集を瞬時に粉砕することが可能となり、ひいては、トナー固着まで進行することを確実に防止することができる。

上記構成では、自由端がフィンを乗り越えることを前提としているが、必ずしも乗り越えるまで弾性変形させなくてもよい。例えば、ねじりコイルばねまたは板ばねの自由端が対向する位置の搬送スクリューのフィンの一部に切欠き部を形成しておいてもよい。この切欠き部は、回転軸まで達する深さの切欠きとしておくのがよい。これにより、搬送スクリューの回転によるフィンの回転（見た目上の螺旋回転）に伴って弾性変形されたねじりコイルばねまたは板ばねの自由端は、フィンを乗り越える前に、この切欠き部を通って元の形状に弾性復帰することになる。この場合、ねじりコイルばねまたは板ばねの変形量は、フィンを乗り越える場合よりも少なくなるが、トナーを弾き飛ばして粉砕することに関しては、この程度の変形量で十分に効果が得られるものである。また、切欠き部を設けることで、ねじりコイルばねまたは板ばねの無理な（過度な）変形を防止できるので、部品自体の耐久性も向上させることができる。

また、上記構成において、現像剤固着防止部材は、非磁性部材によって形成されている。現像剤固着防止部材を非磁性部材で形成することで、現像剤の搬送に悪影響を及ぼすことなく、トナー凝集を防止することができる。また、現像剤固着防止部材が金属または樹脂により形成されている。このように、適度な剛性力を有し、加工もし易い材料を用いることで、現像剤固着防止部材を容易に形成することができる。

なお、本発明では、現像剤固着防止部材を現像ケースに設けられたトナー補給口の近傍に配置する構成としているが、トナー補給口の近傍だけでなく、現像剤搬送部材に沿って複数箇所に配置してもよい。

本発明の現像装置は、上記のように構成したので、装置の小型化を妨げることなく、かつ、極めて簡単な構成で、現像剤搬送部材にトナー凝集やトナー固着が発生することを確実に防止することができる。これにより、高速処理機の画像形成装置における現像装置の長寿命化を図ることができる。

以下、本発明の現像装置を搭載した画像形成装置の一実施の形態について、図面を参照して説明する。

−画像形成装置全体の説明−
図１は、本実施形態に係わるカラー画像形成装置としてのデジタルカラー複写機（以降、単に複写機と称する）１の構成を示す概略断面図である。この複写機１は、両面自動原稿送り装置（ＲＡＤＦ:Reversing Automatic Document Feeder）１１２、画像読み取り部１１０、及び画像形成部２１０を備えた構成となっている。

複写機１本体の上面には、原稿台１１１及び後述する操作パネルが設けられている。また、両面自動原稿送り装置１１２は、原稿台１１１の上面側に、該原稿台１１１に対して開閉可能な状態で支持されている。

両面自動原稿送り装置１１２は、まず、原稿の一方の面が原稿台１１１の所定位置において画像読み取り部１１０に対向するように原稿を搬送する。そして、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の所定位置において画像読み取り部１１０に対向するように、原稿が裏返されて原稿台１１１に向かって搬送されるようになっている。そして、両面自動原稿送り装置１１２は、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。以上のような原稿の搬送及び表裏反転の動作は、複写機１全体の動作に関連して制御される。

画像読み取り部１１０は、両面自動原稿送り装置１１２によって原稿台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の下方に配置されている。この画像読み取り部１１０は、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とを有している。

原稿走査体１１３，１１４は、第１の走査ユニット１１３と第２の走査ユニット１１４とから構成されている。第１の走査ユニット１１３は、原稿画像表面を露光する露光ランプと、原稿からの反射光像を所定の方向に反射する第１ミラーとを有している。そして、この第１の走査ユニット１１３は、原稿台１１１の下面に対して一定の距離を保ちながら、所定の走査速度で平行に往復移動するように制御される。

第２の走査ユニット１１４は、第１の走査ユニット１１３の第１ミラーによって反射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反射する第２及び第３ミラーを有している。この第２の走査ユニット１１４は、第１の走査ユニット１１３と一定の速度関係を保って平行に往復移動するように制御される。

光学レンズ１１５は、第２の走査ユニット１１４における第３ミラーによって反射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上に結像させるものである。この光学レンズ１１５は、例えば複数のレンズ群によって構成される。

ＣＣＤラインセンサ１１６は、結像された光像を光電変換して電気信号として出力するものである。このＣＣＤラインセンサ１１６は、例えば、白黒画像あるい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によって構成される。このＣＣＤラインセンサ１１６によって電気信号に変換された原稿画像情報は、さらに画像処理部（図示せず）に転送されて所定の画像データ処理が施される。

次に、画像形成部２１０の構成、及び画像形成部２１０に係わる各部の構成について説明する。

画像形成部２１０の下方には、用紙トレイ内に積層収容されている用紙（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２１１が設けられている。そして、１枚ずつ分離供給された用紙Ｐは、画像形成部２１０の手前に配置された一対のレジストローラ２１２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。更に、片面に画像が形成された用紙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に再供給される。

画像形成部２１０の下方には、転写搬送ベルト機構２１３が配置されている。転写搬送ベルト機構２１３は、駆動ローラ２１４と従動ローラ２１５との間に略平行に延びるように張架された転写搬送ベルト２１６に用紙Ｐを静電吸着させて搬送する構成となっている。そして、転写搬送ベルト２１６の下側に近接して、パターン画像検出ユニットが設けられている。

さらに、用紙搬送路における転写搬送ベルト機構２１３の下流側には、用紙Ｐ上に転写形成されたトナー像を用紙Ｐ上に定着させるための定着装置２１７が配置されている。この定着装置２１７における一対の定着ローラ間のニップを通過した用紙Ｐは、搬送方向の切り換えを行う切り換えゲート２１８を経て、排出ローラ２１９によって複写機１本体の外壁に取り付けられている排紙トレイ２２０上に排出される。

切り換えゲート２１８は、定着後の用紙Ｐの搬送経路を、複写機１本体へ用紙Ｐを排出する経路と、画像形成部２１０に向かって用紙Ｐを再供給する経路との間で選択的に切り換えるものである。切り換えゲート２１８によって再び画像形成部２１０に向かって搬送方向が切り換えられた用紙Ｐは、スイッチバック搬送経路２２１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。

また、画像形成部２１０における転写搬送ベルト２１６の上方には、転写搬送ベルト２１６に近接して、第１の画像形成ステーションＰａ、第２の画像形成ステーションＰｂ、第３の画像形成ステーションＰｃ、及び第４の画像形成ステーションＰｄが、用紙搬送経路上流側から順に並設されている。転写搬送ベルト２１６は、駆動ローラ２１４によって、図１において矢印Ｚで示す方向に摩擦駆動され、前述したように給紙機構２１１を通じて給送される用紙Ｐを担持し、用紙Ｐを各画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄへと順次搬送する。

各画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄは、実質的に同一の構成を有している。各画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄは、図１に示す矢印Ｆ方向に回転駆動されるそれぞれの感光体ドラム２２２ａ〜２２２ｄを含んでいる。

各感光体ドラム２２２ａ〜２２２ｄの周辺には、各感光体ドラム２２２ａ〜２２２ｄをそれぞれ一様に帯電する各帯電器２２３ａ〜２２３ｄと、各感光体ドラム２２２ａ〜２２２ｄ上に形成された静電潜像をそれぞれ現像する各現像装置２２４ａ〜２２４ｄと、現像された各感光体ドラム２２２ａ〜２２２ｄ上のトナー像を用紙Ｐに転写する各転写用放電器２２５ａ〜２２５ｄと、各感光体ドラム２２２ａ〜２２２ｄ上に残留するトナーを除去する各クリーニング装置２２６ａ〜２２６ｄとが各感光体ドラム２２２ａ〜２２２ｄの回転方向に沿って順次配置されている。

また、各感光体ドラム２２２ａ〜２２２ｄの上方には、各レーザービームスキャナユニット（露光装置）２２７ａ〜２２７ｄがそれぞれ設けられている。各レーザービームスキャナユニット２２７ａ〜２２７ｄは、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）、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各ポリゴンミラー（偏向装置）２４０ａ〜２４０ｄと、各ポリゴンミラー２４０ａ〜２４０ｄにより偏向されたレーザービームを各感光体ドラム２２２ａ〜２２２ｄ表面に結像させるための各ｆθレンズ２４１ａ〜２４１ｄや各ミラー２４２ａ〜２４２ｄなどから構成されている。

レーザービームスキャナ２２７ａ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２２７ｂ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２２７ｃ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２２７ｄ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。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２２２ａ〜２２２ｄ上に形成される。そして、現像装置２２７ａには黒色のトナーが、現像装置２２７ｂにはシアンのトナーが、現像装置２２７ｃにはマゼンタ色のトナーが、現像装置２２７ｄ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２２２ａ〜２２２ｄ上の静電潜像は、これらの色のトナーにより現像される。これにより、画像形成部２１０にて色変換された原稿画像情報が各色のトナー像として再現される。

また、第１の画像形成ステーションＰａと給紙機構２１１との間には用紙吸着用帯電器２２８が設けられている。この吸着用帯電器２２８は、転写搬送ベルト２１６の表面を帯電させるものである。この吸着用帯電器２２８による帯電によって、給紙機構２１１から供給された用紙Ｐは、転写搬送ベルト２１６上に確実に吸着された状態で第１の画像形成ステーションＰａから第４の画像形成ステーションＰｄの間をずれることなく搬送されることになる。

一方、第４の画像形成ステーションＰｄと定着装置２１７との間の領域で、駆動ローラ２１４のほぼ真上にあたる領域には、除電器２２９が設けられている。この除電器２２９には、搬送ベルト２１６に静電吸着されている用紙Ｐを転写搬送ベルト２１６から分離するための交流電流が印加されている。

上記構成のデジタルカラー複写機においては、用紙Ｐとしてカットシート状の紙が使用される。この用紙Ｐは、給紙カセットから送り出されて給紙機構２１１の給紙搬送路のガイド内に供給されると、その用紙Ｐの先端部分がセンサー（図示せず）にて検知され、このセンサー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２１２により一旦停止される。そして、用紙Ｐは、各画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄとタイミングをとって図１の矢印Ｚ方向に回転している転写搬送ベルト２１６上に送られる。このとき転写搬送ベルト２１６には、前述したように吸着用帯電器２２８により所定の帯電が施されるので、用紙Ｐは、各画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄを通過する間、静電吸着力によって安定して搬送される。

各画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄにおいては、各色のトナー像がそれぞれ形成され、転写搬送ベルト２１６により静電吸着されて搬送される用紙Ｐの面上で、各色のトナー像が互いに重ね合わされるように転写される。第４の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、用紙Ｐは、その先端部分から順次、除電用放電器により転写搬送ベルト２１６上から剥離され、定着装置２１７へと導かれる。最後に、トナー画像が定着された用紙Ｐは、用紙排出口（図示せず）から排紙トレイ２２０上へと排出される。

なお、以上で示した構成では、レーザービームスキャナユニット２２７ａ〜２２７ｄによって、レーザービームを走査して露光することにより、各感光体ドラム２２２ａ〜２２２ｄへの光書き込みが行われるようになっている。これに対して、レーザービームスキャナユニットの代わりに、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ユニット）を用いた構成としてもよい。ＬＥＤヘッドは、レーザービームスキャナユニットに比べ、サイズも小さく、また可動部分がないので静粛性に優れている。よって、複数個の光書き込みユニットを必要とするタンデム方式のデジタルカラー複写機などの画像形成装置では、ＬＥＤヘッドを好適に用いることができる。

−現像装置の基本構成の説明−
図２は、各現像装置２２４ａ〜２２４ｄを概略的に示す側面図である。また、図３は、図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。なお、各現像装置２２４ａ〜２２４ｄの構成は同じであるので、ここでは、各現像装置を区別することなく、符号２２４として説明する。また、これに対向する感光体ドラム２２２ａ〜２２２ｄも区別することなく、符号２２２として説明する。

各現像装置２２４は、磁性キャリアとトナーを混合した２成分現像剤を現像ケース（以下単に「ケース」という。）１０内に収容し、現像剤中のトナーを複写機１の各感光体ドラム２２２に供給して、感光体ドラム２２２表面の静電潜像を現像し、感光体ドラム２２２表面にトナー像を形成するものである。

この現像装置２２４は、そのケース１０の底に配置された第１搬送スクリュー１１及び第２搬送スクリュー１２を回転させて、現像剤を攪拌し、この攪拌により磁性キャリアとトナーを摩擦帯電して、磁性キャリアとトナーに電荷を付与する。

現像ローラ１４は、棒状の多極着磁のマグネット１４ｂを固定し、多極着磁のマグネット１４ｂ周りに非磁性体（アルミニウム合金やステンレス鋼等）からなる円筒体のスリーブ１４ａを回転自在に支持したものであり、スリーブ１４ａを回転しつつ、マグネット１４ｂの磁力により現像剤をスリーブ１４ａ外周に吸着して担持する。

スリーブ１４ａの回転に伴い、層厚規制部材１５によりスリーブ１４ａ外周の現像剤の層厚が規制されてから、スリーブ１４ａ外周の現像剤層が該スリーブ１４ａと感光体ドラム２２２間の現像領域Ｄへと搬送される。

スリーブ１４ａ外周の現像剤層のトナーは、第１及び第２搬送スクリュー１１，１２の攪拌により感光体ドラム２２２表面の静電潜像とは逆極性に摩擦帯電されている。このため、スリーブ１４ａ外周の現像剤層が該スリーブ１４ａと感光体ドラム２２２間の現像領域Ｄに達したときに、現像剤層のトナーが感光体ドラム２２２表面の静電潜像に付着することで、静電潜像がトナー像となる。

一方、現像装置２２４のケース１０の底部には、ケース１０の蓋部に形成されたトナー補給口２６に一端部が対峙した第１現像剤搬送経路２１と、第２現像剤搬送経路２２とが並設されており、各現像剤搬送経路２１，２２は、仕切壁２３によって仕切られている。この仕切壁２３の両端部とケース１０との間にはそれぞれ開口部２４，２５が設けられており、両現像剤搬送経路２１，２２はこれら開口部２４，２５によって互いに連通された構造となっている。

そして、この第１現像剤搬送経路２１に上記の第１搬送スクリュー１１が配置され、第２現像剤搬送経路２２に上記の第２搬送スクリュー１２が配置されている。さらに、第１搬送スクリュー１１の回転軸１１ｂに固定された駆動ギア２８ａと、第２搬送スクリュー１２の回転軸１２ｂに固定された駆動ギア２８ｂとが、ケース１０の外部で噛合されている。また、第２現像剤経路２２の近傍には、第２搬送スクリュー１２と平行に現像ローラ１４が配置されている。

第１搬送スクリュー１１の回転軸１１ｂ及び第２搬送スクリュー１２の回転軸１２ｂには、それぞれ同方向に旋回する螺旋状のフィン１１ａ，１２ａが形成されており、このフィン１１ａ，１２ａの回転（見た目上の螺旋回転）によって、現像剤が搬送されるようになっている。この場合、駆動ギア２８ａ，２８ｂの噛合によって第１搬送スクリュー１１と第２搬送スクリュー１２とは逆回転するようになっており、このような回転方向の違いによって、第１搬送スクリュー１１の回転による現像剤の搬送方向Ｘ１と、第２搬送スクリュー１２の回転による現像剤の搬送方向Ｘ２とが互いに逆方向となるようになっている。

すなわち、トナー補給口２６から補給されたトナーは、第１搬送スクリュー１１により第１現像剤搬送経路２１内を図３中右方向（搬送方向Ｘ１）へ磁性キャリアと混合されつつ搬送され、トナーと磁性キャリアが混合された現像剤は、右端の開口部２４を通って第２現像剤搬送路２２に搬送され、今度は第２搬送スクリュー１２により第２現像剤搬送経路２２内を図３中左方向（搬送方向Ｘ２）へ搬送され、左端の開口部２５を通って再び第１現像剤搬送経路２１に搬送される。このような搬送経路をたどって現像剤が循環されるようになっている。

そして、現像剤は、循環搬送途中で、第２現像剤搬送経路２２の近傍に配置された現像ローラ１４の外周面に付着して、現像ローラ１４と感光体ドラム２２２との間の現像領域Ｄへ搬送され、その搬送トナーによって感光体ドラム２２２上の静電潜像が現像されることになる。

また、このように静電潜像の現像を繰り返した結果、現像剤のトナーが消費され、現像剤のトナー濃度が低下したときには、トナーをトナーカートリッジ２７からトナー補給口２６を通じてケース１０内に補給する。このトナーは、第１現像剤搬送経路２１内において、循環されている現像剤に混入される。これにより、現像剤のトナー濃度が元に戻される。

ここで、トナー補給口２６から第１現像剤搬送経路２１に補給されたトナーは、その直後に位置する開口部２５を通って第２現像剤搬送経路２２から搬送されてきた現像剤と合流することになり、この合流部が滞留し易い場所となっている。そのため、特にその手前側であるトナー補給口２６付近においては、トナーが滞留しやすく、その結果、第１搬送スクリュー２１の端部（トナー補給口２６に対向する付近）にトナーが凝集しやすい状況となっている。

そこで、本発明では、図３に示すように、このトナー補給口２６近傍の第１搬送スクリュー１１に、現像剤が固着するのを防止する現像剤固着防止部材７０を設けた構成としている。以下、この現像剤固着防止部材７０の構成について、具体的に説明する。

−現像剤固着防止部材の構成の説明−
図４は、図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図５は、図３に示す現像剤固着防止部材７０の部分を拡大して示す平面図である。以下、図３ないし図５を参照して、現像剤固着防止部材７０の一実施例（実施例１）を説明する。

本実施例１では、図３に示すように、第１搬送スクリュー１１の左端側のケース１０に、現像剤固着防止部材７０を収納する収納部１０ａが形成されており、この収納部１０ａ内に、現像剤固着防止部材７０を支持固定するための支持板８１が設けられている。この支持板８１は、ケース１０の外側面から水平に延設されており、その上面側に、現像剤固着防止部材７０を支持するための円筒状の支持突起部８２が形成されている。

一方、現像剤固着防止部７０は、本実施例１では、線材の中央部がコイル状に巻回されたねじりコイルばね７０Ａで形成されている。このねじりコイルばね７０Ａの形成材料としては、例えば、ステンレス鋼、リン青銅、ベリリウム銅、アルミニウムなどの非磁性体材料を用いることができる。

このねじりコイルばね７０Ａの巻回部７１を支持板８１の支持突起部８２に上方から嵌合し、支持突起部８２の上部に抜け止め用の部材８４を装着することで、ねじりコイルばね７０Ａが支持板８１から抜けないように取り付けられている。そして、このように支持板８１に取り付けられた状態で、ねじりコイルばね７０Ａの一方の腕部７２が支持板８１に固定され、他方の腕部７３が第１搬送スクリュー１１のフィン１１ａと回転軸１１ｂとに当接するように延設されている。一方の腕部７２の固定は、支持板８１に形成された一対の小突起８３ａ，８３ａの間に腕部７２を挟み込むようにして固定すればよい。ただし、このような固定構造に限るものではない。

このような構造において、ねじりコイルばね７０Ａは、図４に示すようにほぼ水平に配置されており、自由端である他方の腕部７３は、この水平面内で、かつ、第１搬送スクリュー１１の軸芯方向（図４中紙面に垂直な方向）に沿って往復移動可能な構造となっている。

一方、このように配置されたねじりコイルばね７０Ａに対向する位置の第１搬送スクリュー１１のフィン１１ａの一部に、所定幅の切欠き部１１ａ１が形成されている。すなわち、この切欠き部１１ａ１の形成位置は、ねじりコイルばね７０Ａの回動中心となる支持突起部８２よりも若干搬送方向Ｘ１下流側（図４では右側）の位置に形成されている。この形成位置は、ねじりコイルばね７０Ａをどの程度弾性変形させたときに元の形状に復帰させるのかによって若干異なってくる。なお、この切欠き部１１ａ１の深さは、図４に示すように、回転軸１１ｂまで達するように形成されている。

次に、上記のような形状及び構造としたねじりコイルばね７０Ａの動作及び作用について、図５を参照して説明する。

初期状態では、図５（ａ）に示すように、ねじりコイルばね７０Ａは、その両腕部７２，７３をもっとも広げた状態で配置されており、自由端である腕部７３は、巻回部７１が広がろうとする付勢力により、第１搬送スクリュー１１のフィン１１ａと回転軸１１ｂとに圧接（当接）されている。また、腕部７３が当接している位置のフィン１１ａからほぼ１回転先に切欠き部１１ａ１が位置している。

この図５（ａ）に示す状態において、第１搬送スクリュー１１が図４中左方向（反時計方向）Ｙに回転すると、ねじりコイルばね７０Ａの腕部７３は、第１搬送スクリュー１１の回転に伴うフィン１１ａの回転（見た目上の螺旋回転）によって、フィン１１ａの外周端部に接触した状態で、フィン１１ａに押し込まれるようにして、搬送方向Ｘ１下流側に押し曲げられていくように移動する。すなわち、巻回部７１を巻き締めするように移動する。この押し込まれていく過程を図５（ｂ），（ｃ）に示す。

このとき、腕部７３の中程が第１搬送スクリュー１１の回転軸１１ｂに当接し、回転軸１１ｂの表面に沿って移動することで、回転軸１１ａの表面に付着した現像剤を削り落とすように作用する。また、腕部７３は、搬送方向Ｘ１下流側に向かって大きく弧を描くように動くため、現像剤を切りほぐすように作用する。

そして、図５（ｄ）に示すように、フィン１１ａがほぼ１回転して、切欠き部１１ａ１が元の位置近くまで戻ってくると、フィン１１ａの外周端部に接触していた腕部７３が、この切欠き部１１ａ１に嵌まり込むことによってフィン１１ａから外れる寸前の状態となる。このとき、腕部７３は最も押し曲げられた状態となっており、巻回部７１には十分な巻き締め力が蓄えられた状態となっている。

そして、この状態からフィン１１ａがさらに回転すると、図５（ｅ）に示すように、腕部７３ａとフィン１１ａとの係合が解除され、その瞬間、腕部７３は、巻回部７１に蓄えられた巻き締め力による弾反力によって瞬時に形状復元する。すなわち、腕部７３ａが搬送方向Ｘ１上流側に瞬時に移動して、上流側のフィン１１ａに再び当接することになる。図５（ｅ）では、腕部７３がフィン１１ａから外れる直前の状態を破線で示し、弾性復元した状態を実線で示している。

そして、このときの腕部７３の搬送方向Ｘ１上流側への瞬時の移動によって、その周辺の現像剤を弾き飛ばすように、すなわち現像剤を粉砕（攪拌）するように作用する。これにより、トナー凝集が始まりかけても、そのトナー凝集を瞬時に粉砕することが可能となり、ひいては、トナー固着まで進行することを確実に防止することができる。ねじりコイルばね７０Ａは、第１搬送スクリュー１１が回転している間中、第１搬送スクリュー１１が１回転するたびに上記の動作（図５（ａ）→（ｅ）に示す動作）を繰り返すことになる。

なお、上記実施例１では、腕部７３が切欠き部１１ａ１を通過することで、瞬時に形状復元するようにしているが、この切欠き部１１ａ１は必ずしも必要ではない。切欠き部１１ａ１が無かった場合でも、腕部７３の先端部がフィン１１ａの外周端部を乗り越えることによって、腕部７３の搬送方向Ｘ１上流側への瞬時の移動が可能である。ただし、この場合には、腕部７３がフィン１１ａの外周端部を乗り越える直前で、腕部７３ａと第１搬送スクリュー１１の回転軸１１ｂとが一時的に離れることになるので、動作の安定性を考慮すると、切欠き部１１ａ１は設けておいた方がよい。

ここで、ねじりコイルばね７０Ａの直径は、０．１ｍｍ〜２．０ｍｍが好ましい。これは、ねじりコイルばね７０Ａの直径を０．１ｍｍ未満とするとトナーの凝集を十分に防止できないおそれがあり、２．０ｍｍより大きくすると、フィン１１ａを傷つけるおそれがあるからである。以上で、ねじりコイルばね７０Ａの動作及び作用の説明を終了する。

図６は、現像剤固着防止部材７０の他の実施例（実施例２）を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は、同図（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

本実施例２では、現像剤固着防止部材７０は、短冊状の板ばね７０Ｂで形成されている。そして、この板ばね７０Ｂの基端部７６がケース１０の内側面に固定され、先端部７７側の背面７７ａが第１搬送スクリュー１１のフィン１１ａに当接し、先端部７７側の下方の側縁７７ｂが回転軸１１ｂに当接するように配置されている。このような板ばね７０Ｂの形成材料としては、例えば、ステンレス鋼、リン青銅、ベリリウム銅、アルミニウム、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）、アミラド繊維強化プラスチック（ＡＦＲＰ）などの非磁性体材料を用いることができる。また、フィン１１ａには、上記実施例１と同様に、板ばね７０Ｂが当接している位置のフィン１１ａからほぼ１回転先に切欠き部１１ａ１が形成されている。

このような構造において、板ばね７０Ｂは、図６（ｂ）に示すようにほぼ水平に配置されており、自由端である先端部７７側は、この水平面内で、かつ、第１搬送スクリュー１１の軸芯方向に沿って湾曲動作が可能な構造となっている。

次に、上記のような形状及び構造とした板ばね７０Ｂの動作及び作用について、図７を参照して説明する。

初期状態では、図７（ａ）に示すように、板ばね７０Ｂは、回転軸１１ｂに向かってほぼまっすぐに延びた状態となっており、第１搬送スクリュー１１のフィン１１ａと回転軸１１ｂとに当接されている。また、板ばね７０Ｂが当接している位置のフィン１１ａからほぼ１回転先に切欠き部１１ａ１が位置している。

この図７（ａ）に示す状態において、第１搬送スクリュー１１が図４中左方向Ｙに回転すると、板ばね７０Ｂは、第１搬送スクリュー１１の回転に伴うフィンの回転（見た目上の螺旋回転）によって、フィン１１ａの外周端部に接触した状態でフィン１１ａに押し込まれるようにして、搬送方向Ｘ１下流側に押し曲げられていくように移動する。この押し込まれていく過程を図７（ｂ），（ｃ）に示す。

このとき、板ばね７０Ｂの側縁７７ｂの中程が第１搬送スクリュー１１の回転軸１１ｂに当接し、回転軸１１ｂの表面に沿って移動することで、回転軸１１ａの表面に付着した現像剤を削り落とすように作用する。また、板ばね７０Ｂは、搬送方向Ｘ１下流側に向かって大きく弧を描くように動くため、現像剤を掻きほぐすように作用する。

そして、図７（ｄ）に示すように、フィン１１ａがほぼ１回転して、切欠き部１１ａ１が元の位置近くまで戻ってくると、フィン１１ａの外周端部に接触していた板ばね７０Ｂの先端部７７側が、この切欠き部１１ａ１に嵌まり込むことによってフィン１１ａから外れる寸前の状態となる。このとき、板ばね７０Ｂは最も押し曲げられた状態となっており、弾性反発力が十分に蓄えられた状態となっている。

そして、この状態からフィン１１ａがさらに回転すると、図７（ｅ）に示すように、板ばね７０Ｂの先端部７７側とフィン１１ａとの係合が解除され、その瞬間、板ばね７０Ｂは、蓄えられた弾性反発力によって瞬時に形状復元する。すなわち、湾曲していた先端部７７側が搬送方向Ｘ１上流側に瞬時に移動して、上流側のフィン１１ａに再び当接することになる。図７（ｅ）では、板ばね７０Ｂがフィン１１ａから外れる直前の状態を破線で示し、弾性復元した状態を実線で示している。

そして、このときの板ばね７０Ｂの搬送方向Ｘ１上流側への瞬時の移動によって、その周辺の現像剤を弾き飛ばすように、すなわち現像剤を粉砕（攪拌）するように作用する。これにより、トナー凝集が始まりかけても、そのトナー凝集を瞬時に粉砕することが可能となり、ひいては、トナー固着まで進行することを確実に防止することができる。板ばね７０Ｂは、第１搬送スクリュー１１が回転している間中、第１搬送スクリュー１１が１回転するたびに上記の動作（図７（ａ）→（ｅ）に示す動作）を繰り返すことになる。

なお、上記実施例２では、板ばね７０Ｂの先端部７７側が切欠き部１１ａ１を通過することで、瞬時に形状復元するようにしているが、この切欠き部１１ａ１は必ずしも必要ではない。切欠き部１１ａ１が無かった場合でも、板ばね７０Ｂの先端部７７がフィン１１ａの外周端部を乗り越えることによって、先端部７７の搬送方向Ｘ１上流側への瞬時の移動が可能である。ただし、この場合には、先端部７７がフィン１１ａの外周端部を乗り越える直前で、板ばね７０Ｂの側縁７７ｂと第１搬送スクリュー１１の回転軸１１ｂとが一時的に離れることになるので、動作の安定性を考慮すると、切欠き部１１ａ１は設けておいた方がよい。

なお、上記実施形態では、現像剤固着防止部材７０をトナー補給口２６近傍の第１現像剤搬送経路２１に設けた構成として説明しているが、現像剤の搬送により熱が発生し、トナーが凝集し易い第１現像剤搬送経路２１及び第２現像剤搬送経路２２の他の箇所に設けてもよく、また、複数箇所に設けてもよい。

また、上記実施形態では、本願発明の現像装置を、磁性キャリアとトナーとからなる２成分現像剤を使用する画像形成装置に適用した場合について説明しているが、トナーのみからなる１成分現像剤を使用する画像形成装置にも適用可能である。つまり、１成分現像剤を使用する画像形成装置においても、上記実施形態と同様に、現像剤を現像剤搬送部材により搬送する場合があり、この現像剤搬送部材にトナーが凝集及び固着しないように本発明に係る現像剤固着防止部材７０を設けることができる。

本発明に係わる画像形成装置としてのデジタルカラー複写機の構成を示す概略断面図である。 現像装置を概略的に示す側面図である。 図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 （ａ）〜（ｅ）は、現像剤固着防止部材の実施例１であるねじりコイルばねの動作の過程を示す説明図である。 現像剤固着防止部材の実施例２である板ばねを示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は、同図（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 （ａ）〜（ｅ）は、現像剤固着防止部材の実施例２である板ばねの動作の過程を示す説明図である。 従来の現像装置において、上蓋が設けられた状態を示す平面図である。 従来の現像装置において、上蓋を省略した状態を示す平面図である。

符号の説明

１ 複写機（画像形成装置）
１０ ケース（現像ケース）
１０ａ 収納部
１１ 第１搬送スクリュー
１２ 第２搬送スクリュー
１１ａ，１２ａ フィン
１１ｂ，１２ｂ 回転軸
１１ａ１ 切欠き部
１４ 現像ローラ
１５ 層厚規制部材
２１ 第１現像剤搬送経路
２２ 第２現像剤搬送経路
２３ 仕切壁
２４，２５ 開口部
２６ トナー補給口
２７ トナーカートリッジ
７０ 現像剤固着防止部材
７０Ａ ねじりコイルばね
７０Ｂ 板ばね
７１ 巻回部
７２，７３ 腕部
６ 基端部
７７ 先端部
７７ａ 背面
７７ｂ 側縁
８１ 支持板
８２ 支持突起部
８３ａ，８３ｂ 小突起
１１０ 画像読取り部
２１０ 画像形成部
２２２ａ〜２２２ｄ，２２２ 感光体ドラム
２２４ａ〜２２４ｄ，２２４ 現像装置
２２７ａ〜２２７ｄ レーザビームスキャナユニット（露光装置）
Ｐａ〜Ｐｄ 画像形成ステーション

Claims (5)

1. 潜像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体と、この現像剤担持体に向かって現像剤を搬送する現像剤搬送部材とが現像ケース内に設けられた現像装置において、
   前記現像剤搬送部材に現像剤が固着するのを防止する現像剤固着防止部材が設けられており、
   前記現像剤搬送部材は、回転軸とこの回転軸の外周部に螺旋状に形成されたフィンとからなり、
   前記現像剤固着防止部材は、固定端と自由端とを有する弾性部材からなり、前記現像剤固着防止部材の自由端側が前記フィンに当接または前記フィンと回転軸とに当接しており、
   前記現像剤固着防止部材は、線材の中央部がコイル状に巻回されたねじりコイルばねで形成されており、このねじりコイルばねの巻回部が現像ケースに支持された状態で一端部が前記現像ケースに固定され、他端部が前記自由端とされていることを特徴とする現像装置。
2. 前記現像剤固着防止部材の自由端が対向する前記現像材搬送部材のフィンの一部に切欠き部が形成されており、前記現像剤搬送部材の回転による前記フィンの回転に伴って弾性変形された前記現像剤固着防止部材の自由端が、前記切欠き部を介して弾性復帰することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記現像剤固着防止部材が非磁性部材によって形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の現像装置。
4. 前記現像剤固着防止部材が金属または樹脂により形成されていることを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の現像装置を備えた画像形成装置。

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