JP4326730B2 - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置およびこれに用いられる現像装置に関するものであり、詳しくは現像装置内の現像剤を攪拌搬送する現像剤攪拌搬送部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、現像装置内の現像剤を攪拌しながら現像剤担持体に供給するよう搬送する現像剤攪拌搬送部材として、回転軸の周りに螺旋状羽根を有するスクリュウが広く用いられている。なかでも、現像剤担持体近傍に配置される現像剤担持体側スクリュウと、現像剤担持体より離間したトナー補給口近傍に配置されるトナー補給側スクリュウとを備え、該２本のスクリュウにより現像剤を攪拌しながら循環搬送して現像剤担持体に供給するダブルスクリュウ方式は、攪拌性に優れ、かつ、横方向の搬送性にも優れている。このため、二成分現像剤を用いた現像装置における、トナー濃度制御に適している。
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、上記スクリュウは、横方向の搬送性が優れているが、現像剤担持体へ向かう縦方向の搬送性に劣る。このため、現像剤担持体上のトナーが大量消費された場合には、現像剤担持体に供給される現像剤のトナー濃度が追いつかず、スクリュウのピッチで濃度ムラが発生してしまうという問題があった。また、画像形成装置の高速化に対応し、現像剤担持体へ供給する現像剤の搬送速度を大きくすることも望まれる。そこで、本出願人は、先に、特願平１２−９７５１３号にて、現像剤担持体側スクリュウのスパイラル条数を、トナー補給側スクリュウのスパイラル条数より多くする現像装置がを提案した。この現像装置によれば、横方向の搬送性に加え、縦方向の搬送性もよくなり、スクリュウのピッチによる濃度ムラを目立たなくすることができる。また、現像剤担持体側での現像剤搬送速度を大きくすることができるので、画像形成装置の高速化にも対応することができる。
【０００４】
ところが、上記現像装置においては、現像剤担持体側スクリュウの下流端で、搬送されてきた現像剤がトナー補給側にうまく搬送されず現像ユニットの横側面にぶつかり、そこで滞留してしまうという現象が発生した。これは、現像剤担持体側スクリュウのスパイラル条数が、トナー補給側スクリュウのスパイラル条数より多いので、現像剤担持体側スクリュウによる現像剤搬送速度がトナー補給側スクリュウによる現像剤搬送速度より大きくなる。現像剤担持体側スクリュウの下流端部において、現像剤搬送速度の差が大きすぎると、現像ローラ側からトナー補給側にうまく搬送され難くなり、上記現像剤の滞留が発生する。滞留した現像剤は、螺旋状羽根部の腹に乗り、その一部が現像剤担持体に担持され、現像に用いられる。さらに、現像領域通過後に再び現像装置内に戻ってきて滞留する。このように、現像ローラ側スクリュウの下流端部では、現像剤は何回も現像剤担持体とスクリュウとの間を滞留した現像剤が往復することになり、新しいトナー濃度が高い現像剤が供給されない。そこで、下流端部の画像濃度が薄くなってしまう。
【０００５】
現像剤搬送方向の下流領域の現像剤滞留を防止するために、実用新案登録第３０７０４１４号では、現像剤攪拌搬送スクリュウの下流側端部に径方向外側に延びるパドルフィンを設け、パドルフィンにより滞留した現像剤を掻きだす現像装置が提案されている。しかしながら、この現像装置では、パドルフィンを新た設ける必要があり、構成が複雑になってしまう。
【０００６】
また、上記端部濃度低下は、現像剤のトナー濃度を１２ｗｔ％以上と高くしてやれば、目立たなくなることが実験的に確認されている。しかしながら、トナー濃度を高くすると、トナー飛散が起こり易く、トナー濃度は、３〜１１ｗｔ％の範囲に制御することが望まれる。
【０００７】
なお、このような現像剤担持体側スクリュウの下流端における現像剤の滞留は、二成分現像剤を用いたときのみならず、一成分現像剤を用いた場合にも発生する。一成分現像剤を用いた場合は、適当な帯電量を有する新たな現像剤が供給されないため、画像上端部濃度むらが発生する。
【０００８】
本発明は、上記背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、現像剤の攪拌搬送性が優れるダブルスクリュウ方式において、現像剤担持体側スクリュウの現像剤搬送方向下流端部での現像剤滞留を低減し、端部画像濃度低下を防止できる簡単な構成の現像装置及び画像形成装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、現像剤を担持する現像剤担持体と、現像剤を貯留する現像剤貯留部と、該現像剤貯留部内の現像剤担持体近傍に配置される第１のスクリュウと、現像剤担持体より離間した位置に配置される第２のスクリュウとを備え、該第１のスクリュウと第２のスクリュウとにより現像剤貯留部の現像剤を攪拌しながら循環搬送して現像剤担持体に供給する現像装置において、上記第１のスクリュウの螺旋状羽根の条数が、上記第２のスクリュウの螺旋状羽根の条数より多く、かつ、該第１のスクリュウの２以上の螺旋状羽根の外径が、該第１のスクリュウの現像剤搬送方向の途中における互いに異なる箇所から該現像剤搬送方向下流端側にいくほど除々に小さくなるよう構成したことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項１の現像装置においては、上記第１のスクリュウの螺旋状羽根の条数が、上記第２のスクリュウの螺旋状羽根の条数より多いので、第１のスクリュウによる現像剤搬送速度が第２のスクリュウによる現像剤搬送速度より大きい。そこで、上記第１のスクリュウの２以上の螺旋状羽根の外径が、該第１のスクリュウの現像剤搬送方向の途中の箇所から該現像剤搬送方向下流端側にいくほど除々に小さくなるようにするという簡易な構成で、第１のスクリュウの現像剤搬送方向の途中の箇所から該現像剤搬送方向下流端側において、現像剤搬送速度を除々に小さくする。これにより、下流端において第２のスクリュウの現像剤搬送速度との差を小さくなるようにする。また、現像剤搬送速度を急激に小さくすることなく、除々に小さくすることにより、小さくする過程での現像剤の滞留がおこらないようにする。このようにすることで、第１のスクリュウにより大きな速度で搬送されてきた現像剤が、第１のスクリュウ側から第２のスクリュウ側に円滑に移動するようになり、第１のスクリュウの現像剤搬送方向下流端部における現像剤の滞留は減少する。よって、該下流端部において新しい現像剤が供給されるようになり、端部画像濃度低下を防止することができる。なお、第１のスクリュウのの螺旋状羽根の条数が多いので、縦方向の搬送性もよくなり、スクリュウのピッチによる濃度ムラを目立たなくすることができるとともに、現像剤搬送速度が大きいので画像形成装置の高速化にも対応することができる。
【００１４】
更に、上記第１のスクリュウの２以上の螺旋状羽根の外径が、該第１のスクリュウの現像剤搬送方向下流端側ほど小さくなるようにし始める該現像剤搬送方向の途中の位置を互いに異ならせるという簡易な構成で該下流端側における現像剤搬送速度を、第１のスクリュウ側から第２のスクリュウ側に現像剤が円滑に移動しやすい現像剤搬送速度にすることができるようにする。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記現像剤としてトナー濃度３ｗｔ％〜１１ｗｔ％の二成分現像剤を用いることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項２の現像装置においては、トナー濃度３ｗｔ％〜１１ｗｔ％の二成分現像剤を用いることで、現像剤の流動性を適当な範囲に保ち、第１のスクリュウ側から第２のスクリュウ側に現像剤が円滑に移動しやすくすることができる。一方、トナー濃度１２ｗｔ％以上の二成分現像剤を用いた場合、上述のように第１のスクリュウ下流端部での現像剤搬送速度を変化させて、第２のスクリュウによる現像剤搬送速度との差が大きすぎないようにしても、現像剤の流動性が悪く、現像剤が第１のスクリュウ側から第２のスクリュウ側に現像剤が円滑に移動し難い。よって、トナー濃度３ｗｔ％〜１１ｗｔ％の二成分現像剤を用いることで、現像剤を円滑に循環搬送することができる。
【００１７】
請求項３の発明は、静電潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置とを備えた画像形成装置において、上記現像装置として、請求項１または２の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
【００１８】
請求項３の画像形成装置においては、第１のスクリュウの現像剤搬送方向下流端部の現像剤滞留を低減できる現像装置を採用するので、該下流端部においても新しい現像剤が搬送され、該新しい現像剤を現像剤担持体に供給することができる。よって、端部画像濃度低下のない良質な画像を得ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置に適用した一実施形態について説明する。図１は本実施形態の画像形成装置の主要部概略構成図である。
画像形成装置は、像担持体としてのドラム状の感光体１の周辺に、帯電装置２露光装置３、現像装置４、転写装置５、クリーニング装置６が備えており、既知の画像形成工程にて感光体上にトナー像を形成する。
【００２０】
図２は本実施形態の現像装置の内部構成を示す斜視図である。図１、２に基づき、本実施形態の特徴部である現像装置４について説明する。この現像装置４は、トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤を用いている。この現像装置４は、開口部を有する現像ケーシング１６と、該開口部において感光体に対向するよう配置される現像剤担持体としての現像ローラ１０と、現像ローラ１０上の現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材としてのドクタブレード１１とを備えている。現像ローラ１０は、内部に磁石が固定配置されたマグネットローラ（図示せず）を内包するスリーブである。また、現像剤ケーシング１６内で現像剤を貯留する現像剤貯留部には、現像ローラ１０近傍に配置される第１のスクリュウとしての現像ローラ側スクリュウ１２、現像ローラ１０より離間した位置に配置される第２のスクリュとしてのトナー補給側スクリュウ１３とを備えている。また、現像装置４の上方にはトナーカートリッジ１５と、該トナーカートリッジ１５からトナーを現像装置４内の現像剤貯留部に補給するための、トナー補給装置としてのトナー補給スクリュウ１４とを備えている。
【００２１】
次に、上記現像装置４の動作を説明する。この現像装置４では、図示しないトナー濃度検知機構により現像装置４内の現像剤のトナー濃度を検出する。そして、現像装置４内の現像剤のトナー濃度が３ｗｔ％〜１１ｗｔ％になるよう、トナー補給スクリュウ１４を制御して、トナーカートリッジ１５からのトナー補給を行う。トナーが補給された現像剤貯留部の現像剤は、トナー補給側スクリュウ１３と、現像ローラ側スクリュウ１２とにより攪拌搬送される。この２本のスクリュウは、図２の矢印に示すように、現像剤貯留部の現像剤を攪拌しながら前後に循環搬送している。この時、現像剤中のトナーは、磁性キャリアとの攪拌により摩擦帯電される。そして、現像ローラ側スクリュウ１２に搬送される現像剤は、現像ローラ１０の磁力により、現像ローラ１０上に担持される。現像ローラ１０上の現像剤は、途中ドクタブレード１１で層厚を規制された後、感光体１と対向する現像領域まで搬送され、現像に供される。
【００２２】
また、本実施形態の現像装置４においては、現像ローラ側スクリュウ１２のピッチに起因するピッチムラ改善するため、現像ローラ側スクリュウ１２の条数を増やし、多条スクリュウとしている。スクリュウの条が1つでは搬送される現像剤の量が少なく、また攪拌性も弱いが、スクリュウの条数を多くする事により横搬送性だけでなく、攪拌性も増し、なお且つスクリュウのピッチ間隔が1条の時に比べて小さくすることで、スクリュウに起因するピッチムラも解消することが可能になった。また、現像ローラ側スクリュウ１２の現像剤の攪拌搬送速度も大きくなっている。図３（ａ）に現像ローラ側スクリュウ１２の概略構成図、図３（ｂ）に現像ローラ側スクリュウ１２の軸に平行な断面図を示す。
【００２３】
さらに、本実施形態の現像装置４においては、現像ローラ側スクリュウ１２の現像剤搬送方向下流部において、螺旋状羽根部１２ａの外径を除々に小さくし、下粒端に向かって傾斜状となるようにした。図４は現像ローラ側スクリュウ１２の現像剤搬送方向下流部の概略構成図、図５（ａ）〜（ｅ）は現像ローラ側スクリュウ１２の現像剤搬送方向下流部の軸に垂直な断面図を示す。図４にしめすように、現像ローラ側スクリュウ１２は、回転軸１２ｅに２条の螺旋状羽根１２ａ、１２ｂを備えた２条スクリュウを用いた。そして、現像ローラ側スクリュウ１２の現像剤搬送方向下流部の、図４中Ｅの位置から図４中Ａの下流端に向かって、一つの螺旋状羽根部１２ａの外径を徐々に小さくした。そして、図４中Ａの下流端では、その外径が回転軸と等しくなるようにした。図５（ｅ）、（ｄ）、（ｃ）、（ｂ）、（ａ）に、図４中のＥ、Ｄ、Ｃ、Ｂ、Ａの位置における現像ローラ側スクリュウ１２の回転軸１２ｃに垂直な断面図を示す。
【００２４】
現像ローラ側スクリュウ１２の下流端のＡの位置に向かって、螺旋状羽根部１２ａの外径を除々に小さくし緩やかにつなぐことで、螺旋状羽根が搬送できる現像剤量が下流端に向かって除々に減少し、該下流部における現像剤の搬送速度を除々に小さくする。このように、現像剤搬送速度を小さくする過程において、急激な搬送速度変化により現像剤を滞留させることなく、該下端部において現像ローラ側スクリュウ１２による現像剤搬送速度と、トナー補給側スクリュウ１３による現像剤搬送速度との差を小さくする。これにより、現像ローラ側スクリュウ１２に搬送されてきた現像剤が、円滑にトナー補給側スクリュウ１３に移動するようになる。よって、下流端部における現像剤の滞留が減少し、新しく搬送されてきた現像剤を現像ローラ１０へ供給できるようになる。
【００２５】
このように、現像ローラ側スクリュウ１２の上流部の良好な攪拌性・搬送性を変えることなく、現像ローラ側スクリュウ１２の下流部のみの攪拌性・搬送性を変えることで、下流端部における現像剤の滞留を防止することができる。よって、ピッチムラをなく、端部濃度不足もない良好な画像を得ることができる。
【００２６】
また、上記外径を小さくする螺旋状羽根の数を変えることで現像ローラ側スクリュウの下流端における現像剤搬送速度を変化させることができる。また、該下流端からの距離によって、外径が下流端に向かって小さくなる螺旋状羽根の数が異なるようすることで、現像ローラ側スクリュウの下流端における現像剤搬送速度を変化させることができる。図６は、現像ローラ側スクリュウ１２の変形例の概略構成をしめす斜視図である。また、図７は変形例の現像ローラ側スクリュウ１２の現像剤搬送方向下流部の概略構成図、図８（ａ）〜（ｃ）は現像ローラ側スクリュウ１２の現像剤搬送方向下流部の軸に垂直な断面図を示す。図６，７にしめすように、現像ローラ側スクリュウ１２は、回転軸に４条の螺旋状羽根１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを備えた４条スクリュウであり、各螺旋状羽根毎に外径が下流端に向かって小さくなる位置を変化させた。図８（ｃ）、（ｂ）、（ａ）に、図７中のＣ、Ｂ、Ａの位置における現像ローラ側スクリュウ１２の回転軸に垂直な断面図を示す。
【００２７】
なお、現像ローラ側スクリュウ１２の外径は、上述のように、連続的に小さくするほか、段階的に小さくすることもできる。また、一部が欠落した切欠き部とすることもできる。これらは、上述のように、外径を小さくする螺旋状羽根の数、その位置を変化させることで、現像剤搬送速度が除々に小さくなるよう調整することができる。いずれの場合においても、現像ローラ側スクリュウ１２１による搬送速度を除々に小さくし、トナー補給側スクリュウ１３による現像剤搬送速度との差を小さくするものであればよい。
【００２８】
以上、本実施形態では、本発明を二成分現像剤を用いる現像装置において説明したが、一成分現像剤を用いる現像装置においても適用でき、同様の効果が得られる。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１乃至３の発明によれば、現像剤の攪拌搬送性が優れるダブルスクリュウ方式において、簡易な構成で現像剤担持体側スクリュウの現像剤搬送方向下流端部での現像剤滞留を低減し、端部画像濃度低下を防止できるという優れた効果がある。
【００３１】
また、簡易な構成で円滑な現像剤の循環搬送がおこなわれる現像剤搬送速度にできるという優れた効果がある。
【００３２】
特に、請求項２の発明によれば、現像剤が円滑に搬送されやすいという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図２】本実施形態の画像形成装置の現像装置の内部構成を示す斜視図。
【図３】（ａ）現像ローラ側スクリュウの概略構成図。
（ｂ）現像ローラ側スクリュウの回転軸に平行な断面図。
【図４】現像ローラ側スクリュウの現像剤搬送方向下流部の概略構成図。
【図５】（ａ）〜（ｅ）現像ローラ側スクリュウの現像剤搬送方向下流部における回転軸に垂直な断面図。
【図６】変形例に係る現像ローラ側スクリュウの概略構成図。
【図７】変形例に係る現像ローラ側スクリュウの現像剤搬送方向下流部の概略構成図。
【図８】（ａ）〜（ｃ）変形例に係る現像ローラ側スクリュウの現像剤搬送方向下流部における回転軸に垂直な断面図。
【符号の説明】
１ 感光体
２ 帯電装置
３ 露光装置
４ 現像装置
５ 転写装置
６ クリーニング装置
１０ 現像ローラ
１１ ドクタブレード
１２ 現像ローラ側スクリュウ
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ 螺旋状羽根
１２ｅ 回転軸
１３ トナー補給側スクリュウ
１４ トナー補給側スクリュウ
１５ トナーカートリッジ
１６ 現像ケーシング
２０ 現像クラッチ
２２ 現像装置駆動ギア

Claims (3)

1. 現像剤を担持する現像剤担持体と、現像剤を貯留する現像剤貯留部と、該現像剤貯留部内の現像剤担持体近傍に配置される第１のスクリュウと、現像剤担持体より離間した位置に配置される第２のスクリュウとを備え、該第１のスクリュウと第２のスクリュウとにより現像剤貯留部の現像剤を攪拌しながら循環搬送して現像剤担持体に供給する現像装置において、
   上記第１のスクリュウの螺旋状羽根の条数が、上記第２のスクリュウの螺旋状羽根の条数より多く、かつ、該第１のスクリュウの２以上の螺旋状羽根の外径が、該第１のスクリュウの現像剤搬送方向の途中における互いに異なる箇所から該現像剤搬送方向下流端側にいくほど除々に小さくなるよう構成したことを特徴とする現像装置。
2. 請求項１の現像装置において、上記現像剤としてトナー濃度３ｗｔ％〜１１ｗｔ％の二成分現像剤を用いることを特徴とする現像装置。
3. 静電潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置とを備えた画像形成装置において、
   上記現像装置として、請求項１または２の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。

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