JP4557910B2 - 現像装置、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の画像形成装置等において利用される現像装置等に関する。

従来より、電子写真方式、インクジェット記録方式、熱転写記録方式等の種々の画像形成装置が研究、開発されているが、特に、電子写真方式は、高速化、画像を定着させる記録媒体の普通紙化が可能であるため近年益々製品開発が進められ、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の製品が数多く発売されている。

殊に、最近では非常に高画質の電子写真方式のフルカラー複写機、カラーレーザビームプリンタ等のカラー画像形成装置も発売に至っている。

さらに、昨今、複写機、プリンタ、Ｆａｘといった出力端末をすべてかね備えた複合機が市場で広く受け入れられるようになってきている。このようなネットワーク対応の出力端末として電子写真プロセスを用いた画像形成装置が広く受け入れられてており、このような装置は、長期間にわたって機能を維持することが求められている。

図５は、従来の画像形成装置における、現像剤画像を形成する構成部分の模式図である。当該構成は、感光体ドラム１１０、感光体ドラム１１０の周囲に配設されている帯電装置１２０、露光装置１１１、現像装置１３０、転写ローラ１１２、クリーニングブレード１１３、クリーニングローラ１１４、除電器（図示せず）、を備えている（例えば特許文献１を参照。）。

帯電装置１２０は、感光体ドラム１１０の上方に設置されており、感光体ドラム１１０を一様に帯電させる装置であり、帯電ローラ１２１，電圧印加ユニット１２２から構成される。電圧印加ユニット１２２は、帯電ローラ１２１に、直流電圧と交流電圧とを重畳させたバイアス電圧を帯電用電圧として印加するように接続されている。

露光装置１１１は、外部から入力された画像データに基づいて、感光体ドラム１１０上にレーザ光等により静電潜像を露光形成するための装置である。

転写ローラ１１２は、感光体ドラム１１０上に形成されたトナー像を用紙等の転写材に転写するためのユニットである。

現像装置１３０は、感光体ドラム１１０と対向して設けられた現像ローラ１０、現像ローラ１０に対向して設けられ、トナーを供給する第１の搬送スパイラル２０、及び第１の搬送スパイラル２０にトナーを供給する第２の搬送スパイラル３０、現像ローラ１０上のトナー厚を調整する層厚調整部４０等を有する。現像ローラ１０は図示しない電圧印加ユニットより現像バイアスを印加され、これにより帯電したトナーを感光体ドラム１１０へ飛翔させる。

次に、図６を参照して現像装置１３０の詳細を説明する。現像ローラ１０、第１の搬送スパイラル２０、及び第２の搬送スパイラル３０は、筐体５０内に互いに平行となるように配置されている。第１の搬送スパイラル２０及び第２の搬送スパイラル３０はいずれも軸部２１と、軸部２１の周囲に設けられたスクリュー状の羽根部２２とを有し、羽根部２２が回転することにより、羽根部２２の間の空間に配置されたトナーを軸部２１の長手方向に沿って移動させる。

第１の搬送スパイラル２０と第２の搬送スパイラル３０との間には、筐体５０と一体成形されてなる仕切り板５１が設けられている。仕切り板５１の長さは第１の搬送スパイラル２０より短く、また第１の搬送スパイラル２０の中央に設けられているので、第１の搬送スパイラル２０と第２の搬送スパイラル３０とは、第１の搬送スパイラル２０の両端側において直接対向している。

筐体５０の端部には、外部からトナーを供給するためのトナー補給口５２が設けられている。また第２の搬送スパイラル３０が配置される空間内には現像装置１１０内のトナー残量を検出するトナーセンサ５３が設けられており、この検出値に応じてトナー補給口５２からトナーが補給される。

以上のような構成により、トナー補給口５２から補給されたトナーは、第１の搬送スパイラル２０及び第２の搬送スパイラル３０の回転によって、筐体５０及び仕切り板５１によって形成された環状空間内を、各スパイラルの羽根部２２の表面を滑りながら、図中矢印方向に循環する。第１の搬送スパイラル２０の回転により図中矢印方向にそって進行するトナーは、現像ローラ１０の有する磁性により現像ローラ１０の表面に付着し、現像装置１３０から排出される。
特開２００３−１６７４２１号公報

従来の現像装置１３０はこのようなものであるが、以下の課題があった。すなわち、筐体５０内を循環するトナーは、時間と共に劣化し、流動性が低下する。特に、トナーとして磁性一成分現像剤を用いた場合、印字率の低下により現像剤の滞留時間が長期化することに起因する機械的ストレスや、駆動時間の長期化に伴い生ずる熱の影響を受けると、滑剤として含まれている表面処理剤が現像剤本体に埋没あるいは遊離することにより、流動性が低下する。流動性が低下した現像剤は搬送スパイラルや筐体５０内に付着しやすくなる。

特に循環経路の下流側に配置されている第１の搬送スパイラル２０の羽根部２２の表面には現像剤の付着が顕著になり、現像剤の搬送を妨げることになる。

結果として循環経路全体の現像剤の搬送性が低下し、現像器内の現像剤の循環効率及び現像ローラ１０への現像剤の供給効率が低下してしまう。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、現像装置内における現像剤の搬送性の低下を防止することができる現像装置及びそれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、第１の本発明は、回転する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に対向して設けられた搬送羽根ユニットを有し、前記搬送羽根ユニットの回転により現像剤を前記現像剤担持体の表面に搬送する現像剤搬送ユニットと、
前記現像剤搬送ユニットの前記搬送羽根ユニットの形状に対応した複数の歯部を有する可撓性部材とを備え、
前記搬送羽根ユニットは、軸部と、前記軸部の周囲に設けられた螺旋形状の羽根部とを有し、
前記複数の歯部は、前記羽根部の螺旋の山と山の間に配置されるように、前記羽根部の螺旋形状に対応して、前記軸部に対して傾斜して形成されており、
前記搬送羽根ユニットの回転に応じて前記歯部が前記搬送羽根ユニットの表面上を摺動し、前記羽根部に付着した前記現像剤を除去する、現像装置である。

また、第２の本発明は、前記可撓性部材は、前記現像剤担持体と前記現像剤搬送ユニットとの間に設けられている、第１の本発明の現像装置である。

また、第３の本発明は、前記現像剤担持体の回転中心は前記搬送羽根ユニットの回転中心よりも上方に配置され、
前記可撓性部材の前記複数の歯部は、前記現像剤担持体の側から前記現像剤搬送ユニットの前記搬送羽根ユニットの側に向かって伸びるように設けられている、第２の本発明の現像装置である。

また、第４の本発明は、前記可撓性部材は、前記歯部が、前記現像剤担持体の回転方向に沿って伸びる前記現像剤担持体の接平面を形成するように設けられている、第３の本発明の現像装置である。

また、第５の本発明は、前記可撓性部材は、前記現像剤搬送ユニットに設けられており、
前記可撓性部材の前記複数の歯部は、前記搬送羽根ユニットを基準として、前記現像剤担持体の反対側から、前記搬送羽根ユニットの側に向かって伸びるように設けられている、第１の本発明の現像装置である。
また、第６の本発明は、前記歯部は、前記軸部に接することが可能な長さに形成されている、第１の本発明の現像装置である。

また、第７の本発明は、前記現像剤搬送ユニットは、前記搬送羽根ユニットと平行に設けられ、外部から前記現像剤を前記搬送羽根ユニットに導入させる、スパイラル状の導入羽根ユニットと、
前記搬送羽根ユニットと前記導入羽根ユニットとの間に設けられた仕切り部材とを備え、
前記搬送羽根ユニット及び前記導入羽根ユニットの回転により、前記仕切り部材の周囲に、外部から供給される現像剤を循環させる、第１から６のいずれかの本発明の現像装置である。

また、第８の本発明は、前記現像剤は磁性一成分現像剤である、第１から７のいずれかの本発明の現像装置である。

また、第９の本発明は、感光体と、
前記感光体を帯電させる帯電ユニットと、
前記感光体上の所定の領域に静電潜像を露光形成する露光ユニットと、
前記感光体上の静電潜像を現像する現像ユニットと、
前記感光体上の現像剤画像を記録媒体に転写する転写ユニットとを備え、
前記現像ユニットとして、第１から第８のいずれかの本発明の現像装置を用いた、画像形成装置である。

以上のような本発明によれば、現像装置内における現像剤の搬送性の低下を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態の現像装置の平面図である。また図２は、図１のＡ−Ａ′直線による模式断面図である。図１，２において図５，６と同一または相当部には、同一符号を付し、詳細な説明は省略する。本実施の形態の現像装置１は、現像ローラ１０と第１の搬送スパイラル２０との間に、第１の搬送スパイラル２０をクリーニングするための可撓性部材２を備えたことを特徴とする。

図１に示すように、可撓性部材２は、現像ローラ１０の側から第１の搬送スパイラル２０の羽根部２２の側に向かって伸びる複数の歯部２ａと、歯部２ａを所定間隔で配列して固定する基板部２ｂとを備える。

図３は可撓性部材２の平面図であり、図１と同様、基板部２ｂ及び基板部２ｂから延伸するように所定間隔で設けられた複数の歯部２ａを備えた構成を示す。歯部２ａは、第１の搬送スパイラル２０の羽根部２２の螺旋形状に対応して、基板部２ｂから斜めに伸びた形状を有する。本実施例では、基板部２ｂからの傾斜角αを７０°とした。

また、歯部２ａの配置間隔及び歯部２ａの横幅は、第１の搬送スパイラル２０の羽根部２２のパターン（螺旋の山と山との間隔、及び山の高さ）に対応して定められる。したがって、図１に示すように、歯部２ａは、いずれも第１の搬送スパイラル２０の羽根部２２の谷間となる軸部２１上の部分に位置し、また図２に示すように軸部２１と接触している。なお、第１の搬送スパイラル２０の羽根部２２の螺旋の山と山との間隔と、歯部２ａの横幅との比は、２：1より大きい方が良く、５：１程度となることが望ましい。

また、図２に示すように、可撓性部材２は、現像ローラ１０の下端部分で基板部２ｂが筐体５０と接続しており、歯部２ａが現像ローラ１０の周の接平面を成すように設けられている。このとき歯部２ａは、図中矢印に示す現像ローラの回転方向に沿って伸びた配置となる。また、可撓性部材２全体は現像ローラ１０と第１の搬送スパイラル２０の軸部２１との間に位置していることとなる。

なお、上記の各構成において、現像ローラ１０は本発明の現像剤担持体に相当する。また第１の搬送スパイラル２０は本発明の搬送羽根ユニットに相当し、第２の搬送スパイラル３０は本発明の導入羽根ユニットに相当し、仕切り板５１は本発明の仕切り部材に相当し、これらは筐体５０と共に本発明の現像剤搬送ユニットを構成する。また可撓性部材２は本発明の可撓性部材に相当する。

以上のような構成を有する本実施の形態の現像装置の動作は、以下のようになる。すなわち、図１に示すように、トナー搬送動作を行うために、第１の搬送スパイラル２０が回転すると、羽根部２２は、トナーを搬送するため図２に示すように時計回りに回転するが、可撓性部材２の歯部２ａが羽根部２２に接触し、回転する羽根部２２の表面上を、上向きに湾曲しながら摺動する。

これにより、第１の搬送スパイラル２０の羽根部２２の表面に付着したトナーは歯部２ａによって羽根部２２の表面から削ぎ落とされる。したがってトナー搬送動作中、第１の搬送スパイラル２０の表面は、常に歯部２ａによってクリーニングされることとなり、トナーの搬送性の低下を防ぎ、ひいては現像ローラ１０へのトナーの供給効率を向上させることができる。

なお、歯部２ａは第１の搬送スパイラルの羽根部２２の螺旋の山の間隔よりも小さな幅を有するので、トナーは歯部２ａと羽根部２２との間を通って現像ローラ１０に安定して供給される。

また、第１の搬送スパイラル２０によって搬送されるトナーは、羽根部２２で攪拌されることにより、可撓性部材２の歯部２ａの上にも蓄積するが、図２に示すように、第１の搬送スパイラル２０の回転に沿って歯部２ａは羽根部２２の形状にそって軸部２１から上向きに跳ね上げられる。これにより、歯部２ａに蓄積したトナーは図中矢印方向に示すように、現像ローラ１０側に飛散されるので、現像ローラ１０へのトナーの供給効率を向上させることができる。また、トナーを現像ローラ１０側に直接飛散させることにより、膜厚調整部４０の裏面にトナーが付着することを防止でき、膜厚調整の精度をより確実に保つことが可能となる。さらに、歯部２ａの跳ね上げ動作は、第１の搬送スパイラル２０内のトナーをさらに攪拌させて、搬送性を向上させることができる効果を有する。

さらに、本実施の形態の構成では、可撓性部材２は現像ローラ１０の下部に配置される構成としている。これにより可撓性部材２は、第１の搬送スパイラルによるトナー供給回転の下流側に位置することとなり、現像ローラ１０へのトナー供給が妨げられることを防ぐ効果がある。

なお、可撓性部材２の配置は他の場所であってもよい。図４は、可撓性部材２を仕切り部材５１側に設けて、歯部２ａが現像ローラ１０の図中回転方向と対向する向きに伸びるように設けた構成例である。この場合、歯部２ａに蓄積したトナーは層厚調整部４０に向かって飛散することになるので、トナーの供給効率においては図１、２に示す例に劣るが、歯部２ａは第１の搬送スパイラル２０の羽根部２２に接するように設けられているので、同様のクリーニング効果が得られ、搬送性を向上させることは可能である。

図４に限定されず、可撓性部材２の配置は、歯部２ａが第１の搬送スパイラル２０の羽根部２２に接して摺動可能な状態となるような場所であれば、筐体５０内の任意の箇所であってよい。

また、上記の構成においては、歯部２ａはいずれも第１の搬送スパイラル２０の軸部２１にまで達する程度に伸びた構成として示したが、羽根部２２に付着したトナーをクリーニングするために、摺動時に羽根部２２が当接可能な程度の長さであれば、軸部２１に達しない程度の長さとしてもよい。また、仕切り板５１は筐体５０の一部として一体形成されているものとしたが、別体であってもよい。

また、上記の構成においては、本発明の現像剤搬送ユニットとして、搬送羽根ユニットとしての第１の搬送スパイラル２０及び循環羽根ユニットとしての第２の搬送スパイラル３０の一対の搬送スパイラルを備えた構成としたが、第１の搬送スパイラル２０にトナーが導入させることが可能であれば、導入させるための構成はスパイラル状のユニットによらず、任意の手段を用いてよい。

また、本発明は、磁性一成分現像剤を用いたトナーにおいて特に有効であるが、二成分現像剤系の、現像剤を含むトナーに対して用いてもよい。また非磁性の現像剤に用いてもよい。

また、本発明は、感光体と、感光体を帯電させる帯電ユニットと、感光体上の所定の領域に静電潜像を露光形成する露光ユニットと、感光体上の静電潜像を現像する現像ユニットと、感光体上の現像剤画像を記録媒体に転写する転写ユニットとを備えた画像形成装置において、現像ユニットとして、上述した現像装置を搭載した画像形成装置として実現してもよい。

本発明にかかる現像装置等は、現像剤の搬送性の低下を防止することができる効果を有し、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の画像形成装置等として有用である。

本発明の実施の形態の現像装置の平面図である。 本発明の実施の形態の現像装置の模式断面図である。 本発明の実施の形態の現像装置の可撓性部材の平面図である。 本発明の実施の形態の現像装置の他の構成例を示す図である。 従来の技術の画像形成装置における現像装置近傍の構成部分を示す図である。 従来の技術の現像装置の平面図である。

符号の説明

１ 現像装置
２ 可撓性部材
２ａ 歯部
２ｂ 基板部
１０ 現像ローラ
２０ 第１の搬送スパイラル
３０ 第２の搬送スパイラル
５０ 筐体

Claims (9)

1. 回転する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体に対向して設けられた搬送羽根ユニットを有し、前記搬送羽根ユニットの回転により現像剤を前記現像剤担持体の表面に搬送する現像剤搬送ユニットと、
   前記現像剤搬送ユニットの前記搬送羽根ユニットの形状に対応した複数の歯部を有する可撓性部材とを備え、
   前記搬送羽根ユニットは、軸部と、前記軸部の周囲に設けられた螺旋形状の羽根部とを有し、
   前記複数の歯部は、前記羽根部の螺旋の山と山の間に配置されるように、前記羽根部の螺旋形状に対応して、前記軸部に対して傾斜して形成されており、
   前記搬送羽根ユニットの回転に応じて前記歯部が前記搬送羽根ユニットの表面上を摺動し、前記羽根部に付着した前記現像剤を除去する、現像装置。
2. 前記可撓性部材は、前記現像剤担持体と前記現像剤搬送ユニットとの間に設けられている、請求項１に記載の現像装置。
3. 前記現像剤担持体の回転中心は前記搬送羽根ユニットの回転中心よりも上方に配置され、
   前記可撓性部材の前記複数の歯部は、前記現像剤担持体の側から前記現像剤搬送ユニットの前記搬送羽根ユニットの側に向かって伸びるように設けられている、請求項２に記載の現像装置。
4. 前記可撓性部材は、前記歯部が、前記現像剤担持体の回転方向に沿って伸びる前記現像剤担持体の接平面を形成するように設けられている、請求項３に記載の現像装置。
5. 前記可撓性部材は、前記現像剤搬送ユニットに設けられており、
   前記可撓性部材の前記複数の歯部は、前記搬送羽根ユニットを基準として、前記現像剤担持体の反対側から、前記搬送羽根ユニットの側に向かって伸びるように設けられている、請求項１記載の現像装置。
6. 前記歯部は、前記軸部に接することが可能な長さに形成されている、請求項１記載の現像装置。
7. 前記現像剤搬送ユニットは、前記搬送羽根ユニットと平行に設けられ、外部から前記現像剤を前記搬送羽根ユニットに導入させる、スパイラル状の導入羽根ユニットと、
   前記搬送羽根ユニットと前記導入羽根ユニットとの間に設けられた仕切り部材とを備え、
   前記搬送羽根ユニット及び前記導入羽根ユニットの回転により、前記仕切り部材の周囲に、外部から供給される現像剤を循環させる、請求項１から６のいずれかに記載の現像装置。
8. 前記現像剤は磁性一成分現像剤である、請求項１から７のいずれかに記載の現像装置。
9. 感光体と、
   前記感光体を帯電させる帯電ユニットと、
   前記感光体上の所定の領域に静電潜像を露光形成する露光ユニットと、
   前記感光体上の静電潜像を現像する現像ユニットと、
   前記感光体上の現像剤画像を記録媒体に転写する転写ユニットとを備え、
   前記現像ユニットとして、請求項１から８のいずれかに記載の現像装置を用いた、画像形成装置。
   

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