JP4603418B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に搭載さ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、潜像担持体である感光体とそのまわりに配置される帯電装置、露光手段、現像装置、転写装置、定着装置などを含んで構成される。帯電装置は、感光体の表面を一様に帯電する。露光手段は、帯電された感光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。現像装置は、現像剤を構成するトナーを現像ローラから感光体表面に形成される静電潜像に供給してトナー像を形成する。転写装置は、トナーと逆極性の電荷を記録材に与えてトナー像を記録材に転写させる。定着装置は、加熱、加圧などの手段によってトナー像を記録材上に定着する。画像形成装置では、このようにして記録材上に所望の画像が形成される。

上記のように感光体上の静電潜像を現像する現像動作が繰返し実行されると、トナーが現像に消費されるので、現像装置における現像剤中のトナー濃度が減少する。特に、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤では、現像剤中のトナーを消費すると、残留するキャリアの比率が大きくなりトナー濃度が減少する。現像剤中のトナー濃度が減少した状態で、静電潜像を現像すると、現像される画像に濃度不足を生じることがあり、品質上充分な濃度の画像になるように安定して現像できなくなるという問題がある。

したがって、電子写真方式の画像形成装置に搭載される現像装置には、一般的にトナーを補給するトナー補給部が設けられ、トナー補給部からトナーを補給することによってトナー濃度の減少を補い、現像される画像濃度の低下を防止している。しかしながら、トナーの補給動作は、現像装置の現像容器に収容される現像剤のトナー濃度を測定するトナー濃度センサなどの検知結果に基づいて実行されるけれども、たとえばトナー濃度センサによる検知結果が現像容器内の局部的な測定値であることなどに起因して、補給必要量に対して実際の補給量に過不足の生じることがあるので、トナー濃度を常に安定して一定にすることが難しく、ひいては現像される画像の濃度を安定させることが難しいという問題がある。

このような問題に対処する従来技術として、現像装置にトナーを補給するに際し、トナー補給量を検知する検知手段を設け、トナー補給量の検知結果に基づいてトナー補給量を制御することによって、正確なトナー補給量を得、現像される画像濃度を安定化させることが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１に開示されるように、検知結果に基づいて正確なトナー補給量の制御を行ったとしてもなお、現像装置における現像剤中のトナー濃度の安定化が阻害されることがある。

以下、従来の現像装置におけるトナー補給動作を通じて、現像装置における現像剤中のトナー濃度の安定化が阻害される例について説明する。図４は従来の現像装置１の構成を簡略化して示す斜視図であり、図５は現像装置１に備わるトナー補給部２の構成を示す断面図である。現像装置１は、潜像担持体である感光体上に形成される静電潜像に現像剤成分であるトナーを供給して顕像化する現像部３と、現像部３にトナーを補給するトナー補給部２とを含んで構成される。

現像部３は、現像ケーシング４と、現像ケーシング４の内部にそれぞれ回転自在に設けられる現像ローラ５と、第１撹拌部材６と、第２撹拌部材７とを含む。現像ケーシング４は、容器状の部材であり、その内部空間には現像剤が収容される。現像ケーシング４内の現像剤は、第１および第２撹拌部材６，７が回転することによって、現像ケーシング４内を矢符８ａ，８ｂに示す方向に循環移動する。現像ケーシング４内を循環する現像剤は、現像ケーシング４の一方の端部付近に設けられる現像剤担持体である現像ローラ５に送られ、現像ローラ５によって保持される。現像装置１が画像形成装置に装着されるとき、現像ローラ５に保持される現像剤は、電界の作用によって、現像ローラ５に対向する位置にある感光体にトナーが移行されて感光体の静電潜像を顕像化する。

現像ケーシング４内の現像剤は、感光体上にトナーを供給して静電潜像を現像するのに伴って、現像剤中のトナーの量が減るので、そのまま現像動作を継続すると、感光体に対するトナー供給量が不足することになり、画像濃度の低下に繋がる。したがって、現像ケーシング４に対してトナー補給部２からトナーが補給される。

トナー補給部２は、トナーを収容するトナー容器１１と、トナー容器１１内に収容されるトナーを予め定める方向へ搬送するトナー搬送手段１２とを含む。トナー搬送手段１２は、トナー容器１１に回転自在に設けられる回転軸部材１３と、回転軸部材１３の外周に装着されるスクリュー羽根部材１４とを備える。回転軸部材１３が不図示の回転駆動手段によって矢符１５方向に回転されることによって、回転軸部材１３と共に回転動作するスクリュー羽根部材１４が、トナー容器１１内のトナーを矢符１６ａ，１６ｂ方向に搬送移動させる。トナー搬送手段１２によってトナー容器１１内を搬送移動されるトナーは、現像部３を臨んでトナー容器１１に形成されるトナー補給口１７を通じて、現像ケーシング４に補給される。トナー補給部２から現像ケーシング４へ補給されたトナーは、第１および第２攪拌部材６，７によって、既に現像ケーシング４内に存在する現像剤と充分に混合されて現像ローラ５まで搬送される。

現像ケーシング４内に収容される現像剤中のトナー濃度が減少すると、たとえばトナー濃度センサから検知信号が発信され、該信号が制御部に与えられ、制御部がトナー補給部２のトナー搬送手段１２を駆動させる回転駆動手段を動作制御して、トナー搬送手段１２を回転させる。通常、トナー搬送手段１２が回転することによって、トナー容器１１内のトナーが、トナー補給口１７に向って搬送され、トナー補給口１７から図４の矢符９に示すように落下し、現像ケーシング４に補給される。

しかしながら、トナーを収容するトナー容器１１の輸送時または保管時などにおいて、高温高湿等の劣悪な環境での長時間放置、またトナー補給口１７を下にした縦置き放置されると、トナー補給口１７付近において架橋トナー１８を発生することがある。ここで、架橋トナーとは、本来粉粒体であるトナーが凝集し、トナー補給口１７を跨ぐブリッジを形成している状態のトナーを言う。このような架橋トナー１８がトナー補給口１７付近に生成されると、トナー搬送手段１２の回転数を制御して正確なトナー補給量を搬送しようとしても、トナー容器１１中のトナーの移動が阻害され、トナー補給口１７からトナーが円滑に排出されなくなるので、現像部３が必要としているトナー量を、必要としている時間内に補給できなくなる。また、トナー搬送手段１２の回転時間と、トナー容器１１中のトナー残量との関係がずれるので、正確なトナー残量を把握できなくなる。

さらに、トナー搬送手段１２がトナーを搬送しているにも関らず、現像ケーシング４内にトナーが必要分補給されないことによって、トナー濃度センサが濃度不足の信号を出力し続けるので、トナー搬送手段１２は延々と回転動作を継続することになる。トナー補給口１７付近で架橋トナーが形成された状態、すなわちトナー補給口１７付近にトナーが詰まった状態で、トナー搬送手段１２を回転させ続けると、トナー搬送手段１２に対して負荷されるトルクが増大し、トナー搬送手段１２がロックしてしまうという事態が発生する。その結果、トナー搬送手段１２の回転軸部材１３の折損、ギアの歯飛びまたはギアの歯欠けなどが生じるという問題がある。また、トナー搬送手段１２の回転駆動手段であるモータにも同じような問題が発生する。

特開２００３−５５０３号公報

本発明の目的は、架橋トナーが発生するような状態においても必要量のトナー補給を安定して行うことができ、現像される画像の濃度を安定させることができる現像装置を提供することである。

本発明は、潜像担持体上に形成される静電潜像に現像剤成分であるトナーを供給して顕像化する現像部と、現像部にトナーを補給するトナー補給部とを含む現像装置において、
トナー補給部は、
トナーを収容する内部が円筒状に形成されたトナー容器と、
トナー容器に回転自在に設けられ、トナー容器の内部に収容されるトナーを搬送するトナー搬送手段と、
トナー搬送手段によって搬送されるトナーを現像部へ補給するために、トナー容器のトナー搬送方向下流側の端部付近の現像部を臨む位置にトナー容器壁を貫通して形成されるトナー補給口と、
トナー補給口を臨んでトナー搬送手段に設けられ、トナー搬送手段と共に回転することによって、搬送されるトナーをトナー補給口から強制的に排出させるトナー排出部材とを含み、
前記トナー排出部材は、前記トナー補給口を臨む位置に、回転軸部材の半径方向に突出して設けられ、金属製で板状の形状を有し、回転軸部材半径方向への突出長さが、トナー容器内壁との間に１ｍｍの隙間が形成される長さであり、
トナーの搬送方向に対して垂直な断面形状が回転方向に対して後退角４５度の屈曲部を有するように形成されることを特徴とする現像装置である。

また本発明は、前記現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、現像装置のトナー補給部には、トナー補給口を臨んでトナー搬送手段にトナー排出部材が設けられ、このトナー排出部材はトナー搬送手段と共に回転することによって、搬送されるトナーをトナー補給口から強制的に排出する。このことによって、トナー容器中に架橋トナーが発生するような条件下においても、トナー排出手段が架橋トナーを強制的に移動させてトナー補給口から排出するので、トナー搬送手段によるトナー容器中のトナーの移動が阻害されることがなくなり、またトナーがトナー補給口から現像部へ円滑に補給される。したがって、現像部が必要とするトナー補給量を正確にトナー補給部から現像部へ補給することが可能になり、長期にわたって安定して必要充分な濃度を有する画像になるように現像することができる。

また、トナー排出部材が、金属製であり板状の形状を有し、好ましくはトナーの搬送方向に対して垂直な断面形状が屈曲部を有するように形成されるので、一層強い弾性的復元力を発揮することができるとともに、トナー補給口からのトナーの排出を一層スムーズに行うことができる。

また本発明によれば、画像形成装置は、前記現像装置を備えるので、長期間にわたって必要充分な濃度を有する画像を安定して形成することが可能になる。

図１は本発明の現像装置に備わるトナー補給部２１の構成を簡略化して示す断面図であり、図２は図１の切断面線ＩＩ−ＩＩから見た断面図である。本発明の現像装置は、現像部とトナー補給部２１とを含み、その全体構成は、前述の図４に示す現像装置１と同一に構成されるので、全体構成を示す図面および説明を省略する。

本実施形態の現像装置に備わるトナー補給部２１は、トナーを収容するトナー容器２２と、トナー容器２２に回転自在に設けられてトナー容器２２の内部に収容されるトナーを予め定める方向である矢符２３で示す方向に搬送するトナー搬送手段２４と、トナー搬送手段２４によって搬送されるトナーを現像部へ補給するために、トナー容器２２の現像部を臨む位置にトナー容器壁２２ａを貫通して形成されるトナー補給口２５と、トナー補給口２５を臨んでトナー搬送手段２４に設けられ、トナー搬送手段２４と共に回転することによって、搬送されるトナーをトナー補給口２５から強制的に排出させるトナー排出部材２６とを含んで構成される。

トナー容器２２は、たとえば合成樹脂などからなる内部が中空の容器状部材であり、その形状は特に限定されないけれども、外観が円柱状または角柱状などに形成される。本実施の形態では、トナー容器２２は、有底円筒状すなわち外観が円柱状に形成される。

トナー搬送手段２４は、トナー容器２２の内部空間を長さ方向に挿通しトナー容器２２に回転自在に設けられる回転軸部材３１と、回転軸部材３１の外周に装着されるスクリュー羽根部材３２とを備えるスクリュー搬送部材である。以後、トナー搬送手段２４をスクリュー搬送部材２４と呼ぶことがある。

回転軸部材３１は真直の棒状部材であり、前述のようにトナー容器２２の内部空間を長さ方向に挿通し、その両端部分がトナー容器２２に回転自在に支持される。回転軸部材３１には、複数のスクリュー羽根部材３２が一定の方向に並んで予め定める間隔をあけて装着される。スクリュー搬送部材２４は、トナー容器２２の外部において回転軸部材３１のいずれか一方の端部に連結される不図示の駆動源から回転駆動力を伝達されて矢符３３方向に回転する。スクリュー搬送部材２４が矢符３３方向に回転することによって、トナー容器２２内のトナーが矢符２３方向に搬送される。

スクリュー搬送部材２４の回転軸部材３１には、トナーの搬送方向下流側の端部付近であって、トナー補給口２５を臨む位置に、回転軸部材３１の半径方向に突出して、トナー排出部材２６が設けられる。

特に、トナー補給口２５付近において架橋トナーが生成されると、トナー排出部材の回転の際に受ける抵抗が大きくなるので、遊端部の変形量が大きくなり、同時に復元力も大きくなる。この大きな復元力は、架橋トナーに亀裂を発生させ、架橋トナーを破砕し、移動させることができる。このことによって、トナー補給口２５付近に存在し、トナー補給口２５からのトナーの円滑な排出を妨げる架橋トナーは、破砕トナー３７としてトナー補給口２５から容易に排出されるので、トナーを現像部に補給する流れが阻害されることなくスムーズになり、正確な量のトナー補給が可能となる。

図３は、本発明の実施形態である現像装置に備わるトナー補給部４１の構成を簡略化して示す断面図である。本実施形態の現像装置に備わるトナー補給部４１は、図２に示したトナー補給部２１に類似し、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。なお、図３ではトナーの搬送方向に対して垂直な断面を示す。

本実施形態において注目すべきは、トナー補給部４１は、トナー排出部材４２が、金属製であり板状の形状を有し、トナーの搬送方向に対して垂直な断面形状が屈曲部４２ａを有するように形成されることである。トナー排出部材４２を構成する金属としては、たとえばＪＩＳ−Ｇ４３０５に規定される冷間圧延ステンレス鋼板、ＪＩＳ−Ｇ４３１３に規定されるばね用ステンレス鋼帯などが好適に用いられる。

トナー排出部材４２の寸法について一例を示すと、厚みが０．３ｍｍ、トナー搬送方向の長さがたとえばトナー補給口２５の長さと同じ８ｍｍ、上記半径方向への突出長さが、トナー容器２２の内壁との間に１ｍｍ程度の隙間が形成される程度に設定される。また屈曲部４２ａは、回転方向３３に対して後退角となるように曲げられ、その曲げ角度αがたとえば４５度になるように形成される。

金属製のトナー排出部材４２は、復元力が強いので、トナーが強固に架橋した場合であっても、架橋トナーを充分に破砕し、トナー補給口２５から破砕トナー３７を排出することが可能である。また、回転方向３３に対して後退角αを有するように屈曲部４２ａを形成することによって、トナー補給口２５からスムーズにトナーを排出させる方向にトナーを移動させることが可能であり、トナーの排出を一層円滑にすることができる。

本発明の実施形態の現像装置を、感光体の表面に形成される静電潜像の現像に用いるために搭載する画像形成装置、たとえば電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などは、本発明の他の実施形態を構成する。

本発明の現像装置に備わるトナー補給部２１の構成を簡略化して示す断面図である。 図１の切断面線ＩＩ−ＩＩから見た断面図である。 本発明の実施形態である現像装置に備わるトナー補給部４１の構成を簡略化して示す断面図である。 従来の現像装置１の構成を簡略化して示す斜視図である。 現像装置１に備わるトナー補給部２の構成を示す断面図である。

符号の説明

１ 現像装置
２，２１，４１ トナー補給部
３ 現像部
１１，２２ トナー容器
１２，２４ トナー搬送手段
１７，２５ トナー補給口
２６，４２ トナー排出部材

Claims (2)

1. 潜像担持体上に形成される静電潜像に現像剤成分であるトナーを供給して顕像化する現像部と、現像部にトナーを補給するトナー補給部とを含む現像装置において、
   トナー補給部は、
   トナーを収容する内部が円筒状に形成されたトナー容器と、
   トナー容器に回転自在に設けられ、トナー容器の内部に収容されるトナーを搬送するトナー搬送手段と、
   トナー搬送手段によって搬送されるトナーを現像部へ補給するために、トナー容器のトナー搬送方向下流側の端部付近の現像部を臨む位置にトナー容器壁を貫通して形成されるトナー補給口と、
   トナー補給口を臨んでトナー搬送手段に設けられ、トナー搬送手段と共に回転することによって、搬送されるトナーをトナー補給口から強制的に排出させるトナー排出部材とを含み、
   前記トナー排出部材は、前記トナー補給口を臨む位置に、回転軸部材の半径方向に突出して設けられ、金属製で板状の形状を有し、回転軸部材半径方向への突出長さが、トナー容器内壁との間に１ｍｍの隙間が形成される長さであり、
   トナーの搬送方向に対して垂直な断面形状が回転方向に対して後退角４５度の屈曲部を有するように形成されることを特徴とする現像装置。
2. 前記請求項１に記載の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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