JP4951694B2 - 現像装置およびそれを備えた画像形成装置 - Google Patents
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Description
この現像剤は、トナーとキャリアとからなり、それらを現像装置の現像剤槽内で撹拌することによりトナーとキャリアとが摩擦し、この摩擦によって適正に帯電したトナーが得られる。
現像装置において、帯電したトナーは、現像ローラの表面に供給され、静電的吸引力によって現像ローラから感光体ドラムの表面に形成された静電潜像に移動する。
これにより、感光体ドラム上に静電潜像に基づいたトナー像が形成される。
そのため、従来技術1として、現像剤槽内に設けられた仕切り板によって区画された第1および第2現像剤搬送路と、第1現像剤搬送路と第2現像剤搬送路とを両端側で連通させる第1および第2連通路と、第1および第2現像剤搬送路内に配置されて相互に逆方向に現像剤を搬送する第1および第2オーガスクリューとを備えた循環方式の現像装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
一方、第2現像剤搬送路内の現像剤は、第2オーガスクリューによって第2現像剤搬送路の最下流側の現像剤槽内壁まで搬送され、上流側から搬送されてきた現像剤からの圧力によって第2連通路側へ押し出されて第1現像剤搬送路へ移動する。
このようにして現像剤は第1現像剤搬送路と第2現像剤搬送路の間で循環する。
この現像装置において、第1現像剤搬送路内の現像剤は、第1オーガスクリューの螺旋方向が逆向きの螺旋羽根まで搬送され、第1現像剤搬送路の上流側から搬送されてきた現像剤との間で生じる圧力によって第1連通路側へ押し出されて第2現像剤搬送路へ移動する。
一方、第2現像剤搬送路内の現像剤は、第2オーガスクリューの螺旋方向が逆向きの螺旋羽根まで搬送され、第2現像剤搬送路の上流側から搬送されてきた現像剤との間で生じる圧力によって第2連通路側へ押し出されて第1現像剤搬送路へ移動する。
このようにして現像剤は第1現像剤搬送路と第2現像剤搬送路の間で循環する。
そして、ストレスによる発熱およびせん断力によって、トナー外添剤である流動性向上剤がトナーを構成する樹脂粒子内に埋没してしまい、それによって現像剤の流動性が極端に低下し、現像剤の搬送が困難になる現象が発生する。
その結果、十分な量の現像剤が現像ローラを介して感光体ドラムに供給され難くなり、記録媒体に印刷された画像の濃度が低下するという問題が生じる。
トナーとキャリアとを含む現像剤が収容される現像剤槽と、該現像剤槽内にトナーを補給するためのトナー補給口と、前記現像剤槽内に設けられ現像剤を担持した状態で回転しながら静電潜像が形成された感光体ドラムの表面にトナーを供給するための現像ローラと、前記現像剤槽内のトナーが補給される位置と前記現像ローラとの間に設けられた現像剤搬送路と、前記現像剤搬送路内に回転可能に設けられて現像剤搬送路内の現像剤を前記現像ローラへ搬送する現像剤搬送螺旋部材とを備え、
前記現像剤搬送路は、前記現像ローラの軸心方向と平行な仕切り壁によって区画された前記トナー補給口側の第1現像剤搬送路と現像ローラ側の第2現像剤搬送路、および第1現像剤搬送路と第2現像剤搬送路とを前記軸心方向の両側で連通させる一対の連通路を有してなり、
前記現像剤搬送螺旋部材は、第1現像剤搬送路内に配置された第1現像剤搬送螺旋部材と、第2現像剤搬送路内に配置された第2現像剤搬送螺旋部材とを有し、
第1および第2現像剤搬送螺旋部材は、回転軸と、該回転軸の外周面に取り付けられた螺旋羽根とを有すると共に、第1および第2現像剤搬送螺旋部材のうちの少なくとも一方は、前記回転軸における現像剤の搬送方向下流側の一端に端部羽根をさらに有し、
前記端部羽根は、前記搬送方向下流側に向うにつれて径方向の突出寸法が徐々に増加する周方向撹拌羽根部と、該周方向撹拌羽根部の外周部に一体状に巻回された前記螺旋羽根と同じ螺旋方向の螺旋羽根部とを有してなり、
第1および第2現像剤搬送路内で第1および第2現像剤搬送螺旋部材によって現像剤を相互に逆方向に搬送し、かつ前記端部羽根にて前記搬送方向下流側で現像剤を回転軸周方向に撹拌することにより、現像剤を第1および第2現像剤搬送路の間で循環させるように構成されている現像装置が提供される。
そのため、第1現像剤搬送路の最下流に搬送された現像剤が現像剤槽の下流側内壁面に押し付けられることによって受ける圧力を緩和しストレスを低減することができる。この結果、第1現像剤搬送路の下流側において、現像剤の流動性の低下を低減しながら現像剤を滞留させることなくスムーズに連通路側へ移動させることができる。
第2現像剤搬送螺旋部材が端部羽根を有する場合も同様である。
したがって、この現像剤を備えた画像形成装置によれば、現像剤を第1現像剤搬送路と第2現像剤搬送路の間でスムーズに循環させることができ、十分な量の現像剤が現像ローラを介して感光体ドラムに供給されるため、十分な画像濃度で記録媒体に画像を印刷することができる。
この現像装置において、第1および第2現像剤搬送螺旋部材は、回転軸と、該回転軸の外周面に取り付けられた螺旋羽根とを有する。
以下、単に「現像剤搬送螺旋部材」という場合は第1および第2現像剤搬送螺旋部材のうちの一方または両方を指し、単に「現像剤搬送路」という場合は第1および第2現像剤搬送路のうちの一方または両方を指すものとする。
端部羽根Aにおいて、周方向撹拌羽根部は、回転軸に周方向所定間隔で設けられた複数枚の突出片を有してなり、これらの突出片は前記搬送方向下流側に向うにつれて径方向の突出寸法が徐々に増加している。換言すると、突出片は、回転軸の周方向に配置された面の面積が下流側に向かうにつれて増加する形状に形成されている。
このように端部羽根Aを構成すれば、端部羽根Aの位置において、突出片による周方向の撹拌力(主として回転方向の力)は下流側へ向うにつれて増加する。
この結果、現像剤が現像剤搬送路の下流側内壁面に押し付けられることによって受ける圧力およびストレスが低減して現像剤の流動性の低下が低減し、現像剤搬送路の下流側で現像剤が滞留することなくスムーズに連通路側へ移動できる。
この場合、突出片は、例えば、直角三角形、直角三角形の長辺部分が階段状になった形状等に形成されている。
突出片の数が4枚よりも多いと、隣り合う突出片の間に形成される隙間が狭くなり、その隙間に現像剤が滞留し易くなる。一方、突出片の数が2枚よりも少ないと、回転軸周方向の攪拌力が著しく低下する。
また、突出片は、回転軸の軸心を中心とする放射線上に配置されればよいが、放射線に対して周方向(回転方向または逆回転方向)に15°程度まで傾斜していてもよい。あるいは、突出片は全体的に周方向に湾曲していてもよく、回転軸側の基端は放射線上に配置され、先端は周方向に15°程度まで傾斜していてもよい。
このようにすれば、突出片の最大突出寸法が適度な長さを有するので、現像剤へのストレスを抑えつつ、現像剤の攪拌力が十分に得られる。
なお、回転軸の軸心からの突出片の最大突出寸法が、回転軸の軸心から半円筒状内壁面までの距離に対して0.9倍を越えると、半円筒状内壁面と突出片との間で生じるせん断力が大きくなって現像剤へのストレスが大きくなり、0.8倍を下回ると、現像剤に与える周方向の攪拌力が十分に得られない。
なお、螺旋羽根112aおよび螺旋羽根部112dbの螺旋方向を逆向きにした上で、突出片112da1を下方から連通路の方へ向かうように回転させてもよいが、そうすると、突出片112da1と一体的に回転する螺旋羽根部112dbが、螺旋羽根部112dbの末端付近の現像剤に対して現像剤槽111の隅へと押し込む向きに力を与えることとなる。その結果、現像剤槽111の隅へと押し込まれて行き場を失った現像剤が過度のストレスを受けやすくなるため、突出片112da1は上方から連通路の方へ向かうように回転する方が好ましい。
端部羽根Bにおいて、周方向撹拌羽根部は、搬送方向下流側に向うにつれて徐々に外径が増加するように回転軸に設けられた錐状部と、錐状部の外周面に周方向所定間隔で配置されかつ軸心方向に延びるように形成された複数本の溝部とを有してなる。
このように端部羽根Bを構成しても、端部羽根Aと同様に、端部羽根Bの位置において、突出片による回転軸周方向の撹拌力は下流側へ向うにつれて増加する。さらにこの場合、錐状部の外周面は、下流側に向かうにつれて径方向に広がっているため、現像剤は錐状部の外周面に沿って移動する径方向の力も受ける。
錐状部は、例えば、円錐台形または三角錐台形、四角錐台形等の角錐台形に形成することができる。錐状部が角錐台形である場合、角錐台の周囲角部の位置に溝部を形成することが現像剤に周方向の撹拌力を与え易くなる上で好ましい。
このようにすれば、回転軸が回転することによって溝部の内側面にて現像剤を押圧することができ、現像剤に周方向の撹拌力を与え易くなる。
溝部の数は特に限定されないが、現像剤が滞留し難く、かつ十分な周方向の攪拌力が得られる観点から、溝部は錐状部に2〜4本の数で等間隔に配置されていることが好ましい。
溝部の数が4本よりも多いと、各溝部の幅が狭くなり、溝部に現像剤が滞留し易くなる。一方、溝部の数が2本よりも少ないと、周方向の攪拌力が著しく低下する。
このようにすれば、錐状部の最大突出寸法が適度な長さを有するので、現像剤へのストレスを抑えつつ、現像剤の攪拌力が十分に得られる。
なお、回転軸の軸心からの錐状部の最大突出寸法が、回転軸の軸心から半円筒状内壁面までの距離に対して0.9倍を越えると、半円筒状内壁面と錐状部との間で生じるせん断力が大きくなって現像剤へのストレスが大きくなり、0.8倍を下回ると、現像剤に与える周方向の攪拌力が十分に得られない。
なお、螺旋羽根212aおよび螺旋羽根部212dbの螺旋方向を逆向きにした上で、溝部212da22を下方から連通路の方へ向かうように回転させてもよいが、そうすると、溝部212da22と一体的に回転する螺旋羽根部212dbが、螺旋羽根部212dbの末端付近の現像剤に対して現像剤槽111の隅へと押し込む向きに力を与えることとなる。その結果、現像剤槽111の隅へと押し込まれて行き場を失った現像剤が過度のストレスを受けやすくなるため、溝部212da22は上方から連通路の方へ向かうように回転する方が好ましい。
端部羽根の螺旋羽根部は、一定の外径を有すると共に、搬送方向下流側に向うにつれて徐々に狭くなる径方向の幅を有している。
このようにすれば、搬送方向下流側に向うにつれて、螺旋羽根部による搬送方向への搬送能力が徐々に小さくなると共に、周方向攪拌羽根部による周方向の攪拌力が相対的に大きくなるため、現像剤搬送路の下流側での現像剤の滞留を抑えつつ現像剤へのストレスを効果的に緩和することができる。
図1は本発明に係る現像装置(実施形態1)を備えた画像形成装置の全体の構成を示す説明図である。
この画像形成装置100は、複数の現像装置2a〜2dがケーシング内に収容された現像装置収容部100Aと、定着装置12がケーシング内の現像装置収容部100Aの上方に収容された定着装置収容部100Bと、それらの間に設けられて定着装置12の熱が現像装置側に伝わらないように断熱するための隔壁30とを備え、外部から伝達される画像データに応じてシート状の記録媒体(記録用紙)に多色または単色の画像を形成することができるプリンターである。
なお、定着装置収容部100Bの横に位置する現像装置収容部100Aの上面は排紙トレイ15とされている。
現像装置収容部100Aには、図1に示すように、4つの感光体ドラム3a、3b、3c、3dと、各感光体ドラム3a〜3dの表面を帯電させる4つの帯電器(帯電装置)5a、5b、5c、5dと、各感光体ドラム3a〜3dの表面に静電潜像を形成する露光ユニット(露光装置)1と、黒、シアン、マゼンタおよびイエローのトナーを個別に収容して各感光体ドラム3a〜3dの表面の静電潜像を現像してトナー像を形成する4つの現像装置2a、2b、2c、2dと、現像および画像転写後の各感光体ドラム3a〜3dの表面に残存する残留トナーを除去するクリーナユニット4a、4b、4c、4dと、各現像装置2a〜2dに前記4色のトナーを個別に補給する4つのトナー補給装置22a、22b、22c、22dと、各感光体ドラム3a〜3dの表面のトナー像を記録媒体に転写する中間転写ベルトユニット(転写装置)8と、中間転写ベルトクリーニングユニット9等が収容されている。
なお、a〜dを有する符号で示された各部材において、aは黒画像形成用の部材、bはシアン画像形成用の部材、cはマゼンタ画像形成用の部材、dはイエロー画像形成用の部材である。
各色に対応する感光体ドラム3a〜3dは同じ構成であるため、それらの構成の説明では符号を3に統一し、これと同様に、現像装置は符号を2、帯電器は符号を5、クリーナユニットは符号を4、トナー補給装置は符号を22に統一して説明する。
感光体ドラム3は、導電性基体およびその表面に形成される感光層から構成され、帯電と露光による潜像形成を担う円筒状部材であり、光の照射によって導電性を示し、その表面に静電潜像とよばれる電気的な画像が形成される。
感光体ドラム3は、軸線回りに回転駆動が可能となるよう図示しない駆動手段により支持されている。
露光ユニット1は、画像データに応じた光を、帯電器5と現像装置2との間を通過させて、帯電された感光体ドラム3の表面に照射して露光することにより、感光体ドラム3の表面に画像データに応じた静電潜像を形成する。
本実施形態においては、露光ユニット1として、レーザ照射部および反射ミラーを備えたレーザスキャニングユニット(LSU)を使用した場合を例示しているが、発光素子をアレイ状に並べたEL(エレクトロルミネッセンス)またはLED書込みヘッドを用いることもできる。
図2は図1で示した現像装置の概略拡大断面図であり、図3は図2のA−A線断面矢視図であり、図4は図2のB−B線断面矢視図である。なお、これらの図において、現像剤槽111内に収容されている現像剤は図示省略している。
また、現像剤槽111は、第1および第2現像剤搬送路P、Qをそれぞれ構成する半円筒状内壁面111a、111bを有している。
また、現像剤槽111は、第2現像剤搬送路Q側の側壁と現像剤槽カバー115の下端縁との間に開口部を有しており、その開口部の位置に現像ローラ114が回転可能にかつ感光体ドラム3との間に所定の現像ニップ部Nをもって配置されている。
ドクターブレード116は、現像ローラ114の軸線方向に平行に延びる長方形の板状部材であって、その下端116bは現像剤槽111の開口部の下端縁に固定され、かつその上端116aは現像ローラ114の表面に対して所定の間隙をもって離間している。ドクターブレード116の材料としては、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、合成樹脂等が挙げられる。
第1現像剤搬送螺旋部材(以下、「第1螺旋部材」という場合がある)112は、第1現像剤搬送路P内に平行かつ回転可能に設けられた回転軸112bと、回転軸112bの外周面に固定された螺旋羽根112aと、螺旋羽根112aの一端の回転軸112b上に設けられた端部羽根112dと、現像剤槽111の長手方向側の一側壁111cを貫通した回転軸112bの一端に設けられたギア112cとから構成されている。
また、端部羽根112dは、4枚の突出片112da1からなる周方向攪拌羽根部112daと、周方向攪拌羽根部112daの外周部に一体状に巻回された前記螺旋羽根112aと同じ螺旋方向の螺旋羽根部112dbとからなる。
周方向攪拌羽根部112daは、4枚の直角三角形の突出片112da1からなる。
各突出片112da1は、直角をなす二辺のうちの長辺が回転軸112bに沿って取り付けられ、かつ周方向に90°の間隔で配置されている。
また、回転軸112bの軸心から半径方向の突出片112da1の最大突出寸法L1(図6参照)は、回転軸112bの軸心から現像剤槽111における第1現像剤搬送路Pの半円筒状内壁面111aまでの距離L2(図4参照)に対して0.85倍程度に設定されている。
そのため、隣接する2枚の突出片112da1と回転軸112bと螺旋羽根部112dbとで囲まれた部分には隙間が形成されているが、この隙間は螺旋羽根部112dbにて塞がれてもよい。
また、螺旋羽根部112dbは、螺旋羽根112aと同じ外径、厚みおよび螺旋ピッチを有し、かつ螺旋羽根112aと連続状に形成されている。
またこの時、端部羽根112dも同じ方向に回転し、周方向攪拌羽根部112daの突出片112da1が上方から第1連通路aに向って回転して現像剤を周方向に撹拌すると共に、螺旋羽根部112dbが現像剤を現像剤槽111の一側壁111c側へ搬送する。
したがって、実施形態1の現像装置によれば、従来のように現像剤が現像剤槽111の一側壁111cへ押圧されて急激に圧力を受けることによって発生する現像剤の流動性低下を抑制することができる。
なお、回転する端部羽根112dの周囲の現像剤は、主に第1現像剤搬送路Pの上流側から順次搬送されてくる現像剤によって第1連通路a側へ押し出されて第2現像剤搬送路Qへ移動する。
第2現像剤搬送螺旋部材(以下、「第2螺旋部材」という場合がある)113は、第1螺旋部材112と概ね同様の構成であるが、第2現像剤搬送路Qの下流側(第2連通路b側)には第1螺旋部材112の端部羽根112dと同様の端部羽根113dが配置され、かつ端部羽根113dから第2現像剤搬送路Qの最上流側(第1連通路a側)まで螺旋羽根113aが配置されている点が第1螺旋部材112と異なる。
端部羽根113は、第2現像剤搬送路Qの下流側に向うにつれて突出寸法が増加する4枚の突出片113da1からなる周方向攪拌羽根部113daと、周方向攪拌羽根部113daの外周部に一体状に巻回された前記螺旋羽根113aと同じ螺旋方向の螺旋羽根部113dbとからなる。
また、螺旋羽根113aの螺旋方向は、螺旋羽根112aの螺旋方向と同じである。
したがって、図示しない駆動手段によりギア112cおよび回転軸112bを介して螺旋羽根112aが矢印J方向に回転し、かつギア113cおよび回転軸113bを介して螺旋羽根113aが逆の矢印K方向に同期的に回転することにより、図3に示すように、第1現像剤搬送路Pから第1連通路aを通って第2現像剤搬送路Qの最上流側に移動した現像剤は、第2現像剤搬送路Qを矢印Y方向に端部羽根113dまで搬送される。
この際、第2現像剤搬送路Qの下流側へ向うにつれて、螺旋羽根部113daの径方向の幅は徐々に狭くなるのに対し、突出片113da1は突出寸法が徐々に広くなるため、現像剤槽111の他側壁111dへ移動して押圧される現像剤よりも、第2現像剤搬送路Qの半円筒状内壁面111bに沿って周方向(矢印K方向)に移動する現像剤の方が多くなる。
なお、回転する端部羽根113dの周囲の現像剤は、主に第2現像剤搬送路Qの上流側から順次搬送されてくる現像剤によって第2連通路b側へ押し出されて第1現像剤搬送路Pへ移動する。
このようにして、第1および第2現像剤搬送路P、Qの間で現像剤が循環搬送される。
トナー濃度検知センサ119は、図示しないトナー濃度制御手段に電気的に接続されている。
トナー濃度制御手段は、トナー濃度検知センサ119が検知するトナー濃度測定値に応じて、後述するトナー補給装置22(図9参照)のトナー排出部材122を回転駆動させ、トナーをトナー排出口123から排出して現像装置2の第1現像剤搬送路P内に供給するように制御する。
トナー濃度制御手段によって、トナー濃度測定値がトナー濃度設定値よりも低いと判定されると、トナー排出部材122を回転駆動させる駆動手段に制御信号が送信され、トナー排出部材122が回転する。
透磁率検知センサ(トナー濃度検知センサ119)には図示しない電源が接続される。
この電源は、透磁率検知センサを駆動させるための駆動電圧およびトナー濃度の検知結果を制御手段に出力するための制御電圧を、透磁率検知センサに印加する。
電源による透磁率検知センサへの電圧の印加は、制御手段によって制御される。
透磁率検知センサは、制御電圧の印加を受けてトナー濃度の検知結果を出力電圧値として出力する型式のセンサであり、基本的に出力電圧の中央値近傍の感度がよいため、その付近の出力電圧が得られるような制御電圧を印加して用いられる。
このような型式の透磁率検知センサは市販されており、例えば、TDK社製の商品名TS−L、TS−A、TS−Kなどが挙げられる。
図9は実施形態1の現像装置におけるトナー補給装置を示す概略断面図であり、図10は図9のD−D線断面矢視図である。
図9と図10に示すように、トナー補給装置22は、トナー排出口123を有するトナー収容容器121と、トナー攪拌部材125と、トナー排出部材122とを備え、その内部に未使用のトナーが収容される。
トナー補給装置22は、現像剤槽111の上方に配置されており(図1参照)、そのトナー排出口123と、現像装置2のトナー補給口115a(図2参照)とが、トナー搬送パイプ102にて接続されている。
トナー攪拌部材125はトナー収容容器121の半円筒状部分の略中央位置に回転可能に配置されており、トナー排出部材122はトナー排出口123の上方近傍位置に回転可能に配置されている。
トナー攪拌部材125は、回転軸125aを中心に回転する板状部材であり、回転軸125aから離間した両側先端には、可撓性を有する樹脂製(例えば、ポリエチレンテレフタレート)からなるシート状のトナー汲み上げ部材125bを有している。なお、回転軸125aは、トナー収容容器121の長手方向両側の側壁に回転可能に支持されており、その一端は前記側壁を貫通し、図示しない駆動手段の駆動ギアと噛合するギアがその一端に固定されている。
このとき、トナー汲み上げ部材125bは、その可撓性によって、トナー収容容器121の内壁に沿って摺動して変形しつつ回転し、トナーをトナー排出部材122側に供給する。
なお、トナー排出部材122とトナー攪拌部材125との間には、トナー攪拌部材125によって汲み上げられたトナーがトナー排出部材122の周辺に適量のトナーを保持できるように、隔壁124が設けられている。
ギア122cは、図示しない駆動手段の駆動ギアと噛合している。
トナー収容容器121において、トナー排出口123は、螺旋羽根122aのギア122cとは反対側の一端側に配置されている。
トナー排出部材122が回転することにより、トナー排出部材122側に供給されたトナーは、螺旋羽根122aによってトナー排出口123側に向けて搬送され、トナー排出口123からトナー搬送パイプ102を介して現像剤槽111内へ供給される。
画像形成装置の現像工程においては、図2〜図4に示すように、現像装置2の現像ローラ114、第1螺旋部材112、第2螺旋部材113がそれぞれ矢印M、J、K方向に回転する。
このとき、第1現像剤搬送路P内の現像剤が第1螺旋部材112によって矢印X方向に搬送されると共に、第2現像剤搬送路Q内の現像剤が第2螺旋部材113によって矢印Y方向に搬送される。
これと同時に、第1現像剤搬送路P内の下流側の現像剤が第1連通路aを通って、第2現像剤搬送路Qへ送られると共に、第2現像剤搬送路Q内の下流側の現像剤が第2連通路bを通って、第1現像剤搬送路Pへ送られる。
このように、現像剤槽111内の現像剤は第1現像剤搬送路Pと第2現像剤搬送路Qの間で循環し、現像剤のトナーはキャリアとの摩擦により十分に帯電する。
現像ローラ114に供給される現像剤は、ドクターブレード116によって現像ローラ114の外周面に均一な所定厚みの現像剤層となって感光体ドラム3へ送られ、現像剤層から一部のトナーが感光体ドラム3へ供給され、その後、トナー濃度が低下した現像剤が現像ローラ114から第2現像剤搬送路Q内の現像剤と混合する。
したがって、第2現像剤搬送路Q内の現像剤のトナー濃度は徐々に低下していく。
第2現像剤搬送路Q内の現像剤のトナー濃度は、トナー濃度検知センサ119によって検知されているため、トナー濃度が所定値以下となると、トナー補給装置22から第1現像剤搬送路P内の現像剤(内在現像剤)上に未使用のトナーが補給され、第1螺旋部材112の回転によって補給トナーは内在現像剤中に混合され分散していく。
図1に示すように、各感光体ドラム3の上方に配置された中間転写ベルトユニット8は、中間転写ベルト7と、中間転写ベルト7を張架して図1の矢印B方向に回転駆動させるための中間転写ローラ6a、6b、6c、6d(以下、符号を6に統一して説明する)、駆動ローラ71、従動ローラ72およびベルトテンション機構(図示省略)と、駆動ローラ71の横に近接して配置された転写ローラ11とを備える。
なお、各中間転写ローラ6は、ベルトテンション機構におけるローラ取付部に回転可能に支持されている。
中間転写ベルト7が各感光体ドラム3に接触するよう、駆動ローラ71と従動ローラ72は4つの感光体ドラム3のうちの両側の感光体ドラム3よりも外側に配置されている。
中間転写ベルト7は、厚さが例えば100〜150μm程度のフィルムを用いて無端状に形成されており、その外側の面上に、各感光体ドラム3に形成された各色成分のトナー像が順次重ねて転写されてカラートナー像(多色トナー像)が形成される。
中間転写ローラ6は、直径が例えば8〜10mmの金属軸(例えばステンレス製)と、金属軸の外周面を覆う導電性の弾性材層によって覆われている。
この導電性の弾性材層の材料としては、例えば、カーボンブラックなどの導電剤を含むエチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体(EPDM)、発泡ウレタン等が挙げられる。
中間転写ローラ6の金属軸には、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス(トナーの帯電極性(−)とは逆極性(+)の高電圧)が印加され、これによって中間転写ローラ6は中間転写ベルト7に対して均一に高電圧を印加することができる。
本実施の形態では、転写電極として中間転写ローラ6を使用しているが、これ以外にブラシなども用いることが可能である。
一方、記録媒体もシート搬送路Sを通って転写部に搬送され、転写ローラ11によって記録媒体が中間転写ベルト7側へ押し付けられることにより、中間転写ベルト7上のトナー像が記録媒体上に転写される。
この場合、中間転写ベルト7と転写ローラ11とは所定ニップで互いに圧接されると共に、転写ローラ11にはトナー像を記録媒体に転写させるためのトナーの帯電極性(−)とは逆極性(+)の高電圧が印加される。
中間転写ベルト7から記録媒体へ転写されずに中間転写ベルト7上に残存したトナーは、中間転写ベルト7上に新たなトナー像を積層する際にトナーの混色を発生させる原因となるため、中間転写ベルトクリーニングユニット9によって除去され回収される。
中間転写ベルトクリーニングユニット9は、中間転写ベルト7に接触して残留トナーを除去するクリーニングブレードと、除去されたトナーを回収するトナー回収部とを備えている。なお、中間転写ベルト7におけるクリーニングブレードに接触している部分は、従動ローラ72にて支持されている。
図1に示すように、シート搬送路Sは、給紙トレイ10および手差しトレイ20から後述する定着装置12を通って排紙トレイ15に通じており、その周辺には、ピックアップローラ16a、16b、搬送ローラ25a〜25f(以下、符号を25に統一して説明する場合がある)、レジストローラ14、転写ローラ11、定着装置12等が配置されている。
搬送ローラ25は、シートの搬送を促進および補助するための小型ローラであり、シート搬送路Sに沿って複数対設けられている。
ピックアップローラ16bは、手差しトレイ20の近傍に備えられ、手差しトレイ20から記録媒体を1枚ずつシート搬送路Sに供給する呼び込みローラである。
レジストローラ14は、シート搬送路Sを搬送されている記録媒体を一旦保持し、中間転写ベルト7上のトナー像の先端と記録媒体の先端とを合わせるタイミングで、記録媒体を転写部に搬送するものである。
図1に示すように、定着装置収容部100Bに収容された定着装置12は、トナー画像が転写された記録媒体を挟んで相互に逆方向に回転するヒートローラ81および加圧ローラ82と、搬送ローラ25bと、搬送(排紙)ローラ25cとを備えている。
ヒートローラ81は、所定の定着温度となるように図示しない制御部によって制御される。なお、この制御部は、図示しない温度検出器からの検出信号に基づいてヒートローラ81の温度を制御する。
定着温度に昇温したヒートローラ81と加圧ローラ82は、記録媒体に圧接してトナーを溶融することにより、記録媒体上にトナー画像を定着させる。
トナー像が定着された記録媒体は、搬送ローラ25b、25cによってシート搬送路Sの反転排紙経路に搬送され、反転された状態(トナー像を下側に向けた状態)で排紙トレイ15上に排出される。
図11は本発明の実施形態2に係る現像装置を示す平断面図であり、図12は実施形態2に係る現像装置を示す側断面図であり、図13は図12で示した第1現像剤搬送螺旋部材の端部羽根の分解図であり、図14は図13で示した端部羽根の周方向撹拌羽根部のE−E線矢視図であり、図15は図14で示した周方向撹拌羽根部の斜視図である。なお、図11と図12において、図3と図4中における要素と同様の要素には同一の符号を付している。
この実施形態2の現像装置202は、第1現像剤搬送螺旋部材212と第2現像剤搬送螺旋部材213の端部羽根212d、213dが異なること以外は実施形態1と同様であるため、ここでは主に実施形態1と異なる点のみを説明する。
第1現像剤搬送螺旋部材212の端部羽根212は、実施形態1と同様に、周方向撹拌羽根部212daと、螺旋羽根部212dbとを有してなるが、周方向撹拌羽根部212daの構造が実施形態1の周方向撹拌羽根部112daと異なる。
この周方向撹拌羽根部212daは、搬送方向(矢印X方向)の下流側に向うにつれて徐々に外径が増加するように回転軸212bに設けられた錐状部212da1と、錐状部212da1の外周面に周方向所定間隔で配置されかつ軸心方向に延びるように形成された複数本の溝部212da2とを有してなる。
溝部212da2は、回転軸212bの回転方向(図14中の矢印方向)に対して垂直状の第1の内側面212da21と、第1の内側面212da21に対して直角な第2の内側面212da22とを有し、横断面L字形に形成されている。
換言すると、第1の内側面212da21は回転軸212の軸心を中心とする放射線上に配置され、第2の内側面212da22は回転軸212bの回転方向にかつ第1の内側面212da21と直角に配置されている。
なお、溝部212da2は、第1の内側面212da21と第2の内側面212da22との間を曲面にして横断面U字形に形成されてもよく、あるいは、第1の内側面212da21と第2の内側面212da22との間の角度を45°程度まで小さくして横断面V字形に形成されてもよい。
回転軸212bの軸心から半径方向の錐状部212da1の最大突出寸法(最大半径)L1は、回転軸212bの軸心からが第1現像剤搬送路Pの半円筒状内壁面111aまでの距離L2に対して0.85倍程度とされている。
第1螺旋部材212の回転方向は、実施形態1の第1螺旋部材112の回転方向と同じであり、回転軸212bは、溝部212da2が下方から第1連通路aの方へ向かうように回転する。つまり、溝部212da2の第1の内側面212da21が現像剤を押す方向に回転する。
またこの時、端部羽根212dも同じ方向に回転し、周方向攪拌羽根部212daの各溝部212da2が上方から第1連通路aに向って回転して現像剤を周方向に撹拌すると共に、螺旋羽根部212dbが現像剤を現像剤槽111の一側壁111c側へ搬送する。
さらに、錐状部112da1が下流側に向かうにつれて径方向に広がっていることにより、現像剤は錐状部112da1の外周面に沿って移動する径方向の力も受ける。
なお、回転する端部羽根212dの周囲の現像剤は、主に第1現像剤搬送路Pの上流側から順次搬送されてくる現像剤によって第1連通路a側へ押し出されて第2現像剤搬送路Qへ移動する。
第2現像剤搬送螺旋部材213は、第1螺旋部材212と概ね同様の構成であるが、第2現像剤搬送路Qの下流側(第2連通路b側)には第1螺旋部材212の端部羽根212dと同様の端部羽根213dが配置され、かつ端部羽根213dから第2現像剤搬送路Qの最上流側(第1連通路a側)まで螺旋羽根213aが配置されている点が第1螺旋部材212と異なる。
端部羽根213は、第2現像剤搬送路Qの下流側に向うにつれて拡径する錐状部213da1および4本の溝部213da2を有してなる周方向攪拌羽根部213daと、周方向攪拌羽根部213daの外周部に一体状に巻回された螺旋羽根部213dbとからなる。
この螺旋羽根部213dbは、前記螺旋羽根213aと同じ螺旋方向でかつ連続状である。
また、螺旋羽根313aの螺旋方向は、螺旋羽根112aの螺旋方向と同じである。
したがって、図示しない駆動手段によりギア212cおよび回転軸112bを介して螺旋羽根212aが矢印J方向に回転し、かつギア213cおよび回転軸213bを介して螺旋羽根213aが逆の矢印K方向に同期的に回転することにより、図11に示すように、第1現像剤搬送路Pから第1連通路aを通って第2現像剤搬送路Qの最上流側に移動した現像剤は、第2現像剤搬送路Qを矢印Y方向に端部羽根213dまで搬送される。
この際、第2現像剤搬送路Qの下流側へ向うにつれて、螺旋羽根部213daの径方向の幅は徐々に狭くなるのに対し、錐状部213da1は拡径するため、現像剤槽111の他側壁111dへ移動して押圧される現像剤よりも、第2現像剤搬送路Qの半円筒状内壁面111bに沿って周方向(矢印K方向)に移動する現像剤の方が多くなる。
なお、回転する端部羽根213dの周囲の現像剤は、主に第2現像剤搬送路Qの上流側から順次搬送されてくる現像剤によって第2連通路b側へ押し出されて第1現像剤搬送路Pへ移動する。
このようにして、第1および第2現像剤搬送路P、Qの間で現像剤が循環搬送される。
2(2a〜2d) 現像装置
3(3a〜3d) 感光体ドラム
4(4a〜4d) クリーニング装置
5(5a〜5d) 帯電装置
8 転写装置
12 定着装置
100 画像形成装置
111 現像剤槽
112、212 第1現像剤搬送螺旋部材
113、213 第2現像剤搬送螺旋部材
114 現像ローラ
115a トナー補給口
117 仕切り壁
112d、113d、212d、213d 端部羽根
112da、113da、212da、213da 周方向撹拌羽根部
112db、113db、212db、213db 螺旋羽根部
112da1、113da1 突出片
212da1、213da1 錐状部
212da2、213da2 溝部
212da21 第1の内側面
212da22 第2の内側面
P 第1現像剤搬送路
Q 第2現像剤搬送路
a 第1連通路
b 第2連通路
Claims (14)
- 表面に静電潜像が形成される感光体ドラムを備えた電子写真方式の画像形成装置に装着される現像装置であって、
トナーとキャリアとを含む現像剤が収容される現像剤槽と、該現像剤槽内にトナーを補給するためのトナー補給口と、前記現像剤槽内に設けられ現像剤を担持した状態で回転しながら静電潜像が形成された感光体ドラムの表面にトナーを供給するための現像ローラと、前記現像剤槽内のトナーが補給される位置と前記現像ローラとの間に設けられた現像剤搬送路と、前記現像剤搬送路内に回転可能に設けられて現像剤搬送路内の現像剤を前記現像ローラへ搬送する現像剤搬送螺旋部材とを備え、
前記現像剤搬送路は、前記現像ローラの軸心方向と平行な仕切り壁によって区画された前記トナー補給口側の第1現像剤搬送路と現像ローラ側の第2現像剤搬送路、および第1現像剤搬送路と第2現像剤搬送路とを前記軸心方向の両側で連通させる一対の連通路を有してなり、
前記現像剤搬送螺旋部材は、第1現像剤搬送路内に配置された第1現像剤搬送螺旋部材と、第2現像剤搬送路内に配置された第2現像剤搬送螺旋部材とを有し、
第1および第2現像剤搬送螺旋部材は、回転軸と、該回転軸の外周面に取り付けられた螺旋羽根とを有すると共に、第1および第2現像剤搬送螺旋部材のうちの少なくとも一方は、前記回転軸における現像剤の搬送方向下流側の一端に端部羽根をさらに有し、
前記端部羽根は、前記搬送方向下流側に向うにつれて径方向の突出寸法が徐々に増加する周方向撹拌羽根部と、該周方向撹拌羽根部の外周部に一体状に巻回された前記螺旋羽根と同じ螺旋方向の螺旋羽根部とを有してなり、
第1および第2現像剤搬送路内で第1および第2現像剤搬送螺旋部材によって現像剤を相互に逆方向に搬送し、かつ前記端部羽根にて前記搬送方向下流側で現像剤を回転軸周方向に撹拌することにより、現像剤を第1および第2現像剤搬送路の間で循環させるように構成されていることを特徴とする現像装置。 - 前記第1および第2現像剤搬送螺旋部材の両方が、前記搬送方向下流側の一端に前記端部羽根を有している請求項1に記載の現像装置。
- 前記周方向撹拌羽根部は、前記回転軸に周方向所定間隔で設けられた複数枚の突出片を有してなり、
これらの突出片は前記搬送方向下流側に向うにつれて径方向の突出寸法が徐々に増加している請求項1または2に記載の現像装置。 - 前記突出片の数が2〜4枚である請求項3に記載の現像装置。
- 前記現像剤槽は、前記第1および第2現像剤搬送路をそれぞれ構成する半円筒状内壁面を有しており、
前記回転軸の軸心から半径方向の前記突出片の最大突出寸法は、前記回転軸の軸心から前記半円筒状内壁面までの距離に対して0.8〜0.9倍に設定されている請求項3または4に記載の現像装置。 - 前記回転軸は、前記突出片が上方から前記連通路の方へ向かうように回転する請求項1〜5のいずれか1つに記載の現像装置。
- 前記周方向撹拌羽根部は、前記搬送方向下流側に向うにつれて徐々に外径が増加するように前記回転軸に設けられた錐状部と、該錐状部の外周面に周方向所定間隔で配置されかつ軸心方向に延びるように形成された複数本の溝部とを有してなる請求項1または2に記載の現像装置。
- 前記溝部は、前記回転軸の回転方向に対して垂直状の内側面を有している請求項7に記載の現像装置。
- 前記溝部は、前記回転軸の軸心方向に対する垂直面と平行な横断面形状がV字形、L字形またはU字形である請求項7または8に記載の現像装置。
- 前記溝部の数が2〜4本である請求項7〜9のいずれか1つに記載の現像装置。
- 前記現像剤槽は、前記第1および第2現像剤搬送路をそれぞれ構成する半円筒状内壁面を有しており、
前記回転軸の軸心から半径方向の前記錐状部の最大突出寸法は、前記回転軸の軸心から前記半円筒状内壁面までの距離に対して0.8〜0.9倍に設定されている請求項7〜10のいずれか1つに記載の現像装置。 - 前記回転軸は、前記溝部が上方から前記連通路の方へ向かうように回転する請求項7〜11のいずれか1つに記載の現像装置。
- 前記端部羽根の前記螺旋羽根部は、一定の外径を有すると共に、前記搬送方向下流側に向うにつれて徐々に狭くなる径方向の幅を有する請求項1〜12のいずれか1つに記載の現像装置。
- 表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、該感光体ドラムの表面を帯電させる帯電装置と、前記感光体ドラムの表面に静電潜像を形成する露光装置と、前記感光体ドラムの表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する請求項1〜13のいずれか1つに記載の現像装置と、該現像装置にトナーを補給するトナー補給装置と、前記感光体ドラムの表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、トナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備えた画像形成装置。
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