JP5245754B2

JP5245754B2 - 現像装置及びプロセスカートリッジ並びに画像形成装置

Info

Publication number: JP5245754B2
Application number: JP2008296712A
Authority: JP
Inventors: 押川雄樹
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2008-11-20
Filing date: 2008-11-20
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2028-11-20
Also published as: JP2010122501A

Description

本発明は、トナーとキャリアからなる現像剤を用いる現像装置及び該現像装置を用いるプロセスカートリッジ並びにプリンタ、ファクシミリ、複写機、これらの少なくとも２つの機能を有する複合機等の画像形成装置に関するものである。ジ

上記形式の電子写真の分野において、耐久性、画像特性に優れているなどの点からトナーとキャリアからなる現像剤を用いる２成分現像方式が広く採用されている。そして、２成分現像方式の現像装置において、１対の搬送スクリュで現像剤を循環しつつ撹拌搬送し、その際、現像ローラが隣接した搬送スクリュから磁力によって現像剤を汲み上げるように構成したものも特許文献１等に記載され良く知られている。

搬送スクリュを用いる現像装置において、供給用の搬送スクリュから現像剤担持体としての現像ローラに現像剤を供給し、現像ローラからの現像剤を回収用の搬送スクリュへ戻するように循環させるものも知られており、このとき、回収用の搬送スクリュからの現像剤は直接搬送スクリュに戻さずに、撹拌用の搬送スクリュを介してから供給用の搬送スクリュに戻すように循環させる３本スクリュを備えた現像装置も公知である。このように、供給用の搬送スクリュを備えた現像装置では、近年の画像形成装置に要望されている連続して画像面積率の高い画像をプリントしても濃度ムラ等が発生しない画像品質の安定化に応えられるものである。

ところが、供給用の搬送スクリュを備えた現像装置では、供給用の搬送スクリュが作像領域内で下流側に向かうほど現像剤が減ってしまい、その下流側でしばしば現像剤の枯渇が発生し、十分に現像剤が現像ローラに供給されないという問題が発生した。

また、装置内において搬送スクリュを用いて現像剤を循環させている現像装置では、搬送スクリュで搬送される現像剤がスクリュの羽根と回転方向によって搬送方向に対し直交する左右の何れか一方に偏る。このため、現像剤の受け渡しで偏りが負荷となってスクリュ駆動のトルクの増大をなってしまうという問題点があった。

特開２００６−１５４１９３号公報

本発明は、上述のような搬送スクリュを用いていることによる不具合を簡易な構成にて解消することができる現像装置及びこれを用いた画像形成装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するため、本発明は、静電潜像が形成される像担持体と対向配置された現像剤担持体と、該現像剤担持体に供給するためのトナーとキャリアを有する２成分系現像剤を撹拌しつつ搬送する回転軸に螺旋羽根が設けられた搬送部材とを具備し、前記像担持体に形成された静電潜像をトナー像として可視像化する現像装置であって、前記搬送部材の回転軸が、軸線が一致し、かつ、互いに独立して回転可能な分割軸で構成され、該分割軸は互いに逆方向に回転されたとき、同一方向に現像剤を搬送するように前記螺旋羽根が設けられている現像装置において、前記搬送部材が前記現像剤担持体と対向配置され、搬送中に現像剤を前記現像剤担持体に供給する供給用搬送部材と、前記前記現像剤担持体の現像剤を回収し、回収した現像剤を前記供給用搬送部材に直接または間接的に戻す回収用搬送部材とを有し、該供給用搬送部材が前記分割軸で構成され、かつ、現像剤搬送方向にて前記像担持体の作像領域内の位置で分割軸の継ぎ目が設けられており、該分割軸の現像剤搬送方向上流軸は現像剤担持体側の反対側に現像剤が寄る螺旋羽根が設けられ、前記分割軸の現像剤搬送方向下流軸は現像剤担持体側に現像剤が寄る螺旋羽根が設けられていることを特徴とした現像装置を提案する。

なお、本発明は、前記分割軸は現像剤搬送方向上流軸と現像剤搬送方向下流軸とで現像剤搬送能力が異なると有利である。
さらに、本発明は、前記現像剤搬送方向上流軸と現像剤搬送方向下流軸は回転数の違いにより現像剤搬送能力が異なると有利である。

また、上記の目的を達成するため、本発明は、請求項１ないし３の何れかに記載の現像装置を用いることを特徴とするプロセスカートリッジを提案する。
さらにまた、上記の目的を達成するため、本発明は、請求項１ないし３の何れかに記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置を提案する。

本発明のよれば、現像装置内の現像剤搬送のロスによる影響を最小限に抑えることができ、現像剤の枯渇等の問題の発生を抑えることができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。
図１は、電子写真方式のプリンタ（以下、単にプリンタという）の一例を示す垂直断面図であり、ここに示したプリンタは、プリンタ本体１内に配置されたドラム状の感光体より成る第１ないし第４の像担持体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋと、同じくプリンタ本体１内に配置された無端状の中間転写ベルト３として構成された中間転写体を有している。中間転写ベルト３は支持ローラ４，５，６に巻き掛けられて矢印Ａ方向に回転駆動される。

上記中間転写ベルト３は、各像担持体２Ｙないし２Ｋの上方に位置し、該中間転写ベルト３の下側の走行辺が各像担持体２Ｙないし２Ｋの周面に当接している。中間転写ベルト３は、各像担持体の表面にそれぞれ形成された互いに異なる色のトナー像が重ねて転写される転写材の一例を構成するものである。

第１ないし第４の各像担持体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ上にトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写ベルト３に転写する構成は、そのトナー像の色が異なるだけで、実質的に全て同一であるため、第１の像担持体２Ｙにトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写ベルト３に転写する構成だけを説明する。なお、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの添え字はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色を示しており、これら添え字は必要に応じて割愛する。

図２は、添え字「Ｙ」を割愛して示しているが、イエローに対応した像担持体２と、その像担持体２の表面にトナー像を形成するための各作像装置を示す拡大図である。像担持体２は図２における時計方向に回転駆動され、このとき帯電電圧を印加された帯電ローラ７より成る帯電装置によって像担持体２が所定の極性に帯電される。帯電後の像担持体２には、図１に示した光書き込み装置８から出射する光変調されたレーザビームＬが照射され、これによって像担持体２に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置９によってイエロートナー像として可視像化される。

現像装置９は、乾式の二成分系現像剤を収容した現像ケース１０と、この現像ケース１０に回転自在に支持され、かつ該現像ケースに形成された開口を通して像担持体２に近接して対向配置された現像ローラ１１と、現像ローラ１１上の現像剤量を規制する現像ブレード１２と、現像ローラ１１に対向して配置された第１及び第２搬送スクリュ１３，１４を有している。第１及び第２搬送スクリュ１３，１４はその軸線が現像ローラ１１の軸線と平行で、かつ、第１搬送スクリュ１３は幅方向において現像ローラ１１の全長に亘って隣接する長さを有している。また、第１及び第２搬送スクリュ１３，１４は同じ長さでもよいし、長さが若干異なっていてもよい。

現像ケース１０内の現像剤Ｄは、第１及び第２搬送スクリュ１３，１４によって搬送されながら撹拌され、矢印方向に回転する現像ローラ１１上に供給される。このとき現像ブレード１２によって、現像ローラ１１上の現像剤の高さが一定に規制され、規制後の現像剤が現像ローラ１１と像担持体２との間の現像領域に運ばれ、ここで現像剤中のトナーが像担持体に形成された静電潜像に静電的に移行して、該潜像がトナー像として可視像化される。

中間転写ベルト３を挟んで、像担持体２と反対側に一次転写ローラ１５が配置され、この一次転写ローラ１５に転写電圧が印加されることにより、像担持体２上のトナー像が、矢印Ａ方向に回転する中間転写ベルト３上に一次転写される。トナー像転写後の像担持体２上に付着する転写残トナーはクリーニング装置１６によって除去される。また、像担持体２上に残留する電荷は図示していない除電装置に除去され次の作像に備える。

上述したところと全く同様にして、図１に示した第２ないし第４の像担持体２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ上にシアントナー像、マゼンタトナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成され、これらのトナー像がイエロートナー像の転写された中間転写ベルト３上に順次重ねて一次転写され、中間転写ベルト３上に合成トナー像が形成される。トナー像転写後の各像担持体２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ上の転写残トナーがクリーニング装置１６により除去されることも第１の像担持体２Ｙの場合と変わりはない。

一方、図１に示すように、プリンタ本体１内の下部には、例えば転写紙より成る記録媒体Ｐを収容した給紙カセット１７と、給紙ローラ１８を有する給紙装置１９が配置され、給紙ローラ１８の回転によって最上位の記録媒体Ｐが矢印Ｂ方向に送り出される。送り出された記録媒体は、レジストローラ対２０によって、所定のタイミングで支持ローラ６に巻き掛けられた中間転写ベルト３の部分と、これに対置された二次転写ローラ２１との間に給送される。このとき、二次転写ローラ２１には所定の転写電圧が印加され、これによって中間転写ベルト３上の合成トナー像が記録媒体Ｐに二次転写される。

合成トナー像を二次転写された記録媒体Ｐはさらに上方に搬送されて定着装置２２を通り、このとき記録媒体Ｐ上のトナー像が熱と圧力の作用により定着される。定着装置２２を通過した記録媒体Ｐは、排紙ローラ対２３によって、プリンタ本体１の上部の排紙部２４に排出される。また、トナー像転写後の中間転写ベルト３上に付着する転写残トナーはクリーニング装置２５によって除去される。なお、図２に示した作像装置はプロセスカートリッジとして機器に搭載することもできる。

図３は、本発明に適用される現像装置９の一実施形態を示す説明図で、現像装置９は上記と同様に、現像ケース１０内に現像ローラ１１、現像ブレード１２、第１及び第２搬送スクリュ１３，１４を有しているが、第１搬送スクリュ１３は現像ローラ１１に現像剤を供給する供給用の搬送スクリュとし、第２搬送スクリュ１４は現像ローラ１１からの現像剤を回収するする回収用の搬送スクリュとして構成されている。

このように構成された現像装置９は、第１搬送スクリュ１３によって搬送されている現像剤が現像ローラ１１に供給され、現像後に現像ローラ１１に残った現像剤が第２搬送スクリュ１４に回収され、第２搬送スクリュ１４では回収された現像剤と図示していない収納部から補給されたトナーもしくはトナーとキャリアが混合されたミックス剤とを撹拌搬送し、第１搬送スクリュ１３に搬送している。なお、第２搬送スクリュ１４の現像剤は図４に示す現像装置９のように、撹拌用の搬送スクリュ２６を介して第１搬送スクリュ１３へ送り込むようにしてもよい。

かかる現像装置９では、第１搬送スクリュ１３が供給専用であるため、現像剤の移動方向において下流側で現像剤が不足してしまい、現像ローラ１１に汲み上がらない枯渇という不具合を発生するケースがある。この不具合を解決するために、従来から１軸スクリュの搬送速度（主に回転数）を速めることで対応する方法が知られている。しかし、ギヤや軸受の寿命、現像剤劣化への影響のため搬送速度の増加には限界がある。また、スクリュで現像剤を搬送した場合、その螺旋羽根と回転方向から剤が搬送方向と直交する面において左右の何れか一方に偏る現象が生じ、この寄りによってどうしても搬送速度または現像剤供給のロスが発生してしまっており、このロスに対する解決策はこれまでなかった。

ここでいうロスとは、１軸上で現像ローラ１１側に現像剤を寄っている場合、図３のＣで示す部分において、現像ローラ１１の発生する磁場による現像剤搬送速度のロスがある。

逆に、１軸上で現像ローラ１１と反対側に現像剤を寄せた場合、現像ローラ１１に供給されずに１軸スクリュ端部まで搬送されてしまう現像剤が増えることによる現像ローラ１１への現像剤供給の無駄となるロスがある。このロスは、現像ローラ１１と逆側に現像剤が寄っていると、図５に示すように、現像ローラ１１の発生する磁場から遠い位置に現像剤が多く存在することになるため、現像ローラ１１に供給されにくくなり、安定して現像剤を現像ローラ１１に供給するには第１搬送スクリュ１３によって搬送する現像剤の量を非常に多くしなければならないというものである。

図６は、本実施形態に用いられる第１搬送スクリュ１３の正面図、図７は第１搬送スクリュ１３と第２搬送スクリュ１４の駆動系を示す斜視図である。
図６及び図７において、第１搬送スクリュ１３は軸線が一致し、かつ、互いに独立して回転可能な分割された上流側の第１分割軸３１と下流側の第２分割軸３２で構成され、この第１及び第２分割軸３１，３２には互いに逆方向に回転されたとき、同一方向に現像剤を搬送するように螺旋羽根３３，３４が設けられている。すなわち、図７に示すように、モータ４０で時計方向に回転される第１分割軸３１の駆動はその一端側においてギヤ４１を介して第２搬送スクリュ１４にギヤ４２を介して伝達され、そして反時計方向に回転される第２搬送スクリュ１４の駆動はその他端側においてギヤ４３からアイドラギヤ４４を介して第２分割軸３２のギヤ４５に伝えられる。この駆動伝達によって第２分割軸３２は第１分割軸３１と逆の反時計方向に回転されるが、螺旋羽根３３，３４の向きが互いに逆方向であるから、逆方向の回転で同一方向に現像剤を搬送する。なお、第１分割軸３１と第２分割軸３２の継ぎ目３５は図８に示すように、両方の軸に跨る軸受３６によって軸線が一致するように連結されている。

このように第１分割軸３１と第２分割軸３２で構成された第１搬送スクリュ１３を用いた現像装置９は、第１搬送スクリュ１３の現像剤搬送方向において像担持体２の作像領域内の位置で分割軸３１，３２の継ぎ目３５が設けられている。そして、第１分割軸３１は現像ローラ１１側と反対側に現像剤が寄るように螺旋羽根３３が設けられ、第２分割軸３２は現像ローラ１１側に現像剤が寄るように螺旋羽根３４が設けられている。

かかる構成では、上記した搬送のロスによる影響を最小限に抑えることができる。すなわち、第１搬送スクリュ１３の現像剤搬送方向上流側では現像剤が多く存在するため、現像ローラ１１と反対側に現像剤が寄るように設定し、第１搬送スクリュ１３の現像剤搬送方向下流側では現像剤が少なくなるため、現像ローラ１１側に現像剤が寄るように設定することで上記したロスが改善される。そして、かかる構成では現像剤の枯渇に対する余裕度を大きく増加することができる。なお、継ぎ目３５の位置は実験や経験則から適宜設定すればよい。

また、第１搬送スクリュ１３内の分割軸３１，３２によって搬送態様が切り替わる部分を有すると、現像剤の寄り方向が変わることで現像剤にせん断力が生じるため、この部分で補給トナーの分散・帯電が促進されるという副的効果も得られる。

図９は、本発明の他の実施形態を示す現像装置９の構成図、図１０はその現像装置の平面構成図である。
ここに示した現像装置９は、第１搬送スクリュ１３と第２搬送スクリュ１４間で現像剤が撹拌されるように矢印Ｅ方向に循環搬送され、その際第１搬送スクリュ１３から現像ローラ１１に現像剤が供給される。そして、現像ローラ１１上に残った現像剤は第１搬送スクリュ１３に戻され、再び循環搬送される。

かかる構成の現像装置９では、第１及び第２搬送スクリュ１３，１４の一端側において一方の搬送スクリュから他方の搬送スクリュに現像剤が受け渡され、他端側において逆に他方の搬送スクリュから一方の搬送スクリュに現像剤が受け渡される。このとき、図１０に示すように、第１搬送スクリュ１３が搬送によって矢印Ｐ１方向に現像剤が寄っていると、右端では受け渡し方向になるが、左端では受け渡しに対して抵抗となる方向になってしまう。同様に、第２搬送スクリュ１４が搬送によって矢印Ｐ２方向に現像剤が寄っていると、左端では受け渡し方向となるが、右端では受け渡し方向に対して抵抗となる方向になってしまう。そのため、このような受け渡しに対する抵抗による、現像剤へのストレス、現像剤循環の非効率化、スクリュの駆動トルクの増加等を招くおそれがある。

そこで、かかる構成の現像装置において、第１搬送スクリュ１３または第２搬送スクリュ１４の一方に図６に示した分割軸３１，３２の搬送スクリュを用いた場合には抵抗となる場所は１ヵ所に減らすことが可能である。さらに、第１搬送スクリュ１３と第２搬送スクリュ１４とも図６に示した分割軸３１，３２の搬送スクリュを用いた場合には受け渡し時の抵抗の箇所をすべてなくすことが可能である。

また、上記現像装置９において第１搬送スクリュ１３は現像ローラでの現像剤供給性を確保するために現像ローラ１１の方向に現像剤を寄せるのが一般的である。しかし、この構成では作像領域内での現像ローラ１１への現像剤の供給は効率よく行えるが、第１搬送スクリュ１３から第２搬送スクリュ１４へ受け渡す際には第１搬送スクリュ１３の現像剤の寄り方向が受け渡し方向と逆になるため非効率である。

そこで、本実施形態では第１搬送スクリュ１３の上流側は像担持体２の作像領域を過ぎるまでは現像ローラ１１方向に現像剤が寄る分割軸３１とし、作像領域を超えたところで現像剤が寄る分割軸３２となるように、継ぎ目３５の位置を設定することが好ましい。これにより、現像ローラ１１への供給性と現像剤の循環性とを効率化した現像装置９を提供することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず各種改変することができるものである。例えば、分割軸３１，３２は互いに逆回転させて同一方向に現像剤を搬送可能にしている構成から、分割軸３１，３２は互いに独立に回転するので、分割軸３１，３２はそれぞれの搬送能力を独自に設定することが可能である。これにより、受け渡し機能、現像ローラへの供給機能、などの機能毎に最適な回転数に設定することが可能となり設計上の自由度が増すため、設計条件次第では各種機能のさらなる向上が可能となる。なお、搬送能力の設定は回転数による設定が最も一般的であるが、螺旋羽根の径、ピッチ、軸の径等によって設定してもよい。

本発明に係る現像装置を用いる画像形成装置の主要部を示す概略図である。本発明に係る現像装置を有する作像装置の断面図である。本発明に係る現像装置の一実施形態を示す断面説明図である。図３の現像装置の変形例を示す断面説明図である。現像装置の剤の寄りと現像剤の流れを示す断面説明図である。本発明に係る現像装置に用いられる第１搬送スクリュを示す正面図である。第１搬送スクリュと第２搬送スクリュの駆動系を示す斜視図である。第１分割軸と第２分割軸の継ぎ目を示す断面説明図である。本発明に係る現像装置の他の実施形態を示す断面説明図である。図９の現像装置の現像剤の流れを示す平面構成図である。

符号の説明

２像担持体
９現像装置
１１現像ローラ
１３第１搬送スクリュ
１４第２搬送スクリュ
３１第１分割軸
３２第２分割軸
３３第１分割軸の螺旋羽根
３４第２分割軸の螺旋羽根

Claims

静電潜像が形成される像担持体と対向配置された現像剤担持体と、該現像剤担持体に供給するためのトナーとキャリアを有する２成分系現像剤を撹拌しつつ搬送する回転軸に螺旋羽根が設けられた搬送部材とを具備し、前記像担持体に形成された静電潜像をトナー像として可視像化する現像装置であって、前記搬送部材の回転軸が、軸線が一致し、かつ、互いに独立して回転可能な分割軸で構成され、該分割軸は互いに逆方向に回転されたとき、同一方向に現像剤を搬送するように前記螺旋羽根が設けられている現像装置において、
前記搬送部材が前記現像剤担持体と対向配置され、搬送中に現像剤を前記現像剤担持体に供給する供給用搬送部材と、前記前記現像剤担持体の現像剤を回収し、回収した現像剤を前記供給用搬送部材に直接または間接的に戻す回収用搬送部材とを有し、
該供給用搬送部材が前記分割軸で構成され、かつ、現像剤搬送方向にて前記像担持体の作像領域内の位置で分割軸の継ぎ目が設けられており、
該分割軸の現像剤搬送方向上流軸は現像剤担持体側の反対側に現像剤が寄る螺旋羽根が設けられ、
前記分割軸の現像剤搬送方向下流軸は現像剤担持体側に現像剤が寄る螺旋羽根が設けられていることを特徴とした現像装置。
請求項１に記載の現像装置において、前記分割軸は現像剤搬送方向上流軸と現像剤搬送方向下流軸とで現像剤搬送能力が異なることを特徴とする現像装置。
請求項２に記載の現像装置において、前記現像剤搬送方向上流軸と現像剤搬送方向下流軸は回転数の違いにより現像剤搬送能力が異なることを特徴とする現像装置。
請求項１ないし３の何れかに記載の現像装置を用いることを特徴とするプロセスカートリッジ。
請求項１ないし３の何れかに記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。