JP5660312B2 - 現像剤搬送装置、現像剤収容器、現像装置、プロセスユニット及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像剤を搬送する現像剤搬送装置、その現像剤搬送装置を備える現像剤収容器、現像装置、プロセスユニット及び画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の電子写真方式の画像形成装置には、トナーを収容するトナー容器が設けられており、使用に伴って現像装置内のトナーが消費されると、トナー容器から現像装置にトナーが補給されるように構成されている。このような構成において、補給したトナーとすでに現像装置内にあるトナーとを十分に混ぜずに使用すると、現像装置内のトナー補給口付近の領域とそれ以外の領域とで現像装置内のトナーに含まれる補給トナーの割合が異なることにより、現像条件が一定にならず、色ムラや地汚れ等が生じる問題がある。

そこで、現像装置内のトナーの状態（補給トナーの割合）を均一にするために、現像装置内でトナーを循環させるようにしている。例えば、特許文献１、２又は３などには、トナーを循環させる構成として、現像装置のハウジング内を、両端部において互いに連通した第１の領域と第２の領域に分け、これらの領域にトナー搬送手段としてのスクリューを配設する構成が開示されている。この場合、各領域内のトナーをスクリューによって互いに反対方向に搬送することにより、それぞれの領域の端部まで搬送されたトナーは連通口を通って他方の領域内に送り込まれる。そして、各領域内に送り込まれたトナーは、スクリューによって各領域の上記端部とは反対側の端部へと搬送され後、連通口を通って元の領域内に戻される。これを繰り返し行うことにより、トナーが第１の領域と第２の領域で循環する。その結果、補給されたトナーが現像装置内のトナーと混ざり合い、現像装置内のトナーの状態が均一になる。

ところで、現像装置のハウジング内にスクリューを設けた構成において、スクリューが回転する際、ハウジングの内壁面にスクリューが接触すると、異音や摩耗などの不具合が生じる。そこで、このような不具合を防止するために、一般に、スクリューの外周とハウジングの内壁面との間に隙間を設けて、スクリューがハウジングの内壁面に接触しないようにしている。また、この隙間は、ハウジングの内壁面やスクリューの外径の寸法公差、スクリューの振れなどを考慮し、余裕をもって設定されている。

しかし、スクリューの外周とハウジングの内壁面との間の隙間においては、スクリューによるトナーを搬送する力がほとんど働かない。このため、隙間に存在するトナーは搬送されずそこに留まり続けることになる。このように、ハウジング内の一部でトナーが溜まった状態となると、現像装置内で循環するトナーの量が収容されているトナー量よりも少なくなる。

また、トナーを循環させると、トナー粒子同士が衝突することによりトナーが徐々に劣化していくが、循環するトナー量が少ないと、トナー粒子同士がぶつかる回数が増え劣化が促進されてしまう。従って、上記のように、スクリューとハウジングの内壁面との隙間にトナーが溜まった状態となり、循環するトナーの量が少なくなることは、トナーの劣化を促進させる要因となる。

また、ハウジング内でのトナーの溜まりを防止する方法として、ハウジングの内壁面に可撓性の撹拌羽根を摺接させることによりトナーが内壁面に付かないようにすることがすでに知られている（例えば、特許文献３の図４参照）。この場合、撹拌羽根は可撓性の部材で構成されているので、上記スクリューに比べ、異音や摩耗を抑制することができる。しかし、撹拌羽根はスクリューのような軸方向の搬送機能を有しないため、スクリューの螺旋状の羽根に代えて撹拌羽根を配設すると、その箇所においてトナー搬送機能が低下するといった問題が生じる。

そこで、このような問題を生じないようにするために、特許文献４には、回転軸の軸方向へのトナー搬送機能を有する搬送羽根と、ハウジングの内壁面にトナーが溜まるのを防止する撹拌羽根（底掃羽根）とを、回転軸の軸方向の同じ領域に配設した現像装置が提案されている。このように、回転軸の軸方向の同じ領域に、搬送羽根と撹拌羽根の両方を配設することにより、トナー搬送機能の低下を抑制しつつ、ハウジング内でのトナーの滞留を防止することが可能である。

しかしながら、上記特許文献４に記載の構成は、撹拌羽根（底掃羽根）を取り付けるための格子枠を回転軸に設けているので、構造が複雑であり、高コストとなる課題がある。また、このような複雑な構成では、トナー搬送機能を調整するために搬送羽根を大きくするなどの変更が困難である。また、撹拌羽根が回転軸から外径方向に延伸した格子枠の先端に取り付けられていると、撹拌羽根の取付位置からハウジングの内壁面までの距離が短いため、撹拌羽根の撓みしろが少なくなる。その結果、ハウジングの内壁面に対する撹拌羽根の接触圧が大きくなり、異音が発生する虞がある。また、撹拌羽根の接触圧が大きくなると、撹拌羽根によってトナーがハウジングの内壁面へ押しつけられる力が強くなり、トナーが劣化しやすくなるといった問題も生じる。

本発明は、斯かる事情に鑑み、撹拌羽根の撓みしろを十分に確保することができると共に、現像剤搬送機能を調整するための形状の変更を容易に行うことが可能な現像剤搬送装置、その現像剤搬送装置を備えた現像剤収容器、現像装置、プロセスユニット及び画像形成装置を提供しようとするものである。

請求項１の発明は、回転軸に搬送羽根が設けられ、回転することにより現像剤を軸方向に搬送する現像剤搬送部材を備える現像剤搬送装置であって、現像剤を撹拌するための可撓性の撹拌羽根を、前記回転軸上の軸方向における前記搬送羽根を配設している領域で、かつ前記搬送羽根の外周よりも内側の箇所に取り付け、当該撹拌羽根をその取付箇所から前記搬送羽根の外周よりも外側に延伸させたものである。

上記請求項１の発明の構成では、撹拌羽根を回転軸上に設け回転軸から外側に延伸させているので、撹拌羽根を径方向に長く形成することができる。撹拌羽根を径方向に長くすることができると、撹拌羽根の撓みしろが多くなるので、撹拌羽根による現像剤の押しつけ力が弱くなり、現像剤の劣化を抑制できるようになる。また、この構成によれば、撹拌羽根を回転軸に取り付けるために、回転軸等の形状を大幅に変更する必要がないので、構成を簡素化することができる。これにより、現像剤搬送機能や現像剤撹拌機能の調整のための形状変更を容易に行うことが可能となる。

請求項２の発明は、回転軸に搬送羽根が螺旋状に設けられ、回転することにより現像剤を軸方向に搬送する搬送スクリューを備える現像剤搬送装置であって、前記搬送羽根は、その外周から前記回転軸にまで達する切り欠き形状を有し、現像剤を撹拌するための可撓性の撹拌羽根を、前記搬送羽根の切り欠き形状を有する部分の前記回転軸上に取り付け、当該撹拌羽根を前記回転軸から前記搬送羽根の外周よりも外側に延伸させたものである。

上記請求項２の発明の構成では、撹拌羽根を搬送羽根の切り欠き形状を有する部分の回転軸上に設け回転軸から外側に延伸させているので、撹拌羽根を径方向に長く形成することができる。撹拌羽根を径方向に長くすることができると、撹拌羽根の撓みしろが多くなるので、撹拌羽根による現像剤の押しつけ力が弱くなり、現像剤の劣化を抑制できるようになる。また、この構成によれば、撹拌羽根を回転軸に取り付けるために、回転軸等の形状を大幅に変更する必要がないので、構成を簡素化することができる。これにより、現像剤搬送機能や現像剤撹拌機能の調整のための形状変更を容易に行うことが可能となる。また、搬送羽根がその外周から回転軸にまで達する切り欠き形状を有するため、撹拌羽根を搬送羽根に邪魔されずに回転軸上に取り付けることができる。

請求項３の発明は、回転軸に搬送羽根としての平面状のフィンが軸方向に対し傾斜するように設けられ、回転することにより現像剤を軸方向に搬送する現像剤搬送部材を備える現像剤搬送装置であって、前記フィンは、その外周から前記回転軸にまで達する切り欠き形状を有し、現像剤を撹拌するための可撓性の撹拌羽根を、前記フィンの切り欠き形状を有する部分の前記回転軸上に取り付け、当該撹拌羽根を前記回転軸から前記フィンの外周よりも外側に延伸させたものである。

上記請求項３の発明の構成では、撹拌羽根をフィンの切り欠き形状を有する部分の回転軸上に設け回転軸から外側に延伸させているので、撹拌羽根を径方向に長く形成することができる。撹拌羽根を径方向に長くすることができると、撹拌羽根の撓みしろが多くなるので、撹拌羽根による現像剤の押しつけ力が弱くなり、現像剤の劣化を抑制できるようになる。また、この構成によれば、撹拌羽根を回転軸に取り付けるために、回転軸等の形状を大幅に変更する必要がないので、構成を簡素化することができる。これにより、現像剤搬送機能や現像剤撹拌機能の調整のための形状変更を容易に行うことが可能となる。また、フィンがその外周から回転軸にまで達する切り欠き形状を有するため、撹拌羽根をフィンに邪魔されずに回転軸上に取り付けることができる。

請求項４の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の現像剤搬送装置において、前記回転軸に平面部を設け、当該平面部に前記撹拌羽根を取り付けたものである。

平面部に撹拌羽根を取り付けることにより、回転軸から撹拌羽根が剥がれにくくなり、撹拌羽根を安定して取り付けることができる。

請求項５の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の現像剤搬送装置において、前記撹拌羽根に、現像剤撹拌時に現像剤を通過させる通過孔を設けたものである。

撹拌羽根に現像剤を通過させる通過孔を設けることで、現像剤撹拌時に撹拌羽根が現像
剤から受ける負荷を軽減することができる。

請求項６の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の現像剤搬送装置において、前記回転軸の周方向における前記搬送羽根の配設領域を、前記回転軸の周方向に１８０°より大きい領域となるように設定したものである。

回転軸の周方向における搬送羽根の配設領域を、回転軸の周方向に１８０°より大きい領域となるように設定することにより、軸方向への現像剤搬送機能を確保することができる。

請求項７の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の現像剤搬送装置において、前記回転軸に前記撹拌羽根を取り付けるための爪部を設け、前記撹拌羽根に前記爪部が係合する係合孔を設けたものである。

この場合、撹拌羽根の係合孔に爪部を係合させることにより、撹拌羽根を回転軸に取り付けることができる。これにより、両面粘着テープ等を介さずに撹拌羽根を回転軸に取り付けることができるので、より簡易な構成にすることができると共に組み立て性が向上する。

請求項８の発明は、請求項１から７のいずれか１項に記載の現像剤搬送装置において、前記撹拌羽根が現像剤を収容するハウジングの内壁面に接触するように構成したものである。

撹拌羽根がハウジングの内壁面に接触するように構成することで、内壁面に現像剤が付着して滞留するのを防止することができる。また、上記のように本発明によれば、撹拌羽根の撓みしろが多くなるので、内壁面に対する撹拌羽根の接触圧が小さくなり、異音や摩耗の発生を高度に抑制することができる。

請求項９の発明は、請求項１から８のいずれか１項に記載の現像剤搬送装置において、現像剤撹拌時に前記撹拌羽根が撓む方向に存在する前記搬送羽根と前記撹拌羽根との間にギャップを設けたものである。

このように、撹拌羽根が撓む方向に存在する搬送羽根と撹拌羽根との間にギャップを設けることで、撹拌羽根の撓みしろを確保することができる。

請求項１０の発明は、内部に現像剤を収容する現像剤収容器において、請求項１から９のいずれか１項に記載の現像剤搬送装置を備えたものである。

現像剤収容器が請求項１から９のいずれか１項に記載の現像剤搬送装置を備えているので、これらの現像剤搬送装置の上記効果が得られる。

請求孤１１の発明は、内部に現像剤を収容する現像ハウジングと、潜像担持体上に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像する現像手段とを少なくとも有する現像装置において、請求項１から９のいずれか１項に記載の現像剤搬送装置を備えたものである。

現像装置が請求項１から９のいずれか１項に記載の現像剤搬送装置を備えているので、これらの現像剤搬送装置の上記効果が得られる。

請求項１２の発明は、請求項１１に記載の現像装置において、前記現像ハウジングの内部を、現像剤が補給される補給口を配設した第１の領域と、前記現像手段を配設した第２の領域とに分割し、当該第１の領域と第２の領域との間で現像剤を循環させるための複数の連通口を設けた現像装置であって、前記現像剤搬送装置が備える前記現像剤搬送部材を前記第１の領域に配設したものである。

現像手段を配設していない第１の領域は、現像手段を配設している第２の領域に比べて、現像剤が滞留するデッドスペースが多くなる傾向にある。このため、第１の領域に本発明に係る現像剤搬送部材を配設することにより、より多くのデッドスペースに存在する現像剤を撹拌できるようになる。さらに、第１の領域に本発明に係る現像剤搬送部材を配設することにより、現像手段を配設した第２の領域に現像剤が搬送されるまでに第１の領域内のデッドスペースに存在する現像剤を撹拌しておくことができる。

請求項１３の発明は、請求項１２に記載の現像装置において、前記補給口を、前記第１の領域内で現像剤搬送方向の上流側に配設したものである。

補給口を第１の領域内で現像剤搬送方向の上流側に配設することにより、現像剤が補給口から現像手段を配設した第２の領域に達するまでの搬送距離を長くすることができ、補給された現像剤と現像ハウジング内の現像剤とを混合する時間を長く確保することができる。これにより、現像剤を十分に混合することができるので、現像剤の状態が均一になり、色ムラや地汚れ等の不具合の発生を防止できる。

請求項１４の発明は、内部に現像剤を収容する現像剤収容部と、静電潜像を担持する潜像担持体と、前記潜像担持体上に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像する現像手段とを少なくとも有するプロセスユニットにおいて、請求項１から９のいずれか１項に記載の現像剤搬送装置を備えたものである。

プロセスユニットが請求項１から９のいずれか１項に記載の現像剤搬送装置を備えているので、これらの現像剤搬送装置の上記効果が得られる。

請求項１５の発明は、請求項１から９のいずれか１項に記載の現像剤搬送装置を備えた画像形成装置である。

画像形成装置が請求項１から９のいずれか１項に記載の現像剤搬送装置を備えているので、これらの現像剤搬送装置の上記効果が得られる。

本発明によれば、撹拌羽根を径方向に長くして撓みしろを多くすることができるので、撹拌羽根による現像剤の押しつけ力が弱くなり、現像剤の劣化が抑制される。また、本発明によれば、構成を簡素化することができるので、現像剤搬送機能や現像剤撹拌機能の調整のための形状変更を容易に行うことができるようになる。

本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の構成を示す概略断面図である。 現像装置及びトナーカートリッジの概略断面図である。 現像装置とトナーカートリッジを図２を示す紙面と直交する方向に沿って切断した場合の概略断面図である。 本発明の特徴部分である第１の現像剤搬送部材の斜視図である。 第１の現像剤搬送部材を軸方向と直交する方向に切断した断面図である。 切り欠き形状を形成する領域の角度と、軸方向へのトナー搬送量との関係を示す図である。 切り欠き形状小さくした実施形態を示す図である。 第１の現像剤搬送部材を現像ハウジング内に配設した状態を示す図である。 他の取付構造を有する第１の現像剤搬送部材の斜視図である。 （ａ）は図９に示す第１の現像剤搬送部材を軸方向に直交する方向に切断した断面図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。 回転軸に搬送羽根としての平面状のフィンを設けたものに本発明の構成を適用した実施形態を示す図である。

以下、添付の図面に基づき、本発明について説明する。なお、本発明を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。

まず、図１を参照して、本発明を適用する画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。
図１に示す画像形成装置は、カラーレーザープリンタであり、その装置本体１００には、画像形成ユニットとしての４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋが着脱可能に装着されている。各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。なお、本実施形態では、現像剤としてトナーから成る一成分現像剤を用いている。

具体的には、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、潜像担持体としてのドラム状の感光体２と、感光体２の表面を帯電させる帯電ローラ３等を備えた帯電装置と、感光体２の表面にトナーを供給する現像装置４と、感光体２の表面をクリーニングするためのクリーニングブレード５等を備えたクリーニング装置などで構成されている。なお、図１では、イエローのプロセスユニット１Ｙが備える感光体２、帯電ローラ３、現像装置４、クリーニングブレード５のみに符号を付しており、その他のプロセスユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋにおいては符号を省略している。

図１において、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの上方には、感光体２の表面を露光する露光手段としての露光装置６が配設されている。露光装置６は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を有し、画像データに基づいて各感光体２の表面へレーザー光を照射するようになっている。

また、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの下方には、転写装置７が配設されている。転写装置７は、転写体としての無端状のベルトから構成される中間転写ベルト８を有する。中間転写ベルト８は、支持部材としての駆動ローラ９と従動ローラ１０に張架されており、駆動ローラ９が図の反時計回りに回転することによって、中間転写ベルト８は図の矢印に示す方向に周回走行（回転）するように構成されている。

４つの感光体２に対向した位置に、一次転写手段としての４つの一次転写ローラ１１が配設されている。各一次転写ローラ１１はそれぞれの位置で中間転写ベルト８の内周面を押圧しており、中間転写ベルト８の押圧された部分と各感光体２とが接触する箇所に一次転写ニップが形成されている。各一次転写ローラ１１は、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が一次転写ローラ１１に印加されるようになっている。

また、駆動ローラ９に対向した位置に、二次転写手段としての二次転写ローラ１２が配設されている。この二次転写ローラ１２は中間転写ベルト８の外周面を押圧しており、二次転写ローラ１２と中間転写ベルト８とが接触する箇所に二次転写ニップが形成されている。二次転写ローラ１２は、一次転写ローラ１１と同様に、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が二次転写ローラ１２に印加されるようになっている。

また、中間転写ベルト８の図の右端側の外周面には、中間転写ベルト８の表面をクリーニングするベルトクリーニング装置１３が配設されている。このベルトクリーニング装置１３から伸びた図示しない廃トナー移送ホースは、転写装置７の下方に配設された廃トナー収容器１４の入り口部に接続されている。

装置本体１００の下部には、紙やＯＨＰシート等の記録媒体Ｐを収容した給紙カセット１５が配設されている。給紙カセット１５には、収容されている記録媒体Ｐを送り出す給紙ローラ１６が設けてある。一方、装置本体１００の上部には、記録媒体を外部へ排出するための一対の排紙ローラ１７と、排出された記録媒体をストックするための排紙トレイ１８とが配設されている。

装置本体１００内には、記録媒体Ｐを給紙カセット１５から二次転写ニップを通って排紙トレイ１８へ搬送するための搬送路Ｒが配設されている。搬送路Ｒにおいて、二次転写ローラ１２の位置よりも記録媒体搬送方向上流側には一対のレジストローラ１９が配設されている。また、二次転写ローラ１２の位置よりも記録媒体搬送方向下流側には、定着装置２０が配設されている。

上記画像形成装置は以下のように動作する。
作像動作が開始されると、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの感光体２が図１の時計回りに回転駆動され、帯電ローラ３によって各感光体２の表面が所定の極性に一様に帯電される。図示しない読取装置によって読み取られた原稿の画像情報に基づいて、露光装置６から各感光体２の帯電面にレーザー光が照射されて、各感光体２の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体２に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように感光体２上に形成された静電潜像に、各現像装置４によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化（可視像化）される。

中間転写ベルト８を張架する駆動ローラ９が回転駆動し、中間転写ベルト８を図の矢印の方向に周回走行させる。また、各一次転写ローラ１１に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加されることによって、各一次転写ローラ１１と各感光体２との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。そして、各感光体２上の各色のトナー画像が、上記一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、中間転写ベルト８上に順次重ね合わせて転写される。かくして中間転写ベルト８はその表面にフルカラーのトナー画像を担持する。また、中間転写ベルト８に転写しきれなかった各感光体２上のトナーは、クリーニングブレード５によって除去される。

また、作像動作が開始されると、給紙ローラ１６が回転して、給紙カセット１５から記録媒体Ｐが搬出される。搬出された記録媒体Ｐは、レジストローラ１９によってタイミングを計られて、二次転写ローラ１２と中間転写ベルト８との間の二次転写ニップに送られる。このとき二次転写ローラ１２には、中間転写ベルト８上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより、二次転写ニップに転写電界が形成されている。そして、二次転写ニップに形成された転写電界によって、中間転写ベルト８上のトナー画像が記録媒体Ｐ上に一括して転写される。その後、記録媒体Ｐは定着装置２０に送り込まれトナー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。そして、記録媒体Ｐは一対の排紙ローラ１７によって排紙トレイ１８に排出される。

以上の説明は、記録媒体にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つのプロセスユニットを使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。

図２は、現像装置及びトナーカートリッジの概略断面図である。
図２に示すように、現像装置４は、トナーを収容する現像剤収容部を有する現像ハウジング４０と、トナーを担持する現像剤担持体としての現像ローラ４１と、現像ローラ４１にトナーを供給する現像剤供給部材としての供給ローラ４２と、現像ローラ４１上に担持されたトナー量を規制する規制部材としての現像ブレード４３と、トナーを搬送する第１の現像剤搬送部材４４及び第２の現像剤搬送部材４５等を備える。

現像ローラ４１は、金属製の芯金と、その芯金の外周に配設された導電性ゴムで構成されている。本実施形態では、芯金の外径をφ６、導電性ゴムの外周をφ１２、ゴム硬度Ｈｓ７５に設定している。また、導電性ゴムは、体積抵抗値を約１０⁵〜１０⁷Ω程度に調整されている。導電性ゴムとしては、例えば、導電性ウレタンゴムやシリコーンゴム等を使用可能である。現像ローラ４１は、図２において反時計回りの方向に回転し、表面に保持した現像剤を現像ブレード４３及び感光体２との対向位置へと搬送する。

供給ローラ４２には、一般に、スポンジローラなどが用いられる。スポンジローラとしては、金属製の芯金の外周に、カーボンを混合して半導電化させた発泡ポリウレタンを付着したものが適当である。本実施形態では、芯金の外径をφ６、スポンジ部分の外径をφ１２に設定している。供給ローラ４２は、現像ローラ４１に対して当接している。供給ローラ４２と現像ローラ４１とが当接して形成されるニップ部は、通常約１ｍｍ〜３ｍｍ程度に設定されている。本実施形態では、そのニップ部を２ｍｍとしている。また、供給ローラ４２は、現像ローラ４１に対してカウンター方向（図２において反時計回り）に回転することで、現像ハウジング４０内のトナーを現像ローラ４１の表層まで効率よく供給できる。なお、本実施形態では、現像ローラ４１と供給ローラ４２の回転数比を１に設定することで、良好なトナー供給機能を確保している。

現像ブレード４３は、例えば、厚さ０．１ｍｍ程度のＳＵＳなどの金属板で構成される。現像ブレード４３は、その先端側で現像ローラ４１の表面に当接しており、供給ローラ４２によって現像ローラ４１上に供給されたトナーは、現像ローラ４１と現像ブレード４３とのニップ部を通過することにより、厚さが規制されると同時に摩擦荷電させられる。現像ローラ４１上のトナー量の制御は、現像特性を安定させ良好な画質を得るために非常に重要なパラメータであるため、通常の製品においては現像ローラ４１に対する現像ブレード４３の当接圧は２０〜６０Ｎ／ｍ程度、ニップ部の位置は現像ブレード４３の先端から０．５±０．５ｍｍ程度に厳しく管理されている。また、これらのパラメータは、使用するトナー、現像ローラ、供給ローラなどの特性に合わせて適宜決定される。本実施形態では、現像ブレード４３を厚さ０．１ｍｍのＳＵＳ材で構成し、当接圧４５Ｎ／ｍ、ニップ部の位置を現像ブレード４３の先端から０．２ｍｍ、現像ブレード４３の支持端部から自由端（先端）までの長さ（自由長）を１４ｍｍに設定することで、現像ローラ４１上に安定したトナーの薄層を形成できるようにしている。

現像ハウジング４０には、トナー残量検知手段の構成部材である第１及び第２の導光部材４６，４７が設けられている。ここでは、現像ハウジング４０内のトナー残量を検知する方法として、光透過方式による検知方法を用いている。光透過方式によるトナー残量検知方法では、図示しないセンサとしての発光素子及び受光素子を設置し、発光素子から発せられる光を第１の導光部材４６によって現像ハウジング４０内に導き、さらにその光を第２の導光部材４７によって受光素子まで導くように光路を形成する。第１の導光部材４６の光が出る端部と第２の導光部材４７の光が入る端部との間には所定の間隔があり、現像ハウジング４０内にトナーが十分に存在する状態では、その隙間にトナーが存在することにより光が遮断されるため、受光素子まで光が到達しない。しかし、印刷などでトナーが消費されると、トナーの上面が各導光部材４６，４７の位置よりも低下し、上記隙間にトナーが存在しなくなるので、受光素子まで光が到達するようになる。このときの受光素子での出力値を検出することで、現像ハウジング４０内のトナーの上面が導光部材４６，４７よりも下回っていることを検知できる仕組みとなっている。

各導光部材４６，４７は、例えば、光透過性のよい材料を用いて構成される。その材料として樹脂を用いる場合は、透明度の高いアクリル材やＰＣ材などが好ましい。また、各導光部材４６，４７の材料として、より良好な光学特性が得られる光学ガラスなどを用いることも可能である。あるいは、導光部材４６，４７に光ファイバーを用いてもよい。この場合は、光路の設計自由度が向上する。

また、現像ハウジング４０の上部には、補給用のトナーを収容する現像剤収容器としてのトナーカートリッジ５０が着脱可能に装着されている。なお、現像装置４及びトナーカートリッジ５０の構成は図２に示す構成に限定されない。例えば、現像装置４とトナーカートリッジ５０とを一体化した構成や、それに加えて感光体ドラム２等を一体化した構成（プロセスユニット）とすることも可能である。

トナーカートリッジ５０の下部と現像ハウジング４０の上部には、それぞれ、トナーカートリッジ５０内のトナーを現像ハウジング４０内へ補給するための補給口５０ａ，４０ａが形成されている。また、トナーカートリッジ５０内には、内部のトナーを補給口５０ａまで搬送するための第３の現像剤搬送部材５１と、この第３の現像剤搬送部材５１側へ内部のトナーを寄せるためのアジテータ５２とが回転可能に設けられている。

トナーの補給は、上記トナー残量検知手段による現像ハウジング４０内のトナー残量の検知結果に基づいて行われる。具体的には、現像ハウジング４０内のトナーが消費されてトナー量が所定値以下になったことをトナー残量検知手段が検知すると、予め設定されている時間だけトナーカートリッジ５０が駆動され、所定量のトナーが現像ハウジング４０へ補給されるようになっている。

また、現像ハウジング４０の内部は、連通口４８ａを有する仕切部材４８によって、補給口４０ａを配設した第１の領域Ａと、現像ローラ４１や現像ブレード４３等の現像手段を配設した第２の領域Ｂとに分割されている。このように仕切部材４８によって現像ハウジング４０の内部を分割することにより、供給ローラ４２にトナーの粉圧が集中して大きな負荷がかかるのを抑制することが可能である。また、第１の領域Ａ内には、第１の現像剤搬送部材４４が配設され、第２の領域Ｂ内には、第２の現像剤搬送部材４５が配設されている。

図３は、現像装置とトナーカートリッジを図２を示す紙面と直交する方向に沿って切断した場合の概略断面図である。
図３に示すように、第１の現像剤搬送部材４４及び第２の現像剤搬送部材４５は、第１の領域Ａ及び第２の領域Ｂを仕切る仕切部材４８を挟んでほぼ対向する位置に配設されている。仕切部材４８の連通口４８ａは、仕切部材４８の両端部にそれぞれ設けられている。この連通口４８ａを介して第１の領域Ａと第２の領域Ｂとが互いに連通している。第１の現像剤搬送部材４４と第２の現像剤搬送部材４５は、回転することによりトナーを軸方向に搬送するように構成されている。具体的には、第２の現像剤搬送部材４５は、回転軸の外周に螺旋状の羽根を設けたスクリューで構成されている。なお、本発明の特徴である第１の現像剤搬送部材４４の構成については、後で詳しく説明する。

図３において矢印はトナーの移動方向を示す。第１及び第２の現像剤搬送部材４４，４５が回転すると、それらは互いに反対方向にトナーを搬送する。各現像剤搬送部材４４，４５によって第１の領域Ａと第２の領域Ｂのそれぞれの端部まで搬送されたトナーは、それ以上軸方向に移動できないので、各連通口４８ａを通って他方の領域内（領域Ａから領域Ｂ、又は領域Ｂから領域Ａ）に送り込まれる。そして、各領域Ａ，Ｂ内に送り込まれたトナーは、第１及び第２の現像剤搬送部材４４，４５によって各領域Ａ，Ｂの上記端部とは反対側の端部へと搬送され後、各連通口４８ａを通って元の領域内に戻される。この動作を繰り返し行うことにより、トナーが第１の領域Ａと第２の領域Ｂとの間で循環する。

上記のように構成されていることから、トナーカートリッジ５０から第１の領域Ａ内にトナーが補給されると、補給されたトナーは、第１の領域Ａと第２の領域Ｂとの間で循環させられた結果、現像ハウジング４０内のトナーと混ざり合って、トナーの状態（補給トナーの割合）が均一になる。このように本実施形態では、新しいトナーを補給しても、現像条件を一定にすることができるので、色ムラや地汚れ等の不具合の発生を防ぐことができる。

また、補給されたトナーと現像ハウジング４０内のトナーとを十分に混合するには、トナーが補給口４０ａから現像領域である第２の領域Ｂに達するまでの搬送距離を長くして、混合する時間を長く確保する方がよい。従って、補給口４０ａは、第２の領域Ｂに配設されるより第１の領域Ａに配設される方が好ましい。さらに好ましくは、補給口４０ａを、第１の領域Ａ内で現像剤搬送方向の上流側に配設するとよい。

図４は、本発明の特徴部分である第１の現像剤搬送部材の斜視図である。
図４に示すように、第１の現像剤搬送部材４４は、回転軸６０と、回転軸６０の外周に螺旋状に設けられた搬送羽根６１と、搬送羽根６１の切り欠き形状を有する部分Ｃの回転軸６０上に取り付けられた撹拌羽根６２で構成されている。図４に示す例では、撹拌羽根６２を、搬送羽根６１を配設している軸方向領域の一部に取り付けているが、搬送羽根６１を配設している軸方向領域の全域に渡って撹拌羽根６２を取り付けてもよい。

撹拌羽根６２は、可撓性を有するＰＥＴシートなどで構成されている。なお、撹拌羽根６２は、回転軸６０に対して傾斜して配設されていないため、搬送羽根６１とは異なり、軸方向へのトナー搬送機能は有していない。また、本実施形態では、撹拌羽根６２が回転した際（撹拌時）に、撹拌羽根６２がトナーから受ける負荷を軽減するために、撹拌羽根６２には、切り込み６２ａや、トナーを通過させる通過孔６２ｂが設けられている。

図５は、第１の現像剤搬送部材を軸方向と直交する方向に切断した断面図である。
図５に示すように、搬送羽根６１には、搬送羽根６１の外周から回転軸６０にまで達する切り欠き形状Ｋが形成されている。そして、搬送羽根６１が切り欠き形状Ｋを有する部分の回転軸６０上に撹拌羽根６２が取り付けられている。このように、搬送羽根６１に切り欠き形状Ｋを形成することによって、撹拌羽根６２を搬送羽根６１に邪魔されずに回転軸６０上に取り付けることができる。また、回転軸６０上の撹拌羽根６２を取り付ける部分には、平面部６０ａが形成されている。本実施形態では、この平面部６０ａに両面粘着テープ６３を介して撹拌羽根６２を取り付けている。このように、撹拌羽根６２を両面粘着テープ６３を介して平面部６０ａに取り付けることにより、回転軸６０から撹拌羽根６２が剥がれにくくなり、撹拌羽根６２を安定して取り付けることができる。また、その取付方法としては、両面粘着テープ以外に、接着剤や熱溶着、超音波溶着などの公知の手段を採用できる。

図５において矢印Ｅは、回転軸６０の回転方向を示す。この方向に回転軸６０が回転すると、撹拌羽根６２はトナーから受ける負荷により回転方向Ｅとは反対方向Ｆに撓む。この撹拌羽根６２が撓む方向Ｆに存在する搬送羽根６１の端面６１ａと、撹拌羽根６２との間には、所定のギャップＧを設けている。このように撹拌羽根６２と搬送羽根６１との間にギャップＧを設けることで、撹拌羽根６２の撓みしろを確保できる。

また、撹拌羽根６２は、回転軸６０から搬送羽根６１の外周よりも外側に延伸しており、撹拌羽根６２の先端部の回転軌跡Ｄ２は、搬送羽根６１の外周Ｄ１よりも外側になるように構成されている。このように構成されていることで、撹拌羽根６２は搬送羽根６１よりも広い領域のトナーを移動させることができるようになっている。

回転軸６０の周方向における上記切り欠き形状Ｋを形成する領域の角度θは、１８０°未満となるように設定されている。言い換えれば、回転軸６０の周方向における搬送羽根６１の配設領域を、回転軸６０の周方向に１８０°より大きい領域となるように設定している。

図６は、上記切り欠き形状を形成する領域の角度（以下、「切り欠き角度θ」という）と、軸方向へのトナー搬送量との関係を示す図である。
図６に示す関係は、回転軸６０の外径をφ５、撹拌羽根６２の外径をφ１４、撹拌羽根６２のピッチを２０ｍｍに設定したスクリューに切り欠き形状Ｋを形成した場合、切り欠き角度θを変化させることによりトナー搬送量がとのように変化するかを検証した結果である。図６では、切り欠き角度θ＝０°、すなわち切り欠き形状Ｋがない場合のスクリューによるトナー搬送量を１とし、これを基準に各場合のトナー搬送量の相対値を示している。

図６を見ると、切り欠き角度θが増加するのに伴って、トナー搬送量が減少しているのがわかる。これは、切り欠き角度θが増加すると、反対に搬送羽根６１を配設する周方向の領域が減少するため、搬送羽根６１によってトナーを軸方向に搬送する機能が低下するからである。そして、切り欠き角度θが１８０°以上になると、トナー搬送量が大きく減少している。このため、トナー搬送量（トナー搬送機能）を確保するには、上記のように切り欠き角度θは１８０°未満であることが好ましい。

図７に示す実施形態は、図５に示す実施形態よりも切り欠き形状Ｋを小さくしたものである。ここでは、切り欠き形状Ｋは、撹拌羽根６２を差し込める程度の幅に設定している。このように、切り欠き形状Ｋを小さくすると、搬送羽根６１の配設領域が増加するため、軸方向へのトナー搬送機能が増大する。ただし、この場合は、撹拌羽根６２の撓みしろがほとんどないため、撹拌羽根６２がトナーから受ける負荷は大きくなる。

図８は、第１の現像剤搬送部材を現像ハウジング内に配設した状態を示す図である。
図８に示すように、搬送羽根６１と、第１の領域Ａを形成する現像ハウジング４０の内壁面４０ｂとの間には、隙間が設けられている。このように、搬送羽根６１と内壁面４０ｂとの間に隙間を設けることで、（可撓性部材で構成されていない）搬送羽根６１が現像ハウジング４０の内壁面４０ｂに接触することによる異音や摩耗を発生させないようにしている。

一方、可撓性部材で構成されている撹拌羽根６２は、現像ハウジング４０の内壁面４０ｂに対して接触するように配設されている。このように構成することで、上記異音や摩耗の発生を抑制しつつ、搬送羽根６１と内壁面４０ｂとの間の隙間に存在するトナーを撹拌羽根６２によって撹拌することができる。また、図８に示す実施形態のように、内壁面４０ｂを撹拌羽根６２の回転軌跡に沿った円弧状に形成することで、撹拌羽根６２によってトナーを撹拌できないデッドスペースを減少させることができる。

図９、図１０に、撹拌羽根の他の取付構造を示す。
図９は、他の取付構造を有する第１の現像剤搬送部材の斜視図、図１０の（ａ）はその第１の現像剤搬送部材を軸方向に直交する方向に切断した断面図、図１０の（ｂ）は同図の（ａ）の要部拡大図である。
図９に示すように、この実施形態では、回転軸６０に撹拌羽根６２を取り付けるための複数の爪部６０ｂを設け、撹拌羽根６２にはその爪部６０ｂが係合する複数の係合孔６２ｃを設けている。この場合、各係合孔６２ｃに各爪部６０ｂを挿入して係合させることにより、撹拌羽根６２を回転軸６０に取り付けることができる。この構成では、上記実施形態のように撹拌羽根６２の取り付けに両面粘着テープを用いる必要がないため、より簡易な構成になると共に組み立て性が向上する。また、爪部６０ｂと係合孔６２ｃとの間に多少ガタがある場合は、そのガタの分だけ撹拌羽根６２が撓みやすくなる。なお、この実施形態において、その他の構成は、図４、図５等に示す上記実施形態の構成と同様である。

上述の各実施形態では、本発明の構成を螺旋状の搬送羽根６１を有するスクリューに適用したものであるが、図１１に示すように、回転軸６０に搬送羽根としての平面状のフィン６４を軸方向に対し傾斜するように設けて構成した現像剤搬送部材に、本発明の構成を適用することも可能である。図１１に示す実施形態では、フィン６４にその外周から回転軸６０にまで達する切り欠き形状を設け、そのフィン６４の切り欠き形状を有する部分の回転軸６０上に撹拌羽根６２を取り付けている。この場合、搬送羽根をフィン６４で構成しているので、螺旋状の搬送羽根６１を有するスクリューに比べて部品の形状がより簡素化し部品コストを下げることが可能である。

また、本発明の構成を第２の領域Ｂに配設した第２の現像剤搬送部材４５に適用することも可能である。ただし、本発明の構成を、第１の現像剤搬送部材４４と第２の現像剤搬送部材４５のいずれかを選択して適用する場合は、以下の点で第１の現像剤搬送部材４４に本発明の構成を適用することが望ましい。まず、現像ローラ４１を配設していない第１の領域Ａは、現像ローラ４１を配設している第２の領域Ｂに比べて、トナーが滞留するデッドスペースが多くなる傾向にある。このため、第１の領域Ａに配設された第１の現像剤搬送部材４４に本発明の構成を適用することにより、より多くのデッドスペースに存在するトナーを撹拌できるようになる。さらに、トナーが現像領域である第２の領域Ｂに搬送されるまでに第１の領域Ａ内のデッドスペースに存在するトナーを撹拌しておく方がよい点でも、第１の現像剤搬送部材４４に本発明の構成を適用することが望ましい。

また、本発明の構成を、現像装置４内に配設した現像剤搬送部材に限らず、上記トナーカートリッジ５０やその他の箇所に配設した現像剤搬送部材に適用することも可能である。

また、上述の実施形態では、現像剤としてトナーから成る一成分現像剤を用いているが、本発明はこれに限らず、トナーとキャリアから成る二成分現像剤を用いる画像形成装置にも適用可能である。また、本発明の構成を適用する画像形成装置は、図１に示すようなタンデム式のカラーレーザープリンタに限らず、その他のプリンタ、複写機、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等であってもよい。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。

以上のように、本発明は、撹拌羽根６２を、回転軸６０上の軸方向における搬送羽根６１を配設している領域に取り付けているので、撹拌羽根６２によるトナー撹拌機能と搬送羽根６１によるトナー搬送機能の両方を、軸方向の同じ領域において発揮することが可能である。これにより、軸方向へのトナーの搬送性を確保しつつ、現像ハウジング４０内でのトナーの滞留を防止することができる。

また、本発明の構成では、撹拌羽根６２を回転軸６０上に取り付けているため、特許文献４に示すような撹拌羽根を格子枠の先端に取り付けている構成に比べて、撹拌羽根６２を径方向に長く形成することができる。このように、撹拌羽根６２を径方向に長くすることにより、撹拌羽根６２の撓みしろが多くなるので、現像ハウジング４０の内壁面４０ｂに対する撹拌羽根６２の接触圧が小さくなり、異音や摩耗の発生を高度に抑制することができる。また、撹拌羽根６２の接触圧が小さくなることによって、撹拌羽根６２によるトナーの押しつけ力が弱くなるので、トナーの劣化も抑制できる。

また、本発明の構成によれば、特許文献４に示すような格子枠を回転軸に設けなくてもよいので、構成を簡素化することができる。これにより、トナー搬送機能やトナー撹拌機能の調整のための形状変更を容易に行うことができる。具体的には、上述の実施形態において、図５に示す切り欠き角度θを変更して搬送羽根６１の配設領域を増減させるだけで、トナー搬送力を調整することが可能である。また、切り欠き角度θを変更することにより、撹拌羽根６２の撓みしろを増減させることができるので、トナー撹拌機能を調整することが可能である。

１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋ プロセスユニット
２ 感光体（潜像担持体）
４ 現像装置
４０ 現像ハウジング
４０ａ 補給口
４０ｂ 内壁面
４１ 現像ローラ
４４ 第１の現像剤搬送部材
４５ 第２の現像剤搬送部材
４８ 仕切部材
４８ａ 連通口
５０ トナーカートリッジ（現像剤収容器）
６０ 回転軸
６０ａ 平面部
６０ｂ 爪部
６１ 搬送羽根
６２ 撹拌羽根
６２ｂ 通過孔
６２ｃ 係合孔
６４ フィン
Ａ 第１の領域
Ｂ 第２の領域
Ｃ 切り欠き形状を有する部分
Ｋ 切り欠き形状

特許第３９７４１２３号公報 特開２００６−２７６５３５号公報 特開２００８−１２９２１０号公報 特開２００８−２４２２６６号公報

Claims (15)

1. 回転軸に搬送羽根が設けられ、回転することにより現像剤を軸方向に搬送する現像剤搬送部材を備える現像剤搬送装置であって、
   現像剤を撹拌するための可撓性の撹拌羽根を、前記回転軸上の軸方向における前記搬送羽根を配設している領域で、かつ前記搬送羽根の外周よりも内側の箇所に取り付け、当該撹拌羽根をその取付箇所から前記搬送羽根の外周よりも外側に延伸させたことを特徴とする現像剤搬送装置。
2. 回転軸に搬送羽根が螺旋状に設けられ、回転することにより現像剤を軸方向に搬送する搬送スクリューを備える現像剤搬送装置であって、
   前記搬送羽根は、その外周から前記回転軸にまで達する切り欠き形状を有し、現像剤を撹拌するための可撓性の撹拌羽根を、前記搬送羽根の切り欠き形状を有する部分の前記回転軸上に取り付け、当該撹拌羽根を前記回転軸から前記搬送羽根の外周よりも外側に延伸させたことを特徴とする現像剤搬送装置。
3. 回転軸に搬送羽根としての平面状のフィンが軸方向に対し傾斜するように設けられ、回転することにより現像剤を軸方向に搬送する現像剤搬送部材を備える現像剤搬送装置であって、
   前記フィンは、その外周から前記回転軸にまで達する切り欠き形状を有し、現像剤を撹拌するための可撓性の撹拌羽根を、前記フィンの切り欠き形状を有する部分の前記回転軸上に取り付け、当該撹拌羽根を前記回転軸から前記フィンの外周よりも外側に延伸させたことを特徴とする現像剤搬送装置。
4. 前記回転軸に平面部を設け、当該平面部に前記撹拌羽根を取り付けた請求項１から３のいずれか１項に記載の現像剤搬送装置。
5. 前記撹拌羽根に、現像剤撹拌時に現像剤を通過させる通過孔を設けた請求項１から４のいずれか１項に記載の現像剤搬送装置。
6. 前記回転軸の周方向における前記搬送羽根の配設領域を、前記回転軸の周方向に１８０°より大きい領域となるように設定した請求項１から５のいずれか１項に記載の現像剤搬送装置。
7. 前記回転軸に前記撹拌羽根を取り付けるための爪部を設け、前記撹拌羽根に前記爪部が係合する係合孔を設けた請求項１から６のいずれか１項に記載の現像剤搬送装置。
8. 前記撹拌羽根が現像剤を収容するハウジングの内壁面に接触するように構成した請求項１から７のいずれか１項に記載の現像剤搬送装置。
9. 現像剤撹拌時に前記撹拌羽根が撓む方向に存在する前記搬送羽根と前記撹拌羽根との間にギャップを設けた請求項１から８のいずれか１項に記載の現像剤搬送装置。
10. 内部に現像剤を収容する現像剤収容器において、
    請求項１から９のいずれか１項に記載の現像剤搬送装置を備えたことを特徴とする現像剤収容器。
11. 内部に現像剤を収容する現像ハウジングと、潜像担持体上に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像する現像手段とを少なくとも有する現像装置において、
    請求項１から９のいずれか１項に記載の現像剤搬送装置を備えたことを特徴とする現像装置。
12. 前記現像ハウジングの内部を、現像剤が補給される補給口を配設した第１の領域と、前記現像手段を配設した第２の領域とに分割し、当該第１の領域と第２の領域との間で現像剤を循環させるための複数の連通口を設けた現像装置であって、
    前記現像剤搬送装置が備える前記現像剤搬送部材を前記第１の領域に配設した請求項１１に記載の現像装置。
13. 前記補給口を、前記第１の領域内で現像剤搬送方向の上流側に配設した請求項１２に記載の現像装置。
14. 内部に現像剤を収容する現像剤収容部と、静電潜像を担持する潜像担持体と、前記潜像担持体上に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像する現像手段とを少なくとも有するプロセスユニットにおいて、
    請求項１から９のいずれか１項に記載の現像剤搬送装置を備えたことを特徴とするプロセスユニット。
15. 請求項１から９のいずれか１項に記載の現像剤搬送装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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