JP6079242B2 - 現像剤撹拌搬送部材、現像装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像剤撹拌搬送部材、現像装置、及び画像形成装置に関する。

複写機、プリンターなどの画像形成装置においては、感光体に形成された静電潜像を現像するために現像装置が使用されている。この現像装置では、感光体に対向して現像ロールが設けられており、例えば、磁性を有するキャリアと樹脂を主体としたトナーからなる二成分現像剤が、現像剤撹拌搬送部材で撹拌されて現像剤供給搬送部材から、この現像ロールに供給される。

この現像剤撹拌搬送部材には、回転する軸の表面に複数の螺旋羽根を設けた多条の螺旋羽根で構成されているものがある。現像装置及び画像形成装置では、このような多条の螺旋羽根を有する現像剤撹拌搬送部材が用いられており、現像剤の軸方向の搬送、撹拌などに対処している（特許文献１参照）。

特開２０１０-２５６４２９号公報

多条の螺旋羽根を有する現像剤撹拌搬送部材による現像剤の撹拌において、撹拌性、分散性などは充分でなく、現像剤の固着、滞留などが起こり得る。

本発明は、現像剤の固着、滞留などを防止する現像剤撹拌搬送部材、これを用いた現像装置、及び画像形成装置の提供を目的とする。

本発明の現像剤撹拌搬送部材は、回転軸周りに、螺旋状に延在して形成される複数の螺旋羽根と、それぞれの前記螺旋羽根が、延在方向に不連続となるように、対向する第１の螺旋羽根と第２の螺旋羽根とに分断される不連続部とを備え、前記不連続部において、前記第１の前記螺旋羽根と前記第２の前記螺旋羽根とが、前記回転軸周りの位相が異なるように配置され、
前記螺旋羽根は、前記回転軸の周方向に隣接する前記螺旋羽根の少なくとも一方の面に、延在方向と直交する方向との傾きが、延在方向において増加及び減少する傾斜部を有していることを特徴とする現像剤撹拌搬送部材。

上記本発明の現像剤撹拌搬送部材において、前記傾斜部は、前記回転軸の周方向に隣接する前記螺旋羽根の対向面に設けられていることを特徴とする。

上記本発明の現像剤撹拌搬送部材において、前記複数の螺旋羽根は、前記回転軸周りの位相が１８０°異なる２つの前記螺旋羽根によりなることを特徴とする。

上記本発明の現像剤撹拌搬送部材において、前記螺旋羽根は、前記不連続部で対向する断面が、前記軸方向と略平行となるように形成されていることを特徴とする。

本発明の現像装置は、上記に記載の現像剤撹拌搬送部材と、前記現像剤撹拌搬送部材の前記複数の螺旋羽根の上流側に設けられたトナーを補給する補給部と、補給された前記トナーと循環された現像剤が、前記補給部の下流側に設けられた前記複数の螺旋羽根で攪拌され、当該攪拌された現像剤が供給され、それを保持する現像ロールと、を有することを特徴とする。

本発明の画像形成装置は、上記に記載の現像装置を有し、供給された記録媒体に画像を形成することを特徴とする。

本発明によれば、現像剤の固着、滞留などを防止する現像剤撹拌搬送部材、これを用いた現像装置、及び画像形成装置を提供できる。

実施形態の画像形成装置を示す概略構成図である。 実施形態の現像装置を示す模式図である。 実施形態の現像剤撹拌搬送部材を示す斜視図及び模式図である。 実施形態の現像剤撹拌搬送部材を示す模式図である。 実施形態の現像剤撹拌搬送部材の断面を示す模式図である。

（実施形態）
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の現像剤撹拌搬送部材及び現像装置を用いた画像形成装置の概略構成図である。実施形態の画像形成装置１は、制御部２と、感光体１０、帯電部２０、露光部３０、現像装置４０、転写部５０、定着部６０、クリーニング部７０、及び用紙収納部８０を有し、供給される画像情報に基づいて記録媒体である用紙Ｐなどに画像を形成する。

制御部２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などの演算装置やメモリを備え、画像形成装置１の各構成の動作を制御する。

感光体１０は、像を保持するための有機感光材料で形成された感光層を有する円筒状の図１に示す矢印方向に回転する回転体である。

帯電部２０は、感光体１０の表面に接触して回転する帯電ロールなどを用いて、予め定められた帯電電圧を印加する。帯電部２０には、ブラシなどを用いて感光体１０と接触して帯電させる接触帯電方式、又はコロナ放電を利用して感光体１０を帯電させる非接触帯電方式のものがある。

露光部３０は、帯電部２０で帯電された感光体１０の表面に、画像データに応じた光を照射して、電位差に基づく潜像電位からなる静電潜像を形成する。この静電潜像は、感光体１０の回転にともない現像装置４０が配置されている位置まで移動する。

現像装置４０は、回転する現像ロール４１を有し、この現像ロール４１に吸着されているトナーが感光体１０に移行する。すなわち、このトナーは、感光体１０に形成されている静電潜像と帯電したトナーとの電位差によって、感光体１０の表面に移動する。このようにして、感光体１０にトナー像の形成が行われ、このトナー像は、感光体１０の回転にともない転写部５０が配置されている位置まで移動する。

また、現像装置４０の内部には、トナーＴと現像剤Ｄを撹拌する現像剤撹拌搬送部材４２、現像剤Ｄを現像ロール４１に供給する現像剤供給搬送部材４３、隔壁部４４、及びトナーＴを現像剤撹拌搬送部材４２に補給する補給部４５が設けられている。現像装置４０及び現像剤撹拌搬送部材４２の詳細な説明は後述する。

転写部５０は、感光体１０に形成されているトナー像を、搬送ロール９１により搬送されてきた用紙Ｐに転写する。トナー像が転写された用紙Ｐは、搬送ロール９１で定着部６０に搬送される。

定着部６０は、熱源を有する被加圧体としての定着ロール６１と、この定着ロール６１と対向して設けられている加圧ロール６２とを有し、用紙Ｐの未定着のトナー像を加熱及び加圧して定着させる。定着部６０でトナー像が定着された用紙Ｐは、搬送ロール９１で搬送され収容される。

クリーニング部７０は、用紙Ｐにトナー像が転写された後に、感光体１０の表面に残留しているトナーなどを除去する。用紙収納部８０では、複数の用紙Ｐが収納されている。用紙Ｐは、用紙収納部８０から給紙ロール９０により取り出され、搬送ロール９１によって、転写部５０に搬送される。

次に、実施形態の現像装置４０について説明する。図２は図１に示す現像装置４０の内部を示す模式図である。上記のとおり、現像装置４０は、現像ロール４１、現像剤撹拌搬送部材４２、現像剤供給搬送部材４３、隔壁部４４、及び補給部４５を有する。

現像ロール４１は、静電潜像を保持し回転する図１に示した感光体１０と対向するように設けられており、現像剤Ｄを保持し感光体１０の静電潜像を現像する。現像剤撹拌搬送部材４２は、現像剤Ｄとこの現像剤Ｄに補給されるトナーＴを撹拌する。

現像剤撹拌搬送部材４２は、回転軸としての軸４２ａと、この軸４２ａにおいて回転軸周りに、螺旋状に延在して形成され、この回転軸に対して直行する方向での断面で、重なっている箇所を有する２つの螺旋羽根からなる２条螺旋羽根４２ｂを有する。この２条螺旋羽根４２ｂは、螺旋羽根４２ｂ１と螺旋羽根４２ｂ２とから構成されている。すなわち、２条螺旋羽根４２ｂは、軸４２ａの回転軸周りの位相が１８０°異なる２つの螺旋羽根４２ｂ１と螺旋羽根４２ｂ２とからなる。

螺旋羽根４２ｂ１と螺旋羽根４２ｂ２は、延在方向に不連続となるように形成されている複数の不連続部ＦＲと、この不連続部ＦＲにより分断され、第１の螺旋羽根及び第２の螺旋羽根として対抗するように形成されている複数の羽根ＢＲとから構成されている。また、不連続部ＦＲにおいて、第１の螺旋羽根と第２の螺旋羽根としてのそれぞれの羽根ＢＲが、軸４２ａの回転軸周りの位相が異なるように配置されている。実施形態の現像剤撹拌搬送部材４２の詳細は、後述する。

現像剤供給搬送部材４３は、現像剤撹拌搬送部材４２から撹拌され供給された現像剤Ｄを、現像ロール４１に供給するように形成されている。現像剤供給搬送部材４３は、回転する軸４３ａと、この軸４３ａに設けられた螺旋状の螺旋羽根４３ｂを有する。

隔壁部４４は、現像剤撹拌搬送部材４２と現像剤供給搬送部材４３との間に設けられ、これらを仕切るように配置されている。この隔壁部４４の両方の側部は開口されており、現像剤Ｄが循環搬送されるようになっている。

補給部４５は、現像剤撹拌搬送部材４２の上流側の端部にトナーＴを、側面、上方などから補給するように設けられている。補給部４５から補給されたトナーＴと循環された現像剤Ｄが、補給部４５の下流側に設けられた現像剤撹拌搬送部材４２で攪拌され、攪拌された現像剤が現像剤供給搬送部材４３を介して現像ロール４１に供給され保持される。

すなわち、現像ロール４１に供給された現像剤Ｄに含まれるトナーＴは、現像に用いられて消費されてしまう。この消費されたトナーＴを補うために補給用のトナーＴが、現像剤撹拌搬送部材４２において、循環されてきた現像剤Ｄに側面、上方などから供給される。

次に、図３を用いて実施形態の現像剤撹拌搬送部材４２について説明する。図３（ａ）は、現像剤撹拌搬送部材４２を示す斜視図である。図３（ｂ）は図３（ａ）に示す現像剤撹拌搬送部材４２の拡大図である。図３（ｃ）は、現像剤撹拌搬送部材４２の周方向の展開を示す模式図である。

図３（ａ）に示す上流側の螺旋羽根４２ｂ１においては、図１および図２に示した補給部４５から補給されたトナーＴが下流に向かい搬送される。また、現像剤撹拌搬送部材４２の下流側には、螺旋羽根４２ｂ１と螺旋羽根４２ｂ２が、軸４２ａの軸方向に重なるように設けられている。

螺旋羽根４２ｂ１と螺旋羽根４２ｂ２とが重なるように設けられている部分においては、周期的に、これらの螺旋羽根が不連続となるように複数の不連続部ＦＲが設けられている。また、不連続部ＦＲで分断された上記のこれらの螺旋羽根は、複数の羽根ＢＲとなる。

図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す螺旋羽根４２ｂ１と螺旋羽根４２ｂ２とが軸４２ａの軸方向に重なるように設けられた部分の拡大図である。図３（ｂ）に示すように、不連続部ＦＲにおいては、螺旋羽根４２ｂ１と螺旋羽根４２ｂ２と回転にともない搬送された現像剤Ｄが、不連続部ＦＲで２分化されている。

２分化された現像剤Ｄの一方である現像剤Ｄ１は、羽根ＢＲから離脱して、螺旋羽根４２ｂ１と螺旋羽根４２ｂ２とで、図３（ｂ）に示すように搬送される。このように搬送される現像剤Ｄ１は、羽根ＢＲから離脱することにより搬送が１周期遅れることになる。

２分化された現像剤Ｄの他方である現像剤Ｄ２は、羽根ＢＲで搬送され、螺旋羽根４２ｂ１と螺旋羽根４２ｂ２とで、図３（ｂ）に示すように搬送される。このように搬送される現像剤Ｄ２は、羽根ＢＲから離脱して１周期前に羽根ＢＲから離脱した現像剤Ｄと混合することになる。

また、図３（ｂ）に示すように不連続部ＦＲと接する羽根ＢＲの断面ＤＭが、軸４２ａの軸方向と略平行となるように形成されているとよい。このようにすることにより羽根ＢＲの断面ＤＭによる周方向の力が現像剤Ｄに与えられ撹拌性を増加させることができる。

図３（ｃ）は、螺旋羽根４２ｂ１と螺旋羽根４２ｂ２との関係を展開したものであり、縦軸は、軸４２ａの周方向を展開し０度から３６０度までを示しており、横軸は、螺旋羽根４２ｂ１と螺旋羽根４２ｂ２とが軸４２ａの軸方向に重なっている部分の上流側から下流側を示している。

図３（ｃ）に示すように、不連続部ＦＲにおいて、羽根ＢＲの上流側端部Ｔ１および下流側端部Ｔ２とは、軸４２ａの回転軸周りの位相が異なるように配置形成されている。すなわち、図３（ｃ）に示すように、羽根ＢＲの巻き方向と軸４２ａの軸方向とが交差する角度である角度Ｋ１と、不連続部ＦＲの長手方向と軸４２ａの軸方向とが交差する角度である角度Ｋ２とが、異なるように形成されている。実施形態では、角度Ｋ２は略直角となるように形成されている。なお、角度ＫＩと角度Ｋ２は、現像剤の撹拌と搬送との関係で最適なものを選択するとよい。

次に、図４を用いて現像剤撹拌搬送部材４２の羽根ＢＲについて説明する。図４（ａ）は現像剤撹拌搬送部材４２を示す斜視図である。図４（ｂ）は図４（ａ）の羽根ＢＲの断面を示す模式図である。図４（ｃ）は、現像剤の流れを示す模式図である。また、図４（ｄ）は、螺旋羽根４２ｂ１と螺旋羽根４２ｂ２とが軸４２ａの軸方向に重なる部分の現像剤Ｄの移動を示す模式図である。

図４（ａ）に示すように現像剤撹拌搬送部材４２の螺旋羽根４２ｂ１と螺旋羽根４２ｂ２では、羽根ＢＲの側面に設けられた、例えば凸状の傾斜部としての第１の領域Ｒ１を有している。すなわち、この傾斜部としての第１の領域Ｒ１は、軸４２ａの回転軸の周方向に隣接する羽根ＢＲの少なくとも一方の面に、延在方向に対して傾きが変化するように設けられている。また、第１の領域Ｒ１は、軸４２ａの軸方向に重なった領域で、羽根ＢＲの回転軸と接する底面の軸方向の長さが、連続的に増加および減少するように形成されている。したがって、第１の領域Ｒ１は、軸４２ａの周方向に隣接する羽根ＢＲの対向面との間に設けられ、対向面との間が狭くなる領域として形成されている。

図４（ｂ）は、上記の傾斜部としての第１の領域Ｒ１の幅Ｈ１と第２の領域Ｒ２の幅Ｈ２を説明する模式図であり、軸４２ａと平行な方向のそれぞれの断面を示している。実施形態においては、図４（ｂ）に示すとおり、第１の領域Ｒ１の幅Ｈ１と第２の領域Ｒ２の幅Ｈ２との関係が、Ｈ１≧Ｈ２となる。

図４（ｃ）は、不連続部ＦＲに現像剤Ｄが流れ込み、現像剤Ｄ１と現像剤Ｄ２とに２分化されている一例を示している。この現像剤Ｄは、この不連続部ＦＲに流れ込む前に、上記の第１の領域Ｒ１及び第２の領域Ｒ２を経由している。

図４（ｄ）は、螺旋羽根４２ｂ１と螺旋羽根４２ｂ２と重なる部分の現像剤の移動方向を示している。図４（ｄ）に示すとおり、この重なっている部分の流路が狭くなっている部分、例えば、上記の傾斜部としての第１の領域Ｒ１に挟まれている部分で、現像剤Ｄは、乱流し、固着、滞留などが防止される。すなわち、第1の領域Ｒ１の近傍では、他の部分と比較して螺旋羽根４２ｂ１，４２ｂ２から受ける力の方向が変化することより、現像剤Ｄを乱流させることができる。

すなわち、軸４２ａの軸方向に隣り合う２つの羽根ＢＲが重なっている領域では、図４（ｄ）に示すように第１の領域Ｒ１及び第２の領域Ｒ２を有しており、軸４２ａ方向の長さが増加する箇所を存在させるように構成されている。

図５は、現像剤撹拌搬送部材４２の断面を示す模式図である。図５においては、軸４２ａの断面部分に位置している螺旋羽根４２ｂ１における羽根ＢＲの端部ａ、及びこの羽根ＢＲと不連続部ＦＲを介して対向している羽根ＢＲの端部ｂを示している。また、図５においては、軸４２ａの断面部分に位置している螺旋羽根４２ｂ２における羽根ＢＲの端部ｃ、及びこの羽根ＢＲと不連続部ＦＲを介して対向している羽根ＢＲの端部ｄを示している。

図５に示すように、端部ａと端部ｂとが軸４２ａの中心に対してなす角度を角度Ａとし、端部ｂと端部ｃとが軸４２ａの中心に対してなす角度を角度Ｂとすると、実施形態では、Ｂ＝１８０−Ａ、の関係を満たしている。角度Ａは、不連続部ＦＲの部分において現像剤Ｄが搬送される路であり、角度Ｂは、羽根ＢＲが軸方向で重なる部分である。

すなわち、各羽根ＢＲに第１の領域が設けられる間隔としての軸４２ａの回転軸の中心に対してなす角度は、Ｂよりも小さな角度とするとよい。このようにすることで、第１の領域は、角度Ｂが形成されている羽根ＢＲの対向面の中に、一か所以上存在することになる。

上記の実施形態によれば、２条螺旋羽根４２ｂを設けていることにより、１条の螺旋羽根を設けている構成と比し、現像剤Ｄを搬送する搬送面が増え、軸方向における搬送能力が向上する。また、２条螺旋羽根４２ｂでは、それぞれの周方向で重なっている部分があり、この部分の螺旋羽根４２ｂ１と螺旋羽根４２ｂ２との間においては、狭くなっている部分を有している。

このように狭くなっている部分を有する螺旋羽根４２ｂ１と螺旋羽根４２ｂ２とが重なっている部分では、一ヶ所以上、これらの螺旋羽根の底面が連続的に変化する箇所が設けられている。このような構成により、現像剤の撹拌では、これらの螺旋羽根の壁面で現像剤Ｄが押される方向が連続的に変化して、現像剤Ｄに乱流が生じることになり、固着、滞留などが防止される。

（他の実施形態）
以上が実施形態の現像剤撹拌搬送部材４２、現像装置４０、及び画像形成装置１についての説明であるが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態も可能である。以下、他の実施形態について説明する。

実施形態において、現像剤撹拌搬送部材４２は、２条の螺旋羽根を有する構成であるが、これに限定されない。例えば、現像剤撹拌搬送部材４２は、３条又はそれ以上の複数の螺旋羽根を有する構成であってもよい。このような複数の螺旋羽根を有する構成においては、現像剤を搬送する面が増え、軸方向における搬送能力が向上する。

また、羽根ＢＲの側面に設けられた第１の領域Ｒ１は、凹状の傾斜部であってもよい。このような傾斜部の場合でも、傾斜部で互いに異なる方向に現像剤が搬送され乱流が生じる。

１ 画像形成装置
２ 制御部
１０ 感光体
２０ 帯電部
３０ 露光部
４０ 現像装置
４１ 現像ロール
４２ 現像剤撹拌搬送部材
４２ａ 軸
４２ｂ ２条螺旋羽根
４２ｂ１，４２ｂ２ 螺旋羽根
４３ 現像剤供給搬送部材
４３ａ 軸
４３ｂ 螺旋羽根
４４ 隔壁部
４５ 補給部
５０ 転写部
６０ 定着部
６１ 定着ロール
６２ 加圧ロール
７０ クリーニング部
８０ 用紙収納部
９０ 給紙ロール
９１ 搬送ロール
Ｐ 用紙
Ｔ トナー
Ｄ，Ｄ１，Ｄ２ 現像剤
ＦＲ 不連続部
ＢＲ 羽根
ＤＭ 断面
Ｔ１ 上流側端部
Ｔ２ 下流側端部
Ｋ１，Ｋ２ 角度
Ｒ１ 第１の領域
Ｒ２ 第２の領域
Ｈ１，Ｈ２ 幅
Ａ，Ｂ 角度
ａ，ｂ，ｃ，ｄ 端部

Claims (6)

1. 回転軸周りに、螺旋状に延在して形成される複数の螺旋羽根と、
   それぞれの前記螺旋羽根が、延在方向に不連続となるように、対向する第１の螺旋羽根と第２の螺旋羽根とに分断される不連続部とを備え、
   前記不連続部において、前記第１の前記螺旋羽根と前記第２の前記螺旋羽根とが、前記回転軸周りの位相が異なるように配置され、
   前記螺旋羽根は、前記回転軸の周方向に隣接する前記螺旋羽根の少なくとも一方の面に、延在方向と直交する方向との傾きが、延在方向において増加及び減少する傾斜部を有している
   ことを特徴とする現像剤撹拌搬送部材。
2. 前記傾斜部は、前記回転軸の周方向に隣接する前記螺旋羽根の対向面に設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の現像剤撹拌搬送部材。
3. 前記複数の螺旋羽根は、前記回転軸周りの位相が１８０°異なる２つの前記螺旋羽根によりなる
   ことを特徴とする請求項１から請求項２のいずれかに記載の現像剤撹拌搬送部材。
4. 前記螺旋羽根は、前記不連続部で対向する断面が、前記軸方向と略平行となるように形成されている
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の現像剤撹拌搬送部材。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の現像剤撹拌搬送部材と、
   前記現像剤撹拌搬送部材の前記複数の螺旋羽根の上流側に設けられたトナーを補給する補給部と、
   補給された前記トナーと循環された現像剤が、前記補給部の下流側に設けられた前記複数の螺旋羽根で攪拌され、当該攪拌された現像剤が供給され、それを保持する現像ロールと、を有する
   ことを特徴とする現像装置。
6. 請求項５に記載の現像装置を有し、供給された記録媒体に画像を形成する
   ことを特徴とする画像形成装置。

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