JP6642785B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリンタ、複写機等の画像形成装置に用いられる現像装置に関する。

電子写真を利用したプリンタや複写機等の画像形成装置においては、帯電器や帯電ローラによって感光ドラムなどの像担持体の表面を帯電させ、該帯電された像担持体の表面にＬＥＤ等の露光装置によって光情報を照射することにより静電潜像を形成し、次いで現像装置によってム像担持体の表面に現像剤（以下、トナーという）を供給して可視像へと現像する。現像されたトナー像は紙等の転写材上に転写された後に、定着装置により転写材に定着され、機外に排出される。

上記した静電潜像の現像にあたっては、例えば現像ローラを用い、この現像ローラの表面にトナーの薄層を形成して行う場合が多く、また、この現像ローラに対して適切な量のトナーを供給するために現像ローラに近接して又は接触してトナー供給ローラ（以下単に、供給ローラという）が設けられている。こうした構成により供給ローラから供給されたトナーが現像ローラの表面に付着し、現像ローラが感光ドラムと接触又は近接した際に、現像ローラ上のトナーが現像ローラから感光ドラムの表面に転移し静電潜像に沿ったトナー像を形成する。

このトナー像の形成によって消費されたトナーを現像装置内に補給するための技術として、補給用のトナーが充填されるトナーカートリッジを現像装置に対して着脱可能に設け、該トナーカートリッジから供給される補給用トナーを現像装置内のトナー貯留部内に一時貯溜する構成が知られる。この貯留部において、トナーカートリッジから新規に補給されたトナーはトナー貯留部内に既にあるトナーと十分に攪拌されながら現像ローラ側へと搬送される。

一方、プリンタや複写機等の画像形成装置においては、Ａ０サイズのような大判の画像から、Ａ４サイズやＢ４サイズの画像といった汎用性のある中サイズのものまで、大小多種のサイズのプリントが可能な大判用の装置が知られる。こうした装置において、現像に係わる問題の一つとして、現像装置内でのトナーの十分な攪拌の問題がある。例えば、前出のＡ０サイズのプリントが可能な現像装置を用いて小サイズの画像を多量にプリントした場合、現像ローラの軸方向に見て、現像に寄与した軸線方向部分と、現像に寄与しなかった軸線方向部分とではトナーの消費量に差異が生じる。

通常、この種の装置は、センター揃い、即ち、感光ドラムの軸方向中央を基準として画像形成を行うため、小サイズの画像を現像する領域は大サイズと共通した領域を使用するため、画像の軸方向中心側の領域の使用が多く、大サイズの場合にのみ使用される軸方向両端部側の領域の使用頻度が少ない。
本発明が属する現像ローラの使用にあたっても、現像ローラの軸線方向中央側はＡ４サイズやＢ４サイズといった小さいサイズの現像についても、またＡ1、Ａ０サイズといった大サイズの現像においても、共通して使用される領域であるため、軸方向中央部分は、軸方向両端部側に比較して、トナーの使用頻度、使用量が高い。

言い換えると、現像ローラの軸方向両端部側へ行けば行くほど軸方向中央部分に比較して、トナーの使用頻度、使用量は低くなる。知られるように、トナーの特性は、トナー貯留部に滞留しているトナー（以下、耐久トナーという）と、トナー貯留部に新しく補給されたトナーとでは異なる。耐久トナーは、新しく補給されたトナーに比べて、粒径が大きくなり帯電が小さくなる傾向がある。現像にあたってトナーは層厚規制ローラによってその層厚を所定の厚さの範囲にほぼ均一に揃えられるが、一般に、小粒径のトナーは、層厚規制ローラをすり抜けて現像ローラ側に通過し易いことや、或いは現像後に供給ローラで回収されにくいことなどから、結果的に、耐久トナーの粒径は大きくなる傾向にある。

また、現像ローラの周りでのトナーに加わる機械的ストレスにより、トナーに含まれるシリカ等の外添剤がトナーの表面に埋没し、スペーサー効果等の外添剤効果が減少し、結果的に耐久トナーの帯電が小さくなる傾向がある。このため、耐久トナーと、新しく補給されたトナーとによる、二山化された現像特性を示す傾向があることが知られている。

その結果、トナーの消費量が多いために新しいトナーが多く供給され、それによって新しいトナーの割合が多くなる現像ローラの軸方向の中央部分と、トナーの消費量が少ないために耐久トナーの割合が高くなってしまう現像ローラの軸方向の両端側部分とでは、現像性能が異なることとなり、トナー像に濃度差すなわち画像むらが生じてしまうという問題があった。

このような現像ローラの軸方向に沿ったトナー消費量の差に伴う画像むらを防止する技術として、例えば、特許文献１に記載のトナー供給装置がある。特許文献１に記載の技術は、トナー貯溜部には、水平かつ平行に横方向に並べて配置した第１のスクリューと第２のスクリューとを備え、この２つのスクリューの間には第１のスクリューによるトナーの搬送と第２のスクリューによるトナーの搬送とを仕切るように仕切板が設けられ、第１のスクリューの収納部と第２のスクリューの収納部とを２つの室に画成する構成となっている。また、仕切板の両端部には連通路が形成され、第１のスクリューに供給したトナーが両端部の連通路を通り、第２のスクリューの軸方向の中央部分に循環するようにして、２つの収納部との間でトナーを循環させつつ、トナーの攪拌と搬送を行う構成となっている。

特開２０１１−２６８２号公報

特許文献１は、本出願人が提案した技術に係わるものであり、トナーを十分に攪拌し且つ搬送することができ、現像ローラにトナーを供給するための供給ローラの全体に均一にトナーを供給することができ、長期に亘って使用しても、現像ローラの軸方向両端部近傍に画像濃度差を生じさせることなく、現像むらや画像むらのない画像を提供することができる。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、第１のスクリューと第２のスクリューとを水平方向に並設させ、その間に隔壁を形成して第１のスクリューの収納部と第２のスクリューの収納部とを横に区分けして設ける構成よりなり、このため、現像装置の内に、それぞれ第１のスクリューと第２のスクリューとを並設するためのスペースが必要となるので、現像装置が大型化してしまい装置のコンパクト化のために更なる工夫を必要とするというという課題を残している。特に、モノクロ、モノカラーといった単色現像だけではなく、２色、３色、４色以上のフルカラー現像を行う装置においては、かかるスペースはその色数に比例して増大するために解決すべき課題の一つであった。また更には、かかるコンパクト化を図りながらも、常時安定した良好な画質を損なわない現像装置を提供することを課題とする。

本発明はこれらの問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、現像ローラの軸方向の中央部分と軸方向の端部とにおけるトナーの供給むらを防止し、むらのない画像を形成することが可能な現像装置を、コンパクトな形で且つコスト的にも問題のない形で提供することにあり、特には、現像むらや画像むらの発生を防止しつつ、設置面積の増大を抑制することが可能な現像装置を提供することにある。

（１）前記課題を解決するための本発明は、筐体と蓋部とによって形成される現像装置の内部に、像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像ローラと、該現像ローラに対してトナーを供給する供給ローラと、該供給ローラに対してトナーを攪拌しながら搬送する第１のトナー攪拌搬送手段とが水平方向にして順次隣り合うように並設されてなり、
前記筐体内には上下方向に配置されてなる第１の室および第２の室が形成され、
前記第１の室には前記第１のトナー攪拌搬送手段の鉛直方向上方に向かって第２のトナー攪拌搬送手段が設けられ、
前記第２のトナー攪拌搬送手段の鉛直方向上方に形成される前記第２の室には、第３のトナー攪拌搬送手段が設けられ、
前記第１のトナー攪拌搬送手段と前記第２のトナー攪拌搬送手段との間に仕切が設けられることなく配置され、前記第２のトナー攪拌搬送手段と前記第３のトナー攪拌搬送手段との間には隔壁が設けられ、
前記第１及び第２のトナー攪拌搬送手段と前記第３のトナー攪拌搬送手段が仕切られて配置され、該隔壁によって上下方向に配置される第１の室と第２の室が形成されてなり、
前記第２の室には前記第１の室にトナーを補給するためのトナー補給装置である前記第３のトナー攪拌搬送手段が配置され、
前記第１の室には前記トナー補給装置から供給されたトナーを受けて攪拌搬送するための第２のトナー攪拌搬送手段と、該第２のトナー攪拌搬送手段の下方に配置された第１のトナー攪拌搬送手段とが同一の空間内に配置されてなり、
前記第３のトナー攪拌搬送手段は、前記第２のトナー攪拌搬送手段が、前記第１の室に供給されているトナーの上面から露出した状態になるように、更には、前記第１のトナー攪拌搬送手段が、前記第１の室内に供給されているトナーの上面から露出することなく該トナーに埋没した状態になるように、回転が制御されてなり、
前記第１及び第２のトナー攪拌搬送手段により攪拌したトナーを前記第１のトナー攪拌搬送手段と並行して設けられた供給ローラを介して現像ローラに供給し、該現像ローラにより像担持体に形成された静電潜像を現像することを特徴とする現像装置である。

（２）前記課題を解決するための本発明は、前述の（１）の現像装置において、前記第１のトナー攪拌搬送手段は、前記第１の室内に配置され、該第１の室の底部に貯留されるトナーと前記第２の室から新しく供給されたトナーとを攪拌しつつ、軸方向の両端部から中央部に搬送する第１のスクリューによって構成され、
前記第２のトナー攪拌搬送手段は、前記第１の室内に配置され、前記第１のスクリューにより中央部に搬送されてくるトナーの内、軸心から所定高さを超えるトナーを軸方向の中央部から両端部側に搬送する第２のスクリューによって構成され、
前記第３のトナー攪拌搬送手段は、該第３のトナー攪拌搬送手段の軸方向の筐体に開口する開口部を介して前記第１の室に連通される第２の室内に配置され、該開口部を介して前記第１の室にトナーを新しく供給する第３のスクリューによって構成されてなる現像装置である。

（３）前記課題を解決するための本発明は、前述の（１）又は（２）の現像装置において、前記第１のトナー攪拌搬送手段を、シャフトを備え、該シャフトの周面から外方に突出する突起部である複数のくし歯を形成してなる現像装置である。

（４）前記課題を解決するための本発明は、前述の（１）、（２）又は（３）の現像装置において、前記第１のトナー攪拌搬送手段を、弾性体によって形成してなる現像装置である。

本発明によれば、第３のスクリュー（第３のトナー攪拌搬送手段）が第２の室内に配置され、該第２の室の一端側から補給されるトナーを第２の室の他端方向に搬送し、該他端側までに形成される第１の室に連通される開口部から第１の室内にトナーを供給する構成である。また、第１の室内に配置される第１のスクリュー（第１のトナー攪拌搬送手段）と第２のスクリュー（第２のトナー攪拌搬送手段）とを備え、第１のスクリューは回転軸周りに回動して第１の室の底部に堆積されるトナーと新しく供給されたトナーとを攪拌しつつ中央部に搬送し、該第１のスクリューにより中央部に搬送されたトナーの内、第２のスクリューが所定高さを超えるトナーを端部側に移動させる構成となっている。さらには、第１の室に配置される第１のスクリュー及び第２のスクリューと、第２の室に配置される第３のスクリューとが、それぞれの回転軸が平行に配置されると共に、縦方向に並列される構成となっている。従って、３つのスクリュー（トナー攪拌搬送手段）の配置に必要となる床面の面内方向に対する現像装置が占める面積を小さくしつつ、供給ローラへの確実かつ安定したトナーの供給（十分に攪拌されたトナーの供給）ができる。その結果、画像形成時での色むらの原因となる供給ローラから現像ローラへ供給されるトナーの供給むら及びトナーの攪拌むらを防止でき均一化できるので、画像形成装置による印刷むらの発生を防止できる。
本発明のその他の効果については、明細書全体の記載から明らかにされる。

本発明の実施形態である現像装置の概略構成とその周辺の機器を説明するための図である。 本発明の実施形態の現像装置のトナー攪拌搬送装置の正面図である。 本実施形態の第１のスクリューの詳細構成を説明するための図である。 他の実施形態の第１のスクリューの詳細構成を説明するための図である。

以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明は省略する。また、本発明においては、後述するように、トナーを攪拌搬送するために少なくとも第１、第２、第３のトナー攪拌搬送手段を有するが、もっとも好適な態様としては、これら攪拌搬送手段は、スクリュー又は攪拌羽根、あるいはそれらの組み合わせ等であるが、以下の説明においては、これらトナー攪拌搬送手段を総称して「スクリュー」と称して説明するが、上記のようにスクリューのみに限定されるものではない。

（現像装置の全体構成）
図１は本発明の実施形態である現像装置の概略構成とその周辺に設けられるトナー供給装置Ａおよび画像形成装置Ｂの一部を簡易化して説明するための図であり、以下、図１に基づいて、本発明の実施形態の一を説明する。なお、図１中に示す矢印は、後述する第１〜第３のスクリュー１〜３及び各ローラ（供給ローラ８，現像ローラ９，トナーの層厚規制ローラ１１並びに感光ドラム１０の回転方向を示す。

図１に示す現像装置では、周面に静電潜像を形成可能な像担持体としての感光ドラム１０の周側面と対向するように現像ローラ９が配置されている。現像ローラ９は感光ドラム１０と対向する領域Ｃにおいて、感光ドラム１０の周面に形成された静電潜像を現像する。また、現像ローラ９の周側面と対向するようにして、現像ローラ９にトナーを供給する供給ローラ８が配置されている。供給ローラ８は、現像ローラ９によって感光ドラム１０の現像を行った後に現像ローラ９上に残留しているトナーを一旦は現像ローラ９から剥ぎ取って新しいトナーを供給する、即ちリセットする構成となっている。
後述するが、現像装置のコンパクト化を図るために、現像ローラ９、供給ローラ8、第１のスクリュー１、第２のスクリュー２、第３のスクリュー３の配置は、画像形成装置内での現像装置の床占有面積を狭くする目的で、横並び方向（水平方向）ではなく縦方向（上下鉛直方向）に配置している。

現像ローラ９の周側面と対向するようにして、供給ローラ８よりも下流側の位置に層厚規制ローラ１１が配置されており、現像ローラ９に供給されたトナーの層を所定の厚さに揃える構成となっている。層厚規制ローラ１１に付着したトナーは、回収ブレード１２で掻き落とされて現像装置内に落下して回収される。このとき、供給ローラ８及び現像ローラ９並びに層厚規制ローラ１１は、感光ドラム１０の回転方向（図１中においては反時計方向）に対して反対方向（図１中においては時計方向）に回転する構成となっている。

なお、供給ローラ８及び現像ローラ９並びに層厚規制ローラ１１には、それぞれ所定のバイアス電圧が供給される構成となっている。また更に、感光ドラム１０の周辺には、感光ドラム１０上の残留電荷を消去するためのイレーサランプ（図示なし）、感光ドラム１０の表面を特定極性に一様に帯電するための帯電器Ｄ、帯電された感光ドラム１０の表面に光像を照射して感光ドラム１０の表面に静電潜像を形成する露光装置Ｅ等の一連の画像形成手段が配置される構成となっている。また、本実施形態の現像装置を備える画像形成装置Ｂは、感光ドラム１０の表面にトナーで現像されたトナー像を紙等の転写材上に転写するための図示しない周知の転写装置、転写されたトナー像を転写材上に定着させる図示しない周知の定着装置、及び転写材を搬送する図示しない周知の搬送装置等を備える構成となっている。このとき、本実施形態の画像形成装置は、モノクロの画像形成装置やカラー画像の印刷を行うカラーの画像形成装置の何れであってもよい。

さらには、現像装置を形成する筐体４と蓋部６の内部に、図１中の上下縦方向（鉛直方向）に一列に配列される下から順に第１のスクリュー１と、その上方に位置する第２のスクリュー２と、更にその上に位置する第３のスクリュー３とを含んでトナー攪拌搬送装置が構成され、供給ローラ８へトナーを補給する構成となっている。このとき、本実施形態の現像装置が備えるトナー攪拌搬送装置では、後に詳述するように、筐体４の上部位置に配置される第３のスクリュー３が、トナーカートリッジＦから補給用トナーを第３のスクリュー３を収容する収容器２１（後述する第２の室に相当する）内に搬送し、該搬送されたトナーが第３のスクリュー３によって攪拌搬送された後、第２のスクリュー２及び第１のスクリュー１を介して筐体４の底部に供給されて貯溜される。この筐体４の底部に貯留されたトナーは、第２のスクリュー２により平坦化されると共に、第１のスクリュー１で攪拌されつつ、筐体４の底部に配置される供給ローラ８に搬送される。

（トナー攪拌搬送装置の詳細構成）
図１に示すように、筐体４内に配置される第１〜第３のスクリュー１〜３の内で、第１及び第２のスクリュー１，２は供給ローラ８等と同じ室（以下、第１の室という）４ａに配置され、最上段に配置される第３のスクリュー３のみは隔壁５で仕切られる室（以下、第２の室という）４ｂに配置される構成となっている。すなわち、第１及び第２のスクリュー１，２と第３のスクリュー３とは、その間に配置される隔壁５によって、仕切られる構成となっている。これに対し、第１のスクリュー１と第２のスクリュー２との間は隔壁等によって仕切られておらず同一の空間（室）４ａ内にある。このとき、図２に示すように、筐体４の側面上部から側方に突設される突設部１５も第２の室４ｂの一部として構成されており、該突設部１５の周側面に形成されるトナー補給口１６に連通し得るように、内部に補給用トナーを貯えたトナーカートリッジＦが着脱可能に配置される構成となる。一方、第１の室４ａと第２の室４ｂと分ける隔壁５には、トナーの補給口として大小の開口部１７（図２に示す）が軸方向にランダムに複数個形成され、該開口部１７を介して新しいトナーが第１の室４ａに供給される構成となっている。

なお、開口部１７の形成位置は、第２の室４ｂの底面部分や側面部分の何れに形成される構成であってもよく、または、開口部１７の形成位置は、第３のスクリュー３の軸方向に沿って形成される長方形の開口、第３のスクリュー３の軸方向の中央部に形成される開口、トナー補給口１６が形成される側である第２の室４ｂの一端側に形成される開口、第２の室４ｂの一端側とは反対の側である第２の室４ｂの他端側に形成される開口、さらには、前述する開口の組み合わせの何れであってもよい。さらには、開口部１７の形状も円形や長方形、さらにはスリット形状等であってもよい。この何れの構成においても、トナー補給口１６が、第３のスクリュー３が配置される第２の室４ｂと開口部１７を介して第１の室４ａに連通される構成となっている。ただし、以下の説明においては、一例として、トナーの供給口として大小の開口部１７が隔壁５に軸方向ランダムに複数個形成される場合について説明する。開口部１７はトナー補給口１６が形成される側から反対側までランダムに複数個形成され、軸方向で均一なトナー量が落下する場合について説明する。

一方、図２から明らかなように、第３のスクリュー３は、トナー補給口１６が形成される突設部１５の側である第２の収納室４ｂの一端側から他端側まで、貫通される構成となっている。これにより、トナー補給口１６から供給されたトナーは第２の室４ｂ内を第３のスクリュー３により搬送され、第２の室４ｂの隔壁５に軸方向にランダムに複数個形成される開口部１７を介して、軸方向で均一なトナー量が第１及び第２のスクリュー１，２が配置される第１の室４ａに供給される。このとき、隔壁５は筐体４の上部側に形成される構成となっているので、開口部１７から供給されるトナーは第１の室４ａの上部から底部に落下するように供給されることとなる。

（第１〜第３のスクリュー（トナー攪拌搬送手段）の詳細構成）
図３に示すように、第３のスクリュー３は一端側であるトナー補給口１６側から他端側に至るまでの領域に、連続する螺旋状の羽根（以下、螺旋羽根という）が形成される構成となっており、特に、第３のスクリュー３の螺旋羽根はその全域において同じ螺旋方向となっている。詳しくは、第３のスクリュー３は金属製のシャフトと、該シャフトの周面を覆うようにして配置される硬質の樹脂部材からなる螺旋羽根とから構成されている。また、第３のスクリュー３の螺旋羽根の螺旋方向は、図１に示す回転方向に第３のスクリュー３が回転した場合に、トナー補給口１６の側から他端側へトナーが搬送される構成となっている。さらには、金属製のシャフトの少なくとも一方の端部は筐体４から突出する構成となっており、第３のスクリュー３を回動させる図示しない周知の駆動機構により駆動させる構成となっている。なお、後述する第１及び第２のスクリュー１，２のシャフトも一方の端部は筐体４から突出され、第３のスクリュー３と同様に図示しない駆動機構に接続され、駆動される構成となっている。

また、第２のスクリュー２も第３のスクリュー３と同様に、金属製のシャフトと、該シャフトの周面を覆うようにして配置される硬質の樹脂部材からなる螺旋羽根とから構成されている。このとき、図２からも明らかなように、第２のスクリュー２は軸方向の中央部に対して軸方向対称となるように螺旋羽根が形成されている。特に、本実施形態においては、第２のスクリュー２の螺旋羽根の螺旋方向は、第２のスクリュー２が図１に示す回転方向に回転した場合に、当該第２のスクリュー２の軸方向の中央部から両端側へそれぞれトナーが搬送される構成となっている。

第１のスクリュー１は、図３（ｂ）に示すように、金属製のシャフト１Ａと、該シャフト１Ａの周面から外方に突出する突起部としての複数のくし歯１９が形成されるＰＥＴフィルム等の弾性体１Ｂとから構成されている。このとき、第１のスクリュー１においても、軸方向の中央部に対して軸方向対称となるように、複数のくし歯１９が整列されている。特に、第１のスクリュー１における複数のくし歯１９の螺旋方向は、図１に示す回転方向に第１のスクリュー１が回転した場合に、当該第１のスクリュー１の軸方向の両端側から中央部へそれぞれトナーが搬送される方向である。この構成により、第１のスクリュー１がトナーに埋もれるようにトナーが攪拌搬送される場合において、トナーの攪拌スクリューとしての機能とトナーの搬送スクリューとしての機能とを備える構成、すなわち攪拌性能と搬送性能とを両立する構成となっている。なお、本実施形態においては、第１及び第２のスクリュー１，２の各螺旋羽根の螺旋方向は同じ螺旋方向であり、第１及び第２のスクリュー１，２の回動方向を逆方向とすることにより、トナーの搬送方向が逆方向となる構成としている。また、本実施形態の第１のスクリュー１においては、弾性体１ＢはＰＥＴ樹脂からなるフィルムを用いて構成する場合について説明したが、弾性体１Ｂは弾性を有する樹脂製に限定されることはなく、金属製やゴム製等の他の弾性を有する弾性部材を用いる構成であってもよい。弾性を有するほうが攪拌機能で勝るが、剛体部材用いる構成であってもよい。

本実施形態の第１のスクリュー１においては、シャフト１Ａに弾性体１Ｂをネジ１Ｃで固定する構成となっており、軸方向の中央部に対して軸方向対称となるように、複数のくし歯１９が螺旋状に整列される。この構成により、図２に示すように、第１のスクリュー１においては、シャフト１Ａの軸中心より複数のくし歯１９が放射状に突出し、螺旋状に整列配置される構成となっている。シャフト１Ａに固定される弾性体１Ｂは、図３（ａ）に示すように、くし歯１９の土台となる長辺部１８から一方（図中の上方）に突出するようにして、複数のくし歯１９が形成される。

各くし歯１９においては、長辺部１８の側よりも先端側の幅が大きくなる形状、すなわち、隣接するくし歯１９の隙間が長辺部１８の側よりも先端側の方が狭くなる形状となっている。すなわち、くし歯１９がへら状形状で形成されており、この形状により、くし歯１９の先端部分における面積がシャフト近傍の面積よりも大きくなり、くし歯１９の先端側部分におけるトナーに対する攪拌性能と搬送性能とを向上させている。また、隣接するくし歯１９との間の領域（間隙領域）によって、トナーの嵩（残量）均一化すなわち平坦性の向上を図る構成となっている。このように、第１のスクリュー１は、くし歯（鍔）が隙間だらけなので、大きなトナーの山を形成することなく、積極的な攪拌や緩やかな傾斜の山しか形成されない。

さらには、図２から明らかなように、第２のスクリュー２における螺旋羽根の螺旋間隔（螺旋ピッチ）と、第３のスクリュー３における螺旋羽根の螺旋間隔とは、略同じ螺旋間隔となっている。一方、第１のスクリュー１に整列されるくし歯１９が形成する螺旋間隔は、第２及び第３のスクリュー２，３の螺旋間隔よりも大きい構成となっている。即ち、第２のスクリュー２と第３のスクリュー３は、攪拌性能よりも搬送性能を重視する構成となっており、逆に、第１のスクリュー１は、搬送性能よりも攪拌性能を重視する構成となっている。

なお、弾性体１Ｂが備えるくし歯の形状はへら状に限定されることはなく、例えば、図４（ａ）に示すように、長辺部１８から矩形形状のくし歯２０が突出するように形成される構成であってもよい。この弾性体１Ｂを第１のスクリュー１を構成するシャフト１Ａに螺旋状に固定することにより、図４（ｂ）に示すように、複数のくし歯２０が螺旋状に配列される。ただし、図４（ｂ）に示す他の実施形態の第１のスクリュー１においても、当該第１のスクリュー１の軸方向の中央部に対して、くし歯２０の螺旋方向が軸方向対称となるように配置される。

（第１〜第３のスクリュー（トナー攪拌搬送手段）によるトナーの攪拌搬送動作）
本実施形態のトナー攪拌搬送装置では、トナーの嵩（残量）が低くなる端部においても、第１のスクリュー１がトナーによって概ね覆われる（へら状の突起部の先端がトナーで覆われる）ように、第３のスクリュー３によるトナーの供給が制御される構成となっている。このときのトナー残量の検出は、第１のスクリュー１と第２のスクリュー２との間の嵩となるように、トナー残量センサ７が軸方向端部（本実施形態においてはトナー補給口１６側の端部）に配置されている。すなわち、第１のスクリュー１のみがトナーによって覆われ、かつ第２のスクリュー２はトナーによって殆ど覆われないトナー嵩となる図１中に点線１４で示すトナー嵩となるように、第３のスクリュー３の回転がＯＮ/ＯＦＦ制御される構成となっている。第３のスクリュー３が回転（ＯＮ）すると、トナーカートリッジＦからトナーを搬送し、第２の室４ｂの隔壁５に開いた、軸方向にランダムな複数個の開口部１７を介して、第１の室４ａ内にトナー補給される構成となっている。また、本実施形態においては、第２のスクリュー２の螺旋羽根の下端が点線１４で示すトナー高さとなるように、第２のスクリュー２が配置されている。なお、本実施形態においては、第１のスクリュー１のくし歯１９と第２のスクリュー２の螺旋羽根とが接しない構成としたが、先端部分が接する程度の構成であってもよい。

従って、本実施形態のトナー攪拌搬送装置においては、第１の室４ａの中のトナーの嵩（残量）は、第１のスクリュー１により軸方向に緩やかな傾斜で傾いており、軸方向端部のトナーの嵩(残量)が中央部のトナーの嵩（残量）よりも僅かに少なくなるような構成になっている。トナー残量センサ７により軸方向端部のトナーの嵩（残量）の減少が検出されると、まず、第３のスクリュー３の回転が制御される。このとき、第３のスクリュー３の回転速度は他のスクリューに比較して非常に高速回転（例えば、スクリュー１の約５〜６倍、上記実施態様では約５．５倍）するので、トナー残量センサ７部へのトナーの補給の応答速度が極めて高い構成になっている。この第３のスクリュー３の回転に伴い、トナー補給口１６から補給されるトナーが第２の室４ｂを介してトナー補給口１６が形成される側から反対側までにランダムに複数個形成される開口部１７に搬送され、該開口部１７から第１の室４ａ内に新しいトナーとして供給される。このときの第１の室４ａへのトナーの供給は、第２のスクリュー２の上方に形成される開口部１７からトナーを落下させるようにして供給されるので、第１の室４ａへのトナーの供給を円滑に行うことができる。さらには、開口部１７の直下と共にその周囲にもトナーが供給されるので、トナーの攪拌性能を向上できる。２階部分から落下したトナーは、回転する第２のスクリュー２で攪拌されながら、両側方向に搬送されながら、第１のスクリュー部分に落下する。このとき、図２の右側に示す第２のスクリュー２の他端側の端部部分には、第２のスクリュー２の螺旋羽根が形成されない構成となっているので、開口部１７から供給されるトナーが直接に供給ローラ８側へ拡散してしまうことを防止できる。また、図２の左側に示す第２のスクリュー２の一端側にはトナー残量センサ７が配置される構成となるので、第２のスクリュー２の一端側にも螺旋羽根が形成されない構成となっている。すなわち、本実施形態の第２のスクリュー２においては、両側の端部領域には、螺旋羽根が形成されない構成となっている。

第１のスクリュー１部分に落下したトナーは、一時的に耐久トナーの上層部に位置するので、その一部（第２のスクリュー２に当接するトナー）は、第２のスクリュー２ですりきるようにして攪拌されながら、両端方向に搬送されながら、第１のスクリュー１部分に落下する。また、第２のスクリュー２に当接しない第１のスクリュー１部分に落下したトナーも、一時的には耐久トナーの上層部に位置するが、第１のスクリュー１によって攪拌されて均一になる。

本実施形態のトナー攪拌搬送装置において、第１のスクリュー１は、トナーを積極的に攪拌しながら緩やかに中央方向に搬送する。第２のスクリュー２は、第１のスクリュー１により、中央部に搬送されたトナーの山をすりきるようにして両端方向に搬送する。結果的に、軸方向端部よりも中央部のトナーの嵩（残量）が僅かに多くなるよう、中央部を山頂にして緩やかな傾斜で傾く構成になっている。
第１のスクリュー１の回転によって軸方向の中央部分に緩やかに搬送されたトナーは、中央部分においては図１中に一点鎖線１３で示す高さを超えることとなる。第１のスクリュー１は、くし歯１９（鍔）が隙間だらけなので、大きな山を形成することなく、積極的な攪拌により緩やかな傾斜の山しか形成されない。

これに対して、本実施形態のトナー攪拌搬送装置においては、第２のスクリュー２によって中央部分から軸方向の端部側にトナーを移動させつつ、トナーを平坦化させる構成となっている。その結果、第１のスクリュー１により攪拌されつつ中央部分に移動されたトナーは、第２のスクリュー２により両端部側それぞれ移動されることとなり、第１及び第２のスクリュー１，２による垂直方向（縦方向）でのトナーの循環と、第１のスクリュー１によるトナーの攪拌とが同時に行われることとなる。

隔壁５に形成される開口部１７は、中央部に大きな開口が１個だけ開いていても良いが、この場合、中央を境にして、手前側と置く側で画像濃度が真っ二つに分かれてしまう場合がある。より均一にするには、開口部１７が隔壁５にトナー補給口１６が形成される側から反対側までランダムに複数個形成され、軸方向で均一なトナー量が落下する方が良い。
第１のスクリュー１は、くし歯（鍔）が隙間だらけなので、大きなトナーの山を形成することはなく、積極的な攪拌により緩やかな傾斜の山しか形成されない。したがって、中央部を境にしてトナー嵩（残量）が異なることにはならず、平坦化される。

本実施形態の第１のスクリュー１の回転においては、くし歯１９が筐体４の底面側から供給ローラ８の側にトナーを押し出す方向に回転制御される構成となっている。よって、本実施形態のトナー供給装置では、粒径の大きい耐久トナーを効率よく供給ローラ８に供給できるという格別の効果を得ることができる。なお、トナーの循環方向は前述方向に限定されることはなく、例えば、第１のスクリュー１により中央部から端部にトナーを移動させ、第２のスクリュー２により、端部から中央部にトナーを移動させるようにして循環させる構成であってもよい。さらには、第１のスクリュー１の回転において、くし歯１９が筐体４の底面側から供給ローラ８の側にトナーを押し出す方向に回転する構成に限定されることはなく、逆であってもよい。

特に、大判の画像形成装置では、端部よりも中央部の方がトナーの使用量が大きいという特徴があるので、本実施形態の第１のスクリュー１においては、端部よりトナー消費量の多い中央部に攪拌したトナーを移動させることにより、トナーの消費量が多い現像ローラの軸方向の中央部分も、トナーの消費量が少ない現像ローラの軸方向の端部も、耐久されたトナーと新しく補給されたトナーの割合を概ね同じ割合にすること（現像性能の軸方向均一化）が可能となり、現像された像に濃度差、すなわち現像むらが生じてしまうという問題を回避できる。

このように、本実施形態のトナー攪拌搬送装置では、２つのスクリューの間に隔壁が形成されない構成である第１の室４ａに配置される第１及び第２のスクリュー１，２により、耐久トナーと新しく補給されたトナーとの攪拌と、供給ローラ８に軸方向（長手方向）に沿った均一なトナー量の搬送とを同時に行う構成としている。特に、トナー容器となるトナーカートリッジＦから新しいトナーを補給するための第３のスクリュー３と、新しいトナーと耐久トナーとの攪拌及び該攪拌したトナーの供給ローラ８への供給を行うための第１及び第２のスクリュー１，２とを分ける構成としている。さらには、第３のスクリュー３と第１及び第２のスクリュー１，２とがそれぞれ配置される室も分け、第１の室４ａから第２の室４ｂにトナーが循環しない構成としている。

第１のスクリュー１、第２のスクリュー２、第３のスクリュー３を縦方向（鉛直方向）に並設させたので、第１のスクリュー１と第２のスクリュー２とは横方向（水平）に並設したが故の設置面積の増大を避けることができた。

また、第１のスクリュー１と第２のスクリュー２の間に隔壁を設けていないので、第１のスクリューの収納部と第２のスクリューの収納部との間でトナーを循環させることが可能となり、更には、トナーに空気を十分取り込むことが可能となり、トナー攪拌搬送装置でありがちな隔壁内でのトナー凝集もなく、いつもサラサラした流動性の良いトナーの状態を保つことができた。

以上説明したように、本実施形態のトナー攪拌搬送装置では、第３のスクリュー３が第２の室４ｂ内に配置され、該第２の室４ｂの一端側から供給されるトナーを第２の室４ｂから第１の室４ａに連通される隔壁５の開口部１７を介して第１の室４ａ内にトナーを供給する構成である。また、第１の室４ａ内に配置される第１スクリュー１と第２スクリュー２とを備え、トナーによって覆われる第１のスクリュー１は回転軸周りに回動して第１の室４ａの底部に堆積されるトナーと新しく供給されたトナーとを攪拌しつつ中央部に搬送し、定常状態ではトナーに覆われない第２のスクリュー２が第１のスクリュー１により中央部に搬送されて所定の高さを超えたトナーを端部側に移動させる構成となっている。さらには、第１の室４ａに配置される第１のスクリュー１及び第２のスクリュー２と、第２の室４ｂに配置される第３のスクリュー３とが、それぞれの回転軸が平行に配置されると共に、この順番で縦方向（垂直方向）に一列に並列される構成となっている。従って、３つのスクリュー１〜３の配置に必要となる床面の面内方向に対するトナー攪拌搬送装置が占める面積を小さくしつつ、供給ローラ８への確実かつ安定したトナーの供給（十分に攪拌されたトナーの供給）ができる。その結果、画像形成時での色むらの原因となる供給ローラ８から現像ローラ９へ供給されるトナーの供給むら、及びトナーの攪拌むらを防止でき均一化できるので現像装置による印刷むらの発生を防止できる。

特に、本実施形態のトナー攪拌搬送装置においては、第１〜第３のスクリュー１〜３までの３つのスクリューが縦方向に配列されると共に、第１のスクリュー１と第２のスクリュー２とが隔壁よって離間されない構成となっているので、縦方向の面内でのトナーの攪拌効率を向上できるという格別の効果を得ることができる。

また、第１のスクリュー１が配置される第１の室４ａの底面部分と、供給ローラ８が配置される第１の室４ａの底面部分との間に段差が形成され、第１のスクリュー１が配置される底面部分の位置よりも、供給ローラ８が配置される底面部分の位置が低くなるように形成される。この構成により、第１のスクリュー１から供給ローラ８へのトナーの供給をスムーズに行うことを可能としている。

また更に、本実施形態のトナー攪拌搬送装置においては、第３のスクリュー３は他の２つのスクリュー（第１及び第２のスクリュー１，２）とは異なり、第１の室４ａにトナーを供給するのみである。よって、第３のスクリュー３はスクリュー形状に限定されることはなく、例えば、スポンジのような発泡ローラであっても良いし、多角柱状の金属ローラであっても良い。

また、本実施形態のトナー攪拌搬送装置においては、現像装置を形成する筐体４と一体に第１の室４ａと第２の室４ｂとを形成する場合について説明したが、これに限定されることはなく、２つのスクリューの間に隔壁が形成されない構成である第１の室４ａに配置される第１のスクリュー１及び第２のスクリュー２と、トナー容器から新しいトナーを補給するための第２の室４ｂに配置される第３のスクリュー３とが、一体の構成となっているが、第１の室４ａと第２の室４ｂは別体の構成であっても良い。

以上、本発明を、前記発明の実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記発明の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において変更可能である。

１ 第１のスクリュー（第１のトナー攪拌搬送手段）
２ 第２のスクリュー（第２のトナー攪拌搬送手段)
３ 第３のスクリュー（第３のトナー攪拌搬送手段）
４ 筐体
４ａ 第１の室
４ｂ 第２の室
５ 隔壁
６ 蓋部
７ トナー残量センサ
８ 供給ローラ（トナー供給ローラ）
９ 現像ローラ
１０ 感光ドラム（像担持体）
１１ 層厚規制ローラ
１２ ブレード
１５ 突設部
１６ トナー補給口
１７ 開口部
１８ 長辺部
１９，２０ くし歯
２１ 収容器
Ａ トナー供給装置
Ｂ 画像形成装置
Ｃ 感光ドラムと対向する領域
Ｄ 帯電器
Ｅ 露光装置
Ｆ トナーカートリッジ

Claims (4)

1. 筐体と蓋部とによって形成される現像装置の内部に、像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像ローラと、該現像ローラに対してトナーを供給する供給ローラと、該供給ローラに対してトナーを攪拌しながら搬送する第１のトナー攪拌搬送手段とが水平方向にして順次隣り合うように並設されてなり、
   前記筐体内には上下方向に配置されてなる第１の室および第２の室が形成され、
   前記第１の室には前記第１のトナー攪拌搬送手段の鉛直方向上方に向かって第２のトナー攪拌搬送手段が設けられ、
   前記第２のトナー攪拌搬送手段の鉛直方向上方に形成される前記第２の室には、第３のトナー攪拌搬送手段が設けられ、
   前記第１のトナー攪拌搬送手段と前記第２のトナー攪拌搬送手段との間に仕切が設けられることなく配置され、前記第２のトナー攪拌搬送手段と前記第３のトナー攪拌搬送手段との間には隔壁が設けられ、
   前記第１及び第２のトナー攪拌搬送手段と前記第３のトナー攪拌搬送手段が仕切られて配置され、該隔壁によって上下方向に配置される第１の室と第２の室が形成されてなり、
   前記第２の室には前記第１の室にトナーを補給するためのトナー補給装置である前記第３のトナー攪拌搬送手段が配置され、
   前記第１の室には前記トナー補給装置から供給されたトナーを受けて攪拌搬送するための第２のトナー攪拌搬送手段と、該第２のトナー攪拌搬送手段の下方に配置された第１のトナー攪拌搬送手段とが同一の空間内に配置されてなり、
   前記第３のトナー攪拌搬送手段は、前記第２のトナー攪拌搬送手段が、前記第１の室に供給されているトナーの上面から露出した状態になるように、更には、前記第１のトナー攪拌搬送手段が、前記第１の室内に供給されているトナーの上面から露出することなく該トナーに埋没した状態になるように、回転が制御されてなり、
   前記第１及び第２のトナー攪拌搬送手段により攪拌したトナーを前記第１のトナー攪拌搬送手段と並行して設けられた供給ローラを介して現像ローラに供給し、該現像ローラにより像担持体に形成された静電潜像を現像することを特徴とする現像装置。
2. 前記第１のトナー攪拌搬送手段は、前記第１の室内に配置され、該第１の室の底部に貯留されるトナーと前記第２の室から新しく供給されたトナーとを攪拌しつつ、軸方向の両端部から中央部に搬送する第１のスクリューによって構成され、
   前記第２のトナー攪拌搬送手段は、前記第１の室内に配置され、前記第１のスクリューにより中央部に搬送されてくるトナーの内、軸心から所定高さを超えるトナーを軸方向の中央部から両端部側に搬送する第２のスクリューによって構成され、
   前記第３のトナー攪拌搬送手段は、該第３のトナー攪拌搬送手段の軸方向の筐体に開口する開口部を介して前記第１の室に連通される第２の室内に配置され、該開口部を介して前記第１の室にトナーを新しく供給する第３のスクリューによって構成されてなる
   ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記第１のトナー攪拌搬送手段は、シャフトを備え、該シャフトの周面から外方に突出する突起部である複数のくし歯が形成されてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
4. 前記第１のトナー攪拌搬送手段は、弾性体によって形成されてなることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の現像装置。

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