JP2005215483A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 二成分現像剤を用いる現像装置を小型化するとともに、画像欠陥が生じることなく長寿命化を達成する。
【解決手段】 現像容器１１には攪拌スクリュー体１２ａ及び１２ｂが備えられ、これら攪拌スクリュー体によって二成分現像剤を互いに反対方向に搬送して二成分現像剤を循環させる循環路を形成する。循環路は主循環経路Ａ１と主循環経路に合流する副循環経路Ａ２とを備え、例えば、主循環経路は現像ローラ１４で規定される最大画像領域に対応して位置付けられ、副循環経路は最大画像領域外の非画像領域に対応して位置付けられる。そして、現像容器には主循環経路から流入する二成分現像剤を規制する仕切片３２ｂが設けられている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、複写機、プリンター、又はファクシミリ装置等の画像形成装置で用いられる現像装置に関し、特に、磁性キャリア及びトナーを有する二成分現像剤を用いる現像装置に関するものである。

一般に、二成分現像剤を用いる現像装置において、現像容器中に二成分現像剤（以下単に現像剤と呼ぶ）が貯留されており、トナー消費に応じてトナー補給口からトナーを補給しつつ現像容器中で補給トナーと現像剤を攪拌混合している。そして、トナー供給ローラ上に二成分現像剤層を形成し、トナー供給ローラから現像ローラにトナーを供給して、現像ローラによって、感光体ドラム上の静電潜像を現像してトナー像とするようにしたものがある。

この種の現像装置においては、現像容器中の現像剤量を多くすると、トナー補給口から補給されるトナーと現像剤との攪拌混合が良好に行われず、この結果、トナー帯電不良及びトナー濃度不均一等の不具合が生じ、現像の際画像かぶり及び画像濃度不良等の画像欠陥が生じることがある。このため、現像装置においては、現像容器中の現像剤量を少なめに設定する必要がある（例えば、現像剤攪拌搬送スクリューの外周端が現像剤で埋もれない程度に現像容器中に現像剤が貯留される）。

一方、現在現像装置の長寿命化が図られているものの、前述のように現像容器中に貯留する現像剤を少なくすると、現像剤の寿命が短くなって、現像剤交換の時期が早まってしまい、コストアップの要因となってしまう。さらに、現像剤が少ない状態では、トナー供給ローラと貯留現像剤との間隔が広くなってトナー供給ローラによる現像剤の汲み上げが不安定になってしまう。

このような不具合に対処するため、現像容器内の撹拌室側の側面に対向する位置に磁界発生手段を現像ローラの長手方向に平行に配置して、補給されたトナーと現像剤の撹拌・混合性を上げて、現像容器に充填される現像剤量を増すようにしたものがある（特許文献１参照）。

特開２００１−８３７８４公報（第４頁〜第６頁、第１図〜第４図）

従来の現像装置では、現像容器の攪拌室側の側面に対向する位置に永久磁石等の磁界発生手段を現像ローラの長手方向に平行に配置して、この磁力によって現像容器中の現像剤剤面を傾けて、現像剤の攪拌混合を向上させるようにしているものの、従来の現像装置では、現像容器外に磁界発生手段を設けなければならず、その分現像装置自体が大型化してしまうという課題がある。

さらに、単に現像剤剤面を傾けただけでは、現像容器中に貯留する現像剤量を増加した場合に、補給トナーと現像剤との攪拌混合が良好に行われず、画像欠陥が生じるという課題もあり、従来の現像装置では、現像容器中に貯留する現像剤量を増やして長寿命化を図るととともに画像欠陥を防止することが難しいという課題がある。

従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、小型でしかも画像欠陥が生じることなく長寿命化を達成できる現像装置を提供することを目的とする。

そこで、本発明はかかる課題を解決するために、少なくともキャリア及びトナーを有する二成分現像剤を用いて、像担持体上に形成された静電潜像を現像してトナー像とする現像手段を有する現像装置において、前記二成分現像剤が収納され該二成分現像剤を互いに反対方向に搬送して前記二成分現像剤を循環させる循環路を形成する搬送手段を備える現像容器を有し、前記循環路は主循環経路と該主循環経路に合流する副循環経路とを備え、前記副循環経路は最大画像領域外の非画像領域に対応して位置付けられており、前記現像容器には前記主循環経路から流入する二成分現像剤を規制する規制手段が設けられていることを特徴とするものである。

さらに、本発明では、前記搬送手段は前記主循環経路において前記二成分現像剤を第１の搬送路及び該第１の搬送路と逆向きの第２の搬送路に沿って搬送しており、前記第２の搬送路を搬送される前記二成分現像剤が前記副循環経路に流入し、該副循環経路を流出する現像剤が前記第１の搬送路で搬送され、前記現像手段は前記第２の搬送路に対応して前記現像容器中に配置されている。

また、本発明では、前記現像容器には前記副循環経路に対応してトナー補給口が形成されている。

さらに、本発明では、前記搬送手段は前記主循環経路と前記副循環経路とで前記二成分現像剤の循環速度を異ならせるようにしてもよい。

以上のように、本発明の現像装置は、二成分現像剤を循環させる循環路を現像容器内に形成して、この循環路を主循環経路と該主循環経路に合流する副循環経路とに分けて、主循環経路を現像手段で規定される最大画像領域に対応して位置付け、副循環経路を最大画像領域外の非画像領域に対応して位置付けて、主循環経路から流入する二成分現像剤を規制するようにしたので、副循環経路中の二成分現像剤は主循環経路中の二成分現像剤よりもその量が少ないから、副循環経路では攪拌搬送スクリューの外周端が二成分現像剤で埋もれないので補給されたトナーが良好に攪拌され、この結果、現像容器中の二成分現像剤量を増やしても二成分現像剤の攪拌混合が良好に行われることになり、しかも現像容器外の別の部材を設ける必要もないから、現像装置自体を小型化して、画像欠陥が生じることなく長寿命化を達成できる。

さらに、本発明では、第２の搬送路を搬送される二成分現像剤を副循環経路に流入させて、副循環経路を流出する現像剤を第１の搬送路で搬送して、現像手段を第２の搬送路に対応して現像容器中に配置するようにしたので、主循環経路で攪拌混合された二成分現像剤を用いて現像手段によって現像が行われる結果、良好な画像形成を行うことができるという効果がある。

本発明では、現像容器に副循環経路に対応してトナー補給口を形成するようにしたので、副循環経路で二成分現像剤と補給トナーとを予め攪拌混合して主循環経路に送り出すことができ、その結果、主循環経路における攪拌混合を良好に行うことができるという効果がある。

本発明では、副循環経路における二成分現像剤の循環速度を主循環経路における二成分現像剤の循環速度と異ならせたので、副循環経路における攪拌混合を良好に行うことができるという効果がある。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１は、本発明による現像装置の一実施例を示す図であり、図示の現像装置１０は、複写機等の画像形成装置（図示せず）で用いられ、磁性キャリアとトナーとを有する二成分現像剤を用いて像担持体である感光体ドラム上に形成された静電潜像を現像する。画像形成装置は、例えば、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）系材料を用いた感光体ドラム２１を備えており、感光体ドラム２１の周囲には、帯電器２２、現像装置１０、転写器（転写ローラ）２３及びクリーニングユニット２４等が配置されている。

感光体ドラム２１の表面を帯電器２２で均一に帯電した後、画像データに応じて感光体ドラム２１の表面が露光ユニット２５によって露光されて、感光体ドラム２１上に静電潜像が形成される。感光体ドラム２１上の静電潜像は現像装置１０によって現像されてトナー像となり、転写ローラ２３と感光体ドラム２１とのニップ部に搬送された記録用紙Ｓ上にトナー像が転写される。そして、記録用紙Ｓは定着装置（図示せず）に搬送されて、ここでトナー像が記録用紙Ｓ上に定着された後、例えば、排紙トレイに排紙される。

現像装置１０は、現像容器１１を備えており、現像容器１１には二成分現像剤が収納されている。現像容器１１内には複数の攪拌スクリュー体（ミキサー）１２ａ及び１２ｂが配設されており、攪拌スクリュー体１２ａ及び１２ｂの間には現像容器１１の底面から上方に突出する仕切壁１１ａが形成され、攪拌スクリュー体１２ａ及び１２ｂの延在方向（図１において紙面の表側から裏側に延びる方向）に沿って延びている。

現像容器１１内において、攪拌ローラ１２ｂの上側にはトナー補給ローラである磁気ローラ１３が配置され、磁気ローラ１３と対面して現像ローラ１４が配置されている。そして、現像ローラ１４は現像容器１１のドラム開口側に面している。また、現像容器１１には、トナー層厚規制部材であるドクターブレード１５が磁気ローラ１３の長手方向（図１において紙面の表側から裏側に延びる方向）に沿って取り付けられており、磁気ローラ１３が図中実線矢印で示す方向に回転するとすると、ドクターブレード１５は、現像ローラ１４と磁気ローラ１３との対向位置よりも上流側に位置付けられている。そして、ドクターブレード１５の先端部と磁気ローラ１３との表面には僅かな隙間（ギャップ）が形成されている。

図１に示す現像装置１０においては、後述するように攪拌スクリュー体１２ａ及び１２ｂによって現像剤が攪拌されつつ現像容器１１内を循環してトナーを帯電して、現像剤は磁気ローラ１３に吸引搬送される。そして、磁気ローラ１３上には現像剤層が形成され、磁気ローラ１３上の現像剤層はドクターブレード１５によって層規制されて、磁気ローラ１３と現像ローラ１４との間の電位差によって現像剤層（磁気ブラシ）から現像ローラ１４にトナーが供給されて、現像ローラ１４にトナー層が形成され、現像ローラ１４上のトナー層によって感光体ドラム２１上の静電潜像が現像される。

ここで、図２を参照すると、図２は攪拌スクリュー体１２ａ及び１２ｂを上方から見た図であり、図２においては、攪拌スクリュー体１２ｂを示すため磁気ローラと現像ローラ１４が図中上側にずらされて示されている。現像ローラ１４の長手方向長さ寸法Ｌは最大画像形成領域に対応しており、現像ローラ１４の両端は現像容器１１に回転可能に支持されている。

攪拌スクリュー体１２ａ及び１２ｂは現像ローラ１４の軸心と平行に延び、図示のように、攪拌スクリュー体１２ａ及び１２ｂは現像ローラ１４よりも図中左側にさらに延在しており、攪拌スクリュー体１２ａ及び１２ｂの両端は現像容器１１に回転可能に支持されている。この結果、現像容器１１において、攪拌スクリュー体１２ａ及び１２ｂが収納される部分は現像ローラ１４が収納される部分よりも長手方向寸法が長いことになる。

前述のように、攪拌スクリュー体１２ａ及び１２ｂを仕切るようにして、仕切壁１１ａが長手方向に沿って形成されており、この仕切壁１１ａは第１及び第２の仕切体３１及び３２を有している。第１の仕切体３１の一端側（図中右端側）には現像剤の通過を許す現像剤通過路３３が規定されており、一方、第１の仕切体３１の他端側（図中左端側）は第２の仕切体３２から離間している。この結果、第１及び第２の仕切体３１及び３２間には現像剤の通過を許す現像剤通過路３４が規定されることになる。

図３を参照すると、第２の仕切体３２は第１の仕切体３１と同軸に延びる第１の仕切片３２ａと第１の仕切片３２ａと直交する方向に延び攪拌スクリュー体１２ｂと交差する第２の仕切片３２ｂとを有しており、第２の仕切片３２ｂには攪拌スクリュー体１２ｂが挿入通過する切り欠き部３２ｃが形成されている。つまり、図４（ａ）に示すように、第２の仕切片３２ｂには攪拌スクリュー体１２ｂの軸体３５が挿入通過する切り欠き部３２ｃが形成され、この切り欠き部３２ｃの面積は攪拌スクリュー体１２ｂの軸体３５の断面積よりも大きい。

一方、第１の仕切片３２ａの他端側（図２において左端側）には現像剤の通過を許す現像剤通過路３６が規定されている。つまり、図４（ｂ）に示すように、第１の仕切体３１と第２の仕切体３２との間には現像剤通過路３４が規定され、第２の仕切体３２と現像容器１１の側壁との間には現像剤通過路３６が規定される。

図２及び図３を参照して、図３に示すように、第１の仕切片３２ａは第２の仕切片３２ｂと一体に形成され、第２の仕切片３２ｂから図中左方向に延在しており、第２の仕切体３２ｂは現像ローラ１４の左端よりもさらに左側に位置している。つまり、第２の仕切体３ｂは最大画像形成領域外の非画像形成領域に位置付けられている。そして、攪拌スクリュー体１２ａ及び１２ｂに形成されたスクリュー体３７のピッチは非画像形成領域においては画像形成領域におけるピッチよりも大きくなっている。

また、図２に示すように、現像容器１１の上面側にはトナー補給口３８が形成され、このトナー補給口３８は非画像形成領域に対応付けられている。つまり、第２の仕切片３２ｂよりも左側に位置するようにトナー補給口３８が現像容器１１の上面側に形成されることになる。

攪拌スクリュー体１２ａ及び１２ｂは互いに逆方向に回転駆動され、攪拌スクリュー体１２ａ及び１２ｂの回転駆動によって現像容器１１内に貯留された現像剤が攪拌混合される。攪拌スクリュー体１２ａによって、現像剤が図２において左側から右側に搬送され（以下この搬送経路を第１の搬送経路と呼ぶ）、攪拌スクリュー体１２ｂによって現像剤が図２において右側から左側に搬送される（以下この搬送経路を第２の搬送経路と呼ぶ）ものとすると、攪拌スクリュー体１２ａ及び１２ｂの回転駆動に応じて、図２に矢印で示すように第１及び第２の循環経路Ａ１及びＡ２が形成される。

なお、第２の搬送経路を搬送される現像剤が磁気ローラ１３によって汲み上げられる。つまり、磁気ローラ１３は第２の搬送経路の上側に位置することになる。

第１の循環経路Ａ１は主循環経路と呼ばれ、この主循環経路Ａ１では攪拌スクリュー体１２ａ及び１２ｂによって現像剤が攪拌混合されつつ、攪拌スクリュー体１２ａ及び１２ｂに沿って移動し、現像剤通過路３３及び３４を通って現像剤が循環することになる。

一方、第２の循環経路Ａ２は副循環経路と呼ばれ、主循環経路Ａ１を循環する現像剤の一部が第２の仕切片３２ｂに形成された切り欠き部３２ｃを通って副循環経路Ａ２に流入する。この際、現像剤の流入は第２の仕切片３２ｂによって規制されるから、切り欠き部３２ｃから流入する現像剤量は現像剤通過路３４を通過する現像剤よりも少量となる。

副循環経路Ａ２に流入した現像剤は第１の仕切片３２ａでその搬送方向が案内されて、現像剤通過路３６を通過して、現像剤通過路３４を通過した現像剤と合流して、主循環経路Ａ１に流入する。前述のように、第２の仕切片３２ｂよりも左側に位置するようにトナー補給口３８が形成されているから、トナー補給口３８から補給されたトナーは副循環経路Ａ２に落下することになって、まず副循環経路Ａ２で補給トナーと現像剤とが攪拌混合されることになる。

さらに、副循環経路Ａ２においては、攪拌スクリュー体１２ａ及び１２ｂのピッチが広いから、現像剤の搬送速度は速くなって、副循環経路Ａ２で補給トナーと現像剤とがよく混じりあうことになる。このようにして、副循環経路Ａ２で補給トナーと現像剤とが予混されて、主循環経路Ａ１に至り、主循環経路Ａ１を循環する現像剤と合流して攪拌スクリュー体１２ａ及び１２ｂの回転駆動によってさらに攪拌混合されつつ循環することになる。

従って、主循環経路Ａ１を循環する現像剤量を多くして、図１に符号Ｐ１で示すように磁気ローラ１３の周面に達する程度とした際、副循環経路Ａ２に流入する現像剤は第２の仕切片３２ｂ（図１には示さず）で規制されるから、副循環経路Ａ２を循環する現像剤量は、図１に符号Ｐ２で示すレベルとなって、攪拌スクリュー体の最上端よりも低くなる（攪拌スクリューの最上端よりも現像剤が上にあると、補給されたトナーは現像剤に比べ比重が小さいので現像剤上を浮遊して攪拌混合が良好に行われなくなるため、補給トナーと現像剤を予混合する際には、現像剤量を攪拌スクリュー体の最上端よりも低くする必要がある）。このようにして、副循環経路Ａ２で補給トナーと現像剤とが予め攪拌混合されることになり、その後予混合された現像剤が主循環経路に達するから、主循環経路Ａ１では現像剤量が多くても実質的に補給トナーと現像剤との攪拌混合が良好に行われる。

そして、現像剤は主循環経路Ａ１を循環しつつ攪拌混合されることになり、前述の第２の搬送経路は第１の搬送経路の下流側に位置しているから、副循環経路Ａ２から流入した現像剤は主循環経路Ａ１を循環する現像剤と合流してまず第１の搬送経路で攪拌混合されて第２の搬送経路に至り攪拌混合されつつ、磁気ローラ１３で汲み上げられることなり、この結果、良好に混合された現像剤が磁気ローラ１３で汲み上げられることになって、現像の際画像欠陥が生じることがなく、しかも現像容器中に貯留する現像剤量を増やすことができるから長寿命化を図ることができる。

また、上述のように副循環経路Ａ２は現像ローラ１４の非画像領域に対応して配置されているから、補給トナーと現像剤との攪拌混合に当っては、現像に何等影響を与えることがない。

発明者の実験によれば、複写枚数が２０／分の装置を使用し、実施例１の現像装置（攪拌スクリューの外径１８ｍｍ）を用いて現像を行ったところ、磁気ローラ１３の外周面最下端よりも約３ｍｍ上まで現像剤を現像容器１１に収納できたので（約４２０ｇの現像剤）、現像剤の汲み上げ量が安定して、画像濃度変化等の画像欠陥が生じることなく、副循環経路Ａ２では攪拌スクリュー体の最上端よりも約３ｍｍ下に現像剤が存在し、補給されたトナーの混合攪拌が良好に行われ、トナー飛散や画像かぶり等の問題も無く、約３０万枚の印刷を行うことができた。

一方、従来の現像装置においては、補給されたトナーの攪拌性を考えると、攪拌スクリュー体１２ａの外周面最上端が現像剤よりも３ｍｍ上側に位置するまで現像剤を現像容器１１に収納することができず、これ以上現像剤を現像容器１１に収納すると、補給されたトナーの混合攪拌が良好に行われないのでトナー飛散や画像かぶり等の画像欠陥が生じてしまう。そして、従来の現像装置においては、約２０万枚の印刷で現像剤の寿命となった。

上述の例では、二成分現像剤を用いて磁気ローラ１３上に現像剤層を形成し、磁気ローラ１３上の現像剤層からトナーを現像ローラ１４に供給して現像ローラ１４にトナー層を形成して感光体ドラム２１上の静電潜像を現像する例について説明したが、現像ローラ上に現像剤層を形成して、現像ローラと感光体ドラムとの間に磁気ブラシを形成して、感光体ドラム上の静電潜像に磁気ブラシからトナーを与えるようにした現像装置においても本発明を適用でき、いずれにしても二成分現像剤を用いて現像を行う現像装置に適用できる。また、上述の例では、副循環経路の攪拌スクリュー体のピッチを広げるようにしたが、副循環経路に侵入する現像剤量を少なくして、攪拌スクリュー体のピッチを狭くして送り速度を遅くすれば、副循環経路の距離を短くしても攪拌効率を良好とすることができる。

この現像装置では、二成分現像剤を循環させる循環路を現像容器内に形成して、この循環路を主循環経路と該主循環経路に合流する副循環経路とに分けて、副循環経路を現像手段で規定される最大画像領域外の非画像領域に対応して位置付けて、主循環経路から流入する二成分現像剤を規制するようにしたので、副循環経路中の二成分現像剤は主循環経路中の二成分現像剤よりもその量が少ないから、副循環経路によって現像剤が良好に攪拌され、現像容器中の二成分現像剤量を増やしても二成分現像剤の攪拌混合が良好に行われることになり、しかも現像容器外の別の部材を設ける必要もないから、現像装置自体を小型化して、画像欠陥が生じることなく長寿命化を達成できる結果、複写機、プリンター、又はファクシミリ装置等の画像形成装置における現像装置に適用できる。

本発明による現像装置の実施例１の一例を感光体ドラムとともに概略的に示す断面図である。 図１に示す現像装置で用いられる攪拌スクリュー体による現像剤の循環を説明するための図である。 図２に示す副循環経路における攪拌スクリュー体及び仕切体を拡大して示す図である。 図１に示す現像装置で用いられる仕切壁を示す図であり、（ａ）は副循環経路に流入する現像剤を規制する仕切片を説明するための断面図、（ｂ）は第１及び第２の仕切体間に形成される現像剤通過路を説明するための側面図である。

符号の説明

１０ 現像装置
１１ 現像容器
１２ａ、１２ｂ 攪拌スクリュー体
１３ 磁気ローラ
１４ 現像ローラ
１５ ドクターブレード
２１ 感光体ドラム
２２ 帯電器
２３ 転写ローラ
２４ クリーニングユニット
１１ａ 仕切壁
３１，３２ 仕切体

Claims (4)

1. 少なくともキャリア及びトナーを有する二成分現像剤を用いて、像担持体上に形成された静電潜像を現像してトナー像とする現像手段を有する現像装置において、
   前記二成分現像剤が収納され該二成分現像剤を互いに反対方向に搬送して前記二成分現像剤を循環させる循環路を形成する搬送手段を備える現像容器を有し、
   前記循環路は、主循環経路と該主循環経路に合流する副循環経路とを備え、
   前記副循環経路は、最大画像領域外の非画像領域に対応して位置付けられており、
   前記現像容器には前記主循環経路から流入する二成分現像剤を規制する規制手段が設けられていることを特徴とする現像装置。
2. 前記搬送手段は前記主循環経路において前記二成分現像剤を第１の搬送路及び該第１の搬送路と逆向きの第２の搬送路に沿って搬送しており、
   前記第２の搬送路を搬送される前記二成分現像剤が前記副循環経路に流入し、該副循環経路を流出する現像剤が前記第１の搬送路で搬送され、
   前記現像手段は前記第２の搬送路に対応して前記現像容器中に配置されていることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 前記現像容器には前記副循環経路に対応してトナー補給口が形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の現像装置。
4. 前記搬送手段は前記主循環経路と前記副循環経路とで前記二成分現像剤の循環速度を異ならせるようにしたことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の現像装置。

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