JP2006091487A - 現像装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 現像装置が現像剤搬送方向に沿って傾斜した状態で設置された場合であっても、攪拌搬送手段による現像剤搬送力の変動に起因して、当該攪拌搬送手段の駆動系にギアの歯飛びや異音等が発生したり、現像濃度の低下やオーガーマークと呼ばれる画質不良が発生するのを防止するとともに、現像装置に衝撃や振動などが加わった場合でも、現像剤が不本意に漏出するのを防止することが可能な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課題とする。
【解決手段】 現像容器１０１に、当該現像容器１０１内の現像剤を一定量に保持するために、現像剤の通過を規制するゲート手段１３０を設けるように構成して課題を解決した。
【選択図】 図１

Description

この発明は、電子写真方式や静電記録方式を採用した複写機やプリンター等の画像形成装置において、像担持体上に形成された静電潜像を顕像化してトナー像を形成する現像装置及びこれを用いた画像形成装置に関し、特にトナー及びキャリアからなる２成分現像剤を使用した現像装置及びこれを用いた画像形成装置に関するものである。

特開２００１−２６５０９８号公報

従来、この種の電子写真方式や静電記録方式を採用した複写機やプリンター等の画像形成装置では、キャリアとトナーとからなる２成分現像剤を用いて現像を行う現像装置が広く使用されている。このような現像装置においては、トナーは現像動作によって消費されていく一方、キャリアは消費されずに現像装置内に残ることになる。そのため、上記キャリアは、現像装置内に残って継続して使用される間に、現像装置の内部で攪拌されることによって、表面に帯電特性や導電性などを調整するために被覆された樹脂製のコート層が剥離したり、キャリアの表面にトナーの粘着が生じて磁気的な特性が劣化し、その結果、現像剤の帯電性能が経時的に徐々に低下してしまうことになる。

そこで、現像装置のハウジング内にトナーのみを随時補給するのではなく、キャリアを含む現像剤を補給するように構成すると共に、現像装置内から余剰となった現像剤を排出することによって、現像剤の帯電性能が経時的に低下するのを抑制するように構成した現像装置が、既に提案されている。

例えば、特開２００１−２６５０９８号公報には、現像剤攪拌搬送手段としてスクリュー状のオーガーを用い、且つ、現像剤搬送方向下流側に排出口を設け、排出量を規制するためにオーガーの羽根の巻き方向を逆巻きとし、外径、ピッチ等を調整することにより、搬送されてくる現像剤の量を押し返すように構成し、搬送されてくる量が押し返すスクリュー能力を超えたときに、その超えた量だけ排出するようにした技術が開示されている。

更に説明すれば、上記特開２００１−２６５０９８号公報に係る現像装置は、潜像担持体に対向して現像用開口が開設され且つ内部にキャリア及びトナーからなる現像剤が収容される現像ハウジングと、この現像ハウジングの現像用開口に面した箇所に回転可能に配設され且つ前記現像剤が担持搬送される現像剤担持体と、前記現像剤担持体の背面側に回転可能に配設され且つ前記現像剤が攪拌搬送される攪拌搬送手段とを備え、前記現像ハウジングには、キャリアを含む新しい現像剤が補給される新現像剤補給口と現像剤が排出される現像剤排出口とを具備させた現像装置において、前記攪拌搬送手段による現像剤搬送方向下流側に前記現像剤排出口を形成すると共に、前記攪拌搬送手段と前記現像剤排出口との間には、回転可能に配設され且つ前記現像剤の前記現像剤排出口側への移動が規制される規制手段を設けるように構成したものである。

しかし、上記従来技術の場合には、次のような問題点を有している。すなわち、上記特開２００１−２６５０９８号公報に係る現像装置の場合には、当該現像装置が水平に設置されていれば、所期の機能を発揮して何ら問題が生じないが、現像装置が現像剤搬送方向の下流側に向かって上がって行くように傾斜した状態で設置されたときは、重力の影響によって、攪拌搬送手段による現像剤の搬送力が低下するため、余剰な現像剤が排出されにくくなり、結果的に、現像装置内の現像剤量が増加するために、攪拌搬送手段の駆動トルクが上昇し、場合によっては、駆動力を伝達するギアに所謂歯飛びや異音が発生したり、極端な場合には、ギアが破損する虞れがあるという問題点を有していた。

また逆に、上記特開２００１−２６５０９８号公報に係る現像装置の場合には、現像剤搬送方向の下流側に向かって下がって行くように傾斜した状態で設置されたときは、攪拌搬送手段による現像剤の搬送力が増加するため、現像剤の排出量が増加して、現像装置内の現像剤量が低下してしまい、現像濃度の低下や攪拌搬送手段としてのオーガーのピッチに対応した濃淡からなるオーガーマークと呼ばれる画質不良が発生してしまうという問題点を有していた。

さらに、上記特開２００１−２６５０９８号公報に係る現像装置の場合には、当該現像装置の非動作時において、装置に衝撃や振動などが加わると、余剰現像剤が排出口から機内に漏出し、機内を汚損する虞れがあるという問題点を有していた。かかる問題点を防止するためには、現像装置の余剰現像剤の排出口にシャッターを設けることも考えられるが、この場合には、構成が複雑となって、コスト高を招くという新たな問題点を招来する。

そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、現像装置が現像剤搬送方向に沿って傾斜した状態で設置された場合であっても、攪拌搬送手段による現像剤搬送力の変動に起因して、当該攪拌搬送手段の駆動系にギアの歯飛びや異音等が発生したり、現像濃度の低下やオーガーマークと呼ばれる画質不良が発生するのを防止するとともに、現像装置に衝撃や振動などが加わった場合でも、現像剤が不本意に漏出するのを防止することが可能な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にある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載された発明は、
トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を収容した現像容器と、前記現像容器内に収容された二成分現像剤を攪拌しつつ搬送する回転可能に配設された搬送手段と、前記搬送手段により搬送された現像剤を担持して現像領域に搬送する同じく回転可能に配設された現像剤担持体とを備え、外部から新規な現像剤を現像容器内に徐々に供給するとともに、当該現像容器の内部から現像剤を徐々に排出するように構成した現像装置において、
前記現像容器に、当該現像容器内の現像剤を一定量に保持するために、現像剤の通過を規制するゲート手段を設けたことを特徴とする現像装置である。

また、請求項２に記載された発明は、請求項１記載の現像装置において、前記ゲート手段は、前記現像剤搬送手段の下流側であって、当該現像剤搬送手段によって搬送される現像剤通路の内外周に互いに対向するように配置された円筒形状の第１のマグネットと、円筒形状の第２のマグネットとから構成されたことを特徴とする現像装置である。

さらに、請求項３に記載された発明は、請求項１又は２記載の現像装置において、前記現像容器は、新規な現像剤を徐々に供給するための補給口と、現像剤を徐々に排出するための排出口とを備えたことを特徴とする現像装置である。

又、請求項４に記載された発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の現像装置において、前記現像容器は、上下に二分割されて構成される上側ハウジングと下側ハウジングとで構成されていることを特徴とする現像装置である。

更に、請求項５に記載された発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の現像装置において、前記搬送手段は、スクリュー状に形成されていることを特徴とする現像装置である。

また、請求項６に記載された発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の現像装置において、前記ゲート手段は、動作時に現像剤を常時一定量だけ排出するためのゲートであり、非動作時は、前記現像容器の外部への現像剤漏出を防止するためのゲートであることを特徴とする現像装置である。

さらに、請求項７に記載された発明は、請求項４に記載の現像装置において、前記ゲート手段の第２のマグネットは、直径方向に沿って二分割された形状に形成されており、当該二分割された第２のマグネットは、上側ハウジング及び下側ハウジングにそれぞれ嵌合されて円筒形状を成すように構成されたことを特徴とする現像装置である。

又、請求項８に記載された発明は、請求項２乃至７のいずれかに記載の現像装置において、前記第１のマグネットと第２のマグネットは、軸方向に沿って異なる極性の磁極がそれぞれ配置されているとともに、当該第１のマグネットと第２のマグネットは、同じ極性の磁極が対向するように配置されていることを特徴とする現像装置である。

更に、請求項９に記載された発明は、請求項１乃至８のいずれかに記載された現像装置を備えたことを画像形成装置である。

この発明によれば、現像装置が現像剤搬送方向に沿って傾斜した状態で設置された場合であっても、攪拌搬送手段による現像剤搬送力の変動に起因して、当該攪拌搬送手段の駆動系にギアの歯飛びや異音等が発生したり、現像濃度の低下やオーガーマークと呼ばれる画質不良が発生するのを防止するとともに、現像装置に衝撃や振動などが加わった場合でも、現像剤が不本意に漏出するのを防止することが可能な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ができる。

以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

実施の形態１
図２はこの発明の実施の形態１に係る現像装置を適用した画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンターを示すものであり、図３はこの発明の実施の形態１に係る現像装置を適用した画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンターの画像形成部を示すものである。尚、図３中の矢印は、各回転部材の回転方向を示している。

このフルカラープリンター01は、図２及び図３に示すように、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）用の各感光体ドラム（像担持体）11, 12, 13, 14を有する画像形成ユニット1, 2, 3, 4と、これら感光体ドラム11, 12, 13, 14に接触又は近接する一次帯電用の帯電ロール（帯電手段）21, 22, 23, 24と、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のレーザ光31, 32, 33, 34を照射して静電潜像を書き込む図２に示すレーザ光学ユニット（潜像書き込み手段）03と、現像装置（現像手段）41, 42, 43, 44と、上記４つの感光体ドラム11, 12, 13, 14のうちの２つの感光体ドラム11, 12に接触する第１の一次中間転写ドラム（中間転写体）51及び他の２つの感光体ドラム13, 14に接触する第２の一次中間転写ドラム（中間転写体）52と、上記第１、第２の一次中間転写ドラム51, 52に接触する二次中間転写ドラム（中間転写体）53と、この二次中間転写ドラム53に接触する転写ロール（転写部材）60とで、その主要部が構成されている。なお、この実施の形態では、メンテナンス性を向上させるため、現像装置41, 42, 43, 44を除いた感光体ドラム11, 12, 13, 14や中間転写ドラム51,52,53等からなるプロセスカートリッジ02が、プリンター本体100 に対して交換自在に構成されている。

感光体ドラム11, 12, 13, 14は、図３に示すように、共通の接平面M を有するように一定の間隔をおいて互いに平行に配置されている。また、第１の一次中間転写ドラム51及び第２の一次中間転写ドラム52は、各回転軸が該感光体ドラム11, 12, 13, 14軸に対し平行かつ所定の対称面を境界とした面対称の関係にあるように配置されている。さらに、二次中間転写ドラム53は、該感光体ドラム11, 12, 13, 14と回転軸が平行であるように配置されている。

各色毎の画像情報に応じた信号は、図示しない画像処理ユニットによりラスタライジングされて図２に示すレーザ光学ユニット03に入力される。このレーザ光学ユニット03では、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のレーザ光31, 32, 33, 34が画像情報に応じて変調され、対応する色の感光体ドラム11, 12, 13, 14に照射されて静電潜像が書き込まれる。

上記各感光体ドラム11, 12, 13, 14の周囲では、周知の電子写真方式による各色毎の画像形成プロセスが実行される。まず、上記感光体ドラム11, 12, 13, 14としては、例えば、直径２０ｍｍのＯＰＣ感光体を用いた感光体ドラムが用いられ、これらの感光体ドラム11, 12, 13, 14は、例えば、95ｍｍ／ｓｅｃの回転速度で回転駆動される。上記感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面は、図３に示すように、接触型帯電手段としての帯電ロール21, 22, 23, 24に、約-800ＶのＤＣ電圧を印加することによって、例えば約-300Ｖ程度に帯電される。なお、上記接触型の帯電手段としては、ロールタイプのもの、フィルムタイプのもの、ブラシタイプのもの等が挙げられるが、どのタイプのものを用いても良い。この実施の形態では、近年、電子写真装置で一般に使用されている帯電ロールを採用している。また、感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面を帯電させるために、この実施の形態では、ＤＣのみ印加の帯電方式をとっているが、ＡＣ＋ＤＣ印加の帯電方式を用いても良い。

その後、感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面には、露光手段としてのレーザ光学ユニット03によってイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応したレーザ光31, 32, 33, 34が照射され、各色毎の入力画像情報に応じた静電潜像が形成される。感光体ドラム11, 12, 13, 14は、レーザ光学ユニット03で静電潜像が書き込まれた際に、その画像露光部の表面電位は-60 Ｖ以下程度にまで除電される。

また、上記感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面に形成されたイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応した静電潜像は、対応する色の現像装置41, 42, 43, 44によって現像され、感光体ドラム11, 12, 13, 14上にイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像として可視化される。

この実施の形態では、現像装置41, 42, 43, 44として、磁気ブラシ接触型の二成分現像方式を採用しているが、この現像方式に限定されるものではなく、一成分現像方式や非接触型の現像方式など、他の現像方式においてもこの発明を充分に適用することができることは勿論である。

現像装置41, 42, 43, 44には、それぞれ色の異なったイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）色のトナーと、キャリアからなる二成分現像剤が充填されている。これらの現像装置41, 42, 43, 44は、図２に示すトナーカートリッジ04Y,04M,04C,04K からトナーが補給されると、この補給されたトナーは、図３に示すように、オーガー404 で充分にキャリアと攪拌されて摩擦帯電される。現像ロール401 の内部には、複数の磁極を所定の角度に配置したマグネットロール（不図示）が固定した状態で配置されている。この現像ロール401 に現像剤を搬送するパドル403 によって、当該現像ロール401 の表面近傍に搬送された現像剤は、現像剤量規制部材402 によって現像部に搬送される量が規制される。この実施の形態では、上記現像剤の量は、30〜50ｇ／ｍ2 であり、また、このとき現像ロール401 上に存在するトナーの帯電量は、概ね-20 〜35μＣ／g 程度である。

上記現像装置41, 42, 43, 44で使用されるトナーとしては、次式で規定される形状係数ＭＬＳ２が１００〜１４０、例えば、ＭＬＳ２＝１３０程度のもので、平均粒径が３μｍ〜１０μｍの所謂" 球形トナー" が用いられる。
ＭＬＳ２＝｛（トナー粒子の絶対最大長）² ）｝
／｛（トナー粒子の投影面積）×π×１／４×１００｝

上記現像ロール401 上に供給されたトナーは、マグネットロールの磁力によって、キャリアとトナーで構成された磁気ブラシ状となっており、この磁気ブラシが感光体ドラム11, 12, 13, 14と接触している。この現像ロール401 にAC＋DCの現像バイアス電圧を印加して、現像ロール401 上のトナーを感光体ドラム11, 12, 13, 14上に形成された静電潜像に現像することにより、トナー像が形成される。この実施の形態では、現像バイアス電圧はＡＣが4 ｋＨｚ、1.5 ｋＶppで、ＤＣが-230Ｖ程度である。

次に、上記各感光体ドラム11, 12, 13, 14上に形成されたイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像は、第１の一次中間転写ドラム51及び第２の一次中間転写ドラム52上に、静電的に二次転写される。感光体ドラム11, 12上に形成されたイエロー（Ｙ）及びマジェンタ（Ｍ）色のトナー像は、第１の一次中間転写ドラム51上に、感光体ドラム13, 14上に形成されたシアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）色のトナー像は、第２の一次中間転写ドラム52上に、それぞれ転写される。従って、第１の一次中間転写ドラム51上には、感光体ドラム11または12のどちらから転写された単色像と、感光体ドラム11及び12の両方から転写された２色のトナー像が重ね合わされた二重色像が形成されることになる。また、第２の一次中間転写ドラム52上にも、感光体ドラム13,14 から同様な単色像と二重色像が形成される。

上記第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 上に感光体ドラム11,12,13,14 からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、+250〜500 Ｖ程度である。この表面電位は、トナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって最適値に設定されることになる。この雰囲気温度や湿度は、図２に示すように、雰囲気温度及び湿度を検出する環境センサによって検出される。上述のように、トナーの帯電量が-20 〜35μＣ／g の範囲内にあり、常温常湿環境下にある場合には、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 の表面電位は、+380Ｖ程度が望ましい。

この実施の形態で用いる第１、第２の一次中間転写ドラム51, 52は、例えば、外径が42ｍｍに形成され、抵抗値は１０⁸ Ω程度に設定される。第１、第２の一次中間転写ドラム51, 52は、図４に示すように、単層、あるいは複数層からなる表面が可撓性、もしくは弾性を有する円筒状の回転体であり、一般的にはＦｅやＡｌ等からなる金属製芯材としての金属パイプ55の上に、導電性シリコーンゴム等で代表される低抵抗弾性ゴム層56（Ｒ＝10² 〜10³ Ω）が、厚さ0.1 〜10mm程度に設けられている。更に、第１、第２の中間転写ドラム51, 52の最表面は、代表的にはフッ素樹脂微粒子を分散させたフッ素ゴムを厚さ3 〜100 μｍの高離型層57（Ｒ＝10⁵ 〜10⁹ Ω）として形成し、シランカップリング剤系の接着剤（プライマ）58で接着されている。ここで重要なのは、抵抗値と表面の離型性であり、高離型層の抵抗値がＲ＝10⁵ 〜10⁹ Ω程度であり、高離型性を有する材料であれば、特に材料は限定されない。

このように第１、第２の一次中間転写ドラム51, 52上に形成された単色又は二重色のトナー像は、二次中間転写ドラム53上に静電的に二次転写される。従って、二次中間転写ドラム53上には、単色像からイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）色の四重色像までの最終的なトナー像が形成されることになる。

この二次中間転写ドラム53上へ第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、+600〜1200Ｖ程度である。この表面電位は、感光体ドラム11, 12, 13, 14から第１の一次中間転写ドラム51及び第２の一次中間転写ドラム52へ転写するときと同様に、トナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって最適値に設定されることになる。また、転写に必要なのは、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 と二次中間転写ドラム53との間の電位差であるので、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 の表面電位に応じた値に設定することが必要である。上述のように、トナーの帯電量が-20 〜35μＣ／g の範囲内にあり、常温常湿環境下であって、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 の表面電位が+380Ｖ程度の場合には、二次中間転写ドラム53の表面電位は、+880Ｖ程度、つまり第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 と二次中間転写ドラム53との間の電位差は、+500Ｖ程度に設定することが望ましい。

この実施の形態で用いる二次中間転写ドラム53は、例えば、外径が第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 と同じ42ｍｍに形成され、抵抗値は１０¹¹Ω程度に設定される。また、上記二次中間転写ドラム53も第１、第２の一次中間転写ドラム51, 52と同様、単層、あるいは複数層からなる表面が可撓性、もしくは弾性を有する円筒状の回転体であり、一般的にはＦｅやＡｌ等からなる金属製コアとしての金属パイプの上に、導電性シリコーンゴム等で代表される低抵抗弾性ゴム層（Ｒ＝10² 〜10³ Ω）が、厚さ0.1 〜10mm程度に設けられている。更に、二次中間転写ドラム53の最表面は、代表的にはフッ素樹脂微粒子を分散させたフッ素ゴムを厚さ3 〜100 μｍの高離型層として形成し、シランカップリング剤系の接着剤（プライマ）で接着されている。ここで、二次中間転写ドラム53の抵抗値は、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 よりも高く設定する必要がある。そうしないと、二次中間転写ドラム53が第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 を帯電してしまい、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 の表面電位の制御が難しくなる。このような条件を満たす材料であれば、特に材料は限定されない。

次に、上記二次中間転写ドラム53上に形成された単色像から四重色像までの最終的なトナー像は、最終転写ロール60によって、用紙搬送路を通る転写用紙Ｐ上に３次転写される。この転写用紙Ｐは、図２に示すように、本発明の実施の形態に係る給紙用ロール装置100 によって給紙カセット05から紙送り工程を経てレジストロール90を通過し、二次中間転写ドラム53と転写ロール60のニップ部に送り込まれる。この最終転写工程の後、転写用紙Ｐ上に形成された最終的なトナー像は、熱定着手段としての定着器70によって熱及び圧力で定着され、フルカラープリンター本体100 の上部に設けられた排出トレイＴ上に排出され、一連の画像形成プロセスが完了する。上記定着器70は、内部にハロゲンランプ等の加熱源を有する加熱ロール71と加圧ベルト72とを互いに圧接させ、未定着トナー像が転写された転写用紙Ｐを加熱加圧することにより、未定着トナー像を転写用紙Ｐ上に定着するように構成されている。

転写ロール60は、例えば、外径が20ｍｍに形成され、抵抗値は１０⁸ Ω程度に設定される。この転写ロール60は、金属シャフトの上にウレタンゴム等からなる半導電性の被覆層を設け、この被覆層の上にポリイミド樹脂またはポリエーテルイミド樹脂に相当する値以上の表面微小硬度を有するチューブを被覆して構成されている。具体的には、チューブとしてポリイミド樹脂またはポリエーテルイミド樹脂からなるものが用いられる。転写ロール60に印加される電圧は、雰囲気温度、湿度、用紙の種類（抵抗値等）等によって最適値が異なり、概ね+1200 〜5000Ｖ程度である。この実施の形態では、定電流方式を採用しており、常温常湿環境下で約+10 μＡの電流を通電して、ほぼ適正な転写電圧(+1600〜2000Ｖ) を得ている。

また、上記転写用紙Ｐの両面に画像を形成する場合には、図２に示すように、片面に画像が形成された転写用紙Ｐをそのまま排出トレイＴ上に排出せずに、表裏を反転した状態で転写用紙Ｐを両面用の用紙搬送路07を介して、当該転写用紙Ｐを再度転写部へと搬送し、転写用紙Ｐの裏面に画像が形成される。

なお、図２中、符号08は図示しない手差しトレイから供給される転写用紙Ｐを搬送する給紙ロール、09は制御回路、10は電源回路をそれぞれ示している。

ところで、この実施の形態では、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を収容した現像容器と、前記現像容器内に収容された二成分現像剤を攪拌しつつ搬送する回転可能に配設された搬送手段と、前記搬送手段により搬送された現像剤を担持して現像領域に搬送する同じく回転可能に配設された現像剤担持体とを備え、外部から新規な現像剤を現像容器内に徐々に供給するとともに、当該現像容器の内部から現像剤を徐々に排出するように構成した現像装置において、前記搬送手段による現像剤搬送方向の下流側に、前記現像容器内の現像剤を一定量に保持するために、現像剤の通過を規制するゲート手段を設けるように構成されている。

また、この実施の形態では、前記ゲート手段は、前記現像剤搬送手段の下流側であって、当該現像剤搬送手段によって搬送される現像剤通路の内外周に互いに対向するように配置された円筒形状の第１のマグネットと、円筒形状の第２のマグネットとから構成されるようになっている。

図１及び図４、図５は上記の如く構成されたフルカラープリンターに用いられる現像装置を示すものである。なお、図２及び図３において、現像装置41, 42, 43, 44は、使用するトナーの色が異なる以外は、すべて同様に構成されており、ここでは、イエロー色の現像装置41を例にして説明する。

図１において、101 は現像装置41の現像容器を示すものであり、この現像容器101 は、図４に示すように、上下に２つに分割されており、上側ハウジング102 と下側ハウジング103 とから構成されている。上記現像容器101 には、その幅方向の一端部に、感光体ドラム11と対向する現像領域において開口した開口部104 が設けられており、当該現像容器101 の内部には、開口部104 に面した位置に、現像剤担持体としての現像ロール105 が回転自在に配設されている。この現像ロール105 は、図４中、時計周り方向に回転駆動される円筒状の現像スリーブ106 と、当該現像スリーブ106 の内部に固定した状態で配置され、その周方向に沿って所定極性の磁極が着磁されたマグネットロール107 とから構成されている。

また、上記現像容器101 の内部には、現像ロール105 の背面側の斜め下方に、トナーとキャリアとからなる二成分の現像剤Ｇを周方向に沿って攪拌しつつ、現像ロール105 へと供給する攪拌部材108 が回転自在に配設されている。この攪拌部材108 としては、例えば、断面正方形状に形成されたものが用いられるが、他の構成のものを用いても良いことは勿論である。

さらに、上記現像容器101 の内部には、攪拌部材108 の背面側に、フロント側オーガー109 と、リア側オーガー110 とが、互いに平行に回転自在に配設されている。上記フロント側オーガー109 及びリア側オーガー110 は、回転軸109 ａ、110 ａの外周に、現像剤を搬送するための羽根109 ｂ、110 ｂを螺旋状に一体的に設けることによってスクリュー状に形成されている。また、上記フロント側オーガー109 とリア側オーガー110 は、現像剤を搬送する方向が互いに逆方向になるように設定されており、フロント側オーガー109 は、図中、左方向に現像剤を搬送し、リア側オーガー110 は、図中、右方向に現像剤を搬送するように構成されている。

また、上記フロント側オーガー109 と、リア側オーガー110 との間は、仕切り壁111 によって互いに仕切られているとともに、当該仕切り壁111 の長手方向の両端部には、フロント側オーガー109 と、リア側オーガー110 との間で、現像剤をやり取りする通路112 と通路113 が設けられている。さらに、上記フロント側オーガー109 の一端部に、当該フロント側オーガー109 によって搬送される現像剤を、通路112 側に押し返す逆向きの搬送羽根114 が比較的小さなピッチで設けられているとともに、当該フロント側オーガー109 の他端部に、当該フロント側オーガー109 による現像剤の搬送作用を促進させる搬送羽根115 が細かいピッチで設けられている。

さらに、上記リア側オーガー110 の一端部には、現像容器101 の内部に新しい現像剤を補給するための補給口116 が、当該リア側オーガー110 よりも高い位置に開口されているとともに、当該リア側オーガー110 の他端部には、現像容器101 の内部から主に使用済の現像剤を徐々に排出するための排出口117 が開口されている。

上記フロント側オーガー109 及びリア側オーガー110 の左側の端部は、左側のブラケット118 に支持された軸受け部材119 、120 によって回転自在に支持されているとともに、その右側の端部は、右側のブラケット118 に回転自在に支持された駆動ギア121 、122 によって回転駆動されるように構成されている。なお、図 中、123,124 は攪拌部材108 を回転自在に支持する軸受け部材と駆動ギアとをそれぞれ示している。

そして、上記現像装置41では、補給口116 から現像容器101 の内部に補給された新しい現像剤が、リア側オーガー110 及びフロント側オーガー109 によって矢印方向に沿って順次搬送される間に、現像剤中のトナーとキャリアとが十分攪拌されつつ、トナーが摩擦帯電されて、攪拌部材108 によって現像ロール105 へと供給され、当該現像ロール105 の内部に配設されたマグネットロール107 の磁気吸引力によって吸着されつつ、現像スリーブ106 の回転に伴って、感光体ドラム11と対向する現像領域へと搬送されて、感光体ドラム11上に形成された静電潜像を現像するようになっている。

ところで、この実施の形態に係る現像装置41では、上述したように、前記搬送手段による現像剤搬送方向の下流側に、前記現像容器内の現像剤を一定量に保持するために、現像剤の通過を規制するゲート手段を設けるように構成されている。また、この実施の形態では、前記ゲート手段は、前記現像剤搬送手段の下流側であって、当該現像剤搬送手段によって搬送される現像剤通路の内外周に互いに対向するように配置された円筒形状の第１のマグネットと、円筒形状の第２のマグネットとから構成されるようになっている。

上記現像装置41には、図１に示すように、搬送手段としてのリア側オーガー110 の搬送方向下流側であって、排出口117 の上流側近傍に、ゲート手段130 が設けられている。このゲート手段130 は、内外二重の円筒状に配置された第１のマグネット131 と、第２のマグネット132 とから構成されている。

上記第１のマグネット131 は、図６に示すように、リア側オーガー110 の回転軸110 ａの外周に、接着等の手段によって固定した状態で取り付けられており、当該第１のマグネット131 は、現像剤の搬送方向に沿ってＮ極の磁極とＳ極の磁極とを着磁させて、円筒状に形成したものである。また、上記第２のマグネット132 は、現像容器101 の内面に接着等の手段によって固定した状態で取り付けられており、当該第２のマグネット132 は、第１のマグネット131 と同極同士が対向するように、現像剤の搬送方向に沿ってＮ極の磁極とＳ極の磁極とを着磁させて、円筒状に構成されている。また、上記第２のマグネット132 は、直径方向に沿って上下２つに分割して構成されており、上側の第２のマグネット132 は、上側ハウジング102 の内面に、下側の第２のマグネット132 は、下側ハウジング103 の内面に、それぞれ接着等の手段によって固定した状態で取り付けられており、上側ハウジング102 と下側ハウジング103 とを合わせた状態で、円筒状の第２のマグネット132 を構成するように構成されている。

なお、第１のマグネット131 及び第２のマグネット132 の磁力の強さや、両者間の隙間Ｇなどは、リア側オーガー110 の回転速度や、現像剤の特性（例えば、トナー濃度）等に応じて適宜設定される。上記リア側オーガー110 は、例えば、２７０ｒｐｍ〜４００ｒｐｍ程度の比較的高速度で回転駆動される。

以上の構成において、この実施の形態に係る現像装置及びこれを用いた画像形成装置では、次のようにして、現像装置が現像剤搬送方向に沿って傾斜した状態で設置された場合であっても、攪拌搬送手段による現像剤搬送力の変動に起因して、当該攪拌搬送手段の駆動系にギアの歯飛びや異音等が発生したり、現像濃度の低下やオーガーマークと呼ばれる画質不良が発生するのを防止するとともに、現像装置に衝撃や振動などが加わった場合でも、現像剤が不本意に漏出するのを防止することが可能となっている。

上記現像装置41, 42, 43, 44を用いたフルカラープリンターでは、図１に示すように、当該フルカラープリンター01が水平に設置されている限り、当該現像装置41, 42, 43, 44の現像容器101 の内部に収容乃至補給された現像剤Ｄは、リア側オーガー110 及びフロント側オーガー109 によって、順次循環移動するように搬送されつつ攪拌され、攪拌部材108 を介して現像ロール105 へと供給されて現像に使用される。

ところが、上記フルカラープリンターが例えば現像装置41, 42, 43, 44の長手方向に沿って傾斜した状態で設置され使用されると、当該現像装置41, 42, 43, 44の長手方向に沿って重力の影響が現れ、リア側オーガー110 及びフロント側オーガー109 によって、現像剤を水平に均一に搬送することが困難となる。

いま、現像剤がリア側オーガー110 の搬送方向に向かって上がって行く方向に、フルカラープリンターが傾いて設置された状態を考える。

すると、上記リア側オーガー110 によって搬送される現像剤の量は、図７に示すように、重力の影響によって所定の量よりも少なくなる傾向にあり、当該リア側オーガー110 の搬送方向下流側に設けられた第１及び第２のマグネット131 、132 に付着する現像剤の量が減少し、これら第１及び第２のマグネット131 、132 が形成する磁力線によって吸着された現像剤の間に、隙間ａが形成される。そのため、上記リア側オーガー110 によって搬送される現像剤は、圧力によらずに、隙間ａを通過して排出口117 から排出することができる。

現像剤がリア側オーガー110 の搬送方向に向かって上がって行く方向に、フルカラープリンター01が傾いて設置された状態であっても、当該現像容器101 内の現像剤を適正に排出することができるため、リア側オーガー110 やフロント側オーガー109 に作用する現像剤の圧力が過大となって、これらリア側オーガー110 やフロント側オーガー109 の駆動系にギアの歯飛びや異音等が発生するのを防止することができる。

次に、現像剤がリア側オーガー110 の搬送方向に向かって下がって行く方向に、フルカラープリンターが傾いて設置された状態を考える。

すると、上記リア側オーガー110 によって搬送される現像剤の量は、図８に示すように、重力の影響によって所定の量よりも多くなる傾向となり、当該リア側オーガー110 の搬送方向下流側に設けられた第１及び第２のマグネット131 、132 に付着する現像剤の量が増加し、これら第１及び第２のマグネット131 、132 が形成する磁力線によって吸着された現像剤の間に、隙間ａがなくなる。そのため、上記リア側オーガー110 によって搬送される現像剤は、第１及び第２のマグネット131 、132 の磁力によって保持できる量を超える分だけ、圧力によって押し出されて通過することができる。したがって、上記リア側オーガー110 によって搬送される現像剤の量が過大となり、多くの現像剤が排出口117 から排出されるのを防止することができる。

よって、現像剤がリア側オーガー110 の搬送方向に向かって下がって行く方向に、フルカラープリンター01が傾いて設置された状態であっても、当該現像容器101 内の現像剤の量を適正に維持することができるため、現像濃度の低下やオーガーマークと呼ばれる画質不良が発生するのを防止するとともに、現像装置に衝撃や振動などが加わった場合でも、現像剤が不本意に漏出するのを防止することが可能となっている。

なお、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、Ｎ極とＳ極との配置や、第１及び第２のマグネットロールの断面形状、あるいは内外の磁力の大きさを適宜変更して形成しても良い。

また、前記実施の形態では、ゲート手段１３０をリア側オーガー110 の搬送方向下流側に配設した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、フロント側オーガー109 の搬送方向下流側に配設しても良い。

また、上記ゲート手段としては、小さな風船のようなものを用いて、当該小さな風船へ供給する空気の圧力を現像装置の傾斜に応じて制御するなどの手段を用いても良い。

図１はこの発明の実施の形態１に係る現像装置を示す断面図である。 図２はこの発明の実施の形態１に係る現像装置を適用した画像形成装置としてのフルカラープリンターを示す構成図である。 図３はこの発明の実施の形態１に係る現像装置を適用した画像形成装置としてのフルカラープリンターの画像形成部を示す構成図である。 図４はこの発明の実施の形態１に係る現像装置をそれぞれ示す平面構成図及び断面図である。 図５はこの発明の実施の形態１に係る現像装置の上部ハウジングを除去した状態を示す斜視構成図である。 図６はこの発明の実施の形態１に係る現像装置の要部を示す構成図である。 図７はこの発明の実施の形態１に係る現像装置の作用を示す説明図である。 図８はこの発明の実施の形態１に係る現像装置の作用を示す説明図である。 図９はこの発明の実施の形態１に係る現像装置の変形例をそれぞれ示す構成図である。

符号の説明

２１〜２４：現像装置、１０１：現像容器、１０９：フロント側オーガー、１１０：リア側オーガー、１３０：ゲート手段。

Claims (9)

1. トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を収容した現像容器と、前記現像容器内に収容された二成分現像剤を攪拌しつつ搬送する回転可能に配設された搬送手段と、前記搬送手段により搬送された現像剤を担持して現像領域に搬送する同じく回転可能に配設された現像剤担持体とを備え、外部から新規な現像剤を現像容器内に徐々に供給するとともに、当該現像容器の内部から現像剤を徐々に排出するように構成した現像装置において、
   前記現像容器に、当該現像容器内の現像剤を一定量に保持するために、現像剤の通過を規制するゲート手段を設けたことを特徴とする現像装置。
2. 請求項１記載の現像装置において、前記ゲート手段は、前記現像剤搬送手段の下流側であって、当該現像剤搬送手段によって搬送される現像剤通路の内外周に互いに対向するように配置された円筒形状の第１のマグネットと、円筒形状の第２のマグネットとから構成されたことを特徴とする現像装置。
3. 請求項１又は２記載の現像装置において、前記現像容器は、新規な現像剤を徐々に供給するための補給口と、現像剤を徐々に排出するための排出口とを備えたことを特徴とする現像装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の現像装置において、前記現像容器は、上下に二分割されて構成される上側ハウジングと下側ハウジングとで構成されていることを特徴とする現像装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の現像装置において、前記搬送手段は、スクリュー状に形成されていることを特徴とする現像装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の現像装置において、前記ゲート手段は、動作時に現像剤を常時一定量だけ排出するためのゲートであり、非動作時は、前記現像容器の外部への現像剤漏出を防止するためのゲートであることを特徴とする現像装置。
7. 請求項４に記載の現像装置において、前記ゲート手段の第２のマグネットは、直径方向に沿って二分割された形状に形成されており、当該二分割された第２のマグネットは、上側ハウジング及び下側ハウジングにそれぞれ嵌合されて円筒形状を成すように構成されたことを特徴とする現像装置。
8. 請求項２乃至７のいずれかに記載の現像装置において、前記第１のマグネットと第２のマグネットは、軸方向に沿って異なる極性の磁極がそれぞれ配置されているとともに、当該第１のマグネットと第２のマグネットは、同じ極性の磁極が対向するように配置されていることを特徴とする現像装置。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載された現像装置を備えたことを画像形成装置。

Images