JP2006323238A - 現像装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 回転攪拌部材の回転に伴って現像剤排出部の近傍で生じる現像剤の堆積高の変動を小さく抑えることができるようにする。
【解決手段】 現像ケース３４において、一方の攪拌室３７における現像ローラ３１との接触領域を通過した現像剤を、他方の攪拌室３８に返送するための戻り側の受渡領域５２の近傍に、劣化キャリアの交換のための現像剤の排出部５４が設けられており、この現像剤の排出部５４に近接する戻り側の受渡領域での現像剤の堆積高の変動を小さく抑えるために、その受渡領域を挟んで設けられた１対の攪拌スクリュー３２・３３が、受渡領域の周辺において部分的に羽根部が２重に設けられたものとする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、電子写真方式での画像形成の際に潜像坦持体上の静電潜像を現像剤を用いて現像する現像装置、及びこの種の現像装置を備えた画像形成装置に関するものである。

電子写真方式による画像形成装置では、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤を用いた現像装置が広く普及しており、このような２成分現像方式の現像装置では、経時劣化したキャリアによる現像装置の交換修理を不要にするため、現像装置から一定割合の現像剤を常時排出する一方で、補給トナーに適当な量のキャリアを混入した現像剤を現像装置に供給してキャリアの交換を行うようにした、いわゆるトリクル（trickle）方式を採用したものが知られている（特許文献１参照）。
特開２００１−２６５０９８号公報

２成分現像方式による現像装置では、図１１に示すように、現像剤を攪拌して摩擦によりトナー粒子を帯電させる攪拌スクリュー１０１・１０２が設けられた一対の攪拌室１０３・１０４の一方を、感光体上の静電潜像にトナーを付着させるための現像ローラ１０５に近接させて、その攪拌室１０３において現像剤を現像ローラ１０５に接触させると共に、現像ローラ１０５から離間した側の攪拌室１０４に、補給口１０６からの現像剤を送り込むようになっており、両攪拌室１０３・１０４間で現像剤が循環搬送されるように、両攪拌室１０３・１０４を仕切る仕切壁１０７には、両攪拌室１０３・１０４間で現像剤を受け渡す戻り側と送り側との２つの受渡領域１０８・１０９が形成されている。

一方、トリクル方式による現像装置では、トナーの無駄な排出を防ぐため、現像剤のトナー濃度が最も低下する位置、すなわち現像ローラ１０５に現像剤が接触する領域の下流側で、且つ補給口１０６から送り込まれた現像剤が合流する位置の上流側に現像剤の排出部１１１を配置して排出口１１２から現像剤を取り出すことになるが、この位置には、一方の攪拌室１０３での現像ローラ１０５との接触領域を通過した現像剤を他方の攪拌室１０４に返送するための戻り側の受渡領域１０８が近接して設けられている。

しかるに、攪拌スクリュー１０１・１０２で現像剤を攪拌搬送する際には、その羽根部１１３・１１４の搬送方向前側に、羽根部１１３・１１４の押し出し力により現像剤が盛り上がる隆起部が形成され、この現像剤の隆起部は攪拌スクリュー１０１・１０２の回転に伴って移動し、特に戻り側の受渡領域１０８で、攪拌スクリュー１０１・１０２による現像剤の隆起部が互いに重なり合うと、現像剤の堆積高が極端に大きくなり、その結果、大量の現像剤が排出部１１１に送られて現像剤が無駄に捨てられる不具合が生じる。

この受渡領域１０８での現像剤の堆積高の上昇は、隣り合う一対の攪拌スクリュー１０１・１０２の取付位相角に影響され、図１２に示すように、一方の攪拌スクリュー１０２の取付位相角を変更して、各攪拌スクリュー１０１・１０２による現像剤の隆起部が受渡領域１０８で互いに重なり合わないように設定することが可能であり、これにより受渡領域１０８での現像剤の堆積高の上昇を小さく抑えることができるが、これには、組立工程において一対の攪拌スクリュー１０１・１０２を適切な取付位相角となるように組み付ける必要があり、組立工数が増加する難点がある。

本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、回転攪拌部材の回転に伴って現像剤排出部の近傍で生じる現像剤の堆積高の変動を小さく抑え、しかも回転攪拌部材の取付位相角の違いによって現像剤の堆積高の変動状況が大きく変化することを防止して、組立工数を増加させることなく現像剤排出量の安定化を図ることができるように構成された現像装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することにある。

このような課題を解決するために、本発明による現像装置においては、請求項１に示すとおり、トナー及びキャリアを含む現像剤を攪拌する複数の回転攪拌部材と、この回転攪拌部材がそれぞれ配設される複数の攪拌室を備えると共に、潜像担持体にトナーを付着させる現像剤担持体との接触領域を通過した現像剤を、隣り合う攪拌室に返送するための戻り側の受渡領域の近傍に、劣化キャリアの交換のための現像剤の排出部が設けられたケース体とを有し、前記戻り側の受渡領域での現像剤の堆積高の変動を小さく抑えるために、当該受渡領域を挟んだ１対の前記回転攪拌部材の少なくとも一方を、その搬送力により形成される現像剤の隆起部が小さくなるように、部分的に他の領域と異なる形態としたものとした。

これによると、回転攪拌部材の搬送力により形成される現像剤の隆起部を小さくするため、回転攪拌部材の回転に伴って受渡領域で現像剤の堆積高が大きく変動することを避けることができ、しかも回転攪拌部材の取付位相角の違いに応じて、受渡領域での現像剤の堆積高の変動状況が大きく変化することも避けることができるため、組立工数を増加させることなく現像剤の排出量の安定化を図り、無駄に排出される現像剤量を削減することができる。

前記現像装置においては、請求項２に示すとおり、前記回転攪拌部材が、前記攪拌室の長手方向に延在するスクリューであり、前記戻り側の受渡領域の周辺において、部分的に羽根部が多重に設けられた構成とすることができる。これによると、多重に設けられた羽根部により現像剤が分割された状態で搬送されるため、回転攪拌部材に押されて形成される現像剤の隆起部が小さくなり、現像剤排出部の近傍での現像剤の堆積高の変動を小さく抑えることができる。

また前記現像装置においては、請求項３に示すとおり、前記回転攪拌部材が、前記攪拌室の長手方向に延在するスクリューであり、前記戻り側の受渡領域の周辺において、部分的にピッチ及び外径の少なくとも一方を小さくした羽根部が設けられた構成とすることができる。これによると、短ピッチで設けられた羽根部により１ピッチ当たりの羽根部で押される現像剤量が少なくなり、また小径の羽根部により羽根部で押される現像剤量が少なくなり、これにより回転攪拌部材に押されて形成される現像剤の隆起部が小さくなり、現像剤排出部の近傍での現像剤の堆積高の変動を小さく抑えることができる。

また前記現像装置においては、請求項４に示すとおり、前記回転攪拌部材が、前記攪拌室の長手方向に延在するスクリューであり、前記戻り側の受渡領域の周辺において、部分的に羽根部が設けられていない構成とすることができる。これによると、羽根部が設けられていない部分で回転攪拌部材の搬送力がなくなるため、回転攪拌部材に押されて形成される現像剤の隆起部が小さくなり、現像剤排出部の近傍での現像剤の堆積高の変動を小さく抑えることができる。

このように本発明によれば、回転攪拌部材に押されて形成される現像剤の隆起部を小さくすることで、回転攪拌部材の回転に伴って受渡領域で現像剤の堆積高が大きく変動することを避けることができ、しかも回転攪拌部材の取付位相角の違いに応じて、受渡領域での現像剤の堆積高の変動状況が大きく変化することも避けることができることから、組立工数を増加させることなく現像剤の排出量の安定化を図り、無駄に排出される現像剤量を削減することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明が適用されるカラー画像形成装置を示す模式的な断面図である。このカラー画像形成装置は、帯電、露光、現像、転写及び定着の各プロセスを経て記録紙に画像を形成する画像形成部１を備え、この画像形成部１には、給紙部２の給紙カセットに収容された記録紙が給紙経路Ａを経て逐次送り込まれ、画像形成部１にて所要の画像が形成された記録紙が排紙経路Ｂを経て排紙部３のトレー上に排出される。

画像形成部１は、イエロー、マゼンタ、シアン、及びブラックの各色成分ごとのトナー像を形成する複数のプロセスユニット（作像ユニット）１１〜１４と、このプロセスユニット１１〜１４の各感光体ドラム１１ａ〜１４ａの作像面に対して露光用の光束を走査するＬＳＵ（レーザ・スキャニング・ユニット、露光手段）１６とを有している。

各プロセスユニット１１〜１４では、帯電器により均一に帯電させた感光体ドラム１１ａ〜１４ａの作像面に対してＬＳＵ１６から露光用の光束が走査されることで静電潜像が形成され、この感光体ドラム１１ａ〜１４ａの静電潜像が、現像装置１１ｂ〜１４ｂから供給されるトナーで現像されて色成分ごとの単色トナー像が感光体ドラム１１ａ〜１４ａの作像面に形成される。

さらに画像形成部１は、一対の支持ローラ２１・２２に巻き掛けられた中間転写ベルト２３を有し、各プロセスユニット１１〜１４の感光体ドラム１１ａ〜１４ａ上に作像された各色ごとのトナー像が中間転写ベルト２３に順次転写されることで中間転写ベルト２３上で重ね合わされたトナー像が２次転写ローラ２４により記録紙に転写される。これによりトナー像が転写された記録紙は、定着器１９に搬送されて熱及び圧力によりトナー像を記録紙に定着させる処理が行われる。

図２は、図１に示した現像装置の概略構成を示す模式図である。現像装置１１ｂ〜１４ｂは、トナー及びキャリアを含む２成分現像剤を用いるものであり、現像剤を担持して感光体ドラム（潜像担持体）１１ａ〜１４ａにトナーを供給する現像ローラ（現像剤担持体）３１と、現像剤を攪拌して摩擦によりトナー粒子を帯電させる第１・第２の攪拌スクリュー（回転攪拌部材）３２・３３と、これらを収容保持する現像ケース（ケース体）３４とを有している。

現像ローラ３１は、現像スリーブの内部に固定磁石を備えた構成のものであり、この現像ローラ３１に所定のバイアス電圧が印可されることで形成される感光体ドラム１１ａ〜１４ａと現像ローラ３１との間の電位差によってトナーに生じる静電力を利用して、感光体ドラム１１ａ〜１４ａの潜像部に選択的にトナーを付着させて現像が行われる。現像ローラ３１の近傍には、その外周面に形成される現像剤層を所定の層厚に規制すると共に摩擦により現像剤を帯電させるドクターブレード３６が設けられている。

現像ケース３４は、第１・第２の攪拌スクリュー３２・３３がそれぞれ配設される第１・第２の攪拌室３７・３８を備え、第１の攪拌室３７は、現像ローラ３１に近接配置されて現像剤を現像ローラ３１に接触させるようにしており、またこの第１の攪拌室３７では、現像ローラ３１との接触によりトナー濃度が低下した現像剤が、現像剤排出口４１から一定割合で常時排出されて排出現像剤容器４２で回収されるようになっている。他方、現像ローラ３１から離間した側の第２の攪拌室３８では、補給トナーに適当な量のキャリアを混入した現像剤を収容する補給現像剤容器４３から現像剤が現像剤補給口４４を介して送り込まれるようになっている。

図３は、図２に示した現像装置の一例を詳しく示す断面図であり、（Ａ）に上方から見た状態を、（Ｂ）に側方から見た状態を示している。第１・第２の各攪拌スクリュー３２・３３は、端部に設けられたギア４８・４９に作用する駆動力により回転駆動され、このギア４８・４９が互いに噛み合うことで両攪拌スクリュー３２・３３が連動回転し、両攪拌スクリュー３２・３３の取付位相角は組み付け時のままで保持される。

現像ケース３４では、第１・第２の両攪拌室３７・３８間で現像剤が循環搬送されるように、両攪拌室３７・３８を仕切る仕切壁５１の両端部に、その仕切壁５１を貫通する態様で、第１の攪拌室３７から第２の攪拌室３８に現像剤を受け渡す戻り側の受渡領域５２と、第２の攪拌室３８から第１の攪拌室３７に現像剤を受け渡す送り側の受渡領域５３とが形成されている。

現像剤補給口４４は、第２の攪拌室３８の端部に配置され、この現像剤補給口４４から第２の攪拌室３８内に送り込まれた現像剤が、第２の攪拌スクリュー３３により矢印方向に搬送され、現像ローラ３１との接触領域を通過して戻り側の受渡領域５２から返送された現像剤と合流し、その後、現像剤は、第２の攪拌スクリュー３３により矢印方向に搬送されつつ攪拌されて、送り側の受渡領域５３から第１の攪拌室３７に送り込まれる。

現像剤排出口４１は、第１の攪拌室３７の側方に設けられた現像剤排出部５４の端部に形成され、この現像剤排出部５４には、第１の攪拌室３７に配設された第１の攪拌スクリューと同軸的に設けられ排出スクリュー５５が収容されており、この排出スクリュー５５が第１の攪拌スクリュー３２と連動回転することで、戻り側の受渡領域５２の周辺に滞留する現像剤が、導入口５７から現像剤排出室５６内に送り込まれて現像剤排出口４１から排出される。

さらに、第１の攪拌スクリュー３２の軸部６１における導入口５７に近接する側の端部に、第１の攪拌室３７の長手方向の略全長に渡って延在する主羽根部６２と逆向きの螺旋状をなす逆羽根部６３が設けられており、導入口５７から現像剤排出室５６内に送り込まれる現像剤の量を制限するようになっている。

特にここでは、第１の攪拌スクリュー３２の軸部６１に、第１の攪拌室３７の略全長に渡って形成された主羽根部６２とは別に、受渡領域５２の周辺において部分的に副羽根部６４が設けられており、この副羽根部６４は主羽根部６２と同じ向きの螺旋状をなし、この副羽根部６４と主羽根部６２とにより２重の羽根構造となっている。副羽根部６４は、戻り側の受渡領域５２の上流側から受渡領域５２の中間位置に至る範囲で形成されている。

第２の攪拌スクリュー３３の軸部６５には、第１の攪拌スクリュー３２と同様に、第２の攪拌室３８の略全長に渡って形成された主羽根部６６とは別に、戻り側の受渡領域５２の周辺において部分的に副羽根部６７が設けられており、この副羽根部６７は主羽根部６６と同じ向きの螺旋状をなし、この副羽根部６７と主羽根部６６とにより２重の羽根構造となっている。副羽根部６７は、受渡領域５２の上流側から受渡領域５２の下流側に至る範囲で形成されている。

また、第２の攪拌スクリュー３２の軸部６５における送り側の受渡領域５３に近接する側の端部には、主羽根部６６と逆向きの螺旋状をなす逆羽根部６８が設けられており、これにより第２の攪拌室３８の端部での現像剤の停滞を避けることができる。

図４・図５は、図３に示した現像装置を示す模式図である。図４では、攪拌スクリューが回転した際の現像剤の堆積高の変動状況を示しており、図５は、攪拌スクリューの取付位相角が異なる場合の現像剤の堆積高の変動状況を示している。

前記の通り、第１の攪拌スクリュー３２は、戻り側の受渡領域５２の周辺において主羽根部６２と副羽根部６４とにより２重の羽根構造となっており、またこれと同様に第２の攪拌スクリュー３３も、戻り側の受渡領域５２の周辺において主羽根部６６と副羽根部６７とにより２重の羽根構造となっており、これにより現像剤が２方に分割された状態で搬送されるため、各攪拌スクリュー３２・３３の搬送力により形成される現像剤の隆起部が戻り側の受渡領域５２の周辺において小さくなる。

このため、図４に示すように、両攪拌スクリュー３２・３３の回転に伴って、各攪拌スクリュー３２・３３による現像剤の隆起部が受渡領域５２の位置で互いに重なり合った場合でも、この受渡領域５２で生じる現像剤の堆積高の上昇を小さく抑えることができる。また、図５に示すように、攪拌スクリュー３２・３３の取付位相角が異なる場合でも、受渡領域５２での現像剤の堆積高の変動状況に大きな変化はない。このため、組立工程において一対の攪拌スクリュー３２・３３を適切な取付位相角となるように組み付ける必要がなく、組立工数を増加させることなく現像剤の排出量の安定化を図り、無駄に排出される現像剤量を削減することができる。

図６は、図２に示した現像装置の別の例を示す断面図であり、（Ａ）に上方から見た状態を、（Ｂ）に側方から見た状態を示している。ここでは、第１の攪拌スクリュー３２の軸部６１に、主羽根部６２に比較してピッチ及び外径を小さくした小羽根部７１が、受渡領域５２の周辺において部分的に設けられており、またこれと同様に、第２の攪拌スクリュー３３の軸部６５に、主羽根部６６に比較してピッチ及び外径を小さくした小羽根部７２が、受渡領域５２の周辺において部分的に設けられており、この点が前記の例と異なっている。小羽根部７１・７２は、主羽根部６２・６６に連続した状態で形成されている。

このような構成では、短ピッチで設けられた小径の羽根部により１ピッチ当たりの羽根部で押される現像剤量が少なくなり、前記の例と同様に、攪拌スクリュー３２・３３に押されて形成される現像剤の隆起部が受渡領域５２の周辺において小さくなるため、受渡領域５２での現像剤の堆積高の変動を小さく抑えることができる。

なお、ここでは、小羽根部７１・７２が、主羽根部６２・６６に比較してピッチ及び外径を共に小さくした形態となっているが、ピッチのみを小さくした形態、並びに外径のみを小さくした形態も可能であり、このような形態でも、前記の各例と同様に、攪拌スクリュー３２・３３に押されて形成される現像剤の隆起部が受渡領域５２の周辺において小さくなり、受渡領域５２での現像剤の堆積高の変動を小さく抑えることができる。

図７は、図２に示した現像装置の別の例を示す断面図であり、（Ａ）に上方から見た状態を、（Ｂ）に側方から見た状態を示している。ここでは、第１の攪拌スクリュー３２の軸部６１に、受渡領域５２の周辺において部分的に羽根部６２が設けられておらず、またこれと同様に、第２の攪拌スクリュー３３の軸部６５に、受渡領域５２の周辺において部分的に羽根部６６が設けられておらず、この点が前記の例と異なっている。

このような構成では、羽根部が設けられていない部分で攪拌スクリュー３２・３３の搬送力がなくなるため、前記の例と同様に、攪拌スクリュー３２・３３に押されて形成される現像剤の隆起部が受渡領域５２の周辺において小さくなり、受渡領域５２での現像剤の堆積高の変動を小さく抑えることができる。

図８・図９・図１０は、図３・図６・図７に示した現像装置の変形例を示す模式図である。これらの変形例は、図３・図６・図７に示した構成を組み合わせたものであり、このような形態でも、前記の各例と同様に、攪拌スクリュー３２・３３に押されて形成される現像剤の隆起部が受渡領域５２の周辺において小さくなり、受渡領域５２での現像剤の堆積高の変動を小さく抑えることができる。

図８（Ａ）に示す例では、第１の攪拌スクリュー３２が、図３に示した例と同様に、受渡領域５２の周辺において主羽根部６２と副羽根部６４とで２重の羽根構造を有し、他方、第２の攪拌スクリュー３２は、図６に示した例と同様に、受渡領域５２の周辺において主羽根部６６に比較してピッチ及び外径を小さくした小羽根部７２を備えている。

図８（Ｂ）に示す例では、第１の攪拌スクリュー３２が、図８（Ａ）に示す例と同様であるのに対して、第２の攪拌スクリュー３２は、図７に示した例と同様に、受渡領域５２の周辺において部分的に羽根部６２が設けられていない構成となっている。

図９（Ａ）に示す例では、第１の攪拌スクリュー３２が、図６に示した例と同様に、受渡領域５２の周辺において主羽根部６２に比較してピッチ及び外径を小さくした小羽根部７１を備えており、他方、第２の攪拌スクリュー３２は、図３に示した例と同様に、受渡領域５２の周辺において主羽根部６６と副羽根部６７とで２重の羽根構造を有している。

図９（Ｂ）に示す例では、第１の攪拌スクリュー３２が、図９（Ａ）に示す例と同様であるのに対して、第２の攪拌スクリュー３２は、図７に示した例と同様に、受渡領域５２の周辺において部分的に羽根部６６が設けられていない構成となっている。

図１０（Ａ）に示す例では、第１の攪拌スクリュー３２が、図７に示した例と同様に、受渡領域５２の周辺において部分的に羽根部６２が設けられていない構成となっており、他方、第２の攪拌スクリュー３２は、図３に示した例と同様に、受渡領域５２の周辺において主羽根部６６と副羽根部６７とで２重の羽根構造を有している。

図１０（Ｂ）に示す例では、第１の攪拌スクリュー３２が、図１０（Ａ）に示す例と同様であるのに対して、第２の攪拌スクリュー３２は、図６に示した例と同様に、受渡領域５２の周辺において主羽根部６６に比較してピッチ及び外径を小さくした小羽根部７２を備えた構成となっている。

本発明にかかる現像装置及びこれを備えた画像形成装置は、組立工数を増加させることなく現像剤排出量の安定化を図る効果を有し、電子写真方式での画像形成の際に像坦持体上の静電潜像を現像剤を用いて現像する現像装置、及びこの種の現像装置を備えた画像形成装置、例えばプリンタ、ファクシミリ装置、複写機、及び複合機などとして有用である。

本発明が適用されるカラー画像形成装置を示す模式的な断面図 図１に示した現像装置の概略構成を示す模式図 図２に示した現像装置の一例を詳しく示す断面図 図３に示した現像装置を示す模式図 図３に示した現像装置を示す模式図 図２に示した現像装置の別の例を示す断面図 図２に示した現像装置の別の例を示す断面図 図３・図６・図７に示した現像装置の変形例を示す模式図 図３・図６・図７に示した現像装置の変形例を示す模式図 図３・図６・図７に示した現像装置の変形例を示す模式図 従来の現像装置を示す模式図 従来の現像装置を示す模式図

符号の説明

１１ａ〜１４ａ 感光体ドラム（潜像担持体）
１１ｂ〜１４ｂ 現像装置
３１ 現像ローラ（現像剤担持体）
３２・３３ 攪拌スクリュー（回転攪拌部材）
３４ 現像ケース
３７・３８ 攪拌室
４１ 現像剤排出口
４２ 排出現像剤容器
４３ 補給現像剤容器
４４ 現像剤補給口
５１ 仕切壁
５２ 戻り側の受渡領域
５３ 送り側の受渡領域
５４ 現像剤排出部
５５ 排出スクリュー
５６ 現像剤排出室
５７ 導入口
６１・６５ 軸部
６２・６６ 主羽根部
６４・６７ 副羽根部
７１・７２ 小羽根部

Claims (5)

1. トナー及びキャリアを含む現像剤を攪拌する複数の回転攪拌部材と、
   この回転攪拌部材がそれぞれ配設される複数の攪拌室を備えると共に、潜像担持体にトナーを付着させる現像剤担持体との接触領域を通過した現像剤を、隣り合う攪拌室に返送するための戻り側の受渡領域の近傍に、劣化キャリアの交換のための現像剤の排出部が設けられたケース体とを有し、
   前記戻り側の受渡領域での現像剤の堆積高の変動を小さく抑えるために、当該受渡領域を挟んだ１対の前記回転攪拌部材の少なくとも一方を、その搬送力により形成される現像剤の隆起部が小さくなるように、部分的に他の領域と異なる形態としたことを特徴とする現像装置。
2. 前記回転攪拌部材が、前記攪拌室の長手方向に延在するスクリューであり、前記戻り側の受渡領域の周辺において、部分的に羽根部が多重に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記回転攪拌部材が、前記攪拌室の長手方向に延在するスクリューであり、前記戻り側の受渡領域の周辺において、部分的にピッチ及び外径の少なくとも一方を小さくした羽根部が設けられたことを特徴とする請求項１若しくは請求項２に記載の現像装置。
4. 前記回転攪拌部材が、前記攪拌室の長手方向に延在するスクリューであり、前記戻り側の受渡領域の周辺において、部分的に羽根部が設けられていないことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の現像装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

Images