JP2009036926A - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像部への空気の吹き込みを防止しながらも良好な現像剤の搬送が可能な現像装置を提供する。
【解決手段】像担持体１の近傍に配置された現像部２と、現像部２とは別の位置に配置された現像剤攪拌部４０とに分けて構成され、現像剤攪拌部４０から現像部３へ現像剤搬送経路５内を空気搬送で現像剤投入部６を介して現像剤の搬送が行われる現像装置１００において、現像剤投入部６の下部８Ａに現像剤が堆積する現像剤溜まり部Ｄを設けるとともに、当該現像剤投入部の上部に空気の排出部８Ｂを設け、同現像剤投入部６の現像剤溜まり部Ｄと排出部８Ｂの間に現像剤搬送経路の出口部５Ｂを接続した。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリやこれら少なくとも２つの機能を備えた複合機等の画像形成装置に用いられる現像装置に関し、特に、現像剤攪拌部を現像部と離れて配置し、両者間の現像剤の循環に空気搬送を用いる方式の現像装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置が備える現像装置は、像担持体となる感光体への現像剤（トナー）の供給、現像剤の攪拌混合および補給トナーの攪拌混合は単一の現像装置内で全て同時に行われる構成が一般的である。このような現像装置では、搬送スクリューが少なくとも２本あり、それぞれの搬送スクリューは互いに逆方向に現像剤を搬送する構成とされている。現像剤が一方の搬送スクリューで一方向に搬送され他方の搬送スクリューでは逆方向に搬送されて現像装置内部で循環する構成となっている。

また、最近では、現像装置の現像剤を攪拌する部分を現像部と分離し、充分に現像剤を攪拌してから現像部に送る方式のものがある。この方式では、現像剤攪拌部を現像部とは離れた位置に設けるため、現像部を最小限の容積として感光体周りに占める現像容器の容積を極力少なくすることができる利点がある。また、離れた現像剤攪拌部からの現像剤の搬送は、自由な経路でかつ簡素な構成で大量の現像剤を安定して搬送する手段として、空気流とともに現像剤を搬送する空気搬送方式が有効である。このような方式の現像装置としては、例えば特許文献１，２が挙げられる。

特許第３３９１９２６号 特許第３３４９２８６号

現像装置に用いる現像剤の搬送手段として空気搬送方式を用いることは、柔軟なチューブとエアーポンプを用いる簡単な構成で、離れた場所に自由な経路で搬送できる点で優れた方式であるが、搬送した現像剤を現像部など、一部に開口部（現像スリーブ周りの開口部など）を持つ容器に供給する場合、搬送に用いる空気が容器内に吹き込まれると、内部の現像剤やトナーが開口部より吹き出して容器周りへの飛散、または形成する画像上に飛散するなどの不具合の発生が懸念される。このような現像剤の吹き出しは機内を汚し、出力画像の品質を低下させる要因となってしまう。

本発明は、現像部への空気の吹き込みを防止しながらも良好な現像剤の搬送が可能な現像装置および画像形成装置を提供することを、その目的とする。

そこで請求項１の発明は、像担持体の近傍に配置された現像部と、現像部とは別の位置に配置された現像剤攪拌部とに分けて構成され、現像剤攪拌部から現像部へ現像剤搬送経路から現像剤投入部を介して空気搬送によって現像剤の搬送が行われる現像装置において、現像剤投入部の下部に現像剤が堆積する現像剤溜まり部を設けるとともに、当該現像剤投入部の上部に空気の排出部を設け、これら現像剤溜まり部と排出部の間に位置する現像剤投入部に現像剤搬送経路の出口部を接続したことを特徴としている。

請求項２の発明は、請求項１記載の現像装置において、空気のみを通過させるフィルター部材を排出部に設けたことを特徴としている。

請求項３の発明は、請求項１または２記載の現像装置において、現像剤溜まり部は、現像部内の現像剤攪拌用スクリューの上部に形成され、当該現像剤攪拌用スクリューの回転速度を制御することにより現像剤溜まり量が制御されることを特徴としている。

請求項４の発明は、請求項１，２または３記載の現像装置において、現像剤溜まり部に現像部への経路を開閉する開閉部材を配置したことを特徴としている。

請求項５の発明は、請求項４記載の現像装置において、開閉部材が、その上部に堆積する現像剤の堆積量が規定値以上になると、堆積した現像剤の重さにより経路を開く向きに閉動作するように構成されていることを特徴としている。

請求項６の発明は、請求項１ないし５の何れかに記載の現像装置において、空気搬送部の出口部が、排出空気が現像剤投入部へ回転しながら送り込まれるように、投入部中心に対してオフセットされて配置されていることを特徴としている。

請求項７の発明は、請求項１ないし６の何れかに記載の現像装置を備えたことを特徴としている。

本発明によれば、現像剤攪拌部から現像部へ現像剤搬送経路、現像剤投入部を介して現像剤を空気搬送して供給するものにおいては、現像剤投入部の下部に現像剤溜まり部が、上部にはエアー排出部をそれぞれ設け、これら現像剤溜まり部と排出部の間に位置する現像剤投入部に現像剤搬送経路の出口部を接続することにより、現像剤の搬送に用いられる空気が現像部側に対しては現像剤溜まり部によってシールされるために現像部内には入らず上部の排出部から排出されるので、現像部内への空気の吹き込みを防止しながら、現像剤の搬送が可能となり、現像剤飛散による機内の汚れや、出力画像の品質を低下させ、抑制することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図１に示す画像形成装置は、像担持体としてのドラム状の感光体１（以下、「感光体ドラム１」と記す）と現像装置１００と、図示しない帯電手段と光書込み手段と記録材への画像の転写手段とクリーニング手段と定着手段とを備えた電子写真方式の画像形成装置である。そして感光体ドラム１の表面は、帯電手段及び光書込み装置によって表面に静電潜像が形成され、現像装置１００の現像剤によって可視化され、転写手段によって記録材へ転写された後、定着手段でトナーが記録材へ定着されることで出力画像を得る。本形態において、現像剤はトナーとキャリアを備えた二成分現像剤を用いる。

現像装置１００は、感光体ドラム１と対向し、感光体ドラム１の近傍に配置された現像部２と、現像部２とは別の位置に配置された現像剤攪拌部４０を備え、現像剤攪拌部４０から現像部２への現像剤の搬送が現像剤搬送経路５と現像剤投入部６を介して空気搬送によって行われるものである。

現像部２は、現像剤投入部６が接続された現像供給部７と、現像剤排出部３が設けられている。現像剤攪拌部４０から空気搬送された現像剤は現像剤投入部６から現像供給部７を介して現像部２へ供給されて現像に供され、現像剤排出部３と現像剤攪拌部４０とを接続するように設けられた現像剤排出流路４の中を自重により落下し、現像剤攪拌部４０内部に投入されることで現像部２と現像剤攪拌部４０の間を循環するように構成されている。

現像部２は、現像スリーブ２０と現像剤攪拌用の搬送スクリュー２１，２２がケーシング２３内に配置されている。現像スリーブ２０は内部に磁石を配置し、現像剤を吸着搬送して感光体ドラム１の表面の静電潜像にトナーを付着させる働きをする周知の構成である。搬送スクリュー２１は現像剤を図中手前から奥に向かって搬送するように回転駆動される。搬送スクリュー２２では現像剤が図中奥から手前に向かって搬送されるように回転駆動される。ケーシング２３内部は仕切板２４で２分割されていて、分割された空間内に搬送スクリュー２１と搬送スクリュー２２がそれぞれ配置されている。

図２の仕切板２４は、図中の奥側の端部では搬送スクリュー２１から搬送スクリュー２２に向かって現像剤が移動できるように途切れている。搬送スクリュー２２の手前側には現像剤を外部に排出するための現像剤排出部３が設けられ、搬送スクリュー２１の手前側には攪拌済みの現像剤をケーシング内に供給するための現像供給部７がそれぞれ設けられる。現像スリーブ２０の外周面近傍には、現像スリーブ２０に付着する現像剤を一定量に均すためのドクターブレード２５がケーシング２３に支持されて配置されている。また、ケーシング２３は、搬送スクリュー２１、２２の周りは覆っているが、感光体ドラム１と対向する部位は現像スリーブ２０から現像剤を感光体ドラム１へ供給するために開口されているとともに、ケーシング２３と現像スリーブ２０との間に間隙が形成されている。現像部３の内部に空気が吹き込まれると、この隙間から開口を通って現像剤がケーシング２３の外部に吹き出てしまう事が問題点である。

図１、図３に示すように、現像剤攪拌部４０は、逆円錐型など排出口３４に向かうほど径が細くなる形状をし、内部に現像剤が収納されるケーシング４０Ａを有している。ケーシング４０Ａには、その上面に現像剤補給口３３が、その下面に排出口３４がそれぞれ設けられている。ケーシング４０Ａの内部には、下から上に現像剤を搬送するスクリュー４３と、２本の撹拌部材４４がそれぞれ回転可能に設けられている。スクリュー４３はケーシング４０Ａの中心に配置され、撹拌部材４４はスクリュー４３の外側に配置されており、これらが回転動作することによりケーシング４０Ａ内の現像剤が混合される。

スクリュー４３と撹拌部材４４は、駆動手段となるモータ４５によって回転駆動される。具体的にはスクリュー４３はモータ４５と直結されており、撹拌部材４４は、ギヤ４６ａ〜４６ｄで構成された減速歯車列を介して減速されて回転する。現像剤攪拌部４０での補給口３３から排出口３４までの現像剤の搬送は重力を利用している。現像剤攪拌部４０にはバッファとして常に現像剤が存在するため、未混合の現像剤がそのまま排出されることはないように構成されている。スクリュー４３の回転によって下から上に持ち上げられた現像剤は、スクリュー４３の外側を回転する各撹拌部材４４の回転に伴い下方に運動し、再びスクリュー４３の周囲に寄せ集められる。このようにケーシング４０Ａ内では絶えず現像剤が対流している。この対流により、ケーシング４０Ａ内の現像剤全体が、均一に混合される構成とされている。また、本形態の現像剤は二成分トナーであるので、トナーの帯電はトナーとキャリアの摩擦によって付与されるため、帯電量をすばやく得るためにはトナーとキャリアの接触確率を上げることが重要であるが、本願の発明者らの検討によって、ケーシング４０Ａ内で現像剤が対流することにより接触確率が上がり、かつ、現像剤へのダメージも少ないことが分かった。

現像剤攪拌部４０の下方にはロータリーフィーダー５０がケーシング４０Ａと連通するように配置されている。ロータリーフィーダー５０はケーシング４０内からの現像剤を一定量ずつ排出する機能を備えている。すなわち、ロータリーフィーダー５０は、ケーシング５０Ａの内部に図３に示すように羽根車５１が回転自在に支持されて配置されている。羽根車５１は、図１に示すモータ５５によって回転されることで一定量ずつの現像剤を下方に排出する構成とされている。

羽根車５１の下方には、合流部５２が配置されている。合流部５２には、空気供給手段となるエアーポンプ６０の供給口６０Ａと繋がる空気通路３３と、現像剤投入部６に繋がる現像剤搬送経路５の一端となる入口部５Ａがそれぞれ接続されていて、羽根車５１によって排出された一定量の現像剤をエアーポンプ６０から供給された空気に乗って現像剤投入部６へと空気搬送するように構成されている。

現像剤攪拌部４０のケーシング４０Ａにはトナーの消費に伴いトナーホッパー３０より新しいトナーが補給される。現像剤攪拌部４０へのトナー補給は、駆動用モータ３２が回転駆動すると、現像剤排出流路４に接続されたトナー供給路３１内部に配設された小型の搬送スクリューが回転することでトナーホッパー３０内の新しいトナーが搬送されることで行われる。この図示しない搬送スクリューは、回転すると、トナーホッパー３０内の新しいトナーを一定量搬送することができるように構成されている。

すなわち、ロータリーフィーダー５０より定量排出される現像剤は、エアーポンプ６０より供給される空気圧により、現像剤搬送経路５の内部を空気によって搬送されて、現像部３の現像剤投入部６から現像供給部７に戻される。

次に本発明の特徴的な構成について説明する。

本形態の現像装置１００は、現像部３で現像に使用された現像剤が現像剤排出部３から現像剤排出流路４を通って現像剤攪拌部４０に送られ、ここでトナーが補給されるとともに充分に攪拌混合され、適正に帯電を与えられた状態の現像剤を、現像剤搬送経路５を経由して現像部３に戻して安定した現像を行うものであるが、搬送に用いる空気がケーシング２３内部に送り込まれないように現像剤投入部６に工夫を加えることが本発明の特徴である。

図４に示すように、現像供給部７の内部には搬送スクリュー２１の端部が配置され、現像剤搬送経路５から供給された現像剤を図中の右方向に搬送する構成となっている。現像剤投入部６は、現像供給部７の上部に設けられ、図中上下方向に延設された筒状部８を備えている。筒状部８は、その下部８Ａが現像供給部７に連通し、その上部が大気中に開口して排出部８Ｂを備え、これら現像剤溜まり部Ｄと排出部８Ｂの間となる現像剤投入部８の例えば中央部８Ｄ付近に横方向から現像剤搬送経路５の他端となる筒状の出口部５Ｂが連通するように接続されている。このため、現像剤投入部６には、空気搬送によって搬送される現像剤と空気の混合気流が、矢印Ａで示すように横方向から投入される。

本形態にかかる筒状部８は、図４中符号Ｄで示すように、筒状部８の下部８Ａにおいて現像剤が常に残っているように現像剤溜まり部が形成されるように設けている。現像剤溜まり部Ｄが筒状部８の下部８Ａに形成されていると、出口部５Ｂから供給された空気が現像部３側に入り込まないようにシールをする働きをすることになる。また、現像剤溜まり部Ｄに残る現像剤の量は、出口部５Ｂから空気と一緒に供給される現像剤の量と搬送スクリュー２１が搬送する搬送量とのバランスで維持されるものであり、本形態では、出口部５Ｂからの投入量に合せてスクリュー２１の回転数が設定されている。

このように筒状部８の下部８Ａに現像剤溜まり部Ｄが形成されることになり、比重の大きい現像剤は筒状部８内で自重により矢印Ｂで示す下方に落下するが、筒状部８の上部は大気開放された排出部８Ｂとなっているので、空気は下方に流れず矢印Ｃで示す上方に向かって流れて排出部８Ｂから排出されることになる。

このように、現像剤投入部６の下部に現像剤溜まり部Ｄが、上部には空気の排出部８Ｂをそれぞれ設けることにより、現像剤の搬送に用いられる空気が現像武側に対しては現像剤溜まり部Ｄによってシールされるために現像部３内には入らず上部の排出部８Ｂから排出されるので、現像部３内への空気の吹き込みを防止しながら、現像剤の搬送が可能となり、現像剤飛散による機内の汚れや、出力画像の品質を低下させ、抑制することができる。

キャリアと分離したトナーは空気とともに上部に流れる可能性があるが、排出部８Ｂの手前にフィルター１０を配置することにより、浮遊したトナーも外部に出ないように捕獲することができる。フィルター１０には、トナーなどの浮遊物は通過させず、空気だけを通過させる特性のフィルター部材を用いている。また、フィルター１０を上部に設けることによりフィルター１０に捕獲されたトナーが振動等によって落下するため、フィルター１０の長期使用が可能となる。なお、符号１１はフィルター１１を固定するための固定部材となるリングである。

また、筒状部８の下部８Ａにスクリュー２１を配置する事により、スクリュー２１の回転停止時には現像剤がせき止められているため、現像剤溜まり部Ｄを維持することができる。また、スクリュー２１の回転時にも回転数と空気搬送により送り込む現像剤量のバランスを維持することによって、一定量の現像剤が現像剤溜まり部Ｄに保持されるように制御することが可能となる。

次に排出部８Ｂと、これに対する現像剤搬送経路５の出口部５Ｂとの位置関係についてであるが、筒状の出口部５Ｂの中心線Ｏと筒状部８の中心Ｏ１とを一致させて両者を連通させる構成であってもよいが、これだと、排出部８Ｂから吹き出す空気及び現像剤が排出部８Ｂと対向する筒状部８の内壁面に当るときの衝撃を高く、現像剤へダメージを与えることも想定される。

そこで、図５に示すように、筒状部８の軸線方向から見たときに、筒状の出口部５Ｂの中心線Ｏと筒状部８の中心Ｏ１とを符号Ｅで示す寸法だけオフセットして配置してもよい。この様にする事により、空気と一緒に出口部５Ｂから筒状部８へ投入される現像剤は、筒状部８の内壁面８Ｃに垂直に当ることが無く、矢印Ｆのように内壁面８Ｃの局面に沿うように回転（旋回）しながら投入されることになり、すなわち、空気が現像剤投入部６へ回転しながら送り込まれるようになり、現像剤へのダメージが少なく、また、現像剤は回転しながら下方に移動し、空気は回転しながら上方に排気されるので、両者の分離性を高めることができる。

図６、図７、図８は、現像剤溜まり部Ｄに、現像部３への経路を開閉する開閉部材となる開閉弁１２を配置したものである。具体的には、スクリュー２１と出口部５Ｂとの間の筒部材８の内部に開閉弁１２を配置している。開閉弁１２は、筒部材８に支持された軸１３と、軸１３に回転自在に支持された半円状の弁体１４，１５と、軸１３に巻装され、その両端を弁体１４，１５に係止されて弁体１４，１５を開方向に付勢する付勢手段としてのねじりコイルばね１６で構成されている。開閉弁１２よりも上方に位置する筒部材８の内部には、弁体１４、１５の開位置を規定するストッパー１７が弁体１４，１５と接触するように配設されている。弁体１４，１５は軸１３に装着されてねじりコイルばね１６の作用により開いてストッパー１７で略水平の開状態のときに略円形となって筒部材８の内部を上下方向に仕切り、弁体１４，１５が互いに近接して対向する状態となる閉状態となると、筒部材８の内部（経路）開くように構成されている。開閉弁１２は、開閉には現像剤を用いる。開閉弁１２は、通常は図６に実線のように水平に広がって閉状態であり、その上部に現像剤が堆積すると現像剤の自重により図６に破線で示すように移動して開状態となる。つまり、開閉弁１２は、その上部に堆積する現像剤の堆積量が、ねじりコイルばね１６のばね力に抗する規定値以上になると、堆積した現像剤の重さにより筒部材８の内部（経路）を開く向きに閉動作するように構成されている。

このような構成の開閉弁１２を設けることによって、スクリュー２１の搬送量が多くなり、現像剤溜まり部Ｄがなくなる状態や、現像部３が傾いて現像剤溜まり部Ｄの現像剤が流出してしまう状態が発生しても、通常開閉弁１２が筒部材８の内部を塞ぐ開状態を占めているので、空気が現像部３に吹き込まれることを防止することができる。また、開閉弁１２は一定以上の現像剤が堆積して筒部材８の内部を開放しないので、堆積量が少ない状態が一時的に発生しても筒部材８の内部を閉塞する開状態が保持され、空気が現像部内部に吹き込まれることをより確実に防止することができる。

本発明が適用された画像形成装置の概略構成と現像装置の構成を示す斜視図である。 本発明が適用された画像形成装置の概略構成と現像装置の構成を示す正面図である。 現像剤攪拌部の構成を示す部分断面図である。 現像剤投入部の構成を示す拡大図である。 現像剤搬送経路と現像剤投入部のオフセット状態を示す平面視図である。 開閉部材を有する現像剤投入部の構成を示す拡大断面図である。 開閉部材の構成と配置を示す拡大断面図である。 開閉部材の構成と動作を示す拡大斜視図である。

符号の説明

１ 像担持体
２ 現像部
５ 現像剤搬送経路
５Ｂ 現像剤搬送経路の出口部
６ 現像剤投入部
８Ａ 現像剤投入部の下部
８Ｂ 排出部
１０ フィルター部材
１２ 開閉部材
２１ 現像剤攪拌用スクリュー
４０ 現像剤攪拌部
１００ 現像装置
Ｄ 現像剤溜まり部

Claims (7)

1. 像担持体の近傍に配置された現像部と、前記現像部とは別の位置に配置された現像剤攪拌部とに分けて構成され、前記現像剤攪拌部から前記現像部へ現像剤搬送経路内を空気搬送で現像剤投入部を介して現像剤の搬送が行われる現像装置において、
   前記現像剤投入部の下部に現像剤が堆積する現像剤溜まり部を設けるとともに、当該現像剤投入部の上部に空気の排出部を設け、これら現像剤溜まり部と排出部の間に位置する現像剤投入部に前記現像剤搬送経路の出口部を接続したことを特徴とする現像装置。
2. 前記排出部には空気のみを通過させるフィルター部材を設けたことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 前記現像剤溜まり部は、前記現像部内の現像剤攪拌用スクリューの上部に形成され、当該現像剤攪拌用スクリューの回転速度を制御することにより現像剤溜まり量が制御されることを特徴とする請求項１または２記載の現像装置。
4. 前記現像剤溜まり部には、前記現像部への経路を開閉する開閉部材が配置されていることを特徴とする請求項１，２または３記載の現像装置。
5. 前記開閉部材は、その上部に堆積する現像剤の堆積量が規定値以上になると、堆積した現像剤の重さにより前記経路を開く向きに閉動作するように構成されていることを特徴とする請求項４記載の現像装置。
6. 前記空気搬送部の出口部は、空気が現像剤投入部へ回転しながら送り込まれるように、投入部中心に対してオフセットされて配置されていることを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載の現像装置。
7. 請求項１ないし６の何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。

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