JP5430214B2

JP5430214B2 - 現像装置

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Publication number: JP5430214B2
Application number: JP2009107916A
Authority: JP
Inventors: 輝明津留崎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2009-04-27
Filing date: 2009-04-27
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2029-04-27
Also published as: JP2010256701A

Description

本発明は複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に装備される現像装置に関するものである。

図10〜図12は、従来の現像装置30を示す概略図である。図において、現像容器32内には、現像室14に設けられる第１現像剤攪拌搬送スクリュー５と、攪拌室15に設けられる第２現像剤攪拌搬送スクリュー36が設置される。これらスクリュー５，36により現像剤が攪拌混合され、また現像容器32内を搬送、循環される。現像剤の搬送方向は、図10の矢印Ｂおよび矢印Ｃ方向に搬送され、循環されている。

第１現像剤攪拌搬送スクリュー５と、第２現像剤攪拌搬送スクリュー36との間には隔壁７が設けられている。そして、現像剤の循環がスクリュー５，36間でスムーズに行なわれるように、図10に示すように隔壁７の奥側と手前側に現像剤受け渡し用の開口部７ａ，７ｂが設けられている。

つぎに、従来例の現像装置30の現像剤の補給回収について詳しく説明する。現像装置30の第２現像剤攪拌搬送スクリュー36の現像剤搬送方向下流側には図11に示すように、現像剤排出口８が設けられている。この現像剤排出口８と現像容器32との間には現像剤排出用の現像剤排出スクリュー９及び現像剤を押し戻す返しスクリュー10が設けられている。

また、補給現像剤として、トナー中に一定の割合（重量比にして10％程度）でキャリアを含んだ現像剤を使用している。比率はこれに限定されるものではない。画像形成によって消費された分のトナーは、前述したようにキャリアを一定の割合で含んだ補給現像剤として、図示しない補給スクリューの回転にしたがい、現像容器32の第２現像剤攪拌搬送スクリュー36の現像剤搬送方向上流側から補給される。この現像装置30への補給現像剤の補給は、補給現像剤ホッパー（図示せず）から行なわれ、現像容器32上側の補給口（図示せず）から受け取るものである。

トナーおよびキャリアの補給量は、図示しない補給スクリューの回転数によっておおよそ定められるが、この回転数は図示しないトナー補給量制御手段によって定められる。

現像容器32内部の現像剤のトナー濃度を一定に保つように補給を行うと、現像容器32内の現像剤の量は画像形成にともなって増加する。補給現像剤はトナー90％、キャリア10％であるため、画像形成によってトナーは消費されるが、キャリアは消費されずに現像容器32内部に残り、補給が繰り返され現像剤量が増加してしまう。現像剤の量が増加した場合に、返しスクリュー10を現像剤が乗り越えて現像剤排出スクリュー９により現像剤排出口８に搬送される。現像剤排出口８に搬送された現像剤は、該現像剤排出口８から排出され、現像剤回収手段（図示せず）により回収容器（図示せず）に搬送されて、回収貯蔵される。

図13（ａ）を用いて説明すると、矢印Ｒのように現像剤は搬送されてきて、返しスクリュー10を乗り越え現像剤は排出スクリュー９によって排出される。また、図13（ｂ）のＨ１は線上が通常の現像剤高さ、Ｈ２は現像剤高さが高くなり現像剤自動排出機能が働く現像剤高さとする。Ｈ１以上Ｈ２以下の現像剤が排出されるが、返しスクリュー10が存在するため、返しスクリュー10部以外の図13（ｂ）に示す網掛け部Ｓ1のみからの排出となる。ただし、返しスクリュー10にはスクリュー終端部10ｂがあり、スクリュー終端部10ｂの位置により排出量が異なる構成である。例えば図13（ｂ）に示すスクリュー終端部10ｂの位置は、現像剤自動排出機能が働く現像剤高さＨ２よりも低い位置にあるため排出されやすい位置となっている。また、図13（ｃ）のように返しスクリュー終端部10ｂが現像剤高さＨ２よりも高い位置にある場合は、上記に説明したように消費されたトナー分が補給現像剤により補給される。同時に供給されたキャリアが過剰になった現像剤を排出しながら現像容器32の現像剤を一定に保つように２成分現像剤の入れ替えが自動的に徐々に行われ、現像剤自動排出機能を実現する。

以上のような現像剤自動排出構成が特開２００２−７２６８６号公報（特許文献１）にて提案されている。

特開２００２−７２６８６号公報

しかし、現像容器32内の攪拌搬送速度が常に一定であれば、上記の様に２成分現像剤の入れ替えが問題なく行われる。しかしながら、攪拌搬送速度が１/２速度や１/３速度といった複数の異なる攪拌搬送速度を同一現像装置30で行おうとした場合、第２現像剤攪拌搬送スクリュー36と返しスクリュー10の搬送力のバランスが崩れる。そして、返しスクリュー10の羽根の切れ目からこぼれ出して過剰な現像剤が排出されてしまう。図13は返しスクリュー10の羽根の切れ目から過剰な現像剤がこぼれ出す様子を示す。これにより、全ての攪拌搬送速度にて適切な現像剤排出量を確保することができないという問題点があった。

上記問題を言い換えると、十分な排出速度を得られない場合は、現像容器32内の現像剤が過剰になり現像剤詰まりや現像剤あふれを発生してしまう。また、逆に排出速度が高過ぎると現像剤が減りすぎてしまい、現像不良を発生させて被転写材に画像が載らなかったり、濃度が薄くなるといった問題が発生する。

したがって、本発明の目的は、異なる搬送速度にて搬送れる現像剤の排出量を適切に制御することができる現像装置を提供することである。

本発明に係る現像装置は、現像剤を担持する現像剤担持体を回転可能に支持するとともに、前記現像剤担持体に供給するための現像剤を収容する現像容器であって、現像剤を収容する第一室と、前記第一室と隔壁によって区画された第二室と、を備え、前記第一室と前記第二室とを両端部で互いに連絡することで現像剤を循環する循環路が形成された現像容器と、前記第二室の現像剤の搬送方向下流側の前記循環路外に設けられ、前記現像容器から現像剤を排出するための排出口と、前記第二室で回転可能に設けられた回転軸と、前記回転軸に設けられ、前記第二室の現像剤を循環方向に搬送するための螺旋状の第１搬送部と、前記第１搬送部の下流側で前記回転軸に設けられ、前記第１搬送部とは逆方向に現像剤を搬送する螺旋状の第２搬送部と、前記第２搬送部の搬送方向上流側で前記回転軸に設けられ、前記第２搬送部とは逆方向に搬送する螺旋状の第３搬送部と、を備えた搬送部材と、前記第２搬送部と前記第３搬送部との間で前記回転軸に設けられ、前記回転軸の周方向に沿って前記回転軸の径方向に突出し、前記回転軸の周方向に関して無端状に形成された突起部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、異なる搬送速度にて搬送れる現像剤の排出量を搬送部材の第２搬送部と第３搬送部との間で回転軸に設けられ、回転軸の周方向に沿って該回転軸の径方向に突出し、該回転軸の周方向に関して無端状に形成された突起部により適切に制御することができる。

本発明に係る現像装置を装備した画像形成装置の構成を説明する図である。本発明に係る現像装置の第１実施形態の構成を示す概略図である。本発明に係る現像装置の第１実施形態の構成を示す断面図である。本発明に係る現像装置の第１実施形態の第２の現像剤攪拌搬送手段の構成を示す断面図である。本発明に係る現像装置の第１実施形態の第２の現像剤攪拌搬送手段を示す概略図である。本発明に係る現像装置の第１実施形態の第２の現像剤攪拌搬送手段、逆搬送手段、つば部、現像剤排出手段を示す概略図である。本発明に係る現像装置の第２実施形態の構成を示す概略図である。本発明に係る現像装置の第２実施形態の構成を示す断面図である。本発明に係る現像装置の第２実施形態の現像容器を示す概略図である。従来の現像装置の構成を示す概略図である。従来の現像装置の構成を示す断面図である。従来の現像剤攪拌搬送スクリューを示す断面図である。返しスクリューの終端部の高さの違いにより過剰な現像剤がこぼれ出す様子を示す模式図である。返しスクリューの終端部の高さの違いに関わらず鍔部材により排出量が調節される現像剤の挙動を示す模式図である。

以下、この発明の実施の形態について説明する。

＜画像形成装置の全体構成＞
先ず、図１を用いて本発明に係る現像装置を備えた画像形成装置の一例として電子写真方式のプリンタの全体構成について説明する。図１は画像形成装置の全体構成説明図である。本実施形態の画像形成装置24は電子写真プリンタ（以下、単に「プリンタ」という）であり、画像情報に基づいて電子写真方式によりシートＳ上に未定着画像を形成する画像形成手段を有する。

画像形成手段は、電子写真方式によるものであり、帯電ローラ35へのバイアス印加によって表面を一様に帯電した画像形成手段となる感光ドラム29に、画像データに基づいて書き込み部37からレーザ光を照射して静電潜像を形成する。この静電潜像を現像装置１によりトナー現像して可視像化する。

上記トナー像の形成と同期するように、装置本体31下部に装着されたシートカセット39に装填されたシートＳを給送ローラ38、搬送ローラ33によって感光ドラム29と転写ローラ34のニップ部へ搬送する。そして、転写ローラ34へのバイアス印加によって感光ドラム29上のトナー像をシートＳに転写して画像形成する。

上記トナー像からなる未定着画像が転写されたシートＳは定着ローラ41と加圧ローラ42とのニップ部に送られ、加熱、加圧されることによってトナー像が定着された後、排出ローラ45によって排出部44へと排出される。尚、本発明に係る現像装置１は、単色の画像形成装置やタンデム方式等の様々な方式でフルカラー画像形成をする画像形成装置について適用出来る。

図２〜図６は、本発明の現像装置の第１実施形態の構成を示す概略図である。図２及び図３により現像装置１について詳しく説明する。現像装置１は、非磁性トナーと磁性キャリアからなる２成分現像剤を現像容器２内に収容しており、そのトナーとキャリアの混合比は重量比で１：９程度である。この比は、トナーの帯電量、キャリアの粒径、画像形成装置24の構成などで適正に調整されるべきものであって、必ずしもこの数値にしたがわなければならないものではない。

現像装置１は、現像容器２の感光ドラム29に対向した現像領域の部分が開口しており、この開口部に一部露出するようにして、内部にマグネット４が非回転に配置された現像剤担持体となる現像スリーブ３が回転可能に設置されている。

現像スリーブ３は非磁性材料で形成され、現像動作時には図３の矢印Ａ方向に回転し、現像容器２内の２成分現像剤を層状に保持して現像領域に搬送し、現像領域で感光ドラム29に現像剤を供給して、感光ドラム29上に形成されている静電潜像を現像する。潜像を現像した後の現像剤は、現像スリーブ３の回転にしたがって現像容器２内に回収される。

現像容器２内には、現像剤を収納可能な第一室となる現像室14と、該現像室14と連絡することで現像剤を循環させる循環路を形成し、現像剤を収納可能な第二室となる攪拌室15が設けられる。そして、現像室14及び攪拌室15内（第二室内）の現像剤を搬送する搬送手段となる第１、第２現像剤攪拌搬送スクリュー５，６が設けられている。そして、攪拌室15にトナーとキャリアを有する現像剤を補給するための図示しない補給口が設けられている。そして、図４に示すように、攪拌室15に設けられた現像剤を排出するための現像剤排出口８が設けられている。現像剤排出口８は第二室となる攪拌室15において現像剤の搬送方向下流側の循環路外に設けられる。そして、該現像剤排出口８よりも現像剤排出方向上流側に現像剤を堰き止めて排出量を制限する現像剤排出方向と交差する方向に連続する面で形成される現像剤排出量制限手段となる鍔部材11が第２現像剤攪拌搬送スクリュー６の回転軸10ａに設けられている。回転軸10ａは循環路と現像剤排出口８との間の現像剤搬送路中に回転可能に設けられる。そして、これらスクリュー５，６により２成分現像剤が攪拌混合され、現像容器２内を搬送、循環される。現像剤の搬送方向は、図２の矢印Ｂおよび矢印Ｃ方向に搬送され、循環されている。

回転軸10ａには現像剤排出口８に向かう現像剤を循環路に向けて搬送する螺旋状の搬送部となる排出スクリュー９が設けられている。そして、該排出スクリュー９の搬送方向上流部には該回転軸10ａの周方向に連続して該回転軸10ａの径方向に突出した環状の突起部となる鍔部材11が設けられている。鍔部材11は、その形状から攪拌室15に設けられた搬送手段となる第２現像剤攪拌搬送スクリュー６の回転数とは無関係に現像剤の排出量を制限する。

第１現像剤攪拌搬送スクリュー５と、第１現像剤攪拌搬送スクリュー６との間には隔壁７が設けられている。そして、現像剤の循環がスクリュー５，６間でスムーズに行なわれるように、図２に示すように隔壁７の奥側と手前側に現像剤受け渡し用の開口部７ａ，７ｂが設けられている。図３は、画像形成装置本体31の奥側から現像装置１を見た断面を示しており、図３の手前側が装置本体31の奥側に相当する。

つぎに、本実施形態の特徴的部分である現像剤の補給回収について詳しく説明する。図４に示すように、現像装置１の第２現像剤攪拌搬送スクリュー６の現像剤搬送方向下流側には現像剤排出口８が設けられている。この現像剤排出口８と現像容器２との間には図４〜図６に示すように、現像剤排出手段となる排出スクリュー９が設けられている。そして第２現像剤攪拌搬送スクリュー６と現像剤排出スクリュー９との間には逆搬送手段となる返しスクリュー10が設けられている。そして、返しスクリュー10の第２現像剤攪拌搬送スクリュー６による現像剤搬送方向下流側の終端部位置には現像剤排出量制限手段となる円形状の鍔部材11が設けられている。鍔部材11は、現像剤排出口８よりも現像剤排出方向上流側に現像剤を堰き止めて排出量を制限する現像剤排出方向と交差する方向に連続する面で形成される。

第２現像剤攪拌搬送スクリュー６の２成分現像剤の搬送方向下流側に該第２現像剤攪拌搬送スクリュー６が設けられた２成分現像剤の搬送経路12に連続して２成分現像剤を排出する排出経路13が設けられている。排出経路13の底面13ａの高さレベルは搬送経路12の底面12ａの高さレベルよりも高いレベルに設定される。そして、該排出経路13に２成分現像剤の余剰分を現像剤排出口８に排出する現像剤排出スクリュー９が設けられている。

第２現像剤攪拌搬送スクリュー６は、その２成分現像剤の搬送方向下流側にその２成分現像剤の搬送方向とは逆向きの搬送力を持った返しスクリュー10を有する。そして、返しスクリュー10の第２現像剤攪拌搬送スクリュー６による２成分現像剤の搬送方向下流側の終端部位置には２成分現像剤を堰き止めるために返しスクリュー10の軸10ａの周囲に設けられた鍔部材11を有する。鍔部材11の第２現像剤攪拌搬送スクリュー６による２成分現像剤の搬送方向下流側には該第２現像剤攪拌搬送スクリュー６による２成分現像剤の搬送方向と同方向の搬送力を持った現像剤排出スクリュー９を有する。鍔部材11は、第２現像剤攪拌搬送スクリュー６の２成分現像剤の搬送方向から見て円形状で構成される。鍔部材11は、第２現像剤攪拌搬送スクリュー６の一部として構成される。

また、補給現像剤として、トナー中に一定の割合（重量比にして10％程度）でキャリアを含んだ現像剤を使用している。比率はこれに限定されるものではない。画像形成によって消費された分のトナーは、前述したようにキャリアを一定の割合で含んだ補給現像剤として、図示しない補給スクリューの回転にしたがい、現像容器２の第２攪拌搬送スクリュー６の現像剤搬送方向上流側から補給される。この現像装置１への補給現像剤の補給は、補給現像剤ホッパー（図示せず）から行なわれ、現像容器２上側の補給口（図示せず）から受け取るものである。

トナーおよびキャリアの補給量は、補給スクリューの回転数によっておおよそ定められるが、この回転数は図示しないトナー補給量制御手段によって定められる。

現像容器２内部の現像剤のトナー濃度を一定に保つように補給を行うと、現像容器２内の現像剤の量は画像形成にともなって増加する。補給現像剤はトナー90％、キャリア10％であるため、画像形成によってトナーは消費されるが、キャリアは消費されずに現像容器内部に残り、補給が繰り返されて現像剤量が増加してしまう。現像剤の量が増加した場合に、返しスクリュー10及び鍔部材11を現像剤が乗り越えて現像剤排出スクリュー９により現像剤排出口８に搬送される。現像剤排出口８に搬送された現像剤は、該現像剤排出口８から排出され現像剤回収手段（図示せず）により回収容器（図示せず）に搬送されて、回収貯蔵される。

上記に説明したように消費されたトナー分が補給現像剤により補給され、同時に供給されたキャリアが過剰になった現像剤を排出しながら現像容器２の現像剤を一定に保つように２成分現像剤の入れ替えが自動的に徐々に行われ、現像剤自動排出機能を実現する。

次に本発明において特徴的である複数の攪拌搬送速度に対応する現像剤自動排出機能について説明する。現像剤攪拌搬送速度を例えば300ｒｐｍ、150ｒｐｍ、100ｒｐｍといった等速度、１/２速度、１/３速度と複数の搬送速度を持つ場合がある。この場合は、第２現像剤攪拌搬送スクリュー６により搬送され、返しスクリュー10の該第２現像剤攪拌搬送スクリュー６による現像剤搬送方向下流側の終端部（以下単に「終端部」という）10ｂにまで羽根の切れ目からこぼれて到達する現像剤量が変動する。

現像剤搬送速度が等速度の場合は低速度の場合と比較して搬送速度が高速度となるため現像剤が持つ慣性力が大きくなり、等速度の方がより多くの現像剤が返しスクリュー10の羽根の切れ目からこぼれて終端部10ｂまで到達する。

しかし、返しスクリュー10の終端部10ｂに到達した現像剤は鍔部材11に衝突して減速されるため第２現像剤攪拌搬送スクリュー６により搬送されてきた現像剤の慣性力も低減して速度依存性も大きく減少する。また、鍔部材11は回転しているが、円盤形状であるため回転速度に依存されず常時、円盤形状の壁として遮蔽することができる。図14（ａ）を使って説明すると、矢印Ｐ方向に現像剤が進んでくるが、鍔部材11に衝突する。そして鍔部材11を矢印Ｑのように乗り越えた現像剤のみが排出スクリュー９に到達する。また、図14（ｂ）のＨ１は線上が通常の現像剤高さ、Ｈ２は現像剤高さが高くなり現像剤自動排出機能が働く現像剤高さとする。現像剤はＨ１以上Ｈ２以下の高さにあるもののみが排出されるが、鍔部材11が存在するため現実には網掛け部Ｓ２の部分からのみの現像剤を排出することになり、第２現像剤攪拌搬送スクリュー６の回転による移相差の影響を受けない構成となる。したがって、現像剤搬送速度が等速度から１/３速度まで速度差に関係なく、鍔部材11を乗り越えて現像剤排出スクリュー９に到達する現像剤量が一定となり、現像剤排出口８からの現像剤排出量を一定とすることができる。

以上説明したように、本発明では現像容器２や第１現像剤攪拌搬送スクリュー５や第２現像剤攪拌搬送スクリュー６などの装置構成は同一構成とした。そして複数の攪拌搬送速度においても現像剤量を一定に保つことができる。

なお、排出スクリュー９の搬送方向上流部に設けられ、回転軸10ａの周方向に連続して該回転軸10ａの径方向に突出した環状の突起部としては、他の種々の形状が考えられる。例えば、現像剤排出方向上流側の一方が円錐面であっても良い。また、両側が円錐面（そろばんの玉の形状）であっても良い。また、球面形状であったり、回転軸方向に階段形状に徐々に径が大きくなる円柱、或いは円盤状であっても良い。また、円盤の一部に微細な孔が複数空いていても同様に適用可能である。

次に図７〜図９を用いて本発明に係る現像装置の第２実施形態について説明する。図７は、本実施形態の現像装置を示す概略図である。図７〜図９により本実施形態の現像装置１について詳しく説明する。尚、前記第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、排出スクリュー９の搬送方向上流部に設けられ、回転軸10ａの周方向に連続して該回転軸10ａの径方向に突出した環状の突起部として鍔部材21が設けられる。鍔部材21は２成分現像剤を堰き止めるために該返しスクリュー10の回転軸10ａ周囲で現像容器２の壁面に固定される。鍔部材21は現像剤排出口８の口径よりも小さい口径を有して構成される。本実施形態の鍔部材21には側面に脚部が設けられ該脚部が現像容器２の壁面に固定されたものである。現像容器２、現像剤自動排出機能については、前記第１実施形態と同様であるため、説明は省略する。

次に本実施形態の特徴的である複数の攪拌搬送速度に対応する現像剤自動排出機能について説明する。本実施形態の現像装置１のように、現像剤攪拌搬送速度を例えば300ｒｐｍ、150ｒｐｍ、100ｒｐｍといった等速度、１/２速度、１/３速度と複数の搬送速度を持つ場合がある。その場合は、第２現像剤攪拌搬送スクリュー６により搬送されて返しスクリュー10の終端部にまで到達する現像剤量が変動する。

現像剤搬送速度が等速度の場合は低速度の場合と比較して搬送速度が高速度となるため現像剤が持つ慣性力が大きくなり、等速度の方がより多くの現像剤が返しスクリュー10の終端部にまで到達する。

しかし、返しスクリュー10の終端部に到達した現像剤は鍔部材21に衝突し、減速されるため搬送されてきた現像剤の慣性力も低減し速度依存性も大きく減少する。また、鍔部材21は円盤形状をしており、現像容器２に固定されている。このため回転速度に依存されず常時、壁として遮蔽することができる。したがって現像剤搬送速度が等速度から１/３速度まで速度差に関係なく鍔部材21を乗り越えて現像剤排出スクリュー９に到達する現像剤量が一定となり、現像剤排出口８からの現像剤排出量を一定とすることができる。尚、本実施形態の鍔部材21は現像剤量を一定にすることが可能であれば円盤形状に限るものではない。

以上説明したように、本実施形態では現像容器２や第１現像剤攪拌搬送スクリュー５や第２現像剤攪拌搬送スクリュー６などの装置構成は同一構成とすることが出来る。そして複数の異なる現像剤攪拌搬送速度においても排出される現像剤量を一定に保つことができる。

本発明の活用例として、複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に装備される現像装置に適用出来る。

５ …第１現像剤攪拌搬送スクリュー(搬送手段)
６ …第２現像剤攪拌搬送スクリュー(搬送手段)
８ …現像剤排出口(排出口)
９ …排出スクリュー(搬送部)
10ａ …回転軸
11 …鍔部材(突起部)
14 …現像室(第一室)
15 …攪拌室(第二室)

Claims

現像剤を担持する現像剤担持体を回転可能に支持するとともに、前記現像剤担持体に供給するための現像剤を収容する現像容器であって、現像剤を収容する第一室と、前記第一室と隔壁によって区画された第二室と、を備え、前記第一室と前記第二室とを両端部で互いに連絡することで現像剤を循環する循環路が形成された現像容器と、
前記第二室の現像剤の搬送方向下流側の前記循環路外に設けられ、前記現像容器から現像剤を排出するための排出口と、
前記第二室で回転可能に設けられた回転軸と、前記回転軸に設けられ、前記第二室の現像剤を循環方向に搬送するための螺旋状の第１搬送部と、前記第１搬送部の下流側で前記回転軸に設けられ、前記第１搬送部とは逆方向に現像剤を搬送する螺旋状の第２搬送部と、前記第２搬送部の搬送方向上流側で前記回転軸に設けられ、前記第２搬送部とは逆方向に搬送する螺旋状の第３搬送部と、を備えた搬送部材と、
前記第２搬送部と前記第３搬送部との間で前記回転軸に設けられ、前記回転軸の周方向に沿って前記回転軸の径方向に突出し、前記回転軸の周方向に関して無端状に形成された突起部と、を有することを特徴とする現像装置。
前記突起部は、前記回転軸と直交する円板形状の円板部であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。