(57)【要約】【課題】現像剤の排出量を増やさず、キャリアの劣化度を低減できる現像装置を提供する。【解決手段】現像ローラ２４に現像剤を供給する供給スクリュ２６と供給スクリュ２６と平行に配設された撹拌スクリュ２５とに、それぞれ、互いに逆向きに現像剤を搬送し、少なくとも１箇所で搬送方向が逆転するような螺旋羽根２９，３０を設け、仕切り壁２８の、螺旋羽根２９，３０の両端および搬送方向が逆転する位置に対向する部分に、現像剤の通過を許す循環穴３１，３２，３３を形成することで、現像剤が隣接する循環穴３１，３２，３３の間を周回するような循環経路Ｒ１，Ｒ２を複数形成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーおよびキャリアを含む現像剤を補給するための補給口と、
表面に前記キャリアを吸着し、吸着した前記キャリアによって前記トナーを担持して回転する現像ローラと、
前記現像剤を撹拌しながら軸方向に搬送するとともに、前記現像ローラに前記現像剤を供給するための螺旋羽根を備える供給スクリュと、
前記供給スクリュと平行に配設され、前記現像剤を撹拌しながら軸方向に搬送するための螺旋羽根を備える撹拌スクリュと、
前記供給スクリュと前記撹拌スクリュとの間を区分する仕切り壁と、
一定の高さ以上の前記現像剤を流出させる排出口とを有する現像装置において、
前記供給スクリュおよび前記撹拌スクリュの前記螺旋羽根は、互いに逆向きに前記現像剤を搬送し、且つ、少なくとも１箇所で搬送方向が逆転し、
前記仕切り壁は、前記螺旋羽根の両端および搬送方向が逆転する位置に対向する部分に、前記現像剤の通過を許す循環穴が形成され、前記現像剤が隣接する前記循環穴の間を周回する循環経路を複数形成することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記排出口は、前記補給口が設けられた位置から、前記供給スクリュおよび前記撹拌スクリュによる前記現像剤の搬送方向に沿って最も遠い前記循環経路に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記循環穴は、前記供給スクリュおよび前記撹拌スクリュの前記螺旋羽根の搬送方向が逆転する位置から両側に、前記螺旋羽根の１ピッチ以上に対向する開口であることを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記供給スクリュの前記螺旋羽根は、少なくとも一端において、前記現像剤を軸方向内側に向かって搬送し、前記供給口は、前記供給スクリュの前記現像剤を軸方向内側に向かって搬送する端部に設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の現像装置。
【請求項５】
前記供給スクリュは、前記現像ローラから前記現像剤を回収することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の現像装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の現像装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トナーとキャリアとを含む現像剤を用いた２成分現像方式の画像形成装置の現像装置において、トナーとともにキャリアを補給し、現像剤を少しずつ排出することで、キャリアを少しずつ新しいものと交換するトリクル方式の現像装置が公知である。
【０００３】
従来の現像装置では、現像装置内の現像剤の量と、補給および排出される現像剤とのバランスにより、装置内のキャリアの平均滞留時間、つまり、キャリアの劣化度が決まる。キャリアの劣化による画像品質の低下を抑制するためには、現像剤の排出量を多くすればよいが、現像剤の廃棄量が多くなると不経済であり回収ボトルのメンテナンスも煩雑になる。
【０００４】
特許文献１には、装置内の現像剤がある一定量を超えるまでは現像剤の排出を行わず、新しいキャリアが排出されることを防止している。この方法では、キャリアの利用効率は高くなるが、装置内のキャリアの劣化度が高くなり、画像品質の低下を招く。
【０００５】
特許文献２には、現像装置内で現像剤の循環経路を複数設けることで、装置内の現像剤を均質化する発明が記載されているが、キャリアの劣化による画像品質の低下を防止することはできない。
【特許文献１】特開２００７−７８７５７号公報
【特許文献２】特開平９−１２７７９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記問題点に鑑みて、本発明は、現像剤の排出量を増やさず、キャリアの劣化度を低減できる現像装置および画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明による現像装は、トナーおよびキャリアを含む現像剤が補給される補給口と、表面に前記キャリアを吸着し、吸着した前記キャリアによって前記トナーを担持して回転する現像ローラと、前記現像剤を撹拌しながら軸方向に搬送するとともに、前記現像ローラに前記現像剤を供給するための螺旋羽根を備える供給スクリュと、前記供給スクリュと平行に配設され、前記現像剤を撹拌しながら軸方向に搬送するための螺旋羽根を備える撹拌スクリュと、前記供給スクリュと前記撹拌スクリュとの間を区分する仕切り壁と、一定の高さ以上の前記現像剤を流出させる排出口とを有する現像装置において、前記供給スクリュおよび前記撹拌スクリュの前記螺旋羽根は、互いに逆向きに前記現像剤を搬送し、且つ、少なくとも１箇所で搬送方向が逆転し、前記仕切り壁は、前記螺旋羽根の両端および搬送方向が逆転する位置に対向する部分に、前記現像剤の通過を許す循環穴が形成され、前記現像剤が隣接する前記循環穴の間を周回する循環経路を複数形成するものとする。
【０００８】
この構成によれば、現像剤が複数の循環経路をそれぞれ循環しながら、隣接する循環経路の現像剤と部分的に混ざり合うことで、補給口のある循環経路から、隣接する循環経路へと、徐々にキャリアの劣化度が高くなっていく。劣化度の高い循環経路の現像剤を排出口から排出することで、従来に比べて、現像剤の補給量が同じでも、現像剤の排出量に比して排出される現像剤のキャリアの劣化度が高くなり、現像装置内に滞留するキャリアの劣化度の平均値が低くなる。この現像装置を用いて形成した画像は、従来の現像装置を用いて形成した画像と比べて、排出口のある循環経路から現像剤が供給された部分の画像品質はやや劣るものの、上流側の循環経路から現像剤が供給された部分の画像品質は向上するため、画像全体のとしては、キャリアの劣化による画像品質の低下が小さいものになる。
【０００９】
また、本発明による現像装置において、前記排出口は、前記補給口が設けられた位置から、前記供給スクリュおよび前記撹拌スクリュによる前記現像剤の搬送方向に沿って最も遠い前記循環経路に設けられていることが好ましい。
【００１０】
この構成によれば、最も下流側の、最もキャリアの劣化度が高くなる循環経路から現像剤を排出するので、古いキャリアの排出効率が高く、現像装置全体のキャリアの劣化度を効果的に低下させられる。
【００１１】
また、本発明による現像装置において、前記循環穴は、前記供給スクリュおよび前記撹拌スクリュの前記螺旋羽根の搬送方向が逆転する位置から両側に、前記螺旋羽根の１ピッチ以上に対向する開口であってもよい。
【００１２】
この構成によれば、循環穴が十分に大きいので、現像剤が循環穴を通過する際に隣接する循環経路の現像剤と混ざり合い難くなり、下流側の循環経路のキャリア劣化度が高くなり、排出口から排出される新しいキャリアの割合が低減されるので、全体としてキャリアの劣化度が低くなる。
【００１３】
また、本発明による現像装置において、前記供給スクリュの前記螺旋羽根は、少なくとも一端において、前記現像剤を軸方向内側に向かって搬送し、前記供給口は、前記供給スクリュの前記現像剤を軸方向内側に向かって搬送する端部に設けられてもよい。
【００１４】
この構成によれば、現像装置の一端に最上流の循環経路が形成され、他端に最下流の循環経路が形成されるので、補給口から排出口に向かってキャリア劣化度が単調増加し、古いキャリアを効率よく排出できる。また、供給スクリュに現像剤を供給するので、新しい現像剤が現像ローラに供給されるまでの滞留時間が短くなり、形成する画像の品質を高くできる。
【００１５】
また、本発明による現像装置において、前記供給スクリュは、前記現像ローラから前記現像剤を回収してもよい。
【００１６】
この構成によれば、循環経路から現像ローラに供給された現像剤は、循環経路の同じ位置に回収されるので、現像剤が循環経路の一部をバイパスすることがなく、現像剤の劣化度が供給スクリュおよび撹拌スクリュによる搬送方向に従って徐々に変化する。これにより、上流側程キャリアの滞留時間が短くなり、下流側の劣化度の高いキャリアを排出することで、現像装置内のキャリアの劣化度の平均値が低く抑えられる。
【００１７】
また、本発明による画像形成装置は、上記現像装置のいずれかを有するものとする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、互いに逆方向に現像剤を搬送する供給スクリュおよび撹拌スクリュの螺旋羽根を途中で逆転させ、供給スクリュと撹拌スクリュとの間の仕切り壁の両端および螺旋羽根の逆転位置に循環穴を形成し、現像剤が隣接する循環穴の間を周回する循環経路を複数形成したことで、下流側の循環経路ほど現像剤の平均滞留時間が長くなり、排出口から劣化度の高いキャリアを多く含む現像剤を排出できるので、現像装置内の現像剤の平均滞留時間を短くし、キャリアの劣化による画像品質の低下を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施形態の画像形成装置１の構成を示す。
【００２０】
画像形成装置１は、それぞれイエロー、マゼンタ、シアンまたはブラックのマイナスの電荷を有するトナーによって画像を形成する４つの現像ユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋと、転写ベルト３と、各現像ユニット２が形成したトナー画像を静電力で転写ベルト３にそれぞれ転写する１次転写ローラ４と、転写ベルト３に転写されたトナー画像を記録紙Ｓに静電力で転写する２次転写ローラ５と、記録紙Ｓを加熱してトナー画像を定着させる定着装置６と、各現像ユニット２にそれぞれイエロー、マゼンタ、シアンまたはブラックのトナーをキャリアとともに供給する４つのトナーカートリッジ７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋとを有している。
【００２１】
各現像ユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋは、それぞれ、回転するドラム状の感光体８と、感光体８を帯電させる帯電器９と、帯電した感光体８を選択的に露光して静電潜像を形成する露光器１０と、静電潜像にトナーを供給してトナー画像を形成する、本発明に係る現像装置１１と、感光体９の表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置１２と、感光体９の表面のトナーを掻き落とすクリーニングブレード１３とを有している。
【００２２】
転写ベルト３は、回転駆動される駆動ローラ１４と、従動ローラ１５と、張力を与えるテンションローラ１６とに掛け渡されて、駆動ローラ１４によって矢印方向に回動させられる。また、画像形成装置１は、転写ベルト３の表面に残留するトナーを掻き落とすクリーナユニット１７を有している。
【００２３】
記録紙Ｓは、給紙部１８に供給され、供給ローラ１９で１枚ずつ送り出され、搬送ローラ２０で２次転写ローラ５に搬送され、定着装置６を通って排紙ローラ２１によって排紙部２２に排出される。
【００２４】
図２に、現像装置１１の詳細を示す。現像装置１１は、トナーおよびキャリアを含む現像剤Ｐ（例えばトナー比率７％）を収容するハウジング２３と、ハウジング２３内のキャリアをその表面に吸着し、吸着したキャリアの鎖によってトナーを担持して回転し、トナーをハウジング２３から搬出して感光体８に供給する現像ローラ２４と、ハウジング２３内の現像剤Ｐを撹拌しながら軸方向に搬送する攪拌スクリュ２５と、現像剤Ｐを撹拌搬送しながら現像ローラ２４に供給する供給スクリュ２６と、現像ローラ２４に担持された現像剤Ｐ（トナーを担持するキャリア）の厚みを規制して感光体８に供給されるトナーの量を一定にする板状の現像剤規制部材２７と、ハウジング２３内を、撹拌スクリュ２５が占有する空間と、供給スクリュ２６が占有する空間とに区分する仕切り壁２８とを有する。
【００２５】
さらに、図３に、現像装置１１の水平方向の断面を示す。撹拌スクリュ２５および供給スクリュ２６は、それぞれ、現像剤Ｐを撹拌および軸方向に搬送するための螺旋羽根２９，３０を有する。螺旋羽根２９と螺旋羽根３０とは、逆向きの螺旋状に形成され、ともに、中央で旋回方向が逆転している。撹拌スクリュ２５と供給スクリュ２６とは、同じ方向に回転駆動されるが、螺旋羽根２９と螺旋羽根３０とが逆向きに形成されているため、現像剤Ｐを、それぞれの軸方向に、互いに逆向きに搬送する。
【００２６】
仕切り壁２８には、撹拌スクリュ２５および供給スクリュ２６の螺旋羽根２９，３０の両端および搬送方向が逆転する位置に対向する部分に、それぞれ、撹拌スクリュ２５が占有する空間と供給スクリュ２６が占有する空間とを連通させる循環穴３１，３２，３３が形成されている。両端の循環穴３１，３２は、それぞれ、螺旋羽根２９，３０の１ピッチより僅かに大きく開口している。中央の循環穴３３は、螺旋羽根２９，３０の搬送方向が逆転する位置から、撹拌スクリュ２５および供給スクリュ２６の軸方向両側に、それぞれ螺旋羽根２９，３０の１ピッチより僅かに大きく、全体として螺旋羽根２９，３０の２ピッチより大きく開口している。
【００２７】
現像装置１１内では、撹拌スクリュ２５および供給スクリュ２６の回転により、現像剤Ｐが、図中の矢印で示す２つの循環経路Ｒ１，Ｒ２を循環する。現像剤Ｐが中央の循環穴３３を通過する際、２つの循環経路Ｒ１，Ｒ２の間で、互いの現像剤Ｐの約１０％が入れ替わる。言い換えると、約９０％の現像剤は、同じ循環経路Ｒ１，Ｒ２の中を循環し続ける。
【００２８】
また、供給スクリュ２６の上部のハウジング２３には、二点鎖線で示す位置、つまり、供給スクルリュ２６の端部であって、現像剤Ｐを軸方向内側に搬送する位置に、トナーカートリッジ７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋからキャリアを含むトナー（例えばキャリア比率１５％）を供給するための供給口３４が開口している。さらに、ハウジング２３は、供給口３４から遠い側の端部において、撹拌スクリュ２５の軸が貫通する部分が大きく開口し、一定量の高さ以上の現像剤Ｐを排出するための排出口３５を形成している。撹拌スクリュ２５の排出口３５を貫通する部分には、ハウジング２３の内側に向かって現像剤Ｐを搬送する螺旋羽根３６が設けられており、現像剤Ｐの高さが高くなることで、撹拌スクリュ２５の螺旋羽根２９による現像剤Ｐの搬送圧力が、螺旋羽根３６による現像剤Ｐの搬送圧力よりも高くなり、排出口３５から現像剤Ｐが排出されるようになっている。供給口３４からは、感光体８に供給されるトナーよりも多くのトナーおよびキャリアが継続的に供給されるので、排出口３５からは、少しずつ、現像剤Ｐが排出される。
【００２９】
供給口３４から新しい現像剤Ｐが供給される上流の循環経路Ｒ１を循環する現像剤Ｐは、平均滞留時間が短いが、下流の循環経路Ｒ２には上流の循環経路１から現像装置１１内に滞留して既にある程度劣化した現像剤Ｐが供給される。このため、下流の循環経路Ｒ２の現像剤Ｐは、平均滞留時間が上流の循環経路Ｒ１よりも長く、劣化度の高いキャリアを多く含む。よって、排出口３５から排出される現像剤Ｐは、現像装置１１内の現像剤Ｐの平均よりも、劣化度の高いキャリアを多く含む。
【００３０】
ここで、ハウジング内に循環経路が１つしかない従来の現像装置と比較すると、ハウジング内に新たに供給される現像剤の量が同じである場合、本実施形態では、従来よりも劣化度の高いキャリアを多く排出する。これにより、本実施形態では、ハウジング２３内のキャリアの平均滞留時間が、従来よりも短くなる。本実施形態において、下流の循環経路Ｒ２のキャリアの劣化度は、従来よりも僅かに高くなるが、上流の循環経路Ｒ１のキャリアの劣化度が、従来よりも格段に低くなる。これにより、現像装置１１で感光体８上に形成するトナー画像の品質は、上流の循環経路Ｒ１から現像剤Ｐが供給される半分の品質が高く、下流の循環経路Ｒ２から現像剤Ｐが供給される残りの半分の品質がやや劣るものとなるが、全体としては、従来よりもキャリア劣化による品質低下の少ない画像となる。
【００３１】
本実施形態において、中央の循環穴３３を小さくすると、２つの循環経路Ｒ１，Ｒ２の間で現像剤Ｐの交換量が多くなる。すると、現像剤Ｐの滞留時間の差が小さくなるので、中央の循環穴３３はある程度大きくすることが望ましい。特に、それぞれの循環経路Ｒ１，Ｒ２に対して、螺旋羽根２９，３０の１ピッチ分以上開口していれば、現像剤Ｐを撹拌スクリュ２５および供給スクリュ２６から軸直角方向に逃がし、循環経路Ｒ１，Ｒ２に沿って多くを循環させることができる。
【００３２】
また、本実施形態では、補給口３４が供給スクリュ２６の搬送方向上流側に設けられているので、上流側の循環流路Ｒ１において、補給された新しい現像剤Ｐが現像ローラ２４に供給されやすく、長時間滞留して劣化したキャリアによる画像品質への悪影響を低減できる。
【００３３】
続いて、図４に、本発明の第２実施形態の現像装置１１ａを示す。尚、以降の説明において、先に説明した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付して、重複する説明を省略する。
【００３４】
現像装置１１ｂでは、撹拌スクリュ２５および供給スクリュ２６の螺旋羽根２９，３０は、それぞれ、２箇所で搬送方向が反対になるように、螺旋の向きが逆転している。これに応じて、仕切り壁２８には、螺旋羽根２９，３０の逆転位置に対向する２箇所に、循環穴３７，３８が設けられている。これにより、現像装置１１ｂは、ハウジング２３内に３つの循環経路Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３が形成される。これに伴い、排出口３５は、最も下流側の循環経路Ｒ３の供給スクリュ２６の端部に設けられている。
【００３５】
図５に、本実施形態において、印刷（画像形成）の枚数に応じた、各循環経路Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３内のキャリアの平均滞留時間の増加を示す。尚、平均滞留時間は、最も下流側の循環経路Ｒ３内のキャリアの１千枚当たりの滞留時間に対する比で示す。図示するように、補給口３４から、撹拌スクリュ２５および供給スクリュによる現像剤Ｐの搬送方向に沿って、遠くなる程キャリアの滞留時間が長くなる。つまり、排出口３５から遠い上流側の循環経路ほどキャリアの滞留時間が短く、劣化度が低いため、画質の高い画像形成が可能である。
【００３６】
図６に、本実施形態の現像装置１１ａによって現像したベタ画像と、従来の循環経路が１つしかない現像装置によって現像したベタ画像との粒状性の官能評価の印刷枚数に応じた変化を示す。この官能評価では、目視によって、粒状感がなく最も高品質な画像をランク５とし、粒状感が高くなる程低いランクに、最低レベルをランク０として分類した。図示するように、本実施形態の現像装置１１ａでは、上流側の循環経路Ｒ１，Ｒ２のキャリアの劣化度を低くできるため、印刷枚数が２０万枚以上において、画像全体としては、従来の現像装置に比べて粒状感が少なく、品質低下の小さい良好な画像を形成できた。
【００３７】
本発明では、複数の循環経路を形成することで、上流側の循環経路程、現像剤の滞留時間が短くなるようにし、最も下流の劣化度の高いキャリアを含むトナーを排出することで、全体としては、キャリアの劣化の影響の小さい、高画質の現像を可能としている。循環経路をさらに多くすれば、搬送方向に沿ったキャリア劣化度のより大きな勾配を設けることができるが、同時に、下流の循環経路では、現像剤に含まれるキャリアの比率が低くなる。キャリアの比率が低くなりすぎても画像ムラなどの品質低下を招いてしまうので、循環経路の数は、２から４程度が適当である。
【００３８】
また、図７に示す本発明の第３実施形態の現像装置１１ｂのように、供給口３４は、先の実施形態のような供給スクリュ２６の端部に限らず、上流側の循環経路内であればどこでもよい。また、排出経路３５も、撹拌スクリュ２５や供給スクリュ２６の軸端部に設ける必要はなく、図示する現像装置１１ｂのように、ハウジング２３の側壁に開口するように形成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、複写機、プリンタ、ＦＡＸ、および、これらの複合機など、トリクル方式の画像形成装置全般に広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１実施形態の画像形成装置の概略図。
【図２】図１の画像形成装置の現像装置の軸直角断面図。
【図３】図１の画像形成装置の現像装置の軸方向断面図。
【図４】本発明の第２実施形態の現像装置の軸方向断面図。
【図５】図４の現像装置におけるキャリアの滞留時間の変化を示すグラフ。
【図６】図４の現像装置と従来の現像装置との画像品質の変化を示すグラフ。
【図７】本発明の第３実施形態の現像装置の軸方向断面図。
【符号の説明】
【００４１】
１…画像形成装置
１１，１１ａ，１１ｂ…現像装置
２３…ハウジング
２４…現像ローラ
２５…撹拌スクリュ
２６…供給スクリュ
２８…仕切り壁
２９，３０…螺旋羽根
３１，３２、３３，３７，３８…循環穴
３４…供給口
３５…排出口
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３…循環経路
Ｐ…現像剤
【図１】
2010097125.tif 000003
【図２】
2010097125.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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