(57)【要約】【課題】上下に配置された複数の搬送スクリュを有する現像装置において、下側スクリュから上側スクリュへの現像剤の受け渡しを円滑化する。【解決手段】現像のため表面上に現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体の軸線方向に沿って現像剤を搬送する攪拌搬送部材を夫々有する複数の現像剤搬送路と、前記複数の現像剤搬送路の各現像剤搬送方向下流側端部に隣接して他の現像剤搬送路へ現像剤を送る受け渡し部とを備え、前記複数の現像剤搬送路内で現像剤を循環搬送する現像装置において、前記複数の現像剤搬送路が上下に配置された２本の現像剤搬送路であり、下側の現像剤搬送路から上側の現像剤搬送路へ現像剤を送る受け渡し部に、上向きの現像剤移動よりも下向きの現像剤移動に対して抵抗が大きくなる連通路部材を配置する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像のため表面上に現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体の軸線方向に沿って現像剤を搬送する攪拌搬送部材を夫々有する複数の現像剤搬送路と、前記複数の現像剤搬送路の各現像剤搬送方向下流側端部に隣接して他の現像剤搬送路へ現像剤を送る受け渡し部とを備え、前記複数の現像剤搬送路内で現像剤を循環搬送する現像装置において、前記複数の現像剤搬送路が上下に配置された２本の現像剤搬送路であり、下側の現像剤搬送路から上側の現像剤搬送路へ現像剤を送る受け渡し部に、上向きの現像剤移動よりも下向きの現像剤移動に対して抵抗が大きくなる連通路部材を配置したことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記連通路部材が上下移動可能に構成さ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】
前記連通路部材が、断面上側が底辺となり下向きに頂点を有する横断面三角形で、底面が矩形である楔形柱体に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記連通路部材が、横断面がＹ字状に形成された柱体に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
【請求項５】
前記連通路部材が複数個、前記受け渡し部に配置され、それら複数個の連通路部材が連結部材によって数珠繋ぎにされていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の現像装置。
【請求項６】
前記連通路部材が配置された受け渡し部の前でトナー補給を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の現像装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の現像装置を備えたプロセスカートリッジ。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の現像装置を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置、並びにこれを用いた複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置、及びプロセスカートリッジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、トナーと磁性キャリアを含有する二成分現像剤を用いた二成分現像装置では、図９に示すように、現像剤を収容する現像剤収容器１００内に、現像剤担持体の軸線方向に沿って現像剤攪拌搬送部材たる２本のスクリュ１０１、１０２を並行に配置している。そして、２本のスクリュが回転して互いに逆方向に現像剤を攪拌搬送し、両端部に設けられた連結部１０３で一方のスクリュから他方のスクリュへ現像剤の受け渡しを行って現像剤を循環させている。その過程で一旦現像した現像剤を回収し、供給されたトナーと混合攪拌を行っている。この混合攪拌が不十分であると、画像濃度ムラが発生する等の異常画像が発生する。必要な攪拌性は、現像剤容量に対する相対的なトナー消費量で決まるので、現像装置の小型化、高速化を図る場合には、現像剤容量に対するトナーの消費量が増加するため、より攪拌性を向上させる必要がある。
【０００３】
しかしながら、従来の現像装置では、２本のスクリュ間での現像剤の受け渡しが必ずしもスムーズに行われていなかった。なぜなら、各スクリュによる現像剤の搬送力は、スクリュの軸方向に作用するものであり、連結部においてスクリュの軸方向と直交する受け渡し方向には作用しないからである。このため、送り側のスクリュの連結部近傍で現像剤を溜め、加圧して現像剤を受け側のスクリュへ送る必要があった。
【０００４】
また、図９に示す現像装置では、現像剤担持体の軸線方向に沿って２本のスクリュ１０４、１０５を平行に配置し、これらスクリュの下流端の軸上にそれぞれ板状のパドル１０６、１０７を設けている。これらパドルは、軸に直交する方向へ搬送力を有し、隣接する搬送路に受け渡し部１０８、１０９を介して現像剤を送り出すことが可能である。
【０００５】
また、特許文献１では、スクリュ端部のスクリュ径を大きくし、現像剤に受け渡し方向の力を加え、円滑に現像剤を流すことにより、トルクの低下と現像剤のストレスを抑制する現像装置が提案されている。特許文献２では、スクリュ端部のスクリュ角度を規定することで、現像剤に受け渡し方向の力を加え、円滑に現像剤を流すことにより、現像剤を均一に帯電させるようにした現像装置が提案されている。更に、特許文献３では、現像剤を受け渡す受け渡し部に、受け渡し部の中途に開口径が大きく形成された現像剤貯留部を設けた現像装置が提案されている。
【０００６】
しかしながら、図９に示す現像装置のように、例えばスクリュを上下に配置し受け渡し部１０３が長くなる構成では、スクリュから離れた領域にスクリュによる搬送力が及ばず受け渡し部１０３で現像剤が滞留してしまう。この滞留現象は次のように発生する。受け渡し部が非常に短い構成では、下側スクリュが回転することにより、剤が持ち上がり、持ち上がった剤が、受け渡し部（開口部）を通過する上部スクリュの羽根に引き取られる。しかしながら、受け渡し部にスクリュの羽根部の作用が及ばなくなると、一旦持ち上がった剤は、重力により落下する。この落下した剤が、持ち上がる剤と衝突を起こすことで、本来の現像剤の流れをとどめる力が働いて、現像剤の滞留が生じる。特許文献１や特許文献２に提案される現像装置においても、スクリュ形状の改良のみでは、周期的にスクリュがない領域は生じてしまうため、連結部および下方スクリュで、現像剤が滞留してしまう。図１０のようにパドルを設けて現像剤を上方へ搬送するように構成しても、重力落下する現像剤との衝突は避けられない。そうすると、現像剤の滞留によって、現像ローラから現像領域を通過した現像剤が落下した回収搬送路（下側スクリュがある経路）の現像剤量が増える。その結果、回収搬送路の剤面が上昇し、現像ローラから落下した現像剤が現像ローラに再度吸着し易くなり、濃度低下した現像剤が再度現像領域に到達する可能性が高くなって、異常画像を引き起こすことにもなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、上下に配置された複数の搬送スクリュを有する現像装置において、下側スクリュから上側スクリュへの現像剤の受け渡しを円滑化することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題は、現像のため表面上に現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体の軸線方向に沿って現像剤を搬送する攪拌搬送部材を夫々有する複数の現像剤搬送路と、前記複数の現像剤搬送路の各現像剤搬送方向下流側端部に隣接して他の現像剤搬送路へ現像剤を送る受け渡し部とを備え、前記複数の現像剤搬送路内で現像剤を循環搬送する現像装置において、前記複数の現像剤搬送路が上下に配置された２本の現像剤搬送路であり、下側の現像剤搬送路から上側の現像剤搬送路へ現像剤を送る受け渡し部に、上向きの現像剤移動よりも下向きの現像剤移動に対して抵抗が大きくなる連通路部材を配置することによって、解決される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、下側の現像剤搬送路から上側の現像剤搬送路へ現像剤を送る受け渡し部において、現像剤が滞留せず、潤滑に移動する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係るプリンタの構成を示す概略図である。
【図２】本実施形態に係るプロセスカートリッジの構成を示す概略図である。
【図３】図１のプリンタにおける現像装置の構成を示す概略図である。
【図４】現像剤の受け渡し部を横から見た模式図である。
【図５】連通路部材を上下移動可能にするための構成を説明する図であり、図５ａは上側の供給スクリュの方から見た平面図、図５ｂは図４と直交する方向での概念側面図である。
【図６】上向き受け渡し部での、現像剤の流れを説明する概念断面図であり、ａからｄに時間経過している。
【図７】別形状の連通路部材の斜視図である。
【図８】短い連通路部材を数珠繋ぎにする構成を説明する図である。
【図９】従来の現像装置における現像剤搬送路端部の構成を説明する部分図である。
【図１０】従来の現像装置における現像剤搬送路端部の別構成を説明する部分図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態として、画像形成装置であるタンデム方式プリンタについて説明する。図１は、本プリンタの概略構成を説明する図である。本プリンタは、シアン、イエロー、マゼンタ、ブラックのトナー像を形成する４つの作像ユニット１０Ｃ、１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｋを備えている。なお、Ｃ、Ｙ、Ｍ、Ｋは夫々シアン、イエロー、マゼンタ、ブラックの各色を示すが、色の点を除くと構成的には同じであるので、以下では適宜省略する。
【００１２】
これら作像ユニット１０Ｃ、１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｋは、それぞれ各色のトナー像を担持する像担持体である感光体１Ｃ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｋを備えている。図示の感光体１はドラム状であるが、ベルト状であってもよい。各感光体１の周囲には、各感光体１表面を一様に帯電する帯電装置２、各感光体１表面に形成される静電潜像を現像する現像装置３、トナー像転写後の各感光体１表面をクリーニングする感光体用のクリーニング装置４等を備えている。
【００１３】
また、作像ユニット１０は、各感光体１の一様帯電された表面に、画像情報に応じたレーザ光を照射して静電潜像を形成する露光装置５を備えている。作像ユニット１０の下方には、下流側張架ローラ６及び上流側張架ローラ７に掛け回されて記録紙Ｐを表面に担持して周回する転写搬送ベルト８が備えられている。転写搬送ベルト８を挟んで各作像ユニット１０の感光体１と対向する位置には、転写バイアスローラ９が備えられている。下流側張架ローラ６よりも記録紙搬送方向下流側には、転写搬送ベルト８から分離した記録紙Ｐ上の未定着トナーを定着する定着装置１１が備えられている。
【００１４】
また、本プリンタの筐体上面には、定着装置１１を通過しトナー像が定着した記録紙Ｐを積載するための排紙トレイ１２が形成されている。転写搬送ベルト８の下方には、記録紙Ｐを収容する複数の給紙カセット１３、１４、１５が備えられている。給紙カセット１３、１４、１５と転写搬送ベルト８との間には、転写搬送ベルト８と感光体１とが対向する転写領域に向けて各給紙カセット１３、１４、１５から記録紙Ｐを供給する給紙搬送機構が備えられている。そして、給紙搬送機構の用紙搬送方向最下流側には、搬送されてきた記録紙Ｐを作像ユニット１０による作像タイミングに合わせて供給するレジストローラ１７が備えられている。
【００１５】
なお、作像ユニット１０は、図２に示すように、感光体１と帯電装置２、現像装置３、クリーニング装置４とが一体になってプリンタ本体に対し着脱可能に構成されたプロセスカートリッジとするとよい。これにより、メンテナンス性に優れた構成とすることができる。なお、本プリンタは、オフィス等における占有面積が小さくなるよう、転写搬送ベルト８が斜めに配設され、記録紙Ｐの搬送方向が傾けられている。これにより、本プリンタは、図１中の左右方向における筐体幅がＡ３サイズの記録紙長手方向の長さよりも僅かに長い程度の大きさに抑えられている。すなわち、本プリンタは、内部に記録紙Ｐを収容するために最低限必要な大きさにすることで大幅に小型化されている。
【００１６】
次に本プリンタの動作について説明する。不図示の操作パネル若しくは外部ＰＣの操作によって画像形成スタートが指示されると、各作像ユニット１０で各色トナー像が形成される。各作像ユニット１０では、感光体１が、不図示のメインモータにより回転駆動され、帯電装置２によって一様帯電された後、露光装置５より、画像を色分解した色毎の画像情報に応じて書込み光Ｌが照射され、静電潜像が形成される。感光体１上に形成された静電潜像は、現像装置３により現像され、各感光体１の表面上に各色トナー像が形成される。
【００１７】
一方、給紙カセット１３、１４、１５のうち選択された給紙カセットから給紙搬送機構により給紙搬送された記録紙Ｐは、レジストローラ１７によって作像ユニット１０による作像タイミングに合わせて、転写搬送ベルト８の表面上に供給される。そして、転写搬送ベルト８に担持された記録紙Ｐは転写搬送ベルト８の表面移動によって各色の転写領域に搬送される。
【００１８】
各感光体１上に形成されたトナー像は、感光体１と転写搬送ベルト８との対向部となる転写領域で転写バイアスローラ９によって転写搬送ベルト８上に担持された記録紙Ｐに順次転写される。このようにしてシアン、イエロー、マゼンタ、ブラックの順で各感光体上に形成されたトナー像が転写され、重ね合わせカラートナー像が記録紙Ｐ上に形成される。トナー像を転写された記録紙Ｐは、転写搬送ベルト８から分離され、定着装置１１に搬送され、トナー像が定着されて機外の排紙トレイ１２に排出される。一方、記録紙Ｐ上にトナー像を転写した後の感光体１は、クリーニング装置４によって転写残トナーの除去がなされ、必要に応じて不図示の除電ランプで除電された後、再度、帯電装置２で一様に帯電される動作を繰り返す。
【００１９】
次に、本発明の特徴構成を備える現像装置３について詳しく説明する。図３は、現像装置の概略構成を示す図である。現像装置３は、現像容器３２内に磁性キャリアと磁性又は非磁性のトナーとを含む二成分現像剤である現像剤３１を収容している。現像容器３２は、図３中時計回り方向に回転駆動する感光体１に対向する位置に開口部を有し、該開口部から現像剤担持体としての現像ローラ３３の一部を露出させている。現像ローラ３３は、感光体１の表面に形成された静電潜像にトナーを供給して現像を行う現像領域まで現像剤３１を担持して、図３中反時計回り方向に表面移動する現像剤担持体としての現像スリーブを備える。現像スリーブの内部には、現像装置３に対して固定された複数の磁極を有するマグネットローラを備えている。更に、現像容器３２の開口部には、現像ローラ３３（現像スリーブ）上に担持された現像剤３１の層厚規制する剤規制部材３４が設けられている。
【００２０】
現像容器３２の内部では、容器壁と仕切板３５によって、現像剤搬送路として供給搬送路３６と回収搬送路３７とが上下に形成されている。上方に配置される供給搬送路３６には、図中時計回り方向に回転し、現像ローラ３３の軸線方向に沿って紙面手前側に現像剤３１を搬送し、現像ローラ３３に現像剤３１を供給する攪拌搬送部材たる供給スクリュ３８が配されている。下方に配置される回収搬送路３７には、現像領域通過後の現像ローラ３３上から回収された現像剤３１を供給スクリュ３８による搬送方向とは逆方向、即ち、紙面奥側へ搬送する回収スクリュ３９が配されている。
【００２１】
仕切板３５は、現像ローラ３３側の端部まで供給スクリュ３８を囲むように樋状に形作られ、供給スクリュ３８の回転によって仕切板３５に沿って供給搬送路３６内の現像剤３１が現像ローラ３３へ供給される。仕切板３５の現像ローラ側端部は、現像ローラ３３の軸線方向にまっすぐ延在し、現像幅に亘って現像ローラ３３へ現像剤３１が供給可能となっている。なお、仕切板３５の軸方向両端部には、従来構成と同じように、供給搬送路３６と回収搬送路３７との間で現像剤の受け渡しを行うための受け渡し部が設けられている。即ち、各現像剤搬送路の現像剤搬送方向下流側端部に隣接して受け渡し部がある。このような構成によって、上下２本の現像剤搬送路において現像剤を循環搬送するのである。
【００２２】
特に回収スクリュから供給スクリュへの受け渡し部（上向き受け渡し部）には、現像剤受け渡し方向と平行に、即ち、上下方向に変位可能な連通路部材が設けられている。その具体的な構成について、以下に説明する。図４は、回収スクリュ３９から供給スクリュ３８への受け渡し部を感光体や現像ローラの側から見た図である。回収スクリュ３９で受け渡し部の下方まで搬送された現像剤は、回収スクリュ３９の端部に設けられたパドル４１によって上方に持ち上げられ、受け渡し部を通って供給スクリュ３８に送られる。受け渡し部には、連通路部材４３が設けられている。連通路部材４３を上下移動可能にするための構成を図５に示す。連通路部材４３は、その上面に取り付けられた棒状の支持部材４５の端部が受け渡し部における容器壁或いは側壁に形成された垂直溝部４７に嵌め込まれていて、現像剤の動きにしたがって上下に移動する。図５ａは上側の供給スクリュの方から見た平面図であり、図５ｂは図４と直交する方向での側面図である。図４と図５ａ、ｂから連通路部材４３は、断面上側が底辺となり下向きに頂点を有する横断面三角形で、底面が矩形である楔形柱体に形成されていることが分かる。即ち、連通路部材は、上向きの現像剤移動よりも下向きの現像剤移動に対して抵抗が大きくなるような形状を有している。また、この受け渡し部の近傍にトナー濃度センサ４９が配置されている。トナーのセンシングは、トナー濃度によって現像剤の透磁率が変わることを利用しており、現像剤の集まるところで計測すると安定して測ることができる。回収搬送路の上流側で供給されたトナーは、回収スクリュ３９で搬送される間に現像剤に混じり合って均等に分布しながら、供給搬送路への受け渡し部の近傍に進む。もしこの受け渡し部近傍で現像剤が詰まっていると、回収スクリュが現像剤に埋もれたりして、スクリュの現像剤に対する分散能力が低減し、部分的にトナー濃度の高い現像剤が滞留部に押し込まれて、濃度検知がばらつく虞がある。本構成では、この受け渡しで現像剤の滞留が生じず、現像ローラへのトナー供給をなされていないので、ここでトナー濃度を測定することが最も合理的である。
【００２３】
図６は、供給搬送路への受け渡し部（上向き受け渡し部）での、現像剤の流れを説明する概念断面図である。この図において、上下のスクリュは時計回りに回転するとする。図６ａにおいて、下側の回収スクリュ３９は、時計回りで回転するパドル４１で現像剤を図の左側から持ち上げる。受け渡し部において下から上へ現像剤の流れが生じるため、連通路部材４３は上方に移動して、現像剤の持ち上げを邪魔しない。図６ｂでは、回収スクリュ３９のパドルによって持ち上げられ現像剤が上側の供給スクリュ３８内に到達する。現像剤を受け取った供給スクリュ３８は、その羽根によって軸方向に現像剤を搬送する。また、この状態において、連通路部材４３は、その平坦な底面で現像剤の落下を妨げている。図６ｃ、ｄにおいて、回収スクリュ３９のパドル４１による現像剤の持ち上げが行われないと、受け取り部から供給スクリュにかけての領域にある現像剤は自然落下しようとする。その際、連通路部材４３が下がりながら、その平坦な底面で現像剤の動きを阻害するので、自然落下する現像剤の量が抑制される。また、供給スクリュ３８の時計回りの回転によって現像剤は図の右側から落ちようとし、この落下する現像剤が回収スクリュから持ち上げられる現像剤との衝突を回避し、連通路部材４３の存在によって、持ち上がる現像剤と落下する現像剤との間に流れができる。
【００２４】
図７に、連通路部材の別構成を示す。この連通路部材４３’は、横断面がＹ字状に形成された柱体であり、その上面に取り付けられた支持部材（図示せず）が容器壁等の垂直溝部に嵌め込まれることで保持されている。連通路部材４３’も、受け渡し部での現像剤の動きにしたがって上下に変位するものであり、また図５ａの連通路部材４３のように、受け渡し部での支持部材の長さにほぼ相当する長さを有し得るものである。
【００２５】
一方、図５の連通路部材４３や図７の連通路部材４３’は、その長さが比較的短く、そのような短めの連通路部材を複数個、受け渡し部に配置した構成とすることも考えられる。図８ａは、そのような短めの連通路部材４３”を軸方向に複数配して数珠繋ぎにした例を、図５ａと同じように上面で見た様子として、示す。このような構成は、各連通路部材が位置変動し易く、受け渡し部の開口面積が広く軸方向に対しても現像剤の粗密が生じ易い場合に有効である。連通路部材４３”の連結は図８ｂに示すように、連結部材である弾性部材５０によってなされる。
【００２６】
なお、図５の連通路部材４３や図７の連通路部材４３’のように、連通路部材は、下から上への現像剤の動きをできるだけ妨げず、一方で現像剤の自然落下を妨げることができるような形状であることが必要である。
【符号の説明】
【００２７】
３８  供給スクリュ
３９  回収スクリュ
４１  パドル
４３  連通路部材
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２８】
【特許文献１】特開平１１−２４４０４号公報
【特許文献２】特開２００３−１０７８５９号公報
【特許文献３】特開２００８−１４５９６８号公報
【特許文献４】特開２０１１−１８６２４３号公報
【図１】
2015094805.tif 000003
【図２】
2015094805.tif 000004
【図３】
2015094805.tif 000005
【図４】
2015094805.tif 000006
【図５】
2015094805.tif 000007
【図６】
2015094805.tif 000008
【図７】
2015094805.tif 000009
【図８】
2015094805.tif 000010
【図９】
2015094805.tif 000011
【図１０】
2015094805.tif 000012