(57)【要約】【課題】螺旋状スクリューを用いた現像装置において、現像ローラへ供給される現像剤トナー濃度の上記スクリュー軸方向における差を軽減し、高品質な画像が得られる現像装置を提供する。【解決手段】現像ローラから螺旋状スクリューに現像剤が戻される経路上において、トナーを供給した後、一対の螺旋状スクリューの両者に分配して供給する分配機構を設置する。【選択図】　　　図１
2004012743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を形成して一方向に回転する像担持体に現像ローラを近接させ、可視画像を形成する像可視化剤を供給する現像装置であって、前記像可視化剤を付着させた運搬剤を、前記現像ローラにおける像担持体との近接部に運搬する運搬機構と、前記運搬剤に像可視化剤を供給する供給機構と、一対の螺旋状スクリュー部材により前記運搬剤をスクリューの回転軸方向に周回搬送しながら、像可視化剤と運搬剤の攪拌を行う周回搬送機構とを有する現像装置において、
像可視化剤を運搬剤に混合した後、前記周回搬送機構の螺旋状スクリュー部材の両者に分配して供給する分配機構を設置したことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の現像装置であって、像可視化剤の運搬剤への混合が、現像ローラにおける像担持体との近接部に運搬された後の運搬剤を利用することを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の現像装置であって、現像ローラ部において前記像担持体との近接部に供給する運搬剤の量を所定量に規制する規制し、余剰運搬剤を前記周回搬送機構に戻す構成の現像装置において、像可視化剤の運搬剤への混合が、前記規制機構において余剰トナーった運搬剤を利用することを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１、２または３に記載の現像装置において、前記運搬機構に隣接する螺旋状スクリュー部材の回転方向が、前記運搬剤を螺旋状スクリュー部材の底部側を通って、運搬機構に導く方向であることを特徴とする現像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
電子写真方式のプリンタ、複写機等の画像記録装置に関するものであり、特に磁性現像剤を用いる現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２を用いて、従来の技術を説明する。尚、図２は従来技術における現像装置全体の概略図である。
電子写真方式のプリンタ、複写機等の画像記録装置では、一方向に回転する感光体と呼ばれる像担持体上１０１において、画像形成部を所定電位ＶＲ、非画像部を所定電位Ｖ０にして形成した静電潜像に、現像装置１０４からトナーと呼ばれる像可視化剤を供給して、前記潜像を可視像とし、この可視像を記録紙上に印刷する。従来、この電子写真方式に適用される現像装置１０４としては、前記像可視化剤であるトナーをキャリアと呼ばれる磁性粉体である運搬剤に付着させた二成分現像剤４を用いた現像装置１０４が多用されている。
【０００３】
通常この種の現像装置１０４では、前記印刷動作によって、現像剤４中のトナー５のみが消費されるため、現像装置１０４内にある現像剤４中のトナー５の重量比が減少する。このためトナー貯留供給機構９から現像装置１０４の内部にトナー５が供給され、このトナー５を現像剤４と混合攪拌する混合攪拌部材が現像剤の収容部１０２に設置されている。前記混合攪拌部材として、一対の螺旋状スクリュー部材７、８を平行に配置したものがある。このスクリュー部材７、８の螺旋方向はスクリューの回転軸方向に対してお互いに反対になるように配置され、それぞれのスクリューが回転することにより、一方のスクリューは、前記現像剤を回転軸方向の奥から手前に運搬した後、他方のスクリューに受け渡す。他方のスクリューは前記現像剤を回転軸方向の手前から奥に運搬した後、前記もう一方のスクリューに受け渡す。これらの動作によって、前記現像剤はスクリューの回転軸方向に周回し、攪拌搬送され、スクリューの軸方向にある現像剤４のトナー重量比が均一トナーる。また現像剤４中のトナー５はこの攪拌搬送により、前記現像剤４中のキャリアと摩擦しあい、所定の値に帯電する。
【０００４】
前記現像剤４は、前記現像剤収容部１０２から現像剤４を搬送する搬送部材６を経由して、現像ローラ１、２と呼ばれる現像体に導かれる。ここで現像剤は現像ローラ１、２の回転によって保持搬送され、前記現像ローラの一部に設けたドクターブレ−ド３と呼ばれる仕切り板を通過する。
【０００５】
次に、前記ドクターブレ−ド３によって所定量に規制された現像剤４は、現像ローラ１、２の回転により前記感光体と接触する位置に搬送される。この時、現像ローラには、感光体上の画像形成部にトナーのみを導くバイアス電位（以下、現像バイアスと記述）ＶＢが印加されており、感光体上の画像形成部に可視画像が形成される。さらに、可視画像形成により消費されたトナーを補給するため、前記現像剤は、現像ローラ１、２より前記現像剤収容部１０２に戻され、新たなトナー供給を受けた後、再び現像ローラ１、２へ搬送され、可視画像形成を行う。
【０００６】
前記一対の螺旋状スクリュー７、８による現像剤とトナーの混合攪拌動作に対して、更に詳述すると、螺旋状スクリューのような部材で現像剤を攪拌する場合、現像剤はスクリューの螺旋構造物に沿うように移動するため、現像剤の層が大きく乱されることがない。このため現像剤層にトナーが混ざりこむための空間が出来ない。そこでトナーが十分に現像剤層に混ざりこむための機会を与えるため、攪拌経路を長くとる必要がある。このため、現像ローラでの画像形成動作により消費されたトナー５の供給は、搬送部材６より離れた、螺旋状スクリュー８側で行われる。螺旋状スクリュー８側で新たなトナーを供給された現像剤は、螺旋状スクリュー８を軸方向に搬送され、十分な攪拌が行われた後、螺旋状スクリュー８の端部において螺旋状スクリュー７に受け渡される。
【０００７】
上記従来技術を使用した現像装置としては、例えば、特開平７−１６０１２３号公報や、特開２０００−２３１２６３号公報等に記載されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記現像装置においては、螺旋状スクリュー７にある現像剤４は、スクリューの回転によりその軸方向に搬送される間に、搬送部材６によって現像ローラ１、２に導かれ、トナー消費された後、再び戻り経路１２を経て、螺旋状スクリュー７に戻される。このため螺旋状スクリュー７における現像剤４は、スクリューの軸方向に搬送される間にトナー濃度が減少し、これによって螺旋状スクリュー７の上流のトナー濃度は高く、下流側はトナー濃度が低くなる状況が発生する。この螺旋状スクリュー７における上流側と下流側のトナー濃度の差は、現像ローラ１、２でのトナー消費量が多い場合、１ｗｔ％を超える差トナーってしまう。この螺旋状スクリュー７でのトナー濃度差は、現像ローラ１、２上にも影響を与え、現像ローラ１、２上で消費されるべきトナーが不足し、螺旋状スクリュー７の軸方向に対する画像品質が大きく異なってしまう問題があった。
【０００９】
本発明の目的は、上記構成の現像装置において、現像ローラへ供給される現像剤トナー濃度の上記スクリュー軸方向における差を軽減し、高品質な画像が得られる現像装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、現像ローラから螺旋状スクリューに現像剤が戻される経路上において、トナーを供給した後、一対の螺旋状スクリューの両者に分配して供給する分配機構を設置することによって達成される。
【００１１】
これに加え、分配機構によって分配された現像剤のうち、搬送部材側の螺旋状スクリューに分配された現像剤に、ドクターブレ−ドで余剰トナーった現像剤を混合すること、更に、搬送部材側の螺旋状スクリュー部材の回転方向が、前記運搬剤を螺旋状スクリュー部材の底部側を通って、運搬機構に導く方向とすることにより、より上記の課題達成を確実に行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明における実施形態を、図１を用いて説明する。但し、図１は本発明の現像装置全体の構成を示すものである。
【００１３】
本実施形態は２本の現像ローラ１および２が感光体１０１と呼ばれる像担持体に対向して設置された現像装置１０４に関するものである。前記２本の現像ローラのうち、現像ローラ２は図２中の矢印Ａで示した感光体１０１の回転に対して順回転し、感光体１０１の回転方向の下流に配置される。また現像ローラ１は、前記感光体１０１の回転に対して逆回転し、感光体１０１の回転方向の上流に配置される。尚、本実施形態では２本の現像ローラを持つ現像装置により説明するが、これは例えば、現像ローラ１より感光体１０１の回転方向の上流側に複数本の現像ローラを有する構成、或いは現像ローラ２より感光体１０１の回転方向の下流側に複数本の現像ローラを有する構成、或いは順逆回転の現像ローラを組み合わせない構成、単一本の現像ローラであっても構わない。更に、本実施形態では、像担持体としてドラム状の感光体を用いているが、これは例えば、特定の起動上を周回する感光体ベルトのような構成であっても良い。
【００１４】
また前記現像装置１０４においては、現像ローラ１および現像ローラ２の間にドクターブレ−ド３と呼ばれる仕切り板が配置されている。
【００１５】
図１に示した本実施形態においては、現像剤４と呼ばれる像可視化剤は、キャリアと呼ばれる磁性粉体とトナーと呼ばれる前記感光体１０１上に可視像を形成する粉体とで構成され、全重量の２〜８％の重量比でトナーが混合されている。本実施形態では、前記現像剤４は、図示しない印刷装置の印刷動作によって、現像剤４中のトナーのみが消費されるため、現像装置１０４内にある現像剤中のトナーの重量比が減少する。
【００１６】
このため、本実施形態の現像装置１０４では、トナー貯留供給機構９から現像装置１０４の内部に供給されたトナー５を現像剤４と混合攪拌する混合攪拌部材７および８が設置されている。前記混合攪拌部材７および８は螺旋状のスクリュートナーっており、図中の矢印ＣおよびＤの方向に回転することによって、このスクリュー部材７、８の螺旋方向はスクリューの回転軸方向に対してお互いに反対になるように配置され、それぞれのスクリューが回転することにより、一方のスクリューは、前記現像剤を回転軸方向の奥から手前に運搬した後、他方のスクリューに受け渡す。他方のスクリューは前記現像剤を回転軸方向の手前から奥に運搬した後、前記もう一方のスクリューに受け渡す。これらの動作によって、前記現像剤はスクリューの回転軸方向に周回し、攪拌搬送される。
【００１７】
本実施形態では、前記螺旋状スクリュー７、８による混合攪拌動作の前段において、トナー５と現像剤４の混合動作が行われる。詳述すれば、現像ローラから螺旋状スクリューに現像剤が戻される戻り経路１２上において、前記スクリュー軸方向の全面に均等な量のトナーが供給されるようにトナー貯留供給機構９が配置されており、トナー混合部Ｇに現像ローラ１の現像剤４を的確に導くための、経路部材５１が配置されている。本実施形態において、螺旋状スクリュー７、８の回転数は１５０ｒｐｍ程度に設定されており、現像ローラ１、２の回転数は、螺旋状スクリュー７、８の３倍程度に設定されている。このため、経路部材５１を経て、トナー混合部Ｇに導かれる現像剤４の流速は、螺旋状スクリュー７、８の中を流れる現像剤４の流速より速く、現像剤４がトナー混合部Ｇにおいてトナー５に衝突する際に、現像剤４が散らばり、トナー５が現像剤４の層の中に潜り込める空間ができやすい。このため、螺旋状スクリュー７、８の場合より速やかに現像剤４とトナー５の混合が達成される。トナー混合部Ｇにおいて新たに供給されたトナー５と混合された現像剤４は、次に戻り経路１２上の分配機構５０によって、螺旋状スクリュー７側へ向かう流れと、螺旋状スクリュー８側に向かう流れに分流される。
【００１８】
本実施形態では、螺旋状スクリュー７に向かう流れが９割、螺旋状スクリュー８に向かう流れが１割トナーるように設定されている。
【００１９】
螺旋状スクリュー７側に分流された現像剤４Ｂは、戻り経路１２の端部で、ドクターブレ−ド３で余剰トナーった現像剤４Ｃと合流する。本実施形態では、この合流の際に、前記ドクターブレ−ド３の余剰現像剤４Ｃが、戻り経路１２を沿って流れる現像剤４Ｂに的確に突き当たるように、余剰現像剤４Ｃの戻り経路１１が配置される。これによって、現像剤の混合部Ｈにおいて、現像剤４Ｂと現像剤４Ｃが衝突する際に、それぞれの現像剤４Ｂ、４Ｃが散らばり、より現像剤の混合が促進される。
【００２０】
本実施形態では、戻り経路１２の端部に現像剤４Ｂ、４Ｃの合流点を設けたが、この合流は、例えば、螺旋状スクリュー７上において行われても構わず、この場合、戻り経路１１はなくても良い。
【００２１】
また本実施形態の場合、螺旋状スクリュー７の回転方向は、図１中の矢印Ｃのように反時計方向であるが、これが時計方向の場合の方が、螺旋状スクリュー７中に元からある現像剤と、前記現像剤４Ｂ、４Ｃとの混合が促進される。これは、反時計方向の回転の場合、前記現像剤４Ｂ、４Ｃは螺旋状スクリュー７に元からある現像剤の表層を滑って搬送部材６側に導かれるため、螺旋状スクリュー７に元からある現像剤との混合が起こりがたい。これに対して、時計方向の回転の場合、前記現像剤４Ｂ、４Ｃは螺旋状スクリュー７中の現像剤に潜り込み、スクリューと現像機１０４の底部側を通って、搬送部材６側に導かれるため、螺旋状スクリュー７に元からある現像剤との混合が起こりやすいことによる。
【００２２】
一方、螺旋状スクリュー８側に分流された現像剤４ａは、螺旋状スクリュー８を軸方向に搬送され、更に十分な攪拌が行われた後、螺旋状スクリュー８の端部において螺旋状スクリュー７に受け渡される。
【００２３】
この際、螺旋状スクリュー７に受け渡された現像剤４ａは、スクリューの回転によりその軸方向に搬送される間に、搬送部材６によって現像ローラ１、２に導かれ、トナー消費された後、再び戻り経路１２を経て、螺旋状スクリュー７、８に戻されるため、螺旋状スクリュー７における現像剤４ａは、スクリューの軸方向に搬送される間にトナー濃度が減少し、これによって螺旋状スクリュー７の上流のトナー濃度は高く、下流側はトナー濃度が低くなる。しかし本実施形態では、前記分配機構５０を経てスクリュー７側に直接戻される現像剤４Ｂにより、トナー濃度のスクリュー軸方向への低下が抑制される。
【００２４】
この効果を図３、図４を用いて、更に詳細に説明する。但し、図３は従来の技術に対する螺旋状スクリュー７部の現像剤トナー濃度の回転軸方向における分布、図４は本実施形態に対する螺旋状スクリュー７部の現像剤トナー濃度の回転軸方向における分布を示す。また図３、４は、螺旋状スクリューの回転軸方向全面にかけて、トナー消費が連続して行われ、これに対してそれぞれのトナー補給位置においてトナー消費量と同量のトナー供給が前記回転軸方向の全面に連続して行われた場合の結果である。
【００２５】
図３に示した従来技術の場合、回転軸方向の上流側から下流側にかけてトナー濃度は３．７ｗｔ％から３．３ｗｔ％に減少し、その差は０．４ｗｔ％トナーる。これに対して、図４に示した本実施形態の場合、回転軸方向の上流側から下流側にかけてトナー濃度に僅かな減少は見られるが、ほぼ３．５ｗｔ％で均一トナーる。
【００２６】
即ち従来技術の場合、トナー供給を受け、所定のトナー濃度トナーった現像剤４が、螺旋状スクリュー７の上流からのみ供給されるため、螺旋状スクリュー７を回転軸方向に搬送される間に、トナー消費を受けた現像剤のトナー濃度が減少する。これに対して本実施形態では、所定のトナー濃度トナーった現像剤４が、螺旋状スクリュー７の上流からだけでなく、螺旋状スクリュー７の軸方向全域に直接供給されるため、前記図３で示したような前記回転軸方向におけるトナー濃度差が発生しない。
【００２７】
またトナー消費は全面が均等に消費されるばかりではなく、例えば、軸方向の一部にのみ集中的にトナー消費が行われる場合がある。この場合、前記現像４Ｂのような螺旋状スクリュー７の軸方向全域にトナーが直接供給されると、前記軸方向においてトナー消費を受けない部分のトナー濃度が増加し、軸方向に対してトナー濃度の均一性が保てなくなる。しかし本実施形態の場合、螺旋状スクリュー７、８による前記軸方向への現像剤の周回搬送動作により、軸方向のトナー濃度が均一に保たれる。
【００２８】
尚、本実施形態では、螺旋状スクリュー７に向かう流れが９割、螺旋状スクリュー８に向かう流れが１割トナーるように設定されている。これは、前記した本実施形態の螺旋状スクリュー７、８と現像ローラ１、２の回転数の比率に関係した適性の分流比率である。従って、螺旋状スクリュー７、８と現像ローラ１、２の回転数の比率によっては、例えば螺旋状スクリュー７に向かう流れが１割、螺旋状スクリュー８に向かう流れが９割トナーるように設定しても構わない。
【００２９】
以上のようにして本実施形態では、トナー消費の状況によらず、前記回転軸方向のトナー濃度が所定量に調整される。また現像剤４中のトナーはこのような混合攪拌動作によって、前記現像剤４中のキャリアなどと摩擦しあい、−５〜−４０μＣ／Ｇ程度に帯電し、更に搬送部材６が矢印Ｂの方向に回転することによって、搬送部材６の周囲を搬送され、現像ローラ２の近傍にあるドクターブレ−ド３まで搬送される。ここで現像剤４は、現像ローラ２に対するドクターブレ−ド３の規制ギャップを通過することによって所定量に規制され、現像ローラ２と感光体１０１近接位置に導かれる。
【００３０】
このときドクターブレ−ド３での通過量規制によって余剰トナーった現像剤は、現像ローラ１へ導かれ、現像ローラ１に対するドクターブレ−ド３の規制ギャップを通過することによって所定量に規制され、現像ローラ１と感光体１０１近接位置に導かれる。現像ローラ１および現像ローラ２における前記感光体１０１との近接部では、感光体１０１の表面のうち画像形成部と非画像形成部が、図示しない帯電、露光の工程により現像部に到達する以前に、所定の電位に調整され、現像ローラ１、２に図示しない電源によって、現像ローラ１、２上の現像剤からトナーのみを感光体１０１の画像形成部分に供給する現像バイアスが印加されている。
【００３１】
これにより感光体１０１上の画像形成部にトナーによる可視画像が形成される。その後、感光体１０１上の可視画像は図示しない転写工程により用紙に印刷された後、図示しない定着工程により用紙上に固着される。
【００３２】
本実施形態の場合、前記感光体１０１に負帯電のＯＰＣを用い、感光体１０１の表面のうち画像形成部と非画像形成部の電位を−１００Ｖおよび−７００Ｖ、現像ローラ１および２のバイアス電位を同一の−４００Ｖとして、印刷を行った。またこのとき、感光体１０１の周速度を１００Ｃｍ／ｓ、感光体周速度に対する現像ローラ１および２の周速比をそれぞれ１．３、現像剤中のトナー重量割合を３．５ｗｔ％とした条件において、上記構成の現像装置により、現像ローラへ供給される現像剤トナー濃度の上記スクリュー軸方向における差が軽減され、軸方向に均一で高品質な画像を得ることができた。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、螺旋状スクリューを用いた現像装置において、現像ローラへ供給される現像剤トナー濃度の前記スクリュー回転軸方向における差を軽減し、高品質な画像が得られる現像装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である現像装置全体の構成を示す概略図。
【図２】従来技術の現像装置全体の構成を示す概略図。
【図３】従来の技術に対するトナー濃度の回転軸方向における分布図。
【図４】本実施形態に対するトナー濃度の回転軸方向における分布図。
【符号の説明】
１、２　現像ローラ
３　ドクターブレ−ド
４、４ａ、４Ｂ、４Ｃ　現像剤
５　トナー
６　搬送部材
７、８　混合攪拌部材
９　トナー貯留供給機構
１１、１２　戻り経路
５０　分配機構
５１　経路部材
１０１　感光体
１０４　現像装置
Ｇ　トナー混合部
Ｈ　現像剤の混合部
【図１】
2004012743.tif 000003
【図２】
2004012743.tif 000004
【図３】
2004012743.tif 000005
【図４】
2004012743.tif 000006