(57)【要約】【課題】  トナーの帯電不足を防止し、カブリがきわめて少なく、高い画質の画像を形成する小型化された現像装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】  回転方向及び回転軸方向に現像剤を搬送して、現像剤を搬送・攪拌する搬送・攪拌スクリューの供給側頂点と、該搬送・攪拌スクリューから現像剤を受け取って搬送する回転搬送部材の受け取り側頂点とが、前記搬送・攪拌スクリューの回転軸と前記回転搬送部材の回転軸とを結ぶ直線に対して、互いに反対側となるように、前記搬送・攪拌スクリュー及び前記回転搬送部材を回転駆動する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転により現像剤を回転軸方向及び回転方向に搬送し、搬送及び攪拌を行う搬送・攪拌スクリューと、該搬送・攪拌スクリューにより搬送された前記現像剤を受け取り、回転により現像領域に搬送する現像ローラとを有し、二成分現像剤を用いて静電潜像を現像する現像装置において、
前記搬送・攪拌スクリューの供給側頂点と、前記現像ローラの受け取り側頂点とが前記搬送・攪拌スクリューの回転軸と前記現像ローラの回転軸とを結ぶ直線に対して、互いに反対側となるように、前記搬送・攪拌スクリューと前記現像ローラとを回転駆動することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
回転により前記現像剤を回転軸方向及び回転方向に搬送し、搬送及び攪拌を行う搬送・攪拌スクリューと、該搬送・攪拌スクリューにより搬送された現像剤を受け取り、回転方向に搬送する回転搬送部材と、該回転搬送部材により搬送された前記現像剤を受け取り、回転により現像領域に搬送する現像ローラとを有し、二成分現像剤を用いて静電潜像を現像する現像装置において、
前記搬送・攪拌スクリューの供給側頂点と、前記回転搬送部材の受け取り側頂点とが前記搬送・攪拌スクリューの回転軸と前記回転搬送部材の回転軸とを結ぶ直線に対して、互いに反対側となるように、前記搬送・攪拌スクリューと前記回転搬送部材とを回転駆動することを特徴とする現像装置。
【請求項３】
前記現像ローラは、像形成体と同方向に回転することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記現像ローラは、像形成体と反対方向に回転することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
【請求項５】
回転により現像剤を回転方向及び回転軸方向に搬送し、前記搬送・攪拌スクリューに現像剤を供給する他の搬送・攪拌スクリューを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項６】
前記搬送・攪拌スクリューと前記現像ローラとがほぼ水平に配置され、前記供給側頂点が前記搬送・攪拌スクリューのほぼ最下部であり、前記受け取り側頂点が、前記現像ローラのほぼ最上部であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項７】
前記搬送・攪拌スクリューと前記回転搬送部材とがほぼ水平に配置され、前記供給側頂点が前記搬送・攪拌スクリューのほぼ最下部であり、前記回転搬送部材の受け取り側頂点が、前記回転搬送部材のほぼ最上部であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項８】
前記回転搬送部材の回転軸の方が、前記搬送・攪拌スクリューの回転軸よりも上になるように、前記回転搬送部材と前記搬送・攪拌スクリューとを設けたことを特徴とする請求項７に記載の現像装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項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、電子写真プロセスによる画像形成における現像技術に関し、特に、二成分現像剤を用いて静電潜像を現像する現像技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いた現像装置は、トナーとキャリアとを十分に混合するように構成される。この混合は、単に現像剤の成分を均一にするだけでなく、トナーを十分に帯電するための重要な条件となる。
【０００３】
現像装置を小型化し、且つ、前記混合を良好に行う現像装置として、たとえば、特許文献１では、２本の現像剤攪拌搬送部材を設け、これらの現像剤攪拌搬送部材で、攪拌搬送した現像剤を現像スリーブに供給するように構成し、該２本の攪拌搬送部材の最上端位置における回転接線方向の速度ベクトルが現像スリーブと反対方向となるように前記現像剤攪拌搬送部材を回転駆動することにより攪拌を良好にした現像装置が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２では、上下に配置された２本の搬送スクリューにおいて、上方スクリューから下方スクリューへの圧力が下方スクリューから上方スクリューへの圧力より大きくなるように設定することにより、現像材中のトナー濃度を均一にした現像装置が提案されている。
【特許文献１】特開２０００−１９８２１号公報
【特許文献２】特開平１１−２０２６２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記に説明したものを含む従来技術では、混合・攪拌が十分でなく、かぶりが発生しやすい等の問題があった。
【０００６】
発明者の研究によれば、カブリの発生は、印字率の高い画像を連続形成する画像形成工程において、トナーの帯電不足により発生することは明らかになった。
【０００７】
すなわち、印字率の高い画像を連続形成する工程では、大量のトナー補給を連続して行い、画像形成が行われるが、この場合、現像剤中に常に大量の新トナーが補給されるために、トナーの帯電が十分でなく、帯電量の少ないトナーで現像が行われる結果、カブリが発生することになる。
【０００８】
また、高湿度下では、トナーの帯電が低下する結果、現像剤の嵩密度が上昇してその堆積が減少することが原因で、現像ローラへの現像剤の供給量が低下するという問題がある。
【０００９】
本発明は、このようなカブリ発生の原因を追及した結果発想されたものであり、現像ローラへの現像剤供給不足が防止され、常にカブリの少ない画像を形成する小型化された現像装置及び係る現像装置を有する画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記した本発明の目的は、下記の発明により達成される。
１．
回転により現像剤を回転軸方向及び回転方向に搬送し、搬送及び攪拌を行う搬送・攪拌スクリューと、該搬送・攪拌スクリューにより搬送された前記現像剤を受け取り、回転により現像領域に搬送する現像ローラとを有し、二成分現像剤を用いて静電潜像を現像する現像装置において、
前記搬送・攪拌スクリューの供給側頂点と、前記現像ローラの受け取り側頂点とが前記搬送・攪拌スクリューの回転軸と前記現像ローラの回転軸とを結ぶ直線に対して、互いに反対側となるように、前記搬送・攪拌スクリューと前記現像ローラとを回転駆動することを特徴とする現像装置。
２．
回転により前記現像剤を回転軸方向及び回転方向に搬送し、搬送及び攪拌を行う搬送・攪拌スクリューと、該搬送・攪拌スクリューにより搬送された現像剤を受け取り、回転方向に搬送する回転搬送部材と、該回転搬送部材により搬送された前記現像剤を受け取り、回転により現像領域に搬送する現像ローラとを有し、二成分現像剤を用いて静電潜像を現像する現像装置において、
前記搬送・攪拌スクリューの供給側頂点と、前記回転搬送部材の受け取り側頂点とが前記搬送・攪拌スクリューの回転軸と前記回転搬送部材の回転軸とを結ぶ直線に対して、互いに反対側となるように、前記搬送・攪拌スクリューと前記回転搬送部材とを回転駆動することを特徴とする現像装置。
３．
前記現像ローラは、像形成体と同方向に回転することを特徴とする前記１又は前記２に記載の現像装置。
４．
前記現像ローラは、像形成体と反対方向に回転することを特徴とする前記１又は前記２に記載の現像装置。
５．
回転により現像剤を回転方向及び回転軸方向に搬送し、前記搬送・攪拌スクリューに現像剤を供給する他の搬送・攪拌スクリューを有することを特徴とする前記１〜４のいずれか１項に記載の現像装置。
６．
前記搬送・攪拌スクリューと前記現像ローラとがほぼ水平に配置され、前記供給側頂点が前記搬送・攪拌スクリューのほぼ最下部であり、前記受け取り側頂点が、前記現像ローラのほぼ最上部であることを特徴とする前記１に記載の現像装置。
７．
前記搬送・攪拌スクリューと前記回転搬送部材とがほぼ水平に配置され、前記供給側頂点が前記搬送・攪拌スクリューのほぼ最下部であり、前記回転搬送部材の受け取り側頂点が、前記回転搬送部材のほぼ最上部であることを特徴とする前記２〜４のいずれか１項に記載の現像装置。
８．
前記回転搬送部材の回転軸の方が、前記搬送・攪拌スクリューの回転軸よりも上になるように、前記回転搬送部材と前記搬送・攪拌スクリューとを設けたことを特徴とする前記７に記載の現像装置。
９．
前記１〜８のいずれか１項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。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１〜７の発明により、常に十分に帯電された現像剤が現像領域に供給され、現像が行われるので、カブリがきわめて少なく鮮明な画像が常に形成される。
【００１２】
たとえば、印字率の高い画像形成を連続して行う場合や、高湿度下でも、カブリがきわめて少なく、高画質の画像が常に形成される。
【００１３】
更に、高湿度下等では、トナーの帯電量が低下する結果、トナーの凝集が強まって、現像剤の体積が減少し、現像ローラへの現像剤の供給不足が発生する場合があるが、請求項１〜７の発明により、現像剤体積が減少した場合であっても供給不足が防止され、十分な濃度の画像が維持される。
【００１４】
そして、トナーの帯電量を上げるための特別な装置を付加するものではないので、小型の現像装置が実現される。
【００１５】
請求項８の発明により、カブリがきわめて少なく、高い画質の画像を常に形成する画像形成装置であって、小型化された画像形成装置が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体図である。
【００１７】
画像形成装置は、自動原稿搬送装置Ｍ１、画像読取部Ｍ２及び画像形成部Ｍ３からなっている。
【００１８】
自動原稿搬送装置Ｍ１は、原稿給紙トレイ１に載置された原稿を１枚づつ自動的に搬送し、画像読取位置に供給して、排紙トレイ２に排出する。
【００１９】
画像読取部Ｍ２は、原稿照明ランプ３で原稿を照明し、原稿からの反射光を３枚のミラー４及び結像レンズ５で撮像素子６上に入射させ、デジタル画像データを生成する。
【００２０】
画像形成部Ｍ３は電子写真方式により記録材Ｐ上に画像を形成するものであり、ドラム状の感光体１０を帯電装置１１で帯電し、露光装置１２で露光して静電潜像を感光体１０上に形成し、形成した静電潜像を現像装置１３で現像することにより、感光体１０上にトナー像を形成する。
【００２１】
形成されたトナー像は転写装置１４により記録材Ｐに転写される。転写後の感光体１０はクリーニング装置１５によりクリーニングされる。
【００２２】
記録材Ｐは、記録材収納トレイ２０に収納されており、給紙ローラ２１で１枚づつ搬出され、レジストローラ２２によりタイミング調整されて、感光体１０と転写装置１４間に供給される。
【００２３】
転写装置１４によりトナー像が転写された記録材Ｐは定着装置１６で定着処理されて、排紙ローラ２４により搬送されて排紙トレイ２５に排出される。
【００２４】
図２は本発明の実施の形態に係る現像装置の縦断面図、図３は該現像装置の横断面図である。
【００２５】
現像装置１３では、筺状の現像装置枠１３０内に、現像ローラ１３１、回転搬送部材１３３、搬送・攪拌スクリュー１３４、１３５が図示のようにほぼ水平に並列されている。現像ローラ１３１の内側には、複数の磁極を有する磁石１３２が配置される。
【００２６】
感光体１が矢印Ａ１で示す時計方向に回転し、現像ローラ矢印Ａ２で示すように反時計方向に回転して、現像領域Ｇにおいて静電潜像の現像が行われる。
【００２７】
前記のように、現像ローラ１３１、回転搬送部材１３３及び搬送・攪拌スクリュー１３４はほぼ水平に配置されるが、回転搬送部材１３３の回転軸が、搬送攪拌スクリュー１３４の回転軸よりも上となるように回転搬送部材１３３と搬送・攪拌スクリュー１３４とを配置することがより好ましい。
【００２８】
搬送・攪拌スクリュー１３４、１３５及び回転搬送部材１３３はそれぞれの搬送力を大きくするために、羽やスクリューネジの半径を大きくすることが望ましい。前記のように、回転搬送部材１３３と搬送・攪拌スクリュー１３４とをほぼ水平にしながら、回転搬送部材１３３の回転軸を高く設定することにより、回転帆走部材１３３と搬送・攪拌スクリュー１３４との水平方向の間隔が短くなって、現像装置１３の横方向の長さが短くなり、装置が小型化される。
【００２９】
なお、現像ローラ１３１にはバイアス電源ＥＣにより、現像バイアス電圧が印加される。現像バイアス電圧としては、トナーの帯電と同極性の直流電圧又は該直流電圧に交流電圧が重畳された電圧が印加され、反転現像を行うことが好ましく、直流電圧に交流電圧が重畳された現像バイアス電圧が特に好ましい。
【００３０】
現像ローラ１３１の回転により、現像剤が連続的に現像領域Ｇに供給され、磁石１３２により現像ブラシが形成されて現像が行われる。
【００３１】
現像方式としては、現像ブラシの穂が感光体１０に接触する接触方式又は接触しない非接触方式のいずれでもよい。
【００３２】
また、現像ローラ１３１は、図示とは反対の時計方向に回転し、現像領域Ｇにおいて、感光体１０と反対方向に移動してもよい。
【００３３】
回転搬送部材１３３は、その回転軸に平行な４枚のパドル状の羽を有する搬送部材であり、矢印Ａ３で示す回転により現像剤を搬送し、現像ローラ１３１に供給する。なお、回転搬送部材１３３は、矢印Ａ３で示す回転方向にのみ現像剤を搬送し、その回転軸方向には現像剤を搬送しない。
【００３４】
１３６は回転搬送部材１３３から現像ローラ１３１に供給される現像剤の量を規制する規制部材である。
【００３５】
返送・攪拌スクリュー１３４は、矢印Ａ４で示す回転により、現像剤を回転方向に搬送するとともに、矢印Ａ５で示す回転軸方向に現像剤を搬送して、現像剤を攪拌・搬送し、回転搬送部材１３３に供給する。
【００３６】
搬送・攪拌スクリュー１３５は矢印Ａ６で示すように回転し、現像剤をその回転方向Ａ６及びその回転軸方向Ａ７に搬送し攪拌する。現像装置１３内は、仕切１３７により、現像ローラ１３２、回転搬送部材１３３及び搬送・攪拌スクリュー１３４が配置された現像室１３０Ａと、搬送・攪拌スクリュー１３５が配置された混合室１３０Ｂとに区画される。
【００３７】
トナーは混合室１３０Ｂの端部に設けられた補給口１３８から供給され、搬送・攪拌スクリュー１３５により、矢印Ａ６で示す回転方向及び矢印Ａ７で示す回転軸方向に搬送される過程で、現像剤に混合される。
【００３８】
補給トナーが混合された現像剤は、矢印Ａ８で示すように仕切１３７の端部に設けられた開口１３９から現像室１３０Ａに搬送され、現像室１３０Ａにおいて、搬送・攪拌スクリュー１３４によりその回転方向Ａ４及び回転軸方向Ａ５のように搬送され、補給トナーはさらに現像剤に混合されてトナー濃度の均一な現像剤が用意される。
【００３９】
搬送・攪拌スクリュー１３４、１３５の搬送・攪拌により、トナーは現像剤に均一に混合されるとともに、トナーは摩擦帯電される。
【００４０】
現像剤は矢印Ｂで示すように、搬送・攪拌スクリュー１３４と回転搬送部材１３３との間を通過する。
【００４１】
図２、３に示し前記に説明したような、現像ローラ１３１、回転搬送部材１３３及び搬送・攪拌スクリュー１３３、１３４の回転は、モータ１４１により行われ、モータ１４１から前記各回転部材への動力伝達は、歯車（図示せず）からなる動力伝達系により行われる。
【００４２】
前記に説明した現像剤の流れＢについて、図４により説明する。
【００４３】
図４（ａ）において、回転搬送部材１３３の回転軸と搬送・攪拌スクリュー１３４の回転軸とを結ぶ直線Ｌに直角な線と回転搬送部材１３３の回転時の輪郭線との交点を頂点１３３ｐ、直線Ｌに直角な線と搬送・攪拌スクリュー１３４の回転時の輪郭線との交点を頂点１３４ｐとすると、搬送・攪拌スクリュー１３４が回転搬送部材１３３に現像剤Ｄを供給する供給側頂点１３４ｐと回転搬送部材１３３が現像剤Ｄを受け取る受け取り側頂点１３３ｐとは、直線Ｌに対して、互いに反対側になる。
【００４４】
このような供給側頂点１３４ｐと受け取り側頂点１３３ｐとの関係は、搬送・攪拌部材１３４を時計方向Ａ４に回転駆動し、回転搬送部材１３３を反時計方向Ａ３に回転駆動することにより、設定されたものである。
【００４５】
すなわち、矢印Ｂで示す現像剤Ｄの流れは、搬送・攪拌スクリュー１３４と回転搬送部材１３３とを反対方向に回転駆動することにより形成される。
【００４６】
矢印Ｂで示す現像剤Ｄの流れを形成することにより、現像剤Ｄに対して搬送・攪拌スクリュー１３４と回転搬送部材１３３との間で強い混合作用が働く。
【００４７】
その結果、現像剤Ｄ中のトナーがキャリアと十分に摩擦して、トナーが十分な帯電量を持つようになる。
【００４８】
搬送・攪拌スクリュー１３４と回転搬送部材１３３とが同方向に回転駆動される従来の現像装置では、図４（ｂ）に示すように供給側頂点１３４ｐと受け取り側頂点１３３ｐとが直線Ｌに対して同じ側となるので、矢印Ｃで示すように搬送・攪拌スクリューの上側から回転搬送部材の上側へという現像剤Ｄの流れが形成される。
【００４９】
このような現像剤Ｄの流れでは、帯電量が少なく、浮遊しやすいトナーは現像剤Ｄに混合されることなく、浮遊したまま搬送・攪拌スクリュー１３４から回転搬送部材１３３へと供給されることになり、帯電量不足のトナーが現像領域Ｇに供給されることになって、カブリ発生の原因となる。
【００５０】
これに対して、前記に説明したように、本実施の形態により、カブリの発生が良好に防止される。
【００５１】
トナーの帯電不足によるカブリは、トナーの補給率が高い高印字率画像の形成において発生しやすいが、本実施の形態によりこのようなカブリは良好に防止され、常に高い画質の画像が形成される。
【００５２】
なお、高湿度下等のように、トナーの帯電量が低下するときは、現像剤Ｄの嵩密度が上昇して、現像剤Ｄの体積が減少する。その結果、現像装置１３内における現像剤Ｄの水位、すなわち、回転攪拌部材１３３及び搬送・攪拌スクリュー１３４、１３５が現像剤Ｄ中に埋没している割合が減少して、現像剤Ｄの現像領域Ｇへの供給量が減少するという現象が起こりやすいが、前記に説明したたように、供給側頂点と受け取り側頂点が反対側となるように回転搬送部材１３３と搬送・攪拌スクリュー１３４を回転駆動することによりのような、現像剤Ｄの補給不足が解消される。
【００５３】
搬送・攪拌スクリューの攪拌作用を有効に働かせてトナーを十分に現像剤中に十分に混合し帯電するためには、少なくとも現像室１３０Ａにおいて、搬送・攪拌スクリュー１３４の埋没度を９０％以下、５０％以上とすることが好ましい。
【００５４】
埋没度とは、搬送・攪拌スクリューＳＣＲの回転を停止し、現像剤Ｄの上面を平坦に均したときに、搬送・攪拌スクリューＳＣＲが現像剤中に埋没している直径方向の長さを搬送・攪拌スクリューＳＣＲの回転時の輪郭の直径で割った値に１００を乗じたものと定義される。
【００５５】
すなわち、埋没度は図５におけるＲ／Ｒ０×１００である。
【００５６】
搬送・攪拌スクリュー１３４の埋没度をこのようにした装置設計により、現像剤の十分な混合とトナーの帯電が行われる。
【００５７】
なお、現像後の現像剤は、図２、３の矢印Ａ４で示すように回転搬送部材１３３から搬送・攪拌スクリュー１３４へと搬送され、矢印Ａ９のように仕切１３７に設けられた開口１４０（図３に示す）から混合室１３０Ｂに環流する。
【００５８】
図６は、本発明の実施の形態に係る現像装置の他の例の横断面図であり、本例では、搬送・攪拌スクリュー１３４から直接に現像ローラ１３１に現像剤を供給する。すなわち、図３における回転搬送部材１３３を設けない構成である。
【００５９】
本実施例においても、図７に示すように、搬送・攪拌スクリュー１３４の供給側頂点１３４ｐと現像ローラ１３１の受け取り側頂点１３１ｐとが搬送・攪拌スクリュー１３４の回転軸と現像ローラ１３１の回転軸とを結ぶ直線Ｌに対して互いに反対側になるように、現像スリーブ１３１と搬送・攪拌スクリュー１３４とが回転駆動される。
【００６０】
その結果、矢印Ｂで示すように現像スリーブ１３１と搬送・攪拌スクリュー１３４との間で下から上に向かう現像剤Ｄの流れが形成されて、トナーとキャリアが十分に混合されるとともに、トナーが十分に帯電された現像領域に供給される。
【００６１】
従って、カブリのきわめて少ない高画質の画像が形成される。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る現像装置の一例の縦断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る現像装置の一例の横断面図である。
【図４】図２、３に示す現像装置における現像剤の流れを示す図である。
【図５】搬送・攪拌スクリューの埋没度を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る現像装置の他の例の縦断面図である。
【図７】図６に示す現像装置における現像剤の流れを示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１３  現像装置
１３１  現像ローラ
１３２  磁石
１３３  回転搬送部材
１３４、１３５  搬送・攪拌スクリュー
【図１】
2005274809.tif 000003
【図２】
2005274809.tif 000004
【図３】
2005274809.tif 000005
【図４】
2005274809.tif 000006
【図５】
2005274809.tif 000007
【図６】
2005274809.tif 000008
【図７】
2005274809.tif 000009