(57)【要約】  【課題】ほぼ垂直に配置された攪拌部と供給部との間での現像剤の受け渡しをさらに円滑に行い、現像剤の滞留を防止することが可能な現像装置を提供する。  【解決手段】現像剤担持体１３と、現像剤担持体１３に現像剤を供給する第１搬送部材１６を有する供給部１４と、供給部１４の下方に配置され、第１搬送部材１６に供給する現像剤を攪拌する第２搬送部材１７を有する攪拌部１５とを備え、第１搬送部材１６の支軸と第２搬送部材１７の支軸とがほぼ垂直に配置され、攪拌部１５から供給部１４への現像剤の受け渡し領域に、供給部１４から攪拌部１５への現像剤の移動を規制する規制部材２２を有する現像装置４。【選択図】図４
2017203817.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に現像剤を供給する第１搬送部材を有する供給部と、
前記供給部の下方に配置され、前記第１搬送部材に供給する現像剤を攪拌する第２搬送部材を有する攪拌部とを備え、
前記第１搬送部材の支軸と前記第２搬送部材の支軸とがほぼ垂直に配置され、
前記攪拌部から前記供給部への現像剤の受け渡し領域に、前記供給部から前記攪拌部への現像剤の移動を規制する規制部材を有する現像装置。
【請求項２】
請求項１記載の現像装置において、
前記現像剤担持体と前記供給部と前記攪拌部とを収容する装置本体を有し、前記規制部材は前記装置本体と一体構成されてい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記載の現像装置において、
前記受け渡し領域では、前記攪拌部の容積に比して前記供給部の容積が大きいことを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか一つに記載の現像装置において、
前記第２搬送部材の回転数を前記第１搬送部材の回転数よりも大きくすることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか一つに記載の現像装置において、
前記各搬送部材は現像剤を搬送する羽根部材をそれぞれ有し、前記第２搬送部材の羽根部材は前記第１搬送部材の羽根部材よりもその長さが長く形成されていることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか一つに記載の現像装置において、
前記各搬送部材の軸径が下式を満足することを特徴とする現像装置。
第１搬送部材（受け渡し領域以外）≧第２搬送部材＞第１搬送部材（受け渡し領域）
【請求項７】
請求項１ないし６の何れか一つに記載の現像装置を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項８】
請求項１ないし６の何れか一つ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。
【請求項９】
請求項７記載のプロセスカートリッジ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、現像装置及びプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いて像担持体上に形成された静電潜像を現像して可視像化する現像装置が知られている。現像装置内において、現像領域で現像処理終了後にトナーが消費された現像剤は回収され、新たに補給されるトナーと混合及び攪拌された後に再び現像に供される。
ここで用いられる現像剤は、安定したトナー画像を得るために一定のトナー濃度と帯電量とを維持する必要がある。トナー濃度は、現像で消費したトナーと補給トナー量とにより調整され、帯電量はキャリアとトナーとの混合時における摩擦帯電によって付与される。キャリアに吸着したトナーは、現像領域において現像剤担持体と像担持体との間に形成された電界の影響を受け、像担持体上に形成された静電潜像に付着する。このとき現像領域から受ける力がキャリアとの静電気力を上回ることにより、トナーがキャリアから離脱して像担持体側に飛翔する。
【０００３】
現像装置内に追加補給したトナーを攪拌帯電させるための攪拌部と現像剤担持体に現像剤を供給する供給部とを有し、水平方向に配置した２本の搬送部材で攪拌部と供給部との間で現像剤を循環させる２軸循環型の現像装置が一般的に知られている。
現像装置は小型化及び低コスト化が求められており、小型化の手法として攪拌部と供給部とをほぼ垂直方向に配置する構成が採用されている。これにより、現像装置の幅を小さくすることができる。
【０００４】
また、低コスト化のために、現像装置内に充填する現像剤量を低減することが求められている。しかしこの構成では、現像剤担持体に供給される現像剤量が不足し、現像剤搬送量不足による画像のかすれやムラが発生し易くなってしまう。上述した攪拌部と供給部とをほぼ垂直方向に配置する構成では、現像剤の受け渡しを円滑に行い現像剤の滞留が発生することを抑制しなければならず、そのための工夫が考えられている。
そこで、ほぼ垂直に設けられた複数の現像剤搬送部材で現像剤を循環搬送する現像装置において、現像剤搬送部材間で現像剤の円滑な受け渡しを行うことを目的として、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ような連通路を配置する構成が知られている（例えば「特許文献１」参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、現像装置の低コスト化のためには現像剤量を減らすことが求められているため、少ない現像剤でも画像のかすれやムラを発生させないために供給部側に現像剤を集める構成とする必要がある。このように供給部側に現像剤を集めるためには、攪拌部の搬送部材搬送力を供給部の搬送部材搬送力よりも大きくする必要があるが、従来の構成の現像装置における現像剤の受け渡し方法では、持ち上げ部分に現像剤が滞留してしまい攪拌部の搬送力を高めても供給部に十分な現像剤を搬送することができないという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上述した問題点を解決し、ほぼ垂直に配置された攪拌部と供給部との間での現像剤の受け渡しをさらに円滑に行い、現像剤の滞留を防止することが可能な現像装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像剤を供給する第１搬送部材を有する供給部と、前記供給部の下方に配置され、前記第１搬送部材に供給する現像剤を攪拌する第２搬送部材を有する攪拌部とを備え、前記第１搬送部材の支軸と前記第２搬送部材の支軸とがほぼ垂直に配置され、前記攪拌部から前記供給部への現像剤の受け渡し領域に、前記供給部から前記攪拌部への現像剤の移動を規制する規制部材を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、攪拌部からの現像剤の移動は阻害することなく供給部から攪拌部に伝わる現像剤の圧力が抑制され、現像剤の受け渡しを円滑に行うことができる。これにより受け渡し領域での現像剤の滞留が防止され、現像剤搬送量不足に起因する画像のかすれやムラの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態を適用可能な画像形成装置の概略正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に用いられるプロセスカートリッジの概略図である。
【図３】本発明の一実施形態に用いられる現像装置の概略図である。
【図４】本発明の一実施形態に用いられる現像装置の持ち上げ領域における各搬送部材による現像剤の搬送状況を説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態を適用可能な画像形成装置を示している。同図において画像形成装置としての複写装置１０は、装置本体６０、給紙部７０、装置本体６０の上部に取り付けられたスキャナ部８０を有している。
装置本体６０は、４個のプロセスカートリッジ１Ｙ（イエロ），１Ｍ（マゼンタ），１Ｃ（シアン），１Ｋ（ブラック）と、複数のローラに張架されて矢印Ａ方向に移動する中間転写ベルト７、露光装置６、定着装置１２等を有している。各プロセスカートリッジ１は、それぞれ使用するトナーの色が異なること以外は同様に構成されているため、以下、添え字を省略して説明する。
【００１１】
各プロセスカートリッジ１は、像担持体である感光体２、帯電部材３、現像装置４、クリーニング装置５を一体的に支持しており、それぞれユニット状に構成されている。各プロセスカートリッジ１は、それぞれ図示しないストッパを解除することによって装置本体６０から取り外すことができ、装置本体６０に対して着脱可能に構成されている。
【００１２】
各感光体２は、図示しない駆動手段によって回転駆動され図１において時計回り方向に回転する。帯電部材３はローラであり、感光体２の周面に圧接されていて感光体２の回転に伴い従動回転する。作像時において、帯電部材３には図示しない高圧電源より所定のバイアスが印加され、感光体２の周面を帯電する。本実施形態で示すプロセスカートリッジ１は、帯電部材３として感光体２の表面に接触するローラを用いているが、帯電部材３としてはこれに限定されず、例えばコロナ帯電等の非接触方式の帯電部材を用いてもよい。
【００１３】
クリーニング装置５は、中間転写ベルト７と対向する位置を通過した感光体２の周面上に残留した転写残トナーの除去を行う。露光装置６は、発光素子としてＬＥＤアレイを備えており、各感光体２の軸方向における画像領域全域を照射可能となるように配設されている。露光装置６からの光照射により、各感光体２の表面にそれぞれ各色に応じた静電潜像が形成される。
内部に現像剤を収容した現像装置４は、収容した現像剤を後述する現像剤担持体に供給し、現像剤担持体を介して感光体２上に形成された静電潜像に現像剤中のトナーを供給して静電潜像をトナー像へと可視像化させる。
【００１４】
中間転写ベルト７を介して各感光体２と対向する位置には、一次転写ローラ８がそれぞれ配設されている。一次転写ローラ８には図示しない高圧電源より一次転写バイアスが印加され、対応する感光体２との間で一次転写電界を形成する。感光体２と一次転写ローラ８との間で一次転写電界が形成されることにより、感光体２上に形成されたトナー像が中間転写ベルト７上に一次転写される。
各プロセスカートリッジ１は、図示しない駆動モータによって走行駆動される中間転写ベルト７の走行移動方向に並列に配設されており、それぞれイエロ、マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナー像を感光体２上に形成する。各感光体２上に形成された各色トナー像は、中間転写ベルト７上に順次重畳転写されて中間転写ベルト７上にフルカラートナー像を形成する。
【００１５】
プロセスカートリッジ１Ｋと中間転写ベルト７との対向位置よりも中間転写ベルト７の走行移動方向下流側には、中間転写ベルト７を張架するローラの一つである二次転写対向ローラ９ａが配設されている。また、中間転写ベルト７を介して二次転写対向ローラ９ａと対向する位置には二次転写ローラ９が配設されており、中間転写ベルト７との間で二次転写ニップを形成する。二次転写ローラ９と二次転写対向ローラ９ａとの間に所定の電圧を印加し、二次転写電界を形成する。
給紙部７０から給送され、図１の矢印Ｓ方向に搬送される被転写材である転写紙Ｐが二次転写ニップを通過する際に、中間転写ベルト７上に形成されたフルカラートナー像が二次転写ローラ９と二次転写対向ローラ９ａとの間に形成された二次転写電界によって転写紙Ｐに転写される。
【００１６】
二次転写ニップよりも転写紙Ｐの搬送方向下流側には、転写紙Ｐに転写されたトナー像を転写紙Ｐに定着させる定着装置１２が配設されている。二次転写ニップを通過した転写紙Ｐは定着装置１２に到達し、定着装置１２における加熱及び加圧により転写紙Ｐに転写されたトナー像が定着され、画像が定着された転写紙Ｐは装置本体６０の外部に排出される。
一方、二次転写ニップで転写紙Ｐに転写されずに中間転写ベルト７上に残留したトナーは、転写ベルトクリーニング装置１１によって回収される。
【００１７】
装置本体６０の内部であって中間転写ベルト７の配設位置よりも上方の位置には、各色トナーを収容するトナーボトル９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋが装置本体６０に対して着脱自在に配設されている。各トナーボトル９０に収容されている各色のトナーは、図示しないトナー補給装置により対応する色の現像装置４内に供給される。
【００１８】
図２は、本発明の一実施形態に用いられるプロセスカートリッジ１を示している。プロセスカートリッジ１は、感光体２、帯電部材３、現像装置４、クリーニング装置５を有している。感光体２と帯電部材３とクリーニング装置５とは、感光体ユニットとして一体的に構成されている。
垂直二軸循環方式を採用した本実施形態に用いられている現像装置４は、その装置本体であるケーシング１９が、図２及び図３に示すように現像剤担持体である直径１６ｍｍの現像ローラ１３に現像剤を供給する供給部１４と追加補給トナーを攪拌させる攪拌部１５とに分かれており、供給部１４と攪拌部１５とは現像装置４の長手方向両端部においてそれぞれ連通している。
【００１９】
供給部１４には第１搬送部材である第１スクリュ１６が、攪拌部１５には第２搬送部材である第２搬送スクリュ１７がそれぞれ配設されており、それぞれ内部において現像剤を循環させている。供給部１４において、第１スクリュ１６によって現像ローラ１３の近傍まで搬送された現像剤は磁力によって現像ローラ１３に吸着され、磁性体金属からなり直径５ｍｍの丸棒からなる規制部材１８によって所望の搬送量に規制された後に現像領域まで搬送される。その後、現像剤は現像ローラ１３によって現像装置４内に戻され、反発磁力により現像ローラ１３より分離されて再び供給部１４に戻される。
現像装置４内に戻される現像剤の磁気ブラシの働きにより、ケーシング１９との間において現像装置４内に吸い込む向きの気流が発生する。この気流により、現像に使用されなかったトナーのケーシング１９外への飛散が防止される。また、現像装置４内の内圧が上昇することを防止するため、圧抜きフィルタ２０が配設されている。
【００２０】
現像装置４の基本構成は、ケーシング１９によって隔てられた供給部１４と攪拌部１５時計回り方向に分かれており、それぞれの長手方向両端部に長方形状（２５ｍｍ×１０ｍｍ）の開口部を有する連通部を設けている。そして、各スクリュ１６，１７によって図３の矢印方向に現像剤を搬送することにより、供給部１４と攪拌部１５との間で現像剤を循環させている。
現像ローラ１３上で現像に使用された現像剤は現像ローラ１３上に形成された反発磁力によって供給部１４に再び戻され、連通部を介して攪拌部１５まで搬送される。攪拌部１５に戻された現像剤は、攪拌部１５に設けられた図示しないトナー補給口から補給されるトナーと混合され、再度供給部１４に搬送されることにより常に所望のトナー濃度である現像剤を現像ローラ１３に供給することが可能となる。
【００２１】
本実施形態で示す垂直二軸循環方式の現像装置において、攪拌部１５から供給部１４への受け渡し領域（以下、持ち上げ領域ともいう）では重力に逆らう方向で現像剤を搬送する必要がある。従って、攪拌部１５の受け渡し領域には現像剤が滞留し易く、供給部１４側に十分な現像剤を供給することができなくなる。このため、攪拌不足や現像剤の嵩が低くなることによって現像ローラ１３に対して十分な量の現像剤を供給することができなくなり、現像剤搬送量低下に伴う画像不良が発生してしまう。
そこで本発明では、持ち上げ領域で以下の特徴を有する構成とすることにより、現像剤の受け渡し効率を高め、供給部１４側に現像剤を供給し易くしている。
先ず、持ち上げ領域の供給部１４側の上部に空間２１を設けることにより、供給部１４の容積を攪拌部１５の容積よりも大きくしている。この部分の容積を大きくすることにより、攪拌部１５から持ち上げられた現像剤に作用する圧力を低減することができ、持ち上げ部における現像剤の滞留を抑制することができる。
【００２２】
また第１スクリュ１６は、そのスクリュ外径が１３ｍｍ、持ち上げ領域での中心軸径が６ｍｍ、その他の部分の中心軸径が８ｍｍとなるように形成されている。スクリュの羽根部材である羽根形状は、リード長さ４５ｍｍの３条巻きで羽根ピッチは１５ｍｍである。
一方第２スクリュ１７は、そのスクリュ外径が１５ｍｍ、持ち上げ領域での中心軸径が８ｍｍ、その他の部分の中心軸径が６ｍｍとなるように形成されている。スクリュの羽根部材である羽根形状は、リード長さ２５ｍｍの２条巻きで羽根ピッチは１２．５ｍｍである。
持ち上げ領域におけるスクリュの軸径を、攪拌部１５の第２スクリュ１７に比して供給部１４の第１スクリュ１６を小さくする共に、スクリュの羽根ピッチを第２スクリュ１７に比して第１スクリュ１６の方を大きくすることにより、供給部１４側の容積を大きくすることができ上述と同様の作用効果を得ることができる。
なお、第１スクリュ１６の回転数は４６０ｒｐｍ、第２スクリュ１７の回転数は５５０ｒｐｍとしている。また、第１スクリュ１６の軸径方向における羽根長さは（外径１３−軸径６）／２＝３．５ｍｍ、第２スクリュ１７の軸径方向における羽根長さは（外径１５−軸径６）／２＝４．５ｍｍであり、第２スクリュ１７の羽根長さを第１スクリュ１６の羽根長さよりも大きくしている。
【００２３】
図４は、現像装置４の供給部１４と攪拌部１５との持ち上げ領域における断面図を示している。図４において、第１スクリュ１６は矢印Ｂ方向である時計回り方向に回転して現像剤を搬送しており、第２スクリュ１７も矢印Ｃ方向である時計回り方向に回転して現像剤を搬送している。また、各スクリュ１６，１７によって搬送される搬送される現像剤の挙動の概略を矢印Ａで示している。
また持ち上げ領域には、供給部１４側から攪拌部１５側への現像剤の移動を規制する規制部材２２が、ケーシング１９と一体的に設けられている。
【００２４】
図４（ａ）で示す位置に各スクリュ１６，１７の羽根が位置するとき、現像剤は供給部１４側へと跳ね上げられて供給部１４へと搬送される。供給部１４へと持ち上げられた現像剤は、図４（ｂ）に示すように第１スクリュ１６によって現像ローラ１３へと搬送されるが、一部の現像剤は現像には供されずに攪拌部１５側へと落ちていく。このとき、図４（ｃ）に示すように、供給部１４から攪拌部１５へと現像剤が落ちていくことを規制部材２２が規制している。
この構成により、攪拌部１５からの現像剤の移動は阻害することなく供給部１４から攪拌部１５に伝わる現像剤の圧力が抑制され、現像剤の受け渡しを円滑に行うことができる。これにより受け渡し領域での現像剤の滞留が防止され、現像剤搬送量不足に起因する画像のかすれやムラの発生を防止することができる。
【００２５】
また、本発明では規制部材２２がケーシング１９と一体構成されているので、余計な部材の追加がなくコスト低減を図ることができる。
また、本発明では空間２１を設けることにより受け渡し領域における供給部１４の容積を攪拌部１５の容積に比して大きくしているので、持ち上げられた現像剤を供給部１４側により多く溜めることで供給部１４側の現像剤量が減少することを防止できる。
【００２６】
また、本発明では第２スクリュ１７の回転数を第１スクリュ１６の回転数よりも大きくしているので、第２スクリュ１７による現像剤搬送力が第１スクリュ１６による現像剤搬送力よりも大きくなり、現像剤を供給部１４側に集めることが可能となる。
また、本発明では第２スクリュ１７の羽根長さを第１スクリュ１６の羽根長さよりも大きくしているので、第２スクリュ１７による現像剤搬送力が第１スクリュ１６による現像剤搬送力よりも大きくなるため、現像剤を供給部１４側に集めることが可能となる。
【００２７】
また、本発明では第１スクリュ１６の受け渡し領域での中心軸径に比して第２スクリュ１７の中心軸径を大きくし、さらに第１スクリュ１６の受け渡し領域以外での中心軸径を第２スクリュ１７の中心軸径以上としているので、受け渡し領域においては供給部１４側の容積が大きくなり、現像剤が滞留することなく現像剤を攪拌部１５から供給部１４へと搬送することができる。さらに受け渡し領域以外での供給部１４の容積は小さくなるので、必要となる現像剤の嵩を確保するための現像剤充填量が少なくなり、低コスト化及び装置小型化を達成することができる。
【００２８】
上述した実施形態では、画像が形成される被転写材として転写紙Ｐを示した。この転写紙Ｐとは記録紙には限定されず、厚紙、ハガキ、封筒、普通紙、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙等）、トレーシングペーパ等も含まれる。また用紙以外の被転写材として、ＯＨＰシート、ＯＨＰフィルム、樹脂フィルム等、シート状を呈し画像形成可能な物質であればどのようなものを用いてもよい。
【００２９】
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定しない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を例示したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３０】
１  プロセスカートリッジ
４  現像装置
１０  画像形成装置（複写装置）
１３  現像剤担持体（現像ローラ）
１４  供給部
１５  攪拌部
１６  第１搬送部材（第１スクリュ）
１７  第２搬送部材（第２スクリュ）
１９  装置本体（ケーシング）
２２  規制部材
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３１】
【特許文献１】特開２０１５−９４８０５号公報
【図１】
2017203817.tif 000003
【図２】
2017203817.tif 000004
【図３】
2017203817.tif 000005
【図４】
2017203817.tif 000006