JP2007304450A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】二成分現像剤を用いる現像装置において現像剤収容室内の現像剤の滞留を防止し、現像剤を現像剤収容室内において均一にする現像装置を提供する。
【解決手段】現像剤収容室８ａ内に設けられ、トナーとキャリアとを含んだ現像剤を攪拌しながら搬送させる攪拌搬送手段と、現像剤収容室のトナー濃度を検出するトナーセンサ８ｂとを備えた現像装置８であって、攪拌搬送手段は、互いに隣接し、かつ搬送方向が逆向きとなるよう並設された複数のスクリュー８１、８２からなり、複数のスクリューの現像剤搬送方向下流側端部は、隣接するスクリューへ現像剤を受け渡す移送部８ｄとされるとともに、現像剤搬送方向上流側端部は、隣接するスクリューから現像剤を受け渡される移受部８ｅとされ、複数のスクリューの移送部は、隣接するスクリューの移受部より高くなるような位置関係とされている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ファクシミリ装置、複写機あるいはプリンタ（これらの複合機も含む）等の画像形成装置に備えられる現像装置に関し、詳しくは、二成分現像剤（トナーとキャリア）が用いられ、現像剤収容室のトナー濃度（トナーとキャリアの混合比）を検出するトナーセンサを備えた現像装置に関するものである。

従来、前記のような画像形成装置に採用される現像方法として、用紙カセット等を備えた給紙部から、１枚ずつ用紙（記録紙）を繰出し、用紙搬送路の途中に配設された搬送ローラ対（レジストローラ対）を経て、電子写真記録部の感光体ドラム及び転写ローラの対合部に給送し、現像装置からトナーを供給して、感光体ドラム表面のトナー画像を記録紙に転写させ、定着器で永久画像として定着させた後、排出させるようにした電子写真方式が用いられている。

画像形成装置の現像剤としては、トナーとトナーに電荷を付与するためにキャリアと呼ばれる磁性粒子を適当な重量比で混合した二成分現像剤（以下、現像剤と略す。）が用いられ、両者が摩擦することにより、トナーが帯電され、この帯電されたトナーによって前記トナー画像が形成される。

このような画像形成装置に備えられる現像装置には、トナー画像を形成する際に、帯電されたトナーのみを感光体ドラムに静電的に付着供給させるため、感光体ドラムへ供給されたトナーと同量のトナーを随時補給する機能が装備されており、補給されるトナーと残っている現像剤とを攪拌混合させながら、トナーに所定の値の帯電量が付与されるよう構成されている。
ここで、均質で高画質な画像を形成するには、補給されるトナーと現像剤収容室に残っている現像剤とが上手く攪拌混合され、また攪拌混合された現像剤中のトナー濃度を一定値に保つ必要がある。

そこで、補給されるトナーと現像剤収容室に残っている現像剤とを攪拌混合するために、互いに隣接し、搬送方向が逆向きの複数のスクリューを並設して、これらのスクリューにより現像剤を攪拌混合・搬送を行う現像装置が採用されている。
また、攪拌混合された現像剤中のトナー濃度を一定値に保つために、トナーセンサを用いてトナー濃度を測定し、トナー濃度が低くなると、トナーホッパー内のトナーを、現像装置の現像剤収容室に補給することにより、トナー濃度を一定値に制御する方法が採用されている。

しかしながら、前記のように複数のスクリューを用いて攪拌混合する場合においては、それぞれのスクリューの現像剤搬送方向下流側近傍、すなわち、隣接するスクリューに現像剤が搬送される部分では、現像剤の流動が悪くなり、滞留して、現像剤収容室内で不均一となる問題があった。
このような場合に、前記トナーセンサを用いてトナー濃度を測定すると現像剤が不均一であることから正確なトナー濃度が測定できないおそれがあった。

特許文献１には、トナー搬入口から現像ユニットの主走査方向に延び、一方の側壁がトナー搬入口側は低く他方の側が高くなった傾斜壁付きＵ字型ガイド内にトナーを搬送するスクリューを配置することにより、現像ユニットの主走査方向にトナーを均一に補給することを可能とする電子写真記録装置が提案されている。
また、特許文献２には、転写後に像担持体に残ったトナーを拭うクリーナーから拭い落とされた廃トナーを搬送する搬送スクリューのフィンの外径を、搬送方向に行くに従って大きくすることにより、廃トナーを搬送スクリューに堆積させることなく、廃トナー溜部に搬送できる廃トナー回収装置が提案されている。
実開平５−４７９５８号公報 特開平５−７２９５２号公報

しかし、前記特許文献１で提案されている電子写真記録装置では、トナー搬入口から供給されるトナーが充分に攪拌混合されずに現像ユニットに補給されるため、複数のスクリューにより現像剤を攪拌混合し、トナーとキャリアの混合比を一定値に保つ必要のある二成分現像剤を用いる画像形成装置には適用が困難である。
また、前記特許文献２で提案されている廃トナー回収装置では、前述のような複数のスクリューを用いて攪拌混合する場合において、それらスクリューの現像剤搬送方向下流側近傍では、現像剤の流動が悪くなり、滞留して、現像剤収容室内で不均一となる問題を解決することは困難である。

本発明は、前記問題を解決するために提案されたもので、その目的は、二成分現像剤を用いる現像装置において現像剤収容室内の現像剤の滞留を防止し、現像剤を現像剤収容室内において均一にする現像装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明に係る現像装置は、現像剤収容室内に設けられ、トナーとキャリアとを含んだ現像剤を攪拌しながら搬送させる攪拌搬送手段と、現像剤収容室のトナー濃度を検出するトナーセンサとを備えた現像装置であって、前記攪拌搬送手段は、互いに隣接し、かつ搬送方向が逆向きとなるよう並設された複数のスクリューからなり、前記複数のスクリューの現像剤搬送方向下流側端部は、隣接するスクリューへ現像剤を受け渡す移送部とされるとともに、現像剤搬送方向上流側端部は、隣接するスクリューから現像剤を受け渡される移受部とされ、前記複数のスクリューの前記移送部は、隣接するスクリューの前記移受部より高くなるような位置関係とされていることを特徴とする。

本発明においては、前記複数のスクリューは、前記現像剤搬送方向下流側端部に向かって、それぞれが上向きに傾斜しているものとすることができる。また、前記複数のスクリューの間に、それぞれ仕切り壁を設け、前記仕切り壁は、前記移送部及び前記移受部で低く形成されているものとすることができる。

本発明の現像装置においては、複数のスクリューの移送部は、隣接するスクリューの移受部より高くなるような位置関係とされていることにより、各スクリューの現像剤搬送方向下流側近傍において、現像剤の流動が悪化、滞留することなく、隣接するスクリューに現像剤をスムーズに受け渡すことが可能となる。
また、これにより、現像剤を現像剤収容室内において均一にすることができ、トナーセンサによるトナー濃度の検出が的確になされる。

さらに、複数のスクリューは、現像剤搬送方向下流側端部に向かって、それぞれが上向きに傾斜しているようにすれば、装置の省スペース化を阻害することなく、移送部と移受部の高低差を効率良く形成することができる。

さらにまた、複数のスクリューの間に、それぞれ仕切り壁を設け、仕切り壁は、移送部及び移受部で低く形成されているようにすれば、仕切り壁が設けられている部分では前記複数のスクリューにより現像剤が充分に攪拌混合されつつ搬送されるとともに、移送部及び移受部では仕切り壁が低く形成されているため、現像剤の流動が悪化、滞留することなく、隣接するスクリューに現像剤をスムーズに受け渡すことが可能となる。

以下に、本発明の最良の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の現像装置が採用された画像形成装置の一例を示す概略的縦断面図、図２は、本発明の現像装置に設けられた攪拌搬送手段の一実施形態を示す平面図、図３（ａ）は、図２におけるＡ−Ａ線縦断面図、図３（ｂ）は、図２におけるＢ−Ｂ線縦断面図、図４（ａ）は、図２におけるＣ−Ｃ線縦断面図、図４（ｂ）は、図２におけるＤ−Ｄ線縦断面図である。

図１に示す画像形成装置Ａは、本実施例に係る現像装置が採用された電子写真方式の記録部を備えるプリンタを例示しているが、これに限られず、画像読取機能を有する複写機、ファクシミリ装置あるいはこれらの機能を兼ね備えたいわゆる複合機等にも適用可能である。
図例の画像形成装置Ａは、上部より印字後の記録紙（用紙）の排出部４、電子写真方式の画像記録部３及び記録紙の給紙部２が積層状態で構成されている。

給紙部２は、紙面垂直方向に出し入れ可能な記録紙カセット（用紙載置部）２ａを備え、記録紙カセット２ａの前端部上には給紙ローラ２ｂが配設されている。この給紙ローラ２ｂには摩擦分離パッド２ｃが弾接され、給紙ローラ２ｂの回転に伴い、記録紙カセット２ａに収容された記録紙が、最上層部より繰出され、摩擦分離パッド２ｃの作用を受けて１枚ずつ分離され画像記録部３へ給送されて行く。その他、図示及び説明を割愛するが、記録紙カセット２ａとして必要な付帯部材も装備されるものであることは言うまでもない。
尚、記録紙カセット２ａの下に、更にオプションカセット（不図示）を配設し、２段以上のマルチカセットシステムとすることも可能である。

画像記録部３は、感光体ドラム５の周囲に、帯電器６、ＬＥＤ等からなる露光器７、現像装置８、転写ローラ９及び残留トナー除去装置１０をこの順序で配し、その下流側に配設される定着器１１、現像装置８にトナーを補給するトナーホッパー１２から構成されている。
感光体ドラム５、帯電器６、残留トナー除去装置１０は、ドラムユニット５０として一括して構成されている。
現像装置８は、後述する攪拌搬送手段、トナーセンサ８ｂ、現像ローラ８４等からなり、分離可能なトナーホッパー１２とで現像ユニット８０として構成され、ドラムユニット５０と結合手段（不図示）により分離可能に一体化され、装置本体１内の所定部位に着脱自在に装着されている。

現像装置８では、トナーとキャリアを含んだ現像剤が、現像剤収容室８ａ内に設けられた後述する攪拌搬送手段により攪拌搬送され、給送パドル８３により、バイアス電位に印加された現像ローラ８４にトナーが供給されるようになされている。
現像剤収容室８ａの外面には磁気センサからなるトナーセンサ８ｂが付設され、現像剤収容室８ａ内のトナー濃度（トナーとキャリアの混合比）が常時検出される。
トナーセンサ８ｂにより現像剤収容室８ａ内のトナー濃度が低下したことが検出されると、スクリューコンベア（パイプスクリュー）１３を介してトナーがトナー補給口８ｃより現像剤収容室８ａ内に補給される。
トナーホッパー１２内には、トナーを攪拌するアジテータ１２ａ及びスクリューコンベア１３にトナーを給送する給送用スクリュー１２ｂが配設されている。

現像装置８の上流側近傍にはレジストローラ対１４が配設され、給紙カセット２ａから１枚ずつ分離繰出された記録紙を、レジストローラ対１４によりレジストして、感光体ドラム５と転写ローラ９との対合部に導入する構成としている。
定着器１１の下流側には、切替ゲート４ａ、排出ローラ対４ｂ及び排出トレイ４ｃが連設され、これらによって排出部４が構成されている。

前記構成の画像形成装置Ａにおいては、ファクシミリやパソコン等の外部端末から送信された画像情報が、帯電器６によって一様に帯電された感光体ドラム５の表面に、露光器７によって光情報として書き込まれ、感光体ドラム５の表面には光情報に基づく静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置８によって現像され、転写ローラ９において、レジスト導入された記録紙にトナー画像として逐次転写される。
詳しくは、この現像の際、光の照射により電位が変化した部分には、現像装置８との電位差によりトナーが感光体ドラム５に吸引されて黒部分となり、その他の部分にはトナーは吸引されず白部分となって、全体として、画像情報に基づく白黒トナー画像が形成されて記録紙に転写される。
転写後の感光体ドラム５の表面には、若干のトナーが付着残留しており、この残留トナーは、残留トナー除去装置１０で除去・回収される。

記録紙に転写されたトナー画像は、定着器１１によって永久画像として定着され、永久画像が形成された記録紙は、切替ゲート４ａを押し上げ、排出ローラ対４ｂを介して排出トレイ４ｃに排出される。
この一連の記録紙の給送は、給紙カセット２ａからの繰出し直後に略垂直（鉛直）に立ち上がり、排出ローラ対４ｂでは給紙カセット２ａからの繰出し方向とは略１８０度の方向にＵターンするように形成された主給送パスＰに沿ってなされる。

図例の画像形成装置Ａは、両面記録機能を備えており、主給送パスＰの切替ゲート４ａの取付け位置から、レジストローラ対１４の上流側で主給送パスＰに循環合流する反転給送パスＰ１が形成されている。排出ローラ対４ｂは、正逆転可能とされ、また、反転給送パスＰ１には搬送ローラ対１５、１６が配設されており、両面記録する場合は、前記のように片面記録がされた記録紙が主給送パスＰに沿って給送され、記録紙の後端が排出ローラ対４ｂに至ると、排出ローラ対４ｂが一旦停止して記録紙の後端をニップする。次いで、排出ローラ対４ｂが逆転し、記録紙はその後端より搬送ローラ対１５、１６によって反転給送パスＰ１を搬送され、主給送パスＰに合流し、レジストローラ対１４に至る。
そして、前記同様に感光体ドラム５と転写ローラ９との対合部にレジスト導入されて、その裏面にトナー画像が転写され、定着されて排出される。

また、図例の画像形成装置Ａは、記録紙の手差機能を更に備えており、装置本体１の側部には開閉可能な手差トレイ１７が付設されている。手差トレイ１７は、使用しない時は、図１の２点鎖線のように閉止され、把手１７ａをして開閉が可能とされている。
手差トレイ１７の前端部には分離給紙ローラ１７ｂと摩擦分離パッド１７ｃとが弾接状態で配設され、その更に下流側には主給送パスＰに合流する手差給送パスＰ２が連設されている。

前記手差トレイを用いて画像記録をする場合、把手１７ａをして手差トレイ１７を開け、その上に記録紙を載置し、適宜スタート操作により手差給紙ローラ１７ｂを作動させる。手差トレイ１７に載置された記録紙は、分離給紙ローラ１７ｂと摩擦分離パッド１７ｃとの作用により一枚ずつ分離繰出され、手差給送パスＰ２を搬送され、主給送パスＰに合流し、レジストローラ対１４に至る。
そして、前記同様に感光体ドラム５と転写ローラ９との対合部にレジスト導入されて、その裏面にトナー画像が転写され、定着されて排出される。

次に、図２乃至図４を参照して本実施例の現像装置８及び攪拌搬送手段について詳細に説明する。
本実施例の現像装置８では、図２に示すように、互いに隣接し、かつ搬送方向が逆向きとなるように複数のスクリュー（オーガ）、すなわち第一のスクリュー８１と第二のスクリュー８２が並設されており、その下流側に給送パドル８３、現像ローラ８４が配設されている。

本実施例では、第一のスクリュー８１と第二のスクリュー８２が、攪拌搬送手段を構成しており、それぞれのスクリュー８１、８２の現像剤搬送方向下流側端部８ｄは、隣接するスクリュー８２、８１へ現像剤を受け渡す移送部８ｄとされるとともに、それぞれのスクリュー８１、８２の現像剤搬送方向上流側端部８ｅは、隣接するスクリュー８２、８１から現像剤を受け渡される移受部８ｅとされている。
また、移送部８ｄは、移受部８ｅより高くなるような位置関係とされている。すなわち、図４（ａ）に示すように、第一のスクリュー８１の移送部８ｄは、隣接する第二のスクリュー８２の移受部８ｅより高くなるような位置関係とされるとともに、図４（ｂ）に示すように、第二のスクリュー８２の移送部８ｄは、隣接する第一のスクリュー８１の移受部８ｅより高くなるような位置関係とされている。
これにより、各スクリュー８１、８２の現像剤搬送方向下流側近傍において、現像剤の流動が悪化、滞留することなく、それぞれのスクリューの移送部８ｄから移受部８ｅへ現像剤をスムーズに受け渡すことが可能となり、現像剤を現像剤収容室８ａ内において均一にすることができる。
また、これにより、トナーセンサ８ｂによるトナー濃度の検出が的確になされ、この検出情報に基づき、トナーホッパー１２からのトナーの補給が常に適正になされる。

さらに、本実施例では、図３に示すように、それぞれのスクリュー８１、８２が、現像剤搬送方向下流側端部（移送部）８ｄに向かって、水平面から角度θ上向きとなるようにに傾斜している。
これにより、装置の省スペース化を阻害することなく、移送部８ｄと移受部８ｅの高低差を効率良く形成することができる。

さらにまた、第一のスクリュー８１と第二のスクリュー８２の間には、仕切り壁８ｆが設けられており、仕切り壁８ｆは、移送部８ｄ及び移受部８ｅで低く形成されている。
すなわち、それぞれのスクリュー８１、８２の移送部８ｄ及び移受部８ｅに相当する箇所は、それ以外の仕切り壁８ｆよりも低く形成された低壁部８ｇとしている。
これにより、仕切り壁８ｆが設けられている部分ではスクリュー８１、８２により現像剤が充分に攪拌混合されつつ搬送されるとともに、移送部８ｄ及び移受部８ｅでは、仕切り壁８ｆよりも低く形成された低壁部８ｇとしているため、現像剤の流動が悪化、滞留することなく、現像剤をスムーズに受け渡すことが可能となる。
尚、図４に示すように仕切り壁８ｆの低く形成された低壁部８ｇを移送部８ｄから移受部８ｅに向かって下方に傾斜する形状とすることにより、よりスムーズに現像剤を受け渡すことが可能となる。

前記のように構成された現像装置８においては、前述したトナーセンサ８ｂの検出値が所定の閾値より下回ったときに、トナーホッパー１２内の給送用スクリュー１２ｂ及びスクリューコンベア１３が作動し、トナー補給口８ｃからトナーが補給され、第一のスクリュー８１により現像剤収容室８ａ内の現像剤と補給されたトナーが、攪拌混合されながら矢示Ｅの方向へ搬送される。第一のスクリュー８１の移送部８ｄまで達した現像剤は、仕切り壁８ｆの低く形成された低壁部８ｇを介して、第二のスクリュー８２の移受部８ｅに搬送、すなわち矢示Ｆの方向へ搬送され、第二のスクリュー８２により、攪拌混合されながら矢示Ｇの方向へ搬送されるとともに、必要に応じて給送パドル８３により、バイアス電位に印加された現像ローラ８４にトナーが供給される。
第二のスクリュー８２の移送部８ｄまで達した現像剤は、仕切り壁８ｆの低く形成された低壁部８ｇを介して、第一のスクリュー８１の移受部８ｅに搬送、すなわち矢示Ｈの方向へ搬送され、再度、循環することとなる。ここで、現像ローラ８４に供給されたトナー分のトナー濃度の低下をトナーセンサ８ｂで検出し、再度、前記のように、トナーが補給されることとなる。

尚、本実施例では、攪拌搬送手段を構成する複数のスクリューとして一枚羽根でスパイラル形状のものを２本設けたものを例示しているが、これに限られず、３本以上でもよく、スクリューの形状も二枚羽根や、スパイラル羽根のピッチ幅や径の大小を変えたものを適用してもよい。
また、第一のスクリュー８１と第二のスクリュー８２のそれぞれを現像剤搬送方向下流側端部８ｄに向けて上向きに傾斜させて、図３に示すように、２本のスクリューが側面視において略Ｘ字状に交差した構成としているが、どちらか一方を上向きに傾斜させる構成としてもよい。

本発明の現像装置が採用された画像形成装置の一例を示す概略的縦断面図である。 本発明の現像装置に設けられた攪拌搬送手段の一実施形態を示す平面図である。 （ａ）は、図２におけるＡ−Ａ線縦断面図、（ｂ）は、図２におけるＢ−Ｂ線縦断面図である。 （ａ）は、図２におけるＣ−Ｃ線縦断面図、（ｂ）は、図２におけるＤ−Ｄ線縦断面図である。

符号の説明

１ 装置本体
２ 給紙部
３ 画像記録部
４ 排出部
８ 現像装置
８ａ 現像剤収容室
８ｂ トナーセンサ
８ｃ トナー補給口
８ｄ 現像剤搬送方向下流側端部（移送部）
８ｅ 現像剤搬送方向上流側端部（移受部）
８ｆ 仕切り壁
８ｇ 低壁部
８０ 現像ユニット
８１、８２ スクリュー（攪拌搬送手段）
Ａ 画像形成装置

Claims (3)

1. 現像剤収容室内に設けられ、トナーとキャリアとを含んだ現像剤を攪拌しながら搬送させる攪拌搬送手段と、現像剤収容室のトナー濃度を検出するトナーセンサとを備えた現像装置であって、
   前記攪拌搬送手段は、互いに隣接し、かつ搬送方向が逆向きとなるよう並設された複数のスクリューからなり、
   前記複数のスクリューの現像剤搬送方向下流側端部は、隣接するスクリューへ現像剤を受け渡す移送部とされるとともに、現像剤搬送方向上流側端部は、隣接するスクリューから現像剤を受け渡される移受部とされ、
   前記複数のスクリューの前記移送部は、隣接するスクリューの前記移受部より高くなるような位置関係とされていることを特徴とする現像装置。
2. 請求項１に記載の現像装置において、
   前記複数のスクリューは、前記現像剤搬送方向下流側端部に向かって、それぞれが上向きに傾斜していることを特徴とする現像装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の現像装置において、
   前記複数のスクリューの間に、それぞれ仕切り壁を設け、
   前記仕切り壁は、前記移送部及び前記移受部で低く形成されていることを特徴とする現像装置。
   

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