JP6111462B2

JP6111462B2 - 現像装置及び画像形成装置

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Publication number: JP6111462B2
Application number: JP2014098800A
Authority: JP
Inventors: 裕介万袋; 稲田　保幸; 保幸稲田; 晋司小川; 誠人木村; 祐向林
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2014-05-12
Filing date: 2014-05-12
Publication date: 2017-04-12
Anticipated expiration: 2034-05-12
Also published as: JP2015215506A; US9551958B2; US20150323886A1

Description

本発明は、現像装置及び画像形成装置、特に、トナーとキャリアからなる現像剤を用いて像担持体上の静電潜像を現像する現像装置及び該現像装置を備える画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式による画像形成装置に搭載される現像装置として、キャリアとトナーとからなる２成分現像剤にて感光体上に形成された静電潜像を現像するものが知られている。そして、近年では、少量のキャリアを混入したトナーからなる現像剤を、トナーの消費量に応じて現像槽に補給し、かつ、現像槽に溜まった一定量の現像剤を排出するトリクル方式と呼ばれる現像装置が提案されている。

ところで、トリクル方式の現像装置では、一定量の現像剤を排出するために、特許文献１に記載の現像装置のように、一定量の現像剤を排出する排出経路を設け、ここに該一定量の現像剤を排出するための排出口を設けている。しかし、現像装置が想定以上に傾き、排出経路に過剰な現像剤が流れ込んだ場合、本来必要な現像剤まで排出口から排出され、結果として、現像された画像に濃度ムラが発生する等の問題があった。

特開２０１０−２１７５０１号公報

本発明の目的は、現像槽内の現像剤の量を適切に維持し、現像された画像に濃度ムラが発生することを抑制することができる現像装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することである。

本発明の第１の形態である現像装置は、
トナーとキャリアからなる現像剤を用いて像担持体上の静電潜像を現像する現像装置であって、
現像剤が循環する循環経路と、
前記循環経路と接続され、前記現像剤の一部が通過する排出経路と、
前記排出経路と接続され、該排出経路に流入した現像剤の一部を前記循環経路に戻す第１のリサイクル経路と、
を備え、
前記排出経路には、該排出経路に流入した現像剤を排出するための排出口、及び前記第１のリサイクル経路と接続するための第１の戻し口が設けられ、
前記第１の戻し口は、前記排出口に対して、鉛直方向上側、かつ、前記排出経路に流入した現像剤の通過方向における上流側に位置しており、
前記排出経路には、前記排出経路に流入した現像剤を搬送するための供給スクリューが設けられ、
前記第１の戻し口は、前記排出経路内を搬送される現像剤が前記供給スクリューの回転に伴って該排出経路内における該供給スクリューの軸と直交する方向の一方側に偏る場合に、該一方側に対して反対側に位置する該排出経路の側壁に設けられていること、
を特徴とする。

本発明の第２の形態である画像形成装置は、
前記現像装置を備えること、
を特徴とする。

本発明に係る現像装置では、現像剤を循環経路に戻す第１の戻し口が、現像剤を排出する排出口に対して鉛直方向上側に位置する。通常時、現像剤は、第１の戻し口よりも鉛直方向下側を通過するため、現像剤が第１の戻し口から循環経路に戻ることはない。一方、排出口は第１の戻し口よりも下側、つまり、現像剤が通過する位置にあるため、排出口から一定量の現像剤が排出され、循環経路の現像剤は適量に保たれる。また、第１の戻し口は、排出口に対して、現像剤の通過方向における上流側に位置している。これにより、排出経路に過剰な現像剤が流れ込んだ際、該現像剤が排出口から排出される前に、その一部が第１の戻し口から循環経路に戻る。従って、本来必要な現像剤が、現像槽から排出されることが抑制される。以上より、本発明に係る現像装置では、現像槽内の現像剤の量を適切に維持し、現像された画像に濃度ムラが発生することを抑制することができる。

本発明によれば、現像槽内の現像剤の量を適切に維持し、現像された画像に濃度ムラが発生することを抑制することができる。

画像形成装置の内部構造を示す概略図である。第１実施例に係る現像装置の現像ローラ周辺を、該現像装置が有する供給スクリューの中心軸と平行な方向から見た断面図である。第１実施例に係る現像装置を、該現像装置が有する供給スクリューの中心軸と直交する方向から見た断面図である。第１実施例に係る現像装置の排出口周辺を該現像装置が有する供給スクリューの中心軸と平行な方向から見た断面図に、補給口及び戻し口の断面を加えた図である。第１実施例に係る現像装置を、該現像装置が有する供給スクリューの中心軸と直交する方向から見た断面図であり、現像剤の循環が通常時の状態を示す図である。第１実施例に係る現像装置を、該現像装置が有する供給スクリューの中心軸と直交する方向から見た断面図であり、現像剤が想定以上に排出経路に流入した状態を示す図である。第１実施例に係る現像装置から戻し口の配置が変更された現像装置を、該現像装置が有する供給スクリューの中心軸と直交する方向から見た断面図である。第２実施例に係る現像装置を、該現像装置が有する供給スクリューの中心軸と直交する方向から見た断面図である。第２実施例に係る現像装置を、該現像装置が有する供給スクリューの中心軸と平行な方向から見た断面図である。第３実施例に係る現像装置を、該現像装置が有する供給スクリューの中心軸と直交する方向から見た断面図である。第４実施例に係る現像装置を、該現像装置が有する供給スクリューの中心軸と直交する方向から見た断面図である。

（画像形成装置の概略構成、図１参照）
以下、第１実施例である現像装置及びこれを備える画像形成装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。各図においては、同じ部材、部分について共通する符号を付し、重複する説明は省略する。

図１に示す画像形成装置１は、タンデム方式の電子写真プリンタであり、Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）の各色のトナー画像を形成するためのイメージングユニット１０（１０ｙ，１０ｍ，１０ｃ，１０ｋ）と、中間転写ユニット２０にて構成されている。

イメージングユニット１０は、それぞれ、感光体ドラム１１を中心として帯電チャージャ１２、現像装置４０Ａなどを配置したもので、レーザー走査光学ユニット１４から照射される光によってそれぞれの感光体ドラム１１上に描画される静電潜像を現像装置４０Ａで現像して各色のトナー画像を形成する。中間転写ユニット２０は、矢印Ｗ方向に無端状に回転駆動される中間転写ベルト２１を備え、各感光体ドラム１１と対向する１次転写ローラ２２から付与される電界により、各感光体ドラム１１上に形成されたトナー画像を中間転写ベルト２１上に１次転写して合成する。なお、このような電子写真法による画像形成プロセスは周知であり、詳細な説明は省略する。

装置本体の下部には、被転写材（以下、用紙と称する）を１枚ずつ給紙する自動給紙ユニット３０が配置され、用紙は図示しない給紙ローラからタイミングローラ対３１を経て、前記中間転写ベルト２１と２次転写ローラ２５とのニップ部に搬送され、２次転写ローラ２５から付与される電界にてトナー画像（合成カラー画像）が２次転写される。その後、用紙は定着ユニット３５に搬送されてトナーの加熱定着を施され、装置本体の上面に配置されたトレイ部２に排出される。

（現像装置の構成図２〜図４参照）
第１実施例である現像装置４０Ａは、キャリアとトナーとからなる２成分現像剤を使用するものであり、図２に示すように、ケーシング４２内に、現像ローラ４４、供給スクリュー４６及び攪拌スクリュー４８をそれぞれ平行な状態で設けたものである。なお、以下で、現像ローラ４４、供給スクリュー４６及び攪拌スクリュー４８が延在する方向をｘ軸方向と定義する。また、ｘ軸方向及び鉛直方向と直交する方向をｙ軸方向と定義する。

現像ローラ４４は、複数の磁極を有する磁石（図示せず）を内蔵したスリーブ状をなし、感光体ドラム１１と僅かな間隔を保持して回転駆動される。そして、現像ローラ４４の下部には現像槽５０が設けられている。現像槽５０は、図３に示すように、ｘ軸方向に延在する容器である。また、現像槽５０は、ｘ軸方向に延在する隔壁５６により、供給槽５２及び攪拌槽５４の２つの槽に分けられる。

供給槽５２は現像ローラ４４に現像剤を供給し、現像を終えた残りの現像剤を回収する役割を担っている。また、供給槽５２内には、供給スクリュー４６が設けられている。この供給スクリュー４６の回転によって、現像剤は、供給槽５２におけるｘ軸方向の正方向側に搬送される。ただし、供給スクリュー４６のｘ軸方向の中央付近の羽根４６ａは、供給スクリュー４６における他の部分の羽根４６ｂと逆巻の羽根である。従って、供給槽５２内の現像剤による圧力が所定の値を越えなければ、現像剤は、羽根４６ａを越えてｘ軸方向の正方向側に搬送されることはない。なお、本実施例では、現像剤を供給槽５２のｘ軸方向の負方向側から正方向側に向かって搬送するために、供給スクリュー４６はｘ軸方向の負方向側から見て、時計回りに回転している。

攪拌槽５４は、供給槽５２と隔壁５６を隔てて平行に隣接し、現像剤を攪拌混合する。また、攪拌槽５４には、攪拌スクリュー４８が設けられている。この攪拌スクリュー４８の回転によって、現像剤は、攪拌槽５４におけるｘ軸方向の負方向側に攪拌搬送される。なお、攪拌槽５４には、図４に示すように、補給口６４が設けられており、ここから新たな現像剤が補給される。

ここで、供給槽５２と攪拌槽５４とを隔てる隔壁５６のｘ軸方向の中央付近、かつ、羽根４６ａよりもｘ軸方向の負方向側の位置には、図３に示すように、開口５８が設けられている。さらに、隔壁５６のｘ軸方向の負方向側の端部には、開口６０が設けられている。これにより、供給槽５２でｘ軸方向の正方向側に搬送された現像剤は、開口５８を通り攪拌槽５４に進入する。攪拌槽５４に進入した現像剤は、攪拌スクリュー４８によりｘ軸方向の負方向側に搬送され、開口６０から供給槽５２に戻る。このように、現像剤は、供給槽５２における開口６０から開口５８までの区間、及び攪拌槽５４における開口５８から開口６０までの区間を循環する。つまり、供給槽５２における開口６０から開口５８までの区間、及び攪拌槽５４における開口５８から開口６０までの区間が、現像剤の循環経路Ａを構成している。

また、供給槽５２内の現像剤による圧力が所定の値を超えると、供給槽５２内を搬送される現像剤の一部は、開口５８から攪拌槽５４に進入せず、供給スクリュー４６の羽根４６ａを越えて供給槽５２のｘ軸方向の正方向側の端部に向かう。そして、供給槽５２のｘ軸方向の正方向側の端部に向かった現像剤の一部は、余剰な現像剤を排出して現像剤をリフレッシュするために設けられた排出口６６から、現像装置４０Ａ外へと排出される。つまり、供給槽５２における羽根４６ａよりもｘ軸方向の正方向側の部分は、余剰な現像剤が通過する排出経路Ｂを構成している。

ところで、排出経路Ｂには、戻し口６８（第１の戻し口）が設けられている。戻し口６８は、現像装置４０Ａが想定以上に傾き排出経路Ｂに過剰な現像剤が流れ込んだ場合に、流れ込んだ現像剤の一部を循環経路Ａに戻すための孔である。戻し口６８は、図４に示すように、排出口６６に対して鉛直方向上側に設けられ、かつ、図３に示すように、排出口６６に対してｘ軸方向の負方向側（現像剤の通過方向における上流側）に設けられている。また、戻し口６８は、ｘ軸方向において排出口６６に隣り合うように配置されている。

戻し口６８を通過した現像剤は、攪拌槽５４に進入して、攪拌スクリュー４８によりｘ軸方向の負方向側に搬送される。その結果、戻し口６８を通過した現像剤は、攪拌槽５４における開口５８が設けられた近傍から循環経路Ａに復帰する。つまり、戻し口６８から攪拌槽５４における開口５８が設けられた近傍までの区間は、排出経路Ｂに過剰に流れ込んだ現像剤を循環経路Ａに戻すリサイクル経路Ｃ（第１のリサイクル経路）を構成している。

また、排出経路Ｂにおけるｘ軸方向の正方向側の端部、つまり供給槽５２におけるｘ軸の正方向側の端部（現像剤の通過方向における下流側）には、戻し口７０（第２の戻し口）が設けられている。戻し口７０は、排出口６６にて排出されずに供給槽５２におけるｘ軸の正方向側の端部まで到達した現像剤が、供給槽５２内に溜まることを防ぐためのものである。従って、戻し口７０は、排出口６６に対して、鉛直方向下側に設けられている。

これにより、戻し口７０を通過した現像剤は、攪拌槽５４に進入して、攪拌スクリュー４８によりｘ軸方向の負方向側に搬送される。その結果、戻し口７０を通過した現像剤は、攪拌槽５４における開口５８が設けられた近傍から循環経路Ａに復帰する。つまり、戻し口７０から攪拌槽５４における開口５８が設けられた近傍までの区間は、排出経路Ｂに過剰に流れ込んだ現像剤を循環経路Ａに戻すリサイクル経路Ｄ（第２のリサイクル経路）を構成している。

（効果）
現像装置４０Ａ及びこれを備える画像形成装置１では、現像剤を循環経路Ａに戻す戻し口６８が、現像剤を排出する排出口６６に対して鉛直方向上側に位置する。通常時、現像剤は、図５に示すように、戻し口６８よりも鉛直方向下側を通過するため、現像剤が戻し口６８から循環経路Ａに戻ることはない。一方、排出口６６は戻し口６８よりも鉛直方向下側、つまり、現像剤が通過する位置にあるため、排出口６６から一定量の現像剤が排出され、循環経路Ａの現像剤は適量に保たれる。また、戻し口６８は、排出口６６に対して、現像剤の通過方向における上流側に位置している。従って、図６に示すように、排出経路Ｂに過剰な現像剤が流れ込んだ際、該現像剤が排出口６６から排出される前に、その一部が戻し口６８から循環経路Ａに戻る。これにより、本来必要な現像剤が現像槽５０から排出されることが抑制される。以上より、現像装置４０Ａ及びこれを備える画像形成装置１では、現像槽５０内の現像剤の量を適切に維持し、現像された画像に濃度ムラが発生することを抑制することができる。

ところで、図７に示すように、戻し口６８が排出口６６に対して上流側、つまりｘ軸方向の負方向側に離れて設けられていた場合に、画像形成装置の設置時に装置が傾けられることで排出経路Ｂに現像剤が多量に存在した状態となると、これらの現像剤のほとんどは、戻し口６８よりも下流側に位置することになる。この状態で、画像形成装置１が起動し供給スクリュー４６が回転を開始すると、排出経路Ｂに存在する現像剤のほとんどは、戻し口６８から攪拌槽５４へ戻されることなく排出口６６から排出されことになる。結果として、現像槽５０内の現像剤の量を適切に維持することが困難になる。しかし、第１実施例に係る現像装置４０Ａにおける、戻し口６８は、排出口６６に隣り合うように配置されている。このため、戻し口６８よりｘ軸方向の正方向側に多量の現像剤が流れ込んでも、これらは、戻し口７０により、循環経路Ａに戻される。つまり、現像槽５０内の現像剤の量を適切に維持することができる。

（第２実施例図８及び図９参照）
第２実施例に係る現像装置４０Ｂと第１実施例に係る現像装置４０Ａとの相違点は、排出口６６の配置、戻し口６８の配置及び戻し口７０の有無である。具体的には、図８に示すように、現像装置４０Ｂでは、戻し口７０が存在しない。また、現像装置４０Ｂにおける排出口は、供給槽５２におけるｘ軸方向の正方向側の端部、かつ、鉛直方向の略下端に設けられている。

さらに、戻し口６８は、図９に示すように、供給スクリュー４６の中心軸を通る垂線Ｌ１を境界として、排出経路Ｂのｙ軸方向の負方向側に設けられている。また、供給スクリュー４６は、ｘ軸方向の負方向側から見ると、時計回りに回転している。この回転により、現像剤は、通常時、ｙ軸方向の正方向側（一方側）に偏りやすい。つまり、戻し口６８は、通常時において、現像剤が偏りやすいｙ軸方向の正方向側と反対側の隔壁５６（排出経路の側壁）に設けられている。

以上のように構成された現像装置４０Ｂでは、戻し口７０が存在しないため、第１実施例に係る現像装置４０Ａよりも、ｘ軸方向に小型である。また、排出口６６が、供給槽５２におけるｘ軸方向の正方向側の端部、かつ、鉛直方向の下端に設けられているため、現像剤が、供給槽５２におけるｘ軸方向の正方向側の端部に溜まることを抑制できる。

また、現像装置４０Ｂの戻し口６８は、通常時において、現像剤が通過しやすいｙ軸方向の正方向側と反対側に設けられている。これにより、通常時において、現像剤が戻し口６８から循環経路Ａに戻ることを防ぎ、適切な量の現像剤が排出口６６から排出される。なお、本第２実施例における他の構成は前記第１実施例と同様である。従って、本第２実施例において、排出口６６の配置、戻し口６８の配置及び戻し口７０の有無以外の説明は第１実施例での説明のとおりである。

（第３実施例図１０参照）
第３実施例に係る現像装置４０Ｃと第２実施例に係る現像装置４０Ｂとの相違点は、戻し口７２の追加である。具体的には、図１０に示すように、現像装置４０Ｃでは、排出経路Ｂにおいて、戻し口６８よりもｘ軸方向の負方向側に、戻し口７２が存在する。つまり、戻し口６８，７２が排出口６６よりもｘ軸方向の負方向側に位置している。

以上のように構成された現像装置４０Ｃでは、排出口６６よりもｘ軸方向の負方向側に複数の戻し口６８，７２が設けられている。従って、現像装置が想定以上に傾き排出経路Ｂに過剰な現像剤が流れ込んだ場合に、第３実施例である現像装置４０Ｃは、第２実施例である現像措置４０Ｂに対して、より多くの現像剤を循環経路Ａに戻すことが可能である。なお、本第３実施例における他の構成は前記第２実施例と同様である。従って、本第３実施例において、戻し口７２の追加以外の説明は第２実施例での説明のとおりである。

（第４実施例図１１参照）
第４実施例に係る現像装置４０Ｄと第２実施例に係る現像装置４０Ｂとの相違点は、戻し口６８の大きさ、及び現像装置４０Ｄ始動時における供給スクリュー４６の回転である。具体的には、図１１に示すように、現像装置４０Ｄでは、戻し口６８が、排出経路Ｂの略全域、つまり、供給槽５２において供給スクリューの羽根４６ａが位置する部分（循環経路と排出経路の接続部）から、排出口６６までの範囲の略全域に設けられている。また、現像装置４０Ｄは、これが備え付けられた画像形成装置の起動時に、供給スクリュー４６を通常の方向とは逆方向に四分の一回転だけ回す。

以上のように構成された現像装置４０Ｄにおける戻し口６８の大きさは、第２実施例に係る現像装置４０Ｂにおける戻し口６８の大きさよりも大きい。従って、現像装置が想定以上に傾き排出経路Ｂに過剰な現像剤が流れ込んだ場合に、第４実施例である現像装置４０Ｄは、第２実施例である現像措置４０Ｂに対して、より多くの現像剤を循環経路Ａに戻すことが可能である。これに加え、現像装置４０Ｄでは、これが備え付けられた画像形成装置の起動時に、供給スクリュー４６を通常の方向とは逆方向に四分の一回転だけ回すことによって、戻し口６８から、より確実に現像剤を循環経路Ａに戻すことができる。また、現像装置４０Ｄの始動時において、逆回転と正回転を繰り返すことにより、さらに確実に現像剤を循環経路Ａに戻すことができる。なお、本第４実施例における他の構成は前記第２実施例と同様である。従って、本第４実施例において、戻し口６８の大きさ以外の説明は第２実施例での説明のとおりである。

（他の実施例）
本発明に係る現像装置及び画像形成装置は前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。例えば、各戻し口の形状や個数等は任意である。さらに、各実施例を組み合わせてもよい。

以上のように、本発明は、現像装置及び画像形成装置に有用であり、特に、現像槽内の現像剤の量を適切に維持し、現像された画像に濃度ムラが発生することを抑制することができる点で優れている。

Ａ循環経路
Ｂ排出経路
Ｃリサイクル経路（第１のリサイクル経路）
Ｄリサイクル経路（第２のリサイクル経路）
１Ａ〜１Ｄ画像形成装置
４０現像装置
４６供給スクリュー
６６排出口
６８戻し口（第１の戻し口）
７０戻し口（第２の戻し口）

Claims

トナーとキャリアからなる現像剤を用いて像担持体上の静電潜像を現像する現像装置であって、
現像剤が循環する循環経路と、
前記循環経路と接続され、前記現像剤の一部が通過する排出経路と、
前記排出経路と接続され、該排出経路に流入した現像剤の一部を前記循環経路に戻す第１のリサイクル経路と、
を備え、
前記排出経路には、該排出経路に流入した現像剤を排出するための排出口、及び前記第１のリサイクル経路と接続するための第１の戻し口が設けられ、
前記第１の戻し口は、前記排出口に対して、鉛直方向上側、かつ、前記排出経路に流入した現像剤の通過方向における上流側に位置しており、
前記排出経路には、前記排出経路に流入した現像剤を搬送するための供給スクリューが設けられ、
前記第１の戻し口は、前記排出経路内を搬送される現像剤が前記供給スクリューの回転に伴って該排出経路内における該供給スクリューの軸と直交する方向の一方側に偏る場合に、該一方側に対して反対側に位置する該排出経路の側壁に設けられていること、
を特徴とする現像装置。
前記排出経路と接続され、前記排出経路に流入した現像剤の一部を前記循環経路に戻す第２のリサイクル経路をさらに備え、
前記排出経路には、前記第２のリサイクル経路と接続するための第２の戻し口が設けられ、
前記第２の戻し口は、前記排出口に対して、前記排出経路に流入した現像剤の通過方向における下流側に位置していること、
を特徴とする請求項１に記載の現像装置。
前記第２の戻し口は、前記排出口に対して鉛直方向下側に位置していること、
を特徴とする請求項２に記載の現像装置。
前記第１の戻し口は、前記排出経路に流入した現像剤の通過方向に沿って、複数設けられていること、
を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の現像装置。
前記第１の戻し口は、前記循環経路と前記排出経路の接続部から、前記排出口までの略全域に亘り設けられていること、
を特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の現像装置。
前記第１の戻し口は、前記排出口に隣り合うように配置されていること、
を特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の現像装置。
画像形成装置に備えられ、
前記画像形成装置の起動時に、一時的に、前記供給スクリューが通常の回転方向と逆方向に回転すること、
を特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の現像装置。
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の現像装置を備えること、
を特徴とする画像形成装置。