JP5965259B2 - 現像装置およびそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像装置およびそれを備えた画像形成装置に関する。

複写機などの画像形成装置に使われる現像装置には、製造時にその内部にあらかじめ現像剤を封入することで、トナーカートリッジを不要としたり、トナーカートリッジの交換回数を少なくしたりすることができるものが知られている。このような現像装置においては、輸送時の現像剤漏れや、外気との接触による現像剤の変性などを防止するため、現像装置にシール部材を取り付けて現像剤を密閉する方式がとられている。

例えば、特許文献１に記載の現像装置５Ｙは、図７（ａ）に示したように、第１の部屋５３Ｙの内壁を含む第１部材７５Ｙと第２の部屋５４Ｙの内壁を含む第２部材７６Ｙとで形成されている。そして、現像装置５Ｙには、第１の部屋５３Ｙと第２の部屋５４Ｙの連通口５９Ｙを塞ぐための第２の封止部材７３Ｙと、トナー補給口５８Ｙを塞ぐための第１の封止部材７４Ｙが設けられており、第２の部屋５４Ｙに現像剤をプリセットすることが可能となっている。

図７（ｂ）が、連通口５９Ｙを第２の封止部材７３Ｙで塞いだ図である。第２の封止部材７３Ｙは、連通口５９Ｙを形成した枠体７３Ｙ−ｂと、該枠体に連通口５９Ｙを覆って接着されたシート７３Ｙ−ａから成っている。そして、図７（ｃ）が第２の封止部材７３Ｙのシート７３Ｙ−ａを引き抜いた後の図である。この状態が現像装置５Ｙの使い始めの状態であり、トナー搬送スクリュ５５Ｙが現像剤を、スクリュの螺旋の移動方向に搬送し、開口した連通口５９Ｙから現像剤が現像ローラ５１Ｙに移動可能となっている。

このようにすることで、移送中に現像ローラ５１Ｙに現像剤が接触して傷が付くことを防ぐことができる。

ところで、特許文献１のトナー搬送スクリュ５５Ｙのような、回転軸に取り付けられた螺旋羽根によって現像装置内の現像剤を搬送する部材の中には、回転軸の外周面に設けられた外螺旋羽根に加え、回転軸の内周面に設けられた内螺旋羽根を有するものが存在する。

例えば、特許文献２に記載の現像装置１０２では、図８（ａ）に示したように、現像剤が収容される現像剤槽１１１と、第１および第２現像剤搬送路Ｐ、Ｑに配置された第１および第２現像剤搬送部材１１２、１１３とを備えている。第１現像剤搬送部材１１２には、図８（ｂ）に示したように、側面連通口１１２ｋおよび１１２ｍを有する両端開口円筒状の中空回転軸１１２ａが設けられており、第１現像剤搬送路Ｐを、外部第１現像剤搬送路Ｐｏと内部第１現像剤搬送路Ｐｉとに区分けしている。さらに、中空回転軸１１２ａの外周面には外螺旋羽根１１２ｂが設けられ、内周面には内螺旋羽根１１２ｇが設けられている。この内螺旋羽根１１２ｇが、内部第１現像剤搬送路Ｐｉにおいて、外螺旋羽根１１２ｂの現像剤の搬送方向と逆方向に現像剤を搬送することによって、現像装置内のトナー濃度を均一に撹拌する役割を果たす。

特開２００６−２３６１９号公報 特開２０１２−２２１９２号公報

特許文献１の現像装置においては、第１の部屋５３Ｙと第２の部屋５４Ｙの連通口５９Ｙをシート７３Ｙ−ａが塞いでいるため、現像装置の使用開始前に使用者がシート７３Ｙ−ａを引き抜く必要があった。したがって、使用者がシート７３Ｙ−ａを引き抜くことを忘れる可能性や、引き抜いた後のシート７３Ｙ−ａに付着しているトナーで手が汚れるといった課題があった。また、現像装置を画像形成装置から取り外す際には、連通口５９Ｙが塞がれていないため、現像装置内に残っている現像剤が現像装置外に漏出してしまうという課題があった。

そこで本発明は、現像剤をあらかじめ収容する形態の現像装置においては現像剤を封入するための封入部材を不要とし、さらには、取り外しの際に現像装置内の現像剤が漏出することを抑えることができる現像装置を実現することを目的とする。

本発明の現像装置は、現像槽及び該現像槽内に設けられた現像剤搬送部材を備える現像装置において、現像剤搬送部材は、一端に開口部が形成されている円筒部材、該円筒部材の外周面に取り付けられた外螺旋羽根及び該円筒部材の内周面に取り付けられた内螺旋羽根を備えることを特徴とする。

また、本発明の現像装置は、現像槽に第１の現像剤搬送路および第２の現像剤搬送路を有する現像装置において、第１の現像剤搬送路および第２の現像剤搬送路は、中央部が現像槽の長手方向に平行な隔壁により分離され、両端部が連通しており、第１の現像剤搬送路は第１の現像剤搬送部材を備え、第２の現像剤搬送路は第２の現像剤搬送部材を備え、第１の現像剤搬送部材及び第２の現像剤搬送部材は、一端に開口部が形成されている円筒部材、該円筒部材の外周面に取り付けられた外螺旋羽根及び該円筒部材の内周面に取り付けられた内螺旋羽根をそれぞれ備え、第１の現像剤搬送部材の外螺旋羽根の現像剤搬送方向と、第２の現像剤搬送部材の前記外螺旋羽根の現像剤搬送方向が逆向きであることを特徴とする。

本発明によれば、現像剤をあらかじめ封入する形態の現像装置においては現像剤を封入するための部材を不要とし、さらには、取り外しの際に現像装置内の現像剤が漏出することを抑えることができる現像装置を実現することができる。

本発明の画像形成装置の断面図である。 本発明の現像装置の長手方向中央部分の断面図である。 図２のＡ方向から見た現像装置の上面透視図である。 図２のＢ方向から見た現像装置の側面透視図である。 本発明の第１の実施形態の現像剤搬送部材の透視図である。 本発明の第２の実施形態の現像剤搬送部材の透視図である。 特許文献１に記載の現像装置の説明図である。 特許文献２に記載の現像装置の説明図である。

（第１の実施形態）
＜画像形成装置の全体構成＞
図１は本発明の実施形態に係る画像形成装置２００の全体の構成を示す説明図である。

画像形成装置２００は、それぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエローの色に対応した部材を備えている。これらの部材の構造は色に関わらず同様であるため、符号の末尾にそれぞれｋ、ｃ、ｍ、ｙを付して表し、４色に共通する部材の場合はｋ〜ｙとして記載する。

画像形成装置２００は、感光体ドラムの表面に静電潜像を形成する露光装置２０１および、現像装置２０２ｋ〜ｙを備える。現像装置２０２ｋ〜ｙは、それぞれ感光体ドラム２０３ｋ〜ｙと、感光体ドラムの表面を帯電させる帯電装置２０５ｋ〜ｙと、現像および画像転写後の感光体ドラムの表面に残存する残留現像剤を除去するクリーナユニット２０４ｋ〜ｙを備える。

画像形成装置２００の転写装置２０８は、感光体ドラム２０３ｋ〜ｙの上方に配置された中間転写ベルト２０７と、中間転写ベルト２０７を張架して矢印Ｃ方向に回転駆動させるための駆動ローラ２７１および従動ローラ２７２と、感光体ドラム２０３ｋ〜ｙの表面のトナー像を中間転写ベルト２０７に転写する中間転写ローラ２０６ｋ〜ｙと、駆動ローラ２７１の横に近接して配置され、中間転写ベルト２０７表面のトナー像を記録媒体に転写する転写ローラ２１１を備えている。

紙などの記録媒体は給紙トレイ２１０に収容され、シート搬送路Ｓを通って、転写ローラ２１１および定着装置２１２を経て画像が形成された記録媒体は、排紙トレイ２１５に排出される。

さらに画像形成装置２００は、現像装置２０２ｋ〜ｙに現像剤を個別に補給する現像剤補給装置２０９ｋ〜ｙを備える。画像形成装置２００に現像剤補給装置２０９ｋ〜ｙが装着されると、駆動モータ（図示せず）と駆動モータ制御装置（図示せず）によって、現像剤補給装置２０９ｋ〜ｙ内の現像剤排出部材（図示せず）が例えば１０秒間の所定時間だけ逆回転駆動され、現像剤補給装置２０９ｋ〜ｙ内の現像剤を解すようになっている。
＜現像装置＞
図２は、現像装置２０２の長手方向略中央部の断面図である。図２に示したように、現像装置２０２は、現像剤が収容される現像槽２５３を有する。現像槽２５３は、取り外し可能な現像槽カバー２５４がその上壁を構成している。現像槽カバー２５４の一部には、第１現像剤搬送路３００ａにおける現像剤搬送方向の上流側に未使用の現像剤を補給するための現像剤補給口２５５が形成されている。なお、本実施形態においてはトナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤を用いるが、これに限るものではなく、一成分現像剤であっても良い。

現像槽２５３は、現像槽２５３の長手方向に延びる隔壁２５１によって大きく分けて二つの空間に分けられており、現像剤補給口２５５側は第１現像剤搬送路３００ａ、現像剤補給口２５５から離れた側は第２現像剤搬送路３００ｂとなっている。第１現像剤搬送路３００ａおよび第２現像剤搬送路３００ｂは、それぞれ半円筒状の内壁面により構成されている。

さらに、現像槽２５３内には現像ローラ２５６が設けられている。現像ローラ２５６は、図示しない駆動手段によって矢印Ｍ方向に回転駆動するマグネットローラであり、図示しない電源から現像バイアス電圧が印加されることにより、現像ローラ２５６の表面の現像剤から図１に示した感光体ドラム２０３の表面の静電潜像へ現像剤が供給される。感光体ドラム２０３に供給された現像剤のうち使われなかったものは、現像ローラ２５６表面から剥離した後、第２現像剤搬送路３００ｂ内に落下する。なお、現像ローラ２５６表面から剥離した現像剤が第１現像剤搬送路３００ａに落下するように、現像剤を導く部材を取り付けてもよい。

現像ローラ２５６の下部にはドクターブレード２５７が設けられている。ドクターブレード２５７は、現像ローラ２５６の軸線方向に平行に延びる長方形の板状部材であって、その下端は現像槽２５３に固定され、その上端は現像ローラ２５６の表面に対して所定の間隙をもって離間している。このドクターブレード２５７によって、現像ローラ２５６の表面に均一な現像剤層が得られる。ドクターブレード２５７の材料としては、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、合成樹脂等が挙げられる。

さらに、第２現像剤搬送路３００ｂの長手方向の略中央部の下部には、現像剤濃度検知センサ２５８が設けられており、そのセンサ面が第２現像剤搬送路３００ｂの内部に露出している。現像剤濃度検知センサ２５８は、現像剤濃度制御手段（図示せず）に電気的に接続されている。現像剤濃度制御手段は、現像剤濃度検知センサ２５８が検知する現像剤濃度測定値に応じて、現像剤補給装置２０９の現像剤排出部材を回転駆動させ、現像剤を排出して現像装置２０２の第１現像剤搬送路３００ａ内に供給するように制御する。現像剤濃度制御手段によって、現像剤濃度測定値が現像剤濃度設定値よりも低いと判定されると、現像剤排出部材を回転駆動させる駆動手段に制御信号が送信され、現像剤排出部材が回転する。現像剤濃度検知センサ２５８としては、例えば、透過光検知センサ、反射光検知センサ、透磁率検知センサ等の一般的な現像剤濃度検知センサを使用することができる。

図３は、図２のＡ方向から見た現像装置の上面透視図である。図３に示したように、第１現像剤搬送路３００ａと第２現像剤搬送路３００ｂは、現像槽２５３の長手方向の両端側の第１連通路２６４と第２連通路２６５によって連通し、環状の現像剤搬送路を形成している。

そして、現像槽２５３内部の現像剤を搬送するために、第１現像剤搬送路３００ａには第１現像剤搬送部材３１１ａが、第２現像剤搬送路３００ｂ内には第２現像剤搬送部材３１１ｂが回転可能に設けられている。
＜第１現像剤搬送部材＞
図４は、図２のＢ方向から見た現像装置の側面透視図である。図４に示したように、第１現像剤搬送部材３１１ａは、円筒部材３１２ａと、その外周面に固定される外螺旋羽根３１７ａを有する。さらに、図５の透視図で示したように、第１現像剤搬送部材３１１ａは、その円筒部材３１２ａの内周面に固定される内螺旋羽根３１８ａと、円筒部材３１２ａの軸心の両端にそれぞれ設けられる回転軸３１３ａおよび回転軸３１４ａと、回転軸３１４ａの一端に設けられたギア３１６ａを備えている。円筒部材３１２ａ、外螺旋羽根３１７ａ、内螺旋羽根３１８ａは、ギア３１６ａによって一体的に回転する。

円筒部材３１２ａは、内部に現像剤を収容する有底円筒形の中空の部材であり、外周面の端部に開口部３１５ａが形成されている。

外螺旋羽根３１７ａは、正螺旋羽根３１９ａと逆螺旋羽根３２０ａからなり、逆螺旋羽根３２０ａは開口部３１５ａ側に設けられている。逆螺旋羽根３２０ａは、正螺旋羽根３１９ａと逆方向の螺旋が取り付けられている。この逆螺旋羽根３２０ａによって、正螺旋羽根３１９ａによって搬送されてきた現像剤が、搬送方向終端の壁面で滞留することなく、第１連通路２６４を通って第２現像剤搬送路３００ｂに向かうことができる。

内螺旋羽根３１８ａの螺旋方向は、正螺旋羽根３１９ａと同じ向きに形成されており、第１現像剤搬送部材３１１ａが、ギア３１６ａを介して図示しない駆動手段により駆動される。図３〜５に示すように、ギア３１６ａが矢印Ｊ方向に回転すると、第１現像剤搬送路３００ａ内の現像剤は図５のＸ方向に搬送され、円筒部材３１２ａ内の現像剤は矢印Ｘと同じ方向である矢印Ｘ’方向に搬送される。

なお、外螺旋羽根３１７ａおよび内螺旋羽根３１８ａの螺旋の径の大きさ、幅、ピッチなどは特に限定されない。
＜第２現像剤搬送部材＞
第２現像剤搬送部材３１１ｂの構造は第１現像剤搬送部材３１１ａと同様であるため、第１現像剤搬送部材３１１ａに対応する部分については符号末尾のａをｂとして説明する。

第２現像剤搬送部材３１１ｂは、図３に示したように、第１現像剤搬送部材３１１ａに対して開口部３１５ｂが逆の位置になるように取り付けられている。第２現像剤搬送部材３１１ｂの内螺旋羽根３１８ｂは、ギア３１６ｂを介して図示しない駆動手段により駆動され、矢印Ｋ方向に回転すると、図３に示すように、第２現像剤搬送路３００ｂ内の現像剤は矢印Ｙ方向に搬送される。
＜現像剤排出・収容動作＞
ここで、新たな現像装置２０２の使用を開始する際の動作について説明する。

現像装置２０２においては、あらかじめ円筒部材３１２ａ、円筒部材３１２ｂの内部に現像剤が封入された状態となっている。

なお、現像装置の輸送時などに、開口部３１５ａおよび開口部３１５ｂから現像剤が漏出しないようにするため、開口部３１５ａおよび開口部３１５ｂは鉛直方向上向きになるようにしておけばよい。さらに、現像剤の漏出を確実に防止するために、封入された現像剤が、磁性トナーからなる一成分現像剤である場合や、トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤である場合は、開口部３１５ｂおよび開口部３１５ｂ付近の現像槽２５３の外周面などに、磁石（図示せず）をそれぞれ着脱自在に設けるようにしても良い。このようにすることにより、磁石の磁界によって開口部３１５ａおよび開口部３１５ｂ付近の現像剤を固めることができるため、これが蓋の役割をして、現像剤の漏出を防ぐことができる。そして、現像装置２０２の使用を開始する際には、磁石を取り除くようにすれば良い。なお、これらの磁石は画像形成装置の使用を開始する前の現像装置に付けられる部材であるが、画像形成装置の使用を開始する前の画像形成装置内に設置していても良く、また現像装置を梱包する梱包材に貼り付けていてもよい。

新たな現像装置２０２の使用を開始する際には、図３に示したように、第１現像剤搬送部材３１１ａを矢印Ｊ方向に、第２現像剤搬送部材３１１ｂ矢印Ｋ方向に所定時間回転させる。これによって、円筒部材３１２ａの内部に封入された現像剤が矢印Ｘ’方向に移動し、順次開口部３１５ａから第１現像剤搬送路３００ａに排出される。同様に、円筒部材３１２ｂの内部に封入された現像剤は矢印Ｙ方向に移動し、開口部３１５ｂから順次第１現像剤搬送路３００ａに排出される。

このようにすることで、あらかじめ現像装置２０２に現像剤を封入する形態においても、シール材のような封入部材が不要となるため、シール材を除去する手間がなくなり、シール材の除去忘れや、除去する際の手の汚れなどを防ぐことができる。

現像装置２０２の使用中は、現像剤補給装置２０９から現像装置２０２に現像剤が順次補給され、その現像剤は第１現像剤搬送部材３１１ａの外螺旋羽根３１７ａおよび第２現像剤搬送部材３１１ｂの外螺旋羽根３１７ｂによって、第１現像剤搬送路３００ａと第２現像剤搬送路３００ｂを循環しながら、現像ローラ２５６に現像剤を供給する。

続いて、現像装置２０２を取り外す際の動作について説明する。

現像装置２０２を取り外す前には、第１現像剤搬送部材３１１ａおよび第２現像剤搬送部材３１１ｂを取り付ける際とは逆方向に回転させる。すなわち、図３において、第１現像剤搬送部材３１１ａは矢印Ｊ’方向に、第２現像剤搬送部材３１１ｂは矢印Ｋ’方向に所定時間回転させる。このようにすることによって、第１現像剤搬送路３００ａに存在する現像剤は、内螺旋羽根３１８ａによって円筒部材３１２ａの内部に回収される。同様に、第２現像剤搬送路３００ｂに存在する現像剤は、内螺旋羽根３１８ｂによって円筒部材３１２ｂの内部に回収される。したがって、現像槽２５３内に存在する現像剤の大部分を、円筒部材３１２ａおよび円筒部材３１２ｂの内部に回収することができるため、現像装置２０２を画像形成装置２００から取り外す際に現像装置２０２から現像剤が漏出することを抑えることができる。
（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態における第１現像剤搬送部材４１１ａの側面透視図である。第１の実施形態における第１現像剤搬送部材３１１ａとの違いは、内螺旋羽根４１８ａの向きおよび開口部４１５ａの位置の違いのみであるため、共通する部分については説明を省略する。

第２の実施形態における内螺旋羽根４１８ａは、正螺旋羽根３１９ａと逆向きに設けられている。したがって、第１現像剤搬送部材４１１ａを矢印Ｊの方向に回転させると、正螺旋羽根３１９ａは円筒部材３１２ａ外部の現像剤をＸ方向に搬送する。一方、内螺旋羽根４１８ａは円筒部材３１２ａ内部の現像剤を、図６のＸ方向とは逆向きのＸ’方向に搬送し、開口部４１５ａから現像剤を排出する。

同様に、第１現像剤搬送部材４１１ａを矢印Ｊ’の方向に回転させると、正螺旋羽根３１９ａは円筒部材３１２ａ外部の現像剤を図６のＸ’方向に搬送し、内螺旋羽根４１８ａは開口部４１５ａ付近の現像剤を円筒部材３１２ａの内部に向けて、図６のＸ方向に搬送する。すなわち、円筒部材３１２ａの内部と外部で現像剤の搬送方向が対向しているため、正螺旋羽根３１９ａが搬送してきた現像剤を素早く円筒部材３１２ａの内部に収容することができる。したがって、現像装置の取り外しの際に、現像装置から現像剤が漏出することを抑えることができる。また、第１の実施形態と同様に、シール材のような封入部材が不要であるため、使用開始時にシール材を除去する手間がなくなり、シール材を除去する際の手の汚れなども防ぐことができる。

以上のように、第１および第２の実施形態においては、現像剤搬送路と現像剤搬送部材を２つずつ有する現像装置について説明したが、これに限らず、現像剤搬送路と現像剤搬送部材を１つずつ有するような現像装置であってもよい。

２００ 画像形成装置
２０１ 露光装置
２０２（２０２ｋ〜ｙ） 現像装置
２０３（２０３ｋ〜ｙ） 感光体ドラム
２０４（２０４ｋ〜ｙ） クリーナユニット
２０５（２０５ｋ〜ｙ） 帯電装置
２０６（２０６ｋ〜ｙ） 中間転写ローラ
２０７ 中間転写ベルト
２０８ 転写装置
２０９（２０９ｋ〜ｙ） 現像剤補給装置
２１０ 給紙トレイ
２１１ 転写ローラ
２１２ 定着装置
２１５ 排紙トレイ
２５１ 隔壁
２５３ 現像槽
２５４ 現像槽カバー
２５５ 現像剤補給口
２５６ 現像ローラ
２５７ ドクターブレード
２５８ 現像剤濃度検知センサ
２６４ 第１連通路
２６５ 第２連通路
２７１ 駆動ローラ
２７２ 従動ローラ
３００ａ 第１現像剤搬送路
３００ｂ 第２現像剤搬送路
３１１ａ 第１現像剤搬送部材
３１１ｂ 第２現像剤搬送部材
３１２ａ、３１２ｂ 円筒部材
３１３ａ、３１３ｂ、３１４ａ、３１４ｂ 回転軸
３１５ａ、３１５ｂ 開口部
３１６ａ、３１６ｂ ギア
３１７ａ、３１７ｂ 外螺旋羽根
３１８ａ、３１８ｂ 内螺旋羽根
３１９ａ、３１９ｂ 正螺旋羽根
３２０ａ、３２０ｂ 逆螺旋羽根
４１１ａ 第１現像剤搬送部材
４１５ａ 開口部
４１８ａ 内螺旋羽根

Claims (7)

1. 現像槽及び該現像槽内に設けられた現像剤搬送部材を備える現像装置において、
   前記現像剤搬送部材は、一端に開口部が形成されている円筒部材、該円筒部材の外周面に取り付けられた外螺旋羽根及び該円筒部材の内周面に取り付けられた内螺旋羽根を備えることを特徴とする現像装置。
2. 前記円筒部材内部に収容された現像剤は、
   前記現像剤搬送部材を所定方向に回転させることにより、前記内螺旋羽根によって前記開口部から排出されることを特徴とする、請求項１に記載の現像装置。
3. 前記現像槽内部の現像剤は、
   前記現像剤搬送部材を前記所定方向とは逆方向に回転させることにより、前記内螺旋羽根によって前記円筒部材内部に収容されることを特徴とする、請求項２に記載の現像装置。
4. 前記外螺旋羽根は、
   前記円筒部材の一端を除く部分に取り付けられた正螺旋羽根及び、
   前記円筒部材の一端に取り付けられ、前記正螺旋羽根とは螺旋が逆向きである逆螺旋羽根からなることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
5. 現像槽に第１の現像剤搬送路及び第２の現像剤搬送路を有する現像装置において、
   前記第１の現像剤搬送路及び前記第２の現像剤搬送路は、中央部が前記現像槽の長手方向に平行な隔壁により分離され、両端部が連通しており、
   前記第１の現像剤搬送路は第１の現像剤搬送部材を備え、
   前記第２の現像剤搬送路は第２の現像剤搬送部材を備え、
   前記第１の現像剤搬送部材及び前記第２の現像剤搬送部材は、一端に開口部が形成されている円筒部材、該円筒部材の外周面に取り付けられた外螺旋羽根及び該円筒部材の内周面に取り付けられた内螺旋羽根をそれぞれ備え、
   前記第１の現像剤搬送部材の前記外螺旋羽根の現像剤搬送方向と、前記第２の現像剤搬送部材の前記外螺旋羽根の現像剤搬送方向が逆向きであることを特徴とする現像装置。
6. 前記現像剤は、一成分磁性現像剤または二成分現像剤であり、
   前記現像装置の前記開口部近傍には磁石が着脱自在に設けられていることを特徴とする、請求項１または５に記載の現像装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の現像装置を備える画像形成装置。