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JP2009168954A - 現像装置、画像形成装置 - Google Patents

現像装置、画像形成装置 Download PDF

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JP2009168954A
JP2009168954A JP2008005019A JP2008005019A JP2009168954A JP 2009168954 A JP2009168954 A JP 2009168954A JP 2008005019 A JP2008005019 A JP 2008005019A JP 2008005019 A JP2008005019 A JP 2008005019A JP 2009168954 A JP2009168954 A JP 2009168954A
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toner
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Hisashi Kunihiro
久志 國廣
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Abstract

【課題】トナー飛散や画像カブリの問題を低減する。
【解決手段】現像装置2は、第1搬送路Cに設けられ第1搬送路Cにて現像剤を撹拌しながらX方向へ搬送する第1搬送スクリュー112aと、第2搬送路Dに設けられ第2搬送路Dにて前記現像剤を撹拌しながらY方向へ搬送する第2搬送スクリュー112bと、第1搬送路Cと第2搬送路Dとを連通する第1連通路aおよび第2連通路bと、第2搬送路Dにて搬送されている現像剤を担持して前記担持しているトナーを感光体へ供給する現像ローラ114と、第1搬送路Cにトナーを補給するためのトナー補給口115aと、前記磁性キャリアからなる磁気ブラシJを第1搬送路Cに形成するための磁石117とを有している。
【選択図】図1

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に備えられ、トナーと磁性キャリアとを含む2成分現像剤を取り扱う現像装置に関するものである。
従来から、複写機、プリンタおよびファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置が知られている。電子写真方式の画像形成装置は、感光体(トナー像担持体)の表面に静電潜像を形成し、現像装置によって前記静電潜像に対してトナーを供給して前記静電潜像を現像し、現像によって形成されるトナー像を用紙等のシートに転写し定着させるようになっている。
近年、カラー化や高画質化に対応した画像形成装置では、トナーの帯電安定性に優れる2成分現像剤(以下では、単に「現像剤」と称すこともある)がよく使用されている。現像剤はトナーとキャリアとからなり、それらを現像装置内で撹拌するとトナーとキャリアとが摩擦し、この摩擦によって適正に帯電したトナーが得られる。帯電したトナーは、現像剤担持部材(現像ローラ)の表面に供給される。現像剤担持部材のトナーは、静電的吸引力によって、像担持体(感光体)に形成されている静電潜像に移動する。これにより感光体上にトナー像が形成される。
さらに、最近では、画像形成装置の高速化および小型化が要求されており、トナー像担持体に対する現像剤の供給を迅速且つ正確に行う必要が生じてきている。そこで、特許文献1に示される画像形成装置では、現像剤の帯電を迅速且つ充分に行い、現像剤の搬送も迅速に行うために、循環方式の現像装置が採用されている。循環方式の現像装置は、特許文献1に示されるように、現像剤が循環搬送されるような経路である現像剤搬送路と、現像剤搬送路にて現像剤を撹拌しながら搬送する現像剤搬送部材とを有する。なお、現像剤搬送部材は、送りねじり状の翼体とメッシュ状のスクリーン部材とを有するスクリューである。
特開平10−63081号公報(公開日:1998年3月6日)
また、前記した循環方式の現像装置では、現像装置内の現像剤のトナー濃度が所定値よりも下回った場合、トナーホッパーから現像剤搬送路へトナーが補給されるようになっている。
ところが、従来の循環方式の現像装置では、トナーホッパーから現像剤搬送路に補給されたトナーが従前から存在する現像剤と充分に混ざらないまま塊となって搬送、循環されることがあった。すなわち、キャリアから分離した状態でトナーが搬送、循環される。その結果、充分に帯電されていないトナー(低帯電量のトナー)が現像剤担持部材に供給されてしまうという事態が生じていた。
充分に帯電されていないトナーが現像剤担持部材に供給されてしまうと、現像剤担持部材からトナーが飛散するという問題が生じやすくなり、画像形成装置内部や形成された画像を汚してしまう。また、充分に帯電されていないトナーが現像剤担持部材に供給されてしまうと、トナーをキャリア表面に保持するための静電気力が小さくなり、非画像部にトナーが付着しカブリが生じ易くなるという問題が生じる。
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に備えられる現像装置において、充分に帯電されていないトナーが現像剤担持部材に供給される事態が生じるのを抑制することによって、トナー飛散や画像カブリの問題を低減することを目的とする。
以上の目的を達成するために、本発明は、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤が搬送される第1および第2搬送路と、第1搬送路に設けられ第1搬送路にて前記現像剤を撹拌しながら所定方向へ搬送する第1搬送部材と、第2搬送路に設けられ第2搬送路にて前記現像剤を撹拌しながら前記所定方向とは逆方向へ搬送する第2搬送部材と、第1および第2搬送路を連通する第1連通路と、第1連通路よりも前記逆方向側に形成されており第1および第2搬送路を連通する第2連通路と、第2搬送路の現像剤を担持してその現像剤に含まれるトナーを感光体へ供給する現像剤担持部材と、第1搬送路にトナーを補給するための補給口とを有し、前記現像剤が第1搬送路と第1連通路と第2搬送路と第2連通路とをこの順序にて循環するように搬送される現像装置において、前記磁性キャリアからなる磁気ブラシを第1搬送路に形成するための磁石を備えていることを特徴とする。
本発明の構成によれば、第1搬送路において従前から存在する現像剤と補給されたトナーからなるトナー塊とが互いに分離した状態で搬送されていても、前記磁気ブラシによって前記現像剤と前記トナー塊とが一時的に堰き止められ、前記トナー塊のトナーが前記現像剤と混ざるまで前記トナー塊が磁気ブラシに捕捉される。これにより、トナーが塊のまま第1搬送路を通過して第2搬送路へ搬送されてしまうという事態の発生を抑制でき、充分に帯電されていないトナーが現像剤担持部材に供給されるという事態の発生を抑制でき、トナー飛散や画像カブリの問題を低減できる。
言い換えると、本発明の構成によれば、前記トナー塊のトナーが前記現像剤と混ざるまで前記トナー塊が前記磁気ブラシに捕捉されるため、現像剤とトナーとが充分に混合され、この混合によってトナーがキャリアとの間の摩擦によって充分に帯電する。それゆえ、充分に帯電したトナーを現像剤担持部材に対して供給でき、トナー飛散や画像カブリの問題を低減できる。
また、本発明の現像装置は、前記構成に加えて、前記第1搬送路において前記補給口からトナーが補給される補給位置よりも前記所定方向側に前記磁気ブラシが形成されるように前記磁石の取り付け位置が定められていることが好ましい。これにより、前記補給位置よりも現像剤搬送方向(第1搬送路における現像剤搬送方向)の下流側にて前記磁気ブラシが形成されることになるため、前記トナー塊を効率的に磁気ブラシで捕捉でき、トナーが塊のまま搬送されてしまうという事態をより効果的に抑制できる。
さらに、前記トナー塊は現像剤と空間との界面(現像剤の上面)を滑るように搬送されることが多い。そこで、本発明の現像装置は、前記構成に加えて、前記第1搬送路の現像剤と空間との界面に前記磁気ブラシが形成されるように前記磁石の取り付け位置が定められていることが好ましい。これにより、前記トナー塊を効率よく磁気ブラシで捕捉でき、現像剤の撹拌トルクを過度に上昇させることなく当該トナー塊のトナーと現像剤とを効率よく混合させることができる。
また、前記トナー塊は、第1搬送路を形成する壁に近接または接触しながら前記界面を滑るように搬送されることが多い。そこで、本発明の現像装置は、前記構成に加えて、前記第1搬送路を形成する壁のうち前記界面と接触している部分に前記磁気ブラシが形成されるように前記磁石の取り付け位置が定められていることが好ましい。それゆえ、前記トナー塊を効率よく磁気ブラシで捕捉でき、現像剤の撹拌トルクを過度に上昇させることなく当該トナー塊のトナーと現像剤とを効率よく混合させることができる。
また、第1搬送路においては、現像剤が下方から上方へ流動するような領域にて現像剤上にトナー塊が蓄積され易い。そこで、本発明の現像装置は、前記構成に加えて、前記第1搬送部材は、前記現像剤を撹拌しながら所定方向へ搬送するように回転するスクリュー部材であり、前記スクリュー部材におけるシャフトの周囲の領域であって前記撹拌によって前記現像剤が下方から上方へ流動する領域に前記磁気ブラシが形成されるように前記磁石の取り付け位置が定められていることが好ましい。それゆえ、トナー塊を効率よく磁気ブラシで捕捉でき、当該トナー塊のトナーと現像剤とを効率よく混合させることができる。
さらに、本発明の現像装置は、前記構成に加えて、前記第1搬送部材は、前記現像剤を撹拌しながら前記所定方向へ搬送するように回転するスクリュー部材であり、前記磁気ブラシの先端部が前記スクリュー部材のシャフトに接触するように前記磁石の取り付け位置と前記磁石の磁力とが定められていることが好ましい。それゆえ、前記スクリュー部材の回転によって前記スクリュー部材の周囲を周回するように撹拌される現像剤を磁気ブラシに摺擦させ易くなり、磁気ブラシに捕捉されるトナー塊を効率的に現像剤と混合することができる。
また、本発明の現像装置は、前記構成に加えて、前記現像装置から取り外し可能であって前記第1搬送路を覆うカバー部材が備えられており、前記磁石は前記カバー部材に取り付けられていることが好ましい。それゆえ、前記カバー部材を取り外して第1搬送路内の現像剤の交換作業を行う際に、カバー部材に付着する磁性キャリアを容易に取り除くことができ、現像装置の壁であって取り外しのできない壁に磁石を設ける形態と比べて、現像剤の交換作業性が著しく向上する。
さらに、本発明の現像装置は、前記構成に加えて、前記磁石は互いに極性の異なる第1磁石と第2磁石とであり、第1磁石および第2磁石は、第1搬送路を形成する壁に取り付けられ、前記所定方向に並んで配されていることが好ましい。これにより、第1磁石の磁力によって生じる磁気ブラシと第2磁石の磁力によって生じる磁気ブラシとが結合して生じる長鎖状の磁気ブラシを形成でき、当該磁気ブラシによって前記トナー塊を効率的に磁気ブラシで捕捉でき、トナーが塊のまま搬送されてしまうという事態をより効果的に抑制できる。
さらに、本発明の現像装置は電子写真方式の画像形成装置に備えられるものである。なお、前記画像形成装置としては、プリンタ、複写機、複合機、ファクシミリ装置等が挙げられる。
本発明の現像装置は、以上のように、前記磁性キャリアからなる磁気ブラシを前記第1搬送路に形成するための磁石が備えられていることを特徴とするものである。それゆえ、充分に帯電されていないトナーが現像剤担持部材に供給されるという事態の発生を抑制でき、トナー飛散や画像カブリの問題を低減できる。
本発明の一実施形態の現像装置を以下に説明するが、まず、その現像装置を説明する前に、その現像装置が備えられている画像形成装置について説明する。
(画像形成装置の構成)
図2は、本実施形態に係る現像装置を備えている画像形成装置200の内部構成を示す模式図である。なお、本願明細書に添付した図面においては、鉛直方向(重力の作用する方向)をG方向とし、G方向と逆方向をH方向とする。
画像形成装置200は、電子写真方式のプリンタであり、外部から伝達される画像データに応じて所定のシート(記録用紙,記録媒体)に多色または単色の画像を形成するものである。なお、画像形成装置200の上方にスキャナ等を備えてもよい。
画像形成装置200においては、黒(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)および黄(Y)の色成分毎の画像データが取り扱われ、黒画像、シアン画像、マゼンタ画像、黄画像が形成され、各々の色成分の画像を重畳することによってカラー画像が形成されるようになっている。したがって、図2に示すように、画像形成装置200においては、各色成分の画像が形成されるように、現像装置2(2a,2b,2c,2d)、感光体ドラム3(3a,3b,3c,3d)、帯電器5(5a,5b,5c,5d)、クリーナユニット4(4a,4b,4c,3d)がそれぞれ4個ずつ設けられている。言い換えると、現像装置2と感光体ドラム3と帯電器5とクリーナユニット4とを1つずつ含む画像形成ステーション(画像形成部)が4つ設けられることになる。
なお、上記a〜dの符号は、aが黒画像形成用の部材、bがシアン画像形成用の部材、cがマゼンタ画像形成用の部材、dが黄画像形成用の部材であることを示したものである。また、画像形成装置200には、露光ユニット1、定着ユニット12、シート搬送路S、給紙トレイ10および排紙トレイ15が備えられている。
帯電器5は、感光体ドラム3の表面を所定の電位に均一に帯電させるものである。帯電器5としては、図2に示す接触ローラ型の帯電器の他、接触ブラシ型の帯電器、或いは非接触チャージャー型の帯電器などが使用されることもある。
露光ユニット1は、図2に示すようにレーザ照射部及び反射ミラーを備えたレーザスキャニングユニット(LSU)である。但し、レーザスキャニングユニット以外に、発光素子をアレイ状に並べたELやLED書込みヘッドを露光ユニット1とすることもできる。露光ユニット1は、帯電された感光体ドラム3を入力された画像データに応じて露光することにより、感光体ドラム3の表面に画像データに応じた静電潜像を形成する。
現像装置2は、感光体ドラム3に形成された静電潜像をK,C,M,Yのいずれかのトナーにより顕像化する(現像する)ものである。現像装置2(2a,2b,2c,2d)は、トナーホッパー101(101a、101b、101c、101d)、トナー移送機構102(102a、102b、102c、102d)、現像槽111(111a、111b、111c、111d)を備えている。トナーホッパー(トナー収容層)101は、現像槽111よりもH方向側に配され、未使用トナー(粉体状のトナー)を貯蔵している。トナーホッパー101から現像槽111へトナー移送機構102を介してトナーが供給されるようになっている。
クリーナユニット4は、現像及び画像転写工程後に感光体ドラム3の表面に残留しているトナーを除去し、回収するものである。
感光体ドラム3の上方には中間転写ベルトユニット8が配置されている。中間転写ベルトユニット8は、中間転写ローラ6(6a,6b,6c,6d)、中間転写ベルト7、中間転写ベルト駆動ローラ71、中間転写ベルト従動ローラ72、中間転写ベルトテンション機構73、及び中間転写ベルトクリーニングユニット9を備えている。
中間転写ローラ6、中間転写ベルト駆動ローラ71、中間転写ベルト従動ローラ72、中間転写ベルトテンション機構73は、中間転写ベルト7を張架し、図2の矢印B方向に中間転写ベルト7を回転駆動させるものである。
中間転写ローラ6は、中間転写ベルトユニット8の中間転写ベルトテンション機構73における中間転写ローラ取付部に回転可能に支持されている。中間転写ローラ6には感光体ドラム3のトナー像を中間転写ベルト7上に転写するための転写バイアスが印加されている。
中間転写ベルト7は、各感光体ドラム3に接触するように設けられている。中間転写ベルト7上には、感光体ドラム3に形成された各色成分のトナー像が順次重ねて転写されることにより、カラーのトナー像(多色トナー像)が形成される。中間転写ベルト7は、厚さが例えば100μm〜150μm程度のフィルムを用いて無端状に形成されている。
感光体ドラム3から中間転写ベルト7へのトナー像の転写は、中間転写ベルト7の裏側に接触している中間転写ローラ6によって行われる。中間転写ローラ6には、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス(トナーの帯電極性(−)とは逆極性(+)の高電圧)が印加されている。
中間転写ローラ6は、直径が例えば8〜10mmの金属(例えばステンレス)軸をベースとして形成され、表面が導電性の弾性材(例えばEPDM,発泡ウレタン等)により覆われている。この導電性の弾性材により、中間転写ローラ6は中間転写ベルト7に対して均一に高電圧を印加することができる。本実施の形態では、転写電極としてローラ形状のもの(中間転写ローラ6)を使用しているが、これ以外にブラシなども用いることが可能である。
上述のように各感光体ドラム3上の静電潜像は各色成分に応じたトナーにより顕像化されてそれぞれトナー像となり、これらトナー像は中間転写ベルト7上に重ねて合わされ積層される。このように、積層されたトナー像は、中間転写ベルト7の回転によって、搬送されてきた用紙と中間転写ベルト7との接触位置(転写部)に移動し、この位置に配置されている転写ローラ11によって用紙上に転写される。この場合、中間転写ベルト7と転写ローラ11とは所定ニップで互いに圧接されるとともに、転写ローラ11にはトナー像を用紙に転写させるための電圧が印加される。この電圧は、トナーの帯電極性(−)とは逆極性(+)の高電圧である。
上記ニップを定常的に得るために、転写ローラ11もしくは中間転写ベルト駆動ローラ71の何れか一方は金属等の硬質材料から形成され、他方は弾性ローラ等の軟質材料(弾性ゴムローラまたは発泡性樹脂ローラ等)から形成される。
中間転写ベルト7と感光体ドラム3との接触により中間転写ベルト7に付着したトナー、及び中間転写ベルト7から用紙へのトナー像の転写の際に転写されずに中間転写ベルト7上に残存したトナーは、次工程でトナーの混色を発生させる原因となるために、中間転写ベルトクリーニングユニット9によって除去され回収される。中間転写ベルトクリーニングユニット9には、中間転写ベルト7に接触するクリーニングブレード(クリーニング部材)が備えられている。中間転写ベルト7におけるクリーニングブレードに接触している部分は、裏側から中間転写ベルト従動ローラ72にて支持されている。
給紙トレイ10は、画像形成に使用するシート(例えば記録用紙)を蓄積しておくためのものであり、画像形成部及び露光ユニット1の下側に設けられている。一方、画像形成装置200の上部に設けられている排紙トレイ15は、印刷済みのシートをフェイスダウンで載置するためのものである。
また、画像形成装置200には、給紙トレイ10のシート及び手差しトレイ20のシートを転写部や定着ユニット12を経由させて排紙トレイ15に案内するためのシート搬送路Sが設けられている。なお、転写部は中間転写ベルト駆動ローラ71と転写ローラ11との間に位置する。
さらに、シート搬送路Sには、ピックアップローラ16(16a・16b)、レジストローラ14、転写部、定着ユニット12、搬送ローラ25(25a〜25h)等が配置されている。
搬送ローラ25は、シートの搬送を促進・補助するための小型のローラであり、シート搬送路Sに沿って複数設けられている。ピックアップローラ16aは、給紙トレイ10の端部に備えられ、給紙トレイ10からシートを1枚づつシート搬送路Sに供給する呼び込みローラである。ピックアップローラ16bは、手差しトレイ20の近傍に備えられ、手差しトレイ20からシートを1枚づつシート搬送路Sに供給する呼び込みローラである。レジストローラ14は、シート搬送路Sを搬送されているシートを一旦保持し、中間転写ベルト7上のトナー像の先端とシートの先端とを合わせるタイミングでシートを転写部に搬送するものである。
定着ユニット12は、ヒートローラ81及び加圧ローラ82等を備え、これらヒートローラ81及び加圧ローラ82はシートを挟んで回転する。ヒートローラ81は、所定の定着温度となるように制御部(図示せず)によって制御される。この制御部は温度検出器(図示せず)からの検出信号に基づいてヒートローラ81の温度を制御する。ヒートローラ81は、加圧ローラ82とともにシートを熱圧着することにより、シートに転写されている各色トナー像を溶融・混合・圧接させ、シートに対して熱定着させる。なお、多色トナー像(各色トナー像)が定着されたシートは、複数の搬送ローラ25によってシート搬送路Sの反転排紙経路に搬送され、反転された状態(多色トナー像を下側に向けた状態)にて、排紙トレイ15上に排出される。
つぎに、シート搬送路Sによるシート搬送動作について説明する。画像形成装置200には、上記のように、予めシートを収納する給紙トレイ10、及び少数枚の印字を行う場合等に使用される手差しトレイ20が配置されている。これら両者には各々ピックアップローラ16が配置され、これらピックアップローラ16はシートを1枚ずつシート搬送路Sに供給する。
片面印字の場合、給紙トレイ10から搬送されるシートは、シート搬送路S中の搬送ローラ25aによってレジストローラ14まで搬送され、レジストローラ14によりシートの先端と中間転写ベルト7上の積層されたトナー像の先端とが整合するタイミングで転写部に搬送される。転写部ではシート上にトナー像が転写され、このトナー像は定着ユニット12にてシート上に定着される。その後、シートは、搬送ローラ25bを経て排紙ローラ25cから排紙トレイ15上に排出される。また、手差しトレイ20から搬送されるシートは、複数の搬送ローラ25(25f,25e,25d)によってレジストローラ14まで搬送される。それ以降は給紙トレイ10から供給されるシートと同様の経過を経て排紙トレイ15に排出される。
両面印字の場合、上記のようにして片面印字が終了し定着ユニット12を通過したシートは、後端が排紙ローラ25cにてチャックされる。次に、シートは、排紙ローラ25cが逆回転することによって搬送ローラ25g,25hに導かれ、レジストローラ14を経て裏面印字が行われた後に、排紙トレイ15に排出される。
(現像装置の構成)
つぎに、画像形成装置200に備えられている現像装置2の詳細について説明する。図1は現像装置2の断面図であり、図3はH方向側(上側)からみた現像装置を示す平面図であり、図4は、図3に示す現像槽カバー115を現像装置2から取り除いた状態においてH方向側からみた現像装置2を示す平面図である。なお、図1は、図3および図4におけるA−A´線断面図に相当する。また、図3および図4は、図1に示される現像ローラ114を省略して現像装置2を図示したものである。
図1および図2に示すように、現像装置2は、感光体ドラム3と対向するように配置された現像ローラ114を有し、現像ローラ114によって感光体ドラム3の表面にトナーを供給して、感光体ドラム3の表面に形成された静電潜像を顕像化する(現像する)装置である。
図1に示すように、現像装置2は、現像ローラ114の他、現像槽111、現像槽カバー(カバー部材)115、ドクターブレード116、第1搬送スクリュー(第1搬送部材)112a、第2搬送スクリュー(第2搬送部材)112b、仕切り板(仕切り壁)113、磁石117を備えている。
現像槽111は、トナーとキャリアとを含む現像剤を収容する槽である。また、現像槽111には、現像ローラ(現像剤担持部材)114、第1搬送スクリュー112a、第2搬送スクリュー112b等が配設されている。なお、本実施形態のキャリアは、磁性を有する磁性キャリアである。
現像ローラ114は、回転するマグネットローラであり、現像槽111の現像剤を表面に汲み上げて担持し、表面に担持している現像剤に含まれるトナーを感光体ドラム3に供給するものである。現像ローラ114の表面に近接する位置にはドクターブレード(層厚規制用ブレード)116が配されている。
また、図1および図3に示すように、現像槽111の上側に、取り外し可能な現像槽カバー115が設けられている。さらに、図3に示すように、現像槽カバー115には、現像槽111に未使用のトナーを補給するためのトナー補給口115aが形成されている。つまり、図2に示したトナーホッパー101のトナーがトナー移送機構102およびトナー補給口115aを介して現像槽111に移送され、これにより現像槽111にトナーが補給されるようになっている。
さらに、図4に示すように、第1搬送スクリュー112aおよび第2搬送スクリュー112bは、現像槽111において現像剤を撹拌及び搬送するためのスクリュー形状のローラ(撹拌ローラ)である。第1搬送スクリュー112aおよび第2搬送スクリュー112bは、現像剤を撹拌及び搬送するための螺旋状の撹拌羽を有し、モータ等の駆動手段(図示せず)によって軸が回転駆動することで、現像剤を撹拌すると共に搬送する。
第1搬送スクリュー112aおよび第2搬送スクリュー112bは、図1および図4に示すように、互いの周面同士が仕切り板113を介して対向するように且つ互いの軸同士が平行になるように並列され、互いに逆方向に回転するように設定されている。そして、第1搬送スクリュー112aは、図4に示されるX方向に現像剤を搬送し、第2搬送スクリュー112bは、X方向とは逆のY方向に現像剤を搬送するように設定されている。
また、図1および図4に示すように、現像槽111には、第1搬送スクリュー112aと第2搬送スクリュー112bとの間に仕切り板113が配設されている。また、仕切り板113は、第1および第2搬送スクリュー112a・112bの各軸方向(各回転軸方向)に平行に延設されている。現像槽111の内部は、仕切り板113によって、第1搬送スクリュー112aが配されている第1搬送路Cと、第2搬送スクリュー112bが配されている第2搬送路Dとに区画される。
このうち、第2搬送路Dは、現像ローラ114に近接しているため、第1搬送路Cに比較して幾分狭くなっており、第2搬送路D内の現像剤の面高さは、第1搬送路C内のそれに比べて高くなっている。
また、図4に示すように、仕切り板113は、第1搬送スクリュー112aおよび第2搬送スクリュー112bの各軸方向の両端部において、現像槽111の内側の壁面から離間して配置されている。これにより、現像槽111には、第1搬送スクリュー112aおよび第2搬送スクリュー112bの各軸方向の両端部付近において、第1搬送路Cと第2搬送路Dとを連通する連通路が形成されている。以下では、図4に示されるように、X方向側に形成されている連通路を第1連通路a、Y方向側に形成されている連通路を第2連通路bと称する。
また、本実施形態では、図3および図4に示すように、トナー補給口115aは第1搬送路C内の領域であり且つ第2連通路bよりもY方向側の領域と対向するような位置に形成されている。つまり、第1搬送路Cにおいて、第2連通路bよりもY方向側にトナーが補給されることになる。
さらに、本実施形態では、図1および図4に示されるように、現像槽111の壁のうち、第1搬送路Cを形成している現像槽の側壁111eにおける現像槽111の外側の面に、第1搬送路Cに磁場を形成するための磁石117が取り付けられている。また、磁石117は、トナー補給口115aよりもX方向側に配置されている。磁石117は、第1搬送路Cに磁場を形成することによって、キャリアからなる穂立ち状の磁気ブラシを第1搬送路Cに形成するためのものである。磁石117についての詳細は後に説明する。
(現像剤の撹拌混合)
つぎに、現像装置2における現像剤の撹拌混合について詳細について説明する。現像槽111において、第1搬送スクリュー112aおよび第2搬送スクリュー112bは、モータ等の駆動手段(図示せず)によって回転駆動し、現像剤を搬送する。具体的には、第1搬送路Cにおいて、現像剤は、第1搬送スクリュー112aによって撹拌されながらX方向へ搬送され、第1連通路aに到達する。第1連通路aに到達した現像剤は、第1連通路aを通過して第2搬送路Dへ搬送される。また、第2搬送路Dにおいて、現像剤は、第2搬送スクリュー112bによって、撹拌されながらY方向へ搬送され、第2連通路bに到達する。そして、第2連通路bに到達した現像剤は、第2連通路bを通過して第1搬送路Cへ搬送される。つまり、第1搬送スクリュー112aと第2搬送スクリュー112bとは、互いに逆方向に現像剤を撹拌しながら搬送している。
このようにして、現像剤は、現像槽111において、第1搬送路Cと第1連通路aと第2搬送路Dと第2連通路bとをこの順序にて循環移動していることになる。そして、現像剤は、第2搬送路Dにて搬送されている間に、現像ローラ114の回転にてその表面に担持されて汲み上げられ、汲み上げられた現像剤中のトナーが感光体ドラム3へと移動して、順次消費されていく。
このように消費されるトナーを補うべく、未使用のトナーがトナー補給口115aから第1搬送路Cへ補給される。補給されたトナーは第1搬送路Cにおいて従前より存在する現像剤と混合撹拌されなければならない。
しかしながら、仮に図1に示した磁石117を設けずに、第1搬送スクリュー112aによって第1搬送路C内の現像剤と補給されたトナーとを撹拌するだけでは、第1搬送路Cに補給されたトナーは塊となって、従前より存在する現像剤と殆ど混ざらず、当該現像剤から分離した状態を維持しつつ、当該現像剤の上面(現像剤と空間との界面)を滑りながら搬送されることがある。この理由を以下説明する。トナーの比重は、トナーとキャリアとを含む現像剤の比重よりも極めて低い。トナーおよびキャリアの種類によって値は多少変動するが、トナーの比重は約0.35g/ccであるのに対し、現像剤の比重は約2g/ccである。それゆえ、第1搬送路Cに補給されたトナーは、塊となって、従前より存在する現像剤に混ざることなく、当該現像剤の上面を滑りながら搬送される。この点について、さらに図に基づいて詳細に説明する。
図5は、第1搬送路Cの内部を示す模式図である。図6は、H方向側からみた第1搬送路Cの内部を示した模式図であり、第1搬送路Cにて搬送される現像剤の流れの方向を示した模式図である。図7は、H方向側からみた第1搬送路Cの内部を示した模式図であり、第1搬送路Cにて搬送される現像剤とトナー塊とを示した模式図である。なお、図5〜図7において、ドットの描かれている箇所は現像剤を示したものである。また、図5に示される点線は第1搬送スクリュー112aの軸(シャフト)を示したものである。さらに、図6および図7では現像槽カバー115を省略している。
第1搬送路Cにおいては、図5および図6に示されるように、第1搬送スクリュー112aの周囲を周回しながらEF方向に現像剤が流されるように当該現像剤が撹拌されている。これにより、第1搬送路Cの内部の現像剤はX方向へ搬送される。
また、トナー補給口115aから第1搬送路Cにトナーが補給されると、図5に示されるように、第1搬送スクリュー112aと側壁111eとの間に補給トナーが溜まると共に、第1搬送スクリュー112aと仕切り板113との間にも補給トナーが溜まる。言い換えると、側壁111eに近接または接触するように且つ現像剤の上面にトナーが溜まり、仕切り板113に近接または接触するように現像剤の上面にトナーが溜まる。
なお、以下では、第1搬送スクリュー112aと側壁111eとの間に溜まるトナーをトナー塊T1と称し、第1搬送スクリュー112aと仕切り板113との間に溜まるトナーをトナー塊T2と称す。
そして、トナー塊T2は、図5および図7に示されるように、下方向への現像剤の流れに伴って、X方向へ搬送されつつも現像剤へ埋没していくため、現像剤と効率よく混合される。しかし、トナー塊T1は、図5および図7に示されるように、上方向に流れる現像剤に接触しているため、側壁111eに近接または接触しながらX方向へ搬送されつつも現像剤の上面に乗せられる状態が維持される。それゆえ、トナー塊T1と現像剤とは効率よく混合されず、現像剤と混ざらないトナーが塊のまま第1搬送路CにてX方向へ搬送されることになる。
これに対し、本実施形態の現像装置2では、上記したトナー塊T1と現像剤とを効率よく混合するために、現像槽の側壁111eにおける現像槽111の外側の面に、第1搬送路Cに磁場を形成するための磁石117を取り付けている。以下、磁石117によってトナー塊T1と現像剤とが効率よく混合される理由を説明する。
図8は、現像槽111の側壁111eに設けられた磁石117から発生する磁場によって第1搬送路Cに磁気ブラシJが形成されている様子を示す模式図である。図9は、図8に示される第1搬送路CをH方向側からみた模式図である。なお、図8および図9においても、ドットの示されている領域は現像剤を示したものである。
図8および図9に示されるように、磁石117は、第1搬送路C内の現像剤の上面に対向し、且つ、トナー補給口115aよりもX方向側に配されるように、側壁111eにおける現像槽の外側の面に取り付けられている。これにより、図8および図9に示されるように、第1搬送路Cにおいて、トナー補給口115aよりもX方向側且つ現像剤の上面に磁気ブラシJを形成することができる。また、磁気ブラシJは側壁111eから第1搬送スクリュー112aの軸に至るように形成される。
磁気ブラシJは、第1搬送路Cにおいて現像剤およびトナー塊T1の流動性を抑制する機能を有する。具体的に説明すると、図8および図9に示すように、現像剤とトナー塊T1との界面において現像剤およびトナー塊T1は磁気ブラシJに一時的に堰き止められる。そして、トナー塊T1のトナーは現像剤と混ざるまで磁気ブラシJに捕捉される。これにより、補給されたトナーが塊のまま第1搬送路Cを搬送してしまうという事態が抑制され、補給されたトナーと現像剤とを充分に混合することができ、この混合によってトナーを充分に帯電でき、充分に帯電したトナーを現像ローラ114に供給できる。それゆえ、画像カブリやトナー飛散といった問題を低減できる。
以上のように、本実施形態の現像装置2は、トナーとキャリアとを含む現像剤が搬送される第1搬送路Cおよび第2搬送路Dと、第1搬送路Cにて現像剤を撹拌しながらX方向(所定方向)へ搬送する第1搬送スクリュー112aと、第2搬送路Dにて現像剤を撹拌しながらY方向(前記所定方向とは逆方向)へ搬送する第2搬送スクリュー112bと、第1搬送路Cおよび第2搬送路Dを連通する第1連通路aと、第1連通路aよりもY方向側に形成されており第1搬送路Cおよび第2搬送路Dを連通する第2連通路bと、第2搬送路Dの現像剤を担持してその現像剤のトナーを感光体ドラム3へ供給する現像ローラ114と、第1搬送路Cにトナーを補給するためのトナー補給口115aと、前記キャリアからなる磁気ブラシJを第1搬送路Cに形成するための磁石117とを備える。このような現像装置2によれば、第1搬送路Cにおいて従前より存在する現像剤と補給されたトナーからなるトナー塊T1とが互いに分離した状態で搬送されていても、磁気ブラシJによって前記現像剤とトナー塊T1とが一時的に堰き止められ、トナー塊T1のトナーが前記現像剤と混ざるまでトナー塊T1が磁気ブラシJに捕捉される。これにより、トナーが塊のまま第1搬送路Cを通過して第2搬送路Dへ搬送されてしまうという事態の発生を抑制でき、充分に帯電されていないトナーが現像ローラ114に供給されるという事態の発生を抑制でき、トナー飛散や画像カブリの問題を低減できる。
また、本実施形態の現像装置2では、第1搬送路Cにおいて、トナー補給口115aからトナーが補給される補給位置よりもX方向側に磁気ブラシJが形成されるように磁石117が位置決めされていることになる。それゆえ、第1搬送路Cにおいて、前記補給位置よりも現像剤搬送方向(第1搬送路における現像剤搬送方向)の下流側に磁気ブラシJが形成されることになるため、補給されたトナーの塊を効率的に磁気ブラシで捕捉でき、トナーが塊のまま搬送されてしまうという事態をより効果的に抑制できる。
なお、本実施形態では第1搬送路Cにおいてトナー補給口115aよりもX方向側に磁気ブラシJが形成されているが、磁気ブラシJの形成位置はトナー補給口115aに近いほど好ましい。磁気ブラシJの形成位置がトナー補給口115aに近いほど、トナー補給口115aから補給されたトナーを補給後すぐに現像剤と混合させることができるからである。
さらに、本実施形態の現像装置2では、図8に示されるように、第1搬送路Cの現像剤と空間との界面(現像剤の上面)に磁気ブラシJが形成されるように磁石117の取り付け位置が定められている。それゆえ、現像剤の上面を滑るように搬送されるトナー塊T1を効率よく磁気ブラシで捕捉でき、撹拌トルクを過度に上昇させることなくトナー塊T1のトナーと現像剤とを効率よく混合させることができる。また、現像剤の上面に磁気ブラシJを形成するためには、本実施形態のように側壁111eの外側壁面に磁石117を取り付けるか、仕切り部材113の壁面に磁石117を取り付けることが好ましい。
なお、現像装置2においては、現像槽111に収容されている現像剤のトナー濃度を略一定に保つためにトナーが逐次補給されるように設定されている。これにより、現像処理によってトナーが消費されても、第1搬送路Cの現像剤の面高さは略一定に維持され、第2搬送路D内の現像剤の面高さも略一定に維持される。したがって、第1搬送路Cにおいて現像剤の上面に常に磁気ブラシJが形成されるように磁石117を位置決めすることが可能である。
さらに、本実施形態の現像装置2では、図8に示されるように、第1搬送路Cを形成する側壁111eのうち、現像剤の上面に接触している部分に磁気ブラシJが形成されるように磁石117の取り付け位置が定められている。それゆえ、図8および図9に示されるように、側壁111eの壁面に近接または接触しながら前記上面を滑るように搬送されるトナー塊T1を効率的に磁気ブラシで捕捉でき、撹拌トルクを過度に上昇させることなくトナー塊T1のトナーと現像剤とを効率よく混合させることができる。
なお、側壁111eのうち、現像剤の上面に接触している部分に磁気ブラシJを形成するためには、本実施形態のように側壁111eの外側壁面に磁石117を取り付けるか、仕切り部材113の壁面に磁石を取り付けることが好ましい。
また、本実施形態の現像装置2では、図8に示されるように、第1搬送スクリュー112aの軸(シャフト)の周囲の領域であって現像剤が下方から上方へ流動するような領域に磁気ブラシJが形成されるように磁石117が位置決めされている。これは、現像剤が下方から上方へ流動するような領域において現像剤の上面にトナー塊が蓄積され易いため、このような領域に磁気ブラシJを形成することによって、トナー塊と現像剤とを効率よく混合させるようにしたものである。なお、本実施形態の現像装置2において、現像剤が下方から上方へ流動するような領域に磁気ブラシJを形成するためには図8のように側壁111eに磁石117を取り付けなければならない。但し、図8において、第1搬送スクリュー112aの回転方向を図示している回転方向と逆に設定する場合、現像剤が下方から上方へ流動するような領域に磁気ブラシJを形成するためには仕切り部材113に磁石117を取り付けなければならない。
さらに、本実施形態の現像装置2では、図8に示されるように、磁気ブラシJの先端が第1搬送スクリュー112aのシャフトに接触するように、磁石117の磁力、および、磁石117の取り付け位置(特に磁石117とシャフトとの最短距離)が設計されている。これにより、第1搬送スクリュー112aの回転によって撹拌される現像剤を磁気ブラシに確実に摺擦させることが可能になり、磁気ブラシに捕捉されているトナー塊T1を効率的に現像剤と混合することができる。なお、本実施形態では、磁石117と第1搬送スクリュー112aのシャフトとの最短距離は約8mmであり、測定箇所との間隔が8mmである場合の磁束密度の測定値が10mT〜30mTになるような磁力を有する磁石117が用いられている。
また、磁力が強い磁石を側壁111eに取り付けて、一方の端部が側壁111eに接触すると共に他方の端部が仕切り板113に接触するような磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシによってトナー塊T1とトナー塊T2との両方を塞き止めるようにしてもよい。
このようにしても、補給されたトナーと現像剤とを効率よく混ぜることができる。但し、磁力が過度に強い磁石を使用すると現像剤の流動性が極端に低下してトナー塊T1・T2と現像剤との攪拌混合が逆に困難になるため、この攪拌混合が困難にならない程度に磁石117の磁力を設定する必要がある。
また、第1搬送路Cにおけるトナー補給口115aからトナーが補給される補給位置に磁気ブラシJが形成されるように磁石117が位置決めされていてもよく、この場合であっても補給されたトナーを現像剤へ混ぜることが一応可能である。但し、トナーの補給を円滑に行うためには第1搬送路Cの現像剤とトナー補給口115aとのスペースを充分に確保する必要があるため、前記補給位置に磁気ブラシJが形成される形態よりも本実施形態の構成の方が好ましい。
(他の実施形態)
図10は本発明の他の実施形態に係る現像装置2aの断面図である。現像装置2aでは、磁石117が取り付けられておらず磁石119が取り付けられている点で現像装置2と異なるが、その他の構成については現像装置2と同様である。
図10に示されるように、磁石119は現像槽カバー115の表面(現像槽111の外側の面)に取り付けられている。これにより、現像装置2aでは、現像槽カバー115の裏面(現像槽111の内側の面)から第1搬送路Cの現像剤の上面(現像剤と空間との界面)に至るように磁気ブラシが形成されるようになっている。これにより、現像槽111の現像剤の交換時において、現像槽カバー115を取り外して現像剤を抜き取る際に、現像槽カバー115に付着するキャリアを容易に取り除くことができる。それゆえ、現像槽111の側壁111eあるいは仕切り板113に磁石を設ける場合に比べて、現像剤の交換作業性が著しく向上する。
なお、現像装置2aについても、第1搬送路Cにおいて、トナー補給口115aよりもX方向側に磁気ブラシが形成されるように磁石119の取り付け位置が定められている。また、第1搬送路Cを形成する側壁111eのうちの現像剤の上面に接触している部分に磁気ブラシが形成されるように磁石119の取り付け位置が定められていてもよい。さらに、第1搬送スクリュー112aの軸の周囲の領域であって現像剤が下方から上方へ流動するような領域に磁気ブラシが形成されるように磁石119が位置決めされていてもよい。また、磁気ブラシの先端が第1搬送スクリュー112aの軸に接触するように、磁石117の磁力、および、磁石117の取り付け位置が設計されていてもよい。
図11は、本発明のさらに他の実施形態に係る現像装置2bをH方向側からみた平面図である。現像装置2bでは、磁石117が取り付けられておらず磁石120および磁石121が取り付けられている点で現像装置2と異なるが、その他の構成については現像装置2と同様である。なお、図11では現像ローラ114は省略されているものとする。
図11に示すように、第1搬送路Cを形成する側壁111eのうちの現像槽の外側面に、磁石120および磁石121が取り付けられている。また、図11に示すように、磁石120および磁石121は、トナー補給口115aよりもX方向側に設けられている。さらに、図11に示すように、磁石120と磁石121とは、X方向に沿って並んで配置されていると共に、互いに離れて配置されている。また、磁石120の極性と磁石121の極性とは異なるものとする。
図12は、H方向側からみた現像装置2bであり、現像槽カバー115をはずした状態の現像装置2bを示す平面図である。図12に示される現像装置2bによれば、磁石120の磁力によって生じる磁気ブラシと磁石121の磁力によって生じる磁気ブラシとが結合して生じる長鎖状の磁気ブラシKを形成でき、当該磁気ブラシKによってトナー塊T1を効率的に捕捉でき、トナーが塊のまま搬送されてしまうという事態をより効果的に抑制できる。つまり、現像装置2bによれば、図9に示される現像装置2よりも、水平方向に長い磁気ブラシを形成できる。これにより、補給トナーを効率よく磁気ブラシで捕捉(搬送停止)できるのである。
また、図12に示す現像装置2bによれば、磁石120・121によって磁気ブラシKがアーチ状に形成される。そして、図12に示されるように、現像剤の上面を滑るように搬送されるトナー塊T1は、アーチ状の磁気ブラシKによって、現像剤が上方から下方へと撹拌される領域(トナー塊T2が搬送される側)へ案内されるため、補給トナーをより速く混合且つ帯電できる。
このようにして、現像剤と十分に混合されたトナーは、第1搬送路Cを通過する間、第1搬送スクリュー112aに撹拌されることによって、キャリアとの間の摩擦によって所定電位に帯電する。そして、トナーは所定電位に到達した状態で第2搬送路Dに至る。その結果、第2搬送路Dにおいて現像に供される時点で、トナーは既に安定して所定電位に帯電されており、かつ、トナー濃度も均一化され安定化しているので、カブリやトナー飛散のない画像を得ることができる。
しかも、本実施形態の構成は、現像装置2の側壁に磁石を取り付けるだけで簡単に実現できる。それゆえ、本実施形態の構成によれば、現像剤搬送部材(搬送スクリュー)の軸周りに複数のスクリーン部材を配置するような特許文献1の構成と比べて、装置を大型化することもなく、小型化にも対応できるというメリットを有する。
なお、図11および図12の現像装置2bについても、第1搬送路Cにおいて、トナー補給口115aよりもX方向側に磁気ブラシKが形成されるように磁石120・121の取り付け位置が定められている。また、第1搬送路Cを形成する側壁111eのうちの現像剤の上面に接触している部分に磁気ブラシKが形成されるように磁石120・121の取り付け位置が定められていてもよい。さらに、第1搬送スクリュー112aの軸の周囲の領域であって現像剤が下方から上方へ流動するような領域に磁気ブラシが形成されるように磁石120・121が位置決めされていてもよい。また、磁気ブラシKのうち、少なくとも一本のブラシの先端が第1搬送スクリュー112aの軸に接触するように、磁石120・121の磁力、および、磁石120・121の取り付け位置が設計されていてもよい。また、磁石120・121は現像槽カバー115に取り付けられていてもよい。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、上述した実施形態において開示された各技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明の現像装置および画像形成装置は、電子写真方式の複合機,複写機,プリンタ,ファクシミリに好適である。
本発明の一実施形態に係る現像装置の断面図である。 図1の現像装置を備えた画像形成装置の内部構成を示す模式図である。 図1に示すH方向側からみた現像装置を示す平面図である。 図1に示すH方向側からみた現像装置であり、現像槽カバーをはずした状態の現像装置を示す平面図である。 トナー補給口からトナーが補給された直後の現像槽内部の第1搬送路を示す模式図である。 図1に示すH方向側からみた第1搬送路の内部を示した図であり、第1搬送路にて搬送される現像剤の流れの方向を示した模式図である。 図1に示すH方向側からみた第1搬送路の内部を示した図であり、第1搬送路にて搬送される現像剤とトナー塊とを示した模式図である。 現像槽の側壁に設けられた磁石から発生する磁場によって第1搬送路に磁気ブラシが形成されている様子を示す模式図である。 図8に示される第1搬送路CをH方向側からみた模式図である。 本発明の他の実施形態に係る現像装置の断面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る現像装置をH方向側からみた平面図である。 図11に示す現像装置であり、現像槽カバーをはずした状態を示す平面図である。
符号の説明
2 現像装置
2a 現像装置
2b 現像装置
111 現像槽
111e 側壁
112a 第1搬送スクリュー(第1搬送部材,スクリュー部材)
112b 第2搬送スクリュー(第2搬送部材)
113 仕切り部材
114 現像ローラ(現像剤担持部材)
115 現像槽カバー(カバー部材)
115a トナー補給口(補給口)
117 磁石
119 磁石
120 磁石
121 磁石
200 画像形成装置
C 第1搬送路
D 第2搬送路
J 磁気ブラシ
K 磁気ブラシ
T1 トナー塊
T2 トナー塊
a 第1連通路
b 第2連通路

Claims (9)

  1. トナーと磁性キャリアとを含む現像剤が搬送される第1および第2搬送路と、第1搬送路に設けられ第1搬送路にて前記現像剤を撹拌しながら所定方向へ搬送する第1搬送部材と、第2搬送路に設けられ第2搬送路にて前記現像剤を撹拌しながら前記所定方向とは逆方向へ搬送する第2搬送部材と、第1および第2搬送路を連通する第1連通路と、第1連通路よりも前記逆方向側に形成されており第1および第2搬送路を連通する第2連通路と、第2搬送路の現像剤を担持してその現像剤に含まれるトナーを感光体へ供給する現像剤担持部材と、第1搬送路にトナーを補給するための補給口とを有し、前記現像剤が第1搬送路と第1連通路と第2搬送路と第2連通路とをこの順序にて循環するように搬送される現像装置において、
    前記磁性キャリアからなる磁気ブラシを第1搬送路に形成するための磁石を備えていることを特徴とする現像装置。
  2. 前記第1搬送路において前記補給口からトナーが補給される補給位置よりも前記所定方向側に前記磁気ブラシが形成されるように前記磁石の取り付け位置が定められていることを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
  3. 前記第1搬送路の現像剤と空間との界面に前記磁気ブラシが形成されるように前記磁石の取り付け位置が定められていることを特徴とする請求項1または2に記載の現像装置。
  4. 前記第1搬送路を形成する壁のうち前記界面と接触している部分に前記磁気ブラシが形成されるように前記磁石の取り付け位置が定められていることを特徴とする請求項3に記載の現像装置。
  5. 前記第1搬送部材は、前記現像剤を撹拌しながら前記所定方向へ搬送するように回転するスクリュー部材であり、
    前記スクリュー部材におけるシャフトの周囲の領域であって前記撹拌によって前記現像剤が下方から上方へ流動する領域に前記磁気ブラシが形成されるように前記磁石の取り付け位置が定められていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の現像装置。
  6. 前記第1搬送部材は、前記現像剤を撹拌しながら前記所定方向へ搬送するように回転するスクリュー部材であり、
    前記磁気ブラシの先端部が前記スクリュー部材のシャフトに接触するように前記磁石の取り付け位置と前記磁石の磁力とが定められていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の現像装置。
  7. 前記現像装置から取り外し可能であって前記第1搬送路を覆うカバー部材が備えられており、前記磁石は前記カバー部材に取り付けられていることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の現像装置。
  8. 前記磁石は互いに極性の異なる第1磁石と第2磁石とであり、
    第1磁石および第2磁石は、第1搬送路を形成する壁に取り付けられ、前記所定方向に並んで配されていることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の現像装置。
  9. 電子写真方式の画像形成装置であって、請求項1から7のいずれか1項に記載の現像装置を備えた画像形成装置。
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