(57)【要約】【課題】環境変化などにより現像装置内の現像剤量又は嵩が変化してもオーガスクリューむらの発生を防止できる現像剤補給装置、現像装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】トナー４５とキャリア４７とからなる現像剤を現像剤担持体によって担持し、該現像剤担持体上の現像剤を用いて像担持体上の静電潜像を現像し、現像剤担持体への現像剤の供給と、現像剤担持体による現像後の現像剤の回収とをオーガスクリュー４２ａ〜４２ｄによって別々に行う現像装置４であって、設置環境の温度及び湿度を検出する環境検知手段を有し、該環境検知手段の検知結果に応じて、キャリアが供給される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアとからなる現像剤を現像剤担持体によって担持し、該現像剤担持体上の現像剤を用いて像担持体上の静電潜像を現像し、前記現像剤担持体への前記現像剤の供給と、前記現像剤担持体による現像後の前記現像剤の回収との別々のオーガスクリューによって行う現像装置に前記現像剤を供給する現像剤補給装置であって、
前記トナーを収容するトナー収容手段と、
前記キャリアを収容するキャリア収容手段と、
前記現像装置の設置環境の温度及び湿度を検出する環境検知手段とを有し、
該環境検知手段の検知結果に応じて、前記キャリア収容手段に収容されている前記キャリアを前記現像装置に供給することを特徴とする現像剤補給装置。
【請求項２】
前記現像剤は、低温低湿環境における密度が高温高湿環境における密度よりも小さく、
前記環境検知手段が、低温低湿環境から高温高湿環境に変化したことを検出した場合に前記キャリアを供給することを特徴とする請求項１記載の現像剤補給装置。
【請求項３】
前記トナーは、前記キャリアよりも比重が大きく、前記現像剤における重量比で前記キャリアよりも高い割合を占めることを特徴とする請求項１又は２記載の現像剤補給装置。
【請求項４】
前記現像装置に設置された嵩検知手段による該現像装置内の前記現像剤の嵩の検出結果に応じて前記キャリアの供給量を変化させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の現像剤補給装置。
【請求項５】
前記現像装置は、複数の色の現像を行う装置であり、
前記トナー収容手段を、前記複数の色のそれぞれに対応して個別に備え、
前記キャリア収容手段は、前記複数の色の各色に共通して一つ備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の現像剤補給装置。
【請求項６】
トナーとキャリアとからなる現像剤を現像剤担持体によって担持し、該現像剤担持体上の現像剤を用いて像担持体上の静電潜像を現像し、前記現像剤担持体への前記現像剤の供給と、前記現像剤担持体による現像後の前記現像剤の回収との別々のオーガスクリューによって行う現像装置であって、
設置環境の温度及び湿度を検出する環境検知手段を有し、該環境検知手段の検知結果に応じて、前記キャリアが供給されることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
前記現像剤は、低温低湿環境における密度が高温高湿環境における密度よりも小さく、
前記環境検知手段が、低温低湿環境から高温高湿環境に変化したことを検出した場合に前記キャリアが供給されることを特徴とする請求項６記載の現像装置。
【請求項８】
前記トナーは、前記キャリアよりも比重が大きく、前記現像剤における重量比で前記キャリアよりも高い割合を占めることを特徴とする請求項６又は７記載の現像装置。
【請求項９】
収容する前記現像剤の嵩を検出する嵩検出手段を有し、前記キャリアの供給される量が該嵩検出手段の検出結果に応じて変化することを特徴とする請求項６から８のいずれか１項記載の現像装置。
【請求項１０】
請求項６から９のいずれか１項記載の現像装置を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ又はそれらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置とそこに設置される現像装置及びプロセスカートリッジとに関し、特に、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤の補給装置及び現像剤を担持する複数の現像剤担持体を用いた多段現像方式の現像装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機やプリンタなどの画像形成装置において、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤（添加剤等を添加する場合をも含む）を、複数の現像剤担持体（現像ローラ）に担持して現像工程を行う現像装置が知られている。
【０００３】
近年では複数本のオーガスクリューを設け、現像ローラに現像剤を供給するオーガスクリュー、また現像ローラから現像剤を回収するオーガスクリューなどに役割を分担させている。供給オーガスクリューによって搬送する現像剤を現像ローラ（第１現像剤担持体）に供給し、現像ローラに担持された現像剤は、ドクターブレード（現像剤規制部材）によって適量に規制された後に、感光体ドラム（像担持体）との対向位置に達する。
【０００４】
その後、感光体ドラムとの対向位置を通過した現像ローラ上の現像剤は離脱し、回収オーガスクリューが収納されている現像装置内に戻される。その後、混合撹拌が施され再度供給スクリューに搬送される。
【０００５】
このように、一度感光体の潜像作成に使用した現像剤を供給オーガスクリューとは別の回収オーガスクリューに戻すことで、現像ローラ軸方向の画像濃淡差を低減でき、良好な画像を形成できることが知られている（特許文献１）。
【０００６】
また、キャリアの劣化によるトナーの帯電能力の低下を防止するための構成として、トナーの補給とは別にキャリアを補給するとともに補給によって過剰となった現像剤を現像装置内から排出し、劣化したキャリアを含む現像剤を新規な現像剤に置換する「剤交換」が可能な現像方式が提案されている（特許文献２）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のような複数本のオーガスクリューを設け、供給オーガスクリューと回収オーガスクリューなどに役割を分担させ、なおかつ劣化した現像剤を排出し新規な現像剤と置換する方式の現像装置において、現像装置内の現像剤量又は嵩が少なくなると、オーガスクリューむらが発生し、また現像装置内の現像剤量又は嵩が多くなると回収オーガスクリューの現像剤を再度現像ローラでくみ上げるため画像濃淡差が発生する。特に、現像剤は環境変化によって嵩密度が変化し低温低湿環境で現像機内の現像剤量又は嵩が安定した状態から高温高湿環境側に変化した場合にオーガスクリューむらが発生しやすくなる。
【０００８】
本発明は係る問題に鑑みてなされたものであり、環境変化などにより現像装置内の現像剤量又は嵩が変化してもオーガスクリューむらの発生を防止できる現像剤補給装置、現像装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は、第１の態様として、トナーとキャリアとからなる現像剤を現像剤担持体によって担持し、該現像剤担持体上の現像剤を用いて像担持体上の静電潜像を現像し、現像剤担持体への現像剤の供給と、現像剤担持体による現像後の現像剤の回収との別々のオーガスクリューによって行う現像装置に現像剤を供給する現像剤補給装置であって、トナーを収容するトナー収容手段と、キャリアを収容するキャリア収容手段と、現像装置の設置環境の温度及び湿度を検出する環境検知手段とを有し、該環境検知手段の検知結果に応じて、キャリア収容手段に収容されているキャリアを現像装置に供給することを特徴とする現像剤補給装置を提供するものである。
【００１０】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第２の態様として、トナーとキャリアとからなる現像剤を現像剤担持体によって担持し、該現像剤担持体上の現像剤を用いて像担持体上の静電潜像を現像し、現像剤担持体への現像剤の供給と、現像剤担持体による現像後の現像剤の回収との別々のオーガスクリューによって行う現像装置であって、設置環境の温度及び湿度を検出する環境検知手段を有し、該環境検知手段の検知結果に応じて、キャリアが供給されることを特徴とする現像装置を提供するものである。
【００１１】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第３の態様として、上記本発明の第２の態様に係る現像装置を備えた画像形成装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、環境変化などにより現像装置内の現像剤量又は嵩が変化してもオーガスクリューむらの発生を防止できる現像剤補給装置、現像装置及び画像形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明を好適に実施した第１の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。
【図２】現像装置の構成を示す図である。
【図３】現像装置にトナー及びキャリアを供給する構成を示す図である。
【図４】環境と現像剤嵩密度との関係を示す図である。
【図５】平衡となった現像剤量とオーガスクリューむらとの関係の環境による差を示す図である。
【図６】本発明を好適に実施した第２の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
〔第１の実施形態〕
本発明を好適に実施した第１の実施形態について説明する。図１に、本実施形態に係る画像形成装置の構成を示す。この画像形成装置は、ブラック、シアン、イエロー、マゼンタの各色成分についてそれぞれ独立した走査光学系と像担持体とを備え、中間転写体によって多重印刷を行い、用紙に転写することでカラープリントを得るタンデム方式のカラープリンタである。
【００１５】
本実施形態に係る画像形成装置は、電子写真方式の画像形成装置であり、互いに異なる色（イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ及びブラックＫ）の可視トナー像の形成ユニットが図示するように配置される。可視トナー像の形成ユニットは、それぞれドラム形状の感光体（像担持体）１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを備えている。感光体１Ｙ〜１Ｋの周囲には、帯電器２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ、走査光学装置３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ、第１転写器５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ、感光体清掃装置６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋが配置されている。また、可視トナー像の形成ユニットの下には中間転写体７が配置され、中間転写体７には第２転写器８と中間転写体清掃装置９とが設置されている。またさらに、記録媒体１０を収容するスタッカ１１と定着装置１２とが配置されている。
現像装置４Ｙ〜４Ｋの近傍には、トナー収容室４９Ｙ〜４９Ｋとキャリア収容室４６Ｙ〜４６Ｋが配置されている。
【００１６】
上記カラー画像形成装置において、感光体１Ｙ〜１Ｋは、コロナワイヤとシールドケースとグリッドなどを備えた帯電器２Ｙ〜２Ｋのコロナワイヤから発生したマイナス電荷によって負帯電に一様に帯電される。
【００１７】
帯電器２Ｙ〜２Ｋによって帯電された感光体１Ｙ〜１Ｋには、走査光学装置３Ｙ〜３Ｋの各光源から発せられた露光光（レーザ光）がポリゴンミラー、光学素子等を通過して各感光体１Ｙ〜１Ｋに照射され、感光体１Ｙ〜１Ｋ上に静電潜像が形成される。
【００１８】
次に、静電潜像が形成された感光体１Ｙ〜１Ｋの表面上には、現像装置４Ｙ〜４Ｋの現像ローラ（現像剤担持体）上の現像剤によってトナー像が形成される。
【００１９】
感光体１Ｙ〜１Ｋ上に現像されたトナー像を第１転写器５Ｙ〜５Ｋによって中間転写体７にそれぞれ転写することで、中間転写体７上にカラー画像が形成される。一方、第１転写器５Ｙ〜５Ｋによって中間転写体７に転写しきれずに感光体１Ｙ〜１Ｋ上に残ったトナー像は、感光体清掃装置６Ｙ〜６Ｋによって除去される。
【００２０】
形成されたカラー画像は中間転写体７によって搬送され、記録媒体１０が中間転写体７と第２転写器８との間を通過する際にトナー像が記録媒体１０に転写される。一方、中間転写体７に残ったトナー像は、中間転写体清掃装置９によって除去される。
【００２１】
記録媒体１０上のトナーは定着装置１２の加熱ローラ及び加圧ローラなどによって加熱されることでトナー像が記録媒体１０に定着される。
【００２２】
以下、現像装置４の構成・動作について詳細に説明する。なお、各色の現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは同一構成であるため、以下の説明では、色を区別するためのＹＭＣＫの記号を省略して表記する。
【００２３】
図２に示すように、現像装置４は、現像剤担持体として第１現像ローラ４１ａ、第２現像ローラ４１ｂ、搬送スクリュー４２ａ〜４２ｃ（オーガスクリュー）、現像剤規制部材としてのドクターブレード４３、キャリア捕集ローラ４４等で構成されている。また、現像装置４内には、現像剤を搬送して循環経路を形成する三つの現像剤搬送部Ｂ１〜Ｂ３が形成されている。
【００２４】
第１現像ローラ４１ａと第２現像ローラ４１ｂは、それぞれ、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂などの非磁性体を円筒状に形成してなるスリーブ４１１ａ、４１１ｂが不図示の回転駆動機構によって図２においては時計方向に回転されるように構成されている。現像ローラ４１ａ、４１ｂのスリーブ４１１ａ、４１１ｂ内には、スリーブ４１１ａ、４１１ｂの周面に現像剤の穂立ちが生じるように磁界を形成するマグネット４１２ａ、４１２ｂが固設されている。スリーブ４１１ａ、４１１ｂの外周面は、スリーブ４１１ａ、４１１ｂ上の現像剤が搬送されやすいように凹凸状に粗されている。
【００２５】
マグネット４１２ａ、４１２ｂから発せられる法線方向の磁力線に沿うように、現像剤中のキャリアがスリーブ４１１ａ、４１１ｂ上にチェーン状に穂立ちする。このチェーン状に穂立ちしたキャリアに帯電したトナーが付着されて、磁気ブラシが形成される。磁気ブラシは、スリーブ４１１ａ、４１１ｂの回転によってスリーブ４１１ａ、４１１ｂと同方向（図２においては時計方向）に移送される。
【００２６】
現像剤規制部材としてのドクターブレード４３は、現像領域の上流側に設置されていて、第１現像ローラ４１ａ上に担持された現像剤を適量に規制する。
【００２７】
まず、現像ローラ４１ａのマグネット４１２ａの磁力が磁性体としてのキャリアに作用して、第１現像剤搬送部Ｂ１に収容された第１搬送（供給）スクリュー４２ａによって長手方向に搬送されている現像剤が第１現像ローラ４１ａ上に担持される。第１現像ローラ４１ａ上に担持された現像剤は、その一部がドクターブレード４３の位置で掻き取られて、第１現像剤搬送部Ｂ１に戻される。一方、ドクターブレード４３と現像ローラ４１ａとのギャップを通過して第１現像ローラ４１ａ上に担持された現像剤は、第１現像領域において感光体１に摺接する。その後、感光体１との対向位置を通過した現像剤は、第２現像ローラ４１ｂとの対向位置まで搬送される。そして、第１現像ローラ４１ａ上の現像剤の一部又は全部が、第２現像ローラ４１ｂに受け取られ担持される。その後、第２現像ローラ４１ｂ上に担持された現像剤は、第２現像領域において感光体１に摺接する。その後、感光体１との対向位置を通過した現像剤は、現像剤が第２現像ローラ４１から剥離される位置まで搬送される。そして、第２現像ローラ４１ｂ上に担持されていた現像工程後の現像剤が第２現像ローラ４１ｂから脱離される。脱離後の現像剤は、第２現像剤搬送部Ｂ２に回収されて、第２搬送（回収）スクリュー４２ｂによって長手方向に搬送される。そして、第２搬送スクリュー４２ｂによって搬送された現像剤と、現像ローラ４１ａによって搬送されなかった第１搬送スクリュー４２ａ下流部の現像剤は、第３現像剤搬送部Ｂ３に収容された第３搬送（撹拌）スクリュー４２ｃに受け渡され搬送された後に、第１現像剤搬送部Ｂ１に収容された第１搬送スクリュー４２ａに受け渡される。このようにして、現像剤は現像装置４内を循環することとなる。
【００２８】
また、第１搬送スクリュー４２ａの下流側には現像剤を排出する排出口４８が設けられており、現像装置４内の余剰となった現像剤はここから溢れ出て、第４搬送（排出）スクリュー４２ｄによって現像装置４外部に排出される。
【００２９】
上記の現像剤の動作中、第１現像ローラ４１ａと感光体１とが対向する第１現像領域と、第２現像ローラ４１ｂと感光体１とが対向する第２現像領域とにおいて、２成分現像剤中のトナーが感光体１の潜像に付着してトナー像を形成する。
【００３０】
次に、現像装置４の構成及び動作について図３を用いて説明する。
図３は、トナー４５を収容するトナー収容室４９とキャリア４７を収容するキャリア収容室４６から現像装置４にトナー４５及びキャリア４７を補給する構成を示している。現像装置４へのトナー４５及びキャリア４７を補給する機構は、トナー４５とキャリア４７とで別々の構成となっているため、感光体１へ画像を形成することによって消費した分のトナー４５の補給とは別に、キャリア４７だけを現像装置４内に補給できる。
【００３１】
次に、環境と現像剤嵩密度との関係を図４に示す。ここで、現像剤のキャリア４７は径が５５μｍであり、母材がマグネフェライトに導電性フィラーなどをコートしたものであるとする。また、トナー４５は径が６μｍであり、母材がポリエーテルポリオール樹脂であるとする。
図４に示すように、環境差によって現像剤嵩密度が異なる。そのため、現像装置４内の余剰となった現像剤を溢れ出させて排出する排出構成においては、環境差によって現像剤嵩密度が異なるため、排出口から排出されない平衡となった状態の現像装置４内の現像剤量が各々の環境で異なる。図５に各環境での平衡となった現像剤量とオーガスクリューむらが発生しない境界線との関係を示す。環境差によって現像剤量が異なっており、また現像剤嵩が変化するためオーガスクリューむらの発生境界も異なる。そのため、画像形成装置の設置環境が低温低湿環境から高温高湿環境側に変化した場合、現像剤又はキャリア４７を補給しない状態では現像装置４内の現像剤量が少ないためオーガスクリューむらが発生してしまう。
より詳細に説明すると、図５において低温提出環境、高温高湿環境のいずれに関しても、「平衡現像剤量」は現像装置４内に収容できる現像剤の最大量を示している（平衡現像剤量を超える分の現像剤は排出口４８から排出されるため）。また、現像剤の量及びトナー濃度が「オーガスクリューむら」の線よりも下側となる条件ではオーガスクリューむらが発生する可能性がある。従って、オーガスクリューむらが発生しないようにするためには、「平衡現像剤量」と「オーガスクリューむら」の間となるように現像剤の量及びトナー濃度を設定する必要がある。図５において、高温高湿環境の「オーガスクリューむら」の線は、低温低湿環境の「平衡現像剤量」よりも下に位置しているため、低温低湿環境で最大限に現像剤を現像装置４に収容していたとしても、高温高湿環境下ではオーガスクリューむらが発生してしまう可能性があることとなる。
【００３２】
本実施形態に係る画像形成装置はキャリア４７のみを現像装置４内に供給可能な構成となっているため、設置環境が低温低湿環境から高温高湿環境側に変化したことを不図示の環境検知センサで検出した場合には、オーガスクリューむらが発生しない現像剤量となるように、予め設定しておいた量のキャリア４７を現像装置４内に供給する（換言すると通常の画像形成中よりも多くのキャリア４７を現像装置４内に供給する）ことで、オーガスクリューむらの発生を防止できる。
【００３３】
なお、現像装置４内に現像剤嵩を検知する現像剤嵩センサを設け、その出力に応じてキャリア４７を現像装置４に供給することで、低温低湿環境から高温高湿環境側に変化した場合に、現像蔵置４内の現像剤量をオーガスクリューむらが発生しない現像剤嵩に確実に維持できる。
【００３４】
一般的に重量比率ではキャリア４７の方がトナー４５よりも少ない。すなわち、トナー４５は、キャリア４７よりも比重が大きく、現像剤における重量比でキャリア４７よりも高い割合を占める。したがって、トナー４５とキャリア４７とを一緒に現像装置内に供給すると、嵩の小さいトナー４５が現像装置内に大量に供給されることとなる。このため、トナー４５とキャリア４７とを一緒に現像装置内に供給する旧来の構成では、オーガスクリューむらが発生しない現像剤量となるようにトナー４５とキャリア４７とを現像装置４内に供給すると、現像装置４内の現像剤のトナー濃度が高くなり画像がトナー４５で汚れたり、現像装置４周辺にトナー４５が飛散することによる不具合が発生してしまう。
【００３５】
このように、本実施形態に係る画像形成装置によれば、環境変化などにより現像装置内の現像剤量又は嵩が変化してもオーガスクリューむらの発生を防止できる。
【００３６】
〔第２の実施形態〕
本発明を好適に実施した第２の実施形態について説明する。図６に、本実施形態に係る画像形成装置の構成を示す。トナー４５は各色で異なるためトナー収容室４９は色毎に個別に設置されているが、キャリア４７は各色共通となっており、キャリア収容室４６から各色の現像装置４Ｙ〜４Ｋにキャリア４７が供給される。
【００３７】
この他については第１実施形態と同様であるため、重複する説明は割愛する。
【００３８】
なお、上記各実施形態は本発明の好適な実施の一例であり本発明はこれらに限定されることはない。
例えば、上記実施形態においては、低温低湿環境における現像剤の嵩密度が高温高湿環境におけるそれよりも小さく、低温低湿環境から高温高湿環境に変化したことを環境検知センサが検出した場合にキャリアが供給される構成を例としたが、低温低湿環境における現像剤の嵩密度が高温高湿環境におけるそれよりも大きい場合には、高温高湿環境から低温低湿環境に変化したことを環境検知センサが検出した場合にキャリアを供給すればよい。
このように、本発明は様々な変形が可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１    感光体
２    帯電器
３    走査光学装置
４    現像装置
５    第１転写器
６    感光体清掃装置
７    中間転写体
８    第２転写器
９    中間転写体清掃装置
１０    記録媒体
１１    スタッカ
１２    定着装置
４１ａ    第１現像ローラ
４１ｂ    第２現像ローラ
４２ａ    第１搬送スクリュー
４２ｂ    第２搬送スクリュー
４２ｃ    第３搬送スクリュー
４２ｄ    第４搬送スクリュー
４３    ドクターブレード
４４    キャリア捕集ローラ
４５    トナー
４６    キャリア収容室
４７    キャリア
４８    排出口
４９    トナー収容室
４１１ａ、４１１ｂ    スリーブ
４１２ａ、４１２ｂ    マグネット
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４０】
【特許文献１】特開２００７−０３４０４３号公報
【特許文献２】特公昭６０−０１８０６５号公報
【図１】
2010286668.tif 000003
【図２】
2010286668.tif 000004
【図３】
2010286668.tif 000005
【図４】
2010286668.tif 000006
【図５】
2010286668.tif 000007
【図６】
2010286668.tif 000008