(57)【要約】  【課題】現像剤収納部において正確にトナー濃度調整を行うことができる現像装置及びこれを用いた画像形成装置を提供する。  【解決手段】トナーとキャリアとを有する現像剤により現像を行う現像部１０と、現像部１０の外部に設けられ現像剤の一部を収容する複数の現像剤収納部４５，４６とを有し、現像剤収納部４５，４６から空気流により現像部１０に現像剤を供給する現像装置において、複数の現像剤収納部４５，４６のうちの任意の１つと現像部１０との間で現像剤が循環する構成とした。【選択図】図４
2010197592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアとを有する現像剤により現像を行う現像部と、前記現像部の外部に設けられ現像剤の一部を収容する複数の現像剤収納部とを有し、前記現像剤収納部から空気流により前記現像部に現像剤を供給する現像装置において、
前記複数の現像剤収納部のうちの任意の１つと前記現像部との間で現像剤が循環していることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１記載の現像装置において、
前記複数の現像剤収納部のうち前記現像部との間で現像剤が循環していない現像剤収納部では、トナー補給及び撹拌によりトナー濃度調整が行われることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の現像装置において、
前記現像部から回収された現像剤の流れを変える切替弁を有し、前記切替弁を切り替えることにより前記複数の現像剤収納部の１つに現像剤が流入することを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項３記載の現像装置において、
前記切替弁の作動は前記現像部において消費されるトナー量に基づいて制御されることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか１つに記載の現像装置において、
前記複数の現像剤収納部からの現像剤の流出を制御する開状態と閉状態とを取り得る開閉弁を前記現像剤収納部毎にそれぞれ２つずつ有し、前記各開閉弁は一方が開状態を占めたときに他方が閉状態を占めることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか１つに記載の現像装置において、
前記複数の現像剤収納部は少なくとも１つの壁面を有する対称形状となるように形成されていることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項１ないし６の何れか１つに記載の現像装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複写装置、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ及びこれらの複合機等の画像形成装置に用いられる現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置に用いられる現像装置として、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を用いて像担持体上に形成された静電潜像を現像して可視化させるものが知られている。この現像装置において、現像領域で現像処理が行われてトナーが消費された現像剤は回収され、補給されたトナーと混合及び撹拌された後に再び現像に供される。このような現像装置に用いられる現像剤は、安定したトナー画像を得るために一定のトナー濃度と帯電量とを維持する必要がある。トナー濃度は現像で消費されたトナーと補給トナー量とにより調整され、帯電量はキャリアとトナーとの混合時における摩擦帯電によって付与される。現像装置はトナーとキャリアとからなる２成分現像剤の撹拌を十分に行い、トナー濃度を均一化すると共にトナーに帯電を行い、トナー画像の安定化を行っている。
【０００３】
一般的な現像装置では、補給されたトナーが現像ローラに汲み上げられるまでの僅かな時間の間に２本のスクリュの回転による撹拌効果を利用してトナーの分散及び帯電付与を行っているため、特にトナーの収支が多い場合には補給されたトナーが十分に分散せず、この状態で現像ローラに汲み上げられて地汚れやトナー飛散といった品質課題が発生している。
【０００４】
この課題を解決すべく、現像部から離れた場所に別途撹拌部を設け、現像部と撹拌部とを循環手段によって接続し、撹拌部で現像剤の状態に応じた撹拌を行い、トナー濃度及び帯電量を適切に調整した現像剤を現像部に供給する現像装置が、例えば「特許文献１」、「特許文献２」、「特許文献３」に開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、外部に現像剤の収納部を設け撹拌を行い現像部に現像剤を再び搬送する構成では、現像剤の収納部が１つしかない場合には現像剤が収納部を落下（循環）しながら撹拌されることとなる。ここで、補給されるトナーは現像部に備えられたトナー濃度検知手段からの検知信号または出力された画像パターンに基づいてその補給量が決定されるが、補給トナー量が多い場合にはトナーが十分に分散されずに排出される可能性があると共に、排出された現像剤のトナー濃度が所望の値となっているかを把握することができない。収納部にトナー濃度検知手段を設けても現像剤は循環しているため、その検知結果に基づいて再度調整することはできない。
【０００６】
本発明は上述した問題点を解決し、現像剤収納部において正確にトナー濃度調整を行うことができる現像装置及びこれを用いた画像形成装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、トナーとキャリアとを有する現像剤により現像を行う現像部と、前記現像部の外部に設けられ現像剤の一部を収容する複数の現像剤収納部とを有し、前記現像剤収納部から空気流により前記現像部に現像剤を供給する現像装置において、前記複数の現像剤収納部のうちの任意の１つと前記現像部との間で現像剤が循環していることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の現像装置において、さらに前記複数の現像剤収納部のうち前記現像部との間で現像剤が循環していない現像剤収納部では、トナー補給及び撹拌によりトナー濃度調整が行われることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の現像装置において、さらに前記現像部から回収された現像剤の流れを変える切替弁を有し、前記切替弁を切り替えることにより前記複数の現像剤収納部の１つに現像剤が流入することを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の現像装置において、さらに前記切替弁の作動は前記現像部において消費されるトナー量に基づいて制御されることを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし４の何れか１つに記載の現像装置において、さらに前記複数の現像剤収納部からの現像剤の流出を制御する開状態と閉状態とを取り得る開閉弁を前記現像剤収納部毎にそれぞれ２つずつ有し、前記各開閉弁は一方が開状態を占めたときに他方が閉状態を占めることを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし５の何れか１つに記載の現像装置において、さらに前記複数の現像剤収納部は少なくとも１つの壁面を有する対称形状となるように形成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項７記載の発明は、請求項１ないし６の何れか１つに記載の現像装置を有する画像形成装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、複数の現像剤収納部の任意の１つと現像部との間で現像剤を循環し他の現像剤収納部で現像剤の流れを止めて確実にトナー濃度調整を行い、これを交互に切り替えることにより、現像剤を連続的に循環させつつトナー濃度調整を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態を採用した現像装置の概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に用いられる現像部の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に用いられる現像剤収納部の断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に用いられる現像剤収納部の断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に用いられる現像剤収納部の断面図である。
【図６】本発明の一実施形態における切替弁の開閉動作を説明するタイミングチャートである。
【図７】本発明の一実施形態に示す現像装置を適用可能な画像形成装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は本発明の一実施形態を採用した現像装置の概略図である。同図において符号１０は現像部としての現像器を構成するケーシングを示しており、ケーシング１０の内部にはトナーとキャリアとを混合した２成分現像剤が貯容されている。またケーシング１０の内部には、図２に示すように螺旋状のフィンを有する２本の搬送スクリュ１１，１２と現像ローラ１３とが回転自在に配設されている。搬送スクリュ１１は図２において手前から奥へと現像剤を搬送し、この一部が磁力によって現像ローラ１３の表面に吸着され、吸着した現像剤はドクターブレード１４によってその厚みを均一に均された後に図示しない感光体に接することで、感光体上の静電潜像が現像戯れてトナー像が形成される。
【００１７】
現像後の現像剤は搬送スクリュ１２によって図２の奥から手前へと搬送され、搬送スクリュ１２の現像剤搬送方向下流側端部に形成された図示しない排出孔から排出された後、循環路３０を介して現像剤貯容部４０に搬送される。搬送スクリュ１２の現像剤搬送方向最下流側位置には図示しないトナー濃度検知手段が設けられており、このトナー濃度検知手段から発せられる信号を元にトナーカートリッジ２０からトナー補給が行われる。トナー補給はトナーホッパ２２に設けられた２個のモータ２１の作動によって行われ、モータ２１が作動することによりトナーホッパ２２と現像剤貯容部４０とを連結する２つのトナー補給路３４，３５内にそれぞれ設けられた軸なしスクリュが回転し、この回転によってトナーホッパ２２から現像剤貯容部４０に対してトナー補給が行われる。
【００１８】
現像剤貯容部４０では、現像後の現像剤と補給されたトナーとが混合及び撹拌されて適切なトナー濃度と帯電量とを持つ現像剤となる。現像剤貯容部４０内の現像剤は、図３に示すようにその下部に配設された現像剤とエアとの合流部３２に落下し、エアポンプ６０から循環路３３を介して送られるエアにより循環路３１を介して再びケーシング１０へと戻される。
【００１９】
現像剤貯容部４０は、図３に示すように現像剤を収納する２個の現像剤収納部４５，４６を有しており、各現像剤収納部４５，４６の上方には実線で示すＡ位置と破線で示すＢ位置とを選択的に占める切替弁４９が配設されている。循環路３０から現像剤貯容部４０へと供給された現像剤は、切替弁４９がＡ位置を占めているときに現像剤収納部４５へ、切替弁４９がＢ位置を占めているときに現像剤収納部４６へそれぞれ供給される。この構成により、容易に現像剤の流れる方向を制御でき、複数の現像剤収納部４５，４６に対して容易に現像剤を振り分けることができる。
【００２０】
各現像剤収納部４５，４６内には、供給された現像剤を撹拌する撹拌部材４３，４４がそれぞれ２個ずつ配置されており、撹拌部材４３，４４の回転により現像剤が撹拌されてトナーが分散される。撹拌部材４３，４４は樹脂または金属等によって構成された板状部材が２枚組み合わされた羽根形状を呈しており、図示しないモータ等の駆動手段によって回転駆動される。各現像剤収納部４５，４６の上方にはトナー補給口４７，４８が配設されており、トナー補給口４７からはトナー補給路３４を介して、トナー補給口４８からはトナー補給路３５を介してトナーカートリッジ２０からのトナーがそれぞれ補給される。各現像剤収納部４５，４６の下部には、各現像剤収納部４５，４６内のトナー濃度を検知するトナー濃度検知センサ４１，４２がそれぞれ配設されている。
【００２１】
各現像剤収納部４５，４６の下部には、各現像剤収納部４５，４６からの現像剤の流出を遮断する閉状態と現像剤の流出を許容する開状態とを選択的に占める開閉弁５０，５１が、各現像剤収納部４５，４６に２個ずつ上下に配設されている。開閉弁５０Ａと５０Ｂ及び開閉弁５１Ａと５１Ｂとは回転により開閉状態が切り替わるいわゆるバタフライバルブであり、開閉弁５０Ａと５０Ｂ及び開閉弁５１Ａと５１Ｂとはそれぞれ位相が９０度ずれて回転する。これにより開閉弁５０Ａと５１Ｂ及び開閉弁５１Ａと５１Ｂとは何れか一方が閉状態を占めるため、合流部３２からのエアが各現像剤収納部４５，４６に流入することを防止することができる。上述の構成では、現像剤貯容部４０内の空間を１つの壁面５２で分割することによりそれぞれ対称形状を呈する２つの現像剤収納部４５，４６を形成しているので、省スペース化を図ることができ現像剤貯容部４０の体積を小型化することができる。
【００２２】
次に、本発明の特徴部である現像剤の流れ及びトナー濃度調整動作について、図３、図４、図５、図６に基づいて説明する。図３は現像部が停止している状態を示しており、各現像剤収納部４５，４６内には現像剤が収容され各撹拌部材４３，４４及び各開閉弁５０Ａ，５０Ｂ，５１Ａ，５１Ｂの作動は停止している。この状態は、図６に示すタイミングチャートの状態番号０で示される。
【００２３】
現像部が駆動されると、開閉弁５０Ａ，５０Ｂ及びエアポンプ６０が駆動され、開閉弁５０Ａと開閉弁５０Ｂとが開状態と閉状態とを相互に取り得ることにより現像剤収納部４５内から現像剤が排出され、排出された現像剤はエアポンプ６０から発生される空気流によって循環路３１を介してケーシング１０へと送られる。このとき切替弁４９はＡ位置を占めており、ケーシング１０から回収された現像剤は循環路３０を介して現像剤収納部４５内に供給される。この状態は、図６に状態番号１〜６で示される。このとき現像部において現像が行われてトナーが消費された後に回収された現像剤はトナー濃度が低くなっている。そして現像剤収納部４５内に当初収納されていた現像剤が概ね排出されると、図５に示すように切替弁４９がＢ位置に移動し、ケーシング１０から回収された現像剤は循環路３０を介して現像剤収納部４６内に供給される。この状態は、図６に状態番号７で示される。
【００２４】
切替弁４９がＢ位置を占めると、図５に示すように開閉弁５０Ａ，５０Ｂが共に閉状態となり現像剤収納部４５からの現像剤の排出が停止されると共に撹拌部材４３が作動し、現像剤収納部４５内における現像剤のトナー濃度調整が行われる。トナー濃度調整は、トナー濃度検知センサ４１により現状の現像剤収納部４５内におけるトナー濃度を検知し、所望のトナー濃度へと復帰するようにトナー補給口４７からトナーを補給しつつ撹拌部材４３によって現像剤を撹拌し、トナー濃度検知センサ４１の検知結果に基づき現像剤収納部４５内のトナー濃度が所望のトナー濃度となった際にトナー補給及び撹拌部材４３の作動を停止させることにより完了する。この状態は、図６に状態番号７〜１３で示される。このとき最初に補給されるトナー量を、トナー濃度検知センサ４１の検知結果のみならず出力された画像による消費トナー量の推定値及びケーシング１０に設置されたトナー濃度検知センサの検知結果に基づいて決定することにより、より正確かつ短時間にトナー濃度調整を行うことができる。
【００２５】
このとき現像剤収納部４６では、開閉弁５１Ａ，５１Ｂが動作すると共に撹拌部材４４の作動が停止し、現像剤の回収及び排出すなわち現像剤収納部４６とケーシング１０との間における現像剤の循環が開始される。そして現像剤収納部４６内に当初収納されていた現像剤が概ね排出されると、図４に示すように切替弁４９がＡ位置に移動し、ケーシング１０から回収された現像剤は循環路３０を介して再び現像剤収納部４５内に供給される。この状態は、図６に状態番号１４で示される。
【００２６】
上述したように、現像剤貯容部４０を２つの現像剤収納部４５，４６に分割し、その一方で現像剤を循環し他方で現像剤の流れを止めて確実にトナー濃度調整を行い、これを交互に切り替えることにより、現像剤を連続的に循環させつつトナー濃度調整を確実に行うことができる。画像が出力されない場合、例えばフルカラー機において使用されない色の現像部は現像剤が循環しているのみでトナーの消費が行われないため、切替弁４９は作動させず一方の現像剤収納部のみを使用することが好ましい。これは、撹拌部材の回転によるトナーの撹拌動作が僅かながら現像剤にダメージを与えるためであり、トナー補給が行われない場合には撹拌部材を動作させない方がよいためである。
【００２７】
図７は、本発明の現像装置を採用可能な画像形成装置を示している。この画像形成装置は、複写機能とこれ以外の機能、例えばプリンタ機能やファクシミリ機能等を有する複合機であり、図示しない操作部に設けられた切替キーにより複写機能、プリンタ機能、ファクシミリ機能を切替可能に構成されている。この画像形成装置は、本体１００、本体１００の上部に配設された書き込みユニット１１８、書き込みユニット１１８の上部に配設された画像読取部１０６、画像読取部１０６の上部に配設されたＡＤＦ１０１を有している。
【００２８】
以下に複写機能時における動作を説明する。ＡＤＦ１０１の原稿台１０２に画像面が上となる状態で原稿束が載置され、図示しない操作部上のスタートキーが押下されると、最下位の原稿が給送ローラ１０３、給送ベルト１０４によってコンタクトガラス１０５上の所定位置に給送される。コンタクトガラス１０５上の原稿は、画像読取部１０６によって画像情報が読み取られた後に給送ベルト１０４、排出ローラ１０７によって排紙台１０８上に排出される。原稿検知センサ１０９によって原稿台１０２上に次の原稿が存在することが検知された場合には、上述と同様にこの原稿がコンタクトガラス１０５上に給送される。
【００２９】
画像読取部１０６は、コンタクトガラス１０５上の原稿を２個のランプ１２８で照射しながら原稿の画像情報を副走査方向にライン走査し、その反射光を画像データとして第１ミラー１２９、第２ミラー１３０、第３ミラー１３１により所定の方向に反射させ、画像を縮小結像させるレンズユニット１３２を介してＣＣＤ１３３に送る。画像読取部１０６によって読み込まれた画像データは、図示しない画像処理手段を介してレーザ発光装置１３４、ｆθレンズ１３５、反射ミラー１３６等を有する書き込みユニット１１８に送られ、書き込みユニット１１８によって感光体ドラム１１７上に原稿画像に対応した静電潜像が形成される。
【００３０】
本体１００の内部には、感光体ドラム１１７、ケーシング１０を有する現像装置、定着部１２１、排紙ユニット１２２、第１〜第３給紙装置１１０，１１１，１１２、縦搬送ユニット１１６等が配設されている。感光体ドラム１１７は、図示しない帯電器により一様に帯電された後に書き込みユニット１１８からの光情報によって露光されて静電潜像が形成され、この静電潜像は現像装置により現像されてトナー像が形成される。
【００３１】
感光体ドラム１１７の下方には搬送ベルト１２０が配設されている。搬送ベルト１２０は記録媒体である転写紙の搬送手段及び転写手段を兼ねており、図示しない電源から転写バイアスが印加され、縦搬送ユニット１１６からの転写紙を感光体ドラム１１７と等速で搬送しつつ感光体ドラム１１７上のトナー像を転写紙に転写させる。転写紙に転写されたトナー像は定着部において転写紙上に定着され、画像を定着された転写紙は排紙ユニット１２２を介して排紙トレイ１２３上に排出される。感光体ドラム１１７はトナー像転写後に図示しないクリーニング手段によってクリーニングされ、次の画像形成に備えられる。
【００３２】
排紙ユニット１２２には、その途中から搬送ローラ対１２４により転写紙を送り込まれる反転ユニット１２５、反転ユニット１２５で反転した転写紙を再度縦搬送ユニット１１６側に搬送する画像形成側搬送路１２６、反転した転写紙を再度排紙ユニット１２２側に戻す排紙搬送路１２７等を有する両面搬送路が配設されている。この両面搬送路により、転写紙の両面に画像を形成しあるいは画像が形成された面を下にして排紙トレイ１２３上に排出することができる。
【００３３】
第１〜第３給紙装置１１０，１１１，１１２は、選択された際にそれぞれ第１トレイ１１３、第２トレイ１１４、第３トレイ１１５に積載された転写紙を給送する。給送された転写紙は、縦搬送ユニット１１６によって感光体ドラム１７に当接する位置まで搬送される。
【００３４】
この画像形成装置において、プリンタ機能時には画像処理手段からの画像データの代わりに外部からの画像データが書き込みユニット１１８に入力され、画像形成手段によって転写紙上に画像が形成される。ファクシミリ機能時には画像読取部１０６からの画像データが図示しないファクシミリ送受信部により相手に送信され、相手からの画像データがファクシミリ送受信部で受信されて画像処理手段からの画像データに代えて書き込みユニット１１８に入力されることにより、画像形成手段が作動して転写紙上に画像が形成される。
【００３５】
上述した構成では、画像形成装置として複合機を用いた例を示したが、本発明が適用可能な画像形成装置はこれに限られず、複写装置、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等の他の画像形成装置にも本発明は適用可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  現像部（ケーシング）
４５，４６  現像剤収納部
４９  切替弁
５０Ａ，５０Ｂ，５１Ａ，５１Ｂ  開閉弁
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３７】
【特許文献１】特許第３７３４０９６号公報
【特許文献２】特許第３３４９２８６号公報
【特許文献３】特開平１１−１４３１９６号公報
【図１】
2010197592.tif 000003
【図２】
2010197592.tif 000004
【図３】
2010197592.tif 000005
【図４】
2010197592.tif 000006
【図５】
2010197592.tif 000007
【図６】
2010197592.tif 000008
【図７】
2010197592.tif 000009