(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を用いて現像動作を行う現像装置と、該現像装置に補給するトナーを収容する収容容器と、の間に配置され、前記収容容器から補給されるトナーを分散させるトナー分散機構であって、
前記トナー収容容器と連通する投入口と、前記現像装置と連通する排出口とが形成されたハウジングと、
該ハウジング内に回転自在に支持される回転軸を有し、前記回転軸の外周面に磁力によって磁性キャリアを吸着保持させた分散部材と、
を有し、
前記分散部材は、前記回転軸に内包される円柱状のマグネット体と、該マグネット体に外挿される非磁性材料で形成された円筒状の回転スリーブと、で構成され、
前記回転スリーブは前記マグネット体に対し独立して回転可能であり、前記回転スリーブの外周面には螺旋状の溝が形成されており、
前記マグネット体は、前記回転スリーブの回転によって位相が進行する方向の前記溝の端部に重なる位置に、他の部分よりも磁力の弱い弱磁部を有することを特徴とするトナー分散機構。
【請求項２】
トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を用いて現像動作を行う現像装置と、該現像装置に補給するトナーを収容する収容容器と、の間に配置され、前記収容容器から補給されるトナーを分散させるトナー分散機構であって、
前記トナー収容容器と連通する投入口と、前記現像装置と連通する排出口とが形成されたハウジングと、
該ハウジング内に回転自在に支持される回転軸を有し、前記回転軸の外周面に磁力によって磁性キャリアを吸着保持させた分散部材と、
を有し、
前記分散部材は、前記回転軸に内包される円柱状のマグネット体と、該マグネット体に外挿される非磁性材料で形成された円筒状の回転スリーブと、で構成され、
前記回転スリーブは前記マグネット体に対し独立して回転可能であり、前記回転スリーブの外周面には螺旋状の溝が形成されており、
前記マグネット体は、前記回転スリーブの回転によって位相が進行する方向の前記溝の端部に重なる位置には配置されないことを特徴とするトナー分散機構。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のトナー分散機構と、
該トナー分散機構が連結されトナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を収容する現像容器と、
該現像容器内にトナーを補給する補給口と、を備えた現像装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載のトナー分散機構と、
該トナー分散機構が連結されトナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を収容する現像容器と、
該現像容器内に二成分現像剤を補給する補給口と、
前記現像容器から余剰の二成分現像剤を排出する現像剤排出口と、を備えた現像装置。
【請求項５】
請求項３又は請求項４に記載の現像装置と、該現像装置内に補給するためのトナー若しくは二成分現像剤を収容する収容容器と、が搭載された画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置に搭載され、ホッパーやコンテナ等の収容容器から現像装置内に補給されるトナーを分散するためのトナー分散機構、及びそれを備えた現像装置並びに画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置に搭載される現像装置は、メンテナンスの容易化のため現像装置内に一定量のトナーを充填しておき、トナーがなくなると現像装置ごと交換していた。しかし、現像装置は経済上の観点から頻繁に交換できず、ある程度多数枚の画像形成を行うためにはトナーの容量を大きくせざるを得ないため、上記の方式では小型化は困難である。そこで、現像装置の小型化を図るために、外部からトナーを供給する方式の現像装置が提案されている。
【０００３】
このようなトナー供給式の現像装置においては、使用環境等によりトナーの流動性が低下した場合、塊状のトナーが現像装置内に補給されることがあった。そのため、現像装置内に存在する現像剤との混合性が悪くなって現像ローラー上に形成される現像剤薄層に乱れが生じ、画像濃度むらやカブリ等の不具合が発生するおそれがあった。
【０００４】
そこで、現像装置内へ補給されるトナーを予め分散させておくことで画像不良の発生を抑制する技術が種々提案されており、例えば特許文献１には、現像剤担持体と現像剤収容部との間に格子状部材（メッシュ）とブラシ状の現像剤供給ローラーとを配置した現像装置が開示されている。また、特許文献２には、トナーホッパーのトナー補給口内のトナーを攪拌するトナー補給口攪拌部材を設けた現像装置が開示されている。さらに、特許文献３には、補給ハウジング内に配置された補給オーガーを回転させることにより、トナーを現像ハウジング内へ分散して供給するようにした現像装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平２−１１１１６１号公報
【特許文献２】特開２０００−２７５９３９号公報
【特許文献３】特開２００１−２６５０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の方法では、使用環境や機械的ストレスによりトナーが凝集している場合、格子状部材の目詰まりや融着によって微小量のトナー補給が困難であった。また、特許文献２の方法では、トナー補給口内のトナーが凝集して形成されるブリッジを崩してトナーを円滑に搬送する効果は期待できるものの、塊状のトナーを完全に分散させることは困難であり、上記問題点の解決手段として十分なものではなかった。また、特許文献３に記載されているスクリュー形状の補給オーガーは、トナー及びキャリアを効率良く混合、攪拌する機能を有するものの、トナーを１粒子単位まで十分に分散させる機能は有していない。
【０００７】
また、特許文献１〜３に記載されている補給方法は、補給されるトナーを予め帯電させる機能は有していない。そのため、特に高速機に使用するような現像システムの場合、トナーを迅速に供給する必要があるため、現像装置内に補給されたトナーの帯電が十分に立ち上がらない状態で現像ローラーに供給されてしまい、カブリ等の画像不良が発生するおそれがあった。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑み、収容容器から補給されるトナーを簡易な構成で分散状態とし、且つ予めトナーを帯電させて現像装置内に供給するトナー分散機構、及びそれを備えた現像装置を提供することを目的とする。また、前記トナー分散機構及び現像装置を搭載することにより、濃度むらやカブリ等の画像不具合を効果的に抑制できる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に本発明は、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を用いて現像動作を行う現像装置と、該現像装置に補給するトナーを収容する収容容器と、の間に配置され、前記収容容器から補給されるトナーを分散させるトナー分散機構であって、前記トナー収容容器と連通する投入口と、前記現像装置と連通する排出口とが形成されたハウジングと、該ハウジング内に回転自在に支持される回転軸を有し、前記回転軸の外周面に磁力によって磁性キャリアを吸着保持させた分散部材と、を有するトナー分散機構である。
【００１０】
また本発明は、上記構成のトナー分散機構において、前記分散部材は、マグネットで一体形成されることを特徴としている。
【００１１】
また本発明は、上記構成のトナー分散機構において、前記分散部材は、前記回転軸に内包される円柱状のマグネット体と、該マグネット体に外挿される非磁性材料で形成された円筒状の回転スリーブと、で構成されることを特徴としている。
【００１２】
また本発明は、上記構成のトナー分散機構において、前記分散部材は、前記回転軸の外周面に複数の分散用突起が形成されることを特徴としている。
【００１３】
また本発明は、上記構成のトナー分散機構において、前記回転スリーブは前記マグネット体に対し独立して回転可能であり、前記回転スリーブの外周面には螺旋状の溝が形成されていることを特徴としている。
【００１４】
また本発明は、上記構成のトナー分散機構において、前記マグネット体は、前記回転スリーブの回転によって位相が進行する方向の前記溝の端部に重なる位置に、他の部分よりも磁力の弱い弱磁部を有することを特徴としている。
【００１５】
また本発明は、上記構成のトナー分散機構において、前記マグネット体は、前記回転スリーブの回転によって位相が進行する方向の前記溝の端部に重なる位置には配置されないことを特徴としている。
【００１６】
また本発明は、上記構成のトナー分散機構と、該トナー分散機構が連結されトナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を収容する現像容器と、該現像容器内にトナーを補給する補給口と、を備えた現像装置である。
【００１７】
また本発明は、上記構成のトナー分散機構と、該トナー分散機構が連結されトナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を収容する現像容器と、該現像容器内に二成分現像剤を補給する補給口と、前記現像容器から余剰の二成分現像剤を排出する現像剤排出口と、を備えた現像装置である。
【００１８】
また本発明は、上記構成の現像装置と、該現像装置内に補給するためのトナー若しくは二成分現像剤を収容する収容容器と、が搭載された画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の第１の構成によれば、分散部材の回転軸の外周面に磁力によって磁性キャリアを吸着保持させることにより、投入口からハウジング内へ投入されたトナーを磁性キャリアとの接触によって帯電させ、トナー同士の電気的な反発力によって塊状のトナーを効率良く分散させることができる簡易且つ低コストなトナー分散機構となる。
【００２０】
また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成のトナー分散機構において、分散部材をマグネットで一体形成することにより、磁性キャリアを分散部材に強固に吸着させることができ、分散部材からの磁性キャリアの剥がれ落ちを抑制することができる。
【００２１】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第１の構成のトナー分散機構において、分散部材を、回転軸に内包される円柱状のマグネット体と、マグネット体に外挿される非磁性材料で形成された円筒状の回転スリーブとで構成することにより、分散部材をマグネットで一体形成する構成に比べて磁性キャリアが剥がれ落ちやすくなるため、トナーと共に磁性キャリアを補給する構成の現像装置に用いた場合に、分散部材に吸着保持された磁性キャリアの入れ替えを促進することができる。
【００２２】
また、本発明の第４の構成によれば、上記第１乃至第３のいずれかの構成のトナー分散機構において、分散部材の回転軸の外周面に複数の分散用突起を形成することにより、収容容器からハウジング内に投入されたトナーが分散用突起により現像装置内へ落下し易くなる。
【００２３】
また、本発明の第５の構成によれば、上記第３の構成のトナー分散機構において、回転スリーブをマグネット体に対し独立して回転可能とし、回転スリーブの外周面に螺旋状の溝を形成することにより、回転スリーブの外周面に吸着保持された磁性キャリアが溝の位相の進行によって回転スリーブの軸方向に移動するため、分散部材の外周面に吸着保持された磁性キャリアの入れ替えを強制的に行うことができる。
【００２４】
また、本発明の第６の構成によれば、上記第５の構成のトナー分散機構において、マグネット体は、回転スリーブの回転によって位相が進行する方向の溝の端部に重なる位置に、他の部分よりも磁力の弱い弱磁部を有することにより、溝の位相の進行によって回転スリーブの軸方向に移動した磁性キャリアを弱磁部において容易に剥ぎ落すことができる。
【００２５】
また、本発明の第７の構成によれば、上記第５の構成のトナー分散機構において、回転スリーブの回転によって位相が進行する方向の溝の端部に重なる位置にはマグネット体を配置しないことにより、溝の位相の進行によって回転スリーブの軸方向に移動した磁性キャリアをマグネット体の配置されない部分において容易に剥ぎ落すことができる。
【００２６】
また、本発明の第８の構成によれば、上記第１乃至第４のいずれかの構成のトナー分散機構と、該トナー分散機構が連結されトナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を収容する現像容器と、該現像容器内にトナーを補給する補給口と、を備えることにより、電気的な反発力を利用して効率良く分散させたトナーを現像容器内の現像剤と迅速に攪拌、混合することができ、トナーの帯電立ち上がり時間も短い現像装置となる。
【００２７】
また、本発明の第９の構成によれば、上記第１乃至第７のいずれかの構成のトナー分散機構と、トナー分散機構が連結されトナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を収容する現像容器と、現像容器内に二成分現像剤を補給する補給口と、現像容器から余剰の二成分現像剤を排出する現像剤排出口と、を備えることにより、トナーと共に補給される磁性キャリアが分散部材の外周面から剥がれ落ちた部分に吸着保持されるため、分散部材に吸着保持された磁性キャリアによるトナーの帯電性能を長期間に亘って維持可能な現像装置となる。
【００２８】
また、本発明の第１０の構成によれば、上記第８又は第９の構成の現像装置と、該現像装置内に補給するためのトナー若しくは二成分現像剤を収容する収容容器と、を搭載することにより、収容容器から補給されるトナー若しくは二成分現像剤と現像装置内に存在する現像剤との混合性を向上させることができ、濃度むらやカブリ等の画像不具合を効果的に抑制できる画像形成装置となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のトナー分散機構及び現像装置が搭載された画像形成装置の全体構成を示す概略構成図
【図２】本発明のトナー分散機構を備えた第１実施形態に係る現像装置１６の側面断面図（図３のＸＸ′矢視断面図）
【図３】第１実施形態の現像装置１６を上方から見た平面図
【図４】本発明のトナー分散機構に用いられる分散部材２５の一例を示す平面図
【図５】図４に示す分散部材２５の側面断面図（図４のＸＸ′矢視断面図）
【図６】マグネットで形成された分散部材２５の他の構成例を示す側面断面図
【図７】本発明の第２実施形態に係る現像装置の平面図
【図８】第２実施形態の現像装置１６への現像剤の補給時間と、分散部材２５の表面に保持された磁性キャリア量との関係を示すグラフ
【図９】第２実施形態の現像装置１６と併せて用いられる、非磁性スリーブ６０とマグネット体６１とで構成される分散部材２５の一例を示す平面図
【図１０】図９に示す分散部材の側面断面図（図９のＸＸ′矢視断面図）
【図１１】非磁性スリーブ６０とマグネット体６１とで構成される分散部材２５の他の構成例を示す平面図
【図１２】回転軸２５ａと分散用突起２５ｂとを有する非磁性スリーブ６０を用いた分散部材２５の構成を示す側面断面図
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明のトナー分散機構及びそれを備えた現像装置が搭載された画像形成装置の全体構成を示す概略構成図であり、右側を画像形成装置の前方側として図示している。図１に示すように、画像形成装置１００は、本体下部に積載された用紙を収容する給紙カセット２が備えられている。この給紙カセット２の上方には、本体前方から本体後方へ略水平に延び、更に上方へ延びて本体上面に形成された排紙部３に至る用紙搬送路４が形成されており、この用紙搬送路に沿って上流側から順に、ピックアップローラー５、フィードローラー６、中間搬送ローラー７、レジストローラー対８、画像形成部９、定着部１０及び排出ローラー対１１が配置されている。更に、画像形成装置１００内には、上記の各ローラー、画像形成部９、定着部１０等の動作を制御する制御部（ＣＰＵ）３０が配置されている。
【００３１】
給紙カセット２には、用紙搬送方向後端部に設けられた回動支点１２ａによって、給紙カセット２に対して回動自在に支持された用紙積載板１２が備えられており、用紙積載板１２上に積載された用紙がピックアップローラー５に押圧されるようになっている。また、給紙カセット２の前方側には、フィードローラー６に圧接するようにリタードローラー１３が配設されており、ピックアップローラー５によって複数枚の用紙が同時に給送された場合には、これらフィードローラー６とリタードローラー１３とによって用紙が捌かれ、最上位の１枚のみが搬送されるよう構成されている。
【００３２】
そして、フィードローラー６とリタードローラー１３とによって捌かれた用紙は、中間搬送ローラー７によって搬送方向を装置後方へと変えられてレジストローラー対８へと搬送され、レジストローラー対８によってタイミングを調整されて画像形成部９へと供給される。
【００３３】
画像形成部９は、電子写真プロセスによって用紙に所定のトナー像を形成するものであり、図１において時計回りに回転可能に軸支された像担持体である感光体ドラム１４と、この感光体ドラム１４の周囲に配置される帯電装置１５、現像装置１６、クリーニング装置１７、用紙搬送路４を挟んで感光体ドラム１４に対向するように配置される転写ローラー１８及び感光体ドラム１４の上方に配置される露光ユニット（ＬＳＵ）１９から構成されており、現像装置１６の上方には、現像装置１６へトナーを補給するコンテナ２０が配置されている。現像装置１６とコンテナ２０の間には、現像装置１６に補給されるトナーを分散するためのトナー分散機構２１が配置されている。
【００３４】
帯電装置１５には、図示しない電源が接続された導電性ゴムローラー１５ａが備えられており、この導電性ゴムローラー１５ａが感光体ドラム１４に当接するよう配置されている。そして、感光体ドラム１４が回転すると、導電性ゴムローラー１５ａが感光体ドラム１４の表面に接触して従動回転し、この時、導電性ゴムローラー１５ａに所定の電圧を印加することにより、感光体ドラム１４の表面が一様に帯電させられることとなる。
【００３５】
次いで、露光ユニット（ＬＳＵ）１９からのレーザービームにより感光体ドラム１４上に入力された画像データに基づく静電潜像が形成され、現像装置１６により静電潜像にトナーが付着されて感光体ドラム１４の表面にトナー像が形成され、転写ローラー１８により感光体ドラム１４の表面のトナー像が、感光体ドラム１４と転写ローラー１８とのニップ部に形成された転写位置に供給された用紙へと転写される。
【００３６】
トナー像が転写された用紙は、感光体ドラム１４から分離されて定着部１０に向けて搬送される。この定着部１０は、画像形成部９の用紙搬送方向の下流側に配置されており、画像形成部９においてトナー像が転写された用紙は、定着部１０に備えられた加熱ローラー２２、及びこの加熱ローラー２２に圧接される加圧ローラー２３によって加熱、加圧され、用紙に転写されたトナー像が定着される。
【００３７】
そして、画像形成部９及び定着部１０において画像形成がなされた用紙は、排出ローラー対１１によって排紙部３に排出される。一方、転写後に感光体ドラム１４の表面に残留しているトナーはクリーニング装置１７により除去される。そして、感光体ドラム１４は帯電装置１５によって再び帯電され、以下同様にして画像形成が行われる。
【００３８】
続いて、図２及び図３を参照して本発明のトナー分散機構を備えた現像装置１６について詳述する。図２は、本発明の第１実施形態に係る現像装置の側面断面図であり、図３は、第１実施形態の現像装置を上方から見た平面図である。なお、図２は図３におけるＸＸ′矢視断面図に相当し、図３においては説明の便宜上、カバー３１ｂを外した状態を示している。
【００３９】
図２及び図３に示すように、現像装置１６は、非磁性トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤（以下、単に現像剤ともいう）が収容される容器本体３１ａと、容器本体３１ａに収容された現像剤が外部に漏れないように封止するカバー３１ｂとから構成される現像容器３１内に、第１攪拌搬送スクリュー３２、第２攪拌搬送スクリュー３３、現像ローラー３５、規制ブレード３６が備えられている。
【００４０】
容器本体３１ａの内部は、長手方向に延在する仕切板３７によって第１貯留室３８と第２貯留室３９とに区画されており、第１貯留室３８には第１攪拌搬送スクリュー３２が、第２貯留室３９には第２攪拌搬送スクリュー３３がそれぞれ配設されている。また、仕切板３７は、図３に示すように容器本体３１ａの左右両端部には設けられておらず、この部分が第１貯留室３８と第２貯留室３９の間を現像剤が移動する連通部（現像剤受け渡し部）４０ａ、４０ｂとなっている。
【００４１】
第１攪拌搬送スクリュー３２及び第２攪拌搬送スクリュー３３は、それぞれ回転軸３２ａ、３３ａと、その外周面に一体形成された螺旋羽３２ｂ、３３ｂから構成され、互いに略平行となるように容器本体３１ａ内に回転可能に軸支されており、第１攪拌搬送スクリュー３２及び第２攪拌搬送スクリュー３３が所定方向に回転することによって第１貯留室３８内の現像剤を矢印Ａ方向に搬送し、第２貯留室３９内の現像剤を矢印Ｂ方向に搬送するように構成されている。また、後述するトナー濃度センサー４４の検出結果に応じて容器本体３１ａ内にトナーを補給できるように、カバー３１ｂにはコンテナ２０（図１参照）からトナーが供給される補給口３４が設けられている。
【００４２】
そして、第１攪拌搬送スクリュー３２及び第２攪拌搬送スクリュー３３の回転軸３２ａ、３３ａにはギア４１ａ、４１ｂが連結されており、ギア４１ａ、４１ｂには駆動出力ギア４２を介してモーター４３が接続されている。このギア４１ａ、４１ｂ、駆動出力ギア４２及びモーター４３により第１及び第２攪拌搬送スクリュー３２、３３を所定方向に回転駆動することによって、現像剤が第１貯留室３８及び第２貯留室３９内を搬送され、また、上述したように容器本体３１ａの左右両端部に設けられた連通部４０ａ、４０ｂを通過して、第１貯留室３８と第２貯留室３９とを循環するようになっている。
【００４３】
現像ローラー３５は、第１攪拌搬送スクリュー３２及び第２攪拌搬送スクリュー３３と略平行となるように第１貯留室３８内に回転可能に軸支され、ギア列（図示せず）を介してモーター４３が接続されている。この現像ローラー３５には、内面に永久磁石から成る磁界発生部材（図示せず）が固定されたマグネットローラーが使用されており、感光体ドラム１４の回転に応じて現像ローラー３５が回転すると、この磁界発生部材の磁力により現像ローラー３５の表面に現像剤が付着（担持）されて現像剤層が形成される。
【００４４】
そして、所定の現像域において現像ローラー３５に付着した現像剤中のトナーが、感光体ドラム１４の表面電位と現像ローラー３５に印加される現像バイアスとの電位差により感光体ドラム１４へと飛翔して感光層に付着し、感光体ドラム１４表面にトナー像が形成される。なお、現像ローラー３５が独立して駆動するように現像ローラー３５にモーター４３とは別個の駆動手段を接続しても良い。
【００４５】
規制ブレード３６は、感光体ドラム１４に供給するトナー量、すなわち現像ローラー３５への現像剤付着量を規制するものであり、例えばＳＵＳ３０３等の非磁性体のＳＵＳ（ステンレス）が用いられる。そして、規制ブレード３６は、その先端と現像ローラー３５との間に所定の隙間が形成されるように配設されており、この規制ブレード３６と現像ローラー３５との隙間によって現像ローラー３５への現像剤付着量が規制され、現像ローラー３５の表面には数百ミクロンの現像剤薄層が形成される。
【００４６】
第２貯留室３９の内壁面にはトナー濃度センサー４４が配置されている。トナー濃度センサー４４としては、容器本体３１ａ内におけるトナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤の透磁率を検出する透磁率センサーが用いられる。ここで、トナー濃度とは現像剤中の磁性キャリアに対するトナーの比率のことであり、本実施形態においては、トナー濃度センサー４４により現像剤の透磁率を検出し、その検出結果に相当する電圧値を制御部３０（図１参照）に出力するよう構成されており、制御部３０によってトナー濃度センサー４４の出力値からトナー濃度が決定されるようになっている。
【００４７】
センサー出力値はトナー濃度に応じて変化し、トナー濃度が高くなるほど磁性キャリアに対するトナーの比率が高くなり、磁気を通さないトナーの割合が増加するため出力値が低くなる。一方、トナー濃度が低くなるほどキャリアに対するトナーの比率が低くなり、磁気を通すキャリアの割合が増加するため出力値が高くなる。
【００４８】
トナー分散機構２１は、現像装置１６のカバー３１ｂと一体形成されたハウジング２４と、ハウジング２４内に回転可能に支持された分散部材２５とで構成されている。ハウジング２４の上面には投入口２４ａが形成されており、ハウジング２４ａの下面には現像装置１６の補給口３４に連通する排出口２４ｂが形成されている。トナー濃度センサー４４の出力に応じて投入口２４ａから所定量のトナーがトナー分散機構２１内に投入されると、分散部材２５の回転により塊状のトナーが分散された後、排出口２４ｂから排出され、補給口３４を経て現像装置１６内に補給される。
【００４９】
なお、本明細書中で使用する「分散」とは、トナーが１粒子単位にまで細粒化された状態を意味し、スクリューやスパイラルによる「混合」とは明確に区別される。
【００５０】
図４は、本発明のトナー分散機構に用いられる分散部材２５の平面図であり、図５は、分散部材２５の側面断面図（図４のＸＸ′矢視断面図）である。図４及び図５に示すように、分散部材２５はマグネット（永久磁石）で形成されており、円柱状の回転軸２５ａの外周面に４枚の分散用突起２５ｂを一体形成したものである。回転軸２５ａの一端はトナー分散機構２１（図３参照）のハウジング２４の外側に延在しており、駆動入力ギア５０が固定されている。駆動入力ギア５０はギア列（図示せず）を介して分散部材駆動モーター（図示せず）に連結されている。また、図５に示すように、分散部材２５の表面には磁性キャリアＣが磁力によって吸着保持されている。
【００５１】
コンテナ２０（図１参照）から投入口２４ａへのトナー投入タイミングに合わせて分散部材２５を回転させることで、コンテナ２０からハウジング２４内へ落下してきたトナーは、分散部材２５の表面に吸着保持された磁性キャリアＣと接触することによってある程度帯電（ここでは正帯電）されつつ補給口３４から現像容器３１内へ供給される。そのため、トナー粒子同士が電気的に反発し合い、塊状のトナーを１粒子単位まで効率良く分散することができる。
【００５２】
また、分散部材２５によって現像容器３１内へ供給されるトナーが予備的に帯電されるため、現像装置１６内でのトナーの帯電立ち上がりが速くなる。従って、トナーを迅速に供給する必要のある高速機においてもトナーの帯電不足によるカブリの発生を抑制することができる。そして、第１攪拌搬送スクリュー３２及び第２攪拌搬送スクリュー３３（図３参照）によって現像容器３１内の磁性キャリアを含む二成分現像剤と均一に混合され、所定の帯電量となった状態で現像ローラー３５に付着し、現像に供される。
【００５３】
図６は、本実施形態の現像装置１６に用いられる分散部材２５の他の構成例を示す断面図である。図６では、分散部材２５はマグネットで形成された円柱状の回転軸２５ａのみで構成されており、回転軸２５ａの外周面に磁性キャリアＣが吸着保持されている。
【００５４】
図６の構成においても、回転軸２５ａの外周面に保持された磁性キャリアＣとの接触によってトナーが帯電された状態で現像容器３１内へ供給されるため、塊状のトナーを１粒子単位まで効率良く分散することができ、現像装置１６内でのトナーの帯電立ち上がりも速くなる。しかし、分散用突起２５ｂが形成されていないため、図４及び図５に示した分散部材２５に比べてハウジング２４内のトナーを落下させる効果はやや小さくなる。
【００５５】
なお、予め分散部材２５の表面に保持された磁性キャリアＣは、分散部材２５の回転による遠心力や、投入口２４ａから分散部材２５上に落下するトナーとの接触により少量ずつ剥がれ落ちる。そのため、分散部材２５を構成するマグネットの磁力の強さは、トナーの分散に必要な量の磁性キャリアＣが現像装置１６の耐久期間の終期まで分散部材２５に吸着保持されているような磁力に設定しておく必要がある。
【００５６】
図７は、本発明のトナー分散機構を備えた第２実施形態に係る現像装置の構成を示す平面図である。図７においては説明の便宜上、図３と同様にカバー３１ｂを外した状態を示している。本実施形態の現像装置１６は、現像容器３１内に磁性キャリアとトナーを含む二成分現像剤を補給するとともに、余剰となった現像剤を排出することで、磁性キャリアの劣化によるトナーの帯電性能の低下を抑制する構成であり、現像剤の補給によって第１及び第２貯留室３８、３９内で余剰となった現像剤を排出するための現像剤排出口３１ｃが、第１貯留室３８の下流側に第１貯留室３８の長手方向に連続して設けられている。以下、図３に示した第１実施形態の現像装置１６と異なる部分を重点的に説明する。
【００５７】
第１攪拌搬送スクリュー３２は、回転軸３２ａと、回転軸３２ａに一体に設けられ、回転軸３２ａの軸方向に第２攪拌搬送スクリュー３３の螺旋羽３３ｂと同じピッチで螺旋羽３３ａとは逆巻き（逆位相）の螺旋羽３２ｂとを有する。また、螺旋羽３２ｂは現像ローラー３５の軸方向長さ以上の領域に形成され、更に、現像剤の搬送方向（矢印Ａ方向）に対し上流側の連通部４０ａに対向する位置まで延びて設けられている。また、回転軸３２ａには、螺旋羽３２ｂとともに、規制部５２及び排出羽根５３が一体に配設されている。
【００５８】
規制部５２は、第１貯留室３８内で下流側に搬送された現像剤を塞き止め、且つ、所定量以上になった現像剤を現像剤排出口３１ｃに搬送する。規制部５２は、回転軸３２ａに設けられる螺旋羽３２ｂと逆巻き（逆位相）の螺旋羽からなり、且つ、螺旋羽３２ｂの外径と略同じで螺旋羽３２ｂのピッチより小さく設定されている。また、規制部５２の外周部は、現像容器３１の内壁部との間に所定量の隙間を有している。この隙間から余剰の現像剤が排出されることになる。
【００５９】
回転軸３２ａは現像剤排出口３１ｃ内まで延びている。現像剤排出口３１ｃ内の回転軸３２ａには排出羽根５３が設けられている。排出羽根５３は、螺旋羽３２ｂと同じ方向を向く螺旋状の羽根からなるが、螺旋羽３２ｂよりピッチが小さく、また羽根の外周が小さくなっている。従って、回転軸３２ａが回転すると、排出羽根５３も回転し、規制部５２を乗り越えて現像剤排出口３１ｃ内に搬送された余剰現像剤は、図６の左側に送られて、現像容器３１の外部に排出されるようになっている。なお、排出羽根５３、規制部５２、及び螺旋羽３２ｂは合成樹脂によって回転軸３２ａと一体成形される。
【００６０】
新たに現像剤を補給していない現像時には、モーター等の駆動源によって、ギア４１ｂを介して第２攪拌搬送スクリュー３３が回転すると、第２貯留室３９内の現像剤は矢印Ｂ方向に搬送され、その後、連通部４０ａを通って第１貯留室３８内に搬送される。更に、ギア４１ｃ、４１ｄ、及び４１ａを介して第２攪拌搬送スクリュー３３と連動する第１攪拌搬送スクリュー３２が回転すると、第１貯留室３８内の現像剤は矢印Ａ方向に搬送される。
【００６１】
従って、現像剤はその嵩高を大きく変動させながら第２貯留室３９から連通部４０ａを通って第１貯留室３８内に搬送され、規制部５２を乗り越えることなく、連通部４０ｂを通って第２貯留室３９に搬送される。このように現像剤は、第２貯留室３９から、連通部４０ａ、第１貯留室３８、及び連通部４０ｂと循環しながら攪拌されて、攪拌された現像剤が現像ローラー３５に供給される。
【００６２】
次に、補給口３４から現像剤が補給される場合について説明する。現像によってトナーが消費されると、補給口３４から第２貯留室３９内に磁性キャリアとトナーとを含む現像剤が補給される。
【００６３】
補給された現像剤は、現像時と同様に、第２攪拌搬送スクリュー３３によって、第１搬送室２２ｃ内を矢印Ｂ方向に搬送され、その後、連通部４０ａを通って第１貯留室３８内に搬送される。更に、第１攪拌搬送スクリュー３２によって、現像剤は第１貯留室３８内を矢印Ａ方向に搬送される。第１攪拌搬送スクリュー３２の回転に伴い規制部５２が回転すると、規制部５２によって、第１攪拌搬送スクリュー３２の螺旋羽３２ｂによる現像剤搬送方向（矢印Ａ方向）とは逆方向の搬送力が現像剤に付与される。この規制部５２によって現像剤が塞き止められて嵩高となり、余剰の現像剤が規制部５２を乗り越えて、現像剤排出口３１ｃを介して現像容器３１の外部に排出される。
【００６４】
本実施形態の現像装置１６においても、図４〜図６に示したマグネット製の分散部材２５を備えたトナー分散機構２１を介して補給口３４に現像剤を補給することにより、現像剤中の塊状のトナーをトナー同士の電気的反発を利用して効率良く分散させることができる。また、補給される現像剤が分散部材２５の表面に保持された磁性キャリアと接触することで現像剤中のトナーの帯電が促進されるため、現像装置１６内でのトナーの帯電立ち上がりが速くなり、トナーの帯電不足によるカブリの発生を抑制することができる。
【００６５】
図８は、第２実施形態の現像装置１６への現像剤の補給時間と、分散部材２５の表面に保持された磁性キャリア量との関係を示すグラフである。前述したように、予め分散部材２５の表面に保持された磁性キャリアは、分散部材２５の回転による遠心力や、投入口２４ａから分散部材２５上に落下する現像剤との接触により少量ずつ剥がれ落ちる。その結果、分散部材２５の表面に予め保持されていた磁性キャリア量は、図の実線で示すように現像剤の補給時間が経過するにつれて徐々に減少していく。
【００６６】
一方、コンテナ２０から補給される現像剤には磁性キャリアが含まれているため、分散部材２５の表面の磁性キャリアが剥がれ落ちた部分に新たな磁性キャリアが保持される。その結果、分散部材２５の表面に新たに保持される磁性キャリア量は、図の破線で示すように現像剤の補給時間が経過するにつれて徐々に増加していく。
【００６７】
そして、図の実線と破線が交差する点Ｐにおいて分散部材２５表面の磁性キャリア保持量が平衡状態となる。このように、現像剤排出口３１ｃを備えた第２実施形態の現像装置１６では、現像容器３１内に補給される現像剤中の磁性キャリアが分散部材２５の表面に補充されるため、分散部材２５の表面に保持される磁性キャリアの減少を抑制することができる。また、分散部材２５の表面に保持される磁性キャリアが徐々に新しい磁性キャリアと入れ替わるため、磁性キャリアとの接触によるトナーの帯電性能を長期間に亘って維持することができる。
【００６８】
図９は、第２実施形態の現像装置１６と併せて用いられる分散部材２５の他の構成例を示す平面図であり、図１０は、分散部材２５の側面断面図（図９のＸＸ′矢視断面図）である。図９及び図１０に示すように、分散部材２５は円筒状の非磁性スリーブ６０と、非磁性スリーブ６０に内挿された円柱状のマグネット体６１とで構成されている。この分散部材２５は、マグネット体６１は回転不可となっており、非磁性スリーブ６０のみがマグネット体６１の外周面に沿って独立して回転する。非磁性スリーブ６０の外表面には、マグネット体６１の磁力によって磁性キャリアＣが吸着保持されている。
【００６９】
また、非磁性スリーブ６０の外周面には、螺旋状の溝６３が長手方向の全域に亘って形成されている。非磁性スリーブ６０が回転すると、溝６３の位相の進行によって非磁性スリーブ６０の表面に付着した磁性キャリアＣが徐々に軸方向（矢印Ｆ方向）に移動する。
【００７０】
磁性キャリアＣの移動方向に対し、マグネット体６１の下流側端部（図９の左端）には、他の部分よりも磁力が弱い弱磁部６１ａ（図９のハッチング部分）が形成されている。そのため、溝６３の位相の進行によって非磁性スリーブ６０の端部まで移動した磁性キャリアＣは弱磁部６１ａにおいて非磁性スリーブ６０から剥がれ、現像装置１６内に落下する。そして、非磁性スリーブ６０の磁性キャリアＣが剥れた部分にコンテナ２０から補給される現像剤中の磁性キャリアが吸着される。即ち、分散部材２５の表面に保持された磁性キャリアを新しい磁性キャリアと積極的に交換することができる。
【００７１】
従って、第２実施形態の現像装置１６へ現像剤を補給する際に、図９及び図１０に示す構成の分散部材２５を用いることにより、分散部材２５の表面に保持された磁性キャリアの帯電付与性能を常に高い状態に維持することができ、トナーの分散性、及び現像装置１６内のトナーの帯電立ち上がり性を長期間に亘って持続することができる。
【００７２】
なお、マグネット体６１に弱磁部６１ａを形成する代わりに、図１１に示すように、磁性キャリアＣの移動方向（矢印Ｆ方向）下流側の溝６３の端部６３ａに重なる位置にマグネット体６１を配置しない構成としても良い。この構成においても、溝６３の位相の進行によって非磁性スリーブ６０の端部まで移動した磁性キャリアＣが非磁性スリーブ６０から容易に剥がれ落ちる。
【００７３】
また、図１２に示すように、回転軸２５ａと分散用突起２５ｂとを有する非磁性スリーブ６０を用いることもできる。図１２の構成では、回転軸２５ａの外周面に螺旋状の溝６３を形成しても、溝６３が分散用突起２５ｂによって分断されてしまうため、溝６３による磁性キャリアＣの軸方向への移動は困難である。しかし、磁性キャリアＣは非磁性スリーブ６０を介してマグネット体６１に吸着保持されるため、磁性キャリアＣがマグネットに直接吸着保持される図４〜６の構成に比べて磁性キャリアＣが分散部材２５から剥がれ落ちやすくなり、磁性キャリアＣの入れ替わりが促進される。また、分散用突起２５ｂによりトナーを落下させる効果も期待できる。
【００７４】
その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、図２及び図３に示したような現像装置１６に限らず、例えば第１攪拌搬送スクリュー３２と現像ローラー３５との間に攪拌パドルを備えた現像装置であっても良いし、第１攪拌搬送スクリュー３２と現像ローラー３５との間に供給ローラー（磁気ローラー）を備え、磁気ローラー上に形成される磁気ブラシを用いて現像ローラー３５にトナーのみを移動させ、現像ローラー３５から感光体ドラム１４にトナーを供給する方式の現像装置であっても良い。また、２本の攪拌搬送スクリュー３２、３３を備えた構成に限らず、例えば１本の攪拌搬送スクリューを備えた現像装置にも適用できる。
【００７５】
また、上記実施形態では、コンテナ２０と現像装置１６との間にトナー分散機構２１を配置したが、コンテナ２０と現像装置１６との間に中間ホッパーを有する画像形成装置の場合、中間ホッパーと現像装置１６との間にトナー分散機構２１を配置すれば良い。さらに、本発明の画像形成装置としては、図１に示したようなモノクロプリンターに限らず、モノクロ及びカラー複写機、カラープリンター、ファクシミリ等の他の画像形成装置であっても良い。以下、実施例により本発明の効果について更に具体的に説明する。
【実施例】
【００７６】
図１に示したような画像形成装置１００に、図７に示した現像装置１６を搭載し、トナー分散機構２１内の分散部材２５の構成を変化させた場合のトナーの帯電性能について調査した。
【００７７】
試験方法としては、図４及び図５に示したような、直径６ｍｍ、軸方向長さ４ｍｍの回転軸２５ａの外周面に外径１４ｍｍの分散用突起２５ｂを９０°間隔で４枚形成したマグネット製の分散部材２５を用いる構成を本発明１とした。本発明１の分散部材２５は、表面磁力が４０ｍＴであり、表面全体に５ｇのキャリアを付着させた。また、ＡＢＳ樹脂で形成された本発明１と同形状、同寸法の分散部材２５を用いる構成を比較例１とし、分散部材２５を用いない構成を比較例２とした。
【００７８】
現像装置１６の仕様は、第１及び第２攪拌搬送スクリュー３２、３３の回転軸３２ａ、３３ａの直径を８ｍｍ、螺旋羽３２ｂ、３３ｂの外径を２０ｍｍ、ピッチを３０ｍｍ、回転速度を３００ｒｐｍとした。また、現像容器３１の幅（現像剤移動幅）を３００ｍｍとし、現像容器３１と第１及び第２攪拌搬送スクリュー３２、３３との隙間を１．５ｍｍとした。
【００７９】
本発明１、比較例１、２の現像装置１６に、トナー濃度Ｔ／Ｃ（磁性キャリアに対するトナーの割合）が１０％の二成分現像剤３００ｇを現像装置１６に充填した。この現像装置１６に、補給口３４からトナー３ｇを補給し、第２貯留室３９から第１貯留室３８へ現像剤が受け渡される連通部４０ａの直前で現像剤０．１ｇをサンプリングして現像剤中のトナーの帯電量を測定し、トナー１ｇ当たりの帯電量（μＣ／ｇ）を算出した。帯電量の測定は３回行い、３回の平均値を用いて評価した。結果を表１に示す。
【００８０】
【表１】
0005590738.tif 000002
【００８１】
表１から明らかなように、トナーの平均帯電量は、本発明１が最も高く、次いで比較例１、比較例２の順であった。トナーが良好に分散されていると、現像装置１６内の磁性キャリアに接触する頻度も多くなり、トナーの帯電量は増加する。従って、トナーの平均帯電量が高いということは、現像剤中にトナーが均一に混合されていることを示しており、本発明１及び比較例１では、分散部材２５によってトナーがより分散された状態で現像容器３１内へ補給されていることがわかる。
【００８２】
また、本発明１と比較例１のトナーの平均帯電量の比較から、本発明１では補給されるトナーが分散部材２５の表面に吸着保持させた磁性キャリアに接触する際に帯電されるため、比較例１に比べてトナーの電気的な反発が強くなってより効率良く分散されているものと考えられる。以上の結果より、マグネット製の分散部材２５の表面に磁性キャリアを吸着保持させた分散部材２５を用いる本発明１の構成では、補給トナーを十分に分散させた状態で現像装置１６内の現像剤と混合することができ、且つトナーの帯電安定化にも有利となることが確認された。
【００８３】
なお、ここでは記載しないが、非磁性スリーブ６０とマグネット体６１とで構成され、非磁性スリーブ６０のみを回転させる図９〜図１２の分散部材２５を用いた場合にも同様の分散効果及び帯電安定化効果が得られることが確認されている。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は、ホッパーやコンテナ等の収容容器から現像装置内にトナーまたはトナーを含む現像剤を補給する画像形成装置に利用可能である。本発明の利用により、予めトナーを所定量だけ帯電させた状態で現像装置内に補給することができ、収納容器から供給されるトナーや現像剤を十分に分散させるとともに、トナーの帯電不良による濃度むらやカブリ等の画像不具合を効果的に抑制可能な画像形成装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００８５】
１４            感光体ドラム
１６            現像装置
２０            コンテナ（収容容器）
２１            トナー分散機構
２４            ハウジング
２４ａ          投入口
２４ｂ          排出口
２５            分散部材
２５ａ          回転軸
２５ｂ          分散用突起
３０            制御部
３１            現像容器
３１ａ          容器本体
３１ｂ          カバー
３１ｃ          現像剤排出口
３２            第１攪拌搬送スクリュー
３３            第２攪拌搬送スクリュー
３２ａ、３３ａ  回転軸
３２ｂ、３３ｂ  螺旋羽
３５            現像ローラー
３６            規制ブレード
３７            仕切板
５２            規制部
６０            非磁性スリーブ（回転スリーブ）
６１            固定マグネット体
６１ａ          弱磁部
６３            溝
１００          画像形成装置
【図１】
0005590738.tif 000003
【図２】
0005590738.tif 000004
【図３】
0005590738.tif 000005
【図４】
0005590738.tif 000006
【図５】
0005590738.tif 000007
【図６】
0005590738.tif 000008
【図７】
0005590738.tif 000009
【図８】
0005590738.tif 000010
【図９】
0005590738.tif 000011
【図１０】
0005590738.tif 000012
【図１１】
0005590738.tif 000013
【図１２】
0005590738.tif 000014