(57)【要約】【課題】  現像剤の補給・回収を行って二成分現像剤の長寿命化を図ると共に、カートリッジの小型化が可能な現像装置及びこれを用いた画像形成装置を簡易な構成で提供する。【解決手段】  現像剤収容部３０と、補給・回収用カートリッジ３５と、その内部に正逆転可能に形成された撹拌搬送部材３３ａを有すると共に、軸方向一端部に現像剤収容部３０と連通する収容部側連通口３４ａと、軸方向他端部にカートリッジ３５と連通するカートリッジ側連通口３４ｂとを有する連通部３３とを備え、所定の場合に、連通部３３を介して撹拌搬送部材３３ａの正回転により二成分現像剤を補給すると共に、カートリッジ３５の空が検知された際には、連通部３３を介して撹拌搬送部材３３ａの逆回転により二成分現像剤を回収し、かつ、収容部側連通口３４ａは、定常状態における現像剤収容部３０の現像剤面よりも下方に形成されていることを特徴とする。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二成分現像剤を収容する現像剤収容部と、
二成分現像剤を該現像剤収容部に補給又は該現像剤収容部から回収する補給・回収用カートリッジと、
前記現像剤収容部とカートリッジとの間に設けられ、その内部に正逆転可能に形成された撹拌搬送部材を有すると共に、軸方向一端部に前記現像剤収容部と連通する収容部側連通口と、軸方向他端部に前記カートリッジと連通するカートリッジ側連通口とを有する連通部と
を備え、
所定の場合に、前記連通部を介して前記撹拌搬送部材の正回転によりカートリッジから二成分現像剤を現像剤収容部に補給すると共に、前記カートリッジの空が検知された際には、前記連通部を介して前記撹拌搬送部材の逆回転により現像剤収容部から二成分現像剤をカートリッジに回収し、かつ、
前記収容部側連通口は、定常状態における現像剤収容部の現像剤面よりも下方に形成されていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
回収される二成分現像剤量は前記撹拌搬送部材の逆回転時間により制御されることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記収容部側連通口の高さは、前記現像剤収容部の底面よりも上方に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
【請求項４】
色ごとに前記撹拌搬送部材の回転時間を変更することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の現像装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の現像装置を備え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、トナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤を用い、像担持体上の静電潜像をトナーで現像する現像装置及びこれを用いた画像形成装置に関し、特に、現像剤の補給回収を一つのカートリッジで行う現像装置及びこれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開平０６−０１９３０６号公報
【特許文献２】特開平０６−３２４５６５号公報
【０００３】
一般に、電子写真方式等の画像形成装置で用いられる現像装置として、感光体ドラム等の像担持体上に形成された静電潜像を現像剤にて可視像化するものが知られている。この種の現像装置としては、安定した画像形成を実現するために、磁性体粒子であるキャリアと着色体粒子であるトナーとを混合撹拌した二成分現像剤を用いるいわゆる二成分現像方式の現像装置が広く用いられている。
【０００４】
このような二成分現像剤を用いる現像装置においては、静電潜像の現像に伴い、現像剤中のトナーが消費されるので、形成画像の濃度を一定に維持するためには、現像装置内に適宜新たなトナーを補給して現像剤中のトナー濃度を一定に保つ必要がある。一方、画像形成枚数の増加に伴って、キャリア表面状態が変化することによりトナー帯電量が減少するため形成画像の濃度低下が生じる。従って、所定の寿命に基づき、定期的に古くなった二成分現像剤を交換する等のメンテナンスが必要となる。
【０００５】
しかし、このような二成分現像剤の交換作業等のメンテナンスは、現像装置を画像形成装置から取り外し、さらに、現像装置から現像剤を回収する必要があるため、長時間を要する煩雑な作業となる。
【０００６】
そこで、このような現像剤の交換作業等の簡素化・効率化を図るために、二成分現像剤の補給・回収用のカートリッジを用いた現像装置が種々提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００７】
ここで、特許文献１では、補給現像剤収容部と、この補給現像剤収容部の下方に配置された廃現像剤収容部とを有するカートリッジを用い、現像装置下面に設けた回収口より、廃現像剤を自重により廃現像剤収容部に回収する現像装置が開示されている。
【０００８】
また、特許文献２では、ロータリー方式の現像装置において、現像剤を補給する際には、所定の現像位置よりも上方に配置されたカートリッジにより、補給用モータを正転させて現像剤収容部に現像剤を補給すると共に、カートリッジ内の現像剤が空になった際には、該カートリッジが現像剤収容部よりも下方の位置となるようにロータリーを回転させた後、補給用モータを逆転させて廃現像剤をカートリッジ内に回収する現像装置が開示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述の先行技術においては、次のような問題点が生じていた。
【００１０】
例えば、特許文献１に開示された先行技術では、カートリッジ内に補給現像剤スペースと回収現像剤スペースとが必要となるため、カートリッジの小型化が困難であるという問題を生じていた。
【００１１】
また、特許文献２に開示された先行技術では、現像剤補給位置と現像剤回収位置とが異なり、ロータリーを所定の角度回転させた後、補給モータを逆回転させて現像剤を回収する必要があるので、構造が複雑となりコストが増大するといった問題が生じていた。さらに、このような構成は、例えば、タンデム構成の画像形成装置には適用できず、適用可能な画像形成装置が限られるといった問題も生じていた。
【００１２】
そこで、本発明は上述のような従来技術の問題点に鑑みて、現像剤の補給・回収を行って二成分現像剤の長寿命化を図ると共に、カートリッジの小型化が可能な現像装置及びこれを用いた画像形成装置を簡易な構成で提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の現像装置は、二成分現像剤を収容する現像剤収容部と、二成分現像剤を該現像剤収容部に補給又は該現像剤収容部から回収する補給・回収用カートリッジと、前記現像剤収容部とカートリッジとの間に設けられ、その内部に正逆転可能に形成された撹拌搬送部材を有すると共に、軸方向一端部に前記現像剤収容部と連通する収容部側連通口と、軸方向他端部に前記カートリッジと連通するカートリッジ側連通口とを有する連通部とを備え、所定の場合に、前記連通部を介して前記撹拌搬送部材の正回転によりカートリッジから二成分現像剤を現像剤収容部に補給すると共に、前記カートリッジの空が検知された際には、前記連通部を介して前記撹拌搬送部材の逆回転により現像剤収容部から二成分現像剤をカートリッジに回収し、かつ、前記収容部側連通口は、定常状態における現像剤収容部の現像剤面よりも下方に形成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
このように構成した本発明の現像装置は、現像剤収容部と、補給・回収用カートリッジと、現像剤収容部とカートリッジとの間に設けられ、その内部に正逆転可能に形成された撹拌搬送部材を有すると共に、軸方向一端部に現像剤収容部と連通する収容部側連通口と、軸方向他端部にカートリッジと連通するカートリッジ側連通口とを有する連通部とを備え、所定の場合に、連通部を介して撹拌搬送部材の正回転によりカートリッジから二成分現像剤を現像剤収容部に補給すると共に、カートリッジの空が検知された際には、連通部を介して撹拌搬送部材の逆回転により現像剤収容部から二成分現像剤をカートリッジに回収し、かつ、収容部側連通口は、定常状態における現像剤収容部の現像剤面よりも下方に形成されているので、カートリッジの空検知後に現像剤収容部の現像剤面よりも下方に形成された収容部側連通口から現像剤収容部内の劣化現像剤を容易に回収して二成分現像剤の長寿命化を図ると共に、二成分現像剤の補給と回収とを同時に行わないので、現像剤収容部内のトナー濃度をより安定に維持することができ、かつ、カートリッジの小型化が容易な現像装置を簡易な構成で提供することができる。
【００１５】
ここで、回収される二成分現像剤量は前記撹拌搬送部材の逆回転時間により制御されてもよい。
【００１６】
このように構成した場合には、回収される二成分現像剤量が撹拌搬送部材の逆回転時間により制御されるので、劣化した二成分現像剤の所望の回収量を簡易な制御で容易に実現することができる。
【００１７】
また、前記収容部側連通口の高さは、前記現像剤収容部の底面よりも上方に形成されていてもよい。
【００１８】
このように構成した場合には、収容部側連通口の高さが、現像剤収容部の底面よりも上方に形成されているので、収容部側連通口の高さにより現像剤収容部内の残現像剤量を容易に制御することが可能となる。
【００１９】
さらに、色ごとに前記撹拌搬送部材の回転時間を変更してもよい。
【００２０】
このように構成した場合には、色ごとに撹拌搬送部材の回転時間を変更するので、色ごとに粘性等の特性が異なる劣化現像剤を、簡易な構成で確実に必要な所定の量だけ回収することができる。
【００２１】
また、本発明に係る画像形成装置は、上記現像装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、現像剤の補給・回収を行って二成分現像剤の長寿命化を図ると共に、カートリッジの小型化が可能な現像装置及びこれを用いた画像形成装置を簡易な構成で安価に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
＜実施の形態＞
【００２４】
以下に、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２５】
まず、本発明に係る現像装置を含む画像形成装置の概略構成について、図１を参照して説明する。
【００２６】
図１に示されるように、本発明に係る画像形成装置１０は、一様帯電後に像光を照射することにより表面に静電電位の差による潜像が形成される静電潜像担持体である感光体ドラム２１を備えており、この周囲に、感光体ドラム２１の表面を一様に帯電させる帯電装置２２と、感光体ドラム２１に像光を照射して表面に潜像を形成する露光装置２３と、感光体ドラム２１上の潜像にトナーを選択的に転移させてトナー像を形成する現像装置２４と、感光体ドラム２１と対向し、被記録媒体２８を挟んで感光体ドラム２１との間に転写バイアス電界を生成する転写ロール２６と、トナー像の転写後に感光体ドラム２１に残留するトナーを除去するクリーニング装置２９とが設けられている。そして、感光体ドラム２１と転写ロール２６との対向部（ニップ部）の上流側から被記録媒体２８を供給するようになっており、下流側には被記録媒体２８上に転写された未定着トナー像を加熱溶融し被記録媒体２８に圧着する定着装置５０が設けられている。ここで、感光体ドラム２１は、矢印方向に回転する金属製ドラムの表面に有機感光材料、アモルファスセレン系感光材料、アモルファスシリコン系感光材料等からなる感光体層を形成したものを用いることができる。また、帯電装置２２は、例えば、タングステンなどからなる細いワイヤーに高電圧を印加すると共にそれと離間したアルミなどからなるシールド及び感光体ドラム２１側に隙間のあるグリッド電極を配置したスコロトロンを用いることができる。露光装置２３は、レーザ書込み装置やＬＥＤアレイを有し、画像信号に基づいて点滅する露光光を発生し、これをポリゴンミラーによって感光体ドラム２１の主走査方向にスキャンするものであり、これにより感光体ドラム２１の表面に静電潜像を形成する。この静電潜像は、光の当たった部分の感光体ドラム２１の表面電位が低下し、光の当たっていない高電位部分とのコントラストによる電位画像として形成される。また、現像装置２４は、現像ハウジング３１内に着色粒子であるトナー及び磁性キャリアからなる二成分現像剤を収容し、現像剤担持体３２に二成分現像剤を担持させ、この現像剤担持体３２にバイアス電源２５からの現像バイアスを印加することで、現像剤担持体３２を静電潜像の高電位部と低電位部との中間電位に保持し、静電潜像の画像部を帯電されたトナーにて現像するようにしたものである。さらに、転写装置２６は、例えば感光体ドラム２１に接触配置される転写ロールにて構成され、バイアス電源２７によって感光体ドラム２１上のトナー像が引き付けられる方向の転写バイアスが印加されることで、感光体ドラム２１上のトナー像を被記録媒体２８に転写させるようにしたものである。また、感光体ドラム２１上に残留したトナーは、例えばドクターブレード式のクリーニング装置２９によって除去される。さらに、定着装置５０は、例えばヒートロール方式であり、加熱ロール５１と加圧ロール５２とを有し、この加熱ロール５１と加庄ロール５２との間に被記録媒体２８を通過させることによりトナー像を被記録媒体２８に定着するようになっている。
【００２７】
次に、本実施の形態に係る現像装置の基本的構成について、図２及び図３を参照して説明する。ここで、図２は本実施の形態に係る現像装置２４の概要を示す構成図であり、図３は本発明に係る現像装置の軸方向断面図である。
【００２８】
図２において、現像装置２４は、トナー及びキャリアからなる二成分現像剤を収納するための現像剤収容部３０を形成する箱体状の現像ハウジング３１と、この現像ハウジング３１に併設された連通部３３と、現像剤収容部３０に、連通部３３を介して二成分現像剤を補給・回収可能に収容し、連通部３３と着脱可能に形成されたカートリッジ３５とを備えている。
【００２９】
ここで、現像ハウジング３１の感光体ドラム２１側には開口部が設けられており、この開口部の内側には、回転可能に配置された現像スリーブと、この現像スリーブ内に固定状態で配置されたマグネットロールとからなる現像剤担持体である現像ロール３２が設けられている。
【００３０】
さらに、現像ロール３２の下方には、その先端が現像ロール３２の表面と所定の間隙を隔てて軸方向に延在する層厚規制部材３２ｔが現像ハウジング３１から突設されている。
【００３１】
また、現像剤収容部３０は、現像ロール３２側に隣接した第一現像剤収容部３０ａと、仕切り壁３１ｗを介して第一現像剤収容部３０ａに隣接した第二現像剤収容部３０ｂとから構成されている。
【００３２】
さらに、第一現像剤収容部３０ａには、二成分現像剤を軸方向に撹拌搬送しつつ現像ロール３２に供給する第一オーガ３００ａが配設されていると共に、第二現像剤収容部３０ｂには、二成分現像剤を軸方向（第一オーガ３００ａと逆方向）に撹拌搬送しつつ第一現像剤収容部３０ａに供給する第二オーガ３００ｂが配設されている。
【００３３】
そして、図３に示されるように、仕切り壁３１ｗの軸方向両端部には、第一現像剤収容部３０ａと第二現像剤収容部３０ｂとを連通する開口部が形成されており、互いに逆方向に二成分現像剤を撹拌搬送するように形成された第一オーガ３００ａ及び第二オーガ３００ｂにより、二成分現像剤が現像剤収容部３０内を軸方向に循環搬送されるようになっている。
【００３４】
本実施の形態において、第二現像剤収容部３０ｂに隣接した位置には、その高さが第二現像剤収容部３０ｂの略半分程度であり、その底面が第二現像剤収容部３０ｂと同様な高さとなるように形成された連通部３３が併設されている。そして、この連通部３３内には、不図示のモータにより正逆転可能に形成され、二成分現像剤を軸方向に撹拌搬送する撹拌搬送部材である補給・回収オーガ３３ａが配設されている。
【００３５】
さらに、連通部３３に隣接して、その高さが第二現像剤収容部３０ｂの略同等程度であり、その底面が連通部３３と同様な高さとなるように形成された二成分現像剤を収容するカートリッジ３５が併設されており、このカートリッジ３５は、連通部３３と着脱可能に形成されている。また、カートリッジ３５内には、内部の二成分現像剤を撹拌搬送するコイル状のアジテータ３５ａが配設されている。
【００３６】
そして、図３に最も良く示されるように、連通部３３の軸方向両端部には、その一端部に第二現像剤収容部３０ｂと連通する収容部側連通口３４ａが形成されていると共に、その他端部にカートリッジ３５と連通するカートリッジ側連通口３４ｂが形成されている。このカートリッジ側連通口３４ｂには、カートリッジ３５の着脱に応じて開閉する、例えば、従来公知の不図示のシャッター機構等が設けられている。なお、収容部側連通口３４ａの開口面積は、例えば、その開口幅が軸方向全域に設けられている場合には、現像剤収容部３０内の濃度変動に伴う微細な補給制御が困難となるため、本実施の形態のように、軸方向の一部領域に設けられていることが好ましい。
【００３７】
さらに、収容部側連通口３４ａは、図２に示されるように、その開口部高さが、定常状態（印字状態）における現像剤収容部３０の現像剤高さよりも下方であって、現像剤収容部３０の底面よりも上方に形成されている。
【００３８】
このように構成した本発明に係る現像装置において、現像装置２４内の二成分現像剤は、第一オーガ３００ａ及び第二オーガ３００ｂによって現像ロール３２へと供給される。この二成分現像剤は現像ロール３２の内部に固設された複数の磁石から形成されたマグネットロールの磁力によって吸着されるとともに、現像スリーブの回転に伴って移動する。その際、二成分現像剤は、層厚規制部材３２ｔによってその厚さが規制されて、現像ロール３２の表面に一様な厚さに付着するようになっており、この現像ロール３２の表面に付着した二成分現像剤は感光体ドラム２１に近接した位置まで搬送される。そして、現像ロール３２に所定の現像バイアスを印加することによって、感光体ドラム２１の表面に公知の電子写真プロセス等によって形成された静電潜像を現像するようになっている。
【００３９】
また、現像剤収容部３０内に設けられた不図示の濃度センサにより、トナー消費に伴いトナー濃度が減少した場合には、カートリッジ３５内に収容された二成分現像剤が、アジテータ３５ａにより撹拌されて連通部３３内に供給され、連通部３３内に設けられた補給・回収オーガ３３ａの正回転により第二現像剤収容部３０ｂに補給されるようになっている。
【００４０】
一方、従来公知の方法でカートリッジの空が検知された場合には、連通部３３内の補給・回収オーガ３３ａを逆回転させて、現像剤収容部３０内の劣化した二成分現像剤を第二現像剤収容部３０ｂから連通部３３を介して、カートリッジ３５に回収するようになっている。
【００４１】
なお、本実施の形態において、カートリッジ３５内の二成分現像剤中のキャリア量は、現像剤収容部３０内の二成分現像剤の寿命に対応した量となっている。すなわち、カートリッジ３５内の二成分現像剤が空となった時点で、現像剤収容部３０内の二成分現像剤が劣化したものと判断されるようになっている。
【００４２】
また、二成分現像剤の回収量については、劣化した二成分現像剤中のキャリアを回収して現像剤の長寿命化を図るという観点から、カートリッジ３５内に収容されていたキャリア量に相当するキャリア量を回収することが好ましい。
【００４３】
このように本発明の現像装置によれば、現像剤収容部３０とカートリッジ３５との間に形成され、その内部に正逆転可能に形成された補給・回収オーガ３３ａを有する連通部３３により、カートリッジ３５から現像剤収容部３０への二成分現像剤の補給、及び、現像剤収容部３０からカートリッジ３５への二成分現像剤の回収を、共通の連通部３３を介して、同一の流路、同一の駆動機構で同一のカートリッジ３５により簡易な構成で行うことができるので、回収スペース等を設けることなく、装置の小型化・コストダウンに寄与することができる。
【００４４】
また、現像剤高さよりも下方に形成された収容部側連通口３４ａにより、現像剤収容部３０内の劣化した二成分現像剤を確実に回収可能であると共に、現像剤収容部３０の底面からの高さを調整することにより、回収後の現像剤収容部３０内の現像剤残量を制御することができる。
【００４５】
さらに、カートリッジ３５の空検知後に二成分現像剤の回収を行うため、すなわち、二成分現像剤の補給と回収とをそれぞれ独立したプロセスで行うため、補給と回収とを併行して行う構成に比し、カートリッジ３５内のトナー濃度の変動を抑制しトナー濃度を所定の値に維持することができる。これにより、連通部３３を介して現像剤収容部３０内に補給される二成分現像剤中のトナー濃度を一定に保ち、補給する二成分現像剤のトナー濃度の変動に伴う複雑な補給制御を行うことなく、簡易な構成制御で安定したトナー濃度の維持を実現することが可能となる。
【００４６】
なお、所望の二成分現像剤の回収量を実現するために、例えば、補給・回収オーガ３３ａの逆回転時間を制御するように構成してもよい。また、複数の現像装置を有するカラー画像形成装置においては、色ごとの二成分現像剤の粘性・流動性等に応じて、補給・回収オーガ３３ａの逆回転時間（回収時間）を変更するように制御してもよい。
【００４７】
このように構成した場合には、簡易な構成制御で、それぞれ所望の回収量及び色ごとの現像剤特性に応じた一定の現像剤回収量を容易に実現することができる。
【００４８】
また、本実施の形態では、連通部３３内の撹拌搬送部材として、補給・回収オーガ３３ａを用いたが、例えば、それぞれの連通口３４ａ，３４ｂの開口幅に対応するように配設されたコイル状のアジテータを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施の形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る現像装置の概要を示す構成図である。
【図３】本発明に係る現像装置の構成を示す軸方向断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０：画像形成装置、２１：感光体ドラム、２２：帯電装置、２３：露光装置、２４：現像装置、２６：転写ロール、２８：被記録媒体、２９：クリーニング装置、３０：現像剤収容部、３０ａ：第一現像剤収容部、３０ｂ：第二現像剤収容部、３００ａ：第一オーガ、３００ｂ：第二オーガ、３１：現像ハウジング、３１ｗ：仕切り壁、３２：現像ロール、３２ｔ：層厚規制部材、３３：連通部、３３ａ：補給・回収オーガ、３４ａ：収容部側連通口、３４ｂ：カートリッジ側連通口、３５：カートリッジ、３５ａ：アジテータ、５０：定着装置、５１：加熱ロール、５２：加圧ロール
【図１】
2006343494.tif 000003
【図２】
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【図３】
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