(57)【要約】 【課題】  画像形成装置の現像装置において、回転トルクを上げることなく、現像剤容器内に補給されたトナーをほぐし、トナーと現像剤を十分混合させることを可能とする現像装置を提供することを課題とする。【解決手段】  磁界発生手段４−１３をトナー補給口４−９の第２スクリュー４−７現像剤搬送方向下流側で、トナー濃度センサ４−１４の上流側に設け、磁界発生手段の周りに現像剤の穂４−１５を形成する。補給口４−９から供給された直後のトナー４−１１が、磁界発生手段４−１３によりとどまらせられた現像剤の穂４−１５に押し付けられることにより、トナーと現像剤を十分混合させ、トナーとキャリアとの効率的な接触を可能とする。【選択図】      図７
2006113419.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー貯留手段と、
予め磁性キャリアとトナーから成る現像剤が保持されてある現像剤搬送路と、
前記トナー貯留手段から現像剤搬送路にトナーを供給するトナー供給手段と、
前記現像剤搬送路内に回動自在に設けられ、前記トナー供給手段によって供給されたトナーと前記現像剤を攪拌する攪拌手段と、
前記現像剤を表面に担持し、対向する像担持体に前記現像剤に含まれるトナーを転移させることでトナー像を形成する現像ローラとを有し、前記攪拌手段は現像剤を前記現像ローラに供給をもする現像装置において、
前記攪拌手段は、回動の中心に長軸を有し、長軸と一体に形成された羽根部を有し、
前記長軸の一部が、磁界発生手段と一体に構成されてある
ことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の現像装置において、
前記現像剤搬送路は、前記トナー供給手段からトナーが供給される第１の現像剤搬送路と、
第１の現像剤搬送路と平行に設けられ、かつ前記現像ローラとも並行に設けられてある第２の現像剤搬送路とからなり、
前記攪拌手段は、前記第１の現像剤搬送路内に回動自在に設けられてある
ことを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の現像装置において、
前記磁界発生手段は、補給口の現像剤搬送方向下流に配置されている
ことを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の現像装置において、
前記磁界発生手段は、トナー濃度センサの現像剤搬送方向上流に配置されている
ことを特徴とする現像装置。
【請求項５】
感光体と、帯電手段、現像手段、クリーニング手段より選ばれる少なくとも一つの手段を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、
前記プロセスカートリッジは、請求項１ないし４のいずれかに記載の現像装置を有する
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項６】
請求項１ないし４の現像装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項５のプロセスカートリッジを有することを特徴する画像形成装置。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像剤を収容する現像剤容器内へトナーが供給される現像装置、並びに、この現像手段を備えたプロセスカートリッジおよび画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
非磁性トナーと磁性キャリアを含有する二成分現像剤を収容する現像装置において、画像を出力し続けると、現像剤中のトナーは現像領域で消費され、不足した分を補給口よりトナーが供給される。このとき、補給されたトナーと現像剤の混合が行われるわけであるが、従来のような、現像ローラと平行で、現像剤容器内の現像剤と非磁性トナーを、攪拌・搬送し、現像ローラへ現像剤を供給するための、回転自在な現像剤攪拌・搬送手段１（以下、第１スクリューという）と、この第１スクリューと平行で、第１と対向する方向に、現像剤を攪拌・搬送させ、現像剤を循環させる、回転自在な第２の現像剤攪拌・搬送手段（以下、第２スクリューという）を有する現像装置の場合、トナーは現像剤の上を搬送されるのみで、攪拌を十分に行うことは難しい。補給されたトナーと現像剤との攪拌が不十分な場合、補給されたトナーのすべてが現像剤中のキャリア表面と接触できなくなる。これにより、トナー同士のみで摺擦を受けながら現像剤収容部内を搬送され、現像スリーブに供給され、更には現像領域へ搬送されるトナーも存在することになる。
【０００３】
このような過程を繰り返して行くと、現像剤中のトナーには電荷が０付近のものや、所望の極性とは逆の極性（所望の極性がマイナスの時はプラス）に帯電したものが発生することがある。このような、十分な帯電性を確保することができていないトナーは、画像上の白地かぶりや、トナーの機内飛散を引き起こすおそれがある。
また、攪拌不足防止のため第２スクリューに攪拌手段を設けると、回転方向の移動を伴うため攪拌はされるものの搬送速度が遅くなる。
そこで、新たな攪拌手段が搬送速度にあたえる影響が少ないように、第２搬送スクリューの側方若しくは下方に、磁界を発生する磁界発生手段を設け、新たな攪拌手段としたものが提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、磁界発生手段をスクリューの下方又は側方に設けると現像剤の上部にあるトナーの集中部とは距離が離れているため、十分な攪拌を行おうとすると、大きな磁力を必要とする。さらに、トナー集中部ではなく、現像剤の集中部の方に強い磁力線が通る。これらによって、磁界発生手段付近で現像剤中の多くのキャリアに滞留しようとする力が加わってしまう。この結果、搬送するためにはより大きな力が必要となり、回転トルクが大きくなる。
そこで、第２スクリューの真上に、磁界を発生する磁界発生手段を設けることで、回転トルクを上げることなく、現像剤容器内に補給されたトナーをほぐし、トナーと現像剤を十分混合させ、トナーがキャリアと効率よく接触できるようになるが、磁界発生手段を設けるためのスペースを確保しなければならない。
【０００５】
また、特許文献２には、搬送スクリューの羽根のふちや、現像剤搬送路の内周壁面に磁性体を配置する構成について記載されている。しかし、いずれも凝集トナーの分散作用の期待される磁気ブラシは、搬送路内壁と搬送スクリュー羽根の外縁との空隙にのみ形成され、その領域は本願発明に比べて小さいものと考えられる。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−８９５５０号公報
【特許文献２】特開平１１−１６７２５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、画像形成装置の現像装置において、回転トルクを上げることなく、現像剤容器内に補給されたトナーをほぐし、トナーと現像剤を十分混合させることを可能とする現像装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための手段として、本発明は以下の特徴を有している。
請求項１に記載の現像装置では、トナー貯留手段と、予め磁性キャリアとトナーから成る現像剤が保持されてある現像剤搬送路と、前記トナー貯留手段から現像剤搬送路にトナーを供給するトナー供給手段と、前記現像剤搬送路内に回動自在に設けられ、前記トナー供給手段によって供給されたトナーと前記現像剤を攪拌する攪拌手段と、前記現像剤を表面に担持し、対向する像担持体に前記現像剤に含まれるトナーを転移させることでトナー像を形成する現像ローラとを有し、前記攪拌手段は現像剤を前記現像ローラに供給をもする現像装置において、前記攪拌手段は、回動の中心に長軸を有し、長軸と一体に形成された羽根部を有し、前記長軸の一部が、磁界発生手段と一体に構成されてあることを特徴とする。
請求項２に記載の現像装置では、さらに、前記現像剤搬送路は、前記トナー供給手段からトナーが供給される第１の現像剤搬送路と、第１の現像剤搬送路と平行に設けられ、かつ前記現像ローラとも並行に設けられてある第２の現像剤搬送路とからなり、前記攪拌手段は、前記第１の現像剤搬送路内に回動自在に設けられてあることを特徴とする。
請求項３に記載の現像装置では、さらに、前記磁界発生手段は、補給口の現像剤搬送方向下流に配置されていることを特徴とする。
請求項４に記載の現像装置では、さらに、前記磁界発生手段は、トナー濃度センサの現像剤搬送方向上流に配置されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項５に記載のプロセスカートリッジでは、感光体と、帯電手段、現像手段、クリーニング手段より選ばれる少なくとも一つの手段を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、前記プロセスカートリッジは、請求項１ないし４のいずれかに記載の現像装置を有することを特徴とする。
請求項６に記載の画像形成装置では、前記画像形成装置は、請求項１ないし４の現像装置を有することを特徴とする。
請求項７に記載の画像形成装置では、前記画像形成装置は、請求項５のプロセスカートリッジを有することを特徴する。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、上記解決するための手段によって本発明の現像装置では、現像剤容器内に補給されたトナーをほぐし、トナーと現像剤を十分混合させ、トナーがキャリアと効率よく接触できるようにし、また、省スペース化することが可能である。
また、本発明の現像装置では、トナー濃度センサでトナー濃度を読み取る前に、現像剤容器内に補給されたトナーをほぐし、トナーと現像剤を十分混合させ、トナーがキャリアと効率よく接触できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施例に関して、図１から図７に基づき説明する。図１は中間転写ベルトを用いた、並べて備える複数の感光体にそれぞれ個別に現像装置を備え、各感光体上にそれぞれ単色トナー画像を形成し、それらの単色トナー画像を順次転写してシートに合成カラー画像を記録する、いわゆるタンデム型のカラー複写機の作像部分である。
【００１２】
図１を用いて作像プロセスの構成を簡単に説明する。画像形成装置において、図１に示すように、外周面に静電潜像が形成されるドラム状の潜像担持体である感光ドラム１ａ〜ｄと、感光ドラム１ａ〜ｄの外周面を規定電位に帯電するための帯電ローラ２ａ〜ｄと、規定電位に帯電させた上記外周面に露光により静電潜像を形成する発光素子３ａ〜ｄと、上記静電潜像をトナーの可視画像化する現像装置４ａ〜ｄと、上記外周面に形成された可視画像を一旦転写する中間転写ベルト５と、転写紙に中間転写ベルト５の可視画像を転写する紙転写ベルト７と、定着装置８とを備えている。
本実施例では、感光体と、帯電手段、現像手段、クリーニング手段を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジである。
【００１３】
次に図１に基づき画像形成装置全体の動作を説明する。画像形成装置にあっては、回転自在に設けられた潜像担持体である感光ドラム１ａ〜ｄを帯電ローラ２ａ〜ｄが一様に帯電し、発光素子３ａ〜ｄによって露光し静電潜像を形成する。上記静電潜像は現像装置４ａ〜ｄにより非磁性トナーを付与されトナー像として可視画像化される。次に、上記可視画像は中間転写ベルト手段１２ａ〜ｄによって、中間転写ベルト５に一旦転写され、レジストローラ対６を経て搬送された転写紙に、紙転写ベルト７によって中間転写ベルト５の可視画像が転写される。転写紙に転写された可視画像は、紙転写ベルトにより搬送され、定着装置８が可視画像に定着処理を施し永久画像を得る。
【００１４】
感光ドラム１上の転写残トナーはクリーニング装置９ａ〜ｄにより除去される。また、中間転写ベルト上の残トナーは中間転写クリーニングブレード１２によって除去される。
トナーボトルに充填されたニュートナーはトナー補給装置１０ａ〜ｄにより、図５に示すように機械本体の奥側のトナーホッパ部１１ａ〜ｄへ補給される。トナーホッパ部に貯められたトナーは、現像装置内にあるトナー濃度検知手段により、現像装置内のトナー濃度が低いと判断された場合、適量のトナーがホッパ内から現像装置へ供給される。
【００１５】
図２は、現像装置４の概略構成を示す模式的断面図である。現像装置４は、図２に示すように、潜像担持体である感光ドラム１と対向して配置されており、現像剤容器４−１と現像剤容器４−１内の現像剤を担持する現像スリーブ４−２と、現像スリーブ４−２上に担持された現像剤の穂高を規制するためのブレード４−３を有している。
現像剤容器４−１は垂直方向に仕切られた現像ローラと近い方に位置する現像室４−４と、現像ローラから遠い方に位置する攪拌室４−５に区画されている。現像室４−４と攪拌室４−５には、非磁性トナー（以下、トナーという）と磁性キャリア（以下、キャリアという）とを含有する現像剤（二成分現像剤）が収容されており、現像室４−４と攪拌室４−５の現像剤は循環している。
【００１６】
現像室４−４と攪拌室４−５には、それぞれ現像ローラと平行で、現像剤容器内の現像剤とトナーを、攪拌・搬送し、現像ローラへ現像剤を供給するための、回転自在な現像剤攪拌・搬送手段１ ４−６（以下、第１スクリュー４−６という）と、この第１スクリューと平行で、第１と対向する方向に、現像剤を攪拌・搬送させ、現像剤を循環させる、回転自在な第２の現像剤攪拌・搬送手段４−７（以下、第２スクリュー４−７という）が配置されている。
現像スリーブ４−２は、非磁性材料で構成され、内部には磁界を発生するマグネット４−８が固定配置されている。
マグネット４−８を内蔵する現像スリーブ４−２は、ブレード４−３によって層厚規制された二成分現像剤の層を現像領域に担持搬送し、感光ドラム１と対向する現像領域でトナーを感光ドラム１に供給して感光ドラム１に形成されている静電潜像を現像するようになっている。
【００１７】
次に、図３を用いて磁界を発生する磁界発生手段を設けた現像装置４の従来の構成を簡単に説明する。図２において攪拌室４−５の上側で、図３示すように、トナー補給口４−９の第２スクリュー４−７現像剤搬送方向下流側に磁界発生手段４−１２を配置してある。
このような構成にすることで、現像剤が補給口４−９から現像剤搬送方向下流へ移動する間、磁界発生手段４−１２に現像剤が引き寄せられ現像剤の穂４−１０を形成する。
【００１８】
補給口４−９から供給された直後のトナーは、搬送される現像剤の上を搬送されるものが多いが、搬送される現像剤をとどまらせ穂を形成することで、搬送されるトナー４−１１が、現像剤の穂４−１０に押し付けられ、トナーの固まりは崩れ、散らばらせられ、混合される。その工程とほぼ同時に磁界発生手段４−１２の磁気力により穂４−１０を形成していた現像剤もスクリューの羽根により、磁界発生手段４−１２から引き離され分散されたトナーとともに下流に搬送される。ただし、このような構成には第２スクリュー４−７の上部に磁界発生手段４−１２の設置スペースが必要となる。
【００１９】
図４に示すような従来のスクリューのみを用いた攪拌では、現像剤を巨視的なスケールでしか動かすことができず、数ミクロン程度のトナーが固まっている状態を速やかにほぐすことは困難である。トナーとキャリア表面の接触機会は少なく、トナー同士での摺擦が多くなり、トナーの持つ電荷が不均一で電荷分布が広がってしまう。
【００２０】
また、前述した特許文献２に記載されているように、搬送スクリュー羽根のふちに所定のピッチ間、磁性体をはりつけるという構成や、現像剤搬送路の内周壁面に溝があり、その溝にマグネットシートを配置する構成の場合、磁界によって形成される磁気ブラシは,搬送路内壁と搬送スクリュー羽根の外縁との空隙にのみ形成され、その領域は小さいものとなる。凝集トナーの分散という作用は、かかる空隙においてのみ、生じるものと考えられるため、現像剤搬送路の断面全域を通過する凝集トナーに分散作用を及ぼすことはできないと考えられる。
【００２１】
一方、本願発明は、以下の実施例で説明するように、搬送スクリューの軸部に磁性体を配置することで、スクリュー羽根と相対的移動がなく、即ち一体で磁気ブラシを形成することができる。これにより軸表面から搬送路内壁面まで達する磁気ブラシを構成することができ、結果として、現像剤搬送路の断面全域を通過する凝集トナー全てに対して分散作用を及ぼすことができる。
【００２２】
本実施形態の特徴的な部分について図６、７に基づき説明する。本実施形態にかかる画像形成装置は、第２スクリューの軸の一部に少なくとも１つは磁界発生手段４−１３をトナー補給口４−９の第２スクリュー４−７現像剤搬送方向下流側で、トナー濃度センサ４−１４の上流側に有する。
このような構成にすることで、磁界発生手段の周りに現像剤の穂４−１５を形成する。補給口４−９から供給された直後のトナー４−１１は、搬送される現像剤の上を搬送されるものが多いが、磁界発生手段４−１３により搬送される現像剤をとどまらせ穂４−１５を形成することで、搬送されるトナー４−１１が、現像剤の穂４−１５に押し付けられ、トナーの固まりは崩れ、散らばらせられ、混合される。その結果、トナーの固まりが少なくなり、トナーが現像剤中に均一に分散した状態となり、トナーがキャリア表面と接触する機会も増える。そして、トナーの持つ電荷の分布もシャープになる。部分的な転写抜けも生じない。また、磁界発生手段を第２スクリューの軸の一部に設けることで省スペースにすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】中間転写ベルトを有し、複数の感光体にそれぞれ個別に現像装置を備えたタンデム型のカラー複写機の作像部分の構成概略図である。
【図２】現像装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【図３】磁界発生手段を設けた現像装置の概略構成図である。
【図４】現像剤を巨視的なスケールでしか動かすことができない従来のスクリューのみを用いた攪拌方式を示す図である。
【図５】トナー補給装置によるトナーホッパ部へのニュートナーの補給方法を説明するための図である。
【図６】スクリューの軸の一部に設けられる磁界発生手段の位置関係を説明するための図である。
【図７】磁界発生手段の周りに形成される現像剤の穂を説明するための図である。
【符号の説明】
【００２４】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ  感光ドラム
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ  帯電ローラ
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ  発光素子
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ  現像装置
４−１  現像剤容器
４−２  現像スリーブ
４−３  ブレード
４−４  現像室
４−５  撹拌室
４−６  第１スクリュー
４−７  第２スクリュー
４−８  マグネット
４−９  補給口
４−１０  現像剤の穂
４−１１  トナー
４−１２  磁界発生手段
４−１３  磁界発生手段
４−１４  トナー濃度センサ
４−１５  現像剤の穂
５  中間転写ベルト
６  レジストローラ対
７  紙転写ベルト
８  定着装置
９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ  クリーニング装置
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ  トナー補給装置
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ  トナーホッパ部
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ  転写ローラ
１３  中間転写クリーニングブレード
【図１】
2006113419.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2006113419.tif 000006
【図５】
2006113419.tif 000007
【図６】
2006113419.tif 000008
【図７】
2006113419.tif 000009