(57)【要約】【課題】新たな攪拌羽根や駆動機構を追加することなく、補給用現像剤の凝集塊を有効に分解して、凝集塊に起因する現像不良を解消して、品質の高い画像を出力できる画像形成装置を提供する。【解決手段】トナー収容容器７Ｙは、現像装置４０Ｙへ着脱可能である。排出口７１は、トナー収容容器７Ｙから補給用現像剤を取り出して崩し部材１００へ落下させる。崩し部材１００は、排出口７１直下に稜線を位置させた三角錐面であって、排出口７１から落下した補給用現像剤が衝突する。水平面に対する崩し部材１００の側面の水平面に対する傾斜角度は、補給用現像剤の安息角よりも大きい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の補給位置から現像剤を落下させて現像剤を補給可能な第１補給部と、
前記第１補給部から補給された現像剤を収容するとともに、収納した現像剤を被補給部に補給可能な第２補給部と、
前記第１補給部から落下される現像剤の落下経路中で、前記第２補給部に収容される現像剤の粉面高さよりも上方に設けられ、前記第１補給部から落下した現像剤を崩す崩し部材と、を有する現像剤補給装置。
【請求項２】
前記崩し部材は、前記第１補給部の所定の開口から落下した補給用現像剤が衝突する傾斜面であって、
前記被補給部は、トナーを含む現像剤を用いてトナー像を現像する現像部であることを特徴とする請求項１に記載の現像剤補給装置。
【請求項３】
前記傾斜面は、前記開口の直下位置に稜線を位置させた三角錐面であることを特徴とする請求項２に記載の現像剤補給装置。
【請求項４】
前記傾斜面は、前記開口の直下位置に頂点を位置させた多角錐面又は円錐面であることを特徴とする請求項２に記載の現像剤補給装置。
【請求項５】
水平面に対する前記傾斜面の傾斜角度は、補給用現像剤の安息角よりも大きいことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の現像剤補給装置。
【請求項６】
前記開口を垂直方向に投影した領域の外側まで前記傾斜面が配置されていることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の現像剤補給装置。
【請求項７】
前記開口から前記傾斜面までの最短距離は２０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載の現像剤補給装置。
【請求項８】
前記落下部は、前記開口から前記傾斜面へ向かう空気の吹き出しを伴って補給用現像剤を前記傾斜面へ向かって落下させることを特徴とする請求項２乃至７のいずれか１項に記載の現像剤補給装置。
【請求項９】
トナーを含む現像剤を用いて静電像をトナー像に現像する現像部と、
トナーを含む補給用現像剤を収容する現像剤収容部を着脱可能な着脱部と、
前記現像剤収容部から補給用現像剤を取り出して所定の開口から落下させる落下部と、
前記開口から落下した補給用現像剤が衝突する傾斜面と、
前記傾斜面を経た補給用現像剤を蓄積して前記現像部へ供給する供給部と、を備えることを特徴とする現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置の現像剤補給装置、詳しくは第１補給部から落下させた現像剤を第２補給部に収容して被補給部へ補給する現像剤補給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現像装置がトナーを供給して静電像をトナー像に現像し、形成されたトナー像をシートに転写して加熱加圧することにより画像をシートに定着させる画像形成装置が広く用いられている。画像形成装置では、画像形成に伴って現像装置からトナーが取り出されて消費されるため、トナーを含む補給用現像剤を、現像剤収容部から現像装置へ画像形成に伴って補給する必要がある。
【０００３】
ところで、現像剤収容部に補給用現像剤を収容して、高温環境で長期間保管すると、トナー同士が部分的に凝集して補給用現像剤の緩い凝集塊が形成されることがある。団粒化が進んだ補給用現像剤を用いて画像形成を行うと、凝集塊内部ではトナーが帯電されないため、像担持体の静電像を正常に現像できない場所が画像面に点々と現れて出力画像の品質が低下する。
【０００４】
特許文献１では、現像装置内に攪拌羽根を設けて現像装置内の現像剤と補給用現像剤とを速やかに攪拌混合しつつ現像装置の内壁に摩擦させて凝集塊をすり潰している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１６９３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
トナーとキャリアを含む現像剤を使用する現像装置では、通常は２本の攪拌スクリューが配置されているため、特許文献１に示されるような専用の攪拌羽根を設けるスペースが無い。そして、攪拌スクリューは、現像剤の帯電に最適化されているため、団粒を解消する能力はそれほど大きくない。
【０００７】
そこで、現像剤容器と現像装置とを連絡する補給経路に特許文献１に示されるような専用のすり潰しスペースを設けて攪拌羽根を配置することが提案された。しかし、そのような専用のすり潰しスペースは現像装置の大型化を招き、攪拌羽根とその駆動機構を新たに追加することは、部品コスト、電力消費、現像剤の攪拌劣化等の観点から好ましくない。
【０００８】
本発明は、新たな攪拌羽根や駆動機構を追加することなく、補給用現像剤の凝集塊を有効に分解して、凝集塊に起因する現像不良を解消して、品質の高い画像を出力できる現像剤補給装置、及び現像装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の現像剤補給装置は、所定の補給位置から現像剤を落下させて現像剤を補給可能な第１補給部と、前記第１補給部から補給された現像剤を収容するとともに、収納した現像剤を被補給部に補給可能な第２補給部と、前記第１補給部から落下される現像剤の落下経路中で、前記第２収容部に収容される現像剤の粉面高さよりも上方に設けられ、前記第１収容部から落下した現像剤を崩す崩し部材と、を有するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の画像形成装置では、落下した現像剤が崩し部材に衝突して現像剤の凝集塊がほぐされ、分解される。したがって、新たな攪拌羽根や駆動機構を追加することなく、現像剤の凝集塊を有効に分解して、凝集塊に起因する現像不良を解消して、品質の高い画像を出力できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】画像形成装置の構成の説明図である。
【図２】実施例１における現像装置の構成の説明図である。
【図３】インダクタンス検知センサの出力の説明図である。
【図４】崩し部材の斜視図である。
【図５】崩し部材の配置の平面図である。
【図６】崩し部材の配置の側面図である。
【図７】衝突比率と画像品質の関係の説明図である。
【図８】崩し部材を配置した効果の説明図である。
【図９】実施例２における現像装置の構成の説明図である。
【図１０】トナー収容容器の構成の説明図である。
【図１１】蛇腹ポンプの構成の説明図である。
【図１２】崩し部材を配置した効果の説明図である。
【図１３】崩し部材の別の例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１３】
＜実施例１＞
（画像形成装置）
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図１に示すように、画像形成装置１２０は、中間転写ベルト５に沿って画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。
【００１４】
画像形成部ＰＹでは、感光ドラム１Ｙにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト５に転写される。画像形成部ＰＭでは、感光ドラム１Ｍにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト５に転写される。画像形成部ＰＣ、ＰＢｋでは、感光ドラム１Ｃ、１Ｂｋにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて中間転写ベルト５に転写される。
【００１５】
中間転写ベルト５に転写された四色のトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送されてシートＰへ二次転写される。分離ローラ１３は、カセット１２から引き出したシートＰを１枚ずつに分離して、レジストローラ１１へ送り出す。レジストローラ１１は、中間転写ベルト５のトナー像にタイミングを合わせてシートＰを二次転写部Ｔ２へ送り込む。トナー像を二次転写されたシートＰは、定着装置１６で加熱加圧を受けて表面にトナー像を定着される。
【００１６】
（画像形成部）
画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋは、現像装置４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｂｋで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、同一に構成される。以下では、画像形成部ＰＹについて説明し、画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋに関する重複した説明を省略する。
【００１７】
画像形成部ＰＹは、感光ドラム１Ｙを囲んで、コロナ帯電器２Ｙ、露光装置３Ｙ、現像装置４０Ｙ、転写ローラ６Ｙ、及びドラムクリーニング装置９Ｙを配置している。感光ドラム１Ｙは、アルミニウム製の円筒の外周面にＯＰＣ感光材料の感光層を形成されている。感光ドラム１Ｙは、１５０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで矢印方向に回転する。
【００１８】
コロナ帯電器２Ｙは、コロナ放電に伴う荷電粒子を感光ドラム１Ｙに照射して感光ドラム１Ｙの表面を一様な負極性の電位に帯電させる。露光装置３Ｙは、イエロー画像を走査線に展開した走査線画像信号をＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームを回転ミラーで走査して、感光ドラム１Ｙの表面に画像の静電像を書き込む。現像装置４０Ｙは、トナーを感光ドラム１Ｙに供給して静電像をトナー像に現像する。転写ローラ６Ｙは、正極性の直流電圧が印加されることにより、感光ドラム１Ｙに担持されたトナー像を中間転写ベルト５へ転写する。
【００１９】
中間転写ベルト５は、テンションローラ５３、二次転写内ローラ５２、及び駆動ローラ５１に掛け渡して支持され、駆動ローラ５１に駆動されて矢印方向に回転する。中間転写ベルト５は、カーボン粒子を分散させて導電性を付与したポリイミド樹脂の無端ベルトである。テンションローラ５３は、中間転写ベルト５を外側へ付勢して中間転写ベルト５に張力を付与する。
【００２０】
二次転写ローラ１０は、二次転写内ローラ５２に支持された中間転写ベルト５に当接して二次転写部Ｔ２を形成する。二次転写ローラ１０に正極性の直流電圧が印加されることで、中間転写ベルト５のトナー像がシートＰへ移転する。
【００２１】
ドラムクリーニング装置９Ｙは、感光ドラム１Ｙにクリーニングブレードを摺擦させて、感光ドラム１Ｙに付着した転写残トナーを回収する。ベルトクリーニング装置１８は、中間転写ベルト５にクリーニングブレードを摺擦させて、中間転写ベルト５に付着した転写残トナーを回収する。
【００２２】
（現像装置）
図２は実施例１における現像装置の構成の説明図である。図２に示すように、二成分現像方式の現像装置４０Ｙの現像容器４１内には、トナー（非磁性）とキャリア（磁性）を含む現像剤（二成分）が収容される。現像容器４１は、隔壁４４によって現像室４５と攪拌室４６に区画され、隔壁４４の両端にある開口部を通じて連通して現像剤の循環経路を構成する。
【００２３】
現像室４５には第一搬送スクリュー４７が配置され、攪拌室４６には第二搬送スクリュー４８が配置される。第一搬送スクリュー４７、第二搬送スクリュー４８の回転による搬送によって、現像剤は軸線方向に沿って互いに反対方向に搬送され、現像室４５と攪拌室４６との間で循環される。現像剤を攪拌しつつ循環させてトナーをマイナスに、キャリアをプラスに帯電させる。
【００２４】
現像容器４１の感光ドラム１Ｙに対向する現像領域に開口部が形成され、開口部から感光ドラム１Ｙに向かって、回転自在現像スリーブ４２が露出している。現像スリーブ４２は、現像容器４１内の現像剤を担持する。規制ブレード４３は、現像スリーブ４２に担持された現像剤の穂の高さを規制する。現像スリーブ４２の内側には、マグネットローラ４２ｍが非回転に配置される。
【００２５】
現像スリーブ４２は、現像時に図示矢印方向に回転して、現像室４５内の現像剤を担持する。マグネットローラ４２ｍの作用により、現像スリーブ４２上に現像剤の磁気ブラシが形成される。規制ブレード４３によって現像剤の磁気ブラシが切り揃えられることにより、現像スリーブ４２に均一な層厚の現像剤が担持される。現像スリーブ４２に担持された現像剤は、感光ドラム１Ｙと対向する現像領域で磁気ブラシを形成して感光ドラム１Ｙを摺擦する。負極性の直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧が現像スリーブ４２に印加されると、磁気ブラシから感光ドラム１Ｙの静電像へトナーが移転して静電像が現像される。
【００２６】
本実施例において、現像スリーブ４２の直径は２０ｍｍ、感光ドラム１Ｙの直径は４０ｍｍである。現像スリーブ４２と感光ドラム１Ｙとの最近接領域は約３１０μｍである。画像形成時の現像スリーブ４２の回転数は２２９ｒｐｍである。現像スリーブ４２の感光ドラム１Ｙに対する周速比は１６０％である。
【００２７】
（現像剤補給装置）
図２に示すように、画像形成に伴って現像装置４０Ｙ内の現像剤からトナーが取り出されて現像剤のトナー濃度が低下する。現像剤に占めるトナーの重量比率、言い換えればキャリア粒子及びトナー粒子の合計重量に対するトナー粒子重量の割合をトナー濃度（Ｔ／Ｄ比）と呼ぶ。制御部１１０は、現像装置４０Ｙ内の現像剤のトナー濃度を一定に保つように、トナー収容容器７Ｙを制御して現像容器４１に適宜トナーを補給する。
【００２８】
トナー収容容器７Ｙは、長さ約３００ｍｍ、直径１００ｍｍ、現像装置４０Ｙに補給するためのトナーを収容する。トナー収容容器７Ｙの手前側下部には、内部のトナーを排出するための排出口７１が形成されている。トナー収容容器７Ｙは、攪拌羽根７２の回転動作によってトナーが排出口７１へ向かって搬送されつつ攪拌され、排出口７１から排出される。
【００２９】
排出口７１の直下には、排出されたトナーを一時的に貯蔵するホッパー部８Ｙが設置される。トナー収容容器７Ｙから排出されたトナーは、一時的にホッパー部８Ｙに貯蔵される。現像剤補給装置の一例であるホッパー部８Ｙの最上部には、トナー収容容器７Ｙを着脱可能な着脱部８５が配置される。ホッパー部８Ｙの最下部には、トナーを現像装置４０Ｙに搬送、補給するための補給スクリュー８１が設置される。ホッパー部８Ｙから現像装置４０Ｙに至るトナー搬送経路に補給スクリュー８１が配置される。
【００３０】
補給スクリュー８１は、ホッパー部８Ｙから奥側に向かって延設される。補給スクリュー８１は、回転動作によって現像装置４０Ｙの攪拌室４６の奥側部分にトナーを搬送して、現像装置４０Ｙ内にトナーを補給する。補給スクリュー８１は、Φ４ｍｍの中心軸上に外径Φ１０ｍｍの羽根が螺旋状に形成されたスクリュー部材である。補給スクリュー８１の回転時間に応じて現像装置４０Ｙに対するトナー補給量が変化する。
【００３１】
ホッパー部８Ｙのトナー貯蔵容器８２の壁面にピエゾセンサ８３が設置される。ピエゾセンサ８３は、隣接位置のトナーの有無に応じて出力を変化させて、トナー貯蔵容器８２内部のトナー残量を検知する。
【００３２】
制御部１１０は、ピエゾセンサ８３で検知したトナー貯蔵容器８２内部のトナー残量が少なくなると、攪拌羽根７２を作動させてトナー収容容器７Ｙからのトナー排出を促す。制御部１１０は、攪拌羽根７２を作動させてもピエゾセンサ８３で検知したトナー貯蔵容器８２内部のトナー残量が増えない場合には、トナー収容容器７Ｙを「トナー無し」と判断する。
【００３３】
トナー収容容器７Ｙは、現像装置４０Ｙの上方に脱着可能かつ画像形成装置１２０から取り出し可能に設置されている。画像形成装置１２０は、トナーを収容したトナー収容容器７Ｙを現像装置４０Ｙに着脱可能に装着している。トナー収容容器７Ｙを画像形成装置１２０から取り出すときには、シャッター部材７３がスライドして排出口７１を塞いで、排出口７１を通じたトナー漏れが防止される。
【００３４】
（トナー補給制御）
図３はインダクタンス検知センサの出力の説明図である。キャリアとトナーを主成分とする現像剤は、単位体積当たりのキャリア個数に応じて見かけの透磁率が変化する。インダクタンス検知センサ４９は、現像容器４１の攪拌室４６側面に設置されて現像剤の見かけの透磁率を検知する。
【００３５】
図３に示すように、インダクタンス検知センサ４９の検知出力（Ｖｓｉｇ）は、トナー濃度に応じてほぼ直線的に変化する。インダクタンス検知センサ４９の検知出力は、現像容器４１内に存在する現像剤のトナー濃度に対応する。現像剤のトナー濃度が高くなると現像剤中のトナーの割合が高くなるため、現像剤の見かけの透磁率が低くなってインダクタンス検知センサ４９の検知出力は小さくなる。一方、現像剤のトナー濃度が低くなると、現像剤の見かけの透磁率が高くなってインダクタンス検知センサ４９の検知出力は大きくなる。
【００３６】
制御部１１０は、インダクタンス検知センサ４９の検知出力Ｖｓｉｇを初期基準信号Ｖｒｅｆと比較して、両者の差分（Ｖｓｉｇ−Ｖｒｅｆ）の計算結果に基づいてトナー補給量を算出する。制御部１１０は、インダクタンス検知センサ４９の検知出力（Ｖｓｉｇ）が初期基準信号Ｖｒｅｆに近づくようにホッパー部８Ｙを制御する。初期基準信号Ｖｒｅｆは、現像剤の初期状態（初期のトナー濃度）に対応した出力値であって、現像装置４０Ｙに付属しているメモリタグ（不図示）に予め記録されている。
【００３７】
制御部１１０は、Ｖｓｉｇ−Ｖｒｅｆ＞０の場合、現像剤のトナー濃度が目標とするトナー濃度よりも低い状態であるため、その差分の大きさに応じて必要なトナー補給量を求めて補給スクリュー８１の回転時間を決定する。ＶｓｉｇとＶｒｅｆの差が大きいほど、多くのトナーが補給される。これに対して、制御部１１０は、Ｖｓｉｇ−Ｖｒｅｆ≦０の場合、現像剤のトナー濃度が目標とするトナー濃度よりも高い状態であるため、補給スクリュー８１の回転を停止し、画像形成動作によるトナー消費によってトナー濃度を下げる。
【００３８】
以上のようにして、制御部１１０は、インダクタンス検知センサ４９の検知出力（Ｖｓｉｇ）に基づいて現像剤のトナー濃度を検知して、ホッパー部８Ｙによるトナー補給制御を実行する。制御部１１０は、トナー補給信号に応じて補給スクリュー８１を所定時間回転することで、現像装置４０Ｙへ定量的にトナーを補給する。
【００３９】
（トナー凝集塊）
ところで、近年、画像形成装置において使用されるトナーは、省エネルギーの観点から、低温定着性の処方が一般的になっている。低温定着性のトナーは、従来の高温定着性のトナーと比べると、温度が上昇したときにトナー粒子が凝集して凝集塊を形成し易い傾向がある。低温定着性のトナーは、トナー収容容器７Ｙを高温の場所に長時間放置してしまうと、トナー収容容器７Ｙ内に多数の凝集塊ができてしまう場合がある。トナー収容容器７Ｙが高温多湿の環境に長時間放置されると、内部のトナーが凝集して凝集塊になってしまう場合がある。
【００４０】
トナー収容容器７Ｙが画像形成装置１２０に装着されると、内部のトナーの凝集塊が現像装置４０Ｙ内に補給される。現像装置４０Ｙ内の攪拌経路でトナーの凝集塊を崩せないまま、現像スリーブ４２に現像剤がコートされると、その部分だけ未帯電のトナーが現像されて、定着画像上にシミ状の汚れが発生することがある。
【００４１】
トナーの凝集塊がそのまま現像装置４０Ｙに補給されると、シミ状の画像汚れが発生してしまう恐れがあるため、現像装置４０Ｙに補給される前に凝集塊を崩してから補給することが望ましい。現像装置４０Ｙ内にトナーが補給される前にトナーの凝集塊の個数を減らすことが望ましい。
【００４２】
そこで、以下の実施例では、トナーの凝集塊を崩すための手段として、崩し部材１００を、ホッパー部８内におけるトナー収容容器７Ｙの排出口７１の直下に設置している。
【００４３】
（崩し部材）
図４は崩し部材の斜視図である。図５は崩し部材の配置の平面図である。図６は崩し部材の配置の側面図である。図７は衝突比率と画像品質の関係の説明図である。図４に示すように、水平面に対する崩し部材１００の側面１０２の傾斜角度θは、補給用現像剤の安息角よりも大きい。排出口７１を垂直方向に投影した領域の外側まで側面１０２が配置されている。排出口７１から側面１０２までの最短距離は２０ｍｍ以上である。
【００４４】
図２に示すように、第１補給部（現像剤収容部）の一例であるトナー収容容器７Ｙは、所定の補給位置から現像剤を落下させて現像剤を補給可能である。排出口７１は、トナー収容容器７Ｙから補給用現像剤を取り出して所定の開口から落下させる。第２補給部の一例であるホッパー部８Ｙ（供給部）は、トナー収容容器７Ｙから補給された現像剤を収容するとともに、収納した現像剤を被補給部の一例である現像装置４０Ｙ（現像部）に補給可能である。
【００４５】
崩し部材の一例である崩し部材１００は、トナー収容容器７Ｙから落下される現像剤の落下経路中で、前記第２収容部に収容される現像剤の粉面高さよりも上方に設けられる。崩し部材１００は、トナー収容容器７Ｙから排出口７１（落下部）を通じて落下した現像剤を傾斜面に衝突させて崩す。崩し部材１００は、排出口７１の直下位置に稜線を位置させた三角錐面である。
【００４６】
図４に示すように、崩し部材１００の材質はＰＯＭ、形状は三角柱状であり、頂辺１０１が鉛直方向上方に位置するように設置される。頂辺１０１と接する２つの側面１０２は、それぞれ傾斜角θ＝６０°の斜面となっている。ここで、傾斜角とは水平面と側面１０２とのなす角度のことである。また、底面の幅Ａは２４ｍｍに設定されている。排出口７１から崩し部材１００の頂辺１０１との距離は、２８ｍｍに設定されている。
【００４７】
図２に示すように、トナー収容容器７Ｙから排出され、排出口７１から自由落下したトナーは、排出口７１の直下に設置されている崩し部材１００に衝突する。現像剤は開口から落下した後に傾斜面に衝突して滑り落ちる、あるいは転がり落ちる過程で凝集を自己崩壊させる。トナー収容容器７Ｙの排出口７１は、崩し部材１００の頂辺１０１の真上となる位置に設置されている。排出口７１の大きさはΦ１０ｍｍであるため、排出口７１の垂直投影領域は、崩し部材１００と完全にオーバーラップする。
【００４８】
図５に示すように、排出口７１を崩し部材１００上に投影した領域は、完全に崩し部材１００とオーバーラップする。このため、排出口７１から排出されたトナーのトナー流の広がりが小さかった場合は、崩し部材１００に対するトナーの衝突比率を１００％に近付けることが可能となる。
【００４９】
図６に示すように、トナーは、断面が広がり径Ｂの略円柱状のトナー流となって崩し部材１００に衝突する。衝突時におけるトナー流の広がり径Ｂは略Φ２８ｍｍであることが確認された。広がり径Ｂは、実際にトナー収容容器７Ｙから排出されるトナーの様子をビデオカメラによって動画撮影し、その画像から算出した。具体的には、排出されるトナー流の背後にトナー流の幅と比較できるようなスケールを設置し、トナー流とスケールを一緒に撮影した画像からトナー流の幅を算出した。このような方法を撮影角度を少しずつ変えながら複数点行い、各測定点で算出したトナー流の幅を平均値化することでトナー流の広がり径Ｂを算出した。
【００５０】
図６に示すように、崩し部材１００との衝突によって、トナーの凝集塊を崩すためには、排出されたトナー全てを崩し部材１００に衝突させるのが望ましい。崩し部材１００をできるだけ大きくして、トナーとの衝突面を広く確保することが望ましい。しかし、崩し部材１００を大きくし過ぎると、ホッパー部の壁面８２とのクリアランスが十分取れなくなり、トナーがそこで詰まってしまう恐れがあるため、崩し部材１００をある程度の大きさに抑える必要がある。
【００５１】
実施例１では、Φ２８ｍｍにて排出されたトナー流の衝突時における断面積Ｃが６１５．４４ｍｍ２であり、崩し部材１００の衝突面の面積Ｄが５７６．３８ｍｍ２である。図５に示すように、崩し部材１００の衝突面の面積Ｄは、Φ２８ｍｍのトナー流を崩し部材１００上に投影した領域と崩し部材１００とがオーバーラップする領域の面積である。崩し部材１００の衝突面の面積Ｄは、点線で示した円と崩し部材１００が重なる部分の面積のことである。
【００５２】
衝突面の面積（Ｄ）とトナー流の断面積（Ｃ）の比率を衝突比率Ｅと呼ぶ。衝突比率Ｅは、排出されたトナーが直接に崩し部材１００に衝突する割合を示しており、実施例１では、排出口７１から排出されたトナーのうち、およそ９３．６％が崩し部材１００と衝突している。
Ｅ＝  Ｄ／Ｃ  ＝５７６．３８／６１５．４４＝９３．６（％）
【００５３】
崩し部材１００の大きさを振って衝突比率Ｅと画像品質の関係を調べた。画像品質は、画像比率５％の画像を１０００枚プリントしたときのシミ状の画像汚れの発生個数で評価した。
【００５４】
図７に示すように、排出されたトナー流の衝突時における断面積（Ｃ）と、崩し部材の衝突面の面積（Ｄ）との比率である衝突比率Ｅを減らしていくと、汚れの発生個数が徐々に増加している。特に衝突比率Ｅが６０％を下回ると急激に汚れの発生個数が増加している。この結果から、衝突比率Ｅの値は、少なくとも６０％以上に設定する必要がある。
【００５５】
（トナーの安息角）
図２に示すように、崩し部材１００と衝突したトナーは、崩し部材１００の側面１０２を滑り落ちてホッパー部８Ｙの下部に一時的に蓄積される。崩し部材１００の側面１０２の傾斜角θは、トナーの安息角以上である必要がある。側面１０２の傾斜角θがトナーの安息角よりも小さい場合、崩し部材１００にトナーが衝突したとき、トナーが滑り落ちずに堆積し易くなる。側面１０２がトナーで覆われれば、落下したトナーが側面１０２に衝突できなくなるので、直接衝突、摩擦、転動、摺動による凝集塊の分解を期待できなくなって好ましくない。さらに、側面１０２にトナーが堆積すると、その上にトナーが堆積して上方に成長するので、そこが起点となってトナー詰まりに至る可能性もある。そこで、各種のトナーＡ〜Ｄについて安息角を評価した。
【００５６】
【表１】
2015043007.tif 000003
【００５７】
表１に示すように、トナーＡ〜Ｄは、全てシアントナーであり、それぞれ体積平均粒径、及び外添条件が異なる。トナーＡ〜Ｄのトナーの特性を表す物性値として、流動性を示す安息角を測定した。
【００５８】
安息角は、直径８ｃｍの円板上に漏斗を介して粉体を落下させ、形成された円錐状の堆積層の角度を、分度器を用いて直接測定した。その際の現像剤の供給は、漏斗の上に目開き６０８μｍ（２４メッシュ）の篩いを配置し、その上にトナーの粉体を乗せ、振動を加えて漏斗へ供給した。
【００５９】
表１の実験結果に基づいて、トナーの中で最も安息角の大きいＤトナーを用いた場合でも、確実に堆積を防止できるようにするため、実施例１では傾斜角を６０°に設定した。
【００６０】
また、側面１０２の表面粗さは、小さい方がトナーが滑り落ちやすくなるため、トナーの堆積をより確実に防止するため、側面１０２の表面粗さＲａは、２．０以下にする方が望ましい。
【００６１】
（実施例１の効果）
図８は崩し部材を配置した効果の説明図である。図２に示すように、画像形成装置（１００：図１）において、崩し部材１００を設置した場合と、崩し部材１００を取り除いた場合とで１００００枚の連続画像形成を実行して、定着画像におけるシミ状の画像汚れの発生個数を評価した。
【００６２】
図８に示すように、実施例１では、崩し部材１００を設置することで、シミ状の画像汚れの発生個数を元の個数の約２９％まで低減することができた（低減率：７１％）。したがって、崩し部材１００を設置することによって、現像装置４０Ｙ内に補給されるトナーの凝集塊の個数を大幅に低減することができる。現像装置内に補給される凝集塊の個数を大幅に低減して、トナー凝集塊が現像装置内に補給されてしまうことに起因する画像汚れの発生を防止できる。画像汚れの発生を防止することで、高品位な画像を安定して得ることができる。
【００６３】
実施例１によれば、高温／高湿の環境下に長期間保管され、内部にトナーの凝集塊が多数存在するようなトナー収容容器７Ｙが画像形成装置１２０に装着された場合でも、簡易、安価な構成で効果的に凝集塊を崩すことができる。したがって、高温／高湿の環境下でトナー収容容器７Ｙを長期間保管することが可能になる。内部にトナーの凝集塊が多数存在するトナー収容容器７Ｙを用いても、トナーの凝集塊が現像装置４０Ｙに補給されることに起因する画像汚れの発生を防止できる。
【００６４】
実施例１によれば、崩し部材１００以外の構造が付加されない。トナーを攪拌するための攪拌部材も、攪拌部材を駆動するための駆動機構も必要としない。モータ、もしくは駆動ギア等を必要としないため、全体構成が単純になり、部品コスト、組み立てコストも増大しない。崩し部材１００という簡易な構成でトナーの凝集塊を崩して、モータや攪拌羽根を使用しないので、崩し部材１００を設置する際、限られた設置スペースの中でも最大限に効果を発揮できる形状を採用できる。特許文献１に示されるような現像容器の壁面と接触しながら回転する攪拌部材を設けないため、攪拌部材と壁面との接触圧が強くなり過ぎて摩擦による熱、及び機械的なストレスによりトナーの凝集塊を生じる心配が無い。
【００６５】
実施例１によれば、安息角を６０°以上とすることで、崩し部材１００の形状をトナー詰まりの弊害が発生することなく、かつ崩し能力の高い形状にすることができる。安息角を６０°以上とすることで、崩し部材１００上にトナーがほとんど堆積することがなくなるため、トナー詰まりの弊害を回避することができる。
【００６６】
実施例１によれば、トナー詰まりのような弊害を出さずに、簡易かつ安価な構成で効果的にトナーの凝集塊を崩して、トナーの凝集塊に起因する画像不良の発生を確実に防止して、高品位な定着画像を安定して出力できる。
【００６７】
＜実施例２＞
図９は実施例２における現像装置の構成の説明図である。実施例２は、トナー収容容器の構成、及び現像装置へのトナー補給方法が実施例１とは少し異なる。図２に示すように、実施例１では、攪拌羽根７２を作動させてトナー収容容器７からトナーを取り出した。また、崩し部材１００の下にホッパー部８Ｙを配置した。図９に示すように、これに対して、実施例２では、蛇腹ポンプのポンプ部７６を作動させてトナー収容容器７Ｙからトナーを取り出す。また、崩し部材１００の下にホッパー部８Ｙを配置しない。これ以外の構成については実施例２は実施例１と概ね同一であるため、図９中、実施例１と共通する構成には図２と同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００６８】
（現像剤補給装置）
図１０はトナー収容容器の構成の説明図である。図１１は蛇腹ポンプの構成の説明図である。図１０中、（ａ）はトナー収容容器の全体斜視図、（ｂ）はトナー収容容器の排出口周辺の拡大図である。図１１中、（ａ）はトナー収容容器の断面斜視図、（ｂ）はポンプ部が最大限伸張された状態、（ｃ）はポンプ部が最大限収縮された状態である。
【００６９】
図９に示すように、実施例２では、トナー収容容器７Ｙは、蛇腹ポンプのポンプ部７６を用いてトナーを排出する。ポンプ部７６は、蛇腹ポンプの一往復に伴って一定量のトナーを排出口７１から下方へ噴射し、蛇腹ポンプの往復回数で現像装置４０Ｙへのトナー補給量を制御する。このため、実施例２では、ホッパー部及び補給スクリューを介さずに現像装置４０Ｙにトナーを直接補給しても、現像装置内のトナー濃度が不安定にならない。実施例２では、ホッパー部（８Ｙ：図２）へトナーを一時的に貯蔵してから現像装置４０Ｙに補給するのではなく、トナー収容容器７Ｙから排出されたトナーを速やかに現像装置４０Ｙに補給する。
【００７０】
このため、実施例２では、図２に示すように、トナー収容容器７Ｙから排出されたトナーを現像装置４０Ｙに補給する前に一時的に貯蔵しておくためのホッパー部８Ｙを設けていない。現像装置４０Ｙに定量的にトナーを補給するための補給スクリュー８１も設けていない。
【００７１】
図１０の（ａ）に示すように、トナー収容容器７Ｙのトナー収容部７７は、中空円筒状に形成され、内部にトナーを収容する容器空間を備えている。トナー収容部７７は、円筒状の断面形状には限らない。トナー補給工程における回転動作に影響を与えない範囲内において、楕円形状や多角形状の非円形状としても構わない。
【００７２】
トナー収容容器７は、円筒状で回転可能なトナー収容部７７の長手方向の一端側に非回転のフランジ部７８を接続している。トナー収容部７７は、フランジ部７８に対して相対回転することで、トナー収容部７７内のトナーをフランジ部７８側へ順送りする。図１０の（ｂ）に示すように、フランジ部７８の気密室４ｂに設けた排出口７１から下方へトナーが空気流を伴って射出される。
【００７３】
図１１の（ａ）に示すように、フランジ部７８は、トナー収容部７７から給送されたトナーをポンプ部７６によって現像装置４０Ｙへ送り出す。
【００７４】
図１１の（ｂ）に示すように、フランジ部７８は、ポンプ部７６の蛇腹ポンプを伸長させてトナー収容容器７Ｙ内の気圧を大気圧よりも低い状態にすることで、トナー収容容器７Ｙ内へ空気を取り込んで補給用現像剤を流動化する。
【００７５】
図１１の（ｃ）に示すように、フランジ部７８は、ポンプ部７６の蛇腹ポンプを収縮させてトナー収容容器７Ｙ内の気圧を大気圧よりも高い状態にすることで、トナー収容容器７Ｙ内外の圧力差により、現像剤を押し出して排出する。
【００７６】
フランジ部７８は、この２つの工程を交互に繰り返すことで、現像剤を安定排出することが可能である。トナー収容部７７の回転と同期してポンプ部７６が伸縮してトナーが排出されるようになっている。
【００７７】
図１１の（ｂ）に示すように、トナー収容部７７は、円筒状に形成された全長Ｌ１が約４６０ｍｍ、外径Ｒ１が約６０ｍｍに設定されている。フランジ部７８は、トナー排出室として機能する排出部が設置されている領域の長さＬ２が約２１ｍｍである。そして、使用上の伸縮可能範囲の中で最も伸びた状態のとき、ポンプ部７６の全長Ｌ３は約２９ｍｍである。図１１の（ｃ）に示すように、使用上の伸縮可能範囲の中で最も縮んだ状態のとき、ポンプ部７６の全長Ｌ４は約２４ｍｍである。
【００７８】
搬送スクリュー８５は、現像スリーブ４２に連動して回転し、現像装置４０Ｙの長手方向の所定位置へトナーを搬送して現像装置４０Ｙ内へ落下させる。
【００７９】
（トナー補給制御）
実施例２では、実施例１と同様に、現像装置４０Ｙ内に設けられたインダクタンス検知センサ４９の出力信号に応じてトナー補給量を決定するように制御が行われる。インダク検知センサ４９の出力値Ｖｓｉｇが、Ｖｓｉｇ−Ｖｒｅｆ＞０の場合、現像剤のトナー濃度が目標とするトナー濃度よりも低い状態であるため、その差分の大きさに応じて必要なトナー補給量を求める。しかし、補給スクリュー８１が無いので補給スクリュー８１の回転時間は求めない。必要なトナー補給量を補給するための、トナー収容部７７の回転数を求めて、その回転数だけトナー収容部７７を回転させる。
【００８０】
（崩し部材）
トナー収容容器７Ｙの排出口７１の直下には、実施例１と同様に、崩し部材１００が設置される。図４に示すように、崩し部材１００は、材質がＰＯＭ、形状が三角柱状、頂辺１０１を排出口７１の直下に位置させ、頂辺１０１と接する２つの側面１０２はそれぞれ傾斜角θ＝６０°である。
【００８１】
図１０に示すように、実施例２の底面の幅Ａは１０ｍｍで、実施例１の幅Ａ＝２４ｍｍよりも小さい。実施例２の排出口７１から崩し部材１００の頂辺１０１までの距離Ｅは２２ｍｍで、実施例１の距離Ｅ＝２８ｍｍよりも小さい。実施例２の排出口７１は直径がΦ３ｍｍの円形の穴で、実施例１の直径Φ１０ｍｍよりも小さい。
【００８２】
実施例２では、直径がΦ３ｍｍの排出口７１から排出されたトナーが崩し部材１００と衝突するときのトナー流の広がり径Ｂは、上述したビデオ撮影測定方法によって、実施例１の広がり径Ｂ＝Φ２８ｍｍよりも大幅に小さく、略Φ８ｍｍの円状であった。実施例２では、排出されたトナー流の衝突時における断面積（Ｃ）は５０．２４ｍｍ２となり、崩し部材の衝突面の面積（Ｄ）は５０.２４ｍｍ２となり、Ｃ＝Ｄである。このため、上述した衝突比率Ｅは、Ｅ＝  Ｄ／Ｃ＝１００％となり、排出口７１から排出されたトナーは１００％、崩し部材１００と衝突する。
【００８３】
（実施例２の効果）
図１２は崩し部材を配置した効果の説明図である。図９に示すように、画像形成装置（１００：図１）において、崩し部材１００を設置した場合と崩し部材１００を取り除いた場合とでそれぞれ１００００枚の連続画像形成を実行し、定着画像におけるシミ状の画像汚れの発生個数を評価した。
【００８４】
図１２に示すように、実施例２では、崩し部材１００を設置することで、シミ状の画像汚れの発生個数を元の個数の約８％まで低減することができた（低減率：９２％）。
【００８５】
実施例２では、非回転のフランジ部７８は、排出口７１から空気の吹き出しを伴って補給用現像剤の一例であるトナーを側面１０２へ向かって落下させる。排出口７１から排出されたトナーは、トナー中に凝集塊が含まれていた場合、崩し部材１００と衝突することで、凝集塊を崩される。しかし、ポンプ部７６の伸縮に伴う気圧差によって排出口７１から排出されたトナーは、内部の空気とともに、ある程度の流速をもって崩し部材１００と衝突する。
【００８６】
そのため、実施例２では、実施例１のような自由落下のみに頼って衝突する場合に比べて、凝集塊が崩し部材１００に衝突するときの衝撃力が大きくなって、凝集塊の崩し性能が高められたと考えられる。トナー排出時にトナーと空気が一緒に排出されることによって、ある程度の流速をもって凝集塊と崩し部材１００が衝突するため、自由落下のみに頼って排出される場合よりも、凝集塊の崩し効果が高まると考えられる。ポンプ部７６の伸縮による気圧差によってトナーを排出するトナー収容容器７Ｙと、崩し部材１００を組み合わせて使用することによって、画像汚れの発生を更に大幅に低減することが可能になる。
【００８７】
実施例２では、排出口７１の直径が小さいため、排出口７１から排出されたトナーは１００％、崩し部材１００の側面１０２の傾斜面に衝突する。このため、傾斜面への衝突を免れて凝集状態を保持する凝集塊が少なくなって、凝集塊の崩し性能が高められたと考えられる。
【００８８】
実施例２では、排出口７１の直径が小さいため排出口７１から排出されたトナー流の広がり径Ｂが小さくなる。トナー流の広がり径Ｂが小さくなると、トナー流と衝突させる崩し部材１００の大きさを小さくする等が可能となり、現像装置４０Ｙ及び画像形成装置１２０の小型化が容易になる。
【００８９】
実施例２では、ホッパー部及び補給スクリュー回りの部品が省略されるため、実施例１よりもさらに現像装置４０Ｙの小型化、低コスト化を実現できる。トナーを一時的に滞留させておくホッパー部、及び補給スクリューを廃止して本体コストを低減しつつ、確実にトナーの凝集塊を崩して、凝集塊に起因する画像不良の発生を防止する。
【００９０】
＜その他の実施例＞
図１３は崩し部材の別の例の説明図である。
【００９１】
本発明は、現像剤収容部から落下させた補給用現像剤が傾斜面に衝突して凝集塊を崩される限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。
【００９２】
したがって、画像形成装置は、１ドラム型／タンデム型、中間転写方式／記録材搬送体方式の区別なく実施できる。像担持体の数、像担持体の帯電方式、静電像の形成方式、一成分現像剤、二成分現像剤、トナー１００％の補給用現像剤、キャリアを所定比率で混合した補給用現像剤、転写方式等の区別無く実施できる。ここでは、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明しているが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途の画像形成装置で実施できる。
【００９３】
通常使用される有機感光体以外に、アモルファスシリコン感光体、無機感光体等を使用してもよい。ベルト状の感光体を使用してもよい。帯電方式、クリーニング方式、定着方式に関しても、上記方式には限られない。
【００９４】
実施例１、２では、崩し部材の形状として、頂辺をもつ三角柱形状のものを用いたが、それ以外でも四角柱など、他の多角柱形状のものを用いても構わない。薄板の斜面を平行に複数配置してもよい。凝集塊よりも小さくトナー粒子よりも大きな開口のメッシュの斜面を用いてもよい。
【００９５】
図９に示すように、崩し部材１００は、排出口７１の直下位置に頂点を位置させた多角錐面又は円錐面であってもよい。円錐（１００Ｅ）や多角錐（１００Ｆ）など、頂点をもつ形状のものを用いる場合は、トナー収容容器７のトナー排出口７１の直下に頂点がくるように配置することが好ましい。排出されたトナーを効率良く、衝突速度のばらつき少なく、崩し部材１００に衝突させることができるからである。
【００９６】
現像剤補給装置の排出口７１及び崩し部材１００は、現像装置４０Ｙに付設する形態には限らない。排出口７１及び崩し部材１００は、トナー収容容器７Ｙに内蔵して一体に現像装置４０Ｙから着脱される構成としてもよい。排出口７１及び崩し部材１００は、画像形成装置１２０の本体フレームに着脱不可能に固定されていてもよい。
【符号の説明】
【００９７】
１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ  感光ドラム
２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋ  帯電ローラ
３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂｋ  露光装置
７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｂｋ  トナー収容容器
８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｂｋ  ホッパー部
４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｂｋ  現像装置
４１  現像容器、４２  現像スリーブ、４９  インダクタンス検知センサ
７１  排出口、８３  トナー残量検知センサ
１００  崩し部材、１２０  画像形成装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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