(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体と対向し、前記現像剤を循環可能に連通した第１室及び第２室と、
前記第１室内に回転可能に設けられ、前記第１室内の現像剤を前記第２室へ搬送する第１現像剤搬送部材と、
前記第２室内に回転可能に設けられ、前記第２室内の現像剤を前記第１室に搬送する第２現像剤搬送部材と、
前記現像剤の循環経路外に設けられ、新たな現像剤を補給する補給口と、
前記第２現像剤搬送部材と同軸上で回転可能に設けられ、前記補給口から前記第２室へ現像剤を搬送する補給搬送部と、
前記補給搬送部を内部に配置し、現像剤を補給する補給経路と、
前記第１室の現像剤循環経路内に設けられ、余剰現像剤を排出する排出口と、
前記第１室の現像剤循環経路外であって、前記排出口よりも現像剤搬送方向の下流側、もしくは、前記補給経路内に形成された通気孔と、
を有することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記通気孔は、前記排出口の近傍に設けられてい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】
前記現像剤循環経路の外側に配置され、前記通気孔から前記現像装置の内部に前記現像剤を押し戻す現像剤戻し部材を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
静電潜像を担持する像担持体と、
前記像担持体の上に形成された静電潜像を現像剤により現像する請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の現像装置と、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、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置及びこれに備えられる現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられる現像装置として、特許文献１に記載されているように、二成分現像剤を用いて現像を行う磁気ブラシ現像法を用いたものがある。
【０００３】
磁気ブラシ現像法においては、画像形成にトナー粒子のみを消費し、一方でキャリア粒子は現像装置内を循環しながら磨耗を受ける。そのため、現像装置の駆動に伴って現像剤の一部を排出し、トナーにキャリアを所定の割合で混合した補給剤を補給する機構が設けられている。これにより、画像形成に伴って消費したトナーを補填しながら、現像装置内に滞在するキャリアの磨耗の度合いを一定範囲に抑えることができる。
【０００４】
このような現像剤の補給及び排出の機構（オートキャリアリフレッシュ機構：ＡＣＲ）において、通常、補給は次のようになされる。すなわち、現像装置内に配設されたトナー濃度センサによってトナーとキャリアの混合比を検出し、検出結果が所望の混合比となるように補給量を調節する。通常、補給剤のトナー混合比は現像装置内の現像剤におけるトナー混合比よりも大きいため、補給に伴って現像装置内のトナー混合比は上昇する。
【０００５】
一方、排出については、機構の簡便さから、特許文献２のように、単に現像装置内の所定の位置に穴（排出口）を設け、補給に伴って嵩の増加した現像剤をそこからオーバーフローさせる手法が一般的である。現像剤の嵩密度が一定であれば、本機構は現像装置内の現像剤量の上限を定める役割を果たし、一方で現像剤が十分に攪拌されていればトナー混合比が変化することはないため、挙動を想定しやすい。
【０００６】
特許文献３では、補給剤を補給するための補給口の現像剤搬送方向上流側に隣接する位置に排出口を設けている。これにより、補給剤が十分に攪拌されずトナー混合比が不安定な状態で排出口から排出されることを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５９−１５０８２号公報
【特許文献２】特公平２−２１５９１号公報
【特許文献３】特開平１０−１８６８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１〜３に示すような現像装置内に滞在する現像剤の総量は、一定か、少なくとも所定の範囲であることが望ましい。現像剤が多すぎると、現像剤の流動性変化に伴って現像装置から溢れ出す原因となる。一方、現像剤が少なすぎると、現像スリーブの画像域全体に渡って十分な量の現像剤が供給されず、出力画像の一部が欠けてしまう。従って、現像剤量が一定に達するまでは全く排出されず、現像剤量が閾値を超えた場合には閾値を越える分量のみが速やかに排出されることが理想である。
【０００９】
しかし実際には、現像剤の磨耗や雰囲気温度、湿度の変化によって、現像剤の嵩密度や流動性が変化して、現像剤排出量をうまく制御できないことがある。また、現像装置内の気圧が外部に対して負圧になった場合、排出口付近の空気を現像装置内部に引き込むような気流が発生し、現像剤を排出しにくくなる。
【００１０】
ここで、現像装置のトナーの排出口と補給口の位置関係は、補給したトナーが十分に攪拌されて排出されるようになっている。補給口から補給された補給剤は、現像装置内の現像剤循環経路に合流する前に、現像剤の循環経路の外部に設けられた搬送手段によって現像剤循環経路まで搬送される。すなわち、未だ現像装置内を循環する現像剤に混合されていない補給剤のみを搬送するために設けられた搬送手段が存在する。
【００１１】
このような系において、補給口が完全に密閉されている場合、補給口付近の空気が前述の搬送手段によって吸引され、現像剤循環経路との合流地点付近が負圧になる。一方、補給口が開放されていればそのようなことは起き得ない。このように、現像装置内の気圧が補給口の気密性に左右される。
【００１２】
現像剤循環経路との合流地点付近が負圧になった場合、その上流側に存在する現像剤は、下流方向に引き込まれる。通常、排出口は、補給剤が攪拌されないままに排出されるのを防ぐために、補給口の上流側に配設されている。このため、負圧になった場合に、排出口付近に存在する現像剤を引き込んでしまい、現像剤の排出が阻害される。
【００１３】
このように、補給口の気密性によって現像剤の排出されやすさは変化する。そこで、現像装置内の現像剤量を安定に保つためには、補給口の気密性を一定に保つ必要がある。通常、補給口は、補給剤が隙間から漏れ出さないために、相応に密閉されている。しかし一方で、現像装置が着脱式であるために完全な気密を保つことは難しく、現像装置の装着位置の僅かなばらつきによって、補給口の密閉度合いはばらつきをもつ。これが現像剤の排出されやすさのばらつきを産み、現像装置内に滞在する現像剤量のばらつきを産み、現像剤の溢れや現像剤供給不足による画像不良につながる。
【００１４】
そこで本発明は、現像剤の補給口の気密性を一定にすることによって、現像剤の排出されやすさを一定に保ち、現像装置内に滞在する現像剤量を安定化し、現像剤の溢れや現像剤供給不足による画像不良を抑制できる現像装置及び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】
【００１５】
上記課題を解決するために本発明に係る現像装置及び画像形成装置の代表的な構成は現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体と対向し、前記現像剤を循環可能に連通した第１室及び第２室と、前記第１室内に回転可能に設けられ、前記第１室内の現像剤を前記第２室へ搬送する第１現像剤搬送部材と、前記第２室内に回転可能に設けられ、前記第２室内の現像剤を前記第１室に搬送する第２現像剤搬送部材と、前記現像剤の循環経路外に設けられ、新たな現像剤を補給する補給口と、前記第２現像剤搬送部材と同軸上で回転可能に設けられ、前記補給口から前記第２室へ現像剤を搬送する補給搬送部と、前記補給搬送部を内部に配置し、現像剤を補給する補給経路と、前記第１室の現像剤循環経路内に設けられ、余剰現像剤を排出する排出口と、前記第１室の現像剤循環経路外であって、前記排出口よりも現像剤搬送方向の下流側、もしくは、前記補給経路内に形成された通気孔とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、現像剤の補給口の気密性を一定にすることによって、現像剤の排出されやすさを一定に保ち、現像装置内に滞在する現像剤量を安定化し、現像剤の溢れや現像剤供給不足による画像不良を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）第１実施形態に係る画像形成装置の構成図である。（ｂ）第１実施形態に係る現像装置の構成図である。
【図２】（ａ）第１実施形態に係る現像装置の長手方向の断面図である。（ｂ）第１実施形態に係る現像剤の流れを表現したダイアグラムである。
【図３】第１実施形態に係る現像剤総量と現像剤排出量の関係を示す図である。
【図４】第２実施形態に係る現像装置の長手方向の断面図である。
【図５】従来の現像装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
[第１実施形態]
本発明に係る現像装置及び画像形成装置の第１実施形態について、図を用いて説明する。図１（ａ）は本実施形態に係る画像形成装置の構成図である。図１（ａ）に示すように、本実施形態の画像形成装置において、感光ドラム（像担持体）１００の表面が一次帯電器１０１によって一様に帯電され、不図示のレーザー露光機により画像情報に応じた画像露光が行われることにより、感光ドラム１００の表面に静電潜像が形成される。
【００１９】
形成された静電潜像は、現像装置１０２により磁性キャリアと非磁性トナーとを含む二成分現像剤を用いてトナー像として現像される。現像されたトナー像は、転写ローラー１０３により、転写部に搬送された転写材１１０に転写される。トナー像が転写された転写材１１０は、定着器１０５によりトナー像を定着された後、装置本体外へ排出される。トナー像が転写された後、感光ドラム１００に残った転写残トナーは、クリーナー１０４によって除去され、次の画像形成に供される。
【００２０】
（現像装置１０２）
図１（ｂ）、図２（ａ）に示すように、現像装置１０２は、現像容器２００、現像スリーブ（現像剤担持体）２０１、マグロール（磁界発生手段）２０２、規制ブレード（現像剤規制手段）２０３、スクリュー（現像剤搬送部材）２０４、２０５を有している。また、現像装置１０２は、補給口２０６、排出口２０７、通気孔２０８を有している。
【００２１】
現像容器２００は、トナーとキャリアからなる二成分現像剤ｔを収容している。現像スリーブ２０１は、現像容器の感光ドラム１００に対向した位置に矢印ｂ方向に回転自在に設けられている。マグロール２０２は、現像スリーブ２０１の内側に設置されている。現像スリーブ２０１の表面はマグロール２０２の外周に沿って回転する。規制ブレード２０３は、現像スリーブ２０１と所定の間隔を空けて最近接点が位置するように配置されている。
【００２２】
スクリュー２０４、２０５は、現像装置１０２の内部に配置され、二成分現像剤ｔを攪拌室と現像室を循環させている。現像部においてマグロール２０２の磁力によって穂立ちした二成分現像剤ｔは、感光ドラム１００の表面に接触し、現像スリーブ２０１に印加される現像バイアスによりトナーのみが感光ドラム１００の表面に形成された静電潜像に転移し、トナー像を形成する。
【００２３】
現像後に現像スリーブ２０１に残った二成分現像剤ｔは、現像スリーブ２０１の回転に伴い現像部を通過し、現像容器内に戻され、磁気的な斥力を受けて現像スリーブ２０１表面から剥離される。そして、現像スリーブ２０１の下方に設けられたスクリュー２０５によって搬送され、スクリュー２０４に受け渡される。
【００２４】
補給口２０６から補給剤が補給され、現像過程において消費されたトナーを補填する。補給剤は、トナーとキャリアを重量比が９：１となるように混合したものであり、補給口２０６に連結された不図示のホッパーに充填されている。
【００２５】
現像容器２００内部に設けられた不図示の透磁率センサによって現像剤の平均透磁率を検知し、その値から現像剤に占めるトナーの重量比率を算出し、その値が８％を下回る場合に補給を行う。補給は、前記ホッパー内部に設けられたスクリューを回転させることによってホッパー内の補給剤を補給口２０６まで移送することによって行われる。補給口２０６から補給された補給剤は、スクリュー２０５のうち補給剤を搬送する役割のみを担う補給剤搬送部２０９によって搬送され、現像容器２００内を循環している他の現像剤の循環経路に合流する。補給剤搬送部２０９は、補給口２０６の鉛直方向下方にあり、循環している他の現像剤の循環経路外にある。
【００２６】
補給剤はキャリアを含むため、単に消費されたトナーを補う分だけ補給が行われたとしても、現像剤の総量は増加する。このため、現像剤の粉面は上昇し、排出口２０７の下端に到達すると、現像剤は排出口２０７を通じて現像容器２００の外へ排出される。排出口２０７は、現像室のスクリュー２０４による現像剤搬送方向下流側、かつ現像室の上方に設けられている。
【００２７】
排出口２０７から排出された現像剤は、排出経路（不図示）を通じて廃トナーボックス（不図示）へ廃棄される。これにより、現像剤量が増えすぎて現像スリーブ２０１の隙間等から現像剤が溢れ出すことを抑制している。
【００２８】
（通気孔２０８）
通気孔２０８は、現像剤をスクリュー２０４からスクリュー２０５に受け渡すための開口部２１０の鉛直方向上方かつ、スクリュー２０４による現像剤搬送方向において排出口２０７及び開口部２１０よりも下流側に設けられている。通気孔２０８はスクリュー２０４、２０５によって構成される現像剤循環経路の外側に設けられている。従って、現像剤が通気孔２０８の位置に到達することはなく、通気孔２０８から現像剤が溢れ出すことはない。通気孔２０８は、現像容器２００の内側と外側を連通させる。
【００２９】
図５に示すように、従来の現像装置では、通気孔２０８が設けられていない。このため、現像装置の装着位置のばらつきによって、補給口２０６とそれに連結された不図示のホッパーとの結合部における気密性が不安定となる。そして、排出口２０７付近の気流が乱れ、現像剤を排出口２０７へ吸引してしまう。
【００３０】
具体的には、スクリュー２０５駆動時、スクリュー２０５の補給剤搬送部２０９によって、補給剤搬送部２０９の周りの空気が補給剤搬送方向下流側に向かって吸引される。すると、負圧になった補給剤搬送部２０９周辺の空気を補うために、現像剤搬送方向上流側に位置する排出口２０７付近の空気が補給剤搬送部２０９に向かう方向に吸引される。
【００３１】
これにより、排出口２０７から排出されるべき現像剤を現像容器２００内部に引き戻すような気流が生じ、現像剤の排出が阻害される。この阻害の度合いは、補給剤搬送部２０９の周りの気圧に依存し、その気圧は、不安定な補給口２０６付近の気密性に依存する。
【００３２】
図２（ａ）に示すように、本実施形態の現像装置１０２では、排出口２０７の近傍に通気孔２０８を有している。このため、補給剤搬送部２０９周辺が負圧になると、その負圧を補うために現像剤搬送方向上流側から引き込まれる空気は、補給口２０６と連通した通気孔２０８を通じて現像容器２００外部から積極的に供給される。このため、排出口２０７から空気を引き込む効果も依然として残る場合もあるが、少なくとも排出口２０７付近に生じる気流は通気孔２０８の影響分だけ低下し、現像剤排出量の不安定性は大幅に改善する。すなわち、通気孔２０８は、排出口２０７付近の気流を整えて現像剤の排出量を安定化させる。
【００３３】
なお、図２（ａ）及び図５の比較からわかるように、本実施形態では、通気孔２０８を設けるための空間の分だけ現像容器２００が拡張されている。これは前述のしたような、補給口２０６、排出口２０７、通気孔２０８の位置関係を成立させるためである。すなわち、通気孔２０８を現像剤循環経路の外側に存在し、かつ補給口２０６と連通している位置に設けられるのであれば、必ずしも現像容器２００を拡張する必要はない。
【００３４】
図２（ｂ）は本実施形態における現像剤の流れを表現したダイアグラムである。図２（ｂ）中の直線は搬送能力を有する経路を表し、波線は搬送能力は有さないが連通している経路を表す。直線のうち実線で描かれたものは現像剤循環経路、点線で描かれたものは補給剤のみが通過する補給剤通過経路を表す。本発明は、本実施形態の構成に限定されるものではなく、図２（ｂ）のダイアグラムを具体化した現像装置、画像形成装置であればよい。
【００３５】
（現像容器２００に滞在する現像剤の量）
上述のごとく、本実施形態の現像装置１０２は、通気孔２０８を設けることにより、補給口２０６の気密性を一定にし、現像剤の排出されやすさを一定に保ち、現像容器２００内に滞在する現像剤量（現像剤総量）を安定化している。
【００３６】
現像剤総量は、排出口２０７から排出される現像剤排出量と、画像形成に用いられる消費トナー量で決定される。現像剤排出量は現像剤総量自体に依存し、現像剤総量が大きくなるほど単位時間当たりの現像剤排出量は大きくなる。消費トナー量は出力された画像に依存する。
【００３７】
本実施形態においては、現像剤の補給は、消費トナー量と同量のトナーが補われるように行われる。ここで、補給剤にはトナー以外にキャリアが含まれているため、補給が行われるにつれて、現像剤総量はキャリアの分だけ増える。ベタ画像を出力し続けた場合、補給が最大効率で行われ、現像剤総量は最大値に漸近する。一方、白ベタ画像を出力し続けた場合、補給がほとんど行われず、現像剤総量は最小値に漸近する。なお、劣化トナーを排出するため、白ベタ画像が連続して出力された場合でも、画像域の面積比率で１％の領域にベタ画像が形成されたと仮定した場合と同等程度にはトナーが消費されるようになっている。
【００３８】
本実施形態では、「単位時間当たりの現像剤排出量が０．０５ｇ／ｓとなるような現像剤総量」が現像剤総量の最大値である。また、「単位時間当たりの現像剤排出量が０．０００５ｇ／ｓとなるような現像剤総量」が現像剤総量の最小値である。
【００３９】
（現像剤総量の変動を定量化する実験）
図３は現像剤総量と現像剤排出量の関係を示す図である。図３において、従来の現像装置のように、通気孔２０８を設けなかった場合について、補給口２０６を密閉した場合を（Ａ）とし、補給口２０６を開放した場合を（Ｂ）とした。一方、本実施形態の現像装置１０２のように、通気孔２０８を設けた場合について、補給口２０６を密閉した場合を（Ｃ）とし、補給口２０６を開放した場合を（Ｄ）とした。（Ａ）〜（Ｄ）のそれぞれについて、横軸を現像剤総量とし、縦軸を１秒間当たりの現像剤排出量とした。現像剤総量の変動は前述した最大値及び最小値の差として定義した。
【００４０】
図３の（Ａ）（Ｂ）に示すように、通気孔２０８を設けなかった場合には、補給口２０６の密閉性によって現像剤総量と現像剤排出量の関係が大きく異なる。この場合、現像剤総量の上限と下限がそれぞれ４００ｇと２００ｇとなり、２倍の変動を伴う。現像剤総量が４００ｇの時には現像剤が現像容器２００から溢れ出す。一方、現像剤総量が２００ｇの時には現像剤供給不足となって出力画像が欠けてしまった。
【００４１】
一方、図３の（Ｃ）（Ｄ）に示すように、通気孔２０８を設けた場合には、補給口２０６の密閉性によらず同関係がほぼ一定である。この場合、現像剤総量の上限と下限がそれぞれ３２０ｇと２８０ｇとである。つまり、通気孔２０８を設けることにより、現像剤総量の変動範囲は２８０ｇ〜３２０ｇとなり、現像剤総量を安定化することができる。それにより、現像剤の溢れや現像剤供給不足による画像不良を回避することができる。
【００４２】
[第２実施形態]
次に本発明に係る現像装置及び画像形成装置の第２実施形態について図を用いて説明する。上記第１実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。図４は本実施形態に係る現像装置１０２の長手方向の断面図である。
【００４３】
図４に示すように、本実施形態の現像装置１０２は、上記第１実施形態の現像装置１０２に、現像剤返しスクリュー（現像剤戻し部材）７０１を設けたものである。現像剤返しスクリュー７０１は、現像剤循環経路から分岐して通気孔２０８に至るまでの経路に設けられており、現像剤を現像剤循環経路側へ押し戻すように回転する。これにより、通気孔２０８から現像剤が溢れ出さないようにしている。
【００４４】
これにより、例えば、雰囲気温度や湿度の変化に伴う現像剤の流動性変化が原因で、現像剤が開口部２１０からスクリュー２０５に受け渡されずに通気孔２０８側へ到達することがあった場合でも、現像剤返しスクリュー７０１の作用によって現像剤は再び開口部２１０側へ押し戻され、現像剤循環経路に復帰する。
【符号の説明】
【００４５】
ｔ    …二成分現像剤
１００ …感光ドラム（像担持体）
１０１ …一次帯電器
１０２ …現像装置
１０３ …転写ローラー
１０４ …クリーナー
１０５ …定着器
１１０ …転写材
２００ …現像容器
２０１ …現像スリーブ
２０２ …マグロール
２０３ …規制ブレード
２０４、２０５ …スクリュー（現像剤搬送部材）
２０６ …補給口
２０７ …排出口
２０８ …通気孔
２０９ …補給剤搬送部
２１０ …開口部
７０１ …現像剤返しスクリュー（現像剤戻し部材）
【図１】
0005743570.tif 000002
【図２】
0005743570.tif 000003
【図３】
0005743570.tif 000004
【図４】
0005743570.tif 000005
【図５】
0005743570.tif 000006