(57)【要約】【課題】  未攪拌トナーを効果的に拡散させて、未攪拌トナーを効率的に攪拌させる現像装置を提供する。【解決手段】  現像ローラ１０、１１、１２上の現像剤を磁力によって現像領域に搬送し、感光体ドラム２上の静電潜像を現像する現像装置であって、現像剤搬送経路上の現像剤密度の低い所に設けられ、搬送途中の現像剤と当接して現像剤の搬送方向を変え、現像剤中のトナーを現像剤内に潜り込ませるブロック２０を有している。従って、未攪拌トナーを効果的に拡散させて、未攪拌トナーを効率的に攪拌させることができる。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤担持体上の現像剤を磁力によって現像領域に搬送し、静電潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置であって、
現像剤搬送経路上の現像剤密度の低い所に設けられ、搬送途中の現像剤と当接することで現像剤の搬送方向を変更し、現像剤中のトナーを現像剤内に潜り込ませるブロックを有することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記ブロックは、現像剤の搬送方向に行くに従って、現像剤担持体との間隔が狭くなるように配置されていることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記ブロックは、前記現像剤担持体内に設けられた磁石ローラの磁極であって、前記現像剤の搬送に用いられる磁極と対向するように配置されていることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項４】
前記ブロックは、前記現像剤の搬送に用いられる磁極とは逆極性を有していることを特徴とする請求項３記載の現像装置。
【請求項５】
前記ブロックは、前記現像剤との当接面に凹凸を有していることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の現像装置。
【請求項６】
トナー供給装置からのトナー補給量あるいは印刷率に応じて、前記ブロックと前記現像剤担持体との間隔を調整する制御手段を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の現像装置。
【請求項７】
トナー供給装置からのトナー補給量あるいは印刷率に応じて、前記ブロックの前記現像剤担持体に対する傾き角度を調整する制御手段を有することを特徴とする請求項２記載の現像装置。
【請求項８】
現像剤を攪拌して前記現像剤担持体に前記現像剤を供給する攪拌装置の回転数を、トナー供給装置からのトナー補給量または印刷率に応じて調整する制御手段を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の現像装置。
【請求項９】
トナー供給装置からのトナー補給量あるいは印刷率に応じて、前記ブロックに対向した前記現像剤担持体の現像剤搬送磁極を変更することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像剤にトナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いる現像装置に関する。特に、未攪拌トナーの低減技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像形成装置の印刷速度の高速化は著しい。感光体ドラム上に形成した静電潜像を現像する現像装置においては、印刷速度を高速にすると、未攪拌トナーによる印字汚れやカブリ、トナー飛散という問題が生じていた。図１には、トナー供給量が多い場合と少ない場合のトナーの攪拌具合を示す。印刷速度を高速化し、印字率の高い印刷を行うと、単位時間あたりのトナー供給量を多くしなければならないため、攪拌機構でトナーとキャリアが十分に攪拌されない。このため、トナーが固まりのままキャリア上を搬送され、図１に示すようなトナーカブリやトナー飛散が発生していた。
【０００３】
この現象は、装置が長期間使用されることなく放置された場合や、高温多湿の環境下に装置が置かれた場合にも生じる。トナーホッパー内のトナーに流動性がなくなり、トナーが固まってしまうことによって起こる。
【０００４】
特許文献１では、現像剤圧縮部材によってトナーとキャリアからなる現像剤を圧縮しつつ摩擦することによって現像剤を強制的に摩擦帯電している。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１８６８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような問題に対して、従来は、現像器の攪拌力を強くすることで未攪拌トナーの低減を図っていたが、攪拌力を強くすると、現像剤に圧力などのストレスを与えてしまう。そのためキャリアのコート削れが発生し、現像剤の寿命が短くなってしまう。
【０００７】
また、特許文献１もトナーとキャリアに圧力をかけているのでストレスとなる。さらに特許文献１は、圧力をかけてトナーとキャリアを摩擦帯電しているだけであって、未攪拌のトナーがキャリアとよく混ざるようにするための改善技術ではない。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、未攪拌トナーを効果的に拡散させて、未攪拌トナーを効率的に攪拌させる現像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】
かかる目的を達成するために本発明の現像装置は、現像剤担持体上の現像剤を磁力によって現像領域に搬送し、静電潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置であって、現像剤搬送経路上の現像剤密度の低い所に設けられ、搬送途中の現像剤と当接することで現像剤の搬送方向を変更し、現像剤中のトナーを現像剤内に潜り込ませるブロックを有している。
このように本発明は、現像剤密度の低い所にブロックを配置し、搬送途中のトナーとキャリアをブロックに当てて、トナーをキャリア内に潜り込ませる。従って、未攪拌トナーを効果的に拡散させて、未攪拌トナーを効率的に攪拌させることができる。また、現像剤搬送経路上の現像剤密度の低い所にブロックを配置しているので、ブロックによって現像剤の搬送方向が変わっても、現像剤に強い圧力が加わることがない。このため、キャリアの寿命を縮めてしまうことがない。
【００１０】
上記現像装置において、前記ブロックは、現像剤の搬送方向に行くに従って、現像剤担持体との間隔が狭くなるように配置されているとよい。また、前記ブロックは、前記現像剤担持体内に設けられた磁石ローラの磁極であって、前記現像剤の搬送に用いられる磁極と対向するように配置されていてもよい。また、前記ブロックは、前記現像剤の搬送に用いられる磁極とは逆極性を有しているとよい。さらに、前記ブロックは、前記現像剤との当接面に凹凸を有しているとよい。
【００１１】
上記現像装置において、トナー供給装置からのトナー補給量あるいは印刷率に応じて、前記ブロックと前記現像剤担持体との間隔を調整する制御手段を有しているとよい。
【００１２】
上記現像装置において、トナー供給装置からのトナー補給量あるいは印刷率に応じて、前記ブロックの前記現像剤担持体に対する傾き角度を調整する制御手段を有しているとよい。
【００１３】
上記現像装置において、現像剤を攪拌して前記現像剤担持体に前記現像剤を供給する攪拌装置の回転数を、トナー供給装置からのトナー補給量または印刷率に応じて調整する制御手段を有しているとよい。
【００１４】
上記現像装置において、トナー供給装置からのトナー補給量あるいは印刷率に応じて、前記ブロックに対向した前記現像剤担持体の現像剤搬送磁極を変更するとよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、未攪拌トナーを効果的に拡散させて、未攪拌トナーを効率的に攪拌させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例を説明する。
【実施例１】
【００１７】
まず、図２を参照しながら本実施例の画像形成装置１の構成を説明する。図２には電子写真方式を利用した画像形成装置１の構成が示されている。図２に示す矢印方向に回転する感光体ドラム（像担持体）２の周囲に、感光体ドラム２を所定電位に帯電するスコロトロン帯電器３、感光体ドラム２上に静電潜像を書き込むレーザ走査装置（ＲＯＳ：Ｒａｓｔｅｒ  Ｏｕｔｐｕｔ  Ｓｃａｎｎｎｅｒ）などの画像書込装置（本実施例では、同装置からのレーザ光のみを示す）、感光体ドラム２上に形成された静電潜像をトナーにて可視像化する現像装置４、転写ベルト８、転写ローラ９等の転写手段から感光体ドラム２に注入された電荷を除電する除電帯電装置５、感光体ドラム２の表面に潤滑剤を塗布し、感光体ドラム２表面の未転写トナーをクリーニングするクリーニング装置６、感光体ドラム２表面の静電残像を除電するイレーズランプ７、転写材を搬送する転写ベルト８と現像装置４により現像された現像像を転写材に転写する転写ローラ９とからなる転写手段等を備えている。
【００１８】
次に、画像形成装置の作像プロセスについて説明する。まず、スコロトロン帯電器３にて感光体ドラム２の表面を帯電した後、画像書込装置からのレーザ光にて感光体ドラム２上に静電潜像を書き込む。その後、現像装置４にて静電潜像をトナー像として可視像化し、所定のタイミングで転写部位へと移動させる。一方、転写材は、転写ベルト８にて所定のタイミングで転写部位へと搬送され、転写ローラ９と、帯電された転写ベルト８によって転写バイアスを印加されることで、感光体ドラム２上のトナー像が転写材に転写される。なお、転写ベルト８及び転写ローラ９とからなる転写手段は、スコロトロン帯電器３による帯電とは逆極性となるように転写電界をかける。
【００１９】
現像装置４の構成について図３を参照しながら説明する。現像装置４には、感光体ドラム２の軸方向に沿って３本の現像ローラが設けられている。これらの現像ローラを感光体ドラム２の回転方向下流側から第１現像ローラ１０、第２現像ローラ１１、第３現像ローラ１２と呼ぶ。また、トナーとキャリアで構成される２成分現像剤を３本の現像ローラ１０、１１、１２に搬送する搬送ローラ１３と、トナーとキャリアを攪拌して帯電させる２本のスクリューオーガ１４、１５とを備えている。この搬送ローラ１３とスクリューオーガ１４、１５も、感光体ドラム２の軸方向に沿って配置されている。さらに、トナーを貯留するトナーホッパー１７と、トナーホッパー１７からトナーが供給される位置で現像剤を撹拌する撹拌部材１６と、第１現像ローラ１０の近くに配置され、第１現像ローラ１０から感光体ドラム２に供給する現像剤量を規制するドクターブレード１８とを備えている。
【００２０】
トナーホッパー１７から供給されたトナーは、スクリューオーガ１４、１５によってキャリアと攪拌されながら搬送され、搬送ローラ１３との近接位置に搬送される。搬送ローラ１３には、現像剤を吸着する現像剤吸着極が設けられており、磁力によって現像剤を吸着させる。
【００２１】
第１、第２、第３現像ローラ１０、１１、１２、搬送ローラ１３等のマグネットローラは、図４（Ａ）に示すように固定支持された略円柱状のマグネット３０の外周に回動可能な円柱状のスリーブ３１を配設したものであり、マグネット３０の磁力によってスリーブ３１上に磁性キャリアを吸着させ、図４（Ｂ）に示す磁力線に沿って穂立ちをなす現像剤の磁気ブラシを形成する。マグネット３０には、Ｓ極とＮ極とが交互に配置されており、スリーブ３１の回転に伴って現像剤がスリーブ３１の回転方向に搬送される。第１、第２、第３現像ローラ１０、１１、１２には、現像剤を吸着する吸着極と、隣接する極に現像剤を搬送する搬送極と、感光体ドラム２に現像剤を供給する現像極を少なくとも備えている。
【００２２】
搬送ローラ１３に吸着された現像剤は、スリーブ３１の回転によって移動しながら、搬送ローラ１３から第３現像ローラ１２へ、第３現像ローラ１２から第２現像ローラ１１へ、第２現像ローラ１１から第１現像ローラ１０へと受け渡しされる。現像剤の搬送経路を図３に矢印で示す。
【００２３】
現像剤は、第１現像ローラ１０まで搬送されると、第１現像ローラ１０のスリーブ３１の回転によって、感光体ドラム２側に移動する。感光体ドラム２側に移動した現像剤は、第１現像ローラ１０の現像極から発せられる磁力線に沿って穂立ちを起こす。穂立ちした現像剤は、ドクターブレード１８によって所定量に穂切りされた後に、撓むようにして感光体ドラム２の表面に接触し、感光体ドラム２の表面の静電潜像と擦れ合いながトナーを供給する。また、第１現像ローラ１０で感光体ドラム２に供給しきれなかった現像剤は、第１現像ローラ１０から第２現像ローラ１１に、第２現像ローラ１１から第３現像ローラ１２へと搬送される。第２現像ローラ１１、第３現像ローラ１２でも第１現像ローラ１０と同様に感光体ドラム２の表面の静電潜像と擦れ合いながらトナーを感光体ドラムに供給する。
【００２４】
本実施例の現像装置４は、図３に示すように現像剤の搬送経路の途中に、現像剤と当接して現像剤の搬送方向を変え、現像剤中のトナーを現像剤内に潜り込ませるブロック２０を備えている。
【００２５】
現像剤は、磁力線に沿って穂が立つため、現像ローラ１０、１１、１２上には現像剤の密度が低い部分と高い部分とが存在する。特に、図５（Ａ）に示すように現像ローラ１０、１１、１２の磁極が設けられた部分は現像剤の密度が低く、磁極と磁極との間では密度が高い。このような現像剤密度の低い場所であって、ブロック２０を配置できる好適な場所として、現像ローラ１０、１１、１２の搬送極上が好適である。本実施例では、第２現像ローラ１１の搬送極上にブロック２０を配置している。また、ブロック２０と現像ローラ１２との間隔は、現像剤の層厚よりも広くとる。現像剤に無用な圧力を加えないようにするためである。
【００２６】
図５（Ｂ）に示すように現像剤密度の低い所に、ブロック２０を配置して、搬送途中のトナーとキャリアをブロック２０に当てて、トナーをキャリア内に潜り込ませる。現像ローラ１０、１１、１２の磁極を設けた現像剤密度の低い所にブロック２０を配置しているので、ブロック２０によって現像剤の搬送方向が変わっても、現像剤に強い圧力が加わることがない。このため、キャリアの寿命を縮めてしまうことがない。
【００２７】
またブロック２０は、図６に示すように現像搬送方向に行くに従って、現像ローラ１１との間隔が狭くなるように配置することもできる。従って、ブロック２０に当たった現像剤にさらに下向き（現像ローラ１１方向）の力を加えることで、トナーがキャリア中にさらによく潜り込むようにする。さらに、図６に示すようにブロック２０の現像剤との当接面に、凹凸３５を設けてもよい。凹凸３５を設けることによって、トナーがブロック２０に接触したときに、トナーに、より下向き（現像ローラ１１方向）の力を加えることができ、トナーをキャリア中に効率よく拡散させることができる。また、ブロック２０内に、現像ローラ１１の搬送極の磁極と逆極性の磁極３６を配置してもよい。ブロック２０の逆極性の磁極３６によって、キャリアが現像ローラ１１側に押し返されるので、キャリアに付着したトナーもキャリア内に潜り込ませることができる。
【実施例２】
【００２８】
上述した実施例１では、ブロック２０を固定にしていたが、印刷率（１ページに占めるドットの割合）の平均値や、トナーが連続して補給された回数によってブロック２０の角度や、ブロック２０と現像ローラ１１との間隔（以下、ブロックギャップともいう）を変更することもできる。
【００２９】
印刷率の平均値が低い場合や、トナーの連続補給回数が低い場合には、トナーの消費量が低いので、トナーホッパー１７から補給されたトナーが、スクリューオーガ１４、１５で十分に攪拌される。このため、ブロック２０によってキャリアに不要な圧力をかけないように制御する。また、印刷率の平均値が高い場合や、トナーの連続補給回数が高い場合には、トナー消費量が高いので、トナーがスクリューオーガ１４、１５で十分に攪拌されずに現像ローラ１１に搬送される。このため、ブロック２０によって現像剤の搬送方向を変え、現像剤中のトナーを現像剤内に潜り込ませる。
【００３０】
図７には、現像装置４の断面図と、現像装置４に設けられ各種モータと、これらのモータを制御する制御部５０の構成を示す。本実施例は、図７に示すようにトナーホッパー１７を駆動するトナー補給モータ５１と、ブロック２０の位置を可変駆動するブロック位置可変駆動モータ６１と、現像ローラ１１のスリーブ１１を回転駆動する現像ローラスリーブ駆動モータ５３とを制御する制御部５０を備えている。
制御部５０は、画像形成部から送られた画像データの印刷率の平均値や、トナー補給モータ５１から送られるトナー補給信号をカウントして求めたカウント値によってブロック２０の押し付け角度を調整する。
制御部５０は、印刷率が所定値よりも高い場合には、図８Ａに示すように、スリーブ３１の回転方向に行くに従って、現像剤に下向きの力が強く加わるようにブロックの角度を調整する。逆に、印刷率が所定値よりも低い場合には、図８Ｂに示すようにブロック２０の押し付け角度を戻して、現像剤に圧力を加えないようにする。
【００３１】
また、図９に示すように現像ローラ１１内の可変搬送磁極５６の位置を変える可変搬送磁極位置駆動モータ５４を設けて、印刷率の平均値やトナー補給信号によって制御部５０が可変搬送磁極５６の位置を調整することもできる。可変搬送磁極位置駆動モータ５４によって可変搬送磁極５６の位置を調整する（図１０参照）ことで、穂立った現像剤がブロック２０にあたる位置を変えることができる。現像剤がブロック２０にあたる位置をずらすことで、現像剤への圧力を調整することができる。
【００３２】
図１１には、制御部５０に格納される管理テーブルの構成を示す。図１１（Ａ）には、印刷率の平均値と、攪拌機構の回転数、ブロック２０の角度、ブロックギャップとの関係を示す管理テーブルが示されている。また、図１１（Ｂ）には、トナー補給回数と、攪拌機構の回転数、ブロック２０の角度、ブロックギャップとの関係を示す管理テーブルが示されている。制御部５０は、印刷率の平均値とトナー補給回数とのいずれか一方をパラメータとして使用し、図７に示すボロック位置可変駆動モータ６１、図９に示す可変搬送磁極位置駆動モータ５４を制御する。
また、図１２に示すようにオーガ駆動モータ６０を制御部５０で制御するようにしてもよい。攪拌機構の回転数を変更すると、現像ローラ１１に供給されるトナー量が変更される。これによりブロック２０によって現像剤にかける圧力を調整することができる。
【００３３】
上述した実施例は本発明の好適な実施例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】トナー供給量が多い場合と少ない場合の、トナーの攪拌具合を示す図である。
【図２】画像形成装置の構成を示す図である。
【図３】現像装置の構成を示す図である。
【図４】現像ローラの構成を示す図である。
【図５】（Ａ）は、現像ローラ上を搬送されるキャリアの様子を示す図であり、（Ｂ）は、搬送経路上に設けたブロックを示す図である。
【図６】他の形態のブロックを示す図である。
【図７】現像装置の構成を示す図である。
【図８】ブロックの角度を調整する様子を示す図である。
【図９】現像装置の他の構成を示す図である。
【図１０】可変搬送磁極の位置を調整する様子を示す図である。
【図１１】管理テーブルの構成を示す図である。
【図１２】制御部によってスクリューオーガとブロックとが制御される様子を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  画像形成装置              ２  感光体ドラム
３  スコロトロン帯電器        ４  現像装置
５  除電帯電装置              ６  クリーニング装置
７  イレーズランプ            ８  転写ベルト
９  転写ローラ                １０  第１現像ローラ
１１  第２現像ローラ          １２  第３現像ローラ
１３  搬送ローラ              １４、１５  スクリューオーガ
１６  攪拌部材                １７  トナーホッパー
【図１】
2008046170.tif 000003
【図２】
2008046170.tif 000004
【図３】
2008046170.tif 000005
【図４】
2008046170.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2008046170.tif 000009
【図８】
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【図９】
2008046170.tif 000011
【図１０】
2008046170.tif 000012
【図１１】
2008046170.tif 000013
【図１２】
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