(57)【要約】【課題】印字率に応じて現像装置内のトナー量調整及び帯電の均一性を図ることにより、トナー過多やトナー過少による画像不具合の発生を抑制し得て、長寿命化を実現することができる現像装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】トナーコンテナに収納された補給用トナーを攪拌しつつ感光体ドラム２０へと供給する際、開口面積の異なる２つのトナー補給口２８，２９が印字率に応じてシャッタ３７により切り替え選択された状態で補給用トナーが供給される。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーコンテナに収納された補給用トナーを攪拌しつつ感光体へと供給する現像装置において、
前記トナーコンテナから補給用トナーが供給されるトナー補給口の開口面積を印字率に応じて可変するシャッタを備えていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記トナー補給口は開口面積が大小異なる２つのトナー補給口を備え、前記シャッタは印字率に応じて前記大小異なる２つのトナー補給口の一方を開放し且つ他方を閉成す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】
前記シャッタは、印字率が小さい場合には前記トナー補給口の開口面積が小さい方を開放し且つ前記トナー補給口の開口面積が大きい方を閉成し、印字率が大きい場合には前記トナー補給口の開口面積が大きい方を開放し且つ前記トナー補給口の開口面積が小さい方を閉成することを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記トナー補給口は開口面積を大きく設定した一つのトナー補給口を備え、前記シャッタは印字率に応じて前記トナー補給口の実際の開口面積を調整することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項５】
前記シャッタは、印字率が小さい場合には前記トナー補給口の開口面積を小さくし、印字率が大きい場合には前記トナー補給口の開口面積を大きくすることを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
【請求項６】
前記トナー補給口は、トナー攪拌経路の始端部寄りの開口面積が大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の現像装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の現像装置を備えてい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、電子写真方式を採用する複写機・プリンタ・ファクシミリ及びこれらを機能的に備えた複合機等の画像形成装置に設けられる現像装置及びその現像装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、トナーコンテナ内に収容された補給用トナーは、現像装置を介して感光体ドラムへと供給するものが一般的に採用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図７乃至図９は、このような従来の現像装置の一例を示し、図７は従来の現像装置を備えた画像形成部の説明図、図８は従来の現像装置の平面図、図９は従来の現像装置の断面図である。
【０００４】
図において、６１は像担持体としての感光体ドラムである。この感光体ドラム６１は、その表面がコロナ放電器６２の作用によって正極性に一様に帯電された後、形成すべき画像に対応して露光装置６３から感光体ドラム６１に照射されたレーザー光によって電荷が選択的に消失されることで、静電潜像が形成される。
【０００５】
さらに、感光体ドラム６１は、現像装置６４から供給されたトナーによって静電潜像をトナー像として可視化した後、そのトナー像を転写紙（図示せず）に転写する。
【０００６】
現像装置６４には、トナーコンテナ６５の第１トナー補給部６６と第２トナー補給部６７から補給用トナーが補給される。
【０００７】
第１トナー補給部６６は第２トナー補給部６７よりも上方に配置されており、第１トナー補給部６６の下方には現像装置６４の第１補給口６８を介して第１スパイラル６９が、第２トナー補給部６７の下方には第２補給口７０を介して第２スパイラル７１が、それぞれ設けられている。
【０００８】
第１スパイラル６９と第２スパイラル７１とは、その軸方向に沿ってトナーコンテナ６５からの補給トナーを搬送することで現像装置６４の内部でトナーを循環（往復）させつつ攪拌する。また、そのトナーは、感光体ドラム６１に隣接する現像ローラ７２によって凝集しないよう適度に攪拌されつつ感光体ドラム６１に供給される。
【０００９】
尚、第１補給口６８と第２補給口７０とは、トナーセンサ７３からのトナー検知濃度に応じて制御回路（図示せず）に制御されるシャッタ７４，７５によって開閉される。
【００１０】
現像ローラ７２は、回転スリーブ７６に複数個のマグネットＳ１，Ｓ２，Ｎ１，Ｎ２が配置されており、このマグネットＳ１，Ｓ２，Ｎ１，Ｎ２の磁気拘束力によって回転スリーブ７６上のトナーを付着・搬送する。また、回転スリーブ７６によって搬送されるトナーの層厚は、回転スリーブ７６と一定のギャップをおいて対面する磁性ブレード７７によって規制されると共にトナーを摩擦によって帯電している。
【００１１】
トナーコンテナ６５から現像装置６４に補給用トナーを補給する場合には、トナーコンテナ６５並びに各トナー補給部６６，６７に設けられたトナー補給ローラ（図示せず）を現像装置６４の各駆動系の回転と同期して回転させ、常時一定量の補給用トナーをトナーコンテナ６５から現像装置６４へと補給して現像装置６４内の第１スパイラル６９及び第２スパイラル７１の形状で過補給又は補給不足を防止している。
【特許文献１】特開２００５−０４３５２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところが、上記の如く構成された現像装置６４にあっては、トナーコンテナ６５からの補給用トナーの補給量を、高い印字率で画像形成処理を連続して行ったとしても現像装置６４内のトナー量が過少となることなく安定したトナー量を維持できるような設定とした場合、低い印字率での画像形成処理を連続して行った際には、現像装置６４内のトナー消費量が少ないにも拘らずトナーコンテナ６５から実際の印字率よりも高印字率に準じた画像形成処理時と同量のトナーが補給されてしまい、現像装置６４内のトナー量は通常より過多状態となってしまうという問題が生じていた。
【００１３】
また、これとは反対に、トナーコンテナ６５からの補給用トナーの補給量を、低い印字率で画像形成処理を連続して行ったとしても現像装置６４内のトナー量が過多となることなく安定したトナー量を維持できるような設定とした場合、高い印字率での画像形成処理を連続して行った際には、現像装置６４内のトナー消費量が多いにも拘らずトナーコンテナ６５から実際の印字率よりも低印字率に準じた画像形成処理時と同量のトナーしか補給されず、現像装置６４内のトナー量は通常より過少状態となってしまうという問題が生じていた。
【００１４】
この結果、トナー量が過多状態となった場合には現像装置６４内での循環時のトナー負荷に伴う劣化によって濃度低下が発生したり、トナー量が過少状態となった場合には回転スリーブ７６へのトナー供給不足に伴う画像かすれが発生する等のように、画像不具合が発生する場合がある。
【００１５】
そこで、本発明は、上記事情を考慮し、印字率に応じて現像装置内のトナー量調整及び帯電の均一性を図ることにより、トナー過多やトナー過少による画像不具合の発生を抑制し得て、長寿命化を実現することができ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】
【００１６】
本発明の現像装置は、トナーコンテナに収納された補給用トナーを攪拌しつつ感光体へと供給する現像装置において、前記トナーコンテナから補給用トナーが供給されるトナー補給口の開口面積を印字率に応じて可変するシャッタを備えていることを特徴とする。
【００１７】
この際、前記トナー補給口は開口面積が大小異なる２つのトナー補給口を備え、前記シャッタは印字率に応じて前記大小異なる２つのトナー補給口の一方を開放し且つ他方を閉成するのが好ましく、前記シャッタは、印字率が小さい場合には前記トナー補給口の開口面積が小さい方を開放し且つ前記トナー補給口の開口面積が大きい方を閉成し、印字率が大きい場合には前記トナー補給口の開口面積が大きい方を開放し且つ前記トナー補給口の開口面積が小さい方を閉成することが好ましい。
【００１８】
また、前記トナー補給口は開口面積を大きく設定した一つのトナー補給口を備え、前記シャッタは印字率に応じて前記トナー補給口の実際の開口面積を調整することが好ましく、前記シャッタは、印字率が小さい場合には前記トナー補給口の開口面積を小さくし、印字率が大きい場合には前記トナー補給口の開口面積を大きくすることが好ましい。
【００１９】
さらに、前記トナー補給口は、トナー攪拌経路の始端部寄りの開口面積が大きいのが望ましい。
【００２０】
さらに、本発明は上記した何れかの構成からなる現像装置を採用した画像形成装置とすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の現像装置は、印字率に応じて現像装置内のトナー量調整及び帯電の均一性を図ることにより、トナー過多やトナー過少による画像不具合の発生を抑制し得て、長寿命化を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】
【００２２】
次に、本発明の一実施形態に係る現像装置を画像形成装置としての複合機に適用し、図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は本発明の一実施形態に係る画像形成装置としての複合機の説明図、図２は本発明の一実施形態に係る現像装置における開口面積が小さいトナー補給口を開放した状態の平面図、図３は本発明の一実施形態に係る現像装置における開口面積が大きいトナー補給口を開放した状態の平面図、図４は本発明の一実施形態に係る現像装置の断面図である。
【００２４】
（複合機の全体構成）
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る画像形成装置としての複合機１は、装置本体２の前面から引き出し可能な複数段の転写紙収納装置３，４，５と、この転写紙収納装置３，４，５とは別の転写紙の利用を可能とするために装置本体２の一方の側面に開閉可能に設けられた手差トレイ６と、複写機・ファクシミリ・スキャナの各種機能として原稿を読み取る際に使用する自動原稿送り装置（ＡＤＦ）７と、表示画面８を有すると共に各種機能等の設定・選択操作を行う操作部９とを備えている。
【００２５】
尚、この複合機１の形状や構成・機能等は図示例のものに限定されるものではない。また、例えば、ソーター等のオプション機器等の設置を妨げるものではない。
【００２６】
（複合機の内部構成）
また、装置本体２は、その内部に、転写紙収納装置３，４，５又は手差しトレイ６に収納された転写紙（図示せず）を取り出して装置本体２の他方の側面に配置された排紙トレイ１０に向けて搬送する搬送経路１１と、搬送経路１１の転写紙搬送方向上流側に配置されて転写紙を検出するレジストセンサ１２と、レジストセンサ１２よりも搬送経路１１の転写紙搬送方向下流側に配置されたレジストローラ対１３と、レジストセンサ１２よりも搬送経路１１の転写紙搬送方向下流側に配置された画像形成部１４と、画像形成部１４によって転写紙の表面に転写されたトナー像を転写紙の表面に定着させる定着部１５と、定着部１５よりも搬送経路１１の転写紙搬送方向下流側に配置された分岐路１６と、分岐路１６に導かれた転写紙をスイッチバック経路１７を経由して表裏反転した状態でレジストセンサ１２よりも転写紙搬送方向上流側の搬送経路１１に戻す反転経路１８と、ＡＤＦ７にセットされた原稿が複数である場合に片面印刷処理後の転写紙の排出面を原稿順序に合わせた状態で排紙トレイ１０に排出する反転排出路１９とを備えている。
【００２７】
レジストセンサ１２は、転写紙を検出することにより転写紙の先端位置と感光体ドラム２０の表面に形成されたトナー像位置との同期を計るもので、このレジストセンサ１２が転写紙の先端を検出してから所定時間経過後にレジストローラ対１３の回転駆動を開始させ、レジストセンサ１２が転写紙の後端を検出してから所定時間経過後にレジストローラ対１３の回転駆動を停止する。
【００２８】
レジストローラ対１３は、モータ等の駆動源（図示せず）に連繋されている。そして、このレジストローラ対１３は、静止状態において、転写紙の先端がニップされたときに瞬間的に転写紙の搬送を停止し、転写紙に撓みを作ることで転写紙の斜め送りを矯正する。
【００２９】
画像形成部１４は、感光体ドラム２０、感光体ドラム２０の周囲に配置された帯電デバイス２１、露光デバイス２２、現像デバイス（現像装置）２３、転写デバイス２４、クリーニングデバイス２５、除電デバイス２６等を備えている。
【００３０】
これにより、画像形成部１４は、感光体ドラム２０が図示しない駆動手段によって所定のプロセススピード（周速度）で回転駆動され、その表面が帯電デバイス２１によって所定の極性・電位に均一に帯電される。
【００３１】
帯電後の感光体ドラム２０は、その表面に露光デバイス２２によって静電潜像が形成される。ここで、露光デバイス２２は、例えば、複写機機能によりＡＤＦ７を利用してスキャナー部で読み取った印刷データ、ファクシミリ機能により電話回線を通じて受信した印刷データ、プリンタ機能によりネットワーク等の通信回線によって接続されたパーソナルコンピュータ等から出力された印刷データ、等に基づいて感光体ドラム２０の表面にレーザー光を照射し、感光体ドラム２０の表面のレーザー光照射部分の電荷を除去して画像情報に応じた静電潜像を形成する。
そして、感光体ドラム２０の表面に形成された静電潜像は、現像デバイス２３によって電荷を有するトナーが静電的に付着されてトナー像として現像される。さらに、そのトナー像は、転写デバイス２４によって転写紙に転写像として転写される。
【００３２】
この際、転写紙にトナー像を転写した感光体ドラム２０は、クリーニングデバイス２５によって残留トナー等が除去されると共に次の画像形成時の帯電のために除電デバイス２６によって除電される。
【００３３】
（現像デバイス２３の構成）
現像デバイス２３は、複合機本体２に対して着脱（交換）可能なトナーコンテナ２７に収納された補給用トナーを攪拌しつつ感光体ドラム２０に供給するもので、図２及び図４に示すように、トナーコンテナ２７から補給用トナーが供給される開口面積の異なる大小２つのトナー補給口２８，２９を形成した蓋体３０と、蓋体３０に覆われるスパイラル容器３１と、トナー補給口２８，２９の下方に位置するようにスパイラル容器３１に回転可能に保持された第１スパイラル３２と、スパイラル容器３１に形成された隔壁３３を第１スパイラル３２とで挟むように第１スパイラル３２に隣接してスパイラル容器３１に回転可能に保持された第２スパイラル３４と、第２スパイラル３４に隣接するようにスパイラル容器３１に回転可能に保持された現像ローラ３５とを備えている。
【００３４】
トナー補給口２８，２９は、本実施の形態においては、例えば、画像形成処理のための画像データに基づいて図示しない制御回路によって算出された印字率に基づき、その印字率が低い場合（例えば、印字率１％未満）にトナーコンテナ２７から補給用トナーが補給されるように開口面積が設定された小開口面積なトナー補給口２８と、その印字率が高い場合（例えば、印字率１％以上）にトナーコンテナ２７から補給用トナーが補給されるように開口面積が設定された大開口面積なトナー補給口２９とされている。また、各トナー補給口２８，２９は、一つのシャッタ３７によって開閉される。
【００３５】
シャッタ３７は、伸縮可能（図２の矢印Ａ参照）なソレノイド等のシャッタ駆動部材３８とアーム３９を介して接続されており、画像形成処理の印字率が低い場合には、図２に示すように、シャッタ駆動部材３８の収縮によりトナー補給口２８を開放すると共にトナー補給口２９を閉成し、画像形成処理の印字率が高い場合には、図３に示すように、シャッタ駆動部材３８の伸張によりトナー補給口２９を開放すると共にトナー補給口２８を閉成する。尚、本実施の形態においては、開口面積の大きいトナー補給口２９は、８ｍｍ×２ｍｍ程度とされ、開口面積の小さいトナー補給口２８はトナー補給口２９の１／３程度（例えば、２．５ｍｍ〜３．０ｍｍ×２ｍｍ）とされている。
【００３６】
スパイラル容器３１の内部に形成された隔壁３３の両端は各スパイラル３２，３４と連通しており、トナー補給穴２８，２９の下方に設けられた第１スパイラル３２により現像デバイス２３の一方側へ向けて（図２の矢印Ｂ参照）トナーを攪拌搬送（往路）した後に、この一方側の隙間から折り返されて第２スパイラル３４により現像デバイス２３の他方側へと向けて（図２の矢印Ｃ参照）トナーを攪拌搬送（復路）してこの他方側の隙間で再び折り返される循環経路が構成されている。
【００３７】
また、本実施形態においては、第１スパイラル３２は、図４において反時計回り方向に回転することによりトナーを軸線方向に沿って供給するために右回り螺旋が形成されている。また、第２スパイラル３４は、同じく図示反時計回り方向に回転することによりトナーを軸線方向に沿って供給するために左回り螺旋が形成されている。
【００３８】
したがって、第１スパイラル３２が反時計回り方向に回転するとトナーが図４の紙面奥行き方向に搬送されるのに対し、第２スパイラル３４が反時計回り方向に回転するとトナーが紙面手前方向に搬送されることになる。これにより、トナーは現像デバイス２３の内部を回りこむようにして隔壁３３の両端の隙間を通って循環搬送され、第２スパイラル３４で搬送されているトナーが現像ローラ３５へと供給される。
【００３９】
これにより、開口面積の小さいトナー補給口２８は循環経路が短い蓋体３０の中央寄りに、開口面積の大きいトナー補給口２９は循環経路が長い蓋体３０の端部寄りに、それぞれ形成することによって第２スパイラル３４から現像ローラ３５を経由して感光体ドラム２０に至るトナー到達経路長をトナー補給量に応じて確保することで撹拌によるトナーの帯電が均一化され、帯電不足によるカブリ発生を抑制することができる。尚、各スパイラル３２，３４は、その回転方向を上記と逆とすることによりトナーの循環方向を逆とすることができる。
【００４０】
現像ローラ３５は、その周面が感光体ドラム２０の周面と対向するように配置されている。従って、現像ローラ３５に搬送されつつあるトナーは、現像ローラ３５を介して感光体ドラム２０の周面に供給され、これによって感光体ドラム２０の周面にトナー像が形成されることになる。この際、現像ローラ３５は、感光体ドラム２０にトナーを凝集しないよう適度に攪拌しつつ供給するもので、複数個のマグネットＳ１，Ｓ２，Ｎ１，Ｎ２を配置した回転スリーブ３６を備え、このマグネットＳ１，Ｓ２，Ｎ１，Ｎ２の磁気拘束力によって回転スリーブ３６上のトナーを付着・搬送する。また、回転スリーブ３６によって搬送されるトナーの層厚は、回転スリーブ３６と一定のギャップをおいて対面する磁性ブレード４０によって規制されると共にトナーを摩擦によって帯電している。
【００４１】
このように、本発明の現像装置（現像デバイス２３）によれば、トナーコンテナ２７から補給用トナーを現像デバイス２３に補給する際、画像形成処理のための画像データに基づいて予め制御回路によって算出された印字率に応じ、例えば、印字率が小さい場合には開口面積の小さいトナー補給口２８からトナーを補給し、印字率が大きい場合には開口面積の大きいトナー補給口２９からトナーを補給することにより、トナー補給時の補給過多や補給過少を抑制することができ、よって印字率に応じた現像デバイス２３内のトナー量調整及び帯電の均一性を実現し得て、トナー過多やトナー過少による画像不具合の発生を抑制することができるばかりでなく、現像デバイス２３の長寿命化を実現することができる。
【００４２】
ところで、上記実施の形態では、開口面積の異なる大小２つのトナー補給口２８，２９を設けたものを開示したが、例えば、図５，６に示すように、開口面積の大きいトナー補給口２９のみを設け、画像形成処理の印字率が低い場合には、図５に示すように、シャッタ駆動部材３８の伸張により開口面積が小さくなるようにトナー補給口２９の一部を開放し、画像形成処理の印字率が高い場合には、図６に示すように、シャッタ駆動部材３８の収縮により開口面積が大きくなるようにトナー補給口２９の全てを開放し、トナー補給口２９の実際の開口面積を印字率に応じて調整するように構成する等、上記実施の形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置としての複合機の説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る現像装置における開口面積が小さいトナー補給口を開放した状態の平面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る現像装置における開口面積が大きいトナー補給口を開放した状態の平面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る現像装置の断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る他の現像装置における開口面積が小さくなるように一つのトナー補給口の一部を開放した状態の平面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る他の現像装置における開口面積が大きくなるように一つのトナー補給口の全てを開放した状態の平面図である。
【図７】従来の現像装置を備えた画像形成部の説明図である。
【図８】従来の現像装置の平面図である。
【図９】従来の現像装置の断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…複合機（画像形成装置）
２０…感光体ドラム（感光体）
２３…現像デバイス（現像装置）
２８…トナー補給口
２９…トナー補給口
３７…シャッタ
３８…シャッタ駆動部材
【図１】
2008241954.tif 000003
【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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