(57)【要約】【課題】現像部の外部に設けた撹拌部の現像剤排出手段から排出される現像剤を、空気圧で現像部に送る現像装置において、空気供給源の空気が現像剤排出手段から撹拌部に漏れることにより像濃度ムラ等が生じることのない現像装置を提供する。【解決手段】現像部５０、現像剤の撹拌部５１、現像剤排出手段５３、撹拌部５１の現像剤を排出する現像剤排出手段５３を備え、現像剤排出手段５３からの排出現像剤を、空気圧で現像部５０に送る現像装置において、現像部５０、撹拌部５１間の現像剤循環路５５、５５ａに、現像剤を撹拌部５１へ送るスクリュ８０を設け、スクリュ８０の上流部に循環路５５の出口を接続し、循環路出口とスクリュ８０の上流部との間に現像剤溜り部８２を設け、スクリュ８０のトナー補給口８５を、現像剤溜り部８２に設ける。【選択図】図５
2012058463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像担持体上の潜像を現像する現像部と、該現像部の外部に設けられ、現像剤の一部を収容して現像剤を撹拌する撹拌部と、該撹拌部に現像剤を補給するトナーカートリッジと、前記撹拌部の現像剤を定量的に排出する現像剤排出手段とを備え、前記現像剤排出手段から排出される現像剤を、空気圧を利用して前記現像部に搬送する現像装置において、
前記現像部と前記撹拌部との間の現像剤循環路に、現像剤を撹拌部方向へ搬送するスクリュを設け、前記スクリュの搬送方向上流部に前記現像部からの循環路出口を接続し、前記循環路出口と前記スクリュの搬送方向上流部との間に現像剤溜り部を設けると共に、前記トナーカートリッジのトナー補給口を、前記現像剤溜り部に設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１記載の現像装置において、
前記スクリュの回転速度を制御することにより、前記現像剤溜り部から前記撹拌部へのトナーの搬送量が制御され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記載の現像装置において、
前記現像剤排出手段はロータリフィーダであることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちの一つに記載の現像装置を備えた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、潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置、該現像装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、これらのうち少なくとも１つを備えた複合機等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
二成分現像剤を用いる画像形成装置における現像装置は、トナーとキャリアから成る二成分現像剤を用いて潜像担持体上に形成された静電潜像を現像して可視化する装置である。
潜像担持体上で現像処理を終了してトナーが消費された現像剤は回収され、トナー補給手段から補給されるトナーと混合、攪拌され、再び現像に供される。このような現像装置に用いられる現像剤は、安定したトナー画像を得るために、一定のトナー濃度と帯電量を維持する必要がある。
トナー濃度は、現像で消費したトナーと補給トナー量により調整される。一方、帯電量は、キャリアとトナーとの混合時の摩擦帯電により付与される。二成分現像剤を用いる現像装置では、現像剤の攪拌を充分に行い、トナー濃度分布を均一化するとともに、トナーに帯電を付与し、トナー画像の安定化を図っている。
【０００３】
一般的な現像装置では、補給されたトナーが現像スリーブに汲み上げられるまでのわずかな時間に２本のスクリュの回転による攪拌効果を利用してトナーの分散・帯電付与を行っているため、特にトナーの消費が多い場合、補給されたトナーが十分に分散しない状態で現像スリーブに汲み上げられ、地汚れ、トナー飛散といった課題が発生している。
【０００４】
これを解決するために、現像部から離れた場所に現像剤の撹拌部を設け、現像部と撹拌部とを現像剤循環手段によって互いに接続し、撹拌部で現像剤の状態に応じたトナー補給及び撹拌を行い、トナー濃度、帯電量を適切に調整した二成分現像剤を現像部に供給する現像装置が提案されている（例えば特許文献１、２、３、４、５参照）。
撹拌部で適正に調整された現像剤は、撹拌部に結合されたロータリフィーダなどの現像剤排出手段で排出量を規制しながら、空気圧で現像部へ搬送されるようになっている。 
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
空気圧を利用して現像剤を循環搬送する、特許文献４記載の現像装置においては、次のような課題がある。
特許文献４、図２において、現像部から離れた箇所に、現像部からの現像剤と補給トナーとを攪拌する撹拌部を設け、現像部と撹拌部とを現像剤循環手段によって互いに接続し、撹拌部で現像剤の状態に応じた撹拌を行い、トナー濃度、帯電量を適切に調整した現像剤を現像部に供給する現像装置では、撹拌部においてトナー濃度の調整、及び補給されたトナーを十分に分散させるために、トナー補給は撹拌部又はこれよりも上流側にトナー補給路を接続して行なわれる。
【０００６】
この現像装置において、現像部と撹拌部との間で空気圧を利用して現像剤を搬送する場合、その主な構成は現像剤貯蔵部としての攪拌部、この攪拌部の下端部の現像剤供給部、この現像剤供給部と現像部とを接続する循環路、空気供給源等である。空気供給源による空気の圧力（正圧）と流速を利用して現像剤を搬送するため、空気搬送元と、搬送先の大気圧に差圧が発生する。
この現像装置では、搬送された現像剤が現像部から現像剤貯蔵部（攪拌部）に回収され、再び搬送され循環しているため、現像部と現像剤貯蔵部とを接続する循環路、及び現像剤貯蔵部も大気圧である。
【０００７】
前記現像剤供給部における供給手段として一般的に用いられるものに、現像剤排出部材としてのロータリフィーダがある。ロータリフィーダは、回転する複数の羽根を持ったロータと、ロータを覆うステータとからなり、定量性、制御性に優れた方式であるが、ロータとステータとのシール性が不足すると、空気供給源の空気が圧差により撹拌部へ洩れる。空気供給源からの空気が撹拌部へ洩れると、撹拌部と循環路の内圧が上昇する。
【０００８】
前述のように、撹拌部で現像剤の状態に応じたトナー補給及び撹拌を行い、トナー濃度、帯電量を適切に調整した現像剤を現像部に供給する現像装置では、撹拌部においてトナー濃度の調整、及び補給されたトナーを十分に分散させるために、トナー補給は撹拌部又は撹拌部よりも上流側で行なわれるが、撹拌部及び循環路の内圧が上昇すると、その空気圧によりトナー補給口からのトナーの排出が妨げられ、必要な量のトナーの補給が安定して行われなくなる。その結果、像濃度薄や、トナー補給量が不安定になることによる像濃度ムラが発生する。
【０００９】
撹拌部への空気供給源の空気の漏れを防止する方法として、ロータとステータと隙間を現像剤で埋めることによりシール性を確保し、空気の漏れを防止する方法があるが、現像剤は常に流れており、それにより空間が生じてしまうため、空気流れを完全に遮断することはできない。結果として現像装置の使用に従い、現像剤の微少な空間から空気供給源の空気が撹拌部に漏れ、撹拌部及び循環路の内圧が上昇し、トナー補給口からのトナーの排出が妨げられ、必要な量のトナーの補給が行えなくなる。その結果、像濃度薄や、トナー補給量が不安定になることによる問題を生じる。
【００１０】
別のロータとステータと隙間のシール性を確保する方法として、ロータの羽根を弾性体とし、ステータに食い込みを持たせる方法があるが、ロータ、ステータの削れなど、径時の劣化が顕著になり、実用的には適しない。 特に現像剤のキャリアは、鉄やフェライトであるため、硬度が高く、この方法では耐久性を得ることは困難である。
【００１１】
本発明は、像濃度薄や、像濃度ムラが発生することのない現像装置、この現像装置を備えた画像形成装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、潜像担持体上の潜像を現像する現像部と、該現像部の外部に設けられ、現像剤の一部を収容して現像剤を撹拌する撹拌部と、該撹拌部に現像剤を補給するトナーカートリッジと、前記撹拌部の現像剤を定量的に排出する現像剤排出部材とを備え、前記現像剤排出部材から排出される現像剤を、空気圧を利用して前記現像部に搬送する現像装置において、前記現像部と前記撹拌部との間の現像剤循環路に、現像剤を撹拌部方向へ搬送するスクリュを設け、前記スクリュの搬送方向上流部に前記現像部からの循環路出口を接続し、前記循環路出口と前記スクリュの搬送方向上流部との間に現像剤溜り部を設けると共に、前記トナーカートリッジのトナー補給口を、前記現像剤溜り部に設けたことを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の現像装置において、前記スクリュの回転速度を制御することにより、前記現像剤溜り部から前記撹拌部へのトナーの搬送量が制御されることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の現像装置において、前記現像剤排出部材はロータリフィーダであることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のうちの一つに記載の現像装置を備えた画像形成装置にある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、現像部からの循環路出口とスクリュとの間に現像剤溜り部をもうけることにより、撹拌部及び現像剤溜り部よりも下流側の循環路とが遮断され、トナー補給口のある現像剤溜り部よりも上流側は、現像剤排出部材における空気供給源の空気の漏れによる撹拌部の内圧上昇の影響を受けることがなく、確実にトナー補給を行うことができ、それにより印刷濃度薄や印刷濃度ムラが発生することがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の現像装置を備えた画像形成装置の概要構成図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す現像装置の斜視図である。
【図３】現像部の断面図である。本発明における現像剤撹拌部及び現像剤排出手段の一例を示す断面図である。
【図４】本発明における現像剤撹拌部及び現像剤排出手段の一例を示す断面図である。
【図５】本発明における現像剤搬送用のスクリュの一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
まず、図１に基づいて本発明に係る現像装置を備えた画像形成装置の構成の概要を説明する。
中間転写ユニット１０における未定着像担持体としての中間転写ベルト８の下面に対向して、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応した作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｂｋが並設されている。これらの作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｂｋは、作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる以外は同一構造である。
各作像部６は、潜像担持体としての感光体ドラム１と、その周囲に配設された帯電手段（不図示）、現像装置５、クリーニング手段（不図示）等で構成される。
【００１６】
感光体ドラム１上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程）が行われ、感光体ドラム１上に原稿に対応するトナー像が形成される。
感光体ドラム１は、図において、時計回り方向に回転駆動され、その表面が帯電手段により一様に帯電される（帯電工程）。
帯電された感光体ドラム１の表面には、露光部（不図示）から発せられるレーザ光による露光走査によって静電潜像が形成される（露光工程）。
感光体ドラム１の静電潜像は、現像装置５により現像されてトナー像が形成される（現像工程）。
感光体ドラム１上のトナー像は、１次転写バイアスローラ９との対向位置において中間転写ベルト８上に転写される（１次転写工程）。
その後、感光体ドラム１上の未転写トナーは、クリーニング手段により回収される（クリーニング工程）。クリーニング後、感光体ドラム１の表面は図示しない除電ローラにより電位を初期化され、一連の作像プロセスが終了する。
【００１７】
上述の作像プロセスは、作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｂｋで、それぞれ行われる。すなわち、作像部の下方に配設された不図示の露光部（光書き込み装置）から、画像情報に基づいたレーザ光が、各作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｂｋの感光体ドラム1上に向けて照射される。その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト８上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト８上にカラー画像が形成される。
１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｂｋは、それぞれ、中間転写ベルト８を感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｂｋにはトナーの極性とは逆極性の転写バイアスが印加される。
【００１８】
中間転写ベルト８は、矢印方向に走行して、各１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｂｋの１次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ上の各色のトナー像が、中間転写ベルト８上に重ねられて１次転写される。
その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト８は、２次転写手段としての２次転写ローラ１９との対向位置に達する。中間転写ベルト８上に形成されたカラートナー像は、２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体としての転写紙Ｐ上に転写される。
こうして、中間転写ベルト８上で行われる一連の転写プロセスが終了する。
【００１９】
装置本体１００の下部に配設された給紙部２６には転写紙Ｐが複数枚重ねて収納されており、給紙コロ２７により１枚ずつ分離されて給紙される。給紙された転写紙Ｐはレジストローラ対２８で一旦停止され、所定のタイミングで２次転写ニップに向けて搬送され、転写紙Ｐ上にカラー画像が転写される。
カラー画像を転写された転写紙Ｐは、定着部２０へ搬送され、定着ローラ及び圧力ローラによる熱と圧力とにより、その表面に転写されたカラー画像が定着される。
定着を終えた転写紙Ｐは、排紙ローラ対２９により排紙部３０へ排出され、スタックされる。こうして、画像形成装置における一連の画像形成プロセスが完了する。図１の符号３２は、原稿読み取り部を示している。
【００２０】
次に、図２に基いて、現像剤攪拌・循環システムを含む現像装置５を説明する。
現像装置５は、感光体ドラム（図１）上の静電潜像を可視化する現像部５０と、現像部５０から離れた位置で現像剤の状態に応じた撹拌を行う撹拌部５１と、撹拌部５１にトナーを補給するためのトナーカートリッジ５２と、撹拌部５１の下方に設けられた現像剤排出部材としてのロータリフィーダ５３と、現像剤を空気圧で搬送する現像剤循環駆動源としてのエアポンプ５４等を有している。
現像部５０と撹拌部５１とは、後述のスクリュを備えた中間搬送部８０を介して循環路５５、５５ａで接続され、ロータリフィーダ５３と現像部５０とは、循環路５６で接続されている。
トナーカートリッジ５２と撹拌部５１とは、トナー補給路５７、中間搬送部８０及び循環路５５ａを介して接続され、エアポンプ５４とロータリフィーダ５３は、管路５８で接続されている。現像部５０には、現像剤交換時等に現像剤を排出する現像剤排出口６９が設けられている。
図２において、符号５９はトナー補給駆動源としてのモータを、６０は攪拌駆動源としてのモータを、６１はロータリフィーダ５３の駆動源としてのモータをそれぞれ示している。
【００２１】
現像部５０は、図３に示すように、現像器を構成するケーシング６２と、ケーシング６２内に回転可能に支持され、螺旋状のフィンを有する搬送スクリュ６３、６４と、現像ローラ６５を有している。ケーシング６２内には、トナーとキャリアを混合した２成分現像剤が入っている。搬送スクリュ６３、６４により現像剤はケーシング６２内で循環搬送される。
搬送スクリュ６３によって、現像剤が図中手前から奥側に向かって搬送され、その一部が、現像ローラ６５によって磁力で吸い上げられて現像ローラ６５に吸着され、ドクターブレード６６で均一な厚さに均されてから、感光体ドラム１に接することで感光体ドラム１上の静電潜像がトナーで現像されてトナー像が形成される。
【００２２】
現像後の現像剤は搬送スクリュ６４の端部に構成された排出口６７（図２参照）から、循環路５５、中間搬送部８０及び循環路５５ａを通って撹拌部５１に搬送される。搬送スクリュ６４の最下流に図示しないトナー濃度検知手段が設置されており、その信号を基にトナーカートリッジ５２からトナー補給が行われる。
トナー補給はモータ５９によってトナー補給路５７内の図示しないスクリュを回転させることで行われる。
撹拌部５１では現像後の現像剤と、補給されたトナーとが混合され適切なトナー濃度と帯電量を持つ二成分現像剤となる。この現像剤は、図４に示すように、撹拌部５１の下部に形成された排出口７０を介してロータリフィーダ５３に入る。
【００２３】
ロータリフィーダ５３内のロータ７５の回転により、現像剤は下方に定量的に排出され、循環路５６を通り、受取口６８（図２参照）を介して再び現像部５０に供給される。
図４は、撹拌部５１の断面図である。筒状の撹拌部５１の上面には現像剤補給口６９が設けられており、攪拌部本体５１ａの下部は、排出口７０に向って径が漸次細くなる逆円錐型の形状を有している。
攪拌部本体５１ａ内の中心には下から上に現像剤を移動させるスクリュ７１が、その外側には回転可能な２本の攪拌部材７２が設けられており、この撹拌部材の回転動作によって現像剤が攪拌・混合される。
撹拌部材７２とスクリュ７１はモータ６０によって回転する。スクリュ７１はモータ６０と直結されており、撹拌部材７２は、減速ギヤ列７３を介して回転する。
【００２４】
補給口６９から排出口７０までの、撹拌部５１内での現像剤の搬送は重力を利用している。撹拌部５１にはバッファとして常に現像剤が存在するため、未混合の現像剤がそのまま排出されることはない。
ロータリフィーダ５３は、モータ６１（図２）によって回転駆動され、放射状に延びる複数の羽根７５ａを有するロータ７５と、ロータ７５を覆うステータ７６を有している。ロータリフィーダ５３と、循環路５６及び管路５８は継手管路７７で接続されている。
【００２５】
ロータリフィーダ５３のロータ７５とステータ７６は、羽根７５ａの先端とステータ７６の内面との間に隙間を以って設けられている。この隙間によりロータ７５とステータ７６との間のシール性が不足すると、空気供給源であるエアポンプ５４からの空気が圧差により撹拌部５１へ洩れる。空気が撹拌部５１へ洩れると、撹拌部５１及び循環路５５ａの内圧が上昇する。通常、現像剤が循環しているときは、ロータ７５の羽根７５ａの先端とステータ７６の内面との隙間に現像剤が入り込み、シールの効果が生じ、空気洩れを低減しているが、現像剤は常に流れており、それにより空間が生じ、完全には空気流れを遮断できないので、使用するに従い現像剤の微少な空間から、エアポンプ５４からの空気が撹拌部５１に漏れ出し、結果として撹拌部５１及び循環路５５ａの内圧が上昇する。
現像剤排出部材としては、ロータリフィーダの他に撹拌部５１のトナー排出口を、揺動板により開閉する扉式の現像剤排出部材を採用することができる。
【００２６】
本発明は空気漏れによる弊害を防止すべく、図２に示す如く、現像部５０と撹拌部５１との間の循環路５５と５５ａとの間に、現像剤を撹拌部５１方向へ搬送する中間搬送部８０を設ける。
中間搬送部８０内には、図５に示すように、現像剤を撹拌部５１方向へ搬送するスクリュ８１が設けられていて、このスクリュ８１は、トナーカートリッジ５２から（図２）からのトナー補給量に応じてモータ８２（図２）で適宜、回転駆動され現像剤を撹拌部５１に送り込む。中間搬送部８０の搬送方向上流部に現像部５０からの循環路５５の現像剤供給口８３が接続され、この現像剤供給口８３とスクリュ８１との間に現像剤溜り部８４を設けると共に、トナーカートリッジ５２からのトナー補給口８５が、循環路５５の現像剤供給口８３の近傍に設けられている。
【００２７】
この構成により、現像剤溜り部８４がシールの役割を果たし、撹拌部５１と循環路５５が遮断されるので、現像剤溜り部８４よりも上流側は、エアポンプ５４からの空気の漏れによる内圧上昇の影響を受けることがない。これにより、トナー補給口８５からのトナーの排出が妨げられることがなく、現像部５０へのトナー補給を確実に行うことができ、印刷濃度薄や印刷濃度ムラが生じるのを防止することができる。
【００２８】
現像剤溜り部８４の現像剤は、現像部５０から搬送される現像剤の量と、中間搬送部８０から撹拌部５１に搬送される現像剤の量とのバランスにより維持される。
スクリュ８１の回転速度を制御し、撹拌部５１に搬送する現像剤の量を設定することで、常に記現像剤溜り部８４に現像剤がある状態が保持される。これにより、トナー補給口８５を有する現像剤溜り部８４よりも上流側と、撹拌部５１及び現像剤溜り部８４よりも下流側の循環路５５ａとを、現像剤溜り部８４により確実に遮断することができ、ロータリフィーダ５３部における空気供給源であるエアポンプ５４からの空気の漏れによる内圧上昇の影響を受けることなく確実にトナー補給を行うことができるので、印刷濃度薄や、印刷濃度ムラが発生することのない現像装置及びこれを備えた画像形成装置が得られる。
【符号の説明】
【００２９】
１  潜像担持体
５  現像装置
５０  現像部
５１  撹拌部
５２  トナーカートリッジ
５３  ロータリフィーダ
５４  エアポンプ
５５、５５ａ、５６  循環路
８０  中間搬送部
８１  スクリュ
８２  モータ
８３  現像剤供給口
８４  現像剤溜り部
８５  トナー補給口
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３０】
【特許文献１】特許第３７３４０９６号公報
【特許文献２】特許第３３４９２８６号公報
【特許文献３】特開平１１−１４３１９６号公報
【特許文献４】特開２００８−２９９２１７号公報
【特許文献５】特開２００９−１０３７５１号公報
【図１】
2012058463.tif 000003
【図２】
2012058463.tif 000004
【図３】
2012058463.tif 000005
【図４】
2012058463.tif 000006
【図５】
2012058463.tif 000007