(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を担持して潜像担持体と対向する現像領域に搬送する現像剤担持体を有する現像装置を配した画像形成装置において、
前記現像装置とは別体として構成されている直方体状の剤収容部と、
前記剤収容部の現像剤を前記現像装置に供給する剤供給手段と、
前記現像装置の現像剤を前記剤収容部に回収する剤回収手段と、
前記剤収容部内にトナーを補給するトナー補給手段と、
を備え、
前記剤収容部の上部に前記現像装置から回収された現像剤が送られる回収パイプが連通され、前記剤収容部の下部から前記現像装置へ前記現像剤を送り出す搬送手段が設けられるとともに、
前記収容部内の前記回収パイプの連通部と前記搬送手段との間に、前記剤収容部で、その軸部を横にして縦方向に並べた複数の攪拌移送手段が上下方向に間隔をあけて配設され、それぞれの攪拌移送手段は互いに逆向きに現像剤を送り、攪拌することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、前記攪拌移送手段の近傍にはそれぞれトナー濃度センサが設けられ、前記トナー濃度センサによって、前記剤収容部内のトナー濃度が一定値を下回った場合、前記剤収容部内にトナーが補給されることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、現像剤を使用して静電潜像を可視像化する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、プリンタ等の画像形成装置に広く採用されている乾式型の現像装置では、粉体の現像剤としてトナーとキャリアからなる２成分系現像剤が用いられ、現像時には現像ローラを回転させ、この現像ローラ上に現像剤を担持しつつ搬送し、その現像剤によって、予め潜像担持体上に形成されている静電潜像を可視像化している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
こうした画像形成装置では装置の小型化の要求に応えるため各ユニット間の距離を詰めて配置していて、このため画像形成装置が稼働時、待機時に装置内の温度が上昇し、現像装置内のトナーの温度が上昇することになる。
【０００４】
トナーの温度が上昇すると、トナー自体の帯電量（Ｑ／Ｍ）が低下して地汚れ等画質の低下をもたらすこととなる。そこで現像装置内の現像剤の温度上昇を極力抑えたいという要求がある。また、このような２成分系現像剤を用いた場合、キャリアは経時的に劣化するため現像剤の全体を必要に応じて新しいものと交換する必要がある。
【０００５】
従って、初期の画質を維持するためにはトナーをできるだけ早く消費して新しいトナーに交換することが求められ、現像器内のトナー量が少ないと頻繁にトナー交換をすることとなる。
【０００６】
このトナーの交換に際しては画像形成装置を一旦停止しなければならず、このような一旦停止のため、画像形成装置は稼動が中断され、稼働時間に制限を受ける。従って、トナーの交換回数はできるだけ少ない方がよい。交換回数を少なくするには、多量の現像剤を現像ユニット内に入れることができればよいのであるが、感光体まわりの画像領域内にはクリーニングユニット、帯電ユニット、転写ユニット等の他ユニットも存在するのでそのスペースを確保することができないし、現像器そのものを大きくすると装置全体の大型化や複雑化を招くこととなる。
【０００７】
本発明は、現像装置と、該現像装置とは別体の剤収容部との間で現像剤を循環させ、装置の大型化、複雑化を招くことなく現像剤の温度上昇を抑え、攪拌によりトナー濃度ムラを回避することのできる画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するため、以下の構成とした。
（１）．  現像剤を担持して潜像担持体と対向する現像領域に搬送する現像剤担持体を有する現像装置を配した画像形成装置において、前記現像装置とは別体として構成されている直方体状の剤収容部と、前記剤収容部の現像剤を前記現像装置に供給する剤供給手段と、前記現像装置の現像剤を前記剤収容部に回収する剤回収手段と、前記剤収容部内にトナーを補給するトナー補給手段と、を備え、前記剤収容部の上部に前記現像装置から回収された現像剤が送られる回収パイプが連通され、前記剤収容部の下部から前記現像装置へ前記現像剤を送り出す搬送手段が設けられるとともに、前記収容部内の前記回収パイプの連通部と前記搬送手段との間に、前記剤収容部で、その軸部を横にして縦方向に並べた複数の攪拌移送手段が上下方向に間隔をあけて配設され、それぞれの攪拌移送手段は互いに逆向きに現像剤を送り、攪拌することとした。（請求項１）。
（２）．（１）に記載の画像形成装置において、前記攪拌移送手段の近傍にはそれぞれトナー濃度センサが設けられ、前記トナー濃度センサによって、前記剤収容部内のトナー濃度が一定値を下回った場合、前記剤収容部内にトナーが補給されることとした（請求項２）。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下の例では、トナーとキャリアを含む現像剤を担持して潜像担持体と対向する現像領域に搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体の幅方向における一端側から他端側に現像剤を搬送し、また前記他端側から前記一端側に現像剤を搬送する横攪拌手段と、前記現像剤担持体に担持されて前記現像領域を通過した現像剤を前記一端側から前記他端側に搬送する搬送手段とを有する現像装置を配した画像形成装置について説明する。
【００１５】
図３において、画像形成装置として複写機１０２について説明する。潜像担持体の一例としてのドラム状をした感光体１０３の周囲には、矢印で示す回転方向に沿って、帯電装置１０４、露光装置１０５、現像装置１０６、転写ベルト１０７、クリーニング装置１０８がそれぞれ配置されている。
【００１６】
露光装置１０５は、複写機１０２の上面に設置されている原稿載置台１０５Ａに載置されている原稿を露光するための光源、反射鏡及び結像レンズを含む露光光学機構１０５Ｂを備え、原稿に応じた静電潜像を感光体１０３上に形成するようになっている。
【００１７】
感光体１０３に形成された静電潜像は、現像装置１０６によって可視像化処理され、給紙装置１０９から給送されてくる記録紙に転写ベルト１０７によって静電転写される。転写された記録紙は定着装置１１０によって定着され排紙される。  転写後、転写ベルト１０７上に残留したトナー等を除去するためにクリーニング手段（図示されず）が設けられ、また、感光体１０３上の残留トナーを除去するためにクリーニング装置１０８が設けられている。給紙装置１０９は異なるサイズの記録用紙を収容可能な給紙カセットを複数備え、選択されたサイズの用紙を給紙することができるようになっている。
【００１８】
図４、図５、図６により現像装置１０６について説明する。
感光体１０３の軸方向に長さを有するユニットケース２８の開口部から一部が露出するように現像剤担持体としてのマグネット内蔵の現像ローラ２が配設されている。
【００１９】
現像ローラ２に設けられた上記マグネットは、図４において、この現像ローラ２を時計とみなした場合に、感光体１０３と対向するほぼ７時の方向に現像主極Ｐ１、ほぼ６時と４時の方向にそれぞれに現像剤搬送用の磁極Ｐ２、Ｐ３、ほぼ２時及び１時のそれぞれの方向に第１搬送ローラ２１への現像剤受け渡し用の磁極Ｐ４、Ｐ５（磁極Ｐ５は省略可）、現像ドクタ８と対向するほぼ１０時の方向に現像剤規制のための磁極Ｐ６が、それぞれ形成されている。
【００２０】
各磁極の磁性は、例えば現像主極Ｐ１がＮ、磁極Ｐ２がＳ、磁極Ｐ３がＮ、磁極Ｐ４がＳ、磁極Ｐ５がＮ、磁極Ｐ６がＳである。
【００２１】
現像ローラ２上方であって、現像ローラ２内マグネットの磁極がなく、磁力が他の方向よりも格段に小さい方向範囲に、上方が開口している樋状の剤受けケース２４が剤受け部材として配設されている。この剤受けケース２４は図４において紙面を貫く方向（感光体の軸方向）に長さを有し、現像ローラ２の幅方向（図４におけるほぼ左右方向）の中心に位置する最下部は、現像ローラ２における１２時の方向よりも若干１１時よりの方向にずれている。
【００２２】
この剤受けケース２４の内部には横攪拌手段が設けられている。横攪拌手段は、図４において紙面を貫く方向（以下、中心軸方向という。）の奥側（一端側）から手前側（他端側）へ現像剤を送る外側の攪拌板部２６ａ及び螺旋状のスクリュウ部２６ｂと、中心軸方向の手前側（他端側）から奥側（一端側）へ現像剤を送る内側の搬送スクリュウ２７とのバランスで成り立っている。
【００２３】
この横攪拌手段は、デュアルミキサーであり、外側スクリュウパドル２５は中空円筒部２６と、該中空円筒部２６の周面から放射状に伸びる複数の軸線と平行な攪拌板部２６ａと、中心軸方向に沿い奥側（一端側）から手前側（他端側）に向けて現像剤を搬送する螺旋状のスクリュウ部２６ｂとを備え、この中空円筒部２６内に、上記中心軸方向に沿って手前側（他端側）から奥側（一端側）に現像剤を搬送する上記内側スクリュウ２７が収容されている。
【００２４】
中空円筒部２６の手前側（他端側）側端部にはスクリュウ部２６ｂで手前側（他端側）端部まで搬送してきた現像剤を中空内部に進入させる図示しない剤取り込み口が形成され、奥側（一端側）端部には内側スクリュウ２７で奥側（一端側）端部まで搬送してきた現像剤を外部に排出させる図示しない剤排出口が形成されている。
【００２５】
剤受けケース２４の右側には、ケース右側壁に沿って、下から上に第１搬送ローラ２１、第２搬送ローラ２２、第３搬送ローラ２３が順に配設されている。これら第１搬送ローラ２１、第２搬送ローラ２２、第３搬送ローラ２３は中心軸方向に長さを有し、感光体１０３に担持されて現像領域を通過した現像剤を現像ローラ２から除去し、かつ、除去した現像剤を第２現像剤受けケース５０の上部開口の右端側まで汲み上げる搬送手段を構成している。
【００２６】
第１搬送ローラ２１は、図４中、ほぼ２時の方向から該現像ローラ２に対向し、この第１搬送ローラ２１に第２搬送ローラ２２が対向し、さらに、この第２搬送ローラ２２に上方から第３搬送ローラ２３が対向している。これら第１〜３搬送ローラ２１、２２、２３は、お互いに同一の構造をしており、上記剤受けケース２４が設けられた側とは反対側で現像剤を搬送するように、それぞれ内部に回転不能のマグネットを収容している。
【００２７】
剤受けケース２４の左側には、ユニットケース２８の内面との間に所定の間隔を有した空間があり、この間隔部分が、剤受けケース２４の左側壁上端部を越えてオーバーフローした現像剤の現像ローラ２表面への現像剤搬送経路４０になっている。この現像剤搬送経路４０の途中に位置するユニットケース２８の内面は、傾斜面になっており、この傾斜面に検知面２９ａがこの傾斜面とほぼ同一面になるように温度センサ２９が設けられている。
【００２８】
以上の構成において、現像ローラ２に担持されて感光体１０３の対向部（現像領域）を通過した現像剤は、第１搬送ローラ２１により現像ローラ２上からほぼ１００パーセント除去されて第２搬送ローラ２２に受け渡され、さらに第３搬送ローラ２３に受け渡され、遠心力などで第２剤受けケース５０の右側の上端縁を越えて第２剤受けケース５０内に流下する。
【００２９】
流下した現像剤は第２剤受けケース５０内に溜まり、中心軸方向に長さを有する横搬送スクリュウ５１によって現像装置１０６の奥側（一端側）から手前側（他端側）に送られる。手前側（他端側）に送られた現像剤は、現像装置１０６と一体的に設けられていて第２剤受けケース５０の下面に開口している鉛直方向に長さを有するパイプ５２（図５参照）に落下し、溜められる。パイプ５２の下端部は、横搬送スクリュウ５４の部位に連通状に連結されている。ここで、第２剤受けケース５０及び横搬送スクリュウ５１は、感光体１０３に担持されて現像領域を通過した現像剤を奥側（一端側）から手前側（他端側）に搬送する搬送手段を構成する。
【００３０】
横搬送スクリュウ５４の軸の一端側は軸受及び軸封部を介してケースの外に突出しており、この突出部にはギヤＧ１が固定されていて、このギヤＧ１はギヤＧ２と噛み合い、ギヤＧ２はモータ５６と連結されている。また、横搬送スクリュウ５４の軸の他端側はスクリューポンプに連結されている。モータ５６は、横搬送スクリュウ５４とスクリュウポンプ５５に駆動力を与えるものである。パイプ５２にためられた現像剤は、剤自身の自重と、横搬送スクリュウ５４の回転によりスクリュウポンプ５５に向けて送られる。
【００３１】
スクリュウポンプ５５には、通称モーノポンプと呼ばれる粉体ポンプが使用されている。このスクリュウポンプ５５は、駆動モータ５６と横搬送スクリュウ５４を介して連結されたロータ５８と、ゴム材料等の弾性体で作られていてロータ５８を包囲している固定されたステータ５９と、このステータ５９を保持するホルダ６０等を具備している。
【００３２】
ステータ５９の側面とホルダ６０の内壁面との間には１ｍｍ程度の隙間があり、該ポンプの吐出口である現像剤出口６１に連通している。この隙間から現像剤出口６１に吹き込むように、空気供給口６２が設けられている。空気供給口６２は現像剤出口６１に連通している。
【００３３】
また、図６に示すように、空気供給口６２は管６５を介してエアポンプ６３に連通されている。エアポンプ６３が作動すると空気供給口６２を介して現像剤に空気が吹き込まれる。これによりスクリュウポンプ５５から吐出される現像剤の流動化が促進され、スクリュウポンプ５５による現像剤の移送がより確実なものとなる。
【００３４】
スクリュウポンプ５５の吐出口である現像剤出口６１は、現像剤を回収する回収パイプ６７に連通しており、回収パイプ６７は図１、図７、図８に示すように剤収容器６６の上部に連通している。剤収容器６６は、現像装置１０６とは別体として構成された直方体状の容器であり、図３に示すように画像形成装置本体、つまり、複写機１０２の外装ケースで覆われた部位からの温度の影響を受けないように、上記外装ケースに隣接して別体として設けられている。
【００３５】
かかる構成により、スクリュウポンプ５５より送り出された現像剤は、回収パイプ６７を介して剤収容器６６に送られる。回収パイプ６７は、フレキシブルでかつ耐トナー性に優れた材料を用いることが非常に有効である。フレキシブルなパイプを使用することにより、現像装置１０６側と剤収容器６６側との設置上の制約が少なくなり、これら設置場所の有効活用が可能となり、メンテナンスの作業性が向上する。
【００３６】
図７、図８において剤収容器６６の内部には、最下部に現像装置１０６に向け現像剤を移送する搬送スクリュウ６９が設けられている。搬送スクリュウ６９には軸に沿ってねじれた螺旋羽根が設けられている。
【００３７】
搬送スクリュウ６９の軸の一端側は、前記スクリュウポンプ５５と同じ構造のスクリュウポンプ７５に連結されている。搬送スクリュウ６９の軸の他端側は軸封部及び軸受を介して容器外に突出しており、この突出端にはギヤＧ３が固定されている。
【００３８】
ギヤＧ３とウオームホイールＧ４とは一体に構成されており、ウオームホイールＧ４はウオームＧ５を介してモータＭ１に連結されていて、搬送スクリュウ６９及びスクリュウポンプ５５の駆動系を構成している。スクリュウポンプ７５の空気供給口７６には、前記エアポンプ６３と同じエアポンプ８０（図７参照）から空気が供給されるようになっている。
【００３９】
スクリュウポンプ７５の吐出口（図７参照）は、供給パイプ７７を介して現像装置１０６（図６参照）に連通状に接続されている。これら搬送スクリュウ６９及びスクリュウポンプ７５の作動によって、また、エアポンプ８０を作動させて、剤収容器６６内の現像剤は供給パイプ７７を介して現像装置１０６へ向けて送り出される。供給パイプ７７は、回収パイプ６７をフレキシブルにしたのと同じ理由によりフレキシブルなパイプを使用している。なお、供給パイプ７７の現像装置１０６への接続は図６に示すように、奥側に設けた拡大管７８を介しており、図４における外側スクリュウパドル２５の上方より送り出される。
【００４０】
収容器６８の内部であって搬送スクリュウ６９の上方には、補給トナー収容器７４を設けた場合には少なくとも１個の、通常は複数個の攪拌移送手段、本例では３つの撹拌移送手段７１、７２、７３が上下方向に間隔をあけて、配設されている。
【００４１】
一番下の撹拌移送手段７１は、ギヤＧ３と噛み合う中間ギヤＧ６及び該中間ギヤＧ６と噛み合う該撹拌移送手段７１と一体的なギヤＧ７を介して、モータＭ１により駆動される。中段の撹拌移送手段７２、最上段の撹拌移送手段７３は、それぞれが有するモータＭ２，Ｍ３により駆動される。なお、クラッチ付き歯車機構を介して単一の駆動手段により任意の攪拌移送手段を駆動することも可能である。これらの攪拌手段７１、７２、７３、搬送スクリュウ６９は、矢印の向きに互いに逆向きに現像剤を送るとともに、移送し、また、撹拌する。
【００４２】
図８に示すように、剤収容器６６の上部に連通するようにして、剤収容器６６内に新規トナーを補給するための補給トナー収容器７４が付設されている。補給トナー収容器７４と剤収容器６６とを連通している通路の途中には、回転によりトナーを送り出す補給ローラ７９が設けられている。補給ローラ７９を図示しないモータで駆動することにより、補給トナー収容器７４内の新規トナーを剤収容器６６に補給することができる。補給トナー収容器７４の上部には蓋７４Ｆが設けられていて、この蓋７４Ｆを開けることによりトナーを適宜補給することができる。
【００４３】
かかる構成により、最上段の攪拌移送手段７３は回収パイプ６７を介して現像装置１０６から移送される現像剤とトナー収容器６６内の現像剤、さらには付設の補給トナー収容器７４から必要に応じて補給されるバージントナーを攪拌して、現像剤のトナー濃度を均一化する。
【００４４】
前記したように、これらの攪拌移送手段７１、７２、７３、搬送スクリュウ６９は、図７に示すように矢印の向きに互いに逆向きに現像剤を送るとともに、移送し、また、撹拌するが、これにより、現像剤の一方向の片寄りを防ぐことができ、トナーの濃度むらを回避し、早めの濃度均一化が実現する。
【００４５】
また、図８に示すように、攪拌移送手段７１、７２、７３の近傍にはそれぞれトナー濃度センサ８１、８２、８３が設けられている。このトナー濃度センサ８１、８２、８３によって収容器６８内のトナー濃度が一定値を下回った場合トナー収容器７４よりトナーが供給され、攪拌、搬送される。また、このトナー濃度センサ８１、８２、８３は、現像剤の透磁率変化に基づいてトナー濃度を検知するものである。トナー濃度センサ８１、８２、８３により検知されたトナー濃度値は基準値と比較され、トナー濃度が一定値を下回ってトナー不足状態になった場合に、その不足分に応じた大きさのトナー補給信号が図示省略のトナー補給回路に出力され、前記したように、補給ローラ７９が作動して補給トナー収容器７４から剤収容器６６にトナーが補給されるようになっている。
【００４６】
以上の構成において、スクリュウポンプ７５、空気供給手段としてのエアポンプ８０、送り手段としての搬送スクリュウ６９、供給パイプ７７及び撹拌移送手段７１、７２、７３等は第１移送手段を構成し、この第１移送手段は、剤収容器６６の現像剤を現像装置１０６に供給する剤供給手段（図１に符号７１で示す）を構成している。
【００４７】
同様に、スクリュウポンプ５５、空気供給手段としてのエアポンプ６３、送り手段としての横搬送スクリュウ５４、回収パイプ６７、パイプ５２等は第２移送手段を構成し、この第２移送手段は、現像装置１０６の現像剤を剤収容器６６に回収する剤回収手段（図１に符号７２で示す）を構成している。
【００４８】
図１において、温度センサ２９による現像装置１０６の現像剤温度の検知情報は、ＣＰＵ等から構成される制御手段７３に入力される。制御手段７３では、検知された現像剤の温度値がＲＡＭ，ＲＯＭ等のメモリに設定されている基準値と比較され、温度が一定値を上回って現像剤の温度が上がった状態になった場合に、制御回路に駆動信号が出力され、この駆動信号に基づき、剤供給手段７１と剤回収手段７２とが同時に駆動が開始させられる。
【００４９】
これにより、現像装置１０６の現像剤の剤収容器６６への回収と、剤収容器６６から現像装置１０６への現像剤の供給が併行して行われ、現像剤が循環する。ここで、剤収容器６６は複写器１０２からの温度の影響を受けない位置に独立して設けられているので、循環の過程で現像剤は冷却される。この循環は、現像剤の温度が所定温度以下になるまで継続される。
【００５０】
図２により、図１の制御手段による温度制御プロセスを説明する。
ステップ〈１〉では温度センサ２９により検知された現像装置内の現像剤温度が、所定温度Ｔに達したかどうかが判断される。所定温度Ｔに達していれば、ステップ〈２〉に進み、剤供給手段、剤回収手段の同時駆動を開始する。これにより、現像剤は剤収容機６６を経て循環し、現像剤の温度が低下していく。
【００５１】
ステップ〈３〉では、現像剤の温度が所定の温度Ｔ’（但し、Ｔ＞Ｔ’）以下に下がったかどうかが判断される。所定の温度Ｔ’以下に下がったと判断されたときには、ステップ〈４〉に進み、剤供給手段、剤回収手段の駆動を停止する。これにより、現像剤の温度を、ほぼＴ〜Ｔ’の範囲に維持することができる。
【００５２】
かかる制御は、当該複写機１０２が動作中はもちろん、当該複写機が停止状態においても行うようにすることができる。こうして現像装置１０６内の現像剤の温度上昇を防ぎ画質の安定化を図ることができる。
【００５３】
本例では、補給トナー収容器７４を設けたので、撹拌移送手段７１、７２、７３をも、剤供給手段としての第１移送手段の一部として構成したが、補給トナー収容器７４を設けた場合には、これらの撹拌移送手段は設けなくとも撹拌、循環は十分に行われるので必ずしも必要ではない。
【００５４】
以上の例では、現像剤として２成分系のものとして説明したが、１成分系の現像剤を使用する画像形成装置についても、適用可能である。
【００５５】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明では、現像装置と、該現像装置とは別体の剤収容部との間で現像剤を循環させ、装置の大型化、複雑化を招くことなく現像剤の温度上昇を抑え、攪拌によりトナー濃度ムラを回避することができる。
請求項２に記載の発明では、トナー補給によりトナー濃度レベルが維持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる現像剤温度制御を行うための制御回路を示した図である。
【図２】本発明にかかる現像剤温度制御を行うためのフローチャートである。
【図３】本発明の実施に適する画像形成装置の一例としての複写機の全体構成を説明す図である。
【図４】現像装置の断面図である。
【図５】現像装置及び第２移送手段の要部断面図である。
【図６】現像装置及び第２移送手段の要部斜視図である。
【図７】剤収容器及び第１移送手段の要部を示した部分断面正面図である。
【図８】剤収容器及び第１移送手段の要部を示した部分断面側面図である。
【符号の説明】
２９  温度センサ
６６  剤収容器
７１  剤供給手段
７２  剤回収手段
７３  制御手段
【図１】
0003869119.tif 000002
【図２】
0003869119.tif 000003
【図３】
0003869119.tif 000004
【図４】
0003869119.tif 000005
【図５】
0003869119.tif 000006
【図６】
0003869119.tif 000007
【図７】
0003869119.tif 000008
【図８】
0003869119.tif 000009