(57)【要約】【課題】外部よりトナーを補給可能なトナー収容室とトナー供給室を含む現像装置において、低濃度印字で長期印刷された場合においてもトナー劣化による画質低下のない現像装置を提供することにある。【解決手段】トナーが補給され内部にトナー攪拌部材が設けられたトナー収容室と、供給ローラおよび現像ローラが設けられたトナー供給室の２室からなり、該２室は仕切り壁により仕切られ、該仕切り壁に前記トナー収容室内のトナーを前記トナー供給室に供給するためのトナー供給口を設けた現像装置において、少なくとも前記トナー収容室にトナーを補給する時は、前記供給ローラを駆動させずに前記トナー攪拌部材を駆動させるよう制御する。【選択図】図１
2009020239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーが補給され内部にトナー攪拌部材が設けられたトナー収容室と、供給ローラおよび現像ローラが設けられたトナー供給室の２室からなり、該２室は仕切り壁により仕切られ、該仕切り壁に前記トナー収容室内のトナーを前記トナー供給室に供給するためのトナー供給口を設けた現像装置であって、少なくとも前記トナー収容室にトナーを補給する時は、前記供給ローラを駆動させずに前記トナー攪拌部材を駆動させるよう制御することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
トナー補給時およびトナー補給後の所定時間は、前記供給ローラを駆動させずに前記トナー攪拌部材を駆動させるよう制御することを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記仕切り壁にトナー戻し口を設け、該トナー戻し口から前記トナー供給室側にトナーが流れ込まないように前記トナー戻し口のトナー収容室側に弁を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の現像装置。
【請求項４】
前記供給ローラは前記トナー供給口からトナーを受け取るように該トナー供給口に近接して配設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の現像装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の現像装置を各色ごとに複数備え、選択的に静電潜像担持体と対向する現像位置に移動して前記静電潜像担持体上の潜像を現像し、カラー画像を形成するように構成された画像形成装置。
【請求項６】
複数の前記現像装置を回転体の周方向に沿って配設し、前記現像装置を静電潜像担持体に対向する現像位置に前記回転体を選択的に回転移動させて現像色を切り替え、前記静電潜像担持体上の潜像を現像することを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真の現像装置、特に、外部からトナーを補給できるトナー収容室および現像を行うトナー供給室を備えた現像装置およびそれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、１成分現像装置は低コストな現像装置を提供するには有利なシステムであったが、その耐久性においては、現像装置内で生じるトナー粒径選別などの影響による画質低下のため、長寿命の達成が非常に難しかった。このため、現像装置を現像部とトナー収容室の２室に分割し、トナー収容室から現像部にトナーを追加供給しながら、現像部のトナー粒径を一定に保ち、耐久時においても画質低下を防ぐ現像装置が提案された。このような現像装置としては、例えば特許文献１の現像装置が挙げられる。この現像装置は、図３に示すように、トナー収容室７２とトナー供給室７１を隔てる壁に開口を設け、その開口に逆流防止弁７８を設けることで、トナー供給室７１からトナー収容室７２へのトナーの逆流を防止し、トナー粒径選別による画質低下のない現像装置を達成していた。また、この現像装置においては、トナー供給室７１にトナーが充填されて滞留し、規制部材７５との間で荷電不良を引き起こしたり、現像装置のトルクが上昇して不具合を起こさないように、逆流防止弁７８の自由端のトナー供給室７１側に突起７８aを設けて、トナーがトナー供給室７１に過充填されるのを防止していた。なお、図３で、符号７３はトナー担持体、７４はトナー供給部材、７６はシール部材、７７はトナー送り部材である。
【０００３】
しかしながら、前記した従来技術のような構成では、逆流防止弁のためにトナーはトナー供給室７１内に滞留し、特に低濃度印字原稿にて長期印刷された場合、非常に狭いトナー供給室７１内でトナーが消費されないために規制部材による摩擦等により加速的に劣化が進む。その結果、濃度低下、画像カブリ、トナー飛散などの数々の画像不具合が生じた。また、トナー収容室７２とトナー供給室７１でのトナー劣化レベル差が大きくなりすぎることから、双方のトナー間で帯電不良を起こし、画像上カブリ（トナー補給カブリ）となって現れることがあった。特に、このような場合にトナー補給がなされると、画像不具合がより顕著になるという問題があった。
【特許文献１】特開２００３−２５５６８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、外部よりトナー補給可能なトナー収容室とトナー供給室を含む現像装置およびそれを用いた画像形成装置において、低濃度印字で長期印刷された場合においてもトナー劣化による画質低下のない現像装置および画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための現像装置およびそれを用いた画像形成装置は、以下の構成を有する。
【０００６】
（１）トナーが補給され内部にトナー攪拌部材が設けられたトナー収容室と、供給ローラおよび現像ローラが設けられたトナー供給室の２室からなり、該２室は仕切り壁により仕切られ、該仕切り壁に前記トナー収容室内のトナーを前記トナー供給室に供給するためのトナー供給口を設けた現像装置であって、少なくとも前記トナー収容室にトナーを補給する時は、前記供給ローラを駆動させずに前記トナー攪拌部材を駆動させるよう制御することを特徴とする現像装置。
（２）トナー補給時およびトナー補給後の所定時間は、前記供給ローラを駆動させずに前記トナー攪拌部材を駆動させるよう制御することを特徴とする（１）に記載の現像装置。
（３）前記仕切り壁にトナー戻し口を設け、該トナー戻し口から前記トナー供給室側にトナーが流れ込まないように前記トナー戻し口のトナー収容室側に弁を設けたことを特徴とする（１）または（２）に記載の現像装置。
（４）前記供給ローラは前記トナー供給口からトナーを受け取るように該トナー供給口に近接して配設されていることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の現像装置。
（５）（１）〜（４）のいずれかに記載の現像装置を各色ごとに複数備え、選択的に静電潜像担持体と対向する現像位置に移動して前記静電潜像担持体上の潜像を現像し、カラー画像を形成するように構成された画像形成装置。
（６）複数の前記現像装置を回転体の周方向に沿って配設し、前記現像装置を静電潜像担持体に対向する現像位置に前記回転体を選択的に回転移動させて現像色を切り替え、前記静電潜像担持体上の潜像を現像することを特徴とする（５）に記載の画像形成装置。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の現像装置によれば、少なくともトナー補給時は、供給ローラを駆動させずにトナー攪拌部材を駆動させるので、トナー収容室に補給されたトナーが十分混合されないまま前記トナー供給室に供給されることはなく、補給トナーを既存トナーと十分に混合することができ、トナー劣化に伴う画質低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（現像装置）
本発明の現像装置は、図１に示すように、感光体１３に対向配置可能な現像ローラ３と供給ローラ４を設けたトナー供給室１と、外部からトナーの補給が可能で、トナーを攪拌しトナー供給室１にトナーを供給するためのトナー攪拌部材７を設けたトナー収容室２とが仕切り壁９を介して設けられている。前記仕切り壁９には、トナーをトナー収容室２からトナー供給室１に供給するためのトナー供給口１０を設けた。トナー供給室１からトナー収容室２にトナーを戻すためのトナー戻し口９ａを設けると共に、該トナー戻し口９ａからトナー供給室１側にトナーが流れ込まないようにトナー収容室２側に弁８を設けることが好ましい。トナー供給口１０は仕切り壁９の下側で供給ローラ４の軸心より低い位置に形成され、トナー戻し口９ａはトナー供給口１０より上側で供給ローラ４の高さと略同じかそれより高い位置に形成され、また弁８はトナー戻し口９ａを覆うように配設され、下端部が自由端となっているのが好ましい。なお、ここで下側とは、後述する図２において、仕切り壁９が接する回転枠１５の放射状に延びる仕切り枠側をいい、その反対方向を上側という。
【０００９】
トナー収容室２では、トナー攪拌部材７が図１に示す矢印方向に回転し、攪拌羽根７ａによりトナー収容室２内のトナーが攪拌されると共に、トナー供給口１０付近では攪拌羽根７ａによってトナーが跳ね上げられることにより、トナー供給口１０を介してトナー供給室１にトナーが流入する。
【００１０】
トナー供給室１には、現像ローラ３に接触してトナーを供給する供給ローラ４と、供給された現像ローラ３上のトナーの層厚を圧接して規制すると共に、トナーを帯電させる規制部材５と、現像後の現像ローラ３上のトナー層が現像装置３１に戻る部分をシールするシール部材６とが設けられている。
【００１１】
前記供給ローラ４は前記トナー供給口１０と対向した位置に近接して配設されており、前記トナー供給口１０との対向位置で上側に回転している。そして、トナー供給口１０から入ってくるトナーを回転により巻き上げトナーの流入を促進する機能も有する。トナー収容室２へのトナー補給時に、供給ローラ４を停止するとトナー供給口１０と供給ローラ４間でトナーが蓄積されて目詰まりし、トナー攪拌部材７が駆動していてもトナー収容室２からトナー供給室１へのトナー移動が抑制される。トナー供給口１０に遮断弁（シャッター）を設けて、トナー補給時にトナー供給口１０を前記遮断弁で塞ぎ、トナー収容室２からトナー供給室１へのトナー移動を抑制してもよい。
【００１２】
上記構成とすることにより、トナー収容室２内のトナーをトナー攪拌部材７により攪拌すると共に、トナー供給口１０を介してトナー供給室１にトナーを送り込むことができる。トナー供給室１に送り込まれたトナーは供給ローラ４を介して現像ローラ３に供給され、供給されずに残ったトナーは、トナー戻し口９ａの高さにまで溢れたトナーがトナー戻し口９ａから弁８を介してトナー収容室２側に戻される。また後述するロータリー現像方式の場合は、現像装置３１自体の回転時に重力による移動等によりトナー戻し口９ａに到達しトナー戻し口９ａから弁８を介してトナー収容室２側に戻される。このようにしてトナー収容室２とトナー供給室１間でトナーが移動し、トナーの循環性が確保される。その結果、トナー収容室２とトナー供給室１でのトナー劣化レベル差が低減される。
【００１３】
（画像形成装置）
本発明の現像装置３１を好適に用いることのできる画像形成装置は、複数の前記現像装置３１を回転体の周方向に沿って配設し、前記現像装置３１を感光体に対向する現像位置に前記回転体を選択的に回転移動させて現像色を切り替え、前記感光体上の潜像を現像する、所謂ロータリー現像方式の画像形成装置である。このような画像形成装置としては、図２に示すように、感光体１３と、帯電部材１４と、ロータリー現像装置ユニット１６と、レーザスキャニングユニット１２と、トナーコンテナ４１と、中間転写ベルト１７等からなる中間転写ユニットと、定着ユニット１９とを備えたカラープリンタが挙げられる。
なお、図２は各構成要素の配置を示すための模式図であり、各部の詳細は省略して示している。また、図２において右側がユーザーが操作する側であり、以下では、図２における装置の右側を手前側、左側を奥側とする。
【００１４】
感光体１３は、表面に静電潜像が形成されるものであり、装置のほぼ中央に回転自在に設けられ、その回転軸は装置の手前側から見て横方向に延びるように、すなわち図１の紙面に対して垂直に延びるように設けられている。感光体１３の上部には、感光体１３の表面を一様に帯電するためのレーザスキャニングユニット１２が設けられている。また感光体１３の側方には、感光体１３の表面に残留したトナーや付着物を清掃するための清掃部材１１が設けられている。
【００１５】
ロータリー現像装置ユニット１６は、感光体１３に形成された静電潜像を各色のトナーによって現像するものであり、感光体１３に隣接して、中心が感光体１３の中心とほぼ同じ高さ位置になるように設けられている。このロータリー現像装置ユニット１６は、回転枠１５と、４色のトナーに対応して設けられ回転枠１５に支持された４つの前記現像装置３１とを有している。回転枠１５は、感光体１３の回転軸と平行な軸の回りに回転自在な円筒形状であり、モータやギアを含む駆動機構（不図示）によって回転させられるようになっている。また、回転枠１５は、回転軸の中心から放射状に延びる仕切枠によって円周方向に４等分された４つの区画を有しており、各区画にイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４つのトナー色に対応した現像装置３１が配置されている。また、各現像装置３１のトナー収容室２内にはトナー量を検出する図示しないトナー量検出手段が設けられている。前記トナー量検出手段の検出結果に基づいて現像装置３１へのトナー補給を行う。トナー量検出手段としては、光センサーや圧電センサー等を用いることができる。
【００１６】
レーザスキャニングユニット１２は、外部のコンピュータ等から送られてきた画像情報に基づいて、感光体１３を走査露光するものであり、感光体１３の上方で、かつロータリー現像装置ユニット１６の回転軸より装置奥側に配置されている。なお、レーザスキャニングユニット１２の内部の構成は、従来の構成と同様であり、レーザ光源、ポリゴンミラー、ポリゴンミラー駆動用モータ等を有している。また、レーザスキャニングユニット１２のレーザ光路の前方には、反射ミラー２１が設けられている。したがって、図２の一点鎖線で示すように、レーザスキャニングユニット１２から発射されたレーザ光は、この反射ミラー２１によって屈曲し、ロータリー現像装置ユニット１６の装置手前側上方を通過し、感光体１３の表面に照射されるようになっている。
【００１７】
トナーコンテナ４１は、ロータリー現像装置ユニット１６の各現像装置３１に対して供給するトナーを収容する部分であり、感光体１３の上方で、かつレーザスキャニングユニット１２と対向する側（装置手前側）に配置されている。このトナーコンテナ４１は、横方向（図２の紙面垂直方向）に並べて配置されたイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのそれぞれの各色のトナーを収容する４つの収容部を有している。
【００１８】
トナー補給パイプ４０は、トナーコンテナ４１に収容された各色のトナーを、対応する現像装置３１に供給するためのものであり、感光体１３の上方において、レーザスキャニングユニット１２とトナーコンテナ４１との間のスペースに配置されている。このトナー補給パイプ４０は、上下方向に移動可能であり、トナーコンテナ４１の各色のトナーを収容している部分と対応して連結し、各トナー補給パイプ４０を上下動させるための駆動機構により駆動される。
【００１９】
中間転写ユニットは、中間転写ベルト１７、１対の１次転写ローラ３７ａ，３７ｂ、駆動ローラ３５、従動ローラ３６、バネ３８から構成されている。中間転写ベルト１７は、感光体１３に形成された各色のトナー画像が順次転写されるものであり、感光体１３の下方に配置されている。この中間転写ベルト１７は、駆動ローラ３５とバネ３８によって駆動ローラ３５から離れる側に付勢された従動ローラ３６との間に掛け渡されている。また、中間転写ベルト１７の感光体１３と対向する部分は、１対の１次転写ローラ３７ａ，３７ｂによって感光体１３に当接するように構成されている。
【００２０】
２次転写ローラ１８は、中間転写ベルト１７に転写された画像を、搬送されてきた用紙に転写するためのものであり、駆動ローラ３５の下方に駆動ローラ３５と対向するように配置されている。そして、この２次転写ローラ１８には、図示しない電圧印加手段によって、用紙に対して、画像転写のためのバイアス電圧が印加されている。
【００２１】
定着ユニット１９は、用紙上に転写されたトナーを溶融定着するためのものであり、ロータリー現像装置ユニット３の下方で、かつ装置奥側に配置されている。この定着ユニット１９は、ヒータを内蔵する加熱ローラ１９ａと加熱ローラ１９ａに圧接する加圧ローラ１９ｂとを有しており、両ローラ間に用紙を挟持して搬送する。
【００２２】
なお、このカラープリンタでは、装置の上部表面に、画像が形成された用紙を載置するための排出部５０が形成されている。また、装置の底部には給紙カセット５２が配置され、トナーコンテナ４１の下方でかつ給紙カセット５２の上方には、装置の手前側の側壁を構成するように給紙トレイ６５が配置されている。この給紙トレイ６５は、下端を中心に回動自在（開閉自在）であり、上端を装置手前側に倒すことが可能である。このようにして給紙トレイ６５を開いた状態では、給紙トレイ６５上に用紙を載置し、この用紙を装置内部に給紙することが可能である。
【００２３】
次に画像形成動作について簡単に説明する。まず、カラープリンタに電源が投入されると、各種パラメータが初期化され、定着部の温度設定を行うなどの初期設定が実行される。そして、このプリンタに接続されたコンピュータ等から画像データが入力され、印刷開始の指示がなされると、以下のようにして画像形成動作が実行される。なお、この画像形成動作中においては、トナー補給パイプ４０は上方の待避位置に移動させられている。
【００２４】
まず、帯電部材である帯電ローラ１４によって感光体１３が帯電される。その後、この感光体１３に対して、レーザスキャニングユニット１２により画像データに対応した走査露光が行われ、感光体１３には静電潜像が形成される。次に、ロータリー現像装置ユニット１６が回転されて、対応する色の現像装置３１が感光体１３に対向させられる。この状態で、感光体１３の静電潜像が対応する色のトナーによって現像される。現像された画像は、中間転写ベルト１７に転写される。以上の動作を各色毎に順次繰り返すことによって、中間転写ベルト１７上にはフルカラー画像が形成される。感光体１３に残留した残留トナー等は、清掃部材１１により清掃されて、図示しない廃トナーコンテナに廃棄される。
【００２５】
一方で、給紙カセット５２から１枚の用紙が前送りコロ等によって取り出され、この用紙は、中間転写ベルト１７上の画像形成にタイミングを合わせて搬送され、２次転写ローラ１８に案内される。２次転写ローラ１８は中間転写ベルト１７に当接し、２次転写ローラ１８に印加された転写バイアスにより、中間転写ベルト１７上に形成されたフルカラーの画像が用紙に転写される。この用紙は搬送路を介して定着ユニット１９に案内され、この定着ユニット１９による加熱・加圧によって画像が用紙に定着されて、排出部５０に排出される。
【００２６】
現像装置３１へのトナー補給は、現像装置３１が現像位置に配置された際、トナー収容室２内のトナー量を前記トナー量検出手段で検出し、前記現像装置３１を現像位置に配置している間に、トナー量検出手段の検出結果に基づいてトナー補給パイプ４０から現像装置３１へのトナー補給を行うことができる。
【００２７】
現像装置３１に対してトナーを補給する場合は、トナー補給パイプ４０を下方に移動させて供給位置に位置させる。すなわち、図示しないモータを駆動すると、ギアを介してトナー補給パイプ４０が下方に移動する。一方、トナーコンテナ４１からは、トナーが図示しない搬送パイプを介してトナー補給パイプ４０側に供給されている。そして、トナー補給パイプ４０の先端が現像装置３１の図示しない補給口に挿入され、トナー補給パイプ４０からトナーが現像装置３１のトナー収容室２に供給される。トナー補給が終了すると、トナー補給パイプ４０は元の位置に戻るために上方に移動する。
【００２８】
本発明によれば、現像装置３１にトナー補給パイプ４０からトナーの補給を開始した後の所定時間は、供給ローラ４の駆動を停止させる。前記トナー補給開始後の所定時間としては、トナー補給が終了した後、１〜１０秒後、好ましくは１〜５秒後であるのがよい。これにより前記トナー供給室１のトナーの移動が行われず、前記トナー供給室１と前記トナー収容室２間でのトナーの循環が行われないので、トナー収容室２に補給されたトナーが十分混合されないまま前記トナー供給室１に供給されることはない。一方、トナー収容室２内では、トナーの補給中もトナー攪拌部材７を駆動させるので、補給されたトナーとトナー収容室２内に存在していたトナーとが十分に混合される。したがって、トナー補給後、供給ローラ４の駆動を開始して、トナー収容室２からトナー供給室１にトナーが供給された際には、新旧トナーは十分混合されているので、トナー劣化に伴う画質低下を防止することができる。
【００２９】
本発明の現像装置３１は、上記したロータリー現像方式の画像形成装置に限定して用いられるものでなく、複数の感光体を有し、複数本の光ビームによって各感光体を同時に走査露光して各感光体に互いに異なる色の画像を形成し、各色の画像を同一の転写媒体上に重ね合わせることによってカラー画像を形成する、タンデム現像方式の画像形成装置にも好適に適用することができる。
【００３０】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
【実施例】
【００３１】
評価機として図２に示すようなロータリー現像方式の画像形成装置を用いて、トナー補給カブリを評価した。
（１）画像形成装置
感光体１３の周速：１５０ｍｍ／秒
現像：非磁性一成分現像
現像ローラ３：ＪＩＳ−Ａ硬度４５度、抵抗値１．０×１０6Ω、表面粗さＲａ１．０μｍの弾性ローラ
供給ローラ４：抵抗値１．０×１０8Ωのウレタンスポンジローラ、現像ローラ３との接触ニップ３ｍｍ
規制部材５：０．０８ｍｍＳＵＳ（ステンレス鋼）箔、規制圧２５Ｎ／ｍ
シール部材６：導電性のＰＥ（ポリエチレン）フィルムを用い、均一に現像ローラ３に接触するようにウレタンスポンジでバックアップした。
トナー攪拌部材７：回転軸に攪拌羽根７ａとして、厚さ４０μｍのＰＥＴフィルムを取り付けた。
弁８：ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム
仕切り壁９：厚さ０．５ｍｍのＳＵＳ製
トナー供給口１０：ＳＵＳからなるスリット部材
（２）絵出し条件
現像装置３１内のトナー収容量：４５±５ｇ
トナー補給量：トナー収容量の４．４％
現像バイアス電圧Ｖｄｃ：１００Ｖ
Ｄｕｔｙ比：４０％
交流電圧Ｖｐｐ：１．５ｋＶ
【００３２】
（評価）
上記画像形成装置の現像装置３１にトナーをセットし、上記絵出し条件にて４０００枚印刷した。次いで、トナーを現像装置３１に補給し、上記絵出し条件にてサンプル画像を出力して評価した。トナー補給後の供給ローラ４の駆動条件は表１に示すとおりである。
サンプル画像の出力に用いた用紙およびそれと同じ用紙（ベースペーパー）について、サンプル画像内の非画像部（余白部分）とベースペーパーの同じ箇所のカブリ濃度ＦＤを、反射濃度計（ＴＣ−６Ｄ、東京電力社製）を用いて測定し、その差をカブリＦＤ値とし、以下に示す評価基準にて判定した。結果を表１に示した。なお、トナー補給カブリは目視により確認した。
○：カブリＦＤ値が０．００６未満で、トナー補給カブリが発生していない。
△：カブリＦＤ値が０．００６以上０．０１未満で、トナー補給カブリが発生していない。
×：カブリＦＤ値が０．０１０以上で、トナー補給カブリが発生した
【表１】
2009020239.tif 000003
【００３３】
表１に示すように、現像装置３１へのトナー補給時および補給後３秒間、供給ローラ４の駆動を停止した実施例では、トナー補給カブリは発生しなかった。これに対して、トナー補給時および補給後も供給ローラ４を駆動させた比較例では、トナー補給カブリが発生した。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の現像装置における一実施形態の一部拡大断面図である。
【図２】本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図３】従来の現像装置の一部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  トナー供給室
２  トナー収容室
３  現像ローラ
４  供給ローラ
５  規制部材
６  シール部材
７  トナー攪拌部材
７ａ攪拌羽根
８  弁
９  仕切り壁
９ａトナー戻し口
１０  トナー供給口
１２  レーザースキャニングユニット
１３  感光体
１４  帯電部材
１６  ロータリー現像装置ユニット
１７  中間転写ベルト
１９  定着ユニット
３１  現像装置
４０  トナー補給パイプ
４１  トナーコンテナ
【図１】
2009020239.tif 000004
【図２】
2009020239.tif 000005
【図３】
2009020239.tif 000006