(57)【要約】【課題】簡単な構成で迅速に、低温・低温環境でトナーの帯電量が過剰に上昇しないようにし、かつ、水滴の付着によってトナーが固着するなどのことが起こらないようにした加湿手段を備えた画像形成装置における現像装置を提供することが課題である。【解決手段】片側が水に浸漬されて湿度測定手段の測定結果で周回するベルト状攪拌手段と、該ベルト状攪拌手段におけるベルト部に当接し、搬送される水分を吸収しながら回転して水の空中への拡散面を拡大させるスポンジローラと、上部にトナーの侵入を押さえる隔壁が設けられて、前記ベルト部とスポンジローラとにより空中に拡散した水分を含む空気を現像装置内へ導く通気口とで加湿手段を構成して現像剤のチャージアップを防いだ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状回転スリーブ内部に固定磁石を有して電子写真方式で静電潜像が形成される感光体に対面し、現像剤を担持して前記静電潜像を現像する現像剤担持体と、上部に設けられた現像剤補給手段と、前記現像剤を攪拌して前記現像剤担持体に搬送する攪拌手段と、湿度測定手段と、加湿手段と、を備えた画像形成装置における現像装置において、
前記加湿手段は、片側が水に浸漬されて前記湿度測定手段の測定結果で周回するベルト状攪拌手段と、該ベルト状攪拌手段におけるベルト部に当接し、搬送される水分を吸収しながら回転して水の空中への拡散面を拡大させるスポンジローラと、上部にトナーの侵入を押さえる隔壁が設けられて、前記ベルト部とスポンジローラとにより空中に拡散した水分を含む空気を現像装置内へ導く通気口とからなることを特徴とする画像形成装置における現像装置。
【請求項２】
前記湿度測定手段は、前記現像剤攪拌手段で攪拌される現像剤の湿度を測定する位置に配されていることを特徴とする請求項１に記載した画像形成装置における現像装置。
【請求項３】
前記現像剤は、磁性１成分現像剤、またはトナーと磁性キャリアとからなる２成分現像剤であることを特徴とする請求項１または２に記載した画像形成装置における現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置における現像装置に係り、特に、現像装置内を加湿するための構造を有した画像形成装置における現像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置においては、まず、感光体表面を所定極性に一様に帯電し、所定の原稿情報に基づいて変調した光源からの光で感光体上を露光して静電潜像を形成する。そして、現像装置でこの静電潜像にトナーを付着させてトナー像とし、所定用紙に転写した後、定着装置に搬送して加熱及び加圧することでこのトナー像を用紙に定着し、画像形成が行われる。なお、トナー像を用紙に転写した後に感光体表面に残ったトナーは、クリーニングブレード等でクリーニングされて残トナーが除去され、さらに光照射等による除電が行われて次の画像形成に備えられる。
【０００３】
このような画像形成装置に用いられる現像剤としては、トナーのみよりなる１成分現像剤と、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤とがある。このうち、１成分現像剤を使う現像方式としては、例えば磁性１成分ジャンピング方式と呼ばれ、内部に磁石を配して回転する円筒スリーブ状の現像剤担持体に磁性１成分トナーを担持させ、そのトナー層厚を磁性ブレードにより規制すると共にトナーを帯電させて静電潜像に飛翔させ、現像する方式がある。
【０００４】
また、２成分現像剤を用いる現像方式としては、トナーと磁性キャリアとからなる現像剤を攪拌することでトナーを摩擦帯電させ、内部に磁石を配して円筒回転スリーブ状とした現像剤担持体上にこの現像剤による磁気穂を形成し、磁気穂中のトナーを感光体上の静電潜像に付着させて現像する方式がある。
【０００５】
これらの現像方式においては、高画質の画像形成を行う上でトナーを適正に帯電させることが重要であり、一般的には、例えば温度２０℃、湿度６０％±１０％の環境で最適な帯電量が得られるような設計がなされている。しかし、このような一般的な環境に対し、例えば温度１０℃以下、湿度１０％という低温、低湿環境下ではトナーが高抵抗化し、チャージアップが起こって画像濃度が低下するという不具合が発生する。
【０００６】
そのため例えば特許文献１には、湿度が数％の低湿度環境下での画像形成で現像剤が高抵抗化し、現像能力が低下するのを防止するため、トナー貯蔵容器に水或いは吸水部材に水を浸したものを水室として準備し、自然に蒸発した水分が通気口を介して現像装置内を加湿して、低温時の低湿環境によって画像不具合が生じるのを防止する技術が開示されている。
【０００７】
また、本願出願人の出願になる特許文献２には、特許文献１の低湿環境を防止する技術は通気口を通して自然に加湿するようにしていて、湿度の調整が自然作用によって行われて加湿調整時間に遅れを生じるという問題があるため、湿度センサと、低湿時に瞬時に加湿ができるように水の霧化ユニットを有する加湿機とを設け、湿度センサからの湿度情報によって霧化ユニットから霧を発生させ、加湿する技術が示されている。さらに特許文献３には、画像形成装置に湿度検出手段と加湿手段とを設け、装置内全体を加湿する手段が開示されている
【０００８】
【特許文献１】特開昭５９−４２５６７号公報
【特許文献２】特開平４−２０４９６５号公報
【特許文献３】特開平４−３４９４７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に示された低温時の低湿環境防止技術は、水室での水の界面が小さいために十分な調湿ができないという問題があり、また特許文献２の技術は、水を霧状として強制的に湿度を与えているため、現像装置内に浮遊しているトナーに水滴が付着し、それが通気口付近に付着するとトナーが固着して通気口が塞がれ、時間の経過によって湿度制御が不安定になるという問題がある。さらに特許文献３の技術は、現像装置が現像スリーブを除いてほぼ密閉状態となっているのに画像形成装置全体を加湿する手段であり、現像装置への調湿効果が現れるのは最後になって、現像装置内部に対する湿度の応答性を改善することができない。
【００１０】
そのため本発明においては、簡単な構成で迅速に、低温・低温環境でトナーの帯電量が過剰に上昇しないようにし、かつ、水滴の付着によってトナーが固着するなどのことが起こらないようにした加湿手段を備えた画像形成装置における現像装置を提供することが課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため本発明になる画像形成装置における現像装置は、
筒状回転スリーブ内部に固定磁石を有して電子写真方式で静電潜像が形成される感光体に対面し、現像剤を担持して前記静電潜像を現像する現像剤担持体と、上部に設けられた現像剤補給手段と、前記現像剤を攪拌して前記現像剤担持体に搬送する攪拌手段と、湿度測定手段と、加湿手段と、を備えた画像形成装置における現像装置において、
前記加湿手段は、片側が水に浸漬されて前記湿度測定手段の測定結果で周回するベルト状攪拌手段と、該ベルト状攪拌手段におけるベルト部に当接し、搬送される水分を吸収しながら回転して水の空中への拡散面を拡大させるスポンジローラと、上部にトナーの侵入を押さえる隔壁が設けられて、前記ベルト部とスポンジローラとにより空中に拡散した水分を含む空気を現像装置内へ導く通気口とからなることを特徴とする。
【００１２】
このように加湿手段として、片側が水に浸漬されて前記湿度測定手段の測定結果で周回するベルト状攪拌手段と、そのベルト状攪拌手段におけるベルト部に当接して回転するスポンジローラをと設けたことで、湿度測定手段の測定結果によりベルトを駆動したとき、水中を通ったベルトが空気中に出ることで付着した水滴の蒸発が起こり、さらにスポンジローラが搬送される水分を吸収して水の空中への拡散面を拡大させるから、迅速に、かつ、水滴を飛ばしたりすることなく現像装置内を加湿することができる。そのため前記特許文献１乃至３のものとは異なり、水室での水の界面が小さくて加湿効果が少なかったり現像装置内部に対する加湿の応答性が悪い、あるいは加湿するための水分によってトナーが通気口に固着する、といったことがなく、迅速に、的確に現像装置内を加湿することができるから、低温・低湿環境のトナーがチャージアップしやすい環境においても加湿手段によってそれを防止することができ、帯電量上昇に起因する画像濃度低下を防ぐことができる。
【００１３】
そして、前記湿度測定手段は、前記現像剤攪拌手段で攪拌される現像剤の湿度を測定する位置に配されていることで、加湿せねばならない状態を正確に測定することができる。
【００１４】
さらに、前記現像剤は、磁性１成分現像剤、またはトナーと磁性キャリアとからなる２成分現像剤であることが本発明の好適な実施形態である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、低温・低湿環境における加湿を適性に行い、現像装置内の湿度を調節して帯電量の過剰な上昇を押さえ、画像濃度低下等の不具合を無くして安定して高品質な画像を長期に亘って形成できる、画像形成装置における現像装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００１７】
図１は、本発明になる画像形成装置における現像装置の概略断面図で、図中、１０は図示していない帯電装置で一様に帯電され、これも図示していない露光装置で露光されて静電潜像が形成される感光体である。２０は本発明の現像装置で、この現像装置２０における現像装置筐体２１の中には、回転可能な筒状回転スリーブ内部に固定磁石を有して感光体１０に対面し、現像剤の磁気穂を担持して静電潜像を現像する現像剤担持体（現像ローラ）２２、現像剤を攪拌しながら帯電させ、その現像剤担持体（現像ローラ）２２に搬送する攪拌部材２３、２４、攪拌部材２３、２４を隔て、攪拌部材２３、２４の軸方向両端が現像装置筐体２１に接しないよう短くされた仕切り板２５、攪拌部材２３、２４で攪拌される現像剤の湿度を測定できる位置に配されている湿度センサ２６などを有している。なお、現像剤としては、１成分現像剤、２成分現像剤のどちらを用いるものであってもよい。
【００１８】
そしてこの現像装置筐体２１の上部には、補充用トナーを収容してトナー補給ローラ２８により、現像装置筐体２１内にトナーを補給するためのトナーコンテナ２７が設けられ、また、現像装置筐体２１における感光体１０の逆側には水コンテナ３０が設けられている。その水コンテナ３０の中には、駆動ローラ３１と水３５の中に配された従動ローラ３２に張架され、片側が水に浸漬されて湿度測定手段の測定結果で周回するベルト状攪拌手段たる攪拌ベルト３６、この攪拌ベルト３６に当接し、搬送される水分を吸収しながら回転するスポンジローラ３３が設けられ、現像装置筐体２１内を加湿するため、攪拌部材２４側の側壁には上部にトナーの侵入を押さえる隔壁が設けられた通気口３４が設けられている。
【００１９】
この現像装置２０は、画像形成時開始時、及びトナーコンテナ２７からトナー補給ローラ２８により現像装置筐体２１にトナーを補給する時、さらに湿度センサ２６が、現像装置２０内の湿度が例えば２０％以下になったことを検出したとき、水コンテナ３０内の攪拌ベルト３６を回転させ、水中を通った攪拌ベルト３６が空気中に出ることで付着した水滴の蒸発が起こり、水コンテナ３０内の水と空気を攪拌して加湿に対する応答性をよくしながら加湿する。またこの加湿の際、攪拌ベルト３６に上部で接しているスポンジローラ３３がこの攪拌ベルト３６が運ぶ水を吸収し、水の蒸発する面積を大きく増やしながら、現像装置２０内を効果的に加湿することができるようになっている。
【００２０】
そのため本発明になる画像形成装置における現像装置は、前記特許文献のもののように、水室での水の界面が小さくて加湿効果が少なかったり現像装置内部に対する加湿の応答性が悪い、あるいは加湿するための水分によりトナーが通気口を塞いで固着する、といったことがなく、迅速に、的確に現像装置内を加湿することができる。
【００２１】
このように構成された本発明になる現像装置を有する画像形成装置は、前記したように画像形成時開始時、例えば水コンテナ３０内の攪拌ベルト３６を１０秒間駆動して攪拌を行い、加湿を行った後、画像形成動作を行う。この画像形成動作は前記したように、まず、感光体１０の表面を所定極性に一様に帯電し、所定の原稿情報に基づいて変調した図示していない光源からの光で感光体１０上を露光して静電潜像を形成する。そして、以上説明してきた現像装置２０における現像剤担持体（現像ローラ）２２が担持している、現像剤による磁気穂によってこの静電潜像にトナーを付着させ、トナー像として所定用紙に転写した後、図示していない定着装置でこのトナー像を用紙に定着する。なお、トナー像を用紙に転写した後に感光体１０表面に残ったトナーは、これも図示していないクリーニングブレード等でクリーニングされて残トナーが除去され、さらに光照射等による除電が行われて次の画像形成に備えられる。
【００２２】
図２は、図１に示した本発明になる画像形成装置として、京セラミタ製プリンタＬＳ−１８００に、水コンテナを設置できるよう改造を行い、温度５℃、湿度１０％の低温・低湿環境において市販の１成分現像剤を用いて、水コンテナ３０を駆動させた場合や水コンテナ３０を用いない場合など、条件を変えながら２０万枚の画像形成をしたときの現像装置２０内の湿度推移、トナーの帯電量推移、形成された画像の濃度推移を調べた結果を示した表である。
【００２３】
なお、この評価に用いたトナーであるが、まず、結着樹脂であるスチレンアクリル樹脂を、次のようにして製造した。すなわち、温度計、撹拌機、窒素導入管のついた反応器中にキシレン３００部を入れ、窒素気流下で攪拌しながら、スチレン８４５部、アクリル酸ｎ−ブチル１５５部の混合モノマーと、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルペルオキサイド（重合開始剤）８．５部と、キシレン１２５部との混合溶液を１７０℃で３時間かけて滴下し、滴下終了後、１７０℃で１時間反応させて重合を完了した後、脱溶剤して結着樹脂を得た。また磁性粉としては、Ｆｅ３Ｏ４（ＦｅＯ・Ｆｅ２Ｏ３）であるマグネタイトからなり、粒子形状が、球状、平均粒子径が０．２０μｍである磁性粉を用いた。
【００２４】
そしてトナーは、このようにして製造した結着樹脂６０質量部、上記球形磁性粉４０質量部、ワックス（サゾール社製Ｈ１）５質量部、ＣＣＡ（オリエント化学工業社製Ｎ−１０）３質量部を混合し、２軸押出機にて溶融混練した後、冷却してハンマーミルにて粗粉砕した。その後機械式粉砕機にてさらに微粉砕したものを気流式分級機により分級し、体積平均粒径８．０μｍのトナーを得た。そして得られたトナー粉体に、シリカ（日本アエロジル社製ＲＡ−２００Ｈ）０．５質量部をヘンシェルミキサーにより外添し、トナー粉末の表面に付着させてトナーを調製した。
【００２５】
（評価実施例１）
このうち評価実施例１は、上記のようにして作製したトナーを用い、現像装置２０の稼働時、及びトナーコンテナ２７からトナーを補給したとき、水コンテナ３０内の攪拌ベルト３６による攪拌を１０秒間行い、また湿度センサの湿度検出結果が２０％以下の場合、更に攪拌ベルト３６を連続して稼動させた。
【００２６】
（評価実施例２）
評価実施例２は、上記評価実施例１における条件のうち、トナーは同じものを用い、現像装置２０の稼働時に水コンテナ３０内の攪拌ベルト３６による攪拌を１０秒間行うことは同じだが、湿度センサ２６の湿度検出結果が２０％以下の場合でも攪拌ベルト３６の連続稼動を実施せずに評価した。
【００２７】
（比較例１）
比較例１は、評価実施例１における条件のうち、トナーは同じものを用いたが、水コンテナ３０を設置せずに実施した。
（比較例２）
比較例２は、水コンテナ３０を設置しただけで攪拌を一切行わなかった。
（比較例３）
比較例３は、前記特許文献２のように、水を現像装置筐体２１内に噴霧する機構を設置した。
【００２８】
そして評価は、水コンテナ３０を設置し、画像形成装置を低温・低湿環境下に３日間放置し、調湿状態となった後実験を開始した。評価項目のうち、トナーの帯電量については現像装置内トナーの帯電量を、ＴＲＥＫ社製帯電量測定装置（Ｑ／Ｍ  Ｍｅｔｅｒ２１０ＨＳ）を用いて測定した。画像特性は、温度５℃、湿度１０％の低温・低湿環境において、初期時に前記ページプリンタで画像評価パターンを印字して初期画像とし、その後、２０万枚の連続通紙を行い、１０万枚ごとに再度画像評価パターンを印字して耐久後画像とした。画像評価パターンはそれぞれソリッド画像をマクベス反射濃度計（ＲＤ９１４）を用いて測定し、一定のベタ部における９ポイントの濃度測定を行なってその平均値（ＩＤ）を算出した。画像濃度は１．１０以上をＯＫとした。
【００２９】
まず、水コンテナ３０を設置して現像装置２０の稼働時、並びにトナーコンテナ２７からトナーを補給したとき、水コンテナ３０内の攪拌ベルト３６による攪拌を１０秒間行い、また湿度センサの湿度検出結果が２０％以下の場合、更に攪拌ベルト３６を連続して稼動させた評価実施例１と、現像装置２０の稼働時に水コンテナ３０内の攪拌ベルト３６による攪拌を１０秒間行うが、湿度センサ２６の湿度検出結果が２０％以下の場合でも攪拌ベルト３６の連続稼動を実施せずに評価した評価実施例２は、画像濃度、帯電量共に初期時に対して大きな変化はなく、湿度も２８〜３６％と良好であった。
【００３０】
それに対し、トナーは評価実施例１と同じものを用いたが、水コンテナ３０を設置せずに実施した比較例１は、初期から帯電量が高くて画像濃度が低く、画像形成枚数の増加ととともにそれが顕著になっていった。これは水コンテナ３０を設置しなかったために湿度が低いままとなり、トナーがチャージアップした結果と考えられる。また、水コンテナ３０を設置しただけで攪拌を一切行わなかった比較例２は、比較例１よりはよかったが同様の傾向を示し、画像形成枚数の増加ととともに湿度の低下、帯電量の増加、画像濃度の低下が起こった。水を現像装置筐体２１内に噴霧する機構を設置した比較例３は、１０万枚までは良好であったが、２０万枚で濃度低下が起こった。原因を調べたところ、通気口にトナーが付着し、通気口が詰まっていた。
【００３１】
以上の結果から、本発明のように、片側が水に浸漬されて湿度測定手段の測定結果で周回するベルト状攪拌手段と、そのベルト部に当接して搬送される水分を吸収しながら回転し、水の空中への拡散面を拡大させるスポンジローラと、空中に拡散した水分を含む空気を現像装置内へ導く通気口とで加湿手段を構成したことで、水中を通ったベルトが空気中に出るときに付着した水滴の蒸発が起こり、さらにスポンジローラが搬送される水分を吸収して水の空中への拡散面を拡大させるから、迅速に、かつ、水滴を飛ばしたりすることなく現像装置内を加湿することができる。
【００３２】
そのため前記特許文献１乃至３のものとは異なり、水室での水の界面が小さくて加湿効果が少なかったり現像装置内部に対する加湿の応答性が悪い、あるいは加湿するための水分によってトナーが通気口に固着する、といったことがなく、迅速に、的確に現像装置内を加湿することができるから、低温・低湿環境のトナーがチャージアップしやすい環境においても加湿手段によってそれを防止することができ、帯電量上昇に起因する画像濃度低下を防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明によれば、低湿度のためにトナーがチャージアップして画像濃度が低下してしまうような低温・低湿環境においても、チャージアップを防いで高品質の画像を形成できる画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明になる画像形成装置における現像装置の概略断面図である。
【図２】本発明になる画像形成装置における現像装置を用い、温度５℃、湿度１０％の低温・低湿環境で条件を変えながら、２０万枚の画像形成をしたときの画像濃度とトナーの帯電量を調べた結果を示す表である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  感光体ドラム
２０  現像装置
２１  現像装置筐体
２２  現像剤担持体（現像ローラ）
２３  攪拌部材
２４  攪拌部材
２５  仕切り板
２６  湿度センサ
２７  トナーコンテナ
２８  トナー補給ローラ
３０  トナーコンテナ
３１  駆動ローラ
３２  従動ローラ
３３  スポンジローラ
３４  通気口
３５  水
【図１】
2009058539.tif 000003
【図２】
2009058539.tif 000004