(57)【要約】【課題】現像剤中のトナーの分散性の向上、混合攪拌性の向上、トナー濃度と帯電量の安定化を図ることができる現像装置を実現する。【解決手段】本発明では、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用い、像担持体上に形成した潜像を現像する現像部と、現像部と別体に設けられ現像剤の一部を収容して補給トナーと混合攪拌する現像剤撹拌部を備え、現像部と現像剤撹拌部を現像剤が循環する構成の現像装置において、現像剤攪拌部４０は現像剤７０を攪拌する攪拌部材４３，４４を有し、トナーを補給する一部ないしは複数個のトナー補給孔が現像剤溜まり中の撹拌部材４４の近傍に設けられており、撹拌部材４３，４４は垂直方向に回転軸を持ち、現像剤補給口３３から補給された現像剤が重力による落下移動中に、撹拌部材により撹拌される構成としたので、補給される現像剤とトナーとを順次、均一に混合撹拌することができる。【選択図】図４
2009103750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用い、像担持体上に形成した潜像を現像する現像部と、該現像部と別体に設けられ前記現像剤の一部を収容して補給トナーと混合攪拌する現像剤撹拌部とを備え、前記現像部と前記現像剤撹拌部を前記現像剤が循環する構成の現像装置において、
前記現像剤攪拌部は前記現像剤を攪拌する攪拌部材を有し、前記トナーを補給する一部ないしは複数個のトナー補給孔が現像剤溜まり中の前記撹拌部材の近傍に設けられており、前記撹拌部材は垂直方向に回転軸を持ち、現像剤補給口から補給された現像剤が重力による落下移動中に、前記撹拌部材により撹拌されることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用い、像担持体上に形成した潜像を現像する現像部と、該現像部と別体に設けられ前記現像剤の一部を収容して補給トナーと混合攪拌する現像剤撹拌部とを備え、前記現像部と前記現像剤撹拌部を前記現像剤が循環する構成の現像装置において、
前記現像剤攪拌部は前記現像剤を攪拌する攪拌部材を有し、トナー搬送経路が前記撹拌部材中に設けられ、かつ、前記トナーを補給する一部ないしは複数個のトナー補給孔が現像剤溜まり中の前記撹拌部材に設けられており、前記撹拌部材は垂直方向に回転軸を持ち、現像剤補給口から補給された現像剤が重力による落下移動中に、前記撹拌部材により撹拌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、
前記現像剤撹拌部の攪拌部材は、前記現像剤を上方へ向かって搬送する搬送部を備えることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像装置において、
前記トナー補給孔へのトナー搬送手段は、トナー搬送経路に設けられた螺旋状部材と、該螺旋状部材を回転駆動する駆動手段とを備えていることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の現像装置において、
前記トナー補給孔へのトナー搬送手段は、現像剤中にエアーを補給するエアー補給手段であることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の現像装置において、
撹拌域の現像剤を、前記トナー補給孔内に侵入させないための、侵入防止手段を有することを特徴とする現像装置。
【請求項７】
少なくとも、像担持体と、該像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体上の潜像をトナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いて現像する現像手段とを備えた画像形成装置において、
前記現像手段として、請求項１〜６のいずれか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、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いた現像装置と、その現像装置を備えた複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の電子写真方式の画像形成装置においては、現像装置を備えており、この現像装置は、例えばトナーとキャリアから成る二成分現像剤を用い、像担持体上に形成された静電潜像を前記現像剤のトナーにより現像して可視像化する装置である。
このような二成分現像剤を用いた現像装置では、現像領域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、トナーホッパーやトナーカトリッジ等から補給されるトナーと混合、撹拌され、再び現像に供される。また、このような構成の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、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。そして現像装置は、トナーとキャリアから成る二成分現像剤の撹拌を充分に行い、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行っている。
【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がるまでのわずかな時間の間に２本の現像剤混合攪拌部材（例えばスクリュ）の回転による撹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、特にトナーの収支が多い場合、補給されたトナーが十分に分散せずに、現像スリーブに汲み上がり、地汚れ、トナー飛散といった品質課題が発生している。
【０００４】
このような混合撹拌不足に伴うトナー飛散や画像欠陥を防止する目的で、従来、現像装置内に混合撹拌部材を多数設けて混合撹拌性を向上させたものが提案されてきた。
また、現像剤搬送路内に設けられた送りねじ状の翼体を有する現像剤搬送部材の翼体間にメッシュ状のスクリーン部材を取り付けて、現像剤に補給されたトナーの分散や帯電付与を良好に行えるようにした現像装置も提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
しかし、これらの従来技術によって初期の問題は解決されたが、一方では撹拌ストレスを増加させ、現像剤の経時劣化による帯電能力が低下し、結果として帯電量が安定せず、経時でのトナー飛散や地肌汚れ等が発生するという課題が残された。すなわち、現像剤にストレスを与えすぎると、キャリアのコート膜削れによる帯電能力低下、トナーの添加剤埋没度による帯電能力低下、流動性変化などが起こる。また、流動性の変化によっても帯電能力の変化や転写率変化による画質低下の原因になる。
【０００６】
そこで、これらの課題を解決するために、特許文献２に記載の従来技術では、現像剤搬送部材（スクリュ）の内部にトナーの搬送経路を持たせ、エアーなどを用いて搬送部材外の現像剤中へトナーを補給することにより、補給トナーと現像剤の混合撹拌性を向上させる現像装置が提案されている。
しかし、特許文献２に記載の現像装置では、現像剤搬送部材は撹拌部材を兼ねているため、補給されたトナーを撹拌する部分が短くなり、逆に混合撹拌不足を招く可能性がある。また、補給孔から現像剤粉面までの距離が短いため、エアーなどにより補給されたトナーは、そのまま粉面上に浮いてしまったり、現像部から近距離であるため補給のために用いたエアーによってトナー飛散などを招いてしまったりする可能性もある。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−６３０８１号公報
【特許文献２】特開２００６−２５１５１２号公報
【特許文献３】特開２００７−１９３３０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述の従来技術のように、現像部に撹拌機能を持たせているために発生する問題を解消するために、本発明者らは先に、現像部から離れた場所に別途撹拌部を設け、現像部と撹拌部を循環手段によって接続し、撹拌部で現像剤の状態に応じた撹拌を行い、トナー濃度や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を提案している（特許文献３）。
【０００９】
この現像装置の撹拌部としては図１３に示すような構成であり、この攪拌部（攪拌装置）２４０では、図示しない現像部から循環手段により搬送されて来た現像剤が現像剤投入口２３１から容器内に投入され、その容器内の現像剤にトナー補給口２３２からトナーが補給され、複数の撹拌部材（例えば攪拌羽根）２４２を設けた回転軸２４１をモータ２４３で回転させることで現像剤の混合撹拌を行っている。そして混合攪拌後の現像剤は現像剤排出口２３３から排出され、図示しない循環手段で現像部に戻される。
【００１０】
このような攪拌部２４０の複数の撹拌部材（例えば攪拌羽根）２４２を用いた撹拌方式は幅広く用いられているが、撹拌動作が単一になりやすく、容器内全体を撹拌するためには時間がかかる。従って、撹拌部を大きくし、滞留する現像剤量を増やし、長く撹拌部に留める必要があった。また、短時間に撹拌するためには、撹拌の回転速度を増加させる必要があるが、撹拌の回転速度を増加させると、現像剤へのダメージが懸念される。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その解決すべき課題は、攪拌部に補給されたトナーと現像剤とを、短時間に効率よく、余計なストレスをかけることなく混合撹拌することができるようにし、現像剤中のトナーの分散性の向上、混合攪拌性の向上、トナー濃度と帯電量の安定化を図り、現像部に適切なトナー濃度と帯電量を持った現像剤を現像に必要な量だけ連続的に供給することができるようにした現像装置を提供することであり、さらには、その現像装置を備え、経時での画質の安定化が図れる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するため、本発明では以下のような手段を採っている。
本発明の第１の手段は、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用い、像担持体上に形成した潜像を現像する現像部と、該現像部と別体に設けられ前記現像剤の一部を収容して補給トナーと混合攪拌する現像剤撹拌部とを備え、前記現像部と前記現像剤撹拌部を前記現像剤が循環する構成の現像装置において、前記現像剤攪拌部は前記現像剤を攪拌する攪拌部材を有し、前記トナーを補給する一部ないしは複数個のトナー補給孔が現像剤溜まり中の前記撹拌部材の近傍に設けられており、前記撹拌部材は垂直方向に回転軸を持ち、現像剤補給口から補給された現像剤が重力による落下移動中に、前記撹拌部材により撹拌されることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第２の手段は、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用い、像担持体上に形成した潜像を現像する現像部と、該現像部と別体に設けられ前記現像剤の一部を収容して補給トナーと混合攪拌する現像剤撹拌部とを備え、前記現像部と前記現像剤撹拌部を前記現像剤が循環する構成の現像装置において、前記現像剤攪拌部は前記現像剤を攪拌する攪拌部材を有し、トナー搬送経路が前記撹拌部材中に設けられ、かつ、前記トナーを補給する一部ないしは複数個のトナー補給孔が現像剤溜まり中の前記撹拌部材に設けられており、前記撹拌部材は垂直方向に回転軸を持ち、現像剤補給口から補給された現像剤が重力による落下移動中に、前記撹拌部材により撹拌されることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第３の手段は、第１または第２の手段の現像装置において、前記現像剤撹拌部の攪拌部材は、前記現像剤を上方へ向かって搬送する搬送部を備えることを特徴とする。
また、本発明の第４の手段は、第１〜第３のいずれか１つの手段の現像装置において、前記トナー補給孔へのトナー搬送手段は、トナー搬送経路に設けられた螺旋状部材と、該螺旋状部材を回転駆動する駆動手段とを備えていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の第５の手段は、第１〜第４のいずれか１つの手段の現像装置において、前記トナー補給孔へのトナー搬送手段は、現像剤中にエアーを補給するエアー補給手段であることを特徴とする。
また、本発明の第６の手段は、第１〜第５のいずれか１つの手段の現像装置において、撹拌域の現像剤を、前記トナー補給孔内に侵入させないための、侵入防止手段を有することを特徴とする。
【００１６】
本発明の第７の手段は、少なくとも、像担持体と、該像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体上の潜像をトナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いて現像する現像手段とを備えた画像形成装置において、前記現像手段として、第１〜第６のいずれか１つの手段の現像装置を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
第１の手段の現像装置では、撹拌部材の回転軸が垂直であり、重力方向に流れる現像剤と、トナー補給孔から補給されたトナーとを撹拌部材により混合撹拌するため、補給される現像剤とトナーとを順次、均一に混合撹拌することが可能であり、未混合のトナーを排出することを防止できる。また、重力を用いることで省エネルギーにつながる。
一方で、現像剤を重力方向の上から下に移動させているため、トナーを現像剤粉面上に補給すると、現像剤の比重差によるトナーの浮きが発生し、希望のトナー濃度に調整した現像剤を排出することが困難になる。そこで、第１の手段の現像装置では、トナー補給孔の一部または複数を現像剤溜まり中に設けることにより、補給されたトナーを撹拌部材により速やかに現像剤に混合でき、トナーが空中に舞ったり、現像剤粉面上に溜まることがなくなり、効率的に補給トナーを分散させることができる。また、現像剤に対するトナーの分散が早いため、余計なストレスをかけずに、所望のトナー濃度と帯電量に調整された現像剤を現像部に供給することが可能となり、経時での画質の安定化が図れる。
【００１８】
第２の手段の現像装置では、第１の手段と同様の効果に加え、トナー補給孔が撹拌部材に設けられていることにより、現像剤に補給されたトナーが速やかに撹拌部材により分散され、効率良く混合撹拌が行える。これにより、希望のトナー濃度に安定かつ迅速に調整することが可能であり、トナー分散が速やかに行われるため、撹拌によるトナー帯電の効率も向上させることができる。また、回転軸が垂直方向であるため、トナー搬送経路を垂直とし、トナーの搬送を重力で行って余計な搬送駆動を省くことができ低コストにつながる。さらに搬送経路を撹拌部材中に設けることより、撹拌機の周りに余分な経路を這いまわす必要がなく、省スペース化につながる。
【００１９】
第３の手段の現像装置では、第１または第２の手段の効果に加え、撹拌部材に上方へ向かって現像剤を搬送する搬送部を有しているため、撹拌部から現像剤中に放出されたトナーが重力と、撹拌部による上昇力を受け、撹拌性が向上する。
また、第４の手段の現像装置では、第１〜第３のいずれか１つの手段の効果に加え、トナー搬送経路に設けられた螺旋状部材を駆動手段で回転駆動し、トナーを搬送することで、安定したトナー搬送を行うことができる。また、現像剤中にトナーを押し込む力が得られ、安定した補給が行える。
【００２０】
第５の手段の現像装置では、第１〜第４のいずれか１つの手段の効果に加え、エアーにより搬送することにより、トナー中にエアーが多く含まれて流動性が高くなり、現像剤中への分散性が向上する。また、トナーの詰まりを低減でき、エアーによる現像剤の混合撹拌も期待できる。
また、第６の手段の現像装置では、第１〜第５のいずれか１つの手段の効果に加え、補給孔にトナー補給時にのみ開く侵入防止手段（例えばシャッターなど）を付けることにより、現像剤の侵入（逆流）を防止し、補給孔が詰まることを防ぎ、経時で安定したトナー補給を行える。
【００２１】
第７の手段の画像形成装置では、第１〜第６のいずれか１つの手段の現像装置を備えていることにより、第１〜第６のいずれか１つの手段の効果が得られ、所望のトナー濃度と帯電量に調整された現像剤を現像部に供給することが可能であり、安定した画像形成を行うことができ、経時で画質の安定化が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の具体的な構成、動作及び作用効果を、図示の実施例に基いて詳細に説明する。
【実施例】
【００２３】
図１は本発明の一実施例を示す画像形成装置の概略全体構成図である。
この画像形成装置８０は、所謂タンデム型のカラー画像形成装置であり、中間転写体である中間転写ベルト８５の下方に沿ってイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色に対応する作像ユニット８１Ｙ，８１Ｍ，８１Ｃ，８１Ｋが配置されている。各色の作像ユニット８１Ｙ，８１Ｍ，８１Ｃ，８１Ｋの構成は同様であり、像担持体であるドラム状の感光体１と、帯電部８２と、現像装置の現像部２と、一次転写部８４と、クリーニング部８３などで構成されている。
なお、図１では画像形成装置本体の構成のみを図示しており、所謂カラープリンタの構成例となっているが、この画像形成装置本体の上部に原稿画像の読取装置（スキャナ）を設置すればカラー複写機の構成となり、さらに通信機能を持たせて外部回線（電話回線、光回線）やＬＡＮ等と接続すれば、ファクシミリや、デジタル複合機の構成となる。
【００２４】
図１に示す構成の画像形成装置８０では、作像動作が開始されると、まず各色の作像ユニット８１Ｙ，８１Ｍ，８１Ｃ，８１Ｋの感光体１が帯電部８２によって一様な帯電を与えられ、次に潜像形成手段である図示しない光書き込みユニットによって、作成する画像に対応した静電潜像が感光体表面に形成され、現像部２の現像剤のトナーによって潜像が現像されて、各色のトナー像が感光体上に形成される。このようにして各作像ユニット８１Ｙ，８１Ｍ，８１Ｃ，８１Ｋで各感光体上に形成された各色のトナー像は、一次転写部８４によって中間転写ベルト８５の表面に順に重ね合わせて転写される。これによって中間転写ベルト８５上には４色を重ね合わせたフルカラーのトナー像が形成される。このフルカラートナー像は、給紙カセット８７から給紙ローラやレジストローラ等により供給される転写紙に二次転写部８８によって転写され、次に定着部８９を通過することで、熱によってトナーが解けて転写紙にカラー画像が定着される。そして、定着後の画像が作成された転写紙は排紙部９０に排紙される。また、トナー像転写後の各感光体１はクリーニング部８３で残留トナーを除去され、同様にトナー像転写後の中間転写ベルト８５はベルトクリーニング部８６で残留トナーを除去される。
【００２５】
ここで、本発明の画像形成装置では、現像装置に特徴があり、通常は現像に用いられる現像剤（トナーとキャリアの混合体）は現像ユニットの中で撹拌混合されるのみであるが、本発明の現像装置の構成では、各作像ユニット８１Ｙ，８１Ｍ，８１Ｃ，８１Ｋの現像部２と離れた場所にそれぞれ現像剤撹拌部４０が設けられている。この現像剤撹拌部４０は現像剤と補給トナーとの混合撹拌を確実に行い、従来以上にトナーの分散及び帯電を安定して行うためのものである。これによってトナー濃度や帯電量が安定し、安定した画像形成を行うことができる。
【００２６】
その動作は、各作像ユニット８１Ｙ，８１Ｍ，８１Ｃ，８１Ｋの現像部２で現像を行った後の現像剤はそれぞれ現像剤排出流路３によって現像部２から排出されて現像剤撹拌部４０に送り込まれる。次に現像剤撹拌部４０では新しいトナーの補給も行われて、撹拌部材によって充分に撹拌され、その後、図示しないロータリーフィーダによって定量ずつ排出される。排出される現像剤はエアーポンプ６０により送られるエアの圧力によって搬送されて、現像剤供給流路４を通って現像部２に戻される仕組みである。また、現像剤撹拌部４０への新しいトナーの補給は、トナーホッパー（またはトナーカートリッジ）３０から少量ずつトナーを排出することで行われる。なお、図１において、符号９１はエアーポンプ６０のエアー吸引口、９２は外部空気吸引路、９３は除湿装置、９４は空気取入口である。
【００２７】
図２は本発明の現像装置の一実施例を示す図であり、現像部、現像剤撹拌部、ロータリーフィーダ部、エアーポンプの構成を詳細に示す斜視図である。
符号１はドラム状の感光体であり、前述したように図示しない帯電部及び光書込み装置によって表面に静電潜像が形成される。符号２は現像部である（内部の構成例は図３に示す）。符号４０は現像剤撹拌部の全体を示している。現像部２の現像剤排出部から排出される現像剤は現像剤排出流路３の中を自重により落下し、現像剤撹拌部４０内部に投入される。
【００２８】
図４は現像剤撹拌部４０及びロータリーフィーダ部５０の一構成例を示す断面図であり、現像剤撹拌部４０は撹拌用モータ４５により直接またはギア４６ａ〜４６ｄを介して駆動される現像剤攪拌部材４３，４４を備えている。また、現像剤撹拌部４０にはトナーの消費に伴いトナーホッパー（またはトナーカートリッジ）３０より新しいトナーが補給される。トナー補給は駆動手段である駆動用モータ３２により、トナー搬送経路３１内部を通って補給される。トナー搬送経路３１の内部には小型の螺旋状部材（例えば搬送スクリュ、オーガ等）３５が配置されてトナーを一定量づつ搬送することができる構成となっている。
【００２９】
図２、図４において、符号５０はロータリーフィーダであり、内部の羽根車５１を回転させて撹拌された現像剤を一定量ずつ排出する働きをする。５５はロータリーフィーダ駆動用のモータである。
ロータリーフィーダ５０より定量排出される現像剤は、エアーポンプ６０より供給される空気圧により、現像剤供給流路４の内部をエアーによって搬送されて、現像部２の現像剤供給部５に戻される。
【００３０】
図３は現像部の内部の構成を示す図である。図中の符号２０は現像剤担持体である現像ローラであり、この現像ローラ２０は、回転する円筒状の現像スリーブの内部に複数の磁石（または複数の磁極を着磁された磁石ローラ）を配置した構成であり、現像剤を磁力で現像スリーブ上に吸着して現像スリーブの回転により搬送し、感光体１と対向する現像領域では現像主磁極の磁力により現像剤を穂立ちして磁気ブラシを形成し、感光体表面の静電潜像に現像剤のトナーを付着させて現像する働きを有する。符号２１、２２は搬送スクリュであり、搬送スクリュ２１は図中の矢印Ｃ方向に回転し、現像剤を図中手前から奥に向かって搬送するように駆動される。また、搬送スクリュ２２は図中の矢印Ｄ方向に回転し、現像剤が図中奥から手前に向かって搬送されるように回転駆動される。２４は仕切板であり図中の奥側の端部では搬送スクリュ２１から搬送スクリュ２２に向かって現像剤が移動できるように仕切板２４は途切れている。また、搬送スクリュ２２の手前側には現像剤を外部の現像剤排出流路３（図２参照）に排出する為の現像剤排出部が設けられ、搬送スクリュ２１の手前側には攪拌部４０で撹拌済みの現像剤を供給する為の現像剤供給部５（図２参照）が設けられる。また、符号２５は現像ローラ２０の現像スリーブに付着する現像剤を一定量に均す為のドクターブレード、２３は現像部をカバーするケーシングである。
【００３１】
次に本発明の特徴である、現像剤撹拌部について詳細に説明する。
現像剤撹拌部４０では現像剤の撹拌、トナー帯電を行い、適切なトナー濃度と帯電量を持った現像剤を連続的に安定して供給する役割がある。そのため、短時間に効率良く現像剤を撹拌する必要があり、かつ現像剤に与えるストレスが少ないことが望まれる。しかしながら、前述の「発明が解決しようとする課題」で示したように、撹拌、トナー帯電を短時間で十分に行おうと強いストレスを掛けると、現像剤へのダメージが懸念され、逆にストレスを掛けないように撹拌を行うと、十分な撹拌、トナー帯電がされていない現像剤が排出され、トナー飛散などの問題を引き起こしてしまう。また、現像装置内で現像剤が機械的ストレスを受けることによる流動性の悪化などからも、撹拌が十分行われないという問題もある。特に補給トナーを現像剤と混合撹拌する際は、補給されたトナーが現像剤よりも比重が小さいため現像剤の粉面に浮いてしまうという問題を生じる。そのため、混合撹拌を短時間で十分に行うために余計なストレスをかけてしまう恐れがある。
【００３２】
現像剤とトナーを同じ補給口から入れて事前に少し混合させる方法などもあるが、やはり比重の違いからトナーが上側に浮いてしまう。また、ロータリフィーダ５０を通じて排出された現像剤はエアーポンプ６０によって現像部へと搬送されるが、エアーポンプ６０からのエアーの一部がロータリーフィーダ５０から漏れ、撹拌部４０へと流入する。このエアーにより、現像剤の粉面状に補給されたトナーが舞ってしまい、現像剤中に潜っていかないという問題がより顕著になるという課題もある。
そこで本発明の現像装置の特徴である攪拌部４０の現像剤溜まり中にトナー補給孔を設けてトナー補給を行うことが有効であり、現像剤中にトナーを入れることによりトナーの浮きを防止し、補給トナーの現像剤中への分散が速やかに行える。
【００３３】
図４の現像剤撹拌部４０は、前述の「課題を解決するための手段」で示した第１，第３，第４の手段に対応する実施例であり、現像剤攪拌部４０の容器は逆円錐型など下方の排出口に向かうほど径が細くなる形状をしており、その上面には現像剤補給口３３が、下面には現像剤排出口３４が設けられている。現像剤撹拌部４０の中心には、現像剤攪拌部材の一つとして、下から上に現像剤を搬送する搬送部である攪拌スクリュ４３が設けられ、その外側には回転可能な板状部材からなる攪拌部材４４が２本設けられており、これらの撹拌部材４３，４４の回転動作によって現像剤７０が混合攪拌される。外側の板状の撹拌部材４４と、中心の攪拌スクリュ４３は、モータ４５によって回転する。攪拌スクリュ４３はモータ４５と直結されており、外側の撹拌部材４４は、ギヤ４６ａ〜４６ｄを介して回転する。すなわち、外側の撹拌部材４４は、ギヤ４６ａ〜４６ｄで減速して回転している。
現像剤撹拌部４０での現像剤補給口３３から排出口３４までの現像剤７０の搬送は重力を利用している。また、現像剤撹拌部４０にはバッファとして常に所定量の現像剤７０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。
【００３４】
トナー搬送経路３１のトナー補給孔は、現像剤溜まり中の外側の撹拌部材４４の近傍に設けられており、トナー供給路３１内にはトナー搬送手段である螺旋状部材（搬送スクリュ、オーガ等）３５が設けられ、駆動手段であるトナー供給モータ３２にその一端が接続され（図２参照）、回転駆動される。これによりトナー搬送経路３１をトナーが搬送され、トナー補給孔から現像剤溜まり中にトナーが補給され、補給されたトナーは現像剤７０と共に攪拌部材（板状部材）４４により、速やかに混合撹拌される。このように、トナー補給孔が撹拌部材近辺にあることにより、トナーの現像剤中への分散が促進される効果がある。一度混合されたトナーは、現像剤中のキャリアと静電的付着力やファンデルワールス力などの付着力が働くため、比重差により浮いてしまったり、エアーにより舞い上がることが少なくなる。また、トナーが非常に高い分散状態で現像剤７０中に存在することによって、トナーの帯電立ち上げが非常に速くなり、余計なストレスをかけることがなく、結果として帯電量が安定する。
【００３５】
現像剤撹拌部４０の中心に設けられた攪拌スクリュ４３の回転によって下から上に持ち上げられた現像剤７０は、外側を回転する板状の撹拌部材４４の回転に伴い下方に運動し、再びスクリュ４３の周囲に寄せ集められる。このように現像剤撹拌部４０では絶えず現像剤７０が対流している。この対流により、容器内全体が均一に混合される仕組みである。トナーの帯電はトナーとキャリアの摩擦によって付与されるため、帯電量をすばやく得るためにはトナーとキャリアの接触確率を上げることが重要である。本発明者らの検討によると、現像剤撹拌部４０内で現像剤７０が対流することにより接触確率が上がり、かつ、現像剤へのダメージも少ないことが分かった。
【００３６】
現像剤撹拌部４０の下方にはロータリーフィーダ５０が接続されている。このロータリーフィーダ５０の内部には羽根車５１が図のように配置され、回転することによって一定量ずつの現像剤が下方に排出される構成である。
ロータリーフィーダ５０より排出される現像剤はエアーポンプ６０より送られてくるエアーにより、図中で左から右に送られ、空気流に乗って現像剤供給流路４内を現像部２まで搬送されるものである（図２参照）。なお、エアーポンプ６０から空気取り入れ口５２までの構成は図２と同じである。
【００３７】
次に図５は前述の「課題を解決するための手段」で示した第２の手段に対応する実施例を示す図であり、現像剤撹拌部４０の撹拌部材である攪拌スクリュ４３内にトナー搬送経路３１を設けるとともに、現像剤溜り中の攪拌スクリュ４３に複数のトナー補給孔４２を設けている。現像剤攪拌部４０の基本的な構成は上記の図４と同様であるが、図５の実施例では、攪拌スクリュ４３内のトナー搬送経路３１に設けた螺旋状部材（例えばオーガ）３５が回転駆動することによって、安定してトナーが搬送され、現像剤溜り中の攪拌スクリュ４３に設けた複数のトナー補給孔４２から攪拌スクリュ４３の近傍にトナーが補給される。攪拌スクリュ４３は現像剤を上方向に持ち上げる方向に回転しているため、補給されたトナーは攪拌スクリュ４３が回転することにより、３６０°均一に水平方向に撒き散らされるとともに、上方向に現像剤とともに持ち上げられ、対流運動をする。これにより混合不十分なまま排出されることがなく、補給されたトナーは直ちに容器全体に分散され、混合撹拌性を向上させることができる。また、攪拌スクリュ４３内のトナー搬送経路３１は垂直方向であるため、オーガ３５を設けない場合においても、重力によりトナー補給孔４２までトナーが移動し、攪拌スクリュ４３が回転することにより、遠心力で現像剤中にトナーを補給することができる。これによりオーガやその駆動手段を省くことができ、低コスト化も可能である。
【００３８】
次に図６は前述の「課題を解決するための手段」で示した第５の手段に対応する実施例を示す図であり、現像剤攪拌部４０のトナー搬送手段をエアーによって行っている。この実施例では、トナーホッパー３０からトナー搬送経路３１に補給するトナー量をトナー排出弁１００等によって規制（制御）し、トナー搬送経路３１に落下したトナーはエアーポンプ（エア供給手段）６１からのエアーにより、図中の矢印のようにトナー搬送経路３１内を左方向に搬送され、現像剤溜り中に設けたトナー補給孔から現像剤７０中へ補給される。
【００３９】
現像剤溜まり中にトナーを補給する場合、現像剤７０の密度が大きく、図４のように螺旋状部材（搬送スクリュ、オーガ等）３５を用いる場合などでは、ある程度トナーを押し込む力が必要となる。この場合、トナーが詰まったり、トナーや現像剤に余計なストレスを与えてしまう可能性もある。そこで図６に示す実施例では、エアー搬送を用いることにより、トナー中にエアが多く含まれて流動性が高まり、ストレスを掛けることなく現像剤中への分散性が向上する。また、トナーの詰まりを低減でき、エアーによる低ストレスな現像剤の混合撹拌も同時に期待できる。このため、エアーの供給は、トナー補給時以外においても任意に制御可能とすることで、トナー補給時以外の撹拌においても、エアーを供給し、混合撹拌性を向上させることができる。
【００４０】
なお、本発明においては、現像剤撹拌部４０と現像部２を別体として離して配置できるため、搬送手段であるエアーが現像部２に侵入することはほとんどなく、エアーによるトナー飛散などの不具合を現像部２に与えることはない。
また、エアーの流入方向を容器側面方向（水平方向）、または、それよりも下向きに配置することにより、エアーの勢いが強い場合においても、未混合のトナーが現像剤粉面上に舞い上がることを防止し、容器全体へと補給トナーを分散させることが可能である。
【００４１】
次に図７は前述の第５の手段に対応する別の実施例を示す図であり、撹拌部材である撹拌スクリュ４３内にトナー搬送経路３１を設けると共に、現像剤溜り中の攪拌スクリュ４３に複数のトナー補給孔４２を設けている。また、現像剤撹拌部４０の基本的な構成は図６と同様であり、図６と同様に、トナー搬送経路３１内を矢印の方向にエアー搬送されたトナーは複数のトナー補給孔４２より、現像剤７０中へ補給される。このとき、図５で説明した攪拌スクリュ４３による撹拌性向上効果とともに、エアーによる分散性の向上も得られる。また、図８（ａ）のように撹拌スクリュの回転軸とトナー補給孔４２の成す角αがα≦４５°となるようにすることで、トナーが詰まることなく、スムーズに排出される。これは、図８（ｂ）に示すように撹拌スクリュの回転軸とトナー補給孔４２の成す角αが略９０°の場合には、トナーが経路中で押し固められて凝集体７１を形成し、トナー補給不良の問題を起こすようなことがあるが、図８（ａ）のようにすることにより、このような問題も起こらない。
【００４２】
なお、エアーポンプ（エアー供給手段）６１により供給するエアーの流量や圧力は小さすぎるとトナーが詰まってしまったり、分散性向上効果が減少する。逆に、大きすぎるとトナー飛散などを起こす恐れがあるため、使用するトナーや現像剤の流動性により最適化することが望ましい。範囲の目安として、流量はトナー１ｇに対して１０〜７５cc、圧力は５〜５０ｋＰa程度が望ましい。
【００４３】
また、現像剤７０を現像剤撹拌部４０から現像部２へと搬送させるためのエアーポンプ６０から発生したエアーの一部が、ロータリーフィーダ５０から現像剤撹拌部４０へと逆流することがあるが、このような場合には、この逆流するエアーを利用することも考えられる。
【００４４】
図９はその場合の実施例を示しており、ロータリーフィーダ５０からトナー搬送経路３１に至るエアー流入経路１２０を設け、エアーポンプ６０から発生したエアーの一部がロータリーフィーダ５０に逆流した場合に、この逆流するエアーをエアー流入経路１２０を通してトナー搬送経路３１に導入し、トナー搬送手段の一つとして利用するものである。これにより、現像剤排出口３４から撹拌部４０へ逆流するエアーの量を低減し、逆流エアーによる現像剤排出効率の悪化を抑制する効果が得られる。また、図９の構成では、トナー搬送手段として、螺旋状部材（搬送スクリュ、オーガ等）３５による搬送と、エアーによる搬送とを併用でき、補給トナーの搬送効率の向上、搬送経路内でのトナーの流動性の向上、現像剤中に補給したトナーの分散性の向上等が図れる。
【００４５】
次に図１０は現像剤攪拌部４０のトナー搬送経路の別の実施例を示す図であり、攪拌スクリュ４３の外側を回転する板状の撹拌部材４４内にトナー搬送経路を設けるとともに、現像剤溜り中の攪拌部材４４に複数のトナー補給孔４２を設けたものである。板状の撹拌部材４４は回転軸（撹拌容器中心）から離れて回転しているため、補給されたトナーは容器中心に集まらず、より全体に分散させることができる。また、回転方向に対して逆向き（回転方向の下流側向き）に補給孔４２を配置することにより、撹拌部材４４によって現像剤が動かされ、補給孔４２の付近は比較的現像剤の嵩密度の低い場所になる。これにより、現像剤が補給孔４２に逆流することを防ぐことができ、また、力を加えなくてもトナーが現像剤中に入っていくためストレスを掛けることなくトナー補給を容易に行うことができる。
【００４６】
次に図１１は現像剤攪拌部４０のトナー搬送手段のさらに別の実施例を示す図であり、一軸偏心スクリュポンプによりトナーを搬送するものである。
この実施例では、現像剤攪拌部４０のトナー搬送経路３１内に一軸偏心スクリュポンプ１１０が設けられている。このスクリュポンプ１１０は、螺旋状部材である剛性を持つ１条スクリュ状のロータ１０４と、２条スクリュ状の貫通孔が形成され弾性体で作られたステータ１０５からなる。ステータ１０５はトナー搬送経路３１に固定されていて、ロータ１０４はロータ軸１０１と連結され、軸受け部１０２に支持されており、図示しない駆動モータでロータ軸１０１が回転することによりロータ１０４が回転し、スクリュポンプ１１０の上流に吸い込み圧を発生する。この上流部分には軸受け部１０２と支持部材１０３を介してトナーホッパー３０が接続されており、トナーホッパー３０から補給されたトナーをスクリュポンプ１１０で吸引し、ロータ１０４とステータ１０５の内部の空間を通ってスクリュポンプ１１０の吐き出し部（左側空間）へ吐き出し、トナー搬送経路３１を搬送してトナー補給孔から現像剤７０中へとトナーを補給する。このように一軸偏心スクリュポンプ１１０を用いることにより、回転量に応じた移動量（吐出量）が高精度に得られ、安定したトナー搬送のみならず、トナー補給量を制御することも可能である。そのため、別体に制御部を設ける必要がなく低コスト化することができる。
【００４７】
次に図１２は前述の「課題を解決するための手段」で示した第６の手段に対応する実施例を示す図であり、現像剤の侵入防止手段として、攪拌部材（例えば攪拌スクリュ）４３のトナー補給孔４２に補給孔シャッター１２１を設けた例である。この補給孔シャッター１２１はトナー補給が行われていないときは図１２（ａ）のようにシャッター１２１が閉じているため、撹拌域の現像剤がトナー補給孔４２に進入することを防ぐことができる。そして、トナー補給時にのみ、撹拌部材４３が回転することによる遠心力や、トナー搬送手段であるエアーなどの圧力により、図１２（ｂ）のようにシャッター１２１が開くようになっている。これにより、トナー補給孔４２に現像剤が逆流することによる補給孔の詰まりを防止する効果が得られる。
【００４８】
なお、上記のいずれの実施例においても、トナー補給孔４２はトナーの形状より大きく、０．０５〜１０ｍｍ程度であり、形状に関しては丸以外の形状でも何でも良いが、トナーの流動性（補給孔への詰まり易さ）や現像剤７０への分散性を考慮して、補給孔の大きさは適宜最適化する。また、図５、図７、図１０に示すように、攪拌部材（攪拌スクリュ４３または板状の攪拌部材４４）に設けたトナー補給孔４２の大きさを、搬送経路の上流から下流にいくに従い大きくすることにより、下流側と上流側で排出される量を均一にして分散性をより向上させることが可能であり、最下流のトナー補給孔を大きくすることで、トナーの詰まりを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施例を示す画像形成装置の概略全体構成図である。
【図２】本発明の現像装置の一実施例を示す図であり、現像部、現像剤撹拌部、ロータリーフィーダ部、エアーポンプの構成を詳細に示す斜視図である。
【図３】図２に示す現像装置の現像部の内部構成例を示す概略断面図である。
【図４】本発明の一実施例を示す図であって、現像装置の現像剤撹拌部及びロータリーフィーダ部の概略断面図である。
【図５】本発明の別の実施例を示す図であって、現像剤撹拌部の撹拌スクリュにトナー搬送経路と複数のトナー補給孔を設けた例を示す図である。
【図６】本発明のさらに別の実施例を示す図であって、現像剤攪拌部のトナー搬送手段をエアーによって行う場合の構成例を示す概略要部断面図である。
【図７】本発明のさらに別の実施例を示す図であって、現像剤撹拌部の撹拌スクリュにエアーによるトナー搬送経路と複数のトナー補給孔を設けた例を示す図である。
【図８】図７に示す撹拌スクリュの回転軸とトナー補給孔の成す角αの説明図である。
【図９】本発明のさらに別の実施例を示す図であって、図４と略同様の構成に加え、ロータリーフィーダから現像剤撹拌部のトナー搬送経路に至るエアー流入経路を設けた例を示す概略断面図である。
【図１０】本発明のさらに別の実施例を示す図であって、現像剤撹拌部の板状の攪拌部材にトナー搬送経路と複数のトナー補給孔を設けた例を示す図である。
【図１１】本発明のさらに別の実施例を示す図であって、現像剤攪拌部のトナー搬送手段をスクリュポンプによって行う場合の構成例を示す概略要部断面図である。
【図１２】本発明のさらに別の実施例を示す図であって、攪拌部材のトナー補給孔にシャッターを設けた例を示す図である。
【図１３】従来の現像装置の撹拌部の構成例を示す概略要部断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１：感光体（像担持体）
２：現像部
３：現像剤排出流路
４：現像剤供給流路
５：現像剤供給部
２０：現像ローラ
２１，２２：搬送スクリュ
２３：ケーシング
２４：仕切板
２５：ドクターブレード
３０：トナーホッパー
３１：トナー搬送経路
３２：トナー供給モータ（駆動手段）
３３：現像剤補給口
３４：現像剤排出口
３５：螺旋状部材（搬送スクリュ、オーガ等）
４０：現像剤攪拌部
４２：トナー補給孔
４３：攪拌スクリュ（攪拌部材）
４４：板状の攪拌部材
４５：現像剤攪拌用モータ
４６ａ〜４６ｄ：ギヤ
５０：ロータリーフィーダ
５１：羽根車
５５：ロータリーフィーダ用モータ
６０：エアーポンプ（エア供給手段）
６１：エアーポンプ（エア供給手段）
７０：現像剤
８０：画像形成装置
８１Ｙ，８１Ｍ，８１Ｃ，８１Ｋ：作像ユニット
８２：帯電部
８３：クリーニング部
８４：一次転写部
８５：中間転写ベルト
８６：ベルトクリーニング部
８７：給紙カセット
８８：二次転写部
８９：定着部
９０：排紙部
９１：エアー吸引口
９２：外部空気吸引路
９３：除湿装置
９４：空気取入口
１００：トナー排出弁
１０１：ロータ軸
１０４：ロータ（螺旋状部材）
１０５：ステータ
１１０：スクリュポンプ
１２１：補給孔シャッター（侵入防止手段）
【図１】
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【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】
2009103750.tif 000009
【図８】
2009103750.tif 000010
【図９】
2009103750.tif 000011
【図１０】
2009103750.tif 000012
【図１１】
2009103750.tif 000013
【図１２】
2009103750.tif 000014
【図１３】
2009103750.tif 000015