JP2009008986A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流動性が低下し現像剤が凝集しても現像剤を装置外部へ適切に排出できる現像装置及びその現像装置を備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像剤を表面上に担持して回転し、潜像担持体１と対向する箇所で潜像担持体１の表面の潜像にトナーを供給して現像する現像剤担持体５と、現像剤を搬送する現像剤搬送部材８を有し、現像剤担持体５に現像剤を供給する現像剤供給領域では現像剤担持体５に現像剤を供給しながら現像剤を搬送する現像剤搬送路９と、現像剤搬送路全体の現像剤量の増減に応じて現像剤の嵩が増減する現像剤搬送路内の箇所の所定の高さに設けられた、現像剤を装置外部に搬送する排出搬送部７６を備えた現像装置４において、現像剤の嵩が増すことで現像剤搬送路９から排出搬送部７６へ送られる現像剤をほぐす、現像剤ほぐし手段７８を現像剤排出部７６の近傍に設けている。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等に用いられる現像装置及びこれを用いた画像形成装置に関するものである。

従来から、トナーと磁性キャリアとを含む二成分の現像剤を用いた現像装置を備える画像形成装置が広く用いられている。この種の画像形成装置として、現像に伴ってトナーを消費する現像装置内の現像剤に対して、必要に応じてトナー収容器からトナーを補給することで、現像剤のトナー濃度を所定範囲内に維持するものがある。かかる構成では、現像剤内のキャリアは殆ど消費されず繰り返し使用されるため、画像を出力するにしたがってキャリアが劣化する。具体的には、機械的なストレスなどでキャリア表面のコーディング膜が削れたり、キャリア表面にトナーの成分がスペントしたりする。キャリアが劣化すると、キャリアのトナーを帯電させる能力が徐々に低下し、地肌部汚れ、画像濃度低下、画像濃度ムラなどの異常画像やトナー飛散などの画質低下を引き起こす。このため、この種の画像形成装置では定期的にサービスマンがユーザーを訪問してキャリアの交換を行っていた。このために、メンテナンス費用がかかり画像形成の単価が高くなってしまっていた。

特許文献１及び特許文献２には、キャリアとトナーとを混合したプレミックス現像剤を現像装置内の現像剤に補給してトナー濃度の回復を図りながら、増加量分の現像剤を現像装置から排出させる現像装置が記載されている。かかる構成では、現像剤の排出によって古くなったキャリアを少しずつ現像装置内から排出しつつ、プレミックス現像剤中の新しいキャリアを現像装置内の現像剤に補給する。そして、このような排出と補給とによって現像剤中のキャリアを少しずつ新たなものに交換していくことで、キャリアの交換作業を省くことができる。

特許文献１に記載の現像装置では、現像装置内で現像剤が循環する現像剤搬送路内に現像剤量を検知するセンサと、現像剤の排出部を開閉するシャッター機構とを設けている。そして、通常動作時にはシャッターが閉じていて現像剤が排出されないようになっており、センサで現像剤の嵩がある一定以上になったと検知した場合にシャッターが開き現像剤が排出される構成をとっている。しかしこの方式の場合、構成が複雑になってしまいコストも高くなってしまう。

特許文献２に記載の現像装置では、現像剤を現像ローラに供給しながら現像ローラの軸方向に現像剤を搬送する供給搬送路の現像ローラに現像剤を供給する位置よりも下流側の側壁に設けられた現像剤排出口から現像装置外に現像剤を排出する。また、現像剤排出口が設けられた位置よりも下流側には、現像剤を供給搬送路の上流端に受け渡す循環搬送路と連通する循環開口部が設けられている。この現像装置では、プレミックス現像剤が供給され、現像装置内の現像剤量が増加すると、供給搬送路内の現像剤の嵩が高くなる。このとき、現像剤排出口を設けた位置で、現像剤排出口の高さまで到達した現像剤は現像剤排出口から現像装置外部へ排出され、現像剤排出口が設けられた位置で排出されなかった現像剤は循環開口部を通って循環搬送路に送られる。また、供給搬送路内の現像剤の嵩が変化しない状態では、現像剤排出口の位置で現像剤の嵩が現像剤排出口の高さに到達しないため現像剤は排出されず、供給搬送路の下流側に到達した現像剤は循環搬送路に送られる。

このような現像装置では、プレミックス現像剤が供給されて増加した分の現像剤が現像剤排出口から排出されることで、装置内の現像剤中のキャリアを少しずつ新たなものに交換していくことができる。また、供給搬送路内の現像剤の嵩が変化しない状態では、現像剤の排出が行われないため現像装置内の現像剤量が減少することを防止することができる。さらに、現像剤排出口の位置で現像剤の嵩が現像剤排出口の高さに到達すると現像剤排出口の高さに到達した現像剤は自然に現像剤排出口から装置外部に排出される。このため、特許文献１に記載の現像装置のようなセンサとシャッターとからなる現像剤の複雑な排出機構が不要となり、構成の複雑化やコスト高となることを防止できる。

特許第２８９１８４５号公報 特開２０００−１１２２３８号公報

しかしながら、環境変動などにより現像剤の流動性が低下し現像剤が凝集してしまうと、供給搬送路から現像剤排出口へ送られる現像剤をスムーズに送るのが困難となる。そのため、現像剤の補給により過剰となった分の現像剤が、現像剤排出口から適切に排出されなくなり、現像装置内の現像剤量が必要以上に多くなってしまうといった問題が生じる。

これまで、プレミックス現像剤を用いてトナーとキャリアとの両方を現像装置に補給する例について説明したが、次のような場合にも同様の問題が生じ得る。即ち、トナーとキャリアとを別々に補給する場合や、トナー及びキャリアの何れか一方とプレミックス現像剤とを補給する場合などである。

また、トナーのみからなる１成分現像剤を用いる現像装置においても、現像装置内に現像剤を補給し、この補給によって過剰となった分の現像剤を現像剤排出口から装置外部へ排出する構成であれば、上記と同様の問題が生じ得る。

本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、流動性が低下し現像剤が凝集しても現像剤を装置外部へ適切に排出できる現像装置及びその現像装置を備えた画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、現像剤を表面上に担持して回転し、潜像担持体と対向する箇所で該潜像担持体の表面の潜像にトナーを供給して現像する現像剤担持体と、現像剤を搬送する現像剤搬送部材を有し、該現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給領域では該現像剤担持体に現像剤を供給しながら現像剤を搬送する現像剤搬送路と、該現像剤搬送路全体の現像剤量の増減に応じて現像剤の嵩が増減する該現像剤搬送路内の箇所の所定の高さに設けられた、現像剤を装置外部に排出する現像剤排出部とを備え、現像剤の嵩が増すことで該現像剤排出部へ現像剤が送られて装置外部に現像剤を排出する現像装置において、該現像剤排出部へ送られる現像剤をほぐす、現像剤ほぐし手段を該現像剤排出部の近傍に設けたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記現像剤ほぐし手段は、スクリュ部材であることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項２の現像装置において、上記スクリュ部材は２条スクリュであることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項２または３の現像装置において、上記スクリュ部材の軸方向長さは、上記現像剤搬送部材の現像剤搬送方向の長さよりも短いことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項２、３または４の現像装置において、上記スクリュ部材の回転動作を制御する制御手段を有しており、該制御手段は該スクリュ部材の回転動作を間欠制御するものであることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項５の現像装置において、上記制御手段は、出力画像に応じて上記間欠制御を行うものであることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項２、３、４、５または６の現像装置において、上記スクリュ部材は金属材料で構成されていることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項７の現像装置において、上記スクリュ部材がアース接地されることを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体に担持された潜像を現像する現像手段と、該現像手段に現像剤を補給する現像剤補給手段とを備えた画像形成装置において、該現像手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７または８の現像装置を用いることを特徴とするものである。

本発明においては、現像剤排出部へ送られる現像剤を現像剤排出部の近傍に設けた現像剤ほぐし手段によってほぐすことができる。これにより、現像剤の流動性が低下し現像剤が凝集しても、現像剤ほぐし手段によって現像剤がほぐされながら現像剤搬出部へ送られるので、現像剤を現像剤排出部へスムーズに送ることができる。よって、現像排出部から現像剤を装置外部へ適切に排出することができる。

以上、本発明によれば、流動性が低下し現像剤が凝集しても現像剤を適切に装置外部へ排出し、現像装置内の現像剤量が必要以上に多くなるのを抑制できるという優れた効果がある。

以下、本発明を適用した画像形成装置として、複数の感光体１が並行配設されたタンデム型のカラーレーザー複写機（以下、単に「複写機」という）の一実施形態について説明する。

図２は、本実施形態に係る複写機の概略構成図である。この複写機はプリンタ部１００、これを載せる給紙装置２００、プリンタ部１００の上に固定されたスキャナ３００などを備えている。また、このスキャナ３００の上に固定された原稿自動搬送装置４００なども備えている。

上記プリンタ部１００は、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像を形成するための４組のプロセスカートリッジ１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋからなる画像形成ユニット２０を備えている。各符号の数字の後に付されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、イエロー、シアン、マゼンダ、ブラック用の部材であることを示している（以下同様）。プロセスカートリッジ１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの他には、光書込ユニット２１、中間転写ユニット１７、二次転写装置２２、レジストローラ対４９、ベルト定着方式の定着装置２５などが配設されている。

光書込ユニット２１は、図示しない光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラーなどを有し、画像データに基づいて後述の感光体１の表面にレーザ光を照射する。

プロセスカートリッジ１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは，ドラム状の感光体１、帯電器、現像装置４、ドラムクリーニング装置、除電器などを有している。

以下、イエロー用のプロセスカートリッジ１８について説明する。
帯電手段たる帯電器によって、感光体１Ｙの北面は一様帯電される。帯電処理が施された感光体１Ｙの表面には、光書込ユニット２１によって変調及び偏向されたレーザ光が照射される。すると、照射部（露光部）の電位が減衰する。この減衰により、感光体１Ｙ表面にＹ用の静電潜像が形成される。形成されたＹ用の静電潜像は現像手段たる現像装置４Ｙによって現像されてＹトナー像となる。

Ｙ用の感光体１Ｙ上に形成されたＹトナー像は、後述の中間転写ベルト１１０に一次転写される。一次転写後の感光体１Ｙの表面は、ドラムクリーニング装置によって転写残トナーがクリーニングされる。

Ｙ用のプロセスカートリッジ１８Ｙにおいて、ドラムクリーニング装置によってクリーニングされた感光体１Ｙは、除電器によって除電される。そして、帯電器によって一様帯電せしめられて、初期状態に戻る。以上のような一連のプロセスは、他のプロセスカートリッジ（１８Ｍ，Ｃ，Ｋ）についても同様である。

次に、中間転写ユニットについて説明する。
中間転写ユニット１７は、中間転写ベルト１１０やベルトクリーニング装置９０などを有している。また、張架ローラ１４、駆動ローラ１５、二次転写バックアップローラ１６、４つの一次転写バイアスローラ６２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋなども有している。

中間転写ベルト１１０は、張架ローラ１４を含む複数のローラによってテンション張架されている。そして、図示しないベルト駆動モータによって駆動される駆動ローラ１５の回転によって図中時計回りに無端移動せしめられる。

４つの一次転写バイアスローラ６２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、それぞれ中間転写ベルト１１０の内周面側に接触するように配設され、図示しない電源から一次転写バイアスの印加を受ける。また、中間転写ベルト１１０をその内周面側から感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに向けて押圧してそれぞれ一次転写ニップを形成する。各一次転写ニップには、一次転写バイアスの影響により、感光体１と一次転写バイアスローラとの間に一次転写電界が形成される。

Ｙ用の感光体１Ｙ上に形成された上述のＹトナー像は、この一次転写電界やニップ圧の影響によって中間転写ベルト１１０上に一次転写される。このＹトナー像の上には、Ｍ，Ｃ，Ｋ用の感光体１Ｍ，Ｃ，Ｋ上に形成されたＭ，Ｃ，Ｋトナー像が順次重ね合わせて一次転写される。この重ね合わせの一次転写により、中間転写ベルト１１０上には多重トナー像たる４色重ね合わせトナー像（以下、４色トナー像という）が形成される。

中間転写ベルト１１０上に重ね合わせ転写された４色トナー像は、後述の二次転写ニップで図示しない記録シートたる転写紙に二次転写される。二次転写ニップ通過後の中間転写ベルト１１０の表面に残留する転写残トナーは、図中左側の駆動ローラ１５との間にベルトを挟み込むベルトクリーニング装置９０によってクリーニングされる。

次に、二次転写装置２２について説明する。
中間転写ユニット１７の図中下方には、２本の張架ローラ２３によって紙搬送ベルト２４を張架している二次転写装置２２が配設されている。紙搬送ベルト２４は、少なくとも何れか一方の張架ローラ２３の回転駆動に伴って、図中反時計回りに無端移動せしめられる。２本の張架ローラ２３のうち、図中右側に配設された一方のローラは、中間転写ユニット１７の二次転写バックアップローラ１６との間に、中間転写ベルト１１０及び紙搬送ベルト２４を挟み込んでいる。この挟み込みにより、中間転写ユニット１７の中間転写ベルト１１０と、二次転写装置２２の紙搬送ベルト２４とが接触する二次転写ニップが形成されている。そして、この一方の張架ローラ２３には、トナーと逆極性の二次転写バイアスが図示しない電源によって印加される。この二次転写バイアスの印加により、二次転写ニップには中間転写ユニット１７の中間転写ベルト１１０上の４色トナー像をベルト側からこの一方の張架ローラ２３側に向けて静電移動させる二次転写電界が形成される。後述のレジストローラ対４９によって中間転写ベルト１１０上の４色トナー像に同期するように二次転写ニップに送り込まれた転写紙には、この二次転写電界やニップ圧の影響を受けた４色トナー像が二次転写せしめられる。なお、このように一方の張架ローラ２３に二次転写バイアスを印加する二次転写方式に代えて、転写紙を非接触でチャージさせるチャージャを設けてもよい。

複写機本体の下部に設けられた給紙装置２００には、内部に複数の転写紙を紙束の状態で複数枚重ねて収容可能な給紙カセット４４が、鉛直方向に複数重なるように配設されている。それぞれの給紙カセット４４は、紙束の一番上の転写紙に給紙ローラ４２を押し当てている。そして、給紙ローラ４２を回転させることにより、一番上の転写紙を給紙路４６に向けて送り出される。

給紙カセット４４から送り出された転写紙を受け入れる給紙路４６は、複数の搬送ローラ対４７と、その路内の末端付近に設けられたレジストローラ対４９とを有している。そして、転写紙をレジストローラ対４９に向けて搬送する。レジストローラ対４９に向けて搬送された転写紙は、レジストローラ対４９のローラ間に挟まれる。一方、上記中間転写ユニット１７において、中間転写ベルト１１０上に形成された４色トナー像は、ベルトの無端移動に伴って上記二次転写ニップに進入する。レジストローラ対４９は、ローラ間に挟み込んだ転写紙を二次転写ニップにて４色トナー像に密着させ得るタイミングで送り出す。これにより、二次転写ニップでは、中間転写ベルト１１０上の４色トナー像が転写紙に密着する。そして、転写紙上に二次転写されて、白色の転写紙上でフルカラー画像となる。このようにしてフルカラー画像が形成された転写紙は、紙搬送ベルト２４の無端移動に伴って二次転写ニップを出た後、紙搬送ベルト２４上から定着装置２５に送られる。

定着装置２５は、定着ベルト２６を２本のローラによって張架しながら無端移動せしめるベルトユニットと、このベルトユニットの一方のローラに向けて押圧される加圧ローラ２７とを備えている。これら定着ベルト２６と加圧ローラ２７とは互いに当接して定着ニップを形成しており、紙搬送ベルト２４から受け取った転写紙をここに挟み込む。ベルトユニットにおいける２本のローラのうち、加圧ローラ２７から押圧される方のローラは、内部に図示しない熱源を有しており、これの発熱によって定着ベルト２６を加圧する。加圧された定着ベルト２６は、定着ニップに挟み込まれた転写紙を加熱する。この加熱やニップ圧の影響により、フルカラー画像が転写紙に定着せしめられる。

定着装置２５内で定着処理が施された転写紙は、プリンタ筐体の図中左側板に突設せしめられたスタック部５７上にスタックされるか、もう一方の面にもトナー像を形成するために上述の二次転写ニップに戻されるかする。

図示しない原稿のコピーがとられる際には、例えばシート原稿の束が原稿自動搬送装置４００の原稿台３０上セットされる。但し、その原稿が本状に閉じられている片綴じ原稿である場合には、コンタクトガラス３２上にセットされる。このセットに先立ち、複写機本体に対して原稿自動搬送装置４００が開かれ、スキャナ３００のコンタクトガラス３２が露出される。この後、閉じられた原稿自動搬送装置４００によって片綴じ原稿が押さえられる。

このようにして原稿がセットされた後、図示しないコピースタートスイッチが押下されると、スキャナ３００による原稿読取動作がスタートする。但し、原稿自動搬送装置４００にシート原稿がセットされた場合には、この原稿読取動作に先立って、原稿自動搬送装置４００がシート原稿をコンタクトガラス３２まで自動移動させる。原稿読取動作では、まず、第１走行体３３と第２走行体３４とがともに走行を開始し、第１走行体３３に設けられた光源から光が発射される。そして、原稿面からの反射光が第２走行体３４内に設けられたミラーによって反射せしめられ、結像レンズ３５を通過した後、読取センサ３６に入射される。読取センサ３６は、入射光に基づいて画像情報を構築する。

このような原稿読取動作と並行して、各プロセスカートリッジ（１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）内の各機器や、中間転写ユニット１７、二次転写装置２２、定着装置２５がそれぞれ駆動を開始する。そして、読取センサ３６によって構築された画像情報に基づいて、光書込ユニット２１が駆動制御されて、各感光体（１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）上にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像が形成される。これらトナー像は、中間転写ベルト１１０上に重ね合わせ転写された４色トナー像となる。

また、原稿読取動作の開始とほぼ同時に、給紙装置２００内では給紙動作が開始される。この給紙動作では、給紙ローラ４２の１つが選択回転せしめられ、ペーパーバンク４３内に多段に収容される給紙カセット４４の１つから転写紙が送り出される。送り出された転写紙は、分離ローラ４５で１枚ずつ分離されて反転給紙路４６に進入した後、搬送ローラ対４７によって二次転写ニップに向けて搬送される。このような給紙カセット４４からの給紙に代えて、手差しトレイ５１からの給紙が行われる場合もある。この場合、手差し給紙ローラ５０が選択回転せしめられて手差しトレイ５１上の転写紙を送り出した後、分離ローラ５２が転写紙を１枚ずつ分離してプリンタ部１００の手差し給紙路５３に給紙する。

本複写機は、２色以上のトナーからなる他色画像を形成する場合には、中間転写ベルト１１０をその上部張架面がほぼ水平になる姿勢で張架して、上部張架面に全ての感光体（１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）を接触させる。これに対し、Ｋトナーのみからなるモノクロ画像を形成する場合には、図示しない機構により、中間転写ベルト１１０を図中左下に傾けるような姿勢にして、その上部張架面をＹ，Ｍ，Ｃ用の感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃから離間させる。そして、４つの感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのうち、Ｋ用の感光体１Ｋだけを図中反時計回りに回転させて、Ｋトナー像だけを作像する。この際、Ｙ，Ｍ，Ｃについては、感光体１だけでなく、現像装置４も駆動を停止させて、感光体１や現像剤の不要な消耗を防止する。

本複写機は、複写機内の下記機器の制御を司るＣＰＵ等から構成される図示しない制御部と、液晶ディスプレイや各種キーボタン等などから構成される図示しない操作表示部とを備えている。操作者は、この操作表示部に対するキー入力操作により、制御部に対して命令を送ることで、転写紙の片面だけに画像を形成するモードである片面プリントモードについて、３つのモードの中から１つを選択することができる。この３つの片面プリントモードとは、ダイレクト排出モードと、反転排出モードと、反転デカール排出モードとからなる。

本実施形態で使用される現像装置４は図１に示されるように、現像ローラ５に現像剤を供給しながら図１の奥方向に現像剤を搬送する現像剤供給搬送部材として供給スクリュ８を有している。現像ローラ５の供給スクリュ８との対向部から表面移動方向下流側には、現像ローラ５に供給された現像剤を現像に適した厚さに規制する現像剤規制部材として現像ドクタ１２を備えている。

現像ローラ５の感光体１との対向部である現像部から表面移動方向下流側には、現像部を通過した現像済みの現像剤を回収し、回収した回収現像剤を供給スクリュ８と同方向に搬送する現像剤回収搬送部材としての回収スクリュ６を備えている。供給スクリュ８を備えた現像剤供給搬送路である供給搬送路９は現像ローラ５の横方向に、回収スクリュ６を備えた現像剤回収搬送路としての回収搬送路７は現像ローラ５の下方に並設されている。

現像装置４は、供給搬送路９の下方で回収搬送路７に並列して、現像剤攪拌搬送路である攪拌搬送路１０を設けている。攪拌搬送路１０は、現像剤を攪拌しながら供給スクリュ８とは逆方向である図中手前側に搬送する現像剤攪拌搬送部材としての攪拌スクリュ１１を備えている。

供給搬送路９と攪拌搬送路１０とは仕切り部材としての第一仕切り壁によって仕切られている。第一仕切り壁の供給搬送路９と攪拌搬送路１０とを仕切る箇所は図中手前側と奥側との両端は開口部となっており、供給搬送路９と攪拌搬送路１０とが連通している。なお、供給搬送路９と回収搬送路７とも第一仕切り部材によって仕切られているが、第一仕切り壁の供給搬送路９と攪拌搬送路１０とを仕切る箇所には開口部を設けていない。また、攪拌搬送路１０と回収搬送路７との２つの搬送路は仕切り部材としての第二仕切り壁によって仕切られている。第二仕切り壁は、図中手前側が開口部となっており、攪拌搬送路１０と回収搬送路７とが連通している。なお、現像装置４のケースはｔ＝２［ｍｍ］のアルミで形成されている。

現像剤搬送部材である供給スクリュ８、回収スクリュ６及び攪拌スクリュ１１は金属のスクリュからなっており各スクリュ径は全てφ２２［ｍｍ］でスクリュピッチは２５［ｍｍ］、回転数は約６００［ｒｐｍ］に設定している。

現像ローラ５上にステンレスからなる現像ドクタ１２によって薄層化された現像剤を感光体１との対向部である現像領域まで搬送し現像を行う。現像ローラ５の表面はＶ溝あるいはサンドブラスト処理されておりφ２５［ｍｍ］のＡｌ［アルミ］素管からなり、現像ドクタ１２および感光体１とのギャップは０．３［ｍｍ］となっている。

現像後の現像剤は回収搬送路７にて回収を行い、図１中の断面手前側に搬送され、非画像領域部に設けられた第一仕切り壁の開口部で、攪拌搬送路１０へ現像剤が移送される。なお、供給搬送路９における現像剤搬送方向下流側（回収スクリュ６現像剤搬送方向下流側または攪拌スクリュ１１上流側でも良い）の上側に設けられたトナー補給口Ｔからトナーが供給される。

トナー補給は、図１のトナー濃度センサ７９によって現像装置４内の攪拌スクリュ１１のトナー濃度を検知して、必要トナー量をトナー補給口Ｔより補給する。補給されたトナーは攪拌スクリュ１１で既存の現像剤と攪拌混合され均一トナー濃度となる。トナーが均一に分散された現像剤は供給スクリュ８へ持ち上げられ、現像ローラ５へ現像剤が供給される。供給された現像ローラ５は現像ドクタ１２により現像剤量が規制され、またトナーとキャリアが適当量摩擦されることでトナーが帯電し、帯電したトナーは静電潜像を形成した感光体１へ移動する。そして、現像に使用された現像剤は、回収スクリュ６によって現像剤を回収され、トナーが供給され攪拌スクリュ１１へと移る。つまり、現像剤搬送路中の現像剤が図３に示した矢印Ａ，Ｂ，Ｃ方向に各現像剤搬送路間で移動して循環し、上記した動作の繰り返しによって画像形成が行われる。

なお、本実施形態におけるトナー補給では、トナーとキャリアとを一定濃度に分散させたプレミックストナーを充填した、形状が容易に変形する容器（ＳＴＣ）と、吸引ポンプとを有する図示しないプレミックストナー供給装置によって、プレミックストナーという形で現像装置４へトナーやキャリアの補給を行っている。なお、プレミックストナー供給装置は、吸引ポンプでプレミックストナーを吸引して現像装置４にプレミックストナーを供給している。これにより、トナーカートリッジ内でのトナーの攪拌動作が無くなり、また、攪拌動作が全く無く常に一定のままトナー補給を行うことができる。

また、プレミックストナー供給装置で、プレミックストナーを静止状態で２４時間放置した状態での容器内の空隙率が１２［％］以上であることが好ましい。これにより、真空パックのようにトナーがパッキングされなくなるので均一濃度で一定量を安定してトナーをＳＴＣから排出できる。

また、プレミックストナーは、トナーに対するキャリアの重量比が３［ｗｔ％］乃至２０［ｗｔ％］である。これにより、トナーの比重が大きくなりキャリアは潤滑剤としても働くので、ラッシュしたトナーがスムーズに流れるため、プレミックストナー供給装置から現像装置４へ均一濃度で一定量のプレミックストナーを安定的に供給することができる。

また、プレミックストナーに添加する潤滑剤の添加量を０．３［ｗｔ％］乃至３．０［ｗｔ％］としており、これにより、プレミックストナーの流動性が維持できるのでプレミックストナー供給装置から現像装置４へ均一濃度で一定量を安定的に供給することができる。

また、プレミックストナーの加速凝集度が１０［％］以下のプレミックストナーを用いており、これにより、添加剤処方、トナー材質、及び帯電特性に寄らず、プレミックストナー供給装置から現像装置４へ均一濃度で一定量を安定的に供給することができる。

本実施形態のように、上記したようなプレミックストナーを用いることによって、常に一定濃度のプレミックストナーがプレミックストナー供給装置から現像装置４へ一定の量供給されるので現像剤の劣化速度を抑えて異常画像の発生を抑制することできる。

図１に示す現像装置４では、供給搬送路９と回収搬送路７とを備え、現像剤の供給と回収とを異なる現像剤搬送路で行うので、現像済みの現像剤が供給搬送路９に混入することがない。よって、供給搬送路９の現像剤搬送方向下流側ほど現像ローラ５に供給される現像剤のトナー濃度が低下することを防止することができる。また、回収搬送路７と攪拌搬送路１０とを備え、現像剤の回収と攪拌とを異なる現像剤搬送路で行うので、現像済みの現像剤が攪拌の途中に落ちることがない。よって、十分に攪拌がなされた現像剤が供給搬送路９に供給されるため、供給搬送路９に供給されるの現像剤が攪拌不足となることを防止することができる。このように、供給搬送路９内の現像剤のトナー濃度が低下することを防止し、供給搬送路９内の現像剤が攪拌不足となることを防止することができるので現像時の画像濃度を一定にすることができる。

また、本実施形態では上述したようにプレミックストナーによってトナーと同時にキャリアが供給される。そのため現像装置４内の現像剤量はトナー補給とともに増加することになる。現像剤量が永続的に増加しつづけると、回収スクリュ６内で現像剤が溢れ出し現像ローラ５に現像剤が連れ回り、画像濃度に影響を与える。

そのため、本実施形態では、図４に示すように、現像剤搬送路全体の現像剤量の増減に応じて現像剤の嵩が増減する供給搬送路内の箇所の所定の高さにある、供給搬送路と装置外部へ現像剤を搬送する排出搬送路７６とを仕切る仕切り壁１３５の所定の位置に、供給搬送路９と排出搬送路２とを連通する現像剤排出口７５が設けられている。

そして、現像ローラ５へ供給されなかった供給搬送路９の現像剤搬送方向下流側に残存する現像剤を攪拌スクリュ１１へと移動するときの移動速度を制御することで、供給搬送路９の現像剤搬送方向下流側で現像剤の嵩を変動させ図５に示すように嵩を高くする。このように、供給搬送路９の現像剤搬送方向下流側の現像剤の嵩が高くなることで現像剤排出口７５を介して排出搬送路７６へ現像剤が汲み上げられるようになる。そして、排出搬送路７６に汲み上げられ劣化した現像剤が排出スクリュ７７によって搬送され装置外部へ排出される。これにより、回収スクリュ６内で現像剤が溢れ出すのを抑制することができる。

また、本実施形態のように上記位置に現像剤排出口７５を設けることで、環境変動などにより、トナー濃度が高くなることで現像剤の嵩が高くなるなどの、見かけ上の現像剤量が多くなっただけでは現像剤が現像剤排出口７５から排出されなくなる。そのため、現像剤が補給されていないにもかかわらず、現像剤が装置外部へ排出され、現像装置内の現像剤量が必要以上に減少してしまうのを防止することができる。よって、供給搬送路９から現像ローラ５へ供給される現像剤の量が少なくなることで生じる異常画像を抑制することができる。

なお、排出搬送路７６は供給搬送路９の上部で、排出スクリュ７７の回転軸中心が現像ローラ５の回転軸中心よりも高い位置となるように設けられている。また、排出スクリュ７７は、φ８［ｍｍ］でスクリュピッチは２５［ｍｍ］、条数は１条、回転数は約５０［ｒｐｍ］に設定している。また、排出スクリュ７７は回転を上記制御部によって間欠制御されており、現像装置内の現像剤を装置外部へ排出させない場合などには回転を行わないことで、省エネルギー化や排出スクリュ７７の劣化防止を行うことができる。

ところが、現像剤の流動性が低下し供給搬送路９の現像剤搬送方向下流側（排出スクリュ７７の近傍）などで現像剤が凝集してしまうと、供給搬送路９から現像剤排出口７５を介して排出搬送路７６へ現像剤をスムーズに移動させることができなくなる。

そのため、本実施形態においては、図１に示すように供給搬送路９の現像剤搬送方向下流側で現像剤の嵩が増すことで現像剤排出口７５を介して排出搬送路７６に汲み上げられる現像剤をほぐす手段としてほぐしスクリュ７８を、図６に示すように現像剤排出口７５の近傍に供給スクリュ８と平行で、且つ、供給搬送路９の現像剤搬送方向下流側の現像剤につかるように設置している。これにより、凝集した現像剤を解きほぐしながら供給搬送路９から現像剤排出口７５を介して排出搬送路７６へ現像剤をスムーズに移動させることが可能となる。

なお、ほぐしスクリュ７８の条数は１条スクリュよりも２条スクリュのほうが凝集した現像剤をほぐすのに効果的である。そのため、本実施形態においては、ほぐしスクリュ７８を、φ８［ｍｍ］でスクリュピッチは２５［ｍｍ］、条数は２条、回転数は約５０［ｒｐｍ］に設定している。

さらに、本実施形態では供給スクリュ８の現像剤搬送方向と同じ方向に現像剤を搬送するようにほぐしスクリュ７８を回転させており、詳しくは、供給スクリュ８の現像剤搬送方向に向かって左巻きスクリュで左回転させている。また、ほぐしスクリュ７８をこのように回転させることで、ほぐしスクリュ７８の回転によっても現像剤が汲み上がり、供給搬送路９から排出搬送路７６へ現像剤を汲み上げる効率を高めることができる。

なお、ほぐしスクリュ８のスクリュ巻き方向や回転方向などは上記したものに限定されるものではない。つまり、少なくとも供給搬送路９から排出搬送路７６へ汲み上げられる現像剤をほぐすことができれば良いので、ほぐしスクリュ８のスクリュ巻き方向や回転方向などは限定されるものではない。

また、図３に示すように、ほぐしスクリュ７８の軸方向長さは供給スクリュ８の軸方向長さ（供給搬送路９の現像剤搬送方向長さ）の半分よりも短いことが好ましい。さらに、ほぐしスクリュ７８を設ける場所も供給搬送路９の現像剤搬送方向下流側（供給スクリュ８の現像剤搬送方向下流側）に設けることが好ましい。これは、ほぐしスクリュ７８の軸方向長さが供給スクリュ８の軸方向長さの全長と同じであると、必要以上に現像剤を排出してしまう恐れがある。さらに、供給搬送路９中の現像剤を供給搬送路９の現像剤搬送方向下流側へ搬送する搬送力が供給スクリュ８だけではなくほぐしスクリュ７８によっても生じ、搬送力が大きくなり過ぎてしまうことで供給搬送路９から現像ローラ５へ供給される現像剤の供給量が設定された値と異なってしまう（少なくなってしまう）恐れがあるためである。

また、一定条件での画像出力では、現像剤の供給量や現像剤の状態がほぼ同じ状態であるため、安定的に現像剤を排出することができる。しかしながら、現実的には画像面積率が異なっていたりして、キャリアの供給量が変化したり、またはＤｕｔｙが異なっていて、現像剤の劣化速度が異なることがある。そのため、現像剤を排出する排出スクリュ７７へ必要以上の現像剤が移動したりする場合、または少なすぎてしまう場合がある。必要以上に現像剤が排出スクリュ７７へ移動した場合には、何らかの方法で排出量を制御する必要が生じてくる。そのために、本実施形態においては、排出スクリュ７７やほぐしスクリュ７８の回転数を上記制御部で間欠制御している。これにより、排出スクリュ７７へ移動する現像剤の量が抑えられ、現像剤の排出量を減少させることが可能になる。また、キャリアの供給量を出力画像に応じて算出し、排出スクリュ７７やほぐしスクリュ７８の回転数を制御することで、現像剤の排出量の制御をより精度良く行うことができる。

また、現像装置４内に長く滞在した現像剤は高帯電状態になっていることが多い。そのため、現像剤同士の凝集がほぐされにくい場合がある。このような場合、高帯電状態の現像剤から電荷を他へ逃がしてやることで凝集状態を解きほぐし易くすることが可能になる。高帯電状態の現像剤から電荷を他に逃がす手段として、導電性を有する金属材料によって構成したほぐしスクリュ７８を用いれば良く、これにより、高帯電状態の現像剤から電荷がほぐしスクリュ７８へ逃げることで現像剤の凝集状態を解きほぐし易くすることができる。なお、ほぐしスクリュ７８の回転軸をアース接地することで、現像剤からほぐしスクリュ７８に電荷が移動し易くなり、より現像剤の凝集状態を解きほぐし易くすることができる。

また、現像装置４内の現像剤状態の変化に対しての現像剤の安定的な排出性は、高湿度および低湿度で評価を行った。その結果を表１に示す。なお、表１中の排出性能の欄には、現像剤の排出過多または排出過少が発生せず、常に安定した排出性能が得られた場合には○を、現像剤の排出過多または排出過少が発生し、安定した排出性能を得られなかった場合には×を記入している。表１からわかるように、現像装置４内の環境変動があってもほぐしスクリュ７８を設けることによって、常に安定した排出性能を得ることができる。また、その結果、これらによる画像濃度への影響は見られない。

以上、本実施形態によれば、現像剤を表面上に担持して回転し、潜像担持体である感光体１と対向する箇所で感光体１の表面の潜像にトナーを供給して現像する現像剤担持体である現像ローラ５と、現像剤を搬送する現像剤搬送部材である供給スクリュ８を有し、現像剤ローラ５に現像剤を供給する現像剤供給領域では現像ローラ５に現像剤を供給しながら現像剤を搬送する現像剤搬送路である供給搬送路９と、現像剤搬送路全体の現像剤量の増減に応じて現像剤の嵩が増減する現像剤搬送路内の箇所の所定の高さに設けられた、現像剤を装置外部に搬送する排出搬送部を構成する排出搬送路７６、排出スクリュ７７及び現像剤排出口７５とを備えた現像装置４において、現像剤の嵩が増すことで供給搬送路９から現像剤排出口７５を介して排出搬送路７６へ送られる現像剤をほぐす、現像剤ほぐし手段であるほぐしスクリュ７８を現像剤排出口７５の近傍に設けている。これにより、現像剤の流動性が低下し現像剤が凝集しても、ほぐしスクリュ８によって現像剤がほぐされながら供給搬送路９から現像剤排出口７５を介して排出搬送路７６へ送られるので、供給搬送路９から排出搬送路７６へ現像剤をスムーズに送ることができる。よって、排出搬送路７６から排出スクリュ７７によって現像剤を装置外部へ適切に排出することができる。したがって、流動性が低下し現像剤が凝集しても現像剤を適切に装置外部へ排出できる。
また、本実施形態によれば、上記現像剤ほぐし手段としてほぐしスクリュ７８を用いることにより、凝集した現像剤を効率良くほぐすことができる。さらに、供給搬送路９から現像剤排出口７５を介して排出搬送路７６に現像剤を汲み上げる効率を高めることが可能となる。
また、本実施形態によれば、ほぐしスクリュ７８が２条スクリュであることで、より効率良く凝集した現像剤をほぐすことができる。
また、本実施形態によれば、ほぐしスクリュ７８の軸方向長さが、供給スクリュ８の軸方向長さ（現像剤搬送方向の長さ）よりも短いことで、必要以上に現像剤を排出してしまうのを抑制することができる。さらに、供給搬送路９中の現像剤を供給搬送路９の現像剤搬送方向下流側へ搬送する搬送力が供給スクリュ８だけではなくほぐしスクリュ７８によっても生じ、搬送力が大きくなり過ぎてしまうことで供給搬送路９から現像ローラ５へ供給される現像剤の供給量が設定された値と異なってしまうのを抑制することができる。
また、本実施形態によれば、ほぐしスクリュ７８の回転動作を制御する制御手段を有しており、上記制御手段はほぐしスクリュ７８の回転動作を間欠制御するものである。これにより、排出スクリュ７７へ移動させる現像剤の量を調節することが可能となり、排出スクリュ７７へ過剰量の現像剤が移動するを抑え排出過剰となるのを抑制したり、排出スクリュ７７へ移動させる現像剤の量を増やすことで排出過少となるのを抑制することができる。
また、本実施形態によれば、上記制御手段が、出力画像に応じて上記間欠制御を行うものであり、例えば、キャリアの供給量を出力画像に応じて算出し、ほぐしスクリュ７８などの回転数を制御することで、現像剤の排出量の制御をより精度良く行うことができる。
また、本実施形態によれば、ほぐしスクリュ７８が金属材料で構成されていることで、高帯電状態の現像剤から電荷をほぐしスクリュ７８へ逃がすことができ、現像剤の凝集状態を解きほぐし易くすることができる。
また、本実施形態によれば、ほぐしスクリュ７８がアース接地されることで、現像剤からほぐしスクリュ７８に電荷が移動し易くなり、より現像剤の凝集状態を解きほぐし易くすることができる。
また、本実施形態によれば、潜像を担持する潜像担持体である感光体１と、感光体１に担持された潜像を現像する現像手段と、上記現像手段に現像剤を補給する現像剤補給手段であるプレミックストナー供給装置とを備えた画像形成装置である複写機において、上記現像手段として本発明の現像装置４を用いることにより、流動性が低下し現像剤が凝集しても現像剤を適切に装置外部へ排出できるので、プレミックストナー供給装置によりプレミックストナーを補給しても現像装置内の現像剤量を適切に保つことができる。これにより、現像ローラ５への現像剤汲み上げや現像ローラ５からの現像に用いた現像剤の脱離などが適正に行われるので、感光体１上の潜像が適切に現像され良好な画像を得ることができる。

本発明の特徴部である現像装置の概略構成図。 実施形態に係る複写機の概略構成図。 現像剤の搬送路経路を示した経路図。 各スクリュ及び現像ドクタを取り外した状態の現像装置の手前側端部近傍の斜視説明図。 供給搬送路の現像剤搬送方向下流側で現像剤の嵩を高くした状態を示した供給搬送路内にある現像剤の断面図。 ほぐしスクリュの配置位置を示した供給搬送路内にある現像剤の断面図。

符号の説明

１ 感光体
４ 現像装置
５ 現像ローラ
６ 回収スクリュ
７ 回収搬送路
８ 供給スクリュ
９ 供給搬送路
１０ 攪拌搬送路
１１ 攪拌スクリュ
１２ 現像ドクタ
７５ 現像剤排出口
７６ 排出搬送路
７７ 排出スクリュ
７８ ほぐしスクリュ
７９ トナー濃度センサ
１３５ 仕切り壁

Claims (9)

1. 現像剤を表面上に担持して回転し、潜像担持体と対向する箇所で該潜像担持体の表面の潜像にトナーを供給して現像する現像剤担持体と、
   現像剤を搬送する現像剤搬送部材を有し、該現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給領域では該現像剤担持体に現像剤を供給しながら現像剤を搬送する現像剤搬送路と、
   該現像剤搬送路全体の現像剤量の増減に応じて現像剤の嵩が増減する該現像剤搬送路内の箇所の所定の高さに設けられた、現像剤を装置外部に排出する現像剤排出部とを備え、
   現像剤の嵩が増すことで該現像剤排出部へ現像剤が送られて装置外部に現像剤を排出する現像装置において、
   該現像剤排出部へ送られる現像剤をほぐす、現像剤ほぐし手段を該現像剤排出部の近傍に設けたことを特徴とする現像装置。
2. 請求項１の現像装置において、
   上記現像剤ほぐし手段は、スクリュ部材であることを特徴とする現像装置。
3. 請求項２の現像装置において、
   上記スクリュ部材は２条スクリュであることを特徴とする現像装置。
4. 請求項２または３の現像装置において、
   上記スクリュ部材の軸方向長さは、上記現像剤搬送部材の現像剤搬送方向の長さよりも短いことを特徴とする現像装置。
5. 請求項２、３または４の現像装置において、
   上記スクリュ部材の回転動作を制御する制御手段を有しており、
   該制御手段は該スクリュ部材の回転動作を間欠制御するものであることを特徴とする現像装置。
6. 請求項５の現像装置において、
   上記制御手段は、出力画像に応じて上記間欠制御を行うものであることを特徴とする現像装置。
7. 請求項２、３、４、５または６の現像装置において、
   上記スクリュ部材は金属材料で構成されていることを特徴とする現像装置。
8. 請求項７の現像装置において、
   上記スクリュ部材がアース接地されることを特徴とする現像装置。
9. 潜像を担持する潜像担持体と、
   該潜像担持体に担持された潜像を現像する現像手段と、
   該現像手段に現像剤を補給する現像剤補給手段とを備えた画像形成装置において、
   該現像手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７または８の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。

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