JP2010039376A - 現像剤補給容器 - Google Patents

Abstract

【課題】 容器内でのトナーとキャリアとの偏析を防止しつつ、装置本体に補給する際にはトナーとキャリアが適切に混合された現像剤の補給を行う。
【解決手段】 画像形成装置本体に対して着脱可能に構成され、装置本体に装着された状態で内部に収納されたトナーとキャリアを排出する現像剤補給容器において、トナーを収納するトナー収納部と、キャリアを収納するキャリア収納部と、トナー収納部から排出されたトナーとキャリア収納部から排出されたキャリアとが混合される混合部と、混合部で混合されたトナーとキャリアを、現像剤補給容器の外部に排出するための現像剤排出口と、を有することを特徴とする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、現像剤受け入れ装置へ現像剤を補給するための現像剤補給容器に関する。なお、現像剤受け入れ装置の例としては、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置や、このような画像形成装置に着脱可能に設けられた画像形成ユニットを挙げることができる。

従来、電子写真方式の複写機やプリンタ等の画像形成装置では、微粉末の現像剤が画像形成に使用されている。このうち、トナーとキャリアとから成る２成分現像剤によって画像形成を行う方式では、キャリアは現像動作によって消費されずに現像器内に残る。従って、現像器内でトナーと共に撹拌されるにつれ、トナーやトナーの外添剤が表面に付着することにより劣化し、画質低下を招くという問題があった。そこで、画像形成装置に交換自在にセットされる現像剤補給容器から、トナーとともに新しいキャリアを一定量ずつ補給して現像器内のキャリアの入れ替えを行うという方法がある。これにより、画質低下を抑制するとともに、トナーとキャリアを所定の比率で補給することで現像器内の所定のトナー濃度を維持し、画質の安定化を図っている。

従来、現像剤補給容器から補給されるトナーとキャリアは、現像器内のトナー濃度を維持するため、事前に所定の比率で撹拌混合された上で現像剤補給容器に所定量充填されている。しかし、例えば現像剤補給容器を輸送する際に現像剤補給容器に振動等の作用が加わるとで、以下の問題が生じる。それは、トナーに対してキャリアは粒径と比重が非常に大きいため、現像剤補給容器内でキャリアが底面に沈むことでトナーに対して偏りが生じる状態、所謂キャリア偏析という問題である。その結果、トナーとキャリアは現像剤補給容器から所定の比率で補給されなくなり、現像器内の所定のトナー濃度が維持できなくなる可能性がある。トナー濃度の変化の影響は、とりわけカラー画像に対して顕著であり、色味が不安定になる等画質に大きな弊害を及ぼすことになる。

また、撹拌混合されたトナーとキャリアを現像剤補給容器に充填する際に、充填機に通す際に受けるストレスによりトナー及びキャリア粒子間の付着力が増加し、画質低下を招く恐れがある凝集塊が発生しやすいという問題もある。

そこで、例えば特許文献１のように、トナーとキャリアを現像剤補給容器内の別々のスペースに収容することで補給前は隔離しておき、補給時に各々から画像形成装置本体に設けられた補給経路へ排出させる方式が提案されている。
特開平９−１９７７８７号公報

しかしながら、特許文献１の構成はトナーとキャリアを別々に排出するため、画像形成装置本体側に設けられトナーとキャリアを受け入れるサブホッパ（補給経路）内で、トナーとキャリアが十分に攪拌されない可能性がある。その結果、トナーとキャリアがサブホッパから現像器内へ所定の比率で供給されなくなる恐れがある。

このような問題を解決するべく、サブホッパ内や補給経路内でトナーとキャリアが十分に攪拌できるような構成にすることも考えられる。しかしながら、このようにするとサブホッパの構成が複雑になったり、補給経路が必要以上に長くなるという弊害を招いてしまう。

そこで、本発明の目的は、容器内でのトナーとキャリアとの偏析を防止しつつ、装置本体に補給する際にはトナーとキャリアが適切に混合された現像剤の補給が行える現像剤補給容器を提供することにある。

上記課題を解決するための発明は、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成され、前記画像形成装置本体に装着された状態で、内部に収納されたトナーとキャリアを排出する現像剤補給容器において、トナーを収納するトナー収納部と、キャリアを収納するキャリア収納部と、前記トナー収納部から排出されたトナーと、前記キャリア収納部から排出されたキャリアとが混合される混合部と、前記混合部で混合されたトナーとキャリアを、現像剤補給容器の外部に排出するための現像剤排出口と、を有することを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、容器内でのトナーとキャリアとの偏析を防止しつつ、装置本体に補給する際にはトナーとキャリアが適切に混合された現像剤の補給を行うことができる。

以下、本発明にかかる現像剤補給容器の例について説明する。なお、以下において、特段の記載がない限り、発明の思想の範囲内において現像剤補給容器の種々の構成を同様な機能を奏する公知の他の構成に置き換えることが可能である。すなわち、特段の記載がない限り、後述する実施形態に記載された現像剤補給容器の構成だけに限定する意図はない。

（実施例１）
まず画像形成装置の構成について説明し、次に現像剤補給容器の構成について説明する。

（画像形成装置）
現像剤補給容器（所謂、トナーカートリッジ）が、画像形成装置本体における現像剤受け入れ装置に対して着脱可能に構成された、電子写真方式を採用した複写機の構成について図１を用いて説明する。

同図において、１００は画像形成装置本体（以下「装置本体１００」という）である。また、１０１は原稿であり、原稿台ガラス１０２の上に置かれる。そして、画像情報に応じた光像が光学部１０３の複数のミラーＭとレンズＬｎにより、像担持体としての電子写真感光体１０４（以下、感光体ドラム）上に結像させることにより静電潜像を形成する。この静電像は現像装置２０１により現像剤を用いて可視化される。

なお本例では、トナー及びキャリアを含む現像剤を使用している。従って、後述する現像剤補給容器１には、補給用のトナー及びキャリアが共に収容されている。

１０５〜１０８は記録媒体（以下、「シート」という）Ｓを収容するカセットである。これらカセット１０５〜１０８に積載されたシートＳのうち、複写機の液晶操作部から操作者（ユーザー）が入力した情報もしくは原稿１０１のシートサイズを基に最適なカセットが選択される。ここで記録媒体としては用紙に限定されずに、例えばＯＨＰシート等適宜使用、選択できる。

そして、給送分離装置１０５Ａ〜１０８Ａにより搬送された１枚のシートＳを、搬送部１０９を経由してレジストローラ１１０まで搬送し、感光体ドラム１０４の回転と、光学部１０３のスキャンのタイミングを同期させて搬送する。

１１１，１１２は転写放電器、分離放電器である。ここで、転写放電器１１１によって、感光体ドラム１０４上に形成された現像剤による像をシートＳに転写する。そして、分離放電器１１２によって、現像剤像の転写されたシートＳを感光体ドラム１０４から分離する。

この後、搬送部１１３により搬送されたシートＳは、定着部１１４において熱と圧によりシート上の現像剤像を定着させた後、片面コピーの場合には、排出反転部１１５を通過し、排出ローラ１１６により排出トレイ１１７へ排出される。また、多重コピーの場合には、排出反転部１１５のフラッパ１１８の制御により、再給送搬送部１１９，１２０を経由してレジストローラ１１０まで搬送された後、片面コピーの場合と同様の経路をたどって排出トレイ１１７へ排出される。

また、両面コピーの場合には、シートＳは排出反転部１１５を通り、一度排出ローラ１１６により一部が装置外へ排出される。そして、この後、シートＳの終端がフラッパ１１８を通過し、排出ローラ１１６にまだ挟持されているタイミングでフラッパ１１８を制御すると共に排出ローラ１１６を逆回転させることにより、再度装置内へ搬送される。さらにこの後、再給送搬送部１１９，１２０を経由してレジストローラ１１０まで搬送された後、片面コピーの場合と同様の経路をたどって排出トレイ１１７へ排出される。

上記構成の装置本体１００において、感光体ドラム１０４の回りには現像手段としての現像装置２０１、クリーニング手段としてのクリーナ部２０２、帯電手段としての一次帯電器２０３等の画像形成プロセス機器が設置されている。なおクリーナ部２０２は、感光体ドラム１０４に残留している現像剤を除去するためのものである。また一次帯電器２０３は、感光体ドラム１０４上に所望の静電像を形成するため感光体ドラム表面を一様に帯電するためのものである。

次に現像装置について説明する。現像装置２０１は原稿１０１の情報を光学部１０３により感光体ドラム１０４に形成された静電潜像に現像剤を付着させることにより現像するものである。そして、この現像装置２０１へ現像剤を補給するための現像剤補給容器１が装置本体１００に操作者によって着脱可能に設けられている。

ここで、現像剤補給容器１内部に収納されたトナーとキャリアを、現像剤補給容器の外部（現像器２０１）に搬送するべく装置本体に設けられた現像剤受け入れ装置（現像剤補給装置）１４０の構成について、図２を用いて説明する。現像像剤補給容器１は、画像形成装置本体に設けられた現像剤受け入れ装置に対して着脱可能となっている。現像像剤補給容器１が装着されると、容器１の開口に設けられた封止部材２が、本体側の係合部１３１と係合する。この係合を介して、封止部材２の開閉や、回転駆動力の伝達が行われる。本体側には駆動部であるところのモータ１３０が設けられ、このモータと駆動連結されている係合部１３１が回転する際、この係合部１３１と係合している封止部材２に回転駆動が伝達される。そして、封止部材２は開封位置にある際にもその一部が現像剤補給容器と係合しているため、モータの回転駆動が現像剤補給容器に伝達され、現像剤補給容器１が回転する。よってこの封止部材２が、現像剤補給容器を回転するための回転駆動力を装置本体から受け取るための、駆動受け部となっている。

現像剤補給容器１の回転により、排出開口１ｂから排出されたトナーとキャリアは、現像剤受け入れ装置１４０の開口に供給される。現像剤受け入れ装置１４０には、受入れた現像剤を攪拌するための攪拌部材１４１、及び、この攪拌された現像剤を現像器２０１ａに向けて搬送するための搬送部材１４２が設けられている。

現像器２０１ａは、現像ローラ２０１ｂと、送り部材２０１ｃを有している。現像剤補給容器１から補給された現像剤は、送り部材２０１ｃにより現像ローラ２０１ｂに送られて、この現像ローラ２０１ｂにより感光体ドラム１０４に供給される。

なお、本発明における現像装置２０１は、現像剤補給容器１から現像器２０１ａへトナーとともに未使用のキャリアを徐々に補給する。一方、この補給によって過剰となった現像器２０１ａ内の古いキャリアをキャリア回収口２０１ｄからオーバーフローさせることで現像器２０１ａ外へ排出させる方式を採用している。これにより、現像器２０１ａ内のキャリアは常に新しい状態を維持することができるため、その結果現像剤の帯電能はほぼ一定となり、安定した現像性を得ることが可能となる。

（現像剤補給容器）
本実施例における現像剤補給容器１について説明する。現像剤補給容器１は、画像形成装置本体内に略水平方向に配置され、画像形成装置本体から回転駆動を受けて回転することで、画像形成装置本体へ現像剤を補給する構成になっている。

図３は、現像剤補給容器１全体を示したものである。現像剤補給容器１は、略円筒形状のボトル状に形成され、その回転軸線方向一端の円形平面部の略中央に小径の円筒部１ａが突設され、更にその端部には現像剤排出口（現像剤補給口）１ｂが設けられている。前記現像剤排出口１ｂには、現像剤排出口１ｂを閉じる封止部材２が設けてあり、この封止部材２が現像剤補給容器１の回転軸線方向にスライドすることにより、現像剤補給口１ｂの開閉動作を行う構成になっている。画像形成装置本体内に配置された際、現像剤補給口１ｂは、現像剤受け入れ装置１４０の現像剤受け入れ開口部に面することとなる。そして現像剤補給時には、画像形成装置本体からの作用により封止部材２をスライドさせて現像剤排出口１ｂは開口される。

現像剤補給容器１の内部構成について、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を用いて説明する。ここで、図４（ａ）は現像剤補給口１ｂ 封止時、図４（ｂ）は現像剤補給口１ｂ 開封時の様子を示す。図４（ｃ）は、封止部材２と後述するシャッタ６との係合関係を表した図である。現像剤補給容器１は、トナーを収納するトナー収納部（トナー室）３、キャリアを収納するキャリア収納部（キャリア室）４、トナー室３及びキャリア室４から排出されたトナー及びキャリアを混合する現像剤混合部５と、を有している。

すなわち、トナーとキャリアは、現像剤補給容器の内部において互いに隔離して収容されている。そして、容器が回転する補給動作時において、混合部５に各々供給されたトナーとキャリアとが混合部５内において適切に混合された後、排出口１ｂから排出される構成となっている。

（トナー収納部（トナー室））
トナー室３の構成について説明する。トナー室３は、内部にトナーを収納するトナー収納部３ａと、トナー収納部内のトナーを現像剤補給口１ｂ側に向けて搬送するための螺旋形状の搬送突起３ｂとから構成される。

更に、トナー収納部３ａ内のトナーを現像剤混合部５に所定量受け渡す機能を有するトナー排出制御部７を設けている。トナー排出制御部７は、トナー収納部内のトナーを取り込むトナー取込口７ａと、取込口７ａから現像剤補給容器１の円周方向（容器回転方向）に延びるように設けられ、取込口７ａから取り込まれたトナーを一時的に貯蔵する貯蔵室７ｂとを有している。そして更にトナー排出制御部７は、貯蔵室内のトナーを現像剤混合部５に向けて誘導しながら排出するトナー排出口（誘導部）７ｃも有している。

なお、本実施例において、図５に示すように、取込口７ａはトナー収納部３ａの円筒部内壁に接するように設けている。これにより排出経過とともにトナー収納部３ａ内のトナーが減少して粉面が下がってきても、排出が終了するまで確実に取込口７ａからトナーを取り入れることができるため、排出終了後のトナー収納部３ａ内のトナー残量を極力減らすことができる。

トナーの排出原理について、図５（ａ）〜（ｅ）を用いて説明する。ここで、図５（ａ）〜（ｄ）は、トナー収納部３ａ内のトナーがトナー排出制御部７を通過して、現像剤混合部５に搬送されるまでの様子を示す、図４のＡ方向から見た断面図である。また、図５（ｅ）は、図５（ｄ）の斜視図である。

まず現像剤補給容器１が回転すると、トナー排出制御部７は取込口７ａを先頭にトナー収納部３ａ内のトナー層に突入し、その際取込口７ａから図５（ｂ）のＢ方向へトナーが侵入してくる（図５（ａ）→（ｂ））。その後現像剤補給容器１の回転が進むと、取込口７ａからトナーが次々と侵入してきて、結果的に貯蔵室７ｂ内はトナーで満たされた状態になる（図５（ｂ）→（ｃ））。更に現像剤補給容器１の回転が進み、トナー排出口７ｃが略鉛直上方向（１２時方向）近傍を通過すると（図５（ｄ））、その際に貯蔵室７ｂ内でトナー排出口７ｃの上部のスペース（図５（ｄ）のＡ部）に収納されていたトナーが重力方向に落下する。そして落下する際のトナーは、トナー排出口７ｃに誘導されて現像剤混合部５に搬送される（図５（ｄ）、（ｅ））。以上の動作を繰り返すことにより、トナー室３内部のトナーは順次現像剤混合部５を経由して、最終的に現像剤排出口１ｂから画像形成装置本体へと供給される。

本構成は、設定したスペースにトナーを収納した上で、その収納されたトナーを排出させるという過程を繰り返しているため、結果的に現像剤補給容器１からトナーを一定量ずつ排出することが可能になっている。また、本構成の場合、例えば図５（ｃ）、（ｄ）に示すように、トナー排出中においてトナー排出制御部７内は常時トナーが充填された状態になっている。従って、トナーの流動性が大きくなって、トナー収納部３ａ内のトナーがトナー排出制御部７に向かって勢いよく押し寄せてくる、所謂フラッシング現象が発生することがある。しかしもしこの現象が発生したとしても、トナー排出制御部７内のトナーによりガードされるため、トナー排出量が急激に上昇することなく、排出の安定性を維持することができる。更に、スペースの大きさを変更することで、所定の排出量を自由に設定することができる。

なお、本実施例において、貯蔵室７ｂの円周方向の長さを規定するトナー取込口７ａとトナー排出口７ｃが成す角度（図５（ａ）のα）を９０°としたが、一定量ずつ排出する機能を維持できるのであればその角度に限るものではない。例えば材料削減等を考慮して角度を小さくしても構わない。しかし、あまり貯蔵室７ｂの長さが短いと、トナー排出制御部７内に常時トナーが充填されていない可能性があり、トナーフラッシングをガードできなくなる場合があるため、排出の安定性を維持するためにも角度αは４５°以上あることが好ましい。一方、あまり貯蔵室７ｂの長さが長いとトナーフラッシングのガードにはより有利になるが、現像剤補給容器１の回転におけるトナー排出制御部７の下流側のスペースが減って、取り込み口７ａから十分にトナーを取り込めなくなる恐れがある。よって、角度αは２７０°以下であることが好ましい。

（キャリア収納部（キャリア室））
続いて、キャリア室４の構成について、図６（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。キャリア室４は、現像剤補給容器１の軸中心と同心形状の空洞部４ｄを有する環形状であり、内部には板状の仕切り壁４ａとキャリア室４の回転軸線方向に対して傾斜して突起した傾斜突起４ｂを設けている。また、キャリア収納部内のキャリアを排出するキャリア排出口４ｃを空洞部４ｄに面した箇所に設けている。

キャリアの排出原理について説明する。現像剤補給容器１の回転により、キャリア収納部内のキャリアは、仕切り壁４ａで下から上へと汲み上げる。そして重力方向上側に仕切り壁４ａが近づくにつれ汲み上げられたキャリアは、重力によって仕切り壁４ａ表面上を滑り落ち、やがて傾斜突起４ｂによってキャリア排出口４ｃへ搬送される。この動作を繰り返すことにより、キャリア室４内部のキャリアは順次、撹拌・搬送されて、最終的にキャリア排出口４ｃから現像剤混合部５内へと排出される。

なお、本実施例の構成においては、キャリア室４にはキャリアのみが収納されているが、少なくともキャリアが収納されていればそれに限るものではない。例えば、キャリア中に若干のトナーが混合（例：キャリア９２重量％、トナー８重量％）されたものでもよい。

本実施例において、キャリア室４には前述のトナー排出制御部７のような設定したスペースに収納されたトナーを排出させるような構成を設けておらず、トナー室３よりも簡易な構成になっている。その理由は、キャリアはトナーと比べ比重も粒径も大きく、トナーのように流動性の変化等により排出性が影響を受けることは殆どなく、キャリア排出口４ｃへキャリアが定期的に搬送されれば、キャリア排出口４ｃから所定量ずつキャリアが排出されるからである。

（現像剤混合部）
続いて、現像剤混合部５の構成と機能について、図７を用いて説明する。現像剤混合部５は、現像剤補給容器１の円筒部１ａ内の空間とキャリア室４の空洞部４ｄで形成されている。現像剤補給容器１の補給動作時において、トナー収納部３ａから誘導部７ｃ経由で現像剤混合部５に搬送されてきたトナーに向かって、キャリア排出口４ｃからキャリアが投入され、トナーと混合する。その後、混合したトナーとキャリアは、続いて搬送されてくるトナーに押されて現像剤混合部５内を搬送される際に、現像剤補給容器１の回転により十分に撹拌されて、最終的に現像剤補給口１ｂから画像形成装置内に補給される。

更に、現像剤混合部５内に、キャリア排出口４ｃを開閉自在に封止するシャッタ６を設けている。シャッタ６の構成については、図４と図７を用いて説明する。シャッタ６には、キャリア排出口４ｃ開封時にキャリア排出口４ｃから現像剤混合部５内へキャリアを誘導する穴部６ａと、キャリア排出口４ｃ封止時にキャリア排出口４ｃからのキャリアの漏れを防止するシール部材６ｂが設けてある。図４（ｃ）のようにシャッタ６は封止部材２と連結しており、封止部材２の開閉動作に連動して移動するように構成されている。図４（ａ）のように封止部材２が現像剤補給口１ｂを封止している時は、シャッタ６はシール部材６ｂによりキャリア排出口４ｃを封止している。また、図４（ｂ）のように封止部材２が現像剤補給口１ｂを開封する時は、図７に示すように、シャッタ６はスライド移動して、穴部６ａとキャリア排出口４ｃが一致して開口される。

ここで、誘導部７ｃとキャリア排出口４ｃの位置関係を図８（ａ）、（ｂ）に示す。本実施例において、図８（ａ）に示すように、誘導部７ｃとキャリア排出口４ｃは回転方向の位相を一致させている。すなわち、排出口４ｃが重力方向真上にいる時、誘導部７ｃの誘導方向が重力方向に一致している状態である。しかし、トナー内に確実にキャリアを投入するためには、トナーが現像剤混合部５に搬送されてきた後にキャリア排出口４ｃからキャリアが排出されるようにした方が好ましい。すなわち、図８（ｂ）に示すように、キャリア排出口４ｃは誘導部７ｃに対して回転方向の上流側に設置させることで位相差をつけて、キャリア投入のタイミングを若干遅らせた方が良い。しかしその一方で、あまり上流側に設置すると、トナーが現像剤混合部５を通り過ぎてしまった後にキャリアを投入する可能性がある。よって、誘導部７ｃとキャリア排出口４ｃの回転方向の位相差βは４５°以内に設定することが好ましい。

以上のように、本実施例によれば、混合部５内でトナーとキャリアを混合撹拌させた後で補給口１ｂから画像形成装置本体へ排出されるため、トナーとキャリアを別々に直接外部に排出させる構成に対し、サブホッパ内でのトナーとキャリアとの混合不良が防止できる。

また、トナーとキャリアが混合撹拌されることで、トナーはキャリア表面に保持された後に摩擦により画像形成に必要な帯電力が付与されるため、従来その役割を担っている現像器内の撹拌構成をより簡略化することができる。

また、現像剤補給容器１からトナーとキャリアがそれぞれ所定量ずつ排出されるため、結果的にトナーとキャリアを所定の比率で現像器内に補給できるので、現像器内の所定のトナー濃度を維持することが可能になる。更に、現像器に現像剤を定量供給するための機構を画像形成装置本体内に設ける必要がなくなるので、本体のコストダウンや省スペース化にも結びつく。

次に、本実施例における現像剤排出時のトナー／キャリア比率の安定化性能について、比較例と対比しながら以下に説明していく。

ここで、比較例となる現像剤補給容器１の構成について、図９により説明する。本比較例では、本実施例１のトナー排出制御部７の代わりに、特開２００３−５７９３１号公報に示すような板状の仕切り壁３０からなるトナー搬送部材を設ける構成としている。仕切り壁３０の両面には、トナー室３の回転軸線方向に対して傾斜し、仕切り壁３０から垂直に突起した帯板状の傾斜突起３０ａを複数設けてある。そして、傾斜突起３０ａの一端は現像剤混合部５に達しており、最終的に傾斜突起３０ａから現像剤補給口１ｂへトナーが誘導される。なお、現像剤補給容器１のその他の構成は、実施例１の形態と同様とした。

続いて、本発明の形態での効果確認実験について説明する。まず実験方法について説明する。上記の実施例１及び比較例の現像剤補給容器１の各々に、トナーをトナー室３に６３０ｇ、キャリアをキャリア室４に７０ｇ充填した。従って、トナーとキャリアがそれぞれ定量排出されれば、排出される現像剤（＝トナー＋キャリア）内のキャリア濃度｛＝キャリア／（トナー＋キャリア）｝は１０％の比率で常時推移することになる。ここでトナーは、重量平均粒径（Ｄ４）が約６μｍ、トナー室３に充填直後の見かけ密度が０．５ｇ／ｃｃのものを、またキャリアは、個数平均粒径（Ｄ１）が約４０μｍ、見かけ密度が２ｇ／ｃｃのものを使用した。

次に、現像剤補給容器１を画像形成装置本体に装着する際の姿勢にして、容器回転数を４０ｒｐｍに設定して排出実験を行った。その際、現像剤補給容器１から現像剤が１００ｇ排出される毎に約２ｇサンプリングし、現像剤内のキャリア濃度を測定した。ここでキャリア濃度は、排出された現像剤の重量と、その現像剤と合成洗剤を撹拌混合して洗剤に含まれる界面活性剤の作用によりトナーとキャリアを分離し、トナーと洗剤を除去後に残留するキャリアの重量を測定して算出した。

図１０（ａ）、（ｂ）に、排出されたトナーとキャリアの排出量と排出時間との関係を示す。まず実施例１の構成では図１０（ａ）のように、排出終了までトナー、キャリアともほぼ一定の排出量で安定して推移していた。それに対して比較例の構成では図１０（ｂ）のような推移を示した。すなわち。キャリア室の構成は実施例と同じなので、キャリアの排出はほぼ一定で推移していた。しかしながら、トナーは排出開始直後から１５０秒近辺にかけて排出量が急激に上昇し、ピーク後は急激に減少した後排出終了まで徐々に低下していた。

更に、図１１に、排出された現像剤中のキャリア濃度と排出時間との関係を示す。なお、本実施例１の現像剤補給容器１から現像剤を補給される現像装置においては、画質に影響しない現像器内のキャリア濃度の上下限は例えば１０±３％である。従って、現像剤補給容器１から排出された現像剤内のキャリア濃度も常時１０±３％以内を維持することを目標にした。まず実施例１の構成では、トナー、キャリアとも排出量が安定していたため、排出終了までキャリア濃度は目標の１０±３％以内を維持していた。それに対して比較例の構成では、まず排出開始直後からトナー排出量が急増した影響により、排出時間６０秒〜１８０秒辺りのキャリア濃度が目標の下限値を下回っていた。また、排出後期は、トナーの排出量が少しずつ低下していた影響により、キャリア濃度は上昇傾向にあり、目標の上限値を大きく上回っていた。

以上の結果から、本実施例１の現像剤補給容器１によれば。トナーとキャリアをほぼ一定の排出量で排出することにより、現像剤内の所定のキャリア濃度を維持する効果が確認された。

（実施例２）
本実施例の特徴として、図１２に示すように、シャッタ６の内壁面から突出したリング形状のキャリア規制部８を設けている。キャリア規制部８は、図１２に示すように、現像剤混合部５内において、トナー排出口７ｃ及びキャリア排出口４ｃに対して現像剤搬送方向下流側に設けている。また、キャリア規制部８は、現像剤排出口１ｂに対して現像剤搬送方向上流側の位置に設けられている。なお、ここでいうところの現像剤搬送方向とは、図１３中の矢印Ｂ方向である。

キャリア規制部８の機能について、図１３（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。図１３（ａ）〜（ｄ）は、現像剤補給容器１から画像形成装置本体に、トナー及びキャリアを補給する際の、現像剤補給容器１内のトナー及びキャリアが排出、搬送される様子を示したものである。

図１３（ａ）に、現像剤補給容器１を画像形成装置本体にセットする直前の状態を示す。なお、現像剤補給容器１内のトナー排出口７ｃには封止手段を設けていないため、トナー室３にトナーを充填する際は、トナー室３のみでなく現像剤混合部５内にもトナーが充填される。この状態で物流振動等を長時間受けると、トナーが凝集することによるトナーブリッジ（トナー凝集領域）が発生する場合がある。特にトナー室３内のトナー排出口７ｃ付近が、大径のトナー室３から小径の現像剤混合部５へトナーが押し寄せる箇所であり、トナーブリッジがより発生しやすい。その一方で、画像形成装置本体からの作用により封止部材２がスライド移動して現像剤補給口１ｂを開口させると、シャッタ６もスライド移動してキャリア排出口４ｃが開口される。この際、現像剤混合部５内の固まったトナーは、シャッタ６のスライド移動により崩れやすくなる。

その結果、トナーブリッジが発生した場合の現像剤補給容器１が画像形成装置本体から回転駆動を受けて回転すると、図１３（ｂ）に示すように、現像剤混合部５内のトナーは回転開始直後に現像剤補給口１ｂから排出される。しかし、トナー排出制御部７付近のトナーは固まったままで現像剤混合部５内に排出されないため、現像剤混合部５内のトナーが排出された以降は、暫く画像形成装置本体にトナーが補給されない状況になる場合がある。

一方、キャリア室４内のキャリアは物流振動等が加わっても固まることはないので、現像剤補給容器１が回転すると、キャリア排出口４ｃから現像剤混合部５内にキャリアが随時排出される。排出されたキャリアが現像剤混合部５内で蓄積されると、キャリアは現像剤搬送方向（矢印Ｂ方向）及びその逆方向に広がっていく。その際、現像剤搬送方向に広がるキャリアはキャリア規制部８により塞き止められるため現像剤搬送方向の逆方向にのみキャリアは広がり、結果的にキャリアが現像剤開口部１ｂから排出されるのを防止できる。

ここで、現像剤混合部５内は前述のように回転開始直後にトナーが排出されてすぐに空の状態になるため、トナー排出制御部７付近のトナーブリッジは現像剤混合部５に向かって崩れやすくなる。従って、その後、現像剤補給容器１の回転を継続させると、図１３（ｃ）に示すように、ある時点でトナーブリッジが崩れて、トナーがトナー排出制御部７から現像剤混合部５内へ搬送されてくる。この際、キャリア規制部８に塞き止められていたキャリアは、図１３（ｃ）に示すように、搬送されてきたトナーと合流して混合される。そして図１３（ｄ）のように、その後、トナー搬送の勢いでトナーとともにキャリア規制部８を乗り越え、現像剤補給口１ｂから現像器内に供給される。その後は、トナーとキャリアはそれぞれトナー室３とキャリア室４から随時供給されてくるので、現像剤混合部５内で合流後、現像剤補給口１ｂから現像器内に供給される。

以上のように、本実施例２の構成によれば、トナーブリッジが発生していたとしても、現像剤補給容器１使用時にトナーブリッジが崩れてトナーが排出されてくるまで、キャリアのみの現像器への供給を抑制することができる。従って、キャリアが過剰に供給されたことでその分必要量のトナーが供給されなくなり、その結果現像器内のトナー濃度が著しく低下してしまうような状況にはならない。その後トナーブリッジが崩れてトナーが排出されてくると、排出を抑制されていたキャリアはトナーと共に現像器内に供給されるので、現像器内のトナー濃度を大きな変動なく、常時安定した状態で維持することが可能になる。

なお、本実施例２において、キャリア規制部８はシャッタ６の内壁面から突出したリング形状としたが、キャリア排出を規制する効果があるのであれば、形状はそれに限るものではない。例えば、図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、キャリア規制部８が、現像剤補給容器１の円筒部１ａを現像剤混合部５よりも小径化することで生じる段差により構成しても構わない。すなわち、混合部５における現像剤搬送方向（容器回転軸方向）において、一部の内径を他の部分の内径に較べて小さくなるように構成すればよい。

あるいは、図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、現像剤混合部５内においてキャリア排出口４ｃと現像剤補給口１ｂとの間に現像剤補給口１ｂよりも大径化させた部位を設け、それにより生じる段差によりキャリア規制部８を構成しても構わない。この構成は、前述した現像剤混合部５の内径よりも径が小さい部位をキャリア規制部８としている構成に較べて、大径化部位の成形性という点については難がある。しかしながら、トナーブリッジが崩れた後は、トナー及びキャリアの排出を阻害しないというメリットがある。

ここで、上記のいずれの構成においても、キャリア規制部８によって規制可能なキャリアの最大量は、トナー室３内のトナーブリッジが崩れてトナーが現像剤混合部５内へ排出されてくるまで、排出規制を維持できる分だけの量に設定する必要がある。なお、本実施例２の構成では、規制可能なキャリアの最大量を、１０ｇに設定した。

次に、開封直後のトナーブリッジに起因する問題に対する、本実施例２の効果について、実施例１と比較しながら説明を行っていく。

この比較実験としては、本実施例２は図１２の構成を、比較例としてはキャリア規制部８を持たない図４の構成を、それぞれ用い、開封直後の排出性能について調べた。

まず、実験方法について説明する。図１２及び図４の構成の現像剤補給容器１に、トナーをトナー室３に６３０ｇ、キャリアをキャリア室４に７０ｇ各々充填させた。前述のように、トナーとキャリアはそれぞれトナー室３、キャリア室４から定量排出されるように設定されている。よって、トナーブリッジがない状態では、トナーとキャリアはキャリア濃度｛＝キャリア／（トナー＋キャリア）｝が１０％の比率で排出されることになる。ここでトナーは、重量平均粒径（Ｄ４）が約６μｍ、トナー室３に充填直後の見かけ密度が０．５ｇ／ｃｃのものを、またキャリアは、個数平均粒径（Ｄ１）が約４０μｍ、見かけ密度が２ｇ／ｃｃのものを使用した。

続いて、物流輸送により現像剤補給容器１に振動等の作用が加わった状態を再現させるべく、容器内にトナーブリッジを発生させることを目的として、現像剤補給容器１を現像剤補給口１ｂを真下に向けた姿勢に固定して、タッピングを行った。なおタッピングは、現像剤補給容器１をタッピング台に固定して、高さ２０ｍｍ、振動数２Ｈｚで連続して１０００回自由落下させて行った。

次に、現像剤補給容器１を画像形成装置本体に装着する際の姿勢に戻して、容器回転数を４０ｒｐｍに設定して排出実験を行った。

排出開始時はトナーブリッジの影響によりトナー室３からトナーは排出されず、キャリアのみがキャリア室４から現像剤混合部５内へ定量排出される事となる。しかしながら図１２の構成によれば、キャリア規制部８により、キャリアの現像剤開口部１ｂからの排出は規制された。その後、排出開始時から３分後にトナー室３内のトナーブリッジが崩れてトナーが現像剤混合部５内へ排出され、適切に混合された後、キャリアとともに現像剤開口部１ｂから排出された。ここで、キャリア室４の排出能力から、排出開始時から３分後までに排出されたキャリアの総量を算出すると約４ｇであった。つまり、前述の本実施例の構成で設定した規制可能なキャリアの最大量（＝１０ｇ）を下回っている為、排出初期にキャリアのみ排出されなかったということが推測される。

一方、比較例の図４の場合は、キャリア規制部８がないため、排出されたキャリアはトナーと混合することなく、現像剤開口部１ｂから排出されてしまった。

また、上記排出実験において、現像剤補給容器１から現像剤（＝トナー＋キャリア）が１０ｇ排出される毎に約２ｇサンプリングし、現像剤内のキャリア濃度を測定した。ここでキャリア濃度は、排出された現像剤の重量と、その現像剤と合成洗剤を撹拌混合して洗剤に含まれる界面活性剤の作用によりトナーとキャリアを分離し、トナーと洗剤を除去することで残留するキャリアの重量を測定することにより算出した。

図１６に、排出開始直後からの排出時間と、排出された現像剤中のキャリア濃度との関係を示す。なお、本実施例の現像剤補給容器１から現像剤を補給される現像装置においては、画質に影響しない現像器内のキャリア濃度の上限は３０％である。よって、現像剤補給容器１から排出された現像剤内のキャリア濃度も常時３０％以下を維持することを目標にした。

まず比較例（図４）の現像剤補給容器１の構成では、排出初期におけるキャリア濃度が４７％と目標の３０％以下に対して非常に高い値となっており、画像濃度低下に結びつく可能性が高いことが判明した。キャリア濃度が高くなったのは、比較例の構成にはキャリア規制部８を設けていないため、排出開始直後は現像剤混合部５内のトナーが排出されるものの、その後はキャリアのみが暫くの間排出されたことが主原因と推測される。それに対して、実施例２（図１２）の現像剤補給容器１の構成では、排出初期のキャリア濃度が２７％となり、最初から３０％を下回る結果となった。なお、排出初期以降のキャリア濃度は、比較例、実施例２の構成とも１０％近傍で安定して推移している。これはトナーブリッジが崩れた後はトナーもキャリアも一定量で排出されたことが推測される。

以上の結果から、キャリア規制部８がキャリアのみの排出を抑制し、その結果、現像剤補給容器１から現像器へ供給される現像剤のキャリア濃度の増加を抑制させる効果が確認された。

（実施例３）
次に、本発明の第３実施例における現像剤補給容器１の構成について、図１７を用いて説明する。本実施例では、現像剤混合部５の内壁面から垂直に突出した帯板状の形状で構成された、現像剤混合部内のトナー及びキャリアを撹拌混合させるための撹拌部９を設けている。撹拌部９は、現像剤混合部内において、キャリア規制部８に対して現像剤搬送方向の上流側に、かつキャリア排出口４ｃに対して現像剤搬送方向の下流側に、設けられている。また、本実施例において、撹拌部９は対向配置させた状態で２ヶ設けられている。なお、現像剤補給容器１のその他の構成は、前述した第２実施形態と同様とした。

撹拌部９の機能について、図１７（ｂ）〜（ｄ）を用いて説明する。なお、図１７（ｂ）〜（ｄ）は、キャリア規制部８によりキャリアが規制された後、トナー室３からトナーが排出されてきた際の現像剤混合部５内の様子を示している。現像剤補給容器１の回転により、撹拌部９は、現像剤混合部５内のトナーとキャリアからなる現像剤の層を通過する際に、これらを下から上へ掻き上げる。更に現像剤補給容器１の回転が進むと、撹拌部９に掻き上げられたトナー及びキャリアは、重力により撹拌部９表面上を滑り落ち、現像剤の層に落下する。この動作を繰り返すことにより、現像剤混合部５内のトナー及びキャリアは、順次、混合・撹拌される。

この機能により、現像剤補給容器１から現像器内に補給される現像剤内において、トナー内にキャリアが均一に分散されるため、現像器内でトナー及びキャリア間に偏析が生じにくくなる。その結果、現像器内のトナーとキャリアを分散させるための撹拌構成をより簡略化することが可能になる。

なお、図１８に示すように、実施例１で説明した現像剤補給口１ｂ及び現像剤混合部５の内径よりも大径化させた部位を設けることで生じる段差で構成されたキャリア規制部８に、撹拌部９を設けても同様の効果が得られる。

なお、本発明は、これまで説明してきた実施例に示すような、一方向への回転駆動で現像剤排出が行われる構成だけに限定するものではない。例えば現像剤補給容器１を反転、あるいは揺動など、何らかの回転駆動力を受けることで現像剤を補給するものであれば、特にその駆動の種類は問わない。また、同じく上述実施例における現像剤補給容器１は円筒状であったが、それに限定されるものでもない。

画像形成装置の全体構成を示す断面図である。 現像装置の構成を示す部分断面図である。 本発明の実施例１に係る現像剤補給容器を示す斜視図である。 本発明の実施例１に係る現像剤補給容器の構成を示す断面図であり、（ａ）は封止部材が閉じた状態の図、（ｂ）は封止部材が開いた状態の図、（ｃ）は封止部材とシャッタとの係合関係を表した図である。 （ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施例１に係る現像剤補給容器のトナー排出原理を示す断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の実施例１に係る現像剤補給容器のキャリア室の構成を示す図である。 本発明の実施例１に係る現像剤補給容器のトナー／キャリアが混合する状態を示す正面断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の実施例１に係るトナー排出口とキャリア排出口との位置関係を表した図である。 本発明の第１実施例に対する比較例の現像剤補給容器の構成を示す、斜視断面図である。 本発明に係る現像剤補給容器から排出されたトナーとキャリアの排出量と排出時間との関係を示す、（ａ）実施例１の結果のグラフと、（ｂ）比較例の結果のグラフである。 本発明の実施例１及び比較例に係る現像剤補給容器から排出された現像剤中のキャリア濃度と排出時間との関係を示すグラフである。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の実施例２に係る現像剤補給容器を示す斜視断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施例２におけるトナーとキャリアの排出状態を表した図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の実施例２に係るその他の構成の現像剤補給容器を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の実施例２に係るその他の構成の現像剤補給容器を示す図である。 本発明の第２実施例と比較例における排出時間とキャリア濃度との関係を表した図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施例３に係る現像剤補給容器を説明する図である。 本発明の実施例３に係るその他の構成の現像剤補給容器を示す図である。

符号の説明

１ 現像剤補給容器
２ 封止部材
３ トナー室
４ キャリア室
５ 現像剤混合部
６ シャッタ
７ トナー排出制御部
８ キャリア規制部
９ 撹拌部
２０１ 現像装置

Claims (8)

1. 画像形成装置本体に対して着脱可能に構成され、前記画像形成装置本体に装着された状態で、内部に収納されたトナーとキャリアを排出する現像剤補給容器において、
   トナーを収納するトナー収納部と、
   キャリアを収納するキャリア収納部と、
   前記トナー収納部から排出されたトナーと、前記キャリア収納部から排出されたキャリアとが混合される混合部と、
   前記混合部で混合されたトナーとキャリアを、現像剤補給容器の外部に排出するための現像剤排出口と、
   を有することを特徴とする現像剤補給容器。
2. 前記画像形成装置本体に装着された状態で、前記現像剤補給容器を回転するための回転駆動力を、前記画像形成装置本体から受け取るための駆動受け部と、
   容器の回転に伴って前記トナー収納部内のトナーを取り込むトナー取込口と、
   該トナー取込口から取り込んだトナーを一時的に貯蔵する貯蔵室と、
   該貯蔵室内のトナーを前記混合部に排出するためのトナー排出口と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の現像剤補給容器。
3. 前記貯蔵室は、前記現像剤補給容器の回転方向に沿って延びるように設けられることを特徴とする請求項２に記載の現像剤補給容器。
4. 前記キャリア収納部内のキャリアを排出するためのキャリア排出口を開閉するためのシャッタを有することを特徴とする請求項１ないし３にいずれかの項に記載の現像剤補給容器。
5. 前記現像剤排出口を開閉するための封止部材を有し、前記シャッタは前記封止部材の開閉動作に連動して移動することを特徴とする請求項４に記載の現像剤補給容器。
6. 前記キャリア収納部内のキャリアを排出するためのキャリア排出口よりも現像剤搬送方向下流側でかつ前記現像剤排出口よりも現像剤搬送方向上流側の位置に設けられ、キャリアの移動を規制するキャリア規制部を有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかの項に記載の現像剤補給容器。
7. 前記キャリア規制部は、前記混合部における現像剤搬送方向において一部の内径を他の部分の内径に較べて小さくなるように構成することで設けられることを特徴とする請求項６に記載の現像剤補給容器。
8. 前記混合部に設けられ前記混合部内のトナーとキャリアを攪拌するための攪拌部を有することを特徴とする請求項６に記載の現像剤補給容器。

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