JP2010054988A

JP2010054988A - 現像装置、画像形成装置および現像方法

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Publication number: JP2010054988A
Application number: JP2008222026A
Authority: JP
Inventors: Takahisa Nakaue; 隆久中植
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2008-08-29
Filing date: 2008-08-29
Publication date: 2010-03-11
Also published as: US20100054779A1; US8538301B2

Abstract

【課題】より確実に補給された現像剤のソフトブロッキングを解消することができる現像装置、画像形成装置及び現像方法を提供する。
【解決手段】現像剤が循環する循環路１１１と、循環路１１１と連通すると共に新たな現像剤が補給される補給路１１３とを有する現像装置１００であって、補給路１１３と循環路１１１との間で上記現像剤を搬送する搬送装置１２０と、所定のタイミングで、搬送装置１２０の上記現像剤を搬送する搬送方向を、補給路１１３から循環路１１１に向かう順方向と、上記順方向に対し逆方向とに切り替える制御部７とを有するという構成を採用する。
【選択図】図４

Description

本発明は、内部に現像剤を有する現像装置および複写機、プリンタ、またはファクシミリ装置等の画像形成装置および現像方法に関するものである。

トナーとキャリアとを有する所謂二成分現像剤を用いて現像動作を行う現像装置においては、現像動作に伴って内部の現像剤が漸次減少していくため、減少した分の現像剤を補給することがなされている。この補給される現像剤は、トナーのみ、あるいはトナーがキャリアの割合より多いトナーリッチのものであるため、補給路にてトナー同士が比較的弱い結合力で凝集した状態（ソフトブロッキング）となることがある。この状態の現像剤は、装置内部の現像剤と混ざり難くなり、また、ソフトブロッキングが完全に崩せていない状態で現像ローラに供給されて用紙に印字されると、色むらや色筋等の画像形成不良の原因となる虞がある。

従来、補給される現像剤のソフトブロッキングを防止するものとして、例えば、特許文献１に記載の現像装置が知られている。この特許文献１によれば、現像剤搬送部材の回転軸と、トナー供給部材の回転軸とが同一軸上に設けられると共に、該同一軸上の現像剤を攪拌する攪拌部材を、現像剤搬送領域とトナー供給領域との境界領域に設けて、補給された現像剤と内部の現像剤とが合流する地点において現像剤のソフトブロッキングを崩して、内部の現像剤と混合させる構成が開示されている。
特開２００２−１４８９１５号公報

しかしながら、上記構成で確認してみると、補給された現像剤が、攪拌部材が設けられる部位、すなわち補給された現像剤と内部の現像剤とが合流する地点において滞留してしまい、かえって補給された現像剤が内部の現像剤中に混合できない状態がみられた。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、より確実に補給された現像剤のソフトブロッキングを解消することができる現像装置、画像形成装置及び現像方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、現像剤が循環する循環路と、上記循環路と連通すると共に新たな現像剤が補給される補給路とを有する現像装置であって、上記補給路と上記循環路との間で上記現像剤を搬送する搬送装置と、所定のタイミングで、上記搬送装置の上記現像剤を搬送する搬送方向を、上記補給路から上記循環路に向かう順方向と、上記順方向に対し逆方向とに切り替える切替装置とを有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、所定のタイミングで搬送装置の搬送方向を切り替えることが可能となる。このことから、搬送装置の搬送方向を逆方向に切り替えたときに循環路にある現像剤（特にキャリア）が、トナーリッチ状態の補給路に導入される。循環路にある現像剤を補給路に導入させることで、補給された現像剤のソフトブロッキングを崩すと共にトナーリッチ状態を解除することができる。

また、本発明においては、上記搬送装置は、上記循環路と上記補給路とに跨って設けられ、上記搬送方向に延びる回転軸周りに回転駆動して上記現像剤を搬送するスクリューを有して、上記切替装置は、上記スクリューの回転方向を切り替えることで上記搬送方向を切り替えるという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、スクリューの回転方向を切り替えることによって容易に搬送方向を切り替えることが可能となる。

また、本発明においては、上記所定のタイミングは、上記現像剤を用いた現像動作の終了した後であるという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、現像動作後に搬送方向を切り替えて現像動作に影響を与えることを防止することができる。

また、本発明においては、上記現像装置を有した画像形成装置という構成を採用する。

また、本発明においては、現像剤が循環する循環路と、上記循環路と連通すると共に新たな現像剤が補給される補給路とを有する現像装置を用いた現像方法であって、上記補給路と上記循環路との間で上記現像剤を搬送する搬送工程と、所定のタイミングで、上記搬送工程での上記現像剤を搬送する搬送方向を、上記補給路から上記循環路に向かう順方向と、上記順方向に対し逆方向とに切り替える切替工程とを有するという方法を採用する。

本発明によれば、現像剤が循環する循環路と、上記循環路と連通すると共に新たな現像剤が補給される補給路とを有する現像装置であって、上記補給路と上記循環路との間で上記現像剤を搬送する搬送装置と、所定のタイミングで、上記搬送装置の上記現像剤を搬送する搬送方向を、上記補給路から上記循環路に向かう順方向と、上記順方向に対し逆方向とに切り替える切替装置とを有するという構成を採用することによって、所定のタイミングで搬送装置の搬送方向を切り替えることが可能となる。このことから、搬送装置の搬送方向を逆方向に切り替えたときに循環路にある現像剤（特にキャリア）が、トナーリッチ状態の補給路に導入される。循環路にある現像剤を補給路に導入させることで、補給された現像剤のソフトブロッキングを崩すと共にトナーリッチ状態を解除することができる。すなわち、従来のような攪拌部材を設けることなくソフトブロッキングを崩すことができるため、補給された現像剤と内部の現像剤とが合流する地点において生じる滞留を解消することができる。
したがって、本発明では、より確実に補給された現像剤のソフトブロッキングを解消することができる現像装置を提供することができる効果がある。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明においては、本発明を複写機（画像形成装置）に適応した場合の例について説明する。また、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

先ず、図１及び図２を参照して、本実施形態における複写機１の構成について説明する。
図１は、本発明の実施形態における複写機１の機能構成を示すブロック図である。
図２は、本発明の実施形態における複写機１の概略構成を示す正面図である。
本実施形態の複写機１は、図１に示すように、画像読取部２と、画像記憶部３と、画像処理部４と、印刷部５と、操作部６と、制御部７とを有する構成となっている。

画像読取部２は、例えば、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）等の原稿自動送り装置と、原稿の画像を読み取るスキャナとを備える構成となっており、制御部７から入力される制御指令に基づいて、原稿自動送り装置から供給された原稿の画像をスキャナで読み取り、原稿画像の形状や色彩等の画像データを出力する構成となっている。

画像記憶部３は、ハードディスク等の外部記憶装置或いは／及び半導体メモリ等から構成されており、制御部７から入力される制御指令に基づいて、画像読取部２にて読み取った画像データを書き込み記憶すると共に、当該原稿画像データを読み出して出力する構成となっている。

画像処理部４は、制御部７から入力される制御指令に基づいて、画像記憶部３から入力される原稿画像データを印刷形式の画像データに変換して出力するものであり、必要に応じて原稿画像データに各種画像処理を施して印刷形式の画像データに変換する。例えば、画像読取部２がカラー画像の形成された原稿を読み取った場合には、画像記憶部３から画像処理部４に入力される原稿画像データは、光の三原色に対応したＲＧＢ画像データとなるため、画像処理部４は、このようなＲＧＢ画像データを印刷部５の印刷形式に対応した、例えばＹＭＣＫ画像データ（Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）を基準色とする画像データ）に変換して出力する。

印刷部５は、制御部７から入力される制御指令に基づいて、印刷用紙を搬送しつつ当該印刷用紙にトナーを付着させることにより、画像処理部４から入力された画像データに基づいて印刷用紙に画像を形成するものであり、図２に示すように、感光ドラム５１、露光装置５２、帯電装置５３、現像装置１００、クリーニングユニット５５、定着装置５６等を備える構成となっている。

感光ドラム５１は、円柱に形状設定されると共に図２において紙面垂直方向に延在して配置されており、その周面に静電潜像及び当該静電潜像に基づくトナー像が形成されるものである。帯電装置５３は、感光ドラム５１に対して対向配置されており、感光ドラム５１の周面を帯電状態とするものである。露光装置５２は、感光ドラム５１の上方に配置されており、印刷形式の画像データに基づいて射出されるレーザ光を感光ドラム５１の周面において走査するものである。
そして、帯電装置５３によって感光ドラム５１の周面が帯電され、露光装置５２によって帯電された感光ドラム５１にレーザ光が走査されることで、感光ドラム５１の周面に印刷形式の画像データに基づく静電潜像が形成される。

現像装置１００は、感光ドラム５１の周面に対してトナーを供給することによって感光ドラム５１の周面上に静電潜像に基づく画像を現像するものであり、感光ドラム５１に対向配置される。また、現像装置１００は、トナーコンテナ１０１と接続され、トナーコンテナ１０１からトナー（キャリアも含む）の供給を受ける構成となっている。
クリーニングユニット５５は、クリーニングローラやクリーニングブレード等を備えて、感光ドラム５１に残留したトナーを除去する構成となっている。
定着装置５６は、感光ドラム５１と転写ローラ５７との間を通過し静電潜像に基づく画像が転写された印刷用紙を、加圧・加熱することによりトナーを定着させるものであり、加熱ローラを備えるローラ対を有する構成となっている。

図１に戻り、操作部６は、ユーザーの指令を制御部７へ伝達する構成となっており、例えば、表示部と操作キーとを有する操作パネルから構成される。
表示部は、例えばタッチパネルや液晶ディスプレイ等から構成されており、ユーザーと複写機１とを関係付けるマンマシンインタフェースとして機能する。操作キーは、例えば電源ボタン、数字ボタン、印刷開始ボタン等、表示部に表示される操作ボタン以外のハードウエアキーであり、ユーザーの操作に基づいた操作信号を制御部７に出力する構成となっている。

制御部７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等の内部メモリから成る電子部品及び電子回路等、並びに画像読取部２、画像記憶部３、画像処理部４、印刷部５、操作部６とのデータ授受を行う各種入出力インターフェース回路等から構成されている。

続いて、図３及び図４を参照して、現像装置１００の構成について詳しく説明する。
図３は、本発明の実施形態における現像装置１００を示す拡大図である。
図４は、図３における線視Ｘ−Ｘ断面図である。
現像装置１００は、トナーとキャリアとの二成分の現像剤を収容する現像容器１１０と、現像容器１１０に収容された現像剤を攪拌・混合する第１スクリュー１２１及び第２スクリュー１２２とを備える搬送装置１２０と、第１スクリュー１２１と対向配置される磁気ローラ１３０と、磁気ローラ１３０と対向配置される現像ローラ１４０と、現像容器１１０内のトナーとキャリアの濃度（混合比）及び残量を検出するトナー濃度検出センサ１５０（図４参照）と、制御部（切替装置）７とを概略備える構成となっている。

現像容器１１０は、図４に示すように、現像剤が循環する循環路１１１と、循環路１１１に連通すると共に新たな現像剤が補給される補給路１１３とを備える。
循環路１１１は、第１スクリュー１２１が配設される第１搬送路１１１Ａと、第２スクリュー１２２が配設される第２搬送路１１１Ｂとを備える。第１搬送路１１１Ａと第２搬送路１１１Ｂとは、仕切壁１１２を介して並設されて、両端部において互いに連通する構成となっている。
補給路１１３は、第２搬送路１１１Ｂの一端側（図４において紙面左端側）に、第１搬送路１１１Ａの長さより延出した形で形成され、その上部には、トナーコンテナ１０１から現像剤が補給される補給口１１３ａが形成される構成となっている。

搬送装置１２０は、第１搬送路１１１Ａの長さ方向に亘って設けられ、該長さ方向に延びる回転軸周りに回転自在に支持される第１スクリュー１２１と、第２搬送路１１１Ｂと補給路１１３とに跨って、且つ、第２搬送路１１１Ｂと補給路１１３との長さ方向に亘って設けられ、該長さ方向（搬送方向）に延びる回転軸周りに回転自在に支持される第２スクリュー（スクリュー）１２２と、第１スクリュー１２１及び第２スクリュー１２２を回転させる駆動装置１２３とを備える。

駆動装置１２３は、モータ等の駆動源を有し、制御部７から入力される制御指令に基づいて、第１スクリュー１２１及び第２スクリュー１２２を互いに逆方向に回転駆動させ、現像剤を循環路１１１にて循環させつつ攪拌する構成となっている。
なお、以下の説明で、搬送装置１２０が、図４において現像剤を反時計回りに搬送する搬送方向を順方向とし、図４において現像剤を時計回りに搬送する搬送方向を逆方向と称して説明することがある。

磁気ローラ１３０は、図３に示すように、第１スクリュー１２１上に設けられ、磁気的作用により、その周面にトナーとキャリアとから成る現像剤層（磁気ブラシ）を形成するものである。この現像剤層は、現像容器１１０に設けられたドクターブレード１１０ａによりその厚みを一定に規制される構成となっている。
現像ローラ１４０は、磁気ローラ１３０に形成された現像剤層からトナーを受け取り、感光ドラム５１に受け取ったトナーを供給するものであり、磁気ローラ１３０と感光ドラム５１との間に設けられる。
トナー濃度検出センサ１５０は、図４に示すように、制御部７と電気的に接続され、現像容器１１０内のトナーとキャリアの濃度及び残量を検出すると共に、該検出結果を制御部７に出力する構成となっている。

続いて、上記構成の現像装置１００の動作について、図５及び図６を参照して説明する。
図５は、本発明の実施形態における現像装置１００の現像動作中の現像剤の搬送状態を示す図である。
図６は、本発明の実施形態における現像装置１００の現像動作終了後の現像剤の搬送状態を示す図である。

現像装置１００は、複写機１の印字動作中は図５に示すように現像剤を順方向に循環させ感光ドラム５１にトナーを供給する。
より詳しくは、図４に示す制御部７から制御指令を受けた駆動装置１２３が、第１スクリュー１２１と第２スクリュー１２２とを回転させ、現像剤を循環させる。該循環により第１搬送路１１１Ａに至った現像剤の一部は、磁気ローラ１３０の周面に磁着して現像剤層を形成する。現像剤層は、ドクターブレード１１０ａにより厚さを規制され、所望の量のトナーが現像ローラ１４０に供給される。現像ローラ１４０は、対向する感光ドラム５１に磁気ローラ１３０から受け取ったトナーを供給することにより、感光ドラム５１に静電潜像に基づく画像を現像する（現像動作）。

上記現像動作に伴い、現像容器１１０内部の現像剤が減少することとなる。トナー濃度検出センサ１５０は、所定のサンプリングタイム毎に現像容器１１０内のトナーとキャリアの濃度及び残量を検出すると共に、該検出結果を制御部７に出力する。制御部７は、入力された検出結果に基づいて、現像剤を現像容器１１０に補給するようトナーコンテナ１０１に制御指令を出力する。トナーコンテナ１０１は、入力された制御指令に基づいて、新たな現像剤を、補給口１１３ａを介して補給路１１３に供給する。補給路１１３に補給された現像剤は、現像動作中は搬送装置１２０により、補給路１１３から循環路１１１に向かう順方向に搬送される（搬送工程）。

補給路１１３に補給された現像剤は、第２スクリュー１２２の回転駆動により攪拌されつつ、循環路１１１中の現像剤と合流して混合される。しかしここで、補給される現像剤がトナーリッチ状態であるため、補給路１１３内においてソフトブロッキングが生じる。具体的には、第２スクリュー１２２と補給路１１３の側壁との間や、第２スクリュー１２２のスクリュー歯の間を埋めるようにトナーが付着し、ソフトブロッキングが生じる。

現像装置１００は、複写機１の印字動作終了後（現像動作終了後）、図６に示すように現像剤を逆方向に循環させ、ソフトブロッキングを解消する。
より詳しくは、現像動作終了後の所定期間中において、制御部７は、搬送装置１２０に搬送方向を切り替えるための制御信号を出力する。該制御信号は駆動装置１２３に入力され、駆動装置１２３は、現像動作中の回転方向とは逆方向に第１スクリュー１２１及び第２スクリュー１２２を回転駆動させる。該回転駆動により、循環路１１１内の現像剤が、補給路１１３に導入され、補給された現像剤のソフトブロッキングを崩すと共にトナーリッチ状態を解除する（切替工程）。

循環路１１１内の現像剤はトナーとキャリアが所定の割合で混合されたものであるため、搬送装置１２０の搬送方向を切り替えることで、所定量のキャリアが補給路１１３内に導入される。キャリアは、周知のように、トナーに比べて体積及び重量が大きい。したがって、キャリアが第２スクリュー１２２の回転駆動に伴って、補給路１１３内を流動することにより、補給路１１３内に生じたソフトブロッキングが掻き崩されることとなる。

このようにしてソフトブロッキングを崩し、トナーリッチ状態を解除することにより、この後、再び搬送方向を順方向に切り替えたときに、補給された現像剤が循環路１１１中の現像剤と混合し易くなり、また、画像形成不良を引き起こすことを防止することができる。

したがって、本実施形態によれば、現像剤が循環する循環路１１１と、循環路１１１と連通すると共に新たな現像剤が補給される補給路１１３とを有する現像装置１００であって、補給路１１３と循環路１１１との間で上記現像剤を搬送する搬送装置１２０と、所定のタイミングで、搬送装置１２０の上記現像剤を搬送する搬送方向を、補給路１１３から循環路１１１に向かう順方向と、上記順方向に対し逆方向とに切り替える制御部７とを有するという構成を採用することによって、所定のタイミングで搬送装置１２０の搬送方向を切り替えることが可能となる。このことから、搬送装置１２０の搬送方向を逆方向に切り替えたときに循環路１１１にある現像剤（特にキャリア）が、トナーリッチ状態の補給路１１３に導入される。循環路１１１にある現像剤を補給路１１３に導入させることで、補給された現像剤のソフトブロッキングを崩すと共にトナーリッチ状態を解除することができる。すなわち、従来のような攪拌部材を設けることなくソフトブロッキングを崩すことができるため、補給された現像剤と内部の現像剤とが合流する地点において生じる滞留を解消することができる。また、従来のような攪拌部材を設ける必要がなくなるためコスト安を図ることができる。
したがって、本実施形態では、より確実に補給された現像剤のソフトブロッキングを解消することができる現像装置１００を提供することができる効果がある。

また、本実施形態においては、搬送装置１２０は、循環路１１１と補給路１１３とに跨って設けられ、上記搬送方向に延びる回転軸周りに回転駆動して上記現像剤を搬送する第２スクリュー１２２を有して、制御部７は、第２スクリュー１２２の回転方向を切り替えることで上記搬送方向を切り替えるという構成を採用することによって容易に搬送方向を切り替えることが可能となる。

また、本実施形態においては、上記所定のタイミングは、上記現像剤を用いた現像動作の終了した後であるという構成を採用することによって、現像動作後に搬送方向を切り替えて現像動作に影響を与えることを防止することができる。

また、本実施形態においては、補給された現像剤のソフトブロッキングを解消することができる現像装置１００を備え、画像形成不良を起こすことなく安定した印字動作ができる複写機１が得られる。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、本実施形態では、搬送装置１２０の搬送方向の切り替える所定のタイミングを現像動作の終了後であると説明したが、本発明は、上記タイミングに限定されるものではない。
例えば、所定のタイミングは、現像動作及び現像動作終了後とは関係なく、一定間隔を空けた周期的なものであっても良い。また、所定のタイミングは、トナーコンテナ１０１の現像剤の補給のタイミングに応じたタイミング、例えば、トナーコンテナ１０１の補給の直前のタイミングであっても良い。また、所定のタイミングは、現像動作の終了後であっても、現像装置１００の現像剤を所定期間循環させる所謂エージング動作の終了直後であることがより好ましい。

また、例えば、本発明は、本実施形態の方式の現像装置１００ではなく、他の方式の現像装置であっても同様の作用効果を奏することができる。

また、例えば、本実施形態では、現像動作中の回転方向とは逆方向に第１スクリュー１２１及び第２スクリュー１２２を回転駆動させることでソフトブロッキングを解消すると説明したが、本発明では、上記構成に限定されるものではなく、第２スクリュー１２２のみを現像動作中の回転方向とは逆方向に回転駆動させる構成であってもよい。

本発明の実施の形態における複写機の機能構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態における複写機の概略構成を示す正面図である。本発明の実施の形態における現像装置を示す拡大図である。本発明の実施の形態における図３における線視Ｘ−Ｘ断面図である。本発明の実施の形態における現像装置の現像動作中の現像剤の搬送状態を示す図である。本発明の実施の形態における現像装置の現像動作終了後の現像剤の搬送状態を示す図である。

符号の説明

１…複写機（画像形成装置）、７…制御部（切替装置）、１００…現像装置、１１１…循環路、１１３…補給路、１２０…搬送装置、１２２…第２スクリュー（スクリュー）

Claims

現像剤が循環する循環路と、前記循環路と連通すると共に新たな現像剤が補給される補給路とを有する現像装置であって、
前記補給路と前記循環路との間で前記現像剤を搬送する搬送装置と、
所定のタイミングで、前記搬送装置の前記現像剤を搬送する搬送方向を、前記補給路から前記循環路に向かう順方向と、前記順方向に対し逆方向とに切り替える切替装置とを有することを特徴とする現像装置。
前記搬送装置は、前記循環路と前記補給路とに跨って設けられ、前記搬送方向に延びる回転軸周りに回転駆動して前記現像剤を搬送するスクリューを有して、
前記切替装置は、前記スクリューの回転方向を切り替えることで前記搬送方向を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
前記所定のタイミングは、前記現像剤を用いた現像動作の終了した後であることを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
請求項１〜３に記載の現像装置を有することを特徴とする画像形成装置。
現像剤が循環する循環路と、前記循環路と連通すると共に新たな現像剤が補給される補給路とを有する現像装置を用いた現像方法であって、
前記補給路と前記循環路との間で前記現像剤を搬送する搬送工程と、
所定のタイミングで、前記搬送工程での前記現像剤を搬送する搬送方向を、前記補給路から前記循環路に向かう順方向と、前記順方向に対し逆方向とに切り替える切替工程とを有することを特徴とする現像方法。
前記所定のタイミングは、前記現像剤を用いた現像動作の終了した後であることを特徴とする請求項５に記載の現像方法。