JP2011033913A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像部と接続する供給経路内での現像剤詰まりを改善し、現像剤搬送量を安定化させるとともに、現像剤の搬送に使用するエネルギーの低減を図ることが可能な現像装置を提供する。
【解決手段】現像部５Ｙの外部に配置されていて現像剤の一部を収容する現像剤収納部４０Ｙと、現像部と現像剤収納部とに接続され、現像剤収納部から現像剤Ｇが供給される供給経路６３Ｙとを備え、供給経路を介して現像剤を現像部へ搬送する現像装置１５０Ｙは、供給経路内に供給された現像剤によって形成される現像剤堆積部Ｇ１に対して複数個所から空気を供給する空気供給手段６０を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、現像装置及びこれを備えた複写機、プリンタ、ファクシミリまたはこれらの複合機等の画像形成装置に関する。

現像装置には、粉体のトナーとキャリアから成る二成分現像剤あるいは、トナーからなる一成分現像剤を現像部のケーシングに形成された現像領域へ搬送し、当該現像領域に配置された現像部材を介して像担持体上に形成された静電潜像を現像して可視化するものである。二成分現像剤を用いる現像装置では、現像領域で現像処理を終えてトナーが消費された現像剤をケーシング内に一旦回収し、補給されるトナーと混合、攪拌し、再び現像に供している。

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。このため、現像装置では、二成分現像剤の攪拌を行い、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。

一般的な現像装置では、補給されたトナーが、現像部材へと汲み上がるまでのわずかな時間の間にケーシング内に設けた２本のスクリュ部材の回転による攪拌効果を利用してトナーの分散・帯電付与を行っている。このため、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しないで現像部材に汲み上がり、地汚れ、トナー飛散などの発生要因となってしまう。

そこで、現像部から離れた場所に別途現像剤を収納して撹拌する現像剤収納部を設け、現像部と現像剤収納部を循環経路によって接続し、現像剤収納部で現像剤の状態に応じた撹拌を行い、トナー濃度、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が、たとえば特許文献１−５において提案されている。

上記特許文献では、現像部の外部に現像剤収納部を設置し、現像剤収納部と現像部とをチューブやパイプで構成された回収経路と供給経路でそれぞれ接続し、トナー使用後の現像剤を回収経路で現像剤収納部へ回収搬送するとともに、現像剤収納部に補給用トナーを供給し、回収した現像剤と撹拌して再度現像部へ空気発生源から供給される空気と混合させて供給経路を介して戻している。これら空気発生源と供給経路は現像剤移送手段を構成している。

現像部と現像剤収納部や現像剤移送手段との位置関係は、画像形成装置の構成によって異なるが、現像剤収納部が現像部より下方に位置することがある。このような配置となると、現像剤収納部と現像部と間の供給経路に垂直部や傾斜部などの曲部が形成され、現像剤はこの曲部を備えた供給経路内を重力に逆らって搬送されることになる。現像装置では、現像部への現像剤の供給の必要がない場合、供給経路への空気供給を止めるが、空気供給の停止は現像剤の供給経路内での滞留につながる。供給経路が水平な場合であれば、曲部があっても現像剤と供給経路内面との間に隙間が形成されるので、さほど問題にはならないが、現像剤収納部の位置が現像部より下方に位置している場合、空気供給が停止すると現像剤は重力により供給経路内を落下し、曲部に滞留して堆積してしまう。すなわち、供給経路内が、現像剤が高い嵩密度で充填された部分と空気のみが存在する部位に、滞留した現像剤によって分離された状態となる。このような状態で、再び現像剤の供給時期が来て空気を供給経路へと供給して現像剤を搬送しようとすると、嵩密度が高くなった部位を動かす（搬送する）ために、過大な空気圧力（搬送圧力）が必要になる。

通常、嵩密度が高くなった部分のない現像剤が搬送経路を搬送されているときは、現像剤と搬送経路内とに適度な隙間があり、搬送経路内がすべて現像剤で充填された詰まった状態ではない。このような場合の空気圧力は、搬送経路内が現像剤で完全に充填されて詰まっている状態に比べ低い。しかし完全に充填された状態（詰まった状態）が多い状態や、詰まった領域が長く存在すると、現像剤の動きが制限されるため、これを崩し、動かすためには大きな空気圧力が必要となる。従って、従来の現像剤搬送時の空気圧力は、空気供給開始時（立ち上がり時）が極端に高い状態となる。この傾向は供給経路の垂直部位が長いほど高くなる。

予め高い初期圧力を想定した空気発生源を選択すれば、嵩密度が高くなった部分（詰まった部分）が発生しても現像剤の搬送に支障を来たす事は少ないが、初期圧力以外は、低い圧力で現像剤を搬送できるため、過度に能力の高い空気発生源を使用しなければならない。

さらに空気供給開始時（立ち上がり時）が極端に高い状態となると、別な問題が発生する可能性がある。すなわち、現像装置には、現像剤収納部と供給経路の間に、収納部で回収した現像剤と補給トナーを撹拌混合した現像剤を定量ずつ供給経路に排出する回転式の排出部を備えているものがある。このような回転式排出部を備えている場合、回転式排出部からの現像剤の漏れを極力少なくするためにシール性が要求される。しかし、シール性を高くすると、回転式排出部の回転抵抗が増すため、完全なシール性を確保することが難しい。このため、空気供給初期の滞留現像剤（詰まった部分）による空気圧力の上昇値が、回転式排出部のシール耐圧より高くなると、空気発生源からの空気が供給経路ではなく回転式排出部から現像剤収納部側に流れ込むことが考えられる。このような状態は、現像剤収納部内での現像剤の吹き上げ現象を生じさせ、供給経路内の現像剤が現像部へと十分に搬送されず、現像剤が詰まったままの状態となり、現像剤搬送量が不安定になる要因となってしまう。

本発明は、上記課題の解決をはかり、現像部と接続する供給経路内での現像剤詰まりを改善し、現像剤搬送量を安定化させるとともに、現像剤の搬送に使用するエネルギーの低減を図ることが可能な現像装置及び画像形成装置を提供することを、その目的とする。

上記目的を達成するため、本発明にかかる、現像部と、現像部の外部に配置されていて現像剤の一部を収容する現像剤収納部と、現像部と現像剤収納部とに接続され、現像剤収納部から現像剤が供給される供給経路とを備え、供給経路を介して現像剤を現像部へ搬送する現像装置は、供給経路内に供給された現像剤によって形成される現像剤堆積部に対して複数個所から空気を供給する空気供給手段を有することを特徴としている。

本発明において、空気供給手段は、空気発生源と、空気発生源からの空気を供給経路から現像剤堆積部に供給する第１の空気供給経路と、空気発生源からの空気を第１の空気供給経路とは異なる方向から現像剤堆積部に供給する第２の空気供給経路と、第２の空気供給経路内の空気を現像剤堆積部に噴出する空気供給孔を有することを特徴としている。

本発明において、空気供給孔から噴出する空気の方向は、現像剤堆積部に沿うように設定することで、効果的に現像剤を流動化して搬送可能とするとともに、第２の空気供給経路内から空気が現在剤収納部側に流れにくくしている。

本発明では、空気供給孔の流路断面積を、当該空気供給孔よりに上方に位置する供給経路の流路断面積よりも小さく形成し、現像剤堆積部への空気の流速を速くして滞留現像剤をより流動化し易くするとともに、供給経路内を落下する現像剤が空気供給孔や第２の空気供給経路内に侵入し難い構成としている。

本発明では、第２の空気供給経路から現像剤堆積部への空気の供給を、第１の空気供給経路から現像剤堆積部への空気供給時期よりも早い時期にだけ行うようにして、現像剤堆積部の流動性を高めるとき意外は、第２の空気供給経路に対する空気供給をなくして、使用空気量の効率化を図りながら搬送に使用するエネルギーを低減可能とする構成としている。

本発明では、第１の空気供給経路に空気を供給する空気発生源と第２の空気供給経路に空気を供給する空気発生源を１つの空気発生源で構成し、この１つの空気発生源からの空気を第１の空気供給経路と第２の空気供給経路に選択的に切り替える経路切替手段を備えることで、第１の空気供給経路と第２の空気供給経路用の空気発生源を個別に設ける場合よりも、搬送に使用するエネルギーを低減しながらも、省スペース化やコスト低減を図れる構成としている。

本発明では、第２の空気供給経路から現像剤堆積部への空気の供給時期を、第１の空気供給経路から現像剤堆積部への空気供給時期と同じ時期に行うようにすることで、第２の空気供給経路から導入した空気が第１の空気供給経路に流れることを抑制して、予め設定された空気圧力で現像剤を安定して搬送することで現像剤搬送量を安定化できる構成としている。

本発明では、回転駆動されることで、現像剤収納部から供給経路へ定量の現像剤を排出する回転式排出部を備え、第２の空気供給経路から現像剤堆積部への空気の供給時期に、回転式排出部の駆動を停止するとともに、第１の空気供給経路から現像剤堆積部への空気供給を行うことで、第２の空気供給経路から導入した空気が第１の空気供給経路に流れることを抑制して、予め設定された空気圧力で現像剤を安定して搬送して現像剤搬送量を安定化するとともに、現像剤収納部から現像剤が供給経路に供給されないようにして、供給経路の現像剤の流動化を図ってより現像剤搬送量を安定化することができる構成としている。

本発明では、空気供給孔よりも空気噴出下流側に、通気性を有するとともに現像剤を遮断するフィルタが設置することで、空気発生源が停止して現像剤への空気圧力がなくなり、現像剤が堆積して場合でも空気供給孔や第２の空気供給経路への現像剤の進入を抑制して、第２の空気供給経路へ空気供給を行う際の搬送負荷を低減可能とかる構成としている。

本発明は、現像部と、現像部の外部に配置されていて現像剤の一部を収容する現像剤収納部と、現像部と現像剤収納部とに接続され現像剤収納部から現像剤が供給される供給経路とを備え、供給経路を介して現像剤を現像部へ搬送する現像装置において、供給経路に空気を供給する空気供給手段と、現像剤堆積部に対して空気供給手段とは個別経路で空気を供給する現像剤詰まり抑制手段を有することを特徴としている。

本発明は、像担持体と、像担持体の表面に形成された像を現像剤で現像する現像装置とを備えた画像形成装置において、現像装置として上記何れかの現像装置を具備することを特徴としている。

本発明によれば、現像部と現像剤収納部とに接続された供給経路内に供給された現像剤によって形成される現像剤堆積部に対して、複数個所から空気を供給する空気供給手段を有するので、単独で現像剤堆積部に対して空気を供給する場合よりも現像剤堆積部が崩れ易くなり、空気供給手段の負荷（搬送圧力）を大幅に低減できるため搬送エネルギーを低減しながら、滞留した現像剤による供給経路内の詰まりを防止でき、現像剤搬送量の安定化を図ることもできる。

本発明によれば、現像部と現像剤収納部とに接続された供給経路内に供給された現像剤によって形成される現像剤堆積部に対して、現像剤移送手段および現像剤移送手段とは個別経路で現像剤詰まり抑制手段から空気がそれぞれ供給されるので、単独で現像剤堆積部に対して空気を供給する場合よりも現像剤堆積部が崩れ易くなり、空気供給手段の負荷（空気圧力）を大幅に低減できるため、搬送エネルギーを低減しながら、滞留した現像剤による供給経路内の詰まりを防止でき、現像剤搬送量の安定化を図ることもできる。

本発明が適用された画像形成装置の一形態を示す概要断面図である。 本発明が適用された現像装置が備える現像部の一形態の概略構成を示す拡大図である。 本発明が適用された現像装置の一形態の概略構成を示す拡大斜視図である。 本発明が適用された現像装置が備える現像剤収納部と空気供給手段の一形態を示す概略構成図である。 現像部と回転式排出部と複数の空気発生源の動作時期の一例を示すタイミングチャートである。 供給経路内の現像剤堆積部の状態を示す部分拡大断面図である。 本発明の主要部である空気供給手段を備えた場合の空気圧力の測定結果を示す特性図である。 本発明の主要部である空気供給手段を備えていない場合の空気圧力の測定結果を示す特性図である。 図５に対して複数の空気発生源の作動時期を同一にしたときのタイミングチャートである。 本発明が適用された現像装置の別な形態を示す概略構成図である。図である。 図１０に示す現像装置の各部の動作時期を示すタイミングチャートである。 第２の空気供給経路から現像剤堆積部に対する空気供給形態の変形例を示す拡大図である。 流動性が確保されている現像剤の供給経路内での状態を示す拡大図である。 現像剤堆積部が発生している従来の供給経路の内部状態を示す拡大図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。まず、図１を用いて本実施形態に係る現像装置を備えた画像形成装置の概要構成について説明し、その後、現像装置について説明する。

図１に示す画像形成装置はカラー複写機である。本発明が適用される画像形成装置としては、このようなカラー複写機に限定されるものではなく、カラープリンターやカラーファックスあるいはこれらの複合機であってもよい。また、色に関してもカラーに限定はされず、ブラックのトナーを用いたモノクロ仕様の画像形成装置であってもよい。

画像形成装置は、装置本体１００の内部に、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｂｋと、中間転写ユニット１０と、定着部２０を備え、装置本体１００の下方に転写紙Ｐが複数枚重ねて収納された給紙部２６を備え、装置本体１００の上部に読み取り部３２を備えている。給紙部２６の転写紙Ｐは、給紙コロ２７により１枚ずつ分離されて給紙され、レジストローラ対２８により所定のタイミングで２次転写ニップに向けて搬送される。

中間転写ユニット１０は、複数のローラに巻き掛けられて図１において反時計周りで回転移動する中間転写ベルト８を備えている。この中間転写ベルト８は未定着像担持体であって、その下面側に作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｂｋが対向して並設されている。

作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｂｋは、作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる以外は同一構造である。各作像部は、像担持体としての感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ、各感光体ドラムの周囲に配設された図示しない帯電手段、現像部５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｂｋ、図示しないクリーニング手段等で構成されている。中間転写ベルト８の内側には、トナーの極性とは逆極性の転写バイアスが印加される１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｂｋが、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋと対向配置されていて、各ドラム表面と間に中間転写ベルト８を挟み込んで１次転写ニップを形成している。中間転写ベルト８には、２次転写ニップを形成する２次転写ローラ１９が対向配置されている。

画像形成装置は、各感光体ドラム上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程）が行われ、各感光体ドラム表面上に所望のトナー像が形成される。

各感光体ドラムは、図示しない駆動部によって図１中、時計回り方向に回転駆動され、帯電手段の位置で表面が一様に帯電される（帯電工程）。その後、各感光体ドラムの表面は、不図示の露光部から発せられたレーザ光の照射位置に達して、この位置での露光走査によって静電潜像が形成される（露光工程）。静電潜像が形成された各感光体ドラムの表面は、それぞれ現像部５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｂｋとの対向位置に達し、この位置で静電潜像が、各現像装置内に収納されているイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックそれぞれの現像剤中で現像されて、所望のトナー像が形成される（現像工程）。

現像工程を終えた各感光体ドラムは、１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｂｋとの対向位置に達して、この位置でそれぞれトナー像が中間転写ベルト８上に重ねて転写される（１次転写工程）。

トナー像の転写を終えた各感光体ドラムの表面は、不図示のクリーニング手段との対向位置に達し、この位置でドラム表面上に残存している未転写トナーが回収される（クリーニング工程）。

クリーニング後、各感光体ドラムの表面は図示しない除電ローラによりそれぞれ電位を初期化される。このようにして、各感光体ドラム上で行われる一連の作像プロセスが終了する。

各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト８は、２次転写ローラ１９との対向位置に達する。中間転写ベルト８上に形成されたカラートナー像は、２次転写ニップの位置に、給紙部２６から搬送された転写紙Ｐ上に転写される。こうして、中間転写ベルト８上で行われる、一連の転写プロセスが終了する。

２次転写ニップの位置でカラー画像を転写された転写紙Ｐは、定着部２０へ搬送され、周知の定着ローラ及び圧力ローラによる熱と圧力により、表面に転写されたカラー画像を定着される。定着を終えた転写紙Ｐは、排紙ローラ対２９により、装置本体１００上面に形成された排紙部３０へ出力画像として排出されてスタックされる。こうして、画像形成装置における一連の画像形成プロセスが完了する。

次に、本発明の特徴的構成を備えた現像装置の構成について説明する。現像装置１５０Ｙ、１５０Ｍ、１５０Ｃ、１５０Ｂｋは、各感光体ドラムの表面に形成された像を現像剤で現像する現像部５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｂｋをそれぞれ有するものである。各現像装置は使用するトナーの色以外は同一構成であるので、ここでは１つの現像装置１５０Ｙの構成を代表して説明するが、現像装置１５０Ｙで説明した本願発明にかかる構成は、他の現像装置１５０Ｍ、１５０Ｃ、１５０Ｂｋにも適用されるものである。

図２において、現像装置１５０Ｙは現像部５Ｙと現像剤収納部４０を備えている。現像部５Ｙのケーシング７０の内部には、螺旋状のフィンを有する搬送スクリュ１１、１２と、磁力を有する現像部材となる現像ローラ１３が回転自在に支持されて配置されているとともに、トナーとキャリアを混合した二成分現像剤（以下単に「現像剤」と記す）Ｇが収納されている。現像剤Ｇは、搬送スクリュ１１で図中手前から奥側に搬送され、搬送スクリュ１２によって図中奥側から手前側に搬送される途中で、その一部が現像ローラ１３の磁力で吸い上げられて現像ローラ１３の表面に吸着される。吸着された現像剤Ｇは、現像ローラ１３と対向配置するようにケーシング７０に配設された周知のドクターブレード１４で均一な厚さに均されてから感光体ドラム１Ｙに接する事で、感光体ドラム表面上の静電潜像をトナーで現像してイエローのトナー像を形成する。搬送スクリュ１２の最下流には図示しないトナー濃度検知手段が設置されていて、トナー濃度を検知している。

現像後の現像剤Ｇは、搬送スクリュ１１の端部に位置するケーシング７０部分に形成された穴７０１から回収経路３０を介して図２、図３に示す現像剤収納部４０へと搬送されることで回収される。回収経路３０は、その一端３０ａが穴７０１に接続されていて、その他端３０ｂが現像剤収納部４０を構成する容器４０Ａの上部に接続されている。

図３において、符号２０は補給用のトナーを収納するトナーカートリッジであって、このカートリッジの下部は現像剤収納部４０に搬送経路２１で接続されている。搬送経路２１の内部には駆動モータ２８で回転駆動する図示しないコイルスクリュが挿入されていて、コイルスクリュが回転することで現像剤収納部４０の容器４０Ａにトナーが補給される。トナー補給動作は、出力する画像の面積率のデータ、現像部５Ｙに設けられたトナー濃度センサの信号等により、補給量、タイミングが図４に示すコンピュータで構成された制御手段１００で制御される。

現像剤収納部４０は、トナーカートリッジ２０内の補給用のトナーと、回収経路３０で回収された現像剤とが供給される容器４０Ａと、容器４０Ａの内部で補給用のトナーと現像剤を撹拌する撹拌部材４３，４４を備えている。撹拌部材４３，４４は、それぞれの撹拌部分が容器４０Ａの内部に位置し、各端部が容器４０Ａの外部に突出している。この突出した端部には撹拌駆動モータ４５からの駆動力を各端部にそれぞれ伝達する歯車群４６が装着されている。撹拌部材４３，４４は、撹拌駆動モータ４５が駆動することでそれぞれ回転駆動する。撹拌部材４３は撹拌部分がスクリュ形状のもので、現像剤が容器４０ａ内を上方に流れる向きに回転するように容器の中央に配置されていて、容器４０ａの中央部分において容器４０ａ内の現像剤を循環する機能を備えている。攪拌部材４４は板状の樹脂、金属等で形成されていて、撹拌部分に格子状に空隙が設けられており、補給されたトナーを既存の現像剤と十分に撹拌して分散させる機能を備えている。

容器４０Ａの下方には、回転式排出部の一形態となるロータリフィーダ５０が配置されている。ロータリフィーダ５０は、容器４０Ａ内の現像剤Ｇを定量的に下方に供給する機能を有するもので、容器４０Ａと接続するケーシング５１と、その内部で回転するロータ５２と、ロータ５２を回転駆動するロータ駆動モータ５３と、合流部５４を備え、ロータ５１が回転することで現像剤Ｇを順次下方に位置する合流部５４へと定量ずつ排出する。ケーシング５１とロータ５２の外周部分の間にはわずかに隙間が形成されていて、ロータ５１の回転抵抗を低減しつつも、シール性を持たせている。

現像装置１５０Ｙは、ロータリフィーダ５０の下部に、後述する現像剤堆積部Ｇ１に空気を供給する空気供給手段６０を備えている。空気供給手段６０は、空気を発生するエアポンプで構成された第１の空気発生源６１と、ロータリフィーダ５０から排出されて合流部５４に落下して供給された現像剤Ｇを空気と一緒に現像部５Ｙへ搬送する供給経路６３と、第１の空気発生源６１で発生した空気を、合流部５４より供給経路６３へ供給する第１の空気供給経路６２と、エアポンプで構成された第２の空気発生源６４と、第２の空気発生源６４で発生した空気を供給経路６３へ供給する第２の空気供給経路６５を備えている。このような構成の空気供給手段６０は、現像剤堆積部Ｇ１に対して複数個所から空気を供給する機能を備えている。また、第２の空気発生源６４と第２の空気供給経路６５は、空気供給手段６０の構成と個別とみなすことで、現像剤詰まり抑制手段６７を構成する。

第１の空気供給経路６２はパイプ材で構成されていて、その一端は第１の空気発生源６１の空気吐出側に、その他端は現像剤Ｇが落下する位置よりもずれて合流部５４に設けられた接続端５４ａにそれぞれ接続されている。合流部５４は、接続端５４ａと反対側に、供給経路６３の他端が接続する接続端５４ｂを備えている。

本形態において、供給経路６３は複数のパイプ材を接続して構成しており、現像部５Ｙ（ケーシング７０）に一端が接続する経路パイプ６３１と、接続端５４ｂに一端が接続する経路パイプ６３２と、経路パイプ６３１と経路パイプ６３２の間に介装されたジョイントパイプ６３３を備えている。

本形態において、経路パイプ６３１と経路パイプ６３２は直線的な形状であって、ジョイントパイプ６３３は３つの接続端が形成された３つ又形状とされている。経路パイプ６３２は図３、図４において略水平状態とされ、経路パイプ６３１はほぼ垂直な立設状態とされている。経路パイプ６３２の他端はジョイントパイプ６３３の第１の接続口６３３ａに接続されている。第１の接続口６３３ａに対して略直角に向きを変えて図中上方に向かって位置するジョイントパイプ６３３の第２の接続口６３３ｂには、経路パイプ６３１の他端が接続されている。第２の接続口６３３ａに対して略直角に向きを変えて図中下方に向かって位置するジョイントパイプ６３３の第３の接続口６３３ｃには、第２の空気供給経路６５の一端６５ａが接続されている。第２の空気供給経路６５の他端６５ｂは第２の空気発生源６４の空気吐出側に接続されている。これら第１〜第３の接続口６３３ａ〜６３３ｃは、それぞれジョイントパイプ６３３の内部と連通している。つまり、第２の空気供給経路６５は、搬送経路６３の曲部となるジョイントパイプ６３３に接続されていて、当該曲部に対して第２の空気発生源６４からの空気を供給可能としている。本形態において、ジョイントパイプ６３３内には、供給経路６３内に供給されて搬送されずに経路パイプ６３１内を落下する現像剤Ｇによって現像剤堆積部Ｇ１が形成される。このため、第３の接続口６３３ｃは、第２の空気供給経路６５内の空気をこの現像剤堆積部Ｇ１に噴出する空気供給孔として機能する。

つまり、空気供給手段６０は、第１の空気発生源６１と、この空気発生源からの空気を供給経路６３から現像剤堆積部Ｇ１に供給する第１の空気供給経路６２と、第２の空気発生源６４からの空気を第１の空気供給経路６２とは異なる方向から現像剤堆積部Ｇ１に供給する第２の空気供給経路６５と、第２の空気供給経路６５内の空気を現像剤堆積部Ｇ１に噴出する空気供給孔６３３ｃを有する。

このような構成の空気供給手段６０や現像剤詰まり抑制手段６７の動作について説明する。

従来の現像装置は、第２の空気発生源６４と第２の空気供給経路６５及び空気供給孔６３３ｃを備えておらず、図５に示すように、現像部５Ｙとロータ駆動モータ５３と第１の空気発生源６１の駆動を同時に駆動していた。このため、図４に示すロータ５１が回転することで合流部５４へ排出された現像剤Ｇは、第１の空気発生源６１から供給された空気と一緒に供給経路６３内を通って現像部５Ｙへ搬送されることになる。そして、図５に示すように現像部５Ｙの動作が停止すると、この停止タイミングと同時にロータ駆動モータ５３と第１の空気発生源６１の駆動を停止するため、現像剤Ｇへの搬送力がなくなり、供給経路６３内には現像剤が残留する。供給経路６３の内、水平部分に滞留している現像剤は図１３に示すように経路内壁との間に隙間を持って堆積するが、立設されている供給経路６３内に残留している現像剤Ｇは自重で落下し、図１４に示すように供給経路６３内の曲部を中心に、嵩密度を高めて堆積していた。

しかし本形態の場合、図６に示すように、供給経路６３の経路パイプ６３１が接続するジョイントパイプ６３３に、第２の空気供給経路６５の一端６５ａが接続され、そこから供給される空気をジョイントパイプ６３３に噴出する空気供給孔となる第３の接続口６３３ｃが形成されているので、ジョイントパイプ６３３内に溜まる現像剤Ｇの一部は、接続口６３３ｃを介して第２の空気供給経路６５の内部へも侵入し、ジョイントパイプ６３３内での現像剤Ｇの嵩密度が低くなる。

また、本形態では従来とは異なり、図３、図４に示すように、第２の空気発生源６４と第２の空気供給経路６５を備えた現像剤詰り抑制手段６７を備え、第２の空気発生源６４を作動することで、第２の空気発生源６４からの空気が第２の空気供給経路６５、合流部５４、経路パイプ６３１を通ってジョイントパイプ６３３へと供給される。このため、ジョイントパイプ６３３内に堆積している嵩密度の高い現像剤Ｇで形成された現像剤堆積部Ｇ1の流動化を図ることができる。

第２の空気発生源６４を駆動するタイミングについてであるが、本形態では、図６に示すように、現像部５Ｙとロータ駆動モータ５３と第１の空気発生源６１の駆動タイミング（運転状態）よりも早い時期、たとえば、駆動直前の停止状態の一定期間だけ駆動するようにした。

このような駆動タイミングとすると、現像部５Ｙが作動し、ロータリフィーダ５０と第１の空気発生源６１が作動して現像剤Ｇの現像部５Ｙへの供給が始まる前に、第２の空気発生源６４からの空気がジョイントパイプ６３３内へと供給される。これにより、ジョイントパイプ６３３内に滞留している現像剤を崩して流動化する。また、このような滞留が崩されて解消された状態の現像剤Ｇに対して、第１の空気発生源６１からの空気が第１の空気供給経路６２、合流部３５４、経路パイプ６３２を介して供給されるので、第１の空気発生源６１に対する過度な空気圧力が必要なくなる。第２の空気発生源６４の駆動時間、すなわち、送風時間としては０．５秒〜３秒程度が好ましい。長い時間、第２の空気発生源６４から空気を供給することで、滞留が崩されて解消された状態の現像剤Ｇを現像部５Ｙに搬送することも可能であるが、第２の空気発生源６４の主な目的は、滞留している現像剤Ｇを現像部５Ｙに搬送することではなく、供給経路６３内で滞留している現像剤（現像剤堆積部Ｇ1）に空気を送り、自重や放置によって、嵩密度が上昇している状態を崩して嵩密度を低下させて流動性を与え、第１の空気発生源６１からの空気による現像部５Ｙへの搬送に支障をきたす（搬送圧力上昇による過負荷、現像剤詰まり）ことを抑制することにある。このように、現像剤Ｇの現像部５Ｙへの供給が始まる直前に、供給経路６３内に滞留した現像剤堆積部Ｇ1を第２の空気発生源６４からの空気により、崩すのが本発明の特徴である。

従来、搬送経路６３の曲部に滞留した現像剤を、再び通常の流動性を有する搬送状態にするためには、第１の空気発生部６１に対して、通常の搬送状態の搬送圧力（空気圧力）に比べ大きな圧力が必要になるが、本形態では滞留している現像剤Ｇ（現像剤堆積部Ｇ1）のみを、第２の空気発生源６４からの空気により流動化するので、第１の空気発生源６１の空気圧力が従来のように第１の空気発生源６１単独で用いる場合よりも過大になることはない。

このような第１の空気発生源６１の作動前に、第２の空気発生源６４を作動させて搬送圧力（空気圧力）を測定した結果を図７に示し、第１の空気発生源６１単独の場合の搬送圧力を測定した結果を図８に示す。双方において、圧力計測は第１の空気搬送経路内６２で行った。

図７、図８において、縦軸は経路内圧力（Ｋｐａ）、横軸は空気発生源の作動時間をそれぞれ示す。従来は図８に示すように、第１の空気発生源６１の作動後のある時間において搬送圧力（空気圧力）が上昇し、その後は略一定の圧力範囲の間で推移している。第１の空気発生源６１の作動直後は、搬送圧力が増大し、その増大した搬送圧力により供給経路６３内に嵩密度が高く堆積している現像剤Ｇ（現像剤堆積部Ｇ1）の詰まりが解消されて搬送された状態になることを示している。

これに対し、本形態の構成によると、第１の空気発生源６１の作動後における搬送圧力（空気圧力）の上昇はなく、概ね一定の圧力範囲の間で推移している。これは第１の空気発生源６１の作動直後において従来のような搬送圧力の増大はなく、供給経路６３内での搬送圧力変動が小さく、現像剤Ｇが安定して現像部５Ｙに搬送され、供給経路内に堆積している現像剤Ｇ（現像剤堆積部Ｇ1）の詰まりが解消されて搬送された状態になることを示している。

なお、滞留した現像剤Ｇ（現像剤堆積部Ｇ1）を崩すのみの空気圧力が発生させるように第２の空気発生源６４を作動させときに計測を行ったところ、その値は４．５Ｋｐａであった。

このように、現像部５Ｙと現像剤収納部４０とに接続された供給経路６３内に供給された現像剤Ｇによって形成される現像剤堆積部Ｇ１に対して、複数個所や異なる方向から空気を供給する空気供給手段６０を有すると、単独で現像剤堆積部Ｇ１に対して空気を供給する場合よりも現像剤堆積部Ｇ１が崩れ易くなる。このため、第１の空気供給手段６１の負荷（搬送圧力）を大幅に低減でき、搬送エネルギーを低減しながら、滞留した現像剤Ｇによる供給経路６３内の詰まりを防止でき、現像剤搬送量の安定化を図ることができる。

第２の空気発生源６４による供給経路６３への空気流入箇所は、図４、図６に示すように、立設している搬送パイプ６３１の曲部となるジョイントパイプ６３３の下部であり、下から上方に向かって空気を供給するようにしているので、効率よくジョイントパイプ６３３内の現像剤堆積部Ｇ１をより流動化し易くなる。

また本形態では、図４に示すように、第２の空気供給経路６５が継続された接続口６３３ｃ（空気供給孔）の流路断面積（内径）Ｂを、当該空気供給孔よりに上方に位置する供給経路の搬送パイプ６３１の流路断面積（内径）Ａよりも小さく形成している。

これは、接続口６３３ｃの流路断面積（内径）Ｂを小さくすることで、第２の空気供給経路６５から供給される空気の流速が早くなり、接続口６３３ｃの流路断面積（内径）Ｂを小さくしない場合に比べて、第２の空気発生源６４の出力を変更しなくても、勢いのある空気流をジョイントパイプ６３３内に送り込むことができるからである。このため、接続口６３３ｃや第２の空気供給経路６５側の内径を、供給経路６３側の内径よりも細くすることで、現像剤堆積部Ｇ１をより流動化させ易くできるとともに、空気が経路パイプ６３２から合流部５４や第１の空気発生源６１側に流れ込むのを抑制することができる。このため、ロータリフィーダ５０のシール性が十分でない場合でも、現像剤収納部４０内での現像剤の吹き上げ現象や、供給経路６３内の現像剤Ｇを現像部５Ｙへと十分に搬送することができ、現像剤の詰りを抑制でき、現像剤搬送量をより安定させることができる。

本形態では、第２の空気発生源６４の作動を第１の空気発生源６１の作動前に行う例を示したが、図９に示すように、第２の空気発生源６４の作動時期と第１の空気発生源６１の作動時期とを同一タイミングとしてもよい。図９の示す例では、第１の空気発生源６１の作動タイミングを第２の空気発生源６４の作動タイミングに合わせて、現像部５Ｙが運転状態となる停止渋滞のときに作動して、空気を第１と第２の空気供給経路６２，６５へと同時に供給するようにしている。このため、第２の空気発生源６４からの空気が、経路パイプ６３２や第１の空気発生源６１側に流れ込むのを寄り確実に抑制することができる。このため、ロータリフィーダ５０のシール性が十分でない場合でも、現像剤収納部４０内での現像剤の吹き上げ現象や、供給経路６３内の現像剤Ｇを現像部５Ｙへと十分に搬送することができ、現像剤の詰りを抑制でき、現像剤搬送量をより安定させることができる。

図１０は、本発明の別な実施形態を示すものである。本形態において、空気供給手段１６０は、第１の空気発生源６１と第１の空気供給経路６２と搬送経路６３からなる従来の構成に、一端６５ａがジョイントパイプ６３３の接続口６３３ｃに接続する第２の空気供給経路６５と、第２の空気供給経路６５の他端６５ｂ側で、空気の流れる経路を切り替える経路切替手段８０を備えたものである。この場合、第１の空気発生源６１と第２の空気供給経路６５と経路切替手段８０が現像剤詰まり抑制手段１６７として機能する。つまり、本形態では、第１の空気発生源６１と第２の空気発生源６４とを共有化して１つの空気発生源としている。

本形態では、第１の空気供給経路６２を分割し、その分割部分に経路切替手段８０を配置している。経路切替手段８０は、そのケーシング内部に挿入されているバルブを作動して２方向に流路を切り替えるもので、３方に接続部を有する。第１の接続部８０ａと第２の接続部８０ｂには、分割した第１の空気供給経路６２がそれぞれ接続され、これら接続部に対して異なる方向に形成された第３の接続部８０ｃには第２の空気供給経路６５の他端６５ｂが接続されている。本形態において、経路切替手段８０は電磁式のものを用いていて、制御手段１００によって、その切替タイミングが制御される。

経路切替手段８０の切替タイミングは、図１１に示すように、現像部５Ｙの運転開直前（停止状態）において第１の空気発生源６１と第２の空気供給経路６５とが連通するように切り替えられ、駆動部５Ｙが運転状態となると、これに合うように第１の空気発生源６１と第１の空気供給経路６２とが連通するように切り替えられる。第１の空気発生源６１の動作タイミングは、図６に示す場合に比べ、第２の空気発生源６４の作動分だけ早く行われる。

このような構成としても、現像部５Ｙが運転状態となってロータリフィーダ５０と第１の空気発生源６１が作動して現像部５Ｙに対して現像剤Ｇの供給が始まる前に経路切替手段８０を切り替え制御することで、第１の空気発生源６２からの空気が第２の空気供給経路６５からジョイントパイプ６３３内へと供給される。これにより、ジョイントパイプ６３３内に滞留している現像剤で形成された現像剤堆積部Ｇ１を崩して流動化することができる。また、経路切替手段８０を再度切り替えることで、第２の空気供給経路６５の他端６５ｂが閉じられ、流動化された現像剤堆積部Ｇ１に対して、第１の空気発生源６１からの空気が第１の空気供給経路６２、経路パイプ６３２を介して供給されるので、第１の空気供給手段６１の負荷（搬送圧力）を大幅に低減でき、搬送エネルギーを低減しながら、滞留した現像剤Ｇによる供給経路６３内の詰まりを防止でき、現像剤搬送量の安定化を図ることができるとともに、１つの空気発生源で済むため、低コスト、省スペースを図ることができる。

図４に示す構成では、第２の空気供給経路６５が継続された接続口６３３ｃの流路断面積（内径）Ｂを、搬送パイプ６３１の流路断面積（内径）Ａよりも小さくして、接続口６３３ｃや第２の空気供給経路６５への現像剤Ｇの侵入を抑制しているが、図１０に示すように、接続口６３３ｃ（空気供給孔）よりも空気噴出下流側に、通気性を有するとともに現像剤Ｇを遮断するフィルタ３９を設置してもよい。このような構成とすると、フィルタ３９によってジョイントパイプ６３３からの現像剤の落下を防止できるので、図６に示すように、第２の空気供給経路６５に現像剤が進入して空気の流れに対して逆流するのを防止できるとともに、空気供給時に余分な負荷（現像剤を押し戻す）を空気供給源６２に与えることも抑制することができる。

ジョイントパイプ６３３の形状としては、図４、図１０に示すように各接続口がそれぞれ直交する位置関係のものに限定されるものではない。たとえば、図１２に示すように、接続口６３３ｃの角度を、第１の接続口６３３ａと第２の接続口６３３ｂとをつなぐジョイントパイプ６３３のＲ形状に沿うように斜めに形成して、ジョイントパイプ６３３内に第２の空気供給経路６５からの空気を導入するようにしてもよい。つまり、接続口６３３ｃ（空気供給孔）から噴出する空気の方向が前像剤堆積部Ｇ１に沿うように設定してもよい。

このような構成とすることで、ジョイントパイプ６３３への空気導入時の抵抗が図４、図１０に示す形状よりも低くなるとともに、第２の空気供給経路６５からの空気が経路パイプ６３２や第１の空気発生源６１側に流れ込むのを寄り確実に抑制することができる。このため、ロータリフィーダ５０のシール性が十分でない場合でも、現像剤収納部４０内での現像剤の吹き上げ現象や、供給経路６３内の現像剤Ｇを現像部５Ｙへと十分に搬送することができ、現像剤の詰りを抑制でき、現像剤搬送量をより安定させることができる。

上記形態では、供給経路６３を複数の経路パイプ６３１，６３２とジョイントパイプ６３３で構成したので、曲部となるジョイントパイプ６３３に空気供給孔を形成したが、供給経路６３をフレキシブルチューブ等の可撓性部材で構成する場合には、経路の取り回し関係で最も曲率の小さい箇所や、その向きが大きく変化する箇所など、チューブ内で最も現像剤Ｇが溜まり易い部位を曲部とする。そして、この曲部に嵩密度が高く現像剤が堆積して形成される現像剤堆積部Ｇ１に第２の空気供給経路６５からの空気が噴出するように空気供給孔を形成すればよく、空気供給孔の配置形態がジョイントパイプ６３３に限定されるものではない。

また、図１に示す画像形成装置は、上記構成により各現像部に対して安定した現像剤が搬送される現像装置１５０Ｙ、１５０Ｍ、１５０Ｃ、１５０Ｂｋを備えているので、各現像装置の現像部で各感光体ドラムに形成された像をそれぞれ現像する際の、現像剤量のばらつきによる現像不良を低減することができ、本形態にかかる現像装置を備えていない画像形成装置に比べて良好なプリント画像を得易くなる。

１（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ）像担持体
５（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ）現像部
１５０（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ）現像装置
３９ フィルタ
４０ 現像剤収納部
５０ 回転式排出部
６０、１６０ 空気供給手段
６１ 空気発生源
６２ 第１の空気供給経路
６３ 供給経路
６４ 空気発生源
６５ 第２の空気供給経路
６７、１６７ 現像剤詰まり抑制手段
８０ 経路切替手段
６３３ｃ 空気供給孔
Ａ 供給経路の流路断面積
Ｂ 空気供給孔の流路断面積
Ｇ 現像剤
Ｇ１ 現像剤堆積部

特開２００８−２９９２１７号公報 特開２００８−２９９１９６号公報 特開２００８−００３５６１号公報 特許第３３４９２８６号公報 特許第３７３４０９６号公報

Claims (11)

1. 現像部と、前記現像部の外部に配置されていて現像剤の一部を収容する現像剤収納部と、前記現像部と前記現像剤収納部とに接続され、前記現像剤収納部から現像剤が供給される供給経路とを備え、前記供給経路を介して前記現像剤を前記現像部へ搬送する現像装置において、
   前記供給経路内に供給された現像剤によって形成される現像剤堆積部に対して複数個所から空気を供給する空気供給手段を有することを特徴とする現像装置。
2. 前記空気供給手段は、空気発生源と、前記空気発生源からの空気を前記供給経路から前記現像剤堆積部に供給する第１の空気供給経路と、前記空気発生源からの空気を前記第１の空気供給経路とは異なる方向から前記現像剤堆積部に供給する第２の空気供給経路と、第２の空気供給経路内の空気を前記現像剤堆積部に噴出する空気供給孔を有することを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 前記空気供給孔から噴出する空気の方向が前記現像剤堆積部に沿うように設定されていることを特徴とする請求項２記載の現像装置。
4. 前記空気供給孔の流路断面積は、当該空気供給孔よりに上方に位置する前記供給経路の流路断面積よりも小さく形成されていることを特徴とする請求項２または３記載の現像装置。
5. 第２の空気供給経路から前記現像剤堆積部への空気の供給は、第１の空気供給経路から前記現像剤堆積部への空気供給時期よりも早い時期にだけ行われることを特徴とする請求項２ないし４の何れかに記載の現像装置。
6. 前記第１の空気供給経路に空気を供給する空気発生源と前記第２の空気供給経路に空気を供給する空気発生源が１つの空気発生源であり、この１つの空気発生源からの空気を第１の空気供給経路と第２の空気供給経路に選択的に切り替える経路切替手段を有することを特徴とする請求項２ないし５の何れかに記載の現像装置。
7. 前記第２の空気供給経路から前記現像剤堆積部への空気の供給時期が、第１の空気供給経路から前記現像剤堆積部への空気供給時期と同じ時期に行われることを特徴とする請求項２ないし４の何れかに記載の現像装置。
8. 回転駆動されることで、前記現像剤収納部から前記供給経路へ定量の現像剤を排出する回転式排出部を備え、
   前記第２の空気供給経路から前記現像剤堆積部への空気の供給時期に、前記回転式排出部の駆動を停止するとともに、前記第１の空気供給経路から前記現像剤堆積部への空気供給を行うことを特徴とする請求項７記載の現像装置。
9. 前記空気供給孔よりも空気噴出下流側に、通気性を有するとともに現像剤を遮断するフィルタが設置したことを特徴とする請求項２ないし８の何れか１つに記載の現像装置。
10. 現像部と、前記現像部の外部に配置されていて現像剤の一部を収容する現像剤収納部と、前記現像部と前記現像剤収納部とに接続され前記現像剤収納部から現像剤が供給される供給経路とを備え、前記供給経路を介して前記現像剤を前記現像部へ搬送する現像装置において、
    前記供給経路に空気を供給する空気供給手段と、
    前記現像剤堆積部に対して前記空気供給手段とは個別経路で空気を供給する現像剤詰まり抑制手段を有することを特徴とする現像装置。
11. 像担持体と、前記像担持体の表面に形成された像を現像剤で現像する現像装置とを備えた画像形成装置において、
    前記現像装置として請求項１ないし１０の何れか１つに記載の現像装置を具備することを特徴とする画像形成装置。

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