JP4041650B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置に係り、詳しくは、トナー補給不良による画像濃度の低下や像担持体へのキャリア付着の防止に好適な画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式の画像形成装置に用いられる現像装置として、ドクタで阻止された現像剤を現像剤収容部（現像剤滞留部）内で現像剤自身の内圧及び自重によりトナーホッパのトナー補給用開口側に移動させるとともに、トナーホッパからトナーを取り込んだ現像剤を、現像スリーブ表面に沿って、ドクタ側に搬送し、所定量に規制した現像スリーブ上の現像剤を感光体ドラムと対向する現像領域に供給する現像装置が知られている。この現像装置では、現像剤を構成するトナーとして磁性トナーが用いられる（特開平９−２２１７８号公報参照）。
【０００３】
上記現像装置は、図１０に示すように、ドクタの上流に位置する現像剤収納室内の現像剤がトナー濃度の増減で嵩が変化し、プレドクタの手前に滞留している現像剤の嵩が変わり、その嵩の量によってトナーホッパからトナーを補給し、トナー濃度自己制御を行っている。このため、この現像装置ではトナー濃度センサが簡略でき、トナー補給機構が簡素化できるために、装置の小型化ができるという利点を有している。
【０００４】
上記現像装置について、図１０に基づき詳細に説明する。
この現像装置は複写機に用いられる潜像担持体である円筒状の感光体ドラム１の側方（図中右側）に配置され、この感光体ドラム１に向けて開口部が形成された現像ケーシング２の内部に、該開口部から一部が露出した、トナー及び磁性キャリアからなる現像剤を表面に担持する現像剤担持体としての非磁性材質からなる現像スリーブ４、該現像スリーブ４の内部に固定配置された磁界発生手段としてマグネットローラ５、現像スリーブ４上に担持されて搬送されている現像剤３ａの量を規制する第一の現像剤規制部材としてのドクタブレード６ａ、第二の現像剤規制部材としてのプレドクタブレード６ｂ、現像剤収納ケース７、トナー収容部としてのトナーホッパ８、トナー残量検知センサ１２等を備えている。
【０００５】
上記現像剤収納ケース７は、現像スリーブ４との間に、感光体ドラム１との対向部の現像位置に供給されずにドクタブレード６ａで進行が阻止された現像剤を収容する現像剤収容部Ａを形成している。そして、現像剤スリーブ４の内部に固定配置されているマグネットローラ５のうち、現像剤収容部Ａに対向する位置には、現像剤収容部Ａ内の現像剤３ａを現像スリーブ４上に担持させるための磁極５ａを配置している。また、トナーホッパ８は、現像剤搬送方向における現像剤収容部Ａの上流側に隣接して現像スリーブ４表面と対向するトナー補給口８ａを有し、このトナー補給口８ａに隣り合ったスペースには、トナーホッパ８内のトナー１１をトナー補給口８ａに向けて攪拌しながら送り出すトナー攪拌部材としてのアジテータ９が配置されている。そして、このアジテータ９は、回転軸の位置、羽の長さが調節され、アジテータ９の最外周軌道がプレドクタブレード６ｂ手前側の現像剤滞留部３ｂに触れないように設定されている。
【０００６】
上記構成の現像装置において、現像スリーブ４上に担持された現像剤３ａは、図中矢印ａ方向に回転する現像スリーブ４の回転に伴って現像スリーブ４上をドクタブレード６ａ側に搬送され、ドクタブレード６により規制されて薄層化される。薄層化された現像剤３ａは、図中矢印ｂ方向に回転している感光体ドラム１と対向する現像領域に搬送される。そして、現像領域では、感光体ドラム１上に形成されている静電潜像にトナーが接触あるいは非接触で供給され、該静電潜像の可視化が行われる。その後、現像剤３ａは現像スリーブ４の回転に伴って現像スリーブ４上を第２の現像剤規制部材であるプレドクタブレード６ｂ側に搬送され、トナーホッパ８内のアジテータ９で送り出されてトナー補給口８ａから供給された新しいトナー１１を取り込んだあと、現像剤収容部Ａに戻る。そして、新しいトナー１１を含んだ現像剤３ａはドクタブレード６ａによる規制部での内圧が増加し、現像剤３ａのトナーが摩擦帯電される。このように現像剤収容部Ａにおける現像剤の内圧により、現像スリーブ４上の現像剤３ａ中のトナーを帯電することができるので、現像剤を帯電あるいは攪拌するためのパドルやスクリュー等を用いた複雑な攪拌搬送機構が不要となる。
【０００７】
一方、上記現像領域に供給されずにドクタブレード６ａで進行が阻止された現像剤３ａの一部は、現像剤収容部Ａ内で現像剤３ａ自身の内圧及び重力によって、トナーホッパ８のトナー補給口８ａに向かって移動する。トナー補給口８ａ付近まで移動してきた現像剤３ａは、磁極５ａの磁力により現像スリーブ４側に引き寄せられ、現像スリーブ４の回転に伴なって、ドクタブレード６ａ側に搬送されることにより、現像剤収容部Ａ内を循環する。さらに現像剤収容部Ａ内の現像剤３ａの攪拌を活発化させるために現像剤収容部Ａ内に攪拌部材１３を設置した。この攪拌部材１３は現像スリーブ４上の現像剤規制部材１３の役割も果たすために、現像スリーブ４と同方向に回転する。
【０００８】
また、上記構成の現像装置においては、現像剤３ａに補給されたトナーが多くなってトナー濃度が高まると、それに従って現像剤３ａの嵩が増加するため、現像剤３ａがトナー補給口８ａで現像剤収容部Ａ内からあふれ、プレドクタブレード６ｂをふさぐ。このため、現像スリーブ４上の現像剤３ａへの取り込み量が少なくなる。このトナー取り込み量の減少により、現像剤３ａのトナー濃度が常に一定濃度以下に保たれる。逆に、現像剤３ａのトナー濃度が低くなると現像剤３ａの嵩が減少するため、現像剤３ａがプレドクタブレード６ｂをふさがなくなるので、現像スリーブ４上の現像剤３ａへ所定量のトナーが取り込まれ、現像剤３ａのトナー濃度が常に一定濃度以上に保たれる。このようにトナー濃度をほぼ一定範囲内にコントロールできるので、トナー濃度センサや補給部材などを用いた複雑なトナー濃度制御が不要である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記現像装置では、工場出荷時にトナー補給口８ａをシール部材（不図示）でシールしている。トナー補給口８ａをシールすることで、トナー補給口８ａ、現像スリーブ４、プレドクタブレード６ｂ及びトナーホッパ８内壁との間に空間（以下、「プレドクタブレード前の空間」という）が形成される。そして、初期使用時にシール部材を引いて取り外すと、トナーホッパ８からプレドクタブレード前の空間にトナー１１が流れ込む。
ところが、上記プレドクタブレード前の空間にトナー１１が流れ込むと、トナーホッパ８内のトナー１１が存在しない部分の空間（以下、「トナーホッパ内の空間」という）が広がるため、このトナーホッパ内の空間は減圧となり、トナー１１がトナー補給口８ａからプレドクタブレード前の空間に十分に流れ込まない場合がある。この状態で現像動作を行うと、プレドクタブレード６ｂに対し現像スリーブ４の回転方向上流側の現像剤滞留部３ｂ（以下、「プレドクタブレード前の現像剤滞留部３ｂ」という）に十分にトナー１１が供給されないので、現像初期から画像濃度が低くなってしまう。また、トナー濃度の低下による感光体ドラム１へのキャリア付着が発生してしまう。
【００１０】
また、上記現像装置では、画像面積の大きな画像を連続して形成すると、画像濃度がしだいに薄くなってしまう。さらにひどい場合には、感光体ドラム１へのキャリア付着が発生してしまう。これは、上記プレドクタブレード前の現像剤滞留部３ｂへトナー１１が十分に供給されずに現像スリーブ４周辺に保持している現像剤のトナー濃度が低下するためである。そして、トナー濃度が低下することで、上記プレドクタブレード前の現像剤滞留部３ｂの形成が小さくなり、さらにトナー補給不良を引き起こしてしまう。すなわち、プレドクタブレード前の現像剤滞留部３ｂに十分にトナー１１を供給しておかないと、画像濃度の低下やキャリア付着が発生してしまう。そして、トナー１１がトナーホッパ８から十分に供給されない原因としては、トナー消費によるトナーホッパ８内のトナー１１の容積が減少することによるトナーホッパ８内の内圧の低下がある。図１０に示す従来のトナーホッパ形状では、トナー充填口（不図示）を完全に塞いでいるため内部の密閉性が高くなっており、さらに外部との唯一の通路であるトナー補給口８ａは、特にトナー残量が多い場合にトナー補給口８ａ付近ではトナー１１がしまっているために、空気がトナー補給口８ａから入り難くなっている。よって、現像によりトナー１１が消費されるとトナーホッパ８内部の内圧が低下し、トナー１１がトナーホッパ８から出難くなってしまう。また、トナーホッパ８内に空気が十分に存在しなくなることから、トナーホッパ８内のアジテータ９でトナー１１の攪拌を行っても、トナー１１に十分に空気が含まれず、流動性が著しく低下するため、さらにトナー１１の補給不良を助長させている。
【００１１】
本発明は以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、トナーホッパ内に十分な空気を確保して内圧の低下を防ぎ、第二の現像剤規制部材前の現像剤滞留部にトナーを十分に供給することにより、トナー補給不良による画像濃度の低下や像担持体へのキャリア付着を防止することができる画像形成装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、像担持体と、該像担持体上に形成された潜像をトナーと磁性キャリアとを含む現像剤で顕像化する現像装置とを有し、該現像装置が、内部に磁界発生手段を備え該現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体上の現像剤の量を規制する第一の現像剤規制部材と、該第一の現像剤規制部材により掻き落とされた該現像剤を収容する現像剤収容室と、該第一の現像剤規制部材よりも該現像剤担持体上の現像剤の搬送方向上流側に配置された第二の現像剤規制部材と、該第二の現像剤規制部材よりも現像剤担持体の現像剤の搬送方向上流側に開口したトナー補給口を通じて該トナーを補給して該現像剤担持体に該トナーを供給するトナーホッパとを備えている画像形成装置において、上記現像装置の初期使用時に該トナー補給口から取り外される、上記トナー補給口をシールするためのシール部材を有し、該現像装置が画像形成装置本体に装着されて現像動作を行う姿勢であるときの上記トナーホッパ内の、該現像装置の初期使用時におけるトナー界面よりも上側の位置に、該トナーホッパの外部から内部へ空気を移動させるための通気口と、自らが回転することで上記トナーホッパ内のトナーを攪拌するトナー攪拌部材とを設け、該トナー攪拌部材で上記通気口を塞ぐように該トナー攪拌部材の回転停止位置をセットしたことを特徴とするものである。
【００１３】
この請求項１の発明では、いわゆる自己トナー濃度制御を行う上記現像装置で、初期使用時や画像面積の大きな画像を連続して形成した場合のように上記トナーホッパ内のトナーが上記現像剤担持体側に移動して、該トナーホッパ内の空間が広がり減圧となっても、上記通気口から外部の空気が流入し、該トナーホッパ内の圧力が一定に保たれる。これにより、上記トナーホッパ内のトナーが上記現像剤担持体側にスムーズに移動し、トナー補給不良による画像濃度の低下や像担持体へのキャリア付着を防止することができる。
また、画像形成装置本体の輸送時やユーザーによる現像装置の開梱時の状態においては、該現像装置が上下反転した状態になったり、傾いたり、衝撃が加わったりするおそれがある。この請求項１の発明では、トナー攪拌部材で通気口を塞ぐようにトナー攪拌部材の回転停止位置をセットされているので、上記現像装置が上下反転等した場合であっても、上記通気口からトナーが漏れるのを防止できる。また、上記トナー攪拌部材でトナーを攪拌することにより、該トナーに十分な空気を含ませることができるので、該トナーの流動性が向上し、該トナーが上記現像剤担持体側によりスムーズに移動することができる。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記通気口にフィルタを配設した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の画像形成装置において、現像動作中に上記トナー攪拌部材が上記フィルタに接触するように構成したことを特徴とするものである。
【００１５】
上記トナーホッパは上記通気口により外部とつながっているために、輸送時や、ユーザによる開梱時もしくは操作時に、内部のトナーが該通気口から外部に漏れるおそれがある。この請求項２の発明では、上記通気口にフィルタを配設したので、該通気口からトナーを漏れ難くすることができる。特に、トナーの平均粒径よりも孔径の小さい目の粗さを持ったフィルタを配設すれば、該トナーは該フィルタを通過できず、該トナーがより外部に漏れ難くなる。
また、上記トナーホッパ内では上記トナー攪拌部材でトナーの攪拌を行うので、該トナーホッパ内で該トナーが舞って、上記フィルタに付着し目詰まりが生じるおそれがある。この請求項３の発明では、現像動作中に上記トナー攪拌部材が上記フィルタに接触して、上記フィルタに付着したトナーを除去するので、該フィルタの目詰まりを防止して通気性を確保することができる。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１、２または３の画像形成装置において、上記トナーホッパは、上記現像装置が画像形成装置本体に装着されて現像動作を行う姿勢であるときに上記現像剤担持体の現像剤の搬送方向に対して直交する方向に長尺な形状であって、その長手方向両端面のうちいずれか一方にトナー充填口を備えており、該現像装置が画像形成装置本体に装着されて現像動作を行う姿勢であるときの該トナーホッパの上面に上記通気口を配置したことを特徴とするものである。
【００１７】
この請求項４の発明では、上記トナーホッパの長手方向を鉛直上下方向にして、上記トナー充填口を上向きにした状態で、該トナーホッパにトナーを充填するにあたって、上記通気口がトナーホッパの上面に配置されているので、トナーが満杯になっても該通気口がトナーで埋まらない。よって、上記通気口にフィルタを設けた場合でも、フィルタがトナー充填時の充填圧やトナー自重で破れたり、剥がれたりすることがなく、該フィルタの破損を防いで上記通気口からのトナー漏れを防止することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を画像形成装置である電子写真複写機（以下、「複写機」という）に適用した一実施形態について説明する。図１は本実施形態に係る複写機の概略構成図である。
【００２５】
本実施形態に係る複写機は、感光体ドラム１、帯電手段２１、現像装置２２、クリーニング手段２３、像露光手段２４、転写手段２５、像定着手段２６、電源２７から主に構成されている。この構成の複写機において、感光体ドラム１、帯電手段２１、現像装置２２及びクリーニング手段２３を一体に結合してプロセスカートリッジを構成している。そして、このプロセスカートリッジは複写機本体に対して着脱可能に構成されている。
【００２６】
図１において、潜像担持体としての感光体ドラム１は所定の周速度で回転駆動され、この回転過程において帯電手段２１によりその周面に正または負の所定電位の均一帯電を受ける。次いで、スリット露光やレーザービーム走査露光等の像露光手段２４からの画像露光光を受け、感光体ドラム１の周面に静電潜像が順次形成さる。この感光体ドラム１上の静電潜像は現像装置２２によりトナー現像され、可視像すなわちトナー像とされる。該トナー像は、感光体ドラム１と転写手段２５との間に感光体ドラム１の回転と同期されて給送された転写材Ｐに、転写手段２５により順次転写される。トナー像が転写された転写材Ｐは感光体ドラム１より分離され、続いて像定着手段２６に搬送されて、そこでトナー像が定着され、複写物（コピ−）として装置外へプリントアウトされる。
一方、転写手段２５で転写されずに残った感光体ドラム１上の現像剤はクリーニング手段２３にて除去され、感光体ドラム１表面は清浄面化されて、更に除電された後、次の画像形成プロセスに供される。
【００２７】
なお、上記構成の複写機において、現像動作時に、現像スリーブ４には、電源２７により現像バイアスとして、直流電圧に交流電圧を重畳した振動バイアス電圧が印加される。背景部電位と画像部電位は、上記振動バイアス電位の最大値と最小値との間に位置している。これにより、感光体ドラム１と現像スリーブ４との間の現像部では、向きが交互に変化する交互電界が形成される。この交互電界中で現像剤のトナーとキャリアとが激しく振動し、トナーが現像スリーブ４およびキャリアへの静電的拘束力を振り切って感光体ドラム１に飛翔し、感光体ドラム１の潜像に対応して付着する。
【００２８】
上記振動バイアス電圧の最大値と最小値との差(ピーク間電圧)は、０．５〜５ＫＶが好ましく、周波数は１〜１０ＫＨｚが好ましい。振動バイアス電圧の波形は、矩形波、サイン波、三角波等が使用できる。振動バイアスの直流電圧成分は、上述したように背景部電位と画像部電位との間の値であるが、画像部電位よりも背景部電位に近い値である方が、背景部電位領域へのかぶりトナーの付着を防止する上で好ましい。
上記振動バイアス電圧の波形が矩形波の場合、デューティ比を５０％以下とすることが望ましい。ここでデューティ比とは、振動バイアスの１周期中でトナーが感光体に向かおうとする時間の割合である。このようにすることにより、トナーが感光体に向かおうとするピーク値とバイアスの時間平均値との差を大きくすることができるので、トナーの運動がさらに活発化し、トナーが潜像面の電位分布に忠実に付着してざらつき感や解像力を向上させることができる。またトナーとは逆極性の電荷を有するキャリアが感光体に向かおうとするピーク値とバイアスの時間平均値との差を小さくすることができるので、キャリアの運動を沈静化し、潜像の背景部にキャリアが付着する確率を大幅に低減することができる。
【００２９】
下記の表１は上記複写機の現像条件の一例を示す表である。また、表２は現像剤の一例を示す表である。
【表１】
【表２】
【００３０】
以下、上記複写機の現像装置を図面に則して更に詳しく説明する。尚、次に説明する実施例では、本発明の現像装置は、図１０に示した現像装置に具現化されているものとする。従って、現像装置の全体的構成、機能についての詳しい説明は省略し、本発明の特徴部について説明する。
【００３１】
〔実施例１〕
図２は、本実施例１における現像装置の概略構成図であって、図１に示した現像装置２２近傍の拡大図である。以下に現像装置２２について説明する。
図２に示すように、現像装置２２のトナーホッパ８内部には、初期状態で約８００ｇ程度のトナー１１が収容されている。このトナーホッパ８には、トナーホッパ８の長手方向を軸に回転することによって内部のトナー１１を攪拌し、トナー補給口８ａ側に送り出す役割を持つアジテータ９が設けられている。
【００３２】
従来の現像装置では、図３（ａ）に示すように、初期使用時にトナー補給口８ａのシール部材１４ｂを引き抜いて取外すと、前記従来技術で述べたようにプレドクタブレード（不図示）前の空間に、トナー１１が流れ込む。このときトナーホッパ８内の空間は減圧となり、特に極度にトナー１１がトナーホッパ８内でしまっている状態であるとトナー１１がトナー補給口に十分に流れ込まない場合がある。その状態で現像するとプレドクタブレード前の現像剤滞留部に十分にトナーが供給されないので、初期時から画像濃度が低くなってしまう。また、トナー濃度の低下による感光体ドラム１へのキャリア付着が発生してしまう。
また、前記従来技術で説明したように、画像面積の大きな画像を連続してプリントアウトする場合、画像濃度がしだいに薄くなってしまう。また、キャリア付着が発生することもある。
さらに、トナーホッパ８内に空気が十分に存在しなくなることから、トナーホッパ８内のアジテータ９によって、トナー１１の攪拌を行っても、トナー１１に十分に空気が含まれず、流動性が著しく低下することによって、さらにトナー１１の補給不良を助長させている。
【００３３】
そこで、本実施例１では、図２に示すように、トナーホッパ８の上面部に通気口１６を設けている。この通気口１６を設けることで、図２中の太矢印に示すようにトナーホッパ８の内部と外部とがつながり、空気のやり取りが可能となる。そして、初期使用時にトナー補給口８ａのシール部材１４ｂ（図３（ａ）参照）を引き抜いて取り外したときに、トナーホッパ８内の空間には、通気口１６を通して外気が入りこみ、トナーホッパ８内は減圧とならない。よって、トナー１１にはトナー補給口８ａ側からトナーホッパ８内の方向に引き込まれるような圧力は発生しないので、トナー１１はトナー補給口８ｂに確実に流れ込み、プレドクタブレード６ｂ前の現像剤滞留部３ｂに十分にトナー１１が供給される。このときのトナーホッパ８内のトナー１１の界面と空気の流れとを図３（ｂ）に示す。
【００３４】
また、画像面積の大きな画像を連続してプリントアウトする場合も同様に、通気口１６を通じて外部より空気をトナーホッパ８内に補給することができ、トナーホッパ８内の減圧を防ぎ、アジテータ９の回転によってプレドクタブレード６ｂ前の現像剤滞留部３ｂに十分なトナーが押し出すことが可能である。これにより、トナー補給不良による画像濃度低下やキャリア付着を防止できる。
さらに、通気口１６を通じて、外気をトナーホッパ８内に得ることができるので、トナー１１をアジテータ９によって攪拌して、トナー１１に十分な空気を含ませ、トナー１１の流動性を確保することができる。よって、画像面積の大きな画像を連続してプリントアウトした場合の画像濃度低下やキャリア付着をより有効に防止することができる。
【００３５】
また、本実施例における現像装置２２では、図４に示すように、トナーホッパ８の通気口１６は貫通孔１６ａにフィルタ１６ｂを設置した構成となっている。フィルタ１６ｂを設置したのは、輸送時またはユーザーによる開梱時もしくは操作時において、トナーホッパ８内部のトナー１１が貫通孔１６ａから外部に漏れないようにするためである。そのため、貫通孔１６ａに設置するフィルタ１６ｂは、トナー１１は通さないが空気を通さなければならない。そこで、貫通孔１６ａに設置したフィルタ１６ｂのメッシュの目の粗さは、４μｍ以下とする。本実施例では、３μｍの目の荒さのメッシュを使用している。なお、本実施例で使用されるトナー１１は、例えば平均粒径が９μｍのトナーを用いている。
【００３６】
また、本実施例における現像装置２２では、図５（ａ），（ｂ）に示すように、トナーホッパ８にトナー１１を充填するためのトナー充填口１８を、トナーホッパ８の側面部に設けると共に、このトナー充填口１８が設けられた側面部に近い部分に通気口１６を設けている。通常、トナーホッパ８にトナーを充填する場合には、トナーホッパ８の長手方向を鉛直上下方向にして、トナー充填口１８を上向きにする。ところが、トナー充填口１８からトナーを充填すると、トナー充填時の圧力等でフィルタ１６ｂが目詰まりするおそれがある。特に、通気口１６をトナー充填口１８と反対側の側面部に近い部分に設けたとすると、通気口１６にトナー充填時のトナー充填圧とトナー自重とが掛かってしまい、フィルタ１６ｂが剥がれるおそれがある。本実施例では、上述したように通気口１６をトナー充填口１８が設けられた側面部に近い部分に設けたので、トナーホッパ８の長手方向を鉛直上下方向にしてトナー充填口１８からトナーを充填し、充填が完了したときのトナー界面の位置が、通気口１６よりも低い位置か、もしくは、通気口１６と同じ程度の位置にくる。よって、フィルタ１６ｂにトナー充填時の充填圧やトナー自重が掛からず、もしくは、掛かり難いため、フィルタ１６ｂの目詰まりや、剥がれを防止することができる。
【００３７】
また、本実施例では、現像装置２２の複写機内での設置姿勢は、図２に示すように、トナーホッパ８の上面部が略水平となるように設置されている。通気口１６はトナーホッパ８の上面部に設けられており、現像動作時にトナー１１が通気口１６に直接接触しないため、フィルタ１６ｂの目詰まりが発生せず、常に十分な空気のやり取りが可能となっている。また、現像装置２２の輸送にあたって、図２の姿勢を維持した状態で輸送すれば、フィルタ１６ｂにトナー１１が接触し難くいため、フィルタ１６ｂの目詰まりを防ぐことができる。
【００３８】
〔実施例２〕
次に本発明に係る実施例２について説明する。本実施例においては実施例１の現像装置に比べ、輸送時にトナーや現像剤がより漏れ難くい構成としている。図６は、本実施例に係る現像装置の工場出荷時の状態における概略構成図である。
【００３９】
本実施例における現像装置の構成としては、実施例１の現像装置２２のアジテータ９として、一対の羽根部材を用いている。その他の構成は実施例１と基本的に同様である。
【００４０】
本実施例におけるアジテータ９は、一対の羽根部材として、互いに長さの異なる一対のマイラ９ａ，９ｂが設けられている。そして、トナーホッパ８へトナーを充填した後に、他方に比べて長さの長いマイラ９ａで通気口１６を塞ぐようにアジテータ９の回転位置をセットしておく。この状態で工場から出荷することにより、輸送時に現像装置が上下反転したり長手方向に立てられたりしたときに通気口１６に設置したフィルタ１６ｂ（図４参照）が剥がれて、内部のトナー１１が吹き出すといった不具合を防止することができる。
また、本実施例では工場出荷時に、トナー濃度が５ｗｔ％の現像剤３ａを収容した現像剤収容室Ａ下部をシール部材１４ａでシールすると共に、トナーホッパ８のトナー補給口８ａもシール部材１４ｂでシールしているので、現像剤３ａ及びトナー１１が漏れないようになっている。
【００４１】
上記現像装置２２での現像動作中はトナーホッパ８内はアジテータ９によって攪拌されている為に、たえずトナー１１がトナーホッパ８内を舞っている状態である。よって、通気口１６に設置されたフィルタ１６ｂにトナー１１が付着してしまう。そこで、本実施例における現像装置２２では、アジテータ９のマイラ９ａが動作中にフィルタ１６ｂに当接することで、フィルタ１６ｂに付着したトナー１１を掻き落とすことができる。
また、図７に示すように、アジテータ９のマイラ９ａにブラシ９ｃを設け、このブラシ９ｃを通気口１６のフィルタ（不図示）に接触させるように構成することにより、フィルタからトナー１１を確実に掻き落とすことができる。また、図８に示すように、マイラ９ａにゴムべら９ｄを設けてもよい。
【００４２】
なお、図９は本実施例に係るプロセスカートリッジの全体図である。このプロセスカートリッジは、感光体ドラム１、帯電手段２１、現像装置２２及びクリーニング手段２３を一体に結合して構成している。そして、このプロセスカートリッジは複写機本体に対して着脱可能に構成されている。
【００４３】
〔実施例３〕
以下に、本発明の現像装置に使用される現像剤について説明する。
【００４４】
現像剤は、重量平均径が４〜１５μｍであれば、得られる画像の解像度が向上する。
なお、現像剤の重量平均径の測定方法は、以下の手順にて行う。
まず、電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤（好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩）を０．１〜５ｍｌ加える。ここで、電解液とは１級塩化ナトリウムを用いて約１％ＮａＣｌ水溶液を調製したもので、例えばＩＳＯＴＯＮ−ＩＩ（コールター社製）が使用できる。
ここで、更に測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの重量平均粒径（Ｄ４）、個数平均粒径を求めることができる。
チャンネルとしては、２．００〜２．５２μｍ未満；２．５２〜３．１７μｍ未満；３．１７〜４．００μｍ未満；４．００〜５．０４μｍ未満；５．０４〜６．３５μｍ未満；６．３５〜８．００μｍ未満；８．００〜１０．０８μｍ未満；１０．０８〜１２．７０μｍ未満；１２．７０〜１６．００μｍ未満；１６．００〜２０．２０μｍ未満；２０．２０〜２５．４０μｍ未満；２５．４０〜３２．００μｍ未満；３２．００〜４０．３０μｍ未満の１３チャンネルを使用し、粒径２．００μｍ以上乃至４０．３０μｍ未満の粒子を対象とする。
【００４５】
次に、静電荷像現像用のトナーについて説明する。
トナーは、結着樹脂、着色剤、離型剤及びその他の成分から構成されている。これらの構成割合は、結着樹脂が７５％〜９３％、着色剤が３％〜１０％、離型剤が３％〜８％、その他の成分が１％〜７％の割合である。その他の成分としては、帯電制御剤や添加剤などが挙げられる。
【００４６】
上記結着樹脂としては、例えば、ポリスチレン、ポリ−ｐ−クロルスチレン、ポリビニルトルエンの如きスチレン及びその置換体の単重合体；スチレン−ｐ−クロルスチレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトンなどがあげられる。
【００４７】
また、上記着色剤としては、従来より知られている無機又は有機の染料／顔料が使用可能であり、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、アセチレンブラック、ナフトールイエロー、ハンザイエロー、ローダムンレーキ、アリザリンレーキ、ベンガラ、フタロシアニンブルー、インダスレンブルーがあげられる。
【００４８】
なお、上記着色剤としては、必要に応じて磁性材料を用いることも可能である。この磁性材料としては、マグネタイト、γ−酸化鉄、フェライト鉄、過剰型フェライトの如き酸化鉄；鉄、コバルト、ニッケルの如き磁性金属；酸化鉄又は磁性金属と、コバルト、スズ、チタン、銅、鉛、亜鉛、マグネシウム、マンガン、アルミニウム、珪素の如き金属との複合金属酸化物合金又は、混合物が挙げられる。
これらの磁性粒子は、平均粒径が０．０５乃至１．０μｍの範囲内であることが好ましく、より好ましくは０．１乃至０．６μｍの範囲内、さらに好ましくは、０．１乃至０．４μｍの範囲内であることが良い。また、これらの磁性粒子は、窒素吸着法によるＢＥＴ比表面積が好ましくは１乃至２０ｍ２／ｇの範囲内、特に２．５乃至１２ｍ２／ｇの範囲内であることが良く、更にモース硬度が５〜７の範囲内であることが良い。また、磁性粒子の形状としては、８面体、６面体、球形、針状、鱗片状があるが、８面体、６面体、球形の異方性の少ないものが好ましい。
磁性トナーとして用いる場合、磁性材料を含有する磁性トナー粒子は、結着樹脂１００質量部に対し１０〜１５０質量部、好ましくは２０〜１２０質量部磁性材料を含有することが良い。
【００４９】
また、上記離型剤は、定着性などを改善するために添加するものであり、パラフィンワックス及びその誘導体、マイクロクリスタリンワックス及びその誘導体、フィッシャートロプシュワックス及びその誘導体、ポリオレフィンワックス及びその誘導体、カルナバワックス及びその誘導体が挙げられる。誘導体は、酸化物、ビニル系モノマーとのブロック共重合体、ビニル系モノマーのグラフト変性物を含む。その他離型剤としては、アルコール、脂肪酸、酸アミド、エステル、ケトン、硬化ヒマシ油及びその誘導体、植物系ワックス、動物性ワックス、鉱物系ワックス、ペトロラクタムも利用できる。
【００５０】
また、上記帯電制御剤は、トナーを負荷電性もしくは正荷電性に制御する荷電制御剤である。
トナーを負荷電性に制御する荷電制御剤としては、例えば有機金属錯体、キレート化合物が有効であり、モノアゾ金属錯体、アセチルアセトン金属錯体、芳香族ハイドロキシカルボン酸系金属錯体、芳香族ダイカルボン酸系金属錯体があげられる。他には、芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳香族モノ及びポリカルボン酸及びその金属塩、その無水物、そのエステル類、ビスフェノールの如きフェノール誘導体類がある。
一方、トナーを正荷電性に制御する荷電制御剤としては、ニグロシン及び脂肪酸金属塩による変性物；トリブチルベンジルアンモニウム−１−ヒドロキシ−４−ナフトスルフォン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレートの如き四級アンモニウム塩、及びこれらの類似体であるホスホニウム塩の如きオニウム塩及びこれらのレーキ顔料、トリフェニルメタン染料及びこれらのレーキ顔料（レーキ化剤としては、燐タングステン酸、燐モリブデン酸、燐タングステンモリブデン酸、タンニン酸、ラウリン酸、没食子酸、フェリシアン化物、フェロシアン化物）がある。
この微粒子状の荷電制御剤の個数平均粒径は好ましくは、４μｍ以下、より好ましくは、３μｍ以下が良い。
これらの荷電制御剤をトナー粒子中に内添する場合には、トナー粒子は、結着樹脂１００質量部に対して好ましくは、０．１〜２０質量部、より好ましくは、０．２〜１０質量部含有することが良い。
【００５１】
また、上記添加剤は、トナーに実質的な悪影響を与えない範囲内で少量用いることができる。
この添加剤としては、例えばテフロン粉末、ステアリン酸亜鉛粉末、ポリフッ化ビニリデン粉末の如き滑剤粉末；酸化セリウム粉末、炭化硅素粉末、チタン酸ストロンチウム粉末の如き研磨剤；例えば酸化チタン粉末、酸化アルミニウム粉末の如き流動性付与剤又はケーキング防止剤；例えばカーボンブラック粉末、酸化亜鉛粉末、酸化スズ粉末の如き導電性付与剤；及び逆極性の有機微粒子又は無機微粒子が挙げられる。
さらに、上記添加剤としては、一般に広く使用されているトナー用の添加剤、例えばコロイダルシリカのような流動化剤、酸化チタン、酸化アルミニウム等の金属酸化物や、炭化ケイ素等の研磨剤、脂肪酸金属塩などの滑剤等が挙げられる。
無機微粉体はトナーに対して０．１〜２重量％使用されるのが好ましい。０．１重量％未満では、トナー凝集を改善する効果が乏しくなり、２重量％を超える場合は、細線間のトナー飛び散り，機内の汚染，感光体の傷や摩耗等の問題が生じやすい傾向がある。
【００５２】
上記添加剤をトナーに混合する方法としては、従来公知の方法でよく、ヘンシェルミキサー、スピードニーダー等の装置により混合することができる。
また、トナー混練・冷却後のトナー粉の製造方法としては、従来公知の方法でよく、例えば混練・冷却した後、これをジェットミルで粉砕し、分級して得られる。
【００５３】
上記トナーは、乾式一成分現像剤及び乾式二成分現像剤として使用できる。
【００５４】
上記トナーを乾式二成分現像剤として用いる場合、トナーとキャリアとの混合割合は、一般にキャリア１００重量部に対しトナー０．５〜６．０重量部程度が適当である。また、キャリア並びにトナーの使用量としては、トナー粒子がキャリア粒子のキャリア表面に付着して、その表面積の３０〜９０％を占める程度に両粒子を混合するのが好ましい。
【００５５】
また、上記キャリアの核体粒子としては、従来より公知のものでよく例えば鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属；マグネタイト、ヘマタイト、フェライトなどの合金や化合物；前記強磁性体微粒子と樹脂との複合体等が挙げられる。
【００５６】
上記キャリアはより耐久性を向上させるために、表面を樹脂で被覆することが好ましい。この被覆層を形成する樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂；ポリスチレン、アクリル（例えばポリメチルメタクリレート）、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル、ポリビリケトン等のポリビニル及びポリビニリデン系樹脂；塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体；オルガノシロキサン結合からなるシリコーン樹脂またはその変成品（例えばアルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン等による変成品）；ポリテトラフルオロエチレン、ポリ弗化ビニル、ポリ弗化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン等の弗素樹脂；ポリアミド；ポリエステル；ポリウレタン；ポリカーボネート；尿素−ホルムアルデヒド樹脂等のアミノ樹脂；エポキシ樹脂等が挙げられる。
特に、トナースペントを防止する点で好ましいのはシリコーン樹脂またはその変成品、弗素樹脂、特にシリコーン樹脂またはその変成品である。
被覆層の形成法としては、従来と同様、キャリア核体粒子の表面に被覆層形成液を噴霧法、浸漬法等の手段で塗布すればよい。この被覆層の厚さは０．１〜２０μｍが好ましい。
【００５７】
次に、上記乾式二成分現像剤の製造方法の一例について説明する。
まず、トナーを、次のように製造した。
の組成の混合物を、溶融混練し、その後、粉砕、分級した。さらに、母体着色粒子１００重量部に対して、疎水性シリカ０．３重量部を混合し、平均粒径９．０μｍのトナーを得た。
【００５８】
また、磁性キャリアを、次のように製造した。
まず、核体粒子を、次のように製造した。
湿式法により作成したマグネタイト１００重量部に対してポリビニルアルコール２重量部、水６０重量部をボールミルに入れ１２時間混合してマグネタイトのスラリーを調整した。このスラリーをスプレードライヤーにて噴霧造粒し、球形粒子とした。この球形粒子を窒素雰囲気中で１０００℃の温度で３時間焼成後冷却し核体粒子を得た。
また、被覆層形成液を、次のように製造した。
シリコーン樹脂溶液 １００重量部
トルエン １００重量部
γ−アミノプロピルトリメトキシシラン １５重量部
カーボンブラック ２０重量部
の混合物をホモミキサーで２０分間分散し、被覆層形成液を調整した。
この被覆層形成液を流動床型コーティング装置を用いて上記核体粒子１０００重量部の表面にコーティングし、シリコーン樹脂被覆磁性キャリアを得た。
【００５９】
そして、上記磁性キャリアを９７．５重量部に対し、トナー２．５重量部の割合で混合し、乾式二成分現像剤を作成した。
【００６０】
【発明の効果】
請求項１乃至４の発明によれば、上記トナーホッパに通気口を設けたので、初期使用時から画像濃度が高い画像を出力することができるという優れた効果がある。また、画像面積率の連続した画像でも、安定した画像濃度の高い画像を提供することができるという優れた効果もある。
また、現像装置が上下反転等した場合であっても、通気口からトナーが漏れるのを防止でき、トナー落ちやこすれがない画像が得られる。また、トナー攪拌部材でトナーを攪拌することで、トナーに十分な空気を含ませることができ、トナーの流動性が向上し、安定したトナー補給を行うことができる。
【００６１】
特に、請求項２の発明によれば、上記通気口からトナーを漏れ難くすることができるので、輸送時やユーザーの操作時において、パッケージやユーザーを汚すことなく、画像形成装置にセットすることができ、トナー落ちやこすれがない画像が得られるという優れた効果がある。
特に、請求項３の発明によれば、現像動作中に上記トナー攪拌部材が上記フィルタに接触して、上記フィルタに付着したトナーを除去するので、該フィルタの目詰まりを防止して通気性を確保することができる。
【００６２】
特に、請求項４の発明によれば、通気口にフィルタを設ける場合でも、上記フィルタがトナー充填時の充填圧やトナー自重で破れたり、剥がれたりすることがなく、該フィルタの破損を防いで上記通気口からのトナー漏れを防止することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る複写機の概略構成図。
【図２】実施例１に係る現像装置の概略構成図。
【図３】（ａ）は、従来のトナーホッパにおける初期状態のトナーホッパの断面図。
（ｂ）は、実施例１に係るトナーホッパにおけるシール部材１４ｂを取り外したときのトナーの状態を示す断面図。
【図４】実施例１に係るトナーホッパの斜視図。
【図５】（ａ）は、実施例１に係るトナーホッパの上面図。
（ｂ）は、同トナーホッパの正面図。
【図６】実施例２に係る現像装置の工場出荷時の状態を示す図。
【図７】実施例２に係るアジテータ９のマイラ９ａにブラシ９ｃを設けた説明図。
【図８】実施例２に係るアジテータ９のマイラ９ａにゴムべら９ｄを設けた説明図。
【図９】実施例２に係るプロセスカートリッジの概略構成図。
【図１０】従来技術に係る現像装置の概略構成図。
【符号の説明】
１ 感光体ドラム
２ 現像ケーシング
３ａ 現像剤
３ｂ 現像剤滞留部
４ 現像スリーブ
５ マグネットローラ
６ａ ドクタブレード（第一の現像剤規制部材）
６ｂ プレドクタブレード（第二の現像剤規制部材）
７ 現像剤収容ケース
８ トナーホッパ
９ アジテータ
９ａ，ｂ マイラ
９ｃ ブラシ
９ｄ ゴムべら
１１ トナー
１４ａ，ｂ シール部材
１６ 通気口
１６ａ 貫通孔
１６ｂ フィルタ
１８ トナー充填口
２２ 現像装置
２４ 像露光手段
２５ 転写手段
２６ 像定着手段
２７ 電源
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置に係り、詳しくは、トナー補給不良による画像濃度の低下や像担持体へのキャリア付着の防止に好適な画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式の画像形成装置に用いられる現像装置として、ドクタで阻止された現像剤を現像剤収容部（現像剤滞留部）内で現像剤自身の内圧及び自重によりトナーホッパのトナー補給用開口側に移動させるとともに、トナーホッパからトナーを取り込んだ現像剤を、現像スリーブ表面に沿って、ドクタ側に搬送し、所定量に規制した現像スリーブ上の現像剤を感光体ドラムと対向する現像領域に供給する現像装置が知られている。この現像装置では、現像剤を構成するトナーとして磁性トナーが用いられる（特開平９−２２１７８号公報参照）。
【０００３】
上記現像装置は、図１０に示すように、ドクタの上流に位置する現像剤収納室内の現像剤がトナー濃度の増減で嵩が変化し、プレドクタの手前に滞留している現像剤の嵩が変わり、その嵩の量によってトナーホッパからトナーを補給し、トナー濃度自己制御を行っている。このため、この現像装置ではトナー濃度センサが簡略でき、トナー補給機構が簡素化できるために、装置の小型化ができるという利点を有している。
【０００４】
上記現像装置について、図１０に基づき詳細に説明する。
この現像装置は複写機に用いられる潜像担持体である円筒状の感光体ドラム１の側方（図中右側）に配置され、この感光体ドラム１に向けて開口部が形成された現像ケーシング２の内部に、該開口部から一部が露出した、トナー及び磁性キャリアからなる現像剤を表面に担持する現像剤担持体としての非磁性材質からなる現像スリーブ４、該現像スリーブ４の内部に固定配置された磁界発生手段としてマグネットローラ５、現像スリーブ４上に担持されて搬送されている現像剤３ａの量を規制する第一の現像剤規制部材としてのドクタブレード６ａ、第二の現像剤規制部材としてのプレドクタブレード６ｂ、現像剤収納ケース７、トナー収容部としてのトナーホッパ８、トナー残量検知センサ１２等を備えている。
【０００５】
上記現像剤収納ケース７は、現像スリーブ４との間に、感光体ドラム１との対向部の現像位置に供給されずにドクタブレード６ａで進行が阻止された現像剤を収容する現像剤収容部Ａを形成している。そして、現像剤スリーブ４の内部に固定配置されているマグネットローラ５のうち、現像剤収容部Ａに対向する位置には、現像剤収容部Ａ内の現像剤３ａを現像スリーブ４上に担持させるための磁極５ａを配置している。また、トナーホッパ８は、現像剤搬送方向における現像剤収容部Ａの上流側に隣接して現像スリーブ４表面と対向するトナー補給口８ａを有し、このトナー補給口８ａに隣り合ったスペースには、トナーホッパ８内のトナー１１をトナー補給口８ａに向けて攪拌しながら送り出すトナー攪拌部材としてのアジテータ９が配置されている。そして、このアジテータ９は、回転軸の位置、羽の長さが調節され、アジテータ９の最外周軌道がプレドクタブレード６ｂ手前側の現像剤滞留部３ｂに触れないように設定されている。
【０００６】
上記構成の現像装置において、現像スリーブ４上に担持された現像剤３ａは、図中矢印ａ方向に回転する現像スリーブ４の回転に伴って現像スリーブ４上をドクタブレード６ａ側に搬送され、ドクタブレード６により規制されて薄層化される。薄層化された現像剤３ａは、図中矢印ｂ方向に回転している感光体ドラム１と対向する現像領域に搬送される。そして、現像領域では、感光体ドラム１上に形成されている静電潜像にトナーが接触あるいは非接触で供給され、該静電潜像の可視化が行われる。その後、現像剤３ａは現像スリーブ４の回転に伴って現像スリーブ４上を第２の現像剤規制部材であるプレドクタブレード６ｂ側に搬送され、トナーホッパ８内のアジテータ９で送り出されてトナー補給口８ａから供給された新しいトナー１１を取り込んだあと、現像剤収容部Ａに戻る。そして、新しいトナー１１を含んだ現像剤３ａはドクタブレード６ａによる規制部での内圧が増加し、現像剤３ａのトナーが摩擦帯電される。このように現像剤収容部Ａにおける現像剤の内圧により、現像スリーブ４上の現像剤３ａ中のトナーを帯電することができるので、現像剤を帯電あるいは攪拌するためのパドルやスクリュー等を用いた複雑な攪拌搬送機構が不要となる。
【０００７】
一方、上記現像領域に供給されずにドクタブレード６ａで進行が阻止された現像剤３ａの一部は、現像剤収容部Ａ内で現像剤３ａ自身の内圧及び重力によって、トナーホッパ８のトナー補給口８ａに向かって移動する。トナー補給口８ａ付近まで移動してきた現像剤３ａは、磁極５ａの磁力により現像スリーブ４側に引き寄せられ、現像スリーブ４の回転に伴なって、ドクタブレード６ａ側に搬送されることにより、現像剤収容部Ａ内を循環する。さらに現像剤収容部Ａ内の現像剤３ａの攪拌を活発化させるために現像剤収容部Ａ内に攪拌部材１３を設置した。この攪拌部材１３は現像スリーブ４上の現像剤規制部材１３の役割も果たすために、現像スリーブ４と同方向に回転する。
【０００８】
また、上記構成の現像装置においては、現像剤３ａに補給されたトナーが多くなってトナー濃度が高まると、それに従って現像剤３ａの嵩が増加するため、現像剤３ａがトナー補給口８ａで現像剤収容部Ａ内からあふれ、プレドクタブレード６ｂをふさぐ。このため、現像スリーブ４上の現像剤３ａへの取り込み量が少なくなる。このトナー取り込み量の減少により、現像剤３ａのトナー濃度が常に一定濃度以下に保たれる。逆に、現像剤３ａのトナー濃度が低くなると現像剤３ａの嵩が減少するため、現像剤３ａがプレドクタブレード６ｂをふさがなくなるので、現像スリーブ４上の現像剤３ａへ所定量のトナーが取り込まれ、現像剤３ａのトナー濃度が常に一定濃度以上に保たれる。このようにトナー濃度をほぼ一定範囲内にコントロールできるので、トナー濃度センサや補給部材などを用いた複雑なトナー濃度制御が不要である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記現像装置では、工場出荷時にトナー補給口８ａをシール部材（不図示）でシールしている。トナー補給口８ａをシールすることで、トナー補給口８ａ、現像スリーブ４、プレドクタブレード６ｂ及びトナーホッパ８内壁との間に空間（以下、「プレドクタブレード前の空間」という）が形成される。そして、初期使用時にシール部材を引いて取り外すと、トナーホッパ８からプレドクタブレード前の空間にトナー１１が流れ込む。
ところが、上記プレドクタブレード前の空間にトナー１１が流れ込むと、トナーホッパ８内のトナー１１が存在しない部分の空間（以下、「トナーホッパ内の空間」という）が広がるため、このトナーホッパ内の空間は減圧となり、トナー１１がトナー補給口８ａからプレドクタブレード前の空間に十分に流れ込まない場合がある。この状態で現像動作を行うと、プレドクタブレード６ｂに対し現像スリーブ４の回転方向上流側の現像剤滞留部３ｂ（以下、「プレドクタブレード前の現像剤滞留部３ｂ」という）に十分にトナー１１が供給されないので、現像初期から画像濃度が低くなってしまう。また、トナー濃度の低下による感光体ドラム１へのキャリア付着が発生してしまう。
【００１０】
また、上記現像装置では、画像面積の大きな画像を連続して形成すると、画像濃度がしだいに薄くなってしまう。さらにひどい場合には、感光体ドラム１へのキャリア付着が発生してしまう。これは、上記プレドクタブレード前の現像剤滞留部３ｂへトナー１１が十分に供給されずに現像スリーブ４周辺に保持している現像剤のトナー濃度が低下するためである。そして、トナー濃度が低下することで、上記プレドクタブレード前の現像剤滞留部３ｂの形成が小さくなり、さらにトナー補給不良を引き起こしてしまう。すなわち、プレドクタブレード前の現像剤滞留部３ｂに十分にトナー１１を供給しておかないと、画像濃度の低下やキャリア付着が発生してしまう。そして、トナー１１がトナーホッパ８から十分に供給されない原因としては、トナー消費によるトナーホッパ８内のトナー１１の容積が減少することによるトナーホッパ８内の内圧の低下がある。図１０に示す従来のトナーホッパ形状では、トナー充填口（不図示）を完全に塞いでいるため内部の密閉性が高くなっており、さらに外部との唯一の通路であるトナー補給口８ａは、特にトナー残量が多い場合にトナー補給口８ａ付近ではトナー１１がしまっているために、空気がトナー補給口８ａから入り難くなっている。よって、現像によりトナー１１が消費されるとトナーホッパ８内部の内圧が低下し、トナー１１がトナーホッパ８から出難くなってしまう。また、トナーホッパ８内に空気が十分に存在しなくなることから、トナーホッパ８内のアジテータ９でトナー１１の攪拌を行っても、トナー１１に十分に空気が含まれず、流動性が著しく低下するため、さらにトナー１１の補給不良を助長させている。
【００１１】
本発明は以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、トナーホッパ内に十分な空気を確保して内圧の低下を防ぎ、第二の現像剤規制部材前の現像剤滞留部にトナーを十分に供給することにより、トナー補給不良による画像濃度の低下や像担持体へのキャリア付着を防止することができる画像形成装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、像担持体と、該像担持体上に形成された潜像をトナーと磁性キャリアとを含む現像剤で顕像化する現像装置とを有し、該現像装置が、内部に磁界発生手段を備え該現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体上の現像剤の量を規制する第一の現像剤規制部材と、該第一の現像剤規制部材により掻き落とされた該現像剤を収容する現像剤収容室と、該第一の現像剤規制部材よりも該現像剤担持体上の現像剤の搬送方向上流側に配置された第二の現像剤規制部材と、該第二の現像剤規制部材よりも現像剤担持体の現像剤の搬送方向上流側に開口したトナー補給口を通じて該トナーを補給して該現像剤担持体に該トナーを供給するトナーホッパとを備えている画像形成装置において、上記現像装置の初期使用時に該トナー補給口から取り外される、上記トナー補給口をシールするためのシール部材を有し、該現像装置が画像形成装置本体に装着されて現像動作を行う姿勢であるときの上記トナーホッパ内の、該現像装置の初期使用時におけるトナー界面よりも上側の位置に、該トナーホッパの外部から内部へ空気を移動させるための通気口と、自らが回転することで上記トナーホッパ内のトナーを攪拌するトナー攪拌部材とを設け、該トナー攪拌部材で上記通気口を塞ぐように該トナー攪拌部材の回転停止位置をセットしたことを特徴とするものである。
【００１３】
この請求項１の発明では、いわゆる自己トナー濃度制御を行う上記現像装置で、初期使用時や画像面積の大きな画像を連続して形成した場合のように上記トナーホッパ内のトナーが上記現像剤担持体側に移動して、該トナーホッパ内の空間が広がり減圧となっても、上記通気口から外部の空気が流入し、該トナーホッパ内の圧力が一定に保たれる。これにより、上記トナーホッパ内のトナーが上記現像剤担持体側にスムーズに移動し、トナー補給不良による画像濃度の低下や像担持体へのキャリア付着を防止することができる。
また、画像形成装置本体の輸送時やユーザーによる現像装置の開梱時の状態においては、該現像装置が上下反転した状態になったり、傾いたり、衝撃が加わったりするおそれがある。この請求項１の発明では、トナー攪拌部材で通気口を塞ぐようにトナー攪拌部材の回転停止位置をセットされているので、上記現像装置が上下反転等した場合であっても、上記通気口からトナーが漏れるのを防止できる。また、上記トナー攪拌部材でトナーを攪拌することにより、該トナーに十分な空気を含ませることができるので、該トナーの流動性が向上し、該トナーが上記現像剤担持体側によりスムーズに移動することができる。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記通気口にフィルタを配設した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の画像形成装置において、現像動作中に上記トナー攪拌部材が上記フィルタに接触するように構成したことを特徴とするものである。
【００１５】
上記トナーホッパは上記通気口により外部とつながっているために、輸送時や、ユーザによる開梱時もしくは操作時に、内部のトナーが該通気口から外部に漏れるおそれがある。この請求項２の発明では、上記通気口にフィルタを配設したので、該通気口からトナーを漏れ難くすることができる。特に、トナーの平均粒径よりも孔径の小さい目の粗さを持ったフィルタを配設すれば、該トナーは該フィルタを通過できず、該トナーがより外部に漏れ難くなる。
また、上記トナーホッパ内では上記トナー攪拌部材でトナーの攪拌を行うので、該トナーホッパ内で該トナーが舞って、上記フィルタに付着し目詰まりが生じるおそれがある。この請求項３の発明では、現像動作中に上記トナー攪拌部材が上記フィルタに接触して、上記フィルタに付着したトナーを除去するので、該フィルタの目詰まりを防止して通気性を確保することができる。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１、２または３の画像形成装置において、上記トナーホッパは、上記現像装置が画像形成装置本体に装着されて現像動作を行う姿勢であるときに上記現像剤担持体の現像剤の搬送方向に対して直交する方向に長尺な形状であって、その長手方向両端面のうちいずれか一方にトナー充填口を備えており、該現像装置が画像形成装置本体に装着されて現像動作を行う姿勢であるときの該トナーホッパの上面に上記通気口を配置したことを特徴とするものである。
【００１７】
この請求項４の発明では、上記トナーホッパの長手方向を鉛直上下方向にして、上記トナー充填口を上向きにした状態で、該トナーホッパにトナーを充填するにあたって、上記通気口がトナーホッパの上面に配置されているので、トナーが満杯になっても該通気口がトナーで埋まらない。よって、上記通気口にフィルタを設けた場合でも、フィルタがトナー充填時の充填圧やトナー自重で破れたり、剥がれたりすることがなく、該フィルタの破損を防いで上記通気口からのトナー漏れを防止することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を画像形成装置である電子写真複写機（以下、「複写機」という）に適用した一実施形態について説明する。図１は本実施形態に係る複写機の概略構成図である。
【００２５】
本実施形態に係る複写機は、感光体ドラム１、帯電手段２１、現像装置２２、クリーニング手段２３、像露光手段２４、転写手段２５、像定着手段２６、電源２７から主に構成されている。この構成の複写機において、感光体ドラム１、帯電手段２１、現像装置２２及びクリーニング手段２３を一体に結合してプロセスカートリッジを構成している。そして、このプロセスカートリッジは複写機本体に対して着脱可能に構成されている。
【００２６】
図１において、潜像担持体としての感光体ドラム１は所定の周速度で回転駆動され、この回転過程において帯電手段２１によりその周面に正または負の所定電位の均一帯電を受ける。次いで、スリット露光やレーザービーム走査露光等の像露光手段２４からの画像露光光を受け、感光体ドラム１の周面に静電潜像が順次形成さる。この感光体ドラム１上の静電潜像は現像装置２２によりトナー現像され、可視像すなわちトナー像とされる。該トナー像は、感光体ドラム１と転写手段２５との間に感光体ドラム１の回転と同期されて給送された転写材Ｐに、転写手段２５により順次転写される。トナー像が転写された転写材Ｐは感光体ドラム１より分離され、続いて像定着手段２６に搬送されて、そこでトナー像が定着され、複写物（コピ−）として装置外へプリントアウトされる。
一方、転写手段２５で転写されずに残った感光体ドラム１上の現像剤はクリーニング手段２３にて除去され、感光体ドラム１表面は清浄面化されて、更に除電された後、次の画像形成プロセスに供される。
【００２７】
なお、上記構成の複写機において、現像動作時に、現像スリーブ４には、電源２７により現像バイアスとして、直流電圧に交流電圧を重畳した振動バイアス電圧が印加される。背景部電位と画像部電位は、上記振動バイアス電位の最大値と最小値との間に位置している。これにより、感光体ドラム１と現像スリーブ４との間の現像部では、向きが交互に変化する交互電界が形成される。この交互電界中で現像剤のトナーとキャリアとが激しく振動し、トナーが現像スリーブ４およびキャリアへの静電的拘束力を振り切って感光体ドラム１に飛翔し、感光体ドラム１の潜像に対応して付着する。
【００２８】
上記振動バイアス電圧の最大値と最小値との差(ピーク間電圧)は、０．５〜５ＫＶが好ましく、周波数は１〜１０ＫＨｚが好ましい。振動バイアス電圧の波形は、矩形波、サイン波、三角波等が使用できる。振動バイアスの直流電圧成分は、上述したように背景部電位と画像部電位との間の値であるが、画像部電位よりも背景部電位に近い値である方が、背景部電位領域へのかぶりトナーの付着を防止する上で好ましい。
上記振動バイアス電圧の波形が矩形波の場合、デューティ比を５０％以下とすることが望ましい。ここでデューティ比とは、振動バイアスの１周期中でトナーが感光体に向かおうとする時間の割合である。このようにすることにより、トナーが感光体に向かおうとするピーク値とバイアスの時間平均値との差を大きくすることができるので、トナーの運動がさらに活発化し、トナーが潜像面の電位分布に忠実に付着してざらつき感や解像力を向上させることができる。またトナーとは逆極性の電荷を有するキャリアが感光体に向かおうとするピーク値とバイアスの時間平均値との差を小さくすることができるので、キャリアの運動を沈静化し、潜像の背景部にキャリアが付着する確率を大幅に低減することができる。
【００２９】
下記の表１は上記複写機の現像条件の一例を示す表である。また、表２は現像剤の一例を示す表である。
【表１】
以下、上記複写機の現像装置を図面に則して更に詳しく説明する。尚、次に説明する実施例では、本発明の現像装置は、図１０に示した現像装置に具現化されているものとする。従って、現像装置の全体的構成、機能についての詳しい説明は省略し、本発明の特徴部について説明する。
【００３１】
〔実施例１〕
図２は、本実施例１における現像装置の概略構成図であって、図１に示した現像装置２２近傍の拡大図である。以下に現像装置２２について説明する。
図２に示すように、現像装置２２のトナーホッパ８内部には、初期状態で約８００ｇ程度のトナー１１が収容されている。このトナーホッパ８には、トナーホッパ８の長手方向を軸に回転することによって内部のトナー１１を攪拌し、トナー補給口８ａ側に送り出す役割を持つアジテータ９が設けられている。
【００３２】
従来の現像装置では、図３（ａ）に示すように、初期使用時にトナー補給口８ａのシール部材１４ｂを引き抜いて取外すと、前記従来技術で述べたようにプレドクタブレード（不図示）前の空間に、トナー１１が流れ込む。このときトナーホッパ８内の空間は減圧となり、特に極度にトナー１１がトナーホッパ８内でしまっている状態であるとトナー１１がトナー補給口に十分に流れ込まない場合がある。その状態で現像するとプレドクタブレード前の現像剤滞留部に十分にトナーが供給されないので、初期時から画像濃度が低くなってしまう。また、トナー濃度の低下による感光体ドラム１へのキャリア付着が発生してしまう。
また、前記従来技術で説明したように、画像面積の大きな画像を連続してプリントアウトする場合、画像濃度がしだいに薄くなってしまう。また、キャリア付着が発生することもある。
さらに、トナーホッパ８内に空気が十分に存在しなくなることから、トナーホッパ８内のアジテータ９によって、トナー１１の攪拌を行っても、トナー１１に十分に空気が含まれず、流動性が著しく低下することによって、さらにトナー１１の補給不良を助長させている。
【００３３】
そこで、本実施例１では、図２に示すように、トナーホッパ８の上面部に通気口１６を設けている。この通気口１６を設けることで、図２中の太矢印に示すようにトナーホッパ８の内部と外部とがつながり、空気のやり取りが可能となる。そして、初期使用時にトナー補給口８ａのシール部材１４ｂ（図３（ａ）参照）を引き抜いて取り外したときに、トナーホッパ８内の空間には、通気口１６を通して外気が入りこみ、トナーホッパ８内は減圧とならない。よって、トナー１１にはトナー補給口８ａ側からトナーホッパ８内の方向に引き込まれるような圧力は発生しないので、トナー１１はトナー補給口８ｂに確実に流れ込み、プレドクタブレード６ｂ前の現像剤滞留部３ｂに十分にトナー１１が供給される。このときのトナーホッパ８内のトナー１１の界面と空気の流れとを図３（ｂ）に示す。
【００３４】
また、画像面積の大きな画像を連続してプリントアウトする場合も同様に、通気口１６を通じて外部より空気をトナーホッパ８内に補給することができ、トナーホッパ８内の減圧を防ぎ、アジテータ９の回転によってプレドクタブレード６ｂ前の現像剤滞留部３ｂに十分なトナーが押し出すことが可能である。これにより、トナー補給不良による画像濃度低下やキャリア付着を防止できる。
さらに、通気口１６を通じて、外気をトナーホッパ８内に得ることができるので、トナー１１をアジテータ９によって攪拌して、トナー１１に十分な空気を含ませ、トナー１１の流動性を確保することができる。よって、画像面積の大きな画像を連続してプリントアウトした場合の画像濃度低下やキャリア付着をより有効に防止することができる。
【００３５】
また、本実施例における現像装置２２では、図４に示すように、トナーホッパ８の通気口１６は貫通孔１６ａにフィルタ１６ｂを設置した構成となっている。フィルタ１６ｂを設置したのは、輸送時またはユーザーによる開梱時もしくは操作時において、トナーホッパ８内部のトナー１１が貫通孔１６ａから外部に漏れないようにするためである。そのため、貫通孔１６ａに設置するフィルタ１６ｂは、トナー１１は通さないが空気を通さなければならない。そこで、貫通孔１６ａに設置したフィルタ１６ｂのメッシュの目の粗さは、４μｍ以下とする。本実施例では、３μｍの目の荒さのメッシュを使用している。なお、本実施例で使用されるトナー１１は、例えば平均粒径が９μｍのトナーを用いている。
【００３６】
また、本実施例における現像装置２２では、図５（ａ），（ｂ）に示すように、トナーホッパ８にトナー１１を充填するためのトナー充填口１８を、トナーホッパ８の側面部に設けると共に、このトナー充填口１８が設けられた側面部に近い部分に通気口１６を設けている。通常、トナーホッパ８にトナーを充填する場合には、トナーホッパ８の長手方向を鉛直上下方向にして、トナー充填口１８を上向きにする。ところが、トナー充填口１８からトナーを充填すると、トナー充填時の圧力等でフィルタ１６ｂが目詰まりするおそれがある。特に、通気口１６をトナー充填口１８と反対側の側面部に近い部分に設けたとすると、通気口１６にトナー充填時のトナー充填圧とトナー自重とが掛かってしまい、フィルタ１６ｂが剥がれるおそれがある。本実施例では、上述したように通気口１６をトナー充填口１８が設けられた側面部に近い部分に設けたので、トナーホッパ８の長手方向を鉛直上下方向にしてトナー充填口１８からトナーを充填し、充填が完了したときのトナー界面の位置が、通気口１６よりも低い位置か、もしくは、通気口１６と同じ程度の位置にくる。よって、フィルタ１６ｂにトナー充填時の充填圧やトナー自重が掛からず、もしくは、掛かり難いため、フィルタ１６ｂの目詰まりや、剥がれを防止することができる。
【００３７】
また、本実施例では、現像装置２２の複写機内での設置姿勢は、図２に示すように、トナーホッパ８の上面部が略水平となるように設置されている。通気口１６はトナーホッパ８の上面部に設けられており、現像動作時にトナー１１が通気口１６に直接接触しないため、フィルタ１６ｂの目詰まりが発生せず、常に十分な空気のやり取りが可能となっている。また、現像装置２２の輸送にあたって、図２の姿勢を維持した状態で輸送すれば、フィルタ１６ｂにトナー１１が接触し難くいため、フィルタ１６ｂの目詰まりを防ぐことができる。
【００３８】
〔実施例２〕
次に本発明に係る実施例２について説明する。本実施例においては実施例１の現像装置に比べ、輸送時にトナーや現像剤がより漏れ難くい構成としている。図６は、本実施例に係る現像装置の工場出荷時の状態における概略構成図である。
【００３９】
本実施例における現像装置の構成としては、実施例１の現像装置２２のアジテータ９として、一対の羽根部材を用いている。その他の構成は実施例１と基本的に同様である。
【００４０】
本実施例におけるアジテータ９は、一対の羽根部材として、互いに長さの異なる一対のマイラ９ａ，９ｂが設けられている。そして、トナーホッパ８へトナーを充填した後に、他方に比べて長さの長いマイラ９ａで通気口１６を塞ぐようにアジテータ９の回転位置をセットしておく。この状態で工場から出荷することにより、輸送時に現像装置が上下反転したり長手方向に立てられたりしたときに通気口１６に設置したフィルタ１６ｂ（図４参照）が剥がれて、内部のトナー１１が吹き出すといった不具合を防止することができる。
また、本実施例では工場出荷時に、トナー濃度が５ｗｔ％の現像剤３ａを収容した現像剤収容室Ａ下部をシール部材１４ａでシールすると共に、トナーホッパ８のトナー補給口８ａもシール部材１４ｂでシールしているので、現像剤３ａ及びトナー１１が漏れないようになっている。
【００４１】
上記現像装置２２での現像動作中はトナーホッパ８内はアジテータ９によって攪拌されている為に、たえずトナー１１がトナーホッパ８内を舞っている状態である。よって、通気口１６に設置されたフィルタ１６ｂにトナー１１が付着してしまう。そこで、本実施例における現像装置２２では、アジテータ９のマイラ９ａが動作中にフィルタ１６ｂに当接することで、フィルタ１６ｂに付着したトナー１１を掻き落とすことができる。
また、図７に示すように、アジテータ９のマイラ９ａにブラシ９ｃを設け、このブラシ９ｃを通気口１６のフィルタ（不図示）に接触させるように構成することにより、フィルタからトナー１１を確実に掻き落とすことができる。また、図８に示すように、マイラ９ａにゴムべら９ｄを設けてもよい。
【００４２】
なお、図９は本実施例に係るプロセスカートリッジの全体図である。このプロセスカートリッジは、感光体ドラム１、帯電手段２１、現像装置２２及びクリーニング手段２３を一体に結合して構成している。そして、このプロセスカートリッジは複写機本体に対して着脱可能に構成されている。
【００４３】
〔実施例３〕
以下に、本発明の現像装置に使用される現像剤について説明する。
【００４４】
現像剤は、重量平均径が４〜１５μｍであれば、得られる画像の解像度が向上する。
なお、現像剤の重量平均径の測定方法は、以下の手順にて行う。
まず、電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤（好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩）を０．１〜５ｍｌ加える。ここで、電解液とは１級塩化ナトリウムを用いて約１％ＮａＣｌ水溶液を調製したもので、例えばＩＳＯＴＯＮ−ＩＩ（コールター社製）が使用できる。
ここで、更に測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの重量平均粒径（Ｄ４）、個数平均粒径を求めることができる。
チャンネルとしては、２．００〜２．５２μｍ未満；２．５２〜３．１７μｍ未満；３．１７〜４．００μｍ未満；４．００〜５．０４μｍ未満；５．０４〜６．３５μｍ未満；６．３５〜８．００μｍ未満；８．００〜１０．０８μｍ未満；１０．０８〜１２．７０μｍ未満；１２．７０〜１６．００μｍ未満；１６．００〜２０．２０μｍ未満；２０．２０〜２５．４０μｍ未満；２５．４０〜３２．００μｍ未満；３２．００〜４０．３０μｍ未満の１３チャンネルを使用し、粒径２．００μｍ以上乃至４０．３０μｍ未満の粒子を対象とする。
【００４５】
次に、静電荷像現像用のトナーについて説明する。
トナーは、結着樹脂、着色剤、離型剤及びその他の成分から構成されている。これらの構成割合は、結着樹脂が７５％〜９３％、着色剤が３％〜１０％、離型剤が３％〜８％、その他の成分が１％〜７％の割合である。その他の成分としては、帯電制御剤や添加剤などが挙げられる。
【００４６】
上記結着樹脂としては、例えば、ポリスチレン、ポリ−ｐ−クロルスチレン、ポリビニルトルエンの如きスチレン及びその置換体の単重合体；スチレン−ｐ−クロルスチレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトンなどがあげられる。
【００４７】
また、上記着色剤としては、従来より知られている無機又は有機の染料／顔料が使用可能であり、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、アセチレンブラック、ナフトールイエロー、ハンザイエロー、ローダムンレーキ、アリザリンレーキ、ベンガラ、フタロシアニンブルー、インダスレンブルーがあげられる。
【００４８】
なお、上記着色剤としては、必要に応じて磁性材料を用いることも可能である。この磁性材料としては、マグネタイト、γ−酸化鉄、フェライト鉄、過剰型フェライトの如き酸化鉄；鉄、コバルト、ニッケルの如き磁性金属；酸化鉄又は磁性金属と、コバルト、スズ、チタン、銅、鉛、亜鉛、マグネシウム、マンガン、アルミニウム、珪素の如き金属との複合金属酸化物合金又は、混合物が挙げられる。
これらの磁性粒子は、平均粒径が０．０５乃至１．０μｍの範囲内であることが好ましく、より好ましくは０．１乃至０．６μｍの範囲内、さらに好ましくは、０．１乃至０．４μｍの範囲内であることが良い。また、これらの磁性粒子は、窒素吸着法によるＢＥＴ比表面積が好ましくは１乃至２０ｍ２／ｇの範囲内、特に２．５乃至１２ｍ２／ｇの範囲内であることが良く、更にモース硬度が５〜７の範囲内であることが良い。また、磁性粒子の形状としては、８面体、６面体、球形、針状、鱗片状があるが、８面体、６面体、球形の異方性の少ないものが好ましい。
磁性トナーとして用いる場合、磁性材料を含有する磁性トナー粒子は、結着樹脂１００質量部に対し１０〜１５０質量部、好ましくは２０〜１２０質量部磁性材料を含有することが良い。
【００４９】
また、上記離型剤は、定着性などを改善するために添加するものであり、パラフィンワックス及びその誘導体、マイクロクリスタリンワックス及びその誘導体、フィッシャートロプシュワックス及びその誘導体、ポリオレフィンワックス及びその誘導体、カルナバワックス及びその誘導体が挙げられる。誘導体は、酸化物、ビニル系モノマーとのブロック共重合体、ビニル系モノマーのグラフト変性物を含む。その他離型剤としては、アルコール、脂肪酸、酸アミド、エステル、ケトン、硬化ヒマシ油及びその誘導体、植物系ワックス、動物性ワックス、鉱物系ワックス、ペトロラクタムも利用できる。
【００５０】
また、上記帯電制御剤は、トナーを負荷電性もしくは正荷電性に制御する荷電制御剤である。
トナーを負荷電性に制御する荷電制御剤としては、例えば有機金属錯体、キレート化合物が有効であり、モノアゾ金属錯体、アセチルアセトン金属錯体、芳香族ハイドロキシカルボン酸系金属錯体、芳香族ダイカルボン酸系金属錯体があげられる。他には、芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳香族モノ及びポリカルボン酸及びその金属塩、その無水物、そのエステル類、ビスフェノールの如きフェノール誘導体類がある。
一方、トナーを正荷電性に制御する荷電制御剤としては、ニグロシン及び脂肪酸金属塩による変性物；トリブチルベンジルアンモニウム−１−ヒドロキシ−４−ナフトスルフォン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレートの如き四級アンモニウム塩、及びこれらの類似体であるホスホニウム塩の如きオニウム塩及びこれらのレーキ顔料、トリフェニルメタン染料及びこれらのレーキ顔料（レーキ化剤としては、燐タングステン酸、燐モリブデン酸、燐タングステンモリブデン酸、タンニン酸、ラウリン酸、没食子酸、フェリシアン化物、フェロシアン化物）がある。
この微粒子状の荷電制御剤の個数平均粒径は好ましくは、４μｍ以下、より好ましくは、３μｍ以下が良い。
これらの荷電制御剤をトナー粒子中に内添する場合には、トナー粒子は、結着樹脂１００質量部に対して好ましくは、０．１〜２０質量部、より好ましくは、０．２〜１０質量部含有することが良い。
【００５１】
また、上記添加剤は、トナーに実質的な悪影響を与えない範囲内で少量用いることができる。
この添加剤としては、例えばテフロン粉末、ステアリン酸亜鉛粉末、ポリフッ化ビニリデン粉末の如き滑剤粉末；酸化セリウム粉末、炭化硅素粉末、チタン酸ストロンチウム粉末の如き研磨剤；例えば酸化チタン粉末、酸化アルミニウム粉末の如き流動性付与剤又はケーキング防止剤；例えばカーボンブラック粉末、酸化亜鉛粉末、酸化スズ粉末の如き導電性付与剤；及び逆極性の有機微粒子又は無機微粒子が挙げられる。
さらに、上記添加剤としては、一般に広く使用されているトナー用の添加剤、例えばコロイダルシリカのような流動化剤、酸化チタン、酸化アルミニウム等の金属酸化物や、炭化ケイ素等の研磨剤、脂肪酸金属塩などの滑剤等が挙げられる。
無機微粉体はトナーに対して０．１〜２重量％使用されるのが好ましい。０．１重量％未満では、トナー凝集を改善する効果が乏しくなり、２重量％を超える場合は、細線間のトナー飛び散り，機内の汚染，感光体の傷や摩耗等の問題が生じやすい傾向がある。
【００５２】
上記添加剤をトナーに混合する方法としては、従来公知の方法でよく、ヘンシェルミキサー、スピードニーダー等の装置により混合することができる。
また、トナー混練・冷却後のトナー粉の製造方法としては、従来公知の方法でよく、例えば混練・冷却した後、これをジェットミルで粉砕し、分級して得られる。
【００５３】
上記トナーは、乾式一成分現像剤及び乾式二成分現像剤として使用できる。
【００５４】
上記トナーを乾式二成分現像剤として用いる場合、トナーとキャリアとの混合割合は、一般にキャリア１００重量部に対しトナー０．５〜６．０重量部程度が適当である。また、キャリア並びにトナーの使用量としては、トナー粒子がキャリア粒子のキャリア表面に付着して、その表面積の３０〜９０％を占める程度に両粒子を混合するのが好ましい。
【００５５】
また、上記キャリアの核体粒子としては、従来より公知のものでよく例えば鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属；マグネタイト、ヘマタイト、フェライトなどの合金や化合物；前記強磁性体微粒子と樹脂との複合体等が挙げられる。
【００５６】
上記キャリアはより耐久性を向上させるために、表面を樹脂で被覆することが好ましい。この被覆層を形成する樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂；ポリスチレン、アクリル（例えばポリメチルメタクリレート）、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル、ポリビリケトン等のポリビニル及びポリビニリデン系樹脂；塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体；オルガノシロキサン結合からなるシリコーン樹脂またはその変成品（例えばアルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン等による変成品）；ポリテトラフルオロエチレン、ポリ弗化ビニル、ポリ弗化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン等の弗素樹脂；ポリアミド；ポリエステル；ポリウレタン；ポリカーボネート；尿素−ホルムアルデヒド樹脂等のアミノ樹脂；エポキシ樹脂等が挙げられる。
特に、トナースペントを防止する点で好ましいのはシリコーン樹脂またはその変成品、弗素樹脂、特にシリコーン樹脂またはその変成品である。
被覆層の形成法としては、従来と同様、キャリア核体粒子の表面に被覆層形成液を噴霧法、浸漬法等の手段で塗布すればよい。この被覆層の厚さは０．１〜２０μｍが好ましい。
【００５７】
次に、上記乾式二成分現像剤の製造方法の一例について説明する。
まず、トナーを、次のように製造した。
【００５８】
また、磁性キャリアを、次のように製造した。
まず、核体粒子を、次のように製造した。
湿式法により作成したマグネタイト１００重量部に対してポリビニルアルコール２重量部、水６０重量部をボールミルに入れ１２時間混合してマグネタイトのスラリーを調整した。このスラリーをスプレードライヤーにて噴霧造粒し、球形粒子とした。この球形粒子を窒素雰囲気中で１０００℃の温度で３時間焼成後冷却し核体粒子を得た。
また、被覆層形成液を、次のように製造した。
シリコーン樹脂溶液 １００重量部
トルエン １００重量部
γ−アミノプロピルトリメトキシシラン １５重量部
カーボンブラック ２０重量部
の混合物をホモミキサーで２０分間分散し、被覆層形成液を調整した。
この被覆層形成液を流動床型コーティング装置を用いて上記核体粒子１０００重量部の表面にコーティングし、シリコーン樹脂被覆磁性キャリアを得た。
【００５９】
そして、上記磁性キャリアを９７．５重量部に対し、トナー２．５重量部の割合で混合し、乾式二成分現像剤を作成した。
【００６０】
【発明の効果】
請求項１乃至４の発明によれば、上記トナーホッパに通気口を設けたので、初期使用時から画像濃度が高い画像を出力することができるという優れた効果がある。また、画像面積率の連続した画像でも、安定した画像濃度の高い画像を提供することができるという優れた効果もある。
また、現像装置が上下反転等した場合であっても、通気口からトナーが漏れるのを防止でき、トナー落ちやこすれがない画像が得られる。また、トナー攪拌部材でトナーを攪拌することで、トナーに十分な空気を含ませることができ、トナーの流動性が向上し、安定したトナー補給を行うことができる。
【００６１】
特に、請求項２の発明によれば、上記通気口からトナーを漏れ難くすることができるので、輸送時やユーザーの操作時において、パッケージやユーザーを汚すことなく、画像形成装置にセットすることができ、トナー落ちやこすれがない画像が得られるという優れた効果がある。
特に、請求項３の発明によれば、現像動作中に上記トナー攪拌部材が上記フィルタに接触して、上記フィルタに付着したトナーを除去するので、該フィルタの目詰まりを防止して通気性を確保することができる。
【００６２】
特に、請求項４の発明によれば、通気口にフィルタを設ける場合でも、上記フィルタがトナー充填時の充填圧やトナー自重で破れたり、剥がれたりすることがなく、該フィルタの破損を防いで上記通気口からのトナー漏れを防止することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る複写機の概略構成図。
【図２】実施例１に係る現像装置の概略構成図。
【図３】（ａ）は、従来のトナーホッパにおける初期状態のトナーホッパの断面図。
（ｂ）は、実施例１に係るトナーホッパにおけるシール部材１４ｂを取り外したときのトナーの状態を示す断面図。
【図４】実施例１に係るトナーホッパの斜視図。
【図５】（ａ）は、実施例１に係るトナーホッパの上面図。
（ｂ）は、同トナーホッパの正面図。
【図６】実施例２に係る現像装置の工場出荷時の状態を示す図。
【図７】実施例２に係るアジテータ９のマイラ９ａにブラシ９ｃを設けた説明図。
【図８】実施例２に係るアジテータ９のマイラ９ａにゴムべら９ｄを設けた説明図。
【図９】実施例２に係るプロセスカートリッジの概略構成図。
【図１０】従来技術に係る現像装置の概略構成図。
【符号の説明】
１ 感光体ドラム
２ 現像ケーシング
３ａ 現像剤
３ｂ 現像剤滞留部
４ 現像スリーブ
５ マグネットローラ
６ａ ドクタブレード（第一の現像剤規制部材）
６ｂ プレドクタブレード（第二の現像剤規制部材）
７ 現像剤収容ケース
８ トナーホッパ
９ アジテータ
９ａ，ｂ マイラ
９ｃ ブラシ
９ｄ ゴムべら
１１ トナー
１４ａ，ｂ シール部材
１６ 通気口
１６ａ 貫通孔
１６ｂ フィルタ
１８ トナー充填口
２２ 現像装置
２４ 像露光手段
２５ 転写手段
２６ 像定着手段
２７ 電源
Claims (4)
- 像担持体と、
該像担持体上に形成された潜像をトナーと磁性キャリアとを含む現像剤で顕像化する現像装置とを有し、
該現像装置が、内部に磁界発生手段を備え該現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体上の現像剤の量を規制する第一の現像剤規制部材と、該第一の現像剤規制部材により掻き落とされた該現像剤を収容する現像剤収容室と、該第一の現像剤規制部材よりも該現像剤担持体上の現像剤の搬送方向上流側に配置された第二の現像剤規制部材と、該第二の現像剤規制部材よりも現像剤担持体の現像剤の搬送方向上流側に開口したトナー補給口を通じて該トナーを補給して該現像剤担持体に該トナーを供給するトナーホッパとを備えている画像形成装置において、
上記現像装置の初期使用時に該トナー補給口から取り外される、上記トナー補給口をシールするためのシール部材を有し、
該現像装置が画像形成装置本体に装着されて現像動作を行う姿勢であるときの上記トナーホッパ内の、該現像装置の初期使用時におけるトナー界面よりも上側の位置に、該トナーホッパの外部から内部へ空気を移動させるための通気口と、
自らが回転することで上記トナーホッパ内のトナーを攪拌するトナー攪拌部材とを設け、
該トナー攪拌部材で上記通気口を塞ぐように該トナー攪拌部材の回転停止位置をセットしたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項１の画像形成装置において、
上記通気口にフィルタを配設したことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項２の画像形成装置において、
現像動作中に上記トナー攪拌部材が上記フィルタに接触するように構成したことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項１、２または３の画像形成装置において、
上記トナーホッパは、上記現像装置が画像形成装置本体に装着されて現像動作を行う姿勢であるときに上記現像剤担持体の現像剤の搬送方向に対して直交する方向に長尺な形状であって、その長手方向両端面のうちいずれか一方にトナー充填口を備えており、
該現像装置が画像形成装置本体に装着されて現像動作を行う姿勢であるときの該トナーホッパの上面に上記通気口を配置したことを特徴とする画像形成装置。
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