JP4637219B2 - 現像装置とこれを用いる画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像装置とこれを用いる画像形成装置に係り、特に、電子写真方式によりトナーを用いて画像形成を行う画像形成装置に採用されたトナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤を取扱う現像装置とこれを用いる画像形成装置に関する。

従来から、複写機、プリンタ及びファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置が知られている。電子写真方式の画像形成装置は、感光体ドラム（トナー像担持体）の表面に静電潜像を形成し、現像装置によって感光体ドラムに対してトナーを供給して前記静電潜像を現像し、現像によって感光体ドラムに形成されたトナー像を用紙等のシートに転写して、定着装置によってシートにトナー像を定着させるようになっている。

近年、フルカラー化や高画質化に対応した画像形成装置では、トナーの帯電安定性に優れる２成分現像剤（以下、単に「現像剤」と称する。）がよく使用されている。

この現像剤は、トナーとキャリアとからなり、それらを現像装置内で撹拌することによりトナーとキャリアとが摩擦し、この摩擦によって適正に帯電したトナーが得られる。

現像装置において、帯電したトナーは、現像剤担持部材、例えば、現像ローラの表面に供給される。この現像ローラに供給されたトナーは、静電的吸引力によって感光体ドラムに形成された静電潜像に移動する。これにより、感光体ドラム上に静電潜像に基づいたトナー像が形成される。

さらに、最近では、画像形成装置の高速化及び小型化が要求されており、現像剤の帯電を迅速且つ充分に行い、現像剤の搬送も迅速に行う必要が生じている。

そこで、画像形成装置において、補給されたトナーを現像剤中に即時に分散させて適切な帯電量を付与するために、循環方式の現像装置が採用されている。循環方式の現像装置は、現像剤が循環搬送される経路である現像剤搬送路と、現像剤搬送路にて現像剤を撹拌しながら搬送する現像剤搬送部材とを備えている（特許文献１を参照）。
特開平１０−６３０８１号公報

上述した循環方式の現像装置では、現像装置内の現像剤のトナー濃度が所定値よりも下回った場合、トナーホッパーから現像剤搬送路へトナーが補給され、補給トナーと現像剤とを撹拌しながら搬送するようになっている。

しかしながら、従来の循環方式の現像装置では、補給されたトナーを現像剤と混合（撹拌）しながら搬送するため、撹拌力が低いと、トナーが十分な帯電量を得ないまま現像ローラに搬送されるという問題があった。逆に、撹拌パドルなどの部材を多数設けて撹拌性を高くすると、現像剤にストレスがかかり、耐久性が低下するという問題があった。

特に、小粒径キャリアと小粒径トナーを用いた２成分現像剤においては、撹拌力を高くすると、ストレスによりトナーの流動性向上剤（外添剤）がトナー表面に埋没し、現像剤の流動性が極端に低下し、現像剤の搬送が困難になる「デベモコ現象」が発生しやすくなる。その結果、必要な現像剤が感光体ドラム表面に供給されずに、画像濃度が低下するという問題があった。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、現像装置において、現像剤にかけるストレスを極度に高めることなく、現像剤の撹拌性と搬送性を向上させることができる現像装置とこれを用いる画像形成装置及び現像剤搬送方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するための本発明に係る現像装置とこれを用いる画像形成装置は、次の通りである。
本発明は、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤が搬送される現像剤搬送路と、前記現像剤搬送路に設けられて前記現像剤を撹拌しながら所定方向へ搬送する現像剤搬送部材と、前記現像剤搬送路にトナーを補給するためのトナー補給口とを備えた現像装置において、
前記トナー補給口より現像剤搬送方向下流側の前記現像剤搬送路の上部に、現像剤搬送方向に沿って該現像剤搬送路内に磁界を形成する複数の電磁石を備え、
複数の電磁石にそれぞれ通電することによって、現像剤搬送路内上部の複数箇所に断続的に磁界を形成し、その断続的に形成する磁界により現像剤の吸引と開放とを交互に行いながら現像剤を搬送し、
現像剤搬送方向下流側に向かうにつれて複数の電磁石への通電のタイミングを遅らせて、前記現像剤搬送路内上部の複数箇所に断続的に形成される磁界が、現像剤搬送方向下流側に向かうにつれてタイミングが遅れて形成されようにしたことを特徴とする現像装置である。

本発明は、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤が搬送される現像剤搬送路と、前記現像剤搬送路に設けられて前記現像剤を撹拌しながら所定方向へ搬送する現像剤搬送部材と、前記現像剤搬送路にトナーを補給するためのトナー補給口とを備えた現像装置において、前記トナー補給口より現像剤搬送方向下流側の前記現像剤搬送路の上部に、現像剤搬送方向に沿って該現像剤搬送路内に磁界を形成する複数の電磁石を備えることを特徴とするものである。

また、本発明は、前記現像剤搬送部材として、回転軸と該回転軸の軸線方向に対して垂直方向に突出形成される螺旋状の羽根体を備えるスクリューオーガを用いて構成することが好ましい。

また、本発明は、前記電磁石により形成される磁界を、前記現像剤搬送路内の磁束密度が５００ｍＴ以上２０００ｍＴ以下となるようにすることが好ましい。

また、本発明は、前記現像剤搬送路内上部の複数箇所に断続的に形成される磁界を、現像剤搬送方向下流側に向かうにつれてタイミングを遅らせて形成する際に、隣り合う２箇所に磁界が同時に形成されないようにすることが好ましい。

また、本発明は、前記現像剤搬送路内上部の複数箇所に断続的に形成される磁界を、電磁石に正弦波電流を流すことにより形成される正弦波状磁界とすることが好ましい。

また、本発明は、前記現像剤搬送路内上部の複数箇所に断続的に形成される磁界を、現像剤搬送方向下流側に向かうにつれて正弦波電流の位相が９０°以上１２０°以下の範囲で遅らせて形成することが好ましい。
また、本発明は、表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、感光体ドラム表面を帯電させる帯電装置と、感光体ドラム表面に静電潜像を形成する露光装置と、感光体ドラム表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置と、感光体ドラム表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、トナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備え、電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成する画像形成装置において、前記現像装置として、上記のうちの何れかに記載の現像装置を用いることを特徴とするものである。

本発明によれば、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤が搬送される現像剤搬送路と、前記現像剤搬送路に設けられて前記現像剤を撹拌しながら所定方向へ搬送する現像剤搬送部材と、前記現像剤搬送路にトナーを補給するためのトナー補給口とを備えた現像装置において、前記トナー補給口より現像剤搬送方向下流側の前記現像剤搬送路の上部に、現像剤搬送方向に沿って該現像剤搬送路内に磁界を形成する複数の電磁石を備えることで、電磁石が断続的に形成する磁界によって現像剤が上下しながら現像剤搬送部材により搬送されるので、現像剤に過度のストレスを与えることなく、補給トナーを速やかに撹拌して現像剤と混合できる。その結果、現像剤の磨耗を速めることなく、撹拌性と搬送性を向上させることが可能となり、「デベモコ現象」の発生を抑えることができる。これにより、「デベモコ現象」の発生に起因する画像濃度低下や、充分に帯電されていないトナーに起因するトナー飛散や画像カブリの問題を低減できる。

また、本発明によれば、前記現像剤搬送部材として、回転軸と該回転軸の軸線方向に対して垂直方向に突出形成される螺旋状の羽根体を備えるスクリューオーガを用いて構成することで、現像剤が現像剤搬送部材の回転方向に移動し易いため、電磁石によって形成される磁界によって上下に移動する現像剤の動きが妨害されにくくなる。

また、本発明によれば、前記電磁石により形成される磁界を、前記現像剤搬送路内の磁束密度が５００ｍＴ以上２０００ｍＴ以下となるようにすることで、電磁石が形成する磁界によって、十分な量の現像剤を電磁石が保持することができるとともに、搬送部材周辺に残る現像剤の流動性を磁力でもって極端に低下させることがないので、現像剤の磨耗を抑えることができる。

また、本発明によれば、表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、感光体ドラム表面を帯電させる帯電装置と、感光体ドラム表面に静電潜像を形成する露光装置と、感光体ドラム表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置と、感光体ドラム表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、トナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備え、電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成する画像形成装置において、前記現像装置として、請求項１乃至３のうちの何れか一項に記載の現像装置を用いることで、補給されたトナーと現像剤との混合が速やかに行われるため、補給トナーの帯電性が高まり、充分に帯電されていないトナーに起因するトナー飛散や画像カブリの問題を低減できる。

また、本発明によれば、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤が搬送される現像剤搬送路内を、現像剤と補給トナーとを現像剤搬送部材により撹拌しながら所定方向へ搬送する現像剤搬送方法において、現像剤搬送路内上部の現像剤搬送方向に沿った複数箇所に、例えば、複数の電磁石により、断続的に磁界を形成する工程と、現像剤搬送路内に断続的に形成された磁界により現像剤の吸引と開放とを交互に行いながら現像剤を搬送する工程と、を備えることで、電磁石が断続的に形成する磁界によって現像剤が上下しながら搬送部材で搬送されるので、現像剤に過度のストレスを与えることなく、補給トナーを速やかに現像剤と混合できる。

また、本発明によれば、前記現像剤搬送路内上部の複数箇所に断続的に形成される磁界を、現像剤搬送方向下流側に向かうにつれてタイミングを遅らせて形成することで、磁界によって引き上げられた現像剤が、その直後に搬送方向下流側の電磁石に引き寄せられるので、現像剤を効率的に搬送できる。

また、本発明によれば、前記現像剤搬送路内上部の複数箇所に断続的に形成される磁界を、現像剤搬送方向下流側に向かうにつれてタイミングを遅らせて形成する際に、隣り合う２箇所に磁界が同時に形成されないようにすることで、磁界によって引き上げられた現像剤を落下させてから、搬送方向下流側の電磁石によって引き寄せるようにすることで、現像剤の上下運動を活発にしつつ、搬送性を向上できる。

また、本発明によれば、前記現像剤搬送路内上部の複数箇所に断続的に形成される磁界を、電磁石に正弦波電流を流すことにより形成される正弦波状磁界として、電磁石への電流を穏やかに変化させて、磁束密度が時間軸に対して正弦波状に変化させることで、現像剤が電磁石に吸着する際や落下する際の衝撃を和らげることができ、現像剤へのストレスを少なくすることができる。

また、本発明によれば、前記現像剤搬送路内上部の複数箇所に断続的に形成される磁界を、現像剤搬送方向下流側に向かうにつれて正弦波電流の位相が９０°以上１２０°以下の範囲で遅らせて形成することで、磁界の磁束密度が穏やかに変化するため、現像剤の滞留を抑えてストレスを少なくすることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図１は発明を実施する形態の一例であって、本発明の実施形態に係る現像装置が用いられた画像形成装置の全体の構成を示す説明図である。

本実施形態は、図１に示すように、表面に静電潜像が形成される感光体ドラム３と、感光体ドラム３表面を帯電させる帯電器（帯電装置）５と、感光体ドラム３表面に静電潜像を形成する露光ユニット（露光装置）１と、感光体ドラム３表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置２と、現像装置２にトナーを補給するトナーホッパー（トナー補給装置）１０１と、感光体ドラム３表面のトナー像を記録媒体に転写する中間転写ベルトユニット（転写装置）８と、トナー像を記録媒体に定着させる定着ユニット（定着装置）１２とを備え、電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成する画像形成装置１００において、現像装置２として、本発明に係る現像装置の構成を採用したものである。

この画像形成装置１００は、外部から伝達される画像データに応じて所定のシート（記録用紙，記録媒体）に多色または単色の画像を形成するものである。なお、画像形成装置１００の上方にスキャナ等を備えてもよい。

まず、画像形成装置１００の全体構成について説明する。
画像形成装置１００は、図１に示すように、黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及びイエロー（Ｙ）の色成分毎の画像データが取り扱われ、黒画像、シアン画像、マゼンタ画像、イエロー画像が形成され、各々の色成分の画像を重畳することによってカラー画像が形成されるようになっている。

したがって、画像形成装置１００においては、図１に示すように、各色成分の画像が形成されるように、現像装置２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）、感光体ドラム３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）、帯電器５（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）、クリーナユニット４（４ａ，４ｂ，４ｃ，３ｄ）がそれぞれ４個ずつ設けられている。言い換えると、現像装置２と感光体ドラム３と帯電器５とクリーナユニット４とを１つずつ含む画像形成ステーション（画像形成部）が４つ設けられることになる。

なお、上記ａ〜ｄの符号は、ａが黒画像形成用の部材、ｂがシアン画像形成用の部材、ｃがマゼンタ画像形成用の部材、ｄがイエロー画像形成用の部材であることを示したものである。また、画像形成装置１００には、露光ユニット１、定着ユニット１２、シート搬送路Ｓ、給紙トレイ１０及び排紙トレイ１５が備えられている。

帯電器５は、感光体ドラム３の表面を所定の電位に均一に帯電させるものである。
帯電器５としては、図１に示す接触ローラ型の帯電器の他、接触ブラシ型の帯電器、或いは非接触チャージャー型の帯電器などが使用されることもある。

露光ユニット１は、図１に示すように、レーザ照射部及び反射ミラーを備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）である。但し、レーザスキャニングユニット以外に、発光素子をアレイ状に並べたＥＬ（エレクトロルミネッセンス）やＬＥＤ書込みヘッドを露光ユニット１とすることもできる。露光ユニット１は、帯電された感光体ドラム３を入力された画像データに応じて露光することにより、感光体ドラム３の表面に画像データに応じた静電潜像を形成する。

現像装置２は、感光体ドラム３に形成された静電潜像をＫ，Ｃ，Ｍ，Ｙのいずれかのトナーにより顕像化する（現像する）ものである。現像装置２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）は、トナーホッパー１０１（１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ）、トナー移送機構１０２（１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ）、現像槽（現像剤収容部）１１１（１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ）を備えている。

トナーホッパー１０１は、現像槽１１１よりもＨ方向側に配され、未使用トナー（粉体状のトナー）を貯蔵している。トナーホッパー１０１から現像槽１１１へトナー移送機構１０２を介してトナーが供給されるようになっている。

クリーナユニット４は、現像及び画像転写工程後に感光体ドラム３の表面に残留しているトナーを除去し、回収するものである。

感光体ドラム３の上方には中間転写ベルトユニット８が配置されている。中間転写ベルトユニット８は、中間転写ローラ６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）、中間転写ベルト７、中間転写ベルト駆動ローラ７１、中間転写ベルト従動ローラ７２、中間転写ベルトテンション機構７３、及び中間転写ベルトクリーニングユニット９を備えている。

中間転写ローラ６、中間転写ベルト駆動ローラ７１、中間転写ベルト従動ローラ７２、中間転写ベルトテンション機構７３は、中間転写ベルト７を張架し、図１の矢印Ｂ方向に中間転写ベルト７を回転駆動させるものである。

中間転写ローラ６は、中間転写ベルトユニット８の中間転写ベルトテンション機構７３における中間転写ローラ取付部に回転可能に支持されている。中間転写ローラ６には感光体ドラム３のトナー像を中間転写ベルト７上に転写するための転写バイアスが印加されている。

中間転写ベルト７は、各感光体ドラム３に接触するように設けられている。中間転写ベルト７上には、感光体ドラム３に形成された各色成分のトナー像が順次重ねて転写されることにより、カラーのトナー像（多色トナー像）が形成される。中間転写ベルト７は、厚さが例えば１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムを用いて無端状に形成されている。

感光体ドラム３から中間転写ベルト７へのトナー像の転写は、中間転写ベルト７の裏側に接触している中間転写ローラ６によって行われる。中間転写ローラ６には、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加されている。

中間転写ローラ６は、直径が例えば８〜１０ｍｍの金属（例えばステンレス）軸をベースとして形成され、表面が導電性の弾性材（例えばＥＰＤＭ，発泡ウレタン等）により覆われている。この導電性の弾性材により、中間転写ローラ６は中間転写ベルト７に対して均一に高電圧を印加することができる。本実施の形態では、転写電極としてローラ形状のもの（中間転写ローラ６）を使用しているが、これ以外にブラシなども用いることが可能である。

上述のように各感光体ドラム３上の静電潜像は各色成分に応じたトナーにより顕像化されてそれぞれトナー像となり、これらトナー像は中間転写ベルト７上に重ねて合わされ積層される。このように、積層されたトナー像は、中間転写ベルト７の回転によって、搬送されてきた用紙と中間転写ベルト７との接触位置（転写部）に移動し、この位置に配置されている転写ローラ１１によって用紙上に転写される。この場合、中間転写ベルト７と転写ローラ１１とは所定ニップで互いに圧接されるとともに、転写ローラ１１にはトナー像を用紙に転写させるための電圧が印加される。この電圧は、トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧である。

上記ニップを定常的に得るために、転写ローラ１１もしくは中間転写ベルト駆動ローラ７１の何れか一方は金属等の硬質材料から形成され、他方は弾性ローラ等の軟質材料（弾性ゴムローラまたは発泡性樹脂ローラ等）から形成される。

中間転写ベルト７と感光体ドラム３との接触により中間転写ベルト７に付着したトナー、及び中間転写ベルト７から用紙へのトナー像の転写の際に転写されずに中間転写ベルト７上に残存したトナーは、次工程でトナーの混色を発生させる原因となるために、中間転写ベルトクリーニングユニット９によって除去され回収される。

中間転写ベルトクリーニングユニット９には、中間転写ベルト７に接触するクリーニングブレード（クリーニング部材）が備えられている。中間転写ベルト７におけるクリーニングブレードに接触している部分は、裏側から中間転写ベルト従動ローラ７２にて支持されている。

給紙トレイ１０は、画像形成に使用するシート（例えば記録用紙）を蓄積しておくためのものであり、画像形成部及び露光ユニット１の下側に設けられている。一方、画像形成装置１００の上部に設けられている排紙トレイ１５は、印刷済みのシートをフェイスダウンで載置するためのものである。

また、画像形成装置１００には、給紙トレイ１０のシート及び手差しトレイ２０のシートを転写部や定着ユニット１２を経由させて排紙トレイ１５に案内するためのシート搬送路Ｓが設けられている。なお、転写部は中間転写ベルト駆動ローラ７１と転写ローラ１１との間に位置する。

さらに、シート搬送路Ｓには、ピックアップローラ１６（１６ａ，１６ｂ）、レジストローラ１４、転写部、定着ユニット１２、搬送ローラ２５（２５ａ〜２５ｈ）等が配置されている。

搬送ローラ２５は、シートの搬送を促進・補助するための小型のローラであり、シート搬送路Ｓに沿って複数設けられている。ピックアップローラ１６ａは、給紙トレイ１０の端部に備えられ、給紙トレイ１０からシートを１枚ずつシート搬送路Ｓに供給する呼び込みローラである。ピックアップローラ１６ｂは、手差しトレイ２０の近傍に備えられ、手差しトレイ２０からシートを１枚ずつシート搬送路Ｓに供給する呼び込みローラである。レジストローラ１４は、シート搬送路Ｓを搬送されているシートを一旦保持し、中間転写ベルト７上のトナー像の先端とシートの先端とを合わせるタイミングでシートを転写部に搬送するものである。

定着ユニット１２は、ヒートローラ８１及び加圧ローラ８２等を備え、これらヒートローラ８１及び加圧ローラ８２はシートを挟んで回転する。ヒートローラ８１は、所定の定着温度となるように制御部（図示せず）によって制御される。この制御部は温度検出器（図示せず）からの検出信号に基づいてヒートローラ８１の温度を制御する。

ヒートローラ８１は、加圧ローラ８２とともにシートを熱圧着することにより、シートに転写されている各色トナー像を溶融、混合、圧接させ、シートに対して熱定着させる。なお、多色トナー像（各色トナー像）が定着されたシートは、複数の搬送ローラ２５によってシート搬送路Ｓの反転排紙経路に搬送され、反転された状態（多色トナー像を下側に向けた状態）にて、排紙トレイ１５上に排出される。

次に、シート搬送路Ｓによるシート搬送動作について説明する。
画像形成装置１００には、図１に示すように、上述したように予めシートを収納する給紙トレイ１０、及び少数枚の印字を行う場合等に使用される手差しトレイ２０が配置されている。これら両トレイには各々ピックアップローラ１６（１６ａ，１６ｂ）が配置され、これらピックアップローラ１６によってシートを１枚ずつシート搬送路Ｓに供給するようになっている。

片面印字の場合は、給紙トレイ１０から搬送されるシートは、シート搬送路Ｓ中の搬送ローラ２５ａによってレジストローラ１４まで搬送され、レジストローラ１４によりシートの先端と中間転写ベルト７上の積層されたトナー像の先端とが整合するタイミングで転写部（転写ローラ１１と中間転写ベルト７との接触位置）に搬送される。転写部ではシート上にトナー像が転写され、このトナー像は定着ユニット１２にてシート上に定着される。その後、シートは、搬送ローラ２５ｂを経て排紙ローラ２５ｃから排紙トレイ１５上に排出される。

また、手差しトレイ２０から搬送されるシートは、複数の搬送ローラ２５（２５ｆ，２５ｅ，２５ｄ）によってレジストローラ１４まで搬送される。それ以降のシート搬送動作は、上述した給紙トレイ１０から供給されるシートと同様の経過を経て排紙トレイ１５に排出される。

一方、両面印字の場合は、上記のようにして片面印字が終了し定着ユニット１２を通過したシートは、後端が排紙ローラ２５ｃにてチャックされる。次に、シートは、排紙ローラ２５ｃが逆回転することによって搬送ローラ２５ｇ，２５ｈに導かれ、再びレジストローラ１４を経て裏面印字が行われた後に、排紙トレイ１５に排出される。

次に、本実施形態の特徴的な現像装置２について図面を参照して説明する。
図２は本実施形態に係る画像形成装置を構成する現像装置の構成を示す断面図、図３は図２のＡ−Ａ断面矢視図、図４は図２のＢ−Ｂ断面矢視図である。

現像装置２は、図２に示すように、現像槽１１１内に、感光体ドラム３と対向するように配置された現像ローラ（現像剤担持部材）１１４を有し、現像ローラ１１４によって感光体ドラム３の表面にトナーを供給して、感光体ドラム３の表面に形成された静電潜像を顕像化する（現像する）装置である。

現像装置２は、図２〜図４に示すように、現像ローラ１１４の他に、現像槽１１１、現像槽カバー１１５、トナー補給口１１７、ドクターブレード１１６、第１搬送部材１１２ａ、第２搬送部材１１２ｂ、仕切り板（仕切り壁）１１３、電磁石１１８を備えている。

現像槽１１１は、トナーとキャリアとを含む現像剤を収容する槽である。また、現像槽１１１には、現像ローラ１１４、第１搬送部材１１２ａ、第２搬送部材１１２ｂ等が配設されている。なお、本実施形態のキャリアは、磁性を有する磁性キャリアである。

現像ローラ１１４は、回転するマグネットローラであり、現像槽１１１の現像剤を表面に汲み上げて担持し、表面に担持している現像剤に含まれるトナーを感光体ドラム３に供給するものである。現像ローラ１１４の表面に近接する位置にはドクターブレード（層厚規制用ブレード）１１６が配されている。

また、現像槽１１１の上側には、図２，図４に示すように、取り外し可能な現像槽カバー１１５が設けられている。さらに、現像槽カバー１１５には、図４に示すように、現像槽１１１に未使用のトナーを補給するためのトナー補給口１１７が形成され、図２に示すように、トナー補給口１１７より第１搬送部材１１２ａの現像剤搬送方向下流側に電磁石１１８が備えられている。

電磁石１１８は、６個の電磁石Ａ〜Ｆ（１１８ａ〜１１８ｆ）からなり、第１搬送部材１１２ａの上部、現像槽カバー１１５上面に設けられて、図示しない電源に接続されている。電磁石１１８により形成される磁界は、第１搬送路Ｐ内の磁束密度が５００ｍＴ以上２０００ｍＴ以下となるように設定されている。

そして、図１に示すように、トナーホッパー１０１に収容されているトナーは、トナー移送機構１０２及びトナー補給口１１７を介して現像槽１１１に移送され、これにより現像槽１１１にトナーが補給されるようになっている。

さらに、図２，図３及び図４に示すように、第１搬送部材１１２ａ及び第２搬送部材１１２ｂは、現像槽１１１内において現像剤を撹拌及び搬送するための螺旋状の搬送羽根からなるスクリューオーガにより構成され、モータ等の駆動手段（図示せず）によって軸が回転駆動することで、現像剤を撹拌すると共に搬送するようになっている。

第１搬送部材１１２ａ及び第２搬送部材１１２ｂは、互いの周面同士が仕切り板１１３を介して対向するように且つ互いの軸同士が平行になるように並列され、互いに逆方向に回転するように設定されている。そして、第１搬送部材１１２ａは、図３に示すように、矢印Ｘ方向に現像剤を搬送し、第２搬送部材１１２ｂは、矢印Ｘ方向とは逆の矢印Ｙ方向に現像剤を搬送するように設定されている。

現像槽１１１には、第１搬送部材１１２ａと第２搬送部材１１２ｂとの間に仕切り板１１３が配設されている。仕切り板１１３は、第１搬送部材１１２ａ及び第２搬送部材１１２ｂの各軸方向（各回転軸方向）に平行に延設されている。現像槽１１１の内部は、仕切り板１１３によって、第１搬送部材１１２ａが配されている第１搬送路Ｐと、第２搬送部材１１２ｂが配されている第２搬送路Ｑとに区画される。

仕切り板１１３は、第１搬送部材１１２ａ及び第２搬送部材１１２ｂの各軸方向の両端部において、現像槽１１１の内側の壁面から離間して配置されている。これにより、現像槽１１１には、第１搬送部材１１２ａ及び第２搬送部材１１２ｂの各軸方向の両端部付近において、第１搬送路Ｐと第２搬送路Ｑとを連通する連通路が形成されている。以下では、図３に示されるように、矢印Ｘ方向側に形成されている連通路を第１連通路ａ、矢印Ｙ方向側に形成されている連通路を第２連通路ｂと称する。

また、本実施形態では、トナー補給口１１７は第１搬送路Ｐ内の領域であり且つ第２連通路ｂよりも矢印Ｘ方向側の位置に形成されている。つまり、第１搬送路Ｐにおいて、第２連通路ｂの下流側にトナーが補給されることになる。

現像槽１１１において、第１搬送部材１１２ａ及び第２搬送部材１１２ｂは、モータ等の駆動手段（図示せず）によって回転駆動し、現像剤を搬送する。
具体的には、第１搬送路Ｐにおいて、現像剤は、第１搬送部材１１２ａによって撹拌されながら矢印Ｘ方向へ搬送され、第１連通路ａに到達する。第１連通路ａに到達した現像剤は、第１連通路ａを通過して第２搬送路Ｑへ搬送される。
一方、第２搬送路Ｑにおいて、現像剤は、第２搬送部材１１２ｂによって、撹拌されながら矢印Ｙ方向へ搬送され、第２連通路ｂに到達する。そして、第２連通路ｂに到達した現像剤は、第２連通路ｂを通過して第１搬送路Ｐへ搬送される。
つまり、第１搬送部材１１２ａと第２搬送部材１１２ｂとは、互いに逆方向に現像剤を撹拌しながら搬送している。

このようにして、現像剤は、現像槽１１１において、第１搬送路Ｐと第１連通路ａと第２搬送路Ｑと第２連通路ｂとを、第１搬送路Ｐ→第１連通路ａ→第２搬送路Ｑ→第２連通路ｂ、という順序にて循環移動していることになる。そして、現像剤は、第２搬送路Ｑにて搬送されている間に、現像ローラ１１４の回転にてその表面に担持されて汲み上げられ、汲み上げられた現像剤中のトナーが感光体ドラム３へと移動して、順次消費されていく。

このように消費されるトナーを補うべく、未使用のトナーがトナー補給口１１７から第１搬送路Ｐへ補給される。補給されたトナーは第１搬送路Ｐにおいて従前より存在する現像剤と混合撹拌される。

次に、本実施形態に係る現像装置２の特徴的な現像剤Ｄの撹拌、搬送操作及び作用について図面を参照して説明する。

図５乃至図１０は、本実施形態の現像装置において、現像剤が現像剤搬送路上部に設けられた電磁石により上下運動をしながら搬送される様子を示す模式図であって、図５は前記現像装置の設けられた電磁石のうちの特定の２箇所の電磁石に通電した時の現像剤搬送路の現像剤が電磁石に引き寄せられた状態を示す説明図、図６は図５における電磁石の通電を停止した時の電磁石に引き寄せられた現像剤が落下した状態を示す説明図、図７は図５における２箇所の電磁石より現像剤搬送方向下流側の電磁石に通電した時の現像剤搬送路の現像剤が電磁石に引き寄せられた状態を示す説明図、図８は図７における電磁石の通電を停止した時の電磁石に引き寄せられた現像剤が落下した状態を示す説明図、図９は図７における２箇所の電磁石よりさらに現像剤搬送方向下流側の電磁石に通電した時の現像剤搬送路の現像剤が電磁石に引き寄せられた状態を示す説明図、図１０は図９における電磁石の通電を停止した時の電磁石に引き寄せられた現像剤が落下した状態を示す説明図である。

本実施形態の画像形成装置１００において、現像装置２の第１搬送路Ｐ内の現像剤を撹拌、搬送する場合は、図４に示すように、電磁石Ａ１１８ａと電磁石Ｄ１１８ｄ、電磁石Ｂ１１８ｂと電磁石Ｅ１１８ｅ、並びに、電磁石Ｃ１１８ｃと電磁石Ｆ１１８ｆの２箇所の電磁石にそれぞれ同じタイミングで電流を流しながら、すなわち、現像剤搬送方向下流側に向かって順次電磁石を通電／停止させながら、第１搬送部材１１２ａを回転させて撹拌、搬送動作を行う。

それぞれの電磁石Ａ１１８ａ〜電磁石Ｆ１１８ｆへの通電操作は、具体的には、図５，図６に示すように、電磁石Ａ１１８ａと電磁石Ｄ１１８ｄに０．５秒間通電した後、０．５秒間通電を停止する。次に、図７，図８に示すように、電磁石Ｂ１１８ｂと電磁石Ｅ１１８ｅに０．５秒間通電した後、０．５秒間通電を停止する。次に、図９，図１０に示すように、電磁石Ｃ１１８ｃと電磁石Ｆ１１８ｆに０．５秒間通電した後、０．５秒間通電を停止する。そして、再び、電磁石Ａ１１８ａと電磁石Ｄ１１８ｄに０．５秒間通電する。というように、上述したように電磁石Ａ１１８ａ〜電磁石Ｆ１１８ｆへの通電操作を繰り返して行う。

まず、電磁石Ａ１１８ａと電磁石Ｄ１１８ｄに通電すると、図５に示すように、電磁石Ａ１１８ａと電磁石Ｄ１１８ｄにより形成される磁場により第１搬送部材１１２ａで搬送される現像剤Ｄが電磁石Ａ１１８ａと電磁石Ｄ１１８ｄに向かって上方に引き寄せられる。

そして、電磁石Ａ１１８ａと電磁石Ｄ１１８ｄへの通電が停止すると、図６に示すように、電磁石Ａ１１８ａと電磁石Ｄ１１８ｄにより形成される磁場が消滅するため、電磁石Ａ１１８ａと電磁石Ｄ１１８ｄに引き寄せられていた現像剤Ｄが開放されて落下する。

次に、電磁石Ａ１１８ａと電磁石Ｄ１１８ｄよりそれぞれ現像剤搬送方向下流側の電磁石Ｂ１１８ｂと電磁石Ｅ１１８ｅに通電すると、図７に示すように、電磁石Ｂ１１８ｂと電磁石Ｅ１１８ｅにより形成される磁場により第１搬送部材１１２ａで搬送される現像剤Ｄが電磁石Ｂ１１８ｂと電磁石Ｅ１１８ｅに向かって上方に引き寄せられる。

そして、電磁石Ｂ１１８ｂと電磁石Ｅ１１８ｅへの通電が停止すると、図８に示すように。電磁石Ｂ１１８ｂと電磁石Ｅ１１８ｅにより形成される磁場が消滅するため、電磁石Ｂ１１８ｂと電磁石Ｅ１１８ｅに引き寄せられていた現像剤Ｄが開放されて落下する。

次に、電磁石Ｂ１１８ｂと電磁石Ｅ１１８ｅよりそれぞれ現像剤搬送方向下流側の電磁石Ｃ１１８ｃと電磁石Ｆ１１８ｆに通電すると、図９に示すように、電磁石Ｃ１１８ｃと電磁石Ｆ１１８ｆにより形成される磁場により第１搬送部材１１２ａで搬送される現像剤Ｄが電磁石Ｃ１１８ｃと電磁石Ｆ１１８ｆに向かって上方に引き寄せられる。

そして、電磁石Ｃ１１８ｃと電磁石Ｆ１１８ｆへの通電を停止すると、図１０に示すように、電磁石Ｃ１１８ｃと電磁石Ｆ１１８ｆにより形成される磁場が消滅するため、電磁石Ｃ１１８ｃと電磁石Ｆ１１８ｆに引き寄せられていた現像剤Ｄが開放されて落下する。

このように、現像装置２の第１搬送路Ｐ内において、複数の電磁石Ａ１１８ａ〜電磁石Ｆ１１８ｆが現像剤搬送方向下流側に向けてそれぞれタイミングを遅らせて磁界を形成することにより、電磁石が形成する磁界によって引き上げられた現像剤Ｄがその直後に現像剤搬送方向下流側の電磁石に次々と引き寄せられるので、現像剤Ｄを効率良くに搬送できる。

さらに、電磁石Ａ１１８ａ〜電磁石Ｆ１１８ｆへ通電のタイミングを遅らせて磁界を形成する際に、隣り合う電磁石の２つ、すなわち、一電磁石の両隣の電磁石が同時に磁界を形成しない時間を設けることにより、電磁石が形成する磁界によって引き上げられた現像剤Ｄを落下させてから、搬送方向下流側の電磁石によって引き寄せるようにすることで、現像剤の上下運動を活発にしつつ、搬送性を向上できる。

また、電磁石Ａ１１８ａ〜電磁石Ｆ１１８ｆへ通電のタイミングを遅らせて磁界を形成する際に、電磁石Ａ１１８ａ〜電磁石Ｆ１１８ｆへ正弦波電流を流すことにより形成される正弦波状磁界として、電磁石への電流を穏やかに変化させて、磁束密度が時間軸に対して正弦波状に変化させることで、現像剤が電磁石に吸着する際や落下する際の衝撃を和らげることができ、現像剤へのストレスを少なくすることができる。

また、さらに、電磁石Ａ１１８ａ〜電磁石Ｆ１１８ｆへ正弦波電流を流す時に、現像剤搬送方向下流側に向かうにつれて正弦波電流の位相が９０°以上１２０°以下の範囲で遅らせて正弦波電流を流すことで、磁界の磁束密度が穏やかに変化するため、現像剤の滞留を抑えてストレスを少なくすることができる。

以上のように構成したので、本実施形態によれば、現像装置２の現像槽１１１内のトナー補給口１１７より現像剤搬送方向下流側の第１搬送路Ｐの上部に、現像剤搬送方向に沿って複数の電磁石Ａ１１８ａ〜電磁石Ｆ１１８ｆを配置して、電磁石Ａ１１８ａ〜電磁石Ｆ１１８ｆの通電タイミングを現像剤搬送方向下流に向い遅くすることで、現像剤搬送方向下流に向って現像剤Ｄが次々と電磁石に引き寄せられながら上下方向に移動しつつ搬送されるので、現像剤Ｄの撹拌性と搬送性を向上させることができる。これにより、「デベモコ現象」の発生を抑えて、画像濃度低下や充分に帯電されていないトナーに起因するトナー飛散や画像カブリの問題を低減できる。

尚、上述した実施形態では、本発明に係る現像装置２を図１に示すような画像形成装置１００に適用した例について説明したが、トナーホッパー１０１を用いて現像装置２にトナーを補給する画像形成装置であれば、上述したような構成の画像形成装置や複写機に限定されるものではなく、その他の画像形成装置等に展開が可能である。

以上のように、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の実施形態に係る現像装置が用いられた画像形成装置の全体の構成を示す説明図である。 前記画像形成装置を構成する現像装置の構成を示す断面図である。 図２のＡ−Ａ断面矢視図である。 図２のＢ−Ｂ断面矢視図である。 前記現像装置の設けられた電磁石のうちの特定の２箇所の電磁石に通電した時の現像剤搬送路の現像剤が電磁石に引き寄せられた状態を示す説明図である。 図５における電磁石の通電を停止した時の電磁石に引き寄せられた現像剤が落下した状態を示す説明図である。 図５における２箇所の電磁石より現像剤搬送方向下流側の電磁石に通電した時の現像剤搬送路の現像剤が電磁石に引き寄せられた状態を示す説明図である。 図７における電磁石の通電を停止した時の電磁石に引き寄せられた現像剤が落下した状態を示す説明図である。 図７における２箇所の電磁石よりさらに現像剤搬送方向下流側の電磁石に通電した時の現像剤搬送路の現像剤が電磁石に引き寄せられた状態を示す説明図である。 図９における電磁石の通電を停止した時の電磁石に引き寄せられた現像剤が落下した状態を示す説明図である。

符号の説明

１ 露光ユニット（露光装置）
２ 現像装置
３ 感光体ドラム
５ 帯電器（帯電装置）
８ 中間転写ベルトユニット（転写装置）
１２ 定着ユニット（定着装置）
１００ 画像形成装置
１０１ トナーホッパー（トナー補給装置）
１１１ 現像槽
１１２ａ 第１搬送部材（現像剤搬送部材）
１１２ｂ 第２搬送部材（現像剤搬送部材）
１１４ 現像ローラ（現像剤担持部材）
１１５ 現像槽カバー
１１７ トナー補給口
１１８，１１８ａ，１１８ｂ，１１８ｃ，１１８ｄ，１１８ｅ，１１８ｆ 電磁石
Ｄ 現像剤
Ｐ 第１搬送路（現像剤搬送路）
Ｑ 第２搬送路（現像剤搬送路）

Claims (7)

1. トナーと磁性キャリアとを含む現像剤が搬送される現像剤搬送路と、前記現像剤搬送路に設けられて前記現像剤を撹拌しながら所定方向へ搬送する現像剤搬送部材と、前記現像剤搬送路にトナーを補給するためのトナー補給口とを備えた現像装置において、
   前記トナー補給口より現像剤搬送方向下流側の前記現像剤搬送路の上部に、現像剤搬送方向に沿って該現像剤搬送路内に磁界を形成する複数の電磁石を備え、
   複数の電磁石にそれぞれ通電することによって、現像剤搬送路内上部の複数箇所に断続的に磁界を形成し、その断続的に形成された磁界により現像剤の吸引と開放とを交互に行いながら現像剤を搬送し、
   現像剤搬送方向下流側に向かうにつれて複数の電磁石への通電のタイミングを遅らせて、前記現像剤搬送路内上部の複数箇所に断続的に形成される磁界が、現像剤搬送方向下流側に向かうにつれてタイミングが遅れて形成されようにしたことを特徴とする現像装置。
2. 前記現像剤搬送部材は、回転軸と該回転軸の軸線方向に対して垂直方向に突出形成される螺旋状の羽根体を備えるスクリューオーガを用いて構成されることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記電磁石により形成される磁界は、前記現像剤搬送路内の磁束密度が５００ｍＴ以上２０００ｍＴ以下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。
4. 前記現像剤搬送路内上部の複数箇所に断続的に形成される磁界は、現像剤搬送方向下流側に向かうにつれてタイミングを遅らせて形成される際に、隣り合う２箇所に磁界が同時に形成されないようにすることを特徴とする請求項１から３のうちの１項に記載の現像装置。
5. 前記現像剤搬送路内上部の複数箇所に断続的に形成される磁界は、電磁石に正弦波電流を流すことにより形成される正弦波状磁界であることを特徴とする請求項１から４のうちの１項に記載の現像装置。
6. 前記現像剤搬送路内上部の複数箇所に断続的に形成される磁界は、現像剤搬送方向下流側に向かうにつれて正弦波電流の位相が９０°以上１２０°以下の範囲で遅らせて形成されることを特徴とする請求項１から５のうちの１項に記載の現像装置。
7. 表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、感光体ドラム表面を帯電させる帯電装置と、感光体ドラム表面に静電潜像を形成する露光装置と、感光体ドラム表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置と、感光体ドラム表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、トナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備え、電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成する画像形成装置において、
   前記現像装置として、請求項１乃至６のうちの何れか一項に記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。

Images