JP4686568B2 - 画像形成装置及び現像装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナーとキャリヤから成る二成分現像剤を用いる画像形成装置及び現像装置に関する。

トナー及びキャリヤから成る乾式の二成分現像剤において、画像形成によりトナーは消費されていくが、キャリヤは現像装置に残る。そしてキャリヤはキャリヤ表面の樹脂コート材料の剥がれや、キャリヤ表面へのトナー成分の付着が生じ、現像剤としての帯電性能等が低下し、画質の低下を招いていた。

そこで、画像形成により消費されるトナーの補給とは別に、キャリヤも補給する方式が提案されている。ここでトナーは画像形成により消費されていくが、キャリヤは現像装置の現像剤槽に残っていく。そのため、現像剤のトナー濃度を一定に保とうとすると、現像剤槽中の現像剤量は増えていく。このため過剰となった現像剤槽内の現像剤は、現像剤槽壁面に設けられた現像剤排出用の現像剤排出口からオーバーフローして排出するものがあった。

このように現像剤の補給・排出が逐次繰り返されることにより、現像剤槽内の劣化した現像剤は、新たに供給される現像剤に置き換わっていき、これにより現像剤の特性を良好に維持しつつ、現像剤量を一定に保っていた。

上記のような現像装置において、オーバーフローにより排出される現像剤の量は現像剤が排出される排出口の形状に大きく影響し、その排出口の形状に特徴を持たせたものがあった。（特許文献１）
特開平０７−１２１０１７号公報（第１項、図１）

オーバーフローにより排出される現像剤の排出量は、排出口の形状にもよるが、現像剤の物性も大きく影響する。例えば高温多湿の環境下では、現像剤の物性が変化し現像剤槽内の現像剤量が著しく増加した。現像剤は排出口より排出されるが、この時排出口を形成する排出堰の上端に現像剤が堆積される。高温多湿の環境で現像剤の流動性が低下すると、排出堰上端に堆積される現像剤の高さが増す。このことにより、実質的な排出堰の高さが高くなり排出口の面積が減少する。よって現像剤の排出量が減り現像剤槽内の現像剤量が増加した。つまり、排出口の形状を変えるだけでは現像剤の排出が十分に行われない。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、環境の変化による現像剤の物性の変化が生じても、現像剤の安定した排出を行い現像剤槽内の現像剤量の変動を小さくする画像形成装置及び現像装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の画像形成装置は、高温多湿環境下で現像剤が現像剤槽より所定の量が排出されるように、現像剤槽側面に現像剤排出部を設け、現像剤槽内の仕切部材の、現像剤排出部と対向する位置付近に孔部を設けることを特徴とする。

本発明によれば、環境の変化により現像剤の物性が変化しても現像剤の安定した排出を行い、現像槽内の現像剤量の変動を小さくすることが可能な画像形成装置及び現像装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

〔実施例１〕
本実施例に係る画像形成装置１０１の全体的な構成を、図１に示す。
１０１は画像形成装置のであり、上面部に原稿載置用の透明の原稿台１０３が設けられている。この原稿台１０３の一側部に、インジケータ１０５が設けられている。このインジケータ１０５と原稿台１０３との段差部が、原稿セット用の基準位置となっている。
原稿台１０３の下面側にキャリッジ１０７が設けられ、このキャリッジ１０７に露光ランプ１０９が設けられている。このキャリッジ１０７及び露光ランプ１０９により、露光手段が形成されている。キャリッジ１０７は、用紙台１０３の下面に沿って移動することができる。キャリッジ１０７が原稿台１０３に沿って往復移動しながら、露光ランプ１０９が点灯することにより、原稿台１０３に載置される用紙が露光される。

この露光により、用紙からの反射光像が得られ、それが反射ミラー１１１、１１３、１１５及び変倍用レンズブロック１１７によってＣＣＤ１１９に投影される。ＣＣＤ１１９は、受光領域に多数の光電変換素子を有し、これら受光領域をライン走査し、かつ、そのライン走査を繰り返すことで、用紙の画像に対応する画像信号を出力する。
ＣＣＤ１１９から出力される画像信号は増幅され、かつ、デジタル信号に変換され、そのデジタル信号が適宜に画像処理されて露光装置であるレーザユニット１２１に供給される。レーザユニット１２１は入力信号に応じたレーザービームを発する。

原稿台１０３のインジケータ１０５と隣接する位置に、原稿読取用の窓１２３が設けられている。窓１２３は、インジケータ１０５の名が手方向長さに対応する寸法形状を有している。原稿台１０３、インジケータ１０５、及び窓１２３の上に、原稿台１０３カバーを兼ねた自動原稿送り装置１２５が開閉自在に設けられている。自動原稿送り装置１２５は原稿載置用のトレイ１２７を有し、そのトレイ１２７にセットされる複数の用紙を１枚ずつ窓１２３に送り込んでその窓１２３上を通過した用紙をトレイ１２７に排出する。
この自動用紙送り装置１２５が動作するとき、露光ランプ１０９が窓１２３と対応する位置で発光し、その光が窓１２３に照射される。窓１２３に照射される光は、窓１２３上を通過する用紙をその窓１２３を通して露光する。この露光により、用紙からの反射光像が得られ、それが反射ミラー１１１、１１３、１１５及び変倍用レンズブロック１１７によってＣＣＤ１１９に投影される。

一方、本体内の略中央部には感光体である感光体ドラム１２９が回転自在に設けられている。この感光体ドラム１２９の周囲に、帯電装置１３１、現像装置１３３、転写装置１３５、クリーナー１３９、が順次に配設されている。転写装置１３５により用紙に転写された現像剤像は定着装置１４３により定着される。そして、上記レーザユニット１２１から発せられるレーザービームＢが、帯電装置１３１と現像装置１３３との間の空間を通して感光体ドラム１２９の表面に照射される。

次に、現像装置１３３について、図３を用いて説明する。
現像装置１３３は、二成分現像剤であるトナー及びキャリヤが収容された現像剤補給容器３０１を備えている。また、現像装置１３３は現像剤槽３０３を備え、この現像剤槽３０３内には、現像ローラ３１５が回転自在に設けられている。
現像ローラ３１５は感光体ドラム１２９に対向配置され、現像ローラ３１５表面上にはキャリヤとトナーが担持され、回転することによってトナーを感光体ドラム１２９に供給する。

上記現像剤補給容器３０１が装着されることにより、現像剤槽３０３にトナー及びキャリヤが補給される。現像剤槽３０３は仕切部材である仕切板３０５によって第１の空間３１９と第２の空間３２１とに分かれており、その第２の空間３２１上部の現像剤補給容器３０１からトナー及びキャリヤが補給される。

現像剤槽３０３の側面には、現像剤を排出する現像剤排出口３１３が設けられている。第１の空間３１９と第２の空間３２１は、それぞれ連通している。この第１の空間３１９と第２の空間３２１の相互で現像剤を循環させる循環手段として、第１の空間３１９に第１のミキサー３０７が設けられ、第２の空間３２１には第２のミキサー３０９が設けられている。第１のミキサー３０７、第２のミキサー３０９が回転することにより、現像剤槽３０３内の現像剤は攪拌搬送される。現像剤槽３０３の現像剤の搬送方向は、図３の例では第１の空間３１９で手前側から奥側へ向かう方向、第２の空間３２１では奥側から手前側に向かう方向で循環している（図２矢印Ａ方向）。

また、第２の空間３２１内には第２のミキサー３０９により攪拌搬送される現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検知手段３１１が設けられている。このトナー濃度検知手段３１１によって検知されるトナー濃度が所定値以下になると、現像剤補給容器３０１から現像剤が補給される。ここでトナーは画像形成により消費されていくが、キャリヤは現像装置１３３の現像剤槽３０３に残っていく。そのため、現像剤槽３０３内の現像剤のトナー濃度を一定に保とうとすると、現像剤の補給により現像剤槽３０３中の現像剤量は増えていく。このため過剰となった現像剤は現像剤槽３０３の壁面に設けられた現像剤排出用の現像剤排出口３１３からオーバーフローして排出される。オーバーフローにより排出された現像剤は受容部３１７に溜められる。

次に、本実施例の現像剤排出口３１３について説明する。
現像剤は高温多湿（本実施例では例えば温度３０℃、湿度８０％とした）環境下ではその物性が変化し流動性が悪くなる。よって、常温常湿（本実施例では例えば温度２０℃、湿度５０％とした）環境下で現像剤が現像剤排出口３１３より排出される量と、高温多湿環境下で現像剤が現像剤排出口３１３より排出される量は違ってくる。高温多湿環境下では現像剤が現像剤排出口３１３より排出される量は少なくなる。
よって本実施例の現像剤排出口３１３は、高温多湿環境下の現像剤が排出されにくい条件で現像剤が所定量排出されるように位置決めされている。また、その大きさは本実施例では現像剤槽３０３長手方向に３０ｍｍ、高さは５ｍｍとした。

次に、本実施例の仕切板３０５について詳細に説明をする。
前述のように、仕切板３０５により、現像剤槽３０３内を第１の空間３１９と第２の空間３２１とに分割している。この仕切板３０５は現像剤排出口３１３と対向する位置に孔部３２３を有する。孔部３２３の大きさは本実施例では仕切板３０５と同じ大きさとした。

図４は、図２を矢印Ａ−Ａ’方向に見た断面図である。
この図４では、第１のミキサー３０７、第２のミキサー３０９は省略してある。図に示すように本実施例では、孔部３２３は現像剤排出口３１３と対向する位置より上側に設けられている。

次に、本実施例の現像装置を用いた画像形成装置１０１の印刷時の各装置の動作について説明する。
図５は、本実施例の画像形成装置１０１の画像形成部の概略図である。

印刷の指令が入力されると、感光体ドラム１２９表面は帯電装置１３１により帯電される。次に帯電された感光体ドラム１２９はレーザユニット１２１により画像に応じた露光がなされ、感光体ドラム１２９に静電潜像が形成される。感光体ドラム１２９上の静電潜像は、現像装置１３３の現像ローラ３１５上のトナーにより現像されトナー像が形成される。現像ローラ３１５には第１のミキサー３０７、第２のミキサー３０９により攪拌搬送される。

感光体１２９で形成されたトナー像は、転写装置１３５により用紙に静電的に転写される。そして定着装置１４３により用紙に転写されたトナー像は定着され、用紙に所定の画像が形成される。
用紙に転写された後の感光体ドラム１２９は、残留トナーがクリーナー１３９で回収される。印刷により消費された現像剤は現像剤補給容器３０１により現像剤槽３０３内に供給される。現像剤の供給で現像剤槽３０３内のキャリヤは増加するが、現像剤は現像剤排出口３１３より排出される。排出された現像剤は受け部３１７に蓄積される。

現像剤槽３０３内のトナー濃度は、トナー濃度検知手段３１１により検知され、現像剤の供給量が制御される。

次に、本実施例の現像剤槽３０３内の現像剤の流れを、図２を用いて説明する。
常温常湿（２５℃、６０％）の環境下では現像剤は流動性よく搬送される。孔部３２３付近に搬送された現像剤は孔部３２３を通り第１の空間３１９へ搬送される（矢印Ｂルート）。

本実施例の現像装置１３３は、高温多湿環境下で所定の量の現像剤が排出されるように現像剤排出口３１３を設けてあるので、常温常湿環境では現像剤は所定の量より多く排出されてしまう。しかし、孔部３２３を設けることで、現像剤は現像剤排出口３１３に排出される他に孔部３２３にも分流する。

よって、常温常湿環境下で現像剤が現像剤排出口３１３により排出され過ぎることがなくなる。
高温多湿の環境下では現像剤の流動性が悪くなり、現像剤は孔部３２３を通りづらくなるので、現像剤排出口３１３側へ行く現像剤が増え現像剤が現像剤排出口３１３より排出されやすくなる。

以上のように仕切板３０５に孔部３２３を設けることで、常温常湿環境下でも高温多湿環境下でも良好な現像剤排出をすることができる。

〔実施例２〕
上記実施例１では、現像剤槽３０３内にある仕切板３０５に孔部３２３を設けていた。しかし、本実施例では仕切板３０５に孔部３２３を設けず、仕切板３２３の現像剤槽３０３内で現像剤が第２の空間３２１から第１の空間３１９へ搬送される側の１部の高さを低くした構造とした。その他の構成及び作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付してその説明は省略する。

図６は、本実施例の現像装置を上から見た概略構成図である。
図７は、図６の矢印Ｂ方向から見た断面図である。図７の斜線部分は、仕切板３０５を示している。ここで本実施例の仕切板３０５の低くした部分の高さは、図７に示すように現像剤排出口３１３の底辺より高い位置にある。

本実施例の現像剤槽３０３内の現像剤の流れを、図６を用いて説明する。
常温常湿（２５℃、６０％）の環境下では現像剤は流動性よく搬送される。仕切板３０５の低い部分付近に搬送された現像剤は、仕切板３０５の低い部分を乗り越えて通り第１の空間３１９へ搬送される（矢印Ｄルート）。本実施例の現像装置１３３は高温多湿環境下で所定の量の現像剤が排出されるように現像剤排出口３１３を設けてあるので、常温常湿環境では現像剤は所定の量より多く排出されてしまう。
しかし、仕切板３０５に低い部分を設けることで、現像剤は現像剤排出口３１３に排出される他にルートＤにも分流する状態となる。

よって、常温常湿環境下で現像剤が現像剤排出口３１３により排出され過ぎることがなくなる。
高温多湿の環境下では、現像剤の流動性が悪くなる。この状態では現像剤はルートＤを通らないので、現像剤排出口３１３側へ行く現像剤が増え現像剤が現像剤排出口３１３より排出されやすくなる。

実施例１と実施例２の現像装置１３３を備えた画像形成装置１０１を用いて１万枚のライフ試験を行った。試験の条件は、現像剤槽３０３内の現像剤量を４００ｇとし、常温常湿（温度２０℃、湿度５０％）環境下と、高温多湿温度（３０℃、湿度８０％）環境下で、Ａ４用紙で印字率３０％の印刷を１万枚とした。
この結果、印刷された画像は、常温常湿、高温多湿の両条件とも濃度ムラはなく良好な画像が得られた。現像剤槽３０３内の現像剤の量は、実施例１、実施例２とも常温常湿環境下でおよそ４１０ｇ、高温多湿環境下ではおよそ４３０ｇであった。高温多湿環境下では現像剤の増加率はおよそ８％程度となったが、この増加率は許容範囲内であり画像形成には問題ない。

比較のため、実施例１の現像装置１３３において孔部３２３を塞ぎ、同様の試験を行った。この結果、印刷された画質は常温常湿環境下では濃度ムラがなく良好な画像が得られたが、高温多湿環境下では濃度ムラが見られ、良好な画質を得られなかった。また、現像ローラ３１５付近から現像剤の漏洩が見られた。

現像剤槽３０３内の現像剤の量は、常温上湿環境下ではおよそ４１０ｇであったが、高温多湿環境下では漏洩した現像剤を含めおよそ５３０ｇあり、現像剤の増加量は３０％を超えた。
以上の試験により、実施例１と実施例２の現像装置３０３の有効性を確認することができた。

本発明の一実施の形態である画像形成装置本体を示す内部構成図 第１の実施例を説明する現像装置を上方から見た内部概略図 実施例１の現像装置を示す概略図 本発明の一実施の形態である現像装置の断面図 本発明の一実施例の形態である画像形成装置の画像形成部の概略図 実施例２の現像装置を示す概略図 図６の矢印Ｂ方向から見た断面図

符号の説明

１０１ 画像形成装置
１０３ 原稿台
１０５ インジケータ
１０７ キャリッジ
１０９ 露光ランプ
１１１ 反射ミラー
１１３ 反射ミラー
１１５ 反射ミラー
１１７ 変倍用レンズブロック
１１９ ＣＣＤ
１２１ レーザユニット
１２３ 窓
１２５ 自動原稿送り装置
１２７ トレイ
１２９ 感光体
１３１ 帯電装置
１３３ 現像装置
１３５ 転写装置
１３９ クリーナー
３０１ 現像剤補給容器
３０３ 現像剤槽
３０５ 仕切板
３０７ 第１のミキサー
３０９ 第２のミキサー
３１１ トナー濃度検知手段
３１３ 現像剤排出口
３１５ 現像ローラ
３１７ 受容部
３１９ 第１の空間
３２１ 第２の空間
３２３ 孔部

Claims (5)

1. 感光体と、
   前記感光体表面を帯電させる帯電装置と、
   前記帯電装置により帯電された前記感光体表面を露光することにより静電潜像を形成する露光装置と、
   トナー及びキャリヤからなる現像剤を収納する現像剤槽と、
   前記現像剤槽内で前記感光体に対向した位置に設けられ前記現像剤を磁気的に担持して搬送する現像ローラと、
   前記現像剤槽内部を水平方向に２つの空間に仕切る仕切部材と、
   前記２つの空間のそれぞれに前記仕切部材と平行に設けられ、前記現像剤を攪拌搬送するミキサーと、
   前記現像剤槽において前記現像ローラと反対側の側面にあり、高温多湿環境下で所定量の前記現像剤が排出されるように設けられた排出口と、
   前記仕切部材に設けられ前記排出口の底辺の位置より高い位置に底辺が設けられた孔部と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記排出口及び前記孔部の形状は長方形であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 感光体と、
   前記感光体表面を帯電させる帯電装置と、
   前記帯電装置により帯電された前記感光体表面を露光することにより静電潜像を形成する露光装置と、
   トナー及びキャリヤからなる現像剤を収納する現像剤槽と、
   前記感光体に対向して設けられ前記現像剤を磁気的に担持して搬送する現像ローラと、
   前記現像剤槽において前記現像ローラと反対側の側面にあり、高温多湿環境下で所定量の前記現像剤が排出されるように設けられた排出口と、
   前記現像剤槽内部を水平方向に２つの空間に仕切り、前記排出口と対向した部分が他の部分より低く、その低い部分は前記排出口の底辺の高さよりも高くなっている仕切部材と、
   前記２つの空間のそれぞれに前記仕切部材と平行に設けられ、前記現像剤を攪拌搬送するミキサーと、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
   
4. トナー及びキャリヤからなる現像剤を収納する現像剤槽と、
   前記現像剤槽内の短手方向一端部に設けられ、前記現像剤を磁気的に担持して搬送する現像ローラと、
   前記現像剤槽内部を水平方向に２つの空間に仕切る仕切部材と、
   前記２つの空間のそれぞれに前記仕切部材と平行に設けられ、前記現像剤を攪拌搬送するミキサーと、
   前記現像剤槽において前記現像ローラと反対側の側面にあり、高温多湿環境下で所定量の前記現像剤が排出されるように設けられた排出口と、
   前記仕切部材に設けられ前記排出口の底辺の位置より高い位置に底辺が設けられた孔部と、
   を有することを特徴とする現像装置。
   
5. トナー及びキャリヤからなる現像剤を収納する現像剤槽と、
   前記現像剤槽内の短手方向一端部に設けられ、前記現像剤を磁気的に担持して搬送する現像ローラと、
   前記現像剤槽において前記現像ローラと反対側の側面にあり、高温多湿環境下で所定量の前記現像剤が排出されるように設けられた排出口と、
   前記現像剤槽内部を水平方向に２つの空間に仕切り、前記排出口と対向した部分が他の部分より低く、その低い部分は前記排出口の底辺の高さよりも高くなっている仕切部材と、
   前記２つの空間のそれぞれに前記仕切部材と平行に設けられ、前記現像剤を攪拌搬送するミキサーと、
   を有することを特徴とする現像装置。

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