JP5484189B2 - 現像装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、第１室と第２室を仕切る仕切り壁の開口部をシート部材で封止して第２室に現像剤を封入した状態で出荷される現像装置に関し、詳しくは、現像装置の初期立ち上げ時の駆動モータの負荷を軽減する構造に関する。

現像装置又はプロセスカートリッジを交換可能に搭載し、像担持体に形成した静電像を現像装置でトナー像に現像して、トナー像を記録材に転写する画像形成装置が広く用いられている（特許文献２）。画像形成装置や交換用の現像装置は、通常、現像装置で最初に用いる初期現像剤を密封して窒素ガス等を充填し、外気に触れさせないようにした状態で出荷される。高温高湿の外気に触れさせた状態で放置すると、現像剤が吸湿劣化して、初期立ち上げ時に現像剤が所定の性能を発揮できなくなるからである。

特許文献１には、画像形成装置に備えた駆動モータの出力がカプリングを介して現像装置に接続され、入力回転を歯車列で複数に分配して、現像剤の搬送スクリューや現像スリーブを一体に回転させる現像装置が示される。

特許文献２には、初期現像剤を充填してシート部材でシールパックした現像剤容器を内部に組み込んだ現像装置が示される。ここでは、現像装置を画像形成装置に搭載した後に、手動で外からシート部材を引っ張って現像剤容器のシールパックを解除し、現像剤容器内の現像剤を現像装置内へ落下させて、初期現像剤を充填している。

しかし、特許文献２のように、第１室と第２室を空状態で出荷して、最初の起動時に現像剤容器から初期現像剤を充填する場合、現像装置内に現像剤容器を収納するための大きなスペースが必要となる。このため、小型化された現像装置では十分な容量の現像剤容器を収容できず、十分な容量の現像剤容器を収容すると画像形成装置の小型化の妨げになる。

そこで、特許文献３では、第１室と第２室を仕切る隔壁の両端の開口部をシート部材でシールパックして第２室を密封状態とし、第２室に必要量の初期現像剤を封入した現像装置が提案されている。この場合、第２室が初期現像剤の現像剤容器として機能するため、十分な容量の初期現像剤を収容しても現像装置があまり大型化しないで済む。

特開２００１−７５３４６号公報 特開２００２−２３６４１３号公報 特開２００４−２５２１７４号公報

特許文献３の現像装置の場合、画像形成装置を最初に運転する際や、現像装置を新品交換した際は、画像形成の開始に先立たせて、シート部材を手動で外部から引っ張って現像装置に初期現像剤を充填する必要がある。そこで、特許文献１に示されるように、カプリングからの入力回転を歯車列で複数に分配して、その１つを用いて隔壁の開口部からシート部材を引き剥がして自動除去することが提案された。

ここで、特許文献３の構成は、特許文献２の構成に比較してシート部材の貼付面積が小さいため、シート部材の引き剥がしトルクは小さくて済むと考えられた。しかし、実際に特許文献３のように構成した現像装置でシート部材の自動巻き取りを行わせたところ、巻き取りの途中で駆動モータのトルクが上昇して、駆動モータが過負荷になることが判明した。

そこで、現像装置の外観の一部を透明にして運転状態を観察したところ、シート部材で開口部を塞がれた第２室で第２搬送スクリューが回転し続けると、第２室の下流側で現像剤が天井まで達していることが観察された。逃げ場の無い現像剤が、第２室の下流側に押し込められて、現像剤の圧力が上昇して、搬送スクリューが過負荷になっていることが判明した。

本発明は、隔壁に形成された開口部をシート部材で封止して出荷される現像装置でシート部材の自動巻き取りを行わせた際に、駆動モータの過負荷を招かないで済む現像装置を提供することを目的としている。

本発明の現像装置は、第１搬送スクリューが現像剤担持体に沿って現像剤を搬送可能な第１室と、第２搬送スクリューが前記第１室とは逆方向に現像剤を搬送可能であって第２搬送スクリュー搬送方向下流側に位置する開口部を通じて前記第１室に連通する第２室と、前記開口部を開放可能に封止する封止部材と、前記第２搬送スクリューと同一の駆動モータに駆動されて前記封止部材を移動して前記開口部を開放させる封止部材移動機構と、前記開口部が未開放の前記第２室の第２搬送スクリュー搬送方向下流側に前記第２搬送スクリューが搬送した現像剤を、前記駆動モータに駆動されて第２搬送スクリュー搬送逆方向に搬送する現像剤逆送手段とを備える。そして、前記現像剤逆送手段は、複数の前記開口部を開放させて前記第１室と前記第２室に現像剤の循環経路を形成した際の現像剤面よりも高い位置で現像剤を搬送可能である。

本発明の現像装置では、現像剤逆送手段が第２室で第２搬送スクリュー搬送逆方向に現像剤を搬送するため、第２搬送スクリュー搬送方向下流側における現像剤の積み上がりが抑制される。第２搬送スクリューが回転し続けても、第２搬送スクリュー搬送方向下流側における現像剤の圧力上昇が小さくて済むため、第２搬送スクリューの駆動トルクの過剰な上昇を招かない。

従って、隔壁に形成された開口部をシート部材で封止して出荷される現像装置で、シート部材の自動巻き取りを行わせた際に、モータの過負荷を招かないで済む。

画像形成装置の構成の説明図である。 現像装置の断面構成の説明図である。 現像装置の平面構成の説明図である。 現像装置を上からみた平面構成の説明図である。 現像装置の初期現像剤の封止構造の説明図である。 ギア列の説明図である。 初期立ち上げ制御のフローチャートである。 初期立ち上げ工程における駆動モータの負荷トルクの線図である。 封止シートの開き始めの説明図である。 現像剤の循環状態の説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、第２搬送スクリューとは搬送方向が逆向きの搬送スクリューが第２室に追加配置されている限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。

本発明の現像装置は、タンデム型／１ドラム型、中間転写型／直接転写型の画像形成装置において、区別無く実施できる。本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途の画像形成装置で実施できる。

なお、特許文献１〜３に示される現像装置の一般的な事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。

＜画像形成装置＞
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図１に示すように、画像形成装置２００は、中間転写ベルト７に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄを交換可能に搭載して配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。

画像形成部Ｓａでは、感光ドラム１ａにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト７に転写される。画像形成部Ｓｂでは、感光ドラム１ｂにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト７に転写される。画像形成部Ｓｃ、Ｓｄでは、それぞれ感光ドラム１ｃ、１ｄにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて中間転写ベルト７に転写される。

中間転写ベルト７は、一次転写ローラ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、対向ローラ８、テンションローラ１７、及び張架ローラ１８に掛け渡され、駆動ローラを兼ねる対向ローラ８に駆動されて矢印Ｒ７方向に回転する。中間転写ベルト７に転写された四色のトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送され、記録材カセット１０から取り出して二次転写部Ｔ２へ搬送された記録材Ｐへ二次転写される。記録材Ｐは、給紙ローラ、搬送ローラ、レジストローラ等を有する給搬送装置（いずれも不図示）によって、二次転写部Ｔ２に供給される。

二次転写部Ｔ２でトナー像を転写された記録材Ｐは、定着ローラ１４に加圧ローラ１５を圧接させた定着装置１３で加熱加圧を受けて、表面にトナー像を定着された後に機体外部へ排出される。

画像形成部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄは、現像装置１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄで用いるトナーの色が異なる以外は、ほぼ同一に構成される。以下では、画像形成部Ｓａについて説明し、画像形成部Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄについては、画像形成部Ｓａの構成部材に付した符号末尾のａをｂ、ｃ、ｄに読み替えて説明されるものとする。

画像形成部Ｓａは、感光ドラム１ａの周囲に、帯電ローラ２ａ、露光装置３ａ、現像装置１００ａ、一次転写ローラ５ａ、補助帯電ローラ６ａを配置している。

感光ドラム１ａは、アルミニウムシリンダの外周面に負極性の帯電極性を持たせた感光層が形成され、所定のプロセススピードで矢印Ｒ１方向に回転する。帯電ローラ２ａは、感光ドラム１ａの表面を一様な負極性の電位に帯電させる。露光装置３ａは、レーザービームを回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム１ａの表面に画像の静電像を書き込む。現像装置１００ａは、トナー及びキャリアにより構成される二成分現像剤を用いて、感光ドラム１ａに形成された静電像を現像して、感光ドラム１ａにトナー像を形成する。

一次転写ローラ５ａは、中間転写ベルト７の内側面を押圧して、感光ドラム１ａと中間転写ベルト７との間に一次転写部Ｔ１を形成する。一次転写ローラ５ａに正極性の直流電圧を印加することによって、感光ドラム１ａに担持された負極性のトナー像が中間転写ベルト７へ一次転写される。補助帯電ローラ６ａは、記録材Ｐへの転写を逃れて感光ドラム１ａに残った転写残トナーを負極性に帯電させて、現像装置１００ａによる次回の現像に関与させる。

中間転写ベルト７のテンションローラ１７に対応する位置には、中間転写ベルト７に付着した転写残トナーを除去するために、ベルトクリーナ１１が当接されている。

＜現像装置＞
図２は現像装置の断面構成の説明図である。図３は現像装置の平面構成の説明図である。以下では、画像形成部に交換可能に搭載された現像装置を、画像形成部の区別を表す記号末尾のａ、ｂ、ｃ、ｄを省略して説明する。

図２に示すように、現像装置１００は、現像剤担持体の一例である現像スリーブ１０２にトナーとキャリアを含む現像剤を担持させて感光ドラム１の静電像を現像する。現像スリーブ１０２は、現像容器１０１の感光ドラム１に対向する開口部に回転可能に配置されている。現像スリーブ１０２と感光ドラム１とが対向する現像領域の回転方向上流に層厚規制ブレード１２１が配置されて、現像スリーブ１０２に担持される現像剤の厚さを規制している。

現像容器１０１内は、垂直に設けた仕切り壁１０３によって現像室１０１ａと攪拌室１０１ｂとに仕切られている。現像室１０１ａ及び撹拌室１０１ｂ内には非磁性のトナーと磁性キャリアと少量の外添剤が混合された二成分現像剤が収容される。

現像スリーブ１０２の内側には、表面に複数の磁極を配置して非回転に支持されたマグネット１０２ｍが配置される。現像剤は、磁性体のキャリアがマグネット１０２ｍの磁極間に形成された磁束に拘束されて現像スリーブ１０２の表面に担持され、正極性に帯電したキャリアの表面に負極性に帯電したトナーが静電気的に拘束されて磁気ブラシを形成している。電源５２は、負極性の直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を印加して、負極性に帯電して磁気ブラシに担持されたトナーを感光ドラム１の静電像へ移転させる。

図３に示すように、現像容器１０１は、仕切り壁１０３によって平行な２つの空間に仕切られる。撹拌室１０１ｂ及び現像室１０１ａは、二成分現像剤を収容可能及び搬送可能に構成されている。現像装置１００は、撹拌スクリュー１０４ｂを内部に有する撹拌室１０１ｂ、現像スクリュー１０４ａを内部に有する現像室１０１ａ、及び、現像室１０１ａの近傍に配置される現像スリーブ１０２を備える。

仕切り壁１０３の両端部に形成された開口部１０７ａ、１０７ｂによって、撹拌室１０１ｂと現像室１０１ａが連通して、現像剤の循環経路を形成する。撹拌室１０１ｂから現像室１０１ａへの現像剤の受け渡しは、開口部１０７ａを通じて行われ、現像室１０１ａから撹拌室１０１ｂへの現像剤の受け渡しは、開口部１０７ｂを通じて行われる。

このように構成された循環経路を、現像剤が撹拌を受けつつ循環する過程で、トナー粒子とキャリア粒子が摩擦して、トナーが負極性、キャリアが正極性に帯電する。現像剤は、撹拌室１０１ｂの内部で撹拌スクリュー１０４ｂで撹拌しつつ下流側へ搬送された後に、仕切り壁１０３の無い開口部１０７ａを通過して現像室１０１ａに流入する。そして、現像剤は、現像室１０１ａの内部で、現像スクリュー１０４ａによって下流側へ搬送される過程で現像スリーブ１０２に担持される。

第１室の一例である現像室１０１ａの内部には、第１搬送スクリューの一例である現像スクリュー１０４ａが回転自在に取り付けられる。第１撹拌スクリュー１０４ａが回転すると、二成分現像剤は、矢印Ｂに示すように、現像室１０１ａの上流側から下流側に向かって搬送される。

第２室の一例である撹拌室１０１ｂの内部には、第２搬送スクリューの一例である撹拌スクリュー１０４ｂが回転自在に取り付けられる。第２撹拌スクリュー１０４ｂが回転すると、二成分現像剤は、矢印Ａに示すように、攪拌室１０１ｂの上流側から下流側に向かって搬送される。

撹拌室１０１ｂの上流側上方には、トナー補給機構１０５が配置されている（図５の（ｂ）を参照）。不図示のトナーボトルに収容されたトナーは、不図示のトナー搬送経路を通じて、トナー補給機構１０５まで搬送され、トナー補給口１０６を通過して撹拌室１０１ｂ内に落下補給される。現像装置１００では、初期現像剤と同一種のトナーを補給用トナーとして用いている。

ここで、二成分現像剤のトナー帯電量Ｑ／Ｍは、現像された画像濃度を決定する重要なパラメータである。そして、二成分現像剤中に含まれるトナーの重量比（トナー濃度Ｔ／Ｄ）とトナー帯電量Ｑ／Ｍには相関関係がある。

トナーは、キャリアとの接触摩擦により帯電することから、トナーは、キャリアとの接触機会が多くなるほど、トナー帯電量Ｑ／Ｍが大きくなる。このため、二成分現像剤は、トナー濃度Ｔ／Ｄが小さいほど、トナー帯電量Ｑ／Ｍが大きくなって、等しい静電像を現像した際の画像濃度が低下する。このため、現像室１０１ａと撹拌室１０１ｂを循環する現像剤のトナー濃度Ｔ／Ｄは、不図示の透磁率センサを用いて常時検知される。そして、トナー濃度Ｔ／Ｄがほぼ一定になるように、トナー補給機構１０５からのトナー補給量を調整される。

ところで、特開２００１−２４９５４４号公報に示されるように、二成分現像剤では、トナー及びキャリアが予め所定のトナー濃度Ｔ／Ｄで混合され、現像剤容器に封入されている。トナー及びキャリアが混合された後に、高温高湿環境で長時間に渡って放置されると、現像装置１００の立ち上げ動作開始時の二成分現像剤中に含まれるトナーの平均帯電量Ｑ／Ｍは所望の値よりも低くなる。

こうした場合、現像装置１００の立ち上げ動作として、トナー帯電量Ｑ／Ｍが適正な値になるまで、現像スクリュー１０４ａ及び撹拌スクリュー１０４ｂによって現像剤を撹拌循環させる方法がある。しかし、現像剤を撹拌循環させ続けると、現像剤が劣化して、流動性が低下したり、帯電性能が回復しなかったりする場合がある。

このため、現像装置１００の初期立ち上げ時においても、現像剤を撹拌循環させる時間は短いほど好ましい。そこで、現像装置とは別容器に密封状態で格納した初期現像剤を現像装置へ供給する方式や、現像装置内に初期現像剤を密封状態で格納しておく方式が採用されている。

ここで、初期現像剤を別容器から補給する方式は、現像剤の投入時に現像剤が飛散して周囲を汚すことが問題となっている。初期現像剤を入れる作業時間のロス、ユーザー操作性、作業に熟練を要することにも問題が多い。また、現像剤が内蔵された現像装置を運搬する際にも、現像剤の溢れや漏れ出しが問題となる。

そのため、現像装置内に初期現像剤を密封状態で格納しておく方式が主流となりつつある（特許文献１、２）。また、現像装置内に現像剤を封止する構成の１つとして、特許文献３（特開２００４−２５２１７４号公報）では、仕切り壁の開口部をシール部材で封止して、初期現像剤を攪拌室に密封保存する構成が提案されている。

＜初期現像剤の封止構造＞
図４は現像装置を上からみた平面構成の説明図である。図５は現像装置の初期現像剤の封止構造の説明図である。図５中、（ａ）は図４のＥ−Ｅ方向からみた垂直断面、（ｂ）は図５のＦ−Ｆ方向から見た垂直断面である。

図４に示すように、現像装置１００、駆動モータ５３、電源５２、制御部５０、操作パネル５６の関係がブロック図を用いて示される。また、現像装置１００は、現像容器１０１を仕切る仕切り壁１０３の開口部１０７ａに封止部材の一例である封止シート５１ａが貼付され、開口部１０７ｂに封止部材の一例である封止シート５１ｂが貼付されている。こうした構成により、出荷時の現像装置１００は、初期現像剤が撹拌室１０１ｂのみに密封状態で充填され、このとき、現像室１０１ａの内部には、現像剤はキャリア、トナーともに存在しない。

図５の（ａ）に示すように、封止部材の一例である封止シート５１ａ、５１ｂは、開口部１０７ａ、１０７ｂに引き剥がし可能に貼付されたシート部材である。封止シート５１ａは、第２搬送スクリュー搬送方向下流側の開口部１０７ａに貼付され、封止シート５１ｂは、第２搬送スクリュー搬送方向上流側の開口部１０７ｂに貼付されている。

封止シート５１ａは、開口部１０７ａを封止しつつ下端側から上方へ折り返して先端を共通の巻き取り軸６００に固定してある。封止シート５１ｂもまた、同様に、開口部１０７ｂを封止しつつ下端側から上方へ折り返して先端を共通の巻き取り軸６００に固定してある。

封止部材移動機構の一例である巻き取り軸６００は、攪拌スクリュー１０４ｂの回転に伴って、封止シート５１ａ、５１ｂを移動して、開口部１０７ａ、１０７ｂを開放させる。巻き取り軸６００は、ユーザーの作業に頼ることなく、現像装置１００の封止シート５１ａ、５１ｂを開口部１０７ａ、１０７ｂから自動的に引き剥がして、現像装置１００を運転可能な状態に立ち上げる。

巻き取り軸６００は、封止シート５１ａ、５１ｂの引き剥がし開始時期をずらせるとともに、引き剥がし終了時期とも相互に重ならないように封止シート５１ａ、５１ｂの引き剥がしを実行する。そして、開口部１０７ａに貼付された封止シート５１ａの引き剥がし開始時期は、開口部１０７ｂに貼付された封止シート５１ｂの引き剥がし開始時期よりも早く設定されている。すなわち、封止シート５１ｂの下端側の貼付位置から共通の巻き取り軸６００に取り付けられるまでの長さは、封止シート５１ａの折り返してから巻き取り軸６００に取り付けられるまでの長さよりも長く設定されている。

＜巻き取り軸の駆動機構＞
図６はギア列の説明図である。図４を参照して図６に示すように、現像装置１００は、現像スリーブ１０２が軸方向へ着脱自在なカプリング５４を介して画像形成装置２００の本体側に設置された駆動モータ５３に接続される。駆動モータ５３は、制御部５０の指示により制御されて現像スリーブ１０２を回転駆動する。

現像スリーブ１０２の回転は、駆動モータ５３が接続された反対側のギア列１６０によって分配され、攪拌スクリュー１０４ｂ、現像スクリュー１０４ａ、巻き取り軸６００、及び逆搬送スクリュー１０４ｃを一体に回転させる。現像スリーブ１０２、現像スクリュー１０４ａ、撹拌スクリュー１０４ｂ、巻き取り軸６００、及び逆搬送スクリュー１０４ｃは、ギア列１６０によって一体に連結されている。現像スリーブ１０２が回転すると、中心のギア１５１が回転する。ギア１５１に噛み合うギア１５０は現像スクリュー１０４ａを回転させる。ギア１５１に噛み合うギア１５２は撹拌スクリュー１０４ｂを回転させる。

ギア１５１、１５３、１５６の噛み合いを経て、逆搬送スクリュー１０４ｃが回転する。ギア１５１、１５３、１５７、１５４、１５５の噛み合いを経て、巻き取り軸６００が回転する。巻き取り軸６００が封止シート５１ａ、５１ｂを引き剥がす際に必要なトルクを確保できるように、ギア１５４、１５５は、ウォームギアを用いて大きく減速する構成となっている。

これにより、現像スリーブ１０２は２５０ｒｐｍ、現像スクリュー１０４ａは３００ｒｐｍ、撹拌スクリュー１０４ｂは４００ｒｐｍにてそれぞれ回転する。現像剤の帯電性能を高めるために、撹拌スクリュー１０４ｂの撹拌力は、現像スクリュー１０４ａの撹拌力に比べて大きく設定されているからである。そして、逆搬送スクリュー１０４ｃは３００ｒｐｍ、巻き取り軸６００は２０ｒｐｍにてそれぞれ回転する。

また、巻き取り軸６００とギア１５５の接続は、２つの封止シート５１ａ、５１ｂの内、封止シート５１ａに近い位置で行われている。これにより、引き剥がし開始時期の設定は、巻き取り軸６００の駆動端から遠いシート部材ほど遅く設定されている。

ところで、現像室１０１ａとの間を封止シート５１ａ、５１ｂで封止して、攪拌室１０１ｂに初期現像剤を密封保管した場合、現像装置が動作した場合に、駆動モータ５３の負担が大きいという課題がある。封止シート５１ａ、５１ｂを取り除いていない状態で撹拌スクリュー１０４ｂが回転し続けると、攪拌室１０１ｂから現像室１０１ａへ現像剤が移動できないために、現像装置１００の駆動負荷が非常に大きくなる。

現像剤逆送手段の一例である逆搬送スクリュー１０４ｃは、攪拌スクリュー１０４ｂの回転に伴って開口部１０７ａが未開放の攪拌室１０１ｂの第２搬送スクリュー搬送方向下流側に押し込まれた現像剤を第２搬送スクリュー搬送逆方向に搬送する。逆搬送スクリュー１０４ｃは、開口部１０７ａ、１０７ｂを開放させて、現像剤の循環経路を形成した際の現像剤高さよりも高い位置で現像剤を搬送可能なように、その高さ位置を設定されている。発明者の実験において、逆搬送スクリュー１０４ｃの口径はφ１５ｍｍであり、スクリュー長さ９ｍｍ以上において上記の効果が確認されている。

＜初期立ち上げ制御＞
図７は初期立ち上げ制御のフローチャートである。図８は初期立ち上げ工程における駆動モータの負荷トルクの線図である。図９は封止シートの開き始めの説明図である。図１０は現像剤の循環状態の説明図である。

実施例１の現像装置１００では、特許文献３のように、封止部材（５１ａ、５１ｂ）をユーザーやサービスマンが手動で除去するのではなく、画像形成装置２００の駆動モータ５３を用いて、自動で封止部材（５１ａ、５１ｂ）を除去する。そのため、ユーザービリティの高い現像装置１００を提供することができる。

図４を参照して図７に示すように、最初に、ユーザーが現像装置１００を画像形成装置２００にセットする（Ｓ８０１）。

続いて、ユーザーが操作パネル５６に初期立ち上げの指令入力を行うと、制御部５０は、画像形成装置２００に配置された駆動モータ５３を作動させて、現像スリーブ１０２を回転させる。上述したギア列１６０により、現像スリーブ１０２の回転に連動して、撹拌スクリュー１０４ｂ、現像スクリュー１０４ａ、逆搬送スクリュー１０４ｃ、巻き取り軸６００が同時に回転する（Ｓ８０２）。

図５の（ｂ）に示すように、撹拌スクリュー１０４ｂが回転して攪拌室１０１ｂ内で現像剤を矢印Ａ方向に搬送する。しかし、封止シート５１ａは、まだ剥がれていないため、矢印Ａ方向下流側（開口部が未開放の第２室の第２搬送スクリュー搬送方向下流側）に現像剤が集まってくる。しかし、集まってきた現像剤は、逆搬送スクリュー１０４ｃが矢印Ｃ方向へ搬送するので、攪拌室１０１ｂ内で現像剤が縦に分かれて循環する。このため、撹拌スクリュー１０４ｂに過剰なトルクが発生しないで済む。

図５の（ａ）に示すように、攪拌室１０１ｂ内で現像剤が循環している間にも、巻き取り軸６００の回転によって封止シート５１ａ、５１ｂが巻き取られていく。そして、封止シート５１ｂよりも封止シート５１ａのほうが折り返し長さが短いため、封止シート５１ａの貼付部分が封止シート５１ｂの貼付部分よりも先に剥がれ始めて、開口部１０７ａが開封される（Ｓ８０３）。

このとき、図８に示すように、貼付を引き剥がす抵抗が加算して駆動モータ５３にかかるトルクが最大となる（Ｓ８０３）。その後、開封された開口部１０７ａの隙間から徐々に現像室１０１ａへ現像剤が漏れ出すが、開口部１０７ａの隙間が小さい間は、撹拌スクリュー１０４ｂと逆搬送スクリュー１０４ｃによって現像剤が循環している。

封止シート５１ａが剥がれた隙間を通じて、撹拌スクリュー１０４ｂによって現像室１０１ａへ押し出される現像剤は徐々に増え、現像スクリュー１０４ａによって下流側へ搬送される。

図９に示すように、封止シート５１ａに遅れて、封止シート５１ｂの封止部分が引き剥がされる状態となり、開口部１０７ｂも開封し始める（Ｓ８０４）。貼付を引き剥がす抵抗が加算して駆動モータ５３にかかるトルクが再びピークを形成する（Ｓ８０４）。

現像スクリュー１０４ａによって搬送される現像剤が開口部１０７ｂに到達する頃には、封止シート５１ｂも剥がれ始めてしばらく経過している。このため、現像剤は、封止シート５１ｂに遮られることなく現像スクリュー１０４ａから、開口部１０７ｂを通じて攪拌室１０１ｂへ流れ込み、攪拌スクリュー１０４ｂに受け渡される。このとき、現像装置１００内で現像剤が循環を開始する（Ｓ８０５）。

封止シート５１ａが最後まで剥がれて、巻き取り軸６００に完全に巻き取り終わると、開口部１０７ａが完全に開放された状態になる（Ｓ８０６）。少し遅れて、封止シート５１ｂが巻き取り軸６００に完全に巻き取り終わると、開口部１０７ｂも完全に開放された状態になる（Ｓ８０７）。

この状態で、制御部５０は、現像スリーブ１０２、現像スクリュー１０４ａ、及び撹拌スクリュー１０４ｂ、逆搬送スクリュー１０４ｃを１２０秒間回転した後に停止させる。これにより、図１０に示すように、現像容器１０１に充填された二成分現像剤を十分に撹拌混合して、現像装置１００の初期立ち上げは終了となる（Ｓ８０８）。なお、画像形成ジョブがある場合には、停止しないで画像形成を開始する。

現像装置１００の運転中、逆搬送スクリュー１０４ｃ及び巻き取り軸６００は、現像スリーブ１０２等に連動して回転している。しかし、逆搬送スクリュー１０４ｃは、攪拌室１０１ｂの現像剤面から離れた位置で回転するため、また、巻き取り軸６００も封止シート５１ａ、５１ｂを空回ししているだけなので、負荷は小さい。このため、現像スリーブ１０２の回転や現像剤の攪拌には悪影響を与えない。

＜比較例＞
本実施例においては、逆搬送スクリュー１０４ｃを用いた初期立ち上げを説明したが、逆搬送スクリュー１０４ｃを用いない場合、図８に破線で示すように、封止シート５１ａを剥がすタイミングでΔＴｍａｘのトルク差が発生してしまう。そのため、逆搬送スクリュー１０４ｃを用いない場合には、画像形成装置２００側の駆動モータ５３の容量を大きくするか、巻き取り軸６００の駆動源を別に設けることが必要になって、好ましくない。

ところで、図５の（ａ）に示すように、現像装置１００内に密封状態で初期現像剤を収納する方法として別の封止方法が考えられる。現像スリーブ１０２と現像スクリュー１０４ａとの間を１枚の封止シートで大きく覆って現像室１０１ａと撹拌室１０１ｂとを連通状態のまま密封する方法である。

開口部１０７ａ、１０７ｂを開放して循環経路を形成した状態であれば、搬送スクリュー１０４ａが回転し続けても、現像剤の圧力が局所的に高まって撹拌スクリュー１０４ｂの負荷を高めることはない。このため、逆搬送スクリュー１０４ｃを設ける必要がない。

しかし、この場合、現像スリーブ１０２と現像スクリュー１０４ａとの間に封止シートの通過スペースを確保する必要があり、現像スリーブ１０２と現像スクリュー１０４ａとの間隔が実施例１よりも大きくなる問題がある。現像装置１００では、現像スリーブ１０２と現像スクリュー１０４ａの近接化によって、出力画像の高画質化と現像剤の劣化防止とを実現しているため、これに反する結果を招いてしまう。

図５の（ａ）に示すように、現像装置１００では、現像スリーブ１０２内のマグネット１０２ｍの磁力を利用して、現像スリーブ１０２の表面に現像剤を引き付け担持している。この場合、現像スリーブ１０２と現像スクリュー１０４ａの距離が近接化できないと、マグネット１０２ｍの磁力を一定以上の強さにする必要がある。マグネット１０２ｍの磁力が強いと、現像剤の劣化が促進され、現像剤の耐久性が低下するという問題がある。

また、出力画像の高画質化を達成するためには、現像装置１００の現像スリーブ１０２と現像スクリュー１０４ａ間の距離Ｔ１をできるだけ小さくすることが望ましい。現像スクリュー１０４ａから現像スリーブ１０２への現像剤の供給不足が起きないように、距離Ｔ１を小さくすることが望ましい。

この点、現像スリーブ１０２と現像スクリュー１０４ａとの間に封止シートを設けてしまうと、距離Ｔ１を小さくするのに限界がある。また、封止シートを引き剥がして除去する際、現像スリーブ１０２を傷付ける可能性が出てくる。

＜実施例の効果＞
図５の（ａ）に示すように、実施例１では、逆搬送スクリュー１０４ｃを撹拌スクリュー１０４ｂの上方かつ、中心軸をＧ１だけ後方へずらして配置している。これにより、撹拌スクリュー１０４ｂの上方で、巻き取り軸６００と十分なクリアランスを確保しつつ、図１０の（ａ）に示すように、初期立ち上げが終了した状態では、逆搬送スクリュー１０４ｃが現像剤に接触しない。

実施例１では、巻き取り軸６００に巻き取るために、封止シート５１ａ、５１ｂは、厚さ０．１ｍｍのポリエステルを含む薄板シート状の樹脂を用いた。これは、特許文献２に示される手動引き剥がし方式の封止シートと基本的に同じものである。なお、それぞれに用いられる材料および形状、タイミングに関しては、ここで説明するものには限らない。

封止シート５１ａ、５１ｂを引き剥がす際にかかる負荷は、剥がし始めと剥がし終わりに高くなる傾向がある。そこで、実施例１では、複数の封止シートを同時に引き剥がす場合に、引き剥がし始め及び引き剥がし終わりのタイミングがすべて異なるように設定している。これにより、巻き取り軸６００にかかる負荷ピークが分散して、駆動モータ５３に掛かる最大負荷が軽減されている。

なお、実施例１では、封止シート５１ｂの折り返し長さを封止シート５１ａの折り返し長さよりも長くすることで、これらのタイミングを調整している。しかし、巻き取り軸６００の軸径を封止シート５１ａ、５１ｂで異ならせ、先に引き剥したい方の軸径を大きくすることにより、引き剥がしタイミングの時間差をつけてもよい。

また、封止シート５１ａ、５１ｂを引き剥がす際に、巻き取り軸６００に高い負荷か掛かると、回転方向に捩れが発生する。このため、巻き取り軸６００の駆動端から遠ざかるほど封止シートの巻き取りタイミングは遅れる傾向となる。

そこで、実施例１では、ギア１５５と巻き取り軸６００の接続を、封止シート５１ａ、５１ｂの内、先に剥がし始める封止シート５１ａに近い位置で行う。このため、巻き取り軸６００に捩れが発生した場合でも、封止シート５１ａに対して封止シート５１ｂは必ず遅れて剥がれ始める関係となる。このため、巻き取り軸６００の剛性が低くても、封止シート５１ａを封止シート５１ｂよりも先に確実に剥がし始めることが可能である。よって、巻き取り軸６００を金属等の剛性の高い材料だけではなく、樹脂モールド製品のように剛性の比較的低い材料を用いた場合にも実施例１を実施できる。

実施例１では、比較例で説明したように、現像スリーブ１０２と現像スクリュー１０４ａの間に封止シートがない。そのため、図５の（ａ）に示すように、距離Ｔ１は２ｍｍであり、現像スリーブ１０２と現像スクリュー１０４ａ間の距離Ｔ１を十分に近付けることができる。これにより、初期立ち上げ時のトナー飛散を防止するとともに、出力画像の更なる高画質化が可能となった。封止シートの引き剥がしによって現像スリーブ１０２を傷付けることもない。

実施例１では、現像室１０１ａにある現像剤は、現像スリーブ１０２内のマグネット１０２ｍの磁力により現像スリーブ１０２へ引き付けられる。距離Ｔ１を近付けることにより、マグネット１０２ｍの磁力を弱めることができる。

従来は、距離Ｔ１が２．５ｍｍに対して、現像室１０１ａの現像剤を現像スリーブ１０２に引き付ける極（以下、引き付け極）のマグネット磁力が６００Ｇであった。それに対して、実施例１では、距離Ｔ１が２ｍｍのため、引き付け極のマグネット磁力を５００Ｇ以下にできる。磁力を弱めることにより、現像剤に対する負荷を減少させ、現像剤の劣化を防止できる。

現像剤が劣化してくると、白地部へのかぶり画像が生じる。実施例１では、マグネット１０２ｍの磁力を弱め、現像剤の劣化を必要最小限に抑制することによって、かぶり発生も防止する。よって、トナー飛散だけでなく、かぶりも防止し、高画質な出力画像を長期にわたって提供できる。

＜実施例２＞
図２に示すように、現像装置１００は、起動すると直ちに現像スリーブ１０２が回転を始めて、現像室１０１ａ内の現像剤が回転する現像スリーブ１０２に担持されてしまう。このとき、現像室１０１ａ内の現像剤はほとんど帯電していないため、現像スリーブ１０２に担持されたキャリアの磁気ブラシにはトナーがあまり付着しない。しかし、実際には、ある程度のトナーが磁気ブラシのキャリアに混合しているため、現像スリーブ１０２の回転に伴って現像スリーブ１０２からトナーが飛散することがある。

また、現像装置１００では、図１に示すように、補助帯電手段の一例である補助帯電ローラ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄを用いて転写残トナーの再利用を図っている。補助帯電手段を有するクリーナレス構成の場合、転写効率を高めて転写残トナーを減らすことにより、転写残トナーが補助帯電ローラや帯電ローラを汚染するのを防止する必要がある。転写効率を高めるには、トナー帯電量Ｑ／Ｍを適切に保つことが有効である。よって、補助帯電ローラや帯電ローラの汚染を防止するには、トナー帯電量Ｑ／Ｍを適切に保つ必要がある。

そこで、実施例２の現像装置１００は、上述したように、初期立ち上げ時には、撹拌室１０１ｂに初期現像剤を閉じ込めた状態で撹拌混合し、ある程度まで現像剤の帯電状態を高めた後に現像室１０１ａへ供給する。開口部１０７ａ、１０７ｂを封止シート５１ａ、５１ｂで封止した状態で、撹拌スクリュー１０４ｂと逆搬送スクリュー１０４ｃ
とによって撹拌室１０１ｂ内で現像剤を撹拌しつつ循環させてトナー帯電量Ｑ／Ｍを高めている。

すなわち、第１室の一例である現像室１０１ａでは、第１搬送スクリューの一例である現像スクリュー１０４ａが現像剤担持体の一例である現像スリーブ１０２に沿って現像剤を搬送可能である。第２室の一例である撹拌室１０１ｂは、開口部１０７ａ、１０７ｂを通じて現像室１０１ａに連通し、第２搬送スクリューの一例である撹拌スクリュー１０４ｂが現像室１０１ａとは逆方向に現像剤を搬送可能である。

また、封止部材の一例である封止シート５１ａは、第２スクリュー搬送方向下流側に位置する開口部１０７ａを開放可能に封止する。封止部材移動機構の一例である巻き取り軸６００は、封止シート５１ａを移動して開口部１０７ａを開放させる。

また、現像剤逆送手段の一例である逆搬送スクリュー１０４ｃは、開口部１０７ａが未開放の撹拌室１０１ｂで第２搬送スクリュー搬送逆方向に現像剤を搬送する。これにより、逆搬送スクリュー１０４ｃは、撹拌スクリュー１０４ｂと共働して、撹拌室１０１ｂにて現像剤を撹拌しつつ循環させることが可能である。

そして、制御手段の一例である制御部５０は、最初に、封止シート５１ａによって開口部１０７ａを封止して撹拌室１０１ｂに閉じ込めた初期現像剤を、撹拌スクリュー１０４ｂと逆搬送スクリュー１０４ｃを用いて撹拌しつつ循環させる。制御部５０は、その後に、巻き取り軸６００を制御して開口部１０７ａを開放させて現像室１０１ａ及び攪拌室１０１ｂに現像剤を循環させる。

このため、画像形成装置２００では、当初の現像室は空で、現像スクリュー１０４ａがいくら回転しても現像スリーブ１０２に現像剤が担持されない。封止シート５１ａが引き剥がされるまで、撹拌室１０１ｂでは、現像剤が撹拌スクリュー１０４ｂと逆搬送スクリュー１０４ｃによって縦断面内で撹拌循環されて帯電する。開口部１０７ａが開放した後に、十分に帯電した現像剤が現像室１０１ａに流れ込んで、現像剤面が高まった後に、現像スリーブ１０２に担持される。このため、初期立ち上げ時に、最初からトナー帯電量Ｑ／Ｍを適切に保つことができ、クリーナレス構成においても、初期立ち上げ時のトナー飛散や、帯電ローラ等の汚染による画像不良の発生を防止できる。

＜実施例３＞
本発明は、着脱可能な現像装置のみでも効果があるが、上述した現像装置１００をプロセスカートリッジにすれば、トナー飛散のメンテナンスフリーであってユーザービリティが高いプロセスカートリッジを実現できる。

１ １ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ 感光ドラム
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ 帯電装置
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ 露光装置
５０ 制御部、５１ａ、５１ｂ 封止シート
５２ 電源、５３ 駆動モータ、５４ カプリング
５６ 操作パネル
１００ １００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ 現像装置
１０１ 現像容器、１０１ａ 現像室、１０１ｂ 撹拌室
１０２ 現像スリーブ、１０２ｍ マグネット、１０３ 仕切り壁
１０４ａ 現像スクリュー、１０４ｂ 撹拌スクリュー
１０４ｃ 逆搬送スクリュー、１０７ａ、１０７ｂ 開口部
２００ 画像形成装置、６００ 巻き取り軸

Claims (7)

1. 第１搬送スクリューが現像剤担持体に沿って現像剤を搬送可能な第１室と、
   第２搬送スクリューが前記第１室とは逆方向に現像剤を搬送可能であって第２搬送スクリュー搬送方向下流側に位置する開口部を通じて前記第１室に連通する第２室と、
   前記開口部を開放可能に封止する封止部材と、
   前記第２搬送スクリューと同一の駆動モータに駆動されて前記封止部材を移動して前記開口部を開放させる封止部材移動機構と、
   前記開口部が未開放の前記第２室の第２搬送スクリュー搬送方向下流側に前記第２搬送スクリューが搬送した現像剤を、前記駆動モータに駆動されて第２搬送スクリュー搬送逆方向に搬送する現像剤逆送手段と、を備え、
   前記現像剤逆送手段は、複数の前記開口部を開放させて前記第１室と前記第２室に現像剤の循環経路を形成した際の現像剤面よりも高い位置で現像剤を搬送可能であることを特徴とする現像装置。
2. 前記封止部材は、複数の前記開口部にそれぞれ引き剥がし可能に貼付されたシート部材であって、
   前記封止部材移動機構は、それぞれの引き剥がし開始時期をずらせて複数のシート部材の引き剥がしを実行し、第２搬送スクリュー搬送方向下流側の前記開口部に貼付されたシート部材の引き剥がし開始時期は、第２搬送スクリュー搬送方向上流側の前記開口部に貼付されたシート部材の引き剥がし開始時期よりも早く設定されていることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 前記封止部材移動機構は、それぞれのシート部材の引き剥がし終了時期をずらせるとともに、それぞれのシート部材の引き剥がし終了時期が他のシート部材の引き剥がし開始時期とも重ならないように複数のシート部材の引き剥がしを実行することを特徴とする請求項２記載の現像装置。
4. 前記封止部材移動機構は、複数のシート部材を共通の巻き上げ軸に前記開口部の下端側から上方へ巻き上げることにより前記開口部から引き剥がす巻き上げ機構であって、
   引き剥がし開始時期の設定は、前記開口部の下端側の貼付位置から前記共通の巻き上げ軸までのシート部材のたるみ量によって設定されていることを特徴とする請求項３記載の現像装置。
5. 引き剥がし開始時期の設定は、前記共通の巻き上げ軸の駆動端から遠いシート部材ほど遅く設定されていることを特徴とする請求項４記載の現像装置。
6. 前記駆動モータを備えて、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の現像装置を交換可能に搭載していることを特徴とする画像形成装置。
7. 第１搬送スクリューが現像剤担持体に沿って現像剤を搬送可能な第１室と、
   第２搬送スクリューが前記第１室とは逆方向に現像剤を搬送可能であって第２搬送スクリュー搬送方向下流側に位置する開口部を通じて前記第１室に連通する第２室と、
   前記開口部を開放可能に封止する封止部材と、
   前記封止部材を移動して前記開口部を開放させる封止部材移動機構と、
   前記開口部が未開放の前記第２室で第２搬送スクリュー搬送逆方向に現像剤を搬送することにより、前記第２搬送スクリューと共働して前記第２室にて現像剤を撹拌しつつ循環させることが可能な現像剤逆送手段と、
   前記封止部材によって前記開口部を封止して前記第２室に閉じ込めた初期現像剤を、前記第２搬送スクリューと前記現像剤逆送手段を用いて撹拌しつつ循環させた後に、前記封止部材移動機構を制御して前記開口部を開放させて前記第１室及び第２室に現像剤を循環させる制御手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。

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