JP5522954B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像剤を補給するとともに過剰になる現像剤を回収しながら現像を行う現像方式を用いる現像装置と、この現像装置を適用した現像を行う、複写機、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真方式を用いた画像形成装置では、図１及び図２に示すように像担持体として一般的に感光体ドラム１の表面を帯電装置２により一様に帯電させる。そして、帯電した感光体ドラム１を露光装置３によって画像情報に応じて露光し、感光体ドラム１上に静電潜像を形成する。感光体ドラム１に形成された静電潜像は、現像装置４を用いて現像剤のトナーによってトナー像を顕像化する。そして、顕像化された画像は転写装置５によって記録媒体Ｓへ転写される。その後、記録媒体Ｓ上に転写されたトナー像を定着装置６によって熱及び圧力で記録媒体Ｓへと溶融定着する。そして、上記転写プロセス後に感光体ドラム１上に残留したトナーをクリーニング装置７によって取り除き、次回の画像形成プロセスに備える。

現像装置４としては、現像剤として非磁性トナー粒子（トナー）と磁性キャリア粒子（キャリア）とを備えた２成分現像剤を使用するものがある。特に、カラー画像形成装置100においては、トナーに磁性体を含ませなくても良いため、色味が良好であるなどの理由から広く用いられている。

例えば、２成分現像剤を用いる現像装置４は、一般的に図12に示すような構成とされる。現像装置４は、現像剤を収容する現像容器41を有する。現像容器41は、垂直方向に延在する隔壁41ｃによって現像剤搬送経路を兼ねる現像室41ａと、同じく現像剤搬送経路を兼ねる攪拌室41ｂとに分けられている。そして、現像室41ａと攪拌室41ｂ内には夫々第１の現像剤搬送部材となる攪拌搬送スクリュー41ｄと第２の現像剤搬送部材となる攪拌搬送スクリュー41ｅが配されている。また、隔壁41ｃの長手方向端部には、現像室41ａと攪拌室41ｂとの間で現像剤の通過を許す現像剤搬送経路を兼ねる連通部となる受渡し部41ｆ，41ｇが設けられている。第１、第２の攪拌搬送スクリュー41ｄ，41ｅは、現像剤を攪拌しながら搬送して現像容器41内を循環させる。図13に示すように、現像容器41の感光体ドラム１に対向する位置には、現像剤担持体としての現像スリーブ44が回転可能に配置されている。現像スリーブ44は、磁界発生手段としてのマグネットロール44ａを内蔵する。

第１、第２の攪拌搬送スクリュー41ｄ，41ｅによって攪拌されながら搬送されて、摩擦帯電によりキャリアの表面にトナーが付着した状態にある２成分現像剤は、マグネットロール44ａが発生する磁界によって現像スリーブ44表面に引き付けられ担持される。そして、現像剤は、現像スリーブ44の回転により現像ブレード42を通過して、現像スリーブ44表面に薄層コートされて感光体ドラム１との対向部まで搬送される。該対向部では、マグネットロール44ａが発生する磁界によって現像剤は鎖状の磁気穂を形成する。この磁気穂は、感光体ドラム１に近接若しくは接触し、現像スリーブ44に印加される現像バイアスによりトナーのみが感光体ドラム１表面に形成された静電潜像に転移し、該感光体ドラム１表面に静電潜像に応じたトナー像が形成される。

上述のように、電子写真方式の画像形成装置100に使用される２成分現像剤を用いる現像装置４においては、その現像装置４に収容されている２成分現像剤のトナーとキャリアを攪拌して摩擦帯電させる。その後、現像剤担持体となる現像スリーブ44により静電潜像担持体となる感光体ドラム１に供給することにより該感光体ドラム１上の潜像を現像する。この際、トナーは消費・供給されるのに対し、キャリアは消費も供給もされず現像装置４内に残る。このため、キャリアはトナーに比べて現像装置４内での攪拌頻度が多くなり、外添剤蓄積・ワックス付着・トナースペントなどに起因する帯電能の劣化が起こり易い。これにより、現像剤搬送量が低下して現像剤の物理的な摺擦による帯電量が不足し、濃度むらや白地部かぶりなどの画像不良が発生してしまう。

そこで、従来、このキャリアの劣化を抑制するため、トナーのみではなくキャリアも現像装置４内に適宜、図12に示す現像剤補給機構49から補給する。これとともに、このキャリア補給により現像装置４内で徐々に過剰となる２成分現像剤を現像剤排出機構43により回収する。これにより、消費により減少するトナーを補充すると同時に、現像装置４内の劣化したキャリアを補給される新しいキャリアに置き換えるようにする現像方法として、特許文献１が提案されている。

この現像方法によれば、キャリアを含む２成分現像剤の補給と排出が行われることにより、キャリアの劣化が抑制されて現像剤収容部内の２成分現像剤の現像特性が一定に維持される。これにより、長期的に現像剤の現像特性の変動による画質低下を抑えることが可能となる。

特公平２−２１５９１号公報

しかしながら、特許文献１のように現像剤を排出する排出口を有する現像装置では、画像形成使用初期や、装置設置時等において、現像装置内の現像剤が片寄ってしまっている場合がある。例えば、排出口が設けられた収納部側に現像剤が片寄っていると、現像剤循環時にフレッシュトナーが排出口から排出してしまうといった課題があった。

また、製品出荷時において、現像装置内の現像剤を一方の収納室に予め片寄らせるように封止させ、設置後に開封させて現像剤を循環するような場合も考えられる。このような場合も上記と同様な課題が発生してしまう。

本発明の目的は、現像装置内の現像剤に片寄りが生じ、剤面が局所的に高くなっても、排出口から初期現像剤が過剰に排出されることを抑制可能な現像装置を提供することにある。

本発明に係る現像装置の代表的な構成は、現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体を回転可能に支持するとともに、前記現像剤担持体に供給するための現像剤を収容する現像容器であって、現像剤を収容する第一室と、前記第一室と隔壁によって区画されるとともに、前記第一室と両端部で連絡することで現像剤を循環させる循環路を形成し、現像剤を収納可能な第二室と、を備えた現像容器と、前記第二室の現像剤を循環方向に搬送するための第１搬送部と、前記第１搬送部の下流側で前記第１搬送部とともに回転可能に設けられ、前記第１搬送部とは逆方向に現像剤を搬送する第２搬送部と、前記第２搬送部の搬送方向上流側で前記第２搬送部とともに回転可能に設けられ、前記第２搬送部とは逆方向に搬送する第３搬送部と、を備えた搬送部材と、前記現像容器に現像剤を補給するための補給口と、前記第二室の搬送方向下流端側の側面で、前記搬送部材の回転軸線が貫通する位置に設けられ、現像剤を排出するための排出口と、前記排出口よりも前記第１搬送部の搬送方向に関して上流側の位置で、前記搬送部材の上方に設けられ、前記第二室内の現像剤の剤面高さを規制する規制部材と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、現像装置内の現像剤に片寄りが生じ、剤面が局所的に高くなっても、排出口から初期現像剤が過剰に排出されることを抑制可能な現像装置を提供することができる。

本発明に係る現像装置が適用される電子写真方式の画像形成装置の概略図である。 画像形成装置の画像形成部周辺の構成を示す概略図である。 本発明に係る現像装置の封止構成を説明するための概略平面図である。 本発明に係る現像装置の封止構成を説明するための概略縦断面図である。 本発明に係る現像装置の攪拌室の長手方向の縦断面図である。 本発明に係る画像形成装置のイニシャライズ動作の制御を行う制御系の構成を示すブロック図である。 本発明に係る画像形成装置のイニシャライズ動作の制御を行う様子を示すフローチャートである。 （ａ）は本発明に係る現像装置の攪拌室内の通常の画像形成動作時の現像剤面の高さレベルを示す断面説明図、（ｂ）は本発明に係る現像装置の攪拌室内の初期現像剤面の高さレベルを示す断面説明図である。 本発明に係る現像装置の現像剤搬送規制部材の配置位置を設定するための各寸法を示す図である。 本発明に係る現像装置の現像剤搬送規制部材を複数設けた場合の配置位置を設定するための各寸法を示す図である。 本発明に係る現像装置の現像剤搬送規制部材を複数設けた場合の現像剤面の高さレベルを説明する図である。 従来例の構成を説明するための図である。 従来例の構成を説明するための図である。 従来例の構成を説明するための図である。

以下、本発明に係る現像装置及びこれを備えた画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

［画像形成装置の全体構成及び動作］
先ず、本実施形態の画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。図１に本実施形態の画像形成装置の概略断面構成を示し、図２に電子写真方式の画像形成装置の概略図を示す。本実施形態の画像形成装置100は、画像形成装置本体（以下、「装置本体」という）に接続された原稿読み取り装置或いは装置本体に通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等のホスト機器から画像情報が送られる。そしてその画像情報に従って、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫの４色フルカラー画像を、電子写真方式を利用して記録シート、プラスチックシート、布等の記録媒体Ｓに形成することができる。

本実施形態の画像形成装置100は、４連タンデム式の画像形成装置100であり、複数の像形成手段として、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を形成する第１、第２、第３、第４の画像形成部ＰＹ，ＰＭ，ＰＣ，ＰＫを有する。そして、転写装置５が備える中間転写体となる中間転写ベルト51が図示矢印方向に移動して各画像形成部ＰＹ，ＰＭ，ＰＣ，ＰＫを通過する間に、中間転写ベルト51上に各画像形成部ＰＹ，ＰＭ，ＰＣ，ＰＫにおいて各色の画像が重ねられる。そして、この中間転写ベルト51上で重ね合わされた多重トナー像を記録媒体Ｓに転写することで記録画像が得られる。

本実施形態では、各画像形成ステーションからなる第１〜第４の画像形成部ＰＹ，ＰＭ，ＰＣ，ＰＫの構成は、現像色が異なる以外は実質的に同一とされる。このため、以下、特に区別を要しない場合は、何れかの画像形成ステーションに属する要素であることを示すために符号に与えた添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは適宜省略し、総括的に説明する。

各画像形成ステーションからなる第１〜第４の画像形成部ＰＹ，ＰＭ，ＰＣ，ＰＫは、像担持体としてのドラム状の感光体からなる感光ドラム１を有する。感光体ドラム１の外周には、帯電手段としての帯電装置２、露光手段としての本実施形態ではレーザー露光光学系からなる露光装置３、現像手段としての現像装置４、転写手段としての転写装置５、クリーニング手段としてのクリーニング装置７が設けられている。転写装置５は、中間転写体としての中間転写ベルト51を有する。中間転写ベルト51は複数のローラに掛け回されて、図示矢印方向に回転（周回移動）する。また、中間転写ベルト51を介して各感光体ドラム１に対向する位置には１次転写部材52が配置されている。また、中間転写ベルト51が掛け回されたローラのうち一つに対向する位置に２次転写部材53が設けられている。

画像形成時には、先ず、帯電ローラからなる帯電装置２によって、回転する感光体ドラム１の表面を一様に帯電させる。次いで、帯電した感光体ドラム１の表面を、露光装置３により画像情報信号に応じて走査露光することによって、感光体ドラム１上に静電像を形成する。感光体ドラム１に形成された静電像は、現像装置４を用いて現像剤のトナーによりトナー像として顕像化する。感光体ドラム１上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト51と感光体ドラム１とが当接する１次転写部（１次転写ニップ部）において、１次転写部材52に印加される１次転写バイアスの作用によって中間転写ベルト51上に転写（１次転写）される。例えば、４色フルカラー画像の形成時には、第１の画像形成部ＰＹから順次に、各感光体ドラム１から中間転写ベルト51上にトナー像が転写され、中間転写ベルト51上に４色のトナー像が重ね合わされた多重トナー像が形成される。

一方、記録媒体収容部としてのカセット９に記録媒体Ｓが収容されている。そして、ピックアップローラ、搬送ローラ10及びレジストローラ11等の記録媒体搬送部材によって、中間転写ベルト51と２次転写部材53とが当接する２次転写部（ニップ部）に、中間転写ベルト51上のトナー像と同期がとられて搬送されてくる。そして、中間転写ベルト51上の多重トナー像は、２次転写部において、２次転写部材53に印加される２次転写バイアスの作用により、記録媒体Ｓ上に転写される。

その後、中間転写ベルト51から分離された記録媒体Ｓは定着装置６へと搬送される。記録媒体Ｓ上に転写されたトナー像は、定着装置６によって加熱、加圧されることによって溶融混合されると共に、記録媒体Ｓ上に定着される。その後、記録媒体Ｓは機外へ排出される。

１次転写工程後に感光体ドラム１上に残留したトナー等の付着物は、クリーニング装置７によって回収される。これにより、感光体ドラム１は、次の画像形成工程に備える。また、２次転写工程後に中間転写ベルト51上に残留したトナー等の付着物は、中間転写体クリーナ54によって除去される。

尚、本実施形態の画像形成装置100は、例えばブラック単色の画像など、所望の単色または４色のうちいくつかの色用の画像形成部を用いて、単色またはマルチカラーの画像を形成することも可能である。

［現像装置の基本構成］
次に、図３及び図４を参照して現像装置４について更に説明する。現像装置４は、非磁性トナーと磁性キャリアとを備える２成分現像剤を収容する現像容器41を有する。現像容器41には、現像剤担持体としての現像スリーブ44、該現像スリーブ44内に固定して配置された磁界発生手段としての磁石からなるマグネットロール44ａが設けられている。また、現像スリーブ44の表面に現像剤の薄層を形成する現像剤規制部材としての現像ブレード42、現像容器41内の現像剤を攪拌し且つ搬送する第１、第２の現像剤搬送部材となる攪拌搬送スクリュー41ｄ，41ｅが配置されている。

現像容器41の内部は垂直方向に延在する隔壁41ｃによって区画されている。そして、現像剤搬送経路を兼ねる現像剤を収納可能な第一室となる現像室41ａが設けられる。同じく現像剤搬送経路を兼ねる前記第一室となる現像室41ａと連絡することで現像剤を循環させる循環路を形成し、現像剤を収納可能な第二室となる攪拌室41ｂが設けられる。そして、現像室41ａに第１の現像剤搬送部材41ｄが配置され、攪拌室41ｂに第２の現像剤搬送部材となる攪拌搬送スクリュー41ｅが配置されている。隔壁41ｃの長手方向両端部（図３中左側及び右側）には、現像室41ａと攪拌室41ｂとの間での現像剤の通過を許す現像剤搬送経路を兼ねる連通部として連絡路となる受渡し部41ｆ，41ｇが設けられている。

本実施形態では、第１、第２の現像剤搬送部材となる攪拌搬送スクリュー41ｄ，41ｅはいずれもスクリュー状部材である。つまり、本実施形態では、第１、第２の攪拌搬送スクリュー41ｄ，41ｅは、それぞれ、磁性体の軸からなる回転軸の周りに、搬送部としての螺旋形状の羽根を設けて形成されている。また、本実施形態では、第２の攪拌搬送スクリュー41ｅには、羽根に加えて、回転軸からその半径方向に突出し、現像剤の搬送方向に所定の幅を有する攪拌リブ12をも有している。

攪拌リブ12は、第２の攪拌搬送スクリュー41ｅの回転軸の回転に伴って現像剤を攪拌する。第１の攪拌搬送スクリュー41ｄは、現像室41ａ内の現像剤を攪拌し且つ搬送する。また、第２の攪拌搬送スクリュー41ｅは、自動トナー補給制御（ＡＴＲ：Auto Toner Replenisher）のもとでトナー濃度を均一化する。即ち、現像剤補給機構49において供給されたトナーと、既に攪拌室41ｂ内にある現像剤とを攪拌し且つ搬送してトナー濃度を均一化する。

第１、第２の攪拌搬送スクリュー41ｄ，41ｅは、現像スリーブ44の回転軸線方向（現像幅方向）に沿ってほぼ平行に配置されている。そして、第１の攪拌搬送スクリュー41ｄと、第２の攪拌搬送スクリュー41ｅとは、現像スリーブ44の回転軸線方向に沿って互いに逆方向に現像剤を搬送する。こうして、現像剤は、第１、第２の攪拌搬送スクリュー41ｄ，41ｅによって、受渡し部41ｆ，41ｇを介して現像容器41内を循環させられる。つまり、第１、第２の攪拌搬送スクリュー41ｄ，41ｅの搬送力により、現像工程でトナーが消費されてトナー濃度の低下した現像室41ａ内の現像剤が、一方の受渡し部41ｆ（図３の紙面左側）を介して撹拌室41ｂ内へ移動する。また、第二室となる攪拌室41ｂにトナーとキャリアを有する現像剤を補給するための補給口からトナーが補給されて攪拌された攪拌室41ｂ内の現像剤が他方の受渡し部41ｇ（図３の紙面右側）を介して現像室41ａへ移動する。

現像装置４の現像室41ａは、感光体ドラム１に対面した現像領域に相当する位置が開口しており、この現像容器41の開口部に、一部露出するようにして現像スリーブ44が回転可能に配置されている。本実施形態では、現像スリーブ44は非磁性材料で構成され、現像動作時には図４に示す矢印方向に回転する。そして、現像スリーブ44の内部には、磁界発生手段としての周方向に沿って複数の磁極を有するマグネットロール44ａが固定されている。

現像室41ａ内の現像剤は、第１の攪拌搬送スクリュー41ｄにより現像スリーブ44に供給される。現像スリーブ44に供給された現像剤は、マグネットロール44ａの発生する磁界により現像スリーブ44上に所定の量が担持され現像剤溜まりを形成する。現像スリーブ44上の２成分現像剤は、現像スリーブ44が回転することによって、現像剤溜まりを通過して現像ブレード42によって層厚が規制されると共に、感光体ドラム１と対向する現像領域へと搬送される。現像領域で、現像スリーブ44上の現像剤は穂立ちして磁気穂を形成する。本実施形態では、磁気穂を感光体ドラム１に接触させて、現像剤のトナーを感光体ドラム１に供給することで、感光体ドラム１上の静電像をトナー像として現像する。また、現像効率、即ち、潜像へのトナーの付与率を向上させるために、通常、現像スリーブ44には電圧印加手段としての現像バイアス電源から、直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアス電圧が印加される。感光体ドラム１にトナーを供給した後の現像スリーブ44上の現像剤は、更に現像スリーブ44が回転することによって現像室41ａに戻る。

[ＡＣＲ機構の構成]
上述の現像装置４において、攪拌室41ｂの最下流に現像剤排出機構43（ＡＣＲ：Auto Carrier Refresh）が備えられている。ＡＣＲの排出構成について図14を用いて説明する。攪拌室41ｂの現像剤搬送部材である攪拌搬送スクリュー41ｅは、らせん状の羽根であるフィンとフィンの間に回転軸に直角に配置された板状の攪拌リブ12によって構成されている。そして、攪拌搬送スクリュー41ｅの最下流部には、通常の現像剤の搬送方向とは逆方向に現像剤が搬送されるように逆巻きのフィンを備えた返しスクリュー41ｈが設けられている。返しスクリュー41ｈは、通常のフィンよりもピッチを狭くすることによって搬送力を上げて、順方向に搬送されてきた現像剤を現像室41ａ側に受け渡している。

画像形成動作が進み、キャリアを含んだ補給用現像剤が補給されると、画像形成動作においてトナーのみが消費されるため、現像容器41内の現像剤量は徐々に増加する傾向にある。これによって、現像容器41内の現像剤面高さは現像剤量の増加と共に高くなっていく。そして、ある一定の現像剤面高さを超えると、返しスクリュー41ｈの搬送能力をオーバーする。そうすると、返しスクリュー41ｈを現像剤が乗り越え、更に下流には順方向の搬送能力を持った小型の排出スクリュー43ｂを設けた現像剤排出機構43が配されている。この小型の排出スクリュー43ｂによって、現像剤排出口43ａに搬送されて図示しない廃トナー容器に現像剤が落ちる。これによって、初期のキャリアと耐久に使用されたキャリアが入れ替わる構成となっている。

[本発明の構成、及び初期現像剤の封止構成]
本発明では、上記現像剤排出機構43に加えて、図３に示す現像剤補給機構49により攪拌室41ｂ側に初期現像剤を充填する構成である。また、現像室41ａ側に現像剤が漏れると、現像スリーブ44と現像ブレード42の間隙や、上蓋41ｉを含む現像容器41と現像スリーブ44との間隙から現像剤が漏れたり飛散したりする。これを防止するために、図３及び図４に示すように、攪拌室41ｂと現像室41ａとの連通部となる受渡し部41ｆ，41ｇを封止する封止部材となる封止シール46を脱離可能に設けることにより塞いでいる。

封止シール46は、感光体ドラム１を含んだドラムユニットと現像装置４の位置決めが為されていても取り外しできるよう、現像装置４の上蓋41ｉに設けたスリット41i1から剥がせる構成となっている。また、該スリット41i1から現像剤が漏れないように、スリット41i1部分の両側には弾性のあるウレタン部材47を配し、封止シール46を挟み込んだ構成としている。

図３、図５、図８〜図11に示すように、攪拌室41ｂの現像剤搬送経路上の現像剤排出機構43よりも現像剤搬送方向上流側（図３、図５、図８〜図11の各図の左側）に現像剤搬送規制部材となる規制板48が設けられている。即ち、通常の画像形成動作時に該現像剤搬送経路を搬送される現像剤の現像剤面よりも上方に下端48ａの高さレベルが設定された現像剤搬送規制部材となる規制板48が設けられている。更に言えば、規制板48の下端の高さレベルは、少なくともＡＣＲ現像剤排出口43ａの下端よりも高い位置に設定されており、ＡＣＲ現像剤排出口43ａに向かう前記第二室内の現像剤の剤面高さを規制可能となっている。こうすることで、ＡＣＲ現像剤排出口43ａから排出される現像剤の排出特性を安定させることができる。また、規制板48が現像剤の流れを規制しすぎて、現像剤が詰まってしまうことを防ぐことができる。尚、本実施例では、規制板48の下端の高さレベルは、ＡＣＲ現像剤排出口43ａの上端よりも更に高い位置に設けている。

本実施形態の規制板48として、図３及び図５に示す位置に、現像容器41の上蓋41ｉと同じ材質の板状部材を、ＡＣＲ現像剤排出口43ａの上流に存在する返しスクリュー41ｈの上方、且つ通常の現像剤面よりも３mm上に下端48ａがくる位置に配置した。ここで、通常の現像剤面とは、通常の画像形成動作時の現像剤循環における現像剤面のことをいう。また、現像剤面とは、現像容器41内に収納されている現像剤とその上部の空間との界面13のことをいう。

そして、現像室41ａと攪拌室41ｂを連通している受渡し部41ｆ，41ｇに図３及び図４に示すように封止シール46により連通部を封止した。封止には、マイラシートを用いて上記受渡し部41ｆ，41ｇを覆うように熱融着をして封止する。また、図４に示すように、マイラシートからなる封止シール46は上蓋41ｉのスリット41i1部分からウレタン部材47に挟まれて上部に突き出でており、これを上方から引き抜くことによって封止を解除する構成になっている。

実際には、画像形成装置100は、現像装置４及び帯電装置２とクリーニング装置７で構成されたドラムユニットがセットされた枠体ユニットを画像形成装置100の手前側から引き出して、現像装置４やドラムユニットをメンテナンスする構成である。現像装置４とドラムユニットは通常加圧されて現像スリーブ44と感光体ドラム１間の現像ニップ距離を一定に保っている。このため、上方からメンテナンスする構成は、前述の加圧構成を解除する必要が無く、メンテナンス性が高い。

上記のような封止構成を備えた現像装置４の規制板48よりも攪拌室41ｂの上流側に設けた現像剤補給機構49から初期現像剤を充填する。このとき、図５に示すように、規制板48と静止した現像剤搬送部材となる攪拌搬送スクリュー41ｅによって初期現像剤が塞き止められる。そして現像剤の粉体特性である凝集性によって規制板48と静止した攪拌搬送スクリュー41ｅ間の小さい隙間からは排出され難い構成になっている。このため、初期現像剤が現像剤排出口43ａまで到達することはない。実際に、規制板48の下流にある返しスクリュー41ｈ部分の現像剤面高さは現像剤によって埋まらない程度の現像剤面高さとなった。

続いて、画像形成装置100の電源投入後のイニシャライズ動作、及び本実施形態による効果について説明する。また、図６及び図７にイニシャライズ動作の制御系ブロック図と制御フロー図とを示す。

図６において、Ａは入出力装置、Ｂは記憶手段となるＲＯＭ（リードオンリメモリ）、Ｈは同じく記憶手段となるＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、Ｄは制御手段となるＣＰＵ（中央演算装置）である。また、Ｅは現像装置４が新品か否かを判断するエンジン制御部、Ｆは帯電装置２、露光装置３、現像装置４、定着装置６、転写装置５を備えた画像形成及び定着部、Ｇは現像装置４が新品か否かを検知する新旧検知手段である。

画像形成装置100は、通常、現像装置４及びドラムユニットを新品に交換した場合、上述の現像装置４の封止シール46による封止構成を解除して設置し、電源をＯＮした後にイニシャライズ動作が行なわれる。イニシャライズ動作とは、まず画像形成装置100の電源をオンすると（図７のステップＳ１）、定着装置６はヒートアップを開始する（図７のステップＳ２）。このヒートアップをしている間に、図１に示すように画像形成ユニット群は矢印の方向に回転を開始する。そして、図７のステップＳ３で、現像装置４に収容された現像剤の帯電量を高めるべく、その現像装置４を所定時間空転駆動させる（ここでは、現像装置４を２分間空転駆動させる）。

また、現像装置４には、新旧検知手段Ｇとしてのヒューズが備えられており、画像形成装置100本体側の接点にヒューズの基板端子が接触するようになっている。このとき、画像形成装置100本体の電源がＯＮされると、新品の現像装置４の場合にはヒューズに所定の電流が流れて切断され、エンジン制御部Ｅは現像装置４を新品と判断する（図７のステップＳ４）。新品でない耐久現像装置４の場合はヒューズが既に切断されているため電流が流れないため、耐久品と判断する。

現像装置４を所定時間空転動作させた後、ステップＳ４において、現像装置４が新品と判断された場合には、ステップＳ５に進んで作業条件を設定する。そして、予め決められた作業条件（感光体ドラム１の帯電電圧と現像バイアス電圧、転写電圧、階調補正テーブル等の各種条件）により、複数の異なる露光量（低濃度と中間濃度）で形成したトナーテストパターンを感光体ドラム１上に形成する。そして、ステップＳ６に進んで各種センサ条件を設定する。そして、中間転写ベルト51に設置した濃度センサによって出力値（最適帯電電圧と最適現像バイアス電圧、最適転写電圧、最適階調補正テーブル)の推定を行う。また、その出力値から現像剤濃度センサ45の値などにフィードバックする。

以下、更にイニシャライズ動作について詳しく説明する。まず、画像形成装置100から上記枠体ユニットを引き出して、上述の現像装置４の封止シール46による封止構成を解除する。受渡し部41ｆ，41ｇに存在する現像剤の一部は初期現像剤が充填されていた攪拌室41ｂから現像室41ａへ流れ落ちるが、現像剤は殆んど攪拌室41ｂに残る。

枠体ユニットを画像形成装置100内部にセットして電源をＯＮする。すると、現像装置４の新品を検知して、上述のイニシャライズ動作が実行される。イニシャライズ動作によって現像装置４が空回転駆動されると、攪拌室41ｂに充填された現像剤は、攪拌室41ｂの下流側に押し寄せながら規制板48の位置で最大位置を保ちつつ、徐々に現像室41ａや現像スリーブ44上に搬送される。そして、現像容器41内部に満遍なく行き渡る。このとき、現像剤排出機構43によって返しスクリュー41ｈを乗り越えた現像剤は、現像剤排出口43ａから排出され、現像剤排出口43ａと連通した廃トナーボックスへと搬送される。

上述した規制板48の位置でイニシャライズ動作後に廃トナーボックスの重量を測定したところ、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）各色の現像剤は約６ｇ程度排出された。また、本実施形態の規制板48を設けずに封止シール46による初期現像剤の封止を解除して、同様のイニシャライズ動作を開始する。そうすると、返しスクリュー41ｈを乗り越えた位置に最大現像剤面高さが出来るような搬送状態となり、徐々に現像室41ａや現像スリーブ44上に搬送され、現像容器41内部に満遍なく行き渡る。このとき、現像剤排出口43ａから廃トナーボックスに初期現像剤が各色平均で約１５ｇ排出された。以上により、初期現像剤排出に対する効果は明白であることが確認され、初期として高品質な画像及び適正な濃度制御を提供することが出来た。

これにより、キャリア補給による長寿命を目的とした現像装置４、及び消耗品としてのメンテナンス性の両者に関する現像装置４について、初期現像剤の充填方法と現像剤排出機構43の関係を適性にすることができる。本実施形態では、初期現像剤の充填領域に現像剤排出機構43が存在する。そして、初期現像剤を現像剤補給機構49から現像容器41の攪拌室41ｂに充填する。攪拌室41ｂと現像室41ａの連通部分に封止シール46が設けられており、現像スリーブ44と現像容器41や現像ブレード42の間から現像剤が漏れないようになっている。この初期現像剤の封止構成は、現像装置４と感光体ドラム１を含む帯電ユニットとを接触させたまま現像容器41の上部または側面部から封止シール46を解除できることに利点がある。図中、45はインダクタンスセンサからなる現像剤濃度センサ、54は中間転写体クリーナ、８はトナーカートリッジである。

さらに、本発明に係る第２の実施形態を、次の図面を用いて説明する。図５は第１実施形態に係る現像装置４の長手方向の水平断面図であり、図８は本実施形態に係る現像装置４の長手方向の水平断面図であり、図９は本実施形態に係る寸法図である。

本実施形態では、初期現像剤の規制板48を、攪拌室41ｂの現像材搬送部材となる攪拌搬送スクリュー41ｅの下流側にある返しスクリュー41ｈよりも上流側で、且つ初期現像剤を攪拌室41ｂ及びその上部に十分収容できる体積を確保できる位置に配置した。

本実施形態で用いた現像剤の嵩密度≒１．７８ｇ/ｃｍ³であるので、２４０ｇの初期現像剤に対して、１３５cm³の体積が必要になる。このとき、攪拌室41ｂの現像剤搬送経路に設けられた現像剤搬送部材となる攪拌搬送スクリュー41ｅの全長の体積ｖ＝２７cm³である。そして、攪拌室41ｂの現像剤搬送経路長Ｌ＝３０cmである。初期現像剤を充填する攪拌室41ｂの現像剤搬送経路の断面積Ｚ＝７．６８cm²（横幅Ｗ＝１．９cm、高さＨ＝３．５cm)である。攪拌室41ｂの現像剤搬送経路に設けられた現像剤搬送部材となる攪拌搬送スクリュー41ｅの現像剤搬送方向下流側に設けた現像剤返し部材となる返しスクリュー41ｈの現像剤返し方向の長さｌ＝２．０cmである。このため、現像剤排出機構43から現像剤搬送規制部材となる規制板48までの現像剤搬送経路方向の離間距離をＸとしたとき、攪拌室41ｂの規制板48上流の容積が初期現像剤の体積より大きければ良い。このため、封止部材となる封止シール46による封止時において、第二室となる攪拌室41ｂ内の現像剤の体積をＶとすると以下の数１式を満たす離間距離Ｘの範囲に現像剤搬送規制部材となる規制板48を配置すれば良い。

［数１］
Ｚ×(Ｌ−Ｘ)−{(Ｌ−Ｘ)／Ｌ}×ｖ≧Ｖ、但し、Ｘ≧ｌ

上記数１式より、現像剤排出機構43の最上流端部から規制板48までの現像剤搬送経路方向における離間距離Ｘは、{２．０cm≦Ｘ≦１０cm}とすれば、初期現像剤容量の確保と、初期現像剤の排出性の両面において好ましい。なお、上記数１式の左辺第１項に記載したＺ×(Ｌ−Ｘ)は、規制板48よりも上流側の現像剤搬送経路の容積を表す。また、同左辺第２項に記載した{(Ｌ−Ｘ)／Ｌ}×ｖは、規制板48よりも上流側の現像剤搬送経路にある現像剤搬送部材となる攪拌搬送スクリュー41ｅの体積を表す。

また、実際に充填する搬送経路の形状により、｛攪拌室41ｂの現像剤搬送経路の規制板48の上流側の体積＞攪拌室41ｂ内の現像剤の体積Ｖ｝となるように上記数１式の条件を変更することが望ましい。

実際に、現像剤搬送部材となる攪拌搬送スクリュー41ｅの順方向搬送スクリュー部と、返しスクリュー41ｈ部との境界であるＸ＝２．０cmの位置に規制板48を設けた。この場合、前記第１実施形態と同様に画像形成装置100の電源投入後のイニシャライズ動作を実行し、廃トナーボックスに排出された現像剤量を計測すると、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）各色平均で約３ｇの排出に留まった。

また、攪拌室41ｂから現像室41ａに現像剤を受け渡す受渡し部41ｇの攪拌室41ｂ側上流端であるＸ＝５cmの位置に規制板48を配置した場合、各色平均で約１．５ｇ排出された。また、それ以上現像剤搬送経路の上流側に規制板48を配置しても、廃トナーボックスに排出された現像剤排出量は若干減少するが殆んど変わらなかった。このことから、本実施形態を用いない場合と比較しておよそ１／５倍〜１／１０倍の排出量となり、初期の画像形成に関して問題無い排出量となった。以上により、本発明における初期現像剤排出に対する効果は明白であることが確認され、初期としてより高品質な画像及び適正な濃度制御を提供することが出来た。

さらに、本発明に係る第３の実施形態について説明する。本実施形態では、前記第２実施形態の構成に加えて、図７のステップＳ３で説明した画像形成装置100の電源投入後のイニシャライズ動作時の現像装置４の空回転動作において現像剤搬送部材となる攪拌搬送スクリュー41ｅの空回転駆動を行う。即ち、通常の画像形成動作時の回転動作速度よりも遅い空回転動作速度で現像装置４の攪拌室41ｂの現像剤搬送経路に設けられた現像剤搬送部材となる攪拌搬送スクリュー41ｅの空回転駆動を行う構成とした。現像装置４の現像剤搬送部材となる攪拌搬送スクリュー41ｅは、現像剤の搬送速度が遅い場合、図11に示すように、搬送下流側の現像剤面高さが低く、上流側の現像剤面高さが高くなる傾向がある。その傾向を利用して、通常の画像形成速度の１／２の速度で空回転を４分間行うように設定した。

上記設定で、前述の各実施形態と同様に画像形成装置100の電源投入後のイニシャライズ動作を実行して、初期現像剤の排出量を計測した。そうすると、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）各色平均で約０．６ｇの排出量となり、初期現像剤の排出量を低減することが出来た。以上により、本実施形態における初期現像剤排出に対する効果は明白であることが確認され、初期としてより高品質な画像及び適正な濃度制御を提供することが出来た。

さらに、本発明に係る第４の実施形態を、次の図を用いて説明する。図10は本実施形態を説明するための現像装置４の上面図であり、図11は本実施形態を説明するための現像装置４の長手方向の水平断面図である。本実施形態では、攪拌室41ｂの現像剤搬送経路上の現像剤排出機構43よりも現像剤搬送方向（図10及び図11の左右方向）の上流側に現像剤搬送規制部材となる規制板48を複数枚設ける構成としたものである。各規制板48の下端48ａの高さレベルは、通常の画像形成動作時に該現像剤搬送経路を搬送される現像剤の現像剤面よりも上方に設定される。

前記第３実施形態と同様に、画像形成装置100の電源投入後のイニシャライズ動作を実行すると、空回転速度が遅いために現像剤の帯電量を適性にするために時間がかかる点に課題がある。そのため、画像形成動作と同じ空回転速度で初期現像剤の排出量を低減できる方が望ましい。

そこで、本実施形態では、攪拌室41ｂの長手方向（図10及び図11の左右方向）に規制板48を２枚設ける構成とし、空回転開始から短時間で現像剤排出機構43の現像剤面高さを適性に近い高さにすることとした。また、図10に示すように、初期現像剤充填の観点から、攪拌室41ｂの上流側に配置する規制板48は現像剤排出機構43の最上流側端部から１０cm未満の距離に設置すべきである。本実施形態では、現像剤排出機構43の最上流側端部から現像剤搬送規制部材となる第１の規制板48までの現像剤搬送経路方向の離間距離Ｘ_１＝５cmに設定した。同じく現像剤排出機構43の最上流側端部から現像剤搬送規制部材となる第２の規制板48までの現像剤搬送経路方向の離間距離Ｘ_２＝８cmの位置に設定した。

図11を用いて説明すると、空回転動作開始後は、暫く現像剤の搬送方向である規制板48側に現像剤が偏る傾向がある。これによって規制板48の下端48ａと攪拌搬送スクリュー41ｅとの隙間14から現像剤が漏れることで返しスクリュー41ｈ部分の現像剤面高さが高くなる傾向となって、排出されてしまう。しかし、本実施形態のように、複数の規制板48を設けることで、より上流側の規制板48に上流側から搬送されてきた現像剤の偏りが発生する。そして、最下流側の規制板48に攪拌室41ｂの上流側から搬送されて現像剤が偏る時間が短縮されるため、ＡＣＲ現像剤排出口43ａに近い部分の現像剤面高さが高くなることを防止できる。

そこで、前記各実施形態と同様に画像形成装置100の電源投入後のイニシャライズ動作を実行し、廃トナーボックスに排出された現像剤量を計測すると、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）各色平均で約０．５ｇ排出された。本実施形態の構成により、さらに初期現像剤の排出量を低減することが出来た。以上により、本実施形態における初期現像剤排出に対する効果は明白であることが確認され、ダウンタイム無く、初期としてより高品質な画像及び適正な濃度制御を提供することが出来た。

本考案の活用例として、キャリアを含む２成分現像剤を補給するとともに過剰になる現像剤を回収しながら現像を行う現像方式を用いる現像装置に適用出来、この現像装置を適用した現像を行う、複写機、プリンタ等の画像形成装置に適用出来る。

Ａ…入出力装置
Ｂ…ＲＯＭ
Ｄ…ＣＰＵ（中央演算装置）
Ｅ…エンジン制御部
Ｆ…画像形成及び定着部
Ｇ…新旧検知手段
Ｈ…ＲＡＭ
ＰＹ，ＰＭ，ＰＣ，ＰＫ …第１〜第４の画像形成部
Ｓ …記録媒体
１ …感光体ドラム
２ …帯電装置
３ …露光装置
４ …現像装置
５ …転写装置
６ …定着装置
７ …クリーニング装置
８…トナーカートリッジ
９ …カセット
10 …搬送ローラ
11 …レジストローラ
12 …攪拌リブ
13 …界面
14 …隙間
41 …現像容器
41i1 …スリット
41ａ …現像室
41ｂ …攪拌室
41ｃ …隔壁
41ｄ …第１の攪拌搬送スクリュー（第１の現像剤搬送部材）
41ｅ …第２の攪拌搬送スクリュー（第２の現像剤搬送部材）
41ｆ，41ｇ …受渡し部
41ｈ …返しスクリュー
41ｉ …上蓋
42 …現像ブレード
43 …現像剤排出機構
43ａ …現像剤排出口
43ｂ …排出スクリュー
44 …現像スリーブ
44ａ …マグネットロール
45…現像剤濃度センサ
46 …封止シール
47 …ウレタン部材
48 …規制板
48ａ …下端
49 …現像剤補給機構
51 …中間転写ベルト
52 …１次転写部材
53 …２次転写部材
54…中間転写体クリーナ
100 …カラー画像形成装置

Claims (9)

1. 現像剤を担持する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体を回転可能に支持するとともに、前記現像剤担持体に供給するための現像剤を収容する現像容器であって、現像剤を収容する第一室と、前記第一室と隔壁によって区画されるとともに、前記第一室と両端部で連絡することで現像剤を循環させる循環路を形成し、現像剤を収納可能な第二室と、を備えた現像容器と、
   前記第二室の現像剤を循環方向に搬送するための第１搬送部と、前記第１搬送部の下流側で前記第１搬送部とともに回転可能に設けられ、前記第１搬送部とは逆方向に現像剤を搬送する第２搬送部と、前記第２搬送部の搬送方向上流側で前記第２搬送部とともに回転可能に設けられ、前記第２搬送部とは逆方向に搬送する第３搬送部と、を備えた搬送部材と、
   前記現像容器に現像剤を補給するための補給口と、
   前記第二室の搬送方向下流端側の側面で、前記搬送部材の回転軸線が貫通する位置に設けられ、現像剤を排出するための排出口と、
   前記排出口よりも前記第１搬送部の搬送方向に関して上流側の位置で、前記搬送部材の上方に設けられ、前記第二室内の現像剤の剤面高さを規制する規制部材と、を有することを特徴とした現像装置。
2. 前記第二室に現像剤が充填されるように前記第一室と前記第二室との連絡路を開封可能に封止する封止部材を有し、前記規制部材の下端の高さレベルが、前記封止部材により封止されている際に、前記第二室内の現像剤面よりも低い位置となるように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記封止部材による封止時において、前記第二室内の現像剤の体積をＶ、前記第二室内に設けられた搬送部材の体積をｖ、前記第二室の断面積をＺ、前記第二室の現像剤搬送方向の長さをＬ、前記第２搬送部の長さをｌ、前記排出口から前記規制部材までの距離をＸ、としたとき、
   Ｚ×(Ｌ−Ｘ)−{(Ｌ−Ｘ)／Ｌ}×ｖ≧Ｖ、但し、Ｘ≧ｌ
   であることを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
4. 前記規制部材は、前記第２搬送部と対向する位置に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像装置。
5. 前記規制部材は、前記第１搬送部の搬送方向下流側に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の現像装置。
6. 前記規制部材は、現像剤搬送方向で異なる位置に複数設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の現像装置。
7. 前記規制部材は、前記現像容器の上面から底面側に向かって突出する板状部材であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の現像装置。
8. 前記第一室は、前記現像剤担持体と対向して設けられ、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像室であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の現像装置。
9. 請求項１〜８の何れか１項に記載の現像装置を備えた画像形成装置において、
   前記画像形成装置の電源投入後のイニシャライズ動作時の前記搬送部材の空回転動作速度は、通常の画像形成動作時の回転動作速度よりも遅い速度で駆動を行うことを特徴とした画像形成装置。