JP4323755B2 - 回動型現像体及び画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式或いは静電気録方式の複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に関するものであり、より詳しくは、カラー複写機、カラーファクシミリ、カラープリンタなどの多色画像の形成が可能な画像形成装置のうち、特に回動型現像体を有するものに好適に適用しうるものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、多色画像形成においては、複数色のトナー像を、例えば像担持体たる電子写真感光体（感光体）上に順次形成し、この複数色のトナー像を記録用紙等の転写媒体上に順次或いは一括して重ね合わせる手法が用いられている。
【０００３】
このような多色画像形成装置において、例えば回動型現像体にブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色用の現像器を装着し、この回動型現像体を回転させることにより必要な現像器を順次像担持体たる感光体に対向する現像位置へ移動させて現像動作を行う、所謂、回転現像方式が従来より提案及び実用化されている。
【０００４】
一方、従来の電子写真方式或いは静電記録方式の画像形成装置、その中でも特に有彩色の画像形成を行う多色画像形成装置において、主に非磁性トナーと磁性キャリアを混合して現像剤として使用する２成分現像方式が広く利用されている。２成分現像方式は現在提案されている他の現像方式と比較して、画質の安定性、装置の耐久性などの長所を備えている。一方、２成分現像方式では、長期の耐久による現像剤の劣化、特にキャリアの劣化が不可避であったため、装置の長期使用に伴い現像剤交換という作業が必要となり、そのため、サービスコストやランニングコストの増大をもたらしていた。
【０００５】
このような問題を解決する方法が従来いくつか提案されている。例えば、現像器に交換可能な現像剤補給カートリッジを装填し、トナーとキャリアを含む現像剤の補給と、現像剤の回収とを行う現像器（特開平６−３０８８２９号公報参照）がある。
【０００６】
しかし、この現像器では、複数のスクリューを使用して現像器からオーバーフローした現像剤を現像剤補給カートリッジに回収する構造を採用しているため、装置が大掛かりとなり、制御機構も複雑となる。又、このような構成の現像器及び現像剤補給カートリッジを回動型現像体に搭載すると、回動型現像体の径が大きくなって装置が大型になる。更に、現像剤の搬送経路が複雑で、回動型現像体を回転させた際に、現像剤が漏れる虞がある。
【０００７】
そこで、特に回転現像方式において、回動型現像体の回転運動に伴う重力作用方向の変化を利用して、現像器へ２成分現像剤を補給し、且つ、現像器から２成分現像剤を排出する現像剤排出方式が実用化されている。
【０００８】
例えば、特開平９-２１８５７５号公報では、本願の図６に示すように、感光ドラム２０１と対向する現像位置Ｐ１において、現像動作によって消費した分のトナーを含む現像剤を現像器２１０に補給し、現像器２１０内の過剰な現像剤は回動型現像体２０４の回転による重力の作用方向の変化を利用して、排出口２２１、搬送管２２２、回収口２２３を介して現像剤カートリッジ２２０に排出する構成の回転現像方式を開示している。つまり、回動型現像体２０４に特有の動きを利用して、現像剤の補給及び回収を行うため、構造がシンプルであり、装置の大型化やコストの高騰を引き起こすことなく、キャリアの帯電能低下を防いでいる。
【０００９】
一方、特開平１０-１４２８８８号公報では、本願の図７に示すように、現像器３１０が感光ドラム３０１と対向する現像位置Ｐ１において、現像器３０１から排出口３２１を介して排出した現像剤を、一時的に貯溜部３２２で貯溜し、回動型現像体３０４の回転による重力の作用方向の変化を利用して、貯留部３２２内の現像剤を回収口３２３ａを介して回動型現像体３０４の中心の円筒軸３２３へ搬送し、円筒軸３２３内の現像剤搬送部材３２３ｂにより、円筒軸３２３の軸端に設けられた現像剤回収容器（図示せず）内で最終的に回収する構成の回転現像方式を開示している。つまり、特開平９-２１８５７５号公報で提案された画像形成装置と同様に、回動型現像体３０４に特有の動きを利用して、現像剤の排出を行っている。そのため、装置の大型化を引き起こすことなく、キャリアの帯電能低下を防いでいる。加えて、単色の画像形成が連続する場合においても、現像動作を停止することなく現像位置において現像器３１０内の余剰現像剤を現像器３１０外の貯溜部３２２へ排出する構成としているため、画像生産性の低下をある程度抑え、現像器３１０内の現像剤量を許容値内に維持している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来例では以下に掲げるような課題があった。
【００１１】
近年フルカラー複写機／プリンタの市場が拡大し、様々な機能が要求されている中で、装置の小型化及び低コスト化を有しつつ、高画像生産性を追求した画像形成装置が多く製品化されており、今後も市場の主流の一つになっていくと思われる。
【００１２】
上記特開平９-２１８５７５号公報に記載される画像形成装置では、回動型現像体２０４の回転運動を利用して劣化した現像剤を現像剤カートリッジへ排出するので、構造はシンプルであり、装置の大型化やコスト高を引き起こすことがなく、且つ、劣化した現像剤を新しい現像剤と徐々に入れ替えていくことで、現像剤全体としての特性を安定させている。そのため、現像剤交換が不要となり、メンテナンス性が向上する。しかし、現像位置Ｐ１において現像器２１０内の余剰現像剤が現像器２１０外へ排出されないため、特に単色の高濃度画像が連続して形成される場合には、現像器２１０内の現像剤量の増加を防止するため、画像形成中にも拘わらず現像動作を停止して現像剤の排出動作、つまり、回動型現像体２０４の回転動作を行わなければならず、画像生産性の大幅な低下を避けることができなかった。
【００１３】
一方、上記特開平１０-１４２８８８号公報に記載される画像形成装置では、劣化した現像剤を回動型現像体３０４の円筒軸３２３の端部に設けた回収容器内へ排出し、新しい現像剤と徐々に入れ替えていくことで、現像剤全体としての特性を安定させている。これにより、現像剤交換が不要となり、メンテナンス性が向上し、加えて、現像位置Ｐ１において現像器３１０内の余剰現像剤を現像器３１０外の貯溜部３２２へ排出する構成であるので、単色連続画像作像中に、ある程度の余剰現像剤排出量までは、回動型現像体３０４を回転させることなく安定して現像剤を排出できる構成である。従って、その許容範囲内においては、現像剤の排出動作のために画像生産性が低下することはない。
【００１４】
しかしながら、この画像形成装置においても、上記特開平９-２１８５７５号公報に記載の画像形成装置と同様に、基本的には、現像剤を回収口３２３ａまで排出するのに、回動型現像体３０４の回転移動による重力方向の変化を利用して落下させているので、貯溜部３２２に排出現像剤が溜まりすぎてしまう（前述の許容範囲を超えてしまう）と、それ以上排出動作ができなくなる。
【００１５】
そのため、特に単色の高濃度画像が連続して形成される場合には、貯溜部３２２内の現像剤量の増加を防止するために、画像形成中にも拘わらず、現像動作を停止して現像剤の排出動作、つまり、回動型現像体３０４の回転動作を行わなければならない。このため、やはり、画像生産性の大幅な低下を避けることができなかった。
【００１６】
又、現像器３１０に貯溜部３２２を別途設けなければならない構成であるため、通常の画像形成には不必要な部材を複数備えなければならず、装置の複雑化及びコストの急騰を避けることができなかった。
【００１７】
ところで、従来、回動型現像体を有する電子写真方式の画像形成装置においては、作像動作をしていない場合に、現像器が備える現像剤担持体の強力な磁力によって感光体に悪影響を及ぼさぬよう、現像器に設けられた現像剤担持体を感光体に対向させない位相位置（所謂、ホームポジション）に停止待機させる構成が多く見られる。
【００１８】
又、回動型現像体にトナーボトルからなる現像剤カートリッジを着脱する構成をとる場合には、現像剤カートリッジを交換するために停止待機する位相位置も、上記現像位置やホームポジション停止待機位置とは別な位相位置に設ける場合がある。
【００１９】
このような構成をとる場合には、各色の現像器が現像位置に配置されるときの回動型現像体の停止位置である「現像停止位置」以外に、複数の回動型現像体の停止待機位置が必要となる。例えば、４色の現像器を保持した回動型現像体が備える現像器の停止位置は、現像位置を０度とし、そこから９０度、１８０度、２７０度、３６０度の４箇所に限定されるものではなく、この他に複数の停止位置を有する構成とならざるを得ない。
【００２０】
ところが、上述した特開平９-２１８５７５号公報及び特開平１０-１４２８８８号公報にそれぞれ記載される画像形成装置では、ともに回動型現像体の回転移動による重力方向の変化を利用して、余剰現像剤を排出先に落下させる構成であるため、回転停止位置が増すほど排出機構が安定しなくなるこれにより、予期せぬ排出が行われる場合があり、高画質を維持することが難しくなる。
【００２１】
特に、回動型現像体を有する画像形成装置においては、近年の高生産性に対応するために、この回動型現像体の切り替え時間の短縮化が進んでいる。この場合、回動型現像体の回転開始・停止時の衝撃力が大きくなる傾向があるが、連続作像動作以外の回転モードでは、衝撃力を小さくするために、加減速カーブを緩やかに設定する場合も多くある。このように、複数の回動型現像体の回転モードを有する場合には、上述した回転停止位置増加に伴う排出機構の不安定性は更に助長される傾向にある。
【００２２】
これは、連続作像動作中において前述の現像停止位置は定期的に安定して訪れるのに対して、「ホームポジション待機位置」はジョブの終了後に、又「現像剤カートリッジ交換停止待機位置」はカートリッジ内のトナーが少なくなった場合に、その時にのみ停止待機するためである。これら全ての条件を包括して、且つ、安定した現像剤の排出特性を得ようとするならば、その条件設定に非常に苦労を要するものであった。
【００２３】
つまり、従来の技術では、現像剤の交換作業が不要になりメンテナンス性は向上するが、安定した高画質維持特性を得るのは難しく、特に単色の高濃度画像が連続する場合などを考慮すると、装置のシンプル化及び低コスト化と、高画像生産性の両方を同時に実現することは非常に困難であった。
【００２４】
従って、本発明の目的は、現像剤の交換が不要であるという高メンテナンス性と高画像生産性とを、簡易な構成で実現することのできる回動型現像体及び画像形成装置を提供することである。
【００２５】
本発明の他の目的は、複数の現像器を備える回動型現像体が複数の位相位置で停止する場合であっても、常に安定して高画質画像を維持することを可能とする回動型現像体及び画像形成装置を提供することである。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る回動型現像体及び画像形成装置にて達成される。要約すれば、第１の本発明は、トナーとキャリアとを備える現像剤を用いて現像する現像器を複数支持し、回動軸を中心に回動することで、像担持体に形成された静電潜像を現像する現像位置に所望の現像器を移動する回動型現像体において、前記各現像器に回転可能に設けられ、前記現像剤を層状に保持して担持搬送し、前記静電潜像を現像する現像剤担持体と、前記各現像器に設けられ、前記現像器が前記現像位置にあるとき、前記現像器内における前記現像剤担持体よりも下方に配置され、前記現像器内の現像剤を攪拌搬送するスクリューと、前記現像器の外部から前記現像器内に現像剤を補給するために前記各現像器に設けられた補給口と、前記現像器内の余剰現像剤を前記現像器から排出するために前記各現像器に設けられ、前記現像器が前記現像位置にあるとき、前記スクリューの上部と略同じ高さに配置された排出口と、前記回動型現像体の回動中心近傍に設けられ、前記排出口から排出された余剰現像剤を前記回動型現像体外部へと搬送する搬送部と、前記排出口から排出された余剰現像剤を前記搬送部に回収するために前記搬送部に設けられた回収口と、前記各現像器に対応して設けられ、前記現像器が前記現像位置にあるとき、前記排出口と前記回収口とを連通し、前記排出口から排出された余剰現像剤を前記回収口へと運ぶ連通部と、を有し、前記現像器が前記現像位置にあるときに、前記現像位置にある現像器の前記排出口は、前記現像位置にある現像器に対応する前記回収口よりも上方に位置し、これにより前記排出口から排出された余剰現像剤は、自重により前記連通部を通って前記回収口へと落下し、前記現像剤担持体は、前記現像位置において、前記像担持体に対向する面が下方から上方に向かって移動する方向に回転することを特徴とする回動型現像体である。
【００２７】
第２の本発明によると、トナーとキャリアとを備える現像剤を用いて現像する現像器を複数支持し、回動軸を中心に回動することで、像担持体に形成された静電潜像を現像する現像位置に所望の現像器を移動する回動型現像体を備えた画像形成装置において、前記回動型現像体は、前記各現像器に回転可能に設けられ、前記現像剤を層状に保持して担持搬送し、前記静電潜像を現像する現像剤担持体と、前記各現像器に設けられ、前記現像器が前記現像位置にあるとき、前記現像器内における前記現像剤担持体よりも下方に配置され、前記現像器内の現像剤を攪拌搬送するスクリューと、前記現像器の外部から前記現像器内に現像剤を補給するために前記各現像器に設けられた補給口と、前記現像器内の余剰現像剤を前記現像器から排出するために前記各現像器に設けられ、前記現像器が前記現像位置にあるとき、前記スクリューの上部と略同じ高さに配置された排出口と、前記回動型現像体の回動中心近傍に設けられ、前記排出口から排出された余剰現像剤を前記回動型現像体外部へと搬送する搬送部と、前記排出口から排出された余剰現像剤を前記搬送部に回収するために前記搬送部に設けられた回収口と、前記各現像器に対応して設けられ、前記現像器が前記現像位置にあるとき、前記排出口と前記回収口とを連通し、前記排出口から排出された余剰現像剤を前記回収口へと運ぶ連通部と、を有し、前記現像器が前記現像位置にあるときに、前記現像位置にある現像器の前記排出口は、前記現像位置にある現像器に対応する前記回収口よりも上方に位置し、これにより前記排出口から排出された余剰現像剤は、自重により前記連通部を通って前記回収口へと落下し、前記現像剤担持体は、前記現像位置において、前記像担持体に対向する面が下方から上方に向かって移動する方向に回転することを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００２８】
上記各本発明において、前記補給口から補給される現像剤はキャリアを含んでいてよい。上記各本発明の一実施態様によると、前記排出口を開閉するシャッター部材を有し、該シャッター部材により、前記現像位置において前記排出口は開状態であり、且つ、前記現像位置以外の位置において前記排出口が閉状態とされる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る回動型現像体及び画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００３１】
実施例１
図１は本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略断面を示す。本実施例の画像形成装置１００は、回動型現像体を備えた多色画像形成装置（カラー複写機）である。
【００３２】
本実施例の画像形成装置１００は、本実施例において最も特徴的である回動型現像体たるロータリ現像器１０４を有する。又、画像形成装置本体（装置本体）Ａは、原稿載置台１１０、光源１１１、ミラー系１１２、レンズ系１１３及びＣＣＤユニット１１４などを備えるリーダ部Ｒ、給紙部Ｖ、画像形成部Ｉなどを備えている。給紙部Ｖは、記録用紙、ＯＨＰシートなどの転写材Ｓを収容して装置本体Ａに着脱自在なカセット１１５及び手差しカセット１１６を有し、このカセット１１５及び手差しカセット１１６から転写材Ｓが供給される。
【００３３】
画像形成部Ｉには、像担持体としての円筒状の電子写真感光体、即ち、感光ドラム１０１、感光ドラム１０１を帯電処理する帯電手段としての１次帯電器１０２、現像剤カートリッジ６が装着されて一体となった複数の現像器（現像手段）１１を内蔵するロータリ現像器１０４（図２）、現像後の画質を調整するポスト帯電器１１７、例えば４色のトナー像を重ねて転写作像した後、転写材Ｓへ多色画像を転写する中間転写体たる無端円環状の転写ベルト１０５、転写後に感光ドラム１０１上に残留するトナー（転写残トナー）などをクリーニングするドラムクリーナ１０８、２次転写部Ｎ２において転写ベルト１０５から転写材Ｓへトナー画像を転写する２次転写手段としての２次転写ローラ１０７、転写ベルト１０５上の転写残トナーをクリーニングするベルトクリーナ１１８などがそれぞれ配設されている。転写ベルト１０５は複数のローラに掛け渡されて無端移動する。転写ベルト１０５を介して感光ドラム１０５と対向する位置には、感光ドラム１０１上から転写ベルト１０５へとトナー像を転写するための一次転写手段たる一次転写ローラ１０６が配置され、１次転写部Ｎ１を形成している。
【００３４】
尚、図２に示されているように、本実施例においては、ロータリ現像器１０４は、回動可能な現像器支持体であるロータリ１０４ａに、ブラック用現像器１１Ｋ、イエロー用現像器１１Ｙ、マゼンタ用現像器１１Ｍ、シアン用現像器１１Ｃの、４色の現像色用の現像器を有している。ロータリ現像器１０４は、円筒状の回動軸（円筒軸）１０４ｂの周りを図中矢印ａの反時計方向に回転し、必要時に所望の色用の現像器を感光ドラム１０１と対向する現像位置Ｐ１へと移動させる。
【００３５】
転写材Ｓの搬送経路において、画像形成部Ｉの上流側には、給紙部Ｖにおいてカセット１１５若しくは手差しカセット１１６からピックアップローラ１１９、搬送ローラ１２０、搬送路１２１を介して供給される転写材Ｓの姿勢位置精度を高め、転写ベルト１０５上のトナー像に合わせて転写材Ｓをタイミングよく送り出すレジストローラ１２２が設けられている。又、下流側にはトナー像が転写された転写材Ｓを搬送する搬送装置１２３、転写材Ｓ上の未定着画像を定着する定着装置１２４、画像が定着された転写材Ｓを装置本体Ａ外に排出する排出ローラ１２４などが配設されている。
【００３６】
本実施例においては、ロータリ現像器１０４の一例として４色ロータリの構成を示すが、本発明の主旨からしてロータリに搭載される現像器の数は、これに限定されるものでないことは言うまでもない。
【００３７】
次に、本実施例の画像形成装置１００の動作を説明する。装置本体Ａに設けられている、画像形成装置１００の動作を統括制御する制御装置（図示せず）から給紙信号が出力されると、カセット１１５又は手差しカセット１１６から転写材Ｓが供給される。一方、リーダ部Ｒにて光源１１１から原稿載置台１１０に載置されている原稿Ｄに当てられて反射した光は、一旦ＣＣＤユニット１１４により読み取られた後、電気信号に変換される。この信号は、画像形成部Ｉが備える露光手段としてのレーザースキャナーユニット１０３からのレーザー光Ｌに置き換えられて、図中矢印Ｒ１の反時計方向に回転する感光ドラム１０１上に照射される。感光ドラム１０１は、予め一次帯電器１０２により帯電されており、光が照射されることにより静電潜像が形成される。その後、ロータリ現像器１０４内に配された複数の現像器１１により、選択された色のトナー像が形成される。
【００３８】
感光ドラム１０１上に形成されたトナー像は、ポスト帯電器１１７によって電位が調整され、やがて１次転写部Ｎ１にて１次転写ローラ１０６に印加される１次転写バイアス電圧の作用で転写ベルト１０５上に転写される。転写ベルト１０５に転写されたトナー像は、カラーモードの場合には次のトナー像が形成転写されるよう転写ベルト１０５を更に１回転することで１次転写部Ｎ１に向かう。この間、ロータリ現像器１０４は次の指定色の現像器を感光ドラム１０１に対向するように図中矢印ａの反時計方向に回転し、次の静電潜像を現像する準備をする。
【００３９】
こうして、フルカラーモードでは所定画像（色）数のトナー画像が転写ベルト１０５に順次転写され終わるまで、静電潜像形成・現像・転写の各工程を繰り返す。
【００４０】
一方、給紙部Ｖから給送された転写材Ｓはレジストローラ１２２で斜行が補正され、更にタイミングが合わされて画像形成部Ｉへ送られる。そして、２次転写ローラ１０７に印加される２次転写バイアス電圧の作用により、転写ベルト１０５から転写材Ｓにトナー像が転写される。
【００４１】
その後、転写ベルト１０５から分離された転写材Ｓは、搬送装置１２３により定着装置１０９に搬送され、ここで熱と圧力により転写材Ｓに未定着転写画像が永久定着される。画像が定着された転写材Ｓは排出ローラ１２４により装置本体Ａから排出される。
【００４２】
このようにして、給紙部Ｖから給送された転写材Ｓに画像が形成されて排出される。又、トナー像を転写した後に感光ドラム１０１に残留する転写残トナーなどは、ドラムクリーナ１０８で除去・清掃され、転写ベルト１０５に残留する転写残トナーなどは、ベルトクリーナ１１８により除去・清掃され、感光ドラム１０１及び転写ベルト１０５は繰り返し画像形成に供される。
【００４３】
次に、本実施例のロータリ現像器（回動型現像体）１０４について更に説明する。
【００４４】
図２に示されるように、本実施例では、ロータリ現像器１０４は、回動可能な現像器支持体であるロータリ１０４ａにブラック用現像器１１Ｋ、イエロー用現像器１１Ｙ、マゼンタ用現像器１１Ｍ、シアン用現像器１１Ｃを有する。ロータリ現像器１０４は、装置本体Ａに設けられた駆動手段としてのモータ（図示せず）により、回動軸（円筒軸）１０４ｂの周りを自在に回転可能である。
【００４５】
例えば、先ず感光ドラム１０１上にブラックのトナー像を形成する時は、感光ドラム１０１と近接する現像位置Ｐ１でブラック用現像器１１Ｋにより現像を行い、次にイエローのトナー像を形成する時は、ロータリ現像器１０４を図中矢印ａの反時計方向に略９０°回転させ、現像位置Ｐ１にイエロー用現像器１１Ｙを配置させて現像を行なう。マゼンタ、シアンのトナー像を形成する際も同様にして、ロータリ現像器１０４を更に略９０°ずつ回転させ、対応する現像器を現像位置Ｐ１に配置させて現像を行なう。
【００４６】
尚、単色の画像形成を行なう場合は、所望のトナーを収容する現像器により感光ドラム１０１上に形成されたトナー像は、転写ベルト１０５上に一次転写された後、すぐに記録紙Ｓ上に二次転写される。その後、転写ベルト１０５から剥離された記録紙Ｓは搬送装置１２３により搬送され、定着装置１２４によって加圧／加熱されて、その表面に永久画像が形成される。この方式による単色画像形成はフルカラー画像形成に比べ４倍程度画像生産性が高い。
【００４７】
ここで、図３及び図４を参照して、ロータリ現像器１０４が備える現像器１１について更に説明する。本実施例では、ブラック用現像器１１Ｋ、イエロー用現像器１１Ｙ、マゼンタ用現像器１１Ｍ、シアン用現像器１１Ｃは現像剤の色を除いて略同一の構成である。従って、以下の説明では、各色の現像器を特に区別する必要のない場合は、各色用の現像器に属する要素であることを示すために与える添字Ｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃは省略する。
【００４８】
現像器１１には、主に非磁性トナー（トナー）と磁性キャリア（キャリア）を備える２成分現像剤（現像剤）が収容されており、初期状態の現像剤中のトナー濃度は、本実施例では、重量比で８％程度である。この値はトナーの帯電量、キャリア粒径、多色画像形成装置の構成などで適正に調整されるべきものであって、必ずしもこの数値に従わなければいけないものではない。
【００４９】
現像器１１は感光ドラム１０１に対向した現像領域が開口しており、この開口部に一部露出するようにして現像剤担持体としての現像スリーブ８が回転可能に配置されている。磁界発生手段である固定のマグネットを内包する現像スリーブ８は非磁性材料で構成され、現像動作時には図３中矢印ｂの反時計方向に回転し、現像器１１内の現像剤を層状に保持して担持搬送し、感光ドラム１１と対向する現像領域に現像剤を供給して、感光ドラム１０１上の静電潜像を現像する。静電潜像を現像した後の現像スリーブ８上の現像剤は、現像スリーブ８の回転にしたがって搬送され、現像器１１内に回収される。
【００５０】
現像器１１内の現像剤は、現像剤攪拌搬送部材である第１現像剤循環スクリュー７ａ（現像スリーブ８に近い側）、第２現像剤循環スクリュー７ｂ（現像スリーブ８から遠い側）により現像容器１１内を循環し、混合攪拌される。第１現像循環スクリュー７ａ及び第２現像循環スクリュー７ｂは、現像スリーブ８と略平行に配設され、現像剤循環の方向は、第１現像剤循環スクリュー７ａ側で図３の手前側から奥側に向かう方向（図４中矢印ｃ方向）、第２現像剤循環スクリュー７ｂ側では図３の奥側から手前側に向かう方向（図４中矢印ｄ方向）である。現像器１１内には、第１現像剤循環スクリュー７ａと第２現像剤循環スクリュー７ｂとの間を、各現像循環スクリュー７ａ、７ｂと略平行に仕切るように、仕切壁１４が設けられている。仕切壁１４の長手方向の端部は、現像器１１の内側壁まで達しておらず、連通部１３ａ、１３ｂが形成されている。この連通部１３ａ、１３ｂを介して第１現像剤循環スクリュー７ａと第２現像剤循環スクリュー７ｂとの間で現像剤が受け渡される。
【００５１】
現像器１１が現像位置Ｐ１において現像動作を行なう際には、画像形成で消費した分のトナーを含む２成分現像剤（現像剤）が、現像器１１に接続された現像剤補給容器としての現像剤カートリッジ６より補給されるが、その際、重量比で１０％程度のキャリアも補給される。つまり、画像形成終了毎に現像器１１にはキャリアが補給され、特に、高濃度画像を形成する場合には、装置構成にもよるが数十ｍｇ程度の多量のキャリアが補給されることがある。そのため、現像器１１内の現像剤量は増加し、現像剤面（上表面）が高くなる。現像剤面が第２現像剤循環スクリュー７ｂより許容値以上高くなると、第２現像剤循環スクリュー７ｂが現像剤を十分に攪拌することができないため、補給直後のトナーが十分に帯電されないまま第１現像剤循環スクリュー７ａへ搬送され、現像動作に用いられる。そのため、画像白地部にトナーかぶりを生じ、更に、現像剤量が増加すると現像器１１から現像剤が溢出し、装置内が汚染される。
【００５２】
本実施例では、現像器１１は、第２現像剤循環スクリュー７ｂ近傍の現像器１１の上壁一端側に現像剤補給口（補給口）９を備えている。又、詳しくは後述するように、上壁の他の一端側には、シャッター部材３を有する現像剤排出口（排出口）１を備えており、現像剤排出通路（排出通路）４の一端部と通じている。排出通路４の他の一端は現像剤回収口（回収口）２に通じている。
【００５３】
現像位置Ｐ１に現像器１１が配置されているとき、排出口１は、第２現像剤循環スクリュー７ｂの上部と略同じ高さに配置され、且つ、上向きに開口しているため、現像器１１内の２成分現像剤の量の増加に伴って現像剤面（上表面）が第２現像剤循環スクリュー７ｂより許容値以上高くなることはない。
【００５４】
図４に示すように、排出口１は、第２現像剤循環スクリュー７ｂ近傍に、補給口９よりも現像剤循環方向上流に配置されている。そのため、現像スリーブ８付近の現像剤循環を乱すことはなく、又、補給されたばかりの現像剤を排出することはない。
【００５５】
画像形成によって消費された分のトナーを含有する２成分現像剤は、現像剤補給部１０が備える現像剤補給手段たる補給スクリュー１０ａの回転力と自重によって、補給口９から現像器１１内に補給される。補給用の現像剤は、現像剤補給容器としての現像剤カートリッジ６から現像剤供給口（供給口）６ｂを介して現像剤補給部１０に供給される。補給スクリュー１０ａは、供給口６ｂから供給された現像剤をその回転に従い補給口９に向かって搬送し、自重によって現像器１１に落下させる。
【００５６】
現像剤カートリッジ６は、回転可能な現像剤搬送部材６ａを備え、内部の現像剤を供給口６ｂに向かって搬送する。現像剤カートリッジ６は、現像器１１及びロータリ現像器１０４に対して取り外し可能に装着されている。現像カートリッジ６を現像器１１に装着することにより、供給口６ｂが現像器１１の現像剤補給部１０に連通するようになっている。本実施例にて、現像剤カートリッジ６は、略円筒形状とされる。
【００５７】
この補給現像剤のトナーとキャリアとの混合比は、本実施例では重量比で９：１程度であるが、特にこの数値に限定されるものではない。即ち、現像器１１内の現像剤のトナーとキャリアとの比と比較すると、補給用現像剤ではトナー量が圧倒的に多く、体積比を考えればトナー中にキャリアが微量混合されているものと考えることもできる。つまり、画像形成によって消費されたトナーを補う際に、微量のキャリアを徐々に補給していくことになる。補給現像剤中のキャリアの割合が多くなれば同じ量のトナー補給でキャリアの入れ替わり量が多くなり、現像器１１内の２成分現像剤はフレッシュな状態に近づくが、その分キャリアの消費量が多くなり、ランニングコストアップとなる。このためそれぞれの装置において適当な混合比を別途定めるのが好ましい。
【００５８】
現像剤の補給量は補給スクリュー１０ａの回転数によっておおよそ定められるが、この回転数は図示しないトナー補給量制御手段によって定められる。トナー補給量制御手段としては、画像形成によって消費された分に相当するトナー量を例えば形成画像の画素数をカウントするなどして算出して、これを補給スクリュー１０ａの回転数に変換制御するものなどを用いることができる。このようなトナー補給量制御手段自体は当業者には周知であるので、これ以上の説明は省略する。
【００５９】
次に、本実施例にて最も特徴的な、現像器１１からの余剰現像剤の排出方法について説明する。ロータリ現像器１０４が備える各現像器１１で、斯かる排出方法は同様である。
【００６０】
図２に示されるように、本実施例のロータリ現像器１０４は、現像器１１に配された余剰現像剤を排出するための現像剤排出口（排出口）１、ロータリ１０４ａに配された余剰現像剤回収用の現像剤回収口（回収口）２を有している。これらは本実施例で最も特徴的な部分として挙げられる。
【００６１】
又、本実施例では、現像器１１に設けられた排出口１近傍には余剰現像剤の排出位置をコントロールするシャッター部材３が設けられており、又上記排出口１と回収口２とを連通させる連通部たる現像剤排出通路（排出通路）４が設けられている。
【００６２】
更に、回収口２より回収された余剰現像剤をロータリ現像器１０４の外へと搬送するための回収現像剤搬送部（搬送部）５が設けられている。本実施例では、搬送部５は、ロータリ現像器１０４の回動軸たる円筒軸１０４ｂの内部に形成される（以下、「回収現像剤搬送パイプ（搬送パイプ）」と呼ぶ。）。このように、搬送部５を、回動軸１０４ｂの内部に形成するなどしてロータリ現像器１０４の回動中心軸近傍に設けることで、複数の現像器１１から現像剤を回収、搬送する場合にロータリ現像器１０４を最大限コンパクト化し、そして、後述の現像剤排出口１と現像剤回収口２との配置関係を最適化できる。但し、本発明は回動軸が回収現像剤搬送路として機能する構成に限定されるものではない。本実施例にて、上記回収口２は、搬送パイプ５に設けられた開口部である。本実施例では、回収部２は、搬送パイプ５の一端部側に設けられている。
【００６３】
搬送パイプ５の内部には、回収現像剤を搬送するために、本実施例ではスクリューとされる搬送部材（図示せず）が回転自在に配されており、装置本体Ａに設けられた駆動伝達手段（図示せず）により任意のタイミングで回収現像剤をロータリ現像器１０４外へ搬送できるように構成されている。搬送パイプ５をロータリ現像器１０４外へと搬送された現像剤は、例えば搬送パイプ５の長手方向一端部に接続され、装置本体Ａ内に設けられた現像剤回収容器（図示せず）などに回収することができる。
【００６４】
尚、排出通路４はロータリ現像器１０４と一体となって形成され、各色の現像器１１に対応した位置に配置されており、ロータリ現像器１０４の回転に伴って、現像器１１と共に回転する。一方、搬送パイプ５は、ロータリ現像器１０４（ロータリ１０４ａ）とは別体となって構成されているため、回収口２は現像位置Ｐ１に対応する１箇所のみの開口となっている。つまり、ロータリ現像器１０４の回転により現像位置Ｐ１に配置された現像器１１に連通した排出通路４のみが、搬送パイプ５に設けられた回収口２と接続される。
【００６５】
本実施例では、シャッター部材は、排出口１より大きい寸法の封止部たるシャッター本体３ａを有する。シャッター本体３ａは、一端部をシャッター回動軸３ｂに固定されており、このシャッター回動軸３ｂを中心に自重により回動して排出口を開閉する。シャッター回動軸３ｂは、軸受け部材（図示せず）により、排出口１の近傍の現像器１１の内壁に対して回動可能に固定されている。つまり、シャッター部材３は、詳しくは後述するように、シャッター回動軸３ｂを中心に回動して、排出口１を現像器１１の内側から開閉する。
【００６６】
図５をも参照して、余剰現像剤の排出方法について、ブラック用現像器１１Ｋを例として更に詳しく説明する。その他の色用の現像器、即ち、本実施例では、イエロー用現像器１１Ｙ、マゼンタ用現像器１１Ｍ、シアン用現像器１１Ｃについても、斯かる排出方法は同様である。
【００６７】
図５（ａ）に示すように、排出口１Ｋは第２現像剤循環スクリュー７ｂ上端と略同じ高さに配設されており、ブラック用現像器１１Ｋが現像位置Ｐ１にある場合、排出口１Ｋを開閉するシャッター部材３Ｋは、本実施例では自重により開状態となっている。従って、第２現像剤循環スクリュー７ｂより現像剤面が高くなると、余剰現像剤は排出口１Ｋより溢出して排出され、ブラック用現像器１１Ｋ内の現像剤面はほぼ第２現像剤循環スクリュー７ｂの高さに維持される。そのため、上述したような画像白地部へのトナーかぶりやブラック用現像器１１Ｋからの現像剤溢出が起こることはない。
【００６８】
ここで、本実施例では、現像器１１が現像位置Ｐ１にある場合の排出口１と回収口２との位置関係が特徴的である。
【００６９】
つまり、本発明に従って、現像器１１が現像位置Ｐ１にある場合に、排出口１の方が回収口２よりも上方に位置している。これによって、排出口１から排出された現像剤は、自重により排出通路４に沿って回収口２にまで落下する。このように、現像位置Ｐ１において、いつでも連続して現像器１１内の余剰現像剤を現像器１１外へ排出できるため、特に高濃度画像の単色の画像形成が連続する場合においても、現像剤を排出するためのロータリ現像器１０４の回転動作を必要とせず、現像器１１内の現像剤量を許容範囲内に維持することができる。このため、画像生産性が低下することはない。
【００７０】
ブラック用現像器１１Ｋの現像動作が終了すると、次色のイエロー用現像器１１Ｙによる現像動作に備えてロータリ現像器１０４は略９０°回転し、現像位置Ｐ１にあったブラック用現像器１１Ｋは、位置Ｐ２へ移動する（図５（ｂ））。この時、本実施例では図に示すようにシャッター部材３Ｋは自重により回転移動し排出口１Ｋが閉状態となるので、ブラック用現像器１１Ｋの内部の現像剤が排出口１Ｋから排出通路４Ｋへ漏出することはない。これもまた、本実施例において非常に特徴的な点として挙げられる。
【００７１】
イエロー用現像器１１Ｙの現像動作が終了すると、次色のマゼンタ用現像器１１Ｍによる現像動作に備えて、ロータリ現像器１０４は再び略９０°回転し、ブラック現像器１１Ｋは位置Ｐ３へ移動する（図５（ｃ））。この時、図に示す通りシャッター部材３Ｋは自重により排出口１Ｋを閉状態としたままであるので、やはりブラック用現像器１１Ｋの内部の現像剤が排出口１Ｋから排出通路４Ｋへ漏出することはない。
【００７２】
マゼンタ用現像器１１Ｍの現像動作が終了すると、次色のシアン用現像器１１Ｃによる現像動作に備えて、ロータリ現像器１０４は再び略９０°回転し、ブラック用現像器１１Ｋは位置Ｐ３へ移動する（図５（ｄ））。この時、図に示す通りシャッター部材３Ｋはブラック用現像器１１Ｋの内部の現像剤による圧力により排出口１Ｋを閉状態としたままなので、やはりブラック用現像器１１Ｋの内部の現像剤が排出口１Ｋから排出通路４Ｋへ漏出することはない。万が一漏出した場合でも重力方向の作用により排出通路４Ｋへとは流れることはない。
【００７３】
このような構成及び方法により、現像器１１の回転停止位置が９０°ごとの回転に限らず、従来技術の項で説明したような、ホームポジション、現像剤カートリッジ交換ポジションなど、他の様々な停止位置にロータリ現像器１０４が停止する場合においても、常に現像位置Ｐ１にある姿勢の安定した現像器１１からのみ余剰現像剤が排出され、且つ、それ以外の位相位置では排出されないため、非常に安定した余剰現像剤の排出特性を実現し、高画質安定性に寄与する。
【００７４】
又、１つの現像器１１を用いた単色の連続した画像形成を行う場合であっても、現像器１１を現像位置Ｐ１から回転移動させることなく、重力方向を利用して、劣化したキャリアを含む現像剤を回収口２に回収し続けることが可能となり、画像生産性が低下することなく、優れた画質維持安定性を実現できる。
【００７５】
更に、ロータリ現像器１０４の回転が行われるまで、現像位置Ｐ１にて排出される余剰現像剤を貯留しておく貯溜室等の複雑な構成部材も必要としないため、安価で安定した構成である。そして、現像剤の交換作業の必要性もなくなるので、メンテナンス性の向上やランニングコストダウンを実現することができる。
【００７６】
更に説明すると、本発明者の検討によると、長期の使用による現像剤の劣化は、キャリア表面にトナーが固着する、所謂、トナースペントと、トナーから離脱した外添剤がキャリア表面に付着する、所謂、外添剤付着の２つが大きな原因である。このキャリア表面へのトナースペント及び外添剤付着が起こると、トナーを帯電可能なキャリア表面積が減少するため、トナーの帯電量が低下する。そのため、画像濃度アップ、白部へのトナーかぶりなどの画像不良、トナー飛散による画像形成装置の汚染が発生する。
【００７７】
しかし、本実施例によれば、劣化したキャリアを含む現像剤を現像器１１外へ排出し、新しいキャリアを含む現像剤と徐々に入れ替えることによって、見かけ上のキャリアの劣化進行を止め、現像剤全体としての特性を安定させることが可能となり、高画質の安定性が高まる。
【００７８】
一方、回転現像方式においても単色の連続した画像形成が要求される場合が多々ある。本実施例によれば、現像器１１が感光ドラム１０１と近接する現像位置Ｐ１において、現像器１１内の余剰現像剤が、自重により排出口１から回収口２へと収容される。そのため、単色の連続した画像形成中においても、現像動作を停止することなく、現像器１１内の現像剤量を許容値内に維持することが可能であるため、画像形成とは無関係な、現像器１１内の現像剤を排出するためのロータリ現像器１０４の回転動作が不必要となり、画像生産性が低下することがない。加えて、余剰現像剤を一旦貯留するために機構部材など通常の画像形成には不必要な部材及び装置を用いないため、装置の複雑化及び高コスト化を引き起こすことがなく、サービスメンテナンス時における現像剤の交換が不要になるなどのメンテナンス性の向上を実現することができる。
【００７９】
又、本実施例によれば、現像位置Ｐ１でのみ余剰現像剤の排出・回収を行なうことができ、それ以外の現像器１１の位相位置ではシャッター部材３が排出を押えることができる。これにより、従来、回動型現像体を有する画像形成装置において多く見られる、現像スリーブ８を感光ドラム１に対向させないホームポジション位置に停止待機させる構成や、現像剤カートリッジ交換位置に停止待機させる構成のように、ロータリ現像器１０４が複数の回転停止位置を有する場合であっても、現像位置Ｐ１でのみ現像剤の排出・回収を行うことができ、それ以外の現像器位相位置ではシャッター部材３が排出を抑えることができる。よって、更に回転停止位置が増えることがあっても、排出機構が安定しなくなり高画質を維持することが難しくなるようなことはない。従って、連続作像動作中に定期的に安定して訪れる現像停止位置の他、ジョブの終了後に訪れるホームポジション待機位置や、現像剤カートリッジ６内のトナーが少なくなった場合にのみ停止待機する現像剤カートリッジ交換停止待機位置、といったように不安定な停止位置挙動を示した場合においても、安定した現像剤排出特性を得ることができ、その条件設定に苦労を要することもない。
【００８０】
以上説明したように、本実施例によれば、現像剤の交換が不要であるという高メンテナンス性と、特に単色の画像形成が連続する場合の高画像生産性とを簡易な構成にて実現することができる。
【００８１】
本実施例にて説明した多色画像形成装置の構成は、本発明を説明するための例示であって、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の範囲内で様々な変更が可能であることを理解されたい。例えば、上記各実施例では画像形成装置は中間転写方式を採用しているが、本発明は何ら転写方式を限定するものではなく、当業者には周知の、転写材担持体に担持した記録材に順次トナー像を重ねて転写する方式などであってもよい。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、現像剤の交換が不要であるという高メンテナンス性と高画像生産性とを簡易な構成にて実現することができる。又、本発明によれば、複数の現像器を備える回動型現像体が複数の位相位置で停止する場合であっても、常に安定して高画質画像を維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略断面正視図である。
【図２】図１の画像形成装置が備えるロータリ現像器の概略断面正視図である。
【図３】図２のロータリ現像器が備える現像器の概略断面正視図である。
【図４】図３の現像器を説明する上視展開図である。
【図５】現像剤排出動作を説明するための説明図である。
【図６】従来の回動型現像体の一例の概略断面正視図である。
【図７】従来の回動型現像体の他の例の概略断面正視図である。
【符号の説明】
１ 現像剤排出口（排出口）
２ 現像剤回収口（回収口）
３ シャッター部材
４ 現像剤排出通路（排出通路、連通部）
５ 回収剤搬送パイプ（円筒軸、搬送部）
６ 現像剤カートリッジ（現像剤補給容器）
７ａ 第１現像剤循環スクリュー
７ｂ 第２現像剤循環スクリュー
８ 現像スリーブ
９ 現像剤補給口
１０ａ 補給スクリュー
１１ 現像器（現像手段）
１０１ 感光ドラム（像担持体、電子写真感光体）
１０２ １次帯電器（帯電手段）
１０３ レーザスキャナユニット（露光手段）
１０４ 回動型現像体
１０５ 転写ベルト（中間転写体）
１０６ １次転写ローラ（１次転写手段）
１０７ ２次転写ローラ（２次転写手段）
１０８ ドラムクリーナ（クリーニング手段）
１０９ 定着装置
Ｓ 転写材

Claims (6)

1. トナーとキャリアとを備える現像剤を用いて現像する現像器を複数支持し、回動軸を中心に回動することで、像担持体に形成された静電潜像を現像する現像位置に所望の現像器を移動する回動型現像体において、
   前記各現像器に回転可能に設けられ、前記現像剤を層状に保持して担持搬送し、前記静電潜像を現像する現像剤担持体と、
   前記各現像器に設けられ、前記現像器が前記現像位置にあるとき、前記現像器内における前記現像剤担持体よりも下方に配置され、前記現像器内の現像剤を攪拌搬送するスクリューと、
   前記現像器の外部から前記現像器内に現像剤を補給するために前記各現像器に設けられた補給口と、
   前記現像器内の余剰現像剤を前記現像器から排出するために前記各現像器に設けられ、前記現像器が前記現像位置にあるとき、前記スクリューの上部と略同じ高さに配置された排出口と、
   前記回動型現像体の回動中心近傍に設けられ、前記排出口から排出された余剰現像剤を前記回動型現像体外部へと搬送する搬送部と、
   前記排出口から排出された余剰現像剤を前記搬送部に回収するために前記搬送部に設けられた回収口と、
   前記各現像器に対応して設けられ、前記現像器が前記現像位置にあるとき、前記排出口と前記回収口とを連通し、前記排出口から排出された余剰現像剤を前記回収口へと運ぶ連通部と、
   を有し、
   前記現像器が前記現像位置にあるときに、前記現像位置にある現像器の前記排出口は、前記現像位置にある現像器に対応する前記回収口よりも上方に位置し、これにより前記排出口から排出された余剰現像剤は、自重により前記連通部を通って前記回収口へと落下し、前記現像剤担持体は、前記現像位置において、前記像担持体に対向する面が下方から上方に向かって移動する方向に回転することを特徴とする回動型現像体。
2. 前記補給口から補給される現像剤はキャリアを含むことを特徴とする請求項１の回動型現像体。
3. 前記排出口を開閉するシャッター部材を有し、該シャッター部材により、前記現像位置において前記排出口は開状態であり、且つ、前記現像位置以外の位置において前記排出口が閉状態とされることを特徴とする請求項１又は２の回動型現像体。
4. トナーとキャリアとを備える現像剤を用いて現像する現像器を複数支持し、回動軸を中心に回動することで、像担持体に形成された静電潜像を現像する現像位置に所望の現像器を移動する回動型現像体を備えた画像形成装置において、
   前記回動型現像体は、
   前記各現像器に回転可能に設けられ、前記現像剤を層状に保持して担持搬送し、前記静電潜像を現像する現像剤担持体と、
   前記各現像器に設けられ、前記現像器が前記現像位置にあるとき、前記現像器内における前記現像剤担持体よりも下方に配置され、前記現像器内の現像剤を攪拌搬送するスクリューと、
   前記現像器の外部から前記現像器内に現像剤を補給するために前記各現像器に設けられた補給口と、
   前記現像器内の余剰現像剤を前記現像器から排出するために前記各現像器に設けられ、前記現像器が前記現像位置にあるとき、前記スクリューの上部と略同じ高さに配置された排出口と、
   前記回動型現像体の回動中心近傍に設けられ、前記排出口から排出された余剰現像剤を前記回動型現像体外部へと搬送する搬送部と、
   前記排出口から排出された余剰現像剤を前記搬送部に回収するために前記搬送部に設けられた回収口と、
   前記各現像器に対応して設けられ、前記現像器が前記現像位置にあるとき、前記排出口と前記回収口とを連通し、前記排出口から排出された余剰現像剤を前記回収口へと運ぶ連通部と、
   を有し、
   前記現像器が前記現像位置にあるときに、前記現像位置にある現像器の前記排出口は、前記現像位置にある現像器に対応する前記回収口よりも上方に位置し、これにより前記排出口から排出された余剰現像剤は、自重により前記連通部を通って前記回収口へと落下し、前記現像剤担持体は、前記現像位置において、前記像担持体に対向する面が下方から上方に向かって移動する方向に回転することを特徴とする画像形成装置。
5. 前記補給口から補給される現像剤はキャリアを含むことを特徴とする請求項４の画像形成装置。
6. 前記排出口を開閉するシャッター部材を有し、該シャッター部材により、前記現像位置において前記排出口は開状態であり、且つ、前記現像位置以外の位置において前記排出口が閉状態とされることを特徴とする請求項４又は５の画像形成装置。

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