JP5369535B2 - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像装置および画像形成装置に関し、さらに詳しくは、二成分系現像剤の撹拌機構に関する。

複写機やプリンタあるいはファクシミリ装置や印刷機などの画像形成装置においては、潜像担持体である感光体に対して形成された静電潜像を現像装置により可視像処理し、可視像をシートなどに転写することにより記録出力を得ることができる。

現像に用いられる現像剤には磁性あるいは非磁性トナーのみの一成分系現像剤の他にトナーとキャリアとを混合した二成分系現像剤がある。
二成分系現像剤はトナーとこれを担持するキャリアとで構成され、攪拌混合時に生起される摩擦帯電作用によりトナーを帯電させて感光体上の静電潜像に対して静電吸着できる状態とされる。

現像装置には、磁力により周面に現像剤を穂立ちさせて感光体上の静電潜像に向け現像剤を供給する現像スリーブと、現像スリーブに対して撹拌混合した現像剤を供給する撹拌スリーブとを備えた構成が知られており、感光体上の静電潜像の可視像処理にトナーが消費された現像剤が現像装置に回収されるようになっている。

一方、現像剤に含まれるトナーは消費されると画像濃度が低下することから補給対象となるものであり、補給の際には撹拌スリーブとしてスクリューオーガを備えた搬送スクリューの上部あるいは軸方向端部から注ぎ込まれる状態で補給されることがある。
上述したように、トナーの補給を受ける現像槽内において現像スリーブに向け攪拌混合により摩擦帯電した現像剤を現像スリーブに向け供給する構成では、補給されたトナーが現像スリーブに向け供給されて汲み上げられるまでの間のわずかな時間に攪拌スクリューによってトナーの分散および帯電付与が行われなければならない。しかし、トナー消費（収支）が多い場合には、補給されたトナーが十分に分散しないままで現像スリーブに汲み上げられることがあり、この結果として、帯電不足によって感光体の地肌汚れや飛散による周辺部の汚染を招くことがある。

従来、トナーの帯電不足による不具合を解消するための構成として、現像剤の攪拌部を現像部とは別の位置に設け、現像部と攪拌部とを循環手段によって接続し、攪拌部において現像部内での現像剤のトナー濃度や帯電量を適正化した上で現像部に向け搬送する構成が提案されている（例えば、特許文献１〜３）。

特許文献１には、現像器と攪拌装置との間を現像剤が循環する構成とし、攪拌装置にはパドルやスクリューなどの回転可能な攪拌部材を備え、攪拌装置内で攪拌混合された現像剤が現像器に向け搬送され、現像器において複数設けられた攪拌搬送スクリューにより収容される現像剤の攪拌混合が行われる構成が開示されている。

特許文献２には、上述した攪拌装置内に垂直方向の軸方向を有するスクリューを配置し、落下する現像剤とスクリューの回転方向により上昇する現像剤とを接触させることで摩擦による帯電おおよび攪拌を行う用にした構成が開示されている。

特許文献３には、水平方向の軸方向を有する攪拌部材および移送スクリューを設け、補給トナー槽から落下するトナーを攪拌することで摩擦帯電させたうえで移送スクリューを介してモーノポンプにより現像剤を現像部に向け気流搬送する構成が開示されている。

特開２００７−１９３３０１号 特許第３３４９２８６号 特開平１１−１４３１９６号公報

トナーの攪拌部では、トナー濃度が低下した現像後の現像剤に対して補給されたトナーに適切な帯電量を付与し、現像剤としての適切なトナー濃度にしたうえで現像装置側に送り出す必要がある。しかし、現像剤は、連続的に経路を循環し、現像後にトナーの含有比率が変化していることから、その循環量（流量）を変動させずに常時一定の帯電量、トナー濃度を維持することは難しいといえる。

このような観点から、特許文献に開示の構成検討すると、特許文献１および３に開示の構成では、攪拌動作が単一になりやすく、攪拌スクリューが収容されている攪拌部内全体を攪拌するには時間が長時間必要となる。このため、時間短縮を目的として攪拌部を大型のものとし、滞留する現像剤量を増やして長く攪拌部に留めておく必要がある。しかも、時間短縮のために攪拌部材の攪拌速度を上げると現像剤へのストレスが増加や現像剤から受ける反力によって駆動系での負荷が増加するという新たな問題が生じる。

特許文献２に開示の構成では、落下する現像剤を上昇させる向きに移動させる攪拌スクリューを用いるようになっているが、攪拌スクリューにより上昇される現像剤の範囲で落下する現像剤が接触した場合に摩擦帯電が行われることから、帯電させる機能が攪拌スクリューの占有範囲の大きさによって限定的であり、現像剤を収容する空間全域で現像剤の一様な帯電機能を期待することは難しい。
特に、スクリューの羽根に乗った状態で持ち上げられる現像剤に対して落下する現像剤は現像剤の攪拌部内全域に亘るので、トナーに対して十分な帯電量を付与するにはスクリューの軸方向長さを長くして攪拌部を大きくする必要がある。またこのような大型化につながる構成としない代わりに、スクリューの回転速度を増加させた場合には、特許文献１，３に開示の構成と同様に、トナーへのダメージが生じるという新たな問題がある。

一方、特許文献１に開示された垂直方向に軸方向を有するパドルやスクリューの外方囲に今ひとつの攪拌羽根を設けて攪拌領域を広げることも考えられる。しかし、この構成では、攪拌に用いる部材同士の間に生じる隙間や外方囲に位置する攪拌羽根と攪拌部内面との間の隙間において十分に帯電量を付与されていない現像剤が排出されてしまう虞がある。そこで、これら攪拌に用いる部材の回転数を高めることも考えられるが、この構成では、現像剤の劣化が促進されてしまうという新たな問題が生じる。

本発明は、上記従来の現像装置における問題に鑑み、構造の大型化などを招くことなく短時間でトナーへの帯電量を十分なものとすることができるとともにこれに伴う現像剤へのストレスを低減することで、現像部に対して適切なトナー濃度と帯電量とを有する現像剤を現像に必要な量だけ連続的に供給することで濃度不足のない画像を得ることができる構成を備えた現像装置および画像形成装置を提供することを目的としている。

この目的を達成するため、本発明は次の構成よりなる。
（１）潜像担持体に形成されている静電潜像をトナーとキャリアとからなる現像剤により可視像処理する現像部と、該現像部から回収した現像剤を再度該現像部の現像剤供給部に向け移送する循環部とを備え、該循環部には、上記現像部に至る前の位置に現像剤の一部を収容する収容部が設けられ、該収容部内には上記回収された現像剤と新たに補給されるトナーとを撹拌混合する攪拌部材が設けられている現像装置において、
該収容部にはエアの導入部が設けられ、該エアの導入部は、上記収容部内で旋回流を生起できる位置に設けられていることを特徴とする現像装置。
（２）上記収容部は、上部に現像剤補給口を備え、該現像剤補給口から導入された現像剤が重力により落下する構成であることを特徴とする（１）に記載の現像装置。
（３）上記収容部は、エアの導入部が下部に配置されていることを特徴とする（１）または（２）に記載の現像装置。
（４）上記収容部は、上記エアの導入部のエアの導入位置に、少なくともキャリアが通過できない細度のメッシュまたは多孔質部材もしくはこれの代替部材が設けられていることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれか一つに記載の現像装置。
（５）上記収容部には、上記エアの導入部が複数設けられていることを特徴とする（１）、（２）および（４）のいずれか一つに記載の現像装置。
（６）上記収容部内に導入されるエアの流量が変更可能であることを特徴とする（１）、（２）〜（５）のいずれか一つに記載の現像装置。
（７）上記収容部に導入されるエアは、該収容部内の湿度よりも低湿度に設定されていることを特徴とする（１）、（２）〜（５）および６のいずれか一つに記載の現像装置。
（８）上記収容部には、上記攪拌部材として、該収容部の中心位置で回転可能に設けられ、該収容部内に供給されるエアにより拡散される現像剤を攪拌混合する第１の攪拌部材と、該第１の攪拌部材と同軸支持されて該第１の攪拌部材の外方に位置して回転可能な第２の攪拌部材とを備えていることを特徴とする（１）〜（７）のいずれか一つに記載の現像装置。
（９）上記複数設けられているエアの導入部は、上記収容部の平面視断面の中心に向けた位置から直径方向において離れる向きにずらされた状態で設けられることにより該収容部内で旋回流を生成可能な位置に設けられ、
上記第２の攪拌部材は上記旋回流の回転方向と相反する方向に回転可能であることを特徴とする請求項５または８に記載の現像装置。
（１０）潜像担持体に形成されている静電潜像をトナーとキャリアとからなる現像剤により可視像処理する現像部と、
該現像部から回収した現像剤を再度該現像部の現像剤供給部に向け移送する循環部とを備え、
該循環部には、上記現像部に至る前の位置に現像剤の一部を収容する収容部が設けられ、
該収容部内には上記回収された現像剤と新たに補給されるトナーとを撹拌混合する攪拌部材が設けられている現像装置において、
上記収容部の下部においてエア導入口が設けられ、
前記エア導入口は上記収容部の平面視断面の中心に向けた位置から直径方向において離れる向きにずらされた状態で設けられていることを特徴とする現像装置。
（１１）（１）〜（１０）のいずれか一つに記載の現像装置を用いることを特徴する画像形成装置。
（１２）上記現像装置には、二成分系現像剤が用いられることを特徴とする（１１）に記載の画像形成装置。

請求項１，１１，１２記載の発明においては、収容部内で現像剤の落下を抑制する向きにエアを供給する構成を備え、特に請求項１２記載の発明においては、現像剤収容部内で圧縮エアを供給するようになっているので、収容部内ではエアの噴流によってトナーとキャリアとが分散されることになる。特に、攪拌部材による現像剤の攪拌のみの場合と違って、現像剤自体の飛散、浮遊によって現像剤の固着や凝縮が解消されることにより、現像剤への機械的なストレスを軽減して現像剤の劣化を防止することができる。これにより帯電特性の劣化やトナー濃度の異常が原因する異常画像の発生を防止することが可能となる。

請求項２および３記載の発明によれば、収容部において上部から導入された現像剤が重力落下する過程で下部から供給されたエアを吹き上げることもできるので、現像剤自体の重力落下時での速度とエアの吹き上げによる相対的な方向での速度とに相対速度が増加し、さらには現像剤の舞い上がりが促進されて分散性が高められるので、現像剤の攪拌効率を上げることができる。

請求項４記載の発明によれば、エア流入口に少なくともキャリアが通過できないメッシュ、多孔質板などを設けることで現像剤を流動化することができ、現像剤を流動可能な液体状とすることで混合・攪拌効率を高めることができる。しかも、現像剤自身の流動性により現像剤の凝縮などによるストレスの発生を低減することができ、さらには、キャリアが通過できないという条件によりエア流入口からエアポンプへの現像剤の逆流を防止することができる。

請求項５記載の発明によれば、複数のエア流入口を備えることでトナーとキャリアとの分散性を高めて両者の接触確率を向上させることにより摩擦帯電を促進することができる。

請求項６記載の発明によれば、エアの流量を変化させることで容器内でのエアの流速調整ができ、トナーの補給量に応じた攪拌性を得られることで帯電性を向上させることができる。

請求項７記載の発明によれば、現像装置内よりも乾燥したエアを導入することにより現像剤中に含まれる水分が少ないことで帯電性を向上させることができる。

請求項８、１０記載の発明によれば、エアの導入による現像剤の分散と攪拌による現像剤の拡散性を機能させることにより現像剤の帯電性をより向上させることができる。

請求項９記載の発明によれば、エアの導入方向に逆らう方向に現像剤が攪拌されることになるので、現像剤の接触確率を高めて帯電性を向上させることができる。

以下、図面により、本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、本発明による現像装置を用いる画像形成装置の構成を説明するための模式図である。

図示に示す画像形成装置は、中間転写ユニット１０における未定着像担持体としての中間転写ベルト８の下面に対向して、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｂｋが並設されている。これらの作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｂｋは、作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる以外は同一構造である。

各作像部６は、潜像担持体としての感光体ドラム１と、感光体ドラム１の周囲に配設された図示しない帯電手段、現像装置５、図示しないクリーニング手段等で構成されている。

感光体ドラム１上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程）が行われ、感光体ドラム１上に所望のトナー像が形成される。

感光体ドラム１は、不図示の駆動部によって図中、時計回り方向に回転駆動され、帯電手段の位置で表面が一様に帯電される（帯電工程）。
感光体ドラム１の表面は、不図示の露光部から発せられたレーザ光の照射位置に達して、この位置での露光走査によって静電潜像が形成され（露光工程）、現像装置５と対向する位置に達すると現像装置５から供給される現像剤に含まれるトナーにより可視像処理されて現像工程を実行される。

現像工程において可視像処理されたトナー像を担持する感光体ドラム１の表面は、中間転写ベルト８及び１次転写バイアスローラ９との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム１上のトナー像が中間転写ベルト８上に転写される（１次転写工程）。

転写を終えて感光体１の表面は、クリーニング手段との対向位置に達し、この位置で感光体ドラム１上に残存した未転写トナーが回収される（クリーニング工程）。クリーニング後、感光体ドラム１の表面は図示しない除電ローラにより電位を初期化される。このような工程を経過することで、感光体ドラム１上で行われる一連の作像プロセスが終了する。

上述した作像プロセスは、図１に示すように、４つの作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｂｋで、それぞれ行われる。すなわち、作像部の下方に配設された不図示の露光部（光書き込み装置）から、画像情報に基づいたレーザ光が、各作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｂｋの感光体ドラム上に向けて照射される。その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト８上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト８上にカラー画像が形成される。

４つの１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｂｋは、それぞれ、中間転写ベルト８を感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｂｋにはトナーの極性とは逆極性の転写バイアスが印加される。
中間転写ベルト８は、矢印方向に走行して、各１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｂｋの１次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ上の各色のトナー像が、中間転写ベルト８上に重ねて１次転写される。

各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト８は、２次転写手段としての２次転写ローラ１９との対向位置に達する。中間転写ベルト８上に形成されたカラートナー像は、２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体としての転写紙Ｐ上に一括転写される。

装置本体１００の下部に配設された給紙部２６には転写紙Ｐが複数枚重ねて収納されており、給紙コロ２７により１枚ずつ分離されて給紙される。給紙された転写紙Ｐはレジストローラ対２８で一旦停止され、斜めずれを修正された後レジストローラ対２８により所定のタイミングで２次転写ニップに向けて搬送される。そして、上記のように、２次転写ニップにおいて転写紙Ｐ上に、所望のカラー画像が転写される。

２次転写ニップの位置でカラー画像を転写された転写紙Ｐは、定着部２０へ搬送され、ここで、定着ローラ及び圧力ローラによる熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像を定着される。

定着を終えた転写紙Ｐは、排紙ローラ対２９により、装置本体上面に形成された排紙部３０へ出力画像として排出され、スタックされる。こうして、画像形成装置における一連の画像形成プロセスが完了する。図１において、符号３２は読み取り部を示している。

次に、本発明による現像装置の構成について説明する。
図２は、本発明による現像装置の斜視図であり、図３は現像装置の内部を示す図である。
図２において現像装置は、後で詳しく説明するが、感光体ドラムに対してキャリアとトナーとを混合した二成分系現像剤により現像工程を実行する現像部と、現像部から回収した現像剤を再度現像部の現像剤供給部に向け移送する循環部と備えている。

図２において現像装置５は、感光体ドラム１上の静電潜像を現像する現像部５０と、現像部５０から離れた位置で現像部５０から回収された現像剤および消費されたトナーに見合う新規トナーを撹拌混合する現像剤収容部５１と、現像剤収容部５１に向け新規トナーを補給するトナーカートリッジ５２と、現像剤収容部５１から排出される撹拌混合後の現像剤を移送するためのロータリーフィーダ５３と、現像剤を空気圧で現像部５０に向け移送するための現像剤循環駆動源に相当するエアポンプ５４などを備えて構成されている。図１では、現像部５０がカートリッジ状に構成されている。

現像部５０と現像剤収容部５１とは循環部をなす循環路５６で接続されており、現像部５０から回収される現像剤が現像剤収容部５１に達する往路部分と現像剤収容部５１から現像部５０における現像剤供給部に相当する搬送スクリューの一方に連通する復路部分とを有している。なお、図２において符号５９は、トナー補給駆動源としてのモータを、同符号６０は攪拌駆動源としてのモータを、同符号６１はロータリーフィーダ５３の駆動源としてのモータをそれぞれ示している。

現像部５０は、図３に示すように、現像器を構成するケーシング６２と、ケーシング６２内に回転可能に支持され、螺旋状のフィンを有する搬送スクリュー６３、６４と、現像ローラ６５を有している。
ケーシング６２内には、トナーとキャリアを混合した二成分系現像剤が充填されている。搬送スクリュー６３、６４により現像剤はケーシング６２内で循環搬送される。
搬送スクリュー６３によって、現像剤が図中手前から奥側に搬送され、この一部が、現像ローラ６５によって磁力で吸い上げられて吸着されるとドクターブレード６６で均一な厚さに均されてから、感光体ドラム１に接することで感光体ドラム１上の静電潜像をトナーで現像してトナー像が形成される。

現像後の現像剤は搬送スクリュー６４の端部に構成された排出口６７（図２参照）から、循環路５６の往路部分を通って現像剤収容部５１に搬送される。
搬送スクリュー６４の最下流には図示しないトナー濃度検知手段が設置されており、その信号を基にトナーカートリッジ５２から新規トナーの補給が行われる。

トナー補給はモータ５９によってトナー補給路５７内の図示しないスクリューを回転させることでトナーカートリッジ５２から流出したトナーが現像剤収容部５１に向け移送されて行われる。トナー補給は、トナーが搬送される過程において現像部５０に至る前の位置に設けてある現像剤収容部５１の入り口直前の部位で行われる。

現像剤収容部５１では現像後の現像剤と、補給されたトナーとが撹拌混合され適切なトナー濃度と帯電量を持つ現像剤に維持されるようになっている。現像剤収容部５１から排出される現像剤は、現像剤収容部５１の下部に形成された排出口を通り、ロータリーフィーダ５３に入る。
ロータリーフィーダ５３は、モータ６１によって回転駆動される部材であり、内部には、本発明の特徴を説明するために用いる図４に示すように、放射状に延びる複数の羽根７５ａを有するロータ７５と、ロータ７５を覆うステータ７６を有している。ロータリーフィーダ５３と、循環路５６及び管路５８とは継手管路７７で接続されている。
ロータリーフィーダ５３の内部に収容された現像剤は、下方に定量的に排出され、循環路５６を通り、図２に示した受取口６８を介して再び現像部５０に供給される。

以上のような構成を備えた現像装置における特徴部について説明する。
図４において、現像剤収容部５１は、縦断面が下向き錐状をなす漏斗状の形状とされ、上面近傍には現像剤補給部５６が、そして下部には現像剤の排出口５１Ａが設けられている。

現像剤収容部５１の内部空間には、水平方向断面における中心位置で垂直方向に延長された回転軸８０Ａが上面から挿通されており、回転軸８０Ａには軸方向に沿って複数の撹拌用プロペラ８０Ｂが一体化されている。

即ち、攪拌プロペラ８０Ｂは、現像剤と接触することで攪拌を行う攪拌部材であると共に、回転することで現像剤収容部５１内に上昇気流を発生させることができるフィンの向きおよび回転方向が設定されている。
従って、攪拌プロペラ８０Ｂは、攪拌部材と一体構造で構成された気流生成段であるといえる部材である。

本実施形態においては、攪拌用プロペラ８０Ｂが回転すると、図４に示す現像剤の流れが生じると共に、現像剤界面の上層部から、空気が現像剤中に取り込まれ、当該取り込まれた空気は図４に示すようにプロペラの回転により、上昇気流（圧縮エア）となりエアによる混合攪拌が行なわれる。

現像剤収容部５１の内部での攪拌プロペラ８０Ｂの回転による気流は、現像剤落下を抑制する方向の上昇気流であるので、現像剤の重力による凝縮方向に逆らって現像剤を上昇させながら攪拌混合させることができる。これにより、現像剤の攪拌効率を向上させることができる。しかも、現像剤収容部５１内へのエアの導入手段、例えば、エアポンプなどを必要としないので、攪拌部での構造を簡易化することができる。

上記実施形態に示した構成では、外部からエアの導入も可能であり、この場合には、攪拌プロペラ８０Ｂにより上昇気流の生成機能からして、エアの流入口を図４において符号ＩＰで示すように、現像剤収容部５１の下部に設けることが望ましい。

本実施形態においては、攪拌プロペラ８０Ｂによる上昇気流により補給される現像剤が重力により落下するのを反転させることになるので、落下する現像剤と上昇する現像剤とが現像剤収容部５１内で現出し、これら相反する方向に移動する現像剤同士での接触による摩擦帯電が良好に行われることになる。

次に、本実施形態の変形例について説明する。
本実施形態は、現像剤収容部５１に供給されるエアの導入部が設けられていることを特徴とする。
図５において、現像剤収容部５１には、下部周壁に、周方向に沿ってエアの導入部に相当するエア導入口ＩＰ１，ＩＰ２が設けられ、上壁に排気口５１Ｂが設けられている。
エア導入口ＩＰ１，ＩＰ２には、図示しないがエアポンプなどが接続され、外気を導入できるようになっている。

本実施形態においては、現像剤収容部５１の下部から圧縮エアを導入して現像剤収容部５１内に上昇気流を生成することができる。これにより現像剤収容部５１内で凝縮し、ブリッジ現象（架橋）が起こっている現像剤を下方からの上昇気流によって崩すことができ、詰まりを解消して現像剤の自由落下を促進することができる。
現像剤収容部５１内に導入された外気は排気口５１Ｂから外部に排出されるので、現像剤収容部５１内で連続的な上昇気流の生成が可能となる。

ところで、図５に示した構成においては、エアポンプが停止された場合、エア導入口ＩＰ１，ＩＰ２に現像剤が入り込むと外部に漏れ出すことがある。

そこで、本実施形態では、エア導入口ＩＰ１，ＩＰ２に、メッシュや多孔質板８１を設けている。メッシュや多孔質板８１を設けることにより、現像剤の漏洩を防止するだけでなく、導入される外気が細分された状態で取り込まれるので、現像剤の細分化も可能となり、粉体を流動化（液体のような状態）させることができる。これにより、細分化されない状態に比べて現像剤の流動性が高めて均一分散性が得られることになり、現像剤への低ストレス下で攪拌効率およびこれによる帯電効率を高めることができる。

上述したエアポンプの停止は、現像剤に対して攪拌時以外での接触が繰り返されることによるストレス上昇を防止するうえで効果があるが、上述したように、エア導入口ＩＰ１，ＩＰ２から現像剤が逆流して漏洩する虞もある。
しかし、上述したメッシュや多孔質板８１を設けることで、フィルタの機能を持たせて現像剤の逆流を抑えることができる。

つまり、本実施形態においては、メッシュや多孔質板８１の構成として、少なくとも現像剤中のキャリアが通過できない細度が設定されている。これにより、キャリアの通過が阻止されることで、キャリアとの間に生じている付着力によってキャリアに付着しているトナーも一緒に逆流を阻止されることになる。

次に本発明の別実施形態について説明する。
本実施形態は、複数のエア導入口を設ける際に、現像剤収容部内に供給されるエアを旋回させて一部に集中する気流を生じさせないようにしたことを特徴としている。

図５において、現像剤収容部５１の下部において周方向に複数設けられているエア導入口ＩＰ１，ＩＰ２は、現像剤収容部５１の平面視断面の中心に向けて外気を導入するのでなく、中心に向けた位置から直径方向において互いに僅かながら離れる向きにずらされた状態で対向してエアを導入できる構成とされている。この場合のエア導入口ＩＰ１，ＩＰ２は、現像収容部５１の内部で上昇気流を生成できる向きに開口されている。

これにより、現像剤収容部５１内に導入されたエアは、現像剤収容部５１の平面視断面の中心を基準として旋回する気流（図５（Ａ）中、符号Ｒ１で示す）が生成されることになる。
このような現像剤収容部５１内で旋回気流を生成することにより、現像剤収容部５１の内壁面に沿った気流の移動が可能となる。これにより、収容部全体を効率よく攪拌することができる。

本発明者は、上述したエア導入口を単一で設けた場合（図４に示す構成）、複数設けた場合（図５に示す構成）、複数設けた場合に、互いのエア導入口を現像剤収容部の平面視断面中心に向け外気を取り込めるようにした場合、そして、現像剤収容部で旋回気流を生成する場合とを対象として、地肌汚れやトナー飛散などの画像品質悪化の原因となる弱帯電（帯電不足）トナーの存在割合について実験したところ、図６に示す結果を得た。

図６において、エア無しは、攪拌部材により攪拌のみを示し、１穴、２穴は、図４および図５に示した構成を示し、接線流入型は旋回流を生成する場合を示している。なお、弱帯電トナーは、−１ｆＣ／１０μｍ以下の帯電量と定義する。

図６に示した結果から、弱帯電トナーの存在割合がエアの流入方式によって大きく影響され、特に、旋回流を生成する場合に最も帯電効率がよいということがわかる。
なお、エアの導入構造としては、単一あるいは複数の穴で構成することに限らず、図７に示すように、現像剤収容部５１の傾斜壁において、垂直方向１周分の開口としその開口をメッシュや多孔質板８１により覆うようにすることも可能である。

この構成においては、図７中、矢印で示すように、傾斜壁全面から小さい気泡状のエアが現像剤中に流れ込み、流動化を促進できると共に、現像剤への広い範囲でのエアの流入による現像剤の分散性拡大により、低ストレス環境下での均一攪拌が可能となる。

本実施形態では、エアの導入に際して、その流量により現像剤収容部５１内での現像剤の攪拌率を向上させるようになっている。つまり、現像剤の流動性を改善して分散性を高めるためには、高速気流が必要となる。しかし、流速が大きすぎると現像剤での摺擦度が高まり、劣化の原因となる。そこで、本実施形態では、現像剤の流動性に影響を与えるトナー濃度や湿度を検知するためのセンサを設けておき、これらセンサによる検知結果に応じて導入されるエアの流量を調整できるようにしている。

一方、現像剤収容部１内に導入されるエアは、現像装置内での湿度よりも低い湿度に設定されたものが導入されるようになっている。これにより、エアによる現像剤の分散性が高められると共に、現像装置内も低湿度に維持されるので、攪拌されるトナーの帯電性を高めることができる。

次に本発明のさらに別の実施形態について説明する。
本実施形態は、現像剤収容部５１内での気流による現像剤の分散性および攪拌効率の向上を達成するだけでなく、さらに現像剤収容部５１の内部で攪拌不能領域が発生するのを防止する点に特徴がある。

図８は、このための構成を示す図であり、同図は、図５に示した現像剤収容部５１の構成を対象としている。
図８において、現像剤収容部５１には、その下部周壁に、図５を用いて説明したように、現像剤収容部５１の内部に供給された圧縮エアが上昇しながら旋回する気流を生成できる状態でエア導入口ＩＰ１，ＩＰ２が設けられ、現像剤収容部５１の内部に垂直方向に垂下された回転軸８０Ａには、水平方向断面中心部を回転中心として内側および外側の関係で配置された第１の攪拌部８２および第２の攪拌部８３を備えた攪拌部材が設けられている。

第１の攪拌部８２は、現像剤を上昇させる方向のリード方向が設定されたスクリューオーガで構成され、第２の攪拌部８３は、第１の攪拌部８２の外側に位置して第１の攪拌部８２を構成するスクリューオーガの回転軸を中心にして回転可能な撹拌パドルで構成されている。

第２の攪拌部８３に用いられる撹拌パドルは、スクリューオーガの回転軸軸心を挟んで対向する位置にそれぞれ設けられて垂直方向に長手方向を有し、その基端がスクリューオーガの回転軸に一体化されたフランジ８４に固定されている。
従って、第１の攪拌部８２は現像剤の流下方向と逆方向に現像剤を移動させることができ、また、第２の攪拌部８３は現像剤の流下方向を横切る方向に回転し、現像剤の流下を抑制することができる。

一方、第２の攪拌部８３は、第１の攪拌部８２であるスクリューオーガの外周面に対向する内端部との間に生じる隙間が極力小さくされており、内端部の径方向で部分的に空隙部としてのメッシュや多孔質板８１Ａが設けられている。

これにより、第１，第２の撹拌部間で現像剤が漏れてそのまま流下してしまう範囲が極力少なくされていることになる。また、外側に位置する第２の攪拌部８３の外周面は、現像剤収容部５１の内面に極力接近する状態で設けられており、第１の攪拌部８２によって上昇する現像剤がスクリューオーガの領域を外れた際に第２の攪拌部８３による撹拌領域が減少するのを防止している。

第２の攪拌部８３と第１の攪拌部８２とは、モータ６０によって回転駆動されるようになっており、第１の攪拌部８２であるスクリューオーガはモータ６０と直結されており、第２の攪拌部８３である撹拌パドルは、減速ギヤ列８４ａ〜８４ｄを介して回転する。

現像剤収容部５１での補給口５６から、排出口５１Ａまでの搬送は重力を利用している。現像剤収容部５１にはバッファとして常に現像剤が存在するため、未混合の現像剤がそのまま排出されることはない。

以上のような実施形態においては、スクリューオーガにより上昇する現像剤と落下する現像剤とが接触することで摩擦帯電が行われることになるが、エアを用いない場合には、上述したように、攪拌パドルと収容部内面との間には僅かながらも隙間が存在している。このため、隙間内を通過する現像剤には極めて高いストレスが加わることになる。

そこで、本実施形態では、エアの導入により、特に、収容部内で旋回気流を生成することで、隙間内での現像剤の凝縮を解消して現像剤の分散性を高めると共に、攪拌部材への駆動負荷の増加を抑えることができるようになっている。これにより、攪拌性を高めてキャリアとトナーとの摩擦接触を効率よく行わせることで帯電性を向上させることができる。

本発明者は、図８に示した構成を対象として、攪拌部材へのトルク変化を実験したところ、図９に示す結果を得た。
図９に示す結果から明らかなように、エアの流量が増加するに従い、モータ６０の攪拌トルク（攪拌エネルギー）が低下して現像剤の受けるストレスを低減できる。また、急激にトナーの帯電量を立ち上げたいとき、つまり、現時点でのトナーの帯電量と所定の帯電量との差が大きい場合に所定帯電量に早く設定したい場合には、攪拌部材の回転数を上げる必要があるが、この方法では現像剤が受けるストレスも高くなる。

そこで、本実施形態では、エアの流量を調節することで現像剤の分散率を早く高めることができるので、現像剤へのストレスの増加を防止することも可能となる。

本発明による現像装置が用いられる画像形成装置の構成を示す断面図である。 本発明による現像装置の全体構成を説明するための模式図である。 図２に示した現像装置における現像部の構成を説明するための模式図である。 本発明による現像装置の要部構成の一例を示す模式図である。 図４に示した構成の要部構成を対象とした一部変形例を示す図である。 図５に示した構成を対象としたエア導入方式と弱帯電トナーの存在割合（弱帯電トナー割合）との関係を示す線図である。 図５に示した要部構成の他の変形例を示す図である。 本発明による現像装置の他の実施形態による構成を説明するための図である。 図８に示した構成を対象としてエア流量と攪拌トルクとの変化を示す線図である。

符号の説明

１ 感光体
５ 現像装置
５０ 現像部
５１ 現像剤収容部
５２ トナーカートリッジ
５６ 循環路
８０ 攪拌部材
８０Ａ 回転軸
８０Ｂ 攪拌プロペラ
８１ メッシュまたは多孔質板
８２ 第１の攪拌部をなすスクリューオーガ
８３ 第２の攪拌部をなす撹拌パドル
ＩＰ１，ＩＰ２ エア導入口
Ｒ１ 旋回気流

Claims (12)

1. 潜像担持体に形成されている静電潜像をトナーとキャリアとからなる現像剤により可視像処理する現像部と、該現像部から回収した現像剤を再度該現像部の現像剤供給部に向け移送する循環部とを備え、該循環部には、上記現像部に至る前の位置に現像剤の一部を収容する収容部が設けられ、該収容部内には上記回収された現像剤と新たに補給されるトナーとを撹拌混合する攪拌部材が設けられている現像装置において、
   該収容部にはエアの導入部が設けられ、該エアの導入部は、上記収容部内で旋回流を生起できる位置に設けられていることを特徴とする現像装置。
2. 上記収容部は、上部に現像剤補給口を備え、該現像剤補給口から導入された現像剤が重力により落下する構成であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 上記収容部は、上記エアの導入部が下部に配置されてい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. 上記収容部は、上記エアの導入部のエアの導入位置に、少なくともキャリアが通過できない細度のメッシュまたは多孔質部材もしくはこれの代替部材が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の現像装置。
5. 上記収容部には、上記エアの導入部が複数設けられていることを特徴とする請求項１，２および４のいずれか一つに記載の現像装置。
6. 上記収容部内に導入されるエアの流量が変更可能であることを特徴とする請求項１，２〜５のいずれか一つに記載の現像装置。
7. 上記収容部に導入されるエアは、該収容部内の湿度よりも低湿度に設定されていることを特徴とする請求項１，２〜５，および６のいずれか一つに記載の現像装置。
8. 上記収容部には、上記攪拌部材として、該収容部の中心位置で回転可能に設けられ、該収容部内に供給されるエアにより拡散される現像剤を攪拌混合する第１の攪拌部材と、該第１の攪拌部材と同軸支持されて該第１の攪拌部材の外方に位置して回転可能な第２の攪拌部材とを備えていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の現像装置。
9. 上記複数設けられているエアの導入部は、上記収容部の平面視断面の中心に向けた位置から直径方向において離れる向きにずらされた状態で設けられることにより該収容部内で旋回流を生成可能な位置に設けられ、
   上記第２の攪拌部材は上記旋回流の回転方向と相反する方向に回転可能であることを特徴とする請求項１または８に記載の現像装置。
10. 潜像担持体に形成されている静電潜像をトナーとキャリアとからなる現像剤により可視像処理する現像部と、
    該現像部から回収した現像剤を再度該現像部の現像剤供給部に向け移送する循環部とを備え、
    該循環部には、上記現像部に至る前の位置に現像剤の一部を収容する収容部が設けられ、
    該収容部内には上記回収された現像剤と新たに補給されるトナーとを撹拌混合する攪拌部材が設けられている現像装置において、
    上記収容部の下部においてエア導入口が設けられ、
    前記エア導入口は上記収容部の平面視断面の中心に向けた位置から直径方向において離れる向きにずらされた状態で設けられていることを特徴とする現像装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか一つに記載の現像装置を用いることを特徴する画像形成装置。
12. 上記現像装置には、二成分系現像剤が用いられることを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。

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