(57)【要約】【課題】簡易な構造で、現像剤の長寿命化と現像剤劣化による画像濃度の均一化とを両立させることができるとともに、画像形成時間の短縮化を行うことができる画像形成装置を提供すること。【解決手段】現像駆動時に、現像装置１の総使用時間によって、現像剤担持体８の回転速度が攪拌手段５、６の回転速度より大きくなるように変更する。【選択図】図４
2010176065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
前記像担持体と対向する現像領域に向けて現像剤を搬送する現像剤担持体を備え、前記像担持体に形成される潜像を現像する現像装置と、
前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像室と、
前記現像室の下方に設けられ、前記像担持体を通過した現像剤を回収する攪拌室と、
前記現像室および前記攪拌室にそれぞれ設けられ、前記現像室と前記攪拌室との間で前記現像剤を攪拌する攪拌手段と、
前記現像装置の総使用時間が所定時間以上の場合に、前記現像装置の総使用時間が所定時間未満の場合よりも画像形成中における前記攪拌手段の回転速度に対する前記現像剤担持体の回転速度の比を大きくするように制御するコントローラと、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
像担持体と、
前記像担持体と対向する現像領域に向けて現像剤を搬送する現像剤担持体を備え、前記像担持体に形成される潜像を現像する現像装置と、
前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像室と、
前記現像室の下方に設けられ、前記像担持体を通過した現像剤を回収する攪拌室と、
前記現像室および前記攪拌室にそれぞれ設けられ、前記現像室と前記攪拌室との間で前記現像剤を攪拌する攪拌手段と、
出力画像の画像比率が所定量以上である場合に、出力画像の画像比率が所定量未満である場合よりも画像形成中における前記攪拌手段の回転速度に対する前記現像剤担持体の回転速度の比を大きくするように制御するコントローラと、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
像担持体と、
前記像担持体と対向する現像領域に向けて現像剤を搬送する現像剤担持体を備え、前記像担持体に形成される潜像を現像する現像装置と、
前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像室と、
前記現像室の下方に設けられ、前記像担持体を通過した現像剤を回収する攪拌室と、
前記現像室および前記攪拌室にそれぞれ設けられ、前記現像室と前記攪拌室との間で前記現像剤を攪拌する攪拌手段と、
前記現像装置の総使用時間が所定時間以上の場合に、前記現像装置の総使用時間が所定時間未満の場合よりも画像形成中における前記現像室の攪拌手段の攪拌速度に対する前記攪拌室の攪拌手段の攪拌速度の比を大きくするように制御するコントローラと、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
像担持体と、
前記像担持体と対向する現像領域に向けて現像剤を搬送する現像剤担持体を備え、前記像担持体に形成される潜像を現像する現像装置と、
前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像室と、
前記現像室の下方に設けられ、前記像担持体を通過した現像剤を回収する攪拌室と、
前記現像室および前記攪拌室にそれぞれ設けられ、前記現像室と前記攪拌室との間で前記現像剤を攪拌する攪拌手段と、
出力画像の画像比率が所定量以上である場合に、出力画像の画像比率が所定量未満である場合よりも画像形成中における前記現像室の攪拌手段の攪拌速度に対する前記攪拌室の攪拌手段の攪拌速度の比を大きくするように制御するコントローラと、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記現像装置の総使用時間は、プリントカウンタより算出されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記画像比率は、ビデオカウンタより算出されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記現像駆動時の現像剤攪拌動作の有無を、電源が落ちていた時間を算出し、所定の時間以上であるか否かで判断することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記現像駆動時の現像剤攪拌動作の有無を、所定の湿度以上で所定の時間以上電源が落とされていたか否かで判断することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の複写機、レーザープリンタ、ファクシミリ及び印刷装置などの画像形成装置に関し、詳しくは光除電装置を有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式は、複写機やプリンタに用いられる最もよく知られた印刷方式のひとつである。近年では、ＰＯＤ（プリント・オン・デマンド）の注目により、高速の印刷能力、イメージ画像印刷等が望まれ、その結果印刷画質も高品質で高精細なものが望まれるようになってきた。
【０００３】
電子写真方式や静電記録方式の画像形成装置が具備する現像装置では、磁性トナーを主成分とした一成分現像剤、もしくは非磁性トナーと磁性キャリアを主成分とした二成分現像剤が用いられている。特に、電子写真方式によりフルカラーやマルチカラー画像を形成するカラー画像形成装置では、画像の色味などの観点からほとんどの現像装置が二成分現像剤を使用している。
【０００４】
二成分系現像剤に用いられるキャリア粒子は、トナー粒子に良好な帯電性を付与し、現像極において静電潜像上にトナーを現像し、キャリア粒子自身は現像容器内に戻され新たにトナーと混合し良好な帯電を付与するというサイクルで長時間繰り返し使用される。したがって、キャリア粒子に要求される性能として、トナーに良好な帯電を付与すること、繰り返しの使用でも帯電付与性能が劣化しないこと等が挙げられる。
【０００５】
具体的にキャリアが劣化すると、ベタ画像プリントに伴う多量のトナー補給の際に、補給されたトナーを十分に帯電できない問題が発生する。そして、結果的に帯電量が低いトナーが現像剤担持体に搬送され現像されてしまうため、像担持体上のトナー量にムラが発生して紙上濃度が不均一になり、成果物の品質を下げてしまう。
【０００６】
この現像剤の劣化は、主に現像器に具備されている現像剤担持体の磁極配列とその磁力に依存している。具体的には、現像室の現像剤を現像剤担持体にくみ上げるための磁極の磁力が大きい程、現像剤に加わる圧力が大きくなる。そして、トナーとキャリアとの接触による摩擦帯電は促進されるが、外添剤の遊離やキャリアへのトナー融着を促進することから、劣化の度合いが早くなってしまう。
【０００７】
また、磁力を上げることで現像剤担持体表面が削れたりすることから、複写機の各パーツの長寿命化を考えると、あまり磁力を上げて現像剤にかかる圧力を大きくすることは難しい。
【０００８】
すなわち、現像剤の長寿命化と画像濃度の均一化は相反する関係になっている。そこで、現像剤などの劣化による帯電能劣化の対応方法として、現像器下に磁界発生手段を設けて必要な時だけ磁界を印加して現像剤に圧力を加えることで、トナーの帯電量を適正化している（特許文献１参照）。
【０００９】
また、現像剤は長期に渡って使用することで少なからずとも劣化する。このような現像剤を長期に渡って放置した後や高湿環境下で放置した後はトナー帯電量が大きく低下するため、画像形成装置の電源を入れた際、所定時間、攪拌して所望の帯電量まで戻している（特許文献２参照）。
【００１０】
【特許文献１】特開2000−89550号公報
【特許文献２】特開平４−255881号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来例では、新たに磁界発生手段を設けなくてはならないため、構造が複雑化するとともに、現像剤が外部磁場の影響を受ける可能性がある。また、攪拌作業で帯電量を元に戻すためには、現像剤の攪拌作業を長時間に渡って必要とするので、画像形成時間の短縮化の妨げになる。
【００１２】
本発明の技術的課題は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構造で、現像剤の長寿命化と現像剤劣化による画像濃度の均一化とを両立させることができるとともに、画像形成時間の短縮化を行うことができる画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するため、本発明の画像形成装置に係る構成は、像担持体と、前記像担持体と対向する現像領域に向けて現像剤を搬送する現像剤担持体を備え、前記像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置と、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像室と、前記現像室の下方に設けられ、前記像担持体を通過した現像剤を回収する攪拌室と、前記現像室および前記攪拌室にそれぞれ設けられ、前記現像室と前記攪拌室との間で前記現像剤を攪拌する攪拌手段と、前記現像装置の総使用時間が所定時間以上の場合に、前記現像装置の総使用時間が所定時間未満の場合よりも画像形成中における前記攪拌手段の回転速度に対する前記現像剤担持体の回転速度の比を大きくするように制御するコントローラと、を有することを特徴とする。
【００１４】
又、本発明の画像形成装置に係る構成は、像担持体と、前記像担持体と対向する現像領域に向けて現像剤を搬送する現像剤担持体を備え、前記像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置と、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像室と、前記現像室の下方に設けられ、前記像担持体を通過した現像剤を回収する攪拌室と、前記現像室および前記攪拌室にそれぞれ設けられ、前記現像室と前記攪拌室との間で前記現像剤を攪拌する攪拌手段と、出力画像の画像比率が所定量以上である場合に、出力画像の画像比率が所定量未満である場合よりも画像形成中における前記攪拌手段の回転速度に対する前記現像剤担持体の回転速度の比を大きくするように制御するコントローラと、を有することを特徴とする。
【００１５】
又、本発明の画像形成装置に係る構成は、像担持体と、前記像担持体と対向する現像領域に向けて現像剤を搬送する現像剤担持体を備え、前記像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置と、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像室と、前記現像室の下方に設けられ、前記像担持体を通過した現像剤を回収する攪拌室と、前記現像室および前記攪拌室にそれぞれ設けられ、前記現像室と前記攪拌室との間で前記現像剤を攪拌する攪拌手段と、前記現像装置の総使用時間が所定時間以上の場合に、前記現像装置の総使用時間が所定時間未満の場合よりも画像形成中における前記現像室の攪拌手段の攪拌速度に対する前記攪拌室の攪拌手段の攪拌速度の比を大きくするように制御するコントローラと、を有することを特徴とする。
【００１６】
又、本発明の画像形成装置に係る構成は、像担持体と、前記像担持体と対向する現像領域に向けて現像剤を搬送する現像剤担持体を備え、前記像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置と、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像室と、前記現像室の下方に設けられ、前記像担持体を通過した現像剤を回収する攪拌室と、前記現像室および前記攪拌室にそれぞれ設けられ、前記現像室と前記攪拌室との間で前記現像剤を攪拌する攪拌手段と、出力画像の画像比率が所定量以上である場合に、出力画像の画像比率が所定量未満である場合よりも画像形成中における前記現像室の攪拌手段の攪拌速度に対する前記攪拌室の攪拌手段の攪拌速度の比を大きくするように制御するコントローラと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、構造を複雑にすることなく、現像剤の長寿命化と現像剤劣化による画像濃度の均一化とを両立させることができ、画像形成時間の短縮化も行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係るフルカラー画像形成装置の要部断面図である。図２は、図１におけるＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの現像装置の各ステーションの断面図を示す。
【００１９】
尚、現像装置は、以下に述べるような画像形成中の現像領域で使用されるが、必ずしもこの形態に限られるものではなく、静電記録方式のものにも適用される。
【００２０】
［実施形態１］
【００２１】
図１において、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各ステーションはほぼ同様の構成であり、フルカラー画像において、それぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の画像を形成する。
【００２２】
以下、現像装置１とあれば、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各ステーションにおける現像装置１Ｙ、現像装置１Ｍ、現像装置１Ｃ、現像装置１Ｋを共通して示すものとし、各ステーションＭ、Ｃ、Ｙ、Ｋに備えられた他の部材も同様とする。
【００２３】
像担持体である感光ドラム10は回動自在に設けられており、その感光ドラム10を一次帯電手段21で一様に帯電し、例えばレーザーのような発光素子22によって、情報信号に応じて変調された光で露光して静電潜像（潜像）を形成する。その潜像は現像装置１により、後述のような過程でトナー像として可視像化される。
【００２４】
次に、その可視像を転写帯電器23によって、転写紙搬送シート24によって搬送されてきた転写紙27に転写し、更に、定着装置25によって定着して永久画像を得る。又、感光ドラム10上の転写残現像剤はクリーニング装置26により除去する。又、画像形成で消費された現像剤（トナー）はトナー補給槽20から補給される。
【００２５】
又、現像剤としては、非磁性トナーと低磁化高抵抗キャリアを含む２成分現像剤が用いられる。非磁性トナーは、スチレン系樹脂やポリエステル樹脂等の結着樹脂、カーボンブラックや染料、顔料等の着色剤、ワックス等の離型剤、荷電制御剤等を適当量用いることにより構成される。このような非磁性トナーは、粉砕法や重合法などの常法により製造することができる。
【００２６】
尚、非磁性トナー（負帯電特性）は、摩擦帯電量が−１×10-2〜−5.0×10-2Ｃ／ｋｇ程度のものであることが好ましい。非磁性トナーの摩擦帯電量が上記範囲を外れると、現像効率が低下し、又、磁性キャリアに発生するカウンターチャージ量も大きくなり白抜けレベルが悪化することとなり、画像不良を生じることがある。非磁性トナーの摩擦帯電量は、用いられる材料の種類等により調整しても良いし、後述する外添剤の添加によって調整しても良い。
【００２７】
非磁性トナーの摩擦帯電量は、一般的なブローオフ法を用い、現像剤量を約0.5〜1.5ｇとして現像剤からトナーをエアー吸引することで吸引し、測定容器に誘起される電荷量を測定することにより測定することができる。
【００２８】
又、磁性キャリアとしては、例えば樹脂キャリア又はフェライト等のマグネタイト単体表面を酸化、還元処理して抵抗調整を行ったもの又はフェライト等のマグネタイト単体表面樹脂でコーティングし抵抗調整を行ったもの等が用いられる。
【００２９】
樹脂キャリアは、例えば樹脂中に磁性材料としてマグネタイトを分散し、導電化及び抵抗調整のためにカーボンブラックを分散して形成したものである。尚、これら磁性キャリアの製造法は特に制限されない。
【００３０】
尚、磁性キャリアは、0.1テスラの磁界において3.0×104Ａ／ｍ〜2.0×105Ａ／ｍの磁化を有することが好ましい。磁性キャリアの磁化量を小さくすると、磁気ブラシによるスキャベジングを抑制する効果がある。
【００３１】
しかし、磁界発生手段による非磁性円筒体への付着が困難となり、感光ドラム10への磁性キャリア付着等の画像不良やはき寄せ画像を生じることがある。又、磁性キャリアの磁化が上記範囲よりも大きいと、磁気ブラシの圧力により画像不良を生じることがある。
【００３２】
更に、磁性キャリアの体積抵抗率は、リークや現像性を考慮して107〜1014Ωｃｍのものを用いるのが好ましい。
【００３３】
キャリアの磁化は、理研電子（株）製の振動磁場型磁気特性自動記録装置ＢＨＶ−30を用いて測定した。キャリア粉体の磁気特性値は、0.1Ｔの外部磁場を作り、その時の磁化の強さを求める。キャリアは円筒状のプラスチック容器に十分密になるようにパッキングした状態にする。
【００３４】
この状態で磁化モーメントを測定し、試料を入れた時の実際の重量を測定し、磁化の強さを求める（Ａｍ２／ｋｇ）。次いで、キャリア粒子の真比重を乾式自動密度形アキュピック1330（島津製作所（株）社製）により求め、磁化の強さ（Ａｍ２／ｋｇ）に真比重を掛けることで、本実施形態に用いられる単位体積当たりの磁化の強さ（Ａ／ｍ）を求めることができる。
【００３５】
図２において、現像剤が収容された現像容器２内には、現像剤担持体としての現像スリーブ８と、現像スリーブ８上に担持された現像剤の穂を規制する穂切り部材９とが配設されている。
【００３６】
更に、現像容器２の感光ドラム10に対向した現像部に相当する位置には開口があり、この開口に現像スリーブ８が感光ドラム10方向に一部露出するように回転可能に配設されている。
【００３７】
尚、この現像スリーブ８は非磁性材料で構成され、その内部には磁界手段であるマグネットローラ８'が非回転状態で設置されており、このマグネットローラ８'は、現像部に位置する現像極Ｓ１と、現像剤を搬送する磁極Ｓ２、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３とを有している。
【００３８】
現像スリーブ８の非磁性円筒体は、導電性の材料によって形成されるのが好ましい。例えばステンレスやアルミニウム等の金属、導電性粒子の分散により導電性を付与した樹脂体等を用いることができる。又、現像スリーブ８は、現像剤の搬送性を高めるためにブラスト処理等により表面を粗面化するなどの加工を施してもよい。
【００３９】
また、磁界発生手段であるマグネットロール８'としては、現像スリーブ８ａに対して相対的に不動となるように複数の磁極が現像スリーブ８内部に固定される。マグネットロール８'は、常時磁界を発生する磁石等であっても良いし、一定の磁界、又は異なる極性の磁界を任意に発生させることができる電磁石等であってもよい。
【００４０】
現像スリーブ８は現像時に図示矢印方向に回転し、穂切り部材９による磁気ブラシの穂切りによって層厚を規制された二成分現像剤を担持する。そして、二成分現像剤を感光ドラム10と対向した現像部に搬送し、感光ドラム10上に形成された潜像に現像剤を供給して潜像を現像する。この時、現像効率、つまり潜像へのトナーの付与率を向上させるために現像スリーブ８には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。
【００４１】
穂切り部材９はアルミニウム等の非磁性部材で構成され、感光ドラム10よりも現像スリーブ８の回転方向上流側に配設されている。そして、この穂切り部材９の先端部と現像スリーブ８との間を通過して、現像剤の非磁性トナーと磁性キャリアの両方が現像部へと送られる。
【００４２】
尚、穂切り部材９の現像スリーブ８の表面との間隙を調整することによって、現像スリーブ８上に担持した現像剤磁気ブラシの穂切り量が規制されて現像部へ搬送される現像剤量が調整される。
【００４３】
そして、現像容器１内の略中央部は紙面に垂直方向に延在する隔壁７によって、上部の現像室３と下部の攪拌室４に鉛直方向上下に区画されており、現像剤は現像室３及び攪拌室４に収容されている。
【００４４】
図３において、現像装置１の現像容器２の現像室３及び攪拌室４には現像剤攪拌、搬送手段として、第１及び第２の搬送スクリュー５、６がそれぞれ配置されている。
【００４５】
第１の搬送スクリュー５は、強磁性体で構成される回転軸の周りに非磁性材料からなる羽根部材をスパイラル状に設けたスクリュー構造になっている。上方の現像室３の底部に現像スリーブ８の軸方向に沿ってほぼ平行に配置され、回転して現像室３内の現像剤Ｔを軸線方向に沿って一方向に搬送する。
【００４６】
又、第２の搬送スクリュー６は、第１の搬送スクリュー５と同様に回転軸の周りに羽根部材を第１の搬送スクリュー５とは逆向きにしてスパイラル状に設けたスクリュー構造となっている。下方の攪拌室４内の底部に第１の搬送スクリュー５とほぼ平行に配設され、第１の搬送スクリュー５と同方向に回転して攪拌室４内の現像剤Ｔを第１の搬送スクリュー５と反対方向に搬送する。
【００４７】
このようにして、第１及び第２の搬送スクリュー５、６の回転による搬送によって、現像剤が、隔壁７の現像剤搬送方向で両端部に設けられた開口部（連通部）11、12を通じて、現像室３と攪拌室４との間で循環される。
【００４８】
上部の現像室３内において、第１の搬送スクリュー５は下部の攪拌室４より搬送されてくる現像剤を循環方向に搬送させながら、搬送中の現像剤を現像スリーブ８に供給する。そして、現像スリーブ８に供されなかった現像剤は循環方向に搬送され、再び連通部12から攪拌室４に搬送される。
【００４９】
現像室３より穂切り部材９の規制を受けて現像スリーブ８に供給された現像剤は、感光ドラム10との対向部である現像部に搬送される。そして、現像部を通過後現像に供されなかった現像剤を現像スリーブ８の回転によって攪拌室４に戻す。
【００５０】
又、下部の攪拌室４内において、第２の搬送スクリュー６はトナー補給槽20より補給口を通って攪拌室４内の第２の搬送スクリュー６の上流側に供給されるトナーと、連通部12を通過して現像室３より搬送されてくる現像剤とが攪拌される。加えて、現像スリーブ８より搬送されてくる現像後の現像剤を攪拌しながら搬送する。これにより、現像剤のトナー濃度を均一化して現像室３に搬送する。
【００５１】
つまり、現像室３にて現像スリーブ８への現像剤の供給を行い、攪拌室４にて現像スリーブ８からの現像剤の回収を行う。そして、現像室３及び攪拌室４における現像剤循環方向、つまり現像剤搬送方向に対して、現像スリーブ８への現像剤の供給や回収といった動作を行う領域を画像領域Ｂとする。
【００５２】
現像部において現像に供されないで残った現像剤は、現像スリーブ８の回転に伴って現像室３側ではなく、攪拌室４側に回収される。このため、現像室３内には常に攪拌室４で十分攪拌された現像剤のみが存在する。
【００５３】
よって、現像スリーブ８には常に均一な濃度の現像剤が供給され、スラスト方向の画像ムラや濃度差のない均一な画像を得ることができる。
【００５４】
このように、現像装置１では、現像室３と攪拌室４とが鉛直方向上下に配置されているので、現像室３から攪拌室４への現像剤は上から下へ、攪拌室４から現像室３へは、端部に溜まった現像剤の圧力により下から上へと押し上げられる。
【００５５】
従って、現像剤が攪拌室４から現像室３へ受け渡された後に、現像室３においては、そのまま第１の搬送スクリュー５の軸方向に搬送されるものと、途中で現像スリーブ８に供給され、現像部を通過後攪拌室４に回収される成分が存在する。
【００５６】
この現像スリーブ８への現像剤の受け渡しが画像領域Ｂのほぼ全体にわたってなされるため、現像室３内において第１の搬送スクリュー５により搬送される現像剤の量は、上流端から下流端に行くに従い減少する。
【００５７】
一方、攪拌室４において第２の搬送スクリュー６により搬送される現像剤の量は、上流端から下流端にいくに従い徐々に増加する傾向があるので、現像装置１内の現像剤Ｔの分布には片寄りが存在しやすい。
【００５８】
この偏りが攪拌室４で大きく発生した場合、現像室３の下流の汲み上げ部付近の現像剤高さＴ'が高くなり、現像スリーブ８の現像に使用された現像剤が現像室３に回収されなくなる。その結果、トナー濃度が低い現像剤が現像スリーブ８上を連れまわり、画像に濃度ムラが発生してしまう。
【００５９】
そこで、画像形成時は現像後の現像剤が現像スリーブ８上を連れ回らないようにし、現像剤劣化防止の観点からできるだけ汲み上げ部の圧力が高くならないようにする。すなわち、現像スリーブ８を500ｒｐｍ、第１の搬送スクリュー５を700ｒｐｍ、第２の搬送スクリュー６を750ｒｐｍとなるように速度比を適正化している。
【００６０】
通常、現像スリーブ８と第１および第２の搬送スクリュー５、６との速度比の関係は、画像形成時と非画像形成時を問わず一定である。ここでいう非画像形成時とは帯電や転写に関わる電流や電位制御時、装置本体を起動した時に行う現像剤攪拌動作などを示す。
【００６１】
現像剤攪拌動作とは、長時間現像剤を放置することでトナーの帯電量が低下するため、現像剤を攪拌することで帯電量を元に戻す動作である。現像剤や現像容器２の構成にもよるが、通常この動作に要する時間は30秒から２分程度であり、この時間が短いことが望ましい。
【００６２】
攪拌室４から現像室３への現像剤の受け渡しには、攪拌室４下流部に溜まった現像剤の圧力を利用して汲み上げていることに着目し、この受け渡し部の圧力を利用して、長期使用によって劣化した現像剤でも効率的に帯電させる。
【００６３】
次に、画像形成装置の動作を図４に示すフローチャートと図13により説明する。まず、画像信号を装置本体内のビデオカウンタ31で読み取る。このとき、ビデオカウンタ31はＡ４シート全体にベタ画像を出力する場合の信号値を256とする。すなわち、Ａ４シートに対して画像比率が30％分だけベタ画像を出力すると、256の30％である77の信号値が得られる。
【００６４】
現像駆動時に、ビデオカウンタ31の信号値が77以上の場合（ステップＳ１）に次のフローに移行する。次に、現像剤の使用状況を判断するために、プリントカウンタ32を用いて、現像剤の使用枚数（プリントカウント）を算出する。本実施形態では５万枚を閾値（所定値）として用いている（ステップＳ２）。
【００６５】
この信号値と総使用時間の閾値は設計値であるため、現像剤や装置本体によって適宜変えても良い。また、本実施形態で用いる現像剤は既に５万枚以上のプリントを行って劣化している現像剤を用いている。
【００６６】
次に、現像剤攪拌時に汲み上げ部の圧力を高くするため、コントローラ30により現像スリーブ８の回転速度を画像形成時の第１および第２の搬送スクリュー５、６の回転速度よりも速い800ｒｐｍとし（ステップＳ３）、画像形成する（ステップＳ４）。
【００６７】
この場合、ビデオカウンタ31の信号値が所定量以上又は総使用時間が所定時間以上のとき、現像スリーブ８の回転速度を800ｒｐｍとして画像形成してもよい。
【００６８】
尚、ビデオカウンタ31の信号値が77以上でない場合（所定量未満）や現像剤が５万枚以上分使用されていない場合（総使用時間が所定時間未満）は、通常の速度比で画像形成する（ステップＳ５）。この時の汲み上げ部の現像剤にかかる圧力および現像剤の帯電量の変化を示すために、以下の測定を行った。
【００６９】
現像剤にかかる圧力を測定する手段として、ＦＩＳＯ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ＩｎｃのＦＯＰ-Ｍを用い、帯電量測定には上述した一般的なブローオフ法を用いた。
【００７０】
図５に第１の搬送スクリュー５の攪拌速度を700ｒｐｍ、第２の搬送スクリュー６の攪拌速度を750ｒｐｍに固定して現像スリーブ８の速度のみを500ｒｐｍから800ｒｐｍまで速くした時の汲み上げ部の現像剤にかかる圧力を示す。
【００７１】
これによれば、現像スリーブ速度が1.4倍を超えた700ｒｐｍ付近から汲み上げ部の現像剤にかかる圧力が高くなり始め、800ｒｐｍでは500ｒｐｍ時の３倍の1.2ｋＰａとなる。
【００７２】
一般的に現像容器２内で現像剤にかかる圧力が最も高いとされるのは、現像スリーブ８の磁極Ｎ２とＳ２の間にできる現像剤滞留部であるとされており、本実施形態における現像スリーブ８近傍の現像剤滞留部の圧力は1.2ｋＰａ程度である。
【００７３】
現像スリーブ８の速度のみを800ｒｐｍ、すなわち1.6倍にすることで、汲み上げ部においても、現像スリーブ８近傍の現像剤滞留部と同等の帯電能力を有することができる。
【００７４】
又、上述したスリーブ速度と現像剤汲み上げ部の圧力の関係を、スリーブ速度と補給トナーの帯電量の関係に置き換えたグラフを、図６に示す。ここで、補給したトナーは、Ａ４ベタ相当の0.35ｇを用い、汲み上げ部から汲み上がってきたトナーの帯電量をブローオフ法で測定した。
【００７５】
図６に示すように、スリーブ速度を上げるに伴い、補給トナーの帯電量が上がり、700ｒｐｍ以上では−30μＣ／ｇに飽和する。すなわち、700ｒｐｍ以上であれば、補給されたトナーを充分に帯電でき、出力画像の濃度ムラなどの原因が解消される。
【００７６】
現像スリーブ８の速度を通常の1.6倍である800ｒｐｍよりも大きくすると、汲み上げ部に現像剤が過剰に溜まってしまい、現像スリーブ８の端部から現像剤が現像容器２外に漏れてしまうため、上限を1.6倍とした。
【００７７】
尚、現像スリーブ８の速度を通常の1.6倍を上限としたが、第１および第２の搬送スクリュー５、６の攪拌速度やスクリュー形状、攪拌室４の容積値を変えることで上限値は変更可能である。さらに、現像室３の容積、現像スリーブ８の大きさ、現像剤の流動性、現像剤量などの様々な値を変えることでも上限値は変更可能である。
【００７８】
本実施形態では、現像スリーブ８が１本の現像容器２について記述したが、現像スリーブ８が２本の現像容器でも同様の効果が得られる。また、本実施形態では現像バイアス電位と潜像電位との差である現像コントラストがトナーで全て埋め尽くされる状態を前提としている。
【００７９】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記実施形態記載に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲に記載されている発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の変更ができるものである。
【００８０】
［実施形態２］
【００８１】
すなわち、実施形態１では、第１および第２の搬送スクリュー５、６に対して現像スリーブ８のみを速くする構成をとった。しかし、上記構成は現像剤の流動性が変化した場合や現像室３の容積が小さい場合に、現像室３の現像剤が極端に減少してしまい、現像スリーブ８上の現像剤にムラが発生する恐れがある。特に現像スリーブ８の下流側では元々現像剤量が少ないため現像剤が枯渇し、現像スリーブ８の下流側に現像剤が存在しなくなる可能性もある。
【００８２】
また、現像スリーブ８のみを速く回すことで、通常よりも現像性が向上するため、現像性が悪い状態から実施形態１を行うと、１枚目と２枚目で多少の色味のずれが生じることがある。
【００８３】
そこで、本実施形態では、攪拌室４の第２の搬送スクリュー６の速度だけを変えることで、現像室３の現像剤量を維持しつつ、補給トナーの帯電量を適正化する。
【００８４】
すなわち、図７において、画像信号を装置本体内のビデオカウンタ31で読み取る。このとき、ビデオカウンタ31はＡ４シート全体にベタ画像を出力する場合の信号値を256とする。つまり、Ａ４シートに対して30％分だけベタ画像を出力すると、256の30％である77の信号値が得られる。
【００８５】
そして、ビデオカウンタ31の信号値が77以上の場合（ステップＳ１）に次のフローに移行する。次に、現像剤の使用状況を判断するために、装置本体に設けられたプリントカウンタ32を用いて、現像剤の使用枚数（総使用時間）を算出する。本実施形態では５万枚を閾値として用いている（ステップＳ２）。
【００８６】
この信号値と総使用時間の閾値は設計値であるため、現像剤や装置本体によって適宜変えても良い。また、本実施形態で用いる現像剤は既に５万枚以上のプリントを行って劣化している現像剤を用いている。
【００８７】
次に、現像剤攪拌時に汲み上げ部の圧力を高くするため、コントローラ30により攪拌室４の第２の搬送スクリュー６の速度を画像形成時の第１の搬送スクリュー５の速度よりも速い1000ｒｐｍとし（ステップＳ３）、画像形成する（ステップＳ４）。
【００８８】
この場合、ビデオカウンタ31の信号値と総使用時間のどちらか一方が閾値以上のとき、攪拌室４の第２の搬送スクリュー６の速度を1000ｒｐｍとして画像形成してもよい。
【００８９】
尚、ビデオカウンタ31の信号値が77以上でない場合や現像剤が５万枚以上分使用されていない場合は、通常の速度比で画像形成する（ステップＳ５）。
【００９０】
この時の汲み上げ部の現像剤にかかる圧力および現像剤の帯電量の変化を示すために、以下の測定を行った。
【００９１】
現像剤にかかる圧力を測定する手段として、ＦＩＳＯ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ＩｎｃのＦＯＰ-Ｍを用い、帯電量測定には上述した一般的なブローオフ法を用いた。
【００９２】
図８に、第１の搬送スクリュー５を700ｒｐｍ、現像スリーブ８を500ｒｐｍに固定して第２の搬送スクリュー６の速度のみを750ｒｐｍから1100ｒｐｍまで速くした時の汲み上げ部の現像剤にかかる圧力を示す。
【００９３】
これによれば、第２の搬送スクリュー６の速度が速くなるに従い、汲み上げ部の圧力が増大していく。そして、1000ｒｐｍで1.2ｋＰａになり、現像スリーブ８近傍の現像剤圧力と同等になる。
【００９４】
第２の搬送スクリュー６の速度を速くすればするほど圧力が高まっていくが、汲み上げ部に現像剤が過剰に溜まってしまい、現像スリーブ８の端部から現像剤が現像容器２外に漏れてしまうことを避けるために1000ｒｐｍを上限とした。
【００９５】
1.2ｋＰａの現像剤圧力があれば、劣化した現像剤でも補給トナーを充分に帯電させることが出来る。すなわち、本実施形態は、通常の画像形成時から第２の搬送スクリュー６の速度だけを1000ｒｐｍに速くする。これにより、汲み上げ部に現像剤を多く溜め込み、劣化現像剤でも補給トナーを充分に帯電させることができる。そして、出力画像の濃度ムラなどの原因が解消される。
【００９６】
本実施形態では、第２の搬送スクリュー６の速度の上限を1000ｒｐｍとしたが、現像スリーブ８および第２の搬送スクリュー６の速度、スクリュー形状の値を変えることで上限値は変更可能である。さらに、攪拌室４の容積、現像室３の容積、現像スリーブ８の大きさ、現像剤の流動性、現像剤量などの様々な値を変えることでも上限値は変更可能となる。
【００９７】
［実施形態３］
図９においては、まず、起動時（ステップＳ１）に現像剤攪拌を行うか否かは、装置本体の電源が落とされてから６時間以上経過しているか否かで判断する（ステップＳ２）。つまり、現像駆動時の現像剤攪拌動作の有無は、電源が落ちていた時間を算出し、所定の時間以上であるか否かで判断される。次に、６時間以上経過していれば、現像剤のトリボが低下したと判断して現像剤攪拌を行う。
【００９８】
現像剤攪拌時に汲み上げ部の圧力を高くするため、現像スリーブ８の速度を画像形成時よりも速い800ｒｐｍとし４０秒攪拌し（ステップＳ３）、その時のくみ上げ部の現像剤にかかる圧力および現像剤の帯電量の変化を測定した。現像剤にかかる圧力を測定する手段として、ＦＩＳＯ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ＩｎｃのＦＯＰ-Ｍを用い、帯電量測定には上述した一般的なブローオフ法を用いた。
【００９９】
第１の搬送スクリュー５を700ｒｐｍ、第２の搬送スクリュー６を750ｒｐｍに固定して現像スリーブ８の速度のみを500ｒｐｍから800ｒｐｍまで速くした時の、汲み上げ部の現像剤にかかる圧力を図５に示す。
【０１００】
現像スリーブ８の速度が1.4倍を超えた700ｒｐｍ付近から汲み上げ部の現像剤にかかる圧力が高くなり始め、800ｒｐｍでは500ｒｐｍ時の３倍の1.2ｋＰａとなる。
【０１０１】
一般的に現像容器２内で現像剤にかかる圧力が最も高いとされるのは、現像スリーブ８の磁極Ｎ２とＳ２の間にできる現像剤滞留部であるとされており、本実施形態における現像剤滞留部の圧力は1.2ｋＰａ程度である。
【０１０２】
上記から、現像スリーブ８の速度のみを1.6倍にすることで汲み上げ部においても現像剤滞留部と同等の帯電能力を持ちうることができる。本実施形態においては、現像スリーブ８の速度を1.6倍よりも大きくすると汲み上げ部に現像剤が過剰に溜まってしまい、現像スリーブ８の端部から現像剤が現像容器２外に漏れてしまうため、上限を1.6倍とした。
【０１０３】
現像容器２内の現像剤を帯電させるために必要な時間は、現像剤にかかる圧力に大きく依存する。そこで、現像スリーブ８の速度を速くしたときに汲み上げ部の現像剤にかかる圧力と、現像剤が飽和帯電量に達するまでの攪拌時間との関係を図10に示す。汲み上げ部にかかる圧力と攪拌時間は反比例関係にある。
【０１０４】
すなわち、本実施形態の構成によれば本体起動時などの現像剤攪拌動作時間を通常より３分の１に短縮できる。
【０１０５】
上記構成で攪拌動作を行うと、剤面バランスが崩れた状態で画像形成を行うことになってしまうため、剤面バランスを元に戻すために５秒程度、画像形成時の速度比で攪拌を行って（ステップＳ４）から画像形成をする（ステップＳ５）。
【０１０６】
［実施形態４］
【０１０７】
実施形態３では、第１および第２の搬送スクリュー５、６に対して現像スリーブ８のみを速くする構成をとった。上記構成は現像剤の帯電量が−10μＣ／ｇ以上ある状態であれば何の問題も無く迅速に現像剤を帯電させることができる。
【０１０８】
しかし、現像剤の帯電量が−10μＣ／ｇ以下の状態で現像スリーブ８を回転させつつ現像剤攪拌を行った場合、スリーブ回転の遠心力によって、未帯電もしくは弱帯電のトナーが現像スリーブ８上から装置本体内に飛散してしまう。
【０１０９】
本実施形態では、実施形態３で使用した現像容器２と同様の現像容器を用いて、高温高湿下などで長時間放置されて帯電量が著しく低下した現像剤を攪拌する。その際に、現像スリーブ８の駆動を止めて第１および第２の搬送スクリュー５、６の速度を通常の画像形成時から変えて攪拌する。
【０１１０】
すなわち、図11のフローチャートに示すように、まず、装置本体起動時（ステップＳ１）に現像剤攪拌を行う。その際、現像剤攪拌を行うか否かは、湿度センサとタイマーを用いて、湿度80％以上の環境下で６時間以上放置されたときに現像剤の帯電量が−10μＣ／ｇ以下になると予測して制御を行う（ステップＳ２）。つまり、現像駆動時の現像剤攪拌動作の有無を、所定の湿度以上で所定の時間以上電源が落とされていたか否かで判断する。
【０１１１】
現像剤の帯電量が低下したと判断する手段としては、温度センサ、湿度センサ、タイマーなどを単体で使用してもよく、またそれらを組み合わせて使用することでさらに正確に帯電量低下を予測できる。
【０１１２】
装置本体が起動時に現像剤の帯電量が−10μＣ／ｇ以下と判断した場合、現像スリーブ８の駆動を止める。そして、第１の搬送スクリュー５を通常よりも速い1000ｒｐｍ、第２の搬送スクリュー６は画像形成時と同じ750ｒｐｍとして８０秒間現像剤攪拌を行う（ステップＳ３）。
【０１１３】
図12では、通常の画像形成時の第１および第２の搬送スクリュー５、６の攪拌速度比のまま現像スリーブ８を止めた時と、本実施形態の現像スリーブ８を止めて第１の搬送スクリュー５を1000ｒｐｍ、第２の搬送スクリュー６を750ｒｐｍとする。このときに、現像剤が−10μＣ／ｇから飽和帯電量である−30μＣ／ｇになるまでに要する攪拌時間を示している。
【０１１４】
本実施形態の構成によると、単に現像スリーブ８を止めただけのものが現像剤を飽和値まで帯電させるのに120秒要するのに対して、本実施形態では80秒と現像剤の攪拌時間を３分の２程度に抑えることができる。
【０１１５】
また、本実施形態では現像スリーブ８を止めて攪拌しているため、現像剤攪拌時にトナーが現像容器２外に飛散する恐れもない。
【０１１６】
攪拌動作を行うと、剤面バランスが崩れた状態で画像形成を行うことになってしまうため、剤面バランスを元に戻すために５秒程度、画像形成時の速度比で攪拌（ステップＳ４）を行ってから画像形成をする（ステップＳ５）。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の要部断面図である。
【図２】図１に示す画像形成装置における現像装置の断面図である。
【図３】現像装置における現像剤の循環を示す説明図である。
【図４】現像装置の動作を説明するフローチャートである。
【図５】現像スリーブ速度と汲み上げ部の圧力との関係を示す図である。
【図６】現像スリーブ速度と補給トナー帯電量の関係を示す図である。
【図７】現像装置の他の動作を説明するフローチャートである。
【図８】スクリュー速度と汲み上げ部の圧力との関係を示す図である。
【図９】現像装置の他の動作を説明するフローチャートである。
【図１０】汲み上げ部の圧力と現像剤が飽和帯電量に至るまでの時間との関係図である。
【図１１】現像装置の他の動作を説明するフローチャートである。
【図１２】攪拌時間と現像剤帯電量との関係図である。
【図１３】現像装置の制御ブロック図である。
【符号の説明】
【０１１８】
１（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）  現像装置
２  現像容器
３  現像室
４  攪拌室
５  第１の搬送スクリュー
６  第２の搬送スクリュー
８  現像スリーブ
10（10Ｙ、10Ｍ、10Ｃ、10Ｋ）  感光ドラム
21（21Ｙ、2１Ｍ、2１Ｃ、2１Ｋ）  一次帯電手段
22（22Ｙ、22Ｍ、22Ｃ、22Ｋ）  発光素子
23（23Ｙ、23Ｍ、23Ｃ、23Ｋ）  転写帯電器
24  転写紙搬送シート
25  定着装置
30  コントローラ
31  ビデオカウンタ
32  プリントカウンタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010176065.tif 000009
【図８】
2010176065.tif 000010
【図９】
2010176065.tif 000011
【図１０】
2010176065.tif 000012
【図１１】
2010176065.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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