(57)【要約】【課題】安価かつ単純な構成で、生産性を落とすことなく補給トナーを効果的に撹拌できる現像装置、及びこの現像装置を搭載する画像形成装置を提供する。【解決手段】現像剤を担持する現像ローラ３と、現像剤を貯留する現像剤貯留部と、現像剤貯留部内の現像ローラ近傍に配置される第１回転体１４と、現像ローラ３より離れた位置に配置される第２回転体１５と、を備え、第１回転体１４と第２回転体１５により現像剤貯留部の現像剤を撹拌しながら循環搬送して前記現像ローラに供給する現像装置において、前記第２回転体は、ＭＰＵ３０によって、現像剤貯留部に補給されたトナー量に基づいて回転速度を変化されるようにした。【選択図】図５
2010256838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性トナーと磁性粉であるキャリアとからなる現像剤を用いる２成分現像方式であり、現像剤を担持する現像ローラと、現像剤を貯留する現像剤貯留部と、該現像剤貯留部内の前記現像ローラ近傍に配置される第１回転体と、前記現像ローラから前記第１回転体よりも離れた位置に配置される第２回転体と、を備え、前記第１回転体と前記第２回転体により前記現像剤貯留部の現像剤を撹拌しながら循環搬送して前記現像ローラに供給する現像装置において、
前記現像剤貯留部に新規のトナーが補給されると、前記第２回転体は、前記現像剤貯留部に補給されたトナー量に対応する所定の最適値に、回転速度を変更されることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記第２回転体は、前記現像剤貯留部に補給されるトナー量が多いほど、回転速度が速くなるように制御されることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記第１の回転体及び第２の回転体との間に設けた仕切り板と、
該仕切り板の両端部に設けた開口部と、を備え、
前記開口部は、前記現像剤の通過量を規制する規制部材を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記開口部内を進退可能に設けられた可動規制部材を備え、
該可動規制部材が、前記開口部内を進退することによって前記開口部の開口面積を変化させることを特徴とする請求項３に記載の現像装置
【請求項５】
前記第１の回転体及び前記第２の回転体は、現像剤搬送スクリュであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の現像装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１項に記載の現像装置と、前記現像装置に補給される現像剤を収容する現像剤収容部と、前記現像剤収容部から現像剤を前記現像装置にまで搬送する現像剤搬送手段と、前記現像装置の前記現像剤貯留部に補給されたトナー量に対応する所定の最適値に、前記第２回転体の回転速度を変更する回転速度変更手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項６に記載の画像形成装置において、前記回転速度変更手段は、前記現像剤貯留部に補給されたトナー量を前記搬送手段の駆動時間によって判断することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項６に記載の画像形成装置において、
前記回転速度変更手段は、前記現像剤貯留部に補給されるトナー量を、現像される画像の面積によって判断することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像剤量の増減を可能にする２成分現像方式の現像装置、及びこの現像装置を使用する乾式電子写真方式の複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子写真装置は粉体トナーとキャリアを用いた２成分現像方式を採用している機種が多い。２成分現像方式とは、キャリアと呼ばれる磁性粉とトナーから構成され、キャリアはトナーと現像器の中で撹拌により摩擦帯電され、トナーへ帯電性を付与する役割を担うものである。
２成分現像方式が広く採用されている理由として高耐久性や高速化対応性の高さなどが挙げられる。ただし、１成分現像方式と異なり、トナーとキャリアを均一に混合するための機構が必要となるため、２成分現像方式の現像装置にはさまざまな工夫が施されている。
例えば、トナーとキャリアを効率よく混合するために攪拌部材を設けたり、現像剤の攪拌時間を長くするためにトナー補給位置を変更したり搬送経路を長く取ったりなどである。具体的な手段としては、搬送スクリュを２本使用した２軸搬送方式などが知られ、一般に広く普及している。
一般的な２成分現像方式の現像装置において、その主な構成は現像ローラと２本の現像剤搬送スクリュからなり、現像剤搬送スクリュは現像ローラに近い方を第１現像剤搬送スクリュ、トナー補給口に近い方を第２現像剤搬送スクリュと呼称する。トナーとキャリアとが現像剤搬送スクリュ上に均一に混合された状態で投入されており、これらが２本の現像剤搬送スクリュ間を攪拌されながら循環している。
これは第２現像剤搬送スクリュの端に設けられたトナー補給口から投入されたトナーを効率よく攪拌するための工夫である。１軸の現像剤は現像ローラにより汲み上げられ、現像ローラに内包された磁石によって現像剤の穂を形成し、一定距離を保った状態で対向している感光体の表面をその穂がなで、印加された現像バイアスによって感光体上へトナーが現像される。
【０００３】
トナー補給制御について説明する。一般的な２成分現像方式の現像装置では、現像剤中のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を有している。代表的なトナー濃度検知手段としては軸芯に導線をコイル状に巻き付けた電磁コイルを用いて、現像装置内の或る箇所について嵩高さに対する透磁率を測定することで行っている。
これは磁性体である鉄粉を含むキャリアと非磁性トナーが混合されていることで、或る一定体積中に含まれるキャリアの割合により透磁率が変化することを応用している。つまり透磁率から一定体積の現像剤中に含まれるキャリアの割合を算出することで、いわゆる現像剤中のトナー濃度を知ることができる。
この構成では現像剤が動いている間は常に透磁率は変化しているため、或るサンプリング時間での透磁率の平均値からその時のトナー濃度を算出することが多い。そしてトナー濃度が制御値に対して或る閾値以上に下回った場合に現像装置内へトナーを補給する信号を送り、トナー補給装置を用いて規定量のトナーを補給する。
しかしながら、２成分現像方式の課題として、トナーを現像剤中に均一に分散させるためにトナーとキャリアを十分に混合しなければならないことが一般的に知られている。現像剤中に十分に分散されていないトナーが存在すると、それが原因となり、画像上へのトナー落ちやトナー飛散や地肌汚れといった異常現象を引き起こす。
かかる状況は現像剤に対して多量のトナーが補給された時に発生し易く、例えば、全面ベタ（ソリッド）画像連続出力時などは現像剤に対するトナー収支が多く、十分に分散されていないトナーが存在し易くなる。かかる課題を解決するために、従来から以下のような技術が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００４】
特許文献１には、送りねじ状の翼体を有する現像剤搬送部材、いわゆる一般的な現像剤搬送スクリュが設けられており、この翼体間にメッシュ状のスクリーン部材が取り付けられる技術が開示されている。
この現像剤搬送部材が回転することによって、現像剤が搬送されるとともに、メッシュ状のスクリーン部材を複数回通過し、現像剤の攪拌が行われるとともに、トナーとキャリアとの摩擦によって適切な帯電が行なわれるように構成している。
特許文献２には、回収搬送路、供給搬送路及び攪拌搬送路からなる３つの現像剤搬送路はそれぞれ仕切り部材である仕切り板、仕切り壁により仕切られ、現像剤搬送路にトナーの補給がなされる現像装置が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、現像剤に対する撹拌能力を高めた一方で、それほど撹拌性を求められない状況においても常に大きな撹拌力を与えることになるため、通常よりも現像剤に与えるストレスが大きくなり、結果として現像剤の寿命を短くしてしまう可能性がある。
また、特許文献２では、３つの現像剤搬送路のそれぞれを制御することは複雑困難となり、通常の構成と比較してコストや制御の煩雑さの点において不利である。このように上述した従来技術のいずれにおいても安価かつ単純な構成で上記問題を解決するには至らない。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、安価かつ単純な構成で、生産性を落とすことなく補給トナーを効果的に撹拌できる現像装置、及びこの現像装置を搭載する画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、非磁性トナーと磁性粉であるキャリアとからなる現像剤を用いる２成分現像方式であり、現像剤を担持する現像ローラと、現像剤を貯留する現像剤貯留部と、該現像剤貯留部内の前記現像ローラ近傍に配置される第１回転体と、前記現像ローラから前記第１回転体よりも離れた位置に配置される第２回転体と、を備え、前記第１回転体と前記第２回転体により前記現像剤貯留部の現像剤を撹拌しながら循環搬送して前記現像ローラに供給する現像装置において、前記現像剤貯留部に新規のトナーが補給されると、前記第２回転体は、前記現像剤貯留部に補給されたトナー量に対応する所定の最適値に、回転速度を変更される現像装置を特徴とする。
また、請求項２の発明は、前記第２回転体は、前記現像剤貯留部に補給されるトナー量が多いほど、回転速度が速くなるように制御される請求項１に記載の現像装置を特徴とする。
また、請求項３の発明は、前記第１の回転体及び第２の回転体との間に設けた仕切り板と、該仕切り板の両端部に設けた開口部と、を備え、前記開口部は、前記現像剤の通過量を規制する規制部材を有する請求項１又は２に記載の現像装置を特徴とする。
また、請求項４の発明は、前記開口部内を進退可能に設けられた可動規制部材を備え、該可動規制部材が、前記開口部内を進退することによって前記開口部の開口面積を変化させる請求項３に記載の現像装置を特徴とする。
【０００７】
また、請求項５の発明は、前記第１の回転体及び前記第２の回転体は、現像剤搬送スクリュである請求項１乃至４の何れか１項に記載の現像装置を特徴とする。
また、請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れか１項に記載の現像装置と、前記現像装置に補給される現像剤を収容する現像剤収容部と、前記現像剤収容部から現像剤を前記現像装置にまで搬送する現像剤搬送手段と、前記現像装置の前記現像剤貯留部に補給されたトナー量に対応する所定の最適値に、前記第２回転体の回転速度を変更する回転速度変更手段と、を備えた画像形成装置を特徴とする。
また、請求項７の発明は、請求項６に記載の画像形成装置において、前記回転速度変更手段は、前記現像剤貯留部に補給されるトナー量を前記搬送手段の駆動時間によって判断する画像形成装置を特徴とする。
請求項８の発明は、請求項６に記載の画像形成装置において、前記回転速度変更手段は、前記現像剤貯留部に補給されるトナー量を、現像される画像の面積によって判断する画像形成装置を特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、現像装置の第１回転体と第２回転体とをそれぞれ独立して駆動し、現像ローラへの現像剤の汲み上げ機能と補給トナーの撹拌機能を分離して、それらの回転速度比を現像剤へのトナー補給量に対して変化させることで、安価かつ単純な構成で、生産性を落とすことなく、上記の種々の問題を解決可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明を適用する画像形成装置を示す概略図。
【図２】本発明に係る現像装置を示す概略斜視図。
【図３】本発明に係る現像装置を示す概要図。
【図４】本発明に係る現像装置を示す概要図。
【図５】現像装置の制御を行うために画像形成装置本体が有する制御回路と、現像装置の各部材との関係を示す概略ブロック図（その１）。
【図６】予備実験結果を模式的に表わす図。
【図７】トナー補給量と現像剤のストレスに対する実験結果を表として示す図。
【図８】本実施例におけるトナー補給装置を説明する図。
【図９】本発明における各スクリュの速度制御処理を説明するフローチャート。
【図１０】第２の例のスクリュ制御にかかる処理の流れを説明するフローチャート。
【図１１】図３における現像装置のＡ−Ａ'断面図を示す図。
【図１２】Ａ−Ａ'断面において、スクリュ、現像ローラ、現像装置上ケースを省いた構成を示す図。
【図１３】本発明における仕切板の開口面積を調整するための構造を示す図。
【図１４】現像装置２の制御を行うために画像形成装置本体が有する制御回路と、現像装置２の各部材との関係を示す概略ブロック図（その２）。
【図１５】第３の例のスクリュ制御の流れを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明を適用する画像形成装置を示す概略図である。図１において、画像形成装置の画像形成プロセスは感光体である感光体ドラム１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｂｋ上に電荷を印加して一様に帯電させる。
この帯電された表面に、図示してない露光装置からレーザを照射することにより、感光体ドラム１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｂｋの一部を露光、除電して形成された静電潜像に、現像装置２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｂｋの現像ローラ３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｂｋ上のトナーを移動させ、トナー画像とする。
カラー画像形成装置の場合に、画像形成部（感光体ドラム１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｂｋと現像装置２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｂｋとの１組）は、ブラックトナー、イエロートナー、シアントナー、マゼンタトナーの４つのトナーを図１のように並べるか又は１つの感光体ドラムに４つの現像装置を配置するなどしてトナー画像を形成する。感光体ドラム上に形成されたトナー画像は、対向した転写装置４の中間転写ベルト５上に転写される。
【００１１】
中間転写ベルト５は、支持ローラと兼用する２次転写バイアスローラ６及び支持ローラ７で張架され、図示の実施の形態では反時計回りに回転可能となっている。感光体ドラム１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｂｋ上にトナー像が形成されると、各色に対応して１次転写ローラ８Ｙ、８Ｃ、８Ｍ、８Ｂｋに電圧が印加され、感光体ドラム１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｂｋ上のトナー像が中間転写ベルト５上に順次転写されていく。
中間転写ベルト５の内側には上述の支持ローラを兼ねる２次転写バイアスローラ６を配置しており、この２次転写バイアスローラ６に中間転写ベルト５を挟んで対向して２次転写ユニット９が配置されている。
２次転写部の上流には、転写紙搬送装置の一部であるレジストローラ対１０が配置されている。このレジストローラ対１０は給紙装置（図示せず）から搬送された転写紙をいったん止めて保持し、この転写紙を転写タイミング、すなわち、転写動作の準備が終わるまで待機させる。
レジストローラ対１０は中間転写ベルト５上へのトナー画像に合わせた転写タイミングで駆動し、２次転写ユニット９と中間転写ベルト５で形成されたトナー画像は２次転写ユニット９を通過し、転写紙に転写される。
転写装置の下流には、搬送装置を兼ねた定着装置１１が配置されている。この定着装置１１においてトナー画像を熱及び圧力で定着された転写紙は図示してない排紙ローラを通って外部に排出される。
【００１２】
図２は本発明に係る現像装置を示す概略斜視図である。図３、図４は本発明に係る現像装置を示す概要図であり、図３は図２の現像装置を上方から見て、さらに、内部を理解できるようにした概念図であり、図４は図３において、紙面左方向から見た図面である。
図１乃至図３の現像装置２の主な構成は現像スリーブとこの現像スリーブの内部に固定された固定磁石群とからなる現像ローラ３と２本の現像剤搬送スクリュ１４、１５からなる。
また、現像剤搬送スクリュ１４、１５は、現像ローラ３に供給するための現像剤を供給されて、攪拌、搬送する現像剤貯留部２５に収容されている。
これらの現像剤搬送スクリュ１４、１５は現像ローラ３に近い方を第１現像剤搬送スクリュ１４、トナー補給口（図示せず）に近い方を第２現像剤搬送スクリュ１５と呼称する。
また、これらの現像剤搬送スクリュ１４、１５の間には仕切り板２０が設けられており、各搬送スクリュによって現像剤を搬送させるための２つの空間に分けられている。
また、仕切り板２０の両端部には、搬送スクリュ１４、１５が設けられている空間を連通させる二つの開口部２１Ａ、２１Ｂが設けられている。
これらの現像剤搬送スクリュ１４、１５上にトナーとキャリアが均一に混合された状態で投入されており、２本の現像剤搬送スクリュ１４、１５間を攪拌されながら循環している。
【００１３】
詳述すると、第２現像剤搬送スクリュ１５によって、現像剤は図３中の下部矢印方向（紙面向かって右方向）に搬送されたのち、開口部２１Ａを介して第１現像剤搬送スクリュ１４に受け渡される。
第１現像剤搬送スクリュ１４に受け渡された現像剤は第１現像剤搬送スクリュ１４によって、現像ローラ３に供給されつつ、図３中の上部矢印方向（紙面向かって左方向）へ搬送される。
そして、仕切り板２０の開口部２１Ｂを介して、再度第２現像剤搬送スクリュ１５に受け渡されるのである。
この現像剤の循環路中の第２現像剤搬送スクリュ１５の上流側、本実施例においては、仕切り板２０の開口部２１Ｂ近傍であり、現像剤が第１現像剤搬送スクリュ１４から第２現像剤搬送スクリュ１５に受け渡される直後のあたりの上方に新規トナーを現像装置２内に補給するためのトナー補給口２２が設けられている。
このトナー補給口２２からは画像形成装置本体に設けられているトナー補給装置（後述する）から新規のトナーが補給搬送され、第２現像剤搬送スクリュ１５上に落下される。
【００１４】
ここで、落下補給された現像剤は第２現像剤搬送スクリュ１５によって、現像装置２内で循環している現像剤と攪拌され搬送されることになる。また、第２現像剤搬送スクリュ１５が設けられている空間の下流側には循環している現像剤中のトナー濃度を検知するためのトナー濃度センサ２３が設けられている。
また、第１現像剤搬送スクリュ１４によって、現像ローラ３に供給され、現像ローラ３に内包された磁石によって汲み上げられた現像剤は、現像ローラ３に内包された磁石によって現像剤の穂を形成し、一定距離を保った状態で対向している感光体ドラム（図示せず）の表面をその穂がなで、印加された現像バイアスによって感光体ドラム上へトナーが現像される。
【００１５】
図３及び図４において、現像装置２は、画像形成装置（図１）本体から本体側駆動ギヤＧ１によって動力をうける駆動伝達ギヤ１３を介して、現像ローラ３の端部に取り付けられた駆動ギヤ１２が駆動され、これを現像ローラ３の動力とする。
さらに、この駆動伝達ギヤ１３を介して第１回転体である第１現像剤搬送スクリュ１４のギヤ１６に動力を伝える。すなわち、現像ローラ３と第１現像剤搬送スクリュ１４は同一駆動である。
それに対して、第２回転体である第２現像剤搬送スクリュ１５は、別の本体側駆動ギヤＧ２を介して画像形成装置本体から動力を受ける駆動ギヤ１７を介して現像ローラ３と第１現像剤搬送スクリュ１４とは別個に駆動される。
これにより、第２現像剤搬送スクリュ１５は、現像ローラ３と第１現像剤搬送スクリュ１４とは異なる速度で回転させることができる。
【００１６】
図５は、現像装置２の制御を行うために画像形成装置本体が有する制御回路と、現像装置２の各部材との関係を示す概略ブロック図である。
図３及び図４を参照しながら図５を説明すると、現像ローラ３は、画像形成装置本体の駆動制御装置３１からの指示によりＭＰＵ３０を含む制御部で適宜な状態にした本体側の駆動力を、本体側駆動ギアＧ１及び駆動伝達ギヤ１３を介して駆動ギヤ１２から動力を受け取る。
また、駆動伝達ギヤ１３を介して第１の回転体である第１現像剤搬送スクリュ１４のギヤ１６に動力を伝える。上述のように、現像ローラ３と第１現像剤搬送スクリュ１４は同一駆動である。
駆動ギヤ１７を備えている第２回転体である第２現像剤搬送スクリュ１５は、現像装置の現像剤貯留部２５に設けたトナー濃度センサ２３によって測定及び検知された値に基づいて、駆動手段３２により駆動される本体側駆動ギヤＧ２を介して現像ローラ３と第１現像剤搬送スクリュ１４とは別個に駆動され、現像ローラ３と第１現像剤搬送スクリュ１４とは異なる速度で回転させることができる。
【００１７】
本発明によれば、現像ローラ３と第１現像剤搬送スクリュ１４を同一駆動として第２現像剤搬送スクリュ１５とは別駆動としたので、現像ローラ３への現像剤の汲み上げ機能と補給トナーの撹拌機能を分離することができる。
また、各スクリュ１４、１５の駆動を制御するＭＰＵ３０には現像剤貯留部２５へ補給されたトナーの量がどれだけかを判断するためのトナー補給量判断用データ検知手段３３が接続されており、この検知手段３３からのデータをもとにトナー補給量を判断することになる。
詳細は後述するが、本実施例では、トナー補給量判断用データ検知手段３３は、上記トナー補給装置におけるモータの回転数を計測しているＭＰＵであり、トナー補給量判断用データはこのモータの回転数となる。
このように、トナーの補給量を直接的に計測するわけではなく、他のデータから推測する方法でもよいし、例えば、トナー補給口にセンサを設け、直接トナー補給量を測るようにしても良い。この場合は、トナー補給量判断用データは当該センサによって直接計測されたトナーの量である。
【００１８】
ここで、図１に示すような、例えば、感光体ドラム１Ｙを有し、固定マグネットローラを内包する現像ローラ３により２成分の現像剤を搬送及び現像し、現像バイアスはＤＣである画像形成装置を用いて以下の条件、すなわち、
・感光体ドラム線速度：１８０ｍｍ／秒
・キャリア：質量平均粒径が３５μｍの鉄粉キャリア
・現像剤のトナー濃度：約７ｗｔ％
・現像バイアス：ＤＣバイアス
で実験を行った。
すなわち、図２に示すように第１現像剤搬送スクリュ１４と第２現像剤搬送スクリュ１５を持つ現像ユニットにおいて、第２現像剤搬送スクリュ１５の回転速度を変化させて、トナー補給量と現像剤のストレスに対する予備実験である。
【００１９】
図６は予備実験結果を模式的に表わす図である。
一般的な構成ではトナー補給量に対して現像剤搬送スクリュの回転速度を変化させることは行っていない。しかしながら、トナー補給量が少ない時は現像剤搬送スクリュの回転によるせん断力により現像剤に対して多大なストレスが加わってしまう。
逆に、トナー補給量が多い時は補給トナーと現像剤を十分に混合することができない。つまり、トナー補給量に応じて第２現像剤搬送スクリュ１５の回転速度を変化させることでこれらの問題を解決できる条件があることがこの予備実験により判明した。
【００２０】
図７はトナー補給量と現像剤のストレスに対する実験結果を表として示す図である。具体的な実験方法を、図５及び図７を参照して説明する。第１現像剤搬送スクリュ１４の速度を一定に保ち、トナー補給量に応じて第２現像剤搬送スクリュ１５の第１現像剤搬送スクリュ１４に対する相対回転速度比を０．５から１．５まで変化させて評価を行った。
評価項目は、補給されたトナーと現像剤の混合状態評価、第１と第２現像剤搬送スクリュ１４、１５との間の現像剤量のバランス評価、これらの現像剤搬送スクリュ１４、１５が現像剤に対して与えるストレスの評価などである。混合状態評価と現像剤バランス評価は目視により行い、明らかな異常がある状態以外は問題ないと判断した。
現像剤ストレス評価は、キャリアスペントやキャリア表層の膜削れ、トナー外添剤離脱などによるトナー帯電量低下の程度、一般的に用いられている紛体の流動性測定装置を用いて測定した現像剤の流動性の悪化の程度などから総合的に判断し、明らかな異常がある状態以外は問題ないと判断した。
トナー補給量が少ない場合は第２現像剤搬送スクリュ１５の回転速度を遅くすることで現像剤ストレスを低減することができるが、あまり遅くすると現像剤バランスが悪化してしまう。
逆に、トナー補給量が多い場合は第２現像剤搬送スクリュ１５の回転速度を速くすることで補給トナー混合状態を向上させることができるが、あまり速くすると同様に現像剤バランスが悪化する。これらは図５に示した予備実験結果を裏付けるものとなっている。図７中、○は問題ないとの判断、△はやや問題ありとの判断、×は問題ありとの判断を示し、−は実験せずを示している。
【００２１】
以上の実験を踏まえ、本願の画像形成装置は以下の構成を有している。
図８は、本発明に係るトナー補給装置を説明する図である。
図８に基づいて、本実施例におけるトナー補給の説明を行なう。
トナー補給装置には、新規トナーが充填されたトナーボトル４０と、トナーボトル４０から排出される新規トナーを現像装置２まで搬送するトナー補給路４４が備わっている。
トナーボトル４０は、内部に新規トナーが充填されており、筒状の形状を有している。
また、その一端側に内部のトナーを排出するためのトナー排出口４１が設けられている。
本実施例においては、トナーボトル４０には筒状のボトル本体の内面に螺旋状の凸部が設けられており、トナーボトル自体が図示しない画像形成装置本体の駆動源から駆動を得て回転することで、当該凸部が内部のトナーをトナー排出口４１まで搬送する構成をとっている。
なお、トナーボトル４０からトナーを排出する構成は上記のものに限らず、ボトル内部にスクリュを設ける等しても何ら問題はない。
【００２２】
トナー補給路４４は筒状形状であり、内部にモータ４２によって駆動されるトナー搬送スクリュ４３が設けられている。
このモータ４２は画像形成装置本体にあるＭＰＵ４７によって制御されており、必要な回転速度、回転数が制御されることとなる。
トナー補給路４４にはトナーボトル４０のトナー排出口４１から排出されたトナーを受け入れる受け入れ口４５と、前述した現像装置２のトナー補給口２２にトナーを受け渡す受け渡し口４６が設けられている。
トナーボトル４０のトナー排出口４１から排出されたトナーは受け入れ口４５からトナー補給路４４内へと落下する。
落下してきたトナーはトナー補給路４４内ではトナー搬送スクリュ４３によってトナー受け渡し口４６まで搬送され、トナー補給口２２を介して現像装置２内部へと供給されることになる。
【００２３】
ここで、トナー搬送スクリュ４３の回転数、並びに回転速度によってトナー補給口２２まで搬送されるトナーの量は決定するため、トナーがどれだけ現像装置２に補給されたかは、トナー搬送スクリュ４３の回転数、回転速度、回転時間を把握することによって理解することが可能になる。
本実施例では、駆動時の回転速度は一定に設定されており、ＭＰＵ４７がモータ４２の駆動時間を計測している。この場合は、上述したように、ＭＰＵ４７は、図５におけるトナー補給量判断用データ検知手段３３として機能し、図５の検知手段３３のトナー補給量判断用データはモータ４２の回転数となる。
【００２４】
［スクリュ制御の第１の例］
図９は、本発明における各スクリュの速度制御処理を説明するフローチャートである。
まず、スクリュの駆動を制御するＭＰＵ３０には予め設定されているデータとして、図７に対応するスクリュの回転速度と、トナー補給量に対する最適値が求められるデータテーブルが記憶されている。
現像装置２内のトナー濃度センサ２３の検知結果にもとづいて、画像形成装置が、トナー濃度が低下していると判断した場合にトナー補給制御が行なわれる。
まず、トナーの補給制御が行なわれる際に、前述の通り、トナー搬送スクリュ４３のモータ４２が駆動され、トナーが補給口２２から補給される（ステップＳ１１）。
その結果、トナーが補給されトナー濃度センサ２３の検知結果が十分なトナー濃度であるとＭＰＵ３０により判断されれば、ＭＰＵ４７の制御により、トナーの補給動作（トナー搬送スクリュ４３の回転）が終了される。
ついで、トナーの補給動作が終了した時点でのモータ４２の回転数がＭＰＵ４７（トナー補給量判断用データ検知手段３３）により読み出され、この値を基にＭＰＵ３０によりトナー補給量が判断される（ステップＳ１２）。
ＭＰＵ３０は、トナー補給量をモータ回転数から推定した後、上述のデータテーブルを参照して、第２現像剤搬送スクリュ１５の回転速度の最適値を決定する。
そののち、ＭＰＵ３０は、第２スクリュ１５の回転速度を変更する（ステップＳ１３）。
なお、第２スクリュ１５の回転速度が変更された後は予め設定された時間（その回転速度で補給トナーの混合状態、剤バランス状態が良好となる時間）だけ第２現像剤搬送スクリュ１５は上記変更された速度で回転を行い、時間が経過した時点で初期設定値に回転速度が戻されるものとする。
【００２５】
このような構成により、現像剤供給能力は第２回転体である第２現像剤搬送スクリュ１５の回転速度を調整することによって変化できる。また、第１回転体である第１現像剤搬送スクリュ１４の回転速度を変えずに、第２現像剤搬送スクリュ１５の回転速度を変えることで、第１現像剤搬送スクリュ１４の機能を損なわずに、第２現像剤搬送スクリュ１５の機能を向上させることができる。さらに、第１現像剤搬送スクリュ１４の回転速度を変えずに、第２現像剤搬送スクリュ１５の回転速度を遅くすることで、第１現像剤搬送スクリュ１４の機能を損なわずに、現像剤に対するストレスを軽減できる。
また、第２現像剤搬送スクリュ１５の回転速度を第１現像剤搬送スクリュ１４の回転速度に対して遅くすることによる現像剤へのストレス軽減を、任意のタイミングで選択できる。さらに、現像剤へのストレスが増大する低画像面積出力時に、第２現像剤搬送スクリュ１５の回転速度を第１現像剤搬送スクリュ１４の回転速度に対して遅くすることで、現像剤へのストレスを効率良く軽減することができる。
【００２６】
［スクリュ制御の第２の例］
次に、本発明のスクリュの制御の第２の例について説明する。
上記実施例においては、トナー補給量を判断するために補給スクリュの回転数を元にしていたが、本実施例においては、画像面積に基づいて判断するものとする。
ここでいう画像面積とは一回の画像形成において、画像がどれだけの面積をしめているかであり、例えば紙面の大きさをＡ４紙とし、ベタ画像を出力すれば、画像面積はＡ４の紙面分の面積を有するものとされる。
即ち画像面積が大きい画像を出力すると必然的に現像装置内のトナーは多量に消費され、トナー補給量も多くなることが理解できる。
よって、画像面積をもとにトナーの補給量を推定することが可能になっている。
また、画像面積は画像形成装置に送られてくる画像データ、もしくは、複写機として利用された場合にはスキャンされた画像データから理解できるものである。
本実施例においては、図５におけるトナー補給量判断用データ検知手段３３は、画像データから画像面積を割り出す図示しない画像形成装置のＭＰＵとなる。
【００２７】
図１０は、第２の例のスクリュ制御にかかる処理の流れを説明するフローチャートである。
まず、スクリュの駆動を制御するＭＰＵ３０には予め設定されているデータとして、図７に対応するスクリュの回転速度と、トナー補給量に対する最適値が求められるデータテーブルが記憶されている。
画像形成装置に画像出力命令がなされ、画像データが送信、若しくはスキャンされ、読み取られると、当該画像データから画像面積が割り出される（ステップＳ２１）。
ＭＰＵ３０は、当該割り出された画像面積に対してのトナー補給量が推定後、図７のデータテーブルを参照して、第２現像剤搬送スクリュ１５の回転速度の最適値を決定する（ステップＳ２２）。
そののち、ＭＰＵ３０は、第２スクリュの回転速度を変更する（ステップＳ２３）。
なお、スクリュの回転速度が変更された後は予め設定された時間（その回転速度で補給トナーの混合状態、剤バランス状態が良好となる時間）だけ第２現像剤搬送スクリュ１５は上記変更された速度で回転を行い、時間が経過した時点で初期設定値に回転速度が戻されるものとする。
このように、画像面積によって第２スクリュの回転速度を変更することも可能である。
【００２８】
次に、本発明の現像装置における仕切板の開口部の構造を説明する。
本実施例において、第２現像剤搬送スクリュ１５の制御は上述のとおりであり、上記の効果を奏することが出来るものである。
さらに、本実施例では、第２現像剤搬送スクリュ１５から、第１現像剤搬送スクリュへの剤の受け渡しが行われる開口部に於いて以下の構成を有している。
図１１は、図３における現像装置のＡ−Ａ'断面図を示す図である。
上記図１１に於いて、（Ａ）は第２現像剤搬送スクリュ１５の回転速度が上昇した場合を示す図であり、（Ｂ）は第２現像剤搬送スクリュ１５の回転速度が最も低下した場合を示す図である。
また、図１２はＡ−Ａ'断面において、スクリュ、現像ローラ、現像装置上ケースを省いた構成を示す図である。
まず、現像装置は現像剤の搬送路となる現像装置下ケース５０と、現像装置の蓋として、現像装置下ケース５０の上方をカバーする現像装置上ケース５１とからなっている。各スクリュは図１０にある矢印の方向に回転している。
そして、開口部において、上ケース５１から開口部の上方を塞ぐように上部規制部５２材が突設されている。
上部規制部材５２は開口部の上方のみ塞いでおり、下方は現像剤が第２現像剤搬送スクリュ１５から第１現像剤搬送スクリュ１４へ受け渡せるように開放されている。
【００２９】
このような構成であると、例えば、第２搬送スクリュの回転速度が速くなって、現像剤の搬送量が多くなった場合、即ち図１１（Ａ）の状態になった場合において、現像剤が第１現像剤搬送スクリュ１４に一気に流れていってしまうことを防止できる。
すなわち、第２現像剤搬送スクリュ１５の下流側に現像剤が大量に流れたときにも現像剤の受け渡しは、上部規制部材５２で規制された開口部によって抑制され、開口部の大きさを通過できる量以上の剤は第１現像剤搬送スクリュ１４側に移動しないようになる。
よって、第１現像剤搬送スクリュ１４によって搬送される現像剤量が大きく変動することなく、安定して現像ローラに供給することが可能になる。
また、上部規制部材５２の突出量に関しては、図１１（Ｂ）に示すように第２現像剤搬送スクリュ１５の回転速度が最も低下された状態でも現像剤が規制されるような量であることが望ましい。
こうすることで、第２現像剤搬送スクリュ１５から第１現像剤搬送スクリュ１４へと受け渡される現像剤の量は常に上規制部材で規制された後の、開口部分を通過できた量となり、より第１現像剤搬送スクリュ１４で搬送される現像剤量が安定することとなる。
ところで、第２現像剤搬送スクリュ１５から第１現像剤搬送スクリュ１４へと現像剤を受け渡す開口部に規制部材を設ける場合に、上記の実施例のように、予め開口面積を一定とするように規制部材を設けるほか、第２現像剤搬送スクリュ１５の回転スピードによって開口面積を調整するようにしても良い。
【００３０】
図１３は、本発明における仕切板の開口面積を調整するための構造を示す図である。
例えば、図１３（Ａ）、（Ｂ）に示すように開口部２１Ａに規制板６１が突出可能なようにしておき、その突出量を制御する方法である。
図１３（Ａ）は規制板６１が引っ込んでいる状態すなわち、開口部２１Ａが最大面積で開いている状態であり、図１３（Ｂ）は規制板６１が突出している状態即ち開口部２１Ａが最小面積となっている状態である。
もちろん、モータ６０の制御によって、規制板６１の突出量をこの中間にすることも可能であり、無段階に変更することは可能である。
詳細を、図１３（Ａ）を元に説明すると、規制板は現像装置の側方に設けられた穴６２から開口部２１Ａに向かって挿入されて突出可能とされており、一端はモータ６０に固定されている。
このモータ６０によって、規制板６１の進退を制御し、モータ駆動はモータに接続されているＭＰＵ３０によって制御されている。
【００３１】
例えば第２現像剤搬送スクリュ１５の回転スピードが上がったときには現像剤が大量に下流側に流れてくるため、規制板を突出させ（（Ｂ）の状態）第１現像剤搬送スクリュ１４側へ受け渡される現像剤量を減少させる。
このとき、開口部２１Ａは横方向の幅が狭くなっており、高さ方向に関しては変化が無いため、上記のように大量の現像剤が流れてきたときに現像剤の嵩が上がっている状態であれば現像剤の受け渡し量は、現像剤の嵩が低くて、開口部の幅が広い状態とほぼ同一とすることが出来る。
即ち、第２現像剤搬送スクリュ１５の回転速度が遅く、現像剤の嵩が下流側で低い状態のときにＡ、現像剤の嵩が高い状態のときに（Ｂ）のようにしてやることで第１現像剤搬送スクリュ１４へと受け渡される現像剤の量を安定化させることが可能になる。
【００３２】
図１４は、本実施例の現像装置の制御を行う制御回路を示す概略ブロック図である。
この場合、基本的な構成は、図５のブロック図と同様であり、ＭＰＵ３０に接続された規制部材駆動手段（モータ）６０、モータ６０によって駆動される可動規制部材（規制板）６１を備えている。
図１５は、第３の例のスクリュ制御の流れを示すフローチャートである。
本実施例の制御としては、上記各実施例において、第２スクリュの回転速度を変化させたのち、規制部材の制御として、第２スクリュの回転速度を判断し、第２スクリュ回転速度に対する最適な規制部剤に位置を決定するとともに、規制部材の位置をモータ制御によって移動させることで実現される。
本発明による現像装置を画像形成装置に搭載することで、現像剤へのストレスを効率良く低減できるシステムを構築できる。
また、上述した実施の形態では、本発明の代表的な構成である２本の現像剤搬送スクリュと１本の現像ローラを用いて説明したが、本発明はこの構成に捉われることはない。
【符号の説明】
【００３３】
２  現像装置、３  現像ローラ、４  転写装置、５  中間転写ベルト、７  支持ローラ、１０  レジストローラ対、１１  定着装置、１２  駆動ギヤ、１３  駆動伝達ギヤ、１４  現像剤搬送スクリュ、１５  現像剤搬送スクリュ、１６  ギヤ、１７  駆動ギヤ、２０  板、２１Ａ  開口部、２１Ｂ  開口部、２２  トナー補給口、２３  トナー濃度センサ、３０  ＭＰＵ、３２  駆動手段、３３  トナー補給量判断用データ検知手段、４０  トナーボトル、４１  トナー排出口、４２  モータ、４３  トナー搬送スクリュ、４４  トナー補給路、４５  受け入れ口、４６  受け渡し口、４７  ＭＰＵ、５０  現像装置下ケース、５１  現像装置上ケース、６０  モータ、６１  規制板、６２  穴
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３４】
【特許文献１】特開２００４−２０５５３５公報
【特許文献２】特開２００７−０７９４８９公報
【図１】
2010256838.tif 000003
【図２】
2010256838.tif 000004
【図３】
2010256838.tif 000005
【図４】
2010256838.tif 000006
【図５】
2010256838.tif 000007
【図６】
2010256838.tif 000008
【図７】
2010256838.tif 000009
【図８】
2010256838.tif 000010
【図９】
2010256838.tif 000011
【図１０】
2010256838.tif 000012
【図１１】
2010256838.tif 000013
【図１２】
2010256838.tif 000014
【図１３】
2010256838.tif 000015
【図１４】
2010256838.tif 000016
【図１５】
2010256838.tif 000017