(57)【要約】【課題】  濃度ムラの無い画像成形を可能とする現像装置を提供する。【解決手段】  現像剤を収容する現像容器３と、現像容器３の開口部に回動可能に支持され表面に現像剤を担持する現像剤担持体４と、現像剤担持体４の軸方向に平行な軸線を有し現像剤を軸線方向に搬送しながら攪拌して現像剤担持体４に汲上げる回動可能な第一搬送攪拌部材５と、第一搬送攪拌部材５の軸方向に平行な軸線を有し、第一搬送攪拌部材５による現像剤搬送方向と逆方向に現像剤を搬送して循環させる回動可能な第二搬送攪拌部材６とを備え、第二搬送攪拌部材６の一端に新たなトナーを供給する第一のトナー補給口９を形成した現像装置において、第一搬送攪拌部材５の略中央に、第二のトナー補給口１５を形成した。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を収容する現像容器と、該現像容器の開口部に回転可能に支持され表面に現像剤を担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体の軸方向と平行に配置され回転することにより現像剤を軸方向に搬送しながら攪拌して前記現像剤担持体に汲上げる第一搬送攪拌部材と、該第一搬送攪拌部材と平行に配置され回転することにより該第一搬送攪拌部材による現像剤搬送方向と逆方向に現像剤を搬送して循環させる第二搬送攪拌部材と、現像容器内にトナーを補給するためのトナーホッパ部と、を備え、前記第二搬送攪拌部材の一端部に近い前記現像容器の壁部に、現像容器内にトナーを供給する第一のトナー補給口を形成した現像装置において、前記第一搬送攪拌部材の前記一端部よりも中央寄り位置に相当する現像容器の壁部に前記トナーホッパ部と連通し新たなトナーを補給する第二のトナー補給口を形成したことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１記載の現像装置において、前記第一のトナー補給口からのトナー補給量が前記第二のトナー補給口からのトナー補給量より多くなるように構成されていることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１記載の現像装置において、前記現像容器の底部に現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサを複数設け、個々のトナー濃度検知センサの出力差により、前記第二のトナー補給口からのトナー補給量を可変制御する制御部を備えたことを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１、２、又は３の何れか一項に記載の現像装置を備えた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、トナーとキャリアを有する２成分現像剤を用いて現像を行う現像装置及びその現像装置を搭載したプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トナーとキャリアから成る２成分現像剤を用いて、感光体上に形成された静電潜像を可視化する現像装置として、現像容器と、その開口部に設けられ感光体に対向配置され磁石を内胞した現像ローラと、現像ローラ表面上に担持される現像剤の層厚を規制するドクタブレードと、現像容器内で現像剤を攪拌しながら搬送する第一、第二攪拌スクリューと、現像容器内にトナーを補給する補給装置と、トナーの濃度を検知するトナー濃度センサとを備えた現像装置が知られている。
現像容器内の現像剤は、第一、第二攪拌スクリューによる攪拌、搬送により回転する現像ローラ表面上に汲上げられ、感光体対向位置（現像位置）に搬送される過程においてドクタブレードによって層厚を規制され、現像ローラ上に薄層が形成される。この薄層現像剤により、感光体表面上の静電潜像を現像して可視像化する。
その後、現像に供されなかった残留現像剤は現像ローラの回転に伴い現像容器内に回収され、第一、第二搬送スクリューによって搬送される。第一、第二搬送スクリューの間は、現像ローラ長手方向に沿って形成される仕切部材によって仕切られている。仕切部材の長手方向両端部は開口され通路となり、この通路を通して現像剤は第一、第二攪拌スクリュー間にて循環搬送される。
また、一度現像に供された現像剤はトナー濃度が低下しているので、良好な画像を提供するためにはフレッシュトナーをトナー補給装置から補給しなければならない。そして、現像時、現像容器内のトナー濃度を検知するトナー濃度センサを、現像容器長手方向略中央部であり、第一搬送スクリュー下部に一定の隙間を設けて配設し、トナー濃度センサによってトナー濃度が一定以下になったことが検知された時、現像容器内へ新たなトナーを補給しトナー濃度を常に一定に保つようにしている。
トナーは第二搬送スクリューの端部から送られ、現像剤循環時、特に第二搬送スクリューにより攪拌（トナーとキャリアが摩擦帯電）される、いわゆる２軸攪拌現像方式である。
ところが、上記したような現像装置では、良好な画像を得るためには、現像に供した現像剤を現像ローラから次々と回収し、同時に濃度の十分な現像剤を次々現像ローラに供給しなければならない。
例えば、全面に画像があり、かつ、画像面積比率の多い画像を多量にコピーすると、新しいトナーが先に供給される奥側はトナー濃度が高く、手前側に行くに従い徐々にトナー濃度が低下する。つまり、手前側と奥側とで現像ローラ長手方向のトナー濃度差が生じ、画像濃度ムラが発生してしまう不具合が生じる。すなわち横帯状の原稿や、全面画像で画像面積比率の高い新聞紙のような原稿が多数枚連続コピーされると、最終的に得られる画像の幅方向に濃度ムラが発生してしまう。
【０００３】
このような濃度ムラ等の不具合を解消するための技術が従来から色々と提案されている。例えば、特許文献１では、第一搬送スクリューと第二搬送スクリューに速度差（回転数の差）を設け、第二搬送スクリューの速度を第一搬送スクリューより速くしたり、第二搬送スクリューの形状を切り欠き楕円板状にしたり、第一搬送スクリューと第二搬送スクリューの羽根の肉厚を可変させ、第一搬送スクリューの羽根厚を第二搬送スクリューの羽根厚よりも薄くした構成とし、濃度ムラを防止する技術が開示されている。更に、搬送スクリューに３条以上（例えば４条、５条、６条）のスパイラル状の羽根部材を設け、多条スクリューとした構成とし、画像上の濃度ムラを解消するための構成が開示されている。
【特許文献１】特開平９−１１４２０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の如く搬送スクリューの回転速度や、羽根の構造を工夫した現像装置においては、現像剤を良好に循環させることは可能であるが、上述した現像ローラ長手方向のトナー濃度ムラを防止することはできない。特に、Ａ２サイズ以上のコピーが可能な広幅機の２軸（第一搬送スクリューと第二搬送スクリュー）攪拌現像装置は現像剤循環経路が長いのでこのトナー濃度ムラが顕著に現れる。
本発明は、長手方向のトナー濃度ムラによる画像濃度ムラの問題を解決し、濃度ムラの無い画像成形を可能とする現像装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明に係る現像装置は、現像剤を収容する現像容器と、該現像容器の開口部に回転可能に支持され表面に現像剤を担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体の軸方向と平行に配置され回転することにより現像剤を軸方向に搬送しながら攪拌して前記現像剤担持体に汲上げる第一搬送攪拌部材と、該第一搬送攪拌部材と平行に配置され回転することにより該第一搬送攪拌部材による現像剤搬送方向と逆方向に現像剤を搬送して循環させる第二搬送攪拌部材と、現像容器内にトナーを補給するためのトナーホッパ部と、を備え、前記第二搬送攪拌部材の一端部に近い前記現像容器の壁部に、現像容器内にトナーを供給する第一のトナー補給口を形成した現像装置において、前記第一搬送攪拌部材の前記一端部よりも中央寄り位置に相当する現像容器の壁部に前記トナーホッパ部と連通し新たなトナーを補給する第二のトナー補給口を形成したことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１記載の現像装置において、前記第一のトナー補給口からのトナー補給量が前記第二のトナー補給口からのトナー補給量より多くなるように構成されていることを特徴とする。
請求項３の発明は、  請求項１記載の現像装置において、前記現像容器の底部に現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサを複数設け、個々のトナー濃度検知センサの出力差により、前記第二のトナー補給口からのトナー補給量を可変制御する制御部を備えたことを特徴とする。
請求項４の発明に係る画像形成装置は、請求項１、２、又は３の何れか一項に記載の現像装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、現像剤を収容する現像容器と、現像容器の開口部に回動可能に支持され表面に現像剤を担持する現像剤担持体と、現像剤担持体の軸方向に平行な軸線を有し現像剤を軸線方向に搬送しながら攪拌して現像剤担持体に汲上げる回動可能な第一搬送攪拌部材と、第一搬送攪拌部材の軸方向に平行な軸線を有し、第一搬送攪拌部材による現像剤搬送方向と逆方向に現像剤を搬送して循環させる回動可能な第二搬送攪拌部材とを備え、第二搬送攪拌部材の一端に新たなトナーを供給する第一のトナー補給口を形成した現像装置において、第一搬送攪拌部材の略中央に、第二のトナー補給口を形成し、また現像容器長手方向低部に現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサを複数設け、個々のトナー濃度検知センサの出力差により、第二のトナー補給口からのトナー補給量を可変制御するようにしたので、第一、第二搬送攪拌部材の長手方向におけるトナー濃度ムラをなくし、画質向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１は本発明の実施形態に係る現像装置の手前側端部正面断面図、図２は本発明の実施形態に係る現像装置の軸方向中央部正面断面図、図３は本発明の実施形態に係る現像装置の平面横断面図（軸方向を左右にした図）である。
感光体ドラム１の周面と対向する現像装置２は、２成分現像剤を用いるものであり、現像容器３内に磁性キャリアとトナーからなる現像剤を内包し、現像剤担持体としての現像ローラ４と、第一攪拌スクリュー５と、第二攪拌スクリュー６と、仕切部材としての内壁７を有している。現像ローラ４は現像容器３の開口部から周面の一部を露出させて感光体ドラム１と対向配置される。第一攪拌スクリュー５と、第二攪拌スクリュー６は、現像容器３内において内壁７を間にはさんで配置されており、内壁７の長手方向両端側に設けた開放部を介して連通している。
現像ローラ４は、回動可能な中空円筒状のアルミスリーブであり、その内部には磁石が固定配置されており、磁石の磁力によりスリーブ表面に現像剤を担持させるようになっている。現像ローラ４近傍には、現像剤規制部材としてのドクタブレード８が所定の間隔を持って配設されており、現像剤の薄層を形成する。薄層の現像剤は、現像ローラ４と感光体ドラム１の近接地点である現像領域に供給されるようになっている。
【０００８】
現像ローラ４の下方近傍には、現像ローラ４の軸方向（長手方向、図３の左右方向）に平行な軸線を持つ回動可能な第一搬送スクリュー５が配設されている。第一搬送スクリュー５は回転することにより現像剤を軸線方向に搬送しながら攪拌し、現像ローラ４に現像剤を汲上げ、かつ、現像に供した使用済み現像剤の搬送を行う。
仕切部材としての内壁７は、第一攪拌スクリュー５に対して現像ローラ４の反対側で軸線方向に延びて配設され、現像容器３を２分し両端部は開口部が形成されている。
内壁７をはさんで現像ローラ４の反対側には、現像ローラ４の軸線方向に平行な軸線を持つ回動可能な第二搬送スクリュー６が配設されており、第二搬送スクリュー６端部上方の一部には現像容器内にトナーを補給するための補給口９が配設されている。トナー補給口９から補給されたトナーと第一搬送スクリュー５から搬送されてきた現像剤を攪拌しながら現像容器３内部へ搬送することになる。
また、第一、第二搬送スクリュー５、６は、それぞれ軸方向における反対方向に現像剤を搬送するようになっており、現像容器３内を回るような循環経路が形成されている。
感光体ドラム１上の静電潜像を、現像ローラ４から供給されるトナーにより現像してトナー像を形成すると、現像装置２内のトナーの割合すなわちトナー濃度が減少する。そこで、画像濃度の低下を抑えるために、現像剤中のトナー濃度が所定値以下になると、トナー補給装置１０からトナーを補給して、現像剤中のトナー濃度を維持する。
トナー補給装置１０では、図１に示すように螺旋溝が形成されたトナーボトル（図示せず）の回転により補給されたトナーを、マイラーホルダ１１によって保持された４枚のマイラー１１ａによって汲上げて補給口９へ送る。トナーボトルはトナー補給モータ１７にて回転駆動される。勿論、トナーボトルとマイラーホルダ１１は同期して回転する構成となる。
なお、現像剤中のトナー濃度は現像容器３内の底部で、第一搬送スクリュー５の斜め下部に取り付けられているトナー濃度センサ（透磁率センサ）によって測定（電圧に変換）される。トナー濃度センサ１２は、図３に示すように奥側トナー濃度センサ１２ａ、手前側トナー濃度センサ１２ｂの２つが設けられており、その長手方向位置は、現像剤循環経路のリターン部近傍である。
【０００９】
図２に示すように、本発明の現像装置では、第一搬送スクリュー５の略中央丈夫に相当する現像容器３の壁部に、トナーホッパ部１３と連通する新たな開口部１５を設けている。図３に示すように開口部１５は小穴（φ０．５）が複数個開いたマイラー１５ａで塞がれており、トナーホッパ部１３内には開口部１５の長手方向と平行にアジテータ１４が回動可能に配設されている。
アジテータ１４先端部には、トナー汲上げ用のマイラー１４ａが係止されており、アジテータ１４はその軸端に係止されたステッピングモータ１６によって駆動される。トナーホッパ部１３にはトナーが貯留されており、アジテータ１４の回転により開口部１５に設けたマイラー１５ａの小穴からトナーが現像容器３内に補給されることになる。
【００１０】
図４は本発明の実施形態に係る画像形成装置の要部制御ブロック図である。制御部２０は、画像形成装置全体の駆動制御を行うマイクロコンピュータにより構成され、インターフェースを介して外部機器が接続されている。この外部機器の１つにはトナー濃度センサ１２ａ、１２ｂが含まれ、駆動ドライバ１６ａ、１７ａを介してステッピングモータ１６や、トナー補給モータ１７等が接続されている。
そして、制御部２０は、トナー濃度サンサ１２ａ、１２ｂにより検出された電圧を平均化して基準値と比較し、トナー補給モータ１７をオン、オフ制御しトナー濃度を一定に保つようにしている。
また、制御部２０は、トナー濃度センサ１２ａ、１２ｂの出力差を演算して予め記憶した基準値と比較し、ステッピングモータ１６の駆動を制御するようにしており、手前側トナー濃度センサ１２ｂの出力電圧−奥側トナー濃度センサ１２ａの出力電圧＞１．０Ｖを満足した時、ステッピングモータ１６を駆動し新たなトナーが補給される。
この時のトナー補給量は、トナー補給口９からのトナー補給量＞開口部１５からのトナー補給量としている。何故ならトナー補給口９から補給されたトナーは、第二搬送スクリュー６により攪拌搬送され、Ｑ（電荷）／Ｍ（質量）がある程度立ち上がった状態で現像に供されるが、開口部１５から補給されるトナーは、Ｑ／Ｍが全く立ち上がっていない状態で直接現像ローラ４に供給されることとなり、地肌部を汚すいわゆるカブリ現象を引き起こすからである。
例えば、奥側トナー濃度サンサ１２ａの出力値が２．５Ｖ（トナー濃度高い）を示し、手前側トナー濃度サンサ１２ｂの出力値が４．０Ｖ（トナー濃度低い）を示した時、つまり、現像装置長手方向にトナー濃度の差が生じた時は開口部１５から新たなトナーを必要分送り込むこととなり、長手方向のトナー濃度ムラを早期に無くすことが可能となる。
【００１１】
本実施形態では、より細かな制御として、トナー濃度サンサ１２の出力値差に応じて、ステッピングモータ１６の回転数を可変する制御としており、手前側トナー濃度センサ１２ｂの出力電圧−奥側トナー濃度センサ１２ａの出力電圧＞０．５Ｖ時は、ステッピングモータ１６の回転数を全回転時の半分としている。この回転制御はリニアに制御してもよい。
上述したようにトナー濃度センサ１２の出力値が高ければトナー濃度は薄い方向であり、逆に、センサ出力値が低ければトナー濃度は高くなる反比例の関係となっている。また、上記基準値は、第一、第二搬送スクリュー５、６の回転数や、長手方向の長さ、トナー種類等により異なる値となる。
本実施形態では、トナー補給口である開口部１５を１箇所設けたが、長手方向に開口部１５を任意の配置（できれば、均一配置）で複数設けることにより、より細かなトナー補給制御が可能となり長手方向のトナー濃度ムラを精度よく防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る現像装置の手前側端部正面断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る現像装置の軸方向中央部正面断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る現像装置の上面断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る画像形成装置の要部制御ブロック図である。
【符号の説明】
【００１３】
３  現像容器、４  現像ローラ（現像剤担持体）、５  第一搬送スクリュー（第一搬送攪拌部材）、６  第二搬送スクリュー（第二搬送攪拌部材）、９  トナー補給口（第一のトナー補給口）、１５  開口部（第二のトナー補給口）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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