(57)【要約】【課題】  単に、現像槽の温度の検知結果だけで温度制御を行うのではなく、トナー外添剤の状態を考慮することで、画像濃度の低下や感光体へのフィルミングが発生することがあったのを防止しうることができる現像装置及びこれを用いる画像形成装置を提供する。【解決手段】  現像槽の温度を検知する温度センサと、検知温度を制御する温度制御手段とを備え、耐刷する原稿の画像面積率が１％以下のときは、温度制御手段にて現像槽の冷却を行うが、１５％以上の際は、冷却を行わず、２％〜１４％のときは、現像槽の温度がトナー樹脂のガラス転移点（６０℃）以上の際、冷却を行うことで、画像濃度の低下、現像剤固着並びに感光体へのフィルミングの発生を防止する。【選択図】図２
2011081152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアを含む二成分現像剤を収容する現像槽と、二成分現像剤を感光体ドラムへ供給する現像ローラと、感光体ドラムへ供給する二成分現像剤の供給量を規制する規制部材とを有する現像装置を備えた画像形成装置において、現像槽の温度を検知する温度センサと、画像データから出力画像の画像面積率を求める演算手段と、前記温度センサにより検知された温度及び前記演算手段により求められた画像面積率に応じて温度制御する温度制御手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
現像槽は金属製のアルミニウムから構成されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記温度制御手段が、ペルチェ素子を含むことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
トナーとキャリアを含む二成分現像剤を用いた画像形成装置の制御方法において、現像槽の温度を検知する温度検知工程と、画像データから出力画像の画像面積率を求める工程と、検知された温度及び画像面積率に応じて温度制御を実行する工程を有することを特徴とする画像形成装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に用いられる現像装置及びこれを用いる画像形成装置に関し、特に、二成分現像剤を使用する現像装置及びこれを用いる画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置は、例えば、感光体と、帯電手段と、露光手段と、現像手段と、転写手段と、定着手段とを含む。感光体は、例えばその表面に感光層を有するドラム状部材である。帯電手段は感光体表面を所定電位に帯電させ、露光手段は帯電状態にある感光体表面に静電潜像を形成する。現像手段は感光体表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成し、転写手段は感光体表面のトナー像を記録媒体に転写する。定着手段はトナー像を記録媒体に熱定着させ、これによって、記録媒体上に画像が形成される。
【０００３】
画像形成装置において、現像手段としては、一般に、現像槽、現像ローラ、撹拌部材、規制部材、流し板などを含む現像装置が用いられる。現像槽は、現像ローラおよび撹拌部材を回転自在に支持するとともに、その内部に現像剤を貯留する。現像ローラは表面に現像剤層を担持して回転し、感光体表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する。撹拌部材は現像槽内の現像剤を均一に撹拌して現像ローラに向けて搬送する。規制部材は現像ローラ表面の現像剤層の層厚を規制する。現像剤としては、主に、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤が用いられる。
【０００４】
画像形成装置の広範な分野への急速な普及に伴い、画像形成装置には様々な高性能化、例えば、印刷速度の高速化が求められる。数年前まではＡ４用紙で５０〜７０枚／分であった印刷速度が、最近では１００〜１２０枚／分にも及ぶ。このような高速化は、軽印刷の分野への進出を視野に入れたものである。印刷速度の高速化に対応するためには、現像装置においては、現像ローラを大径化し、かつ現像槽を大容量化するのが最も容易である。しかしながら、画像形成装置には、印刷速度の高速化とともに装置の小型化が求められる。小型化が要求される状況においても、感光体の潜像画像を適正に現像して、安定した印字品位を有する画像を提供することが求められるが、現像装置の周辺では、種々の電気部品などが密集して配設されていて、現像装置の温度が上昇し易い環境になっている。
【０００５】
現像装置の温度が上昇すると、その内部に収容された現像剤の温度も上昇する。
このような現像剤の温度上昇に伴って、粘性の上昇により感光体ドラム側へ移動し難くなることを起因とする現像した画像の濃度低下、或いはトナーの固着などの不具合が発生し易くなるため、このような不具合の発生を抑制するには、現像装置を冷却する必要がある。
【０００６】
上記現像装置の冷却方法については、一般的には画像形成装置内に現像装置に繋がるダクトを設けて風路（空気の流路）を確保し、現像装置の周辺の雰囲気温度を低下させる方法が採られるものの、上述したように電気部材などの密集度が大きい場合には冷却が不充分になる。
【０００７】
そこで、より効果的に冷却する方法として、例えば、特開２００９−３６８５２（特許文献１）では、トナーまたは現像剤を収納するケーシングにペルチェ素子が取り付けられている。ケーシングは、ペルチェ素子取付部分が熱伝導性の高い材料で構成されているので、その熱伝導性の高い部分から優先的に吸熱を行うことができ、加えて、ケーシングのペルチェ素子取付部分がペルチェ素子の吸熱側であるので、熱交換作用を有するペルチェ素子を介して、ケーシング側の熱を効率よく現像装置の外部へ伝導させることができる現像装置が開示されている。
【０００８】
このように現像槽の温度制御を行うことにより、画像面積率が小さい原稿を連続耐刷した際、トナーが消費されずにトナー外添剤が埋没しやすくなるのを防止でき、温度ストレスによる外添剤埋没によるチャージアップを抑制し画像濃度の低下を抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−３６８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１のように単に現像槽の温度制御を行うだけでは、トナー外添剤の状態がそもそも考慮されていないために、画像面積率が大きい原稿を連続耐刷した際には、現像槽の温度が下がり温度ストレス（温度上昇に起因する疲労のことで、現像手段と現像剤の摩擦が繰り返されることにより生ずる。）が減るので、トナーの流動性並びに帯電性を向上させるために流動状態を維持したまま添加されているトナー外添剤の遊離が多くなり、感光体ドラムへのフィルミングが発生することがあった。
【００１１】
本発明は、単に現像槽の温度の検知結果だけで温度制御を行うのではなく、トナー外添剤の状態を考慮することで、画像濃度の低下や感光体へのフィルミングが発生することがあったのを防止できる現像装置及びこれを用いる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】
【００１２】
本発明の現像装置は、トナーとキャリアを含む二成分現像剤を収容する現像槽と、二成分現像剤を感光体ドラムへ供給する現像ローラと、感光体ドラムへ供給する二成分現像剤の供給量を規制する規制部材とを備える現像装置において、現像槽の温度を検知する温度センサと、画像データから出力画像の画像面積率を求める演算手段と、前記温度センサにより検知された温度及び前記演算手段により求められた画像面積率に応じて温度制御する温度制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明は、前記温度センサを取り付ける現像槽の材質が金属製のアルミニウムから構成されることが好ましい。
【００１４】
また、本発明は、前記温度制御手段が、ペルチェ素子を含むことが好ましい。
【００１５】
また、本発明は、前記の現像装置を備えた画像形成装置を用いることを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明は、トナーとキャリアを含む二成分現像剤を用いた現像装置の制御方法において、現像槽の温度を検知する温度検知工程と、画像データから出力画像の画像面積率を求める工程と、検知された温度及び出力画像の画像面積率に応じて温度制御を実行する工程を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の画像形成装置によれば、単に、現像槽の温度の検知結果だけで温度制御を行うだけでは、トナー外添剤の状態が考慮されていないために、感光体へのフィルミングが発生することがあったが、検知温度及び出力画像の画像面積率に応じて温度制御する温度制御手段を備えたことによりトナー外添剤の状態を考慮することができ、上記フィルミングを防止できる。
【００１８】
更に、現像槽が金属製のアルミニウムからなる材質とすることで、温度制御手段にて、速やかに現像槽の温度を制御することができるため、感光体へのフィルミングの発生だけでなく、画像濃度の低下も防止できる。
【００１９】
更に、温度制御手段をペルチェ素子とすることで、電流の流れる方向をかえることにより、現像槽と接する面を容易に加熱／冷却変更可能なため、強制冷却させる冷却ファンをわざわざ配する必要がない。
【００２０】
更に、本発明によれば、前記現像装置を含む画像形成装置とすることで、画像形成装置は、帯電性および現像剤搬送性が向上し、現像後に出力される画像の品質向上を実現することができる。
【００２１】
また更に、本発明によれば、前記現像装置の制御方法として、現像槽の温度を検知する温度検知工程と、検知された温度及び出力画像の画像面積率に応じて温度制御を実行する制御方法とすることで、画像濃度の低下や感光体へのフィルミングの発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る現像装置が搭載された画像形成装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】本実施形態に係る現像装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図３】ペルチェ素子の構成を示す説明図である。
【図４】本実施形態に係る画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は発明を実施する形態の一例であって、本発明に係る現像装置が搭載された画像形成装置の構成を示す説明図である。
【００２４】
本実施形態は、図１に示すように、表面に静電潜像が形成される感光体ドラム（静電潜像担持体）１５と、感光体ドラム１５表面を帯電させる帯電装置１６と、感光体ドラム１５表面に静電潜像を形成する露光装置１７と、感光体ドラム１５表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置１と、感光体ドラム１５表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置１８と、転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置２０とを備え、電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成する画像形成装置１００において、現像装置１として、本発明に係る現像装置の構成を採用したものである。
【００２５】
まず、画像形成装置１００の全体構成について説明する。画像形成装置１００は、例えば、ネットワーク上の各端末装置から送信される画像データ等に基づいて、所定の用紙に対して単色の画像を形成する。
【００２６】
画像形成装置１００は、図１に示すように、感光体ドラム（静電潜像担持体）１５と、帯電装置１６と、露光装置１７と、現像装置１と、転写装置１８と、定着装置２０と、クリーニング装置１９と、給紙トレイ２３と、スキャナ部２４と、排紙トレイ２５とを備えている。
【００２７】
感光体ドラム１５は、図示しない駆動手段によって軸線回りに回転駆動可能に支持され、その表面に静電潜像ひいてはトナー像が形成される感光膜を有するドラム状部材である。感光体ドラム１５には、例えば、図示しない導電性基体と、導電性基体表面に形成される図示しない感光膜とを含むドラム状部材を使用できる。導電性基体には、円筒状、円柱状、シート状などの導電性基体を使用でき、その中でも円筒状導電性基体が好ましい。感光膜としては、有機感光膜、無機感光膜などが挙げられる。
【００２８】
有機感光膜としては、電荷発生物質を含む樹脂層である電荷発生層と、電荷輸送物質を含む樹脂層である電荷輸送層との積層体、１つの樹脂層中に電荷発生物質と電荷輸送物質とを含む樹脂層（単層体）などが挙げられる。無機感光膜としては、酸化亜鉛、セレン、アモルファスシリコンなどから選ばれる１種または２種以上を含む膜が挙げられる。導電性基体と感光膜との間には、下地膜を介在させてもよく、感光膜の表面には主に感光膜を保護するための表面膜（保護膜）を設けてもよい。
【００２９】
帯電装置１６は図示しない電源から電圧の印加を受けて、感光体ドラム１５表面を所定の極性及び電位に帯電させる。本実施形態では、チャージャー型帯電器を用いるが、これに限定されず、帯電ブラシ型帯電器、ローラ状帯電器、鋸歯型帯電器、イオン発生装置、磁気ブラシなどの帯電器などを使用できる。
【００３０】
露光装置１７は、スキャナ部２４（詳しくは、図４に示す符号１０５の読取部）において読み取られる原稿の画像情報、または外部機器からの画像情報が入力され、画像情報に応じた信号光を帯電状態にある感光体ドラム１５表面に照射する。これによって、感光体ドラム１５表面に、画像情報に応じた静電潜像が形成される。
【００３１】
露光装置１７には、光源を含むレーザスキャニング装置が用いられる。レーザスキャニング装置は、例えば、光源、ポリゴンミラー、ｆθレンズ、反射ミラーなどを組合せた装置である。光源としては、例えば、半導体レーザ、ＬＥＤアレイ、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子などを使用できる。
【００３２】
転写装置１８は、感光体ドラム１５に圧接するように設けられるローラ状部材であって、図示しない支持部材によって回転自在に支持され、且つ、図示しない駆動手段によって回転可能に設けられている。転写装置１８には、例えば、直径８〜１０（ｍｍ）の金属製芯金と、金属製芯金の表面に形成される導電性弾性層とを含むローラ状部材が用いられる。
【００３３】
金属製芯金を形成する金属としては、ステンレス鋼、アルミニウムなどを使用できる。導電性弾性層としては、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、発泡ＥＰＤＭ、発泡ウレタンなどのゴム材料にカーボンブラックなどの導電材を配合したゴム材料を使用できる。
【００３４】
転写装置１８と感光体ドラム１５との圧接部（以下、「転写ニップ部」と称する。）１８ｎに、感光体ドラム１５の回転によってトナー像が搬送されるのに同期して、給紙トレイ２３から図示しないピックアップローラ及びレジストローラを介して記録媒体が１枚ずつ供給されるようになっている。記録媒体が転写装置１８の転写ニップ部１８ｎを通過することによって、感光体ドラム１５表面のトナー像が記録媒体に転写される。
【００３５】
転写装置１８には図示しない電源が接続され、トナー像を記録媒体に転写する際に、トナー像を構成するトナーの帯電極性とは逆極性の電圧を転写装置１８に印加する。これによって、トナー像が記録媒体に円滑に転写される。このようにして、転写装置１８により、感光体ドラム１５表面のトナー像が記録媒体に転写される。
【００３６】
クリーニング装置１９は、図示しないクリーニングブレードと、図示しないトナー貯留槽とを備えている。クリーニングブレードは、感光体ドラム１５の長手方向に平行に延び設けられ、且つ、その短手方向の一端が感光体ドラム１５表面に当接するように設けられる板状部材である。そして、クリーニングブレードは、記録媒体にトナー像を転写した後に感光体ドラム１５表面に残留するトナー、紙粉などを感光体ドラム１５表面から取り除く。トナー貯留槽は、内部空間を有する容器状部材であり、クリーニングブレードによって除去されるトナーを一時的に貯留する。このようにして、クリーニング装置１９によって、トナー像を転写した後の感光体ドラム１５表面が清浄化される。
【００３７】
定着装置２０は、定着ローラ２１と、加圧ローラ２２とを備えている。定着ローラ２１は、ローラ状部材であって、図示しない支持部材によって回転自在に支持され、且つ、図示しない駆動手段によって軸線回りに回転可能に設けられている。
【００３８】
定着ローラ２１は、その内部に図示しない加熱部材を有し、転写装置１８の転写ニップ部１８ｎを通って搬送される記録媒体に担持される未定着トナー像を構成するトナーを加熱し、溶融させて記録媒体に定着させる。定着ローラ２１としては、例えば、芯金と、弾性層とを含むローラ状部材を使用する。芯金は、鉄、ステンレス、アルミニウムなどの金属によって形成される。弾性層は、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどの弾性材料で形成される。加熱部材は図示しない電源から電圧印加を受けて発熱する。加熱部材にはハロゲンランプ、赤外線ランプなどを使用できる。
【００３９】
加圧ローラ２２は、ローラ状部材であって、回転自在に支持され、且つ、図示しない加圧部材によって定着ローラ２１に対して圧接するように設けられている。加圧ローラ２２は、定着ローラ２１の回転に従動回転する。定着ローラ２１と加圧ローラ２２との圧接部が定着ニップ部２０ｎである。加圧ローラ２２は、定着ローラ２１によるトナー像の記録媒体への加熱定着に際し、溶融状態にあるトナーを記録媒体に対して押圧することによって、トナー像の記録媒体への定着を促進する。加圧ローラ２２には、定着ローラ２１と同じ構成のローラ状部材を使用できる。加圧ローラ２２の内部にも加熱部材を設けてもよい。加熱部材には定着ローラ２１内部の加熱部材と同様のものを使用できる。
【００４０】
定着装置２０により、トナー像が転写された記録媒体を定着ニップ部２０ｎに通過させ、トナー像を構成するトナーを溶融させるとともに記録媒体に押圧することによって、トナー像を記録媒体に定着させて画像を印刷する。画像が印刷された記録媒体は、図示しない搬送手段によって、図１中で画像形成装置１００の鉛直方向側面に設けられる排紙トレイ２５に排出され、積載される。なお、給紙トレイ２３には、記録媒体が収容されている。
【００４１】
スキャナ部２４には図示しない原稿セットトレイ、自動原稿搬送装置（ＲＡＤＦ、Reversing Automatic Document Feeder）などが設けられるとともに、図示しない原稿読み取り装置が設けられる。
【００４２】
自動原稿搬送装置は、原稿セットトレイに載置される原稿を原稿読み取り装置の原稿載置台に搬送する。原稿読み取り装置は、原稿載置台と、原稿走査装置と、反射部材と、光電変換素子（Charge Coupled Device：以下、「ＣＣＤ」と称する。）ラインセンサなどを備え、原稿載置台に載置される原稿の画像情報を複数ライン毎、例えば、１０ライン毎に読み取る。
【００４３】
原稿載置台は、画像情報を読み取る原稿を載置するためのガラス製板状部材である。
原稿走査装置は、図示しない光源と第１の反射ミラーとを備え、原稿載置台の鉛直方向下面に沿って平行に一定速度Ｖで往復移動し、原稿載置台に載置される原稿の画像形成面に光を照射する。この光の照射によって反射光像が得られる。
【００４４】
光源は、原稿載置台に載置される原稿に照射する光の光源である。第１の反射ミラーは、反射光像を図示しない反射部材に向けて反射する。
【００４５】
反射部材は、図示しない第２の反射ミラーと第３の反射ミラーと光学レンズとを備え、原稿走査装置で得られる反射光像をＣＣＤラインセンサ上で結像させる。この反射部材は、原稿走査装置の往復移動に追随してＶ／２の速度で往復移動する。
【００４６】
第２，第３の反射ミラーは、反射光像が光学レンズに向うように反射光像を反射させる。光学レンズは、反射光像をＣＣＤラインセンサ上に結像させる。
【００４７】
ＣＣＤラインセンサは、光学レンズによって結像される反射光像を電気信号に光電変換する図示しないＣＣＤ回路を備え、画像情報である電気信号を制御手段の中の画像処理部に出力する。画像処理部は、原稿読み取り装置またはパーソナルコンピュータなどの外部装置から入力される画像情報を電気信号に変換し、露光装置１７に出力する。
【００４８】
次に、本実施形態に係る特徴的な現像装置１の構成について図面を参照して詳細に説明する。図２は本実施形態に係る現像装置の構成を示す説明図、図３はペルチェ素子の構成を示す説明図である。
【００４９】
本実施形態の現像装置１は、図２に示すように、現像槽２と、現像ローラ３と、第１撹拌部材４と、第２撹拌部材５と、搬送部材６と、現像剤量規制部材７と、規制部材支持体８と、流し板（現像剤剥離部材）９と、トナー濃度検知センサ１２と、温度センサ１３と、温度制御手段１４とを備えている。
【００５０】
現像槽２の内部には、現像ローラ３、第１撹拌部材４、第２撹拌部材５、搬送部材６、現像剤量規制部材７、流し板９などを収容する。本実施形態における現像剤は、トナーと磁性体粉であるキャリアとを含む二成分現像剤である。
【００５１】
また、現像槽２は、図１，図２に示すように、現像装置１を電子写真方式の画像形成装置１００に装着する場合に、画像形成装置１００に設けられた現像ローラ３を臨む側面に、開口２ａが形成される。また、現像槽２の図中鉛直方向上面には、トナー補給口２ｂが形成される。
【００５２】
ここで、現像装置１周辺の図示しない関連部材について説明する。現像槽２の鉛直方向上方には、図示しないトナーカートリッジ及び図示しないトナーホッパが設けられる。詳しくは、鉛直方向上方から下方に向けて、トナーカートリッジ、トナーホッパ及び現像槽２の順番で設けられる。トナーカートリッジは、その内部空間にトナーを収容し、現像装置１が装着される画像形成装置本体に対して着脱可能に設けられる。
【００５３】
また、トナーカートリッジは、筒状体で構成され、画像形成装置１００に設けられる図示しない駆動手段によって、筒状体の軸線回りに回転駆動する。トナーカートリッジの軸線に沿った長手方向側面には、長手方向に延びる細長い開口が形成されている。トナーカートリッジの回転に伴って前記細長い開口からトナーが落下することにより、トナーカートリッジの下方に設けられたトナーホッパにトナーが供給される。
【００５４】
トナーホッパは、例えば、その鉛直方向底面にトナー供給口が形成されている。トナー供給口は、現像槽２の鉛直方向上面に形成されるトナー補給口２ｂと鉛直方向に連通するように設けられる。
【００５５】
トナーホッパ内において、トナー供給口の鉛直方向上方には、図示しないトナー補給ローラが設けられる。トナー補給ローラは、トナーホッパによって回転自在に支持され、図示しない駆動手段によって回転駆動する。トナー補給ローラの回転駆動は、トナー濃度検知センサ１２による現像槽２内のトナー濃度の検知結果に応じて、画像形成装置１００に設けられる図示しない制御手段により制御される。このトナー補給ローラの回転駆動によって、トナー供給口及びトナー補給口２ｂを介して現像槽２内にトナーが補給される。
【００５６】
現像ローラ３は、少なくとも一部が現像槽２に回転自在に支持され、図示しない駆動手段によって軸心回りに回転駆動するローラ状部材である。また、現像ローラ３は、現像槽２の開口２ａを介して感光体ドラム１５に対向する。
【００５７】
本実施形態において、現像ローラ３は、感光体ドラム１５に対して間隙を有して離隔するように設けられ、その現像ローラ３と感光体ドラム１５とが対向する最近接部が現像ニップ部３ｎである。
【００５８】
現像ニップ部３ｎにおいて、現像ローラ３表面の図示しない現像剤層から感光体ドラム１５表面にトナーが供給される。現像ニップ部３ｎでは、現像ローラ３に接続される図示しない電源から現像ローラ３に対して現像バイアス電圧が印加され、現像ローラ３表面の現像剤層から感光体ドラム１５表面へのトナーの移行が円滑に進行する。
【００５９】
現像ローラ３は、マグネットローラ１０とスリーブ１１とを備えている。マグネットローラ１０は、その長手方向の両端部が現像槽２の現像槽壁によって支持され、現像ローラ３の周方向位置に断面形状が長方形の複数の棒磁石である磁極が互いに離隔して現像ローラ３の半径方向に放射状に配置される多極着磁型マグネットローラである。
【００６０】
スリーブ１１は、マグネットローラ１０を外嵌し、現像槽２及び図示しない支持部材によって回転自在に支持され、図示しない駆動手段によって回転可能に設けられる円筒状部材である。  
【００６１】
スリーブ１１は、非磁性材料を用いて形成される。本実施形態では、スリーブ１１は反時計回りに回転し、感光体ドラム１５は時計回りであっても反時計周りであっても良い。
【００６２】
第１撹拌部材４及び第２撹拌部材５は、いずれも、現像槽２によって回転自在に支持され、且つ、図示しない駆動手段によって軸心回りに回転駆動可能に設けられるローラ状部材である。本実施形態では、第１撹拌部材４は、反時計回りに回転し、第２撹拌部材５は、時計回りに回転する。
【００６３】
第１撹拌部材４は、現像ローラ３を介して感光体ドラム１５に対向しかつ現像ローラ３よりも鉛直方向下方になる位置に設けられる。
【００６４】
第２撹拌部材５は、第１撹拌部材４を介して現像ローラ３に対向しかつ現像ローラ３よりも鉛直方向下方になる位置に設けられる。第１撹拌部材４及び第２撹拌部材５は、現像槽２内に貯留される現像剤を撹拌してトナーに均一な電荷を付与するとともに、帯電状態にある現像剤を汲み上げて現像ローラ３の周囲に供給する。
【００６５】
搬送部材６は、現像槽２によって回転自在に支持されかつ図示しない駆動手段によって回転駆動可能に設けられるローラ状部材である。また、搬送部材６は、第２撹拌部材５を介して第１撹拌部材４に対向し、かつトナー補給口２ｂの鉛直方向下方に設けられる。搬送部材６は、トナー補給口２ｂを介して現像槽２内に補給されるトナーを第２撹拌部材５の周囲に搬送する。
【００６６】
現像剤量規制部材７は、現像ローラ３の軸線方向に平行に延びる板状部材であり、現像ローラ３の鉛直方向上方において、その短手方向の一端が現像槽２と規制部材支持体８とによって支持され、かつ他端が現像ローラ３表面に対して間隙を有して離隔するように設けられる。
【００６７】
また、現像剤量規制部材７は、例えば、ステンレス鋼、アルミニウムなどの弾性を有する非磁性金属、合成樹脂などによって形成される。本実施形態では、現像剤量規制部材７には薄板状のステンレス鋼を使用する。
【００６８】
規制部材支持体８は、現像槽２とともに現像剤量規制部材７を支持する。具体的には、現像剤量規制部材７の短手方向の一端及びその近傍部分を、規制部材支持体８と現像槽２とによって挟持するようにして支持する。規制部材支持体８は、例えば、合成樹脂、金属などの材料によって形成される。本実施形態では、合成樹脂から形成される。
【００６９】
現像剤量規制部材７は、現像ローラ３表面に担持される現像剤層から余分な現像剤を取り除き、現像剤層の層厚を一定に規制することによって、現像剤の搬送量を調整する。また、現像剤量規制部材７は、短手方向の他端と現像剤層との摺擦によって、現像剤層に含まれる帯電が不充分な現像剤に電荷を付与し、現像剤層に含まれる現像剤を充分に帯電させる。
【００７０】
流し板９は、現像槽２内において、現像剤量規制部材７よりも現像ローラ３の回転方向上流側であって、第１撹拌部材４及び第２撹拌部材５の鉛直方向上方に設けられる、上部が板状に構成された部材である。この流し板９は、短手方向の一端９ｂ１が現像ローラ３表面に対向して間隙を有して離隔し、他端９ｂ２が現像ローラ３から離反する方向に延設されている。
【００７１】
本実施形態では、流し板９の鉛直方向上面は、流し板９の短手方向における現像ローラ３側の一端９ｂ１及びその近傍部分では水平方向に対して平行になり、それ以外の部分では現像ローラ３から離反するにつれて鉛直方向下方に下降するように設けられる。
本実施形態では、流し板９は、その鉛直方向下部において流し板９の長手方向に貫通するように形成され貫通口に挿通される支持部材９ａによって支持される。流し板９を設けることによって、現像槽２内における現像剤の円滑な流れが発生し、トナーの不均一な帯電、トナーのブロッキングなどの発生が防止される。詳しくは、規制部材７によって現像ローラ３表面から取り除かれる現像剤は一時的に現像ローラ３上方の空間に滞留するが、量が多くなると流し板９の鉛直方向上面を現像ローラ３から離反する方向に流過し始める。現像剤は流し板９の上面に沿って流過し、流し板９の短手方向における現像ローラ３側とは反対側の端部９ｂ２から第２撹拌部材５に向けて落下する。落下した現像剤は第１撹拌部材４および第２撹拌部材５によって他の現像剤および新しく供給されるトナーと均一に混合され、現像ローラ３に向けて搬送される。
【００７２】
なお、第１撹拌部材４、第２撹拌部材５、搬送部材６、規制部材７、流し板９の寸法は、現像ローラ３の寸法に応じて、適切な範囲から適宜決定される。
【００７３】
トナー濃度検知センサ１２は、図２に示すように、例えば、第２撹拌部材５の鉛直方向下方の現像槽２底面に装着され、センサ面が現像槽２の内部に露出するように設けられる。そして、トナー濃度検知センサ１２は、図示しない制御手段に電気的に接続される。制御手段は、トナー濃度検知センサ１２による検知結果に応じて、トナーカートリッジを回転駆動させ、トナーホッパを介して現像槽２内部にトナーを補給するように制御する。
【００７４】
すなわち、トナー濃度検知センサ１２による検知結果がトナー濃度設定値よりも低いと判定すると、トナーカートリッジを回転駆動させる駆動手段に制御信号を送り、トナーカートリッジを回転駆動させる。トナー濃度検知センサ１２には一般的なトナー濃度検知センサを使用でき、例えば、透過光検知センサ、反射光検知センサ、透磁率検知センサなどが挙げられる。これらの中でも、透磁率検知センサが好ましい。
【００７５】
透磁率検知センサには、図示しない電源が接続される。電源は、透磁率検知センサを駆動させるための駆動電圧及びトナー濃度の検知結果を制御手段に出力するための制御電圧を透磁率検知センサに印加する。電源による透磁率検知センサへの電圧の印加は、制御手段によって制御される。透磁率検知センサは、制御電圧の印加を受けてトナー濃度の検知結果を出力電圧値として出力する型式のセンサであり、基本的に出力電圧の中央値近傍の感度がよいため、その付近の出力電圧が得られるような制御電圧を印加して用いられる。このような型式の透磁率検知センサとしては、例えば、ＴＳ−Ｌ、ＴＳ−Ａ、ＴＳ−Ｋ（いずれも商品名、ＴＤＫ（株）製）などが挙げられる。
【００７６】
制御手段は、現像装置１専用のものを設けてもよく、また現像装置１が装着される画像形成装置１００に設けられる制御部１０１（図４を参照）を兼用してもよい。
【００７７】
温度センサ１３は、サーミスタにて構成してあり、現像槽２底面に装着されている。
【００７８】
さらに、温度センサ１３を、現像槽２内の二成分現像剤との接触を防ぐようにしているので、二成分現像剤の融着が発生せず、長期にわたって信頼性の高い温度検出ができる。
【００７９】
また更に、現像槽２の材質を熱伝導性の良いアルミニウムとすることで、連続耐刷時等で発生する現像槽２の急激な温度上昇をいち早く検知することができるので、長期にわたって信頼性の高い温度検出ができる。
【００８０】
温度制御手段１４は、温度センサ１３と同様、現像槽２の底面に装着されており、温度センサ１３により検知された現像槽２の温度に応じて、現像槽２及び現像槽２内の二成分現像剤の加熱または冷却を行う。本実施形態においては、電流の流れる方向を変えることにより現像槽２底面を加熱／冷却変更可能なペルチェ素子を使用している。ペルチェ素子としては、一般に市販されているペルチェ素子が使用でき、例えば、フェローテック社製サーモモジュール９５００／０１８／０１８ＭＰがあげられる。ペルチェ素子は、図示しない電気配線と電力供給電源に接続されており、温度制御手段１４は、ペルチェ素子及び制御手段から構成されている。
【００８１】
なお、本実施の形態では、出力画像の画像面積率に応じて温度制御を行うペルチェ素子の制御手段に関しては、図４に示す画像形成装置全体を制御する制御部１０１及び演算部１０９を用いる。
【００８２】
図３に示すように、ペルチェ素子は、ｐ型半導体５０とｎ型半導体５１とを交互に配置するとともに、隣り合うｐ型半導体５０とｎ型半導体５１との間に絶縁層５２を配し、ｐ型半導体５０およびｎ型半導体５１を挟むように設けた一方の電極５３どうしを前記絶縁層５２で絶縁し、他方の電極５４どうしを前記絶縁層５２で絶縁してあり、更に両電極５３、５４の外側にそれぞれ絶縁膜５５、５６が設けられた構成となっている。そして、電極５３を現像槽２側に、かつｎ型半導体５１からｐ型半導体５０に電流が流れるように両電極５３、５４間に電流を流す。すると、現像槽２側が冷却となる。なお、図３中の５７はリード線を示す。
【００８３】
制御部１０１には、まず、温度センサ１３からの検出信号及びスキャナ部２４で読み取った原稿の画像データが入力されたのち、図４に示す記憶部１０２で温度センサの検知結果及び原稿の画像データが記憶され、演算部１０９では、画像データから画像面積率を算出し、温度センサ検知結果及び画像面積率に基づいて温度制御の判定が行われる。その後、判定結果に応じて、制御部１０１から、ペルチェ素子に電流を供給する図示しない温度制御手段供給電源への駆動信号が出力される。
【００８４】
次に、本実施形態に係る画像形成装置１００の電気的構成についてブロック図を参照して詳細に説明する。図４は本実施形態に係る画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。
【００８５】
図４に示すように、画像形成装置１００は、例えば、スキャナ部２４とプリンタ本体１００Ａと周辺機器１００Ｂとを備えた複合機であり、原稿画像を読み取る読取部１０５、読み取った原稿画像を適正な電気信号に変換して画像データを生成する画像処理部１０６、生成された画像データをトナーを用いて顕像化して、記録媒体（転写紙）に画像を形成する画像形成部１０７、画像形成部１０７で顕像化された記録媒体に加熱定着して固定する定着部（図示せず）、後処理装置であるフィニッシャーやソーターなどの周辺機器１００Ｂを制御する周辺機器制御部１０８を備えている。
【００８６】
プリンタ本体１００Ａには、制御部１０１、記憶部１０２、入力部１０３、表示部１０４、画像処理部１０６、画像形成部１０７、演算部１０９等が設けられている。
記憶部１０２には、画像形成装置１００の上面に配置される入力部（例えば、操作パネル）１０３を介する印刷指令、画像形成装置１００内部の各所に配置される図示しない各種センサなどからの検知結果、外部機器からUSB（登録商標）／LANを介して入力される画像情報、画像形成装置１００内部の各装置の動作を制御するための各種設定値及びデータテーブル、及び各種制御を実行するためのプログラムなどが入力可能となっている。
【００８７】
また、記憶部１０２として、この分野で常用されるメモリ等が使用可能であり、例えば、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、Ｂｌｕ−ｒａｙディスク（登録商標）などが挙げられる。外部機器には、画像情報の形成または取得が可能であり、且つ、画像形成装置１００に電気的に接続可能な電気・電子機器を使用でき、例えば、コンピュータ、デジタルカメラなどが挙げられる。
【００８８】
演算部１０９は、記憶部１０２に記憶される各種データ（印刷指令、検知結果、画像情報など）及び各種制御を実施するためのプログラムを取り出し、各種検知及び／または判定を行う。
【００８９】
制御部１０１は、演算部１０９における各種判定結果、演算結果などに応じて該当装置に制御信号を送付し、動作制御を行う。制御部１０１及び演算部１０９は、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）を備えるマイクロコンピュータ、マイクロプロセッサなどによって実現される処理回路である。
【００９０】
このように構成される制御手段は、記憶部１０２、演算部１０９及び制御部１０１とともに主電源を含む。主電源は、制御手段だけでなく、画像形成装置１００内部における各装置にも電力を供給する。
【００９１】
次に、本実施形態の画像形成装置１００における現像装置１による画像形成について、実施例を参照して詳細に説明する。
【００９２】
表１は現像装置による現像槽２の温度を各設定温度にし、各画像面積率の原稿を連続耐刷した場合の画像への影響を示した実施例の試験結果を示す表である。
【００９３】
【表１】
2011081152.tif 000003
【００９４】
本実施例は、画像形成装置として、シャープ（株）製複写機ＭＸ−Ｍ１１００を用いて、本発明に係る現像装置１の構成を備えた画像形成装置１００の現像槽２の温度を各設定温度にし、画像面積率１％、２％、５％、１０％、１４％、１５％のＡ４原稿を用い、普通紙（ネコサ紙）を横連続通紙して、実写試験を行い、初期、５０Ｋ枚後及び１００Ｋ枚後、画像、現像剤並びに感光体ドラム１５への影響を目視評価行うとともに、画像濃度の測定、現像剤固着判断並びに感光体フィルミング有無の判定を行った。
【００９５】
評価方法は、まず、画像濃度に関しては
「×」は、１．２０未満とし、
「△」は、１．２０以上、１．２９未満とし、
「○」は、１．３０以上とした。
測定には、分光測色濃度計（エックスライト社製、エックスライト９３８）を用いた。
次に、感光体フィルミングに関しては、
「×」は、目視にて感光体フィルミング無しとし、
「○」は、目視にて感光体フィルミング有りとした。
最後に、現像剤固着に関しては、
「×」は、現像剤固着が目視で見られ、スパチュラ先端で容易にほぐれない程度とし、
「△」は、現像剤固着が目視で見られるものの、スパチュラ先端で容易にほぐれる程度とし、
「○」は、現像剤固着が目視で見受けられない程度とした。
【００９６】
これに対し、表２は、現像槽２を耐刷初期から温度制御手段１４により冷却していた際の画像、現像剤並びに感光体ドラム１５への影響を目視評価行うとともに、画像濃度の測定、現像剤固着判断並びに感光体フィルミング有無の判定を行った実施例の試験結果を示す表である。評価方法は、表１と同様である。
【００９７】
【表２】
2011081152.tif 000004
【００９８】
耐刷する原稿の画像面積率が１％以下の場合、表１の評価結果から明らかなように、現像槽２の温度が高くなるにつれ、それまでに受けた攪拌部材との摩擦の積み重ねによる温度ストレスも相俟って、耐刷により、画像濃度の低下や現像剤固着が顕著に見られるようになった。
【００９９】
表２の評価結果から明らかなように、画像面積率が１％以下の場合、トナーが消費されず、攪拌部材との摩擦の積み重ねによる温度ストレスの影響で、トナー外添剤がトナー粒子に埋没しやすくなり、チャージアップしてしまい、画像濃度が低下してしまうことを防止できている。
【０１００】
また、現像槽２の温度が６０℃の場合、画像濃度の低下だけでなく、本実施例で採用するトナー樹脂のガラス転移点に相当してしまうため、現像剤固着も初期から発生してしまう点からも、現像槽２の冷却が必要であり、表２の評価結果から明らかなように、画像濃度の低下や現像剤固着を防止できている。このように、温度制御動作する際、現像槽２底面の温度が６０℃を超えているかどうかを判断しているのは、本実施形態で使用した二成分現像剤現像剤に含まれるトナーのガラス転移点が６０℃だからであり、使用される二成分現像剤の特性により設定されるものである。
【０１０１】
次に、耐刷する原稿の画像面積率が１５％以上の場合、表１の評価結果から明らかなように、現像槽２の温度に依らず、画像濃度の低下や感光体ドラムへのフィルミング並びに現像剤固着が見受けられなかった。これは、画像面積率の高い原稿を連続耐刷していると、補給されたトナーが絶えず消費されていくので、現像槽２の温度が高くなり、現像剤固着が発生しやすい状況であっても、固着するまでに至らないからである。
【０１０２】
これに対し、表２の評価結果から明らかなように、画像面積率が１５％以上の場合、耐刷初期から温度制御手段１４による冷却を行うと、現像剤の温度が下がり、攪拌部材との摩擦による温度ストレスが減るので、トナー粒子からトナー外添剤の遊離が多くなってしまい、感光体ドラムへのフィルミングが発生してしまった。
【０１０３】
最後に、耐刷する原稿の画像面積率が２％〜１４％以上の場合、表１の評価結果から明らかなように、現像槽２の温度が６０℃の場合を除いて、画像濃度の低下や感光体ドラムへのフィルミング並びに現像剤固着が見受けられなかった。これは、耐刷する原稿の画像面積率が低すぎることもなく、高すぎることもないため、トナー外添剤が遊離するとか埋没するとかの懸念がほとんどないからである。但し、現像槽２の温度が６０℃の場合は、現像剤が固着するまでに至らない程度の高い画像面積率を耐刷している訳ではないので、現像剤の固着や現像剤の固着による画像濃度の低下が発生してしまう。
【０１０４】
これに対し、表２の評価結果から明らかなように、画像面積率が２％〜１４％の範囲内の場合、現像槽２の温度が本実施例で採用するトナー樹脂のガラス転移点６０℃を超えないよう、現像槽２を冷却していれば、現像剤固着が発生することはなかった。
【０１０５】
以上より、耐刷する原稿の画像面積率が１％以下のときは、温度制御手段にて現像槽の冷却を行うが、画像面積率が１５％以上の際は、逆に冷却を行わず、画像面積率が２％〜１４％のときは、現像槽の温度がトナー樹脂のガラス転移点（６０℃）以上の際、冷却を行うことで、画像濃度の低下や現像剤固着並びに感光体フィルミングを防止することができた。
【０１０６】
以上、上述した実施形態では、本発明に係る現像装置１を図１に示すような画像形成装置１００に適用した例について説明したが、二成分現像剤を使用する現像装置を用いる画像形成装置であれば、上述したような構成の画像形成装置や複写機に限定されるものではなく、その他の画像形成装置等に展開が可能である。
【０１０７】
例えば、現像装置を４色分（イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック）、または６色分（イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック、ライトシアン、ライトマゼンタ）を配置することにより、フルカラーの画像形成装置にも適用することが可能である。
【０１０８】
以上のように、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態ならば本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１０９】
１        現像装置
２        現像槽
２ａ      開口
２ｂ      トナー補給口
３        現像ローラ
３ｎ      現像ニップ部
４        第１撹拌部材
５        第２撹拌部材
６        搬送部材
７        現像剤量規制部材
８        規制部材支持体
９        流し板
９ａ      支持部材
１０      マグネットローラ
１１      スリーブ
１２      トナー濃度検知センサ
１３      温度センサ
１４      温度制御手段
１５      感光体ドラム
１６      帯電装置
１７      露光装置
１８      転写装置
１８ｎ    転写ニップ部
１９      クリーニング装置
２０      定着装置
２０ｎ    定着ニップ部
２１      定着ローラ
２２      加圧ローラ
２３      給紙トレイ
２４      スキャナ部
２５      排紙トレイ
５０      ｐ型半導体
５１      ｎ型半導体
５２      絶縁層
５３      電極
５４      他方の電極
５５      絶縁膜
５６      絶縁膜
５７      リード線
１００    画像形成装置
１００Ａ  プリンタ本体
１００Ｂ  周辺機器
１０１    制御部
１０２    記憶部
１０３    入力部
１０４    表示部
１０５    読取部
１０６    画像処理部
１０７    画像形成部
１０８    周辺機器制御部
１０９    演算部
【図１】
2011081152.tif 000005
【図２】
2011081152.tif 000006
【図３】
2011081152.tif 000007
【図４】
2011081152.tif 000008