(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤担持体へ現像剤を供給する現像室と、
前記現像室よりも重力方向下方に設けられ、前記現像室へ供給する現像剤を攪拌する攪拌室と、
前記現像室と前記攪拌室とを仕切った隔壁と、
前記攪拌室から前記現像室へ現像剤を移動するために前記隔壁に設けられた開口部と、
前記開口部の開口量を変更可能なシャッター部材と、を有する現像装置において、
前記現像剤初期からの画像形成枚数の増加に応じて前記開口部の開口量を大きくするように前記シャッター部材の位置を制御する制御部と、を有することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記開口部の開口量を示す換算テーブルに基づいて前記シャッター部材を移動し、
前記換算テーブルは、温度、湿度によって適用する換算テーブルを使い分け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】
像担持体と、
前記像担持体に対して現像を行う請求項１または２に記載の現像装置を有する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式や静電記録方式を用いた複写機及びレーザービームプリンタなどの画像形成装置およびこれに用いられる現像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の現像装置として、図８に示すように、現像剤を攪拌・搬送する２本の搬送スクリュー２０５、２０６を上下に配置し、その水平方向の占有スペースを小さくしたものがある。このような現像装置を水平方向に並列搭載したタンデム方式等のカラー画像形成装置は、小型化を実現できる。
【０００３】
さらに、このような縦攪拌型の現像器では、現像領域から回収された現像剤は、攪拌室２０４側に回収されて十分攪拌された後、現像室２０３へ搬送される。このため、現像スリーブ２０８には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（攪拌が不十分なために起こる画像ムラ）や濃度差（攪拌が不十分なために起こる濃度差）のない均一な画像を得ることができる。
【０００４】
図９に示すように、上記縦攪拌型の現像装置では、第１の搬送スクリュー２０５は現像室２０３の底部に現像スリーブ２０８の軸方向に沿ってほぼ平行に配置されており、回転することによって現像室２０３内の現像剤を軸線方向に沿って一方向に搬送する。また、第２の搬送スクリュー２０６は攪拌室２０４内の底部に第１の搬送スクリュー２０５とほぼ平行に配置され、攪拌室２０４内の現像剤を第１の搬送スクリュー２０５の搬送方向と反対方向に搬送する。このようにして、第１の搬送スクリュー２０５、第２の搬送スクリュー２０６の回転による搬送によって、現像剤は隔壁２０７の両端部の開口部２１１、２１２を通って現像室２０３と攪拌室２０４との間で循環される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３３３６９１号公報
【特許文献２】特開平６−５１６３４号公報
【特許文献３】特開２００２−６５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来の現像装置２０１では、現像室２０３と攪拌室２０４が鉛直方向に配置されている。このため、図９に示すように、現像室２０３から攪拌室２０４への現像剤は上から下へ落下する。一方、攪拌室２０４から現像室２０３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ようにして現像剤が受け渡される。攪拌室２０４から現像室２０３へ受け渡された現像剤は、そのすべてが現像室２０３において第１の搬送スクリュー２０５の下流端に到達するわけではない。すなわち、図９に矢印Ａで示すように、途中で現像スリーブ２０８に供給され、現像領域を通過後、攪拌室２０４に回収される成分が存在する。この現像スリーブ２０８への現像剤の受け渡しは現像スリーブ２０８の幅のほぼ全体にわたってなされ、現像室２０３内において第１の搬送スクリュー２０５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徐々に減少する傾向がある。一方、攪拌室２０４において第２の搬送スクリュー２０６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。即ち、現像装置２０１内の現像剤の分布には片寄りが存在する。
【０００７】
特に、現像室２０３内の現像剤量に片寄りが生じると、現像スリーブ２０８への供給にムラができ、形成される画像の濃度が現像スリーブ２０８の軸方向で一定ではなくなる。つまり、現像剤量の多い現像室内搬送経路上流側では、現像スリーブ２０８への現像剤の供給量が安定していて画像濃度は一定である。しかし、現像剤量の少ない現像室内搬送経路下流側では、現像スリーブ２０８への現像剤の供給量が少なくて画像に濃度ムラが生じ、画像不良が発生する。
【０００８】
そこで、特許文献１（特開平５−３３３６９１号公報）に開示された技術がある。この技術では、第１および第２の搬送スクリューの現像剤搬送能力を、現像スリーブへの供給量よりも十分に大きくする。これにより、片寄りの効果を相対的に小さくし、上記画像不良を解消する。しかし、搬送スクリューの回転速度を早めて現像剤搬送量を大きくすると、現像剤に対するストレス増加や回転トルクの上昇があるため、現像剤搬送量をあまり大きくすることができない。また、搬送スクリューのピッチや形状等の改良で搬送速度を上げる場合にも、搬送速度の上限には限りがあるため、片寄りの程度が激しい場合には有効ではない。
【０００９】
また、特許文献２（特開平６−５１６３４号公報）に開示された技術のように、現像スリーブと攪拌室内に設けられた第２の搬送スクリューとの間に第３の搬送スクリューを設けて、片寄りを緩和することも考えられる。しかし、この場合は現像装置の構成が複雑になり、コストがかかる。
【００１０】
また、特許文献３（特開２００２−６５９９号公報）に開示された技術のように、隔壁の開口部側端部に壁を設け、現像室から攪拌室へと落下する部分に堰を設ける事で現像室内に滞留する現像剤のミニマム量を確保する方法もある。しかし、堰周辺部がデッドスペースとなり、そこに入り込んだ現像剤が滞留して循環しなくなってしまう。
【００１１】
そこで本発明は、現像室と攪拌室との間に滞留する現像剤の量のバランスを良好に保持して画像品質の向上を図ることができ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】
【００１２】
上記課題を解決するために本発明に係る現像装置及び画像形成装置の代表的な構成は、現像剤担持体へ現像剤を供給する現像室と、前記現像室よりも重力方向下方に設けられ、前記現像室へ供給する現像剤を攪拌する攪拌室と、前記現像室と前記攪拌室とを仕切った隔壁と、前記攪拌室から前記現像室へ現像剤を移動するために前記隔壁に設けられた開口部と、前記開口部の開口量を変更可能なシャッター部材と、を有する現像装置において、前記現像剤初期からの画像形成枚数の増加に応じて前記開口部の開口量を大きくするように前記シャッター部材の位置を制御する制御部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、現像剤の劣化に合わせて現像室と攪拌室とを連通する開口部の開口量を変化させることにより、攪拌室から現像室への現像剤の移動量を最適化して現像室内の現像剤の量を一定に保つことができ、画像品質の安定を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係る現像装置の斜視図である。
【図２】本実施形態に係る現像装置の断面図である。
【図３】本実施形態に係るシャッター駆動のフローチャート図である。
【図４】本実施形態に係る制御部のブロック図である。
【図５】本実施形態に係る現像装置の構成図である。
【図６】本実施形態に係る画像形成装置の構成図である。
【図７】現像剤の移動量と隔壁開口量の関係を説明する図である。
【図８】従来技術に係る現像装置の模式的断面図である。
【図９】従来技術に係る現像装置の模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係る現像装置及び画像形成装置の実施形態について、図を用いて説明する。図６は本実施形態に係る画像形成装置の構成図である。図６に示すように、本実施形態の画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各ステーションを有している。
【００１６】
感光ドラム（像担持体）１０（１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ）は、回転自在に設けられている。感光ドラム１０は、表面を一次帯電器２１（２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋ）で一様に帯電され、発光素子２２（２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋ）により画像情報信号に応じて変調された光を露光され、静電潜像が形成される。静電潜像は、現像装置１（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）によって現像剤を用いてトナー像として可視像化される。
【００１７】
トナー像は、転写帯電器２３（２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｋ）によって、シート搬送ベルト２４によって搬送されてきたシートＳ上に転写され、定着装置２５によって加熱、加圧されて定着される。また、感光ドラム１０上の転写残トナーは、クリーニング装置２６（２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋ）により除去される。また、トナー補給槽２０（２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ）は、現像装置１へトナーを補給する。
【００１８】
図５は本実施形態に係る現像装置の構成図である。図５に示すように、現像装置１は、現像容器２内に、現像スリーブ（現像剤担持体）８、穂切り部材９を有している。現像容器２は、非磁性トナーと磁性キャリアを含む２成分現像剤を収容している。現像スリーブ８は、現像領域に現像剤を付与して現像化を行う。穂切り部材９は、現像スリーブ８上に担持された現像剤の穂を規制する。現像容器２内の鉛直方向における略中央部は、鉛直方向と直交する軸方向に延在する隔壁７によって現像室３と攪拌室４に上下に仕切られており、現像剤は現像室３及び攪拌室４に収容されている。
【００１９】
現像室３には、第１の搬送スクリュー（現像剤攪拌・搬送部材）５が配置されている。攪拌室４には、第２の搬送スクリュー（現像剤攪拌・搬送部材）６が配置されている。第１の搬送スクリュー５は現像室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ており、回転することによって現像室３内の現像剤を軸線方向に沿って一方向に搬送する。第２の搬送スクリュー６は攪拌室４内の底部に第１の搬送スクリュー５とほぼ平行に配置され、攪拌室４内の現像剤を第１の搬送スクリュー５の搬送方向と反対方向に搬送する。
【００２０】
第１および第２の搬送スクリュー５、６の回転による搬送によって、現像剤は隔壁７の両端部に設けられた開口部（第１連通部）１１と開口部（第２連通部）１２とを通じて現像室３と攪拌室４との間で循環される。攪拌室４から現像室３への現像剤の供給は、攪拌室４と現像室３との間に設けられた隔壁７の開口部１１において第２の搬送スクリュー６による搬送力によって高められた現像剤圧力により下から上へと現像剤が押し上げられるようにして行われる。
【００２１】
現像容器２の感光ドラム１０に対向した現像領域に相当する位置には開口部が設けられている。この開口部に、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。現像スリーブ８は現像時に回転し、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２成分現像剤を担持して、これを感光ドラム１０と対向した現像領域に搬送し、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。
【００２２】
（開口部１１の開口量の変化）
本実施形態では、現像剤の粘性変化に合わせて開口部１１の開口量を変化させて、開口部１１を介して行われる現像剤の汲み上げ量が一定量になるようにしている。これにより、現像室３内の現像剤の減少を抑制している。以下、図１〜図４を用いて詳しく説明する。
【００２３】
図１は本実施形態に係る現像装置の斜視図である。図２は本実施形態に係る現像装置の断面図である。図１、図２に示すように、本実施形態の現像装置１は、隔壁端部の隔壁シャッター（シャッター部材）１３をステッピングモータ１４によって移動させることで、攪拌室４と現像室３との間に形成されている隔壁７端部の開口部１１の開口量を変えている。
【００２４】
良好な画像を得る為には現像スリーブ８上の現像剤量が一定でなければならい。そのためには現像室３に十分な量の現像剤が常に滞留している事が必要である。このため、現像スリーブ８により搬出される量に見合う適量の現像剤を現像室３に供給して現像室３の剤量を一定量以上確保することが重要である。
【００２５】
図７は開口部１１の開口量と現像剤の移動量の関係を示す図である。図７において、縦軸は攪拌室４から現像室３への現像剤の移動量を示し、横軸は開口部１１の開口量を示す。実線ａはフレッシュな現像剤を表し、破線ｂは耐久劣化した時の現像剤を表す。斜線で示した領域ｃは、フレッシュな現像剤における開口部１１の最適な開口量を示している。斜線で示した領域ｄは、耐久劣化した現像剤における開口部１１の最適な開口量を示している。
【００２６】
図７に示すように、現像剤の移動量は、開口部１１の開口量に依存している。開口部１１の開口量が小さい間は開口量と現像剤の移動量とは比例関係にある。さらに開口量が増えると、開口量が増えても現像剤の移動量が増えない関係が続く。そして、さらに開口量が増えると、一度現像室３へと移動した現像剤が攪拌室４へ自重落下するため、現像剤の移動量が減少していく。
【００２７】
以上より、最適な開口量は、開口量に対して移動量が増えなくなり、移動量が最大となる領域ｃ、ｄであり、現像剤の耐久により最適な開口量が増加することがわかる。現像剤は、画像形成装置の稼動に伴って循環することにより、劣化して粘性がアップする。粘性がアップした耐久現像剤はフレッシュな現像剤に比べて流動性が悪いため、最適な開口量が大きくなる。
【００２８】
図７のように現像剤寿命の全て（フレッシュな現像剤から耐久現像剤まで）を満足する共通の最適開口量がない場合がある。この場合には、現像剤寿命の中で攪拌室４と現像室３の現像剤配分が一定に保てず徐々に変化（現像室３の現像剤量が減少）し、現像室内の剤量不足を原因とする画質変化を起こすという課題があった。そこで、本実施形態では、矢印Ｅのように現像剤の耐久進度（＝現像剤劣化）に合わせて開口部１１の開口量を広げる。本実施形態では、現像剤初期の最適な開口部１１の開口量は２６ｍｍであり、以降１０万枚毎に１ｍｍ広くなって現像剤寿命７５万枚では最大３３．５ｍｍである。
【００２９】
図３は本実施形態に係る隔壁シャッター１３の駆動のフローチャート図である。図４は本実施形態に係る制御部のブロック図である。図４に示すように、本実施形態の画像形成装置は、コントローラ（制御部）５００、カウンター（耐久検知手段）５０６を有している。カウンター５０６は、装置稼動に伴う用紙処理枚数（画像形成枚数）をカウントする。
【００３０】
コントローラ５００は、カウンター５０６の値（検知結果）に基づいて、ドライバ５０５を介してステッピングモータ１４の回転動作を制御する。コントローラ５００は、ＣＰＵ５０１、プログラム格納用ＲＯＭ５０３、データの一時保管用ＲＡＭ５０２、通信用Ｉ／Ｏ５０４を有している。なお、コントローラ５００は画像形成装置全体の制御も行なう。
【００３１】
画像形成装置に電源が投入されると、まずコントローラ５００の指令によりドライバ５０５を介してモータ１４を一定時間回転させる。そして、隔壁シャッター１３が稼動領域内突き当てまで開き（または閉じ）きって、その位置をホームポジションとしてＲＡＭ５０２が認識する（図３、Ｓ１、Ｓ２）。
【００３２】
次に、ＲＡＭ５０２が記憶している『換算テーブル』と『現像剤初期からの通紙枚数』から、現状の現像剤状態での最適な開口部１１の開口量をＣＰＵ５０１が演算する（図３、Ｓ３）。『換算テーブル』は、通紙枚数（現像剤劣化による現像剤の粘性変化）と開口部１１の最適な開口量との関係を示す。『現像剤初期からの通紙枚数』は、カウンター５０６の現在カウンター値から現像剤交換時カウンター値を引いたものである。換算テーブルは、温度、湿度によって適用する換算テーブルを使い分けられている。
【００３３】
求められた最適な開口量から、ホームポジションから開口位置までの必要なパルス数を算出し（図３、Ｓ４）、モータ１４をドライバ５０５を介して駆動させて、隔壁シャッター１３を最適な開口部１１の開口量となる位置まで移動させる（図３、Ｓ５〜Ｓ７）。
【００３４】
以降、カウンター５０６をモニターし、カウントアップ量が予め設定された通紙枚数間隔を超える毎に、必要パルス数だけモータ１４を回転させ、隔壁シャッター１３の位置を徐々に動かして開口量を広げる（図３、Ｓ８〜Ｓ１０）。この動作ループを予め設定されている現像剤寿命枚数まで繰り返し（図３、Ｓ７〜Ｓ１２）、寿命に達した時点でコントローラ５００が表示装置５０７に交換アラームを出す（図３、Ｓ１３）。
【００３５】
このように、本実施形態では、現像剤劣化に伴う粘性変化によって低下した現像剤の流動性を考慮して開口部１１の開口量を徐々に大きくしていく。これにより、現像室内の現像剤量を一定に保つことができ、濃度ムラ等の画像不良の発生を防ぐことのできる。
【００３６】
なお、本実施形態では、通紙枚数に基づいて開口部１１の開口量を調整する構成について説明したが本発明はかかる構成に限定されるものではなく、現像剤の劣化に基づいて開口部１１の開口量を調整できればよい。例えば、通紙枚数に変えて、第１の搬送スクリュー５に取り付けられたトルクコンバーター（粘性計測手段）から得られる回転トルクの変化から現像剤の粘性変化を察知する構成であってもよい。かかる構成では、事前に決められた換算テーブルからトルク変化に見合う隔壁シャッター１３の開口量を演算する。
【００３７】
また、隔壁シャッター１３の稼動は、ステッピングモータ１４による稼働に限定されるものではなく、圧電素子への電圧変化、人工筋肉を用いて行ってもよい。また、開口部１１の開口量を変化させる構成も隔壁シャッター１３に限定されるものではなく、開口部１１の開口量を変化できる構成であればよい。
【符号の説明】
【００３８】
Ｓ        …シート
１        …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
７        …隔壁
８        …現像スリーブ（現像剤担持体）
９        …穂切り部材
１０    …感光ドラム
１１    …開口部
１２    …開口部
１３    …隔壁シャッター（シャッター部材）
１４    …ステッピングモータ
２０    …トナー補給槽
２１    …一次帯電器
２２    …発光素子
２３    …転写帯電器
２４    …シート搬送ベルト
２５    …定着装置
２６    …クリーニング装置
５００  …コントローラ（制御部）
５０１  …ＣＰＵ
５０２  …ＲＡＭ
５０３  …ＲＯＭ
５０４  …Ｉ／Ｏ
５０５  …ドライバ
５０６  …カウンター（耐久検知手段）
５０７  …表示装置
【図１】
0005751799.tif 000002
【図２】
0005751799.tif 000003
【図３】
0005751799.tif 000004
【図４】
0005751799.tif 000005
【図５】
0005751799.tif 000006
【図６】
0005751799.tif 000007
【図７】
0005751799.tif 000008
【図８】
0005751799.tif 000009
【図９】
0005751799.tif 000010