(57)【要約】【課題】第１回転体側の嵩高さが安定しかつ現像剤容量を適性に常に保つために、これまで同一駆動としていた第１回転体と第２回転体を独立駆動とし、第１回転体の現像剤容量に応じて第２回転体の回転速度を変化させる現像装置及びこれを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】２成分現像剤を担持する現像ローラと、前記現像剤を貯留する現像剤貯留部と、前記現像剤貯留部内で前記現像ローラ近傍に配置した第１回転体と前記第１回転体と前記現像ローラとの距離よりも前記現像ローラから離れた位置に配置した第２回転体と、を備え、前記第１回及び第２回転体により前記現像剤を撹拌しつつ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１回転体から前記第２回転体への現像剤供給能力を調整するように変形する第１調整部と、前記第２回転体から前記第１回転体への現像剤供給能力を調整するように変形する第２調整部と、を備えた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２成分からなる現像剤を担持する現像ローラと、前記現像剤を貯留する現像剤貯留部と、前記現像剤貯留部内で前記現像ローラ近傍に配置した第１回転体と、前記第１回転体と前記現像ローラとの距離よりも前記現像ローラから離れた位置に配置した第２回転体と、を備え、前記第１回転体及び前記第２回転体により前記現像剤貯留部に貯留した前記現像剤を撹拌しつつ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１回転体から前記第２回転体への現像剤供給能力を調整するように変形する第１調整部と、前記第２回転体から前記第１回転体への現像剤供給能力を調整するように変形する第２調整部と、を備えたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記第１調整部及び前記第２調整部は、それぞれ前記第１回転体の回転速度及び前記第２回転体の回転速度を調整することより前記現像剤供給能力を調整することを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記第１調整部及び前記第２調整部は、前記第１回転体及び第２回転体間に設けた開口の大きさを変えることにより前記現像剤供給能力を調整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】
前記第１調整部及び前記第２調整部は、それぞれ前記第１回転体及び第２回転体の高さ位置を変えることにより前記現像剤供給能力を調整することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の現像装置。
【請求項５】
前記第１調整部及び前記第２調整部は、それぞれ任意のタイミングで前記現像剤供給能力を調整することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項記載の現像装置。
【請求項６】
前記現像剤貯留部に前記現像剤の量を測定する現像剤量測定センサを設けたことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項記載の現像装置。
【請求項７】
前記現像剤量測定センサを少なくとも３つ設けたことを特徴とする請求項６記載の現像装置。
【請求項８】
前記現像剤量測定センサは、少なくとも前記現像ローラの左右画像領域境界近傍に各１つと前記現像ローラの中央近傍に１つ配置した３つ以上のセンサから成ることを特徴とする請求項７記載の現像装置。
【請求項９】
前記第１調整部及び前記第２調整部は、前記現像剤量測定センサによって検知した現像剤の量に応じてそれぞれ前記現像剤供給能力の調整を行うことを特徴とする請求項６乃至８の何れか一項記載の現像装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れか一項記載の現像装置を搭載し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、現像剤量の増減を可能にする現像装置及びこの現像装置を用い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。その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、広く普及している方式である。
ただし、この方式は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ウを２本使用した２軸搬送方式などが知られ、広く普及している。
【０００３】
図７は一般的な２成分現像方式の現像装置を説明する概略斜視図である。以下で示す現像装置においては、代表的な構成である２本のスクリュウと１本の現像ローラを用いて説明するが、この構成に囚われることはない。
図７には一般的な現像装置２を示している。主な構成は現像ローラ３と２本の現像剤搬送スクリュウ１４、１５からなり、これらの現像剤搬送スクリュウ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ウ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ウ１５と呼称する。
現像剤搬送スクリュウ１４、１５上にトナーとキャリアを含む２成分現像剤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ウ１４、１５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ウ１５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。
図示してない、１軸搬送方式において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。
【０００４】
上述した２軸搬送方式においては、理想的には現像スリーブ側の第１現像剤搬送スクリュウ１４上には現像ローラ３が十分に現像剤を汲み上げられるための十分な量の現像剤を有し、第２現像剤搬送スクリュウ１５上には本来の目的である補給されたトナーと現像剤の攪拌に必要十分な量があれば良い。
このように、現像剤の２軸搬送方式において、現像スリーブ側の第１現像剤搬送スクリュウ上に現像ローラが十分に現像剤を汲み上げられるための十分な量の現像剤を、第２現像剤搬送スクリュウ上に本来の目的である補給されたトナーと現像剤の攪拌に必要十分な量の現像剤を理想的に補給するために、従来から幾つかの技術が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００５】
特許文献１には、トナーへのストレスを低減させるために現像剤搬送スクリュウと現像ローラを任意のタイミングで駆動制御可能とすることが開示されているが、これは現像稼動時以外では現像剤の攪拌時間を少しでも低減するために回転停止させる内容である。また、特許文献２には、現像剤を短時間で立ち上げるために、電源投入時やスリープ復帰時などに現像剤搬送スクリュウを通常よりも早く駆動させることが開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２７０９３３公報
【特許文献２】特開２００５−２２７３１６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図７で説明した従来例において、現実には、経時による現像剤の流動性の低下やトナー濃度増大による現像剤量の増加などによって第１及び第２現像剤搬送スクリュウ１４、１５の現像剤量の適正なバランスが崩れる場合が多く、そのような状態になると画像上に不具合が発生するという課題が残る。
第１現像剤搬送スクリュウ１４側の現像剤が減少した場合、現像ローラ３による汲み上げ量が低下し、画像濃度低下やスクリュウピッチ状の異常画像が発生する。
逆に、第１現像剤搬送スクリュウ１４側の現像剤が増加した場合、流動性が低下し、画像の左右で濃度ムラが発生したり、ページ内の画像濃度偏差が大きくなったりする。また、現像剤の量や偏りの状態を外部から知る手段がないために異常画像で判断するしかなく、発生したとしても解決する手段がないのが現状である。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、第１回転体（第１軸）側の嵩高さが安定しかつ現像剤容量を適性に常に保つために、これまで同一駆動としていた第１回転体と第２回転体（第２軸）を独立駆動とし、第１回転体の現像剤容量に応じて第２回転体の回転速度を変化させる現像装置及びこれを備えた画像形成装置をすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、２成分からなる現像剤を担持する現像ローラと、前記現像剤を貯留する現像剤貯留部と、前記現像剤貯留部内で前記現像ローラ近傍に配置した第１回転体と、前記第１回転体と前記現像ローラとの距離よりも前記現像ローラから離れた位置に配置した第２回転体と、を備え、前記第１回転体及び前記第２回転体により前記現像剤貯留部に貯留した前記現像剤を撹拌しつつ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１回転体から前記第２回転体への現像剤供給能力を調整するように変形する第１調整部と、前記第２回転体から前記第１回転体への現像剤供給能力を調整するように変形する第２調整部と、を備えた現像装置を特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、前記第１調整部及び前記第２調整部は、それぞれ前記第１回転体の回転速度及び前記第２回転体の回転速度を調整することより前記現像剤供給能力を調整する請求項１記載の現像装置を特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、前記第１調整部及び前記第２調整部は、前記第１回転体及び第２回転体間に設けた開口の大きさを変えることにより前記現像剤供給能力を調整する請求項１又は２に記載の現像装置を特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、前記第１調整部及び前記第２調整部は、それぞれ前記第１回転体及び第２回転体の高さ位置を変えることにより前記現像剤供給能力を調整する請求項１、２又は３に記載の現像装置を特徴とする。
また、請求項５に記載の発明は、前記第１調整部及び前記第２調整部は、それぞれ任意のタイミングで前記現像剤供給能力を調整する請求項１乃至４の何れか一項記載の現像装置を特徴とする。
また、請求項６に記載の発明は、前記現像剤貯留部に前記現像剤の量を測定する現像剤量測定センサを設けた請求項１乃至５の何れか一項記載の現像装置を特徴とする。
【００１０】
また、請求項７に記載の発明は、前記現像剤量測定センサを少なくとも３つ設けた請求項６記載の現像装置を特徴とする。
また、請求項８に記載の発明は、前記現像剤量測定センサは、少なくとも前記現像ローラの左右画像領域境界近傍に各１つと前記現像ローラの中央近傍に１つ配置した３つ以上のセンサから成る請求項７記載の現像装置を特徴とする。
また、請求項９に記載の発明は、前記第１調整部及び前記第２調整部は、前記現像剤量測定センサによって検知した現像剤の量に応じてそれぞれ前記現像剤供給能力の調整を行う請求項６乃至８の何れか一項記載の現像装置を特徴とする。
また、請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至９の何れか一項記載の現像装置を搭載した画像形成装置を特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、現像剤を感光体側、すなわち現像ローラ側へ寄せることができるので、現像ローラへの現像剤の供給不足による汲み上げ量の低下に伴うＩＤ（画像濃度）の低下の防止、及び現像ローラへの現像剤の供給ムラに起因するスクリュウピッチムラの低減が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｂｋ上に電荷を印加して一定に帯電にさせ、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１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｂｋの一部を露光、除電し、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、画像形成部（感光体と現像装置のセット）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つのトナーを図のように並べるか、又は１つの感光体に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に移行される。
【００１３】
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、図示例では反時計回りに回転可能となっている。感光体（感光体ドラム）１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｂｋにトナー画像が形成されると、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上のトナー画像が、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、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、それに対向し、中間転写ベルト５を挟んで向かい側には、２次転写ユニット９が対向するように設置されている。
【００１４】
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がある。レジストローラ対１０は、給紙装置（図示せず）から送られた転写紙を保持し、この転写紙を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、転写紙に移行する。転写装置の下流には、搬送装置を兼ねた定着装置１１がある。この定着装置１１でトナー画像を熱定着された転写紙は排紙ローラ（図示せず）を通って外部に排出される。
【００１５】
図２は本発明による現像装置を示す概略上面図である。図３は図２の現像装置の左側面図である。前述した現像装置に関する課題に対して、本発明はかかる課題を十分に回避可能である。
具体的には、これまで同一駆動としていた、第１回転体（第１軸）１４と第２回転体（第２軸）１５を独立駆動とし、第１回転体１４の現像剤容量に応じて第２回転体１５の回転速度を変化させることで、常に１本の軸の現像剤容量を適性に保つことが可能である。
【００１６】
図２及び図３の現像装置２において、現像ローラ３はその端部に取り付けられた駆動ギヤ１２を介して画像形成装置（図１）本体より駆動力を受ける駆動伝達ギヤ１３を介して動力を受け取り、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ウ１４のギヤ１６に動力を伝える。現像ローラ３と第１スクリュウ１４は同一駆動である。
駆動ギヤ１７を有する第２回転体である第２現像剤搬送スクリュウ１５は、図示してない駆動手段によって現像ローラ３と第１現像剤搬送スクリュウ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ウ１４とは異なる速度で回転させることが可能である。
【００１７】
図２に示すように、現像装置２には、現像ローラ３の近傍に配置した第１現像剤搬送スクリュウ１４から、第１現像剤搬送スクリュウ１４と前記現像ローラ３との距離よりも現像ローラ３から離れた位置に配置した第２現像剤搬送スクリュウ１５への現像剤供給能力を調整するように変形する（可変）第１調整部２ｂと、第２現像剤搬送スクリュウ１５から第１現像剤搬送スクリュウ１４への現像剤供給能力を調整するように変形する第２調整部２ｃを設けている。
現像剤貯留部２ａ内の第１現像剤搬送スクリュウ１４近傍には現像剤の量を測定・検知するための現像剤量測定センサ１８が取り付けられており、第１現像剤搬送スクリュウ１４の現像剤の詰水面(現像剤表面の高さ)を、任意の周期にてサンプリングしている。
【００１８】
例えば、現像剤の詰水面が或る閾値を下回った場合、第１現像剤搬送スクリュウ１４上の現像剤量が少ないと判断し、第１現像剤搬送スクリュウ１４上の現像剤を増加させるために第２現像剤搬送スクリュウ１５の回転速度を上げる。そうすると第２現像剤搬送スクリュウ１５側の現像剤が第１現像剤搬送スクリュウ１４側に流れ込むために第１現像剤搬送スクリュウ１４側の現像剤の詰水面が上昇する。
逆に、詰水面が或る閾値を上回った時は現像剤量が多いと判断し、第２現像剤搬送スクリュウ１５の回転速度を下げる。このようにして第１現像剤搬送スクリュウ（第１軸）１４の現像剤量が適量となるように適宜調整することにより、ＩＤ低下やスクリュウピッチムラ、左右画像濃度偏差などのない良好な画像を経時に渡って得ることができる。
【００１９】
上記の実施の形態では、第１現像剤搬送スクリュウ１４側の現像剤量の閾値を設け、それを超えた時に第２現像剤搬送スクリュウ１５の回転速度を変化させたが、第１現像剤搬送スクリュウ１４側の現像剤量を連続的に変化させたい場合には、センサ１８の読み取り値から第２現像剤搬送スクリュウ１５の回転速度を連続的に変化させることも可能である。
また、第１現像剤搬送スクリュウ１４と第２現像剤搬送スクリュウ１５間の現像剤供給能力を変化させるための他の方法としては、第１現像剤搬送スクリュウ１４、第２現像剤搬送スクリュウ１５間の開口部の開口の大きさを変化させたり、スクリュウの高さ位置を変化させたりといったことが挙げられる。
【００２０】
図４は第１及び第２現像剤搬送スクリュウを上下してスクリュウの高さ位置を変化させる構成を示す概略斜視図である。この実施の形態では、現像剤搬送スクリュウ１４又は１５の高さ位置を変えるために、適宜な方法で回転するカム１９を現像剤搬送スクリュウ１４又は１５の軸の下に配置してそれらを上下させるように構成している。この時の現像剤供給能力は現像剤搬送スクリュウの高さ位置と現像剤の嵩高さとの関係によって決まる。
【００２１】
図５は開口部の開閉を揺動して行なう仕切り板を示す概略図である。図５では、第１及び第２現像剤搬送スクリュウ１４、１５間に揺動可能な仕切り板２０を開口部（図示せず）の開閉可能な位置に設ける。必要に応じて、仕切り板２０を揺動させて開口部の開閉を行なう。
【００２２】
図６は開口部の開閉を上下して行なう仕切り板を示す概略図である。図６では、第１及び第２現像剤搬送スクリュウ１４、１５間に設けた仕切り板を図示しない適宜長手方向機構によって上下に動かすことで開口部（図示せず）の開閉を達成している。図には示していないが、仕切り板の開閉方法や方向を、第１と第２調整部でそれぞれ変えることも可能である。
感光体ドラムを有し、固定マグネットローラを内包する現像ローラにより２成分の現像剤を搬送および現像し、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、
・感光体の線速度：１８０ｍｍ／ｓｅｃ
・感光体と現像ローラの線速比：可変域 ０．５〜３．０
・現像ローラの現像剤汲み上げ量：５５〜６０ｍｇ／ｃｍ2
・現像ギャップ：可変域 ０．２５〜０．５０ｍｍ
・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。
第１の実施例では、第１現像剤搬送スクリュウ１４（図２）側の現像剤貯留部の現像剤を第２現像剤搬送スクリュウ１５（図２）側の現像剤貯留部に偏らせてから、全面ベタの画像Ａを出力した。
【００２３】
次に、第２現像剤搬送スクリュウ１５の回転速度を上げ、第１現像剤搬送スクリュウ１４側の現像剤貯留部の現像剤を、３つ（現像ローラ３の左右画像領域境界近傍の各１つと現像ローラの中央近傍に設けた１つ）の現像剤量測定センサ１８（図２）の値が予め指定しておいた閾値になるまで増加させた。ただし、左右で現像剤量の偏差は付けていない。その後、全面ベタの画像Ｂを出力した。
ここで、現像剤量測定センサの数は３つに限定するものではなく、さらに増やしても良い。
出力した画像ＡとＢをそれぞれ測定した結果、画像ＡはＩＤ濃度が０．８０でスクリュウピッチムラが発生したが、画像ＢはＩＤ濃度が１．５０でスクリュウピッチムラは発生しなかった。これは、つまり、第１現像スクリュウ１４側の現像剤量が或る閾値以上あればスクリュウピッチムラやＩＤの低下はないが、或る閾値を下回ると画像品質が著しく低下することを示している。
【００２４】
第２の実施例では、現像装置以外に起因する左右ＩＤ濃度偏差を作り、奥側のＩＤ濃度が前側よりも薄くなる状態にして全ベタの画像Ｃを出力した。次に、第２現像剤搬送スクリュウ１５（図２）の回転速度を下げ、第１現像剤搬送スクリュウ１４（図２）側の現像剤貯留部の現像剤を、３つの現像剤量測定センサ１８（図２）の値が予め指定しておいた閾値になるまで、前側から奥側に向かって現像剤量が増加するように偏差を付け、全ベタの画像Ｄを出力した。
その後、出力した画像ＣとＤをそれぞれ測定した結果、画像Ｃは前側のＩＤ濃度が１．５で奥側のＩＤ濃度が１．０だったが、画像Ｄは前側のＩＤ濃度が１．５で奥側のＩＤ濃度が１．５であり、左右ＩＤ濃度偏差が改善した。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明を適用する画像形成装置を示す概略図。
【図２】本発明による現像装置を示す概略上面図。
【図３】図２の現像装置の左側面図。
【図４】第１及び第２現像剤搬送スクリュウを上下してスクリュウの高さ位置を変化させる構成を示す概略斜視図。
【図５】開口部の開閉を揺動して行なう仕切り板を示す概略図。
【図６】開口部の開閉を上下して行なう仕切り板を示す概略図。
【図７】一般的な２成分現像方式の現像装置を説明する概略斜視図。
【符号の説明】
【００２６】
２  現像装置、２ａ  現像剤貯留部、２ｂ  第１調整部、２ｃ  第２調整部、３  現像ローラ、１４  第１回転体（第１軸、第１現像剤搬送スクリュウ）、１５  第２回転体（第２軸、第２現像剤搬送スクリュウ）、１８  現像剤量測定センサ、１９  カム、２０  仕切り板
【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】
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