(57)【要約】【課題】現像ローラの回転数が現像剤の攪拌機構である螺旋状スクリューよりも速い現像装置において、攪拌が不十分な現像剤の現像ローラへの供給を低減し、高品質な画像が得られる現像装置を提供する。【解決手段】現像ローラと搬送部材の間を直接周回する現像剤の流れ経路の全てを螺旋状スクリュー部から分離し、前記搬送部材と現像ローラ間を周回する現像剤量の一部を、螺旋状スクリューで攪拌された現像剤の一部で交換する際の交換流量を所定の値以下とする。【選択図】　　　図１
2004020790.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を形成して周回する感光体に現像ローラを近接させ、感光体上の画像を可視化するトナーを供給する現像装置であって、前記トナーを付着した現像剤を、前記現像ローラに搬送する搬送部材と、現像ローラ部において前記感光体との近接部に供給する現像剤の量を所定量に規制する規制部材と、１対の螺旋状スクリュー部材により前記現像剤をスクリューの回転軸方向に周回搬送しながら、トナーと現像剤の攪拌を行う周回搬送機構とを具備し、現像ローラから前記螺旋状スクリュー部に戻る現像剤の一部のみを、螺旋状スクリュー部の現像剤と交換し、再び搬送部材を経て、現像ローラに戻す構成の現像装置において、前記螺旋状スクリュー側の交換現像剤に含まれるトナー量の変動差が、前記搬送部材と現像ローラ間を周回する現像剤に含まれるトナー総流量の２０％以下であり、前記螺旋状スクリュー側の交換現像剤に含まれるトナー量が、前記現像ローラ上で消費されるトナー量の上限の１０倍以上であるように、前記現像剤の交換量または前記搬送部材と現像ローラ間を周回する現像剤量を調整することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
静電潜像を形成して周回する感光体に現像ローラを近接させ、感光体上の画像を可視化するトナーを供給する現像装置であって、前記トナーを付着した現像剤を、前記現像ローラに搬送する搬送部材と、現像ローラ部において前記感光体との近接部に供給する現像剤の量を所定量に規制する規制部材と、１対の螺旋状スクリュー部材により前記現像剤をスクリューの回転軸方向に周回搬送しながら、トナーと現像剤の攪拌を行う周回搬送機構とを具備し、現像ローラから前記螺旋状スクリュー部に戻る現像剤の一部のみを、螺旋状スクリュー部の現像剤と交換し、再び搬送部材を経て、現像ローラに戻す構成の現像装置において、前記交換される現像剤の流量が、前記搬送部材と現像ローラ間を周回する現像剤総流量に対し、０倍より多く、０．４倍以下であるように設定されると同時に、前記螺旋状スクリュー側の交換現像剤に含まれるトナー量が、前記搬送部材と現像ローラ間の周回現像剤のうち、前記現像ローラ上で消費されるトナー量の上限の５倍以上となるように、前記現像剤の交換量または前記搬送部材と現像ローラ間を周回する現像剤量を調整することを特徴とする現像装置。
【請求項３】
静電潜像を形成して周回する感光体に現像ローラを近接させ、感光体上の画像を可視化するトナーを供給する現像装置であって、前記トナーを付着した現像剤を、前記現像ローラに搬送する搬送部材と、現像ローラ部において前記感光体との近接部に供給する現像剤の量を所定量に規制する規制部材と、１対の螺旋状スクリュー部材により前記現像剤をスクリューの回転軸方向に周回搬送しながら、トナーと現像剤の攪拌を行う周回搬送機構とを具備し、現像ローラから前記螺旋状スクリュー部に戻る現像剤の一部のみを、螺旋状スクリュー部の現像剤と交換し、再び搬送部材を経て、現像ローラに戻す構成の現像装置において、前記交換される現像剤の流量が、前記搬送部材と現像ローラ間を周回する現像剤総流量に対し、０倍より多く、０．４倍以下であるように設定されると同時に、前記螺旋状スクリュー側の交換現像剤に含まれるトナー量が、前記搬送部材と現像ローラ間の周回現像剤のうち、前記現像ローラ上で消費されるトナー量の上限の１０倍以上となるように、前記現像剤の交換量または前記搬送部材と現像ローラ間を周回する現像剤量を調整することを特徴とする現像装置。
【請求項４】
静電潜像を形成して周回する感光体に現像ローラを近接させ、感光体上の画像を可視化するトナーを供給する現像装置であって、前記トナーを付着した現像剤を、前記現像ローラに搬送する搬送部材と、現像ローラ部において前記感光体との近接部に供給する現像剤の量を所定量に規制する規制部材と、１対の螺旋状スクリュー部材により前記現像剤をスクリューの回転軸方向に周回搬送しながら、トナーと現像剤の攪拌を行う周回搬送機構とを具備し、現像ローラから前記螺旋状スクリュー部に戻る現像剤の一部のみを、螺旋状スクリュー部の現像剤と交換し、再び搬送部材を経て、現像ローラに戻す構成の現像装置において、前記交換される現像剤の流量が、前記搬送部材と現像ローラ間を周回する現像剤総流量に対し、０倍より多く、０．２倍以下であるように設定されると同時に、前記螺旋状スクリュー側の交換現像剤に含まれるトナー量が、前記搬送部材と現像ローラ間の周回現像剤のうち、前記現像ローラ上で消費されるトナー量の上限の５倍以上となるように、前記現像剤の交換量または前記搬送部材と現像ローラ間を周回する現像剤量を調整することを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の現像装置であって、前記搬送部材と前記現像ローラの間を直接周回する現像剤の流れ経路とを具備し、現像ローラと搬送部材の間を直接周回する現像剤の流れ経路の全てを螺旋状スクリュー部から分離し、前記搬送部材と現像ローラ間を周回する現像剤量の一部を、螺旋状スクリューで攪拌された現像剤の一部で交換する開口部を設けることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
前記請求項１乃至５のいずれかに記載の現像装置であって、前記搬送部材に隣接した螺旋状スクリューの回転方向が、螺旋状スクリューの下部側を通して、現像剤を搬送部材側に導く方向であることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の現像装置であって、現像ローラと搬送部材の間を直接周回する現像剤の流れ経路上に、現像剤中におけるトナーの量を検知するセンサを設置し、トナー供給の動作、非動作を制御する構成の現像装置において、前記制御情報に、前記トナーを供給された現像剤が前記センサ位置に到達するまでの時間遅れを加味したことを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれかに記載の現像装置であって、前記螺旋状スクリュー部材による周回搬送機構にトナー量の検知センサを設ける構成の現像装置において、トナー供給を開始する検知センサの検知量が、現像ローラ上において必要となるトナー量より高く設定されたことを特徴とする現像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
電子写真方式のプリンタ、複写機等の画像記録装置に関するものであり、特に磁性現像剤を用いる現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式のプリンタ、複写機等の画像記録装置では、一方向に回転する感光体と呼ばれる像担持体上において、画像形成部を所定電位ＶＲ、非画像部を所定電位Ｖ０にして形成した静電潜像に、現像装置からトナーと呼ばれる像可視化剤を供給して前記潜像を可視像とし、この可視像を記録紙上に印刷する。従来、この電子写真方式に適用される現像装置としては、例えば、特開２０００−２３１２６３号公報等に記載されている如く、像可視化剤であるトナーをキャリアと呼ばれる磁性粉体である運搬剤に付着させた二成分現像剤を用いた現像装置が多用されている。
【０００３】
通常、この種の現像装置では、前記印刷動作によって、現像剤中のトナーのみが消費されるため、現像装置内において、現像剤中のトナーの重量比で定義される、トナー濃度が減少する。このためトナー貯留供給機構から現像装置の内部にトナーが供給され、このトナーを現像剤と混合攪拌する混合攪拌部材が現像剤の収容部に設置されている。前記混合攪拌部材として、一対の螺旋状スクリュー部材を平行に配置したものがある。このスクリュー部材の螺旋方向はスクリューの回転軸方向に対してお互いに反対になるように配置され、それぞれのスクリューが回転することにより、一方のスクリューは、前記現像剤を回転軸方向の奥から手前に搬送した後、他方のスクリューに受け渡す。他方のスクリューは前記現像剤を回転軸方向の手前から奥に搬送した後、前記もう一方のスクリューに受け渡す。これらの動作によって、前記現像剤はスクリューの回転軸方向に周回し、攪拌搬送され、スクリューの軸方向にある現像剤のトナー重量比が均一となる。また現像剤中のトナーはこの攪拌搬送により、前記現像剤中のキャリアと摩擦しあい、所定の値に帯電する。
【０００４】
また通常、混合攪拌部に設けたトナー濃度センサによる現像装置内のトナー濃度変化の監視結果に基づき、トナー濃度が所定の値より低くなったときに、前記トナー貯留供給機構の供給動作が開始され、前記現像装置へのトナー供給が行われる。
【０００５】
次に前記現像剤収容部で混合攪拌された現像剤は、前記現像剤収容部から現像剤を搬送する搬送部材を経由して、現像ローラに導かれる。ここで現像剤は現像ローラの回転によって保持搬送され、前記現像ローラの一部に設けたドクタブレードと呼ばれる仕切り板を通過する。
【０００６】
次に、前記ドクタブレードによって所定量に規制された現像剤は、現像ローラの回転により前記感光体と接触する位置に搬送される。この時、現像ローラには、感光体上の画像形成部にトナーのみを導くバイアス電位（以下、現像バイアスと記述）ＶＢが印加されており、感光体上の画像形成部に可視画像が形成される。さらに、可視画像形成により消費されたトナーを補給するため、前記現像剤は、現像ローラより前記現像剤収容部に戻され、新たなトナー供給を受けた後、再び現像ローラへ搬送され、可視画像形成を行う。
【０００７】
前記一対の螺旋状スクリューによる現像剤とトナーの混合攪拌部材に対して、更に詳述すると、一般にスクリューの回転をスムーズに行うため、所定量の隙間をスクリューとスクリュー底部の現像装置壁面との間に設ける。しかし現像剤はスクリューの螺旋構造物に沿う部分においてのみ移動するため、前記スクリューと前記底部壁面との隙間を狭くする必要がある。これにより現像剤は、前記隙間において必要以上の負荷を受け、長時間の使用によって特性が劣化する。この負荷の大きさは、スクリューの回転数に依存して大きくなることから、一般には、スクリューの回転数は１００ｒｐｍから２００ｒｐｍ程度とし、現像剤の特性劣化を抑えるようにする。
【０００８】
しかしスクリューの回転数は、現像剤を攪拌する能力にも影響を与え、回転数が低いと、十分な攪拌が行えない。そこで低速のスクリュー回転数での攪拌状況を改善するため、攪拌経路を長くとる。このため、現像ローラでの画像形成動作により消費されたトナーの供給は、一般に搬送部材より離れた螺旋状スクリュー側で行われる。ここで新たなトナーを供給された現像剤は、螺旋状スクリューを軸方向に搬送され、その端部において搬送部材側の螺旋状スクリューに受け渡され、更に軸方向に搬送を続けることによって、十分な攪拌が得られることになる。
【０００９】
前記現像装置において、現像ローラおよび搬送部材の回転数が前記スクリューの回転数よりも圧倒的に速い場合、搬送部材側にある螺旋状スクリュー部に到達した現像剤は、スクリューの回転によりその軸方向に搬送されるよりも、搬送部材によって現像ローラに導かれる割合のほうが多くなる。しかし、搬送部材側にある螺旋状スクリュー部に到達した現像剤は、未だ十分に攪拌されていない場合があり、ひどい場合、帯電が十分に行われていない状態で現像ローラに導かれる。帯電が不十分であると、感光体上の画像部以外の背景部にもトナーが現像され、背景部が黒ずんだ画像、所謂、背景かぶりが発生し、画像の品質を著しく劣化させるという問題があった。
【００１０】
この問題を解決するための手段としては、現像ローラから前記螺旋状スクリュー部に戻る現像剤の一部のみを、螺旋状スクリュー部の現像剤と交換し、再び搬送部材を経て、現像ローラに戻すことによって、搬送部材側に導かれる現像剤に比べ、スクリューの回転により軸方向に搬送される現像剤の割合を増やし、軸方向への現像剤搬送時間を稼ぐ方法が考えられる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記構成の現像装置において、攪拌が不十分な現像剤の現像ローラへの供給を低減すると共に、現像ローラ上に搬送される現像剤のトナー濃度を所定の値にコントローラすることによって、高品質な画像が得られる現像装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
しかしこの構成の現像装置においては、前記交換すべき現像剤量が多すぎると、スクリューの回転により軸方向に搬送される現像剤の割合が少なすぎ、軸方向への現像剤搬送時間を十分に稼ぐことができない。また前記交換する現像剤量が少なすぎると、トナー消費によって、前記、現像ローラと搬送部材の間を直接周回する現像剤中のトナー量が減少しすぎ、前記感光体上の画像部に供給されるべきトナーの不足によって、画像濃度の低下、かすれ等の画像劣化が発生する。
【００１３】
上記の目的は、現像ローラと搬送部材の間を直接周回する現像剤の流れ経路の全てを螺旋状スクリュー部から分離し、前記搬送部材と現像ローラ間を周回する現像剤量の一部を、螺旋状スクリューで攪拌された現像剤の一部で交換する開口部を設けること、更に前記交換される現像剤の流量が前記搬送部材と現像ローラ間を周回する現像剤総流量の０．４倍以下、好適には０．２倍以下となるように設定されること、前記螺旋状スクリュー側の交換現像剤に含まれるトナー量が、前記搬送部材と現像ローラ間の周回現像剤のうち、前記現像ローラ上で消費されるトナー量の上限の５倍以上、好適には１０倍以上となるように、前記現像剤の交換量を調整することによって達成される。
【００１４】
これに加え、前記搬送部材に隣接した螺旋状スクリューの回転方向が、螺旋状スクリューの下部側を通して、現像剤を搬送部材側に導く方向であることが望ましい。また、隣接した混合攪拌部にトナー濃度センサを設ける構成の現像装置においては、トナー供給を開始するトナー濃度の制御値を、現像ローラ上において必要となるトナー濃度より高く設定することで、より上記の課題達成を確実に行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明における第１の実施形態を主に図１および図２を用いて説明する。但し、図１は本発明の現像装置全体の概略図、図２は現像装置の一部を拡大した概略図である。
【００１６】
本実施形態は２本の現像ローラ１および２が感光体１０１と呼ばれる像担持体に対向して設置された現像装置１０４に関するものである。前記２本の現像ローラのうち、現像ローラ２は図２中の矢印Ａで示した感光体１０１の回転に対して順回転し、感光体１０１の回転方向の下流に配置される。また現像ローラ１は、前記感光体１０１の回転に対して逆回転し、感光体１０１の回転方向の上流に配置される。
【００１７】
尚、本実施形態では２本の現像ローラを持つ現像装置により説明するが、これは例えば、現像ローラ１より感光体１０１の回転方向の上流側に複数本の現像ローラを有する構成、或いは現像ローラ２より感光体１０１の回転方向の下流側に複数本の現像ローラを有する構成、或いは順逆回転の現像ローラを組み合わせない構成、単一本の現像ローラであっても構わない。更に、本実施形態では、像担持体としてドラム状の感光体を用いているが、これは例えば、特定の起動上を周回する感光体ベルトのような構成であっても良い。
【００１８】
また現像装置１０４においては、現像ローラ１および現像ローラ２の間にドクタブレード３と呼ばれる仕切り板が配置されている。図１に示した本実施形態においては、現像剤４と呼ばれる運搬剤は、キャリアと呼ばれる磁性粉体とトナーと呼ばれる前記感光体１０１上に可視像を形成する像可視化剤とで構成され、全重量の２〜８％の重量比でトナーが混合されている。本実施形態では、前記現像剤４は、図示しない印刷装置の印刷動作によって、現像剤４中のトナーのみが消費されるため、現像装置１０４内にある現像剤中のトナーの重量比が減少する。
【００１９】
このため、本実施形態の現像装置１０４では、トナー貯留供給機構９から現像装置１０４の内部に供給されたトナー５を現像剤４と混合攪拌する混合攪拌部材７および８が設置されている。前記混合攪拌部材７および８は螺旋状のスクリューとなっており、図中の矢印ＣおよびＤの方向に回転することによって、このスクリュー部材７、８の螺旋方向はスクリューの回転軸方向に対してお互いに反対になるように配置され、それぞれのスクリューが回転することにより、一方のスクリューは、前記現像剤を回転軸方向の奥から手前に搬送した後、他方のスクリューに受け渡す。他方のスクリューは前記現像剤を回転軸方向の手前から奥に搬送した後、前記もう一方のスクリューに受け渡す。これらの動作によって、前記現像剤はスクリューの回転軸方向に周回し、攪拌搬送される。
【００２０】
本実施形態では、スクリュー部材７、８とスクリュー底部の現像装置１０４の壁面との間に約１ｍｍの間隙を設け、スクリューの回転がスムーズになるようにしている。また前記スクリュー部材７、８の回転数は１００ｒｐｍ程度に設定され、現像剤の特性劣化が進行しないようにしている。更に、本実施形態では、現像ローラでの画像形成動作により消費されたトナーの供給は、搬送部材６より離れた螺旋状スクリュー８側に、トナー貯留供給機構９からトナー５が供給されるようになっており、ここで新たなトナーを供給された現像剤は、螺旋状スクリュー８を軸方向に搬送され、その端部において搬送部材側の螺旋状スクリュー７に受け渡され、更に軸方向に搬送を続けることによって搬送経路を長くし、低速のスクリュー回転数でも、十分な攪拌が得られるようになっている。現像剤４中のトナーはこのような混合攪拌動作によって、現像剤４中のキャリアなどと摩擦しあい、−１０〜−３０μｃ／ｇ程度に帯電する。
【００２１】
本実施形態の現像ローラ１、２および搬送部材６の回転数は、５００ｒｐｍと、前記螺旋状スクリュー７、８の回転数よりも圧倒的に速い。このため、搬送部材側にある螺旋状スクリュー部７に到達した現像剤は、スクリューの回転によりその軸方向に搬送されるよりも、搬送部材６によって現像ローラ１、２に導かれる割合のほうが多く、十分に攪拌されず、帯電が十分に行われていない状態の現像剤４が現像ローラ１、２に導かれ易い。
【００２２】
本実施形態では、これを改善するため、現像ローラ１からの戻り現像剤４ａおよび、ドクタブレード３における余剰現像剤４ｂを直接、搬送部材６に流す戻り経路１２により、現像ローラと搬送部材間を直接周回させる現像剤の流れ経路を設け、前記戻り経路１２の端部において、前記現像剤４ａ、４ｂの一部を、螺旋状スクリューで攪拌された現像剤の一部で交換する部位が設置されている。
【００２３】
この付近の現像剤の流れを、図２を用いて詳述する。前記戻り経路１２によって、現像ローラ１からの戻り現像剤４ａおよび、ドクタブレード３における余剰現像剤４ｂが、搬送部材６の近傍に戻される。この搬送部材６の近傍には、螺旋状スクリュー７と搬送部材６との間での、現像剤の出入りを行う開口部６０が、前記戻り経路１２の端部と現像装置１０４の底部壁面とを利用して形成される。
【００２４】
この開口部６０では、螺旋状スクリュー７が図中を反時計方向に回転することによって、螺旋状スクリュー７から搬送部材６に向かう現像剤４ｄの流れがある。このように、開口部６０において、各現像剤４ａ、４ｂ、４ｄがぶつかることによって、戻り現像剤４ａ、４ｂの一部の現像剤４ｃが、螺旋状スクリュー７側の現像剤４ｄと交換され、螺旋状スクリュー７の下部に導かれる。一方、戻り現像剤４ａ、４ｂの交換されなかった残りの現像剤と交換により新たに螺旋状スクリュー７側から導かれた現像剤４ｄが合流し、現像剤４ｅとなって、搬送部材６によって運ばれる。この現像剤４ｅは、図示しない現像ローラ２からの戻り経路を経て搬送部材６に戻される現像剤４ｆと合流し、再び現像ローラ１、２のドクタブレード３付近に運ばれる。以上のような動作によって、前記開口部６０付近において、現像ローラ１、２からの戻り現像剤４ａ、４ｂ、４ｆの一部が、螺旋状スクリューで攪拌された現像剤４ｄと交換される。
【００２５】
尚、本実施形態において、現像剤４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆの現像剤流量は、前記スクリュー回転軸方向の幅方向において、それぞれ現像剤４ａ、４ｆで２３ｇ／（ｓ・ｃｍ）、現像剤４ｂで２６．６ｇ／（ｓ・ｃｍ）、現像剤４ｃ、４ｄで２８．３ｇ／（ｓ・ｃｍ）、現像剤４ｅで４９．６ｇ／（ｓ・ｃｍ）となるように設定されている。このうち、現像剤４ｃ、４ｄの流量２８．３ｇ／（ｓ・ｃｍ）は、ドクタブレード３に導かれる現像剤４ｅ、４ｆの総流量７２．６ｇ／（ｓ・ｃｍ）に対する比率として定義される交換比率αが、０．３９であることに加え、現像ローラ１、２上でのトナー消費流量の上限０．０６９ｇ／（ｓ・ｃｍ）に対し、前記スクリュー７部のトナー濃度２．５ｗｔ％において交換現像剤４ｃ中のトナー総流量が０．７１ｇ／（ｓ・ｃｍ）と、約１０．３倍となるように設定されたものである。
【００２６】
尚、現像剤４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆにおいて、それぞれの流量の設定方法は、現像剤４ａ、４ｆが現像ローラ２とドクタブレード３との間の規制ギャップによる流量規制、現像剤４ｅが搬送部材６の搬送能力調整、現像剤４ｃ、４ｄは開口部６０の開口量を調整して行われる。尚、現像剤４ｂの量は現像剤４ｅから現像剤４ａを引いた量になる。本実施形態の場合、ドクタブレード３での規制ギャップは、現像ローラ１に対するギャップ、現像ローラ２に対するギャップともに０．９ｍｍ、開口部６０の開口量は、高さ方向で約５ｍｍに設定されている。
【００２７】
本実施形態のような攪拌スクリューの構成では、正規のトナー濃度２．５ｗｔ％に対し、攪拌不充分な現像剤のトナー濃度は３．５から４ｗｔ％、平均的には３．７ｗｔ％であり、１．２ｗｔ％程度の高い濃度差を示す。ドクタブレード３に導かれる現像剤４ｅ、４ｆのトナー濃度が２．５　ｗｔ％において、現像剤４ｃ、４ｄの流量が、前記交換比率αにおいて０．３９程度である場合に、この１．２ｗｔ％程度の差は、前記現像剤４ｅ、４ｆ中のトナー量の約１８％に相当する。
【００２８】
前記交換比率αについて詳述する。今、前記感光体上の画質差において許容できる色差は３以下である。感光体上のトナー付着量が０．６から０．８ｍｇ／ｃｍ２程度の画像において、色差が３以下であるためには、画像のトナー付着量差が０．０６ｍｇ／ｃｍ２以下となる必要がある。このトナー付着量差を押さえるためには、現像ローラに供給されるべき現像剤のトナー濃度差は、０．６ｗｔ％以下、即ち正規のトナー濃度の２０％以下でなければならない。
【００２９】
このことから、前記トナー濃度差１．５ｗｔ％の攪拌不充分な現像剤が、前記交換現像剤４ｄとして導かれる際のトナー流量は、ドクタブレード３に導かれる現像剤４ｅ、４ｆ中のトナー流量の２０％以下とする必要があり、前記交換比率αは、前記トナー濃度差ΔＴ、正規トナー濃度をＴとすると、２０％×Ｔ／ΔＴ以下、本実施形態の場合、２０％×２．５ｗｔ％／１．２ｗｔ％＝０．４以下に調整されなければならない。
【００３０】
また、この交換現像剤流量をＭ０、現像剤４ｄ、４ｅのトナー濃度を、それぞれＣ１、Ｃ２、トナー消費流量上限をＭ１’とすると、定常状態では、Ｍ０（Ｃ１−Ｃ２）／１００＝Ｍ１’に等しくなる。これを変形すると、Ｃ１Ｍ０／Ｍ１’＝Ｃ１／（Ｃ１−Ｃ２）で、Ｃ１Ｍ０は交換現像剤４ｄ中のトナー総流量である。ここで、Ｃ１に、先の正規のトナー濃度３ｗｔ％、（Ｃ１−Ｃ２）に前記現像ローラに供給されるべき現像剤のトナー濃度差は、０．６ｗｔ％以下を入れると、Ｃ１Ｍ０＞５×Ｍ１’、即ち、交換現像剤４ｄ中のトナー総流量は、少なくともトナー消費流量上限の５倍以上なければ、現像ローラと搬送部材間を直接周回する現像剤のトナー濃度を安定に保つことができない。
【００３１】
これに加え、現像ローラに運ばれ、感光体の近傍に導かれる現像剤総量のうち、感光体と実質的に接触する現像剤は、前記総量の数％程度であり、好適には交換現像剤４ｄ中のトナー総流量は、前記トナー消費流量上限の１０倍以上であることが望ましい。
【００３２】
本実施形態では、前述の如く、前記交換比率αにおいて０．３９程度、交換現像剤４ｄ中のトナー総流量は、トナー消費流量上限の１０倍以上であり、上記の条件を満たす。しかし本実施形態では、この設定において、攪拌が不十分で、帯電が十分に行われていない現像剤４が、僅かに現像ローラに導かれ、前記背景かぶりの発生が見られた。これは特に、スクリュー軸方向に対して、螺旋状スクリュー８から螺旋状スクリュー７に現像剤が受け渡される端部付近で顕著であった。この原因は、螺旋状スクリュー８から螺旋状スクリュー７に現像剤が受け渡される端部付近では、現像剤の攪拌時間が十分に足りておらず、他の軸方向部分に比べ、攪拌不十分な現像剤の割合が比較的多い。これに加え、開口部６０の狭い空間にある現像剤としか、交換が行われないことも原因となる。これを詳述すると、前記補給動作によって供給されたトナー５が現像剤４と十分に混合攪拌されるためには、現像剤４の層流中にトナー５が潜り込む必要がある。従って、攪拌不十分な現像剤では、トナー５が現像剤４の層流の表面を漂って搬送される。本実施形態の場合、特に、螺旋状スクリュー７の回転方向が、スクリューの上層部を通って、開口部６０側に現像剤を導く構成であるため、前記現像剤４の表層を漂う攪拌不十分な現像剤が前記開口部６０に導かれ、開口部６０上部の螺旋状スクリュー７側壁面に沿って、軸方向に搬送されやすい。更に本実施形態では、前記開口部６０の現像剤としか、交換が行われず、より攪拌不十分な現像剤が開口部６０を通って、搬送部材６側に導かれやすい。
【００３３】
このため、攪拌不十分な現像剤のトナー濃度は突発的には５ｗｔ％以上となり、正規のトナー濃度２．５ｗｔ％に対し、２．５ｗｔ％以上の値を示す。この場合、この２．５ｗｔ％程度の差は、前記現像剤４ｅ、４ｆ中のトナー量の約３９％にも相当し、前述の交換比率αに対して設定すべき条件よりもかなり大きくなる。
【００３４】
そこで本実施形態の場合、搬送部材６の搬送能力調整、開口部６０の開口量を調整し、現像剤４ａ、４ｆで２３ｇ／（ｓ×ｃｍ）、現像剤４ｂで９２ｇ／（ｓ×ｃｍ）、現像剤４ｃ、４ｄで２７．６ｇ／（ｓ×ｃｍ）、現像剤４ｅで１１５ｇ／（ｓ×ｃｍ）となるように設定されている。このうち、現像剤４ｃ、４ｄの流量２７．６ｇ／（ｓ×ｃｍ）は、ドクタブレード３に導かれる現像剤４ｅ、４ｆの総流量１３８ｇ／（ｓ×ｃｍ）に対する比率として定義される交換比率αが、０．２であることに加え、現像ローラ１、２上でのトナー消費流量の上限０．０６９ｇ／（ｓ×ｃｍ）に対し、前記スクリュー７部のトナー濃度２．５ｗｔ％において交換現像剤４ｃ中のトナー総流量が約１０倍となるように設定されたものである。
【００３５】
本実施形態の場合、ドクタブレード３に導かれる現像剤４ｅ、４ｆのトナー濃度が２．５ｗｔ％において、現像剤４ｃ、４ｄの流量が、前記交換比率αにおいて０．３程度である場合に、前記正規のトナー濃度と、攪拌不充分な現像剤のトナー濃度との差２．５ｗｔ％は、前記現像剤４ｅ、４ｆ中のトナー量の２０％に相当するため、前述の交換比率αに対して設定すべき条件を満足する。これによって、攪拌不十分な現像剤が前記搬送部材６に導かれてしまう割合は減少し、更に前記ドクタブレード３に導かれる現像剤４ｅ、４ｆの現像剤との混合によって、十分に吸収緩和できるようになった。またこの際、開口部６０で交換される前記現像剤４ｄの中のトナー総量は、現像ローラ１、２上でのトナー消費流量上限の１０倍以上を満足し、現像ローラと搬送部材間を直接周回する現像剤のトナー濃度が、トナー消費に伴って著しく減少することはなかった。
【００３６】
以上のようにして本実施形態では、十分に攪拌された現像剤が搬送部材６側に導かれる。更に搬送部材６が矢印Ｂの方向に回転することによって、搬送部材６の周囲を搬送され、現像ローラ２の近傍にあるドクタブレード３まで搬送される。ここで現像剤４は、現像ローラ２に対するドクタブレード３の規制ギャップを通過することによって所定量に規制され、現像ローラ２と感光体１０１近接位置に導かれる。このときドクタブレード３での通過量規制によって分流された現像剤は、更に現像ローラ１へ導かれ、現像ローラ１に対するドクタブレード３の規制ギャップを通過することによって所定量に規制され、現像ローラ１と感光体１０１近接位置に導かれる。現像ローラ１および現像ローラ２における前記感光体１０１との近接部では、感光体１０１の表面のうち画像形成部と非画像形成部が、図示しない帯電、露光の工程により現像部に到達する以前に、所定の電位に調整され、現像ローラ１、２に図示しない電源によって、現像ローラ１、２上の現像剤からトナーのみを感光体１０１の画像形成部分に供給する現像バイアスが印加されている。これにより感光体１０１上の画像形成部にトナーによる可視画像が形成される。その後、感光体１０１上の可視画像は図示しない転写工程により用紙に印刷された後、図示しない定着工程により用紙上に固着される。
【００３７】
これらの構成に加え本実施形態では、螺旋状スクリュー７における軸方向の中央底部壁面に現像剤中のトナー量を検知するトナー濃度センサ５０を配置し、検知したトナー濃度値が、ある所定量を下回ったときに、トナー貯留供給機構９によるトナー供給動作を行うようにコントローラされる。
【００３８】
本構成の現像装置１０４においては、連続して高いトナー消費量の印刷を行った場合、前記現像ローラ１、２と搬送部材６間を直接周回する現像剤のトナー濃度が、経時的に減少し、定常状態において、螺旋状スクリュー７部における現像剤のトナー濃度との間に、ある一定量のトナー濃度差ができるようになる。この状態を、図３を用いて説明する。
【００３９】
図３は、トナー濃度の制御値２．５ｗｔ％とし、螺旋状スクリューの全長３０ｃｍに渡って、４ｍｇ／（ｓ×ｃｍ）のトナー消費量で連続的に印刷動作を行った場合の、螺旋状スクリュー７から搬送部材６に導かれる前記現像剤４ｄと、搬送部材６によって搬送される現像剤４ｅのトナー濃度軸方向分布であり、定常状態での結果を示す。
【００４０】
図３において、現像剤４ｄ、４ｅのトナー濃度軸方向分布が軸方向に減少する傾向を示す。これは、螺旋状スクリュー７により軸方向に搬送される間に、順次、トナー消費を受けるためである。また現像剤４ｄ、４ｅのトナー濃度軸方向分布の差を比較すると、現像剤４ｅのほうが、約０．１ｗｔ％ほど低くなっている。これは本実施形態において、螺旋状スクリュー７と搬送部材６との間で交換される現像剤量が規制されているためである。即ち、この交換現像剤流量をＭ０、現像剤４ｄ、４ｅのトナー濃度を、それぞれＣ１、Ｃ２、トナー消費流量をＭ１とすると、現像剤４ｅにおけるトナー濃度の変化ｄＣ２／ｄｔは、Ｍ０（Ｃ１−Ｃ２）／１００−Ｍ１となる。定常状態では、現像剤４ｅにおけるトナー濃度は時間的に一定であるから、ｄＣ２／ｄｔ＝０であり、Ｍ０（Ｃ１−Ｃ２）／１００はトナー消費流量Ｍ１に等しくなる。
【００４１】
よって定常状態では、現像剤４ｄと現像剤４ｅのトナー濃度差（Ｃ１−Ｃ２）は、１００Ｍ１／Ｍ０に等しくなる。ここで本実施形態の場合、前記交換流量Ｍ０は４ｇ／（ｓ×ｃｍ）、トナー消費流量Ｍ１は４ｍｇ／（ｓ×ｃｍ）であるから、現像剤４ｄと現像剤４ｅのトナー濃度差（Ｃ１−Ｃ２）は０．１ｗｔ％となる。
【００４２】
以上のように、螺旋状スクリュー７にトナー濃度センサ５０を配置した構成の現像装置において、現像ローラ１、２と搬送部材６間を直接周回する現像剤のトナー濃度が、トナー濃度が制御されている螺旋状スクリュー７部のものより低くなってしまう。このため、本実施形態では、トナー供給を開始するトナー濃度の制御値を、実際に制御されるべきトナー濃度２．５ｗｔ％より高い、２．６ｗｔ％として設定し、現像ローラ上に導かれる現像剤のトナー濃度が適正な値となるようにしている。
【００４３】
尚、本実施形態の場合、前記トナー供給動作を行うためのトナー濃度検知位置を、螺旋状スクリュー７側にとったが、このトナー濃度検知位置は、前記現像ローラ１、２と搬送部材６間を直接周回する現像剤の周回経路上、例えば、現像ローラ１からの戻り現像剤４ａの戻り経路上、或いは現像ローラ２からの戻り現像剤４ｆの戻り経路上であっても構わない。この場合、現像ローラ１、２と搬送部材６間を直接周回する現像剤と、螺旋状スクリュー７、８部のトナー濃度差に関係なく、制御トナー濃度と現像ローラ１、２上に導かれる現像剤のトナー濃度が一致する。この理由において、トナー供給を開始するトナー濃度の制御値を、実際に制御されるべきトナー濃度より高く設定する必要はない。但し、この場合、トナー供給動作によりトナー濃度を調整された現像剤がトナー濃度検知位置に到達するまでの経路において流量が規制されているため、トナーの補給制御にあたっては、トナー濃度を調整された現像剤がトナー濃度検知位置に到達するまでの時間遅れを考慮する必要があった。
【００４４】
以上のような構成の現像装置に対して、前記感光体１０１に負帯電のＯＰＣを用い、感光体１０１の表面のうち画像形成部と非画像形成部の電位を−１００Ｖおよび−７００Ｖ、現像ローラ１および２のバイアス電位を同一の−４００Ｖとして印刷を行った。またこのとき、感光体１０１の周速度を１００ｃｍ／ｓ、感光体周速度に対する現像ローラ１および２の周速比をそれぞれ１．３、現像剤中のトナー重量割合を２．６ｗｔ％とした条件において印刷動作を行った結果、攪拌が不十分な現像剤の現像ローラへの供給が防止されると同時に、現像ローラ上に搬送される現像剤のトナー濃度が所定の値にコントローラされているため、高品質な画像を得ることができた。
【００４５】
次に、本発明における第２の実施形態を説明する。本実施形態は、基本的に第１の実施形態と同一の構成で、螺旋状スクリュー７の回転方向が第１の実施形態と逆にし、螺旋状スクリュー７の回転方向が、第１の実施形態の場合と逆であるが、現像剤４がスクリューの回転軸方向に周回し、攪拌搬送されるように、螺旋方向を設定したものである。
【００４６】
本実施形態における開口部６０付近の現像剤流れを図４によって説明する。但し、本実施形態では。図４は本発明の実施形態の現像装置について、その一部を拡大した概略図である。
【００４７】
本実施形態でも、戻り経路１２によって、現像ローラ１からの戻り現像剤４ａおよび、ドクタブレード３における余剰現像剤４ｂが、搬送部材６の近傍に戻される。この搬送部材６の近傍には、螺旋状スクリュー７と搬送部材６との間での、現像剤の出入りを行う開口部６０が、前記戻り経路１２の端部と現像装置１０４の底部壁面とを利用して形成される。この開口部６０では、螺旋状スクリュー７が図中を時計方向に回転することによって、開口部６０の下部付近には、螺旋状スクリュー７から搬送部材６に向かう現像剤４ｄの流れができる。またこの現像剤４ｄの流れが障壁となって、前記戻り現像剤４ａ、４ｂのうち、一部の現像剤４ｃが、搬送部材６側から螺旋状スクリュー７側に向かうように方向を変えられる。前記現像剤４ｃは螺旋状スクリュー７の領域に入ると、螺旋状スクリュー７の回転に伴って、より螺旋状スクリュー７の内部に引き込まれる。一方、搬送部材６側に流れ込んだ前記現像剤４ｄは、搬送部材６側に留まった前記戻り現像剤４ａ、４ｂと合流し、搬送部材６上を運ばれる現像剤４ｅとなる。この現像剤４ｅは、図示しない現像ローラ２からの戻り経路を経て搬送部材６に戻される現像剤４ｆと合流し、再び現像ローラ１、２のドクタブレード３付近に運ばれる。以上のような動作によって、前記開口部６０において、現像ローラ１、２と搬送部材６間を直接周回する現像剤４ａ、４ｂの一部が、螺旋状スクリューで攪拌された現像剤４ｆと交換される。
【００４８】
尚、本実施形態において、現像剤４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆの現像剤流量は、前記スクリュー回転軸方向の幅方向に対し、それぞれ現像剤４ａ、４ｆで２３ｇ／（ｓ×ｃｍ）、現像剤４ｂで２６．６ｇ／（ｓ×ｃｍ）、現像剤４ｃ、４ｄで２８．３ｇ／（ｓ×ｃｍ）、現像剤４ｅで４９．６ｇ／（ｓ×ｃｍ）となるように設定されている。このうち、現像剤４ｃ、４ｄの流量２８．３ｇ／（ｓ×ｃｍ）は、前記交換比率αが０．３９であることに加え、現像ローラ１、２上でのトナー消費流量の上限、０．０６９ｇ／（ｓ×ｃｍ）に対し、前記スクリュー７部のトナー濃度２．５　ｗｔ％において交換現像剤４ｃ中のトナー総流量が０．７１ｇ／（ｓ×ｃｍ）と、１０．３倍となるように設定されたものである。
【００４９】
それぞれの流量の設定方法は、現像剤４ａ、４ｆが現像ローラ２とドクタブレード３との間の規制ギャップによる流量規制、現像剤４ｅが搬送部材６の搬送能力調整、現像剤４ｃ、４ｄは開口部６０の開口量を調整して行われる。尚、現像剤４ｂの量は現像剤４ｅから現像剤４ａを引いた量になる。本実施形態の場合、ドクタブレード３での規制ギャップは、現像ローラ１に対するギャップ、現像ローラ２に対するギャップともに０．９ｍｍ、開口部６０の開口量は、高さ方向で約５ｍｍに設定されている。
【００５０】
本実施形態では、この条件においても、帯電が十分に行われていない現像剤４が現像ローラ１、２に導かれることはなかった。これは、第１の実施形態と異なり、螺旋状スクリュー７の回転方向が逆となっているためである。即ち、回転方向が逆であるため、第１の実施形態のように前記現像剤４の表層を漂う攪拌不十分な現像剤が前記開口部６０上部の螺旋状スクリュー７側壁面に導かれることはなく、逆に、攪拌不十分な現像剤は螺旋状スクリュー７、８を仕切る壁面７１に沿って、軸方向に搬送されるようになる。このため、攪拌不十分な現像剤が開口部６０を通って、搬送部材６側に導かれる割合が減少し、攪拌不十分な現像剤のトナー濃度が３．７ｗｔ％を超えることはなかった。
【００５１】
本実施形態の場合、ドクタブレード３に導かれる現像剤４ｅ、４ｆのトナー濃度が２．５ｗｔ％において、現像剤４ｃ、４ｄの流量が、前記交換比率αにおいて０．３９程度である場合に、前記正規のトナー濃度と、攪拌不充分な現像剤のトナー濃度との差は１．２ｗｔ％で、前記現像剤４ｅ、４ｆ中のトナー量の２０％以下であり、前述の交換比率αに対して設定すべき条件を満足する。
【００５２】
以上のような構成の現像装置に対して、螺旋状スクリュー７にトナー濃度センサ５０を配置し、第１の実施形態と同様に、トナー供給を開始するトナー濃度の制御値を、実際に制御されるべきトナー濃度２．５ｗｔ％より高い、２．６ｗｔ％として設定し、前記感光体１０１に負帯電のＯＰＣを用い、感光体１０１の表面のうち画像形成部と非画像形成部の電位を−１００Ｖおよび−７００Ｖ、現像ローラ１および２のバイアス電位を同一の−４００Ｖとして印刷を行った。またこのとき、感光体１０１の周速度を１００ｃｍ／ｓ、感光体周速度に対する現像ローラ１および２の周速比をそれぞれ１．３とした条件において印刷動作を行った結果、攪拌が不十分な現像剤の現像ローラへの供給が防止されると同時に、現像ローラ上に搬送される現像剤のトナー濃度が所定の値にコントローラされているため、高品質な画像を得ることができた。
【００５３】
更に、本発明における第３の実施形態を、主に図５および図６を用いて説明する。但し、図５は本発明の他の実施形態である現像装置全体の概略図、図６はその現像装置の一部を拡大した概略図である。
【００５４】
本実施形態でも、第１および第２の実施形態と同様の現像ローラ１および２が感光体１０１に対向して設置され、現像ローラ１および現像ローラ２の間にドクタブレード３、現像剤４の混合攪拌部材である螺旋状のスクリュー７、８が配置されている。また現像ローラでの画像形成動作により消費されたトナーの供給は、搬送部材６より離れた螺旋状スクリュー８側に、トナー貯留供給機構９から供給されるようになっている。
【００５５】
本実施形態の現像ローラ１、２および搬送部材６の回転数は、４００ｒｐｍと、前記螺旋状スクリュー７、８の回転数は１１０ｒｐｍ程度である。このため、搬送部材側にある螺旋状スクリュー部７に到達した現像剤は、スクリューの回転によりその軸方向に搬送されるよりも、搬送部材６によって現像ローラ１、２に導かれる割合のほうが多く、十分に攪拌されず、帯電が十分に行われていない状態の現像剤４が現像ローラ１、２に導かれ易い。
【００５６】
本実施形態では、これを改善するため、前記螺旋状スクリュー７と搬送部材６の間に開口部６０を設け、この間を流れる現像剤４の流量を規制している。これに加え、経路１２、１３により、現像ローラ１からの戻り現像剤４ａおよびドクタブレード３における余剰現像剤４ｂを前記開口部６０近傍の攪拌スクリュー７側に戻すようにしている。また現像ローラ２からの戻り現像剤は、搬送部材６の下側を通り、前記開口部６０に導かれる。
【００５７】
この開口部６０付近の現像剤の流れを、図６を用いて詳述する。前記戻り経路１２、１３によって、現像ローラ１からの戻り現像剤４ａおよび、ドクタブレード３における余剰現像剤４ｂが、開口部６０の攪拌スクリュー７側の領域７０に戻される。この領域７０には、現像剤４ａ、４ｂに加え、現像ローラ２からの戻り現像剤４ｆ、および螺旋状スクリュー７が図中を反時計方向に回転することによって、螺旋状スクリュー７から搬送部材６に向かう現像剤４ｄの流れができる。この領域７０で、各現像剤４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄがぶつかることによって、戻り現像剤４ａ、４ｂ、４ｆと螺旋状スクリュー７側の現像剤４ｄの一部が交換され、戻り現像剤４ａ、４ｂ、４ｆのうちの交換された現像剤４ｃが、螺旋状スクリュー７の下部に導かれる。一方、戻り現像剤４ａ、４ｂ、４ｆの交換されなかった残りの現像剤と交換により新たに螺旋状スクリュー７側から導かれた現像剤は、現像剤４ｅとなって、再び搬送部材６によって、図示しない現像ローラ１、２に導かれる。以上のような動作によって、前記開口部６０付近において、現像ローラ１、２からの戻り現像剤４ａ、４ｂ、４ｆの一部が、螺旋状スクリューで攪拌された現像剤４ｄと交換される。
【００５８】
尚、本実施形態において、現像剤４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆの現像剤流量は、それぞれ現像剤４ａ、４ｆで９ｇ／（ｓ×ｃｍ）、現像剤４ｂで１４ｇ／（ｓ×ｃｍ）、現像剤４ｃで８ｇ／（ｓ×ｃｍ）、現像剤４ｄで２３ｇ／（ｓ×ｃｍ）、現像剤４ｅで３２ｇ／（ｓ×ｃｍ）となるように設定されている。このうち、現像剤４ｃ、４ｄの流量８ｇ／（ｓ×ｃｍ）は、前記交換比率αが０．２５であることに加え、現像ローラ１、２上でのトナー消費流量の上限、０．０２ｇ／（ｓ×ｃｍ）に対し、前記スクリュー７部のトナー濃度２．５ｗｔ％において交換現像剤４ｃ中のトナー総流量が約８倍となるように設定されたものである。
【００５９】
それぞれの流量の設定方法は、現像剤４ａ、４ｆが現像ローラ２とドクタブレード３との間の規制ギャップによる流量規制、現像剤４ｅが搬送部材６の搬送能力調整および開口部６０の開口量を調整、現像剤４ｃ、４ｄは現像剤４ａ、４ｂの戻し位置と螺旋状スクリュー７の位置関係を微調することによって行われる。尚、現像剤４ｂの量は現像剤４ｅから現像剤４ａと現像剤４ｆとを引いた量になる。
【００６０】
本実施形態でも、第１の実施形態と同様に、前記スクリュー７の回転方向の影響で攪拌が不十分な現像剤のトナー濃度が５ｗｔ％を超える値となり、正規のトナー濃度２．５ｗｔ％との差は２．５ｗｔ％程度の高い値を示す。前記交換比率αが０．２５程度である場合に、この２．５ｗｔ％程度の差は、現像剤４ｅ中のトナー量の２５％に相当し、帯電が十分に行われていない現像剤４が、僅かに現像ローラに導かれ、前記背景かぶりの発生が見られた。これは、第１の実施形態と同様の理由による。
【００６１】
しかし本実施形態の場合、第１の実施形態のように開口部６０の開口量を調整するのではなく、現像剤４ａ、４ｂの戻し位置と螺旋状スクリュー７の位置関係を微調しなければならず、簡単には調整できなかった。
【００６２】
そこで本実施形態では、第２の実施形態と同様に、螺旋状スクリュー７の回転方向を逆にした。この場合の、現像剤の流れを図７によって詳述する。但し、本実施形態では。図７は本発明の実施形態の現像装置について、その一部を拡大した概略図である。
【００６３】
本実施形態でも、戻り経路１２、１３によって、現像ローラ１からの戻り現像剤４ａおよび、図示しないドクタブレード３における余剰現像剤４ｂが、開口部６０の攪拌スクリュー７側に戻される。この時、本実施形態では、螺旋状スクリュー７が図中を時計方向に回転することによって、現像剤４ａ、４ｂが螺旋状スクリュー７の上側を搬送され、螺旋状スクリュー７の開口部６０より遠い側で現像剤に潜り込み、螺旋状スクリュー７の現像剤と混合される。この混合された現像剤４ｃは、螺旋状スクリュー７の更なる回転に伴って、開口部６０付近まで運ばれ、その一部の現像剤４ｄが開口部６０を通って搬送部材６側に導かれる。このように本実施形態では、戻り現像剤４ａ、４ｂと螺旋状スクリュー７側の現像剤の交換は、螺旋状スクリュー７の下部を現像剤が通過することによって行われる。この交換動作によって交換された現像剤４ｄは、搬送部材６によって運ばれた、図示しない現像ローラ２からの戻り現像剤４ｆ、と合流、混合し、現像剤４ｅとなって、搬送部材６によって、図示しない現像ローラ１、２に導かれる。以上のような動作によって、前記開口部６０において、現像ローラ１、２からの戻り現像剤４ａ、４ｂ、４ｆの一部が、螺旋状スクリューで攪拌された現像剤４ｄと交換される。
【００６４】
尚、本実施形態において、現像剤４ａ、４ｂ、４ｄ、４ｅ、４ｆの現像剤流量は、それぞれ現像剤４ａ、４ｆで９ｇ／（ｓ×ｃｍ）、現像剤４ｂで１４ｇ／（ｓ×ｃｍ）、現像剤４ｄで２３ｇ／（ｓ×ｃｍ）、現像剤４ｅで３２ｇ／（ｓ×ｃｍ）となるように、開口部６０の開口が設定されている。このうち、現像剤４ｃ、４ｄの流量８ｇ／（ｓ×ｃｍ）は、前記交換比率αが０．２５であることに加え、現像ローラ１、２上でのトナー消費流量の上限、０．０２ｇ／（ｓ×ｃｍ）に対し、前記スクリュー７部のトナー濃度２．５ｗｔ％において交換現像剤４ｃ中のトナー総流量が約８倍となるように設定されたものである。
【００６５】
本実施形態では、帯電が十分に行われていない現像剤４が現像ローラ１、２に導かれることはなかった。これは、第２の実施形態と同様の理由による。即ち、螺旋状スクリュー７の回転方向が逆であるため、第１の実施形態のように前記現像剤４の表層を漂う攪拌不十分な現像剤が前記領域７０に導かれることはなく、逆に、攪拌不十分な現像剤は螺旋状スクリュー７、８を仕切る壁面７１に沿って、軸方向に搬送されるようになる。このため、攪拌不十分な現像剤が開口部６０を通って、突発的に搬送部材６側に導かれる割合が減少する。
【００６６】
以上のような構成の現像装置に対して、螺旋状スクリュー７にトナー濃度センサ５０を配置し、第１の実施形態と同様に、トナー供給を開始するトナー濃度の制御値を、実際に制御されるべきトナー濃度２．５ｗｔ％より高い、２．６ｗｔ％として設定し、前記感光体１０１に負帯電のＯＰＣを用い、感光体１０１の表面のうち画像形成部と非画像形成部の電位を−１００Ｖおよび−７００Ｖ、現像ローラ１および２のバイアス電位を同一の−４００Ｖとして印刷を行った。
【００６７】
またこのとき、感光体１０１の周速度を３０ｃｍ／ｓ、感光体周速度に対する現像ローラ１および２の周速比をそれぞれ２．１とした条件において印刷動作を行った結果、攪拌が不十分な現像剤の現像ローラへの供給を防止でき、比較的高品質な画像を得ることができた。しかし現像ローラ１、２上でのトナー消費流量の上限、０．０２ｇ／（ｓ×ｃｍ）に対し、前記スクリュー７部のトナー濃度２．５ｗｔ％において交換現像剤４ｃ中のトナー総流量が約８倍となっているため、許容レベルであるが、わずかに画像が乱れる場合があった。
【００６８】
以上のように第１から第３の実施形態に対し詳述したが、搬送部材と現像ローラ間を周回する現像剤と螺旋状スクリューで攪拌された現像剤の間の交換流量を簡便に調整できる点で、現像ローラと搬送部材の間を直接周回する現像剤の流れ経路と、螺旋状スクリュー部とが明確に分離されている、第１および第２の実施形態が好ましい。
【００６９】
【発明の効果】
本発明によれば、現像ローラの回転数が現像剤の攪拌機構である螺旋状スクリューよりも速い現像装置において、攪拌が不十分な現像剤の現像ローラへの供給を低減し、高品質な画像が得られる現像装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態である現像装置全体の構成を示す概略図。
【図２】第１の実施形態である現像装置の一部を拡大した概略図。
【図３】現像剤のトナー濃度軸方向分布を示す図。
【図４】第２の実施形態である現像装置の一部を拡大した概略図。
【図５】第３の実施形態である現像装置全体の構成を示す概略図。
【図６】第３の実施形態である現像装置の一部を拡大した概略図。
【図７】第３の実施形態に対し別構成をとる現像装置の一部を拡大した概略図。
【符号の説明】
１，２　現像ローラ
３　ドクタブレード
４　現像剤
５　トナー
６　搬送部材
７，８　混合攪拌部材
９　トナー貯留供給機構
１２，１３　戻り経路
５０　トナー濃度センサ
６０　開口部
１０１　感光体
１０４　現像装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004020790.tif 000006
【図５】
2004020790.tif 000007
【図６】
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【図７】
2004020790.tif 000009