(57)【要約】【課題】  浮遊したトナーによる記録装置内の汚れを防止した現像装置を提供する。【解決手段】  オーガ等の搬送部材３６ｂの１ピッチ間で搬送される現像剤量をW(g)，１ピッチ間で搬送される現像剤がトナー補給ローラ３８の補給領域を通過する間にこの１ピッチに補給されるトナー量をM(g)，トナー濃度センサ４５で検出した現像剤トナー濃度をTc（%），混合限界トナー濃度をTmax(％)としたときに，下記式(１)を満足するように構成したことを特徴とする。            (Ｗ×(Ｔｃ/１００)＋Ｍ)/(Ｗ＋Ｍ）≦T max/１００    ……(1)    【選択図】  図4
2005156639.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーを補給する補給ローラと、
軸方向に現像剤を搬送しながら現像剤と補給トナーを攪拌混合する搬送部材を有して前記補給ローラからのトナー補給を受ける攪拌機構部と、
装置内の現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサとを備え、
前記補給ローラと搬送部材がほぼ平行に配置され、
装置内の現像剤の流れに、トナー補給が行なわれる撹拌機構部を通過する流れと、攪拌機構部を通過しない流れが存在するように構成された現像装置において、
前記搬送部材の１ピッチ間で搬送される現像剤量をW(g)，１ピッチ間で搬送される現像剤が前記補給ローラによる補給領域を通過する間にこの１ピッチに補給されるトナー量をM(g)，前記トナー濃度センサで検出した現像剤トナー濃度をTc（%），混合限界トナー濃度をTmax(％)としたときに，下記(１)式を満足することを特徴とする現像装置。
(Ｗ×(Ｔｃ/１００)＋Ｍ)/(Ｗ＋Ｍ)≦T max/１００    ……(1)    
【請求項２】
請求項１記載の現像装置において、前記トナー濃度センサの検出値に応じて、前記補給ローラによるトナー補給量および前記搬送部材による現像剤の搬送速度の少なくとも１つが変更でき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、前記トナー補給が行なわれる撹拌機構部を通過する現像剤の流れが、感光体の移動方向上流側に配置されて、感光体の移動方向と反対方向に現像剤を搬送する第１の現像ローラによって形成され、
前記攪拌機構部を通過しない現像剤の流れが、感光体の移動方向下流側に配置されて、感光体の移動方向と同じ方向に現像剤を搬送する第２の現像ローラによって形成され、
前記第１の現像ローラと第２の現像ローラとの間に現像剤が搬入されることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
感光体と、その感光体の表面を帯電する帯電装置と、画像情報に応じて前記感光体の表面を露光して静電潜像を形成する露光装置と、その静電潜像をトナーにより現像する現像装置と、感光体の表面に形成されたトナー像を被転写体に転写する転写装置とを備えた静電記録装置において、前記現像装置が請求項１ないし３記載の現像装置であることを特徴とする静電記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，電子写真方式のプリンタ，複写機等の静電記録装置に係り、特に２成分現像剤を使用する現像装置及びそれを用いた静電記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８は、従来の現像装置を用いた電子写真方式の静電記録装置の概略図である．現像装置４は、感光体１と対向した位置に２本の現像ローラ３１ａ，３１ｂと、現像ローラ３１にトナー２１とキャリアの混合物である現像剤２０を搬送する搬送ローラ３５と、現像剤２０の搬送量を所定の量に規制する搬送量規制部材３３を有している。
【０００３】
帯電装置２により一様に帯電された後、露光装置３で画像情報に応じた露光が行われて感光体１上に形成された静電潜像を、現像領域４０で現像ローラ３１上の現像剤２０で摺擦することによりトナー２１を付着して現像を行う。
【０００４】
図に示すように搬送量規制部材３３を間にして2本の現像ローラ３１ａ，３１ｂが対向して、各々が逆方向に現像剤２０を搬送する構成の現像装置は、一般にセンターフィード方式現像装置といわれ、印刷速度の速い静電記録方式の印刷装置で、高い印刷品質を得ることができる現像方式として知られている。
【０００５】
次いで感光体１上のトナー２１は転写装置７により、トナー２１が記録媒体８に移動する方向の電界が形成されて記録媒体８へ転写される。トナー２１を付着した記録媒体８は定着装置９を通過する際に熱と圧力を加えられ、トナー２１が溶融固着し記録媒体８に定着される。
【０００６】
転写部通過後の感光体１上に残留したトナー２１あるいは紙粉等の付着物は、クリーニング装置１１により感光体１から分離除去され回収される。
【０００７】
次に現像装置４の動作について説明する。現像装置４内には、固定されたマグネット３０a，３０bの外周に回転可能なスリーブローラ３２ａ，３２bを有する２本の現像ローラ３１ａと３１bが、搬送量規制部材３３を間にして対向するように配置されている。
【０００８】
現像ローラ３１ａではスリーブローラ３２ａが時計方向、つまり現像領域４０ａで現像剤２０が感光体１の移動方向と逆方向に移動するように回転する (以後、逆回転という)。
【０００９】
現像ローラ３１ｂではスリーブローラ３２ｂが反時計方向、つまり現像領域４０ｂで現像剤２０が感光体１の移動方向と同方向に移動するように回転する (以後、順回転という)。
【００１０】
現像ローラ３１ｂの近傍には、現像ローラ３１ｂに現像剤２０を搬送するため、現像ローラと同様に固定されたマグネットとその外周に回転可能に配置されたスリーブローラで構成された搬送ローラ３５が設けられている。
【００１１】
さらに破線で囲んだ撹拌機構部３４は、２本のオーガ３６ａ，３６ｂをオーガ外周が現像装置４のボトム部及びサイド部と適当な間隔を設けて配置され、オーガ３６ｂ下部の現像装置底部にトナー濃度センサ４５が検出面をオーガ３６ｂ下部に蓄積された現像剤２０と接触するように配置されている。
【００１２】
両オーガ３６ａ，３６ｂ間には隔壁４１ａが現像装置下部から突出しており、さらにオーガ３６ａと搬送ローラ５０との間にも隔壁４１ｂが突出して、各オーガ下部領域に現像剤２０を蓄積する領域を形成している。両オーガ３６ａ，３６ｂの間には仕切り板３７が設けられている。
【００１３】
撹拌機構部３４の上方には、内部にトナー２１を充填したトナーホッパ３９と、充填されたトナー２１を撹拌室内に補給する補給ローラ３８が設けられている。
【００１４】
撹拌機構部３４では，オーガ３６ａ，３６bの回転により図面に向かって前後方向へ現像剤２０を移動させながら撹拌を行なう。本例では、オーガ３６ａが時計方向に回転し現像剤２０を図の奥側へ搬送し、図示しない現像装置機端でオーガ３６ｂ側へ現像剤２０を流し込み、オーガ３６ｂは反時計方向に回転し手前側へ現像剤２０を搬送する。.
この際，オーガ３６ａ，３６ｂ間には隔壁４１ａが下から突出しており、オーガ３６の周囲は隔壁４１と現像装置ボトム部とにより下部が囲まれているため、この領域に蓄積された現像剤２０がオーガ３６の送り羽根により軸方向及び回転方向に押され、オーガ３６ａでは蓄積された現像剤２０を搬送ローラ３５へ押出す方向に寄せながら図の奥側に、オーガ３６ｂでは図の左側に寄せながら手前側に現像剤２０を搬送する。.
従って、オーガ３６ａでは現像剤２０を隔壁４１ｂ方向に寄せながら図の奥側に現像剤２０を搬送し、その搬送過程で搬送ローラ３５の磁力により搬送ローラ３５方向に寄せられた現像剤２０が搬送ローラ３５に吸着する。
【００１５】
搬送ローラ３５に吸着した現像剤２０はスリーブローラの回転により現像ローラ３１ｂ近傍に搬送され、現像ローラ３１ｂ内部のマグネット３０ｂのN1極（図１参照）の磁力によりスリーブローラ３２ｂの表面に磁気的に吸着し、スリーブローラ３２ｂの回転によりS１極（図１参照）へ搬送される。搬送量規制部材３３がスリーブローラ３２ｂとの間隔を調整して配置されており、搬送された現像剤２０はスリーブローラ３２ｂの回転により、搬送量規制部材３３とスリーブローラ３２ｂとの間隔(以後、ドクタギャップと呼ぶ)により搬送量が規制され、搬送量規制部材３３を通過した一定量の現像剤２０が現像領域４０ｂに到達する。
【００１６】
ここでN2極（図１参照）及びその周囲の磁極により形成される磁界により現像剤２０は、穂立ちして感光体１を摺擦する。ドクタギャップは現像剤２０が過度に感光体１を擦ることにより現像画像を乱したり、感光体１とスリーブローラ３２の間隔(以後、現像ギャップと呼ぶ)に対し搬送量が少ないため、十分な印刷濃度が得られなかったりすることが無いように、現像ギャップに対し搬送量が適正な値となるように設定されている。
【００１７】
搬送量規制部材３３でドクタギャップを通過できなかった現像剤２０は、搬送量規制部材３３を乗り越えて現像ローラ３１aに搬送され、搬送量規制部材３３とスリーブローラ３２ａとの間隔により搬送量が一定となるよう規制されて現像領域４０ａに搬送されていく。ここでもドクタギャップを通過できなかった現像剤２０は、搬送ガイド５０により撹拌機構部３４へ戻される。
【００１８】
スリーブローラ３２ｂで現像領域４０ｂへ搬送され現像を終えた現像剤２０は、スリーブローラ３２ｂの回転により搬送され搬送ローラ３５に戻される。またスリーブローラ３２ａで現像領域４０ａへ搬送され現像を終えた現像剤２０は、スリーブローラ３２ａの回転により搬送され、搬送ガイド５０により撹拌機構部３４に戻される。
【００１９】
このようにセンターフィード方式の現像装置では、搬送量規制部材３３を挟んだ2本の現像ローラ３１ａ，３１ｂが互いに逆方向に現像剤２０を搬送するため、現像装置内での現像剤２０の流れが大きく2つに分かれる。すなわち、現像ローラ３１ａから撹拌機構部３４へ戻り搬送ローラ３５を経由して搬送量規制部材３３側へ向かう流れと、現像ローラ３１ｂから搬送ローラ３５を経由して搬送量規制部材３３側へ向かう流れがある。この2つの流れは搬送ローラ３５で合流して、混合され搬送量規制部材３３側へ搬入送される。
【００２０】
撹拌機構部３４内に設けられたトナー濃度センサ４５はオーガ３６ｂで搬送される現像剤２０のトナー濃度値を常に検出しており、図示しないトナー濃度制御回路において、この検出値を規定のトナー濃度の現像剤が搬送されているときの基準値と比較し、トナー濃度が低いと検出された場合には、補給ローラ３８を回転させトナーホッパ３９よりトナー２１を撹拌機構部３４へ補給し、オーガ３６ｂの回転により現像剤２０と撹拌混合する。
【００２１】
このトナー補給によりトナー濃度センサ４５の検出値が規定のトナー濃度に達した場合、トナー２１の補給は休止される。トナー濃度が規定値に達しない場合には、さらにトナー濃度が規定値に達するまでトナー２１の補給が繰返し行なわれる。
【００２２】
補給されたトナーはオーガ３６ｂの回転により図の手前側に搬送されながら撹拌され、キャリア２５と摩擦帯電されながら手前側端部でオーガ３６ａに渡り、図の奥側に搬送されながら搬送ローラ３５に再度受け渡されて行き、現像動作中内部を循環することにより現像に関与する。
【００２３】
この種の現像装置に関しては、例えば下記のような特許文献を挙げることができる。
【００２４】
【特許文献１】特開平５−１０７９０９号公報
【特許文献２】特開平６−１６７８７６号公報
【特許文献３】特開平６−０１９３００号公報
【特許文献４】特開平７−１７５３０９号公報
【特許文献５】特開２００２−１４５３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
以上のようなプロセスにより印刷を行う静電記録方式の記録装置で、解像度が高く、キャリア付着の無い印刷を、高速でかつ幅の広い用紙へも高い印刷密度で行なえる小型で低コストな現像方式の開発が必要とされている。
【００２６】
このような目的には、センターフィード方式の現像装置が高画質印刷が容易に行なえることから採用される例が多いが、上述したようにセンターフィード方式の現像装置では装置内での現像剤の流れが2分されるため、現像後に撹拌機構部３４へ戻される現像剤２０の量が全体の中の一部となることが多い。
【００２７】
撹拌機構部３４へ戻った現像剤２０はトナー濃度センサ４５で濃度が検出され、基準値より低い場合にはトナー２１が補給され基準値に戻されるが、搬送ローラ３５で撹拌機構部３４を経由しない流れ、つまりトナー２１を消費した後、補給されずトナー濃度が低くなった現像剤２０と合流し混合されるため、搬送量規制部材３３へ達した時点でのトナー濃度を基準値に合わせるためには、トナー２０を補給されない流れで消費された分も含めたトナー量を現像剤２０へ補給する必要がある。
【００２８】
さらにオーガ３６等の軸方向に現像剤２０を搬送する部材を有する現像装置では、現像ローラ３１でトナー２１を消費した現像剤２０がオーガ３６へ戻り、オーガ３６で搬送される現像剤２０と混練された後、再度、現像ローラ３１へ搬送されトナー２１を消費する動作を繰返すため、送り方向下流側で大きくトナー濃度が下がり、この大幅にトナー濃度の下がった現像剤２０を基準トナー濃度に戻すためにトナー補給部を通過する間に大量のトナー２１が補給されることになる。
【００２９】
軸方向でのトナー濃度傾斜は、印刷密度(単位面積当りの印字面積)が高いほど、印刷幅が広いほど、印刷速度が速く現像剤が軸方向に単位長さ移動する間に現像領域で消費されるトナー量が多いほど、顕著に現れる。
【００３０】
現像装置４において、トナーホッパ３９から補給されトナー２１は、通常、オーガ３６ｂの回転により、速やかに現像剤中２０に拡散混合されるが、発明者らの検討によると、現像剤２０は補給されたトナー２１を内部へ拡散混合させ、キャリアとトナー２１を帯電させることができるトナー濃度、つまり、混合比率に上限(以下、混合限界トナー濃度と呼ぶ)があり、混合限界トナー濃度を超えるトナーを補給してもトナー２１が現像剤２０中に入り込めず、現像剤２０の表面にトナー２１が分離，浮遊してしまうことが判明した。
【００３１】
この浮遊したトナー２１が現像剤２０の流れに乗って現像部へ到達すると、背景部へのかぶりとして、印刷画像を汚したり、現像装置の開口部から装置外への飛散して記録装置内を汚すことになる。
【００３２】
これを防ぐ方法として、トナー補給されるオーガ３６の現像ローラ側に、下端が現像剤表面より下側になるよう仕切り板３７を追加したり（図８参照）、オーガ３６を2本用いる構成で回転方向を両オーガ間に現像剤２０が溜まる方向にオーガ３６を回転させる等種々のものが知られている。しかし、一度浮遊したトナー２１を現像剤中に取り入れることができないため、溜まった浮遊トナーはある時点で撹拌機構部から流れ出し現像装置外へ噴出してしまう。
【００３３】
撹拌能力を高める発明としては前述の特許文献１〜４などがあるが、これらの撹拌能力の高いオーガ等を用いた場合、現像剤２０中にトナー２１を一時的に混合することは可能であるが、撹拌機構部３４でのトナー濃度が混合限界トナー濃度を超えている場合には，いくら混合しても現像剤２０中に保持できる量を超えたトナー２１は搬送の過程で浮遊してくるため、かえってトナー飛散等の不具合を助長してしまう場合がある。
【００３４】
撹拌機構部３４から搬出される現像剤２０が基準トナー濃度値を超えないように制御するする発明として前述の特許文献５では、攪拌機構部の上流及び下流側に２個のトナー濃度センサを設け、２つのセンサの検出値によりトナー補給量を変更する方法が開示されている。
【００３５】
しかしながこの方式は、従来より行なわれている１つのトナー濃度センサの出力値を基準トナー濃度値と比較し、その差によって補給するトナー量を変更する方式に、補給量が本来の補給量から変動した場合にこれを補正する効果を付加したものであり、現像装置内で攪拌機構部を通過しない流れのある現像装置で、多量のトナー消費を行った場合に、トナー濃度を基準値に戻すために攪拌機構部を通過する現像剤に大量のトナーを補給して、トナー飛散等の不具合を起こすという問題を十分に解決するには至らない。
【００３６】
本発明の目的は、このような従来技術の欠点を有効に解消し、トナーの飛散がなく、トナー消費量の多い条件でも対応可能な現像装置及びこれを用いた静電記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３７】
前記目的を達成するため、本発明は、現像剤の流れに、トナー補給が行なわれる撹拌機構部を通過する流れと、通過しない流れが存在するように構成された現像装置であって、少なくともオーガ等の軸方向に現像剤を搬送する部材と、オーガ等で搬送する現像剤中に直接あるいは間接的にトナーを補給する部材とを有し、現像剤と補給されたトナーとを混合撹拌して搬送する撹拌機構部を有する現像装置において、オーガ等の軸方向に現像剤を搬送する部材でトナー補給位置下流側へ搬送された現像剤のトナー濃度が、混合限界トナー濃度以下となるよう、オーガ等による軸方向への現像剤搬送量及びトナー補給量を定めるようにしたものである。.
具体的には、本発明の第１の手段は、トナーを補給する補給ローラと、軸方向に現像剤を搬送しながら現像剤と補給トナーを攪拌混合する搬送部材を有して前記補給ローラからのトナー補給を受ける攪拌機構部と、装置内の現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサとを備え、前記補給ローラと搬送部材がほぼ平行に配置され、装置内の現像剤の流れに、トナー補給が行なわれる撹拌機構部を通過する流れと、攪拌機構部を通過しない流れが存在するように構成された現像装置において、
前記搬送部材の１ピッチ間で搬送される現像剤量をW(g)，１ピッチ間で搬送される現像剤が前記補給ローラによる補給領域を通過する間にこの１ピッチに補給されるトナー量をM(g)，前記トナー濃度センサで検出した現像剤トナー濃度をTc（%），混合限界トナー濃度をTmax(％)としたときに，下記(１)式を満足することを特徴とするものである。
【００３８】
(Ｗ×(Ｔｃ/１００)＋Ｍ)/(Ｗ＋Ｍ)≦T max/１００    ……(1)    
本発明の第２の手段は、前記第１の手段において、前記トナー濃度センサの検出値に応じて、前記補給ローラによるトナー補給量および前記搬送部材による現像剤の搬送速度の少なくとも１つが変更できることを特徴とするものである。
【００３９】
本発明の第３の手段は、前記第１の手段において、前記トナー補給が行なわれる撹拌機構部を通過する現像剤の流れが、感光体の移動方向上流側に配置されて、感光体の移動方向と反対方向に現像剤を搬送する第１の現像ローラによって形成され、前記攪拌機構部を通過しない現像剤の流れが、感光体の移動方向下流側に配置されて、感光体の移動方向と同じ方向に現像剤を搬送する第２の現像ローラによって形成され、前記第１の現像ローラと第２の現像ローラとの間に現像剤が搬入されることを特徴とするものである。
【００４０】
本発明の第４の手段は、感光体と、その感光体の表面を帯電する帯電装置と、画像情報に応じて前記感光体の表面を露光して静電潜像を形成する露光装置と、その静電潜像をトナーにより現像する現像装置と、感光体の表面に形成されたトナー像を被転写体に転写する転写装置とを備えた静電記録装置において、前記現像装置が請求項１ないし３記載の現像装置であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００４１】
本発明を用いれば，2成分現像剤を用いた現像装置のトナー濃度を規定値に制御するため、トナーを補給した際に、補給部を通過する現像剤のトナー濃度が過剰になり現像装置からトナーが飛散したり、印刷画像にかぶりが発生したりする不具合無く、印刷幅が広い場合や、印刷速度が速い場合や、印刷される画像の密度が高い場合など、トナー消費量の多い条件にも対応可能な、小型で低コストの現像装置を提供できる。
【００４２】
特にセンターフィード型現像装置など現像装置内で現像剤の流れが2つ以上に分岐しており、現像部でトナー消費した現像剤の一部しかトナー補給部を通過しない構成の現像装置において、トナー濃度の安定性を大幅に向上させることが可能であり、印刷品質の高い静電記録装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、本発明の実施形態を図とともに詳細に説明する。図１は本発明の実施形態に係る現像装置の概略構成図、図２はその現像装置内の撹拌機構部の拡大概略構成図である。
【００４４】
撹拌機構部３４では、２本のオーガ３６ａ，３６ｂをオーガ外周が現像装置４のボトム部及びサイド部と適当な間隔を空けて配置されている。オーガ３６ｂ下部には、トナー濃度センサ４５を検出面がオーガ３６ｂ下部に蓄積された現像剤と接触するように配置されている。
【００４５】
図２に示すように、両オーガ３６ａ，３６ｂ間には隔壁４１ａが現像装置４下部から突出しており、さらにオーガ３６ａ左側の搬送ローラ５０との間にも隔壁４１ｂが突出して、各オーガ下部領域に現像剤２０を蓄積する領域を形成している。また、両オーガ３６ａ，３６ｂの間には仕切り板３７が設けられている。
【００４６】
撹拌機構部３４の上方には、内部にトナー２１を充填したトナーホッパ３９と、充填されたトナー２１を撹拌室内に補給する補給ローラ３８が設けられている。補給ローラ３８は図３に示すように、外周面の軸方向に溝３８ａが設けられており、この溝３８ａの中に蓄えられたトナー２１が、補給ローラ３８の回転によりオーガ３６上に落下して、トナー２１の補給が行われる。
【００４７】
この補給用の溝３８ａの幅Ｌ１は、撹拌機構部３４の幅と同等の長さでも構わないが，軸方向両端部の隔壁４１の無い領域へは補給を行わないよう隔壁４１の幅Ｌ２より短くすることが好ましい（図３参照）。さらに補給トナー２１が現像剤２０と混合撹拌された後にオーガ３６ａ側へ搬出されるように、オーガ３６ｂ下流側では隔壁４１の切り欠き部（端部）よりさらに上流側まで補給しない領域を広く取るようにすることが好ましい。
【００４８】
撹拌機構部３４では、オーガ３６ａ，３６bの回転により図１の前後方向へ現像剤を移動させながら撹拌を行なう。本実施例では図２に示すように、オーガ３６ａが時計方向に回転し現像剤２０を図の奥側へ搬送し、図示しない現像装置端部でオーガ３６ｂ側へ現像剤２０を流し込み、オーガ３６ｂは反時計方向に回転し手前側へ現像剤２０を搬送する。
【００４９】
この際、オーガ３６ａ，３６ｂ間には隔壁４１ａが下から突出しており、オーガ３６の周囲は隔壁４１と現像装置ボトム部とにより下部が囲まれているため、この領域に蓄積された現像剤２０がオーガ３６の送り羽根の巻き方向と回転方向により軸方向及び回転方向に押され、オーガ３６ａでは蓄積された現像剤２０を搬送ローラ５０方向に押出す方向に寄せながら図の奥側に、オーガ３６ｂでは図の左側に寄せながら手前側に現像剤２０を搬送する。従って、オーガ３６ａでは現像剤２０を隔壁４１ｂ方向に寄せながら図の奥側に現像剤２０を搬送し、その搬送過程で搬送ローラ３５の磁力により搬送ローラ３５に吸着し、現像ローラ３１の方向へ搬送される。
【００５０】
トナー濃度センサ４５はオーガ３６ｂで搬送されていく現像剤２０のトナー濃度値を検出して、図示しないトナー濃度制御回路において、この検出値を、規定のトナー濃度の現像剤が搬送されているときの基準値と比較し、トナー濃度が低いと判断された場合には、トナー濃度制御回路からの指令により規定時間補給ローラ３８を回転させることにより、トナーホッパ３９よりトナー２１を撹拌機構部３４へ補給する。
【００５１】
本実施例では、補給時間Tｒ(s)だけ補給ローラ３８が回転し、その後Tint(s)休止し、この間にトナー濃度センサ４５の検出値から算出したトナー濃度が基準値より高くならなかった場合、再度Tr(s)ローラ３８が回転し補給，Tint(s)休止を繰り返し、検出トナー濃度が規定値になるよう制御を行う。つまり、補給時間Tf＝Tr＋Tintで１回の補給動作を行い、この時間中に補給ローラ３８の補給幅L１(mm)からMｔ(g)のトナー２１をオーガ３６bへ補給する。
【００５２】
図４は、本実施例に用いられるオーガ３６を示す概略構成図である。シャフト３６３にスパイラル状に送り羽根３６１が設けられ、送り羽根３６１の無いシャフト部分（送り羽根３６１と送り羽根３６１の中間部分）の一部に、オーガ回転方向に現像剤２０を移動させるよう機能する突起部３６２を、送り羽根一回転分の軸方向距離であるオーガピッチ（Ｐ）の間隔で設けられている。
【００５３】
ここで、現像装置４内の現像剤２０のトナー濃度を一定の値に保つように、現像によりトナー２１を消費した現像剤２０がトナー補給部へ搬送されてきてトナー２１を補給する際、トナー２１を補給された現像剤２０のトナー濃度が過剰にならないように、本発明ではオーガ３６の１回転で現像剤２０が移動する距離(＝オーガピッチＰ)を１ブロックとした場合に、１ブロック中にある現像剤量Ｗ(ｇ)がトナー補給動作中にオーガ３６の回転により補給ローラ３８の補給幅L１を通過していく間に、この１ブロックに補給されるトナー量をＭ（ｇ），トナー濃度センサ４５での検出トナー濃度をＴｃ(%)，混合限界トナー濃度をＴmax(％)としたときに、上記（１）式を満足するよう構成されている。
【００５４】
具体的には，１ブロック中にある現像剤量Ｗ(ｇ）は，
W=Wt／N                            ……………（２）
Wt：オーガ３６bのトナー補給領域にある現像剤量(g)
(ここで，補給領域とはオーガ部でトナー補給部からトナーが補給される領域を示す) 
N：トナー補給部の送り方向ブロック数
ここで，N＝L/P                    ……………（３）        
L：トナー補給部送り方向幅(mm)〔＝フィードローラ溝長さ〕
P：オーガピッチ(mm)
により求めた。
【００５５】
Wtは、現像動作を行った後に停止した現像装置４のオーガ３６ｂ部に溜まっている現像剤２０の量を実測して求めた。
【００５６】
また，トナー補給動作中にオーガ３６の回転により補給部を通過していく間に補給されるトナー量Ｍ（ｇ）は，式（４）で表せる。 
M=Mt/N                          ……………（４）
Mt：フィード部通過中に補給領域へ補給される全トナー量(g)
ここで，
Mt=T×Mf/Tｆ                      ……………（５）
である．
T：１ブロックのフィード部通過時間（ｓ）
Tf：補給命令１回あたりの補給動作時間(s)
Mf：補給命令１回あたりの補給トナー量(g)
１ブロックのフィード部通過時間Ｔ，補給命令１回あたりの補給動作時間Ｔf，補給命令１回あたりの補給トナー量Mfは、それぞれ式（６）（７）（８）で表せる。
【００５７】
T=L/V                                      ……………（６）
V：送り速度(mm/s)
V＝R×P(mm/s)
R：オーガ３６ｂ回転数（ｓ-1）
Tf＝Tr＋Tint                                ……………（７）
Tr：１補給動作時間時間中のトナー補給動作時間(s)
Tint：休止時間(s)
Mf＝Rr×Tr×Ma                            ……………（８）
Rr：補給ローラ回転数(ｓ-1)
Ma：補給ローラの１回転当たりのトナー補給量(g)
なお，混合限界トナー濃度(Tmax)の測定は、１００ccのビン形の合成樹脂製容器に２５gのキャリアと、所定のトナー濃度になるようトナーを投入して作成した現像剤を、ターブラミキサ（WAB社製）で４２min-1で５分間撹拌した後、パウダーテスター(ホソカワミクロン社製)で３０ｓタッピングし、現像剤の表面状態を観察することで行なった。
【００５８】
トナー濃度の異なる現像剤で上記評価を行ない、現像剤表面が浮遊してきたトナーにより覆われる状態にトナー濃度を、その現像剤の限界トナー濃度とした。
【００５９】
図５は、混合限界トナー濃度(Tmax)の測定で現像剤表面状態の判断例を説明する図である。トナーが問題なく混合されるトナー濃度から０．２５％ずつトナー濃度を増加させた現像剤で測定を行っている。図は前述のビン形容器の上面から観察した表面状態を模擬的に表したものである。
【００６０】
同図に示すように、トナー濃度が５．５％ならびに５．７５％では現像剤の表面にトナーが浮遊しているが、表面全体を覆う状態までには至っておらず、この状態は混合限界トナー濃度以下である。更にトナー濃度を増加させたトナー濃度６．０％で、現像剤の表面が浮遊トナーで完全に覆われた状態となっていることから、この現像剤では混合限界トナー濃度を６．０％と判断する。
【００６１】
以下、具体的な実施例を用いて本発明を説明する。
【実施例１】
【００６２】
図１に示すように現像装置４内には、固定されたマグネット３０a，３０bの外周に回転可能なスリーブローラ３２ａ，３２bを有する直径５０mmで表面にSUSを溶射した２本の現像ローラ３１ａ，３１bが、搬送量規制部材３３を間にして配置されている。
【００６３】
感光体１の回転方向上流側に配置された現像ローラ３１ａではスリーブローラ３２ａが時計方向つまり、現像領域４０ａで現像剤２０が逆回転し、感光体１の回転方向下流側に配置された現像ローラ３１ｂではスリーブローラ３２ｂが反時計方向つまり、現像領域４０ｂで順回転する。
【００６４】
現像ローラ３１ｂの近傍には、現像ローラ３１ｂに現像剤２０を搬送するため、現像ローラ３１ｂと同様に固定されたマグネットとその外周に回転可能に配置されたスリーブローラで構成された直径５０ｍｍの搬送ローラ３５が設けられている。
【００６５】
現像ローラ３１ａで現像を終えた現像剤２０は、撹拌機構部３４へ戻り補給トナー２１と混合され、搬送ローラ３５へ搬送され、現像ローラ３１ａで現像を終えた現像剤２０は搬送ローラ３５で撹拌機構部３４から搬送された現像剤２０と合流し、再度、搬送量規制部材３３へ搬送されていく。
【００６６】
撹拌機構部３４では，外径４０ｍｍの２本のオーガ３６ａ，３６ｂが、その外周が現像装置４のボトム部及びサイド部と適当な間隔を空けて配置されており、オーガ３６ｂの下部に透磁率検出方式のトナー濃度センサ４５を検出面がオーガ３６ｂ下部に蓄積された現像剤と接触するように配置されている。
【００６７】
両オーガ３６ａ，３６ｂ間には隔壁４１ａ下部から突出しており、さらにオーガ３６ａと搬送ローラ３５の間にも隔壁４１ｂが突出して、両オーガ３６ａ，３６ｂの下部領域に現像剤２０を蓄積する領域を形成している。また、両オーガ３６ａ，３６ｂの間には仕切り板３７が設けられている。
【００６８】
撹拌機構部３４の上方には、内部にトナー２１を充填したトナーホッパ３９と、充填されたトナー２１を撹拌室内に補給する補給ローラ３８が設けられている。補給ローラ３８は、外周面の軸方向に溝３８ａを８箇所設け、補給幅Ｌ１を４５０(ｍｍ)、１回転での補給トナー量Ｍａは２．２(ｇ)とし、補給ローラ３８の回転数Ｒrは１(ｓ-1)とした。
【００６９】
この溝３８ａの中に蓄えられたトナー２１が、補給ローラ３８の回転によりオーガ３６ｂ上に落下することによりトナー２１の補給が行われる。溝３８ａの軸方向長さである補給幅L１(mm)は、撹拌機構部３４の幅と同等の長さでも構わないが、図３に示すように軸方向両端部の隔壁４１の無い領域へは補給を行わないよう隔壁４１の幅Ｌ２より短くすることが好ましい。
【００７０】
さらに補給トナー２１が現像剤２０と撹拌された後にオーガ３６ａへ搬出されるよう、オーガ３６ｂの下流側では隔壁４１の切り欠き部よりさらに上流側まで補給しない領域を広く取るようにすることが好ましい。本実施例では撹拌機構部３４の幅５４０ｍｍに対し、Ｌ１＝４５０mmとした。この補給ローラ３８は、オーガ３６ａ，３６ｂと平行に配置されている。
【００７１】
撹拌機構部３５では、オーガ３６ａ，３６bの回転により図の前後方向へ現像剤２０を移動させながら撹拌を行なう。本実施例では、オーガ３６ａが時計方向に回転し現像剤２０を図の奥側へ搬送し、図示しない現像装置の端部でオーガ３６ｂ側へ現像剤２０を流し込み、オーガ３６ｂは反時計方向に回転し手前側へ現像剤２０を搬送する。
【００７２】
撹拌機構部３４内に設けられたトナー濃度センサ４５はオーガ３６ｂで搬送されていく現像剤２０のトナー濃度値Tcを常に検出しており、図示しないトナー濃度制御回路において、この検出値を、規定のトナー濃度の現像剤が搬送されているときの基準値と比較し、トナー濃度が低いと判断された  場合には、トナー濃度制御回路からの指令により規定時間補給ローラ３８を回転させることにより、トナーホッパ３９よりトナー２１を撹拌機構部３４へ補給する。
【００７３】
本実施例では、補給時間Tr＝０．５ｓ，休止時間Tint＝０．２ｓとした。
【００７４】
図６は，本発明の実施例および比較例の各条件をまとめたものである。同図に示すように、
この実施例１の場合、混合限界トナー濃度T maxは６．００％，搬送部材であるオーガ３６ｂの１ピッチ間で搬送される（１ブロック当りの）現像剤量Wは３５．５６g，１ピッチ間で搬送される現像剤が補給ローラによる補給領域を通過する間にこの１ピッチに補給されるトナー量（１ブロックに補給される全トナー量）Mは０．９４g，トナー濃度センサで検出した現像剤トナー濃度Ｔｃは３．５０%である。従って前記（１）式の(Ｗ×(Ｔｃ/１００)＋Ｍ)/(Ｗ＋Ｍ)の値は０．０５９９（トナー補給された後のオーガ３６ｂ出口部でのトナー濃度が５．９９％）となり、T max/１００の０．０６００よりも小さく設計されている。
【００７５】
本実施例ではトナー濃度の基準値４％に対し，トナー濃度が３．５％に低下した現像剤２０が撹拌機構部３４へ到達した場合に、トナー補給により５．９９％にトナー濃度を上昇させてオーガ３６ｂからオーガ３６ａに搬送されるように構成した。
【００７６】
本実施例で用いた現像剤は、体積平均粒径９０μｍのシリコンコートを施したフェライトキャリアと、体積平均粒径８μmのスチレンアクリルトナーを混合したものであり、混合限界トナー濃度(Tmax)は６％である。
【００７７】
このように補給トナー２１を混合撹拌するオーガ３６ｂの出口部でのトナー濃度を混合限界トナー濃度以下に設定したことにより、撹拌機構部３４から搬送された現像剤２０では余剰トナーが現像剤表面を浮遊するようなことは無く、トナー飛散を抑制することが可能となった。
【００７８】
同一現像装置でオーガ３６ｂの回転数Ｒｒを１．６６６(ｓ-1)から１．３３３(ｓ-1)へ変更した以外、実施例１と同一の条件である比較例１では、オーガ３６ｂから現像剤２０中に含まれ搬送されていくトナー２１の流量としては、実施例１の３．５５(ｇ/ｓ)に対し３．１２(ｇ/ｓ)と減るため、搬送ローラ３５で別の流れと合流しトナー濃度が平均化する際に、トナー濃度を設定値まで戻すことができないのに関わらず、トナー補給された後のオーガ３６ｂ出口部でのトナー濃度が６．６％と、混合限界トナー濃度を超えるため、トナー補給を続けていくと表面に余剰トナーが蓄積して、激しいトナー飛散が発生した。
【実施例２】
【００７９】
オーガ３６ｂのピッチを２４ｍｍとした実施例であり、これ以外は実施例１と同一である。
【００８０】
本実施例では、オーガ３６ｂ出口部でのトナー濃度が５．８６％と混合限界トナー濃度の６％より低く、かつ、オーガ３６ｂから現像剤２０中に含まれ搬送されていくトナー２１の流量としては４．１７(g/ｓ)と実施例１の３．５５(g/s)より増加している。この結果、現像装置４内のトナー濃度をより早く規定値以上にすることが可能であり、よりトナー消費の多い印刷にも対応することが可能となった。本実施例の場合、前記（１）式の(Ｗ×(Ｔｃ/１００)＋Ｍ)/(Ｗ＋Ｍ)の値は０．０５８６（トナー補給された後のオーガ３６ｂ出口部でのトナー濃度が５．８６％）となり、T max/１００の０．０６００よりも小さく設計されている。
【実施例３】
【００８１】
オーガ３６ｂ部の現像剤量を増加させた実施例である。オーガ部現像剤量を１０００ｇに増加したことにより、それ以外は比較例２と同様の条件でありながら、オーガ３６ｂ出口部でのトナー濃度が５．９９％と実施例１と同等に改善され、かつ、オーガ３６ｂから現像剤２０中に含まれ搬送されていくトナー２１の流量としても３．５５(g/ｓ)と実施例１と同等に改善することができる。前記（１）式の(Ｗ×(Ｔｃ/１００)＋Ｍ)/(Ｗ＋Ｍ)の値は０．０５９９（トナー補給された後のオーガ３６ｂ出口部でのトナー濃度が５．９９％）となり、T max/１００の０．０６００よりも小さく設計されている。
【実施例４】
【００８２】
トナー濃度センサ４５により検出されるトナー濃度によりオーガ３６ｂの回転数を図７に示すように変更可能とし、補給ローラ３８の１回転当たりの補給量を２．５(g)にした以外は実施例１と同様の構成である。
【００８３】
オーガ３６ｂ出口部でのトナー濃度が５．８６％と混合限界トナー濃度以下であり、かつ、オーガ３６ｂから現像剤２０中に含まれ搬送されていくトナー２１の流量としては４．１７(g/ｓ)と、実施例１より増加させることが可能である。
【００８４】
オーガ回転数を増加させることは現像剤２０への負荷が増加することになり、現像剤２０の寿命が短くなるが、本実施例では図７に示すように，トナー濃度センサ４５の検出値に応じて、補給ローラ３８の回転時間，休止時間，オーガ３６ｂの回転数を切り替えて、トナー消費の多い場合にのみ選択的にオーガ３６ｂの回転数を増加することにより、現像剤２０への負担はほとんど変わらずに、トナー消費量の多い印刷においてもトナー飛散を発生すること無く高品質の印刷を行うことが可能となった。
【００８５】
以上、２本のオーガを有する撹拌機構部と、切り欠きのある補給ローラを有するトナー補給部と、オーガ部にトナー濃度センサを有する実施例を用いて説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、オーガ本数，トナー補給の機構，トナー濃度センサの位置や個数によらず、感光体上あるいは中間転写体上等で現像後のトナー量等を測定して補給する方式であっても、現像装置中の現像剤の流れにトナー補給部を通過する流れと通過しない流れが存在する現像装置において、少なくとも軸方向に現像剤２０を搬送する撹拌機構部３４と、搬送される現像剤２０中にトナー２１を補給するトナー補給部を有する現像装置４において(1)式を満たすよう構成すれば同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の一実施形態で用いられる現像装置の概略構成図である。
【図２】その現像装置に用いられる撹拌機構部の概略構成を示す拡大側面図である。
【図３】その撹拌機構部の概略構成を示す正面図である。
【図４】その撹拌機構部の概略構成を示す正面図である。
【図５】混合限界トナー濃度を説明するための図である。
【図６】本発明の実施例ならびに比較例における撹拌機構部の条件を示す図である。
【図７】本発明の実施例４において適用されるトナー補給モードを示す図である。
【図８】従来の現像装置を用いた静電記録装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００８７】
1：感光体、２：帯電装置、３：露光装置、４：現像装置、７：転写装置、８：記録媒体、９：定着装置、１１：クリーニング装置、２０：現像剤、２１：トナー、２５：キャリア、３０ａ，３０ｂ：マグネットローラ、３１ａ，３１ｂ：現像ローラ、３２ａ，３２ｂ：スリーブローラ、
３３：搬送量規制部材、３４：攪拌機構部、３５：搬送ローラ、３６ａ，３６ｂ：オーガ、３８：補給ロ―ラ、３８ａ：補給ロ―ラの溝、４０ａ，４０ｂ：現像領域、４１ａ，４１ｂ：隔壁、４５：トナー濃度センサ、５０：搬送ガイド、３６１：送り羽根、３６２：突起部、３６３：シャフト。
【図１】
2005156639.tif 000003
【図２】
2005156639.tif 000004
【図３】
2005156639.tif 000005
【図４】
2005156639.tif 000006
【図５】
2005156639.tif 000007
【図６】
2005156639.tif 000008
【図７】
2005156639.tif 000009
【図８】
2005156639.tif 000010