(57)【要約】【課題】  画像形成領域のうちの一部分のみが高印字率である画像情報を連続して大量に印字しても、現像槽内で部分的にトナーが滞留するのが防止され、画像不良、トルク上昇などが発生し難い現像装置を提供する。【解決手段】  電子写真感光体５上の静電潜像にトナーを供給する現像部２と、現像部２にトナーを供給するトナー補給部３とを含む現像装置１において、現像部２とトナー補給部３との連接部に貫通口として形成されるトナー補給口２２にシャッタ手段２３を設け、シャッタ手段２３の開閉駆動を、画像形成しようとする画像情報の印字率に応じて、制御部４により制御する。【選択図】      図１
2007065372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真方式で画像形成する画像形成装置に搭載される現像装置において、
トナーを収容する現像槽と、
現像槽に回転自在に支持されて、画像形成装置に設けられる電子写真感光体の表面に形成される静電潜像にトナーを供給して現像する現像ローラと、
現像槽に回転自在に支持されて、現像ローラにトナーを供給する撹拌搬送部材と、
トナーを貯留し、現像槽を構成する現像槽壁に形成される貫通孔であるトナー補給口を介して現像槽にトナーを補給するトナー補給容器と、
トナー補給容器に回転自在に支持され、回転駆動することによってトナーを現像槽へ補給するトナー補給ローラと、
トナー補給口を通過して補給されるトナーの補給路上に設けられ、トナー補給容器から現像槽へのトナー補給量を調整するトナー補給量調整手段と、
トナー補給量調整手段によるトナー補給量の調整動作を制御するトナー補給量制御手段とを含むことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
トナー補給口は、
トナー補給ローラの軸線に平行に延び、かつトナー補給ローラの軸線方向の長さとほぼ同じ長さかまたはそれよりも大きい長さに形成されることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
トナー補給口は、
トナー補給ローラの軸線方向において互いに独立して形成される複数の分割口を含むことを特徴とする請求項２記載の現像装置。
【請求項４】
トナー補給量調整手段は、
トナー補給ローラの軸線方向に垂直な方向に開閉自在に、かつトナー補給ローラの軸線方向に並列に設けられる複数のシャッタ手段であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の現像装置。
【請求項５】
トナー補給量制御手段は、
画像形成しようとする画像の画像情報における印字率に応じてトナー補給量調整手段のトナー補給量調整動作を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の現像装置。
【請求項６】
トナー補給ローラの軸線回りの回転駆動を制御する回転制御手段をさらに含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の現像装置。
【請求項７】
回転制御手段は、
画像形成しようとする画像の画像情報における印字率に応じてトナー補給ローラの回転駆動を制御することを特徴とする請求項６記載の現像装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１つの現像装置を備える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、現像装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式は、良好な画質品位を有する画像を容易に形成できることから、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に広く利用される。電子写真方式を用いた画像形成装置は、一般に、光導電性物質を含む感光体ドラム表面を一様に帯電させる帯電手段と、帯電状態にある感光体ドラム表面に画像情報に基づく光を照射して静電潜像を形成する露光手段と、感光体ドラム表面の静電潜像にトナーを供給して可視像化する現像手段と、感光体ドラム表面に担持されるトナー像を記録媒体表面に転写する転写手段と、加熱、加圧などによって記録媒体上のトナー像を記録媒体に定着させる定着手段とを含んで構成される。
【０００３】
ここで現像手段には、一般に、現像部とトナー補給部とを含む現像装置が用いられる。現像部は、感光体ドラムに接触するように設けられ、その表面にトナー層を担持して静電潜像にトナーを供給する現像ローラと、現像ローラ表面に当接するように設けられ、現像ローラ表面のトナー層の層厚を規制する板状部材であるドクターブレードと、その回転駆動によりトナーを帯電させるとともに帯電状態のトナーを現像ローラの周囲に送給する撹拌ローラと、現像ローラ、ドクターブレードおよび撹拌ローラを内蔵し、かつトナーを収容する現像槽とを含んで構成され、感光体ドラム上の静電潜像をトナーにより顕像化する。また、トナーホッパまたはトナーカートリッジと呼ばれるトナー補給部は、現像槽にトナーを補給するトナー補給ローラを含む。そして、トナー補給部にもトナーがなくなった場合は、トナー補給部自体を交換するように構成される。
【０００４】
従来の現像装置は、トナー補給部からほぼ一定の割合で補給されるトナーを、撹拌ローラの回転駆動により現像装置の長手方向に均一に分散させる。一方、現像装置の長手方向におけるトナー消費量（以後特に断らない限り単に「トナー消費量」と称す）は、原稿の画像形成領域における印字率の部分的な差違によって、それぞれの印字率の部分に対応する領域毎に変化する。このような現像装置において、印字率が均一な原稿を印字する場合はトナー消費量もほぼ均一である。ところが、画像形成領域の一部分のみが高印字率の原稿を連続で大量に印字すると、トナー消費量が著しく偏る。すなわち、原稿の印字率が低い部分に対応する現像槽内の領域ではトナーが消費され難く、トナーが滞留し、各ローラの回転駆動に伴う物理的な応力、熱などを受けて劣化が進むとともに、帯電量が変化する。一方、原稿の印字率が非常に高い部分に対応する現像槽内の領域ではトナーが極端に消費される。現像槽内において領域間のトナー量が大幅に異なると、撹拌ローラの回転によっても現像槽内でのトナー量を均一化するのは困難である。したがって、画像形成領域の一部分のみが高印字率の原稿を連続で大量に印字すると、現像槽内で、トナーが極端に多く残存する領域と、トナー量が少ない領域とが生じる。トナー量が少ない領域には新しいトナーが供給されるけれども、滞留状態にある領域の古いトナーとは帯電量が異なる。このように、現像槽内に新しいトナーと古いトナーとが共存する状態で、画像形成領域内の印字率がほぼ均一な原稿を次に印字すると、新しいトナーの供給される部分と古いトナーが供給される部分との境目で、主に帯電量、劣化の程度の違いなどに基づいて、画像に色むらなどの画像不良が発生するという問題がある。また、古いトナーは凝集性が高く、その凝集により撹拌ローラ、現像ローラなどの回転駆動を妨げて回転トルクを上昇させ、現像槽内の各種ローラのロック現象を発生させ、現像不良を引き起こす場合がある。さらに、回転トルクの上昇は、トナーの帯電不良、各種ローラひいては現像装置の耐用性の低下などをもたらす。
【０００５】
また、トナーを現像槽長手方向に均一に分散させるために、現像槽の内部に撹拌ローラ以外の撹拌手段を設けることは、技術的およびコスト的な問題があり、現状では困難である。
【０００６】
このような従来の問題点に鑑み、原稿の画像形成領域における積算ドット数に応じて、トナー補給ローラの回転数を調整することによって、予め算出される消費量に相当するトナーを現像槽内に補給する現像装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。しかしながら、特許文献１の現像装置は、原稿の画像形成領域におけるドット数の総和に基づいて、現像槽へのトナーの供給量を調整するものであり、原稿の画像形成領域の部分的なドット数の変化に基づいて、トナー供給量を調整するものではない。したがって、画像形成領域の一部のみの印字率が極端に高い原稿を連続で大量に印刷する場合は、特許文献１の現像装置においても、印字率の低い部分に対応する領域では、トナーが滞留状態になる問題点は解消されない。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２５０２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、画像形成領域のうちの一部分のみが高印字率である画像情報を連続して大量に印字しても、現像槽内でトナーが部分的に滞留するのが防止され、画像における色むらなどの画像不良、トルク上昇などの不都合が発生し難く、現像槽へのトナー補給量の調整が容易な現像装置および該現像装置を備える画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、
電子写真方式で画像形成する画像形成装置に搭載される現像装置において、
トナーを収容する現像槽と、
現像槽に回転自在に支持されて、画像形成装置に設けられる電子写真感光体の表面に形成される静電潜像にトナーを供給して現像する現像ローラと、
現像槽に回転自在に支持されて、現像ローラにトナーを供給する撹拌搬送部材と、
トナーを貯留し、現像槽を構成する現像槽壁に形成される貫通孔であるトナー補給口を介して現像槽にトナーを補給するトナー補給容器と、
トナー補給容器に回転自在に支持され、回転駆動することによってトナーを現像槽へ補給するトナー補給ローラと、
トナー補給口を通過して補給されるトナーの補給路上に設けられ、トナー補給容器から現像槽へのトナー補給量を調整するトナー補給量調整手段と、
トナー補給量調整手段によるトナー補給量の調整動作を制御するトナー補給量制御手段とを含むことを特徴とする現像装置である。
【００１０】
また本発明の現像装置は、
トナー補給口が、トナー補給ローラの軸線に平行に延び、かつトナー補給ローラの軸線方向の長さとほぼ同じ長さかまたはそれよりも大きい長さに形成されることを特徴とする。
【００１１】
さらに本発明の現像装置は、
トナー補給口が、トナー補給ローラの軸線方向において互いに独立して形成される複数の分割口を含むことを特徴とする。
【００１２】
さらに本発明の現像装置は、
トナー補給量調整手段が、トナー補給ローラの軸線方向に垂直な方向に開閉自在に、かつトナー補給ローラの軸線方向に並列に設けられる複数のシャッタ手段であることを特徴とする。
【００１３】
さらに本発明の現像装置は、
トナー補給量制御手段が、画像形成しようとする画像の画像情報における印字率に応じてトナー補給量調整手段のトナー補給量調整動作を制御することを特徴とする。
【００１４】
さらに本発明の現像装置は、
トナー補給ローラの軸線回りの回転駆動を制御する回転制御手段をさらに含むことを特徴とする。
【００１５】
さらに本発明の現像装置は、
回転制御手段が、画像形成しようとする画像の画像情報における印字率に応じてトナー補給ローラの回転駆動を制御することを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、前述のいずれか１つの現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、トナーを収容する現像槽と、感光体表面の静電潜像にトナーを現像ローラと、現像ローラにトナーを供給する撹拌搬送部材すなわち撹拌ローラと、トナーを貯留するトナー補給容器と、トナー補給容器のトナーを現像槽に補給するトナー補給ローラと、トナー補給容器から現像槽へのトナー補給量を調整するトナー補給量調整手段と、トナー補給量調整手段によるトナー補給量の調整動作を制御するトナー補給量制御手段とを含む現像装置が提供される。該現像装置によれば、印字率が偏った画像情報を連続して大量に印字しても、トナー補給量調整手段およびトナー補給量制御手段の働きにより、画像形成しようとする画像情報の印字率すなわちトナー消費予想量に応じて、現像槽長手方向において均一にまたは部分的にトナーが供給されるので、現像槽のどの領域においても、現像槽内に供給されてからの経過時間がほぼ等しいトナーがほぼ均一に存在することになる。したがって、現像槽内で時間を経過して滞留状態にある古いトナーと新しく供給されるトナーとの境目で発生し易い色むらなどの画像不良の発生が抑制され、トナーが滞留することにより発生するトルク上昇なども発生し難い。また、トナーは画像情報の印字率に応じて現像槽に供給されて短い時間で消費されので、トナーの滞留および滞留時においてトルク応力、熱などのストレスが付加されることによるトナーの劣化が低減され、これによっても画像劣化が防止される。
【００１８】
本発明によれば、トナー補給容器から現像槽へトナーを補給するためのトナー補給口を、トナー補給ローラの軸線に平行に延び、かつトナー補給ローラの軸線方向の長さとほぼ同じ長さかまたはそれよりも大きい長さに形成することによって、トナーの部分的な補給が行い易くなるので、トナー消費量に関係なく、現像槽内のトナー量が一層均一になる。
【００１９】
本発明によれば、トナー補給ローラの軸線方向において、互いに独立して形成される複数の分割口を含むようにトナー補給口を形成することによって、トナーの部分的な補給が一層行い易くなる。
【００２０】
本発明によれば、トナー補給量調整手段を、トナー補給ローラの軸線方向に垂直な方向に開閉自在に、かつトナー補給ローラの軸線方向に並列に設けられる複数のシャッタ手段からなるように構成することによって、シャッタ手段の開閉により、現像槽内へのトナー補給量のきめ細かな調整が可能になり、現像槽内には、現像槽へ供給されてからの経過時間がほぼ同じであるトナーが一層均一に存在することになる。さらに、複数のシャッタ手段で構成されるので、個々のシャッタ手段に掛かるトナー重量などの応力が小さく、長期的にみても開閉が正確に実行されるとともに、長期的な耐久性が高い。
【００２１】
本発明によれば、トナー補給量制御手段が、画像形成しようとする画像情報の印字率に応じて、トナー補給量調整手段の補給量調整動作を制御するように構成することによって、トナーの消費量に即してトナー補給量を調整できるので、現像槽内に必要最小限量に近い量のトナーが常時補給され、トナーの滞留による劣化、帯電量の変化などを防止しつつ、形成しようとする画像情報に最適な量のトナーを供給できるので、画像の高精細化および高濃度化を図り、高画質画像を形成できるとともに、トナー消費量を削減できる。
【００２２】
本発明によれば、本発明の現像装置において、トナー補給ローラの軸線回りの回転駆動を制御する回転制御手段をさらに含む構成を採ることによって、トナー補給量制御手段によるトナー補給量調整手段の補給量調整動作の制御が行い易くなる。
【００２３】
本発明によれば、回転制御手段が、画像形成しようとする画像の画像情報における印字率に応じてトナー補給ローラの回転駆動を制御する構成を採ることによって、トナー補給量制御手段によるトナー補給量調整手段の補給量調整動作の制御と連係し、必要とされる最適量のトナーを現像槽内の必要な領域に一層正確に供給することができる。したがって、一部分のみに高印字領域を有する画像情報に基づいて大量に連続印字する場合でも、安定的に高精細かつ高濃度の高画質画像を形成できる。さらに、該連続印字の直後に、印字率がほぼ均一な原稿または画像情報を印字しても、画像の画質が変化することがない。
【００２４】
本発明によれば、本発明の現像装置を備える画像形成装置が提供される。該画像形成装置は、色むらなどの画像不良がない高画質品位の画像を長期にわたって安定的に形成でき、装置としての長期耐用性にも優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１は、本発明の実施の第１形態である現像装置１の構成を簡略化して示す部分断面図である。図２は、図１に示す現像装置１におけるシャッタ手段２３の構成を簡略化して示す、撹拌搬送部材１４の方向からみた現像装置１長手方向の正面図である。図３は、図１に示す現像装置１におけるトナー補給ローラ２１およびシャッタ手段２３の構成を簡略化して示す斜視図である。
【００２６】
現像装置１は、電子写真方式で画像形成する画像形成装置に搭載され、電子写真感光体の表面に形成される静電潜像を現像してトナー像を形成する。
現像装置１は、現像部２と、トナー補給部３と、制御部４とを含む。
【００２７】
現像部２は、画像形成装置に備わる電子写真感光体５の表面に形成される静電潜像を現像するものであり、現像槽１０と、現像ローラ１１と、層厚規制部材１２と、供給ローラ１３と、撹拌搬送部材１４とを含む。
【００２８】
現像槽１０は、たとえば樹脂などからなる容器状部材であり、その内部空間にトナーを収容する。また、現像槽１０の撹拌搬送部材１４上方において、現像槽１０と後述するトナー補給容器２０とが連接する部分には、現像槽１０とトナー補給容器２０とを連通する貫通口であるトナー補給口２２が形成され、トナー補給口２２にはシャッタ手段２３が嵌入されて設けられる。シャッタ手段２３は、現像槽１０の長手方向にそれぞれ独立して並列に形成される３つの補給口３５ａ，３５ｂ，３５ｃと、補給口３５ａ，３５ｂ，３５ｃを開閉するシャッタ３６ａ，３６ｂ，３６ｃとを含む。補給口３５ａ，３５ｂ，３５ｃは、現像槽１０とトナー補給容器２０とを連通する貫通口であり、本実施の形態では、同寸法の長方形状で、その長辺が現像槽１０の長手方向または後述するトナー補給ローラ２１の軸線方向に平行に延びるように形成される。図では、補給口３５ａ，３５ｂ，３５ｃは全て開口状態にある。シャッタ３６ａ，３６ｂ，３６ｃは、開閉駆動手段２４によりそれぞれ独立に現像槽１０の長手方向に垂直な方向に開閉自在に設けられる。シャッタ３６ａ，３６ｂ，３６ｃを開閉することによって、補給口３５ａ，３５ｂ，３５ｃの開口率を０〜１００％の範囲で任意に調節である。なお、開口率０％の時は補給口３５ａ，３５ｂ，３５ｃは閉じられた状態であり、開口率１００％の時は全開口状態である。シャッタ３６ａ，３６ｂ，３６ｃの開閉は、原稿の画像情報または外部から入力される画像情報の印字率に応じて、制御部４によって制御される。ここで、原稿の画像情報とは、現像装置１を備える図示しない画像形成装置において、原稿の画像形成領域をスキャナ部３１により読取って得られる画像情報である。また、外部から入力される画像情報とは、現像装置１を備える図示しない画像形成装置に電気的に接続されるコンピュータ、デジタルカメラ、各種録画装置などの外部機器３２から該画像形成装置に入力される画像情報である。また、画像情報の印字率とは、画像情報の画像形成領域における総ドット数の、該画像形成領域が１００％ベタ濃度のベタ画像である場合の総ドット数に対する百分率である。画像情報には総ドット数は予め含まれる数値をそのまま使用できる。画像情報の印字率とシャッタ３６ａの開口率との関係は特に制限されず、使用するトナーのトナー物性を基準とする種類、補給口の全開口時の開口面積などに応じて適宜選択すればよいけれども、１つの目安としては、印字率５％の時は３３．３％、印字率１５％の時は５０％、印字率３０％以上の時は１００％という関係が挙げられる。シャッタ３６ｂ，３６ｃについてもシャッタ３６ａの場合と同様である。画像情報の印字率は、現像装置１の長手方向において、シャッタ手段２３のシャッタ数と同数に分割して検知するように設定するのが好ましい。これによって、トナー供給量を実際の消費量に一層近づけることができる。シャッタ手段２３におけるシャッタ３６ａ，３６ｂ，３６ｃの開閉は、制御手段４に含まれるスキャナ部３１または外部機器３２から得られる画像情報に含まれる印字率に応じて、開閉駆動手段２４と、電源２５と、制御手段２８により制御される。この開閉制御機構については、後述の制御部４の説明において詳述する。
【００２９】
現像ローラ１１は、現像槽１０に電子写真感光体５を臨んで形成される開口部３３を通して電子写真感光体５に対向し、かつ電子写真感光体５の軸線と現像ローラ１１の軸線とが平行になるようにして現像槽１０に回転自在に支持され、図示しない駆動手段により矢符１５の方向に回転駆動するローラ部材である。
【００３０】
層厚規制部材１２は、たとえば、金属、樹脂などの弾性材料からなる薄板部材であり、一端部が現像槽１０に装着され、他方の遊端部付近が現像ローラ１１に当接するように設けられる。層厚規制部材１２は、現像ローラ１１表面に担持されるトナー層の厚さが所望の値になるように調整する。
【００３１】
供給ローラ１３は、現像ローラ１１に当接するようにして現像槽１０に回転自在に支持され、図示しない駆動手段により矢符１６の方向に回転駆動し、回転駆動によって現像槽１０の内部空間に収容されるトナーを搬送して現像ローラ１１に供給するローラ部材である。
【００３２】
撹拌搬送部材１４は、供給ローラ１３を介して現像ローラ１１に対向する位置に設けられて現像槽１０に回転自在に支持され、図示しない駆動手段により矢符１７の方向に回転駆動し、回転駆動によって現像槽１０内に供給されるトナーを撹拌するとともに、供給ローラ１３に搬送するローラ部材である。
【００３３】
現像部２によれば、画像形成しようとする原稿または画像情報に応じて、トナー補給口２２に設けられるシャッタ手段２３により、現像槽１０の長手方向に均一にまたは部分的に現像槽１０内にトナーが供給され、撹拌搬送部材１４および供給ローラ１３の回転駆動により現像ローラ１１に供給され、現像ローラ１１表面にトナー層が形成され、トナー層は層厚規制部材１２により層厚規制を受けた後、電子写真感光体５上の静電潜像に対してトナーを供給する。
【００３４】
トナー補給部３は、現像槽１０の上部に現像槽１０に連接して設けられ、トナー補給容器２０と、トナー補給容器２０に回転自在に支持されるトナー補給ローラ２１とを含む。
【００３５】
トナー補給容器２０は、たとえば樹脂などからなる容器状部材であり、その内部空間にトナーを収容する。トナー補給容器２０には、前述のように、撹拌搬送部材１４上方の現像槽１０とトナー補給容器２０との連接部において、現像槽１０とトナー補給容器２０とを連通する貫通口であるトナー補給口２２が形成される。
【００３６】
トナー補給ローラ２１は、トナー補給口２２に設けられるシャッタ手段２３の補給口３５ａ，３５ｂ，３５ｃの口縁に周接するようにして設けられ、その矢符３７方向への回転駆動に際して、該ローラ外周が補給口３５ａ，３５ｂ，３５ｃの口縁に対して摺動し、その摺動抵抗によって該ローラ表面に付着するトナーを、補給口３５ａ，３５ｂ，３５ｃから現像槽１０内に補給する。
【００３７】
トナー補給ローラ２１は、その軸線回りすなわち矢符３７方向の回転駆動を、画像形成しようとする原稿の画像情報または外部入力される画像情報の印字率に応じ、シャッタ手段２３の制御に連係して制御するように構成するのが好ましい。ここで、回転駆動の制御とは、たとえば、回転駆動時間、回転数などの制御が挙げられる。回転駆動時間を例にとれば、印字率と回転駆動時間との関係は特に制限されず、トナー物性を基準とするトナーの種類、補給口３５ａ，３５ｂ，３５ｃの開口率、全開口面積などに応じて広い範囲から適宜選択できる。これは当業者の選択範囲であるけれども、１つの目安を挙げれば、印字率５％の時は現像ローラ１１の回転駆動時間の５０％、印字率１５％の時は現像ローラ１１の回転駆動時間の８０％、印字率３０％以上の時は現像ローラ１１の回転駆動時間と同じ回転駆動時間とすればよい。ここで言う現像ローラ１１の回転駆動時間とは、当該画像情報に基づく電子写真感光体５上の静電潜像にトナーを供給するのに要する現像ローラ１１の回転駆動時間である。現像ローラ１１の回転駆動時間は、現像装置１を備える画像形成装置が有する、該画像形成装置の全動作を制御する制御手段２８のメモリ２９内に蓄積されている。このように、トナー補給ローラ２１の回転駆動動作は、制御部４に含まれる回転駆動手段２６と、電源２７と、制御手段２８とにより制御される。トナー補給ローラ２１の回転駆動動作の制御は、制御部４の説明において詳述する。
【００３８】
トナー補給部３によれば、トナー補給容器２０内に収容されるトナーを、トナー補給ローラ２１の回転駆動により、トナー補給口２２のシャッタ手段２３を介して現像槽１０に供給する。この際、画像形成しようとする画像情報の印字率に応じて、トナー補給ローラ２１の回転駆動動作を制御する。
【００３９】
制御部４は、開閉駆動手段２４と、回転駆動手段２６と、電源２５，２７と、制御手段２８と、スキャナ部３１と、外部機器３２とを含んで構成される。
【００４０】
開閉駆動手段２４は、シャッタ手段２３におけるシャッタ３６ａ，３６ｂ，３６ｃの開閉動作をそれぞれ別個に実行する。開閉駆動手段２４には、開閉駆動手段２４に駆動用電力を供給する電源２５および開閉駆動手段２４によるシャッタ手段２３の開閉動作を制御する制御手段２８がそれぞれ電気的に接続される。
【００４１】
回転駆動手段２６は、トナー補給ローラ２１の回転駆動を実行する。回転駆動手段２６には、回転駆動手段２６に駆動用電力を供給する電源２７および回転駆動手段２６によるトナー補給ローラ２１の回転駆動動作を制御する制御手段２８がそれぞれ電気的に接続される。
【００４２】
電源２５，２７は、現像装置１を備える画像形成装置の主電源に電気的に接続され、画像形成装置の画像形成動作に応じて、主電源から電力が供給される。
【００４３】
制御手段２８は、たとえば、中央処理装置（ＣＰＵ）を備えるマイクロコンピュータなどによって実現される処理回路であり、現像装置１を備える画像形成装置の全動作を制御する。制御手段２８は、記憶部であるメモリ２９と、演算部３０とを含む。メモリ２９にはこの分野で常用されるものを使用でき、たとえば、リードオンリィメモリ（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）などが挙げられる。メモリ２９には、制御手段２８が現像装置１の全体を動作させるためのプログラム、各サイズの記録紙の画像形成領域における１００％ベタ画像のドット数、画像情報の印字率に応じた現像ローラ１１の回転駆動時間などが、予め蓄積される。また、スキャナ部３１または外部機器３２から制御手段２８に入力される画像形成しようとする画像情報を蓄積する。この画像情報には、該画像情報を印字する際に必要になる総ドット数のデータが含まれる。演算部３０は、メモリ２９から１００％ベタ画像のドット数および画像形成しようとする画像情報の総ドット数のデータを取出し、印字率を算出し、トナー補給ローラ２１の回転数、回転駆動時間、シャッタ手段２３におけるシャッタ３６ａ，３６ｂ，３６ｃの開口率を決定する。この時、シャッタ手段２３におけるシャッタ数と同数で、画像情報を現像槽１０の長手方向に分割し、分割される領域毎に印字率を求めるように設定すれば、実際のトナー消費量に即する量のトナーを補給できるように、シャッタ３６ａ，３６ｂ，３６ｃの開口率を決定できる。演算部３０による演算結果に基づいて、制御手段２８は開閉駆動手段２４に制御信号を送り、シャッタ手段２３におけるシャッタ３６ａ，３６ｂ，３６ｃの開閉動作を個別に制御する。また、演算部３０による演算結果に基づいて、制御手段２８は回転駆動手段２６に制御信号を送り、トナー補給ローラ２１の回転数、回転駆動時間などを個別に制御する。
【００４４】
スキャナ部３１は、現像装置１を備える画像形成装置において、原稿の画像情報を光学的に読取り、電気的に接続される制御手段２８に入力する。
【００４５】
外部機器３２は、現像装置１を備える画像形成装置の外部にあって、該画像形成装置に電気的に接続されて画像情報を入力する機器である。外部機器３２には、画像情報の形成または取得が可能であり、かつ画像形成装置に電気的に接続可能な電気・電子機器を使用でき、たとえば、コンピュータ、デジタルカメラ、テレビ、ビデオレコーダ、ＤＶＤレコーダ、ファクシミリ装置などが挙げられる。
【００４６】
制御部４によれば、スキャナ部３１または外部機器３２から制御手段２８に画像形成しようとする画像情報が入力され、制御手段２８ではその画像情報から印字率を算出し、その印字率に応じて制御手段２８から開閉駆動手段２４および／または回転駆動手段２６に制御信号を送り、シャッタ手段２３におけるシャッタ３６ａ，３６ｂ，３６ｃの開閉の度合、トナー補給ローラ２１の回転数、回転駆動時間などを制御する。
【００４７】
現像装置１によれば、画像形成しようとする画像情報の印字率に応じて、トナー補給容器２０から現像槽１０内に最適量のトナーが補給され、短時間の間に電子写真感光体５上の静電潜像に供給されるので、現像槽１０内に余分なトナーが滞留して帯電量の変化などを起こし、画像不良を発生させる原因になることがない。
【００４８】
本実施の形態では、現像ローラ１１とトナー補給ローラ２１とは、別々の回転駆動手段が接続され、それぞれ独立して回転駆動する構成を採るけれども、それに限定されず、たとえば、現像ローラ１１の駆動手段と、トナー補給ローラ２１を駆動するギアとの間に、カムまたは変則ギアを設け、現像ローラ１１の回転駆動時間に対するトナー補給ローラ２１の回転駆動時間が、画像形成しようとする画像情報の印字率に応じて所定の割合になるような構成を採ることもできる。さらに、このとき、撹拌搬送部材１４を駆動するギアを、カムまたは変則ギアを介して現像ローラ１１の駆動手段に接続する構成を付加することもできる。これにより、現像槽１０に供給されるトナーが速やかに現像ローラ１１周辺に搬送され、短時間で消費される。
【００４９】
図４は、本発明の現像装置を備える本発明のもう一つの実施形態である画像形成装置１００の構成を簡略化して示す図である。図４に示す画像形成装置１００は、たとえば本発明の実施の第１形態である現像装置１を備える電子写真方式のフルカラープリンタである。
【００５０】
画像形成装置１００は、たとえばパーソナルコンピュータなどの外部装置で創出されて伝達される画像情報に応じて、記録紙などの記録媒体上にフルカラーまたはモノクロの画像を形成するものであり、露光ユニット１０１、現像装置１、電子写真感光体１９、帯電器１０２、クリーニングユニット１０３、転写搬送ベルトユニット１０４、定着ユニット１０５、用紙搬送路Ｓ，Ｓ１、給紙トレイ１０６、第１および第２排紙トレイ１０７，１０８を含んで構成される。
【００５１】
この画像形成装置１００は、フルカラープリンタであり、画像情報が、ブラック（ｂ）、シアン（ｃ）、マゼンタ（ｍ）、イエロー（ｙ）の各色を用いるカラー画像に応じたものである。したがって、露光ユニット１０１、現像装置１、電子写真感光体１９、帯電器１０２、クリーニングユニット１０３および転写搬送ベルトユニット１０４に備えられる転写ローラ１１３は、各色に対応してそれぞれ４つ設けられる。ここでは、各色に応じて４つずつ設けられる各部は、各色を表すアルファベットを参照符号の末尾に付して区別し、総称する場合は参照符号のみで表す。
【００５２】
帯電器１０２、露光ユニット１０１、現像装置１、転写ローラ１１３、クリーニングユニット１０３は、電子写真感光体１９まわりに、この順序で配置される。帯電器１０２は、電子写真感光体１９の表面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段であり、チャージャー型、ローラ型またはブラシ型などのいずれが用いられてもよい。
【００５３】
露光ユニット１０１としては、たとえばレーザ照射部および反射ミラーを備えるレーザスキャニングユニットが用いられる。露光ユニット１０１は、一様な電位に帯電された電子写真感光体１９の表面を画像情報に応じて露光し、その表面に静電潜像を形成する。現像装置１は、電子写真感光体１９の表面に形成された静電潜像にトナー成分であるトナーを供給して現像し、可視像であるトナー像を形成する。クリーニングユニット１０３は、電子写真感光体１９の表面から記録媒体上へ転写しきれずに残留するトナーを、電子写真感光体１９の表面から除去し回収する。
【００５４】
転写搬送ベルトユニット１０４は、電子写真感光体１９の下方に配置され、転写ベルト１０９、転写ベルト駆動ローラ１１０、転写ベルトテンションローラ１１１、転写ベルト従動ローラ１１２、転写ローラ１１３（ｂ，ｃ，ｍ，ｙ）および転写ベルトクリーニングユニット１１４を含む。転写ベルト駆動ローラ１１０、転写ベルトテンションローラ１１１、転写ベルト従動ローラ１１２は、転写ベルト１０９を張架し、転写ベルト駆動ローラ１１０の回転駆動によって、転写ベルト１０９を矢符１１５方向へ回転駆動させる。
【００５５】
矢符１１５方向へ回転駆動される転写ベルト１０９は、各電子写真感光体１９に接触するように設けられ、転写ベルト１０９によって搬送される記録媒体が、転写ベルト１０９と電子写真感光体１９との間を通過する際、電子写真感光体１９の表面に形成されたトナー像が記録媒体上へ転写される。フルカラー画像の場合、各電子写真感光体１９で形成される各色のトナー画像が、記録媒体上に順次重ねて転写されることによって、フルカラーに形成される。転写ローラ１１３は、転写ベルト１０９を介して電子写真感光体１９に対向するように配置される。転写ローラ１１３には、トナーの帯電極性とは逆極性の転写バイアスが印加され、この転写バイアスによって電子写真感光体１９表面のトナー像が記録媒体へ転写される。
【００５６】
転写ベルトクリーニングユニット１１４は、転写ベルト１０９の外周に接触するように設けられる。電子写真感光体１９との接触によって転写ベルト１０９に付着したトナーは、記録媒体の裏面を汚染する原因となるので、転写ベルトクリーニングユニット１１４が、転写ベルト１０９表面のトナーを除去し回収する。
【００５７】
定着ユニット１０５は、転写ベルト１０９よりも記録媒体の搬送方向下流側に設けられ、加熱ローラ１１６および加圧ローラ１１７と、加熱ローラ１１６の加熱源、加熱ローラ１１６の温度を検知するセンサおよび加熱ローラ１１６が所定の温度になるように加熱源の動作を制御する制御部などを含む。加熱ローラ１１６と加圧ローラ１１７とは、互いに押圧状態で記録媒体を挟圧搬送することができるように設けられる。定着ユニット１０５は、記録媒体が加熱ローラ１１６と加圧ローラ１１７とで形成されるニップ部を通過する際、トナー像を加熱および加圧して記録媒体に定着させ、堅牢な記録画像とする。
【００５８】
トナー像が記録される記録媒体たとえば記録紙は、給紙トレイ１０６に貯留される。本実施形態の画像形成装置１００では、給紙トレイ１０６は、装置下部に設けられる。給紙トレイ１０６に貯留される記録紙は、ピックアップローラ１１８によって１枚ずつ給紙トレイ１０６から取出され、用紙搬送路Ｓへ送出される。用紙搬送路Ｓへ送出された記録紙は、電子写真感光体１９、現像装置１等を含んで構成される画像形成部の搬送方向手前に設けられるレジストローラ１１９で一旦保持される。レジストローラ１１９は、不図示のレジスト前検知センサの検知出力に応じて、電子写真感光体１９表面に形成されるトナー像の先端が記録紙の画像形成範囲の先端に整合するように、タイミングを同期させて記録紙を画像形成部へと搬送する。
【００５９】
画像形成部で記録紙上にトナー像が形成され、定着ユニット１０５でトナー像が定着された記録紙は、定着ユニット１０５の出側に設けられる搬送方向切換ガイド１２０によって、排紙経路が切換えられ、第１排紙トレイ１０７または第２排紙トレイ１０８のいずれかに排紙される。第１排紙トレイ１０７へ排紙される場合、もう一つの用紙搬送路Ｓ１を通って排紙される。なお、用紙搬送路Ｓ，Ｓ１には、搬送ローラ１２１が設けられ、経路上の記録紙を所定の方向へ搬送する。
【００６０】
以下画像形成装置１００における画像形成動作について簡単に説明する。給紙トレイ１０６からピックアップローラ１１８でピックアップされた記録紙が用紙搬送路Ｓへ送出され、レジストローラ１１９で保持される。この間、画像形成部では、電子写真感光体１９の表面を帯電器１０２で一様な電位に帯電させ、露光ユニット１０１で画像情報に応じて露光して静電潜像が形成され、静電潜像が現像装置１によって現像されてトナー像が形成される。電子写真感光体１９の表面に形成されるトナー像の先端と、記録紙の画像形成範囲の先端とが整合するように、タイミングを同期させてレジストローラ１１９が記録紙を転写ベルト１０９へと送り込む。
【００６１】
転写ベルト１０９で搬送される過程において、記録紙上には、各電子写真感光体１９から各色のトナー像が順次積層転写されてフルカラー画像が形成される。トナー像が転写された記録紙は、定着ユニット１０５へ搬送され、定着ユニット１０５で定着処理されて堅牢な記録画像となり、第１または第２排紙トレイ１０７，１０８のいずれかに排紙され、一連の画像形成動作が終了する。
【００６２】
このような画像形成装置１００によれば、現像装置１内において部分的にトナー量が不足の状態で静電潜像の現像を行うことが防止され、常に現像に充分な量のトナーを確保した状態で静電潜像の現像を行うことができるので、特にトナー濃度不足、色むらなどの画像不良を発生することなく画質の良好な画像を継続して形成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施の第１形態である現像装置の構成を簡略化して示す部分断面図である。
【図２】図１に示す現像装置に備わるシャッタ手段の構成を簡略化して示す正面図である。
【図３】図１に示す現像装置に備わるトナー補給ローラおよびシャッタ手段の構成を簡略化して示す斜視図である。
【図４】本発明のもう一つの実施形態である画像形成装置の構成を簡略化して示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１  現像装置
２  現像部
３  トナー補給部
４  制御部
５  電子写真感光体
１０  現像槽
１１  現像ローラ
１２  層厚規制部材
１３  供給ローラ
１４  撹拌搬送部材
２０  トナー補給容器
２１  トナー補給ローラ
２２  トナー補給口
２３  シャッタ手段
２４  開閉駆動手段
２５，２７  電源
２６  回転駆動手段
２８  制御手段
２９  メモリ
３０  演算部
３１  スキャナ部
３２  外部機器
３３  開口部
３５ａ，３５ｂ，３５ｃ  補給口
３６ａ，３６ｂ，３６ｃ  シャッタ
１００  画像形成装置  
【図１】
2007065372.tif 000003
【図２】
2007065372.tif 000004
【図３】
2007065372.tif 000005
【図４】
2007065372.tif 000006