(57)【要約】【課題】現像剤の循環経路が長い広幅サイズの機械においても濃度ムラの無い画像形成を可能とする現像装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】現像剤を収容する現像容器３内に、第１搬送スクリュー５と第２搬送スクリュー６が設けられ、第２搬送スクリュー６の近傍に第１のトナー補給口９が設けられ、第１搬送スクリュー５の略中央に、第２のトナー補給口１５が設けられた現像装置において、第１搬送スクリュー５と第２搬送スクリュー６の現像剤搬送速度を可変とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を収容する現像容器内に、第１搬送スクリューと第２搬送スクリューが回転自在に設けられ、第２搬送スクリューの近傍に第１のトナー補給口が設けられ、第１搬送スクリューの略中央に、第２のトナー補給口が設けられた現像装置において、第１搬送スクリューと第２搬送スクリューの現像剤搬送速度を可変とする制御部を備えたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１記載の現像装置において、前記制御部は、第１のトナー補給口からのトナー補給量＞第２のトナー補給口からのトナー補給量、となるように第１搬送スクリューと第２搬送スクリューの現像剤搬送速度を制御することを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項２記載の現像装置において、前記制御部は、現像容器長手方向底部に複数設けられた現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサ出力差により上記の制御を行うことを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項３記載の現像装置において、現像剤は、トナーとキャリアからなる２成分現像剤であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかに記載の現像装置を備える画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式によるプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に登載される現像装置及びその現像装置を搭載する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トナーとキャリアからなる２成分現像剤を用いて、感光体上に形成された静電潜像を可視化する現像装置は、現像容器の開口部に配置され感光体に対向配置され磁石を内胞した現像ローラ、該現像ローラ表面上に担持される現像剤の層厚を規制するドクタブレード、現像容器内で現像剤を攪拌しながら搬送する第１、第２攪拌スクリュー、現像容器内にトナーを補給する補給装置、トナーの濃度を検知するトナー濃度センサを備えた、いわゆる２軸攪拌現像装置である。
現像容器内の現像剤は、現像ローラの回転に伴い第１、第２攪拌スクリューによる攪拌、搬送により現像ローラ表面上に汲上げられ、感光体対向位置（現像位置）に搬送される過程において、ドクタブレードによって規制され、現像ローラ上に薄層形成される。この薄層現像剤により、感光体表面上の静電潜像を現像して可視像化する。
【０００３】
その後、現像に供した現像剤は現像ローラの回転に伴い現像容器内に回収され、第１、第２搬送スクリューによって搬送される。第１、第２搬送スクリューは、現像ローラ長手方向に沿って形成される仕切り部材によって仕切られている。仕切り部材の長手方向両端部は開口され通路となり、この通路を通して現像剤は第１、第２攪拌スクリューにて循環搬送される。
また、１度現像に供された現像剤は、トナー濃度が低下しているので、良好な画像を提供するためにはフレッシュトナーをトナー補給装置から補給しなければならない。トナー濃度センサは、現像容器長手方向略中央部にあって、第１搬送スクリュー下部に一定の隙間を設けて配設され、トナー濃度が一定以下になった時、現像容器内へ新たなトナーを補給しトナー濃度を常に一定に保つようにしてなる。トナーの補給は第２搬送スクリューの端部から行われ、現像剤循環時、特に第２搬送スクリューにより攪拌（トナーとキャリアが摩擦帯電）される。
【０００４】
上記の現像装置において、良好な画像を得るためには、現像に供した現像剤を現像ローラから順次回収し、同時に濃度の十分な現像剤を順次現像ローラに供給しなければならない。
例えば、全面画像で画像面積比率の多い画像を多量にコピーすると、新しいトナーが送られた奥側（現像装置の軸方向奥側）はトナー濃度が高く、手前側に行くに従い徐々にトナー濃度が低下する。つまり、画像形成装置の手前側と奥側とで現像ローラ長手方向のトナー濃度差が生じ、画像濃度ムラが発生してしまう不具合が生ずる。また、全面画像で画像面積比率の高い新聞紙のような原稿が多数枚連続コピーされると、左右の濃度ムラが発生する。
このような濃度ムラ等の不具合を解消するための構成が従来から色々と提案されている。例えば、特許文献１には、第１搬送スクリューと第２搬送スクリューに速度差（回転数の差）を設け、第２搬送スクリューの速度を第１搬送スクリューより速くしたり、第２搬送スクリューの形状を、切り欠き楕円板状にしたり、第１搬送スクリューと第２搬送スクリューの羽根の肉厚を可変させ、第１搬送スクリューの羽根厚が第２搬送スクリューの羽根厚よりも薄くした構成とし、濃度ムラを防止する技術が開示されている。
更に、特許文献２では、搬送スクリューを、３条以上（例えば４条、５条、６条）のスパイラル状の羽根部材を有する多条スクリューとした構成とし、画像上の濃度ムラを解消する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平９−１１４２０９号公報
【特許文献２】特開平９−１６６９１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記構成の現像装置においては、現像剤を良好に循環させることは可能であるが、上述した現像ローラ長手方向のトナー濃度ムラを防止することはできない。Ａ２サイズ以上のコピーが可能な広幅機の２軸攪拌現像装置においては、現像剤循環経路が長いので、この現像ローラ長手方向のトナー濃度ムラが顕著に現れる。
本発明は、現像剤の循環経路が長い広幅サイズの機械においても濃度ムラの無い画像形成を可能とす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】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、現像剤を収容する現像容器内に、第１搬送スクリューと第２搬送スクリューが設けられ、第２搬送スクリューの近傍に第１のトナー補給口が設けられ、第１搬送スクリューの略中央に、第２のトナー補給口が設けられた現像装置において、第１搬送スクリューと第２搬送スクリューの現像剤搬送速度を可変とする現像装置を最も主要な特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の現像装置において、第１のトナー補給口からのトナー補給量＞第２のトナー補給口からのトナー補給量となるように第１搬送スクリューと第２搬送スクリューの現像剤搬送速度を制御する現像装置を主要な特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項２記載の現像装置において、現像容器長手方向底部に複数設けられた現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサ出力差により上記の制御を行う現像装置を主要な特徴とする。
【０００７】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の現像装置において、現像剤は、トナーとキャリアからなる２成分現像剤である画像形成装置を主要な特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の現像装置の第１搬送スクリューと第２搬送スクリューの現像剤搬送速度を制御する制御手段を備える画像形成装置を最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、現像剤を収容する現像容器内に、第１搬送スクリューと第２搬送スクリューが設けられ、第２搬送スクリューの近傍に第１のトナー補給口が設けられ、第１搬送スクリューの略中央に、第２のトナー補給口が設けられた現像装置において、第１搬送スクリューと第２搬送スクリューの現像剤搬送速度を可変とするので、現像剤の循環経路が長い広幅サイズの機械においても濃度ムラの無い画像形成が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る現像装置の正面端部断面図（画像形成装置手前側から見た図）、図２は本発明の実施の形態に係る現像装置の正面中央部断面図、図３は本発明の実施の形態に係る現像装置の上面断面図である。
現像装置２は２成分現像剤を用いるものであり、現像容器３内に磁性キャリアとトナーからなる現像剤を内包し、現像剤担持体としての現像ローラ４と、第１攪拌スクリュー５と、第２攪拌スクリュー６と、仕切り部材としての内壁７を有している。
【００１０】
現像ローラ４は回動可能なアルミスリーブで、その内部には磁石が固定配置されており、スリーブ表面に現像剤を担持させるようになっている。現像ローラ４近傍には、現像剤規制部材としてのドクタブレード８が所定の間隔を持って配設されており、現像剤の薄層を形成し、現像ローラ４と感光体ドラム１の近接地点である現像領域に現像剤を供給するようになっている。
現像ローラ４の下方近傍には、現像ローラ４の軸方向（長手方向）に平行な軸線を持つ回動可能な第１搬送スクリュー５が配設されている。第１搬送スクリュー５は回転することにより現像剤を軸線方向に搬送しながら攪拌し、現像ローラ４に現像剤を汲上げ、かつ、現像に供した使用済み現像剤の搬送を行う。
【００１１】
仕切り部材としての内壁７は、第１攪拌スクリュー５に対して現像ローラ４の反対側で軸線方向に延びて配設され、現像容器３を２分し両端部は開口部が形成されている。
内壁７に対して現像ローラ４の反対側には、現像ローラ４の軸線方向に平行な軸線を持つ回動可能な第２搬送スクリュー６が配設されており、第２搬送スクリュー６の端部上方の１部にはトナーを補給するためのトナー補給口（第１のトナー補給口）９が配設されている。第２搬送スクリュー６は、トナー補給口９から補給されたトナーと第１搬送スクリュー５から搬送されてきた現像剤を攪拌しながら現像容器３内部へ搬送する。
また、第１、第２搬送スクリュー５、６端部には駆動伝達するためのギヤ１８、１９が噛合うように係り止めされており、第２搬送スクリュー６は、搬送スクリュー駆動モータ２１と直結した構成としている。よって、それぞれ反対方向に現像剤を搬送し、時には遅く、時には早く現像容器３内を回るような循環経路が形成されている。
【００１２】
感光体ドラム１上の静電潜像を現像装置２の現像ローラ４で現像してトナー像を形成すると、現像装置２内のトナーの割合すなわちトナー濃度が減少する。そこで、画像濃度の低下を抑えるために、現像剤中のトナー濃度が所定値以下になると、トナー補給装置１０からトナーを補給して、現像剤中のトナー濃度を維持することが行われる。
トナー補給装置１０では、螺旋溝が形成されたトナーボトル（図示せず）から回転により補給されたトナーを４枚のマイラー１１によって汲上げ、トナー補給口９へ送る。トナーボトルの回転は、トナー補給モータ１７にてなされる。勿論、トナーボトルとマイラーホルダは同期して回転する。
なお、現像剤中のトナー濃度は現像容器３の低部で、第１搬送スクリュー５の斜め下部に取り付けられている透磁率センサによって測定（電圧に変換）される。トナー濃度サンサ１２（１２ａ、１２ｂ）の長手方向位置は、現像剤循環経路のリターン部近傍となっている。
【００１３】
第１搬送スクリュー５の略中央上面に開口部（第２のトナー補給口）１５を設けている。開口部１５は小穴（φ０．５）が複数個開いたマイラー１５ａで塞がれており、開口部１５を覆うようにホッパ部１３が設けられ、ホッパ部１３内で開口部１５長手方向平行にアジテータ１４が回動可能に配設されている。
アジテータ１４先端部には、トナー汲上げ用のマイラー１４ａが係止めされており、アジテータ１４は、軸端に係り止めされたステッピングモータ１６によって駆動される。ホッパ部１３にはトナーが貯留されており、アジテータ１４の回転により開口部１５ａの小穴からトナーが現像容器３内に補給されることになる。図３の制御部（ＣＰＵ）２０は現像装置、或いは画像形成装置本体側に設けられる。
本発明の特徴的な構成は、現像剤を収容する現像容器３内に、第１搬送スクリュー５と第２搬送スクリュー６が回転自在に設けられ、第２搬送スクリューの近傍に第１のトナー補給口９が設けられ、第１搬送スクリューの略中央に、第２のトナー補給口１５が設けられた現像装置において、第１搬送スクリューと第２搬送スクリューの現像剤搬送速度を可変とする制御部２０を備えた点にある。
【００１４】
図４は本発明の実施の形態に係る画像形成装置の要部機能ブロック図である。制御部２０は、画像形成装置全体の駆動制御を行うマイクロコンピュータにより構成され、インターフェースを介して外部機器が接続されている。この外部機器の１つにはトナー濃度センサ１２（１２ａ、１２ｂ）が含まれ、駆動ドライバ１６ａ、１７ａ、２１ａを介してステッピングモータ１６や、トナー補給モータ１７、搬送スクリュー駆動モータ２１等が接続されている。
そして、制御部２０は、トナー濃度サンサ１２ａ、１２ｂにより検出された電圧を平均化して基準値と比較し、トナー補給モータ１７をＯＮ／ＯＦＦ制御し、トナー濃度を一定に保つようにしている。
【００１５】
また、トナー濃度センサ１２ａ、１２ｂの出力に差が生じた場合、ステッピングモータ１６の駆動を制御するとともに、搬送スクュー駆動モータ２１の駆動を制御している。
例えば、トナー濃度センサ１２ｂの出力電圧−トナー濃度センサ１２ａの出力電圧＞１．０Ｖを満足した時（出力電圧差が１Ｖを超えた時）、ステッピングモータ１６を駆動し新たなトナーを補給するとともに、搬送スクリュー駆動モータ２１の回転を通常回転数の１．５倍にする。よって、長手方向のトナー濃度ムラを早期に無くすことが可能となる。
また、この時のトナー補給量は、第１のトナー補給口９からのトナー補給量＞第２のトナー補給口１５からのトナー補給量としている。何故なら第１のトナー補給口９から補給されたトナーは、第２搬送スクリュー６により攪拌搬送され、Ｑ／Ｍがある程度立ち上がった状態で現像に供されるが、第２のトナー補給口１５から補給されるトナーは、Ｑ／Ｍが全く立ち上がっていない状態で直接現像ローラ４に供給されることとなり、地肌部を汚すいわゆるカブリ現象を引き起こすからである。
【００１６】
本実施の形態では、より細かな制御として、トナー濃度センサ１２ｂの出力電圧−トナー濃度センサ１２ａの出力電圧＞０．５Ｖの時は、ステッピングモータ１６の回転数を全回転時の半分とし、搬送スクリュー駆動モータ２１の回転数を通常回転数の１．２倍にする制御を行う。アジテータ回転制御や、搬送スクリュー駆動モータ回転制御はリニアに行ってもよい。
因みにトナー濃度センサ１２の出力値が高ければトナー濃度は薄い方向であり、逆に、出力値が低ければトナー濃度は高くなる反比例の関係となっている。また、上記基準値は、第１、第２搬送スクリュー５、６の回転数や、長手方向の長さ、トナー種類等により異なる値となる。
本実施の形態では、開口部１５を１箇所に設けたが、長手方向に複数設けることでトナー補給部の数を増やせば、より細かな制御が可能となり第１、第２搬送スクリュー５、６の長手方向のトナー濃度ムラをさらに防止することができる。
本発明の現像装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の電子写真式画像形成装置の画像形成部（感光体、帯電装置、露光装置、現像装置、転写装置、定着装置）に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る現像装置の正面端部断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る現像装置の正面中央部断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る現像装置の上面断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の要部機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００１８】
３  現像容器、５  第１搬送スクリュー、６  第２搬送スクリュー、９  第１のトナー補給口、１５  第２のトナー補給口、２０  制御部（制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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