JP2009258166A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像槽内の前記筒状の現像剤搬送路による搬送量を現像槽内の二成分現像剤の状態、特性等に応じて制御することにより、二成分現像剤の劣化を抑制するとともに、二成分現像剤が劣化した場合においても現像槽内の二成分現像剤のトナー濃度を均一にすることができる現像装置を提供する。
【解決手段】二成分現像剤を収容する現像槽２内に、二成分現像剤を担持して回転する現像ローラ３と、現像ローラ３の軸方向に二成分現像剤を搬送する搬送機構１０を内部に設けた筒状の現像剤搬送路１５と、現像剤搬送路１５に二成分現像剤を供給する現像剤供給口１３と、現像剤搬送路１５から二成分現像剤を排出する現像剤排出口１４と、現像剤供給口１３の開口面積を調整する供給口調整部材１１と、現像槽２内の二成分現像剤の流動性に基づいて供給口調整部材１１を作動させる制御手段とを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、二成分現像剤を用いる現像装置、詳しくは、感光体のような潜像担持体上の静電潜像に二成分現像剤を供給して現像する現像装置に関する。

静電電子写真方式を利用した画像形成装置では、一般に帯電、露光、現像、転写、クリーニング、除電、及び定着の各工程が連続的に実施される。このような静電電子写真方式の画像形成装置では、画像を形成するにあたり、例えば、回転駆動される感光体ドラムの表面が帯電部によって均一に帯電された後、帯電した感光体表面に露光部からレーザ光が選択的に照射され静電潜像が形成される。続いて、現像部から供給される二成分現像剤によって感光体表面の静電潜像が現像され、静電潜像に対応したトナー像が形成される。感光体表面に形成されたトナー像は転写部によって記録媒体上に転写され、その後、定着部によって加熱されることにより記録媒体上に定着させられる。また、感光体表面に残った残留トナーはクリーニング部により除去されて所定の回収部に回収され、クリーニングされた後の感光体表面は除電部により残留電荷が除去されて次の画像形成に備えられる。

感光体表面の静電潜像を現像する現像剤としては、トナーのみを用いる一成分現像剤や、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤が一般に用いられる。一成分現像剤は、キャリアを用いないため、トナーとキャリアを均一に混合するための攪拌機構などを必要とせず、現像部の構成がシンプルになるといった利点を有するが、トナーの帯電量が安定しにくい等の欠点があり、一方、二成分現像剤は、トナーとキャリアを均一に混合するための攪拌機構を必要とするが、帯電量の安定性に優れることから、高速画像形成装置やカラー画像形成装置には二成分現像剤が一般に使用される。

二成分現像剤を用いる現像装置としては、一般に、現像槽、攪拌部材、磁性部材を内蔵した現像ローラ、規制部材などで構成される。現像槽は、撹拌部材および現像ローラを回転可能に支持するとともに、内部にトナーとキャリアとからなる二成分現像剤を貯留する。現像ローラは表面に二成分現像剤を層状に担持して回転し、規制部材は現像ローラの表面に担持された現像剤層の層厚を所定の厚さに規制することによって、感光体表面に一定量の二成分現像剤を供給する。撹拌部材は現像槽内のトナーとキャリアの混合比（トナー濃度）が一定になるように、二成分現像剤を均一に撹拌しつつ現像ローラに向けて搬送する。

しかし、画像濃度の偏った原稿画像を多数枚連続して印刷した場合、現像槽内のトナーが局所的に消費されるため、現像ローラの軸方向においてトナー濃度に偏りが生じる問題があった。この問題に対して、例えば特許文献１には、二成分現像剤を現像槽に均一に分散させてトナー濃度のムラをなくすために、現像ローラの軸方向に二成分現像剤を搬送する搬送スクリューを内部に設けた筒状の現像剤搬送路を備えた現像装置が開示されている。
特開昭６２−２１７２７５号公報

近年、印刷速度の高速化やカラー化、さらには省エネルギー化に対応するため、二成分現像剤においては、トナーの小粒径化や軟化点の低温化、並びにキャリアの小粒径化が進んできている。このようなトナーやキャリアを含む二成分現像剤は、現像槽内で長時間撹拌されると、摩擦熱や圧力（ストレス）により、トナー表面の外添剤がキャリア表面に埋没し、トナー中のワックスがキャリア表面に付着（フィルミング）することにより、二成分現像剤の流動性低下（劣化）が生じやすいといった問題があった。

特に、特許文献１に記載の現像装置においては、二成分現像剤の流動性が変化（低下）すると、搬送スクリューで搬送される二成分現像剤量が減少するため、画像濃度の偏った原稿画像を多数枚連続して印刷した場合に、現像槽内のトナー濃度を均一にすることが難しいといった問題があった。そこで、搬送スクリューで搬送される二成分現像剤量を使用に伴い流動性が低下することを予測して予め多めに設定すると、搬送スクリューの搬送によるストレスが多くなり、二成分現像剤の流動性低下（劣化）が加速される問題があった。

本発明は、以上のような事情を考慮してなされたものであり、現像槽内の前記筒状の現像剤搬送路による搬送量を現像槽内の二成分現像剤の状態、特性等に応じて制御することにより、二成分現像剤の劣化を抑制するとともに、二成分現像剤が劣化した場合においても現像槽内の二成分現像剤のトナー濃度を均一にすることができる現像装置を提供することを目的とする。

本発明に係る現像装置は、二成分現像剤を収容する現像槽内に、二成分現像剤を担持して回転する現像ローラと、該現像ローラの軸方向に二成分現像剤を搬送する搬送機構を内部に設けた筒状の現像剤搬送路と、該現像剤搬送路に二成分現像剤を供給する現像剤供給口と、前記現像剤搬送路から二成分現像剤を排出する現像剤排出口とを備えた現像装置において、前記現像剤供給口の開口面積を調整する供給口調整部材と、前記現像槽内の二成分現像剤の情報に基づいて前記供給口調整部材を作動させる制御手段とを備えていることを特徴とする。

本発明によれば、現像槽内の二成分現像剤の流動性に基づいて、現像ローラの軸方向に二成分現像剤を搬送する筒状の現像剤搬送路への現像剤供給口の開口面積を調整制御することにより、筒状の現像剤搬送路内への二成分現像剤の供給量が調整され、筒状の現像剤搬送路による搬送量が制御される。現像槽内の二成分現像剤の状態、特性等が正常な場合には、現像剤供給口の開口面積を狭くして供給量が増加しないようにすることにより、筒状の現像剤搬送路内の搬送機構による搬送時に生じる二成分現像剤の劣化を最小限に抑え、一方、現像槽内の二成分現像剤の状態、特性等が劣化している場合には、現像剤供給口の開口面積を広くして供給量を多くすることにより、筒状の現像剤搬送路により搬送される二成分現像剤の搬送量の低下を抑え、現像槽内の二成分現像剤のトナー濃度を均一にすることができる。

本発明に係る現像装置は、前述の発明において、前記制御手段は、前記二成分現像剤の累積使用時間が長くなるに従って、前記現像剤供給口の開口面積を広くすることを特徴とする。
本発明によれば、現像槽内の二成分現像剤の流動性の低下を累積使用時間によって判断し、二成分現像剤の累積使用時間が短い場合は前記筒状の現像剤搬送路への現像剤供給口の開口面積を狭くし、累積使用時間が長くなるに従って前記筒状の現像剤搬送路への現像剤供給口の開口面積を広くするように調整制御されるので、現像槽内の二成分現像剤に関する複雑な測定手段を用いることなく、二成分現像剤の劣化を最小限に抑え、筒状の現像剤搬送路により搬送される二成分現像剤の搬送量の低下を抑えてトナー濃度を均一にすることができる。

本発明に係る現像装置は、前述の発明において、前記制御手段は、前記二成分現像剤の累積使用時間を、潜像担持体上の静電潜像を現像した回数により判断することを特徴とする。
本発明によれば、二成分現像剤の累積使用時間を、潜像担持体上の静電潜像を現像した回数により判断するので、複雑なタイマーなどを用いることなく、現像回数を計数して記憶する単純なカウンタ等の簡便な手段により、現像槽内の二成分現像剤の劣化を適切に判断することができる。

本発明に係る現像装置は、前述の発明において、前記現像槽内の二成分現像剤の流動性を検知する検知手段を備え、前記制御手段は、前記検知手段にて検知された前記二成分現像剤の流動性が高／低い場合は前記現像剤供給口の開口面積を狭／広くすることを特徴とする。
本発明によれば、検知された現像槽内の二成分現像剤の流動性高い場合には、現像剤供給口の開口面積を狭くして供給量を少なくすることにより、筒状の現像剤搬送路内の搬送機構による搬送時に生じる二成分現像剤の劣化を最小限に抑え、一方、検知された現像槽内の二成分現像剤の流動性が低い場合には、現像剤供給口の開口面積を広くして供給量を多くすることにより、筒状の現像剤搬送路により搬送される二成分現像剤の搬送量の低下を抑え、現像槽内の二成分現像剤のトナー濃度を均一にすることができる。

本発明に係る現像装置は、前述の発明において、前記現像剤供給口及び現像剤排出口の夫々は、前記現像ローラの軸方向における一端及び他端の夫々に設けてあることを特徴とする。
本発明によれば、二成分現像剤が現像ローラの軸方向における一端に設けた現像剤供給口から筒状の現像剤搬送路内に供給され、筒状の現像剤搬送路内を搬送された二成分現像剤が現像ローラの軸方向における他端に設けた現像剤排出口から現像剤搬送路外に排出されるので、現像ローラの軸方向における二成分現像剤の搬送対流を最も効果的に起こすことができ、トナーが局所的に消費されるような画像の静電潜像を多数枚連続して現像するような場合であっても、トナー濃度のバラツキを抑制することができる。

本発明に係る現像装置は、前述の発明において、前記現像槽内に、前記現像ローラに担持された二成分現像剤の担持量を規制する規制部材と、該規制部材によって規制された余剰分の二成分現像剤を前記現像ローラの周面から離隔する方向に流す流し板とを備え、該流し板の下面側に前記現像剤搬送路が設けられ、該流し板に前記現像剤供給口を形成してあることを特徴とする。
本発明によれば、現像ローラに担持された二成分現像剤の担持量が規制部材によって規制された余剰分の二成分現像剤が流し板の上を現像ローラの周面から離隔する方向に流動している状態で、流し板に形成した現像剤供給口から流し板の下面側に設けた前記現像剤搬送路内に供給されるので、現像剤供給口の開口面積を変えることにより前記現像剤搬送路への二成分現像剤の供給量を的確に制御することができる。

本発明に係る現像装置によれば、現像槽内の前記筒状の現像剤搬送路による搬送量を現像槽内の二成分現像剤の状態、特性等に応じて制御することにより、二成分現像剤の流動性の低下等の劣化を抑制するとともに、二成分現像剤が劣化した場合においても現像槽内の二成分現像剤のトナー濃度を均一にすることができる現像装置が提供される。
また、本発明に係る現像装置を画像形成装置の潜像担持体の現像に使用することにより、現像ローラの軸方向に画像濃度が偏った画像の静電潜像を多数枚連続して現像する場合であっても、画像濃度ムラが抑制された安定した画像を得ることができる。

以下、本発明に係る現像装置を静電電子写真方式の画像形成装置に適用した場合の実施の形態について図面に基づいて説明する。

図１は、現像装置を組み込んだ画像形成装置の全体構成を概略的に示す正面断面図である。画像形成装置３１は、スキャナ部２９において読み取られる原稿の画像情報、或いはネットワークを介して送信される画像情報に応じてそれに対応する画像を印刷するデジタル複写機である。

画像形成装置３１は、感光体ドラム２０と、感光体ドラム２０の表面を帯電させる帯電装置２１と、感光体ドラム２０の表面に静電潜像を形成する露光装置２２と、感光体ドラム２０の表面に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置１と、感光体ドラム２０の表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置２３と、トナー像を転写した後の感光体ドラム２０の表面を清浄化するクリーニング装置２４と、転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置２５と、記録用紙などの記録媒体を収容する給紙トレイ２８と、原稿の画像情報を読み取るスキャナ部２９と、画像形成がなされた印刷物が排出される排紙トレイ３０とから構成されている。

感光体ドラム２０は、画像形成装置３１のケーシング内に図示しない駆動手段によって軸線回りに回転駆動可能に支持され、表面に画像に対応した静電潜像及び静電潜像を顕像化したトナー像が形成される感光膜を有するローラ状部材である。感光体ドラム２０としては、例えば、円筒状導電性基体の表面に感光膜が形成されたものを用いることができ、感光膜としては、有機感光膜、無機感光膜などが挙げられる。有機感光膜としては、電荷発生物質を含む樹脂層である電荷発生層と、電荷輸送物質を含む樹脂層である電荷輸送層との積層膜、或いは、１つの樹脂層中に電荷発生物質と電荷輸送物質とを含む単層膜などが挙げられる。無機感光膜としては、酸化亜鉛、セレン、アモルファスシリコンなどから選ばれる１種または２種以上を含む膜が挙げられる。導電性基体と感光膜との間に下地膜を介在してもよく、感光膜の表面には周に感光膜を保護するための保護膜を設けてもよい。

帯電装置２１は図示しない電源から電圧が印加され、感光体ドラム２０表面を所定の極性および電位に帯電させる。本実施形態ではチャージャー型帯電器を用いているが、これに限定されるものではなく、例えば、帯電ブラシ型帯電器、ローラ状帯電器、鋸歯型帯電器、磁気ブラシなどの帯電器が帯電装置２１として使用できる。

露光装置２２には、スキャナ部２９によって読み取られた原稿の画像情報または外部機器から送信された画像情報が入力され、画像情報に応じた信号光が帯電状態にある感光体ドラム２０表面に照射される。これによって、感光体ドラム２０表面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。露光装置２２としては、光源を含む光スキャニング装置が用いられる。光スキャニング装置は、たとえば、光源、ポリゴンミラー、ｆθレンズ、反射ミラーなどを組合せた装置である。光源としては、たとえば、半導体レーザ、ＬＥＤアレイ、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子などを使用することができる。

現像装置１は二成分現像剤を感光体ドラム２０の表面に供給して静電潜像をトナーで顕像化するものであるが、その構成と作用については後で詳細に説明する。

転写装置２３は、画像形成装置３１のケーシング内に回転駆動自在に設けられ、記録媒体を介して感光体ドラム２０に圧接するように配置された転写ローラ２３ａを備える。転写ローラ２３ａとしては、例えば、直径８〜１０ｍｍの金属製芯金の表面に導電性弾性層が積層されたローラ状部材が用いられる。金属製芯金を形成する金属としては、ステンレス鋼、アルミニウムなどを使用できる。導電性弾性層としては、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、発泡ＥＰＤＭ、発泡ウレタンなどのゴム材料にカーボンブラックなどの導電材を配合したゴム材料を使用できる。

感光体ドラム２０と転写ローラ２３ａとの圧接部（転写ニップ部）に、感光体ドラム２０の回転によって感光体ドラム２０上に顕像化されたトナー像が搬送されるのに同期して、給紙トレイ２８から図示しないピックアップローラおよびレジストローラを介して記録媒体が１枚ずつ供給され、記録媒体が転写ニップ部を通過することによって、感光体ドラム２０表面のトナー像が記録媒体に転写される。転写ローラ２３ａの金属製芯金には図示しない電源が接続され、トナー像を記録媒体に転写する際に、トナー像を構成するトナーの帯電極性とは逆極性の電圧を転写ローラ２３ａに印加することによって、感光体ドラム２０表面のトナー像が記録媒体に円滑に転写される。

クリーニング装置２４は、図示しないクリーニングブレードおよびトナー貯留槽を備える。クリーニングブレードは、感光体ドラム２０の長手方向に平行に延設された長方形の弾性板状部材であり、その対向する長辺の一方が感光体ドラム２０の表面に当接し、他方の長辺がトナー貯留槽の開口部に沿うように取り付けられている。クリーニングブレードは、記録媒体にトナー像を転写した後に感光体ドラム２０表面に残留するトナー、紙粉などを除去する。トナー貯留槽は、内部空間を有する容器状部材であり、クリーニングブレードによって除去されるトナーを前記開口部から導いて一時的に貯留する。このようなクリーニング装置２４によって、トナー像を転写した後の感光体ドラム２０表面が清浄化される。

定着装置２５は、定着ローラ２６と、加圧ローラ２７とを有している。定着ローラ２６は画像形成装置３１のケーシング内に回転駆動自在に設けられたローラ状部材である。定着ローラ２６は、その内部に図示しない加熱部材を有し、転写ニップ部から搬送されてきた記録媒体上の未定着トナーを加熱し、溶融させて記録媒体に定着させる。定着ローラ２６としては、たとえば、芯金が弾性層にて覆われたローラ状部材を使用することができる。芯金は、鉄、ステンレス鋼、アルミニウムなどの金属材料によって形成される。弾性層は、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどの弾性材料で形成される。加熱部材は図示しない電源から電圧印加を受けて発熱するものであり、例えば、ハロゲンランプ、赤外線ランプなどを使用することができる。

加圧ローラ２７は回転可能に設けられ、図示しない加圧部材によって定着ローラ２６に対して圧接するように配置されたローラ状部材であり、加圧ローラ２７の回転に伴って従動回転する。定着ローラ２６と加圧ローラ２７との圧接部が定着ニップ部である。加圧ローラ２７は、定着ローラ２６によるトナー像の記録媒体への加熱定着に際し、溶融状態にあるトナーを記録媒体に対して押圧することによって、トナー像の記録媒体への定着を促進する。加圧ローラ２７には、定着ローラ２６と同じ構成のローラ状部材を使用することができ、さらに、内部に加熱部材を設けてもよい。この加熱部材としては定着ローラ２６内部の加熱部材と同様のものを使用することができる。定着装置２５の定着ニップ部を通過してトナー像が定着された記録媒体は、図示しない搬送ローラによって排紙トレイ３０に排出される。

給紙トレイ２８は、普通紙、コート紙、カラーコピー用紙、ＯＨＰフィルムなどの記録媒体を収容するトレイである。給紙トレイ２８は複数設けられ、それぞれの給紙トレイ２８にサイズの異なる記録媒体が収容される。記録媒体のサイズには、Ａ３、Ａ４、Ｂ５、Ｂ４などがある。また、複数の給紙トレイ２８に同じサイズの記録媒体を収容してもよい。

スキャナ部２９は、図示しない原稿セットトレイ、自動反転原稿搬送装置（ＲＡＤＦ、Reversing Automatic Document Feeder）および原稿読み取り装置を備えている。自動反転原稿搬送装置は、原稿セットトレイに載置された原稿を原稿読み取り装置の原稿載置台に搬送する。原稿読み取り装置は、原稿載置台と、原稿走査装置とを備える。原稿載置台は、画像情報を読み取るべき原稿が載置されるガラス製板状部材である。

原稿走査装置は、図示しない光源と第１の反射ミラーとで構成されたランプユニット、第２の反射ミラーと第３の反射ミラーとで構成されたミラーユニット、光学レンズ、およびラインセンサなどを備えている。ラインセンサは、列状に並んだ光電変換素子（例えばCharge Coupled Device）で構成される。

原稿載置台に載置された原稿の画像を読み取る原稿固定読取方式の場合は、ランプユニットが原稿載置台の下面に沿って下面と平行に一定速度Ｖで往復移動しながら原稿載置台に載置された原稿に光を照射し、ミラーユニットが上記ランプユニットの往復移動に追随してＶ／２の速度で往復移動する。これにより、原稿載置台の原稿の画像形成面から反射された光像を第１の反射ミラーが第２の反射光に向けて反射し、第２の反射ミラーは反射光像を第３の反射ミラーに向けて反射し、第３の反射ミラーは反射光像を光学レンズに向けて反射し、光学レンズは第３の反射ミラーで反射された反射光像をラインセンサ上に結像させ、原稿載置台に載置された原稿の画像情報が１ライン毎に読み取られる。

一方、自動反転原稿搬送装置を用いて自動的に原稿を原稿載置台に搬送して原稿の画像を読み取る原稿移動読取方式の場合は、ランプユニット及びミラーユニットは夫々ホームポジションに静止し、原稿載置台を通過する原稿に対して光を照射して、原稿から反射してきた反射光像を上記第１、第２、第３の各反射ミラーを経て光学レンズに向けて反射し、光学レンズは受け取った反射光像をラインセンサ上に結像させ、原稿載置台を通過する原稿の画像情報が１ライン毎に読み取られる。

ラインセンサは、光学レンズによって結像された反射光像を電気信号に光電変換する図示しないＣＣＤ回路を有し、画像情報である電気信号を図示しない画像処理部に出力する。画像処理部は、原稿読み取り装置または外部機器から入力される画像情報を電気信号に変換し、露光装置２２に出力する。

次に本発明に係る現像装置１の第１の実施形態について説明する。図２及び図３は現像装置１の構成を示す正面断面図であり、図２は現像剤供給口の開口面積が最小の状態を示し、図３は現像剤供給口の開口面積が最大の状態を示す。図４は図３のＩＶ−ＩＶ線位置における断面図である。図５及び図６は現像槽の上蓋を外した状態での現像槽の内部を示す上部平面図であり、図５は現像剤供給口の開口面積が最小の状態を示し、図６は現像剤供給口の開口面積が最大の状態を示す。図７は図５及び図６における流し板を下面側から見た下面平面図であり、（ａ）は図５に対応し、（ｂ）は図６に対応する。

本発明に係る現像装置１は、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を収容する現像槽２を備えている。現像槽２は、感光体ドラム２０の軸方向と平行な方向に長く、感光体ドラム２０と対向する位置に開口２ａが形成された筒状の容器部材である。トナーは例えば体積平均粒径が６．５μｍ、軟化温度が約１１５℃、材質がポリエステル系のトナーであり、キャリアは例えば体積平均粒径が４５μｍ、材質がシリコーン樹脂コートフェライト系のキャリアである。

現像槽２内に、二成分現像剤を層状に担持して回転する現像ローラ３、第１撹拌部材４、第２撹拌部材５、及び第３撹拌部材６が図示しない駆動手段によって軸心回りに回転駆動可能に設けられている。現像ローラ３は感光体ドラム２０と平行に間隙を有して配置され、開口２ａを介して感光体ドラム２０と対向する。現像ローラ３は、感光体ドラム２０表面に形成された静電潜像に二成分現像剤を供給するためのローラであり、非磁性のステンレス鋼やアルミニウムなどからなる中空の円筒体（スリーブ）の内部に複数極の磁界を発生させるマグネットロールなどの磁界発生手段を収容した構成を用いることができる。

各撹拌部材４，５，６は現像ローラ３と平行に配置され、第１撹拌部材４は現像ローラ３を介して感光体ドラム２０に対向しかつ現像ローラ３よりも鉛直方向下方になる位置に設けられ、第２撹拌部材５は第１撹拌部材４を介して現像ローラ３に対向しかつ現像ローラ３よりも鉛直方向下方になる位置に設けられる。第３搬送部材６は、第２撹拌部材５を介して第１撹拌部材４に対向し、かつ後述のトナー補給口２ｂの鉛直方向下方に設けられる。第１撹拌部材４は反時計回りに回転し、第２撹拌部材５及び第３撹拌部材６は時計回りに回転する。

更に、現像槽２内には、現像ローラ３に担持された二成分現像剤の担持量を規制して現像剤の搬送量を調整する規制部材７と、規制部材７によって規制され現像ローラ３の回転方向の上流側へ還流させられた余剰分の二成分現像剤を受け止め、現像ローラ３の周面から離隔する方向に流して第２撹拌部材５の上部へ戻す流し板９とが設けられている。なお、規制部材７は、現像剤層との摺擦によって、現像剤層に含まれる帯電が不充分な現像剤を帯電させる作用もなす。

規制部材７は現像ローラ３の長手方向に沿って延びる細長い板状の部材で、板面が現像ローラ３の半径方向の延長線上に位置しており、現像ローラ３の周面との間に０．３〜２ｍｍ程度の間隔を隔てて対向するように、現像槽２の開口２ａの上縁に近い上壁に固定されている。規制部材７は、例えば、ステンレス鋼、アルミニウムなどの非磁性金属、或いは、合成樹脂などによって形成でき、本実施形態では薄板状のステンレス鋼を用いている。

流し板９は、現像ローラ３の軸方向に長い長方形の板状部材であり、現像槽２内において、現像ローラ３の回転方向において規制部材７よりも上流側に位置して第１撹拌部材４および第２撹拌部材５の鉛直方向上方に設けられる。流し板９は、短辺方向の一端側が水平に形成されて現像ローラ３表面に間隔を隔てて対向した上部と、他端側に向かって現像ローラ３から離間する方向に延びるにつれて下方に位置する斜め部とを有している。流し板９の斜め部の上面には、二成分現像剤の流れる向きを変える複数の変向板９ａと、二成分現像剤が横側方に落下するのを防ぐ側板９ｂとがそれぞれ垂直方向に立設された状態で設けられている。流し板９の材質としては、例えば、非磁性のステンレス鋼やアルミニウム、或いは、合成樹脂などによって形成される。

第３搬送部材６の上方の現像槽２の上壁にトナー補給口２ｂが形成され、現像槽２の上方にはトナーホッパが設けられている。トナーホッパには、トナー補給口２ａの鉛直方向上方に位置するようにトナー補給ローラ１９が回転駆動自在に設けられている。また第２撹拌部材５の下方の現像槽２の底面には、センサ面を現像槽２の内部に露出させたトナー濃度検知センサ１２が設けられ、トナー濃度検知センサ１２の検知結果に基づいてトナー補給ローラ１９が駆動制御され、トナー補給ローラ１９の回転駆動によって、トナー補給口２ｂを介して、現像槽２内にトナーが補給される。

トナー補給口２ｂを介して現像槽２内に補給されたトナーは第３搬送部材６が回転することにより第２撹拌部材５へ搬送される。第２撹拌部材５は新たに補給されたトナーをトナー濃度が薄くなった二成分現像剤に攪拌・混合し、第１撹拌部材４へ搬送する。第１撹拌部材４は第２撹拌部材５から搬送された二成分現像剤を更に攪拌・混合しつつ現像ローラ３へ汲み上げる。これにより、現像槽２内に貯留される二成分現像剤が第１撹拌部材４および第２撹拌部材５の撹拌・混合作用でトナーに均一な電荷が付与されるとともに、帯電状態にある二成分現像剤が汲み上げられて現像ローラ３の周囲に供給される。

現像ローラ３に担持された二成分現像剤は、開口２ａの上縁近傍に設けられた規制部材７で層厚が規制される。現像ローラ３に担持されたまま、現像ローラ３と規制部材７との間隙を通過した二成分現像剤は感光体ドラム２０の表面に最も近接して対向する現像ニップ部に搬送され、現像ニップ部では、二成分現像剤中の帯電したトナーが静電気力によって感光体ドラム２０表面の静電潜像に飛着し感光体ドラム２０表面にトナー像が形成される。この際、図示しない電源から現像ローラ３に現像バイアス電圧が印加され、現像作用が促進される。その後、現像ローラ３の表面に担持さている二成分現像剤は現像槽２に戻される。一方、規制部材７で規制された余剰分の二成分現像剤は規制部材７によって反転させられて現像ローラ３の回転方向の上流側へ還流され、流し板９の上部を流れ落ちた後、第２撹拌部材５の上部に戻される。

流し板９の下部には、略円筒状の現像剤搬送路１５が現像ローラ３と平行に設けられ、その現像剤搬送路１５の内部に搬送スクリュー１０が軸方向を筒軸方向と平行に配置されている。現像剤搬送路１５の一端側の流し板９には、二成分現像剤を現像剤搬送路１５内に導くための台形状の開口部を有する現像剤供給口１３が設けられ、現像剤搬送路１５の現像剤供給口１３とは反対側の他端底部には、二成分現像剤を第１撹拌部材４と第２撹拌部材５との間に上部から排出する長方形状の開口部を有する現像剤排出口１４が設けられ、搬送スクリュー１０の回転により、現像剤供給口１３から現像剤搬送路１５に導入された二成分現像剤は軸方向に沿って搬送され、現像剤排出口１４から排出される。

図７に示すように、流し板９の下面側には、図示しないレール等のスライド支持手段によって現像剤搬送路１５の長手方向に直交する方向にスライド移動自在に支持された供給口調整部材１１が設けられ、駆動モータ１６と駆動モータ１６の回転軸に接続された駆動ネジ１７とが流し板９の下面に取り付けられ、供給口調整部材１１の端部に設けたギア部１１ａが駆動ネジ１７に噛み合うように配置されている。駆動モータ１６を正逆に回転させることにより駆動ネジ１７が回転駆動され、供給口調整部材１１がスライド移動して、現像剤供給口１３の開口面積が調整される。図２及び図５では現像剤供給口１３の開口面積が最小に調整され、図３及び図６では現像剤供給口１３の開口面積が最大に調整された場合を示す。

図８は本発明の第１実施形態に係る制御部８周りの構成を示すブロック図である。制御部８は、画像形成装置全体を制御するものを用いてもよいが、図８には現像装置１専用のものを示す。制御部８は、各種検知および判定等の演算処理を行うＣＰＵ（中央処理装置）８ａ、ＣＰＵ８ａが行う演算処理用の制御プログラム及び各種の設定値等を格納したＲＯＭ８ｂ、ＣＰＵ８ａが行う演算処理用のワークエリアを提供するＲＡＭ８ｃ、ＣＰＵ８ａの制御の下で現像装置１に備えた各種センサ等との間で制御信号の入出力を行うＩ／Ｏポート８ｄ、ＣＰＵ８ａの制御の下で現像装置１に備えた各種駆動モータを駆動するドライバ回路８ｅなどから構成されたマイクロコンピュータである。

制御部８のＩ／Ｏポート８ｄには、前記トナー濃度検知センサ１２の検出信号と、前記供給口調整部材１１が基底位置（現像剤供給口１３の開口面積が最小となる位置）にあることを検出する基底位置検出スイッチの信号と、現像槽２内の二成分現像剤を新しい現像剤に交換したときに操作される図示しないスイッチ等からの現像剤交換信号と、図示しない画像形成装置全体の制御部から記録媒体に１枚印刷（コピー又はプリント）する毎の画像形成信号とが入力される。尚、ＣＰＵ８ａには、印刷回数を記憶するメンテナンスカウンタと、前記供給口調整部材１１の制御に使用する供給口制御カウンタとが構成されている。一方、前記制御部８のドライバ回路８ｅは、前記トナー補給ローラ１９を回転駆動する駆動モータ１９ａと、前記供給口調整部材１１を移動させる駆動モータ１６とに接続されている。

制御部８は、トナー濃度検知センサ１２の検知結果に基づいて、現像槽２内のトナー濃度値が設定値よりも低いと判定した場合、駆動モータ１９ａに制御信号を送り、トナー補給ローラ１９を回転駆動させる。

次に、現像槽２内の現像剤の搬送制御について説明する。図９は、本発明の第１実施形態に係る制御部８のＣＰＵ８ａによる制御手順を示すフローチャートである。

先ず、現像剤交換信号の入力の有無を判断し（ステップＳ１）、現像剤交換信号が入力されている場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）には、メンテナンスカウンタのカウント値（Ｎ）及び供給口制御カウンタのカウント値（Ｍ）をリセットし（ステップＳ２〜Ｓ３）、前記基底位置検出スイッチがオンしていない場合（ステップＳ４：ＮＯ）は供給口調整部材１１を基底位置に移動させるように駆動モータ１６へ駆動信号を出力し（ステップＳ５）後、処理を終了する。前記基底位置検出スイッチがオンの場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、及び現像剤交換信号が入力されていない場合（ステップＳ１：ＮＯ）はステップＳ６へ移行する。

ステップＳ６では、供給口制御カウンタのカウント値（Ｍ）が供給口調整部材１１の開口面積を調整するための設定値（例えば、１００００回）に達しているかを判断し、該設定値に達している場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）は、供給口調整部材１１の開口面積を所定量広げるように駆動モータ１６へ駆動信号を出力し、また供給口制御カウンタのカウント値（Ｍ）をリセットした後（ステップＳ７〜Ｓ８）、ステップＳ９へ移行する。供給口制御カウンタのカウント値（Ｍ）が供給口調整部材１１の開口面積を調整するための設定値に達していない場合（ステップＳ６：ＮＯ）にはステップＳ９へ移行する。

ステップＳ９では、画像形成信号の入力の有無を判断し、画像形成信号が入力されている場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）には、メンテナンスカウンタのカウント値（Ｎ）及び供給口制御カウンタのカウント値（Ｍ）を共に１増加させた後（ステップＳ１０〜Ｓ１１）、ステップＳ１２へ移行する。画像形成信号が入力されていない場合（ステップＳ９：ＮＯ）にはステップＳ１２へ移行する。

ステップＳ１２では、メンテナンスカウンタのカウント値（Ｎ）が現像剤の寿命となる設定値（例えば、５００００回）に達しているかを判断し、該設定値に達している場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）には、現像剤の交換を促す（サービスマンコール）メッセージを図示しない表示部に表示するための信号を図示しない画像形成装置全体の制御部へ出力して（ステップＳ１３）、処理を終了する。メンテナンスカウンタのカウント値（Ｎ）が現像剤の寿命となる設定値に達していない場合（ステップＳ１２：ＮＯ）にはそのまま処理を終了する。以後、上記現像剤の搬送制御の動作手順を決められたタイミングで繰り返し実行する。

次に本発明に係る現像装置１の第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態では二成分現像剤の特性のうち流動性を直接検知し、その検知結果に基づいて、供給口調整部材１１の開口面積を調整する点が第１の実施形態と異なり、それ以外の構成は第１の実施形態と同様である。

図１０及び図１１は第２の実施形態に係る現像装置１Ａの構成を示す正面断面図である。流し板９の現像ローラ３とは反対側端部の下面に圧電センサ１８が取り付けられている。二成分現像剤Ｇの流動性が高い（良い）場合は現像槽２内を滑らかに搬送されるため、嵩はあまり高くならず圧電センサ１８には触れない（図１０の状態）。二成分現像剤Ｇの流動性が低い（悪い）場合は現像槽２内で嵩が高くなり圧電センサ１８に触れる（図１１の状態）。二成分現像剤Ｇが触れた状態と触れない状態とで圧電センサ１８の検出信号に違いが生じるので、圧電センサ１８によって二成分現像剤Ｇの流動性の高低を検知することができる。二成分現像剤Ｇが触れているときの圧電センサ１８の検出信号をオンとし、触れていないときの圧電センサ１８の検出信号をオフとする。

図１２は本発明の第２実施形態に係る制御部８Ａ周りの構成を示すブロック図である。第２実施形態に係る制御部８とは、Ｉ／Ｏポート８ｄに圧電センサ１８の検出信号が入力されている点が異なり、それ以外の構成は第１の実施形態と同様である。また、ＣＰＵ８ａ内に供給口制御カウンタが構成されていない点が異なる。

次に、第２実施形態における現像槽２内の現像剤の搬送制御について説明する。図１３は、第２実施形態に係る制御部８ＡのＣＰＵ８ａによる制御手順を示すフローチャートである。

先ず、現像剤交換信号の入力の有無を判断し（ステップＳ２１）、現像剤交換信号が入力されている場合（ステップＳ２１：ＹＥＳ）には、メンテナンスカウンタのカウント値（Ｎ）をリセットし（ステップＳ２２）、前記基底位置検出スイッチがオンしていない場合（ステップＳ２３：ＮＯ）は供給口調整部材１１を基底位置に移動させるように駆動モータ１６へ駆動信号を出力し（ステップＳ２４）後、処理を終了する。前記基底位置検出スイッチがオンの場合（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、及び現像剤交換信号が入力されていない場合（ステップＳ２１：ＮＯ）にはステップＳ２５へ移行する。

ステップＳ２５では、圧電センサ１８に二成分現像剤が接触しているか否か（圧電センサ１８の信号がオンであるか）を判断し、圧電センサ１８の信号がオンの場合（ステップＳ２５：ＹＥＳ）は、供給口調整部材１１の開口面積が最大となるように駆動モータ１６へ駆動信号を出力し（ステップＳ２６）、圧電センサ１８の信号がオンでない場合（ステップＳ２５：ＮＯ）は、供給口調整部材１１の開口面積が最小となるように駆動モータ１６へ駆動信号を出力した後（ステップＳ２７）、ステップＳ２８へ移行する。

ステップＳ２８では、画像形成信号の入力の有無を判断し、画像形成信号が入力されている場合（ステップＳ２８：ＹＥＳ）には、メンテナンスカウンタのカウント値（Ｎ）を１増加させた後（ステップＳ２９）、ステップＳ３０へ移行する。画像形成信号が入力されていない場合（ステップＳ２８：ＮＯ）にはステップＳ３０へ移行する。

ステップＳ３０では、メンテナンスカウンタのカウント値（Ｎ）が現像剤の寿命となる設定値（例えば、５００００回）に達しているかを判断し、該設定値に達している場合（ステップＳ３０：ＹＥＳ）には、現像剤の交換を促す（サービスマンコール）メッセージを図示しない表示部に表示するための信号を図示しない画像形成装置全体の制御部へ出力して（ステップＳ３１）、処理を終了する。メンテナンスカウンタのカウント値（Ｎ）が現像剤の寿命となる設定値に達していない場合（ステップＳ３０：ＮＯ）にはそのまま処理を終了する。以後、上記現像剤の搬送制御の動作手順を決められたタイミングで繰り返し実行する。

次に、本発明に係る現像装置の別実施形態について説明する。
第１の実施形態では、二成分現像剤の累積使用時間を記録媒体に印刷した回数（感光体ドラム２０上の静電潜像を現像した回数）により判断したが、現像槽２内で二成分現像剤が攪拌・搬送される実際の時間（現像ローラ３及び各撹拌部材４，５，６の作動時間）をタイマー等により直接計測するようにしてもよい。

第２の実施形態では、現像槽２内での二成分現像剤の流動性の検知結果に基づいて供給口調整部材１１の開口面積を調整したが、現像槽２内の二成分現像剤の他の特性（例えば、帯電性、電気抵抗）等の検知情報に基づいて供給口調整部材１１の開口面積を調整するようにしてもよい。また第２の実施形態では、二成分現像剤の流動性を高低の２値で検知して、供給口調整部材１１の開口面積を最大又は最小の２段階に調整したが、二成分現像剤の流動性をもっと細かく検知して、供給口調整部材１１の開口面積を３段階以上に調整するようにしてもよい。

本発明に係る現像装置を組み込んだ画像形成装置の全体構成を概略的に示す正面断面図である。 本発明に係る現像装置の構成を示す正面断面図であり、現像剤供給口の開口面積が最小の状態を示す。 本発明に係る現像装置の構成を示す正面断面図であり、現像剤供給口の開口面積が最大の状態を示す。 図３のＩＶ−ＩＶ線位置における断面図である。 現像槽の上蓋を外した状態での現像槽の内部を示す上部平面図であり、現像剤供給口の開口面積が最小の状態を示す。 現像槽の上蓋を外した状態での現像槽の内部を示す上部平面図であり、現像剤供給口の開口面積が最大の状態を示す。 図５及び図６における流し板を下面側から見た下面平面図であり、（ａ）は図５に対応し、（ｂ）は図６に対応する。 第１の実施形態に係る制御部周りの構成を示すブロック図である。 第１の実施形態に係る制御部の制御手順を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係る現像装置の構成を示す正面断面図である。 第２の実施形態に係る現像装置の構成を示す正面断面図である。 第２の実施形態に係る制御部周りの構成を示すブロック図である。 第２の実施形態に係る制御部の制御手順を示すフローチャートである。

符号の説明

２ 現像槽
３ 現像ローラ
７ 規制部材
９ 流し板
１０ 搬送スクリュー（搬送機構）
１１ 供給口調整部材
１３ 現像剤供給口
１４ 現像剤排出口
１５ 現像剤搬送路
１８ 圧電センサ（検知手段）

Claims (6)

1. 二成分現像剤を収容する現像槽内に、二成分現像剤を担持して回転する現像ローラと、該現像ローラの軸方向に二成分現像剤を搬送する搬送機構を内部に設けた筒状の現像剤搬送路と、該現像剤搬送路に二成分現像剤を供給する現像剤供給口と、前記現像剤搬送路から二成分現像剤を排出する現像剤排出口とを備えた現像装置において、
   前記現像剤供給口の開口面積を調整する供給口調整部材と、前記現像槽内の二成分現像剤の情報に基づいて前記供給口調整部材を作動させる制御手段とを備えていることを特徴とする現像装置。
2. 前記制御手段は、前記二成分現像剤の累積使用時間が長くなるに従って、前記現像剤供給口の開口面積を広くすることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記制御手段は、前記二成分現像剤の累積使用時間を、潜像担持体上の静電潜像を現像した回数により判断することを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
4. 前記現像槽内の二成分現像剤の流動性を検知する検知手段を備え、前記制御手段は、前記検知手段にて検知された前記二成分現像剤の流動性が高／低い場合は前記現像剤供給口の開口面積を狭／広くすることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
5. 前記現像剤供給口及び現像剤排出口の夫々は、前記現像ローラの軸方向における一端及び他端の夫々に設けてあることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の現像装置。
6. 前記現像槽内に、前記現像ローラに担持された二成分現像剤の担持量を規制する規制部材と、該規制部材によって規制された余剰分の二成分現像剤を前記現像ローラの周面から離隔する方向に流す流し板とを備え、該流し板の下面側に前記現像剤搬送路が設けられ、該流し板に前記現像剤供給口を形成してあることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の現像装置。

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