JP2009258216A

JP2009258216A - 現像装置

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Publication number: JP2009258216A
Application number: JP2008104576A
Authority: JP
Inventors: Osamu Ariizumi; 修有泉
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2008-04-14
Filing date: 2008-04-14
Publication date: 2009-11-05

Abstract

【課題】静電像が形成される像担持体１と、現像容器４０の現像剤を担持して像担持体１に供給して静電像を現像する現像剤担持体４１・４２を備えた現像装置４と、制御手段１００と、を有する画像形成装置において、現像剤消費量の少ない時と多い時で、それぞれ最適な攪拌搬送条件を設定し、経時で現像性を維持した画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像容器４０は、現像剤補給口４０ａと、現像容器内の現像剤を現像剤補給口の側から現像剤担持体４１・４２の側へと攪拌しながら送るために現像剤補給口の側から現像剤担持体の側へ順次に配設されていて且つ別々の駆動機構Ｍ１・Ｍ２・Ｍ３により駆動される複数の現像剤送り部材４４・４５・４６を有し、制御手段１００は、現像剤の消費量に応じて駆動機構Ｍ１・Ｍ２・Ｍ３をそれぞれ独立に制御して現像剤送り部材４４・４５・４６の個々の現像剤送り量を変化させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式や静電記録方式の複写機・プリンタ・ファクシミリ等の画像形成装置において、電子写真感光体・静電記録誘電体等の像担持体に形成された静電像を現像する現像装置に関する。

上記のような現像装置は、一般に、現像剤（以下、トナーと記す）を収容する現像容器と、像担持体（以下、感光体と記す）に形成された静電像を現像する位置へ現像容器内のトナーを担持搬送する現像剤担持体（以下、現像スリーブと記す）を備えている。そして、現像工程において、現像スリーブから感光体へトナーが移動して静電像がトナー像として現像される。この場合、現像スリーブ上の全てのトナーが感光体上に移動するわけではなく、感光体に移動することなく現像スリーブ近傍に残るトナーが存在する。通常、この残ったトナーは低帯電量であることが多い。残トナーは現像容器内の現像剤攪拌部材及び現像剤規制部で摩擦帯電されることで、帯電量が高くなり、次回の作像時には感光体上に移動するようになる。

一方、現像スリーブ上のトナーが感光体上に移動する量は、出力する画像によってさまざまに変化する。所定期間におけるトナー消費量が少ない場合、すなわち現像スリーブ上から感光体への所定期間におけるトナー移動量が少ない時は、現像スリーブ近傍の残トナーが多くなってしまう。この状態で現像容器内に新たにフレッシュトナーが供給されると選択的に新しいトナーが現像に消費されてしまうため、残トナーがいつまでも残ってしまう現象が生じる。また、トナーは攪拌及び摩擦帯電を繰り返すたびにトナー表層の外添剤の埋まりこみによるトナー劣化が促進されてしまい、逆に帯電しなくなってしまうことがある
このため、残トナーが現像容器内に残ってしまい、そのトナーは劣化トナーとなり、結果的に現像容器内全体のトナーの劣化が促進されてしまう。

また、近年の装置の高速化傾向において、現像容器内の現像スリーブ近傍の昇温によりトナー劣化はより発生しやすい。

そのため、このように劣化トナーが現像容器内に滞在し続けてしまうと、短期間で現像容器内のトナーが劣化してしまう可能性がある。

現像容器内の現像剤攪拌動作について、特許文献１では、出力画像の画像面積に応じて攪拌時間を変えることで、攪拌によるトナー劣化を抑制している。
特開２００６−２４３６２２号公報

特許文献１の装置は、攪拌による劣化は抑制できるが、全体的に攪拌速度を下げているため攪拌部材の現像スリーブへのトナー供給が少なくなってしまい、画像濃度低下などの不具合が発生してしまう。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたものである。その目的は、所定期間における現像剤消費量の少ない時と多い時で、それぞれ最適な攪拌搬送条件を設定し、経時で現像性を維持するようにする。即ち、所定期間における現像剤消費量に応じて現像剤単位時間当たりの攪拌搬送速度を変更することで経時での現像剤の劣化を抑制し、画像濃度の安定した現像装置を提供することである。

上記の目的を達成するための本発明に係る現像装置の代表的な構成は、現像剤を収容する現像容器と、像担持体に形成された静電像を現像する位置へ現像容器内の現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、現像容器に補給された現像剤を現像剤担持体に向けて順に送り込む複数の現像剤送り部材と、を有する現像装置において、各々の現像剤送り部材による単位時間当たりの現像剤送り量を、所定期間における現像剤消費量に応じて変更する変更手段を有することを特徴とする。

本発明によれば、経時での現像剤の劣化を抑制し、画像濃度の安定した現像装置を提供することができる。

［実施例１］
（１）画像形成部
図１は本実施例における画像形成装置の概略構成図である。この画像形成装置は、電子写真プロセスを用いた、中間転写方式のモノクロデジタル複写機である。また、画像形成装置の高速化と小型化の両立を図るために、複数個の現像剤担持体を近接させて具備させた現像装置（特開２０００−３０５３５２号公報）を使用している。これにより、本実施例の画像形成装置においてはプロセススピードが５００ｍｍ／ｓで毎分１０５枚（Ｂ４横送り）のプリントスピード（スループット）を実現している。

この画像形成装置は、イメージリーダ・パソコン・ファクシミリ等のホスト装置２００から画像処理装置１０１を介してエンジンコントローラ（制御手段：ＣＰＵ）１００に入力した画像情報（ビデオ信号）Ｓに対応した画像を記録材Ｐに形成する。エンジンコントローラ１００は、ホスト装置２００との間で各種の電気的な情報の授受をすると共に、画像形成装置の画像形成動作を所定の制御プログラムや参照テーブルにしたがって統括的に制御する。

１は像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光体と記す）である。この感光体の周囲に感光体回転方向に沿って、帯電器２、デジタル露光装置３（静電像形成手段）、現像装置４、中間転写ユニット５、クリーニング装置６等のプロセス機器が配設されている。

画像形成は次のように行われる。画像形成スタート信号に基いて、感光体１が矢印Ｒ１の反時計方向に所定の周速度、本実施例においては５００ｍｍ／ｓの周速度で回転駆動される。感光体１は、本実施例においては、外径１０８ｍｍのａ−Ｓｉ感光体を用いている。ａ−Ｓｉ感光体は、有機感光体に比べて高耐久（寿命５００万枚）であり、オフィス用の高速機に適している。

この回転する感光体１の表面が帯電器２により所定の極性・電位に一様に帯電される。本実施例においては感光体１の表面を＋５００Ｖに一様に帯電している。この感光体１の表面の帯電電位が暗部電位（暗電位）Ｖｄである。

その感光体１の一様帯電面に対してデジタル露光装置３により画像情報に対応した画像露光がなされる。これにより、感光体１の表面の露光部分の電位が暗部電位Ｖｄから明部電位（露光部電位）Ｖｌに低下して、暗部電位Ｖｄと明部電位Ｖｌの静電コントラストにより、感光体１の表面に露光画像パターンに対応した静電像が形成される。

本実施例において、デジタル露光装置３はレーザースキャナである。レーザースキャナは、発光信号発生器、固体レーザー素子（発光素子）、コリメーターレンズ系、回転多面鏡（ポリゴンミラー）等からなる。このレーザースキャナにより回転する感光体１の表面をレーザー走査露光する場合には、エンジンコントローラ１００から入力された画像信号に基づき発光信号発生器により、固体レーザー素子を所定タイミングで明滅（ＯＮ／ＯＦＦ）させる。そして、固体レーザー素子から放射されたレーザー光は、コリメーターレンズ系により略平行な光束に変換され、更に所定の方向に高速回転する回転多面鏡により走査されると共にｆθレンズ群により感光体１の表面にスポット状に結像される。この様なレーザー光走査により感光体１の表面には画像一走査分の露光分布が形成される。更に感光体１の回転により各走査毎に感光体ドラム面が走査方向とは垂直に所定量だけスクロールされることで、回転する感光体１の表面に画像信号に応じた露光分布が得られる。本実施例では、非画像部領域を露光して作像電位を形成するBackground Area Exposure（以下、ＢＡＥ）を採用している。

デジタル露光装置は、ＬＥＤアレイを用いた露光装置、光源と液晶シャッタを用いた露光装置などの他のデジタル露光装置であってもよい。

上記のようにして感光体１の表面に形成された静電像が現像装置４により感光体１の帯電極性（＋極性）とは逆極性（−極性）を正規の帯電極性として帯電している現像剤（トナー）で正規現像（静電像の暗部電位Ｖｄにトナーが付着）される。この現像装置４については後記（３）項で詳述する。

上記のように感光体１の表面に形成された現像剤像（トナー像）が一次転写部Ｔ１において中間転写ユニット５の中間転写体５１の面に一次転写される。

本実施例において、中間転写ユニット５は、中間転写体としての可撓性を有する誘電体製の無端の中間転写ベルト５１と、このベルト５１を懸回張設している駆動ローラ５２・テンションローラ５３・一次転写ローラ５４・二次転写対向ローラ５５を有する。一次転写ローラ５４はベルト５１を介して感光体１に所定の押圧力で当接している。感光体１とベルト５１の当接部が一次転写部（ニップ部）Ｔ１である。二次転写対向ローラ５５にはベルト５１を介して二次転写ローラ５６が所定の押圧力で当接している。ベルト５１と二次転写ローラ５６との当接部が二次転写部（ニップ部）Ｔ２である。

ベルト５１は矢印Ｒ５１の時計方向に感光体１の周速度と略同じ周速度で回動駆動され、一次転写部Ｔ１において感光体１の回転に順方向に移動している。一次転写ローラ５４には所定の制御タイミングでトナーの正規の帯電極性（−極性）とは逆極性（＋極性）で所定電位の一次転写バイアスが印加される。これにより、一次転写部Ｔ１において、感光体１の表面に形成されているトナー像がベルト５１の表面に順次に静電転写されていく。ベルト５１の表面に移行しないで感光体１の表面に残った一次転写残トナーは引き続く感光体１の回転でクリーニング装置６のクリーニング部に運ばれて感光体１の表面から除去され、感光体１は繰り返して画像形成に供される。

ベルト５１の表面に一次転写されたトナー像は引き続くベルト５１の回動により二次転写部Ｔ２に運ばれ、この二次転写部Ｔ２に対して給紙機構部（不図示）より所定の制御タイミングで導入された記録材（以下、用紙と記す）Ｐの表面に順次に二次転写される。この二次転写は、二次転写ローラ５６に所定の制御タイミングでトナーの正規の帯電極性（−極性）とは逆極性（＋極性）で所定電位の二次転写バイアスが印加されることによる静電的になされる。

二次転写部Ｔ２を出た用紙Ｐはベルト５１から分離されて搬送装置８により、定着装置９へ導入され、定着ローラ対の定着ニップ部で加熱・加圧される。これによりトナー像の用紙Ｐに対する定着がなされる。

また、用紙分離後のベルト５１の表面に残留した二次転写残トナーは引き続くベルト５１の回動でクリーニング装置５７のクリーニング部に運ばれてベルト５１の表面から除去され、ベルト５１は繰り返して画像形成に供される。

（２）画像形成装置の作像動作シーケンス
図２は上記画像形成装置の作像動作シーケンス図である。

ａ）前多回転行程
画像形成装置の始動（起動）動作期間（ウォーミング期間）である。メイン電源スイッチのＯＮにより、メインモーター（不図示）を駆動させて感光体１を回転駆動させ、所要のプロセス機器の準備動作を実行させる。

ｂ）スタンバイ
所定の前多回転行程終了後は、メインモーターの駆動が一旦停止されて感光体１の回転駆動が停止され、画像形成装置は画像形成スタート信号が入力されるまでスタンバイ（待機）状態に保持される。

ｃ）前回転行程
画像形成スタート信号の入力により、メインモーターを再起動させて感光体１を再回転駆動させ、しばらくの間画像形成装置に所定の画像形成前動作を実行させる期間である。

ｄ）画像形成行程
所定の前回転行程が終了すると、引き続いて回転する感光体１に対する画像形成プロセスが実行され、トナー像の転写を受けた用紙Ｐが定着装置９に搬送されて、１枚目の画像形成行程が行なわれる。

連続画像形成モードの場合には、上記の画像形成行程が繰り返されて所定の設定枚数ｎ分の画像形成行程が順次に実行される。

ｅ）紙間行程
連続画像形成モードにおいて、一の用紙Ｐの後端が転写部を通過した後、次の用紙Ｐの先端が転写部に到達するまでの間の、転写部における用紙非通紙期間である。

ｆ）後回転行程
最後であるｎ枚目の画像形成行程が終了した後もしばらくの間メインモーターの駆動を継続させて感光体１を回転駆動させ、画像形成装置に所定の後動作を実行させる期間である。

ｇ）スタンバイ
所定の後回転行程が終了すると、メインモーターの駆動が停止されて感光体１の回転駆動が停止され、画像形成装置は次の画像形成スタート信号が入力するまで再びスタンバイ状態に保持される。

前多回転行程中に画像形成スタート信号が入力した場合には引き続いて前回転行程を経て画像形成行程が実行される。また１枚だけの画像形成の場合は、その画像形成行程の終了後、画像形成装置は後回転行程を経てスタンバイ状態になる。

上記において、ｄ）の画像形成行程が画像形成時であり、ａ）の前多回転行程、ｃ）の前回転行程、ｅ）の紙間行程、ｆ）後回転行程が非画像形成時である。画像形成時の感光体表面部分が画像部（像担持体の画像部）であり、非画像形成時の感光体表面部分が非画像部（像担持体の非画像部）である。

（３）現像装置４
図３は図１における現像装置部分の拡大図である。本実施例の現像装置４は、現像剤として磁性トナーの一成分現像剤を用い、かつ複数の現像剤担持体を具備させた一成分磁性現像装置である。そして、感光体１の表面に形成された静電像を一成分磁性現像剤によって正規現像してトナー像として可視像化する。磁性トナーは磁性材料を内包したトナーである。

この現像装置４は、トナー（一成分磁性現像剤）を収納した現像容器４０と、複数の現像剤担持体としての第１と第２の２つの現像スリーブ４１・４２を備えている。第１と第２の２つの現像スリーブ４１・４２は、現像容器４０の感光体１に対向した開口部に、所定の間隙距離（ギャップ）の近接対向部ｃを存して上下に並設された筒状の回転体である。また、第１と第２の２つの現像スリーブ４１・４２は、それぞれ、感光体１に対して所定の間隙距離の近接対向部ａ・ｂを存して並設されて対向している。感光体１の回転方向Ｒ１に関して、第１の現像スリーブ４１は第２の現像スリーブ４２よりも上流側であり、第２の現像スリーブ４２は第１の現像スリーブ４１よりも下流側である。以下、第１の現像スリーブ４１を上流スリーブ、第２の現像スリーブ４２を下流スリーブと記す。

上流スリーブ４１と下流スリーブ４２は、それぞれ、その内部に固定配置された固定マグネット４１ｍ・４２ｍを備えている。また、上流スリーブ４１の下流スリーブ４２側とはほぼ１８０°反対側には、現像剤層厚規制部材（現像剤薄層形成部材）としての現像ブレード（規制ブレード）４３が上流スリーブ４１に対して所定の間隙距離の近接対向部ｄを存して並設されて対向している。

現像容器４０は、トナー補給口（現像剤補給口）４０ａを有する。そして、現像容器４０に補給されたトナーを現像スリーブに向けて順に送り込む複数の現像剤送り部材を有する。本実施例の場合は下流スリーブ４２側へと攪拌しながら送るためにトナー補給口４０ａの側から下流スリーブ４２の側へ順次に配設されている複数の現像剤送り部材を有している。本実施例においては、現像容器４０内の奥側から下流スリーブ４２側へ順に、第１、第２、第３の３つの現像剤送り部材４４・４５・４６が併設されている。

ここで、現像容器内の奥側とは、現像容器４０の横断面（現像スリーブの長手方向に直交する方向の断面）において、現像スリーブ４１・４２を配設した開口部側とは反対側の現像容器壁板側である。

本実施例においては、上記３本の現像剤送り部材４４・４５・４６はどれも同じ部材が使用されている。具体的には、本実施例において各現像剤送り部材は図４のような梯子状のものを使用している。各現像剤送り部材４４・４５・４６はそれぞれ回転軸部ａに回転力が伝達されて図３において矢印の反時計方向に回転駆動される。これにより、現像容器４０内の現像剤が各現像剤送り部材の平板部ｂに押し出されて現像容器４０内を奥側から下流スリーブ４２側に攪拌されながら搬送される。

第１、第２、第３の現像剤送り部材４４・４５・４６はそれぞれ独立の駆動源Ｍ１・Ｍ２・Ｍ３をもつ駆動機構で独立に回転駆動することが可能となっている。即ち、第１、第２、第３の現像剤送り部材４４・４５・４６はそれぞれ別々の駆動機構を具備し、各現像剤送り部材４４・４５・４６の単位時間当たりのトナー送り量（現像剤送り量）を独立に変化させることが可能になっている。これについては後記（４）項で詳述する。

感光体１、上流スリーブ４１、下流スリーブ４２、第１の現像剤送り部材４４、第２の現像剤送り部材４５、第３の現像剤送り部材４６の各回転中心軸線は互いにほぼ並行である。

本実施例の現像装置４において、上流スリーブ４１と下流スリーブ４２は共に外径２０ｍｍのアルミニウム等の金属素官（非磁性の金属筒体）である。ＳＵＳの金属素官を使用することもある。現像ブレード４３は厚さ１．６ｍｍ、幅（短手方向）１０ｍｍのＳＰＣＣ製（普通鋼）のブレードである。上流スリーブ４１と感光体１との近接対向部ａの最接近距離と、下流スリーブ４２と感光体１との近接対向部ｂの最接近距離は共に２５０μｍの設定である。また、上流スリーブ４１と下流スリーブ４２との近接対向部ｃの最接近距離は４００μｍの設定である。また、上流スリーブ４１と現像ブレード４３の近接対向部ｄの間隙距離は２００μｍの設定である。上流スリーブ４１と下流スリーブ４２はそれぞれ矢印Ｒ４１・Ｒ４２の同じ時計方向に、感光体１と等速（５００ｍｍ／ｓ）で回転駆動される。即ち、感光体１と上流スリーブ４１との対向部ａにおいて、感光体１の移動方向と上流スリーブ４１の移動方向とは同じである。また、感光体１と下流スリーブ４２との対向部ｂにおいて、感光体１の移動方向と下流スリーブ４２の移動方向とは同じである。そして、上流スリーブ４１と下流スリーブ４２との対向部ｃにおいては、上流スリーブ４１の移動方向と下流スリーブ４２の移動方向は逆方向である。

第１、第２、第３の現像剤送り部材４４・４５・４６はそれぞれ矢印Ｒ４４・Ｒ４５・Ｒ４６の同じ反時計方向にそれぞれに制御された速度で回転駆動され、現像容器４０内のトナーを奥側から上流スリーブ４１側に攪拌しながら順次に搬送する。

本実施例においては、一成分磁性現像剤として、取り扱いが簡易で、現像スリーブ寿命の２００万枚まで保守作業の要らない磁性トナーを用いた。本実施例で用いた磁性トナーは、負帯電性で、重量平均粒径は約６．２μｍである。

重量平均粒径は、測定装置としてマルチサイザー（商標：コールター社製）を用い、電解液はＩＳＯＴＯＮＲ−ＩＩ（商標：コールターサイエンティフィックジャパン社製）を用いて測定する。測定法としては、前記電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤を０．１〜５ｍｌ加え、更に測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料（磁性トナー）を懸濁した電解液は超音波分散機で約１〜３分間分散処理を行い、前記測定装置により、体積、個数を測定して、重量平均粒径を算出する。重量平均粒径が６．０μｍより大きい場合は１００μｍのアパーチャーを用い２〜６０μｍの粒子を測定する。重量平均粒径３．０〜６．０μｍの場合は５０μｍのアパーチャーを用い１〜３０μｍの粒子を測定する。重量平均粒径３．０μｍ未満の場合は３０μｍのアパーチャーを用い０．６〜１８μｍの粒子を測定する。

現像容器４０内のトナー（磁性トナー）は第１乃至第３の現像剤送り部材４４・４５・４６の回転によって攪拌されながら現像容器４０内の奥側から下流スリーブ４２側の近傍に搬送される。下流スリーブ近傍のトナーが下流スリーブ４２の表面に付着して担持され、下流スリーブ４２の回転にともなって、下流スリーブ４２と上流スリーブ４１との近接対向部ｃに搬送される。そして、この対向部ｃの隙間をトナーがすり抜ける際に、下流スリーブ４２とは逆方向に移動している上流スリーブ４１により、下流スリーブ４２の表面に担持されているトナーの層厚が規制される。これにより、下流スリーブ４２の表面には層厚が所定に規制されたトナー層が形成され、そのトナー層が引き続く下流スリーブ４２の回転により下流スリーブ４２と感光体１との対向部ｂ（第２現像部）へ搬送される。一方、対向部ｃの隙間をすり抜けなかったトナーは、下流スリーブ４２とは逆方向に移動している上流スリーブ４１の表面に付着して担持される。そして、上流スリーブ４１の回転にともなって、上流スリーブ４１と現像ブレード４３との対向部ｄに搬送され、この対向部ｄの隙間をトナーがすり抜ける際に、上流スリーブ４１の表面に担持されているトナーの層厚が規制される。これにより、上流スリーブ４１の表面には層厚が所定に規制されたトナー層が形成され、そのトナー層が引き続く上流スリーブ４１の回転により上流スリーブ４１と感光体１との対向部ａ（第１現像部）へ搬送される。

本実施例において、上流スリーブ４１と下流スリーブ４２にそれぞれ層厚規制されて形成されるトナー層（薄層現像剤）の単位面積あたりの質量ｍは０．９ｇ／ｃｍ^２である。質量ｍの測定は、薄層現像剤を掃除機で吸引して捕集し、捕集した現像剤の質量を測定し（Ｍ（ｍｇ））、現像スリーブの表面の現像剤の吸引領域の面積を計測し（Ｓ（ｃｍ^２））、ＭをＳで除して算出する。

現像動作時には、現像バイアス電源部（不図示）から上流スリーブ４１と下流スリーブ４２に対して、それぞれ、＋３００ＶのＤＣバイアスと、ピーク間電圧が１５００Ｖ、周波数が２．７ｋＨｚ、矩形波のＡＣバイアスとを重畳した現像バイアスが印加される。現像バイアス電源部はエンジンコントローラ１００によりコントロールされる。

これにより、感光体１の表面は、上流スリーブ４１と感光体１との対向部ａにおいて１回目の現像作用を受け、次いで下流スリーブ４２と感光体１との対向部ｂにおいて２回目の現像作用を受けて、静電像がトナー像として可視化される。静電像の現像は、上流スリーブ４１と下流スリーブ４２において、それぞれ、スリーブ上の層厚規制されたトナー層を現像電界により感光体上の静電像に選択的に飛翔させることでなされる。この際、上流スリーブ４１と下流スリーブ４２において、それぞれ、現像コントラストは２００Ｖであり、かぶり除去コントラストは１００Ｖである。

前記のように、上流スリーブ４１と下流スリーブ４２は、それぞれ同方向Ｒ４１・Ｒ４２に回転する。詳しくは、上流スリーブ４１と下流スリーブ４２の各表面に担持されているトナー層が感光体１側に飛翔（搬送）するときに、上流スリーブ４１、下流スリーブ４２の上方からトナーがそれぞれ飛翔するような回転方向に回転する。つまり、上流スリーブ４１と下流スリーブ４２は感光体１の回転方向に対して従動するように、矢印４１・Ｒ４２の方向に回転する。

上流スリーブ４１と感光体１との対向部ａにおいて静電像の現像に供されなかった上流スリーブ上のトナーは、引き続く上流スリーブ４１の回転により現像容器４０に戻し搬送される。そして、上流スリーブ４１と下流スリーブ４２との対向部ｃを通って一部が現像容器４０に回収され、一部が下流スリーブ４２側のトナー層となる。また、一部が上流スリーブ上のトナーとなり、再び上流スリーブ４１と現像ブレード４３との対向部ｄに搬送される。

また、下流スリーブ４２と感光体１との対向部ｂにおいて静電像の現像に供されなかった下流スリーブ上のトナーは、引き続く下流スリーブ４２の回転により現像容器４０に戻し搬送される。そして、一部が現像容器４０に回収され、一部が下流スリーブ４２側のトナー層となり、再び下流スリーブ４２と上流スリーブ４１との対向部ｃに搬送される。

現像容器４０内のトナーは静電像の現像に供されることで減少していく。そこで、現像容器４０の上部にはトナー補給ユニット（現像剤補給補装置）４７が設けられている。また、現像容器４０には現像容器内のトナーの残量を検知するトナー残量検知センサ（不図示）が設けられている。エンジンコントローラ１００はトナー残量検知センサから入力するトナー残量情報に基づいて、トナー補給ユニット４７内の補給用トナーを現像容器４０に設けられているトナー補給口４０ａから現像容器内に適時・適量補給する。

トナー補給口４０ａは現像容器４０の奥側の上面部分に設けられていて、トナー補給ユニット４７から現像容器４０へのトナーの補給は、現像容器４０内の奥側になされる。現像容器４０内の奥側に補給されたトナーは、トナー補給口４０ａに最も近い側である第１の現像剤送り部材４４の回転により、現像容器４０内の奥側部分のトナーに混ぜ込まれて攪拌されながら次の第２の現像剤送り部材４５側に搬送される。そして、この搬送されたトナーが第２の現像剤送り部材４５の回転により更に攪拌されながら、下流スリーブ４２最も近い側である第３の現像剤送り部材４６側に搬送される。そして、この搬送されたトナーが第３の現像剤送り部材４６の回転により更に攪拌されながら下流スリーブ４２側に搬送されて下流スリーブ４２に供給される。

（４）現像剤送り部材４４・４５・４６の駆動制御
前述したように、現像装置４において、所定期間内におけるトナー消費量（現像剤消費量）が少ない場合、現像スリーブ上から感光体へのトナーの移動量が少なく、現像スリーブ近傍の残トナーが多くなってしまう。この状態で現像装置４の現像容器４０に新たにフレッシュトナーが供給されると選択的に新しいトナーが現像されてしまうため、残トナーがいつまでも残ってしまう現象が生じる。一方、所定期間内におけるトナーの消費量が多い場合は、逆に現像スリーブ近傍にいち早くトナーを供給する必要がある。本実施例においては、所定期間内におけるトナー消費量の少ない時と多い時で、それぞれ最適な現像剤攪拌搬送条件を設定し、経時で現像性を維持するものである。即ち、各々の現像剤送り部材による単位時間当たりの現像剤送り量を、所定期間における現像剤消費量に応じて変更する変更手段（エンジンコントローラ）１００を有することを特徴とする。具体的には、エンジンコントローラ１００は、所定期間におけるトナー消費量に応じてモータドライバー１０３により別々の駆動機構のモータＭ１・Ｍ２・Ｍ３をそれぞれ独立に制御する。これにより第１乃至第３の各々の現像剤送り部材４４・４５・４６による単位時間当たりの現像剤送り量を、所定期間における現像剤消費量に応じて変更する。

所定期間におけるトナーの消費量が少ない場合にトナーをより安定して使用するには、現像スリーブ近傍の残トナーを効率よく消費し、トナー補給口４０ａから新たに供給されたフレッシュトナーは、現像スリーブ近傍にすぐには行かないようにすればよい。

そのため本実施例では、所定期間におけるトナー消費量の少ないときは、トナー補給口４０ａ側の現像剤送り部材４４・４５による単位時間当たりのトナーの送り量を下げることで、フレッシュトナーが選択現像されるのを抑制する。ずなわち、現像スリーブ４１・４２へのトナー供給の系を現像スリーブ近傍の現像剤送り部材４６との閉じた系で行うようにする。この系のモデル図を図５に示す。図５において、現像スリーブ近傍の現像剤送り部材４６とだけでトナー供給の系を閉じることで、現像スリーブ近傍の残トナーは現像剤送り部材４６で摩擦帯電及び現像スリーブへの供給が行われるようになり、順次、残トナーから消費されるようになる。

この際、現像スリーブ近傍の現像剤送り部材４６の回転速度（すなわち単位時間当たりのトナーの送り量）についても攪拌によるトナー劣化を抑制するために通常より小さくするとより効果的である。ただし、フレッシュトナーが入ってこないようにトナー補給口４０ａ側の攪拌搬送部材４４・４５の単位時間当たりのトナー送り量はより小さめにしておく必要がある。図５において、各現像剤送り部材４４・４５・４６は独立に動力源をもつことで、独立に回転することが可能となっている。これにより、現像スリーブ近傍の単位時間当たりのトナー送り量とトナー補給口４０ａ側の単位時間当たりのトナー送り量をそれぞれの機能に基づいて動作させることができる。

一方、所定期間におけるトナーの消費量が多い場合は、逆に現像スリーブ近傍にいち早くトナーを供給する必要がある。そのため、現像スリーブ近傍の現像剤送り部材４６による単位時間当たりのトナーの送り量はもとより、トナー補給口４０ａ側の現像剤送り部材４４・４５の単位時間当たりのトナー送り量も多くし、フレッシュトナーを現像スリーブ近傍にいち早く供給する。このときのトナー補給の系は、現像容器４０内全体で構成し、順次トナーを供給していく。この系のモデル図を図６に示す。

また、現像容器４０内のトナー劣化については、所定期間におけるトナー消費量自体が多いので、おのずと現像後の現像スリーブ近傍の残トナー量も少なくなり、現像容器４０内のトナー劣化の進行は少ない。

このような所定期間におけるトナー消費量の少ないときと多いときとで、それぞれに適した現像剤攪拌搬送条件を採用することにより、実使用でどのような画像出力が行われても、常に画像濃度の安定した画像形成装置を実現することが可能となる。

本実施例では、所定期間におけるトナー消費量をビデオカウントデータから算出する。ここで求めた所定期間におけるトナー消費量から現像装置４における現像剤攪拌搬送速度を適宜調整する。即ち、所定枚数のビデオカウントの累積値に基づいて各現像剤送り部材４４・４５・４６の単位時間当たりのトナー送り量（トナー送り速度）を変更する。

以下、より具体的に説明する。前述したように、本実施例における第１乃至第３の現像剤送り部材４４・４５・４６はどれも同じ部材が使用されており、図４のような梯子状のものを使用している。各現像剤送り部材４４・４５・４６はそれぞれ回転軸部ａに回転力が伝達されて回転駆動されることで、現像容器４０内のトナーが現像剤送り部材の平板部ｂに押し出されて現像容器４０内を移動する。

そこで、本実施例では、この現像剤送り部材の平板部ｂが単位時間当たりに回転する面積を「トナー送り量（現像剤送り量）」として用いる。このトナー送り量の値が小さければ、トナーの現像容器４０内の移動量は小さく、逆に、トナー送り量の値が大きければ、トナーの移動量は大きく循環性が良いということになる。

第１乃至第３の現像剤送り部材４４・４５・４６はそれぞれ別々の駆動機構を具備している。そして、各現像剤送り部材の回転速度は、それぞれの駆動機構の駆動源としてのモータＭ１・Ｍ２・Ｍ３をモータドライバー１００で制御することによって変化させることが可能である。本実施例では、各現像剤送り部材の回転速度を０〜５０ｒｐｍまで可変させることができる。

以下に、現像剤送り部材の最大径、軸ａの中心から平板部ｂまでの長さ、及び、回転速度に対してのトナー送り量を算出したものを示す（図４参照）。

現像剤送り部材の最大径＝Ｌ１（本構成：３０ｍｍ）
軸ａの中心からの長さ＝Ｓ１（本構成：２０ｍｍ）
トナー送り量［ｍｍ^２］
＝（（Ｌ１×Ｌ１）−（Ｓ１×Ｓ１））×π×回転速度［ｒｐｍ］×２
本実施例では、現像容器４０内に第１乃至第３の３本の現像剤送り部材４４・４５・４６を具備している。攪拌時間を変更するのは、トナー補給口４０ａに近い現像剤送り部材、本実施例では第１と第２の現像剤送り部材４４・４５を主に変更させる。

下流スリーブ４２近傍の第３の現像剤送り部材４６は、下流スリーブ４２へのトナー供給と下流スリーブ近傍の残トナーの再攪拌を行う必要があるため、一定の速度以上で回転させる必要がある。ただし、下流スリーブ４２近傍の現像剤送り部材も通常より回転速度を下げると、トナー劣化の抑制により効果的にはなる。

ここで、現像剤送り部材４４・４５・４６の攪拌搬送速度を変更させるためのシステムについて説明する。図７は、このシステムの制御フローチャートを示している。

本実施例では、変更手段としてのエンジンコントローラ１００は出力画像の画像情報（ビデオ信号）を記憶回路（エンジンメモリ）１０２に逐次蓄積していく。

ビデオカウント抽出のタイミングとしては、作像動作終了後に確認し、それ以降の作像時の攪拌時間調整を行う。

下式１のように、ｎ枚通紙した時の平均画像面積率：Ｄ（ｎ）を算出する。

式１：平均画像面積率：Ｄ（ｎ）
＝（Ｄ（ｎ−１）×（ｎ−１）＋Ｄ（ｎ））÷ｎ
ここで得られた平均画像面積率Ｄ（ｎ）に応じて、現像攪拌部材の回転速度を変更する。即ち、所定枚数のビデオカウントの累積値に基づいて各現像剤送り部材４４・４５・４６の単位時間当たりのトナー送り量（トナー送り速度）を変更する。このシステムについての制御回路ブロック図を図１に示す。

画像処理装置１０１で各出力画像の画像面積率が算出され、エンジンコントローラ１００で平均値が算出された後、記憶回路１０２に記憶される。

また、記憶された画像面積率に対し、エンジンコントローラ１００では以下のような条件式を用いて、攪拌搬送速度を変更させるかどうか判断する。

攪拌搬送速度を変更する場合は、エンジンコントローラ１００からモータドライバー１０３（攪拌搬送モータ装置）の方へ信号が送られる。

次に平均画像面積率に対する攪拌搬送速度変更の判断基準について説明する。

ａ）平均画像面積率Ｄ（ｎ）が標準画像面積率：Ｄｈより小さい場合は、トナー補給口４０ａ側である第１と第２の現像剤送り部材４４・４５の単位時間当たりのトナー送り量を下げる（ここでは攪拌搬送速度を下げる）
式２：送り量設定＝標準送り量×（（Ｄｈ−Ｄ（ｎ））÷Ｄｈ）
ｂ）平均画像面積率Ｄ（ｎ）が標準画像面積率：Ｄｈより大きい場合、第１と第２の現像剤送り部材４４・４５の単位時間当たりのトナー送り量は変更しない。

ここで、標準画像面積率Ｄｈは、各機械（画像形成装置）の中心設定の所定期間における現像剤消費量（所定の標準消費量）であり、機械設定でそれぞれ異なってくる。本実施例で使用した機械では、標準画像面積率Ｄｈ（標準消費量）＝６％である。

標準送り量もその機械固有の値であり、特に１分間あたりの通紙可能枚数などによって決まってくる。本実施例で使用した機械では、標準送り量は上述の送り量の計算式において、回転速度を４０［ｒｐｍ］を標準として使用しているため、標準送り量＝４００００π［ｍｍ^２］になる。

ここで、本実施例のように、現像剤送り部材が３本の構成においては、真ん中の第２の現像剤送り部材４５の単位時間当たりのトナー送り量は、両隣の第１と第３の現像剤送り部材４４、４６でトナー送り量が異なる場合は、その平均値にすることが望ましい。

本実施例では、経時での画像濃度の安定性を評価する指標として、トナー劣化状態を評価方法として導入する。今回トナー劣化状態を、トナーの外添剤の埋まり具合とし、外添剤が埋まってしまった状態では、トナーは劣化したと判断する。この外添剤の埋まりこみ量は、トナーの表面積を測定することで評価することが可能である。単位重量当たりの初期トナーの表面積を１００％としたとき、経時でのトナーの表面積がどれぐらい変わったかでトナーの劣化状態を判断する。トナーの表面積が経時でも１００％の場合は、まったくトナーは劣化していないことになるが、これが９０％、８０％となっていたらその分、外添剤が埋まりこんでしまい、トナー劣化が進行したものと判断することができる。

次に、実際に本実施例について経時評価を行い、現像容器４０内のトナーの劣化状態を確認した結果を説明する。

まず初めに、比較例として本発明で提案した機能を入れずに評価を行い、そのときのトナー劣化状態を確認した。

そのあと、本実施例の攪拌搬送条件の最適化を導入して、同様の経時評価及び、トナー劣化状態の確認を行った。

＜条件＞
通紙枚数：８０００枚（用紙：Ａ４サイズ）
平均画像面積率Ｄ（ｎ）：３％
トナー補給口４０ａ側の第１と第２の現像剤送り部材４４・４５の回転速度：４０ｒｐｍ（比較例）→２０ｒｐｍ（本実施例）
上記の検討結果を図８に示す。図８において、横軸が経時評価の通紙枚数、縦軸がそのときのトナーの表面積変化量を表している。経時評価において、トナーの表面積変化量が低下してきており、その分トナーが劣化してきていることを表している。今回、比較例の構成において、８００００枚を通紙後はトナー表面積変化量が８０％まで低下した。それに対し、本実施例の構成を入れることで、８００００枚通紙後のトナー表面積変化量を８８％まで抑制することができた。

この結果、本実施例の構成を導入することで経時のトナー表面積の低下率（トナー劣化）が緩和されることが確認できた。

［実施例２］
実施例１においては、現像剤送り部材の回転速度を切り替えていたが、これは、回転速度は一定とし、現像剤送り部材を間欠動作で動かすことにより、回転時間を変えることでも代用可能であり、同様の効果を得ることが可能である。

実施例１における画像形成装置の概略図画像形成装置の作像動作シーケンス図図１の画像形成装置の現像装置部分の拡大図現像剤送り部材の図トナー消費量が少ないときの現像剤攪拌のモデル図トナー消費量が多いときの現像剤攪拌のモデル図制御フローチャート。効果の確認結果

符号の説明

１・・像担持体、４・・現像装置、４０・・現像容器、４０ａ・・現像剤補給口、４１・４２・・現像剤担持体、４４・４５・４６・・複数の現像剤送り部材、Ｍ１・Ｍ２・Ｍ３・・別々の駆動機構、１００・・制御手段

Claims

現像剤を収容する現像容器と、像担持体に形成された静電像を現像する位置へ現像容器内の現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、現像容器に補給された現像剤を現像剤担持体に向けて順に送り込む複数の現像剤送り部材と、を有する現像装置において、
各々の現像剤送り部材による単位時間当たりの現像剤送り量を、所定期間における現像剤消費量に応じて変更する変更手段を有することを特徴とする現像装置。
前記変更手段は、所定期間における現像剤消費量が所定の標準消費量よりも少ない場合は、前記現像容器の現像剤補給口に近い側の現像剤送り部材ほど単位時間当たりの現像剤送り量を少なくすることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。