JP2010217700A - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤へのストレス発生を低減しながら必要なトナー濃度および帯電量を付与した状態で現像に必要な量を供給できる構成を備えた現像装置を提供する。
【解決手段】潜像担持体１に形成されている静電潜像をトナーとキャリアとからなる現像剤により可視像処理する現像部と、該現像部から回収した現像剤を再度該現像部の現像剤供給部に向け移送する循環部とを備え、該循環部には、上記現像部に至る前の位置に現像剤の一部を収容する収容部４０が設けられ、該収容部４０内には上記回収された現像剤と新たに補給されるトナーとを撹拌混合する攪拌部材２００が設けられている現像装置３において、上記攪拌部材２００には、動作に応じて異なる摩擦帯電系列の材質２００Ａ、２００Ｂが現像剤と接触する構成とされていることを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、現像装置および画像形成装置に関し、さらに詳しくは、二成分系現像剤の帯電機構に関する。

複写機やプリンタあるいはファクシミリ装置や印刷機などの画像形成装置においては、潜像担持体である感光体上に形成された静電潜像を現像装置により可視像処理し、可視像をシートなどに転写することにより記録出力を得ることができる。

現像に用いられる現像剤には磁性あるいは非磁性トナーのみの一成分系現像剤の他にトナーとキャリアとを混合した二成分系現像剤がある。

二成分系現像剤は、トナーとこれを担持するキャリアとで構成され、攪拌混合時に生起される摩擦帯電作用によりトナーを帯電させて感光体上の静電潜像に対して静電吸着できる状態とされる。

現像装置には、磁力により周面に現像剤を穂立ちさせて感光体上の静電潜像に向け現像剤を供給する現像スリーブと、現像スリーブに対して撹拌混合した現像剤を供給する撹拌スリーブとを備えた構成が知られており、感光体上の静電潜像の可視像処理にトナーが消費された現像剤が現像装置に回収されるようになっている。

一方、二成分系現像剤は現像槽において攪拌混合され、その時点でトナーの帯電が行われるが、帯電量が十分でない場合には画像濃度に影響を及ぼし、画像品質が安定しなくなる虞がある。

特に、帯電量が所定量以下であると、画像濃度が所定濃度に維持できないばかりでなく、浮遊トナーの発生による地肌汚れと称される感光体地肌部へのトナー付着が発生する。また、帯電量が所定量以上であると、画像へのトナーの大量付着による画像かぶりが発生する。

そこで、従来では、攪拌混合時での帯電量制御に関し、トナーとの摩擦帯電系列が同じ傾向を持ち、摩擦帯電量がより大きな部材を現像剤に接触させて現像剤を摺擦させるようにしたり、二成分系現像剤中のトナーと摩擦帯電系列が逆傾向にある微粒子を現像剤中に添加する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。

またこれとは別にトナーの帯電量を安定化させる構成としては、現像剤担持体に対して現像剤を攪拌しながら供給する現像剤供給スクリューに対してバイアス電源を接続し、帯電量不足に際してバイアス電源からのバイアス電圧供給によってトナーへの電荷注入を行うことにより帯電量を一定な状態に維持するようにした構成あるいは、現像剤供給スクリューにおける現像剤と接触する部分に、トナーと逆極性材料を用いた構成も提案されている（例えば、特許文献２）。

さらに攪拌時での摩擦効率を上げて帯電効率を改善するための構成として、画像濃度に影響するトナーの消費率に応じて攪拌部材の回転数制御により帯電量を制御する構成も提案されている（例えば、特許文献３）。

特許文献１に開示の構成においては、前者の構成の場合、現像剤に接触する部材が攪拌部材とは別の部材であることから、帯電系列が同系列で帯電量が大きい部材を現像剤に接触させるとトナーの帯電量が低下するものの、現像剤と接触する部材とは別の攪拌部材により攪拌された際には攪拌による摩擦帯電によってトナーの帯電量が再上昇することがあり、最悪の場合には元の帯電量に戻ってしまい、トナーの帯電量を下げるための機能が発揮できなくなる虞がある。
このような帯電量の上昇は、後者の構成における微粒子を添加した場合においても生じる現象であり、この点に関して、特許文献１には、上昇が収まるまで攪拌を継続することが開示されている。このような攪拌継続に関しては、特許文献２における課題として開示されているように、現像待ち、つまり現像開始までの待機時間が発生する不具合があることが開示されている。

また特許文献２に開示の構成では、攪拌部材にバイアス電源を接続して摩擦帯電時にバイアス電圧を印加することで所定帯電量に達するまでのタイムラグを少なくしているものの、帯電量の上昇及び低下を対象としたバイアス制御ではないことから、成り行きによる帯電制御となり、上昇した場合には帯電量を下げることができないという不具合がある。

特許文献３に開示の構成においては、攪拌部材の回転速度を調整して現像剤の摩擦帯電機会の増減制御に依存するだけであることから、前述した特許文献１の構成と同様に現像待ちが生じる虞がある。

本発明の目的は、上記従来の現像装置における問題、特に、トナーの帯電量制御における問題に鑑み、攪拌に際してトナーと接触するだけで帯電量制御を行うことができる構成を備えることで現像剤のトナー濃度、帯電量を一定に維持できる現像装置および画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、次の構成よりなる。
（１）潜像担持体に形成されている静電潜像をトナーとキャリアとからなる現像剤により可視像処理する現像部と、該現像部から回収した現像剤を再度該現像部の現像剤供給部に向け移送する循環部とを備え、該循環部には、上記現像部に至る前の位置に現像剤の一部を収容する収容部が設けられ、該収容部内には上記回収された現像剤と新たに補給されるトナーとを撹拌混合する攪拌部材が設けられている現像装置において、
前記攪拌部材は、摩擦帯電系列の異なる２種類以上の材質を備え、前記現像剤を接触する材質を変更可能であることを特徴とする現像装置。
（２）前記攪拌部材が、材質毎に攪拌力を制御されることを特徴とする（１）に記載の現像装置。
（３）前記攪拌部材は、表裏各面が摩擦帯電系列の異なる材質で構成された回転可能な板状部材であり、回転方向を切り換えることで前記現像剤と接触する材質を変更可能であることを特徴とする（１）または（２）に記載の現像装置。
（４）前記攪拌部材は、回転可能な部材で構成され、回転中心を基準として回転中心側の領域とこの領域よりも外側の領域とで摩擦帯電系列が異なる材質を用いていることを特徴とする（１）または（２）に記載の現像装置。
（５）前記攪拌部材における摩擦帯電系列の異なる材質は、少なくとも、現像剤中のトナーと接触すると該トナーと同極性に帯電する材質と、キャリアと同極性に帯電する材質が選択されることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載の現像装置。
（６）前記攪拌部材は、現像剤担持部材が設けられている現像部とは別に設けられていることを特徴とする（１）乃至（５）のいずれかに記載の現像装置。
（７）前記攪拌部材の異なる材質面の選択が、環境変化に応じて行われることを特徴とする（１）乃至（６）のいずれかに記載の現像装置。
（８）（１）乃至（７）のいずれかに記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、現像剤中のトナーを摩擦帯電するために用いられる攪拌部材が摩擦帯電系列の異なる少なくとも２種類以上の材質を備えて構成されているので、現像剤中のトナーと接触する材質を選択することでトナーの帯電量の増減制御が可能となる。これにより、新規トナーの補給以外の方法による現像動作に必要な濃度を確保して画像品質の確保が可能となる。

本発明実施例による現像装置が用いられる画像形成装置の構成を示す断面図である。 図１に示した現像装置を含むトナー供給機構の全体構成を説明するための図である。 本発明実施例による現像装置の要部構成の一例を示す模式図である。 図２に示した現像剤収容部の内部構成を説明するための図である。 本発明実施例に用いられる部材に関する摩擦帯電系列での材質を示す表図である。 図５に示した摩擦帯電系列から選択した材質と帯電量との関係を説明するためのグラフである。 トナー濃度と帯電量との関係を説明するためのグラフである。 本発明の第１実施例による攪拌部材の要部構成を説明するための平面視的な模式図である。 本発明の第２実施例による攪拌部材の要部構成を説明するための模式的な正面図である。 図９に示した構成による作用を説明するための図である。 本発明の第３実施例による攪拌部材の要部構成を説明するための正面視的な模式図である。 図１１に示した構成に要部変形例を説明するための部分拡大図である。 図１２に示した構成による作用を説明するための平面視的な模式図である。

以下、図面により本発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明による現像装置を用いる画像形成装置を示しており、同図に示す画像形成装置は、タンデム方式によるフルカラープリンタであるが、本発明は、これに限らず、複写機やファクシミリ装置などにも適用することができる。

図１に示す画像形成装置は、装置本体１００内で中間転写ユニット１０に設けられている未定着像担持体としての中間転写ベルト１０Ａの下面に対向して、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋが並設されている。

これらの作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋは、作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる以外は同一構造である。なお、以下の説明では、各作像部で共通する数字の符号のみを挙げて説明し、トナーの色を示すアルファベットの符号は省く。

各作像部６は、潜像担持体としての感光体ドラム１と、感光体ドラム１の周囲に配設された帯電手段２、現像装置３、クリーニング手段４等で構成されている。

感光体ドラム１上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程）が行われ、感光体ドラム１上に所望のトナー像が形成される。

感光体ドラム１は、不図示の駆動部によって図中、時計回り方向に回転駆動され、帯電手段２の位置で表面が一様に帯電される（帯電工程）。

感光体ドラム１の表面は、不図示の露光部から発せられたレーザ光の照射位置に達して、この位置での露光走査によって静電潜像が形成され（露光工程）、現像装置３と対向する位置に達すると、そこから供給される現像剤に含まれるトナーにより可視像処理されて現像工程を実行される。

現像工程において可視像処理されたトナー像を担持する感光体ドラム１の表面は、中間転写ベルト１０Ａ及び１次転写バイアスローラ５との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム１上のトナー像が中間転写ベルト１０Ａ上に転写される（１次転写工程）。

転写を終えて感光体１の表面は、クリーニング手段４との対向位置に達し、この位置で感光体ドラム１上に残存した未転写トナーが回収される（クリーニング工程）。クリーニング後、感光体ドラム１の表面は図示しない除電ローラにより電位を初期化される。このような工程を経過することで、感光体ドラム１上で行われる一連の作像プロセスが終了する。

上述した作像プロセスは、モノクロ画像のみの単一画像形成時およびフルカラー画像形成時にそれぞれ行われるが、フルカラー画像形成時には、図１に示した４つの作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋにおいて各工程がそれぞれ行われる。すなわち、作像部の下方に配設された不図示の露光部（光書き込み装置）から、画像情報に基づいたレーザ光が、各作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの感光体ドラム上に向けて照射される。その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト１０Ａ上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト１０Ａ上にカラー画像が形成される。

４つの１次転写バイアスローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト１０Ａを感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。１次転写バイアスローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋにはトナーの極性とは逆極性の転写バイアスが印加される。

中間転写ベルト１０Ａは、矢印方向に走行して、各１次転写バイアスローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの１次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上の各色のトナー像が、中間転写ベルト１０Ａ上に重ねて１次転写される。

各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト１０Ａは、２次転写手段としての２次転写ローラ７との対向位置に達する。中間転写ベルト１０Ａ上に形成されたカラートナー像は、２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体としての転写紙Ｐ上に一括転写される。

装置本体１００の下部に配設された給紙部８には、転写紙Ｐが複数枚重ねて収納されており、給紙コロ９により１枚ずつ分離されて給紙される。給紙された転写紙Ｐはレジストローラ対１０で一旦停止され、斜めずれを修正された後レジストローラ対１０により所定のタイミングで２次転写ニップに向けて搬送される。そして、前記のように、２次転写ニップにおいて転写紙Ｐ上に、所望のカラー画像が転写される。

２次転写ニップの位置でカラー画像を転写された転写紙Ｐは、定着部１１へ搬送され、ここで、定着ローラ及び圧力ローラによる熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像を定着される。
定着を終えた転写紙Ｐは、排紙ローラ対１２により、装置本体１００の上面に形成された排紙部１００Ａへ出力画像として排出され、スタックされる。こうして、画像形成装置における一連の画像形成プロセスが完了する。なお、図１において符号１３は、中間転写ベルト１０Ａのクリーニング装置を示している。

図２は、本発明実施例による現像装置を含むトナーの供給機構の全体構成を示す図である。
図２において現像装置は、後で詳しく説明するが、感光体ドラムに対してキャリアとトナーとを混合した二成分系現像剤により現像工程を実行する現像部と、現像部から回収した現像剤を再度現像部の現像剤供給部に向け移送する循環部と備えている。

図２において現像装置３は、感光体ドラム１上の静電潜像を現像する現像剤を収容可能な現像槽３０と、現像槽３０から離れた位置で現像槽３０から回収された現像剤および消費されたトナーに見合う新規トナーを撹拌混合する現像剤収容部４０と、現像剤収容部４０に向け新規トナーを補給するトナー供給部６０と、現像剤収容部４０から排出される撹拌混合後の現像剤を移送するためのロータリーフィーダ５０と、現像剤を空気圧で現像槽３０に向け移送するための現像剤循環駆動源に相当するエアポンプ５１とを主要部として備えている。図１では、現像槽３０がカートリッジ状に構成されている。

現像槽３０と現像剤収容部４０とは、現像槽３０内から接続されている現像剤回収流路４１およびロータリーフィーダ５０と現像槽３０の上部に接続された現像剤供給流路４２とで接続されて現像剤の循環路を構成し、循環路に設けられている部材を含めた循環部が構成されている。

現像槽３０に接続されている現像剤供給流路４２は、図３において説明するが搬送スクリュー３２の軸方向一端に対峙するように接続されている。また、現像剤回収流路４１は、現像槽３０に設けられている今ひとつの搬送スクリューの軸方向で現像剤供給路４２が接続されている側と反対側となる位置に接続されている。

現像剤収容部４０は、上部が円筒状であって、下部が下向き円錐状のサイロのような外観を呈しており、内部には、本実施形態の特徴において説明する攪拌部材が設けられている。現像剤収容部４０の上部には、攪拌部材の駆動部をなす駆動モータ４０Ａおよび攪拌部材の回転トルクを検知するトルクセンサ４０Ｂが設けられている。

現像剤収容部４０において攪拌混合された現像剤は、供給量を調整できるパドルを内部に備えて駆動モータ５０Ａにより回転駆動されるロータリーフィーダ５０に給送され、この位置で供給量を調整される現像剤がエアポンプ５１により生成される気流により現像槽３０に向け搬送される。

トナー供給部６０は、トナータンク６１と、このトナータンク６１と現像剤収容部４０との間に接続されているトナー供給路６２とトナー供給路６２内に配置されているスクリューオーガなどの搬送部材（図示されず）を駆動する駆動モータ６３とを備えている。

図３は、現像装置３に用いられている現像槽３０の内部構造を示している。
図３において現像槽３０の内部には、感光体ドラム１に対向して現像剤を担持する現像スリーブ３１と、現像スリーブ３１の近傍で上下に配置されて相対するリード方向を設定された搬送スクリュー３２，３３と、現像スリーブ３１表面での現像剤担持量を規定するドクターブレード３４とが設けられている。
現像槽３０内での現像剤は、搬送スクリュー３２，３３によって、図中手前から奥側に搬送され、この一部が、現像スリーブ３１において磁力で吸い上げられて吸着されるとドクターブレード３４で均一な厚さに均されてから、感光体ドラム１に接することで感光体ドラム１上の静電潜像をトナーで現像してトナー像が形成される。

現像後の現像剤は、搬送スクリュー３３の端部に接続されている現像剤回収流路４１（図２参照）から現像剤収容部４０に搬送される。

搬送スクリュー３３の最下流には図示しないトナー濃度検知手段が設置されており、その信号を基にトナータンク６１から新規トナーの補給が行われる。トナーの補給は前述したように現像剤供給路４１内に配置されている搬送スクリューを介して行われる。

図４には、現像剤収容部４０およびロータリーフィーダ５０，そしてエアポンプ５１を示されている。なお、図４では、便宜上、図２に示したトナー供給路６２が現像剤収容部４０の上部に接続されている状態を示すが、トナーは現像剤収容部４０内に堆積している現像剤の上方から注がれる状態で供給されるようになっている。
図４において、現像剤収容部４０は、上部が円筒状で縦断面が下向き錐状をなす漏斗状の形状とされた容器４３が用いられており、最下部に位置して最も小径の排出口４００がロータリーフィーダ５０に連通している。

現像剤収容部４０の内部空間には、攪拌部材としてモータ４０Ａから垂下している回転軸４４に一体化されているスクリュー４４Ａと、回転軸４４により駆動される減速ギヤ群ＧＲの出力ギヤと連動可能な端板４５の周方向に沿って複数は位置されて一体化されることにより回転可能な攪拌羽根４５Ａとが設けられている。

モータ４０Ａからの回転は、回転軸４４に連動するスクリュー４４Ａに伝達されると共に、回転軸４４に連動可能な減速ギヤ群ＲＧを介して端板４５に伝達されることでスクリュー４４Ａとは異なる周速で回転するようになっている。

本実施形態においては、スクリュー４４Ａが、現像剤を流下方向と逆方向に移動させるリード方向を設定され、攪拌羽根４５Ａが、流下する現像剤を横切って移動することで流下を抑制する方向に回転する。

容器４３の最下部に位置する排出口４００に接続されているロータリーフィーダ５０は、モータ５０Ａ（図２参照）の回転量に応じて現像剤の排出量を制御するために設けられており、モータ５０Ａの回転軸に固定されて放射状に延長された複数の羽根５０Ｂ１を有するロータリーバルブ部材５０Ｂを備えている。

次に本実施形態に用いられる現像剤について説明する。
本実施例の現像装置に用いられるトナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系溶媒中で架橋及び／又は伸長反応させて得られるトナーであり、疎水性シリカと、疎水化酸化チタンなどが外添されている。キャリアは芯剤３５μｍのマンガン-フェライト系キャリア、コート層がシリコンアクリル樹脂、フィラーとしてアルミナ粒子を含む。
トナーとキャリアを摩擦帯電させるとトナーはマイナスにキャリアはプラスに帯電する特性を持つ。

以上の構成を備えた本実施形態の現像装置における特徴について説明すると次の通りである。
本実施形態の特徴は、トナーおよびキャリアと接触する攪拌部材に摩擦帯電系列が異なる材質を複数備え、トナーおよびキャリアと接触する攪拌部材によるトナーの帯電量制御を行う点にある。

まず、攪拌部材とトナーの帯電量の関係について説明する。
一般に２つの物質を摩擦した際に得られる電化量は物体の材質に依存し、この結果が摩擦帯電系列として表され、２つの物体間で摩擦帯電系列に差がある方がその極性での電荷量が大きいことが知られている。

本実施形態におけるトナーは攪拌部材との接触摩擦による帯電によって電荷を得る。
摩擦帯電系列の一例として、図Ａに示すように、極性がプラス（＋）のものから挙げると、（＋）シリコン、ポリウレタン、天然ゴム、ポリエチレン、フッ素（−）となっている。

図５中、符号ａがトナーと接触するとマイナスに帯電する材質であり、接触したトナーの帯電量は低下する。

一方、図５中、符号ｂがキャリアと接触するとプラスに帯電する材質であり、トナーは攪拌部材と接触することによってもマイナス帯電を得るので、トナーの帯電量は増加することになる。
図５中，符号ｃの領域にある材質はトナーとキャリアとが近いため帯電量の変化は小さい材質である。

図６は材質の異なる攪拌部材で１０分攪拌したときの帯電量を表す図であり、図７は、トナー濃度と帯電量の関係を表す図であり、図６においては、材質によって帯電量に差があることが示されている。特に、帯電量が帯電量が最も高いシリコンと最も低いアクリルの帯電量差は約１４Ｃ／ｇである。
図７においては、トナー濃度４％と１０％との帯電量の差は約１５μＣ／ｇであることが分かる。

このように、攪拌部材による帯電量制御は材質を適切に選択することによって、トナー濃度による帯電量変化と同等に帯電量を変化させることができる。換言すれば、トナー濃度を一定に維持し、帯電量を適正値にすることが可能である。

また、帯電系列は物質に特有の値であるので、作像の条件（現像剤容量、温度、湿度、トナー濃度、剤の劣化）によってその順番が入れ替わることもない。

本発明では、このような理由に基づき、摩擦帯電系列の異なる種類の材質を攪拌部材に用いて帯電制御するようになっており、攪拌部材による帯電量制御としては、トナーの帯電量を下げたい場合に帯電系列のマイナス側の部材で撹拌を行い、帯電量を上げたい場合には帯電系列のプラス側の部材で撹拌するようになっている。
この点を具体的に説明すると、攪拌部材の摩擦帯電系列がマイナス（＋）傾向の材質を用いた場合には、前述したように攪拌時の帯電特性としてトナーがマイナス（−）極であるので、攪拌部材とキャリアとが接触するとキャリアからマイナス（−）電荷の移動によりキャリアの帯電量が低下し、これに伴いキャリアに付着しているトナーの帯電量も低下する。また、攪拌部材とトナーとが接触すると、攪拌部材にマイナス電荷が誘起される（トナーから電荷が移動する）ことでトナーの電荷がキャリアとの接触により誘起された帯電量よりも低下することになる。

さらに、攪拌部材の摩擦帯電系列がプラス（＋）傾向である場合には、攪拌部材とキャリアとが接触すると、攪拌部材からキャリアにプラス電荷が移動して見かけ上の帯電量が増加するのでこれに付着しているトナーの帯電量も増加する。また、攪拌部材とトナーとが接触すると、攪拌部材からトナーにプラス電荷が移動し、キャリアとの間で付着していることによる帯電量に加えて攪拌部材からの電荷の移動による帯電量の増加が得られることになる。

一方、帯電量を制御する方法にはトナー濃度による方法がある。つまり、トナーの帯電量がトナー濃度、いわゆる、濃さや薄さに影響するため、トナーの補給によるトナー濃度を適正化して攪拌されるトナーとキャリアとの間での過帯電などによる現像不良が生じないようにしている。

ところが、トナー濃度で帯電量を変化させる方法では、トナー濃度を上げると帯電量は低下するが、流動性が低下する不具合が生じる。トナー濃度を下げると帯電量は上昇するが、現像剤の嵩が低下し、現像スリーブへの汲み上げ量にムラが出る。
そこで、本実施形態においては、トナー濃度による帯電量制御ではなく、攪拌部材による帯電量制御を行うことにより、トナー濃度に影響を与えないようにして上記のような不具合が生じない帯電量制御が行えるようになっている。

以下、本発明の実施形態の具体的な実施例について説明する。
（実施例１）
図８は、請求項１および３に記載の発明に係る実施例を示す図である。
図８において、攪拌部材（便宜上、符号２００で示す）は、図示しない駆動部により正逆回転可能な羽根部材で構成されており、羽根部の表裏各面には摩擦帯電系列の異なる種類の材質が用いられている。このような構成は、表裏各面に摩擦帯電系列の異なる板状部材を貼り合わせることが得られる。

本実施例では、攪拌部材２００として用いられる羽根部材が表裏面の一方２００Ａが、トナーと接触するとプラスに帯電するシリコンで構成され、表裏面の他方２００Ｂが、トナーと接触するとマイナスに帯電するフッ素系樹脂のＰＴＥＦで構成されている。

本実施例は以上のような構成であるから、攪拌部材２００の回転方向により摩擦帯電系列の異なる材質とトナーおよびキャリアとの接触条件が異なる。
攪拌部材２００が符号ａで示す方向に回転すると、現像剤が一方の面２００Ａに接触し、その面で攪拌されることによりトナーの帯電量が上昇する。

これに対し、攪拌部材２００が符号ｂで示す方向に回転すると、現像剤が他方の面２００Ｂに接触し、その面で攪拌されることによりトナーの帯電量が下がる。

攪拌部材２００が回転する場合、例えば、符号ａで示す方向に回転する場合には、現像剤が羽根部端部を乗り越えてその後方に移動するので、回転方向後方側に位置する羽根部の面の表面部に空洞ができ、この空洞部に現像剤が存在しないことにより現像剤が接触することがない。なお、回転速度としては、攪拌部材の回転方向後方側に位置する羽根部の面の表層部に渦流を生じることない速度とすることが、回転方向後方側に位置する羽根部の面と現像剤との接触を確実に防止するうえ望ましいといえる。

一方、攪拌部材２００の回転方向設定による帯電量制御は、湿度を用いる環境条件に対応して行われる。つまり、トナーの帯電量は湿度に依存し、高湿度の場合には帯電量が低下する一方、低湿度の場合には帯電量が上昇する。

そこで、高湿環境では帯電系列のプラス側の部材で攪拌してトナーの帯電量を補うことで、湿度による帯電量の低下を抑制する。
これに対し低湿環境では帯電系列のマイナス側の部材で攪拌しトナーから電荷を攪拌部材に逃がし、帯電量の上昇を抑制する。

このような理由により環境変動による帯電量の変動が小さくなるように制御することが好ましい。本実施例では、図２に示したモータ４０Ａを出力側に接続された制御部（図示されず）を設け、制御部の入力側には湿度を検知可能な環境センサ（図示されず）を接続し、環境センサから取り込まれた湿度を予め設定されている、回転方向設定のための閾値と比較して高湿度か低湿度かを判別することによりモータ４０Ａの回転方向を設定するようになっている。

本実施例によれば、回転方向に切換という簡単な構成によりトナーの帯電制御が可能となり、トナーの帯電量を一定化することにより画像品質の低下を防止することができる。
（実施例２）
図９は、回転可能な攪拌部材２００の構成として、回転中心を基準として直径方向で摩擦帯電系列の異なる材質を設けた実施例を示す図である。

図９において攪拌部材は、図４に示した端板４５に設けられている攪拌羽根４５Ａに代えて、現像剤収容部４０の内面形状に倣った形状で相似状態の形態をなす複数の線状部材（以下、ワイヤと称する）４５Ｂが用いられている。

複数のワイヤ４５Ｂは、それらが設けられている端板４５の直径方向において回転中心を基準として回転中心側寄りも外側領域に位置する外側のワイヤ４５Ｂ１は上述したシリコンで構成され、上記領域よりも内側領域に位置する内側のワイヤ４５Ｂ２は上述したＰＴＥＦで構成されている。

これら異なる材質で構成されているワイヤ４５Ｂ１，４５Ｂ２は、攪拌部材４５Ｂの回転速度の違いによる遠心力の大きさを利用して滞留位置を異ならせる現像剤と接触することができる。つまり、回転が速いと、現像剤は攪拌部材４５Ｂから受ける遠心力によって外側に移動して盛り上がる状態となり、これとは逆の場合には、現像剤が受ける遠心力が小さいことにより回転中心側から外側にはさほど移動しない状態となる。

図１０には、攪拌部材４５Ｂの回転が速い場合（Ａ）および遅い場合（Ｂ）での現像剤の粉面が移動する位置が示されている。従って、トナーの帯電量を制御する場合、例えば、帯電量を上げたい場合は回転数を上げて現像剤を外側のワイヤ４５Ｂ１に接触させやすくしてシリコンで攪拌し、下げたい場合は回転を遅くし内側のワイヤ４５Ｂ２に現像剤を接触させやすくしてＰＴＦＥで攪拌すればよい。

また、回転数は低いほど攪拌頻度が低いことから帯電量も低くなる傾向であるので回転数による効果と材質による効果の両方によって帯電量を大きく変えることができることになる。

このように本実施例では、現像剤と接触する材質を異ならせるだけでなく、回転速度の制御によっても帯電制御が可能であるので、攪拌部材の回転制御には、実施例１と同様に湿度情報を用いることに加えて、作像に対応した画像面積率を用いて制御するようになっている。

つまり、トナー濃度が一定の場合にトナーの帯電量は画像面積率に依存する。具体的には、画像面積率が低い場合に作像を続けると現像剤中のトナーの入れ替わりが少ないので、現像装置内での滞在時間が長くなり、トナーとキャリアとの攪拌による過帯電が生じることで帯電量が上昇する傾向となる。これとは逆に、画像面積率が高い場合に作像を続けるとトナーの帯電量が低下する。

そこで、本実施例では、作像する画像面積率に応じて攪拌部材の回転数を設定してトナーの帯電量を一定化するようになっている。

上述した制御部では、画像面積率と帯電量とが一定となる攪拌部材の回転数を予め実験などによって設定してルックアップテーブル化しておき、指定された枚数の複写作業（１ジョブ）毎で平均画像面積率を指定されたジョブ内容から割り出し、この平均画像面積率に対応する攪拌部材の回転数をルックアップテーブルから決定しての複写作業（１ジョブ）内で維持する。

本実施例においては、湿度に応じて攪拌部材の材質選択による現像剤との接触状態を変更するだけでなく、画像面積率に応じた帯電量補正が可能となり、画像濃度を安定化させることができる。
（実施例３）
図１１は、攪拌部材として異なる駆動系により駆動可能な、異なる材質からなる攪拌部を設けた実施例を示している。

攪拌部材（便宜上、符号３００，３００’で示す）は、異なる駆動部（便宜上、符号Ｍ，Ｍ’で示す）により個別に駆動される部材であり、攪拌部材３００は、シリコンで構成され、攪拌部材３００’はＰＴＥＦで構成されている。

攪拌部材３００，３００’における回転軸３００Ａ、３００Ａ’に固定されている攪拌羽根は互いに干渉することがないように回転軸３００Ａ、３００Ａ’からの延長位置、つまり軸方向での設置位相がずらされている。

本実施例では、通常、両方の攪拌部材３００，３００’が回転する設定とされている。攪拌部材３００，３００’は、現像剤収容部４０内の中心部で交差する位置において現像剤の送受が行われ、トナーの帯電量および濃度が一様化される。

一方、トナーの帯電量を上昇させたい場合には、一方の攪拌部材、つまり、帯電量の上昇に寄与する材質であるシリコンで構成された攪拌部材３００のみを回転させ、ＰＴＥＦで構成さている攪拌部材３００’を停止させる（図１１（Ｂ）参照）。

図１２，１３は、攪拌部材における攪拌部に現像剤を集中的に接触させて攪拌効率を高めるための構成を示す図である。

攪拌部材３００，３００’が収容されている現像剤収容部４０の内部には、図１２に示すように、回転軸３００Ａ，３００Ａ’の軸方向において攪拌部材３００Ａ、３００Ａ’の攪拌部が設けられていない箇所に対応して現像剤収容部内壁から中心部に向けて張り出す障壁４０Ｃ，４０Ｃ’が設けられている。

障壁４０Ｃ，４０Ｃ’を設けることにより現像剤収容部４０内の現像剤は攪拌部材３００，３００’の攪拌部が回転する回転通路内に集約されることになり、攪拌部材３００，３００’による攪拌が攪拌部を対象として集中的に行われることになる。

一方、各攪拌部材３００，３００’は、一方が停止する場合、停止する側の攪拌部材が図１２および図１３に示すように、障壁４０Ｃ，４０Ｃ’のうちの対応する障壁と回転軸３００Ａ、３００Ａ’の軸方向に沿って障壁４０Ｃ，４０Ｃ’と同じ面を構成する位置に停止するようになっている。

これにより、図１３において符号ＤＳで示すように、一方の攪拌部材（図１３では攪拌部材３００が該当）が回転した際に攪拌部が届かないデッドスペースを少なくすることができるようになっている。

上述した実施例においても、回転数を含めた攪拌部材の回転制御は、実施例１，２と同様に、湿度に応じた設定と共に、画像面積率に応じた制御内容とされる。

特に、本実施例においては、前述した実施例と違って、複数の攪拌部材を用いるので、トナーの帯電量変化に応じて攪拌部材の選択が行われる。

本実施例においては、攪拌部材の一つによる攪拌を行った場合でも、障壁によって攪拌部材の攪拌部への現像剤の集約度が高められ、さらには回転数制御により攪拌効率が高められるので、トナーの帯電量補正が良好に行えることになる。

特に、現像装置内に装備されている攪拌スクリューでの帯電効率と比較した場合、攪拌スクリューの材質を変更したとしても、スクリュー自体の攪拌能力が低いために帯電量がほとんど変わらないのに対して、本実施例における攪拌部材の構成では、回転数をはじめとする回転制御に加えて、狭い現像槽の空間内で材質変更などが困難な場合と違って攪拌部材の設置スペースも十分確保できると共に攪拌部材に対する現像剤の集約構造などを用いることができる攪拌部材の設置構造による攪拌効率の向上が得られることで帯電制御が精度良く行える点で有利となる。

３ 現像装置
４５Ｂ 攪拌部材としてのワイヤ
４５Ｂ１、４５Ｂ２ 異なる材質部
２００ 攪拌部材
２００Ａ、２００Ｂ 材質の異なる面
３００，３００’ 攪拌部材
３００Ａ、３００Ａ’ 材質の異なる羽根部

特開平０５−２８９４８６号公報 実開平０３−０２６１６０号公報 特開２００７−１９３３０１号公報

Claims (8)

1. 潜像担持体に形成されている静電潜像をトナーとキャリアとからなる現像剤により可視像処理する現像部と、該現像部から回収した現像剤を再度該現像部の現像剤供給部に向け移送する循環部とを備え、該循環部には、上記現像部に至る前の位置に現像剤の一部を収容する収容部が設けられ、該収容部内には上記回収された現像剤と新たに補給されるトナーとを撹拌混合する攪拌部材が設けられている現像装置において、
   前記攪拌部材は、摩擦帯電系列の異なる２種類以上の材質を備え、前記現像剤を接触する材質を変更可能であることを特徴とする現像装置。
2. 前記攪拌部材が、材質毎に攪拌力を制御されることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記攪拌部材は、表裏各面が摩擦帯電系列の異なる材質で構成された回転可能な板状部材であり、回転方向を切り換えることで前記現像剤と接触する材質を変更可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
4. 前記攪拌部材は、回転可能な部材で構成され、回転中心を基準として回転中心側の領域とこの領域よりも外側の領域とで摩擦帯電系列が異なる材質を用いていることを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
5. 前記攪拌部材における摩擦帯電系列の異なる材質は、少なくとも、現像剤中のトナーと接触すると該トナーと同極性に帯電する材質と、キャリアと同極性に帯電する材質が選択されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の現像装置。
6. 前記攪拌部材は、現像剤担持部材が設けられている現像部とは別に設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の現像装置。
7. 前記攪拌部材の異なる材質面の選択が、環境変化に応じて行われることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の現像装置。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。

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