JP2019015871A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
現像容器内の長手方向の現像剤補給による長手方向の落下量分布に起因する画像の欠陥を防止する。
【解決手段】
第１の搬送路の一端部から他端部に沿って現像剤を搬送する第１の搬送手段と、第１の搬送路に沿って設けられ、第１の搬送路から現像剤担持体へ供給される現像剤の量を規制する規制部と、第１の搬送路に供給する現像剤を搬送する第２の搬送路と、現像装置のプロセススピードが変化した場合に、第１の搬送路に沿った方向における第１の搬送路から現像剤担持体へ供給される現像剤量の増減の分布の変化と、第１の搬送路に沿った方向における第２の搬送路から第１の搬送路へ供給される現像剤量の増減の分布の変化と、が逆向きとなるように現像剤を第２の搬送路に沿って搬送する第２の搬送手段とを有する現像装置。
【選択図】図７

Description

本発明はプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

従来から、複写機、プリンタ及びファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置が知られている。電子写真方式の画像形成装置においては、感光体の表面に静電潜像を形成し、現像装置によって感光体に対して現像剤を供給して静電潜像を現像する。その後、現像によって感光体に形成されたトナー像を用紙等のシートに転写して、定着装置によって定着させる。

従来、電子写真複写機等の画像形成装置には現像剤が使用されており、画像形成に伴い消費された現像剤は、現像剤補給容器から補給される構成となっている。

近年、電子写真複写機、情報記録装置等の小サイズ化が進み、感光体の周りの限られたスペースの中に複数の現像装置を設ける関係上、現像装置は小型化に伴い、現像剤の収納容量が小さくなる傾向にある。このため、現像剤貯蔵部（以下、ホッパー）を別に設ける場合が多くなりつつある。この場合、ホッパーから現像装置への現像剤の供給は、現像剤担持体の軸方向全般に均一に行われるのが理想である。しかしながら、スペースの関係から、一般には、現像容器内に設けられた現像剤搬送路の一端部に設けた現像剤供給口からホッパー内の現像剤を供給し、現像装置へ現像剤の供給を行うようにしている。

具体的には、現像剤を収容する現像装置の現像容器内には、現像剤担持体である現像スリーブの軸方向に沿って延在する現像剤搬送路が設けられている。さらに、その現像剤搬送路の現像剤搬送方向の一端部に現像剤供給口が設けられている。そして、その供給口から補給された現像剤を現像容器内で長手方向、つまり現像剤搬送路の現像剤搬送方向の一端部から他端部の方向に向かって現像剤を搬送する現像剤搬送手段である搬送スクリューが設けられている。その搬送スクリューによって搬送された現像剤は、現像剤搬送路から現像剤搬送路の現像剤搬送方向に沿って落下していくが、そのときの現像剤の落下量を規制するための上縁部を有する現像剤規制壁が設けられている。この現像剤規制壁の上縁部は、現像スリーブの軸方向に略均一に現像剤を供給させるために、現像剤搬送路の現像剤搬送方向において高さが低くなるように傾斜している。

現像剤を現像容器に供給している供給口の上部にはホッパーが配置されているとともに、現像容器内の現像剤量を一定にするために現像剤残量センサからの信号に従って現像剤補給を行うようにしている。そして、そのときの現像剤の補給を間欠的に行うことで、原稿の画像比率による現像容器内部の長手方向における現像剤の補給ムラを防止するようにしている。

ここで、ホッパーから供給口に供給された現像剤は、搬送手段である搬送スクリューによって長手方向に搬送されるが、搬送される現像剤は、現像剤規制壁を逐次乗り越えて撹拌室に供給される。そして、撹拌部材によって新旧現像剤が撹拌されてから現像スリーブに現像剤が担持される。この現像剤は、現像スリーブの回転によって搬送されながら現像剤層規制部材によって薄層コート状になされて、感光体上に供給され、所定の現像方法により静電潜像が現像されるようになっている。

搬送スクリューは、ホッパーから供給された現像剤を現像容器の内部において長手方向に略均一に供給するように制御されているが、その構成を現像剤規制壁の構成とともに説明する。上述したように、現像剤規制壁は、現像剤搬送路から現像剤搬送路の現像剤搬送方向に沿って落下していく現像剤の量を規制する上縁部を有しているが、その上縁部は、現像剤搬送路の現像剤の搬送方向において高さが低くなるように傾斜している。すなわち、現像剤規制壁は、搬送方向の上流側から下流側にかけて高さが低くなっていく形状を有している。このため、ホッパーから供給された現像剤は、上流側から少量ずつ落下し、落下せずに残った現像剤が搬送スクリューによって下流側へ搬送され、その搬送先で落下する。これが繰り返されることで、ホッパーから補給された現像剤は長手方向に特定の分布を持って供給される（この分布を以下、落下量分布と呼ぶ）。

この落下量分布が長手方向で不均一の場合、現像容器内のトナー諸物性のムラが生じてしまう。例えば、搬送方向の上流側に積極的に現像剤補給を行った場合、下流側には古い現像剤が多く堆積することになる。そのため、下流側の古い現像剤が耐久劣化し所望の帯電量が得られず、現像不良、つまり濃度薄を引き起こしてしまう。また、上流側に積極的に補給された新しい現像剤は表面に摩擦帯電を促進させる外添剤や流動性を向上させる外添剤が多く添加されており、その外添剤が現像剤供給と共に遊離し上流側には遊離外添剤が多くなる傾向がある。その遊離外添剤が現像スリーブ上に強付着し、所望の現像剤担持が出来なくなるなどの問題が生じていた。

この課題を解決する為に、特許文献１に記載の装置では、現像剤規制壁の上縁部が、現像剤搬送路の現像剤の搬送方向において高さが低くなるように傾斜し、現像剤規制壁の上縁部が低くなるに従って上縁部の面幅が広くなるように構成されている。このため、現像剤規制壁の上縁部の面幅上に積層される現像剤の高さが、現像剤規制壁が低くなっている位置ほど高くなるように形成される。現像剤搬送路内を搬送される現像剤によって壁が形成されることから、現像剤は、現像剤自身の壁を乗り越えるようにして落下しながら長手方向に搬送される。このような構成をとることで、使用環境により現像剤の回転方向の搬送性が変化した場合でも、上縁部に形成される現像剤自身の壁の高さが変化し、落下量分布を長手方向で均一に制御することが可能となっている。

特開２０１１−１５０３１８号公報

ここで、搬送スクリューの駆動が本体の駆動と連動している場合、プロセススピードを複数持つ構成において、プロセススピードが変わると搬送スクリューの回転速度が変わる。しかしながら、同じ現像容器において搬送スクリューの回転速度が変わると、特許文献１に記載の構成では、搬送スクリューの回転速度によって搬送方向の下流側に対する搬送量が変化する為、落下量分布が長手方向で不均一になる。

具体的には、搬送スクリューの回転速度が遅い場合、現像剤の長手方向への搬送性が落ち、搬送スクリュー内の現像剤は長手方向で狭い範囲に密集した状態で搬送される。現像剤が長手方向で密集していることで、現像剤規制壁を越えるトナー量が多くなり、搬送方向上流側で現像剤が過度に落ちてしまう。

逆に、回転速度が速くなると長手方向の搬送性が上がり、長手方向に搬送している現像剤が手前側で過度に現像剤規制壁を越えることがない。このように、搬送スクリューの駆動と本体の駆動が連動した構成で、かつ、プロセススピードを複数持つ構成において、特にプロセススピードの低速側で、現像器長手方向における現像剤の供給が偏ってしまう。そして、これにより現像剤の落下量分布の不均一性に起因する画像劣化が発生することとなる。

具体的には、多く現像剤が落下する位置に対応する画像は、濃度変化が少なく、現像剤の落下量が少ない位置に対応する画像は、印字枚数が進むほど１枚中の濃度差が大きくなる。また、現像剤が多く落下する位置に対応する現像スリーブの表面には現像剤に予め外添された物質が付着する現象が発生し画像劣化を引き起こす傾向がある。

本発明は、このような従来技術に存在する課題を鑑みてなされたものであり、現像容器内の長手方向の現像剤補給による長手方向の落下量分布の不均一に起因する画像不良を防止することを目的としている。

この目的を達成するために、本発明の現像装置は、
現像剤を潜像に供給して現像する現像装置であって、
前記潜像に現像剤を供給して現像するために現像剤を担持する現像剤担持体と、
第１の搬送路の一端部から他端部に沿って現像剤を搬送する第１の搬送手段と、
前記第１の搬送路に沿って設けられ、前記第１の搬送路から前記現像剤担持体へ供給される現像剤の量を規制する規制部と、
前記第１の搬送路に供給する現像剤を搬送する第２の搬送路と、
前記現像装置のプロセススピードが変化した場合に、前記第１の搬送路に沿った方向における前記第１の搬送路から前記現像剤担持体へ供給される現像剤量の増減の分布の変化と、前記第１の搬送路に沿った方向における前記第２の搬送路から前記第１の搬送路へ供給される現像剤量の増減の分布の変化と、が逆向きとなるように現像剤を前記第２の搬送路に沿って搬送する第２の搬送手段とを有することを特徴とする。

本発明の第２の搬送手段は、現像装置のプロセススピードが変化した場合に、第１の搬送手段により規制部を通過する現像剤の第１の搬送路に沿った方向の分布の変化とは逆向きの変化の成分を、この分布に加えるように現像剤を搬送する。このため、第１の搬送手段により規制部を通過する現像剤の第１の搬送路に沿った方向の分布をより均一とすることができ、画像の劣化が抑制される。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置において、画像形成動作を行う各部を制御する制御部の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置において、現像剤（トナー）の補給動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の現像装置の構成を示す分解斜視図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の現像装置の長手方向に垂直な方向の断面図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の現像剤搬送路及び現像剤規制壁の外観斜視図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の搬送スクリューの概略図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の搬送スクリューの搬送方向の上流側から見た搬送スクリューの回転軸線に垂直の断面図である。 従来例の構成における現像装置内のトナーの落下量分布の測定結果を示すグラフである。 本発明の実施形態における現像装置内のトナーの落下量分布の測定結果を示すグラフである。 本発明の他の実施形態における現像装置の現像剤搬送路を示す概略図である。 本発明の他の実施形態における現像装置の長手方向に垂直方向の断面図である。

以下、図面を参照して、この発明を実施形態に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置等は、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるものであり、特に特定的な記載が無い限りは、発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
＜第１実施形態＞
図１は本発明の実施形態に係る例えば複写機の画像形成装置の全体構成を示す説明図である。また、本実施形態におけるトナーは、粉砕方式による磁性１成分現像剤で、現像剤粒径は５〜１０μｍ程度、現像剤帯電量は−５〜−２０μＣ/ｇ程度である。

図１に示すように、本実施形態の画像形成装置１００は、装置本体Ａの各部に、ブック原稿の画像情報を読み取る画像読取手段であるスキャナ部Ｂと、画像形成手段となる画像形成部Ｃと、シートデッキＤとを備えている。スキャナ部Ｂは、装置本体Ａの上部に配置され、画像形成部Ｃは、装置本体Ａの下部に配置され、さらにシートデッキＤは、画像形成部Ｃの下部側に配置されている。

スキャナ部Ｂは、走査系光源２０１と、プラテンガラス２０２と、装置本体Ａに対して開閉可能な原稿圧板２０３と、ミラー２０４と、光電変換素子２０５と、不図示の画像処理部とを有している。

プラテンガラス２０２上に、本や記録紙等からなるブック原稿又はシート状原稿などを原稿面が下向きになるように載置して原稿圧板２０３により背面を押圧して静止状態にセットする。そして、読取スタートキーを押すと、走査系光源２０１がプラテンガラス２０２の下部を矢印方向に走査して原稿面の画像情報を読み取る。走査系光源２０１により読み取られた原稿の画像情報は画像処理部で処理され、電気信号に変換されて、画像形成部Ｃのレーザスキャナ１１１に伝送される。

なお、画像形成装置１００は、画像形成部Ｃのレーザスキャナ１１１に画像処理部の処理信号を入力すれば複写機として機能し、外部装置（コンピュータ）の出力信号を入力すればプリンタとして機能する。また、画像形成装置１００は、他のファクシミリ装置からの信号を受信したり、画像処理部の信号を他のファクシミリ装置に送信したりすれば、ファクシミリ装置としても機能する。

一方、画像形成部Ｃの下部には給紙手段を構成する給紙トレイ１が装着されている。給紙トレイ１は、下段給紙トレイ１ａと上段給紙トレイ１ｂの２個で１つの給紙ユニットを構成しており、本実施形態では、２つの給紙ユニットＵ１、Ｕ２による計４個の給紙トレイが装着可能である。そして、上方側に配置された給紙ユニットＵ１は、装置本体Ａに対して着脱可能に取り付けられ、下方側の給紙ユニットＵ２は、シートデッキＤに対して着脱可能に取り付けられている。

下段給紙トレイ１ａ及び上段給紙トレイ１ｂの内部に収容されたカット紙などのシートは、給紙手段を構成するピックアップローラ３により繰り出される。そして、シートは、フィードローラ４とリタードローラ５との協動作用により１枚ずつ分離・給送された後、搬送ローラ１０４によってレジストローラ１０６まで搬送される。そして、シートは、レジストローラ１０６によって後述する画像形成動作に同期するようにして画像形成部Ｃへと給送される。また、給紙トレイ１とは別の給紙手段として、手差しトレイ６が装置本体Ａの側面に配置されており、手差しトレイ６上のシートは手差し給紙ローラ７により、レジストローラ１０６へと繰り出される。

また、画像形成部Ｃは、複数のプロセススピードによって駆動され、レーザスキャナ１１１と、感光体ドラム１１２（像担持体）と、画像書込光学系１１３と、帯電ローラ１１６と、現像装置１１４と、転写ローラ１１５とを有している。画像形成部Ｃが、複数のプロセススピードによって駆動されることにより、現像装置１１４は、これら複数のプロセススピードに対応して駆動可能である。

帯電ローラ１１６により一様に帯電された感光体ドラム１１２の表面に、レーザスキャナ１１１から射出された画像情報に対応するレーザ光が画像書込光学系１１３により走査されて静電潜像（潜像）が形成される。そして、感光体ドラム１１２の静電潜像が現像装置１１４により現像されることによりトナー像が形成される。感光体ドラム１１２上のトナー像は、感光体ドラム１１２の回転に同期してレジストローラ１０６から送り出されたシートの第１面に、転写ローラ１１５によって転写されるようになっている。なお、レーザスキャナ１１１及び画像書込光学系１１３は潜像形成手段を構成する。

トナー像が形成されたシートは搬送部１１７により定着装置１１８まで搬送され、そこで加熱及び加圧が行われることによってトナー像が表面に定着される。その後、画像が形成されたシートは、排出ローラ１１９の搬送作用でトレイ１２０へ排出され、そこに積載される。

また、シートの両面に画像を記録する場合には、定着装置１１８から排出されたシートの後端が排出ローラ１１９の直前の分岐点２０７を通過した時点で排出ローラ１１９が逆転方向に回転駆動される。それによってシートは両面トレイ１２１上に一旦載置され、その後に搬送ローラ１０４により搬送されてレジストローラ１０６に到達する。そして、反転されたシートの裏面に上述の画像形成動作と同様に画像が形成された後、トレイ１２０に排出・積載される構成になっている。

図２は、画像形成動作を行う各部を制御する制御部３００の構成を示すブロック図である。

同図に示すように、制御部３００は、制御ＲＯＭ３０１、３０２、３０３と、画像形成装置１００の全体の動作を司るＣＰＵ３０４とを有している。制御ＲＯＭ３０１、３０２、３０３は、画像形成動作に必要な各種の制御プログラムを記憶している。ＣＰＵ３０４は、画像形成動作に関する各種データを記憶する不揮発性メモリ及び揮発性メモリを有して各種制御プログラムを実行する。そして、制御部３００は、所定のインターフェース（Ｉ／Ｏ）を介して、例えば、画像形成に関与する画像形成制御部３０５、定着温度制御部３０６、高圧制御部３０７等の各種のアクチュエータにバス接続されて、これらを制御可能になっている。

図３は、現像剤（トナー）の補給動作を示すフローチャートである。

画像形成装置１００の電源を投入し（ステップＳ１）、通常の画像形成動作を行うと（ステップＳ２）、現像装置１１４が駆動され（ステップＳ３）、トナーが消費される。ここで、現像装置１１４内のトナーセンサ１１４ｓがトナー有りを検知した場合には（ステップＳ４，Ｙｅｓ）、ホッパー内のトナーを確認する（ステップＳ５）。ホッパー内のトナー無しを検知した場合（ステップＳ４，Ｎｏ）、ホッパーモータ（不図示）を駆動させて現像装置１１４にトナーを供給する（ステップＳ６）。ホッパー内のトナーを確認して（ステップＳ５）、トナー無しを検知した場合には（ステップＳ５，Ｎｏ）、トナーボトルモータ（不図示）を駆動させてホッパーへトナーを供給する。

次に、本実施形態の現像装置１１４の構成を説明する。

図４は、現像装置１１４の構成を示す分解斜視図であり、図５は現像装置の長手方向に垂直な方向の断面図である。

これらの図に示されているように、現像装置１１４に設けられた現像容器１１４Ａの前端部分には、現像剤担持体としての現像スリーブ１１４ａが回転駆動されるように配置されている。さらに、現像容器１１４Ａの後端部分には、現像スリーブ１１４ａの軸方向に沿って現像剤を搬送するための現像剤搬送路１１４ｃが、現像スリーブ１１４ａの軸方向に垂直の断面が略円弧状をなすように設けられている。そして、その現像剤搬送路１１４ｃの一端部分には、上方にホッパー（不図示）が接続される供給口１１４ｂ（現像剤供給口）が設けられていて、その供給口１１４ｂから現像剤（トナー）が現像剤搬送路１１４ｃ内に補給されるようになっている。

図６は、現像装置１１４の現像剤搬送路１１４ｃ及び現像剤規制壁１１４ｅ（規制部）の外観斜視図である。

同図に示すように、現像装置１１４の現像剤搬送路１１４ｃの前端側の縁部には、現像剤規制壁１１４ｅが上方に立ち上がるように設けられている。現像剤規制壁１１４ｅの上縁部は、現像剤搬送路１１４ｃの現像剤搬送方向に沿って落下していく現像剤の量を規制する上縁部１１４ｆを有している。現像剤規制壁１１４ｅの上縁部１１４ｆは、上述した現像剤の搬送方向において高さが低くなるように傾斜している。なお、現像剤規制壁１１４ｅの具体的な傾斜角度については、従来の現像装置の場合と同様にして決定されている。

現像剤搬送路１１４ｃの上縁部１１４ｆの上面、つまり現像剤搬送方向に直交する前後方向における面幅Ｗが、現像剤の搬送方向に沿って拡大するように形成されている。すなわち、現像剤規制壁１１４ｅの上縁部１１４ｆは、図６に示されているように、手前側が高く奥側が低くなり、かつ高さが低くなるに従って壁の上面の面幅Ｗが広くなるように形成されている。なお、現像剤規制壁１１４ｅの上縁部１１４ｆの具体的な面幅Ｗについては、従来装置と同様にして決定されている。

搬送スクリュー１１４ｄによって長手方向の手前側から奥側に向けて搬送される現像剤は、その現像剤規制壁１１４ｅにおける上縁部１１４ｆの上面に現像剤による壁を形成しながら、現像剤撹拌部材１１４ｒ側に落下するように構成されている。

現像装置１１４の現像剤搬送路１１４ｃの内部には、現像剤搬送路１１４ｃの現像剤の搬送方向の一端部(操作方向奥側方向)から他端部（操作方向手前方向）に向かってトナーを搬送する搬送スクリュー１１４ｄが配置されている。

次に、搬送スクリュー１１４ｄの構成について説明する。

図７は搬送スクリュー１１４ｄの概略図であり、図８は搬送スクリュー１１４ｄの搬送方向の上流側から見た搬送スクリュー１１４ｄの回転軸線に垂直の断面図である。

これらの図に示すように、搬送スクリュー１１４ｄは、中空形状の回転軸１１４ｇと螺旋状の羽根部材１１４ｈとを有している。回転軸１１４ｇの搬送方向の上流側の羽根部材１１４ｈの始点の位置、かつ、供給口１１４ｂと対向する位置に開口部１１４ｉ（第１の開口）が設けられている。また、搬送方向の下流側の羽根部材の終点の位置に開口部１１４ｊ（第２の開口）が設けられている。回転軸１１４ｇの内部は、現像剤の搬送方向の下流側へ現像剤を直接搬送する為の現像剤搬送路となっており、現像剤搬送手段として螺旋状の溝１１４ｋが形成されている。搬送スクリュー１１４ｄは、現像装置１１４の駆動と連動しており、搬送スクリュー１１４ｄが回転することで、現像剤搬送路１１４ｃ内のトナーを、現像スリーブ１１４ａの軸方向に沿って搬送する機能を有している。また、開口部１１４ｉに供給されたトナーは回転軸１１４ｇの内部の溝１１４ｋによって搬送方向下流側の開口部１１４ｊまで搬送される。

すなわち、開口部１１４ｉは、回転軸１１４ｇの外側から内側へ現像剤を供給するためのものであり、開口部１１４ｊは、回転軸１１４ｇの内側から外側へ現像剤を排出するためのものである。

搬送スクリュー１１４ｄの螺旋状の羽根部材１１４ｈは、現像スリーブ１１４ａの軸方向に沿って搬送する機能を有している。そして、現像剤搬送路１１４ｃ内の搬送途中にあるトナーであって、現像剤搬送路１１４ｃの前端側の縁部上に形成された現像剤規制壁１１４ｅを超えたトナーは、現像スリーブ１１４ａ側に向かって落下する。一方、搬送スクリュー１１４ｄの回転軸１１４ｇの内部の螺旋状の溝１１４ｋは、開口部１１４ｉに供給されたトナーを搬送方向の下流側の開口部１１４ｊまで搬送する機能を有している。そして、開口部１１４ｊから排出されたトナーは、現像剤搬送路１１４ｃ上に排出され、現像剤搬送路１１４ｃの前端側の縁部上に形成された現像剤規制壁１１４ｅの高さを超えたトナーが上述した現像スリーブ１１４ａ側に向かって落下する。

なお、現像剤搬送路１１４ｃ内で搬送スクリュー１１４ｄの回転軸１１４ｇの外周面に沿う部分は、第１の搬送路を構成し、回転軸１１４ｇの内周面に沿う部分は、第２の搬送路を構成する。さらに、回転軸１１４ｇと、羽根部材１１４ｈは、第１の搬送手段を構成し、回転軸１１４ｇと、溝１１４ｋは、第２の搬送手段を構成する。

本実施形態では、搬送スクリュー１１４ｄを回転させる駆動が現像駆動と連動していることで、プロセススピードを複数持つ場合に、プロセススピードが変わると搬送スクリュー１１４ｄの回転速度が変わる。このような構成では、搬送スクリュー１１４ｄの回転速度が遅い場合、現像剤の軸方向の搬送性が落ち、現像剤搬送路１１４ｃ内の現像剤は軸方向で狭い範囲に密集した状態で搬送される。現像剤が軸方向で密集していることで、搬送スクリュー１１４ｄの回転方向に現像剤を送る力が強くなり、搬送方向の上流側で現像剤が過度に落ちてしまう。逆に、回転速度が速くなると軸方向の搬送性が上がり、搬送スクリュー１１４ｄ内の現像剤は軸方向で広い範囲に分散して搬送される。現像剤が軸方向で分散していることで、スクリューの回転方向に現像剤を送る力が弱くなり、搬送方向上流側で現像剤が落ちずに軸方向に搬送されて下流側で現像剤が過度に落ちる。

次に、本実施形態と従来例との比較について説明する。

図９は、従来例の構成における現像装置内のトナーの落下量分布の測定結果を示すグラフであり、図１０は、本実施形態における現像装置内のトナーの落下量分布の測定結果を示すグラフである。

これらの図に示すように、現像剤規制壁１１４ｅの攪拌領域の長手方向を５分割してトナー量を測定した。

従来の搬送スクリューの構成ではプロセススピードに因る搬送スクリューの回転速度差によってトナーの落下量分布が、図９に示したように変化することが分かった。なお、落下量分布の測定条件は次の通りである。現像剤供給能力（１．０ｇ／ｓｅｃ）のホッパーからの補給方法はトナーの補給を間欠的に行った。搬送スクリューとしては、スクリュー外径１３ｍｍ、スクリュー軸径８ｍｍ、スクリューピッチ２０ｍｍのものを用いて、それをプロセススピードに因らず２４ｒｐｍで回転させる。現像装置内の搬送スクリューは、スクリュー外径１３ｍｍ、スクリュー軸径８ｍｍ、スクリューピッチ２０ｍｍとした。そして、搬送スクリューは、プロセススピード２３０ｍｍ／ｓｅｃの時は９６ｒｐｍ、プロセススピード１３７ｍｍ／ｓｅｃの時は５７ｒｐｍで回転させた。

これに対し、本実施形態の搬送スクリュー１１４ｄの構成では、プロセススピードに因る搬送スクリュー１１４ｄの回転速度差に因らずトナーの落下量分布が、図１０に示したようなった。すなわち、現像装置１１４内で長手方向に搬送しながら現像スリーブ１１４ａに向かって長手方向で略均一にトナーを供給することができた。

すなわち、溝１１４ｋによる現像剤の搬送は、プロセススピードが変化した場合に、現像剤規制壁を通過する現像剤の現像剤搬送路１１４ｃに沿った方向の分布の変化が、羽根部材１１４ｈとは逆向きの変化の分布となるように現像剤を搬送する。

なお、落下量分布の測定条件は次の通りである。現像剤供給能力（１．０ｇ／ｓｅｃ）のホッパーからの補給方法はトナーの補給を間欠的に行った。現像容器１１４Ａ内の搬送スクリュー１１４ｄは、スクリュー外径１３ｍｍ、スクリュー軸径８ｍｍ、スクリューピッチ２０ｍｍ、スクリュー開口部長手方向１０ｍｍ×短手方向５ｍｍとした。そして、搬送スクリュー１１４ｄは、プロセススピード２３０ｍｍ／ｓｅｃの時は９６ｒｐｍ、プロセススピード１３７ｍｍ／ｓｅｃの時は５７ｒｐｍで回転させた。

本実施形態では、ホッパーから現像装置１１４の長手方向の端部に設けられた供給口１１４ｂにトナーを補給し、それを現像装置１１４内で長手方向に搬送しながら現像スリーブ１１４ａに向かって長手方向略均一にトナーを供給する。この場合に、搬送スクリュー１１４ｄに設けられた開口部１１４ｉが供給口１１４ｂと対向しているときのみ、開口部１１４ｉにトナーが供給される。このため、プロセススピードが遅い場合、搬送スクリュー１１４ｄの回転速度が遅いため、開口部１１４ｉが供給口１１４ｂと対向する時間が長くなり、開口部１１４ｉに供給されるトナーが多くなる。

したがって、搬送スクリュー１１４ｄの回転軸１１４ｇの内部に設けられた搬送路を通って下流側に直接搬送されるトナー量を多くすることができるため、従来構成の搬送スクリューの時に生じていた現像装置における落下量分布の乱れを解消することができる。また、プロセススピードが速い場合においても、搬送スクリュー１１４ｄの回転速度が速いため、開口部１１４ｉが供給口１１４ｂと対向する時間が短くなり、開口部１１４ｉに供給されるトナーは少ない。

すなわち、トナー供給は１．０ｇ／ｓｅｃで変わらないため、回転速度が上がるとスクリュー１回転あたりのトナー供給量が減少する。トナー供給は短時間の動作が間欠的に実行されており、回転速度が変わってもトナー供給中に開口部１１４ｉが上を向く回数がそれほど変わらないため、開口部１１４ｉに入るトナー量は減少する。

したがって、搬送スクリュー１１４ｄの回転軸１１４ｇの内部に設けられた搬送路を通って下流側に直接搬送されるトナー量は少なくなり、落下量分布に対する影響はほとんどない。

本実施形態では、このような現象が連続的に起こることによって、トナーの落下量分布は均一に保たれることとなり、画像不良のない良好な画像を提供することが可能となる。 この結果が図１０に表されている。すなわち、これを従来例の図９に示す結果と比較すると、プロセススピードに因る搬送スクリュー１１４ｄの回転速度差に関わらず、長手方向の現像剤の落下量分布が略均一に制御されており、１ページ内における濃度差が防止される。従って、本実施形態によれば、印字枚数が増加した場合でも搬送スクリューの回転速度差によらず濃度ムラのない良好な画像を得ることができる。

以上、本発明の第１実施形態を具体的に説明したが、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
＜第２実施形態＞
次に本発明の他の実施形態の画像形成装置について説明する。

この実施形態では、基本的には、第１実施形態と同様の装置構成を用いており、以下に第１の実施形態とは異なる点を中心に説明する。

図１１は、本実施形態における現像装置の現像剤搬送路を示す概略図であり、図１２は、
本実施形態における現像装置の長手方向に垂直方向の断面を示す図である。

これらの図に示すように、現像装置３１４は、現像剤搬送路３１４ｃと現像剤搬送路２１４Ｃとを有している。

現像剤搬送路３１４ｃの前端側の縁部には、第１実施形態と同様に、現像剤規制壁１１４ｅが上方に立ち上がるように設けられている。現像剤規制壁１１４ｅの上縁部は、第１実施形態と同様に、現像剤搬送方向に沿って落下していく現像剤の量を規制する上縁部を有している。現像剤規制壁１１４ｅの上縁部は、第１実施形態と同様に、現像剤の搬送方向において高さが低くなるように傾斜している。

現像剤搬送路３１４ｃの上縁部の上面、第１実施形態と同様に、現像剤搬送方向に直交する前後方向における面幅Ｗが、現像剤の搬送方向に沿って拡大するように形成されている。すなわち、その現像剤規制壁１１４ｅの上縁部は、図６に示す第１実施形態の場合と同様に、手前側が高く奥側が低くなり、かつ傾斜が低くなるに従って壁の上面の面幅Ｗが広くなるように形成されている。なお、現像剤規制壁１１４ｅの上縁部の具体的な面幅Ｗについては、従来装置と同様にして決定されている。搬送スクリュー１１４ｄによって長手方向の手前側から奥側に向けて搬送される現像剤は、その現像剤規制壁１１４ｅにおける上縁部１１４ｆの上面に現像剤による壁を形成しながら、現像剤撹拌部材側に落下するように構成されている。

現像装置３１４の現像剤搬送路３１４ｃの内部には、現像剤搬送路３１４ｃの現像剤の搬送方向の一端部分(操作方向奥側方向)から他端部分（操作方向手前方向）に向かってトナーを搬送する現像剤搬送手段としての搬送スクリュー３１４ｄが配置されている。この搬送スクリュー３１４ｄは、回転軸３１４ｇと螺旋状の羽根部材３１４ｈとで構成されている。搬送スクリュー３１４ｄは、スクリュー外径１３ｍｍ、スクリュー軸径８ｍｍ、スクリューピッチ２０ｍｍである。そして、搬送スクリュー３１４ｄは、プロセススピード２３０ｍｍ／ｓｅｃの時は９６ｒｐｍ、プロセススピード１３７ｍｍ／ｓｅｃの時は５７ｒｐｍで回転させる。

一方、現像装置３１４には、第１実施形態とは異なり、現像剤搬送路２１４ｃが現像剤搬送路３１４ｃの上部に配置されている。現像剤搬送路２１４ｃの内部には、現像剤搬送路２１４ｃの現像剤の搬送方向の一端部分(操作方向奥側方向)から他端部分（操作方向手前方向）に向かってトナーを搬送する現像剤搬送手段としての搬送スクリュー２１４ｄが配置されている。搬送スクリュー２１４ｄは回転軸２１４ｇと螺旋状の羽根部材２１４ｈとを有している。搬送スクリュー２１４ｄによって他端部分に搬送されたトナーは現像剤搬送路３１４ｃへ供給される。搬送スクリュー２１４ｄは、スクリュー外径１３ｍｍ、スクリュー軸径８ｍｍ、スクリューピッチ２０ｍｍである。そして、搬送スクリュー２１４ｄは、プロセススピード２３０ｍｍ／ｓｅｃの時は９６ｒｐｍ、プロセススピード１３７ｍｍ／ｓｅｃの時は５７ｒｐｍで回転させる。

トナーは供給口１１４ｂから現像装置３１４の現像剤搬送路３１４ｃと現像剤搬送路２１４ｃに供給される。現像剤搬送路３１４ｃと現像剤搬送路２１４ｃの供給口側の連通部３１４ｐには開閉可能なシャッター２００が配置されている。すなわち、シャッター２００が閉じることで現像剤が連通部３１４ｐから現像剤搬送路３１４ｃに流通することを抑制するものである。シャッター２００は、プロセススピードに連動してシャッター２００の閉時間が変わるように構成されている。

搬送スクリュー３１４ｄの螺旋状の羽根部材３１４ｈは、現像スリーブ１１４ａの軸方向に沿って搬送する機能を有している。現像剤搬送路３１４ｃ内の搬送途中にあるトナーは、現像剤搬送路３１４ｃの前端側の縁部上に形成された現像剤規制壁１１４ｅの高さを超えたトナーが現像スリーブ１１４ａ側に向かって落下する。一方、搬送スクリュー２１４ｄの螺旋状の羽根部材２１４ｈは、供給口１１４ｂから供給されたトナーを搬送方向の下流側まで搬送する機能を有している。他端部の現像剤搬送路３１４ｃと現像剤搬送路２１４ｃの連通部３１４ｑ（第２の連通部）から排出されたトナーは、現像剤搬送路３１４ｃ上に排出される。そして、現像剤搬送路３１４ｃの前端側の縁部上に形成された現像剤規制壁１１４ｅの高さを超えたトナーが現像スリーブ１１４ａ側に向かって落下する。

一般に、搬送スクリュー３１４ｄを回転させる駆動が現像駆動と連動していることで、プロセススピードを複数持つ場合に、プロセススピードが変わると搬送スクリュー３１４ｄの回転速度が変わる。このような構成では、搬送スクリュー３１４ｄの回転速度が遅い場合、現像剤の軸方向の搬送性が落ち、現像剤搬送路３１４ｃ内の現像剤は軸方向で狭い範囲に密集した状態で搬送される。現像剤が軸方向で密集していることで、搬送スクリュー３１４ｄの回転方向に現像剤を送る力が強くなり、搬送方向上流側で現像剤が過度に落ちてしまう。逆に、回転速度が速くなると軸方向の搬送性が上がり、現像剤搬送路３１４ｃ内の現像剤は軸方向で広い範囲に分散して搬送される。現像剤が軸方向で分散していることで、搬送スクリュー３１４ｄの回転方向に現像剤を送る力が弱くなり、搬送方向の上流側で現像剤が落ちずに軸方向に搬送されて下流側で現像剤が過度に落ちる。

これに対し、本実施形態の構成では、プロセススピードに連動してシャッター２００の閉時間が変動する。これにより、プロセススピードに因る搬送スクリュー３１４ｄの回転速度差に因らずトナーの落下量分布が、現像装置３１４内で長手方向に搬送しながら現像スリーブ１１４ａに向かって長手方向略均一にトナーを供給することができる。

すなわち、ホッパーから現像装置３１４の長手方向端部に設けられた供給口１１４ｂにトナーを補給し、それを現像装置３１４内で長手方向に搬送しながら現像スリーブ１１４ａに向かって長手方向略均一にトナーを供給する。この場合において、現像剤搬送路３１４ｃと現像剤搬送路２１４ｃとの供給口１１４ｂ側の連通部３１４ｐ（第１の連通部）に設けられたシャッター２００（供給量調整手段）の閉時間が、プロセススピードに連動して変動する。

すなわち、プロセススピードが遅い場合、シャッター２００の閉時間をプロセススピードが速い場合と比べて長くすることにより、第２現像剤搬送路２１４ｃに供給されるトナーが多くなる。したがって、現像剤搬送路２１４ｃを通って下流側に直接搬送されるトナー量を多くすることができるため、従来構成の搬送スクリューの時に生じていたトナーの落下量分布の乱れを解消することができる。

また、プロセススピードが速い場合においても、シャッター２００の閉時間を限りなく０秒にすることにより、現像剤搬送路２１４ｃに供給されるトナーを少なくすることができる。したがって、現像剤搬送路２１４ｃを通って下流側に直接搬送されるトナー量は少なくなり、落下量分布に対する影響はほとんどない。

このような現象が連続的に起こることによって、トナーの落下量分布は均一に保たれることとなり、画像不良のない良好な画像を提供することが可能となる。すなわち、プロセススピードに因る搬送スクリューの回転速度差に関わらず、長手方向の現像剤の落下量分布が略均一に制御されており、１ページ内における濃度差が抑制される。従って、本実施形態によれば、印字枚数が増加した場合でも搬送スクリューの回転速度差によらず濃度ムラのない良好な画像を得ることができる。

以上、本発明の第２実施形態を具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。

また、上述した各実施形態は、モノクロ複写機の一成分現像装置に適用した場合について説明したものであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばカラー複写機、プリンタ等にも適用でき、また二成分現像装置にも適用できる。なお、二成分現像装置における現像剤量検知は、キャリア粒子に対する現像剤の比、即ち現像剤濃度のことを意味するものである。

１００…画像形成装置
１１１…レーザスキャナ
１１２…感光体ドラム
１１３…画像書込光学系
１１４…現像装置
１１４ａ…現像スリーブ
１１４ｂ…供給口
１１４ｃ…現像剤搬送路
１１４ｄ…搬送スクリュー
１１４ｅ…現像剤規制壁
１１４ｇ…回転軸
１１４ｈ…羽根部材
１１４ｉ…開口部
１１４ｊ…開口部
１１４ｋ…溝
２００…シャッター
２１４ｃ…現像剤搬送路
３１４…現像装置
３１４ｃ…現像剤搬送路
３１４ｄ…搬送スクリュー
３１４ｇ…回転軸
３１４ｐ…連通部
３１４ｑ…連通部
Ａ…装置本体
Ｃ…画像形成部

Claims (8)

1. 現像剤を潜像に供給して現像する現像装置であって、
   前記潜像に現像剤を供給して現像するために現像剤を担持する現像剤担持体と、
   第１の搬送路の一端部から他端部に沿って現像剤を搬送する第１の搬送手段と、
   前記第１の搬送路に沿って設けられ、前記第１の搬送路から前記現像剤担持体へ供給される現像剤の量を規制する規制部と、
   前記第１の搬送路に供給する現像剤を搬送する第２の搬送路と、
   前記現像装置のプロセススピードが変化した場合に、前記第１の搬送路に沿った方向における前記第１の搬送路から前記現像剤担持体へ供給される現像剤量の増減の分布の変化と、前記第１の搬送路に沿った方向における前記第２の搬送路から前記第１の搬送路へ供給される現像剤量の増減の分布の変化と、が逆向きとなるように現像剤を前記第２の搬送路に沿って搬送する第２の搬送手段と
   を有することを特徴とする現像装置。
2. 前記第２の搬送手段は、より速度の遅いプロセススピードの場合には、より多い量の現像剤を、より速度の早いプロセススピードの場合には、より少ない量の現像剤を前記一端部から前記他端部へ前記第２の搬送路に沿って搬送することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記現像装置のプロセススピードに対応して駆動される中空形状の回転軸を有し、
   前記第１の搬送路は、前記回転軸の外周面に沿っており、前記第２の搬送路は、前記回転軸の内周面に沿っており、
   前記第１の搬送手段は、前記回転軸と、前記回転軸の前記外周面に設けられた羽根部材とによって構成され、前記第２の搬送手段は、前記回転軸と、前記回転軸の前記内周面に設けられた溝によって構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
4. 前記第１の搬送路の前記一端部へ現像剤を供給するための現像剤供給口と、
   前記第１の搬送路の前記一端部の側の前記回転軸に設けられ、前記回転軸の外側から内側へ現像剤を供給するための第１の開口と、
   前記第１の搬送路の前記他端部の側の前記回転軸に設けられ、前記回転軸の内側から外側へ現像剤を排出するための第２の開口と
   を具備することを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
5. 前記第１の搬送路の前記一端部へ現像剤を供給するための現像剤供給口と、
   前記第２の搬送路は、前記第１の搬送路に沿って設けられ、前記第１の搬送路の前記一端部と連通する第１の連通部と、
   前記第１の搬送路の前記他端部と連通する第２の連通部と、
   前記第１の連通部に設けられ、より速度の遅いプロセススピードの場合には、前記現像剤供給口から供給される現像剤のうち、より多い量の現像剤を、より速度の早いプロセススピードの場合には、より少ない量の現像剤を前記第２の搬送路に供給する供給量調整手段と
   を具備することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
6. 前記供給量調整手段は、前記第１の連通部に設けられ、前記現像剤供給口から供給された現像剤が前記第１の連通部から前記第１の搬送路に流通することを抑制するために前記第１の連通部を閉じるシャッターを有することを特徴とする請求項５に記載の現像装置。
7. 前記供給量調整手段は、より速度の遅いプロセススピードの場合には、前記シャッターを閉じる時間をより長くし、より速度の早いプロセススピードの場合には、前記シャッターを閉じる時間をより短くするように調整することを特徴とする請求項６に記載の現像装置。
8. 像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、
   前記潜像形成手段によって形成された前記潜像を現像する請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の現像装置と
   を具備することを特徴とする画像形成装置。

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