JP4546366B2 - 現像装置およびそれを備える画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像装置およびそれを備える画像形成装置に関する。

電子写真方式を用いる画像形成においては、一様な電位に帯電された電子写真感光体を画像情報に応じた光で露光して静電潜像を形成し、形成された静電潜像を、現像装置によって現像して可視像化する。静電潜像を現像する方法としては、磁性１成分現像剤または非磁性１成分現像剤を用いる１成分現像方式と、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤を用いる２成分現像方式とがある。

２成分現像方式は、キャリアと呼ばれる磁性粒子とトナーとを撹拌して互いに摩擦帯電させることによってキャリアの表面にトナーを担持させ、トナーを担持するキャリアで磁石部材を内包する現像ローラの表面に穂を形成し、穂中のトナーを現像ローラから電子写真感光体の静電潜像へ移行させて現像する。２成分現像方式は、１成分現像方式に比べて装置が若干複雑になるけれども、トナーの電位設定が比較的容易であり、高速対応性および安定性に優れるので、多用されている。

図１０は、２成分現像剤を用いる現像装置１の典型的な構成を例示する断面図である。現像装置１は、現像剤を収容する現像槽２と、現像槽２に回転自在に設けられ、画像形成装置に備わる電子写真感光体１０の静電潜像に現像剤を供給する現像ローラ３と、現像ローラ３の表面上に形成される現像剤の穂の長さを規制するブレード部材４と、現像ローラ３に現像剤を供給する２つの第１および第２撹拌供給ローラ５，６と、現像槽２へトナーを補給するトナーホッパ７とを含んで構成される。

トナーとキャリアとを含む２成分現像剤であって現像槽２に収容される現像剤は、第１および第２撹拌供給ローラ５，６で撹拌されるとき摩擦帯電されるとともに、現像ローラ３に供給された現像剤がブレード部材４によって穂切り（所定の穂の長さに規制）されるとき、または穂切りの直前に摩擦帯電される。この現像剤が摩擦帯電される帯電量は、形成される画像の濃度および品質にとって重要な因子であり、精度高く制御される必要がある。ここで、帯電量とは、現像剤の単位重量あたりの電荷量（電荷量／現像剤の重量；略称としてＱ／Ｍで表すことがある）を意味する。

従来の現像装置１では、現像槽２の形状ならびにローラ３，５，６およびブレード部材４の形状・配置が固定され、摩擦帯電に対する幾何学的要素が一定になるので、帯電量（Ｑ／Ｍ）は、温度および湿度などの稼動環境と現像剤のトナー濃度とによって左右される。ここで、トナー濃度とは、次式［トナー重量／（トナー重量＋キャリア重量）］によって与えられるものであり、２成分現像剤のキャリアが磁性を有し、トナーが磁性を有しないことから透磁率センサなどをトナー濃度センサとして用いることによって検出することができる。

稼動環境は、現像装置をたとえばエアコンディショナなどが設けられた区画に設置することによって安定化させることができるけれども、トナー濃度は、画像形成装置が形成する画像に応じて変動する。たとえば画像濃度が濃い画像を連続して形成すると、現像剤中のトナーが多量に消費されてキャリアが残るので、トナー濃度が低下する。一方、画像濃度が薄い画像を連続して形成する場合、現像剤中のトナー消費が少ないので、トナー濃度がほとんど低下しないか、または消費量を上回ってトナーが補給されるとトナー濃度が上昇する。

トナー濃度は、帯電量に大きく影響し、トナー濃度が低下するとトナーに対する摩擦機会が増大するので帯電量が高くなり、トナー濃度が増加するとトナーに対する摩擦機会が減少するので帯電量が低下する。帯電量の変動は画像品質維持にとって好ましくないので、帯電量が変動すると、特にトナーの急激な大量消費によってトナー濃度が低下して帯電量が増加すると、トナーホッパ７から現像槽２へトナーを補給し、トナー濃度を適正値へ戻すことによって、帯電量を適正値へ復帰させるという方法がとられる。

しかしながら、トナーの急激な大量消費に応じて、トナー濃度ひいては帯電量を適正値へ復帰させるべく、トナーホッパ７から現像槽２へ短時間に多量のトナーが補給されると、補給されたトナーが現像槽２から吹出して飛散する、いわゆるトナー飛散を生じて画像形成装置の本体内を汚染するおそれがあり、また、多量のトナーを一時に好適な帯電量に帯電させることができないので、現像ローラ３が電子写真感光体１０に対向する位置である現像部へ適正に帯電した現像剤を追従性よく供給することが困難になるという問題がある。したがって、良好な画質の画像を安定的に現像するために、トナー濃度を大きく変化させることなく、帯電量を安定的に制御可能にすることが強く望まれている。

従来、良好な画質の画像を形成するための現像装置については多々検討されており、たとえば、現像ローラのまわりに現像ローラに担持されて搬送される現像剤の量を規制する第１の規制部材（ブレード部材）と、第１の規制部材よりも現像ローラの回転方向上流側に第２の規制部材を設け、第２の規制部材と現像ローラとの間隔を、第１の規制部材で現像ローラから掻き落とされた現像剤を収容する現像剤収容部内におけるキャリアのトナー被覆率が８０〜１００％の際に、第２の規制部材で現像剤収容部へのトナーの取込みが停止される現像装置が提案されている（特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１の現像装置においては、第２の規制部材と、支持ケースとによって、トナーホッパから現像ローラへとトナーが補給される流路として、現像剤の帯電に寄与するであろう内部空間が形成されることを開示するけれども、その内部空間が現像剤の帯電挙動に対して及ぼす影響については全く開示も示唆もしていない。

特開２０００−２３１２５８号公報

本発明者らは、現像槽内に収容されて現像ローラへと供給される現像剤の帯電挙動に対しては、現像装置の構造、特にブレード部材と、現像ローラとの配置によって定まる現像槽内部空間の容積が大きく影響するとの知見を得、該知見に基づいて本発明に至ったものであり、その目的は、前記現像槽内部空間の容積を調整することによって、現像剤のトナー濃度を大きく変動させることなく帯電量の制御を可能にする現像装置およびそれを備える画像形成装置を提供することである。

本発明は、少なくともトナーとキャリアとを含む２成分現像剤を用いて電子写真感光体に形成される静電潜像を現像して可視像化する現像装置であって、
現像剤を収容する現像槽と、
現像槽に回転自在に設けられて電子写真感光体に現像剤を供給する現像ローラと、
現像ローラの表面上に形成される現像剤の穂の長さを規制するブレード部材と、
ブレード部材と、ブレード部材よりも現像ローラの回転方向上流側における現像ローラの外周面とで挟まれる空間である帯電空間の容積を変化させる空間容積可変手段と、
現像槽に収容される現像剤中のトナーの帯電量を検出する帯電検出センサと、
帯電検出センサの検出出力に応じて、空間容積可変手段の空間容積変化動作を制御する制御手段とを含み、
制御手段は、帯電検出センサで検出されたトナーの帯電量が予め定める値よりも小さいとき、帯電空間の容積を小さくし、帯電検出センサで検出されたトナーの帯電量が予め定める値よりも大きいとき、帯電空間の容積が大きくなるように空間容積可変手段の空間容積変化動作を制御することを特徴とする現像装置である。

また本発明は、空間容積可変手段は、ブレード部材よりも現像ローラの回転方向上流側における現像ローラの外周面を臨んで設けられ、ブレード部材に沿って現像ローラに対して近接離反する方向へ移動可能な制御板を含むことを特徴とする。

また本発明は、空間容積可変手段は、ブレード部材よりも現像ローラの回転方向上流側における現像ローラの外周面を臨んで設けられ、変形可能な制御板を含むことを特徴とする。
また本発明は、空間容積可変手段は、さらに、駆動源が接続された板状部材であり、現像ローラに対して近接離反する方向に移動可能な差動プレートを含み、
制御板は、断面形状がＬ字状であり、断面Ｌ字における鉛直部分の一辺であり、位置固定される鉛直辺と、断面Ｌ字における水平部分の一辺であり、一端部に差動プレートが装着された水平辺とからなり、
水平辺は、差動プレートが現像ローラに対して近接離反する方向に移動するのに伴って、鉛直辺と水平辺との連接部を中心にして弾性的に角変位移動することを特徴とする。
また本発明は、制御板は、断面形状がＬ字状であり、断面Ｌ字における鉛直部分の一辺であり、駆動源が接続され、現像ローラに対して近接離反する方向に移動可能な鉛直辺と、断面Ｌ字における水平部分の一辺であり、一端部がブレード部材に固定された水平辺とからなり、
水平辺は、鉛直辺が現像ローラに対して近接離反する方向に移動するのに伴って、水平面に平行な状態から水平面に対して傾斜角を有する状態まで弾性的かつ可逆的に移動することを特徴とする。

また本発明は、前記いずれか１つの現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、現像装置は、現像剤の穂の長さを規制するブレード部材と、ブレード部材よりも現像ローラの回転方向上流側における現像ローラの外周面とで挟まれる空間の容積を変化させる空間容積可変手段とを含んで構成される。空間容積可変手段は、上記空間の大きさを変化させることによって、現像剤の帯電量を現像品質にとって好適な値に調整することができる。また空間容積可変手段によって帯電量が調整された現像剤を、現像ローラへ直に供給することができるので、現像消費に対して好適な帯電量の現像剤を応答性良く供給することが可能になる。
また、現像装置は、現像槽に収容される現像剤の帯電量を検出する帯電検出センサと、帯電検出センサの検出出力に応じて、空間容積可変手段の空間容積変化動作を制御する制御手段とをさらに含んで構成され、制御手段は、帯電検出センサで検出されたトナーの帯電量が予め定める値よりも小さいとき、帯電空間の容積を小さくし、帯電検出センサで検出されたトナーの帯電量が予め定める値よりも大きいとき、帯電空間の容積が大きくなるように空間容積可変手段の空間容積変化動作を制御する。このことによって、現像剤の帯電量に応じて空間容積を所望の大きさに変化させ、現像剤の帯電量が現像される画像にとって好適な値になるように、また該好適な帯電量で安定化するように迅速に制御することができる。

また本発明によれば、空間容積可変手段は、ブレード部材よりも現像ローラの回転方向上流側における現像ローラの外周面を臨んで設けられ、ブレード部材に沿って現像ローラに対して近接離反する方向へ移動可能な制御板を含むので、簡単な構成で空間容積を可変にすることができる。

また本発明によれば、空間容積可変手段は、ブレード部材よりも現像ローラの回転方向上流側における現像ローラの外周面を臨んで設けられ、変形可能な制御板を含むので、簡単な構成でかつ省スペースで空間容積を可変にすることができる。
また本発明によれば、空間容積可変手段は、さらに、駆動源が接続された板状部材であり、現像ローラに対して近接離反する方向に移動可能な差動プレートを含む。制御板は、断面形状がＬ字状であり、断面Ｌ字における鉛直部分の一辺であり、位置固定される鉛直辺と、断面Ｌ字における水平部分の一辺であり、一端部に差動プレートが装着された水平辺とからなる。水平辺は、差動プレートが現像ローラに対して近接離反する方向に移動するのに伴って、鉛直辺と水平辺との連接部を中心にして弾性的に角変位移動する。
また本発明によれば、制御板は、断面形状がＬ字状であり、断面Ｌ字における鉛直部分の一辺であり、駆動源が接続され、現像ローラに対して近接離反する方向に移動可能な鉛直辺と、断面Ｌ字における水平部分の一辺であり、一端部がブレード部材に固定された水平辺とからなる。水平辺は、鉛直辺が現像ローラに対して近接離反する方向に移動するのに伴って、水平面に平行な状態から水平面に対して傾斜角を有する状態まで弾性的かつ可逆的に移動する。

また本発明によれば、前記いずれかの現像装置を備えることによって、現像消費に対して適正な帯電量の現像剤を応答性良く供給することができるので、形成する画像の品質安定性に優れた画像形成装置が実現される。

図１は、本発明の実施の第１形態である現像装置２０の構成を簡略化して示す断面図である。現像装置２０は、少なくともトナーとキャリアとを含む２成分現像剤を用いて、画像形成装置に備わる電子写真感光体１９に形成される静電潜像を現像して可視像化する装置である。

現像装置２０は、現像剤を収容する現像槽２１と、現像槽２１に回転自在に設けられて電子写真感光体１９に現像剤を供給する現像ローラ２２と、現像ローラ２２の表面上に形成される現像剤の穂の長さを規制するブレード部材２３と、ブレード部材２３とブレード部材２３よりも現像ローラ２２の回転方向（矢符３７方向）上流側における現像ローラ２２の外周面とで挟まれる空間３０（以後、この空間を便宜上帯電空間３０と呼ぶ）の容積を変化させる空間容積可変手段２４と、現像槽２１に回転自在に設けられて現像ローラ２２に対して現像剤を撹拌供給する２つの第１および第２撹拌供給ローラ２５，２６と、現像槽２１に収容される現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサ２７と、トナー濃度センサ２７の検出出力に応じて、空間容積可変手段２４の空間容積変化動作を制御する制御手段２８と、現像槽２１に現像剤の成分であるトナーを補給するトナーホッパ２９とを含む。

現像槽２１は、電子写真感光体１９の回転軸線が延びる方向に対して平行に細長く延びて設けられる容器状部材であり、たとえば硬質樹脂などからなる。現像槽２１には、電子写真感光体１９を臨み、現像槽２１が延びる方向と平行に細長く延びる長方形の開口部３１が形成される。

現像ローラ２２は、現像槽２１の開口部３１を介して、その回転軸線が電子写真感光体１９の回転軸線と平行になるように、かつ電子写真感光体１９に対向するようにして現像槽２１に設けられる。現像ローラ２２は、２成分現像剤用の磁石部材を内包する、いわゆるマグネットローラである。現像ローラ２２は、その磁石部材の磁力によって、磁性を有するキャリアに担持されるトナーをキャリアとともに外周面上に吸着させ、磁気ブラシとも呼ばれる現像剤の穂を形成する。

第１および第２撹拌供給ローラ２５，２６は、現像ローラ２２に近い側から前記の順に配置され、その回転軸線が現像ローラ２２の回転軸線と平行になるようにして回転自在に現像槽２１に設けられる。第１および第２撹拌供給ローラ２５，２６は、現像槽２１内に収容される現像剤を撹拌することによって現像剤の凝集を解き、撹拌時のローラと現像剤および現像剤同士の摩擦によって現像剤を帯電させるとともに、現像剤を搬送して現像ローラ２２へと供給する。

現像槽２１の第２撹拌供給ローラ２６の上方に位置する天板３２部分には貫通孔３３が形成される。この貫通孔３３の上に現像槽２１に接してトナーホッパ２９が設けられる。トナーホッパ２９は、たとえば硬質樹脂などからなるホッパ容器３４と、ホッパ容器３４の下部に、現像槽２１の貫通孔３３を介して現像槽２１の内部空間に連通するように形成されるホッパ容器貫通孔３５に摺接するように設けられるトナー補給ローラ３６とを含んで構成される。トナーホッパ２９は、現像剤成分であるトナーを収容し、トナー補給ローラ３６を回転駆動させることによって、収容するトナーをホッパ容器貫通孔３５および現像槽２１の貫通孔３３から現像槽２１へと補給する。したがって、ホッパ容器貫通孔３５および現像槽２１の貫通孔３３は、トナー補給口を構成する。トナーホッパ２９から現像槽２１へ補給されたトナーは、前述のように第１および第２撹拌供給ローラ２５，２６によって、現像槽２１内に既収容の現像剤と撹拌混合され、搬送されて現像ローラ２２に供給される。

ブレード部材２３は、弾性を有するたとえば金属または樹脂などからなる平面形状が長方形の薄板である。ブレード部材２３は、長辺を構成する一方の端部２３ａが、現像ローラ２２の外周面から予め定める間隔を有するようにして、装置本体の壁面などに装着される。本実施形態では、ブレード部材２３が、現像ローラ２２の下方であって、現像槽２１の外方に位置するように配置される。なお、ブレード部材２３の一端部２３ａと現像ローラ２２の外周面との予め定める間隔が、現像ローラ２２の外周面上に形成される穂の穂切り長さとなる。

空間容積可変手段２４は、ブレード部材２３よりも現像ローラ２２の回転方向（矢符３７方向）上流側における現像ローラ２２の外周面を臨んで設けられ、ブレード部材２３に沿って現像ローラ２２に対して近接離反する方向へ移動可能な制御板４１と、制御板４１を上記方向へ移動させる差動プレート４２とを含んで構成される。

制御板４１は、たとえばポリカーボネイトからなり、断面形状がＬ字状を有し、少なくとも現像ローラ２２の軸線方向の長さと同じ長さを有して現像ローラ２２と同方向に細長く延びる部材である。制御板４１の断面Ｌ字における水平部分の一辺４１ａ（この辺を制御板の水平辺４１ａと呼ぶことがある）は、その一端部４１ａ１がブレード部材２３に当接し、ブレード部材２３に対して摺動可能である。また制御板４１の断面Ｌ字における鉛直部分のもう一つの辺４１ｂ（この辺を制御板の鉛直辺４１ｂと呼ぶことがある）は、現像槽２１の壁面に内接し、現像槽２１の壁面に案内されて現像ローラ２２に対して近接離反する方向に摺動可能である。

差動プレート４２は、不図示のたとえばギアドモータなどの駆動源が付設された板状部材であり、鉛直方向に延び、その端部が、制御板４１の水平辺４１ａの一端部４１ａ１付近に装着される。差動プレート４２は、上記の駆動源によって矢符４３で示す現像ローラ２２に対して近接離反する方向に進退自在であり、その端部に装着される制御板４１を同方向にブレード部材２３に沿って進退自在に移動させる。

したがって、空間容積可変手段２４は、ブレード部材２３と、ブレード部材２３よりも現像ローラ２２の回転方向３７の上流側における現像ローラ２２の外周面とで挟まれる帯電空間３０、より厳密には、ブレード部材２３と上記現像ローラ２２の外周面と制御板４１の水平辺４１ａとで形成される帯電空間３０の容積を変化させることが可能である。

図２は、帯電空間３０付近を拡大して示す図である。現像槽２１内に収容される現像剤は、第２撹拌供給ローラ２６、第１撹拌供給ローラ２５の順に撹拌され、搬送されて現像ローラ２２へと供給される。第１撹拌供給ローラ２５で帯電空間３０へ送給された現像剤は、帯電空間３０内で現像ローラ２２に吸着されて穂を形成し、その穂がブレード部材２３によって穂切りされて、現像ローラ２２の回転方向３７に対して順方向に回転する電子写真感光体１９に供給される。現像に供給される現像剤は、ブレード部材２３で穂切りされる際に帯電されるとともに、帯電空間３０内において、現像ローラ２２の表面に穂を形成する前の段階においても、第１撹拌供給ローラ２５による帯電空間３０への送給圧力および現像ローラ２２の回転圧力によって摩擦されて帯電する。

第１撹拌供給ローラ２５による帯電空間３０への送給圧力および現像ローラ２２の回転圧力は、帯電空間３０の容積が小さいほど現像剤に対して強く作用し、大きな摩擦力を生み出す。したがって、現像ローラ２２の回転方向３７における制御板４１の水平辺４１ａの長さｍ、すなわち第１撹拌供給ローラ２５の帯電空間３０に対する送給方向に関する奥行をｍとし、水平辺４１ａの現像ローラ２２側の面と、現像ローラ２２の回転最下部との離隔距離である高さをｈとするとき、現像剤の帯電特性は、奥行；ｍに比例し、高さ；ｈに反比例する。すなわち、現像剤の種類が特定されると、その現像剤の帯電量（Ｑ／Ｍ）は、次式（１）で表される。なお、式（１）でＫは比例定数である。
帯電量Ｑ／Ｍ∝Ｋ・ｍ／ｈ …（１）

本実施形態の現像装置２０では、空間容積可変手段２４が、制御板４１を現像ローラ２２に対して近接離反する方向へ移動させて前記高さｈを変化させることによって、空間容積を可変にする構成であり、このことによって現像剤の帯電量を調整することができる。

トナー濃度センサ２７は、現像槽２１の底部であって、第１撹拌供給ローラ２５の下方にあたる底部に、現像槽２１の内部空間側に検出面を向けて装着される。本実施形態では、トナー濃度センサ２７は、透磁率センサである。現像剤のキャリアが磁性を有し、トナーが磁性を有しないことから、現像剤全体の磁性変化を捉えてトナー濃度［トナー重量／現像剤重量（＝トナー重量＋キャリア重量）］として検出する。このトナー濃度センサ２７によるトナー濃度検出出力は、制御手段２８に入力される。

制御手段２８は、中央処理装置（ＣＰＵ）を有する処理回路である。制御手段２８には記憶部が備えられ、記憶部には、現像剤の種類ごとに、帯電空間の容積、換言すれば制御板４１の鉛直方向の位置と、帯電量と、トナー濃度との関係がテーブルデータとして予めストアされている。したがって、制御手段２８は、トナー濃度センサ２７による現像剤のトナー濃度の検出出力に応じて、現像剤の帯電量が所望の値になるように、差動プレート４２に対する動作指令を出力し、制御板４１が現像剤に対して所望の帯電量を与えることができる位置へ移動させる。

図３は、現像装置２０に備わる空間容積可変手段２４の動作概要を示す図である。現像装置２０において、トナーホッパ２９が現像動作中は定期的にトナー補給ローラ３６を回転させてホッパ容器３４から現像槽２１へトナーを補給するタイプであるとき、たとえば濃度が薄い画像の現像が続くと、トナー消費量がさほど多くないにも関らずトナーが補給されるので、現像槽２１内のトナー濃度が高くなる。トナー濃度が高くなると、現像剤の帯電量が減少する。したがって、トナー濃度センサ２７によってトナー濃度の上昇が検出されると、制御手段２８は、空間容積可変手段２４に動作指令を出力し、制御板４１を現像ローラ２２に対して近づく方向へ移動させて高さをｈ１からｈ２（ｈ２＜ｈ１）に減少させる。このようにして、トナー濃度が高くなると、帯電空間３０の空間容積を小さくし、現像剤が帯電し易くなるようにして現像に適した帯電量になるように調整する。

逆に、濃度が濃い画像の現像が続くと、トナー消費量が多いにも関らず、トナー補給量が追いつかないので、現像槽２１内のトナー濃度が低くなり、現像剤の帯電量が増加する。この場合、トナー濃度の低下に応じて、制御手段２８は、制御板４１を現像ローラ２２に対して遠ざかる方向へ移動させて高さをｈ２からｈ１に増加させ、帯電空間３０の空間容積を大きくし、現像剤が帯電しにくくなるようにして現像に適した帯電量になるように調整する。

図４は、本発明の実施の第２形態の現像装置の要部構成を示す図である。本実施形態の現像装置は、空間容積可変手段４４を除いて、第１形態の現像装置２０と同一に構成されるので、全体構成図を省略する。図４では、現像装置の帯電空間３０まわりのみを図示し、第１形態と類似する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。

本実施形態の現像装置においては、空間容積可変手段４４の制御板４５が、弾性変形能に優れ変形可能な素材によって形成されることを特徴とする。本実施形態では、制御板４５は、鉛直辺４５ｂが位置固定であり、差動プレート４２が矢符４３方向に進退するのに伴って、制御板４５の水平辺４５ａが、水平辺４５ａと鉛直辺４５ｂとの連接部４５ｃを中心にして、矢符４６方向へ弾性的に角変位移動する。このような弾性変形が可能な制御板４５の素材として、たとえばベリリウム銅が挙げられる。

帯電空間３０のうち、現像ローラ２２寄りに形成される奥行；ｍ、高さ；ｈ２の部分が固定的な空間容積を有する第１帯電空間３０ａを成し、第１帯電空間３０ａに比べて現像ローラ２２から遠く制御板４５寄りに形成され、断面形状が奥行；ｍ、高さ；ｈ３の矩形から略三角形まで変化する部分が、可変の空間容積を有する第２帯電空間３０ｂを成す。

このようにして、帯電空間３０が可変に構成される本実施形態の現像装置も、実施の第１形態の現像装置２０と同様の効果を奏することができる。

図５は、本発明の実施の第３形態である現像装置５０の構成を簡略化して示す断面図である。本実施形態の現像装置５０は、実施の第１形態の現像装置２０に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。

現像装置５０において注目すべきは、空間容積可変手段５１において、制御板４１の水平辺４１ａとブレード部材２３との間にシール部材５２を設けて現像剤が現像槽２１から漏出することを確実に防止するとともに、制御板４１を現像ローラ２２に対して近接離反させる駆動源５３であって、実施の第１形態の差動プレート４２とは異なる駆動源５３が設けられることである。

駆動源５３としては、たとえば電圧印加用の電源と圧電素子との組合せが用いられる。駆動源５３に用いられる圧電素子としては、電圧を印加すると圧縮歪みを惹起し、その歪み量が印加される電圧値に応じて変化し、印加電圧を除くと圧縮歪みが元に戻る素子が用いられる。このような圧電素子の歪み挙動が伝達されるように圧電素子を制御板４１に接続することによって、制御板４１を現像ローラ２２に対して近接離反するように移動させることができる。

図６は、現像装置５０に備わる空間容積可変手段５１の動作概要を示す図である。現像槽２１内のトナー濃度が低くなり、トナー濃度センサ２７によってトナー濃度の低下が検出されると、制御手段２８は、駆動源５３の電圧印加用電源に動作指令を出し、圧電素子に電圧を印加させて圧縮歪みを惹起させる。このことによって、圧電素子に接続される制御板４１が現像ローラ２２に対して遠ざかる方向へ移動し、高さをｈ１になるように大きくして帯電空間３０の空間容積を大きくし、現像剤が帯電しにくくなるようにして現像に適した帯電量になるように調整する。

現像槽２１中のトナー濃度が高くなり、トナー濃度センサ２７によってトナー濃度の上昇が検出されると、制御手段２８は、駆動源５３の電圧印加用電源に動作指令を出し、圧電素子に対する印加電圧を除いて圧縮歪みを解放して元に戻す。このことによって、圧電素子に接続される制御板４１が現像ローラ２２に対して近づく方向へ移動し、高さをｈ２になるように小さくして帯電空間３０の空間容積を小さくし、現像剤が帯電し易くなるようにして現像に適した帯電量になるように調整する。なお、高さｈ１は、圧電素子に印加する電圧の大きさによって随意に値を選定することができる。このようにして、実施の第１形態の現像装置２０と同様の効果を奏することができる。

図７は、本発明の実施の第３形態の現像装置５０における変形例を示す図である。この変形例では、空間容積可変手段５６において、制御板５７が弾性素材で形成され、制御板５７のシール部材５２でシールされる側の水平辺５７ａの端部がシール部材５２とともにブレード部材２３に固定され、駆動源５３が制御板５７の前記固定端部と反対側の鉛直辺５７ｂの他端部に接続されることである。

したがって、鉛直辺５７ｂが、現像ローラ２２に対して近接離反する方向に移動するのに伴って、水平辺５７ａが、水平面に平行な状態から水平面に対して傾斜角を有する状態まで弾性的かつ可逆的に移動する。このことによって、実施の第２形態の現像装置と同様に、帯電空間３０のうち、現像ローラ２２寄りに形成される奥行；ｍ、高さ；ｈ２の部分が固定的な空間容積を有する第１帯電空間３０ａを成し、第１帯電空間３０ａに比べて現像ローラ２２から遠く制御板５７寄りに形成され、断面形状が奥行；ｍ、高さ；ｈ３の三角形で高さｈ３の変化する部分が、可変の空間容積を有する第２帯電空間３０ｂを成すことができる。このようにして、現像装置５０の変形例も、上記の各現像装置と同様の効果を奏することができる。

図８は、本発明の実施の第４形態である現像装置６０の構成を簡略化して示す断面図である。本実施形態の現像装置６０は、実施の第１形態の現像装置２０に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。

現像装置６０において注目すべきは、現像槽２１に収容される現像剤の帯電量を検出する帯電検出センサ５９と、帯電検出センサ５９の検出出力に応じて、空間容積可変手段２４の空間容積変化動作を制御する制御手段２８とを含むことである。

本実施形態の帯電検出センサ５９としては、表面電位センサ５９が用いられる。表面電位センサ５９は、電子写真感光体１９と現像ローラ２２との最近接部である現像部よりも、現像ローラ２２の回転方向のわずかに下流側に、電子写真感光体１９の表面を臨んでその表面近くに設けられる。

現像槽２１内に収容される現像剤は、キャリアとトナーとを含み、さらに現像槽２１内で常に流動し、現像槽２１内の位置によって帯電量が異なるので、その帯電量を特定するべく現像槽２１内で直接検出することは難しい。したがって、本実施形態では、現像ローラ２２から一旦電子写真感光体１９の表面に供給し、該表面に付着したトナー５８の帯電量を表面電位センサ５９によって測定する。

このような間接測定によって得られる帯電量を、現像槽２１内に収容される現像剤の帯電量の推測値とする。表面電位センサ５９によって得られる検出出力は、制御手段２８へ入力され、トナー５８の帯電量が現像剤の種類ごとに予め定める値よりも小さいとき、制御手段２８は、空間容積可変手段２４を動作させて帯電空間３０の容積を小さくして現像剤が帯電し易くなるようにし、逆に、予め定める値よりも大きいとき、制御手段２８は、空間容積可変手段２４を動作させて帯電空間３０の容積を大きくして現像剤が帯電しにくくなるようにする。このようにして、本実施形態の現像装置６０も、上記の各現像装置と同様の効果を奏することができる。

図９は、本発明のもう一つの実施形態である画像形成装置６１の構成を簡略化して示す図である。図９に示す画像形成装置６１は、たとえば本発明の実施の第１形態の現像装置２０を備えることを特徴とする電子写真方式のフルカラープリンタである。

画像形成装置６１は、たとえばパーソナルコンピュータなどの外部装置で創出されて伝達される画像情報に応じて、記録紙などの記録媒体上にフルカラーまたはモノクロの画像を形成するものであり、電子写真感光体１９、帯電器６２、露光ユニット６３、現像装置２０、クリーニングユニット６４、転写ユニット６５、定着ユニット６６、用紙搬送路Ｓ、自動給紙トレイ６７、手差給紙トレイ６８、排紙部６９を含んで構成される。

この画像形成装置６０は、フルカラープリンタであり、画像情報が、ブラック（ｂ）、シアン（ｃ）、マゼンタ（ｍ）、イエロー（ｙ）の各色を用いるカラー画像に応じたものである。したがって、電子写真感光体１９、帯電器６２、現像装置２０、クリーニングユニット６４および転写ユニット６５に備えられる転写ローラ７１は、各色に対応してそれぞれ４つ設けられる。ここでは、各色に応じて４つずつ設けられる各部は、各色を表すアルファベットを参照符号の末尾に付して区別し、総称する場合は参照符号のみで表す。なお、露光ユニット６３は、ユニット内で画像情報をｂ，ｃ，ｍ，ｙの各色情報の光に分岐し、各色情報の光を各色の静電潜像が形成される電子写真感光体１９に対して照射して露光する。したがって、露光ユニット６３としては、たとえばレーザ照射部および複数の反射ミラーを備えるレーザスキャニングユニット１つが設けられる。

帯電器６２、現像装置２０、転写ローラ７１、クリーニングユニット６４は、電子写真感光体１９まわりに、この順序で配置される。露光ユニット６３は、露光ユニット６３から出射される各色情報の光が、帯電器６２と現像装置２０との間を通して電子写真感光体１９の表面に照射されるように配置される。

帯電器６２は、電子写真感光体１９の表面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段であり、本実施形態ではローラ型が用いられる。露光ユニット６３は、帯電器６２によって一様な電位に帯電された電子写真感光体１９の表面を各色の画像情報に応じて露光し、その表面に静電潜像を形成する。

現像装置２０は、電子写真感光体１９の表面に形成された静電潜像にトナーを供給して現像し、可視像であるトナー像を形成する。クリーニングユニット６４は、電子写真感光体１９の表面から転写ユニット６５へ転写しきれずに残留するトナーを、電子写真感光体１９の表面から除去し回収する。

転写ユニット６５は、電子写真感光体１９の上方に配置され、転写ベルト７２、転写ベルト駆動ローラ７３、転写ベルト従動ローラ７４、転写ローラ７１（ｂ，ｃ，ｍ，ｙ）および転写ベルトクリーニングユニット７５を含んで構成される。転写ベルト駆動ローラ７３、転写ベルト従動ローラ７４および転写ローラ７１は、転写ベルト７２を張架し、転写ベルト駆動ローラ７３の回転駆動によって、転写ベルト７２を矢符Ｂ方向へ回転駆動させる。

矢符Ｂ方向へ回転駆動される転写ベルト７２は中間転写ベルトであり、各電子写真感光体１９に接触するように設けられる。転写ベルト７２が、電子写真感光体１９に接しながら電子写真感光体１９を通過する際、転写ベルト７２を介して電子写真感光体１９に対向配置される転写ローラ７１から、電子写真感光体１９表面のトナーの帯電極性とは逆極性の転写バイアスが印加され、電子写真感光体１９の表面に形成されたトナー像が転写ベルト７２上へ転写される。フルカラー画像の場合、各電子写真感光体１９で形成される各色のトナー画像が、転写ベルト７２上に順次重ねて転写されることによって、フルカラーに形成される。

転写ベルトクリーニングユニット７５は、転写ベルト従動ローラ７４に対向し、転写ベルト従動ローラ７４に張架される転写ベルト７２の外周面に接触するように設けられる。電子写真感光体１９との接触によって転写ベルト７２に付着したトナーは、記録媒体の裏面を汚染する原因となるので、転写ベルトクリーニングユニット７５が、転写ベルト７２表面のトナーを除去し回収する。

トナー像が記録される記録媒体たとえば記録紙は、自動給紙トレイ６７に貯留される。本実施形態の画像形成装置６１では、自動給紙トレイ６７は、装置下部に設けられる。自動給紙トレイ６７に貯留される記録紙は、ピックアップローラ７８によって１枚ずつ自動給紙トレイ６７から取出され、用紙搬送路Ｓへ送出される。用紙搬送路Ｓへ送出された記録紙は、用紙搬送路Ｓの各所に設けられる複数の搬送ローラ８１によって搬送され、転写ユニット６５において転写ベルト７２上に転写された画像の形成位置に同期するようにして、転写ベルト駆動ローラ７３と、転写ベルト駆動ローラ７３に対向し転写ベルト駆動ローラ７３に押圧するように設けられる記録紙転写ローラ７９とのニップ部へと送給される。上記ニップ部を通過する記録紙に対して記録紙転写ローラ７９から転写バイアスが印加されることによって、トナー像が転写ベルト７２から記録紙上に転写される。なお、記録紙は、自動給紙トレイ６７からの送給に限定されることなく、手差給紙トレイ６８からもう一つの用紙搬送路Ｓを通って送給されてもよい。

定着ユニット６６は、転写ユニット６５よりも記録紙の搬送方向下流側に設けられ、加熱ローラ７６および加圧ローラ７７と、加熱ローラ７６の加熱源、加熱ローラ７６の温度を検知するセンサおよび加熱ローラ７６が所定の温度になるように加熱源の動作を制御する制御部などを含む。加熱ローラ７６と加圧ローラ７７とは、互いに押圧状態で記録紙を挟圧搬送することができるように設けられる。定着ユニット６６は、記録紙が加熱ローラ７６と加圧ローラ７７とで形成されるニップ部を通過する際、トナー像を加熱および加圧して記録紙に定着させ、堅牢な記録画像とする。

定着ユニット６６でトナー像が定着された記録紙は、定着ユニット６６の出側に設けられる排紙ローラ８０と搬送ローラ８１とによって排紙部６９へ排紙される。

以下画像形成装置６１における画像形成動作について簡単に説明する。画像形成部では、電子写真感光体１９の表面を帯電器６２で一様な電位に帯電させ、露光ユニット６３で画像情報に応じて露光して静電潜像が形成され、静電潜像が現像装置２０によって現像されてトナー像が形成される。各電子写真感光体１９の表面上に形成された各色のトナー像は、転写ベルト７２上に順次重ねて転写されフルカラー画像となる。

転写ベルト７２上に転写されたトナー像は、自動給紙トレイ６７からピックアップローラ７８でピックアップされ用紙搬送路Ｓを搬送され、転写ベルト駆動ローラ７３と記録紙転写ローラ７９とのニップ部まで送給された記録紙の上に転写される。トナー像が転写された記録紙は、定着ユニット６６へ搬送され、定着ユニット６６で定着処理されて堅牢な記録画像となり、排紙部６９に排紙され、一連の画像形成動作が終了する。

画像形成装置６１には、現像装置２０が備えられる。したがって、現像装置２０の空間容積可変手段２４が帯電空間３０の大きさを変化させることによって、現像剤の帯電量を現像品質にとって好適な値に調整することができ、帯電量が好適に調整された現像剤を、現像ローラ２２へ直に供給することができるので、現像消費に対して好適な帯電量の現像剤を応答性良く供給することが可能になる。このことによって、画質不良を生じることがなく良好な品質の画像を安定的に継続して形成することのできる画像形成装置が実現される。

本発明の実施の第１形態である現像装置２０の構成を簡略化して示す断面図である。 帯電空間３０付近を拡大して示す図である。 現像装置２０に備わる空間容積可変手段２４の動作概要を示す図である。 本発明の実施の第２形態の現像装置の要部構成を示す図である。 本発明の実施の第３形態である現像装置５０の構成を簡略化して示す断面図である。 現像装置５０に備わる空間容積可変手段５１の動作概要を示す図である。 本発明の実施の第３形態の現像装置５０における変形例を示す図である。 本発明の実施の第４形態である現像装置６０の構成を簡略化して示す断面図である。 本発明のもう一つの実施形態である画像形成装置６１の構成を簡略化して示す図である。 ２成分現像剤を用いる現像装置１の典型的な構成を例示する断面図である。

符号の説明

２０，５０，６０ 現像装置
２１ 現像槽
２２ 現像ローラ
２３ ブレード部材
２４，４４，５６ 空間容積可変手段
２５ 第１撹拌供給ローラ
２６ 第２撹拌供給ローラ
２７ トナー濃度センサ
２８ 制御手段
２９ トナーホッパ
３０ 帯電空間
４１，４５，５７ 制御板
４２ 差動プレート
５２ シール部材
５３ 駆動源
５９ 表面電位センサ
６１ 画像形成装置

Claims (6)

1. 少なくともトナーとキャリアとを含む２成分現像剤を用いて電子写真感光体に形成される静電潜像を現像して可視像化する現像装置であって、
   現像剤を収容する現像槽と、
   現像槽に回転自在に設けられて電子写真感光体に現像剤を供給する現像ローラと、
   現像ローラの表面上に形成される現像剤の穂の長さを規制するブレード部材と、
   ブレード部材と、ブレード部材よりも現像ローラの回転方向上流側における現像ローラの外周面とで挟まれる空間である帯電空間の容積を変化させる空間容積可変手段と、
   現像槽に収容される現像剤中のトナーの帯電量を検出する帯電検出センサと、
   帯電検出センサの検出出力に応じて、空間容積可変手段の空間容積変化動作を制御する制御手段とを含み、
   制御手段は、帯電検出センサで検出されたトナーの帯電量が予め定める値よりも小さいとき、帯電空間の容積を小さくし、帯電検出センサで検出されたトナーの帯電量が予め定める値よりも大きいとき、帯電空間の容積が大きくなるように空間容積可変手段の空間容積変化動作を制御することを特徴とする現像装置。
2. 空間容積可変手段は、
   ブレード部材よりも現像ローラの回転方向上流側における現像ローラの外周面を臨んで設けられ、ブレード部材に沿って現像ローラに対して近接離反する方向へ移動可能な制御板を含むことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 空間容積可変手段は、
   ブレード部材よりも現像ローラの回転方向上流側における現像ローラの外周面を臨んで設けられ、変形可能な制御板を含むことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
4. 空間容積可変手段は、さらに、駆動源が接続された板状部材であり、現像ローラに対して近接離反する方向に移動可能な差動プレートを含み、
   制御板は、断面形状がＬ字状であり、断面Ｌ字における鉛直部分の一辺であり、位置固定される鉛直辺と、断面Ｌ字における水平部分の一辺であり、一端部に差動プレートが装着された水平辺とからなり、
   水平辺は、差動プレートが現像ローラに対して近接離反する方向に移動するのに伴って、鉛直辺と水平辺との連接部を中心にして弾性的に角変位移動することを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
5. 制御板は、断面形状がＬ字状であり、断面Ｌ字における鉛直部分の一辺であり、駆動源が接続され、現像ローラに対して近接離反する方向に移動可能な鉛直辺と、断面Ｌ字における水平部分の一辺であり、一端部がブレード部材に固定された水平辺とからなり、
   水平辺は、鉛直辺が現像ローラに対して近接離反する方向に移動するのに伴って、水平面に平行な状態から水平面に対して傾斜角を有する状態まで弾性的かつ可逆的に移動することを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
6. 前記請求項１〜５のいずれか１つに記載の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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