JP5273439B2 - 現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置とそこに設置される現像装置及びプロセスカートリッジとに関し、特に、現像剤を長手方向に搬送して循環経路を形成する複数の搬送部材のうち少なくとも２つの搬送部材が上下方向に設置された現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置に関するものである。

従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤（添加剤等を添加する場合も含むものとする。）を収容した現像装置であって、現像剤を長手方向に搬送して循環経路を形成する複数の搬送部材のうち少なくとも２つの搬送部材を上下方向に設置する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

２成分現像剤を用いた現像装置は、現像装置内におけるトナー消費に応じて、現像装置の一部に設けられたトナー補給口から現像装置内に適宜にトナーが補給される。補給されたトナーは、現像装置内の現像剤とともに、搬送スクリュ等の搬送部材（撹拌搬送部材）によって撹拌・混合される。撹拌・混合された現像剤は、その一部が現像ローラ（現像剤担持体）に供給される。現像ローラに担持された現像剤は、ドクターブレード（現像剤規制部材）によって適量に規制された後に、その２成分現像剤中のトナーが感光体ドラムとの対向位置で感光体ドラム上の潜像に付着する。

特許文献１等における現像装置には、第１搬送部材（第１撹拌搬送部材）と第２搬送部材（第２撹拌搬送部材）とが上下方向に設置されていて、この２つの搬送部材によって現像剤の循環経路を形成している。上方に設置された第１搬送部材は、現像剤を長手方向に搬送しながら現像ローラに現像剤を供給する。下方に設置された第２搬送部材は、現像剤ローラから離脱された現像剤を長手方向（第１搬送部材による搬送方向とは逆方向である。）に搬送する。第１搬送部材による搬送経路（第１搬送経路）の下流側と第２搬送部材による搬送経路（第２搬送経路）の上流側とは開口を介して連通していて、第１搬送経路の上流側と第２搬送経路の下流側とは開口（開口部）を介して連通している。そして、第２搬送経路の下流側に達した現像剤（現像ローラから離脱して回収された現像剤である。）は、その位置に留まり押し上げられ、第２搬送経路の上方に設置された開口部を介して第１搬送経路の上流側に移動される。

なお、特許文献１等には、第２搬送経路の下流側の開口部から第１搬送経路の上流側への現像剤の受け渡しがスムーズにおこなわれるように、第１搬送経路の上流側に磁石部材を設置する技術が開示されている。
このように複数の搬送部材が上下方向に並設された現像装置は、複数の搬送部材が水平方向に並設された現像装置に比べて、現像装置を水平方向にコンパクト化することができる。そのために、複数の現像装置が水平方向に並設されるタンデム型のカラー画像形成装置においては、多く用いられている。

特開２００３−２６３０１２号公報

上述した特許文献１等の現像装置は、第２搬送経路の下流側の開口部の近傍に滞留する現像剤の量が多くなった場合に、第２搬送部材を回転駆動する負荷が大きくなったり、第２搬送経路の下流側から現像剤が漏出したりする不具合が生じてしまうことがあった。
そして、第２搬送部材を回転駆動する負荷が大きくなると、現像装置の駆動トルクが上昇してロックしてしまう場合があった。また、第２搬送経路の下流側から現像剤が漏出すると、画像形成装置内が汚れるとともに、現像装置内の現像剤量が不足して異常画像が出力されてしまう場合があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、現像剤を長手方向に搬送して循環経路を形成する複数の搬送部材のうち少なくとも２つの搬送部材を上下方向に設置した場合であっても、駆動トルクの上昇や現像剤の漏出が生じることのない、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することにある。

この発明の請求項１記載の発明にかかる現像装置は、キャリアとトナーとを有する現像剤を収容するとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、前記像担持体に対向するとともに、現像剤を担持する現像剤担持体と、装置内に収容された現像剤を長手方向に搬送して循環経路を形成する複数の搬送部材と、を備え、前記複数の搬送部材は、前記現像剤担持体に対向するとともに現像剤を長手方向に搬送しながら当該現像剤担持体に現像剤を供給する第１搬送部材と、前記第１搬送部材の下方であって前記現像剤担持体に対向する位置に配設されるとともに当該現像剤担持体から離脱された現像剤を長手方向に搬送する第２搬送部材と、を具備し、前記第２搬送部材による搬送経路は、その搬送方向下流側に達した現像剤を上方の搬送経路に向けて押し上げるための開口部を具備し、前記第２搬送部材による搬送経路において前記開口部の近傍に配設され、その位置における現像剤の量を検知する検知手段をさらに備え、前記検知手段によって前記開口部の近傍において現像剤が所定高さを超えていることが検知された場合に、前記第２搬送部材によって搬送される現像剤の搬送量が多くなるように可変制御するものである。

また、請求項２記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項１に記載の発明において、前記検知手段の検知結果に基いて前記第２搬送部材の回転数を増減して現像剤の搬送量を可変するものである。

また、請求項３記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記第２搬送部材による現像剤の搬送量の可変制御は、２段階でおこなわれるものである。

また、請求項４記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記第２搬送部材による現像剤の搬送量の可変制御は、３段階以上でおこなわれるものである。

また、請求項５記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記第２搬送部材による現像剤の搬送量の可変制御は、前記像担持体上の潜像に対する現像をおこなわない非画像時におこなわれるものである。

また、請求項６記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項５に記載の発明において、前記第２搬送部材による現像剤の搬送量の可変制御は、連続通紙時の紙間に相当するタイミングでおこなわれるものである。

また、請求項７記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項５又は請求項６に記載の発明において、前記第２搬送部材による現像剤の搬送量の可変制御は、画質調整モード時におこなわれるものである。

また、請求項８記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項１〜請求項７のいずれかに記載の発明において、前記第２搬送部材による搬送経路の上方の搬送経路を、前記第１搬送部材による搬送経路としたものである。

また、請求項９記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、画像形成装置の装置本体に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、請求項１〜請求項８のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とが一体化されたものである。

また、請求項１０記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１〜請求項８のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とを備えたものである。

なお、本願において、「プロセスカートリッジ」とは、像担持体を帯電する帯電部と、像担持体上に形成された潜像を現像する現像部（現像装置）と、像担持体上をクリーニングするクリーニング部とのうち、少なくとも１つと、像担持体とが、一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱自在に設置されるユニットと定義する。

本発明は、現像剤を長手方向に搬送して循環経路を形成する複数の搬送部材のうち少なくとも２つの搬送部材を上下方向に設置した場合であっても、下方の配設された第２搬送経路における現像剤の量を検知して、その検知結果に基いて第２搬送経路における現像剤の搬送量を可変しているために、駆動トルクの上昇や現像剤の漏出が生じることのない、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

実施の形態１．
図１〜図９にて、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
まず、図１にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図１において、１は画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機の装置本体、２は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、３は原稿Ｄを原稿読込部４に搬送する原稿搬送部、４は原稿Ｄの画像情報を読み込む原稿読込部、７は転写紙等の記録媒体Ｐが収容される給紙部、９は記録媒体Ｐの搬送タイミングを調整するレジストローラ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫは各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナー像が形成される像担持体としての感光体ドラム、１２は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上を帯電する帯電部、１３は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成される静電潜像を現像する現像装置、１４は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐ上に重ねて転写する転写バイアスローラ（１次転写バイアスローラ）、１５は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の未転写トナーを回収するクリーニング部、を示す。

また、１６は中間転写ベルト１７を清掃する中間転写ベルトクリーニング部、１７は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、１８は中間転写ベルト１７上のカラートナー像を記録媒体Ｐ上に転写するための２次転写バイアスローラ、２０は記録媒体Ｐ上の未定着画像を定着する定着装置、を示す。
なお、図示は省略するが、各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１ＢＫの上方には、各色（イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック）のトナー（トナー粒子）を現像装置１３に供給する各色のトナー容器がそれぞれ設置されている。

以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。なお、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上でおこなわれる作像プロセスについては、図２をも参照することができる。
まず、原稿Ｄは、原稿搬送部３の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部４のコンタクトガラス５上に載置される。そして、原稿読込部４で、コンタクトガラス５上に載置された原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。

詳しくは、原稿読込部４は、コンタクトガラス５上の原稿Ｄの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Ｄにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Ｄのカラー画像情報は、カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。

そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部２に送信される。そして、書込み部２からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光Ｌ（図２を参照できる。）が、それぞれ、対応する感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に向けて発せられる。

一方、４つの感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫは、それぞれ、図１の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫの表面は、帯電部１２との対向部で、一様に帯電される（帯電工程である。）。こうして、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
書込み部２において、４つの光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる（露光工程である。）。

イエロー成分に対応したレーザ光は、紙面左側から１番目の感光体ドラム１１Ｙ表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体ドラム１１Ｙの回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電部１２にて帯電された後の感光体ドラム１１Ｙ上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。

同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面左から２番目の感光体ドラム１１Ｍ表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、紙面左から３番目の感光体ドラム１１Ｃ表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面左から４番目の感光体ドラム１１ＢＫ表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。

その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、現像装置１３との対向位置に達する。そして、各現像装置１３から感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の潜像が現像される（現像工程である。）。
その後、現像工程後の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、中間転写ベルト１７との対向部に達する。ここで、それぞれの対向部には、中間転写ベルト１７の内周面に当接するように転写バイアスローラ１４が設置されている。そして、転写バイアスローラ１４の位置で、中間転写ベルト１７上に、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される（１次転写工程である。）。

そして、転写工程後の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、クリーニング部１５との対向位置に達する。そして、クリーニング部１５で、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に残存する未転写トナーが回収される（クリーニング工程である。）。
その後、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫにおける一連の作像プロセスが終了する。

他方、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の各色のトナーが重ねて転写（担持）された中間転写ベルト１７は、図中の時計方向に走行して、２次転写バイアスローラ１８との対向位置に達する。そして、２次転写バイアスローラ１８との対向位置で、記録媒体Ｐ上に中間転写ベルト１７上に担持されたカラーのトナー像が転写される（２次転写工程である。）。
その後、中間転写ベルト１７表面は、中間転写ベルトクリーニング部１６の位置に達する。そして、中間転写ベルト１７上に付着した未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部１６に回収されて、中間転写ベルト１７における一連の転写プロセスが終了する。

ここで、中間転写ベルト１７と２次転写バイアスローラ１８との間（２次転写ニップである。）に搬送される記録媒体Ｐは、給紙部７からレジストローラ９等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Ｐを収納する給紙部７から、給紙ローラ８により給送された記録媒体Ｐが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ９に導かれる。レジストローラ９に達した記録媒体Ｐは、タイミングを合わせて、２次転写ニップに向けて搬送される。

そして、フルカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、搬送ベルトによって定着装置２０に導かれる。定着装置２０では、定着ベルトと加圧ローラとのニップにて、カラー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。
そして、定着工程後の記録媒体Ｐは、排紙ローラによって、装置本体１外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。

次に、図２〜図５にて、画像形成装置における作像部について詳述する。
図２は、作像部及びトナー容器２８を示す構成図である。図３（Ａ）は現像装置１３の上部（第１搬送スクリュ１３ｂ１の位置である。）を長手方向にみた概略断面図（水平方向の断面図）であって、図３（Ｂ）は現像装置１３の下部（第２搬送スクリュ１３ｂ２の位置である。）を長手方向にみた概略断面図である。図４は、現像装置１３の循環経路を長手方向にみた概略断面図（垂直方向の断面図）である。また、図５は、図４に示す第２搬送経路の下流側に現像剤が滞留した状態を示す図である。
なお、各作像部はほぼ同一構造であって、各トナー容器もほぼ同一構造であるために、図２〜図５にて作像部及びトナー容器は符号のアルファベット（Ｙ、Ｃ、Ｍ、ＢＫ）を除して図示する。

図２に示すように、作像部は、像担持体としての感光体ドラム１１、帯電部１２、現像装置１３（現像部）、クリーニング部１５、等で構成される。
像担持体としての感光体ドラム１１は、負帯電の有機感光体であって、不図示の回転駆動機構によって反時計方向に回転駆動される。

帯電部１２は、芯金上に、ウレタン樹脂、導電性粒子としてのカーボンブラック、硫化剤、発泡剤等を処方した中抵抗の発泡ウレタン層をローラ状に形成した弾性を有する帯電ローラである。帯電部１２の中抵抗層の材質としては、ウレタン、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン（ＥＰＤＭ）、ブタジエンアクリロニトリルゴム（ＮＢＲ）、シリコーンゴムや、イソプレンゴム等に抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム材や、またこれらを発泡させたものを用いることもできる。
クリーニング部１５は、感光体ドラム１１に摺接するクリーニングブラシ（又は、クリーニングブレード）が設置されていて、感光体ドラム１１上の未転写トナーを機械的に除去・回収する。

現像装置１３は、現像剤担持体としての現像ローラ１３ａが感光体ドラム１１に近接するように配置されていて、双方の対向部分には感光体ドラム１１と磁気ブラシとが接触する現像領域が形成される。現像装置１３内には、トナーＴとキャリアＣとからなる現像剤Ｇ（２成分現像剤）が収容されている。そして、現像装置１３は、感光体ドラム１１上に形成される静電潜像を現像する（トナー像を形成する。）。なお、現像装置１３の構成・動作については、後で詳しく説明する。

図２を参照して、トナー容器２８は、その内部に現像装置１３内に供給するためのトナーＴを収容している。具体的に、現像装置１３に設置された磁気センサ（不図示である。）によって検知されるトナー濃度（現像剤Ｇ中のトナーの割合である。）の情報に基いて、シャッタ駆動部によってシャッタ機構８０の開閉動作をおこなって、トナー容器２８から現像装置１３内に向けて現像剤Ｇを適宜に供給する。
なお、トナーＴの供給は、トナー濃度の情報に限定されず、感光体ベルトや中間転写ベルト等に形成されたトナー像の反射率等から検知される画像濃度の情報に基づいて実施されてもよい。また、これらの異なる情報を組み合わせて、トナーＴの供給の実施を判断してもよい。

供給管２９は、トナー容器２８から供給されるトナーＴを現像装置１３内に確実に導くためのものである。すなわち、トナー容器２８から排出されたトナーＴは、供給管２９を介して、補給口１３ｅ（トナー補給口）から現像装置１３内に供給される。

以下、画像形成装置における現像装置１３について詳述する。
図２〜図５を参照して、現像装置１３は、現像剤担持体としての現像ローラ１３ａ、搬送部材としての搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２（オーガスクリュ）、ドクターブレード１３ｃ（現像剤規制部材）、検知手段としての高さセンサ１３ｄ、等で構成されている。
現像ローラ１３ａは、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂等の非磁性体を円筒形に形成してなるスリーブが不図示の回転駆動機構によって時計方向に回転されるように構成されている。図３を参照して、現像ローラ１３ａのスリーブ１３ａ２内には、スリーブの周面に現像剤Ｇの穂立ちを生じるように磁界を形成するマグネット１３ａ１が固設されている。マグネット１３ａ１から発せられる法線方向磁力線に沿うように、現像剤Ｇ中のキャリアＣがスリーブ１３ａ２上にチェーン状に穂立ちする。このチェーン状に穂立ちしたキャリアＣに帯電したトナーＴが付着されて、磁気ブラシが形成される。磁気ブラシは、スリーブ１３ａ２の回転によってスリーブ１３ａ２と同方向（時計方向）に移送される。なお、本実施の形態１では、現像ローラ１３ａが２５０〜３００回転／分（ｒｐｍ）で回転駆動されている。
図２を参照して、ドクターブレード１３ｃは、現像領域の上流側に設置されていて、現像ローラ１３ａ上の現像剤Ｇを適量に規制する。

２つの搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２（搬送部材）は、現像装置１３内に収容された現像剤Ｇを長手方向（図２の紙面垂直方向である。）に循環しながら撹拌・混合する。
第１搬送部材としての第１搬送スクリュ１３ｂ１は、現像ローラ１３ａに対向する位置に配設されていて、現像剤Ｇを長手方向（回転軸方向）に水平に搬送する（図３（Ａ）の破線矢印に示す右方向の搬送である。）とともに、現像ローラ１３ａ上に現像剤Ｇを供給（図３（Ａ）の白矢印方向の供給である。）する。

第２搬送部材としての第２搬送スクリュ１３ｂ２は、第１搬送スクリュ１３ｂ１の下方であって現像ローラ１３ａに対向する位置に配設されている。そして、現像ローラ１３ａから離脱した現像剤Ｇ（現像工程後に剤離れ極によって現像ローラ１３ａ上から強制的に離脱された現像剤Ｇであって、図３（Ｂ）の白矢印方向に離脱するものある。）を長手方向に水平に搬送する（図３（Ｂ）の破線矢印に示す左方向の搬送である。）。
そして、第２搬送スクリュ１３ｂ２は、第１搬送スクリュ１３ｂ１による搬送経路の下流側から第１中継部１３ｆを介して循環される現像剤Ｇを第１搬送部材１３ｂ１による搬送経路の上流側に第２中継部１３ｇを介して搬送する（図４（Ｂ）の破線矢印に示す左方向の搬送である。）。
２つの搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２は、現像ローラ１３ａや感光体ドラム１１と同様に、回転軸がほぼ水平になるように配設されている。また、２つの搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２は、軸部にスクリュ部が螺旋状に巻装されたものである。

なお、第１搬送スクリュ１３ｂ１による搬送経路と、第２搬送スクリュ１３ｂ２による搬送経路と、は壁部によって隔絶されている。
図３及び図４を参照して、第２搬送スクリュ１３ｂ２による搬送経路の下流側と、第１搬送スクリュ１３ｂ１による搬送経路の上流側と、は開口部としての第２中継部１３ｇを介して連通している。すなわち、第２搬送スクリュ１３ｂ２による第２搬送経路には、その搬送方向下流側に達した現像剤を上方の搬送経路（第１搬送スクリュ１３ｂ１による第１搬送経路である。）に向けて押し上げるための開口部としての第２中継部１３ｇが設けられている。そして、第２搬送スクリュ１３ｂ２による搬送経路（第２搬送経路）において第２中継部１３ｇ（開口部）の近傍に留まって盛り上がった現像剤Ｇが、第２中継部１３ｇを介して第１搬送スクリュ１３ｂ１による搬送経路の上流側に搬送（供給）されることになる。
また、図３及び図４を参照して、第１搬送スクリュ１３ｂ１による搬送経路の下流側と、第２搬送スクリュ１３ｂ２による搬送経路の上流側と、は第１中継部１３ｆ（開口）を介して連通している。そして、第１搬送スクリュ１３ｂ１による第１搬送経路にて現像ローラ１３ａ上に供給されなかった現像剤Ｇが、第１中継部１３ｆにて自重落下して、第２搬送経路の上流側に達することになる。

このような構成により、２つの搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２によって、現像装置１３において現像剤Ｇを長手方向に循環させる循環経路が形成されることになる。すなわち、現像装置１３が稼動されると、装置内に収容された現像剤Ｇは図３及び図４中の破線矢印の方向に流動する。そして、このように、現像ローラ１３ａに対する現像剤Ｇの供給経路（第１搬送スクリュ１３ａ１による第１搬送経路である。）と、現像ローラ１３ａから離脱する現像剤Ｇの回収経路（第２搬送スクリュ１３ａ２による第２搬送経路である。）と、を分離することで、感光体ドラム１１上に形成するトナー像の濃度偏差を小さくすることができる。

なお、図示は省略するが、第２搬送スクリュ１３ｂ２による搬送経路中には、装置内を循環する現像剤のトナー濃度を検知する磁気センサが設置されている。そして、磁気センサによって検知されるトナー濃度の情報に基いて、トナー容器２８から補給口１３ｅを介して現像装置１３内に向けて新品のトナーＴが供給される。
また、図３、図４を参照して、補給口１３ｅは、第２搬送スクリュ１３ｂ２による搬送経路の上流側の上方であって、現像領域から離れた位置（現像ローラ１３ａの長手方向の範囲の外側である。）に配設されている。なお、本実施の形態１では、補給口１３ｅを第２搬送スクリュ１３ａ２による搬送経路中に配設したが、補給口１３ｅの位置はこれに限定されるものではない。

以下、本実施の形態１の現像装置１３における、特徴的な構成・動作について説明する。
図４を参照して、現像装置１３の第２搬送経路（第２搬送スクリュ１３ｂ２による搬送経路である。）には、第２搬送経路における現像剤の量を検知する検知手段としての高さセンサ１３ｄ（位置センサ）が設置されている。詳しくは、高さセンサ１３ｄは、第２搬送経路の第２中継部１３ｇ（開口部）の近傍における現像剤の量を検知する圧電センサであって、第２中継部１３ｇ（開口部）の近傍において現像剤Ｇが所定高さを超えているかを検知する。
一方、第２搬送スクリュ１３ｂ２は、現像ローラ１３ａや第１搬送スクリュ１３ｂ１を回転駆動する駆動部とは別に設けられた駆動部７５によって回転駆動される。この駆動部７５は変速駆動部であって、第２搬送スクリュ１３ｂ２の回転数を可変できるように構成されている。
そして、高さセンサ１３ｄ（検知手段）の検知結果に基いて、第２搬送スクリュ１３ｂ２によって第２搬送経路における現像剤の搬送量が可変される。具体的には、高さセンサ１３ｄ（検知手段）の検知結果が制御部７０に送られて、制御部７０によって変速駆動部７５が制御されて、第２搬送スクリュ１３ｂ２の回転数が最適化される。さらに詳しくは、図５に示すように、第２搬送経路における第２中継部１３ｇ（開口部）の近傍で所定量を超えた現像剤の滞留が生じた場合には、その状態を高さセンサ１３ｄで検知して、通常時（図４の状態である。）よりも第２搬送スクリュ１３ｂ２の回転数を増速する。これにより、図５のような状態は即座に解消されて、第２搬送スクリュ１３ｂ２を回転駆動する際の負荷の上昇や、第２搬送経路の下流側からの現像剤Ｇの漏出を抑止することができる。

なお、図５に示すような第２中継部１３ｇ近傍の現像剤の滞留は、現像装置１３内の現像剤Ｇのトナー濃度が高くなって現像剤の体積が大きくなったときや、湿度が高くなって現像剤の流動性が低下したときに生じやすい。現像剤の嵩が大きくなると、第２搬送経路内の現像剤の割合が大きくなるため現像剤の滞留が生じやすくなる。また、高湿時は、現像剤の流動性が悪化して、第２搬送経路の下流側に搬送された現像剤が盛り上がりにくくなる。

ここで、上述した第２搬送スクリュ１３ｂ２による現像剤の搬送量の可変制御は、非画像時（感光体ドラム１１の潜像に対する現像をおこなわないときである。）におこなわれる。これにより、第２搬送スクリュ１３ｂ２の回転数が増減される際に生じる振動により現像領域における現像ローラ１３ａの線速が僅かに増減して感光体ドラム１１上に形成されるトナー像に画像濃度ムラが生じる不具合を抑止することができる。
具体的に、第２搬送スクリュ１３ｂ２の回転数の可変制御は、（１）連続通紙時の紙間（記録媒体Ｐと次に通紙される記録媒体Ｐとの間である。）に相当するタイミング、（２）ウォーミングアップ時においてトナー濃度調整や画像位置合わせ等の画質調整モードがおこなわれるタイミング、（３）感光体ドラム１１上にトナー像が形成される前後のタイミング、のうちいずれかでおこなわれる。高さセンサ１３ｄによって図５に示す現像剤の滞留を検知してから、上述した３つのタイミングのうち最初におとずれるタイミングで第２搬送スクリュ１３ｂ２の回転数の可変制御がおこなわれる。これにより、図５のような状態は即座に解消されて、第２搬送スクリュ１３ｂ２の負荷の上昇や、第２搬送経路の下流側からの現像剤Ｇの漏出を抑止することができる。なお、第２搬送スクリュ１３ｂ２の回転数の可変制御は、４０〜２００ｍｓｅｃの時間を要する。

図６及び図７は、上述した第２搬送スクリュ１３ｂ２による現像剤の搬送量の可変制御を示すフローチャートである。
図６を参照して、まず、低回転数（通常時の回転数であり、９００回転／分である。）で第２搬送スクリュ１３ｂ２の回転駆動を開始する（ステップＳ１）。そして、高さセンサ１３ｄ（検知手段）によって第２搬送経路における第２中継部１３ｇ近傍の現像剤の高さ（位置）が検知される（ステップＳ２）。具体的には、第２搬送スクリュ１３ｂ２の回転駆動が開始されてから１００ｍｓｅｃごとに高さセンサ１３ｄによる検知がおこなわれる。そして、その検知結果に基いて第２中継部１３ｇ近傍に所定量を超えた現像剤の滞留が生じているかが判断される（ステップＳ３）。

その結果、現像剤の大きな滞留が生じていないものと判断された場合には、ステップＳ２以降のフローが繰り返される。これに対して、現像剤の大きな滞留が生じているものと判断された場合には、制御部７０のカウンタＮ（剤滞留用のカウンタである。）に１が追加される（ステップＳ４）。
その後、制御部７０のカウンタＮが所定値Ｎａ以上であるかが判断される（ステップＳ５）。そして、カウンタＮが所定値Ｎａ以上でない場合には、ステップＳ２以降のフローが繰り返される。これに対して、カウンタＮが所定値Ｎａ以上である場合には、次期タイミング（上述した非画像時の３つのタイミングのいずれかである。）で第２搬送スクリュ１３ｂ２の回転数の増速がおこなわれる（ステップＳ６）。なお、本実施の形態１では、上述したカウンタＮの所定値Ｎａを「３」に設定している。
その後、制御部７０のカウンタＮを０にリセットして（ステップＳ７）、図７のステップＳ９に移行する。

図７を参照して、高回転数（１２００回転／分である。）で第２搬送スクリュ１３ｂ２の回転駆動を開始されると（ステップＳ９）、高さセンサ１３ｄ（検知手段）によって第２搬送経路における第２中継部１３ｇ近傍の現像剤の高さ（位置）が検知される（ステップＳ１０）。具体的には、第２搬送スクリュ１３ｂ２の回転駆動が開始されてから１００ｍｓｅｃごとに高さセンサ１３ｄによる検知がおこなわれる。そして、その検知結果に基いて第２中継部１３ｇ近傍に現像剤の大きな滞留が生じているかが判断される（ステップＳ１１）。

その結果、現像剤の滞留が生じているものと判断された場合には、ステップＳ１０以降のフローが繰り返される。これに対して、現像剤の滞留が生じていないものと判断された場合には、制御部７０のカウンタＭ（剤滞留用のカウンタである。）に１が追加される（ステップＳ１２）。
その後、制御部７０のカウンタＭが所定値Ｍａ以上であるかが判断される（ステップＳ１３）。そして、カウンタＭが所定値Ｍａ以上でない場合には、ステップＳ１０以降のフローが繰り返される。これに対して、カウンタＭが所定値Ｍａ以上である場合には、次期タイミング（上述した非画像時の３つのタイミングのいずれかである。）で第２搬送スクリュ１３ｂ２の回転数の減速がおこなわれる（ステップＳ１４）。なお、本実施の形態１では、上述したカウンタＭの所定値Ｍａを「２」に設定している。
その後、制御部７０のカウンタＭを０にリセットして（ステップＳ１５）、図６のステップＳ１に移行する。

図８は、第２搬送スクリュ１３ｂ２の回転数と、第２中継部１３ｇ（開口部）における現像剤汲上げ量と、の関係を示すグラフである。ここで、グラフの縦軸に示す現像剤汲上げ量は、所定時間において第２搬送経路の下流側から第２中継部１３ｇを介して第１搬送経路の上流側に押し上げられる現像剤Ｇの量である。
図８に示すように、第２搬送スクリュ１３ｂ２の回転数を大きく設定するほど、第２中継部１３ｇ（開口部）における現像剤汲上げ量が増加して、第２中継部１３ｇ近傍の現像剤の滞留が生じにくくなる。しかし、第２搬送スクリュ１３ｂ２の回転数を大きく設定しすぎると、（１）第２搬送スクリュ１３ｂ２の軸受が発熱してトナー固化が生じやすくなる、（２）第２搬送経路内の現像剤量が少なくなって補給トナーと現像剤との充分な撹拌・混合ができなくなる、（３）第２搬送スクリュ１３ｂ２の軸受が磨耗する、（４）現像剤に対するストレスが増加して現像剤の寿命が短くなる、（５）第１搬送経路と第２搬送経路との現像剤のバランスが崩れてしまう、等の不具合が生じてしまう。特に、（１）の場合には、固化したトナーによって第２搬送スクリュ１３ｂ２がロックしてしまったり、固化したトナーが現像ローラ１３ａとドクターブレード１３ｃとの間に挟まってその部分でトナー供給不良が生じて白スジ画像が発生してしまったりする。また（２）の場合には、トナーの摩擦帯電が不充分になってトナー飛散や地肌汚れ画像が生じてしまう。
本実施の形態１では、上述した不具合が生じないように、高速回転時の第２搬送スクリュ１３ｂ２の回転数を１２００回転／分に設定している。なお、第２搬送スクリュ１３ｂ２の回転数を９００回転／分から１２００回転／分に増速すると、第２搬送スクリュ１３ｂ２の軸受の温度上昇が３度ほどに収まった。

図９は、第２搬送経路の下流側から現像剤が漏出しない条件を示すグラフである。
図９において、横軸は現像ローラ１３ａの回転数を示し、縦軸は第２搬送スクリュ１３ｂ２の回転数を示す。そして、図９中の破線で示す範囲（グラフに対して矢印方向の範囲である。）が第２搬送経路の下流側から現像剤が漏出しない範囲である。すなわち、現像ローラ１３ａの回転数が大きくなると、第１搬送経路から第２搬送経路への現像剤の受け渡しも多くなるために、第２搬送スクリュ１３ｂ２の回転数を大きく設定する必要がある。本実施の形態１では、現像ローラ１３ａの回転数が２００〜３００回転／分に設定されているために、低速回転時の第２搬送スクリュ１３ｂ２の回転数を９００回転／分に設定している。なお、第１搬送スクリュ１３ｂ１の回転数は９００回転／分（固定値）に設定されている。

なお、本実施の形態１では、第２搬送スクリュ１３ｂ２のみを駆動する変速駆動部７５（変速駆動モータ）を設置して、第２搬送スクリュ１３ｂ２の回転数（現像剤の搬送量）の可変制御を２段階（低速時と高速時とである。）でおこなっている。これに対して、変速クラッチを用いて第２搬送スクリュ１３ｂ２の回転数（現像剤の搬送量）の可変制御をおこなう場合には、現像装置１３の駆動系全体の構成を比較的簡素化することができる。
また、第２搬送スクリュ１３ｂ２の回転数（現像剤の搬送量）の可変制御を３段階以上でおこなうこともできる。この場合には、循環経路内の現像剤のバランスをより最適に制御することができる。

また、本実施の形態１では、第２搬送スクリュ１３ｂ２の回転数を増減することで第２搬送経路における現像剤の搬送量を可変したが、第２搬送スクリュ１３ｂ２のスクリュ径やスクリュピッチを可変できるように構成してその可変制御によって第２搬送経路における現像剤の搬送量を可変することもできる。

以上説明したように、本実施の形態１では、現像剤を長手方向に搬送して循環経路を形成する２つの搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２（搬送部材）を上下方向に設置した場合であっても、下方の配設された第２搬送経路における現像剤の量を検知して、その検知結果に基いて第２搬送経路における現像剤の搬送量を可変しているために、現像装置１３の駆動トルクの上昇や現像剤の漏出を抑止することができる。

実施の形態２．
図１０にて、この発明の実施の形態２について詳細に説明する。
図１０は、実施の形態２における現像装置を示す断面図であって、前記実施の形態１における図４に相当する図である。本実施の形態２における現像装置は、第２搬送経路の現像剤量を検知する検知手段の構成が、前記実施の形態１のものと相違する。

図１０を参照して、本実施の形態２における現像装置１３も、前記実施の形態１と同様に、現像ローラ１３ａ（現像剤担持体）、２つの搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２（搬送部材）、ドクターブレード１３ｃ、等で構成されている。そして、２つの搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２は上下方向に配設されていて、現像剤の循環経路を形成している。

ここで、本実施の形態２では、検知手段としての圧センサ１３ｈは、第２搬送経路の第２中継部１３ｇ（開口部）の近傍において現像剤が第２搬送経路の上壁面に接触する状態を検知している。具体的に、圧センサ１３ｈによって検知される圧力が所定値を超える場合には、第２中継部１３ｇの近傍で所定量を超えた現像剤の滞留が生じているものと判断される。
そして、圧センサ１３ｈ（検知手段）の検知結果に基いて、前記実施の形態１と同様に、第２搬送スクリュ１３ｂ２の回転数が最適化される。これにより、図５のような状態は即座に解消されて、第２搬送スクリュ１３ｂ２の負荷の上昇や、第２搬送経路の下流側からの現像剤Ｇの漏出を抑止することができる。

なお、本実施の形態２では、圧センサ１３ｈによって検知される圧力の大きさによって現像剤の滞留を検知したが、第２中継部１３ｇの近傍において現像剤が第２搬送経路の上壁面に接触する面積の大きさを検知して現像剤の滞留を検知することもできる。さらには、圧センサの変わりに抵抗検知センサを用いて、現像剤Ｇの抵抗の変化を検知して抵抗を有するキャリアＣの量の変化を検知することで、現像剤が第２搬送経路の上壁面に接触する状態を検知することもできる。

以上説明したように、本実施の形態２でも、前記実施の形態１と同様に、現像剤を長手方向に搬送して循環経路を形成する２つの搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２（搬送部材）を上下方向に設置した場合であっても、下方の配設された第２搬送経路における現像剤の量を検知して、その検知結果に基いて第２搬送経路における現像剤の搬送量を可変しているために、現像装置１３の駆動トルクの上昇や現像剤の漏出を抑止することができる。

なお、前記各実施の形態では、第２中継部１３ｇの近傍に検知手段を設置して第２搬送経路における現像剤量を検知したが、第２中継部１３ｇから離れた位置に検知手段を設置して第２搬送経路における現像剤量を検知できる場合（例えば、上流側の位置で第２中継部１３ｇ近傍の現像剤の滞留を予想できる場合等である。）にはその位置に検知手段を設置することもできる。

また、前記各実施の形態では、トナー容器２８から現像装置１３に向けてトナーＴを供給したが、トナー容器（現像剤容器）から現像剤Ｇ（トナーＴ及びキャリアＣ）を現像装置１３に向けて供給することもできる。その場合、現像装置１３から余剰の現像剤を適宜に排出する手段を設けることになる。このような場合であっても、前記各実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、前記各実施の形態においては、現像装置１３が単体で画像形成装置本体に着脱されるユニットして構成されている画像形成装置に対して、本発明を適用した。しかし、本発明の適用はこれに限定されることなく、作像部の一部又は全部がプロセスカートリッジ化されている画像形成装置に対しても、当然に本発明を適用することができる。

また、前記各実施の形態では、搬送部材としての搬送スクリュが２つ設置された現像装置１３に対して本発明を適用したが、搬送スクリュが３つ以上設置されていてそのうち少なくとも２つの搬送スクリュが上下方向に設置された現像装置に対しても本発明を適用することができる。その場合も、下方に配設された第２搬送経路における現像剤の量を検知してその検知結果に基いて第２搬送経路における現像剤の搬送量を可変することで、前記各実施の形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本発明が前記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、前記各実施の形態の中で示唆した以外にも、前記各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は前記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

この発明の実施の形態１における画像形成装置を示す全体構成図である。 作像部を示す構成図である。 （Ａ）現像装置の上部を長手方向にみた概略断面図と、（Ｂ）現像装置の下部を長手方向にみた概略断面図と、である。 現像装置の循環経路を長手方向にみた概略断面図である。 第２搬送経路の下流側に現像剤が滞留した状態を示す図である。 第２搬送部材による現像剤の搬送量の可変制御を示すフローチャートである。 図６に続くフローチャートである。 第２搬送部材の回転数と、開口部における現像剤汲上げ量と、の関係を示すグラフである。 第２搬送経路の下流側から現像剤が漏出しない条件を示すグラフである。 この発明の実施の形態２における現像装置を示す断面図である。

符号の説明

１ 画像形成装置本体（装置本体）、
１１、１１Ｙ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１ＢＫ 感光体ドラム（像担持体）、
１３ 現像装置（現像部）、
１３ａ 現像ローラ（現像剤担持体）、
１３ｂ１ 第１搬送スクリュ（第１搬送部材）、
１３ｂ２ 第２搬送スクリュ（第２搬送部材）、
１３ｃ ドクターブレード、
１３ｄ 高さセンサ（検知手段）、
１３ｅ 補給口、
１３ｆ 第１中継部、
１３ｇ 第２中継部（開口部）、
１３ｈ 圧センサ（検知手段）、
２８ トナー容器、 Ｐ 記録媒体、
Ｇ 現像剤（２成分現像剤）、 Ｔ トナー、 Ｃ キャリア。

Claims (10)

1. キャリアとトナーとを有する現像剤を収容するとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、
   前記像担持体に対向するとともに、現像剤を担持する現像剤担持体と、
   装置内に収容された現像剤を長手方向に搬送して循環経路を形成する複数の搬送部材と、
   を備え、
   前記複数の搬送部材は、
   前記現像剤担持体に対向するとともに現像剤を長手方向に搬送しながら当該現像剤担持体に現像剤を供給する第１搬送部材と、
   前記第１搬送部材の下方であって前記現像剤担持体に対向する位置に配設されるとともに当該現像剤担持体から離脱された現像剤を長手方向に搬送する第２搬送部材と、
   を具備し、
   前記第２搬送部材による搬送経路は、その搬送方向下流側に達した現像剤を上方の搬送経路に向けて押し上げるための開口部を具備し、
   前記第２搬送部材による搬送経路において前記開口部の近傍に配設され、その位置における現像剤の量を検知する検知手段をさらに備え、
   前記検知手段によって前記開口部の近傍において現像剤が所定高さを超えていることが検知された場合に、前記第２搬送部材によって搬送される現像剤の搬送量が多くなるように可変制御することを特徴とする現像装置。
2. 前記検知手段の検知結果に基いて前記第２搬送部材の回転数を増減して現像剤の搬送量を可変することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記第２搬送部材による現像剤の搬送量の可変制御は、２段階でおこなわ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２搬送部材による現像剤の搬送量の可変制御は、３段階以上でおこなわ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。
5. 前記第２搬送部材による現像剤の搬送量の可変制御は、前記像担持体上の潜像に対する現像をおこなわない非画像時におこなわれることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の現像装置。
6. 前記第２搬送部材による現像剤の搬送量の可変制御は、連続通紙時の紙間に相当するタイミングでおこなわれることを特徴とする請求項５に記載の現像装置。
7. 前記第２搬送部材による現像剤の搬送量の可変制御は、画質調整モード時におこなわれることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の現像装置。
8. 前記第２搬送部材による搬送経路の上方の搬送経路は、前記第１搬送部材による搬送経路であることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の現像装置。
9. 画像形成装置の装置本体に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、
   請求項１〜請求項８のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とが一体化されたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
10. 請求項１〜請求項８のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とを備えたことを特徴とする画像形成装置。

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