JP6634915B2 - 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

本発明は、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。

電子写真方式の画像形成装置に用いられる現像装置において、現像剤担持体（現像ローラ）はマグネットを有し、更に回転可能なスリーブ表面に微小な溝を有する。現像剤担持体に対向して配置された現像剤規制部材によって、現像剤担持体上の現像剤層厚を規制する方式は既に知られている。

従来の現像装置において、現像剤担持体と現像剤規制部材は所定の間隔（ドクタギャップ）をもって配置され、現像剤量を規制して所定の現像剤量（汲み上げ量）を現像領域へ搬送する。しかし、経時使用によって、トナーに添加されていた微細な添加剤が二成分現像におけるキャリアに付着し、キャリアの帯電能力が低下して現像剤の帯電量が低下したり、現像スリーブ表面が劣化したりする。この場合、現像剤の汲み上げ量が低下し、濃度低下を招く。

特に、現像スリーブ表面の経時劣化では、トナーの添加剤などがスリーブ表面に付着することでスリーブ表面の摩擦係数が低下し、現像剤を十分に搬送できなくなる。経時において汲み上げ量を安定させるため、現像スリーブ表面の摩擦係数を制御することが知られている。

例えば、特許文献１には、現像剤の汲み上げ量を経時において安定させる目的で、現像スリーブ表層のコート層をスクレーパ部材で削り、コート層表層の摩擦係数を高くする構成が開示されている。

また、特許文献２では、異常画像を発生させないため、現像ローラの摩擦係数範囲を規定（動摩擦係数が０．１〜０．８の範囲）する現像装置が開示されている。

本発明の目的は、現像スリーブの摩擦係数の算出に用いる現像スリーブの回転トルクを検知できる現像装置を提供することである。本発明の目的はまた、現像スリーブの摩擦係数の算出に用いる現像スリーブの回転速度を検知できる現像装置を提供することである。

上記課題は、トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤と、前記二成分現像剤を汲み上げて搬送する現像スリーブを有する現像剤担持体と、前記現像剤担持体の内部に配置され、前記現像スリーブ上に前記二成分現像剤を担持するとともに、前記二成分現像剤が存在しない分離極を形成する磁界発生部材と、前記現像スリーブに対向して配置され、前記現像スリーブ上の前記二成分現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材と、前記現像スリーブ表面の摩擦係数を算出するために、前記分離極において前記現像スリーブ表面に接触し、作用する回転トルクを検知するトルク検知部とを備えることを特徴とする現像装置によって、解決される。

また、上記課題は、トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤と、前記二成分現像剤を汲み上げて搬送する現像スリーブを有する現像剤担持体と、前記現像剤担持体の内部に配置され、前記現像スリーブ上に前記二成分現像剤を担持するとともに、前記二成分現像剤が存在しない分離極を形成する磁界発生部材と、前記現像スリーブに対向して配置され、前記現像スリーブ上の前記二成分現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材と、前記現像スリーブ表面の摩擦係数を算出するために、前記分離極において前記現像スリーブの外周に当接し、前記現像スリーブの回転速度を検知する回転速度検知部とを備えることを特徴とする現像装置によって、解決される。

本発明の現像装置は、トルク検知部が現像スリーブに接触して回転トルクを検知するので、その回転トルクから現像スリーブ表面の摩擦係数を算出できる。本発明の現像装置はまた、回転速度検知部が現像スリーブに当接し、現像スリーブの回転速度を検知するので、その回転速度から現像スリーブ表面の摩擦係数を算出できる。

現像スリーブ表面の摩擦係数と通紙枚数の関係を示すグラフである。 第１の実施形態に係る画像形成装置を示す模式図である。 第１の実施形態に係るプロセスカートリッジを示す模式図である。 第１の実施形態に係る現像装置を示す模式図である。 第１の実施形態に係る現像装置の特徴部分を示す模式図である。 第１の実施形態に係る現像装置の特徴部分を示す模式図（その２）である。 第２の実施形態に係る現像装置の特徴部分を示す模式図である。 第３の実施形態に係る現像装置の特徴部分を示す模式図である。 回転速度検知部と現像スリーブの表層を示す拡大図である。

以下、実施形態について説明する前に、実施形態の理解を容易にするための予備的事項について説明する。

図１は、現像スリーブ表面の摩擦係数と通紙枚数の関係を示すグラフである。図１において、縦軸は、現像スリーブ表面の摩擦係数であり、横軸は通紙枚数である。

図１の通常のグラフに示すように、現像スリーブの表面の摩擦係数は初期において最も高く、通紙枚数が増える（経時使用）とともに低下する。摩擦係数の低下は、トナーの添加剤などが現像スリーブに付着することで生じ、付着が飽和状態になると、ある値でほぼ一定となる。そのため、経時使用によって、現像剤の汲み上げ量が低下する。

上記した特許文献１の構成では、低下した摩擦係数を再度高くすることができるが、コート層を削ることで摩擦係数が上昇し過ぎたり、削り過ぎでドクタギャップが拡大したりして、汲み上げ量が多くなるおそれがある。

また、特許文献２の構成では、画像形成装置の高速化に伴い、現像ローラの摩擦係数がそのような範囲でばらつくと、現像スリーブとしての汲み上げ能力が大きくばらつく。したがって、現像剤の汲み上げ量が大きく変動するおそれがある。

これらの問題点を鑑み、本発明では現像スリーブ表面の摩擦係数を算出するため、現像スリーブの回転トルクを検知できる現像装置を提案する。また、もう一つの解決手段として、本発明では現像スリーブ表面の摩擦係数を算出するため、現像スリーブの回転速度を検知できる現像装置を提案する。摩擦係数を算出し、閾値（汲み上げ量が低下し始める摩擦係数）を下回った時点で摩擦係数を制御すれば、図１の好例のグラフに示すように、摩擦係数を適切な値に維持でき、現像剤の汲み上げ量を適切にできる。

また、低価格の画像形成装置では、低コストの現像装置（又は、プロセスカートリッジ）を交換する構成となっていることが多い。この場合、現像スリーブの摩擦係数が閾値を下回る直前に現像装置の交換をユーザに促すことができれば、画像品質とコストの両方を満足できる。

このように、現像スリーブの摩擦係数を算出できれば、経時使用において適切な現像剤の汲み上げ量（画像品質）を維持するのに役立つ。

以下の実施形態では、現像スリーブの摩擦係数の算出に用いる現像スリーブの回転トルクを検知できる現像装置について説明する。

（第１の実施形態）
図２は、第１の実施形態に係る画像形成装置を示す模式図である。画像形成装置１は、複写機及びプリンタとして機能する複合型の画像形成装置である。複写機として機能する場合には、スキャナから読み込まれた画像情報に対してＡ／Ｄ変換、ＭＴＦ補正、階調処理などの種々の画像処理を施し、書込みデータに変換する。また、プリンタとして機能する場合には、コンピュータなどから送信されるページ記述言語やビットマップなどの形式の画像情報に対して画像処理を施し、書込みデータに変換する。

画像形成装置１の上部に設けられた書込み部２は、ポリゴンミラーや光学素子などを用いた光走査装置である。書込み部２は、帯電された感光体ドラム２１（像担持体）に、画像情報に基づいて静電潜像を書き込む。なお、光走査装置の代わりにＬＥＤアレイを用いてもよい。

画像形成装置１の下部に設けられた給紙部６１は、用紙などの記録媒体Ｐを格納する。画像形成時には、搬送装置６３を介して中間転写体３０に向けて記録媒体Ｐを搬送する。

画像形成装置１の中央部に設けられた中間転写体３０は、感光体ドラム２１上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐ上に転写する無端状ベルトである。中間転写体３０は、その表面にトナー像を静電的に吸着させて搬送する。

中間転写体３０の上面には横方向に並んで、４つのプロセスカートリッジ２０が配設されている。４つのプロセスカートリッジ２０は、それぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのトナー像を形成する。また、プロセスカートリッジ２０上には、キャリア（磁性キャリア）と各色のトナー（トナー粒子）を現像装置に供給する供給部としての剤カートリッジが設置されている。プロセスカートリッジ２０及び剤カートリッジは、画像形成装置本体から着脱可能である。

中間転写体３０を介して感光体ドラム２１に対向する位置には、第１転写ローラ２４が設けられ、中間転写体３０の外周には、ベルトクリーナが設けられている。

中間転写体３０の下側には、記録媒体Ｐに中間転写体３０のトナー像を転写する第２転写装置３１が設けられている。第２転写装置３１は、芯金と、芯金を被覆する導電性弾性層とを有する。

第２転写装置３１の左隣には、定着部６６が設けられている。定着部６６は、加熱ローラや加圧ローラなどを有し、記録媒体Ｐ上のトナー像を圧力と熱とによって記録媒体Ｐに定着させる。

定着部６６と隣接して、反転搬送装置６２が設けられている。反転搬送装置６２は、記録媒体Ｐの両面印刷時に用いられ、記録媒体Ｐを反転して再度搬送装置６３に搬送する。

このように構成された画像形成装置１において、画像形成時の動作について説明する。まず、書込み部２からプロセスカートリッジ２０に対して、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの画像情報に応じた露光光がそれぞれ照射される。すなわち、各光源から発せられた露光光（レーザ光）がポリゴンミラー、光学素子などを通過して、各感光体ドラム２１上に照射される。これにより、各プロセスカートリッジ２０の感光体ドラム２１上に、露光光に応じたトナー像が形成される。

次に、これらトナー像は、一旦中間転写体３０に転写される。一方、給紙部６１から給送された記録媒体Ｐは、レジストローラの位置で一旦タイミングを合わせて、第２転写装置３１の位置に搬送される。そして、中間転写体３０上に転写されたトナー像が、記録媒体Ｐに転写される。

次いで、トナー像が転写された記録媒体Ｐは定着部６６に搬送される。記録媒体Ｐ上のトナー像は、加熱ローラ及び加圧ローラに挟まれながら加熱されることで記録媒体Ｐ上に定着される。なお、記録媒体Ｐが分離した後の中間転写体３０表面は、ベルトクリーナによってその表面に付着したトナーなどの汚れが除去される。

両面印刷時には、記録媒体Ｐが定着部６６を通過後に、反転搬送装置６２により反転され、搬送装置６３に搬送される。そして、再度第２転写装置３１と定着部６６を通過することで記録媒体Ｐの両面に画像が形成される。

図３は、第１の実施形態に係るプロセスカートリッジを示す模式図である。図３において、図２と同一物には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。

図３に示すように、プロセスカートリッジ２０は、感光体ドラム２１と、帯電部２２と、現像装置２３と、クリーニング部２５とを一体に支持する。プロセスカートリッジ２０は、プレミックス現像方式（キャリアの補給・排出を適宜におこなう現像方式）が採用されている。なお、プロセスカートリッジ２０は、感光体ドラム２１と、帯電部２２と、クリーニング部２５の少なくともいずれかと、現像装置２３とを一体に支持する構成であってもよい。

感光体ドラム２１は、負帯電の有機感光体であって、回転駆動機構によって反時計回りに回転駆動される。

帯電部２２は、芯金上に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。発泡ウレタン層には、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、発泡剤などが処方されている。帯電部２２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）、シリコーンゴム又はイソプレンゴムなどに、抵抗調整のためのカーボンブラックや金属酸化物など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。

現像装置２３は、感光体ドラム２１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）装置である。現像装置２３は、感光体ドラム２１に近接して配置された、現像剤担持体である現像ローラ７０と、トナーと磁性キャリアとからなる現像剤（二成分現像剤）が収容される現像剤収容部と、現像剤規制部材であるドクターブレード７５などを備える。感光体ドラム２１と現像ローラ７０の双方が対向する部分には、感光体ドラム２１と磁性キャリアが集合した磁気ブラシが接触する現像領域が形成される。なお、現像装置２３の構成・動作については、後述する。

クリーニング部２５は、感光体ドラム２１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）を備え、感光体ドラム２１上の未転写トナーを機械的に除去・回収する。

次に、感光体ドラム２１上でおこなわれる作像プロセスについて説明する。まず、感光体ドラム２１が反時計回りに回転駆動されると、帯電部２２の位置で感光体ドラム２１の表面が一様に帯電される。次に、帯電された感光体ドラム２１表面は、露光光Ｌの照射位置に達して、書込み部２による露光工程が行われる。

すなわち、露光光Ｌの照射によって、感光体ドラム２１を画像情報に応じて選択的に除電することで、照射されなかった非画像部の電位との差（電位コントラスト）を発生させて静電潜像を形成する。なお、この露光工程は、感光体ドラム２１の感光層中で電荷発生物質が光を受けて電荷を発生して、このうち正孔が感光体ドラム２１表面の帯電電荷と打ち消しあうものである。

次いで、静電潜像が形成された感光体ドラム２１表面は、現像装置２３との対向位置に達する。感光体ドラム２１上の静電潜像は、現像ローラ７０上の磁気ブラシと接触して、磁気ブラシ中の負帯電されたトナーが付着されて可視化される。

詳しく説明すると、上方の現像ローラ７０の磁極による磁力で汲み上げられた現像剤は、ドクターブレード７５によって適量化された後に、感光体ドラム２１との対向部である現像領域に搬送される。現像領域において穂立ちされたキャリアは、感光体ドラム２１を摺擦する。このとき、キャリアに混合されているトナーは、キャリアとの摩擦によって負帯電され、一方、キャリアは正帯電されている。

続いて、現像装置２３内の電源から現像ローラ７０に対して、所定の現像バイアスが印加される。これによって、現像ローラ７０と感光体ドラム２１との間に電界が形成され、負帯電されたトナーが、感光体ドラム２１上の画像部にのみ選択的に付着し、トナー像を形成する。

次に、トナー像が形成された感光体ドラム２１表面は、中間転写体３０及び第１転写ローラ２４との対向位置に達する。このタイミングに合わせて、その対向位置に搬送された記録媒体Ｐ上に、感光体ドラム２１上のトナー像が転写される。このとき、第１転写ローラ２４には、所定の電圧が印加されている。

続いて、トナー像が転写された記録媒体Ｐは、定着部６６（図２参照）にてトナー像が定着された後に、排出ローラから装置外部に排出される。

一方、記録媒体Ｐに転写されずに感光体ドラム２１上に残留したトナー（未転写トナー）は、感光体ドラム２１上に付着したままクリーニング部２５との対向部に達する。そして、感光体ドラム２１上の未転写トナーは、クリーニング部２５で除去・回収される。

そして、感光体ドラム２１表面は、除電装置にて除電され、一連の作像プロセスが終了する。

図４は、第１の実施形態に係る現像装置を示す模式図である。図４に示すように、現像装置２３は、現像ローラ７０と、第１〜３搬送スクリュ１０１、１０２、１０３と、現像剤規制部材であるドクターブレード７５と、排出スクリュ１０４などを備える。また、現像装置２３内には、現像剤を搬送する循環経路である３つの第１〜３現像剤搬送部Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３が形成されている。

現像ローラ７０は、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂などの非磁性体を円筒形に形成した現像スリーブ７１が、回転駆動機構によって時計回りに回転するように構成されている。現像スリーブ７１の内部には磁界発生部材であるマグネットが固設され、磁界を形成することにより、現像スリーブ７１の周面に現像剤の穂立ちが生じる。すなわち、マグネットから発せられる法線方向磁力線に沿うように、現像剤中のキャリアが現像スリーブ７１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に摩擦帯電したトナーが付着し、磁気ブラシが形成される。磁気ブラシは、現像スリーブ７１の回転によって現像スリーブ７１と同方向（時計回り）に搬送される。

ドクターブレード７５は、現像領域の上流側に現像スリーブ７１に対向して設置されており、現像スリーブ７１上の二成分現像剤の層厚を適量に規制する。

３つの搬送スクリュ１０１〜１０３は、軸状部材にスクリュ部が螺旋状に形成されたものであり、現像装置２３内に収容された二成分現像剤を長手方向（図４の紙面垂直方向）に循環しながら撹拌・混合する。

第１搬送スクリュ１０１は、第１現像剤搬送部Ｂ１の現像ローラ７０に対向する位置に設置され、図中反時計回りに回転する。第１搬送スクリュ１０１は、二成分現像剤を水平方向に搬送しながら、現像ローラ７０に二成分現像剤を供給する。すなわち、第１現像剤搬送部Ｂ１から現像ローラ７０の回転軸方向に沿って二成分現像剤が供給される。

第２搬送スクリュ１０２は、第２現像剤搬送部Ｂ２に設置され、図中時計回りに回転する。すなわち、第２搬送スクリュ１０２は、第１搬送スクリュ１０１の下方であって現像ローラ７０に対向する位置に配設されている。第２搬送スクリュ１０２は、現像ローラ７０から離脱した現像剤（現像工程後に剤離れ極によって現像ローラ７０から強制的に離脱された現像剤）を水平方向に搬送する。すなわち、第２現像剤搬送部Ｂ２は、第１現像剤搬送部Ｂ１の下方であって現像ローラ７０に対向する位置に配設されるとともに、現像ローラ７０から離脱された現像剤を長手方向に搬送する。

第３搬送スクリュ１０３は、第３現像剤搬送部Ｂ３に設置され、図中時計回りに回転する。第３搬送スクリュ１０３は、第１搬送スクリュ１０１の下方位置に配設されている。第３搬送スクリュ１０３は、第２搬送スクリュ１０２から受け渡された現像剤を水平方向に搬送し、第１搬送スクリュ１０１に現像剤を受け渡す。

第１搬送スクリュ１０１による搬送経路（第１現像剤搬送部Ｂ１）と、第２搬送スクリュ１０２による搬送経路（第２現像剤搬送部Ｂ２）と、第３搬送スクリュ１０３による搬送経路（第３現像剤搬送部Ｂ３）とは壁部によって隔絶されている。

但し、第２搬送スクリュ１０２の搬送方向下流側は、第３搬送スクリュ１０３と連通しており、第２搬送スクリュ１０２から第３搬送スクリュ１０３に現像剤を受け渡す。同様に、第３搬送スクリュ１０３の搬送方向下流側は、第１搬送スクリュ１０１と連通しており、第３搬送スクリュ１０３から第１搬送スクリュ１０１に現像剤を受け渡す。

さらに、第１搬送スクリュ１０１は、現像ローラ７０への現像剤供給に際し余剰となった現像剤を、搬送方向下流側で第３搬送スクリュ１０３に受け渡すとともに、現像装置２３内の現像剤量が過多となった場合には、排出スクリュ１０４から現像剤を排出する。なお、排出スクリュ１０４は、図中時計回りに回転する。

排出された現像剤は画像形成装置内の廃トナーボトルに搬送される。本実施形態の現像装置２３は、廃トナーボトルに搬送されるまでの搬送過程において、搬送経路部材の重量を計測する装置を備える。

本実施形態では、現像ローラ７０の外径は２５ｍｍ、現像ローラ７０の外周面上の線速は５３２ｍｍ／秒、プロセス線速（感光体ドラム２１の外周面上の線速、記録媒体Ｐの搬送速度）が３５２ｍｍ／秒である。また、搬送スクリュ１０１〜１０３の回転数は、５００〜８００ｒｐｍ程度に設定されている。

図５は、第１の実施形態に係る現像装置の特徴部分を示す模式図である。図５に示すように、現像スリーブ７１は、磁界発生部材（マグネット）によって二成分現像剤が存在しない分離極（磁束密度分布のＰ２極からＰ３極までの間）を有する。この分離極において、現像スリーブ７１の表面に接触して摩擦係数を検知する摩擦係数検知部８０が設けられている。

摩擦係数検知部８０は、トルク検知部８１と、演算処理部８２とを有する。トルク検知部８１は、現像スリーブ７１表層の材質よりも柔らかく、現像スリーブ７１へ当接してたわみ変形し易い部材である。材質の一例として、ウレタンゴムなどを用いることができる。トルク検知部８１の表面には、例えば歪みゲージといった力・モーメント検知部材である力覚センサ８３が取り付けられている。力覚センサ８３は、現像スリーブ７１が回転するときのトルク検知部８１に作用する回転トルクを検知する。

また、トルク検知部８１は、現像ローラ７０（現像スリーブ７１）の軸方向で、現像剤を汲み上げる領域幅に亘り接触して伸びていることが望ましい。この場合、現像スリーブ７１の現像剤を汲み上げる全領域において、回転トルクを検知できる。さらにトルク検知部８１は、分離極がある現像スリーブ７１表面に接触しているので、現像剤が現像スリーブ７１上から分離され、トナーが固着している状態の回転トルクを確実に検知できる。

演算処理部８２は、Ａ／Ｄコンバータなどの電源回路と、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなどを包含するコンピュータとで構成され、画像形成装置内に配置されている。または、画像形成装置の動作を制御する制御部に含まれるとしてもよい。演算処理部８２は、力覚センサ８３が検知した回転トルク（電圧値又は電流値）をデジタルデータに変換し、現像スリーブ７１の表面の摩擦係数を算出する。

図６は、第１の実施形態に係る現像装置の特徴部分を示す模式図（その２）である。図６において、図５と同一物には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。

図６に示すように、摩擦係数検知部８０の近傍、すなわち分離極内で感光体ドラム２１の回転方向下流側に、現像スリーブ７１表面を研磨する摩擦係数制御部８５が設けられている。摩擦係数制御部８５は、現像スリーブ７１を研磨する研磨部８６と、研磨部８６を保持する保持部８７と、保持部８７に当接するカム部８８と、カム部８８を回転する駆動部８９とを有する。

研磨部８６は、現像スリーブ７１表層よりも硬度が高い研磨剤であり、例えばサンドペーパーに利用される研磨材などを用いることができる。研磨部８６は、現像ローラ７０の軸方向で、現像剤を汲み上げる領域幅に亘り設置される。

保持部８７は、バネなどの弾性体により、カム部８８に向かう外力が作用している。駆動部８９は、例えばモータであり、摩擦係数検知部８０の演算処理部８２からの指令を受けてカム部８８を回転又は停止する。カム部８８の回転により、保持部８７は研磨部８６を現像スリーブ７１の表面に対し当接又は離間する。

このような研磨部８６やトルク検知部８１は、図４における現像剤搬送部Ｂ２内に配置されているので、現像剤搬送部Ｂ１から現像ローラ７０への現像剤供給に影響を与えない。

なお、研磨部８６を現像ローラ７０の領域幅に亘り設置しない場合は、研磨部８６が現像ローラ７０に接触したときに現像ローラ７０の軸方向に往復移動する機構を設け、汲み上げる領域全体を研磨する。

続いて、現像スリーブ７１の摩擦係数を制御する手順について説明する。まず、摩擦係数検知部８０は、現像スリーブ７１の摩擦係数を検知する。摩擦係数が所定の閾値以上である場合、演算処理部８２（摩擦係数検知部８０）はカム部８８を駆動せず、研磨部８６を現像スリーブ７１から離間させておく。

一方、摩擦係数が閾値よりも低下している場合は、カム部８８を駆動し、研磨部８６を現像スリーブ７１に当接して研磨を行う。研磨は、研磨部８６を現像スリーブ７１に当接させ、現像スリーブ７１を時計回りに回転することで行える。研磨した結果、現像スリーブ７１の摩擦係数が閾値以上となった場合、演算処理部８２はカム部８８を駆動し、研磨部８６を現像スリーブ７１から離間する。なお、このとき摩擦係数検知部８０による検知は中断しておく。すなわち、この時点での検知結果は、摩擦係数の制御に利用しない。

このように、本実施形態に係る現像装置２３は、摩擦係数検知部８０のトルク検知部８１が現像スリーブ７１に接触して回転トルクを検知する。検知のタイミングは、現像スリーブ７１のトルク変化を検知できれば、作像プロセス中に常時検知する必要はない。本実施形態では、作像プロセス中の所定時間での検知と、作像プロセス後の現像スリーブ７１が回転するときの所定時間で検知している。研磨部８６を現像スリーブ７１に当接して研磨する制御のタイミングは、摩擦係数が所定の閾値以下と判定した直近の作像プロセス後である。

本実施形態では、摩擦係数検知部８０として、トルク検知部８１を現像スリーブ７１に接触し、回転トルクを力覚センサ８３で検知している。これに代えて、現像ローラ７０の回転トルクの変化を検知する方法、すなわち、現像ローラ７０の回転軸や現像ローラ７０の駆動源の回転トルクを検知してもよい。

また、本実施形態では、摩擦係数検知部８０の検知結果に基づいて、摩擦係数制御部８５により現像スリーブ７１の摩擦係数を制御するので、経時使用においても摩擦係数を閾値内に維持することができる。したがって、経時使用においても現像剤の汲み上げ量を安定することができる。

（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態に係る現像装置の特徴部分を示す模式図である。図７において、図５と同一物には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。

図７に示すように、本実施形態に係る現像装置は、摩擦係数検知部８０の結果に基づいて、現像装置の交換を促す通知部であるアラーム９０（例えば、スピーカ）を備える。低価格の画像形成装置の場合、低コストのプロセスカートリッジを交換することが頻繁に行われる。この場合、先の実施形態で示した摩擦係数制御部８５を設けなくてもよく、現像装置の交換をユーザに知らせるアラーム９０などを備えるのが安価であり、好ましい。また、通知部としては、画像形成装置の表示部（操作ディスプレイ）に、交換を促す警告を表示するとしてもよい。

このように、本実施形態に係る現像装置は、現像剤の汲み上げ量が低下し、画像品質の劣化が顕在化する前に、ユーザに交換を促すことができる。

以下の実施形態では、現像スリーブの回転トルクの代わりに、現像スリーブの回転速度を検知できる現像装置について説明する。

（第３の実施形態）
図８は、第３の実施形態に係る現像装置の特徴部分を示す模式図である。図８において、図５と同一物には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。

図８に示すように、上述した分離極において、現像スリーブ７１の表面に接触して摩擦係数を検知する摩擦係数検知部１１０が設けられている。摩擦係数検知部１１０は、回転速度検知部１１１と、演算処理部１１２とを有する。

回転速度検知部１１１は断面が円の部材であり、その中心に設けられた回転軸周りに軸受を介して回転できる。回転軸は、現像スリーブ７１の回転軸と平行であり、回転速度検知部１１１の回転速度を検出するためのエンコーダ１１３が設けられている。エンコーダ１１３が検出した信号は演算処理部１１２に送られ、回転速度が算出される。演算処理部１１２は、エンコーダ１１３の検知した回転数をデジタルデータに変換し、現像スリーブ７１の表面の摩擦係数を算出する。この点を除けば、先の実施形態で説明した演算処理部８２と同じ構成である。なお、回転速度検知部１１１は、ステーなどで現像装置に取り付ける。

回転速度検知部１１１は、その外周が現像スリーブ７１の外周と当接し、現像スリーブ７１の回転駆動によって回転される。回転速度検知部１１１の現像スリーブ７１と当接する面（外周）は、摩擦係数が十分に高い表面性状であるか、又は現像スリーブ７１表面よりも硬度の高い材料で形成されている。一例として、現像スリーブ７１がＡｌ−Ｍｇ合金で形成されている場合、回転速度検知部１１１は、現像スリーブ７１よりも硬度の高いＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ合金で形成する。このように構成すれば、回転速度検知部１１１は経時にわたり摩耗することなく現像スリーブ７１によって回転されることができる。

現像スリーブ７１の摩擦係数の検知は、回転速度検知部１１１の回転速度を検知することで行える。初期状態（製品出荷時又は短い総稼働時間）では、現像スリーブ７１の摩擦係数が大きいため、現像スリーブ７１の回転速度にともない、回転速度検知部１１１の回転速度も大きくなる。一方、経時状態では、現像スリーブ７１の摩擦係数が次第に小さくなるため、現像スリーブ７１の回転駆動が回転速度検知部１１１に伝わらず、回転速度検知部１１１の回転速度も小さくなる。したがって、この回転速度検知部１１１の回転速度の変化を摩擦係数の低下として検知できる。

回転速度検知部１１１は、現像スリーブ７１の軸方向で、現像剤を汲み上げる領域幅に亘り接触して伸びていることが望ましい。この場合、現像スリーブ７１の現像剤を汲み上げる全領域において、摩擦係数の変動を精度よく検知することができる。また、経時使用において、現像スリーブ７１表面に付着したトナー添加剤などの付着物は、回転速度検知部１１１の外周表面に付着させることで、現像スリーブ７１の摩擦係数低下を防ぐことができる。このとき、回転速度検知部１１１の外周には、付着した付着物を除去する清掃部１１４を設けることが望ましい。清掃部１１４は、例えばファーブラシやウレタンゴムで形成されたクリーニングブレードなどを用いることができる。

図９は、回転速度検知部と現像スリーブの表層を示す拡大図である。分かりやすくするため、回転速度検知部と現像スリーブとを離して描写している。

図９に示すように、現像スリーブ７１の表層には、現像剤を汲み上げるための溝７２が設けられている。その溝深さ寸法はキャリア粒径よりも大きい。一例を挙げると、トナーの平均粒径が５μｍであり、キャリアの平均粒径が３５μｍである場合（条件Ａ）、溝７２の溝深さ寸法は５０〜７０μｍである。

上述したように、現像スリーブ７１の現像剤の汲み上げ量低下は、現像スリーブ７１の表層にある溝７２が摩耗し、特に溝部の摩擦係数が低下することで生じる。これを防ぐために、現像スリーブ７１に当接する回転速度検知部１１１の面の表層１１５が、溝７２の溝深さよりも大きな表面粗さを有することが望ましい。例えば、先の例（条件Ａ）の場合、回転速度検知部１１１の表面粗さは、十点平均粗さＲｚで７０μｍ以上とする。また、表層１１５の粗さの波長は、溝７２の搬送方向１つ分の幅よりも小さくすることが望ましい。

このように構成すれば、表層１１５の先端が溝７２の内部まで達し、その表面を削ることができる。したがって、溝部の摩擦係数の低下を防ぎ、現像剤の汲み上げ量の低下を防ぐことができる。

第３の実施形態で説明した摩擦係数検知部１１０には、先の実施形態で説明した摩擦係数制御部８５や通知部（アラーム９０など）を追加して用いることができる。

以上、実施形態を用いて本発明を詳細に説明した。この実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して使用できる。

１ 画像形成装置
２ 書込み部
２０ プロセスカートリッジ
２１ 感光体ドラム
２２ 帯電部
２３ 現像装置
２４ 第１転写ローラ
２５ クリーニング部
３０ 中間転写体
３１ 第２転写装置
６１ 給紙部
６２ 反転搬送装置
６３ 搬送装置
６６ 定着部
７０ 現像ローラ
７１ 現像スリーブ
７２ 溝
７５ ドクターブレード
８０、１１０ 摩擦係数検知部
８１ トルク検知部
８２ 演算処理部
８３ 力覚センサ
８５ 摩擦係数制御部
８６ 研磨部
８７ 保持部
８８ カム部
８９ 駆動部
９０ アラーム
１０１ 第１搬送スクリュ
１０２ 第２搬送スクリュ
１０３ 第３搬送スクリュ
１０４ 排出スクリュ
１１１ 回転速度検知部
１１２ 演算処理部
１１３ エンコーダ
１１４ 清掃部
１１５ 表層
Ｐ 記録媒体

特開２００１−０４２６３２号公報 特開２００１−３５０３４２号公報

Claims (13)

1. トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤と、
   前記二成分現像剤を汲み上げて搬送する現像スリーブを有する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体の内部に配置され、前記現像スリーブ上に前記二成分現像剤を担持するとともに、前記二成分現像剤が存在しない分離極を形成する磁界発生部材と、
   前記現像スリーブに対向して配置され、前記現像スリーブ上の前記二成分現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材と、
   前記現像スリーブ表面の摩擦係数を算出するために、前記分離極において前記現像スリーブ表面に接触し、作用する回転トルクを検知するトルク検知部と
   を備えることを特徴とする現像装置。
2. 前記トルク検知部は、前記現像スリーブの前記二成分現像剤を汲み上げる領域幅にわたり、前記現像剤担持体の軸方向に沿って設置されることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤と、
   前記二成分現像剤を汲み上げて搬送する現像スリーブを有する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体の内部に配置され、前記現像スリーブ上に前記二成分現像剤を担持するとともに、前記二成分現像剤が存在しない分離極を形成する磁界発生部材と、
   前記現像スリーブに対向して配置され、前記現像スリーブ上の前記二成分現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材と、
   前記現像スリーブ表面の摩擦係数を算出するために、前記分離極において前記現像スリーブの外周に当接し、前記現像スリーブの回転速度を検知する回転速度検知部と
   を備えることを特徴とする現像装置。
4. 前記回転速度検知部は、前記現像スリーブの前記二成分現像剤を汲み上げる領域幅にわたり、前記現像剤担持体の軸方向に沿って設置されることを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
5. 前記回転速度検知部は、前記現像スリーブ表面よりも硬度の高い材料で形成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の現像装置。
6. 前記回転速度検知部の前記現像スリーブと接する面にある付着物を除去する清掃部を備えることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項に記載の現像装置。
7. 前記回転速度検知部の前記現像スリーブと接する面の表層は、前記現像スリーブの表層にある溝深さよりも大きな表面粗さを有することを特徴とする請求項３乃至６のいずれか一項に記載の現像装置。
8. 前記現像スリーブ表面の摩擦係数に基づいて、前記現像スリーブの摩擦係数を制御する摩擦係数制御部を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の現像装置。
9. 前記摩擦係数制御部は、前記現像スリーブの前記二成分現像剤を汲み上げる領域幅にわたり、前記現像剤担持体の軸方向に沿って設置されることを特徴とする請求項８に記載の現像装置。
10. 前記現像スリーブ表面の摩擦係数に基づいて、現像装置の交換を促す通知部を備えることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の現像装置。
11. 像担持体と、帯電部と、クリーニング部の少なくともいずれかと、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の現像装置とを一体に支持し、画像形成装置本体に対し着脱可能であるプロセスカートリッジ。
12. 請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の現像装置を少なくとも一つ備えることを特徴とする画像形成装置。
13. 請求項１１に記載のプロセスカートリッジを少なくとも一つ備えることを特徴とする画像形成装置。

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