JP6772683B2 - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像装置および画像形成装置に関する。

一般に、電子写真プロセス技術を利用した画像形成装置（プリンター、複写機、ファクシミリ等）は、帯電した感光体ドラム（像担持体）に対して、画像データに基づくレーザー光を照射（露光）することにより静電潜像を形成する。そして、静電潜像が形成された感光体ドラムへ現像装置よりトナーを供給することにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。さらに、このトナー像を直接または間接的に用紙に転写させた後、定着ニップで加熱、加圧して定着させることにより用紙にトナー像を形成する。

現像装置には、現像装置内の現像剤を撹拌するための撹拌部材が設けられている。撹拌部材においては現像スリーブの軸方向において現像剤が移動するように現像剤を撹拌する構成が知られている。このような構成において、例えば、Ｂ１サイズ等、軸方向に長い用紙に対応するため現像装置を大サイズ化した場合、現像剤の移動方向の上流側からトナーが混ざり合っていくため、軸方向におけるトナー濃度の偏差が大きくなりやすい問題が生じる。

この問題に対応するため、例えば特許文献１には、現像装置内の軸方向における一方側および他方側半分の領域のそれぞれにおいて現像剤を循環させる構成が開示されている。図１は、従来例における現像装置を簡易的に示す図である。

図１に示すように、現像装置４１２は、現像スリーブ４１２Ａと、現像剤筐体４１２Ｂとを有している。現像剤筐体４１２Ｂには、現像剤筐体４１２Ｂ内の現像剤を撹拌する第１撹拌部材４１２Ｃおよび第２撹拌部材４１２Ｄを有している。

第１撹拌部材４１２Ｃおよび第２撹拌部材４１２Ｄのそれぞれは、現像スリーブ４１２Ａの軸方向の中央部に対して、一方側の第１領域Ｂ１と、他方側の第２領域Ｂ２とで羽の向きが逆になるように構成されている。第１撹拌部材４１２Ｃおよび第２撹拌部材４１２Ｄが回転することで、第１領域Ｂ１および第２領域Ｂ２のそれぞれを現像剤が矢印Ｂ１０，Ｂ２０の流れに沿って循環する。

また、特許文献２には、第１領域Ｂ１と第２領域Ｂ２の境界において、現像剤を第１領域Ｂ１および第２領域Ｂ２の両側に積極的に現像剤を流すことにより、第１領域Ｂ１と第２領域Ｂ２とでトナー濃度に差が生じることを抑制可能な構成が開示されている。

実公昭５０−２７３３３号公報 特開平３−２６０６７８号公報

しかしながら、特許文献１に示す構成では、例えば第１領域Ｂ１および第２領域Ｂ２の何れか一方に対応する部分の方が他方に対応する部分よりも極端にトナー量が多い画像を連続で形成した場合、一方に対応する部分におけるトナー濃度のみが極端に低下するという問題が生じる。

また、特許文献２に記載の構成では、上記画像を連続で形成した場合、第１領域Ｂ１および第２領域Ｂ２の何れか一方のトナー濃度が極端に低下するため、一方のトナー濃度の低下に起因して他方のトナー濃度が低下する。これにより、上記画像の画像形成処理の初期から現像装置全体でトナー濃度が低下してしまうので、トナー濃度が現像装置全体で回復するのに時間がかかってしまう。

また、第１領域Ｂ１と第２領域Ｂ２とを仕切りで仕切った場合、帯電不良が発生した際におけるキャリアーの消費量や、低カバレッジの画像を連続で形成した際において発生する現像剤の劣化量が第１領域Ｂ１と第２領域Ｂ２においてそれぞれ異なる。そのため、現像装置の軸方向全体において第１領域Ｂ１および第２領域Ｂ２の現像剤の状態（現像剤量の偏差や現像剤の劣化量）を均一化させることが困難である。

本発明の目的は、現像装置の軸方向全体における現像剤の状態を効率よく均一化させることが可能な現像装置および画像形成装置を提供することである。

本発明に係る現像装置は、
現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体の軸方向における一方側の第１領域と、他方側の第２領域とを有し、前記現像剤担持体に供給される前記現像剤を収容する現像剤筐体と、
前記第１領域で所定の周回方向に循環するように前記現像剤を撹拌する第１撹拌部と、
前記第２領域で、前記所定の周回方向とは反対方向に循環するように前記現像剤を撹拌する第２撹拌部と、
前記第１領域と、前記第２領域とを開放または閉鎖することにより、前記第１領域と前記第２領域との間における前記現像剤の移動量を制御可能な開閉部と、
前記第１領域および前記第２領域の前記現像剤の状態に応じて、前記開閉部の開閉状態を制御する制御部と、
を備える。

本発明に係る画像形成装置は、
現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体の軸方向における一方側の第１領域と、他方側の第２領域とを有し、前記現像剤担持体に供給される前記現像剤を収容する現像剤筐体と、
前記第１領域で所定の周回方向に循環するように前記現像剤を撹拌する第１撹拌部と、
前記第２領域で、前記所定の周回方向とは反対方向に循環するように前記現像剤を撹拌する第２撹拌部と、
前記第１領域と、前記第２領域とを開放または閉鎖することにより、前記第１領域と前記第２領域との間における前記現像剤の移動量を制御可能な開閉部と、
前記第１領域および前記第２領域の前記現像剤の状態に応じて、前記開閉部の開閉状態を制御する制御部と、
を備える。

本発明によれば、現像装置の軸方向全体における現像剤の状態を効率よく均一化させることができる。

従来例における現像装置を簡易的に示す図である。 本実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。 本実施の形態に係る画像形成装置の制御系の主要部を示す図である。 現像装置を上から見た図であって、開閉部を閉鎖状態としたときの図である。 現像装置を上から見た図であって、開閉部を開放状態としたときの図である。 開閉部を開放状態としたときを示す図である。 開閉部を閉鎖状態としたときを示す図である。 第１領域に対応する部分と第２領域に対応する部分とでカバレッジ差の大きいトナー像が形成された用紙を示す図である。 現像剤筐体内の軸方向におけるトナー濃度を示す図である。 現像剤筐体内の軸方向におけるトナー濃度を示す図である。 現像剤筐体内の軸方向におけるトナーの帯電量を示す図である。 画像形成装置における開閉部の開閉制御の動作例の一例を示すフローチャートである。 トナーの帯電量の時間推移の様子を示す図である。

以下、本実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図２は、本実施の形態に係る画像形成装置１の全体構成を概略的に示す図である。図３は、本実施の形態に係る画像形成装置１の制御系の主要部を示す図である。

図２、３に示す画像形成装置１は、電子写真プロセス技術を利用した中間転写方式のカラー画像形成装置である。すなわち、画像形成装置１は、感光体ドラム４１３上に形成されたＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色トナー像を中間転写ベルト４２１に一次転写し、中間転写ベルト４２１上で４色のトナー像を重ね合わせた後、用紙Ｓに二次転写することにより、画像を形成する。

また、画像形成装置１には、ＹＭＣＫの４色に対応する感光体ドラム４１３を中間転写ベルト４２１の走行方向に直列配置し、中間転写ベルト４２１に一回の手順で各色トナー像を順次転写させるタンデム方式が採用されている。

画像形成装置１は、画像読取部１０、操作表示部２０、画像処理部３０、画像形成部４０、用紙搬送部５０、定着部６０および制御部１００を備える。

制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３等を備える。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２から処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭ１０３に展開し、展開したプログラムと協働して画像形成装置１の各ブロックの動作を集中制御する。このとき、記憶部７２に格納されている各種データが参照される。記憶部７２は、例えば不揮発性の半導体メモリ（いわゆるフラッシュメモリ）やハードディスクドライブで構成される。

制御部１００は、通信部７１を介して、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）等の通信ネットワークに接続された外部の装置（例えばパーソナルコンピューター）との間で各種データの送受信を行う。制御部１００は、例えば、外部の装置から送信された画像データ（入力画像データ）を受信し、この画像データに基づいて用紙Ｓに画像を形成させる。通信部７１は、例えばＬＡＮカード等の通信制御カードで構成される。

画像読取部１０は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）と称される自動原稿給紙装置１１および原稿画像走査装置１２（スキャナー）等を備えて構成される。

自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された原稿Ｄを搬送機構により搬送して原稿画像走査装置１２へ送り出す。自動原稿給紙装置１１により、原稿トレイに載置された多数枚の原稿Ｄの画像（両面を含む）を連続して一挙に読み取ることが可能となる。

原稿画像走査装置１２は、自動原稿給紙装置１１からコンタクトガラス上に搬送された原稿またはコンタクトガラス上に載置された原稿を光学的に走査し、原稿からの反射光をＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサー１２ａの受光面上に結像させ、原稿画像を読み取る。画像読取部１０は、原稿画像走査装置１２による読取結果に基づいて入力画像データを生成する。この入力画像データには、画像処理部３０において所定の画像処理が施される。

操作表示部２０は、例えばタッチパネル付の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）で構成され、表示部２１および操作部２２として機能する。表示部２１は、制御部１００から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面、画像の状態、各機能の動作状況、画像形成装置１の内部の情報等の表示を行う。操作部２２は、テンキー、スタートキー等の各種操作キーを備え、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部１００に出力する。

画像処理部３０は、入力画像データに対して、初期設定またはユーザー設定に応じたデジタル画像処理を行う回路等を備える。例えば、画像処理部３０は、制御部１００の制御下で、階調補正データ（階調補正テーブル）に基づいて階調補正を行う。また、画像処理部３０は、入力画像データに対して、階調補正の他、色補正、シェーディング補正等の各種補正処理や、圧縮処理等を施す。これらの処理が施された画像データに基づいて、画像形成部４０が制御される。

画像形成部４０は、入力画像データに基づいて、Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分の各有色トナーによる画像を形成するための画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ、中間転写ユニット４２等を備える。

Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分用の画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋは、同様の構成を有する。図示および説明の便宜上、共通する構成要素は同一の符号で示し、それぞれを区別する場合には符号にＹ、Ｍ、Ｃ、またはＫを添えて示すこととする。図２では、Ｙ成分用の画像形成ユニット４１Ｙの構成要素についてのみ符号が付され、その他の画像形成ユニット４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋの構成要素については符号が省略されている。

画像形成ユニット４１は、露光装置４１１、現像装置２００、感光体ドラム４１３、帯電装置４１４、およびドラムクリーニング装置４１５等を備える。

感光体ドラム４１３は、例えばアルミニウム製の導電性円筒体（アルミ素管）の周面に、アンダーコート層（ＵＣＬ：Under Coat Layer）、電荷発生層（ＣＧＬ：Charge Generation Layer）、電荷輸送層（ＣＴＬ：Charge Transport Layer）を順次積層した負帯電型の有機感光体（ＯＰＣ：Organic Photo-conductor）である。

帯電装置４１４は、コロナ放電を発生させることにより、光導電性を有する感光体ドラム４１３の表面を一様に負極性に帯電させる。

露光装置４１１は、例えば半導体レーザーで構成され、感光体ドラム４１３に対して各色成分の画像に対応するレーザー光を照射する。感光体ドラム４１３の電荷発生層で正電荷が発生し、電荷輸送層の表面まで輸送されることにより、感光体ドラム４１３の表面電荷（負電荷）が中和される。感光体ドラム４１３の表面には、周囲との電位差により各色成分の静電潜像が形成される。

現像装置２００は、二成分逆転方式の現像装置であり、感光体ドラム４１３の表面に各色成分のトナーを付着させることにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。現像装置２００は、現像剤に含まれるトナーを感光体ドラム４１３に供給することによって感光体ドラム４１３の表面にトナー像を形成する。

ドラムクリーニング装置４１５は、感光体ドラム４１３の表面に摺接されるドラムクリーニングブレード等を有し、一次転写後に感光体ドラム４１３の表面に残存する転写残トナーを除去する。

中間転写ユニット４２は、中間転写ベルト４２１、一次転写ローラー４２２、複数の支持ローラー４２３、二次転写ローラー４２４およびベルトクリーニング装置４２６等を備える。

中間転写ベルト４２１は、無端状ベルトで構成され、複数の支持ローラー４２３にループ状に張架される。複数の支持ローラー４２３のうちの少なくとも一つは駆動ローラーで構成され、その他は従動ローラーで構成される。駆動ローラーが回転することにより、中間転写ベルト４２１はＡ方向に一定速度で走行する。中間転写ベルト４２１は、導電性および弾性を有するベルトであり、制御部１００からの制御信号によって回転駆動される。

一次転写ローラー４２２は、各色成分の感光体ドラム４１３に対向して、中間転写ベルト４２１の内周面側に配置される。中間転写ベルト４２１を挟んで、一次転写ローラー４２２が感光体ドラム４１３に圧接されることにより、感光体ドラム４１３から中間転写ベルト４２１へトナー像を転写するための一次転写ニップが形成される。

二次転写ローラー４２４は、駆動ローラー４２３Ａのベルト走行方向下流側に配置されるバックアップローラー４２３Ｂに対向して、中間転写ベルト４２１の外周面側に配置される。中間転写ベルト４２１を挟んで、二次転写ローラー４２４がバックアップローラー４２３Ｂに圧接されることにより、中間転写ベルト４２１から用紙Ｓへトナー像を転写するための二次転写ニップが形成される。

ベルトクリーニング装置４２６は、二次転写後に中間転写ベルト４２１の表面に残留する転写残トナーを除去する。

一次転写ニップを中間転写ベルト４２１が通過する際、感光体ドラム４１３上のトナー像が中間転写ベルト４２１に順次重ねて一次転写される。具体的には、一次転写ローラー４２２に一次転写バイアスを印加し、中間転写ベルト４２１の裏面側、つまり、一次転写ローラー４２２と当接する側にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は中間転写ベルト４２１に静電的に転写される。

その後、用紙Ｓが二次転写ニップを通過する際、中間転写ベルト４２１上のトナー像が用紙Ｓに二次転写される。具体的には、バックアップローラー４２３Ｂに二次転写バイアスを印加し、用紙Ｓの表面側、つまり、中間転写ベルト４２１と当接する側にトナーと同極性の電荷を付与することにより、トナー像は用紙Ｓに静電的に転写される。

定着部６０は、用紙Ｓの定着面であるトナー像が形成されている面側に配置される定着面側部材を有する上側定着部６０Ａ、用紙Ｓの裏面である定着面の反対の面側に配置される裏面側支持部材を有する下側定着部６０Ｂ等を備える。定着面側部材に裏面側支持部材が圧接されることにより、用紙Ｓを狭持して搬送する定着ニップが形成される。

定着部６０は、トナー像が二次転写され、搬送されてきた用紙Ｓを定着ニップで加熱、加圧することにより、用紙Ｓにトナー像を定着させる。

上側定着部６０Ａは、定着面側部材である無端状の定着ベルト６１、加熱ローラー６２および定着ローラー６３を有する。定着ベルト６１は、加熱ローラー６２と定着ローラー６３とによって張架されている。

下側定着部６０Ｂは、裏面側支持部材である加圧ローラー６４を有する。加圧ローラー６４は、定着ベルト６１との間で用紙Ｓを挟持して搬送する定着ニップを形成している。

用紙搬送部５０は、給紙部５１、排紙部５２、および搬送経路部５３等を備える。給紙部５１を構成する３つの給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃには、坪量やサイズ等に基づいて識別された用紙Ｓ（規格用紙、特殊用紙）が予め設定された種類毎に収容される。

搬送経路部５３は、レジストローラー対５３ａ等の複数の搬送ローラー対等を有する。給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃに収容されている用紙Ｓは、最上部から一枚ずつ送出され、搬送経路部５３により画像形成部４０に搬送される。このとき、レジストローラー対５３ａが配設されたレジストローラー部により、給紙された用紙Ｓの傾きが補正されるとともに搬送タイミングが調整される。そして、画像形成部４０において、中間転写ベルト４２１のトナー像が用紙Ｓの一方の面に一括して二次転写され、定着部６０において定着工程が施される。画像形成された用紙Ｓは、排紙ローラー５２ａを備えた排紙部５２により機外に排紙される。

次に、現像装置２００の詳細について説明する。図４は、現像装置２００を上から見た図であって、開閉部２４０を閉鎖状態としたときの図である。図５は、現像装置２００を上から見た図であって、開閉部２４０を開放状態としたときの図である。

図４および図５に示すように、現像装置２００は、Ｂ１サイズ等の軸方向に長い用紙に対応可能なサイズとなっており、現像スリーブ２１０と、現像剤筐体２２０と、現像剤排出部２３０とを有している。現像スリーブ２１０は、現像剤を担持する現像剤担持体であり、軸方向の長さが長い用紙に対応した長さとなっている。なお、本実施の形態における現像スリーブ２１０は、直径が２５ｍｍに設定されている。

現像剤筐体２２０は、現像スリーブ２１０に供給される現像剤を収容する。現像剤筐体２２０には、現像スリーブ２１０の軸方向における中央部に対応する部分に対して一方側の領域である第１領域２２１Ａと、現像スリーブ２１０の軸方向における中央部に対応する部分に対して他方側の領域である第２領域２２１Ｂとの間に位置する開閉部２４０が設けられている。開閉部２４０については後述する。

なお、本実施の形態では、現像剤筐体２２０における収容可能な現像剤量は１２００ｇである。

また、現像剤筐体２２０の第１領域２２１Ａおよび第２領域２２１Ｂのそれぞれには、第１撹拌部材２２２と、第２撹拌部材２２３と、トナー濃度検出部２２４と、トナー補給部２２５と、液面高さ検出部２２６とが設けられている。第１領域２２１Ａの第１撹拌部材２２２および第２撹拌部材２２３は、本発明の「第１撹拌部」に対応する。第２領域２２１Ｂの第１撹拌部材２２２および第２撹拌部材２２３は、本発明の「第２撹拌部」に対応する。

第１撹拌部材２２２は、第１領域２２１Ａおよび第２領域２２１Ｂにおける、第２撹拌部材２２３よりも現像スリーブ２１０から離れた部分に設けられている。第１撹拌部材２２２は、第１領域２２１Ａおよび第２領域２２１Ｂにおいて、現像スリーブ２１０の軸方向における中央部に対応する部分から端部に対応する部分に向けて現像剤を移動させる。

第２撹拌部材２２３は、第１領域２２１Ａおよび第２領域２２１Ｂにおける、現像スリーブ２１０に対向する部分に設けられている。第２撹拌部材２２３は、第１領域２２１Ａおよび第２領域２２１Ｂにおいて、現像スリーブ２１０の軸方向における端部に対応する部分から中央部に対応する部分に向けて現像剤を移動させる。

なお、本実施の形態における第１撹拌部材２２２および第２撹拌部材２２３は、直径が２５ｍｍに設定され、回転数が４５０ｒｐｍに設定されている。

また、第１領域２２１Ａおよび第２領域２２１Ｂのそれぞれにおいて、第１撹拌部材２２２の領域と第２撹拌部材２２３の領域とが、仕切り板２２７により仕切られている。仕切り板２２７に仕切られることで、第１領域２２１Ａおよび第２領域２２１Ｂにおける第１撹拌部材２２２の領域と第２撹拌部材２２３の領域は、第１撹拌部材２２２および第２撹拌部材２２３の端部に対応する部分でつながっている。このため、第１撹拌部材２２２および第２撹拌部材２２３が回転することで、第１領域２２１Ａおよび第２領域２２１Ｂ内を現像剤が矢印Ｘ１，Ｘ２の方向に移動して、ひいては第１領域２２１Ａおよび第２領域２２１Ｂ内の現像剤が撹拌される。

トナー濃度検出部２２４は、第１領域２２１Ａおよび第２領域２２１Ｂのトナーの濃度を検出する。トナー補給部２２５は、第１領域２２１Ａおよび第２領域２２１Ｂのそれぞれにトナーを補給する。制御部１００は、トナー濃度検出部２２４により検出された検出結果に基づいてトナー補給部２２５におけるトナーの補給量を制御する。

液面高さ検出部２２６は、例えば、ＯＮ／ＯＦＦセンサーであり、現像剤筐体２２０内における現像剤の液面の高さを検出する。例えば、液面高さ検出部２２６は、現像剤の液面の高さが高くなって液面高さ検出部２２６の検出範囲内に入ったらＯＮを出力する。また、液面高さ検出部２２６は、現像剤の液面の高さが低くなって液面高さ検出部２２６の検出範囲から外れたらＯＦＦを出力する。

現像剤の液面高さは、トナーの帯電性が目標帯電量（例えば、４０μＣ／ｇ）より大きい場合、比較的高い高さとなり、トナーの帯電性が目標帯電量より小さい場合、比較的低い高さとなる。これは、トナーの帯電性が良好だとトナー同士が反発し合うため、現像剤の液面高さが高くなりやすく、また、トナーの帯電性が劣悪だとトナー同士が反発し合わないため、現像剤の液面高さが低くなりやすいことに起因する。

現像剤排出部２３０は、現像剤筐体２２０内の現像剤を排出する部分であり、現像剤筐体２２０における第２領域２２１Ｂに対応する部分に設けられている。現像剤排出部２３０は、通路部２３１と、スクリュー部材２３２と、排出部２３３とを有している。

通路部２３１は、現像剤筐体２２０および排出部２３３と連通する部分である。スクリュー部材２３２は、通路部２３１内に配置されており、第１撹拌部材２２２と同軸となっている。スクリュー部材２３２は、回転することで通路部２３１から現像剤筐体２２０内に向けて現像剤を移動させる流れを発生させる。このスクリュー部材２３２により、現像剤筐体２２０内の現像剤は、通路部２３１内に入り込まないようになっている。

そして、現像剤筐体２２０内の現像剤のうち、例えばキャリアーが劣化した場合、図示しないキャリアー補給部よりキャリアーが現像剤筐体２２０内に補給され、現像剤筐体２２０に収容可能な現像剤量を超えると、現像剤が現像剤筐体２２０から通路部２３１に移動して排出部２３３から排出される。

次に、開閉部２４０について説明する。図６Ａは、開閉部２４０を開放状態としたときを示す図である。図６Ｂは、開閉部２４０を閉鎖状態としたときを示す図である。

開閉部２４０は、第１領域２２１Ａと第２領域２２１Ｂとを開閉可能に構成されている。具体的には、開閉部２４０は、第１領域２２１Ａと第２領域２２１Ｂとを開放および閉鎖することにより現像剤の移動量を制御可能である。開閉部２４０は、移動部材２４１と、軸受け部材２４２とを有している。

移動部材２４１は、板状部材で構成されており、第１領域２２１Ａと第２領域２２１Ｂとを閉鎖できる程度の幅に構成されている。移動部材２４１には、外部の駆動が伝達される伝達ギヤー２４３の一部と噛み合うギヤー歯部２４１Ａが形成されている。伝達ギヤー２４３の回転により移動部材２４１が上下に移動する。移動部材２４１は、開放状態の位置のとき最も上側に位置し（図６Ａ参照）、閉鎖状態のとき最も下側に位置する（図６Ｂ参照）。

軸受け部材２４２は、第１撹拌部材２２２および第２撹拌部材２２３の軸を受ける部分であり、現像剤筐体２２０の下壁の、第１撹拌部材２２２および第２撹拌部材２２３のそれぞれに対応する位置から突出して設けられている。

また、移動部材２４１の下端部には、軸受け部材２４２と係合可能な係合部２４１Ｂが形成されている。軸受け部材２４２が移動部材２４１の係合部２４１Ｂに係合することで、閉鎖状態のときに第１領域２２１Ａと第２領域２２１Ｂとが閉鎖される。なお、開閉部２４０が閉鎖状態のとき、第１領域２２１Ａと第２領域２２１Ｂとの間における現像剤の移動量は０となる。

また、移動部材２４１が開放状態のときに第１領域２２１Ａと第２領域２２１Ｂとが開放されるので、軸受け部材２４２のない部分を通って現像剤が第１領域２２１Ａと第２領域２２１Ｂとの間を図５における矢印Ｘ３，Ｘ４の方向に移動可能となる。

なお、移動部材２４１は、開放状態の位置が、開閉状態の位置よりも上側の位置であるが、開閉状態の位置よりも下側の位置であっても良い。また、移動部材２４１は、現像剤筐体２２０の内部のみを移動する構成であっても良いし、開放状態の位置が現像剤筐体２２０の外部の位置であっても良い。

ところで、第１領域２２１Ａと第２領域２２１Ｂとが閉塞されていない構成において、例えば、図７に示すように、第１領域２２１Ａに対応する部分Ｓ１のトナー量が、第２領域２２１Ｂに対応する部分Ｓ２のトナー量よりも極端に多いトナー像Ｔを連続で形成した場合、第１領域２２１Ａに対応する部分におけるトナー濃度が低下するという問題が生じる。

具体的には、図７に示すトナー像Ｔを連続で形成すると、第１領域２２１Ａにおけるトナーの消費量のみが極端に増える。そのため、図８に示すように、第１領域２２１Ａにおけるトナー濃度は、軸方向におけるトナー補給部２２５の位置から離れる、つまり、軸方向の左端部から中央に向かうほど小さくなる（実線Ｙ１参照）。それに対し、第２領域２２１Ｂにおけるトナー濃度は、目標濃度（例えば、６．５％）と略同じ濃度のままとなる（実線Ｙ２参照）。

このように第１領域２２１Ａと第２領域２２１Ｂとが開放された場合、軸方向の片側半分にトナー量が集中した画像形成を行うと、軸方向におけるトナー濃度の偏差が大きくなってしまう。

そこで、本実施の形態では、制御部１００は、開閉部２４０が開放状態のとき、トナー濃度検出部２２４により検出された、第１領域２２１Ａにおけるトナー濃度と、第２領域２２１Ｂにおけるトナー濃度との差分に応じて開閉部２４０を開放状態から閉鎖状態にするか否かについて決定する。

具体的には、制御部１００は、第１領域２２１Ａにおけるトナー濃度と第２領域２２１Ｂにおけるトナー濃度との差分が第１閾値（例えば、０．５％）より大きいとき、開閉部２４０を開放状態から閉鎖状態にする。そして、制御部１００は、開閉部２４０を開放状態から閉鎖状態にした場合、第１領域２２１Ａおよび第２領域２２１Ｂのうち、トナー消費量の多い方、つまり、トナー濃度が小さい方の領域に、トナー補給量を大きくするようにトナー補給部２２５を制御する。

例えば、図８の場合、第１領域２２１Ａのみのトナー濃度が極端に低下しており、トナー濃度検出部２２４の位置で５％と検出する。それに対し、第２領域２２１Ｂにおけるトナー濃度は、トナー消費量がほとんどないため、軸方向において目標濃度と略同じ濃度となっている。そのため、第１領域２２１Ａにおけるトナー濃度と第２領域２２１Ｂにおけるトナー濃度との差分が１．５％となるので、第１閾値以上となる。

この場合、制御部１００は、開閉部２４０を閉鎖状態とし、第１領域２２１Ａにトナー補給を行う。これにより、図９に示すように、第１領域２２１Ａおよび第２領域２２１Ｂにおける現像剤の状態を効率よく、かつ、速やかに均一化させることができ（実線Ｙ３，Ｙ４参照）、ひいては現像装置２００の軸方向の全体における画像品質を安定化させることができる。

一方、第１領域２２１Ａと第２領域２２１Ｂとが開放された構成の場合、時間が経過すると、第１領域２２１Ａにおける現像剤と第２領域２２１Ｂにおける現像剤とが混ざり合うので、第１領域２２１Ａにおけるトナー濃度の低下に起因して、全体的にトナー濃度が低下してしまう（破線Ｚ１，Ｚ２参照）。しかし、本実施の形態では、第１領域２２１Ａと第２領域２２１Ｂとが閉鎖されるため、第１領域２２１Ａおよび第２領域２２１Ｂの何れかに起因して、全体的にトナー濃度が低下することを抑制することができる。

ところで、開閉部２４０が閉鎖状態のとき、図７に示すようなトナー像を連続で形成した場合、第１領域２２１Ａにおいては、新しいトナーが補給されていくため、図１０に示すように、トナーの帯電量が目標帯電量（例えば、４０μＣ／ｇ）に近い値が維持される（実線Ｙ５参照）。

それに対し、第２領域２２１Ｂからはトナー消費がないため、現像剤筐体２２０から排出されずに第２領域２２１Ｂに止まるトナー量が多くなり、現像剤が劣化していく。そのため、第２領域２２１Ｂにおける現像剤はスペント、外添剤劣化、潤滑剤転移等が生じるので、トナーの帯電量が大きく低下してしまう（実線Ｙ６参照）。

トナーの帯電量が第１領域２２１Ａおよび第２領域２２１Ｂにおいて差が生じてしまうと、例えばハーフトーン画像を印刷する際、第１領域２２１Ａと第２領域２２１Ｂとで濃度に段差が生じてしまい、画像品質に欠陥が生じる。トナーの帯電量が低下する大きな要因は、キャリアーの劣化であるので、第１領域２２１Ａおよび第２領域２２１Ｂにおけるトナーの帯電量を均一化するためには、第１領域２２１Ａおよび第２領域２２１Ｂにおけるキャリアーの状態を均一化する必要がある。

そこで、本実施の形態では、制御部１００は、開閉部２４０が閉鎖状態のとき、液面高さ検出部２２６により検出された、第１領域２２１Ａにおける液面高さと、第２領域２２１Ｂにおける液面高さとの差分に応じて、開閉部２４０を閉鎖状態から開放状態にするか否かについて決定する。

具体的に、制御部１００は、第１領域２２１Ａにおける液面高さと、第２領域２２１Ｂにおける液面高さとの差分が第２閾値（例えば、１０ｍｍ）より大きい場合、開閉部２４０を閉鎖状態から開放状態にする。これにより、第１領域２２１Ａと、第２領域２２１Ｂとが開放され、現像剤筐体２２０の全体において現像剤が混合されるので、キャリアーの状態、つまり、現像剤の状態が均一化され、ひいてはトナーの帯電量が均一化される。これにより、第１領域２２１Ａおよび第２領域２２１Ｂにおいて、トナーの帯電量に差が生じにくくなるので、現像剤の状態を効率よく均一化させ、ひいては画像品質を安定化することができる。

また、制御部１００は、開閉部２４０の開閉鎖状態に基づいて第１領域２２１Ａにおける第１撹拌部材２２２および第２撹拌部材２２３の回転数と、第２領域２２１Ｂにおける第１撹拌部材２２２および第２撹拌部材２２３の回転数とを異ならせる制御を行う。

具体的には、制御部１００は、第１領域２２１Ａおよび第２領域２２１Ｂのうち、現像剤の液面高さが高い方の領域、つまり、トナーの帯電量が大きい方の領域における第１撹拌部材２２２および第２撹拌部材２２３の回転数を、現像剤の液面高さが低い方の領域、つまり、トナーの帯電量が小さい方の領域における第１撹拌部材２２２および第２撹拌部材２２３の回転数よりも大きくする制御を行う。

このようにすることで、現像剤の液面高さが高い方の領域にある現像剤を、現像剤の液面高さが低い方の領域側に速やかに移動させることができるので、トナーの帯電量を速やかに均一化させることができる。

次に、画像形成装置１における開閉部２４０の開閉制御の動作例について説明する。図１１は、画像形成装置１における開閉部２４０の開閉制御の動作例の一例を示すフローチャートである。図１１における処理は、印刷ジョブ中において適宜実行される。

図１１に示すように、制御部１００は、開閉部２４０が開放状態であるか否かについて判定する（ステップＳ１０１）。判定の結果、開閉部２４０が開放状態である場合（ステップＳ１０１、ＹＥＳ）、制御部１００は、第１領域２２１Ａおよび第２領域２２１Ｂのトナー濃度検出部２２４により検出されたトナー濃度を取得し、第１領域２２１Ａにおけるトナー濃度と、第２領域２２１Ｂにおけるトナー濃度の差分を算出する（ステップＳ１０２）。

次に、制御部１００は、トナー濃度の差分が第１閾値より大きいか否かについて判定する（ステップＳ１０３）。判定の結果、トナー濃度の差分が第１閾値以下である場合（ステップＳ１０３、ＮＯ）、処理はステップＳ１０８に遷移する。一方、トナー濃度の差分が第１閾値より大きい場合（ステップＳ１０３、ＹＥＳ）、制御部１００は、開閉部２４０を閉鎖状態にする（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４の後、処理はステップＳ１０８に遷移する。

ステップＳ１０１の判定に戻り、開閉部２４０が開放状態でない、つまり、閉鎖状態である場合（ステップＳ１０１、ＮＯ）、制御部１００は、液面高さ検出部２２６により検出された液面高さを取得し、第１領域２２１Ａにおける液面高さと、第２領域２２１Ｂにおける液面高さの差分を算出する（ステップＳ１０５）。

次に、制御部１００は、液面高さの差分が第２閾値より大きいか否かについて判定する（ステップＳ１０６）。判定の結果、液面高さの差分が第２閾値以下である場合（ステップＳ１０６、ＮＯ）、処理はステップＳ１０８に遷移する。一方、液面高さの差分が第２閾値より大きい場合（ステップＳ１０６、ＹＥＳ）、制御部１００は、開閉部２４０を開放状態にする（ステップＳ１０７）。ステップＳ１０７の後、処理はステップＳ１０８に遷移する。

次に、制御部１００は、印刷ジョブが終了したか否かについて判定する（ステップＳ１０８）。判定の結果、印刷ジョブが終了していない場合（ステップＳ１０８、ＮＯ）、処理はステップＳ１０１に戻り、印刷ジョブが終了している場合（ステップＳ１０８、ＹＥＳ）、本制御は終了する。

以上のように構成された本実施の形態によれば、第１領域２２１Ａおよび第２領域２２１Ｂにおける現像剤の状態に応じて、開閉部２４０の開閉状態を制御するので、現像装置２００の軸方向全体における現像剤の状態を効率よく均一化させることができる。

また、開閉部２４０を開放状態から閉鎖状態にしたとき、トナー消費量の多い方の領域におけるトナー補給量を大きくするので、現像装置２００の軸方向全体における現像剤の状態を速やかに均一化させることができる。

また、開閉部２４０を閉鎖状態から開放状態にしたとき、トナーの帯電量が大きい方の領域の撹拌部材の回転数を、トナーの帯電量が小さい方の領域の撹拌部材の回転数よりも大きくするので、現像装置２００の軸方向全体における現像剤の状態を速やかに均一化させることができる。

なお、上記実施の形態では、トナー濃度検出部２２４により検出されたトナー濃度に応じて開閉部２４０を開放状態から閉鎖状態としていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、現像スリーブ２１０によりトナーが供給される感光体ドラム４１３や中間転写ベルト４２１等の像担持体上のトナー像におけるトナー付着量から開閉部２４０の開放／閉鎖状態を決定しても良い。

この構成の場合、像担持体上のトナー付着量を検出するためのトナー濃度検出部等のトナー量検出部を備えた構成とする必要がある。そして、制御部１００は、トナー量検出部により検出された、第１領域２２１Ａにおけるトナー量と、第２領域２２１Ｂにおけるトナー量との差分に応じて、開閉部２４０を開放状態から閉鎖状態にするか否かを決定する。トナー量の差分に関する閾値は、上記実施の形態におけるトナー濃度の差分における第１閾値に相当する値を閾値とすれば良い。

また、制御部１００は、開閉部２４０が開放状態のとき、第１領域２２１Ａに対応するトナー像のカバレッジと、第２領域２２１Ｂに対応するトナー像のカバレッジとの差分に応じて、開閉部２４０を開放状態から閉鎖状態にするか否かを決定しても良い。トナー像のカバレッジの差分に関する閾値は、上記実施の形態におけるトナー濃度の差分に関する第１閾値に相当する値を閾値とすれば良い。

また、上記実施の形態では、現像剤筐体２２０内の現像剤の液面高さに応じて開閉部２４０を閉鎖状態から開放状態としていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、制御部１００は、開閉部２４０が閉鎖状態のとき、第１領域２２１Ａおよび第２領域２２１Ｂのそれぞれに対応するトナー像のカバレッジの平均値に応じて、開閉部２４０を閉鎖状態から開放状態にするか否かを決定しても良い。

これは、第１領域２２１Ａおよび第２領域２２１Ｂの何れかにおけるトナー像のカバレッジの平均値が例えば、第３閾値（例えば、３％）以下になると、現像剤の外添剤が離脱したり、埋没したりすることが顕著になるため、トナーの帯電量の低下が起こりやすくなる。そのため、この制御では、第１領域２２１Ａおよび第２領域２２１Ｂの何れかにおけるトナー像のカバレッジの平均値が第３閾値以下となった場合、開閉部２４０を閉鎖状態から開放状態にすると決定する。

その他、上記実施の形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

本発明は、画像形成装置を含む複数のユニットで構成される画像形成システムに適用できる。複数のユニットには、例えば後処理装置、ネットワーク接続された制御装置等の外部装置が含まれる。

最後に、本実施の形態に係る画像形成装置１の評価実験について説明する。
まず、開閉部２４０を閉鎖状態とすることについての効果確認を行った。具体的には、図７に示すトナー像を連続で１０００枚画像形成した後に、用紙全面にハーフトーンの画像形成を行った場合における画像濃度に段差の発生の有無および、初期状態の濃度低下の有無を確認した。実施例としては開閉部２４０の状態を閉鎖状態とし、比較例としては開閉部２４０を開放状態とした。表１に実施例および比較例における実験結果を示す。

表１における「○」は、画像濃度に段差が発生しなかったこと、又は、初期状態の濃度低下が発生しなかったことを示している。また、「×」は、画像濃度に段差が発生したこと、又は、初期状態の濃度低下が発生したことを示している。

表１に示すように、比較例においては、ハーフトーン画像濃度において段差が発生し、かつ、初期状態から、画像全体において濃度低下が発生したことが確認された。それに対し、実施例では、ハーフトーン画像濃度において段差が発生することなく、かつ、初期状態から、画像全体において濃度低下が発生することなく良好な画像品質のものが得られたことを確認できた。

次に、開閉部２４０を開放状態とすることについての効果確認を行った。具体的には、図７に示すトナー像を連続で１０００００枚画像形成した後に、用紙全面にハーフトーンの画像形成を行った場合における画像濃度に段差の発生の有無を確認した。実施例としては開閉部２４０を開放状態とし、比較例としては開閉部２４０を閉鎖状態とした。表２に実施例および比較例における実験結果を示す。

表２における「○」は、画像濃度に段差が発生しなかったことを示している。また、「×」は、画像濃度に段差が発生したことを示している。

表２に示すように、比較例においては、ハーフトーン画像濃度において段差が発生したことが確認された。それに対し、実施例では、ハーフトーン画像濃度において段差が発生することなく、良好な画像品質のものが得られたことを確認できた。

最後に、第１領域２２１Ａおよび第２領域２２１Ｂにおける第１撹拌部材２２２および第２撹拌部材２２３の回転数を異ならせることの効果確認を行った。具体的には、開閉部２４０を閉鎖状態として、図７に示すトナー像Ｔを連続で１０００００枚画像形成した後、開閉部２４０を開放状態として、第１撹拌部材２２２および第２撹拌部材２２３の回転数を異ならせた場合と、異ならせない場合とで、トナーの帯電量の推移を確認した。

なお、本実験では、図７に示すトナー像Ｔにおいて、第２領域２２１Ｂにおける現像剤のトナー消費がなされないため、第２領域２２１Ｂにおける現像剤が劣化することから、第１領域２２１Ａにおける第１撹拌部材２２２および第２撹拌部材２２３の回転数を異ならせることとなる。

また、第１撹拌部材２２２および第２撹拌部材２２３の回転数は、４５０ｒｐｍに設定されている。第１領域２２１Ａにおける第１撹拌部材２２２および第２撹拌部材２２３の回転数を異ならせる場合の回転数は、５００ｒｐｍに設定される。

図１２は、トナーの帯電量の時間推移の様子を示す図である。図１２における実線Ｃ１は、第１領域２２１Ａ、つまり、現像剤が劣化してない側のトナーの帯電量を示している。破線Ｃ２は、第２領域２２１Ｂ、つまり、現像剤が劣化している側のトナーの帯電量であって、第１領域２２１Ａの第１撹拌部材２２２および第２撹拌部材２２３の回転数を異ならせた場合におけるトナーの帯電量を示している。一点鎖線Ｃ３は、第２領域２２１Ｂのトナーの帯電量であって、第１領域２２１Ａの第１撹拌部材２２２および第２撹拌部材２２３の回転数を異ならせない場合におけるトナーの帯電量を示している。

図１２に示すように、第１領域２２１Ａのトナーの帯電量については、第１領域２２１Ａの第１撹拌部材２２２および第２撹拌部材２２３の回転数を異ならせても異ならせなくても、差異が見られなかった（実線Ｃ１参照）。

そして、第２領域２２１Ｂのトナーの帯電量については、第１領域２２１Ａにおける第１撹拌部材２２２および第２撹拌部材２２３の回転数を異ならせない場合（一点鎖線Ｃ３）よりも、回転数を異ならせる場合（破線Ｃ２）の方が、実線Ｃ１におけるトナーの帯電量により早期に近づいていることが確認できる。つまり、第１領域２２１Ａにおける第１撹拌部材２２２および第２撹拌部材２２３の回転数を異ならせることで、速やかにトナーの濃度を均一化できることが確認できた。

１ 画像形成装置
１００ 制御部
２００ 現像装置
２１０ 現像スリーブ
２２０ 現像剤筐体
２２１Ａ 第１領域
２２１Ｂ 第２領域
２２２ 第１撹拌部材
２２３ 第２撹拌部材
２２４ トナー濃度検出部
２２５ トナー補給部
２２６ 液面高さ検出部

Claims (9)

1. 現像剤を担持する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体の軸方向における一方側の第１領域と、他方側の第２領域とを有し、前記現像剤担持体に供給される前記現像剤を収容する現像剤筐体と、
   前記第１領域で所定の周回方向に循環するように前記現像剤を撹拌する第１撹拌部と、
   前記第２領域で、前記所定の周回方向とは反対方向に循環するように前記現像剤を撹拌する第２撹拌部と、
   前記第１領域と、前記第２領域とを開放または閉鎖することにより、前記第１領域と前記第２領域との間における前記現像剤の移動量を制御可能な開閉部と、
   前記第１領域および前記第２領域の前記現像剤の状態に応じて、前記開閉部の開閉状態を制御する制御部と、
   を備える現像装置。
2. 前記現像剤筐体内のトナーの濃度を検出するトナー濃度検出部を備え、
   前記制御部は、前記開閉部が開放状態のとき、前記トナー濃度検出部により検出された、前記第１領域におけるトナー濃度と、前記第２領域におけるトナー濃度との差分に応じて、前記開閉部を前記開放状態から閉鎖状態にするか否かについて決定する、
   請求項１に記載の現像装置。
3. 前記現像剤担持体からトナーが供給された像担持体上のトナー像におけるトナー量を検出するトナー量検出部を備え、
   前記制御部は、前記開閉部が開放状態のとき、前記トナー量検出部により検出された、前記第１領域に対応する位置におけるトナー量と、前記第２領域に対応する位置におけるトナー量との差分に応じて、前記開閉部を前記開放状態から閉鎖状態にするか否かについて決定する、
   請求項１または請求項２に記載の現像装置。
4. 前記制御部は、前記開閉部が開放状態のとき、前記第１領域に対応するトナー像のカバレッジと、前記第２領域に対応するカバレッジとの差分に応じて、前記開閉部を前記開放状態から閉鎖状態にするか否かについて決定する、
   請求項１〜３の何れか１項に記載の現像装置。
5. 前記現像剤筐体にトナーを補給するトナー補給部を備え、
   前記制御部は、前記開閉部を前記開放状態から前記閉鎖状態にした場合、前記第１領域および前記第２領域のうち、トナー消費量の多い方の領域におけるトナー補給量を大きくするように前記トナー補給部を制御する、
   請求項２〜４の何れか１項に記載の現像装置。
6. 前記現像剤筐体内における現像剤の液面の高さを検出する液面高さ検出部を備え、
   前記制御部は、前記開閉部が閉鎖状態のとき、前記液面高さ検出部により検出された、前記第１領域における液面高さと、前記第２領域における液面高さとの差分に応じて、前記開閉部を前記閉鎖状態から開放状態にするか否かについて決定する、
   請求項１〜５の何れか１項に記載の現像装置。
7. 前記制御部は、前記開閉部が閉鎖状態のとき、前記第１領域に対応するトナー像のカバレッジの平均値、および、前記第２領域に対応するトナー像のカバレッジの平均値の少なくとも一方が所定値以下になっているか否かに応じて、前記開閉部を前記閉鎖状態から開放状態にするか否かについて決定する、
   請求項１〜６の何れか１項に記載の現像装置。
8. 前記制御部は、前記開閉部を前記閉鎖状態から前記開放状態とした場合、前記第１領域および前記第２領域のうち、トナーの帯電量が大きい方の領域における撹拌部の回転数を、トナーの帯電量が小さい方の領域における撹拌部の回転数よりも大きくする、
   請求項６または請求項７に記載の現像装置。
9. 現像剤を担持する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体の軸方向における一方側の第１領域と、他方側の第２領域とを有し、前記現像剤担持体に供給される前記現像剤を収容する現像剤筐体と、
   前記第１領域で所定の周回方向に循環するように前記現像剤を撹拌する第１撹拌部と、
   前記第２領域で、前記所定の周回方向とは反対方向に循環するように前記現像剤を撹拌する第２撹拌部と、
   前記第１領域と、前記第２領域とを開放または閉鎖することにより、前記第１領域と前記第２領域との間における前記現像剤の移動量を制御可能な開閉部と、
   前記第１領域および前記第２領域の前記現像剤の状態に応じて、前記開閉部の開閉状態を制御する制御部と、
   を備える画像形成装置。

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