JP6828499B2 - 画像形成装置、および、現像装置 - Google Patents

Description

この発明は、画像形成装置に関し、特に、トナーを含む現像剤を、トナー像が形成される現像領域に供給する現像装置を制御するのに適した画像形成装置、および、その現像装置に関する。

従来、ＭＦＰ（Multi-Functional Peripheral）、プリンタ、および、ファクシミリなどの画像形成装置の現像装置において、トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤が用いられる場合がある。このような２成分現像剤は、帯電量が不安定になると、印刷品質が低下したり、現像装置からトナーが飛散したりする。

現像剤の帯電量は、トナーと磁性キャリアとの衝突エネルギの増加によって安定する。衝突エネルギは、現像剤を撹拌する撹拌エネルギによって調整することができる。撹拌エネルギは、撹拌時間、撹拌速度、および、撹拌トルクによって変化する。

たとえば、現像装置において、現像ローラ（以下「現像剤担持体」ともいう）の累積回転時間、および、前回の画像形成要求からの放置時間の少なくとも一方に応じて、撹拌羽根（以下「搬送部材」ともいう）の撹拌時間および撹拌速度の少なくとも一方を変化させるものがあった（たとえば、特許文献１参照）。

特開２０１０−１５６９１１号公報

しかし、従来の技術においては、撹拌時間および撹拌速度の少なくとも一方の増加による撹拌エネルギの大部分が、現像装置内で現像剤を循環させるための搬送エネルギとして消費される。このため、撹拌エネルギを増加させることによって現像剤の帯電量をさらに効率良く安定化することが考えられる。

この発明は上述の問題を解決するためになされたもので、この発明の目的の１つは、現像剤の帯電量を効率良く安定化させることが可能な画像形成装置および現像装置を提供することである。

上述の目的を達成するために、この発明のある局面によれば、画像形成装置は、トナーを含む現像剤を、トナー像が形成される現像領域に供給する現像装置と、制御部とを備える。現像装置は、循環経路に沿って所定方向に現像剤を搬送しながら撹拌する複数の搬送部材を含む。制御部は、循環経路で隣接する２つの搬送部材のそれぞれによって搬送される現像剤の搬送速度に差が生じるように搬送部材の動作を制御する。

好ましくは、搬送部材は、回転されることで現像剤を回転軸方向に搬送しながら撹拌する。制御部は、循環経路で隣接する２つの搬送部材のそれぞれによって搬送される現像剤の搬送速度に差が生じるように搬送部材の回転速度を制御する。

さらに好ましくは、各々の搬送部材は、回転速度が同じであれば、同程度の搬送速度で現像剤を搬送可能である。制御部は、循環経路で隣接する２つの搬送部材のそれぞれの回転速度に差が生じるように搬送部材の回転速度を制御する。

好ましくは、制御部は、第１搬送部材の搬送速度が、第１搬送部材よりも現像領域から遠い第２搬送部材の搬送速度よりも速くなるように搬送部材の搬送速度を制御する。

好ましくは、制御部は、現像領域に現像剤を供給する前に、循環経路で隣接する２つの搬送部材のそれぞれの搬送速度の差を、現像剤を撹拌せずに放置している時間に応じて変化させる。

好ましくは、制御部は、循環経路で隣接する２つの搬送部材のそれぞれの搬送速度の差を周期的に変化させる。

好ましくは、搬送部材のいずれかを動作させるためのトルクを検出する検出部をさらに備える。制御部は、循環経路で隣接する２つの搬送部材のそれぞれの搬送速度の差を、検出部によって検出されたトルクに応じて変化させる。

好ましくは、制御部は、現像領域に現像剤を供給する前は、現像領域に現像剤を供給するときよりも、循環経路の現像領域に近い部分の現像剤の量が少なくなるように搬送部材の搬送速度を制御する。

好ましくは、現像装置は、現像領域に現像剤を供給する供給部材をさらに備える。複数の搬送部材は、循環経路のうち供給部材に沿った第１循環経路に設けられる第１搬送部材と、第１循環経路の所定方向に対する下流側の連通部で連通する第２循環経路に設けられる第２搬送部材とを含む。現像装置は、連通部に現像剤を滞留させる滞留部をさらに備える。

この発明の他の局面によれば、現像装置は、トナーを含む現像剤を、トナー像が形成される現像領域に供給する現像装置である。現像装置は、循環経路に沿って所定方向に現像剤を搬送しながら撹拌する複数の搬送部材を備える。各々の搬送部材は、循環経路で隣接する２つの搬送部材のそれぞれによって搬送される現像剤の搬送速度に差が生じるように動作可能である。

この発明に従えば、現像剤の帯電量を効率良く安定化させることが可能な画像形成装置および現像装置を提供することができる。

この発明の実施の形態における画像形成装置の構成の概略を示すブロック図である。 この実施の形態における画像形成装置の主要部を示す図である。 この実施の形態における現像装置の構成の概略を示す図である。 第３の実施の形態における現像装置の搬送部材の回転速度比の変化を示す図である。 第４の実施の形態における現像装置の構成の概略を示す図である。 第５の実施の形態における現像装置の構成の概略を示す図である。 第５の実施の形態における現像装置の現像剤の液面を示す図である。

この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、この発明の実施の形態における画像形成装置１００の構成の概略を示すブロック図である。図１を参照して、画像形成装置１００は、画像形成装置１００の全体を制御するための制御部２１０と、所定の情報を記憶するための記憶部２２０と、画像形成装置１００を操作するための操作部２３０と、画像形成装置１００の所定の情報を表示するための表示部２４０と、外部の装置とプライベートネットワーク９００を介して通信するための通信部２６０と、所定の画像を読込むためのスキャナ部２７０と、所定の画像を印刷するためのプリンタ部２８０とを含む。

記憶部２２０は、制御部２１０でプログラムを実行するために必要な作業領域として用いられるＲＡＭ（Random Access Memory）と、制御部２１０で実行するためのプログラムを記憶するためのＲＯＭ（Read Only Memory）とを含む。また、ＲＡＭには、所定の処理を実行するためのプログラムおよびデータが、操作部２３０、通信部２６０またはスキャナ部２７０から読込まれて記憶される。さらに、ＲＡＭの記憶領域を補助するための補助記憶装置として、ハードディスクドライブまたはメモリカードが用いられてもよい。

操作部２３０は、画像形成装置１００に所定の機能を実行させるための複数の操作ボタン、および、表示部２４０のディスプレイに構成されるタッチパネルを含む。操作部２３０の操作ボタンおよびタッチパネルが操作されることによって画像形成装置１００に入力された操作内容を示す操作信号は、制御部２１０に受け渡される。

表示部２４０は、ディスプレイにタッチパネルが構成された液晶表示装置（以下「ＬＣＤ」（Liquid Crystal Display）という）を含む。表示部２４０のＬＣＤは、制御部２１０から受けた画像であって、画像形成装置１００の状態およびタッチパネルの操作ボタンを示す画像を表示する。なお、表示部２４０は、ＬＣＤに替えて、ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ、プラズマディスプレイ、ＳＥＤ（Surface-conduction Electron-emitter Display）など他のＦＰＤ（Flat Panel Display）を含むようにしてもよい。

通信部２６０は、外部の装置との間で、プライベートネットワーク９００を介して、予め定められたプロトコルで、データを送受信する。通信部２６０は、制御部２１０から受けたデータを外部に送信したり、外部から受信したデータを制御部２１０に受け渡したりする。

スキャナ部２７０は、紙またはその他の物から、それらの表面の視覚可能な情報を、光学的に読取って、読取った画像を画像データに変換し、その画像データを制御部２１０に受け渡す。

プリンタ部２８０は、制御部２１０から受けた画像データを画像に変換し、その画像を印刷用紙に印刷する。

制御部２１０は、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）およびその補助回路からなる。制御部２１０は、記憶部２２０、操作部２３０、表示部２４０、通信部２６０、スキャナ部２７０およびプリンタ部２８０を制御し、記憶部２２０に記憶されたプログラムおよびデータにしたがって所定の処理を実行し、操作部２３０、通信部２６０またはスキャナ部２７０から入力されたデータを処理し、処理されたデータを、記憶部２２０に記憶させたり、表示部２４０に表示させたり、通信部２６０から出力させたり、プリンタ部２８０で印刷させたりする。

画像形成装置１００のコピー機能、プリンタ機能、スキャナ機能、ファクシミリ機能および通信機能は、それぞれ、制御部２１０、記憶部２２０、操作部２３０、表示部２４０、通信部２６０、スキャナ部２７０およびプリンタ部２８０の画像形成装置１００の各部が協調することによって実現される。

図２は、この実施の形態における画像形成装置１００の主要部を示す図である。図２を参照して、画像形成装置１００は、電子写真方式により像担持体（感光体）５１に形成されたトナー像を用紙等の転写媒体１１０に転写して画像形成を行なう装置である。

画像形成装置１００のプリンタ部２８０は、像担持体５１、帯電部材５３、露光装置５６、現像装置１０、転写ローラ５４およびクリーニングブレード５５を有する。

像担持体５１は、画像を担持する。像担持体５１は、矢印Ａに示す方向に回転可能に設けられている。帯電部材５３、露光装置５６、現像装置１０、転写ローラ５４およびクリーニングブレード５５は、ここに挙げた順に、像担持体５１の回転方向に並んで設けられている。

帯電部材５３は、像担持体５１を帯電するための帯電手段として設けられている。露光装置５６は、像担持体５１に光を照射することによって、照射領域内の帯電レベルを低下させ、静電潜像を形成する。現像装置１０は、像担持体５１上の静電潜像を現像する。すなわち、現像装置１０は、像担持体５１に対して現像剤を供給し、その現像剤に含まれるトナーを静電潜像に付着させることによってトナー像を形成する。転写ローラ５４は、像担持体５１上のトナー像を転写媒体１１０に転写する。クリーニングブレード５５は、像担持体５１上の残留トナーの除去手段として設けられている。

画像形成装置１００における画像形成の流れについて説明すると、像担持体５１は、まず、帯電部材５３により帯電される。次に、図中のＥ点の位置でレーザ発光器などを備えた露光装置５６により露光されることによって、像担持体５１の表面上に静電潜像が形成される。現像装置１０は、この静電潜像をトナー像に現像する。転写ローラ５４は、像担持体５１上のトナー像を転写媒体１１０に転写し、その後、図中の矢印Ｃに示す方向に転写媒体１１０を排出する。クリーニングブレード５５は、転写後の像担持体５１上の残留トナーを機械的な力で除去する。

なお、画像形成装置１００に用いられる像担持体５１、帯電部材５３、露光装置５６、転写ローラ５４およびクリーニングブレード５５等として、周知の電子写真方式の技術を任意に使用してもよい。たとえば、図１中には、帯電部材５３として帯電ローラが示されているが、像担持体５１と非接触の帯電装置が用いられてもよい。また、たとえば、クリーニングブレード５５は用いられなくてもよい。

続いて、現像装置１０の構造について説明する。現像装置１０は、ケーシング２０、現像剤担持体１１、規制部材１６、搬送部材（現像剤担持体側）３１、搬送部材（トナー補給側）３２およびトナー補給部１５を有する。

現像剤担持体１１は、その表面に、現像剤槽１７に貯留される現像剤２３を担持して搬送する。現像剤担持体１１は、磁石ローラ２５およびスリーブローラ２６を有する。磁石ローラ２５は、固定されている。スリーブローラ２６は、磁石ローラ２５を内包するように設けられている。スリーブローラ２６は、矢印Ｂに示す方向に回転可能に設けられている。画像形成時、現像剤担持体１１には、現像剤担持体１１から像担持体５１へのトナーを現像するためのバイアスが印加される。

規制部材１６は、現像剤担持体１１（スリーブローラ２６）の外周面とギャップを設けて配置されている。規制部材１６は、現像剤薄層化用であり、現像剤担持体１１上の現像剤量を規制する。これによって、現像剤担持体１１によって搬送された現像剤２３の一部が、現像剤回収領域１３に戻される。

ケーシング２０は、現像剤槽１７を形成する。現像剤槽１７には、現像剤２３が貯留されている。搬送部材３１および搬送部材３２は、ケーシング２０に収容されている。搬送部材３１および搬送部材３２は、現像剤２３を混合、撹拌しながら現像剤担持体１１を現像剤槽１７内で循環搬送する。搬送部材３１は、現像剤担持体１１と対向して配置されている。現像剤２３は、搬送部材３１により搬送されている間に現像剤担持体１１に供給される。

好ましくは、搬送部材３２に対向する位置には、トナー濃度検出用のＡＴＤＣ（Automatic Toner Density Control）センサ２１が設けられている。

トナー補給部１５は、現像剤担持体１１から像担持体５１への供給により消費される分のトナーを現像剤槽１７内に補給する。搬送部材３２は、トナー補給部１５と対向して配置されている。トナー補給部１５は、搬送部材３２の上方から現像剤槽１７内に補給トナー２２を補給する。

トナー補給部１５は、補給トナー２２を貯蔵するホッパ１５ｈを有する。ケーシング２０には、トナー補給口１５ｉが設けられている。トナー補給口１５ｉは、搬送部材３２の上方で開口している。ホッパ１５ｈから送られてきた補給トナー２２が、トナー補給口１５ｉを通じて現像剤槽１７内に補給される。

現像剤２３は、トナーと、トナーを帯電するためのキャリアとを含む現像剤（２成分現像剤）である。

トナーとしては、特に限定されず、一般に使用されている公知のトナーを使用することができる。トナーとしては、バインダー樹脂中に着色剤や、必要に応じて荷電制御剤や離型剤等を含有させ、さらに外添剤により処理したものを使用することができる。トナー粒径は、特に限定されないが、３〜１５μｍ程度であることが好ましい。

キャリアとしては、特に限定されず、一般に使用されている公知のキャリアを使用することができ、たとえば、バインダー型キャリアやコート型キャリアなどを使用することができる。キャリアの粒径は、特に限定されないが、１５〜１００μｍであることが好ましい。

バインダー型キャリアは、磁性体微粒子をバインダー樹脂中に分散させたものであり、キャリア表面に正または負帯電性の帯電性微粒子を固着させたり、表面コーティング層を設けることもできる。バインダー型キャリアの極性等の帯電特性は、バインダー樹脂の材質、帯電性微粒子、表面コーティング層の種類によって制御することができる。

トナーとキャリアとの混合比は、所望のトナー帯電量が得られるよう調整されればよい。トナー比は、トナーとキャリアとの合計量に対して３〜５０重量％であることが好ましく、６〜３０重量％であることがさらに好ましい。

ここで、現像装置１０の動作について説明する。現像剤槽１７内の現像剤２３は、搬送部材３１および搬送部材３２により混合、撹拌されることによって、摩擦帯電すると同時に、現像剤槽１７内で循環搬送される。この間、現像剤２３は、搬送部材３１から現像剤担持体１１表面のスリーブローラ２６へと供給される。現像剤２３は、現像剤担持体１１内部の磁石ローラ２５の磁力によってスリーブローラ２６の表面側に保持され、スリーブローラ２６とともに回転移動する。スリーブローラ２６に保持された現像剤２３は、現像剤担持体１１に対向して設けられた規制部材１６において通過量を規制される。現像剤担持体１１には、直流電圧のみ、または直流電圧に交流電圧を重畳したバイアスが加えられており、現像領域６２において、現像剤担持体１１から像担持体５１にトナーが現像される。

現像領域６２を通過した現像剤２３は、スリーブローラ２６の回転とともに現像剤槽１７に向けて搬送される。現像剤２３は、現像剤回収領域１３において、磁石ローラ２５により発生された反発磁界により現像剤担持体１１から剥離され、現像剤槽１７内へと回収される。トナー補給部１５に設けられた補給制御部（不図示）が、ＡＴＤＣセンサ２１の出力値から現像剤２３中のトナー濃度が画像濃度確保のための最低トナー濃度以下になったことを検出すると、ホッパ１５ｈ内に貯蔵された補給トナー２２が、トナー補給口１５ｉを通じて現像剤槽１７内に供給される。

搬送部材３２は、スクリューから構成されている。より具体的に説明すると、搬送部材は、シャフト部および羽根部を有する。シャフト部は、中心軸に沿って延びるシャフト形状を有する。シャフト部は、中心軸を中心に回転可能に設けられている。すなわち、中心軸は、シャフト部の回転中心軸である。

羽根部は、シャフト部からその半径方向に延出し、シャフト部の軸方向に沿ってスパイラル状に設けられている。シャフト部の回転時、羽根部が、シャフト部と一体となって、中心軸を中心に回転する。これにより、ケーシング２０内の現像剤２３は、羽根部からの推進力を受けて搬送される。なお、搬送部材３１は、搬送部材３２と同様の上記スクリュー構造を有する。

図３は、この実施の形態における現像装置１０の構成の概略を示す図である。図３を参照して、搬送部材３１は、搬送部材３２と平行に配置されている。搬送部材３１による現像剤２３の搬送路７４と、搬送部材３２による現像剤２３の搬送路７５とは、これら搬送路７４，７５の両端で接続されている。現像剤２３は、搬送部材３１，３２が回転することによって推進力を受けて、それぞれ、図３の搬送路７４，７５を示している矢印の方向に搬送される。つまり、搬送路７４，７５は、矢印の方向へ搬送される現像剤２３の循環路を構成している。

［第１の実施の形態］
以上のような構成において、搬送部材３１，３２の回転速度が同じであれば、搬送路７４，７５の現像剤２３を搬送するそれぞれの搬送速度が同程度である場合に、同じ回転速度で搬送部材３１，３２を駆動した場合、搬送路７４，７５の現像剤２３の搬送速度が同程度となる。このような場合、搬送部材３１，３２によって現像剤２３に与えられる撹拌エネルギの大部分が、現像装置１０のケーシング２０内の現像剤２３を循環させるための搬送エネルギとして消費される。このため、撹拌エネルギを増加させることによって現像剤２３の帯電量をさらに効率良く安定化させることが考えらえる。

そこで、第１の実施の形態では、現像装置１０が、搬送路７４，７５を含む循環経路に沿って所定方向に現像剤２３を搬送しながら撹拌する複数の搬送部材３１，３２を含む場合に、制御部２１０が、循環経路で隣接する２つの搬送部材３１，３２のそれぞれによって搬送される現像剤２３の搬送速度に差が生じるように搬送部材３１，３２の動作を制御するようにする。これにより、現像剤２３の粒子同士のせん断が発生し、搬送のトルクが増大し、現像剤２３に与えられるエネルギは、搬送だけではなく撹拌にも消費される。その結果、現像剤２３のキャリアとトナーとの衝突エネルギおよび接触確率が増加するため、現像剤２３の帯電量を効率良く安定化させることができる。

現像剤２３の搬送速度は、搬送能力、回転速度、および、搬送路の断面形状などによって定まる。この実施の形態においては、搬送部材３１，３２の回転中心軸に垂直な面での搬送路７４，７５の断面形状は、略同一であることとする。また、搬送部材３１，３２の搬送能力は、略同一であることとする。つまり、この実施の形態においては、搬送路７４，７５での現像剤２３の搬送速度は、それぞれ、搬送部材３１，３２の回転速度が同じであれば、略同一となる。

モータ７１は、制御部２１０によって制御されて、搬送部材３１を回転させる。モータ７２は、制御部２１０によって制御されて、搬送部材３２を回転させる。そして、制御部２１０は、搬送部材３１，３２の回転速度を異ならせるように、モータ７１，７２を制御する。

表１は、搬送部材３１，３２の回転速度を異ならせるように制御したときの実施例および比較例のデータを示す。

表１を参照して、これらの値は、２時間程度の使用履歴のある現像剤２３を用いて、単位面積当たりの印刷部分の比率であるカバレッジ（印字率）が１０〜３０％で、１分間、現像を行なったときの値である。

搬送部材３１，３２の回転速度比をｎ1：ｎ2とする。現像剤２３に与えた単位質量当たりの撹拌エネルギは、モータから搬送部材に与えられた単位質量当たりのエネルギから、単位質量当たりの現像剤２３の移動に消費される搬送エネルギ、および、熱などに消費されるその他のエネルギを減算することで算出される。しかし、ここでは、搬送エネルギおよびその他のエネルギを０に近似するとして、現像剤２３に与えた単位質量当たりの撹拌エネルギが、モータから搬送部材に与えられた単位質量当たりのエネルギに等しいこととする。

現像剤２３の帯電安定率は、目標の帯電率との一致率であることとして、増加した帯電量を目標の帯電量で除算することによって算出される。現像剤２３の飛散量は、パーティクルカウンタ（リオン株式会社製、型式：ＫＲ−１１Ｂ）を用いて１Ｌの空気中の５μｍ以上の粒子数の１分間の積算値を計測した。

比較例１として、回転速度比ｎ1：ｎ2＝1.0：1.0とした場合、実施例１−１の場合の値を基準とした現像剤２３へ与えた撹拌エネルギ比は、0.1となり、帯電安定率は80％となり、飛散量は360個／Ｌとなる。

これと比較して、実施例１−１として、回転速度比ｎ1：ｎ2＝1.0：0.8とした場合、帯電安定率は97％となり、飛散量は250個／Ｌとなる。

また、実施例１−２として、回転速度比ｎ1：ｎ2＝0.8：1.0とした場合、実施例１−１の場合の値を基準とした現像剤２３へ与えた撹拌エネルギ比は、1.0となり、帯電安定率は97％となり、飛散量は270個／Ｌとなる。

このように、実施例１−１および実施例１−２のように、搬送部材３１，３２の回転速度の差を付けた場合には、回転速度の差を付けていない比較例１の場合と比較して、より多くの撹拌エネルギを現像剤２３に与えることができ、その結果、現像剤２３の帯電安定率が上昇し、現像剤２３の飛散量が減少する。

また、実施例１−２のように、現像剤担持体１１に近い側の搬送部材３１の回転速度を、実施例１−１の場合よりも遅くした場合、現像剤担持体１１が接している搬送路７４の現像剤２３の量がより多くなる。これにより、現像剤担持体１１に供給される現像剤２３の量が増えるため、現像剤回収領域１３に戻される現像剤２３の量が増え、現像剤回収領域１３が詰まり易くなる。その結果、規制部材１６を通過する現像剤２３の流れが不安定となることによって、現像剤２３に余剰なストレスが掛かったり、現像剤２３が飛散し易くなったりする。

なお、印字中でないときは、現像剤２３を現像装置１０の外へ露出させないために、現像剤担持体１１を停止するようにしてもよい。

［第２の実施の形態］
第２の実施の形態においては、制御部２１０は、搬送速度の差を、現像剤２３を撹拌せずに放置している時間に応じて変化させる。表２は、現像剤２３の放置時間ごとの実施例および比較例のデータを示す。

表２を参照して、これらの値は、それぞれ表２で示される保管時間の間、高温度（３０℃）および高湿度（８０％）で放置した現像剤２３を用いて、第１実施例と同様、単位面積当たりの印刷部分の比率であるカバレッジ（印字率）が１０〜３０％で、１分間、現像を行なったときの値である。

実施例２として、保管時間100時間で保管後の帯電量が0.96（ｆｃ／μｍ）である場合、回転速度比ｎ１：ｎ２＝1.0：1.0とすると、実施例２の保管時間200時間の場合の値を基準とした現像剤２３へ与えた撹拌エネルギ比は、0.1となり、帯電安定率は97％となる。

保管時間150時間で保管後の帯電量が0.91（ｆｃ／μｍ）である場合、回転速度比ｎ１：ｎ２＝1.0：0.9とすると、実施例２の保管時間200時間の場合の値を基準とした現像剤２３へ与えた撹拌エネルギ比は、0.5となり、帯電安定率は97％となる。

保管時間200時間で保管後の帯電量が0.86（ｆｃ／μｍ）である場合、回転速度比ｎ１：ｎ２＝1.0：0.8とすると、帯電安定率は97％となる。

比較例２として、保管時間100時間で保管後の帯電量が0.96（ｆｃ／μｍ）である場合、回転速度比ｎ１：ｎ２＝1.0：1.0とすると、実施例２の保管時間200時間の場合の値を基準とした現像剤２３へ与えた撹拌エネルギ比は、0.1となり、帯電安定率は97％となる。

保管時間150時間で保管後の帯電量が0.91（ｆｃ／μｍ）である場合、回転速度比ｎ１：ｎ２＝1.0：1.0とすると、実施例２の保管時間200時間の場合の値を基準とした現像剤２３へ与えた撹拌エネルギ比は、0.1となり、帯電安定率は92％となる。

保管時間200時間で保管後の帯電量が0.86（ｆｃ／μｍ）である場合、回転速度比ｎ１：ｎ２＝1.0：1.0とすると、実施例２の保管時間200時間の場合の値を基準とした現像剤２３へ与えた撹拌エネルギ比は、0.1となり、帯電安定率は87％となる。

このように、保管時間が長い程、実施例２のように、回転速度の差を大きくした場合は、比較例２のように、回転速度の差を付けない場合と比較して、より多くの撹拌エネルギを現像剤２３に与えることができ、その結果、現像剤２３の帯電安定率が上昇する。また、保管時間に応じて必要最小限の撹拌エネルギを現像剤２３に与えるようにすれば、効率の良い制御を行なうことができる。なお、第１の実施例と同様、帯電安定率が高い程、現像剤２３の飛散量は減少する。

［第３の実施の形態］
第３の実施の形態においては、制御部２１０は、搬送速度の差を、周期的に変化させる。図４は、第３の実施の形態における現像装置１０の搬送部材３１，３２の回転速度比の変化を示す図である。図４を参照して、この実施例では、制御部２１０は、搬送部材３２の回転速度を0.9としたときの搬送部材３１の回転速度の比率が0.8および1.0を交互に0.5ｓ周期（2.0Ｈｚ）で変化するパルス状となるように、搬送部材３１，３２の回転速度の差を、周期的に変化させる。表３は、現像剤２３の搬送速度の差を周期的に変化させた場合の実施例および比較例のデータを示す。

表３を参照して、これらの値は、現像剤２３の流動性を変化させる誤差（現像剤２３の寿命、環境、トナー濃度等）によって、現像剤２３の流動性が悪くなり、搬送速度差によるつまりが発生し易い状態になるときにおいて、表１と同様、単位面積当たりの印刷部分の比率であるカバレッジ（印字率）が１０〜３０％で、１分間、現像を行なったときの値である。

比較例３として、回転速度比ｎ１：ｎ２＝1.0：0.8で周期変化を無しとする。このように、比較例３のように、回転速度比が一定の差が付いた状態である場合、誤差によって現像剤２３の流動性が悪くなり、搬送速度差によるつまりが発生し易い状態の現像剤２３を用いると、現像剤担持体１１が接している搬送路７４の現像剤２３の液面レベルが、比較的、高くなる状態が顕著になる。なお、現像剤２３は、ここでは液体ではなく粉体であるが、搬送路７４における現像剤２３の上面を、慣用的に液面と呼んでいる。

これに対して、実施例３として、回転速度比ｎ１：ｎ２＝1.0〜0.8：0.9とし、回転速度ｎ１の周期を2.0Ｈｚとする。このように、実施例３においては、搬送部材３１，３２の回転速度の大小関係が逆転したり、同等となったりする場合を含むようにしている。また、搬送部材３１の回転速度の時間平均は、搬送部材３２の回転速度と等しくなるようにしている。これにより、現像剤担持体１１が接している搬送路７４の現像剤２３の液面レベルが、比較例３の場合と比較して低くなる。このように、実施例３の場合は、比較例３の場合と比較して、現像剤２３のつまりを低減することができる。

なお、実施例３においては、現像剤担持体１１から遠い方の搬送部材３２の回転速度を一定として、現像剤担持体１１に近い方の搬送部材３１の回転速度を変化させるようにした。しかし、これに限定されず、逆に、現像剤担持体１１に近い方の搬送部材３１の回転速度を一定として、現像剤担持体１１から遠い方の搬送部材３２の回転速度を変化させるようにしてもよい。

［第４の実施の形態］
第４の実施の形態においては、搬送部材３１，３２のいずれかを動作させるためのトルクを検出するトルクセンサ７３をさらに備え、制御部２１０は、循環経路で隣接する２つの搬送部材３１，３２のそれぞれの搬送速度の差を、トルクセンサ７３によって検出されたトルクに応じて変化させる。

図５は、第４の実施の形態における現像装置１０Ａの構成の概略を示す図である。図５を参照して、第４の実施の形態の現像装置１０Ａの構成においては、図３で示した第１の実施の形態の現像装置１０の構成に加えて、モータ７１と搬送部材３１との間にトルクセンサ７３を設ける。

たとえば、トルクセンサ７３によって検出されたトルクが大きくなるほど、制御部２１０は、搬送部材３１，３２の回転速度の差を小さくなるようにしたり、回転速度の変化の周期を大きくなるように、モータ７１，７２を制御する。

現像装置１０の周辺の環境、現像剤２３の使用履歴、および、トナー濃度の変化などによって、現像剤２３の流動性が変化した場合、過剰な撹拌エネルギを現像剤２３に与えてしまう場合がある。しかし、第４の実施の形態のように、トルクに応じて複数の搬送部材３１，３２の搬送速度の差を変化させることによって、現像剤２３に与える撹拌エネルギが過剰とならないように制御することができる。

なお、トルクセンサ７３を他の箇所、たとえば、モータ７２と搬送部材３２との間に設けるようにしてもよい。また、搬送路での現像剤２３の流動性を検出可能な構成であれば、モータと搬送部材との間にトルクセンサ７３を設けることに限定されず、他の構成であってもよい。

［第５の実施の形態］
図６は、第５の実施の形態における現像装置１０Ｂ，１０Ｃの構成の概略を示す図である。図６を参照して、第５の実施の形態においては、現像装置１０Ｂ，１０Ｃは、搬送路７４の下流側および搬送路７５の上流側の連通部に、それぞれ、現像剤２３の滞留部７６Ｂ，７６Ｃを備えるようにする。

第１の実施の形態等の現像装置１０においては、図６（Ａ）で示すように、搬送路７４と搬送路７５とを隔てる隔壁部４３によって、滞留部７６Ａの幅がＬ１とされるようにした。

これに対し、図６（Ｂ）で示すように、現像装置１０Ｂにおいては、搬送部材３１Ａ，３２Ａの滞留部７６Ｂの側のシャフト部を、第１の実施の形態等の搬送部材３１，３２よりも伸ばすことによって、滞留部７６Ｂの幅がＬ２（＞Ｌ１）となるようにして、滞留部７６Ｂの容積が大きくなるようにする。たとえば、Ｌ２＝ｎ１／ｎ２×Ｌ１とすることが考えられる。なお、ｎ１，ｎ２が可変の場合は、最も差が大きいときのｎ１，ｎ２を用いてＬ２を算出することが考えられる。

また、図６（Ｃ）で示すように、現像装置１０Ｃにおいては、隔壁部４３Ａの滞留部７６Ｂの側を、第１の実施の形態等の隔壁部４３よりも短くすることによって、滞留部７６Ｃの幅がＬ３（＞Ｌ１）となるようにして、滞留部７６Ｃの容積が大きくなるようにする。たとえば、Ｌ３＝ｎ１／ｎ２×Ｌ１とすることが考えられる。なお、ｎ１，ｎ２が可変の場合は、最も差が大きいときのｎ１，ｎ２を用いてＬ３を算出することが考えられる。

図７は、第５の実施の形態における現像装置１０Ｂ，１０Ｃの現像剤２３の液面を示す図である。搬送部材３１の回転速度を搬送部材３２の回転速度よりも速くした場合、図７（Ａ）で示すように、搬送路７４の液面が高くなるため、現像剤担持体１１の現像剤２３への接触面積が大きくなる。このとき、現像剤担持体１１への現像剤２３の供給量が過剰となるため、印刷時およびウォームアップ時ともに飛散量が増える。

これに対し、図６（Ｂ），図６（Ｃ）で示したように、滞留部７６Ｂ，７６Ｃの容積を大きくした場合、図７（Ｂ），図７（Ｃ）で示すように、搬送路７４の液面が、図７（Ａ）で示す場合よりも高くならないようにすることができるため、現像剤担持体１１の現像剤２３への接触面積を小さくすることができる。これにより、現像剤担持体１１への現像剤２３の供給量が適正となり、現像装置１０Ｂ，１０Ｃの外部への現像剤担持体１１からの現像剤２３の露出が減るため、飛散量を減少させることができる。つまり、現像剤２３へ与える撹拌エネルギを増加させつつ、現像剤２３の飛散抑制効果が高めることができる。

併せて、画像形成装置１００のウォームアップ時には、現像剤担持体１１への現像剤２３の供給は無くても良いため、印刷中よりも、制御部２１０は、搬送路７４の現像剤２３の量が少なくなるように搬送部材３１，３２の搬送速度を制御することが好ましい。これによって、上述の効果をさらに高めることができる。

［その他の実施の形態］
（１） 前述した実施の形態においては、図３で示したように、複数の搬送部材３１，３２のそれぞれに対して１つのモータ７１，７２を設けるようにした。

しかし、これに限定されず、複数の搬送部材を１つのモータで駆動するようにしてもよい。この場合、１つのモータからの出力を歯車機構などで複数の出力に分けた後に、ＣＶＴ（Continuously Variable Transmission、連続可変トランスミッション）によって、各出力の回転速度を目標値に変速した後に、各搬送部材に伝達させるようにしてもよい。

いずれか１つの搬送部材には、ＣＶＴを介さずにモータの回転速度のままで、出力を伝達するようにしてもよい。また、複数の搬送部材の回転速度比を一定とする場合は、ＣＶＴを用いず、歯車機構のみで、モータの出力を分割して、増速または減速して、各搬送部材に伝達することができる。

（２） 前述した実施の形態においては、現像装置１０の内部の現像剤２３の循環経路に２つの搬送部材３１，３２が備えられるようにした。しかし、これに限定されず、３つ以上の搬送部材が備えられるようにしてもよい。この場合、前述した実施の形態と同様の効果を得るためには、循環経路で隣接する２つの搬送部材のそれぞれによって搬送される現像剤２３の搬送速度に差が生じるように、制御部２１０は搬送部材の動作を制御するようにする。

（３） 前述した実施の形態においては、隣接する２つの搬送部材３１，３２の回転速度が同じであれば、同程度の搬送速度で現像剤２３を搬送可能であることとした。しかし、これに限定されず、隣接する２つの搬送部材の回転速度が同じである場合にそれぞれの現像剤２３の搬送速度が異なる場合であっても、前述した実施の形態を適用することができる。この場合は、循環経路で隣接する２つの搬送部材のそれぞれによって搬送される現像剤２３の搬送速度に差が生じるように、制御部２１０が搬送部材の回転速度を制御するようにすればよい。

（４） 前述した実施の形態においては、搬送部材３１，３２が、回転動作することで現像剤を回転軸方向に搬送しながら撹拌するものであることとした。しかし、これに限定されず、搬送部材は、循環経路に沿って所定方向に現像剤を搬送しながら撹拌するものであれば、他のものであってもよく、たとえば、コンベアのようなものであってもよい。この場合は、制御部は、循環経路で隣接する２つの搬送部材のそれぞれによって搬送される現像剤の搬送速度に差が生じるように搬送部材の動作を制御するようにすればよい。

［まとめ］
（１） 以上、説明したように、画像形成装置１００は、トナーを含む現像剤２３を、トナー像が形成される現像領域６２に供給する現像装置１０，１０Ａ〜１０Ｃと、制御部２１０とを備える。現像装置１０，１０Ａ〜１０Ｃは、循環経路に沿って所定方向に現像剤２３を搬送しながら撹拌する複数の搬送部材３１，３２を含む。第１の実施の形態等で説明したように、制御部２１０は、循環経路で隣接する２つの搬送部材３１，３２のそれぞれによって搬送される現像剤２３の搬送速度に差が生じるように搬送部材３１，３２の動作を制御する。

これにより、搬送部材３１，３２によって、より多くの撹拌エネルギを現像剤２３に与えることができる。その結果、現像剤２３の帯電量を効率良く安定化させることができる。

（２） 搬送部材３１，３２は、回転されることで現像剤２３を回転軸方向に搬送しながら撹拌する。第１の実施の形態等で説明したように、制御部２１０は、循環経路で隣接する２つの搬送部材３１，３２のそれぞれによって搬送される現像剤２３の搬送速度に差が生じるように搬送部材３１，３２の回転速度を制御する。

これにより、搬送部材３１，３２の回転によって、より多くの撹拌エネルギを現像剤２３に与えることができる。その結果、搬送部材３１，３２の回転によって、現像剤２３の帯電量を効率良く安定化させることができる。

（３） 各々の搬送部材３１，３２は、回転速度が同じであれば、同程度の搬送速度で現像剤２３を搬送可能である。第１の実施の形態等で説明したように、制御部２１０は、循環経路で隣接する２つの搬送部材３１，３２のそれぞれの回転速度に差が生じるように搬送部材３１，３２の回転速度を制御する。

これにより、搬送部材３１，３２の回転速度の差によって、より多くの撹拌エネルギを現像剤２３に与えることができる。その結果、搬送部材３１，３２の回転速度の差によって、現像剤２３の帯電量を効率良く安定化させることができる。

（４） 第１の実施の形態等で説明したように、制御部２１０は、搬送部材３１の搬送速度が、搬送部材３１よりも現像領域６２から遠い搬送部材３２の搬送速度よりも速くなるように搬送部材３１，３２の搬送速度を制御する。

これにより、現像剤担持体１１に供給される現像剤２３の量を抑制できるため、現像剤回収領域１３に戻される現像剤２３の量が減少し、現像剤回収領域１３が詰まり難くなる。その結果、規制部材１６を通過する現像剤２３の流れが不安定となり難くなることによって、現像剤２３に余剰なストレスが掛かり難くなったり、現像剤２３が飛散し難くなったりする。

（５） 第２の実施の形態で説明したように、制御部２１０は、現像領域６２に現像剤２３を供給する前に、循環経路で隣接する２つの搬送部材３１，３２のそれぞれの搬送速度の差を、現像剤２３を撹拌せずに放置している時間に応じて変化させる。

これにより、現像剤２３を撹拌せずに放置している時間に応じて、より多くの撹拌エネルギを現像剤２３に与えることができ、現像剤２３の帯電安定率を効率良く上昇させることができる。

（６） 第３の実施の形態で説明したように、制御部２１０は、循環経路で隣接する２つの搬送部材３１，３２のそれぞれの搬送速度の差を周期的に変化させる。

これにより、現像剤担持体１１が接している搬送路７４の現像剤２３の液面レベルを低くすることができる。その結果、現像剤２３のつまりを低減することができる。

（７） 第４の実施の形態で説明したように、搬送部材３１，３２のいずれかを動作させるためのトルクを検出するトルクセンサ７３をさらに備える。制御部２１０は、循環経路で隣接する２つの搬送部材３１，３２のそれぞれの搬送速度の差を、トルクセンサ７３によって検出されたトルクに応じて変化させる。

これにより、搬送部材３１，３２によって現像剤２３に与えられる撹拌エネルギが過剰とならないように制御することができる。

（８） 第５の実施の形態で説明したように、制御部２１０は、画像形成装置１００のウォームアップ時のような現像領域６２に現像剤２３を供給する前は、印刷中のような現像領域６２に現像剤２３を供給するときよりも、循環経路の現像領域６２に近い部分である搬送路７４の現像剤２３の量が少なくなるように搬送部材３１，３２の搬送速度を制御する。

これにより、ウォームアップ時に搬送路７４の現像剤２３の液面が高くならないようにすることができるため、現像剤担持体１１の現像剤２３への接触面積を小さくすることができる。その結果、現像装置１０の外部への現像剤担持体１１からの現像剤２３の露出が減るため、飛散量を減少させることができる。

（９） 現像装置１０Ｂ，１０Ｃは、現像領域６２に現像剤２３を供給する現像剤担持体１１をさらに備える。複数の搬送部材３１，３２は、それぞれ、循環経路のうち現像剤担持体１１に沿った搬送路７４、および、搬送路７４の所定方向に対する下流側の連通部で連通する搬送路７５に設けられる。現像装置１０Ｂ，１０Ｃは、連通部に現像剤２３を滞留させる滞留部７６Ｂ，７６Ｃをさらに備える。

これにより、ウォームアップ時に搬送路７４の現像剤２３の液面が高くならないようにすることができるため、現像剤担持体１１の現像剤２３への接触面積を小さくすることができる。その結果、現像装置１０の外部への現像剤担持体１１からの現像剤２３の露出が減るため、飛散量を減少させることができる。

なお、前述した実施の形態は、画像形成装置１００の発明として捉えることができるとともに、現像装置１０，１０Ａ〜１０Ｃの発明として捉えることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 現像装置、１１ 現像剤担持体、１３ 現像剤回収領域、１５ トナー補給部、１５ｈ ホッパ、１５ｉ トナー補給口、１６ 規制部材、１７ 現像剤槽、２０ ケーシング、２１ ＡＴＤＣセンサ、２２ 補給トナー、２３ 現像剤、２５ 磁石ローラ、２６ スリーブローラ、３１，３１Ａ，３２，３２Ａ 搬送部材、４３，４３Ａ 隔壁部、５１ 像担持体、５３ 帯電部材、５４ 転写ローラ、５５ クリーニングブレード、５６ 露光装置、６２ 現像領域、７１，７２ モータ、７３ トルクセンサ、７４，７５ 搬送路、７６Ａ，７６Ｂ，７６Ｃ 滞留部、１００ 画像形成装置、１１０ 転写媒体、２１０ 制御部、２２０ 記憶部、２３０ 操作部、２４０ 表示部、２６０ 通信部、２７０ スキャナ部、２８０ プリンタ部、９００ プライベートネットワーク。

Claims (10)

1. トナーを含む現像剤を、トナー像が形成される現像領域に供給する現像装置と、
   制御部とを備え、
   前記現像装置は、
   循環経路に沿って所定方向に前記現像剤を搬送しながら撹拌する複数の搬送部材を含み、
   前記制御部は、前記循環経路で隣接する２つの前記搬送部材のそれぞれによって搬送される前記現像剤の搬送速度に差が生じるように前記搬送部材の動作を制御し、且つ、前記現像領域に前記現像剤を供給する前に、前記循環経路で隣接する２つの前記搬送部材のそれぞれの搬送速度の差を、前記現像剤を撹拌せずに放置している時間に応じて変化させる画像形成装置。
2. トナーを含む現像剤を、トナー像が形成される現像領域に供給する現像装置と、
   制御部とを備え、
   前記現像装置は、
   循環経路に沿って所定方向に前記現像剤を搬送しながら撹拌する複数の搬送部材を含み、
   前記制御部は、前記循環経路で隣接する２つの前記搬送部材のそれぞれによって搬送される前記現像剤の搬送速度に差が生じるように前記搬送部材の動作を制御し、且つ、前記循環経路で隣接する２つの前記搬送部材のそれぞれの搬送速度の差を周期的に変化させる画像形成装置
3. トナーを含む現像剤を、トナー像が形成される現像領域に供給する現像装置と、
   制御部とを備え、
   前記現像装置は、
   循環経路に沿って所定方向に前記現像剤を搬送しながら撹拌する複数の搬送部材を含み、
   前記制御部は、前記循環経路で隣接する２つの前記搬送部材のそれぞれによって搬送される前記現像剤の搬送速度に差が生じるように、且つ、前記現像領域に前記現像剤を供給する前は、前記現像領域に前記現像剤を供給するときよりも、前記循環経路の前記現像領域に近い部分の前記現像剤の量が少なくなるように前記搬送部材の動作を制御する画像形成装置。
4. 前記搬送部材は、回転されることで前記現像剤を回転軸方向に搬送しながら撹拌し、
   前記制御部は、前記循環経路で隣接する２つの前記搬送部材のそれぞれによって搬送される前記現像剤の搬送速度に差が生じるように前記搬送部材の回転速度を制御する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 各々の前記搬送部材は、回転速度が同じであれば、同程度の搬送速度で前記現像剤を搬送可能であり、
   前記制御部は、前記循環経路で隣接する２つの前記搬送部材のそれぞれの回転速度に差が生じるように前記搬送部材の回転速度を制御する、請求項４に記載の画像形成装置。
6. 複数の搬送部材は第１搬送部材と、前記第１搬送部材よりも前記現像領域から遠い第２搬送部材とを含み、
   前記制御部は、前記第１搬送部材の搬送速度が、前記第２搬送部材の搬送速度よりも速くなるように前記搬送部材の搬送速度を制御する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記現像装置は、
   前記現像領域に前記現像剤を供給する供給部材をさらに備え、
   複数の前記搬送部材は、前記循環経路のうち前記供給部材に沿った第１循環経路に設けられる第１搬送部材と、前記第１循環経路の前記所定方向に対する下流側の連通部で連通する第２循環経路に設けられる第２搬送部材とを含み、
   前記現像装置は、
   前記連通部に前記現像剤を滞留させる滞留部をさらに備える、請求項３に記載の画像形成装置。
8. トナーを含む現像剤を、トナー像が形成される現像領域に供給する現像装置であって
   循環経路に沿って所定方向に前記現像剤を搬送しながら撹拌する複数の搬送部材を備え、
   各々の前記搬送部材は、前記循環経路で隣接する２つの前記搬送部材のそれぞれによって搬送される前記現像剤の搬送速度に差が生じるように動作可能であり、且つ、前記現像領域に前記現像剤を供給する前に、前記循環経路で隣接する２つの前記搬送部材のそれぞれの搬送速度の差を、前記現像剤を撹拌せずに放置している時間に応じて変化させる現像装置。
9. トナーを含む現像剤を、トナー像が形成される現像領域に供給する現像装置であって
   循環経路に沿って所定方向に前記現像剤を搬送しながら撹拌する複数の搬送部材を備え、
   各々の前記搬送部材は、前記循環経路で隣接する２つの前記搬送部材のそれぞれによって搬送される前記現像剤の搬送速度に差が生じるように動作可能であり、且つ、前記循環経路で隣接する２つの前記搬送部材のそれぞれの搬送速度の差を周期的に変化させる現像装置。
10. トナーを含む現像剤を、トナー像が形成される現像領域に供給する現像装置であって
    循環経路に沿って所定方向に前記現像剤を搬送しながら撹拌する複数の搬送部材を備え、
    各々の前記搬送部材は、前記循環経路で隣接する２つの前記搬送部材のそれぞれによって搬送される前記現像剤の搬送速度に差が生じるように、且つ、前記現像領域に前記現像剤を供給する前は、前記現像領域に前記現像剤を供給するときよりも、前記循環経路の前記現像領域に近い部分の前記現像剤の量が少なくなるように動作可能である現像装置。

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