現像装置および画像形成装置
【課題】現像剤担持体への現像剤汲み上げを画像形成に対応した状態で制御することにより不用意に現像剤が摺擦されて劣化してしまうのを防止できる構成を備えた現像装置を提供する。
【解決手段】トナーとキャリアとからなる二成分系現像剤を潜像担持体に対して供給する現像剤担持体３１と、該現像剤担持体３１に二成分系現像剤を供給する現像剤供給部材３２と、現像剤担持体３１からの二成分系現像剤を回収する現像剤回収部材３３と、該現像剤回収部材３３から回収された二成分系現像剤を収容可能であって前記現像剤供給部材３２に向け二成分系現像剤を供給可能な収容部４０とを備え、前記現像剤担持体３１は、潜像担持体１上に形成される画像の幅に応じて、該画像の幅に対応する二成分系現像剤の汲み上げ幅を制御されることを特徴としている。
【解決手段】トナーとキャリアとからなる二成分系現像剤を潜像担持体に対して供給する現像剤担持体３１と、該現像剤担持体３１に二成分系現像剤を供給する現像剤供給部材３２と、現像剤担持体３１からの二成分系現像剤を回収する現像剤回収部材３３と、該現像剤回収部材３３から回収された二成分系現像剤を収容可能であって前記現像剤供給部材３２に向け二成分系現像剤を供給可能な収容部４０とを備え、前記現像剤担持体３１は、潜像担持体１上に形成される画像の幅に応じて、該画像の幅に対応する二成分系現像剤の汲み上げ幅を制御されることを特徴としている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置および画像形成装置に関し、さらに詳しくは、二成分系現像剤の供給機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタあるいはファクシミリ装置や印刷機などの画像形成装置においては、潜像担持体である感光体上に形成された静電潜像を現像装置により可視像処理し、可視像をシートなどに転写することにより記録出力を得ることができる。
【０００３】
現像に用いられる現像剤には磁性あるいは非磁性トナーのみの一成分系現像剤の他にトナーとキャリアとを混合した二成分系現像剤がある。
二成分系現像剤は、トナーとこれを担持するキャリアとで構成され、攪拌混合時に生起される摩擦帯電作用によりトナーを帯電させて感光体上の静電潜像に対して静電吸着できる状態とされる。
【０００４】
現像装置には、磁力により周面に現像剤を穂立ちさせて感光体上の静電潜像に向け現像剤を供給する現像スリーブと、現像スリーブに対して撹拌混合した現像剤を供給する撹拌スリーブとを備えた構成が知られており、感光体上の静電潜像の可視像処理にトナーが消費された現像剤が現像装置に回収されるようになっている。
【０００５】
一方、現像装置内には、感光体に対して現像剤を供給するための現像剤供給部材として現像スリーブが設けられており、現像スリーブに対しては、現像槽の長手方向に軸方向を設定された一対のスクリュー部材で構成された給部材と現像剤回収部材とが対峙して設けられている。
【０００６】
各スクリュー部材による搬送過程において攪拌混合されて摩擦帯電を施された現像剤が現像スリーブに汲み上げられるが、現像スリーブ上に汲み上げられた現像剤は、現像スリーブに対向して配置されているドクターブレードにより所定厚さの層厚に規定されて感光体に向け搬送される。
現像スリーブに担持されている現像剤は、ドクターブレードを通過する際には、接触するブレードとの間および剤同士の摺擦により摩擦帯電される。
【０００７】
このように、ドクターブレードとの間で摺擦される現像剤には、摺擦の際に生じる剪断力によりストレスが発生する。このため、トナーの外添剤がトナー内に埋没したりキャリアのコート層剥がれなどが生じることが原因して現像剤の劣化を招く虞がある。
【０００８】
ドクターブレードへの現像剤の通過を必要最小限にとどめて上述した現像剤へのストレスの発生を抑えるには、現像スリーブに対する現像剤の汲み上げ量を制御することが考えられる。
現像剤の汲み上げ制御に関する構成としては、非現像時に現像スリーブの回転停止および汲み上げ用磁石が非汲み上げ位置に移動するようにして現像剤の汲み上げを行わないようにした構成がある（例えば、特許文献１）。
また、これとは別に、現像剤規制部材、いわゆるドクターブレードと現像スリーブとの間の距離を現像時よりも広くして現像時における現像スリーブの回転方向上流側に存在する現像剤の量を増加させるようにした構成もある（例えば、特許文献２）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記各特許文献に開示されている構成は、いずれも現像スリーブの軸方向全域を対象とした汲み上げ制御が前提となっている。
一方、画像形成の形式には、上述した現像スリーブの軸方向全域、いわゆる、全面に亘って形成される画像を対象とするだけではなく、軸方向片側に印字部分が集中している画像を対象とする場合や軸方向の一部のみを用いる小サイズ用紙への画像を対象とする場合がある。
現像スリーブの軸方向全域に亘って担持されている現像剤の一部を使用する画像形成時には、使用されなかった部分に担持されている現像剤が回収されて再度汲み上げられる際にドクターブレードを通過することになる。これにより、使用されなかった現像剤は、摺擦される機会が増加してしまい、劣化を早めてしまう虞がある。
【００１０】
本発明の目的は、上記従来の現像装置における問題に鑑み、現像剤担持体への現像剤汲み上げを画像形成に対応した状態で制御することにより不用意に現像剤が摺擦されて劣化してしまうのを防止できる構成を備えた現像装置および画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は、次の構成よりなる。
（１）トナーとキャリアとからなる二成分系現像剤を潜像担持体に対して供給する現像剤担持体と、該現像剤担持体に二成分系現像剤を供給する現像剤供給部材と、現像剤担持体からの二成分系現像剤を回収する現像剤回収部材と、該現像剤回収部材から回収された二成分系現像剤を収容可能であって前記現像剤供給部材に向け二成分系現像剤を供給可能な収容部とを備え、
前記現像剤担持体は、前記潜像担持体上に形成される画像の幅に応じて、該画像の幅に対応する二成分系現像剤の汲み上げ幅を制御されることを特徴とする現像装置。
【００１２】
（２）前記現像剤担持体への二成分系現像剤の汲み上げ量は、前記現像剤担持体とこれに対向して配置されている層厚規制部材との間の対向間隙により設定されることを特徴とする（１）記載の現像装置。
【００１３】
（３）前記現像剤担持体への二成分系現像剤の汲み上げ量は、前記現像剤担持体に対する現像剤供給開口の面積によって設定されることを特徴とする（１）記載の現像装置。
【００１４】
（４）前記二成分系現像剤の汲み上げ幅は、前記現像剤供給部材に対する二成分系現像剤の供給量を制御することにより設定されることを特徴とする（１）乃至（３）のうちの一つに記載の現像装置。
【００１５】
（５）前記現像剤供給部材への現像剤供給部には、前記収容部から該現像剤供給部材の配置位置までの搬送路に接続されているロータリーフィーダとエアポンプとが設けられ、前記現像剤の供給量は前記ロータリーフィーダの回転制御により設定されることを特徴とする（４）記載の現像装置。
【００１６】
（６）前記現像剤供給部材への現像剤供給部には、前記収容部から該現像剤供給部材の配置位置までの搬送路に接続されているロータリーフィーダとエアポンプとが設けられ、前記現像剤の供給量は前記エアポンプのエア流量により設定されることを特徴とする（４）記載の現像装置。
【００１７】
（７）前記現像剤供給部材は、軸方向に現像剤を搬送可能なスクリュー部材が用いられ、該軸方向中央を境にしてスクリューのリード方向が逆方向に設定され、前記現像剤が軸方向中央から供給される構成であることを特徴とする（４）乃至（６）のうちの一つに記載の現像装置。
【００１８】
（８）前記現像剤供給部材に用いられるスクリュー部材は、軸方向中央を境にして軸方向中央から端部に向け現像剤を搬送できる回転方向が設定されていることを特徴とする（７）記載の現像装置。
【００１９】
（９）前記現像剤供給部材に対する現像剤供給位置は、前記軸方向中央から両端部に向けて変更可能であることを特徴とする（７）または（８）記載の現像装置。
【００２０】
（１０）前記現像剤供給部材に対する現像剤の供給量は、画像位置間に相当する紙間に設定されることを特徴とする（４）乃至（８）のうちの一つに記載の現像装置。
【００２１】
（１１）（１）乃至（１０）のうちの一つに記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、現像剤担持体において潜像担持体の作像部のみを対象とした現像剤の汲み上げを行うようになっているので、現像剤担持体における現像剤担持領域全域に亘って現像剤を汲み上げる必要のない場合には不用意に現像剤が摺擦機会を増加されてしまうようなことがない。これにより、摺擦による現像剤のストレスの発生を抑制して現像剤の劣化を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明実施例による現像装置が用いられる画像形成装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示した現像装置を含む現像剤供給機構全体の構成を説明するための図である。
【図３】図２に示した現像剤供給機構に用いられる収容部とロータリーフィーダおよびエアポンプの配置構成を説明するための図である。
【図４】現像装置内部の構成を説明するための模式図である。
【図５】本発明による現像装置の第１実施例による作用を説明するための模式図である。
【図６】本発明により現像装置の第１実施例における供給量制御時期を説明するための模式図である。
【図７】本発明による現像装置の第２実施例を説明するための模式図である。
【図８】図７に示した構成による作用に一態様を説明するための模式図である。
【図９】本発明による現像装置の第３実施例を説明するための模式図である。
【図１０】本発明による現像装置の第４実施例を説明するための模式図である。
【図１１】従来の現像装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面により本発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明による現像装置を用いる画像形成装置を示している。同図に示す画像形成装置は、タンデム方式によるフルカラープリンタであるが、本発明は、これに限らず、複写機やファクシミリ装置などにも適用することができる。
【００２５】
図１に示す画像形成装置は、装置本体１００内で中間転写ユニット１０に設けられている未定着像担持体としての中間転写ベルト１０Ａの下面に対向して、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋが並設されている。
【００２６】
これらの作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋは、作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる以外は同一構造である。なお、以下の説明では、各作像部で共通する数字の符号のみを挙げて説明し、トナーの色を示すアルファベットの符号は省く。
各作像部６は、潜像担持体としての感光体ドラム１と、感光体ドラム１の周囲に配設された帯電手段２、現像装置３、クリーニング手段４等で構成されている。
感光体ドラム１上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程）が行われ、感光体ドラム１上に所望のトナー像が形成される。
【００２７】
感光体ドラム１は、不図示の駆動部によって図中、時計回り方向に回転駆動され、帯電手段２の位置で表面が一様に帯電される（帯電工程）。
感光体ドラム１の表面は、不図示の露光部から発せられたレーザ光の照射位置に達して、この位置での露光走査によって静電潜像が形成され（露光工程）、現像装置３と対向する位置に達すると、そこから供給される現像剤に含まれるトナーにより可視像処理されて現像工程が実行される。
現像工程において可視像処理されたトナー像を担持する感光体ドラム１の表面は、中間転写ベルト１０Ａ及び１次転写バイアスローラ５との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム１上のトナー像が中間転写ベルト１０Ａ上に転写される（１次転写工程）。
【００２８】
転写を終えて感光体１の表面は、クリーニング手段４との対向位置に達し、この位置で感光体ドラム１上に残存した未転写トナーが回収される（クリーニング工程）。クリーニング後、感光体ドラム１の表面は図示しない除電ローラにより電位を初期化される。このような工程を経過することで、感光体ドラム１上で行われる一連の作像プロセスが終了する。
【００２９】
上述した作像プロセスは、モノクロ画像のみの単一画像形成時およびフルカラー画像形成時にそれぞれ行われるが、フルカラー画像形成時には、図１に示した４つの作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋにおいて各工程がそれぞれ行われる。
すなわち、作像部の下方に配設された不図示の露光部（光書き込み装置）から、画像情報に基づいたレーザ光が、各作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの感光体ドラム上に向けて照射される。
その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト１０Ａ上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト１０Ａ上にカラー画像が形成される。
【００３０】
４つの１次転写バイアスローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト１０Ａを感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。
１次転写バイアスローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋにはトナーの極性とは逆極性の転写バイアスが印加される。
中間転写ベルト１０Ａは、矢印方向に走行して、各１次転写バイアスローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの１次転写ニップを順次通過する。
こうして、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上の各色のトナー像が、中間転写ベルト１０Ａ上に重ねて１次転写される。
【００３１】
各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト１０Ａは、２次転写手段としての２次転写ローラ７との対向位置に達する。中間転写ベルト１０Ａ上に形成されたカラートナー像は、２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体としての転写紙Ｐ上に一括転写される。
【００３２】
装置本体１００の下部に配設された給紙部８には、転写紙Ｐが複数枚重ねて収納されており、給紙コロ９により１枚ずつ分離されて給紙される。給紙された転写紙Ｐはレジストローラ対１０で一旦停止され、斜めずれを修正された後レジストローラ対１０により所定のタイミングで２次転写ニップに向けて搬送される。そして、前記のように、２次転写ニップにおいて転写紙Ｐ上に、所望のカラー画像が転写される。
【００３３】
２次転写ニップの位置でカラー画像を転写された転写紙Ｐは、定着部１１へ搬送され、ここで、定着ローラ及び圧力ローラによる熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像を定着される。
定着を終えた転写紙Ｐは、排紙ローラ対１２により、装置本体１００の上面に形成された排紙部１００Ａへ出力画像として排出され、スタックされる。こうして、画像形成装置における一連の画像形成プロセスが完了する。なお、図１において符号１３は、中間転写ベルト１０Ａのクリーニング装置を示している。
【００３４】
図２は、現像装置を含むトナーの供給機構全体の構成を示す図である。
図２において現像装置は、後で詳しく説明するが、感光体ドラムに対してキャリアとトナーとを混合した二成分系現像剤により現像工程を実行する現像部と、現像部から回収した現像剤を再度現像部の現像剤供給部に向け移送する循環部と備えている。
【００３５】
図２において現像装置３は、感光体ドラム１上の静電潜像を現像する現像剤を収容可能な現像槽３０と、現像槽３０から離れた位置で現像槽３０から回収された現像剤および消費されたトナーに見合う新規トナーを撹拌混合する現像剤収容部４０と、現像剤収容部４０に向け新規トナーを補給するトナー供給部６０と、現像剤収容部４０から排出される撹拌混合後の現像剤を移送するためのロータリーフィーダ５０と、現像剤を空気圧で現像槽３０に向け移送するための現像剤循環駆動源に相当するエアポンプ５１とを主要部として備えている。図２では、現像槽３０がカートリッジ状に構成されている。
【００３６】
現像槽３０と現像剤収容部４０とは、現像槽３０内から接続されている現像剤回収流路４１およびロータリーフィーダ５０と現像槽３０の上部に接続された現像剤供給流路４２とで接続されて現像剤の循環路を構成し、循環路に設けられている部材を含めた循環部が構成されている。
【００３７】
現像槽３０に接続されている現像剤供給流路４２は、図３において説明する現像装置内に装備されている搬送スクリューが用いられる現像剤供給部材３２の軸方向一端に対峙するように接続されている。また、現像剤回収流路４１は、現像槽３０に設けられている今ひとつの搬送スクリューが用いられる現像剤回収部材３３の軸方向で現像剤供給流路４２が接続されている側に対応させて接続されている。
現像剤収容部４０は、上部が円筒状であって、下部が下向き円錐状のサイロのような外観を呈しており、内部には、図４において詳述する攪拌部材が設けられている。
【００３８】
現像剤収容部４０の上部には、攪拌部材の駆動部をなす駆動モータ４０Ａおよび減速ギヤ群（図２では、ギヤ群を纏めて符号４０Ｂで示している）が設けられている。
現像剤収容部４０において攪拌混合された現像剤は、供給量を調整できるパドルを内部に備えて駆動モータ５０Ａにより回転駆動されるロータリーフィーダ５０に給送され、この位置で供給量を調整される現像剤がエアポンプ５１により生成されるエアにより現像槽３０に向け搬送される。
【００３９】
トナー供給部６０は、新規トナーを収容しているトナータンク６１と、このトナータンク６１と現像剤収容部４０との間に接続されている補給トナー搬送路６２と補給トナー搬送路６２内にて補給されたトナーをエア搬送するためのエアポンプ６３とを備え、現像剤収容部４０内でのトナー濃度の低下が検知されると新規トナーを現像剤収容部４０内に供給するようになっている。
【００４０】
図３は、図２において示した収容部４０およびロータリーフィーダ５０，そしてエアポンプ５１を含む現像剤の攪拌および搬送機構を示す断面図である。
図３において、現像剤収容部４０は、上部が円筒状で縦断面が下向き錐状をなす漏斗状の形状とされた容器４３が用いられており、最下部に位置して最も小径の排出口４００がロータリーフィーダ５０に連通している。
現像剤収容部４０の内部空間には、攪拌部材としてモータ４０Ａから垂下している回転軸４４に一体化されているスクリュー４４Ａと、回転軸４４により駆動される減速ギヤ群４０Ｂの出力ギヤと連動可能な端板４５の周方向に沿って複数は位置されて一体化されることにより回転可能な攪拌羽根４５Ａとが設けられている。
【００４１】
モータ４０Ａからの回転は、回転軸４４に連動するスクリュー４４Ａに伝達されると共に、回転軸４４に連動可能な減速ギヤ群ＲＧを介して端板４５に伝達されることでスクリュー４４Ａとは異なる周速で回転するようになっている。
図３に示す構成では、スクリュー４４Ａが、現像剤を流下方向と逆方向に移動させるリード方向を設定され、攪拌羽根４５Ａが、流下する現像剤を横切って移動することで流下を抑制する方向に回転する。
【００４２】
容器４３の最下部に位置する排出口４００に接続されているロータリーフィーダ５０は、モータ５０Ａ（図２参照）の回転量に応じて現像剤の排出量を制御するために設けられており、モータ５０Ａの回転軸に固定されて放射状に延長された複数の羽根５０Ｂ１を有するロータリーバルブ部材５０Ｂを備えている。
【００４３】
図４は、現像装置３に用いられている現像槽３０の内部構造を示している。
図４において現像槽３０の内部には、感光体ドラム１に対向して現像剤を担持する現像スリーブ３１と、現像スリーブ３１の近傍で上下に配置されて相反する方向のリード方向が設定されている搬送スクリューが用いられる現像剤供給部材３２および現像剤回収部材３３と、現像スリーブ３１表面での現像剤担持量を規定する層厚規定部材であるドクターブレード３４とが設けられている。
【００４４】
現像剤供給部材３２および現像剤回収部材３３は、スクリューのリード方向が相反する方向に設定されると共に同じ方向に回転するようになっている。
この回転方向の設定により、図４において矢印Ｆで示すように、現像剤が現像剤供給部材３２からドクターブレード３４を経て感光体ドラム１に達し、感光体ドラム１に残った現像剤が現像剤回収部材３３が配置されている空間内に移動することで双方の部材間で現像剤が混入しないようになっている。
【００４５】
この構成においては、感光体ドラム１から回収された現像剤が現像スリーブ３１に再度汲み上げられることはなく、前述した収容部４０に回収されて攪拌された後、再度現像剤供給部材３２側に供給されるので、画像形成対象となる用紙１ページ内での画像濃度のバラツキなどが発生しないようになっている。
【００４６】
現像剤は、現像剤供給部３２側において、図中手前から奥側に搬送され、この一部が、現像スリーブ３１において磁力で吸い上げられて吸着されるとドクターブレード３４で均一な厚さに均されてから、感光体ドラム１に接することで感光体ドラム１上の静電潜像をトナーで現像してトナー像が形成される。
【００４７】
以上のような構成を対象として本発明の特徴について説明すると次の通りである。
本発明の特徴は、画像形成幅に体操した領域を対象として現像剤の汲み上げ幅を設定することを特徴としている、つまり、画像の形成幅に順じた現像剤担持体である現像スリーブ３１の軸方向領域のみを対象として現像剤を供給するようになっている。
【００４８】
現像スリーブ３１での現像剤の汲み上げ幅は、現像部への現像剤供給量により決定される。特に、現像スリーブ３１への現像剤の供給と回収とを別のスクリュー部材を用いて行うことにより、現像部への現像剤供給量が現像スリーブ３１の軸方向全域を対象として汲み上げられる量（＝現像スリーブ３１の着磁幅×単位面積当たりの汲み上げ量×現像スリーブ３１の線速）よりも少なくなると、現像剤供給部材３２の軸方向で現像剤の移動方向下流側において現像剤が枯渇してしまい、現像スリーブ３１への供給ができなくなり、結果として現像剤の汲み上げが不十分となる。
【００４９】
本発明では、これを原理として、現像剤の汲み上げ幅を制御するようになっている。つまり、現像剤の供給量を制御することで、現像剤供給部材での現像剤の移動方向での供給量を変更することにより、現像スリーブ３１への現像剤汲み上げ量を変化させて画像幅に対応する領域のみに現像剤を供給できるようにしている。
【００５０】
ここで、現像剤の汲み上げ量に関し、図１１に示す従来の構成を対象とした場合との違いを説明する。
従来の構成では、本発明における収容部４０を備えていない点で構成上、相違している。従来の構成においては、スクリュー部材の回転数を下げることにより、所定時間内において、図１１（Ｂ）に示すように、現像材供給部材Ａの軸方向全域に亘って現像剤が移動している状態から、図１１（Ｃ）に示すように、軸方向の一部の領域までしか移動しない状態が得られる。
【００５１】
しかし、スクリュー部材の回転数を下げると、スクリュー部材により軸方向に押し動かされる現像剤のバランスが図１１（Ｂ）に示した場合と違って崩れてしまい、現像剤が溢れたり、回収された現像剤が盛り上がりにより現像スリーブ側に汲み上げられてしまう虞がある。
【００５２】
例えば、図１１（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、スクリュー部材の回転数を半分に下げると、供給側のスクリュー部材（便宜上、符号Ｈ１で示す）側での現像剤の移動方向上流側において、そして回収側のスクリュー部材（便宜上、符号Ｈ２で示す）側での現像剤移動方向下流側では現像剤が盛り上がりが大きくなって溢れ、現像部外に零れ落ちることになる。
【００５３】
一方、汲み上げ幅を既存の層厚規定部材であるドクターブレードを移動させて現像スリーブとの対向間隙を変化させることも考えられるが、現像装置内を循環する現像剤の量が一定であることから、ドクターブレードにより現像スリーブから掻き落とされた現像剤が現像剤供給側のスクリュー部材側に戻されることになるので、スクリュー部材側の現像剤量が増加し、スクリュー部材の羽根により押し動かされると現像剤が凝縮された状態、いわゆる、圧密状態で攪拌されることになる。これにより現像剤へのストレス増加を来す結果となる。このことは、ドクターブレードによる摺擦を低減して現像剤へのストレス増加を低減して現像剤の劣化を防ぐことにはならない結果となる。
【００５４】
このように、従来の構成においては、現像装置内での現像剤の供給制御を行うことが前提となっているために、現像装置内の部材を用いて汲み上げ幅を制御することは困難であるといえる。
これに対し本発明では、現像部への現像剤供給量を現像部とは別に設けられている収容攪拌部において現像剤の嵩を上下させることで吸収しているので現像部での材の嵩を安定されることができ、上述した問題の発生はない。
【００５５】
以下に本発明の第１実施例について説明する。
本発明では、前述した原理に基づき、現像剤の供給を制御するに際して、循環部に装備されているロータリーフィーダ５０とエアポンプ５１とが用いられ、ロータリーフィーダ５０の回転数制御により供給量を調整する場合には、エアポンプ５１でのエアの流量は一定としてロータリーフィーダ５０の回転数を下げる。
【００５６】
ロータリーフィーダ５０の回転数が通常の半分に低下すると、現像部への現像剤の供給量の半減し、現像スリーブの軸方向での現像剤の汲み上げ幅も、軸方向に沿った現像剤の移動方向下流側での現像剤の枯渇により半分になる。
ロータリーフィーダ５０は、回転数と供給量との関係が比例関係にあるので供給量の制御が容易である。
【００５７】
一方、エアポンプでの流量により現像剤の供給量を制御する場合には、エアポンプ５１の出力制御によりエア、つまりエアの流量を制御することになる。
エアで供給量の調整を行うと、ロータリーフィーダ５０の回転数で調整した場合に比べ現像部へのエアの流入が少ないので現像部の内圧上昇が少ない。供給量が少ない場合にドクタギャップからの現像剤やトナーの飛散が少ない効果もある。
さらに、エアの流量とロータリーフィーダの回転数の両方を調整すれば搬送経路４２内での現像剤の量とエア流量の割合を常に一定に保つことができるので、最もエネルギー効率のよい条件で搬送が行えるという効果が得られる。
【００５８】
供給量を設定された現像剤は、現像剤供給部材３２から現像剤担持体３１に移動し、ドクターブレード３４により層厚を規定されることで汲み上げ量が設定され、画像幅に対応した領域への汲み上げ幅で担持される。
【００５９】
以上のような構成による作用について、図５を用いて説明すると次の通りである。
図５において（Ａ）は、現像スリーブ３１の軸方向における全域に画像がある場合であり、（Ｂ）は画像幅が半分である場合や現像スリーブ３１の軸方向で半分の幅を持つ用紙への印刷を行う場合を示している。
現像スリーブ３１の全面に画像がある場合には、図５（Ａ）に示すように、図中、左側の供給口から供給された現像剤が現像剤供給部材３２の軸方向で供給口と反対側の端部まで搬送され、現像スリーブ３１の全幅領域で均一に汲み上げが可能な量を担持している。
【００６０】
一方、現像スリーブ３１の片側半分のみに画像がある場合、あるいは、現像スリーブの軸方向半分の幅を持つ用紙に印刷を行う場合には、現像剤の供給量を半分に制御する。
図５（Ｂ）に示すように、現像剤の供給量が半分とされることにより、現像剤供給部材での現像剤の搬送量が半減することになるので、図中、左側の供給口から供給された現像剤は、現像剤供給部材の軸方向中央部よりも右側で枯渇し、結果的に、左側半分の領域において現像スリーブ３１に汲み上げられることになる。
【００６１】
以上のように供給量の制御により現像剤の汲み上げ状態を画像形成状態に応じて設定することができるので、非画像形成領域への現像剤の汲み上げが行われない分、現像剤がドクターブレードにより摺擦されるのを低減することができ、現像剤の劣化を抑制することができる。
【００６２】
現像剤の供給量制御に関しては、ロータリーフィーダ５０のモータ５０Ａおよびエアポンプ５１の駆動源に対する駆動制御を行う制御部が用いられる。
制御部では、用紙幅や感光体ドラム１に形成される画像幅を画像情報や操作パネルからの用紙選択情報等により判別し、判別結果に基づき、現像剤の汲み上げ幅を割り出し、その汲み上げ幅に対応するように現像剤の供給量を設定すべく、モータ５０Ａあるいはエアポンプ５１の駆動状態を調整する。
【００６３】
制御部では、汲み上げ幅を設定するための供給量制御の時期として、図６に示すように、画像位置間に対応する用紙間で行う。つまり、同じ画像を連続して印刷する場合には、画像形成開始時点で画像形成幅に対応した汲み上げ幅を設定するように供給量が設定され、現段階で継続されている画像形成処理が所定枚数に達するまでのジョブ終了までの間、設定された供給量で現像剤を循環させる。
【００６４】
一方、異なる画像を形成する場合には、画像が切り替わる時の紙間を利用して設定された供給量になるようにロータリーフィーダ５０あるいはエアポンプの駆動形態を調整する。このように、用紙の紙間を利用して供給量の調整を行うことで、画像形成タイミングへの影響はほとんどない状態を得ることができる。
【００６５】
次に本発明の第２実施例について説明する。
本実施例の特徴は、現像剤供給部材３１での現像剤の搬送方向を区分したことにある。
図７において、現像スリーブ３１に対峙する現像剤供給部材３２は、軸方向中央を境にしてスクリューのリード方向が相反する方向に設定されており、さらに詳しくは、軸方向中央から軸方向端部に向けて現像剤を搬送できるリード方向に設定されている。
現像剤の供給口は現像剤供給部材３２における軸方向中央に設定されている（図中、矢印で示す位置）。
本実施例は、以上のような構成であるから、現像剤供給部材３２の回転により軸方向中央から供給された現像剤は、軸方向中央から軸端に向け移動することができる、これにより、全面での画像形成に際しては、図７に示すように、画像形成幅に対応する汲み上げ幅が得られるように供給量を設定されることで全面に亘って現像剤が行き渡ることになる。
【００６６】
一方、現像剤供給部材３２の軸方向中央を基準として、現像スリーブ３１の軸方向での幅よりも小さいサイズの用紙を対象として画像形成する場合には、その画像形成幅に対応する汲み上げ幅が得られる供給量が設定された現像剤が軸方向中央から軸単に向け移動するが、図８に示すように、供給量の設定により軸端側では現像剤が枯渇することにより画像形成幅に対応する領域にも現像剤が汲み上げられることなる。
以上のような実施例によれば、現像剤供給部材３２のスクリューの構成を変えるだけで、現像剤担持体の軸方向中央部付近のみあるいは軸方向中央を基準とした小サイズの用紙に対応した汲み上げ状態が得られることになる。
【００６７】
次に本発明の第３実施例について説明する。
本実施例は、現像剤担持体の軸方向において片側のみの画像形成幅である場合にも対処できる点に特徴がある。
つまり、現像剤供給部材３２に対する供給口の位置が軸方向で変位できるように設けられている。
【００６８】
供給口の変位量としては、図９において矢印で示すように、現像剤供給部材３２の軸方向中央を基準として、いずれかのスクリュー部材に有する羽根の一つ（１ピッチ分）に対向できる量とされている。
これにより、供給口の位置を設定することにより、これに対向しているスクリュー部材に現像剤が導入されることになり、現像スリーブ３１の軸方向中央を境に左右いずれか片側への現像剤の搬送が可能となる。この場合、軸方向中央を基準として供給口から現像剤を導入できることは勿論である。
【００６９】
次の本発明の第４実施例について説明する。
本実施例の特徴は、現像剤供給部材として、供給量を変更できるパイプを用いた点にある。
【００７０】
図１０において、現像剤担持体に代えて軸方向に沿って複数の供給孔３２Ａ’が形成された供給用パイプ３２’が現像剤供給流路４２に接続されている。
供給用パイプ３２’の供給孔３２Ａ’は、現像スリーブ３１の上周面に対向して配置されており、現像スリーブ３１に供給された現像剤が現像スリーブ３１に担持されてドクターブレード３４により層厚を規定されて感光体ドラムに汲み上げられる。
【００７１】
供給パイプ３２’内の現像剤は、エアポンプ５１による気流搬送が行われる。
エアポンプ５１のエア流量の制御により供給歩ＡＩ婦３２’内を移動する現像剤の供給量が制御されることに杏里、例えば、エア流量を低減させると供給用パイプ３２’内の現像剤の供給量が減少して供給用パイプ３２’の供給側と反対側で現像剤が枯渇することになるので汲み上げ幅が小さくなる。
【００７２】
図１０に示す実施例では、汲み上げ量をドクターブレード３４により行う例が示されているが、供給孔３２Ａ’野開口面積を調整して供給される現像剤の量を汲み上げ量と等しくなるように設定すればドクターブレード３４を不要にできる。
現像剤供給流路４２内の現像剤搬送に用いられるエアの流速は、１〜２ｍ／ｓ程度あり、この流速は、スクリュー部材を用いた場合の剤搬送速度よりも高速であるので、供給量変更後、汲み上げ幅が安定するまでの時間を早くすることができる。このため、汲み上げ幅の変更を迅速に行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００７３】
３ 現像装置
３０ 現像部
３１ 現像スリーブ
３２ 現像剤供給部材
３３ 現像剤回収部材
３４ ドクターブレード
４０ 現像剤収容部
４１ 現像剤回収搬流路
４２ 現像剤供給流路
５０ ロータリーフィード
５１ エアポンプ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７４】
【特許文献１】特開昭６１−１９０３６４号公報
【特許文献２】特許第４１０５５０６号
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置および画像形成装置に関し、さらに詳しくは、二成分系現像剤の供給機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタあるいはファクシミリ装置や印刷機などの画像形成装置においては、潜像担持体である感光体上に形成された静電潜像を現像装置により可視像処理し、可視像をシートなどに転写することにより記録出力を得ることができる。
【０００３】
現像に用いられる現像剤には磁性あるいは非磁性トナーのみの一成分系現像剤の他にトナーとキャリアとを混合した二成分系現像剤がある。
二成分系現像剤は、トナーとこれを担持するキャリアとで構成され、攪拌混合時に生起される摩擦帯電作用によりトナーを帯電させて感光体上の静電潜像に対して静電吸着できる状態とされる。
【０００４】
現像装置には、磁力により周面に現像剤を穂立ちさせて感光体上の静電潜像に向け現像剤を供給する現像スリーブと、現像スリーブに対して撹拌混合した現像剤を供給する撹拌スリーブとを備えた構成が知られており、感光体上の静電潜像の可視像処理にトナーが消費された現像剤が現像装置に回収されるようになっている。
【０００５】
一方、現像装置内には、感光体に対して現像剤を供給するための現像剤供給部材として現像スリーブが設けられており、現像スリーブに対しては、現像槽の長手方向に軸方向を設定された一対のスクリュー部材で構成された給部材と現像剤回収部材とが対峙して設けられている。
【０００６】
各スクリュー部材による搬送過程において攪拌混合されて摩擦帯電を施された現像剤が現像スリーブに汲み上げられるが、現像スリーブ上に汲み上げられた現像剤は、現像スリーブに対向して配置されているドクターブレードにより所定厚さの層厚に規定されて感光体に向け搬送される。
現像スリーブに担持されている現像剤は、ドクターブレードを通過する際には、接触するブレードとの間および剤同士の摺擦により摩擦帯電される。
【０００７】
このように、ドクターブレードとの間で摺擦される現像剤には、摺擦の際に生じる剪断力によりストレスが発生する。このため、トナーの外添剤がトナー内に埋没したりキャリアのコート層剥がれなどが生じることが原因して現像剤の劣化を招く虞がある。
【０００８】
ドクターブレードへの現像剤の通過を必要最小限にとどめて上述した現像剤へのストレスの発生を抑えるには、現像スリーブに対する現像剤の汲み上げ量を制御することが考えられる。
現像剤の汲み上げ制御に関する構成としては、非現像時に現像スリーブの回転停止および汲み上げ用磁石が非汲み上げ位置に移動するようにして現像剤の汲み上げを行わないようにした構成がある（例えば、特許文献１）。
また、これとは別に、現像剤規制部材、いわゆるドクターブレードと現像スリーブとの間の距離を現像時よりも広くして現像時における現像スリーブの回転方向上流側に存在する現像剤の量を増加させるようにした構成もある（例えば、特許文献２）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記各特許文献に開示されている構成は、いずれも現像スリーブの軸方向全域を対象とした汲み上げ制御が前提となっている。
一方、画像形成の形式には、上述した現像スリーブの軸方向全域、いわゆる、全面に亘って形成される画像を対象とするだけではなく、軸方向片側に印字部分が集中している画像を対象とする場合や軸方向の一部のみを用いる小サイズ用紙への画像を対象とする場合がある。
現像スリーブの軸方向全域に亘って担持されている現像剤の一部を使用する画像形成時には、使用されなかった部分に担持されている現像剤が回収されて再度汲み上げられる際にドクターブレードを通過することになる。これにより、使用されなかった現像剤は、摺擦される機会が増加してしまい、劣化を早めてしまう虞がある。
【００１０】
本発明の目的は、上記従来の現像装置における問題に鑑み、現像剤担持体への現像剤汲み上げを画像形成に対応した状態で制御することにより不用意に現像剤が摺擦されて劣化してしまうのを防止できる構成を備えた現像装置および画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は、次の構成よりなる。
（１）トナーとキャリアとからなる二成分系現像剤を潜像担持体に対して供給する現像剤担持体と、該現像剤担持体に二成分系現像剤を供給する現像剤供給部材と、現像剤担持体からの二成分系現像剤を回収する現像剤回収部材と、該現像剤回収部材から回収された二成分系現像剤を収容可能であって前記現像剤供給部材に向け二成分系現像剤を供給可能な収容部とを備え、
前記現像剤担持体は、前記潜像担持体上に形成される画像の幅に応じて、該画像の幅に対応する二成分系現像剤の汲み上げ幅を制御されることを特徴とする現像装置。
【００１２】
（２）前記現像剤担持体への二成分系現像剤の汲み上げ量は、前記現像剤担持体とこれに対向して配置されている層厚規制部材との間の対向間隙により設定されることを特徴とする（１）記載の現像装置。
【００１３】
（３）前記現像剤担持体への二成分系現像剤の汲み上げ量は、前記現像剤担持体に対する現像剤供給開口の面積によって設定されることを特徴とする（１）記載の現像装置。
【００１４】
（４）前記二成分系現像剤の汲み上げ幅は、前記現像剤供給部材に対する二成分系現像剤の供給量を制御することにより設定されることを特徴とする（１）乃至（３）のうちの一つに記載の現像装置。
【００１５】
（５）前記現像剤供給部材への現像剤供給部には、前記収容部から該現像剤供給部材の配置位置までの搬送路に接続されているロータリーフィーダとエアポンプとが設けられ、前記現像剤の供給量は前記ロータリーフィーダの回転制御により設定されることを特徴とする（４）記載の現像装置。
【００１６】
（６）前記現像剤供給部材への現像剤供給部には、前記収容部から該現像剤供給部材の配置位置までの搬送路に接続されているロータリーフィーダとエアポンプとが設けられ、前記現像剤の供給量は前記エアポンプのエア流量により設定されることを特徴とする（４）記載の現像装置。
【００１７】
（７）前記現像剤供給部材は、軸方向に現像剤を搬送可能なスクリュー部材が用いられ、該軸方向中央を境にしてスクリューのリード方向が逆方向に設定され、前記現像剤が軸方向中央から供給される構成であることを特徴とする（４）乃至（６）のうちの一つに記載の現像装置。
【００１８】
（８）前記現像剤供給部材に用いられるスクリュー部材は、軸方向中央を境にして軸方向中央から端部に向け現像剤を搬送できる回転方向が設定されていることを特徴とする（７）記載の現像装置。
【００１９】
（９）前記現像剤供給部材に対する現像剤供給位置は、前記軸方向中央から両端部に向けて変更可能であることを特徴とする（７）または（８）記載の現像装置。
【００２０】
（１０）前記現像剤供給部材に対する現像剤の供給量は、画像位置間に相当する紙間に設定されることを特徴とする（４）乃至（８）のうちの一つに記載の現像装置。
【００２１】
（１１）（１）乃至（１０）のうちの一つに記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、現像剤担持体において潜像担持体の作像部のみを対象とした現像剤の汲み上げを行うようになっているので、現像剤担持体における現像剤担持領域全域に亘って現像剤を汲み上げる必要のない場合には不用意に現像剤が摺擦機会を増加されてしまうようなことがない。これにより、摺擦による現像剤のストレスの発生を抑制して現像剤の劣化を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明実施例による現像装置が用いられる画像形成装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示した現像装置を含む現像剤供給機構全体の構成を説明するための図である。
【図３】図２に示した現像剤供給機構に用いられる収容部とロータリーフィーダおよびエアポンプの配置構成を説明するための図である。
【図４】現像装置内部の構成を説明するための模式図である。
【図５】本発明による現像装置の第１実施例による作用を説明するための模式図である。
【図６】本発明により現像装置の第１実施例における供給量制御時期を説明するための模式図である。
【図７】本発明による現像装置の第２実施例を説明するための模式図である。
【図８】図７に示した構成による作用に一態様を説明するための模式図である。
【図９】本発明による現像装置の第３実施例を説明するための模式図である。
【図１０】本発明による現像装置の第４実施例を説明するための模式図である。
【図１１】従来の現像装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面により本発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明による現像装置を用いる画像形成装置を示している。同図に示す画像形成装置は、タンデム方式によるフルカラープリンタであるが、本発明は、これに限らず、複写機やファクシミリ装置などにも適用することができる。
【００２５】
図１に示す画像形成装置は、装置本体１００内で中間転写ユニット１０に設けられている未定着像担持体としての中間転写ベルト１０Ａの下面に対向して、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋが並設されている。
【００２６】
これらの作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋは、作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる以外は同一構造である。なお、以下の説明では、各作像部で共通する数字の符号のみを挙げて説明し、トナーの色を示すアルファベットの符号は省く。
各作像部６は、潜像担持体としての感光体ドラム１と、感光体ドラム１の周囲に配設された帯電手段２、現像装置３、クリーニング手段４等で構成されている。
感光体ドラム１上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程）が行われ、感光体ドラム１上に所望のトナー像が形成される。
【００２７】
感光体ドラム１は、不図示の駆動部によって図中、時計回り方向に回転駆動され、帯電手段２の位置で表面が一様に帯電される（帯電工程）。
感光体ドラム１の表面は、不図示の露光部から発せられたレーザ光の照射位置に達して、この位置での露光走査によって静電潜像が形成され（露光工程）、現像装置３と対向する位置に達すると、そこから供給される現像剤に含まれるトナーにより可視像処理されて現像工程が実行される。
現像工程において可視像処理されたトナー像を担持する感光体ドラム１の表面は、中間転写ベルト１０Ａ及び１次転写バイアスローラ５との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム１上のトナー像が中間転写ベルト１０Ａ上に転写される（１次転写工程）。
【００２８】
転写を終えて感光体１の表面は、クリーニング手段４との対向位置に達し、この位置で感光体ドラム１上に残存した未転写トナーが回収される（クリーニング工程）。クリーニング後、感光体ドラム１の表面は図示しない除電ローラにより電位を初期化される。このような工程を経過することで、感光体ドラム１上で行われる一連の作像プロセスが終了する。
【００２９】
上述した作像プロセスは、モノクロ画像のみの単一画像形成時およびフルカラー画像形成時にそれぞれ行われるが、フルカラー画像形成時には、図１に示した４つの作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋにおいて各工程がそれぞれ行われる。
すなわち、作像部の下方に配設された不図示の露光部（光書き込み装置）から、画像情報に基づいたレーザ光が、各作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの感光体ドラム上に向けて照射される。
その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト１０Ａ上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト１０Ａ上にカラー画像が形成される。
【００３０】
４つの１次転写バイアスローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト１０Ａを感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。
１次転写バイアスローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋにはトナーの極性とは逆極性の転写バイアスが印加される。
中間転写ベルト１０Ａは、矢印方向に走行して、各１次転写バイアスローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの１次転写ニップを順次通過する。
こうして、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上の各色のトナー像が、中間転写ベルト１０Ａ上に重ねて１次転写される。
【００３１】
各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト１０Ａは、２次転写手段としての２次転写ローラ７との対向位置に達する。中間転写ベルト１０Ａ上に形成されたカラートナー像は、２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体としての転写紙Ｐ上に一括転写される。
【００３２】
装置本体１００の下部に配設された給紙部８には、転写紙Ｐが複数枚重ねて収納されており、給紙コロ９により１枚ずつ分離されて給紙される。給紙された転写紙Ｐはレジストローラ対１０で一旦停止され、斜めずれを修正された後レジストローラ対１０により所定のタイミングで２次転写ニップに向けて搬送される。そして、前記のように、２次転写ニップにおいて転写紙Ｐ上に、所望のカラー画像が転写される。
【００３３】
２次転写ニップの位置でカラー画像を転写された転写紙Ｐは、定着部１１へ搬送され、ここで、定着ローラ及び圧力ローラによる熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像を定着される。
定着を終えた転写紙Ｐは、排紙ローラ対１２により、装置本体１００の上面に形成された排紙部１００Ａへ出力画像として排出され、スタックされる。こうして、画像形成装置における一連の画像形成プロセスが完了する。なお、図１において符号１３は、中間転写ベルト１０Ａのクリーニング装置を示している。
【００３４】
図２は、現像装置を含むトナーの供給機構全体の構成を示す図である。
図２において現像装置は、後で詳しく説明するが、感光体ドラムに対してキャリアとトナーとを混合した二成分系現像剤により現像工程を実行する現像部と、現像部から回収した現像剤を再度現像部の現像剤供給部に向け移送する循環部と備えている。
【００３５】
図２において現像装置３は、感光体ドラム１上の静電潜像を現像する現像剤を収容可能な現像槽３０と、現像槽３０から離れた位置で現像槽３０から回収された現像剤および消費されたトナーに見合う新規トナーを撹拌混合する現像剤収容部４０と、現像剤収容部４０に向け新規トナーを補給するトナー供給部６０と、現像剤収容部４０から排出される撹拌混合後の現像剤を移送するためのロータリーフィーダ５０と、現像剤を空気圧で現像槽３０に向け移送するための現像剤循環駆動源に相当するエアポンプ５１とを主要部として備えている。図２では、現像槽３０がカートリッジ状に構成されている。
【００３６】
現像槽３０と現像剤収容部４０とは、現像槽３０内から接続されている現像剤回収流路４１およびロータリーフィーダ５０と現像槽３０の上部に接続された現像剤供給流路４２とで接続されて現像剤の循環路を構成し、循環路に設けられている部材を含めた循環部が構成されている。
【００３７】
現像槽３０に接続されている現像剤供給流路４２は、図３において説明する現像装置内に装備されている搬送スクリューが用いられる現像剤供給部材３２の軸方向一端に対峙するように接続されている。また、現像剤回収流路４１は、現像槽３０に設けられている今ひとつの搬送スクリューが用いられる現像剤回収部材３３の軸方向で現像剤供給流路４２が接続されている側に対応させて接続されている。
現像剤収容部４０は、上部が円筒状であって、下部が下向き円錐状のサイロのような外観を呈しており、内部には、図４において詳述する攪拌部材が設けられている。
【００３８】
現像剤収容部４０の上部には、攪拌部材の駆動部をなす駆動モータ４０Ａおよび減速ギヤ群（図２では、ギヤ群を纏めて符号４０Ｂで示している）が設けられている。
現像剤収容部４０において攪拌混合された現像剤は、供給量を調整できるパドルを内部に備えて駆動モータ５０Ａにより回転駆動されるロータリーフィーダ５０に給送され、この位置で供給量を調整される現像剤がエアポンプ５１により生成されるエアにより現像槽３０に向け搬送される。
【００３９】
トナー供給部６０は、新規トナーを収容しているトナータンク６１と、このトナータンク６１と現像剤収容部４０との間に接続されている補給トナー搬送路６２と補給トナー搬送路６２内にて補給されたトナーをエア搬送するためのエアポンプ６３とを備え、現像剤収容部４０内でのトナー濃度の低下が検知されると新規トナーを現像剤収容部４０内に供給するようになっている。
【００４０】
図３は、図２において示した収容部４０およびロータリーフィーダ５０，そしてエアポンプ５１を含む現像剤の攪拌および搬送機構を示す断面図である。
図３において、現像剤収容部４０は、上部が円筒状で縦断面が下向き錐状をなす漏斗状の形状とされた容器４３が用いられており、最下部に位置して最も小径の排出口４００がロータリーフィーダ５０に連通している。
現像剤収容部４０の内部空間には、攪拌部材としてモータ４０Ａから垂下している回転軸４４に一体化されているスクリュー４４Ａと、回転軸４４により駆動される減速ギヤ群４０Ｂの出力ギヤと連動可能な端板４５の周方向に沿って複数は位置されて一体化されることにより回転可能な攪拌羽根４５Ａとが設けられている。
【００４１】
モータ４０Ａからの回転は、回転軸４４に連動するスクリュー４４Ａに伝達されると共に、回転軸４４に連動可能な減速ギヤ群ＲＧを介して端板４５に伝達されることでスクリュー４４Ａとは異なる周速で回転するようになっている。
図３に示す構成では、スクリュー４４Ａが、現像剤を流下方向と逆方向に移動させるリード方向を設定され、攪拌羽根４５Ａが、流下する現像剤を横切って移動することで流下を抑制する方向に回転する。
【００４２】
容器４３の最下部に位置する排出口４００に接続されているロータリーフィーダ５０は、モータ５０Ａ（図２参照）の回転量に応じて現像剤の排出量を制御するために設けられており、モータ５０Ａの回転軸に固定されて放射状に延長された複数の羽根５０Ｂ１を有するロータリーバルブ部材５０Ｂを備えている。
【００４３】
図４は、現像装置３に用いられている現像槽３０の内部構造を示している。
図４において現像槽３０の内部には、感光体ドラム１に対向して現像剤を担持する現像スリーブ３１と、現像スリーブ３１の近傍で上下に配置されて相反する方向のリード方向が設定されている搬送スクリューが用いられる現像剤供給部材３２および現像剤回収部材３３と、現像スリーブ３１表面での現像剤担持量を規定する層厚規定部材であるドクターブレード３４とが設けられている。
【００４４】
現像剤供給部材３２および現像剤回収部材３３は、スクリューのリード方向が相反する方向に設定されると共に同じ方向に回転するようになっている。
この回転方向の設定により、図４において矢印Ｆで示すように、現像剤が現像剤供給部材３２からドクターブレード３４を経て感光体ドラム１に達し、感光体ドラム１に残った現像剤が現像剤回収部材３３が配置されている空間内に移動することで双方の部材間で現像剤が混入しないようになっている。
【００４５】
この構成においては、感光体ドラム１から回収された現像剤が現像スリーブ３１に再度汲み上げられることはなく、前述した収容部４０に回収されて攪拌された後、再度現像剤供給部材３２側に供給されるので、画像形成対象となる用紙１ページ内での画像濃度のバラツキなどが発生しないようになっている。
【００４６】
現像剤は、現像剤供給部３２側において、図中手前から奥側に搬送され、この一部が、現像スリーブ３１において磁力で吸い上げられて吸着されるとドクターブレード３４で均一な厚さに均されてから、感光体ドラム１に接することで感光体ドラム１上の静電潜像をトナーで現像してトナー像が形成される。
【００４７】
以上のような構成を対象として本発明の特徴について説明すると次の通りである。
本発明の特徴は、画像形成幅に体操した領域を対象として現像剤の汲み上げ幅を設定することを特徴としている、つまり、画像の形成幅に順じた現像剤担持体である現像スリーブ３１の軸方向領域のみを対象として現像剤を供給するようになっている。
【００４８】
現像スリーブ３１での現像剤の汲み上げ幅は、現像部への現像剤供給量により決定される。特に、現像スリーブ３１への現像剤の供給と回収とを別のスクリュー部材を用いて行うことにより、現像部への現像剤供給量が現像スリーブ３１の軸方向全域を対象として汲み上げられる量（＝現像スリーブ３１の着磁幅×単位面積当たりの汲み上げ量×現像スリーブ３１の線速）よりも少なくなると、現像剤供給部材３２の軸方向で現像剤の移動方向下流側において現像剤が枯渇してしまい、現像スリーブ３１への供給ができなくなり、結果として現像剤の汲み上げが不十分となる。
【００４９】
本発明では、これを原理として、現像剤の汲み上げ幅を制御するようになっている。つまり、現像剤の供給量を制御することで、現像剤供給部材での現像剤の移動方向での供給量を変更することにより、現像スリーブ３１への現像剤汲み上げ量を変化させて画像幅に対応する領域のみに現像剤を供給できるようにしている。
【００５０】
ここで、現像剤の汲み上げ量に関し、図１１に示す従来の構成を対象とした場合との違いを説明する。
従来の構成では、本発明における収容部４０を備えていない点で構成上、相違している。従来の構成においては、スクリュー部材の回転数を下げることにより、所定時間内において、図１１（Ｂ）に示すように、現像材供給部材Ａの軸方向全域に亘って現像剤が移動している状態から、図１１（Ｃ）に示すように、軸方向の一部の領域までしか移動しない状態が得られる。
【００５１】
しかし、スクリュー部材の回転数を下げると、スクリュー部材により軸方向に押し動かされる現像剤のバランスが図１１（Ｂ）に示した場合と違って崩れてしまい、現像剤が溢れたり、回収された現像剤が盛り上がりにより現像スリーブ側に汲み上げられてしまう虞がある。
【００５２】
例えば、図１１（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、スクリュー部材の回転数を半分に下げると、供給側のスクリュー部材（便宜上、符号Ｈ１で示す）側での現像剤の移動方向上流側において、そして回収側のスクリュー部材（便宜上、符号Ｈ２で示す）側での現像剤移動方向下流側では現像剤が盛り上がりが大きくなって溢れ、現像部外に零れ落ちることになる。
【００５３】
一方、汲み上げ幅を既存の層厚規定部材であるドクターブレードを移動させて現像スリーブとの対向間隙を変化させることも考えられるが、現像装置内を循環する現像剤の量が一定であることから、ドクターブレードにより現像スリーブから掻き落とされた現像剤が現像剤供給側のスクリュー部材側に戻されることになるので、スクリュー部材側の現像剤量が増加し、スクリュー部材の羽根により押し動かされると現像剤が凝縮された状態、いわゆる、圧密状態で攪拌されることになる。これにより現像剤へのストレス増加を来す結果となる。このことは、ドクターブレードによる摺擦を低減して現像剤へのストレス増加を低減して現像剤の劣化を防ぐことにはならない結果となる。
【００５４】
このように、従来の構成においては、現像装置内での現像剤の供給制御を行うことが前提となっているために、現像装置内の部材を用いて汲み上げ幅を制御することは困難であるといえる。
これに対し本発明では、現像部への現像剤供給量を現像部とは別に設けられている収容攪拌部において現像剤の嵩を上下させることで吸収しているので現像部での材の嵩を安定されることができ、上述した問題の発生はない。
【００５５】
以下に本発明の第１実施例について説明する。
本発明では、前述した原理に基づき、現像剤の供給を制御するに際して、循環部に装備されているロータリーフィーダ５０とエアポンプ５１とが用いられ、ロータリーフィーダ５０の回転数制御により供給量を調整する場合には、エアポンプ５１でのエアの流量は一定としてロータリーフィーダ５０の回転数を下げる。
【００５６】
ロータリーフィーダ５０の回転数が通常の半分に低下すると、現像部への現像剤の供給量の半減し、現像スリーブの軸方向での現像剤の汲み上げ幅も、軸方向に沿った現像剤の移動方向下流側での現像剤の枯渇により半分になる。
ロータリーフィーダ５０は、回転数と供給量との関係が比例関係にあるので供給量の制御が容易である。
【００５７】
一方、エアポンプでの流量により現像剤の供給量を制御する場合には、エアポンプ５１の出力制御によりエア、つまりエアの流量を制御することになる。
エアで供給量の調整を行うと、ロータリーフィーダ５０の回転数で調整した場合に比べ現像部へのエアの流入が少ないので現像部の内圧上昇が少ない。供給量が少ない場合にドクタギャップからの現像剤やトナーの飛散が少ない効果もある。
さらに、エアの流量とロータリーフィーダの回転数の両方を調整すれば搬送経路４２内での現像剤の量とエア流量の割合を常に一定に保つことができるので、最もエネルギー効率のよい条件で搬送が行えるという効果が得られる。
【００５８】
供給量を設定された現像剤は、現像剤供給部材３２から現像剤担持体３１に移動し、ドクターブレード３４により層厚を規定されることで汲み上げ量が設定され、画像幅に対応した領域への汲み上げ幅で担持される。
【００５９】
以上のような構成による作用について、図５を用いて説明すると次の通りである。
図５において（Ａ）は、現像スリーブ３１の軸方向における全域に画像がある場合であり、（Ｂ）は画像幅が半分である場合や現像スリーブ３１の軸方向で半分の幅を持つ用紙への印刷を行う場合を示している。
現像スリーブ３１の全面に画像がある場合には、図５（Ａ）に示すように、図中、左側の供給口から供給された現像剤が現像剤供給部材３２の軸方向で供給口と反対側の端部まで搬送され、現像スリーブ３１の全幅領域で均一に汲み上げが可能な量を担持している。
【００６０】
一方、現像スリーブ３１の片側半分のみに画像がある場合、あるいは、現像スリーブの軸方向半分の幅を持つ用紙に印刷を行う場合には、現像剤の供給量を半分に制御する。
図５（Ｂ）に示すように、現像剤の供給量が半分とされることにより、現像剤供給部材での現像剤の搬送量が半減することになるので、図中、左側の供給口から供給された現像剤は、現像剤供給部材の軸方向中央部よりも右側で枯渇し、結果的に、左側半分の領域において現像スリーブ３１に汲み上げられることになる。
【００６１】
以上のように供給量の制御により現像剤の汲み上げ状態を画像形成状態に応じて設定することができるので、非画像形成領域への現像剤の汲み上げが行われない分、現像剤がドクターブレードにより摺擦されるのを低減することができ、現像剤の劣化を抑制することができる。
【００６２】
現像剤の供給量制御に関しては、ロータリーフィーダ５０のモータ５０Ａおよびエアポンプ５１の駆動源に対する駆動制御を行う制御部が用いられる。
制御部では、用紙幅や感光体ドラム１に形成される画像幅を画像情報や操作パネルからの用紙選択情報等により判別し、判別結果に基づき、現像剤の汲み上げ幅を割り出し、その汲み上げ幅に対応するように現像剤の供給量を設定すべく、モータ５０Ａあるいはエアポンプ５１の駆動状態を調整する。
【００６３】
制御部では、汲み上げ幅を設定するための供給量制御の時期として、図６に示すように、画像位置間に対応する用紙間で行う。つまり、同じ画像を連続して印刷する場合には、画像形成開始時点で画像形成幅に対応した汲み上げ幅を設定するように供給量が設定され、現段階で継続されている画像形成処理が所定枚数に達するまでのジョブ終了までの間、設定された供給量で現像剤を循環させる。
【００６４】
一方、異なる画像を形成する場合には、画像が切り替わる時の紙間を利用して設定された供給量になるようにロータリーフィーダ５０あるいはエアポンプの駆動形態を調整する。このように、用紙の紙間を利用して供給量の調整を行うことで、画像形成タイミングへの影響はほとんどない状態を得ることができる。
【００６５】
次に本発明の第２実施例について説明する。
本実施例の特徴は、現像剤供給部材３１での現像剤の搬送方向を区分したことにある。
図７において、現像スリーブ３１に対峙する現像剤供給部材３２は、軸方向中央を境にしてスクリューのリード方向が相反する方向に設定されており、さらに詳しくは、軸方向中央から軸方向端部に向けて現像剤を搬送できるリード方向に設定されている。
現像剤の供給口は現像剤供給部材３２における軸方向中央に設定されている（図中、矢印で示す位置）。
本実施例は、以上のような構成であるから、現像剤供給部材３２の回転により軸方向中央から供給された現像剤は、軸方向中央から軸端に向け移動することができる、これにより、全面での画像形成に際しては、図７に示すように、画像形成幅に対応する汲み上げ幅が得られるように供給量を設定されることで全面に亘って現像剤が行き渡ることになる。
【００６６】
一方、現像剤供給部材３２の軸方向中央を基準として、現像スリーブ３１の軸方向での幅よりも小さいサイズの用紙を対象として画像形成する場合には、その画像形成幅に対応する汲み上げ幅が得られる供給量が設定された現像剤が軸方向中央から軸単に向け移動するが、図８に示すように、供給量の設定により軸端側では現像剤が枯渇することにより画像形成幅に対応する領域にも現像剤が汲み上げられることなる。
以上のような実施例によれば、現像剤供給部材３２のスクリューの構成を変えるだけで、現像剤担持体の軸方向中央部付近のみあるいは軸方向中央を基準とした小サイズの用紙に対応した汲み上げ状態が得られることになる。
【００６７】
次に本発明の第３実施例について説明する。
本実施例は、現像剤担持体の軸方向において片側のみの画像形成幅である場合にも対処できる点に特徴がある。
つまり、現像剤供給部材３２に対する供給口の位置が軸方向で変位できるように設けられている。
【００６８】
供給口の変位量としては、図９において矢印で示すように、現像剤供給部材３２の軸方向中央を基準として、いずれかのスクリュー部材に有する羽根の一つ（１ピッチ分）に対向できる量とされている。
これにより、供給口の位置を設定することにより、これに対向しているスクリュー部材に現像剤が導入されることになり、現像スリーブ３１の軸方向中央を境に左右いずれか片側への現像剤の搬送が可能となる。この場合、軸方向中央を基準として供給口から現像剤を導入できることは勿論である。
【００６９】
次の本発明の第４実施例について説明する。
本実施例の特徴は、現像剤供給部材として、供給量を変更できるパイプを用いた点にある。
【００７０】
図１０において、現像剤担持体に代えて軸方向に沿って複数の供給孔３２Ａ’が形成された供給用パイプ３２’が現像剤供給流路４２に接続されている。
供給用パイプ３２’の供給孔３２Ａ’は、現像スリーブ３１の上周面に対向して配置されており、現像スリーブ３１に供給された現像剤が現像スリーブ３１に担持されてドクターブレード３４により層厚を規定されて感光体ドラムに汲み上げられる。
【００７１】
供給パイプ３２’内の現像剤は、エアポンプ５１による気流搬送が行われる。
エアポンプ５１のエア流量の制御により供給歩ＡＩ婦３２’内を移動する現像剤の供給量が制御されることに杏里、例えば、エア流量を低減させると供給用パイプ３２’内の現像剤の供給量が減少して供給用パイプ３２’の供給側と反対側で現像剤が枯渇することになるので汲み上げ幅が小さくなる。
【００７２】
図１０に示す実施例では、汲み上げ量をドクターブレード３４により行う例が示されているが、供給孔３２Ａ’野開口面積を調整して供給される現像剤の量を汲み上げ量と等しくなるように設定すればドクターブレード３４を不要にできる。
現像剤供給流路４２内の現像剤搬送に用いられるエアの流速は、１〜２ｍ／ｓ程度あり、この流速は、スクリュー部材を用いた場合の剤搬送速度よりも高速であるので、供給量変更後、汲み上げ幅が安定するまでの時間を早くすることができる。このため、汲み上げ幅の変更を迅速に行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００７３】
３ 現像装置
３０ 現像部
３１ 現像スリーブ
３２ 現像剤供給部材
３３ 現像剤回収部材
３４ ドクターブレード
４０ 現像剤収容部
４１ 現像剤回収搬流路
４２ 現像剤供給流路
５０ ロータリーフィード
５１ エアポンプ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７４】
【特許文献１】特開昭６１−１９０３６４号公報
【特許文献２】特許第４１０５５０６号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアとからなる二成分系現像剤を潜像担持体に対して供給する現像剤担持体と、該現像剤担持体に二成分系現像剤を供給する現像剤供給部材と、現像剤担持体からの二成分系現像剤を回収する現像剤回収部材と、該現像剤回収部材から回収された二成分系現像剤を収容可能であって前記現像剤供給部材に向け二成分系現像剤を供給可能な収容部とを備え、
前記現像剤担持体は、前記潜像担持体上に形成される画像の幅に応じて、該画像の幅に対応する二成分系現像剤の汲み上げ幅を制御されることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像剤担持体への二成分系現像剤の汲み上げ量は、前記現像剤担持体とこれに対向して配置されている層厚規制部材との間の対向間隙により設定されることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記現像剤担持体への二成分系現像剤の汲み上げ量は、前記現像剤担持体に対する現像剤供給開口の面積によって設定されることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項４】
前記二成分系現像剤の汲み上げ幅は、前記現像剤供給部材に対する二成分系現像剤の供給量を制御することにより設定されることを特徴とする請求項１乃至３のうちの一つに記載の現像装置。
【請求項５】
前記現像剤供給部材への現像剤供給部には、前記収容部から該現像剤供給部材の配置位置までの搬送路に接続されているロータリーフィーダとエアポンプとが設けられ、前記現像剤の供給量は前記ロータリーフィーダの回転制御により設定されることを特徴とする請求項４記載の現像装置。
【請求項６】
前記現像剤供給部材への現像剤供給部には、前記収容部から該現像剤供給部材の配置位置までの搬送路に接続されているロータリーフィーダとエアポンプとが設けられ、前記現像剤の供給量は前記エアポンプのエア流量により設定されることを特徴とする請求項４記載の現像装置。
【請求項７】
前記現像剤供給部材は、軸方向に現像剤を搬送可能なスクリュー部材が用いられ、該軸方向中央を境にしてスクリューのリード方向が逆方向に設定され、前記現像剤が軸方向中央から供給される構成であることを特徴とする請求項４乃至６のうちの一つに記載の現像装置。
【請求項８】
前記現像剤供給部材に用いられるスクリュー部材は、軸方向中央を境にして軸方向中央から端部に向け現像剤を搬送できる回転方向が設定されていることを特徴とする請求項７記載の現像装置。
【請求項９】
前記現像剤供給部材に対する現像剤供給位置は、前記軸方向中央から両端部に向けて変更可能であることを特徴とする請求項７または８記載の現像装置。
【請求項１０】
前記現像剤供給部材に対する現像剤の供給量は、画像位置間に相当する紙間に設定されることを特徴とする請求項４乃至８のうちの一つに記載の現像装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のうちの一つに記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
トナーとキャリアとからなる二成分系現像剤を潜像担持体に対して供給する現像剤担持体と、該現像剤担持体に二成分系現像剤を供給する現像剤供給部材と、現像剤担持体からの二成分系現像剤を回収する現像剤回収部材と、該現像剤回収部材から回収された二成分系現像剤を収容可能であって前記現像剤供給部材に向け二成分系現像剤を供給可能な収容部とを備え、
前記現像剤担持体は、前記潜像担持体上に形成される画像の幅に応じて、該画像の幅に対応する二成分系現像剤の汲み上げ幅を制御されることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像剤担持体への二成分系現像剤の汲み上げ量は、前記現像剤担持体とこれに対向して配置されている層厚規制部材との間の対向間隙により設定されることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記現像剤担持体への二成分系現像剤の汲み上げ量は、前記現像剤担持体に対する現像剤供給開口の面積によって設定されることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項４】
前記二成分系現像剤の汲み上げ幅は、前記現像剤供給部材に対する二成分系現像剤の供給量を制御することにより設定されることを特徴とする請求項１乃至３のうちの一つに記載の現像装置。
【請求項５】
前記現像剤供給部材への現像剤供給部には、前記収容部から該現像剤供給部材の配置位置までの搬送路に接続されているロータリーフィーダとエアポンプとが設けられ、前記現像剤の供給量は前記ロータリーフィーダの回転制御により設定されることを特徴とする請求項４記載の現像装置。
【請求項６】
前記現像剤供給部材への現像剤供給部には、前記収容部から該現像剤供給部材の配置位置までの搬送路に接続されているロータリーフィーダとエアポンプとが設けられ、前記現像剤の供給量は前記エアポンプのエア流量により設定されることを特徴とする請求項４記載の現像装置。
【請求項７】
前記現像剤供給部材は、軸方向に現像剤を搬送可能なスクリュー部材が用いられ、該軸方向中央を境にしてスクリューのリード方向が逆方向に設定され、前記現像剤が軸方向中央から供給される構成であることを特徴とする請求項４乃至６のうちの一つに記載の現像装置。
【請求項８】
前記現像剤供給部材に用いられるスクリュー部材は、軸方向中央を境にして軸方向中央から端部に向け現像剤を搬送できる回転方向が設定されていることを特徴とする請求項７記載の現像装置。
【請求項９】
前記現像剤供給部材に対する現像剤供給位置は、前記軸方向中央から両端部に向けて変更可能であることを特徴とする請求項７または８記載の現像装置。
【請求項１０】
前記現像剤供給部材に対する現像剤の供給量は、画像位置間に相当する紙間に設定されることを特徴とする請求項４乃至８のうちの一つに記載の現像装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のうちの一つに記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１９１６９６（Ｐ２０１１−１９１６９６Ａ）
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５９９３３（Ｐ２０１０−５９９３３）
【出願日】平成２２年３月１６日（２０１０．３．１６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１６日（２０１０．３．１６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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