現像装置及びそれを備えた画像形成装置
【課題】現像剤の流動性が変化しても、現像容器内で現像剤量を常に安定させるように現像剤を排出する現像装置を提供する。
【解決手段】現像装置２は、現像剤を撹拌、搬送する回転可能な第２撹拌部材４４と、現像剤排出口２２ｈに対向し第２撹拌部材４４に対して同軸に設けられ現像剤排出口２２ｈへの現像剤の移動を規制する回転可能な規制部材５２と、を備え、第２撹拌部材４４及び規制部材５２は互いに独立して回転可能である。
【解決手段】現像装置２は、現像剤を撹拌、搬送する回転可能な第２撹拌部材４４と、現像剤排出口２２ｈに対向し第２撹拌部材４４に対して同軸に設けられ現像剤排出口２２ｈへの現像剤の移動を規制する回転可能な規制部材５２と、を備え、第２撹拌部材４４及び規制部材５２は互いに独立して回転可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に用いる現像装置及びそれを備えた画像形成装置に関し、特に、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤の補給を行うとともに余剰現像剤を排出する現像装置及びそれを備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置においては、感光体等からなる像担持体上に形成した潜像を、現像装置により現像しトナー像として可視化することを行っている。このような現像装置の一つとして、２成分現像剤を用いる２成分現像方式が採用されている。この種の現像装置は現像容器内にトナーとキャリアとからなる現像剤を収容し、像担持体に現像剤を供給する現像ローラーが配設されるとともに、現像容器内の現像剤を搬送撹拌しながら現像ローラーへと供給する撹拌部材が配設されている。
【０００３】
この現像装置では、現像動作によってトナーは消費されていく一方、キャリアは消費されずに現像容器内に残る。従って、現像容器内でトナーとともに撹拌されるキャリアは撹拌頻度が多くなるにつれて劣化し、その結果トナーに対するキャリアの帯電付与性能が徐々に低下してしまう。
【０００４】
そこで、現像容器内にキャリアを含む現像剤を補給するとともに、余剰となった現像剤を排出することで、帯電性能の低下を抑制するようにした現像装置が提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１では、現像容器内で現像剤を撹拌、搬送する撹拌部材が設けられ、また、搬送方向の下流側に現像剤排出口が設けられ、さらに、撹拌部材と現像剤排出口との間には、撹拌部材の螺旋羽根とは逆向きで螺旋状に形成される規制部材が設けられている。この構成において、現像剤が現像容器内に補給されると、撹拌部材の回転により現像剤が撹拌されながら搬送方向の下流側まで搬送される。規制部材が撹拌部材と同方向に回転すると、規制部材によって、撹拌部材による現像剤搬送方向に対して逆方向の搬送力が現像剤に付与される。この逆方向の搬送力によって、搬送方向下流側では現像剤が塞き止められて嵩高となることから、余剰の現像剤が規制部材を乗り越えて現像剤排出口に移動し現像容器から排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２６５０９８号公報（段落［００２１］、［００２３］、［００２４］、［００２８］、第４図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１では、トナーとキャリアとからなる現像剤のトナー濃度や、現像装置の温湿度が変化すると、現像剤の流動性が変わり、現像剤排出口から排出される現像剤量が変動するために、現像容器内で所定の現像剤量に安定させることが難しかった。
【０００８】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、現像剤の流動性が変化しても、現像容器内で現像剤量を常に安定させるように現像剤を排出する現像装置、及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために第１の発明は、キャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、現像剤を前記現像容器に補給する現像剤補給口と、前記現像容器内の余剰の現像剤を排出する現像剤排出口と、を備えた現像装置であって、回転軸と、該回転軸の外周面に形成される螺旋羽根とで構成され、前記現像容器内の現像剤を撹拌、搬送する回転可能な撹拌部材と、前記現像剤排出口に対向し前記撹拌部材に対して同軸に設けられ前記現像剤排出口への現像剤の移動を規制する回転可能な規制部材と、を備え、前記撹拌部材及び規制部材は、互いに独立して回転可能であることを特徴としている。
【００１０】
また、第２の発明では、上記の現像装置において、前記規制部材は、内周面が前記回転軸に回転可能に嵌合する円筒軸を有することを特徴としている。
【００１１】
また、第３の発明では、上記の現像装置において、前記現像容器は、第１搬送路と、該第１搬送路と逆方向に現像剤が搬送される第２搬送路と、前記第１及び第２搬送路の両端部を連通する連通部と、を有し、前記現像剤排出口は前記第２搬送路の下流側端部に延設されており、前記撹拌部材は、前記第１搬送路内に配置される第１撹拌部材と、前記第２搬送路内に配置される第２撹拌部材と、からなり、前記規制部材は前記第２撹拌部材に対して独立して回転可能であることを特徴としている。
【００１２】
また、第４の発明の画像形成装置では、上記の現像装置と、前記撹拌部材を回転駆動させる第１駆動部と、前記規制部材を回転駆動させる第２駆動部と、前記第１及び第２駆動部を互いに独立して駆動制御する制御部と、を備えたことを特徴としている。
【００１３】
また、第５の発明では、上記の画像形成装置において、前記現像容器内のトナー濃度を検知する濃度センサーと、トナー濃度と前記第２駆動部の単位時間当たりの回転数との相関が記憶された記憶部と、を備え、前記制御部は、前記濃度センサーの検知結果と、前記記憶部に記憶されたトナー濃度と前記第２駆動部の単位時間当たりの回転数との相関とに基づいて、前記第２駆動部の単位時間当たりの回転数を制御することを特徴としている。
【００１４】
また、第６の発明では、上記の画像形成装置において、前記現像部近傍の温湿度を検知する温湿度センサーと、温湿度と前記第２駆動部の単位時間当たりの回転数との相関が記憶された記憶部と、を備え、前記制御部は、前記温湿度センサーの検知結果と、前記記憶部に記憶された温湿度と前記第２駆動部の単位時間当たりの回転数との相関とに基づいて、前記第２駆動部材の単位時間当たりの回転数を制御することを特徴としている。
【００１５】
また、第７の発明では、上記の画像形成装置において、前記現像部の傾きを検知する傾き検知センサーと、前記現像部の傾きと前記第２駆動部の単位時間当たりの回転数との相関が記憶された記憶部と、を備え、前記制御部は、前記傾き検知センサーの検知結果と、前記記憶部に記憶された前記現像部の傾きと前記第２駆動部材の単位時間当たりの回転数との相関とに基づいて、前記第２駆動部の単位時間当たりの回転数を制御することを特徴としている。
【００１６】
また、第８の発明では、上記の画像形成装置において、前記規制部材は、前記撹拌部材の螺旋羽根に対して逆位相である螺旋羽根を有し、前記制御部は、前記規制部材を逆方向に回転駆動させることで前記現像剤排出口からの現像剤の排出を促す調整モードを実行可能であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
第１の発明によれば、撹拌部材が回転すると、現像剤を現像剤排出口へ搬送する搬送力が発生する一方、規制部材が回転すると、現像剤が現像剤排出口へ移動するのに対抗する規制力が発生する。撹拌部材の回転数に対して、規制部材の回転数及び回転方向を変更することによって、現像剤を現像剤排出口へ搬送する力と、その逆に作用する規制力とのバランスを変化させることが可能となる。例えば、現像装置近傍の温湿度が変化し現像剤の流動性が変化する場合、現像装置近傍の温湿度に応じて撹拌部材に対する規制部材の回転数を変化させると、上記の搬送力と規制力のバランスが変わるために、現像容器から現像剤排出口への現像剤の排出量が現像装置近傍の温湿度に応じて変わり、現像容器内の現像剤量を常に安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る現像部を備えた画像形成装置を概略的に示す図
【図２】実施形態に係る現像部を概略的に示す断面図
【図３】実施形態に係る現像部の撹拌機構を示す平面断面図
【図４】実施形態に係る撹拌部材と規制部材を示す平面断面図
【図５】実施形態に係るトナー濃度に対して第２駆動部の回転数と現像部内の現像剤量との関係を示す図
【図６】実施形態に係る温湿度に対して第２駆動部の回転数と現像部内の現像剤量との関係を示す図
【図７】実施形態に係る制御部の周辺を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は、この実施形態に限定されない。また発明の用途やここで示す用語等はこれに限定されるものではない。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態に係る現像部を備えた画像形成装置の構成を示す図である。画像形成装置１はタンデム型のカラープリンターであり、回転自在である感光体１１ａ〜１１ｄは、感光層を形成する感光材料として、有機感光体（ＯＰＣ感光体）が用いられ、ブラック、イエロー、シアン、及びマゼンタの各色に対応させて配設される。各感光体１１ａ〜１１ｄの周囲に、現像部２ａ〜２ｄ、露光ユニット１２、帯電器１３ａ〜１３ｄ及びクリーニング装置１４ａ〜１４ｄが配設される。
【００２１】
現像部２ａ〜２ｄは、感光体１１ａ〜１１ｄの右方に夫々対向して配置され、感光体１１ａ〜１１ｄにトナーを供給する。帯電器１３ａ〜１３ｄは、感光体回転方向に対し現像部２ａ〜２ｄの上流側であって感光体１１ａ〜１１ｄの表面に対向して配置され、感光体１１ａ〜１１ｄの表面を一様に帯電させる。
【００２２】
露光ユニット１２は、パーソナルコンピューター等から画像入力部（図略）に入力された文字や絵柄などの画像データに基づいて、各感光体１１ａ〜１１ｄを走査露光するためのものであり、現像部２ａ〜２ｄの下方に設けられる。露光ユニット１２には、レーザー光源、ポリゴンミラーが設けられ、各感光体１１ａ〜１１ｄに対応して反射ミラー及びレンズが設けられる。レーザー光源から出射されたレーザー光が、ポリゴンミラー、反射ミラー及びレンズを介して、帯電器１３ａ〜１３ｄの感光体回転方向下流側から、各感光体１１ａ〜１１ｄの表面に照射される。照射されたレーザー光により、各感光体１１ａ〜１１ｄの表面には静電潜像が形成され、この静電潜像が各現像部２ａ〜２ｄによりトナー像に現像される。
【００２３】
無端状の中間転写ベルト１７は、テンションローラー６、駆動ローラー２５及び従動ローラー２７に張架されている。駆動ローラー２５は図示しないモーターによって回転駆動され、中間転写ベルト１７は駆動ローラー２５の回転によって循環駆動させられる。
【００２４】
この中間転写ベルト１７に接触するように各感光体１１ａ〜１１ｄが中間転写ベルト１７の下方で回転方向（図１の矢印方向）に沿って隣り合うように配列されている。１次転写ローラー２６ａ〜２６ｄは、中間転写ベルト１７を挟んで感光体１１ａ〜１１ｄと対向し、中間転写ベルト１７に圧接して１次転写部を形成する。この１次転写部において、中間転写ベルト１７の回転とともに所定のタイミングで各感光体１１ａ〜１１ｄのトナー像が中間転写ベルト１７に順次転写される。これにより、中間転写ベルト１７表面にはマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの４色のトナー像が重ね合わされたトナー像が形成される。
【００２５】
２次転写ローラー３４は、中間転写ベルト１７を挟んで駆動ローラー２５と対向し、中間転写ベルト１７に圧接して２次転写部を形成する。この２次転写部において、中間転写ベルト１７表面のトナー像が用紙Ｐに転写される。転写後に、ベルトクリーニング装置３１が中間転写ベルト１７に残存するトナーを清掃する。
【００２６】
画像形成装置１内の下方には、用紙Ｐを収納する給紙カセット３２が配設され、給紙カセット３２の右方には、手差しの用紙を供給するスタックトレイ３５が配設される。給紙カセット３２の左方には、給紙カセット３２から繰り出された用紙Ｐを中間転写ベルト１７の２次転写部に搬送する第１用紙搬送路３３が配設される。また、スタックトレイ３５の左方には、スタックトレイ３５から繰り出された用紙を２次転写部に搬送する第２用紙搬送路３６が配設される。更に、画像形成装置１の左上方には、画像が形成された用紙Ｐに対して定着処理を行う定着部１８と、定着処理の行われた用紙を用紙排出部３７に搬送する第３用紙搬送路３９とが配設される。
【００２７】
給紙カセット３２は、装置の外部（図１の紙面表側）に引き出すことにより用紙の補充を可能にしたもので、収納されている用紙Ｐがピックアップローラー３３ｂ及び捌きローラー３３ａにより１枚ずつ第１用紙搬送路３３側に繰り出される。
【００２８】
第１用紙搬送路３３と第２用紙搬送路３６とはレジストローラー３３ｃの手前で合流しており、レジストローラー３３ｃにより、中間転写ベルト１７における画像形成動作と給紙動作とのタイミングを取って、用紙Ｐが２次転写部に搬送される。２次転写部に搬送された用紙Ｐは、バイアス電位が印加された２次転写ローラー３４によって、中間転写ベルト１７上のトナー像を２次転写され、定着部１８に搬送される。
【００２９】
定着部１８は、ヒーターにより加熱される定着ベルトと、定着ベルトに内接する定着ローラーと、定着ベルトを挟んで定着ローラーに圧接して配設された加圧ローラー等とを備え、トナー像が転写された用紙Ｐを加熱及び加圧することにより定着処理を行う。用紙Ｐは、トナー像が定着部１８で定着された後、必要に応じて第４用紙搬送路４０で反転されて用紙の裏面にも２次転写ローラー３４でトナー像が２次転写され、定着部１８で定着される。トナー像が定着された用紙は第３用紙搬送路３９を通って、排出ローラー１９ａにより用紙排出部３７に排出される。
【００３０】
図２は、上述の画像形成装置１に用いられる現像装置である現像部の構成を示す断面図である。なお、以下の説明では、図１に示す感光体１１ａに対応する現像部２ａの構成及び動作について説明するが、現像部２ｂ〜２ｄの構成及び動作については現像部２ａと同様であり、説明を省略し、また各色の現像部及び感光体を示すａ〜ｄの符号を省略する。
【００３１】
現像部２は、現像ローラー２０と、磁気ローラー２１と、規制ブレード２４と、撹拌部材４２、及び現像容器２２等により構成されている。
【００３２】
現像容器２２は、現像部２の外郭を構成し、その下部で仕切り部２２ｂによって第１搬送路２２ｃと第２搬送路２２ｄに仕切られている。第１搬送路２２ｃ及び第２搬送路２２ｄには、キャリアとトナーからなる現像剤が収容される。また、現像容器２２は、撹拌部材４２と磁気ローラー２１及び現像ローラー２０を回転可能に保持している。更に、現像容器２２には、現像ローラー２０を感光体１１に向けて露出させる開口２２ａが形成されている。
【００３３】
現像ローラー２０は、感光体１１に対向し、一定の間隔を設けて感光体１１の右方に配設される。また、現像ローラー２０は、感光体１１に接近した対向位置において、感光体１１にトナーを供給する現像領域Ｄを形成している。磁気ローラー２１は、一定の間隔を設けて現像ローラー２０に対向し、現像ローラー２０の右斜め下方に配設される。また、磁気ローラー２１は、現像ローラー２０に接近した対向位置において、現像ローラー２０にトナーを供給する。規制ブレード２４は磁気ローラー２１の左斜め下方にて現像容器２２に固定保持されている。撹拌部材４２は磁気ローラー２１の略下方に配設される。
【００３４】
撹拌部材４２は、第１撹拌部材４３と第２撹拌部材４４との２本で構成される。第２撹拌部材４４が磁気ローラー２１の下方で、第２搬送路２２ｄ内に設けられ、第１撹拌部材４３が第２撹拌部材４４の右方に隣接して、第１搬送路２２ｃ内に設けられる。
【００３５】
第１及び第２の撹拌部材４３、４４は現像剤を撹拌して現像剤中のトナーを所定のレベルに帯電させる。これによりトナーはキャリアに保持される。また、第１搬送路２２ｃと第２搬送路２２ｄを仕切る仕切り部２２ｂの長手方向（図２の紙面表裏方向）の両端部側には、連通部（図略）が設けられており、第１撹拌部材４３が回転すると、帯電した現像剤は、仕切り部２２ｂに設けた一方の連通部から第２搬送路２２ｄ内に搬送され、第１搬送路２２ｃ内と第２搬送路２２ｄ内とを循環する。そして、第２撹拌部材４４から磁気ローラー２１に現像剤が供給される。
【００３６】
磁気ローラー２１は、ローラー軸２１ａと磁極部材Ｍ及び非磁性材からなる回転スリーブ２１ｂを備え、第２撹拌部材４４により供給された現像剤を担持し、担持した現像剤からトナーのみを現像ローラー２０に供給するものである。磁極部材Ｍは、断面扇形に形成された外周部の極性の異なる複数の磁石からなり、ローラー軸２１ａに接着等により固着される。ローラー軸２１ａは、回転スリーブ２１ｂ内で、磁極部材Ｍと回転スリーブ２１ｂの間に所定の間隔を設けて、現像容器２２に回転不能に支持される。回転スリーブ２１ｂは、図示しないモーターと歯車からなる駆動機構により、現像ローラー２０と同方向（図２の時計回り方向）に回転し、また直流電圧５６ａに交流電圧５６ｂを重畳したバイアス５６を印加される。回転スリーブ２１ｂ表面において、帯電した現像剤は磁極部材Ｍの磁力によって磁気ブラシを形成して担持され、磁気ブラシは規制ブレード２４によって所定の高さに調節される。
【００３７】
回転スリーブ２１ｂの回転によって、磁気ブラシは、磁極部材Ｍによって回転スリーブ２１ｂの表面に担持されて搬送され、現像ローラー２０に設けた磁極部材２０ｂにて磁気ブラシが立ち上がり現像ローラー２０に接触すると、磁気ブラシのトナーのみが、回転スリーブ２１ｂに印加されたバイアス５６に応じて、現像ローラー２０に供給される。
【００３８】
現像ローラー２０は、固定軸２０ａと、磁極部材２０ｂと、非磁性の金属材料で円筒状に形成される現像スリーブ２０ｃ等を備えて構成されている。
【００３９】
固定軸２０ａは現像容器２２に回転不能に支持される。この固定軸２０ａには、現像スリーブ２０ｃが回転自在に保持され、更に、磁石よりなる磁極部材２０ｂが磁気ローラー２１と対向する位置に現像スリーブ２０ｃと所定の間隔を設けて、接着等により固着される。現像スリーブ２０ｃは、図示しないモーターと歯車からなる駆動機構により、図２の矢印方向（時計回り方向）に回転させられる。また、現像スリーブ２０ｃには、直流電圧５７ａに交流電圧５７ｂを重畳した現像バイアス５７が印加される。
【００４０】
現像バイアス５７が現像スリーブ２０ｃに印加されると、現像バイアス電位と感光体１１の露光部位の電位との電位差により、現像スリーブ２０ｃの表面に担持されたトナーが現像領域Ｄにおいて感光体１１に向けて飛翔する。飛翔したトナーは矢印Ａ方向（反時計回り方向）に回転する感光体１１上の露光部位に順次付着し、感光体１１上の静電潜像が現像される。
【００４１】
次に、図３を用いて撹拌部について詳しく説明する。図３は撹拌部を上側から見た平面断面図である。
【００４２】
現像容器２２には、前述のように、第１搬送路２２ｃと、第２搬送路２２ｄと、仕切り部２２ｂと、上流側連通部２２ｅ、及び下流側連通部２２ｆが形成され、その他に、現像剤補給口２２ｇと、現像剤排出口２２ｈと、上流側壁部２２ｉ、及び下流側壁部２２ｊが形成されている。
【００４３】
仕切り部２２ｂは、現像容器２２の長手方向に延びて第１搬送路２２ｃと第２搬送路２２ｄを並列させるように仕切っている。仕切り部２２ｂの長手方向の両端部分には、上流側連通部２２ｅと下流側連通部２２ｆが設けられており、現像剤は、第１搬送路２２ｃと、上流側連通部２２ｅと、第２搬送路２２ｄ、及び下流側連通部２２ｆ内を循環することが可能である。
【００４４】
現像剤補給口２２ｇは、現像容器２２の上部に設けられた現像剤補給容器（図略）から新たなトナー及びキャリアを現像容器２２内に補給するための開口であり、第１搬送路２２ｃの上流側（図２の左側）に配置される。
【００４５】
現像剤排出口２２ｈは、現像剤の補給によって、第１及び第２搬送路２２ｃ、２２ｄ内で余剰となった現像剤を排出するためのものであり、第２搬送路２２ｄの下流側で第２搬送路２２ｄの長手方向に連続して設けられる。
【００４６】
第１搬送路２２ｃ内には第１撹拌部材４３が配設され、第２搬送路２２ｄ内には第２撹拌部材４４が配設されている。
【００４７】
第１撹拌部材４３は、回転軸４３ｂと、回転軸４３ｂに一体に設けられ、回転軸４３ｂの軸方向に一定のピッチで螺旋状に形成される第１螺旋羽根４３ａとを有する。第１螺旋羽根４３ａは、第１搬送路２２ｃの長手方向の両端部側まで延び、上流側及び下流側連通部２２ｅ、２２ｆにも対向して設けられている。回転軸４３ｂは現像容器２２の上流側壁部２２ｉと下流側壁部２２ｊに回転可能に軸支されている。
【００４８】
第２撹拌部材４４は、回転軸４４ｂと、回転軸４４ｂに一体に設けられ、回転軸４４ｂの軸方向に第１螺旋羽根４３ａと同じピッチで第１螺旋羽根４３ａに対して逆方向の羽根で螺旋状に形成される第２螺旋羽根４４ａとを有する。第２螺旋羽根４４ａは、磁気ローラー２１の軸方向長さ以上の長さを有し、上流側連通部２２ｅ及び下流側連通部２２ｆに対向して設けられている。回転軸４４ｂは、回転軸４３ｂと平行に配置され、現像容器２２の上流側壁部２２ｉと下流側壁部２２ｊに回転可能に軸支されている。
【００４９】
また、回転軸４４ｂには、規制部材５２が回転可能に配設されている。図４に示すように、規制部材５２は、円筒軸５２ｂと、円筒軸５２ｂに一体に設けられる逆螺旋羽根５２ａとを有する。図４は規制部材５２と第２撹拌部材４４の平面断面図である。
【００５０】
図４に示すように、円筒軸５２ｂは、その内周面が回転軸４４ｂに回転可能に嵌合し、その外周面に逆螺旋羽根５２ａが形成されている。
【００５１】
逆螺旋羽根５２ａは、現像剤排出口２２ｈに対向し、現像剤排出口２２ｈと第２螺旋羽根４４ａとの間に配置されるとともに、逆螺旋羽根５２ａの外縁は、下流側壁部２２ｊにおける第２搬送路２２ｄの内周面と間隔を隔てて配設される。また、逆螺旋羽根５２ａは、第２螺旋羽根４４ａと逆方向を向く（逆位相の）羽根で螺旋状に形成され、且つ、第２螺旋羽根４４ａよりピッチが小さい２〜３巻きの羽根で形成されている。従って、逆螺旋羽根５２ａが第２螺旋羽根４４ａと同じ方向に回転すると、逆螺旋羽根５２ａによって、現像剤が現像剤排出口２２ｈへ移動するのに対抗する規制力が発生し、現像剤が塞き止められる。塞き止められた現像剤は、第２螺旋羽根４４ａの搬送力によって、下流側連通部２２ｆに搬送されるとともに、余剰の現像剤として逆螺旋羽根５２ａの外縁を乗り越えて現像剤排出口２２ｈに排出することになる。
【００５２】
円筒軸５２ｂは現像剤排出口２２ｈ内まで延びている。現像剤排出口２２ｈ内の円筒軸５２ｂには排出羽根５３が形成されている。排出羽根５３は、第２螺旋羽根４４ａと同じ方向の螺旋状の羽根からなるが、第２螺旋羽根４４ａよりピッチが小さく、また羽根の外径が小さくなっている。従って、円筒軸５２ｂの回転によって、排出羽根５３が回転し、逆螺旋羽根５２ａを乗り越えて現像剤排出口２２ｈ内に搬送された余剰現像剤は、図４の左側に送られて、現像容器２２外に排出されるようになっている。
【００５３】
図３に戻り、上流側壁部２２ｉ及び下流側壁部２２ｊの外壁には、歯車６１〜６５が配設されている。歯車６１、６２は回転軸４３ｂに固着され、歯車６４は回転軸４４ｂに固着され、歯車６３は、上流側壁部２２ｉに回転可能に保持されて、歯車６２、６４に噛合している。歯車６１は第１モーター８５の駆動歯車に噛合し、歯車６５は、円筒軸５２ｂ（図４参照）に固着され、第２モーター８６の駆動歯車に噛合している。
【００５４】
従って、第１モーター８５の回転駆動によって、歯車６１が回転すると、回転軸４３ｂとともに第１螺旋羽根４３ａが回転し、第１螺旋羽根４３ａは第１搬送路２２ｃ内の現像剤を矢印Ｐ方向に搬送する。さらに、歯車６２〜６４の歯車列によって、回転軸４４ｂとともに第２螺旋羽根４４ａが回転すると、第２螺旋羽根４４ａは第２搬送路２２ｄ内の現像剤を矢印Ｑ方向に搬送し、現像剤は、第１搬送路２２ｃから、上流側連通部２２ｅ、第２搬送路２２ｄ、及び下流側連通部２２ｆと循環しながら撹拌される。そして、撹拌された現像剤が磁気ローラー２１に供給される。
【００５５】
また、第２モーター８６が第１モーター８５と同じ方向に回転駆動すると、逆螺旋羽根５２ａ（規制部材５２）は第２螺旋羽根４４ａ（第２撹拌部材４４）と同じ方向に回転し、規制部材５２には現像剤が現像剤排出口２２ｈへ移動するのに対抗する規制力が発生する。規制部材５２の近傍の現像剤は、第２撹拌部材４４の搬送力によって、下流側連通部２２ｆに搬送されるとともに、余剰現像剤は、規制部材５２の規制力に抗して規制部材５２の外縁を乗り越えて現像剤排出口２２ｈに排出されることになる。
【００５６】
第１及び第２モーター８５、８６は夫々独立して駆動回転数を変えることができる。通常、第２モーター８６は、第１モーター８５と同じ回転数で駆動される。第１及び第２モーター８５、８６が同じ方向で且つ同じ回転数で駆動されることによって、現像剤が現像剤排出口２２ｈへ排出されて適量の現像剤が現像部２に残存するように、第２撹拌部材４４による搬送力と規制部材５２による規制力とがバランスされている。しかし、現像部２内に収容している現像剤のトナー濃度が変動し、または、現像部２周辺の温湿度が変化することで、現像剤の流動性が変わると、現像部２から現像剤排出口２２ｈへ排出される現像剤量が変動する。そこで、現像剤の流動性が変わっても、現像部２内の現像剤量を常に安定させるために、トナー濃度及び現像部２の温湿度に応じて、第１及び第２モーター８５、８６の駆動回転数を制御し、第２撹拌部材４４による搬送力と規制部材５２による規制力とのバランスを変化させている。
【００５７】
図５は、トナー濃度の変化に対して第２モーター８６の駆動回転数と現像部２内の現像剤量との関係を示すグラフであり、図６は、温湿度の変化に対して第２モーター８６の駆動回転数と現像部２内の現像剤量との関係を示すグラフである。尚、第１モーター８５は常に一定の回転数（基準回転数Ｓ）で駆動している。図５、図６に示す結果は、現像部２に現像剤を４５０ｇ収容し、第１モーター８５を３００ｒｐｍで回転駆動する一方、第２モーター８６を２００〜５００ｒｐｍで回転駆動した場合、現像剤排出口２２ｈへの現像剤の排出が完了したときの、第２モーター８６の各回転数における現像部２内に残存する現像剤を測定したものである。図５では、温湿度２３℃、５０％ＲＨにおいてトナー濃度を７％、１０％、１３％に変えた場合、現像部２の残存現像剤量（単位：ｇ）を示し、また、図６では、トナー濃度１０％において温湿度を１０℃、１５％ＲＨと２３℃、５０％ＲＨ及び３２℃、８０％ＲＨに変えた場合、現像部２の残存現像剤量（単位：ｇ）を示す。
【００５８】
図５に示すように、例えば、現像部２の残存現像剤量を常に４００ｇにする場合、トナー濃度が７％であると、第２モーター８６の回転数を３３０ｒｐｍに設定すればよく、また、トナー濃度が１０％であると、第２モーター８６の回転数を３７０ｒｐｍに、さらに、トナー濃度が１３％であると、第２モーター８６の回転数を４５０ｒｐｍに設定すればよいことになる。
【００５９】
また、図６に示すように、例えば、現像部２の残存現像剤量を常に４００ｇにする場合、温湿度が１０℃、１５％ＲＨであると、第２モーター８６の回転数を３６０ｒｐｍに設定すればよく、また、温湿度が２３℃、５０％ＲＨであると、第２モーター８６の回転数を３７０ｒｐｍに、さらに、温湿度が３２℃、８０％ＲＨであると、第２モーター８６の回転数を４３０ｒｐｍに設定すればよいことになる。
【００６０】
ここで、トナー濃度１０％、温湿度２３℃、５０％ＲＨを基準状態として、この状態において所定量の現像剤が現像部２に残存するときに、第２モーター８６の回転数を基準回転数Ｓとする。例えば、トナー濃度が基準状態（トナー濃度１０％）から７％に変動した場合、図５のグラフから第２モーター８６を基準回転数Ｓより小さい回転数で駆動すると、所定量の現像剤が現像部２内に残存することになる。一方、トナー濃度が基準状態から１３％に変動した場合、図５のグラフから第２モーター８６を基準回転数Ｓより大きい回転数で駆動すると、所定量の現像剤が現像部２内に残存することになる。
【００６１】
また、温湿度が基準状態（温湿度２３℃、５０％ＲＨ）から１０℃、１５％ＲＨに変動した場合、図６のグラフから第２モーター８６を基準回転数Ｓより小さい回転数で駆動すると、所定量の現像剤が現像部２内に残存することになる。一方、温湿度が基準状態から３２℃、８０％ＲＨに変動した場合、図６のグラフから第２モーター８６を基準回転数Ｓより大きい回転数で駆動すると、所定量の現像剤が現像部２内に残存することになる。
【００６２】
従って、トナー濃度及び温湿度を測定し、測定したトナー濃度及び温湿度と、図５、図６に示す第２モーター８６の回転数と残存現像剤量との関係とに基づいて、第２モーター８６の駆動回転数を設定すると、現像剤の流動性に係わらずに現像部２内の現像剤を所定量にすることができる。
【００６３】
第２モーター８６の駆動回転数を制御する構成を図７に示す。図７は制御部の周辺を示すブロック図である。
【００６４】
制御部９１は、マイクロコンピュータ等で構成され、ＲＡＭ、ＨＤＤ、フラッシュＲＯＭ等のメモリからなる記憶部９２に記憶され、または入力されるプログラム、データに基づき、各種演算を行い、また画像形成部３、定着部１８、操作パネル９６、処理部９３、駆動制御部９４等の各部を制御する。
【００６５】
記憶部９２は、図５及び図６に示すトナー濃度及び温湿度の変化に対する第２モーター８６の回転数と現像部２の残存現像剤量との相関表を記憶し、また、トナー濃度１０％、温湿度２３℃、５０％ＲＨ（基準状態）において、第２モーター８６を基準回転数Ｓで駆動したときに、現像部２に残存する現像剤量（所定の残存現像剤量）を記憶する。制御部９１が第２モーター８６の回転数を算出するときに、上記の相関表と所定量の現像剤量を制御部９１に出力する。
【００６６】
処理部９３は濃度センサー８１と温湿度センサー８２に接続される。処理部９３は、制御部９１の指示に基づき濃度センサー８１及び温湿度センサー８２を駆動し、また、濃度センサー８１及び温湿度センサー８２の出力を処理し、各検知信号を制御部９１に出力する。
【００６７】
温湿度センサー８２は、現像部２の近傍の温度及び湿度を測定する。濃度センサー８１は、現像容器２２内の第１撹拌部材４３（図２参照）に対向して設けられる透磁率センサーからなり、現像剤中のキャリアに対するトナー比（トナー濃度）を検知する。
【００６８】
駆動制御部９４は、制御部９１の指示に基づき第１モーター８５及び第２モーター８６を駆動し、また、第１モーター８５とともに第１駆動部を構成し、第２モーター８６とともに第２駆動部を構成する。第１モーター８５の回転駆動によって第１撹拌部材４３と第２撹拌部材４４とは回転する。第２モーター８６の回転駆動によって規制部材５２は回転する。第１モーター８５は常に基準回転数Ｓで駆動され、第２モーター８６は基準回転数Ｓとその前後の複数の回転数に変速することが可能である。
【００６９】
操作パネル９６は、使用者が画像形成の開始を指示し、また、種々のモードを選択し、さらに、選択したモード、印刷枚数、警告等を表示することが可能である。
【００７０】
現像によってトナーが消費されると、所定のタイミングで、現像剤補給口２２ｇから第１搬送路２２ｃ内にキャリア、またはキャリアを含む現像剤が補給される。制御部９１が第１及び第２モーター８５、８６を基準回転数Ｓで駆動させると、補給された現像剤は、第１搬送路２２ｃから、上流側連通部２２ｅ、第２搬送路２２ｄ、及び下流側連通部２２ｆと循環しながら撹拌される。
【００７１】
制御部９１は、濃度センサー８１が検知したトナー濃度に関する検知信号を処理部９３から入力し、また、トナー濃度の変化に対する第２モーター８６の回転数と残存現像剤量との相関表（図５参照）と、所定の残存現像剤量とを記憶部９２から入力する。さらに、制御部９１は、上記の検知信号と記憶部９２からのデータ（相関表と所定の残存現像剤量）とに基づいて、第２モーター８６が所定の残存現像剤量となる回転数に算出する。即ち、相関表から、トナー濃度の基準状態からの変化に対応させて、第２モーター８６の基準回転数に対する回転数の差分を算出する。
【００７２】
また、制御部９１は、温湿度センサー８２が検知した温度及び湿度に関する検知信号を処理部９３から入力し、また、温湿度の変化に対する第２モーター８６の回転数と残存現像剤量との相関表（図６参照）と、所定の残存現像剤量とを記憶部９２から入力する。さらに、制御部９１は、上記の検知信号と記憶部９２からのデータ（相関表と所定の残存現像剤量）とに基づいて、第２モーター８６が所定の残存現像剤量となる回転数に算出する。即ち、相関表から、温湿度の基準状態からの変化に対応させて、第２モーター８６の基準回転数に対する回転数の差分を算出する。
【００７３】
さらに、制御部９１は、上記トナー濃度の変化に伴う第２モーター８６の基準回転数に対する回転数の差分と、温湿度の変化に伴う第２モーター８６の基準回転数に対する回転数の差分とを基準回転数に加算する。この回転数に変速して第２モーター８６が駆動されると、規制部材５２は変速した回転数で回転する一方、第２撹拌部材４４は基準回転数で回転することによって、余剰となった現像剤は、規制部材５２を乗り越えて現像剤排出口２２ｈへ排出され、トナー濃度及び温湿度の変化に係らずに現像部２内の現像剤を所定量にすることができる。
【００７４】
尚、画像形成以外の時に選択可能である調整モードを操作パネル９６に設けておき、使用者が調整モードを選択したときに、上記の第２モーター８６の駆動回転数の制御が行われるようにしてもよい。
【００７５】
また、現像部２の現像剤排出口２２ｈの近傍に加速度センサー等からなる傾き検知センサーを設けるようにしてもよい。傾き検知センサーが現像部２の長手方向（第２撹拌部材４４の軸方向）の傾きを検知し、その検知信号に基づいて制御部９１が第２モーター８６の駆動回転数を制御する。
【００７６】
即ち、制御部９１は、現像部２の傾きの変化に対する第２モーター８６の回転数と残存現像剤量との相関表と、所定の残存現像剤量とに基づいて、傾き検知信号に対応する第２モーター８６の回転数に算出し駆動する。例えば、排出される現像剤量が増加する方向に現像部２が傾斜しているときには、制御部９１は、第２モーター８６を基準回転数Ｓより大きい回転数で駆動する。これによって、規制部材５２の規制力が基準回転数における規制力より大きくなり、現像剤が現像剤排出口２２ｈに排出され難くなり、現像部２内の現像剤を所定量にすることができる。一方、排出される現像剤量が減少する方向に現像部２が傾斜しているときには、制御部９１は、第２モーター８６を基準回転数Ｓより小さい回転数で駆動する。これによって、規制部材５２の規制力が基準回転数における規制力より小さくなり、現像剤が現像剤排出口２２ｈに排出され易くなり、現像部２の傾きに係らずに現像部２内の現像剤を所定量にすることができる。
【００７７】
また、第２モーター８６を第１モーター８５に対して逆方向に回転させてもよい。例えば、操作パネル９６に異常検知の警告が表示され、現像部２の現像剤を入れ替える必要がある場合に用いられる。異常警告に基づいて調整モードを選択すると、調整モードでは、第２モーター８６が第１モーター８５に対して逆方向に回転し、規制部材５２の逆螺旋羽根５２ａ（図４参照）が第２撹拌部材４４の第２螺旋羽根４４ａと同じ方向に回転する。このために、規制部材５２には、現像剤が現像剤排出口２２ｈへ移動するのに対抗する規制力が無くなり、第２螺旋羽根４４ａと同様に、現像剤を現像剤排出口２２ｈへ搬送する力が発生し、多量の現像剤が迅速に現像剤排出口２２ｈへ排出される。現像部２から現像剤が排出されると、新たな現像剤が図示しない現像剤補給容器から現像部２に補給される。
【００７８】
上記実施形態によれば、画像形成装置１は、現像剤を撹拌、搬送する回転可能な第２撹拌部材４４と、現像剤排出口２２ｈに対向し第２撹拌部材４４に対して同軸に設けられ現像剤排出口２２ｈへの現像剤の移動を規制する回転可能な規制部材５２と、第２撹拌部材４４を回転駆動させる第１モーター８５と、規制部材５２を回転駆動させる第２モーター８６と、を備え、第１及び第２モーター８５、８６は、互いに独立して駆動制御される。
【００７９】
この構成によると、第２撹拌部材４４が回転すると、現像剤を現像剤排出口２２ｈへ搬送する搬送力が発生する一方、規制部材５２が回転すると、現像剤が現像剤排出口２２ｈへ移動するのに対抗する規制力が発生する。第１モーター８５による第２撹拌部材４４の回転数に対して、第２モーター８６による規制部材５２の回転数及び回転方向を変更することによって、現像剤を現像剤排出口２２ｈへ搬送する力と、その逆に作用する規制力とのバランスを変化させることが可能となる。例えば、現像部２の温湿度が変化し現像剤の流動性が変化し現像剤の流動性が変化する場合、現像部２の温湿度に応じて第１モーター８５に対する第２モーター８６の駆動回転数を制御すると、上記の搬送力と規制力のバランスが変わるために、現像部２から現像剤排出口２２ｈへの現像剤の排出量が現像部２の温湿度に応じて変わり、現像部２の現像剤量を常に安定させることができる。
【００８０】
また、上記実施形態によれば、現像容器２２内のトナー濃度を検知する濃度センサー８１を備え、濃度センサー８１の検知結果と、トナー濃度と第２モーター８６の回転数との相関とに基づいて、第２モーター８６は、第１モーター８５に対して回転数を制御される。
【００８１】
この構成によると、トナー濃度の変化に伴い、第２モーター８６が第１モーター８５に対して回転数を変速して駆動すると、規制部材５２は変速した回転数で回転する一方、第２撹拌部材４４は基準回転数で回転することになり、余剰となった現像剤は、規制部材５２を乗り越えて現像剤排出口２２ｈへ排出され、トナー濃度の変化に係らずに現像部２の現像剤量を常に安定させることができる。
【００８２】
また、上記実施形態によれば、現像部２近傍の温湿度を検知する温湿度センサー８２を備え、温湿度センサー８２の検知結果と、現像部２の温湿度と第２モーター８６の回転数との相関とに基づいて、第２モーター８６は、第１モーター８５に対して回転数を制御される。
【００８３】
この構成によると、現像部２近傍の温湿度の変化に伴い、第２モーター８６が第１モーター８５に対して回転数を変速して駆動されると、規制部材５２は変速した回転数で回転する一方、第２撹拌部材４４は基準回転数で回転することになり、余剰となった現像剤は、規制部材５２を乗り越えて現像剤排出口２２ｈへ排出され、現像部２の温湿度の変化に係らずに現像部２の現像剤量を常に安定させることができる。
【００８４】
また、上記実施形態によれば、現像部２の傾きを検知する傾き検知センサーを備え、傾き検知センサーの検知結果と、現像部２の傾きと第２モーター８６の回転数との相関とに基づいて、第２モーター８６は、第１モーター８５に対して回転数を制御される。
【００８５】
この構成によると、現像部２の傾きの変化に伴い、第２モーター８６が第１モーター８５に対して回転数を変速して駆動すると、規制部材５２は変速した回転数で回転する一方、第２撹拌部材４４は基準回転数で回転することになり、余剰となった現像剤は、規制部材５２を乗り越えて現像剤排出口２２ｈへ排出され、現像部２の傾きの変化に係らずに現像部２の現像剤量を常に安定させることができる。
【００８６】
また、上記実施形態によれば、第２モーター８６は、第１モーター８５に対して逆方向に回転するように駆動制御される。
【００８７】
この構成によると、規制部材５２の逆螺旋羽根５２ａが第２撹拌部材４４の第２螺旋羽根４４ａと同じ方向に回転することで、規制部材５２には、現像剤が現像剤排出口２２ｈへ移動するのに対抗する規制力が無くなり、第２撹拌部材４４と同様に、現像剤を現像剤排出口２２ｈへ搬送する力が発生し、多量の現像剤が迅速に現像剤排出口２２ｈへ排出される。従って、第２モーター８６の回転方向を換えるという簡単な構成で、現像部２の現像剤を入れ替えるのに用いることができる。
【００８８】
また、上記実施形態によれば、規制部材５２は、外周面に逆螺旋羽根５２ａが形成され、内周面が第２撹拌部材４４の回転軸４４ｂに回転可能に嵌合する円筒軸５２ｂを有する。
【００８９】
この構成によると、現像部２を大型にすることなく、第２撹拌部材４４及び規制部材５２を互いに独立して回転させることができる。
【００９０】
尚、上記実施形態では、規制部材５２は、円筒軸５２ｂと、円筒軸５２ｂに一体に設けられる逆螺旋羽根５２ａとを有する構成を示したが、本発明はこれに限らず、規制部材５２は、円筒軸５２ｂと、下流側連通部２２ｆに対向して下流側連通部２２ｆに現像剤を搬送する搬送羽根と、この搬送羽根と現像剤排出口２２ｈとの間に設けられ、搬送羽根から現像剤排出口２２ｈへの現像剤の移動を規制する規制板とを有する構成にしてもよい。また、規制板は１枚でも複数枚であってもよい。この場合も上記実施形態と同様の効果を奏する。
【００９１】
また、上記実施形態では、規制部材５２の円筒軸５２ｂは、その内周面が第２撹拌部材４４の回転軸４４ｂに回転可能に嵌合し、第１モーター８５が第２撹拌部材４４の回転軸４４ｂを回転させ、第２モーター８６が円筒軸５２ｂを回転させる構成を示したが、本発明はこれに限らず、現像部２の長手方向に延びて固着される固定軸を備え、規制部材５２の円筒軸５２ｂがこの固定軸に回転可能に保持されるとともに、第２撹拌部材４４の第２螺旋羽根４４ａが固定軸に回転可能に保持され、第１モーター８５が第２螺旋羽根４４ａを回転させ、第２モーター８６が円筒軸５２ｂを回転させる構成にしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に用いる現像装置及びそれを備えた画像形成装置に利用することができ、特に、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤の補給を行うとともに余剰現像剤を排出する現像装置及びそれを備えた画像形成装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００９３】
１ 画像形成装置
２ａ〜２ｄ、２ 現像部（現像装置）
２０ 現像ローラー
２２ 現像容器
２２ｃ 第１搬送路
２２ｄ 第２搬送路
２２ｇ 現像剤補給口
２２ｈ 現像剤排出口
４２ 撹拌部材
４３ 第１撹拌部材（撹拌部材）
４３ａ 第１螺旋羽根
４３ｂ、４４ｂ 回転軸
４４ 第２撹拌部材（撹拌部材）
４４ａ 第２螺旋羽根
５２ 規制部材
５２ａ 逆螺旋羽根
５２ｂ 円筒軸
６１〜６５ 歯車
８１ 濃度センサー
８２ 温湿度センサー
８５ 第１モーター（第１駆動部）
８６ 第２モーター（第２駆動部）
９１ 制御部
９２ 記憶部
９３ 処理部
９４ 駆動制御部（第１駆動部、第２駆動部）
９６ 操作パネル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に用いる現像装置及びそれを備えた画像形成装置に関し、特に、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤の補給を行うとともに余剰現像剤を排出する現像装置及びそれを備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置においては、感光体等からなる像担持体上に形成した潜像を、現像装置により現像しトナー像として可視化することを行っている。このような現像装置の一つとして、２成分現像剤を用いる２成分現像方式が採用されている。この種の現像装置は現像容器内にトナーとキャリアとからなる現像剤を収容し、像担持体に現像剤を供給する現像ローラーが配設されるとともに、現像容器内の現像剤を搬送撹拌しながら現像ローラーへと供給する撹拌部材が配設されている。
【０００３】
この現像装置では、現像動作によってトナーは消費されていく一方、キャリアは消費されずに現像容器内に残る。従って、現像容器内でトナーとともに撹拌されるキャリアは撹拌頻度が多くなるにつれて劣化し、その結果トナーに対するキャリアの帯電付与性能が徐々に低下してしまう。
【０００４】
そこで、現像容器内にキャリアを含む現像剤を補給するとともに、余剰となった現像剤を排出することで、帯電性能の低下を抑制するようにした現像装置が提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１では、現像容器内で現像剤を撹拌、搬送する撹拌部材が設けられ、また、搬送方向の下流側に現像剤排出口が設けられ、さらに、撹拌部材と現像剤排出口との間には、撹拌部材の螺旋羽根とは逆向きで螺旋状に形成される規制部材が設けられている。この構成において、現像剤が現像容器内に補給されると、撹拌部材の回転により現像剤が撹拌されながら搬送方向の下流側まで搬送される。規制部材が撹拌部材と同方向に回転すると、規制部材によって、撹拌部材による現像剤搬送方向に対して逆方向の搬送力が現像剤に付与される。この逆方向の搬送力によって、搬送方向下流側では現像剤が塞き止められて嵩高となることから、余剰の現像剤が規制部材を乗り越えて現像剤排出口に移動し現像容器から排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２６５０９８号公報（段落［００２１］、［００２３］、［００２４］、［００２８］、第４図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１では、トナーとキャリアとからなる現像剤のトナー濃度や、現像装置の温湿度が変化すると、現像剤の流動性が変わり、現像剤排出口から排出される現像剤量が変動するために、現像容器内で所定の現像剤量に安定させることが難しかった。
【０００８】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、現像剤の流動性が変化しても、現像容器内で現像剤量を常に安定させるように現像剤を排出する現像装置、及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために第１の発明は、キャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、現像剤を前記現像容器に補給する現像剤補給口と、前記現像容器内の余剰の現像剤を排出する現像剤排出口と、を備えた現像装置であって、回転軸と、該回転軸の外周面に形成される螺旋羽根とで構成され、前記現像容器内の現像剤を撹拌、搬送する回転可能な撹拌部材と、前記現像剤排出口に対向し前記撹拌部材に対して同軸に設けられ前記現像剤排出口への現像剤の移動を規制する回転可能な規制部材と、を備え、前記撹拌部材及び規制部材は、互いに独立して回転可能であることを特徴としている。
【００１０】
また、第２の発明では、上記の現像装置において、前記規制部材は、内周面が前記回転軸に回転可能に嵌合する円筒軸を有することを特徴としている。
【００１１】
また、第３の発明では、上記の現像装置において、前記現像容器は、第１搬送路と、該第１搬送路と逆方向に現像剤が搬送される第２搬送路と、前記第１及び第２搬送路の両端部を連通する連通部と、を有し、前記現像剤排出口は前記第２搬送路の下流側端部に延設されており、前記撹拌部材は、前記第１搬送路内に配置される第１撹拌部材と、前記第２搬送路内に配置される第２撹拌部材と、からなり、前記規制部材は前記第２撹拌部材に対して独立して回転可能であることを特徴としている。
【００１２】
また、第４の発明の画像形成装置では、上記の現像装置と、前記撹拌部材を回転駆動させる第１駆動部と、前記規制部材を回転駆動させる第２駆動部と、前記第１及び第２駆動部を互いに独立して駆動制御する制御部と、を備えたことを特徴としている。
【００１３】
また、第５の発明では、上記の画像形成装置において、前記現像容器内のトナー濃度を検知する濃度センサーと、トナー濃度と前記第２駆動部の単位時間当たりの回転数との相関が記憶された記憶部と、を備え、前記制御部は、前記濃度センサーの検知結果と、前記記憶部に記憶されたトナー濃度と前記第２駆動部の単位時間当たりの回転数との相関とに基づいて、前記第２駆動部の単位時間当たりの回転数を制御することを特徴としている。
【００１４】
また、第６の発明では、上記の画像形成装置において、前記現像部近傍の温湿度を検知する温湿度センサーと、温湿度と前記第２駆動部の単位時間当たりの回転数との相関が記憶された記憶部と、を備え、前記制御部は、前記温湿度センサーの検知結果と、前記記憶部に記憶された温湿度と前記第２駆動部の単位時間当たりの回転数との相関とに基づいて、前記第２駆動部材の単位時間当たりの回転数を制御することを特徴としている。
【００１５】
また、第７の発明では、上記の画像形成装置において、前記現像部の傾きを検知する傾き検知センサーと、前記現像部の傾きと前記第２駆動部の単位時間当たりの回転数との相関が記憶された記憶部と、を備え、前記制御部は、前記傾き検知センサーの検知結果と、前記記憶部に記憶された前記現像部の傾きと前記第２駆動部材の単位時間当たりの回転数との相関とに基づいて、前記第２駆動部の単位時間当たりの回転数を制御することを特徴としている。
【００１６】
また、第８の発明では、上記の画像形成装置において、前記規制部材は、前記撹拌部材の螺旋羽根に対して逆位相である螺旋羽根を有し、前記制御部は、前記規制部材を逆方向に回転駆動させることで前記現像剤排出口からの現像剤の排出を促す調整モードを実行可能であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
第１の発明によれば、撹拌部材が回転すると、現像剤を現像剤排出口へ搬送する搬送力が発生する一方、規制部材が回転すると、現像剤が現像剤排出口へ移動するのに対抗する規制力が発生する。撹拌部材の回転数に対して、規制部材の回転数及び回転方向を変更することによって、現像剤を現像剤排出口へ搬送する力と、その逆に作用する規制力とのバランスを変化させることが可能となる。例えば、現像装置近傍の温湿度が変化し現像剤の流動性が変化する場合、現像装置近傍の温湿度に応じて撹拌部材に対する規制部材の回転数を変化させると、上記の搬送力と規制力のバランスが変わるために、現像容器から現像剤排出口への現像剤の排出量が現像装置近傍の温湿度に応じて変わり、現像容器内の現像剤量を常に安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る現像部を備えた画像形成装置を概略的に示す図
【図２】実施形態に係る現像部を概略的に示す断面図
【図３】実施形態に係る現像部の撹拌機構を示す平面断面図
【図４】実施形態に係る撹拌部材と規制部材を示す平面断面図
【図５】実施形態に係るトナー濃度に対して第２駆動部の回転数と現像部内の現像剤量との関係を示す図
【図６】実施形態に係る温湿度に対して第２駆動部の回転数と現像部内の現像剤量との関係を示す図
【図７】実施形態に係る制御部の周辺を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は、この実施形態に限定されない。また発明の用途やここで示す用語等はこれに限定されるものではない。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態に係る現像部を備えた画像形成装置の構成を示す図である。画像形成装置１はタンデム型のカラープリンターであり、回転自在である感光体１１ａ〜１１ｄは、感光層を形成する感光材料として、有機感光体（ＯＰＣ感光体）が用いられ、ブラック、イエロー、シアン、及びマゼンタの各色に対応させて配設される。各感光体１１ａ〜１１ｄの周囲に、現像部２ａ〜２ｄ、露光ユニット１２、帯電器１３ａ〜１３ｄ及びクリーニング装置１４ａ〜１４ｄが配設される。
【００２１】
現像部２ａ〜２ｄは、感光体１１ａ〜１１ｄの右方に夫々対向して配置され、感光体１１ａ〜１１ｄにトナーを供給する。帯電器１３ａ〜１３ｄは、感光体回転方向に対し現像部２ａ〜２ｄの上流側であって感光体１１ａ〜１１ｄの表面に対向して配置され、感光体１１ａ〜１１ｄの表面を一様に帯電させる。
【００２２】
露光ユニット１２は、パーソナルコンピューター等から画像入力部（図略）に入力された文字や絵柄などの画像データに基づいて、各感光体１１ａ〜１１ｄを走査露光するためのものであり、現像部２ａ〜２ｄの下方に設けられる。露光ユニット１２には、レーザー光源、ポリゴンミラーが設けられ、各感光体１１ａ〜１１ｄに対応して反射ミラー及びレンズが設けられる。レーザー光源から出射されたレーザー光が、ポリゴンミラー、反射ミラー及びレンズを介して、帯電器１３ａ〜１３ｄの感光体回転方向下流側から、各感光体１１ａ〜１１ｄの表面に照射される。照射されたレーザー光により、各感光体１１ａ〜１１ｄの表面には静電潜像が形成され、この静電潜像が各現像部２ａ〜２ｄによりトナー像に現像される。
【００２３】
無端状の中間転写ベルト１７は、テンションローラー６、駆動ローラー２５及び従動ローラー２７に張架されている。駆動ローラー２５は図示しないモーターによって回転駆動され、中間転写ベルト１７は駆動ローラー２５の回転によって循環駆動させられる。
【００２４】
この中間転写ベルト１７に接触するように各感光体１１ａ〜１１ｄが中間転写ベルト１７の下方で回転方向（図１の矢印方向）に沿って隣り合うように配列されている。１次転写ローラー２６ａ〜２６ｄは、中間転写ベルト１７を挟んで感光体１１ａ〜１１ｄと対向し、中間転写ベルト１７に圧接して１次転写部を形成する。この１次転写部において、中間転写ベルト１７の回転とともに所定のタイミングで各感光体１１ａ〜１１ｄのトナー像が中間転写ベルト１７に順次転写される。これにより、中間転写ベルト１７表面にはマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの４色のトナー像が重ね合わされたトナー像が形成される。
【００２５】
２次転写ローラー３４は、中間転写ベルト１７を挟んで駆動ローラー２５と対向し、中間転写ベルト１７に圧接して２次転写部を形成する。この２次転写部において、中間転写ベルト１７表面のトナー像が用紙Ｐに転写される。転写後に、ベルトクリーニング装置３１が中間転写ベルト１７に残存するトナーを清掃する。
【００２６】
画像形成装置１内の下方には、用紙Ｐを収納する給紙カセット３２が配設され、給紙カセット３２の右方には、手差しの用紙を供給するスタックトレイ３５が配設される。給紙カセット３２の左方には、給紙カセット３２から繰り出された用紙Ｐを中間転写ベルト１７の２次転写部に搬送する第１用紙搬送路３３が配設される。また、スタックトレイ３５の左方には、スタックトレイ３５から繰り出された用紙を２次転写部に搬送する第２用紙搬送路３６が配設される。更に、画像形成装置１の左上方には、画像が形成された用紙Ｐに対して定着処理を行う定着部１８と、定着処理の行われた用紙を用紙排出部３７に搬送する第３用紙搬送路３９とが配設される。
【００２７】
給紙カセット３２は、装置の外部（図１の紙面表側）に引き出すことにより用紙の補充を可能にしたもので、収納されている用紙Ｐがピックアップローラー３３ｂ及び捌きローラー３３ａにより１枚ずつ第１用紙搬送路３３側に繰り出される。
【００２８】
第１用紙搬送路３３と第２用紙搬送路３６とはレジストローラー３３ｃの手前で合流しており、レジストローラー３３ｃにより、中間転写ベルト１７における画像形成動作と給紙動作とのタイミングを取って、用紙Ｐが２次転写部に搬送される。２次転写部に搬送された用紙Ｐは、バイアス電位が印加された２次転写ローラー３４によって、中間転写ベルト１７上のトナー像を２次転写され、定着部１８に搬送される。
【００２９】
定着部１８は、ヒーターにより加熱される定着ベルトと、定着ベルトに内接する定着ローラーと、定着ベルトを挟んで定着ローラーに圧接して配設された加圧ローラー等とを備え、トナー像が転写された用紙Ｐを加熱及び加圧することにより定着処理を行う。用紙Ｐは、トナー像が定着部１８で定着された後、必要に応じて第４用紙搬送路４０で反転されて用紙の裏面にも２次転写ローラー３４でトナー像が２次転写され、定着部１８で定着される。トナー像が定着された用紙は第３用紙搬送路３９を通って、排出ローラー１９ａにより用紙排出部３７に排出される。
【００３０】
図２は、上述の画像形成装置１に用いられる現像装置である現像部の構成を示す断面図である。なお、以下の説明では、図１に示す感光体１１ａに対応する現像部２ａの構成及び動作について説明するが、現像部２ｂ〜２ｄの構成及び動作については現像部２ａと同様であり、説明を省略し、また各色の現像部及び感光体を示すａ〜ｄの符号を省略する。
【００３１】
現像部２は、現像ローラー２０と、磁気ローラー２１と、規制ブレード２４と、撹拌部材４２、及び現像容器２２等により構成されている。
【００３２】
現像容器２２は、現像部２の外郭を構成し、その下部で仕切り部２２ｂによって第１搬送路２２ｃと第２搬送路２２ｄに仕切られている。第１搬送路２２ｃ及び第２搬送路２２ｄには、キャリアとトナーからなる現像剤が収容される。また、現像容器２２は、撹拌部材４２と磁気ローラー２１及び現像ローラー２０を回転可能に保持している。更に、現像容器２２には、現像ローラー２０を感光体１１に向けて露出させる開口２２ａが形成されている。
【００３３】
現像ローラー２０は、感光体１１に対向し、一定の間隔を設けて感光体１１の右方に配設される。また、現像ローラー２０は、感光体１１に接近した対向位置において、感光体１１にトナーを供給する現像領域Ｄを形成している。磁気ローラー２１は、一定の間隔を設けて現像ローラー２０に対向し、現像ローラー２０の右斜め下方に配設される。また、磁気ローラー２１は、現像ローラー２０に接近した対向位置において、現像ローラー２０にトナーを供給する。規制ブレード２４は磁気ローラー２１の左斜め下方にて現像容器２２に固定保持されている。撹拌部材４２は磁気ローラー２１の略下方に配設される。
【００３４】
撹拌部材４２は、第１撹拌部材４３と第２撹拌部材４４との２本で構成される。第２撹拌部材４４が磁気ローラー２１の下方で、第２搬送路２２ｄ内に設けられ、第１撹拌部材４３が第２撹拌部材４４の右方に隣接して、第１搬送路２２ｃ内に設けられる。
【００３５】
第１及び第２の撹拌部材４３、４４は現像剤を撹拌して現像剤中のトナーを所定のレベルに帯電させる。これによりトナーはキャリアに保持される。また、第１搬送路２２ｃと第２搬送路２２ｄを仕切る仕切り部２２ｂの長手方向（図２の紙面表裏方向）の両端部側には、連通部（図略）が設けられており、第１撹拌部材４３が回転すると、帯電した現像剤は、仕切り部２２ｂに設けた一方の連通部から第２搬送路２２ｄ内に搬送され、第１搬送路２２ｃ内と第２搬送路２２ｄ内とを循環する。そして、第２撹拌部材４４から磁気ローラー２１に現像剤が供給される。
【００３６】
磁気ローラー２１は、ローラー軸２１ａと磁極部材Ｍ及び非磁性材からなる回転スリーブ２１ｂを備え、第２撹拌部材４４により供給された現像剤を担持し、担持した現像剤からトナーのみを現像ローラー２０に供給するものである。磁極部材Ｍは、断面扇形に形成された外周部の極性の異なる複数の磁石からなり、ローラー軸２１ａに接着等により固着される。ローラー軸２１ａは、回転スリーブ２１ｂ内で、磁極部材Ｍと回転スリーブ２１ｂの間に所定の間隔を設けて、現像容器２２に回転不能に支持される。回転スリーブ２１ｂは、図示しないモーターと歯車からなる駆動機構により、現像ローラー２０と同方向（図２の時計回り方向）に回転し、また直流電圧５６ａに交流電圧５６ｂを重畳したバイアス５６を印加される。回転スリーブ２１ｂ表面において、帯電した現像剤は磁極部材Ｍの磁力によって磁気ブラシを形成して担持され、磁気ブラシは規制ブレード２４によって所定の高さに調節される。
【００３７】
回転スリーブ２１ｂの回転によって、磁気ブラシは、磁極部材Ｍによって回転スリーブ２１ｂの表面に担持されて搬送され、現像ローラー２０に設けた磁極部材２０ｂにて磁気ブラシが立ち上がり現像ローラー２０に接触すると、磁気ブラシのトナーのみが、回転スリーブ２１ｂに印加されたバイアス５６に応じて、現像ローラー２０に供給される。
【００３８】
現像ローラー２０は、固定軸２０ａと、磁極部材２０ｂと、非磁性の金属材料で円筒状に形成される現像スリーブ２０ｃ等を備えて構成されている。
【００３９】
固定軸２０ａは現像容器２２に回転不能に支持される。この固定軸２０ａには、現像スリーブ２０ｃが回転自在に保持され、更に、磁石よりなる磁極部材２０ｂが磁気ローラー２１と対向する位置に現像スリーブ２０ｃと所定の間隔を設けて、接着等により固着される。現像スリーブ２０ｃは、図示しないモーターと歯車からなる駆動機構により、図２の矢印方向（時計回り方向）に回転させられる。また、現像スリーブ２０ｃには、直流電圧５７ａに交流電圧５７ｂを重畳した現像バイアス５７が印加される。
【００４０】
現像バイアス５７が現像スリーブ２０ｃに印加されると、現像バイアス電位と感光体１１の露光部位の電位との電位差により、現像スリーブ２０ｃの表面に担持されたトナーが現像領域Ｄにおいて感光体１１に向けて飛翔する。飛翔したトナーは矢印Ａ方向（反時計回り方向）に回転する感光体１１上の露光部位に順次付着し、感光体１１上の静電潜像が現像される。
【００４１】
次に、図３を用いて撹拌部について詳しく説明する。図３は撹拌部を上側から見た平面断面図である。
【００４２】
現像容器２２には、前述のように、第１搬送路２２ｃと、第２搬送路２２ｄと、仕切り部２２ｂと、上流側連通部２２ｅ、及び下流側連通部２２ｆが形成され、その他に、現像剤補給口２２ｇと、現像剤排出口２２ｈと、上流側壁部２２ｉ、及び下流側壁部２２ｊが形成されている。
【００４３】
仕切り部２２ｂは、現像容器２２の長手方向に延びて第１搬送路２２ｃと第２搬送路２２ｄを並列させるように仕切っている。仕切り部２２ｂの長手方向の両端部分には、上流側連通部２２ｅと下流側連通部２２ｆが設けられており、現像剤は、第１搬送路２２ｃと、上流側連通部２２ｅと、第２搬送路２２ｄ、及び下流側連通部２２ｆ内を循環することが可能である。
【００４４】
現像剤補給口２２ｇは、現像容器２２の上部に設けられた現像剤補給容器（図略）から新たなトナー及びキャリアを現像容器２２内に補給するための開口であり、第１搬送路２２ｃの上流側（図２の左側）に配置される。
【００４５】
現像剤排出口２２ｈは、現像剤の補給によって、第１及び第２搬送路２２ｃ、２２ｄ内で余剰となった現像剤を排出するためのものであり、第２搬送路２２ｄの下流側で第２搬送路２２ｄの長手方向に連続して設けられる。
【００４６】
第１搬送路２２ｃ内には第１撹拌部材４３が配設され、第２搬送路２２ｄ内には第２撹拌部材４４が配設されている。
【００４７】
第１撹拌部材４３は、回転軸４３ｂと、回転軸４３ｂに一体に設けられ、回転軸４３ｂの軸方向に一定のピッチで螺旋状に形成される第１螺旋羽根４３ａとを有する。第１螺旋羽根４３ａは、第１搬送路２２ｃの長手方向の両端部側まで延び、上流側及び下流側連通部２２ｅ、２２ｆにも対向して設けられている。回転軸４３ｂは現像容器２２の上流側壁部２２ｉと下流側壁部２２ｊに回転可能に軸支されている。
【００４８】
第２撹拌部材４４は、回転軸４４ｂと、回転軸４４ｂに一体に設けられ、回転軸４４ｂの軸方向に第１螺旋羽根４３ａと同じピッチで第１螺旋羽根４３ａに対して逆方向の羽根で螺旋状に形成される第２螺旋羽根４４ａとを有する。第２螺旋羽根４４ａは、磁気ローラー２１の軸方向長さ以上の長さを有し、上流側連通部２２ｅ及び下流側連通部２２ｆに対向して設けられている。回転軸４４ｂは、回転軸４３ｂと平行に配置され、現像容器２２の上流側壁部２２ｉと下流側壁部２２ｊに回転可能に軸支されている。
【００４９】
また、回転軸４４ｂには、規制部材５２が回転可能に配設されている。図４に示すように、規制部材５２は、円筒軸５２ｂと、円筒軸５２ｂに一体に設けられる逆螺旋羽根５２ａとを有する。図４は規制部材５２と第２撹拌部材４４の平面断面図である。
【００５０】
図４に示すように、円筒軸５２ｂは、その内周面が回転軸４４ｂに回転可能に嵌合し、その外周面に逆螺旋羽根５２ａが形成されている。
【００５１】
逆螺旋羽根５２ａは、現像剤排出口２２ｈに対向し、現像剤排出口２２ｈと第２螺旋羽根４４ａとの間に配置されるとともに、逆螺旋羽根５２ａの外縁は、下流側壁部２２ｊにおける第２搬送路２２ｄの内周面と間隔を隔てて配設される。また、逆螺旋羽根５２ａは、第２螺旋羽根４４ａと逆方向を向く（逆位相の）羽根で螺旋状に形成され、且つ、第２螺旋羽根４４ａよりピッチが小さい２〜３巻きの羽根で形成されている。従って、逆螺旋羽根５２ａが第２螺旋羽根４４ａと同じ方向に回転すると、逆螺旋羽根５２ａによって、現像剤が現像剤排出口２２ｈへ移動するのに対抗する規制力が発生し、現像剤が塞き止められる。塞き止められた現像剤は、第２螺旋羽根４４ａの搬送力によって、下流側連通部２２ｆに搬送されるとともに、余剰の現像剤として逆螺旋羽根５２ａの外縁を乗り越えて現像剤排出口２２ｈに排出することになる。
【００５２】
円筒軸５２ｂは現像剤排出口２２ｈ内まで延びている。現像剤排出口２２ｈ内の円筒軸５２ｂには排出羽根５３が形成されている。排出羽根５３は、第２螺旋羽根４４ａと同じ方向の螺旋状の羽根からなるが、第２螺旋羽根４４ａよりピッチが小さく、また羽根の外径が小さくなっている。従って、円筒軸５２ｂの回転によって、排出羽根５３が回転し、逆螺旋羽根５２ａを乗り越えて現像剤排出口２２ｈ内に搬送された余剰現像剤は、図４の左側に送られて、現像容器２２外に排出されるようになっている。
【００５３】
図３に戻り、上流側壁部２２ｉ及び下流側壁部２２ｊの外壁には、歯車６１〜６５が配設されている。歯車６１、６２は回転軸４３ｂに固着され、歯車６４は回転軸４４ｂに固着され、歯車６３は、上流側壁部２２ｉに回転可能に保持されて、歯車６２、６４に噛合している。歯車６１は第１モーター８５の駆動歯車に噛合し、歯車６５は、円筒軸５２ｂ（図４参照）に固着され、第２モーター８６の駆動歯車に噛合している。
【００５４】
従って、第１モーター８５の回転駆動によって、歯車６１が回転すると、回転軸４３ｂとともに第１螺旋羽根４３ａが回転し、第１螺旋羽根４３ａは第１搬送路２２ｃ内の現像剤を矢印Ｐ方向に搬送する。さらに、歯車６２〜６４の歯車列によって、回転軸４４ｂとともに第２螺旋羽根４４ａが回転すると、第２螺旋羽根４４ａは第２搬送路２２ｄ内の現像剤を矢印Ｑ方向に搬送し、現像剤は、第１搬送路２２ｃから、上流側連通部２２ｅ、第２搬送路２２ｄ、及び下流側連通部２２ｆと循環しながら撹拌される。そして、撹拌された現像剤が磁気ローラー２１に供給される。
【００５５】
また、第２モーター８６が第１モーター８５と同じ方向に回転駆動すると、逆螺旋羽根５２ａ（規制部材５２）は第２螺旋羽根４４ａ（第２撹拌部材４４）と同じ方向に回転し、規制部材５２には現像剤が現像剤排出口２２ｈへ移動するのに対抗する規制力が発生する。規制部材５２の近傍の現像剤は、第２撹拌部材４４の搬送力によって、下流側連通部２２ｆに搬送されるとともに、余剰現像剤は、規制部材５２の規制力に抗して規制部材５２の外縁を乗り越えて現像剤排出口２２ｈに排出されることになる。
【００５６】
第１及び第２モーター８５、８６は夫々独立して駆動回転数を変えることができる。通常、第２モーター８６は、第１モーター８５と同じ回転数で駆動される。第１及び第２モーター８５、８６が同じ方向で且つ同じ回転数で駆動されることによって、現像剤が現像剤排出口２２ｈへ排出されて適量の現像剤が現像部２に残存するように、第２撹拌部材４４による搬送力と規制部材５２による規制力とがバランスされている。しかし、現像部２内に収容している現像剤のトナー濃度が変動し、または、現像部２周辺の温湿度が変化することで、現像剤の流動性が変わると、現像部２から現像剤排出口２２ｈへ排出される現像剤量が変動する。そこで、現像剤の流動性が変わっても、現像部２内の現像剤量を常に安定させるために、トナー濃度及び現像部２の温湿度に応じて、第１及び第２モーター８５、８６の駆動回転数を制御し、第２撹拌部材４４による搬送力と規制部材５２による規制力とのバランスを変化させている。
【００５７】
図５は、トナー濃度の変化に対して第２モーター８６の駆動回転数と現像部２内の現像剤量との関係を示すグラフであり、図６は、温湿度の変化に対して第２モーター８６の駆動回転数と現像部２内の現像剤量との関係を示すグラフである。尚、第１モーター８５は常に一定の回転数（基準回転数Ｓ）で駆動している。図５、図６に示す結果は、現像部２に現像剤を４５０ｇ収容し、第１モーター８５を３００ｒｐｍで回転駆動する一方、第２モーター８６を２００〜５００ｒｐｍで回転駆動した場合、現像剤排出口２２ｈへの現像剤の排出が完了したときの、第２モーター８６の各回転数における現像部２内に残存する現像剤を測定したものである。図５では、温湿度２３℃、５０％ＲＨにおいてトナー濃度を７％、１０％、１３％に変えた場合、現像部２の残存現像剤量（単位：ｇ）を示し、また、図６では、トナー濃度１０％において温湿度を１０℃、１５％ＲＨと２３℃、５０％ＲＨ及び３２℃、８０％ＲＨに変えた場合、現像部２の残存現像剤量（単位：ｇ）を示す。
【００５８】
図５に示すように、例えば、現像部２の残存現像剤量を常に４００ｇにする場合、トナー濃度が７％であると、第２モーター８６の回転数を３３０ｒｐｍに設定すればよく、また、トナー濃度が１０％であると、第２モーター８６の回転数を３７０ｒｐｍに、さらに、トナー濃度が１３％であると、第２モーター８６の回転数を４５０ｒｐｍに設定すればよいことになる。
【００５９】
また、図６に示すように、例えば、現像部２の残存現像剤量を常に４００ｇにする場合、温湿度が１０℃、１５％ＲＨであると、第２モーター８６の回転数を３６０ｒｐｍに設定すればよく、また、温湿度が２３℃、５０％ＲＨであると、第２モーター８６の回転数を３７０ｒｐｍに、さらに、温湿度が３２℃、８０％ＲＨであると、第２モーター８６の回転数を４３０ｒｐｍに設定すればよいことになる。
【００６０】
ここで、トナー濃度１０％、温湿度２３℃、５０％ＲＨを基準状態として、この状態において所定量の現像剤が現像部２に残存するときに、第２モーター８６の回転数を基準回転数Ｓとする。例えば、トナー濃度が基準状態（トナー濃度１０％）から７％に変動した場合、図５のグラフから第２モーター８６を基準回転数Ｓより小さい回転数で駆動すると、所定量の現像剤が現像部２内に残存することになる。一方、トナー濃度が基準状態から１３％に変動した場合、図５のグラフから第２モーター８６を基準回転数Ｓより大きい回転数で駆動すると、所定量の現像剤が現像部２内に残存することになる。
【００６１】
また、温湿度が基準状態（温湿度２３℃、５０％ＲＨ）から１０℃、１５％ＲＨに変動した場合、図６のグラフから第２モーター８６を基準回転数Ｓより小さい回転数で駆動すると、所定量の現像剤が現像部２内に残存することになる。一方、温湿度が基準状態から３２℃、８０％ＲＨに変動した場合、図６のグラフから第２モーター８６を基準回転数Ｓより大きい回転数で駆動すると、所定量の現像剤が現像部２内に残存することになる。
【００６２】
従って、トナー濃度及び温湿度を測定し、測定したトナー濃度及び温湿度と、図５、図６に示す第２モーター８６の回転数と残存現像剤量との関係とに基づいて、第２モーター８６の駆動回転数を設定すると、現像剤の流動性に係わらずに現像部２内の現像剤を所定量にすることができる。
【００６３】
第２モーター８６の駆動回転数を制御する構成を図７に示す。図７は制御部の周辺を示すブロック図である。
【００６４】
制御部９１は、マイクロコンピュータ等で構成され、ＲＡＭ、ＨＤＤ、フラッシュＲＯＭ等のメモリからなる記憶部９２に記憶され、または入力されるプログラム、データに基づき、各種演算を行い、また画像形成部３、定着部１８、操作パネル９６、処理部９３、駆動制御部９４等の各部を制御する。
【００６５】
記憶部９２は、図５及び図６に示すトナー濃度及び温湿度の変化に対する第２モーター８６の回転数と現像部２の残存現像剤量との相関表を記憶し、また、トナー濃度１０％、温湿度２３℃、５０％ＲＨ（基準状態）において、第２モーター８６を基準回転数Ｓで駆動したときに、現像部２に残存する現像剤量（所定の残存現像剤量）を記憶する。制御部９１が第２モーター８６の回転数を算出するときに、上記の相関表と所定量の現像剤量を制御部９１に出力する。
【００６６】
処理部９３は濃度センサー８１と温湿度センサー８２に接続される。処理部９３は、制御部９１の指示に基づき濃度センサー８１及び温湿度センサー８２を駆動し、また、濃度センサー８１及び温湿度センサー８２の出力を処理し、各検知信号を制御部９１に出力する。
【００６７】
温湿度センサー８２は、現像部２の近傍の温度及び湿度を測定する。濃度センサー８１は、現像容器２２内の第１撹拌部材４３（図２参照）に対向して設けられる透磁率センサーからなり、現像剤中のキャリアに対するトナー比（トナー濃度）を検知する。
【００６８】
駆動制御部９４は、制御部９１の指示に基づき第１モーター８５及び第２モーター８６を駆動し、また、第１モーター８５とともに第１駆動部を構成し、第２モーター８６とともに第２駆動部を構成する。第１モーター８５の回転駆動によって第１撹拌部材４３と第２撹拌部材４４とは回転する。第２モーター８６の回転駆動によって規制部材５２は回転する。第１モーター８５は常に基準回転数Ｓで駆動され、第２モーター８６は基準回転数Ｓとその前後の複数の回転数に変速することが可能である。
【００６９】
操作パネル９６は、使用者が画像形成の開始を指示し、また、種々のモードを選択し、さらに、選択したモード、印刷枚数、警告等を表示することが可能である。
【００７０】
現像によってトナーが消費されると、所定のタイミングで、現像剤補給口２２ｇから第１搬送路２２ｃ内にキャリア、またはキャリアを含む現像剤が補給される。制御部９１が第１及び第２モーター８５、８６を基準回転数Ｓで駆動させると、補給された現像剤は、第１搬送路２２ｃから、上流側連通部２２ｅ、第２搬送路２２ｄ、及び下流側連通部２２ｆと循環しながら撹拌される。
【００７１】
制御部９１は、濃度センサー８１が検知したトナー濃度に関する検知信号を処理部９３から入力し、また、トナー濃度の変化に対する第２モーター８６の回転数と残存現像剤量との相関表（図５参照）と、所定の残存現像剤量とを記憶部９２から入力する。さらに、制御部９１は、上記の検知信号と記憶部９２からのデータ（相関表と所定の残存現像剤量）とに基づいて、第２モーター８６が所定の残存現像剤量となる回転数に算出する。即ち、相関表から、トナー濃度の基準状態からの変化に対応させて、第２モーター８６の基準回転数に対する回転数の差分を算出する。
【００７２】
また、制御部９１は、温湿度センサー８２が検知した温度及び湿度に関する検知信号を処理部９３から入力し、また、温湿度の変化に対する第２モーター８６の回転数と残存現像剤量との相関表（図６参照）と、所定の残存現像剤量とを記憶部９２から入力する。さらに、制御部９１は、上記の検知信号と記憶部９２からのデータ（相関表と所定の残存現像剤量）とに基づいて、第２モーター８６が所定の残存現像剤量となる回転数に算出する。即ち、相関表から、温湿度の基準状態からの変化に対応させて、第２モーター８６の基準回転数に対する回転数の差分を算出する。
【００７３】
さらに、制御部９１は、上記トナー濃度の変化に伴う第２モーター８６の基準回転数に対する回転数の差分と、温湿度の変化に伴う第２モーター８６の基準回転数に対する回転数の差分とを基準回転数に加算する。この回転数に変速して第２モーター８６が駆動されると、規制部材５２は変速した回転数で回転する一方、第２撹拌部材４４は基準回転数で回転することによって、余剰となった現像剤は、規制部材５２を乗り越えて現像剤排出口２２ｈへ排出され、トナー濃度及び温湿度の変化に係らずに現像部２内の現像剤を所定量にすることができる。
【００７４】
尚、画像形成以外の時に選択可能である調整モードを操作パネル９６に設けておき、使用者が調整モードを選択したときに、上記の第２モーター８６の駆動回転数の制御が行われるようにしてもよい。
【００７５】
また、現像部２の現像剤排出口２２ｈの近傍に加速度センサー等からなる傾き検知センサーを設けるようにしてもよい。傾き検知センサーが現像部２の長手方向（第２撹拌部材４４の軸方向）の傾きを検知し、その検知信号に基づいて制御部９１が第２モーター８６の駆動回転数を制御する。
【００７６】
即ち、制御部９１は、現像部２の傾きの変化に対する第２モーター８６の回転数と残存現像剤量との相関表と、所定の残存現像剤量とに基づいて、傾き検知信号に対応する第２モーター８６の回転数に算出し駆動する。例えば、排出される現像剤量が増加する方向に現像部２が傾斜しているときには、制御部９１は、第２モーター８６を基準回転数Ｓより大きい回転数で駆動する。これによって、規制部材５２の規制力が基準回転数における規制力より大きくなり、現像剤が現像剤排出口２２ｈに排出され難くなり、現像部２内の現像剤を所定量にすることができる。一方、排出される現像剤量が減少する方向に現像部２が傾斜しているときには、制御部９１は、第２モーター８６を基準回転数Ｓより小さい回転数で駆動する。これによって、規制部材５２の規制力が基準回転数における規制力より小さくなり、現像剤が現像剤排出口２２ｈに排出され易くなり、現像部２の傾きに係らずに現像部２内の現像剤を所定量にすることができる。
【００７７】
また、第２モーター８６を第１モーター８５に対して逆方向に回転させてもよい。例えば、操作パネル９６に異常検知の警告が表示され、現像部２の現像剤を入れ替える必要がある場合に用いられる。異常警告に基づいて調整モードを選択すると、調整モードでは、第２モーター８６が第１モーター８５に対して逆方向に回転し、規制部材５２の逆螺旋羽根５２ａ（図４参照）が第２撹拌部材４４の第２螺旋羽根４４ａと同じ方向に回転する。このために、規制部材５２には、現像剤が現像剤排出口２２ｈへ移動するのに対抗する規制力が無くなり、第２螺旋羽根４４ａと同様に、現像剤を現像剤排出口２２ｈへ搬送する力が発生し、多量の現像剤が迅速に現像剤排出口２２ｈへ排出される。現像部２から現像剤が排出されると、新たな現像剤が図示しない現像剤補給容器から現像部２に補給される。
【００７８】
上記実施形態によれば、画像形成装置１は、現像剤を撹拌、搬送する回転可能な第２撹拌部材４４と、現像剤排出口２２ｈに対向し第２撹拌部材４４に対して同軸に設けられ現像剤排出口２２ｈへの現像剤の移動を規制する回転可能な規制部材５２と、第２撹拌部材４４を回転駆動させる第１モーター８５と、規制部材５２を回転駆動させる第２モーター８６と、を備え、第１及び第２モーター８５、８６は、互いに独立して駆動制御される。
【００７９】
この構成によると、第２撹拌部材４４が回転すると、現像剤を現像剤排出口２２ｈへ搬送する搬送力が発生する一方、規制部材５２が回転すると、現像剤が現像剤排出口２２ｈへ移動するのに対抗する規制力が発生する。第１モーター８５による第２撹拌部材４４の回転数に対して、第２モーター８６による規制部材５２の回転数及び回転方向を変更することによって、現像剤を現像剤排出口２２ｈへ搬送する力と、その逆に作用する規制力とのバランスを変化させることが可能となる。例えば、現像部２の温湿度が変化し現像剤の流動性が変化し現像剤の流動性が変化する場合、現像部２の温湿度に応じて第１モーター８５に対する第２モーター８６の駆動回転数を制御すると、上記の搬送力と規制力のバランスが変わるために、現像部２から現像剤排出口２２ｈへの現像剤の排出量が現像部２の温湿度に応じて変わり、現像部２の現像剤量を常に安定させることができる。
【００８０】
また、上記実施形態によれば、現像容器２２内のトナー濃度を検知する濃度センサー８１を備え、濃度センサー８１の検知結果と、トナー濃度と第２モーター８６の回転数との相関とに基づいて、第２モーター８６は、第１モーター８５に対して回転数を制御される。
【００８１】
この構成によると、トナー濃度の変化に伴い、第２モーター８６が第１モーター８５に対して回転数を変速して駆動すると、規制部材５２は変速した回転数で回転する一方、第２撹拌部材４４は基準回転数で回転することになり、余剰となった現像剤は、規制部材５２を乗り越えて現像剤排出口２２ｈへ排出され、トナー濃度の変化に係らずに現像部２の現像剤量を常に安定させることができる。
【００８２】
また、上記実施形態によれば、現像部２近傍の温湿度を検知する温湿度センサー８２を備え、温湿度センサー８２の検知結果と、現像部２の温湿度と第２モーター８６の回転数との相関とに基づいて、第２モーター８６は、第１モーター８５に対して回転数を制御される。
【００８３】
この構成によると、現像部２近傍の温湿度の変化に伴い、第２モーター８６が第１モーター８５に対して回転数を変速して駆動されると、規制部材５２は変速した回転数で回転する一方、第２撹拌部材４４は基準回転数で回転することになり、余剰となった現像剤は、規制部材５２を乗り越えて現像剤排出口２２ｈへ排出され、現像部２の温湿度の変化に係らずに現像部２の現像剤量を常に安定させることができる。
【００８４】
また、上記実施形態によれば、現像部２の傾きを検知する傾き検知センサーを備え、傾き検知センサーの検知結果と、現像部２の傾きと第２モーター８６の回転数との相関とに基づいて、第２モーター８６は、第１モーター８５に対して回転数を制御される。
【００８５】
この構成によると、現像部２の傾きの変化に伴い、第２モーター８６が第１モーター８５に対して回転数を変速して駆動すると、規制部材５２は変速した回転数で回転する一方、第２撹拌部材４４は基準回転数で回転することになり、余剰となった現像剤は、規制部材５２を乗り越えて現像剤排出口２２ｈへ排出され、現像部２の傾きの変化に係らずに現像部２の現像剤量を常に安定させることができる。
【００８６】
また、上記実施形態によれば、第２モーター８６は、第１モーター８５に対して逆方向に回転するように駆動制御される。
【００８７】
この構成によると、規制部材５２の逆螺旋羽根５２ａが第２撹拌部材４４の第２螺旋羽根４４ａと同じ方向に回転することで、規制部材５２には、現像剤が現像剤排出口２２ｈへ移動するのに対抗する規制力が無くなり、第２撹拌部材４４と同様に、現像剤を現像剤排出口２２ｈへ搬送する力が発生し、多量の現像剤が迅速に現像剤排出口２２ｈへ排出される。従って、第２モーター８６の回転方向を換えるという簡単な構成で、現像部２の現像剤を入れ替えるのに用いることができる。
【００８８】
また、上記実施形態によれば、規制部材５２は、外周面に逆螺旋羽根５２ａが形成され、内周面が第２撹拌部材４４の回転軸４４ｂに回転可能に嵌合する円筒軸５２ｂを有する。
【００８９】
この構成によると、現像部２を大型にすることなく、第２撹拌部材４４及び規制部材５２を互いに独立して回転させることができる。
【００９０】
尚、上記実施形態では、規制部材５２は、円筒軸５２ｂと、円筒軸５２ｂに一体に設けられる逆螺旋羽根５２ａとを有する構成を示したが、本発明はこれに限らず、規制部材５２は、円筒軸５２ｂと、下流側連通部２２ｆに対向して下流側連通部２２ｆに現像剤を搬送する搬送羽根と、この搬送羽根と現像剤排出口２２ｈとの間に設けられ、搬送羽根から現像剤排出口２２ｈへの現像剤の移動を規制する規制板とを有する構成にしてもよい。また、規制板は１枚でも複数枚であってもよい。この場合も上記実施形態と同様の効果を奏する。
【００９１】
また、上記実施形態では、規制部材５２の円筒軸５２ｂは、その内周面が第２撹拌部材４４の回転軸４４ｂに回転可能に嵌合し、第１モーター８５が第２撹拌部材４４の回転軸４４ｂを回転させ、第２モーター８６が円筒軸５２ｂを回転させる構成を示したが、本発明はこれに限らず、現像部２の長手方向に延びて固着される固定軸を備え、規制部材５２の円筒軸５２ｂがこの固定軸に回転可能に保持されるとともに、第２撹拌部材４４の第２螺旋羽根４４ａが固定軸に回転可能に保持され、第１モーター８５が第２螺旋羽根４４ａを回転させ、第２モーター８６が円筒軸５２ｂを回転させる構成にしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に用いる現像装置及びそれを備えた画像形成装置に利用することができ、特に、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤の補給を行うとともに余剰現像剤を排出する現像装置及びそれを備えた画像形成装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００９３】
１ 画像形成装置
２ａ〜２ｄ、２ 現像部（現像装置）
２０ 現像ローラー
２２ 現像容器
２２ｃ 第１搬送路
２２ｄ 第２搬送路
２２ｇ 現像剤補給口
２２ｈ 現像剤排出口
４２ 撹拌部材
４３ 第１撹拌部材（撹拌部材）
４３ａ 第１螺旋羽根
４３ｂ、４４ｂ 回転軸
４４ 第２撹拌部材（撹拌部材）
４４ａ 第２螺旋羽根
５２ 規制部材
５２ａ 逆螺旋羽根
５２ｂ 円筒軸
６１〜６５ 歯車
８１ 濃度センサー
８２ 温湿度センサー
８５ 第１モーター（第１駆動部）
８６ 第２モーター（第２駆動部）
９１ 制御部
９２ 記憶部
９３ 処理部
９４ 駆動制御部（第１駆動部、第２駆動部）
９６ 操作パネル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、現像剤を前記現像容器に補給する現像剤補給口と、前記現像容器内の余剰の現像剤を排出する現像剤排出口と、を備えた現像装置であって、
回転軸と、該回転軸の外周面に形成される螺旋羽根とで構成され、前記現像容器内の現像剤を撹拌、搬送する回転可能な撹拌部材と、
前記現像剤排出口に対向し前記撹拌部材に対して同軸に設けられ前記現像剤排出口への現像剤の移動を規制する回転可能な規制部材と、を備え、
前記撹拌部材及び規制部材は、互いに独立して回転可能であることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記規制部材は、内周面が前記回転軸に回転可能に嵌合する円筒軸を有することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記現像容器は、第１搬送路と、該第１搬送路と逆方向に現像剤が搬送される第２搬送路と、前記第１及び第２搬送路の両端部を連通する連通部と、を有し、前記現像剤排出口は前記第２搬送路の下流側端部に延設されており、
前記撹拌部材は、前記第１搬送路内に配置される第１撹拌部材と、前記第２搬送路内に配置される第２撹拌部材と、からなり、
前記規制部材は前記第２撹拌部材に対して独立して回転可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の現像装置と、
前記撹拌部材を回転駆動させる第１駆動部と、
前記規制部材を回転駆動させる第２駆動部と、
前記第１及び第２駆動部を互いに独立して駆動制御する制御部と、を備えた画像形成装置。
【請求項５】
前記現像容器内のトナー濃度を検知する濃度センサーと、トナー濃度と前記第２駆動部の単位時間当たりの回転数との相関が記憶された記憶部と、を備え、前記制御部は、前記濃度センサーの検知結果と、前記記憶部に記憶されたトナー濃度と前記第２駆動部の単位時間当たりの回転数との相関とに基づいて、前記第２駆動部の単位時間当たりの回転数を制御することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記現像部近傍の温湿度を検知する温湿度センサーと、温湿度と前記第２駆動部の単位時間当たりの回転数との相関が記憶された記憶部と、を備え、前記制御部は、前記温湿度センサーの検知結果と、前記記憶部に記憶された温湿度と前記第２駆動部の単位時間当たりの回転数との相関とに基づいて、前記第２駆動部材の単位時間当たりの回転数を制御することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記現像部の傾きを検知する傾き検知センサーと、前記現像部の傾きと前記第２駆動部の単位時間当たりの回転数との相関が記憶された記憶部と、を備え、前記制御部は、前記傾き検知センサーの検知結果と、前記記憶部に記憶された前記現像部の傾きと前記第２駆動部材の単位時間当たりの回転数との相関とに基づいて、前記第２駆動部の単位時間当たりの回転数を制御することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記規制部材は、前記撹拌部材の螺旋羽根に対して逆位相である螺旋羽根を有し、前記制御部は、前記規制部材を逆方向に回転駆動させることで前記現像剤排出口からの現像剤の排出を促す調整モードを実行可能であることを特徴とする請求項４〜請求項７のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１】
キャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、現像剤を前記現像容器に補給する現像剤補給口と、前記現像容器内の余剰の現像剤を排出する現像剤排出口と、を備えた現像装置であって、
回転軸と、該回転軸の外周面に形成される螺旋羽根とで構成され、前記現像容器内の現像剤を撹拌、搬送する回転可能な撹拌部材と、
前記現像剤排出口に対向し前記撹拌部材に対して同軸に設けられ前記現像剤排出口への現像剤の移動を規制する回転可能な規制部材と、を備え、
前記撹拌部材及び規制部材は、互いに独立して回転可能であることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記規制部材は、内周面が前記回転軸に回転可能に嵌合する円筒軸を有することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記現像容器は、第１搬送路と、該第１搬送路と逆方向に現像剤が搬送される第２搬送路と、前記第１及び第２搬送路の両端部を連通する連通部と、を有し、前記現像剤排出口は前記第２搬送路の下流側端部に延設されており、
前記撹拌部材は、前記第１搬送路内に配置される第１撹拌部材と、前記第２搬送路内に配置される第２撹拌部材と、からなり、
前記規制部材は前記第２撹拌部材に対して独立して回転可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の現像装置と、
前記撹拌部材を回転駆動させる第１駆動部と、
前記規制部材を回転駆動させる第２駆動部と、
前記第１及び第２駆動部を互いに独立して駆動制御する制御部と、を備えた画像形成装置。
【請求項５】
前記現像容器内のトナー濃度を検知する濃度センサーと、トナー濃度と前記第２駆動部の単位時間当たりの回転数との相関が記憶された記憶部と、を備え、前記制御部は、前記濃度センサーの検知結果と、前記記憶部に記憶されたトナー濃度と前記第２駆動部の単位時間当たりの回転数との相関とに基づいて、前記第２駆動部の単位時間当たりの回転数を制御することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記現像部近傍の温湿度を検知する温湿度センサーと、温湿度と前記第２駆動部の単位時間当たりの回転数との相関が記憶された記憶部と、を備え、前記制御部は、前記温湿度センサーの検知結果と、前記記憶部に記憶された温湿度と前記第２駆動部の単位時間当たりの回転数との相関とに基づいて、前記第２駆動部材の単位時間当たりの回転数を制御することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記現像部の傾きを検知する傾き検知センサーと、前記現像部の傾きと前記第２駆動部の単位時間当たりの回転数との相関が記憶された記憶部と、を備え、前記制御部は、前記傾き検知センサーの検知結果と、前記記憶部に記憶された前記現像部の傾きと前記第２駆動部材の単位時間当たりの回転数との相関とに基づいて、前記第２駆動部の単位時間当たりの回転数を制御することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記規制部材は、前記撹拌部材の螺旋羽根に対して逆位相である螺旋羽根を有し、前記制御部は、前記規制部材を逆方向に回転駆動させることで前記現像剤排出口からの現像剤の排出を促す調整モードを実行可能であることを特徴とする請求項４〜請求項７のいずれかに記載の画像形成装置。
【図１】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１８１４７７（Ｐ２０１２−１８１４７７Ａ）
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４５９４３（Ｐ２０１１−４５９４３）
【出願日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【出願人】（０００００６１５０）京セラドキュメントソリューションズ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【出願人】（０００００６１５０）京セラドキュメントソリューションズ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
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