JP5196942B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、像担持体上に形成された静電像を現像して可視画像を形成する現像装置、特に、トナー及びキャリアからなる二成分現像剤を使用する現像装置及びこれを備えた、複写機、プリンタ、記録画像表示装置、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

電子写真方式を用いた複写機などの画像形成装置では、感光体ドラムなどの像担持体上に形成された静電像に現像剤を付着させて可視像化する。このような現像に使用される現像装置では、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いるものが知られている。

図12は従来技術に係る二成分現像剤を用いる現像装置の一例を示す模式的断面図である。この図12に示すように、二成分現像剤を用いる現像装置においては、二成分現像剤を撹拌しながら搬送する第一の搬送スクリュー100と第二の搬送スクリュー101とを水平方向に２本配置しているものが多い。第二の搬送スクリュー101は現像剤担持体（現像スリーブ）102に現像剤を供給し、現像領域を通過した後の現像剤を回収するために用いられる。また、第一の搬送スクリュー100は、現像スリーブ102から回収された現像剤と新しく補給された現像剤とを混合撹拌するために用いられる。

一方、近年、複写機やプリンタ等の電子写真方式を用いた画像形成装置においては、省スペースを達成するために装置本体の小型化の要求が強くなっており、特にフルカラーの画像形成放置においては、現像装置を複数配置するために小型化の要望が強い。そこで、図13に示すように、２本の搬送スクリュー100，101を上下に配置した縦撹拌型の現像装置が知られている（特許文献１参照）。

図13に示す現像装置は、第一の搬送スクリュー100は、現像容器下側の撹拌室103内の現像剤を搬送しつつ、現像スリーブ102から回収された現像剤と新しく補給された現像剤とを混合撹拌するために用いられる。また第二の搬送スクリュー101は、現像容器上側の現像室104内の現像剤を搬送して現像スリーブ102に供給するために用いられる。このように縦撹拌型の現像装置は、撹拌室103と現像室104が垂直方向に配置されている。このため、水平方向の占有スペースが小さくて済むという利点があることから、例えば複数の現像装置を水平方向に並列配置するタンデム方式のカラー画像形成装置でも小型化を図ることが可能となる。

また、図12に示す現像装置では、現像室103から現像スリーブ102への現像剤の供給を行い、現像後の現像剤は再び現像室103に回収している。このため、現像によってトナー濃度の低下した現像剤が十分に撹拌されないまま現像スリーブ102に供給されてしまうおそれがある。これに対して、図13に示す縦撹拌型の現像装置では、上側の現像室104からは現像スリーブ102に現像剤を供給するだけで現像後の現像剤を回収することがない。このため、常にトナー濃度が均一な現像剤を現像スリーブ102に対して供給することができる。そのため、トナー濃度ムラに起因する画像濃度ムラや長手方向での濃度差のない均一な画像を得ることができる。

特開平５−３３３６９１号

しかしながら、縦撹拌型の現像装置は、以下のような課題がある。すなわち、縦撹拌型の現像装置は第二の搬送スクリュー101によって長手方向に現像剤を搬送しながら、その現像剤の一部を現像スリーブ102に供給していく。そして、一旦現像スリーブ102上にコートされた現像剤は現像領域通過後に第一の搬送スクリュー100によって回収される。このため、図14に示すように、第二の搬送スクリュー101によって搬送される現像剤量は搬送方向下流に行くほど少なくなっていく傾向にある。

これとは逆に第一の搬送スクリュー100によって搬送される現像剤量は、現像スリーブ102から回収される現像剤の分が増えていくので搬送方向下流に行くほど多くなっていくことになる。これを模式的に表したのが図14である。この図のように、縦撹拌型の現像装置では長手方向で現像剤面の高さ（以下「剤面高さ」という）が傾く。

そのため、第二の搬送スクリュー101の搬送方向下流（図14のＡ部分）では、剤面高さが低くなりやすいため、現像スリーブに対する現像剤の供給不足によるコート不良が発生しやすいという課題がある。このようなコート不良の発生は濃度ムラとなって画像に表れてしまうため、その回避策が必要となる。

回避策としてまず考えられるのは、第一の搬送スクリュー100の回転速度を速くすることである。第一の搬送スクリュー100の回転速度を速くすると、単位時間内に第一の搬送スクリュー100から第二の搬送スクリュー101へ汲み上げられる現像剤の量が増える。このため、第二の搬送スクリュー101によって搬送される現像剤量が多くなる。その結果、搬送方向下流側での剤面高さを高く保つことができ、コート不良を回避することが可能となる。

しかしながら、第一の搬送スクリュー100の回転速度を速くすると、スクリューと軸受けの摺擦部における摩擦による昇温が顕著になりやすい傾向がある。そして、昇温が大きくなると、スクリュー端部に付着したトナーが熱により固まって凝集塊となる。この凝集塊が現像スリーブと感光体ドラムとのギャップに詰まって白スジとなったり、また凝集塊が現像されてから転写されるときに転写抜けを引き起こして白抜け画像を発生するなどのおそれがある。また、昇温以外にもスクリュー端部シールの耐久性が低下するなどの問題も発生する。

本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その目的は、縦撹拌構成の現像装置において、現像剤搬送部材の回転速度の増加を抑えつつ剤面高さを適正な範囲に制御することを可能とした画像形成装置を提供するものである。

上記課題を解決するための本発明における手段は、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いて像担持体に形成した静電像を現像して画像を形成する画像形成装置において、表面に現像剤を担持して前記像担持体の現像領域に搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体から回収された現像剤を収容する第一の収容部と、前記第一の収容部の鉛直方向上方に配置され、前記第一の収容部と連通し、前記現像剤担持体に供給する現像剤を収容する第二の収容部と、前記第一の収容部の現像剤を前記第二の収容部へ搬送する第一の搬送部材と、前記第二の収容部の現像剤を搬送して前記現像剤担持体に供給する第二の搬送部材と、前記第一の搬送部材を駆動する第一の駆動手段と、前記現像剤担持体と、前記第二の搬送部材を駆動する第二の駆動手段と、装置内の温度及び湿度を検知する温湿度検知手段と、前記現像剤の累積使用時間を検知する計測手段と、前記温湿度検知手段及び前記計測手段からの情報に基づき、現像剤の絶対水分量もしくは前記累積使用時間の値が所定値よりも大きいときは、小さいときよりも前記第二の搬送部材に対する、前記第一の搬送部材の速度比率を高めるように、前記第一の駆動手段の駆動速度を増加させる制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明にあっては、使用している現像剤の状態に応じて、現像剤を搬送する搬送部材の駆動速度の増加を抑えつつ収容部内の現像剤の剤面高さを適正範囲に制御することにより、剤面高さの変動に伴う画像不良の発生を抑制することができる。

〔第一実施形態〕
図１は本発明の一実施形態である、電子写真方式を採用したフルカラー画像形成装置の概略構成図を示す。

［画像形成装置の全体構成］
まず、図１を参照して本実施形態に係る現像装置を備えた画像形成装置の全体構成について、画像形成動作とともに説明する。

本実施形態の画像形成装置は、第一〜第四の４つの画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄを備えている。なお、前記第一〜第四画像形成部は、順にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色画像を形成する画像形成部であり、トナーの色が異なる以外は同じ構成である。そこで、図１に示した符号ａ，ｂ，ｃ，ｄはそれぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各画像形成部に対応した部材を示すが、以下の説明では、特に色を区別する必要がない場合には、符号ａ，ｂ，ｃ，ｄは省略する。

各画像形成部Ｐは、像担持体としての矢印方向（反時計方向）に回転するドラム状の電子写真感光体、即ち、感光体ドラム１を備えている。そして、その周囲には、帯電器２、感光体ドラム１の図上方に配置した露光手段としてのレーザービームスキャナ３、現像装置４、転写ローラ６、クリーニング手段19などからなる画像形成手段を有する。

画像形成に際しては、感光体ドラム１が、帯電器２によって一様に帯電される。通常モードでは感光体ドラム１は、図１の反時計回り方向に286mm/secのプロセススピード（周速度）で回転する。

上記一様に帯電された感光体ドラム１は、レーザービームスキャナ３により、画像信号により変調されたレーザー光により走査露光が行われる。

これによって、帯電器２によって帯電された感光体ドラム１の表面電位が画像部において変化して、感光体ドラム１上に静電像が形成される。この静電像は、現像装置４によって反転現像され、可視画像、即ち、トナー像とされる。

本実施形態では、現像装置４は現像剤としてトナーとキャリアを混合した現像剤を使用する二成分現像方式を用いている。

上記工程を画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ毎に行うことによって、感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ上に、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの４色のトナー像が形成される。

本実施形態では、各画像形成部Ｐの下方位置には、中間転写体である無端ベルトよりなる中間転写ベルト５が配置されている。この中間転写ベルト５は、ローラ51，52，53に懸架され、図１の時計回り方向に移動可能となっている。

上記感光体ドラム１上のトナー像は、一次転写手段としての転写ローラ６によって一度中間転写体である中間転写ベルト５に転写される。これによって、中間転写ベルト５上にてイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの４色のトナー像が重ね合わされ、フルカラー画像が形成される。また、感光体ドラム１上に転写されずに残ったトナーはクリーニング手段19に回収される。

前記中間転写ベルト５上のフルカラー画像は、給送カセット12から給送ローラ13、給送ガイド11を経由して搬送される紙などの記録材Ｓに、二次転写手段としての二次転写ローラ10へのバイアス印加により転写される。なお、転写されずに中間転写ベルト５表面に残ったトナーは中間転写ベルトクリーニング手段18に回収される。

一方、トナー像が転写された記録材Ｓは、定着器16に送られて加熱、加圧され、画像の定着が行われた後に排出トレイ17に排出される。

［現像装置の全体構成］
次に、図２及び図３を参照して、本実施形態の現像装置４の構成について、現像動作とともに説明する。なお、図２及び図３は現像装置４の断面図である。

本実施形態に係る現像装置４は、いわゆる縦撹拌型の現像装置となっている。具体的には、図２に示すように、現像剤を収容する現像容器22を備え、現像容器22内に現像剤としてトナーとキャリアを含む二成分現像剤が収容されている。また、現像容器22内に、現像剤担持部材として、内部に固定マグネットを有する回転可能な現像スリーブ28と、この現像スリーブ28上に担持された現像剤の穂を規制する穂切り部材である規制ブレード29を有している。

前記現像容器22は、図３に示すように、感光体ドラムの画像形成領域に現像剤を供給し得るように、長手方向が現像スリーブの長さ以上に形成されている。この現像容器22の内部は、その鉛直方向略中央部に長手方向に延在する隔壁27が設けられている。これにより、現像容器22の内部が鉛直方向上下に区画されている。そして、区画された下部には現像スリーブ28から回収された現像剤を収容する第一の収容部である撹拌室24が配置され、上部には現像スリーブ28に供給する現像剤を収容する第二の収容部である現像室23が配置されている。

撹拌室24には撹拌室内の現像剤を現像室23へへ搬送する第一の搬送部材となる第一の搬送スクリュー26が回転可能に配置されている。また、現像室23には現像室内の現像剤を搬送して現像スリーブ28に供給する第二の搬送部材となる第二の搬送スクリュー25が回転可能に配置されている。

第一の搬送スクリュー26は現像室23の底部に現像スリーブ28の軸方向に沿ってほぼ平行に配置されており、回転して現像室23内の現像剤を軸線方向に沿って一方向に搬送する。また、第二の搬送スクリュー25は、撹拌室24内の底部に第一の搬送スクリュー26とほぼ平行に配置され、撹拌室24内の現像剤を第一の搬送スクリュー26と反対方向に搬送する。このように、第一及び第二の搬送スクリュー26，25の回転による搬送によって、現像剤が隔壁27の長手方向両端に形成された連通開口20，21を通じて現像室23と撹拌室24との間で循環される。なお、一方の連通開口20は撹拌室24の現像剤を現像室23に汲み上げる汲み上げ部となり、他方の連通開口21は現像室23の現像剤を撹拌室24に送り込む戻し部となる。

本実施形態では、現像スリーブ28、第一の搬送スクリュー26、第二の搬送スクリュー25を全て同一の駆動モータで駆動するのではない。すなわち、本実施形態では、図２に示すように、第一の搬送スクリュー26は第一の駆動手段となる駆動モータＭ１により駆動回転する。一方、現像スリーブ28と第二の搬送スクリュー25は前記駆動源とは異なる第二の駆動手段である駆動モータＭ２によって駆動回転するように構成されている。この構成により、現像スリーブ28、及び第二の搬送スクリュー25の回転速度に対する第一の搬送スクリュー26の回転速度の比率を任意に変更することが可能となっている。

なお、本実施形態では第一、第二の搬送スクリュー26，25の直径はともに18mm、ピッチは20mmになっており、画像形成に際してそれぞれ390rpmの回転数で回転するように設定している。

本実施形態においては、現像容器22の感光体ドラム１に対向した現像領域に相当する位置には開口部があり、この開口部に現像スリーブ28が感光体ドラム方向に一部露出するように回転可能に配設されている。

ここで、本実施形態の現像スリーブ28の直径は20mm、感光体ドラム１の直径は40mm、又、この現像スリーブ28と感光体ドラム１との最近接領域を約400μmの距離に構成されている。これにより、現像部に搬送した現像剤を感光体ドラム１と接触させた状態で、現像が行えるように設定されている。なお、現像スリーブ28はアルミニウムやステンレスのような非磁性材料で構成され、その内部には磁界手段であるマグネットローラ28ｍが非回転状態で設置されている。このマグネットローラ28ｍは、現像部における感光体ドラム１に対向して配置された現像極Ｓ２を有している。また、このマグネットローラ28ｍは、規制ブレード29に対向して配置された磁極Ｓ１、前記磁極Ｓ１、Ｓ２の間に配置された磁極Ｎ１、現像室23及び撹拌室24にそれぞれ対向して配置された磁極Ｎ２及びＮ３を有している。また、現像スリーブ28の回転数は250rpmに設定されている。

現像スリーブ28は、現像時に図２の反時計回り方向に回転し、規制ブレード29による磁気ブラシの穂切りによって層厚を規制された二成分現像剤を担持して、これを感光体ドラム１と対向した現像領域に搬送する。そして、感光体ドラム１上に形成された静電像に現像剤を供給して静電像を現像する。

前記規制ブレード29は、現像スリーブ28の長手方向軸線に沿って延在した板状のアルミニウムなどで形成された非磁性部材29ａと、鉄材のような磁性部材29ｂで構成されている。そして、規制ブレード29は感光体ドラム１よりも現像スリーブ回転方向上流側に配設されている。そして、この規制ブレード29の先端部と現像スリーブ28との間を現像剤のトナーとキャリアの両方が通過して現像領域へと送られる。

尚、規制ブレード29の現像スリーブ28の表面との間隙を調整することによって、現像スリーブ28上に担持した現像剤磁気ブラシの穂切り量が規制されて現像領域へ搬送される現像剤量が調整される。

本実施形態においては、規制ブレード29によって、現像スリーブ28上の単位面積当りの現像剤コート量を30mg/cm²に規制している。なお、規制ブレード29と現像スリーブ28は、間隙を200〜1000μm、好ましくは400〜700μmに設定される。本実施形態では600μmに設定した。

［現像剤面高さの調整］
ところで、前述したように、本実施形態のような縦撹拌型の現像装置では、長手方向での剤面高さの傾きが大きくなりやすい。このため、第二の搬送スクリュー25の下流側における剤面高さが低くなりやすい傾向がある。更に、剤面高さは現像剤の状態、例えば画像形成装置の設置されている場所の温湿度や現像剤の使用期間の長さなどによっても変化することが従来から知られており、このような状態の変化が重なると剤面の高さが更に低くなってしまう可能性がある。

このような現象は画像形成装置の設置場所が高温、高湿環境である場合や、現像剤の使用期間がある程度長期間となって現像剤寿命に近づいている場合など、現像剤のもつ帯電量が低下している場合に特に起こりやすい。

設置場所が高温、高湿環境の場合に帯電量が低下しやすい理由としては、現像剤周囲の雰囲気中に含まれる絶対水分量が多くなり、現像剤は電荷を保持しづらくなるためである。また、現像剤の累積使用時間が長くなり、現像剤寿命に近づいている場合に帯電量が低下しやすい理由としては、寿命末期ではトナーに電荷を付与するキャリア粒子の表面に外添剤やトナーの微粉が付着している割合が多くなるためである。これにより、トナーに対する帯電付与能力が低下するからである。

トナーのもつ帯電量が低下すると、現像剤粒子間に働く電気的な反発力（クーロン力）が小さくなるために粒子同士が近づくことになり、その結果、現像剤全体の体積が小さくなることで現像剤面の高さが低くなってしまう。このような現像剤の状態では、現像装置内の現像剤全体の剤面高さが低くなっているため、特に剤面高さが低くなりやすい場所である第二の搬送スクリュー25の下流側でコート不良の発生する可能性が高くなる。

そこで、本実施形態では、装置内の温度及び湿度を検知する温湿度検知手段と、現像剤の累積使用時間を検知する計測手段とを有し、温湿度検知手段及び計測手段からの情報に基づき、前記第一の搬送スクリュー26の回転速度を制御する補正手段を設けている。

すなわち、現像剤の置かれている装置内の温湿度、及び現像剤の累積使用時間の長さに基づいて、コート不良発生が起こる可能性が最も高い第二の搬送スクリュー25の下流側の剤面高さを判定する。そして、その判定結果に従って第一の搬送スクリュー26の回転速度を変化させることで剤面高さを維持するように制御するものである。

上記制御構成について具体的に説明する。本実施形態における画像形成装置には、現像剤の累積使用時間を計測するための計測手段を有しており、現像剤が画像形成装置に投入されてからどのくらい継続して使用されているかを検知できるようになっている。なお、本実施形態では現像剤の累積使用時間として、プリント枚数を累積することにより使用時間を検知する。すなわち、プリント枚数の累積枚数が多くなれば現像剤の累積使用時間の累積値が長くなると判断する。

まず、現像剤が新品の状態で画像形成装置に投入されると、現像剤の累積使用時間が初期化される。そこからプリント動作が行われるたびに、プリントした枚数の累積値が計測手段に記憶されていく。このとき、プリントされた画像がスモールサイズの場合は「１」、ラージサイズの場合は「２」がカウントアップされる。すなわち、スモールサイズの画像が累積で3000枚プリントされると、「3000」という値が計測手段に記憶される。一方、ラージサイズの画像が累積で3000枚プリントされると、「6000」という値が計測手段に記憶される。なお、プリントシートがスモールサイズかラージサイズかはシートサイズによって予め設定されている。また、前記カウントアップする値は、１又は２に限定する必要はなく、シートサイズに応じて多段階に設定してもよい。

上記累積プリント枚数がＣＰＵ（不図示）に送られて現像剤の耐久状態が演算される。現像剤の耐久状態ｄ（％）の判定は、上記累積枚数をｎ１、現像剤に応じて設定された耐久寿命の枚数をｎ２としたとき、以下のように算出される。

ｄ＝（ｎ１／ｎ２）×100 ……（式１）

例えば、本実施形態で使用している現像剤の耐久寿命は6000枚に設定されている。このため、前記のようにスモールサイズの画像が累積で3000枚プリントされたときは、この時点での現像剤の耐久状態は、寿命に対して（3000／6000）×100＝50％であると判断される。

図４に示すように、現像剤中のトナーの帯電量は現像剤の耐久状態によって右肩下がりで低下する傾向がある。このため、耐久状態を算出すればおおよその帯電量を判定することができる。

また、本実施形態における画像形成装置には、装置内の温度、及び湿度を検知するための温湿度検知手段である温度湿度センサを有しており、現像剤が使用されている場所の絶対水分量がどのくらいであるかを把握できるようになっている。

絶対水分量Ｄ（g/Kg Dry Air）は、例えば温度ａ（℃）、湿度ｂ（％）のとき以下のように算出される。ここでｃ（mmHg）は温度ａ（℃）のときの飽和水蒸気圧である。

Ｄ＝622×（0.01×ｂ×ｃ／760−0.01×ｂ×ｃ） ……（式２）

図５に示すように、現像剤中のトナーの帯電量は現像剤の置かれている環境における絶対水分量に応じて変化することが分かっている。このため、その環境における絶対水分量が分かれば帯電量をある程度予測することができる。

上記した２つのパラメータ、すなわち現像剤の耐久状態と、使用環境の絶対水分量の両者を考慮することによって、使用している現像剤の帯電量が予測できる。このため、この帯電量に依存する現像剤面の高さを判定することができる。

すなわち、耐久状態が大きいほど、また絶対水分量が大きいほど第二の搬送スクリュー25の下流側での剤面高さは低くなる。そのため、そのような場合には第一の搬送スクリュー26の回転速度を通常時（回転数の標準値）よりも高めて撹拌室24から現像室23へ現像剤の供給を多くする必要がある。

そのため、本実施形態の画像形成装置には、図６に示すように、計測手段60、温度湿度センサ61からの検知入力に基づき、前述した駆動モータＭ１及び駆動モータＭ２の駆動を制御する制御部62が設けられている。

上記のように、現像剤の耐久状態及び現像剤がおかれている環境の絶対水分量の２つのパラメータから第一の搬送スクリュー26の回転速度の補正値が決定することができる。この補正値を決定するための補正テーブルの一例を図７の表に示す。

図７の表に記載している補正値は、本実施形態における第一の搬送スクリュー26の回転数の標準値（390rpm）に対して何％増速して回転させるかを表している。例えば、補正値が＋15％であれば、現像スリーブ28、第二の搬送スクリュー25の回転速度は変えずに、第一の搬送スクリュー26の回転速度だけを390rpmから390×1.15＝448.5rpmで回転させることを示している。この補正テーブルによって決定された補正値に基づく回転速度によって画像形成動作が実行される。上記の制御の流れを図８に示す。

図８において、プリントが開始されると、計測手段に記憶されている累積枚数を読み込み（Ｓ１）、現像剤の累積使用時間の算出、すなわち前述した式１により現像剤の耐久状態がどの程度かを算出する（Ｓ２）。次に温度湿度センサにより現像剤近傍の温度及び湿度を検知し（Ｓ３）、前述した式２により絶対水分量を算出する（Ｓ４）。

上記のようにして得た、現像剤の耐久状態及び現像剤がおかれている環境の絶対水分量の２つのパラメータから、図７に示す補正テーブルに基づき、第一の搬送スクリュー26の回転速度の補正値を決定する（Ｓ５）。

そして、上記補正値に基づき、第一の搬送スクリュー26、及び第二の搬送スクリュー25、現像スリーブ28を回転駆動して現像を実行する（Ｓ６）。

そして、次の現像に備えてプリントしたシートサイズがスモールサイズか否かを判別し（ＳＳ）、スモールサイズのときは、「１」カウントアップし、そうでないときは「２」をカウントアップして計測手段に累積枚数を記憶する（Ｓ10）。

例えば、現像剤の耐久状態が100％、絶対水分量が20.0ｇの場合、現像剤中のトナーが持つ帯電量は標準状態に比べてかなり低くなっている。このため、上記したような第一の搬送スクリュー26の回転速度補正を行わなかった場合、図９に示すように、第二の搬送スクリュー25の下流側の剤面高さが大きく低下し、コート不良が発生してしまう。これに対して上記のような補正を行うことで剤面高さは図10に示すようになり、コート不良の発生を防止できることが確認された。

一方で、現像剤の耐久状態が５％、絶対水分量が5.5ｇの場合、トナーの持つ帯電量は特に低くなく、剤面高さは全体的に高い状態を維持できる。このため、第一の搬送スクリュー26の回転速度の補正値は０％とし、搬送スクリューの回転速度を低く抑えている。

上記したように、搬送スクリューの回転速度が速いと、スクリュー軸受部での昇温が大きくなったり、また端部シールの劣化が促進される傾向がある。このため、常時スクリュー回転速度を速く設定するよりも、本実施形態のように、特に必要なとき以外はできるだけスクリューの回転速度は上げないように制御した方が有利である。

なお、現像剤の耐久状態及び絶対水分量が大きくなったときに、第一の搬送スクリュー26を標準値（基準値）からどの程度増速させるか、という補正テーブルは現像剤の種類等に応じて適宜設定すればよく、図７に示した補正テーブルに限定する必要はない。

以上説明したように本実施形態にあっては縦撹拌型の現像装置を使用した画像形成装置において、現像剤の帯電量が低下することで剤面高さが低くなりやすい状態の場合でも、現像剤面高さを適切な範囲内に制御することが可能となる。このため、剤面高さの低下に起因するコート不良の発生を防止することができるようになる。

また、一方で現像剤の帯電量が特に低くないときは搬送スクリューの回転速度を低く抑えることで、スクリュー軸受部での昇温や端部シールの劣化を抑制することができるようになる。

なお、本実施形態では現像剤の累積使用時間として、プリント枚数を用いて判別する例を示したが、タイマーを用いて新規現像剤を投入してからの累積時間を計測し、その時間を用いるようにしてもよい。

〔第二実施形態〕
次に第二実施形態に係る装置について図11を参照して説明する。なお、本実施形態の装置の基本構成は前述した実施形態と同一であるため重複する説明は省略し、ここでは本実施形態の特徴となる構成について説明する。また、前述した実施形態と同一機能を有する部材には同一符号を付す。

本実施形態では、画像形成に際して感光体ドラム１、現像スリーブ28を第一の回転速度で駆動する第一の画像形成モードと、その回転速度と異なる第二の回転速度で駆動する第二の画像形成モードを有している。具体的には、普通紙などに画像形成を行う通常モード（本実施形態ではプロセススピード167mm/sec）の他に、厚紙、及びＯＨＰシートに画像形成を行う減速モード（プロセススピード83mm/sec）を有している。減速モードでは感光体ドラム１の他に、中間転写ベルト５や定着器16などの速度を通常モードの１／２に減速する。このため、普通紙よりも転写性や定着性に劣る記録材に対しても十分な転写、定着を行うことができる。なお、本実施形態においても、通常モードにあっては第一実施形態と同様に、現像スリーブ28の回転速度は250rpm、第一、及び第二の搬送スクリュー25，26の回転速度は390rpmに設定されている。

一方、減速モードでは、現像スリーブ28、及び第一、第二の搬送スクリュー25，26についても同時に駆動速度を通常モードよりも減速する。また、このとき本実施形態では第一実施形態と同様、現像スリーブ28と第二の搬送スクリュー25を駆動モータＭ２により通常モードの１／２に減速する。しかし、第一の搬送スクリュー26のみ別駆動として駆動モータＭ１により別途回転速度制御する構成としている。

撹拌室24にある現像剤を第一の搬送スクリュー26を回転させて鉛直方向上方にある現像室23にある第二の搬送スクリュー25へ受け渡すためには、重力に逆らって現像剤を上方に持ち上げる力が必要となる。この現像剤を持ち上げる力は、第一の搬送スクリュー26によって搬送される現像剤が現像容器端部の壁に衝突する際の衝撃によって現像剤が上方に跳ね上げられることによって生まれるため、現像剤の搬送速度が速いほど衝突時の衝撃が大きくなる。このため、現像剤が持ち上げられる量も増えることになる。

そのため、もし第一の搬送スクリュー26も現像スリーブ28及び第二の搬送スクリュー25と同一駆動として、同じように減速モードで回転速度を１／２に減速してしまうと、第一の搬送スクリュー26で搬送される現像剤の移動速度が遅くなる。そのため、現像剤が汲み上げ部20において汲み上がり難くなり、回転速度を通常モードの１／２にすると汲み上げられる現像剤は通常モードの１／２以下になってしまう。

そのため、減速モードが暫く続くと、第二の搬送スクリュー25側の剤面が次第に低下し、特に搬送方向下流側においてコート不良が発生しやすくなってしまう。

そこで、本実施形態では選択された画像形成モードに応じて第一の搬送スクリュー26の速度を決定する制御を行うようにしている。

画像形成動作がスタートしたときに、現像剤の耐久状態と使用環境の絶対水分量とから第一の搬送スクリュー26の回転速度補正値がまず決定されるのは第一実施形態と同様である。しかし、本実施形態では、その時に選択された画像形成モードが減速モードである場合には、更に回転速度の補正がなされるようにしている。本実施形態では選択された画像形成モードが減速モードである場合は、図７の表に示した補正値に対して更に補正値算出係数として0.72を乗じた数値を第一の搬送スクリュー26の回転速度の補正値としている。

前記補正値算出係数は最も作像速度の速い通常モードの速度を１としたときの、減速モードにおける減速率を表している。この係数の数値としては0.65以上0.90以下の範囲に設定するのが望ましい。すなわち、通常モードで設定する第一の搬送スクリュー26の回転速度の0.65倍以上0.90倍以下の範囲となるように設定する。前記範囲以下だと汲み上げ部20での現像剤の汲み上げ量が不十分となり、コート不良が生じやすくなる。また、この範囲以上だと減速モードにおける第一の搬送スクリュー26の回転速度が通常モード時とほとんど変わらなくなる。このため、画像１枚当たりの回転数が減速モードにおいては通常モード時の約２倍となり、スクリュー端部シールの耐久性の観点から不利になる。よって、上記の範囲に設定することが望ましい。

ここで例えば、現像剤の耐久状態が60％、使用環境の絶対水分量が17.0ｇの場合、図７の表に示された補正値＋10％に対して更に補正値算出係数0.72を掛けた＋7.2％が補正値となる。このため、第一の搬送スクリューの回転速度は、390×1.1×0.72＝309rpmに設定される。

上記した制御の流れを図11に示す。図11に示すＳ25からＳ27の手順が上記説明した手順である。なお、図11に示すＳ21からＳ24の手順は図８で説明したＳ１からＳ４までの手順と同じであり、図11に示すＳ28からＳ33の手順は図８で説明したＳ５からＳ10までの手順と同じである。

このように、減速モードにおいて、現像スリーブ28と第二の搬送スクリュー25の回転速度が通常の１／２に減速しているときに、第一の搬送スクリュー26のみを通常の１／２の速度よりも速い速度で回転させる。これにより、汲み上げ部20における現像剤の汲み上げ量を維持することができるため、通常モードにおける剤面高さと同等の剤面高さを確保することが可能となる。

ちなみに、ここで設定した減速モードにおける補正値を更に大きくすれば現像剤の汲み上げ性が更にアップするため、剤面高さを保持するためには有利である。しかし、上記したように、スクリュー回転速度は極力遅くした方がスクリュー軸受部の昇温や端部シールの耐久性という観点からは有利である。このため、通常モードにおける剤面高さとほぼ同等の剤面高さ得られる最低限の速度ということでこの数値を選択している。

なお、本実施形態ではプロセススピードを通常モードの１／２に減速する減速モードにおいて、補正値算出係数を0.72に設定したが、補正値算出係数はこの値に限定する必要はない。すなわち、プロセススピードが通常モードにの１／２のときは、第一の搬送スクリュー26の回転による現像室23への現像剤の供給が通常モードの１／２になるように設定すればよい。また、プロセススピードが通常モードにの１／３のときは、第一の搬送スクリュー26の回転による現像室23への現像剤の供給が通常モードの１／３になるように設定すればよい。

したがって、本実施形態では通常モードの他にプロセススピードを１／２に減速する減速モードを持つ場合で説明したが、プロセススピードの異なる減速モードを複数持つ画像形成装置においても適用することができる。その場合、第一の搬送スクリュー回転速度補正値の算出係数はその減速モードのプロセススピードに応じてそれぞれ適切な数値を設定すればよい。

以上のように、縦撹拌型の現像装置を用いて、通常の画像形成モードよりも減速して作像動作を行う減速モードにおいても現像剤の汲み上げ性が低下しないように第一の搬送スクリューの回転速度を適切に制御する。これにより、剤面高さの低下に起因するコート不良の発生を防止することができるようになる。

画像形成装置の概略構成説明図である。 現像装置の横断面図である。 現像装置の縦断面図である。 現像剤の耐久状態とトナー帯電量の関係を示した説明図である。 現像剤の使用環境における絶対水分量とトナー帯電量の関係を示した説明図である。 現像剤面高さの調整をするための制御部構成を示すブロック図である。 現像剤面高さの調整をするための補正値テーブルを示す表である。 現像剤面高さの調整をする制御のフローチャートである。 現像剤面高さの調整をする制御を行わなかった場合の剤面高さの概略説明図である。 現像剤面高さの調整をする制御を行った場合の剤面高さの概略説明図である。 第二実施形態に係る剤面高さの調整をする制御のフローチャートである。 従来の現像装置の概略説明図である。 縦撹拌型現像装置の概略説明図である。 縦撹拌型の現像装置内の剤面高さの概略説明図である。

符号の説明

Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ …画像形成部
Ｓ …記録材
１ …感光体ドラム
２ …帯電器
３ …レーザービームスキャナ
４ …現像装置
５ …中間転写ベルト
６ …転写ローラ
10 …二次転写ローラ
11 …給送ガイド
12 …給送カセット
13 …給送ローラ
16 …定着器
18 …中間転写ベルトクリーニング手段
19 …クリーニング手段
20，21 …連通開口
22 …現像容器
23 …現像室
24 …撹拌室
25 …第二の搬送スクリュー
26 …第一の搬送スクリュー
27 …隔壁
28 …現像スリーブ
28ｍ …マグネットローラ
29 …規制ブレード
29ａ …非磁性部材
29ｂ …磁性部材
51，52，53 …ローラ

Claims (4)

1. トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いて像担持体に形成した静電像を現像して画像を形成する画像形成装置において、
   表面に現像剤を担持して前記像担持体の現像領域に搬送する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体から回収された現像剤を収容する第一の収容部と、
   前記第一の収容部の鉛直方向上方に配置され、前記第一の収容部と連通し、前記現像剤担持体に供給する現像剤を収容する第二の収容部と、
   前記第一の収容部の現像剤を前記第二の収容部へ搬送する第一の搬送部材と、
   前記第二の収容部の現像剤を搬送して前記現像剤担持体に供給する第二の搬送部材と、
   前記第一の搬送部材を駆動する第一の駆動手段と、
   前記現像剤担持体と、前記第二の搬送部材を駆動する第二の駆動手段と、
   装置内の温度及び湿度を検知する温湿度検知手段と、
   前記現像剤の累積使用時間を検知する計測手段と、
   前記温湿度検知手段及び前記計測手段からの情報に基づき、現像剤の絶対水分量もしくは前記累積使用時間の値が所定値よりも大きいときは、小さいときよりも前記第二の搬送部材に対する、前記第一の搬送部材の速度比率を高めるように、前記第一の駆動手段の駆動速度を増加させる制御手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記計測手段により検知したプリント枚数により現像剤の累積使用時間を算出することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 画像形成に際して前記現像剤担持体を第一の回転速度で駆動する第一の画像形成モードと、前記第一の回転速度と異なる第二の回転速度で駆動する第二の画像形成モードを有し、
   前記各画像形成モードに基づいて前記第一の駆動手段の駆動速度を制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記第二の画像形成モードにおける現像剤担持体の回転速度は前記第一の画像形成モードにおける現像剤担持体の回転速度の１／２であり、
   前記第一の画像形成モードにおける第一の駆動手段の駆動速度は、
   前記温湿度検知手段より検知した温度及び湿度により、現像剤の絶対水分量を算出し、
   前記計測手段により検知したプリント枚数により現像剤の累積使用時間を算出し、
   前記それぞれの算出した値に基づいて設定し、
   前記第二の画像形成モードにおける第一の駆動手段の駆動速度は、
   前記第一の画像形成モードにおいて設定する速度の0.65倍以上0.90倍以下の範囲で設定することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。

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