JP2011145509A - 現像装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】 現像剤の回収を良好に行うことができて画像ムラがなく、しかも現像剤の偏差がなくて画像の不具合も生じない現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供すること。
【解決手段】 キャリアとトナーとを有する現像剤を収容するとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、現像剤担持体（５１）と、現像剤規制部材（５２）と、装置内に複数設けた現像剤搬送路にそれぞれ配置され、現像剤を現像剤搬送路の長手方向に搬送する複数の搬送部材とを備え、複数の搬送部材は、現像剤担持体に現像剤を供給する第１搬送部材（５３）と、現像剤担持体から現像剤を回収する第２搬送部材（５４）と、を有した現像装置である。第１搬送部材と第２搬送部材の両端部と対応する前記現像剤搬送路に、現像剤の循環搬送経路を形成するために連通して現像剤の受け渡しを行なう開口部を形成し、該開口部の断面積を可変とする機構（８０）を設けている。
【選択図】 図３

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置に設置される現像装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジとに関するものである。

従来、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤（添加剤等を添加する場合も含むものとする。）方式による現像装置は、水平に配置した２本乃至３本のスクリュを並べ、そのうちの１本と現像スリーブを対向させ現像スリーブとスクリュ（供給スクリュ）の間で現像剤供給と回収を同時に進行させるやり方が一般的であった。カラー化の進展に伴い、連続Ｓｏｌｉｄ、所謂ベタ画像（頁内が全て塗りつぶされている画像）や、ハーフトーン画像（ＨＴ）の性能向上の目的とタンデムレイアウト構成上より小型化への要望から特開平０５−３３３６９１号公報（特許文献１）及び特開平１１−１６７２６１号公報（特許文献２）に記載されているような上下にスクリュを配置し、供給と回収を別々に行うべく断面構成上で現像剤を一方向に循環搬送させる方式が提案された。なお、ここでいう性能向上とは、出力画像の頁内濃度変動の低減などを指している。補足説明すると、従来方式は、現像用の剤の供給と現像後の剤の回収とを１本の剤搬送部で利用していたため、高画像面積の画像を出力した場合に、供給側剤搬送経路の上流と下流でトナー濃度の偏差が大きくなり、結果として頁内濃度変動が大きくなってしまうが、一方向循環搬送では剤の回収と供給を別々の剤搬送部に分けることで、頁内濃度変動を従来方式に対して小さくでき、このことを指している。

前記特許文献１，２に記載の公知発明はドクターブレードが現像スリーブの上方に配置しているため、現像剤の一方向循環搬送では上方に配置した供給スクリュから現像スリーブに搬送し、その後下方に配置した回収スクリュに搬送されるように構成されている。このような構成の現像装置においては画像形成装置の転写手段が下方に配置されている場合は順現像、転写手段が上方に配置されている場合は逆現像となるためシステム構成上の制約事項となる場合がある。

一方、ドクターブレードを現像スリーブの下方に配置した場合で現像剤の一方向循環搬送を行った例の公知文献として特開２００３−３２３０４３号公報（特許文献３）がある。これは下方に供給スクリュ、上方に回収スクリュを配置し、下方から搬送した現像剤を２段ローラの上部で現像スリーブ上から分離することで一方向循環の上方搬送を担うこととし、前記特許文献１に記載されたようにスクリュ端部受け渡し部でスクリュ部剤圧を上げることで行っていた上部搬送を行わないようにし、現像剤に与えるストレスを低減可能な現像システムを提案するものである。

しかし、前記特許文献３に記載の発明の構成では上下のスクリュを隔てる隔壁（仕切り壁）先端部より高い位置まで及んでいるため、堆積した現像剤が隔壁の隙間から下方の供給スクリュに流れ込んで一方向循環が成立せず、使用後の再付着剤が直ぐに現像領域に搬送されることで画像濃度低下や濃度ムラ画像が発生する。特に現像剤を一方向に循環する方式の回収スクリュ内の現像剤の嵩はスクリュ搬送下流に向けて徐々にあがる傾向であるため、搬送下流部で不具合画像が発生する。

これらに対し発明者等は検討を重ね、実現可能な現像装置の開発を行い、前記従来技術における現像直後の分離した現像剤が下方の供給スクリュに漏れることなく安定した一方向循環を発明し、その構成を提案した（特願２００９−５１５６８号）。一方で、現像剤や現像装置、現像装置を含むプロセスカートリッジや複写機、プリンタの保管では輸送時の感光体への傷を防ぐため、イージーピールなシール部材が多く提案されている（例えば、特開２００２−２６８３５３号公報、特開２００２−３７２８６２号公報等）。

また、発明者等が既提案のもの等も挙げられるが（特願２００９−１４５３２９号）、この発明は１つのスクリュにて現像剤供給と回収が行われる従来型の現像装置である。一方向循環の現像装置の発明は行われているものの、輸送中に現像剤を感光体に触れさせないようにする発明（イージーピールなシール部材での現像剤封入など）は行われていない。これは以下の理由からである。

スクリュ２本が水平配置で現像剤供給と回収が１本で行われるタイプは、現像ローラと現像剤の授受を行うスクリュの間をシールすればよい、すなわち開口部が１つしかないので実配置が行い易い。一方向循環の場合は、現像ローラと２本のスクリュの間をシールする必要があり、複数にまたがるため実配置しにくい。

スクリュ２本が水平配置で現像剤供給と回収が１本で行われるタイプは、現像ローラと現像剤授受を行わない方のスクリュの上方に空間があり、使用前の現像剤を格納する剤ケースを配置し、スクリュとの間にシールを配置し、シール除去時に現像剤を重力にて落下させ充填できる。一方向循環の場合は、現像剤回収用スクリュの上方に現像剤収容ケースを配置すると、画像形成装置の高さ方向に小型化が非常に困難になる。これは現像装置の上方は、レイアウト上コンパクトになるように複数の現像装置、感光体に跨って転写装置が水平に配置されるためである。

一方向循環の特徴として、スクリュ搬送方向、及び回収スクリュと供給スクリュ間での剤の受け渡し部分において現像剤の偏差が生じる。一般的に、回収スクリュの搬送方向下流側、及び剤の受け渡し部分に剤が溜まり、供給スクリュの下流側においては剤嵩が低くなる特徴がある。例えば、供給スクリュから回収スクリュへの受け渡し部分を単位時間あたりに通過する現像剤の量をＱ１、供給スクリュから現像ローラによって汲み上げられた現像剤の単位時間当たりの量をＱ２、回収スクリュから供給スクリュへの受け渡し部分を単位時間当たりに通過する現像剤の量をＱ３とすれば、定常状態においてはＱ３＝Ｑ２＋Ｑ１となる。理想的にはＱ１＝０、つまり現像ローラによって汲み上げられる現像剤量Ｑ２とＱ３が一致する場合もありうるが、そのような状態は実際は回収スクリュ側下流において、剤嵩が極端に低くなり汲み上げ不良が生じ画像ムラになる、もしくはトナー濃度や線速変化などの条件の変化に剤のバランスが極端に弱くなるため、実際はＱ１＞０であり現像装置内を剤が循環している。

現像剤の偏差がもたらす問題の一例を述べると、供給スクリュの下流側における剤嵩の低さは、現像ローラ汲み上げ不良につながり、結果として画像上の枯渇ムラになる。また、回収スクリュから供給スクリュへの現像剤の受け渡し不良（剤溜まり）は、回収スクリュ側での剤嵩の上昇へとつながり、現像剤の回収不良が起きる。そして、分離されなかった現像後のトナー濃度の低い現像剤が再び現像領域へと汲み上げられ、画像ムラが生じる。

前記で述べた現像剤の偏差は、現像剤のトナー濃度変化による剤嵩の変化及び流動性の変化によって変化する。また、線速（スクリュ回転数）が変化した場合もスクリュの搬送力が変化し、それに伴って現像剤の偏差も変化する。つまりトナー濃度及び線速の変化に応じて、現像剤の偏差が変化し、不具合画像が生じることが問題であった。

そこでこの発明は、前記従来のものがもつ問題点を解決し、現像剤の回収を良好に行うことができて画像ムラがなく、しかも現像剤の偏差がなくて画像の不具合も生じない現像装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、キャリアとトナーとを有する現像剤を収容するとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、前記像担持体に対向して配置された現像剤担持体と、前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、装置内に複数設けた現像剤搬送路にそれぞれ配置され、現像剤を該現像剤搬送路の長手方向に搬送する複数の搬送部材とを備え、前記複数の搬送部材は、前記現像剤担持体に現像剤を供給する第１搬送部材と、前記現像剤担持体から現像剤を回収する第２搬送部材とを有した現像装置において、前記第１搬送部材と第２搬送部材の両端部と対応する前記現像剤搬送路に、現像剤の循環搬送経路を形成するために連通して現像剤の受け渡しを行なう開口部を形成し、該開口部の断面積を可変とする機構を設けたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の現像装置において、開口部の断面積を可変とする機構は、磁場を発生させる機構であることを特徴とする。請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の現像装置において、磁場を発生させる機構は、電磁石であり、該電磁石により発生させる磁場の強さを可変とすることを特徴とする。請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の現像装置において、トナー濃度及び線速に応じて発生させる磁場の強さを可変とすることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項３又は４に記載の現像装置において、電磁石は、発生させる磁力線が開口部の側面から開口部中心へと向かうように現像剤収容ケースの外壁に設置されており、現像剤が磁場によって開口部を狭めるように前記ケースの内壁にブラシ状の剤穂を形成することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の現像装置において、第２搬送部材側から第１搬送部材側へ現像剤の受け渡しを行う一方の開口部の幅は、画像領域幅に跨って他方の開口部の幅よりも現像剤搬送路の長手方向に長く設けられていることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の現像装置において、現像剤のトナーは、少なくとも、窒素原子を含む感応基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤及び離型剤を有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び伸張反応の少なくとも一方を行って得られるトナーであることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、潜像を担持する像担持体と、像担持体に担持された潜像を現像する現像手段とを備えた画像形成装置において、前記現像手段として、請求項１ないし７のいずれかの現像装置を備えたことを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれかの現像装置と、感光体、帯電手段及びクリーニング手段のうちの少なくとも１つの手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在に取り付けられているプロセスカートリッジであることことを特徴とする。請求項１０に記載の発明は、請求項９のプロセスカートリッジを具備した画像形成装置であることを特徴とする。

この発明は、前記のようであって、請求項１に記載の発明によれば、第１搬送部材と第２搬送部材の両端部と対応する現像剤搬送路に、現像剤の循環搬送経路を形成するために連通して現像剤の受け渡しを行う開口部を形成し、該開口部の断面積を可変とする機構を設けたので、前記開口部断面積を可変する機構により開口部の断面積を調整することで現像剤の受け渡しを行う開口部を通過する剤の量を調整し、第１搬送部材側と第２搬送部材側の現像剤の量を調整することが可能となる。そのため、従来できなかった現像剤の回収を良好に行うことができて画像ムラがなく、しかも現像剤の偏差がなくて画像の不具合も生じない現像装置を提供することができる。

請求項２に記載の発明によれば、現像剤の受渡しを行う開口部において、現像剤を磁場によってトラップし、磁場によって形成される剤穂及び開口部の側面に付着する現像剤によって、開口部の断面積を減少させることで現像剤の通過量を減少させ、第１搬送部材側と第２搬送部材側の剤の量を調整することが可能となる。請求項３に記載の発明によれば、電磁石によって磁場の強さを変化させ、磁場によってトラップする現像剤の量を変化させることで、装置の使用状況に応じて現像剤の受け渡しを行う開口部を通過する剤の量を調節することが可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、トナー濃度による現像剤の嵩変動及び流動性変化とスクリュ回転数（線速）による現像剤の搬送スピードの変動によって現像装置内の現像剤の偏差が変わるため、その現像剤の偏差の変化に対してフレキシブルに対応することが可能となる。請求項５に記載の発明によれば、現像剤が、受け渡しを行う開口部の側面から中心に向かってそそり立つ穂を形成することで、現像剤が開口部を通過しにくくなり効率よく通過量を調整することが可能となる。

請求項６に記載の発明によれば、剤嵩や剤の流動性が通常の状態においては一方の開口部の内、画像領域幅に跨る幅に関しては磁場を常に発生させておくことで、通過する剤の量を少なくし、その偏差が何らかの要因で大きくなり、該開口部近傍で剤が溜まるような状態になってしまった場合に、前記のように発生させていた磁場を消すことで開口部を通過する剤の量を増やすことにより開口部近傍で溜まった剤を減らすことができる。請求項７に記載の発明によれば、前記のようなトナーの現像剤を利用することができる。請求項８に記載の発明によれば、前記のような現像装置を備えた画像形成装置を提供することができる。請求項９に記載の発明によれば、前記のような現像装置をプロセスカートリッジとして使用することができる。請求項１０に記載の発明によれば、前記のようなプロセスカートリッジを備えた画像形成装置を提供することができる。

この発明の一実施の形態に係る画像形成装置を示す全体構成図である。 同上の画像形成装置に設置されている現像装置で、図２Ｂの受け渡し部分Ｃで切断した概略断面図である。 図２Ａの現像装置を長手方向に見た全体斜視図（現像剤収容ケースの上壁を取り除いた状態）である。 図２Ａの現像装置における電磁石の作用を説明するための断面図（現像剤収容ケースの上壁を取り除いた状態）である。 （Ａ）は図２の矢示Ａの方向から見た平断面図、（Ｂ）は（Ａ）の正面図である。 図４（Ａ）の線Ｄ−Ｄに沿う断面図である。 図２Ｂの受け渡し部分Ｃにある開口側の電磁石の取付状態を示す斜視図（現像剤収容ケースの上壁を取り除いた状態）である。 図６の破線Ｅに沿う断面図である。 図２Ｂの受け渡し部分Ｂにある開口側の電磁石の取付状態を示す斜視図（現像剤収容ケースの上壁を取り除いた状態）である。 図８の破線Ｆに沿う断面図である。 現像装置内の現像剤嵩の偏差の概要を示す図面である。 現像装置の制御フローチャートである。

以下、図面を参照しながら、この発明の一実施の形態に係る画像形成装置と、該装置に設置した現像装置について、説明する。

＜画像形成装置の構成・作用＞
図１は、一実施の形態に係る画像形成装置を示す全体構成図である。同図において、１はタンデム型カラー複写機からなる画像形成装置、２はその画像形成装置の装置本体、３は原稿を原稿読込部に搬送する原稿搬送部、４は原稿の画像情報を読み込む原稿読込部、５は出力画像が積載される排紙トレイ、７は転写紙等の記録媒体Ｐが収容される給紙部、８は給紙ローラ、９は記録媒体Ｐの搬送タイミングを調整するレジストローラ、１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫは各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナー像が形成される像担持体としての感光体ドラム、１３は各感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫ上に形成される静電潜像を現像する現像装置、１４は各感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫ上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐ上に重ねて転写する転写バイアスローラ（１次転写バイアスローラ）、を示す。

また、１７は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、１８は中間転写ベルト１７上のカラートナー像を記録媒体Ｐ上に転写するための２次転写バイアスローラ、２０は記録媒体Ｐ上の未定着画像を定着する定着装置、２８は各色（イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック）のトナー（トナー粒子）を現像装置１３に供給する各色のトナー容器、を示す。

次に、画像形成装置１における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。

まず、原稿は、原稿搬送部３の搬送ローラによって、原稿台から搬送されて、原稿読込部４のコンタクトガラス上に載置される。そして、原稿読込部４で、コンタクトガラス上に載置された原稿の画像情報が光学的に読み取られる。

詳しくは、原稿読込部４は、コンタクトガラス上の原稿の画像に対して照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿にて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿のカラー画像情報は、カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られた後に電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号を基にして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理を行い、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。

そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、図示しない書込み部に送信される。そして、書込み部からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光が、それぞれ、対応する感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫ上に向けて発せられる。

一方、４つの感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫは、それぞれ、図１の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫの表面は、帯電部との対向部で、一様に帯電される（帯電工程）。こうして、感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫ上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫ表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。

詳しくは、書込み部において、４つの光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応して、それぞれ射出される。各レーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる（露光工程）。

イエロー成分に対応したレーザ光は、紙面左側から１番目の感光体ドラム１１Ｙ表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体ドラム１１Ｙの回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電部にて帯電された後の感光体ドラム１１Ｙ上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。

同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面左から２番目の感光体ドラム１１Ｍ表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、紙面左から３番目の感光体ドラム１１Ｃ表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面左から４番目の感光体ドラム１１ＢＫ表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。

その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫ表面は、それぞれ現像装置１３との対向位置に達する。そして、各現像装置１３から感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫ上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫ上の潜像が現像される（現像工程）。

その後、現像工程後の感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫ表面は、それぞれ中間転写ベルト１７との対向部に達する。ここで、それぞれの対向部には中間転写ベルト１７の内周面に当接するように設置された転写バイアスローラ１４の位置で、中間転写ベルト１７上に感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫ上に形成された各色のトナー像が順次重ねて転写される（１次転写工程）。

転写工程後の感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫ表面は、それぞれクリーニング部との対向位置に達する。そして、クリーニング部で感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫ上に残存する未転写トナーが回収される（クリーニング工程）。

その後、感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫ表面は、除電部を通過して、感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫにおける一連の作像プロセスが終了する。

他方、感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫ上の各色のトナーが重ねて転写（担持）された中間転写ベルト１７は、図中の反時計方向に走行して、２次転写バイアスローラ１８との対向位置に達する。そして、２次転写バイアスローラ１８との対向位置で、記録媒体Ｐ上に中間転写ベルト１７上に担持されたカラーのトナー像が転写される（２次転写工程）。

その後、中間転写ベルト１７表面は、中間転写ベルトクリーニング部の位置に達する。そして、中間転写ベルト１７上に付着した未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部に回収されて、中間転写ベルト１７における一連の転写プロセスが終了する。

ここで、中間転写ベルト１７と２次転写バイアスローラ１８との間（２次転写ニップ）に搬送される記録媒体Ｐは、給紙部７からレジストローラ９等を経由して搬送されたものである。

詳しくは、記録媒体Ｐを収納する給紙部７から、給紙ローラ８により給送された記録媒体Ｐが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ９に導かれる。レジストローラ９に達した記録媒体Ｐは、タイミングを合わせて、２次転写ニップに向けて搬送される。

そして、フルカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、その後に定着装置２０に導かれる。定着装置２０では、定着ローラと加圧ローラとのニップにて、カラー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。

そして、定着工程後の記録媒体Ｐは、排紙ローラによって装置本体２外に出力画像として排出されて、排紙トレイ５上にスタックされて、一連の画像形成プロセスが完了する。

前記において、感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫ、各現像装置１３は、それぞれ、装置本体２に対して着脱自在に設置できるように構成されている。そして、それぞれが、寿命に達したときに、新品のものに交換される。

なお、本実施の形態では、感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫ、各現像装置１３を、それぞれ、単独のユニットとしたが、これらを一体化して、装置本体２に着脱自在に設置されるプロセスカートリッジとすることもできる。また、感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫに限らず、前記帯電部やクリーニング部等と一体化のプロセスカートリッジとしてもよい。

＜現像装置の構成・作用＞
次に前記画像形成装置１に設置されている現像装置１３の構成について、図２以下を参照して説明する。

図２Ａ，２Ｂ及び図３に示すように現像装置１３は、感光体ドラム１１に対向する現像剤担持体としての現像ローラを構成する現像スリーブ５１と、現像スリーブ５１にその下方から対向して現像剤を供給する供給スクリュ５３と、供給した現像剤を現像スリーブ５１上で規制する現像剤規制部材としてのドクターブレード５２と、現像スリーブ５１に対向して現像後の現像剤を回収する回収スクリュ５４等から構成されている。供給スクリュ５３と回収スクリュ５４は、それぞれ現像剤収容ケース５０内に形成された現像剤収容部内に仕切り部材としての仕切り壁５７（図５参照）によってセパレートされて形成された現像剤搬送路５８，５９に配設されている。現像剤搬送路５８は、回収スクリュ５４が配置された現像剤回収側の搬送路であり、現像剤搬送路５９は、供給スクリュ５３が配置された現像剤供給側の搬送路である。これら両搬送路５８，５９は、両端部で後記開口部で連通し、現像剤の循環搬送を可能とするが、それ以外の搬送路中間部では仕切り壁（隔壁）５７により現像剤が相互に行き来できないようになっている。前記現像剤収容部に形成の現像剤搬送路５８，５９内にはキャリアとトナーとからなる２成分現像剤が収容されている。

現像スリーブ５１に内包されたマグネットローラ５５にはＰ１〜Ｐ５の５つの磁極が形成されている。そして、５つの磁極が形成されたマグネットローラ５５の周囲を現像スリーブ５１が回転することで、その回転にともない現像剤が現像スリーブ５１上を移動する。図２Ａにおいて破線矢印は現像剤の流れを示す。ただし、図２Ｂに示す受け渡し部分Ｂ，Ｃの現像剤の流れ方向は異なり、受け渡し部分Ｂでは供給スクリュ５３から回収スクリュ５４に向かう向きであり、受け渡し部分Ｃではそれと逆の向きとなる。なお、図２Ａの現像スリーブ５１に付した放射状の線分は、Ｐ１〜Ｐ５のそれぞれの磁力がピークになる位置を示すものである。

前記現像剤搬送路５８，５９は、受け渡し部分Ｂでは開口部７１で連通し、受け渡し部Ｃでは開口部７０で連通している。図４に両開口部７０，７１の平面からみたときの配置位置とその幅を示す。同図に示すように、開口部７１は現像スリーブ５１の画像領域幅Ｗに対して幅外にあり、開口部７０はその幅に跨って設けられている。開口部７０の幅が画像領域幅Ｗに跨って開口部７１の幅よりも現像剤搬送路の長手方向に長く設けられているのは次のような理由による。すなわち、現像剤の剤嵩や剤の流動性が通常の状態においては開口部７０の内、画像領域幅Ｗに跨る幅に関しては磁場を常に発生させておくことで、通過する剤の量を少なくし、その偏差が何らかの要因で大きくなり、開口部７０近傍で剤が溜まるような状態になってしまった場合に、前記のように発生させていた磁場を消すことで開口部７０を通過する剤の量を増やし、開口部７０近傍で溜まった剤を減らす必要があるからである。

次に磁場を発生させる機構について説明する。図６，７に示すように、受け渡し部Ｃの開口部７０近傍には電磁石８０がケース５０の一端側の外壁に取り付けられて配置され、図示しない制御手段からの制御により磁場を発生させたり、消して無くしたりして開口部７０を通過する現像剤の量を調整することが可能になっている。また、図８，９に示すように、受け渡し部Ｂの開口部７１近傍には電磁石８１がケース５０の他端側の外壁に取り付けられて配置され、電磁石８０の場合と同様に前記制御手段からの制御により磁場を発生させたり、消して無くしたりして開口部７１を通過する現像剤の量を調整することが可能になっている。本実施の形態では電磁石８０，８１をいずれも直接現像剤に触れないように現像剤が開口部７０，７１を通過する部分のケース５０の外壁に取り付けたが、その配置位置は任意であり、例えばケース５０内に余裕スペースがある等の条件を満たせば電磁石８０，８１を小ケースで密封した状態でケース５０内に配置してもよい。

前記のような電磁石８０，８１による磁場発生機構を用いることにより開口部７０，７１の断面積（開口面積）を可変とするものである。すなわち、前記磁場発生機構は、開口部７０，７１の断面積を可変とする機構の一例であり、ここで言う断面積を可変とするとは、開口部７０，７１の断面の内壁に付着させた現像剤（キャリア（磁性体））によって剤が自由に通過できる部分を可変すること、つまり開口部７０，７１の中で自由に剤が移動できる部分を小さくすることを指している。そして、具体的には発生させる磁場を変化させることによって、開口部７０，７１の壁に付着させる剤の量を調節することで剤が自由に通過できる部分を可変としている。

実際に磁場を発生させた場合の、現像剤の挙動の概要を図１０に示す。同図においてグレーで着色した部分は現像剤を示し、ブロック矢印は剤の搬送方向を示す。下方と右上に示す断面模様の３つの図面は、両スクリュ５３，５４による現像剤搬送路５８，５９に沿った破断線の位置における各剤の量を示すものである。図１０から明らかなように電磁石８０，８１によって発生した磁場によって、受け渡し部分Ｂ，Ｃにある開口部７０，７１近傍のケース５０内壁に現像剤が引き付けられ、かつ現像剤が内壁から中心に向かってそそり立つ穂形状、つまり磁気ブラシ６２（図３の参照）を形成することによって受け渡し部分Ｂ，Ｃを現像剤が通過しにくくなり、現像剤の通過量を調整することが可能となる。

図１１に示す制御フローチャートに基づき、前記制御手段による制御の一例を説明する。まず、現像装置１３に取り付けられた図示しないトナー濃度センサからトナー濃度情報が入力すると、そのトナー濃度が上限閾値より上か、あるいは下限閾値より下かを判定する。次に、印刷ジョブの出力紙種から線速情報が入力されると、その線速が通常線速モードか、あるいは半速モードかを判定する。半速モードを考慮した理由は、多種の紙に対応した画像形成装置（コピー機）では厚紙印刷時などに通常速度から速度を落とした半速モードで印刷を行うことがあるからである。そして、前記制御手段は、その組み合わせによって、以下に示すトナー濃度と線速と発生磁場の組み合わせの表１に従って受け渡し部Ｂ，Ｃの開口部７０，７１にかける磁場を変化させる。

上記表１からも明らかなように開口部７０は、通常の状態では磁場を発生させて開口部７０の影響が画像領域幅Ｗに影響しないようになっている。しかし、トナー濃度が高くなる状態、かつ半速モードでは開口部７０側に剤が溜まり易くなるため、開口部７０の磁場を消して開口部７０を通過する剤の量を増やす。また、開口部７１に磁場を発生させることで、供給スクリュ５３から回収スクリュ５４に受け渡される剤の量を少なくし、結果として開口部７０に溜まる剤の量を少なくする。さらに、半速モードの場合、スクリュの剤搬送力が落ちるため、供給スクリュ５３の下流側において剤の枯渇が起き易くなるので、開口部７０の磁場を消滅させ、供給スクリュ５３側に流れ込む剤の量を多くし、開口部７１に磁場を発生させることで供給スクリュ５３の下流側に剤を溜め、剤の枯渇を起きにくくする。表１中の「開口部７１：磁場発生（弱）」、「開口部７０：磁場一部解除」とは、「半速モードかつ高トナー濃度」や「半速モードかつ低トナー濃度」の場合ほど極端な制御はしないことをせず、通常と前述との間を取るような制御のことである。

前記現像装置１３の作用を説明する。現像装置１３が通常の状態（ここで言う通常の状態とは、トナー濃度が極端に高い状態や低い状態でなく、かつプロセス線速が通常線速である状態を指す）においては、開口部７０に磁場を発生させて、画像領域幅Ｗに開口部７０の影響が及ばないようにされている。

トナー濃度が極端に高い状態においては、現像剤の流動性の悪化や剤嵩の上昇が起きるために開口部７０近傍に剤が溜まり易くなる。また、厚紙出力時などの場合における半速モードでの駆動時にはスクリュの剤搬送力が低下するため、開口部７０近傍に剤が溜まり易くなる。

そのため、このようなトナー濃度が極端に高い状態、かつ半速モードにおいては、開口部７０に発生させていた磁場を消すことによって開口部７０を通過することのできる剤の量を増やすことで開口部７０近傍における剤溜まりによる画像の不具合を防ぐ。また、開口部７１では開口部７０とは逆に磁場を発生させることで開口部７１を通過する剤を減少させることで、供給スクリュ５３から回収スクリュ５４に受け渡される剤を制限することで結果として開口部７０における剤溜まりを防ぐ。

上述のような制御を行うことで、トナー濃度が極端に高く、かつ半速モードでの駆動時において、開口部７０における剤溜まりを防ぎ、回収スクリュ５４から剤が溢れ、図５中の仕切り壁５７上まで剤が到達することによる現像後の剤の回収不良を防ぐことができ、結果として回収不良が原因の画像ムラを防ぐことができる。

一方、トナー濃度が極端に低い状態においては、剤嵩の減少が起きる。また、半速モード駆動時においては剤の搬送力が低下するために供給スクリュ５３の下流側において剤の枯渇が起こり易くなる。そのため、トナー濃度が極端に低い状態、かつ半速モード駆動時においては、開口部７０近傍の磁場を消すことで、回収スクリュ５４から供給スクリュ５３に受け渡される剤の量を増やす。そして、開口部７１では逆に磁場を発生させることによって、回収スクリュ５４の下流側に剤を意図的に溜まらせることによって回収スクリュ５４の下流側での剤の枯渇を防ぐ。

図１０に示す現像装置１３内の剤嵩の偏差の概要図から明らかなように、供給スクリュ５３の下流側において、剤嵩が低くなる傾向があるため、開口部７１に磁場を発生させ、剤を通過しにくくすることで、供給スクリュ５３の下流側に剤が溜まるようにする。

上述のような制御を行うことで、供給スクリュ５３下流側の剤の枯渇による、現像領域への汲み上げ不良を防ぎ、結果として画像ムラなどの不具合画像を防ぐことができる。

上述したような極端な状態以外においても（例として、トナー濃度が極端に高いが、通常線速での駆動時など）、開口部７１や開口部７０で発生させる磁場の強さを前記に説明した制御状態と通常の状態の間に調節することで、初期からの現像装置１３内の剤偏差の変化を若干抑えることが可能になる。そして、その結果として、前述の剤回収不良や剤偏差由来の汲み上げ不良による画像ムラを抑えることができる。

前記のようであって、前記現像装置１３を具えた画像形成装置を実施することによって、現像装置１３内の現像剤は良好なトナー分散帯電が得られ、かつ均一なトナー濃度となり常に良好な均一画像が得られ、トナー濃度や線速の変化に対して、画像ムラなどの不具合画像の少ない画像形成装置を提供することができる。

前記の実施の形態は、好ましい一例を示したにすぎず、この発明は特許請求の範囲に記載した範囲内において、さらに異なる適宜の実施の形態をも含むものである。すなわち、実施に際しては、適宜好ましい任意の構成に変更、修正することができる。例えば、本実施の形態では磁場を発生させる機構として電磁石８０，８１を用い、該電磁石に流す電流を変化させて発生させる磁力を変化させることにより、磁場の強さを可変させたが、必ずしもこのような方法に限定するものではなく、ほかにも例えば電磁石を設置するスペースが十分ある場合にはコイル巻数の異なる磁石を複数設置して発生させる磁場に複数のパターンを設ける方法にして磁場の強さを可変させてもよい。また、電磁石８０，８１の取付け位置も図示した以外の任意の位置としてもよいことは勿論である。

１ 画像形成装置
２ 装置本体
１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫ 感光体ドラム
１３ 現像装置
１７ 中間転写ベルト
５０ 現像剤収容ケース
５１ 現像スリーブ（現像剤担持体）
５２ ドクターブレード（現像剤規制部材）
５３ 供給スクリュ（第１搬送部材）
５４ 回収スクリュ（第２搬送部材）
５８，５９ 現像剤搬送経路
７０，７１ 開口部
８０，８１ 電磁石（磁場発生機構）

特開平０５−３３３６９１号公報 特開平１１−１６７２６１号公報 特開２００３−３２３０４３号公報

Claims (10)

1. キャリアとトナーとを有する現像剤を収容するとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、前記像担持体に対向して配置された現像剤担持体と、前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、装置内に複数設けた現像剤搬送路にそれぞれ配置され、現像剤を該現像剤搬送路の長手方向に搬送する複数の搬送部材とを備え、前記複数の搬送部材は、前記現像剤担持体に現像剤を供給する第１搬送部材と、前記現像剤担持体から現像剤を回収する第２搬送部材とを有した現像装置において、
   前記第１搬送部材と第２搬送部材の両端部と対応する前記現像剤搬送路に、現像剤の循環搬送経路を形成するために連通して現像剤の受け渡しを行なう開口部を形成し、該開口部の断面積を可変とする機構を設けたことを特徴とする現像装置。
2. 請求項１に記載の現像装置において、開口部の断面積を可変とする機構は、磁場を発生させる機構であることを特徴とする現像装置。
3. 請求項２に記載の現像装置において、磁場を発生させる機構は、電磁石であり、該電磁石により発生させる磁場の強さを可変とすることを特徴とする現像装置。
4. 請求項３に記載の現像装置において、トナー濃度及び線速に応じて発生させる磁場の強さを可変とすることを特徴とする現像装置。
5. 請求項３又は４に記載の現像装置において、電磁石は、発生させる磁力線が開口部の側面から開口部中心へと向かうように現像剤収容ケースの外壁に設置されており、現像剤が磁場によって開口部を狭めるように前記ケースの内壁にブラシ状の剤穂を形成することを特徴とする現像装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の現像装置において、第２搬送部材側から第１搬送部材側へ現像剤の受け渡しを行う一方の開口部の幅は、画像領域幅に跨って他方の開口部の幅よりも現像剤搬送路の長手方向に長く設けられていることを特徴とする現像装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の現像装置において、現像剤のトナーは、少なくとも、窒素原子を含む感応基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤及び離型剤を有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び伸張反応の少なくとも一方を行って得られるトナーであることを特徴とする現像装置。
8. 潜像を担持する像担持体と、像担持体に担持された潜像を現像する現像手段とを備えた画像形成装置において、前記現像手段として、請求項１ないし７のいずれかの現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項１ないし７のいずれかの現像装置と、感光体、帯電手段及びクリーニング手段のうちの少なくとも１つの手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在に取り付けられていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
10. 請求項９のプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置。

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