JP2004239978A

JP2004239978A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2004239978A
Application number: JP2003026302A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Suzuki; 泰之鈴木; Junichi Misawa; 順一三澤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-02-03
Filing date: 2003-02-03
Publication date: 2004-08-26

Abstract

【課題】装置の使用環境変動や現像剤の経時劣化等が生じた場合であっても、画像品質の劣化のない画像形成装置を提供する。
【解決手段】像担持体２と、像担持体２上に形成される潜像を現像するとともに現像剤Ｔを収納する現像部５と、潜像を現像するための現像能力を可変できる可変手段１２０と、像担持体２上に形成される顕像の画像濃度を検出する検出部７と、検出部７の検出結果に基づいて可変手段１２０を制御する制御部９０とを備える。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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関し、特に、１成分現像剤を用いた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電子写真方式を用いた画像形成装置において、装置の小型化と低コスト化とを目的として、乾式の非磁性トナーで構成される１成分現像剤を用いた現像部が多く用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
これらの１成分現像剤を用いた現像部は、カラー画像を形成する場合に透明度の高い画像が形成できることから、特に、カラー画像形成装置に対して有効なものになっている。
【０００３】
ここで、１成分現像剤を収納する現像部は、主として、現像ローラ、トナー供給ローラ、ドクターブレード、撹拌部材等で構成されている。
そして、現像部内に収納された現像剤としてのトナーは、撹拌部材によってトナー供給ローラの位置に搬送された後に、トナー供給ローラによって現像ローラ上に供給される。現像ローラ上に供給されたトナーは、ドクターブレードによって所定量に規制された後に、感光体ドラムとの対向部（現像領域である。）に達する。そして、この位置で、現像ローラ上のトナーは、対向する感光体ドラム上に形成された静電潜像に移動して、感光体ドラム上に所望のトナー像が形成される。
【０００４】
一方、非磁性トナーと磁性キャリアとからなる２成分現像剤を用いた画像形成装置においては、感光体ドラム上に形成する基準濃度パターン（パッチパターン）の画像濃度に応じて、２成分現像剤を収納する現像部内のトナー濃度を調整する技術が多く用いられている（例えば、特許文献２参照。）。
詳しくは、感光体ドラム上に顕像としての基準濃度パターンを形成して、その画像濃度を光学センサ（画像濃度センサ）で検出する。そして、その画像濃度が低い場合には、現像部に連結されたトナー補給部から現像部に向けてトナーを補給する。このように現像部内の２成分現像剤におけるトナー濃度が調整されて、常に安定した画像濃度のトナー像が感光体ドラム上に形成される。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−５２８１号公報（第３−４頁、第２図）
【特許文献２】
特許第３０１７５２６号公報（第２頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
１成分現像剤を用いた従来の画像形成装置は、装置の使用環境が変化した場合や、画像形成が大量に繰り返された場合等に、トナーの特性が変化して、画像品質が劣化する場合があった。
【０００７】
具体的には、湿度の高い使用環境では、トナーの電気抵抗が低くなることにともない、摩擦帯電された後のトナーにおける電荷保持力が低下して、現像ローラ上のトナーの帯電量が小さくなってしまう。そのため、感光体ドラム上に形成される潜像を現像する能力（以下、適宜に「現像能力」という。）が低下して、画像濃度が低くなる等の画像品質の劣化が発生する。
また、長期間にわたり画像形成が大量におこなわれると、トナー帯電能力が低下する等のトナー自体の劣化が生じる。そのため、現像能力が低下して、画像濃度が低くなる等の画像品質の劣化が発生する。
【０００８】
一方、上述の特許文献２に係わる２成分現像剤を用いた画像形成装置においては、画像濃度の変動に応じて現像部内のトナー濃度を変動させているために、使用環境変動があったり、経時であっても、画像濃度を安定化させることができる。
これに対して、１成分現像剤を用いた画像形成装置においては、現像部内に収納されているのはトナーのみであるために、２成分現像剤を用いた装置のようなトナー濃度制御による画像品質の安定化ができない。さらに、１成分現像剤を用いた画像形成装置においては、２成分現像剤を用いた装置のように、キャリアの磁性を利用したトナー搬送メカニズムや、キャリアとの摩擦帯電を利用したトナー帯電メカニズムをもたず、トナーを制御する上で種々のメカニズム上の制約がある。
【０００９】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、装置の使用環境変動や現像剤の経時劣化等が生じた場合であっても、画像品質の劣化のない画像形成装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１記載の発明にかかる画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体上に形成される潜像を現像するとともに現像剤を収納する現像部と、前記潜像を現像するための現像能力を可変できる可変手段と、前記像担持体上に形成される顕像の画像濃度を検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて前記可変手段を制御する制御部とを備えたものである。
【００１１】
また、請求項２記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１記載の発明において、前記制御部は、前記検出結果が予め定めた範囲内におさまるように前記可変手段を制御するものである。
【００１２】
また、請求項３記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記現像部は、前記像担持体に対して対向するように設置されるとともに前記現像剤を担持する現像剤担持体を備え、前記可変手段は、前記現像剤担持体と前記潜像との間に形成される電界の強さを可変するものである。
【００１３】
また、請求項４記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項３に記載の発明において、前記現像剤担持体は、前記像担持体に対してギャップを設けて設置され、前記可変手段は、前記ギャップの大きさを変動させて前記電界の強さを可変するものである。
【００１４】
また、請求項５記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記現像部は、前記像担持体に対して対向するように設置される現像剤担持体と、前記現像剤担持体上に担持される現像剤の量を規制する規制部材とを備え、前記可変手段は、前記規制部材による前記現像剤の規制量を可変するものである。
【００１５】
また、請求項６記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項５に記載の発明において、前記規制部材は、前記現像剤担持体に当接するように設置され、前記可変手段は、前記規制部材の前記現像剤担持体に対する当接圧を変動させて前記規制量を可変するものである。
【００１６】
また、請求項７記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項６のいずれかに記載の発明において、前記現像部は、前記像担持体に対して対向するように設置される現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像剤を供給する供給部材とを備え、前記可変手段は、前記供給部材による前記現像剤の供給量を可変するものである。
【００１７】
また、請求項８記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項７に記載の発明において、前記供給部材は、前記現像剤担持体に当接するとともに回転可能に設置され、前記可変手段は、前記供給部材の回転数を変動させて前記現像剤の供給量を可変するものである。
【００１８】
また、請求項９記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項８のいずれかに記載の発明において、前記現像剤を、トナーからなる１成分現像剤としたものである。
【００１９】
また、請求項１０記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項９のいずれかに記載の発明において、前記顕像を、非画像領域に形成されるパッチパターンとしたものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００２１】
実施の形態１．
図１〜図５にて、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
図１は、実施の形態１における画像形成装置の要部を示す構成図である。図１において、２は像担持体としての感光体ドラム、５は感光体ドラム２上に形成される静電潜像を現像する現像部、７は感光体ドラム２上に形成される顕像の画像濃度を検出する検出部としての画像濃度センサ、５１は感光体ドラム１に対向するように設置される現像剤担持体としての現像ローラ、５３は現像ローラ５１に当接するように設置されたトナー供給ローラ、５４は現像ローラ５１に先端部が当接するように設置された規制部材としてのドクタブレード、５５はドクタブレード５４を保持するとともに現像部５の上方を覆う保持部材、５６、５７は現像部５内の現像剤Ｔを撹拌・搬送する撹拌部材、５８は現像部５の長手方向両端を覆う現像側板、５９は現像部５の下方から後方にいたる部分を覆う現像ケース、９０は制御部、１２０は可変手段としての現像ギャップ調整部を示す。
【００２２】
ここで、現像部５内に収納された現像剤Ｔは、非磁性１成分のトナーである。また、現像部５の現像ローラ５１は、感光体ドラム２に対してギャップ（現像ギャップ）を設けて設置されている。すなわち、本実施の形態１における画像形成装置は、非接触非磁性１成分現像方式を用いている。
なお、通常時の現像ギャップは、０．１５ｍｍに設定されている。
【００２３】
また、現像ローラ５１は、主として、アルミニウム等の芯金からなるローラ部と、ローラ部の両端に一体的に形成された軸部とからなる。
現像ローラ５１のローラ部は、外径が２０ｍｍ程度であり、その周面の十点平均粗さ（Ｒｚ）が粗面化処理により１０〜２５μｍとなっている。なお、粗面化処理は、ビーズブラスト粒子＃６０を用いて１．５ｋｇ／ｃｍ^２の噴射圧にておこなったものである。
そして、現像ローラ５１の軸部を中心として、現像ローラ５１は図中の矢印方向に回転駆動される。
【００２４】
また、トナー供給ローラ５３は、主として、外径が９ｍｍ程度の芯金と、芯金の両端に一体的に形成された軸部と、芯金に巻き付けた導電性のナイロンブラシとからなる。
ナイロンブラシの毛足は３．５ｍｍ程度に設定されているため、トナー供給ローラ５３におけるナイロンブラシ先端までの外径は１６ｍｍ程度となる。なお、ナイロンブラシは、体積抵抗が１０^３〜１０^８Ω・ｃｍ、繊維太さが２００デニール／９６フィラメント、ブラシ密度が１４．４万本／平方インチで、プラスの帯電極性をもっている。
そして、トナー供給ローラ５３は、現像ローラ５１に対してナイロンブラシが１ｍｍ喰い込むように当接されて、図中の矢印方向に回転駆動される。これにより、トナー供給ローラ５３に搬送された現像剤Ｔが現像ローラ５１との当接部で摺擦されて、摩擦帯電により現像ローラ５１上に現像剤Ｔが供給される。なお、当接部におけるトナー供給ローラ５３の現像ローラに対する線速比（供給ローラ線速比Ｒ）は、通常時で１．６になるように設定されている。
【００２５】
また、ドクタブレード５４は、板厚が２ｍｍのウレタンゴムからなる。そして、ドクタブレード５４は、現像領域（感光体ドラム２と現像ローラ５１との対向部である。）の上流位置にて、現像ローラ５１に均一に腹当りするように当接する。
ここで、ドクタブレード５４は、金属材料からなる保持部材５５に対して接着等により固設されている。そして、保持部材５５の両端が現像側板５８にそれぞれ固定されて、現像ローラ５１に対するドクタブレード５４の当接状態が定まる。なお、ドクターブレード５４の当接部における現像ローラ５１に対する当接圧（ブレード圧Ｐ）は、２Ｎ／ｍ^２に設定されている。
そして、トナー供給ローラ５３によって供給された現像ローラ５１上の現像剤Ｔは、ドクターブレード５４によって、摺擦されるとともに均一に薄層化される。
【００２６】
また、現像部５内に設けられた２つの撹拌部材５６、５７は、ぞれぞれ、図中の矢印方向に回転することで、現像剤Ｔを撹拌するとともにトナー供給ローラ５３に向けて搬送する。
また、図示は省略するが、現像ローラ５１には電源部から所定の電圧（現像バイアス）が印加されている。これにより、現像ローラ５１と感光体ドラム２上の潜像との間に電界が形成され、この電界により現像ローラ５１上のトナーＴが潜像に向けて移動することになる。
【００２７】
また、現像ギャップ調整部１２０は、現像部５を図１の両矢印Ｘ方向に移動させることで、現像ギャップを調整できるように構成されている。そして、制御部９０は、画像濃度センサ７による検出結果に基づいて現像ギャップ調整部１２０を制御して、現像ギャップの大きさを調整する。なお、現像ギャップ調整部１２０の構成・動作に係わる詳細は、後で述べることとする。
【００２８】
また、現像部５に収納される現像剤Ｔとしてのトナーは、マイナスの帯電極性を有する。また、トナーは、重量平均粒子径が５〜１５μｍになるように設定されている。これは、粒子径が小さすぎるときに発生する画像濃度の低下と、粒子径が大きすぎるときに発生する地肌部汚れの発生とを抑止するためである。また、トナーは、ポリエステル樹脂、スチレン−アクリル樹脂等の熱可塑性樹脂に、キナクリドン系顔料、アゾ系顔料、ペリレン系顔料等の着色剤を溶融混合した後に、粉砕工程を経て製造されたものである。
【００２９】
以上のように構成された現像部５の動作をまとめると以下のようになる。
まず、現像部５内に収納された現像剤Ｔとしてのトナーは、２つの撹拌部材５６、５７によって、トナー供給ローラ５３の位置に搬送される。トナー供給ローラ５３に供給されたトナーは、トナー供給ローラ５３によって、さらに現像ローラ５１上に供給される。現像ローラ５１上に供給されたトナーは、ドクターブレード５４によって所定量に規制された後に、感光体ドラム２との対向部に達する。そして、この位置で、現像ローラ５１上のトナーは、感光体ドラム２上に形成された静電潜像に移動して、感光体ドラム２上に所望のトナー像が形成される。
【００３０】
次に、図２にて、画像形成装置の全体について説明する。
図２において、１は画像形成装置としての広幅紙対応型の複写機、２は感光体ドラム、３は感光体ドラム２表面を帯電する帯電部、４は原稿Ｄの画像情報に基づいた露光光Ｌを発する書込部、５は現像部、７は画像濃度センサ、１０は感光体ドラム２上に形成されたトナー像を転写紙に転写する転写部、１１は感光体ドラム２上の未転写トナーを回収するクリーニング部、１２は感光体ドラム２の表面電位をリセットする除電部を示す。
【００３１】
また、１４はロール紙１５を収納する給紙部、１５は芯部にロール状に巻きつけられた一続きの転写紙としてのロール紙、１６は搬送経路Ｋを通過するロール紙１５を所望の長さに裁断する用紙カット部、１７は転写紙を転写部１０に搬送するレジストローラ対、１８は転写工程後の転写紙上のトナー像を転写紙に定着する定着部、１９は定着工程後の転写紙を装置外に排出する排紙ローラ対、２０は原稿Ｄを原稿読取部２１へ搬送する原稿搬送部、２１は原稿Ｄの画像情報を読み取る固定式の原稿読取部、９０は制御部、１２０は現像ギャップ調整部を示す。
【００３２】
そして、画像形成装置１は、次のように動作する。
まず、原稿Ｄは、原稿搬送部２０の搬送ローラによって、図中の矢印方向に搬送されて、所定位置に固設された原稿読取部２１上を通過する。このとき、原稿読取部２１では、上方を通過する原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。ここで、原稿Ｄは、例えば、Ａ０サイズの広幅の原稿である。
そして、原稿読取部２１で読み取られた光学的な画像情報は、電気信号に変換された後に、書込部４に転送される。そして、書込部４からは、その電気信号の画像情報に基づいたレーザ光等の露光光Ｌが、感光体ドラム２上に向けて発せられる。
【００３３】
一方、感光体ドラム２は、図中の矢印方向に線速２００ｍｍ／ｓで回転しており、まず、帯電部３との対向位置でその表面が一様に帯電される。そして、帯電部３で帯電された感光体ドラム２表面は、露光光Ｌの照射位置に達する。そして、この位置で原稿Ｄの画像情報に対応した静電潜像が形成される。
その後、潜像が形成された感光体ドラム２表面は、現像部５との対向部（現像領域）に達する。所定の電圧が印加された現像ローラ５１は、図中の矢印方向に線速２２０ｍｍ／ｓで回転しており、マイナスに帯電した現像剤Ｔ（トナー）が現像領域に形成された電界によって、潜像に移動して付着する。
【００３４】
その後、現像部５の位置で現像された感光体ドラム２表面は、画像濃度センサ７の位置を通過した後に、転写部１０との対向部に達する。そして、この位置で、レジストローラ対１７により搬送された転写紙上に、感光体ドラム２上のトナー像が転写される。
このとき、感光体ドラム２上には、転写紙に転写されない未転写トナーが僅かながら残存する。
【００３５】
その後、転写部１０を通過した未転写トナーを有する感光体ドラム２表面は、クリーニング部１１との対向部に達する。クリーニング部１１では、感光体ドラム２に当接するクリーニングブレードにより、ドラム表面に付着する未転写トナーが回収される。
その後、クリーニング部１１を通過した感光体ドラム２表面は、除電部１２に達する。そして、ここで感光体ドラム２表面の電位は除電されて、一連の作像プロセスを終了する。
【００３６】
他方、給紙部１４では、ロール紙１５が回転駆動されて、実際に転写工程に関与する転写紙の部分が搬送経路Ｐに向けて給送される。そして、転写紙の先端は、レジストローラ対１７の位置に達して、この位置で感光体ドラム２上に作成されたトナー像とタイミングを合わせて転写部１０に搬送される。そして、上述したように、転写部１０で、トナー画像が転写紙上に転写される。
ここで、ロール状の転写紙は、給紙部１４から給送された後に、用紙カット部１６にて、所望の用紙長（搬送方向の長さである。）に裁断される。
【００３７】
そして、転写部１０の位置を通過した後の転写紙は、搬送経路Ｋを経て、定着部１８に達する。そして、この位置で、転写紙上の未定着トナー像が定着される。
その後、定着工程後の転写紙は、排紙ローラ対１９を通過して、画像形成装置１の外に向けて排出される。
こうして、一連の画像形成プロセスが完了する。
【００３８】
次に、図３にて、検出部としての画像濃度センサ７の構成・動作について詳述する。
画像濃度センサ７は、発光素子７ａと受光素子７ｂとからなる光学センサである。そして、図３に示すように、画像濃度センサ７は、ドラム駆動部１００によって回転駆動される感光体ドラム２に対して、その回転軸方向のほぼ中央位置に対向するように設置されている。
【００３９】
そして、画像濃度センサ７によって、感光体ドラム２上の非画像領域（通常の画像Ｂ１、Ｂ２の形成されない領域である。）に形成されたパッチパターンＡの画像濃度が検出される。
【００４０】
詳しくは、まず、図２で説明した帯電工程、露光工程、現像工程によって、画像濃度の検出のみに用いられるパッチパターンＡ（１ｃｍ×２ｃｍ程の大きさである。）が、感光体ドラム２上に形成される。そして、パッチパターンＡに向けて発光素子７ａから光が射出されて、パッチパターンＡから反射した光が受光素子７ｂに入射する。そして、画像濃度センサ７から、その反射光の光量に応じた出力電圧が、Ｉ／Ｏインターフェース８０を介して制御部９０に転送される。
このとき、パッチパターンＡの画像濃度が低いときには、反射光量は大きくなり、画像濃度センサ７の出力電圧も大きくなる。これに対して、パッチパターンＡの画像濃度が高いときには、反射光量は小さくなり、画像濃度センサ７の出力電圧も小さくなる。
【００４１】
その後、制御部９０では、転送されたパッチパターンＡの濃度に係わる情報に基づいて、図１の現像ギャップ調整部１２０を制御することになる。
なお、制御部９０は、現像ギャップ調整部１２０の制御以外にも、画像形成装置１における各部材の制御をもおこなう。
【００４２】
次に、図４にて、現像能力を可変する可変手段としての現像ギャップ調整部１２０の構成・動作について詳述する。図４は、現像部５近傍を上方からみた断面図である。
感光体ドラム２の軸部２ａは本体側板１１１、１１２に支持されていて、感光体ドラム２は軸部２ａを中心に回転駆動される。
現像ローラ５１の軸部５１ａと、現像側板５８に一体的に形成された軸部５８ａとは、それぞれ、本体側板１１１、１１２に設けられた長穴に係合する。これによって、現像部５は、本体側板１１１、１１２に対して、図中矢印Ｘ方向に移動可能に支持される。
【００４３】
また、現像部５の現像ケース５９と、２つの本体側板１１１、１１２の間に橋架されたステー１１３との間には、２つの引張スプリング１２５が設置されている。これにより、現像部５は、後方（感光体ドラム２から離脱する方向である。）への付勢力を受ける。
【００４４】
また、現像ギャップ調整部１２０は、主として、ステー１１３に固設されたモータ１２１（ステッピングモータである。）と、モータに連結されたギア１２２と、現像部５を前方（感光体ドラム２に近づく方向である。）に押圧する押圧部材１２３とで構成される。ここで、押圧部材１２３は、ギア１２２と噛合するギア部１２３ａと、ギア部１２３ａに一体的に設けられたネジ部１２３ｂとで構成される。また、押圧部材１２３のネジ部１２３ｂは、その中央部がステー１１３に形成されたメネジ部に螺合するとともに、その先端部が現像部５に当接する。また、ギア部１２３ａの歯厚は充分大きく形成されている。
このような構成により、制御部９０に制御されるモータ１２１によって、現像部５がＸ方向に移動して、現像ギャップＧの大きさが変動することになる。
【００４５】
詳しくは、高湿度環境時や経時等に、画像濃度センサ７の検出結果に基づいて制御部９０で画像濃度が低いと判断されると、モータ１２１に制御信号が転送されてモータ軸が所定回転方向に所定角度だけ回転する。この回転力はギア１２２及びギア部１２３ａを介してネジ部１２３ｂに伝達され、ネジ部１２３ｂの送り方向にしたがって押圧部材１２３が前方に所定量だけ移動する。そして、この移動量に応じて、現像ギャップＧは小さくなる。
現像ギャップＧが小さくなると、現像領域における電界強さが大きくなって現像能力が向上するために、画像濃度は高くなる。こうして、低い画像濃度は、適正な画像濃度に修正される。
なお、電界強さＥと、現像バイアスと潜像電圧との電位差ＶＥと、現像ギャップＧとには、概ね、Ｅ＝ＶＥ／Ｇなる関係が成立する。
【００４６】
これに対して、画像濃度センサ７の検出結果に基づいて制御部９０で画像濃度が高いと判断されると、モータ１２１に制御信号が転送されてモータ軸が上述の回転方向に対して逆方向に所定角度だけ回転する。これにより、押圧部材１２３は後方に所定量だけ移動して、現像ギャップＧは大きくなる。
現像ギャップＧが大きくなると、現像領域における電界強さが小さくなって現像能力が低下するために、画像濃度は低くなる。こうして、高い画像濃度は、適正な画像濃度に修正される。
【００４７】
次に、図５を参照して、上述の制御について、さらに詳しい具体例について述べる。図５は、パッチパターンＡの画像濃度に対する、現像パラメータの制御値を示すグラフである。
図５の横軸には、現像ギャップＧ、ブレード圧Ｐ、供給ローラ線速比Ｒの、３つの現像パラメータに対する制御値を示す。ここで、本実施の形態１においては、上述した構成によって、３つの現像パラメータのうち、現像ギャップＧのみが可変される。なお、他の現像パラメータについては、後述する。
また、図５の縦軸には、感光体ドラム２上に形成したパッチパターンＡにおける単位面積当りのトナーの付着量（感光体上トナー付着量）と、そのパッチパターンＡの画像濃度を画像濃度センサ７で検出したときの出力値（画像濃度センサ出力値）とを示す。
【００４８】
図５を参照して、感光体上トナー付着量が０．４〜０．７ｍｇ／ｃｍ^２のときには（矢印Ｈの範囲である。）、出力される画像は適正な画像濃度となる。このとき、画像濃度センサ出力値は０．３〜０．４ボルトとなる。そして、この出力値が制御部９０に転送された場合には、制御部９０は適正な画像濃度であると判断して、現像ギャップ調整部１２０の調整をおこなわない。すなわち、デフォルト時の現像ギャップＧは０．１５ｍｍに設定されているために、現像ギャップ調整部１２０を動作させることなく、現像ギャップＧは０．１５ｍｍに維持される。
【００４９】
これに対して、感光体上トナー付着量が０．４ｍｇ／ｃｍ^２未満となって、画像濃度センサ出力値が０．４ボルトを超える場合には、制御部９０は、画像濃度が低いと判断して、現像ギャップＧが小さくなるように現像ギャップ調整部１２０を制御する。すなわち、現像ギャップＧは、デフォルト時の０．１５ｍｍから０．１ｍｍに減少される。これによって、現像能力は向上して、感光体上トナー付着量が矢印Ｈの適正範囲内におさまることになる。
また、感光体上トナー付着量が０．７ｍｇ／ｃｍ^２を超えて、画像濃度センサ出力値が０．３ボルト未満となる場合には、制御部９０は、画像濃度が高いと判断して、現像ギャップＧが大きくなるように現像ギャップ調整部１２０を制御する。すなわち、現像ギャップＧは、デフォルト時の０．１５ｍｍから０．２ｍｍに増加される。これによって、現像能力は低下して、感光体上トナー付着量が矢印Ｈの適正範囲内におさまることになる。
【００５０】
なお、このような現像ギャップＧの調整制御は、任意のタイミングでおこなうことができる。例えば、まず画像形成装置の電源投入後に現像ギャップＧの調整制御をおこない、その後は所定の画像形成回数ごとに現像ギャップＧの調整制御をおこなうことができる。
【００５１】
以上説明したように、本実施の形態１のように構成された画像形成装置においては、パッチパターンＡの画像濃度に応じて現像ギャップＧの大きさを変動させることで現像能力を可変できるので、使用環境変動や現像剤Ｔの経時劣化等が生じる場合であっても、画像濃度が安定した画像品質の良好な画像を提供することができる。
【００５２】
なお、本実施の形態１では、現像ギャップＧの大きさを変動させることで電界強さＥを変動させて、現像能力を可変する構成とした。これに対して、上述の現像領域における電位差ＶＥを変動させることで電界強さＥを変動させて、現像能力を可変することもできる。この場合、電位差ＶＥを変動させるために、現像バイアスを制御することになる。
【００５３】
実施の形態２．
図６にて、この発明の実施の形態２について詳細に説明する。
図６は、実施の形態２における画像形成装置の要部を示す構成図であり、前記実施の形態１の図１に対応するものである。本実施の形態２の画像形成装置は、現像能力の可変手段として現像ギャップＧの替わりにブレード圧Ｐを可変にしている点が、前記実施の形態１と相違する。
【００５４】
図６に示すように、現像部５の現像ケース５９には、ステッピングモータ１３５が固設されている。ステッピングモータ１３５のモータ軸１３５ａには、偏心カム１３０が設置されている。
一方、ドクタブレード５４を保持する保持部材５５は、２つの現像側板５８にそれぞれ設けられたレール部（不図示である。）に挟まれて、図中の矢印Ｘ方向にのみ移動するように支持されている。また、保持部材５５の後端には、偏心カム１３０が当接している。
【００５５】
このような構成によって、保持部材５５には、ドクターブレード５４の弾性力によって、現像ローラ５１から離脱する方向への付勢力が作用する。一方、その付勢力による保持部材５５の移動は、保持部材５５に当接する偏心カム１３０によって規制される。
換言すると、保持部材５５の矢印Ｘ方向の位置は、偏心カム１３０によって定まる。そして、保持部材５５の矢印Ｘ方向の位置が定まることによって、ドクターブレード５４の現像ローラ５１に対するブレード圧Ｐが定まる。
【００５６】
ここで、偏心カム１３０は、その回転中心から周面までの距離が、ステッピングモータ１３５の回転に対応して数段階に可変できるように形成されている。これにより、制御部９０によってステッピングモータ１３５の回転角度を制御して、保持部材５５を矢印Ｘ方向に移動させるとともに、ブレード圧Ｐを変動させることができる。
【００５７】
詳しくは、画像濃度センサ７の検出結果に基づいて制御部９０で画像濃度が低いと判断されると、ステッピングモータ１３５に制御信号（パルス信号）が転送されて、モータ軸１３５ａに連結された偏心カム１３０が所定回転方向に所定角度だけ回転する。そして、偏心カム１３０の回転によって、保持部材５５は現像ローラ５１から離脱する方向に移動して、ブレード圧Ｐは小さくなる。
ブレード圧Ｐが小さくなると、ドクターブレード５４による現像ローラ５１上のトナーＴに対する規制量が低下して現像能力が向上するために、画像濃度は高くなる。こうして、低い画像濃度は、適正な画像濃度に修正される。
【００５８】
これに対して、画像濃度センサ７の検出結果に基づいて制御部９０で画像濃度が高いと判断されると、ステッピングモータ１３５に制御信号が転送されて、偏心カム１３０が上述の回転方向に対して逆方向に所定角度だけ回転する。そして、偏心カム１３０の回転によって、保持部材５５は現像ローラ５１に近づく方向に移動して、ブレード圧Ｐは大きくなる。
ブレード圧Ｐが大きくなると、ドクターブレード５４による現像ローラ５１上のトナーＴに対する規制量が増加して現像能力が低下するために、画像濃度は低くなる。こうして、高い画像濃度は、適正な画像濃度に修正される。
【００５９】
次に、再び図５を参照して、上述の制御について、さらに詳しい具体例について述べる。ここで、本実施の形態２においては、上述した構成によって、３つの現像パラメータのうち、ブレード圧Ｐのみが可変される。
図５を参照して、感光体上トナー付着量が０．４〜０．７ｍｇ／ｃｍ^２となって、画像濃度センサ出力値が０．３〜０．４ボルトとなる場合には、制御部９０は、適正な画像濃度であると判断して、ブレード圧Ｐの調整をおこなわない。すなわち、デフォルト時のブレード圧Ｐは２Ｎ／ｍ^２に設定されているために、ドクタブレード５４位置を移動させることなく、ブレード圧Ｐは２Ｎ／ｍ^２に維持される。
【００６０】
これに対して、感光体上トナー付着量が０．４ｍｇ／ｃｍ^２未満となって、画像濃度センサ出力値が０．４ボルトを超える場合には、制御部９０は、画像濃度が低いと判断して、ブレード圧Ｐが小さくなるように調整する。すなわち、ブレード圧Ｐはデフォルト時の２Ｎ／ｍ^２から１Ｎ／ｍ^２に減少される。これによって、現像能力は向上して、感光体上トナー付着量が矢印Ｈの適正範囲内におさまることになる。
また、感光体上トナー付着量が０．７ｍｇ／ｃｍ^２を超えて、画像濃度センサ出力値が０．３ボルト未満となる場合には、制御部９０は、画像濃度が高いと判断して、ブレード圧Ｐが大きくなるように調整する。すなわち、ブレード圧Ｐはデフォルト時の２Ｎ／ｍ^２から３Ｎ／ｍ^２に増加される。これによって、現像能力は低下して、感光体上トナー付着量が矢印Ｈの適正範囲内におさまることになる。
【００６１】
以上説明したように、本実施の形態２のように構成された画像形成装置においては、パッチパターンＡの画像濃度に応じてブレード圧Ｐを変動させることで現像能力を可変できるので、前記実施の形態１と同様に、使用環境変動や現像剤Ｔの経時劣化等が生じる場合であっても、画像濃度が安定した画像品質の良好な画像を提供することができる。
【００６２】
なお、本実施の形態２では、ブレード圧Ｐを変動させることで現像剤Ｔに対する規制量を変動させて、現像能力を可変する構成とした。しかし、本発明の適用は、これに限定されることはない。例えば、ドクターブレード５４の現像ローラ５１に対する当接角度を変動させることで規制量を変動させて、現像能力を可変することもできる。
【００６３】
実施の形態３．
図７にて、この発明の実施の形態３について詳細に説明する。
図７は、実施の形態３における画像形成装置の要部を示す断面図であり、現像部５の一部を上方からみたものである。本実施の形態３の画像形成装置は、現像能力の可変手段として現像ギャップＧの替わりに供給ローラ線速比Ｒを可変にしている点が前記実施の形態１と相違し、ブレード圧Ｐの替わりに供給ローラ線速比Ｒを可変にしている点が前記実施の形態２と相違する。
【００６４】
図７に示すように、現像部５の現像側板５８には、モータ１４０が固設されている。このモータ１４０にはトナー供給ローラ５３の軸部５３ａが連結されており、これによりトナー供給ローラ５３は回転駆動される。
ここで、トナー供給ローラ５３は、モータ１４０を制御する制御部９０に設けられたインバータ回路９０ａによって、その回転数を変動できるように構成されている。換言すると、トナー供給ローラ５３は、現像ローラ５１との当接部における現像ローラ５１に対する線速比（供給ローラ線速比Ｒ）を可変できるように構成されている。
【００６５】
詳しくは、画像濃度センサ７の検出結果に基づいて制御部９０で画像濃度が低いと判断されると、モータ１４０に制御信号が転送されて、トナー供給ローラ５３の回転数が大きくなるように設定される。
供給ローラ線速比Ｒが大きくなると、トナー供給ローラ５３による現像ローラ５１へのトナーＴの供給量が増加して現像能力が向上するために、画像濃度は高くなる。こうして、画像濃度の低下は、修正される。
【００６６】
これに対して、画像濃度センサ７の検出結果に基づいて制御部９０で画像濃度が高いと判断されると、モータ１４０に制御信号が転送されて、トナー供給ローラ５３の回転数が小さくなるように設定される。
供給ローラ線速比Ｒが小さくなると、トナー供給ローラ５３による現像ローラ５１へのトナーＴの供給量が減少して現像能力が低下するために、画像濃度は低くなる。こうして、高い画像濃度は、適正な画像濃度に修正される。
【００６７】
次に、再び図５を参照して、上述の制御について、さらに詳しい具体例について述べる。ここで、本実施の形態３においては、上述した構成によって、３つの現像パラメータのうち、供給ローラ線速比Ｒのみが可変される。
図５を参照して、感光体上トナー付着量が０．４〜０．７ｍｇ／ｃｍ^２となって、画像濃度センサ出力値が０．３〜０．４ボルトとなる場合には、制御部９０は、適正な画像濃度であると判断して、供給ローラ線速比Ｒの調整をおこなわない。すなわち、デフォルト時の供給ローラ線速比Ｒは１．６に設定されているために、トナー供給ローラ５３の回転数を変動させることなく、供給ローラ線速比Ｒは１．６に維持される。
【００６８】
これに対して、感光体上トナー付着量が０．４ｍｇ／ｃｍ^２未満となって、画像濃度センサ出力値が０．４ボルトを超える場合には、制御部９０は、画像濃度が低いと判断して、供給ローラ線速比Ｒが大きくなるようにトナー供給ローラ５３の回転数を調整する。すなわち、供給ローラ線速比Ｒはデフォルト時の１．６から２．２に増加される。これによって、現像能力は向上して、感光体上トナー付着量が矢印Ｈの適正範囲内におさまることになる。
また、感光体上トナー付着量が０．７ｍｇ／ｃｍ^２を超えて、画像濃度センサ出力値が０．３ボルト未満となる場合には、制御部９０は、画像濃度が高いと判断して、供給ローラ線速比Ｒが小さくなるようにトナー供給ローラ５３の回転数を調整する。すなわち、供給ローラ線速比Ｒはデフォルト時の１．６から１．２に減少される。これによって、現像能力は低下して、感光体上トナー付着量が矢印Ｈの適正範囲内におさまることになる。
【００６９】
以上説明したように、本実施の形態３のように構成された画像形成装置においては、パッチパターンＡの画像濃度に応じて供給ローラ線速比Ｒを変動させることで現像能力を可変できるので、前記各実施の形態と同様に、使用環境変動や現像剤Ｔの経時劣化等が生じる場合であっても、画像濃度が安定した画像品質の良好な画像を提供することができる。
【００７０】
なお、本実施の形態３では、供給ローラ線速比Ｒを変動させることで現像ローラ５１への現像剤Ｔの供給量を変動させて、現像能力を可変する構成とした。しかし、本発明の適用は、これに限定されることはない。例えば、トナー供給ローラ５３におけるナイロンブラシの現像ローラ５１に対する喰い込み量を変動させることで供給量を変動させて、現像能力を可変することもできる。
【００７１】
なお、本発明が上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態の中で示唆した以外にも、各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
【００７２】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されているので、装置の使用環境変動や現像剤の経時劣化等が生じた場合であっても、画像濃度等の画像品質の劣化のない画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１における画像形成装置の要部を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１における画像形成装置の全体を示す構成図である。
【図３】図１及び図２の画像形成装置における像担持体及び検出部を示す斜視図である。
【図４】図１及び図２の画像形成装置における現像ギャップ調整部を示す断面図である。
【図５】画像濃度に対する現像パラメータの制御値を示すグラフである。
【図６】この発明の実施の形態２における画像形成装置の要部を示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態３における画像形成装置の要部を示す断面図である。
【符号の説明】
１画像形成装置、２感光体ドラム（像担持体）、
２ａ、５１ａ、５３ａ、５８ａ軸部、３帯電部、４書込部、
５現像部、７画像濃度センサ（検出部）、７ａ発光素子、
７ｂ受光素子、１０転写部、１１クリーニング部、
５１現像ローラ（現像剤担持体）、５３トナー供給ローラ（供給部材）、
５４ドクタブレード（規制部材）、５５保持部材、
５６、５７撹拌部材、５８現像側板、５９現像ケース、
８０Ｉ／Ｏインターフェース、９０制御部、１００ドラム駆動部、
１１１、１１２本体側板、１２０現像ギャップ調整部（可変手段）、
１２１モータ、１２２ギア、１２３押圧部材、１２３ａギア部、
１２３ｂネジ部、１２５引張スプリング、１３０偏心カム、
１３５ステッピングモータ、１４０モータ。

Claims

像担持体と、
前記像担持体上に形成される潜像を現像するとともに現像剤を収納する現像部と、
前記潜像を現像するための現像能力を可変できる可変手段と、
前記像担持体上に形成される顕像の画像濃度を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて前記可変手段を制御する制御部とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
前記制御部は、前記検出結果が予め定めた範囲内におさまるように前記可変手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記現像部は、前記像担持体に対して対向するように設置されるとともに前記現像剤を担持する現像剤担持体を備え、
前記可変手段は、前記現像剤担持体と前記潜像との間に形成される電界の強さを可変することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
前記現像剤担持体は、前記像担持体に対してギャップを設けて設置され、
前記可変手段は、前記ギャップの大きさを変動させて前記電界の強さを可変することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
前記現像部は、前記像担持体に対して対向するように設置される現像剤担持体と、前記現像剤担持体上に担持される現像剤の量を規制する規制部材とを備え、
前記可変手段は、前記規制部材による前記現像剤の規制量を可変することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
前記規制部材は、前記現像剤担持体に当接するように設置され、
前記可変手段は、前記規制部材の前記現像剤担持体に対する当接圧を変動させて前記規制量を可変することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
前記現像部は、前記像担持体に対して対向するように設置される現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像剤を供給する供給部材とを備え、
前記可変手段は、前記供給部材による前記現像剤の供給量を可変することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の画像形成装置。
前記供給部材は、前記現像剤担持体に当接するとともに回転可能に設置され、
前記可変手段は、前記供給部材の回転数を変動させて前記現像剤の供給量を可変することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
前記現像剤は、トナーからなる１成分現像剤であることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の画像形成装置。
前記顕像は、非画像領域に形成されるパッチパターンであることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の画像形成装置。