JP2009244455A - 現像カートリッジ、現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 印刷画像が変化した場合に、印刷画像にあわせて現像室５１Ｙ内でのトナーの帯電量を変更する現像カートリッジ、現像装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】 トナーを担持する現像剤担持体５２Ｙと、現像剤担持体５２Ｙにトナーを供給するトナー供給部材５３Ｙと、現像剤担持体５２Ｙ上のトナー量を規制する規制部材５４Ｙと、現像剤担持体５２Ｙ及びトナー供給部材５３Ｙを有する現像室５１Ｙと、現像室５１Ｙの上部及び下部に接続され、現像室５１Ｙの下部から上部へトナーを搬送する搬送部５５Ｙと、搬送部５５Ｙ内に配され、トナーを撹拌しながら搬送する搬送手段５６Ｙ，５７Ｙ，５８Ｙと、印刷画像を入力する入力手段と、印刷画像に応じて、搬送手段５６Ｙ，５７Ｙ，５８Ｙのトナー搬送速度を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、潜像担持体上の静電潜像を現像剤で現像する現像カートリッジ、現像装置及び画像形成装置に関する。

潜像担持体の表面に画像データに基づく静電潜像を露光形成する電子写真記録方式の画像形成装置が知られており、この画像形成装置では、その静電潜像を現像装置によりトナー現像して潜像担持体表面のトナー像を、記録用紙などの記録媒体に転写して画像形成する。この種の画像形成装置としては、近年、現像装置と一体にあるいは別個に構築されてトナーを収容するトナーカートリッジを着脱可能に装着するように設計するのが一般的であり、潜像担持体表面の静電潜像を繰り返し現像することにより、収容トナーが消費された際には、そのトナーカートリッジを交換することにより潜像担持体表面の静電潜像を現像するトナーを補充するようになっている。

このような現像装置において、現像室内のトナーは、攪拌部材、トナー供給ローラ、規制ブレードにより長時間攪拌されることで帯電能力が劣化する。トナーカートリッジの交換により新品トナーと現像室に残留する劣化トナーが攪拌混合されて使用すると、帯電能力の高い新品トナーが選択的に帯電され、劣化トナーの帯電が不十分となり、攪拌混合されたトナー全体の帯電量が不十分となることで規制通過モレや、非画像部への付着（かぶり）が発生する。これを防止するため、特開２０００−１８１２１６号公報には、現像装置の駆動時間をカウントし、駆動時間に応じて非画像部において強制書き込みを実施し、現像室内の帯電能力が劣化したトナーを消費する現像室内残留劣化トナーの処理技術が開示されている。
特開２０００−１８１２１６号公報

しかしながら、従来の技術では、現像室内で劣化状態（帯電性）が異なるトナーが混在し、帯電量の異なるトナーが混じることで、規制モレやカブリ等が発生する場合がある。また、印刷画像が変化した場合、印刷画像にあわせた帯電量を得ることができなかった。

本発明は、従来技術の持つ課題を解決し、印刷画像が変化した場合に、印刷画像にあわせて現像室内でのトナーの帯電量を変更する現像カートリッジ、現像装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の現像カートリッジは、トナーを担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体にトナーを供給するトナー供給部材と、前記現像剤担持体上のトナー量を規制する規制部材と、前記現像剤担持体及び前記トナー供給部材を有する現像室と、前記現像室の上部及び下部に接続され、前記現像室の下部から上部へトナーを搬送する搬送部と、前記搬送部内に配され、トナーを撹拌しながら搬送する搬送手段と、印刷画像を入力する入力手段と、印刷画像に応じて、前記搬送手段のトナー搬送速度を制御する制御手段と、を備えたので、印刷画像が変化した場合に、印刷画像にあわせて現像室内でのトナーの帯電量を変更することが可能となる。

前記制御手段は、前記入力手段の入力する印刷画像が、画像全体に占めるトナー付着部の面積の比率が所定値より高い高デューティ画像の場合、前記搬送手段のトナー搬送速度を上げるので、高デューティ画像の場合に画像周辺が濃くなるエッジ効果を低減することが可能となる。

前記制御手段は、複数のモードを設定し、それぞれのモードにおいて印刷画像に対応するトナー帯電量適正範囲を個別に定め、それに基づきトナー搬送速度を調整するので、ユーザの選択できる範囲が多くなる。

また、前記搬送手段は、前記現像室の下部に配され、トナーを回収する下部搬送部材と、前記現像室の下方から上方へトナーを搬送する持ち上げ搬送部材と、前記現像室の上部に配され、トナーを現像室入口部へ搬送する上部搬送部材と、を有するので、搬送部でトナーを撹拌する時間が長くなり、現像室内でのトナーの帯電量を均一に近づけることが可能となる。

また、前記上部搬送手段は、並列に配され、逆方向に交互に搬送する複数の搬送手段を有するので、搬送部でトナーを撹拌する時間がさらに長くなり、現像室内でのトナーの帯電量を均一に近づけることが可能となる。

また、前記規制部材は、前記現像剤担持体の下方に配されるので、現像ローラとトナー供給ローラとのニップ部を通過したトナーがより下部搬送路に落下しやすくなる。

さらに、本発明の現像装置は、前記現像カートリッジと、トナーを補給するトナーカートリッジと、を備えたので、トナーカートリッジにより新しいトナーを補給された場合、搬送部でトナーを撹拌する部分が多くなり、現像室内でのトナーの帯電量を均一に近づけることが可能となる。

さらに、本発明の画像形成装置は、静電潜像が形成される潜像担持体と、前記静電潜像を現像剤で現像して前記潜像担持体上にトナー像を形成する現像装置と、前記潜像担持体上のトナー像を転写材に転写する転写装置と、転写材上のトナー像を定着する定着装置と、を少なくとも備え、前記現像装置を搭載したので、均一に近い帯電量で画質の良い画像を形成することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の現像装置を備えた画像形成装置の実施形態を示す図であり、図２は図１のイエロー画像形成ステーションを拡大した図である。

図１に示すように、画像形成装置１０は、４つの画像形成ステーション１５（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）、中間転写ベルト７０、二次転写ユニット８０を有し、さらに、定着ユニット９０、ユーザへの報知手段をなし液晶パネルからなる表示ユニット９５、及び、これらのユニット等を制御し画像形成装置としての動作を司る制御ユニット１００を有している。

画像形成ステーション１５（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）は、それぞれ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナーで画像を形成する機能を有している。画像形成ステーション１５（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）の構成は同様であるので、以下、画像形成ステーション１５Ｙについて説明する。

画像形成ステーション１５Ｙは、図２に示すように、像担持体の一例としての感光体２０Ｙの回転方向に沿って、帯電ユニット３０Ｙ、露光ユニット４０Ｙ、現像装置としての現像カートリッジ５０Ｙ、一次転写部Ｂ１、感光体クリーニングユニット７５Ｙを有している。

感光体２０Ｙは、円筒状の基材とその外周面に形成された感光層を有し、中心軸を中心に回転可能であり、本実施の形態においては、矢印で示すように時計回りに回転する。

帯電ユニット３０Ｙは、感光体２０Ｙを帯電するための装置である。露光ユニット４０Ｙからは、レーザを照射することによって帯電された感光体２０Ｙ上に潜像を形成する。

露光ユニット４０Ｙは、半導体レーザ、ポリゴンミラー、Ｆ−θレンズ等を有しており、パーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ等の不図示のホストコンピュータから入力された画像信号に基づいて、変調されたレーザを帯電された感光体２０Ｙ上に照射する。

現像カートリッジ５０Ｙは、感光体２０Ｙ上に形成された潜像を、イエロー（Ｙ）のトナーを用いて現像するための装置である。現像カートリッジ５０Ｙは、交換可能な図示しないトナーカートリッジから新品トナーが供給される現像室５１Ｙ内に現像剤担持体としての現像ローラ５２Ｙ、トナー供給部材としてのトナー供給ローラ５３Ｙが配置され、現像ローラ５２Ｙには、規制部材としての規制ブレード５４Ｙが当接し現像ローラ５２Ｙ上のトナーを薄層化する。

一次転写部Ｂ１は、感光体２０Ｙに形成されたイエロートナー像を中間転写ベルト７０に転写するところである。各一次転写部Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４で４色のトナーが順次重ねて転写された場合には、中間転写ベルト７０にフルカラートナー像が形成される。

中間転写ベルト７０は、ベルト駆動ローラ７１ａ、従動ローラ７１ｂに張架されたエンドレスのベルトであり、感光体２０（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）と当接しながら回転駆動される。

二次転写ユニット８０は、中間転写ベルト７０上に形成された単色トナー像やフルカラートナー像を紙、フィルム、布等の転写材に転写するための装置である。

定着ユニット９０は、定着ローラ９０ａと加圧ローラ９０ｂにより構成され、転写材上に転写された単色トナー像やフルカラートナー像を転写材に融着させて永久像とするための装置である。

感光体クリーニングユニット７５Ｙは、感光体２０Ｙの表面に当接されたゴム製の感光体クリーニングブレード７６Ｙを有し、一次転写部Ｂ１で中間転写ベルト７０上にトナー像が転写された後に、感光体２０Ｙ上に残存するトナーを感光体クリーニングブレード７６Ｙにより掻き落として除去するための装置である。

次に、このように構成された画像形成装置１０の動作について説明する。

まず、不図示のホストコンピュータからの画像信号及び制御信号がインターフェイスを介して画像形成装置のメインコントローラに入力されると、このメインコントローラからの指令に基づくユニットコントローラの制御により感光体２０Ｙ、現像カートリッジ５０Ｙに備えられた現像ローラ５２Ｙ、供給ローラ５３Ｙ、及び、中間転写ベルト７０等が回転する。感光体２０Ｙは、回転しながら、帯電位置において帯電ユニット３０Ｙにより順次帯電される。

感光体２０Ｙの帯電された領域は、感光体２０Ｙの回転に伴って露光位置に至り、露光ユニット４０Ｙによって、イエローＹの画像情報に応じた潜像が該領域に形成される。

感光体２０Ｙ上に形成された潜像は、感光体２０Ｙの回転に伴って現像位置に至り、現像カートリッジ５０Ｙによって現像される。これにより、感光体２０Ｙ上にトナー像が形成される。

感光体２０Ｙ上に形成されたトナー像は、感光体２０Ｙの回転に伴って一次転写部Ｂ１位置に至り、一次転写ユニットによって、中間転写ベルト７０に転写される。この際、一次転写ユニットには、トナーの帯電極性とは逆の極性の一次転写電圧が印加される。この結果、各感光体２０（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）上に形成された４色のトナー像は、中間転写ベルト７０に重なり合って転写され、中間転写ベルト７０上にはフルカラートナー像が形成される。

中間転写ベルト７０は、モータ等のベルト駆動手段からの駆動力がベルト駆動ローラ７１ａを介して伝達されることによって駆動される。

中間転写ベルト７０上に形成されたフルカラートナー像は、二次転写ユニット８０によって紙等の転写材に転写される。このような転写材は、給紙トレイから、給紙ローラ９４ａ、レジストローラ９４ｂを介して二次転写ユニット８０へ搬送される。

転写材に転写されたフルカラー液体現像剤像は、定着ユニット９０によって加熱加圧されて転写材に融着される。定着ユニット９０の通過後、排紙ローラ９４ｃにより排紙される。

一方、感光体２０（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）は一次転写部Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４位置を経過した後に、除電ユニット（図示せず）によって除電され、さらに、感光体クリーニングユニット７５（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）に支持された感光体クリーニングブレード７６（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）によって、その表面に付着しているトナーが掻き落とされ、次の潜像を形成するための帯電に備える。掻き落とされたトナーは、感光体クリーニングユニット７５（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）が備える残存トナー回収部に回収される。

二次転写後の中間転写ベルト７０の従動ローラ７１ｂ側に中間転写ベルトクリーニング装置（図示せず）が設置され、二次転写後の中間転写ベルト７０をクリーニングする。なお、中間転写ベルトを用いた中間転写方式の実施例に基づいて説明してきたが、直接転写式の画像形成装置であっても良い。

次に、現像カートリッジ５０Ｙについて説明する。

現像カートリッジ５０Ｙにおいて、長時間の現像駆動が行われた後、現像室５１Ｙ内のトナーは劣化状態（帯電性等）の異なるトナーが混在する。

トナーの劣化としては、例えば、トナーに外添された疎水性シリカ等の外添剤が、トナーに加えられる機械的ストレスにより次第にトナーに埋め込まれたり遊離したりすることによるトナーの流動性の低下、トナーの破砕による小粒径トナーの増大、あるいは、現像時のトナーの帯電量がトナーの粒子径に比例するため、トナーの粒子径により選択的に現像が行われることによる現像装置内への小粒径トナーの蓄積、さらに、それらの小粒径トナーによる流動性の低下、流動性の低下したトナーが相互に凝集することによる凝集塊の発生などであり、これらは、画像の劣化の原因となる。

小粒径トナーは、その帯電量が過剰に大きくなり易く、さらに、潜像担持体への鏡像力が強く働くため、画像においては、非画像部への付着（いわゆる、画像のカブリ）として観察される。また、小粒径トナーは飛散し易く、現像装置の開口部等から飛散し、画像形成装置の内部汚染を引き起こす。

また、トナーの流動性が低下すると、現像装置内でのトナーの摩擦帯電が不充分となり、所望の帯電極性とは逆極性のトナーが生じる。この逆極性のトナーは、やはり、画像のカブリとして観察される。

また、流動性の低下したトナーやそれらの凝集塊は、現像ローラ５２Ｙと規制ブレード５４Ｙの接触部を円滑に通過することができないため、その帯電が不足して、画像のカブリを生じさせたりする。さらに、凝集塊は、現像ローラ５２Ｙと規制ブレード５４Ｙの接触部における機械的力及び摩擦熱により、現像ローラ５２Ｙあるいは規制ブレード５４Ｙの表面にトナーが融着（いわゆる、フィルミング）したり、凝集塊が極端に大きな場合には、そのまま接触部に詰まってしまう。その結果、フィルミング等が発生した接触部では、現像ローラ５２Ｙ上にトナー層が形成されず、そこに対応する画像は白いスジ（画像抜け）として観察される。

図３は本発明に係る現像カートリッジ５０Ｙの第１実施例を示す斜視図、図４は図３の現像カートリッジ５０Ｙの軸方向に垂直な方向の断面図である。

図３及び図４に示すように、第１実施例の現像カートリッジ５０Ｙは、現像室５１Ｙと搬送部５５Ｙとを有し、現像室５１Ｙと搬送部５５Ｙとは、現像ローラ５２Ｙとトナー供給ローラ５３Ｙの下方側の接線を境界線Ｖとして区分され、現像室入口部５１ａＹから境界線Ｖまでの空間を現像室５１Ｙとし、境界線Ｖの下方の空間５５ａＹ、並びに、下部搬送路５５ｂＹ、持ち上げ搬送路５５ｃＹ及び上部搬送路５５ｄＹを搬送部５５Ｙとする

現像室５１Ｙは、現像ローラ５２Ｙ及びトナー供給ローラ５３Ｙ等を備える。トナー供給ローラ５３Ｙは、現像ローラ５２Ｙにトナーを供給するものであり、どちらの方向に回転してもよい。現像ローラ５２Ｙは、反時計方向に回転し、トナー供給ローラ５３Ｙからトナーを供給される。

搬送部５５Ｙは、境界線Ｖの下方の空間５５ａＹ、並びに、下部搬送路５５ｂＹ、持ち上げ搬送路５５ｃＹ及び上部搬送路５５ｄＹを有する。また、下部搬送路５５ｂＹ、持ち上げ搬送路５５ｃＹ及び上部搬送路５５ｄＹは、それぞれ下部搬送手段としての下部搬送部材５６Ｙ、持ち上げ搬送手段としての持ち上げ搬送部材５７Ｙ及び上部搬送手段としての上部搬送部材５８Ｙを有する。図３では、説明のために各搬送部材の一部を露出して示される。

境界線Ｖの下方の空間５５ａＹは、主に現像ローラ５２Ｙとトナー供給ローラ５３Ｙとのニップ部を通過したトナーが下部搬送路５５ｂＹに落下する部分である。

下部搬送部材５６Ｙは、現像カートリッジ５０Ｙの下方、特に、トナー供給ローラ５３Ｙの下方に配され、境界線Ｖの下方の空間５５ａＹから落下したトナーを回収し、軸方向の第１方向へ搬送しながら撹拌するものであり、スクリュー等で構成される。

持ち上げ搬送部材５７Ｙは、現像室５１Ｙの外で下部搬送部材５６Ｙが搬送したトナーを現像カートリッジ５０Ｙの上方、且つ、第１方向と逆方向へ搬送しながら撹拌するものであり、スクリューコンベア等で構成される。

上部搬送部材５８Ｙは、持ち上げ搬送部材５７Ｙが上方に搬送したトナーを軸方向略中央部の現像室入口部５１ａＹへ移動させるもので、軸方向の第１方向へ搬送しながら撹拌するものであり、スクリューコンベア等で構成される。

なお、各搬送部材５６Ｙ，５７Ｙ，５８Ｙは、図示しない駆動手段により駆動される。駆動手段は、１つで各搬送部材５６Ｙ，５７Ｙ，５８Ｙを駆動してもよいし、各搬送部材５６Ｙ，５７Ｙ，５８Ｙに対応して複数配して駆動してもよい。なお、本実施形態では、現像室５１Ｙと搬送部５５Ｙを有する現像カートリッジ５０Ｙに対して、搬送部５５Ｙの容量を現像室５１Ｙの容量より大きくする。

さらに、規制ブレード５４Ｙは、現像ローラ５２Ｙの上方又は下方に配され、現像ローラ５２Ｙに担持されるトナー量を規制するものである。規制ブレード５４Ｙを現像ローラ５２Ｙの下方に現像ローラ５２Ｙの回転方向に対してカウンタ方向に当接するように設けた場合、現像ローラ５２Ｙとトナー供給ローラ５３Ｙとのニップ部を通過したトナーがより下部搬送路５５ｂＹに落下しやすくなる。

図５は本発明に係る現像カートリッジ５０Ｙの第２実施例を示す平面図、図６は図５の現像カートリッジ５０Ｙの軸方向に垂直な方向の断面図である。

図５及び図６に示すように、第２実施例の現像カートリッジ５０Ｙは、第１実施例と同様に、現像室５１Ｙと搬送部５５Ｙとを有し、現像室５１Ｙと搬送部５５Ｙとは、現像ローラ５２Ｙとトナー供給ローラ５３Ｙの下方側の接線を境界線Ｖとして区分され、現像室入口部５１ａＹから境界線Ｖまでの空間を現像室５１Ｙとし、境界線Ｖの下方の空間５５ａＹ、並びに、下部搬送路５５ｂＹ、持ち上げ搬送路５５ｃＹ及び上部搬送路５５ｄＹを搬送部５５Ｙとする

現像室５１Ｙは、現像ローラ５２Ｙ及びトナー供給ローラ５３Ｙ等を備える。トナー供給ローラ５３Ｙは、現像ローラ５２Ｙにトナーを供給するものであり、どちらの方向に回転してもよい。現像ローラ５２Ｙは、反時計方向に回転し、トナー供給ローラ５３Ｙからトナーを供給される。

搬送部５５Ｙは、境界線Ｖの下方の空間５５ａＹ、並びに、下部搬送路５５ｂＹ、持ち上げ搬送路５５ｃＹ及び上部搬送路５５ｄＹを有する。また、下部搬送路５５ｂＹ、持ち上げ搬送路５５ｃＹ及び上部搬送路５５ｄＹは、それぞれ下部搬送手段としての下部搬送部材５６Ｙ、持ち上げ搬送手段としての持ち上げ搬送部材５７Ｙ及び上部搬送手段としての上部搬送部材５８Ｙを有する。図５では、説明のために各搬送部材の一部を露出して示される。

境界線Ｖの下方の空間５５ａＹは、主に現像ローラ５２Ｙとトナー供給ローラ５３Ｙとのニップ部を通過したトナーが下部搬送路５５ｂＹに落下する部分である。

下部搬送部材５６Ｙは、現像カートリッジ５０Ｙの下方、特に、トナー供給ローラ５３Ｙの下方に配され、現像室５０Ｙから落下したトナーを回収し、軸方向の第１方向へ搬送しながら撹拌するものであり、スクリューコンベア等で構成される。

持ち上げ搬送部材５７Ｙは、現像室５１Ｙの外で下部搬送部材５６Ｙが搬送したトナーを現像カートリッジ５０Ｙの上方、且つ、第１方向と垂直な方向へ搬送しながら撹拌するものであり、スクリュー等で構成される。

上部搬送部材５８Ｙは、現像カートリッジ５０Ｙの上方で第１方向に対して垂直な方向に複数並列に配され、第１方向とその逆方向に交互に搬送する第１上部搬送部材５８ａＹ、第２上部搬送部材５８ｂＹ、第３上部搬送部材５８ｃＹ及び第４上部搬送部材５８ｄＹを有する。第１上部搬送部材５８ａＹは、持ち上げ搬送部材５７Ｙが上方に搬送したトナーを第１方向と逆方向へ搬送しながら撹拌するものであり、スクリューコンベア等で構成される。第２上部搬送部材５８ｂＹは、第１上部搬送部材５８ａＹが搬送したトナーを第１方向へ搬送しながら撹拌するものであり、スクリューコンベア等で構成される。第３上部搬送部材５８ｃＹは、第２上部搬送部材５８ｂＹが搬送したトナーを第１方向と逆方向へ搬送しながら撹拌するものであり、スクリューコンベア等で構成される。第４上部搬送部材５８ｄＹは、軸方向略中央部の現像室入口部５１ａＹへ移動させるもので、軸方向の第１方向へ搬送しながら撹拌するものであり、スクリューコンベア等で構成される。

なお、各搬送部材５６Ｙ，５７Ｙ，５８Ｙは、図示しない駆動手段により駆動される。駆動手段は、１つで各搬送部材５６Ｙ，５７Ｙ，５８Ｙを駆動してもよいし、各搬送部材５６Ｙ，５７Ｙ，５８Ｙに対応して複数配して駆動してもよい。

さらに、規制ブレード５４Ｙは、現像ローラ５２Ｙの上方又は下方に配され、現像ローラ５２Ｙに担持されるトナー量を規制するものである。規制ブレード５４Ｙを現像ローラ５２Ｙの下方に現像ローラ５２Ｙの回転方向に対してカウンタ方向に当接するように設けた場合、現像ローラ５２Ｙとトナー供給ローラ５３Ｙとのニップ部を通過したトナーがより下部搬送路５５ｂＹに落下しやすくなる。

第２実施例では、実施例１と同様に、現像室５１Ｙと搬送部５５Ｙを有する現像カートリッジ５０Ｙに対して、搬送部５５Ｙの容量を現像室５１Ｙの容量よりさらに大きくしたので、搬送部５５Ｙの下部搬送部材５６Ｙ、持ち上げ搬送部材５７Ｙ及び上部搬送部材５８Ｙでのトナーの搬送能力を大きくすると共に、撹拌能力を大きくすることが可能となる。

なお、第１実施例及び第２実施例の現像カートリッジは、図示しないトナーカートリッジからトナーを補給される構造とし、現像装置を構成してもよい。

次に、第１実施例及び第２実施例におけるトナー搬送速度制御について説明する。

図７は下部搬送路５５ｂＹ、持ち上げ搬送路５５ｃＹ及び上部搬送路５５ｄＹを搬送されるトナー搬送速度とトナー帯電量の関係を示すグラフである。トナー帯電量は、トナー搬送速度により変化する。本実施形態では、印刷画像データによりトナー搬送速度を制御する。

図８は、トナー搬送速度制御のフローチャートを示す図である。まず、ステップ１で、印刷される画像が高デューティ画像か否かを判断する（ＳＴ１）。ここで、画像のデューティとは、画像全体に占めるトナー付着部の面積の比率であり、所定値より画像全体に占めるトナー付着部の面積が大きい場合を高デューティ画像とし、所定値より画像全体に占めるトナー付着部の面積が小さい場合を低デューティ画像とする。なお、高デューティ画像か否かの判断は、ホストコンピュータ等の入力手段から送信される画像データにより制御手段等が判断しても良いし、ユーザがタッチパネル等の入力手段により選択し、制御手段が判断しても良い。

ステップ１において、高デューティ画像であると判断した場合、ステップ２で、各トナー搬送部材の回転数を大きくし、トナー搬送速度を上げる（ＳＴ２）。ステップ１において、低デューティ画像であると判断した場合、ステップ３で、各トナー搬送部材の回転数を大きくせず、トナー搬送速度を保持する（ＳＴ３）。

図９は下部搬送路５５ｂＹでのトナー帯電量に対するトナー量を示すグラフ、図１０は上部搬送路５５ｄＹから現像室５１Ｙへ入る部分でのトナー帯電量に対するトナー量を示すグラフである。

図９に示すように、下部搬送路５５ｂＹでは、トナー帯電量に対して２つのトナー量がピークを示しており、帯電が不安定なことが明らかである。搬送部５５Ｙを通過し、搬送部材５６Ｙ，５７Ｙ５８Ｙに撹拌されることにより、図１０に示すように、帯電量は１つのピークとなり、トナー帯電量は均一化されることがわかる。

すなわち、図８及び図１０に示すように、写真画像やグラフィック画像のようなベタ画像の高デューティ画像の場合、トナー搬送速度を上げて帯電量の低い領域Ｐに制御し、高画質印刷や文字印刷のような低デューティ画像の場合、トナー搬送速度を大きくせず帯電量の高い領域Ｑに制御する。このように制御することにより、高デューティ画像の場合、画像周辺が濃くなるエッジ効果の出にくい状態で現像することができ、低デューティの場合、メリハリのある画像を出力することができる。

また、画像形成装置に複数のモードを設定し、それぞれのモードにおいて印刷画像データに対応するトナー帯電量適正範囲を個別に定め、それに基づきトナー搬送速度を調整することによって、ユーザの所望する画像が出力されるようにしてもよい。

例えば、画像形成装置が第１モード、第２モード及び第３モードを有し、第１モードに設定されているときは、印刷画像データによりトナー搬送速度を制御せず、第２モードに設定されているときは、高デューティ画像の場合、トナー搬送速度を上げて帯電量の低い領域Ｐに、低デューティ画像の場合、トナー搬送速度を大きくせず帯電量の高い領域Ｑに制御し、第３モードに設定されているときは、高デューティ画像の場合、トナー搬送速度を大きくせず帯電量の高い領域Ｑに、低デューティ画像の場合、トナー搬送速度を上げて帯電量の低い領域Ｐに制御するようにしてもよい。第３モードの場合、高デューティ画像は高濃度で表現することができるので画像のダイナミックレンジが広く、写真画像やグラフィック画像を高精細に形成することができる。

このように、本実施形態の現像カートリッジは、トナーを担持する現像剤担持体５２Ｙと、現像剤担持体５２Ｙにトナーを供給するトナー供給部材５３Ｙと、現像剤担持体５２Ｙ上のトナー量を規制する規制部材５４Ｙと、現像剤担持体５２Ｙ及びトナー供給部材５３Ｙを有する現像室５１Ｙと、現像室５１Ｙの上部及び下部に接続され、現像室５１Ｙの下部から上部へトナーを搬送する搬送部５５Ｙと、搬送部５５Ｙ内に配され、トナーを撹拌しながら搬送する搬送手段５６Ｙ，５７Ｙ，５８Ｙと、印刷画像を入力する入力手段と、印刷画像に応じて、搬送手段５６Ｙ，５７Ｙ，５８Ｙのトナー搬送速度を制御する制御手段と、を備えたので、印刷画像が変化した場合に、印刷画像にあわせて現像室５１Ｙ内でのトナーの帯電量を変更することが可能となる。

また、制御手段は、前記入力手段の入力する印刷画像が、画像全体に占めるトナー付着部の面積の比率が所定値より高い高デューティ画像の場合、前記搬送手段のトナー搬送速度を上げるので、高デューティ画像の場合に画像周辺が濃くなるエッジ効果を低減することが可能となる。

また、前記制御手段は、複数のモードを設定し、それぞれのモードにおいて印刷画像に対応するトナー帯電量適正範囲を個別に定め、それに基づきトナー搬送速度を調整するので、ユーザの選択できる範囲が多くなる。

また、搬送手段５６Ｙ，５７Ｙ，５８Ｙは、現像室５１Ｙの下部に配され、トナーを回収する下部搬送部材５６Ｙと、現像室５１Ｙの下方から上方へトナーを搬送する持ち上げ搬送部材５７Ｙと、現像室５１Ｙの上部に配され、トナーを現像室５１Ｙ入口部５１ａへ搬送する上部搬送部材５８Ｙと、を有するので、搬送部５５Ｙでトナーを撹拌する時間が長くなり、現像室５１Ｙ内でのトナーの帯電量を均一に近づけることが可能となる。

また、上部搬送手段５８Ｙは、並列に配され、逆方向に交互に搬送する複数の搬送手段５５ａＹ〜５５ｄＹを有するので、搬送部５５Ｙでトナーを撹拌する時間がさらに長くなり、現像室５１Ｙ内でのトナーの帯電量を均一に近づけることが可能となる。

また、規制部材５４Ｙは、現像剤担持体５２Ｙの下方に配されるので、現像ローラ５２Ｙとトナー供給ローラ５３Ｙとのニップ部を通過したトナーがより下部搬送路５５ｂＹに落下しやすくなる。

さらに、本実施形態の現像装置は、現像カートリッジ５０Ｙと、トナーを補給するトナーカートリッジと、を備えたので、トナーカートリッジにより新しいトナーを補給された場合、搬送部５５Ｙでトナーを撹拌する部分が多くなり、現像室５１Ｙ内でのトナーの帯電量を均一に近づけることが可能となる。

さらに、本実施形態の画像形成装置は、静電潜像が形成される感光体２０Ｙと、静電潜像を現像剤で現像して感光体２０Ｙ上にトナー像を形成する現像装置と、感光体２０Ｙ上のトナー像を転写材に転写する転写装置８０と、転写材上のトナー像を定着する定着装置９０と、を少なくとも備え、前記現像装置を搭載したので、均一に近い帯電量で画質の良い画像を形成することができる。

本実施形態の画像形成装置を示す図である。 感光体周辺及び現像カートリッジの主要構成要素を示した断面図である。 本発明に係る現像カートリッジの第１実施例を示す斜視図である。 図３の現像カートリッジの軸方向に垂直な方向の断面図である。 本発明に係る現像カートリッジの第２実施例を示す平面図である。 図５の現像カートリッジの軸方向に垂直な方向の断面図である。 トナー搬送速度とトナー帯電量の関係を示すグラフである。 トナー搬送速度制御のフローチャートを示す図である。 下部搬送路でのトナー帯電量に対するトナー量を示すグラフである。 上部搬送路から現像室へ入る部分でのトナー帯電量に対するトナー量を示すグラフである。

符号の説明

１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ…画像形成装置、１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ…画像形成ステーション、２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋ…感光体（潜像担持体）、３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋ…帯電器、４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋ…露光ユニット、５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋ…現像カートリッジ（現像装置）、５１Ｙ，５１Ｍ，５１Ｃ，５１Ｋ…現像室、５２Ｙ，５２Ｍ，５２Ｃ，５２Ｋ…現像ローラ（現像剤担持体）、５３Ｙ，５３Ｍ，５３Ｃ，５３Ｋ…トナー供給ローラ（トナー供給部材）、５４Ｙ，５４Ｍ，５４Ｃ，５４Ｋ…規制ブレード、５５Ｙ，５５Ｍ，５５Ｃ，５５Ｋ…搬送部、５６Ｙ，５６Ｍ，５６Ｃ，５６Ｋ…下部搬送部材、５７Ｙ，５７Ｍ，５７Ｃ，５７Ｋ…持ち上げ搬送部材、５８Ｙ，５８Ｍ，５８Ｃ，５８Ｋ…上部搬送部材、７０…中間転写ベルト（中間転写部材）、７５Ｙ，７５Ｍ，７５Ｃ，７５Ｋ…感光体クリーニングユニット（潜像担持体クリーニングユニット）、８０…二次転写ユニット、９０…定着ユニット

Claims (8)

1. トナーを担持する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体にトナーを供給するトナー供給部材と、
   前記現像剤担持体上のトナー量を規制する規制部材と、
   前記現像剤担持体及び前記トナー供給部材を有する現像室と、
   前記現像室の上部及び下部に接続され、前記現像室の下部から上部へトナーを搬送する搬送部と、
   前記搬送部内に配され、トナーを撹拌しながら搬送する搬送手段と、
   印刷画像を入力する入力手段と、
   印刷画像に応じて、前記搬送手段のトナー搬送速度を制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする現像カートリッジ。
2. 前記制御手段は、前記入力手段の入力する印刷画像が、画像全体に占めるトナー付着部の面積の比率が所定値より高い高デューティ画像の場合、前記搬送手段のトナー搬送速度を上げる請求項１に記載の現像カートリッジ。
3. 前記制御手段は、複数のモードを設定し、それぞれのモードにおいて印刷画像に対応するトナー帯電量適正範囲を個別に定め、それに基づきトナー搬送速度を調整する請求項１又は請求項２に記載の現像カートリッジ。
4. 前記搬送手段は、
   前記現像室の下部に配され、トナーを回収する下部搬送部材と、
   前記現像室の下方から上方へトナーを搬送する持ち上げ搬送部材と、
   前記現像室の上部に配され、トナーを現像室入口部へ搬送する上部搬送部材と、
   を有する請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の現像カートリッジ。
5. 前記上部搬送手段は、並列に配され、逆方向に交互に搬送する複数の搬送手段を有する請求項４に記載の現像カートリッジ。
6. 前記規制部材は、前記現像剤担持体の下方に配される
   請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の現像カートリッジ。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載の現像カートリッジと
   トナーを補給するトナーカートリッジと、
   を備えた請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載の現像装置。
8. 静電潜像が形成される潜像担持体と、
   前記静電潜像を現像剤で現像して前記潜像担持体上にトナー像を形成する現像装置と、
   前記潜像担持体上のトナー像を転写材に転写する転写装置と、
   転写材上のトナー像を定着する定着装置と、
   を少なくとも備え、
   前記現像装置として、前記請求項７に記載の現像装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。
   
   
   
   

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