JP2014202931A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像ローラと供給ローラとの接触圧力が適正な範囲となるように軸間調整を行うことが可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】現像剤担持体の回転中心軸と現像剤供給部材の回転中心軸との軸間を調整する軸間調整機構と、所定の印字枚数と印字率とに関連付けて設定され、前記現像剤担持体に対する前記現像剤供給部材の食い込み量の変位率を記憶する食い込み量変位テーブルと、前記食い込み量変位テーブルを参照することにより前記食い込み量を計算する制御部と、予め設定された食い込み量の閾値と前記制御部により計算された前記食い込み量とを比較する比較部と、前記比較部による比較結果に基づき、前記軸間調整機構を作動させるよう報知する報知部とを備えることを特徴とする画像形成装置。【選択図】 図１

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

従来の電子写真方式の画像形成装置に用いられる画像形成方法として、帯電、露光、現像、定着、及びクリーニングの各記録プロセスによって画像を形成する方法が良く知られている。この中で、現像プロセスでは静電潜像担持体としての感光体ドラムに現像剤としてのトナーを担持するトナー担持体たる現像ローラを接触させ、当該現像ローラに電圧を印加し感光体ドラム上の静電潜像を現像する接触型の現像装置が小型化、低価格化の利点から良く利用されている。

このような現像装置においては、現像ローラに圧接させて、当該現像ローラ上にトナーの薄層を形成するトナー規制ブレードと、現像ローラにトナーを供給するとともに、当該現像ローラ上の未使用トナーを回収する発泡体製の供給ローラが設置されている。トナーは供給ローラから現像ローラに供給され、次に現像ローラから感光体ドラムに供給され、静電潜像の現像に用いられる。

一般的な供給ローラの外周面には発泡体の気泡が形成されており、トナーはこの気泡に積載され、供給ローラの回転に従って現像ローラに供給される。このとき、供給ローラの表面と現像ローラの表面とがトナーを介して擦られることにより、トナーは摩擦帯電する。摩擦帯電したトナーは、所定の電圧が印加された現像ローラの表面に引き付けられて付着する。そして、感光体ドラム表面における静電潜像の現像に用いられなかったトナーは、現像ローラ表面において擦られることにより、供給ローラに回収される。このように互いに圧接して配設されることによりトナーの授受を行う現像ローラと供給ローラとは、例えば、特許文献１に開示されているように、両ローラとも装置内で固定されており、その回転中心軸の軸間距離も一定の間隔に設定されている。

特開２００２−１０８０８９号公報

上記従来の技術においては、供給ローラは現像ローラとの接触及び摩擦により磨耗していき、この磨耗量は印字率によって異なる。現段階のところ、印字率が高い程供給ローラの磨耗量が大きくなる正確な原因はわからないが、仮定として以下の理由が考えられている。

第１の理由は、トナーの研磨剤としての能力低下に起因する考えである。トナーには表面に流動性や帯電性をコントロールする目的でシリカ等の外添剤が添加されている。外添剤は硬いため、研磨剤として働き摩擦部分で供給ローラ、現像ローラ、又は現像ブレードを削る。低印字率での印刷の場合、現像装置内で同じトナーが何度も擦られることでトナーがダメージを受け、トナー表面の外添剤が剥離したり又はトナー樹脂に埋没することになる。そのため、ダメージを受けたトナーは研磨剤としての能力が小さくなり、トナー消費量が多い高印字率の条件では、現像ローラと供給ローラとの間の摩擦領域を研磨能力の高い新しいトナーが多く通過することになり、磨耗量が大きくなるという考えである。

第２の理由は、現像ローラによる供給ローラの直接的な研磨に起因する考えである。供給ローラは現像ローラとの接触位置において所定の速度差をもって摩擦している。低印字率の場合、現像ローラと供給ローラとが接触する際に、殆どのトナーは使用されないため、未使用のトナーが現像ローラ表面上に多く存在することになる。トナーは略球形の小さな粒子で、接触部において潤滑剤としても機能する。そのため、低印字率の場合には供給ローラの磨耗量は小さくなる。一方、トナー消費量が多い高印字率の条件では、現像ローラ表面上にトナーは殆ど無く、現像ローラ表面が直接供給ローラ表面と摩擦することになる。現像ローラ表面を構成するゴム材と供給ローラ表面を構成するスポンジ材との摩擦によりスポンジ材が削れられ、磨耗量が大きくなるという考えである。

第１の理由及び第２の理由でも挙げられているように、トナー消費量が多い高印字率の条件では、供給ローラの磨耗量はより大きくなり、当該供給ローラ外径は小さくなる。その結果、現像ローラに対する供給ローラの食い込み量が小さくなり、現像ローラとの接触圧力が低下する。この影響で、供給ローラによる現像ローラ表面上の未使用トナーの回収能力が低下し、トナーが過剰帯電して汚れが発生する場合がある。また、接触圧力が低下することで、新規に供給するトナーを現像ローラ−供給ローラ間で摩擦帯電させる能力が低下し、トナーの帯電量が不均一となってカブリが悪くなる可能性がある。

従来技術では、現像ローラの回転中心軸と回転ローラの回転中心軸との軸間距離は、一定の間隔に設定されている。したがって、供給ローラが磨耗しその外径が小さくなると、現像ローラとの接触圧力が変化し、摩擦力を一定に保つことができなくなる。

本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、現像ローラと供給ローラとの接触圧力が適正な範囲となるように軸間調整を行うことが可能な画像形成装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明に係る画像形成装置は、現像剤担持体の回転中心軸と現像剤供給部材の回転中心軸との軸間を調整する軸間調整機構と、所定の印字枚数と印字率とに関連付けて設定され、前記現像剤担持体に対する前記現像剤供給部材の食い込み量の変位率を記憶する食い込み量変位テーブルと、前記食い込み量変位テーブルを参照することにより前記食い込み量を計算する制御部と、予め設定された食い込み量の閾値と前記制御部により計算された前記食い込み量とを比較する比較部と、前記比較部による比較結果に基づき、前記軸間調整機構を作動させるよう報知する報知部とを備えることを特徴としている。

また、本発明に係る画像形成装置は、現像剤担持体の回転中心軸と現像剤供給部材の回転中心軸との軸間を調整する軸間調整機構と、着脱可能に設けられ、前記現像剤供給部材に現像剤を供給する現像剤収容体とを有し、前記現像剤収容体は、前記現像剤の供給を制御するシャッタ部材と、前記シャッタ部材の開閉を制御するシャッタレバーと、前記シャッタレバーの開方向への移動に伴い、前記軸間距離調整手段に駆動力を伝達する駆動伝達部とを備えることを特徴としている。

本発明によれば、現像ローラと供給ローラとの接触圧力が適正な範囲となるように軸間調整を行うことが可能な画像形成装置を提供することができる。

カラープリンタの要部構成を説明する概略図である。 現像ローラ、供給ローラ、及び層規制ブレードの構成及びその配設関係を説明する概略図である。 軸間調整機構の構成を説明するための概略断面図である。 図３（ａ）の−Ｙ軸方向からみた、供給ローラを介して設けられた、もう片方の軸間調整機構の概略断面図である。 図３（ａ）のｔ−ｔ線で切断した断面を図３（ａ）のＸ軸方向からみた概略断面図である。 レバーを操作した後の状態を説明する概略断面図である。 カラープリンタの制御ブロック図である。 食い込み量Ｎと印刷品質との関係を示したグラフである。 印刷枚数に伴う食い込み量Ｎの変化を示したグラフである。 カラープリンタの要部構成を説明する概略図である。 トナーカートリッジの構成を説明する分解斜視図である。 トナーカートリッジの構成を説明する分解斜視図である。 軸間調整機構の構成を説明するための概略断面図である。 図９（ａ）の−Ｙ軸方向からみた、供給ローラを介して設けられた、もう片方の軸間調整機構２２の概略断面図である。 図９（ａ）のｕ−ｕ線で切断した断面を図９（ａ）のＸ軸方向からみた概略断面図である。 レバーを操作した後の状態を説明する概略断面図である。 レバーを操作した後の状態を説明する概略断面図である。 レバーを操作した後の状態を説明する概略断面図である。 カラープリンタの制御ブロック図である。 印字率が５％の場合、印字率が１０％の場合、印字率が３０％の場合と使用条件が異なる場合について、経時での食い込み量Ｎの変化を示したグラフである。 第１の実施形態に係る現像装置と第２の実施形態に係る現像装置とにおける使用可能枚数を表したグラフである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る画像形成装置として、電子写真方式を用いたカラープリンタ１００の要部構成を説明する概略図である。カラープリンタ１００は、その内部に現像剤としてのブラック（Ｋ）のトナーを用いて画像形成を行う画像形成部ＩＤ−Ｋと、イエロー（Ｙ）のトナーを用いて画像形成を行う画像形成部ＩＤ−Ｙと、マゼンタ（Ｍ）のトナーを用いて画像形成を行う画像形成部ＩＤ−Ｍと、シアン（Ｃ）のトナーを用いて画像形成を行う画像形成部ＩＣ−Ｙを備え、これらの画像形成部は、図中の用紙搬送方向ｍの上流側から下流にかけ、後述する転写ベルト１３上に画像形成部ＩＤ−Ｋ、画像形成部ＩＤ−Ｙ、画像形成部ＩＤ−Ｍ、画像形成部ＩＤ−Ｃの順で配設されている。図示せぬ搬送機構により搬送された記録用紙１２は、用紙搬送方向ｍの方向に搬送されながら、画像形成部ＩＤ−Ｋ、画像形成部ＩＤ−Ｙ、画像形成部ＩＤ−Ｍ、画像形成部ＩＤ−Ｃにより各トナー色に対応した画像が順次形成され、これらの画像が重なり合うことによりカラー画像が形成される。

各画像形成部ＩＤ−Ｋ、画像形成部ＩＤ−Ｙ、画像形成部ＩＤ−Ｍ、画像形成部ＩＤ−Ｃの直下には、転写装置５が配設されている。転写装置５は、記録用紙１２を静電吸着して図中ｎ方向に駆動する無端のベルト材である転写ベルト１３と、図示せぬ駆動源から伝達された駆動力により回転するドライブローラ１５ａと、当該ドライブローラ１５ａと対をなして従動回転し、転写ベルト１３を張架するテンションローラ１５ｂとを備える。また、転写装置５は、後述する現像装置が備える各感光体ドラムに転写ベルト１３を介し圧接する転写ローラ１４Ｋ、転写ローラ１４Ｙ、転写ローラ１４Ｍ、転写ローラ１４Ｃを備える。転写ローラ１４Ｋ、転写ローラ１４Ｙ、転写ローラ１４Ｍ、転写ローラ１４Ｃには図示せぬ高圧電源が接続されており、感光体ドラム上で現像されたトナー像は、転写ローラ１４Ｋ、転写ローラ１４Ｙ、転写ローラ１４Ｍ、転写ローラ１４Ｃに印加された転写電圧により記録用紙１２に転写される。

転写ベルト１３の駆動方向の最下流側には、当該転写ベルト１３のに残留したトナーを回収するクリーニングブレード１６が配設されてる。クリーニングブレード１６は、例えば、ウレタンゴム等のゴムを保持するブラケットにホットメルト等の接着方法で強力に接着したものである。

定着装置１７は、画像形成部ＩＤ−Ｋ、画像形成部ＩＤ−Ｙ、画像形成部ＩＤ−Ｍ、画像形成部ＩＤ−Ｃ以降の用紙搬送方向ｍ下流側に配設されており、ヒートローラ１７ａ、バックアップローラ１７ｂ、及び図示せぬサーミスタ等を備える。ヒートローラ１７ａは、例えば、アルミニウム等からなる中空円筒状の芯金にシリコーンゴムの耐熱弾性層を被覆し、その上にＰＦＡ（テトラフルオロエチレンーパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）チューブを被服することによって形成されている。そして、その芯金内には、例えば、ハロゲンランプ等の加熱ヒータが設けられている。バックアップローラ１７ｂは、例えば、アルミニウム等からなる芯金にシリコーンゴムの耐熱弾性層を被覆し、その上にＰＦＡを被覆した構成であり、ヒートローラとの間に圧接部が形成されるように配設されている。サーミスタは、ヒートローラ１７ａの表面温度検出手段であり、ヒートローラ１７ａの近傍に非接触で配設されている。サーミスタが検出したヒートローラ１７ａの表面温度の検出結果に基づき、上記加熱ヒータを制御することで、ヒートローラ１７ａの表面温度は所定の温度に維持される。トナー像が転写された用紙Ｐが所定の温度に維持されたヒートローラ１７ａとバックアップローラ１７ｂとから形成される圧接部を通過することにより、記録用紙１２上のトナーに熱及び圧力が付与され、当該トナーは溶融し、トナー像が定着される。

次に、各画像形成部ＩＤ−Ｋ、画像形成部ＩＤ−Ｙ、画像形成部ＩＤ−Ｍ、画像形成部ＩＤ−Ｃの構成について説明する。画像形成部ＩＤ−Ｋ、画像形成部ＩＤ−Ｙ、画像形成部ＩＤ−Ｍ、画像形成部ＩＤ−Ｃの構成は収容するトナーのみが異なり、その他の構成は全て同一である。したがって、以下の説明においては、画像形成部ＩＤ−Ｃを例にとり説明する。

画像形成部ＩＤ−Ｃは、露光装置３と、現像装置４と、トナー９を収容するトナーカートリッジ８とを備える。なお、本実施形態に係る画像形成部ＩＤ−Ｃのトナーカートリッジ８は現像装置４に一体として構成されており、交換できない構造となっているものとして説明する。

露光装置３は、例えば、ＬＥＤ素子等の発光素子とレンズアレイとを有するＬＥＤヘッドであり、画像データに基づき当該ＬＥＤ素子から出力される照射光が現像装置４が備える感光体ドラム表面に結像する位置となるように配設されている。

図１に示すように、現像装置４はドラム状に形成され有機感光体を用いた静電潜像担持体としての感光体ドラム１の周囲に、感光体ドラム１の回転方向上流側から下流側にかけて帯電ローラ２、現像剤担持体としての現像ローラ７、クリーニングブレード６が配設され、当該現像ローラ７に圧接した状態で現像剤供給部材としての供給ローラ１０と、層形成ブレード１１とが配設されている。

感光体ドラム１は、導電性支持体と光導電層とによって構成され、例えば、導電性支持体としてのアルミニウム等の金属シャフトに光導電層としての電荷発生層、及び電荷輸送層が順次積層されて構成された有機感光体である。

帯電ローラ２は、例えば、金属シャフトと半導電性エピクロロヒドリンゴムとによって構成されたローラ部材である。帯電ローラ２は、感光体ドラム１に対して接触又は所定の圧力をもって当接しており、図示せぬ帯電用電源からの印加電圧に基づき、感光体ドラム１の表面を一様均一に帯電させる。

現像ローラ７は、感光体ドラム１の表面に圧接するように配設され、露光装置３により照射された照射光に基づき形成された静電潜像にトナー９を供給し、トナー像を現像する。なお、現像ローラ７の構成については後述する。

クリーニングブレード６は、例えば、ウレタンゴム等のゴムを保持するブラケットにホットメルト等の接着方法で強力に接着したものである。クリーニングブレード６は、感光体ドラム１の表面に残留しているトナーを掻きとって処理するために、感光体ドラム１の表面に接触して設けられている。

供給ローラ１０は現像ローラ７に対して所定の圧接力をもって当接しており、トナーカートリッジ８から供給されたトナー９を帯電させ現像ローラ７に供給する。なお、供給ローラ１０の構成については後述する。

層形成ブレード１１は現像ローラ７に対して所定の圧接力をもって当接しており、現像ローラ７表面上のトナーの層厚を規制する。なお、層形成ブレード１１の構成についても後述する。

トナーカートリッジ８は、トナー９を内部に収容する箱型の筐体である。前述したように、本実施形態に係るトナーカートリッジ８は、現像装置４に一体として構成されており、交換できない構造となっている。

トナー９としては、結着樹脂としてポリエステル、着色剤としてカーボンブラック、銅フタルシアニン顔料（C. I. Pigment Blue15）、キナクリドン系顔料（C. I. Pigment Red122）、C. I. Pigment Yellow185等を用いた負帯電性の粉砕トナーを用いた。本実施形態においては、体積平均を５．８μｍとし、流動性及び帯電性を付与する目的で添加剤を外添したものを用いた。添加剤としては、例えば、酸化チタン、アルミナ、シリカ等を用いることができ、さらにシリカはシリコーンオイル処理やジシラン処理等を施したものを使用することができる。一次粒子径としては７ｎｍ、１２ｎｍ、１４ｎｍ、２１ｎｍ、４０ｎｍ等があり、それらを組み合わせてターブラミキサやヘンシェルミキサ等によりトナーと混合し添加剤を外添することで本実施形態に係るトナー９を製造した。

次に、図２を用いて本実施形態に係る現像装置４、特に、現像ローラ７、供給ローラ１０、及び層規制ブレード１１の構成及びその配設関係について説明する。

現像ローラ７は、金属製シャフト１８の外周を弾性体１９で被覆した構成である。本実施形態においては、直径１０ｍｍの金属製シャフト１８に弾性体１９として肉厚３ｍｍ、硬度６０°（アスカーＣ）の半導電性のシリコーンゴムを被覆し、さらに表面層に摩擦係数や粗さ、帯電特性を調整する目的で、例えば、イソシアネート処理といった処理を施している。

供給ローラ１０は、金属製シャフト２０の外周を発泡体２１で被覆した構成である。本実施形態においえは、直径６ｍｍの金属製シャフト２０に発泡体２１として肉厚４．７５ｍｍ、硬度５０°（アスカーＦ）のシリコン発泡体で被覆したものである。

層形成ブレード１１は、ばね性を持った金属である厚さ０．０８ｍｍのＳＵＳ３０４を図のようにＬ字型に成型し、そのエッジ部が現像ローラ７に圧接するように配設されている。

図２に示すように、現像ローラ７と供給ローラ１０とは接触して配置され、その接触部において表面の移動方向がそれぞれ逆方向となる。本発明において、当該接触部での現像ローラ７に対する供給ローラ１０の食い込み量Ｎは、現像ローラ７と供給ローラ１０との半径の和と現像ローラ７の回転中心Ａと供給ローラ１０の回転中心Ｂとの距離Ｄとの差と定義する。なお、本実施形態においては、食い込み量Ｎの初期設定値は１ｍｍと設定した。

次に、現像ローラ７と供給ローラ１０との回転中心間隔Ｄを変更し、結果として現像ローラ７と供給ローラ１０との接触部での食い込み量Ｎを調整する軸間調整機構について説明する。本実施形態は後述するように、供給ローラの回転中心軸を支持する供給軸受け部材に当該供給ローラの回転中心軸を受ける穴が回転可能な円盤部の中心からずらされて配置されている。そして、供給軸受け部材とギアを介して接続されたレバーの操作で、供給軸受け部材は回転し、供給ローラの回転中心軸を受ける穴が移動することにより、回転中心間隔Ｄを調整することができる。

図３は、本実施形態に係る軸間調整機構２２Ｒを説明する説明図である。図３（ａ）は軸間調整機構２２Ｒの構成を説明するための概略断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の−Ｙ軸方向からみた、供給ローラ１０を介して設けられた、もう片方の軸間調整機構２２Ｌの概略断面図であり、図３（ｃ）は図３（ａ）のｔ−ｔ線で切断した断面を図３（ａ）のＸ軸方向からみた概略断面図であり、図３（ｄ）はレバー２５を操作した後の状態を説明する概略断面図である。

図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように、本実施形態に係る軸間調整機構２２は、供給ローラ１０の両端側にそれぞれ設けられているが（軸間調整機構２２Ｒ及び軸間調整機構２２Ｌ）、その構成は同一である。よって、以下の説明では、供給ローラ１０を介した左右の軸間調整機構２２を識別するためのＲ、Ｌの符号を除して説明する。

図３（ａ）、図３（ｂ）、及び図３（ｃ）に示すように、軸間調整機構２２は、現像ローラ７の金属シャフト１８の両端部方向に延在して形成され、当該金属シャフト１８の半径長さよりも短い半径長さを有する回転中心軸１８'を受ける円盤状の現像軸受け部材２３と、供給ローラ１０の金属シャフト２０の両端部方向に延在して形成され、当該金属シャフト２０の半径長さよりも短い半径長さを有する回転中心軸２０'を受ける円盤状の円盤部２９のを有する供給軸受け部材２４と、供給軸受け部材２４を回転させる回転駆動体としてのレバー２５と、現像軸受け部材２３、供給軸受け部材２４、及びレバー２５を回転可能に保持するサイドフレーム２６とを備える。

現像軸受け部材２３には、現像ローラ７の回転中心軸１８'を受ける穴２７が形成されている。同様に供給軸受け部材２４には、供給ローラ１０の回転中心軸２０'を受ける穴２８が形成されている。供給軸受け部材２４に形成される穴２８は、円盤部２９の中心から半径方向側に所定距離ずらされて形成されている。また、供給軸受け部材２４の円盤部２９外周部分には当該円盤部２９に回転駆動力を伝達するためのギアの歯３０が設けられている。

レバー２５は、腕部３１と、回転中心軸３２と、回転部３３と、回転部３３の外周部分に形成され、ギアの歯３０と噛合うことで供給軸受け部材２４を駆動させるギアの歯３４とを備える。サイドフレーム２６には、レバー２５の腕部３１と当接し、当該レバー２５の動作限界位置を決定するためのストッパ３５が形成されている。レバー２５の腕部３１を、図３（ａ）中矢印ｅ方向に操作することで、レバー２５の回転部３３は回転中心軸３２を回転中心とし、腕部３１がストッパ３５と当接するまで図中ｆ方向に回転することができる。回転部３３の外周部分に形成されたギアの歯３４は供給軸受け部材２４の円盤部２９の外周部分に形成されたギアの歯３０と噛合っており、回転部３３の回転に伴い供給軸受け部材２４の円盤部２９を図中矢印ｇ方向に回転させる。供給軸受け部材２４のギアの歯３０が円盤部２９の外周部分全体にわたって形成されているのに対し、レバー２５のギアの歯３４は、回転部３３の外周部分の一部分にのみに形成されている。これは、ギアの歯３４の形成範囲をレバー２５の腕部３１がストッパ３５に当接するまでの可動範囲に対応させているためでる。すなわち、ストッパ３５位置を変更することにより、レバー２５の腕部３１の可動範囲を調整・変更するとともに、これに対応させてギアの歯３４の形成範囲を調整・変更することで円盤部２９の回転範囲を調整・変更することができる。結果として、供給軸受け部材２４に形成された穴２８の可動範囲を調整・変更することができ、現像軸受け部材２３と供給軸受け部材２４との間の回転中心間隔Ｄを調整・変更することができる。

図３（ｄ）に示されるように、レバー２５の腕部３１を図３（ａ）中矢印ｅ方向に操作することにより、供給軸受け部材２４が図３（ａ）中矢印ｇ方向に回転し、供給ローラ１０の回転中心がＢからＢ'に移動し、現像ローラ７と供給ローラ１０との回転中心距離ＤがＤ'に変化することになる。

前述したように、軸間調整機構２２は、供給ローラ１０の両端側にそれぞれ設けられている。例えば、図３（ｃ）の図中右側の軸間調整機構２２Ｒのレバー２５を操作し供給軸受け部材２４を回転駆動させた後に、図中左側の軸間調整機構２２Ｌのレバー２５を操作し供給軸受け部材２４を回転駆動させることで、供給ローラ１０の両端部における位置ズレをなくし、回転中心間隔Ｄを一定に保つことができる。

次に、カラープリンタ１００の制御機構について説明する。図４は、カラープリンタ１００の制御ブロック図である。カラープリンタ１００は、制御部５０と、帯電用電源３６と、現像用電源３７と、転写用電源３８と、供給用電源３９と、印刷制御部４０と、定着用電源４１と、モータ用制御部４２と、駆動モータ４３と、印字枚数計数部４４と、報知部としてのディスプレイ部４５と、トナー消費量計量部４６と、食い込み変位テーブル４７と、比較部４８と、トナー残量センサ４９とを備え、コンピュータ６０に接続されている。

制御部５０は、カラープリンタ１００全体を統括的に制御するとともに、後述する食い込み量変位テーブルを参照することにより食い込み量Ｎを算出する。

帯電用電源３６は制御部５０の指示に基づき帯電ローラ２に所定の帯電電圧を印加する。現像用電源３７は制御部５０の指示に基づき現像ローラ７に所定の帯電電圧を印加する。転写用電源３８は制御部５０の指示に基づき転写ローラ１４（転写ローラ１４Ｋ、転写ローラ１４Ｙ、転写ローラ１４Ｍ、転写ローラ１４Ｃ）に所定の転写電圧を印加する。供給用電源３９は制御部５０の指示に基づき供給ローラ１０に所定の供給電圧を印加する。なお、本実施形態においては、帯電ローラ２には−１０５０（Ｖ）、現像ローラ７には−２００（Ｖ）、供給ローラ１０には−３００（Ｖ）が印加されている。

印刷制御部４０は制御部５０の指示に基づき露光装置３に画像データを出力し、露光装置３の駆動を制御する。定着用電源４１は制御部５０の指示に基づき定着装置１７のヒートローラ１７ａを加熱する。モータ用制御部４２は制御部５０の指示に基づき駆動モータ４３を制御することで、感光体ドラム１、帯電ローラ２、ドライブローラ１５ａ及びテンションローラ１５ｂ、ヒートローラ１７ａ及びバックアップローラ１７ｂ、現像ローラ７、供給ローラ１０の回転駆動を制御する。

印字枚数計数部４４は印刷枚数を計数し一時的に記憶する、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶装置である。ディスプレイ部４５は制御部５０の指示に基づきカラープリンタ１００の使用者に対するアラーム等のメッセージを表示する報知部としての表示装置である。トナー消費量計量部４６は印刷対象の画像データからトナー消費量を計算し一時的に記憶する、ＲＡＭ等の記憶装置である。

食い込み量変位テーブル４７は印刷画像の印字率と印刷枚数とから食い込み量Ｎがどのように変化するかを計算する上で使用されるテーブル値を記憶する、ＲＡＭ、ＨＤＤ（Hard Disk drive）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶装置である。比較部４８は予め設定された食い込み量の閾値と制御部により計算された食い込み量とを比較する。トナー残量センサ４８は、トナーカートリッジ８内のトナー９の残量を検知するセンサであり、トナー残量センサ４８によりトナー９の残量が所定の値を下回ったことが検知されると、制御部５０はその旨をアラームとして表示するようディスプレイ部４５に指示を与える。

なお、本実施形態に係る印字率は、印字率＝［Ｃｍ（ｉ）／（Ｃｄ＊Ｃ０）］として定義する。ここで、Ｃｍ（ｉ）は感光体ドラム１がＣｄ回転したときに実際に印刷で用いられたドット数、すなわち、露光されたドット数であり、Ｃ０は感光体ドラム１の１回転あたりのドット数、すなわち、露光の有無に関わらず、感光体ドラム１の１回転あたりで（印刷でドットが潜在的に）可能なドットであり、仮にベタ画像（ソリッド画像）の場合に用いられるドット数であり、Ｃｄ×Ｃ０は感光体ドラム１がＣｄ回転したときの（印刷でドットが潜在的に）可能なドット数とする。

次に、上記構成を備えたカラープリンタ１００の動作について図１、図２、図３、及び図４を用いて説明する。

まず、図４に示した制御部５０は上位装置であるコンピュータ６０から印刷命令が入力されると、モータ用制御部４２を介して駆動モータ４３を駆動させる。駆動モータ４３の駆動に伴い、図１に示した感光体ドラム１は図中矢印方向に一定周速度で回転を開始する。そして、制御部５０は、帯電用電源３６を制御して感光体ドラム１の表面に接触もしくは圧接して設けられた帯電ローラ２に所定の帯電電圧を印加させ、感光体ドラム１表面を一様均一に帯電させる。

次に、図４に示した印刷制御部４０は、印刷命令に基づく画像データを露光装置３に出力するとともに、露光装置３の駆動を制御して感光体ドラム１表面上に画像データに基づく静電潜像を形成させる。

トナーカートリッジ８により現像装置４内に供給されたトナー９は、さらに、図４に示した供給用電源３９により供給電圧が印加された供給ローラ１０の回転によって現像ローラ７に供給される。このとき、図２に示すように、供給ローラ１０との摩擦、現像ローラ７との摩擦、供給ローラ１０と現像ローラ７との電位差により、トナー９は帯電する。現像ローラ７は帯電したトナー９を吸着して、これを図中矢印方向に回転搬送する。回転方向下流側に現像ローラ７に圧接して配設された層形成ブレード１１は、搬送されたトナー９を均一なトナー層厚に規制する。さらに、現像ローラ７は、均一な層厚に規制されたトナー９を感光体ドラム１表面に形成された静電潜像に付着させることによりトナー像を現像する。本実施形態においては、反転現像の場合を示し、感光体ドラム１の導電性支持体と現像ローラ７との間には、図４に示した現像用電源３７から所定の現像電圧が印加されている。このような構成において、現像ローラ７と感光体ドラム１との間には感光体ドラム１に形成された静電潜像に伴う電気力線が発生する。このため、現像ローラ７上の帯電したトナー９は静電気力により、感光体ドラム１表面に付着し、現像されトナー像が形成される。現像に使用されなかった現像ローラ７上のトナー９は現像ローラ７の回転に伴って現像装置４内に戻り、供給ローラ１０との摩擦により掻き取られ、回収される。

上記の画像形成プロセスに併せて、図１に示すドライブローラ１５ａ及びテンションローラ１５ｂの回転により、転写ベルト１３は図中矢印ｎ方向に駆動し、図示せぬ給紙手段から給紙された記録用紙１２は図中矢印ｍ方向に搬送される。感光体ドラム１に対向して設けられた転写ローラ１４には図４に示した転写用電源３８から所定の転写電圧が印加されており、記録用紙１２の搬送タイミングに合わせて感光体ドラム１表面において現像されたトナー像は順次転写される。

各画像形成部ＩＤ−Ｋ、画像形成部ＩＤ−Ｙ、画像形成部ＩＤ−Ｍ、画像形成部ＩＤ−Ｃにおいて形成されたトナー像が転写された記録用紙１２は定着装置１７に搬送される。トナー像が転写された記録用紙１２は、図示せぬ温度制御手段によって制御され、所定の表面温度に保たれたヒートローラ１７ａとバックアップローラ１７ｂとにより形成される圧接部に搬送される。そして、ヒートローラ１７ａから付与される熱によりトナー９が溶融され、さらに圧接部で加圧されることにより、トナー像は記録用紙１２上に定着する。トナー像が定着した記録用紙１２は装置外部に排出される。

なお、トナー像が転写された後の感光体ドラム１表面には、若干のトナー９が残留することがある。この残留したトナー９は、図１に示したクリーニングブレード６によって除去される。クリーニングブレード６が感光体ドラム１の表面に当接した状態で、感光体ドラム１が回転軸中心に回転することにより転写されずに残留したトナー９は除去される。クリーニングされた感光体ドラム１は次の画像形成プロセスにおいて繰り返し使用される。

さて、上記画像形成プロセスが繰り返されることにより、供給ローラ１０は現像ローラ７との摩擦により次第に磨耗していく。供給ローラ１０の磨耗が進むと、現像ローラ７との接触部において供給ローラ１０の食い込み量Ｎが小さくなり、接触部における押圧が低下する。その結果、トナー９を十分に摩擦帯電させることができなくなり、トナー９の供給不足によるカスレや、トナー９の帯電不足によるかぶり又は現像ローラ７表面上の現像に使用されなかったトナー９を回収する能力の低下による汚れ、といった印刷品質の低下が見られるようになる。

図５は食い込み量Ｎと印刷品質との関係を示したグラフである。印刷品質としての評価項目はＨＨ（高温、高湿）環境下でのカスレ、ＨＨ環境下でのかぶり、ＬＬ（低温、低湿）環境下でのハーフトーン部汚れ、ジッタの４項目とした。カスレ、かぶり、汚れについては供給ローラ１０の磨耗が原因で発生する。また、例えば、食い込み量Ｎを大きくした場合には、画像形成部を駆動させるためのトルクが上昇してしまい、その結果の印刷品質上の不具合としてジッタが発生する。本実施形態においては、それぞれの項目を１０段階のレベルで評価し、レベル８以上を印刷品質上問題がないものと判断している。

図５の結果によると、印刷品質上問題がない印刷品質良好範囲の食い込み量Ｎは０．８５ｍｍ以上１．１５ｍｍ以下であった。したがって、本実施形態においては、食い込み量Ｎ０．８５ｍｍを印刷品質良好範囲の下限値の閾値として設定した。

図６は、印刷枚数に伴う食い込み量Ｎの変化を示したグラフである。食い込み量Ｎは供給ローラ１０の磨耗に伴い減少していく。また、印刷する画像の印字率によっても磨耗量に差があることが分かる。５％印字率の印刷では、３０ｋ枚印刷で、食い込み量Ｎは初期設定の１．０ｍｍから０．８６ｍｍまで変化する。また、１０％印字率の印刷では、２０ｋ枚の印刷で、食い込み量Ｎは０．８６ｍｍ、１５％印字率の印刷では、１７．５ｋ枚印刷で、食い込み量Ｎは０．８５ｍｍまで変化する。これらの値は、供給ローラ１０の材料、使用するトナー９の材料や外添剤量、現像ローラ７の硬度や表面硬さ、供給ローラ１０と現像ローラとの周速差によっても左右される。

したがって、現像装置４を設計する段階で、印字率毎の磨耗特性を実験的に採取することで食い込み量変位テーブルを作成する必要がある。本実施形態におけるカラープリンタ１００に適用する食い込み量変位テーブルのテーブル値の一例を表１に示す。ここで、食い込み量の変位率たる変化係数とは、それぞれの印字率で１ｋ枚印刷した場合の磨耗量を意味している。

本実施形態において、トナー９は５％印字率で６０ｋ枚印刷可能な量がトナーカートリッジ８に充填されており、印刷可能枚数として６０ｋ枚を設定している。図５の結果と図６の結果とを合わせて考えると、従来の画像形成装置では、トナーを使い切る前に印刷品質の低下が始まってしまうことが分かる。

本実施形態に係るカラープリンタ１００では、図４で示した制御部５０は、印刷枚数計数部４４に記憶されている印刷枚数の情報とトナー消費量計量部４６に記憶されているトナー消費量の情報を取得するとともに、表１に示した食い込み量変位テーブルを参照することで食い込み量Ｎの変化量を計算する。そして、比較部４８は、制御部５０が計算した食い込み量Ｎの値と閾値として設定した印刷品質良好範囲の下限値とを比較する。そして、制御部５０は、食い込み量Ｎが印刷品質良好範囲の下限値である０．８５ｍｍを下回らないように、制御部５０はディスプレイ部４５に対して、使用者に軸間調整機構２２のレバー２５を操作することを促す旨のメッセージを表示するよう指示を与える。

例えば、本実施形態においては、０％印字率で１ｋ枚、５％印字率で１ｋ枚、１０％印字率で６ｋ枚、１５％印字率で７ｋ枚、２０％印字率で４ｋ枚印刷した場合、制御部５０は食い込み量Ｎの変化量として、
０．００４１２＊１＋０．００４７６＊１＋０．００７２２＊６＋０．００８６０＊７＋０．００９４＊４＝０．１５ｍｍ
と計算し、食い込み量Ｎは初期設定から０．１５ｍｍを減じた０．８５ｍｍと計算する。

そして、比較部４８は、制御部５０が計算した食い込み量Ｎの値と閾値として設定した印刷品質良好範囲の下限値とを比較する。この場合、制御部５０により計算された食い込み量Ｎの値は、０．８５ｍｍであり、閾値として設定した印刷品質良好範囲の下限値は０．８５ｍｍである。したがって、制御部５０は、ディスプレイ部４５に対して、使用者に軸間調整機構２２のレバー２５を操作することを促す旨のメッセージを表示するよう指示を与える。指示を受けたディスプレイ部４５は、使用者に対して軸間調整機構２２のレバー２５を操作することを促す旨のメッセージを表示する。

ディスプレイ部４５における表示を受け、使用者がレバー２５の腕部３１を図３（ａ）中矢印ｅ方向に操作することにより、供給軸受け部材２４が図３（ａ）中矢印ｇ方向に回転し、供給ローラ１０の回転中心Ｂから図３（ｄ）に示す回転中心Ｂ'に移動する。現像ローラ７と供給ローラ１０との回転中心距離ＤがＤ'に変化すると、供給ローラ１０の回転中心の位置が現像ローラ７の回転中心の位置に近づく。本実施形態においては、レバー２５の操作により、初期設定での回転中心距離Ｄと操作後の回転中心距離Ｄ'との差が０．１５ｍｍとなるように設定されている。すなわち、この操作により、現像ローラ７に対する供給ローラ１０の食い込み量Ｎは初期設定と同等の１．０ｍｍに回復することとなり、良好な印刷品質を維持することができる。

なお、図６に示すように、５％印字率で印刷を続けた場合は、３１．５ｋ枚を過ぎたところで食い込み量Ｎは０．８５ｍｍとなる。そこで、使用者はレバー２５を操作することで食い込み量Ｎを１．０ｍｍに戻すことができる。その後、さらに５％印字率で印刷を続けると６０ｋ枚の時点でトナー９の残量が無くなり、トナー残量センサ４９からの信号を受けて、制御部５０は、ディスプレイ部４５に対して、画像形成部ＩＤ（画像形成部ＩＤ−Ｋ、画像形成部ＩＤ−Ｙ、画像形成部ＩＤ−Ｍ、画像形成部ＩＤ−Ｃ）又は現像装置４の交換が必要である旨を表示するよう指示を与える。指示を受けたディスプレイ部４５は、使用者に対して画像形成部ＩＤ又は現像装置４の交換が必要である旨を表示する。なお、この時点では、食い込み量Ｎは０．８６ｍｍ以上であり、印刷品質良好範囲は維持されている。

また、１０％印字率で印刷を続けた場合は、２０．８ｋ枚を過ぎたところで食い込み量Ｎは０．８５ｍｍとなる。そこで、使用者はレバー２５を操作することで食い込み量Ｎを１．０ｍｍに戻すことができる。その後、さらに１０％印字率で印刷を続けると３０ｋ枚の時点でトナー９の残量が無くなる。なお、この時点では、食い込み量Ｎは０．９３ｍｍ以上であり、印刷品質良好範囲は維持されている。

同様に、１５％印字率、２０％印字率で連続印刷を続けた場合においても、食い込み量Ｎは印刷良好範囲内に維持されていることが確認できる。さらに、０％印字率で５０ｋ枚、１５％印字率で１０ｋ枚印刷を行った場合等は、トナー９はまだ残っているが、制御部５０が印刷枚数計数部４４の情報を基に印刷可能枚数として予め設定されている６０ｋ枚を超えたと判断し、ディスプレイ部４５に対して、画像形成部ＩＤ又は現像装置４が寿命である旨を表示するよう指示を与える。指示を受けたディスプレイ部４５は、使用者に対して画像形成部ＩＤ又は現像装置４が寿命である旨を表示する。なお、この時点では、食い込み量Ｎは０．８６ｍｍ程度であり、印刷品質良好範囲は維持されている。このように、殆どの印刷状況下において、食い込み量Ｎは印刷良好範囲に維持されていることを確認することができ、長期間にわたって印刷品質を維持することができる。

以上のように、第１の実施形態によれば、印字率、印刷枚数、及び画像形成装置が保持している食い込み量変位テーブルから計算した現像ローラに対する供給ローラの食い込み量Ｎの値が、予め設定された印刷良好範囲の下限値を閾値とした値を下回らず、印刷良好範囲内となるように、現像ローラと供給ローラとの回転中心間距離を小さくすることにより、供給ローラと現像ローラとの摩擦帯電能及びトナー回収能力を回復させ、印刷品質の劣化を抑制することが可能となり、長期間にわたり良好な画像を得ることができる。

［第２の実施形態］
図７は、第２の実施形態に係るカラープリンタ２００の要部構成を説明する概略図である。本実施形態に係るカラープリンタ２００の基本的な構成は第１の実施形態に係るカラープリンタ１００と略同じであるため、同じ箇所については同じ符号を付してその説明は省略する。第１の実施形態との相違点は、本実施形態に係る現像装置１０４はトナーカートリッジ１０８と分離可能であり、トナーカートリッジ１０８内のトナー９がなくなった場合には、交換可能な点が相違点である。

図８及び図９を用いて、本実施形態に係るトナーカートリッジ１０８及び軸間調整機構１２２の構成について説明する。

図８（ａ）及び図８（ｂ）は、トナーカートリッジ１０８の構成を説明する分解斜視図である。図８（ａ）に示すように、トナーカートリッジ１０８は、トナー９を収容する本体筐体部１４９ａと、側面部１４９ｂとを有するアウター１４９と、現像装置１０４にトナー９を補給するための補給口１８１の開閉を制御するレバー１５０を有するカートリッジシャッタ１８０とを備える。また、図８（ｂ）に示すように、カートリッジシャッタ１８０には、後述するアイドルギアを一方向にのみ駆動させるための駆動伝達部としての駆動機構１５５Ｒ及び駆動機構１５５Ｌが両端部に配置されている。なお、駆動機構１５５Ｒと駆動機構１５５Ｌとの構成は、レバー１５０に接続されているか否かが違うのみであり（駆動機構１５５Ｌにおける、駆動機構１５５Ｒのレバー１５０の接続箇所に対応する受け部材を受け部１５０'と称する）、その他の構成は全て同一である。以下の説明では、レバー１５０が接続された駆動機構１５５Ｒの構成について扱うものとし、駆動機構１５５Ｒを含めたレバー１５０の構成については、後述する軸間調整機構の１２２と併せて説明する。なお、以下の説明では、左右の駆動機構１５５を識別するためのＲの符号を除して説明する。

次に、現像ローラ７と供給ローラ１０との回転中心間隔Ｌを変更し、結果として現像ローラ７と供給ローラ１０との接触部での食い込み量Ｎを調整する軸間調整機構について説明する。本実施形態は後述するように、サイドプレート内（軸間調整機構内）に供給軸受け部材と回転駆動体としてのアイドルギアとを備え、当該アイドルギアの回転に伴って供給軸受け部材が回転するようにギア接続されている。トナーカートリッジを現像装置に接続するときにトナーカートリッジの駆動機構が回転し、それに伴いアイドルギア、供給軸受け部材が回転し、供給ローラの回転中心軸を受ける穴が移動することにより、回転中心間隔Ｌを調整することができる。

図９は、本実施形態に係る軸間調整機構１２２Ｒを説明する説明図である。図９（ａ）は軸間調整機構１２２Ｒの構成を説明するための概略断面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）の−Ｙ軸方向からみた、供給ローラ１０を介して設けられた、もう片方の軸間調整機構１２２Ｌの概略断面図であり、図９（ｃ）は図９（ａ）のｕ−ｕ線で切断した断面を図９（ａ）のＸ軸方向からみた概略断面図であり、図９（ｄ）、図９（ｅ）、図９（ｆ）はレバー１５０を操作した後の状態を説明する概略断面図である。

図９（ｂ）及び図９（ｃ）に示すように、本実施形態に係る軸間調整機構１２２は、供給ローラ１０の両端側にそれぞれ設けられているが（軸間調整機構１２２Ｒ及び軸間調整機構１２２Ｌ）、その構成は同一である。よって、以下の説明では、供給ローラ１０を介した左右の軸間調整機構１２２を識別するためのＲ、Ｌの符号を除して説明する。

図９（ａ）、図９（ｂ）、及び図９（ｃ）に示すように、軸間調整機構１２２は、現像ローラ７の金属シャフト１８の両端部方向に延在して形成され、当該金属シャフト１８の半径長さよりも短い半径長さを有する回転中心軸１８'を受ける円盤状の現像軸受け部材２３と、供給ローラ１０の金属シャフト２０の両端部方向に延在して形成され、当該金属シャフト２０の半径長さよりも短い半径長さを有する回転中心軸２０'を受ける円盤状の円盤部１２９のを有する供給軸受け部材１２４と、供給軸受け部材１２４に対して回転させる駆動力を伝達する回転駆動体としてのアイドルギア１５８と、現像軸受け部材２３、供給軸受け部材１２４、及びアイドルギア１５８を回転可能に保持するサイドフレーム１２６とを備える。

現像軸受け部材２３には、現像ローラ７の回転中心軸１８'を受ける穴２７が形成されている。同様に供給軸受け部材１２４には、供給ローラ１０の回転中心軸２０'を受ける穴１２８が形成されている。供給軸受け部材１２４に形成される穴１２８は、円盤部１２９の中心から半径方向側に所定距離ずらされて形成されている。また、供給軸受け部材１２４の円盤部１２９周外周部分には当該円盤部１２９に回転駆動力を伝達するためのギアの歯１３０が設けられている。ギアの歯１３０は、円盤部１２９の外周部分の一部分のみに形成されており、供給軸受け部材１２４はある一定角度以上は回転しない構造となっている。

アイドルギア１５８は、回転中心軸１５９を回転中心とし図中矢印ｊ方向に回転可能なように支持されている。アイドルギア１５８の円盤部１６０にはその外周部分全体にわたって供給軸受け部材１２４のギアの歯１３０及び駆動機構１５５が備える突起１５７と噛合うギアの歯１６１が形成されている。

レバー１５０は、腕部１５１と、回転中心軸１５２と、回転部１５３と、回転部１５３上に形成され、腕部１５１の図中矢印ｉ方向への操作に伴い駆動機構１５５の被係合部１５６と係合することで駆動機構１５５を駆動させる係合部１５４とを備える。駆動機構１５５は、レバー１５０の回転中心軸１５２を回転中心として支持されており、レバー１５０の係合部１５４と係合可能な被係合部１５６と、アイドルギア１５８のギアの歯１６１と噛合い、当該アイドルギア１５８を図中矢印ｊ方向に駆動させる突起１５７とを備える。レバー１５０の腕部１５１を、図９（ａ）中矢印ｉ方向に操作することで、レバー１５０の回転部１５３は回転中心軸１５２を回転中心とし回転する。そして、係合部１５４が駆動機構１５５の被係合部１５６と係合することにより、駆動機構１５５もレバー１５０と同方向に駆動する。駆動機構１５５の駆動に伴い、突起１５７がアイドルギア１５８のギアの歯１６１と噛合うことで当該アイドルギア１５８は図中矢印ｊ方向に回転する。アイドルギア１５８の外周部分に形成されたギアの歯１６１は供給軸受け部材１２４の円盤部１２９の外周部分に形成されたギアの歯１３０とも噛合っており、アイドルギア１５８の回転に伴い供給軸受け部材１２４の円盤部１２９を図中矢印ｋ方向に回転させる。

図９（ｄ）に示されるように、レバー１５０の腕部１５１を図９（ａ）中矢印ｉ方向に操作することにより、供給軸受け部材１２４が図９（ａ）中矢印ｋ方向に回転し、供給ローラ１０の回転中心がＨからＨ'に移動し、現像ローラ７と供給ローラ１０との回転中心距離ＬがＬ'に変化することになる。また、この動作により、トナーカートリッジ１０８のカートリッジシャッタ１８０の補給口１８１が開き、トナー９を現像装置１０４内に補給することができる。

次に、トナーカートリッジ１０８を取り外す際には、図９（ｄ）に示す状態から、図中矢印ｏ方向にレバー１５０の腕部１５１を操作する。すると、図９（ｅ）に示すように、レバー１５０の係合部１５４と駆動機構１５５の被係合部１５６との係合が解除され、レバー１５０のみが駆動することになる。この場合、駆動機構１５５は駆動しないため、軸間調整機構１２２の状態は変化しない。そして、この動作により、トナーカートリッジ１０８のカートリッジシャッタ１８０の補給口１８１が閉じ、トナーカートリッジ１０８は図９（ｆ）に示すような現像装置１０４から取り外し可能な状態となる。

図１０は、カラープリンタ２００の制御ブロック図である。カラープリンタ２００は、第１の実施形態に係るカラープリンタ１００の機能に加え、カートリッジ交換回数計数部１７０を備える。カートリッジ交換回数計数部１７０は、トナーカートリッジ１０８の交換回数を計数し一時的に記憶する、ＲＡＭ等の記憶装置である。

次に、上記構成を備えたカラープリンタ２００の動作について図９及び図１０を用いて説明する。なお、画像形成プロセスについては第１の実施形態において説明した動作と同様であるためここでの説明は省略する。なお、本実施形態においては、トナーカートリッジ１０８には、５％印字率で２０ｋ枚印刷可能な量が充填されているものとして説明する。

本実施形態に係るカラープリンタ２００では、現像装置１０４のトナー９の残量がなくなると、図１０に示したトナー残量センサ４９からの信号を受けて、制御部５０がディスプレイ部４５に対してトナーカートリッジ１０８の交換が必要である旨のメッセージを表示するよう指示を与える。

ディスプレイ部４５における表示を受け、使用者がトナー９が充填された新しいトナーカートリッジ１０８を現像装置１０４に装着する際には、図９（ａ）に示すように、トナーカートリッジ１０８を現像装置１０４に取り付けて、レバー１５０の腕部１５１を、図中矢印（ｉ）方向に操作する。この動作により、トナーカートリッジ１０８のカートリッジシャッタ１８０の補給口１８１が開き、トナー９が現像装置１０４内に補給される。

そして、レバー１５０の係合部１５４が駆動機構１５５の被係合部１５６と係合することにより、駆動機構１５５もレバー１５０と同方向に駆動する。駆動機構１５５の駆動に伴い、突起１５７がアイドルギア１５８のギアの歯１６１と噛合うことで当該アイドルギア１５８は図中矢印ｊ方向に回転する。アイドルギア１５８の外周部分に形成されたギアの歯１６１は供給軸受け部材１２４の円盤部１２９の外周部分に形成されたギアの歯１３０とも噛合っており、アイドルギア１５８の回転に伴い供給軸受け部材１２４の円盤部１２９を図中矢印ｋ方向に回転させる。供給軸受け部材１２４が図９（ａ）中矢印ｋ方向に回転することで、供給ローラ１０の回転中心がＨからＨ'に移動し、現像ローラ７と供給ローラ１０との回転中心距離ＬがＬ'に変化することになる。

なお、本実施形態においては、一回の動作によっての回転中心距離Ｌから回転中心距離Ｌ'までの移動量は、０．０７５ｍｍに設定している。前述したように、軸間調整機構１２２の供給軸受け部材１２４に回転駆動力を伝達するギアの歯１３０は円盤部１２９の外周部分の一部分のみに形成されており、供給軸受け部材１２４は一定角度以上は回転しない構造となっている。本実施形態において、軸間調整が行われるのは２回まで可能として設定しおり、３回目以降はアイドルギア１５８のギアの歯１６１と供給軸受け部材１２４のギアの歯１３０とが噛合わなくなるため、軸間調整は行われなくなる。

トナーカートリッジ１０８を取り外す際には、図９（ｄ）に示す状態から、図中矢印ｏ方向にレバー１５０の腕部１５１を操作する。すると、図９（ｅ）に示すように、レバー１５０の係合部１５４と駆動機構１５５の被係合部１５６との係合が解除され、レバー１５０のみが駆動することになる。この場合、駆動機構１５５は駆動しないため、軸間調整機構１２２の状態は変化しない。そして、この動作により、トナーカートリッジ１０８のカートリッジシャッタ１８０の補給口１８１が閉じ、トナーカートリッジ１０８は図９（ｆ）に示すような現像装置１０４から取り外し可能な状態となる。

そして、図１０に示した制御部５０は、印刷枚数計数部４４に記憶されている印刷枚数の情報とトナー消費量計量部４６に記憶されているトナー消費量の情報を取得するとともに、表１に示した食い込み量変位テーブルを参照することで食い込み量Ｎの変化量を計算する。さらに、制御部５０は、トナーカートリッジ交換回数計数部１７０に記憶されている情報を取得し、トナーカートリッジ１０８交換によって回復された食い込み量の値を加味して食い込み量Ｎの値を算出する。その結果、第１の実施形態において説明したように、食い込み量Ｎが０．８５ｍｍとなった時点で、制御部５０は、ディスプレイ部４５に対して、現像装置１０４が寿命である旨を表示するよう指示を与える。指示を受けたディスプレイ部４５は、使用者に対して現像装置１０４が寿命である旨を表示する。

図１１は、印字率が５％の場合、印字率が１０％の場合、印字率が３０％の場合と使用条件が異なる場合について、経時での食い込み量Ｎの変化を示したグラフである。本実施形態に係るカラープリンタ２００は、５％印字率の場合、印刷枚数６０ｋ枚まで画像品質良好範囲である０．８５ｍｍ以上を維持する。１０％印字率の場合、印刷枚数４０ｋ枚まで、３０％印字率の場合、印刷枚数３０ｋ枚まで画像品質良好範囲の下限値である０．８５ｍｍを維持し、また、トナー交換のタイミングも上限値である１．１５ｍｍを超えることはない。

図１２は、第１の実施形態に係る現像装置４と第２の実施形態に係る現像装置１０４とにおける使用可能枚数を表したグラフである。これによると、５％以上の印字率において、第１の実施形態と比べて第２の実施形態は印刷可能枚数が増加していることが分かる。

このように、第２の実施形態によれば、トナーカートリッジの交換作業に連動して現像ローラと供給ローラとの間の軸間調整を行っても、現像ローラに対する供給ローラの食い込み量Ｎを画像品質良好範囲内に維持することができ、良好な印字を保つことができる。また、第１の実施形態に比べ、トナーカートリッジの交換が可能であることから、印字率が高くなったとしても現像装置を長期間にわたって使用することができる。

本発明の説明においては、現像装置を複数有するカラープリンタの形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、現像装置が１台のモノクロプリンタ、ＭＦＰ、ファックス又は複写機等にも適用可能である。

１ 感光体ドラム
２ 帯電ローラ
３ 露光装置
４ 現像装置
５ 転写装置
６ クリーニングブレード
７ 現像ローラ
８ トナーカートリッジ
９ トナー
１０ 供給ローラ
１１ 層形成ブレード
１２ 記録用紙
１３ 転写ベルト
１４Ｋ，１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ 転写ローラ
１５ａ ドライブローラ
１５ｂ テンションローラ
１６ クリーニングブレード
１７ 定着装置
１７ａ ヒートローラ
１７ｂ バックアップローラ
１８ 金属シャフト
１８' 回転中心軸
１９ 弾性体
２０ 金属シャフト
２０' 回転中心軸
２１ 発泡体
２２，２２Ｒ，２２Ｌ 軸間調整機構
２３ 現像軸受け部材
２４ 供給軸受け部材
２５ レバー
２６ サイドフレーム
２７ 穴
２８ 穴
２９ 円盤部
３０ ギアの歯
３１ 腕部
３２ 回転中心軸
３３ 回転部
３４ ギアの歯
３５ ストッパ
３６ 帯電用電源
３７ 現像用電源
３８ 転写用電源
３９ 供給用電源
４０ 印刷制御部
４１ 定着用電源
４２ モータ用制御部
４３ 駆動モータ
４４ 印字枚数計数部
４５ ディスプレイ部
４６ トナー消費量計量部
４７ 食い込み量変位テーブル
４８ 比較部
４９ トナー残量センサ
５０ 制御部
６０ コンピュータ
１００ カラープリンタ
１０４ 現像装置
１０８ トナーカートリッジ
１２２，１２２Ｒ，１２２Ｌ 軸間調整機構
１２４ 供給軸受け部材
１２６ サイドフレーム
１２８ 穴
１２９ 円盤部
１３０ ギアの歯
１４９ アウター
１４９ａ 本体筐体部
１４９ｂ 側面部
１５０ レバー
１５１ 腕部
１５２ 回転中心軸
１５３ 回転部
１５４ 係合部
１５５，１５５Ｒ，１５５Ｌ 駆動機構
１５６ 被係合部
１５７ 突起
１５８ アイドルギア
１５９ 回転中心軸
１６０ 円盤部
１６１ ギアの歯
１７０ カートリッジ交換回数計数部
１８０ カートリッジシャッタ
１８１ 補給口
２００ カラープリンタ

Claims (9)

1. 現像剤担持体の回転中心軸と現像剤供給部材の回転中心軸との軸間を調整する軸間調整機構と、
   所定の印字枚数と印字率とに関連付けて設定され、前記現像剤担持体に対する前記現像剤供給部材の食い込み量の変位率を記憶する食い込み量変位テーブルと、
   前記食い込み量変位テーブルを参照することにより前記食い込み量を計算する制御部と、
   予め設定された食い込み量の閾値と前記制御部により計算された前記食い込み量とを比較する比較部と、
   前記比較部による比較結果に基づき、前記軸間調整機構を作動させるよう報知する報知部とを備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記食い込み量の変位率は、所定の印刷枚数と印字率とに関連付けて設定された前記現像剤供給部材の磨耗量であることを特徴とする請求項１項記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、所定の印字率において所定の印刷枚数に前記食い込み量の変位率を乗じることにより前記食い込み量の変化量を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の画像形成装置。
4. 現像剤担持体の回転中心軸と現像剤供給部材の回転中心軸との軸間を調整する軸間調整機構と、
   着脱可能に設けられ、前記現像剤供給部材に現像剤を供給する現像剤収容体とを有し、
   前記現像剤収容体は、前記現像剤の供給を制御するシャッタ部材と、
   前記シャッタ部材の開閉を制御するシャッタレバーと、
   前記シャッタレバーの開方向への移動に伴い、前記軸間距離調整手段に駆動力を伝達する駆動伝達部とを備えることを特徴とする画像形成装置。
5. 前記シャッタレバーは、前記駆動伝達部と係合可能な係合部を有し、自身の駆動方向と同方向に前記駆動伝達部材を駆動させることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
6. 所定の印刷枚数と印字率とに関連付けて設定された前記食い込み量の変位率を記憶する食い込み量変位テーブルと、
   前記現像剤収容体の交換回数を計算し記憶する現像剤収容体交換回数計数部と、
   前記現像剤収容体の交換回数に基づき、前記食い込み量変位テーブルを参照することで前記食い込み量を計算する制御部と、
   予め設定された食い込み量の閾値と前記制御部により計算された前記食い込み量とを比較する比較部と、
   前記比較部による比較結果に基づき、前記軸間調整機構を作動させるよう報知する報知部とを備えることを特徴とする請求項４又は請求項５記載の画像形成装置。
7. 前記軸間調整機構は、
   前記現像剤担持体の回転中心軸を支持する現像軸受け部材と、
   前記現像剤供給部材の回転中心軸を支持する供給軸受け部材と、
   前記現像剤供給部材をギアにより回転させる回転駆動体とを備え、
   前記回転駆動体の駆動を制御し、前記現像剤担持体の回転中心軸と前記現像剤供給部材の回転中心軸との軸間距離を変化させることで前記現像剤担持体に対する前記現像剤供給部材の食い込み量を調整することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項記載の画像形成装置。
8. 前記回転駆動体はレバー形状であって、
   前記ギアは前記供給軸受け部材に面する側の外周部分の一部分に形成されることを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
9. 前記供給軸受け部材は円盤状の円盤部を有し、
   前記供給ローラの回転中心軸は、前記円盤部の中心から所定距離ずらされて形成されていることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の画像形成装置。