JP2015180908A - 現像装置およびこれを備える画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像装置の個体差や現像剤の帯電性能の変化が生じた場合であっても、現像ローラー上にトナー像を安定して形成させることができる。
【解決手段】現像装置１２２は、現像ローラー５４と、感光体ドラム１２１または中間転写ベルト１２５上に形成されたトナー像のトナー濃度を検出する濃度センサー１２７と、動作制御部１０１とを備えている。動作制御部１０１は、非画像形成時に現像ローラー５４および感光体ドラム１２１を停止させた状態で、現像バイアスを現像バイアス印加部８１に印加させ、その後感光体ドラム１２１を回転させて感光体ドラム１２１に形成されたトナー像を搬送させる。そして、動作制御部１０１は、濃度センサー１２７により検出されたトナー濃度に基づいて現像可能領域幅を算出し、当該算出した現像可能領域幅に基づき現像バイアスを補正する。
【選択図】図５

Description

本発明は、現像装置およびこれを備える画像形成装置に関し、特に現像バイアスを調整する技術に関する。

優れた現像特性を実現するためには、現像剤担持体の表面に担持される現像剤を適切な量に調整して、現像剤担持体から像担持体へトナーを安定して供給する必要がある。特許文献１には、現像剤担持体の表面に担持された現像剤の量を検出するセンサーを設け、当該センサーにより検出された現像剤の量に応じて、現像剤担持体に供給する現像剤の量を調整する技術が開示されている。

特開２００７−５７７２０号公報

現像剤担持体から像担持体にトナーが供給される領域である現像可能領域の大きさは、現像剤担持体の径、現像剤担持体と像担持体との間の距離、現像剤担持体の内部に配置された磁性部材の磁力、現像剤の帯電性能、現像剤担持体の表面に担持される現像剤の量等により変わる。上記の現像剤担持体の径等は、製造時に生じる現像装置の個体差により現像装置毎に異なるため、現像装置毎に現像可能領域の大きさが異なり、像担持体上にトナー像を安定して形成させることができない場合がある。また、経時により現像剤の帯電性能が変化する場合がある。

上記の特許文献１に開示される技術では、現像剤担持体の表面に担持される現像剤の量を安定させることができるものの、現像装置の個体差や現像剤の帯電性能の変化に起因する現像可能領域の大きさの異なりを抑えることができず、像担持体上にトナー像を安定して形成させることができない場合がある。

本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであり、現像装置の個体差や現像剤の帯電性能の変化が生じた場合であっても、像担持体上にトナー像を安定して形成させることができることを目的とする。

本発明の一局面にかかる現像装置は、少なくともトナーを含む現像剤を担持するとともに、対向配置された像担持体にトナーを供給する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像バイアスを印加する電源部と、前記像担持体上または前記像担持体に形成されたトナー像が転写される転写体上のトナー濃度を検出する濃度センサーと、非画像形成時に前記現像剤担持体および前記像担持体を停止させた状態で、画像形成時における現像バイアスと同等のバイアスを前記電源部に印加させ、その後前記像担持体を回転させて前記像担持体に形成されたトナー像を搬送させるとともに、前記濃度センサーにより検出されたトナー像のトナー濃度に基づいて、前記現像剤担持体から前記像担持体にトナーが供給される領域である現像可能領域の前記現像剤担持体の回転方向における幅を算出し、当該算出した幅に基づき画像形成時における現像バイアスを補正する動作制御部と、を備える現像装置である。

また、本発明の別の一局面にかかる画像形成装置は、上記の現像装置を備える画像形成装置である。

上記の本発明の一局面にかかる現像装置および画像形成装置によれば、装置の個体差や現像剤の帯電性能の変化が生じた場合であっても、像担持体上にトナー像を安定して形成させることができる。

本発明の第１実施形態にかかる現像装置を備える画像形成装置の構造を示す正面断面図である。 本発明の第１実施形態にかかる現像装置の構造を示す断面図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、本発明の第１実施形態にかかる現像ローラーと感光体ドラムとの間に形成された現像ニップを示す側面図である。 本発明の第１実施形態にかかる画像形成装置の主要内部構成を概略的に示す機能ブロック図である。 本発明の第１実施形態にかかる現像装置および画像形成装置の動作の流れを示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態にかかる５種の現像装置における現像ローラーと現像ローラー上のトナー帯電量を示す表である。 比較例１および実施例１においてかぶりが発生する電圧値を示すグラフである。 本発明の第２実施形態にかかる現像装置の構造を示す断面図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、本発明の第２実施形態にかかる現像ローラーと感光体ドラムとの間に形成された現像ニップを示す側面図である。 実施例４にかかる現像装置および画像形成装置の動作の流れを示すフローチャートである。 実施例２、実施例３および実施例４について、中間転写ベルト上のトナー像の濃度を測定した結果を示すグラフである。 現像剤の空間密度とトナー濃度が急速に低下しはじめる値との関係を示すグラフである。 本発明の第２実施形態にかかる５種の現像装置における現像ローラーと感光体ドラムとの間の距離および現像ローラー上に担持された現像剤の量を示す表である。 比較例２、実施例３および実施例４においてかぶりが発生する電圧値を示すグラフである。

以下、本発明の一実施形態にかかる現像装置およびこれを備える画像形成装置について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態にかかる現像装置１２２を備える画像形成装置１の構造を示す正面断面図である。

画像形成装置１は、例えば、コピー機能、プリンター機能、スキャナー機能、及びファクシミリ機能のような複数の機能を兼ね備えた複合機である。画像形成装置１は、装置本体１１に、操作部４７、画像形成部１２、定着部１３、給紙部１４、原稿給送部６、及び原稿読取部５等を備えて構成されている。

画像形成装置１が原稿読取動作を行う場合、原稿給送部６により給送されてくる原稿、又は原稿載置ガラス１６１に載置された原稿の画像を原稿読取部５が光学的に読み取り、画像データを生成する。原稿読取部５により生成された画像データは内蔵ＨＤＤ又はネットワーク接続されたコンピューター等に保存される。

画像形成装置１が画像形成動作を行う場合は、上記原稿読取動作により生成された画像データ又は内蔵ＨＤＤに記憶されている画像データ等に基づいて、画像形成部１２が、給紙部１４から給紙される記録紙Ｐにトナー像を形成する。

画像形成部１２のマゼンタ用の画像形成ユニット１２Ｍ、シアン用の画像形成ユニット１２Ｃ、イエロー用の画像形成ユニット１２Ｙ及びブラック用の画像形成ユニット１２Ｂｋは、感光体ドラム（像担持体）１２１と、現像装置１２２と、帯電装置１２３と、露光装置１２４と、１次転写ローラー１２６と、濃度センサー１２７と、トナー除去装置１２８とをそれぞれ備えている。

カラー印刷を行う場合、画像形成ユニット１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙ及び１２Ｂｋは、画像データを構成するそれぞれの色成分からなる画像に基づいて、帯電、露光及び現像の工程により感光体ドラム１２１上にトナー画像を形成し、トナー画像を１次転写ローラー１２６により、駆動ローラー１２５Ａ及び従動ローラー１２５Ｂに張架されている中間転写ベルト（転写体）１２５上に転写させる。

中間転写ベルト１２５上に転写される各色のトナー画像は、転写タイミングを調整して中間転写ベルト１２５上で重ね合わされ、カラーのトナー画像となる。２次転写ローラー２１０は、中間転写ベルト１２５の表面に形成されたカラーのトナー画像を、中間転写ベルト１２５を挟んで駆動ローラー１２５Ａとのニップ部において、給紙部１４から搬送路１９０を搬送されてきた記録紙Ｐに転写させる。この後、定着部１３が、記録紙Ｐ上のトナー画像を熱定着により記録紙Ｐに定着させる。定着処理の完了したカラー画像形成済みの記録紙Ｐは、排出トレイ１５１に排出される。

濃度センサー１２７は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）発光素子と受光素子であるフォトダイオードとを備える反射型のセンサーであって、中間転写ベルト１２５の回動方向における画像形成ユニット１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙ及び１２Ｂｋよりも下流側に、中間転写ベルト１２５のベルト面と対向するように配置されている。濃度センサー１２７は、ＬＥＤ発光素子から中間転写ベルト１２５に対して光を照射する。そして、濃度センサー１２７は、その反射光を受光素子で受光して、受光した反射光に応じた電圧信号を後述の制御ユニット１０（図４参照）に出力することで、中間転写ベルト１２５上のトナー濃度を検出する。

トナー除去装置１２８は、中間転写ベルト１２５の回動方向における駆動ローラー１２５Ａよりも下流側に、中間転写ベルト１２５のベルト面と対向するように配置され、画像形成時に中間転写ベルト１２５上に残存するトナーを除去する。また、トナー除去装置１２８は、画像形成時だけでなく、非画像形成時の後述する現像バイアス補正処理の実行時において動作し、現像バイアス補正処理の実行時において中間転写ベルト１２５上に形成されたトナーを除去する。

図２は、本発明の第１実施形態にかかる現像装置１２２の構造を示す断面図である。本図に示すように、現像装置１２２は、筐体５８内に、第１スパイラルフィーダー５１と、第２スパイラルフィーダー５２と、供給ローラー５３と、現像ローラー５４とを備えている。

筐体５８は、現像剤を収容する収容部としての役割を果たす。本実施形態では、筐体５８には、磁性トナーを含む一成分現像剤が収容されている。

筐体５８の内部には、内側に隔壁５８１が形成されている。これにより、筐体５８の内部は、第１スパイラルフィーダー５１が配置された第１室５８２と、第２スパイラルフィーダー５２が配置された第２室５８３とに分けられている。現像剤コンテナー５９から第１室５８２に補給された現像剤は、第１スパイラルフィーダー５１により攪拌され第２室５８３に向かって搬送される。第２室５８３に搬送された現像剤は、第２スパイラルフィーダー５２により、前方に向かって搬送される。

供給ローラー５３は、非磁性材料からなるスリーブ５３１と、スリーブ５３１の内部に設けられた複数の磁極（本実施形態では５極）を有する固定マグネット（磁性部材）５３２とを備え、現像ローラー５４に現像剤を供給する役割を果たす。供給ローラー５３は、筐体５８に回転可能に軸支されており、固定マグネット５３２の磁力により第１スパイラルフィーダー５１及び第２スパイラルフィーダー５２により搬送されてきた現像剤を汲み上げる。

規制ブレード５５は、供給ローラー５３の周面に担持される現像剤を予め定められた層厚に規制するものであり、現像ローラー５４との間に予め定められた間隔を隔てて、筐体５８に支持されている。

現像ローラー５４は、非磁性材料からなるスリーブ５４１と、スリーブ５４１の内部に設けられた磁極（本実施形態ではＳ極）を有する固定マグネット（磁性部材）５４２とを備え、その一部が筐体５８の開口部５８４に露出するように筐体５８に回転可能に軸支されている。この状態で、現像ローラー５４は、供給ローラー５３および感光体ドラム１２１と対向する。また、この状態において、現像ローラー５４に担持された現像剤の層は、感光体ドラム１２１の周面に接触しない。

供給ローラー５３の周面に担持された現像剤は、現像ローラー５４のＳ極の固定マグネットと供給ローラー５３のＮ極の固定マグネットとの間に形成された磁界により現像ローラー５４の周面に移動する。そして、現像ローラー５４の周面に移動した現像剤（トナー）は、感光体ドラム１２１の周面に形成された静電潜像によって引き寄せられて、感光体ドラム１２１の周面における現像可能領域に向けて移動する。

ここで現像可能領域とは、現像ローラー５４から感光体ドラム１２１にトナーが供給される領域である。本実施の形態にかかる現像装置１２２のような一成分現像剤を用いた非接触方式（ジャンピング方式とも呼ばれる）により現像を行う現像装置においては、現像剤（トナー）が現像ローラー５４から感光体ドラム１２１へ飛翔する領域が現像可能領域に相当する。

図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、現像ローラー５４と感光体ドラム１２１との間に形成された現像可能領域を示す側面図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）よりも現像ローラー５４と感光体ドラム１２１との間の距離が小さい場合を示している。

図３（Ａ）に示す例では、感光体ドラム１２１上のトナーＤが飛翔した領域Ｇ１が現像可能領域であり、符号Ａ１で示す長さが現像可能領域の現像ローラー５４の回転方向における幅（現像可能領域幅）である。また、図３（Ｂ）に示す例では、領域Ｇ２が現像ニップであり、符号Ａ２で示す長さが現像可能領域幅である。図３（Ｂ）に示す例では、現像ローラー５４と感光体ドラム１２１との間の距離が小さいため、現像可能領域幅Ａ２は現像可能領域幅Ａ１よりも小さくなっている。

このように、現像ローラー５４と感光体ドラム１２１との間に形成される現像可能領域の大きさは、現像ローラー５４と感光体ドラム１２１との間の距離によって変わる。またその他に、現像ローラー５４の径、現像ローラー５４の内部に設けられた固定マグネット５４２の磁力、現像剤の帯電性能、現像ローラー５４上に担持される現像剤の量等によっても、現像可能領域の大きさは変わる。

上記の感光体ドラムの径等は、製造時に生じる装置の個体差により現像装置毎に異なるため、現像装置毎に現像ニップの大きさが異なり、感光体ドラム上にトナー像を安定して形成させることができない場合がある。また、経時により現像剤の帯電性能が変化する場合がある。本実施形態にかかる現像装置１２２および画像形成装置１は、非画像形成時において後述する現像バイアス補正処理を実行することで、装置の個体差や現像剤の帯電性能の変化が生じた場合であっても、感光体ドラム１２１上にトナー像を安定して形成させるものである。

現像ローラー５４は、画像形成時において、後述する現像バイアス印加部（電源部）８１（図４参照）により現像バイアスが印加される。現像ローラー５４上に担持された現像剤（トナー）は、感光体ドラム１２１の表面電位と現像ローラー５４に印加される現像バイアスとの電位差により感光体ドラム１２１へと飛翔して、感光体ドラム１２１の表面にトナー像が形成される。また、現像ローラー５４は、画像形成時だけでなく、非画像形成時の現像バイアス補正処理の実行時において、現像バイアス印加部８１により現像バイアスが印加される。

続いて、画像形成装置１の内部構成を説明する。図４は画像形成装置１の主要内部構成を概略的に示す機能ブロック図である。

画像メモリー３０は、画像形成部１２による画像形成の対象となる画像データを一時的に保存する領域である。

ＨＤＤ（Hard Disk Drive）９０は、画像形成装置１にネットワーク接続されたコンピューターから受信した画像データ等を記憶する大容量の記憶装置である。

操作部４７は、操作キー部４７１及び表示部４７３を備えている。表示部４７３は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）や有機ＥＬ（ＯＬＥＤ：Organic Light-Emitting Diode）を含んで構成され、後述する制御ユニット１０の操作受付部１０２により描画されたメニュー画面等が表示される。操作キー部４７１は、例えば、メニュー画面を呼び出すメニューキー、メニュー画面を構成するＧＵＩのフォーカスを移動させる矢印キー、メニュー画面を構成するＧＵＩに対して確定操作を行う決定キー、文字入力を行うための文字入力キー、及び数値入力を行うための数値入力キー等からなる複数のキーを備え、表示部４７３に表示されるメニュー画面に対するユーザーによる操作が入力される。

現像ローラー駆動部７１は、モーター、ギア、ドライバー等から構成され、現像ローラー５４に回転駆動力を付与する駆動源としての機能を果たす。

感光体ドラム駆動部７２は、モーター、ギア、ドライバー等から構成され、感光体ドラム１２１に回転駆動力を付与する駆動源としての機能を果たす。

転写ベルト駆動部７３は、モーター、ギア、ドライバー等から構成され、駆動ローラー１２５Ａおよび従動ローラー１２５Ｂに回転駆動力を付与して、中間転写ベルト１２５を駆動させる。

現像バイアス印加部８１は、現像ローラー５４に接続された電源装置等から構成され、現像ローラー５４に対して所定のバイアスを印加する。

画像形成装置１は、制御ユニット１０を備える。制御ユニット１０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び専用のハードウェア回路等から構成される。制御ユニット１０は、上記のＲＯＭ又はＨＤＤ９０に記憶された現像装置制御プログラムや画像形成装置制御が上記のＣＰＵに実行されることにより、制御部１００、動作制御部１０１、および操作受付部１０２として機能する。

制御部１００は、現像装置１２２や画像形成装置１の全体的な動作制御を司る。制御部１００は、接続されている各機構の動作制御や、各機構との間での信号又はデータの送受信を行う。

動作制御部１０１は、画像形成部１２等の動作を制御して記録紙Ｐにトナー画像を形成させる画像形成動作モードに加えて、非画像形成時において現像バイアスを補正する補正動作モードを有し、現像装置１２２や画像形成装置１を動作制御可能としている。当該補正動作モードにおいて、動作制御部１０１は、現像ローラー５４および感光体ドラム１２１を停止させた状態で、画像形成時における現像バイアスと同等のバイアスを現像バイアス印加部８１に印加させ、その後感光体ドラム１２１を回転させて感光体ドラム１２１に形成されたトナー像を搬送させる。そして、動作制御部１０１は、濃度センサー１２７により検出されたトナー濃度に基づいて現像可能領域幅を算出し、当該算出した現像可能領域幅に基づき現像バイアスを補正する。この補正動作モードにおける現像バイアス補正処理の詳細は後述する。

操作受付部１０２は、操作キー部４７１等を用いてユーザーにより入力された操作を受け付ける機能を有する。

続いて、上記の構成を備える現像装置１２２および画像形成装置１の動作について説明する。図５は、現像装置１２２および画像形成装置１の動作の流れを示すフローチャートである。

操作受付部１０２は、現像バイアスを補正する補正動作モードを実行する指示を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１０）。

補正動作モードを実行する旨の指示を受け付けた場合（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、動作制御部１０１は、現像バイアス補正処理（ステップＳ１１〜Ｓ１５）を実行する。補正動作モードを実行する旨の指示を受け付けない場合（ステップＳ１０においてＮＯ）、処理を終える。

なお、上記では、ユーザーにより入力された補正動作モードを実行する指示をトリガとして、現像バイアス補正処理を実行する場合を説明しているが、本発明は必ずしもこの場合に限定されない。例えば、画像形成装置１の起動時に現像バイアス補正処理を実行するとしてもよい。また、現像バイアス補正処理を実行した後に、画像形成を行った記録紙の枚数を動作制御部１０１がカウントし、その枚数が予め定められた枚数以上となった後の非画像形成時に現像バイアス補正処理を実行するとしてもよい。

ステップＳ１０の処理後、動作制御部１０１は、画像形成処理が実行中であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。画像形成処理が実行中の場合（ステップＳ１１においてＹＥＳ）、当該画像形成処理が終わるのを待って以降の処理を実行する。非画像形成時である場合（ステップＳ１１においてＮＯ）、動作制御部１０１は、現像ローラー５４および感光体ドラム１２１を停止させた状態で、画像形成時における現像バイアスと同等のバイアスをあらかじめ定められた時間（例えば１秒間）現像バイアス印加部８１に印加させる（ステップＳ１２）。

このステップＳ１２の処理により、感光体ドラム１２１上には、画像形成時における現像可能領域幅と同じ長さを有するトナー像が形成される。

ステップＳ１２の処理後、動作制御部１０１は、感光体ドラム駆動部７２や転写ベルト駆動部７３等を制御して、感光体ドラム１２１、１次転写ローラー１２６、および中間転写ベルト１２５を駆動させる（ステップＳ１３）。このステップＳ１３の処理により、感光体ドラム１２１上に形成されたトナー像が搬送され、１次転写ローラー１２６により当該トナー像が中間転写ベルト１２５に転写され、中間転写ベルト１２５上を搬送される。

なお、上記のステップＳ１３の処理において、現像ローラー５４を停止させた状態で、感光体ドラム１２１、１次転写ローラー１２６、および中間転写ベルト１２５を駆動させる。

ステップＳ１３の処理後、動作制御部１０１は、濃度センサー１２７から出力される電圧信号を取得し、当該取得した電圧信号に基づき、中間転写ベルト１２５上に形成されたトナー像の中間転写ベルト１２５の回転方向における長さを現像可能領域幅として算出する（ステップＳ１４）。具体的には、動作制御部１０１は、あらかじめ定められた値以上のトナー濃度が濃度センサー１２７により連続して検出された時間に、中間転写ベルト１２５の回転速度を乗じることで、中間転写ベルト１２５上に形成されたトナー像の長さを算出する。

ステップＳ１４の処理後、動作制御部１０１は、算出した現像可能領域幅を用いて、画像形成時における現像バイアスを補正する（ステップＳ１５）。具体的には、画像形成時における現像バイアスをＶ_０、基準となる現像可能領域幅Ａ_０、算出した現像可能領域幅Ａ_１としたとき、補正後の現像バイアスＶ_１は、例えば、以下の数式により算出される（Ｎは定数）。
Ｖ_１＝Ｖ_０×Ｎ（Ａ_１／Ａ_０）

すなわち、動作制御部１０１は、算出した現像可能領域幅が大きくなるにつれて画像形成時における現像バイアスの値を小さくし、算出した現像可能領域幅が小さくなるにつれて画像形成時における現像バイアスの値を大きくする。

発明者は、上記の現像装置１２２および画像形成装置１の効果を確かめるため、装置ａ〜ｅの５種の現像装置１２２に対して、現像バイアスを補正する処理を行い（実施例１）、各装置においてかぶりが発生する電圧値（かぶり発生電圧値）を測定した。また、現像バイアスを補正する処理を行わなかった場合（比較例１）についても、かぶり発生電圧値を測定した。

図６は、装置ａ〜ｅの５種の現像装置１２２での現像ローラー５４と感光体ドラム１２１との間の距離および現像ローラー５４上のトナー帯電量を示す表である。このように、装置ａ〜ｅの５種の現像装置１２２では、現像ローラー５４と感光体ドラム１２１との間の距離や、現像ローラー５４上に担持されたトナーの帯電量を異ならせている。

図７は、比較例１および実施例１においてかぶりが発生する電圧値を示すグラフである。本図に示されるように、実施例１により現像バイアスを補正する処理を行った場合、現像バイアスを補正する処理を行わなかった場合（比較例１）と比較して、かぶり発生電圧のばらつきが改善されていることが分かる。すなわち、本実施形態にかかる現像装置１２２および画像形成装置１によれば、装置の個体差や現像剤の帯電性能の変化が生じた場合であっても、感光体ドラム１２１上にトナー像を安定して形成させることができる。

続いて、本発明の第２実施形態について説明する。本発明の第１実施形態は一成分現像剤を用いた非接触方式により現像を行うものであるのに対して、本発明の第２の実施形態は二成分現像剤を用いた接触方式により現像を行うものである。なお、現像装置以外の構成については第１の実施形態と同じであるため説明を省略する。

図８は、本発明の第２実施形態にかかる現像装置１２２ａの構造を示す断面図である。筐体５８ａには、トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤が収容されている。第１スパイラルフィーダー５１ａおよび第２スパイラルフィーダー５２ａにより現像剤が攪拌されることで、トナーと磁性キャリアが摩擦帯電する。

現像ローラー５４ａは、非磁性材料からなるスリーブ５４１ａと、スリーブ５４１ａの内部に設けられた複数の磁極を有する固定マグネット（磁性部材）５４２ａとを備えている。現像ローラー５４ａの周面には、固定マグネット５４２ａの磁力により、磁性キャリアとともにトナーが担持される。

ここで、現像ローラー５４ａと感光体ドラム１２１との間の距離は、規制ブレード５５ａにより層厚が規制された現像剤層が感光体ドラム１２１の周面に接触する長さに設定される。現像ローラー５４ａの周面に担持されたトナーは、感光体ドラム１２１の周面に接触した際に感光体ドラム１２１の周面に形成された静電潜像によって引き寄せられて、感光体ドラム１２１の周面における現像可能領域に向けて移動する。本実施の形態にかかる現像装置１２２ａのような二成分現像剤を用いた接触方式により現像を行う現像装置においては、現像ローラー５４ａの周面に形成された現像剤層が感光体ドラム１２１に接触する領域が現像可能領域に相当する。

図９（Ａ）および図９（Ｂ）は、現像ローラー５４ａと感光体ドラム１２１との間に形成された現像可能領域を示す側面図である。図９（Ｂ）は、図９（Ａ）よりも現像ローラー５４ａと感光体ドラム１２１との間の距離が小さい場合を示している。

図９（Ａ）に示す例では、現像ローラー５４ａ上に担持された現像剤Ｄと感光体ドラム１２１とが接触する領域Ｇ３が現像可能領域であり、符号Ａ３で示す長さが現像可能領域の現像ローラー５４ａの回転方向における幅（現像可能領域幅）である。また、図９（Ｂ）に示す例では、領域Ｇ４が現像可能領域であり、符号Ａ４で示す長さが現像可能領域幅である。現像ローラー５４ａと感光体ドラム１２１との間の距離が小さいため、現像可能領域幅Ａ４は現像可能領域幅Ａ３よりも小さくなっている。

このように、二成分現像剤を用いた接触方式により現像を行う場合であっても、一成分現像剤を用いた非接触方式により現像を行う場合と同様に、現像可能領域の大きさが、現像ローラー５４ａと感光体ドラム１２１との間の距離、現像ローラー５４ａの径、現像ローラー５４ａの内部に設けられた固定マグネット５４２ａの磁力、現像剤の帯電性能、現像ローラー５４ａ上に担持される現像剤の量等によって変わる。

従って、二成分現像剤を用いて現像を行う場合において、本発明の第１実施形態と同様に非画像形成時において現像バイアスを補正する補正動作を行うことで、現像装置１２２ａの個体差や現像剤の帯電性能の変化が生じた場合であっても、感光体ドラム１２１上にトナー像を安定して形成させることができる。

発明者は、本発明の第２実施形態にかかる現像装置１２２ａの効果を確かめるため、下記に示す実施例２、実施例３および実施例４について、中間転写ベルト１２５上のトナー像の濃度を測定した。

実施例２では、現像ローラー５４ａおよび感光体ドラム１２１を停止させた状態で、１秒間画像形成時と同等の現像バイアスを現像バイアス印加部８１に印加させ、その後現像ローラー５４ａを停止させたまま感光体ドラム１２１および中間転写ベルト１２５を画像形成時と同等の速度で駆動させて、濃度センサー１２７により中間転写ベルト１２５上のトナー像の濃度を測定している。また、実施例２における現像装置１２２ａは、現像剤の空間密度が１２００ｍｇ／ｃｍ^３になるように設定されている。ここで、現像剤の空間密度は、現像ローラー５４ａ上に担持される現像剤の面密度を現像ローラー５４ａと感光体ドラム１２１との間の距離で除した値である。

実施例３では、現像剤の空間密度が７８０ｍｇ／ｃｍ^３になるように設定された現像装置１２２ａを用いて、実施例２と同様の方法で、中間転写ベルト１２５上のトナー像の濃度を測定している。

実施例４では、現像ローラー５４ａおよび感光体ドラム１２１を停止させた状態で、１秒間画像形成時と同等の現像バイアスを現像バイアス印加部８１に印加させ、その後、感光体ドラム１２１および中間転写ベルト１２５を画像形成時と同等の速度で駆動させるとともに、現像ローラー５４ａを感光体ドラム１２１との線速度比が１となる線速度で回転させて（図１０のステップＳ２０参照）、中間転写ベルト１２５上のトナー像の濃度を測定している。また、実施例４における現像装置１２２ａは、現像剤の空間密度が７８０ｍｇ／ｃｍ^３なるように設定されている。

図１１は、実施例２、実施例３および実施例４について、中間転写ベルト１２５上のトナー像の濃度を測定した結果を示すグラフである。本図に示されるように、実施例２および実施例３においては、中間転写ベルト１２５上に形成されたトナー像の後半部分で、トナー濃度が急速に低下する現象が見られた。これは、現像ローラー５４ａ上に担持された現像剤の穂が感光体ドラム１２１に接触することで、感光体ドラム１２１上に形成されたトナー像が荒らされたためであると考えられる。

ここで、実施例２と実施例３とを比較すると、現像剤の空間密度を落とすことで、現像ローラー５４ａ上に担持された現像剤の穂が感光体ドラム１２１に接触することが抑制され、中間転写ベルト１２５上に形成されたトナー像の後半部分でトナー濃度が急速に低下する現象が抑えられることが分かる。図１２は、現像剤の空間密度と、トナー濃度が急速に低下しはじめる値との関係を示すグラフである。本図に示すグラフでは、現像剤の空間密度が７８０ｍｇ／ｃｍ^３と１２００ｍｇ／ｃｍ^３との場合におけるトナー濃度が急速に低下しはじめる値を近似線で結んでいる。

一般に、反射型のトナー濃度センサーは、およそ０．５５以上の反射濃度を検出することが可能である。図１２のグラフを参照するに、現像剤の空間密度が１０００ｍｇ／ｃｍ^３以下であれば、一般の反射型のトナー濃度センサーにより、精度よく中間転写ベルト１２５上に形成されたトナー像の長さを算出することができる。したがって、二成分現像剤を用いた接触方式により現像を行う現像装置１２２ａにおける現像剤の空間密度は１０００ｍｇ／ｃｍ^３以下であることが好ましい。

これに対して実施例４では、実施例２や実施例３にみられるトナー像の後半部分でトナー濃度が急速に低下する現象が見られない。これは、現像ローラー５４ａを感光体ドラム１２１との線速度比が１となる線速度で回転させることで、現像ローラー５４ａ上に担持された現像剤の穂による感光体ドラム１２１上に形成されたトナー像の荒らしが抑制されたためだと考えられる。

発明者は、更に、上記の現像装置１２２ａの効果を確かめるため、装置ａ〜ｅの５種の現像装置１２２ａに対して、実施例３および実施例４により現像バイアスを補正する処理を行い、各装置においてかぶりが発生する電圧値（かぶり発生電圧値）を測定した。また、現像バイアスを補正する処理を行わなかった場合（比較例２）について、かぶり発生電圧値を測定した。

図１３は、装置ａ〜ｅの５種の現像装置１２２での現像ローラー５４と感光体ドラム１２１との間の距離および現像ローラー５４上に担持された現像剤の量を示す表である。このように、装置ａ〜ｅの５種の現像装置１２２では、現像ローラー５４と感光体ドラム１２１との間の距離や、現像ローラー５４上に担持された現像剤の量を異ならせている。

図１４は、比較例２、実施例３および実施例４においてかぶりが発生する電圧値を示すグラフである。本図に示されるように、実施例３および実施例４により現像バイアスを補正する処理を行った場合、現像バイアスを補正する処理を行わなかった場合（比較例２）と比較して、かぶり発生電圧のばらつきが改善されていることが分かる。すなわち、本実施形態にかかる現像装置１２２ａによれば、装置の個体差や現像剤の帯電性能の変化が生じた場合であっても、感光体ドラム１２１上にトナー像を安定して形成させることができる。また、実施例４は実施例３と比較して、かぶり発生電圧のばらつきがより改善されている。これは、現像ローラー５４ａを感光体ドラム１２１との線速度比が１となる線速度で回転させることで、現像ローラー５４ａ上に担持された現像剤の穂による感光体ドラム１２１上に形成されたトナー像の荒らしが抑制され、より精度よく現像可能領域幅を算出できるためだと考えられる。

なお、本発明は、上記の実施の形態の構成に限られず種々の変形が可能である。

上記の実施の形態では、現像バイアス補正処理により感光体ドラム１２１上に形成したトナー像を中間転写ベルト１２５まで搬送し、中間転写ベルト１２５のベルト面と対向するように設けられた濃度センサー１２７により、トナー像のトナー濃度を測定する場合を説明したが本発明は必ずしもこの場合に限定されない。

感光体ドラム１２１の周面と対向するように濃度センサー１２７を設け、現像バイアス補正処理により感光体ドラム１２１上に形成したトナー像を、当該濃度センサー１２７で測定するとしてもよい。この場合、１次転写ローラー１２６や中間転写ベルト１２５を駆動する必要がない。

１ 画像形成装置
１０ 制御ユニット
１２ 画像形成部
５１ 第１スパイラルフィーダー
５２ 第２スパイラルフィーダー
５３ 供給ローラー
５４ 現像ローラー
５５ 規制ブレード
５８ 筐体
５９ 現像剤コンテナー
８１ 現像バイアス印加部
１００ 制御部
１０１ 動作制御部
１０２ 操作受付部
１２１ 感光体ドラム
１２２ 現像装置
１２５ 中間転写ベルト
１２７ 濃度センサー
１２８ トナー除去装置

Claims (7)

1. 少なくともトナーを含む現像剤を担持するとともに、対向配置された像担持体にトナーを供給する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体に現像バイアスを印加する電源部と、
   前記像担持体上または前記像担持体に形成されたトナー像が転写される転写体上のトナー濃度を検出する濃度センサーと、
   非画像形成時に前記現像剤担持体および前記像担持体を停止させた状態で、画像形成時における現像バイアスと同等のバイアスを前記電源部に印加させ、その後前記像担持体を回転させて前記像担持体に形成されたトナー像を搬送させるとともに、前記濃度センサーにより検出されたトナー像のトナー濃度に基づいて、前記現像剤担持体から前記像担持体にトナーが供給される領域である現像可能領域の前記現像剤担持体の回転方向における幅を算出し、当該算出した幅に基づき画像形成時における現像バイアスを補正する動作制御部と、を備える現像装置。
2. 前記現像剤担持体は、担持した現像剤の層が前記像担持体の周面に接触しないように配置され、
   前記動作制御部は、画像形成時における現像バイアスと同等のバイアスを前記電源部に印加させた後、前記像担持体を回転させて前記像担持体に形成されたトナー像を搬送させる、請求項１に記載の現像装置。
3. 前記現像剤担持体は、担持した現像剤の層が前記像担持体の周面に接触するように配置され、
   前記動作制御部は、画像形成時における現像バイアスと同等のバイアスを前記電源部に印加させた後、前記像担持体を回転させて前記像担持体に形成されたトナー像を搬送させる際に、前記現像剤担持体を前記像担持体との線速度比が１となる線速度で回転させる、請求項１に記載の現像装置。
4. 前記動作制御部は、算出した前記現像可能領域の幅が大きくなるにつれて画像形成時における現像バイアスの値を小さくする、請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の現像装置。
5. 前記動作制御部は、あらかじめ定められた値以上のトナー濃度が前記濃度センサーにより連続して検出された前記像担持体上または前記転写体上の長さを前記現像可能領域の幅として算出する、請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の現像装置。
6. 前記動作制御部は、前記現像バイアスの補正を行った後に、画像形成を行った記録紙の枚数をカウントし、その枚数が予め定められた枚数以上となった後の非画像形成時に前記現像バイアスの補正を行う、請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の現像装置。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の現像装置を備える、画像形成装置。