JP4372108B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、現像のために所定方向に回転する現像ローラ及び該現像ローラの表面に向けて圧接され、該現像ローラの表面に付着した現像剤の層厚を規制する層厚規制部材を備える現像装置、及び該現像装置を備える画像形成装置に関する。
レーザプリンタ、デジタル複写機、ファクシミリ、又は複合機などの電子写真方式を採用する画像形成装置は、現像ローラの表面に付着させたトナーを感光体表面に形成された静電潜像に静電吸着させることにより、静電潜像を現像し、現像された静電潜像を記録紙に転写して、画像を形成する。
形成する画像の品質を良好に保つためには、感光体と現像ローラとが近接する現像領域(現像位置)に供給されるトナーの量を均一にする必要があり、このために、現像ローラの表面に付着したトナーの層厚を規制するドクターブレードを現像ローラの表面に圧接して設けている。現像ローラを所定方向に回転させることにより、現像ローラの表面に付着したトナーのうち余分なものがドクターブレードで掻き落とされ、現像ローラの表面に均一な層厚のトナー層が形成され、現像領域に供給される。
しかし、ドクターブレードは現像ローラの表面に圧接して設けられているため、現像ローラの表面とドクターブレードとの間隙にトナーが入り込んだ場合、トナーに圧力が加わり、摩擦熱によりトナーが溶融し、溶融したトナーが凝集してトナーの塊が生じるときがある。このため、トナーの塊が入り込んだ部分では、トナーが感光体上に供給されないため現像が行われず、形成された画像に白い縦線となって現われるという不具合がある。この不具合を解決するために、非現像時に現像ローラを逆方向に回転させ、現像ローラの表面とドクターブレードとの間隙に入り込んだトナーを除去する現像装置が提案されている(特許文献1、2参照)。
また、現像ローラを逆回転させる現像装置として、非画像形成時に交流成分のバイアス電圧を印加せずに現像ローラを逆方向に所定の角度だけ回転させ、逆方向回転の後、画像形成時と同じ方向に空回転させることにより、トナーに帯電付与させる現像装置が提案されている(特許文献3参照)。
また、トナーの層厚を規制する押圧部材を非現像時に現像ローラ周面に押圧しつつその接線方向に移動させることにより、押圧部材のトナー押圧面におけるトナーの固着を防止して、その押圧面を常に平滑な状態に保つことができる現像装置が提案されている(特許文献4参照)。
特開昭61−243473号公報 特開平4−281478号公報 特開2003−280389号公報 特開昭59−71069号公報
しかしながら、特許文献1の現像装置にあっては、薄膜形成用のドクターブレードと第2のドクターブレードとの間の角度を逆回転する構成であるため、現像ローラが逆方向に略半回転することになり、現像ローラ又は感光体に付着したトナーが外部へ飛散する虞がある。また、現像ローラを逆回転しただけでは、現像ローラの表面とドクターブレードとの間隙に入り込んだトナーを十分に除去することができない虞がある。
また、特許文献2の現像装置にあっては、現像ローラを逆方向に1分間程度回転させるため、現像ローラ又は感光体に付着したトナーが外部へ飛散する虞がある。また、現像ローラを逆回転しただけでは、現像ローラの表面とドクターブレードとの間隙に入り込んだトナーを十分に除去することができない虞がある。
また、特許文献3の現像装置は、トナーに帯電付与させることを目的とするため、現像ローラの表面とドクターブレードとの間隙に入り込んだトナーを十分に除去することができない虞がある。さらに、特許文献4の現像装置は、押圧部材を非現像時に現像ローラ周面に押圧しつつその接線方向に往復移動させるため、現像ローラに付着したトナーが外部へ飛散する虞がある。また、押圧部材の往復移動による摩擦熱により、付着したトナーが溶融して一層トナーが固着する虞がある。
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、現像ローラを逆回転させる現像ローラ駆動手段、及び該現像ローラが逆回転した場合、層厚規制部材の圧接力を抑制する抑制手段を備え、感光体と現像ローラが近接する現像位置より所定方向の下流側に第1の層厚規制板及び該第1の層厚規制板から離隔した第2の層厚規制板をこの順に備え、前記第1の層厚規制板の圧接力は、前記第2の層厚規制板の圧接力より大きくし、現像剤の飛散を防止する飛散防止板を現像位置より所定方向の上流側付近に感光体上に当接するように配置し、前記現像位置と前記飛散防止板の当接位置との間の前記感光体上の周長に相当する現像ローラ上の周長の範囲内において前記現像ローラを逆回転させることにより、現像ローラの表面と層厚規制部材との間に入り込んだトナーを従来に比べて容易に除去することができ、トナーの融着を防止しつつ、トナーの層厚を均一にすることができ、現像ローラ又は感光体に付着したトナーが外部へ飛散することを防止することができる現像装置及び該現像装置を備える画像形成装置を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、前記抑制手段は、前記層厚規制部材を現像ローラの表面から離隔するように構成してあることにより、現像ローラの表面と層厚規制部材との間に挟まったトナーを確実に除去することができる現像装置及び該現像装置を備える画像形成装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、層厚規制部材に当接するカム状回転板を備え、該カム状回転板の回転に応じて前記層厚規制部材を従動するように構成することにより、簡単な構成で前記層厚規制部材の圧接力を抑制することができる現像装置及び該現像装置を備える画像形成装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、所定方向の複数の異なる回転速度のうち最も低速で現像ローラを逆回転することにより、現像ローラ又は感光体に付着したトナーが外部へ飛散することを防止することができる現像装置及び該現像装置を備える画像形成装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、現像ローラに使用量に応じて現像ローラの逆回転量を増加させることにより、トナーが凝集する前にトナーを除去することができる現像装置及び該現像装置を備える画像形成装置を提供することにある
また、本発明の他の目的は、現像ローラの使用量に関連する情報を取得し、取得した情報に基づいて、前記現像ローラが逆回転する場合の逆回転量を制御する制御手段を備えることにより、使用状況に拘わらず、トナーの融着を抑制することができる画像形成装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、現像ローラの使用量に関連する情報を取得し、取得した情報に基づいて、前記現像ローラの逆回転頻度を制御する制御手段を備えることにより、使用状況に拘わらず、トナーの融着を抑制することができる画像形成装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、画像形成濃度に関連する情報を取得し、取得した情報に基づいて、前記現像ローラの逆回転量又は逆回転頻度を制御することにより、形成される画像の濃度にかかわらず、トナーの融着を抑制することができる画像形成装置を提供することにある。
本発明に係る現像装置は、現像のために所定方向に回転する現像ローラと、該現像ローラの表面に向けて圧接され、該現像ローラの表面に付着した現像剤の層厚を規制する層厚規制部材とを備える現像装置において、感光体と連係させて前記現像ローラを前記所定方向と逆方向に逆回転させる現像ローラ駆動手段と、前記現像ローラが逆回転した場合、前記層厚規制部材の圧接力を抑制する抑制手段とを備え、前記層厚規制部材は、前記感光体と現像ローラが近接する現像位置より前記所定方向の下流側に第1の層厚規制板及び該第1の層厚規制板から離隔した第2の層厚規制板をこの順に備え、前記第1の層厚規制板の圧接力は、前記第2の層厚規制板の圧接力より大きく、前記感光体上に当接するように前記現像位置より前記所定方向の上流側に配置され、現像剤の飛散を防止する飛散防止板をさらに備え、前記現像ローラ駆動手段は、前記現像位置と前記飛散防止板の当接位置との間の前記感光体上の周長に相当する現像ローラ上の周長の範囲内において前記現像ローラを逆回転するように構成してあることを特徴とする。
本発明に係る現像装置は、前記抑制手段は、前記層厚規制部材を現像ローラの表面から離隔するように構成してあることを特徴とする。
本発明に係る現像装置は、前記抑制手段は、前記層厚規制部材に当接するカム状回転板を備え、前記層厚規制部材は、前記カム状回転板の回転に応じて従動するように構成してあることを特徴とする。
本発明に係る現像装置は、前記現像ローラは、前記所定方向に複数の異なる回転速度で回転可能に構成してあり、前記現像ローラ駆動手段は、前記回転速度のうち最も低速で前記現像ローラを逆回転するように構成してあることを特徴とする。
また、本発明に係る現像装置は、前記現像ローラ駆動手段は、現像ローラ走行距離、現像ローラ累積回転数、又は印字枚数のいずれかが増加するに応じて、逆回転量を増加させるように構成してあることを特徴とする
本発明に係る画像形成装置は、感光体に形成された静電潜像を現像装置で現像し、現像された静電潜像をシートに転写して画像を形成する画像形成装置において、 前記現像装置は、前述の本発明のいずれか1つに係る現像装置であることを特徴とする。
本発明に係る画像形成装置は、前記現像ローラの使用量に関連する情報を取得する手段と、該手段が取得した情報に基づいて、前記現像ローラが逆回転する場合、該現像ローラの逆回転量を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
本発明に係る画像形成装置は、前記現像ローラの使用量に関連する情報を取得する手段と、該手段が取得した情報に基づいて、前記現像ローラの逆回転頻度を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
本発明に係る画像形成装置は、画像形成濃度に関連する情報を取得する手段を備え、前記制御手段は、前記手段が取得した情報に基づいて、前記現像ローラの逆回転量又は逆回転頻度を制御するように構成してあることを特徴とする。
本発明にあっては、非現像時に現像ローラを逆回転させるとともに、現像ローラが逆回転した場合に、層厚規制部材の圧接力を抑制する。そして、感光体と現像ローラが近接する現像位置より所定方向の下流側に第1の層厚規制板及び第2の層厚規制板をこの順に離隔して設け、前記第1の層厚規制板の圧接力を、前記第2の層厚規制板の圧接力より大きくする。さらに、飛散防止板を現像位置より所定方向の上流側付近に、感光体上に当接するように配置する。非現像時に現像ローラを逆回転する場合、前記現像位置と前記飛散防止板の当接位置との間の前記感光体上の周長に相当する現像ローラ上の周長の範囲内において前記現像ローラを逆回転させる。これにより、現像ローラの表面と現像ローラの表面に圧接された層厚規制部材との間隙に入り込んだ現像剤(トナー)を除去する。すなわち、現像ローラの逆回転により、現像ローラの表面と層厚規制部材との間に挟まったトナーを現像ローラと層厚規制部材との間隙から離反させるとともに、層厚規制部材の圧接力を抑制する(例えば、層厚規制部材を現像ローラの表面に接触させつつ圧接力を小さくする、又は層厚規制部材を現像ローラの表面から離隔する)ことにより、現像剤を落ち易くして、特定のトナーが、現像ローラの表面と層厚規制部材との間に長時間留まることを防止してトナーの凝集を抑制する。また、現像時に所定方向に現像ローラを回転させて、圧接力の大きい第1の層厚規制板により現像ローラの表面に付着した現像剤を掻き落とすことにより、現像剤の層厚を大まかに規制する。次に、圧接力の小さい第2の層厚規制板により現像ローラの表面の現像剤の層厚を所要の厚さに精度よく規制して、感光体と現像ローラが近接する現像位置に層厚が所要の厚さに規制された現像剤を供給する。さらに、現像ローラ及び感光体が連動して逆回転したときに、現像ローラの逆回転量が、前記現像位置と前記飛散防止板の当接位置との間の前記感光体上の周長に相当する現像ローラ上の周長の範囲内であれば、感光体上に付着した現像剤が飛散防止板を超えて外部へ飛散することがない
本発明にあっては、抑制手段は、前記層厚規制部材を現像ローラの表面から離隔する。これにより、現像ローラの表面と層厚規制部材との間に比較的大きなトナーの塊(現像剤)が挟まった場合であっても、トナーの塊を落ち易くする。
本発明にあっては、カム状回転板を層厚規制部材に当接することにより、該カム状回転板の回転に応じて前記層厚規制部材を従動させる。例えば、現像時には、前記カム状回転板を所定の回転位置にしておくことにより、所要の圧接力を有して前記層厚規制部材を現像ローラの表面に当接させ、現像剤の層厚を規制する。非現像時には、前記カム状回転板を所定の角度回転させることにより、前記層厚規制部材の圧接力が作用する方向と反対方向に前記層厚規制部材を従動させて圧接力を抑制する。前記カム状回転板は、例えば、ステッピングモータにより回転駆動させることができる。
本発明にあっては、現像時は、現像ローラは、所定方向に複数の異なる回転速度で回転可能に設定している。例えば、形成する画像がモノクロ画像の場合、カラー画像の場合、又は選択された記録紙が厚紙である場合に対応して、現像ローラ及び感光体の回転速度は3段階の速度を有する。現像ローラを逆回転する場合、所定方向の予め設定された回転速度と異なる回転速度ではなく、設定された回転速度のうち最も低速な回転速度で回転させることにより、逆回転時の回転速度を設定する特別な駆動機構を設ける必要がなく、又低速度で逆回転するため現像剤の飛散を防止することができる。
また、本発明にあっては、現像ローラ走行距離、現像ローラ累積回転数、又は印字枚数のいずれかが増加するに応じて、逆回転量を増加させる。すなわち、現像ローラの使用量に応じて現像ローラの逆回転量を変化させる。これにより、現像ローラを長期間使用した場合、現像ローラの表面とドクターブレードとの間に溜まるトナーが多くなったときでも、逆回転量を増加させることにより、トナーが凝集する前にトナーを除去することができる
本発明にあっては、現像ローラの使用量に関連する情報(例えば、現像ローラの走行距離、現像ローラの累積回転数など)を取得し、取得した情報に基づいて、現像ローラを逆回転させる場合における逆回転量を制御する。例えば、現像ローラの走行距離又は累積回転数の増加に対応して、逆回転量を多くする。これにより、現像ローラを長期間使用した場合、現像ローラの表面と層厚規制部材との間に留まるトナーが多くなったときでも、逆回転量を増加させることにより、トナーが凝集する前に除去する。
本発明にあっては、現像ローラの使用量に関連する情報(例えば、現像ローラの走行距離、現像ローラの累積回転数など)を取得し、取得した情報に基づいて、現像ローラを逆回転させる場合における逆回転頻度を制御する。例えば、現像ローラの走行距離又は累積回転数の増加に対応して、逆回転させる頻度を多くする。これにより、現像ローラを長期間使用した場合、現像ローラの表面と層厚規制部材との間に留まるトナーが多くなったときでも、逆回転量を増加させることにより、トナーが凝集する前に除去する。
本発明にあっては、画像形成濃度に関連する情報(例えば、画像形成のジョブ毎に、原稿印字の濃度、画像形成の印字率など)を取得し、取得した情報に基づいて、現像ローラを逆回転させる場合における逆回転量又は逆回転頻度を制御する。例えば、原稿印字の濃度が高い場合、現像位置における現像剤(トナー)の現像量が多くなり、現像ローラの表面に残留する現像剤が少なくなり、層厚規制部材へのトナー圧も弱くなり、トナー融着が発生しにくいため、逆回転量を短くし、又は逆回転頻度を少なくする。一方、原稿印字の濃度が低い場合、現像位置における現像剤(トナー)の現像量が少なくなり、現像ローラの表面に残留する現像剤が多くなり、層厚規制部材へのトナー圧も強くなり、トナー融着が発生しやすいため、逆回転量を長くし、又は逆回転頻度を多くする。
本発明にあっては、現像ローラを逆回転させる現像ローラ駆動手段、及び該現像ローラが逆回転した場合、層厚規制部材の圧接力を抑制する抑制手段を備え、感光体と現像ローラが近接する現像位置より所定方向の下流側に第1の層厚規制板及び該第1の層厚規制板から離隔した第2の層厚規制板をこの順に備え、前記第1の層厚規制板の圧接力は、前記第2の層厚規制板の圧接力より大きく、現像剤の飛散を防止する飛散防止板を現像位置より所定方向の上流側付近に感光体上に当接するように配置し、前記現像位置と前記飛散防止板の当接位置との間の前記感光体上の周長に相当する現像ローラ上の周長の範囲内において前記現像ローラを逆回転させることにより、現像ローラの表面と層厚規制部材との間に入り込んだトナーを従来に比べて容易に除去することができ、トナーの融着を防止しつつ、トナーの層厚を均一にすることができる。また、特定のトナーが、現像ローラの表面と層厚規制部材との間に長時間留まることを防止してトナーの凝集を抑制することができる。また、現像ローラ又は感光体に付着したトナーが外部へ飛散することを防止することができる
本発明にあっては、前記抑制手段は、前記層厚規制部材を現像ローラの表面から離隔するように構成してあることにより、現像ローラの表面と層厚規制部材との間に比較的大きなトナーの塊(現像剤)が挟まった場合であっても、トナーの塊を落ち易くすることができ、現像ローラの表面と層厚規制部材との間に挟まったトナーの塊を確実に除去することができる。
本発明にあっては、層厚規制部材に当接するカム状回転板を備え、該カム状回転板の回転に応じて前記層厚規制部材を従動するように構成することにより、簡単な構成で前記層厚規制部材の圧接力を抑制することができる。
本発明にあっては、所定方向の複数の異なる回転速度のうち最も低速で現像ローラを逆回転することにより、逆回転時の回転速度を設定する特別な駆動機構を設ける必要がなく、又現像ローラ又は感光体に付着したトナーが外部へ飛散することを防止することができる。
また、本発明にあっては、現像ローラ走行距離、現像ローラ累積回転数、又は印字枚数のいずれかが増加するに応じて、逆回転量を増加させる。すなわち、現像ローラの使用量に応じて現像ローラの逆回転量を変化させることにより、現像ローラを長期間使用した場合、現像ローラの表面とドクターブレードとの間に溜まるトナーが多くなったときでも、逆回転量を増加させることにより、トナーが凝集する前にトナーを除去することができる。
本発明にあっては、現像ローラの使用量に関連する情報を取得し、取得した情報に基づいて、前記現像ローラが逆回転する場合の逆回転量を制御する制御手段を備えることにより、使用状況に拘わらず、トナーの融着を抑制することができる。
本発明にあっては、現像ローラの使用量に関連する情報を取得し、取得した情報に基づいて、前記現像ローラの逆回転頻度を制御する制御手段を備えることにより、使用状況に拘わらず、トナーの融着を抑制することができる。
本発明にあっては、画像形成濃度に関連する情報を取得し、取得した情報に基づいて、前記現像ローラの逆回転量又は逆回転頻度を制御することにより、形成される画像の濃度にかかわらず、トナーの融着を抑制することができる。
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図1は本発明に係る現像装置を備える画像形成装置の要部構成を示す模式図である。図において、1はドラム状の感光体(像担持体)である。感光体1は、後述するブラシレスモータにより図中矢印方向に回転し、その周囲には、回転方向に沿って、感光体1の表面を均一な所定の電位に帯電させる帯電器2、静電潜像が形成された感光体1の表面にトナーを供給し、静電潜像をトナー像に顕像化する現像装置3、現像された静電潜像を記録紙5に転写する転写器4、及び感光体1の残留トナーを回収するクリーニング装置6などを配置してある。
帯電器2と現像装置3との間の感光体1の表面には、光書き込みユニット7からのレーザ光又はLED光(原稿からの反射光)が照射され、照射による光導電作用によって静電潜像が形成される。
現像装置3は、所要の形状の筐体30を備え、筐体30は合成樹脂に着色材及び磁性粉末を混入した一成分現像剤(トナー、例えば、粒子径は約7〜8μm)を収容している。筐体30内には、感光体1の表面と所定の間隔を保持して対設された現像ローラ31、現像ローラ31と平行にトナー補給ローラ32を配置している。現像ローラ31、トナー補給ローラ32は、後述する駆動ギアで感光体1と連係してあり、ブラシレスモータの駆動により図中矢印方向(正回転)に回転する。なお、ブラシレスモータの回転を逆回転させることにより、現像ローラ31、感光体1などを連係して図中矢印方向と逆方向(逆回転)に回転させることができる。
現像ローラ31の表面には、所定の圧力で圧接され、離隔して設けられた薄板状(例えば、ステンレス製であって、厚さが約0.1mm)の第1のドクターブレード33、及び第2のドクターブレード34を設けている。
第1のドクターブレード33の圧接力は、第2のドクターブレード34の圧接力よりも大きくしてある。第1のドクターブレード33は、トナー補給ローラ32により現像ローラ31の表面に供給されたトナーを掻き落とすことにより、トナーの層厚を大まかに規制する。次に、圧接力の小さい第2のドクターブレード34は、現像ローラ31の表面のトナーの層厚を所要の厚さ(例えば、10〜30μm程度)に精度よく規制して、感光体1と現像ローラ31が近接する現像位置に層厚が所要の厚さに規制されたトナーを供給する。これにより、感光体1の現像位置には、常に一定量のトナーが供給される。
第1のドクターブレード33と第2のドクターブレード34との間には、回動可能に配置されたカム板35を設けている。カム板35は、後述するステッピングモータにより駆動され、カム板35の回転に応じて第1のドクターブレード33及び第2のドクターブレード34が従動するようにしている。すなわち、カム板35は、第1のドクターブレード33及び第2のドクターブレード34が所定の圧力で現像ローラ31の表面に向けて圧接される第1の回転位置と、第1のドクターブレード33及び第2のドクターブレード34の圧接力を抑制する第2の回転位置との間で回動するようにしてある。
第2の回転位置においては、第1のドクターブレード33と第2のドクターブレード34とを現像ローラ31の表面に接触した状態で圧接力を抑制するようにしてもよく、また、第1のドクターブレード33と第2のドクターブレード34とを現像ローラ31の表面から所要の距離(例えば、0.1mm〜0.5mm程度)だけ離隔させてもよい。
筐体30の光書き込みユニット7側の端部には、感光体1の表面に残留したトナー又は現像ローラ31の表面に付着したトナーが外部に飛散することを防止するため、感光体1の表面に当接するように合成樹脂製の飛散防止板36を設けている。また、筐体30の現像ローラ31を間にして反対側の端部には、収容されたトナーが外部に飛散することを防止するため、現像ローラ31の表面に当接するように合成樹脂製の飛散防止板37を設け、飛散防止板37の近傍には、現像ローラ31に付着したトナーが飛散した場合、飛散したトナーを受け止めるトナー受け38を設けている。
図2は本発明に係る画像形成装置の構成を示すブロック図である。図において、10は制御部である。制御部10は、例えば、マイクロコンピュータにより構成される。制御部10には、メモリ11を接続してある。メモリ11は、不揮発性のメモリ又はHDDなどにより構成され、制御部10の動作を制御するためのプログラム及びデータなどを記憶している。
画像形成制御部20は、CPUにより構成され、画像形成処理全体を制御するためのものである。画像形成制御部20は、画像形成装置に対する電源のオン又はオフに応じて、電源オン信号又は電源オフ信号を制御部10へ出力する。また、画像形成制御部20は、画像形成の開始(すなわち、ジョブの開始)、及び画像形成の終了(すなわち、ジョブの終了)を示すジョブ開始信号及びジョブ終了信号を制御部10へ出力する。例えば、画像形成制御部20は、画像形成(印刷)のジョブが生じた場合、ジョブ開始信号を制御部10へ出力する。なお、この場合、ジョブは、利用者による1回の操作で連続して行われる一連の処理をいう。
画像形成制御部20は、画像形成された記録紙の累積枚数(例えば、A4片面印字相当の印字枚数など)を示す累積枚数情報を制御部10へ出力する。また、画像形成制御部20は、画像形成する場合の印字モード(例えば、厚紙、カラー、モノクロなど)を示す印字モード情報を制御部10へ出力する。制御部10は、入力された累積枚数情報及び印字モード情報をメモリ11に記憶する。
画像形成制御部20は、ジョブ毎に、画像形成の印字濃度を示す印字濃度信号を制御部10へ出力する。印字濃度は、例えば、原稿をスキャナ部(不図示)で読み取った画像データが有する輝度値、輝度分布、印字率などに基づいて算出することができる。また、1つのジョブで複数枚の記録紙に印字を行う場合には、印字濃度の平均値、中間値、最大値、又は最小値などを該ジョブにおける印字濃度とすることができる。
印字濃度が比較的高い場合、感光体1上の現像位置で現像されるトナーの量が多いため、現像ローラ31の表面に残留するトナー量が少なくなり、ドクターブレード33、34へのトナー圧(トナーによるドクターブレード33、34の圧接力に対抗する力)も弱くなり、ドクターブレード33、34と現像ローラ31の表面との間に入り込んだトナーが長時間留まることにより生ずるトナー融着、トナー凝集が発生しにくい。
一方、印字濃度が比較的低い場合、感光体1上の現像位置で現像されるトナーの量が少ないため、現像ローラ31の表面に残留するトナー量が多くなくなり、ドクターブレード33、34へのトナー圧(トナーによるドクターブレード33、34の圧接力に対抗する力)も強くなり、ドクターブレード33、34と現像ローラ31の表面との間に入り込んだトナーが長時間留まることにより生ずるトナー融着、トナー凝集が発生し易くなる。
制御部10は、画像形成制御部20から取得した印字モード情報に応じて、正回転信号を正逆回転制御回路13へ出力する。正逆回転制御回路13は、入力された正回転信号に基づいて、駆動信号をブラシレスモータ14へ出力する。ブラシレスモータ14の回転軸には駆動ギア15を連結してあり、ブラシレスモータ14を回転駆動することにより、感光体1及び現像ローラ31は、所定方向(正回転方向)に回転する。
制御部10には、カウンタ12を接続してあり、カウンタ12は、制御部10から正逆回転制御回路13へ出力される正回転信号に基づいて、現像ローラ31の駆動速度(回転速度)及び駆動時間を計数し、計数結果を制御部10へ出力する。制御部10は、計数結果及び現像ローラ31の直径(例えば、16mmなど)に基づいて、現像ローラ31の走行距離を算出し、算出結果をメモリ11に記憶する。
制御部10は、画像形成制御部20から入力されるジョブ開始信号又はジョブ終了信号に基づいて、累積ジョブ数を計数し、計数結果をメモリ11に記憶する。また、制御部10は、計数した累積ジョブ数が予め設定された累積ジョブ数(所定累積ジョブ数)に一致するか否かを判定し、一致する場合には、非現像時に現像ローラ31を所定方向と逆方向(逆回転方向)に回転させるための逆回転信号を正逆回転制御回路13へ出力する。正逆回転制御回路13は、入力された逆回転信号に基づいて、駆動信号をブラシレスモータ14へ出力する。ブラシレスモータ14を回転駆動することにより、感光体1及び現像ローラ31は、所定方向と逆方向(逆回転方向)に回転する。
現像ローラ31を逆方向に回転させる場合、制御部10は、メモリ11に記憶された現像ローラ31の走行距離に応じて、逆回転量(現像ローラ31の外周に沿った距離又は回転角度)を設定する。
制御部10は、現像ローラ31を逆方向に回転させるために逆回転信号を出力する場合、カム板35を第1の回転位置から第2の回転位置へ回転させるために、抑制駆動信号を駆動回路16へ出力する。また、制御部10は、現像ローラ31の逆方向回転を停止させるため、逆回転信号の出力を停止する場合、抑制解除駆動信号を駆動回路16へ出力することにより、カム板35を第2の回転位置から第1の回転位置へ回転させる。
駆動回路16は、入力された抑制駆動信号に基づいて、ステッピングモータ17を駆動し、カム板35は第1の回転位置から第2の回転位置まで回転し、入力された抑制解除駆動信号に基づいて、ステッピングモータ17を駆動し、カム板35は第2の回転位置から第1の回転位置まで回転する。
逆回転信号及び抑制駆動信号の出力タイミングは、現像ローラ31が逆方向に回転した後に、第1のドクターブレード33及び第2のドクターブレード34の圧接力が抑制され、現像ローラ31の逆方向の回転が停止した後に、第1のドクターブレード33及び第2のドクターブレード34の圧接力の抑制を解除するようにしている。より具体的には、一例として、現像ローラ31が所要の逆回転量だけ逆回転に要する時間の後半部分で第1のドクターブレード33及び第2のドクターブレード34の圧接力を抑制して現像ローラ31の表面から離隔させることができる。
制御部10は、画像形成制御部20から入力される印字濃度信号をメモリ11に記憶してある濃度閾値と比較し、印字濃度が濃度閾値より小さい場合、現像ローラ31の表面に残留するトナー量が多くなると判断して、画像形成のジョブが終了しているときに、逆回転信号及び抑制駆動信号を夫々正逆回転制御回路13及び駆動回路16へ出力する。
図3は現像ローラ31の回転制御の一例を示す説明図である。図に示すように、現像を行う場合、印字モード「厚紙」、「カラー」、又は「モノクロ」に対応して現像ローラ31は、低速正回転、中速正回転、又は高速正回転するようにしてある。また、非現像時に現像ローラ31は、低速逆回転(低速正回転と同一回転速度)するようにしてある。これにより、予め設定された正回転方向の回転速度と異なる回転速度ではなく、設定された回転速度のうち最も低速な回転速度で回転させることにより、逆回転時の回転速度を設定する特別な駆動ギアなどを設ける必要がなく、又現像ローラ31を低速度で逆回転させるため、感光体1の表面又は現像ローラ31の表面に残留するトナーの飛散を防止することができる。
図4は現像ローラ31を逆回転する場合の逆回転量の一例を示す説明図である。図中、現像ローラ走行距離は、現像ローラ31の回転速度、回転時間、及び現像ローラ31の直径(例えば、16mm)に基づいて算出される。また、現像ローラ累積回転数は、現像ローラ31の回転速度、及び回転時間に基づいて算出される。また、A4シングル印字枚数は、現像ローラ31の走行距離に対して、A4片面印字を連続行ったと仮定した場合の印字相当枚数である。現像ローラ逆回転量は、直径16mmの現像ローラ31の外周上の移動距離、又は現像ローラ31の回転角度である。
現像ローラ31の逆回転量を設定するためには、現像ローラ走行距離、現像ローラ累積回転数、又はA4シングル印字枚数のいずれを用いることもできる。例えば、現像ローラ走行距離を用いた場合、現像ローラ走行距離が、0〜1500000mmの範囲にあるときは、現像ローラ31の逆回転量は、0.5mm(3.58°)である。図に示すように、現像ローラ走行距離が増加するにつれて、現像ローラ31の逆回転量も増加させる。これにより、現像ローラ31を長期間使用した場合、現像ローラ31の表面とドクターブレード33、34との間に留まるトナーが多くなったときでも、逆回転量を増加させることにより、トナーが凝集する前にトナーを除去することができる。
図5は現像ローラ31を逆回転する場合の逆回転頻度の一例を示す説明図である。図中、現像ローラ走行距離、現像ローラ累積回転数、A4シングル印字枚数は、図4と同様であるので説明は省略する。現像ローラ31の逆回転頻度を設定するためには、現像ローラ走行距離、現像ローラ累積回転数、又はA4シングル印字枚数のいずれを用いることもできる。例えば、現像ローラ走行距離を用いた場合、現像ローラ走行距離が、0〜1500000mmの範囲にあるときは、現像ローラ31の逆回転は、ウォーミングアップ後(例えば、電源投入時)のみ行う。また、現像ローラ走行距離が、1500000〜3000000mmの範囲にあるときは、現像ローラ31の逆回転は、ウォーミングアップ後(例えば、電源投入時)及びジョブが10回累積する都度行う。
図に示すように、現像ローラ走行距離が増加するにつれて、現像ローラ31の逆回転頻度も増加させる。これにより、現像ローラ31を長期間使用した場合、現像ローラ31の表面とドクターブレード33、34との間に留まるトナーが多くなったときでも、逆回転頻度を増加させることにより、トナーが凝集する前にトナーを除去することができる。
図6は現像ローラ31を逆回転する場合の逆回転頻度の他の例を示す説明図である。図中、現像ローラ走行距離は、図4と同様であるので説明は省略する。A4印字枚数は、A4サイズに換算した場合の実際の印字枚数である。現像ローラ走行距離とA4印字枚数との比(現像ローラ走行距離/A4印字枚数)は、A4印字枚数当りの現像ローラ走行距離を示す。また、A4何枚間欠相当の使用は、現像ローラ31が回転している場合において、非印字動作と印字動作との割合に相当するものである。現像ローラ31の逆回転頻度を設定するためには、(現像ローラ走行距離/A4印字枚数)、又はA4何枚間欠相当の使用のいずれを用いることもできる。
例えば、(現像ローラ走行距離/A4印字枚数)を用いた場合、(現像ローラ走行距離/A4印字枚数)が、428未満であるときは、現像ローラ31の逆回転は行わない。また、(現像ローラ走行距離/A4印字枚数)が、428以上856未満であるときは、現像ローラ31の逆回転は、ウォーミングアップ後(例えば、電源投入時)及びジョブが10回累積する都度行う。図に示すように、(現像ローラ走行距離/A4印字枚数)が増加するにつれて、現像ローラ31の逆回転頻度も増加させる。これにより、現像ローラ31を長期間使用した場合、現像ローラ31の表面とドクターブレード33、34との間に留まるトナーが多くなったときでも、逆回転頻度を増加させることにより、トナーが凝集する前にトナーを除去することができる。
次に本発明に係る画像形成装置の動作について説明する。図7は現像ローラ31が正回転する場合の模式図である。カム板35は、第1のドクターブレード33及び第2のドクターブレード34が所定の圧力で現像ローラ31の表面に圧接される第1の回転位置にある。これにより、現像ローラ31が正回転(図7中矢印方向)する場合、第1のドクターブレード33は、現像ローラ31の表面に供給されたトナーを掻き落とすことにより、トナーの層厚を大まかに規制する。次に、第1のドクターブレード33よりも圧接力の小さい第2のドクターブレード34は、現像ローラ31の表面のトナーの層厚を所要の厚さに精度よく規制して、感光体1と現像ローラ31が近接する現像位置(図中、感光体1の中心S1と現像ローラ31の中心S2とを結ぶ直線が感光体1上と交わる点A近傍)に層厚が所要の厚さに規制されたトナーを供給する。
現像ローラ31を逆回転させる場合、現像ローラ31の逆回転量を、感光体1上の点Aと、飛散防止板36が感光体1に当接する当接位置(図中点B)との間の前記感光体1の周長に相当する現像ローラ31の周長の範囲(最大逆回転量)内になるように、現像ローラ31を逆回転させる。
図8は現像ローラ31が逆回転する場合の模式図である。現像ローラ31を逆回転(図8中矢印方向)開始後に、第1のドクターブレード33及び第2のドクターブレード34の圧接力を抑制するために、カム板35を第2の回転位置に回転する。図においては、第1のドクターブレード33及び第2のドクターブレード34は、現像ローラ31の表面から所要の距離だけ離隔するようにしてある。これにより、現像ローラ31を逆回転開始後、現像ローラ31を逆回転させながら、第1のドクターブレード33及び第2のドクターブレード34を現像ローラ31の表面から離隔させる。
現像ローラ31の逆回転量が、感光体1上の点Aと飛散防止板36が感光体1に当接する当接位置(図中点B)との間の感光体1の周長に相当する現像ローラ31の周長を越えないように、現像ローラ31を逆回転させた場合、点A近傍に残留するトナーは、飛散防止板36が感光体1に当接する当接位置(点B)を超えて外部に飛散することがない。これにより、例えば、感光体1の近傍に設けられた光書き込みユニット7の発光面などを飛散したトナーで汚すことを防止することができる。
図9は第2のドクターブレード34と現像ローラ31の表面との間に溜まるトナーの状態を示す説明図である。図9(a)は、現像ローラ31が正回転する場合の第2のドクターブレード34の圧接力を維持した状態で、現像ローラ31を逆回転した場合の状態を示す。図9(a)に示すように、第2のドクターブレード34の圧接力が維持されたままであるため、現像ローラ31を逆回転させた場合であっても、第2のドクターブレード34と現像ローラ31の表面との間には、第2のドクターブレード34の圧接力で押圧されたトナーが残留し続ける。
図9(b)は、現像ローラ31の表面に向けた第2のドクターブレード34の圧接力を抑制した状態(より具体的には、第2のドクターブレード34を現像ローラ31の表面から所要の距離だけ離隔させた状態)で、現像ローラ31を逆回転した場合の状態を示す。図9(b)に示すように、第2のドクターブレード34の圧接力が抑制されているため、現像ローラ31の逆回転により、第2のドクターブレード34と現像ローラ31の表面との間に残留していたトナーは、現像ローラ31と第2のドクターブレード34との間隙から離反して除去される。また、比較的大きな塊となったトナーも、第2のドクターブレード34を現像ローラ31の表面から所要の距離だけ離隔させるため、容易に除去することができる。なお、第1のドクターブレード33についても、同様であるので説明は省略する。
図10及び図11は制御部10の処理手順を示すフローチャートである。制御部10は、電源オンの操作の有無を判定し(S10)、電源オンの操作がない場合(S10でNO)、ステップS10の処理を続け、電源オンの操作があるまで待機する。
電源オンの操作があった場合(S10でYES)、制御部10は、メモリ11に記憶された現像ローラ走行距離を取得し(S11)、ウォーミングアップ後に現像ローラ31を逆回転させるとともに、第1及び第2のドクターブレード33、34の圧接力を抑制する逆転駆動処理を行う(S12)。なお、逆転駆動処理については後述する。制御部10は、画像形成のためのジョブの有無を判定し(S13)、ジョブがない場合(S13でNO)、ステップS13の処理を続け、ジョブがあるまで待機する。
ジョブがある場合(S13でYES)、制御部10は、そのジョブに関する印字濃度を取得し(S14)、ジョブが終了されたか否かを判定する(S15)。ジョブが終了していない場合(S15でNO)、制御部10は、ステップS15の処理を続け、ジョブが終了するまで待機する。
ジョブが終了した場合(S15でYES)、制御部10は、メモリ11に記憶された現像ローラ走行距離を取得し(S16)、現像ローラ走行距離が所定値より大きいか否かを判定する(S17)。現像ローラ走行距離が所定値より大きい場合(S17でYES)、制御部10は、逆転駆動処理を行い(S18)、累積ジョブ数を計数する(S19)。現像ローラ走行距離が所定値より大きくない場合(S17でNO)、制御部10は、ステップS19の処理を行う。
制御部10は、取得した印字濃度が予め設定された濃度閾値より小さいか否かを判定する(S20)。印字濃度が濃度閾値より小さい場合(S20でYES)、制御部10は、
感光体1で現像されるトナー量が少ないと判定し、帯電又は現像条件などのプロセス条件の補正を行い(S21)、逆転駆動処理を行う(S22)。なお、ステップS18、S22で行われる処理は、ステップS12で行われる処理と同一である。制御部10は、計数した累積ジョブ数をリセット(「0」にする)し(S23)、電源オフの操作の有無を判定する(S24)。
ステップS20で、印字濃度が濃度閾値より小さくない場合(S20でNO)、制御部10は、計数した累積ジョブ数が所定の累積ジョブ数であるか否かの判定する(S25)。所定の累積ジョブ数である場合(S25でYES)、制御部10はステップS22以降の処理を続ける。
所定の累積ジョブ数でない場合(S25でNO)、制御部10はステップS24以降の処理を続ける。電源オフの操作がない場合(S24でNO)、制御部10は、ステップS13以降の処理を行い、電源オフの操作があった場合(S24でYES)、制御部10は処理を終了する。
図12は逆転駆動処理の手順を示すフローチャートである。制御部10は、取得した現像ローラ走行距離に基づいて、現像ローラ31の逆回転量を設定し(S121)、現像ローラ31を逆回転させる(S122)。制御部10は、現像ローラ31が逆回転開始後、ドクターブレード33、34の圧接力を抑制する(S123)。
制御部10は、最大逆回転量を超えない範囲で、設定された逆回転量だけ現像ローラ31を逆回転した後、逆回転を停止し(S124)、ドクターブレード33、34の圧接力の抑制を解除し(S125)、逆転駆動処理を終了する。
なお、上述の処理では、画像形成に関連する情報として、現像ローラ走行距離を取得する場合について説明したが、現像ローラ走行距離に代えて、現像ローラ累積回転数、A4シングル印字枚数、現像ローラ走行距離とA4印字枚数との比、A4何枚間欠相当の使用などの情報を用いることもできる。
以上説明したように、本発明にあっては、現像ローラ31を逆回転させる場合に、ドクターブレード33、34の圧接力を抑制することにより、現像ローラ31の表面とドクターブレード33、34との間に入り込んだトナーを従来に比べて容易に除去することができ、トナーの融着を防止することができる。また、特定のトナーが、現像ローラ31の表面とドクターブレード33、34との間に長時間留まることを防止してトナーの凝集を抑制することができる。
また、現像ローラ31を逆回転させる場合に、ドクターブレード33、34を現像ローラ31の表面から離隔することにより、現像ローラ31の表面とドクターブレード33、34との間に比較的大きなトナーの塊が挟まった場合であっても、トナーの塊を落ち易くすることができ、トナーの塊を確実に除去することができる。
また、ドクターブレード33、34の圧接力を抑制する手段として、ステッピングモータ17により駆動されるカム板35を設け、カム板35を回転させることにより、ドクターブレード33、34を従動させる構成としたので、簡単な構成でドクターブレード33、34の圧接力を抑制することができる。また、第1のドクターブレード33の圧接力を第2のドクターブレード34の圧接力より大きくしたので、トナーの融着を防止しつつ、トナーの層厚を均一にすることができる。
また、現像ローラ31の逆回転量(現像ローラ31の外周面上の距離)を感光体1上の点Aと飛散防止板36が感光体1に当接する当接位置(図中点B)との前記感光体1上の周長に相当する現像ローラ31の周長を越えないように現像ローラ31を逆回転させるため、感光体1の表面又は現像ローラ31の表面に付着したトナーが外部へ飛散することを防止することができる。また、現像ローラ31を逆回転させる場合、正回転時に設定されている回転速度のうち最低速で回転させるため、逆回転時の回転速度を設定する特別な駆動機構を設ける必要がなく、又現像ローラ31又は感光体1に付着したトナーが飛散することを防止することができる。
また、現像ローラ走行距離、印字濃度などの情報に基づいて、現像ローラ31を逆回転させるか否かを判定させるとともに、現像ローラ31の逆回転量又は逆回転の頻度を制御することにより、使用状況に拘わらず、トナーの融着を抑制することができる。
上述の実施の形態においては、現像ローラ走行距離、現像ローラ累積回転数、A4シングル印字枚数、現像ローラ走行距離とA4印字枚数との比、A4何枚間欠相当の使用などの数値は、一例であって、これに限定されるものではない。また、現像ローラ31の逆回転量も一例であり、これに限定されるものではなく、現像ローラ31の直径などに応じて適宜変更することができる。
上述の実施の形態においては、ドクターブレード33、34の圧接力を抑制する手段として、ステッピングモータ17、カム板35などを用いる構成であったが、これに限定されるものではなく、圧接力を抑制することができるものであれば、直線動、又は揺動するような部材でドクターブレード33、34を従動させる構成、弾性部材で押圧するような構成であってもよい。
上述の実施の形態においては、ドクターブレード33、34いずれも現像ローラ31の表面から離隔させる構成であったが、圧接力を抑制するものであれば、離隔させない構成でもよく、ドクターブレード33、34のいずれか一方のみを離隔させるように構成してもよい。
上述の実施の形態においては、カム板35の回転位置は、第1及び第2の回転位置の2つを設ける構成であったが、これに限定されるものではなく、回転位置を3つ以上設けることもできる。例えば、回転位置を3つ設けて、現像ローラ走行距離、現像ローラ累積回転数、A4シングル印字枚数、現像ローラ走行距離とA4印字枚数との比、A4何枚間欠相当の使用などの情報に応じて、比較的使用状態が初期の段階では、ドクターブレード33、34を現像ローラ31の表面に接触した状態で圧接力を抑制するようにし、長期間使用した状態では、ドクターブレード33、34を現像ローラ31の表面から離隔させるようにすることもできる。また、ドクターブレード33、34の圧接力を段階的に抑制することもできる。また、カム板35を連続的に回転させて、ドクターブレード33、34の圧接力を徐々に抑制することもできる。
本発明に係る現像装置を備える画像形成装置の要部構成を示す模式図である。 本発明に係る画像形成装置の構成を示すブロック図である。 現像ローラの回転制御の一例を示す説明図である。 現像ローラを逆回転する場合の逆回転量の一例を示す説明図である。 現像ローラを逆回転する場合の逆回転頻度の一例を示す説明図である。 現像ローラを逆回転する場合の逆回転頻度の他の例を示す説明図である。 現像ローラが正回転する場合の模式図である。 現像ローラが逆回転する場合の模式図である。 ドクターブレードと現像ローラの表面との間に溜まるトナーの状態を示す説明図である。 制御部の処理手順を示すフローチャートである。 制御部の処理手順を示すフローチャートである。 逆転駆動処理の手順を示すフローチャートである。
符号の説明
1 感光体
2 帯電器
3 現像装置
10 制御部
11 メモリ
12 カウンタ
13 正逆回転制御回路
14 ブラシレスモータ
15 駆動ギア
16 駆動回路
17 ステッピングモータ
20 画像形成制御部
31 現像ローラ
32 トナー補給ローラ
33、34 ドクターブレード
35 カム板
36、37 飛散防止板
38 トナー受け

Claims (9)

  1. 現像のために所定方向に回転する現像ローラと、該現像ローラの表面に向けて圧接され、該現像ローラの表面に付着した現像剤の層厚を規制する層厚規制部材とを備える現像装置において、
    感光体と連係させて前記現像ローラを前記所定方向と逆方向に逆回転させる現像ローラ駆動手段と、
    前記現像ローラが逆回転した場合、前記層厚規制部材の圧接力を抑制する抑制手段と
    を備え、
    前記層厚規制部材は、
    前記感光体と現像ローラが近接する現像位置より前記所定方向の下流側に第1の層厚規制板及び該第1の層厚規制板から離隔した第2の層厚規制板をこの順に備え、
    前記第1の層厚規制板の圧接力は、前記第2の層厚規制板の圧接力より大きく、
    前記感光体上に当接するように前記現像位置より前記所定方向の上流側に配置され、現像剤の飛散を防止する飛散防止板をさらに備え、
    前記現像ローラ駆動手段は、
    前記現像位置と前記飛散防止板の当接位置との間の前記感光体上の周長に相当する現像ローラ上の周長の範囲内において前記現像ローラを逆回転するように構成してあることを特徴とする現像装置。
  2. 前記抑制手段は、
    前記層厚規制部材を現像ローラの表面から離隔するように構成してあることを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
  3. 前記抑制手段は、
    前記層厚規制部材に当接するカム状回転板を備え、
    前記層厚規制部材は、
    前記カム状回転板の回転に応じて従動するように構成してあることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の現像装置。
  4. 前記現像ローラは、
    前記所定方向に複数の異なる回転速度で回転可能に構成してあり、
    前記現像ローラ駆動手段は、
    前記回転速度のうち最も低速で前記現像ローラを逆回転するように構成してあることを特徴とする請求項1乃至請求項のいずれか1つに記載の現像装置。
  5. 前記現像ローラ駆動手段は、
    現像ローラ走行距離、現像ローラ累積回転数、又は印字枚数のいずれかが増加するに応じて、逆回転量を増加させるように構成してあることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1つに記載の現像装置。
  6. 感光体に形成された静電潜像を現像装置で現像し、現像された静電潜像をシートに転写して画像を形成する画像形成装置において、
    前記現像装置は、請求項1乃至請求項のいずれか1つに記載の現像装置であることを特徴とする画像形成装置。
  7. 前記現像ローラの使用量に関連する情報を取得する手段と、
    該手段が取得した情報に基づいて、前記現像ローラが逆回転する場合、該現像ローラの逆回転量を制御する制御手段と
    を備えることを特徴とする請求項に記載の画像形成装置。
  8. 前記現像ローラの使用量に関連する情報を取得する手段と、
    該手段が取得した情報に基づいて、前記現像ローラの逆回転頻度を制御する制御手段と
    を備えることを特徴とする請求項に記載の画像形成装置。
  9. 画像形成濃度に関連する情報を取得する手段を備え、
    前記制御手段は、
    前記手段が取得した情報に基づいて、前記現像ローラの逆回転量又は逆回転頻度を制御するように構成してあることを特徴とする請求項又は請求項に記載の画像形成装置。
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