JP4376032B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置に関するものである。詳しくは、キャリアとトナーとからなる２成分現像剤を用いた現像装置を採用する画像形成装置に関するものである。

従来、上記画像形成装置に採用される現像装置として、キャリアとトナーとからなる２成分現像剤（以下、「現像剤」という）を用いるものが広く用いられている。
この種の現像装置は、現像剤が収容されている現像剤貯留部を備えている。現像剤貯留部内には、現像剤を攪拌しながら現像剤担持体に供給するよう搬送する現像剤攪拌搬送部材としてのスクリュウが広く用いられている。なかでも、現像剤担持体近傍に配置される第一搬送スクリュウと、現像剤担持体より離間したトナー補給口近傍に配置される第二搬送スクリュウとを備え、２本のスクリュウにより現像剤を攪拌しながら循環搬送して現像剤担持体に供給するダブルスクリュウ方式（例えば、特許文献１、特許文献２）は、撹拌性に優れている。

なお、後述する課題を解決する手段で限定する像担持体の膜厚に関する技術と関連するものとして特許文献３が知られている。これについては、後述する。
特開２００１−２５５７２３号公報 特開２００２−４０７９５号公報 特開２００２−３４１５７７号公報

このようなダブルスクリュウ方式は、前述した通り優れた方式であるが、画像濃度偏差が生じやすいという問題がある。
ダブルスクリュ方式においては、現像剤貯留部内に設けられた第二搬送スクリュウにおいて循環された現像剤に、必要に応じてトナー補給手段によりトナーが補給され、第一搬送スクリュウに向かって攪拌搬送される。そして、第一搬送スクリュウから現像剤担持体に、現像剤が担持され、像担持体と対向する領域に搬送されて現像に供される。その後、現像に用いられなかった未消費トナーとキャリアが現像剤担持体上から再び、第一搬送スクリュウに戻され、さらに、消費量に応じてトナーが第二搬送スクリュウに補給されて分散攪拌されることになる。このようなサイクルを繰り返すことにより、現像剤が感光体に供給される。

本来は、像担持体に対向する現像剤担持体表面上のいずれの箇所においてもトナー濃度及び帯電量が同一レベルにあることが理想的である。
しかし、現像剤担持体上のトナー濃度は、第一搬送スクリュウの現像剤搬送方向上流側から下流側へ向かう方向に低下する傾向がある。これは、以下の理由による。第一搬送スクリュウの現像剤搬送方向上流側は、第二搬送スクリュウから十分量のトナー濃度の現像剤が循環搬送される。一方、第一搬送スクリュウの現像剤搬送方向下流側へ向かうにつれて、消費されたトナー分の補給が追いつかず十分量のトナー濃度にならない場合が生じ得る。第一搬送スクリュウの現像剤搬送方向下流へ向かうにつれてスクリュウ上のトナー濃度が低下した場合、現像剤担持体に担持されるトナー濃度も現像剤担持体の長手方向に偏差が発生する。その結果、出力される画像上に濃度偏差が生じてしまう。
とりわけ、画像面積が広い画像（Ａ２サイズ以上）を出力する場合や、多数枚連続で出力する場合、大量にトナー消費する画像を形成する場合には、問題となる。
また、第一搬送スクリュウの搬送経路が長い場合（例えば、Ａ２サイズ以上の用紙に画像形成可能な装置の場合）、第一搬送スクリュウ下流側へ向かうにつれて、現像剤の帯電量が上昇する傾向がある。これは、第一搬送スクリュウの現像剤搬送方向上流側に比して、下流側では現像剤の攪拌時間が長くなためである。

上記特許文献１では、第一搬送スクリュウの螺旋状羽根の条数が、第二搬送スクリュウの螺旋状羽根の条数より多く、かつ、第一搬送スクリュウの現像剤搬送方向下流部において現像剤搬送速度が下流端に向けて徐々に小さくなるような構成を提案している。この提案により、現像剤搬送方向下流端部での現像剤滞留を低減し、端部画像濃度低下を防止している。しかしながら、この現像装置では、スクリュウの形状が複雑になってしまう。また、現像剤搬送方向上流から下流に向かう方向と同一方向に、画像濃度偏差が起きるという問題については触れられていない。

また、上記特許文献２では、第二搬送スクリュウの現像剤搬送方向に対して上流部と下流部にトナー補給手段をそれぞれ設けるように構成した現像装置が提案されている。トナー補給能力を十分に持たせることにより、現像剤のトナー濃度のバラツキを解消することができるとしている。しかし、トナー補給装置の構成、制御が複雑になり、また装置が大型化してしまうので好ましくない。

本件発明は、上記背景に鑑みなされたものであり、その目的は、２成分現像剤を用いたダブルスクリュウ方式において、画像面積の広い画像出力や多数枚連続出力、画像面積比率の高い画像出力かどうかといった使用状況によらず、トナーを過剰に用いることなく画像濃度偏差の発生を防止できる画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、基体上に感光層を有し、静電潜像を形成する像担持体と、該像担持体と対向してトナーとキャリアとからなる二成分現像剤を担持する現像剤担持体と、該二成分現像剤を貯留する現像剤貯留部と、該現像剤貯留部内の該現像剤担持体近傍に配置される第一搬送スクリュウと、該現像剤担持体より離間した位置に配置される第二搬送スクリュウとを有し、該第一搬送スクリュウと該第二搬送スクリュウとにより該現像剤貯留部の二成分現像剤を攪拌しながら循環搬送して該現像剤担持体に供給し、該像担持体上の該静電潜像を現像してトナー像として顕像化する手段を備える現像装置とを有した画像形成装置において、上記像担持体上の上記静電潜像を現像してトナー像として顕像化する手段として反転現像方式を採用し、上記第一搬送スクリュウの現像剤搬送方向上流から下流へ向かう方向と同一方向に向かうにつれて、上記像担持体上で感光層の膜厚を厚くすることにより、露光電位が小さくなっていくようにし、上記像担持体と上記現像剤担持体との電位差に偏差を持たせ、上記現像剤担持体から上記像担持体へのトナー移転能力が向上するように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記第一搬送スクリュウの現像剤搬送方向上流から下流へ向かう方向と同一方向に向かうにつれて、上記感光層の表面と上記現像剤担持体の表面との間隙が小さくなるように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項２の画像形成装置において、上記第一搬送スクリュウの現像剤搬送方向上流から下流へ向かう方向と同一方向に向かうにつれて、上記感光層の表面と上記現像剤担持体の表面との間隙が小さくなるように、上記像担持体、又は上記現像剤担持体の軸心に偏差を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項２の画像形成装置において、上記第一搬送スクリュウの現像剤搬送方向上流から下流へ向かう方向と同一方向に向かうにつれて、上記感光層の表面と上記現像剤担持体の表面との間隙が小さくなるように、上記像担持体、又は該現像剤担持体の外径に偏差を持たせたことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記第一搬送スクリュウの現像剤搬送方向上流から下流へ向かう方向と同一方向に向かうにつれて、上記像担持体上の帯電電位が小さくなるように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記第一搬送スクリュウの現像剤搬送方向上流から下流へ向かう方向と同一方向に向かうにつれて、該像担持体上に照射する露光量が強くなるように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記第一搬送スクリュウの現像剤搬送方向上流から下流へ向かう方向と同一方向に向かうにつれて、上記像担持体上と上記現像剤担持体とが対向する現像領域に搬送される現像剤量が多くなるように構成したことを特徴とするものである。

これらの発明においては、第一搬送スクリュウの現像剤搬送方向上流から下流へ向かう方向と同一方向に向かうにつれて、現像剤担持体から像担持体へのトナー移転能力が向上するように構成している。かかる構成により、第一搬送スクリュウの現像剤搬送方向の上流側から下流側へ向けて、トナー濃度低下や帯電量上昇といった現象が発生しても、過剰なトナーを用いることなくこれを相殺して濃度偏差を発生させないために必要なトナーを像担持体上に移転させることができる。

これらの発明によれば、２成分現像剤を用いたダブルスクリュウ方式において、画像面積の広い画像出力や多数枚連続出力、画像面積比率の高い画像出力かどうかといった使用状況によらず、トナーを過剰に用いることなく画像濃度偏差の発生を防止できるという優れた効果がある。

以下、本発明を画像形成装置である電子写真複写機（以下、複写機という）について適用した実施形態の一例について説明する。
図１は複写機の構成を示す概略構成図である。同図において、像担持体たるドラム上の感光体１の周囲には、帯電装置２、露光装置３、現像装置４、転写装置５、クリーニング装置６、除電装置７などから構成された可視像形成手段が配設されている。

このような構成の複写機において、感光体１は、図示しないモータ等の駆動手段により、一定速度で図中時計回りに回転駆動される。そして、その表面が帯電装置２により暗中にて一様に帯電せしめられた後に、露光装置３により画像情報に基づいた光走査がなされる。この光走査により、感光体１の表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は、後述する現像装置４内に設けられた現像剤担持体たる現像ローラ１１と感光体１とが当接する現像ニップＡを通過する際に、図示しないトナーが付着せしめられてトナー像に現像される。
一方、転写材たる転写紙５１は、図示しない給紙装置により所定のタイミングで給紙され、一対の転写材ガイド部材５３により感光体１と密着するように搬送される。そして、現像によって感光体１上に形成されたトナー像が、転写装置５によって転写紙５１上に転写される。トナー像が転写された転写紙５１は、図示しない分離チャージャにより分離され、図示しない定着装置に送られる。そして、熱と圧力によってトナーが融着され、コピー紙として機外に排出される。一方、転写後の感光体１上に残った転写残トナーは、クリーニング装置６によって掻き落とされる。そして、クリーニング後の感光体１は、除電装置７により残留電荷除去され、帯電装置２による次の帯電に備えられる。

図２は、トナー補給装置２０の構成を示す斜視図である。図３は、トナーボトルの開口部に係合する押し出し部の構成を示す斜視図である。トナー補給装置２０は、図２に示すように、本体側板２２に固定された駆動モータ２３、本体側板２２から矢印Ｇ方向に引き出し可能な支持台２４、支持台２４から脱着可能なトナーボトル２１を備える。さらに、駆動モータ２３に取り付けられ矢印Ｅ方向に伸縮可能なスプリング２５と矢印Ｆ方向に回転可能な回転軸２６とからなるジョイント部２７、支持台２４の先端に固定されたトナー搬送路としてのホッパ部２８を備える。装着時のトナーボトル２１は、開口部２１ｂ側の端部がホッパ部２８内で回転可能に支持され、伸縮可能なジョイント部２７によってホッパ部２８に向けて押し付けられた状態である。そして、トナーボトル２１は、駆動モータ２３の駆動によりジョイント部２７と連れ回って矢印Ｆ方向に回転する。

トナーボトル２１は、その内壁面に容器内部に突出するスクリュー状の突起２１ａが形成され、トナーボトル２１が矢印Ｆ方向に回転駆動されると内部に収容されているトナーが開口部２１ｂ側に向かって搬送されるようになっている。また、このトナーボトル２１の開口部２１ｂには、トナーボトル２１の回転と共に回転して、トナーボトル２１から排出されるトナーをホッパ部２８側に搬送する押し出し部３０が係合している。押し出し部３０には、図３に示すように、トナー押し出し部材３１が押し出し部の回転軸２６上に等間隔に４枚取り付けられ、自由端がホッパ部２８の内壁面に弾性変形した状態で摺接するように形成されている。

上記構成のトナー補給装置２０は、必要に応じて駆動モータ２３によりトナーボトル２１が回転すると、トナーボトル２１内のトナーが開口部２１ｂから図１中矢印Ｈ方向に落下してホッパ部２８内に排出される。ホッパ部２８内に排出されたトナーは、トナーボトル２１と共に回転する押し出し部材３１により、矢印Ｆ方向にすくい上げられ、ホッパ部２８に設けられた補給口３３を通過するように、矢印Ｊ方向に押し出される。ホッパ部２８から押し出されたトナーは、ホッパ部２８に連結された現像装置４内に補給される。

本実施形態に係る複写機においては、現像装置内の現像剤のトナー濃度を検出するためのトナー濃度検出装置と、感光体上のトナー付着量を検出するトナー付着量検出装置と、原稿の画素数を記憶する画素数読取装置とが備えられている。そして、これらの値に基づいて、適正な画像濃度となるようトナー補給装置２０からトナーが現像装置内へ補給される。

図４は、本実施形態の現像装置４の構成を示す概略構成図である。この現像装置には、キャリアとトナーとからなる二成分現像剤が収容されている。同図に示すように、そのケーシングの開口から一部露出されるように配設された現像ローラ１１を有している。また、二成分現像剤が収容されている現像剤貯留部１７と、この現像剤貯留部１７内に設けられている第一搬送スクリュウ１２、第二搬送スクリュウ１２、現像剤規制部材たるドクタブレード１５などを有している。

現像ローラ１１は、中空円筒状に形成されたアルミニウム等の非磁性体よりなり、現像ローラ表面上の所定の位置に磁極を形成するための複数のマグネットがその内部に配設されている。これらのマグネットは、現像剤を現像スリーブ上に担持するための現像剤汲み上げ磁極、現像剤を現像領域に搬送する現像剤搬送磁極、現像剤を現像スリーブ上から離脱するための現像剤離脱用磁極などから構成される。

第一搬送スクリュウ１２は、図５に示すように現像ローラ１１近傍に配置され、第二搬送スクリュウ１３は、後述するトナー補給装置２０近傍に配置されて、互いに平行配設され、図中矢印で示されるように、図示しない駆動手段によって互いに逆方向に回転駆動せしめられる。現像装置４が現像動作に入ると、この２つのスクリュウがこのように互いに逆回転し、現像剤貯留部内の現像剤を循環搬送する。このとき、現像剤中のトナーは、磁性キャリアとの攪拌により静電潜像に付着するような極性に摩擦帯電される。

第一搬送スクリュウ１２に搬送された現像剤は、現像ローラ１１内に設けられたマグネットの磁力により、現像ローラ１１上に担持され、現像ローラにつれまわって搬送される。そして、ドクタブレード１５で層厚を規制され、ドクタブレード１５を通過した現像剤は、感光体１と対向する現像領域まで搬送されて現像に供されることになる。なお、ドクタブレード１５を通過できなかった余剰の現像剤は、図４中矢印Ｃ方向に還流することになる。

現像領域Ａで現像に供されなかったキャリアと未消費トナーとは、現像領域Ａを通過後、現像剤を離脱させるための磁界を形成するための磁極が配設されている領域（図中Ｄで示される領域）で現像ローラから分離されて、第一搬送スクリュウ１２に戻される。そして、循環搬送されている現像剤中へ分散されて、再び現像ローラに汲み上げられて現像に供されることになる。このようなサイクルを繰り返すことにより、トナー像が形成されるわけである。

図６は、第一搬送スクリュウ１２の現像剤搬送方向上流から下流へ向かう方向に向けて、現像ローラ１１上のトナー濃度をプロットしたものである。トナー濃度は、画像形成後に装置を停止させ、現像ローラ上に付着している単位面積あたりのトナー量を測定することにより求めた。同図より、第一搬送スクリュウ１２の現像剤搬送方向上流部と対向する現像ローラ領域（以下、単に「現像ローラ上流部」という）から第一搬送スクリュウ１２の現像剤搬送方向下流部と対向する現像ローラ領域（以下、単に「現像ローラ下流部」という）に向かうにつれて、現像ローラ上のトナー濃度が低下することがわかる。
これは、第一搬送スクリュウ１２の現像剤搬送方向上流側においては、トナー濃度が十分に高いが、下流側へ向かうにつれて、現像に供されたトナー分の補填が追いつかず、第一搬送スクリュウの現像剤中のトナー濃度が低下するためである。
現像ローラ下流部に向かうにつれてトナー濃度が低下する結果、感光体に供給されるトナー量に偏差が現れ、画像濃度差が発生することになる。このような現象は、特にＡ２サイズ以上の大きな画像や、連続出力する場合、画像比の高い画像を出力する場合に問題となる。

図７は、現像ローラ上流部から下流部へ向けて、現像ローラ１１上のトナー帯電量をプロットしたものである。トナー帯電量は、画像形成後に複写機を停止させ、現像ローラ上に付着している単位面積あたりの帯電量を測定することにより求めた。同図より、現像ローラ下流部に向かうにつれて、現像剤の帯電量が上昇することがわかる。これは、スクリュウの現像剤搬送方向下流部へ向かうにつれて攪拌時間が長くなるためである。帯電量が上昇した場合、トナーとキャリアの結合力が強くなる。このため、現像電界が同じ場合には、帯電量の上昇に伴って現像ローラから感光体へのトナー移転能力が低下する。その結果、画像濃度偏差が発生することになるのである。このような現象は、特にスクリュウの搬送経路の長いＡ２サイズ以上の大きな画像を出力するときに問題となる。

図８は、Ａ２サイズの用紙に転写される領域の感光体上のトナー付着量を、転写紙が転写される方向に対してプロットしたものである。トナー付着量は、転写材に転写する前に複写機を停止させ、感光体上に付着している単位面積あたりのトナー量を測定することにより求めた。測定は、現像ローラ上流部と対向する感光体領域（以下、単に「感光体上流部」という）と、現像ローラ下流部と対向する感光体領域（以下、単に「感光体下流部」という）について行った。同図より、感光体上流部では、転写方向先端部（Ａ２用紙に最初に転写される部分）と転写方向後端部（Ａ２用紙に最後に転写される部分）とにおける感光体表面上のトナー付着量に差異がないことがわかる。これは、感光体上流部においては、第二搬送スクリュウから十分なトナー濃度を有する現像剤が供給されるからである。
一方、感光体下流部では、転写方向が転写方向後端部へ向かうにつれて、徐々にトナー付着量が減少していくことがわかる。これは、特にベタ画像を出力した場合や、Ａ２サイズ以上の大きな画像を形成した場合などにおいて、消費されたトナー分のトナー補給が間に合わず、トナー濃度が低い現像剤が感光体に供給されたためである。
次に、転写方向先端部における感光体上流部と感光体下流部のトナー付着量を比較する。同図に示すように、感光体上流部と感光体下流部とではトナー付着量がほぼ同程度であることがわかる。これは、動作初期では、第一搬送スクリュウの現像剤搬送方向に対して、トナー濃度が均一となっているためである。
以上のようなトナー付着量の結果が、画像形成にどのような影響を及ぼすかについて以下に述べる。

図９は、感光体上のトナー付着量に対する転写紙上の画像濃度をプロットした結果を示している。画像濃度は、転写紙に画像を形成した後、その画像の濃度を測定することにより求めた。同図より、現像ローラ上のトナー付着量が図中Ｌのラインよりも多くなれば、感光体上のトナー付着量に変動があっても転写紙上の画像濃度はほぼ同一となることがわかる。一方、図中Ｌのラインよりも感光体上のトナー付着量が少なければ、トナー付着量の差に起因して、転写紙上に画像濃度差が生じることがわかる。
ここで、表１に示すように用紙の転写方向先端部に印字される感光体上流部の感光体上のトナー付着量をａ１、同先端部における感光体下流部のトナー付着量をａ２とする。また、転写方向後端部に印字される感光体上流部のトナー付着量をｂ１、同後端部における感光体下流部のトナー付着量をｂ２とする。

図８の結果と同様に、転写方向先端部の感光体上流部のトナー付着量ａ１、同先端部の感光体下流部のトナー付着量ａ２、及び、転写方向後端部の感光体上流部のトナー付着量ｂ１に対して、転写方向後端部の感光体下流部のトナー付着量ｂ２は減少（図９中のＸで示される量だけ減少）する。そして、図９において、図中ｄで示される画像濃度偏差が転写紙上に現れる。

このような画像濃度偏差を回避する手段としては、以下の方法がある。
第一の方法としては、現像装置４内のトナー濃度を上昇させることが挙げられる。すなわち、転写方向後端側の感光体下流部においてトナー付着量が減少した場合においても画像濃度偏差が現れないよう、図９中、Ｌのラインを超えるトナー付着量が得られるように現像装置４内全体のトナー濃度を上昇させる方法である。
図９を用いて具体的に説明する。前述した４つの各領域のトナー付着量ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２よりもそれぞれの領域でトナー付着量が多くなるように現像装置内のトナー濃度を上昇させる。転写方向先端部に印字される感光体上流部のトナー付着量ａ３、同先端部の感光体下流部のトナー付着量をａ４とする。また、転写方向後端部に印字される感光体上流部のトナー付着量をｂ３、同後端部の感光体下流部のトナー付着量をｂ４とする。
これら４つの領域のトナー付着量ａ３、ａ４、ｂ３、ｂ４は、図９に示すように、トナー濃度を上昇させた結果、前述の４つの領域のトナー付着量ａ１、ａ２、ａ３、ａ４に比して図中右側にシフトすることになる。
先の例と同様に、転写方向後端部の感光体下流部のトナー付着量ｂ４は、転写方向先端部の感光体上流部のトナー付着量ａ３等より図中Ｙで示される幅をもって、トナー付着量が少ない。しかし、現像装置内のトナー濃度を上昇させたために、転写方向後端部の感光体下流部のトナー付着量ｂ４は、画像濃度差に影響を及ぼすトナー付着量がＬラインよりも図中右側になる。その結果、転写紙上に画像濃度差が現れない。
しかしながら、この方法では、現像幅全体のトナー付着量を増加させる必要があり、感光体上流部においては必要以上のトナーを消費することになってしまう。

第二の方法としては、現像ローラから感光体へのトナー移転能力を感光体上流側から下流側に向けて上昇するように構成するものが挙げられる。転写方向後端部に印字される感光体上流部のトナー付着量を転写方向先端部に印字される感光体上流部のトナー付着量より予め多くなるように設定するものである。
図１０を用いて具体的に説明する。転写方向先端部に印字される感光体上流部のトナー付着量ａ５、同先端部の感光体下流部のトナー付着量をａ６とする。また、転写方向後端部に印字される感光体上流部のトナー付着量をｂ５、同後端部の感光体下流部のトナー付着量をｂ６とする。
先の例と同様に、感光体上流部において、転写方向先端部のトナー付着量a５と転写方向後端部ｂ５のトナー付着量とはほぼ同じである。
また、転写方向後端部の感光体下流部のトナー付着量ｂ６は、転写方向先端部の感光体下流部のトナー付着量ａ６より図中Ｚで示される幅をもって、トナー付着量が低い。しかしながら、図中Ｚで示される幅のトナー付着量の低下を予め考慮に入れて、転写方向先端部の感光体下流側のトナー付着量ａ６を多く設定しておいたので、転写方向後端部の感光体下流部のトナー付着量ｂ６は、画像濃度差に影響を及ぼすラインであるＬラインより図中右側となる。この結果、現像装置内のトナー濃度を過剰に補給せずして、画像濃度偏差の発生を防止することができるのである。

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、各比較例及び実施例についての評価の結果は後の表２にまとめている。

〔比較例１〕
感光体１の感光層表面と現像ローラ１１表面の対向ギャップを一定とし、各領域におけるトナー付着量と、画像濃度偏差について評価した。スクリュウは、一般的に用いられる１条スクリュウを用いた。実験は、現像装置４内のトナー濃度、トナー帯電量が均一な動作初期に行った。
〔比較例２〕
本比較例２では、上記比較例１に比して現像装置内のトナー濃度を上昇させて、トナー付着量と画像濃度偏差について評価した。他の条件は、比較例１と同様である。
〔実施例１〕
以下の構成の下、トナー付着量と画像濃度偏差について評価した。図１１は、本実施例の構成を示す説明図である。図中に示される矢印は、現像剤搬送方向を示している。本実験例では、感光体と現像ローラは、それぞれ長手方向に外径が均一なものを用いている。同図に示すように複写機本体における現像ローラ１１の取付け位置を、感光体上流部から下流部へ向かうにつれて、感光体１の感光層表面と現像ローラ１１表面の対向ギャップが狭くなるように配設した。具体的には、感光体１の感光層表面と現像ローラ１１表面の対向ギャップの偏差量を０．０５［ｍｍ］とした。スクリュウは、一般的に用いられる１条スクリュウを用いた。実験は、現像装置４内のトナー濃度、トナー帯電量が均一な動作初期に行った。

〔実施例２〕
以下の構成の下、トナー付着量と画像濃度偏差について評価した。実施例２の基本的な構成及び動作は、上記実施例１のものと同様であるが、現像ローラの取付け位置およびドクタブレードの配設位置の構成が上記実施例とは異なっている。すなわち、上記実施例１の現像装置４では、現像ローラ１１を複写機本体に対して偏差を持たせて感光体との対向ギャップに偏差を持たせるようにしているが、本実施例２では、現像ローラ１１を複写機本体に対して偏差を持たせず感光体との対向ギャップが長手方向に一定となるようにしている。一方、上記実施例１の現像装置４では、ドクタブレードと現像ローラとの対向ギャップを一定としているが、本実施例２では、感光体上流部から下流部へ向かうにつれてこのギャップが大きくなるように構成している。具体的には、現像ローラ上流端部のドクタブレードとの対向ギャップより、感光体下流端部とドクタブレードとの対向ギャップが０．１［ｍｍ］大きくなるように構成した。

以上の各比較例及び実施例についての評価結果を後の表２にまとめてある。ここで、転写方向先端部とは、Ａ２用紙に最初に印字される部分、転写方向後端部とは、同じＡ２用紙に最後に印字される部分をいう。また、感光体上流部とは、Ａ２用紙に印字される横方向最端部、感光体下流部とは、３８０［ｍｍ］離れた他端部をいう。トナー付着量、画像濃度偏差の測定方法は、上述したとおりである。

表２より、比較例１においては画像濃度偏差が発生することが分かる。これは、図９に示したように、転写方向後端部における感光体下流部において、トナー付着量が、画像濃度偏差が生じるトナー付着量にまで減少したためである。
一方、比較例２、実施例１、実施例２については画像濃度偏差は発生しなかった。比較例２において、画像濃度偏差が生じなかったのは、現像装置内全体のトナー濃度を上昇させ、転写方向後端部における感光体下流部において、画像濃度差が生じるまでにはトナー付着量が減少しなかったためである。しかしながら、このような方法により画像偏差を防止する場合には、トナー供給を現像ローラ全域に渡って多くする必要があるためトナー消費量が増加してしまうという問題がある。

実施例１において画像濃度偏差が生じなかった理由は、感光体上流部から下流部へ向けて、現像ローラから感光体へのトナー移転能力を向上させたためである。実施例１においては、感光体１の感光層表面と現像ローラ１１表面の対向ギャップが狭くなるように配設している。感光体と現像ローラ間の距離が狭くなるにつれて、現像領域Aにおける感光体１と現像ローラとの間の電位差が大きくなる。電位差が大きくなれば、現像ローラから感光体へのトナー移転能力は向上することになる。従って、トナーを過剰に用いることなく画像濃度偏差を防止できるのである。
なお、上記特許文献３によれば、感光体上流部から下流部に向けて、保護層の膜厚を厚くする技術が開示されている。この発明によれば、現像ローラ表面と感光体の保護層表面との距離を狭小化することになるが、本件発明と同様の効果は得られない。これは、保護層を厚くするに従い、光感度が悪くなるためである。すなわち、膜厚を厚くした感光体下流部では、露光電位が高くなってしまい、現像ローラと感光体との電位差が小さくなる。その結果、トナー移転能力を向上させることはできず、本件発明の効果が得られないのである。

実施例２において画像濃度偏差が生じなかった理由は、感光体上流部から下流部へ向けて、現像ローラから感光体へのトナー移転能力を向上させたためである。実施例２においては、感光体上流部から下流部へ向かうにつれて、現像ローラ１１とドクタブレード１５との対向ギャップが大きくなるように構成している。現像ローラとドクタブレードとの距離が大きくなるについれて、現像領域Ａに搬送される現像剤量は多くなる。現像剤量が多くなれば、現像ローラから感光体へのトナー移転能力は向上することになる。従って、トナーを過剰に用いることなく画像濃度偏差を防止できるのである。

以上、感光体上流部から下流部に向けて現像ローラから感光体へのトナー移転能力を高くするための構成を説明したがこれらに限定されるものではない。
例えば、以下のような構成により感光体上流部から下流部へ向けて、現像ローラから感光体へのトナー移転能力が向上するように構成することができる。

感光体の感光層表面と現像ローラの表面とのギャップに偏差を持たせるために、現像ローラの取付け位置に偏差を持たせるのではなく、感光体の取付け位置に偏差を持たせることができる。
また、図１２に示すように、感光体上流部から下流部へ向かうにつれて、感光層の表面と現像ローラの表面との間隙が小さくなるように、感光体の長手方向の外径に偏差を持たせることができる。勿論、感光体ではなく現像剤担持体の長手方向外径に偏差を持たせてもよい。これらの構成により、上記実施例１と同様の理由により、トナーを過剰に用いることなく、画像濃度偏差の発生を防止することができる。

また、感光体上流部から下流部に向けて、感光層の膜厚を厚くするように構成することもできる。この場合、感光層の膜厚偏差は、前記実施例１の偏差に比べてごく僅かな偏差でよい。実施例１では、感光体の感光層表面と現像ローラ表面との距離により感光体と現像ローラとの間の電位差に偏差を持たせ、トナー移転能力に偏差を持たせている。一方、感光層に膜厚偏差を持たせる場合には、光感度により電位差に偏差を持たせることにより、トナー移転能力に偏差を持たせている。すなわち、感光層の膜厚を厚くするにつれて、感光層内の電荷発生材料、電荷輸送材料が多くなるため、露光電位は小さくなり、現像ローラと感光体との電位差を大きくすることができる。その結果、現像ローラから感光体へのトナー移転能力が向上し、トナーを過剰に用いることなく、画像濃度偏差の発生を防止することができる。ただし、この場合には、反転現像方式の場合に限られる。

また、感光体上の帯電電位に偏差を持たせるように構成することができる。例えば帯電装置に備えられている帯電ワイヤと感光体１表面との対向距離に偏差を持たせればよい。反転現像の場合には、感光体上流部から下流部へ向かうにつれて、帯電ワイヤと感光体との対向距離が狭くなるように構成する。このように構成することにより、図１３に示すように、感光体上流部から感光体下流部へ向かうにつれて、帯電電位ＶＤが小さくなる。例えば、感光体上流端部と下流端部との帯電電位差が５０［Ｖ］となるように構成する。その結果、感光体上流側から下流側へ向かうにつれて、露光電位ＶＬも小さくなる。このとき感光体上へのトナー移転能力は現像ローラ１１に印加される現像バイアスＶＢと露光電位ＶＬの差に依存する。すなわち、現像バイアスＶＢと露光電位ＶＬの大きさが大きければトナー移転能力は向上する。よって、感光体上流部から下流部へ向かうにつれて帯電電位ＶＤが小さくなるように構成にすれば、感光体上流部から下流部へ向かうにつれて、現像ローラから感光体へのトナー移転能力が向上するようにすることができる。なお、正規現像の場合には、この逆に帯電ワイヤと感光体との対向距離を感光体上流部から下流部へ向けて大きくなるように構成すればよい。
これらの構成により、トナーを過剰に用いることなく、画像濃度偏差の発生を防止することができる。

また、反転現像の場合には、帯電電位を変えずに露光強度を変えてもよい。感光体上流部から下流部へ向かうにつれて、図１４に示すように露光電位ＶＬが小さくなるように構成する（例えば、感光体上流端部と下流端部との露光電位差が５０［Ｖ］となるように構成する）ことができる。これにより、現像バイアスＶＢと露光電位ＶＬの値に偏差を持たせることができる。露光装置としては、ポリゴンミラーによる操作方式や、Ａ２サイズ以上の複写機に用いられるＬＥＤランプによるものがある。ＬＥＤランプを用いれば、こうした制御が容易になるのでより好ましい。このように構成により、トナーを過剰に用いることなく、画像濃度偏差の発生を防止することができる。

本実施形態に係る複写機の概略構成図。 トナー補給装置の構成を示す斜視図。 同トナー補給装置のトナーボトルの開口部に係合する押し出し部の構成を示す斜視図。 現像装置の概略構成図。 同現像装置の構成を示す斜視図。 現像ローラ上のトナー濃度を示す図。 現像ローラ上の帯電量を示す図。 感光体転写方向に対する感光体上のトナー付着量を示す図。 トナー付着量と画像濃度の関係を示す図。 トナー付着量と画像濃度の関係を示す図。 実施例１に係る感光体、現像ローラ、スクリュウの配設位置を示す説明図。 感光体、現像ローラ、スクリュウの配設位置を示す説明図。 感光体長手方向の帯電電位、現像バイアス、露光電位を示す図。 感光体長手方向の帯電電位、現像バイアス、露光電位を示す図。

符号の説明

１ 感光体
４ 現像装置
１１ 現像ローラ
１２ 第一搬送スクリュウ
１３ 第二搬送スクリュウ
１５ ドクタブレード
１７ 現像剤貯留部

Claims (7)

1. 基体上に感光層を有し、静電潜像を形成する像担持体と、
   該像担持体と対向してトナーとキャリアとからなる二成分現像剤を担持する現像剤担持体と、該二成分現像剤を貯留する現像剤貯留部と、該現像剤貯留部内の該現像剤担持体近傍に配置される第一搬送スクリュウと、該現像剤担持体より離間した位置に配置される第二搬送スクリュウとを有し、該第一搬送スクリュウと該第二搬送スクリュウとにより該現像剤貯留部の二成分現像剤を攪拌しながら循環搬送して該現像剤担持体に供給し、該像担持体上の該静電潜像を現像してトナー像として顕像化する手段を備える現像装置とを有した画像形成装置において、
   上記像担持体上の上記静電潜像を現像してトナー像として顕像化する手段として反転現像方式を採用し、上記第一搬送スクリュウの現像剤搬送方向上流から下流へ向かう方向と同一方向に向かうにつれて、上記像担持体上で感光層の膜厚を厚くすることにより、露光電位が小さくなっていくようにし、上記像担持体と上記現像剤担持体との電位差に偏差を持たせ、上記現像剤担持体から上記像担持体へのトナー移転能力が向上するように構成したことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１の画像形成装置において、
   上記第一搬送スクリュウの現像剤搬送方向上流から下流へ向かう方向と同一方向に向かうにつれて、上記感光層の表面と上記現像剤担持体の表面との間隙が小さくなるように構成したことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２の画像形成装置において、
   上記第一搬送スクリュウの現像剤搬送方向上流から下流へ向かう方向と同一方向に向かうにつれて、上記感光層の表面と上記現像剤担持体の表面との間隙が小さくなるように、上記像担持体、又は上記現像剤担持体の軸心に偏差を設けたことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項２の画像形成装置において、
   上記第一搬送スクリュウの現像剤搬送方向上流から下流へ向かう方向と同一方向に向かうにつれて、上記感光層の表面と上記現像剤担持体の表面との間隙が小さくなるように、上記像担持体、又は該現像剤担持体の外径に偏差を持たせたことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１の画像形成装置において、
   上記第一搬送スクリュウの現像剤搬送方向上流から下流へ向かう方向と同一方向に向かうにつれて、上記像担持体上の帯電電位が小さくなるように構成したことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１の画像形成装置において、
   上記第一搬送スクリュウの現像剤搬送方向上流から下流へ向かう方向と同一方向に向かうにつれて、該像担持体上に照射する露光量が強くなるように構成したことを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１の画像形成装置において、
   上記第一搬送スクリュウの現像剤搬送方向上流から下流へ向かう方向と同一方向に向かうにつれて、上記像担持体上と上記現像剤担持体とが対向する現像領域に搬送される現像剤量が多くなるように構成したことを特徴とする画像形成装置。

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