JP4541388B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、所定の記録転写材にトナーを定着させて文字や画像を形成する画像形成装置に関するものである。

一般的に、所定の記録転写材にトナーを定着させて文字や画像を形成する画像形成装置においては、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）ヘッド等の露光装置で像担持体である感光体ドラム表面上に静電潜像を形成後、この静電潜像を着色剤を含むトナーで現像化し、得られた可視像を記録紙等の記録転写材に転写することで画像形成を行っている。

静電潜像を着色剤を含むトナーで現像化するために、画像形成装置には、感光体ドラムに形成された静電潜像にトナーを付着させる現像ローラと、該現像ローラにトナーを供給するトナー供給ローラが備えられている。トナー供給ローラと現像ローラとが重なり合うことで形成される接触部分（以下、この部分をＮＩＰ部押込み深さと称する。）で帯電されたトナーは、トナー供給ローラと現像ローラとの間の電位差によりトナー供給ローラから現像ローラに供給されることになる。

例えば、特許文献１に記載されているように、トナー供給ローラ及び現像ローラは両ローラとも固定されており、トナー供給ローラ及び現像ローラの軸間も一定の間隔に設定されている。

特開２００２−１０８０８９号公報

上述したように、トナー供給ローラ及び現像ローラの回転軸の軸間は一定の間隔に設定されているために、使用状況によって適正なＮＩＰ部押込み深さではない場合に、トナーの帯電状況が異常となり画像品質の低下を招くことがあった。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、経年変化等の使用状況により、適正なＮＩＰ部押込み深さではない場合においても、トナー供給ローラの回転軸を移動することにより常に最適の軸間隔を保つ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かかる画像形成装置は、静電潜像が形成された像担持体に圧接し、軸に対して回転しながら現像剤を付着させる現像剤担持体と、現像剤担持体に圧接し、軸に対して回転しながら現像剤を供給する現像剤供給体とが筐体に設けられ、各現像剤色に対応した複数の現像装置を備え、現像装置は、現像剤供給体の回転数に応じて、現像剤供給体の回転軸を移動させて現像剤担持体の回転軸との軸間隔を調節する軸間調節機構を有し、軸間調節機構は、各現像装置自体の特性に応じ、各現像剤の色に対応した現像装置毎に設定された現像剤担持体の回転軸と現像剤供給体の回転軸との軸間隔の調節値を参照して当該軸間隔を調節することを特徴とする。

本発明にかかる画像形成装置は、現像剤担持体の回転軸と現像剤供給体との回転軸との間隔を現像剤供給体の回転数に応じて調節することが可能な軸間調節機構を有する。すなわち、軸間調節機構は現像剤供給体の回転数に応じて当該回転軸を移動させ、現像剤担持体の回転軸と現像剤供給体の回転軸とを正常な軸間隔を保つように調節する。

本発明にかかる画像形成装置によれば、現像剤供給体初期不良、長年の使用によるローラ部分の磨耗、画像形成装置を使用する環境等の使用状況により、ＮＩＰ部押込み深さにズレが生じた場合においても、現像剤供給体の回転軸を最適の軸間隔となるように移動させＮＩＰ部押込み深さを調節することができる。したがって、現像剤担持体上の現像剤の帯電異常に起因する画像品質の低下を防止することが可能となる。

（第１の実施例）
図１は、第１の実施例にかかる画像形成装置１の要部構成を説明する断面図である。画像形成装置１は、転写ベルト２と、駆動ローラ９ａ，９ｂと、画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋと、感光体ドラム１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｋと、定着装置１２と、トナー１３ｙ，１３ｍ，１３ｃ，１３ｋと、トナーカートリッジ１４ｙ，１４ｍ，１４ｃ，１４ｋと、ベルトクリーニングブレード１５と、廃トナー１６と、廃トナーボックス１７と、帯電ローラ２１ｙ，２１ｍ，２１ｃ，２１ｋと、帯電装置用電源２２ｙ，２２ｍ，２２ｃ，２２ｋと、露光装置３０ｙ，３０ｍ，３０ｃ，３０ｋと、現像ローラ４１ｙ，４１ｍ，４１ｃ，４１ｋと、現像装置用電源４２ｙ，４２ｍ，４２ｃ，４２ｋと、転写ローラ５１ｙ，５１ｍ，５１ｃ，５１ｋと、転写装置用電源５２ｙ，５２ｍ，５２ｃ，５２ｋと、クリーニングローラ６１ｙ，６１ｍ，６１ｃ，６１ｋと、クリーニング装置用電源６２ｙ，６２ｍ，６２ｃ，６２ｋと、トナー供給ローラ７１ｙ，７１ｍ，７１ｃ，７１ｋと、層形成ブレード７２ｙ，７２ｍ，７２ｃ，７２ｋと、トナー供給装置用電源７３ｙ，７３ｍ，７３ｃ，７３ｋと、ホッピングローラ８０と、ＭＰＴ（Ｍｕｌｔｉ Ｐｕｒｐｏｓｅ Ｔｒａｙ）ホッピングローラ８１と、トレイ８２と、ＭＰＴトレイ８３と、ドライブローラ８４と、記録媒体である記録用紙Ｐとを備える。

転写ベルト２は、敷置された記録用紙Ｐを駆動ローラ９ａ，９ｂの回転に応じた動力によって水平方向に搬送する媒体搬送経路を形成する。

画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、トナーカートリッジ１４ｙ，１４ｍ，１４ｃ，１４ｋにそれぞれ収められたトナー１３ｙ（イエロー），１３ｍ（マゼンタ），１３ｃ（シアン），１３ｋ（ブラック）が異なるのみで他の構成は全て同一である。したがって、画像形成部の説明は、イエローのトナーを用いる画像形成部１０Ｙの構成について説明する。画像形成部１０Ｙは、その表面に有機感光体を備えた静電潜像担持体としての感光体ドラム１１ｙを備える。

この感光体ドラム１１ｙの周囲には、感光体ドラム１１ｙを帯電させる帯電装置として、帯電ローラ２１ｙが該感光体ドラム１１ｙに接触するように配設されている。帯電ローラ２１ｙは、所定の帯電装置用電源２２ｙから正電圧又は負電圧が印加されることにより、接触している感光体ドラム１１ｙを帯電させる。

また、感光体ドラム１１ｙの周囲には、感光体ドラム１１ｙの表面上の静電潜像を形成するための露光装置３０ｙが配設されている。露光装置３０ｙは、画像信号に対応した光を感光体ドラム１１ｙの表面に照射することで静電潜像を形成する。このような露光装置３０ｙとしては、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｉｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）アレイといわゆるレンズアレイとを組み合わせたものや、レーザと作像光学系とを組み合わせたもの等、任意のものを適用することができる。

さらに、感光体ドラム１１ｙの周囲には、該感光体ドラム１１ｙ上に形成された静電潜像をトナーによって現像し、現像化を行う現像剤担持体である現像ローラ４１ｙが該感光体ドラム１１ｙに接触するように配設されている。現像ローラ４１ｙは、所定の現像装置用電源４２ｙから正電圧又は負電圧が印加されている。現像ローラ４１上のトナーは、該感光体ドラム上に形成された静電潜像との電位差によって該感光体ドラム１１ｙに付着することでトナー像を形成する。

また、現像ローラ４１ｙ上には、トナー量を一定に保つトナー規制部材である層形成ブレード７２ｙがその一端を現像ローラ４１ｙに接触するように配設されている。さらに、現像ローラ４１ｙには、トナー供給装置として、現像剤供給担持体であるトナー供給ローラ７１ｙが接触するように配設されている。層形成ブレード７２ｙ及びトナー供給ローラ７１ｙには、所定のトナー供給装置用電源７３ｙから正電圧又は負電圧が印加されている。
上述した現像ローラ４１ｙ、層形成ブレード７２、及びトナー供給ローラ７１ｙは現像装置４０ｙを構成する。

さらにまた、感光体ドラム１１ｙの周囲には、トナー像を記録用紙Ｐに転写する転写装置である転写ローラ５１ｙが、転写ベルト２の裏面と接触するように配設されている。この転写ローラ５１ｙには、転写ベルト２上に敷置された記録用紙Ｐを感光体ドラム１１ｙと挟持した状態で、所定の転写装置用電源５２ｙから正電圧又は負電圧が印加されている。この転写電圧によって、記録用紙Ｐにトナー像が転写される。

また、感光体ドラム１１ｙの周囲には、転写後に残存するトナーを収集するクリーニング装置として、クリーニングローラ６１ｙが該感光体ドラム１１ｙに接触するように配設されている。このクリーニングローラ６１ｙは、金属製シャフトと多孔質のスポンジとから構成されており、所定のクリーニング装置用電源６２ｙから正電圧又は負電圧が印加されることにより、感光体ドラム１１ｙに残存するトナーを収集する。

このような画像形成部１０Ｙは、感光体ドラム１１ｙ上に形成された静電潜像をイエローのトナーを用いて現像し、得られたトナー像を転写ベルト２に敷置された記録用紙Ｐ上に転写する。この画像形成部１０Ｙにおける各電源及び各ローラを駆動する図示しない各モータは、後述する印刷制御部９９によって制御される。

なお、マゼンタのトナーを用いる画像形成部１０Ｍ、シアンのトナーを用いる画像形成部１０Ｃ、及びブラックのトナーを用いる画像形成部１０Ｋを構成する各部は、それぞれ画像形成部１０Ｙを構成する各部を示す符号のｙの部分をｍ，ｃ，ｋのそれぞれに置き換えたものとして表示する。したがって、以下では、画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの各部を総称する際には、必要に応じて、当該各部を示す符号の数字部分のみを付すものとする。

画像形成装置１は、転写ベルト２のクリーニング装置として、駆動ローラ９ｂの周囲において該転写ベルト２に接触するようにベルトクリーニングブレード１５が配設されている。このベルトクリーニングブレード１５が掻き取った廃トナー１６は、廃トナーボックス１７に回収される。このベルトクリーニングブレード１５は、弾性を持つ板で構成されており、転写ベルト２にそのエッジ部が接触することで転写ベルト２に残存するトナーを掻き取る。

さらにまた、画像形成装置１は、転写ベルト２の媒体搬送経路下流に定着装置１２を備える。定着装置１２は、上下に接触させて並設された２つのローラから構成されている。これらのローラの接触面において加えられた熱及び圧力によって、記録用紙Ｐに転写されたトナー像は定着することになり、最終的に記録用紙Ｐは、画像形成装置１外部に搬出される。

また、画像形成装置１は、記録用紙Ｐを格納するトレイ８２及びＭＰＴトレイ８３を備える。トレイ８２からホッピングローラ８０によって取り出された記録用紙Ｐは、ドライブローラ８４によって転写ローラ２に送られる。一方、ＭＰＴトレイ８３からＭＰＴホッピングローラ８１によって取り出された記録用紙Ｐは、ドライブローラ８４によって転写ローラ２に送られる。

駆動ローラ９ａ，９ｂがそれぞれ回転駆動するのに応じて、転写ベルト２によって記録用紙Ｐは、所定の媒体搬送速度で図１中矢印Ｘの方向に搬送される。これに伴い、４つの画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、各色のトナー像をそれぞれの感光体ドラム１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｋ上に形成し、記録用紙Ｐ上に順次転写する。転写されたトナー像は、定着器１２によって一括定着されることによりカラー画像が形成される。

図２は、本実施例にかかる印刷制御の回路構成を説明するブロック図である。画像形成装置１は、印刷制御部９９と、Ｉ／Ｆ制御部１１９と、受信メモリ１０３，画像データ編集部１０４，ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１０５，印字枚数係数部１０６，補正テーブル１０７等から構成されるメモリ領域１０２と、露光装置３０と、帯電ローラ２１と、現像ローラ４１，トナー供給ローラ７１，層形成ブレード７２等から構成される現像装置４０と、カム９４を駆動するためのカム駆動モータ１０１と、転写ローラ５１と、クリーニングローラ６１と、各ローラを回転するための各モータ１１４と、定着装置１２と、ディスプレイ部１３０と、ホッピングローラ８０と、ＭＰＴホッピングローラ８１とを備える。

印刷制御部９９は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）により構成され、ＲＯＭ１０５等に格納されたプログラムを実行することで画像形成装置１全体を制御する。

Ｉ／Ｆ制御部１１９は、外部ホストパソコン等の上位装置との接続手段であり、有線，無線を問わず多岐の接続手段を用いることができる。

メモリ領域１０２は、通常の電子写真式画像形成装置が備えるメモリ領域とほぼ同様の機能を有し、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等によって構成された記憶領域である。また、受信メモリ１０３は、印刷制御部９９のワークエリアとして、Ｉ／Ｆ制御部１１９を介して上位装置から受信した画像データを一時的に記憶するメモリ領域である。また、画像データ編集部１０４は、印刷制御部９９の制御に基づき画像データを編集する際のワークエリアとして機能するメモリ領域である。ＲＯＭ１０５は、印刷制御部９９によって実行される印刷動作制御プログラムを格納するとともに、後述する現像ローラ４１とトナー供給ローラ７１とから形成されるＮＩＰ部押込み深さ調節のための処理プログラムが格納されている。また、印字枚数計数部１０６は、計数した印字枚数を一時的に記憶し、補正テーブル１０７は、印字枚数計数部１０６が計数した印字枚数の結果に応じて、後述する現像ローラ４１及びトナー供給ローラ７１の回転軸間を最適化するためのパラメータ等が記録されている。

次に本実施例にかかる画像形成装置１による画像形成について説明する。画像形成装置１の印刷制御部９９にＩ／Ｆ制御部１１９を介して印刷命令が入力されると、印刷制御部９９は、ホッピングローラ８０又はＭＰＴホッピングローラ８１を駆動し記録用紙Ｐを一枚取り出すよう指示を供給する。

これと同時に、印刷制御部９９は、帯電装置用電源２２ｙから帯電ローラ２１ｙに対して直流の帯電電圧を印加するよう指示を供給する。帯電ローラ２１ｙに印加された電圧によって感光体ドラム１１ｙは帯電する。また、印刷制御部９９は、転写装置用電源５２ｙから転写ローラ５１ｙに対して帯電ローラ２１ｙに印加された電圧とは逆極性の直流電圧を印加するよう指示を供給する。さらに、印刷制御部９９は、現像装置用電源４２ｙから現像ローラ４１ｙに対して帯電ローラ２１ｙに印加された電圧と同極性の直流電圧を印加するよう指示を供給する。さらにまた、印刷制御部９９は、トナー供給用装置用電源７３ｙからトナー供給ローラ７１ｙ及び層形成ブレード７２ｙに対して帯電ローラ２１ｙに印加された電圧と同極性の直流電圧を印加するよう指示を供給する。また、印刷制御部９９は、クリーニング装置用電源６２ｙからクリーニングローラ６１ｙに対して帯電ローラ２１ｙに印加された電圧とは逆極性の直流電圧を印加するよう指示を供給する。

次に、印刷制御部９９は、画像データに対応した光を帯電した感光体ドラム１１ｙ表面に照射し静電潜像を形成するよう露光装置３０ｙに指示を供給する。この時、感光体ドラム１１ｙ表面の静電潜像が形成された部分は、露光装置３０ｙにより光が照射されたことにより、約０Ｖ近傍まで電圧が降下する。静電潜像が形成された感光体ドラム１１ｙの表面は、引き続き図１に示した矢印Ｒの方向に回転することにより、現像ローラ４１ｙと接触する。ここで、現像ローラ４１ｙ上のトナーは、感光体ドラム１１ｙ表面上に帯電している帯電電圧と同じ極性に帯電しているため、静電効果により現像ローラ４１ｙ上のトナーが感光体ドラム１１ｙ表面の静電潜像部分に付着することになる。

また、転写ベルト２は、転写ローラ５１ｙによって帯電ローラ２１ｙに印加された電圧とは逆極性の電圧に帯電していることから、現像ローラ４１ｙからトナーが供給されて現像化されたトナー像は、感光体ドラム１１ｙの表面が記録用紙Ｐに接触することによって記録用紙Ｐ上に転写される。

このようにして、トナー像の転写が行われた記録用紙Ｐは、転写ベルト２の駆動に応じて次段に設けられた画像形成部１０Ｍへと搬送される。同様なプロセスが画像形成部１０Ｃ，１０Ｋで順次行われ、最終的に定着装置１２による定着工程の終了後、記録用紙Ｐは、印刷物として画像形成装置１外部に排出される。

ここで、記録用紙Ｐの印刷時に転写ベルト２上に残存したトナーは、図１に示した矢印Ｘ方向へと搬送され、駆動ローラ９ｂの周囲に配設されたクリーニングブレード１５により掻き取られ廃トナーボックス１７に蓄積される。この時、印字枚数計数部１０６は、これまでに記憶している印字枚数に１を加算して総印字枚数として記憶する。これらの一連のプロセスが終了した後、画像形成装置１は印刷動作を終了する。

また、印刷制御部９９は、前述した露光装置３０、帯電ローラ２１、現像装置４０、カム駆動モータ１０１、転写ローラ５１、クリーニングローラ６１、各モータ１１４、定着装置１２、ホッピングローラ８０、ＭＰＴホッピングローラ８１以外にも、上位装置から受信した画像データや画像編集部で編集した画像データを表示させるためのディスプレイ部１３０を制御する。

次に本実施例にかかる現像装置４０の構成について図３を用いて説明する。図３は、本実施例にかかる現像装置４０の要部構成を説明する断面図である。図４は、本実施例にかかる現像ローラ４１及びトナー供給ローラ７１の回転軸間距離の調節機構（ＮＩＰ部押込み深さ調節機構）を説明する図であり、図４（ａ）は、現像装置４０の工場出荷時等の初期状態を示し、図４（ｂ）は、後述する現像装置４０のトナー供給ローラが消耗した時点の状態を説明する図である。

本発明にかかる現像装置４０は、現像ローラシャフト９２及び現像ローラ駆動ギア９７を有する現像ローラ４１と、トナー供給ローラシャフト９３及びトナー供給ローラ駆動ギア９８を有するトナー供給ローラ７１と、電極８９と、アイドルギア９０と、カム９４と、カムシャフト９５と、スプリング９６とを備え、これらの各部材は現像装置４０として筐体に収められている。また、スプリング９６は、筐体の内壁１１５とトナー供給ローラシャフト９３との間に配設されている。

トナー供給ローラ駆動ギア９８、アイドルギア９０、及び現像ローラ駆動ギア９７のそれぞれのギア部は係合している。図示しない感光体ドラムギアからの駆動力は、現像ローラ駆動ギア９７に伝達され、アイドルギア９０を介し、トナー供給ローラ駆動ギア９８に伝達されることによって、現像ローラ４１とトナー供給ローラ７１はそれぞれ図４中矢印方向に回転する。

図３に示されているように、トナー供給ローラシャフト９３の先端部は、内壁１１５に設けられた長穴９１内に位置する。カム９４は、トナー供給ローラシャフト９３の先端部が、スプリング９６からの押圧力に対して長穴９１内部の所定の位置に保持されるようにトナー供給ローラシャフト９３を支持する。カム９４にはカムシャフト９５が接続され、カム駆動モータ１０１からの駆動力によってカム９４は回転する。

カム９４が回転することにより、トナー供給ローラシャフト９３はスプリング９６の押圧力によって長穴９１内を移動することが可能となる。したがって、トナー供給ローラ７１のトナー供給ローラシャフト９３と現像ローラ４１の現像ローラシャフト９２との軸間距離を調整することでＮＩＰ部押込み深さを調節することができる。図４（ｂ）は、トナー供給ローラが消耗した際に、カム９４が回転し、スプリング９６の押圧力によってトナー供給シャフト９３が移動した結果、トナー供給ローラ７１と現像ローラ４１との軸間距離が狭まった一例を示す図である。

次に、本実施例にかかる現像装置４０を構成する現像ローラ４１及びトナー供給ローラ７１の回転軸間距離の調節機構（ＮＩＰ部押込み深さ調節機構）について説明する。

工場出荷時等の新品の状態において、現像装置４０は、図４ａ）に示したように、現像ローラ４１及びトナー供給ローラ７１の回転軸間は理想的な間隔である初期状態に設定されている。その後、例えばトナー供給ローラ７１の回転数が、Ａ４記録用紙の横送りでの２０００枚の印字を行った時と等しい回転数に達し、トナー供給ローラ７１の半径が磨耗により０．１ｍｍ減少したと仮定する。この場合、印刷制御部９９は、カム駆動モータ１０１に指令を供給し、カム９４を回転させる。その結果、トナー供給ローラシャフト９３は、現像ローラシャフト９２側に０．１ｍｍ移動することによって、回転軸間距離の調整が行われる。

具体的には、新規の画像形成装置１が稼動し始めたとき、又は新規の現像装置４０ｙが稼動し始めたときの印字枚数計数部１０６に記憶されている印字枚数Ｐｙは０である。画像形成装置１が記録用紙に画像形成を行う度に、印刷制御部９９は、トナー供給ローラ７１の回転数からＡ４記録用紙の横送り換算した印字枚数を計算し、印字枚数を印字枚数Ｐｙに加算して印字枚数計数部１０６に記憶する。

印刷制御部９９は、印刷動作が終了する度に印字枚数計数部１０６に記憶されている印字枚数Ｐｙを確認する。印字枚数Ｐｙが２０００枚に達した場合、印刷制御部９９は、カム駆動モータ１０１に指示を供給し、カム９４を回転させる。このカム９４の回転角度は、印刷制御部９９がメモリ領域１０２内の補正テーブル１０７を読み込むことで決定され、スプリング９６の押圧力によるトナー供給ローラシャフト９３の移動が行われる。その結果、現像ローラ４１及びトナー供給ローラ７１の回転軸間距離の調節が行われることでＮＩＰ部押込み深さの調整がなされる。

トナー供給ローラ７１と現像ローラ４１の重なりから形成されるＮＩＰ部押込み深さが不足すると、現像ローラ４１上のトナー付着量が低下することになり、その結果、印字画像のカスレや、反対に現像ローラ４１上のトナー付着量が増加することにより印字画像の汚れが発生する場合があるが、本実施例にかかる画像形成装置によればＮＩＰ部押込み深さの不足による印字品質の劣化を回復することができる。同様にマゼンタ，シアン，ブラックの各色にかかる印字枚数Ｐｍ，Ｐｃ，Ｐｋは、印字枚数計数部１０６に記憶されており、印刷制御部９９は、それぞれの印字枚数を確認することでＮＩＰ部押込み深さの補正を行うか否かを判断する。

図５は、株式会社沖データ製ＬＥＤ式電子写真プリンタＣ８６００ｄｎのトナー供給ローラの外直径の変化を調査した結果である。トナーカラーによって差はあるが、現像装置寿命時のローラ上３点平均値は、初期値と比較して約０．０６〜０．１６ｍｍ程度減少している。したがって、トナー供給ローラの現像ローラに対するＮＩＰ部の押込み深さは、約０．０３（シアン）〜０．０８（イエロー）ｍｍ減少していることが分かる（図５（ａ））。ここで、現像装置寿命時とは、Ａ４記録用紙の横送り２００００ページ分であり、トナー供給ローラの７０００回転に相当する。

メモリ領域１０２内の補正テーブル１０７には、図５（ｂ）に示すような各色のトナー供給ローラ回転数に対する現像装置組立て時に対する軸間距離（初期状態の軸間からのズレ）の関係が収められており、トナー供給ローラの回転数に応じてトナー供給ローラと現像ローラとの回転軸間の距離を求めることができる。したがって、例えばトナー供給ローラの回転数が７０００回転に達した場合には、印刷制御部９９は、カム駆動モータ１０１に指示を供給し、カム９４を回転させ、トナー供給ローラシャフト９３を現像ローラシャフト９２側に近づける（シアン：０．００３ｍｍ，マゼンタ：０．００５ｍｍ，ブラック：０．００６ｍｍ，イエロー：０．００８ｍｍ）ことでトナー供給ローラ７１と現像ローラ４１との回転軸間を調節する。このように７０００回転ごとに回転軸間を調節することによって常に正常な回転軸間を保つことができる。

以上のように第１の実施例によれば、トナー供給ローラ及び現像ローラの回転軸間距離を調節することで、トナー供給ローラの磨耗によって失われたＮＩＰ部を最適な状態に回復することができ、印字品質の劣化を防ぐことができる。

（第２の実施例）
第１の実施例にかかる画像形成装置を用いてもトナー供給ローラ７１及び現像ローラ４１から構成されるＮＩＰ部押込み深さを調節することで、印字品質の劣化を十分に防止することは可能であるが、トナー供給ローラの製造誤差、画像形成装置の設置・動作環境によって画像が劣化する場合がある。これは、トナー供給ローラの現像ローラに対する圧力がゴム材料の環境変化によって現像ローラ上のトナー密度が一定にならないためであり、また、トナーの帯電特性が環境によって変化するためである。

特に、現像ローラ上のトナー密度を一定に保つには、トナー供給ローラによる圧力は現像ローラ全体に対して均一になることが望ましい。そのためトナー供給ローラの形状は、図７に示すように両端の直径が１５．８ｍｍ、中央の直径が１６．２ｍｍのクラウン形状となっている（図７（ｂ）：トナー供給ローラ解放時）。一方、トナー供給ローラ７１が画像形成装置に備え付けられている場合には、トナー供給ローラ７１は両軸で現像ローラに押し付けられているためにたわんだ形状となっている（図７（ａ））。

トナー供給ローラ７１が画像形成装置に備え付けられている場合の現像ローラ４１に対する圧力を評価したのが、図７（ａ）及び図８である。幅５ｍｍ、厚さ０．０４ｍｍのポリプロピレンフィルムをトナー供給ローラ７１及び現像ローラ４１の間に挟みテンションゲージ（アイコーエンジニアリング（株）製デジタルゲージ モデルＲＸ）を引っ張り、その引っ張り力を測定した。その結果、図８に示すように、クラウン形状（直径１５．８−１６．２ｍｍ）のトナー供給ローラ７１の現像ローラ４１に対する圧力は、軸方向に対して略一定となっていることが確認された。一方、直径１５．８ｍｍのストレート形状のトナー供給ローラでは、摩擦が小さいためにローラ中央部での圧力が低下していることがわかる。

このクラウン形状のトナー供給ローラ７１を用いることにより、現像ローラ４１上のトナー密度は略均一に保たれるが、前述したようにトナー供給ローラ７１を構成するゴム材料は、画像形成装置の設置・動作環境の変化に伴い変形する。図９は、株式会社沖データ製電子写真式ＬＥＤプリンタＣ８６００ｄｎを用いたＮＩＰ部押込み深さに対する環境変化の影響を（ａ）現像ローラ上トナー電位：ＤＶ電位，（ｂ）カスレ，（ｃ）２Ｘ２パターン印字における汚れを指標に評価したものである。

（ａ）現像ローラ上トナー電位：ＤＶ電位は、表面電位計（ＭＯＤＥＬ−３４４、トレックジャパン株式会社製）の検出用電極を現像ローラ上のトナーに対して約１〜３ｍｍの距離において、ＤＶ電位を計測し、現像ローラ上のトナー電位を測定したものである。また、（ｂ）カスレの評価は、ベタ（１００％印刷密度）印刷を行い、用紙の進行方向に平行な縦スジやスポンジローラ周期の濃度が薄い部分（横帯状）の発生を目視で判断し、印刷領域のうち１／１０以上でカスレが発生しているときはＸ、１／１０の未満であれば○とした。さらに、（ｃ）２Ｘ２パターン印字の汚れの評価は、２Ｘ２のドットを形成した際に、汚れ、すなわち、ドット形成領域以外の白地部にトナーが付着し、印字領域全体として濃度が上昇した状態を２Ｘ２汚れとした。２Ｘ２汚れが発生した場合、２Ｘ２汚れが全く無いときの基準の濃度に比べて２０％以上濃度が上昇したときをＸ、２Ｘ２汚れが無いとき、すなわち、２０％未満の濃度の上昇のときを○とした。なお、２Ｘ２パターンはドットを形成する際に、縦４ドット分、横４ドット分の１６マスのうち、縦２ドット分、横２ドット分の４マス分の画像を形成するものである。

ＮＮ（温度２５℃，湿度５０％）環境下では、ＮＩＰ部押込み深さ基準におけるトナー電位は−８７Ｖであり、印字画像にはカスレや汚れ等は発生しなかった。また、トナー供給ローラのＮＩＰ部押込み深さが±０．１ｍｍまでは印字画像にカスレや汚れ等は発生しなかった。

次に、ＨＨ（温度２８℃，湿度８０％）環境下では、ＮＩＰ部押込み深さ基準におけるトナー電位は−４７Ｖであり、印字画像にはカスレや汚れは発生しなかった。しかし、ＮＩＰ部押込み深さが＋０．１ｍｍの時に印字画像にカスレが発生した。この時のトナー電位は−１２Ｖであり、トナー電位が低下することによって現像ローラに付着するトナー量が減少したためであると推測される。

また、ＬＬ（温度１０℃，湿度２０％）環境下では、ＮＩＰ部押込み深さ基準におけるトナー電位は−８０Ｖであり、印字画像にはカスレや汚れ等は発生しなかった。しかし、ＮＩＰ部押込み深さが−０．１ｍｍの時に印字画像に汚れが発生した。この時のトナー電位は−９１Ｖであり、トナー電位が上昇することによって現像ローラに付着するトナー量が増加したためであると推測される。

上述した実験結果が示すように、トナー供給ローラのＮＩＰ部押込み深さを基準位置から±０．１ｍｍずらすことにより、種々の環境変化における印字品質の劣化を改善するこができる。したがって、本実施例にかかる画像形成装置は、環境センサ１１２を用いて周辺の温度あるいは湿度等の環境変化を測定し、その測定結果に基づいて現像ローラ４１及びトナー供給ローラ７１の回転軸間距離を調節する。

第２の実施例においては、第１の実施例にかかる画像形成装置に加えて環境センサ１１２を備えることを特徴とする。環境センサ１１２は、現像装置４０の内部又は外部近傍に設けられ、現像装置４０の温度あるいは湿度を測定する。

第２の実施例にかかる画像形成装置の構成は、第１の実施例にかかる画像形成装置の構成と略同一である。したがって、同一の部分の説明は省略し、構成が異なる部分についてのみ説明する。図６は、本実施例にかかる印刷制御の回路構成を説明するブロック図である。画像形成装置１は、第１の実施例にかかる画像形成装置が備える構成の他に現像装置４０の温度又は湿度を測定するための環境センサ１１２を備える。

環境センサ１１２は、特に限定はしないが、温度を測定する場合には、サーミスタ等を用いることができ、また湿度を測定する場合には、高分子膜湿度センサ等を用いることができる。

本実施例にかかる画像形成装置の画像形成プロセスは、第１の実施例にかかる画像形成装置と略同様である。

画像形成装置１の印刷制御部９９にＩ／Ｆ制御部１１９を介して印刷命令が入力されると、印刷制御部９９は、環境センサ１１２に対して装置周辺の温度あるいは湿度等の環境変化を読み取るよう指示を供給する。次に、印刷制御部９９は、第１の実施例と同様に印字枚数計数部１０６に記憶されている印字枚数Ｐｙ，Ｐｍ，Ｐｃ，Ｐｋを読み取る。

環境変化及び印字枚数を読み取った印刷制御部９９は、メモリ領域１０２内の補正テーブル１０７を参照し、適正な現像ローラ４１及びトナー供給ローラ７１の回転軸間距離を読み出す。この時用いる補正テーブル１０７は、これまでに印字した印字枚数と環境変化に基づき最適な回転軸間距離が記憶領域１０２に予め設定、記憶されている。

印刷制御部９９は、補正テーブル１０７から読み出した指示に基づいてカム駆動モータ１０１に指示を供給し、カム９４を回転させる。このカム９４の回転角度は、印刷制御部９９がメモリ領域１０２内の補正テーブル１０７を読み込むことで決定され、スプリング９６の押圧力によるトナー供給ローラシャフト９３の移動が行われる。その結果、現像ローラ４１及びトナー供給ローラ７１の回転軸間距離の調節が行われることでＮＩＰ部押込み深さの調整がなされる。

図１０は、本実施例にかかる現像ローラ４１及びトナー供給ローラ７１の回転軸間距離を変更した様子を説明する図である。図１０（ａ）は、高温高湿（ＨＨ）環境時の状態を示し、図１０（ｂ）は、低温低湿（ＬＬ）環境時の状態を示す図である。

具体的には、トナー電位、現像ローラ４１上に付着するトナー量が低下し、カスレが発生するＨＨ環境においては、印刷制御部９９は、カム駆動モータ１０１に対してＮＩＰ部押込み量が小さくなるように（基準に対して＋０．１ｍｍ以下）指示を供給する（図１０（ａ））。一方、トナー電位、現像ローラ４１上に付着するトナー量が上昇し、汚れが発生するＬＬ環境においては、印刷制御部９９は、カム駆動モータ１０１に対してＮＩＰ部押込み量が大きくなるように（基準に対して−０．１ｍｍ以上）指示を供給することになる（図１０（ｂ））。

図１１は、本実施例にかかる環境補正を説明する図である。従来の環境補正方式では、ＮＩＰ部押込み深さ基準位置を中心にＮＮ，ＨＨ，ＬＬ環境に応じて利用できる範囲が制限されていた（±０．１ｍｍ以内）。一方、本実施例にかかる環境補正方式では、ＨＨ環境における上限、ＬＬ環境における下限のみを考慮するだけでよく、従来の環境補正方式と比較して公差を広く取ることが可能となる。

これによりトナー供給ローラの製造公差を広く取ることによるトナー供給ローラのコスト削減効果を得ることができる。

（第３の実施例）
第１及び第２の実施例にかかる画像形成装置を用いてもトナー供給ローラ７１及び現像ローラ４１から構成されるＮＩＰ部を補正することで、印字品質の劣化を十分に防止することは可能であるが、現像ローラやトナー供給ローラ等のローラの製造誤差により、現像ローラ、トナー供給ローラの外径や現像ローラの表面粗さ、表面摩擦係数、トナー供給ローラの製品ゴム硬度等が適正でないため印刷画像が劣化する場合がある。
第３の実施例においては、第１及び第２の実施例にかかる画像形成装置に加えて表面電位センサ１１３を備えることを特徴とする。表面電位センサ１１３は、現像装置４０の内部に設けられ、現像ローラシャフト９２をグランドとして現像ローラ４１表面のトナー層の電位を測定する。

第３の実施例にかかる画像形成装置の構成は、第１及び第２の実施例にかかる画像形成装置の構成と略同一である。したがって、同一の部分の説明は省略し、構成が異なる部分についてのみ説明する。図１２は、本実施例にかかる印刷制御の回路構成を説明するブロック図であり、図１３は、本実施例にかかる現像装置４０の要部構成を説明する断面図である。画像形成装置１は、第１及び第２の実施例にかかる画像形成装置が備える構成の他に現像ローラ４１表面のトナー層の電位を測定するための表面電位センサ１１３を備える。

表面電位センサ１３は、特に限定はしないが、トレックジャパン株式会社製の表面電位計 ＭＯＤＥＬ ３４４等と同等の機能を持つものが利用できる。表面電位センサ１１３で現像ローラ４１ｙのトナー電位を測定することにより、画像形成装置１が設置されている環境、現像装置４０の消耗の程度、現像ローラ４１ｙとトナー供給ローラ７１ｙとの間の現状のＮＩＰ部押込み深さにおける現像ローラ４１ｙ上のトナーの帯電のしやすさ等を推定することができる。

本実施例にかかる画像形成装置の画像形成プロセスは、第１及び第２の実施例にかかる画像形成装置と略同様である。

画像形成装置１の印刷制御部９９にＩ／Ｆ制御部１１９を介して印刷命令が入力されると、印刷制御部９９は、帯電装置用電源２２ｙから帯電ローラ２１ｙに対して直流の帯電電圧を印加するよう指示を供給する。帯電ローラ２１ｙに印加された電圧によって感光体ドラム１１ｙは帯電する。また、印刷制御部９９は、現像装置用電源４２ｙから現像ローラ４１ｙに対して帯電ローラ２１ｙに印加された電圧と同極性の直流電圧を印加するよう指示を供給する。さらにまた、印刷制御部９９は、トナー供給用装置電源７３ｙからトナー供給ローラ７１ｙ及び層形成ブレード７２に対して帯電ローラ２１ｙに印加された電圧と同極性の電圧を印加するよう指示を供給する。また、印刷制御部９９は、クリーニング装置用電源６２ｙからクリーニングローラ６１ｙに対して帯電ローラ２１ｙに印加された電圧とは逆極性の直流電圧を印加するよう指示を供給する。

このように現像ローラ４１ｙ及びトナー供給ローラ７１ｙ、感光体ドラム１１ｙを印刷動作が行われる時と同じ状態とする。ただし、現像ローラ４１ｙ及ぶトナー供給ローラ７１ｙに印加される電圧は、例えば、現像ローラ４１ｙには−２００Ｖ、トナー供給ローラ７１ｙには−２７０Ｖといった特別に規定した一定の電圧を印加する。

次に、印刷制御部９９は、表面電位センサ１１３に対して現像ローラ４１ｙのトナー電位を測定するよう指示を供給する。また、印刷制御部９９は、第１及び第２の実施例と同様に印字枚数計数部１０６に記憶されている印字枚数Ｐｙを読み取る。

測定したトナー電位及び読み取った印字枚数Ｐｙの情報を基に印刷制御部９９は、メモリ領域１０２内の補正テーブルを参照し、適切な現像ローラ４１ｙ及びトナー供給ローラ７１ｙの回転軸間距離を読み出す。この時用いる補正テーブル１０７は、これまでに印字した印字枚数とトナー電位に基づき最適な現像ローラ及びトナー供給ローラの回転軸間距離が予め設定、記憶されている。

印刷制御部９９は、補正テーブル１０７から読み出した指示に基づいてカム駆動モータ１０１に指示を供給し、カム９４を回転させる。このカム９４の回転角度は、印刷制御部９９がメモリ領域１０２内の補正テーブル１０７を読み込むことで決定され、スプリング９６の押圧力によるトナー供給ローラシャフト９３の移動が行われる。その結果、現像ローラ４１ｙ及びトナー供給ローラ７１ｙの回転軸間距離の調節が行われることでＮＩＰ部押込み深さの調整がなされる。
図１４は、本実施例にかかる現像ローラ４１及びトナー供給ローラ７１の回転軸間距離を変更した様子を説明する図である。図１４（ａ）は、現像ローラ上のトナー電位が低く観察された場合を示し、図１４（ｂ）は、現像ローラ上のトナー電位が高く観察された場合を示す図である。

具体的には、測定したトナー電位が、補正テーブル１０７に記憶されている標準電位よりも小さい場合、印刷制御部９９は、現像ローラ４１ｙ上のトナー電位の増加を図るためにトナー供給ローラ７１ｙを現像ローラ４１ｙから離し、ＮＩＰ部部押込み量を減少させるようにカム駆動モータ１０１に指示を供給する。一方、測定したトナー電位が、補正テーブルに記憶されている標準電位よりも大きい場合、印刷制御部９９は、現像ローラ４１ｙ上のトナー電位の減少を図るためにトナー供給ローラ７１ｙを現像ローラ４１ｙに近づけ、ＮＩＰ部押込み量を増加させるようにカム駆動モータ１０１に指示を供給する。
同様の操作を現像装置４０ｍ，４０ｃ，４０ｋに対しても行う。

このように現像ローラやトナー供給ローラ等のローラの製造誤差により、現像ローラ、トナー供給ローラの外径や現像ローラの表面粗さ、表面摩擦係数、トナー供給ローラの製品ゴム硬度等が理想値からズレがある場合においても、印刷動作が実施される状況下でのトナー帯電の補正を行うことができ、印字品質を改善することができる。
トナー供給ローラの製造に当っては、高精度のスペックを満たすように作成されなければ、印字品質に影響を与えることになるが、本実施例のように現像ローラに対するＮＩＰ部押込み深さを調節することで、印字品質を一定に保つことが可能となり、トナー供給ローラの製造公差を大きくとることができる。

本実施例は、本発明の好適な実施形態であるが本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、各構成は、適宜変更可能である。

第１の実施例にかかる画像形成装置の要部構成を説明する断面図である。 第１の実施例にかかる印刷制御の回路構成を説明するブロック図である。 第１の実施例にかかる現像装置の要部構成を説明する断面図である。 第１の実施例にかかる現像ローラ及びトナー供給ローラの回転軸間距離の調節機構（ＮＩＰ部押込み深さ制御機構）を説明する図である。 画像形成装置のトナー供給ローラの外直径の変化を調査した結果である。 第２の実施例にかかるトナー供給ローラの形状を説明する図である。 第２の実施例にかかるトナー供給ローラ７１の現像ローラ４１に対する圧力を測定した結果である。 第２の実施例にかかるＮＩＰ部押込み深さに対する環境変化の影響を測定した結果である。 第２の実施例にかかる印刷制御の回路構成を説明するブロック図である。 第２の実施例にかかる現像ローラ及びトナー供給ローラの回転軸間距離を変更した様子を説明する図である。 第２の実施例にかかる環境補正を説明する図である。 第３の実施例にかかる印刷制御の回路構成を説明するブロック図である。 第３の実施例にかかる現像装置の要部構成を説明する断面図である。 第３の実施例にかかる現像ローラ及びトナー供給ローラの回転軸間距離を変更した様子を説明する図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ 転写ベルト
９ａ，９ｂ 駆動ローラ
１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ 画像形成部
１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｋ 感光体ドラム
１２ 定着装置
１３ｙ，１３ｍ，１３ｃ，１３ｋ トナー
１４ｙ，１４ｍ，１４ｃ，１４ｋ トナーカートリッジ
１５ ベルトクリーニングブレード
１６ 廃トナー
１７ 廃トナーボックス
２１，２１ｙ，２１ｍ，２１ｃ，２１ｋ 帯電ローラ
２２，２２ｙ，２２ｍ，２２ｃ，２２ｋ 帯電装置用電源
３０，３０ｙ，３０ｍ，３０ｃ，３０ｋ 露光装置
４０，４０ｙ，４０ｍ，４０ｃ，４０ｋ 現像装置
４１，４１ｙ，４１ｍ，４１ｃ，４１ｋ 現像ローラ
４２，４２ｙ，４２ｍ，４２ｃ，４２ｋ 現像装置用電源
５１，５１ｙ，５１ｍ，５１ｃ，５１ｋ 転写ローラ
５２，５２ｙ，５２ｍ，５２ｃ，５２ｋ 転写装置用電源
６１，６１ｙ，６１ｍ，６１ｃ，６１ｋ クリーニングローラ
６２，６２ｙ，６２ｍ，６２ｃ，６２ｋ クリーニング装置用電源
７１，７１ｙ，７１ｍ，７１ｃ，７１ｋ トナー供給ローラ
７２，７２ｙ，７２ｍ，７２ｃ，７２ｋ 層形成ブレード
７３，７３ｙ，７３ｍ，７３ｃ，７３ｋ トナー供給装置用電源
８０ ホッピングローラ
８１ ＭＰＴホッピングローラ
８２ トレイ
８４ ドライブローラ
８９ 電極
９０ アイドルギア
９１ 長穴
９２ 現像ローラシャフト
９３ トナー供給ローラシャフト
９４ カム
９５ カムシャフト
９６ スプリング
９７ 現像ローラ駆動ギア
９８ トナー供給ローラ駆動ギア
９９ 印刷制御部
１０１ カム駆動モータ
１０２ メモリ領域
１０３ 受信メモリ
１０４ 画像データ編集部
１０５ ＲＯＭ
１０６ 印字枚数計数部
１０７ 補正テーブル
１１２ 環境センサ
１１３ 表面電位センサ
１１４ 各モータ
１１５ 内壁
１１７ ポリプロピレンフィルム
１１８ テンションゲージ
１１９ Ｉ／Ｆ制御部
１３０ ディスプレイ部

Claims (8)

1. 静電潜像が形成された像担持体に圧接し、軸に対して回転しながら現像剤を付着させる現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体に圧接し、軸に対して回転しながら現像剤を供給する現像剤供給体とが筐体に設けられ、各現像剤色に対応した複数の現像装置を備え、
   前記現像装置は、
   前記現像剤供給体の回転数に応じて、前記現像剤供給体の回転軸を移動させて前記現像剤担持体の回転軸との軸間隔を調節する軸間調節機構を有し、
   前記軸間調節機構は、
   各現像装置自体の特性に応じ、各現像剤の色に対応した現像装置毎に設定された前記現像剤担持体の回転軸と前記現像剤供給体の回転軸との軸間隔の調節値を参照して当該軸間隔を調節することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記現像剤担持体の回転軸と前記現像剤供給体の回転軸との軸間隔の調節は、印字回数の計測結果に基づいて行うことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記現像剤担持体の回転軸と前記現像剤供給体の回転軸との軸間隔の調節は、温度センサによる周辺温度の計測結果に基づいて行うことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記現像剤担持体の回転軸と前記現像剤供給体の回転軸との軸間隔の調節は、湿度センサによる周辺湿度の計測結果に基づいて行うことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 前記現像剤担持体の回転軸と前記現像剤供給体の回転軸との軸間隔の調節は、表面電位センサによる前記現像剤担持体の表面電位の計測結果に基づいて行うことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
6. 前記軸間調節機構は、前記表面電位センサの計測結果が所定の標準電位よりも高い場合には、前記軸間隔を近くに調節し、前記表面電位センサの計測結果が所定の標準電位よりも低い場合には、前記軸間隔を遠くに調節することを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
7. 前記現像剤供給体はクラウン形状であることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記軸間調節機構は、偏心カムと弾性体とを備えることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１項記載の画像形成装置。