JP4613228B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、感光体等に形成された静電潜像を現像剤により可視化を行なう現像装置及び画像形成装置に関し、特に、トナーおよびキャリアからなる２成分現像剤の撹拌機構を備えた現像装置及び画像形成装置に関する。

デジタル複合機等の画像形成装置における２成分現像剤を用いた現像装置は、現像槽に感光体と対向した現像ローラと、撹拌ローラとトナー補給攪拌ローラとが回転自在に内装されている。トナー補給撹拌ローラの上方に、トナー補給口が形成され、その上部に、トナー補給槽が装着される構造になっている。

現像槽内の層厚規制部材により現像ローラから分離された余剰現像剤は、近傍に配置された流し板を通過して攪拌ローラの上部に戻される。その余剰現像剤は、補給されたトナーと混合攪拌された後、再び現像ローラに供給されていく構造をとっている。また、流し板には、現像槽内での現像剤の偏りが発生しないように仕切りリブが設けられている場合が多い。

従来技術では、流し板の仕切りリブ３４７は、図８に示すように、可動しないことから、現像剤が不図示の層厚規制部材により分離された余剰現像剤は、現像ローラ３４１の長手方向に動くことなく、流し板３４６の上を滑って不図示の攪拌ローラの上部に戻っていた。このため、現像ローラ３４１の長手方向の現像剤の攪拌は、攪拌ローラの回転にのみ頼っており、攪拌に時間を要する、若しくは、攪拌不足になる場合が多かった。

この問題に対応する方法として、特許文献１では、流し板から戻ってくる現像剤と上から補給するトナーとを交流磁場発生装置内を通過させることで、攪拌混合性を向上させることが開示されている。
特開２００６−１５４２３５号公報

最近の高速デジタル複合機等において、同じ印字パターンが連続した場合には、画像ムラが発生することがある。すなわち、２成分現像装置では、トナー濃度が均一である２成分現像剤を前提として攪拌ローラなどを用いて現像ローラに供給し、現像ローラの長手方向でトナー濃度の均一化を図るものであるが、現実には、印字パターンにより現像ローラより消費されるトナー量が異なるため、現像後の現像ローラ表面のトナー濃度も異なる状態になっている。そこへ供給される現像剤のトナー濃度が現像ローラの長手方向で均一でない場合には、結果として現像に寄与する現像剤のトナー濃度が現像ローラの長手方向で異なってしまうことになる。特に、高速に回転する現像ローラについては、その問題が起こりやすい。

例えば、中央部にベタ部がある印字パターンが連続した場合には、現像ローラの長手方向の中央部で現像剤のトナー濃度が低下する結果を招き、印字濃度が出ない画像ムラが発生するようになる。従い、攪拌ローラ領域で攪拌混合される２成分現像剤のトナー濃度の前後差が大きく、現像ローラに供給する時点でもトナー濃度は現像ローラの長手方向で異なってしまう。よって余剰の２成分現像剤も、現像ローラの長手方向でミクロ的にみるとトナー濃度が異なっている。

また、現像槽の長手方向で段階的に印字率に差がある印字パターンが連続した場合には、現像ローラの長手方向の奥側と手前側とでトナー濃度の差が現れ、印字濃度に差がある画像ムラが発生するようになる。従い、攪拌ローラ領域で攪拌混合される２成分現像剤のトナー濃度の前後差が大きく、同様に現像ローラに供給する時点でトナー濃度は現像ローラの長手方向で異なってしまうことになる。よって余剰の２成分現像剤も、現像ローラの長手方向でミクロ的にみるとトナー濃度が異なっている。

しかしながら、上記特許文献１に開示の現像装置では、凝集トナーを解すことに注力されており、現像ローラ長手方向のトナー濃度については考慮されていない。また、現像槽の一箇所に現像剤が落下する構造をとるため、均一な現像剤濃度にするために長時間を要することが問題となっていた。

そこで、本発明は、従来の現像装置が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、印字率の偏った原稿を使用した際に、現像ローラの長手方向に均一なトナー濃度の２成分現像剤を迅速に供給することの可能な、新規かつ改良された現像装置及び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、本発明のある実施の態様によれば、トナーと磁性キャリアの２成分を混合攪拌して帯電された現像剤によって、像担持体が担持する静電潜像を現像するもので、前記現像剤を収容するとともに、トナー補給部から補給されたトナーを収容する現像槽と、前記現像槽内で混合攪拌された前記現像剤を担持し、回転駆動することによって前記像担持体の対向位置に有する現像領域に供給する現像剤担持体と、前記トナー補給部から補給されたトナーを攪拌して前記現像槽中に搬送するトナー攪拌ローラと、前記現像槽内で回転駆動することにより前記現像槽中にある前記現像剤を攪拌しながら前記現像剤担持体に向けて搬送する攪拌搬送部材と、前記現像槽内で混合攪拌された前記現像剤を担持し、回転駆動することによって前記像担持体の対向位置に有する現像領域に供給する現像剤担持体と、前記現像剤担持体で搬送される現像剤の層厚を規制する層厚規制部材と、前記層厚規制部材により規制された余剰現像剤を前記層厚規制部材と離隔する位置へ流下させる流し板部材と、前記流し板部材上に起立させて設けられ、前記余剰現像剤を前記現像剤担持体の長さ方向に対して分散させて所定の方向に流下させるよう規制する複数の分散部材と、前記分散部材により規定される前記余剰現像剤の流下方向を制御する流下方向制御機構部を備える現像装置であって、前記流し板部材は、前記余剰現像剤を前記攪拌搬送部材と前記トナー攪拌ローラの間へ流下させるように配置され、前記流下方向制御機構部が、前記現像槽の長手方向に対する印刷原稿の黒ベタ印字率が低い側に前記余剰現像剤を偏らせるように前記分散部材による余剰現像剤の流下方向を制御することを特徴とする現像装置が提供される。

このような構成とすることにより、流し板によって回収されて流下する余剰現像剤が流し板上に設けられた分散部材となる仕切りリブが流下方向制御機構部によって余剰現像剤の流下方向を切り換えるので、現像剤担持体となる現像ローラの長さ方向に対して流下する余剰現像剤が一方向に落下される。トナー濃度が高くなりやすい現像槽領域に対して多くの余剰現像剤を落下させることにより、現像剤量が多くなり混合攪拌性能が向上するとともに、トナー濃度が低くなりやすい領域に対するトナー搬送性能が向上する。このため、現像ローラの長手方向でトナー濃度を均一化させることができ、トナーと現像剤との攪拌不良に起因する画像ムラを防止することが出来る。

このとき、上記実施の態様において、流下方向制御機構部は、現像剤担持体の回転速度が速くなるほど、分散部材により規制される流下方向の角度を大きくするよう駆動制御されることとしてもよい。

通常では、印字用紙に対する画像形成プロセス速度に変更に伴い、現像ローラの回転速度も変更されるが、プロセス速度が高速になれば、２成分現像剤の混合攪拌性が低下するため、このように流下方向制御機構部による流下方向の傾斜角度を大きくすることで、より高精度な現像剤濃度の均一化を図ることができる。

このとき、上記実施の態様において、分散部材は、これら分散部材の流し板部材における設置面からの高さが流下方向に向けて低くなるように形成されることとしてもよい。

通常では、仕切りリブでの層厚規制部材から遠い部分となる後半部分では、仕切りリブ内での余剰現像剤の混合が進み略均一になっているので、このように、仕切りリブでの後半部分の高さを低くすることで、隣り合う仕切りリブ内にある余剰現像剤との混合を図れるため、より高精度な現像剤濃度の均一化を図ることができる。

このとき、上記実施の態様において、前記現像剤担持体の連続駆動時間が所定時間を越える度に、前記流下方向制御機構部を往復運動させて前記余剰現像剤を流下させるトナー濃度均一化工程を備えることとしてもよい。

通常では、現像剤の長期使用につれ、２成分現像剤の流動性や混合攪拌能力が低下したりするが、このように、一時的に現像ローラの連続駆動時間に合わせて仕切りリブによる流下方向を往復運動させることによって、より高精度な現像剤濃度の均一化を図ることができる。

このとき、上記実施の態様において、攪拌搬送部材から現像剤担持体に現像剤を供給する部位の近傍に現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段が設けられることとしてもよい。

このように、現像ローラへの汲み上げ直前にトナー濃度センサを設けることで、現像に寄与する直前のトナー濃度を検知することが出来るので、長期間に渡る高画質の実現を達成可能とする。

上記課題を解決するために、本発明の別の実施の態様によれば、静電潜像を担持する像担持体と、この像担持体上の静電潜像をトナーにて可視像化する上記何れかの実施の態様に記載の現像装置と、を備えることを特徴とする画像形成装置が提供される。

このような構成とすることにより、流し板に回収される余剰現像剤を均等に分散することによって、現像槽内の混合攪拌性能を向上させられるので、現像ローラの長手方向でトナー濃度を均一化され、現像装置に起因する画像ムラを防止することが出来る。

このとき、上記実施の態様において、前記像担持体上のトナーパッチ濃度を検知する画像濃度検知手段が設けられることとしてもよい。

このように、前記像担持体上のトナーパッチ濃度を検知する画像濃度検知手段を設けることで、実際に現像されたに画像濃度を検知することが出来るので、その値を流下方向制御機構部へフィードバックすることで、長期間に渡る高画質の実現を達成可能とする。

以上説明したように本発明によれば、流し板の仕切りリブを可動にして余剰現像剤の流下方向を特定することによって、層厚規制部材により分離された余剰現像剤を現像ローラの長手方向で一方向に偏って振り分けられるようになる。このため、余剰現像剤と補給されたトナーとの攪拌混合性能やトナー搬送性能の向上が図れ、印刷原稿の長手方向に起因する画像ムラを抑制することができる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す説明図である。
なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

まず、本発明の現像装置の第１の実施の形態を適用した画像形成装置の全体構成について図面を参照して説明する。

本実施の形態の画像形成装置１００は、例えば、原稿用紙から読取られた画像データを取得したり、または外部から受信した画像データを取得し、当該画像データによって示されるモノクロ画像を記録用紙に形成するものであり、その構成を大別すると、原稿用紙搬送部（ＡＤＦ）１０１、画像読取り部１０２、印字部１０３、記録用紙搬送部１０４、および給紙部１０５からなる。

原稿用紙搬送部１０１では、少なくとも１枚の原稿用紙が原稿セットトレイ１１にセットされると、原稿用紙を１枚ずつ原稿セットトレイ１１から引き出して搬送し、この原稿用紙を画像読取り部１０２の原稿読取り窓１０２ａに導いて通過させ、この原稿用紙を排紙トレイ１２に排出する。

原稿読取り窓１０２ａの上方には、ＣＩＳ（ Contact Image Sensor ）１３を配設している。このＣＩＳ１３は、原稿読取り窓１０２ａを原稿用紙が通過する際に、原稿用紙裏面の画像を主走査方向に繰り返し読取り、原稿用紙裏面の画像を示す画像データを出力する。

また、画像読取り部１０２は、原稿用紙が原稿読取り窓１０２ａを通過する際に、第１走査ユニット１５のランプによって原稿用紙表面を露光し、第１および第２走査ユニット１５、１６のミラーによって原稿用紙表面からの反射光を結像レンズ１７へと導き、結像レンズ１７によって原稿用紙表面の画像をＣＣＤ（ Charge Coupled Device ）１８上に結像する。ＣＣＤ１８は、原稿用紙表面の画像を主走査方向に繰り返し読取り、原稿用紙表面の画像を示す画像データを出力する。

さらに、原稿用紙が画像読取り部１０２上面のプラテンガラス上に置かれた場合は、第１および第２走査ユニット１５、１６を相互に所定の速度関係を維持しつつ移動させ、第１走査ユニット１５によって、プラテンガラス上の原稿用紙表面を露光し、第１および第２走査ユニット１５、１６によって、原稿用紙表面からの反射光を結像レンズ１７へと導き、結像レンズ１７によって、原稿用紙表面の画像をＣＣＤ１８上に結像する。

ＣＩＳ１３若しくはＣＣＤ１８から出力された画像データは、マイクロコンピュータ等の制御回路により各種の画像処理を施されてから、印字部１０３に出力される。

印字部１０３は、画像データによって示される原稿を用紙に記録するものであって、感光体ドラム２１、帯電器２２、露光ユニット２３、現像装置２４、転写ユニット２５、クリーニングユニット２６、および定着ユニット２７等を備えている。

感光体ドラム２１は、一方向に回転しており、その表面をクリーニングユニット２６によりクリーニングされてから、その表面を帯電器２２により均一に帯電される。帯電器２２は、チャージャー型のものであっても、感光体ドラム２１に接触するローラ型やブラシ型のものであっても良い。

露光ユニット２３は、２つのレーザ照射部２８ａ、２８ｂ、および２つのミラー群２９ａ、２９ｂを備えるレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）である。この露光ユニット２３では、画像データを入力して、この画像データに応じたレーザ光を各レーザ照射部２８ａ、２８ｂからそれぞれ出射し、これらのレーザ光を各ミラー群２９ａ、２９ｂを介して感光体ドラム２１に照射して、均一に帯電された感光体ドラム２１表面を露光し、感光体ドラム２１表面に静電潜像を形成する。

この露光ユニット２３は、高速印字処理に対応するために２つのレーザ照射部２８ａ、２８ｂを備えた２ビーム方式を採用して、照射タイミングの高速化に伴う負担を軽減している。

なお、露光ユニット２３として、レーザスキャニングユニットの代わりに、発光素子をアレイ状に並べたＥＬ書き込みヘッドやＬＥＤ書き込みヘッドを代用することも可能である。

現像装置２４は、トナーを感光体ドラム２１表面に供給して、静電潜像を現像し、トナー像を感光体ドラム２１表面に形成する。転写ユニット２５は、感光体ドラム２１表面のトナー像を記録用紙搬送部１０４により搬送されてきた記録用紙に転写する。定着ユニット２７は、記録用紙を加熱および加圧して、記録用紙上のトナー像を定着させる。この後、記録用紙は、記録用紙搬送部１０４により排紙トレイ４７へと更に搬送されて排出される。また、クリーニングユニット２６は、現像、転写後に感光体ドラム２１の表面に残留したトナーを除去して回収する。

ここで、転写ユニット２５は、転写ベルト３１、駆動ローラ３２、従動ローラ３３、および弾性導電性ローラ３４等を備えており、転写ベルト３１を該各ローラ３２〜３４と他のローラに張架して回転させている。転写ベルト３１は、所定の抵抗値（例えば、１×１０^９〜１×１０^１３Ω／ｃｍ）を有しており、その表面に載せられた記録用紙を搬送する。弾性導電性ローラ３４は、転写ベルト３１を介して感光体ドラム２１表面に押し付けられており、転写ベルト３１上の記録用紙を感光体ドラム２１表面に押し付ける。この弾性導電性ローラ３４には、感光体ドラム２１表面のトナー像の電荷とは、逆極性の電界が印加されており、この逆極性の電界により感光体ドラム２１表面のトナー像が転写ベルト３１上の記録用紙に転写される。例えば、トナー像が（−）極性の電荷を有している場合は、弾性導電性ローラ３４に印加されている電界の極性が（＋）極性にされる。

定着ユニット２７は、加熱ローラ３５および加圧ローラ３６を備えている。加熱ローラ３５内部には、当該加熱ローラ３５表面を所定温度（定着温度：概ね１６０〜２００℃）に設定するための熱源を設けている。また、加熱ローラ３５に対して加圧ローラ３６が所定圧で圧接されるように、加圧ローラ３６の両端に図示しない加圧部材を配置している。加熱ローラ３５と加圧ローラ３６間の定着ニップ部と称される圧接部に記録用紙が搬送されて来ると、各ローラ３５、３６により記録用紙が搬送されつつ、記録用紙上の未定着トナー像が加熱溶融され加圧されて、トナー像が記録用紙上に定着される。

記録用紙搬送部１０４は、記録用紙を搬送するための複数対の搬送ローラ４１、一対のレジストローラ４２、搬送経路４３、反転搬送経路４４、複数の分岐爪４５、および一対の排紙ローラ４６等を備えている。

搬送経路４３では、記録用紙を給紙部１０５から受け取り、記録用紙の先端がレジストローラ４２に達するまで当該記録用紙を搬送する。このときレジストローラ４２を一時的に停止させているので、記録用紙の先端がレジストローラ４２に達して当接し、記録用紙が撓む。この撓んだ記録用紙の弾性力により、当該記録用紙の先端をレジストローラ４２と略平行に揃える。この後、レジストローラ４２の回転を開始して、レジストローラ４２により記録用紙を印字部１０３の転写ユニット２５へと搬送し、更に排紙ローラ４６により記録用紙を排紙トレイ４７へと搬送する。

レジストローラ４２の停止および回転は、レジストローラ４２と駆動軸間のクラッチをオンオフに切り換えたり、レジストローラ４２の駆動源であるモータをオンオフに切り換えてなされる。

また、記録用紙の裏面にも画像を記録する場合は、複数の分岐爪４５を回転させて、搬送経路４３と反転搬送経路４４の分岐路を切り換え、反転搬送経路４４で記録用紙の表裏を反転させてから、反転搬送経路４４を介して、記録用紙を搬送経路４３のレジストローラ４２へと戻す。これにより、記録用紙の裏面にも画像が記録される。

搬送経路４３および反転搬送経路４４においては、記録用紙の位置等を検出するセンサを各所に配置し、各センサにより検出された記録用紙の位置に基づいて搬送ローラやレジストローラ４２を駆動制御して、記録用紙の搬送および位置決めを行っている。

給紙部１０５は、複数の給紙トレイ５１を備えている。各給紙トレイ５１は、記録用紙を蓄積しておくためのトレイであって、画像形成装置１００の下方に設けられている。また、各給紙トレイ５１は、記録用紙を一枚ずつ引き出すためのピックアップローラ等を備えており、引き出した記録用紙を記録用紙搬送部１０４の搬送経路４３へと送り出す。

本実施の形態の画像形成装置１００は、高速印字処理を目的としているため、各給紙トレイ５１には、定型サイズの記録用紙を５００〜１５００枚収納可能な容積を確保している。

また、画像形成装置１００の側面には、複数種の記録用紙を多量に収納可能な大容量給紙カセット（ＬＣＣ）５２、および主として不定型サイズの記録用紙を供給するための手差しトレイ５３を設けている。

排紙トレイ４７は、手差しトレイ５３とは、反対側の側面に配置されている。この排紙トレイ４７に代えて、排紙用紙の後処理装置（ステープル、パンチ処理等々）や、複数段の排紙トレイをオプションとして配置することも可能な構成となっている。

次に、本発明の本実施の形態に係る特徴的な現像装置について図面を参照して説明する。図２は発明の本実施の形態に係る画像形成装置に備わる現像装置の周りの構成を概略的に示す拡大図である。

本実施の形態の現像装置２４は、露光ユニット２３によって形成された像担持体となる感光体ドラム２１表面の静電潜像を現像し、トナー像を形成して可視化する機能を有する。現像装置２４は、図２に示すように、トナー補給部４０、現像槽２４０、現像ローラ２４１、層厚規制部材２４２、攪拌ローラ２４３（２４３ａ、２４３ｂ）、トナー攪拌ローラ２４４（２４４ａ、２４４ｂ）、トナー濃度センサ２４５、流し板２４６、および仕切りリブ２４７により構成されている。

現像槽２４０は、例えば、硬質の合成樹脂等からなり、トナー補給部４０から補給されたトナーを収容して、現像ローラ２４１、攪拌ローラ２４３ａ、２４３ｂ、およびトナー攪拌ローラ２４４ａ、２４４ｂを回転自在に支持する容器である。本実施の形態では、現像槽２４０の現像ローラ２４１寄りに有する攪拌ローラ２４３ａの近傍に現像に寄与する直前のトナー濃度を検知するトナー濃度センサ２４５が設けられている。

トナー濃度センサ２４５は、現像ローラ２４１に供給する直前のトナー濃度を検知することで、実際に現像に寄与する２成分現像剤のトナー濃度を的確に把握するために、攪拌ローラ２４３ａの近傍に設置する。トナー濃度センサ２４５としては、検知精度の高い透磁率センサ、例えば、ＴＳ−Ｌ、ＴＳ−Ａ、ＴＳ−Ｋ（ＴＤＫ（株）製、何れも商品名）が使用される。トナー濃度センサ２４５によるトナー濃度の検出結果は、画像形成装置１００に備わる不図示の制御手段に出力される。このように、現像ローラ２４１への汲み上げ直前にトナー濃度センサ２４５を設けることで、現像に寄与する直前のトナー濃度が検知可能となるので、長期間に渡る高画質の実現を達成される。

現像ローラ２４１は、感光体ドラム２１に対向して設けられ、図２に示す矢印方向（図２に示す反時計回り）に回転することによって、感光体ドラム２１表面の静電潜像の有する現像領域に対して、現像槽２４０内で混合攪拌された現像剤を担持する現像剤担持体として、トナーを供給する。

攪拌ローラ２４３ａ、２４３ｂは、現像槽２４０内で回転駆動することにより帯電性のトナーと磁性キャリアの２成分現像剤を攪拌しながら、現像ローラ２４１に向けて搬送する攪拌搬送部材であり、現像槽２４０中にある当該現像剤を現像ローラ２４１に担持させる。また、当該現像剤と流し板２４６から流下した余剰現像剤とを混合攪拌しながら、現像ローラ２４１に向けて搬送する。

トナー攪拌ローラ２４４ａ、２４４ｂは、主に、現像槽２４０の上部に配置されたトナー補給部４０にあるトナー補給ローラ４０１ａ、４０１ｂより落下するトナーを攪拌させて、現像槽２４０中に搬送するものである。

層厚規制部材２４２は、現像ローラ２４１に担持された現像剤を所定の現像剤厚みに規制し、当該層厚規制部材２４２によって規制された余剰現像剤によって現像剤の穂立ちを形成して、当該穂立ちを図２に示す紙面右方向にある流し板２４６に移させる。

流し板２４６は、層厚規制部材２４２により規制された余剰現像剤を層厚規制部材２４２と離隔する位置となる攪拌ローラ２４３ｂとトナー攪拌ローラ２４４ａの間へ流下させる流し板部材であり、流し板２４６の上に乗り移った余剰現像剤は、流し板２４６の斜面を滑り降り、攪拌ローラ２４３ｂとトナー攪拌ローラ２４４ａの間に流下される。

仕切りリブ２４７は、余剰現像剤を現像ローラ２４１の長さ方向に対して分散させて所定の方向に流下させるよう規制する分散部材であり、流し板２４６上に起立させて複数設けられている。本実施の形態では、仕切りリブ２４７は、余剰現像剤の流下方向を切り換えるように駆動制御される。なお、仕切りリブ２４７による余剰現像剤の流下方向の切換動作を行う流下方向制御機構部の構成および切換駆動制御については、後述する。

また、感光体ドラム２１の周辺には、図２に示すように、感光体ドラム２１の円筒軸長手方向の略中央部に近接して、フォトセンサ２５０が設けられている。このフォトセンサ２５０は、画像濃度検知手段として配置され、感光体ドラム２１上に形成されたトナーパッチの画像濃度を検出することで実際に現像された画像濃度を検知するようになっている。

具体的には、フォトセンサ２５０は、鏡面反射方式＋拡散反射方式の２ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）方式によりトナー量を高精度に検出できる。

感光体ドラム２１上に形成されるトナーパッチは、４０ｍｍ角で感光体ドラム２１の円筒軸長手方向の略中央部に１個作成される。このトナーパッチの光学反射濃度をフォトセンサ２５０にて測定することにより、トナー量（現像性）を判断する。

具体的には、フォトセンサ２５０の出力値と反射濃度の値との関係テーブルを予め作成しておき、そのときの反射濃度を測定する。また、反射濃度と現像バイアス電圧の関係テーブルを予め備えることで、最適な反射濃度が得られるように現像バイアス電圧を制御することができる。

次に、本実施の形態における現像装置に備わる流下方向制御機構部の構成および動作について具体的に説明する。
図３は本実施の形態の現像装置の上部カバーを取り除いたときの上面視による概略構成を示す説明図、図４は図３のＡ―Ａ断面を示す断面図、図５は前記現像装置の変形例の上部カバーを取り除いたときの上面視による概略構成を示す説明図である。

上述したように、本実施の形態では、仕切りリブ２４７は、略平行に複数（図３に示す実施例では６つ）設けられ、これらの仕切りリブ２４７は、流下方向制御機構部２４８によって余剰現像剤の流下方向を切り換えるように駆動制御される。

仕切りリブ２４７の両端部２４７ａ１、２４７ａ２の基端側は、それぞれ流し板２４６上に起立されて設けられる側の設置面に対して反対側（下側）に設けられる支持棒部材２５１、２５２によって、回動自在に軸支されている。これらの支持棒部材２５１、２５２の両端部２５１ａ１、２５１ａ２、２５２ａ１、２５２ａ２は、さらに、連結用棒部材２５３、２５４を介して、回動自在に軸支され、一対の支持棒部材２５１、２５２および一対の連結用棒部材２５３、２５４によって、一組のリンク機構２４９が形成されている。

連結用棒部材２５３、２５４は、それぞれ略中央部が支点２５５、２５６を中心に回動自在となっており、これら２つの支点２５５、２５６を中心として、支持棒部材２５１、２５２を現像ローラ２４１の長さ方向（図３に示すＸ方向）に移動を行わせることができる。

また、本実施の形態では、現像槽２４０の外側に支持棒部材２５１を現像ローラ２４１の長さ方向（図３に示すＸ方向）に移動が可能なように往復移動駆動機構２５７が設けられている。往復移動駆動機構２５７は、支持棒部材２５１のＸ方向の移動を連動させるプランジャ等の動力伝達部２５８に当接するテーパ形状部材２５９を有するギア２６０が不図示の駆動モータによる図３に示すＡ方向の回転動力によって、リンク機構２４９に含まれる支持棒部材２５１、２５２を２つの支点２５５、２５６を中心としたＸ方向の移動を行わせる。このような往復移動駆動機構２５７によって、両端部２５１ａ１、２５１ａ２、２５２ａ１、２５２ａ２が支持棒部材２５１、２５２に軸支された６枚の仕切りリブ２４７の両端部２４７ａ１、２４７ａ２もＸ方向に往復移動できる構成となる。このため、流し板２４６上を流下する余剰現像剤の流下方向を規制する仕切りリブ２４７の規制方向が制御できる。

このように、本実施の形態では、流下方向制御機構部２４８は、往復移動駆動機構２５７がリンク機構２４９に含まれる支持棒部材２５１、２５２を２つの支点２５５、２５６を中心としたＸ方向の往復運動を行わせる構成となっているので、支持棒部材２５１、２５２に両端部を回動自在に軸支した仕切りリブ２４７による規制方向が変更されるようになる。

また、仕切りリブ２４７が往復運動する領域に対応する流し板２４６の部分は、仕切りリブ２４７の往復運動の妨げにならないようにするため、図３に示すように、略砂時計形状で示すような切り欠き部２４６ｈを設けている。

さらに、図４に示すように、流し板２４６を切り欠いて形成した切り欠き部２４６ｈの下側部分は、流し板２４６上を流下する余剰現像剤が下に落下しないようにするための余剰現像剤受け部２７０を設けている。

また、仕切りリブ２４７は、層厚規制部材２４２に近い方（図４における紙面左側）では、仕切りリブ２４７の高さＨ１が高く（一実施例では、６ｍｍ）、層厚規制部材２４２から離れる方（図４における紙面右側）では、仕切りリブ２４７の高さＨ２が低くなっている（一実施例では、３ｍｍ）。すなわち、本実施の形態の仕切りリブ２４７は、層厚規制部材２４２に近い方（図４における紙面左側）では、現像ローラ２４１からの余剰現像剤がある程度の量が戻ってくるので、特定の仕切りリブ２４７に現像剤が集中しないように、また各仕切りリブ２４７間での現像剤量を均一にするために、一定の大きさ以上の仕切りリブ２４７の高さが必要とするが、余剰現像剤の流し板２４６上での流下動作の後半は、仕切りリブ２４７の往復運動も加わり、現像剤自体の高さも略平坦にならされるため、隣り合う各仕切りリブ２４７間の混合が可能なように仕切りリブ２４７の高さを低くしている。このように、仕切りリブ２４７の流し板２４６における設置面からの高さが流下方向に向けて低くなるように形成されることによって、流し板２４６の導入部側で確実に余剰現像剤を振り分け、仕切りリブ２４７での後半部分の高さを低くすることで、隣り合う仕切りリブ２４７内にある余剰現像剤との混合を図れるため、より高精度な現像剤濃度の均一化が図れる。

なお、リンク機構２４９を駆動する往復移動駆動機構の他の実施例として、図５に示すようなソレノイド２６１を用いる往復移動駆動機構２６２を構成することも可能である。すなわち、ソレノイド２６１のプランジャ２６３が延びたり縮んだりすることによって、当該プランジャ２６３に係止される動力伝達部２６４を介して、リンク機構２４９に含まれる支持棒部材２５２がＸ方向に往復運動を可能とし、それに伴って、仕切りリブ２４７の両端部２４７ａ１、２４７ａ２も２つの支点２５５、２５６を中心に往復運動が行われる。換言すると、リンク機構２４９に含まれる支持棒部材２５２がＸ方向に往復運動に伴って、流し板２４６上を流下する余剰現像剤の流下方向を規制する仕切りリブ２４７の規制方向が切り換わるようになる。

次に、本実施の形態における現像装置による画像形成（印字）動作の好適な設定条件を決定する実施例および比較例について説明する。
図６は本実施の形態の現像装置による印字動作の好適な設定条件を決定する実施例における評価に用いた印字パターンであり、（ａ）はＡ４サイズ原稿の１２．５％をベタ印字とした印字パターンＡを示す説明図、（ｂ）はＡ４サイズ原稿の２５％をベタ印字とした印字パターンＢを示す説明図、図７は本実施の形態の現像装置による印字動作の好適な設定条件を決定する各実施例および比較例の各設定条件と画質評価との関係を示す表である。

実施例で用いる印字パターンは、図６（ａ），（ｂ）に示すように、用紙搬送方向（矢印Ｙ方向）に対して略垂直方向、すなわち、現像ローラ２４１の軸線方向（長手方向）に沿って図中奥側から手前側に向かい印字範囲が広くなるように傾斜してベタ印字した印字パターンであって、傾斜したベタ印字の印字率をＡ４サイズ原稿の１２．５％とした印字パターンＡと、Ａ４サイズ原稿の２５％とした印字パターンＢの２種類の印字パターンとする。

図６（ａ），（ｂ）に示すような印字パターンＡ，Ｂを用いた場合、現像装置２４の長手方向（現像ローラ２４１の軸線方向）でトナー消費の仕方が異なる、すなわち、現像槽２４０の手前側の方が奥側よりもトナー消費量が多くなる。現像装置２４へのトナー補給方法が基本的に長手方向で変わらないため、この印字パターンの印字が続いた場合には、手前側のトナー濃度が低くなる。

そこで、本実施例では、仕切りリブ２４７による余剰現像剤の流下方向を現像槽２４０の奥側に多く偏らせるようにする。その結果、奥側への余剰現像剤落下によるトナーの攪拌混合効果が高くなる。また奥側の現像剤量が多くなるため、現像剤の手前側へのトナー流し込み効果が強くなる。従い、均一なトナー濃度の確保時間の短縮を図ることができる。

（実施例１〜２、比較例１〜２）
実施例１〜２では、図６に示すような、Ａ４サイズ原稿の１２．５％、２５％を現像装置２４の長手方向に沿って斜めにベタ印字した印字パターンＡ，Ｂを用いて、上述の第１の実施の形態の現像装置２４を用いてトナー濃度６％の２成分現像剤を使用して、仕切りリブ２４７の傾斜角度θを、印字パターンＡの時は１０°、印字パターンＢの時は２０°として、５００枚連続印字テストを行った。５００枚連続印字後、トナー攪拌ローラ２４４ｂ上部の現像剤をサンプリングして、トナー濃度を測定した。

トナー濃度の測定に際しては、溶剤法を使用し、現像槽２４０の手前側（Ｆ）、中央部（Ｃ）、奥側（Ｒ）の３箇所のトナー濃度を測定した。なお、本テストの現像ローラ２４１の回転速度は、８６４ｍｍ／ｓｅｃとした。また、その５００枚時点での画像評価は、中央部の印字濃度の増減で評価し、評価機（測定機）としては、反射濃度計（マクベス社製、ＲＤ９１８）を使用した。
さらに、比較例１〜２として、図８に示すように、仕切りリブ３４７を現像ローラ３４１の回転方向に沿った方向、すなわち、現像ローラ３４１の軸線方向に対して略垂直な方向に配置して可動させない条件で、実施例１〜２と同様の評価を行った。

（実施例３、比較例３）
実施例３では、Ａ４サイズ原稿の２５％をベタ印字とした印字パターンＢを用い、現像ローラ２４１の回転速度を４３２ｍｍ／ｓｅｃに変更した以外は、実施例１と同様に５００枚連続印字テストを行った。５００枚連続印字後、トナー攪拌ローラ２４４ｂ上部の現像剤をサンプリングして、同様にトナー濃度を測定した。また、その５００枚時点での画像評価も同様に中央部（Ｃ）の印字濃度の増減で評価した。
さらに、比較例３として、比較例１〜２と同様に、仕切りリブ３４７を可動させない条件で同様の評価を行った。

（実施例４〜６）
実施例４〜６では、Ａ４サイズ原稿の１２．５％をベタ印字した印字パターンＡを用い、現像ローラ２４１の回転速度は８６４ｍｍ／ｓｅｃとし、現像ローラ２４１の連続駆動時間を３０分（実施例４）、６０分（実施例５，６）とし、１５分ごとに印刷を中断し１０往復の仕切りリブ往復運動を加えた以外は、実施例１〜３と同様に５００枚連続印字テストを行った。連続印字後、トナー攪拌ローラ２４４ｂ上部の現像剤をサンプリングして、トナー濃度を測定した。また、その印字終了時点での画質評価は、実施例１〜３と同様に中央部（Ｃ）の印字濃度の増減で評価した。なお、実施例６では、仕切りリブ往復運動の追加を行わなかった。

以上の各実施例および比較例の結果について説明する。
なお、トナー濃度の評価は、絶対値で０．１ｗｔ％以内、画像濃度では概ね０．１以内であれば、実使用上問題のないレベル、すなわちＯＫレベルと判断した。

図７の表１に示すように、実施例１，２と比較例１，２との比較から、流し板２４６に設けた仕切りリブ２４７の流下方向を変更することにより、また印字パターン（印字率）が多くなるにつれて、仕切りリブ２４７の流下方向の傾斜角度θを大きくすることにより、トナー濃度の前後差を抑えることができ、鮮明な印字画像を得られることが判明した。

すなわち、通常では、印字ジョブとして偏った印字パターンが続く場合には、現像ローラ２４１の長手方向では、局所的に現像剤濃度の不均一が発生するが、例えば、印字情報の領域分離処理等によって、画像形成装置１００の不図示の制御部が印字パターンの極端な前後差がある場合には、すなわち現像ローラ２４１の長手方向で現像される現像剤量に応じて、流下方向制御機構部２４８が仕切りリブ２４７により規制される流下方向を切換え制御することによって、より高精度なトナー濃度の均一化が図れることが判明した。

また、実施例２、実施例３、比較例３との比較から、仕切りリブ２４７の往復運動を加えることにより、また現像ローラ２４１の回転速度が速くなれば、仕切りリブ２４７の傾斜角度θを大きくすることで、トナー濃度の前後差を抑えることができ、鮮明な印字画像を得られることが判明した。

すなわち、通常では、印字用紙に対する画像形成プロセス速度に変更に伴い、現像ローラ２４１の回転速度も変更されるが、プロセス速度が高速になれば、２成分現像剤の混合攪拌性が低下する。このため、画像形成装置１００の制御部４０が流下方向制御機構部２４８による流下方向の傾斜角度θを大きくするよう制御することで、より高精度な現像剤濃度の均一化を図れることが判明した。

さらに、実施例４，５により、現像ローラ２４１の連続駆動時間が長くなれば、途中で仕切りリブの往復運動を追加することで、トナー濃度の前後差を抑えることができ、鮮明な印字画像を得られることが判明した。

すなわち、通常では、現像剤の長期使用につれ、２成分現像剤の流動性や混合攪拌能力が低下したりするが、このように、画像形成装置１００の制御部４０が現像ローラ２４１の連続駆動時間に合わせて仕切りリブ２４７による流下方向を一方向に制御させることによって、より高精度な現像剤濃度の均一化を図れることが判明した。

上述の各実施例および比較例の結果から、本発明の現像装置では、流し板によって回収されて流下する余剰現像剤は、流下方向制御機構部によって仕切りリブが規制する余剰現像剤の流下方向を制御されるので、印刷原稿に極端な印字率の差があったとしても、現像剤担持体となる現像ローラ２４１の長さ方向に対して流下する余剰現像剤が一方向に分散されて、現像槽内の混合攪拌性能が向上することがわかった。このため、現像ローラ２４１の長手方向でトナー濃度が均一化されるので、現像装置に起因する画像ムラを防止することが出来ることが判明した。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記の実施形態では、トナーカートリッジが１つ設置されるモノクロ用の画像形成装置に本発明の現像装置が適用されているが、カラー用の画像形成装置にも本発明の現像装置を適用することも可能である。

本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す説明図である。 前記画像形成装置に備わる現像装置の周りの構成を概略的に示す拡大図である。 前記現像装置の上部カバーを取り除いたときの上面視による概略構成を示す説明図である。 図３のＡ−Ａ断面を示す断面図である。 前記現像装置の変形例の上部カバーを取り除いたときの上面視による概略構成を示す説明図である。 前記現像装置による印字動作の好適な設定条件を決定する実施例における評価に用いた印字パターンであり、（ａ）はＡ４サイズ原稿の１２．５％をベタ印字とした印字パターンＡを示す説明図、（ｂ）はＡ４サイズ原稿の２５％をベタ印字とした印字パターンＢを示す説明図である。 前記現像装置による印字動作の好適な設定条件を決定する各実施例および比較例の各設定条件と画質評価との関係を示す表である。 従来の現像装置を構成する仕切りリブの構成を示す上面視による説明図である。

符号の説明

２１ 感光体ドラム（像担持体）
２４ 現像装置
１００ 画像形成装置
２４０ 現像槽
２４１ 現像ローラ（現像剤担持体）
２４２ 層厚規制部材
２４３ 攪拌ローラ（攪拌搬送部材）
２４５ トナー濃度センサ（トナー濃度検知手段）
２４４ トナー攪拌ローラ
２４６ 流し板（流し板部材）
２４７ 仕切りリブ（分散部材）
２４８ 流下方向制御機構部
２５０ フォトセンサ（画像濃度検知手段）
２４９ リンク機構
２６１ ソレノイド

Claims (4)

1. トナーと磁性キャリアの２成分を混合攪拌して帯電された現像剤によって、像担持体が担持する静電潜像を現像するもので、前記現像剤を収容するとともに、トナー補給部から補給されたトナーを収容する現像槽と、前記現像槽内で混合攪拌された前記現像剤を担持し、回転駆動することによって前記像担持体の対向位置に有する現像領域に供給する現像剤担持体と、前記トナー補給部から補給されたトナーを攪拌して前記現像槽中に搬送するトナー攪拌ローラと、前記現像槽内で回転駆動することにより前記現像槽中にある前記現像剤を攪拌しながら前記現像剤担持体に向けて搬送する攪拌搬送部材と、前記現像剤担持体で搬送される現像剤の層厚を規制する層厚規制部材と、前記層厚規制部材により規制された余剰現像剤を前記層厚規制部材と離隔する位置へ流下させる流し板部材と、前記流し板部材上に起立させて設けられ、前記余剰現像剤を前記現像剤担持体の長さ方向に対して分散させて所定の方向に流下させるよう規制する複数の分散部材と、前記分散部材により規定される前記余剰現像剤の流下方向を制御する流下方向制御機構部を備える現像装置であって、
   前記流し板部材は、前記余剰現像剤を前記攪拌搬送部材と前記トナー攪拌ローラの間へ流下させるように配置され、
   前記流下方向制御機構部は、前記現像槽の長手方向に対する印刷原稿の黒ベタ印字率が低い側に前記余剰現像剤を偏らせるように前記分散部材による余剰現像剤の流下方向を制御することを特徴とする現像装置。
2. 前記流下方向制御機構部は、前記現像剤担持体の回転速度が速くなるほど、前記分散部材により規制される前記流下方向の角度を大きくするよう制御されることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記現像剤担持体の連続駆動時間が所定時間を越える度に、前記流下方向制御機構部を往復運動させて前記余剰現像剤を流下させるトナー濃度均一化工程を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
4. 静電潜像を担持する像担持体と、この像担持体上の静電潜像をトナーにて可視像化する請求項１〜３の何れか１つに記載の現像装置と、を備えることを特徴とする画像形成装置。

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