JP4972961B2 - 現像装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、像担持体上の静電潜像をトナーにて可視像化する現像装置に係り、特に、トナー及びキャリアが含まれる二成分現像剤を用い、少なくともトナーが含まれる現像剤を補給すると共に現像剤を撹拌搬送する態様の現像装置及びこれを用いた画像形成装置に関する。

一般に、複写機、プリンタ等の画像形成装置として電子写真方式を例に挙げると、感光体ドラム等の像担持体上に静電潜像を形成し、現像装置にて前記静電潜像を可視像化するものが知られている。
ここで、現像装置には各種の現像方式が知られているが、現像性の高いものとして二成分現像方式がある。この二成分現像方式は、像担持体に対向して開口し且つトナー及びキャリアを含む二成分現像剤が収容される現像ハウジングを有し、この現像ハウジングの開口に面して現像剤担持用の現像ロールを配設する一方、この現像ロールに隣接して現像剤が撹拌しながら循環搬送可能な現像剤撹拌搬送機構（通常一対の現像剤撹拌オーガーを使用）を配設し、この現像剤撹拌搬送機構にて撹拌搬送された帯電特性の良好な現像剤を現像ロールに担持させ、像担持体に対向する現像領域に現像剤を供給するものである。
また、この種の二成分現像方式は、現像ハウジングに少なくともトナーが含まれる現像剤補給機構を付設し、現像ハウジング内の現像剤が消費されると新たな現像剤を補給することで現像特性を維持するようになっている。

特開２０００−１４１７５８号公報（発明の実施の形態，図２）

しかしながら、この種の二成分現像装置を用いた画像形成装置にて高画質の写真画像などを印刷する軽印刷市場においては、高濃度・高エリアカバレッジの画像を連続で出力するケースが多くなりつつある。
この場合、現像剤撹拌搬送機構(一対の現像剤撹拌オーガー)を横置きした態様にあっては、現像ロールに隣接した部位には一つの現像剤搬送オーガーが配設され、現像ロールへの現像剤供給動作と現像ロールからの残現像剤の回収動作とを兼用する形式になるため、高濃度・高エリアカバレッジの画像を連続で出力することに伴い、現像ロールに隣接する現像剤フローの上下流でトナー濃度差(トナー濃度勾配)が生じ、このトナー濃度差に伴う画像欠陥につながる虞れがある。

ところで、現像ロール上のトナー保持量分布が不均一になるという技術的課題に対しては、例えば特許文献１に示す先行技術を適用することが可能である。
この特許文献１は、現像ロール上のトナー濃度不均一に対し、感光体ドラム上の表面電位を変化させて濃度の均一化を図るようにした技術であるが、この種の先行技術は、現像装置の構造上の理由で起こり得る感光体ドラム上のトナー画像の濃度傾斜を予め補正するものであり、上述した技術的課題にこの種の先行技術を適用しようとしても、高濃度・高エリアカバレッジの画像を連続形成する時に徐々に変化する濃度変化には十分に対応できず、現像剤フローの上下流でのトナー濃度勾配を有効に補正することは不可能である。

本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、例えば高濃度・高エリアカバレッジの画像を連続形成する際に現像剤フローの上下流で生ずるトナー濃度勾配に伴う現像特性低下を有効に抑制することができる現像装置及びこれを用いた画像形成装置を提供するものである。

すなわち、本発明の基本的構成は、図１に示すように、像担持体１に対向配置されて像担持体１上の静電潜像を現像剤Ｇにて可視像化する現像装置２において、トナー及びキャリアを含む二成分現像剤Ｇが収容され且つ像担持体１に対向して開口する現像ハウジング３と、この現像ハウジング３の開口に面して配設され且つ現像剤Ｇが担持可能な現像剤担持体４と、前記現像ハウジング３のうちの現像剤担持体４に隣接する搬送経路と隣接しない搬送経路とが含まれて現像剤が循環搬送される循環搬送経路を有し、前記循環搬送経路の搬送経路には前記現像剤担持体４の軸方向に延びる撹拌搬送部材（例えば５ａ，５ｂ）を配設すると共に当該撹拌搬送部材（例えば５ａ，５ｂ）にて現像剤Ｇを撹拌しながら循環搬送する現像剤撹拌搬送手段５と、前記現像ハウジング３の循環搬送経路のうち現像剤担持体４に隣接しない搬送経路の現像剤搬送方向上流側に現像剤供給口を有し、この現像剤供給口に対し少なくともトナーが含まれる現像剤が補給される現像剤補給手段６と、現像剤担持体４の軸方向に沿う現像剤Ｇのトナー濃度勾配に伴うトナー濃度差が予め決められた値未満で現像特性が良それ以外で否とするように、現像特性の良否を判別する現像特性判別手段７と、この現像特性判別手段７による現像特性判別結果が否である条件下で、現像剤担持体４による現像動作を停止した後に、前記現像剤Ｇのトナー濃度勾配に伴う現像特性を補正すべく少なくとも現像剤撹拌搬送手段５による現像剤撹拌搬送動作に加えて、現像剤補給手段による現像剤補給動作が含まれる現像特性補正動作を実行する現像特性補正手段８と、を備えたものである。

このような技術的手段において、本発明は二成分現像方式で、現像剤撹拌搬送手段５による現像剤の撹拌搬送、及び、少なくともトナーが含まれる現像剤補給を行う態様を前提とするものであれば適宜選定して差し支えない。
特に、横型の現像装置（具体的には現像剤循環搬送機構５が現像剤担持体４に隣接して一つの撹拌搬送部材５ａを有し、この撹拌搬送部材５ａにて現像剤担持体４に現像剤Ｇを供給し且つ現像剤担持体４から現像剤Ｇを回収する態様）は、本件発明の課題(現像剤担持体４の軸方向に沿うトナー濃度勾配が生じ易く、画像欠陥につながり易い)が顕著であるため、本件発明が特に有効である。

また、現像特性判別手段７は、図２(ａ)〜(ｃ)に示すように、現像剤担持体４の軸方向に沿う現像剤Ｇのトナー濃度勾配に起因する現像特性の良否を判別対象とするものであり、その判別原理については直接的、間接的を問わない。
更に、現像特性補正手段８は、現像特性判別結果が否である条件下で現像特性の補正を行う。ここで、現像特性判別結果の良否基準については、現像剤担持体４に隣接する現像剤フローのトナー濃度勾配に応じて適宜選定して差し支えなく、例えば図２(ｂ)に示すように、トナー濃度勾配（トナー濃度差）がｄ以上である条件では否、例えば図２(ｃ)に示すように、トナー濃度勾配が十分に小さくｄ未満であれば良とすればよい。
更にまた、現像特性補正手段８の基本動作は、現像動作の停止、現像剤撹拌搬送手段５による現像剤撹拌搬送動作(空回し)を含み、現像剤Ｇのトナー濃度勾配に伴う現像特性を補正するものであればよい。

また、現像特性判別手段７の代表的態様としては、出力画像の画像密度情報が認識可能な画像密度情報認識要素を具備する態様が挙げられる。ここで、画像密度情報認識要素としては、ピクセルカウンタ(画像密度計測記憶要素)を用いて直接的に認識してもよいし、ＴＣ(Toner Concentration)センサ、ＡＤＣ(Auto Density Control)パッチセンサを用いて間接的に認識するものでもよい。
更に、現像特性判別手段７の他の代表的態様としては、現像剤担持体４の軸方向に沿う現像剤Ｇのトナー濃度勾配が直接若しくは間接的に検出可能な濃度センサを具備する態様が挙げられる。ここで、濃度センサとしては、現像剤担持体４の軸方向に沿う現像剤のトナー濃度勾配を検出可能であれば、ＴＣセンサ、ＡＤＣパッチセンサを広く含み、また、センサ数についても単数、複数を問わない。
更にまた、現像特性判別手段７の別の代表的態様としては、現像特性の良否判別に当たり少なくとも否判別を複数段階で行う態様が挙げられる。このように複数段階判別を行うことで、現像特性補正手段８による補正動作を夫々の段階に応じて行うことが可能である。

また、現像特性補正手段８の代表的態様としては、現像剤撹拌搬送手段５による現像剤撹拌搬送動作に加えて、現像剤補給手段６による現像剤補給動作を含むものである態様が挙げられる。
この場合、現像剤補給手段６による現像剤補給動作を行った後に現像剤撹拌搬送手段５による現像剤撹拌搬送動作を行うものであってもよいし、あるいは、現像剤補給手段６による現像剤補給動作及び現像剤撹拌搬送手段５による現像剤撹拌搬送動作を少なくとも同時期を含んで行うものであってもよい。

更に、現像特性補正手段８の他の代表的態様としては、現像剤撹拌搬送手段６による現像剤撹拌搬送動作が通常の現像剤担持体４による現像動作時の速度よりも速い速度で行われる態様が挙げられる。本態様によれば、現像剤撹拌搬送動作速度が通常の現像動作時よりも速いため、トナー濃度勾配の回復時間を短縮することができる。

特に、本発明では、現像特性補正手段８としては、現像剤撹拌搬送手段６による現像剤撹拌搬送動作時に、現像剤担持体４に隣接する撹拌搬送部材５ａによる現像剤搬送方向上流側領域に対し像担持体１上にトナー排出バンド（潜像形成手段９により所定のバンド潜像を形成し、これをトナーにて可視像化したもの）を作成する態様（トナー排出バンド方式）が採用されている。本態様によれば、トナー排出バンドを作成することでトナー消費を促し、現像剤搬送方向のうち現像剤担持体４の軸方向上流側でのトナー濃度を相対的に下げ、同現像剤担持体４の軸方向下流側でのトナー濃度差を低減することができる。

更に、トナー排出バンド方式において、本発明の一態様で採用されるトナー排出バンドの代表的態様としては、現像剤担持体４に隣接する撹拌搬送部材５ａによる現像剤搬送方向下流側に向かって濃度若しくは面積が減少勾配にある態様が挙げられる。このように、トナー排出バンドとして現像剤搬送方向下流側に向かって濃度若しくは面積が減少勾配にあるものを使用すれば、下流側の現像剤によるトナー濃度との差を徐々に低減させることができる。
また、トナー排出バンド方式において、本発明の他の態様で採用される現像剤補給タイミングの代表的態様としては、現像特性補正手段８は、現像剤撹拌搬送手段５による現像剤循環搬送経路のうちトナー排出バンドを作成した現像剤部分が現像剤補給部位に合流するタイミングで、現像剤補給手段６による現像剤補給動作を行う態様が挙げられる。このように現像剤補給のタイミングを調整することにより、濃度ムラを抑えた現像剤部分に現像剤を補給するため、トナー濃度勾配を早期に復帰させることが可能である。

また、現像特性補正手段の更に別の代表的態様としては、現像特性判別手段７の判別結果に基づいて複数段階の補正動作を行う態様が挙げられる。本態様によれば、現像特性の良否を細かく判別し、それに応じて現像特性補正を細かく行うことができる。例えば現像剤撹拌搬送動作、現像剤補給動作、及び、トナー排出バンド作成動作を現像特性の否判別の程度に応じて段階的に行うようにすればよい。

以上のように、本発明モデルの作用を模式的に示すと、図３(ａ)(ｂ)に示すように表すことができる。
今、高濃度・高エリアカバレッジな画像を連続形成したと仮定すると、現像剤撹拌搬送手段５の撹拌搬送部材５ａ，５ｂで循環搬送される現像剤Ｇのうち、現像剤担持体４に隣接する現像剤フローＦに着目すると、現像剤フローＦの上流側は常に新しい現像剤Ｇが供給されるのに対し、現像剤フローＦの下流側は上流の使用済現像剤と新しい現像剤との混合が供給される。このため、現像剤フローＦの下流側はその上流側に比べて新しい現像剤の供給量が相対的に低減することになり、その分、現像剤フローＦのトナー濃度勾配はプリント枚数が増加するにつれて増大し、例えばプリント枚数がｎ−１枚目を終了した時点でその閾値(現像特性否に相当する値)以上に至ったとすると、現像特性判別手段７が現像特性が否であることを判別し、現像特性補正手段８は、プリント枚数ｎ枚目の現像を行う前に、現像特性の補正動作(現像剤撹拌搬送動作，トナーディスペンス，トナー排出バンド)を実行し、トナー濃度勾配を現像特性が良好に至るように低減する。

これに対し、本発明モデルの作用を明確にするために、現像特性判別手段７、現像特性補正手段８を具備しない比較モデルの作用を図４(ａ)(ｂ)に基づいて説明する。
この比較モデルにおいて、本発明モデルと同様に、高濃度・高エリアカバレッジな画像を連続形成したと仮定すると、プリント枚数が増加するにつれて、現像剤フローＦの下流側はその上流側に比べて新しい現像剤の供給量が相対的に低減することになり、その分、現像剤フローＦの下流側のトナー濃度が下がり、画像濃度の低下領域が増大する。この結果、現像剤フローＦのトナー濃度勾配がプリント枚数ｎの増加するにつれて増大していき、ついには現像特性不良の画像欠陥に至ってしまう。

また、本発明は、上述した現像装置２のみならず、この現像装置２を用いた画像形成装置をも対象とする。
この場合、静電潜像が担持可能な像担持体１と、この像担持体１上の静電潜像を可視像化する現像装置２とを備えた画像形成装置において、上述した現像装置２を用いるようにすればよい。

本発明に係る現像装置によれば、現像特性判別手段によって現像剤担持体の軸方向に沿う現像剤のトナー濃度勾配に伴うトナー濃度差が予め決められた値未満で現像特性が良それ以外で否とするように、現像特性の良否を判別し、現像特性補正手段にて、現像特性判別手段による現像特性判別結果が否である条件下で、現像剤担持体による現像動作を停止した後に、前記現像剤のトナー濃度勾配に伴う現像特性を補正すべく少なくとも現像剤撹拌搬送手段による現像剤撹拌搬送動作に加えて、現像剤補給手段による現像剤補給動作が含まれる現像特性補正動作を実行するようにしたので、例えば高密度画像を連続形成する際に現像剤担持体における現像剤のトナー濃度勾配が大きくなり、現像特性に影響を与える状況が発生した場合には、これを直ちに把握して一旦現像動作を中断した後に現像特性の補正を迅速に行うことができる。このため、現像剤のトナー濃度勾配に伴う現像特性が不良（否）である状況での現像装置の作動を確実になくし、かつ、現像特性の回復を迅速に実現することができ、トナー濃度勾配に伴う現像特性低下に起因する画像不良を確実に防止することができる。
更に、本発明に係る現像装置によれば、現像剤撹拌搬送手段による現像剤撹拌搬送動作時に、現像剤担持体に隣接する撹拌搬送部材による現像剤搬送方向上流側領域に対し像担持体上にトナー排出バンドを作成するようにしたので、トナー排出バンドを作成することでトナー消費を促し、現像剤搬送方向のうち現像剤担持体の軸方向上流側でのトナー濃度を相対的に下げ、同現像剤担持体の軸方向下流側でのトナー濃度差を低減することができる。
特に、トナー排出バンドとして現像剤搬送方向下流側に向かって濃度若しくは面積が減少勾配にあるものを使用する態様では、下流側の現像剤によるトナー濃度との差を徐々に低減させることができる。
一方、現像剤補給のタイミングを調整することにより、濃度ムラを抑えた現像剤部分に現像剤を補給する態様では、トナー濃度勾配を早期に復帰させることが可能である。
また、このような現像装置を用いた画像形成装置によれば、トナー濃度勾配に伴う現像特性低下のない現像性能を維持することが可能になるため、現像性の極めて良好な画像形成装置を提供することができる。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
◎実施の形態１
図５は本発明が適用された画像形成装置の実施の形態１の全体構成を示す説明図である。
同図において、画像形成装置の基本的構成は、装置本体２０の上部に画像読取ユニット２１を配設する一方、装置本体２０内には例えばタンデム型の作像ユニット３０が搭載された作像エンジン２２を配設すると共に、この作像エンジン２２の下部にはシート供給トレイ２３，２４を配設し、このシート供給トレイ２３，２４から供給されたシート（用紙）をシート搬送路２５を通じて作像エンジン２２に送り、この作像エンジン２２にてシート上に画像を形成した後、シート搬送路２５を通じて装置本体２０外に画像が形成されたシートを排出するようにしたものである。

本実施の形態において、作像エンジン２２は、例えばイエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色画像を形成する作像ユニット３０（３０Ｙ〜３０Ｋ）を有しており、各作像ユニット３０の下方には中間転写ベルト４０を配設すると共に、この中間転写ベルト４０上に転写された画像を一括転写装置４２にてシートに一括転写するものである。
ここで、作像ユニット３０は例えば電子写真方式を採用したもので構成されており、感光体ドラム３１の周囲に、感光体ドラム３１を帯電する帯電装置３２と、帯電された感光体ドラム３１上に静電潜像を書き込む図示外の露光装置３３(図８参照)と、感光体ドラム３１上に書き込まれた静電潜像を所定の色トナーにて可視像化する現像装置３４と、感光体ドラム３１上のトナー像を中間転写ベルト４０上に一次転写する一次転写装置３５と、感光体ドラム３１上の残留トナーを清掃するクリーニング装置（ドラムクリーナ）３６とを順次配設したものである。

また、中間転写ベルト４０は複数の張架ロール４１に掛け渡されており、一括転写装置４２は例えば転写バイアスが印加されるバイアスロールからなり、前記張架ロール４１の一つをバックアップロールとして対向配置されている。尚、中間転写ベルト４０の二次転写部位の下流側には図示外のベルトクリーナが配設されており、中間転写ベルト４０上の残留トナーを回収若しくは逆極性に帯電して一次転写部位より感光体ドラム３１側に転移させ、ドラムクリーナ３６にて回収可能とするものである。
更に、シート搬送路２５の一括転写部位の手前にはシート位置決め用のレジストレーションロール（レジロール）４３が配設されており、前記一括転写部位通過後には例えば搬送ベルト４４が配設され、その下流側にはシート上の未定着像を定着する定着装置４５が配設されている。尚、符号４６はシート搬送路２５の一要素であり、シートの両面記録を可能とするために片面記録済みシートを作像エンジン２２の一括転写部位に戻すシート戻し搬送路、４７はシート搬送路２５に適宜数配設される搬送ロール、４８は各シート供給トレイ２３，２４のシートを送出するフィーダである。

特に、本実施の形態では、各作像ユニット３０（３０Ｙ〜３０Ｋ）の現像装置３４には夫々トナー補給装置１００（１００Ｙ〜１００Ｋ）が付設されている。
本実施の形態において、現像装置３４は、図５及び図６に示すように、感光体ドラム３１側に開口した現像ハウジング５０を有し、この現像ハウジング５０内にトナー及びキャリアが含まれる現像剤Ｇを収容する一方、現像ハウジング５０の開口に面した箇所には現像ロール５１を配設すると共に、この現像ハウジング５０の内には現像ロール５１に隣接して現像剤撹拌搬送機構５２を設けたものである。尚、符号５３は現像ロール５１上の現像剤層厚を規制するトリミング部材である。
ここで、現像ロール５１は、回転可能な現像スリーブの内部に、複数の磁極が配列された磁石ロールを固定的に内包したものであり、感光体ドラム３１との間に所定のギャップを介して現像スリーブを回転駆動させるようになっている。更に、現像スリーブには例えば交流バイアスを直流バイアスに重畳した現像バイアスが印加されている。

また、本実施の形態において、現像剤撹拌搬送機構５２は、図６及び図７に示すように、現像ハウジング５０内を仕切り部５５にて一対の直線状の搬送経路５６，５７に区画すると共に、前記仕切り部５５の長手方向両端部位に夫々連通口５８，５９を開設することにより、搬送経路５６，５７を現像剤が循環可能な循環搬送経路として形成し、各搬送経路５６，５７には夫々撹拌搬送オーガー６１，６２(本例では、以下必要に応じて、現像ロール５１に隣接する撹拌搬送オーガー６１をサプライオーガー、現像ロール５１から離間した撹拌搬送オーガー６２をアドミックスオーガーと称する。)を配設するようにしたものである。

更に、本実施の形態では、現像ハウジング５０のうちアドミックスオーガー６２の現像剤搬送方向上流側には現像剤供給部６３が設けられており、この現像剤供給部６３には現像剤供給口６４が開設され、アドミックスオーガー６２の一端側が現像剤供給部６３まで延設されていると共に、現像剤供給部６３の現像剤供給口６４にはトナー補給装置１００（１００Ｙ〜１００Ｋ）が連通配置されている。
更にまた、本実施の形態では、現像ハウジング５０の搬送経路５６のうちサプライオーガー６１の下流側に位置する部位には現像剤中のトナー濃度検出用のＴＣ(Toner Concentration)センサ６５が設けられている。

また、トナー補給装置１００（１００Ｙ〜１００Ｋ）は、図５及び図６に示すように、各色トナーＴが収容されているカートリッジ１１０（１１０Ｙ〜１１０Ｋ）と、このカートリッジ１１０内のトナーＴを一時的に貯蔵するリザーブタンク１２０とを備えている。
ここで、カートリッジ１１０の数については色トナー毎に一つずつ設けるようにしてもよいし、使用頻度に応じて例えばブラックトナー用に二つのカートリッジを用いるなど適宜選定して差し支えないが、本実施の形態では、一つずつの態様が示されている。
本実施の形態において、カートリッジ１１０はトナーＴが収容される収容搬送路１１１を有しており、この収容搬送路１１１には適宜数（例えば二つ）の搬送部材１１２を配設すると共に、この搬送部材１１２をカートリッジモータ（図示せず）にて駆動可能とし、更に、収容搬送路１１１の一端側下部に連通口（図示せず）を開設したものである。ここでいう搬送部材１１２としては、例えばコイル状のアジテータとクランク状のパドルとが用いられるが、これに限られるものではなく適宜選定して差し支えない。尚、装置本体２０にはカートリッジ１１０を装着する際に開放する開閉自在な図示外のカバー（ディスペンスドア）が設けられており、また、カートリッジ１１０が嵌合可能なカートリッジ受部（図示せず）が形成されている。

また、リザーブタンク１２０は、上方に開口し且つカートリッジ１１０と直交する方向に延びる容器状に形成されており、このリザーブタンク１２０内にはカートリッジ１１０の連通口（図示せず）と連通し且つトナーが移動可能な移動搬送路１２１が設けられている。そして、この移動搬送路１２１内には適宜数の搬送部材１２２が配設されており、この搬送部材１２２は図示外のディスペンスモータからの駆動力を図示外の駆動伝達ギア列を介して駆動可能になっている。また、移動搬送路１２１の移動搬送方向下流側には例えばシャッタにて開閉可能な補給口１２４が設けられ、この補給口１２４と現像ハウジング５０の現像剤供給口６４とが連通管１２７を介して連通接続されている。

更に、本実施の形態において、現像装置３４の制御系を図８に示す。
同図において、符号８０は現像装置３４を始めとする各種のプロセスデバイスを制御するための制御装置であり、この制御装置８０は例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏポートを含むマイクロコンピュータシステムにて構成されている。また、符号８１は画像密度を累積的に計数するピクセルカウンタ、８２は感光体ドラム３１上に形成した画像濃度検出用の濃度パッチが検出可能なＡＤＣ(Auto Density Control)センサであり、本実施の形態では、現像装置３４の下流側のうち現像装置３４の現像ロール５１に隣接する領域における現像剤フローの下流側に対応した部位に配設されている。
そして、制御装置８０は、一連の作像処理を実現する上で必要な作像処理プログラム(例えば図９に示す現像特性補正処理プログラムなどを含む)をＲＯＭ内に組み込み、図示外のコントロールパネル、画像読取りユニット２１、ピクセルカウンタ８１、ＡＤＣセンサ８２(又はＴＣセンサ６５)などからの入力信号をＣＰＵに取り込み、ＣＰＵにて前記作像処理プログラムを実行することにより所定の制御信号を生成し、帯電装置３２，露光装置３３、現像装置３４、トナー補給装置１００などに各制御信号を送出するようになっている。

次に、本実施の形態に係る画像形成装置の作動について現像装置３４を中心に説明する。
今、画像形成装置に複数枚のプリントジョブ指令が与えられ、ｎ枚目のプリント処理に移行したとする。
すると、制御装置８０は、図９に示すように、通常のＩＣＤＣ／ＡＤＣディスペンス制御を行う。
ここで、ＩＣＤＣはImage(Pixel) Count Dispense Controlの略であり、‘通常のＩＣＤＣ／ＡＤＣディスペンス制御’とは、ピクセルカウンタ８１に基づく画像密度に応じたトナー補給基準量と、ＡＤＣセンサ８２からの画像濃度に対応するトナー補給増減量にて最終的なトナー補給量を決定するものである。

そして、本実施の形態では、制御装置８０は、現像装置３４の現像ロール５１に隣接領域での現像剤のトナー濃度勾配について補正処理(現像特性補正処理)を行うか否かを決める。
今、‘現像特性不良’である条件が‘過去ｋ枚(例えば１０枚)平均の画像密度がＱ１(例えば６０)以上’であると仮定すると、ピクセルカウンタ８１からの画像密度の累積計数値が‘現像特性不良’であるか否かを判別し、‘現像特性不良’でないと判別されれば現像特性補正処理を行わずにスキップし、‘現像特性不良’であると判別されれば現像特性補正処理を行う。
ここで、濃現像特性補正処理の有無については、図１０(ａ)に示すように、過去ｋ枚(例えば１０枚)の平均画像密度がＱ１(例えば６０)以上か否か判別し、図１０(ｂ)に示すように、平均画像密度がＱ１以上であれば原則として現像特性補正処理(濃度勾配補正動作)を行う。

本実施の形態では、現像特性補正処理は、図９に示すように、現像特性の複数の判別結果に応じて複数種の補正処理を行うようになっている。
今、‘過去ｋ枚(例えば１０枚)平均の画像密度ＱがＱ１(例えば６０)≦Ｑ≦Ｑ２(例えば７０)’であれば‘空回し補正選択’を、‘過去ｋ枚平均の画像密度ＱがＱ２＜Ｑ≦Ｑ３(例えば８５)’であれば‘ディスペンス補正選択’を、‘過去ｋ枚平均の画像密度ＱがＱ３＜Ｑ’であれば‘バンド補正選択’を夫々行い、しかる後、ピクセルカウンタ８１の累積値をリセットする。

−空回し補正選択−
‘空回し補正選択’は、図１１に示すように、プリント動作を中断した後、現像装置３４を所定時間空回しする。この空回し時間は平均画像密度に応じて予め選定される(後述する実施例参照)。
‘空回し補正選択’では、図１２(ａ)に示すように、現像装置３４の現像ロール５１に隣接する現像剤フローの下流側のトナー濃度(ＴＣ)が上流側より低いトナー濃度勾配の程度は軽度(現像特性不良軽度)であるため、現像装置が所定時間空回し動作させられ、その間、現像剤撹拌搬送機構５２により現像剤が撹拌搬送され、これに伴って、図１２(ｂ)に示すように、現像剤が順次帯電されて現像特性が良好な状態へと回復する。

−ディスペンス補正選択−
‘ディスペンス補正選択’は、図１３に示すように、プリント動作を中断した後、現像装置３４を停止し、しかる後、トナー補給装置１００によりショットディスペンス動作を行い、その後、現像装置３４を所定時間空回しする。尚、ショットディスペンス時間、空回し時間については平均画像密度に応じて予め選定される。
‘ディスペンス補正選択’では、通常ディスペンス動作が現像ロール５１に隣接する現像剤フローＦの上流側におけるトナー濃度(ＴＣ)を高め、現像剤フローＦの上下流のトナー濃度勾配を更に大きくした状況にある。このとき、先ず図１４(ａ)(ｂ)に示すように、一旦現像装置３４を停止させた後にショットディスペンスを行い、しかる後、図１５(ａ)に示すように、現像装置３４の空回しを行う。すると、現像剤撹拌搬送機構５２の空回しによって、前記現像剤フローＦの下流部分（低ＴＣ部）がショットディスペンストナーＴｓと合流する。つまり、ショットディスペンストナーは流動性が悪く、下部に位置する現像剤の流れに乗れず、出遅れることから、循環移動してくる現像剤フローＦの低ＴＣ部と合流した後に搬送される。そして、図１５(ｂ)に示すように、現像装置３４の空回しによって現像剤フローＦの上下流のトナー濃度勾配は均一化される。

−バンド補正選択−
‘バンド補正選択’は、図１６に示すように、プリント動作を中断した後、現像装置３４を停止し、しかる後、トナー補給装置１００によりショットディスペンス動作を行い、その後、現像装置３４を所定時間空回しを行うと共に、現像ロールに隣接する現像剤フローＦの上流側に対応して感光体ドラム３１上にトナー排出バンドを形成する。尚、ショットディスペンス時間、空回し時間については平均画像密度に応じて予め選定され、また、トナー排出バンドの形状などについては適宜選定して差し支えない。

この‘バンド補正選択’では、現像ロール５１に隣接する現像剤フローＦの上下流のトナー濃度勾配が‘ディスペンス補正選択’更に大きい状況にある。この状況は、平均画像密度が閾値よりも著しく大きい場合、通常のＩＣＤＣ／ＡＤＣディスペンス制御を行うと、現像ロール５１に隣接する現像剤フローのトナー濃度が更に高濃度に至ってしまう。
このとき、先ず図１７(ａ)(ｂ)に示すように、一旦現像装置３４を停止させた後にショットディスペンスを行い、しかる後、図１８(ａ)に示すように、現像装置３４の空回しを行う。すると、現像剤撹拌搬送機構５２の空回しによって、‘ディスペンス補正選択’と同様の作用により、図１８(ａ)に示すように、前記現像剤フローＦの下流部分（低ＴＣ部）がショットディスペンストナーＴｓと合流する。

更に、これと併行して、図１８(ａ)に示すように、現像剤フローＦの上流側に対応する領域にて感光体ドラム３１上にトナー排出バンドＴｂ(帯電装置３２及び露光装置３３にてバンド潜像を形成し、これを現像装置３４にて可視像化したもの)を形成する。このトナー排出バンドＴｂとしては、現像剤フローＦの下流に向かってバンド面積（トナー消費量）が一定でも差し支えないが、現像剤フローＦの下流に向かってトナー濃度が減少する傾向にあることから、トナー排出バンドＴｂのバンド面積(トナー消費量)が減少勾配になる方がトナー消費バランスを均一にすることが可能である点で好ましい。例えば感光体ドラム３１の周方向に３０ｍｍ、軸方向に２００ｍｍの三角形バンドなどが挙げられる。
このようなトナー排出バンドを作成することにより、現像剤フローＦの上流側の高ＴＣ部のトナーが吐き出されることから、その分、現像剤フローＦの上下流でのトナー濃度勾配が低減する。
この結果、現像装置３４の空回し及びトナー排出バンドの作成によって、図１８（ｂ）に示すように、現像剤フローＦの上下流のトナー濃度勾配は迅速に均一化される。

◎実施の形態２
図１９は本発明が適用された画像形成装置の実施の形態２で用いられる現像装置の制御系の処理内容を示すフローチャートである。
同図において、今、画像形成装置に複数枚のプリントジョブ指令が与えられ、ｎ枚目のプリント処理に移行したとする。
このとき、制御装置８０は、図１９に示すように、通常のＩＣＤＣ／ＡＤＣディスペンス制御を行う。
そして、本実施の形態では、制御装置８０は、現像装置３４の現像ロール５１に隣接領域での現像剤のトナー濃度勾配について補正処理(現像特性補正処理)を行うか否かを決める。
本例では、‘現像特性不良’である条件が‘過去ｋ枚(例えば１０枚)の濃度差分がＤ１(例えば２０)以上’であると仮定すると、ＴＣセンサ６５又はＡＤＣセンサ８２からの濃度差分情報が‘現像特性不良’であるか否かを判別し、‘現像特性不良’でないと判別されれば現像特性補正処理を行わずにスキップし、‘現像特性不良’であると判別されれば現像特性補正処理を行う。

本実施の形態では、現像特性補正処理は、図１９に示すように、現像特性の複数の判別結果に応じて複数種の補正処理を行うようになっている。
今、‘過去ｋ枚(例えば１０枚)濃度差分ＤがＤ１(例えば２０)≦Ｄ≦Ｄ２(例えば２５)’であれば‘空回し補正選択’を、‘過去ｋ枚の濃度差分ＤがＤ２＜Ｄ≦Ｄ３(例えば３５)’であれば‘ディスペンス補正選択’を、‘過去ｋ枚の濃度差分ＤがＤ３＜Ｄ’であれば‘バンド補正選択’を夫々行い、しかる後、ＴＣセンサ６５又ＡＤＣセンサ８２の累積値をリセットする。
図２０(ａ)(ｂ)はＴＣセンサ６５による濃度差分が通常の制御範囲内から逸脱した条件下で現像特性補正処理を実行することを示し、また、図２１(ａ)(ｂ)はＡＤＣセンサ８２による濃度差分が通常の制御範囲内から逸脱した条件下で現像特性補正処理を実行することを示す。

◎実施例１
実施の形態１に係る画像形成装置を用いた実施例１において、‘空回し補正選択’による現像特性補正処理を行うに際し、プリントする画像密度の濃さ、連続プリント枚数及び現像装置３４の空回し時間の関係を調べたところ、図２２に示すような結果が得られた。
同図によれば、画像密度の閾値に対して現像装置３４の空回し時間を予め決定しておくことにより、トナー濃度勾配を有効に復帰することが把握される。すなわち、図２２は、出力する画像密度とプリント枚数に応じて生じるトナー濃度勾配に対して、復帰のために必要な現像装置の空回し時間を表すものである。なお、この関係は、使用する現像装置の攪拌特性に応じて決定される。ここで使用した現像装置では、画像密度が略１００％かつ出力枚数が略１枚程度の場合と、画像密度が略１％かつ出力枚数が略１００枚程度の場合は、現像装置に生じるトナー濃度勾配が略等しく、いずれもその復帰のためには現像装置の空回しを１０秒程度行うことが必要である。予め、この関係を把握しておくことにより、出力される画像情報に応じて、空回し時間を効率的に設定することが可能となる。

◎実施例２
実施の形態１に係る画像形成装置を用いた実施例２において、濃度勾配が発生しやすい条件〔例えば１００％画像密度にて連続プリント２０秒〕で連続プリントを行い、In-Out濃度勾配（現像ロールに隣接する現像剤フローの上下流のトナー濃度勾配に相当，In側（In Board側）が上流側、Out側（Out Board側）が下流側）の状態を作った後、‘空回し補正選択’‘ディスペンス補正選択’にて現像特性補正処理を行い、その際のIn側、Out側のトナー濃度変化を調べる実験を行い、In/Outのトナー濃度勾配が均等に戻るまでの必要な時間を調べた。但し、２秒毎に空回しを一旦停止し、計１０回のトナー濃度測定を行った。
結果を図２３に示す。尚、図２３中、太実線、太点線は‘空回し補正選択’、細実線、細点線は‘ディスペンス補正選択’である。また、同図‘End’は１００％画像密度で連続プリント２０秒を行った後の濃度勾配が生じている状態である。
同図によれば、現像ロールに隣接する現像剤フローのトナー濃度勾配はEnd時にOut側が大きく落ち込んでいるが、１０秒弱の空回しの時点で徐々に下がってきたIn側のトナー濃度を上回る、その後、再下降を始めたOut側と再上昇を始めたIn側とが約２０秒の空回しの後、略均等になることが分かる。
また、‘ディスペンス補正選択’は空回し補正選択’に比べてトナー濃度勾配の均等への収束が速いことも理解される。
尚、本実施例では、採用した現像装置と画像形成装置の配置形態から、現像ロールに隣接する攪拌部材の上流側をIn Board側、下流側をOut Board側としているが、これに限定するものではなく、上記のような攪拌部材の上流側、下流側を有する現像装置に対して広く適用されるものである。

本発明に係る現像装置及びこれを用いた画像形成装置の概要を示す説明図である。 (ａ)は本発明に係る現像装置における現像剤供給の一例を示す説明図、(ｂ)は現像特性が否である状態を示す説明図、(ｃ)は現像特性が良である状態を示す説明図である。 (ａ)は本発明モデルに係る現像装置を用いた際の高密度画像連続形成時における動作過程を模式的に示す説明図、(ｂ)は発明モデルの現像剤担持体上の軸方向上流部、下流部におけるトナー濃度変化を示す説明図である。 (ａ)は比較モデルに係る現像装置を用いた際の高密度画像連続形成時における動作過程を模式的に示す説明図、(ｂ)は比較モデルの現像剤担持体上の軸方向上流部、下流部におけるトナー濃度変化を示す説明図である。である。 本発明が適用された画像形成装置の実施の形態１を示す説明図である。 実施の形態１に係る現像装置の要部を示す説明図である。 実施の形態１に係る現像装置の横断面(図６中VII−VII方向断面に相当)説明図である。 実施の形態１に係る現像装置の制御系を示す説明図である。 実施の形態１に係る現像装置の制御系の処理内容を示すフローチャートである。 (ａ)(ｂ)は実施の形態１の濃度勾配補正動作の流れを示す説明図で、(ａ)はプリント動作時の画像密度データ例、(ｂ)は濃度勾配補正動作を行うタイミングを示すグラフ図である。 実施の形態１の空回し補正選択のサブルーチンを示すフローチャートである。 (ａ)(ｂ)は空回し補正選択時の現像装置での状態を模式的に示す説明図である。 実施の形態１のディスペンス補正選択のサブルーチンを示すフローチャートである。 (ａ)(ｂ)はディスペンス補正選択時の現像装置での状態を模式的に示す説明図(１)である。 (ａ)(ｂ)はディスペンス補正選択時の現像装置での状態を模式的に示す説明図(２)である。 実施の形態１のバンド補正選択のサブルーチンを示すフローチャートである。 (ａ)(ｂ)はバンド補正選択時の現像装置での状態を模式的に示す説明図(１)である。 バンド補正選択時の現像装置での状態を模式的に示す説明図(２)である。 実施の形態２で用いられる現像装置の制御系の処理内容を示すフローチャートである。 (ａ)(ｂ)は実施の形態２の濃度勾配補正動作の流れを示す説明図で、(ａ)はプリント動作時のＴＣセンサ出力例、(ｂ)は濃度勾配補正動作を行うタイミングを示すグラフ図である。 (ａ)(ｂ)は実施の形態２の変形形態における濃度勾配補正動作の流れを示す説明図で、(ａ)はプリント動作時のＡＤＣセンサ出力例、(ｂ)は濃度勾配補正動作を行うタイミングを示すグラフ図である。 実施例１における復帰時の空回し時間の決め方を示す説明図である。 実施例１，２における現像ロール上流側(Out側)、下流側(In側)の濃度変化を示す説明図である。

符号の説明

１…像担持体，２…現像装置，３…現像ハウジング，４…現像剤担持体，５…現像剤撹拌搬送手段，５ａ，５ｂ…撹拌搬送部材，６…現像剤補給手段，７…現像特性判別手段，８…現像特性補正手段，９…潜像形成手段，Ｇ…現像剤

Claims (11)

1. 像担持体に対向配置されて像担持体上の静電潜像を現像剤にて可視像化する現像装置において、
   トナー及びキャリアを含む二成分現像剤が収容され且つ像担持体に対向して開口する現像ハウジングと、
   この現像ハウジングの開口に面して配設され且つ現像剤が担持可能な現像剤担持体と、
   前記現像ハウジングのうち現像剤担持体に隣接する搬送経路と隣接しない搬送経路とが含まれて現像剤が循環搬送される循環搬送経路を有し、前記循環搬送経路の搬送経路には前記現像剤担持体の軸方向に延びる撹拌搬送部材を配設すると共に当該撹拌搬送部材にて現像剤を撹拌しながら循環搬送する現像剤撹拌搬送手段と、
   前記現像ハウジングの循環搬送経路のうち現像剤担持体に隣接しない搬送経路の現像剤搬送方向上流側に現像剤供給口を有し、この現像剤供給口に対し少なくともトナーが含まれる現像剤が補給される現像剤補給手段と、
   前記現像剤担持体の軸方向に沿う現像剤のトナー濃度勾配に伴うトナー濃度差が予め決められた値未満で現像特性が良それ以外で否とするように、現像特性の良否を判別する現像特性判別手段と、
   この現像特性判別手段による現像特性判別結果が否である条件下で、現像剤担持体による現像動作を停止した後に、前記現像剤のトナー濃度勾配に伴う現像特性を補正すべく少なくとも現像剤撹拌搬送手段による現像剤撹拌搬送動作に加えて、現像剤補給手段による現像剤補給動作が含まれる現像特性補正動作を実行する現像特性補正手段と、を備え、
   前記現像特性補正手段は、前記現像剤撹拌搬送手段による現像剤撹拌搬送動作時に、現像剤担持体に隣接する撹拌搬送部材による現像剤搬送方向上流側領域に対し像担持体上にトナー排出バンドを作成するものであり、
   前記現像特性補正手段によるトナー排出バンドは、現像剤担持体に隣接する撹拌搬送部材による現像剤搬送方向下流側に向かって濃度若しくは面積が減少勾配にあることを特徴とする現像装置。
2. 像担持体に対向配置されて像担持体上の静電潜像を現像剤にて可視像化する現像装置において、
   トナー及びキャリアを含む二成分現像剤が収容され且つ像担持体に対向して開口する現像ハウジングと、
   この現像ハウジングの開口に面して配設され且つ現像剤が担持可能な現像剤担持体と、
   前記現像ハウジングのうち現像剤担持体に隣接する搬送経路と隣接しない搬送経路とが含まれて現像剤が循環搬送される循環搬送経路を有し、前記循環搬送経路の搬送経路には前記現像剤担持体の軸方向に延びる撹拌搬送部材を配設すると共に当該撹拌搬送部材にて現像剤を撹拌しながら循環搬送する現像剤撹拌搬送手段と、
   前記現像ハウジングの循環搬送経路のうち現像剤担持体に隣接しない搬送経路の現像剤搬送方向上流側に現像剤供給口を有し、この現像剤供給口に対し少なくともトナーが含まれる現像剤が補給される現像剤補給手段と、
   前記現像剤担持体の軸方向に沿う現像剤のトナー濃度勾配に伴うトナー濃度差が予め決められた値未満で現像特性が良それ以外で否とするように、現像特性の良否を判別する現像特性判別手段と、
   この現像特性判別手段による現像特性判別結果が否である条件下で、現像剤担持体による現像動作を停止した後に、前記現像剤のトナー濃度勾配に伴う現像特性を補正すべく少なくとも現像剤撹拌搬送手段による現像剤撹拌搬送動作に加えて、現像剤補給手段による現像剤補給動作が含まれる現像特性補正動作を実行する現像特性補正手段と、を備え、
   前記現像特性補正手段は、前記現像剤撹拌搬送手段による現像剤撹拌搬送動作時に、現像剤担持体に隣接する撹拌搬送部材による現像剤搬送方向上流側領域に対し像担持体上にトナー排出バンドを作成するものであり、
   前記現像剤撹拌搬送手段による現像剤循環搬送経路のうちトナー排出バンドを作成した現像剤部分が現像剤補給部位に合流するタイミングで、前記現像剤補給手段による現像剤補給動作を行うものであることを特徴とする現像装置。
3. 請求項１又は２記載の現像装置において、
   前記現像特性判別手段は、出力画像の画像密度情報が認識可能な画像密度情報認識要素を具備することを特徴とする現像装置。
4. 請求項１又は２記載の現像装置において、
   前記現像特性判別手段は、現像剤担持体の軸方向に沿う現像剤のトナー濃度勾配が直接若しくは間接的に検出可能な濃度センサを具備することを特徴とする現像装置。
5. 請求項１又は２記載の現像装置において、
   前記現像特性判別手段は、現像特性の良否判別に当たり少なくとも否判別を複数段階で行うことを特徴とする現像装置。
6. 請求項１又は２記載の現像装置において、
   前記現像特性補正手段は、前記現像剤補給手段による現像剤補給動作を行った後に前記現像剤撹拌搬送手段による現像剤撹拌搬送動作を行うものであることを特徴とする現像装置。
7. 請求項１又は２記載の現像装置において、
   前記現像特性補正手段は、前記現像剤補給手段による現像剤補給動作及び前記現像剤撹拌搬送手段による現像剤撹拌搬送動作を少なくとも同時期を含んで行うものであることを特徴とする現像装置。
8. 請求項１又は２記載の現像装置において、
   前記現像特性補正手段は、前記現像剤撹拌搬送手段による現像剤撹拌搬送動作が通常の現像剤担持体による現像動作時の速度よりも速い速度で行われるものであることを特徴とする現像装置。
9. 請求項５記載の現像装置において、
   前記現像特性補正手段は、前記現像特性判別手段の判別結果に基づいて複数段階の補正動作を行うものであることを特徴とする現像装置。
10. 請求項１ないし９いずれかに記載の現像装置において、
    前記現像剤撹拌搬送手段は、現像剤担持体の背面直後に隣接して一つの撹拌搬送部材を有し、この撹拌搬送部材にて現像剤担持体に現像剤を供給し且つ現像剤担持体から現像剤を回収することを特徴とする現像装置。
11. 静電潜像が担持可能な像担持体と、
    この像担持体上の静電潜像を可視像化する現像装置とを備えた画像形成装置において、
    請求項１〜１０いずれかに記載の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。

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