JP5148344B2 - 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近傍に戻される。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ある。

従来技術では、図８に示すように、流し板２４６自体は可動する構造ではないため、不図示の現像剤が層厚規制部材２４２により分離された余剰現像剤は、現像ローラ２４１の長手方向に特に動くこともなく、流し板２４６の上を滑って仕切りリブ２４７に規制されながら不図示の攪拌ローラの近傍に戻っていた。印字すべき原稿印字率が設計値に比べ極端に大きいか小さい場合には、印字画質が劣化することがある。例えば、高印字率の原稿が連続すると、現像槽全体のトナー濃度が高くなってしまい、かぶりが発生することが多かった。

この問題に関連する方法として、特許文献１では、現像剤のトナー濃度に応じて、流し板の角度（姿勢）を切り換え揺動させることにより、攪拌混合性を向上させることが開示されている。
実開昭６３−７４６５１号公報

上述したように２成分現像剤を用いた最近の高速デジタル複合機等において、同じ印字率原稿が連続した場合には、画像特性が低下することがある。すなわち、２成分現像装置では、トナー濃度が均一になるように攪拌ローラなどを用いてトナーと現像剤とを混合攪拌したのち、現像ローラの長手方向で所定のトナー濃度の現像剤を供給するようにしている。しかしながら、現実には、印字率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ことになる。そのような現像状態に対して供給されたトナーが現像ローラの長手方向で均一に攪拌されないときなどには、現像に寄与するときの現像剤のトナー濃度が設定値に対して大きなバラツキを生じてしまい、攪拌不良によるかぶりや濃度ムラなどを起こさせる。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、高濃度印字率の原稿パターンが連続した場合には、現像ローラの近傍に設置されたトナー濃度センサの検知より前に多くのトナーが補給されてしまい、オーバーシュートする結果、設定値以上のトナー濃度となり、かぶりが発生しやすく、画像濃度もやや高めになる。従い、補給されたトナーを如何に効率よく攪拌混合させることが重要となる。

しかしながら、上記特許文献１に開示の現像装置では、余剰現像剤が落下する位置が現像槽の一箇所に集中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し、すばやく攪拌混合性を得ることができない。また、原稿印字率に対することは考慮されていないため、現像装置全体のトナー濃度を判断しているだけで、局所的なバラツキには何も対処していない。

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、原稿印字率に対応させて２成分現像剤のトナー濃度を迅速に均一化することの可能な、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現像装置であって、前記現像剤を収容する現像槽と、前記現像槽に補給されたトナーを攪拌するトナー攪拌部材と、前記現像槽内で回転駆動することにより前記現像剤を攪拌しながら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、所定時間に前記現像槽に補給されたトナー量をカウントするトナー量カウント手段と、前記流し板部材により規制される前記余剰現像剤の流下位置を切り換えるよう制御される流下位置切換機構部と、を備え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る余剰現像剤が流下位置切換機構部によって流下位置を切り換えるので、補給されるトナーと余剰現像剤との混合攪拌が短時間で均一に行われる。このため、現像ローラ上でのトナー濃度を均一化させることができ、現像装置に起因する画像ムラを防止することが出来る。

また、流下位置切換機構部は、前記余剰現像剤を、高印字率の原稿が連続した場合には前記トナー攪拌部材側に、またまた低印字率の原稿が連続した場合には前記攪拌搬送部材側に、流下させるよう制御されることで、トナーが多く補給される高印字率原稿の場合に、トナーとの混合攪拌性を高めることができる。

通常では、印字ジョブとして偏った印字率原稿が続く場合には、現像ローラ上での、トナーの感光体への転移とトナー補給とのバランスがうまくいかず、極端なオーバートナーかアンダートナーの現像剤濃度となってしまうことが発生する。特に高濃度の印字率が連続する場合には、トナー濃度センサの検知前にトナーが補給されるため、オーバートナーになることが多い。そこで、流し板部材の先端部を高くして、勢いよく余剰現像剤を落下させるようにすれば、より効果的にトナー濃度の均一化を図ることができる。

また、補給されるトナー量のカウント手段として、原稿印字率を用いればよい。すなわち、原稿印字率を記憶累積していけば、補給されトナー量を容易にカウントすることができる。

また、上記実施の態様において、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流下させる複数の分散部材を、形成されることとしてもよい。

こうすることによって、余剰現像剤を現像ローラの長手方向に対して均等量で落下することができるため、より高精度な現像剤濃度の均一化を図ることができる。

また、上記実施の態様において、現像剤担持体の回転速度を速くするほど、流し板部材の傾斜角度を小さくするように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、このように流下位置切換機構部による流し板の傾斜角度を変えることで、より高精度な現像剤濃度の均一化を図ることができる。

また、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、より精度の高いトナー濃度の均質化を測ることができる。

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効果的に新しく補給されるトナーとの混合攪拌性を確保することによって、現像槽内のトナー濃度の均一化を短時間で図ることができる。従い、現像装置に起因する画像ムラを防止することが出来る。

以上説明したように本発明によれば、流し板を可動にして余剰現像剤の流下位置を切り換えることによって、層厚規制部材により分離された余剰現像剤を補給されるトナーとの混合攪拌に効率的に用いることができるため、短時間で現像装置中の２成分現像剤のトナー濃度を短時間で均一にすることができ、現像ローラの長手方向でもトナー濃度が均一になるため、現像装置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。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、本発明の現像装置を適用した画像形成装置の一実施形態の全体構成について図１を用いて概略説明する。

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、印刷部１０３に出力される。

印刷部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、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、１×１０９〜１×１０１３Ω／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。

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、図２を用いて、本発明の現像装置の概要を説明する。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など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の間に基本的に流下される。

仕切りリブ２４７は、余剰現像剤の偏析を防止し、現像ローラ２４１の長手方向で担持される現像剤量の均一化を図るために、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。なお、流し板２４６による余剰現像剤の流下位置の切換動作をする流下位置切換機構部の構成および切換駆動制御については、後述する。

次に、本実施の形態における現像装置に備わる流下位置切換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に、本実施の形態の現像装置の概略図を、図４に、図３の反対側からの概略図を示す。

上述したように、本実施の形態では、流し板２４６は、流下位置切換機構部２４８によって余剰現像剤の流下位置を周期的に切り換えるように駆動制御される。

流し板２４６は、両端部が支点２５５、２５６を中心に回動自在となっており、この支点２５５、２５６を中心として、支持棒部材２５１を水平方向（図４に示すＸ方向）に往復移動を行わせることができる。

このように、本実施の形態では、流し板２４６と支持棒部材２５１とが固定されているため、ソレノイド２６１（後述する図５に示す）を可動させることにより指示棒部材２５１がＸ方向に動くことに連動して流し板２４６の角度を変えることができる。

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３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、層厚規制部材に近い方（図３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、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位置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。

具体的に、流し板２４６を駆動する駆動機構は、図５に示すようなソレノイド２６１を用いて構成されている。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に係止される支持棒部材２５１が２つの支点２５５、２５６を中心に往復運動が行われる。

画像形成１００に備わる不図示の制御手段は、画像読取り部１０２からの情報から印字率（印字面積／原稿面積）を求め、前記余剰現像剤を、高印字率の原稿が連続した場合には前記トナー攪拌部材側に、また低印字率の原稿が連続した場合には前記攪拌搬送部材側に、流下させるよう流下位置切換機構部２４８を制御する。

また、前記制御手段は、流下位置切換機構部２４８を、現像ローラ２４１（現像剤担持体）の回転速度に応じて、流し板部材２４６の傾斜角度を変更するように制御する。すなわち、制御手段は、現像ローラ２４１の回転速度を速くするほど、流し板２４６の傾斜角度を小さくするように流下位置切換機構部２４８を制御する。この制御は、前述の印字率に対する制御と組み合わせてもよい。

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、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１〜３、比較例１〜２）
実施例１〜３では、図６に示すような、Ａ４サイズ原稿の１％（図６（ａ））、５％（図６（ｂ））、５０％（図６（ｃ））のベタ帯印字パターンを用いて、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５％の２成分現像剤を用いて５００枚連続印字テストを行った。５００枚連続印字後、搬送ローラ上部の現像剤濃度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、現像槽の手前側（Ｆ）、中央部（Ｃ）、奥側（Ｒ）の３箇所を測定した。なお、本テストの現像ローラ２４１の回転速度は、４３２ｍｍ／ｓｅｃとし、流し板２４６の傾斜角度は、水平線に対する傾きで調整した。また、その５００枚時点での画像評価は、中央部のかぶりおよび印字濃度の増減で評価し、評価機としては、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、Ａ４サイズ原稿の１％、５０％のベタ帯印字パターンを用いて、流し板２４６の傾斜角度を固定して同様の評価を行った。

（実施例４〜５）
実施例４〜５では、Ａ４サイズ原稿の１％、５０％ベタ帯印字パターンを用い、仕切りリブ２４７を取り除いた以外は、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、搬送ローラ上部の現像剤濃度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のかぶりおよび印字濃度の増減で評価した。

（実施例６〜７）
実施例６〜７では、Ａ４サイズ原稿の１％、５０％ベタ帯印字パターンを用い、現像ローラ２４１の回転速度は、８６４ｍｍ／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、搬送ローラ上部の現像剤濃度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のかぶりよび印字濃度の増減で評価した。

以上の各実施例および比較例の結果を図７に示す表１にまとめる。なお、トナー濃度の前後差評価は、絶対値で０．１ｗｔ％以内、画像濃度で言えばおおよそ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１〜３と比較例１、２との比較から、流し板２４６の傾斜角度の原稿印字率に応じて切り換えることにより、トナー濃度をすばやく均一に行うことができ、かつベタ印字濃度として最低限レベルの１．４０を確保した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、原稿印字率の状況に合わせて、すなわち現像ローラにて現像されるトナー量に応じて、流下位置切換機構部が流し板２４６による流下位置を切り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３、実施例５との比較から、仕切りリブ２４７を設けることにより、鮮明な印字画像を得られることが判明した。

また、実施例３、実施例７との比較から、現像ローラの回転速度が速くなれば、流し板２４６の傾斜角度を小さくことで、トナー濃度の均一化を図ることができ、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の変更に伴い、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。このため、画像形成装置の制御部が流下位置切換機構部による流下位置を制御することで、より短時間で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、流下位置切換機構部によって流し板２４６の流下位置を切り換えるよう駆動制御されるので、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均等に分散されて、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、現像ローラの長手方向で短時間に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解される。

例えば、上記の第１の実施の形態では、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。

本発明の現像装置を備えた画像形成装置の一実施形態の構成を示す図である。 図１に示す画像形成装置に備わる現像装置のまわりの構成を概略的に示す拡大図である。 同実施の形態の現像装置の概略図である。 図３の反対側からの概略図である。 図３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概略図である。 同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る。 同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。 従来の流し板を有する現像装置の上部カバーを取り除いたときの上面概略図である。

符号の説明

２１ 像担持体（感光体）
２４ 現像装置
１００ 画像形成装置
２４０ 現像槽
２４１ 現像剤担持体（現像ローラ）
２４２ 層厚規制部材
２４３ 攪拌搬送部材（攪拌ローラ）
２４５ トナー濃度検知手段（トナー濃度センサ）
２４６ 流し板部材（流し板）
２４７ 分散部材（仕切りリブ）
２４８ 流下位置切換機構部
２４９ トナー量カウント手段
２６１ ソレノイド

Claims (7)

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現像装置であって、
   前記現像剤を収容する現像槽と、
   前記現像槽に補給されたトナーを攪拌するトナー攪拌部材と、
   前記現像槽内で回転駆動することにより前記現像剤を攪拌しながら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、
   所定時間に前記現像槽に補給されたトナー量をカウントするトナー量カウント手段と、
   前記流し板部材により規制される前記余剰現像剤の流下位置を切り換えるよう制御される流下位置切換機構部と、
   を備え、
   前記流下位置切換機構部は、前記余剰現像剤を、高印字率の原稿が連続した場合には前記トナー攪拌部材側に、また低印字率の原稿が連続した場合には前記攪拌搬送部材側に、流下させるように制御されることを特徴とする現像装置。
2. 前記トナー量カウント手段は、印字される原稿の印字率に基づきカウントされることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記流下位置切換機構部は、前記現像剤担持体の回転速度を速くするほど、前記流し板部材の傾斜角度を小さくするように制御されることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
4. 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現像装置であって、
   前記現像剤を収容する現像槽と、
   前記現像槽に補給されたトナーを攪拌するトナー攪拌部材と、
   前記現像槽内で回転駆動することにより前記現像剤を攪拌しながら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、
   所定時間に前記現像槽に補給されたトナー量をカウントするトナー量カウント手段と、
   前記流し板部材により規制される前記余剰現像剤の流下位置を切り換えるよう制御される流下位置切換機構部と、
   を備え、
   前記流下位置切換機構部は、前記現像剤担持体の回転速度を速くするほど、前記流し板部材の傾斜角度を小さくするように制御されることを特徴とする現像装置。
5. 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流下させる複数の分散部材と、
   を備えることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の現像装置。
6. 前記攪拌搬送部材から前記現像剤担持体に現像剤を供給する部位の近傍に前記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を特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の現像装置。
7. 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１〜６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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