JP5508977B2 - 現像装置およびそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成に用いられる現像装置、およびそれを備えた画像形成装置に関する。

電子写真方式を利用した、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置は、像担持体（例えば、感光体ドラムや転写ベルト）上に形成された静電潜像に現像剤を供給して該静電潜像を現像することにより、像担持体上にトナー像を形成する現像装置を含む。

現像装置は、主要な構成要素として、トナーおよびキャリアを含む現像剤を攪拌しつつ貯留する貯留部と、貯留部から現像剤を受け取って現像剤層（いわゆる磁気ブラシ層）を担持する磁気ローラと、磁気ブラシ層の層厚を規制する規制部材と、磁気ブラシ層からトナーを担持面上に受け取って担持し、次に、そのトナーを像担持体に供給してトナー像を現像する現像ローラとを含む（例えば特許文献１）。

規制部材によって層厚規制された磁気ブラシ層に含まれるトナーは、磁気ローラと現像ローラとの間に電位差を生じさせることで現像ローラの担持面上に移動させることができる。そして、担持面上のトナーは、現像ローラと像担持体との間に電位差を生じさせることで像担持体上に移動させることができる。担持面から像担持体に移動せず、担持面上に残留した残留トナーは、磁気ブラシ層によって回収されて貯留部に戻される。

特開２００７−３４０９８号公報

上記構成の現像装置では、貯留部に戻った残留トナーは、キャリアと共に貯留部内で攪拌され、新たな現像動作のために磁気ローラ上に再び担持され、規制部材に搬送される。規制部材は、磁気ブラシ層の層厚を規制する際にトナーに少なからずストレスを与える。トナーは、該トナーに帯電性を付与する外添剤を有しているが、規制部材のストレスによって外添剤が剥がれる場合がある。外添剤が剥がれると、トナーは帯電し難くなり、十分な量のトナーが現像ローラに供給されない。

特に、低印字率のトナー像を連続的に現像する場合、残留トナーの量は、高印字率のトナー像を連続的に現像する場合よりも増加するため、低印字率時の残留トナーは高印字率時の残留トナーよりも規制部材のストレスに曝される機会が多い。そのため、残留トナーは外添剤が剥がされた状態となって劣化しやすい。劣化したトナーでは、良好な画質のトナー像を形成することはできない。

そこで、本発明は、上記事情に鑑み、良好な画質のトナー像を確保しつつ、規制部材のストレスに起因するトナー劣化を抑制することが可能な現像装置、およびそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を解決するために、本発明に係る現像装置は、トナーおよびキャリアを含む現像剤を貯留する貯留部と、所定の方向に回転しつつ前記トナーからなるトナー層を担持し、前記トナーを所定の像担持体に供給して前記所定の像担持体上にトナー像を現像するトナー担持体と、所定の方向に回転しつつ前記貯留部から前記現像剤を受け取って現像剤層を担持し、前記現像剤層中のトナーを前記トナー担持体に供給すると共に、前記トナー像の現像に用いられず、前記トナー担持体上に残留する残留トナーを回収して前記貯留部に戻す現像剤担持体と、前記現像剤担持体の回転方向から見て前記トナー担持体よりも上流側に位置し、前記現像剤層の層厚を規制する規制部材と、前記現像剤担持体を第１回転速度で回転させる第１駆動源と、前記トナー担持体を第２回転速度で回転させる第２駆動源と、現像されるトナー像の印字率を予め取得する印字率取得部と、前記印字率取得部が取得した前記印字率に応じて、前記第１駆動源を制御して前記第１回転速度を変化させることにより、前記第１回転速度の前記第２回転速度に対する速度比を変更する制御部とを含む。

本発明に係る現像装置によれば、現像されるトナー像の印字率は予め印字率取得部によって取得され、制御部は印字率に応じて第１回転速度の第２回転速度に対する速度比を変更する。速度比が大きくなると、現像剤担持体上の現像剤層からトナー担持体に供給されるトナー量が増加すると共に、貯留部に戻った残留トナーが現像剤担持体によって現像剤層中に再び担持されて規制部材を通過する通過回数が増加する。トナー量の増加により、現像されるトナー像のトナー濃度が確保される。しかしながら、通過回数の増加により、残留トナーが規制部材によって規制される回数が増加するので、その分、残留トナーの劣化が生じやすい。

一方、速度比が小さくなると、現像剤担持体上の現像剤層からトナー担持体に供給されるトナー量が減少すると共に、貯留部に戻った残留トナーが現像剤担持体によって現像剤層中に再び担持されて規制部材を通過する通過回数が減少する。通過回数の減少により、残留トナーの劣化が抑制される。しかしながら、トナー量の減少により、トナー像のトナー濃度が確保され難くなる。

本発明に係る現像装置は、印字率に応じて速度比を適切に変更することで、トナー量の増減と残留トナーの通過回数の増減との間でバランスを取っており、そのバランスにより、トナー濃度を確保しつつ（つまり、良好な画質のトナー像を確保しつつ）、トナー劣化を抑制している。

また、本発明に係る現像装置によれば、前記制御部は、前記印字率が低くなるにつれて前記速度比が小さくなるように前記第１駆動源を制御する一方、前記印字率が高くなるにつれて前記速度比が大きくなるように前記第１駆動源を制御する。

印字率が低くなるにつれ、トナー担持体から像担持体に供給されるトナーの量は減る。言い換えれば、トナー担持体上で残留する残留トナーの量が増える。そのため、低印字率のトナー像が連続的に現像される場合、残留トナーが規制部材を通過する回数が増えてしまい、トナー劣化が生じやすい。しかしながら、上記構成によれば、速度比を小さくするので、通過回数を抑えること、ひいてはトナー劣化を抑制することができる。なお、速度比を小さくすることで、トナーの供給量が減るが、印字率が低いので、トナー像のトナー濃度は確保される。

一方、印字率が高くなるにつれ、トナー担持体から像担持体に供給されるトナーの量は増える。言い換えれば、トナー担持体上で残留する残留トナーの量が減り、劣化する残留トナー量が減る。したがって、トナーの供給量、ひいてはトナー濃度を確保するために速度比を大きくすることができる。

本発明に係る画像形成装置は、トナー像が形成される像担持体と、前記像担持体にトナーを供給して該像担持体上に前記トナー像を現像する現像装置と、前記トナー像をシート上に転写させる転写部材と、前記シート上の前記トナー像を該シート上に定着させる定着部とを含み、前記現像装置として、上記構成の現像装置が用いられている。

本発明に係る現像装置および画像形成装置によれば、良好な画質のトナー像を確保しつつ、規制部材のストレスに起因するトナー劣化を抑制することが可能である。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の内部構造を概略的に示す。 現像装置の内部構造を概略的に示す断面図である。 現像装置の現像動作について説明する模式図である。 現像装置における制御構成を示す図である。

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施形態に係る画像形成装置の内部構造を概略的に示す。画像形成装置１０は、例えばタンデム式のカラープリンタであり、箱形を呈する装置本体１１を含む。装置本体１１は、内部に、コンピュータ等の外部機器から伝送された画像情報に基づき画像を形成する画像形成部１２と、画像形成部１２によって形成され、用紙Ｐ（シート）に転写された画像に定着処理を施す定着部１３と、転写用の用紙Ｐを貯留する用紙貯留部１４とを含む。装置本体１１の上部には、定着処理後の用紙Ｐが排出される用紙排出部１５が設けられている。

画像形成部１２は、用紙貯留部１４から給紙された用紙Ｐにトナー画像を形成するものであって、本実施形態では、上流側（図１の紙面の右方）から下流側へ向けて順次配設された、マゼンタ色のトナー（現像剤）を用いるマゼンタ用ユニット１２Ｍと、シアン色のトナーを用いるシアン用ユニット１２Ｃと、イエロー色のトナーを用いるイエロー用ユニット１２Ｙと、ブラック色のトナーを用いるブラック用ユニット１２Ｋとを含む。

各ユニット１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｙ，１２Ｋは、感光体ドラム１２１および現像装置１２２を含む。感光体ドラム１２１は、周面に静電潜像およびこの静電潜像に沿ったトナー像（可視像）を形成するものであって、図１において反時計方向に回転しつつ対応する現像装置１２２からトナーの供給を受ける。各現像装置１２２は、装置本体１１内に装着された図略のトナーカートリッジからトナーの補給を受ける。

各感光体ドラム１２１の直下位置には、帯電装置１２３が設けられているとともに、各帯電装置１２３の下方位置には露光装置１２４が設けられている。各感光体ドラム１２１は、帯電装置１２３によって周面が一様に帯電され、コンピュータ等から入力された画像データに基づく各色に対応したレーザー光が露光装置１２４から帯電後の感光体ドラム１２１の周面に照射される。これにより、各感光体ドラム１２１の周面に静電潜像が形成される。そして、現像装置１２２が静電潜像にトナーを供給すると、感光体ドラム１２１の周面にトナー像が現像される。

感光体ドラム１２１の上方には、駆動ローラ１２５ａと従動ローラ１２５ｂとの間に張設された転写ベルト１２５が配設されている。転写ベルト１２５は、各感光体ドラム１２１に対応して設けられた転写ローラ１２６によって感光体ドラム１２１の周面に押し付けられた状態で、各感光体ドラム１２１と同期しながら駆動ローラ１２５ａと従動ローラ１２５ｂとの間を周回する。

駆動ローラ１２５ａと従動ローラ１２５ｂとの間であって、従動ローラ１２５ｂ側へ寄った位置にテンションローラ１２５ｃが設けられている。テンションローラ１２５ｃは、転写ベルト１２５に張力を与えるものであり、図略の付勢部材の付勢力で上方に付勢されている。

転写ベルト１２５の周回と共に、転写ベルト１２５の表面に対して、まず、マゼンタ用ユニット１２Ｍの感光体ドラム１２１によるマゼンタのトナー像の一次転写が行なわれる。ついで、転写ベルト１２５におけるマゼンタトナー像の転写位置に、シアン用ユニット１２Ｃの感光体ドラム１２１によるシアンのトナー像の転写が重ね塗り状態で行なわれる。以下同様にして、イエロー用ユニット１２Ｙによるイエローのトナー像の転写、およびブラック用ユニット１２Ｋによるブラックのトナー像の転写が重ね塗り状態で行なわれる。これにより、転写ベルト１２５の表面にカラーのトナー像が形成される。

各感光体ドラム１２１の図１における左方位置には、感光体ドラム１２１の周面上の残留トナーを除去して清浄化するドラムクリーニング装置１２７が設けられている。ドラムクリーニング装置１２７によって清浄化処理された感光体ドラム１２１の周面は、新たな帯電処理のために帯電装置１２３へ向かう。ドラムクリーニング装置１２７で感光体ドラム１２１の周面から取り除かれた廃トナーは、所定の経路を通って図略のトナー回収ボトルに回収される。

画像形成部１２の図１における左方位置には、上下方向に延びる用紙搬送路１１１が形成されている。用紙搬送路１１１には、適所に搬送ローラ対１１２が設けられており、用紙貯留部１４からの用紙Ｐは、搬送ローラ対１１２の駆動で転写ベルト１２５へ向けて搬送される。また、用紙搬送路１１１には、駆動ローラ１２５ａと対向した位置で転写ベルト１２５の表面と当接した二次転写ローラ１１３（転写部材）が設けられている。二次転写ローラ１１３は転写ベルト１２５の表面との間で転写ニップ部を形成する。用紙Ｐは、転写ニップ部において転写ベルト１２５と二次転写ローラ１１３とに押圧挟持され、これにより、転写ベルト１２５上のトナー像が用紙Ｐに二次転写される。

用紙貯留部１４は、装置本体１１の図１における右側壁に開閉自在に設けられた手差しトレイ１４１と、装置本体１１内における露光装置１２４より下方位置に挿脱可能に装着された用紙トレイ１４２とを含む。用紙トレイ１４２には複数枚の用紙Ｐが積層されてなる用紙束Ｐ１が貯留される。用紙トレイ１４２は、上方に開口した箱体で構成され、用紙束Ｐ１が貯留可能になっている。用紙トレイ１４２に貯留された用紙束Ｐ１の最上位の用紙Ｐは、ピックアップローラ１４３の駆動で用紙搬送路１１１へ向けて１枚ずつ繰り出される。用紙トレイ１４２から繰り出された用紙Ｐは、搬送ローラ対１１２の駆動で用紙搬送路１１１を通って前記転写ニップ部へ向けて搬送される。

定着部１３は、二次転写された用紙Ｐ上のトナー像に対して定着処理を施す。定着部１３は、内部に加熱源である通電発熱体を有する加熱ローラ１３１と、加熱ローラ１３１と対向配置された定着ローラ１３２と、定着ローラ１３２および加熱ローラ１３１間に張設された定着ベルト１３３と、定着ベルト１３３を介して定着ローラ４０と対向配置された加圧ローラ１３４とを含む。定着部１３へ供給された用紙Ｐは、加圧ローラ１３４と高温の定着ベルト１３３との間を通過しながら定着ベルト１３３からの熱を得て定着処理が施される。定着処理の完了したカラー印刷済みの用紙Ｐは、定着部１３の上部から延設された排紙搬送路１１４を通って用紙排出部１５の排紙トレイ１５１へ向けて排出される。

図２は、現像装置１２２の内部構造を概略的に示す断面図である。現像装置１２２は、該現像装置１２２の内部空間を画定する現像容器４０を含む。現像装置１２２は、現像容器４０内に、非磁性体のトナーおよび磁性体のキャリアを含む現像剤を貯留すると共に、現像剤を攪拌しつつ搬送することが可能とされた現像剤貯留部４１と、現像剤貯留部４１の上方に配置されたマグネットローラ４２（現像剤担持体）と、マグネットローラ４２の斜め上方位置でマグネットローラ４２に対向配置された現像ローラ４３（トナー担持体）と、マグネットローラ４２に対向配置された現像剤規制ブレード４４（規制部材）とを含む。

現像剤貯留部４１は、現像装置１２２の長手方向に延びる２つの隣り合う現像剤貯留室４１ａ，４１ｂから構成されており、現像剤貯留室４１ａ，４１ｂは、現像容器４０に一体に形成された仕切り板４７によって長手方向において互いに仕切られているが、長手方向における両端部において互いに連通されている。また、各現像剤貯留室４１ａ，４１ｂには、回転により現像剤を攪拌するスクリューフィーダ４５，４６が回転可能に装着されている。スクリューフィーダ４５，４６は、回転方向が互いに逆方向に設定されているので、現像剤は、現像剤貯留室４１ａおよび現像剤貯留室４１ｂ間を攪拌されつつ搬送される。この攪拌により、トナーとキャリアとが混合され、トナーが例えばマイナスに帯電される。

マグネットローラ４２は、現像装置１２２の長手方向に延びるように配設されており、図２では時計回りに回転可能である。マグネットローラ４２は第１駆動源Ｍ１によって所定の回転速度（第１回転速度）で回転する。マグネットローラ４２の内部には、固定式の所謂磁石ロール（図示せず）が配置されている。磁石ロールは複数の磁極を有しており、例えば汲上極５０、規制極５１、主極５２を有する。汲上極５０は現像剤貯留部４１に対向し、規制極５１は現像剤規制ブレード４４に対向し、主極５２は現像ローラ４３に対向している。

マグネットローラ４２は、汲上極５０の磁力によって現像剤貯留部４１から現像剤を周面４８上に磁気的に汲み上げる。汲み上げられた現像剤は、マグネットローラ４２の周面４８上に磁気的に現像剤層（磁気ブラシ層）として保持され、マグネットローラ４２の回転に伴って現像剤規制ブレード４４に向けて搬送される。

現像剤規制ブレード４４は、マグネットローラ４２の回転方向から見て現像ローラ４２よりも上流側に位置し、マグネットローラ４２の周面４８に磁気的に付着した現像剤層の層厚を規制する。現像剤規制ブレード４４は、マグネットローラ４２の長手方向に沿って延びる磁性材料からなる板部材であり、現像容器４０の適所に固定された所定の支持部材５４によって支持されている。また、現像剤規制ブレード４４は、マグネットローラ４２の周面４８との間で所定の寸法の規制ギャップＧを形成する規制面５３（つまり現像剤規制ブレード４４の先端面）を有する。規制ギャップＧは例えば約３７０μｍに設定されている。

磁性材料から形成された現像剤規制ブレード４４は、マグネットローラ４２の規制極５１によって磁化されて、現像剤規制ブレード４４の規制面５３と規制極５１との間に、つまり規制ギャップＧにおいて磁路が形成される。汲上極５０によってマグネットローラ４２の周面４８上に付着した現像剤層がマグネットローラ４２の回転に伴って規制ギャップＧ内に搬送されると、現像剤層の層厚は規制ギャップＧにおいて規制されて、周面４８上に、所定厚さの均一な現像剤層が形成される。

現像ローラ４３は、現像装置１２２の長手方向に延びるように、かつマグネットローラ４２に対して平行に延びるように配設されており、図２では時計回りに回転可能である。現像ローラ４３は第２駆動源Ｍ２によって所定の回転速度（第２回転速度）で回転される。現像ローラ４３の周面５５とマグネットローラ４２の周面４８との間には、所定の寸法の隙間Ｄが形成されている。隙間Ｄは例えば約２８０μｍに設定されている。現像ローラ４３は、現像容器４０に形成された開口を通して感光体ドラム１２１に臨むように配設されており、周面５５と感光体ドラム１２１の周面との間にも所定の寸法の隙間が形成されている。前記隙間は例えば約１２０μｍに設定されている。

次に、図３を参照して現像装置１２２の現像動作について説明する。現像装置１２２は、磁気ローラ４２および現像ローラ４３のそれぞれにバイアスを印加することで現像動作を行うように構成されており、バイアス印加手段として、第１印加手段５６と、第２印加手段５７とをさらに含む。同図に示すように、第１印加手段５６は、直列に接続された直流電圧源６１と交流電圧源６２とを有し、マグネットローラ４２に接続されている。直流電圧源６１から出力された直流バイアスに交流電圧源６２から出力された交流バイアスが重畳されてマグネットローラ４２に印加される。また、第２印加手段５７は、直列に接続された直流電圧源６３と交流電圧源６４とを有し、現像ローラ４３に接続されている。直流電圧源６３から出力された直流バイアスに交流電圧源６４から出力された交流バイアスが重畳されて現像ローラ４２に印加される。

マグネットローラ４２の周面４８上の磁気ブラシ層は、現像剤規制ブレード４４によって層厚が均一に規制された後、マグネットローラ４２の回転に伴って現像ローラ４３に向けて搬送され、磁気ブラシ層中の多数の磁気ブラシＤＢが回転中の現像ローラ４３の周面５５に接触する。このとき、第１印加手段５６および第２印加手段５７は、重畳された直流バイアスおよび交流バイアスをマグネットローラ４２および現像ローラ４３に印加する。これにより、マグネットローラ４２の周面４８と現像ローラ４３の周面５５との間に所定の電位差を生じさせている。この電位差により、周面４８と周面５５との対向位置において（主極５２（図２）と周面５５との対向位置において）磁気ブラシＤＢからトナーＴのみが周面５５に移動し、磁気ブラシＤＢのキャリアＣは周面４８上に残る。これにより、現像ローラ４３の周面５５上に所定厚さのトナー層ＴＬが担持される。

周面５５上のトナー層ＴＬは、現像ローラ４３の回転に伴って感光体ドラム１２１の周面に向けて搬送される。感光体ドラム１２１にも、重畳された状態の直流電圧と交流電圧が印加されているので、感光体ドラム１２１の周面と現像ローラ４３の周面５５との間には所定の電位差が生じている。この電位差により、トナー層ＴＬのトナーＴが感光体ドラム１２１の周面に移動する。これにより、感光体ドラム１２１の周面上の静電潜像が現像され、トナー像が形成される。

トナー層ＴＬ中のトナーＴのうち、感光体ドラム１２１に移動せず、周面５５上に残留している残留トナーＲＴは、現像ローラ４３の回転に伴って周面５５とマグネットローラ４２の周面４８との対向位置に搬送されたとき、磁気ブラシＤＢによって回収される。回収したトナーＲＴを有する磁気ブラシＤＢは、マグネットローラ４２の回転に伴って主極５２よりも下流側に搬送されると、前記磁石ロールの剥離極（図示せず）の磁力によって周面４８から剥離し、現像剤貯留部４１（図２）に戻される。つまり、残留トナーＲＴは現像剤貯留部４１に戻される。

現像剤貯留部４１に戻った残留トナーＲＴは、キャリアＣと共に攪拌されて帯電する。そして、帯電した残留トナーＲＴは、新たな現像動作のためにマグネットローラ４２によって汲み上げられて磁気ブラシ層中に再び担持され、現像剤規制ブレード４４（つまり規制ギャップＧ）に搬送される。残留トナーＲＴは、現像剤規制ブレード４４を通過する際にも現像剤規制ブレード４４の規制力によってキャリアＣと混合されて帯電する。

ところで、現像剤規制ブレード４４は、磁気ブラシ層の層厚を規制する際にトナーＴに少なからずストレスを与える。トナーＴは、該トナーＴに帯電性を付与するシリカ等の外添剤を有しているが、現像剤規制ブレード４４から受けるストレスに起因して外添剤がトナーＴから剥がれる場合がある。外添剤が剥がれると、トナーＴの帯電能が低下するため、トナーＴは現像剤貯留部４１においてキャリアＣと共に攪拌されても帯電し難くなる。そのため、十分な層厚のトナー層ＴＬを現像ローラ４３の周面５５上に形成すること、ひいては十分なトナー濃度を有するトナー像を現像することができない不都合が生じる。

上記のような不都合は、特に、低印字率のトナー像が連続的に現像される場合に生じやすい。具体的には、低印字率（例えば１％や５％の印字率）のトナー像の現像時では、現像ローラ４３の周面５５上のトナー層ＴＬから感光体ドラム１２１に移動するトナーＴの量は低いため、多量のトナーＴが周面５５上に残留トナーＲＴとして残る。一方、高印字率（例えば１０％や３０％の印字率）のトナー像の現像時では、トナー像から感光体ドラム１２１に移動するトナーＴの量は大きいため、低印字率の現像時よりも残留トナーＲＴの量が大幅に減少する。残留トナーＲＴは、上述したように、現像剤貯留部４１に戻された後、マグネットローラ４２によって再び汲み上げられて現像剤規制ブレード４４に搬送される。そのため、低印字率時の残留トナーＲＴが感光体ドラム１２１に移動せず現像剤貯留部４１に戻される回数、ひいては現像剤規制ブレード４４を通過する回数は、高印字率時の残留トナーＲＴよりも大きくなる。

通過回数の増加は、残留トナーＲＴが現像剤規制ブレード４４によるストレスに曝される機会が多くなることを意味する。そのため、低印字率時の残留トナーＲＴは、高印字率時の残留トナーＲＴよりも、外添剤が剥がされた状態となって劣化しやすい。

そこで、本実施形態では、良好な画質のトナー像の形成を確保しつつ残留トナーＲＴの劣化を抑制するために、現像装置１２２は、図４に示すように、印字率取得部６５と制御部Ｕとをさらに含む。以下、制御部Ｕによる制御について図３および図４を参照しながら説明する。

印字率取得部６５は、トナー像の現像動作が開始される前に、現像されるトナー像の印字率（トナー像の印字ドット数）をコンピュータ等の外部機器から伝送された画像情報に基づいて予め取得する。

制御部Ｕは、印字率取得部６５が取得した印字率に応じて、マグネットローラ４２を第１回転速度Ｖ１で回転させる第１駆動源Ｍ１および現像ローラ４３を第２回転速度Ｖ２で回転させる第２駆動源Ｍ２を制御する。本実施形態では、制御部Ｕは、第２駆動源Ｍ２を制御して第２回転速度Ｖ２を固定しつつ、印字率に応じて第１駆動源Ｍ１を制御して第１回転速度Ｖ１を変化させることにより、第１回転速度Ｖ１の第２回転速度Ｖ２に対する速度比を適宜変更する。

まず、速度比を変更することで発生し得る現象について説明する。速度比が大きくなると、つまり、マグネットローラ４２の第１回転速度Ｖ１が大きくなると、マグネットローラ４２上の磁気ブラシ層から現像ローラ４３の周面５５に供給されるトナー量が増加すると共に、現像剤貯留部４１に戻った残留トナーＲＴがマグネットローラ４２によって磁気ブラシ層中に再び担持されて現像剤規制ブレード４４を通過する通過回数が増加する。トナー量の増加により、現像されるトナー像のトナー濃度が確保される。これに対し、通過回数の増加により、残留トナーＲＴが現像剤規制ブレード４４によって規制される回数が増加するので、残留トナーＲＴの帯電量が増加するものの、残留トナーＲＴの劣化が生じやすい。上述したように、トナー劣化の度合いは高印字率の現像動作時よりも低印字率の現像動作時のほうが大きい。

一方、速度比が小さくなると、つまり、マグネットローラ４２の第１回転速度Ｖ１が小さくなると、マグネットローラ４２上の磁気ブラシ層から現像ローラ４３の周面に供給されるトナー量が減少すると共に、現像剤貯留部４１に戻った残留トナーＲＴがマグネットローラ４２によって磁気ブラシ層中に再び担持されて現像剤規制ブレード４４を通過する通過回数が減少する。通過回数の減少により、残留トナーＲＴの帯電量の増加は得られないものの、残留トナーＲＴの劣化が抑制される。これに対し、トナー量の減少により、トナー像のトナー濃度が確保され難くなる。

上述したように、速度比の変更は、トナーＴの供給量、残留トナーＲＴの劣化の度合い、残留トナーＲＴの帯電量に影響する。そのため、本実施形態の現像装置１２２では、制御部Ｕは、トナー量の増減と残留トナーＲＴの通過回数との間でバランスが取れるように、印字率に応じて第１駆動源Ｍ１を制御して速度比を適切に変更する。そして、そのバランスにより、トナー像のトナー濃度を確保しつつ（つまり、良好な画質のトナー像を確保しつつ）、トナー劣化を抑制する。

具体的には、制御部Ｕは、印字率が低くなるにつれて速度比が小さくなるように第１駆動源Ｍ１を制御する一方、印字率が高くなるにつれて速度比が大きくなるように第１駆動源Ｍ１を制御する。

印字率が低くなるにつれ、現像ローラ４３上のトナー層ＴＬから感光体ドラム１２１に供給されるトナーＴの量は減る。言い換えれば、現像ローラ４３の周面５５上に残留する残留トナーＲＴの量が増加する。そのため、低印字率のトナー像が連続的に現像される場合、現像剤貯留部４１内のトナー量において残留トナーＲＴが占める割合が多くなり、同一の残留トナーＲＴが現像剤規制ブレード４４を多数回通過する可能性が大きくなる。そのため、残留トナーＲＴの帯電量は増加するものの、トナー劣化が生じやすい。

しかしながら、本実施形態では、印字率が低くなるにつれ、速度比を小さくする、つまりマグネットローラ４２の第１回転速度Ｖ１を下げるので、残留トナーＲＴが現像剤規制ブレード４４を通過する回数を抑えることができる。これにより、トナー劣化が抑制される。なお、速度比を小さくした場合、マグネットローラ４２上の磁気ブラシ層が現像ローラ４３の周面５５と接触する時間が短くなるので、トナーＴの現像ローラ４３への供給量が減るが、印字率が低いので、トナー像のトナー濃度を確保することは容易である。

一方、印字率が高くなるにつれ、現像ローラ４３上のトナー層ＴＬから感光体ドラム１２１に供給されるトナーＴの量は増える。言い換えれば、現像ローラ４３の周面５５上に残留する残留トナーＲＴの量が減る。そのため、高印字率のトナー像が連続的に現像される場合、現像剤貯留部４１内のトナー量において残留トナーＲＴが占める割合が小さくなり、同一の残留トナーＲＴが現像剤規制ブレード４４を多数回通過する可能性が小さくなる。その分、残留トナーＲＴの劣化は抑制される。しかしながら、残留トナーＲＴの量が減少する分、新たなトナーが補給されるため、残留トナーＲＴおよび新たなトナーを含むトナー全体の帯電量が低下しやすい。

しかしながら、本実施形態では、印字率が高くなるにつれ、速度比を大きくする、つまりマグネットローラ４２の第１回転速度Ｖ１を上げるので、残留トナーＲＴ（この場合、新たなトナーが補給される前から存在する残留トナーＲＴと、新たなトナーが残留トナーＲＴとなったものとが含まれる）が現像剤規制ブレード４４を通過する回数を増加させることができる。これにより、残留トナーＲＴの帯電量が増加し、トナーＴの現像ローラ４３への供給量が増える。なお、高印字率の現像動作時ではトナーＴの消費量が大きいので、残留トナーＲＴのほとんどは、現像剤規制ブレード４４を複数回通過した場合であっても劣化する前に現像に用いられる。

また、マグネットローラ４２の第１回転速度Ｖ１を上げることで、マグネットローラ４２上の磁気ブラシ層が現像ローラ４３の周面５５と接触する時間が長くなるので、トナーＴの現像ローラ４３への供給量が増える。このように、速度比を大きくすることで、トナーＴの現像ローラ４３への供給量が増加するので、現像ローラ４３上に十分な層厚のトナー層ＴＬを形成すること、ひいては十分なトナー濃度を有するトナー像を形成することができる。

本実施形態では、制御部Ｕは、印字率が１％以上のとき、速度比が０．５程度に設定される、印字率が５％以上のとき、速度比が０．７５〜１．０に設定される、印字率が１０％以上のとき、速度比が１．２５〜１．５０に設定される、印字率が３０％以上のとき、速度比が１．２５〜１．５０に設定されるように第１駆動源Ｍ１を制御する。印字率と、その印字率に対応する速度比とに関するデータは、速度比テーブルとして記憶部６６に記憶されている。制御部Ｕは、印字率取得部６５が印字率を取得する度に記憶部６６の速度比テーブルを参照して、印字率に対応する速度比を選択し、第１駆動源Ｍ１を制御する。

以下、印字率に応じて適切な速度比を見つけるために行った実験について説明する。実験では、印字率を１％、５％、１０％、３０％に設定し、印字率毎に、速度比を、０．３６、０．５、０．６６、０．７５．１．０、１．２５、１．５に変え、現像ローラ４３上でのトナー層の形成、現像されたトナー像のトナー濃度、トナーの帯電量について調べた。また、実験では、現像ローラ４３の第２回転速度を３３６ｍｍ／ｓに設定すると共に、感光体ドラム１２１の回転速度を２１０ｍｍ／ｓに設定した。また、現像剤規制ブレード４４およびマグネットローラ４２間のギャップＧ、マグネットローラ４２および現像ローラ４３間の隙間Ｄ，現像ローラ４３および感光体ドラム１２１間の隙間を、それぞれ約３７０μｍ、約２８０μｍ、約１２０μｍに設定した。

トナー層形成、トナー濃度、帯電量の評価は各速度比につき１００枚の印字が終了した後に行った。その評価結果を以下の表１〜表４に示している。なお、トナー層形成の評価基準は次の通りである。トナー層の層厚が目標値であった場合、◎として評価し、許容範囲ではあるが多少のばらつきが見られた場合、○として評価し、許容範囲外であった場合、×として評価した。トナー層の層厚は顕微鏡観察で行った。また、トナー濃度の評価基準は次の通りである。トナー濃度が目標濃度であった場合、◎として評価し、規格値を満たしている場合、○として評価し、規格値を満たしていない場合、×として評価した。トナー濃度はトナー像が感光体ドラム１２１上に形成された後に反射濃度計を用いて測定された。また、表１〜４では、マグネットローラ４２の第１回転速度をＭ、現像ローラ４３の第２回転速度をＳで表している。

表１に示すように、印字率１％の場合、速度比Ｍ／Ｓが大きくなるにつれて、トナー層形成は良好であったが、トナー濃度は低下した。速度比Ｍ／Ｓが０．３６のとき、トナー層の層厚は許容範囲外となった。これは、マグネットローラ４２の第１回転速度が遅すぎて、十分な量のトナーが現像ローラ４３に供給されなかったためである。また、速度比Ｍ／Ｓが０．６６以上となったとき、トナー濃度は規格値を満たさなかった。これは、速度比Ｍ／Ｓが０．６６以上になると、残留トナーＲＴが現像剤規制ブレード４４を通過する回数が増えて劣化したためである。表１に示す結果から分かるように、速度比Ｍ／Ｓが０．５のとき、トナー層形成およびトナー濃度の両方が良好であった。また、速度比Ｍ／Ｓが０．５のとき、トナーの帯電量は約２５μＣ／ｇであった。

また、表２に示すように、印字率５％の場合、速度比Ｍ／Ｓが大きくなるにつれて、トナー層形成は良好であったが、トナー濃度は低下した。速度比Ｍ／Ｓが０．６６以下のとき、トナー層の層厚は許容範囲外となった。これは、マグネットローラ４２の第１回転速度が遅すぎて、十分な量のトナーが現像ローラ４３に供給されなかったためである。また、速度比Ｍ／Ｓが１．２５以上となったとき、トナー濃度は規格値を満たさなかった。これは、速度比Ｍ／Ｓが１．２５以上になると、残留トナーＲＴが現像剤規制ブレード４４を通過する回数が増えて劣化したためである。表２に示す結果から分かるように、速度比Ｍ／Ｓが０．７５〜１．０のとき、トナー層形成およびトナー濃度の両方が良好であった。また、速度比Ｍ／Ｓが０．７５〜１．０のとき、トナーの帯電量は２５〜２７μＣ／ｇであった。

さらに、表３に示すように、印字率１０％の場合、速度比Ｍ／Ｓが１．２５〜１．５のとき、トナー層形成は良好であった。一方、トナー濃度は、全ての速度比Ｍ／Ｓにおいて良好であった。速度比Ｍ／Ｓが１．０以下のとき、トナー層の層厚は許容範囲外となった。これは、マグネットローラ４２の第１回転速度が遅すぎて、十分な量のトナーが現像ローラ４３に供給されなかったためである。表３に示す結果から分かるように、速度比Ｍ／Ｓが１．２５〜１．５のとき、トナー層形成およびトナー濃度の両方が良好であった。また、速度比Ｍ／Ｓが１．２５〜１．５のとき、トナーの帯電量は２７〜２９μＣ／ｇであった。

さらに、表４に示すように、印字率３０％の場合、速度比Ｍ／Ｓが１．２５〜１．５のとき、トナー層形成は良好であった。一方、トナー濃度は、全ての速度比Ｍ／Ｓにおいて良好であった。速度比Ｍ／Ｓが１．０以下のとき、トナー層の層厚は許容範囲外となった。これは、マグネットローラ４２の第１回転速度が遅すぎて、十分な量のトナーが現像ローラ４３に供給されなかったためである。表４に示す結果から分かるように、速度比Ｍ／Ｓが１．２５〜１．５のとき、トナー層形成およびトナー濃度の両方が良好であった。また、速度比Ｍ／Ｓが１．２５〜１．５のとき、トナーの帯電量は２５〜２７μＣ／ｇであった。

表１〜表４に示す結果に基づき、制御部Ｕは、印字率に応じて速度比Ｍ／Ｓを適切に変更することで、トナー量の増減と残留トナーＲＴの通過回数の増減との間でバランスを取っており、そのバランスにより、トナー濃度を確保しつつ（つまり、良好な画質のトナー像を確保しつつ）、トナー劣化を抑制している。

１０ 画像形成装置
４１ 現像剤貯留部
４２ マグネットローラ（現像剤担持体）
４３ 現像ローラ（トナー担持体）
４４ 現像剤規制ブレード（規制部材）
６５ 印字率取得部
１２１ 感光体ドラム
１２２ 現像装置
Ｃ キャリア
ＤＢ 磁気ブラシ
Ｍ１ 第１駆動源
Ｍ２ 第２駆動源
ＲＴ 残留トナー
Ｔ トナー
ＴＬ トナー層
Ｕ 制御部

Claims (2)

1. トナーおよびキャリアを含む現像剤を貯留する貯留部と、
   所定の方向に回転しつつ前記トナーからなるトナー層を担持し、前記トナーを所定の像
   担持体に供給して前記所定の像担持体上にトナー像を現像するトナー担持体と、
   所定の方向に回転しつつ前記貯留部から前記現像剤を受け取って現像剤層を担持し、前
   記現像剤層中のトナーを前記トナー担持体に供給すると共に、前記トナー像の現像に用い
   られず、前記トナー担持体上に残留する残留トナーを回収して前記貯留部に戻す現像剤担
   持体と、
   前記現像剤担持体の回転方向から見て前記トナー担持体よりも上流側に位置し、前記現
   像剤層の層厚を規制する規制部材と、
   前記現像剤担持体を第１回転速度で回転させる第１駆動源と、
   前記トナー担持体を第２回転速度で回転させる第２駆動源と、
   現像されるトナー像の印字率を予め取得する印字率取得部と、
   前記印字率取得部が取得した前記印字率に応じて、前記第１駆動源を制御して前記第１
   回転速度を変化させることにより、前記第１回転速度の前記第２回転速度に対する速度比
   を変更する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記印字率が低くなるにつれて前記速度比が小さくなるように前記第１
   駆動源を制御する一方、前記印字率が高くなるにつれて前記速度比が大きくなるように前
   記第１駆動源を制御する現像装置。
2. トナー像が形成される像担持体と、
   前記像担持体にトナーを供給して該像担持体上に前記トナー像を現像する現像装置と、
   前記トナー像をシート上に転写させる転写部材と、
   前記シート上の前記トナー像を該シート上に定着させる定着部と、
   を備え、
   前記現像装置として、請求項１に記載の現像装置が用いられている画像形成装
   置。

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