JP7013801B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関するものである。

従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置に設置される現像装置において、現像剤担持体（現像ローラ）に対向するように現像剤規制部材（ドクターブレード）を設置して、現像剤担持体の表面に担持される現像剤の量を適量に規制するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

詳しくは、現像装置は、その内部に現像剤が収納されていて、その現像剤が搬送スクリュ等の搬送部材によって撹拌・混合される。そして、撹拌・混合された現像剤の一部が、現像剤担持体（現像ローラ）に供給されて担持される。そして、現像剤担持体に担持された現像剤は、現像剤担持体に対向する現像剤規制部材（ドクターブレード）によって適量に規制された後に、その現像剤中のトナーが感光体ドラム（像担持体）との対向位置（現像領域）で感光体ドラム上の潜像に付着してトナー像が形成される。

一方、特許文献１には、現像剤規制部材によって規制された後の現像剤担持体上の現像剤量（汲み上げ量）が環境変化等によって変化する不具合を抑止することを目的として、回転中心から外周面までの距離が連続的に変化するように形成された略棒状の現像剤規制部材を、トナー濃度検知手段の検知結果に基づいて最適な回転位置に回転させて、現像剤担持体と現像剤規制部材との間隔（ドクターギャップ）を最適化する技術が開示されている。

従来の現像装置は、現像剤規制部材によって規制された後の現像剤担持体上の現像剤量（汲み上げ量）が、温度変化によって変化してしまっていた。そのため、現像装置によって感光体ドラム（像担持体）上に形成される画像の濃度が安定しない不具合などが生じてしまっていた。
これに対して、特許文献１の技術を用いて、回転中心から外周面までの距離が連続的に変化するように形成された略棒状の現像剤規制部材を、温度変化に応じて最適な回転位置に回転させて、現像剤担持体と現像剤規制部材との間隔（ドクターギャップ）を最適化する方策が考えられる。しかし、その場合、現像剤規制部材を回転駆動する機構などを設ける必要があり、現像装置が高コスト化、大型化してしまうことになる。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、比較的簡易な構成で、温度変化が生じても現像剤担持体上の現像剤の汲み上げ量が変化しにくい、画像形成装置を提供することにある。

この発明における画像形成装置は、現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に対向する現像剤規制部材と、を具備した現像装置と、温度検知部材と、を備えた画像形成装置であって、前記現像剤は、マイナス極性のトナーと、プラス極性のキャリアと、からなる２成分現像剤であって、前記現像剤担持体は、マイナス極性の電圧が印加され、前記現像剤規制部材は、前記現像剤担持体に印加される電圧に対して、絶対値が小さなマイナス極性の電圧が印加され、前記温度検知部材によって検知される温度が変化した場合に、前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間における電位差が変更されるものである。

本発明によれば、比較的簡易な構成で、温度変化が生じても現像剤担持体上の現像剤の汲み上げ量が変化しにくい、画像形成装置を提供することができる。

この発明の実施の形態における画像形成装置を示す全体構成図である。 作像部及びその周辺を示す構成図である。 現像装置を上方からみた概略断面図である。 （Ａ）丸棒ドクタがドクタケースに設置された状態を示す斜視図と、（Ｂ）丸棒ドクタを示す斜視図と、である。 現像バイアスを基準にしたドクターギャップにおける電位差と、現像ローラ上の汲み上げ量と、の関係を示すグラフである。 ドクターギャップの近傍を示す概略拡大図である。

以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

まず、画像形成装置１００における全体の構成・動作について説明する。
図１に示すように、中間転写ユニット１５の中間転写ベルト８に対向するように、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した作像部としてのプロセスカートリッジ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋが並設されている。
なお、画像形成装置本体１００に設置される４つのプロセスカートリッジ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋは、作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる以外はほぼ同一構造であるので、図２及び図３において、プロセスカートリッジ６と感光体ドラム１と１次転写ローラ９とにおける符号のアルファベット（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）を省略して図示する。

図２を参照して、作像部としてのプロセスカートリッジ６は、像担持体としての感光体ドラム１と、感光体ドラム１の周囲に配設された帯電ローラ４（帯電装置）、現像装置５、クリーニング装置２と、が一体化されたものであって、画像形成装置本体１００に対して着脱可能に構成されている。このように作像部の構成部を一体化することで、作像部のメンテナンス性が向上する。そして、感光体ドラム１上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程、除電工程）がおこなわれて、感光体ドラム１の表面に所望のトナー像が形成されることになる。

図２を参照して、感光体ドラム１は、駆動モータによって図２の時計方向に回転駆動される。そして、帯電ローラ４の位置で、感光体ドラム１の表面が一様に帯電される（帯電工程である。）。
その後、感光体ドラム１の表面は、露光部７（図１参照）から発せられたレーザ光Ｌの照射位置に達して、この位置での露光走査によって静電潜像が形成される（露光工程である。）。

その後、感光体ドラム１の表面は、現像装置５との対向位置に達して、この位置で静電潜像が現像されて、所望のトナー像が形成される（現像工程である。）。
詳しくは、現像装置５内には、トナーとキャリア（磁性キャリア）とからなる２成分現像剤Ｇが収容されている。現像装置５内の現像剤Ｇは、トナー濃度検知手段としての磁気センサ５７によって検知されるトナー濃度（現像剤Ｇ中のトナーの割合である。）が所定の範囲内になるように調整される。すなわち、現像装置５内のトナー消費に応じて、トナー搬送パイプ４３（トナー補給手段）からトナー補給口４４を介して第２搬送経路５４内に、トナーが補給される。なお、磁気センサ５７は、その周囲を流動する現像剤の透磁率の変化からトナー濃度の変化を検知するセンサである。また、本実施の形態において、磁気センサ５７は、図３に示すように、第２搬送経路５４の下流側であって第２搬送スクリュ５６の下方（現像剤Ｇに埋没する位置である。）に設置されている。

トナー搬送パイプ４３は、画像形成装置本体１００の上方のボトル収容部３１に設置されたトナーボトル３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋ（図１参照）のうち対応するトナーボトルに連通している。トナー補給手段は、トナーボトル３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋを回転駆動するトナー補給モータや、トナー搬送パイプ４３や、トナー搬送パイプ４３に接続されたエアーポンプ等で構成される。このように構成されたトナー補給手段によって、各色のトナーが収容されたトナーボトル３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋから、トナー搬送パイプ４３を介して、各現像装置５にそれぞれ各色のトナーが補給される。
なお、トナー補給手段は、上述した構成のものに限定されることなく、種々の構成のものを用いることができる。例えば、トナー搬送パイプを用いずに、トナーボトルから中継ホッパを介して現像装置５にトナーを供給する構成にすることもできる。

その後、第２搬送経路５４内に補給されたトナーは、第２搬送スクリュ５６及び第１搬送スクリュ５５によって、現像剤Ｇとともに混合・撹拌されながら、仕切部材５８で隔絶された２つの搬送経路５３、５４を循環する（図３中の破線矢印方向の循環である。）。
詳しくは、図３を参照して、第１搬送経路５３内の現像剤Ｇは、第１搬送スクリュ５５（第１搬送部材）によって、図３の右方から左方に現像ローラ５１の長手方向に沿って搬送される。これに対して、第２搬送経路５４内の現像剤Ｇは、第２搬送スクリュ５６（第２搬送部材）によって、図３の左方から右方に第１搬送経路５３とは逆方向に搬送される。
なお、２つの搬送スクリュ５５、５６は、それぞれ、軸部上にスクリュが巻装されたものであって、ギア列を介して現像ローラ５１とともに現像駆動モータによって図３の矢印方向に回転駆動される。

また、第１搬送経路５３と第２搬送経路５４とは、長手方向両端部を除く領域に配設された仕切部材５８によって隔絶されるとともに、仕切部材５８の介在しない長手方向両端部（第１中継部Ａ及び第２中継部Ｂ）で連通する。すなわち、第１搬送スクリュ５５によって第１搬送経路５３の下流側に搬送された現像剤は、第１中継部Ａを介して第２搬送経路５４の上流側に流動して、その後に第２搬送スクリュ５６によって長手方向に搬送される。第２搬送スクリュ５６によって第２搬送経路５４の下流側に搬送された現像剤は、第２中継部Ｂを介して第１搬送経路５３の上流側に流動して、その後に第１搬送スクリュ５５によって長手方向に搬送される。こうして、２つの搬送経路５３、５４の間に現像剤の長手方向の循環経路が形成される。

このように循環経路中を循環する現像剤Ｇ中のトナーは、キャリアとの摩擦帯電によりキャリアに吸着して、現像ローラ５１上に形成された複数の磁極によってキャリアとともに現像ローラ５１上に担持される。
ここで、図３を参照して、現像ローラ５１は、内部に固設されてローラ周面に複数の磁極を形成するマグネット５１ｂと、マグネット５１ｂの周囲を回転するスリーブ５１ａと、で構成される。そして、複数の磁極が形成されたマグネット５１ｂの周囲をスリーブ５１ａが回転することで、その回転にともない現像剤Ｇが現像ローラ５１上（スリーブ５１ａ上である。）を移動することになる。なお、現像ローラ５１（スリーブ５１ａ）は、スリーブ５１ａの軸部に連結された現像駆動モータによって図２の矢印方向（反時計方向）に回転駆動される。

現像剤担持体としての現像ローラ５１上に担持された現像剤Ｇは、現像ローラ５１の矢印方向の回転にともなって搬送されて、現像剤規制部材としての丸棒ドクタ５２（現像ローラ５１の下方に配設されている。）の位置に達する。そして、現像ローラ５１上の現像剤Ｇは、この位置で適量（最適な汲み上げ量）に規制された後に、感光体ドラム１との対向位置（現像領域である。）まで搬送される。そして、現像領域に形成された現像電界（感光体ドラム１上に形成された潜像の電位と、第１電源７１から現像ローラ５１に印加された現像バイアスと、の電位差によって形成される電界である。）によって、感光体ドラム１上に形成された潜像にトナーが吸着される。

マグネット５１ｂによって現像ローラ５１（スリーブ５１ａ）の周囲には、複数の磁極が形成されている。複数の磁極は、感光体ドラム１との対向位置に形成された主磁極、第１搬送スクリュ５５との対向位置に形成された汲上げ磁極、丸棒ドクタ５２との対向位置に形成されたドクタ対向磁極、第１搬送経路５３の上方に形成された剤離れ磁極、主磁極と剤離れ磁極との間に形成された搬送磁極、等で構成される。
まず、汲上げ磁極が磁性体としてのキャリアに作用して、第１搬送経路５３内を移動する現像剤Ｇの一部が現像ローラ５１上に担持される。現像ローラ５１上に担持された現像剤Ｇは、その一部が丸棒ドクタ５２（現像剤規制部材）の位置で掻き取られて、第１搬送経路５３に戻される。一方、汲上げ磁極による磁力が作用する丸棒ドクタ５２の位置で、丸棒ドクタ５２と現像ローラ５１との隙間（ドクターギャップＨ）を通過して現像ローラ５１上に担持された現像剤Ｇは、主磁極の位置で穂立ちして現像領域において磁気ブラシとなって感光体ドラム１に摺接する。こうして、現像ローラ５１に担持された現像剤Ｇ中のトナーが感光体ドラム１上の潜像に付着する。その後、主磁極の位置を通過した現像剤Ｇは、搬送磁極によって剤離れ磁極の位置まで搬送される。そして、剤離れ磁極の位置で、反発磁界がキャリアに作用して、現像ローラ５１上に担持されていた現像工程後の現像剤Ｇが現像ローラ５１から脱離される。脱離後の現像剤Ｇは、再び第１搬送経路５３に戻されて、第１搬送経路５３の下流側に向けて搬送され、第１中継部Ａを介して第２搬送経路５４の上流側に移動する。さらに、第２搬送経路５４の上流側に移動した現像剤は、トナー補給口４４から補給された補給トナーとともに、第２搬送経路５４の下流側に達して、第２中継部Ｂを介して第１搬送経路５３の上流側に移動する。このような一連の現像剤Ｇの循環が繰り返される。
本実施の形態において、トナー補給口４４は、図３に示すように、第２搬送経路５４の上流側であって第２搬送スクリュ５６の上方に設置されている。
なお、本実施の形態では、現像剤規制部材としての丸棒ドクタ５２に電圧が印加されているが、その詳細や、丸棒ドクタ５２の詳細については後で説明する。

上述した現像工程の後、感光体ドラム１の表面は、中間転写ベルト８及び１次転写ローラ９との対向位置（１次転写ニップである。）に達する。
そして、この１次転写ニップで感光体ドラム１上のトナー像が中間転写ベルト８上に転写される（１次転写工程である。）。このとき、感光体ドラム１上には、僅かながら未転写トナーが残存する。
その後、感光体ドラム１の表面は、クリーニング装置２との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム１上に残存した未転写トナーがクリーニングブレード２ａによって回収される（クリーニング工程である。）。
最後に、感光体ドラム１の表面は、除電装置との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム１上の残留電位が除去される。
こうして、感光体ドラム１上でおこなわれる、一連の作像プロセスが終了する。

なお、上述した作像プロセスは、４つのプロセスカートリッジ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋで、それぞれおこなわれる。すなわち、プロセスカートリッジの下方に配設された露光部７（図１参照）から、画像情報に基いたレーザ光Ｌが、各プロセスカートリッジ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの感光体ドラム上に向けて照射される。詳しくは、露光部７は、光源からレーザ光Ｌを発して、そのレーザ光Ｌを回転駆動されたポリゴンミラーで走査しながら、複数の光学素子を介して感光体ドラム上に照射する。その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト８上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト８上にカラー画像が形成される。

ここで、図１を参照して、中間転写ユニット１５は、中間転写ベルト８、４つの１次転写ローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋ、２次転写対向ローラ１２、対向ローラ１３、テンションローラ１４、クリーニング装置１０等で構成される。中間転写ベルト８は、３つのローラ部材１２～１４によって張架・支持されるとともに、１つのローラ部材１２の回転駆動によって図１中の矢印方向に無端移動される。

４つの１次転写ローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト８を感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。そして、１次転写ローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋに、トナーの極性とは逆極性の転写バイアスが印加される。
そして、中間転写ベルト８は、矢印方向に走行して、各１次転写ローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋの１次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上の各色のトナー像が、中間転写ベルト８上に重ねて１次転写される。

その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト８は、２次転写ローラ１９との対向位置に達する。この位置では、２次転写対向ローラ１２が、２次転写ローラ１９との間に中間転写ベルト８を挟み込んで２次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト８上に形成されたカラートナー像は、この２次転写ニップの位置に搬送されたシートＰ（用紙）上に転写される。このとき、中間転写ベルト８には、シートＰに転写されなかった未転写トナーが残存する。
その後、中間転写ベルト８は、中間転写ベルト８用のクリーニング装置１０の位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト８上の未転写トナーが回収される。
こうして、中間転写ベルト８上でおこなわれる、一連の転写プロセスが終了する。

ここで、２次転写ニップの位置に搬送されるシートＰは、画像形成装置本体１００の下方に配設された給紙装置２６から、給紙ローラ２７やレジストローラ対２８等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、給紙装置２６には、用紙等のシートＰが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ２７が図１中の反時計方向に回転駆動されると、一番上のシートＰがレジストローラ対２８のローラ間に向けて給送される。
レジストローラ対２８（タイミングローラ対）の位置に搬送されたシートＰは、回転駆動を停止したレジストローラ対２８のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト８上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対２８が回転駆動されて、シートＰが２次転写ニップに向けて搬送される。こうして、シートＰ上に、所望のカラー画像が転写される。

その後、２次転写ニップの位置でカラー画像が転写されたシートＰは、定着装置２０の位置に搬送される。そして、この位置で、定着ローラ及び加圧ローラによる熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像がシートＰ上に定着される。
その後、シートＰは、排紙ローラ対２９のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対２９によって装置本体１００外に排出されたシートＰは、印刷後の画像（出力画像）として、スタック部３０上に順次スタックされる。
こうして、画像形成装置における、一連の画像形成動作（画像形成プロセス）が完了する。

以下、本実施の形態において特徴的な、現像装置５（プロセスカートリッジ６）の構成・動作について詳しく説明する。
先に図２等を用いて説明したように、本実施の形態における現像装置５には、現像剤Ｇを担持する現像剤担持体としての現像ローラ５１と、現像ローラ５１（現像剤担持体）に対向する現像剤規制部材としての丸棒ドクタ５２と、が設置されている。丸棒ドクタ５２は、現像ローラ５１に対して微小な間隔（ドクターギャップＨ）をあけて対向するように配置されている。

図２、図４（Ｂ）等を参照して、現像剤規制部材としての丸棒ドクタ５２は、長手方向（図２の紙面垂直方向であって、図３の左右方向である。）に直交する断面でみたときに、現像ローラ５１（現像剤担持体）に対向する対向面が曲面（ドクターギャップＨにおいて現像ローラ５１の外周面の曲面とは曲がる方向が逆方向の曲面である。）となるように形成されている。詳しくは、丸棒ドクタ５２（現像剤規制部材）は、その断面が円形になるように形成された棒状部材（金属材料など導電性材料で形成されている。）である。丸棒ドクタ５２は、現像ローラ５１の下方に対向するように配設されて、現像ローラ５１上に担持される現像剤量（汲み上げ量）を適量化するためのものである。

特に、本実施の形態における現像装置５は、図２、図４（Ａ）に示すように、丸棒ドクタ５２（現像剤規制部材）の長手方向の端面５２ａに当接しないように丸棒ドクタ５２を保持している。また、丸棒ドクタ５２の周方向のほとんどが当接するように丸棒ドクタ５２を保持している。
詳しくは、丸棒ドクタ５２は、現像ローラ５１に対向する対向面（ドクターギャップＨを形成する部分である。）と、長手方向の両端面５２ａと、がそれぞれ露呈するように、それ以外の部分がドクタホルダ５９によって覆われている。ドクタホルダ５９は、樹脂材料で形成されていて、現像装置５の現像ケース（筐体）に面合わせされる取付け面５９ｂに３つの穴部５９ａが形成されている（長手方向両端部と長手方向中央部との３箇所に形成されている。）。そして、この３つの穴部５９ａを介してビス６０（図１参照）が現像ケースの雌ネジ部に螺合されることで、丸棒ドクタ５２を保持するドクタホルダ５９が現像装置５に固定設置されることになる。

このように、本実施の形態では、丸棒ドクタ５２は、その端面５２ａが規制されないようにドクタホルダ５９によって保持されているため、端面５２ａが規制されるように保持される場合に比べて、周囲温度の上昇などによって丸棒ドクタ５２が熱膨張しても、長手方向中央部が突出するように撓んでドクターギャップＨの長手方向の偏差が大きくなるようなことはなく、長手方向に伸びることになる。したがって、丸棒ドクタ５２が熱膨張（又は、熱収縮）したときに、ドクターギャップＨ自体は変化しても、そのドクターギャップＨに長手方向の偏差が生じるようなことはほとんどない（長手方向にわたってほぼ均一なドクターギャップＨが維持される）。
具体的に、本実施の形態では、丸棒ドクタ５２が熱膨張したときには、丸棒ドクタ５２が長手方向に伸びて、その外径もドクタホルダ５９によって規制されない範囲で大きくなる。これに対して、丸棒ドクタ５２が熱収縮したときには、丸棒ドクタ５２が長手方向に縮んで、その外径も小さくなる。したがって、丸棒ドクタ５２が熱膨張したときにはドクターギャップＨが長手方向にわたって小さくなり、丸棒ドクタ５２が熱収縮したときにはドクターギャップＨが長手方向にわたって大きくなることになる。
このような現象は、丸棒ドクタ５２の材料が、線膨係数の大きなものであるほど顕著になる。例えば、周囲温度が２０度から４０度に上昇した場合に、丸棒ドクタ５２がステンレス鋼（ＳＵＳ４３０）で形成されているときには熱膨張による長手方向の変化量が０．０５ｍｍ程度であるのに対して、丸棒ドクタ５２がアルミニウムで形成されているときには熱膨張による長手方向の変化量が０．１１ｍｍ程度になる。同様に、線膨係数の違いによって、同じ温度変化であっても、丸棒ドクタ５１の外径の変化に違いが生じて、ドクターギャップＨの変化にも違いが生じることになる。

ここで、本実施の形態では、丸棒ドクタ５２（現像剤規制部材）は、画像形成装置本体１００に設置された第２電源７２によって電圧（ドクターバイアス）が印加されるように構成されている。具体的に、丸棒ドクタ５２は、その端面に接触するように入力端子となる板バネ（金具）が接触して取り付けられる。その板バネは、ドクタホルダ５９に固定されている。なお、板バネは、ドクタホルダ５９ではなく、現像装置５の現像ケースに固定されていてもよい。この板バネ（第２電源７２に電気的に接続されている。）が接触して、画像形成装置本体１００の制御部７０に制御された第２電源７２から所望の大きさの電圧が印加されることになる。
また、先に説明したように、現像ローラ５１（現像剤担持体）は、第１電源７１によって電圧（現像バイアス）が印加されるように構成されている。具体的に、現像ローラ５１は、そのスリーブ５１ａの端部の入力端子となる現像ローラ軸（第１電源７１に電気的に接続されている。）が接触して、画像形成本体１００の制御部７０に制御された第１電源７１から所望の大きさの電圧が印加されることになる。
なお、第１電源７１と第２電源７２とは、いずれも、印加電圧（出力電圧）の大きさを可変できるように構成されている。特に、第２電源７２は、後述するように、温度センサ８０の検知結果に応じて丸棒ドクタ５２に印加する電圧の大きさを調整制御できるように構成されている。また、第１電願７１は、画像濃度を調整するために、現像領域に形成される現像電界を調整するときに、その出力電圧の大きさが調整される。

さらに詳しくは、現像装置５内に収容された現像剤Ｇは、マイナス極性のトナーと、プラス極性のキャリアと、からなる２成分現像剤である。そして、現像ローラ５１は、第１電源７１からマイナス極性の電圧（－３５０Ｖ程度の現像バイアス）が印加される。また、丸棒ドクタ５２は、第２電源７２からマイナス極性の電圧（現像ローラ５１に印加される電圧に対して、絶対値が小さな電圧、又は、同等の電圧である。）が印加される。
このように構成することにより、ドクターギャップＨに所定の電位差の電界が形成されることになるため、丸棒ドクタ５２によって規制する現像ローラ５１上の現像剤の汲み上げ量を静電気的に管理しやすくなる。すなわち、丸棒ドクタ５２に電圧を印加せずにフロート状態にしてドクターギャップＨに電界を形成しない場合に比べて、現像ローラ５１上の現像剤の汲み上げ量を狙いの値に近づけやすくなり、感光体ドラム１上のトナー像の画像濃度も狙いの値に近づけやすくなる。特に、現像剤規制部材として、現像ローラ５１に対する対向面が曲面となる丸棒ドクタ５２を用いた場合には、現像ローラ５１に対する対向面が平面となる板状ドクタ１５２（図６（Ｃ）参照）を用いた場合に比べて、そのような効果が顕著になる。さらに、現像剤規制部材として、現像ローラ５１に対する対向面が曲面となる丸棒ドクタ５２を用いた場合には、現像ローラ５１に対する対向面が平面となる板状ドクタ１５２（図６（Ｃ）参照）を用いた場合に比べて、ドクターギャップＨを通過する現像剤にダメージを与えにくくなる。

ここで、本実施の形態における現像装置５は、温度検知部材としての温度センサ８０によって検知される温度が変化した場合に、現像ローラ５１（現像剤担持体）と丸棒ドクタ５２（現像剤規制部材）との間（ドクターギャップＨ）における電位差が変更される。
詳しくは、図３（及び、図２）に示すように、現像装置５には、現像ローラ５１の軸受の近傍に、温度センサ８０（温度検知部材）が設置されている。現像ローラ５１（スリーブ５１ａ）の軸受は、回転数が比較的大きなスリーブ５１ａの軸部が摺動する部分であるため、現像装置５において高温に達する熱源になる。そして、その熱源となる軸受の近傍の温度を温度センサ８０によって検知して、その検知結果に基づいてドクターギャップＨの電位差を変更している。すなわち、温度センサ８０の検知結果に基づいて、丸棒ドクタ５２の熱膨張や熱収縮によるドクターギャップＨの変化を推定して、丸棒ドクタ５２によって規制される現像ローラ５１上の汲み上げ量が大きく変化しないように、ドクターギャップＨの電位差を変更している。

詳しくは、温度センサ８０（温度検知部材）によって検知される温度が高いときは、温度が低いときに比べて、ドクターギャップＨにおける電位差が小さくなるように変更する。
さらに具体的に、温度センサ８０によって検知される温度が高いときは、温度が低いときに比べて、現像ローラ５１に印加される電圧（現像バイアス）を基準としたドクターギャップＨの電位差が小さくなるように変更する。
このとき、温度センサ８０によって検知される温度に応じて、第１電源７１と第２電源７２とのうち少なくとも一方を制御してドクターギャップＨの電位差を変更することができる。ただし、本実施の形態では、温度センサ８０によって検知される温度に応じて、第１電源７１を制御するのではなくて、第２電源７２のみを制御してドクターギャップＨの電位差を変更している。すなわち、温度センサ８０によって検知される温度が高いときは、温度センサ８０によって検知される温度が低いときに比べて、現像ローラ５１に印加される電圧（現像バイアス）を基準としたドクターギャップＨの電位差が小さくなるように、第２電源７２から出力される電圧を可変制御することになる。
このようにドクターギャップＨの電位差を変更するときに、第２電源７２のみを制御することで、感光体ドラム１上に形成されるトナー像の画像濃度の制御を容易にしている。一方、第１電源７１を制御する場合は、現像領域における現像電界の変化も制御対象にして、感光体ドラム１上に形成されるトナー像の画像濃度の制御をおこなう。なお、第１電源７１を制御して画像濃度の制御をおこなうときに、第１電源７１の変更負荷の緩和や調整のし易さ等から、第２電源７２をあわせて制御しても良い。

このように、本実施の形態では、温度センサ８０によって検知される温度に応じてドクターギャップＨにおける電位差を変更しているため、先に説明したように温度変化が生じてドクターギャップＨが変化しても、現像ローラ５１上における現像剤の汲み上げ量（丸棒ドクタ５２によって規制された後の現像ローラ５１上の現像剤量である。）を大きく変化させないようにすることができる。そのため、比較的簡易な構成で、現像装置５によって感光体ドラム１上に形成されるトナー像の画像濃度も安定化することになる。

具体的に、図５に示すように、現像ローラ５１に印加する現像バイアスの大きさを一定として、ドクターギャップＨも一定として、第２電源７２から丸棒ドクタ５２に印加する電圧を変化させたときに、現像バイアスを基準にしたドクターギャップＨにおける電位差が大きくなるほど、現像ローラ５１上の汲み上げ量は少なくなる。
これは、図６（Ａ）を参照して、ドクターギャップＨにおける電位差が大きくなるほど、ドクターギャップＨの入口近傍（図６にて破線で囲んだ部分である。）で静電気的に滞留してしまう現像剤量が増加して、現像剤がドクターギャップＨの位置を通過しにくくなるためである。
特に、現像剤規制部材として、現像ローラ５１に対する対向面が曲面となる丸棒ドクタ５２を用いた場合（図６（Ｂ）のように断面が楕円形のものも含む。）には、現像ローラ５１に対する対向面が平面となる板状ドクタ１５２（図６（Ｃ）参照）を用いた場合に比べて、現像ローラ５１に対向する対向面の範囲が広がるため、そのような効果が顕著になる。

本実施の形態では、このような現象を利用して、温度上昇にともなう丸棒ドクタ５２の熱膨張によりドクターギャップＨが狭くなったときには、そのままではドクターギャップＨの位置を通過する現像剤量が少なくなるものとして、その減少分を相殺するためにドクターギャップＨにおける電位差が小さくなるように、第２電源７２を制御している。
これに対して、温度低下にともなう丸棒ドクタ５２の熱収縮によりドクターギャップＨが広くなったときには、そのままではドクターギャップＨの位置を通過する現像剤量が多くなるものとして、その増加分を相殺するためにドクターギャップＨにおける電位差が大きくなるように、第２電源７２を制御している。
このような制御をおこなうことにより、温度変化が生じてドクターギャップＨが変化しても、現像ローラ５１上における汲み上げ量を安定化することができる。

具体例をあげると、本実施の形態では、２０℃５０％の温湿度環境において、現像ローラ５１上の汲み上げ量が４０ｍｇ／ｃｍ²程度になるように、第１電源７１から現像ローラ５１に現像バイアスとして－３５０Ｖを印加して、第２電源７２から丸棒ドクタ５２に電圧として－３３５Ｖを印加している（図５に対応する電位差１５Ｖである。）。そして、例えば、温度センサ８０によって検知された温度が２０℃から１０℃に低下したときには、現像ローラ５１上の汲み上げ量が４０ｍｇ／ｃｍ²程度に維持されるように、第２電源７２から丸棒ドクタ５２に印加する電圧が－３３５Ｖから－３２０Ｖに変更される（図５に対応する電位差が１５Ｖから３０Ｖに増加される。）。これに対して、例えば、温度センサ８０によって検知された温度が２０℃から３０℃に上昇したときには、現像ローラ５１上の汲み上げ量が４０ｍｇ／ｃｍ²程度に維持されるように、第２電源７２から丸棒ドクタ５２に印加する電圧が－３３５Ｖから－３４０Ｖに変更される。

なお、本実施の形態では、丸棒ドクタ５２（現像剤規制部材）として、図６（Ａ）に示すように断面が円形になるように形成された棒状部材を用いたが、図６（Ｂ）に示すように断面が楕円形になるように形成された棒状部材を用いることもできる。そして、そのような場合であっても、本実施の形態のものと同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態では、温度検知部材としての温度センサ８０を現像ローラ５１の軸受の近傍に設置したが、温度センサの設置位置はこれに限定されることなく、例えば、温度検知部材としての温度センサを丸棒ドクタ（現像剤規制部材）の近傍に設置することもできるし、温度検知部材としての温度センサを現像装置５の現像ケースに設置することもできる。
さらには、温度検知部材は必ずしも現像装置５に設置する必要がなく、例えば、温度検知部材として、画像形成装置１００において高熱になる定着装置２０の近傍に設置された温度センサ８５（図１参照）を用いることもできる。そのような場合には、温度検知部材を複数の現像装置のすべてにそれぞれ設置する必要がなくなり、画像形成装置１００の全体的なコストを安くすることができる。
また、環境検知部材としての温度検知部材（温度センサ８０）を用いたが、湿度によっても汲上げ量が変わるため、本体内にある環境検知部材としての湿度検知部材（湿度センサ）を用いても良い。

以上説明したように、本実施の形態における現像装置５（プロセスカートリッジ６）は、現像剤Ｇを担持する現像ローラ５１（現像剤担持体）と、現像ローラ５１に対向する丸棒ドクタ５２（現像剤規制部材）と、が設けられている。そして、温度センサ８０（温度検知部材）によって検知される温度が変化した場合に、現像ローラ５１と丸棒ドクタ５２との間（ドクターギャップＨ）における電位差が変更される。
これにより、比較的簡易な構成で、温度変化が生じても現像ローラ５１上の現像剤Ｇの汲み上げ量に変化が生じにくくなる。

なお、本実施の形態では、現像装置５が感光体ドラム１（像担持体）と帯電装置（帯電ローラ４）とクリーニング装置２とともに、プロセスカートリッジ６として一体化されているものに対して、本発明を適用した。しかし、本発明の適用はこれに限定されることなく、現像装置５が、単体で画像形成装置本体１００に対して着脱されるユニットして構成されている場合であっても、当然に本発明を適用することができる。そして、そのような場合にも、本実施の形態のものと同様の効果を得ることができる。
なお、本願において、「プロセスカートリッジ」とは、像担持体を帯電する帯電装置と、像担持体上に形成された潜像を現像する現像装置と、像担持体上をクリーニングするクリーニング装置と、のうち、少なくとも１つと、像担持体とが、一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱可能に設置されるユニットと定義する。

また、本実施の形態では、搬送部材としての搬送スクリュが２つ水平方向に並設された現像装置５に対して本発明を適用したが、２つの搬送スクリュが上下方向に並設された現像装置や、３つ以上の搬送スクリュが水平方向や上下方向に並設された現像装置や、搬送部材として搬送スクリュ以外の部材（例えば、現像剤を短手方向に搬送する撹拌パドル等である。）が設置された現像装置などに対しても本発明を適用することができる。
また、本実施の形態では、現像剤規制部材（丸棒ドクタ５２）が現像ローラ５１（現像剤担持体）の下方に対向するように配設された現像装置５に対して本発明を適用したが、現像剤規制部材が現像剤担持体の上方に対向するように配設された現像装置に対しても当然に本発明を適用することができる。
そして、それらの場合にも、本実施の形態のものと同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態では、現像剤Ｇとしてトナーとキャリアとからなる２成分現像剤が収容された２成分現像方式の現像装置５に対して、本発明を適用した。これに対して、現像剤としてトナーのみからなる１成分現像剤が収容された１成分現像方式の現像装置に対しても、本発明を適用することができる。その場合、現像剤規制部材は、現像剤担持体に対して当接するように対向して配置されることになる。
そして、そのような場合であっても、本実施の形態のものと同様の効果を得ることができる。

なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

１、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ 感光体ドラム（像担持体）、
４ 帯電ローラ（帯電装置）、
５ 現像装置、
５１ 現像ローラ（現像剤担持体）、
５２ 丸棒ドクタ（現像剤規制部材）、
５９ ドクタホルダ（保持部材）、
７１ 第１電源、
７２ 第２電源、
８０ 温度センサ（温度検知部材）、
１００ 画像形成装置（画像形成装置本体）。

特開２０１４－５６１３８号公報

Claims (11)

1. 現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に対向する現像剤規制部材と、を具備した現像装置と、
   温度検知部材と、
   を備えた画像形成装置であって、
   前記現像剤は、マイナス極性のトナーと、プラス極性のキャリアと、からなる２成分現像剤であって、
   前記現像剤担持体は、マイナス極性の電圧が印加され、
   前記現像剤規制部材は、前記現像剤担持体に印加される電圧に対して、絶対値が小さなマイナス極性の電圧が印加され、
   前記温度検知部材によって検知される温度が変化した場合に、前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間における電位差が変更されることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記温度検知部材によって検知される温度が高いときは、温度が低いときに比べて、前記電位差が小さくなるように変更することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記温度検知部材によって検知される温度が高いときは、温度が低いときに比べて、前記現像剤担持体に印加される電圧を基準とした前記電位差が小さくなるように変更することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記現像剤担持体は、第１電源によって電圧が印加され、
   前記現像剤規制部材は、第２電源によって電圧が印加され、
   前記温度検知部材によって検知される温度に応じて、前記第１電源と前記第２電源とのうち少なくとも一方を制御して前記電位差を変更することを特徴とする請求項１～請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記温度検知部材によって検知される温度に応じて、前記第２電源を制御して前記電位差を変更することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記現像剤規制部材は、長手方向に直交する断面でみたときに、前記現像剤担持体に対向する対向面が曲面となるように形成されたことを特徴とする請求項１～請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記現像剤規制部材は、前記断面が円形又は楕円形になるように形成された棒状部材であることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記現像剤規制部材の長手方向の端面に当接しないように前記現像剤規制部材を保持したことを特徴とする請求項１～請求項７のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 前記温度検知部材は、前記現像装置に設置されたことを特徴とする請求項１～請求項８のいずれかに記載の画像形成装置。
10. 前記温度検知部材は、前記現像剤担持体の軸部が摺動する軸受の近傍に設置されたことを特徴とする請求項１～請求項９のいずれかに記載の画像形成装置。
11. 前記現像剤規制部材は、前記現像剤担持体に対して間隔をあけて対向するように配置されたことを特徴とする請求項１～請求項１０のいずれかに記載の画像形成装置。

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