(57)【要約】【課題】現像剤担持体と現像剤規制部材との間のドクタギャップを通過する現像剤汲み上げ量の環境変化と経時変化を抑制した現像装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】現像剤規制部材は、軸中心から表面までの距離が一定ではなく、トナー濃度検知手段で検知したトナー濃度をもとに現像剤規制部材の回転角度を制御しつつ、清掃部材を用いて現像剤規制部材を清掃する。【選択図】図２
2014056138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸中心の周りに回転する現像剤担持体と、軸中心の周りに回転可能な現像剤規制部材と、前記現像剤規制部材を回転駆動する駆動手段と、前記現像剤規制部材に当接された清掃部材と、感光体または転写ベルト上のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、を備えた現像装置において、
前記現像剤規制部材は、軸中心から表面までの距離が一定ではなく、前記トナー濃度検知手段で検知したトナー濃度をもとに前記現像剤規制部材の回転角度を制御しつつ、前記清掃部材を用いて前記現像剤規制部材を清掃することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像剤規制部材の断面が楕円形状であることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
一定の出力枚数を超えると前記現像剤規制部材が一定角度回転した後、前記トナー濃度検知手段で検知したトナー濃度をもとに前記現像剤規制部材の回転角度を制御することを特徴とする請求項１または２記載の現像装置。
【請求項４】
一定の使用期間が経過すると前記現像剤規制部材が一定角度回転した後、前記トナー濃度検知手段で検知したトナー濃度をもとに前記現像剤規制部材の回転角度を制御することを特徴とする請求項１または２記載の現像装置。
【請求項５】
前記現像剤規制部材の回転角度が0〜180°の範囲で回転することを特徴とする請求項２から４のいずれか一項記載の現像装置。
【請求項６】
前記現像剤規制部材の軸中心から表面までの距離の変化量が、0.01〜0.5mmの範囲内で変化することを特徴とする請求項１または２記載の現像装置。
【請求項７】
現像剤が一成分現像剤であることを特徴とする請求項１または２記載の現像装置。
【請求項８】
請求項１から７の何れか一項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置に用いられる現像装置は、トナーとキャリアとから成る二成分現像剤を用いて潜像担持体上に形成された静電潜像を現像して可視化する装置である。現像領域で現像処理を終了してトナーが消費された現像剤は回収され、補給されるトナーと混合され、攪拌され、再び現像に供される。
【０００３】
このような構成の現像装置に用いられる現像剤は、安定したトナー画像を得るために、一定のトナー濃度と帯電量とを維持する必要がある。トナー濃度は現像で消費したトナーと補給トナー量により調整され、帯電量はキャリアとトナーとの混合時の摩擦帯電により設定されて付与される。
【０００４】
内部に磁界発生手段を備えた現像剤担持体の表面上に、磁力によって担持された現像剤の層厚を現像剤規制部材で規制してから現像剤を現像領域へ送り込む現像装置が一般的に用いられる。また、現像剤規制部材により一定体積に規制された現像剤の膜層（現像剤汲み上げ量とも言う）が画像濃度に大きな影響を与えることが知られている。そのため、現像剤担持体および現像剤規制部材近傍の磁界の強さや現像剤の特性値から、現像剤担持体と現像剤規制部材との間のギャップ（ドクタギャップとも言う）が適切となるよう、現像装置に現像剤規制部材が固定されるのが一般的である。
【０００５】
しかし、通常の構成の現像剤規制部材が固定された現像装置は、現像装置の使用環境や経時変化により適切な画像濃度が保てず、画像品質の低下を招くという問題があった。
【０００６】
一般的な現像剤は、使用環境や経時変化によって、その特性、すなわちトナー濃度、トナー帯電量、もしくは現像剤の磁気特性等が変化する。使用時の温湿度変動は現像剤かさ密度への影響が大きく、現像剤かさ密度が変化することで、現像剤担持体への現像剤汲み上げ量が変動し、感光体上に現像される現像剤の濃度変化となり、結果的に画像濃度が変化し画質の劣化に繋がる。さらに、現像剤汲み上げ量の変動は温湿度のみに起因するとは限らない。
【０００７】
一般に長期にわたって現像剤を使用すると、その現像剤の表面特性は変化し、結果としてかさ密度も変化する。この現像剤の劣化による現像剤汲み上げ量変動も同様に画質の劣化に繋がる。
【０００８】
そこで、画像濃度の変動を抑制する目的で、現像装置を可変とし、像担持体と現像剤担持体間のギャップを現像剤の特性値変化に応じたギャップに変更する現像装置が開示されている
【０００９】
しかし、現像装置全体を可変とする複雑な構成であるため、装置全体が大型化してしまいコスト上昇に繋がるという問題があった。
現実的には、画像形成装置はオフィス等の温湿度変化が比較的少ない室内で使用されるため、ユーザーが画像形成装置を使用する環境は、初期状態から大きくは変化しない。
【００１０】
つまり、環境変化よりも経時変化の影響の方が比較的大きいということになる。経時変化による現像剤汲み上げ量は低下する方向に変動する。これは、現像装置を長期にわたって使用すると、現像剤のかさ密度が低下すること、また現像剤担持体の表面性状の変化による現像剤搬送/保持能力の低下が理由として存在する。このため、経時ではドクタギャップを拡大する必要がある。
【００１１】
しかしながら、現像剤担持体が搬送/保持する現像剤は、現像剤規制部材を通過する際に圧力がかかるため、現像剤規制部材先端部へのトナー固着が発生し、固着物が成長してトナーの膜層を形成してしまう。そのため、トナー膜層の厚みだけドクタギャップが小さくなり、現像剤汲み上げ量が低下する問題もある。
【００１２】
このため、現像剤汲み上げ量の変動を抑制する目的で、回動可能に支持された現像剤規制部材を用いて、現像剤の特性値変化に応じたドクタギャップに変更する現像装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献１に記載の発明は、回動可能に支持された現像剤規制部材を用いて現像剤の特性変化に応じたドクタギャップに調整・設定している。
【００１４】
しかしながら、現像剤規制部材先端部にトナー膜層が発生した場合には、調整されたドクタギャップが目的とする画像濃度を維持できなくなり、現像剤規制部材は回動することになる。この繰り返しにより適切なドクタギャップ条件の調整・設定が困難になる。つまり、現像剤規制部材先端へのトナー膜層形成による画像品質の低下の問題は完全には解消できていない。
【００１５】
そこで、本発明の目的は、現像剤担持体と現像剤規制部材との間のドクタギャップを通過する現像剤汲み上げ量の環境変化と経時変化を抑制した現像装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、軸中心の周りに回転する現像剤担持体と、軸中心の周りに回転可能な現像剤規制部材と、前記現像剤規制部材を回転駆動する駆動手段と、前記現像剤規制部材に当接された清掃部材と、感光体または転写ベルト上のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、を備えた現像装置において、前記現像剤規制部材は、軸中心から表面までの距離が一定ではなく、前記トナー濃度検知手段で検知したトナー濃度をもとに前記現像剤規制部材の回転角度を制御しつつ、前記清掃部材を用いて前記現像剤規制部材を清掃することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、現像剤担持体と現像剤規制部材との間のドクタギャップを通過する現像剤汲み上げ量の環境変化と経時変化を抑制した現像装置及び画像形成装置の提供を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】下ドクタ水平２軸OD(Oneway Direction)循環式の現像装置の一般的な構成について説明するための説明図である。
【図２】現像装置の一実施例について説明するための説明図である。
【図３】現像装置の他の実施例について説明するための説明図である。
【図４】図２もしくは図３に示した現像装置を用いた画像形成装置の実施例としてのカラープリンタの全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＜概  要＞
本実施の形態を以下に説明する。
本発明は、現像剤規制部材とドクタギャップ調整とに際して、少なくとも以下の構成を含む。
（１）断面中心から表面までの距離が一定でない現像剤規制部材を有する構成。
（２）現像剤規制部材が軸中心の周りに回転可能である構成。
（３）感光体上または転写ベルト上にトナー濃度検知手段を有する構成。
（４）検知したトナー濃度に応じて現像剤規制部材の回転角を制御する構成。
（５）現像剤規制部材をクリーニングする清掃部材を有する構成。
【００２０】
要するに、本実施形態に係る現像装置及び画像形成装置は、断面中心から表面までの距離が一定でない現像剤規制部材を有し、検知したトナー濃度に応じて現像剤規制部材の回転角を制御し、ドクタギャップを調整しつつ、現像剤規制部材を清掃することを含む。
上記記載の本発明の特徴について、以下の図面を用いて詳細に解説する。
【００２１】
図１は、下ドクタ水平２軸OD(Oneway Direction)循環式の現像装置の一般的な構成について説明するための説明図である。
図示しない現像剤は、現像スリーブ(現像剤担持体とも言う)31内部に配置されたマグネットの磁力の影響を受けて、下方に配置された第一の攪拌軸34から現像スリーブ31上へ移動する。現像剤は移動後、回転に伴って現像スリーブ31の軸中心から水平方向下側にある現像剤規制部材32で現像剤量を規制し現像スリーブ31上を循環される。
【００２２】
現像剤は、図１には示されない感光体に接触した後、磁力の反作用と分離板33とで現像スリーブ31上から剥離される。剥離後の現像剤は、分離板33に沿って下方へ移動し、第一の攪拌軸34と仕切る様に配置された第一の隔壁室36内で第二の攪拌軸37で攪拌されながら一方向へ搬送される。
攪拌軸34の終端に達した現像剤は、図示されていない連通穴より第二の隔壁室35へと落下し、第一の攪拌軸34で第二の攪拌軸37の搬送方向とは逆方向へ搬送されつつ、現像スリーブ31上へ移動する。
余剰現像剤は、図示されていない連通穴とは反対方向に位置する連通穴より第一の隔壁室36へと押し上げられ再び第二の攪拌軸37で攪拌される。この様に、現像ドクタ32を下側に配置し、２軸の攪拌軸34、37を用いて、現像剤が一方向のみに循環する現像手段が下ドクタ２軸一方向循環方式である。
なお、ここでは現像剤規制部材32を一般的に用いられる平板形状で図示した。
【実施例１】
【００２３】
図２は、現像装置の一実施例について説明するための説明図である。
なお、図１に示した部材と同様の部材には共通の符号を用いた。
図２に示す現像装置は、図示しない駆動手段に連結され、回転可能に軸支された現像剤規制部材40を現像ケースに配置する構成とした。現像剤規制部材40は、軸中心から表面までの距離が一定ではない、すなわち連続的に変化する形状を有しており、現像剤規制部材40の回転動作により、現像剤担持体31と現像剤規制部材40とが形成するギャップ（ドクタギャップとも言う）を変化させることができる。また、このときの現像剤規制部材40の回転角度は、図には示されない感光体上あるいは転写ベルト上に設置された、図示しないトナー濃度検知手段で検知したトナー濃度から最適な回転角度に制御される。
【００２４】
さらに、現像剤規制部材40の表面にトナー膜層が形成された場合に、現像剤規制部材40が回転するモードを追加し、現像ケース内部に清掃部材41を設置することで、現像剤規制部材40表面のトナー膜層を剥離できる構成とした。清掃部材41としては、例えば、スポンジもしくは不織布が挙げられる。
【００２５】
つまり、ドクタギャップ調整のための現像剤規制部材40の回転角度調整とは別に、現像剤規制部材40の清掃のみを目的とした回転清掃モードを追加した。この回転清掃モードにより、トナー膜層が形成された状態での現像剤の規制を回避し、適切なドクタギャップを確保することができる。本回転清掃モードは、画像出力時以外のタイミングであれば問題なく実行できるが、比較的トナー膜層が形成されやすい高温・高湿環境や、高画像出力時に実行されることが望ましい。なお、高画像とは、印刷時にトナーが付着する面積が大きい画像のことを意味する。
【００２６】
ところで、本構成はトナー膜層形成の検知を必ずしも必要としていない。感光体上または転写ベルト上のトナー濃度検知手段において、画像濃度の低下が確認された場合に初めて本モードを実行してもよい。
【００２７】
これらの一連の動作により、環境変化や経時変化による現像剤汲み上げ量の変動に対応したドクタギャップに調整しつつ清掃することができ、画像濃度の変化に起因する画像品質の低下を防ぐことができる。
【実施例２】
【００２８】
図３は、現像装置の他の実施例について説明するための説明図である。
図３に示す現像装置は、現像剤規制部材42の断面形状を楕円状とし、現像剤規制部材42の表面にトナー膜層が形成された場合に、現像剤規制部材42が0〜90°回転するモードを追加し、トナー膜層が形成されていない別の表面で現像剤を規制できる構成とした。その他については上述した構成と同じである。現像剤規制部材42の断面楕円形状とすることで、トナー膜層が形成された場合であっても、トナー膜層が形成された部分での現像剤の規制を回避し、トナー膜層が形成されていない他の領域にて現像剤の規制を実行できる。
【００２９】
さらに、現像剤規制部材42の表面にトナー膜層が形成された場合に、現像剤規制部材42が回転するモードを追加し、現像ケース内部に清掃部材41を設置することで、現像剤規制部材42の表面のトナー膜層を剥離できる構成とした。これにより、トナー膜層が形成された状態での現像剤の規制を回避し、適切なドクタギャップを確保することができる。また、現像剤規制部材42の断面形状が楕円形状であるため、ドクタギャップ調整面が計4面（0〜90°×４面）ある。
トナー膜層の発生に伴い、0〜90°ずつ順次回転させていくことで、トナー膜層形成部は清掃部材41に接触し、トナー膜層を剥離させるため、別途清掃モードを追加して実行する必要がなくなり、画像形成装置のダウンタイムを減少させることができる。
本構成は、トナー膜層形成の検知を必ずしも必要としていない。感光体上または転写ベルト上のトナー濃度検知手段において、画像濃度の低下が確認された場合に本モードを実行する構成としてもよい。例えば、現像剤規制部材42を0〜90°回転させるためのスイッチを操作パネル上に設置し、画像品質が低下した際にユーザーが現像剤規制部材42を回転させてもよい。
【実施例３】
【００３０】
＜画像形成装置＞
図４は、図２もしくは図３に示した現像装置を用いた画像形成装置の実施例としてのカラープリンタの全体構成図である。
カラープリンタ1の本体ケース2内には、プリンタエンジン3、光ビームを出射する光書込装置4、被転写体である記録媒体Pを収納する記録媒体収納部である給紙カセット5、トナー画像が転写された記録媒体Pを定着処理する定着装置6、トナー画像を転写した後に発生した廃トナーを回収する廃トナー回収容器7等が設けられている。
【００３１】
プリンタエンジン3は、トナー画像を形成し、形成したトナー画像を記録媒体Pに転写する部分である。プリンタエンジン3は、像担持体である4つの感光体8（8Y、8C、8M、8K）、各感光体8の周囲に配置された帯電装置である帯電部材9、現像装置10、クリーニング装置11、一次転写ローラ12、像担持体及び被転写体である中間転写ベルト13、転写装置である二次転写ローラ14、クリーニング装置15等により構成されている。
【００３２】
ここで、本明細書及び図面の記載において、Y、C、M、Kの添え字は、各々イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの色を示しており、これらの添え字は必要に応じて割愛する。
【００３３】
感光体8は、円筒状に形成されて図示しない駆動モータが連結され、駆動モータからの駆動力により中心線回りに回転する。感光体8の外周面には静電潜像が形成される感光層が設けられている。
【００３４】
帯電部材9は、感光体8の外周面に配置されている。この帯電部材9に対して図示しない電源部から電圧が印加されることにより、感光体8の外周面が一様に帯電される。
【００３５】
光書込装置4は、画像データに応じた光ビームを出射し、一様に帯電された感光体8の外周面を露光する。この露光により、感光体8の外周面に画像データに応じた静電潜像が形成される。
【００３６】
現像装置10は、感光体8に対してトナーを供給する。供給されたトナーは感光体8の外周面に形成されている静電潜像に付着し、感光体8の外周面上の静電潜像がトナー画像として顕像化される。
【００３７】
中間転写ベルト13は、樹脂フィルム又はゴムを基体として形成されたループ状のベルトであり、駆動ローラ16と入口ローラ17とテンションローラ18との回りに巻回され、図示しない駆動モータに連結された駆動ローラ16が回転駆動されることにより矢印Ａ方向に回転する。入口ローラ17とテンションローラ18とは、中間転写ベルト13が矢印Ａ方向へ回転することにより中間転写ベルト13との摩擦力によって従動回転する。
【００３８】
一次転写ローラ12は、中間転写ベルト13の内周面側、すなわちループの内側に配置されており、一次転写ローラ12に転写用電圧が印加されることによって各感光体8上のトナー画像が中間転写ベルト13上に転写される。各感光体8上に形成されたトナー画像は中間転写ベルト13上に順次転写されて重ね合わされ、中間転写ベルト13上にはカラーのトナー画像が形成される。
【００３９】
クリーニング装置11は、トナー画像が中間転写ベルト13に転写された後の感光体8の外周面をクリーニングする。このクリーニングによって、トナー画像が中間転写ベルト13に転写された後に感光体8の外周面上に残留しているトナーや紙粉等が廃トナーとして回収される。
【００４０】
中間転写ベルト13上に形成されたカラーのトナー画像は、中間転写ベルト13と二次転写ローラ14とが当接された転写位置に記録媒体Pが送り込まれたタイミングで二次転写ローラ14に転写用電圧が印加されて記録媒体Pに転写される。記録媒体Pは、給紙カセット5内から給紙されて搬送ローラ19やレジストローラ20により搬送され、トナー画像を転写された後に定着装置6に送り込まれる。トナー画像が転写された記録媒体Pは定着装置6内で熱と圧力とを加えられて定着処理され、この定着処理により溶融したトナー画像が記録媒体Pに定着される。定着処理が終了した記録媒体Pは本体ケース2の上面部に形成されている排紙トレイ21上に排紙される。
【００４１】
クリーニング装置15は、カラーのトナー画像が記録媒体Pに転写された後の中間転写ベルト13の外周面をクリーニングする。このクリーニングによって、トナー画像の転写後に中間転写ベルト13の外周面上に残留したトナーや紙粉等が廃トナーとして回収される。
【００４２】
廃トナー回収容器7は、クリーニング装置11、15で回収された廃トナーがクリーニング装置11、15から投入され、投入された廃トナーを貯溜する部分である。廃トナー回収容器7は本体ケース2に対して着脱可能に取付けられており、廃トナー回収容器7内の廃トナーが満杯状態に近付いた場合に本体ケース2から取り外され、空の廃トナー回収容器7が取付けられる。
【００４３】
プリンタエンジン3の構成部材である感光体8と、各感光体8の周囲に配置された現像装置10と、クリーニング装置11と、はユニット化してケース22内に収納され、プロセスカートリッジ23（23Y、23C、23M、23K）が形成されている。各プロセスカートリッジ23は本体ケース2内に着脱可能に装着されている。感光体8と現像装置10とクリーニング装置11とがプロセスカートリッジ23としてユニット化されることにより、交換やメンテナンスの作業が容易になる。また、各部材間の位置精度を高精度の維持することができ、形成される画像品質の向上を図ることができる。
【００４４】
なお、本実施例では、感光体8と現像装置10とクリーニング装置11とはユニット化したプロセスカートリッジ23を例に挙げて説明したが、プロセスカートリッジの構成としては様々のものがあり、例えば、帯電部材9、現像装置10、クリーニング装置11の少なくとも一つと感光体8とをケース内に収納してユニット化したものが挙げられる。
【００４５】
＜作用効果＞
本実施例によれば、断面中心から表面までの距離が一定でない現像剤規制部材を回転させることでドクタギャップを変化させることができ、かつ現像剤規制部材を清掃する機構を有するので、現像剤担持体と現像剤規制部材との間のドクタギャップを通過する現像剤汲み上げ量の環境変化と経時変化を抑制した現像装置及び画像形成装置の提供を実現することができる。
【００４６】
なお、上述した実施例は、本発明の好適な実施例を示すものであり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１    カラープリンタ（画像形成装置）
２    本体ケース
３    プリンタエンジン
４    光書込装置
５    給紙カセット
６    定着装置
７    廃トナー回収容器
８、８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋ    感光体（像坦持体）
９    帯電ローラ
１０    現像装置
１１、１５    クリーニング装置
１２    一次転写ローラ
１３    中間転写ベルト
１４    二次転写ローラ
１６    駆動ローラ
１７    入口ローラ
１８    テンションローラ
１９    搬送ローラ
２０    レジストローラ対
２１    排紙トレイ
２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｋ    プロセスカートリッジ
３１    現像スリーブ
３２、４０、４２    現像剤規制部材
３３    分離板
３４    第一の撹拌軸
３５    第二の隔壁室
３６    第一の隔壁室
３７    第二の撹拌軸
４１    清掃部材
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４８】
【特許文献１】特開昭６０−７３５５６号公報
【図１】
2014056138.tif 000003
【図２】
2014056138.tif 000004
【図３】
2014056138.tif 000005
【図４】
2014056138.tif 000006