(57)【要約】【課題】現像ローラの軸方向領域ごとのトナー消費量に対応した強制消費を行うことによって、部分的なトナーの帯電不良、濃度低下等を防止する現像装置、及びこれを使用する画像形成装置を提供する。【解決手段】現像ローラ２０上に担持されたトナーによって像担持体１１上の潜像を現像する現像装置において、トナー消費量を前記現像ローラ２０の軸方向に分割した領域で認識し、その個別の領域ごとの消費量が所定のトナー消費量以下の場合に、その領域ごとに所定のトナー消費量との差分に相当するトナーを強制的に消費させる。【選択図】図４
2008040118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像ローラ上に担持されたトナーによって像担持体上の潜像を現像する現像装置において、トナー消費量を前記現像ローラの軸方向に分割した領域で認識し、その個別の領域ごとの消費量が所定のトナー消費量以下の場合に、その領域ごとに所定のトナー消費量との差分に相当するトナーを強制的に消費させることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像ローラと、この現像ローラ上のトナー層を一定の薄層とするドクタローラを有し、かつ１成分現像方式を用いる構成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】
トナーの強制消費量の下限を前記現像ローラの１周分以上とすることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項４】
トナーの強制消費量の上限を設定可能とすることを特徴とする請求項１又は２記載の現像装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項記載の現像装置を備えた作像部を備えている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、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の静電複写プロセスによる画像形成に用いられる現像装置に関するものであり、また、この現像装置を用いる画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置における現像装置では、トナー消費量を現像ローラ軸方向の全ての平均として認識し、所定のトナー消費量以下の場合は、全面において画像面積率５０％から７５パーセントのハーフトーン画像を書き込み、強制消費を行なっている。
そのため、トナー消費量が多い領域では強制消費が過剰になって無駄になってしまったり、また、トナー消費量が少ない領域では強制消費がないまま使用されるといった不具合がある。
複写機、ファクシミリ、プリンタ等の静電複写現像行程では、現像ローラに担持しているトナーはすべてが使用されるわけではなく、多くのトナーが未使用状態で現像装置内に戻される。
この場合に、現像装置に回収されたトナーは次のような問題が生じることがある。トナーを帯電させるには、２成分現像方式ではキャリアとともに撹拌、１成分現像方式ではドクタとの摩擦によって行われるが、この際にトナーが徐々に劣化していく。
【０００３】
とくに１成分現像方式においては、摩擦させる時のトナー劣化が激しい。トナーが劣化することにより、現像行程において、トナーの帯電不良、濃度低下等の問題が発生する。この問題は、画像面積率が低くトナー消費量が少ない場合、作像可能枚数が増え、劣化のストレスが長く掛かることになるため、顕著に表れる。
以上の問題を解決するために、従来技術でも一定期間のトナー消費量が所定のトナー消費量よりも少ない場合に対する対策が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１では、一定期間のトナー消費量が所定のトナー消費量よりも少ない場合、所定のトナー消費量との差分に相当するトナーを強制的に消費させることで対応することが開示されている。この従来技術によると、トナーは所定の作像枚数以上に劣化ストレスが掛かるのを防ぐことができる。
【特許文献１】特開２００３−２７０８７８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術では現像ローラの軸方向の領域ごとの消費量が違った場合、以下の２つの問題がある。第１に、現像ローラの軸方向の各領域で無駄な強制消費をする場合がある（例えば、或る領域はトナー消費量が多く、他の領域は少なく、全体としてのトナー消費量が所定の量よりも少なかった場合、トナー消費量が多かった領域は再びトナーを消費することになり、無駄になる）。この場合、トナーイールドは現像装置の実力よりも短くなってしまう。
第２に、現像ローラの軸方向の各領域でトナー消費が少ない場合がある（例えば、或る領域はトナー消費量が少なく、他の領域は多く、全体としてのトナー消費量が所定の量よりも多かった場合、トナー消費量が少なかった領域はトナーをほとんど消費しないまま、トナーの劣化を続けることになる）。この場合、現像ローラの軸方向で、トナーの帯電不良、濃度低下等が発生する。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、現像ローラの軸方向領域ごとのトナー消費量に対応した強制消費を行うことによって、部分的なトナーの帯電不良、濃度低下等を防止する現像装置、及びこれを使用する画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、現像ローラ上に担持されたトナーによって像担持体上の潜像を現像する現像装置において、トナー消費量を前記現像ローラの軸方向に分割した領域で認識し、その個別の領域ごとの消費量が所定のトナー消費量以下の場合に、その領域ごとに所定のトナー消費量との差分に相当するトナーを強制的に消費させる現像装置を特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、前記現像ローラと、この現像ローラ上のトナー層を一定の薄層とするドクタローラを有し、かつ１成分現像方式を用いる構成である請求項１記載の現像装置を特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、トナーの強制消費量の下限を前記現像ローラの１周分以上とする請求項１記載の現像装置を特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、トナーの強制消費量の上限を設定可能とする請求項１又は２記載の現像装置を特徴とする。
また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項記載の現像装置を備えた作像部を備えている画像形成装置を特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、トナー消費量を現像ローラの軸方向に分割した領域で認識し、その個別の領域ごとの消費量が所定のトナー消費量以下の場合、その領域ごとに所定のトナー消費量との差分に相当するトナーを強制的に消費させることで、トナーが他の領域よりも劣化する部分ができることを防ぎ、また、トナー強制消費が不要な領域において、無駄なトナーを消費することが無くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明が適用される画像形成装置の一例であるカラー複写装置の構成を示す概略図である。図１に示すカラー複写装置１の全体構成と動作について説明する。
この図に示すカラー複写装置１は、装置最上部にスキャナユニット２を配置し、プリンタ部３との間の装置胴体内に排紙部４を設けている。スキャナユニット２は、コンタクトガラスの下方に走査手段が走行可能に配設されており、光源により照明された原稿からの反射光を、ミラー・レンズ等を介してＣＣＤに導き、原稿画像の読み取りを行なう。
プリンタ部３は、感光体ベルトユニット５、書き込み光学ユニット６、現像装置７、中間転写ユニット８、２次転写ユニット９、定着ユニット１０等で構成されている。
そして、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローのカラー画像を感光体ユニット５の感光体ベルト１１上に順次顕像化し、これらを重ね合わせて最終的な４色フルカラー画像を形成する。
【０００８】
感光体ベルト１１は、図中時計方向に回転し、その周りには、感光体クリーニング装置１２、帯電ローラ１３、中間転写ユニット８の中間転写ベルト１４などが配置されており、現像装置７とともに作像部を構成している。
また、書き込み光学ユニット６は、カラー画像データを光信号に変換して、各色画像に対応した光書き込みを行い、感光体ベルト１１に静電潜像を形成する。この書き込み光学ユニット６は、光源としての半導体レーザ、レーザ発光駆動制御部、ポリゴンミラー、反射ミラーなどで構成されている。
また、カラー複写装置１の転写紙カセット１６ａ、１６ｂ内には、転写紙Ｐが収納されており、給紙コロ１７によって送出され、搬送ローラ１８を介してレジストローラ１９へと搬送される。
【０００９】
図２はカラー複写装置に搭載する現像装置の構成を示す概略図である。現像装置７は、感光体ベルト１１にトナーを供給してこの感光体ベルト１１上の静電潜像を現像する現像ローラ２０、この現像ローラ２０のトナー付着量を規制しかつトナーを本帯電させるローラ状トナー層規制部材（ドクタローラ）２１を備えている。
現像装置７は、さらに、トナー層規制部材２１の表面のトナーを掻き落とす掻き落とし部材（図示せず）、現像ローラ２０にトナーを予備帯電させながら供給するトナー供給ローラ２２、現像ローラ２０の上方からのトナーの吹き出しを防ぐための入口シール２３、トナーを現像装置外部に漏れ出ないように収納するトナーホッパ２４、このトナーホッパ２４からトナー供給ローラ２２へトナーを搬送するトナー搬送部材２５を備えている。図２では感光体ベルト１１は図の矢印方向に移動するように回転している。
現像ローラ２０は図２の矢印の方向（反時計回り方向）、すなわち、感光体ベルト１１の進行方向と同方向に線速比１．１〜２．０倍速で回転している。トナー搬送部材２５は回転によってトナーをトナー供給ローラ２２に送り出す。
【００１０】
トナー供給ローラ２２は、金属芯金とポリウレタン、シリコン、ＥＰＤＭ、ポリカーボネートなどの発泡材から構成されている。トナー供給ローラ２２は現像ローラ２０に所定のニップをもって接触し、相対線速差を持つように時計回り方向（ＣＷ）もしくは反時計回り方向（ＣＣＷ）に回転し、トナー供給ローラ２２上のトナーを、ニップ内で現像ローラ表面に擦り付けることでトナーを予備帯電させながら供給する。
ドクタローラ２１は現像ローラ２０に対して所定の荷重で当接していて、そのニップにトナー供給ローラ２２より供給されてきたトナーを通過させることによって、トナー通過量を一定に整えかつ現像ローラ表面のスラスト方向位置によらず均一なトナー層を形成する。
また、通過したトナーはドクタローラ２１と現像ローラ２０の双方の表面と摩擦帯電されるので、感光体ベルト１１への現像に供されるトナーは安定した帯電量を有することができる。
【００１１】
図３は本発明による現像装置を用いた画像形成装置で、同じ画像を出力して経時での地汚れをランク評価した結果をグラフで示す図である。図３には、上述したような構成の現像装置７を用いた画像形成装置で、同じ画像を出力して経時での地汚れをランク評価して結果を示している。
図３において、ランク５は非常に良いレベル、ランク４は良いレベル、ランク３以下は許容できないレベルである。図からわかるように、画像面積率が２％の画像では経時でも地汚れが良いレベルを保っているが、０．５％の画像では許容できないレベルまで悪化してしまう。
図２を参照して、上記のような結果は、次のような理由、すなわち、トナーの消費が少ない領域ではトナーが消費されること無く、現像ローラに付着したままで何度もドクタニップを通過するため、トナーにストレスが加わる時間や回数が増えて、トナーの添加剤の埋没や遊離が発生することによる。
かかる理由によって、初期と比較して十分な帯電性が得られなくなったり、また、トナーの非静電的な付着力が増加して現像ローラ２０とドクタローラ２１のニップ部を通過するトナーが増え、その結果、経時で地汚れが悪化する。
【００１２】
図４は本発明による現像装置の制御を説明する概略回路図である。図４において、現像ローラ２０は、トナー消費量を正確に認識するために、例えば、ここでは、軸方向に分割した領域２０ａ、２０ｂ、２０ｃを有している。
その個別の領域２０ａ、２０ｂ、２０ｃごとのトナー消費量をトナー消費量認識手段２６で認識し、それらを比較手段２７で所定のトナー消費量と比較し、個別の領域２０ａ、２０ｂ、２０ｃごとのトナー消費量が所定のトナー消費量以下の場合に、制御部２８でその領域ごとに所定のトナー消費量との差分に相当するトナー消費量を算出し、その値を強制的消費指示手段２９に送って現像ローラ２０の必要な領域２０ａ、２０ｂ、２０ｃで強制的に消費させる。
本発明では、現像ローラ軸方向の領域ごとにトナー消費量を認識し、トナー消費量が少ない、つまり現像ローラ２０上に長い間同じトナーがある領域トナーのみを強制的に消費させる。
つまり、この現像ローラ２０の軸方向領域に対応する感光体ベルト１１に画像面積率５０％〜１００％の高面積率画像の潜像を書き込む。この時現像されたトナーはクリーニング装置で全て回収する。
これにより現像ローラ２０上に長い間担持されていたトナーを消費することができ、地汚れを現像ローラ２０の軸方向のどの領域でも良好なレベルに抑えることができる。
現像ローラ２０と、この現像ローラ２０上のトナー層を一定の薄層とするドクタローラ２２を有する１成分現像方式では、一度現像ローラ２０上に付着したトナーは、感光体ベルト（像担持体）１１へ供給される意外ではほとんど取れず、トナー消費量が少ない領域では何度も劣化のストレスを受けることになる。そのため本発明は１成分現像方式においてはとくに有用である。
【００１３】
本発明では、トナーの強制消費量の下限を現像ローラ２０の１周分以上とする。現像ローラ２０上の古いトナーを剥ぎ取るためには、少なくとも現像ローラ２０を１周する以上の画像を感光体ベルト１１に書き込まなければならない。それは、所定のトナー消費量と実際のトナー消費量との差分が少なかった場合、感光体ベルト１１に書き込む強制消費用の画像が現像ローラ２０の１周分よりも少なくなる場合があり得るからである。
この時、現像ローラの円周ごとのトナーの状態に偏りが生まれ、画像の副走査方向に偏りが生まれる原因となる。そのため強制消費用の書き込み画像は、少なくとも使用する現像ローラ２０の円周長の画像を書き込む。
本発明では、また、トナーの強制消費量の上限を設定可能としている。トナーの消費量が所定の量よりもとくに少ない場合、強制消費用の書き込み画像が副走査方向に長くなってしまい、強制消費に要する時間が長くなってしまう。そこで強制消費の上限を、画素で設定するのではなく、強制消費に要する時間、つまり、強制消費のために感光体ベルト１１に書き込む画像の副走査方向の長さで設定可能とする。
このように、トナーがほとんど消費されない状態が続いた場合、所定のトナー消費量との差分を強制消費させるのに掛かる時間が長くなってしまう場合がある。そこで１回の強制消費に掛かる時間の上限を設定可能にすることで、待機時間を調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明が適用される画像形成装置の一例であるカラー複写装置の構成を示す概略図である。
【図２】カラー複写装置に搭載する現像装置の構成を示す概略図である。
【図３】本発明による現像装置を用いた画像形成装置で、同じ画像を出力して経時での地汚れをランク評価した結果をグラフで示す図である。
【図４】本発明による現像装置の制御を説明する概略回路図である。
【符号の説明】
【００１５】
１  画像形成装置（カラー複写装置）、７  現像装置、１１  像担持体（感光体ベルト）、２０  現像ローラ、２０ａ  現像ローラの軸方向分割領域、２０ｂ  現像ローラの軸方向分割領域、２０ｃ  現像ローラの軸方向分割領域、２１  ドクタローラ、２６  トナー消費量認識手段、２７  比較手段、２８  制御部、２９  強制消費指示手段
【図１】
2008040118.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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