(57)【要約】      （修正有）【課題】２成分系現像剤を使用し、且つコンパクトな現像装置が使用されている画像形成装置において、常に一定のトナー濃度が確保され、且つトナー消費に追随してトナー補給を行うことができ、安定した品質の画像出力を行うことが可能な現像方法を提供する。【解決手段】トナー補給口と現像用開口とを有し、該現像用開口に面して現像ローラを備えており、且つキャリヤとトナーとから成る二成分系現像剤が充填されている現像装置を使用し、現像装置内へのトナー補給を、補給ＯＮ及び補給ＯＦＦを交互に繰り返すことにより行うとともに、画像出力に際してのトナー補給量Ｗ２が画像出力に要するトナー使用量Ｗ１と等しくなるように、トナー補給におけるＯＮ／ＯＦＦ比を調節して現像を行う。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー補給口と現像用開口とを有し、該現像用開口に面して現像ローラを備えており、且つキャリヤとトナーとから成る二成分系現像剤が充填されている現像装置を使用し、前記トナー補給口からトナーを補給しながら、前記現像ローラから現像剤を感光体表面上に供給することにより、感光体表面に形成された静電像を現像してトナー像を形成する現像方法において、
トナー補給口からの現像装置内へのトナー補給を、補給ＯＮ及び補給ＯＦＦを交互に繰り返すことにより行うとともに、
画像出力に際しては、出力すべき画像の情報に基づいて、画像出力に要するトナー使用量Ｗ１を算出し、画像出力に際してのトナー補給量Ｗ２と画像出力に要するトナー使用量Ｗ１とがＷ２≧Ｗ１の条件を満足するように、トナー補給におけるＯＮ／ＯＦＦ比を調節して現像を行うことを特徴とする現像方法。
【請求項２】
前記ＯＦＦ時間をゼロとし、トナー補給を連続して行った場合のトナー補給量Ｗ２が画像出力に要するトナー使用量Ｗ１よりも小さい場合には、画像出力時間Ｔを延長してトナー補給量Ｗ２とトナー使用量Ｗ１とがＷ２≧Ｗ１の条件を満足するように調整する請求項１に記載の現像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリなどの電子写真法により画像形成を行う画像形成装置に使用される現像方法に関するものであり、特に二成分系現像剤を用いて感光体上に形成された静電像の現像を行う現像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機に代表される画像形成装置においては、感光体ドラム表面を一様に帯電し、画像露光により感光体ドラム表面に原稿像に対応する静電潜像を形成し、次いで現像剤により該静電潜像を現像して感光体ドラム表面にトナー像を形成し、このトナー像を感光体ドラム表面から紙等の転写材上に転写し、転写されたトナー像を熱、圧力等により定着させることによって、画像の形成が行われる。
【０００３】
このような画像形成装置において、静電像の現像に用いる現像剤としては、磁性キャリヤとトナーとから成る二成分系現像剤が広く使用されており、マグネット内蔵の現像ローラを備えた現像装置により、該現像剤を磁気ブラシの形で感光体ドラム表面に摺擦して、該ドラム表面に形成されている静電像の現像が行われるようになっている。
【０００４】
上記のような現像装置では、現像装置内に、現像ローラ以外に、スパイラルやパドルなどの現像剤の攪拌送り部材が、一般に複数設けられており、これにより、トナーと磁性キャリヤとの均一混合及びトナーの摩擦帯電が十分に行われるようになっている。
ところで、現在では、コンパクトな画像形成装置が望まれており、従って、現像装置もよりコンパクトなものが望まれている。
【０００５】
ところで、現像装置がコンパクトになると、当然のことながら、現像剤の収容量も減少するため、画像出力に伴うトナー消費を補うため、トナー補給を頻繁に行うことが必要となり、しかも、トナー補給によるトナー濃度の変動も大きくなる。この結果、トナー濃度の正確な制御も必要となり、このために、トナー補給によるトナー濃度変化を計測してトナー補給能力を検出し、このトナー補給手段の駆動を制御する方法が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開平６−３０１２８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、カラー画像形成装置のように複数の現像装置を備えている場合には、画像形成装置のコンパクト化は、各現像装置のコンパクト化が一層顕著なものとなる。また、高印字率の画像を出力する場合（カラー画像を出力する場合には、特にこの傾向が強い）には、画像出力で消費するトナー量は極めて多量となる。従って、これらの場合には、特許文献１のように、トナー濃度を正確に検知して制御する方式では、トナー補給量がトナー消費に追いつかず、トナー濃度の低下による画像濃度の低下やカラー画像の色調変化などの不都合を回避することが困難となってしまう。
【０００７】
従って、本発明の目的は、２成分系現像剤を使用し、且つコンパクトな現像装置が使用されている画像形成装置において、常に一定のトナー濃度が確保され、且つトナー消費に追随してトナー補給を行うことができ、安定した品質の画像出力を行うことが可能な現像方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、トナー補給口と現像用開口とを有し、該現像用開口に面して現像ローラを備えており、且つキャリヤとトナーとから成る二成分系現像剤が充填されている現像装置を使用し、前記トナー補給口からトナーを補給しながら、前記現像ローラから現像剤を感光体表面上に供給することにより、感光体表面に形成された静電像を現像してトナー像を形成する現像方法において、
トナー補給口からの現像装置内へのトナー補給を、補給ＯＮ及び補給ＯＦＦを交互に繰り返すことにより行うとともに、
画像出力に際しては、出力すべき画像の情報に基づいて、画像出力に要するトナー使用量Ｗ１を算出し、画像出力に際してのトナー補給量Ｗ２と画像出力に要するトナー使用量Ｗ１とがＷ２≧Ｗ１の条件を満足するように、トナー補給におけるＯＮ／ＯＦＦ比を調節して現像を行うことを特徴とする現像方法が提供される。
【０００９】
本発明においては、
１．前記ＯＦＦ時間をゼロとし、トナー補給を連続して行った場合のトナー補給量Ｗ２が画像出力に要するトナー使用量Ｗ１よりも小さい場合には、画像出力時間Ｔを延長してトナー補給量Ｗ２とトナー使用量Ｗ１とがＷ２≧Ｗ１の条件を満足するように調整すること、
が好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の現像方法によれば、画像出力条件に応じて、画像出力によって消費されるトナー量相当分が、画像出力を行いながら現像装置内に補給されるため、常に一定のトナー濃度が確保でき、安定した画質の画像を出力することが可能となる。
【００１１】
また、トナー補給能を超えてトナーが消費されるような画像出力条件下においても、画像出力時間の調整により、トナー消費量相当分を補給することができ、やはり一定のトナー濃度を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明を以下、添付図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の現像方法に使用するための現像装置を上面から見た時の概略配置を示す図であり、
図２は、図１の現像装置における要部正面断面を示す図であり、
図３は、図２のＡ−Ａ側断面を感光体ドラムと共に示す図であり、
図４は、図２のＢ−Ｂ側断面を感光体ドラムと共に示す図であり、
図５は、本発明の現像方法で採用するトナー濃度制御プロセスを示すフローチャート図である。
【００１３】
図１乃至図４を参照して、本発明で用いる現像装置は、全体として１で示す現像ハウジングを備えており、特に図２乃至図４の断面図から明らかな通り、この現像ハウジング１は、仕切り壁２よって下部室３と上部室４とに区画されている。
下部室３には外方（感光体ドラム側）への張り出し部３’が形成されており、この張り出し部３’内に内部にマグネットを備えた現像ローラ５が配置されており、且つ現像ローラ５の表面との間に一定間隔を置いて穂切りブレード６が配置されている。即ち、この現像ローラ５は、マグネット固定−スリーブ回転或いはマグネット回転−スリーブ固定により、穂切りブレード６により一定の長さに調整された現像剤の磁気ブラシを現像域に搬送する。また、張り出し部３’には、現像用開口が形成されており、現像ローラ５が外部に露出している。
【００１４】
例えば、上記の現像ローラ５は、図３及び図４に示す様に、現像用開口を介して、回転感光体ドラム１０に対面するように配置される。図示されていないが、感光体ドラム１０の回転方向上流側には、主帯電装置及び画像露光を行う光学系が配置されており、その下流側には、転写チャージヤ或いは転写ローラから成る転写機構、除電機構及びクリーニングブレードなどのクリーニング装置が配置されている。即ち、主帯電装置により感光体ドラム表面が一様に帯電され、出力する画像情報に基づいて光学系による画像露光が行われ、感光体ドラム１０表面に静電像が形成され、前述した現像ローラにより現像域（現像ローラ５と感光体ドラム１０との間）に搬送された現像剤の磁気ブラシが静電像に摺擦され、この結果、感光体ドラム１０の表面にトナー像が形成される。このトナー像は、転写機構により、所定の転写紙表面に転写される。転写トナー像は、転写紙の排出経路上に設けられている定着機構により、熱、圧力等の公知の手段により、転写紙表面に定着される。一方、トナー像の転写が終了した後の感光体ドラム１０の表面は、除電機構により除電されて主帯電前の電位に戻され、更にクリーニング機構により、感光体ドラム表面に残存するトナーが除去され、これにより、画像形成の１サイクルが完了する。
【００１５】
特に図２乃至図４を参照して、現像ハウジング１の下部室３内には、例えば現像剤の透磁率から現像剤中のトナー濃度を検知するセンサ１５が配置されていると共に、現像ローラ５と間隔を置いて、該現像ローラ５の軸方向に沿って延びている第１のスパイラル（第１の現像剤攪拌送り機構）１６が設けられている。更に、上部室４には、やはり現像ローラ５の軸方向に沿って延びている第２のスパイラル（第１の現像剤攪拌送り機構）１７が設けられている。
【００１６】
この現像装置の上面から見ての概略配置構造を示す図１を参照して、下部室３内の第１のスパイラル１６と上部室４内の第２のスパイラル１７とは、現像ローラ５の軸方向に沿って互いに反対方向に現像剤を送る様に、その羽根或いは回転方向が設定されており、例えば、第１のスパイラル１６は図１中の矢線Ｘの方向に現像剤の攪拌送りを行い、第２のスパイラル１７は、図１中の矢線Ｙの方向に現像剤の攪拌送りを行うように設定されている。
（尚、図１の上面からみた図の場合、第１のスパイラル１６と第２のスパイラル１７とは、実際上は完全にオーバーラップするが、説明の便宜上、図１では、両スパイラル１６，１７を並置して示した。）
【００１７】
図１から明らかな通り、現像ローラ５が収容されている下部室３の張り出し部３’は、現像ハウジング１の長手方向の一部に形成されており、下部室３及び上部室４の長手方向両端に位置する部分には、張り出し部３’（現像ローラ５）は配置されていない。
【００１８】
また、現像ハウジング１の長手方向の両端部には、下部室３と上部室４との連通部２０，２１が形成されている。上部室４内の第２のスパイラル１７の送り方向（Ｙ）の先端となる部分に位置する連通部２０においては、図示されていないが、仕切り壁５が設けられていないか或いは仕切り壁５に適当な大きさの開口が形成されており、これにより、第２のスパイラル１７によって攪拌送りされてきた現像剤は、上部室４から下部室３内に落下するようになっている。
更に、下部室３内の第１のスパイラル１６の送り方向（Ｘ）の先端となる部分に位置する連通部２１は、図１及び４に示されている様に、現像ローラ５とは反対側に張り出しており、その内部には、現像剤汲み上げ用のマグネットローラ２５が収容されている。このマグネットローラ２５は、現像ローラ５と同様、内部にマグネットを備えた非磁性スリーブから形成されており、マグネット回転或いはスリーブ回転により、下部室３内の現像剤を磁気ブラシの形で上部室４内に汲み上げるように設定されている。また、このマグネットローラ２５は、フェライトや磁性粉含有プラスチックをローラ状に成形し、これを複数極に着磁したマグネットをそのまま使用することもできる。
【００１９】
また、下部室３内の第１のスパイラル１６の先端（送り方向先端）には、パドル１６ａが設けられており、先端部に送られてきた現像剤を連通部２１内のマグネットローラ２５側に汲み上げるようになっている（図２参照）。更に、マグネットローラ２５により汲み上げられた現像剤は、図４に示されている様に、仕切り壁２の先端で掻き取られ、上部室４内に導入されて第２のスパイラル１７により、図１中のＹ方向に攪拌送りされる。
【００２０】
かくして上述した現像装置によれば、下部室３と上部室４との間で現像剤が循環して攪拌送りされ、下部室３内の現像剤の一部が現像ローラ５上に供給されて現像が行われることになる。
尚、上述した現像装置において、下部室３と上部室４との連通部２０，２１には、現像ローラ５が隣接していないが、これは、連通部２０，２１では、現像剤の流れが不均一となりやすいため、現像ローラ５が隣接していると、現像ローラ５への現像剤の供給ムラを生じ易くなるからである。
【００２１】
図１乃至図４を参照して、上部室４の上部壁には、トナー補給用の開口３０が形成されており、この開口３０を介してトナーが補給されるようになっている。即ち、図１乃至図３では省略されているが、図４に示されているように、トナー補給用開口３０には、補給用トナーが充填されたトナーカートリッジ４０が装着されており、このトナーカートリッジ４０から開口３０を介して、上部室４内に所定量のトナーが補給され、これにより、画像出力によってトナーが消費された場合にも一定のトナー濃度が確保できるようになっている。
【００２２】
尚、トナー補給用開口３０は、図１及び図２に示されているように、現像ローラ５が設けられている領域Ｚ内に位置するように配置されていることが好適である。このような位置にトナー補給用開口３０を配置することにより、この開口３０から補給されたトナーは、迅速に下部室３内に搬送される。従って、トナーが補給された後、直ちに適正トナー濃度での現像を行うことが可能となる。例えば、トナー補給用開口３０の位置は、現像ローラ５が設けられている領域Ｚ内に設定されている限り特に制限されないが、一般的には、該開口３０の端部と、連通部２０との間隔Ｌ（上部室４のトナーが下部室３内に落下するまでの間隔）が、領域Ｚの軸方向長さ（現像ローラ５の軸方向長さ、即ち現像幅に相当）に対し、４０〜９０％の範囲となるように設定することが最適である。この間隔Ｌがあまり短いと、開口３０から補給されたトナーが下部室３内に搬送するまでの間に十分に混合攪拌されないおそれがあり、また必要以上に長いと、下部室３内のトナー濃度が適正範囲に上昇するのに時間がかかるためである。
【００２３】
本発明において、トナーカートリッジ４０は、トナー補給用開口３０上に位置するスパイラル４１が設けられており、このスパイラル４１の駆動（補給ＯＮ）及び駆動停止（補給ＯＦＦ）を交互に繰り返すことにより、トナー補給が行われるようになっており、一サイクルでの補給ＯＮ時間と補給ＯＦＦ時間との比率（ＯＮ／ＯＦＦ比率）を、以下のようにして調整することにより、トナー補給量が調整される。
以下に、本発明の現像方法で採用するトナー濃度制御プロセスを、図５のフローチャート図に基づいて説明する。
【００２４】
先ず、例えば、一サイクルでの補給ＯＮ時間或いは補給ＯＦＦ時間を種々変更し、ＯＮ／ＯＦＦ比率毎のトナー補給速度ｔＶを、例えばセンサ１５によるトナー濃度変化Δ（Ｔ／Ｄ）から測定し、その情報を記憶しておく。
【００２５】
一方、画像出力に際しては、ユーザーにより入力された出力すべき画像の情報（例えばスキャナ等で読み込まれた原稿画像の情報や出力する画像の印字率、出力枚数）に基づいて、画像出力に要するトナー使用量Ｗ１及び画像出力に要する時間Ｔを算出する（図５のＳ１〜Ｓ４，Ｓ６〜Ｓ７参照）。尚、この画像出力に要する時間Ｔとは、例えば画像出力を実行するにあたっての主帯電開始時から、最後の画像出力を行うに際しての現像終了時までの時間である。
【００２６】
次いで、上記の算出結果と、予め記憶された前記情報（特に時間Ｔ）とから、各ＯＮ／ＯＦＦ比率での画像出力に際してのトナー補給量Ｗ２を算出する（図５のＳ５参照）。即ち、トナー補給量Ｗ２は、トナー補給速度ｔＶ×Ｔで算出される。
【００２７】
上記の結果から、トナー補給量Ｗ２と、画像出力に要するトナー使用量Ｗ１とがＷ２≧Ｗ１の条件を満足するように、トナー補給のＯＮ／ＯＦＦ比を調節し（図５のＳ８〜Ｓ９参照）、トナー補給速度ｔＶを適宜変更して現像を行うことによって、画像出力により消費されるトナーに相当する量のトナーが常に補給され、常に一定のトナー濃度に保持された現像剤によって画像出力を行うことができ、安定して良好な画質の画像を出力することが可能となるのである。
【００２８】
また、本発明において、トナー補給量Ｗ２を上記の範囲に調整不可能である場合（例えば多数枚の画像出力を連続して行う場合に生じる）、即ち、トナー補給のＯＦＦ時間をゼロとして（図５のＳ１０参照）、トナー補給を連続してトナー補給を行うときのトナー補給量Ｗ２（最大トナー補給量Ｗｍａｘ）が、トナー使用量Ｗ１に満たない場合には、画像出力時間Ｔを延長することにより（図５のＳ１１〜Ｓ１２参照）、トナー補給量Ｗ２を上記範囲に調整することが好ましい。即ち、画像出力時間Ｔの延長により、トナー補給速度ｔＶ×Ｔで表されるトナー補給量を増大させることができるため、結果として、トナー補給量Ｗ２を上記範囲に調整することが可能となる。
【００２９】
画像出力時間の延長は、多数枚の画像出力を連続して行うに際し、記録紙間の間隔を大きく取ることにより、容易に行うことができる。
【００３０】
尚、本発明において、トナー補給が行われた場合にも、センサ１５によるトナー濃度が一定範囲内に上昇しない場合には、トナーカートリッジ４０内のトナー量がゼロであるとの信号を操作パネル等に表示し、トナーカートリッジ４０の交換を促せばよい。
【００３１】
また、上述した例では、現像ハウジング１からなる現像装置は、感光体ドラム１０周りに１個設けられているが、フルカラー画像形成装置においては、１個の感光体ドラム１０の周りに複数の現像装置が設けられ、各現像装置において、上記のようにしてトナー補給が行われる。また、複数の感光体ドラムが設けられ、各感光体ドラムのそれぞれに現像装置が設けられているタンデム式フルカラー画像形成装置では、各感光体ドラムと現像装置との組み合わせ毎に、上述した方式でトナー補給が行われる。
【００３２】
このように、本発明によれば、２成分系現像剤が充填された現像装置がコンパクトに形成され、さらには、トナー消費量の多い画像が出力される場合においても、常に、トナー消費量に追随してのトナー補給が可能となり、一定のトナー濃度で現像を行うことができ、安定して良好な品質の画像を出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の現像装置を上面から見た時の概略配置を示す図。
【図２】図１の現像装置における要部正面断面を示す図。
【図３】図２のＡ−Ａ側断面を感光体ドラムと共に示す図。
【図４】図２のＢ−Ｂ側断面を感光体ドラムと共に示す図。
【図５】本発明の現像方法で採用するトナー濃度制御プロセスを示すフローチャート図。
【符号の説明】
【００３４】
１：現像ハウジング
２：仕切り壁
３：下部室
４：上部室
５：現像ローラ
１０：感光体ドラム
１５：トナー濃度検知センサ
１６：第１のスパイラル
１７：第２のスパイラル
２５：現像剤汲み上げ用マグネットローラ
３０：トナー補給用開口
４０：トナーカートリッジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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