JP2019159254A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像領域への現像剤搬送量が経時的に減少したことを検出して、現像領域への現像剤搬送量を改善し、ベタ画像の濃度不良等の不具合を抑制することを課題とする。【解決手段】現像剤担持体１４１と、前記現像剤担持体の表面に対して間隙ＤＧを設けて対向配置される現像剤規制部材１４６とを有する現像装置において、前記現像剤規制部材の電位を測定する電位測定手段１５０を有することを特徴とし、これにより前記課題を解決するものである。【選択図】図７

Description

本発明は、現像装置及び画像形成装置に関するものである。

従来、現像剤担持体と、前記現像剤担持体の表面に対して間隙を設けて対向配置される現像剤規制部材とを有する現像装置が知られている。

例えば、特許文献１には、現像剤規制部材として機能する丸棒部材を、現像剤担持体との間に所定の間隙（ドクタギャップ）を設けて回転可能に配置した現像装置が開示されている。この現像装置は、丸棒部材を磁性部材で構成することで、丸棒部材とこれに近接して配置される現像剤担持体の内部磁極とが協働して強い磁場を形成し、ドクタギャップを通過する現像剤の磁気的拘束力が高まるとされている。

ところが、従来の現像装置は、現像剤担持体上に担持されて搬送される現像剤がドクタギャップを通過して現像領域まで搬送される現像剤搬送量が経時的に減少し、ベタ画像の濃度不良などの不具合を引き起こすという課題があった。

上述した課題を解決するため、本発明は、現像剤担持体と、前記現像剤担持体の表面に対して間隙を設けて対向配置される現像剤規制部材とを有する現像装置において、前記現像剤規制部材の電位を測定する電位測定手段を有することを特徴とする。

本発明によれば、現像剤担持体上に担持されて搬送される現像剤がドクタギャップを通過して現像領域まで搬送される現像剤搬送量が経時的に減少したことを検出することが可能となるので、現像剤搬送量を改善し、ベタ画像の濃度不良等の不具合を抑制することが可能となる。

実施形態に係るプリンタの概略構成図。 同プリンタにおけるＹトナー像を生成するための作像装置を示す概略構成図。 同プリンタにおける現像装置の外観を示す斜視図。 同現像装置の現像剤収容部内が視認できるように上部ケーシングを取り外した状態の斜視図。 同現像装置を現像スリーブ回転軸に対して直交する方向に切断したときの断面図。 同現像装置の概略構成とともに、現像スリーブ表面上における法線方向磁束密度（絶対値）の分布を二点鎖線で示した説明図。 初期時におけるドクタギャップ近傍の現像剤の様子を示す説明図。 経時におけるドクタギャップ近傍の現像剤の様子を示す説明図。 丸棒ドクタの電位測定結果の経時変化を示すグラフ。 丸棒ドクタの電位測定結果と現像領域への現像剤搬送量との関係を示すグラフ。 初期時の現像剤と使用後の現像剤とを用い、丸棒ドクタに印加する電圧を変更したときの現像領域への現像剤搬送量の変化を示すグラフ。

以下、本発明を、画像形成装置である電子写真方式のプリンタ（以下、単に「プリンタ」という。）に適用した一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係るプリンタの概略構成図である。なお、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋは、それぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、黒の色用の部材であることを示すものである。
このプリンタは、プロセスカートリッジとしての４色分の作像装置１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋが、装置本体１側に形成された図示しない画像形成ステーションに着脱自在になっている。これらは、画像形成物質として、互いに異なる色のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっており、寿命到達時に交換される。このプリンタは、更に、レーザー光を照射可能な露光手段としての光学ユニット２０、中間転写ユニット３０、給紙ユニット４０、定着ユニット５０等を備えている。

作像装置１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋの構造は互いに同一であり、それぞれ潜像担持体としての感光体ドラム１２Ｙ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｋ、これに作用するプロセス手段として、各感光体ドラムを帯電する帯電装置１３Ｙ，１３Ｃ，１３Ｍ，１３Ｋ、感光体ドラムに残留したトナー等を除去するクリーニング装置１５Ｙ，１５Ｃ，１５Ｍ，１５Ｋが一体的にそれぞれ構成されており、これに各感光体ドラムに形成された潜像を現像する現像装置１４Ｙ，１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｋが連結する構成になっている。

中間転写ユニット３０は、中間転写体としての中間転写ベルト３１、中間転写ベルト３１を回転可能に支持する複数（ここでは３つ）のローラ３２，３３，３４、各感光体ドラム１２に形成されたトナー像を中間転写ベルト３１にそれぞれ転写する一次転写ローラ３５、及び中間転写ベルト３１上に転写されたトナー像を更に記録材としての記録紙Ｐに転写する二次転写ローラ３６を備えている。給紙ユニット４０は、給紙カセット４１又は手差し給紙トレイ４２から記録紙Ｐを二次転写領域に搬送する給紙ローラ４３、レジストローラ４４等を備えている。定着ユニット５０は、定着ローラ５１及び加圧ローラ５２を備え、記録紙Ｐ上のトナー像に熱と圧を加えることで定着を行う周知の構成が採られている。

また、装置本体１の上部には、後述するトナー補給口１４５への補給トナーがそれぞれ収納されたトナーボトル６０Ｙ，６０Ｃ，６０Ｍ，６０Ｋが各作像装置１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋと個別に装置本体１から着脱可能に装着されている。

このような構成においては、まず、１色目、イエローの作像装置１０Ｙにおいて、感光体ドラム１２Ｙが帯電装置１３Ｙによって一様に帯電された後、潜像形成手段としての光学ユニット２０から照射されたレーザー光によって潜像が現像装置１４Ｙによって現像されてトナー像が形成される。感光体ドラム１２Ｙ上に形成されたＹトナー像は、一次転写ローラ３５Ｙの作用によって中間転写ベルト３１上に転写される。一次転写が終了した感光体ドラム１２Ｙはクリーニング装置１５Ｙによってクリーニングされ、次の画像形成に備える。クリーニング装置１５Ｙによって回収された残留トナーは、作像装置１０Ｙの取出方向（感光体ドラムの回転軸方向）に設置された廃トナー回収ボトル１６に貯蔵される。廃トナー回収ボトル１６は、貯蔵量が満杯になると交換できるように画像形成装置本体１に対して着脱自在とされている。

同様の画像形成工程がＣ、Ｍ、Ｋ用の各作像装置１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋにおいても行われて各色のトナー像が形成され、先に形成されたトナー像に順次重ねて転写される。一方、給紙カセット４１又は手差し給紙トレイ４２から二次転写領域に搬送された記録紙Ｐには、二次転写ローラ３６の作用によって中間転写ベルト３１上に形成されたトナー像が転写される。トナー像を転写された記録紙Ｐは定着ユニット５０に搬送され、この定着ユニット５０の定着ローラ５１と加圧ローラ５２のニップ部にてトナー像が定着され、排紙ローラ５５によって装置上部の排紙トレイ５６に排紙される。

次に作像装置の具体的な構成について説明する。
各作像装置１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋの構成は、使用するトナーの色が異なる以外は、同一構成であるので、以下、イエローの作像装置１０Ｙを例に挙げて説明する。
図２は、Ｙトナー像を生成するための作像装置１０Ｙを示す概略構成図である。
作像装置１０Ｙに設けられた帯電装置１３Ｙは、帯電ローラ１３１と、帯電ローラ１３１の表面を清掃するクリーニングローラ１３２とを備えている。クリーニング装置１５Ｙは、感光体ドラム表面に接触するクリーニングブラシ１５１及びクリーニングブレード１５２と、クリーニングブラシ１５１及びクリーニングブレード１５２で掻き取ったトナーを廃トナー回収ボトル１６へ向かって搬送するトナー回収コイル１５３とを備えている。

現像装置１４Ｙは、磁性キャリアおよびトナーからなる二成分現像剤（以下、単に「現像剤」という。）を担持して感光体ドラム１２Ｙと対向する現像領域に図２において反時計回りに回転移動することで搬送する現像剤担持体の中空部材を構成する非磁性の現像スリーブ１４１を備えている。現像スリーブ１４１の内部には、周方向に複数の磁極を備えた磁界発生手段としてのマグネットローラ１４７が固定配置されている。現像スリーブ１４１及びマグネットローラ１４７によって現像剤担持体が構成されている。

また、現像スリーブ１４１と対向配置され、現像スリーブ１４１の表面に担持された現像剤の層厚を規制するためのドクタギャップＤＧを現像スリーブ１４１の表面との間に形成するための現像剤規制部材としての丸棒ドクタ１４６も備えている。現像装置１４Ｙ内に収納されている磁性キャリアとトナー補給口１４５から供給される補給トナーとを撹拌しながら感光体ドラム１２Ｙの軸線方向に往復搬送させるための攪拌搬送部材としての２本の搬送スクリュー１４２，１４３も備えている。これらの部材は、現像ケース１４４に収納支持されている。

丸棒ドクタ１４６は、ドクタギャップＤＧを現像剤が通過する方向（現像スリーブ表面移動方向）に対して直交する方向であって該現像剤担持体の表面に沿う方向（現像スリーブ回転軸方向）に長尺な棒状部材であって、断面が円形状の部材である。丸棒ドクタ１４６は、内部が中空である円筒状のものでも、中空部分がない円柱状のものでもよい。なお、本実施形態では、断面円形状の棒状部材を用いているが、断面が楕円形状のように真円から離れた形状のものでもよいし、断面正多角形状のものであってもよい。

丸棒ドクタ１４６のように棒状部材の現像剤規制部材は、一般的な平板状の現像剤規制部材（ドクタブレード）と比較して撓みやすい。例えば、現像装置の動作時にドクタギャップＤＧを通過する現像スリーブ１４１上の現像剤の圧力を受けて、丸棒ドクタ１４６はドクタギャップＤＧを広げるように撓む場合がある。また、丸棒ドクタ１４６の自重によって丸棒ドクタ１４６が撓む場合もある。また、上述した実施形態における丸棒ドクタ１４６は、磁性部材で形成されているため、丸棒ドクタ１４６にはマグネットローラ１４７のＮ２極（規制極）と引き合う磁力が作用し、これにより丸棒ドクタ１４６が撓む場合もある。そのため、丸棒ドクタ１４６には、このような力に抗して撓むのを抑制できる程度の剛性が必要になる。

一方、丸棒ドクタ１４６は、図６に示すように、感光体ドラム１２と現像スリーブ１４１との間の狭い空間内に配置されるため、丸棒ドクタ１４６の径が大きいと、感光体ドラム１２と干渉したり、光学ユニット２０からのレーザー光を遮ってしまったりする不具合が発生する。そのため、丸棒ドクタ１４６の直径は、撓むのを抑制できる剛性を確保しつつ、この不具合を抑制することを考慮すると、例えば、４ｍｍ以上７ｍｍ以下の範囲内が好適である。

また、本実施形態のトナーとしては、６００ｄｐｉ以上の微小ドットを再現するために、体積平均粒径が３μｍ以上８μｍ以下のものを使用するのが好ましい。体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比率（Ｄｖ／Ｄｎ）は１．００〜１．４０の範囲にあることが好ましい。この比率（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．００に近いほど、粒径分布がシャープであることを示す。このような小粒径で粒径分布が狭いトナーであれば、トナーの帯電量分布を均一しやすく、地肌かぶりの少ない高品位な画像を得ることができ、しかも静電転写方式では転写率を高くすることができる。

また、本実施形態の磁性キャリアとしては、重量平均粒径が２０μｍ以上６５μｍ以下のものを使用することができる。重量平均粒径が２０μｍ未満である場合は、粒子の均一性が低下し、キャリア付着が発生しやすくなる。一方、重量平均粒径が６５μｍを越える場合には、画像細部の再現性が低下し、精細な画像が得られにくい。なお、キャリアの重量平均粒子径は、マイクロトラック粒度分析計（日機装社製）のＳＲＡタイプを用いて、０．７μｍ以上１２５μｍ以下のレンジ設定で測定することができる。このとき、分散液の溶媒にはメタノールを使用し、屈折率１．３３、キャリアおよび芯材の屈折率は２．４２に設定する。

また、本実施形態の磁性キャリアは、１×１０⁶／４π［Ａ／ｍ］（１ｋ［Ｏｅ］）磁場中における磁化の強さが４０［Ａ・ｍ²／ｋｇ］以上９０［Ａ・ｍ²／ｋｇ］以下であることが好ましい。これにより、キャリア粒子間の保持力が適正に保たれるので、磁性キャリア又は現像剤中でトナーが分散しやすくなる。１×１０⁶／４π［Ａ／ｍ］磁場中における磁化の強さが４０［Ａ・ｍ²／ｋｇ］未満である場合は、キャリア付着が発生しやすくなる。一方、１×１０⁶／４π［Ａ／ｍ］磁場中における磁化の強さが９０［Ａ・ｍ²／ｋｇ］を超える場合には、現像時に形成する現像剤の穂立ち（磁気ブラシ）が硬くなり、画像細部の再現性が低下し、精細な画像が得られにくい。

なお、磁化の強さは、以下のようにして測定することができる。
Ｂ−ＨトレーサーＢＨＵ−６０（理研電子社製）を使用し、円筒セル（内径７ｍｍ、高さ１０ｍｍ）にキャリア１．０ｇを詰めて装置にセットする。磁場を徐々に大きくし３×１０⁶／４π［Ａ／ｍ］（３ｋ［Ｏｅ］）磁場まで変化させ、次に徐々に小さくして０［Ａ／ｍ］にした後、反対向きの磁場を徐々に大きくし３×１０⁶／４π［Ａ／ｍ］（３ｋ［Ｏｅ］）とする。さらに、徐々に磁場を小さくして０［Ａ／ｍ］にした後、最初と同じ方向に磁場をかける。このようにして、Ｂ−Ｈカーブを図示し、その図より１×１０⁶／４π［Ａ／ｍ］（１ｋ［Ｏｅ］）の磁場における磁化の強さを算出する。

また、本実施形態の磁性キャリアは、磁性部材の芯材に対して樹脂コート膜を有するものであって、その樹脂コート膜が、アクリル等の熱可塑性樹脂とメラミン樹脂とを架橋させた樹脂成分に帯電調整剤を含有させたものである。磁性キャリアを用いることにより、衝撃を吸収して削れを抑制し、強い接着力により大粒子を保持できる効果と、コート膜への衝撃阻止およびスペント物のクリーニングという効果とをバランス良く得ることができる。したがって、磁性キャリアの長寿命すなわち膜削れとスペント化を防止できる。

次に、現像装置の構成及び動作について更に説明する。
図３は、現像装置の外観を示す斜視図である。
図４は、現像装置の現像剤収容部内が視認できるように上部ケーシングを取り外した状態の斜視図である。
図５は、本実施形態におけるイエローの現像装置１４Ｙを、現像スリーブ回転軸に対して直交する方向に切断したときの断面図である。
図６は、本実施形態におけるイエローの現像装置１４Ｙの概略構成とともに、現像スリーブ１４１の表面上における法線方向磁束密度（絶対値）の分布を二点鎖線で示した説明図である。

本実施形態における現像装置のマグネットローラ１４７は、樹脂に磁性粉を混合してなる円柱状の部材に対し、その周面に着磁処理を施して複数の磁極を形成したものである。本実施形態のマグネットローラ１４７の径は１８ｍｍである。本実施形態において、マグネットローラ１４７に形成する磁極は、感光体ドラム１２Ｙに対向する現像極Ｓ１から図中反時計周り（現像スリーブ１４１による現像剤搬送方向）に沿って順に、現像極Ｓ１（以下「Ｓ１極」という。）、搬送極Ｎ１（以下、「Ｎ１極」という。）、剤切れ上流極Ｓ２（以下「Ｓ２極」という。）、剤切れ・汲み上げ極Ｓ３（以下「Ｓ３極」という。）、規制極Ｎ２（以下「Ｎ２極」という。）で構成されている。

なお、本実施形態のマグネットローラ１４７は、全体が一体成形されたものであるが、磁極ごとに別成形された磁石部材を軸の周囲に配置して形成してもよい。本実施形態のように一体成形タイプのマグネットローラ１４７としては、エチレンエチルアクリレートやナイロン（登録商標）などの樹脂に磁性粉を分散したものが望ましい。この磁性粉としては、ストロンチウムフェライトやＮｄＦｅＢ、ＳｍＦｅＮなどの希土類磁石が好ましい。

一方、現像スリーブ１４１は、非磁性の中空部材であり、その材質としては、加工性やコスト、耐久性から、アルミニウムやステンレスなどが好ましい。更に好ましくは、現像スリーブ１４１の外周面にランダムな楕円形状の打痕を多数形成するなどして、現像スリーブ１４１の外周面に多数の楕円形状の凹みをランダムに設けるのがよい。この構成によれば、現像スリーブ１４１の表面の凹みをピッチの粗いものとすることで、現像剤が現像スリーブ１４１の回転に追従できずにスリップしてしまう事態を抑制でき、一つ一つの凹みを根とした太い穂立ちを形成できる上、凹みの磨耗もしにくいものとなるので、長期にわたって画像ムラの生じることのない安定した良好な画像を得ることができる。このような凹みは、好ましくは、現像スリーブの素管表面に比較的形状の大きいカットワイヤ（金属ワイヤを短尺に切断したもの）よりなるメディアを従来のブラスト工法のように衝突させることによって形成する。現像剤を搬送しやすくするために、現像スリーブの表面に溝や不規則な凹凸（サンドブラストやビーズブラストなど）を形成することは、一般に行われている。特に、カラー画像形成装置では、画像品質面の優位性から、表面をブラスト加工して凹凸を形成した現像スリーブが主流となっている。このような溝加工やブラスト加工等の荒らし加工は、高速で回転する現像スリーブの表面で現像剤がスリップして停滞することにより生じる画像濃度の低下の発生を防止するために行われる。

現像ケース１４４によって、現像装置１４Ｙの内部には、現像剤収容部が形成される。現像剤収容部は、現像スリーブ１４１の下方に位置して現像スリーブ軸方向へ延びた供給室１４９Ａと、この供給室１４９Ａに隣接して現像スリーブ軸方向へ延びた攪拌室１４９Ｂとに仕切られている。供給室１４９Ａと攪拌室１４９Ｂには、それぞれ、搬送スクリュー１４２，１４３が設けられている。搬送スクリュー１４３により供給室１４９Ａの下流端（図中奥側）まで搬送された現像剤は攪拌室１４９Ｂへと移送され、攪拌室内の搬送スクリュー１４２により攪拌室１４９Ｂの下流端（図中手前側）に向けて搬送される。そして、攪拌室１４９Ｂの下流端まで搬送された現像剤は供給室１４９Ａへと移送され、供給室内の搬送スクリュー１４３により供給室１４９Ａの下流端に向けて搬送される。このように現像剤は現像剤収容部内を循環搬送される。

現像により消費された分のトナーを補充するための補給用トナーは、トナー補給口１４５から攪拌室１４９Ｂ内の現像剤に対して供給される。供給室１４９Ａ内の現像剤は、その搬送中にマグネットローラ１４７の磁気力（Ｎ３極による磁気力）により現像スリーブ１４１上に汲み上げられる。その後、現像スリーブ１４１上に汲み上げられた現像剤は、丸棒ドクタ１４６により規制された後、感光体ドラム１２Ｙと対向する現像領域を通過し、再び現像剤収容部内に戻る。

本実施形態において、Ｓ３極による磁力（磁気力）で供給室１４９Ａ内から汲み上げられて現像スリーブ１４１上に吸着した現像剤は、現像スリーブ１４１の回転に伴って図中反時計回りに搬送される。丸棒ドクタ１４６により所定の量に規制された現像剤は、現像領域でＳ１極による磁気力で穂立ちし、穂立ちした現像剤から感光体ドラム１２Ｙの表面上の静電潜像に現像電界によってトナーを供給して、現像処理を行う。現像後の現像剤は、Ｎ１極、Ｓ２極の磁気力によって現像スリーブ１４１上に保持されながら現像スリーブ１４１の回転に伴って搬送される。その後、Ｓ２極とＳ３極との間に生じる反発磁気力（剥離力）および遠心力の作用を受けて、現像スリーブ１４１上から離脱（剤離れ）し、現像剤収容部内の供給室１４９Ａに落下する。

なお、磁気力については、下記の式により計算を行っている。
Ｆｒ＝Ｇ×（Ｈｒ×（∂Ｈｒ／∂ｒ）＋Ｈｒ×（∂Ｈθ／∂ｒ））
Ｆθ＝Ｇ×（１／ｒ×Ｈｒ×（∂Ｈｒ／∂θ）＋１／ｒ×（Ｈｒ×∂Ｈθ／∂θ））
ここで、「Ｆｒ」は磁気力の現像スリーブ表面法線方向成分を示し、「Ｆθ」は磁気力の現像スリーブ表面接線方向成分（以下「法線方向磁気力」という。）を示し、「Ｈｒ」は磁束密度の現像スリーブ表面法線方向成分（以下「接線方向磁気力」という。）を示し、「Ｈθ」は磁束密度の現像スリーブ表面接線方向成分を示す。なお、「ｒ」は計算半径であり、「Ｇ」は定数（７．８×１０⁻¹⁵）である。以下の説明において、法線方向磁気力Ｆｒが正の値を示す場合は、磁性キャリアが現像スリーブ１４１から離れる向きに磁気力が作用し、法線方向磁気力Ｆｒが負の値を示す場合は、磁性キャリアが現像スリーブ１４１に吸引される向きに磁気力が作用するものとする。また、以下の説明において、単に「上流」及び「下流」という場合は、現像スリーブ１４１による現像剤搬送方向についての「上流」及び「下流」をいうものとする。

本実施形態における丸棒ドクタ１４６は、磁性部材で形成されたものである。そのため、現像スリーブ１４１内部のマグネットローラ１４７のＮ２極（規制極）と丸棒ドクタ１４６との間の磁束密度が高められ、ドクタギャップＤＧの法線方向磁束密度は、図６に示すように高いものとなる。これにより、ドクタギャップＤＧを通過する現像剤量（すなわち現像領域への現像剤搬送量）は減少する。これは、ドクタギャップＤＧの法線方向磁束密度が高まると、現像スリーブ１４１上の現像剤は、ドクタギャップＤＧを通過する際に穂立ちした状態になり、現像剤密度が疎の状態になるためだと考えられる。また、ドクタギャップＤＧを通過する現像剤の磁気的拘束力が高まる結果、ドクタギャップＤＧを通過する際の現像剤の搬送抵抗が高まって、ドクタギャップＤＧを通過する現像剤量が減少するとも考えられる。

ドクタギャップＤＧを通過する現像剤の密度を減らすことができれば、目標とする通過量（現像領域への現像剤搬送量）に対してドクタギャップＤＧをより広く設定することが可能になる。ドクタギャップＤＧが広くなればなるほど、ドクタギャップＤＧの誤差に対する通過量（現像領域への現像剤搬送量）の変動が小さくなる。よって、磁性部材で形成した丸棒ドクタ１４６を用いることにより、ドクタギャップＤＧの誤差に対する現像領域への現像剤搬送量の変動を小さく抑えることができる。また、ドクタギャップＤＧが広くなればなるほど、ドクタギャップＤＧに異物が詰まりにくくなるので、ドクタギャップＤＧに異物が詰まることに起因した白スジ画像などの画質劣化を抑制できる。

次に、本発明の特徴部分である、現像領域への現像剤搬送量の推定について説明する。
図７は、初期時におけるドクタギャップＤＧ近傍の現像剤の様子を示す説明図である。
図８は、経時におけるドクタギャップＤＧ近傍の現像剤の様子を示す説明図である。
図７及び図８において、黒塗りの丸で示す現像剤は、現像スリーブ１４１が回転して現像スリーブ１４１上の現像剤を搬送してもその場に留まる滞留現像剤Ｇ’であり、中抜きの丸で示す現像剤は、現像スリーブ１４１が回転に伴って搬送される現像剤Ｇである。

初期時においては、図７に示すように、ドクタギャップＤＧ近傍に存在する滞留現像剤Ｇ’の量が比較的少ない。そのため、現像スリーブ１４１の回転に伴って搬送される現像剤Ｇは、滞留現像剤Ｇ’の影響をあまり受けることなく、ドクタギャップＤＧを通過することができる。したがって、初期時における現像領域への現像剤搬送量は、比較的多いものとなる。

一方、経時においては、図８に示すように、ドクタギャップＤＧ近傍に存在する滞留現像剤Ｇ’の量が初期時と比べて多くなる。そのため、現像スリーブ１４１の回転に伴って搬送される現像剤Ｇは、滞留現像剤Ｇ’の影響を受け、滞留現像剤Ｇ’の邪魔により、ドクタギャップＤＧの通過が阻害される。その結果、経時における現像領域への現像剤搬送量は、初期時よりも少ないものとなる。なお、経時に滞留現像剤Ｇ’の量が多くなるのは、主に、経時的な使用によって現像剤の流量性が低下することに起因するものと考えられる。このようにして現像領域への現像剤搬送量が減少すると、現像領域へ供給されるトナー量が不足して、ベタ画像の濃度不良が生じるなどの不具合が引き起こされる。

ここで、稼働中の現像装置では、現像領域への現像剤搬送量を直接的に測定することは難しい。また、この現像剤搬送量と高い相関があるドクタギャップＤＧ近傍の滞留現像剤Ｇ’の量を測定することができれば、その測定結果から現像領域への現像剤搬送量を推定することも可能であるが、この滞留現像剤Ｇ’の量を直接的に測定することも難しい。

本発明者らは、研究の結果、滞留現像剤Ｇ’の量と当該滞留現像剤Ｇ’に蓄電される電荷量との間には、高い相関があることを見いだした。したがって、滞留現像剤Ｇ’に蓄電される電荷量を測定できれば、現像領域への現像剤搬送量を推定することが可能となる。

そこで、本実施形態における現像装置１４は、丸棒ドクタ１４６の電位を測定する電位測定手段としての表面電位センサ１５０を備えている。滞留現像剤Ｇ’は、丸棒ドクタ１４６に接触する領域に存在するため、滞留現像剤Ｇ’に蓄電される電荷量が高まるほど丸棒ドクタ１４６の電位も高まる。特に、本実施形態の丸棒ドクタ１４６は、金属製であり、導電性部材で構成されているため、滞留現像剤Ｇ’に蓄電される電荷量が丸棒ドクタ１４６に流れ込みやすく、滞留現像剤Ｇ’に蓄電される電荷量に応じて丸棒ドクタ１４６の電位が変化しやすい。なお、本実施形態の丸棒ドクタ１４６は、滞留現像剤Ｇ’に蓄電される電荷量に応じて電位を変化させることができるものであれば、必ずしも導電性部材で構成されている必要はない。

本実施形態は、滞留現像剤Ｇ’に蓄電される電荷量と相関のある丸棒ドクタ１４６の電位を表面電位センサ１５０によって測定し、その測定結果から、現像領域への現像剤搬送量を推定するものである。

なお、現像領域への現像剤搬送量を推定できることで、現像領域への現像剤搬送量の低下と相関のある対象パラメータを推定することも可能である。例えば、現像領域への現像剤搬送量の低下を引き起こす現像剤の流動性悪化（現像剤の劣化）の度合いを推定することも可能である。

図９は、丸棒ドクタ１４６の電位測定結果の経時変化を示すグラフである。
このグラフは、２５６ｍｍ／ｓのプロセス線速で白紙の印字動作を１時間継続する実験を行い、表面電位センサ１５０によって丸棒ドクタ１４６の電位の測定結果をプロットしたものであり、横軸に時間をとり、縦軸に測定結果（丸棒ドクタ１４６の電位）をとったものである。なお、この丸棒ドクタ１４６の電位測定時において、丸棒ドクタ１４６は電気的にフロート状態となるように構成した。具体的には、導電性部材からなる丸棒ドクタ１４６を保持する保持部材のすべてを絶縁性部材とすることで、丸棒ドクタ１４６は電気的にフロート状態となるように構成されている。ただし、丸棒ドクタ１４６の電荷の一部は、現像剤を介して現像スリーブ１４１へと流出するものと考えられる。

図９のグラフに示すように、丸棒ドクタ１４６の電位は、経時使用によって上昇していることがわかる。

図１０は、丸棒ドクタ１４６の電位測定結果と現像領域への現像剤搬送量との関係を示すグラフである。
このグラフは、上述した実験において、所定のタイミングで現像領域へ搬送される現像剤搬送量を計測し、その計測結果を、対応するタイミングで測定した丸棒ドクタ１４６の電位と関係づけてプロットしたものであり、横軸に丸棒ドクタ１４６の電位測定結果をとり、縦軸に現像領域への現像剤搬送量の計測結果をとったものである。

図１０のグラフに示すように、丸棒ドクタ１４６の電位測定結果と現像領域への現像剤搬送量の計測結果とは、線形関係にあることが判明した。この関係を事前に把握することで、稼働中の現像装置１４において、表面電位センサ１５０による丸棒ドクタ１４６の電位測定結果から、現像領域への現像剤搬送量を算出（推定）することができる。

本実施形態においては、このようにして表面電位センサ１５０による丸棒ドクタ１４６の電位測定結果から現像領域への現像剤搬送量の低下を把握することができる。そこで、本実施形態では、表面電位センサ１５０の測定結果に基づいて、現像領域への現像剤搬送量の調整を行い、経時における現像領域への現像剤搬送量の低下を抑制し、初期から経時にかけて現像領域へ安定した量の現像剤が搬送されるようにする。

本実施形態において、現像領域への現像剤搬送量の調整を行う現像剤搬送量調整手段は、例えば、現像処理を行うときに丸棒ドクタ１４６に印加する電圧を変更することにより、現像領域への現像剤搬送量の調整を行うものが挙げられる。

本実施形態において、丸棒ドクタ１４６には、図７及び図８に示すように、電圧印加手段としてのドクタ電源１６１が接続されている。ドクタ電源１６１は、丸棒ドクタ１４６へ電圧を印加するか印加しないかを切り替える電圧切替手段としての機能を有する。また、本実施形態のドクタ電源１６１は、丸棒ドクタ１４６へ印加する電圧を制御部１６０によって可変制御によって変更することができる。

図１１は、初期時の現像剤と使用後の現像剤（使用によって劣化した現像剤）とを用い、丸棒ドクタ１４６に印加する電圧を変更したときの現像領域への現像剤搬送量の変化を示すグラフである。
具体的には、図１１の実線は、図１０に示したグラフにおける初期時の現像剤（図１０の一番左にプロットされたもの）を用いたものであり、表面電位センサ１５０による丸棒ドクタ１４６の電位測定結果が１４Ｖであるときに対応する。また、図１１の破線は、図１０に示したグラフにおける使用後の現像剤（図１０の中央にプロットされたもの）を用いたものであり、表面電位センサ１５０による丸棒ドクタ１４６の電位測定結果が１７Ｖであるときに対応する。

図１１に示すグラフのとおり、初期時の現像剤及び使用後の現像剤のいずれにおいても、丸棒ドクタ１４６へ印加する電圧を変更することにより、現像領域への現像剤搬送量が変動することがわかる。したがって、丸棒ドクタ１４６への印加電圧を変更することで、現像領域への現像剤搬送量の調整を行うことができる。

例えば、図１１に示すグラフの例において、表面電位センサ１５０による丸棒ドクタ１４６の電位測定結果が１４Ｖであるとき（初期時）には、図１１中符号ａで示すプロットのとおり、ドクタ電源１６１によって丸棒ドクタ１４６へ印加する電圧を２０Ｖに設定することで、現像領域への現像剤搬送量を目標値とすることができる。一方、表面電位センサ１５０による丸棒ドクタ１４６の電位測定結果が１７Ｖになったとき（使用後）には、図１１中符号ｂで示すプロットのとおり、ドクタ電源１６１によって丸棒ドクタ１４６へ印加する電圧を３Ｖ程度に設定することで、現像領域への現像剤搬送量を目標値とすることができる。

このようにして、制御部１６０は、表面電位センサ１５０による丸棒ドクタ１４６の電位測定結果に応じて、ドクタ電源１６１による丸棒ドクタ１４６へ印加する電圧を可変制御することにより、現像領域への現像剤搬送量を調整し、現像領域へ搬送される現像剤搬送量の安定化を図ることができる。

本実施形態においては、現像剤規制部材が、ドクタギャップＤＧを現像剤が通過する方向（現像スリーブ表面移動方向）に対して直交する方向であって現像スリーブの表面に沿う方向（現像スリーブ回転軸方向）に長尺な棒状部材であって、断面が円形状の部材である丸棒ドクタ１４６である例であるが、これに限られない。例えば、一般的な平板状の現像剤規制部材であるドクタブレードであってもよい。

以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
［第１態様］
第１態様は、現像剤担持体（例えば現像スリーブ１４１）と、前記現像剤担持体の表面に対して間隙を設けて対向配置される現像剤規制部材（例えば丸棒ドクタ１４６）とを有する現像装置１４において、前記現像剤規制部材の電位を測定する電位測定手段（例えば表面電位センサ１５０）を有することを特徴とする。
一般に、現像剤規制部材と現像剤担持体との間隙（ドクタギャップ）近傍には、経時使用によって現像剤の流動性が悪化するなどの原因で、滞留する現像剤が発生する。このような滞留現像剤は、経時使用によって徐々に増えていく。滞留現像剤が増えると、滞留現像剤の邪魔によって、現像剤担持体に担持された現像剤がドクタギャップを通過しにくくなり、現像領域まで搬送される現像剤搬送量が減少していく。この現像剤搬送量が減少すると、現像領域へ供給されるトナー量が不足してベタ画像の濃度不良が生じるなどの不具合が引き起こされる。
稼働中の現像装置において、現像領域まで搬送される現像剤搬送量を直接的に測定することは難しい。また、ドクタギャップ近傍の滞留現像剤の量は、この現像剤搬送量と高い相関があるが、この滞留現像剤の量を直接的に測定することも難しい。本発明者らは、研究の結果、滞留現像剤の量と当該滞留現像剤に蓄電される電荷量との間に高い相関があることを見いだし、滞留現像剤に蓄電される電荷量を測定できれば、現像領域まで搬送される現像剤搬送量を推定できることが判明した。
本態様においては、電位測定手段により、現像剤規制部材の電位を測定することができる。滞留現像剤は、通常、現像剤規制部材に接触する領域で滞留するため、滞留現像剤に蓄電される電荷量が高まるほど現像剤規制部材の電位も高まる。したがって、電位測定手段により測定される現像剤規制部材の電位量から、滞留現像剤に蓄電される電荷量を推定することができる。よって、本態様によれば、電位測定手段により測定される現像剤規制部材の電位量から、現像領域まで搬送される現像剤搬送量を推定することが可能となり、現像剤搬送量を改善し、ベタ画像の濃度不良等の不具合を抑制することが可能となる。

［第２態様］
第２態様は、第１態様において、前記現像剤規制部材は導電性部材（例えば金属など）で構成されていることを特徴とする。
滞留現像剤は、一般に、現像剤規制部材に接触する領域に存在するため、導電性部材から構成される現像剤規制部材であれば、滞留現像剤に蓄電される電荷量に応じて現像剤規制部材の電位が変化しやすい。よって、電位測定手段による現像剤規制部材の電位測定結果から、現像領域まで搬送される現像剤搬送量を推定する精度が高められる。

［第３態様］
第３態様は、第１又は第２態様において、現像剤として、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いることを特徴とする。
これによれば、二成分現像剤を用いる現像装置における現像領域への現像剤搬送量を推定することが可能となり、現像剤搬送量を改善し、ベタ画像の濃度不良等の不具合を抑制することが可能となる。

［第４態様］
第４態様は、第１乃至第３態様のいずれかにおいて、前記現像剤規制部材は磁性部材で形成されていることを特徴とする。
本態様によれば、ドクタギャップでの磁束密度が高められ、ドクタギャップＤＧを通過する現像剤の密度を低下させることができ、目標とする現像領域への現像剤搬送量に対してドクタギャップをより広く設定することが可能になる。ドクタギャップが広くなればなるほど、ドクタギャップの誤差に対する現像領域への現像剤搬送量の変動が小さくなる。よって、磁性部材で形成される現像剤規制部材を用いることにより、ドクタギャップの誤差に対する現像領域への現像剤搬送量の変動を小さく抑えることができる。また、ドクタギャップが広くなればなるほど、ドクタギャップに異物が詰まりにくくなるので、ドクタギャップに異物が詰まることに起因した白スジ画像などの画質劣化を抑制できる。

［第５態様］
第５態様は、第１乃至第４態様のいずれかにおいて、前記現像剤規制部材は、少なくとも前記電位測定手段により該現像剤規制部材の電位を測定するときには、電気的にフロート状態であることを特徴とする。
これによれば、現像剤規制部材の電荷が現像剤規制部材から流出しにくくなるため、滞留現像剤に蓄電される電荷量に応じて変化した現像剤規制部材の電位が維持でき、滞留現像剤に蓄電される電荷量と現像剤規制部材の電位との間のより高い相関が得られる。したがって、電位測定手段による現像剤規制部材の電位測定結果から、現像領域まで搬送される現像剤搬送量を推定する精度が高められる。

［第６態様］
第６態様は、第５態様において、前記現像剤規制部材に電圧を印加する電圧印加手段（例えばドクタ電源１６１）と、現像処理を行うときには前記電圧印加手段により電圧を印加し、前記電位測定手段により該現像剤規制部材の電位を測定するときには前記電圧印加手段により電圧を印加しないようにする電圧切替手段（例えばドクタ電源１６１）とを有することを特徴とする。
これによれば、現像剤規制部材に電圧を印加する電圧印加手段を設けても、電位測定手段による現像剤規制部材の電位測定の際には、電圧印加手段により電圧を印加しないことで、現像剤規制部材を電気的にフロート状態にすることができる。

［第７態様］
第７態様は、潜像担持体（例えば感光体ドラム１２）上に形成される潜像を現像装置により現像して得られる画像を記録材（例えば記録紙Ｐ）上に転写して画像形成する画像形成装置（例えばプリンタ）において、前記現像装置として、第１乃至第４態様のいずれかに係る現像装置１４を用いることを特徴とする。
本態様によれば、電位測定手段により測定される現像剤規制部材の電位量から、現像領域まで搬送される現像剤搬送量を推定することができるので、現像剤搬送量を改善し、ベタ画像の濃度不良等の不具合を抑制することが可能となる。

［第８態様］
第８態様は、第７態様において、前記電位測定手段の測定結果に基づいて、前記現像剤担持体上に担持されて搬送される現像剤が前記間隙を通過して前記潜像担持体と対向する現像領域まで搬送される現像剤搬送量の調整を行う現像剤搬送量調整手段（例えば制御部１６０）を有することを特徴とする。
これによれば、電位測定手段により測定される現像剤規制部材の電位量から推定される現像領域への現像剤搬送量に応じて、現像領域への現像剤搬送量を改善し、ベタ画像の濃度不良等の不具合を抑制することができる。

［第９態様］
第９態様は、第８態様において、前記現像装置として、第５態様に係る現像装置を用い、前記現像剤搬送量調整手段は、前記現像処理を行うときの前記電圧印加手段による印加電圧を変更することにより、前記調整を行うことを特徴とする。
これによれば、現像領域への現像剤搬送量を簡易な構成で調整することができる。

１０ ：作像装置
１２ ：感光体ドラム
１３ ：帯電装置
１４ ：現像装置
１５ ：クリーニング装置
２０ ：光学ユニット
３０ ：中間転写ユニット
３１ ：中間転写ベルト
３５ ：一次転写ローラ
３６ ：二次転写ローラ
４０ ：給紙ユニット
５０ ：定着ユニット
６０ ：トナーボトル
１４１ ：現像スリーブ
１４６ ：丸棒ドクタ
１４７ ：マグネットローラ
１５０ ：表面電位センサ
１６０ ：制御部
１６１ ：ドクタ電源
ＤＧ ：ドクタギャップ
Ｇ ：現像剤
Ｇ' ：滞留現像剤

特開平８−２１１７４５号公報

Claims (9)

1. 現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体の表面に対して間隙を設けて対向配置される現像剤規制部材とを有する現像装置において、
   前記現像剤規制部材の電位を測定する電位測定手段を有することを特徴とする現像装置。
2. 請求項１に記載の現像装置において、
   前記現像剤規制部材は導電性部材で構成されていることを特徴とする現像装置。
3. 請求項１又は２に記載の現像装置において、
   現像剤として、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いることを特徴とする現像装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の現像装置において、
   前記現像剤規制部材は磁性部材で形成されていることを特徴とする現像装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の現像装置において、
   前記現像剤規制部材は、少なくとも前記電位測定手段により該現像剤規制部材の電位を測定するときには、電気的にフロート状態であることを特徴とする現像装置。
6. 請求項５に記載の現像装置において、
   前記現像剤規制部材に電圧を印加する電圧印加手段と、
   現像処理を行うときには前記電圧印加手段により電圧を印加し、前記電位測定手段により該現像剤規制部材の電位を測定するときには前記電圧印加手段により電圧を印加しないようにする電圧切替手段とを有することを特徴とする現像装置。
7. 潜像担持体上に形成される潜像を現像装置により現像して得られる画像を記録材上に転写して画像形成する画像形成装置において、
   前記現像装置として、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項７に記載の画像形成装置において、
   前記電位測定手段の測定結果に基づいて、前記現像剤担持体上に担持されて搬送される現像剤が前記間隙を通過して前記潜像担持体と対向する現像領域まで搬送される現像剤搬送量の調整を行う現像剤搬送量調整手段を有することを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項８に記載の画像形成装置において、
   前記現像装置として、請求項５に記載の現像装置を用い、
   前記現像剤搬送量調整手段は、前記現像処理を行うときの前記電圧印加手段による印加電圧を変更することにより、前記調整を行うことを特徴とする画像形成装置。

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