JP3552417B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置に用いる現像装置に係り、詳しくは、トナー及び磁性粒子からなる現像剤を担持するための現像剤担持体と、該現像剤担持体の内部に配置し複数の磁極を有する磁界発生手段と、該現像剤担持体に担持した現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、該現像剤規制部材で阻止された現像剤が滞留するようにカバー部材及び該現像剤担持体の表面で囲んで形成された現像剤滞留部と、該現像剤滞留部に該現像剤担持体上の現像剤搬送方向の上流から隣接し、収容されているトナーが該現像剤担持体に担持されている現像剤や該現像剤滞留部の現像剤に接触するトナー補給用開口を有するトナー収容部とを備え、該トナー収容部内のトナーを、該現像剤担持体上での現像剤搬送に伴う現像剤の移動により該トナー補給用開口から現像剤中に取り込むようにした現像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の現像装置として、例えば、容器内で現像剤担持体上に磁性粒子層を形成するとともに、容器内のトナー補給部においてこの磁性粒子層に接触するようにトナーを収容し、内部に固定配置された磁石を有する現像剤担持体の回転に伴う磁性粒子層の磁性粒子の移動により、該トナー補給部で磁性粒子層内にトナーを取り込み、トナーと磁性粒子の混合された現像剤を、現像剤規制部材で層厚規制して現像領域に搬送する現像装置において、該磁石は、上記トナー補給部に対向する磁極を持たず、現像剤担持体の回転方向に関して上記トナー補給部の下流側、かつ該規制部材の上流側に磁極を持ち、上記トナー補給部の下流側、かつ上記規制部材の上流側で、該磁極の磁界が及ぶ範囲内の位置に現像剤担持体と対向して設けられ、該現像剤担持体との間に磁性粒子層の充満した領域（以下、現像剤滞留部という）を形成する遮蔽部材を有する現像装置が知られている（例えば特公平５−６７２３３号公報参照）。
この現像装置においては、上記現像剤滞留部に滞留する現像剤は、トナー濃度が高く現像剤の嵩が大きい状態になると、現像剤の充填率が高まって動きにくくなり、規制部材を通過する現像剤を除き、現像剤滞留部内の現像剤の動きはほとんどなくなる。逆に、トナーの消費によってトナー濃度が低下して現像剤の嵩が小さい状態になると、現像剤滞留部内の現像剤の充填率が低くなって現像剤が動きやすくなり、トナーが現像剤内に取り込まれる。そして、現像剤のトナー濃度が上昇して現像剤の嵩が大きくなると、前述同様に再び現像剤滞留部内の現像剤がほとんど動かなくなり、トナーの取り込みが停止する。
この種の現像装置によれば、現像剤滞留部の現像剤の動きによってトナーの取り込みを行うことでトナー補給量を調節し、トナー濃度センサを特別に設けることなく現像領域に供給されるトナー濃度を自己制御させることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来提案されていた現像装置においては、現像剤担持体の現像剤搬送方向と直交する方向でトナー濃度ムラが発生し、これが現像像上の濃度ムラを生じさせやすく、特に、同じ画像を連続して形成した場合に、それに伴う連続した現像動作により上記現像剤搬送方向に直交する方向でのトナー濃度の差が拡大され、その後の他の画像の形成時に、そのトナー濃度差に対応して現像像上に現像濃度差が現れるという問題点があった。
【０００４】
図８は、この現像濃度差の発生の様子の説明図である。図中左から、連続した画像形成を行う原稿画像、現像装置、連続した画像形成後における現像装置の現像スリーブ４上現像剤のトナー濃度分布を示すグラフ、この連続した画像形成後にベタのハーフトーン画像を形成した場合の現像像、をそれぞれ示す。上記連続した画像形成に係る原稿画像は白地に黒のストライプの入った原稿画像である。このストライプが現像装置の現像スリーブ４の回転方向に延びているため、現像スリーブ４の回転方向と直交する方向ｘにおいて、該ストライプに対向する箇所のトナーのみが集中的に消費され、上記グラフから判るように、該箇所のトナー濃度が低下する。このようにトナー濃度のムラが生じた状態で、ベタのハーフトーン画像の形成しても、トナー濃度の低い部分の現像濃度が他の部分に比して薄い、現像濃度差のある現像像が形成されてしまう。なお、同図中の符号２は、現像装置のケーシングを示す。
【０００５】
このような濃度ムラを解消するため、前記現像剤滞留部あるいは前記磁性現像剤室を形成する壁面形状を工夫したり、前記トナー補給用開口を介して現像剤中に取り込まれるトナー量を規制する規制部材を設けたりすることが検討されている。
【０００６】
図１は、このような改良が施された開発中の現像装置の一例を示すものである。この現像装置は、像担持体である円筒状の感光体ドラム１の側方に配設され、感光体ドラム１に向けて開口部が形成されたケーシング２、該開口部から一部が露出した、トナー及び磁性粒子（以下「キャリア」という。）からなる現像剤３を表面に担持する現像剤担持体としての回転駆動される現像スリーブ４、現像スリーブ４の内部に固定配置した磁界発生手段としての固定磁石群からなるマグネットローラ５、現像スリーブ４上に担持されて搬送されている現像剤３の量を規制する現像剤規制部材としてのドクタ６、現像スリーブ４上方で該スリーブ４の表面との間に現像剤３の現像剤滞留部１０を形成するように設けられたカバー部材７、トナー収容部としてのトナーホッパ８などを備えている。このトナーホッパ８は、現像剤搬送方向における現像剤滞留部１０の上流側に隣接して現像スリーブ４表面と対向するトナー補給用開口８ａを有し、該トナー補給用開口８ａに隣合ったスペースには、ホッパ８内のトナー３ａをトナー補給用開口８ａに向けて撹拌しながら送り出すトナー撹拌搬送部材としてのトナーアジテータ９が配設されている。
【０００７】
この現像装置において、現像スリーブ４上の現像剤３は、該スリーブ４の矢印Ｓ方向の回転に伴って搬送され、ドクタ６により規制されて薄層化される。
薄層化された後の現像スリーブ４上の現像剤３は、矢印方向に回転している感光体ドラム１と対向する現像領域に搬送される。この現像領域で、現像剤中のトナーが感光体ドラム１上に形成されている静電潜像に供給され、該静電潜像の可視像化が行われる。この現像領域を通過した現像剤３は、現像スリーブ４の回転に伴って更に搬送され、アジテータ９で送り出されたトナーが充満しているトナー補給用開口８ａを通過し、現像剤滞留部１０に戻る。このトナー補給用開口８ａを通過する間に、現像によりトナー濃度が低下した現像剤部分に新しいトナー３ａが取り込まれる。
一方、上記現像領域に供給されずにドクタ６で進行が阻止された現像剤３の一部は、現像剤滞留部１０内で現像剤３自身の内圧及び重力によってトナー補給用開口８ａ付近まで移動し、現像スリーブ４の回転に伴う現像剤移動層の移動とともにドクタ６側に搬送されて循環する。
【０００８】
この現像装置によれば、現像剤滞留部１０内へのトナー３ａの取り込みが現像剤のトナー濃度に応じて自動的に行われ、トナー濃度が自己制御されるので、現像剤３のトナー濃度が常にほぼ一定濃度の範囲となるように保たれる。このため、トナー濃度センサや該センサの出力に応じて駆動制御するトナー補給部材などの複雑なトナー濃度制御機構が不要となる。
【０００９】
そして、この現像装置では、上記カバー部材７の現像剤収容部の天井部分の形状を、ドクタ６で進行が阻止された現像剤３が現像剤滞留部１０内で現像剤３の内圧及び重力によりトナー補給用開口８ａ付近まで移動することをスムーズに行えるような形状にし、現像剤貯留部内での循環による現像剤のトナー濃度ムラの解消が促進されるようにしている。また、上記カバー部材７から下方に延びる庇部７ａの先端部を、現像スリーブ４の表面に対向させ、この先端部と現像スリーブ４との間を通過する現像剤へのトナー込みをある程度規制し、トナー濃度ムラが生じにくいようにしている。
【００１０】
しかし、上記改良が施された現像装置においても、上記トナー濃度ムラを十分に解消することは難しく、特に、同じ画像を連続して形成した場合に、それに伴う連続した現像動作により上記現像剤搬送方向に直交する方向でのトナー濃度の差が拡大され、その後の他の画像の形成時に、そのトナー濃度差に対応して現像像上に現像濃度差が現れるのを防止しきれなかった。
【００１１】
なお、例えば、特開昭６３−４２８２号公報では、この種の現像装置を画像形成装置に対して脱着可能に構成した場合に、装置本体から取り出した状態で現像装置を反転等させることに起因する、その後の本体装着状態での動作中における上記直交方向での濃度ムラの発生防止する技術が提案されている。すなわち、マグネットを内包する現像スリーブ表面に磁性粒子とトナーとからなる磁性現像剤を規制・塗布し、トナー補給槽内のトナーを前記磁性現像剤領域に供給することにより、静電潜像を顕像化する現像装置において、磁性現像剤を磁気吸着して搬送する現像スリーブと、現像スリーブ上の磁性現像剤層厚を規制するドクターブレードと、磁性現像剤を有する室と、それと並置してなるトナー補給槽と、トナー補給層からトナーを前記磁性現像剤室に供給するトナー供給手段と、ドクターブレード上方に固定端を有し、トナー補給槽側へ伸びた第１トナー供給規制部材と、前記第１トナー供給規制部材よりトナー補給槽側にあって前記磁性現像剤室とトナー補給槽を現像装置上方から実質的に仕切ってなり、その下方自由端が、前記第１トナー供給規制部材の自由端延長線上もしくは現像スリーブ側にある第２トナー供給規制部材とから構成される事を特徴とする現像装置が提案されている。このような構成は、上記現像剤搬送方向に直交する方向でのトナー濃度差の解消にも寄与する可能性があるが、その十分な解消は困難である。
【００１２】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、現像剤担持体上での現像剤搬送に伴う現像剤の移動でトナー濃度に応じて現像剤中にトナー取り込むトナー濃度の自己制御可能な現像装置であって、現像剤担持体の現像剤搬送方向と直交する方向でのトナー濃度ムラを抑えることができる現像装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の現像装置は、トナー及び磁性粒子からなる現像剤を担持するための現像剤担持体と、該現像剤担持体の内部に配置された複数の磁極を有する磁界発生手段と、該現像剤担持体に担持した現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、該現像剤規制部材で阻止された現像剤が滞留するようにカバー部材及び該現像剤担持体の表面で囲んで形成された現像剤滞留部と、該現像剤滞留部に該現像剤担持体上の現像剤搬送方向の上流から隣接し、収容されているトナーが該現像剤担持体に担持されている現像剤や該現像剤滞留部の現像剤に接触するトナー補給用開口を有するトナー収容部とを備え、該トナー収容部内のトナーを、該現像剤担持体上での現像剤搬送に伴う現像剤の移動により該トナー補給用開口から現像剤中に取り込むようにした現像装置において、同一の画像を複数回連続して形成する回数を検出する検出手段と、該検出手段による検出結果に基づいて、現像動作中以外の所定期間に行わせる、前記現像剤担持体上での現像剤の搬送動作の実行時間を制御する制御手段とを設け、検出手段によって検出された同一画像連像区形成回数が大きくなるにつれて搬送動作の実効時間が長くなるように制御することを特徴とするものである。
【００１６】
また、請求項２の現像装置は、請求項１の現像装置において、請求項１の現像剤貯留部に、上記現像剤担持体上での現像剤搬送方向と直交する方向で現像剤を撹拌する現像剤撹拌手段を設けたことを特徴とするものである。
【００１７】
請求項１乃至２の現像装置においては、現像動作中以外の所定期間に行わせる前記現像剤担持体上での現像剤の搬送動作で、上記現像剤搬送方向に直交する方向におけるトナー濃度が低下した現像剤部分に、上記トナー補給用開口を介してトナーの取り込みを行なわせる。また、この現像剤の搬送動作で、現像剤貯留部内での現像剤を移動させ、上記現像剤搬送方向に直交する方向における現像剤の撹拌を行わせる。
【００１８】
また、検出手段で、同一の画像を複数形成するための連続した現像動作により、上記現像剤担持体上で搬送される現像剤中のトナー濃度の該搬送の方向とは直交する方向でのムラの大きさを間接的に検出する。具体的には、同一画像連続形成回数が多い程、ムラも大きいと検出する。そして、制御手段で、この検出結果に基づき上記所定期間における現像剤の搬送動作の実行時間を制御する。具体的には、上記ムラが大きいほど、つまり、同一画像連続形成回数が多いほど、上記実行時間が長くなるようにする。
【００１９】
また、請求項２の現像装置は、請求項１の現像装置において、請求項１の現像剤貯留部に設けた現像剤撹拌手段により、上記現像剤担持体上での現像剤搬送方向と直交する方向で現像剤を撹拌する。この現像剤撹拌手段による撹拌は、少なくとも、上記現像動作中以外の所定期間における現像剤担持体上での現像剤搬送動作中に行うことが望ましい。現像動作中については行ってもよいし、行わなくてもよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を画像形成装置である電子写真複写機（以下「複写機」という。）の現像装置に適用した一実施形態について説明する。
図２は、本実施形態に係る現像装置の機構部の概略構成図である。この現像装置は機構的には前述の図１の現像装置とほぼ同一の構成になっている。異なる点は、現像剤収容部１０内に、現像スリーブ４の軸線方向で現像剤を撹拌するための撹拌部材２０が設けられ、該撹拌部材が現像スリーブ４に連動して回転駆動されるようになっている点のみである。この撹拌部材２０としては、例えば図４の斜視図に示すような、互いに逆巻きの２状のスパイラル状の溝が表面部に設けられた棒状の部材を用いることができる。これを現像スリーブ４と並行になるように取り付ける。これに代え、現像装置のいわゆる横撹拌部材として知られている他の撹拌部材を用いてもよい。
【００２１】
そして、本実施形態の現像装置では、特に連続して同一の画像を現像した場合の現像スリーブ４幅方向における現像剤のトナー濃度のムラによる、その後の現像に係る現像画像の濃度ムラを解消するため、現像動作中以外の所定の期間、例えば、複写動作の前、あるいは、後に、現像スリーブ４及び上記撹拌部材２０を回転駆動する。図示の例では、このとき、トナーアジテータ９も現像動作中と同様に現像スリーブ４とともに回転駆動する。
【００２２】
上記現像動作中以外の期間における現像スリーブ４等の回転駆動は、その直前の連続複写の枚数に応じた時間だけ行う。この制御のため、図３に示すように、同一原稿についての連続複写の枚数の検知手段（例えばカウンタ）を設けている。この検知手段の検知結果（Ｓ１）が、メイン制御回路に出力され、このメイン制御回路で実行されるプログラムに従って検知結果に応じた現像スリーブ等の上記回転駆動の時間が求められ、この時間に応じた駆動信号（Ｓ３）が、現像スリーブ等を駆動する現像スリーブ駆動装置に出力される。また、複写機のメインモータ等の必要な複写機本体側駆動装置に対しても、この時間に応じた駆動信号（Ｓ２）が出力される。
【００２３】
図５は、以上の現像スリーブ等の駆動制御の一例を示すタイミングチャートである。操作者による複写機のスタートキーの押下により、感光体ドラムの回転が開始するとともに、上記現像スリーブ駆動装置の駆動も開始し、テンキー等で設定された所定枚数の画像形成動作が行われる。そして、この画像形成動作が行われた後、通常は感光体ドラムや現像スリーブ駆動装置の駆動を停止するタイミング以降も、感光体ドラム及び現像スリーブ駆動装置の駆動を継続して、上記現像動作中以外の現像スリーブ等の回転を行う（図中の「余回転」）。そして、現像スリーブ駆動装置の駆動を停止した後に、感光体ドラム等の駆動を停止する。
【００２４】
図６は、上記連続複写枚数と現像スリーブ等の現像動作中以外での回転時間との対応例を示すグラフである。このグラフの例では、連続コピー枚数１乃至９枚は２秒、同１０乃至４９枚は６秒、同５０枚乃至９９枚は１２秒、同１００枚以上は１６秒という対応に設定する。
（以下、余白）
【００２５】
図７は、以上の実施形態にかかる現像装置を用いた場合の、現像濃度差の発生の様子の説明図である。図中左から、連続した画像形成を行う原稿画像、現像装置、連続した画像形成後であってトナームラ解消のための現像スリーブ４や撹拌部材２０等の余回転後の現像装置の現像スリーブ４上現像剤のトナー濃度分布を示すグラフ、この連続した画像形成後にベタのハーフトーン画像を形成した場合の現像像、をそれぞれ示す。この図では、現像装置として、その現像スリーブ４と撹拌部材２０のみを示している。図示のように、白地に黒のストライプの入った原稿画像を連続して複写した場合にも、現像動作後に所定時間現像スリーブ４や撹拌部材２０等を駆動することにより、現像スリーブ４の回転方向と直交する方向ｘでのトナー濃度のムラが解消される。この結果、トナー濃度のムラのないベタのハーフトーン画像が形成できた。
【００２６】
以上の実施形態に係る現像装置では、現像剤貯留部１０内に撹拌部材２０を設けたが、これを省略しても、上記現像動作中以外の期間における現像スリーブ４の回転により、現像スリーブ４軸線方向におけるトナー濃度ムラの解消は可能である。但し、撹拌部材２０を設けた方が、ムラ解消までの回転時間を短くできる。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１乃至２の現像装置によれば、現像動作中以外の所定期間にも前記現像剤担持体上での現像剤の搬送動作を行わせることにより、上記現像剤搬送方向に直交する方向におけるトナー濃度が低下した現像剤部分にトナーを取り込ませるとともに、現像剤貯留部内で上記現像剤搬送方向に直交する方向に現像剤を撹拌するので、現像剤担持体の現像剤搬送方向と直交する方向でのトナー濃度ムラを抑えることができる。
【００２８】
また、同一の画像を複数形成するための連続した現像動作により、上記現像剤担持体上で搬送される現像剤中のトナー濃度の該搬送の方向とは直交する方向でのムラの大きさに応じて、上記所定期間における現像剤の搬送動作の実行時間を制御するので、該実行時間を画一的に設定する場合に比して、上記濃度ムラを効率的に解消させることができる。
【００３０】
特に、請求項２の現像装置によれば、請求項１の現像剤貯留部に設けた現像剤撹拌手段により、上記現像剤担持体上での現像剤搬送方向と直交する方向で現像剤を撹拌するので、一層効率的に該直交方向でのトナー濃度ムラを解消させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一例に係るトナー濃度制御可能な現像装置の概略構成図。
【図２】実施形態に係る現像装置の概略構成図。
【図３】同現像装置の電装部の概略を示すブロック図。
【図４】同現像装置の部品の斜視図。
【図５】同現像装置の制御のタイミングチャート。
【図６】同現像装置の制御に関するグラフ。
【図７】同現像装置の効果の説明図。
【図８】従来の現像装置の不具合の説明図。
【符号の説明】
１ 感光体ドラム
２ ケーシング
３ 現像剤
３ａ トナー
４ 現像スリーブ
５ マグネットローラ
６ ドクタ（現像剤規制部材）
７ カバー部材
７ａ 庇部の先端部
８ トナーホッパ
８ａ トナー補給用開口
９ トナーアジテータ
１０ 現像剤滞留部

Claims (2)

1. トナー及び磁性粒子からなる現像剤を担持するための現像剤担持体と、該現像剤担持体の内部に配置された複数の磁極を有する磁界発生手段と、該現像剤担持体に担持した現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、該現像剤規制部材で阻止された現像剤が滞留するようにカバー部材及び該現像剤担持体の表面で囲んで形成された現像剤滞留部と、該現像剤滞留部に該現像剤担持体上の現像剤搬送方向の上流から隣接し、収容されているトナーが該現像剤担持体に担持されている現像剤や該現像剤滞留部の現像剤に接触するトナー補給用開口を有するトナー収容部とを備え、該トナー収容部内のトナーを、該現像剤担持体上での現像剤搬送に伴う現像剤の移動により該トナー補給用開口から現像剤中に取り込むようにした現像装置において、
   同一の画像を複数回連続して形成する回数を検出する検出手段と、該検出手段による検出結果に基づいて、現像動作中以外の所定期間に行わせる、前記現像剤担持体上での現像剤の搬送動作の実行時間を制御する制御手段とを設け、
   検出手段によって検出された同一画像連像区形成回数が大きくなるにつれて搬送動作の実効時間が長くなるように制御することを特徴とする現像装置。
2. 請求項１の現像装置において、
   請求項１の現像剤貯留部に、上記現像剤担持体上での現像剤搬送方向と直交する方向で現像剤を撹拌する現像剤撹拌手段を設けたことを特徴とする現像装置。

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