(57)【要約】【課題】長期間使用後も補給トナーの現像剤への分散性を維持し、トナー飛散や地肌汚れが発生しない現像装置を提供する【解決手段】トナーとキャリアからなる２成分の現像剤を使用、現像ローラと、現像剤の搬送経路及び搬送部材と、トナー補給口と、出力の磁束密度が可変な磁界発生器を備える。磁界発生器は搬送経路の上方でトナー補給口の現像剤搬送方向下流に設け、搬送経路の現像剤を引き寄せて、現像剤の壁を形成する。磁界発生器の磁束密度を変更するマグ制御装置を備え、少なくとも、現像装置の累積印刷枚数と単位印刷枚数あたりのトナー消費量（画像面積率）の２つの情報をもとに磁界発生器の磁束密度を変更する。【選択図】図５
2014157321.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアからなる２成分現像剤を使用する２成分現像装置であって、
トナー補給口と出力の磁束密度が可変な磁界発生器とを装置本体に備えるとともに、前記装置本体内に現像剤の搬送経路を有し、
前記磁界発生器により前記搬送経路内の現像剤を引き寄せて前記搬送経路内で前記２成分現像剤の壁を形成可能とするとともに、
現像についての複数の情報に基づいて前記磁界発生器の磁束密度を変更する磁束密度制御手段を備えてなる、
ことを特徴とする２成分現像装置。
【請求項２】
請求項１の２成分現像装置において、
前記搬送経路内に前記２成分現像剤の搬送部材を備え、
前記磁界発生器を、前記装置本体の前記搬送経路及び搬送部材の上方でかつ前記トナー補給口よりも前記現像剤の搬送方向で下流側に設けた、
ことを特徴とする２成分現像装置。
【請求項３】
請求項１又は２の２成分現像装置において、
前記磁束密度制御手段は、前記２成分現像装置の累積印刷枚数情報及び単位印刷枚数あたりのトナー消費量である画像面積率情報の２つの情報のいずれか又は両方の情報に基づいて前記磁界発生器の磁束密度を変更する、
ことを特徴とする２成分現像装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかの２成分現像装置において、
前記磁束密度制御手段は、印刷枚数が多くなるほど、あるいは画像面積率が高いほど、またあるいは前記２成分現像剤のトナー濃度が低いほど、前記磁界発生器の磁束密度を強くする、
ことを特徴とする２成分現像装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかの２成分現像装置において、
前記装置本体へのトナー補給開始から一定時間の経過後に前記磁界発生器の磁束密度をパルス状に低下させ、前記引き寄せていた現像剤を前記搬送経路に落下させる、
ことを特徴とする２成分現像装置。
【請求項６】
請求項５の２成分現像装置において、
前記一定時間は、前記トナー補給口からトナー補給を開始した後に前記磁界発生器が前記搬送経路内の前記２成分現像剤を引き寄せ得る位置まで前記補給されたトナーが搬送されるのに要する時間である、
ことを特徴とする２成分現像装置。
【請求項７】
請求項５又は６の２成分現像装置において、
前記磁界発生器の磁束密度をパルス状に低下させる低下量を、前記トナー補給口からのトナー補給量が多いほど大きくする、
ことを特徴とする２成分現像装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかの２成分現像装置において、
前記装置本体を冷却する気流発生装置と、該気流発生装置により発生させる気流の流速を変化させる気流制御手段を備え、
該気流制御手段は、前記トナー補給口からのトナー補給から一定時間経過後に、所定時間にわたり前記気流発生装置により発生させる気流の流速を低下させる、
ことを特徴とする２成分現像装置。
【請求項９】
請求項８の２成分現像装置において、
前記一定時間は、前記トナー補給口からトナー補給を開始した後に現像領域まで前記補給されたトナーが搬送されるのに要する時間である、
ことを特徴とする２成分現像装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかの２成分現像装置を備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１１】
請求項１乃至９の２成分現像装置、または請求項１０のプロセスカートリッジを備え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、２成分の現像剤を使用する電子写真方式の現像装置、プロセスカートリッジ、及びこの現像装置またはプロセスカートリッジを備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機などの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の複写機やプリンタでは、感光体上にレーザー光で書き込んだ静電潜像に、現像装置で帯電したトナーを付着させることで可視化する。特に２成分現像方式では、現像装置内でトナーとキャリアを混合、攪拌することでトナーを摩擦帯電させる。トナーはトナー補給口でトナー収納容器から補給され、現像ローラで画像形成のために消費されるため、トナー補給口から現像ローラまで搬送される過程で十分に帯電させられなければならない。しかし補給されたトナーは現像剤に比べて比重が小さいため、現像剤の上を浮遊したまま現像ローラまで搬送されてしまうという問題が知られている。補給トナーが現像剤の中に分散しないと、キャリアとの摩擦による帯電が不十分となり、現像ローラで汲み上げられる際にトナー飛散や地肌汚れなどの不具合を引き起こす。
【０００３】
これに対して特許文献１では、トナー補給口の下流に、出力の磁束密度が可変な磁界発生器（以下、単に磁界発生器と言う。）を追加する方式が提示されている。しかし補給トナーの分散性向上の効果を十分得るために必要な磁界発生器の磁束密度は、画像面積率、現像剤の劣化、トナー濃度などによって変わる。いかなる状況でも補給トナーの分散性が向上するように磁界発生器の磁束密度を強くし過ぎると、強い磁束密度が不要な場合に副作用として現像剤の搬送が停滞してしまい、画像濃度の低下や濃度偏差の悪化などの不具合が発生してしまう。逆にいかなる状況でも副作用の現像剤の搬送停滞が発生しないように磁界発生器の磁束密度を弱くし過ぎると、強い磁束密度が必要な場合に補給トナーの分散性が向上しないという問題がある。
【０００４】
これに対して特許文献２では、磁界発生器の磁束密度を可変にして、画像面積率が低い時やトナー補給量が多い時に磁束密度を強くするという方式が提示されている。この方式は装置使用の初期であれば、補給トナーの分散性向上と現像剤の搬送停滞の防止を両立できる。
【０００５】
しかし、近年は省エネ性が重視されるようになり、定着ユニットでの消費電力を抑えるために低温で定着できるトナーが開発されている。低温定着トナーはガラス転移点も低く、耐熱保存性が悪いため、トナーカートリッジ内や現像装置内での凝集を防ぐためにトナーに外添する無機微粒子の量を増やす傾向がある。その結果、従来に比べてキャリアのスペント（キャリア表面への無機微粒子の付着：現像剤の劣化）による帯電量低下が大きくなり、問題になりやすくなっている。
【０００６】
特に画像面積率が高い画像（例えば面積率２０％）を大量に、例えば１５万枚以上印刷すると、現像剤の劣化により流動性の悪化や嵩密度の上昇が著しく、補給トナーの分散性も大幅に悪化する。このような状況では、従来の磁界発生器の制御では分散性向上の効果が不十分になり、トナー飛散や地肌汚れを抑えきれなくなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は以上の問題点にかんがみてなしたものであり、長期間使用後も補給トナーの現像剤への分散性を維持し、トナー飛散や地肌汚れが発生しない２成分現像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】
【０００８】
本発明の２成分現像装置は、トナーとキャリアからなる２成分現像剤を使用する２成分現像装置であって、トナー補給口と出力の磁束密度が可変な磁界発生器とを装置本体に備えるとともに、前記装置本体内に現像剤の搬送経路を有し、前記磁界発生器により前記搬送経路内の現像剤を引き寄せて前記搬送経路内で前記２成分現像剤の壁を形成可能とするとともに、現像についての複数の情報に基づいて前記磁界発生器の磁束密度を変更する磁束密度制御手段を備えてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、現像剤の搬送経路に出力の磁束密度が可変な磁界発生器を設け、引き寄せた現像剤で壁を形成することで、補給トナーが浮遊したまま搬送されるのを防ぎ、現像剤中に十分に分散させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１．画像形成装置の全体概略図
【図２】画像形成ユニットの概略図
【図３】現像ユニットを上から見た図
【図４】現像ユニットの第１の搬送通路を横から見た図
【図５】磁界発生器の磁束密度を振った時の飛散量と濃度偏差の変化を示す図
【図６】累積印刷枚数・画像面積率・現像剤トナー濃度ごとの磁界発生器磁束密度の最適値を示す図
【図７】補給から一定時間Ｔ１後に磁界発生器の磁束密度をパルス状に低下させる制御
【図８】補給から一定時間Ｔ２後に冷却ファンの流速を落とす制御
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施形態に係る２成分現像装置は、現像剤の搬送経路に磁界発生器（既出のように、出力の磁束密度が可変な磁界発生器。以下同じ。）を設け、引き寄せた現像剤で壁を形成可能とする。このことで、補給トナーが浮遊したまま搬送されるのを防ぎ、現像剤中に十分に分散させる。さらに現像装置の累積印刷枚数情報と画像面積率情報のいずれか又は両方から現像剤の劣化度合いを推定する。そして、その推定結果に応じて、出力の磁束密度が可変な磁界発生器（以下、実施形態の説明においても特に必要がなければ磁界発生器と略記する）の磁束密度を制御する。このことで、初期から長期間使用後まで補給トナーの現像剤への分散性を維持し、トナー飛散や地肌汚れなどの不具合が発生しない長寿命なものとする。
【００１２】
なお本実施形態は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等の画像形成装置に関するが、本発明が実施対象とする装置は図示のものには限定されない。
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
＜画像形成装置全体の構成＞
図１は画像形成装置の全体の概略図である。画像形成装置は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック（以下、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋと記す）のトナー像を生成するための４つの画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋを備えている。これらの画像形成ユニット１は互いに異なる色のＹトナー、Ｃトナー、Ｍトナー、Ｋトナーを用いるが、それ以外の構成は４色共通である。ここではＹトナーの画像形成ユニット１Ｙを例にとって説明する。
【００１４】
画像形成ユニット１Ｙの概略図を図２に示す。画像形成ユニット１Ｙは感光体ユニット２Ｙと現像ユニット７Ｙで構成されており、画像形成装置の本体に対して一体的に着脱可能である。
【００１５】
感光体ユニット２Ｙは、潜像担持体であるドラム状の感光体３Ｙ、ドラムクリーニング装置４Ｙ、帯電装置５Ｙなどを備えている。帯電装置５Ｙは非図示の駆動手段により図２で時計回り方向に回転している感光体３Ｙの表面を一様に帯電する（例えば−６９０Ｖ）。図２では感光体３Ｙに近接させた帯電ローラ６Ｙに帯電バイアスを印加することで感光体３Ｙの表面を帯電させる方式を描いた。しかし帯電ローラ方式以外にも、帯電ブラシ方式やスコロトロン方式を用いても良い。
【００１６】
図１で画像形成ユニット１の下部には光書き込みユニット２０が設けられている。光書き込みユニット２０は画像情報に基づきレーザー光Ｌを画像形成ユニット１の感光体３に照射する。光書き込みユニット２０の構成として、図１では光源から発したレーザー光Ｌをモータにより回転駆動されるポリゴンミラー２１で偏向させながら複数のレンズ、ミラーを介して感光体３に照射するものを描いた。しかしこのようなポリゴン走査方式以外にＬＥＤアレイ方式を用いることもできる。
【００１７】
感光体３Ｙはレーザー光Ｌで露光された領域のみ表面電位が低下し（例えば−５０Ｖ）、静電潜像が形成される。静電潜像は感光体３Ｙが回転することで、現像ユニット７Ｙの現像ローラ１２Ｙと対向する現像領域まで搬送される。
【００１８】
現像ユニット７Ｙは、現像剤の搬送経路及び搬送部材を備える。具体的には、第１の搬送スクリュ８Ｙ、非図示のトナー補給口、磁界発生器１０１Ｙなどが設けられた第１の現像剤循環搬送通路９Ｙと、第２の搬送スクリュ１１Ｙ、透磁率センサからなるトナー濃度センサ１０Ｙ、現像ローラ１２Ｙ、ドクターブレード１３Ｙなどが設けられた第２の現像剤循環搬送通路１４Ｙを有している。現像剤の搬送経路である現像剤循環搬送通路９Ｙ、１４Ｙは両端（図２の手前と奥の端）の連絡口で繋がって現像剤の循環搬送経路を形成しており、マイナス帯電性のＹトナーと磁性キャリアからなる非図示のＹ現像剤（２成分現像剤である）が内包されている。
【００１９】
第１の搬送スクリュ８Ｙは非図示の駆動手段で回転し、第１の現像剤循環搬送通路９ＹにあるＹ現像剤を図２の奥側から手前側に搬送する。手前側に搬送されたＹ現像剤は手前側の連絡口で第２の現像剤循環搬送通路１４Ｙへ移動する。第２の搬送スクリュ１１Ｙも同様に回転し、第２の現像剤循環搬送通路１４Ｙに来たＹ現像剤を図２の手前側から奥側へ搬送する。搬送途中のＹ現像剤は第２の現像剤循環搬送通路１４Ｙの底部に固定されたトナー濃度センサ１０Ｙで、そのトナー濃度を検知される。
【００２０】
第２の現像剤循環搬送通路１４Ｙの上方には現像ローラ１２Ｙが第２の搬送スクリュ１１Ｙと平行に配置されている。現像ローラ１２Ｙは、図２で反時計回り方向に回転する非磁性の現像スリーブ１５Ｙと、現像スリーブ１５Ｙに内包された回転しないマグネットローラ１６Ｙで構成される。第２の現像剤循環搬送通路１４Ｙ内を搬送されるＹ現像剤の一部は、マグネットローラ１６Ｙの磁力により現像スリーブ１５Ｙの表面に汲み上げられる。現像スリーブ１５Ｙには微小な隙間を保持してドクターブレード１３Ｙが対向して設けられており、汲み上げられたＹ現像剤はドクターブレード１３Ｙを通過する際にその層厚（汲み上げ量）を規制される。
【００２１】
ドクターブレード１３Ｙを通過したＹ現像剤は感光体３Ｙと対向する現像領域まで搬送される。現像スリーブ１５Ｙに印加された現像電位（例えば−５５０Ｖ）と感光体３Ｙの露光部の表面電位（例えば−５０Ｖ）の電位差により、現像領域に搬送されたＹ現像剤中のＹトナーのみが感光体３Ｙの露光部のみに付着する。これにより感光体３Ｙ上にＹトナー像が形成される。
【００２２】
現像によりＹトナーを消費したＹ現像剤は第２の現像剤循環搬送通路１４Ｙに戻され、第２の搬送スクリュ１１Ｙで図２の奥側へ搬送され、奥側の連絡口で第１の現像剤循環搬送通路９Ｙに移動する。第１の現像剤循環搬送通路９Ｙに戻ったＹ現像剤は非図示のトナー補給口にてトナーを新たに補給される。トナー補給口の下流には磁界発生器１０１Ｙがあり、現像剤循環搬送通路９Ｙから引き寄せられた現像剤が壁を形成している。補給トナーはこの現像剤の壁にせき止められ、現像剤中に分散する。補給トナーを十分に分散させたＹ現像剤は、再び第１の搬送スクリュ８Ｙで図２の手前側に搬送される。
【００２３】
感光体３Ｙに形成されたＹトナー像は、中間転写ベルト４１に中間転写される。中間転写後に感光体３Ｙの表面に残留した廃トナーは、ドラムクリーニング装置４Ｙが除去する。廃トナーが除去された感光体３Ｙは非図示の除電装置により除電され、次の画像形成を行うために帯電装置５Ｙへと向かう。
【００２４】
光書き込みユニット２０の図１中で下方には、第１給紙カセット３１、第２給紙カセット３２が設けられている。これらの給紙カセット内には記録紙Ｐが複数枚重ねられた状態で収納されており、一番上の記録紙Ｐには、それぞれ第一給紙ローラ３１ａ、第２給紙ローラ３２ａが当接している。これらの給紙ローラ３１ａ、３２ａが反時計回りに駆動することで、給紙カセット３１、３２内の一番上の記録紙Ｐが給紙路３３に排出される。記録紙Ｐは搬送ローラ対３４で上側へ搬送され、レジストローラ対３５の位置で一旦停止した後、適切なタイミングで２次転写ニップ（２次転写ローラ５０と２次転対向ローラ４６の接点）へと搬送される。
【００２５】
画像形成ユニット１の上方には、中間転写ベルト４１を反時計回りに回転させる中間転写ユニット４０が配置されている。中間転写ユニット４０は中間転写ベルト４１、ベルトクリーニングユニット４２、１次転写ローラ４５Ｙ、４５Ｃ、４５Ｍ、４５、２次転対向ローラ４６、駆動ローラ４７などで構成される。中間転写ベルト４１は駆動ローラ４７により反時計回りに回転する。４つの１次転写ローラ４５は中間転写ベルト４１を挟み込んで、各々対応する色の感光体３との間に１次転写ニップを形成している。
【００２６】
１次転写ローラ４５は中間転写ベルト４１の内側に１次転写バイアスを印加する。１次転写ローラ４５と感光体３の電位差により、感光体３上のトナー像が１次転写ニップ部で中間転写ベルト４１に転写される。各色の１次転写ニップで、Ｙトナー像、Ｃトナー像、Ｍトナー像、Ｋトナー像が中間転写ベルト４１に順次転写され、中間転写ベルト４１には４色のトナー像を重ね合わせた４色トナー像が形成される。
【００２７】
２次転対向ローラ４６は２次転写ローラ５０と対向する位置に設けられ、両者が中間転写ベルト４１を挟み込むことで２次転写ニップを形成している。中間転写ベルト４１に形成された４色トナー像のタイミングにあわせて、レジストローラ対３５が記録紙Ｐを２次転写ニップに搬送する。２次転対向ローラ４６と２次転写ローラ５０の間には２次転写バイアスが印加されており、その力で中間転写ベルト４１上の４色トナー像は記録紙Ｐへと２次転写される。そして記録紙Ｐの白色と相まって、フルカラーのトナー像となる。２次転写ニップを通過後に中間転写ベルト４１に残留した廃トナーはベルトクリーニングユニットが除去する。
【００２８】
２次転写ニップの上方には定着ユニット６０が設けられている。定着ユニット６０はハロゲンランプなどの発熱源を内包する加圧ローラ６１と、定着ベルトユニット６２で構成されている。さらに定着ベルトユニット６２は定着ベルト６４、ハロゲンランプなどの発熱源を内包する加熱ローラ６３、駆動ローラ６６などで構成されている。定着ベルト６４は駆動ローラ６６により反時計回りに回転し、加熱ローラ６３により加熱されて一定の温度（例えば１４０℃）に維持される。加圧ローラ６１も時計回りに回転し、内部の発熱源により加熱され一定の温度（例えば１２０℃）に維持される。定着ベルト６４と加圧ローラ６１は当接しており、定着ニップを形成している。２次転写ニップを通過し、フルカラーのトナー像をのせた記録紙Ｐは、定着ユニット６０内の定着ニップに搬送される。定着ニップで加熱、加圧されることで、フルカラーのトナー像は記録紙Ｐ上に定着する。トナー像が定着した記録紙Ｐは、排紙ローラ対６７を通過して、機外の排紙スタック部６８に排紙される。
【００２９】
なお、中間転写ユニット４０の上方には、Ｙトナー、Ｃトナー、Ｍトナー、Ｋトナーを各々収容する４つのトナーカートリッジ１００Ｙ、１００Ｃ、１００Ｍ、１００Ｋが設けられている。トナーカートリッジ１００内の各色トナーは非図示の補給経路を経て、非図示のトナー補給口から現像ユニット７に補給される。これらのトナーカートリッジ１００は画像形成ユニット１とは独立して画像形成装置本体に対して着脱可能である。
【００３０】
＜磁界発生器付き現像装置＞
本発明の実施形態に係る２成分現像装置（以下、現像ユニットと記載する。）を図３、図４を参照して説明する。図３は現像ユニットを上から見た図、図４は現像ユニットの第１の現像剤循環搬送通路９を横から見た図である。この現像ユニット内では、現像剤１０４が第１の現像剤循環搬送通路９、第２の現像剤循環搬送通路１４を矢印Ａの方向に循環している。
【００３１】
この循環している現像剤１０４に、トナー補給口１０２からトナー１０３が補給される。補給トナー１０３は現像剤１０４より比重が小さいため、現像剤１０４の上面に浮遊したまま矢印Ａの方向に搬送される。トナー補給口のすぐ下流では、磁界発生器１０１が現像剤循環搬送通路９の上部に設けられており、磁界発生器１０１が形成する磁場により現像剤１０４の一部が引き寄せられ、現像剤の壁１０５を形成している。現像剤の壁１０５にせき止められることで、補給トナー１０３は浮遊したまま進むことができなくなり、現像剤１０４の内部へと潜り込む。これにより、磁界発生器１０１より下流側では、補給トナー１０３が現像剤１０４に十分に分散した状態となり、現像ローラ１２の近傍まで搬送されてもトナー飛散や地肌汚れなどの不具合を起こさなくなる。
【００３２】
また、この磁界発生器１０１は電磁石になっており、出力の磁束密度Ｆが可変な磁界発生器であって、第１の現像剤循環搬送通路９の上方でトナー補給口１０２からの現像剤の搬送方向で下流側に設けられている。そして、画像形成装置本体の電源（非図示）から現像ユニットと画像形成装置本体をつなぐコネクタ（非図示）を通して電圧が印加されている。電圧を高くするほど磁界発生器１０１の磁束密度Ｆが大きくなり、現像剤の壁１０５は分厚く（＝強く）、大きくなる。現像剤の壁１０５が分厚く（＝強く）なるほど、補給トナー１０３をせき止める力は強くなる。また現像剤の壁１０５が大きくなるほど、現像剤１０４の上面の高さが低下しても、そこまで現像剤の壁１０５が届くようになる。
【００３３】
＜マグ制御手段の例１＞
磁界発生器１０１の磁束密度Ｆを変更する制御手段による第１の制御例を説明する。図５は磁界発生器１０１の磁束密度Ｆを変動させた時のトナー飛散量と画像濃度偏差のグラフである。まずトナー飛散量について、磁界発生器１０１の磁束密度Ｆが例えば５０ｍＴと弱すぎると補給トナーをせきとめて現像剤中に分散させる力が弱くなるため、飛散量が悪化する。磁束密度Ｆを強めるほど補給トナーの現像剤への分散性は向上し、飛散量も改善する。今回本願発明者は、３０万枚印刷した時点で機内のトナーカートリッジに付着したトナー飛散量が１ｍｍ２あたり２０００粒以下であれば問題ないとして閾値を設定し、磁界発生器１０１の下限磁束密度を求めた。
【００３４】
次に濃度偏差について、磁界発生器１０１の磁束密度Ｆが例えば５００ｍＴと強すぎると現像剤の搬送が停滞して、現像ローラ１２に供給される現像剤の量が不足し、高画像出力時に左右の濃度偏差が悪化する。磁界発生器１０１の磁束密度Ｆがある程度より弱くなれば現像剤の搬送への影響はほとんどなくなり、濃度偏差は改善する。今回本願発明者は、画像面積率１００％の画像を出力した際の左右濃度偏差がＩＤで２０％以内なら問題ないとして閾値を設定し、磁界発生器１０１の上限磁束密度を求めた。そして飛散量で決まる下限磁束密度と濃度偏差で決まる上限磁束密度の中間点を、磁界発生器１０１の磁束密度Ｆの最適値と定義した。
【００３５】
磁界発生器１０１の磁束密度Ｆの最適値を、累積印刷枚数、画像面積率（Ｓ＝単位印刷枚数あたりのトナー消費量）、現像剤トナー濃度ごとに評価した結果を図６に示す。傾向として、まず印刷枚数が増えるほど飛散量が悪化して磁界発生器１０１の下限磁束密度Ｆが上昇するため、磁束密度Ｆの最適値も上昇する。例えばトナー濃度ＴＣ＝４％、面積率Ｓ＝２０％ならば初期は磁束密度Ｆの最適値が２００ｍＴだが、２００ｋ枚を印刷した後の最適値は３２０ｍＴまで上昇する。
【００３６】
次に面積率が高いほど飛散量の悪化ペースが速いため、同じ印刷枚数であれば下限磁束密度Ｆが高く、磁束密度Ｆの最適値も高くなる。例えばＴＣ＝４％の２００ｋ枚印刷後で比較すると、面積率＝０．５％だと磁束密度Ｆの最適値が２１０ｍＴだが、面積率＝２０％だと最適値が３２０ｍＴとなる。
【００３７】
最後にトナー濃度が高いほど剤嵩が高く、現像剤の搬送が停滞しやすくなるため、上限磁束密度Ｆが低くなり、磁束密度Ｆの最適値も低下する。例えば面積率＝２０％の初期で比較すると、ＴＣ＝９％だと磁束密度Ｆの最適値は２００ｍＴだが、ＴＣ＝４％だと最適値が９０ｍＴとなる。
【００３８】
そして累積印刷枚数、画像面積率、現像剤トナー濃度の情報を取得し、現状の磁界発生器１０１の磁束密度Ｆの最適値を５０〜５００ｍＴの範囲で算出し、その最適値の出力が得られるよう磁界発生器として用いている電磁石の入力電圧を制御する制御装置を搭載した。
【００３９】
なお、本実施形態で述べた磁界発生器１０１の磁束密度Ｆの具体的な数値は、上述してきた現像ユニットの場合の最適値であり、現像ユニットの装置構成が異なればそれに応じて磁束密度Ｆの最適値が変わることは言うまでもない。
【００４０】
＜マグ制御手段の例２＞
磁界発生器の磁束密度Ｆを変更する制御の第２の例を説明する。トナー補給開始から一定時間Ｔ１経過後に磁界発生器１０１の磁束密度Ｆをパルス状に低下させる制御の概念図を図７に示した。この例で使用した現像装置は、トナー補給口１０２から磁界発生器１０１の直下まで現像剤が搬送されるのに掛かる時間が１０００ｍｓだったので、トナー補給の信号から１０００ｍｓ後に磁界発生器１０１の入力電圧を低下させた。このディレイ時間Ｔ１は現像剤の搬送速度によって決まるため、１回のトナー補給量Ｍには依存しない。しかし複数のプロセス線速（紙の搬送速度）を持っており、それに応じて現像剤の搬送速度も変わる場合には、ディレイ時間を各プロセス線速ごとに設定する必要がある。また磁界発生器１０１の入力電圧の低下量は、１回のトナー補給量Ｍに比例して設定した。すなわちトナー補給量Ｍが多いほど、磁界発生器１０１から搬送通路に落下させる現像剤の量も増やして、補給トナーを確実に落下した現像剤で包み込めるようにする。
【００４１】
＜冷却ファンとファン制御手段の例＞
現像装置の冷却ファンとその制御について例を説明する。補給から一定時間Ｔ２後に冷却ファンの流速を落とす制御の概念図を図８に示した。なお現像ユニットを冷却する気流発生手段としての冷却ファンは適宜公知のものを採用すればよく、また現像装置を冷却するための構造、配置なども公知の形態でよいので図示を省略してある。また、気流発生手段である冷却ファンの動作を制御して発生させる気流の流速を変化させる気流制御手段には、例えばマイクロコンピュータなどの公知の制御装置を公知の態様で採用すればよい。もちろん、画像形成装置が備えるマイクロコンピュータの演算機能を制御手段として兼用することで構成してもよい。
【００４２】
以下では、上述してきた本発明の実施形態に係る現像ユニットで、トナー補給口１０２から現像ローラ１２まで現像剤が搬送されるのに掛かる時間が５秒だったとして説明する。なお本願発明者の行った実験で現像ローラ１２からのトナー飛散量を計測したところ、ちょうど補給トナーが現像ローラ１２に到達するタイミングで飛散量が増加することが確認できた。そこで、図８のパターンＢで示したように、５秒後に飛散量が増加したタイミングで冷却ファンの流速を一時的に低下させた。すなわち、トナー補給から一定時間Ｔ２経過後に、他の一定時間ΔＴだけ冷却ファンの流速Ｖを低下させたところ、図８のパターンＡで示した従来の流速一定の場合に比べて３００ｋ枚の時点での機外飛散量が約８０％に低減していることが確認できた。
【００４３】
以上説明したように、現像剤の搬送経路に磁界発生器を設け、引き寄せた現像剤で壁を形成する。すると、補給トナーが浮遊したまま搬送されるのを防ぎ、現像剤中に十分に分散させることができる。さらに現像装置の累積印刷枚数と画像面積率の情報から現像剤の劣化度合いを推定し、それに応じて磁界発生器の磁束密度Ｆを制御する。これにより、使用の初期から長期間使用後まで補給トナーの現像剤への分散性を維持し、トナー飛散や地肌汚れなどの不具合が発生しない長寿命なものとできる。
【００４４】
また、印刷枚数が多いほど現像剤の劣化が進行し、流動性が悪化したり嵩密度が上昇したりする。流動性が悪化すると補給トナーがますます分散しづらくなるので、現像剤の壁をより強くする必要がある。また嵩密度が上昇すると現像剤の上面の高さが低下するため、現像剤の壁をより大きくする必要がある。そこで、磁界発生器の磁束密度Ｆをアップさせる制御を行う。このことで、現像剤の壁をより強く、大きくすることができる。また、印刷枚数が多くなっても補給トナーの分散性を維持できるため、トナー飛散や地肌汚れなどの不具合が発生しなくなる。
【００４５】
また、画像面積率が高いほど現像剤の劣化（キャリアスペント）の進行が速いため、印刷枚数が少ない段階から強く、大きな現像剤の壁が必要となる。印刷枚数に応じて磁界発生器の磁束密度Ｆを強くしていくペースを速めることで、高画像の印刷モードでも補給トナーの分散性を維持できるため、トナー飛散や地肌汚れなどの不具合が発生しなくなる。
【００４６】
トナー濃度が低いほど現像剤の嵩密度が大きくなるため、現像剤の上面の高さが低下し、より大きな現像剤の壁が必要となる。磁界発生器の磁束密度Ｆをアップさせる制御を行うことで、トナー濃度が低い時も補給トナーの分散性を維持できる。そのため、トナー飛散や地肌汚れなどの不具合が発生しなくなる。
【００４７】
補給トナーが磁界発生器の直下を通過する時に、磁界発生器の磁束密度Ｆをパルス状に弱めて（低下量ΔＦ）、引き寄せていた現像剤を落とすことで、補給トナーを現像剤で包み込むことができる。すると、補給トナーの分散性をさらに向上させることができるため、トナー飛散や地肌汚れをより確実に防止することができる。
【００４８】
また、補給トナーが多い時ほど、それを包み込むために落とす現像剤の量を増やす。このことで、トナー補給量の多少によらず安定して補給トナーを現像剤で包み込むことができる。
【００４９】
現像ユニットからのトナー飛散量は、特に補給トナーが帯電不十分なまま現像ローラに到達した瞬間に悪化する。このようなタイミングで冷却ファンの流速を一時的に低下させることで、飛散トナーが気流に乗って機内、機外に運ばれるのを効果的に防ぎ、クリーンな画像形成装置とし得る。
【００５０】
上述の現像ユニットを含めてプロセスカートリッジの形態で提供することで、劣化した現像剤、摩耗した感光体などの一括交換が可能になり、メンテナンス性が向上する。また、画像形成装置に上述の現像ユニットを備えることで、いかなる印刷条件でも長期間の使用に渡って補給トナーの分散性を維持できる。そのため、トナー飛散や地肌汚れなどの不具合が発生しない長寿命な画像形成装置とし得る。
【００５１】
本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１        ：画像形成ユニット
２        ：感光体ユニット
３        ：感光体
４        ：ドラムクリーニング装置
５        ：帯電装置
６        ：帯電ローラ
７        ：現像ユニット
８        ：第１の搬送スクリュ
９        ：第１の現像剤循環搬送通路
１０      ：トナー濃度センサ
１１      ：第２の搬送スクリュ
１２      ：現像ローラ
１３      ：ドクターブレード
１４      ：第２の現像剤循環搬送通路
１５      ：現像スリーブ
１６      ：マグネットローラ
２０      ：光書き込みユニット
２１      ：ポリゴンミラー
３１      ：第１給紙カセット
３１ａ    ：給紙ローラ
３１ａ    ：第一給紙ローラ
３２      ：第２給紙カセット
３２ａ    ：第２給紙ローラ
３３      ：給紙路
４０      ：中間転写ユニット
４１      ：中間転写ベルト
４２      ：ベルトクリーニングユニット
４５      ：１次転写ローラ
４６      ：２次転対向ローラ
４７      ：駆動ローラ
５０      ：２次転写ローラ
６０      ：定着ユニット
６１      ：加圧ローラ
６２      ：定着ベルトユニット
６３      ：加熱ローラ
６４      ：定着ベルト
６６      ：駆動ローラ
６８      ：排紙スタック部
１００    ：トナーカートリッジ
１０１    ：磁界発生器
１０２    ：トナー補給口
１０３    ：補給トナー
１０４    ：現像剤
Ｐ        ：記録紙
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５３】
【特許文献１】特開２０００−８９５５０号公報
【特許文献２】特開２００５−１５６９５４号公報
【図１】
2014157321.tif 000003
【図２】
2014157321.tif 000004
【図３】
2014157321.tif 000005
【図４】
2014157321.tif 000006
【図５】
2014157321.tif 000007
【図６】
2014157321.tif 000008
【図７】
2014157321.tif 000009
【図８】
2014157321.tif 000010