(57)【要約】【課題】現像剤の安定した搬送能力の確保とキャリアへの適切なストレス制御を両立する。【解決手段】現像装置４Ｙは、像担持体１Ｙに近接する現像領域ＲＧへ現像剤を搬送する現像剤担持体４１と、現像剤を現像剤担持体４１へ供給する現像剤供給部材４５と、現像領域ＲＧへ搬送される現像剤の量を規制する現像剤規制部材５１と、現像剤担持体４１と現像剤供給部材４５との間に架設され、且つ現像剤供給部材４５から現像剤担持体４１へ二成分現像剤を導く現像剤案内部材４６と、現像剤担持体４１の外周面のうち、少なくとも、現像剤担持体４１、現像剤供給部材４５、現像剤案内部材４６及び現像剤規制部材５１により囲まれた現像剤整流空間Ｗに接する部分に、磁界を発生させる磁界発生手段４７と、現像剤整流空間Ｗに接する部分に発生する磁界の強度を、像担持体１Ｙ上にトナー像を形成する際の現像条件に応じて制御する制御手段４９とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアを含む二成分現像剤を用いて、像担持体上に形成された静電潜像を現像することにより、前記像担持体上にトナー像を形成する現像装置であって、
前記像担持体に近接して配置され、前記像担持体に近接する現像領域へ前記二成分現像剤を搬送する現像剤担持体と、
前記二成分現像剤を前記現像剤担持体へ供給する現像剤供給部材と、
前記現像領域へ搬送される前記二成分現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、
前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材との間に架設され、前記現像剤供給部材から前記現像剤担持体へ前記二成分現像剤を導く現像剤案内部材と、
前記現像剤担持体の外周面のうち、少なくとも、前記現像剤担持体、前記現像剤供給部材、前記現像剤案内部材及び前記現像剤規制部材により囲まれた現像剤整流空間に接する部分に、磁界を発生させる磁界発生手段と、
前記現像剤整流空間に接する部分に発生する前記磁界の強度を、前記像担持体上にトナー像を形成する際の現像条件に応じて制御する制御手段と
を備えることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記磁界発生手段は、前記現像剤担持体の内部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記磁界発生手段は、前記現像剤案内部材の内部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項４】
前記磁界発生手段には電磁石が含まれ、
前記制御手段は、前記現像条件に応じて前記電磁石に印加される電圧を制御する電圧制御手段を有することを特徴とする請求項２または３に記載の現像装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記トナー像の画像面積率を検知する画像面積率検知手段を備え、前記画像面積率検知手段により検知されたトナー像の画像面積率に応じて、前記磁界の強度を制御することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項６】
前記現像装置内の温度を検知する温度検知手段を更に備え、
前記制御手段は、前記温度検知手段により検知された前記現像装置内の温度に応じて、前記磁界の強度を制御することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項７】
トナーと磁性体からなるキャリアを含む二成分現像剤を用いて、像担持体上に形成された静電潜像をトナー像として可視化し、可視化されたトナー像を記録媒体に転写する画像形成装置であって、
前記像担持体に近接して配置され、前記像担持体に近接する現像領域へ前記二成分現像剤を搬送する現像剤担持体と、
前記二成分現像剤を前記現像剤担持体へ供給する現像剤供給部材と、
前記現像領域へ搬送される前記二成分現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、
前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材との間に架設され、前記現像剤供給部材から前記現像剤担持体へ前記二成分現像剤を導く現像剤案内部材と、
前記現像剤担持体の外周面のうち、少なくとも、前記現像剤担持体、前記現像剤供給部材、前記現像剤案内部材及び前記現像剤規制部材により囲まれた現像剤整流空間に接する部分に、磁界を発生させる磁界発生手段と、
前記現像剤整流空間に接する部分に発生する前記磁界の強度を、前記記録媒体に画像を形成する際の画像形成条件に応じて制御する制御手段と
を備え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、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いた現像装置及びこの現像装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を利用した複写機やプリンタなどの画像形成装置に用いられる現像装置として、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いたものが多用されている。この現像装置は、感光体ドラムに近接して配置された現像ローラを備え、現像ローラは、その内部に複数の磁極を有する。そして、現像ローラは、この磁極から発生する磁界によってその外周面に二成分現像剤を担持して感光体ドラムへ供給する。
【０００３】
従来、現像ローラに内包される磁極の一つとして「現像剤キャッチ極（汲み取り極）」を設けることで、現像剤を安定して感光ドラムへ供給していた。
【０００４】
これに対して、特許文献１では、現像ローラ、現像剤供給ローラ、現像剤案内部材及び現像剤量規制部材により囲まれ、現像剤を満たすように形成された現像剤整流空間を設けることが提案されている。そして、現像剤整流空間の形成によって従来の現像剤キャッチ極を設けずとも、現像ローラへ現像剤を安定して供給できるとされている。また、現像ローラ周辺の現像剤の保持量が減少するため、現像ローラのトルクが低減される。これにより、現像剤へ加えられるストレスも低減されるので、現像剤の耐久性を向上させるが可能となるとされている。
【０００５】
しかし、例えば画像面積率（カバレッジ）が高い画像を大量に連続して形成する場合、トナーの収支速度が速まるため、トナーや外添剤（シリカ、酸化チタンなど）がキャリアの表面に付着し、キャリアの帯電能力を低下させてしまう。これにより、新しく補給されたトナーが十分に帯電されずに、画質の変動や劣化を及ぼし、更にはトナーがキャリアから離脱して現像装置外へ流出する原因にもなる。
【０００６】
これに対して、特許文献２では、現像ローラに内包される磁石として電磁石を設け、画像面積率に応じて電磁石に流す電流値を制御している。具体的には、画像面積率が高い場合には、電磁石による磁界を強くし、通過する現像剤へ加わるストレスを増加させて、キャリアに付着したトナーや外添剤を剥ぎ取り、帯電能力の低下を抑制している。一方、画像面積率が低い場合には、トナーや外添剤は付着しにくいので、電磁石による磁界を弱くし、通過する現像剤へ加わるストレスを減少させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２４９３３号公報（特に、請求項１及び第２図参照）
【特許文献２】特開２００７−１４７９１６号公報（特に、請求項４及び５及び第２図参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献２では、上記した現像剤整流空間を設けていないため、磁界の強度を可変としてしまうと、これに応じて現像剤の搬送性能が変化してしまい、現像剤へのストレス制御と、現像剤の安定供給とを両立することが困難である。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みて成されたものであり、その目的は、現像剤の安定した搬送能力の確保とキャリアへの適切なストレス制御を両立する現像装置及びこの現像装置を備える画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の特徴は、トナーとキャリアを含む二成分現像剤を用いて、像担持体上に形成された静電潜像を現像することにより、前記像担持体上にトナー像を形成する現像装置に関する。この現像装置は、像担持体に近接して配置され、且つ像担持体に近接する現像領域へ二成分現像剤を搬送する現像剤担持体と、二成分現像剤を現像剤担持体へ供給する現像剤供給部材と、現像領域へ搬送される二成分現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、現像剤担持体と現像剤供給部材との間に架設され、且つ現像剤供給部材から現像剤担持体へ二成分現像剤を導く現像剤案内部材と、現像剤担持体の外周面のうち、少なくとも、現像剤担持体、現像剤供給部材、現像剤案内部材及び現像剤規制部材により囲まれた現像剤整流空間に接する部分に、磁界を発生させる磁界発生手段と、現像剤整流空間に接する部分に発生する磁界の強度を、像担持体上にトナー像を形成する際の現像条件に応じて制御する制御手段とを備える。
【００１１】
ここで「像担持体上にトナー像を形成する際の現像条件」には、画像面積率（カバレッジ、印字率を含む）、トナー消費率、温度等が含まれる。
【００１２】
本発明の第１の特徴によれば、現像剤案内部材を設けることにより、現像剤整流空間は現像剤供給部材から供給される現像剤で満たされるので、現像剤担持体へ現像剤を安定して搬送することができる。また、現像剤整流空間に接する部分に発生する磁界の強度を現像条件に応じて制御することにより、キャリアへ適切なストレスを付与することができる。
【００１３】
本発明の第２の特徴は、トナーと磁性体からなるキャリアを含む二成分現像剤を用いて、像担持体上に形成された静電潜像をトナー像として可視化し、可視化されたトナー像を記録媒体に転写する画像形成装置に関する。この画像形成装置は、像担持体に近接して配置され、且つ像担持体に近接する現像領域へ二成分現像剤を搬送する現像剤担持体と、二成分現像剤を現像剤担持体へ供給する現像剤供給部材と、現像領域へ搬送される二成分現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、現像剤担持体と現像剤供給部材との間に架設され、且つ現像剤供給部材から現像剤担持体へ二成分現像剤を導く現像剤案内部材と、現像剤担持体の外周面のうち、少なくとも、現像剤担持体、現像剤供給部材、現像剤案内部材及び現像剤規制部材により囲まれた現像剤整流空間に接する部分に、磁界を発生させる磁界発生手段と、現像剤整流空間に接する部分に発生する磁界の強度を、記録媒体に画像を形成する際の画像形成条件に応じて制御する制御手段とを備える。
【００１４】
ここで、「記録媒体に画像を形成する際の画像形成条件」には、第１の特徴に係わる「像担持体上にトナー像を形成する際の現像条件」が含まれ、この他に、連続プリント枚数、累積プリント枚数、用紙種類などの、各種パラメータが含まれる。
【００１５】
本発明の第２の特徴によれば、連続大量プリント時や高速プリント時に発生する画像濃度低下などの問題が解消される。また同時に、トナー飛散による機内汚染やプリント画像のトナーかぶりが抑制され、高品質のプリント画像を出力することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の現像装置及び画像形成装置によれば、現像剤の安定した搬送能力の確保とキャリアへの適切なストレス制御を両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる画像形成装置の全体構成を示す正面図である。
【図２】図１の現像装置４Ｙの詳細な構成を示す正面図である。
【図３】本発明の実施の形態による作用効果を検証する実験の結果を示し、図３（ａ）は、画像面積率に対するトナー帯電量の低下率を示すグラフであり、図３（ｂ）は、画像面積率に対する外添剤のキャリアへの移行量を示すグラフである。
【図４】図４（ａ）は、第２の実施の形態に係わる現像装置４Ｙの詳細な構成を示す正面図であり、図４（ｂ）は、図４の現像ローラ４１と搬送ガイド板４６と間に形成される磁界Ｇ５７を拡大して示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
（第１の実施の形態）
【００１９】
図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係わる画像形成装置の全体構成を説明する。本発明の第１の実施の形態に関わる画像形成装置１Ａは、タンデム型カラー画像形成装置と称されるものであり、像担持体の一例である複数の感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを中間転写ベルト６に対面させて縦方向に配列してフルカラーの画像を形成する。
【００２０】
画像形成装置１Ａの上部には、画像読取装置ＳＣが設置されている。原稿台上に載置された原稿は画像読取装置ＳＣの原稿画像走査露光装置の光学系により走査露光され、原稿に記載されている画像がラインイメージセンサに読み込まれる。ラインイメージセンサにより光電変換されたアナログ信号は、画像処理部において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、制御部１１内の記憶部に画像データとして一旦格納される。記憶部に格納された画像データには、ユーザにより設定されている条件により適宜な画像処理が施されて、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）の各色用の出力画像データが生成される。各色用の出力画像データは、露光部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋにそれぞれ入力される。
【００２１】
露光部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋは、図示しない半導体レーザ光源、ポリゴンミラー、複数のレンズ等から構成され、レーザ光を生成する。露光部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋは、制御部１１から送られる出力画像データを基に出力される出力情報に対応して、主帯電部２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋにより帯電された感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの表面をレーザ光により走査露光する。これにより、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋには、Ｍ色、Ｃ色、及びＢＫ色用の静電潜像がそれぞれ形成される。
【００２２】
Ｙ色用の画像形成部１０Ｙは、感光体ドラム１Ｙと、その周辺に配置されている、主帯電部２Ｙ、現像装置４Ｙ、第１転写ローラ７Ｙ及びクリーニング部５Ｙとを備える。Ｍ色用、Ｃ色用、ＢＫ色用の画像形成部１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋにおいても、Ｙ色用の画像形成部１０Ｙと同様な構成であり、それぞれの感光体ドラム１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの周辺に、それぞれに対応して主帯電部２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ、現像装置４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ、第１転写ローラ７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ、クリーニング部５Ｍ、５Ｃ、５Ｋが配置されている。
【００２３】
現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、Ｙ色、Ｍ色、Ｃ色、ＢＫ色のトナーで現像することによって、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上の静電潜像を顕像化する。これにより、各感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上には、Ｍ色、Ｃ色、及びＢＫ色用のトナー像が形成される。
【００２４】
第１転写ローラ７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋは、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に形成されたトナー像を中間転写ベルト６上の所定位置に重ね合わせて転写する。各色のトナー像が重ね合わされることにより、中間転写ベルト６上にカラー画像が形成される。クリーニング部５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、トナー像の転写を終えた感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの表面に残留するトナーを除去する。
【００２５】
中間転写ベルト６は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持されている。第２転写ローラ９は、中間転写ベルト６上に重ね合わされて転写されたカラー画像を、給紙部２０のトレイ２１から搬送され、レジストローラ２７によってタイミングが取られて送り出された用紙Ｐに転写する。なお、用紙Ｐは、トレイ２１から給紙部材２２により給紙され、給紙ローラ２３、２４、２５、２６を経てレジストローラ２７まで搬送される。また、給紙部２０は、同様な構成を備える３段のトレイ２１を備え、各トレイ２１に同様な構成の給紙部材２２が設けられている。
【００２６】
トナー像を担持した用紙Ｐは定着部３０に送られ、定着部３０は用紙Ｐを加圧加熱することによって、用紙Ｐ上に転写されたトナー像を用紙Ｐに溶着させる。一方、ベルトクリーニング部８は、カラー画像の用紙Ｐへの転写を終えた中間転写ベルト６の表面を清掃し、清掃された中間転写ベルト６は次の画像転写に供される。
【００２７】
定着部１１５による定着処理を終えた用紙Ｐは、排紙ローラ２８に挟持されて機外の排紙トレイ２９上に排紙される。なお、用紙Ｐの裏面にも画像形成を行う場合、画像形成装置１Ａは、表面のトナー像の定着処理を終えた用紙Ｐを、下方にある再給紙搬送路に搬送する。そして、用紙Ｐを逆送させることによって用紙Ｐを反転して、給紙ローラ２６へ導き、用紙Ｐの裏面への画像形成に供する。
【００２８】
図２を参照して、図１の現像装置４Ｙの詳細な構成を説明する。なお、以後、Ｙ色用の現像装置４Ｙを例にとり、本発明の第１の実施の形態に係わる現像装置を説明する。図１に示した他の色用の現像装置４Ｍ、４Ｃ、４Ｋも、使用するトナーの種類が異なる点を除き、Ｙ色用の現像装置４Ｙと同様な構成を備えている。
【００２９】
図１の現像装置４Ｙは、Ｙ色のトナーと磁性体からなるキャリアとを含む二成分現像剤を用いて、感光体ドラム１Ｙ上に形成された静電潜像を現像することにより、感光体ドラム１Ｙ上にトナー像を形成する。具体的に、現像装置４Ｙは、現像剤担持体の一例である現像ローラ４１と、現像剤供給部材の一例である供給ローラ４５と、現像剤規制部材の一例であるドクタブレード５１と、現像剤案内部材の一例である搬送ガイド板４６と、磁界発生手段の一例である電磁石４７と、攪拌搬送部材の一例である第１の攪拌ローラ４４及び第２の攪拌ローラ４３と、を備える。
【００３０】
第１の攪拌ローラ４４及び第２の攪拌ローラ４３は、螺旋形状のスクリュー部材である。第１の攪拌ローラ４４は第１の現像剤供給室４０２に収納され、第２の攪拌ローラ４３は第２の現像剤供給室４０１に収納されている。第１の攪拌ローラ４４及び第２の攪拌ローラ４３は、二成分現像剤を攪拌しながら供給ローラ４５へ搬送する。
【００３１】
供給ローラ４５は、回転可能な供給スリーブと、その内部に配置された供給マグネットロールとを備え、第２の攪拌ローラ４３に対向して配置されている。供給マグネットロール内には磁界を発生させる複数の磁極が配置されている。この磁極が発生する磁界によって、二成分現像剤は、供給スリーブの外周面に担持され、供給スリーブが逆時計回りに回転することにより、搬送ガイド板４６まで搬送される。
【００３２】
搬送ガイド板４６は、現像ローラ４１と供給ローラ４５との間に架設された板状部材である。搬送ガイド板４６の鉛直上方の面は、平坦面であって、かつ、供給ローラ４５から現像ローラ４１へ向けて降り斜面を成している。搬送ガイド板４６は、現像後に現像ローラ４１から剥ぎ取られた下方の二成分現像剤と、現像ローラ４１へ新たに供給される上方の二成分現像剤とを隔てる機能と、その上面に堆積した二成分現像剤を現像ローラ４１へ導く機能とを備える。搬送ガイド板４６は、非磁性材料、例えば、ＡＢＳ樹脂などの合成樹脂、非磁性ステンレス鋼、アルミニウム合金、銅合金、セラミックスなどにより形成されている。搬送ガイド板４６の供給ローラ４５側の端部と供給ローラ４５との間には所定の隙間が形成されている。
【００３３】
現像ローラ４１は、回転可能な現像スリーブ４１Ａと、その内部に配置された現像マグネットロール４１Ｂとを備える。また、現像ローラ４１は、感光体ドラム１Ｙに近接して配置されている。現像マグネットロール４１Ｂ内には磁界を発生させる複数の磁極が配置されている。この磁極が発生する磁界によって、二成分現像剤は、現像スリーブ４１Ａの外周面に担持され、現像スリーブ４１Ａが逆時計回りに回転することにより、現像領域ＲＧまで搬送される。搬送ガイド板４６の現像ローラ４１側の端部と現像スリーブ４１Ａとの間には所定の隙間が形成されている。
【００３４】
電磁石４７は、現像ローラ４１の内部、詳細には、現像マグネットロール４１Ｂの内部に配置されている。また、電磁石４７は、現像ローラ４１の外周面のうち、現像剤整流空間Ｗに接する部分に磁界ＧＳ２を発生させる。ここで「現像剤整流空間Ｗ」とは、現像ローラ４１、供給ローラ４５、搬送ガイド板４６、ドクタブレード５１及び後述する上蓋部材５２により囲まれた空間である。
【００３５】
現像スリーブ４１Ａの近傍に磁性体から成るドクタブレード５１が配置されている。ドクタブレード５１の端部は、現像スリーブ４１Ａの回転方向において、搬送ガイド板４６との近接部よりも下流であって、且つ、現像領域ＲＧよりも上流に位置している。ドクタブレード５１は、上蓋部材５２により支持され、現像領域ＲＧへ搬送される二成分現像剤の量を規制する。
【００３６】
現像ローラ４１の一部、供給ローラ４５、搬送ガイド板４６、第１の攪拌ローラ４４、第２の攪拌ローラ４３及びドクタブレード５１は、現像ケーシング（４０、５０）の中に収納されている。現像ケーシングは、上部ケーシング５０と、下部ケーシング４０とからなる。下部ケーシング４０は、第１の現像剤供給室４０２及び第２の現像剤供給室４０１を形成する。第１の現像剤供給室４０２と第２の現像剤供給室４０１は、隔壁部により仕切られている。上部ケーシング５０の内部天井部には、ドクタブレード５１を支持する上蓋部材５２が固定されている。
【００３７】
現像装置４Ｙは、電磁石４７により発生する磁界ＧＳ２の強度を、感光体ドラム１Ｙ上にトナー像を形成する際の現像条件（画像形成環境）に応じて制御する磁界制御部（制御手段の一例）４９を備える。ここで「画像形成環境」には、画像面積率（カバレッジ、印字率を含む）、トナー消費率、温度等が含まれる。磁界制御部４９は、電磁石４７に印加する電圧を制御する電圧制御部（電圧制御手段の一例）４９Ｂと、現像装置４Ｙにより形成されるトナー像の画像面積率を検知する画像面積率検知部（画像面積率検知手段の一例）４９Ａと、を備える。電圧制御部４９Ｂは、画像面積率検知部４９Ａにより検知されたトナー像の画像面積率に応じて、電磁石４７に印加される電圧を制御する。
【００３８】
具体的には、磁界制御部４９は、マイコンなどの演算処理機能及び情報記憶機能を備えた情報処理装置からなり、インストールされたコンピュータプログラムを実行することにより、マイコンの一部を画像面積率検知部４９Ａ及び電圧制御部４９Ｂとして機能させればよい。例えば、画像面積率検知部４９Ａは、図１の制御部１１から送信された画像信号ＧＳに含まれる画像面積率のデータを検知して電圧制御部４９Ｂへ転送すればよい。電圧制御部４９Ｂが電磁石４７に印加される電圧を制御することにより、電磁石４７により発生する磁界ＧＳ２の強度が可変する。
【００３９】
図２の現像装置４Ｙ全体の動作を説明する。図２には記載しないトナー供給部から第１の現像剤供給室４０２へＹ色のトナー（以後、「トナー」と略す）が供給される。第１の攪拌ローラ４４は、自らが回転することにより、第１の現像剤供給室４０２へ供給されたトナーとキャリアを攪拌混合し、第２の現像剤供給室４０１へ搬送する。第２の攪拌ローラ４３は、自らが回転することにより、第２の現像剤供給室４０１へ供給されたトナーとキャリアを攪拌混合する。第１の攪拌ローラ４４及び第２の攪拌ローラ４３がトナーとキャリアを攪拌混合することにより、トナーとキャリアは互いに逆極性に摩擦帯電する。
【００４０】
供給ローラ４５の供給マグネットロールが発生する磁界によって、供給スリーブの外周面上に磁性キャリアの磁気ブラシが発生して、磁気ブラシに担持されたトナーを含む二成分現像剤の層が供給スリーブの外周面上に形成される。そして、供給スリーブは、逆時計回りに回転することにより、二成分現像剤を磁界によってその外周面に担持しながら、搬送ガイド板４６まで搬送する。
【００４１】
搬送ガイド板４６上の二成分現像剤は現像ローラ４１まで導かれる。現像マグネットロール４１Ｂの各磁極から発生する磁界によって、現像スリーブ４１Ａの外周面上に磁気ブラシが発生して、二成分現像剤の層が現像スリーブ４１Ａの外周面上に形成される。そして、現像スリーブ４１Ａは、逆時計回りに回転することにより、二成分現像剤を磁界によってその外周面に担持しながら、感光体ドラム１Ｙに最も接近する現像領域ＲＧまで搬送する。その途中で、ドクタブレード５１が二成分現像剤の層の厚さを規制することにより、一定量の二成分現像剤が現像領域ＲＧへ搬送される。現像領域ＲＧにおいて、二成分現像剤の層は感光体ドラム１Ｙの表面に接触する。そして、現像領域ＲＧにおいて、トナーは、現像スリーブ４１Ａから感光体ドラム１Ｙの表面に形成された静電潜像へ静電的に移行する。このようにして、現像装置４Ｙは、感光体ドラム１Ｙ上の静電潜像をトナーによって顕像化する。
＜現像剤の安定した搬送能力の確保＞
【００４２】
供給ローラ４５から搬送ガイド板４６へ搬送される二成分現像剤の量を現像剤搬送量Ｍａとし、搬送ガイド板４６を通過して現像剤整流空間Ｗから現像ローラ４１へ搬送される二成分現像剤の量を現像剤搬送量Ｍｂとする。この場合に、Ｍａ＞Ｍｂの関係を有するように現像剤搬送量Ｍを設定する事により、搬送ガイド板４６上の広い現像剤整流空間Ｗには、常に大量の二成分現像剤が堆積され、現像ローラ４１への二成分現像剤の供給不足を生じる事はない。
【００４３】
現像剤整流空間Ｗには大量の二成分現像剤を収容することが可能であるから、ベタ画像を連続して大量に高速で現像処理する場合でも、現像ローラ４１への二成分現像剤の供給不足による現像濃度の不良を抑制し、画像濃度の均一性が向上し、高画質の画像を形成することができる。
＜二成分現像剤への適切なストレス制御＞
【００４４】
二成分現像剤の劣化要因として、スペント系の劣化と、減耗系による劣化とが挙げられる。「スペント系の劣化」とは、キャリアにトナーや外添剤が付着することによりキャリアの帯電性が落ちることによる劣化である。「減耗系による劣化」とは、キャリア表面のコート層が削れることでキャリアの帯電性が落ちることによる劣化である。
【００４５】
スペント系の劣化は、いずれもキャリア表面に付着してはいけないものが付着することで起きる劣化であり、一般的に高カバレッジ画像を多くプリントして現像剤中のトナー通過量が多い場合に進行しやすい。トナー通過量とは、補給されて現像に供されるトナー量である。多くの新しいトナーが現像剤中に混入し、キャリアとの接触率が多くなることで劣化が進行する。一方、減耗系による劣化は、キャリア表面の樹脂コーティングからなるコート層が現像ローラ４１の表面などで摺擦されて減耗し、コート層が薄くなることで起きる劣化であり、キャリアに対するストレスが高いことで発生しやすくなる。
【００４６】
スペント系の劣化は、ある程度の強度のストレスを二成分現像剤に付与することで、抑制することが出来る。しかし、減耗系による劣化は、二成分現像剤に付与するストレスを弱めることで、抑制することが出来る。このように、スペント系の劣化の抑制策と減耗系による劣化の抑制策とは相反する関係にある。よって、減耗系による劣化を抑制しつつ、キャリア表面を削ってコート層を表出させるように、適切なストレスをキャリアに対して付与することが望ましい。
【００４７】
本発明の実施の形態では、相反する劣化要因を抑制するために、画像面積率の高さに応じて磁界ＧＳ２の有無を可変する。これにより、現像スリーブ４１Ａの回転トルクを制御して二成分現像剤へ加えられるストレスを制御する。
【００４８】
画像面積率が所定の閾値よりも低い場合、トナーの収支速度が遅くなり、強いストレスを二成分現像剤に加えてしまうと、キャリア表面のコート層が削られ、キャリアの帯電量が低下してしまう。そこで、磁界制御部４９は、電磁石４７により発生する磁界の強度を零にする。具体的に、画像面積率検知部４９Ａにより検知されたトナー像の画像面積率が所定の閾値により低い場合、電圧制御部４９Ｂは、電磁石４７に印加する電圧を零にする。よって、電磁石４７により発生する磁界ＧＳ２の強度が零になり、現像ローラ４１の外周面のうち現像剤整流空間Ｗに接する部分が脱磁状態となる。これにより、現像スリーブ４１Ａの回転トルクが低減し、二成分現像剤へ加えられるストレスも低減するので、キャリアの帯電量の低下を抑制することができる。
【００４９】
一方、画像面積率が所定の閾値以上である場合、現像装置４Ｙ内におけるトナーの収支速度が速くなり、トナーや外添剤がキャリアに付着してキャリアの帯電量が低下してしまう。そこで、磁界制御部４９は、電磁石４７により磁界ＧＳ２を発生させる。具体的に、画像面積率検知部４９Ａにより検知されたトナー像の画像面積率が所定の閾値以上である場合、電圧制御部４９Ｂは、電磁石４７に所定の電圧を印加する。よって、図２に示すように、電磁石４７により磁界ＧＳ２が発生し、現像ローラ４１の外周面のうち現像剤整流空間Ｗに接する部分が磁界発生状態となる。これにより、現像スリーブ４１Ａの回転トルクが増加し、二成分現像剤へ加えられるストレスも増加するので、キャリアの帯電量の低下を抑制することができる。
【００５０】
このようにして、磁界制御部４９は、画像面積率の高さに応じて磁界ＧＳ２の有無を制御することによって、二成分現像剤に付与するストレスの強度を制御する。なお、ここでは、画像面積率の高さに応じて、磁界ＧＳ２の有無を制御したが、磁界ＧＳ２の強弱を制御してもよい。すなわち、画像面積率が低い場合、磁界ＧＳ２の強度を弱くし、画像面積率が高い場合、磁界ＧＳ２の強度を強くしてもよい。ストレス強度をより詳細に制御することが出来る。また、所定の閾値はユーザにより設定可能である。
【００５１】
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態によれば、以下の作用効果が得られる。
【００５２】
搬送ガイド板４６を設けることにより、現像剤整流空間Ｗは供給ローラ４５から供給される二成分現像剤で満たされるので、現像ローラ４１へ二成分現像剤を安定して搬送することができる。また、現像剤整流空間Ｗに接する部分に発生する磁界ＧＳ２の強度を画像面積率に応じて制御することにより、キャリアへ適切なストレスを付与することができる。よって、現像装置４Ｙ及び画像形成装置１Ａによれば、二成分現像剤の安定した搬送能力の確保とキャリアへの適切なストレス制御を両立することができる。
【００５３】
現像装置４Ｙ及び画像形成装置１Ａによれば、連続大量プリント時や高速プリント時に発生する画像濃度低下などの問題が解消され、高品質のプリント画像を出力することができる。
（第２の実施の形態）
【００５４】
図２では、電磁石４７が現像ローラ４１の内部に配置されている場合を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図４（ａ）に示すように、現像ローラ４１の外周面のうち現像剤整流空間Ｗに接する部分に磁界を発生させる磁界発生手段として、搬送ガイド板４６の内部に電磁石５７を配置してもよい。
【００５５】
図４（ｂ）に示すように、電磁石５７は、搬送ガイド板４６の現像ローラ４１側の端部近傍に配置され、電磁石５７が有する磁極は現像ローラ４１に向けられている。搬送ガイド板４６の端部から現像ローラ４１の外周面の間にかけて、電磁石５７による磁界Ｇ５７が形成される。
【００５６】
磁界Ｇ５７は、現像ローラ４１の外周面のうち現像剤整流空間Ｗに接する部分に発生する磁界である。したがって、電磁石５７による磁界Ｇ５７の強度を画像面積率に応じて制御することにより、上記した第１の実施の形態と同様な作用効果が得られる。
【００５７】
また、現像ローラ４１の外周面上において、磁界Ｇ５７と磁界ＧＮ２とが接触している。これにより、磁界Ｇ５７と磁界ＧＮ２によって形成される２つの磁気ブラシの間で、現像剤の受け渡しを円滑に行うことが出来る。
【実施例】
【００５８】
以下の示す条件にて画像形成処理を行い、本発明の第１及び第２の実施の形態に係わる現像装置４Ｙ及び画像形成装置１Ａによる作用効果を検証した。
【００５９】
使用した画像形成装置１Ａは、タンデム型フルカラー複写機である。内蔵される現像装置４Ｙは、乾式２成分磁気ブラシを用いた逆転現像方式を採用する。現像スリーブ４１はステンレスからなり、その外径は３０ｍｍφである。図２に示したように、現像マグネットロール４１Ｂ内の磁極（搬送極、規制極、剥ぎ取り極など）Ｎ１〜Ｎ３、Ｓ１、Ｓ３、Ｓ４はフェライト磁石で形成し、磁極Ｓ２は電磁石４７で形成する。各磁極の配置（現像極Ｎ１に対する角度）及び磁束密度（ｍＴ）は表１の通りである。
【００６０】
【表１】
2011169931.tif 000003
【００６１】
現像ローラ４１の現像剤搬送量は２２０ｇ／ｍ２であり、現像ローラ４１と感光体ドラム１Ｙとの周速θは１．８であり、プロセス線速は３００ｍｍである。また、図２に示したように、現像スリーブ４１Ａに対して、交流電圧Ｅ１及び直流電圧Ｅ２を印加する。詳細には、最大値と最小値との差（Ａｃｐ−ｐ）８００Ｖ、周波数８０００Ｈｚ、デューティ比３０％の交流電圧Ｅ１と、３５０〜７００Ｖの直流電圧Ｅ２とを同時に現像スリーブ４１Ａに印加する。
【００６２】
使用する二成分現像剤は、平均粒径３３μｍ、表面抵抗１０１３Ω・ｃｍの高抵抗キャリアと、平均粒径６．５μｍのトナーとから成る。
【００６３】
次に、表２に示すトルク制御を行いながら、画像面積率の異なる画像を所定枚数プリントした。具体的には、表２に示すように、プリント画像の画像面積率（％）に応じて、電磁石による磁束密度（ｍＴ）を制御して、現像スリーブ４１Ａのトルク（Ｔ・ｃｍ）を制御する。この状態で、画像面積率の異なる画像を所定枚数プリントした。
【００６４】
【表２】
2011169931.tif 000004
【００６５】
また比較例として、表２に示すトルク制御を行わずに、画像面積率の異なる画像を所定枚数プリントした。実施例及び比較例の結果を、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す。図３（ａ）及び図３（ｂ）の横軸は画像面積率（％）を示し、図３（ａ）の縦軸はトナーの帯電量の低下率（μＣ／ｇ）を示し、図３（ｂ）の縦軸は外添剤のキャリアへの移行量（％）を示す。トルク制御がある場合（実施例）とトルク制御がない場合（比較例）との間で、トナー帯電量の低下率や外添剤のキャリアへの移行量に差が生じているのが分る。図３（ａ）に示すように、トナー帯電量の低下率は、トルク制御がない場合よりもトルク制御がある場合の方が小さくなる。画像面積率が高くなるにしたがって、低下幅の差が大きくなる。図３（ｂ）に示すように、外添剤のキャリアへの移行量は、トルク制御がない場合よりもトルク制御がある場合の方が小さくなる。
【００６６】
このように、画像面積率が高くなるとトナーの補給量が多くなるため、磁束密度を上げて現像ローラ４１のトルクを上げる。これにより、キャリアに対するストレスが強くなり、キャリア表面へ付着する外添剤などの量が軽減され、トナーの帯電量の低下が抑制される。よって、二成分現像剤の耐久性を向上させることができる。一方、画像面積率が低い（０〜１５％）とトナーの補給量が少なくなるため、磁束密度を下げて現像ローラ４１のトルクを下げる。これにより、キャリアに対するストレスが弱くなり、キャリア表面のコート層が保護され、トナーの帯電量の低下が抑制される。よって、二成分現像剤の耐久性を向上させることができる。
（その他の実施の形態）
【００６７】
上記のように、本発明は、２つの実施形態及び実施例によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００６８】
本発明の第１及び第２の実施の形態では、感光体ドラム１Ｙ上にトナー像を形成する際の現像条件（画像形成環境）として画像面積率を例に取り説明したが、画像面積率の代りに温度であってもよい。この場合、磁場制御部４９は、現像装置４Ｙ内の温度を検知する温度センサ（温度検知手段の一例）を備え、温度センサにより検知された現像装置４Ｙ或いは画像形成装置１Ａの内部又は周辺の温度に応じて、磁界ＧＳ２の強度を制御する。具体的には、電圧制御部４９Ｂは、例えば、表３に示す対応表を参照して、電磁石４７に印加される電圧を制御することにより、電磁石４７により発生する磁界ＧＳ２の強度（ｍＴ）を制御すればよい。
【００６９】
【表３】
2011169931.tif 000005
【００７０】
本発明の第１及び第２の実施の形態では、現像装置４Ｙ内の磁界制御部４９が、磁界ＧＳ２の強度すなわちストレスの強度を制御する場合を説明した。しかし、本発明はこれに限定されず、例えば、図１の画像形成装置１Ａの制御部１１が、磁界制御部４９の代りに、同様な制御を実施しても構わない。この場合、現像装置４Ｙの磁界制御部４９は不要となり、部品点数及び製造コストの低下などの効果が得られる。
【００７１】
本発明の第１及び第２の実施の形態では、電磁石４７、５７の通電量を調整して、画像面積率に応じて磁界ＧＳ２、Ｇ５７の強度を制御する場合を示したが、電磁石の代りに永久磁石を用いることもできる。例えば、図２の場合、磁界制御部４９の代りに、現像ローラ４１の径方向に永久磁石を移動させる機構を設ける。そして、画像面積率に応じて現像ローラ４１の径方向の位置を調整することにより、現像スリーブ４１Ａの外周面における磁界ＧＳ２の強度を制御することができる。
【００７２】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ限定されるものである。
【符号の説明】
【００７３】
１Ｙ  感光体ドラム（像担持体）
４Ｙ  現像装置
４０  下部ケーシング
４１  現像ローラ（現像剤担持体）
４１Ａ  現像スリーブ
４１Ｂ  現像マグネットロール
４３  第２の攪拌ローラ
４４  第１の攪拌ローラ
４５  供給ローラ（現像剤供給部材）
４６  搬送ガイド板（現像剤案内部材）
４７、５７  電磁石（磁界発生手段）
４９  磁場制御部（制御手段）
４９Ａ  画像面積率検知部
４９Ｂ  電圧制御部
５０  上部ケーシング
５１  ドクタブレード（現像剤規制部材）
５２  上蓋部材
４０１  第２の現像剤供給室
４０２  第１の現像剤供給室
ＲＧ  現像領域
ＧＳ  画像信号
ＧＳ２  磁界
Ｗ  現像剤整流空間
【図１】
2011169931.tif 000006
【図２】
2011169931.tif 000007
【図３】
2011169931.tif 000008
【図４】
2011169931.tif 000009