(57)【要約】【課題】現像剤の安定した搬送能力の確保と使用条件に応じたキャリアへの適切なストレス制御とを両立する。【解決手段】現像装置４Ｙは、現像領域ＲＧへ二成分現像剤を搬送する現像剤担持体４１と、二成分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、二成分現像剤を攪拌しながら現像剤供給部材４５へ搬送する攪拌搬送部材４３、４４と、攪拌搬送部材４３、４４から現像剤供給部材４５及び現像剤案内部材４６を介して現像剤担持体４１の現像領域ＲＧまで二成分現像剤を搬送する搬送方向において、現像剤担持体４１よりも上流側にある二成分現像剤に対して、ストレスを付与する手段４７、４８と、ストレス付与手段４７、４８が付与するストレスの強度を像担持体上にトナー像を形成する際のトナー像形成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
2011170001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記二成分現像剤を攪拌しながら前記現像剤供給部材へ搬送する攪拌搬送部材と、
前記攪拌搬送部材から、前記現像剤供給部材及び前記現像剤案内部材を介して、前記現像剤担持体の現像領域まで前記二成分現像剤を搬送する搬送方向において、前記現像剤担持体よりも上流側にある前記二成分現像剤に対して、ストレスを付与するストレス付与手段と、
前記ストレス付与手段が付与する前記ストレスの強度を、前記像担持体上にトナー像を形成する際のトナー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現像装置。
【請求項２】
前記ストレス付与手段は、
前記現像剤供給部材の外周面のうち現像剤を剥離する剥離領域に磁界を発生させる第１の磁界発生手段と、
前記第１の磁界発生手段により発生する磁界によって前記現像剤供給部材の外周面に担持されている二成分現像剤を、剥ぎ取る現像剤剥離部材とを備え、
前記制御手段は、前記第１の磁界発生手段により発生する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３】
前記第１の磁界発生手段は、前記現像剤供給部材の内部に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記第１の磁界発生手段は、前記現像剤供給部材の外周面に対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
【請求項５】
前記第１の磁界発生手段は、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４に記載の現像装置。
【請求項６】
前記ストレス付与手段は、前記攪拌搬送部材の周囲に磁界を発生させる第２の磁界発生手段を備え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】
前記現像剤担持体の一部、前記現像剤供給部材、前記現像剤案内部材及び前記攪拌搬送部材を収納する現像ケーシングを更に備え、
前記第２の磁界発生手段は、前記攪拌搬送部材に対向する前記現像ケーシングの内部に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の現像装置。
【請求項８】
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、
前記二成分現像剤を攪拌しながら前記現像剤供給部材へ搬送する攪拌搬送部材と、
前記攪拌搬送部材から、前記現像剤供給部材及び前記現像剤案内部材を介して、前記現像剤担持体の現像領域まで前記二成分現像剤を搬送する搬送方向において、前記現像剤担持体よりも上流側にある前記二成分現像剤に対して、ストレスを付与するストレス付与手段と、
前記ストレス付与手段が付与する前記ストレスの強度を、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、トナーとキャリアを有する現像剤を用いて像担持体上にトナー像を形成する現像装置及び現像装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置では、トナーと磁性体からなるキャリアを有する現像剤を用いて像担持体上にトナー像を形成する現像装置を使用する場合が多い。現像装置の内部において、現像剤は、攪拌、搬送、層厚規制などの処理により様々ストレスを受ける。現像装置の長期の使用によりこのストレスが継続されると、現像剤の帯電量が低下して安定した画像形成が難しくなる。特に、トナー消費率（画像面積率）に応じて異なるメカニズムによって現像剤の帯電量の低下が発生してしまう。
【０００３】
画像面積率が高い場合、現像装置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、強いストレスを現像剤に加えることにより、キャリアに付着したトナーや外添剤を除去して帯電量の低下を抑制することができる。しかし、画像面積率が低い場合、トナーの収支速度が遅くなり、強いストレスを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。
【０００４】
従来から、この画像面積率に対する現像剤の帯電量の変化を抑制する種々の方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、現像ローラと、装置内の現像剤を現像ローラへ搬送する現像剤搬送部材と、現像ローラ上の現像剤の層厚を規制する層厚規制部材とを有する現像装置が開示されている。ここでは、現像ローラの内部のうち、現像ローラへ汲み上げられた現像剤が層厚規制部材を通過するまでの間の搬送部、汲み上げ部、及び層厚規制部材付近にそれぞれ電磁石が設けられている。そして、画像面積率が高い場合、これらの電磁石に流す電流値を大きくして、現像ローラの外周面上の磁束密度を増加させ、現像剤にかかるストレスを増加させる。この結果、画像面積率が高い場合、キャリアに付着した外添剤等は剥ぎ取られ、現像剤の帯電量の低下を抑制することができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１４７９１６号公報（特に、段落[００３０] 、[００３１]、第２図参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電磁石が発する磁束密度を増加させると、キャリアに強いストレスを与えることができる。しかし、その反面、現像ローラの機能が低下してしまう場合がある。具体的には、電磁石の磁束密度が増加するほど、現像ローラ内の搬送部では現像剤の保持量（搬送可能な量）が増加してしまう。現像ローラ内の汲み上げ部では、保持量が増加するのみならず、隣接する現像剤剥離部への磁界作用が起きて現像剤を剥離できなくなる。また、層厚規制部付近の磁力強度が変化すると、層厚規制部の磁気規制力が変化して、層厚規制部を通過する現像剤の搬送量も変化してしまう。これにより、画像濃度が変化してしまう場合もある。
【０００７】
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使用条件に応じたキャリアへの適切なストレス制御とを両立する現像装置及びこの現像装置を用いた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】
【０００８】
本発明の第１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現像することにより、像担持体上にトナー像を形成する現像装置に関する。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、二成分現像剤を攪拌しながら現像剤供給部材へ搬送する攪拌搬送部材と、攪拌搬送部材から、現像剤供給部材及び現像剤案内部材を介して、現像剤担持体の現像領域まで二成分現像剤を搬送する搬送方向において、現像剤担持体よりも上流側にある二成分現像剤に対して、ストレスを付与するストレス付与手段と、ストレス付与手段が付与するストレスの強度を、像担持体上にトナー像を形成する際のトナー像形成条件に応じて制御する制御手段とを備える。
【０００９】
ここで、「像担持体上にトナー像を形成する際のトナー像形成条件」には、画像面積率、カバレッジ、印字率、トナー消費率や、温度、湿度などの環境条件などが含まれる。
【００１０】
本発明の第１の特徴によれば、現像剤担持体よりも上流側にある二成分現像剤に対してストレスを付与し、そのストレスの強度をトナー像を形成する際の現像条件に応じて制御する。これにより、現像剤担持体に担持された二成分現像剤にストレスを与えることなく、画像面積率に応じた二成分現像剤の帯電量の変化を抑制することができる。よって、現像装置の機能低下を抑制し、同時に、二成分現像剤の劣化を抑制することもできる。
【００１１】
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。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、二成分現像剤を攪拌しながら現像剤供給部材へ搬送する攪拌搬送部材と、攪拌搬送部材から、現像剤供給部材及び現像剤案内部材を介して、現像剤担持体の現像領域まで二成分現像剤を搬送する搬送方向において、現像剤担持体よりも上流側にある二成分現像剤に対して、ストレスを付与するストレス付与手段と、ストレス付与手段が付与するストレスの強度を、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。
【００１２】
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トナー像形成条件」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。
【００１３】
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】
【００１４】
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使用条件に応じたキャリアへの適切なストレス制御とを両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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】現像装置４Ｙ内において、現像ローラ４１の現像領域ＲＧまで二成分現像剤を搬送する搬送方向を示すための模式図である。
【図４】図２の供給ローラ４５の周辺を拡大した正面図であり、供給ローラ４５の剥離領域が脱磁した状態を示す。
【図５】図２の供給ローラ４５の周辺を拡大した正面図であり、供給ローラ４５の剥離領域に磁界が発生した状態を示す。
【図６】第１の実施の形態の変形例に係わる現像装置の一部構成を示す正面図である。
【図７】第２の実施の形態に係わる現像装置の一部構成を示す正面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係わる現像装置４Ｙｂの全体構成を示す前面図である。
【図９】実施例及び比較例に係わる実験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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）
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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、現像剤案内部材の一例である搬送ガイド板４６と、攪拌搬送部材の一例である攪拌ローラ４４及び搬送ローラ４３と、ストレス付与手段の一例である電磁石４７及びスクレーパ４８とを少なくとも備える。
【００２８】
攪拌ローラ４４及び搬送ローラ４３は、螺旋形状のスクリュー部材である。攪拌ローラ４４は第１の現像剤供給室４０２に収納され、搬送ローラ４３は第２の現像剤供給室４０１に収納されている。攪拌ローラ４４及び搬送ローラ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。
【００２９】
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、搬送ローラ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。
【００３０】
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って、供給ローラ４５から現像ローラ４１へ二成分現像剤を導く。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。
【００３１】
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、感光体ドラム１Ｙに近接する現像領域ＲＧへ二成分現像剤を搬送する。現像スリーブ４１Ａは反時計回りで回転する。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。
【００３２】
電磁石４７（第１の磁界発生手段）は、供給ローラ４５の内部に配置され、供給ローラ４５の外周面のうち二成分現像剤を剥離する剥離領域に磁界を発生させる。剥離領域は、供給スリーブの回転方向において、搬送ガイド板４６の端部と供給ローラ４５の隙間よりも下流に位置し、且つ、搬送ローラ４３と供給ローラ４５とが対向する箇所よりも上流に位置する。また、スクレーパ４８（現像剤剥離部材）は、剥離領域に対向して配置されている。スクレーパ４８の端部は、供給ローラ４５の外周面の剥離領域に近接している。
【００３３】
現像スリーブ４１Ａの近傍に規制ブレード５１が配置されている。規制ブレード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。規制ブレード５１は、規制ホルダ５２により支持されている。
【００３４】
現像ローラ４１の一部、供給ローラ４５、搬送ガイド板４６、攪拌ローラ４４、搬送ローラ４３、規制ブレード５１及びスクレーパ４８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４０３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、規制ブレード５１を支持する規制ホルダ５２が固定されている。
【００３５】
現像装置４Ｙは、電磁石４７により発生する磁界の強度を制御する磁界制御部４９を備える。磁界制御部４９は、電磁石４７に電流を流すための電源４９Ｂと、電源４９Ｂから電磁石４７へ流れる電流値を制御する電流制御部４９Ａとを備える。電流制御部４９Ａは、感光体ドラム１Ｙ上にトナー像を形成する際のトナー像形成条件に応じて、電流値を制御する。具体的に、電流制御部４９Ａは、制御部１１から送信された画像信号ＧＳを受信し、画像信号ＧＳに含まれる画像面積率や温度や湿度などのデータに応じて、電流値を可変する。
【００３６】
画像に準じて消費されたY色トナー（以後、「トナー」と略す）に応じて、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へトナーが供給される。攪拌ローラ４４は、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混合攪拌し摩擦帯電する。更に摩擦帯電した現像剤を第２の現像剤供給室４０１へ搬送する。搬送ローラ４３は、回転することにより、供給ローラ、及び第１の現像剤供給室へ搬送する。
【００３７】
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。
【００３８】
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が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、規制ブレード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。
【００３９】
図３を参照して、現像装置４Ｙ内において、現像ローラ４１の現像領域ＲＧまで二成分現像剤（トナー）を搬送する搬送方向について説明する。トナー供給部５３は、第１の現像剤供給室４０２の上流側へトナーを供給する。攪拌ローラ４４は、トナーとキャリアを攪拌混合しながら、第１の現像剤供給室４０２内の矢印Ｖ１に示す方向へ搬送する。混合された二成分現像剤は、第１の現像剤供給室４０２の下流側の開口部４０４を矢印Ｖ２に示す方向に移動して、第２の現像剤供給室４０１の上流側に導入される。攪拌ローラ４４は、トナーとキャリアを攪拌混合しながら、第２の現像剤供給室４０１内の矢印Ｖ３に示す方向に搬送する。また同時に、攪拌ローラ４４は、回転軸に垂直な矢印Ｖ４に示す方向に二成分現像剤を放出する。放出された二成分現像剤は、供給ローラ４５の外周面に担持され、搬送ガイド板４６まで搬送される。搬送ガイド板４６の傾斜面上に堆積された二成分現像剤は、斜面上を移動して、回転する現像スリーブ４１Ａに担持される。そして、規制ブレード５１により、その搬送量が規制された後、矢印Ｖ５に示すようにして、現像スリーブ４１Ａの現像領域まで搬送される。
【００４０】
このようにして、現像装置４Ｙは、二成分現像剤（トナー）を、攪拌ローラ４４、搬送ローラ４３、供給ローラ４５及び搬送ガイド板４５を介して、現像ローラ４１の現像領域ＲＧまで搬送する。ここで、図３の矢印Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５は、現像装置４Ｙ内において二成分現像剤（トナー）が搬送される搬送方向を示している。
【００４１】
図４及び図５を参照して、画像面積率が所定の閾値よりも低い場合、及び画像面積率が所定の閾値以上である場合において、供給ローラ４５から二成分現像剤を剥離する方法を説明する。図２を参照して述べたように、供給ローラ４５に担持された二成分現像剤の一部は、搬送ガイド板４６との隙間を通過して、剥離領域へ移動する。ここで、「画像面積率」は、カバレッジや印字率及びトナー消費率を含む概念である。所定の閾値はユーザにより設定可能である。
【００４２】
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、図４に示すように、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、電流制御部４９Ａは、電磁石４７に流す電流値を零にする。これにより、供給ローラ４５の剥離領域は脱磁状態となり、二成分現像剤を担持することができなくなる。よって、搬送ガイド板４６へ移動せず、搬送ガイド板４６との隙間を通過した二成分現像剤は、スクレーパ４８により物理的に剥ぎ取られることなく、第１の現像剤供給室４０２へ自然落下する。このため、二成分現像剤は、強いストレスを受けることはない。図４の一点鎖線は、供給ローラ４５の外周面に発生する磁界の強さを示す。図４は、電磁石４７により剥離領域に磁界が発生していないことを示す。
【００４３】
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、図５に示すように、磁界制御部４９は、電磁石４７により剥離領域に磁界Ｇ４７を発生させる。具体的に、電流制御部４９Ａは、電磁石４７に電流値を流す。これにより、供給ローラ４５の剥離領域は磁界発生状態となるため、搬送ガイド板４６との隙間を通過した二成分現像剤は、供給ローラ４５に担持される。そして、担持された状態の二成分現像剤の一部が、スクレーパ４８により物理的に剥ぎ取られ、残りがスクレーパ４８と供給ローラ４５の隙間を通りながら、ストレスを受ける。これによって、キャリアに付着したトナーや外添剤を除去して帯電量の低下を抑制することができる。図５の一点鎖線は、供給ローラ４５の外周面に発生する磁界の強さを示す。図５は、電磁石４７により剥離領域に磁界Ｇ４７が発生していることを示す。
【００４４】
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供給ローラ４５から二成分現像剤を剥離する方法を可変させることによって、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、磁界の有無を制御したが、磁界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、磁界強度を弱くし、画像面積率が高い場合、磁界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。
【００４５】
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。
【００４６】
トナーとキャリアからなる二成分現像剤を使用する現像装置は、画像面積率に応じたトナーの量を消費する。トナーの消費量に応じて新たなトナーが現像装置に補給され、トナーとキャリアが再び摩擦荷電される。二成分現像剤の帯電性能を一定に維持することは画像形成装置の高品質を得るために重要である。しかし、従来から、画像面積率によって帯電性能が大きく低下してしまい、かぶりやトナー飛散などの問題があった。特に、二成分現像剤の帯電量を維持するためには、キャリア表面へ外添剤やトナーが付着せず、適正なキャリア表面（コート層）を維持する必要がある。しかし、高カバレッジ時にはキャリアに対するトナー通過量（収支量）が多くなり、キャリア表面に多くの外添剤の付着が起き、帯電性能が著しく低下する傾向があった。
【００４７】
本発明の第１の実施の形態に係わる現像装置４Ｙは、供給ローラ４５の外周面のうち二成分現像剤を剥離する剥離領域に磁界を発生させる電磁石４７と、電磁石４７により発生する磁界によって供給ローラ４５の外周面に担持されている二成分現像剤を、物理的に剥ぎ取るスクレーパ４８とを備える。そして、磁界制御部４９は、画像面積率に応じて、電磁石４７により発生する磁界の強度を制御する。これにより、現像ローラ４１よりも上流側にある二成分現像剤に対してストレスを付与し、そのストレスの強度を画像面積率に応じて制御することができる。よって、現像ローラ４１に担持された二成分現像剤にストレスを与えることなく、画像面積率に応じた二成分現像剤の帯電量の変化を抑制することができる。よって、現像装置の機能低下を抑制し、同時に、二成分現像剤の劣化を抑制することもできる。
【００４８】
すなわち、図３を参照して説明したように、電磁石４７及びスクレーパ４８は、攪拌ローラ４４及び搬送ローラ４３から、供給ローラ４５及び搬送ガイド板４６を介して、現像ローラ４１の現像領域ＲＧまで二成分現像剤を搬送する搬送方向において、現像ローラ４１よりも上流側にある二成分現像剤に対して、ストレスを付与することができる。よって、現像ローラ４１に担持された二成分現像剤にストレスを与えることなく、画像面積率に応じた二成分現像剤の帯電量の変化を抑制することができる。
【００４９】
電磁石４７が供給ローラ４１の内部に配置されていることにより、現像装置４Ｙの内部空間を有効に利用することができる。
【００５０】
図１に示した画像形成装置１Ａにおいて、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。
（変形例）
【００５１】
図４及び図５の例では、現像剤剥離部材が板状のスクレーパ４８からなる場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、スクレーパ４８の代りに、図６に示すように、供給ローラ４５の外周面に対向して、所定の隙間をおいて配置された非磁性体から成る円柱状部材５８であっても構わない。また、この円柱状部材５８の回転の有無、回転方向及び回転速度を制御することにより、スクレーパ４８に比べて、二成分現像剤に付与するストレスの強度をより詳細に調節することができる。
（第２の実施の形態）
【００５２】
第１の実施の形態において、電磁石４７は、供給ローラ４５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、電磁石などの磁界発生手段は、供給ローラ４５の外周面に対向する位置に配置されていてもよい。
【００５３】
図７に示すように、電磁石５７は、供給ローラ４５の外周面に対向する搬送ガイド板４６の内部に配置されている。詳細には、搬送ガイド板４６は、二成分現像剤が堆積される平坦な板状部材４６Ａと、板状部材４６Ａを支持し、且つ供給ローラ４５や現像ローラ４１に対する台形状の板状部材４６Ａの詳細な位置合わせを行う為の台形状の台座４６Ｂとからなる。台座４６Ｂは、供給ローラ４５の外周面のうち剥離領域に対向する位置に配置されている。電磁石５７は、この台座４６Ｂの内部に配置され、図示しない電源４９Ｂが電磁石５７に電流を流すことにより、供給ローラ４５の剥離領域に磁界Ｇ５７が発生する。
【００５４】
第２の実施の形態に係わる現像装置（図２）及び画像形成装置（図１）は、供給ローラ４５の外周面のうち二成分現像剤を剥離する剥離領域に磁界を発生させる磁界発生手段の他の例として、電磁石の位置が異なることを除き、第１の実施の形態と同じ構成であり、説明を省略する。
【００５５】
電磁石５７は、供給ローラ４５の外周面のうち二成分現像剤を剥離する剥離領域に磁界を発生させることが出来るので、上述した第１の実施の形態と同様な作用効果が得られる。
（第３の実施の形態）
【００５６】
本発明における磁界発生手段を配置する位置、即ち、二成分現像剤にストレスを付与する位置は、供給ローラ４５の内部及びその周辺に限定されない。図３に示した、二成分現像剤を搬送する搬送方向において、現像ローラ４１よりも上流側にある二成分現像剤に対して、ストレスを付与することができればよい。そこで、本発明の第３の実施の形態では、攪拌ローラ４４及び搬送ローラ４３の近傍にある二成分現像剤に対して、ストレスを付与する場合について説明する。
【００５７】
図８に示すように、本発明の第３の実施の形態に係わる現像装置４Ｙｂは、電磁石４７、５７、スクレーパ４８及び円柱状部材５８の代りに、攪拌ローラ４４及び搬送ローラ４３の周囲に磁界を発生させる電磁石（第２の磁界発生手段）６７を備える。電磁石６７は、攪拌ローラ４４及び搬送ローラ４３に対向する下部ケーシング４０の内部に配置されている。更に詳細には、電磁石６７は、第１の現像剤供給室４０２と第２の現像剤供給室４０１を仕切る隔壁部４０３の下方に配置されている。電磁石６７のＮ極及びＳ極の両磁極をそれぞれ第１の現像剤供給室４０２及び第２の現像剤供給室４０１に向けることにより、攪拌ローラ４４及び搬送ローラ４３の周囲にそれぞれ磁界を発生させることができる。この磁界により、二成分現像剤は攪拌ローラ４４及び搬送ローラ４３の周囲に滞留し、攪拌ローラ４４及び搬送ローラ４３の回転によりストレスを受ける。よって、電流制御部４９Ａが画像面積率に応じて電磁石６７の通電量を制御することにより、現像ローラ４１に担持された二成分現像剤にストレスを与えることなく、画像面積率に応じた二成分現像剤の帯電量の変化を抑制することができる。
【００５８】
もちろん、電磁石６７の位置は、下部ケーシング４０の内部や、隔壁部４０３の下方に限定されない。攪拌ローラ４４及び搬送ローラ４３の少なくとも何れか一方の周囲に磁界を発生させることができれば、上部ケーシング５０の内部に配置してもよい。
【実施例】
【００５９】
以下の示す条件にて、画像形成処理を行い、本発明の第１乃至第３の実施の形態に係わる画像形成装置による作用効果を検証した。
【００６０】
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（KONICA MINOLTA社製 bizhub PRO 6500改造機）である。内蔵される現像装置は、乾式２成分磁気ブラシを用いたカウンター現像方式を採用する。現像ローラ４１の外径は２５ｍｍφであり、現像ローラ４１内の磁極配置は図２に示したように非対称７極である。現像ローラ４１の周速θは１．８であり、回転数は５５０ｒｐｍである。供給ローラ４５の磁極配置は図２に示したように非対称５極であり、供給ローラ４５の回転数は２４０ｒｐｍである。
【００６１】
現像ローラ４１と搬送ガイド板４６の隙間は０．５０±０．２５ｍｍであり、搬送ガイド板４６と供給ローラ４５の隙間は０．７５±０．２５ｍｍである。攪拌ローラ４４及び搬送ローラ４３の外径は３０ｍｍφであり、スパイラル条数は１条であり、スパイラルリード３９ｍｍであり、回転軸の直径は８ｍｍφ／６ｍｍφであり、回転数は５１０ｒｐｍであり、螺旋羽高さは１１ｍｍである。
【００６２】
使用する二成分現像剤は、平均粒径３３μｍのキャリアと、平均粒径６．５μｍのトナーとから成る。二成分現像剤の容量は１２００ｇである。
（比較例）
【００６３】
発明者らは、上記した画像形成装置を用いて、二成分現像剤に対して何らストレスを付与する手段を備えない現像装置により現像処理を実施した。具体的には、高温多湿環境（３０℃／８０％ＲＨ）下にて、カバレッジを５％に設定して、約２０００枚の連続プリントを行い、プリント後に白紙（コート紙／１２８ｇ／ｍ２）をプリントしたところ、トナーのかぶり状態が確認できた。また、画像形成装置の機内へのトナー飛散が確認できた。更に、二成分現像剤を採取して帯電量を測定した。
【００６４】
カバレッジを１０％、３０％、６０％、８０％にそれぞれ設定した上で、上記と同様な方法にて２０００枚の連続プリントを行い、その後の二成分現像剤の帯電量を測定した。
【００６５】
図９の横軸はカバレッジを示し、縦軸はトナーの帯電量を示す。カバレッジが大きいほどトナーの外添剤がキャリア表面へ移行し帯電量が大きく低下しており、その低下量は、カバレッジ５〜１００％の範囲で２５μＣ／ｇ程度であった。また、カバレッジが６０％以上である場合から、トナーの飛散による機内汚染やプリント画像のトナーかぶりが悪化した。
（実験例）
【００６６】
一方、発明者らは、比較例と同様な画像形成装置を用いて、二成分現像剤に対してストレスを付与する手段を備える現像装置により現像処理を実施した。電磁石４７及びスクレーパ４８を用いて、供給ローラ４５の剥離領域にある二成分現像剤に対してストレスを付与した。具体的には、カバレッジを、５％、１０％、３０％、６０％、８０％、１００％に設定した上で、上記と同様な方法にて２０００枚の連続プリントをそれぞれ行い、その後の二成分現像剤の帯電量を測定した。５％、１０％を通常のカバレッジとし、その時の電磁石４７の通電量を、図４に示したように剥離領域に磁界が発生しないような値に設定した。一方、３０〜１００％を高カバレッジとし、電磁石４７の通電量を、図５に示したように剥離領域に磁界Ｇ４７が発生するような値に設定した。具体的には、高カバレッジ時では、搬送ガイド板４６の端部に対向するＮ極の磁力を２５ｍＴとし、搬送ローラ４３に近接するＮ極の磁力を７５ｍＴとし、両Ｎ極の間に配置された電磁石４７によるＳ極の磁力を５０ｍＴとする。
【００６７】
図９に、ストレス付与手段を備える現像装置による帯電量を示す。３０〜１００％のカバレッジにおいて、ストレス付与手段を備えない現像装置と比べて、帯電量の低下を抑制できたことが分る。その低下量は、カバレッジ５〜１００％の範囲で１５μＣ／ｇ程度であり、比較例と比べて１０μＣ／ｇ程度の帯電量の低下を抑制することが出来た。このように、３０〜１００％のカバレッジにおいて、ストレス付与手段（電磁石４７及びスクレーパ４８）による効果が確認できた。
【００６８】
なお、図６〜図８に示した現像装置についても、同様な実験を行い、上記の実験例と同様なストレス付与手段による効果が得られた。
（その他の実施の形態）
【００６９】
上記のように、本発明は、３つの実施形態及びその変形例等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。
【００７０】
本発明の第１乃至第３の実施の形態では、現像装置内の磁界制御部４９が、磁界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、現像装置の磁界制御部は不要となり、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】
本発明の実施の形態では、電磁石の通電量を調整して、画像面積率に応じて磁界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、供給ローラ４５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供給ローラ４５の径方向の位置を調整することにより、供給ローラ４５の外周面における磁界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（現像ケーシング）
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  搬送ローラ（攪拌搬送部材）
４４  攪拌ローラ（攪拌搬送部材）
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  電磁石（第１の磁界発生手段）
４８  スクレーパ（現像剤剥離部材）
４９  磁場制御部（制御手段）
４９Ａ  電流制御部
４９Ｂ  電源
５０  上部ケーシング（現像ケーシング）
５１  規制ブレード
５２  規制ホルダ
４０１  第２の現像剤供給室
４０２  第１の現像剤供給室
４０３  隔壁部
ＲＧ  現像領域
ＧＳ  画像信号
Ｖ２、Ｖ４、Ｖ５  搬送方向
【図１】
2011170001.tif 000003
【図２】
2011170001.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2011170001.tif 000007
【図６】
2011170001.tif 000008
【図７】
2011170001.tif 000009
【図８】
2011170001.tif 000010
【図９】
2011170001.tif 000011