(57)【要約】【課題】２成分現像剤を用いた現像装置を採用する画像形成装置において、現像剤担持体へのトナー固着を防止し、長期間にわたって高画質の画像を得る。【解決手段】２成分現像剤を、磁界発生手段を内部に固定配設した回転可能なスリーブ２１に担持して感光体１と対向する現像領域に搬送して現像する現像装置を採用した画像形成装置において、スリーブの回転方向に関して、現像領域よりも下流で、スリーブが２成分現像剤を担持しはじめる位置よりも上流に、スリーブ表面のトナーを取り除く除去部材２７を設けた。【選択図】　図４
2004109274.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリアとトナーからなる２成分現像剤を収容する現像剤収容部と、複数の磁極を有する磁界発生手段を内部に固定配設した回転可能な円筒状スリーブからなり、該２成分現像剤を担持して搬送する現像剤担持体とを有する現像装置と、静電潜像を担持する像担持体とを備え、該現像剤担持体と該像担持体とが対向する現像領域で該現像剤担持体から該像担持体上の静電潜像にトナーを供給して現像する画像形成装置において、
上記現像剤担持体の回転方向に関して、上記現像領域よりも下流で、上記現像剤担持体が上記２成分現像剤を担持しはじめる位置よりも上流に、該現像剤担持体表面のトナーを取り除く除去部材を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、上記除去部材がブラシローラ状であり、上記現像剤担持体表面に接触するよう配置したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２の画像形成装置において、上記除去部材が上記現像剤担持体の回転方向と同方向に回転可能であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１の画像形成装置において、上記除去部材を、上記現像剤担持体の磁界発生手段の法線方向磁力が相対的に低く、上記２成分現像剤が該現像剤担持体から離脱した位置近傍に配置することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１の画像形成装置において、上記除去部材が導電体であり、該除去部材と上記現像剤担持体との間に、該現像剤担持体上のトナーが該除去部材に向かうよう作用する電界を形成する電界形成手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項６の発明は、請求項５の画像形成装置において、上記現像剤収容部内の現像剤を攪拌しながら上記現像剤担持体近傍まで搬送する導電性の攪拌搬送部材を備え、該攪拌搬送部材と上記除去部材との間に、該除去部材上のトナーが攪拌搬送部材に向かうよう作用する電界を形成する電界形成手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項６の画像形成装置において、上記現像剤担持体の総回転数または駆動時間を検知する検知手段と、該検知手段により検知した総回転数または駆動時間があらかじめ決められた総回転数または駆動時間を越えた場合、上記攪拌搬送部材と上記除去部材との間の電界を形成するよう制御する電界形成手段制御装置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】
【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関するものである。詳しくは、キャリアとトナーとからなる２成分現像剤を用いた現像装置を採用する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記画像形成装置に採用される現像装置として、磁性キャリアと非磁性トナーからなる２成分現像剤（以下「現像剤」という。）を用いる現像装置が広く用いられている。この現像装置の代表例を、図１を用いて説明する。この現像装置２は像担持体としての感光体１の側方に配設され、現像剤２５を表面に担持する現像剤担持体としての非磁性のスリーブ２１を備えている。このスリーブ２１は、現像ケーシングの感光体１側に形成された開口部から一部露出するように取り付けられ、図示しない駆動装置により、図中矢印ｂ方向に回転する。また、スリーブ２１の内部には、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（図示せず）が固定配置されている。また、現像装置２は、スリーブ２１上に担持される現像剤２５の量を規制する現像剤規制部材としてのドクタ２２を備えている。ドクタ２２に対して、スリーブ２１回転方向上流側には、現像剤を収容する現像剤収容部２３が形成され、現像剤収容部２３の現像剤を攪拌混合し、スリーブ２１近傍に搬送する搬送パドル２４が設けられている。
【０００３】
このように構成された現像装置２では、キャリアとトナーは現像装置２内での攪拌作用によって互いに逆極性に摩擦帯電して、静電的にひきあう。例えば、プラス帯電したキャリアのまわりにマイナス帯電したトナーが付着した状態となる。このような状態となった現像剤２５は、搬送パドル２４の回転により、スリーブ２１近傍に搬送される。スリーブ２１近傍に搬送された現像剤２５は、スリーブ２１内部の磁石の磁力によってスリーブ２１上にブラシ状に穂立ちさせて保持される。スリーブ２１上の現像剤２５はドクタ２２により層厚を規制された後、感光体１と対向する現像領域まで搬送される。現像領域においては、図示しない高圧電源よりスリーブ２１に印加された現像バイアスと感光体１上の静電潜像とにより現像電界を形成する。この現像電界により、感光体１表面に摺擦させたブラシ状の現像剤２５中よりトナーを感光体１上に供給して静電潜像を現像するいわゆるブラシ式現像を行う。
【０００４】
このような現像装置２においては、現像領域において感光体１とスリーブ２１との距離を近接させるほど、高い画像濃度を得やすく、またエッジ効果も少ないことが知られている。このため、感光体１とスリーブ２１との距離を近接させることが望ましい。しかし、この距離を近接させると、黒ベタ画像やハーフトーンのベタ画像の後端部が白く抜ける、いわゆる後端白抜けと呼ばれる現象が発生したり、細線再現性が悪化したりして、画質が劣化するという不具合が生じる。
【０００５】
現像領域におけるスリーブ２１の表面移動方向は、感光体１に連れ回る方向であり、その線速は感光体１の線速よりも速く設定されている。よつて、磁気ブラシは感光体１上の静電潜像を追い越しながら摺擦するように静電潜像に対して相対移動する。すなわち、感光体１表面は、現像領域を通過する間に複数の磁気ブラシに順次追い越されるように摺擦される。画像後端位置に対応する感光体１上の静電潜像部分（潜像後端部分）に着目すると、この潜像後端部分を順次摺擦する複数の磁気ブラシは、次のようにトナー供給能力が順次小さいものになる。
すなわち、現像領域に進入した後に潜像後端部分を摺擦する磁気ブラシは、感光体１上で感光体１表面移動方向上流側に位置する非潜像部分に対向してきたものである。そのため、この磁気ブラシの先端部分では、上記非潜像部分に対向していた期間に、キャリア表面に付着していたトナーが非潜像部分から受ける静電力で現像スリーブ側に移動するトナードリフトが生じている。このトナードリフトは、上記非潜像部分に対向する期間が長いほど進行する。よつて、現像領域の感光体１移動方向下流側で潜像後端部分を摺擦する磁気ブラシほど、上記非潜像部分に対向してきた期間が長くてトナードリフトが進行し先端部のキャリア面トナーが少なく、トナー供給能力が小さいものになる。
そして、潜像後端部分が現像領域を脱出するとき、この潜像後端部を摺擦する磁気ブラシは、先端部のキャリア面にトナーがほとんど存在しない状態になる。このような程度までトナードリフトが進行した磁気ブラシは、トナーが付着していない磁気ブラシの先端部のキャリア面に、潜像後端部分に付着しているトナーを静電的に引きつけるものとなる。この結果、潜像後端部分については、現像領域中で磁気ブラシにより一旦トナーが供給されても、このトナーが現像領域を脱出するまでに、キャリア面にトナーがほとんどなくなった他の磁気ブラシの先端部分に移ってしまう。これにより、後端白抜けや細線再現性の低下が生じるものと考えられる。
【０００６】
本出願人は、特許文献１、特許文献２、特許文献３等において、後端白抜けや細線再現性の低下を抑制するための発明を提案している。これらの公報で提案した発明では、現像領域における法線方向磁束密度の減衰率や、現像領域で現像剤を穂立ちさせるための主磁極と隣り合う磁極との角度間隔、主磁極の半値中央角などを所定値に規定している。具体的な構成としては、上述した現像磁極を、Ｎ極からなる１つの主磁極と、この主磁極の現像スリーブの表面移動方向上流側及び下流側に近接するように配置されるＳ極からなる２つの補助磁極とから構成する。更に、本出願人は、現像ニップ及び磁気ブラシ密度の設定（特許文献４参照）や主磁極の半値角度幅（半値中央角ともいう）の設定（特許文献５参照）等をして、画質改善を実現する発明も提案している。
これらの発明によれば、後端白抜け現象及び細線再現性の改善を図ることができることが確認されている。
【０００７】
上記公報のうち特許文献１、特許文献２及び特許文献３等の装置により、後端白抜け現象及び細線再現性を改善できるのは、以下の理由によるものと考えられる。
図９（ａ）は、現像磁極が１つの磁極Ｐ１からなる従来の現像装置における現像領域近傍の磁力分布を示す説明図である。また、図９（ｂ）は、その現像磁極Ｐ１により形成される磁界から磁力を受けて穂立ちした現像剤からなる磁気ブラシをスリーブ２１の軸方向から見たときの形状を示す説明図である。
図１０（ａ）は、現像磁極が１つの主磁極Ｐ１ｂと２つの補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃからなる現像装置における現像領域近傍の磁力分布を示す説明図である。また、図１０（ｂ）は、これらの磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃにより形成される磁界から磁力を受けて穂立ちした現像剤からなる磁気ブラシをスリーブ２１の軸方向から見たときの形状を示す説明図である。
【０００８】
従来の現像装置では、Ｎ極の現像磁極に隣り合うＳ極の磁極としては、現像領域に対してスリーブ２１の表面移動方向下流側に位置する領域で現像剤を搬送するための磁界を形成する磁極Ｐ２がある。また、スリーブ２１上に汲み上げられた現像剤を現像領域まで搬送するための磁界を形成する磁極Ｐ６も存在する。これらの磁極Ｐ２，Ｐ６は、現像磁極Ｐ１から比較的離れた位置に配置されるので、現像領域における磁界の磁力分布は、図９（ａ）に示すように、現像磁極Ｐ１から出る磁力線がスリーブ表面から比較的離れた位置を通るようになる。そして、スリーブ２１上に担持されて現像領域まで搬送されてきた現像剤は、図９（ｂ）に示すように、その磁力線に沿って穂立ちし、磁気ブラシを形成する。
【０００９】
一方、上記公報の現像装置では、Ｎ極の主磁極Ｐ１ｂに隣り合うＳ極の磁極として、２つの補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃがある。主磁極Ｐ１ｂとこれらの補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃとの距離は、図９（ａ）及び（ｂ）に示した従来の現像装置における上記現像磁極とこれに隣り合う両磁極Ｐ２，Ｐ６との距離より小さい。このため、図１０（ａ）に示すように、現像領域における磁界の磁力分布は、図９（ａ）に示す従来の現像装置の現像磁極による磁界の分布に比べ、主磁極Ｐ１ｂから出る磁力線がスリーブ表面に近い位置を通る。また、主磁極Ｐ１ｂから出る磁力線のより多くが、隣り合う磁極としての２つの補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃに向かう。これらの結果、磁気ブラシの形成に関与する現像スリーブ表面の法線方向に近い方向に向かう磁力線（以下、「穂立ち用磁力線」という。）の本数が、同じ本数の磁力線が生じる従来の現像装置に比べて少なくなる。その穂立ち用磁力線が存在するスリーブ２１の表面移動方向における幅（穂立ち幅）も狭くなる。そのため、図９（ｂ）と図１０（ｂ）との比較からもわかるように、現像領域に搬送されてきた現像剤の穂立ち開始位置は、従来の現像装置よりも現像領域における現像スリーブ表面移動方向の中心（以下、単に「中心」という。）に近づく。また、スリーブ２１の表面に担持された状態で現像領域を通過する現像剤の穂立ち終了位置も、同様にして、従来の現像装置よりも現像領域の中心に近づくことになる。すなわち、スリーブ２１上の現像剤が、従来の現像装置よりも現像領域の中心から近い地点で穂立ちを開始し、また、穂立ちを終了するようになる。この結果、スリーブ２１上の磁気ブラシが感光体１に近接又は接触する期間が従来の現像装置よりも短くなる。これに応じて、潜像後端部分が感光体ドラム表面の移動で現像領域を脱出するときにこの潜像後端部を摺擦する磁気ブラシが、それまで非潜像部分に近接又は接触していた期間も、従来の現像装置より短くなる。よって、現像領域を脱出するときに感光体１の潜像後端部分を摺擦する磁気ブラシのトナードリフトの進行度合いを小さくでき、従来の現像装置に比べ、後端白抜け及び細線再現性の低下を抑制することができる。
【００１０】
また、上記公報の現像装置においては、Ｎ極の主磁極Ｐ１ｂに２つのＳ極の補助磁極が近接して配置されているので、スリーブ２１の表面からその法線方向
に離れた位置での現像領域内の磁力線は、従来の現像装置に比べて疎となる。このため、スリーブ２１の表面からその法線方向に離れた位置（例えば、従来装
置における磁気ブラシの先端部分が存在する位置）での現像領域内における法線方向磁束密度は、上記公報の現像装置の方が従来の現像装置より小さくなる。したがって、上記公報の現像装置では、磁気ブラシを構成する現像剤の多くが磁束密度の高いスリーブ２１の表面近傍に引き寄せられ、図１０（ｂ）に示すよう
に、磁気ブラシの長さは従来の現像装置に比べて短いものとなる。
【００１１】
更に、上記公報の現像装置を実際に使用する場合、現像領域に供給される現像剤の量は、現像領域を通過する間に穂立ちすることができる現像剤の最大量よりも少なく設定される。すなわち、上記公報の現像装置においては、本来であればもっと長い磁気ブラシを形成できるところ、現像領域に供給される現像剤の量を少なめにして磁気ブラシの長さをより短く規制する。これにより、スリーブ２１の表面に近い磁束密度の高い領域に磁気ブラシの先端部分が位置することになり、その磁気ブラシの先端部分では、従来の現像装置における磁気ブラシの先端部分よりもブラシ密度が高いものとなる。そして、磁気ブラシが短くなった分だけスリーブ２１の表面と感光体ドラム１の表面との最小間隔（以下、「現像ギャップ」という。）Ｐｇを狭くすることで、従来装置よりもスリーブ２１の表面に近い磁束密度の高い領域に存在する密度の高いブラシ部分で感光体ドラム１を摺擦することができる。
【００１２】
尚、上記公報の現像装置では、上述のように、現像剤の穂立ち開始位置及び現像剤の穂立ち終了位置が、従来の現像装置よりも現像領域の中心に近づくことになる。このため、図１０（ｂ）に示すように、現像領域において磁気ブラシが感光体１を摺擦する部分のスリーブ表面移動方向の幅（摺擦幅）Ｐｎが従来の現像装置よりも狭くなる。そのため、磁気ブラシによる摺擦で感光体ドラム１上の潜像部分に供給されるトナー量は、摺擦する部分のブラシ密度が同じであれば、従来の現像装置よりも減少する。しかし、上記公報の現像装置を用いれば、上述したように、感光体ドラム１に接触する磁気ブラシの先端部分のブラシ密度を従来の現像装置よりも高くできる。よって、感光体ドラム１上の潜像部分に供給されるトナー量が従来の現像装置に比べて減るのを抑制することができる。
以上から、摺擦幅Ｐｎが従来の現像装置よりも狭くなっても、現像領域における感光体ドラム１の線速に対するスリーブ２１の線速比を高めるなどにより、静電潜像に供給されるトナー量を十分に確保することが可能である。よって、後端白抜けを抑制し、細線再現性を高め、かつ、画像濃度の高い高品質な画像を提供することが可能である。
【００１３】
【特許文献１】
特開２０００―３０５３６０号公報
【特許文献２】
特開２０００―３４７５０６号公報
【特許文献３】
特開２００１−５２９６号公報
【特許文献４】
特開２００１−２７８４９号公報
【特許文献５】
特開２００１−１３４１００号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
２成分現像装置の問題点として、長期間使用していると、トナーがスリーブ２１上に固着するトナー固着とよばれる現象がある。トナー固着が進むと、スリーブ２１上にトナーの絶縁層が生じ、本来かかるべきの現像電界が小さくなって現像能力を低下させ、濃度低下等の画質劣化を引きおこす。このようなトナー固着は以下の原因によると考えられる。
【００１５】
トナーの濃度が高めの部分や、画像が少なくトナー消費が少ない部分では、トナーが余ってしまい余剰トナーとなる。この余剰トナーは、スリーブ２１表面に付着しやすい。特に、スリーブ２１表面が金属の場合には、スリーブ２１表面へのトナー付着は多くなる。これは、鏡像力（帯電した粒子が金属などの導電体上に接触すると逆の電荷がスリーブ上に現れ、帯電した粒子と静電気力により引合う）によるものと考えられる。また、トナーは粒子径のバラツキを持っており、微粒のトナーの方が付着しやすいことも知られている。一旦、スリーブ２１に付着したトナーは、スリーブ２１内に発生する渦電流によるスリーブ２１自体の発熱や、キャリアの攪拌による発熱により溶融する。さらに、現像領域やドクタ２２による層厚規制部でキャリアから圧力を受け、スリーブ２１上に固着するに至る。また、近年の傾向として消費電力を低く抑えるために、トナーの融点を低くする傾向にある。更に、高画質化のニーズからトナー粒径は小さくなる傾向にある。これらのことから、トナー固着は悪くなる傾向にある。
【００１６】
また、トナー固着に影響を与える他の要因として、スリーブ２１と感光体１とが対向する現像領域のギャップ内で受ける電界による作用が大きいと推定できる。現像は感光体１上に形成された静電潜像にトナーが静電付着することにより成立するが、このギャップ内ではトナーは画像部分では感光体１側に、画像の無い部分ではスリーブ２１側に静電気力を受ける（図２、図３参照）。このため、画像比率が低い場合、トナーは常にスリーブ２１側に力を受けた状態となり、スリーブ２１に固着しやすくなる。この際、トナーが受ける力は電界の大きさに比例する。電界は電位差／距離で表されるため、電位差が大きく、上記現像領域のギャップが小さいほど固着に対して不利なことがわかる。
【００１７】
そこで、画質向上のため、現像領域のギャップが小さい上記公報の現像装置を用いた場合は、トナー固着に対する余裕度を向上させることが、特に重要になっている。
【００１８】
本発明は、上記背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、２成分現像剤を用いた現像装置を採用する画像形成装置において、現像剤担持体へのトナー固着を防止し、長期間にわたって高画質の画像を得ることのできる画像形成装置を提供することである。
【００１９】
【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の発明は、キャリアとトナーからなる２成分現像剤を収容する現像剤収容部と、複数の磁極を有する磁界発生手段を内部に固定配設した回転可能な円筒状スリーブからなり、該２成分現像剤を担持して搬送する現像剤担持体とを有する現像装置と、静電潜像を担持する像担持体とを備え、該現像剤担持体と該像担持体とが対向する現像領域で該現像剤担持体から該像担持体上の静電潜像にトナーを供給して現像する画像形成装置において、上記現像剤担持体の回転方向に関して、上記現像領域よりも下流で、上記現像剤担持体が上記２成分現像剤を担持しはじめる位置よりも上流に、該現像剤担持体表面のトナーを取り除く除去部材を設けたことを特徴とするものである。
請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記除去部材がブラシローラ状であり、、上記現像剤担持体表面に接触するよう配置したことを特徴とするものである。
請求項３の発明は、請求項２の画像形成装置において、上記除去部材が上記現像剤担持体の回転方向と同方向に回転可能であることを特徴とするものである。請求項４の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記除去部材を、上記現像剤担持体の磁界発生手段の法線方向磁力が相対的に低く、上記２成分現像剤が該現像剤担持体から離脱した位置近傍に配置することを特徴とするものである。
請求項５の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記除去部材が導電体であり、該除去部材と上記現像剤担持体との間に、該現像剤担持体上のトナーが該除去部材に向かうよう作用する電界を形成する電界形成手段を備えたことを特徴とするものである。
請求項６の発明は、請求項５の画像形成装置において、上記現像剤収容部内の現像剤を攪拌しながら上記現像剤担持体近傍まで搬送する導電性の攪拌搬送部材を備え、該攪拌搬送部材と上記除去部材との間に、該除去部材上のトナーが攪拌搬送部材に向かうよう作用する電界を形成する電界形成手段を備えたことを特徴とするものである。
請求項７の発明は、請求項６の画像形成装置において、上記現像剤担持体の総回転数または駆動時間を検知する検知手段と、該検知手段により検知した総回転数または駆動時間があらかじめ決められた総回転数または駆動時間を越えた場合、上記攪拌搬送部材と上記除去部材との間の電界を形成するよう制御する電界形成手段制御装置を備えたことを特徴とするものである。
これらの画像形成装置においては、現像剤担持体表面に余剰トナーが付着していたとしても、この余剰トナーを除去部材により取り除く。よって、現像装置を長期間使用しても、現像剤担持体表面で余剰トナーが溶融し、加圧されて、現像剤担持体表面に固着してしまう虞がない。また、除去部材は、現像剤担持体の回転方向に関して、現像領域よりも下流で、現像剤担持体が２成分現像剤を担持しはじめる位置よりも上流に配置される。このため、除去部材が、現像剤担持体に担持され現像領域に搬送される現像剤担持体上の現像剤層を乱し、画質を劣化させる虞がない。これらのことから、トナー固着による画像劣化を発生させることなく、長期間にわたって高画質な画像を得ることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置に適用した一実施形態について説明する。
まず、本実施形態に係る画像形成装置の概略構成について説明する。像坦持体としてのドラム状の感光体の周辺に、帯電装置、露光装置、現像装置、転写装置、クリーニング装置等が順に配設されている。また、給紙トレイより転写紙を給紙する給紙搬送装置を備えている。また、トナー像を転写された被転写体としての転写紙が感光体から分離した後、トナーを転写紙に定着する定着装置を備えている。
【００２１】
このように構成された画像形成装置では、回転する感光体の表面は帯電装置により一様に帯電された後、画像情報に基づき露光装置よりレーザー光線等を照射され、感光体上に潜像形成を形成する。感光体上に形成された静電潜像に現像装置により帯電したトナーを付着させることでトナー像を形成する。一方、転写紙は給紙搬送装置により給紙トレイより給紙され、次いで感光体と転写装置とが対向する転写部に搬送される。そして転写装置により、転写紙に感光体上のトナー像とは逆極性の電荷を付与することで、感光体上に形成されたトナー像を転写紙へ転写する。次いで、転写紙は感光体から分離され、定着装置に送られ、トナーを転写紙に定着することで画像が得られる。一方、感光体は、クリーニング装置により残留したトナーを除去され、次の画像形成工程に備える。
【００２２】
次に、上記画像形成装置に採用される現像装置について説明する。
この現像装置の概略構成、動作は、上述の図１の現像装置と同じであるので、ここではその説明を省略する。現像装置２では、上述のように、摩擦帯電したトナーを回り付着させたキャリアがスリーブ２１内部の磁石による磁力によってスリーブ２１上に担持され、感光体１と対向する現像領域まで搬送される。そして、図示しない高圧電源よりスリーブ２１に印加された現像バイアスと感光体１上の静電潜像により形成される電界により、トナーが静電潜像に付着する。現像によってトナーが消費されると、スリーブ２１上のキャリアに付着するトナーの割合が少ない状態になる。次いで、現像領域下流部のスリーブ２１内部の磁界発生手段の磁力が相対的に低い位置で、キャリアはスリーブ２１から離脱する。離脱したキャリアは、搬送パドル２４によって再び現像剤収容部２３内のキャリアやトナーと攪拌混合される。この攪拌混合により摩擦帯電したキャリア及びこれに付着するトナーは、搬送パドル２４の回転によりスリーブ２１近傍まで搬送され、再びスリーブ２１上に汲み上げられる。このように、キャリアは通常スリーブ２１のある決まった位置で、スリーブ２１内部の磁界発生手段の磁気特性によりスリーブ２１から離脱して搬送パドル２４内に回収される。しかしながら、トナーの濃度が高めの部分や、画像が少なくトナー消費が少ない部分では、トナーが余ってしまう。この余剰トナーは、上記現像剤の回収位置においてもスリーブ２１付着したまま回収されないことがある。スリーブ２１上に付着したトナーは、上述のように周囲から受ける温度や圧力により溶融しトナー固着に至る。
【００２３】
そこで、本実施形態の現像装置２では、トナー固着を防止するため、図４に示すように、スリーブ２１表面に付着したトナーを除去するための除去部材２７を設けた。この除去部材２７は、スリーブ２１の回転方向に関して、現像領域よりも下流で、上記スリーブ２１上に現像剤が汲み上げられる位置よりも上流に、スリーブ２１に近接して配置される。
【００２４】
除去部材２７としては、図５にしめすブラシローラ状の部材、ブレード状の部材等が挙げられる。これらは、スリーブ２１表面に接触して、機械的に余剰トナーを除去するものである。除去部材２７がブラシローラ状の場合、ブラシ材質としてはトナーの除去性能を高めるためにトナーの帯電性とは逆の帯電性を持った材質であることが望ましい。例えば、トナーが負帯電の場合は正帯電しやすいポリアミド樹脂等からなることが望ましい。また、ブラシローラを回転自在にし、図４中矢印ｄで示すようにスリーブ２１と同回転方向に回転させて、スリーブ２１とカウンター方向に接触させることで除去性能を高めることができる。
【００２５】
また、図６にしめすように、導電体の除去部材２７を用いて、電圧印加手段３０より除去部材２７に電圧を印加する。これにより、除去部材２７とスリーブ２１との間に電界を形成して、この電界によりスリーブ２１上のトナーを電気的に除去することもできる。除去部材２７はスリーブ２１に対して微小なギャップを設けて配置される。また、除去部材２７とスリーブ２１との間に形成する電界は、トナーが除去部材２７側にに引き寄せられる方向に作用するようにすることが必要になる。具体的には、トナーが負帯電の場合は、除去部材２７の電位をスリーブ２１よりも高くすることで、トナーは除去部材２７側に引き寄せられる。この場合は、除去部材２７の回転方向はスリーブ２１と同回転でも逆回転でも構わない。
【００２６】
さらに、両者をあわせ、機械的方法かつ電気的方法にてスリーブ２１上のトナーを除去することも可能である。この場合、ブラシの芯材を導電体としてブラシ部分を絶縁体もしくは中抵抗の材質を用いる。これは、ブラシ部分を導電材にすると、除去部材２７とスリーブ２１との間でリークしてしまうためである。
【００２７】
また、除去部材２７を配置する位置としては磁気特性上で材離れ部と呼ばれる相対的に磁力が低い部分が望ましい。図７（ａ）に、スリーブ２１内部に固定配置される磁界発生手段の法線方向の磁力分布を示す。一般的に、キャリアがスリーブ表面から離脱する場合、現像装置２内の適切な位置で離脱しないと、離脱したキャリアがスリーブ２１にそのまま再び汲み上げられ画像濃度が低下する虞がある。また、現像装置２内のある位置にキャリアが滞まることにより、浮遊トナーが装置外へ飛散するトナー飛散などが発生する虞がある。そこで、通常２成分現像装置の現像剤担持体では、剤離れ部２８とよばれる磁力の少ない領域が装置の形状に合わせた位置に設けられるよう、磁界発生手段を配置している。図７（ｂ）は、剤離れ部２８、汲み上げ部での現像剤の動きをしめす説明図である。キャリアは剤離れ部２８の上流端部で、その磁気特性により現像装置２内に回収される。そこで、剤離れ部２８では、スリーブ２１上のキャリアがなくなるため、余剰トナーを掻き落としやすい。また、この位置でキャリアとトナーを同時に回収することにより、攪拌パドル２４内で均一に摩擦帯電することができる。よって、除去部材２７を剤離れ部２８の近傍に設置することにより、効率良く余剰トナーを除去することができる。
【００２８】
また、望ましくは、除去部材２７はスリーブ２１回転方向に関して剤離れ部２８のなかでもその上流側に配置される事が好ましい。下流側に配置された場合、スリーブ２１上への現像剤の汲み上げに影響してしまう虞があるためである。
【００２９】
上述のような除去部材２７を設けることで、トナー固着を防止することができるが。しかしながら、長期にわたり使用していくと、除去部材２７にトナーが堆積し除去性能が低下することがある。これを防止するために、図８に示すように、除去部材２７上に堆積したトナーが搬送パドル２４側に引き寄せられるような電界を形成し、除去部材２７に堆積しトナーを搬送パドル２４内に回収し、除去部材２７の除去性能の低下を防ぐ。電圧印加手段３１による電圧の印加は常時おこなっても構わない。しかしながら、電圧を印加することによりトナーが搬送パドル２４側に引き寄せられて、現像装置２内でのトナーとキャリアの攪拌性能が低下してしまう。このため、ある程度トナーが堆積した後に除去部材２７上のトナーを搬送パドル２４側に移動させる方が好ましい。
【００３０】
そこで、現像装置２の駆動時間または総回転数を検知するための手段を備え、一定時間毎もしくは一定回転数毎に電圧印加手段３１より電圧印加を行い、トナーの移動させることが適している。通常使用時は、搬送パドル２４と除去部材２７間には電圧を印加しないよう、電圧印加制御手段により制御する。この間、除去部材２７上にトナーは堆積していく。そして、予め決められた駆動時間または回転数が経過した際、電圧印加手段３１により搬送パドル２４と除去部材２７間に電圧を印加するよう制御する。これにより、除去部材２７に堆積したトナーを搬送パドル２４側に引き寄せ、周囲の現像剤と攪拌する。電圧が印加されるタイミングは現像動作を行っていない方が好ましく、例えば通紙前後のアイドリング状態に印加されるように制御しておくことがよい。
【００３１】
以下、比較例、実施例１、２、３を挙げて説明する。
比較例
上述の図４に示す現像装置２を用いた。現像剤担持体としては、φ２０の外径のスリーブ２１で、内部に５極の磁極パターンを有する永久磁石を備えたものを用いた。感光体１とスリーブ２１との現像ギャップを０．４ｍｍ、スリーブ回転数５００ＰＲＭとし、粒径７μｍのトナーと粒径５０μｍの磁性キャリアをトナー濃度が４ｗｔ％となるように制御しながら、ランニング試験を行った。結果は１０Ｋ枚のプリントでトナー固着が始まり画像濃度の低下が見られた。
【００３２】
実施例１
比較例の現像装置の剤離れ部２８近傍に、芯金φ１０で外周上にナイロンからなる繊維を植毛した除去部材２７を、スリーブに接触するよう配設した。このブラシ状の除去部材、スリーブ２１と同方向に回転させながら、上記と同等の条件でランニング試験を行った。結果は、トナー固着の発生は５０Ｋ枚まで発生せず画像濃度の低下も見られなかった。但し、５０Ｋ枚以降は、除去部材２７へのトナー堆積が発生し、その後は徐々にスリーブ２１上への固着が見られた。
【００３３】
実施例２
実施例１の現像装置において、搬送パドル２４として導電性の樹脂のものを用いた。そして、搬送パドル２４と除去部材２７の芯金間に、電圧印加手段３１により電圧を印加しながら同様のランニング試験を行った。この結果、トナー固着の発生は７０Ｋ枚まで発生しなかったが、ややトナー濃度の低下が見られた。
【００３４】
実施例３
実施例２の現像装置において、電圧印加手段３１による電圧印加タイミングを通紙の前後のみ行うように制御しながら、同様のランニング試験を行った。この結果、１００Ｋを超えてもトナー固着は見られず、除去部材２７へのトナーの堆積も見られなかった。
【００３５】
以上述べたように、本実施形態の画像形成装置によれば、スリーブ２１上へのトナー固着を防止し、長期間にわたって高画質の画像を得ることができる。
また、除去部材２７をブラシローラ状とし、スリーブ２１に接触するよう配置する。これにより、簡易構成の部材で効率よくスリーブ２１上の余剰トナーを機械的に除去できる。
また、ブラシローラ状の除去部材２７がスリーブ２１のの回転方向と同方向に回転可能とする。これにより、ブラシローラ状の除去部材２７がスリーブ２１とカウンター方向に接触しながら、余剰トナーを除去することになり、除去性能を高めることができる。
また、除去部材を、現像剤担持体の磁界発生手段の磁力が相対的に低く、２成分現像剤が現像剤担持体から離脱した、剤離れ部２８、近傍に配置する。キャリアは、剤離れ部２８の上流側端部で、その磁気特性により、現像剤担持体より離脱し、現像装置２内に回収される。そこで、剤離れ部２８では、スリーブ２１上のキャリアがない。このため、スリーブ２１上の余剰トナーを掻き落としやすい。よって、除去性能を高めることができる。
また、除去部材２７を導電体とし、除去部材２７とスリーブ２１との間に、スリーブ２１上のトナーが除去部材２７に向かう方向に作用する電界を形成する。この電界により、トナーは除去部材２７側に引き寄せられるようになり、電気的に余剰トナーを除去することができる。
また、現像剤収容部２３内の現像剤を攪拌しながらスリーブ２１近傍まで搬送する搬送パドル２４を導電性とし、搬送パドル２４と除去部材２７との間に、除去部材２７上のトナーが搬送パドル２４に向かうよう作用する電界を形成する。この電界により除去部材２７上に堆積したトナーを搬送パドル２４内に回収し、除去部材２７の除去性能の低下を防ぐ。
また、スリーブ２１の総回転数または駆動時間を検知する検知手段により、総回転数または駆動時間を検知し、総回転数または駆動時間があらかじめ決められた総回転数または駆動時間を越えた際、搬送パドル２４と除去部材２７との間に電界を形成するよう制御する。これは、常時、上記電界を形成するとトナーが搬送パドル２４に引き寄せられて現像装置２内でのトナーとキャリアの攪拌性能が低下してしまう。このため、ある程度トナーが堆積した後に、除去部材２７上のトナーを搬送パドル２４側に移動させることが好ましい。そこで、通常使用時は、搬送パドル２４と除去部材２７間には電界を形成しないように制御する。この間、除去部材２７上にトナーは堆積していく。そして、予め決められた駆動時間または回転数が経過した際、電圧印加手段３１により搬送パドル２４と除去部材２７間に電圧を印加することよう制御する。これにより、除去部材２７に堆積したトナーを搬送パドル２４側に引き寄せ、周囲の現像剤と攪拌する。これにより、安定した現像剤の帯電が行われ、高画質な画像を維持することができる。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１乃至７の発明によれば、２成分現像剤を用いた現像装置を採用する画像形成装置において、現像剤担持体へのトナー固着を防止し、長期間にわたって高画質の画像を得ることができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の現像装置の概略構成図。
【図２】現像領域のギャップ内で電界によりトナーが受ける力のモデル図。
【図３】感光体上の電位と現像領域でトナーが受ける力との関係をしめす説明図。
【図４】本実施形態に係る現像装置の概略構成図。
【図５】除去部材により機械的にトナーを除去するときの説明図。
【図６】除去部材により電気的にトナーを除去するときの説明図。
【図７】（ａ）スリーブ内部に固定配置される磁界発生手段の法線方向の磁力分布と除去部材の配置位置の説明図。
（ｂ）剤離れ部、汲み上げ部での現像剤の動きをしめす説明図。
【図８】搬送パドルと除去部材との間に電界を形成する場合の説明図。
【図９】（ａ）は、現像磁極が１つの磁極からなる従来の現像装置における現像領域近傍の磁力分布を示す説明図。
（ｂ）は、同現像装置において、現像磁極により形成される磁界から磁力を受けて穂立ちした現像剤からなる磁気ブラシを現像スリーブ軸方向から見たときの形状を示す説明図。
【図１０】（ａ）は、現像磁極が１つの主磁極と２つの補助磁極からなる現像装置における現像領域近傍の磁力分布を示す説明図。
（ｂ）は、同現像装置において、現像磁極により形成される磁界から磁力を受けて穂立ちした現像剤からなる磁気ブラシを現像スリーブ軸方向から見たときの形状を示す説明図。
【符号の説明】
１　　感光体
２　　現像装置
２１　現像スリーブ
２２　ドクタ
２３　現像剤収容部
２４　搬送パドル
２５　現像剤
２６　すべり板
２７　除去部材
２８　剤離れ部
３０、３１　電圧印加手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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