JP2005049574A - 現像装置、画像形成装置、プロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】現像装置の使用環境や使用状況によってトナーの電荷付与状態が不安定になるため、画像濃度の低下や、白地部かぶりによる画像品質の劣化を改良する。
【解決手段】現像剤に磁性一成分現像剤を使用し、像担持体と現像剤担持体は所定間隔を設けて近接し現像剤担持体には（ＤＣ＋ＡＣ）電圧を印加して、像担持体上の静電潜像を可視化するものであって、現像剤担持体の内側に配置された複数磁極を持つ磁界発生手段の固定配置する角度を、画像形成装置の使用環境や、現像剤の残量に応じて、変化させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式を用いて記録紙上に画像を形成する現像装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジに関するものである。

従来例を図に則して説明する。

図１９は電子写真方式を用いた画像形成装置の略断面図であり、装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジ方式である。

ここで、プロセスカートリッジは、図２に示すように、帯電ローラ２、像担持体１（以降「感光ドラム」と称する）、現像装置５０及びクリーニング装置７２をコンパクトに一体化して構成されている。

前記帯電ローラは、感光ドラム１に接触しており、感光ドラムの図示矢印Ａ方向の回転に従動して回転する。

感光ドラム１は、その表面に感光体が塗布されており、画像形成装置本体側に設けられた不図示の駆動系によって図示矢印Ａ方向に回転することによって前述のように表面が帯電され、その後の露光によってその表面に静電潜像が形成される。

前記現像装置５０は、感光ドラム１との間に一定間隔を保って配置され、図示矢印Ｂ方向に回転して現像剤５（以降「トナー」と称する）を搬送する中空円筒状の現像剤担持体１１（以降「現像スリーブ」と称する）と、現像スリーブに配置された円筒状のマグネットローラ１３と、現像スリーブ１１に当接して現像スリーブ上のトナー５のコート層厚さを規制する弾性ゴムブレード１２と、弾性ゴムブレード１２を支持する金属部材と、感光ドラム上に形成された静電潜像を顕像化するための前記トナーと、トナーを収容する現像剤容器から成る。

マグネットローラ１３は４つの磁極Ｎ１，Ｎ２，Ｓ１，Ｓ２を有し、Ｓ１極が像担持体１と対向するように現像スリーブ１１の内部に固定配置されている。

ここで、現像方法を図２に基づいて説明する。

トナー５は、現像スリーブの内部に設けられたマグネットローラ１３の搬送極であるＳ２極の磁力により現像スリーブの表面に引き寄せられて保持される。現像スリーブ１１は、図示矢印Ｂ方向に回転してトナーを弾性ゴムブレード１２へと搬送する。すると、トナー５は弾性ゴムブレード１２によって摩擦帯電し、適正な電荷を付与される。電荷を付与されたトナー５は、更に搬送されてマグネットローラ１３の現像極であるＳ１極側の現像スリーブ１１の表面に到達する。

ところで、現像スリーブ１１にはＡＣバイアスとＤＣバイアスが重畳印加され、感光ドラム１と現像スリーブ１１との間に電界を生じる。ここにおいて、図３のように電荷を付与されたトナー５には、マグネットローラの現像極であるＳ１極の磁力による現像スリーブへの磁気拘束力Ｆ、感光ドラムと現像スリーブとの間の電界差によって生じる電気力Ｅ、付与された電荷による鏡像力Ｇの主として３つの力が作用している。この３つの力が作用する感光ドラム１と現像スリーブ１１との近接領域（以降「現像領域Ｄ」と称する）においてそれぞれの力が適正な関係にあるとき、現像領域Ｄでトナーが適正量だけ現像スリーブ１１から静電潜像が形成されている感光ドラム１へ飛翔し、感光ドラム上の静電潜像が顕像化される。

上記のような現像を行う場合では、現像剤容器内のトナー５が少量になってくると、現像スリーブ１１に付着すべきトナー量が減少し、やがて出力画像の黒く塗りつぶされるべき部分にトナー５が付着せずに、白いまま、あるいは薄く印刷されるようになる。（以下『白抜け画像』と称する。）ところが通常は、一度白抜け画像が発生した時点でも現像剤容器内には残り数十枚から数百枚の印字が可能な量のトナー５が残っている。

そこでプロセスカートリッジの形式をとることにより、ユーザーが画像形成装置からプロセスカートリッジを取り出し、振ることで現像スリーブ近傍にトナーをよせ集め、再び画像形成装置に装着して画像形成を行うことで、トナーを無駄なく最後まで使いきれるという利点がある。

更に近年では、現像剤容器内のトナーの残量を検知し白抜け画像が発生する前にユーザーに対して“トナーＬＯＷ”の表示を示し、カートリッジを振る、あるいは交換することを促す機構も多数提案されている。

これにより、不良画像がなく現像剤を使い切るまで良好な出力画像が得られるようになった。

前記従来例のように、プロセスカートリッジに含まれている、感光ドラム１と現像スリーブ１１との現像領域Ｄにおけるトナーに作用する３つの力（磁気拘束力Ｆ、電気力Ｅ、鏡像力Ｇ）が適正な関係をとることにより良好な画像を得ることがきる。

ところが、プロセスカートリッジの使用環境、トナー５の使用状況によってはトナー５の帯電状態が不安定になることがある。このため、トナー５は所望の帯電量を得られなくなったり、所望の極性と逆極性をもつものの占める割合が増加するなどにより３つの力（磁気拘束Ｆ、電気力Ｅ、鏡像力Ｇ）が適正な関係でなくなり画像品質を劣化させることがある。

ここでトナー５の帯電状態が不安定になる場合について詳細を述べる。

１．使用環境の影響
電子写真方式のプリンタで使われているトナーへの摩擦帯電による電荷付与は、外部環境、特に環境の湿度により大きく影響を受けるため、それら環境の変動に伴い、トナー５の帯電量も大きく変化する。

例えば、高湿環境においては所望の電荷がトナー５に付与されにくい。このため現像スリーブ１１から感光ドラム１へ充分なトナー量の飛翔が行われず、濃度低下などの画像劣化を引き起こすことがある。

また、低湿環境においては電荷付与が過剰になりすぎる傾向がある。このため鏡映力Ｇにより現像スリーブ１１からトナー５が飛翔しにくくなる、適正な電荷のトナー量が減少するなどにより、画像濃度の低下を引き起こすことがある。

さらには、トナー同士の摺擦によって所望の極性と逆極性の電荷をもつトナー５の割合が増加し、白地部のカブリが増加することがある。

２．トナーの使用状況による影響
近年ではトナー中にトナーと逆極性をもつ粒子を外添することによって、トナー５に安定して正規の極性の電荷を付与し、良好な出力画像を得ることができている。

しかしながら、白抜け画像が発生した後やトナー残量検知手段によって“トナーＬＯＷ”などが検知された後などトナー残量が少量になった状態になると図４のように出力画像上のカブリ量が急激に増加するという現象が生じることがある。これは、トナー５の残量が少量になった場合、あるいは、白抜け画像発生後などにプロセスカートリッジを振ったときはトナー同士の摺擦が激しくなり不安定な電荷付与状態のトナーが急激に多くなるためと考えられる。

更に述べると、この現象はトナーに外添された逆極性粒子の量と関係していると考えられる。

例として、負帯電トナーに正極性を持つチタン酸ストロンチウムが外添されている場合を述べる。チタン酸ストロンチウムのような正極性をもつ材料は、図５に示す現像領域における電位の関係から白地部に飛びやすい。一般に多く出力されるテキスト画像などは白地部が多いので図６のように初期は多量に現像されやすい。その後は現像剤容器中のトナー中に含まれているチタン酸ストロンチウム量が減っていくため、現像量も減っていく。

従って、白抜け画像が発生した後、あるいはトナーＬＯＷ点灯時は現像剤容器中のチタン酸ストロンチウムが非常に少なくなっている。このため現像剤容器内に残っているトナーの極性が不安定になる。特に、白抜け画像発生後などにプロセスカートリッジを振ったときはトナー同士の摺擦により極性が不安定なトナーが急激に多くなるためと考えられる。

例えば、トナー残量が減少したとき濃度が薄くなるのを防止するために現像ローラ上に必要なトナー量を確保することが特許文献１で知られている。
特開２００１−５２７０号公報

以上述べたようにプロセスカートリッジの使用環境や使用状況によってトナーの電荷付与状態が不安定になるため、画像濃度の低下や、白地部のカブリとして画像品質を劣化させるということがある。

そこで、使用環境や使用状況に影響されずに現像剤を使い切るまで安定して良好な出力画像を得るという観点から更に改善／改良が望まれる。

本発明に係わる第１の目的は、
現像剤と、像担持体と、像担持体に対向して配置され現像剤を担持して現像領域に搬送する現像剤担持体と、現像剤担持体の内側に配置され周方向に複数の磁極を持った磁界発生手段とを有し、電子写真方式の画像形成装置に用いる現像装置において、
前記現像剤は磁性現像剤であり、前記像担持体と前記現像剤担持体との間に所定の間隔を持って近接しており、前記現像剤担持体に直流電圧と交流電圧を重畳印加することにより前記像担持体上の前記現像剤を前記像担持体上に飛翔させ前記像担持体上に形成された静電潜像を可視化するものであって、
前記磁界発生手段は、周方向に回転可能な状態に両端部を支持されており、前記画像形成装置に備えた前記磁界発生手段の固定位置を制御するための制御部材によって前記磁界発生手段の磁極の位置が決定されることを特徴とする現像装置を提供することにより、
画像濃度の低下や、白地部のカブリがなく良好な画像を出力するところにある。

第２の目的は、
環境を判断する環境検知手段を有する画像形成装置において、
前項１に記載の現像装置と、前記磁界発生手段の回転を制御するための回転制御部材とを有し、
前記制御部材は、前記環境を判断する環境検知手段の検知結果に応じて位置が移動し、前記制御部材の位置に応じて前記磁界発生手段が固定配置されることを特徴とする画像形成装置を提供することにより、
画像濃度の低下や、白地部のカブリがなく良好な画像を出力するところにある。

第３の目的は、
前記現像剤の量を検知する現像剤量検知手段を有する画像形成装置において、
前項１に記載の現像装置と、前記磁界発生手段の回転を制御するための回転制御部材とを有し、
前記回転制御部材は、前記現像剤量検知手段の検知結果に応じて位置が移動し、前記磁界発生手段が固定配置されることを特徴とする画像形成装置を提供することにより、
画像濃度の低下や、白地部のカブリがなく良好な画像を出力するところにある。

第４の目的は、
前項１に記載の現像装置を備え、画像形成装置本体に着脱可能としたことを特徴とするプロセスカートリッジを提供することにより、
画像濃度の低下や、白地部のカブリがなく良好な画像を出力するところにある。

第５の目的は、
前項４に記載のプロセスカートリッジを着脱可能としたことを特徴とする画像形成装置を提供することにより、
画像濃度の低下や、白地部のカブリがなく良好な画像を出力するところにある。

上記目的を達成するため本出願に係わる第１の発明は、
現像剤と、像担持体と、像担持体に対向して配置され現像剤を担持して現像領域に搬送する現像剤担持体と、現像剤担持体の内側に配置され周方向に複数の磁極を持った磁界発生手段とを有し、電子写真方式の画像形成装置に用いる現像装置において、
前記現像剤は磁性現像剤であり、前記像担持体と前記現像剤担持体との間に所定の間隔を持って近接しており、前記現像剤担持体に直流電圧と交流電圧を重畳印加することにより前記像担持体上の前記現像剤を前記像担持体上に飛翔させ前記像担持体上に形成された静電潜像を可視化するものであって、
前記磁界発生手段は、周方向に回転可能な状態に両端部を支持されており、前記画像形成装置に備えた前記磁界発生手段の固定位置を制御するための制御部材によって前記磁界発生手段の磁極の位置が決定される現像装置であることを特徴とする。

上記構成により、画像濃度の低下や、白地部のカブリがなく良好な画像を出力することができる。

第２の発明は、
環境を判断する環境検知手段を有する画像形成装置において、
前項１に記載の現像装置と、前記磁界発生手段の回転を制御するための回転制御部材とを有し、
前記回転制御部材は、前記環境を判断する環境検知手段の検知結果に応じて位置が移動し、前記磁界発生手段が固定配置される画像形成装置であることを特徴とする。

上記構成により、画像濃度の低下や、白地部のカブリがなく良好な画像を出力することができる。

第３の発明は、
前記現像剤の量を検知する現像剤量検知手段を有する画像形成装置において、
前項１に記載の現像装置と、前記磁界発生手段の回転を制御するための回転制御部材とを有し、
前記回転制御部材は、前記現像剤量検知手段の検知結果に応じて位置が移動し、前記磁界発生手段が固定配置される画像形成装置であることを特徴とする。

上記構成により、画像濃度の低下や、白地部のカブリがなく良好な画像を出力することができる。

第４の発明は、
前項１に記載の現像装置を備え、画像形成装置本体に着脱可能としたプロセスカートリッジであることを特徴とする。

上記構成により、画像濃度の低下や、白地部のカブリがなく良好な画像を出力することができる。

第５の発明は、
前項４に記載のプロセスカートリッジを着脱可能とした画像形成装置であることを特徴とする。

上記構成により、画像濃度の低下や、白地部のカブリがなく良好な画像を出力することができる。

以上説明したように、本出願に係わる第１の発明によれば、
現像剤と、像担持体と、像担持体に対向して配置され現像剤を担持して現像領域に搬送する現像剤担持体と、現像剤担持体の内側に配置され周方向に複数の磁極を持った磁界発生手段とを有し、電子写真方式の画像形成装置に用いる現像装置において、
前記現像剤は磁性現像剤であり、前記像担持体と前記現像剤担持体との間に所定の間隔を持って近接しており、前記現像剤担持体に直流電圧と交流電圧を重畳印加することにより前記像担持体上の前記現像剤を前記像担持体上に飛翔させ前記像担持体上に形成された静電潜像を可視化するものであって、
前記磁界発生手段は、周方向に回転可能な状態に両端部を支持されており、前記画像形成装置に備えた前記磁界発生手段の固定位置を制御するための制御部材によって前記磁界発生手段の磁極の位置が決定されることを特徴とする現像装置により、画像濃度の低下や、白地部のカブリがなく良好な画像を出力することができる。

第２の発明によれば、
環境を判断する環境検知手段を有する画像形成装置において、
前項１に記載の現像装置と、前記磁界発生手段の回転を制御するための回転制御部材とを有し、
前記回転制御部材は、前記環境を判断する環境検知手段の検知結果に応じて位置が移動し、前記磁界発生手段が固定配置されることを特徴とする画像形成装置により、画像濃度の低下や、白地部のカブリがなく良好な画像を出力することができる。

第３の発明によれば、
前記現像剤の量を検知する現像剤量検知手段を有する画像形成装置において、
前項１に記載の現像装置と、前記磁界発生手段の回転を制御するための回転制御部材とを有し、
前記回転制御部材は、前記現像剤量検知手段の検知結果に応じて位置が移動し、前記磁界発生手段が固定配置されることを特徴とする画像形成装置により、画像濃度の低下や、白地部のカブリがなく良好な画像を出力することができる。

第４の発明によれば、
前項１に記載の現像装置を備え、画像形成装置本体に着脱可能としたことを特徴とするプロセスカートリッジにより、画像濃度の低下や、白地部のカブリがなく良好な画像を出力することができる。

第５の発明によれば、
前項４に記載のプロセスカートリッジを着脱可能としたことを特徴とする画像形成装置により、画像濃度の低下や、白地部のカブリがなく良好な画像を出力することができる。

以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。

実施例１について図に基づいて説明する。

図７は本実施例プロセスカートリッジを使用した画像形成装置全体の断面図である。

同図において、プロセスカートリッジは像担持体である感光ドラム１、感光ドラムを一様に帯電するための帯電手段である帯電ローラ２、露光装置３により感光ドラム上に形成された静電潜像をトナーにより顕像化するための現像装置５０、そして転写後に感光ドラム上にわずかに残ったトナーを掻き取り、次回の画像形成に供するためのクリーニング装置であるクリーニングブレード７１を備えている。画像形成装置本体には感光ドラム１から転写材Ｐにトナーを転写させるための転写装置である転写ローラ９、転写材Ｐに転写されたトナーを定着させる定着装置８、使用環境を検知する温湿度センサ１００、および制御部１１０を備えている。

また、トナー５は、負帯電性の高抵抗絶縁性トナーであり、平均粒径５．８μｍの微粒子トナーを使用する。この微粒子トナーは、バインダー樹脂１００重量部に対し、磁性体を１００重量部、負帯電性の荷電制御剤を１重量部配合して、これらを混合し、溶融混練、粉砕し、平均粒径が５．８μｍの分級品とする。さらに分級品１００重量部に対して、疎水性シリカ微粉体１．５重量部を外添剤として乾式混合して製造した磁性１成分トナーである。

本実施例の場合、上記構成の画像形成装置において、負帯電された感光ドラム上に反転現像を行う。

次に本実施例の現像装置について述べる。

図８のように本実施例の現像装置には、トナーを収容した現像容器に、トナーを搬送する現像スリーブ１１と、この現像スリーブ上に担持したトナーの量を規制する弾性ブレードを有し、現像スリーブ内にはマグネットローラが配設されている。

マグネットローラの磁力によりトナーは現像スリーブ上に付着し、現像スリーブの回転に伴い、弾性ブレードに至って規制されマイナスに帯電し、感光ドラムと対向した現像領域に搬送される。

本実施例では、現像領域での現像スリーブと像担持体とのギャップ（Ｓ−Ｄギャップ）を、現像スリーブの両端部に配設した現像コロ（不図示）により３００μｍに維持し、現像時に現像スリーブと感光ドラムとの間に現像バイアスとして直流（ＤＣ）と交流（ＡＣ）の重畳電圧を印加する。

マグネットローラ１３はＳ１極が感光ドラムと対向するように現像スリーブ１１の内部に配置され、内部に４つの磁極Ｎ１，Ｎ２，Ｓ１，Ｓ２を有する円筒状のマグネットローラ１３（ナイロン等の合成樹脂バインダーで磁性体粉末を結着した所謂樹脂マグネット）である。

トナー５は、現像スリーブ内部に設けられたマグネットローラ１３の搬送極であるＳ２極の磁力により現像スリーブ１１の表面に引き寄せられて保持される。現像スリーブは図示矢印Ｂ方向に回転し、トナー５を弾性ゴムブレード１２へと搬送する。トナー５は弾性ゴムブレード１２によって摩擦帯電し、適正な電荷を付与される。すると、電荷を付与されたトナーは、更に搬送されてマグネットローラ１３の現像極であるＳ１極側の現像スリーブ１１の表面に到達する。

ここにおいて、電荷を付与された個々のトナー５には、図３のようにマグネットローラ１３の現像極であるＳ１極の磁力による現像スリーブ１１への磁気拘束力Ｆ、感光ドラム１と現像スリーブ１１との間の電界差によって生じる電気力Ｅ、付与された電荷による鏡像力Ｇの主として３つの力が作用しており、この３つの力が適正な関係にあるとき、トナー５が適正量だけ現像スリーブ１１から静電潜像を形成されている感光ドラム１へ飛翔し、静電潜像が顕像化される。

ここで、本実施例の特徴として上述の現像スリーブ内に配置されたマグネットローラ１３が周方向に回転可能な状態で設置されており画像形成装置の使用環境に応じてマグネットローラ１３の現像極の位置が変更されるところにある。

具体的には、図９（ａ）に示すようにマグネットローラ１３に凸部を備え、Ｓ１極の位置を現像スリーブ１１の回転方向上流側あるいは下流側にマグネットロールを回転させることを可能とし、現像領域におけるトナーの磁気拘束力Ｆを変化させることができるようにした。

次にマグネットローラの回転機構について述べる。

マグネットローラ端部には凸部１３１を備えており、この凸部に周方向の力を加えることでマグネットローラが回転するようになっている。本実施例では図９（ａ）のようにマグネットローラの長手端部に棒状の凸部を備えたものを使用した。

画像形成装置には図９（ｂ）のようにマグネットローラ１３の凸部１３１に力を加えるための移動可能な部材１４が備えられており、温湿度センサの検知結果に応じて部材の位置が変化するようになっている。

具体的に述べる。

例えば図１０のように部材１４は画像形成装置本体に備えられた部材１５に揺動可能に設置されている。部材１５は環境検知センサ１００の検知結果に応じて発信される制御部１１０からの信号によって支点１６を中心に破線１５１の状態に回転する。すると、部材１５の回転に応じて部材１４が破線１４１のように移動する。画像形成装置内にプロセスカートリッジが図１０中の矢印Ｃの方向に挿入されると、マグネットローラ１３の凸部１３１が画像形成装置に備えられた部材１４に押され、マグネットローラが所定量だけ周方向に回転する。従って、温湿度センサ１００の検知結果に応じてマグネットローラ１３を所望の角度だけ回転させることができる。

本実施例では、温度３０℃以上かつ湿度７５％以上の高温高湿環境の場合、あるいは温度１５℃以下かつ湿度３０％以下の低温低湿環境の場合にマグネットローラが回転する設定とした。

詳細には、３０℃／７５％以上の高温高湿環境の場合は図１（ａ）のようにＳ１極の磁力ピーク位置を感光ドラム１と現像スリーブ１１の最近接位置に対して現像スリーブ１１の回転方向に上流側に５°回転させ、現像領域Ｄの後端の領域Ｄ´でのＳ１磁力を矢印Ｒで示す従来設定に対して矢印Ｘのように弱くなるようにした。

１５℃／３０％以下の低温低湿環境では、図１（ｂ）のようにＳ１極の磁力ピーク位置を感光ドラム１と現像スリーブ１１の最近接位置に対して現像スリーブ１１の回転方向に下流側に５°回転させ、領域Ｄ´でのＳ１磁力Ｚを矢印Ｒで示す従来設定に対して矢印Ｘ´のように強くなるようにした。

ここで本実施例の画像形成装置の動作についてフローチャート図１１を用いて説明する。
使用環境を検知する（ステップ１）
使用環境検知の結果に応じて部材１５が回転し、マグネットローラが回転する（ステップ２）
プリントを開始する（ステップ３）
このような構成のプロセスカートリッジと画像形成装置を用いて実際に１００００枚のプリントテストを行った。

比較のために本発明を採用していないＳ１磁極の位置が環境で変化しない画像形成装置についても同様にプリントテストを行った。

評価方法：
Ａ４サイズ紙に印字率４％の印字耐久をしていき、５００枚ごとにべた白画像のサンプルを３枚、べた黒画像のサンプルを３枚出力する。サンプルの測定個所は図１２で示す５点の領域を測定する。べた白画像は反射率を反射率計により測定し５点の平均値（Ａ）を求め、通紙していない基準白紙の反射率（Ｂ）との差（Ｂ−Ａ）をカブリ量とする。単位は％で表記する。

べた黒画像はサンプル内の５点での濃度を反射濃度計により測定し５点の平均値を求める。
環境：高温高湿環境 ３５℃／９０％
低温低湿環境 １０℃／１０％
高温高湿環境における画像濃度と低温低湿環境におけるカブリ量の結果を図１３に示す。

高温高湿環境ではマグネットローラを回転させ、Ｓ１磁極位置を上流側に移動させることで画像濃度ウスが起こることなく良好な出力画像を得ることができた。

低温低湿環境ではマグネットローラを回転させ、Ｓ１磁極位置を下流側移動させることでカブリが起こることなく良好な出力画像を得ることができた。

これは、高温高湿環境では図１（ａ）のようにトナー５の電荷量が小さいため、現像領域Ｄの後部領域Ａの磁力が強く磁気拘束力Ｆが強くなるため、現像領域Ｄの最後でトナー５が現像スリーブ側に戻ってしまい感光ドラム上に付着するトナー量が少なくなってしまう。このため画像濃度ウスが起きたと考えられる。一方、Ｓ１磁極位置を上流側に移動して現像領域Ｄの後部領域Ｄ´の磁力を弱くし磁気拘束力Ｆを弱くすることで感光ドラム１に付着するトナー量を充分に確保することができるため、良好な画像濃度が得られたと考えられる。

低温低湿環境ではトナー５の摩擦電荷が過大になりやすいため、現像スリーブ１１から感光ドラム１にトナー５が飛翔しやすい状態にある。従って、図１（ｂ）のように現像領域Ｄの最後部領域Ａの磁力が弱いとトナーの磁気拘束力Ｆが弱く現像領域の最後で感光ドラム側に飛翔するトナー量が多くなるためカブリ量が増加すると考えられる。一方、Ｓ１磁極位置を下流側に移動して現像領域Ｄの後部領域Ｄ´の磁力を強くし、磁気拘束力Ｆを強くすることで感光ドラム１に飛翔するトナー量を低減することができるため、カブリのない良好な画像が得られたと考えられる。

また、本実施例ではマグネットローラを回転させるために円柱状の凸部１３１を設けたが、画像形成装置に備えた移動部材１４によってマグネットローラを回転させることが可能な形状ならば図１４（ａ）のような平らな形状や図１４（ｂ）のような断面が半円状の形状としてもかまわない。

このように、１成分磁性トナーを使用した画像形成装置において、使用環境に応じてマグネットローラを回転させ現像領域の磁力を変化させることによって、画像濃度ウス、カブリが起きることなく良好が出力画像を得ることができた。

本実施例はプロセスカートリッジ内のトナー残量に応じて現像領域の磁気拘束力Ｆを変化させることが特徴である。

本実施例で使用する画像形成装置、プロセスカートリッジは前記実施例１に示したものとほぼ同様であるが、プロセスカートリッジの現像装置には現像剤の残量を検知するための現像剤残量検出部材を備えている。

次に現像剤の残量検知について詳細を述べる。

現像剤残量検出部材は、図１５に示すように現像剤容器内に水平方向に架張された状態で設けられたアンテナ状の電極とされ、現像ローラとの間に電源よりＡＣ電圧が印加される。現像剤残量検知装置、即ち、現像剤残量検知回路２８が画像形成装置本体に設けられており、この検知回路の静電容量検出回路３２にて求められた電極と現像ローラとの間の静電容量と、静電容量検出回路３３にて求められた比較用コンデンサ３１の静電容量とがコンパレータ３４にて比較される。コンパレータにて比較された両静電容量の差分がゼロ以下となった場合には、現像剤残量が所定値以下となったと判断されトナーＬＯＷ表示を行う。従って、比較用コンデンサ３１の容量を調整することにより、検知するトナー残量を任意に設定することができる。

本実施例では現像容器内の初期のトナー量は３００ｇ充填とし、トナー残量が３５ｇになったことを判断するように比較用コンデンサを設定した。

本実施例のトナー５は実施例１で述べたトナーに外添剤として正極性を持つチタン酸ストロンチウム０．６重量部をさらに乾式混合した磁性１成分現像剤を使用した。

ここで本実施例の画像形成装置の動作についてフローチャート図１６を用いて説明する。
プリント開始（ステップ１）
トナー残量が所定量になったか検知する（ステップ２）
トナー残量が所定量になったことを検知すると部材１５が回転し、マグネットローラ所定の角度だけ回転する（ステップ３）
トナーがなくなるまでプリントを継続する（ステップ４）
上述のような現像剤の残量検知手段とマグネットローラ１３の回転機構を備えたプロセスカートリッジと画像形成装置を用いてプリントテストを行った。

本実施例では、現像剤の残量検知手段でトナー量が３５ｇになったことを検知し、トナーＬＯＷ表示が点灯すると前記実施例１と同様の回転機構によりマグネットローラ１３が現像スリーブ１１の回転方向の下流側に５°回転するように設定した。

比較のために本発明を使用しない画像形成装置を用いて同様のプリントテストを行った。

評価方法：
環境は低温低湿環境 １０℃／１０％で行った。

実施例１と同様にＡ４サイズ紙に印字率４％の印字耐久をしていき、５００枚ごとにべた白画像のサンプルを３枚とり、サンプル内の５点での反射率を反射率計により測定し５点の平均値（Ａ）を求め、通紙していない基準白紙の反射率（Ｂ）との差（Ｂ−Ａ）をカブリ量とする。単位は％で表記する。

印字耐久はプロセスカートリッジ内のトナー残量が印字不可能になるまで行う。トナーＬＯＷ表示が点灯したら画像形成装置から一旦プロセスカートリッジを取り出し、振った後に再度挿入し、引き続きプリントを行う。

図１７に結果を示す。

本発明を採用していない従来の画像形成装置では、トナーＬＯＷ表示点灯後にカブリ量が３．０％に増加しているのに対して、本発明の画像形成装置ではトナーＬＯＷ表示点灯後でもカブリ量１．５％であり問題ないレベルになっている。

画像濃度についてもトナーＬＯＷ表示点灯後でも反射濃度１．３以上を維持しており問題ないレベルであった。

これは、トナーＬＯＷ表示後は逆極性に強く帯電したトナーの割合が増加している。このため従来の画像形成装置では現像領域後端部分Ｄ´での磁界による引き戻し力が充分でないため感光ドラムに逆極性のトナーが付着しやすくなったためカブリ量が増加したと考えられる。一方、本発明の画像形成装置では図１８のように現像領域後端領域Ｄ´での磁界によるトナー５の磁気拘束力Ｆが従来の引き戻し力Ｒに比べて本実施例の構成では引き戻し力Ｘ´のように強くなっている。

このため逆極性に強く帯電したトナーが感光ドラムに付着しにくくなりカブリ量が増加することなくトナー５がなくなるまで良好な出力画像が得られたと考えられる。

このように、トナーの残量が白抜け画像が発生する間際であることを検知した以降はマグネットローラを回転させ、現像領域の後部の磁気拘束力Ｆを強くすることにより逆極性に帯電したトナーを感光ドラムに付着しにくくできるので、トナーがなくなるまでカブリ量が少なく、さらに経済的に良好な出力画像を得ることができた。

実施例１を説明するＳ１磁極配置図 現像方法を説明する現像装置断面図 現像剤に作用する力を説明する図 本発明の課題を説明する図 逆極性に帯電した現像剤が白地部に飛翔することを示す図 プリント枚数と帯電性が正極の粒子の飛翔量の関係を示す図 実施例１で用いる画像形成装置断面図 実施例１で用いる現像装置断面図 （ａ）実施例１で用いるマグネットローラ、（ｂ）マグネットローラの回転動作を示す図 マグネットローラの回転動作を示す断面図 実施例１の動作を示すフローチャート 画像サンプルの測定ポイントを示す図 実施例１の評価結果を示す図 実施例１で示したマグネットローラ形状と異なる形状、（ａ）平らな形状、（ｂ）断面が半円形状を示す図 実施例２で用いるトナー残量検知手段を説明する図 実施例２の動作を示すフローチャート 実施例２の評価結果を示す図 実施例２の評価結果を説明する図 従来の画像形成装置を示す略断面図

符号の説明

１ 感光ドラム
２ 帯電手段（帯電ローラ）
３ 露光手段（露光装置）
５ 現像剤（トナー）
８ 定着手段（定着装置）
９ 転写手段（転写ローラ）
１１ 現像スリーブ
１２ 現像剤規制部材（弾性ゴムブレード）
１３ マグネットローラ
１４ 画像形成装置に備えた移動可能な部材
１５ 画像形成装置に備えた移動可能な部材を駆動させる部材
１６ 支点
２８ 現像剤残量検知回路
３１ 比較用コンデンサ
３２ 静電容量検知回路
３３ 静電容量検知回路
３４ コンパレータ
５０ 現像装置
７１ クリーニングブレード
１００ 環境検知手段（温湿度センサ，環境検知センサ）
１１０ 制御部
１３１ マグネットローラ上の凸部
Ａ 感光ドラムの回転方向
Ｂ 現像スリーブの回転方向
Ｄ 現像領域
Ｄ´ 現像領域の後端領域
Ｅ 感光ドラムと現像スリーブの間に作用する電界
Ｆ トナーに作用する磁気拘束力
Ｇ トナーに作用する鏡映力
Ｒ 現像領域後端における磁力
Ｘ 現像領域後端における磁力
Ｘ´ 現像領域後端における磁力

Claims (5)

1. 現像剤と、像担持体と、像担持体に対向して配置され現像剤を担持して現像領域に搬送する現像剤担持体と、現像剤担持体の内側に配置され周方向に複数の磁極を持った磁界発生手段とを有し、電子写真方式の画像形成装置に用いる現像装置において、
   前記現像剤は磁性現像剤であり、前記像担持体と前記現像剤担持体との間に所定の間隔を持って近接しており、前記現像剤担持体に直流電圧と交流電圧を重畳印加することにより前記像担持体上の前記現像剤を前記像担持体上に飛翔させ前記像担持体上に形成された静電潜像を可視化するものであって、
   前記磁界発生手段は、周方向に回転可能な状態に両端部を支持されており、前記画像形成装置に備えた前記磁界発生手段の固定位置を制御するための制御部材によって前記磁界発生手段の磁極の位置が決定されることを特徴とする現像装置。
2. 環境を判断する環境検知手段を有する画像形成装置において、
   前記請求項１に記載の現像装置と、前記磁界発生手段の回転を制御するための制御部材とを有し、
   前記制御部材は、前記環境を判断する環境検知手段の検知結果に応じて位置が移動し、前記制御部材の位置に応じて前記磁界発生手段が固定配置されることを特徴とする画像形成装置。
3. 前記現像剤の量を検知する現像剤量検知手段を有する画像形成装置において、
   前記請求項１に記載の現像装置と、前記磁界発生手段の回転を制御するための回転制御部材とを有し、
   前記回転制御部材は、前記現像剤量検知手段の検知結果に応じて位置が移動し前記磁界発生手段が固定配置されることを特徴とする画像形成装置。
4. 前記請求項１に記載の現像装置を備え、画像形成装置本体に着脱可能としたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
5. 前記請求項４に記載のプロセスカートリッジを着脱可能としたことを特徴とする画像形成装置。

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