JP2010156865A

JP2010156865A - 現像装置

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Publication number: JP2010156865A
Application number: JP2008335473A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Ishida; 祐介石田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2008-12-27
Filing date: 2008-12-27
Publication date: 2010-07-15

Abstract

【課題】長期にわたって画像形成を行った場合においても、濃度ムラ、がさつき、かぶりなどの画像不良を抑制し、常に安定した画像形成を行うことができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像ローラ内に現像剤を汲み上げるための電磁石を備え、通常画形成時と非画像形成時で電磁石の駆動電流値を変更することとした。それによって現像剤の汲み上げ量を制御することで現像剤に掛かるストレスを制御することが可能となり、濃度ムラ、がさつき、かぶりなどの画像不良を抑制し、長期にわたり安定した画像形成を行うことができる画像形成装置を提供することができた。
【選択図】図２

Description

本発明は、像担持体に形成された静電像をトナーとキャリアとを備える現像剤を用いて現像する現像装置に関する。詳しくは、静電記録方式や電子写真方式を利用した複写機やレーザービームプリンタなどの画像形成装置に用いられ、現像剤を担持する現像剤担持体内部に電磁石を有する現像装置に関するものである。

一般に、電子写真方式の画像形成装置では、帯電・露光・現像・転写・定着・クリーニングの各画像形成プロセスによって画像形成を行う。即ち、電子写真感光体（以下「感光体」という。）の表面を均一に帯電した後、画像情報に応じた露光を行って静電像（潜像）を形成する。この静電潜像をトナーによってトナー像として現像し、このトナー像を感光体上から紙等の記録材上に転写する。トナー像を転写した後の感光体は、表面に残った転写残トナーが除去されてクリーニングされる。一方、トナー像が転写された記録材は加熱・加圧されて表面にトナー像が定着される。これによって画像形成が終了する。

一方、近年、電子写真方式の画像形成装置においても、オフセット印刷並みの高画質と高耐久性が要求されるようになっている。そこで、これらを実現する上で重要なことは、現像剤の劣化を抑制することが重要である。

現像剤の劣化を抑制するためには、如何にして現像剤へ与えるストレスを減らすかが重要となる。特にストレスによってトナー劣化が発生してしまうと、がさつき、濃度低下、かぶりなどの画像不良が発生してしまうことがあった。

現像剤へのストレスは現像装置内のあらゆる箇所で与えられるが、その中でも代表的な箇所は、現像剤層形成部、より詳細には規制部材内側部であることが一般的に知られている。現像剤へのストレスは、画像形成時及び非画像形成時（紙間、前回転、後回転、空回転時）における現像ローラが回転動作を行っている時に発生する。

そこで上記問題を解決するために、特許文献１では、非画像形成時において現像ローラの駆動を停止することが提案されている。これは現像器の駆動時間を削減できるため、駆動ギヤ、駆動モータの劣化を抑制する効果や、駆動オン時における現像剤劣化をある程度抑制する効果はあった。しかし、画像形成動作のスタンバイ状態や休止状態において現像ローラの回転動作を行っていない時でも、現像スリーブ内の磁力によって現像剤は現像スリーブ上で圧縮され、劣化が促進してしまう問題があった。
特開平２−１２５２７３号公報

そこで本発明の目的は、非画像形成時に現像スリーブ表面に形成される磁界によって現像剤がスリーブ上で圧縮されることによる劣化を抑制可能とすることである。

上記目的を達成する本発明に係る画像形成装置は、磁性粒子を含む現像剤を収納する現像容器と、像担持体に形成された潜像を現像すべく前記現像容器の開口部に設けられ、現像剤を担持して前記像担持体と対向する現像位置に現像剤を搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体表面のうち前記現像容器内に設けられた領域に対向するように前記現像剤担持体の内側に設けられ、通電されることで磁界を発生する電磁石を少なくとも含む磁界発生装置と、前記磁界発生装置に電圧を印加する電圧印加手段と、前記像担持体上の潜像を現像する現像時よりも非現像時のほうが前記電磁石と対向する現像剤担持体の表面に形成される磁界が小さくなるように前記電圧印加手段を制御するコントローラと、有することを特徴とする。

また、上記目的を達成する本発明に係る画像形成装置は、磁性粒子を含む現像剤を収納する現像容器と、像担持体に形成された潜像を現像すべく前記現像容器の開口部に設けられ、現像剤を担持して前記像担持体と対向する現像位置に現像剤を搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体表面のうち前記現像容器内に設けられた領域に対向するように前記現像剤担持体の内側に設けられ、通電されることで磁界を発生する電磁石を少なくとも含む磁界発生装置と、前記磁界発生装置に電圧を印加する電圧印加手段と、非現像時は、前記電磁石に印加するバイアスをオフするように前記電圧印加手段を制御するコントローラと、有することを特徴とする。

本発明によれば、非画像形成時に現像スリーブ表面に形成される磁界によって現像剤がスリーブ上で圧縮されることによる劣化を抑制可能とすることができる。

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

実施例１
先ず、本実施例の画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。図１は本実施例の画像形成装置１００の概略構成図である。画像形成装置１００は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色に対応して設けられ４つの画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋを有する電子写真方式のフルカラープリンタである。画像形成装置１００は、原稿読み取り装置（図示せず）又はパーソナルコンピュータ等のホスト機器と接続可能に構成されている。そして、画像形成装置１００は、原稿読み取り装置（図示せず）又はパーソナルコンピュータからの画像信号に応じて、４色フルカラー画像を記録材（記録用紙、プラスチックフィルム、布等）に形成することができる。各画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋにて像担持体としての電子写真感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋ上に形成されたトナー像を、中間転写ベルト１６上へ転写し、続いて記録材担持体８により搬送される記録材Ｐ上に転写する構成となっている。以下、詳しく説明する。

尚、本実施例では、画像形成装置１００が備える４つの画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋは、現像色が異なることを除いて実質的に同一の構成を有する。従って、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの画像形成部に属する要素であることを表すために符号に付した添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋは省略し、総括的に説明する。

画像形成部１には、像担持体として円筒型の感光体、即ち、感光ドラム２が配設されている。感光ドラム２は、図中矢印方向に回転駆動される。

感光ドラム２の周囲には帯電手段としての帯電ローラ３と、現像手段としての現像器４、転写手段としての一次転写ローラ５、二次転写ローラ１５と、二次転写対向ローラ１０と、クリーニング手段としてのクリーニング装置６が配置されている。感光ドラム２の図中上方には露光手段としてのレーザースキャナ（露光装置）７が配置されている。又、各画像形成部１の感光ドラム２と対向して中間転写ベルト１６が配置されている。中間転写ベルト１６は、駆動ローラ９の駆動により図中矢印方向に周回移動し、トナー画像を記録材Ｐとの当接部へと搬送する。続いて中間転写ベルト１６から記録材Ｐへトナー像を転写した後、定着装置１３によってトナー像が記録材Ｐへ熱定着される。

例えば、４色フルカラーの画像形成時について説明すると、先ず、画像形成動作が開始すると、回転する感光ドラム２の表面が帯電ローラ３によって一様に帯電される。このとき、帯電ローラ３には、帯電バイアス電源より帯電バイアスが印加される。次いで、感光ドラム２は、露光装置７から発せられる画像信号に対応したレーザー光により露光される。これにより、感光ドラム２上に画像信号に応じた静電像（潜像）が形成される。感光ドラム２上の静電像は、現像器４内に収容されたトナーによって顕像化され、可視像となる。本実施例では、レーザー光により露光した明部電位にトナーを付着させる反転現像方式を用いる。

現像器４により、感光ドラム２上にトナー像を形成し、中間転写ベルト１６上にトナー像を一次転写する。一次転写後に感光ドラム２表面に残ったトナー（転写残トナー）は、クリーニング装置６によって除去される。

この動作をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックで順次行い、中間転写ベルト１６上で４色のトナー像を重ね合わせる。その後、トナー像の形成タイミングに合わせて記録材収納カセット（図示せず）に収容された記録材Ｐが供給ローラ１４、搬送材８により搬送される。そして、二次転写ローラ１５に二次転写バイアスを印加することにより、中間転写ベルト１６上の４色のトナー像を、搬送材８上に担持されている記録材Ｐ上に一括で二次転写する。

次いで、記録材Ｐは搬送材８から分離され、定着手段としての定着装置１３に搬送される。この定着装置によって、加熱、加圧されることで、記録材Ｐ上のトナーは溶融、混合されて、フルカラーの永久画像となる。その後、記録材Ｐは機外に排出される。

又、二次転写部で転写しきれずに中間転写ベルト１６に残留したトナーは、中間転写ベルトクリーナー１８により除去される。これにより、一連の動作が終了する。

尚、所望の画像形成部のみを用いて、所望の色の単色又は複数色の画像を形成することも可能である。

次に、図２、図３、図４を参照して現像器４及びトナー補給装置１９について説明する。本実施例では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの現像器及びトナー補給装置４の構成は同一である。

図２に示すように、現像器４は、現像剤を収容する現像容器３０を有する。現像容器３０内には、現像剤として主に非磁性トナー（トナー）と磁性キャリア（キャリア）とを備える二成分現像剤が収容されている。初期状態の現像剤中のトナー濃度は、本実施例では７重量％である。但し、この値はトナーの帯電量、キャリア粒径、画像形成装置の構成などで適正に調整されるべきものであって、必ずしもこの数値に従わなければいけないものではない。

現像容器３０は、感光ドラム２に対向した一部分が開口しており、この開口部に一部露出するようにして現像剤担持体としての現像スリーブ１１が回転可能に配置されている。現像スリーブ１１は非磁性材料で構成され、磁界発生手段（磁界発生装置）としての固定の磁性部材としてのマグネット１２を内包する。本実施例では、マグネット１２は、外周に沿って複数の磁極を有する。そして、現像動作時には、現像スリーブ１１は、図中矢印方向に回転し、現像容器３０内の二成分現像剤を層状に保持して、感光ドラム２と対向する現像領域に担持搬送する。現像スリーブ１１上に担持された現像剤は、現像領域において穂立ちした磁気ブラシを形成する。この磁気ブラシを感光ドラム２の表面に接触させるか近接させて、感光ドラム２の表面に形成されている静電像に応じて二成分現像剤中のトナーを感光ドラム２側に供給し、その静電像を現像する。

通常、少なくとも現像動作時には、現像スリーブ１１に所定の現像バイアスが印加され、感光ドラム２と現像スリーブ１１との間に形成される電界の作用により、トナーを感光ドラム２へと転移させる。又、現像スリーブ１１上に担持する現像剤量を規制するために、現像領域より現像スリーブ１１の回転方向上流側において、マグネット１２と協働して磁界の作用によって現像剤層厚を規制する規制部材１８が設けられている。

感光ドラム２上の静電像を現像した跡の現像剤は、現像スリーブ１１の回転に従って搬送され、現像容器３０の、後述する現像室（第１現像剤収容室）２１に回収される。

更に、本実施例では現像剤汲み上げ部に現像スリーブ１１内に通電されることで磁界を発生する磁界発生装置としての電磁石７３が備わっている。ここで、現像容器内のトナーの動きについて説明する。現像スリーブ１１上のトナーは、規制部材１８にて層厚が規制された後、現像位置に搬送される。そして、現像に寄与した後、スリーブ１１内のマグネットにより現像容器内に搬送される。そして、電磁石７３は、電磁石７３に現像スリーブ回転方向上流側に隣接して配置されるＮ極と同極の磁界を形成することで、反発磁界を形成している。この反発磁界により現像に寄与した現像剤は、現像スリーブからそぎ落とされる。一方、電磁石７３と対向するに形成された磁界により、現像容器内の現像剤が汲み上げれ、電磁石７３よりも現像スリー回転方向下流側に設けられたＳ極、Ｎ極により規制部材１８と対向する位置に現像剤が搬送されるように構成されている。

図３に示したように、電磁石はＧａＦｅＯ_３単結晶からなる強磁性体７３ａと、強磁性体７３ａに巻いているコイル７３ｂから構成されている。そしてコントローラであるＣＰＵによって、電磁石に通電するための電圧印加手段としての電圧回路に掛ける印加電圧を制御可能な構成となっている。

図４に示すように、現像容器には、隔壁２５により現像室（第１現像剤収容室）に２１（現像スリーブ１１に近い側）と攪拌室（第２現像剤収容室）２２（現像スリーブ１１から遠い側）に略二分されている。現像室２１、攪拌室２２は、本実施例では現像スリーブ１１の軸方向に沿って延在する。隔壁２５は、現像容器２の内部の長手方向両端部側壁２６、２７までは達しておらず、これにより現像室２１と攪拌室２２との間で現像剤の通過を許す第１連通部２３と第２連通部２４とが形成されている。

そして、現像室２１、攪拌室２２には、現像室２１と攪拌室２２との間で現像剤を循環させる循環手段が設けられている。この循環手段は、現像室２１、攪拌室２２の長手軸線方向に沿って、それぞれ現像剤の搬送及び攪拌を行う搬送部材として第１スクリュー１３、第２スクリュー１４を有する。これら第１、第２スクリュー１３、１４により、現像剤は、現像容器２内を循環しつつ混合及び攪拌される。本実施例の現像器４における現像剤循環の方向は、現像室２１で図２の紙面奥側から手前側に向かう方向、攪拌室２２で図２の紙面手前側から奥側に向かう方向である（図４中矢印Ｄ方向）。

本実施例の現像器４では、画像形成装置本体に設けられた駆動モータとされる駆動源７０からの駆動力が、駆動伝達手段としての回転軸７１を介して現像スリーブ１１に伝達される。又、この駆動力は、駆動伝達手段としてのギア系７２ａ、７２ｂ、７２ｃを介して第１、第２スクリュー１３、１４に伝達される。

本実施例では、第１スクリュー１３及び第２スクリュー１４は、それぞれ現像室２１、攪拌室２２の長手軸線方向と略平行に設けられた回転軸１３ａ、１４ａと、その周りに設けられたスパイラル形状の搬送部（翼部，スパイラル部材）１３ｂ、１４ｂとを有する。本実施例では、第１、第２スクリュー１３、１４は共に、回転軸１３ａ、１４ａの軸径が１２ｍｍであり、直径が３０ｍｍのスパイラル形状の搬送部１３ｂ、１４ｂを３０ｍｍ間隔で軸周面上に配設して成る。

尚、本実施例では、第１、第２スクリュー１３、１４の夫々の現像剤搬送方向下流端部には、返し部材１５、１６が設けられている。

返し部材１５、１６は、これら第１、第２スクリュー１３、１４と同軸的に、且つ、現像剤の搬送方向がそれぞれに対して逆方向（図中矢印ｒ１、ｒ２）となるように設けられたスクリューである。即ち、回転軸１３ａ、１４ａの軸周面上にスパイラル形状の搬送部（翼部）を配設して成る第１、第２返し部材１５、１６を設けている。これにより、第１、第２スクリュー１３、１４の現像剤搬送方向下流端部において、現像剤搬送方向（図４中矢印Ｄ方向）とは逆方向に現像剤を押し戻し、第１、第２連通部２３、２４における現像剤の受け渡しを円滑にしている。

上述のような現像動作によって二成分現像剤中のトナーが消費される。そして、現像容器３０内の現像剤のトナー濃度が徐々に減少する。従って、図２に示したトナー補給装置１９によって現像容器３０にトナーが補給される。トナー補給装置１９は、現像器４に補給すべきトナーを収納するトナー容器（トナー補給槽、トナー貯蔵部）５０を有する。トナー容器５０の図中左端には、トナー補給口５１ｂが設けられている。又、トナー容器５０には、トナー補給口５１ｂに向けてトナーを搬送するトナー補給手段としてのトナー補給スクリュー５１ａが設けられている。

ここで、本実施例にて用いられる現像剤について説明する。上述のように、本実施例では、主に非磁性トナー（トナー）と磁性キャリア（キャリア）とを備える二成分現像剤を用いる。

トナーは、結着樹脂、着色剤、そして、必要に応じてその他の添加剤を含む着色樹脂粒子と、コロイダルシリカ微粉末のような外添剤が外添されている着色粒子とを有している。そして、トナーは粉砕法により製造した負帯電性のポリエステル系樹脂であり、体積平均粒径は５μｍ以上、９μｍ以下が好ましい。本実施例では６．２μｍであった。

キャリアは、例えば、表面酸化或は未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類などの金属、及びそれらの合金、或は酸化物フェライトなどが好適に使用化能であり、これらの磁性粒子の製造法は特に制限されない。そして、キャリアは、重量平均粒径が２０〜５０μｍ、好ましくは３０〜４０μｍであり、抵抗率が１０７Ωｃｍ以上、好ましくは１０８Ωｃｍ以上である。本実施例では１０８Ωｃｍのものを用いた。

尚、本実施例にて用いられるトナーについて、体積平均粒径は以下に示す装置及び方法にて測定した。測定装置としては、コールターカウンターＴＡ−ＩＩ型（コールター社製）、個数平均分布、体積平均分布を出力するためのインターフェース（日科機製）及びＣＸ−Ｉパーソナルコンピュータ（キヤノン製）を使用した。電解水溶液として、一級塩化ナトリウムを用いて調製した１％ＮａＣｌ水溶液を使用した。測定方法は以下に示す通りである。即ち、上記の電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を０．１ｍｌ加え、測定試料を０．５〜５０ｍｇ加える。試料を懸濁した電界水溶液は超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行い、上記のコールターカウンターＴＡ−ＩＩ型により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて２〜４０μｍの粒子の粒度分布を測定して体積平均分布を求める。こうして求めた体積平均分布より、体積平均粒径を得る。

ここで図５に上記の画像形成装置の動作工程図を示した。

ａ：前多回転工程
画像形成装置の始動（起動）動作期間（ウォーミング期間）である。画像形成装置のメイン電源スイッチのＯＮにより、画像形成装置のメインモータを起動させて、所要のプロセス機器の準備動作を実行する。
ｂ：スタンバイ
所定の始動動作期間終了後、メインモータの駆動が停止し、プリントジョブ開始信号が入力されるまで画像形成装置をスタンバイ（待機）状態に保持する。
ｃ：前回転工程
プリントジョブ開始信号の入力に基づいて、メインモータを再駆動させて、所要のプロセス機器のプリントジョブ前動作を実行する期間である。

より実際的は、１．画像形成装置がプリントジョブ開始信号を受信、２．フォーマッタで画像を展開（画像のデータ量やフォーマッタの処理速度により展開時間は変わる）、３．前回転工程開始、という順序になる。

尚、前記１．の前多回転工程中にプリントジョブ開始信号が入力している場合は、前多回転工程の終了後、前記２．のスタンバイ無しに、引き続き前回転工程に移行する。
ｄ：プリントジョブ実行
所定の前回転工程が終了すると、引き続いて前記の画像形成プロセスが実行されて、記搬送されてくる録材材Ｐにトナー像を形成する。
連続プリントジョブの場合は前記の画像形成プロセスが繰返されて所定枚数分の記録材に順次にトナー像が形成される。
ｅ：紙間工程
連続プリントジョブの場合において、一の記録材Ｐの後端と次の記録材Ｐの先端との間隔工程であり、転写部や定着装置においては非通紙状態期間である。
ｆ：後回転工程
１枚だけのプリントジョブの場合その画像形成済みの記録材が出力された後、あるいは連続プリントジョブの場合その連続プリントジョブの最後の画像形成済みの記録材が出力された後もメインモータを引き続き所定の時間駆動させる。これにより所要のプロセス機器のプリントジョブ後動作を実行する期間である。
ｇ：スタンバイ
所定の後回転工程終了後、メインモータの駆動が停止し、次のプリントジョブ開始信号が入力されるまで画像形成装置をスタンバイ（待機）状態に保持する。

上記において、ｄ：のプリントジョブ実行時において、感光ドラム上のうち記録材搬送領域に対応する潜像形成領域が、現像スリーブと対向する現像位置を通過して現像動作を受けるときが、画像形成時（現像時）である。ａ：の前多回転工程時、ｃ：の前回転工程時、ｅ：の紙間工程時、ｆ：の後回転工程時が非画像形成時（非現像時）である。

非画像形成時とは、上記の前多回転工程時、前回転工程時、紙間工程時、後回転工程時のうちの少なくとも１つの工程時、さらにはその工程時内の少なくとも所定時間である。紙間工程時とは、連続画像形成ジョブ中において、記録材と記録材の間に対応する感光ドラム２上の非画像形成領域が、現像領域（感光ドラム２と現像スリーブ１１が対向する領域）を通過する期間のことをいう。

前述の非画像形成時において、少なくとも感光ドラム２及び現像ローラ１１が回転している間は、帯電ローラ３及び現像ローラ１１に所定の電圧を印加することによって、感光ドラム２と現像ローラ１１の間に所定の電位差（Ｖｂａｃｋ電位）を設けることとしている。これは非画像形成時に感光ドラム及び現像ローラが回転することによってかぶり、キャリア付着が発生することを防止するためである。具体的に本実施例では、感光ドラム２の表面電位（Ｖｄ電位）を−５００Ｖ、現像バイアス電圧（Ｖｄｃ）を−３００Ｖとし、Ｖｂａｃｋ電位は２００Ｖとしている。

ここで図６に、本実施例における電磁石の駆動電流値と、現像装置４８の駆動トルクの関係を示した。図６のように、電磁石の駆動電流値を上げるに従って、電磁石が対向する現像スリーブ表面に形成される磁界が増加し、現像ローラに引き付けられる現像剤量が増加するため現像装置４８の駆動トルクが増加していることが分かった。

ここで本実施例における電磁石７３に掛かる印加電圧の制御方法について、図７（ａ）、（ｂ）を用いて詳細に説明する。

図７（ａ）に３枚連続の画像形成時における電磁石７３に掛かる印加電圧を示した。画像形成動作中は電磁石７３に掛かる印加電圧Ｖｆ＝５．０Ｖとし、コピー開始前、前回転、後回転時、紙間時における印加電圧Ｖｆ＝０Ｖとした。

ここで、図７（ａ）のように、非画像形成中においてＶｆ＝０とした場合と、図７（ｂ）のように画像形成動作中及び非画像形成中でＶｆ＝５．０Ｖとした場合とで、１０％デューティーの画像形成を３枚間欠で行ったときにおけるがさつきレベルの比較検証を行った。図７（ｂ）のように画像形成動作中及び非画像形成中でＶｆ＝５．０Ｖとした場合、約１０００００枚後においてがさつきが発生した。これに対し、図７（ａ）のように、非画像形成中においてＶｆ＝０とした場合、１０００００枚後においても、まだがさつきは発生せず、約１５００００枚後でがさつきが発生した。

図１２に本実施例の動作フローを示す。電源がＯＮされると（Ｓ１）、コントローラは、電磁石に印加する電圧Ｖｆ＝０に設定する。（Ｓ２）そして、プリントジョブ開始信号を受信しているかどうかを判断し（Ｓ３）、受信していない場合は、Ｓ２に戻る。一方、画像形成開始信号を受信している場合は、前回転動作を行う（Ｓ４）。次に、前回転動作が終了しているかどうか判断し（Ｓ５）、前回転動作が終了していない場合は、前回転動作が終了するまでＳ５を繰り返す。前回転動作が終了している場合は、電磁石に電圧Ｖｆ＝５．０Ｖが印加されるように電圧回路を制御し、画像形成動作を開始（Ｓ６）し、プリントジョブが終了したかどうかを判断する（Ｓ７）。プリントジョブが終了していれば、電磁石にＶｆ＝０Ｖが印加されるように電圧回路を制御し（Ｓ８）、後回転動作を実行する（Ｓ９）。Ｓ７で。プリントジョブが終了していない場合は、紙間であるかどうかを判断し（Ｓ１０）し、紙間である場合はＶｆ＝０とし（Ｓ１１）、Ｓ１０に戻る。Ｓ１０にて、紙間でない場合は、Ｓ６に戻る。Ｓ５で後回転が終了したら、電磁石にＶｆ＝０Ｖが印加されるように電圧回路を制御する。（Ｓ６）

以上のように本実施例では、現像ローラ内に現像剤を汲み上げるための電磁石を備え、非画像形成時（非現像時）は電磁石の駆動電流値を画像形成時（現像時）よりも下げることとした。それによって現像剤の汲み上げ量を制御することで現像剤に掛かるストレスを制御することが可能となり、濃度ムラ、がさつき、かぶりなどの画像不良を抑制し、長期にわたり安定した画像形成を行うことができる画像形成装置を提供することができた。

尚、本実施例では、非画像形成時において電磁石に掛かる印加電圧を０Ｖとしているが、これに限定されるものではなく、画像形成時よりも電磁石に掛かる印加電圧を下げれば０Ｖに限定されなくても同様の効果が得られることは言うまでもない。

実施例２
次に、本発明の他の実施例について説明する。尚、本実施例の画像形成装置の基本構成及び動作は、実施例１のものと同じである。従って、同一又は相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略し、本実施例に特徴的な点を以下に説明する。

本実施例では、長期放置後における画像形成装置の電源投入時に、電磁石７３に掛かる印加電圧を通常画像形成中よりも大きくしつつ、現像装置の空回転動作を所定時間行うことによって、減衰したトナーの帯電量を再びアップさせることを行っている。詳細を以下に説明する。

本実施例における画像形成装置本体は、画像形成装置の電源がオフされてから再びオンされるまでの時間を測定する不図示のタイマ−を有する。そして画像形成装置の電源が投入された後、タイマーにより測定された電源オフされた期間が所定時間以上である場合は、電磁石７３に掛かる印加電圧を５．５Ｖにし、図４の駆動源７０をオンし、現像器の空回転動作を行うこととした。（画像形成中は電磁石７３に掛かる印加電圧は５．０Ｖ）本実施例では、電源がオフされてから１０時間以上経過している場合、現像器の空回転動作を２０秒間行っている。図１１を用いて、本実施例の動作フローについて説明する。コントローラは、画像形成装置の電源がオフされてから所定時間経過したかどうかをタイマーの検知結果に基いて判断する。（Ｓ２１）所定時間経過していた場合は、電磁石に印加するバイアスを通常画像形成時よりも高いＶｆ＝５．５Ｖとなるように電圧回路を制御する（Ｓ２２）。そして、現像スリーブが２０秒間空回転するように現像スリーブ駆動装置を動作制御する（Ｓ２３）。以上でフローを終了する。

ここで図８に、電磁石７３に掛かる印加電圧を５．５Ｖとして空回転動作を行った場合と、画像形成中と同様に、電磁石７３に掛かる印加電圧を５．０Ｖとして空回転動作を行った場合とにおける、トナー帯電量の推移を検証した結果を示す。

電磁石７３に掛かる印加電圧を５．０Ｖとした場合、目標の帯電量（３０Ｃ／ｋｇ）にするために空回転時間が４０秒であったのに対し、電磁石７３に掛かる印加電圧を５．５Ｖとした場合、目標の帯電量にするために空回転時間が２０秒であった。

ここで図９を参照して、トナーの摩擦帯電量の測定方法について説明する。図９に示す装置は、トナーの帯電量（単位重量当たりの電荷量）を測定するための装置である。まず、金属製の測定容器１０２に摩擦帯電量を測定しようとする二成分現像剤を入れる。

測定容器１０２の底には、５００メッシュのスクリーン１０３が配置されている。５０〜１００ｍｌ容量のポリエチレン製のビンに測定する現像剤を入れ、約１０〜４０秒間手で振とうし、現像剤を約０．５〜１．５ｇを測定容器１０２入れて金属製の蓋１０４をする。このときの測定容器１０２全体の重量を量り、Ｗ１（ｋｇ）とする。次に、吸引機１０１（測定容器１０２と接する部分は少なくとも絶縁体）において、吸引口１０７から吸引し、風量調節弁１０６を調節して真空計１０５の圧力を２５０ｍｍＡｑとする。この状態で充分、好ましくは２分間吸引を行い、樹脂を吸引除去する。このときの電位計１０９の電位をＶ（ボルト）とする。ここで符合１０８は、コンデンサーを示しており、容量をＡ（Ｆ）とする。また、吸引後の測定容器１０２全体の重量を量り、Ｗ２（ｋｇ）とする。このトナーの摩擦帯電量は下式から算出される。トナーの単位重量当たりの帯電量をＱ（Ｃ／ｋｇ）とすると、
Ｑ＝（Ａ×Ｖ×１０−３）／（Ｗ１−Ｗ２）によって算出される。

このように本実施例では、現像ローラ内に現像剤を汲み上げるための電磁石を備え、長期放置後に現像器の空回転動作を行う場合、電磁石の駆動電流値を画像形成時よりも上げることとした。それによって長期放置によって低下したトナー帯電量を迅速にアップすることが可能となる。且つ、画像形成中は空回転動作中よりも電磁石の駆動電流値を下げることによって現像剤劣化を抑制できるため、長期放置によるトリボ低下起因のかぶり、トナー飛散や、画像形成中における現像剤劣化起因のがさつき、濃度低下を抑制することが可能となった。従来、スリーブ空回転を実行し、トリボ付与する際に、現像ローラの回転速度を早くする構成も考えられるが、トリボが低い場合はトナー飛散しやすい。本実施例の構成にすれば、現像ローラの回転速度をアップしなくても短時間でトナーの帯電量をアップすることができる。

本実施例では、画像形成装置本体の電源がオフされてから次に電源を投入するまでの時間をタイマーにて測定し、この測定結果に基いて、現像スリーブの空回転時における電磁石に印加するバイアスを制御する例を説明したがこれに限定されない。例えば、現像スリーブの駆動時間を計測し、所定時間以上駆動されない場合は、トナー帯電量が低下していると判断し、現像スリーブの空回転時における電磁石に印加するバイアスを通常画像形成時よりも高めても良い。

実施例３
次に、本発明の他の実施例について説明する。尚、本実施例の画像形成装置の基本構成及び動作は、実施例１、２のものと同じである。従って、同一又は相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略し、本実施例に特徴的な点を以下に説明する。

実施例１、２においては、現像スリーブ内の現像剤汲み上げ部に電磁石を配置することによって現像剤汲み上げ量を制御し、現像剤の圧縮レベルを制御した。

一方で本実施例では、規制部材１８近傍に電磁石を配置することによって規制部材内側の現像剤圧縮レベルを制御することとした。詳細を以下に述べる。

本実施例における現像装置の構成を図１０に示した。構成の概略については実施例１で説明した現像器と同様だが、本実施例では電磁石７３が規制部材１８近傍に配置されている。

そして実施例１と同様に、画像形成動作中は電磁石７３に掛かる印加電圧Ｖｆ＝５．０Ｖとし、コピー開始前、前回転、後回転時、紙間時における印加電圧Ｖｆ＝０Ｖとした。

本実施例の動作フローは実施例１と同様であるのでここでは詳しい説明は省略する。

以上のように本実施例では、現像ローラ内の規制部材近傍に電磁石を備え、非画像形成時は電磁石の駆動電流値を画像形成時よりも下げることとした。それによって現像剤に掛かるストレスを制御することが可能となり、濃度ムラ、がさつき、かぶりなどの画像不良を抑制し、長期にわたり安定した画像形成を行うことができる画像形成装置を提供することができた。

実施例４
次に、本発明の他の実施例について説明する。尚、本実施例の画像形成装置の基本構成及び動作は、実施例１〜３のものと同じである。従って、同一又は相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略し、本実施例に特徴的な点を以下に説明する。

本実施例も実施例３と同様に規制部材１８近傍に電磁石を配置することによって規制部材内側の現像剤圧縮レベルを制御することとした。

そして実施例２と同様に、長期放置後における画像形成装置の電源投入時に、電磁石７３に掛かる印加電圧を、通常画像形成中よりも大きくしつつ、現像装置の空回転動作を所定時間行うことによって、減衰したトナーの帯電量を再びアップさせることを行っている。詳細を以下に説明する。

本実施例における画像形成装置本体は、画像形成装置の電源がオフされてから再びオンされるまでの時間を測定する不図示のタイマ−を有する。そして画像形成装置の電源が投入された後、タイマーによる時間測定を行う。この結果、電源がオフされてから１０時間以上経過している場合は、電磁石７３に掛かる印加電圧を５．５Ｖとした後、図４の駆動源７０をオンし、現像器の空回転動作を２０秒間行うこととした（画像形成中は５．０Ｖ）。本実施例の動作フローは実施例２と同様であるのでここでは詳しい説明は省略する。

このように本実施例では、現像ローラ内の規制部材近傍に電磁石を備え、長期放置後に現像器の空回転動作を行う場合、電磁石の駆動電流値を画像形成時よりも上げることとした。それによって長期放置によって低下したトナー帯電量を迅速にアップすることが可能となる。且つ、画像形成中は空回転動作中よりも電磁石の駆動電流値を下げることによって現像剤劣化を抑制できるため、長期放置によるトリボ低下起因のかぶり、トナー飛散や、画像形成中における現像剤劣化起因のがさつき、濃度低下を抑制することが可能となった。

本発明の実施例１〜４が適用し得る画像形成装置の一例の概略構成図である。本発明の実施例１、２で適用される現像器及びトナー補給装置を説明するための説明図である。本発明の一実施例が適用される電磁石を説明するための図である。本発明の一実施例が適用される現像器を説明するための説明図である。本発明における画像形成装置の動作工程を説明するための図である。本発明の一実施例が適用される電磁石の駆動電流値と現像装置の駆動トルクの関係を説明するための図である。本発明の実施例１、３における、画像形成時と非画像形成時の電磁石にかける印加電圧を説明するための図である。本発明の実施例２、４における、空回転時間とトナー帯電量の関係を説明するための図である。本発明の実施例２、４における、トナー帯電量を測定するための装置を説明するための図である。本発明の実施例３、４で適用される現像器及びトナー補給装置を説明するための説明図である。本発明の実施例２で適用される動作フローを説明するための説明図である。本発明の実施例１で適用される動作フローを説明するための説明図である。

符号の説明

１画像形成部
３帯電ローラ
２感光ドラム
４現像装置
１７画像濃度センサ

Claims

磁性粒子を含む現像剤を収納する現像容器と、像担持体に形成された潜像を現像すべく前記現像容器の開口部に設けられ、現像剤を担持して前記像担持体と対向する現像位置に現像剤を搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体表面のうち前記現像容器内に設けられた領域に対向するように前記現像剤担持体の内側に設けられ、通電されることで磁界を発生する電磁石を少なくとも含む磁界発生装置と、前記磁界発生装置に電圧を印加する電圧印加手段と、前記像担持体上の潜像を現像する現像時よりも非現像時のほうが前記電磁石と対向する現像剤担持体の表面に形成される磁界が小さくなるように前記電圧印加手段を制御するコントローラと、有することを特徴とする現像装置。
前記コントローラは、非現像時において、現像時よりも前記電磁石に印加するバイアスが小さくなるように前記電圧印加手段を制御する請求項１に記載の現像装置。
磁性粒子を含む現像剤を収納する現像容器と、像担持体に形成された潜像を現像すべく前記現像容器の開口部に設けられ、現像剤を担持して前記像担持体と対向する現像位置に現像剤を搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体表面のうち前記現像容器内に設けられた領域に対向するように前記現像剤担持体の内側に設けられ、通電されることで磁界を発生する電磁石を少なくとも含む磁界発生装置と、前記磁界発生装置に電圧を印加する電圧印加手段と、非現像時は、前記電磁石に印加するバイアスをオフするように前記電圧印加手段を制御するコントローラと、有することを特徴とする現像装置。
前記非現像時とは、前記像担持体の表面のうち、記録材と記録材の間に対応する非画像形成領域が、前記像担持体と前記現像剤担持体とが対向する現像領域を通過する期間を含むことを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の現像装置。
前記現像装置を駆動する駆動装置と、を有し、前記現像装置の駆動が停止している時間が所定時間以上である場合は、前記コントローラは、現像動作を行うにあたって前記現像剤担持体を空回転させる非現像時において、現像時よりも前記電磁石と対向する現像剤担持体の表面に形成される磁界が大きくなるように前記電圧印加手段を制御することを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の現像装置。