JP2016139024A - 画像形成ユニットおよび画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より高品質の画像を形成することのできる画像形成ユニットを提供する。【解決手段】この画像形成ユニットは、トナーおよび磁性キャリアを含む現像剤を収容する容器と、第１の磁性体を含み、現像剤を担持する現像剤担持体と、磁性材料を含む磁性導電体とこの磁性導電体を覆うと共に潜像を表面に担持する感光層とを有し現像剤担持体に対向して配置された像担持体とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式を用いて画像を形成する画像形成ユニット、およびそれを備えた画像形成装置に関する。

非磁性トナーと磁性キャリアとを混合してなる２成分現像剤を用いた画像形成装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１２−７３３１７号公報

このような２成分現像剤を用いた画像形成装置にあっては、磁性キャリアが像担持体に付着するなどして印刷媒体上の画像の乱れを発生させる場合があった。

本開示はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、より高品質の画像を形成することのできる画像形成ユニットおよび画像形成装置を提供することにある。

本発明の一実施形態としての画像形成ユニットは、トナーおよび磁性キャリアを含む現像剤を収容する容器と、第１の磁性体を含み、現像剤を担持する現像剤担持体と、磁性材料を含む磁性導電体とこの磁性導電体を覆うと共に潜像を表面に担持する感光層とを有し、現像剤担持体に対向して配置された像担持体とを有する。

本発明の一実施形態としての画像形成装置は、印刷媒体を供給する印刷媒体供給部と、この印刷媒体供給部から供給される印刷媒体に画像を形成する画像形成ユニットとを備える。画像形成ユニットは、トナーおよび磁性キャリアを含む現像剤を収容する容器と、第１の磁性体を含み、現像剤を担持する現像剤担持体と、磁性材料を含む磁性導電体とこの磁性導電体を覆うと共に潜像を表面に担持する感光層とを有し、現像剤担持体に対向して配置された像担持体とを有する。

本開示の一実施形態としての画像形成ユニットおよび画像形成装置によれば、より高品質の画像を形成することができる。

本発明の一実施の形態に係る画像形成ユニットの構成例を表す模式図である。 図１に示した画像形成ユニットの要部を拡大して表す模式図である。 図１に示した画像形成ユニットを備えた画像形成装置の全体構成例を表す模式図である。 図３に示した画像形成装置の内部の構成例を模式的に表すブロック図である。 図１に示した画像形成ユニットにおけるトナー濃度制御の一動作例を表すフローチャートである。 実施例における印刷パターンを示す概略図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明は本発明の一具体例であって、本発明は以下の態様に限定されるものではない。また、本発明は、各図に示す各構成要素の配置や寸法、寸法比などについても、それらに限定されるものではない。説明は以下の順序で行う。
１．一実施の形態
磁性金属パイプを像担持体に用いた画像形成ユニットおよび画像形成装置。
２．実施例

＜１．一実施の形態＞
［画像形成ユニット１の構成］
図１は、本発明の一実施の形態に係る画像形成ユニット１の概略構成例を表す模式図である。画像形成ユニット１は、トナーＧ１を用いてトナー像を形成するものであり、例えば用紙などの記録媒体（印刷媒体、転写材ともいう。）に対して画像（例えばカラー画像）を形成する電子写真方式の画像形成装置に搭載される。なお、本明細書では、記録媒体が進行する方向を搬送方向といい、この搬送方向と直交する方向である、図１の紙面に垂直な方向を横方向という。また、本明細書では、横方向における寸法を幅と呼ぶ。

トナーＧ１は、例えば、ポリエステル樹脂などの結着樹脂と、内部添加剤としての帯電制御剤と、離型剤と、着色剤と、例えばシリカや酸化チタンなどの外部添加剤とを含む非磁性材料により構成されるものである。このうち、着色剤の色を適宜選択することにより、画像形成ユニット１が形成するトナー像の色を変更することができる。

画像形成ユニット１は、図１に示したように、第１の部分１１Ａおよび第２の部分１１Ｂを含む本体部１１と、この本体部１１に装着されるトナーカートリッジ１２とを有している。トナーカートリッジ１２は、その内部にトナーＧ１を収容する容器であり、その下部にトナー排出口１２Ｋを有する。第１の部分１１Ａは、トナー排出口１２Ｋと対向する位置にトナー投入口１１Ｋを有すると共に、その内部にトナーＧ１が通過する空間が設けられている。第１の部分１１Ａにおけるトナー投入口１１Ｋの近傍には、トナー供給シャッタ１３が設けられている。トナー供給シャッタ１３は、例えば図示しないクラッチが設けられ、回転することによりトナー供給口１１Ｋの開閉動作を行うものである。トナー供給シャッタ１３が開状態となることで、トナーカートリッジ１２に収容されているトナーＧ１が第１の部分１１Ａの内部へ投入される。

第２の部分１１Ｂには、現像剤搬送スクリュー１４Ａ，１４Ｂと、感光体ドラム１５と、帯電ローラ１６と、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）ヘッド１７と、現像剤坦持体としての現像スリーブ１８と、ドクターブレード１９と、クリーニングブレード４１と、トナー濃度センサ２６とが設けられている。第２の部分１１Ｂには、さらにトナーＧ１を担持することとなる磁性キャリア（磁性粒子）Ｇ２が収容されており、第２の部分１１Ｂの内部において現像剤搬送スクリュー１４Ａ，１４ＢによってトナーＧ１と混合されるようになっている。磁性キャリアＧ２は磁性を有する粉体もしくは粒子であり、例えば、鉄（Ｆｅ），ニッケル（Ｎｉ），コバルト（Ｃｏ），マンガン（Ｍｎ），クロム（Ｃｒ）および希土類元素（例えばネオジム（Ｎｄ）やサマリウム（Ｓｍ）などの金属、ならびにそれらの合金、または酸化物フェライトなどからなる。また、トナーＧ１と磁性キャリアＧ２とが混合されたものを現像剤Ｇという。なお、第２の部分１１Ｂは本発明における「容器」の一具体例に対応する。

現像剤搬送スクリュー１４Ａ，１４Ｂは、後述する駆動伝達部３０からの駆動力がギア（図示せず）を介して伝達されて回転駆動するものであり、トナーＧ１と磁性キャリアＧ２とを混合および攪拌して現像剤Ｇを形成し、その現像剤Ｇを現像スリーブ１８へ搬送するものでる。現像剤Ｇは、現像剤搬送スクリュー１４Ａから現像剤搬送スクリュー１４Ｂを経て現像スリーブ１８へ搬送される。現像剤搬送スクリュー１４Ｂは、現像スリーブ１８の表面（周面）に近接して配置されている。この例では、現像剤搬送スクリュー１４Ａは図１において矢印ａで示したように右回りで回転し、現像剤搬送スクリュー１４Ｂは図１において矢印ｂで示したように左回りで回転するようになっている。なお、現像剤搬送スクリュー１４Ａ，１４Ｂは本発明における「攪拌部材」の一具体例に対応する。

感光体ドラム１５は横方向に延びる円柱状の部材であり、感光体（例えば有機系感光体）を用いて構成されている。感光体ドラム１５は、その表面（表層部分）に静電潜像を担持する、静電潜像坦持体として機能する。具体的には、感光体ドラム１５は、図２に示したように導電性支持体３１と、その外周（表面）を覆う光導電層とを有している。導電性支持体３１は、例えば、フェライト系ステンレス（例えばＳＵＳ４３０）などの磁性体からなる金属パイプにより構成されている。光導電層は、例えば、導電性支持体３１の上に下地層３２と電荷発生層３３と電荷輸送層３４とを順に積層した構造を有している。感光体ドラム１５の耐久性を向上させるため、電荷輸送層３４の上にオーバーコート層をさらに設けるようにしてもよい。このような感光体ドラム１５は、駆動制御部２９Ｓ（後出）が制御する駆動モータ２９（後出）により、所定の周速度で回転（この例では図１において矢印ｅで示したように右回りで回転）するようになっている。なお、感光体ドラム１５は本発明の「像担持体」の一具体例に対応し、静電潜像は本発明の「潜像」の一具体例に対応し、導電性支持体３１は本発明の「磁性導電体」の一具体例に対応する。

帯電ローラ１６は、感光体ドラム１５の表面（表層部分）を帯電させる部材（帯電部材）であり、感光体ドラム１５の表面（周面）に接するように配置されている。帯電ローラ１６は、例えば、金属シャフトと、その外周（表面）を覆う半導電性ゴム層（例えば、半導電性エピクロロヒドリンゴム層）とを有している。なお、この例では、図１に矢印ｄで示したように帯電ローラ１６は左回りで回転（感光体ドラム１５とは逆方向に回転）するようになっている。なお、帯電ローラ１６は、本発明における「帯電装置」の一具体例に対応する。

現像スリーブ１８は、静電潜像を現像するトナーＧ１を表面に担持する部材であり、感光体ドラム１５と離間して対向配置されている。現像スリーブ１８は、感光体ドラム１５の表面（周面）との間に、例えば４５０μｍ程度のギャップを形成している。現像スリーブ１８は、例えば、表面がブラスト処理された金属シャフトと、その外周（表面）を覆う半導電性ウレタンゴム層とを有している。金属シャフトの内部には、例えば永久磁石からなる２つの強磁性体１８Ｍ１，１８Ｍ２が配置されている。強磁性体１８Ｍ１は、感光体ドラム１５と対向する現像スリーブ１８の表面近傍に、磁性キャリアＧ２を現像スリーブ１８の表面に引き付けるような磁界分布を形成する。一方、強磁性体１８Ｍ２は、現像剤搬送スクリュー１４Ｂと対向する現像スリーブ１８の表面近傍に、磁性キャリアＧ２を現像スリーブ１８の表面から遠ざけるような磁界分布を形成する。すなわち、強磁性体１８Ｍ１は、感光体ドラム１５と対向する位置において第１の極性（例えばＳ極）を示し、強磁性体１８Ｍ２は、現像剤搬送スクリュー１４Ｂと対向する位置において第１の極性と逆の第２の極性（Ｎ極）を示す。このような現像スリーブ１８は、所定の周速度で回転（この例では図１に矢印ｃで示したように感光体ドラム１５とは逆方向である左回りで回転）するようになっている。但し、強磁性体１８Ｍ１，１８Ｍ２の位置は、現像スリーブ１８の回転によらず固定されている。なお、現像スリーブ１８は本発明における「現像剤担持体」の一具体例に対応する。また、強磁性体１８Ｍ１は本発明における「第１の磁性体」の一具体例に対応し、強磁性体１８Ｍ２は本発明における「第２の磁性体」の一具体例に対応する。

ＬＥＤヘッド１７は、それぞれ、感光体ドラム１５の表面を露光することにより、感光体ドラム１５の表面（表層部分）に静電潜像を形成する装置である。ＬＥＤヘッド１７は、１つの感光体ドラム１５に対して横方向に並ぶ複数のＬＥＤ発光部を有している。なお、ＬＥＤヘッド１７は、本発明における「露光装置」の一具体例に対応する。

ドクターブレード１９は、回転する現像スリーブ１８の表面にトナーＧ１からなる層（トナー層）を形成すると共に、そのトナー層の厚さを規制（制御，調整）するトナー規制部材である。ドクターブレード１９は、例えばステンレス等からなる板状弾性部材（板ばね）であり、この板状弾性部材の先端部が現像スリーブ１８の表面に僅かに当接するように配置されている。

クリーニングブレード４１は、感光体ドラム１５の表面（表層部分）に残留するトナーＧ１を掻き取って回収することで、感光体ドラム１５の表面をクリーニングする部材である。クリーニングブレード４１は、感光体１５の表面に対してカウンタで当接する（感光体ドラム１５の回転方向に対して逆向きで突出する）ようにして配置されている。このようなクリーニングブレード４１は、例えば、ポリウレタンゴム等の弾性体により構成されている。

トナー濃度センサ２６は、現像剤ＧにおけるトナーＧ１の濃度を検出する素子であり、例えば透磁率検出型のものが用いられる。

［画像形成装置の構成］
図３は、画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋを備えた画像形成装置の全体構成例を表す模式図である。図４は、図３に示した画像形成装置に対応するブロック図である。この画像形成装置は、例えば用紙などの記録媒体（印刷媒体、転写材ともいう。）ＰＳに対して画像（例えばカラー画像）を形成する、電子写真方式のプリンタである。

この画像形成装置における画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、上述した画像形成ユニット１と同じ構造を有している。但し、画像形成ユニット１Ｙはイエロー（Ｙ：Yellow）トナーを用いて黄色のトナー像を形成し、画像形成ユニット１Ｍはマゼンタ（Ｍ：Magenta）トナーを用いてマゼンダ色のトナー像を形成し、画像形成ユニット１Ｃはシアン（Ｃ：Cyan）トナーを用いてシアン色のトナー像を形成し、画像形成ユニット１Ｋはブラック（Ｋ：blacK）トナーを用いて黒色のトナー像を形成する。

この画像形成装置は、図３に示したように、筐体１０の内部に、画像形成ユニット１（１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ）のほか、記録媒体ＰＳを収容する給紙トレイ２、給紙ローラ３、搬送ローラ対４、一次転写ローラ５（５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ）、中間転写ベルト６、二次転写ローラ７、定着ユニット８および搬送ローラ対９Ａ〜９Ｃなどを備える。

給紙トレイ２は、記録媒体ＰＳを積層した状態で収納する部材であり、画像形成装置の下部に着脱自在に装着されている。

給紙ローラ３は、給紙トレイ２に収納されている記録媒体ＰＳをその最上部から１枚ずつ取り出し、搬送ローラ対４へ向けて繰り出す部材である。

搬送ローラ対４は、給紙ローラ３から繰り出された記録媒体ＰＳの斜行を矯正するとともに、記録媒体ＰＳを中間転写ベルト６と二次転写ローラ７とが対向する二次転写部へ向けて搬送する部材である。

一次転写ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋは、それぞれ、画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの各々において形成されるトナー像を、中間転写ベルト６の表面上に静電的に転写するための部材である。これらの一次転写ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋは、中間転写ベルト６を介して各画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに対向配置されている。なお、これらの一次転写ローラ１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、それぞれ、例えば、発泡性の半導電性弾性ゴム材により構成されている。また、一次転写ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋには、後述の一次転写電圧電源５Ｖ（図３）により、所定の電圧（印加電圧Ｖａ０）が印加される。この印加電圧Ｖａ０は、例えば、各色のトナー（例えば負極性。以下同様。）に対して逆極性（例えば正極性）のバイアスからなる電圧である。ただし、同極性（例えば負極性）のバイアスからなる電圧であってもよい。

中間転写ベルト６は、図３において矢印ｇで示したように右回りで回転する部材である。中間転写ベルト６の回転により、搬送ローラ対４から搬送された記録媒体ＰＳがさらに下流へ搬送されるとともに、各画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋにおいて形成されるトナー像がその搬送方向に沿って順次転写される。中間転写ベルト６は、たとえばポリイミド樹脂などの樹脂材料からなる無端の弾性ベルトである。

二次転写ローラ７は、バックアップローラ７Ａとの間に中間転写ベルト６を挟み込むように配置されている。二次転写ローラ７は、例えば、金属製の芯材と、この芯材の外周面に巻き付けるように形成された発泡ゴム層などの弾性層とを有する。バックアップローラ７Ａおよび二次転写ローラ７は、中間転写ベルト６の表面上に一次転写されたトナー像を記録媒体ＰＳに転写させるニ次転写部を構成する。

バックアップローラ７Ａおよび二次転写ローラ７は、搬送ローラ対４から供給された記録媒体ＰＳにトナー像を転写（二次転写）させる。この際、二次転写ローラ７に転写バイアス（直流電圧）が印加されて二次転写ローラ７とバックアップローラ７Ａとの間に電位差が発生するので、この電位差により記録媒体ＰＳ上にトナー像が転写される。二次転写電圧電源５Ｖ（図４）は、高圧電源制御部２７Ｓ（図４）による制御を受けて動作し、二次転写ローラ７に転写バイアスを供給するようになっている。

定着ユニット８は、記録媒体ＰＳ上に二次転写されたトナー像に対し熱および圧力を付与することで、そのトナー像を記録媒体ＰＳ上に定着させるための部材である。この定着ユニット８は、定着制御部８Ｓ（図４）の動作制御に基づき、動作する。

搬送ローラ対９Ａ〜９Ｃは、それぞれ、定着ユニット８によってトナーが定着された記録媒体ＰＳを、図３において矢印ｈで示した方向へ搬送し画像形成装置の外部にある排出トレイへ排出する部材である。

また、この画像形成装置は、図４に示したように、制御部２０、受信メモリ２１、画像データ編集メモリ２２、操作部２３、センサ群２４および電源回路２７を備えている。制御部２０は、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）制御部２０Ｓ、印刷制御部１Ｓ、トナー濃度センサ制御部２６Ｓ、高圧電源制御部２７Ｓ、トナー供給シャッタ駆動制御部１３Ｓ、ヘッド駆動制御部１７Ｓ、定着制御部８Ｓ、記録媒体搬送モータ制御部２８Ｓおよび駆動制御部２９Ｓを有する。電源回路２７は、帯電電圧電源１６Ｖ、現像スリーブ電圧電源１８Ｖ、ドクターブレード電圧電源１９Ｖ、一次転写電圧電源５Ｖおよび二次転写電圧電源７Ｖを有している。さらに、この画像形成装置は、給紙ローラ３を駆動する記録媒体搬送モータ２８と、感光体ドラム１５を駆動する駆動モータ２９と、駆動伝達部３０とを備えている。駆動伝達部３０は、駆動モータ２９による動力を帯電ローラ１６、現像スリーブ１８、現像剤搬送スクリュー１４Ａ，１４Ｂおよびトナー供給シャッタ１３へ伝達するものである。

Ｉ／Ｆ制御部２０Ｓは、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）などの外部装置からの印刷データや制御コマンドを受信し、あるいは画像形成装置の状態に関する信号を送信するものである。

受信メモリ２１は、ＰＣなどの外部装置からＩ／Ｆ制御部２０Ｓを経由した印刷データを一時的に格納するものである。画像データ編集メモリ２２は、受信メモリ２１に格納された印刷データを受け取り、その印刷データを編集した画像データを格納するものである。操作部２３は、この画像形成装置の状態を表示するためのＬＥＤランプや、使用者が指示を画像形成装置へ与えるための入力部（ボタンやタッチパネル）を有するものである。センサ群２４は、この画像形成装置の動作状態を監視する各種センサ、例えば記録媒体の位置検出センサ、温湿度センサ、印刷濃度センサおよびトナー残量検知センサなどを含んでいる。

印刷制御部１Ｓは、Ｉ／Ｆ制御部２０Ｓからの印刷データや制御コマンドを受信し、トナー濃度センサ制御部２６Ｓ、高圧電源制御部２７Ｓ、トナー供給シャッタ駆動制御部１３Ｓ、ヘッド駆動制御部１７Ｓ、定着制御部８Ｓ、記録媒体搬送モータ制御部２８Ｓおよび駆動制御部２９Ｓの制御を統括する。トナー濃度センサ制御部２６Ｓは、トナー濃度センサ２６の感度を調節するため、その制御電圧の制御を行うものである。高圧電源制御部２７Ｓは、印刷制御部１Ｓからの指示に基づき、電源回路２７を構成する各電源に印加する電圧を制御する。トナー供給シャッタ駆動制御部１３Ｓは、トナー供給シャッタ１３の開閉動作を制御する。その際、トナー濃度センサ２６により検知された、現像剤中のトナーＧ１の濃度に応じて画像形成ユニット１の本体部１１にトナーを供給するように制御する。ヘッド駆動制御部１７Ｓは、画像データ編集メモリ２２に記録された画像データをＬＥＤヘッド１７へ送ると共に、そのＬＥＤヘッド１７の駆動制御を行う。定着制御部８Ｓは、記録媒体ＰＳに転写されたトナー像を記録媒体ＰＳに定着させる際、定着装置８に印加される電圧を制御するものである。記録媒体搬送モータ制御部２８Ｓは、給紙ローラ３が記録媒体ＰＳを搬送する際、記録媒体搬送モータ２８の動作制御を行うものである。駆動制御部２９Ｓは、駆動モータ２９の動作制御を行うものである。

帯電電圧電源１６Ｖ、現像スリーブ電圧電源１８Ｖ、ドクターブレード電圧電源１９Ｖ、一次転写電圧電源５Ｖおよび二次転写電圧電源７Ｖは、高圧電源制御部２７Ｓの指示に基づく電圧を、それぞれ、帯電ローラ１６、現像スリーブ１８、ドクターブレード１９、一次転写ローラ５および二次転写ローラ７へ印加するものである。

［作用・効果］
（Ａ．基本動作）
この画像形成装置では、以下のようにして、記録媒体ＰＳに対してトナー像が転写される。

起動状態の画像形成装置に対してＰＣなどの外部機器からインターフェイス制御部２０Ｓを介して印刷画像データおよび印刷命令が印刷制御部１Ｓに入力されると、印刷制御部１Ｓは、印刷命令に応じて、駆動制御部２９Ｓなどと連携して印刷画像データの印刷動作を開始させる。

駆動制御部２９Ｓは、駆動モータ２９を駆動し、感光体ドラム１５を矢印ｅ（図１）の方向に一定速度で回転させる。感光体ドラム１５が回転すると、その動力がギヤ列などの駆動伝達部３０を介して現像剤スクリュー１４Ａ，１４Ｂ、現像スリーブ１８、および帯電ローラ６へそれぞれ伝達される。その結果、現像剤スクリュー１４Ａ，１４Ｂ、現像スリーブ１８、および帯電ローラ６は、それぞれ、図１に示した矢印ａ〜ｄの方向に回転する。

一方、高圧電源制御部２７Ｓは、帯電電圧電源１６Ｖから帯電ローラ１６に対し所定の電圧を印加し、感光体ドラム１５の表面を一様に帯電させる。

次いで、ヘッド駆動制御部１７ＳがＬＥＤヘッド１７を起動し、画像信号に基づく印刷画像の色成分に対応する光を各感光体ドラム１５に照射して各感光体ドラム１５の表面に静電潜像を形成する。さらに、画像形成ユニット１において、以下のようにして感光体ドラム１５の表面に形成された静電潜像に対しトナーＧ１を現像する。

具体的には、まず、トナー供給シャッタ１３を回転させ、トナーＧ１をトナーカートリッジ１２のトナー排出口１２Ｋからトナー投入口１１Ｋを介して本体部１１の第１の部分１１Ａへ投入する。なお、感光体ドラム１５が回転すると、その動力は駆動伝達部３０を介してトナー供給シャッタ１３にも伝達される。そこで、トナー供給シャッタ駆動制御部１３Ｓからの指示によりクラッチを動作させると、トナー供給シャッタ１３もまた所定の方向に回転する。トナー供給シャッタ駆動制御部１３Ｓによりこれによりトナー供給シャッタ１３の回転量を制御することにより、所望の量のトナーＧ１を第１の部分１１Ａへ投入することができる。

トナーＧ１は第１の部分１１Ａから第２の部分１１Ｂへ導入され、現像剤スクリュー１４Ａ，１４Ｂにより磁性キャリアＧ２と混合されつつ攪拌されて現像剤Ｇが形成される。その際、トナー濃度センサ２６により検知されたトナー濃度を、トナー濃度センサ制御部２６Ｓにより一定に維持するようにする。これについてはのちに詳述する。

現像剤スクリュー１４Ａと現像剤スクリュー１４Ｂとにより順次攪拌された現像剤は、強磁性体１８Ｍ２の磁力により現像スリーブ１８へ汲み上げられる。現像スリーブ１８へ汲み上げられた現像剤Ｇは、現像スリーブ１８の表面に存在する磁界の磁束密度に応じて磁気穂（磁気ブラシ）を形成する。磁気穂とは、トナーＧ１を付着させた磁性キャリアＧ２が磁力により鎖状に連結したものである。この磁気穂は現像スリーブ１８の回転と共に移動し、ドクターブレード１９により適当な長さに切断される。なお、現像スリーブ１８およびドクターブレード１９は、それぞれ同電位としてもよい（例えば−５００Ｖ）し、両者に電位差を設けてもよい。適当な長さに切断された磁気穂は、現像スリーブ１８の回転と共にさらに移動し、現像スリーブ１８と感光体ドラム１５との間に挟まれたギャップ領域へ至る。そこで、例えば負の電位に帯電したトナーＧ１は、感光体ドラム１５上の静電潜像に応じて現像され、感光体ドラム１５上にトナー像を形成する。すなわち、トナーＧ１は、クーロン力により現像スリーブ１８を離れて感光体ドラム１５へ移動する。トナーＧ１は非磁性体であるので、強磁性体１８Ｍ１，１８Ｍ２の磁力の影響は受けないからである。一方、現像剤Ｇ中の磁性キャリアＧ２は、強磁性体１８Ｍ１の磁力が及ぶので、現像スリーブ１８を離れることがない。本実施の形態では、感光体ドラム１５の導電性支持体３１を磁性体により構成したので、強磁性体１８Ｍ１により導電性支持体３１が磁化される。そのため、現像スリーブ１８と感光体ドラム１５とのギャップ領域における、強磁性体１８Ｍ１による磁界の磁束密度が強まり、磁性キャリアＧ２が現像スリーブ１８から離れて感光体ドラム１５へ移動するのを防ぐことができる。現像スリーブ１８と感光体ドラム１５との間のギャップ領域を経た磁性キャリアＧ２は、現像スリーブ１８の回転に伴い強磁性体１８Ｍ２の近傍へ至ったのち、強磁性体１８Ｍ２の磁力により現像スリーブ１８の表面から離脱する。現像スリーブ１８の表面から離脱した磁性キャリアＧ２は、現像剤スクリュー１４Ｂにより再度トナーＧ１と攪拌される。

感光体ドラム１５に対向して設けられた一次転写ローラ５には一次転写電圧電源５Ｖにより所定の電圧が印加され、感光体ドラム１５と一次転写ローラ５との間を走行する中間転写ベルト６の表面に、感光体ドラム１５上に形成されたトナー像が転写される（一次転写）。

次に、記録媒体搬送モータ制御部２８Ｓが記録媒体搬送モータ２８を起動させ、記録媒体ＰＳの搬送を開始する。この搬送制御により、記録媒体ＰＳは、所定の搬送速度でバックアップローラ７Ａとニ次転写ローラ７とが対向するニ次転写部へ搬送される。具体的には図３に示したように、まず、給紙トレイ２に収納されている記録媒体ＰＳが給紙ローラ３によって最上部から１枚ずつ取り出され、搬送ローラ対４の方向へ繰り出される。給紙ローラ３から繰り出された記録媒体ＰＳは、搬送ローラ対４によってその斜行が矯正されつつニ次転写部へ搬送される。

そののち、二次転写電圧電源７Ｖにより二次転写ローラ７に対し所定の電圧が印加され、二次転写部を通過する記録媒体ＰＳに対し、中間転写ベルト６の表面のトナー像が転写される（二次転写）。

その後、定着装置８において、記録媒体ＰＳ上に転写されたトナー像に対し熱および圧力を付与し、そのトナー像を記録媒体ＰＳ上に定着させる。そののち、トナー像が定着された記録媒体ＰＳは搬送ローラ対９Ａ〜９Ｃにより外部へ排出される。なお、感光体ドラム１５には、記録媒体ＰＳへ転写されなかったトナーＧ１が僅かに残留する場合があるが、その残留したトナーＧ１はクリーニングブレード４１により除去される。このため、感光体ドラム１５は連続して使用できる。

（Ｂ．トナー濃度の制御方法について）
ここで、本実施の形態の画像形成ユニット１におけるトナー濃度の制御方法について、図５を参照して説明する。印刷制御部１Ｓにより印刷動作が開始されると、トナー濃度センサ制御部２６Ｓは、トナー濃度センサ２６に対しトナー濃度センサ制御電圧を印加する（ステップＳ１０１）。トナー濃度センサ制御電圧を印加されたトナー濃度センサ２６は検出出力Ｖｍを検出する（ステップＳ１０２）。この検出出力Ｖｍは現像剤Ｇの透磁率に応じて変化するものである。具体的には、トナー濃度センサ２６の測定対象である現像剤Ｇに含まれるトナーＧ１の濃度が低下すると透磁率が増加するので、検出出力Ｖｍも増加する。なお、トナー濃度センサ２６は、印刷動作の開始から終了に至るまで継続的に検出出力Ｖｍを検出する。ここで、検出出力Ｖｍが、予め設定されたしきい値電圧Ｖｔｈを上回ったとき（ステップＳ１０３Ｙ）、トナー供給シャッタ駆動制御部１３Ｓはトナー供給シャッタ１３のクラッチをつなぐように指示する（ステップＳ１０４）。これによりトナー供給シャッタ１３が例えば図１に矢印ｆで示した方向に回転し、トナーＧ１が本体部１１へ供給される（ステップＳ１０５）。その後、検出出力Ｖｍがしきい値電圧Ｖｔｈと同等以下となったとき、あるいは当初より検出出力Ｖｍがしきい値電圧Ｖｔｈと同等以下であるとき（ステップＳ１０３Ｎ）、トナー供給シャッタ駆動制御部１３Ｓはトナー供給シャッタ１３のクラッチを切り離す（切り離した状態とする）ように指示する（ステップＳ１０６）。この場合、トナーカートリッジ１２から本体部１１へのトナーＧ１の供給は行われない。以上の動作により、画像形成ユニット１における現像剤Ｇ中のトナー濃度を一定に近づけるよう制御される。

（Ｃ．画像形成装置の作用効果）
このように本実施の形態では、画像形成ユニット１において、強磁性体１８Ｍ１を含む現像スリーブ１８と対向配置された感光体ドラム１５が磁性材料からなる導電性支持体３１を含むようにしたので、強磁性体１８Ｍ１からの磁束により、導電性支持体３１が磁化する。このため、現像スリーブ１８と感光体ドラム１５との間のギャップ領域における磁束密度を増加させることができる。したがって、磁性キャリアＧ２は感光体ドラム１５に付着することなく、強磁性体１８Ｍ１の磁力により現像スリーブ１８の表面に担持されたまま第２の部分１１Ｂに回収される。一方、磁性キャリアＧ２に保持されていた非磁性のトナーＧ１は強磁性体１８Ｍ１の磁力の影響を受けず、クーロン力により感光体ドラム１５へ付着し、所定の位置に現像される。この結果、この画像形成装置は、より高品質の画像を形成することができる。すなわち、磁性キャリアＧ２が感光体ドラム１５に付着した場合、転写される記録媒体ＰＳにおいて、印字領域に白抜きが生じたり、非印字領域に意図しないトナーＧ１が付着したりするなどの印字不良が生じる。しかしながら、本実施の形態の画像形成装置によれば、そのような印字不良を防止できる。また、磁性キャリアＧ２が感光体ドラム１５に付着すると、感光体ドラム１５の表面を損傷するおそれも考えられるが、本実施の形態の画像形成装置によれば、そのような不安も解消される。

＜２．実施例＞
（実施例）
次に、実施例として、ＳＵＳ４３０からなる導電性支持体３１を含む感光体ドラム１５を備えた画像形成装置を作製した。

（比較例）
また、比較例として、アルミニウムからなる導電性支持体３１を含む感光体ドラム１５を備えた画像形成装置を作製した。

（実験１）
ここで、上記実施例および比較例について、感光体ドラム１５と現像スリーブ１８との間のギャップ領域に生ずる磁束の磁束密度を計測した。感光体ドラム１５と現像スリーブ１８とのギャップを１００μｍとし、ガウスメータＧＭ−５０１５（電子磁気工業株式会社製）を用いて計測を行った。併せて、参考例として、感光体ドラム１５を設置しなかった場合の現像スリーブ１８の表面近傍の磁束の磁束密度を測定した。それらの結果を表１に示す。

表１に示したように、磁性体からなる導電性支持体３１を採用した実施例では導電性支持体３１が磁化するので、非磁性体からなる導電性支持体３１を採用した比較例と比較して磁束密度の増加がみられた。一方、比較例は、参考例と変わらない磁束密度を示した。

（実験２）
次に、上記実施例および比較例について、以下の要領で印刷評価を行った。具体的には、画像形成ユニット１のトナー濃度を８％に調整し、記録媒体ＰＳとしてＡ４サイズの標準紙（ＯＫＩエクセレントホワイト紙、８０ｇ／ｍ²）を用い、印刷速度（記録媒体ＰＳの搬送速度）を２００ｍｍ／秒として５０％ｄｕｔｙで印刷（印刷可能範囲の半分の範囲に印刷）を行い、その印字状態の評価を行った。図６は、この実験２で実施した印刷パターンを示したものであり、印刷可能範囲の半分の範囲に印字部３５が印刷されていることを示す。なお、印字部３５以外の部分は非印字部３６である。記録媒体ＰＳは矢印Ｈの方向へ搬送されて印刷された。また、印刷条件として、帯電ローラ１６への印加電圧を、感光体ドラム１５の表面電位が−６００Ｖとなる−１１４６Ｖに固定する一方、現像スリーブ１８への印加電圧を表２に示したように−３００Ｖから−６００Ｖの範囲で変化させた。また、露光時の感光体ドラム１５上の潜像電位が−１００Ｖとなるように、ＬＥＤヘッド１７の発光強度を調整した。表２に印刷評価の結果をまとめて示す。

表２に示したように、比較例では、現像スリーブ１８への印加電圧が−３００Ｖの場合に、非印字部３６において印字不良がみられた。これは、磁性キャリアＧ２が感光体ドラム１５に付着し、その磁性キャリアＧ２に付着していたトナーＧ１が、本来トナー層が形成されるべきでない領域に現れて印字されてしまったものと考えられる。さらに比較例では、現像スリーブ１８への印加電圧が−６００Ｖの場合に、印字部３５において印字不良がみられた。これは、磁性キャリアＧ２が、感光体ドラム１５の潜像が形成された部分に付着してしまい、磁性キャリアＧ２が付着した部分における現像が行われなかったために白抜きが生じたものと考えられる。これらの印字不良は、いずれも、現像スリーブ１８と感光体ドラム１５との間で生じるクーロン力が、強磁性体１８Ｍ１による磁力よりも上回ってしまっていることに起因する。

これに対し実施例では、現像スリーブ１８への印加電圧の大きさにかかわらず、印字不良は生じなかった。実施例では、現像スリーブ１８と感光体ドラム１５との間で生じるクーロン力よりも強磁性体１８Ｍ１による磁力が上回るので、磁性キャリアＧ２が感光体ドラム１５へ移動してしまうのを防ぐことができたためと考えられる。

以上説明したように、本発明によれば、磁性キャリアＧ２の感光体ドラム１５への付着が回避されるので、磁性キャリアＧ２に起因する印字不良を防ぎ、良好な画像品質を得ることができることが確認できた。

＜３．変形例＞
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態ではカラー画像を形成する画像形成装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば黒色のトナー像のみを転写してモノクロ画像を形成する画像形成装置であってもよい。また、上記実施の形態では、二次転写方式の画像形成装置１について説明したが、本発明は一次転写方式にも適用されうる。

また、上記実施の形態等で説明した一連の処理は、ハードウェア（回路）で行われるようにしてもよいし、ソフトウェア（プログラム）で行われるようにしてもよい。ソフトウェアで行われるようにした場合、そのソフトウェアは、各機能をコンピュータにより実行させるためのプログラム群で構成される。各プログラムは、例えば、上記コンピュータに予め組み込まれて用いられてもよいし、ネットワークや記録媒体から上記コンピュータにインストールして用いられてもよい。

また、上記実施の形態等では、露光装置として発光ダイオードを光源とするＬＥＤヘッドを用いるようにしたが、例えばレーザ素子等を光源とした露光装置を用いてもよい。

さらに、上記実施の形態等では、本発明における「画像形成装置」の一具体例として、印刷機能を有する画像形成装置について説明したが、これには限られない。すなわち、そのような印刷機能に加え、例えば、スキャン機能やファックス機能を有する複合機として機能する画像形成装置においても、本発明を適用することが可能である。

１…画像形成ユニット、１Ｓ…印刷制御部、２…給紙トレイ、３…給紙ローラ、４…搬送ローラ対、５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ…一次転写ローラ、５Ｖ…一次転写電圧電源、６…中間転写ベルト、７…二次転写ローラ、７Ｖ…二次転写電圧電源、８…定着装置、８Ｓ…定着制御部、９Ａ〜９Ｃ…搬送ローラ対、１０…筐体、１１…本体部、１１Ａ…上部、１１Ｂ…下部、１２…トナーカートリッジ、１３…トナー供給シャッタ、１３Ｓ…トナー供給シャッタ駆動制御部、１４Ａ，１４Ｂ…現像剤搬送スクリュー、１５…感光体ドラム（静電潜像坦持体）、１６…帯電ローラ、１６Ｖ…帯電電圧電源、１７…ＬＥＤヘッド、１７Ｓ…ヘッド駆動制御部、１８…現像スリーブ（現像剤坦持体）、１８Ｍ１，１８Ｍ２…強磁性体、１８Ｖ…現像スリーブ電圧電源、１９…ドクターブレード、１９Ｖ…ドクターブレード電圧電源、２０…制御部、２０Ｓ…インターフェイス制御部、２１…受信メモリ、２２…画像データ編集メモリ、２３…操作部、２４…センサ群、２６…トナー濃度センサ、２６Ｓ…トナー濃度センサ制御部、２７…電源回路、２７Ｓ…高圧電源制御部、２８…記録媒体搬送モータ、２８Ｓ…記録媒体搬送モータ制御部、２９…駆動モータ、２９Ｓ…駆動制御部、３０…駆動伝達部、３１…導電性支持体、３２…下地層、３３…電荷発生層、３４…電荷輸送層、３５…印字部、４１…クリーニングブレード、Ｇ１…トナー、Ｇ２…磁性キャリア、Ｇ…現像剤、ＰＳ…記録媒体、ＰＷ…搬送経路。

Claims (7)

1. トナーおよび磁性キャリアを含む現像剤を収容する容器と、
   第１の磁性体を含み、前記現像剤を担持する現像剤担持体と、
   磁性材料を含む磁性導電体と前記磁性導電体を覆うと共に潜像を表面に担持する感光層とを有し、前記現像剤担持体に対向して配置された像担持体と
   を有する
   画像形成ユニット。
2. 前記現像剤担持体と前記像担持体とは離間して対向配置されている
   請求項１記載の画像形成ユニット。
3. 前記容器に収容された前記現像剤を攪拌する攪拌部材をさらに備えた
   請求項１または請求項２に記載の画像形成ユニット。
4. 前記現像剤担持体は、第２の磁性体をさらに含み、
   前記第１の磁性体は、前記像担持体と対向する位置において第１の極性を示し、
   前記第２の磁性体は、前記攪拌部材と対向する位置において前記第１の極性と逆の第２の極性を示す
   請求項３に記載の画像形成ユニット。
5. 前記感光層の表面を帯電させる帯電装置と、
   前記像担持体を露光して前記潜像を形成する露光装置をさらに備えた
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の画像形成ユニット。
6. 前記磁性導電体は金属パイプである
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の画像形成ユニット。
7. 印刷媒体を供給する印刷媒体供給部と、
   前記印刷媒体供給部から供給される前記印刷媒体に画像を形成する画像形成ユニットと
   を備え、
   画像形成ユニットは、
   トナーおよび磁性キャリアを含む現像剤を収容する容器と、
   第１の磁性体を含み、前記現像剤を担持する現像剤担持体と、
   磁性材料を含む磁性導電体と前記磁性導電体を覆うと共に潜像を表面に担持する感光層とを有し、前記現像剤担持体に対向して配置された像担持体と
   を有する
   画像形成装置。

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