JP2024008822A - 現像装置およびそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】規制ブレードの裏面側での現像剤凝集物の発生を長期間に亘って抑制可能な現像装置およびそれを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】現像装置は、磁性一成分現像剤を収納する筐体と、現像剤担持体と、規制ブレードと、磁石部材と、ブレードマグネットと、現像剤規制ガイドと、を備える。現像剤規制ガイドは非磁性材料で形成され、画像形成時の現像剤担持体の回転方向である正方向に対し規制ブレードの上流側に配置される。現像剤規制ガイドは、規制ブレードの現像剤担持体側の端部を起点とし、上流側に向けて現像剤担持体から遠ざかる方向に傾斜するガイド面を有する。規制ブレードおよびブレードマグネットと現像剤規制ガイドとの間には隙間が設けられている。現像装置は、非画像形成時に現像剤担持体を逆方向に回転させて規制部に滞留した現像剤を除去する現像剤除去モードを実行可能である。【選択図】図４

Description

本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置に用いる現像装置およびそれを備えた画像形成装置に関し、特に、磁性一成分現像方式において現像ローラーと規制ブレードとの隙間への現像剤の詰まりを抑制する方法に関するものである。

従来、電子写真プロセスを用いた画像形成装置における現像方式として、トナーおよび磁性キャリアから成る二成分現像剤を用いる二成分現像方式と、非磁性或いは磁性を帯びたトナーのみから成る一成分現像剤を用いる一成分現像方式とがある。

磁性トナーから成る磁性一成分現像剤を用いる磁性一成分現像方式では、現像ローラー（現像剤担持体）の内部に複数の磁極を備えたマグネット体を配置し、磁気的担持力を利用して現像容器内のトナーを現像ローラー上に担持した後、規制ブレードを用いて層厚規制を行うことにより現像ローラー上にトナー薄層を形成し、現像位置において感光体ドラムへトナーを飛翔させる。また、現像ローラー上のトナー薄層の安定性の確保およびトナーへの帯電付与性能の向上のために、規制ブレードの側面にブレードマグネットを取り付けることにより規制ブレード先端の磁力を高める方法も知られている。

規制ブレードと現像ローラーとの隙間（規制部）にトナーを搬送してトナー薄層を形成する際、余剰のトナーは規制ブレードの裏面側（現像ローラーの回転方向の上流側）に堆積してしまう。このトナーの堆積の影響により、規制ブレードと現像ローラーの間でトナーが凝集し、トナーが規制部を通過し難くなって規制ブレードにかかる圧力（ブレード圧）が高くなる。特に、規制ブレードにブレードマグネットを取り付けると、ブレードマグネットの周辺および規制ブレードの先端に凝集トナーが発生し易くなる。

また、ブレードマグネットへの凝集トナーの付着によって磁力線の方向が安定しなくなり、規制部にかかる磁力の方向が変化する。その結果、現像ローラーの外周面に均一なトナー薄層の形成ができなくなり、画像濃度ムラが発生し易くなる。さらに、凝集トナーが規制部に噛み込んでトナー薄層に周方向の筋（薄層筋）が発生し、ベタ画像やハーフ画像に白或いはグレーの縦筋が発生し易くなる。

特許文献１には、磁界発生部材を内包し、トナーを搬送する回転スリーブと、回転スリーブの外周面上に形成されるトナー層の厚みを規制する層厚規制部材と、層厚規制部材の回転スリーブの回転方向上流側の側面に取付けられたマグネットと、層厚規制部材若しくはマグネットの回転スリーブ側の端部を起点とし、回転スリーブの回転方向上流側に向けて回転スリーブから遠ざかる方向に形成された非磁性部材からなる壁体と、を備える現像装置が開示されている。

特開２００５－９９４８６号公報

特許文献１の構成によれば、回転スリーブの回転によって層厚規制部材に向かうトナーの一部が壁体に遮られて押し戻される。その結果、マグネットとトナーが直接接触する面積が減ると共に、マグネットからの距離が遠くなることによりトナーに作用する磁力が弱くなるため、マグネットの側面や端部へのトナーの付着を防止し、層厚規制部材の裏面側におけるトナーの入れ替わりを促進することができる。

しかしながら、特許文献１のように壁体を設ける構成としても、現像装置を長期間駆動させることによって規制ブレードの裏面側にトナーが徐々に堆積してしまい、凝集トナーが規制部に噛み込んで薄層筋等の不具合が発生するという問題点があった。また、一旦凝集トナーが規制部に噛み込んでしまうと元の状態に戻すのが困難であった。

本発明は、上記問題点に鑑み、規制ブレードの裏面側での現像剤凝集物の発生を長期間に亘って抑制可能な現像装置およびそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の第１の構成は、筐体と、現像剤担持体と、規制ブレードと、磁石部材と、ブレードマグネットと、現像剤規制ガイドと、を備え、像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置である。筐体は、磁性を有するトナーのみからなる磁性一成分現像剤を収納する。現像剤担持体は、筐体に回転可能に支持され、外周面に現像剤を担持する。規制ブレードは、磁性材料で形成され、現像剤担持体に対し所定の間隔を隔てて配置され、現像剤担持体上に担持された現像剤の層厚を規制する規制部を形成する。磁石部材は、現像剤担持体の内部に回転不能に固定され、現像剤担持体の周方向に沿って配置される複数の磁極を有する。ブレードマグネットは、画像形成時における現像剤担持体の回転方向である正方向に対し規制ブレードの上流側に固定され、規制ブレードの先端に磁極を誘起する。現像剤規制ガイドは、非磁性材料で形成され、正方向に対し規制ブレードの上流側に配置され、規制ブレードの上流側における現像剤の堆積を抑制する。現像剤規制ガイドは筐体に固定されており、規制ブレードの現像剤担持体側の端部を起点とし、上流側に向けて現像剤担持体から遠ざかる方向に傾斜するガイド面を有する。規制ブレードおよびブレードマグネットと現像剤規制ガイドとの間には隙間が設けられている。現像装置は、非画像形成時に現像剤担持体を正方向と反対方向である逆方向に回転させて、規制部に滞留した現像剤を除去する現像剤除去モードを実行可能である。

本発明の第１の構成によれば、規制部に供給されてくる現像剤のうち、規制部に到達しない余剰分が現像剤規制ガイドのガイド面に沿って規制ブレードと反対方向に移動する。これにより、余剰の現像剤を円滑に戻すことができ、規制ブレードの裏面側でのトナーの滞留を抑制することができる。また、非画像形成時に現像剤担持体を逆回転させる現像剤除去モードを実行することにより、仮に凝集した現像剤が規制部に噛み込んだとしても、凝集した現像剤が現像剤担持体に連れ回りして規制部から除去される。さらに、規制ブレードおよびブレードマグネットと現像剤規制ガイドとの間に隙間が設けられているため、現像剤担持体を逆回転させたときに現像剤規制ガイドに加わる負荷が低減され、現像剤規制ガイドと規制ブレードおよびブレードマグネットとの位置関係も安定する。

本発明の一実施形態に係る現像装置４を備えた画像形成装置１００の概略断面図 本発明の第１実施形態に係る現像装置４の平面図（図２（ａ））および正面断面図（図２（ｂ）） 第１実施形態の現像装置４の側面断面図 第１実施形態の現像装置４における現像ローラー２５周辺の拡大図 図４における現像ローラー２５および規制ブレード２９周辺を軸方向と垂直な方向から見た断面拡大図 第１実施形態の現像装置４を駆動したときの規制ブレード２９周辺のトナーの動きを示す断面拡大図 画像形成装置１００に用いられる制御経路の一例を示すブロック図 本発明の第２実施形態に係る現像装置４を駆動したときの規制ブレード２９周辺のトナーの動きを示す断面拡大図 本発明の第３実施形態に係る現像装置４の規制ブレード２９周辺の構成を示す断面拡大図

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る現像装置４を備えた画像形成装置１００の概略断面図である。画像形成装置（例えばモノクロプリンター）１００では、印刷動作を行う場合、画像形成装置１００内の画像形成部９において、パーソナルコンピューター（以下、パソコンという）等の上位機器（図示せず）から送信された原稿画像データに基づく静電潜像が形成され、現像装置４により静電潜像にトナーが付着されてトナー像が形成される。現像装置４へのトナーの供給はトナーコンテナ５から行われる。画像形成装置１００では、感光体ドラム１を図１において時計回り方向に回転させながら、感光体ドラム１に対する画像形成プロセスが実行される。

画像形成部９には、感光体ドラム１の回転方向（時計回り方向）に沿って、帯電装置２、露光ユニット３、現像装置４、転写ローラー６、クリーニング装置７、および除電装置（図示せず）が配設されている。感光体ドラム１は、例えばアルミドラムの表面（外周面）に感光層が積層されたものである。感光体ドラム１の表面（外周面）は、帯電装置２によって均一に帯電される。そして、後述する露光ユニット３からの光ビームを受けた表面に、帯電を減衰させた静電潜像を形成する。なお、上記の感光層は、特に限定するものではないが、例えば耐久性に優れるアモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）等が好ましい。

帯電装置２は、感光体ドラム１の表面を均一に帯電させる。帯電装置２は、例えば細いワイヤー等を電極として高電圧を印加することにより放電するコロナ放電装置が用いられる。なお、コロナ放電装置に代えて、帯電ローラーに代表される帯電部材を感光体ドラム１の表面に接触させた状態で電圧を印加する接触式の帯電装置を用いても良い。露光ユニット３は、画像データに基づいて光ビーム（例えばレーザービーム）を感光体ドラム１に照射し、感光体ドラム１の表面に静電潜像を形成する。

現像装置４は、感光体ドラム１の静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する。なお、本実施形態では磁性トナーのみから成る磁性一成分現像剤（以下、単にトナーともいう）が現像装置４に収容されている。また、現像装置４の詳細については後述する。クリーニング装置７は、感光体ドラム１の長手方向（図１の紙面と垂直な方向）に線接触するクリーニングローラーやクリーニングブレード等を備えており、トナー像が用紙に移行（転写）された後に、感光体ドラム１の表面に残留したトナーを除去する。

上記のようにトナー像が形成された感光体ドラム１に向けて、用紙収容部１０から用紙が用紙搬送路１１およびレジストローラー対１３を経由して所定のタイミングで画像形成部９に搬送される。転写ローラー６は、感光体ドラム１に接触してニップ部（転写ニップ部）を形成し、感光体ドラム１の表面に形成されたトナー像を乱さずに、転写ニップ部を通過する用紙に移行（転写）させる。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、クリーニング装置７により感光体ドラム１表面の残留トナーが除去され、除電装置により残留電荷が除去される。

トナー像が転写された用紙は感光体ドラム１から分離され、定着装置８に搬送されて加熱および加圧されることで用紙にトナー像が定着される。定着装置８を通過した用紙は、排出ローラー対１４を通過して用紙排出部１５に排出される。

図２（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る現像装置４の平面図および正面断面図である。図３は、第１実施形態の現像装置４の側面断面図である。なお、図２（ａ）では便宜上、上面カバーを取り外して内部が見える状態を表している。図２および図３に示すように、現像装置４は、ハウジング２０と、第１攪拌スクリュー２３、第２攪拌スクリュー２４と、現像ローラー２５と、規制ブレード２９と、トナー規制ガイド３５と、を備える。

ハウジング２０は、磁性一成分現像剤（トナー）を収納する。ハウジング２０内はハウジング２０と一体形成された仕切壁２０ａによって、第１貯留室２１と第２貯留室２２とに区画されている。第１貯留室２１には第１攪拌スクリュー２３が、第２貯留室２２には第２攪拌スクリュー２４が配設されている。

第１攪拌スクリュー２３、第２攪拌スクリュー２４は、それぞれ支軸（回転軸）の周囲に螺旋羽根を設けた構成になっており、互いに平行な状態でハウジング２０に回転可能に軸支されている。なお、図２（ａ）に示すように、第１攪拌スクリュー２３、第２攪拌スクリュー２４の軸方向であるハウジング２０の長手方向の両端部においては仕切壁２０ａが存在せず、第１攪拌スクリュー２３、第２攪拌スクリュー２４間でのトナーの受け渡しが可能となっている。これにより、第１攪拌スクリュー２３は、第１貯留室２１内のトナーを攪拌しながら矢印Ｐ方向へと搬送して第２貯留室２２に搬送し、第２攪拌スクリュー２４は、第２貯留室２２に搬送されてきたトナーを攪拌しながら矢印Ｑ方向へと搬送して現像ローラー２５に供給する。

現像ローラー２５は、感光体ドラム１（図１参照）の回転に応じて回転することで、感光体ドラム１の感光層にトナーを供給する。現像ローラー２５の内部には複数の磁極を有する永久磁石から成るマグネット体２７が固定されている。マグネット体２７の磁力により現像ローラー２５の表面にトナーを付着（担持）させて磁気ブラシを形成する。現像ローラー２５は、第１攪拌スクリュー２３、第２攪拌スクリュー２４と平行な状態で、ハウジング２０に回転可能に軸支されている。現像駆動モーター４１（図７参照）から駆動入力ギア（図示せず）を介して回転駆動力が入力されると、現像ローラー２５は回転するがマグネット体２７は回転しない。

規制ブレード２９は、その長手方向（図２の左右方向）が最大現像幅よりも大きく形成されている。規制ブレード２９は、現像ローラー２５と所定の間隔を隔てて配置されることにより、感光体ドラム１に供給するトナー量（トナー層厚）を規制する規制部３０を形成する。規制ブレード２９の材質としては、磁性体のＳＵＳ（ステンレス）等が用いられる。

第２攪拌スクリュー２４に対向する第２貯留室２２の側面には、ハウジング２０内に貯留されるトナー量を検知するトナー量検知センサー（図示せず）が設けられている。このトナー量検知センサーの検知結果に応じて、トナーコンテナ５（図１参照）に貯留されたトナーがハウジング２０の上部に設けられた現像剤供給口２０ｂを介してハウジング２０内に供給される。

現像ローラー２５の回転軸にはＤＳコロ３１ａ、３１ｂが回転可能に外挿されている。ＤＳコロ３１ａ、３１ｂは、感光体ドラム１の外周面の軸方向両端部に当接することにより現像ローラー２５と感光体ドラム１との距離を厳密に規制している。ＤＳコロ３１ａ、３１ｂにはベアリングが内蔵されており、感光体ドラム１に従動して回転することでドラム表面の摩耗を防止できる。

また、現像ローラー２５の軸方向両端部にはハウジング２０と現像ローラー２５との隙間からのトナーの漏出を防止するための磁気シール部材３３ａ、３３ｂが配設されている。なお、図３では磁気シール部材３３ａのみを図示している。磁気シール部材３３ａ、３３ｂは、現像ローラー２５と非接触の状態、即ち、現像ローラー２５の外周面と所定の間隔（ギャップ）を隔てた状態で現像ローラー２５の両端部に配設される。また、磁気シール部材３３ａ、３３ｂは、現像ローラー２５を挟んで感光体ドラム１の反対側に配設されている。

画像形成時における現像ローラー２５の回転方向（正回転方向、図３の反時計回り方向）に対し規制ブレード２９の上流側（図３の右側）にはトナー規制ガイド３５が配置されている。トナー規制ガイド３５は、規制ブレード２９の上流側におけるトナーの入れ替わりを促進してトナーの堆積を抑制する。トナー規制ガイド３５の詳細な構成については後述する。

図４は、図３における現像ローラー２５周辺の部分断面図である。図５は、図４における現像ローラー２５および規制ブレード２９周辺の拡大図である。図４に示すように、マグネット体２７は、Ｓ１極２７ａ、Ｓ２極２７ｃと、Ｎ１極２７ｂ、Ｎ２極２７ｄから成る４つの磁極２７ａ～２７ｄが金属製のシャフト２７ｅに固定されている。

規制ブレード２９の先端近傍にはブレードマグネット３７が付設されている。ブレードマグネット３７は、先端エッジが規制ブレード２９の先端よりも内側（現像ローラー２５の径方向外側）に配置されている。ブレードマグネット３７は磁気シール部材３３ａ、３３ｂの間において規制ブレード２９の長手方向（図２の左右方向）の略全域に亘って付設されている。ブレードマグネット３７は、例えばラバーマグネットで形成されている。

本実施形態では、ブレードマグネット３７はＳ極を下向きにして規制ブレード２９に接触しており、規制ブレード２９の先端にはＮ極が誘起される。これにより、マグネット体２７のＳ２極（規制極）２７ｃと規制ブレード２９の先端との間で引き合う方向の磁界が発生する。

この磁界により、規制ブレード２９と現像ローラー２５との間（規制部３０）にトナー粒子が連なった磁気ブラシが形成され、磁気ブラシが規制部３０を通過することにより所望の高さに層規制される。その後、現像ローラー２５が反時計回り方向に回転して磁気ブラシが感光体ドラム１に対向する領域（現像領域）に移動すると、Ｎ１極（主極）２７ｂにより磁界が付与されるため、磁気ブラシは感光体ドラム１の表面に接触して静電潜像を現像する。

さらに現像ローラー２５が反時計回り方向に回転すると、今度はＳ１極（搬送極）２７ａにより現像ローラー２５の外周面に沿う方向の磁界が付与されて、磁気ブラシと共にトナー像の形成に使われなかったトナーが現像ローラー２５上に回収される。さらに、Ｓ１極２７ａとＮ２極２７ｄの間の欠損部分において磁気ブラシが現像ローラー２５から離脱してハウジング２０内に落下する。そして、第２攪拌スクリュー２４により攪拌、搬送された後、Ｎ２極（汲上極）２７ｄの磁界により再び現像ローラー２５上に磁気ブラシが形成される。

トナー規制ガイド３５は、ハウジング２０の上面カバー２０ｃからハウジング２０内に延びるように固定されており、規制ブレード２９の裏面側（画像形成時の現像ローラー２５の回転方向の上流側）に対向配置されている。トナー規制ガイド３５は側面視三角形状であり、規制ブレード２９と反対側にガイド面３５ａを有する。ガイド面３５ａは、規制ブレード２９の現像ローラー２５側の端部（下端部）を起点とし、画像形成時の現像ローラー２５の回転方向（正方向）の上流側に向かって現像ローラー２５から遠ざかる方向に傾斜する傾斜面である。規制ブレード２９およびブレードマグネット３７とトナー規制ガイド３５との間には隙間３９が設けられている。

図１に示したようなＳ字状の用紙搬送経路（Ｓパス）を有する直接転写方式の画像形成装置１００の場合、感光体ドラム１と転写ローラー６とのニップ部（転写ニップ部）を用紙が略水平に通過する。そのため、現像装置４は転写ニップ部の上流側において感光体ドラム１の側方から現像ローラー２５が対向するように配置されることが多い。

現像装置４をこのように配置すると、現像装置４の規制ブレード２９が現像ローラー２５に対して略垂直に配置される。この構成では、第２攪拌スクリュー２４および現像ローラー２５の回転によって規制ブレード２９の下方からトナーが供給されてくるため、磁気ブラシの形成に用いられなかったトナーが規制ブレード２９の裏面側（上流側、図４の右側）の側面に沿って滞留し易くなる。

特に、低融点トナーを用いて高温環境下で連続印刷を行った場合、滞留したトナーが軟化してブロッキング（凝集）を起こす。凝集トナーが規制部３０に噛み込んで穂詰まりが発生すると、薄層筋等の画像不具合が発生し易くなる。そこで、トナー規制ガイド３５を設けることにより、規制ブレード２９の裏面側に滞留する余剰トナーを第２攪拌スクリュー２４の方向に搬送する経路を形成する。

図６は、第１実施形態の現像装置４を駆動したときの規制ブレード２９周辺のトナーの動きを示す断面拡大図である。図６に示すように、規制ブレード２９の下方から供給されてくるトナーＴのうち、規制部３０に到達しない余剰分がガイド面３５ａに沿って規制ブレード２９と反対方向（第２貯留室２２方向）に移動する。これにより、規制ブレード２９の下方から供給されるトナーと干渉することなく、余剰のトナーを第２貯留室２２に戻すことができる。

本実施形態のように規制ブレード２９が略垂直に配置されている場合、トナー規制ガイド３５のガイド面３５ａと水平面Ｓとの角度θは３０°≦θ≦６０°の範囲とすることが好ましい。θ＜３０°になると、ガイド面３５ａが水平に近づきすぎて規制部３０にトナーを送り込む経路が狭くなり、トナーの搬送負荷になる。また、ガイド面３５ａでのトナーの凝集やトナー層の帯電不良が生じ易くなる。一方、θ＞６０°では規制部３０に送り込まれる余剰トナーを規制する効果が低くなり、規制ブレード２９の裏面側でトナーの滞留を抑制する効果が低下する。

また、規制部３０でのトナー薄層の形成の妨げにならないように、トナー規制ガイド３５の先端の位置は規制ブレード２９の先端よりも上方（径方向外側）とする必要がある。さらに、トナー規制ガイド３５自体にトナーが付着しないように、トナー規制ガイド３５は、樹脂或いは非磁性金属等の非磁性材料で形成されている。

図７は、画像形成装置１００に用いられる制御経路の一例を示すブロック図である。なお、画像形成装置１００を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、画像形成装置１００全体の制御経路は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。

現像駆動部４０は、現像駆動モーター４１、現像クラッチ４２を備える。現像駆動モーター４１は、第１攪拌スクリュー２３、第２攪拌スクリュー２４、および現像ローラー２５を回転駆動する。現像クラッチ４２は、現像駆動モーター４１から第１攪拌スクリュー２３、第２攪拌スクリュー２４、および現像ローラー２５へ入力される回転駆動力のＯＮ、ＯＦＦを行う。

電圧制御回路５１は、帯電電圧電源５２、現像電圧電源５３、転写電圧電源５４と接続され、制御部９０からの出力信号によりこれらの各電源を作動させる。これらの各電源は電圧制御回路５１からの制御信号によって、帯電電圧電源５２は帯電装置２内のワイヤーに、現像電圧電源５３は現像装置４内の現像ローラー２５に、転写電圧電源５４は転写ローラー６に、それぞれ所定の電圧を印加する。

画像入力部６０は、画像形成装置１００にパソコン等から送信される画像データを受信する受信部である。画像入力部６０より入力された画像信号はデジタル信号に変換された後、一時記憶部９４に送出される。

機内温湿度センサー６１は、画像形成装置１００内部の温度および湿度、特に現像装置４周辺の温度および湿度を検知するものであり、画像形成部９の近傍に配置される。

操作部７０には、液晶表示部７１、各種の状態を示すＬＥＤ７２が設けられており、画像形成装置１００の状態を示したり、画像形成状況や印刷部数を表示したりするようになっている。画像形成装置１００の各種設定はパソコンのプリンタードライバーから行われる。

制御部９０は、中央演算処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、読み出し専用の記憶部であるＲＯＭ（Read Only Memory）９２、読み書き可能な記憶部であるＲＡＭ（Random Access Memory）９３、一時的に画像データ等を記憶する一時記憶部９４、カウンター９５、画像形成装置１００内の各装置に制御信号を送信したり操作部７０からの入力信号を受信したりする複数（ここでは２つ）のＩ／Ｆ（インターフェイス）９６を少なくとも備えている。

ＲＯＭ９２には、画像形成装置１００の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、画像形成装置１００の使用中に変更されることがないようなデータ等が収められている。ＲＡＭ９３には、画像形成装置１００の制御途中で発生した必要なデータや、画像形成装置１００の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。

一時記憶部９４は、パソコン等から送信される画像データを受信する画像入力部６０より入力され、デジタル信号に変換された画像信号を一時的に記憶する。カウンター９５は、印刷枚数を累積してカウントする。

また、制御部９０は、画像形成装置１００における各部分、装置に対し、ＣＰＵ９１からＩ／Ｆ９６を通じて制御信号を送信する。また、各部分、装置からその状態を示す信号や入力信号がＩ／Ｆ９６を通じてＣＰＵ９１に送信される。制御部９０が制御する各部分、装置としては、例えば、定着装置８、画像形成部９、現像駆動部４０、電圧制御回路５１、画像入力部６０、操作部７０等が挙げられる。

前述したように、現像駆動部４０によって第１攪拌スクリュー２３、第２攪拌スクリュー２４、および現像ローラー２５が回転駆動され、規制部３０にトナーが搬送されて現像ローラー２５の外周面にトナー薄層が形成される。このとき、規制部３０を通過しなかった余剰のトナーは規制ブレード２９の裏面側（現像ローラー２５の回転方向上流側）に滞留する。

トナー規制ガイド３５を設けることによりトナーの滞留の改善は見込めるが、一旦凝集トナーが規制部３０に噛み込むと、そのままでは噛み込んだ状態が改善されないため、規制部３０および規制ブレード２９の裏面側の凝集トナーをリセット（除去）する必要がある。そこで、本実施形態では、非画像形成時に現像ローラー２５を画像形成時の回転方向（正方向）と反対方向（逆方向）に回転させ、規制部３０および規制ブレード２７の裏面側に滞留したトナー（現像剤）を除去する現像剤除去モードを実行する。

これにより、仮に凝集トナーが規制部３０に噛み込んでいたとしても、凝集トナーに現像ローラー２５の逆回転方向の力が作用する。その結果、凝集トナーが現像ローラー２５に連れ回りして規制部３０から除去される。凝集トナーは、現像ローラー２５の逆回転によってさらに下方に移動し、ハウジング２０（第２貯留室２２）内のトナーに取り込まれて回収される。

このとき、ブレードマグネット３７の先端エッジが規制ブレード２９の先端よりも内側（現像ローラー２５の径方向外側）に配置されているため、規制部３０に噛み込んだ凝集トナーを除去し易くなる。

現像剤除去モードの実行時に現像ローラー２５を逆回転させると、現像ローラー２５に連れ回りして移動する凝集トナーにブレードマグネット３７が押圧される。ブレードマグネット３７がラバーマグネットで形成されていると、凝集トナーに押圧されたときに変形し易い。このとき、仮に規制ブレード２９およびブレードマグネット３７とトナー規制ガイド３５が接触していると、トナー規制ガイド３５に押圧力が作用し、トナー規制ガイド３５の位置が変化するおそれがある。トナー規制ガイド３５の位置が変化すると、規制ブレード２９およびブレードマグネット３７との位置関係も変化する。その結果、トナー規制ガイド３５による余剰トナーの規制効果が低くなり、規制ブレード２９の裏面側でトナーの滞留を抑制する効果も低下する。

そこで、本実施形態ではトナー規制ガイド３５をハウジング２０に固定するとともに、規制ブレード２９およびブレードマグネット３７とトナー規制ガイド３５との間に隙間３９を設けている。この構成により、現像ローラー２５を逆回転させたときにトナー規制ガイド３５に加わる負荷が低減され、トナー規制ガイド３５と規制ブレード２９およびブレードマグネット３７との位置関係も安定する。

現像剤除去モードの実行タイミングは特に限定されるものではないが、凝集トナーの発生レベルは現像装置４の駆動時間と相関しており、現像装置４の駆動時間が長くなるほど凝集発生レベルは高くなる。そこで、前回の現像剤除去モードの実行タイミングからの累積印刷枚数または現像装置４の累積駆動時間が所定値に到達する毎に現像剤除去モードを実行することにより、トナーの凝集を抑制し、画像不具合を効果的に防止することができる。

さらに、機内温湿度センサー６１の検知結果に応じて現像剤除去モードの実行頻度を変更することもできる。即ち、機内温度が高温になるほど現像剤除去モードの実行頻度を多く（インターバルを短く）することで、トナーの凝集を抑制し、画像不具合を効果的に防止することができる。

なお、機内温湿度センサー６１に代えて、画像形成装置１００外部の温度（機外温度）を検知する機外温度センサーを設け、機外温度センサーにより検知された機外温度に応じて現像剤除去モードの実行頻度を変更してもよい。

さらに、現像装置４の駆動時間が長くなる条件では、現像ローラー２５が連続して駆動するため現像ローラー２５を逆回転させるタイミングがない。そこで、現像装置４の連続駆動時間が所定の閾値以上であった場合は、現像剤除去モードの実行時に現像ローラー２５の逆回転動作を複数回行うこととする。

このようにすれば、規制ブレード２９の裏面におけるトナーの滞留、およびそれに伴う薄層筋の発生を効果的に抑制することができる。また、連続駆動時間が一定以上となる毎に、現像装置３の駆動を止めて現像剤除去モードを実行する場合に比べて、画像形成効率（生産性）の低下を抑制することができる。

さらに、機内温度または機内湿度の少なくとも一方が一定値以上であるとき等の、トナーの流動性が悪化する条件やトナー帯電量が高くなる条件では、現像ローラー２５の逆回転を複数回行う際のトリガーとなる連続駆動時間の閾値を小さくしたり、現像ローラー２５の逆回転回数を増やしたりすることが好ましい。

図８は、本発明の第２実施形態に係る現像装置４を駆動したときの規制ブレード２９周辺のトナーの動きを示す断面拡大図である。本実施形態では、トナー規制ガイド３５と規制ブレード２９およびブレードマグネット３７との隙間３９に弾性部材８０を配置している。現像装置４の他の部分の構成は第１実施形態と同様である。

第１実施形態のように規制ブレード２９およびブレードマグネット３７とトナー規制ガイド３５との間に隙間３９を設けた場合、現像ローラー２５を逆回転させたときの負荷を低減できるものの、隙間３９にトナーが入り込んで堆積し、トナー規制ガイド３５によるトナー滞留抑制効果が低減する。

そこで、図８に示すように、隙間３９を埋めるように弾性部材８０を配置している。この構成により、隙間３９にトナーＴが入り込んで堆積するおそれがなく、トナー規制ガイド３５によるトナー滞留抑制効果を長期間に亘って維持することができる。

弾性部材８０の材質としては、例えばスポンジやポロン（登録商標）等の多孔質弾性材料が挙げられる。規制部３０にトナーを送り込む経路が狭くならないように、弾性部材８０の先端の位置は規制ブレード２９およびトナー規制ガイド３５の先端よりも上方（現像ローラー２５の径方向外側）とする必要がある。

また、弾性部材８０の厚みが厚すぎると、規制ブレード２９とトナー規制ガイド３５との間隔が大きくなってトナー規制ガイド３５によるトナーの滞留抑制効果が弱くなり、規制部３０へ送り込まれるトナーに対する負荷（ストレス）にもなる。そのため、弾性部材８０の厚みは３ｍｍ以下であることが好ましい。

また、規制ブレード２９の裏面側でのトナーの滞留が完全に解消されてしまうと、規制部３０へ供給されるトナーの尤度（マージン）が無くなる。そのため、高印字率の画像を連続して現像した場合にトナー供給量が不足して画像濃度ムラ等の問題が発生する。そこで、弾性部材８０の厚みを調整することにより、規制ブレード２９の裏面側でのトナーの滞留量をコントロールすることができ、薄層筋の発生と画像濃度ムラの両方を抑制可能となる。具体的には、弾性部材８０の厚みを厚くするとトナーの滞留量が増加し、弾性部材８０の厚みを薄くするとトナーの滞留量が減少する。

図９は、本発明の第３実施形態に係る現像装置４の規制ブレード２９周辺の構成を示す断面拡大図である。本実施形態では、ブレードマグネット３７の上方に弾性部材８０を配置している。また、トナー規制ガイド３５の規制ブレード２９との対向面に突起３５ｂを設け、弾性部材８０と突起３５ｂとを接触させている。現像装置４の他の部分の構成は第２実施形態と同様である。

第２実施形態のように、トナー規制ガイド３５とブレードマグネット３７の対向面に弾性部材８０を配置した場合、現像ローラー２５を逆回転させる現像剤除去モードを実行すると、トナー規制ガイド３５に作用する押圧力が弾性部材８０を介してブレードマグネット３７を押圧する。その結果、トナー規制ガイド３５と規制ブレード２９およびブレードマグネット３７との位置関係も変化するため、トナー規制ガイド３５による余剰トナーの規制効果が低くなり、規制ブレード２９の裏面側でトナーの滞留を抑制する効果も低下する。

そこで、本実施形態では、弾性部材８０をブレードマグネット３７の上方において規制ブレード２９に貼り付け、規制ブレード２９とトナー規制ガイド３５の貼り付け面にトナーが進入しない構造としている。また、ガイドの一部に突起３５ｂを作成し、突起３５ｂと弾性部材８０とが接触する構成としている。

上記の構成によれば、隙間３９にトナーが入り込んで堆積する不具合を弾性部材８０によって抑制することができる。また、ブレードマグネット３７に弾性部材８０およびトナー規制ガイド３５が接触しないため、現像ローラー２５を逆回転させたときにトナー規制ガイド３５に加わる負荷がブレードマグネット３７に伝達されない。そのため、規制ブレード２９およびブレードマグネット３７の位置関係も安定する。

トナー規制ガイド３５の先端の位置は、ブレードマグネット３７の先端よりも上方（径方向外側）にあることが好ましい。トナー規制ガイド３５の先端とブレードマグネット３７の先端との距離Ｄ１は０＜Ｄ１＜５［ｍｍ］を満たすことが好ましく、０＜Ｄ１＜３［ｍｍ］を満たすことがより好ましい。

また、トナー規制ガイド３５とブレードマグネット３７との隙間３９が大きくなると、隙間３９にトナーが堆積し、トナー規制ガイド３５によるトナー滞留抑制効果が低減する。隙間３９の寸法Ｄ２は０＜Ｄ２＜５［ｍｍ］を満たすことが好ましく、０．１＜Ｄ２＜２［ｍｍ］を満たすことがより好ましい。

その他本発明は、上記各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記各実施形態においては、マグネット体２７は２つのＮ極と２つのＳ極を有する４極構成であるが、本発明は、５極構成、或いは３極構成のマグネット体２７にも同様に適用可能である。

また、上記各実施形態では、画像形成装置１００として図１に示したようなモノクロプリンターを例に挙げて説明したが、本発明はモノクロプリンターに限らず、カラープリンタ、カラー複写機、モノクロおよびカラー複合機等、磁性一成分現像方式の現像装置を用いる画像形成装置に適用可能である。

本発明は、磁性一成分現像剤を用いる現像装置に利用可能である。本発明の利用により、高温環境下で連続印刷を行った場合でもトナー規制部での凝集トナーの詰まりによる薄層筋を抑制可能な現像装置およびそれを備えた画像形成装置を提供することができる。

１ 感光体ドラム
４ 現像装置
６ 転写ローラー（転写部材）
９ 画像形成部
２０ ハウジング（筐体）
２３ 第１攪拌スクリュー
２４ 第２攪拌スクリュー
２５ 現像ローラー（現像剤担持体）
２７ マグネット体（磁石部材）
２９ 規制ブレード
３０ 規制部
３５ トナー規制ガイド（現像剤規制ガイド）
３５ａ ガイド面
３５ｂ 突起
３７ ブレードマグネット
３９ 隙間
８０ 弾性部材
９０ 制御部
１００ 画像形成装置
Ｔ トナー

Claims (15)

1. 磁性を有するトナーのみからなる磁性一成分現像剤を収納する筐体と、
   前記筐体に回転可能に支持され、外周面に前記現像剤を担持する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体に対し所定の間隔を隔てて配置され、前記現像剤担持体上に担持された前記現像剤の層厚を規制する規制部を形成する磁性材料で形成された規制ブレードと、
   前記現像剤担持体の内部に回転不能に固定され、前記現像剤担持体の周方向に沿って配置される複数の磁極を有する磁石部材と、
   画像形成時における前記現像剤担持体の回転方向である正方向に対し前記規制ブレードの上流側に固定され、前記規制ブレードの先端に磁極を誘起するブレードマグネットと、
   前記正方向に対し前記規制ブレードの上流側に配置され、前記規制ブレードの前記上流側における前記現像剤の堆積を抑制する非磁性材料で形成された現像剤規制ガイドと、
   を備え、像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置において、
   前記現像剤規制ガイドは前記筐体に固定されており、前記規制ブレードの前記現像剤担持体側の端部を起点とし、前記上流側に向けて前記現像剤担持体から遠ざかる方向に傾斜するガイド面を有し、
   前記規制ブレードおよび前記ブレードマグネットと前記現像剤規制ガイドとの間には隙間が設けられており、
   非画像形成時に前記現像剤担持体を前記正方向と反対方向である逆方向に回転させて、前記規制部に滞留した前記現像剤を除去する現像剤除去モードを実行可能であることを特徴とする現像装置。
2. 前記規制ブレードは、前記現像剤担持体に対して略垂直に配置されることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記ガイド面の水平面に対する角度が３０°～６０°であることを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
4. 前記ブレードマグネットと前記現像剤規制ガイドとの前記隙間を埋めるように弾性部材が配置されることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
5. 前記弾性部材の先端は、前記規制ブレードおよび現像剤規制ガイドの先端よりも前記現像剤担持体の径方向外側に配置されることを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
6. 前記弾性部材の厚みが３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
7. 前記弾性部材は、前記ブレードマグネットよりも前記現像剤担持体の径方向外側において前記規制ブレードに固定されており、
   前記現像剤規制ガイドは、前記規制ブレードとの対向面に突起が設けられ、前記弾性部材と前記突起とが接触していることを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
8. 前記現像剤規制ガイドの先端は、前記規制ブレードの先端よりも前記現像剤担持体の径方向外側に配置されており、
   前記現像剤規制ガイドの先端と前記ブレードマグネットの先端との距離Ｄ１が０＜Ｄ１＜５［ｍｍ］を満たすことを特徴とする請求項７に記載の現像装置。
9. 前記弾性部材と前記突起とが接触している状態で、前記隙間の寸法Ｄ２が０＜Ｄ２＜５［ｍｍ］を満たすことを特徴とする請求項７に記載の現像装置。
10. 前記弾性部材は、多孔質弾性材料で形成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。
11. 表面に感光層が積層された像担持体と、
    前記像担持体の前記感光層に形成された前記静電潜像をトナー像に現像する請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の現像装置と、
    を備えた画像形成装置。
12. 前記像担持体に接触して転写ニップ部を形成し、前記転写ニップ部を通過する記録媒体に前記像担持体に形成された前記トナー像を転写する転写部材と、
    前記記録媒体が前記転写ニップ部を水平に通過するＳ字状の記録媒体搬送路と、
    を有する請求項１１に記載の画像形成装置。
13. 前記現像装置を制御する制御部を備え、
    前記制御部は、前記現像装置の累積駆動時間が所定値に到達する毎に、前記現像剤除去モードを実行することを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
14. 前記制御部は、前記現像装置の連続駆動時間が所定の閾値以上であるとき、前記現像剤除去モードの実行時に前記現像剤担持体の逆回転動作を複数回行うことを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。
15. 装置内部の温度および湿度を検知する温湿度検知センサーを備え、
    前記制御部は、前記温湿度検知センサーによって検知された装置内部の温度および湿度の少なくとも一方が一定値以上であるとき、前記閾値を小さくするか、若しくは前記現像剤担持体の逆回転回数を増加させることを特徴とする請求項１４に記載の画像形成装置。

Images