JP4602102B2 - 現像装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置及びそれに用いられる現像装置に関し、特に、現像剤量を規制する規制部において、現像剤が受ける機械的ストレスを緩和する機構に関するものである。

コピー機、プリンタ、ＦＡＸ等の電子写真方式を用いる画像形成装置においては、主に粉末の現像剤（以下、トナーという）が使用され、感光体ドラム等の像担持体上に形成された静電潜像をトナーによって可視化し、そのトナー像を記録媒体上に転写した後、定着処理を行うプロセスが一般的である。

図６は、現像装置２１を用いた従来の画像形成装置（例えばプリンタ）１００である。この画像形成装置１００は、感光体ドラム４１、帯電部４２、画像書込部（レーザスキャンユニット）４３、現像装置２１、トナー貯留部４４、転写部４５、クリーニング部４６、シート収容部５１、搬送部５２、定着部５３、および排紙部５４から構成されている。

感光体ドラム４１は、例えばアルミドラムに感光層が積層されたものであり、帯電部４２により、表面を帯電させるようになっている。そして、後述する画像書込部４３からのレーザ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。

帯電部（帯電チャージャー）４２は、放電（例えばコロナ放電）することで感光体ドラム４１の表面を帯電させるものである。例えば帯電部４２は、細いワイヤー等を有しており、これを電極として、高電圧を印加されることで放電するようになっている。画像書込部（ＬＳＵ）４３は、画像データに基づいて、光ビーム（例えばレーザビーム）を感光体ドラム４１に照射させ、その感光体ドラム４１に静電潜像を形成させるものである。なお、画像データは不図示のパーソナルコンピューター（ＰＣ）から送信されたものである。

現像装置２１は、感光体ドラム４１の静電潜像にトナーを付着させて、トナー像を形成させるものである。なお、現像装置２１に収容されているトナーとしては、例えばトナー成分とキャリヤとから構成される２成分現像剤や、トナー成分のみから構成される１成分現像剤が挙げられる。また、現像装置２１の詳細については後述する。

トナー貯留部（ホッパー）４４は、現像装置２１内部のトナーが不足するようになれば、その現像装置２１にトナーを供給するとともに、トナーを貯留しておくものである。転写部４５は、感光体ドラム４１表面に形成されたトナー像を乱さずに搬送部５２を搬送されてくるシートに移行させるものである。

クリーニング部４６は、トナー像がシートに移行（転写）された後に、感光体ドラム４１の表面に残ったトナー（残留トナー）を除去するものである。例えば、感光体ドラム４１の長手方向に線接触するブレード材等が挙げられる。シート収容部５１は、最終的に画像（トナー像）が印刷されるシート（用紙やＯＨＰ等）を収容するとともに、搬送部５２にシートを送り出すものである。

搬送部５２は、シート収容部５１から排紙部５４までのシートの通路であり、定着部５３は、シートに転写されたトナー像を安定な永久像とするものであり、例えば熱や圧力等のエネルギーを付与することにより、粉体状態のトナー像を溶融させるものである。排紙部５４は、定着部５３を経たシート、すなわち永久像が印刷されたシートを収容するものである。

そして、予め入力された画像データに基づいて、ＬＳＵ４３が感光体ドラム４１上にレーザビーム（光線）を発することで、その画像データに基づく静電潜像をその感光体ドラム４１表面に形成させる。その後、現像装置２１が、静電潜像にトナーを付着させるとともに（トナー像を形成させるとともに）、転写部４５が、シートにそのトナー像を転写させる。次に、定着部５３が、そのトナー像の転写されたシートに熱等を加え、永久像とさせるようになっている。

図７は、２成分現像剤を用いる現像装置２１の概略斜視図であり、図８（ａ）は側面断面図、図８（ｂ）は上方からの概略平面図である。なお、図７及び図８（ｂ）は、便宜上、蓋部分（カバー部分）を除外して表現し、図８（ｂ）では第１攪拌スクリュー７（後述）を重点的に表現している。図７、図８に示すように、現像装置２１は、ケーシング（筐体）５、カバー（筐体）６、第１攪拌スクリュー（回転搬送部）７、第２攪拌スクリュー（回転搬送部）８、現像ローラ（現像剤担持体）１１、規制ブレード（規制部材）１２、及びトナー量を検知するＴセンサ（検知手段）１３を含む構成である。

ケーシング５は、トナーを貯留するものであり、第１貯留室１５と第２貯留室１６とが、ケーシング５と一体形成された仕切り板９によって分けられることで形成される。そして、この第１貯留室１５には第１攪拌スクリュー７、第２貯留室１６には第２攪拌スクリュー８が配設されている。カバー６は、ケーシング５に収容されたトナー等が外部に漏れないように封止するものである。

第１攪拌スクリュー７は、第１貯留室１５に貯留されているトナー等を攪拌させながらＰ方向へと搬送して、第２貯留室１６に導くものであり、第２攪拌スクリュー８は、第２貯留室１６に搬送されてきたトナー等を攪拌させながらＱ方向へと搬送して、現像ローラ１１に供給するものである。図８（ｂ）に示すように、ケーシング５の長手方向の両端部においては仕切り板９は存在せず、第１攪拌スクリュー７、第２攪拌スクリュー８間でのトナーの受け渡しが可能となっている。なお、第１攪拌スクリュー７、第２攪拌スクリュー８は、それぞれ支軸（軸）７ａ、８ａを中心とし、その周囲に螺旋羽７ｂ、８ｂを設けた構成になっており、互いに平行な状態でケーシング５に回転可能に軸支されている。

現像ローラ１１は、感光体ドラム４１（図６参照）の回転に応じて回転することで、その感光体ドラム４１の感光層にトナーを供給するものである。現像ローラ１１の内部には複数の磁極を有する永久磁石から成る第１の磁界発生部材１４が固定されている。この第１の磁界発生部材１４の磁力により現像ローラ１１の表面にトナーを付着（担持）させてトナー薄層を形成する。現像ローラ１１は、第１攪拌スクリュー７、第２攪拌スクリュー８と平行な状態で、ケーシング５に回転可能に軸支されている。第１攪拌スクリュー７、第２攪拌スクリュー８、及び現像ローラ１１は、図示しない駆動手段により回転駆動される。

規制ブレード１２は、現像ローラ１１と所定の間隔を隔てて配置され、感光体ドラム４１に供給するトナー量を規制する規制部１７を形成する。規制ブレード１２の材質としては、磁性体或いは非磁性体のＳＵＳ（ステンレス）等が用いられる。なお、非磁性体の規制ブレード１２に永久磁石を装着して磁性を付与しても良い。

Ｔセンサ１３は、ケーシング５内に貯留されるトナー量（またはトナー濃度等）を検知するものであり、例えば圧電センサや磁気センサ等が用いられる。圧電センサは、外部から衝撃や振動等が加わると、その大きさに比例した電圧が発生するという圧電素子の性質を利用し、衝撃や振動を電気信号として取り出すもので、小型、軽量、高感度という特長を有する。Ｔセンサ１３は、第２攪拌スクリュー８に対面する第２貯留室１６の底面に設けられている。

このＴセンサ１３の検知面は、第１貯留室１５及び第２貯留室１６に充分にトナーが貯留されているとき、そのトナー等によって一定の圧をかけられることで、トナー等が充分に貯留されているものと検知する。一方、充分なトナー量が第１貯留室１５、第２貯留室１６に貯留されていないとき、検知面１３ａは、トナー等によって一定以上の圧をかけられることはない。このとき、Ｔセンサ１３は、トナー量が充分に足りていないと検知するようになっている。

図９を用いて現像ローラ１１上のトナー量の規制方法を詳細に説明する。図９に示すように、第１の磁界発生部材１４は、Ｎ極１４ａ、１４ｃと、Ｓ極１４ｂ、１４ｄ、１４ｅから成る５つの磁極１４ａ〜１４ｅを有している。規制ブレード１２には磁界発生部材１４のＮ極１４ａが対向するため、規制ブレード１２として非磁性体或いはＳ極の磁性体を用いることにより、規制部１７に引き合う方向（矢印Ｂ方向）の磁界が発生する。

この磁界により、規制ブレード１２と現像ローラ１１との間にトナーがブラシ状に起立する、いわゆる磁気ブラシが形成される。そして、現像ローラ１１が矢印Ａ方向に回転して磁気ブラシが感光体ドラム４１に対向する位置に移動すると、Ｓ極１４ｂ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４１表面に接触してトナー像を形成する。

さらに現像ローラ１１が矢印Ａ方向に回転すると、今度はＮ極１４ｃにより引き合う磁界が付与されて、トナー像の形成に使われなかったトナーが現像装置２１内に回収され、さらにＳ極１４ｄ、１４ｅにより反発する磁界が付与されるため、トナーは現像装置２１内で現像ローラ１１から離脱する。そして、第２攪拌スクリュー８により攪拌、搬送された後、Ｓ極１４ｅの磁界により再び現像ローラ１１上に付着する。即ち、規制部１７の間隔だけでなく、規制部１７に発生する磁界によって現像ローラ１１へのトナー付着を厳密に制御している。

上述のような２成分現像剤を用いる画像形成装置においては、形成される画像の安定性はトナーの劣化の程度により決定されることとなる。即ち、環境条件や経時変化でトナーの流動性が変化すると、現像ローラ１１へのトナー供給が不安定となって良好なトナー像の品質を維持できなくなるという問題点があった。

トナーの劣化の原因は、主として現像装置内におけるトナーへの機械的ストレスであり、特に狭い間隔をトナーが通過する規制部１７において最も大きくなることは周知である。この規制部１７でのトナーに対する機械的ストレスは、磁界発生部材１４及び規制ブレード１２の磁力が影響しており、発生する磁界が強くなるほどトナーへの機械的ストレスも大きくなる。

また、画像密度の小さい低印字率画像の印刷が継続して行われた場合、感光体ドラム４１へのトナー供給量が低下するため、現像ローラ１１表面から再び現像装置２１内部へ回収されるトナーが増加する。これにより、現像装置２１内において機械的ストレスを受けたトナーの割合が増加して画像濃度の低下等の不具合が発生する。一方、規制部１７の磁界を弱めた場合、トナーの受ける機械的ストレスは低減されるものの、現像ローラ１１への現像剤供給量が不安定となる。

そこで、２成分現像剤を用いる電子写真装置において、印字率に応じて画像濃度を調整することにより、トナーの劣化に起因する画像濃度の低下を抑制する方法が提案されており、例えば特許文献１には、多色印刷の画像形成装置において、２色目画像の印字密度を計測する計測手段と、現像ローラの回転数を変化させる回転数制御手段とを設け、所定の印字密度以下の印刷頁が所定枚数を超える場合に、現像ローラの回転数を標準回転数よりも１０〜４０％増加させる方法が開示されている。また、特許文献２には、印字率算出手段により算出された印字率に基づいて現像装置内のトナー濃度を調整するトナー濃度制御方法が開示されている。

しかしながら、特許文献１、２の方法では、トナーの劣化による画像濃度の低下を抑制して画質を向上させることができるものの、規制部における磁界の強さは変化しないため、トナーが受ける機械的ストレスを効果的に緩和できず、トナーの劣化が速くなるとともに、文字、線画像の画質劣化や地肌かぶりが顕著になるという問題点があった。
特開平１−２０６３７８号公報 特開２０００−１１２２１８号公報

本発明は、上記問題点に鑑み、低印字率の画像を連続印刷する場合に規制部における磁界の強さを変化させてトナーへのストレスを緩和することにより、トナー寿命が長く安定したトナー像を形成できる現像装置及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は、磁性を帯びた現像剤を貯留する筐体と、該筐体から供給された現像剤を担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体に対向配置され感光体ドラム上へ供給する現像剤量を規制する磁性体若しくは非磁性体の規制部材と、前記現像剤担持体の内部に配置され複数の磁極を有する第１の磁界発生部材と、を備え、前記規制部材と前記現像剤担持体との間に形成される規制部の間隔及び前記規制部に発生する磁界の強さにより前記現像剤担持体表面に担持される現像剤量を規制し、感光体ドラム上の静電潜像に現像剤を付着させて現像する現像装置において、前記規制部に発生する磁界の強さを可変とすることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の現像装置において、前記第１の磁界発生部材は回動可能に配置されており、前記第１の磁界発生部材を所定量回転させることにより、前記規制部材に対向する前記磁極の配置をずらして前記規制部に発生する磁界の強さを変化させることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の現像装置において、前記規制部材は円筒状に形成され、内部には第２の磁界発生部材が前記第１の磁界発生部材に対向するように回動可能に配置されており、前記第２の磁界発生部材を所定量回転させることにより、前記規制部に発生する磁界の強さを変化させることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の現像装置において、前記第１の磁界発生部材若しくは前記第２の磁界発生部材の回転角度を２°乃至８°としたことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の現像装置において、前記第２の磁界発生部材は、磁力強度の異なる複数の磁極を有し、前記第１の磁界発生部材に対向する前記磁極を切り替えて前記規制部に発生する磁界の強さを変化させることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の現像装置において、前記現像剤は、トナー成分とキャリヤとから成る２成分現像剤であることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の現像装置が搭載された画像形成装置であって、形成される画像の印字率を検出する印字率検出手段と、前記規制部材と前記現像剤担持体との間に発生する磁界の強さを可変させる磁力可変手段と、前記印字率検出手段の検出結果に基づいて前記磁力可変手段の駆動を制御する制御手段とを備えたことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の現像装置が搭載された画像形成装置であって、形成される画像の印字率を検出する印字率検出手段と、前記第１又は第２の磁界発生部材を回転させる駆動手段と、該駆動手段の駆動を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記印字率検出手段により検出された印字率に応じて前記第１の磁界発生部材又は第２の磁界発生部材を所定量回転させることを特徴としている。

本発明の第１の構成によれば、規制部に発生する磁界の強さを可変させることにより、トナー消費量が少ない場合は磁界を弱めてトナーへの機械的ストレスを効果的に低減可能となり、現像装置により作成されるトナー像を高品質に維持することができる。

また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の現像装置において、第１の磁界発生部材を所定量回転させて規制部材に対向する前記磁極の配置をずらすことにより、規制部に発生する磁界の強さを簡易な構成で変化させることができる。

また、本発明の第３の構成によれば、上記第１の構成の現像装置において、規制部材を円筒状に形成し、内部に配置された第２の磁界発生部材を所定量回転させて第１の磁界発生部材に対する配置をずらすことにより、第１の磁界発生部材の有する複数の磁極の配置に影響を与えることなく、規制部に発生する磁界の強さを簡易な構成で変化させることができる。

また、本発明の第４の構成によれば、上記第２又は第３の構成の現像装置において、第１の磁界発生部材若しくは第２の磁界発生部材の回転角度を２°乃至８°としたことにより、第１磁界発生部材の他の磁極に影響を及ぼすことなく磁界の強さを調整可能となり、またトナー付着量を厳密に規制することができる。

また、本発明の第５の構成によれば、上記第３の構成の現像装置において、磁力強度の異なる複数の磁極を有する第２の磁界発生部材を用い、第２の磁界発生部材を回転させて第１の磁界発生部材に対向する磁極を切り替えることにより、第１の磁界発生部材の有する複数の磁極の配置に影響を与えることなく、規制部に発生する磁界の強さを一層簡易な構成で確実に変化させることができる。

また、本発明の第６の構成によれば、上記第１乃至第５のいずれかの構成の現像装置において、現像剤としてトナー成分とキャリヤとから成る２成分現像剤を用いることにより、現像装置内での機械的ストレスを低減してトナー成分及びキャリヤの劣化を共に抑制し、２成分現像剤の長寿命化を図ることができる。

また、本発明の第７の構成によれば、上記第１の構成の現像装置が搭載された画像形成装置において、印字率検出手段と、磁力可変手段と、印字率検出手段の検出結果に基づいて磁力可変手段の駆動を制御する制御手段とを設けたことにより、形成される画像の印字率に応じて磁界の強さを自動的に調節することができ、トナーへの機械的ストレスを低減して画像品質の向上及び現像剤の長寿命化に貢献する。

また、本発明の第８の構成によれば、上記第２乃至第５のいずれかの構成の現像装置が搭載された画像形成装置において、印字率検出手段と、第１又は第２の磁界発生部材を回転させる駆動手段と、駆動手段の駆動を制御する制御手段とを設け、印字率検出手段により検出された印字率に応じて第１の磁界発生部材又は第２の磁界発生部材を所定量回転させることにより、簡易な構成で画像の印字率に応じた適切な磁界の強さに自動調整可能となる。

以下に、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る現像装置の現像ローラ周辺の断面拡大図である。従来例の図９と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態においては、第１の磁界発生部材１４が現像ローラ１１の支軸１１ａを中心として回動可能に構成されている。支軸１１ａの先端はＤカット形状に加工されており、図示しない駆動モータに連結されている。

形成される画像の印字率が高く、現像ローラ１１上でのトナー消費量が多い場合は、図１（ａ）のようにＮ極１４ａを規制ブレード１２に対向する通常の位置に配置する。印字率が低く、現像ローラ１１上でのトナー消費量が少ない場合は、図１（ｂ）のように第１の磁界発生部材１４を矢印Ａ方向に所定量回転させて、Ｎ極１４ａを図１（ａ）の状態から所定量ずらした位置に配置する。これにより、トナー消費量に応じて規制部１７に発生する磁界の強さを調節することができ、トナーへの機械的ストレスを効果的に低減可能となる。

第１の磁界発生部材１４を回動する駆動モータとしては、回転量（回転角度）の微調整が必要となるため、所定の周期の駆動波形を用いて駆動制御されるステッピングモータを用いることが好ましい。また、第１の磁界発生部材１４の回転量が大きくなるほど規制ブレード１２に対するＮ極１４ａのずれ量も大きくなり、磁界の強さをより大きく可変させることができるが、同時に他の磁極１４ｂ〜１４ｅのずれ量も大きくなるため、例えば第１の磁界発生部材１４の回転量が１０°より大きい場合、Ｓ極１４ｂが元の位置から大きくずれ、感光体ドラム４１に対向する位置での磁界が弱くなって現像に不具合が生じるおそれがある。

一方、第１の磁界発生部材１４の回転角度が２°より小さい場合は、磁界の変化が小さくトナーが受ける機械的ストレスの低減効果が十分に得られない。そのため、第１の磁界発生部材１４の回転量は１０°以下とすることが好ましく、２°乃至８°の範囲がより好ましい。なお、ここでは第１の磁界発生部材１４を現像ローラ１１の回転方向と同じ矢印Ａ方向に回転させているが、第１の磁界発生部材１４の回転方向は他の磁極に与える影響等を考慮して適宜設定すれば良い。

規制部１７に発生する磁界の強さは、Ｎ極１４ａに対する規制ブレード１２の配置をずらして変化させることもできる。しかし、本実施形態において規制ブレード１２の配置をずらした場合、規制部１７の間隔も変動してしまい、現像ローラ１１上へのトナー付着量の厳密な規制が困難となる。この問題点は、規制部１７の間隔は維持しながら磁界の強さのみを変化させることのできる規制部材の構成を採用することにより解決される。具体的な構成を以下の実施形態に示す。

図２は、本発明の第２実施形態に係る現像装置の現像ローラ周辺の断面拡大図である。本実施形態においては、第１実施形態の規制ブレード１２に代えて、円筒状の規制部材１８が配置されており、規制部材１８の内部には第２の磁界発生部材１９が規制部材１８の支軸１８ａを中心として回動可能に構成されている。支軸１８ａの先端はＤカット形状に加工されており、図示しない駆動モータに連結されている。駆動モータとしては、第１実施形態と同様に回転量の制御が容易なステッピングモータが用いられる。他の部分の構成は図１と共通するため説明を省略する。

形成される画像の印字率が高く、現像ローラ１１上でのトナー消費量が多い場合は、図２（ａ）のように規制部材１８内の第２の磁界発生部材１９をＮ極１４ａに対向する通常の位置に配置する。印字率が低く、現像ローラ１１上でのトナー消費量が少ない場合は、図２（ｂ）のように、第２の磁界発生部材１９を矢印Ｃ方向に所定量回転させて、図２（ａ）の位置から所定量ずらした位置に配置する。これにより、第１実施形態と同様にトナー消費量に応じて規制部１７に発生する磁界の強さを調節することができる。また、第１の磁界発生部材１４を回転させる必要がないため、第１実施形態のように他の磁極１４ｂ〜１４ｅの配置に影響を及ぼす心配もない。

なお、第２の磁界発生部材１９を大きくずらした場合、規制部１７におけるトナー付着量を厳密に規制できなくなるため、本実施形態においても第２の磁界発生部材１９の回転量は１０°以下とすることが好ましく、２°乃至８°の範囲がより好ましい。また、第２の磁界発生部材１９の回転方向についても第１実施形態と同様に適宜設定可能である。

図３は、本発明の第３実施形態に係る現像装置の現像ローラ周辺の断面拡大図である。本実施形態においては、円筒状の規制部材１８の内部に配置された第２の磁界発生部材１９は、強磁極１９ａと、強磁極１９ａよりも磁力の弱い弱磁極１９ｂが所定の角度で連結された断面Ｖ字状に構成されている。他の部分の構成は第２実施形態の図２と共通するため説明を省略する。

形成される画像の印字率が高く、現像ローラ１１上でのトナー消費量が多い場合は、図３（ａ）のように強磁極１９ａをＮ極１４ａに対向する位置に配置する。印字率が低く、現像ローラ１１上でのトナー消費量が少ない場合は、図３（ｂ）のように、第２の磁界発生部材１９を所定量回転させて、弱磁極１９ｂをＮ極１４ａに対向する位置に配置する。これにより、第１、第２実施形態と同様にトナー消費量に応じて規制部１７に発生する磁界の強さを調節することができる。

また、強磁極１９ａと弱磁極１９ｂの切り替えにより磁界の強さを調節するため、第２の磁界発生部材１９の回転量を微調整する必要がなく、第２実施形態に比べてより簡易且つ確実に磁界の強さを調節可能となる。なお、ここでは強磁極１９ａ及び弱磁極１９ｂを有する第２の磁界発生部材１９を用いて磁界の強さを２段階に切り替えることとしたが、磁力の異なる磁極を３つ以上有する構成とし、磁界の強さを３段階以上に切り替え可能としても良い。

次に、本発明の現像装置を搭載した画像形成装置の構成について説明する。図４は、本発明の画像形成装置の構成を示すブロック図である。従来例の図６と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。画像形成装置１００は、画像読取部３０、ＡＤ変換部３１、画像読形成部３２、制御部３３、記憶部３４、操作パネル３５、シート収容部５１、定着部５３及び装置各部を駆動するモータ３６〜３９から構成されている。

画像読取部３０は、複写時に原稿を照明するスキャナランプや原稿からの反射光の光路を変更するミラーが搭載された走査光学系、原稿からの反射光を集光して結像する集光レンズ、及び結像された画像光を電気信号に変換するＣＣＤ等から構成される。画像読取部３０で読み取られた画像信号はＡＤ変換部３１においてデジタル信号に変換された後、後述する記憶部３４内の画像メモリ６０に送出される。なお、画像読取部３０及びＡＤ変換部３１は、形成される画像の印字率を検出する印字率検出手段としての機能も有する。

画像形成部３２は、感光体ドラム４１、帯電部４２、画像書込部４３、現像装置２１、トナー貯留部４４、転写部４５を含み、ＡＤ変換部３１において変換されたデジタル信号をもとに感光体ドラム４１上に静電潜像を形成し、現像した後に用紙上にトナー像を転写する。

記憶部３４は、画像メモリ６０、ＲＡＭ６１、及びＲＯＭ６２を備えており、画像メモリ６０は、画像読取部で読み取られ、ＡＤ変換部３１においてデジタル変換された画像信号を記憶し、制御部３３に送出する。ＲＡＭ６１及びＲＯＭ６２は、制御部３３の処理プログラムや処理内容等が記憶されている。

操作パネル３５は、複数の操作キーから成る操作部と、設定条件や装置の状態等を表示する表示部（いずれも図示せず）とから構成されており、ユーザが印刷条件等の設定を行う他、画像形成装置がファクシミリ機能を有する場合は記憶部３４にファクシミリ送信先を登録し、さらに登録された送信先の読み出しや書き換えを行う等の種々の設定にも使用される。

メインモータ３６は、制御部３３からの制御信号に応じて感光体ドラム４１、転写部４５、定着部５３を駆動する。トナー攪拌モータ３７は、制御部３３からの制御信号に応じて現像装置２１内の攪拌スクリュー７、８（図８参照）を駆動する。磁界調節モータ３８は、制御部３３からの制御信号に応じて現像装置２１内の第１の磁界発生部材１４若しくは第２の磁界発生部材１９（いずれも図１〜３参照）を駆動するステッピングモータである。給紙モータ３９は、制御部３３からの制御信号に応じてシート収容部５１内の給紙ローラを駆動する。なお、トナー攪拌モータ３７、給紙モータ３９に代えて、メインモータ３６からクラッチで駆動力を伝達するようにしても良い。

制御部３３は、設定されたプログラムに従って画像読取部３０、画像形成部３２、シート収容部５１、定着部５３やそれらを駆動するモータ３６、３７、３９を全般的に制御するとともに、画像読取部３０で読み取られた画像信号を、必要に応じて変倍処理或いは階調処理して画像データに変換する。画像書込部４３は、処理後の画像データに基づいてレーザ光を照射し、感光体ドラム４１上に潜像を形成する。

さらに、制御部３３はＡＤ変換部３１においてデジタル変換された画像信号の印字情報に基づいて磁界調節モータ３８の駆動を制御し、現像装置２１の規制部１７（図１〜３参照）に発生する磁界の強さの調節を行う機能も有している。

次に、本発明の現像装置を搭載した画像形成装置の動作について説明する。図５は、画像形成に伴う第１実施形態の現像装置内の磁界調整手順を示すフローチャートである。図１及び図４を参照しながら、図５のステップに従い現像装置２１内の規制部１７における磁界調整操作について説明する。先ず、ユーザにより画像形成が開始されると、画像読取部３０により原稿画像の読み取りを行い画像信号に変換する（ステップＳ１）。この画像信号はＡＤ変換部３１においてデジタル信号に変換された後（ステップＳ２）、画像メモリ６０に出力される。

次に、画像メモリ６０内のデジタル信号が制御部３３に読み出され、制御部３３はデジタル信号に基づいて印字率Ｐを算出する（ステップＳ３）。次に、算出された印字率Ｐが予め設定された基準印字率Ｐｘ以下であるか否かが判断される（ステップＳ４）。印字率Ｐが基準印字率Ｐｘ以下である場合は現像ローラ１１上でのトナー消費量が少なくなるため、制御部３３から磁界調節モータ３８に制御信号が送信され、磁界調節モータ３８は制御信号に基づいて第１の磁界発生部材１４を所定量回転させる（ステップＳ５）。

これにより、Ｎ極１４ａが規制ブレード１２から所定量ずれた位置に配置され、規制部１７に発生する磁界が弱められてトナーが受ける機械的ストレスが軽減される。一方、ステップＳ４において印字率Ｐが基準印字率Ｐｘよりも大きい場合は、現像ローラ１１上でのトナー消費量が一定以上となりトナーの入れ替わりが速いため、規制部１７に発生する磁界を弱める必要はない。よって、第１の磁界発生部材１４を回転させず、Ｎ極１４ａは規制ブレード１２に対向する位置に配置される。その後、画像形成が開始され（ステップＳ６）、処理を終了する。

第１の磁界発生部材１４の回転量の制御は、印字率Ｐが基準印字率Ｐｘよりも大きい場合は常に一定量回転させる２段階制御としても良く、印字率Ｐの大きさに比例して回転量を変化させる多段階制御としても良いが、印字率Ｐの大きさに応じて磁界を最適な強さに調節できる多段階制御とする方がより好ましい。また、ここでは第１の磁界発生部材１４を回転させる第１実施形態の現像装置を用いて制御手順を説明したが、第２及び第３実施形態の現像装置を用いた場合についても、第１の磁界発生部材１４に代えて第２の磁界発生部材１９を回転させる以外は図５と全く同様の制御となる。

なお、本発明は上記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。例えば第１実施形態では、規制部材として磁性体又は非磁性体の規制ブレード１２を用いているが、第２、第３実施形態のような円筒状の規制部材１８を用いても良く、内部に第２の磁界発生部材１９を設けても良い。また、第１の磁界発生部材１４を構成する磁極１４ａ〜１４ｅのうち、規制ブレード１２或いは規制部材１８に対向する磁極１４ａのみを可動としておくこともできる。

また、上記各実施形態では、第１の磁界発生部材１４を構成する磁極１４ａ、１４ｃがＮ極であり、磁極１４ｂ、１４ｄ、１４ｅがＳ極である場合について説明したが、磁極１４ａ、１４ｃをＳ極、磁極１４ｂ、１４ｄ、１４ｅをＮ極とすることもできる。その場合、Ｓ極１４ａに対向する規制ブレード１２或いは第２の磁界発生部材１９をＮ極とすれば良い。

また、ここではトナー成分とキャリヤとから成る２成分現像剤を用いる現像装置及び画像形成装置について説明したが、本発明は２成分現像剤を用いる現像装置或いは画像形成装置に限定されるものではなく、例えば１成分現像剤を用いる現像装置或いは画像形成装置であっても、磁性トナーを用いる場合は同様に適用可能である。

図１における現像ローラ１１の直径が２０ｍｍ、線速度が２００ｍｍ／ｓｅｃ、Ｎ極１４ａの磁力が６０ｍＴであり、規制部１５の間隔が０．５ｍｍである第１実施形態の現像装置２１を画像形成装置に搭載し、図５に示した手順により印字率に応じて第１の磁界発生部材１４を２°乃至８°回転させて規制部１７の磁界の強さを変化させた。その結果、磁界の強さが一定である従来例に比べて現像装置内のトナー寿命が著しく向上するとともに、濃度低下等の画像不良の発生は認められなかった。

図２における規制部材１８の直径が８ｍｍ、第２の磁界発生部材１９の磁力が１０ｍＴであり、他の部分の仕様は実施例１と同様である第２実施形態の現像装置２１を画像形成装置に搭載し、図５に示した手順により印字率に応じて第２の磁界発生部材１９を２°乃至８°回転させて規制部１７の磁界の強さを変化させた。その結果、実施例１と同様に、磁界の強さが一定である従来例に比べてトナー寿命及び画像の安定性が著しく向上した。

図３における第２の磁界発生部材１９が、磁力６０ｍＴの強磁極１９ａと、強磁極１９ａから１５°離れた位置に配置された磁力５０ｍＴの弱磁極１９ｂとを有しており、現像ローラ１１のＮ極１４ａの磁力が４０ｍＴであり、他の部分の仕様は実施例２と同様である第３実施形態の現像装置２１を画像形成装置に搭載し、図５に示した手順により印字率に応じて強磁極１９ａと弱磁極１９ｂとを切り替えて規制部１７の磁界の強さを変化させた。その結果、実施例１及び実施例２と同様に、トナー寿命及び画像の安定性が著しく向上した。

本発明は、磁性を帯びた現像剤を貯留する筐体と、該筐体から供給された現像剤を担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体に対向配置され感光体ドラム上へ供給する現像剤量を規制する磁性体若しくは非磁性体の規制部材と、現像剤担持体の内部に配置され複数の磁極を有する第１の磁界発生部材と、を備え、規制部材と現像剤担持体との間に形成される規制部の間隔及び規制部に発生する磁界の強さにより現像剤担持体表面に担持される現像剤量を規制し、感光体ドラム上の静電潜像に現像剤を付着させて現像する現像装置において、規制部に発生する磁界の強さを可変とする。

これにより、トナー消費量に応じて磁界を変化させてトナーへの機械的ストレスを効果的に低減する、トナーの長寿命化が可能な現像装置を提供する。

また、第１の磁界発生部材を所定量回転させ、規制部材に対向する磁極の配置をずらして磁界の強さを変化させたので、簡易な構成で磁界の強さを変化させることができる。また、第１の磁界発生部材に代えて、円筒状の規制部材の内部に配置された第２の磁界発生部材を所定量回転させることにより、第１の磁界発生部材の有する複数の磁極の配置に影響を与えることなく磁界の強さを変化させることができる。さらに、磁力強度の異なる複数の磁極を有する第２の磁界発生部材を用い、第１の磁界発生部材に対向する磁極を切り替えることとすれば、規制部に発生する磁界の強さを一層簡易な構成で確実に変化させることができる。

また、本発明の現像装置を画像形成装置に搭載し、印字率検出手段と、磁力可変手段と、印字率検出手段の検出結果に基づいて磁力可変手段の駆動を制御する制御手段とを設けたので、画像の印字率に応じて磁界の強さを自動的に調節することができ、現像装置内での機械的ストレスを受けたトナーの割合を低減して現像装置により作成されるトナー像を高品質に維持して高品位な画像形成が連続して行える画像形成装置を提供する。

また、印字率検出手段と、第１又は第２の磁界発生部材を駆動させる駆動手段と、駆動手段の駆動を制御する制御手段とを備え、印字率検出手段により検出された印字率に応じて第１の磁界発生部材又は第２の磁界発生部材を所定量回転させるか、或いは第２の磁界発生部材の磁極を切り替えることにより、簡易な構成で画像の印字率に応じた適切な磁界の強さに自動調整可能となる。

は、本発明の第１実施形態に係る現像装置の現像ローラ周辺の断面拡大図である。 は、本発明の第２実施形態に係る現像装置の現像ローラ周辺の断面拡大図である。 は、本発明の第３実施形態に係る現像装置の現像ローラ周辺の断面拡大図である。 は、本発明の画像形成装置の構成を示すブロック図である。 は、第１実施形態の現像装置を備えた画像形成装置における、現像装置内の磁界調整手順を示すフローチャートである。 は、従来の画像形成装置の全体構成を示す概略図である。 は、従来の現像装置の概略斜視図である。 は、従来の現像装置の側面断面図（図８（ａ））及び上方からの概略平面図（図８（ｂ））である。 は、従来の現像装置の現像ローラ周辺の断面拡大図である。

符号の説明

５ ケーシング（筐体）
６ カバー（筐体）
７ 第１攪拌スクリュー（回転搬送部）
８ 第２攪拌スクリュー（回転搬送部）
１１ 現像ローラ（現像剤担持体）
１２ 規制ブレード（規制部材）
１３ Ｔセンサ
１４ 第１の磁界発生部材
１４ａ〜１４ｅ 磁極
１７ 規制部
１８ 規制部材
１９ 第２の磁界発生部材
１９ａ 強磁極
１９ｂ 弱磁極
２１ 現像装置
３０ 画像読取部（印字率検出手段）
３１ ＡＤ変換部（印字率検出手段）
３３ 制御部（制御手段）
３８ 磁界調節モータ（磁力可変手段）
４４ トナー貯留部
１００ 画像形成装置

Claims (8)

1. 磁性を帯びた現像剤を貯留する筐体と、該筐体から供給された現像剤を担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体に対向配置され感光体ドラム上へ供給する現像剤量を規制する磁性体若しくは非磁性体の規制部材と、前記現像剤担持体の内部に配置され複数の磁極を有する第１の磁界発生部材と、を備え、
   前記規制部材と前記現像剤担持体との間に形成される規制部の間隔及び前記規制部に発生する磁界の強さにより前記現像剤担持体表面に担持される現像剤量を規制し、感光体ドラム上の静電潜像に現像剤を付着させて現像する現像装置において、
   前記規制部に発生する磁界の強さを変化させることにより、現像時の前記現像剤担持体表面に担持される現像剤量を調節することを特徴とする現像装置。
2. 前記第１の磁界発生部材は回動可能に配置されており、前記第１の磁界発生部材を所定量回転させることにより、前記規制部材に対向する前記磁極の配置をずらして前記規制部に発生する磁界の強さを変化させることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記規制部材は円筒状に形成され、内部には第２の磁界発生部材が前記第１の磁界発生部材に対向するように回動可能に配置されており、前記第２の磁界発生部材を所定量回転させることにより、前記規制部に発生する磁界の強さを変化させることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
4. 前記第１の磁界発生部材若しくは前記第２の磁界発生部材の回転角度を２°乃至８°としたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の現像装置。
5. 前記第２の磁界発生部材は、磁力強度の異なる複数の磁極を有し、前記第１の磁界発生部材に対向する前記磁極を切り替えて前記規制部に発生する磁界の強さを変化させることを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
6. 前記現像剤は、トナー成分とキャリヤとから成る２成分現像剤であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の現像装置。
7. 請求項１に記載の現像装置が搭載された画像形成装置であって、
   形成される画像の印字率を検出する印字率検出手段と、前記規制部に発生する磁界の強さを可変させる磁力可変手段と、前記印字率検出手段の検出結果に基づいて前記磁力可変手段の駆動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項２〜請求項５のいずれかに記載の現像装置が搭載された画像形成装置であって、
   形成される画像の印字率を検出する印字率検出手段と、前記第１又は第２の磁界発生部材を回転させる駆動手段と、該駆動手段の駆動を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記印字率検出手段により検出された印字率に応じて前記第１の磁界発生部材又は第２の磁界発生部材を所定量回転させることを特徴とする画像形成装置。

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