JP7206765B2 - 現像装置およびそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

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に関し、特に、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は、主として粉末の現像剤が使用され、感光体ドラム等の像担持体上に形成された静電潜像を現像剤によって可視化し、その可視像（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。

現像剤は、トナーおよび磁性キャリアから成る二成分現像剤と、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とに大別される。磁性一成分現像剤を用いる現像方式としては、現像ローラー内部に複数の磁極を備えた固定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、規制ブレードを利用して層厚規制を行うことにより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、いわゆるジャンピング一成分現像方式が知られている。

磁性一成分現像方式では、現像ローラー上のトナー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、規制ブレードの先端に十分な磁力が必要である。そのため、従来、規制ブレードの側面にブレードマグネットを貼り付けることにより規制ブレード先端の磁力を高める技術がある。しかし、ブレードマグネットを貼り付けると、現像装置内でブレードマグネットの周辺およびブレード先端に凝集トナーが発生し易くなる。その結果、現像ローラー上のトナー層に乱れが生じ、白筋等の画像不具合が発生し易くなる。

そこで、特許文献１には、規制部材の温度を検知する温度検知部材が所定値以上の温度を検知すると、現像剤担持体を所定の範囲で逆回転させることにより凝集トナーの発生を抑制する方法が開示されている。また、特許文献２には、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配置角度を、画像形成装置の使用環境や使用状況に応じて変化させることにより、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方法が開示されている。

特開２００６－２６８０５６号公報 特開２００５－４９５７４号公報

しかしながら、特許文献１のように現像ローラーを逆回転させる方法では、規制ブレードの内側（ブレードマグネット周辺）の凝集トナーは回収し易いが、最も画像に影響を与えやすい規制ブレード先端部の凝集トナーを回収することが難しいため、トナーの凝集を抑制する効果は十分ではなかった。

また、特許文献２の技術は、印字中に感光体ドラムと対向する主極の位置関係を微小に変化させることにより、現像領域におけるトナーの磁気拘束力を変化させて感光体ドラム上に付着するトナー量を調整することを目的としており、規制部における低融点トナーの滞留およびブロッキングを抑制することは困難であった。

本発明は、上記問題点に鑑み、規制ブレード先端の磁力を高磁力に維持し、且つブレードマグネット周辺およびブレード先端での現像剤凝集物の発生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、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ており、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配置されるシャフトと、シャフトの外周面に固定され、Ｓ極およびＮ極を含む複数の磁極と、を有する。ブレードマグネットは、規制ブレードに固定され、規制ブレードの先端に磁極を誘起する。磁石部材は、現像剤担持体に対向するブレードマグネットの対向磁極と同極性の磁極が規制部に配置された第１の位置と、対向磁極と異極性の磁極が規制部に配置された第２の位置と、に移動可能である。現像装置は、非画像形成時に磁石部材を第１の位置から第２の位置に移動させ、現像剤担持体を画像形成時の回転方向である正方向に回転させて規制部に滞留した現像剤を除去する第１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、非画像形成時に磁石部材を第１の位置から第２の位置に移動させて規制ブレードと現像剤担持体との間に反発磁界を発生させた上で現像剤担持体を正回転させる第１現像剤除去モードを実行することにより、規制ブレードの先端に付着した現像剤凝集物が現像剤担持体側に移動して付着し、現像剤担持体に連れ回りして現像装置の外部に移動する。これにより、現像剤凝集物による規制部の穂詰まり、およびそれに起因する白筋或いはグレー縦筋などの画像不具合を効果的に抑制することができる。

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の平面図および正面図 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を軸方向と垂直な方向から見た断面図 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 第１実施形態の現像装置４における第１現像剤除去モードの制御例を示すフローチャート 固定マグネット体２７のＮ２極２７ｄを規制ブレード２９に対向する位置に移動させた状態を示す現像装置４の現像ローラー２５周辺の拡大図 図８における規制部３０周辺の磁界の向きを示す部分拡大図 固定マグネット２７を逆方向に回転させてＮ１極２７ｂを規制ブレード２９に対向する位置に移動させた状態を示す現像装置４の現像ローラー２５周辺の拡大図 固定マグネット２７を逆方向に回転させた場合の規制部３０周辺の磁界の向きを示す部分拡大図であり、Ｎ１極２７ｂが規制部３０に接近する状態を示す図 固定マグネット２７を逆方向に回転させた場合の規制部３０周辺の磁界の向きを示す部分拡大図であり、Ｎ１極２７ｂが規制部３０を通過した状態を示す図 本発明の第２実施形態に係る現像装置４における第１および第２現像剤除去モードの制御例を示すフローチャート 第２実施形態の現像装置４において固定マグネット体２７のＳ２極２７ｃを規制ブレード２９に対向する位置に移動させた状態を示す現像装置４の現像ローラー２５周辺の拡大図 図１４における規制部３０周辺の磁界の向きを示す部分拡大図 現像駆動時間Ｔと規制部３０における凝集発生レベルとの関係を示すグラフ 凝集発生係数ａ＿Ｎの温度依存性を示すグラフ 図１６においてトナー劣化度が１未満の場合と２の場合とで第１現像剤除去モードの実行頻度を比較したグラフ 本発明の第３実施形態に係る現像装置４における第１現像剤除去モードの制御例を示すフローチャート

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、印字動作を行う場合、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に感光層が積層されたものであり、帯電装置２により表面を均一に帯電させる。そして、後述する露光ユニット３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から成る磁性一成分現像剤（以下、トナーという）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表面に形成されたトナー像を乱さずに、用紙搬送路１１を搬送されてくる用紙に移行（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図であり、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現している。図２および図３に示すように、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固定マグネット体２７が固定されている。固定マグネット体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。

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おり、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の底面には、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。

図４は、第１実施形態の現像装置４における現像ローラー２５周辺の拡大図である。図５は、図４における現像ローラー２５を軸方向と垂直な方向から見た断面図である。図４に示すように、固定マグネット体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。

図５に示すように、現像ローラー２５の長手方向両端部にはフランジ部２５ａ、２５ｂが装着されており、フランジ部２５ａには駆動入力軸２５ｃが固定されている。固定マグネット体２７のシャフト２７ｅは、一端（図５の右端）がハウジング２０（図３参照）に固定されており、フランジ部２５ａ、２５ｂとシャフト２７ｅとの間にはベアリング軸受２６ａ、２６ｂが配置されている。現像駆動モーター４１（図６参照）から駆動入力ギア（図示せず）を介して駆動入力軸２５ｃに回転駆動力が入力されると、現像ローラー２５はフランジ部２５ａ、２５ｂと共に回転するが、固定マグネット体２７は回転しない。

また、シャフト２７ｅの一端には駆動入力ギア３７が固定されており、駆動入力ギア３７にはマグネット駆動モーター４３（図６参照）が接続されている。

図４に戻って、規制ブレード２９の先端近傍にはブレードマグネット３５が付設されている。図２に示したように、ブレードマグネット３５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３５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、固定マグネット体２７のＳ２極（規制極）２７ｃとの間で規制部３０に引き合う方向の磁界が発生する。なお、図４に示すように現像ローラー２５と対向するブレードマグネット３５の対向磁極３５ａと同極性の磁極（ここではＳ２極２７ｃ）を規制ブレード２９に対向する位置に配置した状態を、固定マグネット２７の第１の位置とする。

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。一方、磁気ブラシの形成に用いられなかったトナーは規制ブレード２９の上流側（右側）の側面に沿って滞留する。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。

現像ローラー２５の両端部を囲むハウジング２０には、それぞれ磁気シール部材３３ａ、３３ｂが配置されている。なお、図４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、図４に示すように、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。

図６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、マグネット駆動モーター４３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。マグネット駆動モーター４３は、シャフト２７ｅを回転させることによりシャフト２７ｅに固定された固定マグネット体２７を所定角度回転させる。

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、画像形成状況や印字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、タイマー９７、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。また、ＲＡＭ９３（或いはＲＯＭ９２）には、後述するようなタイマー９７により計測された現像装置４の累積駆動時間Ｔと規制部３０における凝集発生レベルとの関係（図１６参照）や、累積駆動時間Ｔsumと凝集発生係数、トナー劣化係数との関係が規定されたテーブル（表１参照）も記憶される。

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（図示せず）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、印字枚数を累積してカウントする。タイマー９７は、現像装置４の使用開始からの累積駆動時間Ｔsum（第１駆動時間）と、直近の現像剤除去モードの実行からの累積駆動時間Ｔ（第２駆動時間）とを別個に計測する。

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、磁性一成分現像剤として低融点トナーを用いて高温環境下で連続印字を行った場合、現像装置４の規制部３０に滞留したトナーが軟化してブロッキングを起こし、穂詰まりが発生する。そこで、本実施形態では、非画像形成時に規制部３０に滞留したトナー（現像剤）を除去する第１現像剤除去モードを実行可能としている。以下、第１現像剤除去モードについて詳細に説明する。

図７は、第１実施形態の現像装置４における第１現像剤除去モードの制御例を示すフローチャートである。必要に応じて図１～図６を参照しながら、図７のステップに沿って第１現像剤除去モードの実行手順について説明する。

パソコン等の上位機器から印字命令が入力され、印字が開始されると（ステップＳ１）、制御部９０（図６参照）は印字が継続しているか否かを判断する（ステップＳ２）。印字が継続している場合は、次に印字枚数が規定枚数に到達したか否かを判断する（ステップＳ３）。印字枚数が規定枚数に到達していない場合は（ステップＳ３でＮｏ）ステップＳ２に戻り印字を継続する。規定枚数に到達するまでに印字が終了した場合は（ステップＳ２でＮｏ）処理を終了する。

印字枚数が規定枚数に到達した場合は（ステップＳ３でＹｅｓ）、制御部９０からの制御信号により用紙収容部１０からの給紙を停止（ステップＳ４）する。また、現像電圧電源５２（図６参照）から現像ローラー２５への現像バイアスの印加を停止する（ステップＳ５）とともに現像クラッチ４２（図６参照）をＯＦＦにして（ステップＳ６）現像ローラー２５の回転を停止する。

そして、制御部９０からマグネット駆動モーター４３（図６参照）に制御信号が送信され、固定マグネット体２７を画像形成時における現像ローラー２５の回転方向（正方向、図４の反時計回り方向）に所定角度回転させて、Ｎ２極（汲上極）２７ｄが規制ブレード２９に対向する位置に移動させる（ステップＳ７）。なお、ブレードマグネット３５の対向磁極３５ａと異極性の磁極（ここではＮ２極２７ｄ）を規制ブレード２９に対向する位置に配置した状態を固定マグネット２７の第２の位置とする。

図８は、固定マグネット体２７のＮ２極２７ｄを規制ブレード２９に対向する位置に移動させた状態を示す現像装置４の現像ローラー２５周辺の拡大図である。図９は、図８における規制部３０周辺の磁界の向きを示す部分拡大図である。Ｎ２極２７ｄを規制ブレード２９に対向配置させると、図９に示すようにブレードマグネット３５とＮ２極２７ｄの間に磁力線（図９の破線で表示、反発磁界）が発生する。次に、図８の状態で現像クラッチ４２（図６参照）をＯＮにして（ステップＳ８）、現像ローラー２５を正方向（図８の反時計回り方向）に回転させる（ステップＳ９）。これにより、図９に示すように、規制ブレード２９の先端に付着したトナー凝集物Ｇに現像ローラー２５の回転方向の力が作用する。その結果、トナー凝集物Ｇが規制ブレード２９の先端から除去される。

その後、固定マグネット体２７を逆方向（図８の時計回り方向）に回転させてＳ２極２７ｃが規制ブレード２９に対向する第１の位置（図４参照）に戻す（ステップＳ１０）。制御部９０は印字が継続しているか否かを判断し（ステップＳ１１）、印字が継続している場合は（ステップＳ１１でＹｅｓ）ステップＳ１に戻って印字を再開する。印字が終了している場合は（ステップＳ１１でＮｏ）処理を終了する。

図７の制御によれば、規制ブレード２９と現像ローラー２５との間に反発磁界を発生させた上で現像ローラー２５を正回転させることにより、規制ブレード２９の先端に付着したトナー凝集物Ｇが現像ローラー２５側に移動して付着する。現像ローラー２５に付着したトナー凝集物Ｇは、現像ローラー２５に連れ回りして下方に移動し、現像ローラー２５の下端部からハウジング２０内に回収される。

特に、ガラス転移点（Ｔｇ）が５５℃以下の低融点トナーを現像ローラー２５の線速（プロセス速度）５００ｍｍ／ｓｅｃ以上の現像システムで用いる場合であって、高温環境下で連続印字を繰り返した場合においても規制部３０にトナー凝集物Ｇが滞留せず、熱や機械的ストレスによるトナーのブロッキングが抑制される。従って、規制部３０でのトナーの穂詰まり、およびそれに起因する白筋或いはグレー縦筋などの画像不具合を効果的に防止することができる。

なお、図７の制御例では固定マグネット２７を正方向（図８の反時計回り方向）に回転させてＮ２極２７ｄを規制ブレード２９に対向する位置に配置したが、図１０に示すように、固定マグネット２７を逆方向（図８の時計回り方向）に回転させてＮ１極（主極）２７ｂを規制ブレード２９に対向する位置に配置してもよい。

図１１および図１２は、固定マグネット２７を逆方向に回転させた場合の規制部３０周辺の磁界の向きを示す部分拡大図であり、それぞれＮ１極２７ｂが規制部３０に接近する状態、規制部３０を通過した状態を示す図である。

Ｎ１極２７ｂが逆方向（図１１の左方向）から規制部３０に接近するとき、図１１に示すように規制ブレード２９の先端に誘起されたＮ極とＮ１極２７ｂとの間に現像装置４の内側（図１１の右方向）に向かう磁力線（反発磁界）が発生する。この反発磁界によって規制ブレード２９の先端に付着したトナー凝集物Ｇが一旦現像装置４の内側に振られる。

図１１の状態からさらに固定マグネット２７が逆方向に回転し、Ｎ１極２７ｂが規制部３０を通過すると、図１２に示すように規制ブレード２９の先端に誘起されたＮ極とＮ１極２７ｂとの間の磁界の向きが反転し、現像装置４の外側（図１２の左方向）に向かう磁力線（反発磁界）が発生する。この反発磁界によって今度はトナー凝集物Ｇが現像装置４の外側に振られる。このように磁界の変化に応じてトナー凝集物Ｇが振動するため、振動による解し効果が期待でき、現像ローラー２５を正回転させた際にトナー凝集物Ｇを除去し易くなる。

さらに、機内温湿度センサー６１の検知結果に応じて第１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第１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第１現像剤除去モードの実行頻度を変更してもよい。

図１３は、本発明の第２実施形態に係る現像装置４における第１および第２現像剤除去モードの制御例を示すフローチャートである。図１４は、第２実施形態の現像装置４において固定マグネット体２７のＳ２極２７ｃを規制ブレード２９に対向する位置に移動させた状態を示す現像装置４の現像ローラー２５周辺の拡大図、図１５は、図１４における規制部３０周辺の磁界の向きを示す部分拡大図である。現像装置４の構成は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

本実施形態では、固定マグネット体２７のＮ１極２７ｂまたはＮ２極２７ｄを規制ブレード２９に対向する位置に移動し（ステップＳ７）、現像クラッチ４２（図６参照）をＯＮにして（ステップＳ８）現像ローラー２５を正回転（ステップＳ９）させて第１現像剤除去モードを実行する。次に、固定マグネット２７を図８の状態から逆方向（図８の時計回り方向）に回転させるか、または図１０の状態から正方向（図１０の反時計回り方向）に回転させて、図１４に示すようにＳ２極２７ｃを規制ブレード２９に対向する位置に配置する（ステップＳ１０）。そして、その状態で現像ローラー２５を画像形成時と逆方向（図１３の時計回り方向）に回転させて（ステップＳ１１）第２現像剤除去モードを実行する。それ以外の動作は図７に示した第１実施形態と同様である。

本実施形態においては、ブレードマグネット３５と同極性（規制ブレード２９の先端に誘起された磁極と異極性）のＳ２極２７ｃを規制ブレード２９に対向する位置に配置することにより、図１５に示すようにブレードマグネット３５と現像ローラー２５との間に反発磁界を発生させる。この状態で現像ローラー２５を逆回転させることにより、ブレードマグネット３５周辺のトナー凝集物Ｇに現像ローラー２５の回転方向の力が作用する。その結果、トナー凝集物Ｇがブレードマグネット３５の先端から除去される。

このように、第１現像剤除去モードに続いて第２現像剤除去モードを実行することにより、規制ブレード２９の先端に付着したトナー凝集物Ｇと、ブレードマグネット３５の先端に付着したトナー凝集物Ｇの両方を効果的に除去することができる。

また、第１現像剤除去モードの実行時に、図１０に示すように固定マグネット２７を逆方向（時計回り方向）に回転させてＮ１極（主極）２７ｂを規制ブレード２９に対向する位置に配置した場合、第２現像剤除去モードの実行時には固定マグネット２７を正方向（反時計回り方向）に回転させてＳ２極２７ｃを規制ブレード２９に対向する位置に配置することになる。

このとき、Ｓ２極２７ｃが現像装置４の内側からブレードマグネット３５の対向磁極３５ａ（Ｓ極）に接近するため、対向磁極３５ａとＳ２極２７ｃとの間に現像装置４の外側に向かう反発磁界が発生する。これにより、ブレードマグネット３５の先端に付着したトナー凝集物Ｇが一旦現像装置４の外側（図１５の左方向）に振られる。その後、Ｓ２極２７ｃがブレードマグネット３５を通過すると反発磁界の向きが現像装置４の内側（図１５の右方向）に反転し、今度はトナー凝集物Ｇが現像装置４の内側に振られる。従って、振動による解し効果が期待できるため、現像ローラー２５を逆回転させた際にトナー凝集物Ｇを除去し易くなる。

なお、第１実施形態と同様に、機内温湿度センサー６１の検知結果に応じて第１現像剤除去モードおよび第２現像剤除去モードの実行頻度を変更することもできる。

次に、本発明の第３実施形態について説明する。図１６は、現像駆動時間Ｔと規制部３０における凝集発生レベル（層形成ランク）との関係を示すグラフである。図１６から明らかなように、現像駆動時間Ｔと凝集発生レベルとは相関しており、現像駆動時間Ｔが長くなるほど凝集発生レベルは高くなる。また、図１６のグラフの傾きで示されるように、現像駆動時間Ｔに対する凝集発生レベルの上昇度（以下、凝集発生係数という）は温度によって変化し、温度が高くなるほど傾きは大きくなる。

そこで、本実施形態では第１現像剤除去モードの実行タイミングを現像駆動時間Ｔに基づいて決定する。具体的には、現像駆動時間Ｔに基づいて凝集発生レベルが第１レベル（ここではレベル２）に到達したか否かを判定し、第１レベルに到達した時点で第１現像剤除去モードを実行する。

このとき、凝集発生係数の温度依存性を考慮して、以下の式（１）により各温度における現像駆動時間Ｔを基準温度Ｓにおける駆動時間Ｔstに換算する。
Ｔst＝Ｔ×（ａ＿Ｎ／ａ＿Ｓ）・・・（１）
ただし、
ａ＿Ｓ；基準温度Ｓにおける凝集発生係数
ａ＿Ｎ；温度Ｎにおける凝集発生係数
である。

図１７は、凝集発生係数ａ＿Ｎの温度依存性を示すグラフである。例えば基準温度Ｓを３５℃とすると、現像駆動時間Ｔが４０℃で１２０（ｍｉｎ）であるとき、図１７から３５℃における凝集発生係数（ａ＿３５）＝０．５、４０℃における凝集発生係数（ａ＿４０）＝１．０であるから、式（１）よりＴst＝１２０×（１．０／０．５）＝２４０（ｍｉｎ）となる。図１６より、３５℃での現像駆動時間Ｔが２４０ｍｉｎであるとき凝集発生レベルはレベル２であるから、図１６の破線で示すように２４０ｍｉｎのインターバルで第１現像剤除去モードが実行される。

ところで、現像装置４内のトナーが劣化すると凝集発生レベルが高くなるため、トナーの劣化度を考慮して第１現像剤除去モードの実行頻度を決定することが好ましい。そこで、本実施形態ではトナーの劣化度を考慮して、以下の式（２）により算出駆動時間Ｔcalを算出する。
Ｔcal＝Ｔ×（ａ＿Ｎ／ａ＿Ｓ）×α・・・（２）
ただし、
α；トナー劣化係数
である。

トナー劣化係数αは、印字率と現像装置４の累積駆動時間Ｔsum（第１駆動時間）に応じて決定される。一般に印字率が低いほど、累積駆動時間Ｔsumが長くなるほどトナーの劣化度合いは大きくなる。トナー劣化度、トナー劣化係数αと印字率および累積駆動時間Ｔsumとの関係を表１に示す。

表１に示すように、印字率１％以下で累積駆動時間Ｔsumが５０ｍｉｎ以上、印字率３．８％以下で累積駆動時間Ｔsumが６６．６ｍｉｎ以上、印字率５％以下で累積駆動時間Ｔsumが８３．３ｍｉｎ以上の場合にトナー劣化度１とし、トナー劣化係数αを１．５とする。

同様に、印字率１％以下で累積駆動時間Ｔsumが１１７ｍｉｎ以上、印字率が１％よりも大きく３．８％以下で累積駆動時間Ｔsumが２００ｍｉｎ以上、印字率が３．８％よりも大きく５％以下で累積駆動時間Ｔsumが４００ｍｉｎ以上の場合にトナー劣化度２とし、トナー劣化係数αを２とする。また、印字率１％以下で累積駆動時間Ｔsumが１８３ｍｉｎ以上、印字率３．８％以下で累積駆動時間Ｔsumが１２８３ｍｉｎ以上の場合にトナー劣化度３とし、トナー劣化係数αを５とする。

印字率が３．８％よりも大きく５％以下の場合は、累積駆動時間Ｔsumが４００ｍｉｎ以上になると累積駆動時間Ｔsumの増加による劣化度の進行と印字によるトナーの入れ換わりとが平衡状態となり、トナー劣化度が２から３になることはない。なお、トナー劣化度が１未満の場合、印字率が５％を超える場合はトナー劣化係数αを一律に１とする。

図１８は、図１６においてトナー劣化度が１未満の場合と２の場合とで第１現像剤除去モードの実行頻度を比較したグラフである。例えばトナー劣化度が２である場合、トナー劣化係数αは×２であるから算出駆動時間Ｔcalは２倍となり、駆動時間Ｔst＝１２０ｍｉｎのとき凝集発生レベルがレベル２に到達する。その結果、図１８の点線で示すように１２０ｍｉｎのインターバルで第１現像剤除去モードが実行される。即ち、トナー劣化度が１未満の場合（図１８の破線で表示）に比べて第１現像剤除去モードの実行頻度が多くなる（２倍になる）。

図１９は、本発明の第３実施形態に係る現像装置４における第１現像剤除去モードの制御例を示すフローチャートである。必要に応じて図１～図６、図１６～図１８を参照しながら、図１９のステップに沿って第１現像剤除去モードの実行手順について説明する。

パソコン等の上位機器から印字命令が入力され、印字が開始されると（ステップＳ１）、制御部９０（図６参照）は印字が継続しているか否かを判断する（ステップＳ２）。印字が終了していない場合は（ステップＳ２でＮｏ）印字を継続する。

印字が終了している場合は（ステップＳ２でＹｅｓ）、タイマー９７により計測された現像駆動時間Ｔを検出する（ステップＳ３）。また、機内温湿度センサー６１（図６参照）により機内温度を検出する（ステップＳ４）。そして、検出された現像駆動時間Ｔと機内温度から凝集発生係数ａ＿Ｎを決定する（ステップＳ５）。

また、式（１）を用いて現像駆動時間Ｔを基準温度Ｓ（３５℃）での駆動時間Ｔstに換算する（ステップＳ６）。さらに、印字率と現像装置４の累積駆動時間Ｔsumとに基づいてトナー劣化係数αを決定し（ステップＳ７）、式（２）を用いて算出駆動時間Ｔcalを算出する（ステップＳ８）。

制御部９０は、算出駆動時間Ｔcalが閾値（ここでは２４０ｍｉｎ）未満であるか否かを判定する（ステップＳ９）。算出駆動時間Ｔcalが２４０ｍｉｎ未満である場合は（ステップＳ９でＹｅｓ）、ステップＳ１に戻り印字を再開する。算出駆動時間Ｔcalが２４０ｍｉｎ以上である場合は（ステップＳ９でＮｏ）、Ｎ２極２７ｄを規制ブレード２９に対向する位置に移動し（ステップＳ１０）、現像ローラー２５を正方向（図８の反時計回り方向）に回転させる（ステップＳ１１）ことにより第１現像剤除去モードが実行される。その後、現像駆動時間Ｔをリセットして（ステップＳ１２）処理を終了する。

図１９の制御によれば、前回の第１現像剤除去モードの実行からの現像駆動時間Ｔおよびトナー劣化係数に基づいて算出される算出駆動時間Ｔcalに応じて第１現像剤除去モードが実行される。即ち、トナーの劣化度合いに応じた適切な頻度で第１現像剤除去モードが実行される。その結果、規制部３０におけるトナーの穂詰まりや、それに起因する縦筋画像の発生を効果的に抑制することができる。

なお、第２実施形態と同様に、第１現像剤除去モードに続いて第２現像剤除去モードを実行することもできる。また、凝集発生レベルが第１レベル（レベル２）よりも進行した第２レベル（ここではレベル３）に到達した後、現像装置４が一定時間駆動したときは、液晶表示部７１に現像装置４の寿命、或いは現像装置４の交換を促す表示の少なくとも一方を表示する。これにより、トナーが劣化した状態で現像装置４が長期間使用されることがなくなり、トナーの劣化に起因する規制部３０へのトナーの穂詰まりや縦筋画像の発生を防止することができる。

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、固定マグネット体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極構成の固定マグネット体２７にも同様に適用可能である。

本発明は、磁性一成分現像剤を用いる現像装置、およびそれに用いる現像剤担持体に利用可能である。本発明の利用により、高温環境下で連続印字を行った場合でもトナー規制部でのトナーの穂詰まり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。

４ 現像装置
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 固定マグネット体（磁石部材）
２７ａ Ｓ１極（搬送極）
２７ｂ Ｎ１極（主極）
２７ｃ Ｓ２極（規制極）
２７ｄ Ｎ２極（汲上極）
２７ｅ シャフト
２９ 規制ブレード
３０ 規制部
３５ ブレードマグネット
３５ａ 対向磁極
６１ 機内温湿度センサー（温度検知装置）
７１ 液晶表示部（表示装置）
９０ 制御部
９７ タイマー（時間カウント部）
１００ 画像形成装置
Ｔ トナー凝集物

Claims (11)

1. 磁性を有する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配置されるシャフトと、前記シャフトの外周面に固定され、Ｓ極およびＮ極を含む複数の磁極と、を有する磁石部材と、
   前記規制ブレードに固定され、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、
   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、
   前記磁石部材は、前記現像剤担持体に対向する前記ブレードマグネットの対向磁極と同極性の磁極が前記規制部に配置された第１の位置と、前記対向磁極と異極性の磁極が前記規制部に配置された第２の位置と、に移動可能であり、
   非画像形成時に前記磁石部材を前記第１の位置から前記第２の位置に移動させて前記対向磁極と前記現像剤担持体との間に反発磁界を発生させた状態で、前記現像剤担持体を画像形成時の回転方向である正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第１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. 前記第１現像剤除去モードの実行時に、前記磁石部材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磁石部材を前記第１の位置から前記第２の位置に移動させることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記第１現像剤除去モードの実行後、前記磁石部材を前記第２の位置から前記第１の位置に移動させ、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ブレードマグネットと前記現像剤担持体との間に滞留した前記現像剤を除去する第２現像剤除去モードを実行可能であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
4. 前記第２現像剤除去モードの実行時に、前記磁石部材を前記正方向に回転させて前記磁石部材を前記第２の位置から前記第１の位置に移動させることを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
5. 画像形成時における前記現像剤担持体の回転速度が５００ｍｍ／ｓｅｃ以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の現像装置。
6. 前記現像剤は、磁性トナーのみからなる磁性一成分現像剤であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の現像装置。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の現像装置を備えた画像形成装置。
8. 前記現像装置の使用開始時からの累積駆動時間である第１駆動時間Ｔsumと、直前の前記第１現像剤除去モードの実行からの累積駆動時間である第２駆動時間Ｔと、を別個に計測する時間カウント部と、
   前記現像装置を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記時間カウント部により計測された前記第２駆動時間Ｔに基づいて前記現像剤の凝集発生レベルが第１レベルに到達したか否かを判定し、前記第１レベルに到達したとき前記第１現像剤除去モードを実行することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記画像形成装置内部または外部の温度を検知する温度検知装置を備え、
   前記制御部は、以下の式（１）により前記温度検知装置により検知された温度Ｎにおける前記第２駆動時間Ｔを基準温度Ｓにおける駆動時間Ｔstに換算し、前記駆動時間Ｔstに基づいて前記凝集発生レベルが前記第１レベルに到達したか否かを判定することを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
   Ｔst＝Ｔ×（ａ＿Ｎ／ａ＿Ｓ）・・・（１）
   ただし、
   ａ＿Ｓ；基準温度Ｓにおける凝集発生係数
   ａ＿Ｎ；温度Ｎにおける凝集発生係数
   である。
10. 前記制御部は、以下の式（２）により前記現像剤の劣化度合いを考慮した算出駆動時間Ｔcalを算出し、前記算出駆動時間Ｔcalに基づいて前記凝集発生レベルが前記第１レベルに到達したか否かを判定することを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
    Ｔcal＝Ｔ×（ａ＿Ｎ／ａ＿Ｓ）×α・・・（２）
    ただし、
    α；トナー劣化係数
    である。
11. 前記凝集発生レベルに基づいて予測される前記現像装置の寿命の表示、または前記現像装置の交換を促す表示を表示可能である表示装置を備え、
    前記制御部は、前記凝集発生レベルが前記第１レベルよりも進行した第２レベルに到達した後に一定時間駆動したとき、前記表示装置を用いて前記現像装置の寿命を示す表示、前記現像装置の交換を促す表示の少なくとも一方を表示することを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれかに記載の画像形成装置。

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