JP2005010236A - 現像装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド現像方式において、回収ロールを使用した構成で、画像むらや画像かぶりのない現像特性の安定した現像装置を実現する。また、小型の画像形成装置を提供する。
【解決手段】像担持体１に対向し表面にトナーを担持するトナー担持体２と、このトナー担持体２に所定の間隔をおいて対向する位置に配設され、トナー担持体２へトナーを供給する供給用現像剤担持体３及びトナー担持体２からトナーを回収する回収用現像剤担持体４と、二つの現像剤担持体３，４との間で二成分現像剤を受け渡す搬送部材５を備え、搬送部材５の周速を、二つの現像剤担持体３，４間にて二成分現像剤の受け渡し動作可能な範囲で、二つの現像剤担持体３，４の周速以上で且つ少なくとも一方の現像剤担持体より大きく設定する。また、これを用いた画像形成装置をも対象とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機やプリンタ等の画像形成装置で用いられる現像装置に係り、特に、トナーと磁性キャリアとを具備した二成分現像剤を用い、像担持体上の静電潜像をトナー現像するように構成した現像装置及びこれを用いた画像形成装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機やプリンタ等の画像形成装置で使用される現像装置としては、所謂ハイブリッド現像方式を採用したものが知られている。
これは、感光体等の像担持体に対向し且つトナーを担持するドナーロールと、このドナーロールに対向し且つトナーと磁性キャリアとが含まれる二成分現像剤を担持するトナー搬送ロールとを備え、磁気ブラシによりトナー搬送ロールから大量の現像剤を供給し、ドナーロール上にトナー層を形成するようにしたものである（例えば、特許文献１参照）。
このハイブリッド現像方式では、通常、二成分現像剤の撹拌によってトナーの帯電が行われるため十分な帯電量を確保しやすく、また、トナー搬送ロールからドナーロールへのトナーの供給が静電気力によって行われるため、ドナーロールに逆極性に帯電したトナーが供給されることもない。従って、像担持体の非画像領域へのトナー付着がなく、かぶりの発生が防止される。更に、ドナーロールにはトナーのみしか供給されないため、磁性キャリアの像担持体への付着も防止される等の利点がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−２１１９７０号公報（発明の実施の形態の欄、図１）
【特許文献２】
特開平９−２５１２３７号公報（発明の実施の形態の欄、図１）
【特許文献３】
特開平１０−３１９７０８号公報（発明の実施の形態の欄、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この種のハイブリッド現像方式では、ドナーロール上でトナーが消費された部分に対してトナー供給領域でトナーを補充する方式が採られているが、トナーが消費された部分だけでなく、トナーが残存する非消費部分にもトナーが供給され、そのため前回のトナー消費パターンが現像された画像上に現れるという現像履歴の問題がある。
【０００５】
また、ドナーロール上にてトナーの供給、掻き取りを繰り返すと、大きい粒径のトナーと小さい粒径のトナーとの物理的付着力の差（大きい粒径のトナーはドナーロールへの物理的付着力が小さいため、ニップ領域で受ける掻き取り力に対し容易に掻き取られるが、小さい粒径のトナーは逆に掻き取られにくい）により、ドナーロール上のトナーの粒径が徐々に小粒径化してくる。
このドナーロール上での粒径の変化は、現像特性や転写特性に変化をもたらし、現像されないでドナーロール上にトナーが残留した上に新しいトナーが供給された領域と、現像されて新しいトナーが供給された領域との間で、トナーの濃度差が生じ、これが画像欠陥（現像履歴）をもたらす可能性がある。
【０００６】
そのため、現像領域を通過したドナーロールから一旦全てのトナーを除去し、その後ドナーロールとトナー供給用ロールとの対向部（トナー供給領域）でドナーロールにトナーを再び担持させる方式が知られている。
例えば、トナー除去手段としてスクレーパを使用する方式があるが、この場合、スクレーパとドナーロールとの接触部でトナーが互いに融着するという問題がある。
そこで、トナー供給用ロールとは別に、新たにトナー回収用ロールを加え、ドナーロール上のトナーをトナー回収用ロールで掻き取る方法も開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
しかし、この新たにトナー回収用ロールを追加する方式にあっては、トナー供給用ロールとトナー回収用ロールへの現像剤供給量が不安定であると、ドナーロール上のトナー量が不安定となり、画像への濃度むらが発生する。
特に、トナー供給用ロールとトナー回収用ロールとの間で、現像剤がストレスを受け易く、現像剤の流動性が低下してくると、いっそう顕著となる。
【０００８】
そのため、トナー供給用ロールとトナー回収用ロールを同一方向に回転させ、更に、互いに近接させることで、現像剤搬送量を安定させる方式の提案がなされている（例えば、特許文献３参照）。
しかしながら、この場合、二本のロール間のバイアスリークの問題が発生しやすく、特にトナー濃度が低下し且つ動作環境が高湿状況にあるときに顕著となる。
更に、二本のロール間に入り込んだ現像剤がストレスを受け、現像剤の劣化が生じ易く、画像かぶりが発生する問題もあり、長期間に亘って安定した現像特性が得られない課題がある。
【０００９】
そこで、本件発明者らは、先に、現像剤の搬送安定性を確保するために、トナー供給用ロールとトナー回収用ロールとの間に、別途両者間に現像剤を受け渡す搬送部材を追加して現像剤搬送量を安定化させるように構成した現像装置を提案した（特願２００３−１５７５９２号参照）。
しかしながら、このようなタイプにあっては、搬送部材での現像剤の搬送性が不十分な場合、トナー回収用ロールでのトナー回収性に不均一が生じ、現像剤量のむらによる濃度むら等の不具合に繋がる懸念が考えられる。特に、この現象は、高画質画像を得ようと現像性及び転写性に優れる所謂球形トナー（トナー形状係数が１２５以下の球形度の高いトナー）を用いる場合に顕著となるものである。
本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、現像剤の供給量が安定し、濃度むらを防止できると共に、長期に亘る現像特性の安定した現像装置及びこれを用いた画像形成装置を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、図１に示すように、静電潜像を担持する像担持体１に対向し表面にトナーを担持するトナー担持体２と、このトナー担持体２に所定の間隔をおいて対向する位置に配設され、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を担持搬送し、トナー担持体２へトナーを供給する供給用現像剤担持体３と、トナー担持体２に所定の間隔をおいて対向する位置に配設され、二成分現像剤を担持搬送し、トナー担持体２からトナーを回収する回収用現像剤担持体４と、この二つの現像剤担持体３，４とトナー担持体２とに対向して配設され、二つの現像剤担持体３，４との間で二成分現像剤を受け渡す搬送部材５とを備え、搬送部材５の周速は、二つの現像剤担持体３，４間にて二成分現像剤の受け渡し動作可能な範囲で、二つの現像剤担持体３，４の周速以上で且つ少なくとも一方の現像剤担持体の周速より大きく設定されていることを特徴とするものである。
【００１１】
このような技術的手段において、本願に係る現像装置は、二成分現像剤を用いるタイプのものであるため、トナーとしては種々の色成分を有するものが使用可能であり、単色の現像装置を備えた画像形成装置に適用可能であることは勿論のこと、複数の現像装置を備えた例えばフルカラーの画像形成装置に対しても適用可能である。
【００１２】
本発明における供給用現像剤担持体３と回収用現像剤担持体４及び搬送部材５は、二成分現像剤を担持搬送するものであれば適宜選定して差し支えなく、例えば、回転可能な非磁性スリーブと、この非磁性スリーブ内に固定的に配設され且つ磁界発生手段が設けられた磁石部材とを具備した態様がある。
また、磁界発生手段は、複数の磁極を有しているものであればよく、例えば、磁極の構成例としては、現像に寄与するためのトナー供給磁極や、現像剤を捕獲できる機能を備えたピックアップ磁極や、現像剤を搬送する搬送磁極等を備えたものが挙げられるが、これに限られるものではなく、適宜選定してよい。
【００１３】
また、供給用現像剤担持体３及び回収用現像剤担持体４には、トナー担持体２との間に、トナー担持体２に対しトナーを供給又は回収するための所定の電界が形成されていることが望ましい。そこで、トナー担持体２には像担持体１上の静電潜像を現像するための現像バイアス（ＶＢ）６が、供給用現像剤担持体３にはトナー担持体２へトナーを供給する供給バイアス（ＶＳ）７が、また、回収用現像剤担持体４にはトナー担持体２からトナーを回収する回収バイアス（ＶＲ）８が印加されるようになっている。尚、供給バイアス（ＶＳ）７及び回収バイアス（ＶＲ）８は、通常、直流電圧が使用されるが、交流重畳直流電圧であっても差し支えない。
【００１４】
本発明では、搬送部材５の回転方向は、供給用現像剤担持体３及び回収用現像剤担持体４との対向部位において、現像剤のストレスを軽減する観点から同方向にすることが好ましいが、異なる方向であっても現像剤ストレスを軽減する態様であれば差し支えない。
本発明での現像剤の流れは二通りあり、供給用現像剤担持体３から搬送部材５を経て回収用現像剤担持体４に流れる方向と、回収用現像剤担持体４から搬送部材５を経て供給用現像剤担持体３に流れる方向とがある。
そして、「搬送部材５が、二つの現像剤担持体３，４との間で、二成分現像剤を受け渡す」とは、現像剤を二つの現像剤担持体３，４間で上流側の現像剤担持体から下流側の現像剤担持体へ直接渡す態様ではなく、搬送部材５を介して渡す態様を示す。
尚、現像剤の流れが二方向の態様のため、二つの現像剤担持体３，４のいずれもが現像剤の流れの上流側となる態様がある。
【００１５】
また、搬送部材５の位置は、供給用現像剤担持体３及び回収用現像剤担持体４から所定の間隔をおいて離れている態様であれば、トナー担持体２と接触した態様も可能である（この場合、搬送部材５はトナー担持体２の回転を妨げないように回転する態様となる）。
【００１６】
更に、搬送部材５の周速ｖ_Ｃは、軸方向の均一性を向上させる観点からは、二つの現像剤担持体３，４の周速ｖ_Ｓ，ｖ_Ｒ以上で且つ少なくとも一方の現像剤担持体の周速より大きく設定されていることが好ましい。また、二つの現像剤担持体３，４の周速より大きく設定されている方が、現像剤の移動に際しての軸方向の均一性を更に向上させることから、いっそう好ましい。
そして、「搬送部材５の周速は、二つの現像剤担持体３，４間にて二成分現像剤の受け渡し動作可能な範囲」とは、搬送部材５の周速が遅すぎる場合は、現像剤搬送量が不足するばかりか、軸方向の均一性もなくなり、また一方、搬送部材５の周速がある程度以上になると、現像剤担持体３，４と搬送部材５間の現像剤受け渡しが不十分になったり、現像剤がその周速により飛び散ることも発生する。
その結果、現像剤搬送量に不均一が生じ、濃度むらに繋がる懸念があることから、周速の上下限を規定することが必要となる。
そのため、この周速の上下限としては、供給用現像剤担持体３及び回収用現像剤担持体４の周速の１．２倍以上で２．０倍を超えない範囲に設定されていることが好ましい。
更にまた、現像剤の搬送性を高める観点から、搬送部材５の表面粗さは、供給用現像剤担持体３の表面粗さより粗く設定されていることが好ましく、この粗さは使用する磁性キャリアの平均粒径以上に設定されていることがいっそう好ましい。これにより、供給用現像剤担持体３からの現像剤が、供給用現像剤担持体３上の現像剤分布をそのまま搬送部材５で搬送するのではなく、搬送部材５で軸方向の安定性が確保される。
【００１７】
本発明でのトナー担持体２は、像担持体１でのトナー現像を精細に行う観点から、少なくとも表面が弾性状部材であることが好ましいが、金属であっても差し支えない。尚、弾性状部材の場合、像担持体１とは接触して配置することが好ましい。
更に、本発明におけるトナーは、磁性キャリアに付着するものであれば、磁性でも非磁性でもよく、特に、高画質画像を得る観点からは、現像性及び転写性に優れる所謂球形トナー（トナー形状係数が１２５以下の球形度の高いトナー）を用いることがよい。
尚、本件は、上述した現像装置に限られるものではなく、これらの現像装置を使用した画像形成装置をも対象とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
◎実施の形態１
図２は、本発明が適用された現像装置を含む画像形成装置の実施の形態１を示す。
同図において、符号２１は、矢印方向に回転する有機感光体からなる静電潜像を担持する感光体であり、この感光体２１はスコロトロン等の帯電装置２２によって帯電され、レーザ書き込み装置やＬＥＤアレイを有する露光装置２３によって静電潜像が書き込まれる。この静電潜像は、光の当たった部分の感光体２１表面電位が低下し、光の当たっていない高電位部分とのコントラストによる電位画像として形成される。
【００１９】
また、現像装置３０は、現像ハウジング３１内にトナー及び磁性キャリアからなる二成分現像剤を収容し、トナーを担持するドナーロール３２と、トナー供給用のトナー供給ロール３３と、トナー回収用のトナー回収ロール３４と、現像剤を搬送する搬送ロール３５とを備えている。
本実施の形態では、感光体２１上のトナー画像は、現像装置３０によって可視像化された後、転写ロール２６によって、記録材２８上に転写され、この転写された記録材２８は、定着装置５０に搬送され、この定着装置５０により記録材２８上のトナー画像が定着されるように構成されている。尚、定着装置５０は、例えばヒートロール方式で、加熱ロール５１と加圧ロール５２とを有し、この加熱ロール５１と加圧ロール５２との間に記録材２８を通過させることで、トナー画像を記録材２８に定着するように構成されている。
また、感光体２１上に残留したトナーは、例えばドクターブレード式のクリーニング装置２９によって除去される。
【００２０】
ここで、本件発明の特徴点である現像装置３０について、図３に基づいて詳細に説明する。
同図において、現像装置３０は、感光体２１に向かって開口する現像ハウジング３１を有し、この現像ハウジング３１の開口に面し且つ感光体２１と対向して接触する位置に、ドナーロール３２をＡ方向に回動自在に収容している。このドナーロール３２にはバイアス電源３７が接続され、所定の現像バイアスＶＢが印加されるようになっている。
本実施の形態では、このドナーロール３２の外周部は弾性部材で被覆した構成を採っているが、例えばアルミニウムやステンレス等からなる金属ロールであっても差し支えない。
また、ドナーロール３２と感光体２１とは接触した構成を採っているが、非接触であっても差し支えない。
【００２１】
ドナーロール３２の後部（感光体２１と反対側）には、トナー供給ロール３３とトナー回収ロール３４とがドナーロール３２と所定の間隔を置いて配設されている。
また、これらのトナー供給ロール３３及びトナー回収ロール３４には、夫々バイアス電源３８，３９が接続され、供給バイアスＶＳ、回収バイアスＶＲが印加されるようになっている。
更に、これらトナー供給ロール３３及びトナー回収ロール３４の後部には、トナー供給ロール３３の外周部の現像剤Ｇをトナー回収ロール３４へ受け渡すように現像剤Ｇを担持搬送する搬送ロール３５が配設されている。
そして、ドナーロール３２とトナー供給ロール３３及びトナー回収ロール３４は、ドナーロール３２の中心とトナー供給ロール３３及びトナー回収ロール３４の中心とを結ぶ直線のなす角度が、９０度以下になるように配置されており、また、トナー回収ロール３４の中心が、トナー供給ロール３３、トナー回収ロール３４、搬送ロール３５の中で鉛直方向最下方になるように配置されている。
【００２２】
本実施の形態において、トナー供給ロール３３、トナー回収ロール３４及び搬送ロール３５は、回転可能な回転スリーブ３３ａ〜３５ａと、この回転スリーブ３３ａ〜３５ａの内部に固定的に配設され、複数の磁極を有する磁石体３３ｂ〜３５ｂとを備えている。
トナー供給ロール３３の磁石体３３ｂは、その外周部に複数の磁極（Ｓ２，Ｎ１，Ｓ１，Ｎ２，Ｎ３）を備えており、ドナーロール３２と対向する位置に磁極Ｓ１を設け、磁極Ｎ２と磁極Ｎ３のほぼ中間が搬送ロール３５と対向する位置になるように配置されている。
また、トナー回収ロール３４の磁石体３４ｂは、その外周部に複数の磁極（Ｓ４，Ｎ４，Ｓ３，Ｎ５，Ｎ６）を備えており、ドナーロール３２と対向する位置に磁極Ｓ３を設け、磁極Ｓ４を搬送ロール３５と対向する位置になるように配置されている。
更に、搬送ロール３５の磁石体３５ｂは、複数の磁極（Ｓ５，Ｎ７，Ｓ６）の内、磁極Ｓ５がトナー供給ロール３３と対向する位置になるように配置されている。
尚、本実施の形態において、夫々の磁極の配置や数は本形態に限定されるものではなく、適宜選定して差し支えない。
また、本実施の形態では、トナー供給ロール３３及びトナー回収ロール３４の回転方向は、ドナーロール３２と同様（図３矢印Ａ方向）であり、搬送ロール３５の回転方向はこれらと逆方向になっている。
そして、搬送ロール３５の周速は、トナー供給ロール３３及びトナー回収ロール３４の周速以上で、少なくともトナー供給ロール３３及びトナー回収ロール３４のいずれか一方のロールの周速に対し、その１．２〜２．０倍になるように設定されている。
【００２３】
また、搬送ロール３５の後部には、仕切板４０を介して、撹拌部材４１が配設されている。この撹拌部材４１は、例えばスパイラル状のオーガから構成され、二成分現像剤（現像剤）Ｇを撹拌帯電した後、トナー供給ロール３３に現像剤Ｇを供給するように構成されている。
尚、本実施の形態では、撹拌部材４１を二個備えた態様としているが、二個に限定されるものではなく、一個でもよいし、三個以上あってもよい。また、オーガ以外に磁性あるいは非磁性のロール状でも差し支えない。
【００２４】
更にまた、搬送ロール３５の後部には、搬送ロール３５と略同心円状の半円形状で、現像剤搬送のガイドを行う第一のガイド片４３を前記仕切板４０より前方に設け、現像剤Ｇが搬送ロール３５の外周上を効率よく搬送されるようにしている。そして、トナー回収ロール３４と対向する位置には、現像剤Ｇの流れを抑止するための第二のガイド片４４が設けられ、また、トナー供給ロール３３と所定の間隔をもって対向する位置には、トナー供給ロール３３上の現像剤の層厚を制御するためのトリマ４２が設けられている。
【００２５】
ここで、上記現像バイアスＶＢ、供給バイアスＶＳ及び回収バイアスＶＲについて説明する。
本実施の形態では、トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤を使用しており、これらは互いに摩擦接触することにより、トナーはマイナス極性に、磁性キャリアはプラス極性に夫々帯電するものとする。
また、感光体２１の外周面は、マイナスに帯電（例えば−６５０Ｖ）され、露光により電位の減衰した部位（例えば−２００Ｖ）にトナーが付着されて現像が行われる。この場合、現像バイアスＶＢは−４５０Ｖ、供給バイアスＶＳは−４７５〜−５７５Ｖ、回収バイアスＶＲは−３５０〜−１５０Ｖに設定される。
尚、現像バイアスＶＢ、供給バイアスＶＳ及び回収バイアスＶＲを供給するバイアス電源３７〜３９には、直流電圧が用いられるが、例えば交流重畳直流電圧を電源とするようにしてもよい。
【００２６】
そして、本実施の形態で用いる二成分現像剤Ｇは、トナーと磁性キャリアからなる現像剤であり、トナーは、例えば非磁性トナーを用いるが、磁性キャリアと磁気特性が異なるものであれば、磁性トナーを用いても差し支えない。
また更に、トナーは、スチレンアクリル系樹脂の重合トナーで、形状係数が１２５以下の所謂球形トナーであり、キャリアは平均粒径５０μｍのフェライト系キャリアを使用している。
ここで、トナーの形状係数（ＳＦ：Ｓｈａｐｅ Ｆａｃｔｏｒ）は、主に顕微鏡画像あるいは電子顕微鏡画像を基に画像解析を行うことで数値化されるもので、次の式で定義される。
ＳＦ＝（ＭＬ^２／Ａ）×（π／４）×１００
尚、上式で、ＭＬはトナー粒子の絶対最大長を示し、Ａはトナー粒子の投影面積を示している。
【００２７】
次に、本実施の形態に係る画像形成装置の作動について、現像装置３０を中心に説明する。
図３において、二成分現像剤（現像剤）Ｇは、撹拌部材４１により撹拌されて、トナーがマイナス極性に、磁性キャリアがプラス極性に帯電された後、トナー供給ロール３３の磁石体３３ｂの磁極Ｓ２の現像剤流れ上流側の現像剤供給領域で、トナー供給ロール３３に供給される。
そして、現像剤Ｇは、トリマ４２の近傍に達すると、磁極Ｓ２により穂立ちを形成する。更に、この現像剤Ｇの穂立ちは、トリマ４２で制御されることにより、現像剤層としてトナー供給ロール３３の外周上に保持され、回転スリーブ３３ａの回転と共にＡ方向に搬送される。このとき、現像剤Ｇは磁石体３３ｂにより形成されている磁力線に沿って磁気ブラシを構成している。
【００２８】
次に、現像剤Ｇは、トナー供給ロール３３とドナーロール３２との対向する領域（トナー供給領域）に進入すると、磁極Ｓ１の磁気吸引力により磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシを形成した現像剤Ｇにおけるトナーのみが、トナー供給ロール３３とドナーロール３２との間に形成された電界の影響で、トナー供給ロール３３からドナーロール３２に静電吸引され、ドナーロール３２に付着する。
このとき、本態様では、トナーとして球形トナーを使用していることから、ドナーロール３２側に確実に静電吸引されやすい。
一方、トナーを失った磁性キャリア及びトナー供給領域を通過した現像剤Ｇは、トナー供給ロール３３の磁石体３３ｂと搬送ロール３５の磁石体３５ｂとの吸引磁界によって、トナー供給ロール３３と搬送ロール３５とが対向する領域で、搬送ロール３５に受け渡される。
【００２９】
搬送ロール３５に受け渡された現像剤Ｇは、磁石体３５ｂの吸引磁界により搬送ロール３５に保持され、その外周上を搬送された後、搬送ロール３５の磁石体３５ｂとトナー回収ロール３４の磁石体３４ｂとの吸引磁界によって、搬送ロール３５とトナー回収ロール３４とが対向する領域で、トナー回収ロール３４に受け渡される。
そして、トナー回収ロール３４の外周上を搬送された現像剤Ｇは、磁極Ｓ３近傍のトナー回収領域でドナーロール３２上のトナーを回収した後、トナー回収ロール３４の外周を搬送され、磁極Ｎ５と磁極Ｎ６との反発磁界により、トナー回収ロール３４から離れ、第二のガイド片４４に沿って、撹拌部材４１に供給される。
【００３０】
一方、ドナーロール３２に供給されたトナーは、ドナーロール３２の回転に従ってＡ方向に搬送され、現像領域で感光体２１上に形成されている静電潜像の現像に利用される。また、現像に利用されることなく、現像領域を通過したトナーは、トナー回収領域に送られる。
トナー回収領域に搬送されたトナーは、ドナーロール３２とトナー回収ロール３４との間に形成されている電界の影響を受け、トナー回収領域では、マイナス極性に帯電しているトナーがドナーロール３２より高電位のトナー回収ロール３４に吸引されると共に、トナー回収ロール３４に形成されている磁気ブラシに掻き取られて、トナー回収ロール３４側へ回収される。尚、このとき、球形トナーを使用したことで、トナーのドナーロール３２への物理的吸着力が小さくなり、現像剤Ｇの掻き取り効果も大きくなることから、トナーの回収が確実に行われるようになる。
【００３１】
このように構成された現像装置３０では、現像領域で現像に利用されなかったトナーは、トナー回収領域でトナー回収ロール３４に回収される。また、トナーが回収されたドナーロール３２にはトナー供給ロール３３から新たにトナーが均一に供給される。
従って、トナー回収領域を通過したドナーロール３２にはトナー消費パターンがなく、このトナー消費パターンがその後に現像されたトナー画像に現れることもない。
また、現像剤Ｇを、トナー供給ロール３３から搬送ロール３５へ、また、搬送ロール３５からトナー回収ロール３４へ受け渡す際の、対向するロール表面の移動方向が同じ（具体的には、トナー供給ロール３３と搬送ロール３５とが対向する部位と、搬送ロール３５とトナー回収ロール３４とが対向する部位で、互いのロールの表面の移動方向が同じ）であるため、現像剤Ｇの移動量が夫々のロール軸方向で安定し、トナー回収領域でのトナー回収性能が安定化し、現像剤供給量も安定することから、現像履歴や濃度むら等の発生を抑制することが可能となる。
【００３２】
本実施の形態では、搬送ロール３５の周速は、トナー供給ロール３３及びトナー回収ロール３４の周速以上で且つ少なくとも一方の周速の１．２〜２．０倍の大きさで設定されていることから、現像剤Ｇの搬送ロール３５での軸方向均一性が増し、搬送量の不均一性が防止できる。
仮に、搬送ロール３５の周速が遅い場合は、搬送ロール３５での軸方向均一性が不十分となり、例えば、トナー供給ロール３３で均一性が損なわれた場合は、そのままのパターンで搬送ロール３５を経由してトナー回収ロール３４へ現像剤Ｇが搬送されることとなる。
一方、搬送ロール３５の周速が速すぎた場合は、搬送ロール３５でのトナーの飛び散りが発生したり、トナー供給ロール３３やトナー回収ロール３４との現像剤Ｇの受け渡しが十分にできなかったりすることから、現像剤Ｇ搬送量に不均一が生じ、結果的には濃度むらに繋がることとなる。
【００３３】
また、トナー供給ロール３３とトナー回収ロール３４の間に、搬送ロール３５を配置したことにより、バイアス差の生じるトナー供給ロール３３とトナー回収ロール３４との間の距離を空けることができ、現像剤Ｇの搬送の安定性が確保されると共に、ロール間にある現像剤Ｇの流れる方向が一方向のため、現像剤Ｇの受けるストレスも低減することが可能となり、画像かぶり等の発生が抑えられ、更に、バイアスリークの抑制をも同時に満足させることが可能となる。
【００３４】
◎実施の形態２
図４は、本発明が適用された画像形成装置に使用される現像装置の実施の形態２を示す。
同図において、本実施の形態は実施の形態１における現像装置３０と略同様に構成されるが、現像剤Ｇの流れが実施の形態１と異なり、トナー回収ロール３４から搬送ロール３５、トナー供給ロール３３へと流れるように構成されている。
尚、実施の形態１と同様な構成要素には同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３５】
本実施の形態では、トナー供給ロール３３の磁石体３３ｂは、その外周部に磁極（Ｎ２，Ｓ１，Ｎ１，Ｓ２，Ｓ３）を備えており、ドナーロール３２と対向する位置に磁極Ｓ１を設け、磁極Ｎ２の近傍で搬送ロール３５と対向するように配置されている。
また、トナー回収ロール３４の磁石体３４ｂは、その外周部に複数の磁極（Ｓ５，Ｎ３，Ｓ４，Ｎ４，Ｎ５）を備えており、ドナーロール３２と対向する位置に磁極Ｓ４を設け、磁極Ｎ４と磁極Ｎ５のほぼ中間が搬送ロール３５と対向する位置になるように配置されている。
更に、搬送ロール３５の磁石体３５ｂは、複数の磁極（Ｓ７，Ｎ６，Ｓ６）の内、磁極Ｓ７がトナー回収ロール３４と対向する位置になるように配置されている。
【００３６】
また、搬送ロール３５の後部には、仕切板４０を介して、撹拌部材４１が配設され、この撹拌部材４１は、二成分現像剤（現像剤）Ｇを撹拌帯電した後、トナー回収ロール３４に現像剤Ｇを供給するように構成されている。
更に、搬送ロール３５の後部には、搬送ロール３５と略同心円状の半円形状で、現像剤搬送のガイドを行う第一のガイド片４３を前記仕切板４０より前方に設け、現像剤Ｇが搬送ロール３５の外周上を効率よく搬送されるようにしている。そして、トナー供給ロール３３と対向する位置には、現像剤Ｇの流れを抑止するための第二のガイド片４４が設けられ、また、トナー回収ロール３４と所定の間隔をもって対向する位置には、トナー回収ロール３４上の現像剤の層厚を制御するためのトリマ４２が設けられている。
尚、本実施の形態においても、搬送ロール３５の周速は、実施の形態１と同様に、トナー供給ロール３３及びトナー回収ロール３４との周速以上に設定されている。
【００３７】
次に、本実施の形態に係る現像装置の作動について説明する。
図４において、二成分現像剤（現像剤）Ｇは、撹拌部材４１により撹拌されて、トナーがマイナス極性に、磁性キャリアがプラス極性に帯電された後、トナー回収ロール３４の磁石体３４ｂにある磁極Ｓ５の上流側の現像剤供給領域で、トナー回収ロール３４に供給される。
そして、現像剤Ｇは、トリマ４２の近傍に達すると、磁極Ｎ３により穂立ちを形成する。更に、この現像剤Ｇの穂立ちは、トリマ４２で制御されることにより、現像剤層としてトナー回収ロール３４の外周上に保持され、回転スリーブ３４ａの回転と共にＢ方向に搬送される。このとき、現像剤Ｇは磁石体３４ｂにより形成されている磁力線に沿って磁気ブラシを構成している。
【００３８】
次に、現像剤Ｇは、トナー回収ロール３４とドナーロール３２とが対向する領域のトナー回収領域に進入すると、磁極Ｓ４の磁気吸引力により磁気ブラシを形成し、ドナーロール３２上のトナーを掻き取る。またこのとき、ドナーロール３２とトナー回収ロール３４間の電界によってドナーロール３２からトナー回収ロール３４へトナーを吸引する静電気力が働き、ドナーロール３２からトナー回収ロール３４へのトナー回収を確実にしている。
【００３９】
トナーを回収した現像剤Ｇは、トナー回収ロール３４の磁石体３４ｂと搬送ロール３５の磁石体３５ｂの吸引磁界によって、トナー回収ロール３４と搬送ロール３５とが対向する領域近傍で、搬送ロール３５に受け渡される。
搬送ロール３５に受け渡された現像剤Ｇは、磁石体３５ｂの吸引磁界により搬送ロール３５に保持され、その外周上を搬送され、搬送ロール３５の磁石体３５ｂとトナー供給ロール３３の磁石体３３ｂとの吸引磁界によって、搬送ロール３５とトナー供給ロール３３とが対向する領域で、トナー供給ロール３３に受け渡される。
【００４０】
トナー供給ロール３３の外周上を搬送された現像剤Ｇは、磁極Ｓ１近傍のトナー供給領域で磁極Ｓ１の磁気吸引力により磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシを形成した現像剤Ｇにおけるトナーのみが、トナー供給ロール３３とドナーロール３２との間に形成された電界の影響で、トナー供給ロール３３からドナーロール３２に静電吸引され、ドナーロール３２に付着する。
その後、トナー供給ロール３３の外周上を搬送された現像剤Ｇは、磁極Ｓ２と磁極Ｓ３との反発磁界により、トナー供給ロール３３から離れ、第二のガイド片４４に沿って、撹拌部材４１に供給される。
【００４１】
本実施の形態でも、実施の形態１と同様に、搬送ロール３５の周速が設定されていることから、現像剤Ｇの搬送性が良好になり、軸方向均一性が増し、搬送量の不均一性が防止でき、濃度むらの発生を抑止できる。
また、トナー供給ロール３３とトナー回収ロール３４の間に、搬送ロール３５を配置したことにより、バイアス差の生じるトナー供給ロール３３とトナー回収ロール３４との間の距離を空けることができ、現像剤Ｇの搬送の安定性が確保されると共に、ロール間にある現像剤Ｇの流れる方向が一方向のため、現像剤Ｇの受けるストレスも低減することが可能となり、画像かぶり等の発生が抑えられ、更に、バイアスリークの抑制をも同時に満足させることが可能となる。
【００４２】
◎実施の形態３
図５は、本発明が適用された画像形成装置に使用される現像装置の実施の形態３を示す。
同図において、本実施の形態は実施の形態１における現像装置３０と同様の構成であるが、搬送ロール３５の表面粗さが異なる点が実施の形態１と異なる。
尚、本実施の形態での詳細な構成は、実施の形態１と同様の構成のため省略している。
【００４３】
本実施の形態では、現像剤の搬送性を高める観点から、搬送ロール３５の表面粗さＲｚＣは、トナー供給ロール３３やトナー回収ロール３４の表面粗さＲｚＳ，ＲｚＲより粗く、また、使用する磁性キャリアの平均粒径以上の粗さに設定されている。
従って、搬送ロール３５表面で現像剤Ｇを確実に引っかけ、搬送することができ、現像剤Ｇの搬送性が向上すると共に、搬送ロール３５上での軸方向の搬送安定性を確保している。従って、現像剤Ｇの搬送量に均一性が増し、濃度むらの発生を抑止できる。
更に、トナー供給ロール３３及びトナー回収ロール３４の表面粗さＲｚＳ，ＲｚＲを粗くすることがないため、特に画像に影響するトナー供給時のパターンノイズの発生もなく、トナー回収時のパターン発生もない。
【００４４】
【実施例】
◎実施例１
本実施例では、実施の形態１と略同様の構成で、トナー供給ロール、トナー回収ロール及び搬送ロールの周速の相関を確認したものである。
尚、搬送ロールの表面粗さは２０μｍとし、使用した現像剤の磁性キャリアは、平均粒径３５μｍを使用し、トナーは形状係数１２５の所謂球形トナーを使用した。
【００４５】
評価方法は、富士ゼロックス（株）製ＤｏｃｕＣｏｌｏｒ１２５０の改造機にて、次の条件で行った。
感光体の表面電位：−６５０Ｖ
ドナーロールへ印加する現像バイアス：−４５０Ｖ
トナー供給ロールへ印加する供給バイアス：−５７５Ｖ
トナー回収ロールへ印加する回収バイアス：−２５０Ｖ
感光体周速：２２０ｍｍ／ｓ
ドナーロール周速：２８０ｍｍ／ｓ
トナー供給ロールと搬送ロールとの間隙：３ｍｍ
トナー回収ロールと搬送ロールとの間隙：３ｍｍ
ドナーロールとトナー供給ロールとの間隙：０．５ｍｍ
ドナーロールとトナー回収ロールとの間隙：０．５ｍｍ
トリマギャップ：０．７ｍｍ
尚、供給バイアスには９ｋＨｚ、最大振幅５００Ｖの矩形波の交流電界を重畳させた。
【００４６】
評価は、用紙全面に画像密度３０％の中間調画像を出力し、その濃度むらを目視判定することで行った。
評価結果は、図６に示すように、トナー供給ロール及びトナー回収ロールの周速に対し、搬送ロールの周速の許容範囲を確認した。すなわち、搬送ロールの周速が、トナー供給ロール及びトナー回収ロールの周速以上で、また、少なくとも一方の周速より大きく設定されている（具体的には１．２〜２．０倍）場合は、濃度むらの発生は抑止できた。
また、トナー供給ロール及びトナー回収ロールの周速を更に変更して、搬送ロールの周速に対する同様のテストを行ったところ、上述の１．２〜２．０倍であれば、濃度むらの発生が防止できることを確認した。
【００４７】
◎実施例２
本実施例は、実施例１の比較としての実施例であり、搬送ロールの周速をトナー供給ロール及びトナー回収ロールと同一の値に設定した場合の、トナー形状係数との相関を確認したものである。
本実施例では、トナー供給ロール、トナー回収ロール及び搬送ロールの周速をいずれも４５０ｍｍ／ｓとした以外は、実施例１の条件と同様にして行った。
尚、現像剤に使用したトナーは、形状係数１１５と１２５のトナーが、既知の乳化重合方式により作成したスチレンアクリル系樹脂のトナー（所謂球形トナー）とし、形状係数１４０のトナーは、所謂不定形トナー（粉砕トナー）を用いた。
【００４８】
評価方法は、実施例１と同様に行い、濃度むらと粒状性を確認した。
ここで、濃度むらは実施例１と同様の評価で行い、粒状性については、画像密度１０％の３０ｍｍ角の画像と、画像密度２０％の３０ｍｍ角の画像を出力し、夫々の画像を目視で観察し、画像の滑らかさを評価した。画像が均質で滑らかである場合を○、スクリーン構造の抜けやトナーのばらけが顕著で、画像の滑らかさが損なわれている場合を×と判定した。尚、スクリーン線数は２００線にて評価を行った。
評価結果は、図７に示すように、粒状性のよい形状係数１１５及び１２５の所謂球形トナーでは濃度むらが発生し、粒状性の悪い不定形トナーでは濃度むらの発生が生じなかった。
従って、画像性、転写性の良好な球形トナーを使用するためには、搬送ロールの周速、トナー供給ロールの周速及びトナー回収ロールの周速との相関が重要な因子であることが裏付けられた。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、トナー担持体と、このトナー担持体にトナーを供給及び回収する二つの現像剤担持体とを備え、更に、これらと対向する位置に二つの現像剤担持体との間で現像剤を受け渡す搬送部材を配設し、搬送部材の周速を二つの現像剤担持体の周速以上で且つ少なくとも一つの現像剤担持体の周速より大きくしたことから、現像剤の搬送性がいっそう安定し、更に、現像剤相互のぶつかりあいによるストレスも低減させることが可能となり、現像履歴、濃度むらや画像かぶりのない現像装置が提供できる。
また、この現像装置を使用することで、長期に亘って現像特性が安定した画像形成装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の現像装置の概要を示す説明図である。
【図２】本発明が適用された画像形成装置の実施の形態１を示す説明図である。
【図３】実施の形態１に係る現像装置の詳細を示す説明図である。
【図４】本発明が適用された現像装置の実施の形態２を示す説明図である。
【図５】本発明が適用された現像装置の実施の形態３を示す説明図である。
【図６】実施例１の結果を示す説明図である。
【図７】実施例２の結果を示す説明図である。
【符号の説明】
１…像担持体，２…トナー担持体，３…供給用現像剤担持体，４…回収用現像剤担持体，５…搬送部材，６…現像バイアス（ＶＢ），７…供給バイアス（ＶＳ），８…回収バイアス（ＶＲ），ｖ_Ｓ…供給用現像剤担持体の周速，ｖ_Ｒ…回収用現像剤担持体の周速，ｖ_Ｃ…搬送部材の周速

Claims (6)

1. 静電潜像を担持する像担持体に対向し表面にトナーを担持するトナー担持体と、
   このトナー担持体に所定の間隔をおいて対向する位置に配設され、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を担持搬送し、トナー担持体へトナーを供給する供給用現像剤担持体と、
   トナー担持体に所定の間隔をおいて対向する位置に配設され、二成分現像剤を担持搬送し、トナー担持体からトナーを回収する回収用現像剤担持体と、
   この二つの現像剤担持体とトナー担持体とに対向して配設され、二つの現像剤担持体との間で二成分現像剤を受け渡す搬送部材とを備え、
   搬送部材の周速は、二つの現像剤担持体間にて二成分現像剤の受け渡し動作可能な範囲で、二つの現像剤担持体の周速以上で且つ少なくとも一方の現像剤担持体の周速より大きく設定されていることを特徴とする現像装置。
2. 請求項１記載の現像装置において、
   供給用現像剤担持体とトナー担持体との間、及び、回収用現像剤担持体とトナー担持体との間には、トナー担持体に対しトナーを供給若しくは回収するための所定の電界が形成されていることを特徴とする現像装置。
3. 請求項１記載の現像装置において、
   搬送部材は、二つの現像剤担持体との対向部位において、同一方向に回転することを特徴とする現像装置。
4. 請求項１記載の現像装置において、
   搬送部材の周速は、供給用現像剤担持体及び回収用現像剤担持体の周速の１．２倍以上で２．０倍を超えない範囲に設定されていることを特徴とする現像装置。
5. 請求項１記載の現像装置において、
   形状係数１２５以下のトナーが使用されることを特徴とする現像装置。
6. 請求項１乃至の５いずれかに記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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