JP2014081405A

JP2014081405A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2014081405A
Application number: JP2012227201A
Authority: JP
Inventors: Koichi Yamazaki; 晃一山▲崎▼; Hiroyuki Mabuchi; 裕之馬淵; Junichi Terai; 純一寺井; Yukio Otome; 幸雄乙▲め▼; Yutaka Kikuchi; 裕菊地
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2012-10-12
Filing date: 2012-10-12
Publication date: 2014-05-08
Anticipated expiration: 2032-10-12
Also published as: JP5983282B2

Abstract

【課題】感光体上に付着したキャリアを画像形成装置の動作状態によらず回収する。
【解決手段】感光体１に供給する二成分現像剤を表面上に担持して回転可能な現像スリーブ８１、および現像スリーブ８１に内包され複数の磁極を有する磁石ローラ８２を有する現像ローラ５と、感光体１に付着したキャリアを表面上に担持して回転可能なキャリア回収スリーブ９０、およびキャリア回収スリーブ９０に内包されるように固定配置され複数の磁極を有するキャリア回収磁石ローラ９１を有するキャリア回収ローラ１３と、を少なくとも備えるとともに、磁石ローラ８２は、キャリア回収スリーブ９０と対向する位置を複数の磁極が順次通過するように回転可能に設けられた現像装置４と、キャリア回収スリーブ９０にバイアスを印加するバイアス印加手段と、を備え、バイアス印加手段は、所定のタイミングでキャリア回収スリーブ９０に印加するバイアスを変更する。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関する。さらに詳述すると、像担持体上に形成された静電潜像を、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を用いて現像して可視化する現像装置を備えた画像形成装置に関する。

複写機、ファクシミリ、レーザービームプリンター等に応用されている電子写真方式の画像形成装置では、像担持体である感光体を帯電した後、原稿画像の露光あるいは画像信号に応じた光書き込みにより静電潜像を形成し、感光体上に形成された静電潜像を、トナーとキャリアが摩擦帯電してなる２成分現像剤を用いた現像装置で現像して可視化した後、感光体上の可視像（トナー像）を転写手段で転写材（記録紙、記録媒体、用紙ともいう）に転写し、圧力や熱等を用いる定着装置によって転写材上のトナー画像を定着で定着して画像を得ている。

この画像形成装置の現像装置として、感光体に付着した磁性キャリアを磁気力または静電気力で回収するキャリア回収ローラを備えたものが知られている。

例えば、特許文献１には、現像スリーブに近接する位置にキャリア回収ローラを設け、そのキャリア回収ローラの内部に回転自在な磁気ローラを収納し、そのキャリア回収ローラ内の磁気ローラを現像スリーブ側の磁気ローラの磁力にて同期回転させる現像装置が開示されている。また、この現像装置では、キャリア回収ローラの外周面に捕獲したキャリアを磁気ローラの同期回転により搬送している。また、キャリア回収ローラの外周面にはスクレーパの先端を圧接させることにより、キャリア回収ローラの外周面で搬送されているキャリアが掻き取られる。

また、特許文献２には、表面の回転方向に直交する方向に沿うように溝部を形成したキャリア回収ローラを備えた現像装置が開示されている。

また、特許文献３には、初期は絶縁状態であるキャリア捕集部材の静的帯電レベルが所定値未満の場合に、キャリア捕集部材を電気的に絶縁状態にし、キャリア捕集部材への捕集量が増加することにより静的帯電レベルが所定値以上になった場合には、キャリア捕集部材に帯電した電荷を自己放電させる自己放電手段を設けることで静電気力によるキャリア捕集能力回復を図る画像形成装置が開示されている。

さらに、特許文献４には、キャリア回収ローラが、キャリアを表面上に担持して回転可能なキャリア回収スリーブと、キャリア回収スリーブに内包されるように固定配置され複数の磁極を有するキャリア回収磁石ローラとを備えており、キャリア回収磁石ローラは、現像スリーブと対向する部分に磁極がなく、現像スリーブとキャリアキャリア回収スリーブとが対向する位置において、現像スリーブの表面移動方向とキャリア回収スリーブの表面移動方向とが互いに逆方向である現像装置が開示されている。

近年、画像形成装置の高速化のために、現像装置の現像ローラを高速駆動したり、高画質化のためにキャリアを小粒径化したりしているため、感光体へのキャリアの付着が増加するという問題が生じている。

この問題に対処するため、キャリア回収ローラで感光体に付着したキャリアを回収するために静電気力や磁気力を高めることが考えられる。しかしながら、従来のキャリア回収ローラでキャリアを回収するための静電気力を増加させると、感光体上のトナー像を乱すという問題が生じる。

また、上記特許文献１の現像装置のように、キャリア回収ローラの内部に回転自在な磁気ローラを収納した構成において、キャリア回収ローラ内のキャリア回収磁極の磁気力を増加させると、キャリア回収ローラで回収したキャリアを搬送できず、回収したキャリアによって感光体上のトナー像を擦って擦れ画像が発生するという問題があった。これは、キャリア回収ローラの表面が平滑でかつキャリア回収磁極の磁気力が高いとキャリアがスリップして溜まっていくために発生する現象である。

また、上記特許文献２の現像装置では、キャリア回収ローラの表面に溝が形成されているため、キャリア回収ローラの表面のキャリアを掻き取るスクレーパを使用することができない。そのためキャリア回収ローラ上のキャリアを完全に剥離することは困難であり、上記擦れ画像が発生するおそれがある。

また、上記特許文献３の画像形成装置では、帯電レベルを変化させる要因であるキャリア捕集部材表層の付着物の電荷緩和時間が長い場合、その間、キャリア捕集能力が減じたままとなるので、画像形成装置に不具合を生じさせる可能性があった。

上記特許文献４の現像装置によれば、キャリア回収ローラ内に内包する磁気力発生手段の条件を適切な条件にすることでキャリア回収率を向上させることができるが、画像形成装置の動作状態によってはトナーの帯電性が著しく変化し、場合によっては現像装置内の現像剤に占める正帯電のトナー比率が著しく上昇する場合があるため、このような場合でも像担持体上に付着したキャリアを確実に回収することが望まれる。

本発明は、以上の問題点に鑑みなされたものであり、感光体上に付着したキャリアを画像形成装置の動作状態によらず回収することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、像担持体に供給するトナーとキャリアとを含む二成分現像剤を表面上に担持して回転可能な現像剤支持手段、および該現像剤支持手段に内包され複数の磁極を有する第１の磁界発生手段を有する現像剤担持体と、前記像担持体の表面移動方向における前記現像剤担持体の下流側に設けられ、前記像担持体に付着したキャリアを表面上に担持して回転可能なキャリア支持手段、および該キャリア支持手段に内包されるように固定配置され複数の磁極を有する第２の磁界発生手段を有するキャリア回収手段と、を少なくとも備えるとともに、前記第１の磁界発生手段は、前記キャリア支持手段と対向する位置を複数の磁極が順次通過するように回転可能に設けられた現像装置と、前記キャリア支持手段にバイアスを印加するバイアス印加手段と、を備え、該バイアス印加手段は、所定のタイミングで前記キャリア支持手段に印加するバイアスを変更するものである。

本発明によれば、感光体上に付着したキャリアを画像形成装置の動作状態によらず回収することができる。

本発明の一実施形態に係る複写機の概略構成図である。本実施形態に係る現像装置及び感光体を示す拡大構成図（１）である。本実施形態に係る現像装置及び感光体を示す拡大構成図（２）である。現像剤搬送路内の現像剤の流れを示す現像装置の部分透視斜視図である。現像装置のトナーを補給する位置を説明する外観斜視図である。現像ローラとキャリア回収ローラとが対向している要部の部分拡大図である。ブロック磁石を希土類ボンド磁石としたキャリア回収スリーブ上での磁束密度波形を示す説明図である。ブロック磁石を希土類焼結磁石としたキャリア回収スリーブ上での磁束密度波形を示す説明図である。キャリア回収ローラの駆動部の一構成例を示す概略構成図である。キャリア回収ローラからのトナー除去を説明するための概略構成図である。通常印刷動作時とトナー除去モード時における各部の電位の関係を示す説明図である。正帯電トナー比率が上昇したときの帯電量分布を示すグラフである。電位差と感光体上トナー付着量との関係を示すグラフである。キャリア回収ローラ表面に正帯電トナーが付着した状態でのキャリア回収ローラの印加バイアス設定値とキャリア回収ローラ上のトナー回収率との関係を示すグラフである。キャリア回収ローラへバイアスを印加しない場合のトナー濃度とキャリア付着個数の関係を示すグラフである。単位駆動時間あたりのトナー補給量変動時の帯電量分布を示すグラフである。

以下、本発明に係る構成を図１から図１６に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。

［第１の実施形態］
本実施形態に係る画像形成装置（複写機５００）は、像担持体（感光体１）に供給するトナーとキャリアとを含む二成分現像剤を表面上に担持して回転可能な現像剤支持手段（現像スリーブ８１）、および該現像剤支持手段に内包され複数の磁極を有する第１の磁界発生手段（磁石ローラ８２）を有する現像剤担持体（現像ローラ５）と、像担持体の表面移動方向における現像剤担持体の下流側に設けられ、像担持体に付着したキャリアを表面上に担持して回転可能なキャリア支持手段（キャリア回収スリーブ９０）、および該キャリア支持手段に内包されるように固定配置され複数の磁極を有する第２の磁界発生手段（キャリア回収磁石ローラ９１）を有するキャリア回収手段（キャリア回収ローラ１３）と、を少なくとも備えるとともに、第１の磁界発生手段は、キャリア支持手段と対向する位置を複数の磁極が順次通過するように回転可能に設けられた現像装置（現像装置４）と、キャリア支持手段にバイアスを印加するバイアス印加手段（制御部等）と、を備え、該バイアス印加手段は、所定のタイミングでキャリア支持手段に印加するバイアスを変更するものである。なお、括弧内は実施形態での符号、適用例を示す。

以下、本発明を電子写真方式のフルカラー画像形成装置（以下、「複写機５００」という。）に適用した実施形態について説明する。

（画像形成装置の構成）
図１は、本実施形態に係る複写機５００の概略構成図である。図１において、複写機５００は、画像形成手段としてのプリンタ部１００、記録媒体としての転写紙をプリンタ部１００に供給する記録媒体供給手段としての給紙装置２００、プリンタ部１００の上に固定されている画像読取手段としてのスキャナ３００などを備えている。また、スキャナ３００の上には原稿自動給送装置４００が固定されている。

プリンタ部１００は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像を形成するための４組のプロセスカートリッジ１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋからなる画像形成ユニット２０を備えている。各符号の数字の後に付されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋはそれぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、黒用の部材であることを示している（以下同様）。プリンタ部１００は、プロセスカートリッジ１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの他に、潜像書込手段としての光書込ユニット２１、中間転写ユニット１７、二次転写装置２２、レジストローラ対４９、ベルト定着方式の定着装置２５などが配設されている。

光書込ユニット２１は、図示しない光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラーなどを有し、画像データに基づいて後述の感光体１の表面にレーザ光を照射する。

プロセスカートリッジ１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、像担持体としてのドラム状の感光体１、感光体１の表面を帯電する帯電手段としての帯電装置、感光体１に形成された潜像を現像する現像手段としての現像装置４、感光体１の表面をクリーニングする像担持体クリーニング手段としてのドラムクリーニング装置、感光体１の表面を除電する除電手段としての除電器などを有している。なお、各プロセスカートリッジ１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは互いに同様な構成を有しているので、以下、イエロー用のプロセスカートリッジ１８Ｙについて説明する。

帯電装置によって、感光体１Ｙの表面は一様帯電される。帯電処理が施された感光体１Ｙの表面には、光書込ユニット（露光装置）２１によって変調及び偏向されたレーザ光が照射される。これにより、照射部（露光部）の感光体１Ｙの表面の電位が減衰する。この表面の電位の減衰により、感光体１Ｙ表面にＹ用の静電潜像が形成される。

形成されたＹ用の静電潜像は、現像装置４Ｙによって現像されてＹトナー像となる。Ｙ用の感光体１Ｙ上に形成されたＹトナー像は、後述の中間転写体としての中間転写ベルト１１０に一次転写される。一次転写後の感光体１Ｙの表面は、ドラムクリーニング装置によって転写残トナーがクリーニングされる。また、Ｙ用のプロセスカートリッジ１８Ｙにおいて、ドラムクリーニング装置によってクリーニングされた感光体１Ｙは、除電器によって除電される。そして、帯電装置によって一様帯電されて初期状態に戻る。以上のような一連のプロセスは、他のプロセスカートリッジ１８Ｍ，Ｃ，Ｋについても同様である。

次に、中間転写ユニット１７について説明する。中間転写ユニット１７は、中間転写体としての中間転写ベルト１１０、中間転写ベルト１１０の表面をクリーニングする中間転写体クリーニング手段としてのベルトクリーニング装置６０などを有している。また、中間転写ユニット１７は、張架ローラ１４、駆動ローラ１５、二次転写バックアップローラ１６、４つの一次転写バイアスローラ６２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋなども有している。

中間転写ベルト１１０は、所定の張力を有するように張架ローラ１４を含む複数のローラによってテンション張架されている。そして、図示しないベルト駆動モータによって駆動される駆動ローラ１５の回転により、中間転写ベルト１１０は図中時計回りに無端移動する。

一次転写バイアスローラ６２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋはそれぞれ、中間転写ベルト１１０の内周面側に接触するように配設され、図示しない電源から一次転写バイアスの印加を受ける。

また、中間転写ベルト１１０をその内周面側から感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに向けて押圧してそれぞれ一次転写ニップを形成する。各一次転写ニップには、一次転写バイアスの影響により、感光体１と一次転写バイアスローラ６２との間に一次転写電界が形成される。

Ｙ用の感光体１Ｙ上に形成されたＹトナー像は、この一次転写電界やニップ圧の影響によって中間転写ベルト１１０上に一次転写される。このＹトナー像の上には、Ｍ，Ｃ，Ｋ用の感光体１Ｍ，Ｃ，Ｋ上に形成されたＭ，Ｃ，Ｋトナー像が順次重ね合わせて一次転写される。この重ね合わせの一次転写により、中間転写ベルト１１０上には多重トナー像たる４色重ね合わせトナー像（以下、「４色トナー像」という。）が形成される。

中間転写ベルト１１０上に重ね合わせ転写された４色トナー像は、後述の二次転写ニップで図示しない記録媒体としての転写紙に二次転写される。二次転写ニップ通過後の中間転写ベルト１１０の表面に残留する転写残トナーは、図中左側の駆動ローラ１５との間にベルトを挟み込むベルトクリーニング装置６０によってクリーニングされる。

次に、二次転写装置２２について説明する。中間転写ユニット１７の図中下方には、２本の張架ローラ２３によって紙搬送ベルト２４を張架している二次転写装置２２が配設されている。紙搬送ベルト２４は、少なくとも何れか一方の張架ローラ２３の回転駆動に伴って、図中反時計回りに無端移動する。２本の張架ローラ２３のうち、図中右側に配設された一方の張架ローラ２３すなわち転写紙搬送方向の上流側に配設された上流側の張架ローラ２３は、中間転写ユニット１７の二次転写バックアップローラ１６との間に、中間転写ベルト１１０及び紙搬送ベルト２４を挟み込んでいる。

この挟み込みにより、中間転写ユニット１７の中間転写ベルト１１０と、二次転写装置２２の紙搬送ベルト２４とが接触する二次転写ニップが形成されている。そして、上記一方の（上流側の）張架ローラ２３には、トナーと逆極性の二次転写バイアスが図示しない電源によって印加される。

この二次転写バイアスの印加により、二次転写ニップには中間転写ユニット１７の中間転写ベルト１１０上の４色トナー像をベルト側から上記一方の（上流側の）張架ローラ２３側に向けて静電移動させる二次転写電界が形成される。後述のレジストローラ対４９によって中間転写ベルト１１０上の４色トナー像に同期するように二次転写ニップに送り込まれた転写紙には、上記二次転写電界やニップ圧の影響を受けた４色トナー像が二次転写される。なお、上記一方の（上流側の）張架ローラ２３に二次転写バイアスを印加する二次転写方式に代えて、転写紙を非接触でチャージさせるチャージャを設けてもよい。

複写機５００本体の下部に設けられた給紙装置２００には、内部に複数の転写紙を紙束の状態で複数枚重ねて収容可能な給紙カセット４４が、鉛直方向に複数重なるように配設されている。それぞれの給紙カセット４４は、紙束の一番上の転写紙に給紙ローラ４２を押し当てている。そして、給紙ローラ４２を回転させることにより、一番上の転写紙が給紙路４８に向けて送り出される。

給紙カセット４４から送り出された転写紙を受け入れる給紙路４６，４８は、複数の搬送ローラ対４７と、給紙路４８内の末端付近に設けられたレジストローラ対４９とを有している。そして、転写紙をレジストローラ対４９に向けて搬送する。レジストローラ対４９に向けて搬送された転写紙は、レジストローラ対４９のローラ間に挟まれる。一方、中間転写ユニット１７において、中間転写ベルト１１０上に形成された４色トナー像は、ベルトの無端移動に伴って二次転写ニップに進入する。レジストローラ対４９は、ローラ間に挟み込んだ転写紙を二次転写ニップにて４色トナー像に密着させ得るタイミングで送り出す。これにより、二次転写ニップでは、中間転写ベルト１１０上の４色トナー像が転写紙に密着する。そして、転写紙上に二次転写されて、白色の転写紙上でフルカラー画像となる。このようにしてフルカラー画像が形成された転写紙は、紙搬送ベルト２４の無端移動に伴って二次転写ニップを出た後、紙搬送ベルト２４上から定着装置２５に送られる。

定着装置２５は、定着ベルト２６を２本のローラによって張架して無端移動させるベルトユニットと、このベルトユニットの一方のローラに向けて押圧される加圧ローラ２７とを備えている。定着ベルト２６と加圧ローラ２７とは互いに当接して定着ニップを形成しており、紙搬送ベルト２４から受け取った転写紙をここに挟み込む。ベルトユニットにおける２本のローラのうち、加圧ローラ２７から押圧される方のローラは、内部に図示しない熱源を有しており、この熱源の発熱によって定着ベルト２６を加熱する。加熱された定着ベルト２６は、定着ニップに挟み込まれた転写紙を加熱する。この加熱やニップ圧の影響により、フルカラー画像が転写紙に定着される。

定着装置２５内で定着処理が施された転写紙は、プリンタ筐体の図中左側板の外側に設けたスタック部５７上にスタックされるか、もう一方の面にもトナー像を形成するために上述の二次転写ニップに戻されるかの何れかの搬送形態が選択される。

図示しない原稿のコピーがとられる際には、例えばシート原稿の束が原稿自動搬送装置４００の原稿台３０上セットされる。但し、その原稿が本状に閉じられている片綴じ原稿である場合には、コンタクトガラス３２上にセットされる。このセットに先立ち、複写機本体に対して原稿自動搬送装置４００が開かれ、スキャナ３００のコンタクトガラス３２が露出される。この後、閉じられた原稿自動搬送装置４００によって片綴じ原稿が押さえられる。

このようにして原稿がセットされた後、図示しないコピースタートスイッチが押下されると、スキャナ３００による原稿読取動作がスタートする。一方、原稿自動搬送装置４００にシート原稿がセットされた場合には、この原稿読取動作に先立って、原稿自動搬送装置４００がシート原稿をコンタクトガラス３２まで自動移動させる。原稿読取動作では、まず、第１走行体３３と第２走行体３４とがともに走行を開始し、第１走行体３３に設けられた光源から光が発射される。

そして、原稿面からの反射光が第２走行体３４内に設けられたミラーによって反射され、結像レンズ３５を通過した後、読取センサ３６に入射される。読取センサ３６は、入射光に基づいて画像情報を構築する。

このような原稿読取動作と並行して、各プロセスカートリッジ１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ内の各装置や、中間転写ユニット１７、二次転写装置２２、定着装置２５がそれぞれ駆動を開始する。そして、読取センサ３６によって構築された画像情報に基づいて、光書込ユニット（露光装置）２１が駆動制御され、各感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像が形成される。これらトナー像は、中間転写ベルト１１０上に重ね合わせ転写された４色トナー像となる。

また、原稿読取動作の開始とほぼ同時に、給紙装置２００内では給紙動作が開始される。この給紙動作では、給紙ローラ４２の１つが選択回転し、ペーパーバンク４３内に多段に収容される給紙カセット４４の１つから転写紙が送り出される。送り出された転写紙は、分離ローラ４５で１枚ずつ分離されて給紙路４６に進入した後、搬送ローラ対４７によって二次転写ニップに向けて搬送される。このような給紙カセット４４からの給紙に代えて、手差しトレイ５１からの給紙が行われる場合もある。

この場合、手差し給紙ローラ５０が選択回転されて手差しトレイ５１上の転写紙を送り出した後、分離ローラ５２が転写紙を１枚ずつ分離してプリンタ部１００の手差し給紙路５３に給紙する。

複写機５００は、２色以上のトナーからなる多色画像を形成する場合には、中間転写ベルト１１０をその上部張架面がほぼ水平になる姿勢で張架し、その上部張架面に全ての感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを接触させる。これに対し、Ｋトナーのみからなるモノクロ画像を形成する場合には、図示しない機構により、中間転写ベルト１１０を図中左下に傾けるような姿勢にして、その上部張架面をＹ，Ｍ，Ｃ用の感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃから離間させる。

そして、４つの感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのうち、Ｋ用の感光体１Ｋだけを図中反時計回りに回転させて、Ｋトナー像だけを作像する。この際、Ｙ，Ｍ，Ｃについては、感光体１だけでなく、現像装置４も駆動を停止させて、感光体１や現像装置４の各部材及び現像装置４内のトナーと磁性キャリア（以下「キャリア」という。）と、を含む二成分現像剤（以下「現像剤」という。）の不要な消耗を防止する。

複写機５００は、複写機５００内の各機器の制御を司るＣＰＵ等から構成される図示しない制御手段としての制御部と、液晶ディスプレイや各種キーボタン等などから構成される図示しない操作表示部とを備えている。操作者は、この操作表示部に対するキー入力操作により、制御部に対して命令を送ることで、転写紙の片面だけに画像を形成するモードである片面プリントモードについて、例えば３つのモードの中から１つを選択することができる。この３つの片面プリントモードとは、ダイレクト排出モードと、反転排出モードと、反転デカール排出モードとからなる。

また、制御部は、後述するように、現像装置４のキャリア回収スリーブ９０に所定のタイミングでバイアスを印加させるバイアス印加手段、複写機５００が印字する画像比率を計数する画像比率計数手段、および現像装置４に補給されたトナー量および現像装置４の駆動時間を計数する補給トナー量／駆動時間計数手段として機能する。

（現像装置の構成）
図２は、本実施形態に係る複写機５００に設置されるプロセスカートリッジ１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋにそれぞれ装備されている現像装置４及び感光体１を示す拡大構成図である。４つのプロセスカートリッジ１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、それぞれ扱うトナーの色が異なる点以外はほぼ同様の構成になっているので、同図では「４」等の符号に付すＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋという添字を省略している。

図２に示すように、プロセスカートリッジ１８は、像担持体としての感光体ドラム１、図示しない帯電部、現像装置４（現像部）、図示しない感光体クリーニング部が一体化されたものであって、プレミックス現像方式（キャリアの補給・排出を適宜におこなう現像方式）が採用されている。

像担持体としての感光体ドラム１は、負帯電の有機感光体であって、不図示の回転駆動機構によって反時計方向に回転駆動される。

ここで、本実施の形態における現像装置４は、プレミックス現像方式のものであって、現像装置４内に適宜に新品のキャリアＣ（現像剤Ｇ）が剤カートリッジから供給されるとともに、劣化した現像剤Ｇが現像装置４の外部に設置された図示しない剤貯留容器に向けて排出される。現像剤カートリッジは、その内部に現像装置４内に供給するための現像剤Ｇ（トナーＴ及びキャリアＣ）を収容している。

そして、剤カートリッジは、現像装置４に新品のトナーＴを供給するトナーカートリッジとして機能するとともに、現像装置４に新品のキャリアＣを供給する供給手段として機能する。なお、本実施の形態では、剤カートリッジの現像剤Ｇにおける、キャリアＣに対するトナーＴの混合率（トナー濃度）は比較的高く設定されている。

図２に示すように、感光体１は図中矢印Ｇ方向に回転しながら、その表面を不図示の帯電装置により帯電される。帯電された感光体１の表面は、不図示の光書込ユニット（露光装置）から照射されたレーザ光により静電潜像を形成され、その静電潜像に現像装置４からトナーを供給され、トナー像が形成される。

現像装置４は、トナーとキャリアとを含む現像剤を収容し、図中矢印Ｉ方向に現像剤を搬送しながら感光体１の表面の潜像にトナーを供給して現像する現像剤担持体としての現像ローラ５を備えている。現像ローラ５は、回転可能な現像剤支持手段としての現像スリーブ８１を備え、複数の磁極からなり図中矢印Ａ方向に回転可能な第１の磁界発生手段としての磁石ローラ８２を内包している。

また、現像ローラ５の下側であって、感光体１の表面移動方向における下流側で現像ローラ５および感光体１に近接した位置には、キャリア回収手段としてのキャリア回収ローラ１３を備えている。キャリア回収ローラ１３も、現像ローラ５と同様に、回転可能なキャリア支持手段としてのキャリア回収スリーブ９０を備え、複数の固定磁極からなる第２の磁界発生手段（キャリア回収磁界発生手段）としてのキャリア回収磁石ローラ９１を内包している。感光体１に付着したキャリアはキャリア回収ローラ１３にて回収され、キャリア回収磁石ローラ９１の磁気力とキャリア回収スリーブ９０の回転とにより現像装置４内へ戻される。

また、現像装置４は、現像ローラ５に現像剤を供給しながら現像ローラ５の軸線方向に沿って図２に示す紙面の奥側（以下、便宜上、「図中奥側」あるいは「図２中奥側」と称する場合もある）に向けて現像剤を搬送する供給搬送部材としての供給スクリュー８を有している。

現像ローラ５の供給スクリュー８との対向部から現像剤搬送方向下流側には、現像ローラ５に供給された現像剤を現像に適した厚さに規制する現像剤規制手段としてのドクタブレード１２を備えている。また、現像ローラ５の感光体１との対向部である現像領域よりも現像剤搬送方向下流側では、現像領域を通過して現像ローラ５の表面から離脱した現像済みの現像剤を回収する回収搬送路７が、現像ローラ５と対向する。

回収搬送路７は、回収した回収現像剤を現像ローラ５の軸線方向に沿って供給スクリュー８と同方向に搬送する回収搬送部材として、軸線方向に平行に配置された螺旋状の回収スクリュー６を備えている。供給スクリュー８を備えた供給搬送路９は現像ローラ５の上方向に並設され、回収スクリュー６を備えた回収搬送路７は現像ローラ５の下方に並設されている

また、現像装置４は、供給搬送路９と回収搬送路７とに並列して攪拌搬送路１０が設けられている。攪拌搬送路１０は、奥側では回収搬送路７手前側では供給搬送路９と略同じ高さになるよう傾斜が設けてある。

また、攪拌搬送路１０は、現像ローラ５の軸線方向に沿って現像剤を攪拌しながら供給スクリュー８とは逆方向すなわち図２に示す紙面の手前側（以下、便宜上、「図中手前側」と称する場合もある）の方向に向けて搬送する攪拌搬送部材として、軸線方向に傾斜状に配置された、螺旋状の攪拌スクリュー１１を備えている。

供給搬送路９と攪拌搬送路１０とは仕切り壁としての第一仕切り壁１３３によって仕切られている。第一仕切り壁１３３の供給搬送路９と攪拌搬送路１０とは、図中手前側が開口部となっており、供給搬送路９と攪拌搬送路１０とが連通している。また、供給搬送路９と回収搬送路７との間は第二仕切り壁１３４によって仕切られている。第二仕切り壁１３４の供給搬送路９と回収搬送路７とは、図中奥側が開口部となっており、供給搬送路９と回収搬送路７とが連通している。また、攪拌搬送路１０と回収搬送路７との２つの現像剤搬送路は、仕切り部材としての第三仕切り壁１３５によって仕切られている。第三仕切り壁１３５は、図中奥側が開口部となっており、攪拌搬送路１０と回収搬送路７とが連通している。

また、図３に示すように、攪拌スクリュー１１に対向する外壁の長手方向一部分に現像剤排出口シャッター１３６を設けることも好ましい。現像剤排出口シャッター１３６は、排出モード時は、図示するように回転動作をすることでスクリュー１１の下方より現像剤Ｇが排出可能となっている。現像剤排出口シャッター１３６の稼動は、例えば、図示しないソレノイドを用いることができる。ソレノイドのＯＮ／ＯＦＦで任意のタイミングで開閉可能としている。図３に示す例では、ソレノイドＯＮ状態にてシャッターが開放状態となり、キャリア回収ローラ表面のトナー除去モードＯＮ状態でシャッターを開放することで、逆帯電特性のトナーＴを含む現像剤Ｇが排出される。

現像剤搬送部材である供給スクリュー８、回収スクリュー６及び攪拌スクリュー１１は、樹脂もしくは金属のスクリューからなっており、各スクリュー径は供給スクリュー８及び回収スクリュー６がφ２６（ｍｍ）、攪拌スクリュー１１がφ３０（ｍｍ）である。また、供給スクリュー８はスクリューピッチが５４（ｍｍ）の２条巻きであり、回収スクリュー６はスクリューピッチが３６（ｍｍ）の２条巻きであり、攪拌スクリュー１１はスクリューピッチが５４（ｍｍ）の２条巻きである。各スクリューの回転数は全て約６００（ｒｐｍ）に設定されている。

現像ローラ５上に担持された現像剤は、ステンレスからなるドクタブレード１２によって薄層化されたうえで感光体１との対向部である現像領域まで搬送され、感光体１の潜像の現像が行われる。現像ローラ５の直径はφ４０（ｍｍ）、ドクタブレード１２と感光体１とのギャップは０．３（ｍｍ）程度となっている。

現像後の現像剤は回収搬送路７にて回収が行われ、図２中奥側に搬送され、非画像領域部に設けられた第三仕切り壁１３５の開口部で、攪拌搬送路１０へ現像剤が移送される。
なお、供給搬送路９における現像剤搬送方向下流側の第二仕切り壁１３４の開口部の付近で供給搬送路９の上側には、図５に示すように後述するトナー補給口９５から供給搬送路９にトナーが供給される。

（現像剤の循環）
次に、３つの現像剤搬送路内での現像剤の循環について説明する。図４は、現像剤搬送路内の現像剤の流れを説明する現像装置４の部分透視斜視図である。図中の各矢印は現像剤の移動方向を示している。

図４において、攪拌搬送路１０から現像剤の供給を受けた供給搬送路９では、現像剤が移動しながら現像ローラ５に接触して供給される。そして、現像ローラ５に供給されずに供給搬送路９の搬送方向下流端まで移動した余剰現像剤は、第二仕切り壁１３４の余剰開口部より回収搬送路７に供給される（図４中矢印Ｅ）。

一方、現像ローラ５に供給された現像剤は、現像領域で現像に用いられた後、現像ローラ５から分離・離脱して回収搬送路７に受け渡される。現像ローラ５から回収搬送路７に受け渡され、回収スクリュー６によって回収搬送路７の搬送方向下流端まで搬送された回収現像剤は、第三仕切り壁１３５の回収開口部より攪拌搬送路１０に供給される（図４中矢印Ｆ）。

そして、攪拌搬送路１０では、供給搬送路９から供給された余剰現像剤と回収搬送路７に回収された回収現像剤と後述するトナー補給口９５（図５参照）から補給されたトナー（図４中矢印ｔ）とが攪拌される。これら攪拌された現像剤は、攪拌スクリュー１１の搬送方向下流側で、かつ、供給スクリュー８の搬送方向上流側に搬送され、第一仕切り壁１３３の供給開口部より供給搬送路９に供給される（図４中矢印Ｄ）。

なお、攪拌搬送路１０の下方には、透磁率センサからなるトナー検知手段としてのトナー濃度センサ（不図示）が設けられ、そのトナー濃度センサの出力に基づいて不図示のトナー補給制御装置を作動させ、不図示の現像剤カートリッジからトナー補給を行っている。

図４に示す現像装置４では、供給搬送路９と回収搬送路７とを備え、現像剤の供給と回収とを異なる現像剤搬送路で行うので、現像済みの現像剤が供給搬送路９に混入することがない。このため、供給搬送路９の搬送方向下流側ほど現像ローラ５に供給される現像剤のトナー濃度が低下することを抑制することができる。また、回収搬送路７と攪拌搬送路１０とを備え、現像剤の回収と攪拌とを異なる現像剤搬送路で行うので、現像済みの現像剤が攪拌の途中に落ちることがない。

これにより、十分に攪拌がなされた現像剤が供給搬送路９に供給されるため、供給搬送路９に供給される現像剤が攪拌不足となることを抑制することができる。このように、供給搬送路９内の現像剤のトナー濃度が低下することを抑制し、供給搬送路９内の現像剤が攪拌不足となることを抑制することができるので現像時の画像濃度を一定にすることができる。

（トナー補給）
図５は、現像装置４のトナーを補給する位置を説明する外観斜視図である。図５に示すように、現像剤を補給する補給口９５は、供給スクリュー８を備える供給搬送路９の搬送方向下流端部の上方に設けられている。この現像剤補給口９５は第二仕切り壁１３４の余剰開口部（図４中矢印Ｅ）の上部に位置することにより、補給された現像剤は余剰現像剤および回収現像剤と混ざりやすく、この位置で補給を行うことによってより効率よく現像剤の攪拌を行うことができる。

（現像ローラ）
次に、上記構成の複写機５００の現像装置４における現像ローラ５及びキャリア回収ローラ１３並びにその周辺の構成について説明する。図６は、現像ローラ５とキャリア回収ローラ１３とが対向している要部の部分拡大図である。図６において、現像ローラ５は、現像剤を担持する円筒状の現像剤支持手段としての現像スリーブ８１と、現像スリーブ８１に内包され磁気力により現像剤を吸着する第１の磁界発生手段としての磁石ローラ８２とを有する。

現像スリーブ８１は、アルミ、オーステナイト系ステンレス、マグネシウム等の非磁性かつ導電材料で構成されている。現像スリーブ８１の表面は平滑でも構わないが、高速機では現像剤のスリップを抑制するために、下記（Ａ）乃至（Ｃ）のいずれかの粗し処理・加工を施してもよい。
（Ａ）Ｖ溝またはＵ溝等の溝押し出し加工・各種凹形状の機械加工またはレーザ加工またはエッジング加工
（Ｂ）ブラスト処理
（Ｃ）金属またはセラミック等の溶射処理

磁石ローラ８２は、現像剤の搬送方向（現像スリーブ表面の移動方向）Ｉとは反対の矢印Ａ方向に回転可能に設けられている。また、磁石ローラ８２は、偶数個（図６の構成例では１６個）の磁石８３が周方向に等間隔で配置されている。各磁石８３の極性は、隣り合う磁石間で引き合うように互いに反対向きとなっている。

また、本実施形態では、磁石ローラ８２と現像スリーブ８１との間の駆動関係として、同方向および相対方向の何れかの回転方向が選択できるように構成されている。その回転関係は、現像スリーブ８１の表面に担持される現像剤と磁石ローラ８２側の磁石８３との対向回数が多くなることを条件として設定されるようになっている。

上述した駆動関係の設定により得られる、磁石ローラ８２の磁石に対する現像剤の対向回数の増加によって、現像剤が磁極と対向したときに穂立ちが形成され、磁極から離れた際に穂立ちが崩されるという現象を繰り返す回数が増加し、これによるトナーとキャリアとの摩擦接触機会の増加により、トナーの帯電特性を向上させることができる。

この場合の対向回数の増加は、上述したように、磁石ローラ８２と現像スリーブ８１との回転方向の設定や速度差の設定などによって得られる。つまり、両者が同じ方向に回転する場合には、両者間に速度差を設定することで磁石８３に対する現像剤の対向回数を増加させることができ、また、速度差を設定しないで相反する方向とした場合も同様に磁石８３に対する現像剤の対向回数を増加させることができる。

上述した磁石８３に関しては、従来の廉価なフェライト磁石が使用可能であるが、小型化や高速化のためにはより強力なサマリウムコバルト磁石やネオジム磁石等の希土類磁石の使用も可能である。磁石８３は磁石ホルダ８４に接着により支持され、その外周を図示しない熱収縮チューブ等で保護してもよい。

磁石ホルダ８４は磁性材料とすると磁石８３の磁気力を若干向上可能である。但し、コスト高であり一般に鉄を主成分とする磁性材料は高比重のため高速回転時は慣性モーメントが増大し駆動部の耐久性に問題が生じる場合がある。そのため、磁石８３の磁気力は若干低くなるが、非磁性かつ軽比重のアルミニウムやマグネシウムを材料としてもよい。

また、本実施形態では、図６に示すように、磁石ローラ８２の回転中心Ｐ’は現像スリーブ８１の回転中心Ｐより距離（Ｔ）だけ離れた位置に偏心させて位置決めされている。偏心の方向は、現像ローラ５の表面に担持された現像剤が感光体１に移行する付近に設定され、上記符号Ｔで示した距離に相当する偏心量は、現像領域においてキャリアが感光体１に移行するのを磁極からの磁力によって抑制することができる量とされている。

これにより、感光体１に移行する現像剤は、感光体との接触に際して穂立ちを確保された状態で接触できると共に、接近した磁極からの磁力によりキャリアの移行が阻止されてトナーのみを感光体の潜像に供給するように移動することになる。一方、偏心方向と反対側では磁気力を低く抑えることができる。このため、現像スリーブ８１表面に担持されている現像剤の剥離を容易にすることができる。このような偏心構造を設けるだけで、現像剤の剥離が外部からの機械的な外力を用いることなく容易に行えることになる。

次に、図６に基づいて、本実施形態の現像装置４における現像剤の移送について説明する。供給スクリュー８により樋９’に供給された現像剤は、磁石ローラ８２の磁気力により現像スリーブ８１上に吸着され、現像スリーブ８１の回転により搬送され、ドクタブレード１２を通過する際に現像剤量を一定に規制される。ドクタブレード１２を通過した現像剤は磁力線に沿って配列される。つまり、磁石８３上では、符号Ｂ１で示すように磁気穂が発生し、磁石８３間では、符号Ｂ２で示すように磁気穂は転倒する。

磁石ローラ８２の回転方向を、現像スリーブ８１の回転方向（図中の矢印Ｉの方向）に対して相反する方向（図中の矢印Ａの方向）にした場合、磁石ローラ８２が回転する間、磁気穂は、所謂フリップフラップ状に自転し、磁石ローラ８２の回転方向である矢印Ａで示す方向と反対の矢印Ｆ方向に進行する。この際、現像スリーブ８１は補助的に矢印Ｉ方向に比較的低速で回転させてもよい。

ドクタブレード１２を通過した現像剤は引き続き自転進行するに従い、磁石ローラ８２の偏心により次第に現像スリーブ８１への吸着力を増大し、キャリアが感光体１に移行するのを抑制する。磁石ローラ８２が高回転なほど感光体１の対向部において現像剤は活発に撹拌されるため、感光体１の潜像に応じて効率良くトナーを転移できるが、磁気穂の自転による遠心力は回転数の２乗に比例して増大するため、感光体１へのキャリア付着も増大する。

現像剤は引き続き自転進行するに従い磁石ローラ８２の偏心により次第に現像スリーブ８１への吸着力を減少させ、供給搬送路７にて自重により現像スリーブ８１より離脱する（図６中矢印Ｋ、Ｌの方向）。

（キャリア回収ローラ）
キャリア回収ローラ１３は、回転可能なキャリア支持手段としてのキャリア回収スリーブ９０を備え、複数の固定磁極からなる第２の磁界発生手段（キャリア回収磁界発生手段）としてのキャリア回収磁石ローラ９１を内包している。キャリア回収磁石ローラ９１は、例えば、アルミニウム、オーステナイト系ステンレス、マグネシウム、各種樹脂材料等の非磁性材料からなるシャフト９２に、複合磁石９３、ブロック磁石９４を貼り付けて構成することができる。

複合磁石９３は、マグネット粉末としてＳｒフェライトないしＢａフェライトを用い、高分子化合物として６ＰＡもしくは１２ＰＡ等のＰＡ（ポリアミド）系材料、ＥＥＡ（エチレン・エチル共重合体）又はＥＶＡ（エチレン・ビニル共重合体）等のエチレン系化合物、ＣＰＥ（塩素化ポリエチレン）等の塩素系材料、ＮＢＲ等のゴム材料を使用して製造することができる。これらの材料を使用し、軸方向に直交する断面における形状が半月状になるように成型し、着磁により３個の磁極Ｐ２２，Ｐ２３，Ｐ２４を形成することにより、複合磁石９３を得ることができる。複合磁石９３の切り欠き部は、現像ローラ５側に配置され、現像ローラ５に対向する側には磁極を有しないようにしてある。

ブロック磁石９４は、感光体１に付着したキャリアを回収するために、複合磁石９３よりも小さい体積で高磁力が必要であり、Ｂｒ（残留磁束密度）＞０．５Ｔ（テスラ）の材料を用いることが望ましく、多くはＮｄ系（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ等）またはＳｍ系（Ｓｍ−Ｃｏ、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ等）の希土類焼結磁石もしくはこれらのマグネット粉を高分子化合物と混合した希土類ボンド磁石を用いることができる。

また、希土類系マグネット粉には等方性、異方性のマグネット粉があり、異方性マグネット粉の方が高磁力を得られるが、所望の磁気特性に応じてどちらのタイプを用いてもかまわない。そして、上記の材料について、燒結、押出し成型・射出成型、あるいは、磁性粉とバインダーの型内圧縮成型等を行い、磁極Ｐ２１を着磁させることにより、ブロック磁石９４を得ることができる。

ブロック磁石９４の長手方向（軸方向）に直交する断面における形状は、例えば図６に示すように正方形である。そして、ブロック磁石９４の断面における寸法は、キャリア回収ローラ１３の周方向の寸法である幅が例えば３（ｍｍ）であり、キャリア回収ローラ１３の径方向における寸法である厚さが例えば３（ｍｍ）である。また、ブロック磁石９４の長手方向の長さは例えば３４６（ｍｍ）であり、磁石ローラ８２より約１０（ｍｍ）長くして端部まで確実にキャリア回収を可能にしている。

図７は、ブロック磁石９４を希土類ボンド磁石としたキャリア回収スリーブ上での磁束密度波形を示す説明図である。ブロック磁石９４の磁極Ｐ２１に対向するキャリア回収スリーブ上で１５０（ｍＴ）という高磁束密度が得られた。そして、このブロック磁石９４の磁極Ｐ２１による磁束密度は０．５（ｍｍ）離れた感光体１上で１４０（ｍＴ）となった。また、他の磁極である搬送極Ｐ２２，Ｐ２３，Ｐ２４によってキャリア回収スリーブ上に形成される磁束密度は、磁極Ｐ２２に対して１００（ｍＴ）、磁極Ｐ２３に対して７０（ｍＴ）、磁極Ｐ２４に対して４０（ｍＴ）とした。

図８は、ブロック磁石９４を希土類焼結磁石としたキャリア回収スリーブ９０上での磁束密度波形を示す説明図である。この実施例では、ブロック磁石９４の磁極Ｐ２１に対向するキャリア回収スリーブ上で２３０（ｍＴ）と更に高磁束密度が得られた。そして、このブロック磁石９４の磁極Ｐ２１による磁束密度は０．５（ｍｍ）離れた感光体１上で２００（ｍＴ）となった。また、他の磁極である搬送極Ｐ２２，Ｐ２３，Ｐ２４によってキャリア回収スリーブ上に形成される磁束密度は、磁極Ｐ２２に対して１１０（ｍＴ）、磁極Ｐ２３に対して７０（ｍＴ）、磁極Ｐ２４に対して４０（ｍＴ）とした。

キャリア回収スリーブ９０は、アルミニウム、オーステナイト系ステンレス、マグネシウム等の非磁性かつ導電材料で構成されている。また、前述したように高磁束密度の磁極Ｐ２１に吸着されているキャリアを比較的低磁束密度の磁極Ｐ２２へスリップなく搬送するためには、キャリア回収スリーブ９０の表面に、下記（Ａ）乃至（Ｃ）のいずれかの粗し処理・加工を施す必要がある。
（Ａ）Ｖ溝またはＵ溝等の溝押し出し加工・各種凹形状の機械加工またはレーザ加工またはエッジング加工
（Ｂ）ブラスト処理
（Ｃ）金属またはセラミック等の溶射処理

上記（Ａ）の加工については、溝又は凹部の深さは０．０５（ｍｍ）〜０．５（ｍｍ）程度であり、その形状や個数等については例えば公知技術と同様に設定することが可能である。上記（Ｂ）の加工については、その粗さはＲｚ７（μｍ）〜Ｒｚ５０（μｍ）の範囲が好ましい。この粗さの範囲は、上記（Ｂ）で製作可能な範囲であり、かつキャリアのスリップを防止できる範囲である。上記（Ｃ）の加工については、その粗さはＲｚ４０（μｍ）〜Ｒｚ９０（μｍ）の範囲が好ましい。この粗さの範囲は、上記（Ｃ）で製作可能な範囲であり、かつキャリアのスリップを防止できる範囲である。

また、キャリア回収ローラ１３と感光体１との間隙は例えば０．５（ｍｍ）と狭く設定することで、感光体１上の磁束密度はキャリア回収スリーブ９０上での磁束密度より１０〜３０（ｍＴ）程度の減衰に抑えられる。キャリア回収ローラ１３と現像ローラ５との間隙は２（ｍｍ）と狭めに設定することで、現像ローラ５の穂立ちをキャリア回収ローラ１３に接触させることができる。

また、図６に示すように、キャリア回収ローラ１３の現像ローラ５とは反対側（図６中におけるキャリア回収ローラ１３の下側）にはケーシング９６を備えている。キャリア回収ローラ１３とケーシング９６との間隙は例えば１．５（ｍｍ）と狭く設定することで、磁極Ｐ２４での穂立ちをケーシング９６に接触させることができる。

（現像剤等）
なお、本実施形態に用いられる現像剤としては、以下に示す構成の現像剤を用いることができる。本実施形態に用いられるトナーは、少なくとも結着樹脂と着色剤を含有し、必要に応じて離型剤や帯電制御剤、その他の成分が含有される。また、添加剤として上述のもの以外に、必要に応じて流動性向上剤やその他の成分が添加される。これら材料に関しては、公知のものがすべて可能である。

結着樹脂としては、例えば、スチレン、パラクロレスチレン、ビニルトルエン、塩化ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）タクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸プロピル、（メタ）アクリル酸ｎ−ブチル、（メタ）アクリル酸イソブチル、（メタ）アクリル酸ドデシル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸ラウリル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル、（メタ）アクリル酸ヒドロキシプロピル、（メタ）アクリル酸２−クロロエチル、（メタ）アクリロニトリル酸、（メタ）アクリアミド、（メタ）アクリル酸、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル。ビニルメチルケトン、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルピリジン、ブタジエン等の単量体の重量体、又は、これらの単量体の２種類以上からなる共重合体、あるいはそれらの混合物が挙げられる。その他、ポリエステル樹脂、ポリオール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ロジン、変性ロジン、テルベン樹脂、フェノール樹脂、水添石油樹脂、アイオノマー樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、キシレン樹脂等が単独あるいは混合して使用できる。

着色剤としては公知の染料及び顔料がすべて使用でき、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローＳ、ハンザイエロー（１０Ｇ、５Ｇ、Ｇ）、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー（ＧＲ、Ａ、ＲＮ、Ｒ）、ピグメントイエローＬ、ベンジジンイエロー（Ｇ、ＧＲ）、パーマネントイエロー（ＮＣＧ）、バルカンファストイエロー（５Ｇ、Ｒ）、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローＢＧＬ、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド４Ｒ、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットＧ、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンＢＳ、パーマネントレッド（Ｆ２Ｒ、Ｆ４Ｒ、ＦＲＬ、ＦＲＬＬ、Ｆ４ＲＨ）、ファストスカーレトＶＤ、ベルカンファストルビンＢ、ブリリアントスカーレットＧ、リソールルビンＧＸ、パーマネントレッドＦ５Ｒ、ブリリアントカーミン６Ｂ、ポグメントスカーレット３Ｂ、ボルドー５Ｂ、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーＦ２Ｋ、ヘリオボルドーＢＬ、ボルドー１０Ｂ、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、ローダミンレーキＹ、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドＢ、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー（ＲＳ、ＢＣ）、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンＢ、ナフトールグリーンＢ、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及びそれらの混合物が使用できる。使用量は一般にバインダー樹脂１００重量部に対し０．１〜５０重量部である。

帯電制御剤としては、例えば、ニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、４級アンモニウム塩（フッ素変性４級アンモニウム塩を含む。）、アルキルアミド、燐の単体又は化合物、タングステンの単体又は化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。荷電制御剤の使用量は、バインダー樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、好ましくは結着樹脂１００重量部に対して、０．１〜１０重量部の範囲で用いられる。好ましくは、２〜５重量部の範囲がよい。０．１重量部未満では、トナーの負帯電が不足し実用的でない。１０重量部を越える場合にはトナーの帯電性が大きすぎ、キャリアとの静電的吸引力の増大のため、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招く。

離型剤としては、例えば、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン等の低分子量ポリオレフィンワックスやフィッシャー・トロプシュワックス等の合成炭化水素系ワックスや密ロウ、カルナウバワックス、キャンデリラワックス、ライスワックス、モンタンワックス、等の天然ワックス類、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス等の石油ワックス類、ステアリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、等の高級脂肪酸及び高級脂肪酸の金属塩、高級脂肪酸アミド等及びこれらの各種変性ワックスが挙げられる。

これらは１種または２種以上を併用して用いることができるが、融点が７０〜１２５（°Ｃ）の範囲のものを使用するのが好ましい。融点が７０（°Ｃ）以上とすることにより転写性、耐久性が優れたトナーとすることができ、融点を１２５℃以下とすることにより定着時に速やかに溶融し、確実な離型効果を発揮できる。これらの離型剤の使用量は、トナーに対して１〜１５（質量％）が好適である。１（質量％）より少ない場合にはオフセット防止効果が不充分であり、１５（質量％）以上では転写性、耐久性が低下する。

添加剤（外添剤）としては、少なくとも体積平均粒径５０〜５００（ｎｍ）、嵩密度０．３（ｇ／ｃｍ３）以上の微粒子を添加する。外添量としては、トナー母体に対して０．２〜３（質量％）が好ましい。この範囲より少ないとトナー間やトナーとその他との間に適度な空隙を形成する効果が発現されない。逆に多いと、流動性を阻害したり、脱離量が多くなることにより外添剤の凝集体ができ、画像品質を低下させる。上述の添加剤と合わせて、この範囲以外の添加剤を添加することも可能であり、流動性向上を目的として体積平均粒径が小さい微粒子を添加することが好ましい。

本実施形態での添加剤において、無機化合物としては、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ_２、ＣｅＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＢａＯ、ＣａＯ、Ｋ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、ＺｒＯ_２、ＣａＯ・ＳｉＯ_２、Ｋ_２Ｏ（ＴｉＯ_２）ｎ、Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳＯ_２、ＣａＣＯ_３、ＭｇＣＯ_３、ＢａＳＯ_４、ＭｇＳＯ_４、ＳｒＴｉＯ_３等を例示することができ、好ましくは、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３があげられる。特にこれら無機化合物は各種のカップリング剤、ヘキサメチルジシラザン、ジメチルジクロロシラン、オクチルトリメトキシシラン等で疎水化処理が施されていてもよい。また、有機化合物の添加剤としては、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でもよく、例えばビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素系樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。樹脂微粒子としては、上記の樹脂を２種以上併用しても差し支えない。このうち好ましいのは、微細球状樹脂粒子の水性分散体が得られやすい点から、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂及びそれらの併用が好ましい。

ビニル系樹脂の具体的な例としては、ビニル系モノマーを単独重合又は共重合したポリマーで、例えば、スチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、（メタ）アクリル酸−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−（メタ）アクリル酸共重合体等が挙げられる。

本実施形態における添加剤（微粒子）は、現像装置内の現像剤用のトナーとしても優れている。すなわち、トナー粒子、感光体ドラム、帯電付与部材との接触面積が非常に小さく、均等に接触するので付着力低減効果が大きく、現像・転写効率の向上に有効である。

さらに、コロの役割を果たすため、感光体ドラムを摩耗又は損傷させることなく、クリーニングブレードと感光体ドラムとの高ストレス（高荷重、高速度等）下でのクリーニングの際も、トナー粒子に埋没し難く、あるいは少々埋没しても離脱、復帰が可能であるので、長期間にわたって安定した特性を得ることができる。さらに、トナーの表面から適度に脱離し、クリーニングブレードの先端部に蓄積し、いわゆるダム効果によって、ブレードからトナーが通過する現象を防止する効果がある。

本実施形態におけるトナーの製造方法としては、トナー構成材料を溶融混練後、粉砕分級して得る方法が従来の方法として一般的であるが、この方法に限らず、重合法等も含めてさまざまな方法が可能である。重合法としては懸濁重合法、乳化重合法、分散重合法などが可能であり、重合法とは異なるが溶解懸濁法、ポリマー懸濁法等の他、伸長反応法等が使用可能である。先に説明した粒径範囲や円形度のトナーを容易に得られる点では、従来の方法以外が好ましい。また、粉砕分級後のトナーを加熱処理することにより円形度を調整してもよい。

本実施形態における添加剤の添加方法は特に制限されず、トナー母体粒子と添加剤とを各種の公知の混合装置を用いて、機械的に混合して付着させる方法や、液相中でトナー母体粒子と添加剤とを界面活性剤等で均一に分散させ、付着処理後、乾燥させる方法等がある

先に説明したトナーの粒径分布は、コールターカウンター法によるトナー粒子の粒度分布の測定装置を用いて測定することができる。これら装置として、コールターカウンターＴＡ−ＩＩやコールターマルチサイザーＩＩ（いずれもコールター社製）があげられる。

以下に測定方法について述べる。まず、電解水溶液１００〜１５０（ｍｌ）中に分散剤として界面活性剤（好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩）を０．１〜５（ｍｌ）加える。ここで、電解液とは１級塩化ナトリウムを用いて約１（％）ＮａＣｌ水溶液を調製したもので、例えばＩＳＯＴＯＮ−ＩＩ（コールター社製）が使用できる。ここで、さらに測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理をおこない、上述の測定装置により、アパーチャーとして１００（μｍ）アパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの重量、個数を測定して、重量分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの重量平均粒径（Ｄ４）、個数平均粒径（Ｄ１）を求めることができる。

チャンネルとしては、２．００〜２．５２（μｍ）未満；２．５２〜３．１７（μｍ）未満；３．１７〜４．００（μｍ）未満；４．００〜５．０４（μｍ）未満；５．０４〜６．３５（μｍ）未満；６．３５〜８．００（μｍ）未満；８．００〜１０．０８（μｍ）未満；１０．０８〜１２．７０（μｍ）未満；１２．７０〜１６．００（μｍ）未満；１６．００〜２０．２０（μｍ）未満；２０．２０〜２５．４０（μｍ）未満；２５．４０〜３２．００（μｍ）未満；３２．００〜４０．３０（μｍ）未満の１３チャンネルを使用し、粒径２．００（μｍ）以上４０．３０（μｍ）未満の粒子を対象とする。

先に説明したトナーの円形度は、次式（１）により得られた値である。
円形度＝（粒子の投影面積と同じ面積を有する円の周囲長）／（粒子投影像の周囲長）・・・式（１）

上記円形度はトナー粒子の凹凸の度合いの指標であり、トナーが完全な球形の場合１．００を示し、表面形状が複雑になるほど円形度は小さな値となる。上記円形度は、例えば東亜医用電子製フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−１０００を用いて測定することができる。具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水１００〜１５０（ｍｌ）中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスフォン酸塩を０．１〜０．５（ｍｌ）加え、さらに測定試料を０．１〜０．５（ｇ）程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約１〜３分間分散処理をおこない、分散液濃度を３０００〜１００００（個／μｌ）として上述の装置によりトナーの形状を測定する。

以下、本実施形態に用いられるキャリアについて補足的に説明する。本実施形態で用いられるキャリアは、重量平均粒径が２０〜６０（μｍ）（好ましくは、２０〜４５（μｍ）である。）になるように形成されている。この粒径範囲は、現像装置内の現像剤用のキャリアとしても優れている。キャリアの平均粒径が２０（μｍ）未満であると、キャリア粒子の分布において微粉が多くなり、１粒子当たりの磁化が低くなってキャリア飛散を生じることがある。これに対してキャリアの平均粒径が４５（μｍ）を超えると、現像工程時のキャリアの穂立ちが粗くなって、ベタやハーフトーンの均一性が劣る場合がある（特に、平均粒径が６０（μｍ）を超えると顕著になる。）。また比表面積が低下するため、小粒径トナーではトナーの飛散が生じることがある。

キャリアとしては、粒径以外に特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、芯材と芯材を被覆する樹脂層とを有するものが好ましい。芯材の材料としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、５０〜９０（ｅｍｕ／ｇ）のマンガン−ストロンチウム（Ｍｎ−Ｓｒ）系材料、マンガン−マグネシウム（Ｍｎ−Ｍｇ）系材料等が好ましく、画像濃度の確保の点では、鉄粉（１００（ｅｍｕ／ｇ）以上）、マグネタイト（７５〜１２０（ｅｍｕ／ｇ））等の高磁化材料が好ましい。また、トナーが穂立ち状態となっている感光体ドラムへの当りを弱くでき高画質化に有利である点で、銅−ジンク（Ｃｕ−Ｚｎ）系（３０〜８０（ｅｍｕ／ｇ））等の弱磁化材料が好ましい。これらは、１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。

キャリアの樹脂層の材料としては、特に制限はなく、公知の樹脂の中から目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、アミノ系樹脂、ポリビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ハロゲン化オレフィン樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリフッ化ビニル樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリトリフルオロエチレン樹脂、ポリヘキサフルオロプロピレン樹脂、弗化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体、フッ化ビニリデンとフッ化ビニルとの共重合体、テトラフルオロエチレンとフッ化ビニリデンと非フッ化単量体とのターポリマー等のフルオロターポリマー、シリコーン樹脂、等が挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。

樹脂層には、必要に応じて導電粉等を含有させてもよく、その導電粉としては、例えば、金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛等が挙げられる。これらの導電粉の平均粒子径としては、１（μｍ）以下が好ましい。平均粒子径が１（μｍ）を超えると、電気抵抗の制御が困難になることがある。

キャリアの樹脂層は、例えば、シリコーン樹脂等を溶剤に溶解させて塗布溶液を調製した後、該塗布溶液を芯材の表面に公知の塗布方法により均一に塗布し、乾燥した後、焼付をおこなうことにより形成することができる。塗布方法としては、例えば、浸漬法、スプレー法、ハケ塗り法等が挙げられる。

キャリアにおける樹脂層の量としては、０．０１〜５．０（質量％）が好ましい。樹脂層の量が、０．０１（質量％）未満であると、芯材の表面に均一な樹脂層を形成することができないことがあり、５．０（質量％）を超えると、樹脂層が厚くなり過ぎてキャリア
同士の造粒が発生し、均一なキャリア粒子が得られないことがある。

また、現像装置内に予め収容される現像剤（初期剤）も、上述したトナーとキャリアとを混合したものである。現像剤におけるキャリアの含有量（キャリア濃度）としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、９０〜９８（質量％）が好ましく、９３〜９７（質量％）がより好ましい。

（キャリア回収ローラの駆動）
次に、キャリア回収ローラ１３の駆動方法について説明する。図９は、キャリア回収ローラ１３の駆動部の一構成例を示す概略構成図である。図９において、現像装置４の手前側であって回収スクリュー６の端部は偏心カム９７を備えている。偏心カム９７はカムフォロワー９８の長穴に回転可能な状態で嵌合している。また、カムフォロワー９８の反対側端部にはワンウェイクラッチ９９が圧入されており、ワンウェイクラッチ９９の内径部にはキャリア回収ローラ１３の駆動軸が挿入されている。

図９において、回収スクリュー６の回転により偏心カム９７がＰ方向に回転すると、カムフォロワー９８はＱ方向とＲ方向に揺動することになる。ワンウェイクラッチ９９はＱ方向動作時のみをロックさせ、Ｒ方向動作時は空転させることで、キャリア回収ローラ１
３はＪ方向に間欠的に駆動される。カムフォロワー９８の揺動角を例えば７．２（°）とすることで、回収スクリュー６が５０回転するとキャリア回収ローラ１３は３６０（°）つまり１回転することになる。回収スクリュー６は約６００（ｒｐｍ）で回転するのであるから、キャリア回収ローラ１３は約１２（ｒｐｍ）の極低速で間欠回転することになる。

上記図９の駆動部は簡易な構成で大きな減速比が得られるが、キャリア回収ローラ１３の駆動方式は本構成に限定されるものではなく、複数のギヤやタイミングベルトによる減速、小型専用モータの設置等の方式を選択することも可能である。

以上の構成の現像装置４において、現像スリーブ８１とキャリア回収スリーブ９０とは、図２中でＩ、Ｊ方向、つまりは同方向に回転させる。すなわち、現像ローラ５とキャリア回収ローラ１３とが対向する位置において、現像スリーブ８１の表面とキャリア回収スリーブ９０の表面とが互いに逆方向に移動するように、現像スリーブ８１とキャリア回収スリーブ９０とを回転させている。

（現像剤の移動及びキャリアの回収動作）
以下、このときの現像剤の移動及びキャリアの回収動作を、図６を参照して説明する。

図６において、現像領域で感光体１に付着したキャリアは、感光体１の回転によりキャリア回収ローラ１３まで達し、高磁束密度の磁極Ｐ２１により吸着・回収される。本実施形態では、キャリア回収スリーブ９０の表面は粗し処理が施されているため、磁極Ｐ２１は高磁束密度ではあるが、キャリア回収ローラ１３上のキャリアはスリップすることなく搬送され、磁極Ｐ２４を経てケーシング９６の終端で重力により回収搬送路７へ落下する（図６中の矢印Ｍ）。

しかし、磁極Ｐ２４と磁極Ｐ２１との間の残留磁束密度のため落下しなかったり粗し処理の凹部に入ったりしたキャリアは、キャリア回収スリーブ９０とともに連れまわろうとする。ここで、キャリア回収ローラ１３と現像ローラ５との対向部では、現像スリーブ８１の表面とキャリア回収スリーブ９０の表面とは互いに反対方向に移動している。そのため、キャリア回収ローラ１３上のキャリアは、現像ローラ５上の穂立ちにより激しく摺擦される。また、キャリア回収ローラ１３の現像ローラ５に対向する側には磁極がないので、現像ローラ５内の磁石８３によって現像ローラ５へ完全に回収されることになる（図６中の矢印Ｎ）。

また、一方で、現像領域を通過した後、現像ローラ５の遠心力や重力によって現像ローラ５上の一部の現像剤の飛散が発生しても、キャリア回収ローラ１３に落下した後、キャリア回収ローラ１３内の磁極Ｐ２１にて回収されるので問題にはならない（図６中の矢印Ｏ）。また、磁極Ｐ２４による穂立ちがケーシング９６に常に接触し磁気シールを形成している。そのため、キャリア除去手段としてのスクレーパの当接が無くても、矢印Ｋにて落下した現像剤がキャリア回収ローラ１３とケーシング９６との間隙から落下する問題は無い。また、キャリア回収ローラ１３は極低速で間欠回転することから、回収したキャリアが遠心力で飛散する問題もない。

なお、キャリア回収スリーブ９０に粗し処理をせずに高磁束密度の磁極Ｐ２１に吸着されているキャリアを順次、磁極Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２４との対向部へスリップなく搬送するために、磁極Ｐ２２〜Ｐ２３も高磁束密度にすることも考えられる。ただし、高価な高磁束密度磁石を複数使用すると非常にコストが上昇してしまう。そこで、磁極Ｐ２２〜Ｐ２３を従来の磁石とし、キャリア回収スリーブ９０に前述の粗し処理・加工を施すのがよい。

現像ローラ内の磁石ローラを高速で回転させ現像剤の攪拌および帯電を効率良く行う現像装置が既に知られているが、この種の現像装置では磁石ローラの回転により現像ローラ上で磁気穂が激しく自転し、その遠心力でキャリアが飛散し、感光体に付着するキャリア付着がより深刻な問題となっている。

一方で、感光体上のキャリアを回収するために、キャリア回収ローラを感光体および現像ローラ近傍に配置した場合、現像ローラ内の磁石ローラの交番磁場とキャリア回収ローラ内の磁石ローラの磁場とが干渉し、磁石ローラ間の吸引と反発を繰り返し多大な振動を発生させるという問題があった。この振動は感光体や光書込ユニット（露光装置）に伝播しバンディング画像となったり、騒音が発生したり、現像装置の寿命が低下したりする。また、上記磁場の干渉により現像剤の溢れが発生することもあった。

上記振動による画質低下、騒音、現像装置の寿命低下、現像剤の溢れ等を防止するために、キャリア回収ローラの磁場を低減させることが考えられるが、キャリア回収効率が低下してしまう。また、キャリア回収ローラの磁場は低下させずに、キャリア回収ローラを現像ローラから十分離れた位置に配置することも考えられるが、画像形成装置が大型化したり回収したキャリアを現像装置に戻すのに複雑な機構が必要となったりする問題や、回収したキャリアをキャリア溜めに溜めて現像装置に戻さない場合は現像装置内のキャリアが次第に減少してしまうという問題がある。

そこで、上記振動等の各問題を解決するために、前述のように第２の磁界発生手段であるキャリア回収磁石ローラ９１を、現像スリーブ８１と対向する部分に磁極を有さないように構成している。より具体的には、キャリア回収磁石ローラ９１を構成する複合磁石９３の軸方向に直交する断面における形状を半月状になるように成型し、その複合磁石９３の磁極がない切り欠き部を現像ローラ５側に配置している。

なお、上記キャリア回収ローラ１３のキャリア回収スリーブ９０の表面に粗し処理を施した場合、キャリア回収ローラ１３にトナーが大量に付着すると、付着したトナーで粗し処理の凹凸が埋まり、キャリアの搬送不良を引き起こすトナー付着のおそれがある。従来技術においては、キャリア回収ローラ１３にスクレーパが当接され、キャリアと同時にトナーの剥離を行っていたが、本実施形態ではスクレーパを使用しない構成であるため、以下の方法でキャリア回収ローラ１３のトナー付着を防止している。

（キャリア回収ローラからのトナー除去）
図１０は、キャリア回収ローラ１３からのトナー除去を説明するための概略構成図である。図１０に示す例において、感光体１は図示しない帯電装置で−６００（Ｖ）程度に帯電され（地肌部）、図示しない光書込ユニット（露光装置）で−１００（Ｖ）程度に除電される（画像部）。また、プロセスは、トナーが負極性に帯電されキャリアが正極性に帯電された現像剤を使用するネガポジプロセスであり、現像バイアスとしては−５００（Ｖ）程度を現像スリーブ８１に印加している。そして、このようなネガポジプロセスにおいて、キャリア回収スリーブ９０の電位を−７００（Ｖ）程度とすることで、感光体１の表面電位および現像スリーブ８１の現像バイアスよりも低く設定する。

図１０において、大粒子が正極性キャリア、小粒子が負極性トナーである。感光体１から見たキャリア回収スリーブ９０の電位差は最小でも−１００（Ｖ）である。これにより、正極性キャリアはキャリア回収スリーブ９０へ向かう静電力が働くが、負極性トナーは反対に感光体１へ向かう静電力が働くので、トナーをキャリア回収スリーブ９０へ引き寄せることが無い。

ただし、浮遊しているトナーは積極的では無いにしろ、キャリア回収スリーブ９０へ付着する場合がある。ところが、キャリア回収スリーブ９０から見た現像スリーブ８１の電位差は＋２００（Ｖ）である。キャリア回収スリーブ９０へ付着したトナーは、そのキャリア回収スリーブ９０の回転により現像スリーブ８１の対向部へ搬送され、磁気穂で摺擦されると同時に＋２００（Ｖ）の電位差で現像スリーブ８１へ吸着され現像剤に取り込まれる。これにより、キャリア回収ローラ１３の表面におけるトナー汚れを防止している。

現像装置４の各部材について図１０に示す電位条件とすることで、通常印刷動作実施時において、キャリア回収ローラ１３の表面のトナー付着を抑制しつつ、感光体１からキャリアを回収することが可能となる。

しかしながら、画像形成装置の動作状態によってはトナーの帯電性が著しく変化し、場合によっては現像装置内の現像剤に占める正帯電のトナー比率が著しく上昇する場合がある。

このような場合において、現像装置４は、現像ローラ５とキャリア回収ローラ１３間の空隙を現像ローラ５上の現像剤でシールしているため、図１０に示した電位条件では現像ローラ５からキャリア回収ローラ１３へ正帯電トナーが移動していく。そして、キャリア回収ローラ１３の表面には負帯電トナーが付着、堆積することによりキャリア回収ローラ１３の表面電位は設定電位の−７００Vより逆極性方向に減じることとなる。例えば、キャリア回収ローラ１３に負帯電トナーが付着した場合、−１５０Ｖ程度のバイアスがかさ上げされ、実効的なバイアスが−８５０Ｖとなってしまう。

その結果、感光体１上に付着したキャリアの回収能力が低下し、画像形成装置が動作し続けると感光体１上のキャリアが回収されず、回転下流に配置されるデバイスへ硬質な粒子のキャリアが入力されることになり、下流のデバイスで故障が発生するおそれがしょうじてしまう。

このように、静電気力を用いた場合、画像形成装置の使用状況によっては現像剤中のトナーの帯電極性が正／負どちらにも帯電する場合があり、バイアス印加条件を固定で稼動させると、キャリア回収ローラ１３にトナーが付着し、付着したトナーの帯電レベルによってキャリア回収ローラ１３の実効的な印加バイアスが所望の値と異なってしまうことがある。

そこで、本実施形態では、所定のタイミングでキャリア回収スリーブ９０に印加するバイアスを変更することにより、キャリア回収ローラ表面に付着するトナーを除去し、キャリア回収ローラ１３にバイアスを印加してキャリア回収率を向上させることで、確実に回収効果を得るようにしている。

例えば、正帯電トナーが増加するようなモードで画像形成装置が稼動された場合、画像形成装置を停止し、現像装置４のみを駆動させるタイミングで、キャリア回収ローラ１３へ付着したトナーを除去するモードであるトナー除去モードへと移行させる。正帯電トナーが増加する状況には、例えば、低湿環境下による稼動、長時間の放置、高印字面積の連続出力など、およびこれらが複合された状況がある。

このトナー除去モード（回収モードともいう）では、例えば、トナー除去モードへの移行時に、現像ローラ５へ印加するバイアスを−１００Ｖとし、キャリア回収ローラ１３の電位を０Ｖ（アース）とする。このような電位条件とすることにより、キャリア回収ローラ１３に付着した正帯電トナーは、現像ローラ５とキャリア回収ローラ１３間をシールする現像剤へ回収される。

トナー除去モードの実行時間は、例えば、トナー回収ローラ１３が３周相当の時間とすることができる。

正帯電トナー量が増加した状態において、トナー除去モードの有無によるキャリア回収率についての確認結果を表１に示す。評価条件１はキャリア回収ローラ１３のバイアス印加およびトナー除去モード「なし」、評価条件２はキャリア回収ローラ１３のバイアス印加「あり」、トナー除去モード「なし」、評価条件３はキャリア回収ローラ１３のバイアス印加およびトナー除去モード「あり」を示している。

表１において、「キャリア回収率」は、現像工程後、転写工程前の感光体１上の単位面積当たりのキャリア付着個数をカウントし、キャリア回収ローラ無し状態の付着個数を１００％とした場合のキャリア回収ローラ動作時のキャリア付着個数との比をキャリア回収率とした。なお、キャリア回収ローラ１３と感光体１との間隙は０．５（ｍｍ）に設定している。

また、キャリア回収ローラ１３の対向に位置する感光体１表面の磁束密度は１００ｍＴとした。表１に示すように、トナー除去モードの有無による比較し（評価条件２，３）、上記トナー除去モードを実行することで、問題ないレベルのキャリア回収率を達成している。

また、評価条件１はキャリア回収ローラ１３のバイアス条件に依存しないため、評価条件１，３を比較することでキャリア回収ローラ１３へバイアスを印加することによる回収率増も確認することができる。

ここで、トナー除去モードが実施されると、現像装置４内の現像剤中に正帯電トナーが混合されるため、電子写真プロセスとしては適さない帯電状態となる。また、本実施形態では、プレミックス現像方式を採用している。そこで、図３に示したように、現像装置４に配置する現像剤排出口として、回収スクリュー６の長手方向の作像領域以降から供給スクリュー８９手方向上流間のスクリュー側壁に配置し、任意のタイミングで開閉可能なシャッター（現像剤排出口シャッター１３６）を設けることが好ましい。

トナーボトルに現像剤を混合させたトナー除去モード実行時に、現像剤排出口シャッター１３６を開け強制的に現像剤を排出することで、キャリア回収ローラ１３から回収された正帯電トナーを含む現像剤による不具合の発生を防ぐことができる。このように、キャリア回収ローラ１３に付着していた逆極性のトナーを確実に現像装置内から除去することで像担持体上に付着したキャリアの除去効果を維持することが可能となる。

［第２の実施形態］
以下、本発明に係る画像形成装置のその他の実施形態について説明する。なお、上記実施形態と同様の点についての説明は省略する。

キャリア回収スリーブ９０に印加するバイアスを変更するタイミングとして、非画像領域印刷時とすることが好ましい。また、キャリア回収スリーブ９０に印加するバイアスは、現像ローラ５に印加するバイアスより小さく、かつ、キャリア回収スリーブ９０の表面電位と現像剤ローラ５の表面電位との電位差が、像担持体暗部電位と現像剤担持体電位との電位差より小さいものとすることが好ましい。図１１に本実施形態での通常印刷動作時とトナー除去モード時における各部の電位の関係を示す模式図を示す。以下、図１１を参照して本実施形態でのバイアス印加制御について説明する。

この第２の実施形態では、所定のタイミング（例えば、１００ページ印刷毎）の印刷ページ間の非画像領域にて、例えば、キャリア回収ローラ１３に印加するバイアス（キャリア回収ローラ電位）を−７００Ｖから−４５０Ｖへと変更し、非画像領域終了と同時に印加するバイアスを−４５０Ｖから−７００Ｖへと変更し、通常印刷動作を継続する。

ここで、キャリア回収ローラ１３から除去したいのは主に逆（正）帯電トナーであり、トナー帯電量レベルは非常に小さく、これらが通常印刷時にキャリア回収ローラ１３に付着するのは周囲の電位条件から成る静電気的な力が支配的である。

したがって、比較的少ない（感光体１へ正規帯電トナーを現像するバイアスよりも小さい）逆バイアス条件を与えることで、キャリア回収ローラ１３に付着した正帯電トナーはキャリア回収ローラ１３から引き剥がされる。

また、正帯電トナー比率が増加する状態ではない場合も実施されるが、正規の帯電極性の負帯電トナーについても、現像開始電圧近傍の電位差であれば、積極的に現像ローラ５からキャリア回収ローラ１３へと移動（現像）するトナーは微量である。

しかしながら、画像形成装置にて設定される感光体暗部電位と現像剤担持体電位の電位差（地肌ポテンシャル）以上を与えた場合は、感光体１上に地汚れが発生するのと同様にキャリア回収ローラ１３上にも正規帯電トナーが付着してしまうおそれがある。

そこで、本実施形態では、現像ローラ５の印加バイアス（現像バイアス）である−５００Ｖより小さく、地肌ポテンシャルの１００Ｖより小さい電位差が発生する−４５０Ｖをキャリア回収ローラ１３に印加することで、負帯電トナーの付着を最小限に抑えつつ、キャリア回収ローラ１３から正帯電トナーを回収することが可能となり、感光体１に付着したキャリアの回収率を維持することが可能となる。

図１２に正帯電トナー比率が上昇したときの帯電量分布を示す。トナーの帯電量Ｑ（ｆＣ）、トナーの粒径ｄ（μｍ）であり、上昇前と上昇後の分布の変化を矢印で示している。このように正帯電トナー比率が上昇するとしても、負から正に分布が反転することはなく、帯電量がわずかに正帯電側に位置するところに非正規帯電トナーのピークがある。一般に、トナーとスリーブ（金属）間に働く力は鏡像力があり、トナーの帯電量の寄与が大きいため、発生する正帯電トナーとキャリア回収ローラ間には、比較的弱い鏡像力とキャリア回収ローラ１３と現像ローラ５間の電位差による静電気力が作用している。

図１３に電位差と感光体上トナー付着量との関係を示す。本実施形態において、負帯電トナーの現像開始電圧は＋５０〜＋１００Ｖ程度であり、少なくともそれ同等以下の電位差をキャリア回収ローラ１３と現像ローラ５間に印加しても、正規に帯電するトナーである負帯電トナーが現像ローラ５からキャリア回収ローラ１３への移動は最小限で抑えることができる。なお、正帯電トナーが増加する状況は、上述のように、例えば、低湿環境下による稼動、長時間の放置、高印字面積の連続出力など、およびこれらが複合された状況である。

キャリア回収ローラ１３の表面に正帯電トナーが付着した状態で、キャリア回収ローラ１３の印加バイアス設定値とキャリア回収ローラ１３上のトナー回収率を確認した。確認結果を図１４に示す。

図１４に示すように、キャリア回収ローラ１３の印加バイアスを減じる方向でキャリア回収ローラ１３に付着した正帯電トナーは除去されるが、さらに下げていくとトナー回収率が減じることがわかる。これは、現像ローラ５上の現像剤から負帯電トナーがキャリア回収ローラ１３へ移動したため、結果として回収率が減じているものと考えられる。したがって、キャリア回収ローラ１３に印加するバイアスを適切な設定とすることで、効果的に正帯電トナーを回収することが可能となり、その結果、通常印刷時に適切なキャリア回収ローラバイアスの印加を実行し、キャリア回収能力を維持することが可能となる。

［第３の実施形態］
上述のように、現像装置４は、攪拌搬送路１０の下方に透磁率センサからなるトナー濃度センサ（不図示）を有し、現像剤中のトナー濃度を検知している。

感光体１上に付着したキャリアを確実に除去することが重要であるが、トナー濃度が比較的低い状態で感光体１上へのキャリア付着が発生することがわかっている。

図１５にキャリア回収ローラ１３へバイアスを印加しない場合のトナー濃度とキャリア付着個数の関係を示す。キャリア付着個数の限度は１００個／Ａ４とした。この結果より、トナー濃度が７ｗｔ％以上の場合、バイアス印加せずともキャリア付着個数の限度（１００個）を超えることはないため、正帯電トナーの付着によるキャリア回収ローラ１３へ印加される実効的なバイアスが下がったとしても、画像形成装置に不具合は生じない。

そこで、本実施形態では、トナー濃度センサの検知結果に基づいて、キャリア回収ローラ１３への印加バイアス変更の実行可否を決定している。これにより、トナー除去モードの実行頻度を低減し、画像形成装置の印刷動作を止めて印刷スピードを落とすことなく、キャリア除去効果を維持して、不具合の無い画像を提供することができる。

また、キャリア回収ローラ１３の印加バイアスの変更による負帯電トナー付着のリスクなく、効果的にキャリア回収ローラ１３に付着したトナーを除去し、像担持体上に付着したキャリアの除去を実行して、良好な画像を提供することができる。

［第４の実施形態］
また、画像面積率が比較的高め（例えば、２０％以上）の場合、トナー補給が頻繁に実施されるため現像剤中の平均的なトナー帯電量は、例えば、図１２に示したように、低下傾向となる。このとき、現像剤中のトナー帯電量は比較的広い分布を持ち、全体的に低帯電側にシフトするため、弱〜逆帯電特性のトナーの割合も増加する。このような状態になると、キャリア回収ローラ１３への逆帯電トナー付着が懸念されるため、トナー除去モードの実行、または、キャリア回収ローラバイアス変更による正帯電トナー回収が必要となる。

そこで、画像形成装置は、印字する画像比率を計数する画像比率係計数手段を備え、該画像比率係計数手段の計数結果に基づいて、キャリア回収ローラ１３へのバイアス印加の可否を決定することも好ましい。

これにより、トナー除去モードの実行頻度を低減し、画像形成装置の印刷動作を止めて印刷スピードを落とすことなく、キャリア除去効果を維持して、不具合の無い画像を提供することができる。

［第５の実施形態］
また、画像形成装置は、当該画像形成装置周辺の湿度を検知する湿度検知手段（湿度センサ）を備え、湿度検知手段の検知結果に基づいて、キャリア回収ローラ１３への印加バイアスの変更可否を決定することも好ましい。このように、画像形成装置の設置環境に基づいて、キャリア回収ローラ１３上のトナー除去モード頻度、またはバイアス変更制御頻度を決定することも有効である。

例えば、湿度５０％以上では全体的なトナー帯電量が低下するため、弱〜逆帯電特性のトナーの割合が増加傾向となる。したがって、５０％以下ではキャリア回収ローラ１３上のトナー除去モードは実行せず、それ以上の高湿環境下では、その他調整モードが実行される２０００ページ毎に併せてトナー除去モードを実行するものである。

高湿環境下では、現像剤の帯電量が低いため、キャリアに残存するカウンターチャージも比較的小さく、感光体１へのキャリア付着余裕度も向上するため、キャリア回収ローラ１３に印加される実効的なバイアスが減少しても、２０００ページ程度であれば画像形成装置上のダメージも少なく、良質な画像を提供することができる。

［第６の実施形態］
また、画像形成装置は、現像装置４に補給されたトナー量および現像装置の駆動時間を計数する補給トナー量／駆動時間計数手段を備え、該補給トナー量／駆動時間計数手段の検知結果に基づいて、キャリア回収ローラ１３への印加バイアスの変更可否を決定することも好ましい。

図１６に単位駆動時間あたりのトナー補給量変動時の帯電量分布を示す。図１６に示すように、弱〜逆帯電トナーの比率は、トナー消費／補給が少ない低画像面積印刷からトナー消費／補給が多い高画像面積印刷に切り替わるタイミングで顕著に発生する。

これは、主にトナー消費が少ない状態では現像剤中の一部トナーが強攪拌状態となり帯電量が上昇することに起因する。したがって、本実施形態では、過去１００ページの単位駆動時間あたりのトナー補給量の平均値を計数する手段を備え、計数された値が特定の値を超えた場合、キャリア回収ローラ１３上のトナー除去モードへと移行している。本実施形態では、例えば、トナー補給量の平均値が１０ｍｇ／分以下で推移する場合、５０ｍｇ／分以上となった場合に画像形成装置を停止し、トナー除去モードへと移行している。平均値が１０ｍｇ／分以上であれば、その後、トナー消費／補給がより多くなっても弱〜逆帯電トナー比率は上昇しにくいため、通常印刷の電位条件でキャリア回収ローラ１３上にトナーが付着することはない。

したがって、単位駆動時間あたりのトナー補給量に基づいてトナー除去モード実行可否を決定することで、効果的にキャリア回収ローラ上のトナー付着を抑制することができる。

尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。

１，１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ感光体
４，４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ現像装置
５現像ローラ
６回収スクリュー
７回収搬送路
８供給スクリュー
９供給搬送路
９’ 樋
１０攪拌搬送路
１１攪拌スクリュー
１２ドクタブレード
１３キャリア回収ローラ
１４張架ローラ
１５駆動ローラ
１６二次転写バックアップローラ
１７中間転写ユニット
１８，１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋプロセスカートリッジ
２０画像形成ユニット
２１光書込ユニット
２２二次転写装置
２３張架ローラ
２４紙搬送ベルト
２５定着装置
２６定着ベルト
２７加圧ローラ
３０原稿台
３２コンタクトガラス
３３第１走行体
３４第２走行体
３５結像レンズ
３６読取センサ
４２給紙ローラ
４３ペーパーバンク
４４給紙カセット
４５分離ローラ
４６，４８給紙路
４７搬送ローラ対
４９レジストローラ対
５０手差し給紙ローラ
５１手差しトレイ
５２分離ローラ
５３手差し給紙路
５７スタック部
６０ベルトクリーニング装置
６２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ一次転写バイアスローラ
８１現像スリーブ
８２磁石ローラ
８３磁石
８４磁石ホルダ
９０キャリア回収スリーブ
９１キャリア回収磁石ローラ
９２シャフト
９３複合磁石
９４ブロック磁石
９５トナー補給口
９６ケーシング
９７偏心カム
９８カムフォロワー
９９ワンウェイクラッチ
１００プリンタ部
１１０中間転写ベルト
１３３第一仕切り壁
１３４第二仕切り壁
１３５第三仕切り壁
１３６現像剤排出口シャッター
２００給紙装置
３００スキャナ
４００原稿自動給送装置
５００複写機
Ｇ現像剤
Ｔトナー
Ｃキャリア

特開昭６２−８３７６７号公報特開平１１−３１１９０３号公報特開２００６−１５４１０３号公報特開２０１２−１１３０４４号公報

Claims

像担持体に供給するトナーとキャリアとを含む二成分現像剤を表面上に担持して回転可能な現像剤支持手段、および該現像剤支持手段に内包され複数の磁極を有する第１の磁界発生手段を有する現像剤担持体と、
前記像担持体の表面移動方向における前記現像剤担持体の下流側に設けられ、前記像担持体に付着したキャリアを表面上に担持して回転可能なキャリア支持手段、および該キャリア支持手段に内包されるように固定配置され複数の磁極を有する第２の磁界発生手段を有するキャリア回収手段と、を少なくとも備えるとともに、
前記第１の磁界発生手段は、前記キャリア支持手段と対向する位置を複数の磁極が順次通過するように回転可能に設けられた現像装置と、
前記キャリア支持手段にバイアスを印加するバイアス印加手段と、を備え、
該バイアス印加手段は、所定のタイミングで前記キャリア支持手段に印加するバイアスを変更することを特徴とする画像形成装置。
前記所定のタイミングは、当該画像形成装置が停止し、前記現像装置を駆動させるタイミングであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記所定のタイミングは、当該画像形成装置による非画像領域印刷時であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記キャリア支持手段に印加するバイアスを、前記現像剤担持体に印加するバイアスより小さく、かつ、前記キャリア支持手段の表面電位と前記現像剤担持体の表面電位との電位差が、像担持体暗部電位と現像剤担持体電位との電位差より小さいものとすることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
前記現像装置は、開閉可能な現像剤排出口を有し、
前記キャリア支持手段に印加するバイアスおよび前記現像剤担持体に印加するバイアスに基づいて、前記現像剤排出口の開閉を制御することを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の画像形成装置。
当該現像装置内の現像剤中のトナー濃度を検知するトナー検知手段を備え、
該トナー検知手段の検知結果に基づいて、前記バイアス印加手段による印加バイアスの変更可否を決定することを特徴とする請求項１から５までのいずれかに記載の画像形成装置。
当該画像形成装置が印字する画像比率を計数する画像比率係計数手段を備え、
該画像比率係計数手段の計数結果に基づいて、前記バイアス印加手段による印加バイアスの変更可否を決定することを特徴とする請求項１から５までのいずれかに記載の画像形成装置。
当該画像形成装置周辺の湿度を検知する湿度検知手段を備え、
該湿度検知手段の検知結果に基づいて、前記バイアス印加手段による印加バイアスの変更可否を決定することを特徴とする請求項１から５までのいずれかに記載の画像形成装置。
前記現像装置に補給されたトナー量および前記現像装置の駆動時間を計数する補給トナー量／駆動時間計数手段を備え、
該補給トナー量／駆動時間計数手段の検知結果に基づいて、前記バイアス印加手段による印加バイアスの変更可否を決定することを特徴とする請求項１から５までのいずれかに記載の画像形成装置。