JP2015004862A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナー担持体上にトナーのみを担持させて像担持体上の静電潜像を現像する現像方式において、規制部材周辺に堆積したトナーを効果的に回収できる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、像担持体と、現像装置と、第１電圧印加部と、第２電圧印加部と、制御手段と、を備える。制御手段は、非画像形成時に、トナー担持体に印加される第２バイアスを現像剤担持体に印加される第１バイアスよりもトナーと同極性側に高い電圧に設定した状態で現像剤担持体及びトナー担持体を画像形成時と同方向に回転する第１正回転工程と、第１正回転工程の実行後、第１バイアスを第２バイアスよりもトナーと同極性側に高い電圧に設定した状態で現像剤担持体及びトナー担持体を画像形成時と逆方向に回転する逆回転工程と、を有するトナー回収モードを実行可能である。【選択図】図２

Description

本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に関し、特に、トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤を用い、トナー担持体上にトナーのみを担持させて像担持体上の静電潜像を現像する現像装置を備えた画像形成装置に関するものである。

従来、像担持体である感光体ドラム上の静電潜像を現像する現像装置として、一成分現像方式及び二成分現像方式が知られている。二成分現像方式は、トナーと磁性キャリアとからなる現像剤を用いることで、帯電量が長期にわたって安定するため長寿命化に適している。例えば、二成分現像方式の現像装置は、トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤を収容し、現像剤を攪拌部材から磁気ローラー（現像剤担持体）に供給している。磁気ローラーはその内部に磁石を備え、磁石によって磁気ローラーの表面に現像剤を磁気ブラシとして担持するとともに、磁気ローラーの回転によって現像剤を感光体ドラム側に向けて搬送する。さらに、現像装置は、磁気ローラーの回転によって感光体ドラム側に向けて搬送する現像剤量を一定にするために現像剤の層厚を規制する規制部材を有している。そして磁気ローラーが感光体ドラムに対向したときに、磁気ローラー上に担持している現像剤のトナーのみが感光体ドラムに供給され、感光体ドラム上の静電潜像がトナー像として顕像化される。

規制部材が、現像剤の層厚を規制して磁気ローラーの表面に均一な現像剤の層を形成する際、現像剤中のトナーは、規制部材によって擦過される際、微細な粒子となって規制部材の周囲に飛散する。飛散したトナーは、磁気ローラーの回転方向に対して規制部材の下流側の面に付着し、徐々に堆積していく。このトナーの堆積物が規制部材から脱離して、磁気ローラーによって運ばれて感光体ドラムに付着し、最終的には記録媒体に転写されることで画像不良が発生していた。

そこで、特許文献１記載の画像形成装置は、規制部材に付着したトナーの堆積物を掻き落とすために、感光体ドラムと磁気ローラーとの間のバイアスをオフにし、感光体ドラムの回転を停止して、さらに磁気ローラーを画像形成時と逆方向に回転させている。

特開２００９−２５８２７６号公報

ところで、二成分現像方式には、特許文献１に記載の現像方式の他に、内包する磁石によってトナーと磁性キャリアとを含む現像剤を磁気ブラシとして表面に担持し、担持した磁気ブラシを搬送する磁気ローラー（現像剤担持体）と、感光体ドラム及び磁気ローラーのそれぞれに対向して配置され、磁気ローラーによって搬送された磁気ブラシ中のトナーを表面に担持し、担持したトナーを感光体ドラムに供給する現像ローラー（トナー担持体）と、磁気ローラーに対して所定の間隔を隔てて配置され、磁気ローラーの表面の現像剤の層厚を規制する規制部材と、を備え、現像ローラー上にトナーのみを担持させて感光体ドラム上の静電潜像を現像する現像方式が知られている。

上記の現像装置において、感光体ドラム上の静電潜像を現像するために現像ローラーから感光体ドラムにトナーを供給する際、現像ローラーから供給されたトナーが静電潜像の現像に用いられずに現像ローラーの周りに飛散することがある。飛散したトナーは、磁気ローラーに対向配置された規制部材上に落下する。画像形成を繰り返すと、規制部材上に落下したトナーが堆積する。画像形成時、堆積したトナーが磁気ローラーを介して現像ローラーに移動し、更に感光体ドラムに付着すると、記録媒体上で画像の不具合が発生するという問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑み、トナー担持体上にトナーのみを担持させて像担持体上の静電潜像を現像する画像形成装置において、像担持体に供給されずにトナー担持体周辺に飛散し、規制部材周辺に堆積したトナーを効率良く回収する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、像担持体と、現像装置と、第１電圧印加部と、第２電圧印加部と、制御手段と、を備えた画像形成装置である。像担持体は、静電潜像が形成される。現像装置は、現像剤担持体と、トナー担持体と、規制部材と、を備え、像担持体の表面に形成された静電潜像をトナー像に現像する。現像剤担持体は、内包する磁石によってトナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を磁気ブラシとして表面に担持し、担持した磁気ブラシを回転によって搬送する。トナー担持体は、像担持体及び現像剤担持体のそれぞれに対向して配置され、現像剤担持体の回転によって搬送された磁気ブラシ中のトナーを表面に担持し、担持したトナーを像担持体に供給する。規制部材は、トナー担持体の下方にて現像剤担持体に対して所定の間隔を隔てて配置され、現像剤担持体の表面の現像剤の層厚を規制する。第１電圧印加部は、現像剤担持体に第１バイアスを印加する。第２電圧印加部は、トナー担持体に第２バイアスを印加する。制御手段は、第１電圧印加部及び第２電圧印加部の各電圧と現像剤担持体及びトナー担持体の各回転駆動とを制御する。制御手段は、非画像形成時に、第２バイアスを第１バイアスよりもトナーと同極性側に高い電圧に設定した状態で現像剤担持体及びトナー担持体を画像形成時と同方向に回転する第１正回転工程と、第１正回転工程の実行後、第１バイアスを第２バイアスよりもトナーと同極性側に高い電圧に設定した状態で現像剤担持体及びトナー担持体を画像形成時と逆方向に回転する逆回転工程と、を有するトナー回収モードを実行可能である。

本発明の第１の構成によれば、トナー回収モードにおいて、トナー担持体上からトナー層を剥ぎ取るような第１バイアス及び第２バイアスが印加された状態で現像剤担持体及びトナー担持体を画像形成時と同方向に回転させる第１正回転工程と、トナー担持体上にトナー層を形成するような第１バイアス及び第２バイアスが印加された状態で現像剤担持体及びトナー担持体を画像形成時と逆方向に回転させる逆回転工程とを順次実行することにより、規制部材上に堆積した現像剤を掻き取る逆回転工程において、現像剤担持体上に形成される磁気ブラシ中のトナー濃度を画像形成時よりも低下させることができる。これにより、磁気ブラシによるトナーの掻き取り能力が高くなるため、規制部材上に堆積したトナーを迅速に、且つ確実に回収することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の概略断面図 画像形成装置１００に搭載される現像装置３ａの側面断面図 本発明の画像形成装置１００において実行されるトナー回収モードにおける磁気ローラー３０の回転方向と現像バイアスの印加タイミングを示すタイミングチャート 印字モード中の磁気ローラー３０及び現像ローラー３１の駆動状態を示す現像装置３ａの部分拡大図 トナー回収モード中の第１正回転工程での磁気ローラー３０及び現像ローラー３１の駆動状態を示す現像装置３ａの部分拡大図 トナー回収モード中の逆回転工程での磁気ローラー３０及び現像ローラー３１の駆動状態を示す現像装置３ａの部分拡大図 トナー回収モード中の第２正回転工程での磁気ローラー３０及び現像ローラー３１の駆動状態を示す現像装置３ａの部分拡大図

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３ａ〜３ｄを備えた画像形成装置１００の概略構成を示す断面図である。画像形成装置１００は、本実施形態では、異なる４色（マゼンタ、シアン、イエローおよびブラック）に対応する４つの感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄを並列配置して画像形成を行う、４連タンデム型のカラープリンターで構成されている。

画像形成装置１００の装置本体内には、４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、ＰｃおよびＰｄが、図１では左側から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（マゼンタ、シアン、イエローおよびブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像および転写の各工程によりマゼンタ、シアン、イエローおよびブラックの画像を順次形成する。

これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する上記した感光体ドラム１ａ〜１ｄがそれぞれ配設されており、さらに図１において反時計回り方向に回転する中間転写ベルト８が各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに隣接して設けられている。これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに当接しながら移動する中間転写ベルト８上に順次転写された後、二次転写ローラー９において用紙Ｐ上に一度に転写され、さらに、定着装置１３において用紙Ｐ上に定着された後、画像形成装置１００より排出される。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において時計回り方向に回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。

トナー像が転写される用紙Ｐは、画像形成装置１００内の下部に配置された用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラー１２ａおよびレジストローラー対１２ｂを介して二次転写ローラー９へと搬送される。中間転写ベルト８には誘電体樹脂製のシートが用いられ、主に継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられる。中間転写ベルト８および二次転写ローラー９は、ベルト駆動モーター（図示せず）により感光体ドラム１ａ〜１ｄと同一線速で回転駆動される。また、二次転写ローラー９の下流側には中間転写ベルト８表面に残存するトナー等を除去するためのブレード状のベルトクリーナー１９が配置されている。

次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。回転可能に配設された感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲および下方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電装置２ａ、２ｂ、２ｃおよび２ｄと、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対して画像データに基づく露光を行う露光ユニット５と、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成される静電潜像をトナーで現像する現像装置３ａ、３ｂ、３ｃおよび３ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上でトナー像の転写後に残留した現像剤（トナー）を回収、除去するクリーニング装置７ａ、７ｂ、７ｃおよび７ｄとが設けられている。

パソコン等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、帯電装置２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させ、次いで露光ユニット５によって画像データに基づいて光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像データに応じた静電潜像を形成する。現像装置３ａ〜３ｄは、感光体ドラム１ａ〜１ｄに対向配置された現像ローラー（トナー担持体）を備え、それぞれマゼンタ、シアン、イエローおよびブラックの各色のトナーを含む二成分現像剤が所定量充填されている。

なお、後述のトナー像の形成によって各現像装置３ａ〜３ｄ内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合にはトナーコンテナ４ａ〜４ｄから各現像装置３ａ〜３ｄにトナーが補給される。このトナーは、現像装置３ａ〜３ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着することにより、露光ユニット５の露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。

そして、一次転写ローラー６ａ〜６ｄにより一次転写ローラー６ａ〜６ｄと感光体ドラム１ａ〜１ｄとの間に所定の転写電圧を付与することにより、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のマゼンタ、シアン、イエローおよびブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に一次転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。一次転写ローラー６ａ〜６ｄは、一次転写駆動モーター（図示せず）により感光体ドラム１ａ〜１ｄおよび中間転写ベルト８と同一線速で回転駆動される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナーがクリーニング装置７ａ〜７ｄにより除去される。

中間転写ベルト８は、従動ローラー１０及び駆動ローラー１１に掛け渡されており、上記ベルト駆動モーターによる駆動ローラー１１の回転に伴い中間転写ベルト８が反時計回り方向に回転を開始すると、用紙Ｐがレジストローラー対１２ｂから所定のタイミングで中間転写ベルト８に隣接して設けられた二次転写ローラー９と中間転写ベルト８のニップ部（二次転写ニップ部）へ搬送され、ニップ部において用紙Ｐ上にフルカラー画像が二次転写される。トナー像が転写された用紙Ｐは定着装置１３へと搬送される。

定着装置１３に搬送された用紙Ｐは、定着ローラー対１３ａのニップ部（定着ニップ部）を通過する際に加熱および加圧されてトナー像が用紙Ｐの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された用紙Ｐは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられる。用紙Ｐの片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラー対１５によって排出トレイ１７に排出される。

一方、用紙Ｐの両面に画像を形成する場合は、定着装置１３を通過した用紙Ｐの一部を一旦排出ローラー対１５から装置外部にまで突出させる。その後、用紙Ｐは排出ローラー対１５を逆回転させることにより分岐部１４で反転搬送路１８に振り分けられ、画像面を反転させた状態で二次転写ローラー９に再搬送される。そして、中間転写ベルト８上に形成された次の画像が二次転写ローラー９により用紙Ｐの画像が形成されていない面に転写され、定着装置１３に搬送されてトナー像が定着された後、排出ローラー対１５によって排出トレイ１７に排出される。

図２は、現像装置３ａの概略側面断面図である。なお、以下の説明では図１の画像形成部Ｐａに配置される現像装置３ａの構成及び動作について説明するが、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄに配置される現像装置３ｂ〜３ｄの構成及び動作についても基本的に同様であるため説明を省略する。

図２に示すように、現像装置３ａは、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤（以下、単に現像剤と呼ぶ）が収納される現像容器（ハウジング）２０を備えており、現像容器２０は仕切壁２０ａによって攪拌搬送室２１、供給搬送室２２に区画されている。攪拌搬送室２１及び供給搬送室２２には、トナーコンテナ４ａ（図１参照）から供給されるトナー（正帯電トナー）をキャリアと混合して攪拌し、帯電させるための攪拌搬送スクリュー２５ａ及び供給搬送スクリュー２５ｂがそれぞれ回転可能に配設されている。

そして、攪拌搬送スクリュー２５ａ及び供給搬送スクリュー２５ｂによって現像剤が攪拌されつつ軸方向（図２の紙面と垂直な方向）に搬送され、仕切壁２０ａの両端部に形成された不図示の現像剤通過路を介して攪拌搬送室２１、供給搬送室２２間を循環する。即ち、攪拌搬送室２１、供給搬送室２２、現像剤通過路によって現像容器２０内に現像剤の循環経路が形成されている。

現像容器２０は図２の右斜め上方に延在しており、現像容器２０内において供給搬送スクリュー２５ｂの上方には磁気ローラー３０が配置され、磁気ローラー３０の右斜め上方には現像ローラー３１が対向配置されている。そして、現像ローラー３１は現像容器２０の開口側（図２の右側）において感光体ドラム１ａ（図１参照）に対向している。磁気ローラー３０及び現像ローラー３１は、画像形成時において、それぞれ回転軸周りに関して図２の反時計回り方向に回転する。

攪拌搬送室２１には、攪拌搬送スクリュー２５ａと対面して不図示のトナー濃度センサーが配置されており、トナー濃度センサーの検知結果に基づいてトナーコンテナ４ａから不図示のトナー補給口を介して攪拌搬送室２１にトナーが補給されるようになっている。トナー濃度センサーとしては、例えば、現像容器２０内におけるトナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤の透磁率を検出する透磁率センサーが用いられる。

磁気ローラー３０は、非磁性材料で形成された円筒状の回転スリーブと、回転スリーブに内包される複数の磁極を有する固定マグネット体で構成される。固定マグネット体は、外周部の極性の異なる複数の磁石からなり、現像ローラー３１に対向する主極、規制ブレード３３に対向する規制極（穂切り用磁極）、搬送極、剥離極、及び汲上極等を有する。固定マグネット体は、現像容器２０に回転不能に支持された磁気ローラー３０の回転軸に固着されている。

回転スリーブは固定マグネット体と所定の間隔を有して配設されることで、回転スリーブの表面に現像剤を磁気ブラシとして担持する。また、回転スリーブは、現像容器２０に回転可能に支持され、現像モーター８１と図示しない歯車からなる駆動機構により矢印方向（反時計回り方向）に回転することで磁気ブラシを搬送する。回転スリーブには、直流電源５５ａ及び交流電源５５ｂから成る第１電圧印加部５５によって直流電圧（以下、Ｖｍａｇ（ＤＣ）という）に交流電圧（以下、Ｖｍａｇ（ＡＣ）という）が重畳された第１バイアスが印加される。

現像ローラー３１は、非磁性材料で形成された円筒状の現像スリーブと、現像スリーブ内に固定された現像ローラー側磁極で構成されている。磁気ローラー３０と現像ローラー３１とはその対面位置（対向位置）において所定のギャップをもって対向している。現像ローラー側磁極は、固定マグネット体の対向する磁極（主極）と異極性である。

現像ローラー側磁極は現像スリーブと所定の間隔を有して、磁気ローラー３０と対向する位置で現像ローラー３１の回転軸に固着されている。固定軸２０ｇは現像容器２０に回転不能に支持される。また、現像スリーブは、感光体ドラム１ａに対向し、一定の間隔を設けて感光体ドラム１ａの右方に配設され、感光体ドラム１ａに接近した対向位置において、感光体ドラム１ａにトナーを供給する現像領域を形成している。また、現像スリーブは現像容器２０に回転可能に支持され、現像モーター８１と図示しない歯車からなる駆動機構により、回転スリーブと同方向（反時計回り方向）に回転する。現像スリーブには、直流電源５６ａ及び交流電源５６ｂから成る第２電圧印加部５６によって直流電圧（以下、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）という）に交流電圧（以下、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）という）が重畳された第２バイアスが印加される。

また、現像容器２０には規制ブレード（穂切りブレード）３３が磁気ローラー３０の長手方向（図２の紙面と垂直な方向）に沿って取り付けられている。規制ブレード３３は、ステンレス鋼等の磁性材料で板状に形成され、現像容器２０に装着されたブレード支持ステー３５にブレード固定ビスによって締結固定されており、磁気ローラー３０の回転方向（図２の反時計回り方向）において、現像ローラー３１と磁気ローラー３０との対向位置よりも上流側に位置付けられている。そして、規制ブレード３３の先端部と磁気ローラー３０表面との間には僅かな隙間（ギャップ）が形成されている。

前述のように、攪拌搬送スクリュー２５ａ及び供給搬送スクリュー２５ｂによって、現像剤が攪拌されつつ現像容器２０内の攪拌搬送室２１及び供給搬送室２２を循環することにより現像剤中のトナーを帯電（ここでは正帯電）させる。供給搬送室２２内の現像剤は、供給搬送スクリュー２５ｂによって磁気ローラー３０に搬送される。そして、磁気ローラー３０上に磁気ブラシ（図示せず）を形成する。磁気ローラー３０上の磁気ブラシは規制ブレード３３によって層厚が規制された後、磁気ローラー３０の回転によって磁気ローラー３０と現像ローラー３１との対向領域に搬送される。そして、磁気ローラー３０に印加されるＶｍａｇ（ＤＣ）と現像ローラー３１に印加されるＶｓｌｖ（ＤＣ）との電位差ΔＶ、及び磁界によって現像ローラー３１上にトナー層が形成される。

現像ローラー３１上のトナー層厚は現像剤の抵抗や磁気ローラー３０と現像ローラー３１との回転速度差等によっても変化するが、ΔＶによって制御することができる。ΔＶを大きくすると現像ローラー３１上のトナー層は厚くなり、ΔＶを小さくすると薄くなる。現像時におけるΔＶの範囲は一般的に１００Ｖ〜３５０Ｖ程度が適切である。

磁気ローラー３０上の磁気ブラシとの接触によって現像ローラー３１上に形成されたトナー層は、現像ローラー３１の回転によって感光体ドラム１ａと現像ローラー３１との対向領域に搬送される。現像ローラー３１にはＶｓｌｖ（ＤＣ）及びＶｓｌｖ（ＡＣ）が印加されているため、感光体ドラム１ａとの間の電位差によって現像ローラー３１から感光体ドラム１ａにトナーが飛翔し、感光体ドラム１ａ上の静電潜像が現像される。

現像に用いられずに残ったトナーは、再度現像ローラー３１と磁気ローラー３０との対向部分に搬送され、磁気ローラー３０上の磁気ブラシによって回収される。そして、磁気ブラシは固定マグネット体の同極部分で磁気ローラー３０から引き剥がされた後、供給搬送室２２内に落下する。

その後、トナー濃度センサー（不図示）の検知結果に基づいてトナー補給口（不図示）から現像容器２０内に所定量のトナーが補給され、供給搬送室２２及び攪拌搬送室２１を循環する間に再び適正なトナー濃度で均一に帯電された二成分現像剤となる。この現像剤が再び供給攪拌スクリュー２５ｂにより磁気ローラー３０上に供給されて磁気ブラシを形成し、規制ブレード３３へ搬送される。

上述したような印字モードにおいて、現像ローラー３１から感光体ドラム１ａにトナーを供給する際、現像ローラー３１から供給されたトナーの一部が静電潜像の現像に用いられずに規制ブレード３３上に落下して堆積する。そこで、本実施形態の画像形成装置１００では、現像ローラー３１から規制ブレード３３上に落下したトナーを攪拌部（供給搬送室２２）側に回収するトナー回収モードを実行可能としている。トナー回収モードは、非画像形成時に、例えば所定の印字枚数毎に実行され、或いは画像形成装置１００が保守点検される場合に実行される。

トナー回収モードの実行は、制御部６０及び駆動回路７０を含む制御手段によって行われる。制御部６０は、マイクロコンピューター、ＲＡＭ及びＲＯＭの記憶素子等で構成され、記憶素子に設定されたプログラム及びデータに従って、印字モードとトナー回収モードの切り換えとともに、第１電圧印加部５５及び第２電圧印加部５６の各バイアスを制御し、ドラムモーター８０及び現像モーター８１を駆動させる駆動回路７０を制御する。

駆動回路７０は、例えばＤＣモーターからなるドラムモーター８０及び現像モーター８１にパルス電圧を印加するブリッジ回路からなり、パルス電圧の印加にてドラムモーター８０及び現像モーター８１を夫々回転駆動させ、さらにブリッジ回路内のスイッチを切り替えることで現像モーター８１の回転方向を切り替える。制御部６０は駆動回路７０に正方向信号または逆方向信号を送る。駆動回路７０は、感光体ドラム１ａが図１の時計回り方向に回転するようにドラムモーター８０を回転駆動させ、また正方向信号に基づいて、磁気ローラー３０及び現像ローラー３１が正方向（図２の反時計回り方向）に回転するように現像モーター８１を回転駆動させる。一方、駆動回路７０は、逆方向信号を受け取ると、磁気ローラー３０及び現像ローラー３１が逆方向（図２の時計回り方向）に回転するように現像モーター８１を回転駆動させる。また、駆動回路７０は、現像モーター８１に印加するパルス電圧幅を変化させることで現像モーター８１の回転速度を可変させる構成を備える。

なお、ドラムモーター８０と感光体ドラム１ａとの間の駆動機構には、図示しないワンウェイクラッチが設けられており、駆動回路７０が受け取る逆方向信号によってドラムモーター８０が回転駆動しても、ワンウェイクラッチによって感光体ドラム１ａは回転しない。また、ドラムモーター８０及び現像モーター８１はＤＣモーターに替えてステッピングモーターを用い、正逆の回転方向を切り替えてもよい。

図３は、トナー回収モードにおける磁気ローラー３０の回転方向と現像バイアスの印加タイミングを示すタイミングチャートであり、図４〜図７は、現像装置３ａの磁気ローラー３０、現像ローラー３１、規制ブレード３３周辺を示す部分拡大図であり、トナー回収モードの各工程における磁気ローラー３０、現像ローラー３１の回転方向とトナーの移動を示している。図２及び図４〜図７を参照しながら、図３に沿ってトナー回収モードの具体的な実行手順について説明する。

印字モード中は、磁気ローラー３０及び現像ローラー３１は、現像ローラー３１上にトナー層が形成されるような第１バイアス及び第２バイアスが印加された状態で正回転している。具体的には、第１電圧印加部５５の第１バイアスは、第２電圧印加部５６の第２バイアスよりもトナーと同極性側（プラス側）に高い電圧に設定される。図４は、印字モード中の磁気ローラー３０及び現像ローラー３１の駆動状態を示しており、磁気ローラー３０上には磁気ブラシＭ（環状のハッチングで表示）が形成され、現像ローラー３１にはトナー層Ｔ１（環状の実線で表示）が形成された状態で正回転（反時計回り方向に回転）している。

トナー回収モードは、第１正回転工程と、逆回転工程と、第２正回転工程と、を有している。第１正回転工程では、印字動作が終了した後、現像ローラー３１からトナー層を剥ぎ取るような第１バイアス及び第２バイアスが印加された状態で磁気ローラー３０及び現像ローラー３１を正回転する。具体的には、第２電圧印加部５６の第２バイアスは、第１電圧印加部５５の第１バイアスよりもトナーと同極性側（プラス側）に高い電圧に設定される。そして、制御部６０が駆動回路７０に正方向信号を送り、正回転信号によって、ドラムモーター８０及び現像モーター８１が印字モード時と同じ正方向に回転する。

図５は、第１正回転工程での磁気ローラー３０及び現像ローラー３１の駆動状態を示しており、現像ローラー３１に形成されていたトナー層Ｔ１が磁気ローラー３０の磁気ブラシＭによって剥ぎ取られる。そして、現像ローラー３１上のトナー層Ｔ１が無くなった状態で磁気ローラー３０及び現像ローラー３１の回転を停止するとともに、第１バイアス及び第２バイアスの印加を停止する。

第１正回転工程を実行し、磁気ローラー３０及び現像ローラー３１の回転、並びに第１バイアス及び第２バイアスの印加を停止した後、逆回転工程を行う。逆回転工程では、現像ローラー３１上にトナー層Ｔ１を形成するような第１バイアス及び第２バイアスが印加された状態で磁気ローラー３０及び現像ローラー３１を逆回転する。具体的には、第１電圧印加部５５の第１バイアスは、第２電圧印加部５６の第２バイアスよりもトナーと同極性側（プラス側）に高い電圧に設定される。そして、制御部６０が駆動回路７０に逆方向信号を送り、逆回転信号によって、ドラムモーター８０及び現像モーター８１が逆方向に回転する。感光体ドラム１ａはワンウェイクラッチによって回転を停止し、磁気ローラー３０及び現像ローラー３１は、現像モーター８１によって逆方向（時計回り方向）に回転する。

図６は、逆回転工程での磁気ローラー３０及び現像ローラー３１の駆動状態を示しており、現像ローラー３１にトナー層Ｔ１を形成することにより、磁気ローラー３０に形成された磁気ブラシＭ中のトナーが現像ローラー３１に移動するため、磁気ブラシＭ中のトナー濃度が低下する（図６のハッチングの薄い部分）。そして、このトナー濃度の低下した磁気ブラシＭが規制ブレード３３に接触しながら通過することで、規制ブレード３３近傍に落下した堆積トナーＴ２を効果的に掻き取ることができる。磁気ブラシＭによって掻き取られた堆積トナーＴ２は固定マグネット体の同極部分（剥離極）で磁気ローラー３０から剥がれ落ち、供給搬送室２２内に回収される。

また、逆回転工程では、駆動回路７０は、現像モーター８１に印加するパルス電圧幅を変化させることで現像モーター８１の回転速度を可変することにより、磁気ローラー３０を印字モード時より小さい回転速度で逆方向に回転させることが好ましい。これにより、規制ブレード３３近傍の堆積トナーＴ２が磁気ブラシＭによって緩やかに掻き取られるため、逆回転工程の実行時における規制ブレード３３の周辺へのトナーの飛散を抑制することができる。

また、本実施形態では、逆回転工程において磁気ローラー３０が１回転以上逆回転するように、現像モーター８１が制御される。これにより、規制ブレード３３近傍の堆積トナーＴ２が供給搬送室２２側に確実に回収される。

逆回転工程を実行し、磁気ローラー３０及び現像ローラー３１の回転、並びに第１バイアス及び第２バイアスの印加を停止した後、第２正回転工程を行う。第２正回転工程では、現像ローラー３１からトナー層Ｔ１を剥ぎ取るような第１バイアス及び第２バイアスが印加された状態で磁気ローラー３０及び現像ローラー３１を正回転する。具体的には、第２電圧印加部５６の第２バイアスは、第１電圧印加部５５の第１バイアスよりもトナーと同極性側（プラス側）に高い電圧に設定される。そして、制御部６０が駆動回路７０に正方向信号を送り、正回転信号によって、ドラムモーター８０及び現像モーター８１が正方向に回転する。

図７は、第２正回転工程での磁気ローラー３０及び現像ローラー３１の駆動状態を示しており、現像ローラー３１に形成されていたトナー層Ｔ１が磁気ローラー３０の磁気ブラシＭによって剥ぎ取られる。そして、現像ローラー３１上のトナー層Ｔ１が無くなった状態で磁気ローラー３０及び現像ローラー３１の回転を停止するとともに、第１バイアス及び第２バイアスの印加を停止する。

上述したように、本実施形態では、第１正回転工程及び逆回転工程を順次実行することで、逆回転工程において磁気ローラー３０上に形成される磁気ブラシＭ（現像剤）中のトナー濃度を印字モード時よりも低下させている。これにより、磁気ブラシＭによるトナーの掻き取り能力が高くなる。従って、規制ブレード３３上の堆積トナーＴ２を迅速に、且つ確実に回収することができる。

また、本実施形態では、逆回転工程を実行した後、第２正回転工程を実行して現像ローラー３１上のトナー層Ｔ１を剥ぎ取るようにしている。これにより、次回の画像形成時には常に新たなトナー層Ｔ１が形成されるため、次回の画像形成時の画像品質を向上させることができる。また、トナー回収モードの実行後、長時間放置された場合に現像ローラー３１上のトナー層Ｔ１が固着してしまうおそれがなくなる。

なお、上述した第１正回転工程、逆回転工程、及び第２正回転工程の実行時に、第２電圧印加部５６の第２バイアスを、帯電装置２ａ（図１参照）によって感光体ドラム１ａに印加される帯電バイアスよりも小さく設定しておくことにより、現像ローラー３１から感光体ドラム１ａへのトナーの移動を防止することができる。従って、次の画像形成に先立って感光体ドラム１ａのクリーニング動作を行う必要がなくなり、画像形成を迅速に行うことができる。

その他本発明は、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、上記実施形態では、第１正回転工程と、逆回転工程と、第２正回転工程とを順次実行するトナー回収モードについて説明したが、第１正回転工程及び逆回転工程のみを実行し、第２正回転工程を実行しないトナー回収モードとすることもできる。

また、上記実施形態では、第１正回転工程と逆回転工程との間、及び逆回転工程と第２正回転工程との間で磁気ローラー３０及び現像ローラー３１の回転、並びに第１バイアス及び第２バイアスの印加を停止している。これは、磁気ローラー３０及び現像ローラー３１の回転方向を急に切り替えると、磁気ローラー３０及び現像ローラー３１を駆動するギアやモーターの負荷が大きくなるため、ギアやモーターの負荷を低減する目的で停止時間を設けたものであり、本発明の実施に必須の構成要件ではない。

また、上記実施形態では、本発明の画像形成装置として、図１に示したような、中間転写体の一例である中間転写ベルト８上に各色のトナー像を順次積層して形成されたフルカラー画像を用紙Ｐ上に一度に転写する中間転写方式のタンデム型カラープリンター１００について説明したが、本発明は、搬送ベルト上に担持されて搬送される用紙Ｐに各色のトナー像を順次転写する直接転写方式のタンデム型カラープリンターや、モノクロプリンター、モノクロ複写機、デジタル複合機においても全く同様に適用可能である。

本発明は、トナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤を用い、トナー担持体上にトナーのみを担持させて感光体上の静電潜像を現像する現像装置を備えた画像形成装置に利用可能である。本発明の利用により、像担持体に供給されずに規制部材周辺に堆積したトナーを効果的に回収可能な画像形成装置を提供することができる。

１ａ〜１ｄ 感光体ドラム（像担持体）
３ａ〜３ｄ 現像装置
２０ 現像容器
２１ 攪拌搬送室
２２ 供給搬送室
２５ａ 攪拌搬送スクリュー
２５ｂ 供給搬送スクリュー
３０ 磁気ローラー（現像剤担持体）
３１ 現像ローラー（トナー担持体）
３３ 規制ブレード（規制部材）
５５ 第１電圧印加部
５５ａ 直流電源
５５ｂ 交流電源
５６ 第２電圧印加部
５６ａ 直流電源
５６ｂ 交流電源
６０ 制御部（制御手段）
７０ 駆動回路（制御手段）
１００ 画像形成装置

Claims (5)

1. 静電潜像が形成される像担持体と、
   内包する磁石によってトナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を磁気ブラシとして表面に担持し、担持した磁気ブラシを回転によって搬送する現像剤担持体と、
   前記像担持体及び前記現像剤担持体のそれぞれに対向して配置され、前記現像剤担持体の回転によって搬送された磁気ブラシ中のトナーを表面に担持し、担持したトナーを前記像担持体に供給するトナー担持体と、
   前記トナー担持体の下方にて前記現像剤担持体に対して所定の間隔を隔てて配置され、前記現像剤担持体の表面の現像剤の層厚を規制する規制部材と、
   を有し、前記像担持体の表面に形成された静電潜像をトナー像に現像する現像装置と、
   前記現像剤担持体に第１バイアスを印加する第１電圧印加部と、
   前記トナー担持体に第２バイアスを印加する第２電圧印加部と、
   前記第１電圧印加部及び前記第２電圧印加部の各電圧と前記現像剤担持体及び前記トナー担持体の各回転駆動とを制御する制御手段と、
   を備えた画像形成装置において、
   前記制御手段は、非画像形成時に、前記第２バイアスを前記第１バイアスよりもトナーと同極性側に高い電圧に設定した状態で前記現像剤担持体及び前記トナー担持体を画像形成時と同方向に回転する第１正回転工程と、該第１正回転工程の実行後、前記第１バイアスを前記第２バイアスよりもトナーと同極性側に高い電圧に設定した状態で前記現像剤担持体及び前記トナー担持体を画像形成時と逆方向に回転する逆回転工程と、を有するトナー回収モードを実行可能であることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記逆回転工程の後に、前記第２バイアスを前記第１バイアスよりもトナーと同極性側に高い電圧に設定した状態で前記現像剤担持体及び前記トナー担持体を画像形成時と同方向に回転する第２正回転工程を実行することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記第２バイアスを前記像担持体に印加されるバイアスよりもトナーと同極性側に低い電圧に設定した状態で前記トナー回収モードを実行することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、前記逆回転工程では前記現像剤担持体を画像形成時よりも小さい回転速度で回転させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、前記逆回転工程では前記現像剤担持体を１回転以上回転させ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画像形成装置。