JP2022120470A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像ローラにトナーのみを供給するトナー供給ローラを有する現像装置において、トナー供給ローラと現像ローラとの対向部等で飛散したトナーを画像形成動作中に循環経路に戻すことで、生産性の低下を抑制することが可能な現像装置を提供する。【解決手段】画像形成動作中において、トナー供給ローラ４７と現像ローラ４４との間で正規帯電トナーがトナー供給ローラから現像ローラに向かうような電位差を形成し、且つ、トナー供給ローラと導電ローラ４８との間で正規帯電トナーが導電ローラからトナー供給ローラに向かうような電位差を形成するように、トナー供給ローラ、現像ローラ、及び、導電ローラのそれぞれにバイアスを印加する。【選択図】図２

Description

本発明は、現像ローラにトナーのみを供給するトナー供給ローラを有する現像装置を備えた画像形成装置に関する。

特許文献１に記載の現像装置は、トナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、現像位置にトナーを担持搬送する現像ローラと、現像剤の循環経路から供給された現像剤を担持搬送し且つ現像ローラにトナーのみを供給するトナー供給ローラを有する。この現像装置は、トナー供給ローラと現像ローラとの対向部等で飛散したトナーを受けるためのトナー受け部材が現像ローラの近傍に設けられ、且つ、トナー受け部材を振動させるための振動部材がトナー受け部材の裏面に設けられている。そして、特許文献１の構成では、非画像形成時にトナー受け部材を振動部材によって振動させることにより、トナー受け部材に堆積したトナーを滑り落として循環経路に戻している。

特開２０１２－２０８４６９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の構成では、トナー受け部材に堆積したトナーを循環経路に戻すために、トナー受け部材を振動部材によって振動させる際、画像形成動作を停止させる必要がある。また、仮に、トナー受け部材にトナーが堆積し過ぎないようトナー受け部材を振動させる頻度を増やした場合、画像形成動作を停止させる頻度が増えるので、生産性が低下してしまう。そこで、現像ローラにトナーのみを供給するトナー供給ローラを有する現像装置において、トナー供給ローラと現像ローラとの対向部等で飛散したトナーを画像形成動作中に循環経路に戻すことで、生産性の低下を抑制することが可能な新たな構成が望まれている。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、現像ローラにトナーのみを供給するトナー供給ローラを有する現像装置において、トナー供給ローラと現像ローラとの対向部等で飛散したトナーを画像形成動作中に循環経路に戻すことが可能な装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の一態様に係る画像形成装置は以下のような構成を備える。即ち、像担持体と、前記像担持体に静電潜像を形成するために前記像担持体を露光する露光装置と、トナーとキャリアを含む現像剤を収容し、且つ現像剤の循環経路を形成する現像容器と、前記像担持体に形成された静電潜像を現像する現像位置にトナーを担持搬送する現像ローラと、前記循環経路から供給された現像剤を担持搬送し、前記現像ローラにトナーのみを供給し、且つ前記現像ローラに対向して配置されたトナー供給ローラと、前記トナー供給ローラに担持される現像剤の量を規制し、且つ前記トナー供給ローラに対向して配置された規制部材と、前記規制部材が前記トナー供給ローラに最も近接する前記トナー供給ローラ上の位置よりも前記トナー供給ローラの回転方向下流、且つ前記現像ローラが前記トナー供給ローラに最も近接する前記トナー供給ローラ上の位置よりも前記トナー供給ローラの回転方向上流に配置された導電ローラと、を有する現像装置と、画像形成動作中において、前記トナー供給ローラと前記現像ローラとの間で正規帯電トナーが前記トナー供給ローラから前記現像ローラに向かうような電位差を形成し、且つ、前記トナー供給ローラと前記導電ローラとの間で正規帯電トナーが前記導電ローラから前記トナー供給ローラに向かうような電位差を形成するように、前記トナー供給ローラ、前記現像ローラ、及び前記導電ローラのそれぞれにバイアスを印加するバイアス印加手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、現像ローラにトナーのみを供給するトナー供給ローラを有する現像装置において、トナー供給ローラと現像ローラとの対向部等で飛散したトナーを画像形成動作中に循環経路に戻すことができる。

第１の実施形態に係る画像形成装置の全体像を示す図である。 第１の実施形態に係る現像装置の構成を示す断面図である。 第１の実施形態におけるトナー供給ローラとトナー回収ローラとの間での飛散トナーの回収の様子を示す模式図である。 第１の実施形態におけるトナー供給ローラとトナー回収ローラとの間の距離とトナー回収率との関係を示す図である。 従来例における現像装置の構成を示す断面図である。 比較例における現像装置の構成を示す断面図である。 第２の実施形態におけるトナー供給ローラとトナー回収ローラとの間での飛散トナーの回収の様子を示す模式図である。 第２の実施形態におけるトナー供給ローラとトナー回収ローラとの間の距離とトナー回収率との関係を示す図である。 第２の実施形態におけるトナー回収率とトナー回収ローラ表面における磁力の関係を示す図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る本発明を限定するものではなく、また、第１の実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。本発明は、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。

［第１の実施形態］
（画像形成装置の構成）
まず、本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の全体像について、図１を用いて説明する。図１に示すように、第１の実施形態に係る画像形成装置１００は所謂タンデム方式をとっている。イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナー像を作像するドラムカートリッジが併設されているが、以下の説明でＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの符号を省略して、数字のみを示したものは、図１における４色のドラムカートリッジに共通な部分である。

画像形成装置１００における画像形成は、以下のようにして行われる。即ち、感光ドラム１（像担持体）の表面が帯電装置２により均一に帯電される。帯電装置２によって帯電された感光ドラム１の表面を露光装置３によって露光することにより、感光ドラム１上に静電潜像が形成される。そして、感光ドラム１上に形成された静電潜像を現像する現像位置で、当該静電潜像に対して現像装置４からトナーを付着させる。これにより、感光ドラム１上に形成された静電潜像はトナー像として現像される。このトナー像は一次転写ローラー６１によって中間転写ベルト６２上に転写される。そして、複数色のトナー像を中間転写ベルト６２上に重ねて転写した後に、給紙カセットから二次転写ローラ６３と二次転写外ローラ６４とが当接する二次転写部に搬送された記録媒体（シート）に４色のトナー像を転写する。この記録媒体は定着装置７により加熱、加圧されて定着された後、画像形成装置１００外に排出される。転写後に感光体ドラム１上に残った残トナーはクリーニング装置８により除去される。

（現像装置の構成）
続いて、第１の実施形態に係る現像装置４の構成について、図２の断面図（概略側面断面図）を用いて説明する。なお、図２は図１の背面側から見た状態を示しており、現像装置４内の各部材の配置は図１と左右が逆になっている。

図２に示すように、現像装置４は、トナーとキャリアを含む二成分現像剤（以下、単に現像剤と呼ぶ）が収容される現像容器４１を備えている。現像容器４１は、隔壁４３によって攪拌搬送室４６ａと供給搬送室４６ｂに区画されている。攪拌搬送室４６ａ及び供給搬送室４６ｂには、補給トナー容器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４５ａ及び供給搬送スクリュー４５ｂ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４５ａ及び供給搬送スクリュー４５ｂにより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、隔壁４３の両端部に形成された現像剤通過路を介して攪拌搬送室４６ａと供給搬送室４６ｂとの間を現像剤が循環する。即ち、攪拌搬送室４６ａ、供給搬送室４６ｂ、及び現像剤通過路によって現像容器４１内には現像剤の循環経路が形成されている。

現像容器４１は、図２の右斜め上方に延在しており、現像容器４１内において供給搬送スクリュー４５ｂの上方にはトナー供給ローラ４７が配置されている。また、現像容器４１において、現像ローラ４４がトナー供給ローラ４７に対向して配置されている。また、現像ローラ４４は現像容器４１の開口側において感光ドラム１に対向して配置されており、且つ、現像ローラ４４の回転中心はトナー供給ローラ４７の回転中心よりも上方に配置されている。

トナー供給ローラ４７及び現像ローラ４４は、それぞれ回転軸周りに関して図中反時計回り方向に回転する。即ち、トナー供給ローラ４７と現像ローラ４４は、その対面位置（対向位置）において互いにカウンタ方向に回転する関係になっている。

トナー供給ローラ４７は、図２において反時計方向に回転する非磁性の供給スリーブ４７ａと、トナー供給スリーブ４７ａの内部に非回転に固定して配置され且つ複数の磁極を有する供給マグネット４７ｂで構成されている。トナー供給ローラ４７は、磁気ローラとしての役割を果たす。

トナー供給ローラ４７は、トナー供給ローラ４７と現像ローラ４４との対向部において、トナー供給ローラ４７と現像ローラ４４との間に形成された電界によって、現像ローラ４４にトナーのみを供給する。尚、トナー供給ローラ４７と現像ローラ４４との対向部において、トナー供給ローラ４７に担持された現像剤のうちの微量のキャリアが現像ローラ４４上に付着することがある。この場合でも、トナー供給ローラ４７は、トナー供給ローラ４７に担持された現像剤のうちのトナーのみを現像ローラ４４に供給するものとみなす。

供給マグネット４７ｂは、磁極Ｎ１，Ｓ１，Ｓ２，Ｎ２，Ｓ３の５つの磁極から構成されている。第１の実施形態では、磁極Ｎ１，Ｓ１，Ｓ２，Ｎ２，Ｓ３の５つの磁極の磁束密度（トナー供給ローラ４７の法線方向における磁束密度Ｂｒのピーク値）として、それぞれ、１００ｍＴ，５０ｍＴ，５０ｍＴ，６０ｍＴ，６０ｍＴのものを使用した。

現像ローラ４４は、図２において反時計回り方向に回転する円筒状の現像スリーブ４４ａと、現像スリーブ４４ａの内部に非回転に固定して配置された現像マグネット４４ｂで構成されている。

現像マグネット４４ｂは、磁極Ｓ４の１つの磁極から構成されている。トナー供給ローラ４７と現像ローラ４４とはその対面位置（対向位置）において所定のギャップ（以降、トナー供給ローラ４７と現像ローラ４４との間の最短距離を、ＳＳギャップと呼ぶ）をもって対向している。第１の実施形態では、ＳＳギャップを２５０μｍとした。供給マグネット４７ｂの磁極Ｓ４極は、供給マグネット４７ｂの対向する磁極（Ｎ１極）と異極性である。第１の実施形態では、Ｓ４極の磁束密度（現像ローラ４４の法線方向における磁束密度Ｂｒのピーク値）は、５０ｍＴのものを使用した。

また、現像容器４１には、現像ブレード４２（規制部材）がトナー供給ローラ４７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。また、現像ブレード４２は、トナー供給ローラ４７に対向して配置されている。現像ブレード４２は、トナー供給ローラ４７に担持された現像剤の量を規制するための規制部材である。現像ブレード４２は、トナー供給ローラ４７の回転方向（図中反時計回り）において、現像ローラ４４とトナー供給ローラ４７との対向位置よりも回転方向上流側に配置されている。そして、現像ブレード４２の先端部とトナー供給ローラ４７表面との間には、僅かな隙間（以降、現像ブレード４２とトナー供給ローラ４７との間の最短距離を、ＳＢギャップと呼ぶ）が形成されている。そして、トナー供給ローラ４７上の現像剤は、トナー供給ローラ４７の回転に伴ってＳＢギャップを通過することにより、トナー供給ローラ４７に担持される現像剤の量が規制される。第１の実施形態では、ＳＢギャップを５００μｍとした。

現像ローラ４４には、直流電圧（以降、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）と呼ぶ）及び交流電圧（以降、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）と呼ぶ）がバイアス印加手段により印加されている。また、トナー供給ローラ４７には、直流電圧（以降、Ｖｍａｇ（ＤＣ）と呼ぶ）及び交流電圧（以降、Ｖｍａｇ（ＡＣ）と呼ぶ）が印加されている。これらの直流電圧及び交流電圧は、現像バイアス電源（バイアス印加手段）からバイアス制御回路を経由して現像ローラ４４及びトナー供給ローラ４７に印加される。トナー供給ローラ４７に印加されるＶｍａｇ（ＤＣ）と現像ローラ４４に印加されるＶｓｌｖ（ＤＣ）との電位差をΔＶとする。現像ローラ４４上のトナー層厚は、現像剤の抵抗やトナー供給ローラ４７と現像ローラ４４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４４上のトナー層は厚くなる。一方、ΔＶを小さくすると、現像ローラー４４上のトナー層は薄くなる。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。第１の実施形態では、ΔＶを１５０Ｖとした。

（現像装置の動作）
続いて、現像装置４の動作について、図２を用いて説明する。前述したように、攪拌搬送スクリュー４５ａ及び供給搬送スクリュー４５ｂによって、現像剤が攪拌されつつ現像容器４１内の攪拌搬送室４６ａ及び供給搬送室４６ｂで現像剤を循環させることにより現像剤中のトナーを帯電させる。供給搬送室４６ｂ内の現像剤は、供給搬送スクリュー４５ｂ、及び、供給マグネット４７ｂのＳ２極による磁力によってトナー供給ローラ４７に供給される。そして、供給マグネット４７ｂの磁極Ｎ１，Ｓ１，Ｓ２，Ｎ２，Ｓ３による磁力によってトナー供給ローラ４７上には磁気穂を形成される。

トナー供給ローラ４７上に形成された磁気穂は、現像ブレード４２、及び、供給マグネット４７ｂのＮ２極によって層厚規制される。その後、トナー供給ローラ４７の回転、及び、供給マグネット４７ｂのＳ３極によってトナー供給ローラ４７と現像ローラ４４との対向部分に、トナー供給ローラ上の現像剤が搬送される。

トナー供給ローラ４７に印加されるＶｍａｇ（ＤＣ）と現像ローラ４４に印加されるＶｓｌｖ（ＤＣ）の電位差ΔＶ、供給マグネット４７ｂのＮ１極及び現像マグネット４４ｂのＳ４極により形成される磁界により、現像ローラ４４上にトナー薄層が形成される。そして、現像ローラ４４上に形成されたトナー薄層は、現像ローラ４４の回転によって感光ドラム１と現像ローラ４４との対向部分（対向領域）に搬送される。現像ローラ４４にはＶｓｌｖ（ＤＣ）及びＶｓｌｖ（ＡＣ）が印加されているため、現像ローラ４４と感光ドラム１との間の電位差によって現像ローラ４４から感光ドラム１にトナーが飛翔し、感光ドラム１上の静電潜像が現像される。

一方、現像に用いられずに残ったトナーは、現像ローラ４４の回転によって現像ローラ４４とトナー供給ローラ４７との対向部分に再度搬送されて、トナー供給ローラ４７上の磁気穂によって回収される。そして、トナー供給ローラ４７上の磁気穂によって回収されたトナーは、供給マグネット４７ｂのＳ１極～Ｓ２極間において、反発磁界によりトナー供給ローラ４７から引き剥がされた後、供給搬送室４６ｂ内に落下する。

その後、トナー濃度センサの検知結果に基づいてトナー補給口から現像装置４に所定量のトナーが補給され、供給搬送室４６ｂ及び攪拌搬送室４６ａ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。この現像剤は、供給攪拌スクリュー４５ｂ、及び、供給マグネット４７ｂのＳ２極によりトナー供給ローラ４７上に再度供給されて、トナー供給ローラ４７上に磁気穂を形成し、トナー供給ローラ４７の回転に伴って現像ブレード４２へ搬送される。

（トナー回収ローラの構成）
画像形成動作時、即ち、現像装置４の駆動時において、トナー供給ローラ４７の回転や現像ローラ４４の回転により、トナー供給ローラ４７、現像ローラ４４、及び、トナー供給ローラ４７と現像ローラ４４の対向部からはトナーが飛散する。そこで、第１の実施形態では、現像容器４１内において、これらの飛散トナーを回収するためのトナー回収ローラを、現像ローラ４４とトナー供給ローラ４７の近傍に設けることを特徴としている。そして、現像ローラ４４にトナーのみを供給するトナー供給ローラ４７を有する現像装置４において、画像形成動作中に、トナー供給ローラ４７、現像ローラ４４、及びトナー回収ローラ４８のそれぞれにバイアスを印加する。これにより、第１の実施形態では、画像形成動作中において、トナー供給ローラ４７とトナー回収ローラ４８との対向部等から飛散したトナーを現像剤の循環経路に戻すものである。以下にその詳細を説明する。

図２に示すように、現像容器４１における右側壁において現像ローラ４４及びトナー供給ローラ４７の近傍には、非磁性金属で構成されたトナー回収ローラ４８（導電ローラ）が現像容器４１の長手方向（図１の紙面と垂直な方向）に沿って配置されている。また、トナー回収ローラ４８は、現像ブレード４２がトナー供給ローラ４７に最も近接するトナー供給ローラ４７上の位置よりもトナー供給ローラ４７の回転方向下流に配置されている。且つ、トナー回収ローラ４８は、現像ローラ４４がトナー供給ローラ４７に最も近接するトナー供給ローラ４７上の位置よりもトナー供給ローラ４７の回転方向上流に配置されている。

トナー回収ローラ４８は、トナー供給ローラ４７及び現像ローラ４４に対向するとともに、現像ローラ４４との間で一定の隙間を形成して配置されている。

トナー回収ローラ４８は、図２に示すように反時計方向に回転する。トナー回収ローラ４８には、画像形成動作中において、交流バイアスＶｃｏｌ（ＡＣ）及び直流Ｖｃｏｌ（ＤＣ）がバイアス印加手段によって印加されるよう設定されており、現像ローラ４４及びトナー供給ローラ４８に対して＋側に設定されている。そのため、画像形成動作中において、トナー回収ローラ４８から現像ローラ４４及び供給ローラ４７へ正帯電トナーが移動する。第１の実施形態においては、トナー供給ローラ４７に対して、トナー回収ローラ４８とトナー供給ローラ４７の間で＋１００Ｖの電位差を設定した。トナー回収ローラ４８に印加されるＶｃｏｌ（ＤＣ）とトナー供給ローラ４７に印加されるＶｍａｇ（ＤＣ）との電位差をΔＶｃｏｌとする。

前述したように第１の実施形態では、トナー供給ローラ４７に印加されるＶｍａｇ（ＤＣ）と現像ローラ４４に印加されるＶｓｌｖ（ＤＣ）との電位差ΔＶを１５０Ｖとしている。このため、第１の実施形態では、現像ローラ４４に対しては、トナー回収ローラ４８と現像ローラ４４との間で＋２５０Ｖの電位差となる。

ここで、第１の実施形態におけるトナー供給ローラ４７とトナー回収ローラ４８との間での飛散トナーの回収の様子について、図３の模式図に示す。

飛散トナーのうち正規に帯電したトナー（第１の実施形態では、正帯電トナー）は、トナー回収ローラ４８とトナー供給ローラ４７との間の電位差ΔＶｃｏｌによってトナー供給ローラ４７側への電界の力を受けて、トナー供給ローラ４７側に戻される。そして、トナー回収ローラ４８からトナー供給ローラ４７側に戻されたトナーは、のちに、供給マグネット４７ｂのＳ１極～Ｓ２極間において、反発磁界によりトナー供給ローラ４７から引き剥がされた後、供給搬送室４６ｂ内に落下する。これにより、現像ローラ４４にトナーのみを供給するトナー供給ローラ４７を有する現像装置４において、画像形成動作中に、トナー供給ローラ４７、現像ローラ４４、及びトナー回収ローラ４７のそれぞれにバイアスを印加する。これにより、第１の実施形態では、画像形成動作中において、トナー供給ローラ４７とトナー回収ローラ４８との対向部等から飛散したトナーを現像剤の循環経路に戻すことができる。

一方、ほとんど帯電していないトナーや、反転帯電しているトナー（第１の実施形態では、負帯電トナー）は、トナー回収ローラ４８とトナー供給ローラ４７との間の電位差ΔＶｃｏｌが形成されている状態で、そのままトナー回収ローラ４８上へ付着する。

トナー回収ローラ４８上に付着したトナーは、トナー回収ローラ４８の回転に伴って、トナー回収ローラ４８とトナー供給ローラ４７との対向部へ搬送される。トナー回収ローラ４８とトナー供給ローラ４７との対向部において、トナー供給ローラ４７上に形成された磁気穂によって、トナー回収ローラ４８上に付着したトナーが、図３に示すように回収される。

第１の実施形態では、トナー回収ローラ４８は、トナー供給ローラ４７に対して、供給マグネット４７ｂの磁極Ｓ３極の磁束密度（磁極Ｓ３極のトナー供給ローラ４７の法線方向における磁束密度Ｂｒ）がピークとなる位置で対向するように配置している。一方、トナー回収ローラ４８は、トナー供給ローラ４７上の磁気穂がトナー回収ローラ４８に接触する位置にあればよい。そのため、トナー回収ローラ４７の位置は、必ずしも、供給マグネット４７ｂの磁極Ｓ３極の磁束密度がピークとなる位置に対向する位置でなくてもよい。

第１の実施形態では、現像ローラ４４とトナー回収ローラ４８との隙間（最短距離）を４０００μｍとしている。且つ、第１の実施形態では、トナー供給ローラ４７とトナー回収ローラ４８との隙間（以降、トナー供給ローラ４７とトナー回収ローラ４８との間の最短距離を、ＳＲギャップと呼ぶ）を３５０μｍとしている。

このように、トナー供給ローラ４７とトナー回収ローラ４８との間の最短距離を、現像ローラ４４とトナー回収ローラ４８との間の最短距離よりも短くしている。これにより、画像形成動作中に、トナー供給ローラ４７、現像ローラ４４、及びトナー回収ローラ４８のそれぞれにバイアスを印加した際に、飛散トナーを、トナー回収ローラ４８からトナー供給ローラ４７側に電界によって引き寄せることができる。

ここで、第１の実施形態におけるトナー供給ローラ４７とトナー回収ローラ４８との間の距離（ＳＲギャップ）とトナー回収率との関係について、図４を用いて説明する。図４の横軸は、トナー供給ローラ４７とトナー回収ローラ４８との隙間（ＳＲギャップ）を示している。また、図４の縦軸は、トナー供給ローラ４７上に形成された磁気穂によって、トナー回収ローラ４８上に付着したトナーを回収した割合（トナー回収率）を示している。尚、トナー回収率は、トナー供給ローラ４７とトナー回収ローラ４８との隙間（ＳＲギャップ）を通過する前後で、トナー回収ローラ４８上に付着したトナーの量の変化から算出される。具体的には、トナー供給ローラ４７とトナー回収ローラ４８との隙間（ＳＲギャップ）を通過する前後でのトナー回収ローラ４８上のトナー量を測定する。そして、ＳＲギャップを通過後にトナー回収ローラ４８上に付着しているトナー量がゼロになった場合、トナー回収率は１００％とする。一方、トナー供給ローラ４７とトナー回収ローラ４８との隙間（ＳＲギャップ）を通過する前後でのトナー回収ローラ４８上のトナー量を測定する。そして、ＳＲギャップの通過の前後でトナー回収ローラ４８上に付着しているトナーの量がまったく変わらない場合、トナー回収率は０％とする。

図４に示すように、トナー供給ローラ４７とトナー回収ローラ４８との隙間（ＳＲギャップ）は、トナー供給ローラ４７と規制ブレード４２との隙間（ＳＢギャップ）（第１の実施形態では、ＳＢギャップは５００μｍ）よりも大きい。この場合、トナー供給ローラ４７上の磁気穂はトナー回収ローラ４８に接触しない。なぜなら、第１の実施形態では、トナー供給ローラ４７上の磁気穂の高さが５００μｍよりも小さいからである。このため、ＳＲギャップが５００μｍよりも大きい場合、トナー回収ローラ４８とトナー供給ローラ４７との対向部において、トナー供給ローラ４７上に形成された磁気穂によって、トナー回収ローラ４８上に付着したトナーを回収する効果が小さくなる。

また、表１に示すように、トナー供給ローラ４７とトナー回収ローラ４８との隙間（ＳＲギャップ）が、トナー供給ローラ４７と現像ローラ４４との対向位置におけるギャップ（ＳＳギャップ）よりも小さ過ぎるとする。この場合、トナー回収ローラ４８がトナー供給ローラ４７上の磁気穂を掻き取ってしまい、ＳＲギャップでの現像剤詰まりの原因となる。

そこで、ＳＲギャップでの現像剤詰まりを抑制するために、ＳＲギャップを、トナー供給ローラ４７と現像ローラ４４との対向位置におけるギャップ（ＳＳギャップ）以上にする必要ある。第１の実施形態では、ＳＳギャップが２５０μｍであるのに対して、ＳＲギャップを３５０μｍに設定した。表１に示すように、ＳＲギャップを３００μｍ以上に設定することより、ＳＲギャップでの現像剤詰まりが生じないようにすることができる。

即ち、トナー回収ローラ４８が非磁性である場合には、トナー供給ローラ４７とトナー回収ローラ４８との間の最短距離は、３００μｍ以上５００μｍ以下にすることが望ましい。

以上まとめると、トナー供給ローラ４７上に形成された磁気穂によって、トナー回収ローラ４８上に付着したトナーを回収する効果を高めるためには、ＳＢギャップ＞ＳＲギャップとすることが望ましい。言い換えれば、トナー供給ローラ４７とトナー回収ローラ４８との間の最短距離は、トナー供給ローラ４７と現像ブレード４２との間の最短距離よりも短くすることが望ましい。

また、ＳＲギャップでの現像剤詰まりを抑制するためには、ＳＲギャップ≧ＳＳギャップとすることが望ましい。言い換えれば、トナー供給ローラ４７とトナー回収ローラ４８との間の最短距離は、トナー供給ローラ４７と現像ローラ４４との間の最短距離と同じ、又は、トナー供給ローラ４７と現像ローラ４４との間の最短距離よりも長くすることが望ましい。

故に、トナー回収ローラ４８上に付着したトナーを回収する効果を高めることと、ＳＲギャップでの現像剤詰まりを抑制することを両立させるために、ＳＢギャップ＞ＳＲギャップ≧ＳＳギャップとすることが望ましい。

（従来例）
ここで、従来例における現像装置の構成について、図５の断面図を用いて説明する。

従来例における現像装置４０は、現像容器４１と、現像ローラ４４と、トナー供給ローラ４７と、現像ブレード４２と、を備える。図５に示すように、従来例における現像装置４０では、第１の実施形態に係るトナー回収ローラ４８が現像容器４１内に設けられていない。

画像形成動作時、即ち、現像装置４０の駆動時において、トナー供給ローラ４７の回転や現像ローラ４４の回転により、トナー供給ローラ４７、現像ローラ４４、及び、トナー供給ローラ４７と現像ローラ４４の対向部からはトナーが飛散する。しかしながら、従来例における現像装置４０では、現像容器４１内にトナー回収ローラ４８が設けられていないので、飛散したトナーは現像ブレード４２上に堆積する。そして、現像ブレード４２上に堆積したトナーが現像ローラ４４に付着した場合、画像不良が生じる虞がある。

（比較例）
続いて、比較例における現像装置の構成について、図６の断面図を用いて説明する。

比較例における現像装置４００は、現像容器４１と、現像ローラ４４と、トナー供給ローラ４７と、現像ブレード４２と、を備える。図６に示すように、比較例における現像装置４００では、第１の実施形態に係るトナー回収ローラ４８が現像容器４１内に設けられていない。その代わりに、比較例における現像装置４００では、現像容器４１における右側壁において現像ローラ４４の近傍には、現像容器４１の内側に突出して、断面三角形状のトナー受け支持部材４９が設けられている。トナー受け支持部材４９は、現像容器４１の長手方向（図１の紙面と垂直な方向）に沿って配置されている。また、トナー受け支持部材４９の上面は、トナー供給ローラ４７及び現像ローラ４４に対向するとともに、現像ローラ４４からトナー供給ローラ４７方向に向かって下方に傾斜する壁部を構成している。

トナー受け支持部材４９の上面には長手方向に沿って、トナー供給ローラ４７、現像ローラ４４、及び、トナー供給ローラ４７と現像ローラ４４の対向部から飛散したトナーを受けるトナー受け部材４９ａが取り付けられている。また、トナー受け部材４９ａを振動させるための振動部材５０がトナー受け部材４９ａの裏面に設けられている。そして、比較例における現像装置４００の構成では、非画像形成時にトナー受け部材４９ａを振動部材５０によって振動させることにより、トナー受け部材４９ａに堆積したトナーを滑り落として、トナー供給ローラ４７側へトナーを搬送する。

これにより、非画像形成時において、現像ローラ４４から引き剥がされて落下するトナーをトナー供給ローラ４７側へ戻す。しかしながら、振動部材５０の振動によって現像ブレード４２も振動するため、トナー供給ローラ４７と現像ブレード４２との間のギャップ（ＳＢギャップ）が変動してしまう虞がある。このため、仮に、画像形成動作中に振動部材５０の振動を行った場合、トナー供給ローラ４７上の現像剤の密度が変動し、その結果、画像濃度が変動して画像不良が発生する虞がある。

一方、トナー受け部材４９ａにトナーが堆積し過ぎた場合、画像形成動作中において、トナー受け部材４９ａに堆積したトナーが、画像形成動作中に規制ブレード４２上にボタ落ちして、トナー供給ローラ４７上に再付着する虞がある。トナー受け部材４９ａに堆積しているトナーは、現像容器４１内の現像剤の循環経路を循環しているトナーと比べて、帯電量が低下している。このため、トナー供給ローラ４７上に再付着したトナーが感光ドラム１上の静電潜像を現像した場合、画像濃度が濃くなる等、画像不良が生じる虞がある。

故に、比較例における現像装置４００では、トナー受け部材４９ａにトナーが堆積し過ぎないようにする必要がある。堆積したトナーをトナー供給ローラ４７側に戻すために、トナー受け部材４９ａを振動部材５０によって振動させる際に、画像形成動作を停止させる必要がある。また、比較例における現像装置４００の構成では、トナー受け部材４９ａにトナーが堆積し過ぎないようにトナー受け部材４９ａを振動させる頻度を増やした場合、画像形成動作を停止させる頻度が増えるので、生産性が低下してしまう。

一方、第１の実施形態では、トナー回収ローラ４８を、現像ローラ４４とトナー供給ローラ４７の近傍に設けることを特徴としている。そして、現像ローラ４４にトナーのみを供給するトナー供給ローラ４７を有する現像装置４において、画像形成動作中に、トナー供給ローラ４７、現像ローラ４４、及びトナー回収ローラのそれぞれにバイアスを印加する。これにより、第１の実施形態では、画像形成動作中において、トナー供給ローラ４７とトナー回収ローラ４８との対向部等から飛散したトナーを現像剤の循環経路に戻すことができる。このような第１の実施形態では、飛散トナーを現像剤の循環経路に戻すために、比較例のように画像形成動作を停止させる必要がなく、生産性を低下させることがない。

ここで、第１の実施形態、従来例、及び、比較例のそれぞれにおいて、飛散トナーの堆積に起因する画像不良（画像汚れ）の発生の有無、及び、生産性を比較した結果を、表２に示す。

表２に示すように、従来例では画像不良が発生するのに対して、第１の実施形態では画像不良は発生しない。また、第１の実施形態では、比較例のような生産性の低下も発生しない。

以上説明したように第１の実施形態では、画像形成動作中において、トナー供給ローラ４７と現像ローラ４４との間で正規帯電トナーがトナー供給ローラ４７から現像ローラ４４に向かうような電位差を形成した。且つ、トナー供給ローラ４７とトナー回収ローラ４８との間で正規帯電トナーがトナー回収ローラ４８からトナー供給ローラ４７に向かうような電位差を形成した。

前述したように、現像ローラ４４には、直流電圧（以降、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）と呼ぶ）及び交流電圧（以降、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）と呼ぶ）がバイアス印加手段により印加されている。また、トナー供給ローラ４７には、直流電圧（以降、Ｖｍａｇ（ＤＣ）と呼ぶ）及び交流電圧（以降、Ｖｍａｇ（ＡＣ）と呼ぶ）が印加されている。これらの直流電圧及び交流電圧は、現像バイアス電源（バイアス印加手段）からバイアス制御回路を経由して現像ローラ４４及びトナー供給ローラ４７に印加される。これにより、トナー供給ローラ４７に印加されるＶｍａｇ（ＤＣ）と現像ローラ４４に印加されるＶｓｌｖ（ＤＣ）との間に電位差ΔＶが形成される。

また、トナー供給ローラ４７と、トナー回収ローラ４８のそれぞれにバイアスを印加する電源も同一電源としている。同一電源の場合、トナー供給ローラ４７に印加する交流電圧（Ｖｍａｇ（ＡＣ））を整流装置により直流化し、この変換された直流電圧をトナー回収ローラ４８に印加する事で、トナー回収ローラ４８とトナー供給ローラ４７との間で電位差ΔＶｃｏｌを形成する。また、トナー供給ローラ４８にバイアスを印加する電源からのバイアスを降圧回路によって降圧させて、トナー供給ローラ４７に印加することで、トナー回収ローラ４８とトナー供給ローラ４７との間で電位差を形成してもよい。また、トナー供給ローラ４７と、トナー回収ローラ４８のそれぞれにバイアスを印加する電源を別電源とする変形例であってもよい。

［第２の実施形態］
第１の実施形態では、現像容器４１内に配置されたトナー回収ローラ４８が非磁性金属（磁性体）で構成されている例について説明した。一方、第２の実施形態では、現像容器４１内に配置されたトナー回収ローラ４８（導電ローラ）の素材を非磁性金属から磁性金属に変更している点が異なる。一方、第２の実施形態は、第１の実施形態に対してトナー回収ローラ４８の素材を異ならせたことに付随するハード構成の変更以外については、第１の実施形態とほぼ同一であるため、重複する説明は適宜省略する。

第２の実施形態では、トナー回収ローラ４８の素材を磁性金属に変更することにより、トナー供給ローラ４７とトナー回収ローラ４８との隙間（ＳＲギャップ）を第１の実施形態よりも広げることができる。これにより、第２の実施形態では、第１の実施形態に比べて、現像容器４１内にトナー回収ローラ４８を配置する際の余裕度が高まる。その理由について以下に説明する。

第２の実施形態では、現像ローラ４４とトナー回収ローラ４８との隙間を４０００μｍとし、且つ、トナー供給ローラ４７とトナー回収ローラ４８との隙間（ＳＲギャップ）を１０００μｍとしている。

ここで、第２の実施形態におけるトナー供給ローラ４７とトナー回収ローラ４８との間での飛散トナーの回収の様子について、図７の模式図に示す。また、第２の実施形態におけるトナー供給ローラ４７とトナー回収ローラ４８との間の距離（ＳＲギャップ）とトナー回収率との関係について、図８に示す。また、第２の実施形態におけるトナー回収率と、トナー回収ローラ４８の表面における磁力（トナー回収ローラ４８の法線方向における磁力Ｆｒ）の関係について、図９に示す。

第２の実施形態では、トナー回収ローラ４８を磁性金属（磁性ローラ）にしているため、トナー回収ローラ４８は現像マグネット４４ｂから発生する磁力の影響を受けて、トナー回収ローラ４８が磁化し、トナー供給ローラ４７上の磁気穂が延長される。このため、図７に示すように、トナー供給ローラ４７とトナー回収ローラ４８との隙間（ＳＲギャップ）を第１の実施形態と比べて大きくした場合でも、トナー回収ローラ４８が磁化して、トナー供給ローラ４７上の磁気穂が延長される。故に、トナー供給ローラ４７とトナー回収ローラ４８との対向部等で飛散したトナーをトナー供給ローラ４７側に回収する効果を得ることができる。このため、図８に示すように、ＳＲギャップがＳＢギャップ（第２の実施形態では、ＳＢギャップは５００μｍ）よりも大きい場合であっても、トナー供給ローラ４７上の磁気穂がトナー回収ローラ４８の表面に接触する。このため、トナー回収ローラ４８上のトナーをトナー供給ローラ４７上の磁気穂で回収する効果を得ることができる。

尚、第２の実施形態では、第１の実施形態と同様に、トナー供給ローラ４７に対しては供給マグネット４７ｂの磁極Ｓ３極の磁束密度（磁極Ｓ３極のトナー供給ローラ４７の法線方向における磁束密度Ｂｒ）がピークとなる位置に対向するように配置している。一方、トナー回収ローラ４８は、トナー供給ローラ４７上の磁気穂がトナー回収ローラ４８に接触する位置にあればよい。そのため、トナー回収ローラ４７の位置は、必ずしも、供給マグネット４７ｂの磁極Ｓ３極の磁束密度がピークとなる位置に対向する位置でなくてもよい。

第２の実施形態において、ＳＲギャップの感度は、トナー回収ローラ４８の表面における磁力に依存する。なぜなら、現像マグネット４４ｂから発生する磁力によってトナー回収ローラ４８が磁化された際のトナー回収ローラ４８の表面上の磁力が大きいほど、トナー供給ローラ４７上の磁気穂が延長される程度が大きくなるので、ＳＲギャップを広げられるからである。

この為、図９に示すように、トナー回収ローラ４８の表面における磁力Ｆｒが１ｎＮ以下である場合、ＳＲギャップを大きくしたのに対して、トナー供給ローラ４７上の磁気穂を充分に延長させることができなくなり、飛散トナーを回収する効率が落ちてしまう。故に、第２の実施形態では、トナー回収ローラ４８の表面における磁力が１ｎＮよりも大きくなるように、ＳＲギャップを設定すればよい。図９の例では、ＳＲギャップを２５００μｍよりも小さくすることで、トナー回収ローラ４８の表面における磁力が１ｎＮよりも大きくすることができる。

第２の実施形態では、トナー回収ローラ４８の材質を磁性金属（磁性ローラ）に変更したので、図８に示すように、ＳＲギャップが第１の実施形態よりも大きくした場合であっても、トナー回収率が下がらないようにすることができる。例えば、第１の実施形態では、ＳＲギャップを３５０μｍとしていた場合、第２の実施形態では、ＳＲギャップを３５０μｍよりも大きくすることができる。第２の実施形態では、ＳＲギャップを１０００μｍに設定しているので、図９に示すように、トナー回収ローラ４８の表面における磁力を１ｎＮよりも大きくすることができる。

ＳＲギャップを大きくすること（即ち、ＳＲギャップの余裕度を高くすること）ができるほど、現像容器４１内にトナー回収ローラ４８を取り付ける際の取付け公差の影響を小さくすることができる。故に、トナー回収ローラ４８の材質を磁性金属（磁性ローラ）にすることで、ＳＲギャップを高精度に設定する（取付け公差が小さくなるように微調整する）ことをしなくても、飛散トナーを回収する効果を維持することができる。

ここで、第１の実施形態、第２の実施形態、従来例、及び、比較例のそれぞれにおいて、飛散トナーの堆積に起因する画像不良（画像汚れ）の発生の有無、生産性、及び、ＳＲギャップの余裕度を比較した結果を、表３に示す。尚、ＳＲギャップの余裕度とは、現像容器４１内にトナー回収ローラ４８を配置する際の余裕度のことである。

表３に示すように、第２の実施形態では、第１の実施形態と比べて、飛散トナーの堆積に起因する画像不良（画像汚れ）の発生の有無、及び、生産性を維持しつつ、その一方で、ＳＲギャップの余裕度を高くすることができる。

３ 露光装置
４ 現像装置
４１ 現像容器
４２ 現像ブレード
４４ 現像ローラ
４７ トナー供給ローラ
４８ トナー回収ローラ
１００ 画像形成装置

Claims (6)

1. 像担持体と、
   前記像担持体に静電潜像を形成するために前記像担持体を露光する露光装置と、
   トナーとキャリアを含む現像剤を収容し、且つ現像剤の循環経路を形成する現像容器と、前記像担持体に形成された静電潜像を現像する現像位置にトナーを担持搬送する現像ローラと、前記循環経路から供給された現像剤を担持搬送し、前記現像ローラにトナーのみを供給し、且つ前記現像ローラに対向して配置されたトナー供給ローラと、前記トナー供給ローラに担持される現像剤の量を規制し、且つ前記トナー供給ローラに対向して配置された規制部材と、前記規制部材が前記トナー供給ローラに最も近接する前記トナー供給ローラ上の位置よりも前記トナー供給ローラの回転方向下流、且つ前記現像ローラが前記トナー供給ローラに最も近接する前記トナー供給ローラ上の位置よりも前記トナー供給ローラの回転方向上流に配置された導電ローラと、を有する現像装置と、
   画像形成動作中において、前記トナー供給ローラと前記現像ローラとの間で正規帯電トナーが前記トナー供給ローラから前記現像ローラに向かうような電位差を形成し、且つ、前記トナー供給ローラと前記導電ローラとの間で正規帯電トナーが前記導電ローラから前記トナー供給ローラに向かうような電位差を形成するように、前記トナー供給ローラ、前記現像ローラ、及び前記導電ローラのそれぞれにバイアスを印加するバイアス印加手段と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記トナー供給ローラと前記導電ローラとの間の最短距離は、前記現像ローラと前記導電ローラとの間の最短距離よりも短い
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記トナー供給ローラと前記導電ローラとの間の最短距離は、前記トナー供給ローラと前記現像ローラとの間の最短距離と同じ、又は、前記トナー供給ローラと前記現像ローラとの間の最短距離よりも長い
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記トナー供給ローラと前記導電ローラとの間の最短距離は、前記トナー供給ローラと前記規制部材との間の最短距離よりも短い
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記導電ローラは、非磁性であり、
   前記トナー供給ローラと前記導電ローラとの間の最短距離は、３００μｍ以上５００μｍ以下である
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記導電ローラは、非磁性のローラであり、
   前記トナー供給ローラは、前記トナー供給ローラの内部にマグネットが非回転に固定して配置されており、
   前記マグネットによる磁力によって前記導電ローラが磁化された場合、前記導電ローラの法線方向における磁力は、１ｎＮよりも大きい
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
   

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