JP4310152B2

JP4310152B2 - 画像形成装置における現像装置

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Publication number: JP4310152B2
Application number: JP2003308013A
Authority: JP
Inventors: 雄二神山; 正記石井
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2003-07-22
Filing date: 2003-08-29
Publication date: 2009-08-05
Anticipated expiration: 2023-08-29
Also published as: JP2005055843A

Description

本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置における現像装置に係り、特に、磁性キャリアを用いて非磁性のトナーを帯電させる２成分現像剤を使用し、現像ローラ上に帯電されたトナーのみを保持させて静電潜像に飛翔させ、該潜像を現像するようにした画像形成装置における現像装置に関するものである。

電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置における現像方式には、トナーと磁性キャリアを用いた２成分現像方式、絶縁トナーや導電トナーを用いた１成分現像方式、磁性キャリアを用いて非磁性のトナーを帯電させる２成分現像剤を使用し、現像ローラ上に帯電されたトナーのみを保持させて静電潜像に飛翔させ、該潜像を現像するようにした現像方式などがある。

２成分現像方式は、キャリアによるトナーの帯電性に優れ、長寿命化が可能であると共にベタ画像の均一化などの利点がある反面、現像装置が大きく複雑になる、トナー飛散やキャリア引きが発生する、キャリアの耐久性によって画質が変化するなどの欠点がある。また１成分現像方式は、現像装置がコンパクトになってドット再現性に優れているが、現像ローラ、チャージローラの劣化のために耐久性が低く、現像装置を交換するため消耗品価格が高価になる、選択現像が発生するなどの欠点を有している。磁性キャリアを用いて非磁性のトナーを帯電させる２成分現像剤を使用し、現像ローラ上に帯電されたトナーのみを保持させて静電潜像に飛翔させ、該潜像を現像するようにした現像方式は、ドット再現性に優れて長寿命化、高速の画像形成が可能な方式ではあるが、従来では、現像ゴーストの発生やトナー粒度分布の変化に伴って現像剤中に微粉トナーが増え、この微粉トナーによるキャリア表面が汚染されて帯電量が低下し、現像装置からのトナーの飛散、現像ローラ上への微粉トナーの付着などの問題があった。

そして磁性キャリアを用いて非磁性のトナーを帯電させる２成分現像剤を使用し、現像ローラ上に帯電されたトナーのみを保持させて静電潜像に飛翔させ、該潜像を現像するようにした現像方式は、従来、非接触の１成分現像の手段として検討されてきたが、近年、高速の画像形成が可能な現像方式として、特に感光体上に複数のカラー画像を順次形成する１ドラム色重ね方式用としても検討されてきた。この方式では、感光体上に正確にトナーを重ねることで色ズレの少ないカラー画像形成が可能であり、カラーの高画質化に対応する技術として注目されてきた。

しかしながらこの１ドラム色重ね方式では、使用する色数分の現像装置を感光体の周りに配置せねばならないから、感光体が大型になり、画像形成装置の小型化の妨げになる。そのため、使用するトナーの色に対応した複数の電子写真プロセス部材を並べて配置し、転写部材の送りに同期させてカラ−画像を形成して転写部材上で色重ねを行うタンデム方式が注目されてきた。しかしながらこの方式では、高速性に優れている利点があるものの、各色の電子写真プロセス部材を並べて配置しなければならないために大型化する欠点を有していた。この対策として感光体同志の間隔を狭くし、小型化した画像形成ユニットを配置した小型タンデム型画像形成装置が提案されている。

このように構成された小型のタンデム型画像形成装置においては、画像形成ユニットの幅方向のサイズを極小にするため、現像装置を縦型とすることが有利である。すなわち、感光体の上部方向に現像装置を配置することがレイアウト上望ましい。しかしながら従来の２成分現像方式では、このように現像装置を縦型に配置した場合、現像剤の還流、すなわち現像剤攪拌部から感光体に近接した現像部材への供給が複雑になり、装置の小型化に限界が生じると共に感光体へのキャリアの付着、トナーの飛散が避けられないという間題があった。

他の方法として、キャリアを用いない１成分現像方式も提案されているが、現像ローラを感光体に接触する方式では感光体のトルク変動をきたし、タンデム型の弱点である色ずれを助長させてしまう欠点があった。また、感光体に非接触な方式では、トナーをチャージロールで帯電させ、弾性規制ブレードで現像ローラ上の層厚を規制していたため、トナーの添加剤がチャ−ジロールに付着して帯電能力が低下したり、規制ブレードにトナーが付着し層形成が不均一になってしまい、画像欠陥をきたすことがあった。

そのため、これらの問題を解決する手段の一つとして、前記した磁性キャリアを用いて非磁性のトナーを帯電させる２成分現像剤を使用し、現像ローラ上に帯電されたトナーのみを保持させて静電潜像に飛翔させ、該潜像を現像するようにした現像方式が注目されてきた。すなわちこのようにした現像方式では、現像ローラが感光体と非接触であるからトルク変動をきたすことがなく、ドット再現性に優れて長寿命化が可能な高速の画像形成装置が提供できる。

こういった技術に関する従来技術としては、特許文献１に静電潜像担持体に対して非接触に設置したドナーロール（現像ローラ）上に非磁性トナーで薄層を形成し、交流電界によって静電潜像担持体上の潜像に該トナーを飛翔させる提案がなされている。また特許文献２には、磁気ロールを用いて現像剤をドナーロールに進ませ、このドナーロール上にトナーを転移させてトナー層を形成する現像装置が示されている。

しかしながらこれらの提案では、２成分現像剤を採用してドナーロール上への薄層形成は可能なものの、トナーの帯電が高くなった場合にドナーロール上のトナーの分離が困難になり、強い交流電界が必要とされる。この電界が静電潜像担持体上のトナー層を乱してしまうので、色重ねなどには間題を有していた。そのため特許文献３には、ドナーロールと静電潜像担持体の間にワイヤからなる補助電極を設け、この補助電極に弱い交流電界を印加して現像されたトナーを乱さないようにした、いわゆるパウダークラウド現像法が提案されている。

そして理論面では、非特許文献１で東芝（株）から、２成分現像剤を用いた現像ローラ上のトナー層の形成についての報告がなされ、特許文献４に特許としての出願がある。

また上記した従来の技術は、現像性の高いトナーの粗粉が選択的に静電潜像担持体に現像されやすく、連続印刷を行うと帯電性の高いトナーの微粉が現像スリーブに堆積して選択現像が起こりやすく、画像濃度の低下が生じる傾向があった。さらに、トナーの帯電制御が複雑で、静電潜像担持体に高い表面電位と大きな現像電界を印加することを必要としていた。そのため、現像ローラ上にトナーの消費領域と非消費領域とが生じると、その現像ローラ上におけるトナーの付着状態とトナーの電位差にばらつきが生じる関係から、前の現像画像の一部が次の現像時に残像（ゴースト）として現れる現象、いわゆる履歴現象が発生しやすいという不具合がある。さらに、高濃度の現像パターンを連続して印字した場合、描画後のトナーの需要と供給のバランスが悪く、現像ローラ上のトナー層形成が良好に行われず、画像濃度にムラが生じるなどの画像不均一性がおこりやすく、現像装置を小型化する場合の課題となっていた。

これを防止し、現像ローラ上のトナーを確実に回収する方法として特許文献５には、専用の回収ロールを用いる提案がなされている。しかしながらこれらの方法は、複雑な機構が必要で小型の電子写真プロセスには実用化されていない。さらに磁気ブラシを用いた履歴現象の対応策として特許文献６に、磁気ロールの磁束密度の半値幅領域を広く設定することにより、現像ローラ上のトナーの回収と供給を図る提案がなされている。また、タンデム型の現像装置の制御方法として特許文献７には、転写工程を行っている画像形成部以外の画像形成部における現像装置の動作を停止させ、現像剤の劣化を防ぐようにした出願がなされている。

また、こういった磁性キャリアを用いて非磁性のトナーを帯電させる２成分現像剤を使用し、現像ローラ上に帯電されたトナーのみを保持させて静電潜像に飛翔させ、該潜像を現像するようにした現像方式においては、選択現像による画像濃度低下、トナーを現像ローラに保持させたまま長時間放置することによる現像欠陥、画像劣化、現像ゴースト、トナー飛散、スリーブ付着などが生じるため、特許文献８（特許文献９）には、２成分現像剤による磁気ブラシを形成する磁気ロール（供給ローラ）と、この磁気ロール（供給ローラ）から供給されたトナーの薄層を担持するドナーロール（現像ローラ）と、このドナーロールと静電潜像担持体との間に設けられた電極とを有し、この電極には直流と交流からなるバイアスを、現像ローラには直流バイアスを、そして磁気ロールにはスイッチで異極性となる電圧に切り替えられるようにした直流バイアスを印加するよう構成し、コピーとコピーの間や紙間を利用して、電位差で現像ローラ上のトナーを磁気ロールに回収することで、トナーの帯電を安定化させて上記問題点を解決するようにした現像装置が示されている。

また特許文献１０には、前記特許文献８に示された現像ローラと静電潜像担持体との間に電極を設ける方式につき、電気的にバイアスされて張力のかかった電極線の振動による不均一な現像や、塵が瞬間的に電極に付着して現像ローラに条痕を生じさせる現象が生じるとして、電極を埋め込んだ現像ローラを用いた現像装置が従来例として紹介され、さらにこの電極を埋め込んだ現像ローラを用いた場合でも、現像ローラ上に付着したキャリアの画像への付着、現像ローラに埋め込んだ電極が所定間隔を持っているため静電潜像担持体へのトナー供給効率が悪く、画像比率が高い画像を連続して現像処理した場合に画像抜けを生じる現象、磁気ロールと現像ローラへ印加する交番バイアスで選択現像が生じ、画質低下、濃度低下を生じる現象などを防止するため、現像スリーブ上に印加される交流成分を磁気ロール側に引き戻すよう設定した現像装置が示されている。

しかしながら前記特許文献３に記載されたパウダークラウド現像法は、補助電極のワイヤが非常に汚れやすく、また、振動による画像劣化等が発生するため、あまり一般的な方法とはなっていない。さらに特許文献５、特許文献６などに示された装置も、トナーの掻き取り装置や回収ロールの設置が必要であったり、特別な回収バイアスの印加などによってトナーのストレスが増し、トナーの耐久性能劣化の要因になったり、次の現像タイミングでの現像ローラの層形成に時間を要し、高速性を損なったりしていた。また長期使用時に、キャリアの耐久性能劣化によってトナーの帯電性が変化し、現像ローラ上のトナーの帯電特性が大きく変化して補給トナーや回収トナーの帯電の分布が広くなり、帯電不良によるトナーの飛散やカブリの原因になっていた。さらに劣化したキャリアの交換の煩わしさがあり、実用にはいたっていないのが実情である。

また、タンデム型の現像装置の制御方法としての特許文献７に示された装置は、転写工程を行っている画像形成部以外の現像装置の動作を停止させたり、現像ローラと磁気ロール（供給ローラ）間に印加する高圧を高周波数で切り替える装置や制御が必要であり、高価にならざるを得ないと共に、現像装置はドナーロールや磁気ロール、及び撹拌部材を横に並べた構成となっており、小型化が難しいという欠点がある。

また、特許文献８（特許文献９）、特許文献１０に示された装置も、特許文献８のものは前記したパウダークラウド現像法であって、補助電極のワイヤが非常に汚れやすく、振動による画像劣化等が発生する。さらに特許文献１０に示された装置も、現像ローラに電極を埋め込む必要があると共にこの電極にＡＣとＤＣを重畳したバイアスを供給するためのブラシ電極が必要な複雑な構成であり、電極が周方向に断続していると共に、ブラシ電極が何らかの理由で汚れたり振動などでトナーが固着し、現像ローラの電極に接触できなくなると全くトナーの制御ができなくなる。

またこの現像方式では、現像剤中に現像されない微粉や外添剤等が含まれると現像性を落とす原因となる。そこで現像性を向上させるため、現像ローラと感光体ドラム間ギャップを狭くする、又は、現像ドラムに印加する交流バイアスのピーク電圧（Ｖｐｐ）を高くする、などの方法が用いられているが、このようにすると、現像ローラ上のトナー層と感光体ドラムの間でリークが発生し、白地の上にφ０．１〜２．０ｍｍの色点や黒点が生じる不良画像が発生する。

また現像ゴーストには、磁気ブラシに交流電圧を印加することで、現像終了後も瞬時に層形成がおこなえ、常に最短時間で現像ローラ上の薄層トナーを飽和状態にしておく有効な手段でもある。更に、供給ローラと現像ローラ間のギャップを狭めることも同様の効果が得られ、これらは、薄層トナーを剥ぎ取る際にも効果的に働くといえる。しかしながら、このように供給ローラと現像ローラ間のギャップを狭めたり、現像ローラに印加する交流バイアスのピーク電圧（Ｖｐｐ）を高くすると、例え高抵抗の現像剤がトナーの受け渡しをしていても、リークが発生して大電流が流れ、機械本体の電気回路へのノイズの回り込みによって異常画像や誤動作の弊害を誘発する。これは、特に、現像ローラからトナーを剥ぎ取った直後の現像ローラで顕著であり、現像ローラの表面抵抗が低くなって、再度層形成を行う際にリークが発生しやすくなる。

また、この種の現像方式においては、供給ローラのキャリアによって形成される磁気ブラシで供給ローラと現像ローラとが接触しているため、現像ローラ上のチャージアップされたトナー層から供給ローラへリークが発生して大電流が流れることがある。すなわち、絶縁性キャリアを用いるとこういった問題は防げるがチャージアップによって現像性が落ちるため、キャリアとして１０^８〜１０^１０Ωｃｍのどちらかと言えば導電性に近いキャリアを使用した場合であり、湿度などの環境条件により、現像ローラと磁気ブラシを介した供給ローラ間の抵抗値が低下し、磁気ブラシを通じてリークが発生してしまうわけである。

このうち、現像ローラ上のトナー層と感光体ドラムの間でのリークによる色点や黒点を押さえる方法として、例えば特許文献１１および１２には、内部に静止磁石を有し、磁石ローラで構成した供給ローラ上の磁気ブラシから現像剤を移し取り、感光体ドラム上の潜像を現像するようにした現像ローラを有する現像装置に於いて、現像時における感光体電荷のリーク防止のため、現像ローラ表面に１０^６Ω以上のアルマイト加工などによる絶縁層を設けることが示されている。

また特許文献１３には、１成分現像剤を表面に担持し、潜像担持体に接触して接触現像する現像ローラを金属で形成した場合、潜像担持体の非画像部に感光層の一部が欠如したピンホールがあると、現像ローラの現像剤のない現像剤非担持領域がこのピンホールと直接接触し、像担持体から現像ローラへ許容電流値より大きな電流が流れ、画像部に白抜けや筋状の黒色部が発生することがあるため、現像ローラ表面をアルマイト処理し、大電流が流れるのを防止した現像装置が示されている。

米国特許第３，８６６，５７４号公報米国特許第３，９２９，０９８号公報特開平３−１１３４７４号公報特開昭５９−１２１０７７号特開２０００−８１７８８公報特開平７−１２８９８３号公報特開昭６３−２４９１６４号公報特開平７−７２７３３号公報ＵＳＰ５，４２０，３７５号公報特開２０００−２５０２９４号公報特公平２−３７５９４号公報特開２００１−３１８５２６号公報特開２００１−３４３８２９号公報電子写真学会誌第１９巻第２号（１９８１）第４４頁〜第５１頁、「タッチダウン現像法」東芝（株）、保坂靖夫、米田等

しかしながら、前記特許文献１１乃至１３に示されているのは現像ローラのリーク防止技術であり、供給ローラと現像ローラ間のリークは、現像ローラをアルマイト処理しても、現像ローラ上のチャージアップしたトナーから磁気ブラシを経由して供給ローラに流れ込むリークを防止することはできない。しかも、間に磁気ブラシを経由しているため、現像ローラと感光体ドラムの間のリークよりも大電流が流れやすく、基板類の信号線にノイズを与え、特に露光系の信号線に影響が出た場合は、前記した横筋ノイズや誤動作など重大な問題が防ぎきれずにいた。

また、現像ローラと感光体ドラムの間のリークによる黒点や色点は、現像ローラと感光体ドラムが非接触であるためリークによる電流量は低く、画像欠陥としての不具合だけであるが、供給ローラと現像ローラ間のリークは基板に影響を与え、誤動作を起こさせることによって画像だけでなく、ハード的不具合をも誘発させる場合がある。

そのため本発明においては、簡単、安価な構成で供給ローラと現像ローラ間のリークを防止し、黒点や横線などの不良画像のない、安定した画像を維持できるようにした画像形成装置における現像装置を提供することが課題である。

上記課題を解決するため本発明は、
２成分現像剤を担持させた供給ローラより現像ローラ上にトナーのみを担持させ、潜像担持体との間に形成された現像バイアスにより潜像担持体上の潜像を非接触現像すると共に、記録紙の紙間に対応する潜像イメージ間の非現像間隔時に、該現像ローラ上のトナー層を供給ローラ側に回収するトナー剥ぎ取り工程と、その後に行われるトナー層再形成工程が存在する画像形成装置における現像装置において、
前記トナー剥ぎ取り工程において少なくとも現像ローラ上のトナー薄層の剥ぎ取りが行われない細幅領域を設け、トナー剥ぎ取りが現像ローラの一周未満の領域で行われるようにして、前記トナー層再形成工程を前記細幅領域から開始するようにしたことを特徴とする。

そして、前記トナー薄層の剥ぎ取りが行われない細幅領域が、磁気ブラシによる現像ローラとのニップをＮ（ｍｍ）とする時、現像ローラ上におけるＮ〜２Ｎ（ｍｍ）の幅の領域であることを特徴とする。

このように２成分現像剤を担持させた供給ローラより現像ローラ上にトナーのみを担持させ、潜像イメージ間の非現像間隔時に現像ローラ上のトナー層を供給ローラ側に回収するトナー剥ぎ取り工程とトナー層再形成工程を実施し、かつ、トナー剥ぎ取り工程において少なくとも現像ローラ上のトナー薄層の剥ぎ取りが行われない細幅領域を設け、トナー剥ぎ取りが現像ローラの一周未満の領域で行われるようにしてトナー層再形成工程を前記細幅領域から開始することにより、この細幅領域に残っているトナーによって現像ローラ上に高抵抗領域ができるから、そこからトナー層再形成工程を開始すれば、トナー層再形成用のバイアスを印加した際にリークに対してきわめて強くなり、前記したようなリークによって基板類の信号線にノイズを与え、露光系の信号線に影響が出て横筋ノイズや誤動作など重大な問題が発生するのを防止することができる。

そして、前記トナー薄層の剥ぎ取りが行われない細幅領域が、磁気ブラシによる現像ローラとのニップをＮ（ｍｍ）とする時、現像ローラ上におけるＮ〜２Ｎ（ｍｍ）の幅の領域とすることにより、細幅領域を非常に狭い幅とすることができ、現像性に影響を与えずにリークの防止を効果的に行うことができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１は本発明になる現像装置を有する画像形成装置の一実施例の模式図、図２は本発明になる現像装置の概略構成図、図３は本発明になる画像形成装置における現像装置の現像ローラへのトナー剥ぎ取り工程と再形成工程のタイムチャートである。

図中１は非磁性金属材料で円筒状に形成され、内部に複数の固定磁石が配設されて該固定磁石の周囲を回転可能としたスリーブ状の供給ローラ（磁気ロール）、２は供給ローラ１上に形成される磁気ブラシ１０によってトナーの薄層６を形成される現像ローラ、３は感光体（静電潜像担持体）ドラム、４は現像剤を構成するキャリア、５は同じくトナー、６は現像ローラ２上に形成されたトナー薄層、７ａは現像ローラ２へ直流（ＤＣ）バイアスＶ_ｄｃ１を印加する電源、７ｂは同じく現像ローラ２へ交流（ＡＣ）バイアスＶ_ａｃを印加する電源、８は供給ローラ１へ直流（ＤＣ）バイアスＶ_ｄｃ２を印加する電源、９は供給ローラ１上に形成された磁気ブラシの高さを一定に保つための穂切りブレード、２０は画像形成装置、５０Ａは画像形成装置２０のブラック用現像装置、５０Ｂは同じくイエロー用現像装置、５０Ｃは同じくシアン用現像装置、５０Ｄは同じくマゼンタ用現像装置、５３は記録紙を収容した給紙カセット、５４は記録紙を搬送するための無端状ベルト、５６は感光体ドラム３を帯電するための帯電器、５７は帯電された感光体ドラム３を露光して潜像を形成するための露光装置、５８は現像されたトナー像を記録紙に転写するための転写装置、５９はトナー像を転写された記録紙上のトナー像を定着するための定着装置である。なお、タンデム型画像形成装置においては、感光体ドラム（静電潜像担持体）３の周りに設置する帯電器５６、露光装置５７、現像装置５０、転写装置５８、クリーニング装置などをコンパクトに設計することが重要であり、本発明においては、現像装置５０は感光体ドラム３に対して隣接し、略垂直の方向に配置される。

このうち感光体ドラム（静電潜像担持体）３の材料としては、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）感光体、有機感光体（ＯＰＣ）などを用いることができる。正帯電有機感光体（正ＯＰＣ）は、オゾンなどの発生が少なくて帯電が安定しており、特に単層構造の正帯電有機感光体は、長期にわたる使用によって膜厚が変化した場合においても感光特性に変化が少なく、画質も安定するため長寿命のシステムには好適である。そして、正帯電有機感光体を長寿命のシステムに用いる場合、膜厚を２０μｍから４０μｍ程度に設定することが好ましい。２０μｍ以下の場合は、膜厚が減少して１０μｍ程度になったときに絶縁破壊によって黒点の発生が目だってくる。また、４０μｍ以上とした場合は感度が低下し、画像濃度低下の要因となる。

露光装置５７は、半導体レーザ、もしくはＬＥＤを用いることができる。正帯電有機感光体を用いた場合は７７０ｎｍ付近の波長が有効であり、アモルファスシリコン感光体の場合は６８５ｎｍ付近の波長が有効である。以下本発明においては、感光体ドラム３として正帯電有機感光体を用い、露光装置５７の光源としてＬＥＤを用いた場合を例に説明してゆく。

現像ローラ２の最表面は、均一な導電性のアルミニウム、ＳＵＳ、導電樹脂被覆などからなるスリーブで構成する。そしてそのシャフト部には、直流（ＤＣ）バイアス（Ｖ_ｄｃ１）７ａ、交流（ＡＣ）バイアス（Ｖ_ａｃ）７ｂを接続し、回転する現像ローラ２と感光体ドラム３、及び供給ローラ１との間にこの直流と交流を重畳したバイアスが作用するようにする。そして、この交流バイアス７ｂが供給する交流成分は、デューティ（Ｄｕｔｙ）比を５０％以下の矩形波で構成する。本発明においては、一例として直流バイアス（Ｖ_ｄｃ１）７ａを１００Ｖ、交流バイアス７ｂをＶｐｐが１．５ｋＶ、周波数３．０ｋＨｚ、デューティ（Ｄｕｔｙ）
比３０％に設定した。このように直流バイアス（Ｖ_ｄｃ１）７ａと交流バイアス７ｂを現像ローラ２に直接印加することによって、現像時に現像ローラ２と感光体ドラム３、及び、供給ローラ１との間に鋭いバイアス成分を印加することができ、現像開始時のトナー層形成の反応を良くすることができる。また、感光体ドラム３上の潜像に対して良好な現像性と共に、供給ローラ１に対してのトナー薄層６の回収性が高まり、連続印字の安定性が改善される。感光体ドラム３と現像ローラ２との間隔は、一例として約２５０μｍとしてこの間にワイヤ電極等は用いない。

トナー５は、選択現像性を回避するために粒度分布を規定することが重要である。一般的にトナーの粒度分布の広がりはコールターカウンターで測定され、粒度分布の広がりは、その体積分布平均粒径と個数分布平均粒径の比でもって表現される。選択現像を防止するためにはその比率を小さくすることが重要である。分布が広いと、連続印刷時に現像ローラ２に比較的粒度の小さなトナーが堆積し、現像性を低下させる。本発明においては、正帯電のトナーを用いる場合を一例として説明するが、前記したバイアスとの関係を逆にすることで、負帯電のトナーを用いた場合でも同様に構成できることは自明である。

キャリア４としては、マグネタイトキャリア、Ｍｎ系フェライト、Ｍｎ−Ｍｇ系フェライトなどを用いることができ、適正な抵抗値を上げない範囲で表面処理して用いることも可能である。本発明では一例として、体積固有抵抗が１０^８Ωｃｍにシリコーン樹脂被覆をし、飽和磁化が４０ｅｍｕ／ｇ、平均粒径３５μｍのフェライトキャリアを用いた。平均粒度が５０μｍを超えるとキャリアのストレスが増大すると共にトナー濃度を上げられず、現像ローラ２へのトナー供給量が減少する。

またトナー５とキャリア４の混合割合は、キャリア４およびトナー５の合計量に対しトナー５を５〜２０重量％、好ましくは５〜１５重量％とする。トナー５の混合割合が５重量％未満であると、トナーの帯電量が高くなって十分な画像濃度が得られなくなり、２０重量％を超えると今度は十分な帯電量が得られなくなるため、トナー５が現像器から飛散して画像形成装置内を汚染したり、画像上にトナーカブリが生じる。

現像ローラ上のトナー薄層６の飽和トナー量は、直流バイアス（Ｖ_ｄｃ２）８と直流バイアス（Ｖ_ｄｃ１）７ａの差によって決定される。直流バイアス（Ｖ_ｄｃ１）７ａを１５０Ｖ、直流バイアス（Ｖ_ｄｃ２）８の値を４００Ｖに設定すると、現像ローラの２周目で約１．０ｍｇ／ｃｍ^２のトナー層が得られる。トナー層６の厚さの調整は、基本的には｜（Ｖ_ｄｃ２）−（Ｖ_ｄｃ１）｜の電位差によって得られるが、トナーの帯電量や供給ローラの磁極の強さなどの要因も寄与する場合がある。トナー層６の厚さは、直流バイアス（Ｖ_ｄｃ２）８の値を画像データによって変化させると均一な画像を得ることができる。高濃度印刷を連続して行う場合には、｜（Ｖ_ｄｃ２）−（Ｖ_ｄｃ１）｜の値を少し高めに設定すると有利である。

トナー層６が０．５ｍｇ／ｃｍ^２以下と薄すぎると高濃度画像が連続した場合の濃度の追随性が低下し、画像ムラが発生しやすくなり、トナー層が１．５ｍｇ／ｃｍ^２を超えて厚すぎると現像ゴーストが目立ち、トナー飛散が目立つ傾向がある。トナー薄層６の厚さは、トナーの帯電量によっても左右され、トナー帯電量が１０μＣ／g以下、特に５μＣ／g以下と低いとトナー層厚が厚くなり、飛散が増大する。一方、トナー帯電量が２０μＣ／g以上になるとトナー層厚が薄くなり、帯電が上昇してトナーの現像性が低下する。

連続印刷での画像濃度を安定させるためには、印刷データによって定期的に現像ローラ２からトナー６を剥ぎ取り、リフレッシュする必要がある。これは、現像終了時に交流（ＡＣ）バイアス（Ｖ_ａｃ）７ｂを印加したまま、直流（ＤＣ）バイアス（Ｖ_ｄｃ２）８を変化させて現像ローラ上のトナー薄層６を磁気ブラシ１０に回収する剥ぎ取り工程を実施する。そしてその後、現像ローラ２上にトナー薄層６を再形成するトナー層再形成工程を実施するが、この剥ぎ取り工程と再形成工程を現像終了時毎に実施すれば、現像ローラ２は常にリフレッシュされるが、再度安定なトナー層を形成するのに時間を要し、十分な印刷速度を達成できない。良好な印刷速度を維持するためには、用紙間隔を調整して一定期間に現像ローラ２上のトナー薄層６を出し入れする時間を調整すればよい。用紙間隔を大きくしないで感光体ドラム３上の潜像に十分なトナーを供給するためには、感光体ドラム３に対して現像ローラ２の周速を１．５倍以上に設定すると、短時間にトナーの出し入れが可能になる。また、供給ローラ１を現像ローラ２に対して１超２倍以下の速度に設定すると、トナー薄層６の入れ替えが促進される。この時、供給ローラ１の回転方向が現像ローラ２に対して逆方向であることが好ましい。

図１は本発明になる現像方法を実施する画像形成装置の一実施例の模式図であり、この画像形成装置２０は、無端状ベルト５４が、給紙カセット５３からの記録紙を定着装置５９に向かって搬送可能に配設されており、記録紙を搬送するベルト５４の上側には、ブラック用現像装置５０Ａ、イエロー用現像装置５０Ｂ、シアン用現像装置５０Ｃ及びマゼンタ用現像装置５０Ｄが配設されている。そしてこれらの現像装置５０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）には、それぞれ供給ローラ１（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）、該供給ローラ１（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）に近接して現像ローラ２（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）が配設され、該現像ローラ２に対面して感光体ドラム３（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）が、さらにこの感光体ドラム３の周囲には、帯電器５６（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）及び露光装置５７（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）が配置されている。

このように構成したハイブリッド型現像装置を有する本発明のタンデム型画像形成装置において、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックなどのそれぞれの色に対応したトナー５とキャリア４からなる２成分現像剤は、現像剤容器からそれぞれの現像装置５０に供給され、図２に示した供給ローラ１上に磁気ブラシ１０を形成し、攪拌によってトナー５が帯電される。そして、供給ローラ１上の磁気ブラシ１０は規制ブレード９によって層規制され、供給ローラ１に加えられた直流バイアス（Ｖ_ｄｃ２）８と現像ローラ２に加えられた直流バイアス（Ｖ_ｄｃ１）７ａ間の電位差、及び交流バイアス７ｂによって現像ローラ２にトナー５のみの薄層６を形成する。

そして、図示していない制御回路からプリント開始信号が来ると、まず、帯電器５６によって正帯電有機感光体（正ＯＰＣ）で構成された感光体ドラム３が例えば４００Ｖに帯電され、その後、例えば７７０ｎｍの波長のＬＥＤを用いた露光装置５７による露光により、感光体ドラム３の露光後電位は約７０Ｖになって潜像が形成される。そしてこの潜像は、現像ローラ２に加えられた直流バイアス（Ｖ_ｄｃ１）７ａと交流バイアス７ｂにより、現像ローラ２上のトナー薄層６から感光体ドラム３に飛翔したトナーで現像され、トナー像が形成される。そして記録紙が、給紙カセット５３から送りだされてベルト５４で送られ、その記録紙が感光体ドラム３に達したとき、転写装置５８（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）による転写バイアスが印加されて記録紙にトナー像が転写され、定着装置５９で定着されて排紙される。その後前記したように、印刷データによって定期的に、交流（ＡＣ）バイアス（Ｖ_ａｃ）７ｂを印加したまま、直流（ＤＣ）バイアス（Ｖ_ｄｃ２）８を変化させて現像ローラ上のトナー薄層６を磁気ブラシ１０に回収するトナー剥ぎ取り工程と、その後のトナー層再形成工程を実施する。

そして、このように構成した画像形成装置において本発明では、トナー剥ぎ取り工程において少なくとも現像ローラ２上のトナー薄層６の剥ぎ取りを行わない細幅領域を設け、トナー剥ぎ取りが現像ローラの一周未満の領域で行われるようにして、前記トナー層再形成工程を前記細幅領域から開始するようにしたものである。そして、このトナー薄層の剥ぎ取りを行わない細幅領域は、供給ローラ１上に形成される磁気ブラシ１０が現像ローラと接触して形成するニップ幅をＮ（ｍｍ）とした時、現像ローラ２上のＮ〜２Ｎ（ｍｍ）の幅の領域とすればよい。

すなわち、現像ローラへのトナー剥ぎ取り工程と再形成工程のタイムチャートである図３に示したように、ｎ枚目の画像形成（イメージ）が時間ｔ_２で終了すると、現像ローラ２上のトナー薄層６を剥ぎ取るために薄層形成バイアスがＯＦＦされ、剥ぎ取り工程が始まる。そしてこの剥ぎ取り工程は、従来では、現像ローラ２の１周分に相当する時間ｔ_５まで行われていたが、本発明においては、時間ｔ₃でこれを止めて薄層形成バイアスをＯＮし、時間ｔ_３からｔ_５までのトナー層を剥ぎ取らない細幅領域を設け、かつ、この剥ぎ取らない細幅領域に位置する時間ｔ_４で次のｎ＋１枚目の画像形成（イメージ）を開始する。

するとこのｎ＋１枚目の画像形成は、現像ローラ２上のトナー層を剥ぎ取らない細幅領域から始められるわけであり、そのため、この細幅領域に残っているトナーによって現像ローラ２上に高抵抗領域ができるから、トナー層再形成用のバイアスを印加した際にリークに対してきわめて強くなり、前記したようなリークによって基板類の信号線にノイズを与え、露光系の信号線に影響が出て横筋ノイズや誤動作など重大な問題が発生するといったことを防止することができる。

以上が本発明になる画像形成装置における現像装置であるが、本発明によれば、潜像イメージ間の非現像間隔時に現像ローラ２上のトナー層６を供給ローラ１側に回収するトナー剥ぎ取り工程とトナー層再形成工程を実施し、かつ、トナー剥ぎ取り工程において少なくとも現像ローラ２上のトナー薄層６の剥ぎ取りが行われない細幅領域を設け、トナー剥ぎ取りが現像ローラ２の一周未満の領域で行われるようにしてトナー層再形成工程を前記細幅領域から開始することにより、この細幅領域に残っているトナーによって現像ローラ上に高抵抗領域ができるから、そこからトナー層再形成工程を開始すれば、トナー層再形成用のバイアスを印加した際にリークに対してきわめて強くなり、前記したようなリークによって基板類の信号線にノイズを与え、露光系の信号線に影響が出て横筋ノイズや誤動作など重大な問題が発生するのを防止することができる。

そして、前記トナー薄層６の剥ぎ取りが行われない細幅領域が、磁気ブラシ１０による現像ローラ２とのニップをＮ（ｍｍ）とする時、現像ローラ２上におけるＮ〜２Ｎ（ｍｍ）の幅の領域とすることにより、細幅領域を非常に狭い幅とすることができ、現像性に影響を与えずにリークの防止を効果的に行うことができる。

本発明によれば、簡単、安価な構成で供給ローラと現像ローラ間のリークを防止し、黒点や横線などの不良画像のない、安定した画像を維持できるようにした画像形成装置における現像装置を提供することができる。

本発明になる現像装置を有する画像形成装置の一実施例の模式図である。本発明になる現像装置の概略構成図である。本発明になる画像形成装置における現像装置の現像ローラへのトナー剥ぎ取り工程と再形成工程のタイムチャートである。

符号の説明

１供給ローラ（磁気ロール）
２現像ローラ
３感光体（潜像担持体）ドラム
４キャリア
５トナー
６トナー薄層
７ａ直流（ＤＣ）バイアス（Ｖ_ｄｃ１）電源
７ｂ交流（ＡＣ）バイアス（Ｖ_ａｃ）電源
８直流（ＤＣ）バイアスＶ_ｄｃ２電源
９穂切りブレード（層厚規制ブレード）
１０磁気ブラシ

Claims

２成分現像剤を担持させた供給ローラより現像ローラ上にトナーのみを担持させ、潜像担持体との間に形成された現像バイアスにより潜像担持体上の潜像を非接触現像すると共に、記録紙の紙間に対応する潜像イメージ間の非現像間隔時に、該現像ローラ上のトナー層を供給ローラ側に回収するトナー剥ぎ取り工程と、その後に行われるトナー層再形成工程が存在する画像形成装置における現像装置において、
前記トナー剥ぎ取り工程において少なくとも現像ローラ上のトナー薄層の剥ぎ取りが行われない細幅領域を設け、トナー剥ぎ取りが現像ローラの一周未満の領域で行われるようにして、前記トナー層再形成工程を前記細幅領域から開始するようにしたことを特徴とする画像形成装置における現像装置。
前記トナー薄層の剥ぎ取りが行われない細幅領域が、磁気ブラシによる現像ローラとのニップをＮ（ｍｍ）とする時、現像ローラ上におけるＮ〜２Ｎ（ｍｍ）の幅の領域であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置における現像装置。