JP4337499B2 - 現像装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Description

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。

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。

特開平９−２１１９７０号公報（発明の実施の形態の欄、図１） 特開平９−２５１２３７号公報（発明の実施の形態の欄、図１） 特開平１０−３１９７０８号公報（発明の実施の形態の欄、図１） 特開平１０−３４０００３号公報（発明の実施の形態の欄、図１）

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。

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。

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式も開示されている（例えば特許文献２参照）。

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、この濃度むらが顕著となる。

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３，４参照）。
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。
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、濃度むらを長期に亘って抑止できると共に、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。

すなわち、本発明の基本的構成は、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に対向する位置に配設されて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且つトナー担持体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に対向する位置に配設され、トナー担持体２との対向部位にてトナー搬送方向と逆方向に向かって二成分現像剤を担持搬送し且つトナー担持体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、回転軸を中心に回転することで回転軸の周方向に二成分現像剤を搬送し且つ前記供給用現像剤担持体３から受け取った二成分現像剤を前記回収用現像剤担持体４に受け渡す搬送部材５とを備えた現像装置である。

特に、本発明は、図１に示すように、回収用現像剤担持体４は、当該回収用現像剤担持体４とトナー担持体２との対向部位における現像剤の重力による分力成分が回収用現像剤担持体４の現像剤搬送方向に向かう成分を含むように配置され、回収用現像剤担持体４とトナー担持体２との対向部位において回収用現像剤担持体４の現像剤搬送方向上流側に供給される単位時間当たりの現像剤供給量をＵとし、回収用現像剤担持体４の現像剤搬送方向下流側から排出される単位時間当たりの現像剤排出量をＬとしたときに、Ｌ≧Ｕを満たすように回収用現像剤担持体４による現像剤搬送速度を設定することを特徴とする現像装置である。

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。
また、トナー担持体２は、少なくとも表面が弾性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く、弾性部材の場合、像担持体１とは接触しても差し支えない。
そして、二つの現像剤担持体３，４は、内部に磁界発生手段を具備し、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。
更に、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現像磁極や、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。
更にまた、トナーを二つの現像剤担持体３，４とトナー担持体２との間で有効に受け渡す観点からは、供給用現像剤担持体３とトナー担持体２との間、及び、回収用現像剤担持体４とトナー担持体２との間には、トナー担持体２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が好ましく、このとき、現像剤担持体３，４へ印加するバイアスは、直流電圧でもよいし、交流重畳直流電圧であっても差し支えない。

一方、搬送部材５は、二つの現像剤担持体３，４と同様、内部に磁界発生手段を具備していることが、二成分現像剤を有効に搬送する観点から好ましい。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。
また、搬送部材５は、二つの現像剤担持体３，４との対向部位において、同一方向に回転することが好ましく、このことにより、搬送部材５と二つの現像剤担持体３，４との対向部位において、現像剤のストレスが軽減されることとなる。尚、搬送部材５と現像剤担持体３，４とが異なる方向に回転する態様であっても、現像剤の流れにストレスを与えないような態様であれば差し支えない。
本発明で使用されるトナーは、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い。

特に、本発明では、トナー担持体２と回収用現像剤担持体４との対向部位での現像剤の溜り発生を抑えるため、重力の作用を有効に活用しようとする趣旨から、回収用現像剤担持体４の中心がトナー担持体２の中心を通る鉛直線下方の位置より現像剤搬送方向上流側になるように回収用現像剤担持体４が配設されている。
ここで、現像剤の溜りについて説明する。図２（ａ）は、現像剤Ｇの溜りが発生したときの様子を示したもので、現像剤Ｇが供給用現像剤担持体３から搬送部材５を介して回収用現像剤担持体４側に流れているとき、トナー担持体２と回収用現像剤担持体４との対向部位から現像剤搬送方向上流側に現像剤Ｇの「溜り」が発生している（α域）。

この「溜り」を回避するため、本発明者らは、図３（ａ）（ｂ）に示すようなトナー担持体２と回収用現像剤担持体４との対向部位での現像剤Ｇに働く力を検討し、トナー担持体２と回収用現像剤担持体４との位置関係について、以下のような知見を得た。
すなわち、この対向部位では、現像剤Ｇに次の力が作用する。具体的には、キャリア帯電量及びトナー回収のためのバイアスに係わる電界による力（Ａ）、トナー担持体２と現像剤Ｇとの摩擦力（Ｂ）、回収用現像剤担持体４の現像剤搬送力（慣性力も含まれる：Ｃ）、現像剤Ｇの重力（Ｄ）、キャリアを吸引する磁気力（Ｅ）がある。
図３（ａ）のような本願のモデルのように、トナー担持体２と回収用現像剤担持体４との中心軸が鉛直方向から傾くように配設された場合には、現像剤Ｇの重力（Ｄ）が現像剤搬送力（Ｃ）に加算される方向に作用するため、現像剤Ｇは対向部位から排出され易くなる。このとき、現像剤Ｇの重力（Ｄ）には、角度θによって現像剤搬送力（Ｃ）方向の成分Ｄｃ（具体的にはＤ・ｃｏｓθ）が発生し、この成分が現像剤搬送力（Ｃ）に加算されるため、現像剤Ｇがこの部位から排出され易くなり、現像剤Ｇの「溜り」が抑止される。
特に、角度が３０°以上であれば、現像剤搬送力（Ｃ）が小さくても現像剤Ｇの「溜り」が一層抑止される（実施例参照）。
尚、θは、トナー担持体２の中心を通る鉛直線と、トナー担持体２の中心と回収用現像剤担持体４の中心を結ぶ線分とのなす角度を示している。

一方、比較モデルの図３（ｂ）のように、トナー担持体２と回収用現像剤担持体４とが、鉛直方向に配設された場合には、現像剤Ｇの重力（Ｄ）が鉛直方向に作用するのみで、特に現像剤搬送力（Ｃ）に加算されることもなく、現像剤Ｇを対向部位にそのまま留まらせようとする。このことが、この対向部位から上流側で現像剤Ｇの「溜り」を発生させる。
更に、現像が繰り返されて現像剤Ｇが劣化してくると、現像剤Ｇの流動性が低下し、トナー担持体２との摩擦力（Ｂ）は増加するため、この摩擦力（Ｂ）によって現像剤Ｇの「溜り」が一層助長される。
このとき、例えば、回収用現像剤担持体４の回転速度を上げ、回収用現像剤担持体４による現像剤搬送力（Ｃ）を大きくすることで「溜り」は解消される方向に向かうが、この回収用現像剤担持体４の現像剤搬送力（Ｃ）を大きくしすぎると、トナー担持体２からのトナー回収性能が却って低下する等の悪影響が発生する。
尚、これに対し、例えば、回収用現像剤担持体４をトナー担持体２の鉛直線下方より現像剤搬送方向下流側に配置させる（具体的には図３（ａ）とは反対方向に回収用現像剤担持体４を配置させる）と、現像剤Ｇの重力（Ｄ）は摩擦力（Ｂ）の方向に加算されるように作用するため、トナー担持体２と回収用現像剤担持体４との対向部位では、却って現像剤Ｇの「溜り」発生を助長することとなる。

また、本発明者は、更に「溜り」現象について解析を行い、次のような知見を得た。図２（ａ）において、α域での現像剤Ｇの「溜り」は、トナー担持体２と回収用現像剤担持体４との対向部位へ現像剤Ｇを供給する搬送部材５上の現像剤量（β域）と、対向部位から現像剤Ｇを排出する回収用現像剤担持体４上の現像剤量（γ域）との間で、β域の現像剤量がγ域の現像剤量を超えると、現像剤Ｇの「溜り」がトナー担持体２と回収用現像剤担持体４との対向部位から上流側に発生することとなる（α域）。そして、この現像剤Ｇの「溜り」が発生すると、現像剤Ｇの搬送性（流れ）が不安定になり、その結果、濃度むら等の画像欠陥に繋がることとなる。

そこで、このトナー担持体２と回収用現像剤担持体４との対向部位に着目すると、図２（ｂ）に示すように、現像剤搬送方向の上流側６に供給される単位時間当たりの現像剤供給量が、下流側７から排出される単位時間当たりの現像剤排出量より過多になると、上流側６の近傍から現像剤Ｇの「溜り」が発生し始める。
そのため、下流側７からの現像剤Ｇの排出を促すことで「溜り」が抑制される。この現像剤Ｇの排出を促すために、本発明では、トナー担持体２と回収用現像剤担持体４との位置関係並びに回収用現像剤担持体４の速度に着目し、回収用現像剤担持体４の速度パラメータが、トナー担持体２に対する位置関係に応じて可変設定されることを特徴とするものである。すなわち、回収用現像剤担持体４のトナー担持体２に対する位置関係を角度θの角度パラメータで表すと、角度パラメータを大きくすれば、両者の位置関係により、現像剤Ｇの重力成分のうち、現像剤搬送方向の成分が大きくなり、速度パラメータが小さくて済む。また、逆に、角度パラメータを小さくすれば、両者の位置関係により、現像剤Ｇの重力成分のうち、現像剤搬送方向の成分が小さくなるため、速度パラメータを大きくする必要がある。

更に、本発明を作用面からの態様で言い換えると、回収用現像剤担持体４とトナー担持体２とは、図２（ｂ）に示すように、両者の対向部位における現像剤搬送方向の上流側６に供給される単位時間当たりの現像剤供給量をＵとし、下流側７から排出される単位時間当たりの現像剤排出量をＬとしたときに、Ｌ≧Ｕを満たすものである。
また、本発明は、上述された現像装置を用いた画像形成装置をも対象とするものである。

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供給用現像剤担持体から回収用現像剤担持体に向かって現像剤を受け渡す搬送部材を配設し、回収用現像剤担持体の配設位置、現像剤搬送方向及び現像剤搬送速度を工夫するようにしたので、トナー担持体と回収用現像剤担持体との対向部位で現像剤の溜り発生を抑え、よって、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。
特に、回収用現像剤担持体とトナー担持体とは、両者の対向部位における現像剤の重力による分力成分が現像剤搬送方向に加算される位置関係に設定されることで、トナー担持体と回収用現像剤担持体との対向部位で現像剤の溜り発生を抑えることができる。
更に、回収用現像剤担持体とトナー担持体とは、両者の対向部位における現像剤搬送方向の上流側に供給される単位時間当たりの現像剤供給量が、下流側から排出される単位時間当たりの現像剤排出量を超えないような両者の位置関係及び速度を保つことで、現像剤の溜り発生を抑え、よって、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。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
◎実施の形態１
図４は、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。
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。

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。

ここで、本件発明の特徴点である現像装置３０について、図５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（図４参照）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を回動自在に収容している。このドナーロール３２には電源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。

そして、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、夫々電源３８，３９が接続され、トナー供給ロール３３からドナーロール３２へトナーを供給するための供給バイアスＶＳ、ドナーロール３２からトナー回収ロール３４へトナーを回収するための回収バイアス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、特に、本実施の形態では、ドナーロール３２の中心から垂下された直線と、ドナーロール３２の中心とトナー回収ロール３４の中心とを結ぶ直線とのなす角度θが、略３０°になるようにトナー回収ロール３４が配置されている。

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、同極の磁極Ｎ２，Ｎ３が反発磁極として作用するようになっている。
更に、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、同極の磁極Ｎ５，Ｎ６が反発磁極として作用するようになっている。
また、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。
そして、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（反時計回り）であり、搬送ロール３５の回転方向はこれらと逆方向（時計回り）になっている。

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。

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Ｇ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。

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５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の回転と共に反時計回りに搬送される。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。

次に、現像剤Ｇは、トナー供給ロール３３とドナーロール３２とが対向する領域（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。
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、トナー供給ロール３３から搬送ロール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、搬送ロール３５からトナー回収ロール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。

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。

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。
したがって、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すると共に、現像剤供給量も安定することから、トナー回収領域でのトナー回収性能が安定化し、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。

そして、トナー供給ロール３３とトナー回収ロール３４との間に、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との間の距離を等価的に広くすることができ、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の流れる方向を一方向にできるため、現像剤Ｇの受けるストレスも一層低減することが可能となり、現像剤Ｇの劣化に起因する画像かぶりやクラウド等の発生が抑えられる。
更に、トナー供給ロール３３とトナー回収ロール３４間のバイアスリークの抑制を同時に満足させることが可能となる。
尚、本実施の形態において、角度θを略３０°としたが、特にこれに限定されず、現像装置３０の小型化等の観点からは、この角度θは９０°以下が好ましい。これは、仮にト角度θを９０°より大きくすると、トナー供給ロール３３の位置がドナーロール３２の略直上に位置することとなり、トナー供給領域でのドナーロール３２への磁性キャリアの付着が顕著となり、その結果、画像抜け欠陥が多発する懸念がある。

本実施例は、角度θとトナー回収ロールの速度とを因子にし、これらと「溜り」の発生状況との相関を評価確認したものである。
本実施例では、ドナーロールとトナー回収ロールとの対向部位での移動方向は、反対方向（Ａｇａｉｎｓｔ方向：実施の形態１と同様）であり、また、角度θを０〜４５°、トナー回収ロール速度を２４０〜７２０ｍｍ／ｓの範囲で行った。更に、評価に使用した現像剤は、新品の現像剤（スタート時）と劣化後の現像剤（１０Ｋプリント後で代用）の二種とした。
その他の条件は次の通りとした。ドナーロールへ印加する現像バイアス：−５００Ｖ、トナー供給ロールへ印加する供給バイアス：−５５０Ｖ、トナー回収ロールへ印加する回収バイアス：−３００Ｖ、搬送ロール速度：４５０ｍｍ／ｓ、トリマギャップ（トリマとトナー回収ロール間ギャップ）：１ｍｍ、ドナーロールとトナー供給ロールの間隔：０．６ｍｍ、ドナーロールとトナー回収ロールの間隔：０．６ｍｍ。尚、ドナーロール、トナー回収ロールとトナー供給ロールの速度は全て同一に変化させた。
評価は、ドナーロールとトナー回収ロールとの対向部位での現像剤の溜り状況を目視判定した。
評価結果は、図６に示すように、次の点が確認された。
角度θを大きくしたり、トナー回収ロール速度を上げると、「溜り」の発生が減少する方向になり、また、角度θを大きくしてトナー回収ロール速度を抑えることも可能である。
更に、現像剤が繰り返し使用によって劣化してくると、「溜り」が発生しやすくなる。
しかしながら、角度θが３０°以上であれば、トナー回収ロール速度が２４０〜７２０ｍｍ／ｓで「溜り」は発生せず、更に、現像剤が劣化しても「溜り」が発生しない。
よって、この評価結果からも、トナー回収ロールを角度θを有した配置にすれば、現像剤の「溜り」を抑止でき、画像性能が安定した現像装置を提供できることが確認された。

本発明に係る現像装置の概要を示す説明図である。 （ａ）は現像剤の溜りの状況を示す説明図であり、（ｂ）は（ａ）の要部を示す説明図である。 （ａ）（ｂ）はトナー担持体と回収用現像剤担持体との配設位置と現像剤の挙動を示す説明図であり、（ａ）は発明モデル、（ｂ）は比較モデルである。 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。 実施の形態１の現像装置を示す説明図である。 実施例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，θ…角度

Claims (4)

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対向する位置に配設されて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且つ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、
   トナー担持体に対向する位置に配設され、トナー担持体との対向部位にてトナー搬送方向と逆方向に向かって二成分現像剤を担持搬送し且つ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、回転軸を中心に回転することで回転軸の周方向に二成分現像剤を搬送し且つ前記供給用現像剤担持体から受け取った二成分現像剤を前記回収用現像剤担持体に受け渡す搬送部材とを備え、
   前記回収用現像剤担持体は、当該回収用現像剤担持体とトナー担持体との対向部位における現像剤の重力による分力成分が回収用現像剤担持体の現像剤搬送方向に向かう成分を含むように配置され、
   回収用現像剤担持体とトナー担持体との対向部位において回収用現像剤担持体の現像剤搬送方向上流側に供給される単位時間当たりの現像剤供給量をＵとし、回収用現像剤担持体の現像剤搬送方向下流側から排出される単位時間当たりの現像剤排出量をＬとしたときに、Ｌ≧Ｕを満たすように回収用現像剤担持体による現像剤搬送速度を設定す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乃至３の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。

Images