JP4899395B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ等の画像形成装置に使用される現像装置、及び、該現像装置を用いた画像形成装置に関する。

トナーとキャリアよりなる２成分系現像剤により感光体ドラム等の像担持体上の静電潜像を現像する画像形成装置では、現像領域となる現像スリーブ上にキャリアにより磁気ブラシを形成し、磁気ブラシを介してトナーを供給して静電潜像を現像する。

現像装置内では、トナーとキャリアとが均一分散する様に攪拌され、トナーが帯電後、現像スリーブ上に現像剤が供給され、像担持体上の静電潜像が顕像化される。像担持体上の静電潜像を顕像化した後、使用された現像剤は現像スリーブより除去、回収される。回収された現像剤は、画像形成で消費された分のトナーが補給され、画像形成に繰返し使用される。

近年、画像形成装置のコンパクト化が望まれ、それに伴い現像装置の小型化の必要性もますます加速されてきた。

しかしながら、２成分現像剤を用いた現像装置を小型化すると、現像剤の量が少なくなり、耐刷枚数の増加に伴って現像装置からのトナー飛散や、記録紙上の地肌カブリ、画像濃度変動等の問題が早期に発生するようになった。

これらの問題が生じる原因の１つにトナーの帯電量低下がある。トナーの帯電量低下は、キャリア表面へのトナー成分の融着や、トナーの流動性を高めるために用いられているシリカ微粒子や酸化チタン微粒子等の外添剤のキャリア表面への付着に起因する。このようにキャリア表面が被覆されると、キャリアとトナーとを現像装置内で混合攪拌してもキャリア表面とトナー表面との接触帯電が阻害されるため、トナー帯電量が低下するものと考えられている。したがって、現像剤の絶対量が少なくなると、より早期にトナー帯電量の低下が発生する傾向がある。

このような問題に対して、現像装置内のキャリア量を多くする方法があるが、装置自体を大型化してしまう。また、現像剤の交換頻度を高める方法もあるが、コストの増大を招いてしまう。そこで、トナー消費量が少ない画像比率（ｄｕｔｙ）の低いものを画像形成した場合、現像剤担持体上に残存する２成分現像剤よりトナーとキャリアを分離してキャリアの劣化速度を抑制する技術が提案された（たとえば、特許文献１参照）。
特開平１０−２６８８５号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、キャリア寿命を若干伸ばすことはできたが、キャリア表面に付着したトナー成分を除去することができないので、結局トナー帯電量が低下し、画像濃度の変動やカブリの発生、トナー飛散などの問題を解消することはできなかった。このように、２成分現像剤を用いた現像装置をコンパクト化すると安定した画像形成が困難になるという問題があった。

本発明は、２成分現像剤を用いた現像装置において、キャリア劣化を防止して長期にわたり良好な画像形成を行えるコンパクトな現像装置を提供することを目的とする。

発明者は、鋭意研究を重ねたところ、以下の記載の何れかの構成により、前記課題を解決することができた。

請求項１に係る現像装置は、潜像担持体上に形成された潜像をトナーで可視化する現像装置において、該現像装置は、トナー、キャリア、及び該トナーと逆極性に帯電する微粒子を含有する現像剤と、前記現像剤を担持するための磁性体を内蔵し、前記現像剤を搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体との電位差によって、前記現像剤担持体に担持された前記現像剤からトナーを分離して担持し、当該トナーを用いて前記潜像担持体上に形成された潜像を可視化するトナー分離ローラと、前記現像剤担持体上に担持されたトナー分離後の現像剤にストレスを付与するストレス付与手段とを有することを特徴とするものである。

請求項２に係る現像装置は、請求項１に記載の現像装置において、前記ストレス付与手段が、前記現像剤担持体に担持された前記現像剤に接触するように配置されたブレードまたはローラであることを特徴とするものである。

請求項３に係る画像形成装置は、前記潜像担持体と、前記潜像担持体上に潜像を形成する手段と、請求項１又は２に記載の現像装置とを備えたことを特徴とするものである。

潜像担持体上に形成された潜像をトナーで可視化する現像装置として、トナー、キャリア、及び該トナーと逆極性に帯電する微粒子を含有する現像剤と、前記現像剤を担持するための磁性体を内蔵し、前記現像剤を搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体との電位差によって、前記現像剤担持体に担持された前記現像剤からトナーを分離して担持し、当該トナーを用いて前記潜像担持体上に形成された潜像を可視化するトナー分離ローラと、前記現像剤担持体上に担持されたトナー分離後の現像剤にストレスを付与するストレス付与手段と、を有する現像装置を用いることにより、トナーと逆極性に帯電する微粒子とキャリアとの間のストレスによって、劣化したキャリア表面をリフレッシュすることができ、長期にわたって良好な画像を形成できる。

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
（画像形成装置）
図１は、本発明を適用し得る画像形成装置の一例を示した断面図である。図１に示すように、潜像担持体である感光体１の周りに、帯電装置３、レーザ露光光学系４、現像装置２、クリーニング器８、転写装置５が配置される。この画像形成装置を用いた画像形成工程は、次のように行われる。帯電装置３により、感光体１の表面が一様に帯電され、その後レーザ露光光学系４によりが画像露光され、潜像が形成される。この潜像を現像装置２によりトナーで顕像化し、この顕像化したトナー像を転写紙７上に転写装置５を用いて転写する。転写紙７上のトナー像は、定着装置６により転写紙上に定着される。転写後感光体１上に残された残トナーは、クリーニング器８によりクリーニングされる。クリーニングされた感光体１の表面は、再度、画像形成工程に供せられる。

感光体１はアルミニウム等の導電性材料を素材としたドラム状の基体を回転軸１１により回転自在に軸支し、基体の周面に、ＯＰＣ等からなる光導電層を形成したものである。基体は回転軸１１を介して接地されており、感光体ドラム１は矢印方向に回転する構成となっている。

帯電装置３は、放電ワイヤーによるコロナ帯電装置や導電性ローラや導電性ブラシ、導電性粒子などを用いた接触帯電装置、又は鋸歯状の電極を用いた針帯電装置などを用いることができる。帯電極性は、正負どちらでも良いが、近年、感光体１に積層型感光体を用いることが多く、そのため負極性に帯電することが一般的となっている。
（現像装置）
次に図２を用いて、本発明に係る現像装置の第一の実施形態について詳細に説明する。現像装置２において、ハウジング２９内に収容された現像剤は、トナーと、キャリアと、トナーと逆極性に帯電した微粒子とを含み、攪拌部材２５によって攪拌させられ、均一に分散されると共に、キャリアとトナーとが接触することにより、トナーが帯電する。トナーの帯電極性は、現像方式により異なる。感光体１の表面が負の極性に帯電させられ、画像部分を露光する方式では、トナーは感光体１と同極性の負極性となり、また、非画像部分を露光する方式では、正極性に帯電することになる。最近は、画像部分を露光する方式が多く、トナーは負に帯電することが多い。

攪拌部材２５により攪拌された現像剤は、現像剤担持体２１に搬送される。現像剤担持体２１は、その内側に固定された磁性体を内蔵している。磁性体の磁極は、図２に示すように５極が形成されている。Ｎ２、Ｎ３の同極着磁された部分に搬送された現像剤は、現像剤担持体２１の外側のスリーブが矢印方向に回転することにより、現像剤の穂高を規制する穂高規制ブレード２６の方向に搬送される。穂高規制ブレード２６で穂高規制され、一定の厚さに規制された現像剤層は、感光体１との対向部に搬送され、感光体１上に形成された潜像を現像する。潜像を現像後、現像剤担持体２１上の現像剤は、分離手段であるトナー分離ローラ２２によりトナーを分離される。この時、現像剤担持体２１とトナー分離ローラ２２との間には、トナーをトナー分離ローラ２２に回収する方向に電界が形成されるように、トナー分離電圧を電源２８により印加している。

トナー分離ローラ２２のトナー回収によりトナー濃度が低下した現像剤担持体２１上の現像剤は、ストレス付与手段に該当するブレード２４からの押圧によりストレスを受ける。ブレード２４は、現像剤担持体２１上の現像剤をせき止めない程度に現像剤に対して現像剤担持体２１方向に押圧している。この押圧力を受けた状態で現像剤がブレード２４の下を通過することによりストレスを受ける。このストレスにより現像剤中のキャリア表面に付着したトナー成分や他の異物が、トナーと逆極性に帯電した微粒子と接触し、擦り合うことにより剥ぎ取られる。この剥ぎ取りによりキャリア表面はリフレッシュされる。ブレード２４は、感光体１のクリーニングブレードと同様のゴムブレードや、また、金属ブレードや金属ブレードに樹脂やゴムを被覆したものなどが使用できる。

一方、トナー分離ローラ２２により回収されたトナーは、回収ローラクリーニングブレード２３によりトナー分離ローラ２２の表面から除去され、攪拌槽３０に戻され、攪拌部材２５により、現像剤中に攪拌混合される。トナー分離ローラ２２としては、金属ローラでも良いし、金属ローラに樹脂やゴムを被覆したものや、樹脂やゴムに導電性部材を混合したものでも良く、現像剤担持体２１との間で電界を形成できるものであれば良い。

このように現像後の現像剤からトナーを除去し、その後現像剤中のキャリアと、トナーと逆極性に帯電した微粒子との間でストレスを生じるようにすることにより、長期にキャリアを使用しても、劣化することなく、良好なトナー帯電量を維持することができ、その結果、高画質な画像を長期にわたって形成できる、コンパクトな現像装置を提供することができる。

図３に本発明に係る第二の実施形態を示す。本実施形態は、第一の実施形態において、ストレス付与手段にブレードに替えて、ローラ２４’を用いている。ローラ２４’は、金属ローラでも良いし、樹脂やゴム等のローラ状のもの、金属ローラにゴムや樹脂を被覆したものでも良い。また、停止していても良いし、回転していても良い。このローラ２４’は、両端の軸を図示していない付勢手段により現像剤担持体２１方向に付勢してる。また、このローラ２４’により現像剤は、せき止められることはなく、圧力を受けた状態でローラ２４’の下を通過する。この通過時に第一の実施形態と同じようにキャリアと、トナーと逆極性に帯電した微粒子との間で擦れあうようにストレスを生じ、その結果キャリア表面に付着したトナーや他の異物、微粒子等が除去され（以下、リフレッシュ効果ともいう）、良好なトナー帯電量を維持することができ、その結果、高画質な画像を長期にわたって形成できる、コンパクトな現像装置を提供することができる。

また、図４に本発明に係る第三の実施形態を示す。本実施形態は、第二の実施形態において、トナー分離ローラ２２から回収トナーを除去するための回収ローラクリーニングブレード２３をなくしている。本実施形態では、トナー分離ローラ２２に一定時間回収動作を行い、回収ローラ上にトナーを回収した後、トナー分離ローラ２２に印加している電圧を回収ローラ２２から現像剤担持体２１上に戻す電圧に替えることにより、トナー分離ローラ２２上のトナーを再度攪拌槽３０に戻すようにしたものである。この時の電圧印加のシーケンスを図７に示す。画像形成をしている期間は、電源２８をオンとして、トナー分離ローラ２２上にトナーを回収し、画像形成と次の画像形成の間である像間においては、電源２８をオフ状態にすることでトナー分離ローラ２２上のトナーを現像剤担持体２１上に回収する。このようにすることにより、キャリアの劣化を防ぐとともに、回収ローラクリーニングブレードが不要になり、よりコンパクトな現像装置とすることができる。

また、図５に本発明に係る第四の実施形態を示す。本実施形態は、第一の実施形態において、トナーとキャリアを分離する分離手段にトナー分離ローラ２２を用いたのに対して、キャリア回収ローラ３１を用いている。感光体１を現像後、現像剤担持体２１上の現像剤から電源２８によりバイアス印加されたキャリア回収ローラ３１によりキャリアと、トナーと逆極性に帯電している微粒子とを回収し、回収したキャリア及び微粒子をキャリア回収ローラ３１上のローラ２４”により押圧した状態でストレスを加え、その後ブレード２３により現像剤担持体２１上に戻し、攪拌槽３０で攪拌した後、再度現像に供するようにしている。すなわち、キャリア回収ローラがトナー分離後の現像剤を担持する現像剤担持体を兼ねている。キャリア回収ローラ３１に印加する電圧は、キャリア及び、トナーと逆極性に帯電した微粒子を回収することのできる電圧であればよい。また、キャリア回収ローラ３１及びストレスを加えるローラ、キャリア回収ローラ３１からキャリア及び、トナーと逆極性に帯電した微粒子をクリーニングするブレード２３は、前記第一の実施形態で使用したものを使用することができる。このようにすることで、キャリア表面に付着したトナーや他の異物、微粒子等が除去され、良好なトナー帯電量を維持することができ、その結果、高画質な画像を長期にわたって形成できる、コンパクトな現像装置を提供することができる。

また、図６に本発明に係る第五の実施形態を示す。本実施形態は、第一の実施形態において、感光体１を現像後にトナー分離ローラ２２によってキャリアとトナーを分離しているのに替えて、トナーとキャリアをトナー分離ローラ２２で分離した後、トナー分離ローラ２２で感光体１の潜像を現像する方式を用いている。この方式では、画像形成時においては、現像後のトナー分離ローラ２２上のトナーは、現像剤担持体２１に排出されるため、押圧接触するブレード２４を通過する現像剤のトナー濃度は低くなく、キャリアのリフレッシュ効果はあまりない。本実施形態では、画像形成と次の画像形成の間の非画像形成時に一旦トナー分離ローラ２２上のトナーを現像剤担持体２１上に回収するように電源２８のバイアスを変更し、トナーを現像剤担持体２１上に回収する。その後、画像形成動作に入り、電源２８のバイアスを元に戻すことにより、トナー分離ローラ２２上に一定量のトナーが保持されるまで、現像剤担持体２１上からトナーが分離され、トナー分離ローラ２２との対向部を通過後の現像剤担持体２１上のトナー濃度は一時的に急激に下がることになる。その結果、現像剤担持体２１上の現像剤は、低トナー濃度の状態でブレード２４を通過することになる。この時、キャリア表面に付着したトナーや他の異物、微粒子等がキャリアと、トナーと逆に帯電した微粒子との間で擦れあうことにより除去され、キャリア表面をリフレッシュすることができる。よって、良好なトナー帯電量を維持することができ、その結果、高画質な画像を長期にわたって形成できる、コンパクトな現像装置を提供することができる。なお、本実施形態では、像間における非画像形成時を利用し手いるが、画像形成装置に電源を投入したときに前記動作を行うようにしても良い。また、定期的に一定枚数ごとにするようにしても良い。更に、ストレスを加える部材として、ブレードを示したが、ローラ状でも良い。また、ストレスを加える部材は、常に現像剤に押圧接触していても良いが、現像剤濃度を低くした状態の時のみ押圧接触するように待避機構を設けても良い。
（現像剤）
現像剤としては、キャリアとトナーと、トナーと逆極性に帯電する微粒子とを含むものであればよい。

キャリア及びトナーとしては、一般に電子写真装置に用いられる２成分現像剤のキャリア及びトナーであれば用いることができる。

トナーと逆極性に帯電する微粒子は、例えば、トナーが負に帯電するのであれば、正に帯電する微粒子であれば良く、チタン酸ストロンチウムや、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化スズ、酸化セリウム、酸化マグネシウム、酸化クロム、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、ジルコン酸カルシウム、窒化ケイ素、窒化ゲルマニウム、炭化ケイ素、炭化チタン、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムなどの粒子にアミノ置換シラン化合物などで表面処理をしてもよいし、表面処理をしなくとも正に帯電すればそのまま使用してもよい。また、正に帯電するトナーの場合には、これらの粒子が負に帯電する表面処理材で処理すればよい。

微粒子の大きさとしては、０．１μｍ〜２．０μｍが好ましい。０．１μｍ未満の場合には、微粒子が逆極性であるトナーとの静電引力が大きくなり、トナーとキャリアを分離するときに微粒子もトナーと一緒に分離してしまい、分離後の現像剤中の微粒子が少なくなり、ストレスを与えてもキャリア表面を十分にリフレッシュできないという問題が生じる。また、微粒子が、２．０μｍを越える場合には、キャリア表面と接触する微粒子の数が少なくなり、この時もリフレッシュ効果は低下するという問題が生じる。

現像剤の調製方法としては、あらかじめトナーと微粒子を混合し、ヘンシェルミキサーなどでトナー表面に微粒子が付着した状態を作り、その後、ボールミル等でキャリアとの混合物を作製し、現像剤とする方法を取ることができる。

このように作製した現像剤は、スターターとして現像装置２に充填し、画像形成を行うことができる。また、画像形成とともにトナー及び微粒子が消費され、補充する必要がある。補充方法としては、表面に微粒子を付着させたトナーを現像装置２の攪拌槽３０に必要に応じて補充するようにすれば良い。また、トナーとは別に、微粒子のみを補充する方法をとっても良い。例えば、図１０に微粒子の補充方法を示す。微粒子３２を入れた微粒子槽３５と表面を粗面化処理したアルミローラ３４及びアルミローラ３４上の微粒子を量規制する微粒子規制ブレード３３を用いて、アルミローラ３４を回転させることにより、一定量の微粒子を攪拌槽３０に供給することができる。供給量については、あらかじめ実験により平均的な微粒子消費量を算出し、その量を一定枚数ごとに供給することができる。このようにすることにより、画像形成とともに微粒子が消費されていっても、現像剤中の微粒子を一定に保つことができ、キャリア表面のリフレッシュ効果を落とすことなく良好な画像を長期にわたって維持する現像装置を提供できる。
（帯電量測定装置）
トナー及びトナーと逆極性に帯電している微粒子の帯電量測定は、市販されている帯電量測定装置で測定することができるが、図８に示す測定装置により測定することもできる。

この装置を用いたトナーの帯電量測定方法について、説明する。

図８に示す回転可能な磁石体４２を内包する金属スリーブ４１上に、現像剤を散布する。金属スリーブ４１と数ｍｍのエアーギャップを構成するように金属円筒４４を設置する。金属スリーブ４１に電源４３からトナーと逆極のバイアスを印加して磁石体４２を回転させ、現像剤に含まれるトナーのほとんどを金属円筒４４に飛翔させる。このときの金属円筒４４に発生する電荷量を測る。図では、金属円筒４４に既知の容量を持つコンデンサを接続しており、コンデンサ両端の電圧から電荷量を求めることができる。また、飛翔したトナー量を電子天秤で測定し、トナーの重量あたりの帯電量を計算することができる。

また、トナーと逆極性に帯電した微粒子の帯電量は、前記方法において、金属円筒４４にトナーと同極のバイアス電圧を印加する他は、前記方法と同様に測定し、微粒子の重量あたりの帯電量を計算することができる。

なお、本願明細書における極性や帯電量は、以上のような測定方法で測定した値であり、平均的な値をいう。

以下、実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明の実施態様はこれらに限定されるものではない。
（実施例１）
現像装置は、図２に示す構成を有するものを用いた。現像剤担持体としては、磁性体に５極着磁のものを用い、スリーブに外形φ２４でアルミニウムを使用した。スリーブの回転方向は、図の矢印方向とし、回転速度は１５０ｍｍ／ｓｅｃとした。穂高規制ブレードには、厚さ３ｍｍのアルミニウムで現像剤担持体の磁極に対向するように配置し、スリーブとのギャップを４００μｍに設定した。攪拌ローラには、スクリュータイプのものを２本用いた。トナー分離ローラには、外形φ２０で表面をアルマイト処理したアルミニウムローラを用い、現像剤担持体の磁極と対向するように配置し、スリーブとのギャップは３５０μｍとした。トナー分離ローラは、図の矢印方向に回転し、回転速度は１５０ｍｍ／ｓｅｃとした。トナー分離ローラ上のトナーをクリーニングするブレードには、厚さ３ｍｍのウレタンゴムブレードを用いた。また、現像剤担持体上の現像剤にストレスを加えるストレス付与手段であるブレードには、厚さ１．５ｍｍ、長さ１０ｍｍ、ゴム硬度６０度のウレタンゴムブレードを用い、現像剤担持体上の現像剤に弾性接触するように取り付けた。取り付け状態を図９に示す。ブレード取り付け板にブレードを取り付け、ブレード取り付け板の両端をハウジングに固定した。この状態で現像剤担持体上の現像剤に押圧接触することでストレスを加えている。この時現像剤は、ブレード部で停滞することなくスリーブの回転力により下流方向に搬送させられる。

現像剤について説明する。キャリアとしては、フェライト粒子にシリコン樹脂を被覆した平均粒径４０μｍのものを用い、トナーとしては、スチレンアクリル重合トナーの平均粒径６．５μｍのものを用いた。トナーと逆極性に帯電する微粒子としては、０．１６μｍの疎水性シリカと０．３５μｍのチタン酸ストロンチウムを用いた。現像剤の調製は、トナー５０ｇに疎水性シリカ０．５ｇ、チタン酸ストロンチウム１．０ｇを混ぜ、ヘンシェルミキサーにて混合攪拌した後、キャリアとボールミルで混合し、トナー濃度８質量％の現像剤を作製した。

この現像装置及び現像剤を図１に示す画像形成装置に装着した。感光体は、外径が３０ｍｍのアルミニウム基体表面にアルマイト処理を施した後、下引き層を形成し、その上に電荷発生層、さらにその上に電荷輸送層を形成したものを使用した。下引き層はポリアミド樹脂に金属酸化物（酸化チタン）を分散したもので０．５μｍの厚みを有している。電荷発生層はポリブチラール樹脂にチタニルフタロシアニンを分散したもので０．３μｍの厚みを有している。電荷輸送層はポリカーボネート樹脂に、ホール輸送剤としてジアミノ系化合物並びに酸化防止剤としてヒンダードアミンを溶解した塗液を塗布し、２５μｍの層が形成されている。

感光体と現像剤担持体とのギャップは、現像剤担持体端部に取り付けた回転可能なコロを感光体に接触させることで一定間隔に保たれている。

感光体の表面電位は、−５５０Ｖに設定した。これは、グリッド付きのコロナ帯電器を使用しグリッド電圧を調整することで行った。また、潜像電位は−５０Ｖであった。

また、現像剤担持体には、ＤＣ−４００Ｖに交流１ｋＶｐｐ（２ｋＨｚ）を重畳した電圧を印加した。また、トナー分離ローラは、ＤＣ０Ｖに設定した。トナーの補充は、あらかじめトナーの表面に微粒子を付着させたものをトナー濃度検知手段に基づいて必要量を補充するようにした。

以上のような条件で、Ａ４Ｙ目のペーパー１２０ｋ枚の連続プリント試験（ＢＷ比で５％のテストチャートを使用）を行い、耐久前後の現像剤のトナー荷電量を図８に示す耐電量測定装置で測定した。また、初期のトナーと逆極性に帯電している微粒子の耐電量も同じ測定器を用いて測定した。耐久後のテストチャートのトナーカブリを目視観察し、トナーカブリが認められ、画像品質として許容できないものを×、トナーカブリは認められるが、画像品質として問題ないものを△、トナーカブリの認められないものを○とした。これらの結果を表１に示す。
（実施例２）
実施例１において、現像剤担持体上の現像剤にストレスを加えるストレス付与手段であるブレードに替えて、φ１２のアルミローラを用いた他は、実施例１と同様に行った。このアルミローラは、その両端をバネにより現像剤担持体方向に付勢するとともに両端に取り付けたコロにより、初期設定時の像担持体とのギャップを１００μｍにしている。また、アルミローラは像担持体の回転とともに従動回転する。評価結果を表１に示す。
（実施例３）
実施例２において、トナー分離ローラ上のトナーをクリーニングするブレードをなくし、トナー分離ローラと現像剤担持体表面とのギャップを３５０μｍとした。また、トナー分離ローラへの電圧印加は、画像形成時にはＤＣ０Ｖとしてトナー分離ローラにトナーを回収し、非画像形成時（像間）においてはＤＣ−６００Ｖを印加し、トナー分離ローラ上のトナーを現像剤担持体上に排出するようにした。その他については、実施例１と同様に行った。評価結果を表１に示す。
（実施例４）
実施例１において、画像形成時にはトナー分離ローラへの印加電圧を現像剤担持体と同電圧にし、非画像形成時（像間）に、ＤＣ０Ｖとした他は、実施例１と同様に行った。評価結果を表１に示す。
（実施例５）
現像装置は、図６に示す構成を有するものを用いた。現像剤担持体としては、磁性体に５極着磁のものを用い、スリーブに外形φ２４でアルミニウムを使用した。スリーブの回転方向は、図の矢印方向とし、回転速度は１５０ｍｍ／ｓｅｃとした。穂高規制ブレードには、厚さ３ｍｍのアルミニウムで現像剤担持体の磁極に対向するように配置し、スリーブとのギャップを４００μｍに設定した。攪拌ローラには、スクリュータイプのものを２本用いた。トナー分離ローラには、外形φ２０で表面をアルマイト処理したアルミニウムローラを用い、感光体と対向するように配置した、スリーブとのギャップは３５０μｍとし、感光体とのギャップは、１５０μｍとした。トナー分離ローラは、図の矢印方向に回転し、回転速度は１５０ｍｍ／ｓｅｃとした。また、現像剤担持体上の現像剤にストレスを加えるストレス付与手段であるブレードには、厚さ１．５ｍｍ、長さ１０ｍｍ、ゴム硬度６０度のウレタンゴムブレードを用い、現像剤担持体上の現像剤に弾性接触するように取り付けた。取り付け状態を図９に示す。ブレード取り付け板にブレードを取り付け、ブレード取り付け板の両端をハウジングに固定した。この状態で現像剤担持体上の現像剤に押圧接触することでストレスを加えている。この時現像剤は、ブレード部で停滞することなくスリーブの回転力により下流方向に搬送させられる。

現像剤及び感光体は、実施例１と同様のものを使用した。感光体の表面電位は、−５５０Ｖに設定した。これは、グリッド付きのコロナ帯電器を使用しグリッド電圧を調整することで行った。また、潜像電位は−５０Ｖであった。

画像形成時には、トナー分離ローラに、ＤＣ−４００Ｖに交流１ｋＶｐｐ（２ｋＨｚ）を重畳した電圧を印加し、現像剤担持体は、ＤＣ−６００Ｖに設定した。

非画像形成時（像間）には、トナー分離ローラに、ＤＣ−４００Ｖに交流１ｋＶｐｐ（２ｋＨｚ）を重畳した電圧を印加し、現像剤担持体は、ＤＣ−２００Ｖに設定した。このように電圧を印加することで、非画像形成時にトナー分離ローラ上のトナーが現像剤担持体に排出され、次の画像形成時に現像剤担持体上のトナーがトナー分離ローラに移行し、その結果、現像剤担持体上のトナー濃度が、極度に低下した状態で現像剤担持体上の現像剤にストレスを加えるようになる。トナーの補充は、あらかじめトナーの表面に微粒子を付着させたものをトナー濃度検知手段に基づいて必要量を補充するようにした。

以上のような条件で、Ａ４Ｙ目のペーパー１２０ｋ枚の連続プリント試験（ＢＷ比で５％のテストチャートを使用）を行い、耐久前後の現像剤のトナー荷電量を図８に示す耐電量測定装置で測定した。また、初期のトナーと逆極性に帯電している微粒子の耐電量も同じ測定器を用いて測定した。耐久後のテストチャートのトナーカブリを目視観察し、トナーカブリが認められ、画像品質として許容できないものを×、トナーカブリは認められるが、画像品質として問題ないものを△、トナーカブリの認められないものを○とした。これらの結果を表１に示す。
（実施例６）
現像装置は、図５に示す構成を有するものを用いた。現像剤担持体としては、磁性体に５極着磁のものを用い、スリーブに外形φ２４でアルミニウムを使用した。スリーブの回転方向は、図の矢印方向とし、回転速度は１５０ｍｍ／ｓｅｃとした。穂高規制ブレードには、厚さ３ｍｍのアルミニウムで現像剤担持体の磁極に対向するように配置し、スリーブとのギャップを４００μｍに設定した。攪拌ローラには、スクリュータイプのものを２本用いた。キャリア回収ローラには、外形φ２０のＳＵＳ製のローラを用い、現像剤担持体の磁極と対向するように配置し、スリーブとのギャップは４００μｍとした。キャリア回収ローラは、図の矢印方向に回転し、回転速度は１５０ｍｍ／ｓｅｃとした。キャリア回収ローラ上のキャリア及び微粒子にストレスを加えるストレス付与手段であるローラには、アルミローラにゴムを被覆したφ１２のローラを現像剤担持体方向に押し当て、従動にて回転させた。現像剤担持体方向への押し当て方法としては、ローラの端部をバネで押圧する方法をとった。

キャリア回収ローラ上のキャリア及び微粒子をクリーニングするブレードには、厚さ３ｍｍのウレタンゴムブレードを用いた。

現像剤及び感光体は、実施例１と同様のものを使用した。感光体の表面電位は、−５５０Ｖに設定した。これは、グリッド付きのコロナ帯電器を使用しグリッド電圧を調整することで行った。また、潜像電位は−５０Ｖであった。

現像剤担持体には、ＤＣ−４００Ｖに交流１ｋＶｐｐ（２ｋＨｚ）を重畳した電圧を印加し、キャリア回収ローラは、ＤＣ−８００Ｖに設定した。トナーの補充は、あらかじめトナーの表面に微粒子を付着させたものをトナー濃度検知手段に基づいて必要量を補充するようにした。

以上のような条件で、Ａ４Ｙ目のペーパー１２０ｋ枚の連続プリント試験（ＢＷ比で５％のテストチャートを使用）を行い、耐久前後の現像剤のトナー荷電量を図８に示す耐電量測定装置で測定した。また、初期のトナーと逆極性に帯電している微粒子の耐電量も同じ測定器を用いて測定した。耐久後のテストチャートのトナーカブリを目視観察し、トナーカブリが認められ、画像品質として許容できないものを×、トナーカブリは認められるが、画像品質として問題ないものを△、トナーカブリの認められないものを○とした。これらの結果を表１に示す。
（比較例１）
実施例１において、トナー分離ローラとトナー分離ローラ上のトナーをクリーニングするブレードと現像剤担持体上の現像剤にストレスを加えるストレス付与手段であるブレードとをなくした他は、実施例１と同様に行った。評価結果を表１に示す。
（比較例２）
実施例１において、現像剤担持体上の現像剤にストレスを加えるストレス付与手段であるブレードをなくした他は、実施例１と同様に行った。評価結果を表１に示す。
（比較例３）
実施例１において、現像剤にトナーと逆極性に帯電する微粒子を添加しなかった他は、実施例１と同様に行った。評価結果を表１に示す。

実施例１〜６及び比較例１〜３の評価結果を表１に示す。

表１の結果から、本発明の実施例１〜６においては、耐久後のトナー帯電量の低下は、認められず、また、画像上にもトナーカブリはなく、比較例１〜３では、耐久後のトナー帯電量の低下が認められ、画像上にもトナーカブリが発生している。このことから、本発明により、キャリア表面がリフレッシュされ、長期にわたって良好な画像を維持できることが判る。

本発明の係る現像装置を用いた画像形成装置を模式的に示した断面図である。 本発明に係る現像装置の第一の実施形態を模式的に示した断面図である。 本発明に係る現像装置の第二の実施形態を模式的に示した断面図である。 本発明に係る現像装置の第三の実施形態を模式的に示した断面図である。 本発明に係る現像装置の第四の実施形態を模式的に示した断面図である。 本発明に係る現像装置の第五の実施形態を模式的に示した断面図である。 本発明に係る現像装置に印加する電圧のシーケンスを模式的に示す図である。 トナー及びトナーと逆極性に帯電してる微粒子の帯電量測定装置を模式的に示した断面図である。 現像剤担持体上の現像剤にストレスを加えるブレードの取り付け状態を模式的に示した図である。 本発明に係る微粒子を現像装置に補充する一実施形態を模式的に示した断面図である。

符号の説明

１ 感光体
２ 現像装置
３ 帯電装置
４ レーザ露光光学系
５ 転写装置
６ 定着装置
７ 転写紙
８ クリーニング器
１１ 回転軸
２１ 現像剤担持体
２２ トナー分離ローラ
２３ 回収ローラクリーニングブレード
２４ ブレード
２４’、２４” ローラ
２５ 攪拌部材
２６ 穂高規制ブレード
２７、２８、４３ 電源
２９ ハウジング
３０ 攪拌槽
３１ キャリア回収ローラ
３２ 微粒子
３３ 微粒子規制ブレード
３４ アルミローラ
３５ 微粒子槽
４１ 金属スリーブ
４２ 磁石体
４４ 金属円筒

Claims (2)

1. 潜像担持体上に形成された潜像をトナーで可視化する現像装置において、
   該現像装置は、
   トナー、キャリア、及び該トナーと逆極性に帯電する微粒子を含有する現像剤と、
   前記現像剤を担持するための磁性体を内蔵し、前記現像剤を搬送する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体との電位差によって、前記現像剤担持体に担持された前記現像剤からトナーを分離して担持し、当該トナーを用いて前記潜像担持体上に形成された潜像を可視化するトナー分離ローラと、
   前記現像剤担持体上に担持されたトナー分離後の現像剤にストレスを付与するストレス付与手段とを有し、
   前記ストレス付与手段が、前記現像剤担持体に担持された前記現像剤に接触するように配置されたブレードまたはローラである、現像装置。
2. 前記潜像担持体と、
   前記潜像担持体上に潜像を形成する手段と、
   請求項１に記載の現像装置とを備えた画像形成装置。

Images