JP5001666B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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関し、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二成分現像剤を使用し、磁気ブラシを形成し、磁気ブラシにより現像ローラ上にトナー薄層を形成させ、トナー薄層のトナーを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関する。

従来、電子写真方式の画像形成装置において、乾式トナーを用いる現像方式としては、一成分現像方式および二成分現像方式が知られている。
一成分現像方式は、キャリアを含まないため、キャリアおよびトナーから形成される磁気ブラシによって感光体の静電潜像が乱されることがなく、高画質化に適している。しかし、一成分現像方式は、トナーの帯電量を安定して維持することが難しい。また、カラートナーの場合、透過性が求められるため、非磁性トナーである必要がある。そのため、フルカラー画像形成装置においては、トナーを帯電および搬送する媒体としてキャリアを用いる二成分現像方式を採用する場合が多い。

二成分現像方式を用いた画像形成方法として、二成分現像剤を担持する現像剤担持体上に形成された磁気ブラシで、トナー担持体上にトナー薄層を形成させ、トナー担持体上のトナー薄層により静電潜像担持体上の静電潜像を現像して可視化する、所謂タッチダウン現像（ハイブリッド現像ともいわれる。）による画像形成方法が知られている。しかし、この現像方式は二成分現像方式と一成分現像方式を組み合わせており、静電潜像を現像する時のトナーの適正帯電量とトナー薄層を形成する時のトナーの適正帯電量に差があるという問題があり、トナー薄層のトナー量が少なく画像濃度不良が発生したり、または現像に寄与しなかったトナー薄層の剥ぎ取り不良による現像ゴースト等の問題が発生することがあった。

このため、例えば特許文献１では、現像ローラに直流バイアスを重畳させたデューティ比１０〜５０％の交流バイアスを印加して現像ゴースト、選択現像性を抑制する手段が提供されている。しかしながら、上述したように、薄層形成時と現像時の最適なトナー帯電量が異なっているため、前記手段ではその対策が不十分な場合があった。

また、現像ローラ上のトナーをリフレッシュしながら使用しなければ、現像ローラ上のトナーはチャージアップしてしまい現像ローラからトナーが現像しなくなる。従来、紙間毎に（例えば現像ローラ７〜１０周分は剥がない）磁気ロールのバイアスを印加して現像ローラ上のトナーをリフレッシュしていた。しかしながら、この方法では剥いだ現像ローラ上のトナーが磁気ローラの底面に付着するために次の画像の先端が磁気ローラ１周分だけ濃くなってしまうという問題があった。

このため、特許文献２では、現像ローラ上の未現像トナーを回収する回収ローラを配置した現像装置が提案されている。しかしながら、特許文献２の現像装置では、回収ローラと現像ローラはその対向面においてトレール回転であり、現像ローラ上のトナーを回収するには不十分である。

一方、前記した未現像トナーの剥ぎ取り時やリフレッシュ時においては、トナー飛散が発生する。そして、上記したゴーストや画像濃度不良などの画像不具合の発生する原因のひとつとしてこの飛散トナーの影響が挙げられる。トナーの飛散は、上記の他、ハウジング内でトナーを撹拌する際の飛散や、磁気ローラ近傍での飛散など現像装置が主たる発生箇所となる。そして、現像装置で発生した飛散トナーは、静電潜像担持体をはじめ光学系装置や帯電装置、転写装置等を配置した電子写真装置の内部に飛散し、上記したような問題を含め、各種の画像不良、動作不良等を引き起こす。
特開２００３−２８０３５７号公報 特開２００５−１５７００２号公報

タッチダウン現像方式においては、特に、ドラム線速が１８０ｍｍ／ｓｅｃ以上であるような高速機では前記飛散トナーの発生が増加し、その回収が一層困難となる。ちなみに、目安としてドラム線速１８０ｍｍ／ｓｅｃはＡ４横で約４０枚／分、２５０ｍｍ／ｓｅｃで約５０枚／分、３４０ｍｍ／ｓｅｃで約６０枚／分である。
本発明の課題は、タッチダウン現像方式の現像装置を具備する画像形成装置において、現像ローラ上の未現像トナーを効率よく回収すると共に、トナー飛散を抑制することで、長期に亘って安定した現像特性を維持し、安定した画像を得ることのできる画像形成装置を提供することにある。

上記課題を解決するための画像形成装置は、以下の構成を有する。
（１）静電潜像を担持する静電潜像担持体と、該静電潜像担持体に対向し、前記静電潜像を現像するためのトナーを表面に担持するトナー担持体と、内部に磁性部材を備え、該トナー担持体に対向する位置に配設され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、内部に磁性部材を備え、前記トナー担持体に対向する位置に配設され二成分現像剤を担持搬送し且つ前記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、を備えた画像形成装置であって、前記回収用現像剤担持体は、前記トナー担持体との対向面においてカウンタ方向に回転しており、前記回収用現像剤担持体および前記トナー担持体と対向する位置に、前記トナー担持体の近傍に浮遊する飛散トナーを回収するトナー回収ローラを配置し、前記トナー回収ローラ内部に、前記回収用現像剤担持体の磁性部材と極性が異なる磁性部材を、前記回収用現像剤担持体の磁性部材に対向して配置したことを特徴とする画像形成装置。
（２）前記トナー回収ローラに前記飛散トナーを回収するためのバイアス電圧を印加するバイアス手段を設けたことを特徴とする（１）に記載の画像形成装置。
（３）前記静電潜像担持体の周速が１８０ｍｍ／ｓｅｃ以上であることを特徴とする（１）または（２）記載の画像形成装置。

本発明によれば、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を、前記トナー担持体との対向面においてカウンタ方向に回転させるので、前記トナー担持体上の未現像トナーを効率よく回収することができる。また、前記回収用現像剤担持体および前記トナー担持体と対向する位置に、前記トナー担持体の近傍に浮遊する飛散トナーを回収するトナー回収ローラを配置するので、前記未現像トナーの回収時に発生する飛散トナーを回収することができる。その結果、前記トナー担持体上のトナー層を良好にリフレッシュできると共に、トナー飛散を抑制できることで、長期間安定した画像品質が得られる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係るタッチダウン現像方式の画像形成装置の概略構成を示す説明図である。図２は図１の現像手段の一部を示す概略構成図である。図３は本発明の一実施形態に係る現像ローラ、供給用磁気ローラ、回収用磁気ローラおよびトナー回収ローラの磁性部材の配置関係を示す説明図である。図４は図１に示す現像手段を用いたタンデム式カラー画像形成装置の一例を示す概略構成図である。

（画像形成装置）
本発明の画像形成装置は、磁性キャリア４とトナー５からなる二成分現像剤を用いて供給用磁気ローラ１上に担持された二成分現像剤により現像ローラ２上にトナー薄層９を形成し、感光体３（静電潜像担持体）上に形成された静電潜像を現像する、所謂タッチダウン現像方式による画像形成装置である。図１に示すように、該画像形成装置は、前記感光体３を備え、この感光体３の周囲には帯電手段８、露光手段１６、現像手段１８、一次転写手段２２、二次転写手段２５、定着手段２６およびクリーニング手段２４等が配置されている。

前記画像形成装置による画像形成は以下のようにして行われる。即ち、前記感光体３の表面が帯電手段８により均一に帯電され、この帯電された表面を露光手段１６により露光して静電潜像が形成される。得られた静電潜像には現像手段１８からトナー５を付着させることによりトナー像として現像される。このトナー像は一次転写手段としての一次転写ローラ２２によって、中間転写ベルト２０上に感光体３から転写される。そして、複数色のトナー像を中間転写ベルト２０上に重ねて転写した後、二次転写手段としての二次転写ローラ２５により、給紙カセット２７から二次転写位置に搬送された被転写体にトナー像を転写する。この被転写体は定着手段としての定着ローラ２６に搬送されて、ここでトナー像が被転写体上に定着された後、例えば、排紙トレー（不図示）に排紙される。転写後に感光体３表面に残った未現像のトナーはクリーニング手段２４により除去される。

感光体３としては、セレン、アモルファスシリコン等の無機感光体、導電性基体上に電荷発生剤、電荷輸送剤、結着樹脂等を含有する単層または積層の感光層が形成された有機感光体（ＯＰＣ）等が挙げられる。帯電手段８としては、スコロトロン方式、帯電ローラ、帯電ブラシ等が挙げられる。露光手段１６は、露光光としてＬＥＤまたは半導体レーザー等が挙げられる。また、クリーニング手段２４としては例えばドクターブレード式等が挙げられ、それぞれ公知のものを用いることができる。

現像手段１８は、図２に示すように、内部に複数の磁性部材が固定して配設され、該磁性部材の外周部を回転するスリーブ状の供給用磁気ローラ１（供給用現像剤担持体）と、内部に前記供給用磁気ローラ１とは異極の磁性部材が固定して配設され、該磁性部材の外周部を回転するスリーブ状の現像ローラ２（トナー担持体）と、前記供給用磁気ローラ１と前記現像ローラ２の互いに異なる磁極の磁力により磁界が形成され、この磁界により供給用磁気ローラ１上に形成された磁気ブラシ６の高さを一定に保つための規制ブレード７と、前記現像ローラ２上の未現像トナーを回収して供給用磁気ローラ１に戻すための回収用磁気ローラ１７と、本発明の飛散トナーを回収するためのトナー回収ローラ１４（以下、回収ローラともいう。）とから構成されている。さらに、供給用磁気ローラ１に印加する交流（ＡＣ）バイアス電源１１ａおよび直流（ＤＣ：Ｖｄｃ１）バイアス電源１１ｂと、現像ローラ２に印加する交流（ＡＣ）バイアス電源１２ａおよび直流（ＤＣ：Ｖｄｃ２）バイアス電源１２ｂと、回収用磁気ローラ１７に印加する交流（ＡＣ）バイアス電源１９ａおよび直流（ＤＣ：Ｖｄｃ４）バイアス電源１９ｂと、を備えている。また、トナー回収ローラ１４に印加する交流（ＡＣ）バイアス電源１３ａおよび直流（ＤＣ：Ｖｄｃ３）バイアス電源１３ｂを備えてもよい。

また、本発明の画像形成装置は、トナー５が収納されたトナーコンテナ(不図示)と、該トナーコンテナから二成分現像剤を収容する二成分現像剤収容部４５に供給されたトナー５を、キャリア４とともに攪拌し帯電させる攪拌スクリュー４０と攪拌スクリュー４４を有し、仕切板４２の両端部で連通し、その一端側を通って攪拌スクリュー４０から攪拌スクリュー４４に供給された二成分現像剤を磁気ローラ１へ供給し、攪拌スクリュー４４は前記一端とは他端側から攪拌スクリュー４０側へと二成分現像剤を循環してなる、磁気ローラ１、現像ローラ２、攪拌スクリュー４０および攪拌スクリュー４４が収納されたハウジング４６とを備えている。

なお、本発明の画像形成装置は、図４に示すように、４つの感光体３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄが中間転写ベルト２０上に配列されたタンデム式（間接転写タンデム方式）のカラー画像形成装置に好適に用いることができる。そこでは、上記した現像手段１８を用いて、マゼンタ、シアン、イエローおよびブラックの各トナーをそれぞれ収容した現像装置１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄにより前記感光体３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ上の静電潜像が可視像化されトナー像がそれぞれ形成される。そして中間転写ベルト２０の表面に、前記感光体３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ上に可視像化されたトナー像が、上流側の感光体３Ａから順に転写される。この中間転写ベルト２０上に転写されたフルカラー画像は、給紙カセット２７から搬送されてきた被転写体に二次転写ローラ２５により転写され、次いで定着ローラ２６で定着された後、この被転写体が排出される。

ここで、前記飛散トナーは、その発生源として、主として供給用磁気ローラ１上の二成分現像剤が二成分現像剤収容部４５に回収される際、磁気ブラシ６が圧縮されることにより、磁気ブラシ６間の空気が二成分現像剤収容部４５に入りこめずにはね返されるため、二成分現像剤回収部４５から空気と共にトナー５も噴出し発生する。タッチダウン現像方式では、供給用磁気ローラ１が現像ローラ２との最近接位置付近で、現像ローラ２上にトナー５を供給してトナー薄層９を形成すると共に、静電潜像の現像に寄与しなかった現像ローラ２上の未現像トナーを引き剥がして回収している。この未現像トナーはキャリア４との付着性が小さく（トナー薄層９形成時の二成分現像剤中のトナー５とキャリア４の付着力に比べて）、またタッチダウン現像方式では二成分現像剤中のトナー濃度を通常の二成分現像方式に比べ高く保っているため、二成分現像剤の流動性が低く、磁気ブラシ６間の空気が二成分現像剤収容部４５により入り込みにくい構成となっているため、トナー飛散が発生しやすい。特に、未現像トナーの回収用磁気ローラ１７により未現像トナーを効率よく回収するために、現像ローラ２と対向する位置でカウンタ回転させた場合、現像ローラ２近傍でトナー飛散の発生が著しい。そして、これら飛散トナーは、各種の画像不良、動作不良等を引き起こし、特に感光体３や現像ローラ２の表面に付着し、良好な画像形成を妨げる要因のひとつとなっていた。

上記したように、前記現像ローラ２上の未現像トナーの回収は、主として現像ローラ２と供給用磁気ローラ１に対向して配置された回収用磁気ローラ１７により行われる。そこでは、現像ローラ２に内包された磁性部材Ｍ２ｂのＮ極（Ｎ２）と回収用磁気ローラ１７に内包された磁性部材Ｍ４ａのＳ極（Ｓ４）間に形成される磁界により磁気ブラシ６の穂が形成され、これにより現像ローラ２上の未現像トナーが剥離され回収用磁気ローラ１７に回収される。

(トナー回収ローラ)
本発明に係るトナー回収ローラ１４は、前記回収用磁気ローラ１７による未現像トナーの回収に加え、さらに未現像トナーを回収すると共に、前記回収用磁気ローラ１７による未現像トナーの回収時に発生する飛散トナーをはじめ、現像ローラ２近傍に浮遊する飛散トナーを捕集するためのものである。そのため、前記トナー回収ローラ１４は、図１に示すように、現像ローラ２および回収用磁気ローラ１７に対向して配設される。

上記構成とすることにより、前記現像ローラ２の近傍に浮遊する飛散トナーや前記供給用磁気ローラ１の下部側の隙間を通して図１中の矢印方向Ａに移動して前記画像形成装置内に飛散する飛散トナーを分子間力や静電引力等によりトナー回収ローラ１４表面に付着させて捕集することができる。

前記回収ローラ１４は周方向に回転している。これにより、前記回収ローラ１４の表面に付着した飛散トナーや現像ローラ２から回収した未現像トナーを、回収用磁気ローラ１７上に形成された磁気ブラシ６と接触して剥離され、回収用磁気ローラ１７側に戻すことができる。

前記回収ローラ１４の回転方向は、回収用磁気ローラ１７の回転方向とはその対向位置で互いに同一の方向（回収用磁気ローラ１７とトレール回転）であっても、互いに逆方向の回転（カウンター回転）であってもよい。好ましくは、トレール回転である。トレール回転とすることにより、回収ローラ１４上のトナーをすぐに回収用磁気ローラ１７に回収しやすくなると共に、回収トナーに加えられるストレスが低減するので、回収されるトナーの劣化を防止できる。

前記回収ローラ１４の周速は、１０〜１００ｍｍ／ｓｅｃがよく、好ましくは２０〜７０ｍｍ／ｓｅｃである。前記回収ローラ１４の周速が１０ｍｍ／ｓｅｃ未満であると、回転数が少なく飛散トナーの回収量が好ましくない。また、１００ｍｍ／ｓｅｃを超えると飛散トナーの回収性が低下すると共に、磁気ブラシ６による付着トナーの剥離の際に再び飛散してしまうおそれがあるので好ましくない。更に、前記磁気ローラ１上に担持されている磁気ブラシ６からキャリア４を引いてしまうおそれがあるので好ましくない。

図３に示すように、前記トナー回収ローラ１４は、その内部に前記回収用磁気ローラ１７の磁性部材Ｍ４ｂと極性が異なる磁性部材Ｍ３を、前記回収磁気ローラ１７の磁性部材Ｍ４ｂに対向して配置するのが好ましい。
前記トナー回収ローラ１４は、内部に磁性部材Ｍ３が配設され、該磁性部材Ｍ３の外周部を回転するスリーブからなるのがよい。回収ローラ１４の磁性部材Ｍ３の位置は、回収用磁気ローラ１７の中心と回収ローラ１４の中心を結んだ線Ｃに対し、回収ローラ１４の回転方向の上流側に配置するのがよい。その角度は１〜６°、好ましくは５°程度上流側に配置する。一方、回収用磁気ローラ１７の引き込み極Ｍ４ｂは前記中心を結んだ線Ｃに対して回収用磁気ローラ１７の回転方向の上流側に配置するのがよく、その角度は１〜６°、好ましくは５°程度上流側に配置する。角度αが１°未満であるとキャリアが回収ローラに引き付けられてしまう場合があり好ましくない。また、角度αが６°を超えると、回収ローラ上のトナーを磁気ローラ側へ戻す力が弱過ぎ、トナーを回収できない場合があり好ましくない。このとき、回収ローラ１４の磁性部材Ｍ３と回収用磁気ローラ１７の引き込み極Ｍ４ｂとは、それぞれの半径方向先端部の極性が互いに異なるように対向して配置する。例えば図３に示す例では、回収ローラ１４の前記磁性部材Ｍ３はＮ極（Ｎ３）であり、回収用磁気ローラ１７の引き込み極Ｍ１はＳ極（Ｓ５）である。

図３に示すように、回収ローラ１４に磁性部材Ｍ３を配置して回収用磁気ローラ１７の磁極Ｍ１４ｂとの位置関係を上記のように設定することで、回収用磁気ローラ１７の引き込み極Ｍ１４ｂ（Ｓ極）に対向して磁極の異なった回収ローラ１４磁極Ｍ３（Ｎ極）が存在することになるので、回収ローラ１４と回収用磁気ローラ１７が最近接する位置よりも上流側で、回収用磁気ローラ１７と回収ローラ１４との間に磁界が形成され、磁気ブラシ６の層ができる。そして、この磁気ブラシ６は回収ローラ１４と回収用磁気ローラ１７間で、前記中心線Ｃに比べて、回収用磁気ローラ１７回転方向下流側に傾いて形成されるので、回収ローラ１４上の付着トナーは前記磁気ブラシ６により機械的な力で剥がされた後、回収用磁気ローラ１７の回転方向下流側に搬送されやすくなる。その結果、回収トナーが滞留することなく、効率的に回収用磁気ローラ１７側に回収される。

また、前記回収ローラ１４と回収用磁気ローラ１７とがその対向位置で周方向の回転を互いに同一の方向にしたことで、回収トナーに加えられるストレスが低減し、回収されるトナーの劣化を防止できる。

前記回収ローラ１４の回転スリーブの材質は、アルミニウム、ステンレススチール等の金属を用いることができる。飛散トナーの付着性の観点から比表面積が大きいアルマイト処理をしたアルミニウム、または／更に静電的な付着性の観点からはフッ素系樹脂等で表面を被覆していることが好ましい（トナーの帯電特性が正帯電性の場合）。また、前記磁性部材Ｍ３としては、磁力を発生する材料であれば特に限定されるものでないが、好ましくは磁石であるのがよく、例えば加工が容易なラバーマグネットなどが好適である。また、磁石を近隣に配置することにより磁界を形成するような磁性体であってもよい。

前記回収ローラ１４には、回収したトナーによって形成されるトナー層を引き剥がすためのブレード１５を備えてもよい。これにより、前記引き剥がされた回収トナーは、回収用磁気ローラ１７上に形成された磁気ブラシ６により容易に掻き取られ、回収用磁気ローラ１７に戻される。さらに、掻き取り時のトナーの再飛散を防止できる。
また、前記ブレード１５に除電手段を設けることにより、除電効果を持たせ、回収されたトナーを除電することができる。これにより現像装置１８内の帯電上昇を抑制することができる。

前記トナー回収ローラ１４は、前記飛散トナーを捕集するために、直流バイアス電圧(ＤＣ：Ｖｄｃ３)を印加するバイアス手段１３を設けてもよい。該バイアス手段１３により、使用するトナーの帯電極性に応じて前記トナー回収ローラに印加するバイアス電圧Ｖｄｃ３が、前記現像ローラ２に印加するバイアス電圧Ｖｄｃ２より低いか、または高い電圧で印加される。例えば、トナー５に正帯電トナーを用いた場合、前記バイアス電圧Ｖｄｃ３は、回収ローラ１４の電位を現像ローラ２の電位よりも低くなるように印加する。これにより、正帯電した飛散トナーは現像ローラ２より電位の低い回収ローラ１４に静電気的に引かれ、該回収ローラ１４の表面に付着し、捕集される。逆に、負帯電トナーを用いた場合は、回収ローラ１４の電位が高くなるよう前記バイアス電圧を印加すればよい。

（現像方法）
図２に本発明にかかる現像手段の一部を模式的に示す。以下に、現像方法について説明する。
供給用磁気ローラ１に内包されている磁性部材（固定マグネット）Ｍ１等で磁気的に拘束されているキャリア４（磁性体粒子）と、その表面と帯電保持しているトナー５とからなる磁気ブラシ６が、供給用磁気ローラ１表面を回動し現像ローラ２へ搬送される。前記磁気ブラシ６は供給用磁気ローラ１の磁性部材Ｍ１のＮ極（Ｎ１）と現像ローラ２の磁性部材Ｍ２ａのＳ極（Ｓ２）間で形成される磁界により強い磁気ブラシ６の穂が形成され、これを介して現像ローラ２へトナー５を供給すると共に、現像ローラ２上の未現像トナーの回収も行う。供給用磁気ローラ１の表面はブラスト処理や溝加工を施したものを用いることで磁気ブラシ６の搬送をよりスムーズに行える。

図２に示すように、現像ローラ２には直流電圧（ＤＣ：Ｖｄｃ２）１２ｂに交流電圧（ＡＣ）１２ａを重畳させた現像バイアス電圧１２が印加され、供給用磁気ローラ１には直流電圧（ＤＣ：Ｖｄｃ１）１１ｂに交流電圧（ＡＣ）１１ａを重畳させた現像バイアス電圧１１が印加される。そして、供給用磁気ローラ１上には前記磁気ブラシ６が形成され、供給用磁気ローラ１上の磁気ブラシ６は規制ブレード７によって層規制されて、供給用磁気ローラ１と現像ローラ２との間の電位差によって、搬送された磁気ブラシ６の帯電しているトナー５のみが現像ローラ２に移動しトナー層９を形成する。そして、現像ローラ２上のトナー層９によって感光体３上の静電潜像が現像される。なお、前記直流電圧Ｖｄｃは、面積中心電圧であり、ＤＵＴＹ比を変化させた際変化する。本発明において、ＤＵＴＹ比は矩形波の交流電圧１周期分において、正極性側に印加される継続時間Ｔ１、負極性側に印加される継続時間Ｔ２とするとＤＵＴＹ比（％）＝[Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）]×１００で表される。このとき正極性側に立ち上がる波形と負極性側に立ち上がる波形の面積が互いに等しくなる電圧を面積中心電圧と言う。必要に応じて直流電圧を重畳してもよく、直流電圧を重畳した場合はＶｄｃ＝直流電圧＋面積中心電圧となる。交流を印加しない場合のＶｄｃは単なる直流電圧である。

感光体３上の前記静電潜像は、感光体３の表面に帯電手段８により＋２５０〜８００Ｖに帯電したところへ、露光手段１６を用いて形成することができる。ＯＰＣ感光体を用いると、全露光で＋７０〜２２０Ｖが得られ、アモルファスシリコン感光体では１０〜５０Ｖの露光後電位が得られる。露光には、半導体レーザーおよびＬＥＤのどちらも用いることができる。

上述のようにして現像が行われた後、残留トナー層を有する現像ローラ２はその対向位置において現像剤層を有する供給用磁気ローラ１と最接近し、この対向位置で磁気ブラシ６による機械的な力によって、現像ローラ２上のトナー層９が掻き取られる。それと同時に、供給用磁気ローラ１と現像ローラ２との間に形成される電位差（つまり、電界）に応じて供給用磁気ローラ１上の現像剤層からトナー５が現像ローラ２側に供給されることになる。

現像時、バイアス条件は、供給用磁気ローラ１に＋３００〜５００Ｖを、現像ローラ２に＋１００〜３００Ｖを印加するのがよい。薄層形成の電位差としては、２００〜４００Ｖが適正でトナー５の帯電量とのバランスで調整すればよい。フィードバック制御等を用いることで、トナー薄層９の層厚をある程度一定にすることが可能である。

トナー回収ローラ１４にバイアス電圧を印加するバイアス電源１３を用いる場合、回収ローラ印加電圧（Ｖｄｃ３）は、例えばプラス帯電した飛散トナーおよび／または現像ローラ２上の未現像トナーを回収するために、現像ローラ２よりも回収ローラ１４の方の電位を低めに印加する。その場合、回収ローラ１４の電位は、好ましくは＋２００Ｖ以下、好ましくは５０〜１００Ｖで且つ現像ローラ２より低くするのがよい。

交流条件は、供給用磁気ローラ１に現像ローラ２と同周波数、同周期で逆位相のＶ_P-P（ピーク交流バイアス）＝０．１〜２．０ｋＶ、周波数＝２〜４ｋＨｚ、ＤＵＴＹ比＝２０〜８０％を、現像ローラ２にはＶ_P-P＝１．０〜２．０ｋＶ、周波数＝２〜４ｋＨｚ、ＤＵＴＹ比＝２０〜４０％が好ましい。Ｖ_P-Pを高めると薄層形成がより瞬時に行われるが、反面耐リーク性が弱くなりノイズの発生原因になる。これらの点については、供給用磁気ローラ１や現像ローラ２の表面にアルマイト処理等で絶縁性を高めることはマージンが広がるので好ましい。周波数については、トナー５の帯電量で調整すればよい。

トナー５の体積平均粒子径は４．０〜７．５μｍであるのがよい。４．０μｍ未満では非静電的な付着力の影響が大きくなり現像性、回収性が低下し、７．５μｍより大きいと画質の滑らかさなど高画質な画像が得られにくい。また、トナー５の帯電量は６〜３０μＣ／ｇ程度が好ましい。これよりも低い帯電量では、磁気ブラシ６からトナー５が舞って周辺を汚してしまい、またこれよりも高いと薄層形成が弱くなる。
トナー体積平均粒子径はマルチサイザーIII（ベックマン・コールター社製）を用い、アパチャー径１００μｍ（測定範囲２．０〜６０μｍ）で測定することができる。
また、トナー帯電量は、ＱＭメータ（ＴＲＥＫ社製、ＭＯＤＥＬ ２１０ＨＳ）で測定することができる。

キャリア４は、公知のものを用いることができるが、好ましくはフェライトのコアを用いて表面に樹脂のコーティングを施したものを用いるのがよい。また、キャリア粒子径（重量平均粒子径）は２５〜５０μｍのものを用いるのが好ましい。２５μｍ未満であると磁力による保持力が弱まるため、現像ローラ２、回収ローラ１４へキャリア４が移行してしまうキャリア飛び等が発生し、５０μｍを超えると、磁気ブラシ６の密さが適度でなく、またトナー薄層９の形成が滑らかではなく、比表面積が小さいためトナー５の回収性も低下する。さらにキャリア４の飽和磁化は３５〜９０ｅｍｕ／ｇのものが好ましい。飽和磁化が３５ｅｍｕ／ｇより低いと顕著にキャリア飛びが悪くなり、９０ｅｍｕ／ｇより高いと磁気ブラシ６が疎になり均一な薄層形成が出来なくなる。
キャリア４の飽和磁化は、ＴＯＥＩ社製「ＶＳＭ−Ｐ７」を用いて、磁場７９．６ｋＡ／ｍ（１ｋＯｅ）で測定することができる。

供給用磁気ローラ１と現像ローラ２のギャップは２００〜６００μｍ、好ましくは３００〜４００μｍである。ギャップは薄層形成を瞬時に行うために最も効果的な因子である。その幅が広いとその効率が低下し、現像ゴースト等の問題が生じる。また狭いとブレードギャップを通過する磁気ブラシ６がギャップを通過できずにトナー薄層９を乱してしまう等の問題が生じる。
また、回収用磁気ローラ１７とトナー回収ローラ１４のギャップは、回収用磁気ローラ１７上に形成された磁気ブラシ６が回収ローラ１４に接触する程度の間隔であり、回収用磁気ローラ１７と現像ローラ２のギャップと略同間隔とするのがよく、２００〜６００μｍ、好ましくは３００〜４００μｍである。
回収用磁気ローラ１７と回収ローラ１４間との距離を供給用磁気ローラ１と現像ローラ２の間の距離と略同一とすることで、回収トナーにかかるストレスを低減し、回収用磁気ローラ１７に回収することができる。

以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。

以下に示す仕様により、図１に示す本発明の画像形成装置を作製した。感光体３はアモルファスシリコンからなる径３０ｍｍの感光ドラムを、現像ローラ２はアルマイト処理したアルミニウムからなる径２０ｍｍのスリーブを、供給用磁気ローラ１はアルミニウムからなる径２５ｍｍのスリーブを、回収用磁気ローラ１７はアルミニウムからなる径２０ｍｍのスリーブを、そして回収ローラ１４はアルミニウムからなる径１０ｍｍのスリーブを、使用した。

回収用磁気ローラ１７の回転方向は現像ローラ２とカウンタ回転、即ち回収用磁気ローラ１７と現像ローラ２の最近接位置で互いに逆方向に回転させた。また、回収ローラ１４の回転方向は回収用磁気ローラ１７とトレール回転、即ち回収ローラ１４と供給用磁気ローラ１の最近接位置で互いに同一方向に回転させた。
また、各ドラムの周速は下記の通りである。
感光体３：３００ｍｍ／ｓｅｃ
現像ローラ２：４５０ｍｍ／ｓｅｃ
供給用磁気ローラ１：６７５ｍｍ／ｓｅｃ
回収用磁気ローラ１７：６７５ｍｍ／ｓｅｃ
回収ローラ１４：３０ｍｍ／ｓｅｃ

上記で作製した画像形成装置を用いて下記に示す作像時の条件により、画像形成を実施した。
感光体表面電位：＋３１０Ｖ
現像剤中のトナーのＱ／ｍ：２０μＣ／ｇ
トナー粒径（体積平均粒子径：Ｄ５０）：７．５μｍ
キャリア粒径（重量平均粒子径：Ｄ５０）：５０μｍ
供給用磁気ローラ１と現像ローラ２間距離：３５０μｍ
現像ローラ２と回収ローラ１４間距離：３５０μｍ
回収用磁気ローラ１７と回収ローラ１４間距離：３５０μｍ
現像ローラ２印加電圧：Ｖｄｃ２＝２００Ｖ、Ｖ_P-P＝１．６ｋＶ，周波数ｆ＝２．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比＝２７％
磁気ローラ１印加電圧：Ｖｄｃ１＝４００Ｖ、Ｖ_P-P＝３００Ｖ，周波数ｆ＝２．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比＝２７％
回収用磁気ローラ印加電圧：Ｖｄｃ４＝４００Ｖ、Ｖ_P-P＝３００Ｖ，周波数ｆ＝２．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比＝２７％
回収ローラ印加電圧：Ｖｄｃ３＝１００Ｖ（直流電圧のみ印加）

上記のように、回収用磁気ローラ１７を現像ローラ２との対向面においてカウンタ方向に回転させ、前記回収用磁気ローラ１７および前記現像ローラ２と対向する位置に、前記現像ローラ２の近傍に浮遊する飛散トナーを回収するトナー回収ローラ１４を配置した画像形成装置を用いて、前記条件により画像形成を行ったところ、現像ローラ上の未現像トナーを効率よく回収できると共に、トナー飛散を抑制し、安定して良好な画像形成が行われることがわかった。

本発明の一実施形態に係るタッチダウン現像方式の画像形成装置の概略構成を示す説明図である。 図１の現像手段の一部を示す概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る現像ローラ、供給用磁気ローラ、回収用磁気ローラおよびトナー回収ローラの磁性部材の配置関係を示す説明図である。 図１に示す現像手段を用いたタンデム式カラー画像形成装置の一例を示す概略構成図である。

符号の説明

１ 供給用現像剤担持体（供給用磁気ローラ）
２ トナー担持体（現像ローラ）
３ 静電潜像担持体（感光体）
４ キャリア
５ トナー
６ 磁気ブラシ
７ 規制ブレード
８ 帯電手段
９ トナー薄層
１１ａ 交流電源
１１ｂ 直流電源
１２ａ 交流電源
１２ｂ 直流電源
１３ａ 交流電源
１３ｂ 直流電源
１９ａ 交流電源
１９ｂ 直流電源
１４ トナー回収ローラ
１６ 露光手段
１７ 回収用磁気ローラ
２２ 一次転写手段
２４ クリーニング手段
２５ 二次転写手段
２６ 定着手段

Claims (3)

1. 静電潜像を担持する静電潜像担持体と、
   該静電潜像担持体に対向し、前記静電潜像を現像するためのトナーを表面に担持するトナー担持体と、
   内部に磁性部材を備え、該トナー担持体に対向する位置に配設され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、
   内部に磁性部材を備え、前記トナー担持体に対向する位置に配設され二成分現像剤を担持搬送し且つ前記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、
   を備えた画像形成装置であって、
   前記回収用現像剤担持体は、前記トナー担持体との対向面においてカウンタ方向に回転しており、前記回収用現像剤担持体および前記トナー担持体と対向する位置に、前記トナー担持体の近傍に浮遊する飛散トナーを回収するトナー回収ローラを配置し、
   前記トナー回収ローラ内部に、前記回収用現像剤担持体の磁性部材と極性が異なる磁性部材を、前記回収用現像剤担持体の磁性部材に対向して配置したことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記トナー回収ローラに前記飛散トナーを回収するためのバイアス電圧を印加するバイアス手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記静電潜像担持体の周速が１８０ｍｍ／ｓｅｃ以上であることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。

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