JP5097598B2 - 現像装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁性キャリアとトナーとから成る二成分現像剤を使用し、現像ローラに帯電したトナーのみを保持させて像担持体上の静電潜像を非接触で現像可能な現像装置、及びそれを備えた複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真プロセスを用いた画像形成装置における乾式トナーを用いた現像方式としては、キャリアを用いない一成分現像方式と、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、現像ローラ上に形成されたトナー及びキャリアから成る磁気ブラシにより静電潜像担持体（感光体）上の静電潜像を現像する二成分現像方式とが知られている。

一成分現像方式は、磁気ブラシによって静電潜像担持体上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反面、弾性規制ブレードで現像ローラ上のトナー層厚を規制すると共にトナーを帯電させるため、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画像欠陥をきたすことがあった。さらに、トナーの帯電を安定して維持することが困難であった。

また、感光体上に複数のカラー画像を順次形成する１ドラム色重ね方式が開発されており、感光体上に正確にトナーを重ねることにより色ずれの少ないカラー画像形成が可能となり、カラーの高画質化に対応することができる。さらに近年、トナーの色に対応した複数の感光体を用い、該感光体上に転写部材の搬送に同期させてカラー画像を形成し、転写部材上で色重ねを行うタンデム方式が開発されている。

タンデム方式では、高速性に優れる反面、各色の電子写真プロセス部材を並べて配置する必要があり、装置が大型化するおそれがあった。かかる大型化を回避するため、感光体同士の間隔を狭くし小型化された画像形成ユニットを配置したタンデム型画像形成装置が提案されている。このように色重ねを行うカラー印刷の場合、トナーに透過性が要求されるため、非磁性トナーである必要がある。

そこで、フルカラー画像形成装置においてはキャリア成分を含まないトナーのみを帯電及び搬送する二成分現像方式を採用する場合が多い。しかし、二成分現像方式は安定した帯電量を長期間維持できトナーの長寿命化に適している反面、前述した磁気ブラシが画質に影響を及ぼす場合があった。

これらの問題を解決する手段の一つとして、磁気ローラを用いて現像剤を感光体に対して非接触に設置した現像ローラ上に移行させ、この現像ローラ上にトナーを転移させて非磁性トナーで薄層を形成し、交流電界によって感光体上の潜像にトナーを飛翔させてトナー像を形成する現像方式が提案されている。

この技術によれば、トナーの長寿命化を考慮してトナー帯電領域は前述したような二成分現像方式を採用し、その後の現像領域は高画質化を狙って感光体に対して非接触でトナーのみを飛翔させる一成分現像方式を採用しているため、一成分現像方式及び二成分現像方式それぞれの利点を活かすことができる。

しかし、このような現像方式においては、画像濃度不良や画像ムラといった現像不良を発生する場合があった。そこで、かかる現像性能の低下を防止する方法が提案されている。

例えば特許文献１には、二成分現像剤を用いた現像方法において、画像形成装置が印刷する各画像のデータ量と通紙量を検出し、現像終了時に現像ロール（ローラ）上のトナー層の磁気ロールへの回収と入れ替えを行う間隔を、上記データ量と通紙量で定まる印字率に応じて可変に設定することにより、現像装置を複雑にすることなく現像ゴースト、選択現像の発生を防ぎ、確実に帯電されたトナーを現像ロールに供給すると共に連続印刷時においても画像不均一性が生じず、長期間安定した画像品質を得る方法が開示されている。
特開２００３−２８０３９２号公報

しかし、現像終了後、現像ローラ上の現像残トナーを略完全に磁気ローラに回収すると、次に現像される（次ページの）記録媒体の先端部濃度が変動するおそれがある。かかる場合、ページ間の間隔を長く設定し、磁気ローラから現像ローラへのトナー供給時間を長くすることにより、現像ローラ上のトナー量を飽和させ、次ページの先端部濃度の変動を防止する方法が考えられる。

しかし、時間当たりの印字出力枚数が低下するため、同じ印字効率を得るためには画像形成装置の印字速度を上げる必要がある。特に、各印字後（現像終了後）に現像残トナーを略完全に回収すると、印字効率の低下は大きい。また、トナーの回収が不十分であると、現像残トナーが現像ローラ上に付着し、付着したトナーが摩擦等の帯電によりチャージアップし、画像不良が生じるおそれがある。

上記問題点に鑑み、本発明は、連続印刷において、印字効率を低下させることなく画像不良を防止することが可能な現像装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、少なくともキャリア及びトナーを含む二成分現像剤が用いられ、像担持体に対向配置されるトナー担持体と、該トナー担持体上に磁気ブラシを用いてトナー薄層を形成するトナー供給部材と、を備え、前記トナー担持体及び前記トナー供給部材に現像バイアスを印加することにより、前記トナー担持体から前記像担持体表面の静電潜像を現像し、現像終了後、前記トナー担持体上の現像残トナーを前記トナー供給部材に回収する現像装置において、連続して現像を行う際、前記現像残トナーを、各現像終了後に、前記トナー担持体上に残留するトナー量が第１の所定量となるよう回収し、所定現像間隔毎には、前記トナー担持体上に残留するトナー量が第１の所定量より小さい第２の所定量となるよう回収することを特徴としている。

また本発明は、前記第２の所定量は、前記第１の所定量の取り得る下限値以下であることを特徴とする現像装置。

また本発明は、前記第１の所定量は、０．３ｍｇ／ｃｍ²以上０．６ｍｇ／ｃｍ²以下であり、前記第２の所定量は、０．３ｍｇ／ｃｍ²以下であることを特徴としている。

また本発明は、前記所定現像間隔毎にトナーを回収した後、次の現像を行うまでの間に、前記トナー担持体を、該トナー担持体から前記像担持体表面へトナーを飛翔させることなく所定回転数回転させることを特徴としている。

また本発明は、前記トナー担持体に第１のバイアスを印加する第１のバイアス印加手段と、前記第１のバイアス印加手段と共通のグランドに電気的に接続され、前記トナー供給部材に、第１のバイアスに第２のバイアスを重畳して印加する第２のバイアス印加手段と、が設けられたことを特徴としている。

また本発明は、前記現像装置を備えた画像形成装置である。

本発明の第１の構成によれば、二成分現像剤を用い、トナー担持体及びトナー供給部材に現像バイアスを印加することにより、トナー担持体から像担持体表面の静電潜像を現像し、現像終了後、トナー担持体の現像残トナーをトナー供給部材に回収する現像装置において、連続して現像を行う際、現像残トナーを、各現像終了後に、トナー担持体上に第１の所定量のトナーが残るよう回収し、所定現像間隔毎には、トナー担持体上に第１の所定量より小さい第２の所定量のトナーが残るよう回収することができる。

すなわち、各現像終了後に、トナー担持体上に適度にトナーを残しつつ、所定の現像が終了する毎には各現像終了後よりも多くのトナーを回収することが可能となる。これにより、各現像終了後、トナー供給部材へトナーの回収量が多過ぎて、次の現像の初期においてトナー担持体へ過剰なトナーが供給されることを防止することができる。また、トナーの回収量が少な過ぎて、トナー担持体にトナーが多く残り、像担持体へのトナー供給に変動が生じることを防止することができる。従って、次ページの記録媒体の搬送方向先端部濃度の増大や記録媒体の画像濃度推移不良を防止することができる。

加えて、所定の現像終了後毎には、各現像終了後に回収されなかった残留トナーをさらに回収できるため、印字効率を低下させることなく、トナー担持体上のトナーを少なくし、残留トナーがトナー担持体に付着することを防止することができる。よって、連続印刷時には、トナー担持体に付着したトナーが摩擦等によりチャージアップし、画像不良が生じることを防止することが可能となる。このように、連続印刷において、印字効率を低下させることなく、画像不良を防止することができる。

また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の現像装置において、第２の所定量を、第１の所定量の取り得る下限値以下とすることにより、連続印刷時において、各現像終了後に回収されなかった残留トナーを、より多く回収することができるため、トナー担持体への残留トナーの付着をより防止することができる。

また、本発明の第３の構成によれば、上記第２の構成の現像装置において、第１の所定量を、０．３ｍｇ／ｃｍ²以上０．６ｍｇ／ｃｍ²以下とし、第２の所定量を、０．３ｍｇ／ｃｍ²以下とすることにより、各現像終了後にトナー担持体上により適量のトナーを残すことができ、所定現像間隔後には、特に低温低湿度条件化においても十分にトナーを回収することができる。これにより、上記先端部濃度の増大、画像濃度推移や、現像ローラへのトナーの付着をより十分に防止し、より十分に画像不良を防止することができる。

また、本発明の第４の構成によれば、上記第１〜第３の構成の現像装置において、所定現像間隔毎にトナーを回収した後、次の現像を行うまでの間に、トナー担持体を、該トナー担持体から前記像担持体表面へトナーを飛翔させることなく所定回転数回転させることにより、トナー担持体上のトナー量をより安定させることができるため、像担持体へのトナー供給不足によって上記先端部濃度の低下が生じることを防止することができる。

また、本発明の第５の構成によれば、上記第１〜４のいずれかの構成の現像装置において、トナー担持体に第１のバイアスを印加する第１のバイアス印加手段と、第１のバイアス印加手段と共通のグランドに電気的に接続され、トナー供給部材に、第１のバイアスに第２のバイアスを重畳して印加する第２のバイアス印加手段と、を設けることにより、第１のバイアスの交流成分と、第２のバイアスの交流成分とを、互いに影響を及ぼすことなくそれぞれ独立して設定することができる。従って、第１及び第２のバイアスの印加条件を容易に設定することができ、現像残トナーの回収後の残留トナー量を容易に調整することができる。

また、本発明の第６の構成によれば、上記第１〜第５のいずれかの構成の現像装置を備えた画像形成装置とすることにより、印字効率を低下させることなく画像不良が防止された画像形成を行うことができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の現像装置が搭載される画像形成装置の概略断面図であり、ここではタンデム方式のカラー画像形成装置について示している。カラー画像形成装置１００本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄが、搬送方向上流側（図１では右側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（シアン、マゼンタ、イエロー及びブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。

この画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄが配設されており、これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、駆動手段（図示せず）により図１において時計回りに回転し、各画像形成部に隣接して移動する中間転写ベルト８上に順次転写された後、二次転写ローラ９において転写紙Ｐ上に一度に転写され、さらに、定着部７において転写紙Ｐ上に定着された後、装置本体より排出される構成となっている。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において反時計回りに回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。

トナー像が転写される転写紙Ｐは、装置下部の用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラ１２ａ及びレジストローラ対１２ｂを介して二次転写ローラ９へと搬送される。中間転写ベルト８には誘電体樹脂製のシートが用いられ、その両端部を互いに重ね合わせて接合しエンドレス形状にしたベルトや、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられる。また、二次転写ローラ９の下流側には中間転写ベルト８表面に残存するトナーを除去するためのブレード状のベルトクリーナ１９が配置されている。

次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。回転自在に配設された感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲及び下方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄと、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに画像情報を露光する露光ユニット４と、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上にトナー像を形成する現像装置３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に残留した現像剤（トナー）を除去するクリーニング部５ａ、５ｂ、５ｃ及び５ｄが設けられている。

ユーザにより画像形成開始が入力されると、先ず、帯電器２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させ、次いで露光ユニット４によって光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。現像装置３ａ〜３ｄには、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色のトナーが補給装置（図示せず）によって所定量充填されている。このトナーは、現像装置３ａ〜３ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着することにより、露光ユニット４からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。

そして、中間転写ベルト８に所定の転写電圧で電界が付与された後、中間転写ローラ６ａ〜６ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のシアン、マゼンタ、イエロー、及びブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナーがクリーニング部５ａ〜５ｄにより除去される。なお、感光体ドラム１ａ〜１ｄについては後述する。

中間転写ベルト８は、上流側の搬送ローラ１０と、下流側の駆動ローラ１１とに掛け渡されており、駆動モータ（図示せず）による駆動ローラ１１の回転に伴い中間転写ベルト８が時計回りに回転を開始すると、転写紙Ｐがレジストローラ１２ｂから所定のタイミングで中間転写ベルト８に隣接して設けられた二次転写ローラ９へ搬送され、フルカラー画像が転写される。トナー像が転写された転写紙Ｐは定着部７へと搬送される。

定着部７に搬送された転写紙Ｐは、定着ローラ対１３により加熱及び加圧されてトナー像が転写紙Ｐの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Ｐは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられる。転写紙Ｐの片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラ１５によって排出トレイ１７に排出される。

一方、転写紙Ｐの両面に画像を形成する場合は、定着部７を通過した転写紙Ｐは分岐部１４で用紙搬送路１８に振り分けられ、画像面を反転させた状態で二次転写ローラ９に再搬送される。そして、中間転写ベルト５上に形成された次の画像が二次転写ローラ９により転写紙Ｐの画像が形成されていない面に転写され、定着部７に搬送されてトナー像が定着された後、排出トレイ１７に排出される。

感光体ドラム１ａ〜１ｄには、α−Ｓｉ感光体、ＯＰＣなどを用いることができる。感光体ドラム１ａ〜１ｄの感光材料としてα−Ｓｉ感光体を用いた場合、その表面の露光後電位が２０Ｖ以下の非常に低いという特徴を有しているが、その膜厚を薄くすると飽和帯電電位が低下し、絶縁破壊に至る耐電圧が低下する。一方、潜像形成した時における感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面の電荷密度は向上し、現像性能は向上する傾向がある。

この特性は、誘電率が約１０程度と高いα−Ｓｉ感光体では、膜厚を２５μｍ以下、さらに好ましくは２０μｍ以下とした場合に特に顕著である。また、感光体ドラム１ａとして正帯電のＯＰＣを用いた場合、正帯電ＯＰＣ（正ＯＰＣ）は、オゾンなどの発生が少ないため、帯電が安定している。特に単層構造の正ＯＰＣ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ＯＰＣの寿命を長くするためには、残留電位を１００Ｖ以下にする必要があるため、感光層の膜厚を２５μｍ以上に設定し、電荷発生材料の添加量を増やすことが特に重要である。特に単層構造のＯＰＣは、感光層の中に電荷発生材を添加することから感光層の膜減りによっても感度変化が少なく、有利である。

また、感光体ドラム１ａ〜１ｄの周速を１８０ｍｍ／ｓｅｃ以上にすると、感光体ドラム１ａ〜１ｄへの帯電、露光、現像及び除電等のプロセス時間が短くなり、画像形成装置の印刷を高速にすることができる。しかし、現像ニップ時間が短いため、より現像性を高める必要があり、現像ローラ２２へのトナー２６の付着力を低減させることが重要となる。

図２は、本発明に係る現像装置の構成を示す側面断面図である。なお、ここでは図１の画像形成部Ｐａに配置される現像装置３ａについて説明するが、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄに配置される現像装置３ｂ〜３ｄの構成についても基本的に同様であるため説明を省略する。

図２に示すように、現像装置３ａは、二成分現像剤（以下、単に現像剤と呼ぶ）が収納される現像容器２０を備えており、現像容器２０は仕切壁２０ａによって第１及び第２攪拌室２０ｂ、２０ｃに区画され、第１及び第２攪拌室２０ｂ、２０ｃには図示しないトナーコンテナ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撹拌し、帯電させるための第１攪拌スクリュー２１ａ及び第２攪拌スクリュー２１ｂが回転可能に配設されている。

第１攪拌スクリュー２１ａ及び第２攪拌スクリュー２１ｂによって現像剤が攪拌されつつ軸方向に搬送され、仕切壁２０ａに形成された現像剤通過路（図示せず）を介して第１及び第２攪拌室２０ｂ、２０ｃ間を循環する。図２では、現像容器３ａは左斜め上方に延在しており、現像容器２０内において第１攪拌スクリュー２１ａの上方には磁気ローラ２３（トナー供給部材）が配置されている。

磁気ローラ２３の左斜め上方には現像ローラ２２（トナー担持体）が対向配置され、現像ローラ２２は現像容器２０の開口側（図２の左側）において感光体ドラム１ａに対向している。現像ローラ２２及び磁気ローラ２３は図中時計回りに回転する。なお、現像容器２０には、第２攪拌スクリュー２１ｂと対面してトナーセンサ（図示せず）が配置されており、トナーセンサで検知されるトナー濃度に応じてトナーコンテナからトナー補給口２０ｄを介して現像容器２０内にトナーが補給される。

図３は、本実施形態の現像装置における第１及び第２の電源の接続状態を示す模式図である。また、図４（ａ）は、本実施形態に用いられる現像ローラ及び磁気ローラに印加される第１及び第２のバイアスの波形であり、図４（ｂ）は、これらの合成波形を示す摸式図である。図３、図４を用いて現像装置を以下に詳しく説明する。

トナー２６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２６の粒度分布の広がりは例えばマルチサイザーIII（ベックマン・コールター社製）のような粒度分布測定器により、例えばアパチャー径１００μｍ（測定範囲２．０〜６０μｍ）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２２に比較的粒度の小さなトナー２６が堆積し、現像性を低下させる。

また、高画質化においてトナー体積平均粒子径を小さくすることが一般的によく知られている一方、トナー体積平均粒子径を小さくするとファンデルワールス力の影響が強くなるため、トナー２６をキャリア２７から引き離す、或いは現像ローラ２２表面から引き剥がすことが困難となることが知られている。そこで、トナー２６の体積平均粒子径Ｄtを４．０μｍ≦Ｄt≦７．０μｍの範囲に規定することが好ましい。

Ｄｔが４．０μｍ未満では、付着力が強固過ぎるため、現像性及び現像ローラからのトナーの回収性が低下するおそれがある。逆に、この７μｍ超では、１ドットの再現性が困難となり、高画質を達成することが難しい。また、トナー２６の個数粒度分布におけるＣＶ値を２５．０％以下とすることが好ましい。ＣＶ値が２５．０％超では、粒子径の分布の広がりが大きく選択現像性が顕著になる。

キャリア２７は、現像ローラ２２上の現像残トナーの回収とその後のトナー供給の役割を有している。キャリア２７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、Ｃｕ−Ｚｎ系、樹脂中に磁性体を分散した樹脂キャリア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。

現像ローラ２２と磁気ローラ２３間で強固に静電的に付着したトナー２６を磁気ブラシ２８で引き剥がし、現像に必要なトナー２６を供給するためには、体積固有抵抗率が１０⁶Ωｃｍ〜１０¹³Ωｃｍの範囲のキャリア２７を用いることが好ましい。また、重量平均粒子径が５０μｍ以下のキャリア２７を用いることによって、キャリア２７の表面積を大きくし、トナーとの接点を増やすことができる。

現像ローラ２２は、磁気ブラシ２８から供給されたトナー２６によるトナー層２９を担持して、トナー層２９からトナー２６を飛翔させて感光体ドラム１ａ上の静電潜像を現像する。現像ローラ２２の表面は、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される。

現像ローラ２２の表面に樹脂をコーティングすることにより、リークマージンを確保することができる。かかる樹脂として、トナー２６の離形性が良いフッ素樹脂やウレタン系樹脂を塗布することにより、膜厚２０μm以下の薄膜のα−Ｓｉ感光体ドラム１ａを用いた場合でも、リークを抑制することができ、感光体ドラム１ａの黒点などの不具合を抑制することができる。

また、特にトナー２６が正帯電性の場合は、同極性である、例えばシリコン変性ウレタン樹脂等のウレタン系樹脂を用いることにより、トナー付着性を低減させることができるため、現像ローラ２２からトナー２６が飛翔しやすくなって現像性を向上させ、また、現像ローラ２２から磁気ローラ２３へのトナーの引き剥がし性（回収性）を向上させることができる。しかし、コーティング材料やコーティング条件は、トナーの特性等に応じて適宜設定することができ、特に限定されない。

現像ローラ２２に印加するバイアスを第１のバイアス、磁気ローラ２３に印加するバイアスを第２のバイアスとする。現像ローラ２２のシャフト部には、直流電源３０ａと交流電源３０ｂとからなる第１の電源３０が接続されており、これにより第１のバイアスが印加される。

磁気ローラ２３は、非磁性金属材料で回転可能な円筒状に形成され、内部に複数の固定磁石が配設されて、その磁石によって現像剤に含まれるキャリア２７による磁気ブラシ２８を発生させ、磁気ブラシ２８の層厚が穂切りブレード２５により規制されている。そしてそのシャフト部には、第１の電源３０に加えて、第１の電源３０と共通のグランドに電気的接続され、直流電源３１ａと交流電源３１ｂとからなる第２の電源３１が接続されている。これにより、第１のバイアスにさらに重畳して、第２のバイアスが印加される。第１のバイアス及び第２のバイアスの詳細については後述する。

そして、現像容器２０内の第１、第２攪拌スクリュー２１ａ、２１ｂによってトナーコンテナから供給される現像剤が攪拌されつつ現像容器２０内を循環し、トナーとキャリアとの摩擦によりトナーを帯電させ、第２攪拌スクリュー２１ｂによって現像剤が磁気ローラ２３に搬送される。

かかる現像剤により磁気ローラ２３上に磁気ブラシ２８が形成され、この磁気ブラシ２８は穂切りブレード２５によって層厚規制され、一定の層厚で現像ローラ２２に接触又は近接し、第１及び第２のバイアスによって磁気ローラ２３と現像ローラ２２との間に形成される電位差により現像ローラ２２にトナー層（トナー薄層）が形成される。また、現像ローラ２２と磁気ローラ２３との電位差により、現像ローラ２２上へのトナー層２９の形成及び現像ローラ２２上の未現像トナーの磁気ローラ２３への回収が行われる。

現像ローラ２２上のトナー層２９の層厚は、トナーの抵抗や現像ローラ２２と磁気ローラ２３との回転速度差等によって変化するが、現像ローラ２２と磁気ローラ２３との電位差ΔＶによって制御することが可能である。トナー層２９は、ΔＶを大きくすることによ
って厚くなり、ΔＶを小さくすることによって薄くなる傾向にある。これらを考慮し、上
記トナー層２９の層厚を得るためには、ΔＶの範囲を１００Ｖ〜３５０Ｖとすることが好
ましい。

現像ローラ２２上のトナーは、第１のバイアスによって現像ローラ２２と感光体ドラム１ａとの間に形成される電位差により、感光体ドラム１ａに飛翔し、ドラム表面に形成された静電潜像に担持され、トナー像が形成される。トナーの飛散を防ぐために、第１及び第２の交流電源３０ｂ及び３１ｂからの交流電圧は、現像の直前に印加することが好ましい。

現像ローラ２２上に残った現像残トナーは、掻き取りブレードなどの特別な装置を設けることなく、磁気ローラ２３上の磁気ブラシ２８が現像ローラ２２上のトナー層２９に接触し、磁気ローラ２３と現像ローラ２２との周速差で生じるブラシ効果によっても回収される。回収されたトナー２６は攪拌スクリュー２１ａ（図２参照）で撹拌されて、トナー２６の入れ替えが促進される。

この時、磁気ブラシ２８の幅が、現像ローラ２２上のトナー２６を回収する幅に相当するため、現像ローラ２２の幅を磁気ブラシ２８の幅より短くすることにより、確実にトナー２６の未回収領域をなくすことができる。これにより、現像ローラ２２のスリーブにおいて、磁気ブラシ２９領域外に付着するトナー２６がなくなり、現像ローラ２２の両端部のトナー飛散をなくすことができる。

トナーの入れ替えを促進するための方法として、磁気ローラ２３の回転速度を現像ローラ２２の速度に対し、１．０〜２．０倍に設定することによって、現像ローラ２２上のトナー２６を回収すると共に適切な濃度に設定されたトナーを現像ローラ２２に供給することができ、均一なトナー層２９を形成することが可能になる。

また、均一な画像濃度を維持するためには、画像形成前後、次の画像形成までの間や装置の起動時等の非画像形成時において、現像ローラ２２と磁気ローラ２３間の電位差ΔＶ
をなくして等電位とすることにより、磁気ブラシ２８のみによる回収が可能となり、トナーに負担をかけず現像ローラ２２上のトナーを磁気ローラ２３に回収することもできる。

また、感光体ドラム１ａの感光材料としてα−Ｓｉを用いる場合には、前述したα−Ｓｉ感光体の特性により、感光体の膜厚を２５μm以下、さらに好ましくは２０μm以下とした場合には、例えば、第１のバイアスのＶｄｃ１を１５０Ｖ以下、Ｖｐｐ１を２００〜２０００Ｖ、周波数を１〜５ｋＨｚに設定し、現像することができる。また、感光材料として、正ＯＰＣを用いた場合は、トナーに強い電界をかけることを防止するため、第１のバイアスのＶｄｃ１を４００Ｖ以下、さらに好ましくは３００Ｖ以下に設定することができる。また、リークを防止するためには、感光体ドラム１ａとの電位差が１５００Ｖを超えない程度にＶｄｃ１、Ｖｐｐ１を設定することが好ましい。

図４（ａ）に示すように、第１のバイアスは、第１の直流電源３０ａの直流電圧Ｖｄｃ１に、第１の交流電源３０ｂのピーク間電圧（交流電圧）Ｖｐｐ１、デューティ比Ｄｓｌｖ及び周波数ｆからなる矩形波を重畳した合成波形Ｖｓｌｖ（実線）を有する。また、第２のバイアスは、第２の直流電源３１ａの直流電圧Ｖｄｃ２に、第２の交流電源３１ｂのピーク間電圧（交流電圧）Ｖｐｐ２、デューティ比Ｄｍａｇ及び周波数ｆ２からなる矩形波を重畳した合成波形Ｖｍａｇ（破線）を有する。

なお、デューティ比Ｄｓｌｖは、現像ローラ２２から感光体ドラム１ａにトナー２６を飛翔させる側（トナーと同極性側）のデューティ比を示し、デューティ比Ｄｍａｇは、磁気ローラ２３から現像ローラ２２にトナー２６を飛翔させる側（トナーと同極性側）のデューティ比を示す。次に、かかるデューティ比について説明する。

図５には、例えば、正帯電トナーを用い、図の上方向を正電位、下方向を負電位とする場合において、第１のバイアスが印加されたときの現像ローラ２２又は第２のバイアスが印加されたときの磁気ローラ２３の合成波形を示す。このとき、現像ローラ２２又は磁気ローラ２３からトナーが飛翔する電界が印加される時間をａ、現像ローラ２２又は磁気ローラ２３へとトナーを引き戻す電界が印加される時間をｂとすると、デューティ比Ｄｐは、Ｄｐ＝｛ａ／（ａ＋ｂ）｝×１００で表される。すなわち、全体の印加時間に対する正電位が印加されている時間の百分率で表される。なお、負帯電トナーを用いた場合には、デューティ比は、Ｄｐ＝｛ｂ／（ａ＋ｂ）｝×１００となる。

次に、第１及び第２のバイアスの調整方法について、図３及び図４を用いて説明する。上記の通り、第１のバイアスは、直流電圧がＶｄｃ１、交流電圧Ｖｐｐ１、デューティ比がＤｓｌｖ、周波数ｆの合成波形Ｖｓｌｖである。また、第２のバイアスは、直流電圧がＶｄｃ２、交流電圧がＶｐｐ２、デューティ比がＤｍａｇ、周波数ｆの合成波形Ｖｍａｇである。また、第２のバイアスの交流成分は、第１のバイアスの交流成分と同周波数、逆位相であり、第１のバイアスよりデューティ比が大きくなるよう設定している。

また、第１のバイアスの周波数ｆは、例えば１〜５ｋＨｚに設定することができ、例えば第２の交流バイアスの周波数と等しくすることができる。しかし、デューティ比や周波数は、特に限定されるものではなく、現像ローラ２２へのトナー層２９の形成状態や、感光体ドラム１ａ上の静電潜像への現像状態等により適宜設定すれば良い。

図３に示すように、現像ローラ２２には、第１のバイアスが印加される。また、磁気ローラ２３には、第１のバイアスに、第２のバイアスが重畳して印加されるため、磁気ローラ２３に印加される合成波形Ｖｍａｇ−Ｖｓｌｖは、図４（ｂ）に示すようなＶ（ｍａｘ）とＶ（ｍｉｎ）を有する。しかし、現像ローラ２２及び磁気ローラ２３間の電界では第１のバイアスが相殺されるため、磁気ローラ２３と現像ローラ２２との間には第２のバイアスのみが印加される状態となっている。このとき、現像ローラ２２と感光体ドラム１ａ間には第１のバイアスのみが印加される状態となっている。

これにより、第１の電源３０と第２の電源３１とで、バイアスの周期やデューティ比を異なるものとしても、現像ローラ２２と磁気ローラ２３との間に形成されるバイアスの合成波形が第２の電源３１の第２のバイアスによる影響を受けることがない。

一方、第２の電源３１に対して、第１の電源３０を重畳することも可能である。しかし、かかる構成では、現像ローラ２２及び磁気ローラ２３間の電界は第２のバイアスが相殺されて第１のバイアスのみが印加されている状態となるが、現像ローラ２２及び感光体ドラム１ａ間には第１のバイアス及び第２のバイアスが印加されるため、第１及び第２のバイアスを独自に変化させることが困難となり、現像性を均一にすることが困難となる。

よって、現像ローラ２２の第１の電源３０と、磁気ローラ２３の第２の電源３１とを共通のグランドに電気的に接続し、磁気ローラ２３に第１の電源３０と第２の電源３１とを重畳させる接続構成にすることが好ましい。

また、図６に示すように、現像ローラ２２及び磁気ローラ２３に印加する第１及び第２のバイアスを、別個のグランドに電気的に接続することも可能である。図６は、現像ローラ及び磁気ローラを別個のグランドに電気的に接続した状態を示す模式図である。また、図７（ａ）は、別個のグランドに電気的接続したときの現像ローラ及び磁気ローラに印加される第１及び第２のバイアスの波形であり、図７（ｂ）は、これらの合成波形を示す摸式図である。図７（ａ）では、第１の電源３０のＶｓｌｖ（実線）と第２の電源３１のＶｍａｇ（破線）とでデューティ比を異なるものとし、Ｖｓｌｖと同周期、同周波数で逆位相の交流バイアスを印加する。

しかし、かかる構成でＤｍａｇとＤｓｌｖを異なるものとすると、現像ローラ２２及び磁気ローラ２３間の合成波形が図７（ｂ）のようになり、ＶｍａｘとＶｍｉｎの間に電圧Ｖｉが現れる。このため、Ｖｉの印加時間の分だけＶｍａｘとＶｍｉｎの印加時間が短くなり、現像ローラへのトナー薄層形成時間が短くなると共に、現像ローラからの未現像トナーの回収時間も短くなる為、効率が悪くなる。

また、第１のバイアスのＶｐｐ１若しくは第２のバイアスのＶｐｐ２の設定を変化させた場合、現像ローラ２２にはＶｐｐ２が、磁気ローラ２３にはＶｐｐ２が、それぞれ不可避的に印加されるため、Ｖｐｐ１とＶｐｐ２とを独立して変化させた場合、互いに影響を及ぼすためバイアス設定が困難となる。

本実施形態では、現像ローラ２２には第１の電源３０のバイアスを印加して、磁気ローラ２３には第１の電源３０のバイアスに第２の電源３１のバイアスを重畳して印加することにより、現像ローラ２２と磁気ローラ２３間に形成されるバイアスの合成波形が第２の電源３１のバイアスに等しくなり、現像ローラ２２に印加する第１の電源３１のバイアスによる影響を受けることがない。

また現像ローラ２２と感光体ドラム１ａ間に形成される第１のバイアスも第２の電源３１のバイアスによる影響を受けることなく、第１の電源３０のバイアスのみで制御することになり、第１及び第２のバイアスは、互いに独立させて各バイアスの電圧とデューティ比等を設定することができる。このとき、現像ローラ２２から磁気ローラ２３への未現像トナーの回収は、第２のバイアスのみに依存している。

このように、第１の電源３０に第２の電源３１を重畳させることにより、第１のバイアスと第２のバイアスとを、独立して設定できるため、トナー層２９の形成状態に応じてより詳細な設定が可能となる。

従って、第１のバイアスの電圧とデューティ比を大きく設定して現像性を向上させ、また現像ローラ２２へのトナー層２９の形成及び現像ローラ２２からのトナー回収を良好に維持するように、第２のバイアスの電圧及びデューティ比を設定することができ、現像ローラ２２と感光体ドラム１ａとの間、及び、現像ローラ２２と磁気ローラ２３との間のバイアスのバランスを容易に取ることができる。

また、第１の電源３０と第２の電源３１とを共通のグランドに電気的に接続した場合には、上記図７（ｂ）に示すように別個のグランドに電気的に接続した場合と異なり、第１のバイアスにはＶｐｐ２が印加されない。このため、図７（ｂ）の場合よりも、ＶｍａｘとＶｍｉｎの絶対値が小さく、トナーを移動させる電界が弱くなる。従って、共通のグランドに電気的接続する場合には、別個のグランドに電気的接続した場合よりも第１のバイアスのＶｐｐ１を大きくすることが好ましい。

一方、単位時間当たりの現像ローラ２２へ印加している時間を長くすると、磁気ローラ２３によるトナーの回収が困難になる場合がある。そこで、前述のように、現像ローラ２２表面に、例えばシリコン変性ウレタン樹脂をコーティングすることが好ましい。

そして、現像ローラ２２上の現像残トナーを、連続印刷の際、各現像終了後に、トナーが適度に残るよう回収し、所定現像間隔後には、各現像終了後よりも多くのトナーを回収することとした。以下、現像ローラ２２から磁気ローラ２３に現像残トナーを回収した後、現像ローラ２２上に残ったトナーを回収残トナー、その量を回収残トナー量Ｑ（残留トナー量）とする。

すなわち、現像ローラ２２上の現像残トナーを、各現像終了後には、回収残トナー量Ｑが第１の所定量Ｑ１となるよう回収すると共に、所定現像間隔毎には、回収残トナー量Ｑが、Ｑ１より小さい第２の所定量Ｑ２となるよう回収することとした。なお、Ｑ１は、最初の現像終了後に行われるトナー回収後の回収残トナー量とし、Ｑ２は、現像開始から所定現像間隔Ｔ経過後、第１回目に行われるトナー回収後の回収残トナー量とする。かかるトナーの回収について説明する。

前述の通り、現像終了後、第１及び第２のバイアスの印加によって生じる現像ローラ２２と磁気ローラ２３との間の電位差により、現像ローラ２２上の現像残トナーは、磁気ローラ２３へと回収される。また、トナー回収後、磁気ブラシ２８には、次の現像に必要な量のトナーが担持される。

しかし、各現像終了後において現像ローラ２２から磁気ローラ２３へ回収するトナーの量が多過ぎると、磁気ローラ２３に形成された磁気ブラシ２８の間にトナーが入り込み、回収されたトナーは磁気ブラシ２８に担持されるのみならず磁気ローラ２３の表面にも直接担持される場合がある。

かかる場合、次の現像の際に、磁気ブラシ２８及び磁気ローラ２３の表面に担持されたトナーが現像ローラ２２へ飛翔するため、現像ローラ２２上に該ローラ上のトナー量が飽和するまで過剰なトナーが供給される。これにより、次ページの転写紙Ｐの搬送方向（感光体ドラム１ａの回転方向）先端部の濃度が転写紙Ｐの他の部分より大きくなる。

一方、現像ローラ２２から磁気ローラ２３へ回収するトナーの量が少な過ぎると、回収残トナーが多くなる場合があり、かかる場合、現像ローラ２２から感光体ドラム１ａへのトナー供給量に変動が生じ易くなるため、画像濃度推移が生じる。

そこで、各現像終了後に、回収残トナー量Ｑが第１の所定量Ｑ１となるよう、現像残トナーを回収することにより、次ページの転写紙Ｐにおける搬送方向先端部の画像濃度の増大及び画像濃度推移不良を防止することができる。回収残トナー量Ｑが形成画像に及ぼす上記不具合を考慮し、Ｑ１の取り得る値Ｑｘを、例えば０．３ｍｇ／ｃｍ²以上０．６／ｃｍ²以下とすることができる。

Ｑ１を０．３ｍｇ／ｃｍ²以上とすることにより、上記先端部濃度の増大を十分に防止することができ、一方、０．６ｍｇ／ｃｍ²以下とすることにより、画像濃度推移不良を十分に防止することができる。よって、現像ローラ２２上により適量のトナーを残すことができる。しかし、Ｑ１は、上記先端部濃度の増大及び画像濃度推移不良を防止することができれば特に限定されず、画像濃度、転写紙Ｐの種類、印刷速度等に応じて適宜設定することができる。

上記先端部濃度の評価方法は、特に限定されないが、例えば目視により評価することができる。画像濃度推移の評価方法は、特に限定されないが、例えば反射濃度の推移により評価することができる。また、反射濃度の推移は、例えば、現像開始後、１分間ごとに転写紙Ｐの反射濃度を測定し、許容変動幅を１％以下として評価することができる。

また、このように回収残トナー量ＱをＱ１に設定しても、各現像終了後の回収残トナーが現像ローラ２２の表面に付着すると、摩擦等によりトナーがチャージアップし、画像ムラ等の画像不良が生じるおそれがある。

そこで、所定現像間隔Ｔ毎には、現像ローラ２２上の回収残トナー量Ｑが、Ｑ１より小さいＱ２となるよう現像残トナーを回収することとした。Ｑ２をＱ１より小さくすることにより、各現像終了後の回収残トナーを、さらに回収することができる。これにより、現像ローラ２２上に回収残トナーが蓄積し、付着することを防止することができる。なお、トナーの付着状態の評価方法は、特に限定されないが、例えば目視や手指で触ったときの剥がれ易さ等で評価することができる。

また、Ｑ２をＱｘの下限値Ｑｘ（ｍｉｎ）以下とすることにより、各現像終了後の回収残トナーを、より多く回収することができる。これにより、回収残トナーの現像ローラ２２への付着を、より防止することができる。また、Ｑ２を０．３ｍｇ／ｃｍ²以下とすることが好ましい。Ｑ２を０．３ｃｍ²以下とすることにより、特に低温低湿度条件下においても十分にトナーの付着を防止することができる。

しかし、Ｑ２は、Ｑ１より小さければ特に限定されず、画像濃度、転写紙Ｐの種類、印刷速度等に応じて適宜設定することができる。なお、所定現像間隔Ｔ毎のトナーの回収においては、Ｑ２が０ｍｇ／ｃｍ²の場合も本発明に含まれるが、この場合において、トナーの回収能力等により現像ローラ２２上に不可避的にトナーが残留することは許容される。

また、所定現像間隔Ｔは、例えば現像駆動時間により設定することができ、例えば所定現像間隔Ｔを１分間に１回とすることができる。所定間隔時間Ｔが小さければ、印字効率が低下し、大きければ、回収残トナー量ＱをＱ２に調整することが困難となるおそれがある。従って、所定現像間隔Ｔは、例えばこれらを考慮して適宜設定することができる。また、所定現像間隔Ｔは、その他、画像濃度、転写紙Ｐの種類、印刷速度等に応じて適宜設定することができ、また、例えば、所定現像回数（所定印字枚数）ごとに１回とすることもできる。

また、所定現像間隔Ｔ毎のトナーの回収では、回収残トナー量Ｑが小さくなると、直後の現像初期において感光体ドラム１ａへのトナー供給量が不足し、次ページの転写紙Ｐの搬送方向先端部濃度が低下するおそれがある。かかる場合、トナー回収後、例えば現像ローラ２２を、感光体ドラム１ａへトナーを飛翔させることなく所定回転数だけ回転（空運転）させた後、現像を行うことができる。

これにより、現像ローラ２２上のトナー量をより安定させることができるため、感光体ドラム１ａへのトナー供給不足を解消し、上記先端部濃度が低下することを防止することができる。一方、長時間回転させると、印字効率が低下する。従って、かかる回転数は、例えばこれらを考慮して設定することができ、例えば２回転〜４回転程度とすることができる。

回収残トナー量ＱをＱ１及びＱ２に調整する方法は、第１及び第２のバイアスＶｓｌｖ、Ｖｍａｇの印加条件を適宜設定することにより行うことができる。

かかる調整は、例えば、現像時から第１のバイアスＶｓｌｖを現像時と非現像時とで変更せず、第２のバイアスＶｍａｇの交流成分Ｖｐｐ２のうち、トナーと同極性側（トナーが磁気ローラ２３から現像ローラ２２へと向かう側）のピーク電圧値Ｖｐｐ２（ｍａｘ）の現像時からの低下量を変化させることによって行うことができる。非現像時のＶｐｐ２（ｍａｘ）の低下に応じて、トナーは現像ローラ２２から磁気ローラ２３へと戻り易くなるため、トナーの回収量が多くなる。従って、Ｖｐｐ２（ｍａｘ）の低下量を適宜変化させることにより、現像ローラ２２上の回収残トナー量Ｑを調整することができる。

このとき、例えば、トナーと逆極性側（トナーが現像ローラ２２から磁気ローラ２３へ戻る側）のピーク電圧値Ｖｐｐ２（ｍｉｎ）は、現像時と非現像時とで一定とすることができる。また、Ｖｐｐ２（ｍｉｎ）を小さくする程、トナーが現像ローラ２２から磁気ローラ２３へ戻り易くなるが、Ｖｓｌｖとの電位差が大きくなり、磁気ローラ２３と現像ローラ２２との間にリークが発生し易くなる。従って、例えばこれらを考慮してＶｐｐ２（ｍｉｎ）を設定することができる。また、Ｖｐｐ２（ｍａｘ）とＶｐｐ２（ｍｉｎ）の両方を現像時から変化させることもできる。

このように、例えば非現像時に、Ｖｍａｇを現像時から適宜変更することにより、回収残トナー量ＱがＱ１及びＱ２となるよう調整することができる。しかし、かかる設定方法は、回収残トナー量ＱをＱ１及びＱ２とすることができれば、特に限定されるものではない。その他、例えばＶｍａｇの低下量に応じてＶｓｌｖを適宜変更することもできる。また、かかる印加条件は、予備実験等により予め設定しておくことができる。

この際、図３及び図４に示すようにＶｓｌｖとＶｍａｇを共通グランドに電気的に接続し、ＶｓｌｖにＶｍａｇを重畳させて磁気ローラ２３に印加すれば、Ｖｓｌｖ及びＶｍａｇを、互いに影響を及ぼすことなく独立して設定することができるため、回収残トナー量ＱをＱ１に設定する際の、Ｖｓｌｖ及びＶｍａｇの条件設定がより容易になる。

次に、本発明の現像装置の動作について図３及び図４を用いて説明する。図３に示した帯電されたトナー２６とキャリア２７からなる現像剤によって磁気ローラ２３上に磁気ブラシ２８を形成し、磁気ブラシ２８は穂切りブレード２５によって層規制され、図４（ａ）に示す第２のバイアスの合成波形Ｖｍａｇが印加され、磁気ローラ２３と現像ローラ２２との間の電位差によって現像ローラ２２にトナー２６のみのトナー層２９を形成する。

次に、露光されて感光体ドラム１ａ上に形成された潜像は、図４（ａ）に示す第１のバイアスの合成波形Ｖｓｌｖが印加されて、感光体ドラム１ａへトナー２６が飛翔して現像され、トナー像が感光体ドラム１ａ上に形成される。そして、感光体ドラム１ａのトナー像が中間転写ベルト８に１次転写され、中間転写ベルト８に搬送された用紙にトナー像が２次転写されて、定着部７で定着されて排紙される。

そして各現像終了後、図４（ｂ）に示す第２のバイアスの合成波形Ｖｍａｇにより、現像ローラ２２上の回収残トナー量ＱがＱ１となるよう現像ローラ２２上の現像残トナーを剥ぎ取って磁気ローラ２３に回収する。また、所定現像間隔Ｔ毎には、該当する現像終了後、現像ローラ２２上の回収残トナー量ＱがＱ２となるよう現像ローラ２２上の現像残トナーを剥ぎ取って磁気ローラ２３に回収する。

その他、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では帯電方向が正（プラス側）である正帯電トナーを用いる現像装置を例に挙げて説明したが、帯電方向が負（マイナス側）である負帯電トナーを用いる現像装置にも全く同様に適用可能である。その場合、コーティング材料として、負帯電性樹脂を用いれば良い。

また、ここでは中間転写ベルトを用いたタンデム式のカラー画像形成装置を例に挙げて説明したが、本発明は、トナーを飛翔させて現像可能な現像ユニットを備えた画像形成装置であれば、搬送ベルト上の記録媒体に直接転写するタンデム式のカラー画像形成装置や、デジタル複合機、アナログ方式のモノクロ画像形成装置、或いはファクシミリやプリンタ等の他の画像形成装置にも全く同様に適用することができる。

以下、本発明について実施例によりさらに具体的に説明する。

図１に示したタンデム式カラー画像形成装置に、上記実施形態の現像装置３ａ〜３ｄ（図１、図２参照）を搭載し、下記の条件で現像ローラ２２にトナー層２９を形成し、感光体ドラム１ａ上に現像し、転写紙Ｐに転写し、現像終了後、現像ローラ２２上の現像残トナーを磁気ローラ２３に回収した。

また、トナーの個数平均粒径を６μｍ、キャリアの個数平均粒径を３５μｍ、トナー帯電量を１５μＣ／ｇとした。感光体ドラムとしてα−Ｓｉを用い、この表面電位を３５０Ｖとした。また、感光体ドラム１ａ〜１ｄと現像ローラ２２との間のギャップを２００μｍとし、現像ローラ２２と磁気ローラ２３との間のギャップを３２０μｍとした。また、現像ローラ２２が１回転に要する時間を３０ｍｓｅｃとした。

現像時及び現像終了後の現像ローラ２２のＶｓｌｖのうちＶｄｃ１を１００Ｖ、Ｖｐｐ１を１．６５ｋＶ（Ｖｐｐ１（ｍａｘ）が９２５Ｖ、Ｖｐｐ（ｍｉｎ）が−７２５Ｖ）、デューティ比を３０％、周波数を４．５ｋＨｚとした。

また、現像時及び現像終了後の磁気ローラ２３のＶｍａｇのうちＶｄｃ２を２００Ｖ、デューティ比を７０％、周波数を４．５ｋＨｚとし、磁気ローラ２３のＶｐｐ２を上記のような方法で適宜変化させ、各現像終了後に現像ローラ２２上の回収残トナー量Ｑが表１に示すように０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９ｍｇ／ｃｍ²となるよう調整し、現像残トナーの回収を行った。なお、最初の現像終了後における回収残トナー量Ｑを、上記各条件に設定した。

そして、上記各条件で印刷を行い、次ページの先端濃度及び画像濃度推移を調べた。結果を表１に示す。表１において、先端濃度を目視により調べ、濃度不良が観察されない場合には○、観察された場合には×とした。また、画像濃度推移は、現像開始から現像駆動時間１分ごとにトナー像が転写された転写紙Ｐの反射濃度を調べ、反射濃度の許容変動幅が０．１％以下のときを○、０．１％超のときを×とした。

表１に示すように、回収残トナー量Ｑが０．２ｍｇ／ｃｍ²以下では、次ページの転写紙Ｐの先端部濃度が増大したのに対し、０．３ｍｇ／ｃｍ²以上では、先端部濃度不良は認められなかった。また、０．７ｍｇ／ｃｍ²以上では、転写紙Ｐに画像濃度推移不良が認められたのに対し、０．６ｍｇ／ｃｍ²以下では、画像濃度推移不良は認められなかった。この結果、第１の所定量Ｑ１を０．３ｍｇ／ｃｍ²以上０．６ｍｇ／ｃｍ²以下とすることにより、上記先端濃度不良及び画像濃度推移不良を防止できることがわかった。

実施例１と同様の条件で磁気ローラ２３のＶｐｐ２を上記のような方法で適宜変化させ、現像開始から１分間に１回の間隔で、現像ローラ２２上の回収残トナー量Ｑが表２に示すように０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９ｍｇ／ｃｍ²となるよう調整し、現像残トナーの回収を行った。

そして、各条件において、１０００枚印字後の現像ローラ２２へのトナーの付着状態を調べた。なお、現像開始から１分間経過後、第１回目の回収を行った後の回収残トナー量Ｑを、上記各条件に設定した。また、各トナー回収後、現像ローラ２２を３回転半空運転させた。また、かかる回収は、温度１０℃、湿度１５％ＲＨの環境条件下で行った。

結果を表２に示す。表２では、トナーの付着状態を観察し、手指で軽く摺擦したとき現像ローラ２２から剥がれた場合を付着なしとして○、剥がれなかった場合を付着ありとして×とした。

この結果、回収残トナー量Ｑが０．４ｇ／ｃｍ²以上では、現像ローラ２２に付着が認められたのに対し、０．３ｇ／ｃｍ²以下では、付着が認められなかった。よって、回収残トナー量Ｑを０．３ｇ／ｃｍ²以下とすることにより、現像ローラ２２上へのトナーの付着を防止できることがわかった。また、１分間に１回の回収で十分に付着を防止できることがわかった。また、トナーの帯電性が高くなり、現像ローラ２２へ付着し易い低温低湿度環境下において良好な結果が得られたことから、これより高温高湿度条件下では、十分に良好な結果が得られると推察される。

上記実施例１及び実施例２より、現像ローラ２２上の現像残トナーを磁気ローラ２３に、各現像終了時に、回収残トナー量Ｑが０．３ｍｇ／ｃｍ²以上０．６ｍｇ／ｃｍ²以下（Ｑ１）となるよう回収を行い、１分間に１回ごと（所定現像間隔Ｔ）には、回収残トナー量Ｑが、０．３ｇ／ｃｍ²以下（Ｑ２）且つＱ１より小さくなるよう回収を行うことにより、印字効率を低下させることなく、画像不良を防止することができることがわかった。

本発明は、少なくともキャリア及びトナーを含む二成分現像剤が用いられ、像担持体に対向配置されるトナー担持体と、該トナー担持体上に磁気ブラシを用いてトナー薄層を形成するトナー供給部材と、を備え、前記トナー担持体及び前記トナー供給部材に現像バイアスを印加することにより、前記像担持体表面の静電潜像を現像し、現像終了後、前記トナー担持体上の現像残トナーを前記トナー供給部材に回収する現像装置において、連続して現像を行う際、前記現像残トナーを、各現像終了後、前記トナー担持体上の残留トナー量が第１の所定量となるよう回収し、所定現像間隔毎には、前記残留トナー量が第１の所定量より小さい第２の所定量となるよう回収するものである。

これにより、各現像終了後に、トナー担持体上に適度にトナーを残しつつ、所定の現像が終了する毎には各現像終了後よりも多くのトナーを回収することが可能となるため、連続印刷において、印字効率を低下させることなく、画像不良を防止することができる。

また、第１の所定量を、０．３ｍｇ／ｃｍ²以上０．６ｍｇ／ｃｍ²以下とし、第２の所定量を、０．３ｍｇ／ｃｍ²以下とすることにより、各現像終了後にトナー担持体上により適量のトナーを残すことができ、所定現像間隔後には、特に低温低湿度条件化においても十分にトナーを回収することができるため、上記先端部濃度の増大、画像濃度推移や、現像ローラへのトナーの付着をより十分に防止し、より十分に画像不良を防止することができる。

また、所定現像間隔毎にトナーを回収した後、次の現像を行うまでの間に、トナー担持体を、該トナー担持体から前記像担持体表面へトナーを飛翔させることなく所定回転数回転させることにより、トナー担持体上のトナー量をより安定させることができるため、像担持体へのトナー供給不足によって上記先端部濃度の低下が生じることを防止することができる。

また、トナー担持体に第１のバイアスを印加する第１のバイアス印加手段と、第１のバイアス印加手段と共通のグランドに電気的に接続され、トナー供給部材に、第１のバイアスに第２のバイアスを重畳して印加する第２のバイアス印加手段と、を設けることにより、第１のバイアスの交流成分と、第２のバイアスの交流成分とを、互いに影響を及ぼすことなくそれぞれ独立して設定することができるため、現像残トナーの回収後の残留トナー量を容易に調整することができる。

また、上記現像装置を備えた画像形成装置とすることにより、印字効率を低下させることなく画像不良が防止された画像形成を行うことができる。

は、本発明の現像装置が搭載される画像形成装置の全体構成を示す概略図である。 は、本発明の現像装置の構成を示す側面断面図である。 は、本実施形態の現像装置における第１及び第２の電源の接続状態を示す模式図である。 は、本実施形態に用いられる現像ローラ及び磁気ローラに印加される第１及び第２のバイアスの波形を示す摸式図であり、図４（ａ）は、第１及び第２のバイアスのそれぞれの波形を示す摸式図であり、図４（ｂ）は、これらの合成波形を示す摸式図である。 は、第１のバイアスが印加されたときの現像ローラ又は第２のバイアスが印加されたときの磁気ローラの合成波形を示す模式図である。 は、現像ローラ及び磁気ローラを別個のグランドに電気的に接続した状態を示す模式図である。 は、別個のグランドに電気的接続したときの現像ローラ及び磁気ローラに印加される第１及び第２のバイアスの波形を示す摸式図であり、図７（ａ）は、第１及び第２のバイアスのそれぞれの波形を示す摸式図であり、図７（ｂ）は、これらの合成波形を示す摸式図である。

符号の説明

Ｐａ〜Ｐｄ 画像形成部
１ａ〜１ｄ 感光体ドラム（像担持体）
３ａ〜３ｄ 現像装置
２０ 現像容器
２１ａ 第１攪拌スクリュー
２１ｂ 第２攪拌スクリュー
２２ 現像ローラ（トナー担持体）
２３ 磁気ローラ（トナー供給部材）
２６ トナー
２７ キャリア
２８ 磁気ブラシ
２９ トナー薄層
３０ 第１の電源
３０ａ 第１の直流電源
３０ｂ 第１の交流電源
３１ 第２の電源
３１ａ 第２の直流電源
３１ｂ 第２の交流電源
１００ 画像形成装置

Claims (6)

1. 少なくともキャリア及びトナーを含む二成分現像剤が用いられ、像担持体に対向配置されるトナー担持体と、
   該トナー担持体上に磁気ブラシを用いてトナー薄層を形成するトナー供給部材と、を備え、
   前記トナー担持体及び前記トナー供給部材に現像バイアスを印加することにより、前記トナー担持体から前記像担持体表面の静電潜像を現像し、現像終了後、前記トナー担持体上の現像残トナーを前記トナー供給部材に回収する現像装置において、
   連続して現像を行う際、前記現像残トナーを、
   各現像終了後に、前記トナー担持体上の残留トナー量が第１の所定量となるよう回収し、
   所定現像間隔毎には、前記残留トナー量が第１の所定量より小さい第２の所定量となるよう回収することを特徴とする現像装置。
2. 前記第２の所定量は、前記第１の所定量の取り得る下限値以下であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記第１の所定量は、０．３ｍｇ／ｃｍ²以上０．６ｍｇ／ｃｍ²以下であり、
   前記第２の所定量は、０．３ｍｇ／ｃｍ²以下であることを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
4. 前記所定現像間隔毎にトナーを回収した後、次の現像を行うまでの間に、前記トナー担持体を、該トナー担持体から前記像担持体表面にトナーを飛翔させることなく所定回転数回転させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の現像装置。
5. 前記トナー担持体に第１のバイアスを印加する第１のバイアス印加手段と、
   前記第１のバイアス印加手段と共通のグランドに電気的に接続され、前記トナー供給部材に、第１のバイアスに第２のバイアスを重畳して印加する第２のバイアス印加手段と、が設けられたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の現像装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の現像装置を備えた画像形成装置。

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