JP6319165B2 - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像装置および画像形成装置に関する。

従来技術として、特許文献１には、トナーとキャリアとを含む現像剤を用いて像担持体上の静電潜像を現像する現像装置であって、現像剤を保持する現像剤保持体と、現像剤を攪拌する現像剤攪拌部と、像保持体と現像剤保持体との対向部よりも像保持体の回転方向の下流側に設けられ且つ浮遊トナーを回収する現像剤回収部とを有する現像装置、およびこのような現像装置を備える画像形成装置が開示されている。

特開２００９−９８４３８号公報

ところで、現像装置または画像形成装置では、用紙上に形成される画像にメタリック感（金属光沢感）を付与するために、現像剤として、金属顔料を含有したトナーを含む現像剤を用いる場合がある。金属顔料は導電性を有するため、金属顔料を含有したトナーを用いる場合、金属顔料を含まないトナーを用いる場合と比較して、トナーの帯電量や電荷注入性能が広い分布を持ちやすい。そして、金属顔料を含有したトナーを用いると、現像装置により静電潜像を現像する場合や、現像されたトナー像を転写する場合等に、トナーが電荷注入を受け、正規の帯電極性とは逆極性に帯電されたトナーが発生するおそれがある。
本発明は、導電性を有する金属顔料を含むトナーを用いる場合に、正規の帯電極性とは逆極性に帯電されたトナーの発生を抑制することを目的とする。

請求項１に係る発明は、静電潜像を保持する潜像保持体に対向して回転可能に配置され、導電性を有する金属顔料を含み予め定めた正規極性に帯電されたトナーとキャリアとを含む現像剤を保持し、当該正規極性と同じ極性の電位が付与され、当該静電潜像をトナーで現像する現像剤保持体と、前記潜像保持体とは異なる位置にて前記現像剤保持体に対向して配置され、前記正規極性と同じ極性且つ当該現像剤保持体に付与される電位より絶対値が大きい電位が付与される対向部材とを備え、前記対向部材は、板状の形状を有し、前記現像剤保持体に対して接触せず、且つ当該現像剤保持体と前記潜像保持体との対向部よりも当該現像剤保持体の回転方向上流側にて先端部が当該現像剤保持体の外周面に対して予め定めた距離を介して配置され、当該現像剤保持体の外周面に保持される現像剤の厚さを規制することを特徴とする現像装置である。
請求項２に係る発明は、前記対向部材は、板状の形状を有し導電性を有する導電性部材と、板状の形状を有し磁性を有する磁性部材とが積層され、当該導電性部材を介して電位が付与されることを特徴とする請求項１に記載の現像装置である。
請求項３に係る発明は、前記現像剤保持体と前記潜像保持体との対向部よりも当該現像剤保持体の回転方向下流側に配置され、前記正規極性と同じ極性且つ当該現像剤保持体と比較して絶対値が大きい電位が付与され、当該正規極性とは逆極性に帯電したトナーを当該現像剤保持体の外周面から捕集する捕集部材をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の現像装置である。
請求項４に係る発明は、前記捕集部材には、直流バイアスと交流バイアスとを重畳した重畳バイアスが印加されることを特徴とする請求項３に記載の現像装置である。
請求項５に係る発明は、前記捕集部材の表面に接触して配置され、当該捕集部材に捕集されたトナーをかき取るかき取り部材をさらに備えることを特徴とする請求項３または４に記載の現像装置である。
請求項６に係る発明は、静電潜像を保持する潜像保持体に対向して回転可能に配置され、導電性を有する金属顔料を含み予め定めた正規極性に帯電されたトナーとキャリアとを含む現像剤を保持し、当該静電潜像をトナーで現像する現像剤保持体と、前記現像剤保持体と前記潜像保持体との対向部よりも当該現像剤保持体の回転方向上流側において当該現像剤保持体に対向するように配置され、当該現像剤保持体に保持されるトナーに前記正規極性と同じ極性の電荷を付与する電荷付与部材とを備え、前記電荷付与部材は、板状の形状を有し、前記現像剤保持体に対して接触せず、且つ当該現像剤保持体の外周面に対して先端部が予め定めた距離を介して対向配置され、当該現像剤保持体の外周面に保持される現像剤の厚さを規制することを特徴とする現像装置である。
請求項７に係る発明は、前記電荷付与部材には、前記正規極性と同極性且つ前記現像剤保持体と比較して絶対値が大きい電位が付与されることを特徴とする請求項６に記載の現像装置である。
請求項８に係る発明は、静電潜像を保持する潜像保持体と、前記潜像保持体に対向して回転可能に配置され、導電性を有する金属顔料を含み予め定めた正規極性に帯電されたトナーとキャリアとを含む現像剤を保持し、当該正規極性と同じ極性の電位が付与され、前記静電潜像をトナーで現像する現像剤保持体と、前記現像剤保持体に対して予め定められた間隙を介して対向して配置される対向部材と、前記対向部材に対して、前記正規極性と同じ極性且つ前記現像剤保持体と比較して絶対値が大きい電位を付与する電位付与手段とを備え、前記対向部材は、板状の形状を有し、前記現像剤保持体に対して接触せず、且つ当該現像剤保持体と前記潜像保持体との対向部よりも当該現像剤保持体の回転方向上流側にて先端部が当該現像剤保持体の外周面に対して予め定めた距離を介して配置され、当該現像剤保持体の外周面に保持される現像剤の厚さを規制することを特徴とする画像形成装置である。

請求項１に係る発明によれば、導電性を有する金属顔料を含むトナーを用いる場合に、正規の帯電極性とは逆極性に帯電されたトナーの発生を抑制することができる。
請求項２に係る発明によれば、磁性部材により形成される磁界によりトナーの厚さを規制しながらトナーに電荷を付与することができる。
請求項３に係る発明によれば、捕集部材へのトナーの転移を効率的に行うことができる。
請求項４に係る発明によれば、捕集部材へのトナーの転移をより効率的に行うことができる。
請求項５に係る発明によれば、現像装置に収容される現像剤における逆帯電トナーの量を低減することができる。
請求項６に係る発明によれば、導電性を有する金属顔料を含むトナーを用いる場合に、正規の帯電極性とは逆極性に帯電されたトナーの発生を抑制することができる。
請求項７に係る発明によれば、電荷付与部材によるトナーへの電荷の付与を効率的に行うことができる。
請求項８に係る発明によれば、導電性を有する金属顔料を含むトナーを用いる場合に、正規の帯電極性とは逆極性に帯電されたトナーの発生を抑制することができる。

本実施の形態が適用される画像形成装置の全体構成を示した図である。 本実施の形態が適用される現像器の構成例を示した図である。 現像スリーブ上に形成される現像剤層におけるメタリック色のトナーの帯電量分布を示した図である。 電荷供給バイアスによる作用を説明するための図である。 実施の形態２が適用される現像器の構成例を示した図である。 （ａ）〜（ｂ）は、シールロールに捕集されるトナーの帯電量分布を示した図である。

（実施の形態１）
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
［画像形成装置の全体構成］
図１は、本実施の形態が適用される画像形成装置１の全体構成を示した図である。
図１に示す画像形成装置１は、所謂「タンデム型」のカラープリンタであり、画像データに基づき画像形成を行う画像形成部１０と、画像形成装置１全体の動作制御や例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等との通信、画像データに対して行う画像処理等を実行する制御手段の一例としての主制御部５０と、ユーザからの操作入力の受付やユーザに対する各種情報の表示を行うユーザインターフェース（ＵＩ）部９０とを備えている。

画像形成部１０は、例えば電子写真方式により画像を形成する機能部であって、並列的に配置される６つの画像形成ユニット１１Ｇ、１１Ｓ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ（以下では、これら全体を画像形成ユニット１１と称することがある）を備えている。

これらのうち、画像形成ユニット１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋは、それぞれ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）のトナー像を形成する。これに対し、画像形成ユニット１１Ｇ、１１Ｓは、それぞれ、金（Ｇ）、銀（Ｓ）のトナー像を形成する。なお、以下の説明においては、イエロー、マゼンタ、シアンおよび黒の各色を通常色と称し、金属顔料にて着色される金および銀の各色をメタリック色と称する。

そして、本実施の形態の画像形成装置１では、通常色すなわち、イエロー、マゼンタ、シアンおよび黒のトナーを用いたフルカラー画像の形成が行えるとともに、メタリック色すなわち、金および／または銀のトナーを用いた金属色を呈する画像をさらに重畳させたフルカラー画像の形成も行えるようになっている。

各画像形成ユニット１１は、図中矢印で示す方向に回転可能に設けられた潜像保持体の一例としての感光体ドラム１２を有している。また、各画像形成ユニット１１は、この感光体ドラム１２の周囲に矢印方向に沿って設けられた、帯電器１３、露光器１４、現像器（現像装置）１５およびドラムクリーナ１６を有している。

感光体ドラム１２は、金属製の薄肉の円筒形ドラムの表面に有機感光層（図示せず）を形成してなり、ここでは有機感光層が負極性に帯電する材料で構成されている。また、感光体ドラム１２は接地されている。

帯電器１３は、感光体ドラム１２の表面（有機感光層）を、予め定められた負の電位に帯電する。このため、帯電器１３には、感光体ドラム１２を負の電位に帯電するための帯電バイアスが印加される。

露光器１４は、帯電器１３によって負の電位に帯電された感光体ドラム１２に、レーザ光等を用いて選択的に光書き込みを行うことで静電潜像を形成する。ここで、本実施の形態の露光器１４は、トナー像（画像）となる部位（画像部）に対して光を照射し、背景となる部位（背景部）に対しては光を照射しない、所謂画像部露光形式にて露光を行う。なお、露光器１４における光源としては、レーザ光源以下に、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源を用いることも可能である。

現像器１５は、感光体ドラム１２に対向して回転可能に配置される現像ロール１５ａを備えており、現像器１５の内部には、予め決められた色のトナーを含む現像剤を収容している。ここで、本実施の形態の現像器１５では、現像剤として、磁性を有するキャリアと、予め決められた色に着色されたトナーとを含む、所謂２成分現像剤を用いている。また、この現像剤において、キャリアは正の帯電極性を有しており、トナーは負の帯電極性を有している。

現像ロール１５ａは磁石（図示せず）を内蔵しており、静電気力によってトナーを付着させたキャリアすなわち現像剤を、磁力によって現像ロール１５ａの表面に保持する。現像器１５では、現像ロール１５ａ上に保持させた現像剤が形成する磁気ブラシを感光体ドラム１２に接触させて、感光体ドラム１２上の静電潜像をトナーで現像する。この現像器１５は、現像ロール１５ａを負の電位とするための現像バイアスを供給することで、静電潜像のうち負極性に帯電している画像部に、負極性に帯電したトナーを転移させる、所謂反転現像方式にて現像を行う。
なお、現像器１５の構成については、後段にて詳細に説明する。

ドラムクリーナ１６は、転写（一次転写）後の感光体ドラム１２の表面を清掃する。

そして、各画像形成ユニット１１の現像器１５の各々は、それぞれに対応する色のトナーを貯蔵するトナー貯蔵容器１７Ｇ、１７Ｓ、１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋ（以下では、これら全体をトナー貯蔵容器１７と称することがある）と、トナー搬送路（図示せず）によって連結されている。そして、トナー搬送路中に設けられた補給用スクリュー（図示せず）により、トナー貯蔵容器１７から現像器１５に各色トナーが補給されるように構成されている。

また、画像形成部１０は、各画像形成ユニット１１の感光体ドラム１２に形成された各色トナー像が転写される中間転写ベルト２０と、各画像形成ユニット１１にて形成された各色トナー像を中間転写ベルト２０に転写（一次転写）する一次転写ロール２１とを備えている。さらに、画像形成部１０は、中間転写ベルト２０上に重畳して転写された各色トナー像を被転写体（記録材）である用紙に一括転写（二次転写）する二次転写部３０を備えている。

中間転写ベルト２０は、保持体の一例であって、ポリイミドあるいはポリアミド等の樹脂にカーボンブラック等の導電剤を適当量含有させたフィルム状の無端ベルトで構成されている。中間転写ベルト２０は、各種ロール（図示せず）によって図１に示す矢印方向に予め定められた速度で循環駆動（回転）されている。

さらにまた、画像形成部１０は、転写（二次転写）後の中間転写ベルト２０の表面を清掃するベルトクリーナ２３と、二次転写された各色トナー像を用紙上に定着させる定着器６０とを備えている。加えて、画像形成部１０は、定着器６０にて用紙上に定着された各色トナー像を冷却し、用紙上への各色トナー像の定着を促進する冷却器７０と、用紙の曲がり（カール）を矯正するカール矯正器８０とを備えている。

また、画像形成部１０は、用紙搬送系として、用紙を収容する複数（本実施の形態では２個）の用紙収容容器４０Ａ、４０Ｂと、この用紙収容容器４０Ａ、４０Ｂに収容された用紙を繰り出して搬送する繰出しロール４１Ａ、４１Ｂと、用紙収容容器４０Ａからの用紙を搬送する第１搬送路Ｒ１と、用紙収容容器４０Ｂからの用紙を搬送する第２搬送路Ｒ２とを備えている。さらに、画像形成部１０は、用紙収容容器４０Ａおよび用紙収容容器４０Ｂからの用紙を二次転写部３０に向けて搬送する第３搬送路Ｒ３を備えている。加えて、画像形成部１０は、二次転写部３０にて各色トナー像が転写された用紙を定着器６０、冷却器７０およびカール矯正器８０を通過するように搬送する第４搬送路Ｒ４と、カール矯正器８０からの用紙を画像形成装置１の外側に設けられた用紙積載部４４に向けて搬送する第５搬送路Ｒ５とを備えている。
第１搬送路Ｒ１乃至第５搬送路Ｒ５には、それぞれに沿って用紙を順次搬送する搬送ロールや搬送ベルトが配置されている。

また、画像形成部１０は、両面搬送系として、定着器６０で第１面に各色トナー像が定着された用紙を一旦保持する中間用紙収容容器４２と、カール矯正器８０からの用紙を中間用紙収容容器４２に向けて搬送する第６搬送路Ｒ６と、中間用紙収容容器４２に収容された用紙を上記の第３搬送路Ｒ３に向けて搬送する第７搬送路Ｒ７とを備えている。さらに、画像形成部１０は、カール矯正器８０の用紙搬送方向下流側に配置され、用紙を用紙積載部４４に向けて搬送する第５搬送路Ｒ５と中間用紙収容容器４２に搬送する第６搬送路Ｒ６とに選択的に振り分ける振分機構部４３と、中間用紙収容容器４２に収容された用紙を繰り出して第７搬送路Ｒ７に向けて搬送する繰出しロール４５とを備えている。

［画像形成動作について］
次に、本実施の形態が適用される画像形成装置１において行われる基本的な画像形成動作について説明する。
画像形成部１０の各画像形成ユニット１１は、電子写真プロセスによりＧ色、Ｓ色、Ｙ色、Ｍ色、Ｃ色、Ｋ色の各色トナー像を形成する。例えば黒（Ｋ）色トナー像を形成する画像形成ユニット１１Ｋでは、感光体ドラム１２が矢印方向に回転しながら帯電器１３により予め定めた電位で帯電され、黒（Ｋ）色画像データに基づき露光器１４が感光体ドラム１２を走査露光する。それにより、感光体ドラム１２上には黒（Ｋ）色画像に関する静電潜像が形成される。感光体ドラム１２上に形成された黒（Ｋ）色静電潜像は現像器１５により現像され、感光体ドラム１２上に黒（Ｋ）色トナー像が形成される。同様に、画像形成ユニット１１Ｇ、１１Ｓ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃにおいても、それぞれ金（Ｇ）、銀（Ｓ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色トナー像が形成される。
各画像形成ユニット１１にて形成された各色トナー像は、各一次転写ロール２１により中間転写ベルト２０上に順に一次転写され、各色トナー像が重畳された合成トナー像を形成する。中間転写ベルト２０上の合成トナー像は、中間転写ベルト２０の移動（矢印方向）に伴って二次転写部３０に搬送される。

一方、用紙搬送系では、各画像形成ユニット１１での画像形成の開始タイミングに合わせて繰出しロール４１Ａ、４１Ｂが回転動作し、用紙収容容器４０Ａおよび用紙収容容器４０Ｂの中から例えばＵＩ部９０にて指定された方の用紙が繰出しロール４１Ａ、４１Ｂにより繰り出される。繰出しロール４１Ａ、４１Ｂにより繰り出された用紙は、第１搬送路Ｒ１または第２搬送路Ｒ２と、第３搬送路Ｒ３とに沿って搬送され、二次転写部３０に到達する。
二次転写部３０では、後述する二次転写ロール３１および対向ロール３２の間に形成された二次転写電界によって、中間転写ベルト２０上に保持された合成トナー像が用紙に一括して二次転写される。

その後、合成トナー像が転写された用紙は、中間転写ベルト２０から分離され、第４搬送路Ｒ４に沿って定着器６０に搬送される。定着器６０に搬送された用紙上の合成トナー像は、定着器６０によって定着処理を受けて用紙上に定着される。そして、定着画像が形成された用紙は、冷却器７０にて冷却され、カール矯正器８０にて用紙の曲がりが矯正される。その後、カール矯正器８０を通過した用紙は、振分機構部４３により、片面印刷時には第５搬送路Ｒ５に導かれて、用紙積載部４４に向けて搬送される。
なお、一次転写後に感光体ドラム１２に付着しているトナー（一次転写残トナー）はドラムクリーナ１６によって、二次転写後に中間転写ベルト２０に付着しているトナー（二次転写残トナー）はベルトクリーナ２３によって、それぞれ除去される。

一方、両面印刷時には、上述した過程によって用紙の第１面上に定着画像が形成された用紙は、カール矯正器８０を通過した後、振分機構部４３により第６搬送路Ｒ６に導かれ、第６搬送路Ｒ６を中間用紙収容容器４２に向けて搬送される。そして再び、各画像形成ユニット１１による第２面の画像形成の開始タイミングに合わせて繰出しロール４５が回転し、中間用紙収容容器４２から用紙が繰り出される。繰出しロール４５により繰り出された用紙は、第７搬送路Ｒ７および第３搬送路Ｒ３に沿って搬送され、二次転写部３０に到達する。
二次転写部３０では、第１面の場合と同様にして、二次転写ロール３１および対向ロール３２の間に形成された二次転写電界によって、中間転写ベルト２０上に保持された第２面の合成トナー像が用紙に一括して二次転写される。

そして、両面にトナー像が転写された用紙は、第１面の場合と同様に定着器６０にて定着され、冷却器７０にて冷却され、さらにはカール矯正器８０にて用紙の曲がりが矯正される。その後、カール矯正器８０を通過した用紙は、振分機構部４３により第５搬送路Ｒ５に導かれて、用紙積載部４４に向けて搬送される。
このようにして、画像形成装置１での画像形成動作が、プリント枚数分のサイクルだけ繰り返し実行される。

［現像剤の説明］
次に、本実施の形態で用いられる現像剤について説明する。
本実施の形態で用いられる現像剤は、それぞれ、磁性を有するキャリアと、各色に着色されたトナーとを含んでいる。また、現像剤は、感光体ドラム１２とドラムクリーナ１６との間にはたらく摩擦力を低減し、感光体ドラム１２に設けられた感光層の摩耗を抑制するクリーニング助剤を含んでいる。さらに、現像剤は、外添剤を含んでいる。

現像剤に含まれるキャリアとしては、例えば磁性を有する核体粒子に樹脂等の被覆層が形成されたものを用いることができる。キャリアの核体粒子としては、鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属やマグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の合金又はその化合物等が用いられる。
また、キャリアの被覆層を形成するための樹脂としては、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、シリコン樹脂、ポリビニリデン樹脂、フッ素樹脂、アミノ樹脂、エポキシ樹脂等を用いることができる。

通常色の画像形成ユニット１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋで用いられる通常色の現像剤のトナー（以下、単に通常色のトナーと称する）は、イエロー色、マゼンタ色、シアン色、黒色の各色の着色剤、結着樹脂および添加剤等を含む。

また、メタリック色の画像形成ユニット１１Ｇ、１１Ｓで用いられるメタリック色の現像剤のトナー（以下、単にメタリック色のトナーと称する）は、通常色のトナーにおける着色剤に替えて、または通常色のトナーにおける着色剤に加えて、金属顔料を含む。
メタリック色のトナーに用いられる金属顔料としては、例えば、アルミニウム、黄銅、青銅、ニッケル、ステンレス、亜鉛等の金属粉末、酸化チタンや黄色酸化鉄を被覆した雲母、硫酸バリウム、層状ケイ酸塩、層状アルミニウムのケイ酸塩などの被覆薄片状無機結晶基質、単結晶板状酸化チタン、塩基性炭酸塩、酸オキシ塩化ビスマス、金属蒸着された薄片状ガラス粉など、金属を含有し金属光沢を呈する顔料が挙げられる。これらの金属顔料は、導電性を有する。

［現像器の説明］
続いて、現像器１５の構成について説明する。図２は、本実施の形態が適用される現像器１５の構成例を示した図である。
現像器１５は、現像ハウジング１５１と、現像剤保持体の一例としての現像ロール１５２とを有している。現像ハウジング１５１は、感光体ドラム１２（図１参照）の外周面に対向する位置に開口が形成され、内部にはキャリアおよびトナーを含む現像剤（不図示）を収容する。現像ロール１５２は、現像ハウジング１５１の開口に面した箇所に配置される。

また、現像器１５は、第１攪拌搬送部材１５７ａ、第２攪拌搬送部材１５７ｂおよび第３攪拌搬送部材１５７ｃを備える。ここで、第１攪拌搬送部材１５７ａ、第２攪拌搬送部材１５７ｂおよび第３攪拌搬送部材１５７ｃは、感光体ドラム１２からみて現像ロール１５２の背面下側に配置される。また、第１攪拌搬送部材１５７ａ、第２攪拌搬送部材１５７ｂおよび第３攪拌搬送部材１５７ｃは、感光体ドラム１２の軸方向に沿って配置される。そして、第１攪拌搬送部材１５７ａと第２攪拌搬送部材１５７ｂとの間には、現像ハウジング１５１に設けられて両者を仕切る仕切壁が設けられている。現像器１５では、第１攪拌搬送部材１５７ａ、第２攪拌搬送部材１５７ｂおよび第３攪拌搬送部材１５７ｃによって、現像ハウジング１５１内を現像剤が循環搬送されるようになっている。

さらに、現像器１５は、対向部材または電荷付与部材の一例としての層厚規制部材１５５を備えている。層厚規制部材１５５は、現像ロール１５２の図中上方に配置されている。ここで、現像ロール１５２の外周面と層厚規制部材１５５の先端部との間には間隙が形成されている。現像ロール１５２の外周面と層厚規制部材１５５の先端部との間隙は、例えば０．５ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲とすることができる。そして、層厚規制部材１５５は、現像ロール１５２に付着する現像剤の層厚さを規制する。

さらにまた、現像器１５は、シールロール１５８を備えている。シールロール１５８は、例えば表面が非磁性ＳＵＳにより構成され、現像ロール１５２の外周面に対して予め定めた間隙を介して配置されている。この例では、現像ロール１５２の外周面とシールロール１５８の外周面との間隙は、およそ１ｍｍとなっている。また、シールロール１５８は、不図示の駆動装置により現像ロール１５２の後述する現像スリーブ１５３の回転方向（矢印Ａ方向）とは反対方向（矢印Ｂ方向）に回転される。
そして、シールロール１５８は、現像ロール１５２と感光体ドラム１２との対向部位よりも現像ロール１５２（現像スリーブ）の回転方向下流側にて発生したトナークラウドを吸着し、回収する。

現像ロール１５２は、現像スリーブ１５３と、磁石ロール１５４とを有している。
ここで、現像スリーブ１５３は、円筒状に形成されるとともに、不図示の駆動装置により矢印Ａ方向に回転可能に配置される。また、現像スリーブ１５３には、現像バイアスを供給する現像電源５１が接続されている。

磁石ロール１５４は、円柱状に形成され、現像スリーブ１５３の内側に配置されるとともに現像ハウジング１５１に固定して取り付けられる。
磁石ロール１５４は、複数の磁石を有する。具体的には、磁石ロール１５４には、現像ハウジング１５１から現像剤を汲み上げる汲み上げ極１５４ａ、層厚規制部材１５５とともに現像剤の層厚を規制する層規制極１５４ｂ、感光体ドラム１２にトナーを転移させ現像させる現像極１５４ｃ、現像剤を搬送する搬送極１５４ｄ、現像剤を現像ロール１５２から剥離させる剥離極１５４ｅが、円周方向に順に配置されている。

この例では、汲み上げ極１５４ａは第１攪拌搬送部材１５７ａに対向する位置に配置され、層規制極１５４ｂは層厚規制部材１５５に対向する位置に配置され、現像極１５４ｃは感光体ドラム１２と対向する位置に配置される。また、剥離極１５４ｅは汲み上げ極１５４ａよりも現像スリーブ１５３の回転方向上流側に配置され、搬送極１５４ｄは剥離極１５４ｅと現像極１５４ｃとの円周方向における間の位置に配置される。
この例では、汲み上げ極１５４ａ、現像極１５４ｃ、および剥離極１５４ｅがＮ極性であり、層規制極１５４ｂおよび搬送極１５４ｄがＳ極性である。

また、本実施の形態の層厚規制部材１５５は、ＳＵＳ等の導電性部材からなる導電板１５５ａと、導電板１５５ａに対して現像ロール１５２の回転方向上流側に貼り付けられ磁性部材からなる磁性板１５５ｂとを有している。この例では、導電板１５５ａの厚さは、およそ１ｍｍであり、磁性板１５５ｂの厚さは０．１ｍｍである。
詳細については後述するが、メタリック色の画像形成ユニット１１Ｇ、１１Ｓの現像器１５における導電板１５５ａには、トナーに電荷を供給するための電荷供給バイアスを印加する電位付与手段の一例としての電荷供給電源５２が接続されている。この例では、電荷供給電源５２は、現像電源５１とは独立に設けられている。

［現像動作の説明］
続いて、現像器１５による現像動作について説明する。
現像器１５では、駆動力の伝達に伴って第１攪拌搬送部材１５７ａ、第２攪拌搬送部材１５７ｂおよび第３攪拌搬送部材１５７ｃが回転し、現像ハウジング１５１内で現像剤の攪拌搬送が行われている。この攪拌搬送により、現像剤を構成するトナーおよびキャリアは互いに摩擦し合うことになり、トナーが負極性に、キャリアが正極性に、それぞれ帯電する。この結果、攪拌搬送される現像剤において、キャリアに対しトナーが静電吸着した状態となる。そして、攪拌搬送される現像剤が現像ロール１５２との対向部に到達すると、磁石ロール１５４に設けられた汲み上げ極１５４ａと現像剤に含まれるキャリアとの間にはたらく磁力により、一部のキャリアが現像ロール１５２側に転移する。このとき、転移するキャリアにはトナーが静電吸着しているため、結果として現像剤が現像ロール１５２側に転移することになる。これにより、現像スリーブ１５３の外周面には、現像剤による現像剤層が形成される。

また、現像器１５では、駆動力の伝達に伴って現像スリーブ１５３が回転している。これにより、現像スリーブ１５２ａに形成された現像剤層は、現像スリーブ１５３の回転に伴って搬送される。そして、現像スリーブ１５３上の現像剤層は、層厚規制部材１５５との対向部を通過する際に、層規制極１５４ｂによって現像ロール１５２と層厚規制部材１５５の磁性板１５５ｂとの間に生じる磁界により、その厚さが規制され、感光体ドラム１２と対向する現像ハウジング１５１の開口に運ばれる。なお、層厚規制部材１５５によって規制された現像剤は重力によって第１攪拌搬送部材１５７ａ側に戻される。また、層厚規制部材１５５との対向部を通過する際、現像スリーブ１５３上の現像剤にはパッキングによる圧力が加わる。このため、対向部を通過したトナーは、キャリアとの摩擦により、更に帯電されることになる。

ここで、現像器１５では、現像電源５１から現像スリーブ１５３に対し、現像バイアスとして予め定められた現像バイアスが印加されている。
これにより、感光体ドラム１２と現像ロール１５２（現像スリーブ１５３）とが対向する現像領域において、現像スリーブ１５３上の現像剤層から、感光体ドラム１２上の画像部にトナーが静電的に転移し、静電潜像を現像して可視化する。

その後、現像領域を通過した現像スリーブ１５３上の現像剤層は、現像スリーブ１５３の回転に伴って現像ハウジング１５１内に戻される。そして、現像ハウジング１５１内に戻された現像スリーブ１５３上の現像剤層は、磁石ロール１５４に設けられた剥離極１５４ｅによって形成される反発磁界により、現像ロール１５２上から離脱して現像ハウジング１５１内に落下し、再び第１攪拌搬送部材１５７ａ、第２攪拌搬送部材１５７ｂおよび第３攪拌搬送部材１５７ｃによって攪拌搬送され、次の現像を待つことになる。

［メタリック色のトナーを用いる場合の課題の説明］
本実施の形態の画像形成装置１は、上述したように、通常色４色を含むフルカラー画像に加えて、通常色４色およびメタリック色２色の合計６色を含むフルカラー画像を形成することが可能である。そして、本実施の形態の画像形成装置１では、それぞれの色のトナーを中間転写ベルト２０上に順次転写し、中間転写ベルト２０上に重畳して転写された各色トナー像を被転写体である用紙に一括転写するため、用いるトナーの帯電量やその分布を制御することが、画像特性の向上や画像欠陥の抑制のために重要である。

メタリック色の画像形成ユニット１１Ｇ、１１Ｓにて用いるメタリック色のトナーは、上述したように金属顔料を含む。メタリック色のトナーに含まれる金属顔料は、通常色のトナーに用いられる着色顔料等と比較して粒径が大きく、またその形状が平板形状、扁平形状等の非球形であることが多い。そして、メタリック色のトナーは、それぞれのトナー粒子における金属顔料の含有比率や含有形態、トナー粒子の粒径および形状等が、不均一となりやすい。このため、メタリック色のトナーは、通常色のトナーと比較して、帯電性能や高電圧下における電荷注入性能が広い分布を持ちやすい。

図３は、メタリック色の画像形成ユニット１１Ｇ、１１Ｓの現像器１５において、現像スリーブ１５３上に形成される現像剤層におけるメタリック色のトナーの帯電量分布を示した図である。
本実施の形態の現像器１５では、現像ハウジング１５１内の攪拌搬送により、トナーは主に負極性に帯電される。これにより、図３に示すように、メタリック色の画像形成ユニット１１Ｇ、１１Ｓの現像器１５におけるトナーは、負極性側にピークを有する帯電量分布となっている。
しかしながら、メタリック色のトナーは上述したように帯電性能が広い分布をもつことで、図３に示すように、正規の極性（負極性）とは逆極性（正極性）に帯電されたトナー（以下、逆帯電トナー）や、正規の極性（負極性）に帯電されているものの帯電量が低いトナー（以下、正規低帯電トナー）が存在する。

また、メタリック色のトナーに含まれる金属顔料は導電性を有するため、メタリック色のトナーは、通常色のトナーと比較して高電圧下において電荷が注入されやすい。すなわち、メタリック色のトナーは、例えばトナー粒子の表面に露出する金属顔料を介して電荷が注入されやすい。
このため、メタリック色のトナーに含まれる正規低帯電トナーは、例えば感光体ドラム１２に転移し一次転写ロール２１との対向部に到達すると、感光体ドラム１２と一次転写ロール２１との間にはたらく一次転写バイアスによって電荷注入を受け、極性が反転して逆帯電トナーとなる場合がある。

さらに、一次転写バイアスにより極性が反転した逆帯電トナーは、感光体ドラム１２に残存したり、中間転写ベルト２０に転移した後、他の色の画像形成ユニット１１における感光体ドラム１２に逆転写されたりするおそれがある。
具体的に説明すると、例えば金（Ｇ）色の画像形成ユニット１１Ｇにおいて中間転写ベルト２０に転写された金色のトナーは、銀（Ｓ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）および黒（Ｋ）の画像形成ユニット１１Ｓ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの感光体ドラム１２に接触する。この際、金色のトナーに含まれる逆帯電トナーは、それぞれの感光体ドラム１２と一次転写ロール２１との間にはたらく一次転写バイアスによって、それぞれの感光体ドラム１２に逆転写される。

感光体ドラム１２に付着した逆帯電トナーは、ドラムクリーナ１６により感光体ドラム１２から取り除かれることになる。しかしながら、逆帯電トナーは、正規に帯電されたトナーとは逆極性であるため、ドラムクリーナ１６によって感光体ドラム１２の表面から完全に除去することは難しい。したがって、それぞれの感光体ドラム１２の表面には、ドラムクリーナ１６により除去されずに残存した逆帯電トナーが堆積していくことになる。
そして、感光体ドラム１２の表面に堆積した逆帯電トナーは、中間転写ベルト２０の非画像部に付着して画像を汚したり、感光体ドラム１２の表面から遊離して画像形成装置１内の他の部材に付着したりするおそれがある。

［層厚規制部材に対する電荷供給バイアスの印加について］
これに対し、本実施の形態の現像器１５では、電荷供給電源５２により、層厚規制部材１５５に対して、逆帯電トナーまたは正規低帯電トナーに電荷を供給するための電荷供給バイアスを印加することで、逆帯電トナーの発生を抑制している。

具体的に説明すると、本実施の形態では、層厚規制部材１５５の導電板１５５ａには、電荷供給電源５２により、トナーの正規帯電極性（負極性）と同極性の電荷供給バイアスが印加される。これにより、本実施の形態の層厚規制部材１５５の導電板１５５ａは、負電位となっている。

これにより、現像ロール１５２と層厚規制部材１５５の導電板１５５ａとの間の間隙を通過するトナーが、導電板１５５ａに接触することで、トナーに含まれる導電性の金属顔料を介して導電板１５５ａから負電荷を受けとる。言い換えると、層厚規制部材１５５の導電板１５５ａから、トナーに、トナーの正規帯電極性と同極性である負電荷が供給される。
そして、例えばトナーに含まれる逆帯電トナーは、層厚規制部材１５５（導電板１５５ａ）から負電荷を受け取ることで、極性が正規極性（負極性）に反転し、正規帯電トナーとなる。また、トナーに含まれる低帯電トナーは、層厚規制部材１５５（導電板１５５ａ）から負電荷を受け取ることで、帯電量が上昇する。

図４は、電荷供給バイアスによる作用を説明するための図である。図４では、層厚規制部材１５５を通過する前の現像剤におけるトナーの帯電量分布を破線で示しており、層厚規制部材１５５を通過した後の現像剤におけるトナーの帯電量分布を実線で示している。
図４に示すように、層厚規制部材１５５に電荷供給バイアスを印加することで、メタリック色のトナーに含まれる逆帯電トナーおよび正規低帯電トナーに負電荷が与えられ、トナーの帯電量分布が全体として負極性側にシフトする。
すなわち、図４に示すように、層厚規制部材１５５からの負電荷により、メタリック色のトナーに含まれる逆帯電トナーが正規極性に反転し正規帯電トナーとなる。さらに、層厚規制部材１５５からの負電荷により、図４に示すように、正規低帯電トナーの帯電量が増加する。

この結果、現像器１５では、現像ロール１５２と層厚規制部材１５５余の対向部を通過した後の現像剤層において、逆帯電トナーや一次転写バイアス等により逆帯電トナーになりやすい正規低帯電トナーの量（個数）が減少する。
そして、本実施の形態では、逆帯電トナーや正規低帯電トナーが減少することで、感光体ドラム１２に対する逆帯電トナーの付着、感光体ドラム１２に付着した逆帯電トナーの遊離による画像形成装置１や用紙の汚れ等の発生が抑制される。

本実施の形態の現像器１５では、上述したように、現像ロール１５２と層厚規制部材１５５との間隙を予め定めた間隙とし、現像ロール１５２と層厚規制部材１５５との間を通過する現像剤に対してパッキングによる圧力が加わるようになっている。
これにより、本構成を採用しない場合と比較して、現像ロール１５２と層厚規制部材１５５との間を通過する現像剤に含まれるトナーが層厚規制部材１５５の導電板１５５ａに接触しやすくなり、トナーに対して負電荷を効果的に付与することができる。

なお、本実施の形態の現像器１５では、現像剤に含まれる逆帯電トナーおよび正規低帯電トナーに加えて、正規極性に十分に帯電された正規高帯電トナーに対しても、層厚規制部材１５５の導電板１５５ａにより負電荷が付与される。しかしながら、本実施の形態のメタリック色のトナーは、導電性の金属顔料を含んでおり、通常色のトナーと比較して電荷がリークされやすい特性をもつ。
したがって、層厚規制部材１５５の導電板１５５ａにより正規高帯電トナーに対して負電荷が付与された場合であっても、トナー全体として帯電量が高くなり過ぎるという問題は生じにくい。

ここで、層厚規制部材１５５の導電板１５５ａの電位の絶対値は、現像電源５１により現像バイアスが印加される現像スリーブ１５３の電位の絶対値より大きいことが好ましい。層厚規制部材１５５の導電板１５５ａの電位の絶対値を現像スリーブ１５３の電位の絶対値より大きくすることで、導電板１５５ａと現像スリーブ１５３との間にはたらく電界により、現像剤に含まれる逆帯電トナーが導電板１５５ａ側に移動しやすくなり、逆帯電トナーに対して負電荷を効果的に付与することが可能となる。
本実施の形態の現像器１５では、現像ロール１５２の現像スリーブ１５３に対して、現像電源５１により予め定められた現像バイアスが印加されている。この例では、現像バイアスとして、例えば−５００Ｖの直流現像バイアスにピークトゥピークが１ｋＶの交流現像バイアスを重畳した重畳バイアスが印加されている。したがって、層厚規制部材１５５の導電板１５５ａの表面電位が−５００Ｖより低くなるように、電荷供給電源５２により電荷供給バイアスを印加することが好ましい。

（実施の形態２）
続いて、本発明の実施の形態２について説明する。図５は、実施の形態２が適用される現像器１５の構成例を示した図である。なお、実施の形態１と同様の構成については同様の符号を用い、ここではその詳細な説明を省略する。
上述したように、実施の形態１では、現像ロール１５２と感光体ドラム１２との対向位置よりも現像ロール１５２（現像スリーブ１５３）の回転方向の上流側に位置する層厚規制部材１５５に電荷供給バイアスを印加することで、メタリック色のトナーにおける逆帯電トナーの発生を抑制している。これに対し、実施の形態２では、現像ロール１５２と感光体ドラム１２との対向位置よりも現像ロール１５２（現像スリーブ１５３）の回転方向の下流側に位置する対向部材または捕集部材の一例としてのシールロール１５８に予め定めた極性の捕集バイアスを印加することで、メタリック色のトナーにおける逆帯電トナーの発生を抑制している。

図５に示すように、実施の形態２においてメタリック色の画像形成ユニット１１Ｇ、１１Ｓの現像器１５は、シールロール１５８に、現像ロール１５２に付着した逆帯電トナーを捕集するための捕集バイアスを印加する電位付与手段の一例としての捕集電源５３が接続されている。この例では、捕集電源５３は、現像電源５１とは独立に設けられている。
また、本実施の形態の現像器１５は、シールロール１５８の外周面に接触して設けられ、シールロール１５８の表面に付着したトナーをかき取るかき取り部材１５９を備えている。

本実施の形態では、捕集電源５３により、シールロール１５８に対して、トナーの正規帯電極性（負極性）と同極性であり、且つシールロール１５８の表面電位の絶対値が現像ロール１５２（現像スリーブ１５３）の表面電位の絶対値よりも大きくなるような捕集バイアスが供給される。
上述したように、現像ロール１５２（現像スリーブ１５３）には、現像バイアスとして、例えば−５００Ｖの直流現像バイアスにピークトゥピークが１ｋＶの交流現像バイアスを重畳した重畳バイアスが印加されている。したがって、本実施の形態では、シールロール１５８に対して、シールロール１５８の表面電位が−５００Ｖより低くなるように、捕集電源５３により捕集バイアスが印加される。

シールロール１５８と現像ロール１５２との間には、捕集電源５３により供給される捕集バイアスにより、現像ロール１５２側からシールロール１５８側へ向かう電界が形成される。そして、本実施の形態の現像器１５では、シールロール１５８と現像ロール１５２との間に形成される電界の作用により、現像スリーブ１５３の表面に付着する現像剤に含まれる正極性の逆帯電トナーがシールロール１５８側へ移動し、シールロール１５８にて捕集される。

シールロール１５８の表面に捕集された逆帯電トナーは、シールロール１５８の回転に伴って、かき取り部材１５９との対向部まで移動した後、かき取り部材１５９によってシールロール１５８の表面からかき取られる。シールロール１５８の表面からかき取られた逆帯電トナーは、不図示の搬送手段により現像器１５の外部に搬送され、取り除かれる。

このように、本実施の形態の現像器１５では、現像ロール１５２に付着した現像剤における逆帯電トナーを、シールロール１５８により捕集することで、現像ハウジング１５１に収容される現像剤に含まれる逆帯電トナーの量を低減することが可能となる。
この結果、本実施の形態では、感光体ドラム１２に対する逆帯電トナーの付着、感光体ドラム１２に付着した逆帯電トナーの遊離による画像形成装置１や用紙の汚れ等の発生が抑制される。

図６（ａ）〜（ｂ）は、シールロール１５８に捕集されるトナーの帯電量分布を示した図である。ここで、図６（ａ）は、現像ロール１５２の現像スリーブ１５３に対して現像電源５１により現像バイアスとして−５００Ｖの電圧が印加され、シールロール１５８に対して捕集電源５３により捕集バイアスとして−６００Ｖの電圧が印加された場合の、トナーの帯電量分布である。また、図６（ｂ）は、現像ロール１５２の現像スリーブ１５３に対して現像電源５１により現像バイアスとして−５００Ｖの電圧が印加され、シールロール１５８に対して捕集電源５３により捕集バイアスとして−７００Ｖの電圧が印加された場合の、トナーの帯電量分布である。

図６（ａ）〜（ｂ）に示すように、シールロール１５８に対して捕集電源５３により捕集バイアスを印加することで、シールロール１５８の表面に正規極性（負極性）とは逆極性（正極性）である逆帯電トナーを効果的に捕集できることが確認される。
また、図６（ａ）と図６（ｂ）とを比較すると、現像ロール１５２（現像スリーブ１５３）とシールロール１５８との表面電位の差が大きい図６（ｂ）の場合に、捕集されたトナーにおける逆帯電トナーの含有割合が多いことが確認される。
したがって、現像ロール１５２（現像スリーブ１５３）の表面電位の絶対値と比較して、シールロール１５８の表面電位の絶対値がより大きくなるように、捕集電源５３により捕集バイアスを印加することで、現像スリーブ１５３に付着した現像剤の中から逆帯電トナーを選択的に捕集される。

なお、本実施の形態では、シールロール１５８に対して、捕集バイアスとして、捕集電源５３により直流バイアスに交流バイアスを重畳した重畳バイアスを印加してもよい。この場合、例えば捕集バイアスとして直流バイアスのみを印加する場合と比較して、現像スリーブ１５３からシールロール１５８への逆帯電トナーの移行をより促進することが可能となる。

また、ここでは、層厚規制部材１５５に電荷供給バイアスを供給する実施の形態１の現像器１５と、シールロール１５８に捕集バイアスを供給する実施の形態２の現像器１５とを分けて説明したが、実施の形態１と実施の形態２とを併用してもよい。

１…画像形成装置、１０…画像形成部、１１…画像形成ユニット、１５…現像器、２０…中間転写ベルト、２１…一次転写ロール、５１…現像電源、５２…電荷供給電源、５３…捕集電源、１５１…現像ハウジング、１５２…現像ロール、１５３…現像スリーブ、１５４…磁石ロール、１５５…層厚規制部材、１５８…シールロール、１５９…かき取り部材

Claims (8)

1. 静電潜像を保持する潜像保持体に対向して回転可能に配置され、導電性を有する金属顔料を含み予め定めた正規極性に帯電されたトナーとキャリアとを含む現像剤を保持し、当該正規極性と同じ極性の電位が付与され、当該静電潜像をトナーで現像する現像剤保持体と、
   前記潜像保持体とは異なる位置にて前記現像剤保持体に対向して配置され、前記正規極性と同じ極性且つ当該現像剤保持体に付与される電位より絶対値が大きい電位が付与される対向部材と
   を備え、
   前記対向部材は、板状の形状を有し、前記現像剤保持体に対して接触せず、且つ当該現像剤保持体と前記潜像保持体との対向部よりも当該現像剤保持体の回転方向上流側にて先端部が当該現像剤保持体の外周面に対して予め定めた距離を介して配置され、当該現像剤保持体の外周面に保持される現像剤の厚さを規制することを特徴とする現像装置。
2. 前記対向部材は、板状の形状を有し導電性を有する導電性部材と、板状の形状を有し磁性を有する磁性部材とが積層され、当該導電性部材を介して電位が付与されることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記現像剤保持体と前記潜像保持体との対向部よりも当該現像剤保持体の回転方向下流側に配置され、前記正規極性と同じ極性且つ当該現像剤保持体と比較して絶対値が大きい電位が付与され、当該正規極性とは逆極性に帯電したトナーを当該現像剤保持体の外周面から捕集する捕集部材をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
4. 前記捕集部材には、直流バイアスと交流バイアスとを重畳した重畳バイアスが印加されることを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
5. 前記捕集部材の表面に接触して配置され、当該捕集部材に捕集されたトナーをかき取るかき取り部材をさらに備えることを特徴とする請求項３または４に記載の現像装置。
6. 静電潜像を保持する潜像保持体に対向して回転可能に配置され、導電性を有する金属顔料を含み予め定めた正規極性に帯電されたトナーとキャリアとを含む現像剤を保持し、当該静電潜像をトナーで現像する現像剤保持体と、
   前記現像剤保持体と前記潜像保持体との対向部よりも当該現像剤保持体の回転方向上流側において当該現像剤保持体に対向するように配置され、当該現像剤保持体に保持されるトナーに前記正規極性と同じ極性の電荷を付与する電荷付与部材と
   を備え、
   前記電荷付与部材は、板状の形状を有し、前記現像剤保持体に対して接触せず、且つ当該現像剤保持体の外周面に対して先端部が予め定めた距離を介して対向配置され、当該現像剤保持体の外周面に保持される現像剤の厚さを規制することを特徴とする現像装置。
7. 前記電荷付与部材には、前記正規極性と同極性且つ前記現像剤保持体と比較して絶対値が大きい電位が付与されることを特徴とする請求項６に記載の現像装置。
8. 静電潜像を保持する潜像保持体と、
   前記潜像保持体に対向して回転可能に配置され、導電性を有する金属顔料を含み予め定めた正規極性に帯電されたトナーとキャリアとを含む現像剤を保持し、当該正規極性と同じ極性の電位が付与され、前記静電潜像をトナーで現像する現像剤保持体と、
   前記現像剤保持体に対して予め定められた間隙を介して対向して配置される対向部材と、
   前記対向部材に対して、前記正規極性と同じ極性且つ前記現像剤保持体と比較して絶対値が大きい電位を付与する電位付与手段と
   を備え、
   前記対向部材は、板状の形状を有し、前記現像剤保持体に対して接触せず、且つ当該現像剤保持体と前記潜像保持体との対向部よりも当該現像剤保持体の回転方向上流側にて先端部が当該現像剤保持体の外周面に対して予め定めた距離を介して配置され、当該現像剤保持体の外周面に保持される現像剤の厚さを規制することを特徴とする画像形成装置。

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