JP2005003812A - 現像装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド現像方式における回収ロールを使用した構成で、画像むらや画像かぶりのない現像特性の安定した現像装置を実現する。また、この現像装置を使用した画像形成装置を提供する。
【解決手段】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に所定の間隔をおいて対向する位置に配設され、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及びトナー担持体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、二つの現像剤担持体３，４との間で二成分現像剤を受け渡す搬送部材５を備え、搬送部材５の表面粗さが供給用現像剤担持体３の表面粗さより粗くなるように設定する。また、これを用いた画像形成装置をも対象とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
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。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−２１１９７０号公報（発明の実施の形態の欄、図１）
【特許文献２】
特開平９−２５１２３７号公報（発明の実施の形態の欄、図１）
【特許文献３】
特開平１０−３１９７０８号公報（発明の実施の形態の欄、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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法も開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
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、いっそう顕著となる。
【０００８】
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。
【０００９】
そこで、本件発明者らは、先に、現像剤の搬送安定性を確保するために、トナー供給用ロールとトナー回収用ロールとの間に、別途両者間に現像剤を受け渡す搬送部材を追加して現像剤搬送量を安定化させるように構成した現像装置を提案した（特願２００３−１５７５９２号参照）。
しかしながら、このようなタイプにあっては、搬送部材での現像剤搬送性が不十分な場合、トナー回収性に不均一が生じ、濃度むらの発生に繋がる懸念が考えられる。特に、この現象は、高画質画像を得ようと現像性及び転写性に優れる所謂球形トナー（トナー形状係数が１２５以下の球形度の高いトナー）を用いる場合に顕著となるものである。
更に、トナー供給用ロールの表面粗さが粗い場合は、ドナーロールへのトナー供給時にロール表面の粗さに起因するパターンノイズ（ドナーロール上にトナー供給ロールのロール表面形状に沿ったトナー濃度の濃淡が現れる）が、画像上に重畳される新たな課題も懸念される。
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、濃度むらを防止できると共に、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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、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に所定の間隔をおいて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、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に所定の間隔をおいて対向する位置に配設され、二成分現像剤を担持搬送し、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、二つの現像剤担持体３，４との間で二成分現像剤を受け渡す搬送部材５とを備え、搬送部材５の表面粗さが供給用現像剤担持体３の表面粗さより粗くなるように設定されたことを特徴とするものである。
【００１１】
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。
【００１２】
本発明における供給用現像剤担持体３と回収用現像剤担持体４及び搬送部材５は、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。
また、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トナー供給磁極や、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。
【００１３】
また、供給用現像剤担持体３及び回収用現像剤担持体４には、トナー担持体２との間に、トナー担持体２に対しトナーを供給又は回収するための所定の電界が形成されていることが望ましい。そこで、トナー担持体２には像担持体１上の静電潜像を現像するための現像バイアス（ＶＢ）６が、供給用現像剤担持体３にはトナー担持体２へトナーを供給する供給バイアス（ＶＳ）７が、また、回収用現像剤担持体４にはトナー担持体２からトナーを回収する回収バイアス（ＶＲ）８が印加されるようになっている。尚、供給バイアス（ＶＳ）７及び回収バイアス（ＶＲ）８は、通常、直流電圧が使用されるが、交流重畳直流電圧であっても差し支えない。
【００１４】
本発明では、搬送部材５の回転方向は、供給用現像剤担持体３及び回収用現像剤担持体４との対向部位において、現像剤のストレスを軽減する観点から同方向にすることが好ましいが、異なる方向であっても現像剤ストレスを軽減する態様であれば差し支えない。
本発明での現像剤の流れは二通りあり、供給用現像剤担持体３から搬送部材５を経て回収用現像剤担持体４に流れる方向と、回収用現像剤担持体４から搬送部材５を経て供給用現像剤担持体３に流れる方向とがある。
そして、搬送部材５が、二つの現像剤担持体３，４との間で、二成分現像剤を受け渡すとは、現像剤を二つの現像剤担持体３，４間で上流側の現像剤担持体から下流側の現像剤担持体へ直接渡す態様ではなく、搬送部材５を介して渡す態様を示す。
尚、現像剤の流れが二方向の態様のため、二つの現像剤担持体３，４のいずれもが現像剤の流れの上流側となる態様がある。
【００１５】
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（この場合、搬送部材５はトナー担持体２の回転を妨げないように回転する態様となる）。
【００１６】
更に、供給用現像剤担持体３の表面粗さは、トナー担持体２へのトナー供給を行う観点から、粗く設定しないことが好ましく、可能であれば３５μｍ以下がいっそう好ましい。仮にこの供給用現像剤担持体３の表面粗さが粗すぎると、トナー担持体２上へ供給されるトナー層が、濃淡を持った性状に保たれ、これがそのまま画像にパターンノイズとして現れることとなる。
更にまた、現像剤の搬送性を高める観点から、搬送部材５の表面粗さは、供給用現像剤担持体３の表面粗さより粗く設定されていることが好ましく、この粗さは使用する磁性キャリアの平均粒径以上に設定されていることがいっそう好ましい。これにより、供給用現像剤担持体３からの現像剤が、供給用現像剤担持体３上の現像剤分布をそのまま搬送部材５で搬送するのではなく、搬送部材５で軸方向の安定性が確保される。
尚、搬送部材５での現像剤搬送性及び軸方向の安定性をいっそう向上させる観点から、搬送部材５には、少なくともその軸方向に平行なパターン（切削、喰刻等の方法により）が形成されていることが好ましい。
【００１７】
そして、回収用現像剤担持体４の表面粗さは、トナー担持体２からのトナー回収時のパターンを防止することからも、回収用現像剤担持体４の表面粗さは３５μｍ未満の方が好ましい。
また、現像剤の流れが回収用現像剤担持体４側が上流側となる態様では、回収用現像剤担持体４での現像剤分布を低減し、その分布を搬送部材５へそのまま移行させる観点からは、回収用現像剤担持体４の表面粗さより搬送部材５の表面粗さが粗い方が好ましい。
【００１８】
本発明でのトナー担持体２は、像担持体１でのトナー現像を精細に行う観点から、少なくとも表面が弾性状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い。尚、弾性状部材の場合、像担持体１とは接触して配置することが好ましい。
更に、本発明におけるトナーは、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く、特に、高画質画像を得る観点からは、現像性及び転写性に優れる所謂球形トナー（トナー形状係数が１２５以下の球形度の高いトナー）を用いることがよい。
尚、本件は、上述した現像装置に限られるものではなく、これらの現像装置を使用した画像形成装置をも対象とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
◎実施の形態１
図２は、本発明が適用された現像装置を含む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。
【００２０】
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。
【００２１】
ここで、本件発明の特徴点である現像装置３０について、図３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Ａ方向に回動自在に収容している。このドナーロール３２にはバイアス電源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。
【００２２】
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。尚、トナー供給ロール３３の回転スリーブ３３ａの表面及びトナー回収ロール３４の回転スリーブ３４ａの表面は、共に表面粗さが３０μｍになるように調整されている。
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、夫々バイアス電源３８，３９が接続され、供給バイアスＶＳ、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。このとき、トナー供給ロール３３及びトナー回収ロール３４と搬送ロール３５とは、３〜５ｍｍ程度離して配置している。また、搬送ロール３５はトナー供給ロール３３及びトナー回収ロール３４と同一サイズであっても差し支えない。
そして、ドナーロール３２とトナー供給ロール３３及びトナー回収ロール３４は、ドナーロール３２の中心とトナー供給ロール３３及びトナー回収ロール３４の中心とを結ぶ直線のなす角度が、９０度以下になるように配置されており、また、トナー回収ロール３４の中心が、トナー供給ロール３３、トナー回収ロール３４、搬送ロール３５の中で鉛直方向最下方になるように配置されている。
【００２３】
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Ｓ５，Ｓ６が反発磁極として作用するようになっている。
更に、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。
また、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（図３矢印Ａ方向）であり、搬送ロール３５の回転方向はこれらと逆方向になっている。
【００２４】
本実施の形態に係る搬送ロール３５の表面形状（回転スリーブ３５ａの表面）は、図４（ａ）に示す態様のものを使用している。すなわち、搬送ロール３５表面には、軸方向に平行なスリットパターンがバイト切削にて刻まれており、その表面粗さが５０μｍになるようにしている。
また、同図において、（ｂ）（ｃ）は搬送ロール３５の表面形状の他の例を示したもので、（ｂ）は、搬送ロール３５の軸方向に対し、略４５度の傾斜で交差するスリットパターンを切削で設けたものであり、（ｃ）は、搬送ロール３５の軸方向に沿ってブラスト処理したものである。
従って、これらの態様にあっては、現像剤搬送時に、現像剤Ｇの搬送性並びに軸方向の安定性が向上するようになっている。
【００２５】
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。
【００２６】
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上の現像剤の層厚を制御するためのトリマ４２が設けられている。
【００２７】
ここで、上記現像バイアスＶＢ、供給バイアスＶＳ及び回収バイアスＶＲについて説明する。
本実施の形態では、トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤を使用しており、これらは互いに摩擦接触することにより、トナーはマイナス極性に、磁性キャリアはプラス極性に夫々帯電するものとする。
また、感光体２１の外周面は、マイナスに帯電（例えば−６００Ｖ）され、露光により電位の減衰した部位（例えば−１００Ｖ）にトナーが付着されて現像が行われる。この場合、現像バイアスＶＢは−４００Ｖ、供給バイアスＶＳは−４２０〜−７５０Ｖ、回収バイアスＶＲは−３５０〜０Ｖに設定される。
尚、現像バイアスＶＢ、供給バイアスＶＳ及び回収バイアスＶＲを供給するバイアス電源３７〜３９には、直流電圧が用いられるが、例えば交流重畳直流電圧を電源とするようにしてもよい。
【００２８】
そして、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。
また更に、トナーは、スチレンアクリル系樹脂の重合トナーで、形状係数が１２５以下の所謂球形トナーであり、キャリアは平均粒径５０μｍのフェライト系キャリアを使用している。
ここで、トナーの形状係数（ＳＦ：Ｓｈａｐｅ Ｆａｃｔｏｒ）は、主に顕微鏡画像あるいは電子顕微鏡画像を基に画像解析を行うことで数値化されるもので、次の式で定義される。
ＳＦ＝（ＭＬ^２／Ａ）×（π／４）×１００
尚、上式で、ＭＬはトナー粒子の絶対最大長を示し、Ａはトナー粒子の投影面積を示している。
【００２９】
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３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Ａ方向に搬送される。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。
【００３０】
次に、現像剤Ｇは、トナー供給ロール３３とドナーロール３２との対向する領域（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。
このとき、本態様では、トナーとして球形トナーを使用していることから、ドナーロール３２側に確実に静電吸引されやすい。
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、搬送ロール３５に受け渡される。
【００３１】
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、トナー回収ロール３４に受け渡される。尚、搬送ロール３５の表面にスリットパターンを備えたことで、搬送性が向上し、現像剤Ｇの搬送が確実に行われることとなる。
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。
【００３２】
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Ａ方向に搬送され、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。尚、このとき、球形トナーを使用したことで、トナーのドナーロール３２への物理的吸着力が小さくなり、現像剤Ｇの掻き取り効果も大きくなることから、トナーの回収が確実に行われるようになる。
【００３３】
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。
従って、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、互いのロール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し、トナー回収領域でのトナー回収性能が安定化し、現像剤供給量も安定することから、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。
【００３４】
本実施の形態では、搬送ロール３５の表面を、磁性キャリアの平均粒径と同一にし、更に搬送ロール３５のスリット形状が軸方向に平行であることから、搬送ロール３５表面で現像剤Ｇを確実に引っかけ、搬送することができ、現像剤Ｇの搬送性が向上すると共に、搬送ロール３５上での軸方向の搬送安定性を確保している。
尚、トナー供給ロール３３及びトナー回収ロール３４表面の表面粗さを３０μｍとしたことから、特に画像に対するパターンノイズの発生もなく、トナー回収時のパターン発生もない。
【００３５】
また、トナー供給ロール３３とトナー回収ロール３４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低減することが可能となり、画像かぶり等の発生が抑えられ、更に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。
【００３６】
◎実施の形態２
図５は、本発明が適用された画像形成装置に使用される現像装置の実施の形態２を示す。
同図において、本実施の形態は実施の形態１における現像装置３０と略同様に構成されるが、現像剤Ｇの流れが実施の形態１と異なり、トナー回収ロール３４から搬送ロール３５、トナー供給ロール３３へと流れるように構成されている。
尚、実施の形態１と同様な構成要素には同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３７】
本実施の形態では、トナー供給ロール３３の磁石体３３ｂは、その外周部に磁極（Ｎ２，Ｓ１，Ｎ１，Ｓ２，Ｓ３）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の近傍で搬送ロール３５と対向するように配置されている。
また、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（Ｓ５，Ｎ３，Ｓ４，Ｎ４，Ｎ５）を備えており、ドナーロール３２と対向する位置に磁極Ｓ４を設け、磁極Ｎ４と磁極Ｎ５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ている。
更に、搬送ロール３５の磁石体３５ｂは、複数の磁極（Ｓ７，Ｎ６，Ｓ６）の内、磁極Ｓ７がトナー回収ロール３４と対向する位置になるように配置されている。
【００３８】
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、この撹拌部材４１は、二成分現像剤（現像剤）Ｇを撹拌帯電した後、トナー回収ロール３４に現像剤Ｇを供給するように構成されている。
更に、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、トナー供給ロール３３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、トナー回収ロール３４と所定の間隔をもって対向する位置には、トナー回収ロール３４上の現像剤の層厚を制御するためのトリマ４２が設けられている。
【００３９】
次に、本実施の形態に係る現像装置の作動について説明する。
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、トナー回収ロール３４の磁石体３４ｂにある磁極Ｓ５の上流側の現像剤供給領域で、トナー回収ロール３４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Ｎ３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回収ロール３４の外周上に保持され、回転スリーブ３４ａの回転と共にＢ方向に搬送される。このとき、現像剤Ｇは磁石体３４ｂ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。
【００４０】
次に、現像剤Ｇは、トナー回収ロール３４とドナーロール３２とが対向する領域のトナー回収領域に進入すると、磁極Ｓ４の磁気吸引力により磁気ブラシを形成し、ドナーロール３２上のトナーを掻き取る。またこのとき、ドナーロール３２とトナー回収ロール３４間の電界によってドナーロール３２からトナー回収ロール３４へトナーを吸引する静電気力が働き、ドナーロール３２からトナー回収ロール３４へのトナー回収を確実にしている。
【００４１】
トナーを回収した現像剤Ｇは、トナー回収ロール３４の磁石体３４ｂと搬送ロール３５の磁石体３５ｂの吸引磁界によって、トナー回収ロール３４と搬送ロール３５とが対向する領域近傍で、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、搬送ロール３５の磁石体３５ｂとトナー供給ロール３３の磁石体３３ｂとの吸引磁界によって、搬送ロール３５とトナー供給ロール３３とが対向する領域で、トナー供給ロール３３に受け渡される。
【００４２】
トナー供給ロール３３の外周上を搬送された現像剤Ｇは、磁極Ｓ１近傍のトナー供給領域で磁極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。
その後、トナー供給ロール３３の外周上を搬送された現像剤Ｇは、磁極Ｓ２と磁極Ｓ３との反発磁界により、トナー供給ロール３３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。
【００４３】
尚、本実施の形態においても、搬送ロール３５の表面粗さをトナー回収ロール３４及びトナー供給ロール３３の表面粗さより粗くしていることから、トナー回収領域でのトナー回収性能や現像剤供給量が安定し、トナー供給領域でのパターンノイズの発生もなく、更に、現像剤Ｇのストレスがなく、また、バイアスリークのない現像装置が可能となる。
従って、本実施の形態においても、現像履歴、濃度むらや画像かぶりのない、小型の現像装置が可能となる。
【００４４】
【実施例】
◎実施例１
本実施例では、搬送ロールの表面粗さに対する磁性キャリア平均粒径及びトナー形状係数の相関を評価確認したものである。尚、トナー供給ロール及びトナー回収ロールの表面粗さは３０μｍとして行った。
搬送ロール表面粗さは、２０μｍと３５μｍのサンプルはブラスト処理で作製し、５０μｍと１００μｍのサンプルはバイトによる切削加工で作製した。
磁性キャリアは、平均粒径３５μｍと５０μｍの既知のフェライト系を使用した。
また、形状係数１１５と１２５のトナーは、既知の乳化重合方式により作成したスチレンアクリル系樹脂のトナーを用いた。
【００４５】
評価方法は、富士ゼロックス（株）製ＤｏｃｕＣｏｌｏｒ１２５０の改造機にて、次の条件で行った。
感光体の表面電位：−６５０Ｖ
ドナーロールへ印加する現像バイアス：−４５０Ｖ
トナー供給ロールへ印加する供給バイアス：−５７５Ｖ
トナー回収ロールへ印加する回収バイアス：−２５０Ｖ
感光体周速：２２０ｍｍ／ｓ
ドナーロール周速：２８０ｍｍ／ｓ
トナー供給ロール周速：４５０ｍｍ／ｓ
トナー回収ロール周速：４５０ｍｍ／ｓ
搬送ロール周速：４５０ｍｍ／ｓ
トリマと回転スリーブの間隔：０．７ｍｍ
ドナーロールとトナー供給ロールの間隔：０．５ｍｍ
尚、供給バイアスには９ｋＨｚ、最大振幅５００Ｖの矩形波の交流電界を重畳させた。
【００４６】
評価は、用紙全面に画像密度３０％の中間調画像を出力し、その濃度むらを目視判定することで行った。
評価結果は、図６に示すように、搬送ロールの表面粗さを使用する磁性キャリアの平均粒径以上とすることで、トナー形状係数が１１５と１２５のいずれにおいても、濃度むらの発生がないことを確認した。
【００４７】
◎実施例２
本実施例は、実施例１の比較としての実施例であり、搬送ロールの表面粗さを小さくした場合の、トナー形状係数との相関を確認したものである。
本実施例では、搬送ロールの表面粗さを２０μｍ（ブラスト処理にて作製）、磁性キャリアの平均粒径３５μｍ、形状係数１１５と１２５のトナーは、既知の乳化重合方式により作成したスチレンアクリル系樹脂のトナーとし、形状係数１４０のトナーは、所謂不定形トナー（粉砕トナー）を用いた。
【００４８】
評価方法は、実施例１と同様に行い、濃度むらと粒状性を確認した。
ここで、濃度むらは実施例１と同様の評価で行い、粒状性については、画像密度１０％の３０ｍｍ角の画像と、画像密度２０％の３０ｍｍ角の画像を出力し、夫々の画像を目視で観察し、画像の滑らかさを評価した。画像が均質で滑らかである場合を○、スクリーン構造の抜けやトナーのばらけが顕著で、画像の滑らかさが損なわれている場合を×と判定した。尚、スクリーン線数は２００線にて評価を行った。
評価結果は、図７に示すように、粒状性のよい形状係数１１５及び１２５の所謂球形トナーでは濃度むらが発生し、粒状性の悪い不定形トナーでは濃度むらの発生が生じなかった。
従って、搬送ロールの表面粗さが形状係数１２５以下のトナーでは、濃度むら発生に大きく関連することが裏付けられた。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明してきたように、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二つの現像剤担持体との間で現像剤を受け渡す搬送部材を配設し、現像剤担持体の表面粗さより搬送部材の表面粗さを粗くすることで、現像剤の搬送性がいっそう安定し、更に、現像剤相互のぶつかりあいによるストレスも低減させることが可能となり、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。
また、この現像装置を使用することで、長期に亘って現像特性が安定した画像形成装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の現像装置の概要を示す説明図である。
【図２】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。
【図３】実施の形態１に係る現像装置の詳細を示す説明図である。
【図４】（ａ）（ｂ）（ｃ）は実施の形態１での搬送ロールの形態を示す図である。
【図５】本発明が適用された現像装置の実施の形態２を示す説明図である。
【図６】実施例１の結果を示す説明図である。
【図７】実施例２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，６…現像バイアス（ＶＢ），７…供給バイアス（ＶＳ），８…回収バイアス（ＶＲ）

Claims (10)

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所定の間隔をおいて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、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、
   トナー担持体に所定の間隔をおいて対向する位置に配設され、二成分現像剤を担持搬送し、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、二つの現像剤担持体との間で二成分現像剤を受け渡す搬送部材とを備え、
   搬送部材の表面粗さが供給用現像剤担持体の表面粗さより粗くなるように設定された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記載の現像装置において、
   搬送部材の表面粗さは、使用する磁性キャリアの平均粒径以上に設定されていることを特徴とする現像装置。
5. 請求項１記載の現像装置において、
   搬送部材は、その表面に少なくともその軸方向に平行な成分を含むパターンが形成されていることを特徴とする現像装置。
6. 請求項１記載の現像装置において、
   形状係数１２５以下のトナーが使用されることを特徴とする現像装置。
7. 請求項１記載の現像装置において、
   供給用現像剤担持体の表面粗さが３５μｍ未満であることを特徴とする現像装置。
8. 請求項１記載の現像装置において、
   搬送部材の表面粗さが回収用現像剤担持体の表面粗さより粗くなるように設定されたことを特徴とする現像装置。
9. 請求項１記載の現像装置において、
   回収用現像剤担持体の表面粗さが３５μｍ未満であることを特徴とする現像装置。
10. 請求項１乃至９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