JP4337512B2 - 現像装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Description

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。

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。

特開平９−２１１９７０号公報（発明の実施の形態の欄、図１） 特開平９−２５１２３７号公報（発明の実施の形態の欄、図１） 特開平１０−３１９７０８号公報（発明の実施の形態の欄、図１） 特開平１０−３４０００３号公報（発明の実施の形態の欄、図１）

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。

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。

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式も開示されている（例えば特許文献２参照）。

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、一層顕著となる。

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３，４参照）。
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、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。
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、濃度むらを長期に亘って抑止できると共に、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。

すなわち、本発明の基本的構成は、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に対向する位置に配設されて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に対向する位置に配設され、トナー担持体２との対向部位にてトナー搬送方向と逆方向に向かって二成分現像剤を担持搬送し且つトナー担持体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、回転軸を中心に回転することで回転軸の周方向に二成分現像剤を搬送し且つ前記供給用現像剤担持体３から受け取った二成分現像剤を前記回収用現像剤担持体４に受け渡す搬送部材５と、トナー担持体２、二つの現像剤担持体３，４及び搬送部材５の各駆動対象を駆動制御する駆動制御手段８とを備えたものである。

特に、本発明は、前記駆動制御手段８は、前記各駆動対象に対する通常の現像動作に必要な現像駆動条件が予め設定される定常モードと、この定常モードにて各駆動対象が駆動される前に、トナー担持体２と回収用現像剤担持体４との対向部位における二成分現像剤が定常モードに比べて回収用現像剤担持体４の現像剤搬送方向に流れ易くなるように前記定常モードとは異なる駆動条件にてトナー担持体２と回収用現像剤担持体４との間の電位差及び回収用現像剤担持体４の速度の少なくともいずれか一方が設定される現像準備モードとを実行することに特徴点を有するものである。

このような技術的手段において、本願に係る現像装置の基本的構成は、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。
また、トナー担持体２は、少なくとも表面が弾性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く、弾性部材の場合、像担持体１とは接触しても差し支えない。
そして、二つの現像剤担持体３，４は、内部に磁界発生手段を具備し、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。
更に、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現像磁極や、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。
更にまた、トナーを二つの現像剤担持体３，４とトナー担持体２との間で有効に受け渡す観点からは、供給用現像剤担持体３とトナー担持体２との間、及び、回収用現像剤担持体４とトナー担持体２との間には、トナー担持体２に対しトナーを供給若しくは回収するための所定のバイアスが形成されていることが好ましく、このとき、現像剤担持体３，４へ印加するバイアス電圧は、直流電圧でもよいし、交流重畳直流電圧であっても差し支えない。

一方、搬送部材５は、二つの現像剤担持体３，４と同様、内部に磁界発生手段を具備していることが、二成分現像剤を有効に搬送する観点から好ましい。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。
また、搬送部材５は、二つの現像剤担持体３，４との対向部位において、同一方向に回転することが好ましく、このことにより、搬送部材５と二つの現像剤担持体３，４との対向部位において、現像剤のストレスが軽減されることとなる。尚、搬送部材５と現像剤担持体３，４とが異なる方向に回転する態様であっても、現像剤の流れにストレスを与えないような態様であれば差し支えない。
本発明で使用されるトナーは、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い。

このような態様において、供給用現像剤担持体３から搬送部材５を介して回収用現像剤担持体４に現像剤を搬送する場合、トナー担持体２と回収用現像剤担持体４との対向部位の上流側（現像剤搬送方向上流側）に現像剤が溜ってしまうという所謂「溜り」現象が発生する懸念が見られる。
この「溜り」について検討してみるに次の様になる。図２（ａ）は、トナー担持体２と回収用現像剤担持体４との対向部位における現像剤Ｇの様子を示している。今、現像剤Ｇが矢印Ａ方向に流れているとき、上流側のＢ部を流れる単位時間当たりの現像剤量が、下流側のＣ部を流れる単位時間当たりの現像剤量より多くなれば、この対向部位での現像剤Ｇの流れが阻害され、Ｂ部から上流側には徐々に現像剤Ｇの「溜り」が発生する。
この「溜り」が発生すると、現像剤Ｇの全体的な流れそのものが損なわれ、その結果、濃度むら等の画像欠陥の発生に繋がるようになる。

また、この「溜り」を言い換えると、図２（ｂ）に示すように、搬送部材５上の現像剤流量が回収用現像剤担持体４上の現像剤流量より多くなる現象を指している。
例えば、図２（ｂ）のように、現像剤Ｇが供給用現像剤担持体３から搬送部材５を介して回収用現像剤担持体４側に流れているとき、搬送部材５上の現像剤Ｇの量（α領域）と回収用現像剤担持体４上の現像剤Ｇの量（β領域）との間で、β領域の現像剤Ｇがα領域の現像剤Ｇより少なくなると、現像剤Ｇの「溜り」がトナー担持体２と回収用現像剤担持体４との対向部位から上流側（γ領域）に発生する。

この点において、本件出願人は、トナー担持体２と回収用現像剤担持体４との対向部位での現像剤Ｇの流れが悪くなると、トナー回収効果を損ねるため、この対向部位のギャップを広くして多くの現像剤を流せるようにしたり、この対向部位での現像剤Ｇの「溜り」を抑止するために、トナー担持体２と回収用現像剤担持体４との配置を考慮する等の、現像剤Ｇの「溜り」を回避する提案を行った（例えば、特願２００３−１６５４７９及び特願２００３−３６４７９０参照）。
これらの提案は、現像装置が定常モードにあるときの現像剤Ｇの搬送挙動に着目したものであり、本件発明者らは、「溜り」の原因について更に検討したところ、定常モード開始時の現像剤Ｇの搬送挙動が「溜り」発生に関係することを見出した。

本件発明者らが見出した「溜り」に繋がる第一の要因は、現像装置の使用を長期間停止しているような場合であり、このとき、トナー担持体２と回収用現像剤担持体４との対向部位で、現像剤Ｇがソフトブロッキング状態（軽いパッキング状態）で滞留している。このままの状態で、新たに現像を開始すると、この対向部位の現像剤Ｇは軽くパッキングされているため、装置の駆動開始によって簡単に除去され難く、この対向部位での軽くパッキングされた現像剤Ｇが除去される前に後続の現像剤Ｇが次々と搬送されてくる。このため、この対向部位から上流側（図２（ｂ）のγ領域）に現像剤Ｇの「溜り」が発生してくるようになる（具体的には後述する実施の形態にて詳細に説明する）。

また、「溜り」に繋がる第二の要因は、現像装置の現像剤Ｇを交換したような場合、例えば、装置出荷時、現像剤補給時、カートリッジ交換時等の場合は、トナー担持体２と回収用現像剤担持体４との対向部位に現像剤Ｇが殆どない状態で保持されている。そして、このままの状態で新たに現像を開始すると、トナー担持体２への現像剤Ｇの付着が起き易く、この対向部位から上流側（図２（ｂ）のγ領域）に現像剤Ｇの「溜り」が発生してくるようになる（具体的には後述する実施の形態にて詳細に説明する）。

本発明においては、このような技術的課題を解決する手段として、図１に示すように、現像装置を駆動制御する駆動制御手段８を改良し、トナー担持体２、二つの現像剤担持体３，４及び搬送部材５を通常の現像駆動条件である定常モード６にて駆動する前に、トナー担持体２と回収用現像剤担持体４との対向部位での現像剤の流れを優先させるための現像準備モード７を設けるようにしたものである。
ここで、本願でいう現像準備モード７では、トナー担持体２と回収用現像剤担持体４との対向部位における二成分現像剤が定常モード６に比べて回収用現像剤担持体４の現像剤搬送方向に流れ易くなるように前記定常モード６とは異なる駆動条件にてトナー担持体２と回収用現像剤担持体４との間の電位差及び回収用現像剤担持体４の速度の少なくともいずれか一方が設定されるものであり、トナー担持体２と回収用現像剤担持体４との対向部位での現像剤の流れをつくり、定常モード６において現像剤の「溜り」を生じないようにしようとするものである。そして、この現像準備モード７にて一旦安定して現像剤が流れ始めれば、定常モード６での駆動を行っても「溜り」の発生は抑止されるようになる。

すなわち、本発明においては、上述した現像剤の「溜り」を抑止するために、図１に示すように、現像準備モード７は、トナー担持体２と回収用現像剤担持体４との対向部位に当該対向部位を埋めるように二成分現像剤が滞留している条件下で実施され、この実施は、例えば、現像装置を長期間放置した場合の現像剤の「溜り」を防ぐ観点から好ましく、また、現像準備モード７は、トナー担持体２と回収用現像剤担持体４との対向部位に当該対向部位を埋めるように二成分現像剤が滞留していない条件下では、トナー担持体２への二成分現像剤の付着を定常モードに比べて抑えながら、前記対向部位に現像剤を供給するようにすることが、例えば、現像剤を交換した場合の現像剤の「溜り」を防ぐ観点から好ましい。

また、本発明における現像準備モード７の代表的実現手段としては、トナー担持体２と回収用現像剤担持体４との間の電位差及び回収用現像剤担持体４の速度の少なくともいずれか一方を駆動制御するようにしたものが挙げられる。このことは、トナー担持体２と回収用現像剤担持体４との間の電位差及び回収用現像剤担持体４の速度の少なくともいずれか一方が、定常モード６とは異なる条件で駆動されることを意味する。
更に、両者が共に現像準備モード７で駆動制御されても差し支えない。また、現像準備モード７は、「装置の電源投入時」や「プリント開始時」等にも実施されることが好ましい。
更にまた、現像準備モード７は、トナー担持体２と回収用現像剤担持体４との間の電位差及び回収用現像剤担持体４の速度の少なくともいずれか一方を、段階的に変化させるようにしても、同様に「溜り」発生を抑止するようになる。ここで、「段階的に変化させる」とは、その段階の数は特に制限されず、現像準備モード７が完了した後に、最終的に定常モード６に移行することを意味する。

そして、現像準備モード７では、トナー担持体２と回収用現像剤担持体４との間の電位差を定常モード６の値より小さく設定することが、トナー担持体２側に現像剤を引きつけないようにする観点から好ましく、更に、少なくとも０Ｖを含むことが一層好ましい。尚、ここで「０Ｖを含む」とは、現像準備モード７中に、電位差が０Ｖから定常モード６での値まで現像剤の流れができるようになればどのような経過を辿ってもよく、例えば０Ｖを維持していてもよいし、例えば０Ｖから定常モード６での電位差より小さな値を経て定常モード６に移行するようにしてもよい。

一方、現像準備モード７として、回収用現像剤担持体４の速度を定常モード６での値より小さくすることも、トナー担持体２と回収用現像剤担持体４との対向部位での現像剤の「溜り」発生を抑止する観点から好ましく、回収用現像剤担持体４の速度に対し少なくともゼロを含むことが一層好ましい。ここで、「ゼロを含む」とは、現像準備モード中に、ゼロから定常モード６での値まで現像剤の流れができるようになればどのような経過を辿ってもよく、例えばゼロを維持していてもよいし、例えばゼロから中間値を経て定常モード６に移行するようにしてもよい。

更に、前記対向部位での現像剤の「溜り」発生を抑止するため、現像準備モード７が行われる直前の状態を考慮すると、現像準備モード７の長さ（時間）を可変可能にする切替手段を備える態様が好ましい。この場合、例えば、長期間放置された後の現像準備モード７の時間を他の条件下での現像準備モード７の時間より長くすることで、前記対向部位での滞留した現像剤を一層取り除くことが可能になり、定常モード６での現像剤の流れがスムーズになる。
このとき、現像準備モード７の時間は、例えば、現像剤交換後や現像装置が長期間放置された場合等に長くする方向が好ましく、切替手段によって、現像剤交換時には現像剤未交換時より現像準備モード７の時間を長くすることが好ましい。
そして、本件は、画像形成装置をも対象とする。

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、これらと対向する位置に供給用現像剤担持体から回収用現像剤担持体に向かって現像剤を受け渡す搬送部材とを備えたので、現像剤の搬送性が安定し、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、濃度むらやかぶりのない現像装置を実現できるという効果を奏する。
特に、本発明にあっては、通常の現像駆動条件である定常モードを行う前に、トナー担持体と回収用現像剤担持体との対向部位に位置する現像剤を回収用現像剤担持体の現像剤搬送方向に定常モードに比べて流れ易くなるように定常モードとは異なる現像準備モードを行う駆動制御手段を設けたので、トナー担持体と回収用現像剤担持体との対向部位に対し回収用現像剤担持体の現像剤搬送方向上流側で現像剤の溜り発生を抑止することが可能になる。
また、この現像装置を用いることで、長期に亘って現像特性が安定した画像形成装置を提供できる。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
◎実施の形態１
図３は、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。
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。

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。

ここで、本件発明の現像装置３０の基本的構成について、図４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（図３参照）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。

そして、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。
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、トナー供給ロール３３からドナーロール３２へトナーを供給するための供給バイアスＶＳ、ドナーロール３２からトナー回収ロール３４へトナーを回収するための回収バイアス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の外周部の二成分現像剤（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。

本実施の形態においては、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、同極の磁極Ｎ５，Ｎ６が反発磁極として作用するようになっている。
また、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。
そして、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（反時計回り）であり、搬送ロール３５の回転方向はこれらと逆方向（時計回り）になっており、現像剤Ｇは、トナー供給ロール３３から搬送ロール３５を経由してトナー回収ロール３４に流れるようになっている。

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。

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Ｇの層厚を制御するためのトリマ４２が設けられている。
尚、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。

そして、特に、本実施の形態においては、本件の特徴点である駆動制御手段（図示外）として、現像装置３０を駆動開始したときに、バイアス電源３７による現像バイアスＶＢをドナーロール３２に供給すると共に、現像準備モード（以降、本実施の形態では「準備モード」と称す）として、トナー回収ロール３４に接続されたバイアス電源３９には、定常モードでの回収バイアスＶＲとは異なり、現像バイアスＶＢと同一のバイアスを印加するようになっている。このため、準備モードにおけるドナーロール３２とトナー回収ロール３４の間の電位差が、０Ｖになるようになっている。
尚、準備モードが完了すると、バイアス電源３９は定常モードでの回収バイアスＶＲが印加されるように切り替わる。

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４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の回転と共に反時計回りに搬送される。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。

次に、現像剤Ｇは、トナー供給ロール３３とドナーロール３２とが対向する領域（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。
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、トナー供給ロール３３から搬送ロール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、搬送ロール３５からトナー回収ロール３４に受け渡される。
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。

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。

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。
したがって、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すると共に、現像剤供給量も安定することから、トナー回収領域でのトナー回収性能が安定化し、現像履歴や濃度むら等の発生を抑止することが可能となる。

そして、トナー供給ロール３３とトナー回収ロール３４との間に、搬送ロール３５を配置したことにより、電位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一層低減することが可能となり、現像剤Ｇの劣化に起因するかぶりやクラウド等の発生が抑えられる。更に、トナー供給ロール３３とトナー回収ロール３４間でのバイアスリークの発生を抑えることも可能となる。

ここで、特に本件の特徴点である準備モードの作動について説明する。
特に、本発明者らは、ドナーロール３２とトナー回収ロール３４との対向部位から現像剤Ｇの搬送方向上流側での「溜り」発生について、その要因を詳細に検討し、現像装置駆動前の現像剤Ｇの状態によって、現像装置駆動開始時における、この対向部位での現像剤Ｇの挙動が異なることを確認した。
すなわち、図５に示すように、本実施の形態では、ドナーロール３２とトナー回収ロール３４との対向部位にて、一旦現像剤Ｇの流れが形成されると、以降の現像剤Ｇの「溜り」発生が抑制され、現像剤Ｇの流れが損なわれることもなく、画像欠陥を防ぐことが可能になる。

一方、ドナーロール３２とトナー回収ロール３４との対向部位に現像剤Ｇが残ったまま長期に亘って放置された場合、図６（ａ）に示すように、この部位の現像剤Ｇが軽いパッキング状態になっている。そのため、このまま現像装置３０を定常モードで駆動すると、軽くパッキングされた現像剤Ｇがスムーズに流れずに後続の現像剤Ｇが搬送されてくるため、この対向部位より上流側（具体的にはγ領域）で現像剤Ｇの「溜り」に繋がる可能性がある（図６（ｂ）参照）。
また、例えば、現像剤Ｇを新たに導入した後や現像剤Ｇを交換した後のように、ドナーロール３２とトナー回収ロール３４との対向部位に現像剤Ｇが存在しない状態で現像装置３０を駆動すると、図７（ａ）に示すように、搬送ロール３５からピックオフされた現像剤Ｇは、現像剤Ｇ相互の磁気チェーンを形成し難く、勢いドナーロール３２側にも飛散し易くなる。このとき、ドナーロール３２とトナー回収ロール３４との間の電位差に強く影響され、一部がドナーロール３２に付着するようになる。この付着した現像剤Ｇは、図７（ｂ）に示すように、トナー回収ロール３４の磁気力が弱まる方向にドナーロール３２上を移動するため、トナー回収ロール３４側に移動できず、更に、後続の現像剤Ｇと相俟って、γ領域での現像剤Ｇの「溜り」に繋がる可能性がある。

そこで、本実施の形態においては、ドナーロール３２とトナー回収ロール３４との間の電位差を、準備モードでは０Ｖとしているため、現像装置３０が長期間放置された場合は、現像剤Ｇをドナーロール３２側に引きつける静電引力がなくなり、軽くパッキングされていた現像剤Ｇは下流側へ流れ易くなる。その結果、ドナーロール３２とトナー回収ロール３４の対向部位で初期の現像剤Ｇの流れを確保できるようになり、定常モードでの現像剤Ｇの流れは安定する。
また、現像装置３０に現像剤Ｇを新たに導入した場合にも、現像剤Ｇをドナーロール３２側に引きつける静電引力がないため、ピックオフされた現像剤Ｇの一部がドナーロール３２へ付着することが少なくなる。その結果、搬送ロール３５からの搬送された現像剤Ｇは、トナー回収ロール３４と磁気チェーンを作り易くなり、現像剤Ｇの搬送経路が安定し、ドナーロール３２とトナー回収ロール３４との対向部位で初期の現像剤Ｇの流れを確保できるようになる。そして、定常モードでの現像剤Ｇの流れは安定する。
従って、上述のいずれの場合にも、この安定した現像剤Ｇの搬送性により、濃度むらの発生を一層抑止することが可能となる。

また、本実施の形態では、準備モードとして、ドナーロール３２とトナー回収ロール３４との間の電位差を０Ｖとする態様（具体的には図８（ｂ）に相当）を示したが、例えば、図８（ａ）に示すように、準備モードとしてドナーロール３２とトナー回収ロール３４の間の電位差を定常モードより小さくするようにしても同様の効果が得られる。更に、図８（ｃ）に示すように電位差を段階的に変化させるようにしても同様の効果が得られる。

また、準備モードとして、図９（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、トナー回収ロール３４の速度を小さくしたり、ゼロとしたり、段階的に変化させるようにしても、電位差を変化させることと同様の効果が得られる。
仮に、現像装置３０が長期間放置された場合は、準備モードとして、トナー回収ロール３４の速度を遅くすることで、軽くパッキングされていた現像剤Ｇにせん断力を与え、ほぐれ易くすると共に、ドナーロール３２とトナー回収ロール３４との対向部位で現像剤Ｇへの摩擦力（現像剤Ｇを上流側へ戻そうとする力）の増加を抑制し、現像剤Ｇを下流側に流し易くなり、結果的にこの対向部位での現像剤Ｇの流れがスムーズになる。そして、このことは、トナー回収ロール３４の速度を準備モードとして、ゼロとしたり、段階的に変化させても同様の効果を示すこととなる。
一方、現像剤Ｇを新たに導入した場合は、準備モードとして、トナー回収ロール３４の速度を遅くすることで、ドナーロール３２とトナー回収ロール３４との対向部位での単位時間当たりの現像剤流量を減らすことが可能となり、ドナーロール３２とトナー回収ロール３４間での現像剤Ｇへの摩擦力（現像剤Ｇを上流側へ戻そうとする力）の増加を抑制し、この対向部位での現像剤Ｇの流れがスムーズになる。更に、トナー回収ロール３４上にある程度の量の現像剤Ｇを蓄積することができ、現像剤Ｇ相互の磁気チェーンが形成され易くなる。そして、一旦磁気チェーンが形成されると、後続の現像剤Ｇはこの磁気チェーンの影響でトナー回収ロール３４側に吸引され易くなり、結果的にこの対向部位での現像剤Ｇの流れがスムーズになる。
更に、準備モードとしてトナー回収ロール３４の速度をゼロとしたり、段階的に変化させるようにしても同様の作動により、同等の効果を得ることができる。

また、準備モードとして、ドナーロール３２とトナー回収ロール３４との間の電位差並びにトナー回収ロール３４の速度を組み合わせて、共に変化させるようにしてもよい。
更に、現像装置３０に切替スイッチ（図示せず）を備え、この切替スイッチを切り替えることで、準備モードの時間を変更させることができ、溜り発生が一層有効に抑止される。これは、例えば、現像剤交換時とそれ以外の準備モード時間を切り替え、現像剤交換時の場合に準備モード時間を長くするようにすればよい。

本実施例は、準備モードでのトナー回収ロールの速度並びにドナーロールとトナー回収ロール間電位差の効果を評価確認したものである。
本実施例では、実施の形態１と同様の構成で行い、現像剤を交換後に、現像準備モード（以降、本実施例では「準備モード」と称す）として、トナー回収ロールへ印加する回収バイアスを−３００Ｖ、−４００Ｖ、−５００Ｖの３水準で変化させ、また、トナー回収ロール速度を２４０ｍｍ／ｓ、４８０ｍｍ／ｓの２水準で変化させた。尚、準備モードの時間としては、１秒及び５秒での確認を行った。
そして、その他の条件は次の通りとした。
ドナーロールへ印加する現像バイアス：−５００Ｖ、
トナー供給ロールへ印加する供給バイアス：−５５０Ｖ、
ドナーロール速度：２４０ｍｍ／ｓ、
トリマギャップ（トリマとトナー回収ロール間ギャップ）：１ｍｍ、
ドナーロールとトナー供給ロールの間隔：０．６ｍｍ、
ドナーロールとトナー回収ロールの間隔：０．６ｍｍ。
尚、トナー回収ロール、トナー供給ロール、搬送ロールの速度は全て同一に変化させた。
評価は、ドナーロールとトナー回収ロールとの対向部位での現像剤の溜り発生状況を目視判定した。
評価結果は、図１０に示すように、次の点が確認された。
（１）準備モードを行わず、定常モードで開始すると、溜りが発生した。
（２）ドナーロールとトナー回収ロール間の電位差を２００Ｖ（定常モードと同様にトナー回収ロールに−３００Ｖを印加）とし、準備モードとしてトナー回収ロールの速度を各種変更すると、いずれの場合も溜りの発生はなかった。
（３）準備モードとして、ドナーロールとトナー回収ロール間の電位差を１００Ｖ（トナー回収ロールに−４００Ｖを印加）とし、トナー回収ロールの速度を定常モードと同様の４８０ｍｍ／ｓとした場合は、電位差が１００Ｖのときの時間が１秒では溜りが発生したが、５秒では発生しなかった。
（４）その他の条件では、現像剤の溜りの発生は確認されなかった。
よって、この評価結果からも、準備モードとして、ドナーロールとトナー回収ロール間の電位差を定常モードより小さくしたり、トナー回収ロール速度を小さくすることで、現像剤の溜り発生を抑止でき、画像性能が安定した現像装置を提供できることが確認された。
更に、本件の効果を詳細に確認するため、長期間放置（具体的には１週間放置）後の現像剤においても本実施例と同様の評価を行ったが、本実施例と同様の効果が確認された。

本発明に係る現像装置の概要を示す説明図である。 溜りの状況を示す説明図である。 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。 実施の形態１の現像装置を示す説明図である。 定常状態における現像剤の流れを示す説明図である。 （ａ）は長期間放置された場合の現像剤の様子を示す説明図であり、（ｂ）は（ａ）の要部での現像剤の溜りを示す説明図である。 （ａ）は現像剤の交換等により現像剤が投入されたときの様子を示す説明図であり、（ｂ）は（ａ）の要部での現像剤の溜りを示す説明図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は準備モードにおけるドナーロールとトナー回収ロール間の電位差を示す図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は準備モードにおけるトナー回収ロール速度を示す図である。 実施例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…定常モード，７…現像準備モード，８…駆動制御手段

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対向する位置に配設されて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、
   トナー担持体に対向する位置に配設され、トナー担持体との対向部位にてトナー搬送方向と逆方向に向かって二成分現像剤を担持搬送し且つ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、回転軸を中心に回転することで回転軸の周方向に二成分現像剤を搬送し且つ前記供給用現像剤担持体から受け取った二成分現像剤を前記回収用現像剤担持体に受け渡す搬送部材と、
   トナー担持体、二つの現像剤担持体及び搬送部材の各駆動対象を駆動制御する駆動制御手段とを備え、
   前記駆動制御手段は、前記各駆動対象に対する通常の現像動作に必要な現像駆動条件が予め設定される定常モードと、
   この定常モードにて各駆動対象が駆動される前に、トナー担持体と回収用現像剤担持体との対向部位における二成分現像剤が定常モードに比べて回収用現像剤担持体の現像剤搬送方向に流れ易くなるように前記定常モードとは異なる駆動条件にてトナー担持体と回収用現像剤担持体との間の電位差及び回収用現像剤担持体の速度の少なくともいずれか一方が設定される現像準備モードとを実行するものである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、
   現像準備モードは、トナー担持体と回収用現像剤担持体との対向部位に当該対向部位を埋めるように二成分現像剤が滞留している条件下で実行されるものであ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、
   現像準備モードは、トナー担持体と回収用現像剤担持体との対向部位に当該対向部位を埋めるように二成分現像剤が滞留していない条件下では、トナー担持体への二成分現像剤の付着を定常モードに比べて抑えながら、前記対向部位に現像剤を供給するものであ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、
   現像準備モードは、トナー担持体が回転駆動した状態で、少なくとも回収用現像剤担持体が定常モードよりも低速で回転す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、
   現像準備モードは、トナー担持体と回収用現像剤担持体との間の電位差が定常モードよりも小さいことを特徴とする現像装置。
6. 請求項４記載の現像装置において、
   現像準備モードは、回収用現像剤担持体の速度が、少なくともゼロを含むことを特徴とする現像装置。
7. 請求項５記載の現像装置において、
   現像準備モードは、トナー担持体と回収用現像剤担持体との間の電位差が少なくとも０Ｖを含む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、
   現像準備モードの長さを可変可能にする切替手段を備えていることを特徴とする現像装置。
9. 請求項８記載の現像装置において、
   切替手段は、現像剤交換時には現像剤未交換時より現像準備モードの時間を長くす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。

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