JP7434718B2

JP7434718B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP7434718B2
Application number: JP2019066711A
Authority: JP
Inventors: 誠菅野; 智廉濱地; 良福野
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2024-02-21
Anticipated expiration: 2039-03-29
Also published as: JP2020166121A; US20200310277A1; US10877393B2

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

感光層を有する像担持体と、像担持体に当接してこれを所定の電位に帯電させる帯電手段と、像担持体の帯電面に静電潜像を形成する露光手段と、像担持体に対向するように配置された現像剤担持体と現像剤担持体に現像剤を供給する供給手段を備えて静電潜像をトナー像として可視化する現像手段と、像担持体上に当接して形成されたトナー像を被転写材に転写させる転写手段とを有する画像形成装置において、画像形成終了後、転写手段への印加電圧を画像形成時とは逆極性とし、帯電手段への印加電圧を画像形成時と同極性で絶対値でより小さくし、現像手段の現像剤担持体に像担持体の表面電位以下の電圧を印加するとともに、供給手段に現像剤担持体への印加電圧との電位差が印字中に比して小さくなる電圧を印加する逆極性トナー回収プロセスを設けた画像形成装置が知られている（特許文献１）。

静電潜像が担持される像担持体に対向し且つ回転可能で表面に現像剤を担持する現像剤担持体と、現像剤担持体上の現像剤に接触又は近接してこの現像剤を帯電規制する帯電部材と、この帯電部材に所定のバイアスを印加するバイアス電源とを備え、バイアス電源は、画像形成時に帯電部材及び現像剤担持体間に帯電バイアスが印加され且つ現像剤担持体上の現像剤を帯電させる帯電バイアス印加手段と、非画像形成時に帯電部材及び現像剤担持体間に除電バイアスが印加され且つ帯電部材に付着した現像剤を除電させる除電バイアス印加手段と、帯電バイアス印加手段及び除電バイアス印加手段の接続を切り替えるバイアス切替手段とを具備している現像装置も知られている（特許文献２）。

特開２００４－１９１７６２号公報特開２００７－８６３６１号公報

本発明は、連続走行時のトナー劣化及びトナー帯電変動による画質不具合を抑制することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の画像形成装置は、
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た現像スリーブと、汲上極と剥離極とが着磁され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前記現像スリーブ上に保持する被着磁部材と、から成り、前記正規極性と同じ極性の電位が付与され、前記静電潜像を前記トナーで現像する現像剤保持体と、
前記現像スリーブとの間隙が前記潜像保持体と前記現像スリーブとの間隔よりも狭くなる位置で且つ前記現像スリーブから前記現像剤を剥離させる前記剥離極と対向する位置で前記現像剤保持体に対向して配置される対向電極と、
前記対向電極の前記現像剤保持体と対向した領域と反対側の領域において前記対向電極に接触し前記対向電極に付着した前記トナーを前記対向電極から掻き落とす第１の掻き落とし部材と、前記対向電極の前記現像剤保持体と対向した領域において前記対向電極に接触し前記対向電極に付着した前記トナーを前記対向電極から掻き落とす第２の掻き落とし部材と、
前記潜像保持体の前記静電潜像の画像密度に応じて前記対向電極に付与する電位及び前記対向電極の回転方向を変更する制御手段と、を備えた、
ことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、
前記制御手段は、前記画像密度が予め定められた閾値よりも低い場合、前記対向電極に対して、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小さい電位を付与し、前記対向電極を前記現像剤保持体と同じ向きに回転させる、
ことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、
前記制御手段は、前記画像密度が予め定められた閾値よりも高い場合、前記対向電極に対して、前記正規極性と同じ極性且つ前記現像剤保持体と同じ大きさの電位を付与し、前記対向電極を前記現像剤保持体と反対向きに回転させる、
ことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載に記載の画像形成装置において、
前記第１の掻き落とし部材の下方に空気通路を有し、前記掻き落とし部材で掻き落とされた前記トナーを前記空気通路を通じて空気とともに吸引して回収する、
ことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、連続走行時のトナー劣化及びトナー帯電変動による画質不具合を抑制することができる。

請求項２に記載の発明によれば、現像剤保持体上の現像終了後のトナーを対向電極上に吐き出すことができる。

請求項３に記載の発明によれば、クラウドトナーを対向電極上に吸着することができる。

請求項４に記載の発明によれば、対向電極に吸着した劣化トナーを現像装置内に戻すことなく回収して現像剤の経時劣化を防止することができる。

画像形成装置の概略構成の一例を示す断面模式図である。感光体ユニット及び現像装置を示す縦断面模式図である。現像ローラと対向電極を示す現像装置の部分断面図である。画像密度とカラーノイズ及び外添剤埋没グレードとの関係の一例を示す図である。クラウドトナーを吸着する場合の対向電極の回転方向とバイアス電圧印加を示す図である。現像剤中のトナーを吐き出す場合の対向電極の回転方向とバイアス電圧印加を示すである。対向電極と現像ローラの剥離極との相対位置と対向電極に飛翔して消費されるトナー量との関係を示す図である。対向電極と現像ローラとの間隙と対向電極に飛翔して消費されるトナー量との関係を示す図である。画像形成部の機能構成を示す機能ブロック図である。連続走行時の現像装置の動作の流れを示すフローチャートである。第２実施形態実施が適用される現像装置の現像ローラと対向電極を示す部分断面図である。クラウドトナーを吸着する場合の対向電極の回転方向とバイアス電圧印加を示す図である。現像剤中のトナーを吐き出す場合の対向電極の回転方向とバイアス電圧印加を示すである。連続走行時の現像装置の動作の流れを示すフローチャートである。

次に図面を参照しながら、以下に実施形態及び具体例を挙げ、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態及び具体例に限定されるものではない。
また、以下の図面を使用した説明において、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。

「第１実施形態」
（１）画像形成装置の全体構成及び動作
（１．１）画像形成装置の全体構成
図１は本実施形態に係る画像形成装置１の概略構成の一例を示す断面模式図である。
画像形成装置１は、画像形成部１０と、画像形成部１０の一端に装着された用紙供給装置２０と、画像形成部１０の他の一端に設けられ、印刷された用紙が回収される用紙回収部３０と、操作表示部４０と、上位機器から送信された印刷情報から画像情報を生成する画像処理部５０と、を備えて構成されている。

画像形成部１０は、システム制御装置１１、露光装置１２、感光体ユニット１３、現像装置１４、転写装置１５、用紙搬送装置１６、定着装置１７、駆動装置１８（不図示図９参照）、電源装置１９（不図示図９参照）を備えて構成され、画像処理部５０から受け取った画像情報を、用紙供給装置２０から送り込まれた連続紙Ｓ上にトナー画像として形成する。

用紙供給装置２０は、連続紙Ｓがロール状に巻かれた給紙部材２０ａを有する、給紙部材２０ａは回転可能に支持され、連続紙Ｓに張力を付与しながら画像形成部１０に対して連続紙Ｓを供給するように構成されている。
用紙回収部３０は、画像形成部１０にて画像形成が行われた連続紙Ｓを回転駆動される巻取りロール３０ａで巻き取ることにより回収する。

操作表示部４０は、各種の設定や指示の入力及び情報表示に用いられるものである。すなわち、いわゆるユーザインタフェースに相当するもので、具体的には液晶表示パネル、各種操作ボタン、タッチパネル等を組み合わせて構成されている。

（１．２）画像形成部の構成及び動作
このような構成の画像形成装置１では、画像形成のタイミングに合わせて用紙供給装置２０の給紙部材２０ａから延びる連続紙Ｓが画像形成部１０へ搬送される。

感光体ユニット１３は、露光装置１２の下方に、それぞれが並列して設けられ、回転駆動する潜像保持体としての感光体ドラム３１を備えている。感光体ドラム３１の回転方向に沿って、帯電器３２、露光装置１２、現像装置１４、一次転写ローラ５２、クリーニング装置３４が配置されている。

現像装置１４は、感光体ドラム３１に対向して配置された現像剤保持体としての現像ローラ４２が配設され、それぞれの現像装置１４は、現像剤を除いて略同様に構成され、それぞれの現像ローラ４２で感光体ドラム３１上にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）のトナー像を形成する。

現像装置１４の上方には、現像剤を収容する交換可能なトナーカートリッジＴＣと、それぞれのトナーカートリッジＴＣから現像装置１４に現像剤を供給する現像剤供給装置４３が配置されている。

回転する感光体ドラム３１の表面は、帯電器３２により帯電され、露光装置１２から出射する潜像形成光により静電潜像が形成される。感光体ドラム３１上に形成された静電潜像は現像ローラ４２によりトナー像として現像される。

転写装置１５は、各感光体ユニット１３の感光体ドラム３１にて形成された各色トナー像が多重転写される像保持体の一例としての中間転写ベルト５１、各感光体ユニット１３にて形成された各色トナー像を中間転写ベルト５１に順次転写（一次転写）する一次転写ローラ５２、中間転写ベルト５１上に重畳して転写された各色トナー像を記録媒体である用紙に一括転写（二次転写）する転写部材の一例としての二次転写ベルト５３とから構成されている。

二次転写ベルト５３は、二次転写ローラ５４と剥離ローラ５５とによって張架され、中間転写ベルト５１の背面側に配置されたバックアップローラ６５と二次転写ローラ５４とに挟持されて二次転写部ＴＲを形成する。

各感光体ユニット１３の感光体ドラム３１に形成された各色トナー像は、システム制御装置１１により制御される電源装置等（不図示）から所定の転写電圧が印加された一次転写ローラ５２により中間転写ベルト５１上に順次静電転写（一次転写）され、各色トナーが重畳された重畳トナー像が形成される。

中間転写ベルト５１上の重畳トナー像は、中間転写ベルト５１の移動に伴って二次転写ベルト５３が配置された領域（二次転写部ＴＲ）に搬送される。重畳トナー像が二次転写部ＴＲに搬送されると、そのタイミングに合わせて用紙供給装置２０から連続紙Ｓが二次転写部ＴＲに供給される。そして、二次転写ベルト５３を介して二次転写ローラ５４と対向するバックアップローラ６５には、転写電圧が印加され、連続紙Ｓ上に中間転写ベルト５１上の多重トナー像が一括転写される。

感光体ドラム３１表面の残留トナーは、クリーニング装置３４により除去され、廃トナー収容部（不図示）に回収される。感光体ドラム３１の表面は、帯電器３２により再帯電される。

定着装置１７は一方向へ回転する無端状の定着ベルト１７ａと、定着ベルト１７ａの周面に接し、一方向へ回転する加圧ローラ１７ｂとを有し、定着ベルト１７ａと加圧ローラ１７ｂの圧接領域によってニップ部（定着領域）が形成される。
転写装置１５においてトナー像が転写された連続紙Ｓは、トナー像が未定着の状態で用紙搬送装置１６を経由して定着装置１７に搬送される。定着装置１７に搬送された連続紙Ｓは、一対の定着ベルト１７ａと加圧ローラ１７ｂにより、加熱と圧着の作用でトナー像が定着される。

定着の終了した連続紙Ｓは、用紙回収部３０に送り込まれる。用紙回収部３０へ送り込まれた連続紙Ｓは、張力を付与されながら巻取りロール３０ａで巻き取られる。

（２）要部構成
図２は感光体ユニット１３及び現像装置１４を示す断面模式図、図３は現像ローラ４２と対向電極４６を示す現像装置１４の部分断面図である。
以下、図面を参照しながら現像装置１４の構成と動作について説明する。

（２．１）現像装置の全体構成
現像装置１４は、現像剤を収容する現像ハウジング４１、感光体ドラム３１と対向して配置されている現像ローラ４２、現像剤供給装置４３から供給されるトナーを現像剤と混合するように撹拌しながら搬送する第１撹拌オーガ４４Ａ、現像ローラ４２に現像剤を供給する供給オーガ４４Ｂ、現像ローラ４２から剥離された現像剤を撹拌する第２撹拌オーガ４４Ｃ、現像ローラ４２上の現像剤を所定の現像剤層厚にトリミングする層規制部材４５、現像ローラ４２と感光体ドラム３１との対向部位で発生したトナークラウドを吸着して回収するとともに、現像ローラ４２の外周上に保持されている現像剤から現像作用によってトナーを吸着して回収する対向電極４６を備えている。

（２．２）現像ローラ
現像ローラ４２は、図２に示すように、現像ハウジング４１に形成された開口部４１ａを通じて感光体ドラム３１の外周面と対向配置されている。また、現像ローラ４２は、現像ハウジング４１に対して回転可能に支持された円筒状の現像スリーブ４２Ａと、現像スリーブ４２Ａの内部空間に設けられ現像ハウジング４１に対して固定された円柱状の磁石部材であるマグネット４２Ｂと、を備えている。
現像スリーブ４２Ａは、マグネット４２Ｂの磁力によって現像剤がその外周面に保持され、現像スリーブ４２Ａの回転により現像剤を感光体ドラム３１の静電潜像へ搬送供給するように構成されている。

マグネット４２Ｂは、図３に示すように、現像スリーブ４２Ａの回転方向に沿って、Ｎ３、Ｓ２、Ｎ２、Ｓ１、Ｎ１の順で磁極が形成され、Ｎ３磁極で汲み上げられた現像剤は、層規制部材４５までＳ２磁極で保持され層規制部材４５でトリミングされる。Ｎ２磁極は層規制部材４５で規制され現像剤を保持する。

Ｓ１磁極は、感光体ドラム３１に対向して配置されており、現像スリーブ４２Ａの回転によりＮ２磁極から搬送された現像剤を保持するようになっている。現像スリーブ４２Ａと感光体ドラム３１の間には、画像形成装置１本体の現像電源９１から現像バイアス電圧が印加されて電界が形成されており、現像剤中のトナーが感光体ドラム３１へ移動し、現像剤中のキャリアはＳ１磁極によって保持され、感光体ドラム３１への付着が抑制されている。

Ｎ１磁極は、現像ローラ４２の下部に後述する対向電極４６に対向して配置されており、現像スリーブ４２Ａの回転によりＳ１磁極側から搬送された現像剤を現像スリーブ４２Ａから剥離させる。具体的には、同極であるＮ１磁極及びＮ３磁極の各々へ向かう磁界同士の反発力により、現像スリーブ４２Ａの磁力が略０とされ、現像スリーブ４２Ａ上の現像でトナーが消費された現像剤が剥離される。

（２．３）対向電極
現像ハウジング４１の感光体ドラム３１と対向した開口部４１ａの現像ローラ４２の下方には、対向電極４６が配置されている。対向電極４６は、例えば非磁性ＳＵＳにより構成され、現像ローラ４２のＮ１磁極と対向する位置で、現像ローラ４２の外周面に対して予め定めた間隙Ｇを介して配置されている。本実施形態においては、現像ローラ４２の外周面と対向電極４６の外周面との間隙Ｇは、感光体ドラム３１と現像ローラ４２との間隙よりも狭い間隙、具体的には０．４ｍｍ以下となっている。

また、対向電極４６は、不図示の駆動装置１８により現像ローラ４２の回転方向（矢印Ａ方向）とは、同方向（矢印Ａ１方向）に回転される。対向電極４６には、所定の表面電位を付与するようにバイアス電圧を印加するバイアス電源９２が接続されている。本実施形態においては、バイアス電源９２は、現像電源９１とは独立に設けられている。
そして、対向電極４６は、バイアス電源９２により所定のバイアス電圧が印加されて、現像ローラ４２と感光体ドラム３１との対向部位よりも現像ローラ４２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て回収するとともに、現像ローラ４２（現像スリーブ４２Ａ）の外周上に保持されている現像剤から現像作用によってトナーを吸着して回収する。

対向電極４６の現像ローラ４２と対抗した領域と反対側の領域の外周面には、第１スクレーパ４７Ａがその先端が当接して配置されている。第１スクレーパ４７Ａ及び第２スクレーパがその先端が当接して配置されている。第１スクレーパ４７Ａは、対向電極４６に吸着されたクラウドトナーを掻き落とすとともに、現像ローラ４２上の現像剤から現像作用によって吸着したトナーを掻き落とす。

（２．４）現像動作
現像装置１４では、第１撹拌オーガ４４Ａ、供給オーガ４４Ｂ及び第２撹拌オーガ４４Ｃが回転して、現像ハウジング４１内で現像剤の撹拌搬送が行われ、現像剤を構成するトナーおよびキャリアが互いに摩擦し合うことで、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。そして、撹拌搬送される現像剤が現像ローラ４２との対向部に到達すると、汲み上げ極であるＮ３磁極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ラ４２側に転移し、現像スリーブ４２Ａの外周面には、現像剤による現像剤層が形成される。

現像スリーブ４２Ａに形成された現像剤層は、現像スリーブ４２Ａの回転に伴って搬送され、層規制部材４５との対向部を通過する際に、層規制極であるＳ２磁極によって現像ローラ４２と層規制部材４５との間に生じる磁界により、その厚さが規制されながら、Ｎ２磁極で保持されて感光体ドラム３１と対向する現像ハウジング４１の開口部４１ａに運ばれる。尚、層規制部材４５との対向部を通過する際、現像スリーブ４２Ａ上の現像剤にはパッキングによる圧力が加わり、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。

現像ハウジング４１の開口部４１ａに運ばれた現像剤には、感光体ドラム３１と対向する現像領域で、現像主極であるＳ１磁極の強い保持力が作用した状態で、現像スリーブ４２Ａに、現像電源９１から現像バイアスとして予め定められた現像バイアス電圧が印加されて現像電界が作用する。
これにより、現像領域において、現像スリーブ４２Ａ上の現像剤層から、感光体ドラム３１上の静電潜像にトナーが静電的に転移し、静電潜像をトナー像として可視化する。

その後、現像領域を通過した現像スリーブ４２Ａ上の現像剤層は、現像スリーブ４２Ａの回転に伴って現像ハウジング４１内に戻され、剥離極であるＮ１磁極によって形成される反発磁界により、現像ローラ４２上から離脱して現像ハウジング４１内に落下し、再び第１撹拌オーガ４４Ａ、供給オーガ４４Ｂ及び第２撹拌オーガ４４Ｃによって撹拌搬送され、次の現像を待つことになる。

ここで、図１に示すように、用紙供給装置２０から連続紙Ｓが供給されて画像形成部１０で画像形成が行われる場合、画像形成動作はいわゆる連続走行となり、現像領域を通過した現像後の現像剤中のトナーの吐き出し（入れ替わり）が抑制されて、画質不具合が発生する虞があった。特に、画像形成される画像密度が低い場合には、現像剤のトナー消費が少なく現像剤中に残存しやすくなる。その結果、トナー表面の外添剤の埋没（埋まり込み）やトナー帯電量の過剰な上昇が発生し、１ｍｍ以下のピッチでの濃度ムラを定量化したカラーノイズ（ＣＮ）と呼ばれる粒状性の悪化が発生する虞があった。

図４には、連続紙Ｓを供給して連続走行した場合の、画像密度ＡＣとカラーノイズＣＮ及び外添剤埋没グレードとの関係の一例を示している。ここに、カラーノイズＣＮは、官能評価値である粒状性を定量化したものであり、低いほど画質が良好であることを意味する。また、外添剤埋没グレードは、低いほど外添剤のトナー中への埋まり込みが少なく、トナー帯電性や流動性が良好であることを意味している。

図４に示すように、画像密度ＡＣが低い場合、外添剤の埋没グレードが高く（画像密度ＡＣが１％の場合、外添剤埋没グレードは４．５）カラーノイズは５を超えている。カラーノイズＣＮは、連続走行する場合の画像密度ＡＣが高くなれば低下し、画像密度ＡＣが４％以上であれば、カラーノイズＣＮとして官能的に目立たない４．５以下になることがわかる。
ここで、本実施形態においては、画像密度ＡＣが４％である場合に現像で消費されるトナー量は０．０１ｇ／ｍ^２であり、現像後の現像剤に含まれるトナー量を０．０１ｇ／ｍ^２以上消費する（吐き出す）ことで、連続走行であっても外添剤の埋没を抑制してカラーノイズＣＮの悪化を抑制できることが推察される。

（２．５）対向電極の回転方向とバイアス電圧の変更制御
本実施形態における現像装置１４においては、感光体ドラム３１上に形成される静電潜像の画像密度ＡＣに応じて対向電極４６に印加するバイアス電圧及び対向電極４６の回転方向のうち少なくとも１つを変更して現像後の現像剤中のトナーの吐き出しを促進してカラーノイズＣＮの悪化を抑制している。

（２．５．１）クラウドトナーの吸着
図５には、クラウドトナーを吸着する場合の対向電極４６の回転方向とバイアス電圧印加を示している。
本実施形態においては、図５に示すように、対向電極４６にトナーと同じ極性（マイナス）で、かつ、現像ローラ４２（現像スリーブ４２Ａ）の現像電位と同じ大きさの電位Ｖｓを印加し、現像ローラ４２と同じ向き（図５中矢印Ａ１：現像ローラ４２と対向電極４６が向かい合う外周面同士は互いに反対方向）に回転させる。

これにより、対向電極４６は、現像ローラ４２と同電位となり、現像後の現像剤中のトナーは吐き出されないが、現像ローラ４２と感光体ドラム３１との対向部位よりも現像ローラ４２の回転方向下流側で発生するトナークラウドを吸着して回収する（図５中矢印参照）。
吸着されたクラウドトナーは、第１スクレーパ４７Ａで掻き落とされ、現像ハウジング４１の下方に設けられた空気通路の一例としてのダクト４１ｂを介して、不図示の吸引装置で吸引され、廃トナー回収容器（不図示）に回収される。これにより、クラウドトナーの漏出を抑制することができる。

（２．５．２）現像後の現像剤からのトナー吐き出し
図６には、現像剤中のトナーを吐き出す場合の対向電極４６の回転方向とバイアス電圧印加を示している。
本実施形態においては、図６に示すように、対向電極４６にトナーと同じ極性（マイナス）で、かつ、現像ローラ４２（現像スリーブ４２Ａ）の現像電位よりも絶対値で小さい電位Ｖｓを印加し、現像ローラ４２と同じ向きに回転させる。具体的には、現像ローラ４２の現像電圧が－１５０ｖ～－４５０ｖであるために、０ｖ～－１００ｖのバイアス電圧を印加する。ここで、０ｖは、接地状態である。

これにより、対向電極４６は、現像ローラ４２に対して５０ｖ～４５０ｖ高い電位となり、現像後の現像剤中のトナーは対向電極４６に向かって飛翔（現像）し対向電極４６の外周面に吸着される（図６中矢印参照）。
吸着されたトナーは、第１スクレーパ４７Ａで掻き落とされ、現像ハウジング４１の下方に設けられたダクト４１ｂを介して、吸引装置で吸引され、廃トナー回収容器に回収される。これにより、現像後の現像剤中のトナーが吐き出されて、現像ローラ４２には、供給オーガ４４Ｂから新たな現像剤が供給され、画像密度ＡＣが低い画像が連続形成されても、トナー劣化及びトナー帯電変動による画質不具合を抑制することができる。

図７には、対向電極４６と現像ローラ４２の剥離極であるＮ１磁極との相対位置と対向電極４６に向かって飛翔して消費されるトナー量との関係を示している。図７に示すように、対向電極４６がＮ１磁極に対向した位置（０°）において、最も消費トナー量が多くなり、対向電極４６とＮ１磁極がずれて向かい合うほど消費トナー量が少なくなる。本実施形態においては、対向電極４６は、現像ローラ４２のＮ１磁極と対向する位置に配置され、対向電極４６に吸着されるトナー量の低下を抑制している。

図８には、対向電極４６と現像ローラ４２との間隙Ｇと対向電極４６に向かって飛翔して消費されるトナー量との関係を示している。図８に示すように、対向電極４６と現像ローラ４２との間隙Ｇが小さいほど消費トナー量が多くなる。本実施形態においては、対向電極４６の外周面と現像ローラ４２の外周面との間隙Ｇは０．４ｍｍ以下に設定され、トナー消費量はカラーノイズＣＮの悪化が官能的に認識されにくい画像密度４％相当の０．０１ｇ／ｍ^２以上になっている。

（２．５．３）現像装置の動作
図９は画像形成部１０の機能構成を示す機能ブロック図、図１０は連続走行時の現像装置１４の動作の流れを示すフローチャートである。
図１０に機能ブロック図として示すように、本実施形態における画像形成部１０の要部である現像装置１４は、制御手段の一例としてのシステム制御装置１１によって、所定の現像条件（パラメータ）に設定され印刷制御が行われる。
システム制御装置１１は、感光体ドラム３１上に形成される静電潜像の画像密度ＡＣに応じて対向電極４６に印加するバイアス電圧及び対向電極４６の回転方向のうち少なくとも１つを変更する制御手段として機能する。

システム制御装置１１は、印刷ジョブを受け付ける（Ｓ１０１）と、現像装置１４の回転駆動時間Ｔ１を計測する（Ｓ１０２）とともに、印刷ジョブの総画像ピクセルＰを画像処理部５０を介して計測する（Ｓ１０３）。そして、画像密度算出部１１０は、印刷ジョブにおける現像装置１４の回転駆動時間Ｔ１と、印刷ジョブの総画像ピクセルＰに基づいて、印刷ジョブの画像密度ＡＣを算出し（Ｓ１０４）、画像密度ＡＣが予め定められた閾値ＡＣｔｈよりも高いか否か判断する（Ｓ１０５）。本実施形態においては、閾値ＡＣｔｈは、４％に設定されている。

判断の結果、印刷ジョブの画像密度ＡＣが閾値ＡＣｔｈよりも高いと判断された場合（Ｓ１０５：Ｙｅｓ）、対向電極４６にトナーと同じ極性（マイナス）で、かつ、現像ローラ４２（現像スリーブ４２Ａ）と同じ大きさの電位Ｖｓを印加し（Ｓ１０６）、現像ローラ４２と同じ向きに回転させる（Ｓ１０７：図５参照）。これにより、現像ローラ４２と感光体ドラム３１との対向部位よりも現像ローラ４２の回転方向下流側で発生するトナークラウドを吸着して回収し、クラウドトナーの漏出を抑制することができる。

ステップＳ１０５において、印刷ジョブの画像密度ＡＣが閾値ＡＣｔｈよりも低いと判断された場合（Ｓ１０５：Ｎｏ）、対向電極４６にトナーと同じ極性（マイナス）で、かつ、現像ローラ４２（現像スリーブ４２Ａ）の現像電位よりも絶対値で小さい電位Ｖｓを印加し（Ｓ１０８）、現像ローラ４２と同じ向きに回転させる（Ｓ１０９：図６参照）。

システム制御装置１１は、対向電極４６の回転時間Ｔ２を計測（Ｓ１１０）し、対向電極４６の回転時間Ｔ２が予め定められた時間（Ｎｓｅｃ）経過した場合（Ｓ１１１：Ｙｅｓ）、対向電極４６を現像ローラ４２（現像スリーブ４２Ａ）と同じ大きさの電位Ｖｓに切り替える。これにより、現像後の現像剤中のトナーが吐き出されて、画像密度ＡＣが低い画像が連続形成されても、トナー劣化及びトナー帯電変動による画質不具合を抑制することができる。

「第２実施形態」
図１１は、第２実施形態実施が適用される現像装置１４の現像ローラ４２と対向電極４６を示す部分断面図である。なお、第１実施形態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。

（１）現像装置１４の構成
現像ハウジング４１の感光体ドラム３１と対向した開口の現像ローラ４２の下方には、対向電極４６が現像ローラ４２のＮ１磁極と対向する位置で、現像ローラ４２の外周面に対して予め定めた間隙Ｇを介して配置されている。第１実施形態と同様、現像ローラ４２の外周面と対向電極４６の外周面との間隙Ｇは、感光体ドラム３１と現像ローラ４２との間隙よりも狭い間隙である０．４ｍｍ以下となっている。

また、対向電極４６は、現像ローラ４２（現像スリーブ４２Ａ）の回転方向（矢印Ａ方向）とは、同方向（矢印Ａ１方向）又は反対方向（矢印Ａ２方向）に回転される。対向電極４６には、所定の表面電位を付与するようにバイアス電圧を印加するバイアス電源９２が接続されている。本実施形態においては、バイアス電源９２は、現像電源９１とは独立に設けられている。
そして、対向電極４６は、バイアス電源９２により所定のバイアス電圧が印加されて、現像ローラ４２と感光体ドラム３１との対向部位よりも現像ローラ４２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て回収するとともに、現像ローラ４２（現像スリーブ４２Ａ）の外周上に保持されている現像剤から現像作用によってトナーを吸着して回収する。

対向電極４６の現像ローラ４２と対抗した領域と反対側の領域の外周面には、第１スクレーパ４７Ａがその先端が当接して配置されている。また、対向電極４６の現像ローラ４２と対抗した領域の外周面には、第２スクレーパ４７Ｂがその先端が当接して配置されている。
第１スクレーパ４７Ａは、現像ローラ４２上の現像剤から現像作用によって対向電極４６に吸着したトナーを掻き落とす。第２スクレーパ４７Ｂは、対向電極４６に吸着されたクラウドトナーを掻き落とす。

（２）対向電極の作用
（２．１）クラウドトナーの吸着
図１２には、クラウドトナーを吸着する場合の対向電極４６の回転方向とバイアス電圧印加を示している。
本実施形態においては、図１２に示すように、対向電極４６を現像ローラ４２と反対方向（図１２中矢印Ａ２：現像ローラ４２と対向電極４６が向かい合う外周面同士は互いに同方向）に回転させ、トナーと同じ極性（マイナス）で、かつ、現像ローラ４２（現像スリーブ４２Ａ）と同じ大きさの電位Ｖｓを印加する。

これにより、対向電極４６は、現像ローラ４２と同電位となり、現像後の現像剤中のトナーは吐き出されないが、現像ローラ４２と感光体ドラム３１との対向部位よりも現像ローラ４２の回転方向下流側で発生するトナークラウドを吸着して回収する（図１２中矢印参照）。
吸着されたクラウドトナーは、第２スクレーパ４７Ｂで掻き落とされ、現像ハウジング４１内に回収される。これにより、クラウドトナーの漏出を抑制することができる。

（２．２）現像後の現像剤からのトナー吐き出し
図１３には、現像剤中のトナーを吐き出す場合の対向電極４６の回転方向とバイアス電圧印加を示している。
本実施形態においては、図１３に示すように、対向電極４６を現像ローラ４２と同じ向
きに回転させ、トナーと同じ極性（マイナス）で、かつ、現像ローラ４２（現像スリーブ４２Ａ）の現像電位よりも絶対値で小さい電位Ｖｓを印加する。

これにより、対向電極４６は、現像ローラ４２に対して高い電位となり、現像後の現像剤中のトナーは対向電極４６に向かって飛翔し対向電極４６の外周面に吸着される（図１３中矢印参照）。
吸着されたトナーは、第１スクレーパ４７Ａで掻き落とされ、現像ハウジング４１の下方に設けられたダクト４１ｂを介して、不図示の吸引装置で吸引され、廃トナー回収容器（不図示）に回収される。これにより、現像後の現像剤中のトナーが吐き出されて、現像ローラ４２には、供給オーガ４４Ｂから新たな現像剤が供給され、画像密度ＡＣが低い画像が連続形成されても、トナー劣化及びトナー帯電変動による画質不具合を抑制することができる。

（２．３）現像装置の動作
図１４は連続走行時の現像装置１４の動作の流れを示すフローチャートである。
システム制御装置１１は、印刷ジョブを受け付ける（Ｓ２０１）と、現像装置１４の回転駆動時間Ｔ１を計測する（Ｓ２０２）とともに、印刷ジョブの総画像ピクセルＰを画像処理部５０を介して計測する（Ｓ２０３）。そして、画像密度算出部１１０は、印刷ジョブにおける現像装置１４の回転駆動時間Ｔ１と、印刷ジョブの総画像ピクセルＰに基づいて、印刷ジョブの画像密度ＡＣを算出し（Ｓ２０４）、画像密度ＡＣが予め定められた閾値ＡＣｔｈよりも高いか否か判断する（Ｓ２０５）。本実施形態においては、閾値ＡＣｔｈは、４％に設定されている。

判断の結果、印刷ジョブの画像密度ＡＣが閾値ＡＣｔｈよりも高いと判断された場合（Ｓ２０５：Ｙｅｓ）、対向電極４６にトナーと同じ極性（マイナス）で、かつ、現像ローラ４２（現像スリーブ４２Ａ）と同じ大きさの電位Ｖｓを印加し（Ｓ２０６）、現像ローラ４２と反対方向に回転させる（Ｓ２０７：図１２参照）。これにより、現像ローラ４２と感光体ドラム３１との対向部位よりも現像ローラ４２の回転方向下流側で発生するトナークラウドを吸着して回収し、クラウドトナーの漏出を抑制することができる。

ステップＳ２０５において、印刷ジョブの画像密度ＡＣが閾値ＡＣｔｈよりも低いと判断された場合（Ｓ２０５：Ｎｏ）、対向電極４６にトナーと同じ極性（マイナス）で、かつ、現像ローラ４２（現像スリーブ４２Ａ）の現像電位よりも絶対値で大きい電位Ｖｓを印加し（Ｓ２０８）、現像ローラ４２と同じ向きに回転させる（Ｓ２０９：図１３参照）。

システム制御装置１１は、対向電極４６の回転時間Ｔ２を計測（Ｓ２１０）し、対向電極４６の回転時間Ｔ２が予め定められた時間（Ｎｓｅｃ）経過した場合（Ｓ２１１：Ｙｅｓ）、対向電極４６を現像ローラ４２（現像スリーブ４２Ａ）と同じ大きさの電位Ｖｓに切り替える。これにより、現像後の現像剤中のトナーが吐き出されて、画像密度ＡＣが低い画像が連続形成されても、トナー劣化及びトナー帯電変動による画質不具合を抑制することができる。

１・・・画像形成装置
１０・・・画像形成部
１１・・・システム制御装置
１１０・・・画像密度算出部
１２・・・露光装置
１３・・・感光体ユニット
１４・・・現像装置
４１・・・現像ハウジング
４２・・・現像ローラ
４２Ａ・・・現像スリーブ
４２Ｂ・・・マグネット
４４Ａ・・・第１撹拌オーガ
４４Ｂ・・・供給オーガ
４４Ｃ・・・第２撹拌オーガ
４５・・・層規制部材
４６・・・対向電極
４７Ａ・・・第１スクレーパ
４７Ｂ・・・第２スクレーパ
１５・・・転写装置
１７・・・定着装置
２０・・・用紙供給装置
３０・・・用紙回収部
４０・・・操作表示部
５０・・・画像処理部

Claims

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た現像スリーブと、汲上極と剥離極とが着磁され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前記現像スリーブ上に保持する被着磁部材と、から成り、前記正規極性と同じ極性の電位が付与され、前記静電潜像を前記トナーで現像する現像剤保持体と、
前記現像スリーブとの間隙が前記潜像保持体と前記現像スリーブとの間隔よりも狭くなる位置で且つ前記現像スリーブから前記現像剤を剥離させる前記剥離極と対向する位置で前記現像剤保持体に対向して配置される対向電極と、
前記対向電極の前記現像剤保持体と対向した領域と反対側の領域において前記対向電極に接触し前記対向電極に付着した前記トナーを前記対向電極から掻き落とす第１の掻き落とし部材と、前記対向電極の前記現像剤保持体と対向した領域において前記対向電極に接触し前記対向電極に付着した前記トナーを前記対向電極から掻き落とす第２の掻き落とし部材と、
前記潜像保持体の前記静電潜像の画像密度に応じて前記対向電極に付与する電位及び前記対向電極の回転方向を変更する制御手段と、を備えた、
ことを特徴とする画像形成装置。
前記制御手段は、前記画像密度が予め定められた閾値よりも低い場合、前記対向電極に対して、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小さい電位を付与し、前記対向電極を前記現像剤保持体と同じ向きに回転させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記制御手段は、前記画像密度が予め定められた閾値よりも高い場合、前記対向電極に対して、前記正規極性と同じ極性且つ前記現像剤保持体と同じ大きさの電位を付与し、前記対向電極を前記現像剤保持体と反対向きに回転させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記第１の掻き落とし部材の下方に空気通路を有し、前記第１の掻き落とし部材で掻き落とされた前記トナーを前記空気通路を通じて空気とともに吸引して回収する、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。