(57)【要約】      （修正有）【課題】タッチダウン現像方式が採用された現像装置を備えた画像形成装置において、トナーの凝集に起因して画像品質の低下が生じるおそれを低減しつつ、トナーの飛散を低減する。【解決手段】磁性トナーＴおよびキャリアＣを含む現像剤を帯電させるスクリューフィーダーと、現像剤層を担持すると共に磁力を生じる磁気ローラー８２と、現像剤層から磁性トナーＴを受け取ってトナー層ＴＬを担持する周面８３Ａを有し、静電潜像の現像のためにトナー層ＴＬの磁性トナーＴを感光体ドラム１０１に供給する現像ローラー８３と、磁気ローラー８２から現像ローラー８３へ磁性トナーＴを移動させるための第１電界Ｅ１を生じさせる第１印加部８８と、現像ローラー８３と感光体ドラム１０１との間に、３．０〜６．０ｋＨｚの範囲内の周波数を有する交番電界成分を含む第２電界Ｅ２を生じさせる第２印加部８９とを備えた。【選択図】図４
2014206629.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像及びシートに転写するトナー像を担持する像担持体と、
磁性トナーおよびキャリアを含む現像剤を帯電させる帯電部と、
所定の方向に回転しつつ前記帯電部により帯電された現像剤を受け取って現像剤層を担持すると共に磁力を生じる現像剤担持体と、
前記現像剤層に接触した状態で回転しつつ、前記現像剤層から前記磁性トナーを受け取ってトナー層を担持する周面を有し、前記静電潜像の現像のために前記トナー層の前記磁性トナーを前記像担持体に供給するトナー担持体と、
前記現像剤担持体と前記トナー担持体との間に、前記現像剤層から前記磁性トナーを前記トナー担持体へ移動させるための第１の電界を生じさせる第１の電界印加部と、
前記トナー担持体と前記像担持体との間に、３．０〜６．０ｋＨｚの範囲内の周波数を有する交番電界成分を含む第２の電界を生じさせる第２の電界印加部とを備える画像形成装置。
【請求項２】
前記現像剤担持体は、前記磁力を生じるための、磁石又は磁性体を内包し、
前記トナー担持体は、非磁性体により構成されている請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記第１の電界は、前記第２の電界に含まれる交番電界成分の周波数より低い周波数の交番電界成分を含む請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記第１の電界に含まれる交番電界成分の周波数は、１．５〜３．０ｋＨｚの範囲内である請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記第２の電界に含まれる交番電界成分の周波数は、前記第１の電界に含まれる交番電界成分の周波数の整数倍である請求項３又は４に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナー及びキャリアを含む二成分現像剤を用いたタッチダウン現像方式の現像装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を利用した、複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置は、像担持体（例えば、感光体ドラムや転写ベルト）上に形成された静電潜像に現像剤を供給して該静電潜像を現像することにより、像担持体上にトナー像を形成する。前記現像を行う方式の一つとして、非磁性体のトナーおよび磁性体のキャリアを含む二成分現像剤を用いたタッチダウン現像方式が知られている。この方式では、磁石を内包した磁気ローラー上に二成分現像剤層（いわゆる磁気ブラシ層）が担持され、現像ローラー上に前記磁気ブラシ層からトナーを受け取ってトナー層が担持され、該トナー層から像担持体にトナーが供給されることで前記静電潜像が可視化される。
【０００３】
タッチダウン現像法は、磁気ローラー上に磁気ブラシ層を形成し、磁気ブラシ層から現像ローラー上にトナーを供給することによって現像ローラーの周面に均一なトナー層を形成し、その均一なトナー層から像担持体にトナーを供給して静電潜像を現像する。これにより、タッチダウン現像法には、均一で高品質な画像が得られるメリットがある。
【０００４】
しかしながら、タッチダウン現像法は、磁気ローラーと現像ローラーとの間、及び現像ローラーと像担持体との間で、２回、トナーを移動させるので、トナーを移動させる際にトナーが飛散しやすいという課題がある。
【０００５】
そこで、現像ローラーに、磁気ローラーの磁石と対向する位置に磁石を内包し、トナーとして磁性トナーを用いることにより、トナーの飛散を低減する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、磁性トナーはチェーン状に磁気凝集し易い性質があるため、トナーとして磁性トナーを用いると、チェーン状に磁気凝集したままの磁性トナーによって像担持体上の静電潜像が現像される結果、画像品質が低下するおそれがあった。
【０００８】
本発明の目的は、タッチダウン現像方式が採用された現像装置を備えた画像形成装置において、トナーの凝集に起因して画像品質の低下が生じるおそれを低減しつつ、トナーの飛散を低減することができる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る画像形成装置は、静電潜像及びシートに転写するトナー像を担持する像担持体と、磁性トナーおよびキャリアを含む現像剤を帯電させる帯電部と、所定の方向に回転しつつ前記帯電部により帯電された現像剤を受け取って現像剤層を担持すると共に磁力を生じる現像剤担持体と、前記現像剤層に接触した状態で回転しつつ、前記現像剤層から前記磁性トナーを受け取ってトナー層を担持する周面を有し、前記静電潜像の現像のために前記トナー層の前記磁性トナーを前記像担持体に供給するトナー担持体と、前記現像剤担持体と前記トナー担持体との間に、前記現像剤層から前記磁性トナーを前記トナー担持体へ移動させるための第１の電界を生じさせる第１の電界印加部と、前記トナー担持体と前記像担持体との間に、３．０〜６．０ｋＨｚの範囲内の周波数を有する交番電界成分を含む第２の電界を生じさせる第２の電界印加部とを備える。
【００１０】
この構成によれば、現像剤担持体によって、帯電した磁性トナーとキャリアとを含む現像剤層が担持される。その現像剤層からトナー担持体によって磁性トナーが受け取られ、トナー担持体の周面にトナー層が担持される。このトナー層から像担持体の静電潜像に磁性トナーが供給されることによって、静電潜像が形成される。すなわち、いわゆるタッチダウン現像方式が採用されている。また、トナーとして磁性トナーが用いられているので、磁性トナーが現像剤担持体の磁力によって拘束される結果、トナーの飛散を低減することができる。また、磁性トナーは、磁場の影響を受けると各粒子が磁化され、各粒子が相互に吸引し合って磁気凝集する。しかしながらこの構成によれば、第２の電界印加部によって、トナー担持体と像担持体との間に３．０〜６．０ｋＨｚの範囲内の周波数を有する交番電界成分を含む第２の電界が生じるので、凝集した磁気トナーの各粒子は、この交番電界成分に応じて３．０〜６．０ｋＨｚの周波数で微小な往復運動を行う。その結果、磁気トナーの凝集が崩され、各粒子がバラバラに分離された状態にされつつ像担持体に供給され、静電潜像が現像される。磁気トナーの凝集を崩す観点から、第２の電界に含まれる交番電界成分の周波数は、３．０〜６．０ｋＨｚが好適である。そして、磁気凝集が解消された状態の磁気トナーによって静電潜像が現像されるので、トナーの凝集に起因して画像品質の低下が生じるおそれが低減される。
【００１１】
また、前記現像剤担持体は、前記磁力を生じるための、磁石又は磁性体を内包し、前記トナー担持体は、非磁性体により構成されていることが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、現像剤担持体は、内包した磁石又は磁性体によって磁力を生じることができる。トナー担持体は、非磁性体により構成されているので、磁力を生じることがない。特許文献１に記載の技術によれば、磁気ローラー及び現像ローラー内の磁石により形成された磁場によって磁性トナーが拘束され易くなるため、現像ローラーから像担持体への磁性トナーの移動が妨げられ、静電潜像の現像性が低下するおそれがあった。しかしながらこの構成によれば、トナー担持体は磁力を生じないので、磁性トナーがトナー担持体の磁力によって拘束されることがない。その結果、磁性トナーを用いることにより現像性が低下するおそれが低減される。また、トナー担持体は磁力を生じないので、トナー担持体から像担持体へ磁性トナーが移動する際には、磁性トナーに作用する磁場が弱くなる結果、磁気トナーの凝集力が弱められる。その結果、第２の電界に含まれる交番電界成分による磁気トナーの磁気凝集解消効果が増大する。
【００１３】
また、前記第１の電界は、前記第２の電界に含まれる交番電界成分の周波数より低い周波数の交番電界成分を含むことが好ましい。
【００１４】
第２の電界は、磁気トナーの磁気凝集を解消するために、比較的高い周波数の交番電界成分を含むことが好ましい。一方、第１の電界は、現像剤担持体の現像剤層から磁性トナーをトナー担持体へ移動させるために用いられる。この第１の電界に交番電界成分を含むことによって、磁性トナーの移動を促進することができる。この場合、第１の電界に含まれる交番電界成分は、第２の電界に含まれる交番電界成分のように磁性トナーに微小な往復運動をさせるのではなく、磁性トナーを現像剤担持体からトナー担持体へ移動させる駆動力を生じる必要がある。この構成によれば、第１の電界に含まれる交番電界成分の周波数は、第２の電界に含まれる交番電界成分の周波数よりも低いので、現像剤担持体からトナー担持体へ磁性トナーを移動させる効果が増大する。
【００１５】
また、前記第１の電界に含まれる交番電界成分の周波数は、１．５〜３．０ｋＨｚの範囲内であることが好ましい。
【００１６】
第１の電界に含まれる交番電界成分の周波数を１．５〜３．０ｋＨｚの範囲内にすると、磁性トナーの現像剤担持体からトナー担持体への移動を促進する効果が増大する。
【００１７】
また、前記第２の電界に含まれる交番電界成分の周波数は、前記第１の電界に含まれる交番電界成分の周波数の整数倍であることが好ましい。
【００１８】
第２の電界に含まれる交番電界成分の周波数を、第１の電界に含まれる交番電界成分の周波数の整数倍にすると、各周波数を生成するのが容易である。また、第２の電界に含まれる交番電界成分の周波数を第１の電界に含まれる交番電界成分の周波数の整数倍にすることによって、ノイズの発生を低減したり、現像動作を安定化したりすることが容易となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、タッチダウン現像方式が採用された現像装置を備えた画像形成装置において、トナーの凝集に起因して画像品質が低下するおそれを低減しつつ、トナーの飛散を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す断面図である。
【図２】現像装置の垂直方向の断面図である。
【図３】現像装置の水平方向の断面図である。
【図４】現像装置の現像動作を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態につき詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の内部構造を概略的に示す断面図である。ここでは、画像形成装置１として複写機を例示するが、画像形成装置は、プリンター、ファクシミリ装置、或いは、これらの機能を備える複合機であってもよい。
【００２２】
画像形成装置１は、本体ハウジング１０と、本体ハウジング１０内に収容され印刷用のシートに画像形成処理を施す画像形成部１００と、本体ハウジング１０の上面に載置された自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）２００と、本体ハウジング１０の上部に収容された原稿読取部３００と、本体ハウジング１０の下部に収容された給紙部４００と、本体ハウジング１０の上部前方に設置された操作表示部５００とを備えている。
【００２３】
原稿読取部３００は、複写対象となる原稿シートを光学的に読み取り、当該原稿シートに対応する画像データを生成する。原稿読取部３００は、光源及びミラーが搭載された移動キャリッジ３０１と、本体ハウジング１０の上面に嵌め込まれた第１コンタクトガラス３０２及び第２コンタクトガラス３０３と、前記光源から原稿シートに照射された光の反射光が入射される撮像素子（図略）と、前記反射光を前記撮像素子に結像させる光学系（図略）とを含む。原稿読取部３００は、第１コンタクトガラス３０２上に載置された原稿シート、あるいはＡＤＦ２００によって第２コンタクトガラス３０３に接するようにして搬送される原稿シートの画像データを取得する。
【００２４】
ＡＤＦ２００は、自動的に原稿読取部３００（第２コンタクトガラス３０３が配置された光学読取位置）へ原稿シートを給送する。ＡＤＦ２００は、原稿シートが載置される原稿トレイ２０１、搬入ローラー等を備え原稿トレイ２０１から原稿シートを搬入する搬入駆動部２０２、搬入駆動部２０２の下流側から前記光学読取位置を経由して延びる原稿シート搬送路２０３、原稿シート搬送路２０３中の原稿シートを搬送する搬送ローラー２０４、搬送ローラー２０４により搬送されてきた原稿シートを排出させる排出ローラー２０５、及び排出ローラー２０５により排出された原稿シートを積載する原稿排出トレイ２０６を備える。
【００２５】
ＡＤＦ２００は、コピー開始の指示入力等に応じて、原稿トレイ２０１に載置された原稿シートを自動的に１枚ずつ原稿シート搬送路２０３に送り込み、第２コンタクトガラス３０３に接触させつつ搬送し、その後に原稿排出トレイ２０６上へ排出させる。原稿シート搬送路２０３は、搬入駆動部２０２の下流側から略水平方向に延出し、下方に湾曲し、その後さらに湾曲し、第２コンタクトガラス３０３の配置位置を経由して排出ローラー２０５に至るＵ字状に湾曲した搬送路である。
【００２６】
ＡＤＦ２００は、その後方側において本体ハウジング１０の上面に対して回動可能に連結されている。ユーザーは、手置きで原稿シートを読み取らせる場合、ＡＤＦ２００の前部を持ち上げて第１コンタクトガラス３０２を開放する。そして、第１コンタクトガラス３０２の上面に、例えば見開き状態にされた書籍等の読み取り用原稿を載置し、原稿読取部３００に読取動作を実行させる。
【００２７】
給紙部４００は、画像形成部１００に対して印刷用シートの給紙を行う。給紙部４００は、各サイズのシート（記録紙）が収納される給紙カセット４０１、４０２と、本体ハウジング１０の一側方部に開閉自在に構成された手差しトレイ４０３とを備えている。また、給紙部４００は、給紙カセット４０１、４０２から画像形成部１００へ印刷用シートを搬送する第１シート搬送路４０４と、手差しトレイ４０３から画像形成部１００へ印刷用シートを搬送する第２シート搬送路４０５とを備えている。第１シート搬送路４０４は、画像形成部１００を経由し、後述する排出ローラー１１０、１１１まで至る、上下方向に延びるシート搬送路である。第２シート搬送路４０５は、画像形成部１００の上流側において第１シート搬送路４０４に合流している。
【００２８】
給紙カセット４０１、４０２及び手差しトレイ４０３に対応して、シートを取り出すためのピックアップローラー４０６、４０７、４０８、及び、シートを１枚ずつ各搬送経路に送り出す給紙ローラー４０９、４１０、４１１が備えられている。第１シート搬送路４０４には、シートを搬送する搬送ローラー４１２、４１３と、シートを画像形成部１００の手前で一旦停止させてスキュー調整を行うと共に所定のタイミングで画像形成部１００へ送り出すレジストローラー４１４とが設けられている。
【００２９】
画像形成部１００は、給紙部４００によって搬送されてきたシートに対して、原稿読取部３００により取得された画像データに基づき画像を形成する（印刷する）。画像形成部１００は、同図中に示す矢印方向に回転可能に支持された感光体ドラム１０１（像担持体）と、この感光体ドラム１０１の周囲に配設された帯電部１０２、現像装置１０３、クリーニング部１０４、レーザー走査ユニット１０５及び転写ローラー１０６と、転写ローラー１０６の下流側に配設された定着部１０７とを含む。
【００３０】
感光体ドラム１０１は、例えば直径４０ｍｍのａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）ドラムである。感光体ドラム１０１は、その周面に静電潜像及びこれが顕在化されたトナー像を担持する。帯電部１０２は、感光体ドラム１０１の表面を所定電位に均一に帯電させる。レーザー走査ユニット１０５は、原稿読取部３００により取得された画像データに基づき、レーザービームを感光体ドラム１０１の表面に照射する。この照射により、感光体ドラム１０１の周面には静電潜像が形成される。現像装置１０３は、静電潜像にトナーを付着させて画像（原稿画像）を顕在化させる。転写ローラー１０６は、感光体ドラム１０１と転写ニップ部を形成すると共に転写バイアスが与えられ、前記転写ニップ部を通過するシートに感光体ドラム１０１上のトナー像を転写させる。クリーニング部１０４は、シートへの画像の転写が終了した後、感光体ドラム１０１の表面に残留しているトナーを清掃する。
【００３１】
定着部１０７は、シートに転写されたトナー像を定着させる。定着部１０７は、ヒートローラー及び加圧ローラーを含み、前記ヒートローラーの熱によってシート上のトナーを溶かし、前記加圧ローラーによって圧力をかけてトナーをシート上に定着させる。
【００３２】
本体ハウジング１０の上部及び側面部には、胴内排出トレイ１０８、外部排紙トレイ１０９が設けられている。定着部１０７により定着処理が施されたシートは、それぞれ排出ローラー１１０、１１１によって胴内排出トレイ１０８、外部排紙トレイ１０９へ排出される。なお、シートの搬送方向は、排出分岐ガイド１１２によって、排出ローラー１１０側と排出ローラー１１１側とに切り換え可能である。
【００３３】
操作表示部５００は、ユーザーから画像形成装置１に対する指示入力を受け付ける。操作表示部５００は、ユーザーが印刷実行指示を入力するためのスタートキー５０１と、印刷部数等を入力するためのテンキー５０２と、各種複写動作の設定等を入力するための操作ガイド情報等を表示すると共に、種々の操作ボタン等が表示されるタッチパネル５０３とを備えている。
【００３４】
続いて、現像装置１０３について詳細に説明する。図２は、現像装置１０３の内部構造を概略的に示す垂直方向の断面図、図３は、現像装置１０３の水平方向の断面図である。現像装置１０３は、該現像装置１０３の内部空間を画定する現像ハウジング８０を含む。この現像ハウジング８０には、磁性トナーおよび磁性体のキャリアを含む現像剤を貯留するキャビティであって、現像剤を攪拌して現像剤を帯電させつつ搬送することが可能とされた現像剤貯留部８１が備えられている。
【００３５】
また、現像ハウジング８０の内部には、現像剤貯留部８１の上方に配置された磁気ローラー８２（現像剤担持体）と、磁気ローラー８２の斜め上方位置で磁気ローラー８２に対向配置された現像ローラー８３（トナー担持体）と、磁気ローラー８２に対向配置された現像剤規制ブレード８４とが収容されている。
【００３６】
現像剤貯留部８１は、現像装置１０３の長手方向に延びる２つの隣り合う現像剤貯留室８１ａ，８１ｂを含む。現像剤貯留室８１ａ，８１ｂは、現像ハウジング８０に一体に形成され長手方向に延びる仕切り板８０１によって互いに仕切られているが、図３に示すように、長手方向における両端部において連通路８０３、８０４によって互いに連通されている。各現像剤貯留室８１ａ，８１ｂには、軸回りに回転することにより現像剤を攪拌及び搬送するスクリューフィーダー８５，８６（帯電部）が収容されている。
【００３７】
スクリューフィーダー８５，８６は、図略の駆動機構により回転駆動されるが、その回転方向が互いに逆方向に設定されている。これにより現像剤は、図３に矢印で示すように、現像剤貯留室８１ａおよび現像剤貯留室８１ｂ間を攪拌されつつ循環搬送される。この攪拌により、磁性トナーとキャリアとが混合される。このとき、摩擦帯電によって、磁性トナーが例えばマイナスに帯電される。帯電量は、例えば２０μＣ／ｇ程度にされている。
【００３８】
磁気ローラー８２は、例えば直径２０ｍｍの円筒形状を有している。磁気ローラー８２は、現像装置１０３の長手方向に沿って配設されており、図２では時計方向に回転可能である。磁気ローラー８２には、固定式の所謂磁石ロール（図示せず）が内包されている。磁石ロールは磁力を生じる複数の磁極を有しており、本実施形態では汲上極８２１（磁石）、規制極８２２（磁石）及び主極８２３（磁石）を有する。汲上極８２１は現像剤貯留部８１に対向し、規制極８２２は現像剤規制ブレード８４に対向し、主極８２３は現像ローラー８３に対向している。
【００３９】
なお、磁気ローラー８２に磁石を内包せず、汲上極８２１、規制極８２２及び主極８２３を磁性体によって構成し、磁気ローラー８２の外部に配置された磁石によって汲上極８２１、規制極８２２及び主極８２３を磁化する構成としてもよい。
【００４０】
磁気ローラー８２は、汲上極８２１の磁力によって現像剤貯留部８１から現像剤をその周面８２Ａ上に磁気的に汲み上げる（受け取る）。汲み上げられた現像剤は、磁気ローラー８２の周面８２Ａ上に磁気的に現像剤層（磁気ブラシ層）として保持され、磁気ローラー８２の回転に伴って現像剤規制ブレード８４に向けて搬送される。
【００４１】
現像剤規制ブレード８４は、磁気ローラー８２の回転方向から見て現像ローラー８３よりも上流側に配置され、磁気ローラー８２の周面８２Ａに磁気的に付着した現像剤層の層厚を規制する。現像剤規制ブレード８４は、磁気ローラー８２の長手方向に沿って延びる磁性材料からなる板部材であり、現像ハウジング８０の適所に固定された所定の支持部材８４１によって支持されている。また、現像剤規制ブレード８４は、磁気ローラー８２の周面８２Ａとの間で所定の寸法の規制ギャップＧを形成する規制面８４２（つまり現像剤規制ブレード８４の先端面）を有する。
【００４２】
磁性材料から形成された現像剤規制ブレード８４は、磁気ローラー８２の規制極８２２によって磁化される。これにより、現像剤規制ブレード８４の規制面８４２と規制極８２２との間に、つまり規制ギャップＧにおいて磁路が形成される。汲上極８２１によって磁気ローラー８２の周面８２Ａ上に付着した現像剤層が、磁気ローラー８２の回転に伴って規制ギャップＧ内に搬送されると、現像剤層の層厚は規制ギャップＧにおいて規制される。これにより、周面８２Ａ上には所定厚さの均一な現像剤層が形成される。
【００４３】
現像ローラー８３は、例えばアルミなどの非磁性体によって構成された円筒状の部材である。現像ローラー８３は、磁石や磁性体を内包していない。現像ローラー８３は、現像装置１０３の長手方向に沿って、且つ、磁気ローラー８２に対して平行に延びるように配設されており、図２では時計方向に回転可能である。現像ローラー８３は、磁気ローラー８２の周面８２Ａ上に保持された現像剤層に接触した状態で回転しつつ、前記現像剤層から磁性トナーを受け取ってトナー層を担持する周面８３Ａを有する。現像動作が行なわれる現像時には、前記トナー層の磁性トナーが感光体ドラム１０１の周面に供給される。
【００４４】
現像ローラー８３および磁気ローラー８２は、駆動源Ｍによって回転駆動される。現像ローラー８３の周面８３Ａと磁気ローラー８２の周面８２Ａとの間には、所定の寸法の隙間Ｓが形成されている。隙間Ｓは例えば約１３０μｍに設定されている。現像ローラー８３は、現像ハウジング８０に形成された開口を通して感光体ドラム１０１に臨むように配置され、周面８３Ａと感光体ドラム１０１の周面との間にも所定の寸法の隙間Ｄ（例えば約１１０μｍ）が形成されている。
【００４５】
次に、図４を参照して、現像装置１０３の現像動作について説明する。現像装置１０３は、第１印加部８８（第１の電界印加部）及び第２印加部８９（第２の電界印加部）をさらに含む。図４に示すように、第１印加部８８は、直列に接続された直流電圧源８８１と交流電圧源８８２とを有し、磁気ローラー８２と現像ローラー８３の間に接続されている。
【００４６】
直流電圧源８８１は、所定の直流電圧Ｖｄｃ１を出力する。交流電圧源８８２は、周波数ｆｍａｇが１．５〜３．０ｋＨｚの交流電圧Ｖａｃ１を出力する。これにより、直流電圧Ｖｄｃ１に交流電圧Ｖａｃ１が重畳された電圧Ｖ１が磁気ローラー８２と現像ローラー８３の間に印加される。その結果、磁気ローラー８２と現像ローラー８３との間の隙間Ｓに、交流電圧Ｖａｃ１に応じた周波数ｆｍａｇの交番電界成分Ｅａｃ１と直流電圧Ｖｄｃ１に応じた直流電界成分Ｅｄｃ１とが重畳された第１電界Ｅ１（第１の電界）が形成される。
【００４７】
第２印加部８９は、直列に接続された直流電圧源８９１と交流電圧源８９２とを有し、現像ローラー８３と感光体ドラム１０１との間に接続されている。
【００４８】
直流電圧源８９１は、所定の直流電圧Ｖｄｃ２を出力する。交流電圧源８９２は、周波数ｆｓｌｖが３．０〜６．０ｋＨｚの交流電圧Ｖａｃ２を出力する。これにより、直流電圧Ｖｄｃ２に交流電圧Ｖａｃ２が重畳された電圧Ｖ２が現像ローラー８３と感光体ドラム１０１の間に印加される。その結果、現像ローラー８３と感光体ドラム１０１の間の隙間Ｄに、交流電圧Ｖａｃ２に応じた周波数ｆｓｌｖの交番電界成分Ｅａｃ２と直流電圧Ｖｄｃ２に応じた直流電界成分Ｅｄｃ２とが重畳された第２電界Ｅ２（第２の電界）が形成される。
【００４９】
また、図４において、第１印加部８８は、磁気ローラー８２と現像ローラー８３の間に電圧Ｖ１を印加し、第２印加部８９は、現像ローラー８３と感光体ドラム１０１との間に電圧Ｖ２を印加する例を示した。しかしながら、例えば、磁気ローラー８２、現像ローラー８３、及び感光体ドラム１０１のそれぞれと、回路グラウンドとの間にそれぞれ交流電圧源と直流電圧源とが直列接続された電源回路を接続する構成としてもよい。そして、磁気ローラー８２に接続された電源回路と現像ローラー８３に接続された電源回路の出力電圧の差を、上記電圧Ｖ１とし、現像ローラー８３に接続された電源回路と感光体ドラム１０１に接続された電源回路の出力電圧の差を、上記電圧Ｖ２としてもよい。この場合、磁気ローラー８２に接続された電源回路と現像ローラー８３に接続された電源回路とによって第１の電界印加部が構成され、現像ローラー８３に接続された電源回路と感光体ドラム１０１に接続された電源回路とによって第２の電界印加部が構成される。
【００５０】
現像装置１０３が感光体ドラム１０１の周面上に磁性トナーを供給する（静電潜像を現像する）現像時において、直流電圧Ｖｄｃ１、交流電圧Ｖａｃ１、周波数ｆｍａｇ、直流電圧Ｖｄｃ２、交流電圧Ｖａｃ２、及び周波数ｆｓｌｖは、一例を挙げれば次の通りに設定される。例えば、直流電圧Ｖｄｃ１は＋２７０Ｖ、交流電圧Ｖａｃ１は＋１．１ｋＶ、周波数ｆｍａｇは２．７ｋＨｚ、直流電圧Ｖｄｃ２は＋２００Ｖ、交流電圧Ｖａｃ２は＋１．１ｋＶ、周波数ｆｓｌｖは５．４ｋＨｚである。
【００５１】
ここで、周波数ｆｍａｇは２．７ｋＨｚ、周波数ｆｓｌｖは５．４ｋＨｚに設定されていることによって、第１電界Ｅ１に含まれる交番電界成分の周波数が２．７ｋＨｚ、第２電界Ｅ２に含まれる交番電界成分の周波数が５．４ｋＨｚとなる。すなわち、周波数ｆｍａｇは交流電圧Ｖａｃ１の周波数であると共に第１電界Ｅ１に含まれる交番電界成分の周波数でもある。また、周波数ｆｓｌｖは交流電圧Ｖａｃ２の周波数であると共に第２電界Ｅ２に含まれる交番電界成分の周波数でもある。
【００５２】
これにより、第２電界Ｅ２に含まれる交番電界成分の周波数ｆｓｌｖは、第１電界Ｅ１に含まれる交番電界成分の周波数ｆｍａｇの２倍（整数倍）にされている。なお、周波数ｆｓｌｖは、周波数ｆｍａｇの整数倍であればよく、必ずしも周波数ｆｍａｇの２倍でなくてもよい。
【００５３】
周波数ｆｓｌｖを周波数ｆｍａｇの整数倍とすれば、例えば分周回路や逓倍回路を用いて一つの発振器から周波数ｆｓｌｖと周波数ｆｍａｇとを生成することができるので、周波数ｆｓｌｖと周波数ｆｍａｇとを生成するために必要な発振器の数を減らすなどして回路のコストを低減することが容易である。また、周波数ｆｓｌｖを周波数ｆｍａｇの整数倍にすることによって、現像装置１０３で生じるノイズを低減したり、現像装置１０３による現像動作を安定化したりすることが容易となる。
【００５４】
なお、必ずしも周波数ｆｓｌｖは、周波数ｆｍａｇの整数倍でなくてもよい。
【００５５】
次に、感光体ドラム１０１上の静電潜像の現像メカニズムを説明する。磁気ローラー８２の周面８２Ａ上の磁気ブラシ層は、現像剤規制ブレード８４によって層厚が均一に規制された後、磁気ローラー８２の回転に伴って現像ローラー８３に向けて搬送される。磁気ローラー８２の周囲には、汲上極８２１、規制極８２２、及び主極８２３によって磁場が形成されている。そのため、この磁場によって、磁気ローラー８２の周面８２Ａ上の磁性トナーＴが磁化され、磁性トナーＴの粒子が相互に吸引し合ってチェーン状に磁気凝集する。その後、隙間Ｓの領域において、現像剤層中の多数の磁気ブラシＤＢが、回転中の現像ローラー８３の周面８３Ａに接触する。
【００５６】
磁気ローラー８２の周面８２Ａと現像ローラー８３の周面８３Ａとの間の隙間Ｓには、現像剤層から磁性トナーＴを現像ローラー８３へ移動させるための電圧Ｖ１が、第１印加部８８によって印加されている。この電圧Ｖ１により、隙間Ｓに第１電界Ｅ１が生じる。第１電界Ｅ１により生じるクーロン力によって、周面８２Ａと周面８３Ａとの対向位置において（主極８２３（図２）と周面８３Ａとの対向位置において）、磁気ブラシＤＢから磁性トナーＴのみが周面８３Ａに移動し、磁気ブラシＤＢのキャリアＣは周面８２Ａ上に残る。これにより、現像ローラー８３の周面８３Ａ上に所定厚さのトナー層ＴＬが担持される。
【００５７】
このとき、第１電界Ｅ１に含まれる交番電界成分によって、磁気ローラー８２と現像ローラー８３との間での磁性トナーＴの移動が促進される。第１電界Ｅ１に含まれる交番電界成分の周波数ｆｍａｇが１．５〜３．０ｋＨｚの範囲内である場合、磁性トナーＴの移動を促進する効果が向上する。なお、周波数ｆｍａｇは、必ずしも１．５〜３．０ｋＨｚの範囲内でなくてもよい。また、第１印加部８８は交流電圧源８８２を含まない構成であってもよい。第１印加部８８は、直流電圧源８８１によって磁気ローラー８２と現像ローラー８３との間に直流の電圧Ｖ１を印加させ、隙間Ｓに直流の第１電界Ｅ１（静電界）を生じさせる構成であってもよい。
【００５８】
また、現像ローラー８３は、特許文献１に記載の技術とは異なり、磁気ローラー８２の主極８２３と対向する位置に磁石を内包していない。もし仮に現像ローラー８３が、特許文献１に記載の技術のように、磁気ローラー８２の主極８２３と対向する位置に対向磁石を内包していた場合、現像ローラー８３の周面８３Ａにおける対向磁石付近で現像剤溜まりが発生し、現像剤に対して磁気ストレスが加わると共にトナー層ＴＬの厚さにむらが生じてトナー像の濃度むらを生じるおそれがある。
【００５９】
しかしながら、現像ローラー８３は、磁気ローラー８２の主極８２３と対向する位置に対向磁石を内包していないので、特許文献１に記載の技術と比べて現像剤に対する磁気ストレス及びトナー像の濃度むらを低減することができる。現像装置１０３は、特許文献１に記載の技術のように現像ローラー８３に対向磁石を内包しなくても、トナーが磁性トナーであるために、磁気ローラー８２と磁気ブラシＤＢの磁場の作用によって磁気ローラー８２へのトナー回収性が良好となる。
【００６０】
周面８３Ａ上のトナー層ＴＬは、現像ローラー８３の回転に伴って感光体ドラム１０１の周面に向けて搬送される。このとき、トナー層ＴＬに含まれる磁性トナーＴは、磁気凝集したままとなっている。
【００６１】
現像ローラー８３の周面８３Ａと感光体ドラム１０１の周面１０１Ａとの間には、第２印加部８９によって電圧Ｖ２が印加されている。この電圧Ｖ２により、現像ローラー８３と感光体ドラム１０１との間の隙間Ｄに第２電界Ｅ２が生じる。また、感光体ドラム１０１の周面には、静電潜像が形成されている。
【００６２】
その結果、感光体ドラム１０１の周面１０１Ａと対向する位置に搬送されてきた磁性トナーＴには、第２電界Ｅ２によるクーロン力と、静電潜像により生じるクーロン力とが合成されて作用する。この合成されたクーロン力が所定の駆動力を超えると、現像ローラー８３から感光体ドラム１０１へ向かって磁性トナーＴが隙間Ｄを飛翔し、静電潜像が磁性トナーＴによって現像される。
【００６３】
現像ローラー８３は、上述したように非磁性体で構成されているため、磁場を生じない。そのため、隙間Ｄに作用する磁場が低減され、隙間Ｄでは、磁性トナーＴの磁気による凝集力が低減されている。また、隙間Ｄには第２電界Ｅ２が生じており、第２電界Ｅ２には、周波数ｆｓｌｖの交番電界成分が含まれている。この周波数ｆｓｌｖの交番電界成分が帯電した磁性トナーＴに及ぼすクーロン力によって、磁性トナーＴが隙間Ｄを飛翔する際に磁性トナーＴの各粒子が微小な往復運動を行う。この往復運動によって磁性トナーＴの磁気凝集が崩されて磁気チェーンが分断され、磁性トナーＴの各粒子がバラバラに分離された状態にされつつ隙間Ｄを飛翔して静電潜像のプラス帯電領域に付着する。このようにして静電潜像がトナー現像される。その結果、現像されたトナー像は、磁気凝集による濃度ムラが低減されるので、磁気トナーを用いたことに起因する画像品質の低下が生じるおそれを低減することができる。
【００６４】
第２電界Ｅ２に含まれる交番電界成分の周波数ｆｓｌｖが３．０〜６．０ｋＨｚの範囲内である場合、磁性トナーＴの磁気凝集を崩して各粒子がバラバラに分離する効果が増大する。周波数ｆｓｌｖが３．０ｋＨｚに満たない場合、磁性トナーＴの往復運動が生じる頻度が少なく、磁性トナーＴの磁気凝集を崩す効果が不十分である。また、周波数ｆｓｌｖが６．０ｋＨｚを超える場合、磁性トナーＴの慣性により、磁性トナーＴが第２電界Ｅ２に含まれる交番電界成分に追従して往復運動することが困難になる。従って、周波数ｆｓｌｖとしては、３．０〜６．０ｋＨｚの範囲の周波数を好適に用いることができる。
【００６５】
また、感光体ドラム１０１や現像ローラー８３は、加工精度の問題で断面形状が真円ではない場合がある。また、感光体ドラム１０１や現像ローラー８３は、軸方向と交差する方向に撓んでいる場合がある。
【００６６】
感光体ドラム１０１や現像ローラー８３の断面形状が真円でなかったり、感光体ドラム１０１や現像ローラー８３が撓んでいたりした場合、感光体ドラム１０１及び現像ローラー８３の回転に伴い、隙間Ｄが変動する。感光体ドラム１０１と現像ローラー８３との間に印加される電圧Ｖ２は一定であるから、隙間Ｄが変動すると、第２電界Ｅ２の電界強度が変動する。第２電界Ｅ２の電界強度が変動すると、現像ローラー８３から感光体ドラム１０１へ飛翔する磁性トナーＴの量が変動し、感光体ドラム１０１の周面１０１Ａに形成されるトナー像の濃度が変動する。従って、感光体ドラム１０１及び現像ローラー８３の回転に伴い周期的に画像の濃度が変動し、画像に周期的な濃度ムラが生じる。
【００６７】
本発明の発明者らは、周波数ｆｓｌｖを３．０ｋＨｚ以上の高い周波数にすることによって、感光体ドラム１０１や現像ローラー８３の形状や撓みに起因する画像の周期的な濃度ムラを低減できることを見出した。
【００６８】
また、現像ローラー８３が非磁性体で構成されていることによって、隙間Ｄに作用する磁場が低減される。そして、隙間Ｄに作用する磁場が低減されることによって、磁性トナーＴの磁気による凝集力が低減されて磁性トナーＴの磁気凝集を崩す効果が増大する。
【００６９】
特許文献１に記載の技術によれば、磁気ローラー及び現像ローラー内の磁石により形成された磁場によって磁性トナーが拘束され易くなるため、現像ローラーから像担持体への磁性トナーの移動が妨げられ、静電潜像の現像性が低下するおそれがあった。
【００７０】
しかしながら画像形成装置１によれば、現像ローラー８３が非磁性体で構成されていることによって、現像ローラー８３は磁力を生じない。従って、磁性トナーＴが現像ローラー８３から感光体ドラム１０１へ飛翔する際に磁性トナーＴに作用する磁気力が低減されて、磁性トナーＴが現像ローラー８３から感光体ドラム１０１へ向かって飛翔し易くなる。その結果、トナーとして磁性トナーを用いることに起因して静電潜像の現像性が低下するおそれが低減される。
【００７１】
さらに、磁性トナーＴは、磁気ローラー８２が生じる磁力によって、磁気ローラー８２の周辺では強く拘束され、現像ローラー８３の周辺では感光体ドラム１０１への移動が妨げられない程度に弱く拘束される。その結果、トナーとして非磁性トナーを用いる場合と比べて磁性トナーＴの飛散が低減される。
【００７２】
なお、第２印加部８９は、直流電圧源８９１を含まない構成であってもよい。第２印加部８９は、交流電圧源８９２によって現像ローラー８３と感光体ドラム１０１との間に交流の電圧Ｖ２を印加させ、隙間Ｄに交流の第２電界Ｅ２（交番電界）を生じさせる構成であってもよい。
【００７３】
＜検証例１＞
上述の画像形成装置１に対して、主極８２３と対向する位置で現像ローラー８３に対向磁石を追加配置した構成で、シートに画像形成を行った。その結果、現像ローラー８３から感光体ドラム１０１へ飛翔する磁性トナーＴが減少して現像性が低下した。また、磁性トナーＴの磁気凝集が生じて、シートに形成された画像の品質が低下した。
【００７４】
検証例１の結果から、現像ローラー８３に対向磁石を配置しない構成を採用することにより、現像性の低下と磁性トナーＴの磁気凝集とを低減できることが確認できた。
【００７５】
＜検証例２＞
上述の画像形成装置１において、周波数ｆｓｌｖを５．４ｋＨｚ、４．０ｋＨｚ、及び２．７ｋＨｚの各周波数とした場合にシートへの画像形成を行い、各周波数に対応してシートに形成された画像の品質を比較した。
【００７６】
その結果、周波数ｆｓｌｖを５．４ｋＨｚ、及び４．０ｋＨｚとした場合には、良好な画像が得られた。一方、周波数ｆｓｌｖを２．７ｋＨｚとした場合には、周波数ｆｓｌｖを５．４ｋＨｚ、及び４．０ｋＨｚとした場合に比べて、感光体ドラム１０１や現像ローラー８３の形状や撓みに起因する画像の周期的な濃度ムラや、磁性トナーＴの磁気凝集により生じる画像の均一性の低下が増大した。
【００７７】
これにより、周波数ｆｓｌｖとして、２．７ｋＨｚよりも５．４ｋＨｚ及び４．０ｋＨの方が好適であることが確認できた。
【符号の説明】
【００７８】
１  画像形成装置
８０  現像ハウジング
８１  現像剤貯留部
８１ａ，８１ｂ  現像剤貯留室
８２  磁気ローラー（現像剤担持体）
８３  現像ローラー（トナー担持体）
８４  現像剤規制ブレード
８５，８６  スクリューフィーダー（帯電部）
８８  第１印加部（第１の電界印加部）
８９  第２印加部（第２の電界印加部）
１００  画像形成部
１０１  感光体ドラム（像担持体）
１０３  現像装置
１０５  レーザー走査ユニット
１０６  転写ローラー
１０７  定着部
８０１  仕切り板
８０３  連通路
８２１  汲上極（磁石）
８２２  規制極（磁石）
８２３  主極（磁石）
８４１  支持部材
８４２  規制面
８８１，８９１  直流電圧源
８８２，８９２  交流電圧源
Ｃ  キャリア
Ｄ，Ｓ  隙間
ＤＢ  磁気ブラシ
Ｅ１  第１電界（第１の電界）
Ｅ２  第２電界（第２の電界）
Ｅａｃ１，Ｅａｃ２  交番電界成分
Ｅｄｃ１，Ｅｄｃ２  直流電界成分
Ｍ  駆動源
Ｔ  磁性トナー
ＴＬ  トナー層
Ｖ１，Ｖ２  電圧
Ｖａｃ１，Ｖａｃ２  交流電圧
Ｖｄｃ１，Ｖｄｃ２  直流電圧
ｆｍａｇ，ｆｓｌｖ  周波数
【図１】
2014206629.tif 000003
【図２】
2014206629.tif 000004
【図３】
2014206629.tif 000005
【図４】
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