(57)【要約】【課題】地汚れの発生を抑制しつつ粒状性も良好な画像を得ることができる現像装置及びこれを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を表面に担持して表面移動し、潜像担持体である感光体２に対して対向配置される現像剤担持体である現像ローラ４２Ａを有する現像装置４において、現像ローラ４２Ａが感光体２に対向する現像領域に対して感光体２の表面移動方向下流側で感光体２に対向配置され、現像ローラ４２Ａの表面に担持される二成分現像剤に比べてトナー濃度が十分に低い二成分現像剤、または、キャリアのみを担持して表面移動する下流側対向部材である画質改善ローラ４２Ｂを有し、画質改善ローラ４２Ｂに交番電圧等の交流成分を含む電圧を印加する交流電圧印加手段である電源部を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を表面に担持して表面移動し、潜像担持体に対して対向配置される現像剤担持体を有する現像装置において、
上記現像剤担持体が該潜像担持体に対向する現像領域に対して該潜像担持体の表面移動方向下流側で該潜像担持体に対向配置され、該現像剤担持体の表面に担持される二成分現像剤に比べてトナー濃度が十分に低い二成分現像剤、または、上記キャリアのみを担持して表面移動する下流側対向部材を有し、
該下流側対向部材に交流成分を含む電圧を印加する交流電圧印加手段を備えることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１の現像装置において、
上記交流電圧印加手段が印加する電圧の交流成分の周波数が、１０［ｋＨｚ］以上、８０［ｋＨｚ］以下であることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項２の現像装置において、
上記交流電圧印加手段が印加する電圧の交流成分の周波数が、２０［ｋＨｚ］以上、４０［ｋＨｚ］以下であることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載の現像装置において、
上記下流側対向部材が担持するキャリアに付着したトナーを回収するトナー回収手段を備えることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
潜像担持体と、
該潜像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、
該潜像担持体上の潜像にトナーを付着させる現像処理を行う現像手段とを有し、該現像処理によって該潜像担持体上に形成されたトナー像を最終的に記録材へ転移させて、該記録材上に画像を形成する画像形成装置において、
上記現像手段として、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像領域で現像剤担持体側から潜像担持体側へトナーを移動させて現像処理を行う現像装置及びこれを備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を採用した複写機、プリンタ等の画像形成装置においては、潜像担持体の表面を帯電装置によって一様に帯電した後、潜像担持体の表面に像光を照射して静電潜像を形成し、この静電潜像上にトナー像を形成することにより、現像を行っている。このトナー像は、転写装置によって用紙等の記録媒体や中間転写体上に転写され、さらに紙面上へ転写される。これまで、現像方式については種々の方法が検討されてきた。
【０００３】
具体的には、直流電圧現像方式、交番電圧現像方式があり、直流、交流それぞれで発揮される現像剤特性の違いを利用し、高画質を目指してきた。また、使用される現像剤の種類にも一成分、二成分があり、現像領域で現像剤を潜像担持体表面に接触させるか非接触にするかの違いもある。それ以外にも、潜像担持体、現像剤担持体に特徴を持たせ、新規な現像方式を開発し、それら現像剤特性などと現像方式を組み合わせることで、複写機、プリンタの性能を充足させる機能を持たせてきた。
【０００４】
現像装置としては、一つの潜像担持体に対して二つの現像剤担持体を潜像担持体の表面移動方向の異なる位置に対向して配置する現像装置が知られている（特許文献１及び特許文献２等）。特許文献２には、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用い、潜像担持体の表面移動方向の上流側で対向する現像剤担持体に直流電圧を印加し、下流側で対向する現像剤担持体に交流電圧を印加する現像装置が記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
直流電圧現像方式の現像装置では、トナー像の表面がざらついた画像となり易い。本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、特許文献２のように、上流側の現像剤担持体に直流電圧を印加し、下流側の現像剤担持体に交流電圧を印加する現像装置では、直流電圧方式の現像装置よりも画像が均され、粒状性の良好な画像を得られることを見出した。
しかしながら、下流側の現像剤担持体に交流電圧を印加する現像装置では、直流電圧方式の現像装置よりも画像の白地部分にトナーが付着する、地汚れと呼ばれる画像不良が発生し易くなった。
【０００６】
直流方式の現像剤担持体の下流側に交流電圧を印加する現像剤担持体を配置する構成に限らず、交流方式の現像装置では、現像時にトナー像の表面を均す効果が生じるため、直流方式の現像装置よりも粒状性の良好な画像を得られる。しかし、上述した交流電圧を印加する現像剤担持体の上流側に直流方式の現像剤担持体を配置する構成と同様に、直流電圧方式の現像装置よりも地汚れが発生し易くなる。
【０００７】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、地汚れの発生を抑制しつつ粒状性も良好な画像を得ることができる現像装置及びこれを備えた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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を表面に担持して表面移動し、潜像担持体に対して対向配置される現像剤担持体を有する現像装置において、上記現像剤担持体が該潜像担持体に対向する現像領域に対して該潜像担持体の表面移動方向下流側で該潜像担持体に対向配置され、該現像剤担持体の表面に担持される二成分現像剤に比べてトナー濃度が十分に低い二成分現像剤、または、上記キャリアのみを担持して表面移動する下流側対向部材を有し、該下流側対向部材に交流成分を含む電圧を印加する交流電圧印加手段を備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、地汚れの発生を抑制しつつ粒状性も良好な画像を得ることができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態の現像装置の概略構成を示す模式図。
【図２】実施形態の複写機の概略構成図。
【図３】実施形態の現像装置と複写機本体に設けられる電源部とを示す斜視図。
【図４】図３中符号Ｂで示す現像装置と電源部との接続箇所を拡大した拡大視図。
【図５】本発明の特徴部を備えた現像装置の他の例の模式図。
【図６】図５に示す現像装置にトナー回収装置を追加した現像装置の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を、画像形成装置としての複写機（以下、「複写機５００」という）に適用した一実施形態について説明する。
図２は、本実施形態の複写機５００の概略構成図である。
複写機５００は、複写装置本体（以下「プリンタ部」という。）１００、給紙テーブル（以下「給紙部」という。）２００及びプリンタ部１００上に取り付けるスキャナ（以下「スキャナ部」という。）３００から構成される。
【００１２】
プリンタ部１００は、プロセスユニットとしての四つのプロセスカートリッジ１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）、中間転写体としての中間転写ベルト７、露光手段としての露光装置６、定着手段としての定着装置１２等を備えている。中間転写ベルト７は、複数の張架ローラに張架されて図２中の矢印Ａ方向に表面移動する。
四つのプロセスカートリッジ１の、符号の後に付されたＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋという添字は、イエロー、マゼンタ、シアン、黒用の仕様であることを示している。四つのプロセスカートリッジ１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、それぞれ使用するトナーの色が異なる他はほぼ同様の構成になっているので、以下、Ｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃという添字を省略して説明する。
【００１３】
プロセスカートリッジ１は、潜像担持体である感光体２、帯電手段である帯電部材３、現像手段である現像装置４、及び、クリーニング手段である感光体クリーニング装置５を一体的に支持してユニット状とした構成となっている。各プロセスカートリッジ１は、それぞれの不図示のストッパーを解除することにより、複写機５００本体に対して着脱可能となっている。
【００１４】
感光体２は、図２中の矢印で示すように、図２中の時計周り方向に回転する。帯電部材３は、ローラ状の帯電ローラであり、感光体２の表面に圧接されており、感光体２の回転により従動回転する。作像時には、帯電部材３には図示しない高圧電源により所定のバイアスが印加され、感光体２の表面を一様帯電する。本実施形態のプロセスカートリッジ１は、帯電手段として、感光体２の表面に接触するローラ状の帯電部材３を用いているが、帯電手段としてはこれに限るものではなく、コロナ帯電などの非接触帯電方式を用いてもよい。
【００１５】
露光装置６は、潜像形成手段として機能し、スキャナ部３００で読み込んだ原稿画像の画像情報またはパーソナルコンピュータ等の外部装置から入力される画像情報に基づいて、感光体２の表面に対して露光し、感光体２の表面に静電潜像を形成する。プリンタ部１００が備える露光装置６は、レーザーダイオードを用いたレーザービームスキャナ方式を用いているが、露光手段としてはＬＥＤアレイを用いるものなど他の構成でも良い。感光体クリーニング装置５は、中間転写ベルト７と対向する位置を通過した感光体２の表面上に残留する転写残トナーのクリーニングを行う。
【００１６】
四つのプロセスカートリッジ１は、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナー像を感光体２上に形成する。四つのプロセスカートリッジ１は、中間転写ベルト７の表面移動方向に並列に配設され、それぞれの感光体２上に形成されたトナー像を中間転写ベルト７に順に重ね合わせるように転写し、中間転写ベルト７上に可視像を形成する。
【００１７】
図２において、各感光体２に対して中間転写ベルト７を挟んで対向する位置には一次転写手段としての一次転写ローラ８が配置されている。一次転写ローラ８には不図示の高圧電源により一次転写バイアスが印加され、感光体２との間で一次転写電界を形成する。感光体２と一次転写ローラ８との間で一次転写電界が形成されることにより、感光体２の表面上に形成されたトナー像が中間転写ベルト７の表面に転写される。中間転写ベルト７を張架する複数の張架ローラのうちの一つが不図示の駆動モータによって回転することによって中間転写ベルト７が図中の矢印Ａ方向に表面移動する。表面移動する中間転写ベルト７の表面上に各色のトナー像が順次重ねて転写されることによって、中間転写ベルト７の表面上にフルカラー画像が形成される。
【００１８】
四つのプロセスカートリッジ１が中間転写ベルト７と対向する位置に対して、中間転写ベルト７の表面移動方向下流側には、張架ローラの一つである二次転写対向ローラ９ａに対して中間転写ベルト７を挟んで対向する位置に二次転写ローラ９が配置されている。この二次転写ローラ９は中間転写ベルト７との間で二次転写ニップを形成する。また、二次転写ローラ９と二次転写対向ローラ９ａとの間に所定の電圧を印加して二次転写電界を形成する。給紙部２００から給紙され、図２中の矢印Ｓ方向に搬送される記録材である記録紙Ｐは二次転写ニップを通過する。そして、記録紙Ｐが二次転写ニップを通過する際に、中間転写ベルト７の表面上に形成されたフルカラー画像が、二次転写ローラ９と二次転写対向ローラ９ａとの間に形成された二次転写電界によって記録紙Ｐに転写される。
【００１９】
二次転写ニップに対して記録紙Ｐの搬送方向下流側に、定着装置１２が配置されている。二次転写ニップを通過した記録紙Ｐは定着装置１２に到達し、定着装置１２における加熱及び加圧によって記録紙Ｐ上に転写されたフルカラー画像が定着され、画像が定着された記録紙Ｐは複写機５００の装置外に出力される。一方、二次転写ニップで記録紙Ｐに転写されず中間転写ベルト７の表面上に残留したトナーは、転写ベルトクリーニング装置１１によって回収される。
【００２０】
図２に示すように、中間転写ベルト７の上方には、各色トナーを収容する四つのトナーボトル４００（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）が複写機５００本体に対して着脱可能に配置されている。各色トナーボトル４００に収容されたトナーは、各色に対応する不図示のトナー補給装置によって、各色の現像装置４に供給される。
【００２１】
図１は、本発明の特徴部を備えた現像装置４の概略構成を示す模式図であり、図２中の紙面奥側から見た断面図である。
図３は、現像装置４と複写機５００本体に設けられる電源部５１０とを示す斜視図である。
図４は、図３中の符号Ｂで示す現像装置４と電源部５１０との接続箇所を拡大した拡大視図である。
【００２２】
図１に示す現像装置４は、現像ローラ４２Ａ、現像剤ドクタブレード４３Ａ、第一現像剤搬送スクリュ４５Ａ、第二現像剤搬送スクリュ４６Ａ等が設けられている。これらの構成部材を収容する現像ケース４１Ａは、感光体２と対向する箇所が開口しており、その開口を介して、感光体２の表面と現像ローラ４２Ａとが対向するように構成されている。本実施形態では、現像ケース４１Ａ内の現像剤収容部４４Ａに収容されている現像剤として、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いている。現像ケース４１Ａ内の現像剤は、第一現像剤搬送スクリュ４５Ａや第二現像剤搬送スクリュ４６Ａによって攪拌される。
【００２３】
さらに、図１に示す現像装置４では、画質改善ローラ４２Ｂを内部に有する画質改善部ケース４１Ｂを現像ケース４１Ａ内に設置している。画質改善部ケース４１Ｂ内には、画質改善ローラ４２Ｂの他に、キャリアドクタブレード４３Ｂ、第一キャリア搬送スクリュ４５Ｂ、第二キャリア搬送スクリュ４６Ｂ等が設けられている。
【００２４】
画質改善ローラ４２Ｂを収容する画質改善部ケース４１Ｂは、感光体２と対向する箇所が開口しており、その開口を介して、感光体２の表面と画質改善ローラ４２Ｂとが対向するように構成されている。また、画質改善ローラ４２Ｂが感光体２の表面と対向する位置は、現像ローラ４２Ａが感光体２の表面と対向する位置よりも感光体２の表面移動方向下流側となっている。また、画質改善部ケース４１Ｂは、現像ケース４１Ａ内に収容する二成分現像剤を構成するキャリアと同様のキャリアを収容するキャリア収容部４４Ｂを内部に備えている。画質改善部ケース４１Ｂ内のキャリアは、第一キャリア搬送スクリュ４５Ｂや第二キャリア搬送スクリュ４６Ｂによって攪拌される。
【００２５】
現像装置４では、現像剤収容部４４Ａに収容された二成分現像剤は、第一現像剤搬送スクリュ４５Ａ及び第二現像剤搬送スクリュ４６Ａによって攪拌、搬送される。この二成分現像剤の一部が現像ローラ４２Ａ内の現像剤マグネットローラ４７Ａの磁力によって現像ローラ４２Ａの表面に汲み上げられ、担持される。現像ローラ４２Ａの表面に担持された二成分現像剤は、現像ローラ４２Ａの図１中の矢印で示す図１中の時計回り方向の回転駆動により、現像剤ドクタブレード４３Ａとの対向部を通過し、現像ローラ４２Ａに担持される量が規制される。現像剤ドクタブレード４３Ａとの対向部を通過した二成分現像剤は、感光体２と現像ローラ４２Ａとの対向部である現像領域に到達し、感光体２の表面上の潜像をトナー像とする現像に用いられる。
【００２６】
画質改善部ケース４１Ｂ内では、キャリア収容部４４Ｂ内のキャリアは、第一キャリア搬送スクリュ４５Ｂ及び第二キャリア搬送スクリュ４６Ｂによって攪拌、搬送される。このキャリアの一部が画質改善ローラ４２Ｂ内のキャリアマグネットローラ４７Ｂの磁力によって画質改善ローラ４２Ｂの表面に汲み上げられ、担持される。画質改善ローラ４２Ｂの表面に担持されたキャリアは、画質改善ローラ４２Ｂの図１中の矢印で示す図１中の時計回り方向の回転駆動により、キャリアドクタブレード４３Ｂとの対向部を通過し、画質改善ローラ４２Ｂに担持される量が規制される。キャリアドクタブレード４３Ｂとの対向部を通過したキャリアは、感光体２と画質改善ローラ４２Ｂとの対向部に到達し、この対向部で穂立ちして磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシが感光体２の表面を摺察する。
【００２７】
プロセスカートリッジ１の複写機５００本体への装着に伴い、図３及び図４に示すように、そのプロセスカートリッジ１内の現像装置４の電源入力端子４９（Ａ，Ｂ）は、複写機５００本体における電源部５１０の各端子孔５１１（Ａ，Ｂ）に挿入される。これにより、現像装置４の電源入力端子４９（Ａ，Ｂ）は、複写機５００本体の電源部５１０の電源出力端子５１２に接触し、電気的に接続される。この電源出力端子５１２には、電源ケーブル５１３を介して、直流電圧印加用の直流電圧電源５１４及び交番電圧印加用の交番電圧電源５１５が接続されている。
【００２８】
本実施形態では、直流電圧電源５１４、交番電圧電源５１５及び制御ボックス５１６によって、交番電圧印加手段が構成されている。制御ボックス５１６は交番電圧電源５１５に接続されており、制御ボックス５１６から出力される制御信号により、交番電圧電源５１５から出力される交流電圧の波形を変化させることができる。現像ローラ４２Ａ及び画質改善ローラ４２Ｂには、同じ電圧が印加される。
制御ボックス５１６は、画質改善ローラ４２Ｂに印加する電圧の周波数を変化させる手段であり、任意の周波数と波形を持った交流電圧信号を生成することのできる電気計測器である。
【００２９】
本実施形態の現像電圧は直流電圧電源５１４から出力される直流電圧に交番電圧電源５１５から出力される交流電圧を重畳させたもので、交番電圧電源５１５から出力される交流電圧の周波数で、極性が切り替わる交番電圧である。また、交番電圧電源５１５には、制御ボックス５１６をケーブルで接続し、交番電圧の周波数を１０〜８０［ｋＨｚ］に設定している。
【００３０】
本実施形態の現像装置４では、現像ローラ４２Ａと画質改善ローラ４２Ｂとに交番電圧を印加されており、印加される電圧が周期的に変動し、現像ローラ４２Ａや画質改善ローラ４２Ｂと感光体２との間に形成される電界が周期的に変動する。
直流電圧電源５１４のみによって印加される場合を考えると、現像ローラ４２Ａの電位は、感光体２表面上の露光によって潜像が形成された潜像部と地肌部との間の電位である。この場合、現像ローラ４２Ａと潜像部との対向部では、現像ローラ４２Ａの表面上に担持された二成分現像剤に含まれるトナーが感光体２側に引き寄せられる電界が形成される。一方、現像ローラ４２Ａと地肌部との対向部では、トナーが現像ローラ４２Ａ側に引き寄せられる電界が形成される。
【００３１】
本実施形態では、直流電圧電源５１４による直流電圧に交番電圧電源５１５による交番電圧を重畳して現像ローラ４２Ａに電圧を印加している。この場合、交番電圧電源５１５が印加する交番電圧がトナーの正規帯電極性側の電圧となるタイミングでは、現像ローラ４２Ａの電位は感光体２の地肌部よりもトナーの正規帯電極性側の電位となる。これにより、地肌部との間でもトナーが感光体２側に引き寄せられる電界が形成される。一方、交番電圧電源５１５が印加する交番電圧がトナーの正規帯電極性側とは逆極性の電圧となるタイミングでは、感光体２の潜像部の方が現像ローラ４２Ａよりもトナーの正規帯電極性側の電位となる。これにより、潜像部との間でもトナーが現像ローラ４２Ａ側に引き寄せられる電界が形成される。
【００３２】
このように、交番電圧が印加される構成では、交番電圧の周期に合わせて感光体２と現像ローラ４２Ａとの間に形成される電界が周期的に変化する。交番電圧が印加されることで、現像ローラ４２Ａの電位は周期的に変化するが、その平均の値は、直流電圧電源５１４で印加される直流電圧によって印加される電圧の値となる。このため、上述した直流電圧電源５１４のみによって印加される場合と同様に、潜像部にトナーを付着させ、地肌部にはトナーを付着させない状態となる。
現像ローラ４２Ａに交番電圧を印加することで、感光体２の潜像部に付着してトナー像を形成するトナーが、周期的な電界の変化によって振動するような挙動となる。これにより、感光体２の表面上でトナー像を形成するトナー粒子の再配置を促し、トナー像の表面を均すことができるので、直流電圧のみを印加する構成に比べて画像の粒状性の向上を図ることができる。
【００３３】
しかし、交流電圧を印加することによって、地肌部との間でもトナーが感光体２側に引き寄せられる電界が形成されるタイミングがあり、このタイミングでは地肌部にもトナーが付着する。このとき付着したトナーが地肌部から現像ローラ４２Ａ側に戻りきらないことがあり、交流電圧を印加する構成では、直流電圧のみを印加する構成に比べて画像の地汚れが生じ易い傾向にある。
【００３４】
これに対して、本実施形態の現像装置４は、現像領域の下流側の感光体２と対向するように画質改善ローラ４２Ｂを配置しており、画質改善ローラ４２Ｂには現像ローラ４２Ａと同じ電圧が印加されている。画質改善ローラ４２Ｂは、キャリアを担持しており、感光体２からキャリアに移動したトナーが混入しているが、その含有率は現像ローラ４２Ａが担持する二成分現像剤に比べて十分に少ない。このため、交番電圧によって画質改善ローラ４２Ｂと感光体２の地肌部との間でトナーが感光体２側に引き寄せられる電界が形成されるタイミングであっても画質改善ローラ４２Ｂから感光体２の地肌部に移動するトナーはほとんどない。一方、交番電圧によって画質改善ローラ４２Ｂと潜像部との間でもトナーが画質改善ローラ４２Ｂ側に引き寄せられる電界が形成されるタイミングでは、地肌部のトナーは画質改善ローラ４２Ｂ側に移動し、現像領域で生じた地汚れが改善される。
さらに、感光体２の表面と画質改善ローラ４２Ｂとが対向する画質改善領域では、感光体２上のトナー像を形成するトナーが振動して再配置が促され、さらなる画像の粒状性の向上を図ることが出来る。
【００３５】
また、本実施形態では、現像ローラ４２Ａに印加する電圧が交番電圧であったが、現像ローラ４２Ａに印加する電圧を直流電圧とし、画質改善ローラ４２Ｂにのみ交番電圧を印加する構成としてもよい。現像ローラ４２Ａに印加する電圧が直流電圧の場合、交番電圧を印加する構成に比べて、現像領域での地汚れは発生し難い。しかし、現像ローラ４２Ａから感光体２の潜像部に移動したトナーに動きが生じ難く、再配置が行われず、キャリアによって形成される磁気ブラシの跡が残ったままとなり、ざらついたような粒状性が悪化した画像になり易い。
【００３６】
このような粒状性の悪化に対して、本実施形態の現像装置４のように、下流側に画質改善ローラ４２Ｂを配置した構成であれば、画質改善ローラ４２Ｂとの対向部でトナー像を形成するトナー粒子の再配置が促され、画像の粒状性の改善を図ることができる。また、直流電圧を印加される現像ローラ４２Ａの下流側に二成分現像剤を担持し、交番電圧を印加される二つ目の現像ローラを配置する構成では、粒状性は改善するものの地汚れが悪化するおそれがある。本実施形態の現像装置４のように、キャリアのみまたは二成分現像剤に比べてトナーの含有率が十分に低いキャリアを担持した画質改善ローラ４２Ｂを備える構成であれば、地肌部にトナーがほとんど付着しないため地汚れの悪化を防止することができる。
【００３７】
また、本実施形態の現像装置４では、画質改善ローラ４２Ｂの表面上に形成されるキャリアの磁気穂が感光体２の表面に接触して摺擦する構成であるが、磁気穂が感光体２の表面に接触しない構成でもよい。磁気穂が感光体２の表面に近接して地肌部に付着したトナーを回収し、且つ、トナー像の表面に近接してトナー像を形成するトナー粒子の再配置を促すことができるものであれば、磁気穂が感光体２の表面に対して非接触であってもよい。
また、キャリア収容部４４Ｂ内に収容するキャリアを二つのスクリュ（４５Ｂ，４６Ｂ）によって攪拌しながら搬送することで、画質改善ローラ４２Ｂに担持されるキャリアを入れ替えることができる。これにより、特定のキャリアが繰り返し画質改善ローラ４２Ｂに担持され、キャリアドクタブレード４３Ｂとの対向部を通過することによって劣化が進み、特定のキャリアの寿命が縮み、画質改善ローラ４２Ｂの性能が低下することを防止できる。
【００３８】
図５は、本発明の特徴部を備えた現像装置４の他の例の模式図である。
図５に示す現像装置４では、画質改善ローラ４２Ｂを内部に有する画質改善部ケース４１Ｂを現像ケース４１Ａの外に設置している点で図１に示す現像装置４と異なる。図５に示す現像装置４では、現像ケース４１Ａの外で、且つ、感光体２の表面移動方向下流側に画質改善ローラ４２Ｂを内部に有する画質改善部ケース４１Ｂを設置している。また、図１に示す現像装置４と同様に、画質改善部ケース４１Ｂは、キャリアを収容するキャリア収容部４４Ｂを内部に備えている。
なお、図５に示す現像装置４を構成する部材について、図１に示す部材と符号が共通する部材は図１に示す現像装置４の部材と同様の機能を備える。
【００３９】
図５に示す現像装置４は、現像ケース４１Ａと画質改善部ケース４１Ｂとを分離しているが、現像ケース４１Ａ内に配置された各部材は図１に示す同じ符号の部材と同様の働きを示し、感光体２の表面に対してトナー像を形成する。また、画質改善部ケース４１Ｂ内に配置された各部材は図１に示す同じ符号の部材と同様の働きを示し、画質改善ローラ４２Ｂが感光体２と対向する画質改善領域において、キャリアが穂立ちした磁気穂が感光体２の表面を摺擦する。これにより、図１に示す現像装置４と同様に、地汚れの発生を防止しつつ、粒状性の改善を図ることができる。
【００４０】
〔実験例１〕
次に、現像ローラ４２Ａ及び画質改善ローラ４２Ｂに印加する交番電圧の周波数の条件や画質改善ローラ４２Ｂの有無の条件等を異ならせて出力画像を評価した実験例１について説明する。
【００４１】
表１に、実験例１の実施例１〜３０の実験条件と評価結果を示す。
【表１】
2015172628.tif 000003
【００４２】
表２に、実験例１の実施例３１〜６０の実験条件と評価結果を示す。
【表２】
2015172628.tif 000004
【００４３】
表３に、実験例１の比較例１〜３０の実験条件と評価結果を示す。
【表３】
2015172628.tif 000005
【００４４】
表４に、実験例１の比較例３１〜６０の実験条件と評価結果を示す。
【表４】
2015172628.tif 000006
【００４５】
表５に、実験例１の比較例６１〜９０の実験条件と評価結果を示す。
【表５】
2015172628.tif 000007
【００４６】
以下、実験例１の評価に用いた現像条件を示す。
実験例１の実施例１〜６０では、現像ローラ４２Ａ及び画質改善ローラ４２Ｂに印加する交番電圧の周波数を１０〜８０［ｋＨｚ］に設定した。また、実験例１の比較例１〜３０では、現像ローラ４２Ａ及び画質改善ローラ４２Ｂに印加する交番電圧の周波数を９［ｋＨｚ］または８１［ｋＨｚ］に設定した。実験例１の比較例３１〜９０では、現像ローラ４２Ａに印加する交番電圧の周波数を１０〜８０［ｋＨｚ］に設定し、画質改善ローラ４２Ｂを備えない構成とした。
【００４７】
また、実験例１の現像条件としては周波数以外に、ピークトゥピーク電圧Ｖｐｐを５００〜２０００［Ｖ］、Ｄｕｔｙを１０〜９０［％］、オフセット電圧Ｖｂを−２５０［Ｖ］、潜像電位Ｖ１を−６０［Ｖ］とした。現像後の画質の評価は顕微鏡を用いた画像解析によって行った。
実施例１〜６０および比較例１〜９０の現像条件で、感光体２上に直径４０［μｍ］のドットを、４０［μｍ］の等間隔で縦に１０列、横に１０列、合計１００個のパターンで１０００枚分現像した。この後、上述したドットパターンでそれぞれの円形度とドット面積標準偏差、地汚れを測定、比較した。
【００４８】
画像解析によって評価したパラメータは、「円形度」、「ドット面積標準偏差」及び「地汚れ」の三つである。「円形度」とは、物体の形状の複雑さを示す値で、１．０であれば真円であり、０．７９であれば正方形、０．６であれば正三角形、０．３５であれば長方形である。「ドット面積標準偏差」とは、感光体２上に現像されたドット面積の標準偏差である。「地汚れ」とは、ドットの現像されていない領域（地肌部）に付着したトナーの数である。
【００４９】
「円形度」の評価基準として、円形度の平均値が０．６以上であれば良好として「○」（良）、０．３５以上０．６未満であれば実使用可能として「△」（可）、０．３５未満であれば使用不可能として「×」（不可）とした。
「ドット面積標準偏差」の評価基準は次のとおりである。ドット面積標準偏差が２５０［μｍ２］以下であれば良好として「○」（良）、２５０［μｍ２］を超えて３５０［μｍ２］以下であれば実使用可能として「△」（可）、３５０［μｍ２］を超える場合は実使用不可能として「×」（不可）とした。
【００５０】
「地汚れ」の評価基準は次のとおりである。ドットが現像されていない領域１．０［ｍｍ２］中に、付着したトナーの数が１０個未満であれば良好として「○」（良）、１０個以上、２０個未満であれば実使用可能として「△」（可）とした。そして、２０個以上であれば紙面上で目視観察可能なレベルで実使用不可能として「×」（不可）とした。
【００５１】
「総合評価」は、上記三つのパラメータの全てが「○」（良）の場合は、「◎」（最良）とし、いずれか一つが「△」（可）で、残り二つが「○」（良）であれば「○」（良）とした。また、いずれか一つが「○」（良）で、残り二つが「△」（可）の場合は「△」（可）、一つ以上のものに「×」（不可）がある場合は「×」（不可）とした。
「総合評価」は、「◎」であれば良好な画像形成を行うことができ、「○」であれば実施範囲内である。また、「×」は改善の余地があり、「×」は実使用に問題がある状態である。
【００５２】
表１の実施例１〜１５のように交番電圧の周波数を１０［ｋＨｚ］とした場合、画質の評価は次のようになった。つまり、「円形度」が「△」（可）、「ドット面積標準偏差」が「○」（良）、「地汚れ」が「○」（良）で「総合評価」が「○」（良）であり、「円形度」のみ「可」であるが、「総合評価」は「良」で、良好な効果が確認された。
表１の実施例１６〜３０のように交番電圧の周波数を２０［ｋＨｚ］とした場合、「円形度」が「○」（良）、「ドット面積標準偏差」が「○」（良）、「地汚れ」が「○」（良）で「総合評価」が「◎」（最良）であり、良好な効果が確認された。
表２の実施例３１〜４５のように交番電圧の周波数を４０［ｋＨｚ］とした場合、「円形度」が「○」（良）、「ドット面積標準偏差」が「○」（良）、「地汚れ」が「○」（良）で「総合評価」が「◎」（最良）であり、良好な効果が確認された。
表２の実施例４６〜６０のように交番電圧の周波数を８０［ｋＨｚ］とした場合、画質の評価は次のようになった。つまり、「円形度」が「△」（可）、「ドット面積標準偏差」が「○」（良）、「地汚れ」が「○」（良）で「総合評価」が「○」（良）であり、「円形度」のみ「可」であるが、「総合評価」は「良」で、良好な効果が確認された。
【００５３】
比較例１〜９０のうち、比較例１〜３０は、交番電界の周波数の下限値よりも低い場合と上限値よりも高い場合について検討した。さらに、比較例３１〜９０について、本発明の特徴部である画質改善ローラ４２Ｂを備えない場合について検討した。
表３に示す比較例１〜１５は、交番電圧の周波数が９［ｋＨｚ］で、「画質改善ローラ」が「有り」の条件である。この条件では、「円形度」が「△」（可）、「ドット面積標準偏差」が「○」（良）、「地汚れ」が「×」（不可）で「総合評価」が「×」（不可）である。
表３に示す比較例１６〜３０は、交番電圧の周波数が８１［ｋＨｚ］で、「画質改善ローラ」が「有り」の条件である。この条件では、「円形度」が「△」（可）、「ドット面積標準偏差」が「×」（不可）、「地汚れ」が「○」（良）で「総合評価」が「×」（不可）である。
【００５４】
表４及び表５に示す比較例３１〜９０は、交番電圧の周波数が１０［ｋＨｚ］〜８０［ｋＨｚ］、「画質改善ローラ」が「有り」の条件である。「円形度」は周波数が１０［ｋＨｚ］及び８０［ｋＨｚ］のときに「△」（可）となり、周波数が２０［ｋＨｚ］及び４０［ｋＨｚ］のときに「○」（良）となって、「ドット面積標準偏差」は、どの条件でも「○」となった。しかし、「地汚れ」がどの条件でも「×」であり、「総合評価」も「×」である。
【００５５】
実施例１〜６０のように交番電圧が印加される画質改善ローラ４２Ｂを備える構成で、交番電圧の周波数を１０［ｋＨｚ］以上、８０［ｋＨｚ］以下とすることで総合評価が「○」以上となり、実験例１の基準での実施範囲内の画像形成を行うことができた。また、特に実施例１６〜４０の交番電圧の周波数を２０［ｋＨｚ］以上、４０［ｋＨｚ］以下とすることで総合評価が「◎」となり最良の画像形成を行うことができた。
【００５６】
本実施形態の現像装置４は、画質改善ローラ４２Ｂを新たに備えている。この画質改善ローラ４２Ｂは、トナーを含まないか、あるいは上流側に配置された現像ローラ４２Ａが担持する二成分現像剤もトナーの含有率が低いキャリアを担持し、交番電圧が印加されるものである。そして、現像ローラ４２Ａによって感光体２上に現像されたトナー層を画質改善ローラ４２Ｂの表面上のキャリアによって形成された磁気ブラシで摺擦し、周期的に変化する電界によってトナーを振動させる。これにより、感光体２の表面上に現像されたトナー層表面を平滑にならし、高画質化を図る。また、感光体２上の地肌部に付着したトナーも画質改善ローラ４２Ｂの表面上のキャリアによって形成された磁気ブラシで感光体２を摺擦することで、地肌部からの離脱を促進させ、地汚れの低減により、高画質化を図る。このように本実施形態の現像装置４は、従来用いられていなかった画質改善ローラ４２Ｂを新たに設けることで、粒状性、シャープネス、地汚れ等の品質を向上させ、高画質化を達成することができる。
【００５７】
さらに、画質改善ローラ４２Ｂに印加する交番電圧の周波数を１０［ｋＨｚ］以上、８０［ｋＨｚ］以下、望ましくは２０［ｋＨｚ］以上、４０［ｋＨｚ］以下の範囲とすることで、感光体２に付着したトナーの振動数を最適化させることができる。これにより、トナーを再配置させることによって高画質化を図ることができ、実験例１の基準での実施範囲内の画像形成を行うことができる。
【００５８】
図６は、図５に示す現像装置４に対して、画質改善ローラ４２Ｂからトナーを回収するトナー回収装置６００を追加した現像装置４の模式図である。図６に示す現像装置４が有するトナー回収装置６００は、画質改善ローラ４２Ｂ上の磁気ブラシ上からトナーを回収するため、交番電圧を印加した導電性のブラシが付いたトナー回収ブラシローラ６０１を備える。導電性のブラシとしては、次の（１）〜（４）のものを挙げることができるがこれらに限るものではない。
（１）合成繊維の中に導電性のよい金属や黒鉛を均一に分散させたもの。
（２）ステンレス鋼のような金属を繊維化した金属繊維。
（３）有機物繊維の表面を金属で被覆したもの。
（４）有機物繊維の表面を導電性物質を含む樹脂で被覆したもの。
【００５９】
トナー回収装置６００は、画質改善ローラ４２Ｂが感光体２と対向する画質改善領域に対して画質改善ローラ４２Ｂの表面移動方向下流側の画質改善ローラ４２Ｂの表面と対向するように設置されている。トナー回収装置６００には画質改善ローラ４２Ｂ上のキャリアによって形成される磁気ブラシを摺擦するための導電性のブラシが付いたトナー回収ブラシローラ６０１が設置されている。そして、トナー回収装置６００は、このトナー回収ブラシローラ６０１に交番電圧を印加する回収用交番電圧電源６１５と、直流電圧を印加する回収用直流電圧電源６１４とを備える。
【００６０】
トナー回収ブラシローラ６０１の導電性のブラシの摺擦によって物理的にトナーが磁気ブラシから剥離するほか、このブラシに直流電圧を重畳した交番電圧が印加されることにより、磁気ブラシ上のトナーが電気的にも離脱しやすくなる。トナー回収ブラシローラ６０１に回収されたトナーは、さらに後部のトナー回収ローラ６０３によってかき落とされ、トナー回収容器６０２に蓄積される。このようなトナー回収装置６００を備えることで、画質改善ローラ４２Ｂの表面上の磁気ブラシ中のトナーの含有量が増加することを防止し、経時にわたって地汚れの発生を抑制しつつ、画像の粒状性の向上を図ることができる。
【００６１】
〔実験例２〕
次に、画質改善ローラ４２Ｂに印加する交番電圧の周波数を１０［ｋＨｚ］以上、８０［ｋＨｚ］以下の範囲として、トナー回収装置６００の有無の条件を異ならせて１００００枚出力した後の地汚れを評価した実験例２について説明する。
出力画像としては、実験例１と同様に感光体２上に直径４０［μｍ］のドットを、４０［μｍ］の等間隔で縦に１０列、横に１０列、合計１００個のパターンを用いた。そして、この画像を１００００枚分現像した後に地汚れを評価した。
【００６２】
表６に、実験例２の実施例１〜３０の実験条件と評価結果を示す。
【表６】
2015172628.tif 000008
【００６３】
表７に、実験例２の実施例３１〜６０の実験条件と評価結果を示す。
【表７】
2015172628.tif 000009
【００６４】
表８に、実験例２の比較例１〜３０の実験条件と評価結果を示す。
【表８】
2015172628.tif 000010
【００６５】
表９に、実験例２の比較例３１〜６０の実験条件と評価結果を示す。
【表９】
2015172628.tif 000011
【００６６】
トナー回収装置６００の有無による評価は、表６〜９のような現像条件により、「地汚れ」の頻度を顕微鏡により画像解析して行った。「地汚れ」の評価は、次のとおりである。
ドットが現像されていない領域１．０［ｍｍ２］中に、付着したトナーの数が１０個未満であれば良好として「○」（良）、１０個以上、２０個未満であれば実使用可能として「△」（可）とした。そして、２０個以上であれば紙面上で目視観察可能なレベルで実使用不可能として「×」（不可）とした。
【００６７】
表６〜９に示すように、実施例１〜６０では周波数１０［ｋＨｚ］以上、８０［ｋＨｚ］以下、トナー回収装置６００が「有り」の作像条件で、地汚れが「○」であった。一方、比較例１〜６０では周波数１０［ｋＨｚ］以上、８０［ｋＨｚ］以下、トナー回収装置６００が「無し」の作像条件で、地汚れが「×」であった。この理由は、トナー回収装置６００を備えない構成では、画質改善ローラ４２Ｂ上のキャリアに付着したトナーの量が経時で増加し、画質改善ローラ４２Ｂ上の磁気ブラシにおけるトナーの含有率が増加し、地汚れとなる確率が増加したためである。一方、実施例１〜６０のようにトナー回収装置６００を備える構成では、画質改善ローラ４２Ｂ上の磁気ブラシにおけるトナーの含有率を現像ローラ４２Ａに担持される二成分現像剤よりも低いトナー状態で安定化させることができる。これにより、経時に渡って地汚れの発生を抑制することができる。
【００６８】
図６に示す現像装置４では、画質改善ローラ４２Ｂ上の磁気ブラシに付着したトナーを回収するトナー回収装置６００を設けて、磁気ブラシ中のトナーを回収する。具体的には、図５に示す現像装置４に、電圧を印加した導電性のブラシが設けられたトナー回収ブラシローラ６０１を備えたトナー回収装置６００を追加した構成である。これによれば、実験例２で確認したように、経時にわたって地汚れの発生を抑制しつつ、画像の粒状性の向上を図ることができる。
【００６９】
現像手段として本実施形態の現像装置４を備える複写機５００は、現像工程において地汚れの発生を防止しつつ、粒状性の改善を図ることができるので、記録紙Ｐに形成する画像の高画質化が可能となる。また、現像装置４の画質改善ローラ４２Ｂに印加する交番電圧の周波数を実験例１の実施例の範囲に設定することにより、円形度、ドット面積標準偏差、地汚れに優れた画像を形成することができる。さらに、図６に示すようにトナー回収装置６００を有する現像装置４を備える構成であれば、経時に渡って安定的に高画質化が可能となる。
【００７０】
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を表面に担持して表面移動し、感光体２等の潜像担持体に対して対向配置される現像ローラ４２Ａ等の現像剤担持体を有する現像装置４等の現像装置において、現像剤担持体が潜像担持体に対向する現像領域に対して潜像担持体の表面移動方向下流側で潜像担持体に対向配置され、現像剤担持体の表面に担持される二成分現像剤に比べてトナー濃度が十分に低い二成分現像剤、または、キャリアのみを担持して表面移動する画質改善ローラ４２Ｂ等の下流側対向部材を有し、下流側対向部材に交番電圧等の交流成分を含む電圧を印加する電源部５１０等の交流電圧印加手段を備える。
これによれば、上記実施形態について説明したように、交流成分を含む電圧を印加される下流側対向部材に担持されたキャリアと潜像担持体との間にトナーを移動させようとする方向が周期的に変化する電界が形成される。この電界の周期的な変化により、トナー像を形成するトナー粒子に対して潜像担持体上と下流側対向部材上のキャリアとの間を往復運動しようとする力が作用し、トナー像の表面のトナー粒子の再配置が促されて表面が均される。トナー像の表面が均されることで、ざらつきが少なく粒状性の良好な画像を得ることができる。また、下流側対向部材に担持されるものは、現像剤担持体が担持する二成分現像剤よりもトナー濃度が十分に低い二成分現像剤またはキャリアのみである。このため、交流成分を含む電圧によって下流側対向部材から潜像担持体上の白地部分にトナーが移動しようとする電界が形成されても、下流側対向部材に担持されるトナーの量は十分に少ないため、下流側対向部材から潜像担持体に移動するトナーはほとんど無い。よって、交流成分を含む電圧を印加させる部材を潜像担持体の表面に対向させても地汚れが悪化することを防止できる。一方、交流成分を含む電圧によって潜像担持体上の白地部分から下流側対向部材にトナーが移動しようとする電界が形成されると、白地部分に付着したトナーが下流側対向部材に移動するため現像領域で生じた地汚れを改善することができる。
このように態様Ａでは、地汚れが悪化することを防止し、現像領域で生じた地汚れを改善することができるため、地汚れの発生を抑制しつつ粒状性も良好な画像を得ることができる。
【００７１】
（態様Ｂ）
態様Ａにおいて、電源部５１０等の交流電圧印加手段が印加する電圧の交流成分の周波数が、１０［ｋＨｚ］以上、８０［ｋＨｚ］以下である。
これによれば、上記実施形態について説明したように、実験例１の基準での実施範囲内の画像形成を行うことができ、良好な現像が可能となる。
【００７２】
（態様Ｃ）
態様Ｂにおいて、電源部５１０等の交流電圧印加手段が印加する電圧の交流成分の周波数が、２０［ｋＨｚ］以上、４０［ｋＨｚ］以下である。
これによれば、上記実施形態について説明したように、実験例１の基準で、何れのパラメータについても良好な画像形成を行うことができ、最良の現像が可能となる。
【００７３】
（態様Ｄ）
態様Ａ乃至Ｃの何れかの態様において、画質改善ローラ４２Ｂ等の下流側対向部材が担持するキャリアに付着したトナーを回収するトナー回収装置６００等のトナー回収手段を備える。
これによれば、上記実施形態について説明したように、下流側対向部材の表面上のキャリア中のトナーの含有量が増加することを防止し、経時にわたって地汚れの発生を抑制しつつ、画像の粒状性の向上を図ることができる。
【００７４】
（態様Ｅ）
感光体２等の潜像担持体と、潜像担持体上に潜像を形成する露光装置６等の潜像形成手段と、潜像担持体上の潜像にトナーを付着させる現像処理を行う現像手段とを有し、現像処理によって潜像担持体上に形成されたトナー像を最終的に記録紙Ｐ等の記録材へ転移させて、記録材上に画像を形成する複写機５００等の画像形成装置において、現像手段として、態様Ａ乃至Ｄのいずれかの態様に係る現像装置４等の現像装置を用いる。
これによれば、上記実施形態について説明したように、画像形成装置の現像工程において地汚れの発生を防止しつつ、粒状性の改善を図ることができるので、記録材に形成する画像の高画質化が可能となる。
【符号の説明】
【００７５】
１  プロセスカートリッジ
２  感光体
３  帯電部材
４  現像装置
５  感光体クリーニング装置
６  露光装置
７  中間転写ベルト
８  一次転写ローラ
９  二次転写ローラ
９ａ  二次転写対向ローラ
１１  転写ベルトクリーニング装置
１２  定着装置
４１Ａ  現像ケース
４１Ｂ  画質改善部ケース
４２Ａ  現像ローラ
４２Ｂ  画質改善ローラ
４３Ａ  現像剤ドクタブレード
４３Ｂ  キャリアドクタブレード
４４Ａ  現像剤収容部
４４Ｂ  キャリア収容部
４５Ａ  第一現像剤搬送スクリュ
４５Ｂ  第一キャリア搬送スクリュ
４６Ａ  第二現像剤搬送スクリュ
４６Ｂ  第二キャリア搬送スクリュ
４７Ａ  現像剤マグネットローラ
４７Ｂ  キャリアマグネットローラ
４９  電源入力端子
１００  プリンタ部
２００  給紙部
３００  スキャナ部
４００  トナーボトル
５００  複写機
５１０  電源部
５１１  端子孔
５１２  電源出力端子
５１３  電源ケーブル
５１４  直流電圧電源
５１５  交番電圧電源
５１６  制御ボックス
６００  トナー回収装置
６０１  トナー回収ブラシローラ
６０２  トナー回収容器
６０３  トナー回収ローラ
６１４  回収用直流電圧電源
６１５  回収用交番電圧電源
Ｐ  記録紙
Ｖ１  潜像電位
Ｖｂ  オフセット電圧
Ｖｐｐ  ピークトゥピーク電圧
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７６】
【特許文献１】特開平１１−３５２７７３号公報
【特許文献２】特開２０１３−３７２４５号公報
【図１】
2015172628.tif 000012
【図２】
2015172628.tif 000013
【図３】
2015172628.tif 000014
【図４】
2015172628.tif 000015
【図５】
2015172628.tif 000016
【図６】
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