(57)【要約】【課題】未現像トナー及び逆極性粒子を回収する現像装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】トナーとキャリアと荷電粒子とを含む現像剤を用いる現像装置であって、当該現像装置は、供給ローラと、現像ローラと、未現像トナーを搬送する回収ローラと、供給ローラが保持している現像剤中のトナーを現像ローラに移動させる第１の電界形成手段と、現像ローラが保持しているトナーを静電潜像担持体の静電潜像に移動させる第２の電界形成手段と、現像ローラが保持している未現像トナーを回収ローラに移動させる第３の電界形成手段と、を備えており、回収ローラが現像ローラに対して離間しており、現像ローラ電位の平均値をＶＢavg、回収ローラ電位の平均値をＶＲavg、現像ローラと回収ローラとの間隙をDsrとするとき、−１８００ｋＶ・ｍ−１≦（ＶＲavg−ＶＢavg）／Dsr≦１８００ｋＶ・ｍ−１の関係を満たす。【選択図】図１
2008225329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の極性に帯電されるトナーと、
摩擦接触によって前記トナーの第１の極性とは逆の第２の極性に帯電されるキャリアと、
前記トナーの表面に離脱可能に保持された状態で供給され、前記トナーの表面から分離したあとに前記キャリアの表面に保持される第２の極性に帯電された荷電粒子と、を含む現像剤を用いて、静電潜像担持体上の静電潜像を可視像化する現像装置であって、当該現像装置は、
前記現像剤を搬送する供給ローラと、
第１の領域を介して前記供給ローラに対向し、第２の領域を介して前記静電潜像担持体に対向して、前記トナーを搬送する現像ローラと、
前記現像ローラに対向するとともに、静電潜像担持体上での静電潜像の可視像化に供されなかった未現像トナーを搬送する回収ローラと、
前記供給ローラに対して供給ローラ電位を印加するとともに前記現像ローラに対して現像ローラ電位を印加することによって第１の電界を形成して、前記供給ローラが保持している現像剤中のトナーを前記現像ローラに移動させる第１の電界形成手段と、
前記現像ローラに対して現像ローラ電位を印加するとともに前記静電潜像担持体に対して潜像電位を印加することによって第２の電界を形成して、前記現像ローラが保持している前記トナーを前記静電潜像担持体の静電潜像に移動させて前記静電潜像を可視像化する第２の電界形成手段と、
前記現像ローラに対して現像ローラ電位を印加するとともに前記回収ローラに対して回収ローラ電位を印加することによって第３の電界を形成して、前記現像ローラが保持している前記未現像トナーを前記回収ローラに移動させる第３の電界形成手段と、を備えており、
前記回収ローラが前記現像ローラに対して離間しており、
前記現像ローラ電位の平均値をＶＢavg、前記回収ローラ電位の平均値をＶＲavg、前記現像ローラと回収ローラとの間隙をDsrとするとき、
−１８００ｋＶ・ｍ−１≦（ＶＲavg−ＶＢavg）／Dsr≦１８００ｋＶ・ｍ−１の関係を満たすことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記回収ローラは、マグネットローラから構成されていることを特徴とする、請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記回収ローラと前記現像ローラとが対向する前記現像ローラの対向部の内部にも、前記回収ローラの磁極と逆の磁極が配置されていることを特徴とする、請求項２記載の現像装置。
【請求項４】
前記現像ローラと前記回収ローラとが、対向する領域において互いに反対方向に回転することを特徴とする、請求項１乃至３記載の現像装置。
【請求項５】
第１の極性に帯電されるトナーと、
摩擦接触によって前記トナーの第１の極性とは逆の第２の極性に帯電されるキャリアと、
前記トナーの表面に離脱可能に保持された状態で供給され、前記トナーの表面から分離したあとに前記キャリアの表面に保持される第２の極性に帯電された荷電粒子と、を含む現像剤を用いて、静電潜像担持体上の静電潜像を可視像化する現像装置であって、当該現像装置は、
前記現像剤を搬送する供給ローラと、
第１の領域を介して前記供給ローラに対向し、第２の領域を介して前記静電潜像担持体に対向して、前記トナーを搬送する現像ローラと、
前記現像ローラに対向するとともに、静電潜像担持体上での静電潜像の可視像化に供されなかった未現像トナーを搬送する回収ローラと、
前記供給ローラに対して供給ローラ電位を印加するとともに前記現像ローラに対して現像ローラ電位を印加することによって第１の電界を形成して、前記供給ローラが保持している現像剤中のトナーを前記現像ローラに移動させる第１の電界形成手段と、
前記現像ローラに対して現像ローラ電位を印加するとともに前記静電潜像担持体に対して潜像電位を印加することによって第２の電界を形成して、前記現像ローラが保持している前記トナーを前記静電潜像担持体の静電潜像に移動させて前記静電潜像を可視像化する第２の電界形成手段と、
前記現像ローラに対して現像ローラ電位を印加するとともに前記回収ローラに対して回収ローラ電位を印加することによって第３の電界を形成して、前記現像ローラが保持している前記未現像トナーを前記回収ローラに移動させる第３の電界形成手段と、を備えており、
前記回収ローラが前記現像ローラに対して接触しており、
前記現像ローラ電位の平均値をＶＢavg、前記回収ローラ電位の平均値をＶＲavgとするとき、
−５０Ｖ≦ＶＲavg−ＶＢavg≦５０Ｖの関係を満たすことを特徴とする現像装置。
【請求項６】
前記回収ローラは、発泡性樹脂材料で形成されていることを特徴とする、請求項５記載の現像装置。
【請求項７】
前記回収ローラは、ブラシを備えていることを特徴とする、請求項５記載の現像装置。
【請求項８】
前記回収ローラに保持されている未現像トナーを所定のタイミングで現像ローラに向けて放出させることを特徴とする、請求項５乃至７のいずれかに記載の現像装置。
【請求項９】
前記回収ローラに保持されている未現像トナーに持着されている荷電粒子を所定のタイミングで現像ローラに向けて放出させることを特徴とする、請求項５乃至７のいずれかに記載の現像装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の現像装置を含むことを特徴とする、画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置、及び当該画像形成装置に使用される現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置に採用されている現像方式として、現像剤の主成分としてトナーのみを用いる一成分現像方式と、現像剤の主成分としてトナー及びキャリアを用いる二成分現像方式と、が知られている。
【０００３】
一成分現像方式の現像装置は、トナーを担持して搬送するローラ状のトナー像担持部材と該トナー像担持部材のトナー担持面に接触する摩擦荷電部材を備えている。トナー担持部材に担持されているトナーは、摩擦荷電部材の接触位置を通過する際、摩擦荷電部材と摩擦接触して薄層化されると共に所定の極性に帯電される。このように、一成分現像装置は、トナーの帯電を摩擦荷電部材との摩擦接触によって行っていることから、構成が簡単・小型・安価であるという利点がある。しかしながら、摩擦荷電部材の接触位置で強いストレスを受けることからトナーが劣化し易く、そのためにトナーの帯電性が比較的早期に損なわれる。また、トナー担持部材と摩擦荷電部材との接触圧によって両者にトナーが徐々に付着するため、トナーを帯電する能力が低下し、結果的に、現像装置の寿命が比較的短くなる。
【０００４】
二成分現像方式の現像装置では、トナーとキャリアとを摩擦接触させることによって両者を所定の極性に荷電させるために、トナーの受けるストレスが一成分現像装置に比べて少ない。キャリアも、その表面積がトナーに比べて大きいことから、トナーが付着して汚れることも少ない。しかしながら、２成分現像方式では、磁気ブラシを直接に像担持体に接触させて現像するため、ブラシによる掃きムラが生じて摺刷ノイズが画像に現れるという不具合があった。
【０００５】
上述したような一成分現像方式及び二成分現像方式の双方の利点を生かすという観点から、トナーの帯電はストレスの小さい二成分現像方式で行い、静電潜像の現像はかぶりの問題が比較的少ない一成分現像方式で行う、いわゆるハイブリッド現像方式の現像装置が特許文献１，２に記載されている。このハイブリッド現像方式では、比較的大粒径のトナーが選択的にトナー担持体から静電潜像に供されやすいために、連続印刷を行うと高電位に帯電した比較的小粒径のトナーがトナー担持体上に堆積して選択現像が起こりやすく、形成される画像に濃度低下が起こる傾向があった。そのため、トナー担持体上においてトナーが現像に供されなかった部分（現像残部）と現像に供されて消費された部分（現像部）があると、現像残部のトナーのうち現像剤担持体上の磁気ブラシによって機械的に掻き取られやすい低帯電トナーのみが回収され、高帯電トナーが残ったままになる一方で、現像部に対しては磁気ブラシから平均的な帯電量のトナーがトナー担持体に新たに供給されるために、前回の現像画像の一部が次回の現像時に残像（メモリー画像）として現れる現象、いわゆる履歴現象が発生しやすいという不具合がある。
【０００６】
上述したハイブリッド現像方式における履歴現象を解消するためには、現像領域を通過した後の位置でトナー担持体又は現像ローラからのトナー回収性を高める必要がある。このため、特許文献３では、現像ローラから未現像トナーを回収する回収ローラを設け、当該回収ローラに対して回収バイアスを印加して未現像トナーを回収する現像装置が開示されている。特許文献３の現像装置では、未現像トナーだけを目的としているために、大きな回収バイアスが印加されている。
【０００７】
しかしながら、トナーには流動性を高めるためや帯電量の調整のために微粒子が外添剤として外添されている。したがって、特許文献３に開示された回収バイアスによって未現像トナー及びトナーと同極性の微粒子を回収することは可能であるが、未現像トナーと逆極性の微粒子を回収することはできない。その結果、現像トナーと逆極性の微粒子が現像ローラ上に残り、印刷枚数を重ねると、逆極性の微粒子が現像ローラ上に薄く付着するいわゆるフィルミング現象が発生するために、現像剤の搬送量の低下を招いて高品質な画像を維持できないという問題がある。
【特許文献１】特開昭５６−４０８６２号公報
【特許文献２】特開２００６−３０８６８７号公報
【特許文献３】特開２００５−３８１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の解決すべき技術的課題は、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤のキャリアに長期に亘って安定したトナー帯電性を付与し得るように、未現像トナー及びトナーと逆極性の粒子（以下、未現像トナー等という。）を回収する現像装置及び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および作用・効果】
【０００９】
前記技術的課題を解決するために、本発明によれば、
第１の極性に帯電されるトナーと、
摩擦接触によって前記トナーの第１の極性とは逆の第２の極性に帯電されるキャリアと、
前記トナーの表面に離脱可能に保持された状態で供給され、前記トナーの表面から分離したあとに前記キャリアの表面に保持される第２の極性に帯電された荷電粒子と、を含む現像剤を用いて、静電潜像担持体上の静電潜像を可視像化する現像装置であって、当該現像装置は、
前記現像剤を搬送する供給ローラと、
第１の領域を介して前記供給ローラに対向し、第２の領域を介して前記静電潜像担持体に対向して、前記トナーを搬送する現像ローラと、
前記現像ローラに対向するとともに、静電潜像担持体上での静電潜像の可視像化に供されなかった未現像トナーを搬送する回収ローラと、
前記供給ローラに対して供給ローラ電位を印加するとともに前記現像ローラに対して現像ローラ電位を印加することによって第１の電界を形成して、前記供給ローラが保持している現像剤中のトナーを前記現像ローラに移動させる第１の電界形成手段と、
前記現像ローラに対して現像ローラ電位を印加するとともに前記静電潜像担持体に対して潜像電位を印加することによって第２の電界を形成して、前記現像ローラが保持している前記トナーを前記静電潜像担持体の静電潜像に移動させて前記静電潜像を可視像化する第２の電界形成手段と、
前記現像ローラに対して現像ローラ電位を印加するとともに前記回収ローラに対して回収ローラ電位を印加することによって第３の電界を形成して、前記現像ローラが保持している前記未現像トナーを前記回収ローラに移動させる第３の電界形成手段と、を備えており、
前記回収ローラが前記現像ローラに対して離間しており、
前記現像ローラ電位の平均値をＶＢavg、前記回収ローラ電位の平均値をＶＲavg、前記現像ローラと回収ローラとの間隙をDsrとするとき、
−１８００ｋＶ・ｍ−１≦（ＶＲavg−ＶＢavg）／Dsr≦１８００ｋＶ・ｍ−１の関係を満たすことを特徴とする現像装置が提供される。
【００１０】
請求項１に係る現像装置は、回収ローラが現像ローラに対して離間配設されていて、回収ローラが、現像ローラ上に保持されている未現像トナー等を非接触で掻き取ることのできるいわば非接触掻き取りタイプのものである。非接触で未現像トナー等を掻き取る際に、現像ローラと回収ローラとの間に、トナー回収だけを目的にした従来技術のものよりも比較的小さな所定電界を印加することによって、現像ローラ上に保持された未現像トナー等が移動しやすくなって、上記回収ローラのトナー掻き取り能力をさらに向上させることができる。
【００１１】
回収ローラは、磁極の磁力線に沿って形成されている磁気ブラシによって未現像トナー等を非接触で掻き取ることのできるマグネットローラから構成されている。
【００１２】
マグネットローラ内部に配設された互いに引き合う磁極対から形成された磁気ブラシによって未現像トナー等が非接触で掻き取られるが、磁気ブラシによるトナーせき止め能力をさらにアップさせるために、回収ローラと前記現像ローラとが対向する前記現像ローラの対向部の内部にも、前記回収ローラの磁極と逆の磁極が配置されていることが好ましい。
【００１３】
回収された未現像トナー等を、静電潜像担持体の方向にすなわち現像剤容器とは反対方向に回転搬送させると、現像装置の外方に搬送させることになるために、トナー飛散の問題が発生する。そこで、回収された未現像トナー等が現像装置の内部に搬送されるように、現像ローラと前記回収ローラとが、対向する領域において互いに反対方向に回転することが好ましい。
【００１４】
また、本発明によれば、
第１の極性に帯電されるトナーと、
摩擦接触によって前記トナーの第１の極性とは逆の第２の極性に帯電されるキャリアと、
前記トナーの表面に離脱可能に保持された状態で供給され、前記トナーの表面から分離したあとに前記キャリアの表面に保持される第２の極性に帯電された荷電粒子と、を含む現像剤を用いて、静電潜像担持体上の静電潜像を可視像化する現像装置であって、当該現像装置は、
前記現像剤を搬送する供給ローラと、
第１の領域を介して前記供給ローラに対向し、第２の領域を介して前記静電潜像担持体に対向して、前記トナーを搬送する現像ローラと、
前記現像ローラに対向するとともに、静電潜像担持体上での静電潜像の可視像化に供されなかった未現像トナーを搬送する回収ローラと、
前記供給ローラに対して供給ローラ電位を印加するとともに前記現像ローラに対して現像ローラ電位を印加することによって第１の電界を形成して、前記供給ローラが保持している現像剤中のトナーを前記現像ローラに移動させる第１の電界形成手段と、
前記現像ローラに対して現像ローラ電位を印加するとともに前記静電潜像担持体に対して潜像電位を印加することによって第２の電界を形成して、前記現像ローラが保持している前記トナーを前記静電潜像担持体の静電潜像に移動させて前記静電潜像を可視像化する第２の電界形成手段と、
前記現像ローラに対して現像ローラ電位を印加するとともに前記回収ローラに対して回収ローラ電位を印加することによって第３の電界を形成して、前記現像ローラが保持している前記未現像トナーを前記回収ローラに移動させる第３の電界形成手段と、を備えており、
前記回収ローラが前記現像ローラに対して接触しており、
前記現像ローラ電位の平均値をＶＢavg、前記回収ローラ電位の平均値をＶＲavgとするとき、
−５０Ｖ≦ＶＲavg−ＶＢavg≦５０Ｖの関係を満たすことを特徴とする現像装置が提供される。
【００１５】
上記現像装置は、回収ローラが現像ローラに対して接触配置されていて、回収ローラが、現像ローラ上に保持されている未現像トナー等を接触して掻き取ることのできるいわば接触掻き取りタイプのものである。前述した非接触掻き取りタイプのものと同様に、接触して未現像トナー等を掻き取る際に、現像ローラと回収ローラとの間に、トナー回収だけを目的にした従来技術のものよりも比較的小さな所定電位差を設けることによって、現像ローラ上に保持された未現像トナー等が移動しやすくなって、上記回収ローラのトナー掻き取り能力をさらに向上させることができる。
【００１６】
例えば、回収ローラは、発泡性樹脂材料で形成されている。現像ローラ上に保持されている未現像トナー等は、発泡性樹脂材料と接触することによって機械的に掻き取られる。
【００１７】
また、回収ローラは、ブラシを備えている。現像ローラ上に保持されている未現像トナー等は、ブラシと接触することによって機械的に掻き取られる。
【００１８】
前述した非接触掻き取りタイプのものであれば、マグネットローラ内部に設けられた反発し合う磁極対から形成された反発磁界で、回収ローラに保持されている未現像トナー等を放出させることによって回収ローラをクリーンにすることが可能である。接触掻き取りタイプのものも、何からのトナー放出手段を設けなければ、掻き取られた未現像トナー等が蓄積されてトナー掻き取り能力が次第に低下してしまう。
【００１９】
そこで、第３の電界とは逆の極性の放出電界を現像ローラと回収ローラとの間に印加して、回収ローラに保持されている未現像トナーを所定のタイミング（例えば、非画像形成時に）で現像ローラに向けて放出させる。現像ローラ上に保持された未現像トナーを供給ローラに対向する領域まで搬送し、第一の電界と逆の極性の回収電界を印加して、未現像トナーを供給ローラに向けて放出させる。供給ローラ上に保持された未現像トナーを離脱させて未現像トナーを回収する。
【００２０】
第３の電界と同じ極性の放出電界を現像ローラと回収ローラとの間に印加して、回収ローラに保持されている未現像トナーに持着されている荷電粒子を所定のタイミング（例えば、非画像形成時に）で現像ローラに向けて放出させる。現像ローラ上に保持された荷電粒子を供給ローラに対向する領域まで搬送し、第一の電界と同じ極性の回収電界を印加して、荷電粒子を供給ローラに向けて放出させる。供給ローラ上に保持された荷電粒子を離脱させて未現像トナーを回収する。
【００２１】
上述した現像装置は、電子写真方式の画像形成装置に組み込んで使用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。なお、以下の説明では、特定の方向を意味する用語（例えば、「上」、「下」、「左」、「右」、およびそれらを含む他の用語、「時計回り方向」、「反時計回り方向」）を使用するが、それらの使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明は限定的に解釈されるべきものでない。また、以下に説明する画像形成装置及び現像装置では、同一又は類似の構成部分には同一の符号を用いている。
【００２３】
図１、７乃至１４を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置１及び当該装置に使用される現像装置３４について説明する。
【００２４】
〔１．画像形成装置〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る電子写真式画像形成装置１の画像形成に関連する部分を示す。画像形成装置１は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、およびそれらの機能を複合的に備えた複合機のいずれであってもよい。画像形成装置１は、静電潜像坦持体である感光体１２を有する。実施形態において、感光体１２は円筒体で構成されているが、本発明はそのような形態に限定されるものでなく、代わりに無端ベルト式の感光体も使用可能である。感光体１２は、図示しないモータに駆動連結されており、モータの駆動に基づいて矢印方向に回転するようにしてある。感光体１２の周囲には、感光体１２の回転方向に沿って、帯電ステーション１６、露光ステーション１８、現像ステーション２０、転写ステーション２２、およびクリーニングステーション２４が配置されている。
【００２５】
帯電ステーション１６は、感光体１２の外周面である感光体層を所定の電位に帯電する帯電装置２６を備えている。実施形態では、帯電装置２６は円筒形状のローラとして表されているが、これに代えて他の形態の帯電装置（例えば、回転型又は固定型のブラシ式帯電装置、ワイヤ放電式帯電装置）も使用できる。露光ステーション１８は、感光体１２の近傍又は感光体１２から離れた場所に配置された露光装置２８から出射された画像光３０が、帯電された感光体１２の外周面に向けて進行するための通路を有する。露光ステーション１８を通過した感光体１２の外周面には、画像光が投射されて電位の減衰した部分とほぼ帯電電位を維持する部分からなる、静電潜像が形成される。実施形態では、電位の減衰した部分が静電潜像画像部、ほぼ帯電電位を維持する部分が静電潜像非画像部である。現像ステーション２０は、粉体現像剤を用いて静電潜像を可視像化する現像装置３４を有する。現像装置３４の詳細は後に説明する。転写ステーション２２は、感光体１２の外周面に形成された可視像を紙やフィルムなどのシート３８に転写する転写装置３６を有する。実施形態では、転写装置３６は円筒形状のローラとして表されているが、他の形態の転写装置（例えば、ワイヤ放電式転写装置）も使用できる。クリーニングステーション２４は、転写ステーション２２でシート３８に転写されることなく感光体１２の外周面に残留する未転写トナーを感光体１２の外周面から回収するクリーニング装置４０を有する。実施形態では、クリーニング装置４０は板状のブレードとして示されているが、代わりに他の形態のクリーニング装置（例えば、回転型又は固定型のブラシ式クリーニング装置）も使用できる。
【００２６】
このような構成を備えた画像形成装置１の画像形成時、感光体１２はモータ（図示せず）の駆動に基づいて時計周り方向に回転する。このとき、帯電ステーション１６を通過する感光体外周部分は、帯電装置２６で所定の電位に帯電される。帯電された感光体外周部分は、露光ステーション１８で画像光３０が露光されて静電潜像が形成される。静電潜像は、感光体１２の回転と共に現像ステーション２０に搬送され、そこで現像装置３４によって現像剤像として可視像化される。可視像化された現像剤像は、感光体１２の回転と共に転写ステーション２２に搬送され、そこで転写装置３６によりシート３８に転写される。現像剤像が転写されたシート３８は図示しない定着ステーションに搬送され、そこでシート３８に現像剤像が固定される。転写ステーション２２を通過した感光体外周部分はクリーニングステーション２４に搬送され、そこでシート３８に転写されることなく感光体１２の外周面に残存する現像剤が回収される。
【００２７】
〔２．現像装置〕
現像装置３４は、第１の成分粒子である非磁性のトナー６と第２の成分粒子である磁性キャリアを含む２成分の現像剤２と、以下に説明する種々の部材を収容するハウジング４２とを備えている。図面を簡略化することで発明の理解を容易にするため、ハウジング４２の一部は削除してある。ハウジング４２は感光体１２に向けて開放された開口部を備えており、この開口部の近傍に形成された空間にトナー搬送部材である現像ローラ４８が設けてある。現像ローラ４８は、円筒状の部材であり、感光体１２と平行に且つ感光体１２の外周面と所定の現像ギャップ５０を介して、回転可能に配置されている。
【００２８】
現像ローラ４８の背後には、別の空間が形成されている。当該空間には、現像剤搬送部材である供給ローラ５４が、現像ローラ４８と平行に且つ現像ローラ４８の外周面と所定の供給ギャップ５６を介して配置されている。供給ローラ５４は、回転不能に固定された磁石体５８と、磁石体５８の周囲を回転可能に支持された円筒スリーブ６０と、を有するマグネットローラである。スリーブ６０の上方には、ハウジング４２に固定され、スリーブ６０の中心軸と平行に伸びる規制板６２が、所定の規制ギャップ６４を介して対向配置されている。
【００２９】
磁石体５８は、供給ローラ５４の内面に対向して、供給ローラ５４の中心軸方向に延在する複数の磁極を有する。実施形態では、複数の磁極は、規制板６２の近傍にある供給ローラ５４の上部内周面部分に対向する磁極Ｓ１、供給回収ギャップ５６の近傍にある供給ローラ５４の左側内周面部分に対向する磁極Ｎ１、供給ローラ５４の下部内周面部分に対向する磁極Ｓ２、供給ローラ５４の右側内周面部分に対向する、２つの隣接する同極性の磁極Ｎ２，Ｎ３を含む。
【００３０】
供給ローラ５４の背後には、現像剤攪拌室６６が形成されている。攪拌室６６は、供給ローラ５４の近傍に形成された前室と供給ローラ５４から離れた後室を有する。前室には図面の表面から裏面に向かって現像剤を攪拌しながら搬送する前攪拌搬送部材である前スクリュー７２が回転可能に配置され、後室には図面の裏面から表面に向かって現像剤２を攪拌しながら搬送する後攪拌部材搬送部材である後スクリュー７４が回転可能に配置されている。図示するように、前室と後室は、両者の間に設けた隔壁７６で分離してもよい。この場合、前室と後室の両端近傍にある隔壁部分は除かれて連絡通路が形成されており、前室の下流側端部に到達した現像剤が連絡通路を介して後室へ送り込まれ、また後室の下流側端部に到達した現像剤が連絡通路を介して前室に送り込まれるようにしてある。
【００３１】
ハウジング４２の内部に配設された回収ローラ１０２は、円筒状の部材であり、現像ローラ４８と平行に且つ現像ローラ４８の外周面と所定の回収ギャップ１０８を介して、回転可能に配置されている。現像ローラ４８に対して離間配置された回収ローラ１０２は、回転不能に固定された磁石体１０４と、磁石体１０４の周囲を回転可能に支持された円筒スリーブ１０６を有するマグネットローラである。磁石体１０４は、回収ローラ１０２の内面に対向して、回収ローラ１０２の中心軸方向に延在する複数の磁極を有する。実施形態では、複数の磁極は、現像ローラ４８に対向する磁極Ｎ１、反時計回りに順に、磁極Ｓ２、２つの隣接する同極性の磁極Ｎ２，Ｎ３、磁極Ｓ１を含む。
【００３２】
このように構成された現像装置３４の動作を説明する。画像形成時、図示しないモータの駆動に基づいて、現像ローラ４８と供給ローラ５４のスリーブ６０とは、それぞれ矢印方向に回転する。前スクリュー７２と後スクリュー７４は、それぞれ矢印方向に回転する。これにより、現像剤攪拌室６６に収容されている現像剤２は、前室と後室を循環搬送されながら、攪拌される。その結果、現像剤２に含まれるトナー６とキャリアが摩擦接触し、互いに逆の極性に帯電される。実施形態では、キャリアは正極性、トナー６は負極性に帯電されるものとする。キャリアはトナー６に比べて相当大きい。そのため、正極性に帯電したキャリアの周囲に、負極性に帯電したトナー６が、主として両者の電気的な吸引力に基づいて付着している。
【００３３】
図１に示すように、帯電された現像剤２は、前スクリュー７２によって前室を搬送される過程で供給ローラ５４に供給される。前スクリュー７２から供給ローラ５４に供給された現像剤２は、磁極Ｎ３の近傍で、磁極Ｎ３の磁力によって、スリーブ６０の外周面に保持される。スリーブ６０に保持された現像剤２は、磁石体５８によって形成された磁力線に沿って磁気ブラシを構成しており、スリーブ６０の回転に基づいて反時計周り方向に搬送される。規制板６２の対向領域（規制領域８６）で磁極Ｓ１に保持されている現像剤２は、規制板６２により、規制ギャップ６４を通過する量が所定量に規制される。規制ギャップ６４を通過した現像剤２は、磁極Ｎ１が対向する、現像ローラ４８と供給ローラ５４が対向する領域（供給領域）９０に搬送される。後に詳細に説明するように、供給領域９０では、現像ローラ４８とスリーブ６０との間に形成された電界の存在により、キャリアに付着しているトナー６が現像ローラ４８に電気的に供給される。また、回収領域９２では、後に説明するように、現像に寄与することなく供給領域９０に送り戻された現像ローラ４８上の未現像トナー及び荷電粒子すなわち未現像トナー等７が、磁極Ｎ１の磁力線に沿って形成されている磁気ブラシによって掻き取られて、回収ローラ１０２のスリーブ１０６に回収される。磁性を有するキャリアは、磁石体５８の磁力によってスリーブ６０の外周面に保持されており、スリーブ６０から現像ローラ４８に移動することはない。
【００３４】
供給領域９０で現像ローラ４８上に保持されたトナー６は、現像ローラ４８の回転と共に反時計周り方向に搬送され、感光体１２と現像ローラ４８が対向する現像領域９６で、感光体１２の外周面に形成されている静電潜像画像部に付着する。実施形態の画像形成装置１では、感光体１２の外周面は帯電装置２６で負極性の所定の潜像電位が付与され、露光装置２８で画像光３０が投射された静電潜像画像部が所定の電位まで減衰し、露光装置２８で画像光３０が投射されていない静電潜像非画像部はほぼ帯電電位を維持している。したがって、現像領域９６では、感光体１２と現像ローラ４８との間に形成されている電界の作用を受けて、負極性に帯電したトナー６が静電潜像画像部に付着し、この静電潜像を現像剤像として可視像化する。
【００３５】
このようにして現像剤２からトナー６が消費されると、消費された量に見合う量のトナーが現像剤２に補給されることが好ましい。そのために、現像装置３４は、ハウジング４２に収容されているトナー６とキャリアの混合比を測定する手段を備えている。また、後室の上方にはトナー補給部が設けてある。トナー補給部は、トナー６を収容するための容器を有する。容器の底部には開口部が形成されており、この開口部に補給ローラが配置されている。補給ローラは図示しないモータに駆動連結されており、トナー６とキャリアの混合比を測定する手段の出力に基づいてモータが駆動し、トナー６が後室に落下補給するようにしてある。
【００３６】
図示しないモータの駆動に基づいて、現像ローラ４８が反時計回りに回転し、回収ローラ１０２のスリーブ１０６が時計回りに回転していることから、両者は、対向する領域において互いに反対方向に回転する、いわゆるウイズ回転している。現像に供されなかった未現像トナー及び該未現像トナーに付随している荷電粒子（未現像トナー等７）は、現像ローラ４８の外周面に保持されながら、回収ローラ１０２の近くまで搬送される。回収領域９２では、現像ローラ４８上の未現像トナー等７が、磁極Ｎ１の磁力線に沿って形成されている磁気ブラシで掻き取られて、回収ローラ１０２のスリーブ１０６に回収される。回収領域９２を通過した未現像トナー等７は、磁石体１０４の磁力に保持され、スリーブ１０６の回転と共に磁極Ｓ２の対向部を通過して磁極Ｎ２とＮ３の放出領域に到達すると、磁極Ｎ２とＮ３によって形成される反発磁界によってスリーブ１０６の外周面から放出され、前室内に存在する現像剤２に混合される。
【００３７】
〔３．現像剤〕
一般に、トナー６とキャリアを主成分とする２成分の現像剤２は、キャリアの表面にトナー６が付着してできる汚れ（スペント）が発生し、これがキャリアの寿命を低下させる。そこで、この問題を解消するために、本発明では、２成分現像剤に第３の成分として荷電粒子（インプラント粒子）が添加されている。
【００３８】
本発明の画像形成装置１及び現像装置３４は、トナー６とキャリアの他に、トナー６との摩擦接触によりトナー６を正規の極性（実施形態では負極性）に帯電する、トナー６よりも小径の荷電粒子を含む。荷電粒子は、トナー６の外周面に離脱可能に保持されており、トナー補給部からトナー６と共に補給される。
【００３９】
画像形成時、荷電粒子はトナー６やキャリアとともに、ハウジング４２の中を搬送された後、供給ローラ５４のスリーブ６０に保持されて規制領域８６、供給領域９０、放出領域を基本的に移動する。この搬送過程で、トナー６の表面に保持されて正極性に帯電している荷電粒子は、供給領域９０の電界中に置かれると、トナー６に作用する電気的な力とは逆の方向の電気的な力を受けてトナー６の外周面から離脱する。離脱した荷電粒子は、該分離した荷電粒子とキャリアとの間に作用するストレスによってキャリアの外周面に保持される又は打ち込まれる。キャリアの外周面の一部又は全体がスペントで覆われている場合、荷電粒子はスペントに打ち込まれる。キャリアの外周面に保持され又は打ち込まれた荷電粒子は、トナー６との摩擦接触によりトナー６と逆の極性に帯電する。実施形態では、トナー６は負極性に帯電されるため、荷電粒子は正極性に帯電される。その結果、荷電粒子が打ち込まれたキャリアは、たとえその外周面の少なくとも一部がスペントに被覆されていても、スペントの無い状態と同様の荷電性を維持し、トナー６を所定の極性に帯電させる。
【００４０】
上述のように、荷電粒子は、トナー６と逆の極性に帯電される。そのため、供給領域９０では、現像ローラ４８と供給ローラ５４のスリーブ６０との間に形成される第１の電界に基づいてトナー６は供給ローラ５４のスリーブ６０から現像ローラ４８に移動する。また、トナー６から分離した荷電粒子は、供給領域９０でトナー６が奪われることによって比較的キャリアリッチとなっている現像剤のキャリア表面に素早く保持されて、トナー６と共に現像ローラ４８に供給されることがない、または現像ローラ６に供給されるとしてもその量は極めて僅かである。
【００４１】
ところで、図１に示す現像装置３４から現像ローラ４８を除いた形態の他の現像装置に同様の荷電粒子を用いた場合、異なる結果を招く。具体的に、他の現像装置の供給ローラ５４が対向する感光体１２の外周面には静電潜像が形成されている。静電潜像は、例えば、ほぼ帯電電位を維持している高電位の静電潜像非画像部と、露光装置２８で光３０が投射されて電位の減衰している低電位の静電潜像画像部を有し、これら高電位の静電潜像非画像部と低電位の静電潜像画像部が供給ローラ５４の対向部を通過していく。そして、画像形成時、現像領域において、例えば、負極性に帯電されているトナー６は、低電位の静電潜像画像部に付着し、静電潜像非画像部には付着しない。しかし、トナー６を負極性に帯電させる荷電粒子は、それ自身が正極性に帯電している。したがって、現像領域で自由状態にある荷電粒子は、静電潜像非画像部に付着する。このように、他の現像装置によれば、トナー６から分離した荷電粒子が現像領域で感光体１２の静電潜像非画像部に大量消費される。その結果、上述した現像装置３４に比べてキャリアの外周面に打ち込まれる荷電粒子の数が極めて少なく、スペントが付着したキャリアは十分なトナー荷電性能を持ち得ない。
【００４２】
ところで、上述の特許文献２で説明した現像装置では、荷電粒子は、トナーとキャリアのいずれの表面にも保持されることなく両者の間に比較的自由な状態で存在する。また、現像装置に初期導入された荷電粒子は、トナーの帯電極性とは逆の極性に帯電している。そのため、トナーと電気的に結合してトナーと共に現像ローラに供給された後、感光体上の静電潜像非画像部に付着して徐々に無くなり、それと共にトナーの荷電性が低下する。しかし、本願発明の現像装置では、上述のように、供給領域９０でトナー６から分離した荷電粒子は、その後素早くキャリアに保持されて回収ローラ５４のスリーブ６０の外周面に留まることから、トナー６と同じように現像ローラ４８を介して感光体１２に供給されて消費されることはないので、長期に亘って安定したトナー６の荷電性が得られる。もっとも、本実施例においてもいくらかの荷電粒子はトナー６と共に現像ローラ４８に供給されるが、荷電粒子８はトナー６と共に補給部から新たに補給されるため、無くなることはなく、よって、長期に亘って安定したトナー６の荷電性が得られる。
【００４３】
なお、実施形態では、トナー６とキャリアとの摩擦接触によりトナー６が負極性、キャリアが正極性に帯電される。また、荷電粒子は、トナー６との接触により該トナー６を負極性に帯電させるとともに、荷電粒子は正極性に帯電する。本発明に用いるトナー６、キャリア、荷電粒子の帯電性は、そのような組み合わせに限るものでない。具体的に、トナー６とキャリアとの摩擦接触によりトナー６が正極性、キャリアが負極性に帯電され、荷電粒子は、トナー６との接触により該トナー６を正極性に帯電するとともに、荷電粒子は負極性に帯電する組み合わせも考えられる。
【００４４】
〔４．具体的な材料〕
トナー６、キャリア、荷電粒子、および現像剤２に含まれる他の粒子の具体的な材料を説明する。
【００４５】
〔荷電粒子〕
好適に使用される荷電粒子は、トナー６の帯電極性に応じて適宜選択される。荷電粒子の個数平均粒径は、例えば、１００〜１０００ｎｍである。キャリアとの摩擦接触により負極性に帯電するトナー６を用いる場合、荷電粒子は、トナー６との接触により正極性に帯電する微粒子が用いられる。そのような微粒子は、例えば、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム、アルミナ等の無機微粒子やアクリル樹脂、ベンゾグァナミン樹脂、ナイロン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等の、熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂で構成できる。微粒子を構成する樹脂にトナーとの接触により正極性に帯電する正荷電制御剤を含有させてもよい。正荷電制御剤には、例えば、ニグロシン染料、四級アンモニウム塩等が使用できる。荷電粒子は含窒素モノマーで構成してもよい。含窒素モノマーを構成する材料には、例えば、アクリル酸２−ジメチルアミノエチル、アクリル酸２−ジエチルアミノエチル、メタクリル酸２−ジメチルアミノエチル、メタクリル酸２−ジエチルアミノエチル、ビニールピリジン、Ｎ−ビニールカルバゾール、ビニールイミダゾールがある。
【００４６】
キャリアとの摩擦接触により正極性に帯電するトナー６の場合、荷電粒子は、トナー６との接触により負極性に帯電する微粒子が用いられる。このような微粒子は、例えば、シリカ、酸化チタン等の無機微粒子、また、フッ素樹脂、ポリオレフィン樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂等の、熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂で構成された微粒子が使用できる。トナーとの接触により負極性に帯電する負荷電制御剤を、荷電粒子を構成する樹脂に含有させてもよい。負荷電制御剤には、例えば、サリチル酸系、ナフトール系のクロム錯体、アルミニウム錯体、鉄錯体、亜鉛錯体等を使用できる。荷電粒子は、含フッ素アクリル系モノマーや含フッ素メタクリル系モノマーの共重合体であってもよい。
【００４７】
荷電粒子の帯電性および疎水性を制御するために、無機微粒子の表面をシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコーンオイル等で表面処理してもよい。特に、無機微粒子に正極帯電性を付与する場合、アミノ基含有カップリング剤で表面処理することが好ましい。微粒子に負極性帯電性を付与する場合、フッ素基含有カップリング剤で表面処理することが好ましい。
【００４８】
〔トナー〕
トナー６には、画像形成装置１で従来から一般に使用されている公知のトナーを使用できる。トナー粒径は、例えば約３〜１５μｍである。バインダー樹脂中に着色剤を含有させたトナーや、荷電制御剤や離型剤を含有するトナーや、表面に添加剤を保持するトナーも使用できる。
【００４９】
トナー６は、例えば、粉砕法、乳化重合法、懸濁重合法等の公知の方法で製造できる。
【００５０】
〔バインダー樹脂〕
トナー６に使用されるバインダー樹脂は、限定的ではないが、例えば、スチレン系樹脂（スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体）、ポリエステル樹脂、エポキシ系樹脂、塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、またはそれらの樹脂を任意に混ぜ合わせたものである。バインダー樹脂は、軟化温度が約８０〜１６０℃の範囲、ガラス転移点が約５０〜７５℃の範囲であることが好ましい。
【００５１】
〔着色剤〕
着色剤は、公知の材料、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、活性炭、マグネタイト、ベンジンイエロー、パーマネントイエロー、ナフトールイエロー、フタロシアニンブルー、ファーストスカイブルー、ウルトラマリンブルー、ローズベンガル、レーキーレッド等を用いることができる。着色剤の添加量は、一般に、バインダー樹脂１００重量部に対して、２〜２０重量部であることが好ましい。
【００５２】
〔荷電制御剤〕
荷電制御剤は、従来から荷電制御剤として知られている材料が使用できる。具体的に、正極性に帯電するトナー６には、例えばニグロシン系染料、４級アンモニウム塩系化合物、トリフェニルメタン系化合物、イミダゾール系化合物、ポリアミン樹脂が荷電制御剤として使用できる。負極性に帯電するトナー６には、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｆｅ等の金属含有アゾ系染料、サリチル酸金属化合物、アルキルサリチル酸金属化合物、カーリックスアレーン化合物が荷電制御剤として使用できる。荷電制御剤は、バインダー樹脂１００重量部に対して、０．１〜１０重量部の割合で用いることが好ましい。
【００５３】
離型剤は、従来から離型剤として使用されている公知のものを使用できる。離型剤の材料には、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、カルナバワックス、サゾールワックス、又はそれらを適宜組み合わせた混合物が用いられる。離型剤は、バインダー樹脂１００重量部に対して、０．１〜１０重量部の割合で用いることが好ましい。
【００５４】
〔その他の添加剤〕
その他、現像剤の流動化を促進する流動化剤を添加してもよい。流動化剤には、例えば、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム等の無機微粒子や、アクリル樹脂、スチレン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の樹脂微粒子が使用できる。特にシランカップリング剤、チタンカップリング剤、およびシリコンオイル等で疎水化した材料を用いるのが好ましい。流動化剤は、トナー１００重量部に対して、０．１〜５重量部の割合で添加させることが好ましい。これら添加剤の個数平均一次粒径は９〜１００ｎｍであることが好ましい。
【００５５】
〔キャリア〕
キャリアは、従来から一般に使用されている公知のキャリアを使用できる。バインダー型キャリアやコート型キャリアのいずれを用いてもよい。キャリア粒径は、限定的ではないが、約１５〜１００μｍが好ましい。
【００５６】
バインダー型キャリアは、磁性体微粒子をバインダー樹脂中に分散させたものであり、表面に正極性または負極性に帯電する微粒子又はコーティング層を有するものが使用できる。バインダー型キャリアの極性等の帯電特性は、バインダー樹脂の材質、帯電性微粒子、表面コーティング層の種類によって制御できる。
【００５７】
バインダー型キャリアに用いられるバインダー樹脂としては、ポリスチレン系樹脂に代表されるビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ナイロン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などの熱可塑性樹脂、フェノール樹脂等の硬化性樹脂が例示される。
【００５８】
バインダー型キャリアの磁性体微粒子としては、マグネタイト、ガンマ酸化鉄等のスピネルフェライト、鉄以外の金属（Ｍｎ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｃｕ等）を一種または二種以上含有するスピネルフェライト、バリウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライト、表面に酸化層を有する鉄や合金の粒子を用いることができる。キャリアの形状は、粒状、球状、針状のいずれであってもよい。特に高磁化を要する場合には、鉄系の強磁性微粒子を用いることが好ましい。化学的な安定性を考慮すると、マグネタイト、ガンマ酸化鉄を含むスピネルフェライトやバリウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライトの強磁性微粒子を用いることが好ましい。強磁性微粒子の種類及び含有量を適宜選択することにより、所望の磁化を有する磁性樹脂キャリアを得ることができる。磁性体微粒子は磁性樹脂キャリア中に５０〜９０重量％の量で添加することが適当である。
【００５９】
バインダー型キャリアの表面コート材としては、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂等が用いられる。これらの樹脂をキャリア表面にコートし硬化させてコート層を形成することにより、キャリアの電荷付与能力を向上できる。
【００６０】
バインダー型キャリアの表面への帯電性微粒子あるいは導電性微粒子の固着は、例えば、磁性樹脂キャリアと微粒子とを均一混合し、磁性樹脂キャリアの表面にこれら微粒子を付着させた後、機械的・熱的な衝撃力を与えることにより微粒子を磁性樹脂キャリア中に打ち込むことで行われる。この場合、微粒子は、磁性樹脂キャリア中に完全に埋設されるのではなく、その一部が磁性樹脂キャリア表面から突出するように固定される。帯電性微粒子には、有機、無機の絶縁性材料が用いられる。具体的に、有機系の絶縁性材料としては、ポリスチレン、スチレン系共重合物、アクリル樹脂、各種アクリル共重合物、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素樹脂およびこれらの架橋物などの有機絶縁性微粒子がある。電荷付与能力および帯電極性は、帯電性微粒子の素材、重合触媒、表面処理等に調整できる。無機系の絶縁性材料としては、シリカ、二酸化チタン等の負極性に帯電する無機微粒子や、チタン酸ストロンチウム、アルミナ等の正極性に帯電する無機微粒子が用いられる。
【００６１】
コート型キャリアは、磁性体からなるキャリアコア粒子を樹脂で被覆したキャリアであり、バインダー型キャリア同様に、キャリア表面に正極性または負極性に帯電する帯電性微粒子を固着することができる。コート型キャリアの極性等の帯電特性は、表面コーティング層の種類や帯電性微粒子の選択により調整できる。コーティング樹脂は、バインダー型キャリアのバインダー樹脂と同様の樹脂が使用可能である。
【００６２】
トナー６とキャリアの混合比は所望のトナー帯電量が得られるよう調整されれば良く、トナー比はトナー６とキャリアとの合計量に対して３〜５０重量％、好ましくは６〜３０重量％が好ましい。
【００６３】
〔５．電界形成手段〕
供給領域９０で供給ローラ５４のスリーブ６０から現像ローラ４８にトナー６を効率的に移動させるために、現像ローラ４８と供給ローラ５４のスリーブ６０とは、第１の電界形成装置と電気的に接続されている。第１の電界形成装置は、現像ローラ４８の現像ローラ電位（ＶＢ）を制御するための第１の電源１１２と、供給ローラ５４のスリーブ６０の供給ローラ電位を制御するための第２の電源１１４とから構成されている。
【００６４】
また、現像領域９６で現像ローラ４８から感光体１２にトナー６を効率的に移動させるために、現像ローラ４８と感光体１２とは、第２の電界形成装置と電気的に接続されている。第２の電界形成装置は、現像ローラ４８の現像ローラ電位（ＶＢ）を制御するための第１の電源１１２と、感光体１２の潜像電位を制御するための電源とから構成されている。
【００６５】
また、回収領域９２で現像ローラ４８から回収ローラ１０２に未現像トナー等７をより効率的に移動させるために、現像ローラ４８と回収ローラ１０２とは、第３の電界形成装置と電気的に接続されている。第３の電界形成装置は、現像ローラ４８の現像ローラ電位（ＶＢ）を制御するための第１の電源１１２と、回収ローラ１０２の回収ローラ電位を制御するための第３の電源１１６とから構成されている。
【００６６】
供給ローラ５４や現像ローラ４８や回収ローラ１０２に印加される電位は、図７乃至１４に示すように、すべてが直流電圧である場合（図７）、一部が直流電圧＋交流電圧の場合（図８乃至１３）、すべてが直流電圧＋交流電圧である場合（図１４）の合計８通りがある。
【００６７】
図７は、供給ローラ電位と現像ローラ電位と回収ローラ電位のすべてが直流電圧である場合を示している。図８は、現像ローラ電位が直流電圧＋交流電圧であり、供給ローラ電位と回収ローラ電位が直流電圧である場合を示している。図９は、回収ローラ電位が直流電圧＋交流電圧であり、供給ローラ電位と現像ローラ電位が直流電圧である場合を示している。図１０は、供給ローラ電位が直流電圧＋交流電圧であり、現像ローラ電位と回収ローラ電位が直流電圧である場合を示している。図１１は、現像ローラ電位が直流電圧であり、供給ローラ電位と回収ローラ電位が直流電圧＋交流電圧である場合を示している。図１２は、供給ローラ電位が直流電圧であり、現像ローラ電位と回収ローラ電位が直流電圧＋交流電圧である場合を示している。図１３は、回収ローラ電位が直流電圧であり、供給ローラ電位と現像ローラ電位が直流電圧＋交流電圧である場合を示している。図１４は、供給ローラ電位と現像ローラ電位と回収ローラ電位のすべてが直流電圧＋交流電圧である場合を示している。
【００６８】
まず、印加される電圧のすべてが直流電圧である場合について図７を参照しながら説明する。
【００６９】
現像ローラ４８に接続された第１の電源１１２は、現像ローラ４８とグランド１２６との間に接続された直流電源であり、トナー６の帯電極性と同一極性の直流の現像ローラ電圧を現像ローラ４８に印加している。第２の電源１１４は、供給ローラ５４のスリーブ６０とグランド１２６との間に接続された直流電源であり、トナー６の帯電極性と同一極性で且つ現像ローラ電圧よりも低電位で直流の供給ローラ電圧を供給ローラ５４のスリーブ６０に印加している。この結果、供給領域９０では、現像ローラ４８と供給ローラ５４のスリーブ６０との間に形成された直流電界の作用を受けて、負極性に帯電しているトナー６がスリーブ６０から現像ローラ４８に電気的に吸引される。このとき、正極性に帯電しているキャリアは、供給ローラ５４のスリーブ６０から現像ローラ４８に吸引されることはない。また、現像領域９６では、現像ローラ４８上に保持されている負極性のトナー６が、現像ローラ４８の現像ローラ電位と静電潜像画像部の潜像電位との間の電位差に基づき、静電潜像画像部に付着する。このとき、負極性のトナー６は、現像ローラ４８の現像ローラ電位と静電潜像非画像部の潜像電位との間の電位差により、静電潜像非画像部に付着することはない。また、第３の電源１１６は、回収ローラ１０２のスリーブ１０６とグランド１２６との間に接続された直流電源であり、トナー６の帯電極性と同一極性で且つ現像ローラ電圧よりも高電位で直流の回収ローラ電圧を回収ローラ１０６のスリーブ１０６に印加する。この結果、回収領域９２では、現像ローラ４８と回収ローラ１０２のスリーブ１０６との間に形成された直流電界の作用を受けて、負極性に帯電している未現像トナー等７が現像ローラ４８から回収ローラ１０２のスリーブ１０６に電気的に吸引される。ところで、未現像トナー等７に付随していて正極性に帯電している荷電粒子は、現像ローラ４８に引き寄せられるが、直流電界の作用で荷電粒子の可動状態が増していると考えられるので、磁気ブラシによる強力な掻き取り作用で回収ローラ１０２の側に回収される。
【００７０】
次に、印加される電圧の一部が直流電圧＋交流電圧である場合について図９を参照しながら説明する。
【００７１】
第１の電源１１２は、現像ローラ４８とグランド１２６との間に直流電圧を印加しているが、回収ローラ１０２に接続された第３の電源１１６は、回収ローラ１０２とグランド１２６との間に直流電圧＋交流電圧を印加している。第１の電源１１２は、トナー６の帯電極性と同一極性の直流の現像ローラ電圧を現像ローラ４８に印加している。第３の電源１１６において、直流電源は、トナー６の帯電極性と同一極性で且つ現像ローラ電圧よりも高電位で直流の回収ローラ電圧を回収ローラ１０２に印加し、交流電源は、回収ローラ１０２とグランド１２６との間にピーク・ツー・ピーク電圧が例えば５０ボルトの交流電圧を印加して、平均回収ローラ電位ＶＲavgを印加する。その結果、回収領域９２では、現像ローラ４８と回収ローラ１０２のスリーブ１０６との間に形成された脈流電界の作用を受けて、負極性に帯電している未現像トナー等７が現像ローラ４８から回収ローラ１０２のスリーブ１０６に電気的に吸引されて回収される。ところで、未現像トナー等７に付随していて正極性に帯電している荷電粒子は、現像ローラ４８に一時的に引き寄せられるが、脈流電界の作用で荷電粒子の可動状態が増していると考えられるので、磁気ブラシによる強力な掻き取り作用で回収ローラ１０２の側に回収される。
【００７２】
次に、印加される電圧のすべてが直流電圧＋交流電圧である場合について図１４を参照しながら説明する。
【００７３】
現像ローラ４８に接続された第１の電源１１２は、現像ローラ４８とグランド１２６との間に直流電圧＋交流電圧を印加している。回収ローラ１０２に接続された第３の電源１１６は、回収ローラ１０２とグランド１２６との間に直流電圧＋交流電圧を印加している。第１の電源１１２において、直流電源は、トナー６の帯電極性と同一極性で且つ直流の回収ローラ電圧を回収ローラ１０２に印加し、交流電源は、現像ローラ４８とグランド１２６との間にピーク・ツー・ピーク電圧が例えば５０ボルトの交流電圧を印加して、平均現像ローラ電位ＶＢavgを印加する。第３の電源１１６において、直流電源は、トナー６の帯電極性と同一極性で且つ平均現像ローラ電位ＶＢavgよりも高電位で直流の回収ローラ電圧を回収ローラ１０２に印加し、交流電源は、回収ローラ１０２とグランド１２６との間にピーク・ツー・ピーク電圧が例えば５０ボルトの交流電圧を印加して、平均回収ローラ電位ＶＲavgを印加する。その結果、回収領域９２では、現像ローラ４８と回収ローラ１０２のスリーブ１０６との間に形成された脈流電界の作用を受けて、負極性に帯電している未現像トナー等７が現像ローラ４８から回収ローラ１０２のスリーブ１０６に電気的に吸引される。ところで、未現像トナー等７に付随していて正極性に帯電している荷電粒子は、現像ローラ４８に一時的に引き寄せられるが、脈流電界の作用で荷電粒子の可動状態が増していると考えられるので、磁気ブラシによる強力な掻き取り作用で回収ローラ１０２の側に回収される。
【００７４】
〔実験〕
図１の現像装置３４を備えた画像形成装置１を用いて、電界印加の効果を調べた。
【００７５】
〔トナー〕
トナー６の製造方法は以下のとおりである。湿式造粒法で作成された体積平均粒径約６．５μｍのトナー母材１００重量部に、複数の添加剤−第１の疎水性シリカ０．２重量部、第２の疎水性シリカ０．５重量部、疎水性酸化チタン０．５重量部−を添加した。次に、三井鉱山社製のヘンシェルミキサを用い、添加剤が添加されたトナー母材を攪拌して添加剤をトナー母材の表面に付着させ、負極帯電性のトナー６を得た。ミキサの回転速度は４０ｍ／秒、攪拌時間は３分間であった。第１の疎水性シリカは、個数平均一次粒径１６ｎｍのシリカ（＃１３０：日本アエロジル社製）を疎水化剤のヘキサメチルジラザン（ＨＭＤＳ）で表面処理して得たものである。第２の疎水性シリカは、固体平均一次粒径２０ｎｍのシリカ（＃９０：日本アエロジル社製）をＨＭＤＳで表面処理して得たものである。疎水性酸化チタンは、個数平均一次粒径３０ｎｍのアナターゼ型酸化チタンを、水系湿式環境で、疎水化剤のイソブチルトリメトキシシランにより表面処理して得たものである。
【００７６】
〔荷電粒子〕
上記トナー６に、荷電粒子として個数平均粒径３５０ｎｍのチタン酸ストロンチウムを添加した。荷電粒子の添加量は、トナー６に含まれるトナー母材粒子１００重量部に対して、２重量部であった。次に、荷電粒子が添加されたトナー６を三井鉱山社製のヘンシェルミキサで攪拌し、トナー６の表面に荷電粒子を付着させた。ミキサの回転速度は４０ｍ／秒、攪拌時間は３分間であった。
【００７７】
〔キャリア〕
実験に用いたキャリアは、コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製bizhub C350キャリアである。このキャリアは、磁性体からなるキャリアコア粒子にアクリル系樹脂をコーティングしたコート型キャリアである。
【００７８】
〔実施例１〕
現像装置３４は、図１に示す形態の現像装置を使用した。現像剤２は、上述のキャリアとトナー６と荷電粒子とを含んでいる。現像剤中のトナー比率を８％に調整した。トナー比率は、現像剤全体の重量に対する、トナー６と荷電粒子を含む添加材との合計重量の割合である。電界形成のために、図９に示したように、回収ローラ１０２のスリーブ１０６に直流電圧＋交流電圧を印加し、供給ローラ５４のスリーブ６０及び現像ローラ４８に直流電圧を印加する形態を採用した。例えば、供給ローラ５４のスリーブ６０に直流電圧−５５０ボルトを印加し、現像ローラ４８には、直流電圧−４５０ボルトを印加し、回収ローラ１０２のスリーブ１０６に、直流電圧−４００ボルトに対して、周波数：２ｋＨｚ、振幅：４００Ｖ、デューティ比：５０％の矩形波の交流電圧を重畳して印加した。
【００７９】
現像ローラ４８に印加される現像ローラ電位ＶＢの平均値（ＶＢavg）及び回収ローラ１０２のスリーブ１０６に印加される回収ローラ電位ＶＲの平均値（ＶＲavg）との間の差と、現像ローラ４８と回収ローラ１０２のスリーブ１０６との間隙（Dsr）すなわち回収ギャップ１０８とを、それぞれ、表１乃至４のように変化させて、電界印加効果を調べる実験を行った。
【００８０】
ここで、電界強度とは、回収ローラ電位ＶＲの平均値と現像ローラ電位ＶＢの平均値との間の電位差（ＶＲavg−ＶＢavg）を間隙（Dsr）で除したもの（（ＶＲavg−ＶＢavg）／Dsr）である。各ローラに印加される電位は、図７乃至１４に示すように、すべてが直流である場合（図７）、一部が直流＋交流である場合（図８乃至１３）、すべてが直流＋交流である場合（図１４）の合計８通りがある。交流電圧を含む場合を考慮して、現像ローラ電位ＶＢの平均値をＶＢavg、回収ローラ電位ＶＲの平均値をＶＲavgとしている。また、１万枚耐刷後の現像ローラ４８上の汚染（紙上での白斑点ノイズ）の有無及び、画像メモリの有無を、電界印加効果の評価基準とした。
【００８１】
【表１】
2008225329.tif 000003
【００８２】
【表２】
2008225329.tif 000004
【００８３】
【表３】
2008225329.tif 000005
【００８４】
【表４】
2008225329.tif 000006
【００８５】
表１乃至４は、現像ローラ４８と回収ローラ１０２のスリーブ１０６との間隙（Dsr）すなわち回収ギャップ１０８を、それぞれ、２５μｍ、２８μｍ、３０μｍ、３５μｍに変化させた場合に関する実験結果を示している。回収ローラ電位ＶＲの平均値と現像ローラ電位ＶＢの平均値との間の電位差（ＶＲavg−ＶＢavg）は同じであるが、間隙（Dsr）を変化させているので、現像ローラ４８と回収ローラ１０２のスリーブ１０６との間の電界強度が変化している。
【００８６】
表１乃至４の実験結果からわかるように、−１８００ｋＶ・ｍ−１≦（ＶＲavg−ＶＢavg）／Dsr≦１８００ｋＶ・ｍ−１の関係を満たしていれば、現像ローラ４８上に保持された未現像トナー等７が移動しやすくなって、回収ローラ１０２のトナー掻き取り能力をさらに向上させることができるので、１万枚耐刷後の現像ローラ４８上の汚染（紙上での白斑点ノイズ）が無く、画像メモリも無い、良好な現像装置を得ることができた。なお、上記実施例１は、図９に示したように、回収ローラ１０２のスリーブ１０６に直流電圧＋交流電圧を印加し、供給ローラ５４のスリーブ６０及び現像ローラ４８に直流電圧を印加する場合であるが、図７、８、１０、１１、１２、１３、１４に示した他の電界印加形態でも、同様の結果が得られた。
【００８７】
次に、図２を参照しながら、本発明の第２実施形態に係る画像形成装置１及び当該装置に使用される現像装置３４について説明するが、基本的な構成は同様であるので、前述した第１実施形態に係る画像形成装置１及び現像装置３４と共通する部分を省略して両者の相違点を中心に説明する。
【００８８】
第２実施形態に係る画像形成装置１及び現像装置３４は、回収ローラ１０２ａが現像ローラ４８に対して接触していることを特徴としている。
【００８９】
現像装置３４は、現像剤２を搬送する供給ローラ５４と、供給領域９０を介して供給ローラ５４に対向し、現像ギャップ５０を介して静電潜像担持体１２に対向して、トナー６を搬送する現像ローラ４８と、現像ローラ４８に対向するとともに、静電潜像担持体１２上での静電潜像の可視像化に供されなかった未現像トナー等７を搬送する回収ローラ１０２ａと、を備えている。
【００９０】
そして、現像装置３４は、供給ローラ５４に対して供給ローラ電位を印加するとともに現像ローラ５４に対して現像ローラ電位を印加することによって第１の電界を形成して、供給ローラ５４が保持している現像剤２中のトナー６を現像ローラ４８に移動させる第１の電界形成装置と、現像ローラ４８に対して現像ローラ電位を印加するとともに静電潜像担持体１２に対して潜像電位を印加することによって第２の電界を形成して、現像ローラ４８が保持しているトナー６を静電潜像担持体１２の静電潜像に移動させて静電潜像を可視像化する第２の電界形成装置と、現像ローラ５４に対して現像ローラ電位を印加するとともに回収ローラ１０２ａに対して回収ローラ電位を印加することによって第３の電界を形成して、現像ローラ４８が保持している未現像トナー等７を回収ローラ１０２ａに移動させる第３の電界形成装置と、を備えている。
【００９１】
現像剤２は、第１の極性に帯電されるトナー６と、摩擦接触によってトナー６の第１の極性とは逆の第２の極性に帯電されるキャリアと、トナー６の表面に離脱可能に保持された状態で供給され、トナー６の表面から分離したあとにキャリアの表面に保持される第２の極性に帯電された荷電粒子と、を含んでいる。
【００９２】
現像装置３４のハウジング４２の内部に配設された回収ローラ１０２ａは、円筒状の部材であり、現像ローラ４８と平行に且つ現像ローラ４８の外周面に対して、回転可能に配置されている。現像ローラ４８に対して接触配置された回収ローラ１０２ａは、円筒状の芯金の外周面に、発泡ウレタンで形成された構成をしている。そして、回収ローラ１０２ａが現像ローラ４８に対して接触するように構成されている。
【００９３】
図示しないモータの駆動に基づいて、現像ローラ４８が反時計回りに回転し、回収ローラ１０２ａが時計回りに回転する。したがって、両者は、対向する領域において互いに反対方向に回転する、いわゆるウイズ回転している。現像に供されなかった未現像トナー及び該未現像トナーに付随している荷電粒子（未現像トナー等７）は、現像ローラ４８の外周面に保持されながら、回収ローラ１０２ａの近くまで搬送される。回収領域９２では、現像ローラ４８上の未現像トナー等７が、発泡ウレタンで掻き取られて回収ローラ１０２ａの発泡ウレタン部分で回収される。
【００９４】
図２の現像装置３４での電界印加の効果を調べるために、以下のような実験を行った。
〔実施例２〕
現像剤２は、上述のキャリアとトナー６と荷電粒子とを含んでいる。現像剤中のトナー比率を８％に調整した。トナー比率は、現像剤全体の重量に対する、トナー６と荷電粒子を含む添加材との合計重量の割合である。電界形成のために、図９に示したように、回収ローラ１０２ａに直流電圧＋交流電圧を印加し、供給ローラ５４のスリーブ６０及び現像ローラ４８に直流電圧を印加する形態を採用した。例えば、供給ローラ５４のスリーブ６０に直流電圧−５５０ボルトを印加し、現像ローラ４８には、直流電圧−４５０ボルトを印加し、回収ローラ１０２ａに、直流電圧−４００ボルトに対して、周波数：２ｋＨｚ、振幅：４００Ｖ、デューティ比：５０％の矩形波の交流電圧を重畳して印加した。
【００９５】
現像ローラ４８に印加される現像ローラ電位ＶＢの平均値（ＶＢavg）及び回収ローラ１０２ａに印加される回収ローラ電位ＶＲの平均値（ＶＲavg）との間の差を、表５のように変化させて、電界印加効果を調べる実験を行った。
【００９６】
各ローラに印加される電位は、図７乃至１４に示すように、すべてが直流である場合（図７）、一部が直流＋交流である場合（図８乃至１３）、すべてが直流＋交流である場合（図１４）の合計８通りがある。交流電圧を含む場合を考慮して、現像ローラ電位ＶＢの平均値をＶＢavg、回収ローラ電位ＶＲの平均値をＶＲavgとしている。また、１万枚耐刷後の現像ローラ４８上の汚染（紙上での白斑点ノイズ）の有無及び、画像メモリの有無を、電界印加効果の評価基準とした。
【００９７】
【表５】
2008225329.tif 000007
【００９８】
表５は、回収ローラ１０２ａの回収ローラ電位ＶＲの平均値と現像ローラ４８の現像ローラ電位ＶＢの平均値との間の電位差（ＶＲavg−ＶＢavg）を変化させたときの画像品質を比較している。
【００９９】
表５の実験結果からわかるように、−５０Ｖ≦ＶＲavg−ＶＢavg≦５０Ｖの関係を満たしていれば、現像ローラ４８上に保持された未現像トナー等７が移動しやすくなって、回収ローラ１０２ａのトナー掻き取り能力をさらに向上させることができるので、１万枚耐刷後の現像ローラ４８上の汚染（紙上での白斑点ノイズ）が無く、画像メモリも無い、良好な現像装置を得ることができた。なお、上記実施例２は、図９に示したように、回収ローラ１０２ａに直流電圧＋交流電圧を印加し、供給ローラ５４のスリーブ６０及び現像ローラ４８に直流電圧を印加する場合であるが、図７、８、１０、１１、１２、１３、１４に示した他の電界印加形態でも、同様の結果が得られた。
【０１００】
なお、多くの未現像トナー等７が発泡ウレタン部分で回収されると、その回収能力が次第に低下するので、現像処理に関与しない非現像動作時に、回収された未現像トナー等７を適宜放出することが好適である。
【０１０１】
例えば、回収用に印加される第３の電界と逆の電界を印加して、発泡ウレタン部分に回収されていた未現像トナー等７を現像ローラ４８に移動させる。そして、未現像トナー等７を現像ローラ４８上に保持させながら供給ローラ５４の近傍まで搬送し、供給用に印加される第１の電界と逆の電界を印加して、現像ローラ４８上に保持されていた未現像トナー等７を供給ローラ５４に移動させる。さらに、供給ローラ５４の磁石体５８の磁極Ｓ２，Ｓ３によって形成される反発磁界によって供給ローラ５４のスリーブ６０の外周面から放出され、後室内に存在する現像剤２と混合して回収される。
【０１０２】
また、回収用に印加される第３の電界と同じ電界を印加して、発泡ウレタン部分に回収されていた荷電粒子を現像ローラ４８に移動させる。そして、荷電粒子を現像ローラ４８上に保持させながら供給ローラ５４の近傍まで搬送し、供給用に印加される第１の電界と同じ電界を印加して、現像ローラ４８上に保持されていた荷電粒子を供給ローラ５４に移動させる。さらに、供給ローラ５４の磁石体５８の磁極Ｓ２，Ｓ３によって形成される反発磁界によって供給ローラ５４のスリーブ６０の外周面から荷電粒子が放出され、後室内に存在する現像剤２と混合して回収される。
【０１０３】
次に、図３を参照しながら、本発明の第３実施形態に係る画像形成装置１及び当該装置に使用される現像装置３４について説明するが、基本的な構成は上記第１実施形態及び第２実施形態と同様であるので、前述した第１実施形態及び第２実施形態に係る画像形成装置１及び現像装置３４と共通する部分を省略して両者の相違点を中心に説明する。
【０１０４】
第３実施形態に係る画像形成装置１及び現像装置３４は、回収ローラ１０２ｂが現像ローラ４８に対して接触していることに加えて、回収ローラ１０２ｂがブラシ体から構成されていることを特徴としている。
【０１０５】
現像装置３４のハウジング４２の内部に配設された回収ローラ１０２ｂは、円筒状の部材であり、現像ローラ４８と平行に且つ現像ローラ４８の外周面に対して、回転可能に配置されている。現像ローラ４８に対して接触配置された回収ローラ１０２ｂは、円筒状の芯金の外周面に、ブラシ体（例えば、ナイロン製）が形成された構成をしている。そして、回収ローラ１０２ｂのブラシ体が現像ローラ４８に対して接触するように構成されている。
【０１０６】
図示しないモータの駆動に基づいて、現像ローラ４８が反時計回りに回転し、回収ローラ１０２ｂが時計回りに回転する。したがって、両者は、対向する領域において互いに反対方向に回転する、いわゆるウイズ回転している。現像に供されなかった未現像トナー及び該未現像トナーに付随している荷電粒子（未現像トナー等７）は、現像ローラ４８の外周面に保持されながら、回収ローラ１０２ｂの近くまで搬送される。回収領域９２では、現像ローラ４８上の未現像トナー等７が、ブラシ体で掻き取られて回収ローラ１０２ｂのブラシ体に回収される。
【０１０７】
図３の現像装置３４での電界印加の効果を調べるために、前述と同様の実験を行った。
〔実施例３〕
現像剤２は、上述のキャリアとトナー６と荷電粒子とを含んでいる。現像剤２中のトナー比率を８％に調整した。トナー比率は、現像剤全体の重量に対する、トナー６と荷電粒子を含む添加材との合計重量の割合である。電界形成のために、図９に示したように、回収ローラ１０２ｂに直流電圧＋交流電圧を印加し、供給ローラ５４のスリーブ６０及び現像ローラ４８に直流電圧を印加する形態を採用した。例えば、供給ローラ５４のスリーブ６０に直流電圧−５５０ボルトを印加し、現像ローラ４８には、直流電圧−４５０ボルトを印加し、回収ローラ１０２ｂに、直流電圧−４００ボルトに対して、周波数：２ｋＨｚ、振幅：４００Ｖ、デューティ比：５０％の矩形波の交流電圧を重畳して印加した。
【０１０８】
現像ローラ４８に印加される現像ローラ電位ＶＢの平均値（ＶＢavg）及び回収ローラ１０２ｂに印加される回収ローラ電位ＶＲの平均値（ＶＲavg）との間の差を、表６のように変化させて、電界印加効果を調べる実験を行った。
【０１０９】
各ローラに印加される電位は、図７乃至１４に示すように、すべてが直流である場合（図７）、一部が直流＋交流である場合（図８乃至１３）、すべてが直流＋交流である場合（図１４）の合計８通りがある。交流電圧を含む場合を考慮して、現像ローラ電位ＶＢの平均値をＶＢavg、回収ローラ電位ＶＲの平均値をＶＲavgとしている。また、１万枚耐刷後の現像ローラ４８上の汚染（紙上での白斑点ノイズ）の有無及び、画像メモリの有無を、電界印加効果の評価基準とした。
【０１１０】
【表６】
2008225329.tif 000008
【０１１１】
表６は、回収ローラ１０２ｂの回収ローラ電位ＶＲの平均値と現像ローラ４８の現像ローラ電位ＶＢの平均値との間の電位差（ＶＲavg−ＶＢavg）を変化させたときの画像品質を比較している。
【０１１２】
表６の実験結果からわかるように、−５０Ｖ≦ＶＲavg−ＶＢavg≦５０Ｖの関係を満たしていれば、現像ローラ４８上に保持された未現像トナー等７が移動しやすくなって、回収ローラ１０２ｂのトナー掻き取り能力をさらに向上させることができるので、１万枚耐刷後の現像ローラ４８上の汚染（紙上での白斑点ノイズ）が無く、画像メモリも無い、良好な現像装置を得ることができた。なお、上記実施例３は、図９に示したように、回収ローラ１０２ｂに直流電圧＋交流電圧を印加し、供給ローラ５４のスリーブ６０及び現像ローラ４８に直流電圧を印加する場合であるが、図７、８、１０、１１、１２、１３、１４に示した他の電界印加形態でも、同様の結果が得られた。
【０１１３】
なお、多くの未現像トナー等７がブラシ体部分で回収されると、その回収能力が次第に低下するので、現像処理に関与しない非現像動作時に、回収された未現像トナー等７を適宜放出することが好適である。
【０１１４】
例えば、回収用に印加される第３の電界と逆の電界を印加して、ブラシ体部分に回収されていた未現像トナー等７を現像ローラ４８に移動させる。そして、未現像トナー等７を現像ローラ４８上に保持させながら供給ローラ５４の近傍まで搬送し、供給用に印加される第１の電界と逆の電界を印加して、現像ローラ４８上に保持されていた未現像トナー等７を供給ローラ５４に移動させる。さらに、供給ローラ５４の磁石体５８の磁極Ｓ２，Ｓ３によって形成される反発磁界によって供給ローラ５４のスリーブ６０の外周面から放出され、後室内に存在する現像剤２と混合して回収される。
【０１１５】
また、回収用に印加される第３の電界と同じ電界を印加して、ブラシ体部分に回収されていた荷電粒子を現像ローラ４８に移動させる。そして、荷電粒子を現像ローラ４８上に保持させながら供給ローラ５４の近傍まで搬送し、供給用に印加される第１の電界と同じ電界を印加して、現像ローラ４８上に保持されていた荷電粒子を供給ローラ５４に移動させる。さらに、供給ローラ５４の磁石体５８の磁極Ｓ２，Ｓ３によって形成される反発磁界によって供給ローラ５４のスリーブ６０の外周面から荷電粒子が放出され、後室内に存在する現像剤２と混合して回収される。
【０１１６】
次に、図４を参照しながら、本発明の第４実施形態に係る画像形成装置１及び当該装置に使用される現像装置３４について説明するが、基本的な構成は上記第１実施形態乃至第３実施形態と同様であるので、前述した第１実施形態乃至第３実施形態に係る画像形成装置１及び現像装置３４と共通する部分を省略して両者の相違点を中心に説明する。
【０１１７】
第４実施形態に係る画像形成装置１及び現像装置３４は、回収ローラ１０２が現像ローラ４８に対して非接触で配置されていることに加えて、ブラシ体から構成されている回収ローラ１０２ｂが現像ローラ４８に対して接触して配置されていることを特徴としている。
【０１１８】
回転不能に固定された磁石体１０４と、磁石体１０４の周囲を回転可能に支持された円筒スリーブ１０６を有して上述したのと同様の回収ローラ１０２が、現像ローラ４８に対して所定の回収ギャップ１０８を介して離間配置されている。したがって、回収領域９２では、回収ローラ１０２の磁石体１０４の磁極Ｎ１の磁力線に沿って形成されている磁気ブラシによって、現像ローラ４８上の未現像トナー等７が掻き取られて回収ローラ１０２のスリーブ１０６に回収される。
【０１１９】
また、円筒状の芯金の外周面に、ブラシ体（例えば、ナイロン製）が形成された構成をして上述したのと同様の回収ローラ１０２ｂが、現像ローラ４８に対して接触配置されている。したがって、供給ローラ５４寄りの回収領域９２では、現像ローラ４８上の未現像トナー等７が、回収ローラ１０２ｂのブラシ体で掻き取られて回収ローラ１０２ｂのブラシ体に回収される。
【０１２０】
図４の現像装置３４での電界印加の効果を調べるために、前述と同様の実験を行った。
〔実施例４〕
現像剤２は、上述のキャリアとトナー６と荷電粒子とを含んでいる。現像剤２中のトナー比率を８％に調整した。トナー比率は、現像剤全体の重量に対する、トナー６と荷電粒子を含む添加材との合計重量の割合である。
【０１２１】
非接触タイプの回収ローラ１０２での電界形成のために、図９に示したように、回収ローラ１０２のスリーブ１０６に直流電圧＋交流電圧を印加し、供給ローラ５４のスリーブ６０及び現像ローラ４８に直流電圧を印加する形態を採用した。例えば、供給ローラ５４のスリーブ６０に直流電圧−５５０ボルトを印加し、現像ローラ４８には、直流電圧−４５０ボルトを印加し、回収ローラ１０２のスリーブ１０６に、直流電圧−４００ボルトに対して、周波数：２ｋＨｚ、振幅：４００Ｖ、デューティ比：５０％の矩形波の交流電圧を重畳して印加した。
【０１２２】
非接触タイプの回収ローラ１０２での電界を、以下の表７のように変化させて、電界印加効果を調べる実験を行った。
【０１２３】
各ローラに印加される電位は、図７乃至１４に示すように、すべてが直流である場合（図７）、一部が直流＋交流である場合（図８乃至１３）、すべてが直流＋交流である場合（図１４）の合計８通りがある。交流電圧を含む場合を考慮して、現像ローラ電位ＶＢの平均値をＶＢavg、回収ローラ電位ＶＲの平均値をＶＲavgとしている。また、１万枚耐刷後の現像ローラ４８上の汚染（紙上での白斑点ノイズ）の有無及び、画像メモリの有無を、電界印加効果の評価基準とした。
【０１２４】
【表７】
2008225329.tif 000009
【０１２５】
表７の実験結果からわかるように、−１８００ｋＶ・ｍ−１≦（ＶＲavg−ＶＢavg）／Dsr≦１８００ｋＶ・ｍ−１の関係を満たしていれば、現像ローラ４８上に保持された未現像トナー等７が移動しやすくなって、回収ローラ１０２のトナー掻き取り能力をさらに向上させることができるとともに、回収ローラ１０２ｂのブラシ体の掻き取り能力も加わるので、１万枚耐刷後の現像ローラ４８上の汚染（紙上での白斑点ノイズ）が無く、画像メモリも無い、良好な現像装置を得ることができた。なお、上記実施例４は、図９に示したように、回収ローラ１０２のスリーブ１０６に直流電圧＋交流電圧を印加し、供給ローラ５４のスリーブ６０及び現像ローラ４８に直流電圧を印加する場合であるが、図７、８、１０、１１、１２、１３、１４に示した他の電界印加形態でも、同様の結果が得られた。
【０１２６】
次に、図５を参照しながら、本発明の第５実施形態に係る画像形成装置１及び当該装置に使用される現像装置３４について説明するが、基本的な構成は上記第１実施形態乃至第４実施形態と同様であるので、前述した第１実施形態乃至第４実施形態に係る画像形成装置１及び現像装置３４と共通する部分を省略して両者の相違点を中心に説明する。
【０１２７】
第５実施形態に係る画像形成装置１及び現像装置３４は、発泡ウレタンで覆われた２つの回収ローラ１０２ａが現像ローラ４８に対して接触している状態でそれぞれ配置されていることを特徴としている。
【０１２８】
感光体１２寄りの回収領域９２において、円筒状の芯金の外周面に、発泡ウレタンで形成された構成の回収ローラ１０２ａが、現像ローラ４８に対して接触配置されている。同様に、供給ローラ５４寄りの回収領域９２においても、円筒状の芯金の外周面に、発泡ウレタンで形成された構成の回収ローラ１０２ａが、現像ローラ４８に対して接触配置されている。感光体１２寄りの回収領域９２に配設されている回収ローラ１０２ａは、回収ローラ１０２ａの回収ローラ電位を制御するための第３の電源１１６に電気的に接続されている。したがって、感光体１２寄りの回収領域９２では、現像ローラ４８上の未現像トナー等７が、回収ローラ１０２ａの発泡ウレタンによる掻き取りと、第３の電界印加装置による電界印加とによって、回収ローラ１０２ａの発泡ウレタンに回収される。また、供給ローラ５４寄りの回収領域９２では、現像ローラ４８上の未現像トナー等７が、回収ローラ１０２ａの発泡ウレタンによる掻き取りによって、回収ローラ１０２ａの発泡ウレタンに回収される。
【０１２９】
図５の現像装置３４での電界印加の効果を調べるために、前述と同様の実験を行った。
〔実施例５〕
現像剤２は、上述のキャリアとトナー６と荷電粒子とを含んでいる。現像剤２中のトナー比率を８％に調整した。トナー比率は、現像剤全体の重量に対する、トナー６と荷電粒子を含む添加材との合計重量の割合である。
【０１３０】
発泡ウレタン接触タイプの回収ローラ１０２ａでの電界形成のために、図９に示したように、感光体１２寄りの回収ローラ１０２ａに直流電圧＋交流電圧を印加し、供給ローラ５４のスリーブ６０及び現像ローラ４８に直流電圧を印加する形態を採用した。例えば、供給ローラ５４のスリーブ６０に直流電圧−５５０ボルトを印加し、現像ローラ４８には、直流電圧−４５０ボルトを印加し、回収ローラ１０２のスリーブ１０６に、直流電圧−４００ボルトに対して、周波数：２ｋＨｚ、振幅：４００Ｖ、デューティ比：５０％の矩形波の交流電圧を重畳して印加した。
【０１３１】
発泡ウレタン接触タイプの回収ローラ１０２ａでの電位差を、以下の表８のように変化させて、電界印加効果を調べる実験を行った。
【０１３２】
各ローラに印加される電位は、図７乃至１４に示すように、すべてが直流である場合（図７）、一部が直流＋交流である場合（図８乃至１３）、すべてが直流＋交流である場合（図１４）の合計８通りがある。交流電圧を含む場合を考慮して、現像ローラ電位ＶＢの平均値をＶＢavg、回収ローラ電位ＶＲの平均値をＶＲavgとしている。また、１万枚耐刷後の現像ローラ４８上の汚染（紙上での白斑点ノイズ）の有無及び、画像メモリの有無を、電界印加効果の評価基準とした。
【０１３３】
【表８】
2008225329.tif 000010
【０１３４】
表８は、回収ローラ１０２ａの回収ローラ電位ＶＲの平均値と現像ローラ４８の現像ローラ電位ＶＢの平均値との間の電位差（ＶＲavg−ＶＢavg）を変化させたときの画像品質を比較している。
【０１３５】
表８の実験結果からわかるように、−５０Ｖ≦ＶＲavg−ＶＢavg≦５０Ｖの関係を満たしていれば、現像ローラ４８上に保持された未現像トナー等７が移動しやすくなって、感光体１２寄りの回収ローラ１０２ａのトナー掻き取り能力をさらに向上させることができることに加えて、供給ローラ５４寄りの回収ローラ１０２ａの発泡ウレタンによって掻き取られるので、１万枚耐刷後の現像ローラ４８上の汚染（紙上での白斑点ノイズ）が無く、画像メモリも無い、良好な現像装置を得ることができた。なお、上記実施例５は、図９に示したように、回収ローラ１０２ａに直流電圧＋交流電圧を印加し、供給ローラ５４のスリーブ６０及び現像ローラ４８に直流電圧を印加する場合であるが、図７、８、１０、１１、１２、１３、１４に示した他の電界印加形態でも、同様の結果が得られた。
【０１３６】
次に、図６を参照しながら、本発明の第６実施形態に係る画像形成装置１及び当該装置に使用される現像装置３４について説明するが、基本的な構成は上記第１実施形態と同様であるので、前述した第１実施形態に係る画像形成装置１及び現像装置３４と共通する部分を省略して両者の相違点を中心に説明する。
【０１３７】
第６実施形態に係る画像形成装置１及び現像装置３４は、回収ローラ１０２が現像ローラ４８に対して非接触で配置されていることに加えて、回収ローラ１０２と現像ローラ４８とが対向する現像ローラ４８の対向部の内部にも、回収ローラ１０２の磁極と逆の磁極が配置されていることを特徴としている。
【０１３８】
回転不能に固定された磁石体１０４と、磁石体１０４の周囲を回転可能に支持された円筒スリーブ１０６を有して上述したのと同様の回収ローラ１０２が、現像ローラ４８に対して所定の回収ギャップ１０８を介して離間配置されている。さらに、回収ローラ１０２と現像ローラ４８とが対向する現像ローラ４８の対向部の内部にも、回収ローラ１０２の磁極Ｎ１と逆の磁極Ｓ１が配置されている。したがって、回収領域９２では、回収ローラ１０２の磁極Ｎ１と現像ローラ４８の磁極Ｓ１とからなる互いに引き合う磁極対から形成された磁気ブラシの穂がさらに立つことによって、磁気ブラシによるトナーせき止め能力がさらにアップするので、未現像トナー７等を非接触でより効率的に掻き取ることができる。
【０１３９】
図６の現像装置３４での電界印加の効果を調べるために、前述と同様の実験を行った。
〔実施例６〕
現像剤２は、上述のキャリアとトナー６と荷電粒子とを含んでいる。現像剤２中のトナー比率を８％に調整した。トナー比率は、現像剤全体の重量に対する、トナー６と荷電粒子を含む添加材との合計重量の割合である。
【０１４０】
非接触タイプの回収ローラ１０２での電界形成のために、図９に示したように、回収ローラ１０２のスリーブ１０６に直流電圧＋交流電圧を印加し、供給ローラ５４のスリーブ６０及び現像ローラ４８に直流電圧を印加する形態を採用した。例えば、供給ローラ５４のスリーブ６０に直流電圧−５５０ボルトを印加し、現像ローラ４８には、直流電圧−４５０ボルトを印加し、回収ローラ１０２のスリーブ１０６に、直流電圧−４００ボルトに対して、周波数：２ｋＨｚ、振幅：４００Ｖ、デューティ比：５０％の矩形波の交流電圧を重畳して印加した。
【０１４１】
非接触タイプの回収ローラ１０２での電界を、以下の表９のように変化させて、電界印加効果を調べる実験を行った。
【０１４２】
各ローラに印加される電位は、図７乃至１４に示すように、すべてが直流である場合（図７）、一部が直流＋交流である場合（図８乃至１３）、すべてが直流＋交流である場合（図１４）の合計８通りがある。交流電圧を含む場合を考慮して、現像ローラ電位ＶＢの平均値をＶＢavg、回収ローラ電位ＶＲの平均値をＶＲavgとしている。また、１万枚耐刷後の現像ローラ４８上の汚染（紙上での白斑点ノイズ）の有無及び、画像メモリの有無を、電界印加効果の評価基準とした。
【０１４３】
【表９】
2008225329.tif 000011
【０１４４】
表９の実験結果からわかるように、−１８００ｋＶ・ｍ−１≦（ＶＲavg−ＶＢavg）／Dsr≦１８００ｋＶ・ｍ−１の関係を満たしていれば、現像ローラ４８上に保持された未現像トナー等７が移動しやすくなって、回収ローラ１０２のトナー掻き取り能力をさらに向上させることができるとともに、磁気ブラシの穂がさらに立つことによる掻き取り能力のアップも加わるので、１万枚耐刷後の現像ローラ４８上の汚染（紙上での白斑点ノイズ）が無く、画像メモリも無い、良好な現像装置を得ることができた。なお、上記実施例６は、図９に示したように、回収ローラ１０２のスリーブ１０６に直流電圧＋交流電圧を印加し、供給ローラ５４のスリーブ６０及び現像ローラ４８に直流電圧を印加する場合であるが、図７、８、１０、１１、１２、１３、１４に示した他の電界印加形態でも、同様の結果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る現像装置及び画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る現像装置の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る現像装置の概略構成を示す図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係る現像装置の概略構成を示す図である。
【図５】本発明の第５実施形態に係る現像装置の概略構成を示す図である。
【図６】本発明の第６実施形態に係る現像装置の概略構成を示す図である。
【図７】供給ローラ、現像ローラ、回収ローラへの印加電圧を示す図である。
【図８】供給ローラ、現像ローラ、回収ローラへの印加電圧を示す図である。
【図９】供給ローラ、現像ローラ、回収ローラへの印加電圧を示す図である。
【図１０】供給ローラ、現像ローラ、回収ローラへの印加電圧を示す図である。
【図１１】供給ローラ、現像ローラ、回収ローラへの印加電圧を示す図である。
【図１２】供給ローラ、現像ローラ、回収ローラへの印加電圧を示す図である。
【図１３】供給ローラ、現像ローラ、回収ローラへの印加電圧を示す図である。
【図１４】供給ローラ、現像ローラ、回収ローラへの印加電圧を示す図である。
【符号の説明】
【０１４６】
１：画像形成装置
２：現像剤
６：トナー
７：未現像トナー等
１２：感光体
１６：帯電ステーション
１８：露光ステーション
２０：現像ステーション
２２：転写ステーション
２６：帯電装置
２８：露光装置
３０：画像光
３４：現像装置
３６：転写装置
３８：シート
４２：ハウジング
４８：現像ローラ
５０：現像ギャップ
５４：供給ローラ
５６：供給ギャップ
５８：磁石体
６０：スリーブ
６２：規制板
６４：規制ギャップ
６６：現像剤攪拌室
７２：前スクリュー
７４：後スクリュー
７６：隔壁
８６：規制領域
９０：供給領域
９２：回収領域
９６：現像領域
１０２：回収ローラ
１０２ａ：回収ローラ
１０２ｂ：回収ローラ
１０４：磁石体
１０６：スリーブ
１０８：回収ギャップ（Dsr）
１１２：第１の電源
１１４：第２の電源
１１６：第３の電源
１２６：グランド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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