(57)【要約】【課題】タッチダウン現像方式の現像装置を具備する画像形成装置において、トナー飛散を抑制し、回収トナーのストレスを低減することで、トナーの劣化を抑制し、長期に亘って安定した現像特性を維持し、安定した画像を得ることのできる画像形成装置を提供することにある。【解決手段】タッチダウン現像方式の現像装置を有する画像形成装置は、トナー担持体および二成分現像剤担持体の近傍に浮遊する飛散トナーを回収するトナー回収ベルトを、前記二成分現像剤担持体と前記トナー担持体の最近接位置よりも前記二成分現像剤担持体の回転方向下流側で、且つ前記二成分現像剤担持体および前記トナー担持体と前記ハウジング壁との間において、一端部が前記トナー担持体に対向し、他端部が前記二成分現像剤担持体に対向して配置した。【選択図】図１
2008185901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に磁性部材を配置しキャリアとトナーからなる現像剤を磁気的に保持する二成分現像剤担持体と、該二成分現像剤担持体よりトナーを移送してその表面にトナー薄層を担持するトナー担持体とをハウジング内に少なくとも備え、前記トナー担持体および／または前記二成分現像剤担持体に現像バイアスを印加して、静電潜像担持体表面に形成された静電潜像の現像を行う画像形成装置であって、
前記トナー担持体および前記二成分現像剤担持体の近傍に浮遊する飛散トナーを回収するトナー回収ベルトを、前記二成分現像剤担持体と前記トナー担持体の最近接位置よりも前記二成分現像剤担持体の回転方向下流側で、且つ前記二成分現像剤担持体および前記トナー担持体と前記ハウジング壁との間において、一端部が前記トナー担持体に対向し、他端部が前記二成分現像剤担持体に対向して配置したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記トナー回収ベルトは、前記トナー担持体に対向する前記一端部および前記二成分現像剤担持体に対向する前記他端部のそれぞれにバイアス電圧を印加するバイアス手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記トナー回収ベルトは、表面抵抗値が１０7〜１０10Ω／□（□：単位面積）であることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記静電潜像担持体の周速が１８０ｍｍ／ｓｅｃ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか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、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置に関し、特に、磁性キャリアを用いて非磁性のトナーを帯電させる二成分現像剤を使用し、磁気ブラシを形成し、磁気ブラシにより現像ローラ上にトナー薄層を形成させ、トナー薄層のトナーを静電潜像に飛翔させ、該潜像を現像するようにした画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置において、乾式トナーを用いる現像方式としては、従来、一成分現像方式および二成分現像方式が知られている。
一成分現像方式は、キャリアを含まないため、キャリアおよびトナーから形成される磁気ブラシによって感光体の静電潜像が乱されることがなく、高画質化に適している。しかし、一成分現像方式は、トナーの帯電量を安定して維持することが難しい。また、カラートナーの場合、透過性が求められるため、非磁性トナーである必要がある。そのため、フルカラー画像形成装置においては、トナーを帯電および搬送する媒体としてキャリアを用いる二成分現像方式を採用する場合が多い。
【０００３】
二成分現像方式を用いた画像形成方法として、二成分現像剤を担持する現像剤担持体上に形成された磁気ブラシで、トナー担持体上にトナー薄層を形成させ、トナー担持体上のトナー薄層により静電潜像担持体上の静電潜像を現像して可視化する、所謂タッチダウン現像（ハイブリッド現像ともいわれる。）による画像形成方法が知られている。しかし、この現像方式は二成分現像方式と一成分現像方式を組み合わせており、静電潜像を現像する時のトナーの適正帯電量とトナー薄層を形成する時のトナーの適正帯電量に差があるという問題があり、トナー薄層のトナー量が少なく画像濃度不良が発生したり、または現像に寄与しなかったトナー薄層の剥ぎ取り不良による現像ゴースト等の問題が発生することがあった。
【０００４】
上記のような問題の発生する原因のひとつとして飛散トナーの影響が挙げられる。トナーの飛散は、ハウジング内でトナーを撹拌する際の飛散や、磁気ローラ近傍での飛散など現像装置が主たる発生箇所となる。そして、現像装置で発生した飛散トナーは、静電潜像担持体をはじめ光学系装置や帯電装置、転写装置等を配置した電子写真装置の内部に飛散し、上記したような問題を含め、各種の画像不良、動作不良等を引き起こす。
【０００５】
このような問題を解決するために、特許文献１では、静電潜像担持体に対して離間対向する状態で回転自在に設けられ、現像剤の供給時に飛散する現像剤を表面に付着させて外部への飛散を防止する飛散防止部材と、前記飛散防止部材上に付着した現像剤を掻き落とす掻落手段とを用いてトナー飛散を防止することが提案されている。また、特許文献２では、二成分現像方式において、現像装置のハウジング開口部に回収ローラを設けて飛散トナーを回収し、該回収ローラからトナーを剥ぎ取って現像装置に戻す方式が提案されている。
【特許文献１】特開平８−１３７２５６号公報
【特許文献２】特開２００５−２４２１９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では、掻落した現像剤はブレードとの接触によりストレスを受け、劣化が促進される。特にタッチダウン現像方式では、選択現像の影響を受けやすい。従って、ブレードで掻き落とすことによるストレスでトナーの外添剤の離脱や埋没などが発生し、帯電特性の変化したトナーが二成分現像剤収容部に戻ることにより、トナー飛散や選択現像の促進、更には画像濃度不良など長期に安定した画像形成が困難となる。また、タッチダウン現像方式では、二成分現像剤のトナー濃度が高く、現像剤の流動性が悪いため、磁気ブラシが二成分現像剤収容部に回収される際に、次々と現像剤が回収されてくる為、押し込まれ圧縮され、同時に空気が行き場を失い、空気と共にトナーが外部に放出される為、よりトナー飛散が発生しやすい。
また、タッチダウン現像方式においては、ゴースト現象が最も問題となるが、この解消の為にはトナー担持体上に付着している未現像トナーを二成分現像剤担持体で引き剥がすことが重要である。しかしながら、プロセス線速が高速化すればするほど短時間で多くの静電潜像を現像するのに必要なトナーをトナー担持体に搬送する必要があるが、逆にトナー層を形成する時間が短くなる為、二成分現像剤中のトナー濃度を高くする等の対策が必要となる。すなわち、トナー層を形成した後、二成分現像剤収容部に回収されてくる二成分現像剤は低速時に比べ、トナー濃度が高くなってしまう。また、トナー担持体上の未現像トナーの引き剥がし時間も短くなり、且つ二成分現像剤収容部に回収されてくる二成分現像剤のトナー濃度が高い為、より引き剥がしが困難となってしまう。更にトナー飛散も発生しやすい状態となり、且つ飛散トナーがトナー担持体に付着してしまう場合があり、回収トナー量が増大し、トナー飛散が増加、引き剥がし不良によるゴースト現象が発生しやすくなる。
また、特許文献２における構成では、タッチダウン現像に適用した場合、磁気ローラ側で発生する飛散トナーを抑制できない場合があった。特にタッチダウン現像方式において、ドラム周速（以下で、線速ともいう。）が１８０ｍｍ／ｓｅｃ以上であるような高速機では飛散トナーの回収が一層困難となる。ちなみに、目安としてドラム線速１８０ｍｍ／ｓｅｃはＡ４横で約４０枚／分、２５０ｍｍ／ｓｅｃで約５０枚／分、３４０ｍｍ／ｓｅｃで約６０枚／分である。
本発明の課題は、タッチダウン現像方式の現像装置を具備する画像形成装置において、トナー飛散を抑制し、長期に亘って安定した現像特性を維持し、安定した画像を得ることのできる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための画像形成装置は、以下の構成を有する。
（１）内部に磁性部材を配置しキャリアとトナーからなる現像剤を磁気的に保持する二成分現像剤担持体と、該二成分現像剤担持体よりトナーを移送してその表面にトナー薄層を担持するトナー担持体とをハウジング内に少なくとも備え、前記トナー担持体および／または前記二成分現像剤担持体に現像バイアスを印加して、静電潜像担持体表面に形成された静電潜像の現像を行う画像形成装置であって、前記トナー担持体および前記二成分現像剤担持体の近傍に浮遊する飛散トナーを回収するトナー回収ベルトを、前記二成分現像剤担持体と前記トナー担持体の最近接位置よりも前記二成分現像剤担持体の回転方向下流側で、且つ前記二成分現像剤担持体および前記トナー担持体と前記ハウジング壁との間において、一端部が前記トナー担持体に対向し、他端部が前記二成分現像剤担持体に対向して配置したことを特徴とする画像形成装置。
（２）前記トナー回収ベルトは、前記トナー担持体に対向する前記一端部および前記二成分現像剤担持体に対向する前記他端部のそれぞれにバイアス電圧を印加するバイアス手段を設けたことを特徴とする（１）に記載の画像形成装置
（３）前記トナー回収ベルトは、表面抵抗値が１０7〜１０10Ω／□（□：単位面積）であることを特徴とする（１）または（２）に記載の画像形成装置。
（４）前記静電潜像担持体の周速が１８０ｍｍ／ｓｅｃ以上であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、トナー担持体および二成分現像剤担持体の近傍に浮遊する飛散トナーを回収するトナー回収ベルトを、前記二成分現像剤担持体と前記トナー担持体の最近接位置よりも前記二成分現像剤担持体の回転方向下流側で、且つ前記二成分現像剤担持体および前記トナー担持体と前記ハウジング壁との間において前記トナー担持体および前記二成分現像剤担持体に対向して配置するので、前記浮遊する飛散トナーを分子間力や静電気力により前記トナー回収ベルト表面に付着させて捕集することができる。その結果、トナー飛散を抑制でき、長期間安定した画像品質が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係るタッチダウン現像方式の画像形成装置の概略構成を示す説明図である。図２は図１の現像手段の一部を示す概略構成図である。
【００１０】
（画像形成装置）
本発明の画像形成装置は、磁性キャリア４とトナー５からなる二成分現像剤を用いて磁気ローラ１上に担持された二成分現像剤により現像ローラ２上にトナー薄層９を形成し、感光体３（静電潜像担持体）上に形成された静電潜像を現像する、所謂タッチダウン現像方式による画像形成装置である。図１に示すように、該画像形成装置は、前記感光体３を備え、この感光体３の周囲には帯電手段８、露光手段１６、現像手段１８、一次転写手段２２、二次転写手段２５、定着手段２６およびクリーニング手段２４等が配置されている。
【００１１】
前記画像形成装置による画像形成は以下のようにして行われる。即ち、前記感光体３の表面が帯電手段８により均一に帯電され、この帯電された表面を露光手段１６により露光して静電潜像が形成される。得られた静電潜像には現像手段１８からトナー５を付着させることによりトナー像として現像される。このトナー像は一次転写手段としての一次転写ローラ２２によって、中間転写ベルト２０上に感光体３から転写される。そして、複数色のトナー像を中間転写ベルト２０上に重ねて転写した後、二次転写手段としての二次転写ローラ２５により、給紙カセット２７から二次転写位置に搬送された被転写体にトナー像を転写する。この被転写体は定着手段としての定着ローラ２６に搬送されて、ここでトナー像が被転写体上に定着された後、例えば、排紙トレー（不図示）に排紙される。転写後に感光体３表面に残った未現像のトナーはクリーニング手段２４により除去される。
【００１２】
感光体３としては、セレン、アモルファスシリコン等の無機感光体、導電性基体上に電荷発生剤、電荷輸送剤、結着樹脂等を含有する単層または積層の感光層が形成された有機感光体（ＯＰＣ）等が挙げられる。帯電手段８としては、スコロトロン方式、帯電ローラ、帯電ブラシ等が挙げられる。露光手段１６は、露光光としてＬＥＤまたは半導体レーザー等が挙げられる。また、クリーニング手段２４としては例えばドクターブレード式等が挙げられ、それぞれ公知のものを用いることができる。
【００１３】
現像手段１８は、図２に示すように、内部に複数の磁性部材が固定して配設され、該磁性部材の外周部を回転するスリーブ状の磁気ローラ１（二成分現像剤担持体）と、内部に前記磁気ローラ１とは異極の磁性部材が固定して配設され、該磁性部材の外周部を回転するスリーブ状の現像ローラ２（トナー担持体）と、前記磁気ローラ１と前記現像ローラ２の互いに異なる磁極の磁力により磁界が形成され、この磁界により磁気ローラ１上に形成された磁気ブラシ６の高さを一定に保つための規制ブレード７と、現像ローラ２上の未現像トナーの回収を補助し、且つ飛散トナーを回収するためのトナー回収ベルト１４（以下、回収ベルトともいう。）とから構成されている。さらに、磁気ローラ１に印加する交流（ＡＣ）バイアス電源１１ａおよび直流（ＤＣ：Ｖｄｃ１）バイアス電源１１ｂと、現像ローラ２に印加する交流（ＡＣ）バイアス電源１２ａおよび直流（ＤＣ：Ｖｄｃ２）バイアス電源１２ｂとを備えている。また、トナー回収ベルト１４へ直流（ＤＣ：Ｖｄｃ３）バイアスを印加する電源１３を備えてもよい。
【００１４】
また、本発明の画像形成装置は、トナー５が収納されたトナーコンテナ(不図示)と、該トナーコンテナから二成分現像剤を収容する二成分現像剤収容部４５に供給されたトナー５を、キャリア４とともに攪拌し帯電させる攪拌スクリュー４０と攪拌スクリュー４４を有し、仕切板４２の両端部で連通し、その一端側を通って攪拌スクリュー４０から攪拌スクリュー４４に供給された二成分現像剤を磁気ローラ１へ供給し、攪拌スクリュー４４は前記一端とは他端側から攪拌スクリュー４０側へと二成分現像剤を循環してなる、磁気ローラ１、現像ローラ２、攪拌スクリュー４０および攪拌スクリュー４４が収納されたハウジング４６とを備えている。
【００１５】
なお、本発明の画像形成装置は、図３に示すように、４つの感光体３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄが中間転写ベルト２０上に配列されたタンデム式（間接転写タンデム方式）のカラー画像形成装置に好適に用いることができる。そこでは、上記した現像手段１８を用いて、マゼンタ、シアン、イエローおよびブラックの各トナーをそれぞれ収容した現像装置１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄにより前記感光体３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ上の静電潜像が可視像化されトナー像がそれぞれ形成される。そして中間転写ベルト２０の表面に、前記感光体３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ上に可視像化されたトナー像が、上流側の感光体３Ａから順に転写される。この中間転写ベルト２０上に転写されたフルカラー画像は、給紙カセット２７から搬送されてきた被転写体に二次転写ローラ２５により転写され、次いで定着ローラ２６で定着された後、この被転写体が排出される。
【００１６】
ここで、前記飛散トナーは、その発生源として、主として磁気ローラ１上の二成分現像剤が二成分現像剤収容部４５に回収される際、磁気ブラシ６が圧縮されることにより、磁気ブラシ６間の空気が二成分現像剤収容部４５に入りこめずにはね返されるため、二成分現像剤回収部４５から空気と共にトナー５も噴出し発生する。タッチダウン現像方式では、磁気ローラ１が現像ローラ２との最近接位置付近で、現像ローラ２上にトナー５を供給してトナー薄層９を形成すると共に、静電潜像の現像に寄与しなかった現像ローラ２上の未現像トナーを引き剥がして回収している。この未現像トナーはキャリア４との付着性が小さく（トナー薄層９形成時の二成分現像剤中のトナー５とキャリア４の付着力に比べて）、またタッチダウン現像方式では二成分現像剤中のトナー濃度を通常の二成分現像方式に比べ高く保っているため、二成分現像剤の流動性が低く、磁気ブラシ６間の空気が二成分現像剤収容部４５により入り込みにくい構成となっているため、トナー飛散が発生しやすい。そして、各種の画像不良、動作不良等を引き起こし、特に現像ローラ２の表面に付着し、引き剥がし不良によるゴースト現象が発生しやすくなり、良好な画像形成を妨げる要因のひとつとなっていた。
また、引き剥がしを重視する磁気ローラ１のバイアス印加設定にすると、現像ローラ２の現像バイアス設定が画像濃度が得にくい条件とならざるを得なく、画像濃度を出やすくし引き剥がし性をも達成しようとするとトナー帯電量を低く維持するか、二成分現像剤のトナー濃度を高く維持する必要があり、トナー飛散が発生しやすい要因であった。
【００１７】
(トナー回収ベルト)
本発明に係るトナー回収ベルト１４は、現像ローラ２上の未現像トナーの回収を補助し、且つ前記飛散トナーを捕集し、それを磁気ローラ１に戻すためのものであり、図１に示すように、感光体３、現像ローラ２、磁気ローラ１、および攪拌スクリュー４０、４４の配置構成において、前記磁気ローラ１と前記現像ローラ２の最近接位置よりも前記磁気ローラ１の回転方向下流側で、且つ前記磁気ローラ１とハウジング４６壁との隙間を塞ぐようにして現像ローラ２および磁気ローラ１に対向して配設される。そして、前記回収ベルト１４は、現像ローラ２に対向する側にある回転駆動する駆動ローラ１５ａにより駆動され、磁気ローラ１側にある従動ローラ１５ｂを介して搬送される。なお、前記駆動ローラ１５ａを磁気ローラ側に、従動ローラ１５ｂを現像ローラ２側に設けてもよい。
【００１８】
上記構成とすることにより、現像ローラ２との対向面と磁気ローラ１との対向面で別のバイアスを印加することができ、現像ローラ２上の未現像トナーを回収し、且つ前記現像ローラ２と前記磁気ローラ１の近傍に浮遊する飛散トナーや前記磁気ローラ１の下部側の隙間を通して図１中の矢印方向Ａに移動して前記画像形成装置内に飛散する飛散トナーを分子間力や静電引力等によりトナー回収ベルト１４表面に付着させて捕集することができる。また、磁気ブラシで回収する未現像トナー量が減少するため、二成分現像剤中のトナー帯電を高く維持することができ、また二成分現像剤中のトナー濃度を低減することもできるため、トナー飛散の抑制、ゴースト現象の抑制等を達成することができる。
【００１９】
前記回収ベルト１４は、前記駆動ローラ１５ａで搬送駆動されることにより、前記回収ベルト１４の表面に付着した飛散トナーを、磁気ローラ１上に形成された磁気ブラシ６と接触させて剥離し、磁気ローラ１側に戻すことができる。
また、前記回収ベルト１４は、前記駆動ローラ１５ａに現像ローラ２から未現像トナーを回収するバイアスを印加することで、前記回収ベルト１４上に未現像トナーを回収することができる。更に前記回収ベルト１４の表面に付着した飛散トナーを、磁気ローラ１上に形成された磁気ブラシ６と接触させて剥離し、磁気ローラ１側に戻すことができる。
【００２０】
前記回収ベルト１４の回転方向は、磁気ローラ１の回転方向とはその対向位置で互いに同一の方向（磁気ローラ１とトレール回転）でもあっても、互いに逆方向の回転（カウンター回転）であってもよい。好ましくは、トレール回転である。トレール回転とすることにより、回収ベルト１４上のトナーをすぐに磁気ローラ１に回収しやすくなると共に、回収トナーに加えられるストレスが低減するので、回収されるトナーの劣化を防止できる。
【００２１】
前記回収ベルト１４の線速は、磁気ローラ１の線速に比べて小さくするのがよく、そして、前記回収ベルト１４の周速は、１０〜１００ｍｍ／ｓｅｃがよく、好ましくは２０〜７０ｍｍ／ｓｅｃである。前記回収ベルト１４の周速が１０ｍｍ／ｓｅｃ未満であると、回転数が少なく飛散トナーの回収量が好ましくない。また、１００ｍｍ／ｓｅｃを超えると飛散トナーの回収性が低下すると共に、磁気ブラシ６による付着トナーの剥離の際に再び飛散してしまうおそれがあるので好ましくない。
【００２２】
前記回収ベルト１４は、現像ローラ２近傍に浮遊する飛散トナーを回収するために、現像ローラ２に対向する部分Ａに直流バイアス電圧(ＤＣ：Ｖｄｃ３ａ)を印加するバイアス手段１３ａを設けてもよい。例えば、トナー５にプラス帯電トナーを用いた場合、前記バイアス手段１３ａから直流バイアス電圧Ｖｄｃ３ａを印加することにより、回収ベルト１４の現像ローラ１に対向する部分Ａでの電位を現像ローラ１の電位よりも低くする。これにより、プラス帯電している飛散トナーは、現像ローラ２より電位の低い回収ベルト１４に静電気的に吸引され、回収ベルト１４表面に付着させることができる。
また、回収ベルト１４の現像ローラ１に対向する部分Ａでの電位を現像ローラ１の電位よりも低くすることで、現像ローラ２上の未現像トナーを回収ベルト１４に回収することができる。これにより、現像ローラ２上に形成されたトナー層をリフレッシュでき、現像ローラ２上のトナーのチャージアップを防止することができる。
【００２３】
また、前記回収ベルト１４は、該回収ベルト１４に付着した飛散トナーを磁気ローラ１に戻すために、直流バイアス電圧(ＤＣ：Ｖｄｃ３ｂ)を印加するバイアス手段１３ｂを磁気ローラ１に対向する部分Ｂに設けてもよい。例えば、トナー５にプラス帯電トナーを用いた場合、前記直流バイアス電圧(ＤＣ：Ｖｄｃ３ｂ)を印加することにより、回収ベルト１４の磁気ローラ１に対向する部分Ｂでの電位を磁気ローラ１の電位よりも高くする。これにより、前記回収ベルト１４上の付着トナー５は回収ベルト１４より電位の低い磁気ローラ１に移動しやすくなると共に、前記回収トナーは前記磁気ブラシ６によって容易に剥離され、効率よく磁気ローラ１に回収される。
【００２４】
前記回収ベルト１４は、表面抵抗値が１０7〜１０10Ω／□、好ましくは１０9〜１０10Ω／□であるのがよい。表面抵抗値が１０7Ω／□以下であれば、交流バイアスを印加する場合にリークするおそれがあり、１０10Ω／□を超えると、導電性が低下するため好ましくない。
【００２５】
前記回収ベルト１４は、複数の層からなるのがよく、例えば最下層、中間層、および最上層が順に積層され、最下層と最上層とが回収ベルト１４の表面に形成されているのがよい。最下層は、ベルトを補強するためのものであり、所定の表面抵抗値を有する層として形成することができ、用いる絶縁性材料としては、例えばポリイミド（特に硬質ポリイミド）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などが挙げられ、所定の表面抵抗値に調整するための導電性材料としては、例えば導電性カーボンブラックなどが挙げられる。最下層の厚みは５０〜２００μｍ、好ましくは５〜１００μｍであるのがよい。中間層は、弾性を有する層であることが好ましい。具体的には、例えばクロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、ポリウレタン、シリコーンゴムなどが挙げられる。また、中間層の厚みは１００〜４００μｍ、好ましくは１００〜２００μｍであるのがよい。また最上層は、例えばフッ素やテフロン（登録商標）あるいはウレタンなどでコーティングされたＳｉなどからなる層を用いることができる。この最上層の表面抵抗値は、例えば導電性材料である導電性カーボンブラック等の添加量や、層厚などで調整することができる。最上層の厚みは、好ましくは３〜１０μｍである。
【００２６】
前記駆動ローラ１５ａおよび従動ローラ１５ｂは、半導電性ゴムを加熱し金属製のシャフトの外周にロール状に成形されたものであるのがよい。また、半導電性ゴムの母材にはシリコンゴム、ウレタンゴム等を用い、半導電性を持たせるために成形前に行う混練時にカーボンブラック等の導電剤を添加するのがよい。従動ローラ１５ｂはアルミニウム、ＳＵＳ等の金属ローラでも良い。
【００２７】
（現像方法）
図２に本発明にかかる現像手段の一部を模式的に示す。以下に、現像方法について説明する。
磁気ローラ１に内包されている固定マグネットで磁気的に拘束されているキャリア４（磁性体粒子）と、その表面と帯電保持しているトナー５とからなる磁気ブラシ６が、磁気ローラ１表面を回動し現像ローラ２へ搬送される。磁気ローラ１の表面はブラスト処理や溝加工を施したものを用いることで磁気ブラシ６の搬送をよりスムーズに行える。
なお、前記トナー５は、正および負の帯電極性を有したトナーのいずれも用いることができるが、以下では正帯電極性のトナーを用いた。
【００２８】
図２に示すように、現像ローラ２には直流電圧（ＤＣ：Ｖｄｃ２）１２ｂに交流電圧（ＡＣ）１２ａを重畳させた現像バイアス電圧１２が印加され、磁気ローラ１には直流電圧（ＤＣ：Ｖｄｃ１）１１ｂに交流電圧（ＡＣ）１１ａを重畳させた現像バイアス電圧１１が印加される。そして、磁気ローラ１上には前記磁気ブラシ６が形成され、磁気ローラ１上の磁気ブラシ６は規制ブレード７によって層規制されて、磁気ローラ１と現像ローラ２との間の電位差によって、搬送された磁気ブラシ６の帯電しているトナー５のみが現像ローラ２に移動しトナー層９を形成する。そして、現像ローラ２上のトナー層９によって感光体３上の静電潜像が現像される。なお、前記直流電圧Ｖｄｃは、面積中心電圧であり、ＤＵＴＹ比を変化させた際変化する。本発明において、ＤＵＴＹ比は矩形波の交流電圧１周期分において、正極性側に印加される継続時間Ｔ１、負極性側に印加される継続時間Ｔ２とするとＤＵＴＹ比（％）＝[Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）]×１００で表される。このとき正極性側に立ち上がる波形と負極性側に立ち上がる波形の面積が互いに等しくなる電圧を面積中心電圧と言う。必要に応じて直流電圧を重畳してもよく、直流電圧を重畳した場合はＶｄｃ＝直流電圧＋面積中心電圧となる。交流を印加しない場合のＶｄｃは単なる直流電圧である。
【００２９】
感光体３上の前記静電潜像は、感光体３の表面に帯電手段８により＋２５０〜８００Ｖに帯電したところへ、露光手段１６を用いて形成することができる。ＯＰＣ感光体を用いると、全露光で＋７０〜２２０Ｖが得られ、アモルファスシリコン感光体では１０〜５０Ｖの露光後電位が得られる。露光には、半導体レーザーおよびＬＥＤのどちらも用いることができる。
【００３０】
上述のようにして現像が行われた後、残留トナー層を有する現像ローラ２はその対向位置において現像剤層を有する磁気ローラ１と最接近し、この対向位置で磁気ブラシ６による機械的な力によって、現像ローラ２上のトナー層９が掻き取られる。それと同時に、磁気ローラ１と現像ローラ２との間に形成される電位差（つまり、電界）に応じて磁気ローラ１上の現像剤層からトナー５が現像ローラ２側に供給されることになる。
【００３１】
現像時、バイアス条件は、磁気ローラ１に＋３００〜５００Ｖを、現像ローラ２に＋１００Ｖを印加するのがよい。薄層形成の電位差としては、２００〜４００Ｖが適正でトナー５の帯電量とのバランスで調整すればよい。フィードバック制御等を用いることで、トナー薄層９の層厚をある程度一定にすることが可能である。
【００３２】
トナー回収ベルト１４にバイアス電圧を印加するバイアス電源１３ａを用いる場合、回収ベルト印加電圧（Ｖｄｃ３ａ）は、例えば使用するトナー５がプラス帯電トナーでは、飛散しているトナーもプラス帯電しており、それを回収ベルト１４に静電気的に吸引して回収ベルト１４表面に付着させるには、現像ローラ１よりも回収ベルト１４の方の電位を低めに印加する。その場合、回収ベルト１４の印加電圧（Ｖｄｃ３ａ）は、１００Ｖ未満、好ましくは５０〜−２００Ｖ程度に設定するのがよい。また、交流バイアスを印加してよい。その場合は、現像ローラ２に印加されている交流電圧と同周波数、同周期で逆位相であることが好ましい。
【００３３】
また、トナー回収ベルト１４にバイアス電圧を印加するバイアス電源１３ｂを用いる場合、回収ベルト印加電圧（Ｖｄｃ３ｂ）は、例えばプラス帯電したトナー５ではそれを磁気ローラ１に移動させて回収するには、磁気ローラ１よりも回収ベルト１４の方の電位を高めに印加する。その場合、回収ベルト１４の電位は、好ましくは＋３００Ｖより高く且つ６００Ｖ以下で、且つ磁気ローラ１の電位より高く設定する。
【００３４】
交流条件は、磁気ローラ１に現像ローラ２と同周期で逆位相のＶP-P（ピーク交流バイアス）＝０．１〜２．０ｋＶ、周波数＝２〜４ｋＨｚ、ＤＵＴＹ比＝６０〜８０％を、現像ローラ２にはＶP-P＝１．０〜２．０ｋＶ、周波数＝２〜４ｋＨｚ、ＤＵＴＹ比＝２０〜４０％が好ましい。ＶP-Pを高めると薄層形成がより瞬時に行われるが、反面耐リーク性が弱くなりノイズの発生原因になる。これらの点については、磁気ローラ１や現像ローラ２の表面にアルマイト処理等で絶縁性を高めることはマージンが広がるので好ましい。周波数については、トナー５の帯電量で調整すればよい。
【００３５】
トナー５は、上述したように、正および負の帯電極性を有したトナーのいずれも用いることができる。好ましくは正帯電極性のトナーである。その体積平均粒子径は４．０〜７．５μｍであるのがよい。４．０μｍ未満では非静電的な付着力の影響が大きくなり現像性、回収性が低下し、７．５μｍより大きいと画質の滑らかさなど高画質な画像が得られにくい。また、トナー５の帯電量は１０〜３０μＣ／ｇ程度が好ましい。これよりも低い帯電量では、磁気ブラシ６からトナー５が舞って周辺を汚してしまい、またこれよりも高いと薄層形成が弱くなる。
トナー体積平均粒子径はマルチサイザーIII（ベックマン・コールター社製）を用い、アパチャー径１００μｍ（測定範囲２．０〜６０μｍ）で測定することができる。また、トナー帯電量は、ＱＭメータ（ＴＲＥＫ社製、ＭＯＤＥＬ  ２１０ＨＳ）で測定することができる。
【００３６】
キャリア４は、公知のものを用いることができるが、好ましくはフェライトのコアを用いて表面に樹脂のコーティングを施したものを用いるのがよい。また、キャリア粒径（重量平均粒子径）は２５〜５０μｍのものを用いるのが好ましい。２５μｍ未満であると磁力による保持力が弱まるため、現像ローラ２、回収ベルト１４へキャリア４が移行してしまうキャリア飛び等が発生し、５０μｍを超えると、磁気ブラシ６の密さが適度でなく、またトナー薄層９の形成が滑らかではなく、比表面積が小さいためトナーの回収性も低下する。さらにキャリア４の飽和磁化は３５〜９０ｅｍｕ／ｇのものが好ましい。飽和磁化が３５ｅｍｕ／ｇより低いと顕著にキャリア飛びが悪くなり、９０ｅｍｕ／ｇより高いと磁気ブラシ６が疎になり均一な薄層形成ができなくなる。
キャリア４の飽和磁化は、ＴＯＥＩ社製「ＶＳＭ−Ｐ７」を用いて、磁場７９．６ｋＡ／ｍ（１ｋＯｅ）で測定することができる。
【００３７】
磁気ローラ１と現像ローラ２の最近接位置での距離（以下で、ギャップともいう。）は２００〜６００μｍ、好ましくは３００〜４００μｍである。ギャップは薄層形成を瞬時に行うために最も効果的な因子である。その幅が広いとその効率が低下し、現像ゴースト等の問題が生じる。また狭いとブレードギャップを通過する磁気ブラシ６がギャップを通過できずにトナー薄層９を乱してしまう等の問題が生じる。
また、磁気ローラ１とトナー回収ベルト１４のギャップは、磁気ブラシ６が回収ベルト１４に接触する程度の間隔であり、磁気ローラ１と現像ローラ２のギャップと略同間隔とするのがよく、２００〜６００μｍ、好ましくは２００〜４００μｍである。
また、現像ローラ２とトナー回収ベルト１４のギャップは、現像ローラ２と磁気ローラ１のギャップ以下であるのがよい。好ましくは磁気ローラ１とトナー回収ベルト１４のギャップと略同間隔とするのがよく、２００〜６００μｍ、好ましくは２００〜４００μｍである。
【００３８】
磁気ローラ１と回収ベルト１４間との距離を現像ローラ２と回収ベルト１４の間の距離と略同一とすることで、回収トナーにかかるストレスを低減し、磁気ローラ１に回収することができると共に、磁気ローラ１周辺から発生する飛散トナーが現像ローラ２側へ飛散していくのを防止することが可能となる。
【００３９】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
【実施例】
【００４０】
以下に示す仕様により、図１に示す本発明の画像形成装置を作製した。感光体３、現像ローラ２、磁気ローラ１、駆動ローラ１５ａおよび従動ローラ１５ｂの外径は、下記の通りである。
感光体３：外径３０ｍｍ
現像ローラ２：外径２０ｍｍ
磁気ローラ１：外径２５ｍｍ
駆動ローラ１５ａおよび従動ローラ１５ｂ：外径１０ｍｍ
感光体３ドラムにはアモルファスシリコンを使用し、現像ローラ２および磁気ローラ１のスリーブには、それぞれアルミニウムを使用した。
回収ベルト１４は、最下層にポリイミド樹脂（厚さ１００μｍ）、中間層にクロロプレンゴム層（厚さ１４０μｍ）、最上層は２層とし、下層にＳｉ層（厚さ５μｍ）、上層にＰＶＤＦを含有したウレタン層（厚さ１μｍ）からなるものを用いた。
前記回収ベルト１４の表面抵抗率は、１×１０10Ω／□であった。なお、表面抵抗率（Ω／□）は、三菱油化社製のＨＩＲＥＳＴＡ  ＵＰ（型式ＭＣＰ−ＨＴ４５０）を用いて測定した。
また、各ドラムあるいはベルトの周速（線速）は下記の通りである。
感光体３：３００ｍｍ／ｓｅｃ
現像ローラ２：４５０ｍｍ／ｓｅｃ
磁気ローラ１：６７５ｍｍ／ｓｅｃ
回収ベルト１４：３０ｍｍ／ｓｅｃ
【００４１】
上記で作製した画像形成装置を用いた画像形成時の条件を下記に示した。
感光体表面電位：＋３１０Ｖ
現像剤中のトナーのＱ／ｍ：２０μＣ／ｇ  
トナー粒径（体積平均粒子径）：６．５μｍ
キャリア粒径（重量平均粒子径）：４５μｍ
磁気ローラと現像ローラ間距離：３５０μｍ
現像ローラと回収ベルト間距離：２５０μｍ
磁気ローラと回収ベルト間距離：２５０μｍ
現像ローラ印加電圧：Ｖｄｃ２＝１００Ｖ、ＶP-P＝１．６ｋＶ，周波数ｆ＝２．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比＝３０％
磁気ローラ印加電圧：Ｖｄｃ１＝３００Ｖ、現像ローラと同周期で逆位相のＶP-P＝３００Ｖ，周波数ｆ＝２．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比＝７０％
回収ベルト印加電圧：Ｖｄｃ３ａ＝５０Ｖ（直流電圧のみ印加）、Ｖｄｃ３ｂ＝３５０Ｖ（直流電圧のみ印加）
【００４２】
上記のように、飛散トナーを回収するトナー回収ベルトを磁気ローラと現像ローラの最近接位置よりも前記磁気ローラの回転方向下流側で、且つ前記磁気ローラとハウジング壁の間に配置し、前記トナー回収ベルトに付着した飛散トナーを前記磁気ローラで回収する画像形成装置を用いて、前記条件により画像形成を行ったところ、飛散トナーが効率よく回収されると共に、トナーの劣化を抑制し、安定して良好な画像形成が行われることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態に係るタッチダウン現像方式の画像形成装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】図１の現像手段の一部を示す概略構成図である。
【図３】図１に示す現像手段を用いたタンデム式カラー画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００４４】
１      二成分現像剤担持体（磁気ローラ）
２      トナー担持体（現像ローラ）
３      静電潜像担持体（感光体）
４      キャリア
５      トナー
６      磁気ブラシ
７      規制ブレード
８      帯電手段
９      トナー薄層
１１ａ  交流電源
１１ｂ  直流電源
１２ａ  交流電源
１２ｂ  直流電源
１３ａ  直流電源
１３ｂ  直流電源
１４    トナー回収ベルト
１６    露光手段
２２    一次転写手段
２４    クリーニング手段
２５    二次転写手段
２６    定着手段
【図１】
2008185901.tif 000003
【図２】
2008185901.tif 000004
【図３】
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