JP5342800B2 - 現像装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁性キャリアとトナーとから成る二成分現像剤を使用し、現像ローラに帯電したトナーのみを保持させて像担持体上の静電潜像を非接触で現像可能な現像装置、及びそれを備えた複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真プロセスを用いた画像形成装置における乾式トナーを用いた現像方式としては、キャリアを用いない一成分現像方式と、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、現像ローラ上に形成されたトナー及びキャリアから成る磁気ブラシにより静電潜像担持体（感光体）上の静電潜像を現像する二成分現像方式とが知られている。

一成分現像方式は、磁気ブラシによって静電潜像担持体上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反面、弾性規制ブレードで現像ローラ上のトナー層厚を規制すると共にトナーを帯電させるため、規制ブレードにトナーが付着し、層形成が不均一になって画像欠陥をきたすことがあった。さらに、トナーの帯電を安定して維持することが困難であった。

また、感光体上に複数のカラー画像を順次形成する１ドラム色重ね方式が開発されており、感光体上に正確にトナーを重ねることにより色ずれの少ないカラー画像形成が可能となり、カラーの高画質化に対応することができる。さらに近年、トナーの色に対応した複数の感光体を用い、該感光体上に転写部材の搬送に同期させてカラー画像を形成し、転写部材上で色重ねを行うタンデム方式が開発されている。

タンデム方式では、高速性に優れる反面、各色の電子写真プロセス部材を並べて配置する必要があり、装置が大型化するおそれがあった。かかる大型化を回避するため、感光体同士の間隔を狭くし小型化された画像形成ユニットを配置したタンデム型画像形成装置が提案されている。このように色重ねを行うカラー印刷の場合、トナーに透過性が要求されるため、非磁性トナーである必要がある。

そこで、フルカラー画像形成装置においてはキャリア成分を含まないトナーのみを帯電及び搬送する二成分現像方式を採用する場合が多い。しかし、二成分現像方式は安定した帯電量を長期間維持できトナーの長寿命化に適している反面、前述した磁気ブラシが画質に影響を及ぼす場合があった。

これらの問題を解決する手段の一つとして、磁気ローラを用いて現像剤を感光体に対して非接触に設置した現像ローラ上に移行させ、この現像ローラ上にトナーを転移させて非磁性トナーで薄層を形成し、交流電界によって感光体上の潜像にトナーを飛翔させてトナー像を形成する現像方式が提案されている。

この技術によれば、トナーの長寿命化を考慮してトナー帯電領域は前述したような二成分現像方式を採用し、その後の現像領域は高画質化を狙って感光体に対して非接触でトナーのみを飛翔させる一成分現像方式を採用しているため、一成分現像方式及び二成分現像方式それぞれの利点を活かすことができる。

しかし、このような現像方式においては、画像濃度不良や画像ムラといった現像不良が発生する場合があった。そこで、現像装置内のトナーの粒度分布に着目し、現像性能の低下を防止し、画質低下を防止する方法が提案されている。

例えば特許文献１には、磁気ロール（ローラ）と現像ロールとの間のバイアス印加下で非磁性トナーを磁気ロールから現像ロールに転移させ、現像ロール上にトナー層を形成する第１工程と、第１工程とは逆方向のバイアス印加下で、現像ロール上のトナー層から、転移し易い大粒径のトナーを磁気ロールに返送する第２工程と、現像ロールと静電潜像保持体との間のバイアス印加下で現像ロール上に残った小粒径のトナーを静電潜像保持体に転移させる第３工程と、を含む現像装置内のトナー粒度調整方法が開示されている。

これにより、現像ロール上のトナー層から大粒径のトナーを除去し、比較的小粒径のトナーのみから成るトナー層を現像ロール表面に形成し、該現像ロール上に残った小粒径のトナーを静電潜像保持体（感光体）に転移させてから除去することができ、現像装置内のトナーの粒度分布を略均等に維持し、初期の現像性能を維持して画質の低下を防止することができる。
特開平６−２９５１２３号公報

しかし、特許文献１の方法では、第１〜第３工程間でその都度バイアスを切り替える必要があり、煩雑である。また、現像終了後、非現像時に磁性ローラ又は現像ローラに印加される現像バイアスを変更すると、現像ローラと感光体との間に電位差の変動が生じ、かかる電位差の変動により現像ローラ上に残留したトナーが感光体へと飛翔すると感光体上に横スジとなって現像され、これが記録媒体に転写されて画像に横スジが発生する場合があった。

上記問題点に鑑み、本発明は、非現像時に現像ローラから感光体上にトナーが飛翔することを防止し、画質低下を防止することが可能な現像装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、少なくともキャリア及びトナーを含む二成分現像剤が用いられ、像担持体に対向配置されるトナー担持体と、該トナー担持体上に磁気ブラシを用いてトナー薄層を形成するトナー供給部材と、を有し、前記トナー担持体及び前記トナー供給部材に直流及び交流成分から成る現像バイアスを印加することにより、前記トナー担持体から前記像担持体表面の静電潜像を現像する現像装置において、前記トナー担持体に第１のバイアスを印加する第１のバイアス印加手段と、前記トナー供給部材に前記第１のバイアスと独立して設定可能な第２のバイアスを印加する第２のバイアス印加手段と、が設けられ、非現像時において、前記第１のバイアス印加手段が前記第１のバイアスを現像時から可変することなく、前記第２のバイアス印加手段が前記第２のバイアスにおける交流成分のうちトナーと同極性側のピーク電圧値を現像時から低くすることにより、前記トナー担持体上の現像残トナーを前記トナー供給部材に回収することを特徴としている。

また本発明は、前記第２のバイアス印加手段が、前記第１のバイアス印加手段と共通のグランドに電気的に接続され、前記トナー供給部材に、前記第１のバイアスに第２のバイアスを重畳して印加することを特徴としている。

また本発明は、前記第２のバイアスの交流成分のうちトナーと逆極性側のピーク電圧値を、前記トナー供給部材と前記トナー担持体との間のリーク電圧を超えない範囲に維持しつつ、前記トナーと同極性側のピーク電圧値を、前記第１のトナー量に対する第２のトナー量の比率が所定値以下となるように調整することを特徴としている。

また本発明は、前記現像装置を備えた画像形成装置である。

本発明の第１の構成によれば、二成分現像剤を用い、トナー担持体及びトナー供給部材に、それぞれ独立して設定可能な現像バイアスを印加することにより、トナー担持体から像担持体表面の静電潜像を現像する現像装置において、現像時と非現像時とで第１のバイアスを変化させることなく、第２のバイアスの交流成分のうちトナーと同極性側のピーク電圧値を現像時から低くすることにより、トナー担持体上の現像残トナーをトナー供給部材に回収することとした。

これにより、現像終了後、トナー担持体上の残留トナーを回収する際、現像時から非現像時への切り替えにより第１のバイアスに変動が生じないため、トナー担持体と像担時体との間の電位差が変動せず、かかる切り替え時にトナーがトナー担持体から像担持体へ飛翔することを防止できる。従って、非現像時に像担持体上に横スジが発生することを防止し、画質の低下を防止することができる。

また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の現像装置において、第２のバイアス印加手段を、第１のバイアス印加手段と共通のグランドに電気的に接続し、トナー供給部材に、第１のバイアスに第２のバイアスを重畳して印加することにより、第１のバイアスと第２のバイアスとを互いに影響を及ぼすことなく独立して設定できるため、第１及び第２のバイアスの設定が容易となる。

また、本発明の第３の構成によれば、上記第１または第２の構成の現像装置において、第２のバイアスの交流成分のうちトナーと逆極性側のピーク電圧値をトナー供給部材とトナー担持体との間のリーク電圧を超えない範囲に維持しつつ、トナーと同極性側のピーク電圧値を第１のトナー量に対する第２のトナー量の比率を所定値以下とするよう調整することにより、トナー担持体上にトナー薄層を安定して形成すると共に、トナー担持体からトナーを十分に回収して耐刷安定性の低下を防止することができる。

また、本発明の第４の構成によれば、上記第１〜第３のいずれかの構成の現像装置を備えた画像形成装置とすることにより、横スジの発生等の画像不良が防止された画像形成を行うことが可能となる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の現像装置が搭載される画像形成装置の概略断面図であり、ここではタンデム方式のカラー画像形成装置について示している。カラー画像形成装置１００本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄが、搬送方向上流側（図１では右側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（シアン、マゼンタ、イエロー及びブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。

この画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄが配設されており、これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、駆動手段（図示せず）により図１において時計回りに回転し、各画像形成部に隣接して移動する中間転写ベルト８上に順次転写された後、二次転写ローラ９において転写紙Ｐ上に一度に転写され、さらに、定着部７において転写紙Ｐ上に定着された後、装置本体より排出される構成となっている。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において反時計回りに回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。

トナー像が転写される転写紙Ｐは、装置下部の用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラ１２ａ及びレジストローラ対１２ｂを介して二次転写ローラ９へと搬送される。中間転写ベルト８には誘電体樹脂製のシートが用いられ、その両端部を互いに重ね合わせて接合しエンドレス形状にしたベルトや、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられる。また、二次転写ローラ９の下流側には中間転写ベルト８表面に残存するトナーを除去するためのブレード状のベルトクリーナ１９が配置されている。

次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。回転自在に配設された感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲及び下方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄと、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに画像情報を露光する露光ユニット４と、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上にトナー像を形成する現像装置３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に残留した現像剤（トナー）を除去するクリーニング部５ａ、５ｂ、５ｃ及び５ｄが設けられている。

ユーザにより画像形成開始が入力されると、先ず、帯電器２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させ、次いで露光ユニット４によって光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。現像装置３ａ〜３ｄには、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色のトナーが補給装置（図示せず）によって所定量充填されている。このトナーは、現像装置３ａ〜３ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着することにより、露光ユニット４からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。

そして、中間転写ベルト８に所定の転写電圧で電界が付与された後、中間転写ローラ６ａ〜６ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のシアン、マゼンタ、イエロー、及びブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナーがクリーニング部５ａ〜５ｄにより除去される。なお、感光体ドラム１ａ〜１ｄについては後述する。

中間転写ベルト８は、上流側の搬送ローラ１０と、下流側の駆動ローラ１１とに掛け渡されており、駆動モータ（図示せず）による駆動ローラ１１の回転に伴い中間転写ベルト８が時計回りに回転を開始すると、転写紙Ｐがレジストローラ１２ｂから所定のタイミングで中間転写ベルト８に隣接して設けられた二次転写ローラ９へ搬送され、フルカラー画像が転写される。トナー像が転写された転写紙Ｐは定着部７へと搬送される。

定着部７に搬送された転写紙Ｐは、定着ローラ対１３により加熱及び加圧されてトナー像が転写紙Ｐの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Ｐは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられる。転写紙Ｐの片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラ１５によって排出トレイ１７に排出される。

一方、転写紙Ｐの両面に画像を形成する場合は、定着部７を通過した転写紙Ｐは分岐部１４で用紙搬送路１８に振り分けられ、画像面を反転させた状態で二次転写ローラ９に再搬送される。そして、中間転写ベルト５上に形成された次の画像が二次転写ローラ９により転写紙Ｐの画像が形成されていない面に転写され、定着部７に搬送されてトナー像が定着された後、排出トレイ１７に排出される。

感光体ドラム１ａ〜１ｄには、α−Ｓｉ感光体、ＯＰＣなどを用いることができる。感光体ドラム１ａ〜１ｄの感光材料としてα−Ｓｉ感光体を用いた場合、その表面の露光後電位が２０Ｖ以下の非常に低いという特徴を有しているが、その膜厚を薄くすると飽和帯電電位が低下し、絶縁破壊に至る耐電圧が低下する。一方、潜像形成した時における感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面の電荷密度は向上し、現像性能は向上する傾向がある。

この特性は、誘電率が約１０程度と高いα−Ｓｉ感光体では、膜厚を２５μｍ以下、さらに好ましくは２０μｍ以下とした場合に特に顕著である。また、感光体ドラム１ａとして正帯電のＯＰＣを用いた場合、正帯電ＯＰＣ（正ＯＰＣ）は、オゾンなどの発生が少ないため、帯電が安定している。特に単層構造の正ＯＰＣは、長期にわたる使用によって膜厚が変化した場合においても感光特性に変化が少なく、画質も安定するため長寿命のシステムには好適である。

そして、正ＯＰＣの寿命を長くするためには、残留電位を１００Ｖ以下にする必要があるため、感光層の膜厚を２５μｍ以上に設定し、電荷発生材料の添加量を増やすことが特に重要である。特に単層構造のＯＰＣは、感光層の中に電荷発生材を添加することから感光層の膜減りによっても感度変化が少なく、有利である。

また、感光体ドラム１ａ〜１ｄの周速を１８０ｍｍ／ｓｅｃ以上にすると、感光体ドラム１ａ〜１ｄへの帯電、露光、現像及び除電等のプロセス時間が短くなり、画像形成装置の印刷を高速にすることができる。しかし、現像ニップ時間が短いため、より現像性を高める必要があり、現像ローラ２２へのトナー２６の付着力を低減させることが重要となる。

図２は、本発明に係る現像装置の構成を示す側面断面図である。なお、ここでは図１の画像形成部Ｐａに配置される現像装置３ａについて説明するが、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄに配置される現像装置３ｂ〜３ｄの構成についても基本的に同様であるため説明を省略する。

図２に示すように、現像装置３ａは、二成分現像剤（以下、単に現像剤と呼ぶ）が収納される現像容器２０を備えており、現像容器２０は仕切壁２０ａによって第１及び第２攪拌室２０ｂ、２０ｃに区画され、第１及び第２攪拌室２０ｂ、２０ｃには図示しないトナーコンテナから供給されるトナー（正帯電トナー）をキャリアと混合して撹拌し、帯電させるための第１攪拌スクリュー２１ａ及び第２攪拌スクリュー２１ｂが回転可能に配設されている。

第１攪拌スクリュー２１ａ及び第２攪拌スクリュー２１ｂによって現像剤が攪拌されつつ軸方向に搬送され、仕切壁２０ａに形成された現像剤通過路（図示せず）を介して第１及び第２攪拌室２０ｂ、２０ｃ間を循環する。図２では、現像容器３ａは左斜め上方に延在しており、現像容器２０内において第１攪拌スクリュー２１ａの上方には磁気ローラ２３（トナー供給部材）が配置されている。

磁気ローラ２３の左斜め上方には現像ローラ２２（トナー担持体）が対向配置され、現像ローラ２２は現像容器２０の開口側（図２の左側）において感光体ドラム１ａに対向している。現像ローラ２２及び磁気ローラ２３は図中時計回りに回転する。なお、現像容器２０には、第２攪拌スクリュー２１ｂと対面してトナーセンサ（図示せず）が配置されており、トナーセンサで検知されるトナー濃度に応じてトナーコンテナからトナー補給口２０ｄを介して現像容器２０内にトナーが補給される。

図３は、本実施形態の現像装置における第１及び第２の電源の接続状態を示す模式図である。また、図４（ａ）は、本実施形態に用いられる現像ローラ及び磁気ローラに印加される第１及び第２のバイアスの波形であり、図４（ｂ）は、これらの合成波形を示す摸式図である。図３、図４を用いて現像装置を以下に詳しく説明する。

トナー２６は、選択現像性を回避するために粒度分布を規定することが重要である。一般的にトナー２６の粒度分布の広がりは例えばマルチサイザーIII（ベックマン・コールター社製）のような粒度分布測定器により、例えばアパチャー径１００μｍ（測定範囲２．０〜６０μｍ）で測定され、粒度分布の広がりは、その体積分布平均粒径と個数分布平均粒径の比でもって表現される。選択現像を防止するためにはその比率を小さくすることが重要である。分布が広いと、連続印刷時に現像ローラ２２に比較的粒度の小さなトナー２６が堆積し、現像性を低下させる。

また、高画質化においてトナー体積平均粒子径を小さくすることが一般的によく知られている一方、トナー体積平均粒子径を小さくするとファンデルワールス力の影響が強くなるため、トナー２６をキャリア２７から引き離す、或いは現像ローラ２２表面から引き剥がすことが困難となることが知られている。そこで、トナー２６の体積平均粒子径Ｄtを４．０μｍ≦Ｄt≦７．０μｍの範囲に規定することが好ましい。

Ｄｔが４．０μｍ未満では、付着力が強固過ぎるため、現像性及び現像ローラからのトナーの回収性が低下するおそれがある。逆に、この７μｍ超では、１ドットの再現性が困難となり、高画質を達成することが難しい。また、トナー２６の個数粒度分布におけるＣＶ値を２５．０％以下とすることが好ましい。ＣＶ値が２５．０％超では、粒子径の分布の広がりが大きく選択現像性が顕著になる。

キャリア２７は、現像ローラ２２上の現像残トナーの回収とその後のトナー供給の役割を有している。キャリア２７としては、マグネタイトキャリア、Ｍｎ系フェライト、Ｍｎ−Ｍｇ系フェライト、Ｃｕ−Ｚｎ系、樹脂中に磁性体を分散した樹脂キャリアなどを用いることができ、適正な抵抗値を上げない範囲で表面処理して用いることも可能である。

現像ローラ２２と磁気ローラ２３間で強固に静電的に付着したトナー２６を磁気ブラシ２８で引き剥がし、現像に必要なトナー２６を供給するためには、体積固有抵抗率が１０⁶Ωｃｍ〜１０¹³Ωｃｍの範囲のキャリア２７を用いることが好ましい。また、重量平均粒子径が５０μｍ以下のキャリア２７を用いることによって、キャリア２７の表面積を大きくし、トナーとの接点を増やすことができる。

現像ローラ２２は、磁気ブラシ２８から供給されたトナー２６によるトナー層２９を担持して、トナー層２９からトナー２６を飛翔させて感光体ドラム１ａ上の静電潜像を現像する。現像ローラ２２の表面は、均一な導電性のアルミニウム、ＳＵＳ、導電樹脂被覆などからなるスリーブで構成される。

現像ローラ２２の表面に樹脂をコーティングすることにより、リークマージンを確保することができる。かかる樹脂として、トナー２６の離形性が良いフッ素樹脂やウレタン系樹脂を塗布することにより、膜厚２０μm以下の薄膜のα−Ｓｉ感光体ドラム１ａを用いた場合でも、リークを抑制することができ、感光体ドラム１ａの黒点などの不具合を抑制することができる。

また、特にトナー２６が正帯電性の場合は、同極性である、例えばシリコン変性ウレタン樹脂等のウレタン系樹脂を用いることにより、トナー付着性を低減させることができるため、現像ローラ２２からトナー２６が飛翔しやすくなって現像性を向上させ、また、現像ローラ２２から磁気ローラ２３へのトナーの引き剥がし性（回収性）を向上させることができる。しかし、コーティング材料やコーティング条件は、トナーの特性等に応じて適宜設定することができ、特に限定されない。

現像ローラ２２に印加するバイアスを第１のバイアス、磁気ローラ２３に印加するバイアスを第２のバイアスとする。現像ローラ２２のシャフト部には、直流電源３０ａと交流電源３０ｂとからなる第１の電源３０が接続されており、これにより第１のバイアスが印加される。

磁気ローラ２３は、非磁性金属材料で回転可能な円筒状に形成され、内部に複数の固定磁石が配設されて、その磁石によって現像剤に含まれるキャリア２７による磁気ブラシ２８を発生させ、磁気ブラシ２８の層厚が穂切りブレード２５により規制されている。そしてそのシャフト部には、第１の電源３０に加えて、第１の電源３０と共通のグランドに電気的接続され、直流電源３１ａと交流電源３１ｂとからなる第２の電源３１が接続されている。これにより、第１のバイアスにさらに重畳して、第２のバイアスが印加される。第１バイアス及び第２バイアスの詳細については後述する。

そして、現像容器２０内の第１、第２攪拌スクリュー２１ａ、２１ｂによってトナーコンテナから供給される現像剤が攪拌されつつ現像容器２０内を循環し、トナーとキャリアとの摩擦によりトナーを帯電させ、第２攪拌スクリュー２１ｂによって現像剤が磁気ローラ２３に搬送される。

かかる現像剤により磁気ローラ２３上に磁気ブラシ２８が形成され、この磁気ブラシ２８は穂切りブレード２５によって層厚規制され、一定の層厚で現像ローラ２２に接触又は近接し、第１及び第２のバイアスによって磁気ローラ２３と現像ローラ２２との間に形成される電位差により現像ローラ２２にトナー層（トナー薄層）が形成される。また、現像ローラ２２と磁気ローラ２３との電位差により、現像ローラ２２上へのトナー層２９の形成及び現像ローラ２２上の未現像トナーの磁気ローラ２３への回収が行われる。

現像ローラ２２上のトナー層２９の層厚は、トナーの抵抗や現像ローラ２２と磁気ローラ２３との回転速度差等によって変化するが、現像ローラ２２と磁気ローラ２３との電位差ΔＶによって制御することも可能である。トナー層２９は、ΔＶを大きくすることによ
って厚くなり、ΔＶを小さくすることによって薄くなる傾向にある。これらを考慮し、上
記トナー層２９の層厚を設定することができる。

現像ローラ２２上のトナーは、第１のバイアスの印加により現像ローラ２２と感光体ドラム１ａとの間に形成される電位差により、感光体ドラム１ａに飛翔し、ドラム表面に形成された静電潜像に担持され、トナー像が形成される。また、トナーの飛散を防ぐために、第１の交流電源３０ｂからの交流電圧は、現像の直前に印加することが好ましい。

現像ローラ２２上に残った現像残トナーは、掻き取りブレードなどの特別な装置を設けることなく、磁気ローラ２３上の磁気ブラシ２８が現像ローラ２２上のトナー層２９に接触し、磁気ローラ２３と現像ローラ２２との周速差で生じるブラシ効果によっても回収される。回収されたトナー２６は攪拌スクリュー２１ａ（図２参照）で撹拌されて、トナー２６の入れ替えが促進される。

この時、磁気ブラシ２８の幅が、現像ローラ２２上のトナー２６を回収する幅に相当するため、現像ローラ２２の幅を磁気ブラシ２８の幅より短くすることにより、確実にトナー２６の未回収領域をなくすことができる。これにより、現像ローラ２２のスリーブにおいて、磁気ブラシ２８領域外に付着するトナー２６がなくなり、現像ローラ２２の両端部のトナー飛散をなくすことができる。

トナーの入れ替えを促進するための方法として、磁気ローラ２３の回転速度を現像ローラ２２の速度に対し、１．０〜２．０倍に設定することによって、現像ローラ２２上のトナー２６を回収すると共に適切な濃度に設定されたトナーを現像ローラ２２に供給することができ、均一なトナー層２９を形成することが可能になる。

また、感光体ドラム１ａの感光材料としてα−Ｓｉを用いる場合には、前述したα−Ｓｉ感光体の特性により、感光体の膜厚を２５μm以下、さらに好ましくは２０μm以下とした場合には、例えば、第１バイアスのＶｄｃ１を１５０Ｖ以下、Ｖｐｐ１を２００〜２０００Ｖ、周波数を１〜５ｋＨｚに設定し、現像することができる。また、感光材料として、正ＯＰＣを用いた場合は、トナーに強い電界をかけることを防止するため、第１のバイアスのＶｄｃ１を４００Ｖ以下、さらに好ましくは３００Ｖ以下に設定することができる。また、リークを防止するためには、感光体ドラム１ａとの電位差が１５００Ｖを超えない程度にＶｄｃ１、Ｖｐｐ１を設定することが好ましい。

図４（ａ）に示すように、第１のバイアスは、第１の直流電源３０ａの直流電圧Ｖｄｃ１に、第１の交流電源３０ｂのピーク間電圧（交流電圧）Ｖｐｐ１、デューティ比Ｄｓｌｖ及び周波数ｆからなる矩形波を重畳した合成波形Ｖｓｌｖ（実線）を有する。また、第２のバイアスは、第２の直流電源３１ａの直流電圧Ｖｄｃ２に、第２の交流電源３１ｂのピーク間電圧（交流電圧）Ｖｐｐ２、デューティ比Ｄｍａｇ及び周波数ｆ２からなる矩形波を重畳した合成波形Ｖｍａｇ（破線）を有する。

なお、デューティ比Ｄｓｌｖは、現像ローラ２２から感光体ドラム１ａにトナー２６を飛翔させる側（トナーと同極性側）のデューティ比を示し、デューティ比Ｄｍａｇは、磁気ローラ２３から現像ローラ２２にトナー２６を飛翔させる側（トナーと同極性側）のデューティ比を示す。次に、かかるデューティ比について説明する。

図５には、例えば、正帯電トナーを用い、図の上方向を正電位、下方向を負電位とする場合において、第１のバイアスが印加されたときの現像ローラ２２又は第２のバイアスが印加されたときの磁気ローラ２３の合成波形を示す。このとき、現像ローラ２２又は磁気ローラ２３からトナーが飛翔する電界が印加される時間をａ、現像ローラ２２又は磁気ローラ２３へとトナーを引き戻す電界が印加される時間をｂとすると、デューティ比Ｄｐは、Ｄｐ＝｛ａ／（ａ＋ｂ）｝×１００で表される。すなわち、全体の印加時間に対する正電位が印加されている時間の百分率で表される。なお、負帯電トナーを用いた場合には、デューティ比は、Ｄｐ＝｛ｂ／（ａ＋ｂ）｝×１００となる。

次に、第１及び第２のバイアスの調整方法について、図３及び図４を用いて説明する。上記の通り、第１のバイアスは、直流電圧がＶｄｃ１、交流電圧Ｖｐｐ１、デューティ比がＤｓｌｖ、周波数ｆの合成波形Ｖｓｌｖである。また、第２のバイアスは、直流電圧がＶｄｃ２、交流電圧がＶｐｐ２、デューティ比がＤｍａｇ、周波数ｆの合成波形Ｖｍａｇである。また、第２のバイアスの交流成分は、第１のバイアスの交流成分と同周波数、逆位相であり、第１のバイアスよりデューティ比が大きくなるよう設定している。

また、第１バイアスの周波数ｆは、例えば１〜５ｋＨｚに設定することができ、例えば第２の交流バイアスの周波数と等しくすることができる。しかし、デューティ比や周波数は、特に限定されるものではなく、現像ローラ２２へのトナー層２９の形成状態や、感光体ドラム１ａ上の静電潜像への現像状態等により適宜設定すれば良い。

図３に示すように、現像ローラ２２には、第１のバイアスが印加される。また、磁気ローラ２３には、第１のバイアスに、第２のバイアスが重畳して印加されるため、磁気ローラ２３に印加される合成波形Ｖｍａｇ−Ｖｓｌｖは、図４（ｂ）に示すようなＶ（ｍａｘ）とＶ（ｍｉｎ）を有する。しかし、現像ローラ２２及び磁気ローラ２３間の電界では第１のバイアスが相殺されるため、第２のバイアスのみが印加される状態となっている。このとき、現像ローラ２２と感光体ドラム１ａ間には第１のバイアスのみが印加される状態となっている。

これにより、第１の電源３０と第２の電源３１とで、バイアスの周期やデューティ比を異なるものとしても、現像ローラ２２と磁気ローラ２３との間に形成されるバイアスの合成波形が第２の電源３１の第２のバイアスによる影響を受けることがない。

一方、第２の電源３１に対して、第１の電源３０を重畳することも可能である。しかし、かかる構成では、現像ローラ２２及び磁気ローラ２３間の電界は第２のバイアスが相殺されて第１のバイアスのみが印加されている状態となるが、現像ローラ２２及び感光体ドラム１ａ間には第１のバイアス及び第２のバイアスが印加されるため、第１及び第２のバイアスを独立して設定することが困難となり、現像性を均一にすることが困難となる。

よって、現像ローラ２２の第１の電源３０と、磁気ローラ２３の第２の電源３１とを共通のグランドに電気的に接続し、磁気ローラ２３に第１の電源３０と第２の電源３１とを重畳させる接続構成にすることが好ましい。

また、図６に示すように、現像ローラ２２及び磁気ローラ２３に印加する第１及び第２のバイアスを、別個のグランドに電気的に接続することも可能である。図６は、現像ローラ及び磁気ローラを別個のグランドに電気的に接続した状態を示す模式図である。また、図７（ａ）は、別個のグランドに電気的接続したときの現像ローラ及び磁気ローラに印加される第１及び第２のバイアスの波形であり、図７（ｂ）は、これらの合成波形を示す摸式図である。図７（ａ）では、第１の電源３０のＶｓｌｖ（実線）と第２の電源３１のＶｍａｇ（破線）とでデューティ比を異なるものとし、Ｖｓｌｖと同周期、同周波数で逆位相の交流バイアスを印加する。

しかし、かかる構成でＤｍａｇとＤｓｌｖを異なるものとすると、現像ローラ２２及び磁気ローラ２３間の合成波形が図７（ｂ）のようになり、ＶｍａｘとＶｍｉｎの間に電圧Ｖｉが現れる。このため、Ｖｉの印加時間の分だけＶｍａｘとＶｍｉｎの印加時間が短くなり、現像ローラへのトナー薄層形成時間が短くなると共に、現像ローラからの未現像トナーの回収時間も短くなる為、効率が悪くなる。

また、第１のバイアスのＶｐｐ１若しくは第２のバイアスのＶｐｐ２の設定を変化させた場合、現像ローラ２２にはＶｐｐ２が、磁気ローラ２３にはＶｐｐ２が、それぞれ不可避的に印加されるため、Ｖｐｐ１とＶｐｐ２とを独立して変化させた場合、互いに影響を及ぼすためバイアス設定が困難となる。

本実施形態では、現像ローラ２２には第１の電源３０のバイアスを印加して、磁気ローラ２３には第１の電源３０のバイアスに第２の電源３１のバイアスを重畳して印加することにより、現像ローラ２２と磁気ローラ２３間に形成されるバイアスの合成波形が第２の電源３１のバイアスに等しくなり、現像ローラ２２に印加する第１の電源３１のバイアスによる影響を受けることがない。

また現像ローラ２２と感光体ドラム１ａ間に形成される第１のバイアスも第２の電源３１のバイアスによる影響を受けることなく、第１の電源３０のバイアスのみで制御することになり、第１及び第２のバイアスは、互いに独立させて各バイアスの電圧とデューティ比等を設定することができる。このとき、現像ローラ２２から磁気ローラ２３への未現像トナーの回収は、第２のバイアスのみに依存している。

このように、第１の電源３０に第２の電源３１を重畳させることにより、第１のバイアスと第２のバイアスとを、独立して設定できるため、トナー層２９の形成状態に応じてより詳細な設定が可能となる。

従って、第１のバイアスの電圧とデューティ比を大きく設定して現像性を向上させ、また現像ローラ２２へのトナー層２９の形成及び現像ローラ２２からのトナー回収を良好に維持するように、第２のバイアスの電圧及びデューティ比を設定することができ、現像ローラ２２と感光体ドラム１ａとの間、及び、現像ローラ２２と磁気ローラ２３との間のバイアスのバランスを容易に取ることができる。

また、第１の電源３０と第２の電源３１とを共通のグランドに電気的に接続した場合には、上記図７（ｂ）に示すように別個のグランドに電気的に接続した場合と異なり、第１バイアスにはＶｐｐ２が印加されない。このため、図７（ｂ）の場合よりも、ＶｍａｘとＶｍｉｎの絶対値が小さく、トナーを移動させる電界が弱くなる。従って、共通のグランドに電気的接続する場合には、別個のグランドに電気的接続した場合よりも第１のバイアスのＶｐｐ１を大きくすることが好ましい。

一方、単位時間当たりの現像ローラ２２へ印加している時間を長くすると、磁気ローラ２３によるトナーの回収が困難になる場合がある。そこで、前述のように、現像ローラ２２表面に、例えばシリコン変性ウレタン樹脂をコーティングすることが好ましい。

そして、非現像時において現像ローラ２２に印加される第１のバイアスの設定を現像時から変更することなく、現像ローラ２２上の現像残トナーを磁気ローラ２３に回収することとした。現像終了後、現像ローラ２２からトナーを回収する際、第１のバイアスの設定を現像時から変更すると、かかる切り替え時において現像ローラ２２と感光体ドラム１ａとの間の電位差が変動する。かかる電位差の変動が生じると、現像ローラ２２から感光体ドラム１ａへとトナーが飛翔し、感光体ドラム１ａ上に横スジのトナー像が形成され、画像不良が生じるおそれがある。

そこで、現像時と非現像時とで第１のバイアスの設定を変更することなく、現像ローラ２２上の残留トナーを回収することとした。しかし、磁気ローラ２３に印加する第２のバイアスの設定を現像時と非現像時とで変更しない場合には、現像ローラ２２からのトナーの回収が十分にできないため、磁気ローラ２３に印加する第２のバイアスの交流電圧Ｖｐｐ２の交流成分のうちトナーと同極性側のピーク電圧値Ｖｐｐ２（ｍａｘ）を非現像時には現像時から低くすることとした。

これにより、現像時と非現像時とで現像ローラ２２と感光体ドラム１ａとの間の電位差の変動を防止することができるため、非現像時における現像ローラ２２から感光体ドラム１ａへのトナーの飛翔を防止し、横スジの発生を防止することができる。

現像ローラ２２から磁気ローラ２３への現像残トナーの回収は、磁気ローラ２３に印加する第２のバイアスの交流成分のうちトナーと同極性側（磁気ローラ２３から現像ローラ２２へ向かう側）のピーク電圧値Ｖｐｐ２（ｍａｘ）と逆極性側（現像ローラ２２から磁気ローラ２３へ戻る側）のピーク電圧値Ｖｐｐ２（ｍｉｎ）とのバランスによって影響される。このため、上記のように現像時と非現像時とで第１のバイアスを一定にし、横スジの発生を防止しても、磁気ローラ２３に印加する第２のバイアスの設定によっては、現像ローラ２２上のトナーを十分に回収できないおそれがある。

トナーを十分に回収できないと、現像ローラ２２上にトナーが付着し、付着したトナーが摩擦等によりチャージアップし、画像ムラ等の画像不良が生じるおそれがある。また、第２のバイアスの設定によっては磁気ローラ２３と現像ローラ２２との間にリークが発生するおそれがある。そこで、Ｖｐｐ２（ｍａｘ）を変化させることによって上記バランスを現像ローラ２２から磁気ローラ２３へ回収するのに適切なものとすることとした。

第２バイアスのＶｐｐ２におけるトナーと同極性側の最大電圧（ピーク電圧値）Ｖｐｐ２（ｍａｘ）、トナーと逆極性側の最小電圧（ピーク電圧値）Ｖｐｐ２（ｍｉｎ）のうち、Ｖｐｐ２（ｍｉｎ）が小さくなると現像ローラ２２から磁気ローラ２３へとトナーが戻り易くなる一方、リークが発生し易くなる。逆に、Ｖｐｐ２（ｍｉｎ）が大きくなると、Ｖｐｐ２（ｍａｘ）に因らず磁気ローラ２３と現像ローラ２２との間にリークが発生し難くなる一方、現像ローラ２２から磁気ローラ２３へとトナーが戻り難くなる。従って、Ｖｐｐ２（ｍｉｎ）は、現像ローラ２２と感光体ドラム１ａとの間でリーク電圧を超えない最大電圧とすることが好ましい。

現像ローラ２２及び磁気ローラ２３の表面特性、キャリア抵抗、現像ローラ２２及び磁気ローラ２３との間のギャップ等により、現像ローラ２２と磁気ローラ２３との間のリーク電圧は変化するため、例えばこれらを考慮してリーク電圧を設定することができる。また、Ｖｐｐ２（ｍｉｎ）は、電圧変動を考慮し、リーク電圧を超えない範囲で且つリーク電圧からマージンを持たせた値とすることが好ましい。

一方、トナー回収時にＶｐｐ２（ｍｉｎ）が大きくなると、上記の通りトナーが現像ローラ２２から磁気ローラ２３へ戻り難くなり、現像時における現像ローラ２２上のトナー量（第１のトナー量）に対して非現像時における現像残トナー回収後の現像ローラ２２上のトナー量（第２のトナー量）の比率（トナー回収率）が大きくなる。トナー回収率が大きくなると、現像ローラ２２上にトナーが付着し、摩擦等により付着したトナーがチャージアップし、画像不良が生じるおそれがある。また、Ｖｐｐ２（ｍａｘ）が大きくなると、トナーが磁気ローラ２３から現像ローラ２２へと向かい易くなり、トナー回収率が大きくなる傾向にある。

従って、Ｖｐｐ２（ｍｉｎ）をリーク電圧を超えない最大の値に維持しつつ、トナー回収率が小さくなるようＶｐｐ２（ｍａｘ）を設定することが好ましい。これにより、リークの発生を防止しつつ現像ローラ２２上の現像残トナーを十分に回収することができる。かかるトナー回収率は、予め実験等により、画像濃度、現像ローラ２２の材質、印刷スピード等に応じて適宜設定することができるが、例えば０．２％以下とすることができる。この場合、トナー回収率が０．２％以下となるようＶｐｐ２を設定することによって、現像ローラ２２へのトナーの付着を十分に防止できる。

このようにＶｐｐ２の条件を絞り込み、Ｖｐｐ２（ｍｉｎ）及びＶｐｐ２（ｍａｘ）の範囲を設定することにより、Ｖｐｐ２（ｍｉｎ）及びＶｐｐ２（ｍａｘ）をこの範囲内で変化させてもリークの防止と耐刷安定性とを両立し得る。よって、現像時やトナー回収時に、帯電量やギャップ等の変動に応じて第２のバイアスのＶｐｐ２（ｍａｘ）を上記範囲内で調整することができ、柔軟な対応が可能となる。

また、ここでは第１のバイアスと第２のバイアスを共通のグランドに電気的に接続し、磁気ローラ２３に第１のバイアスに第２のバイアスを重畳させて印加したため、現像ローラ２２に印加する第１バイアスを現像時と非現像時とで一定にしたまま、磁気ローラ２３に印加する第２バイアスの設定を変更することが容易であった。

なお、上記現像条件は一例にすぎず、処理速度、現像ローラ径及び磁気ローラ径、現像ローラ２２の材質や磁気ローラ２３上に形成されたキャリアの抵抗等は画像形成装置の仕様に応じて適宜設定することができる。

次に、本発明の現像装置の動作について図３及び図４を用いて説明する。図３に示した帯電されたトナー２６とキャリア２７からなる現像剤によって磁気ローラ２３上に磁気ブラシ２８を形成し、磁気ブラシ２８は穂切りブレード２５によって層規制され、図４（ａ）に示す第２のバイアスの合成波形Ｖｍａｇが印加され、磁気ローラ２３と現像ローラ２２との間の電位差によって現像ローラ２２にトナー２６のみのトナー層２９を形成する。

次に、露光されて感光体ドラム１ａ上に形成された潜像は、図４（ａ）に示す第１のバイアスの合成波形Ｖｓｌｖが印加されて、感光体ドラム１ａへトナー２６が飛翔して現像され、トナー像が感光体ドラム１ａ上に形成される。そして、感光体ドラム１ａのトナー像が中間転写ベルト８に１次転写され、中間転写ベルト８に搬送された用紙にトナー像が２次転写されて、定着部７で定着されて排紙される。

その後、現像ローラ２２に印加された第１バイアスの設定を現像時から変更することなく、図４（ｂ）に示す第２のバイアスの合成波形Ｖｍａｇの交流成分Ｖｐｐ２を上記の通り変化させることにより、現像ローラ２２上の現像残トナーを剥ぎ取って磁気ローラ２３に回収する。

その他、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では帯電方向が正（プラス側）である正帯電トナーを用いる現像装置を例に挙げて説明したが、帯電方向が負（マイナス側）である負帯電トナーを用いる現像装置にも全く同様に適用可能である。その場合、コーティング材料として、負帯電性樹脂を用いれば良い。

この場合、Ｖｐｐ２（ｍａｘ）を上記リーク電圧を超えない範囲に設定し、耐刷安定性を良好にするためのＶｐｐ２（ｍｉｎ）の範囲を設定すればよい。

また、ここでは中間転写ベルトを用いたタンデム式のカラー画像形成装置を例に挙げて説明したが、本発明は、トナーを飛翔させて現像可能な現像ユニットを備えた画像形成装置であれば、搬送ベルト上の記録媒体に直接転写するタンデム式のカラー画像形成装置や、デジタル複合機、アナログ方式のモノクロ画像形成装置、或いはファクシミリやプリンタ等の他の画像形成装置にも全く同様に適用することができる。

以下、本発明について実施例及び比較例により更に具体的に説明する。

図１に示したタンデム式カラー画像形成装置に、上記実施形態の現像装置３ａ〜３ｄ（図１、図２参照）を搭載し、下記の条件で現像ローラ２２にトナー層２９を形成し、感光体ドラム１ａ上に現像し、転写紙Ｐに転写した。

また、トナーの個数平均粒径を６μｍ、キャリアの個数平均粒径を３５μｍ、トナー帯電量を１５μＣ／ｇとし、感光体ドラム１ａとしてα−Ｓｉを用い、この表面電位を３５０Ｖ、感光体ドラム１ａと現像ローラ２２との間のギャップを２００μｍ、磁気ローラ２３と現像ローラ２２との間のギャップを３２０μｍとした。

現像時の第１のバイアスＶｓｌの設定を、デューティ比を４５％、周波数を４．５ｋＨｚ、Ｖｄｃ１を２００Ｖ、Ｖｐｐ１（ｍａｘ）を１１００、Ｖｐｐ１（ｍｉｎ）を−７００（Ｖｐｐ１＝１８００Ｖ）とし、磁気ローラ２３に印加する第２バイアスの設定を、デューティ比を７０％、周波数を４．５ｋＨｚ、Ｖｄｃ２を２００Ｖ、Ｖｐｐ２を１８００Ｖとし、交流成分を第１のバイアスと同周期、同周波数で逆位相とした。

そして、この設定により現像を行い、現像終了後、設定を変更することなく現像時の設定で第１及び第２のバイアスを印加しつつ、現像ローラ２２から磁気ローラ２３にトナーを回収した。その結果、非現像時において感光体ドラム１ａに横スジは認められなかった。すなわち、現像時から非現像時への切り替えにより現像ローラ２２から感光体ドラム１ａへのトナーの飛翔は認められなかった。

比較例

実施例１と同様の条件で現像を行い、上記現像時の設定から、現像終了後、第１のバイアスのＶｐｐ１（ｍａｘ）を７００Ｖ、Ｖｐｐ１（ｍｉｎ）を−４００Ｖと変更し、第２のバイアスを変更することなく現像ローラ２２上のトナーを回収したところ、非現像時に横スジが認められた。すなわち、現像時から非現像時への切り替えにより現像ローラ２２から感光体ドラム１ａへのトナーの飛翔が認められた。

実施例１及び比較例より、現像時と非現像時とで現像ローラ２２に印加する第１のバイアスを変化させずに現像ローラ２２上の残留トナーを磁気ローラ２３に回収することにより、感光体ドラム１ａ上に横スジの発生を防止することができ、画像不良を防止することができることがわかった。

しかし、磁気ローラ２３に印加する第２のバイアスの設定を現像時と非現像時とで変更しない場合には、現像ローラ２２からのトナーの回収が十分にできない。そこで、磁気ローラ２３に印加する第２のバイアスの交流電圧Ｖｐｐ２のうちトナーと同極性側の交流成分Ｖｐｐ２（ｍａｘ）を現像時と非現像時とで変化させることとした。

磁気ローラ２３に印加する第２のバイアスのＶｐｐ２（ｍｉｎ）を、磁気ローラ２３と現像ローラ２２との間のリーク電圧を超えないような範囲に設定する一例を示す。第１のバイアスの設定を、現像時及び非現像時においてデューティ比を４５％、周波数を４．５ｋＨｚ、Ｖｄｃ１を１００Ｖ、Ｖｐｐ１を１．８ｋＶ（Ｖｐｐ１（ｍａｘ）を１０００Ｖ、Ｖｐｐ１（ｍｉｎ）を−８００Ｖ）とした。

一方、第２のバイアスの設定を、現像時にはデューティ比を７０％、周波数を４．５ｋＨｚ、Ｖｄｃ２を２００Ｖ、Ｖｐｐ２を１．８ｋＶ（Ｖｐｐ２（ｍａｘ）を１１００Ｖ、Ｖｐｐ２（ｍｉｎ）を−７００Ｖ）として現像を行い、現像終了後、トナー回収時には、表１に示すようにＶｐｐ２（ｍｉｎ）を−４００Ｖ、−６００Ｖ、−８００Ｖ、−１０００Ｖ、−１２００Ｖ、−１４００Ｖと、−４００Ｖ〜−１４００Ｖの間で変化させると共に、Ｖｐｐ２（ｍａｘ）を２００Ｖ、４００Ｖ、６００Ｖ、８００Ｖ、１０００Ｖと、２００Ｖ〜１０００Ｖの間で変化させた。

このときの現像ローラ２２上の現像残トナー回収時における磁気ローラ２３と現像ローラ２２との間のリークの発生状況について調べたところ、表１の結果が得られた。

この結果、Ｖｐｐ２（ｍｉｎ）が−１２００以下のとき、磁気ローラ２３と現像ローラ２２との間にリークが発生したのに対し、Ｖｐｐ２（ｍｉｎ）が−１０００以上の場合には、Ｖｐｐ２（ｍａｘ）に因らずリークが認められなかった。また、横スジも認められなかった。これにより、上記バイアス設定条件の場合には、Ｖｐｐ２（ｍｉｎ）を−１０００以上の範囲に設定すればよいことがわかった。

磁気ローラ２３に印加する第２のバイアスのＶｐｐ２（ｍｉｎ）を設定する一例を示す。実施例２と同様のバイアス条件で、磁気ローラ２３から現像ローラ２２上にトナー層２９を形成し、感光体ドラム１ａに形成された静電現像を現像し、現像終了後、現像ローラ２２上の現像残トナー量を回収した。

そして、現像時の第１のトナー量Ａ１と、現像終了後、現像残トナーを回収した後の第２のトナー量Ａ２とから、トナー回収率＝Ａ２／Ａ１×１００（％）を調べたところ、表２の結果が得られた。なお、トナー回収率が０．２％を超えると、現像ローラ２２にトナーが付着し、耐圧安定性に影響を及ぼすおそれがあるため、トナー回収率は０．２％以下であることが好ましい。結果を表２に示す。

この結果、Ｖｐｐ２（ｍｉｎ）が−８００Ｖ以上では、Ｖｐｐ２（ｍａｘ）に因らずトナー回収率が０．３０％以上であった。一方、Ｖｐｐ２（ｍｉｎ）が−１２００Ｖ以下では、Ｖｐｐ２（ｍａｘ）に因らずトナー回収率が０．１２％以下であった。そして、Ｖｐｐ２（ｍｉｎ）が−１０００Ｖでは、Ｖｐｐ２（ｍａｘ）が８００Ｖ以下のとき０．１９以下であったが、Ｖｐｐ（ｍａｘ）が１０００Ｖのとき０．３３％であった。また、非現像時、現像ローラ２２に横スジは発生しなかった。
が、
これにより、Ｖｐｐ２（ｍｉｎ）が−１２００Ｖ以下、若しくはＶｐｐ２（ｍｉｎ）が−１０００Ｖ且つＶｐｐ２（ｍａｘ）が８００Ｖ以下のとき、トナー回収率が０．２％以下となり、現像ローラ２２上へのトナーの付着を防止することができ、耐刷安定性に影響を及ぼさないことがわかった。

従って、実施例２及び実施例３の結果を併せると、リークの発生しない最大のＶｐｐ２（ｍｉｎ）は−１０００Ｖとなり、トナー回収率が０．２％以下となるＶｐｐ２（ｍａｘ）は８００Ｖ以下の範囲となる。よって、上記バイアス設定条件の場合には、Ｖｐｐ２（ｍｉｎ）を−１０００Ｖ、Ｖｐｐ２（ｍａｘ）を８００Ｖ以下と設定することにより、リークの防止と耐刷安定性を両立させることができることがわかった。

なお、実施例３ではＶｐｐ２（ｍｉｎ）を２００Ｖずつの間隔で変化させて表２の結果を得たが、Ｖｐｐ２（ｍｉｎ）が−１０００Ｖを中心とする−１２００超−８００未満の範囲内において、トナー回収率が０．２％以下となる値が存在する場合もある。また、実施例２の表１よりかかる範囲ではリーク発生のおそれはない。従って、−１０００Ｖを中心としてトナー回収率が０．２％以下とするような範囲が存在する場合には、かかる範囲内で必要に応じてＶｐｐ２（ｍｉｎ）を適宜変化させることもできる。

本発明は、少なくともキャリア及びトナーを含む二成分現像剤が用いられ、像担持体に対向配置されるトナー担持体と、該トナー担持体上に磁気ブラシを用いてトナー薄層を形成するトナー供給部材と、を有し、前記トナー担持体及び前記トナー供給部材に直流及び交流成分から成る現像バイアスを印加することにより、前記トナー担持体から前記像担持体表面の静電潜像を現像する現像装置において、前記トナー担持体に第１のバイアスを印加する第１のバイアス印加手段と、前記トナー供給部材に前記第１のバイアスと独立して設定可能な第２のバイアスを印加する第２のバイアス印加手段と、が設けられ、非現像時において、前記第１のバイアス印加手段が前記第１のバイアスを現像時から可変することなく、前記第２のバイアス印加手段が前記第２のバイアスの交流成分のうちトナーと同極性側のピーク電圧値を現像時から低くすることにより、前記トナー担持体上の現像残トナーを前記トナー供給部材に回収するものである。

現像終了後、トナー担持体上の残留トナーを回収する際、現像時から非現像時への切り替えにより第１のバイアスに変動が生じないため、トナー担持体と像担時体との間の電位差が変動せず、かかる切り替え時にトナーがトナー担持体から像担持体へ飛翔することを防止できる。従って、非現像時に像担持体上に横スジが発生することを防止し、画質の低下を防止することができる。

また、第２のバイアス印加手段を、第１のバイアス印加手段と共通のグランドに電気的に接続し、トナー供給部材に、第１のバイアスに第２のバイアスを重畳して印加することにより、第１のバイアスと第２のバイアスとを互いに影響を及ぼすことなく独立して設定できるため、第１及び第２のバイアスの設定が容易となる。

また、第２のバイアスの交流成分のうちトナーと逆極性側のピーク電圧値をトナー供給部材とトナー担持体との間のリーク電圧を超えない範囲に維持しつつ、トナーと同極性側のピーク電圧値を交流成分を第１のトナー量に対する第２のトナー量の比率を所定値以下とするよう調整することにより、トナー担持体上にトナー薄層を安定して形成すると共に、トナー担持体からトナーを十分に回収して耐刷安定性の低下を防止することができる。また、上記現像装置を備えた画像形成装置とすることにより、横スジの発生等の画像不良が防止された画像形成を行うことが可能となる。

は、本発明の現像装置が搭載される画像形成装置の全体構成を示す概略図である。 は、本発明の現像装置の構成を示す側面断面図である。 は、本実施形態の現像装置における第１及び第２の電源の接続状態を示す模式図である。 は、本実施形態に用いられる現像ローラ及び磁気ローラに印加される第１及び第２のバイアスの波形を示す摸式図であり、図４（ａ）は、第１及び第２のバイアスのそれぞれの波形を示す摸式図であり、図４（ｂ）は、これらの合成波形を示す摸式図である。 は、第１のバイアスが印加されたときの現像ローラ又は第２のバイアスが印加されたときの磁気ローラの合成波形を示す模式図である。 は、現像ローラ及び磁気ローラを別個のグランドに電気的に接続した状態を示す模式図である。 は、別個のグランドに電気的接続したときの現像ローラ及び磁気ローラに印加される第１及び第２のバイアスの波形を示す摸式図であり、図７（ａ）は、第１及び第２のバイアスのそれぞれの波形を示す摸式図であり、図７（ｂ）は、これらの合成波形を示す摸式図である。

符号の説明

Ｐａ〜Ｐｄ 画像形成部
１ａ〜１ｄ 感光体ドラム（像担持体）
３ａ〜３ｄ 現像装置
２０ 現像容器
２１ａ 第１攪拌スクリュー
２１ｂ 第２攪拌スクリュー
２２ 現像ローラ（トナー担持体）
２３ 磁気ローラ（トナー供給部材）
２６ トナー
２７ キャリア
２８ 磁気ブラシ
２９ トナー薄層
３０ 第１の電源
３０ａ 第１の直流電源
３０ｂ 第１の交流電源
３１ 第２の電源
３１ａ 第２の直流電源
３１ｂ 第２の交流電源
１００ 画像形成装置

Claims (3)

1. 少なくともキャリア及びトナーを含む二成分現像剤が用いられ、像担持体に対向配置されるトナー担持体と、該トナー担持体上に磁気ブラシを用いてトナー薄層を形成するトナー供給部材と、を有し、前記トナー担持体及び前記トナー供給部材に直流及び交流成分から成る現像バイアスを印加することにより、前記トナー担持体から前記像担持体表面の静電潜像を現像する現像装置において、
   前記トナー担持体に第１のバイアスを印加する第１のバイアス印加手段と、
   前記トナー供給部材に前記第１のバイアスと独立して設定可能な第２のバイアスを印加する第２のバイアス印加手段と、が設けられ、
   非現像時において、前記第１のバイアス印加手段が前記第１のバイアスを現像時から可変することなく、前記第２のバイアス印加手段が前記第２のバイアスにおける交流成分のうちトナーと同極性側のピーク電圧値を現像時から低くすることにより、前記トナー担持体上の現像残トナーを前記トナー供給部材に回収し、
   前記第２のバイアス印加手段が、前記第１のバイアス印加手段と共通のグランドに電気的に接続され、前記トナー供給部材に、前記第１のバイアスに第２のバイアスを重畳して印加し、
   前記第２のバイアスの交流成分は、前記第１のバイアスの交流成分と同周波数、逆位相であり、前記第１のバイアスよりデューティ比が大きくなるように設定されることを特徴とする現像装置。
2. 前記トナー担持体上における現像時のトナー量を第１のトナー量、非現像時の現像残トナー回収後のトナー量を第２のトナー量とするとき、
   前記第２のバイアスの交流成分のうちトナーと逆極性側のピーク電圧値を、前記トナー供給部材と前記トナー担持体との間のリーク電圧を超えない範囲に維持しつつ、前記トナーと同極性側のピーク電圧値を、前記第１のトナー量に対する第２のトナー量の比率を所定値以下とするように調整することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 請求項１または２に記載の現像装置を備えた画像形成装置。

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