JP7604260B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像ローラにトナーのみを供給するトナー供給ローラを有する現像装置を備えた画像形成装置に関する。

特許文献１に記載の現像装置は、トナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、現像位置にトナーを担持搬送する現像ローラと、現像剤の循環経路から供給された現像剤を担持搬送し且つ現像ローラにトナーのみを供給するトナー供給ローラを有する。この現像装置は、現像に用いられることなく現像ローラから離脱したトナーであって、トナー供給ローラと現像ローラと現像容器の壁部との間の空間に浮遊しているトナーを遮断するためのトナー遮断部材が設けられている。この遮断部材は、トナー供給ローラと現像ローラとの最近接位置よりもトナー供給ローラの回転方向下流側におけるマグネットローラと現像ローラと現像容器の壁部との間の空間において、現像ローラに近接して配置されている。

特開２０１７－２１２７８号公報

特許文献１に記載の構成では、画像形成動作中において、トナー供給ローラと現像ローラとの間で正規帯電トナーがトナー供給ローラから現像ローラに向かうような電位差が形成されており、トナー遮断部材とトナー供給ローラには同一の電位が印加されている。

このような特許文献１に記載の構成では、画像形成動作中において、現像に用いられることなく現像ローラから離脱した浮遊トナーのうち、トナー遮断部材と現像ローラとの隙間に存在する浮遊トナーを電界的に捕集することはできる。しかしながら、特許文献１に記載の構成では、画像形成動作中において、トナー遮断部材とトナー供給ローラには同一の電位が印加されているので、トナー遮断部材とトナー供給ローラとの隙間に存在する浮遊トナーを電界的に捕集することはできない。その結果、画像形成動作中において、現像に用いられることなく現像ローラから離脱したトナーであって、トナー供給ローラと現像ローラと現像容器の壁部との間の空間に浮遊しているトナーの一部が、気流に乗って現像装置の外部に飛散してしまう虞がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、現像ローラにトナーのみを供給するトナー供給ローラを有する現像装置に関して、画像形成動作中において、現像に用いられる事なく現像ローラから離脱したトナーが現像装置の外部に飛散する事を抑制することが可能な装置を提供する事にある。

上記目的を達成するために本発明の一態様に係る画像形成装置は以下のような構成を備える。即ち、像担持体と、トナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、前記像担持体に形成された静電潜像を現像する現像位置に前記トナーを担持搬送する現像ローラと、前記現像ローラに対向して配置され且つ前記現像容器から供給された前記現像剤を担持搬送し且つ前記現像ローラに前記トナーのみを供給するトナー供給ローラと、前記現像ローラの回転方向に関して前記現像位置よりも下流且つ前記現像ローラに前記トナー供給ローラが最も近接する前記現像ローラ上の最近接位置よりも上流において前記トナー供給ローラと前記現像ローラのそれぞれに対向して配置された導電ローラと、を有し、前記最近接位置において前記現像ローラの回転方向が前記トナー供給ローラの回転方向とは逆方向である現像装置と、前記トナー供給ローラ、前記現像ローラ、及び前記導電ローラのそれぞれにバイアスを印加するバイアス印加手段と、を備え、画像形成動作中において、前記トナー供給ローラの直流電位の極性、前記現像ローラの直流電位の極性、及び前記導電ローラの直流電位の極性は、トナーの正規帯電極性と同じであり、前記トナー供給ローラの直流電位の絶対値は、前記現像ローラの直流電位の絶対値よりも大きく、前記導電ローラの直流電位の絶対値は、前記現像ローラの直流電位の絶対値よりも大きく、前記導電ローラの直流電位の絶対値は、前記トナー供給ローラの直流電位の絶対値よりも大きく、前記導電ローラの直流電位と前記現像ローラの直流電位との差分の絶対値は、前記トナー供給ローラの直流電位と前記現像ローラの直流電位との差分の絶対値よりも大きく、且つ、前記導電ローラの直流電位と前記トナー供給ローラの直流電位との差分の絶対値よりも大きく、前記現像ローラと前記導電ローラの間の最短距離は、０．３ｍｍ以下であることを特徴とする。

本発明によれば、現像ローラにトナーのみを供給するトナー供給ローラを有する現像装置に関して、画像形成動作中において、現像に用いられる事なく現像ローラから離脱したトナーが現像装置の外部に飛散する事を抑制することができる。

第１の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。 第１の実施形態に係る現像装置の構成を示す断面図である。 第１の実施形態に係る現像装置の構成を示す断面図（拡大図）である。 第１の実施形態において現像ローラ、マグネットローラ、及びトナー遮蔽部材のそれぞれに印加されるバイアスの波形を示す模式図である。 バイアスの波形のデューティ比を説明するための模式図である。 第２の実施形態において現像ローラ、マグネットローラ、及びトナー遮蔽部材のそれぞれに印加されるバイアスの波形を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る本発明を限定するものではなく、また、第１の実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。本発明は、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。尚、図中、同一または相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。また、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸とは互いに直交し、Ｚ軸は鉛直方向に略平行であり、Ｙ軸とＺ軸とは水平方向に略平行である。

［第１の実施形態］
（画像形成装置の構成）
図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置１について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置１を示す断面図である。画像形成装置１はシートＰに画像を形成する。第１の実施形態では、画像形成装置１はプリンタである。画像形成装置１は、タンデム方式を採用し、給送部１０、搬送部２０、画像形成部３０、および排出部１００を備える。

給送部１０は、複数のシートＰを収容するカセット１１を含む。シートＰは、例えば、紙製または合成樹脂製のシートである。給送部１０は、カセット１１から搬送部２０へシートＰを給送する。搬送部２０は、画像形成部３０にシートＰを搬送する。画像形成部３０はシートＰに画像を形成する。搬送部２０は、画像の形成されたシートＰを排出部１００に搬送する。排出部１００は画像形成装置１の外部にシートＰを排出する。

画像形成部３０は、露光ユニット３１、ユニット３２ａ、ユニット３２ｂ、ユニット３２ｃ、ユニット３２ｄ、中間転写ベルト３３、２次転写ローラ３４、および定着ユニット３５を含む。

露光ユニット３１は、画像データに基づく光をユニット３２ａ～ユニット３２ｄの各々に照射し、ユニット３２ａ～ユニット３２ｄの各々に静電潜像を形成する。

ユニット３２ａは、静電潜像に基づきイエロー色のトナー像を形成する。ユニット３２ｂは、静電潜像に基づきマゼンタ色のトナー像を形成する。ユニット３２ｃは、静電潜像に基づきシアン色のトナー像を形成する。ユニット３２ｄは、静電潜像に基づきブラック色のトナー像を形成する。

中間転写ベルト３３は回転方向Ｒ１に回転する。中間転写ベルト３３の外表面には、ユニット３２ａ～ユニット３２ｄから４色のトナー像が重畳して転写され、画像が形成される。２次転写ローラ３４は、中間転写ベルト３３の外表面に形成された画像をシートＰに転写する。定着ユニット３５はシートＰを加熱および加圧して、画像をシートＰに定着させる。

ユニット３２ａ～ユニット３２ｄの各々は、感光体ドラム５０（像担持体）、帯電装置５１、現像装置６０、１次転写ローラ５３、除電器５４、およびクリーナー５５を含む。複数の感光体ドラム５０は、中間転写ベルト３３の外表面に当接し、中間転写ベルト３３の回転方向Ｒ１に沿って配置される。複数の１次転写ローラ５３は、複数の感光体ドラム５０に対応して設けられ、中間転写ベルト３３を介して、複数の感光体ドラム５０に対向する。

ユニット３２ａ～ユニット３２ｄの各々において、帯電装置５１、現像装置６０、１次転写ローラ５３、除電器５４、およびクリーナー５５は、感光体ドラム５０の周面に沿って順に配置される。

感光体ドラム５０は回転方向Ｒ２に回転する。帯電装置５１は感光体ドラム５０の周面を帯電する。感光体ドラム５０の周面には、露光ユニット３１によって光が照射され、静電潜像が形成される。

現像装置６０は、感光体ドラム５０の周面に形成された静電潜像にトナーを付着させて、静電潜像を現像し、感光体ドラム５０の周面にトナー像を形成する。つまり、感光体ドラム５０はトナー像を担持する。

１次転写ローラ５３は、感光体ドラム５０が担持するトナー像を中間転写ベルト３３の外表面に転写する。

除電器５４は、感光体ドラム５０の周面を除電する。クリーナー５５は、感光体ドラム５０の周面に残留しているトナー像を除去する。

尚、画像形成装置１は、プリンタであったが、複写機またはファクシミリであってもよく、複合機であってもよい。複合機は、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ、およびスキャナのうち少なくとも２つの機器を備える。また、画像形成装置１は、カラー対応であったが、モノクロ対応であってもよい。

次に、図２および図３を参照して、本発明の実施形態に係る現像装置６０について説明する。図２は、本発明の実施形態に係る現像装置６０の断面図である。図３は、図２に示した現像装置６０の断面におけるトナー遮断部材６５の近傍の拡大図である。

図２に示すように、現像装置６０は、ハウジング７０（現像容器）と、現像剤収容部８０（現像容器）と、マグネットローラ６３（トナー供給ローラ）と、現像ローラ６４（トナー担持体）と、トナー遮断部材６５（導電部材）と、規制ブレード６６とを備える。

ハウジング７０内には、現像剤収容部８０と、マグネットローラ６３と、現像ローラ６４と、トナー遮断部材６５と、規制ブレード６６とが設けられている。ハウジング７０は、壁部７１と開口７２とを有する。

現像剤収容部８０には、トナーとキャリアを含む二成分現像剤（以降、単に現像剤と呼ぶ）が収容される。現像剤収容部８０は、第１搬送室８１と、第２搬送室８２と、仕切壁８３とを有する。現像剤収容部８０は、仕切壁８３によって、第１搬送室８１と、第２搬送室８２とに区画されている。

第１搬送室８１は、第１搬送スクリュー８１１を有する。第２搬送室８２は、第２搬送スクリュー８１２を有する。第１搬送スクリュー８１１は、回転方向Ｒ３に回転し、第１搬送室８１において、現像剤を攪拌しながら搬送する。加えて、第２搬送スクリュー８１２は、回転方向Ｒ３と同じ回転方向Ｒ４に回転し、第２搬送室８２において、現像剤を攪拌しながら搬送する。その結果、現像剤は、第１搬送室８１と第２搬送室８２との間を循環しながら搬送される。即ち、第１搬送室８１と第２搬送室８２との間で現像剤の循環経路が形成されている。

第１搬送スクリュー８１１および第２搬送スクリュー８１２によって現像剤が攪拌されることによってトナーは帯電する。第１の実施形態では、トナーは正帯電性のトナーである。即ち、第１の実施形態では、正規帯電トナーは、正に帯電している。

第２搬送スクリュー８１２は、マグネットローラ６３に現像剤を供給する。

マグネットローラ６３は、ハウジング７０の内部に配置される。マグネットローラ６３は、現像剤を表面に担持する。

マグネットローラ６３は、第２搬送室８２に対向し、ハウジング７０に回転可能に支持される。マグネットローラ６３は、マグネット６３１と、スリーブ６３２とを含む。スリーブ６３２は、回転可能であり、円筒形状を有する。マグネット６３１は、スリーブ６３２の内部に非回転に固定して配置される。つまり、スリーブ６３２は、マグネット６３１を静止させたまま、回転方向Ｒ５に回転する。マグネット６３１は、磁極Ｎ１，Ｓ１，Ｓ２，Ｎ２，Ｓ３の５つの磁極から構成されている。第１の実施形態では、磁極Ｎ１，Ｓ１，Ｓ２，Ｎ２，Ｓ３の５つの磁極の磁束密度（マグネットローラ６３の法線方向における磁束密度Ｂｒのピーク値）として、それぞれ、１００ｍＴ，５０ｍＴ，５０ｍＴ，６０ｍＴ，６０ｍＴのものを使用した。

規制ブレード６６は、マグネットローラ６３の長手方向に沿ってハウジング７０に取り付けられている。規制ブレード６６は、マグネットローラ６３の回転方向Ｒ５において、マグネットローラ６３と現像ローラ６４との最近接位置Ｐ１（現像ローラ６４がマグネットローラ６３に最も近接する現像ローラ上の位置）よりも上流側に配置されている。規制ブレード６６の先端部とマグネットローラ６３との間には僅かな隙間が形成されている。規制ブレード６６は、マグネットローラ６３に対向して配置され、マグネットローラ６３に担持される現像剤の層の厚さ（マグネットローラ６３に担持される現像剤の量）を規制する。

現像ローラ６４は、ハウジング７０の内部でマグネットローラ６３に対向して配置される。現像ローラ６４は、マグネットローラ６３からトナーが受け渡される。現像ローラ６４は、感光体ドラム５０に形成された静電潜像を現像する位置（現像位置）にトナーを担持搬送する。現像ローラ６４は、ハウジング７０に回転可能に支持される。現像ローラ６４は、マグネット６４１と、スリーブ６４２とを含む。スリーブ６４２は、回転可能であり、円筒形状を有する。マグネット６４１は、スリーブ６４２の内部に非回転に固定して配置される。つまり、スリーブ６４２は、マグネット６４１を静止させたまま、回転方向Ｒ６に回転する。

マグネット６４１は、磁極Ｓ４の１つの磁極から構成されている。マグネットローラ６３と現像ローラ６４とはその対向位置（最近接位置Ｐ１）において所定のギャップをもって対向している。第１の実施形態では、所定のギャップを２５０μｍとした。マグネット６４１の磁極Ｓ４極は、マグネット６３１の対向する磁極（Ｎ１極）と異極性である。第１の実施形態では、Ｓ４極の磁束密度（現像ローラ６４の法線方向における磁束密度Ｂｒのピーク値）は、５０ｍＴのものを使用した。

マグネットローラ６３は、マグネットローラ６３と現像ローラ６４との対向部（最近接位置Ｐ１）において、マグネットローラ６３と現像ローラ６４との間に形成された電界によって、現像ローラ６４にトナーのみを供給する。尚、マグネットローラ６３と現像ローラ６４との対向部において、マグネットローラ６３に担持された現像剤のうちの微量のキャリアが現像ローラ６４上に付着することがある。この場合でも、マグネットローラ６３は、マグネットローラ６３に担持された現像剤のうちのトナーのみを現像ローラ６４に供給するものとみなす。

マグネットローラ６３には、直流電圧および交流電圧が印加される。また、現像ローラ６４にも、直流電圧および交流電圧が印加される。直流電圧および交流電圧は、直流電源および交流電源としての現像バイアス電源（バイアス印加手段）からバイアス制御回路を経由して、マグネットローラ６３および現像ローラ６４に印加される。マグネットローラ６３に印加される電圧と現像ローラ６４に印加される電圧との電位差によって、正規帯電トナーはマグネットローラ６３から現像ローラ６４に供給される。また、マグネットローラ６３に印加される電圧と現像ローラ６４に印加される電圧との間の電位差における交流成分の効果により、現像終了後の現像ローラ６４上のトナーがマグネットローラ６３に回収される。

ここで、第１の実施形態において現像ローラ、マグネットローラ、及びトナー遮蔽部材のそれぞれに印加されるバイアスの波形を示す模式図を、図４に示す。図４に示した通り、現像ローラ６４には、周波数ｆ１＝４ｋＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ１＝１．４ｋＶ、デューティ比Ｄｓｌｖ＝４０％からなる交流成分とＶｄｃ１＝７０Ｖからなる直流成分とが重畳された現像バイアスが印加されている。

また、第１の実施形態では、マグネットローラ６３には、周波数ｆ２＝１０ｋＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ２＝１．７５ｋＶ、デューティ比Ｄｍａｇ＝３０％からなる現像バイアスが印加されている。この現像バイアスは、正（＋）成分終了直後に毎回１．５周期分休止期間を設けた所謂ブランクパルス波形の交流成分と、Ｖｄｃ２＝３４０Ｖからなる直流成分とが重畳された現像バイアスが印加されている。

ここで、バイアスの波形のデューティ比について、図５の模式図を用いて説明する。尚、ここでは、デューティ比Ｄｓｌｖは、現像ローラ６４から感光体ドラム５０にトナーを飛翔させる側（トナーと同極性側）の時間軸のデューティ比を示す。また、デューティ比Ｄｍａｇは、マグネットローラ６３から現像ローラ６４にトナーを飛翔させる側（トナーと同極性側）の時間軸のデューティ比を示す。

例えば、正帯電トナーを用い、図５の上方向を正電位、下方向を負電位とする場合において、トナーが飛翔する電界が印加される時間をａ、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。尚、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。

前述したように、第１の実施形態で用いられるトナーは正帯電性のトナーであるため、Ｖｄｃ１よりＶｄｃ２の値を大きく設定することにより、トナーはマグネットローラ６３から現像ローラ６４に移動する。また、第１の実施形態においては、現像ローラ６４のバイアスの正（＋）成分印加のタイミングとマグネットローラ６３のバイアスの負（－）成分印加のタイミングが合うように位相を合わせている。こうすることで、交流成分も含めてみれば現像ローラ６４の電位とマグネットローラ６３の電位の大小関係が周期的に逆転するので、現像終了後の現像ローラ６４上のトナーをマグネットローラ６３に回収する効果も生まれる。一方、このように現像バイアスにより現像ローラ６４とマグネットローラ６３の間でトナーを受け渡しすることにより、トナーが浮遊しやすくなる。

これにより、画像形成動作中（現像装置４の駆動時）において、マグネットローラ６３や現像ローラ６４の回転により、マグネットローラ６３、現像ローラ６４、及び、マグネットローラ６３と現像ローラ６４の対向部からはトナーが飛散して浮遊トナーとなる。この浮遊トナーは、マグネットローラ６３と現像ローラ６４とハウジング７０の壁部７１との間の空間Ｓを浮遊する。

図４に示したように、第１の実施形態においては、現像ローラ６４のバイアスの負（－）成分印加中はマグネットローラ６３のバイアスの交流成分はおおむね休止している。これは、現像ローラ６４とマグネットローラ６３の電位差が大きくなり、リーク（放電）が発生することを抑制するためである。

一般的に、マグネットローラ６３と、現像ローラ６４と、ハウジング７０の壁部７１との間の空間Ｓにおいて、マグネットローラ６３の回転と現像ローラ６４の回転とによって空気の流れが発生する。したがって、ハウジング７０内の圧力が、ハウジング７０外の圧力よりも高くなる。これにより、ハウジング７０内からハウジング７０外へ空気が移動するように気流が生じる。その結果、空間Ｓでは、現像に用いられなかったトナーが磁気ブラシによって現像ローラ６４から離され、現像ローラ６４から離されたトナーは浮遊し、気流に乗ってハウジング７０の開口から現像装置６０の外部に飛散する虞がある。とりわけ、感光体ドラム５０の周速が定められた周速以上（例えば、１８０ｍｍ／秒以上）である場合、気流の流速が大きくなる為、マグネットローラ６３、現像ローラ６４、及びマグネットローラ６３と現像ローラ６４の対向部からのトナーの飛散が顕著になる。

この対策として第１の実施形態では、トナー遮断部材６５を、マグネットローラ６３と現像ローラ６４との最近接位置Ｐ１よりもマグネットローラ６３の回転方向下流側において、現像ローラ６４とマグネットローラ６３の双方に略対向するように配置している。また、トナー遮断部材６５は、現像ローラ６４が感光体ドラム５０に形成された静電潜像を現像する位置よりも現像ローラ６４の回転方向下流、且つマグネットローラ６３と現像ローラ６４の最近接位置Ｐ１よりも現像ローラ６４の回転方向上流に配置されている。また、トナー遮断部材６５は、マグネットローラ６３よりも現像ローラ６４に近い位置に配置される。即ち、トナー遮断部材６５と現像ローラ６４との最短距離が、トナー遮断部材６５とマグネットローラ６３との最短距離よりも短くなるように、トナー遮断部材６５が、マグネットローラ６３と現像ローラ６４と壁部７１との間の空間Ｓに配置されている。

トナー遮断部材６５は、円筒形状または円柱形状に形成されることが好ましい。角を有する直方体状の形状に比べて、円筒形状または円柱形状である方が、表面に反りが出にくく精度よくトナー遮断部材６５を製造することができる。第１の実施形態では、トナー遮断部材６５は、円柱形状に形成される。トナー遮断部材６５は、ハウジング７０に支持される。トナー遮断部材６５は、弱磁性または非磁性の金属部材である。トナー遮断部材６５が弱磁性である場合、トナー遮断部材６５は、オーステナイト系のステンレスであることが好ましい。トナー遮断部材６５は、導電性材料からなる導電部材である。トナー遮断部材６５の直径は、例えば、４ｍｍ以上である。

図３に示すように、トナー遮断部材６５と現像ローラ６４との距離ｄ１（最短距離）は、予め定められた寸法以下であることが好ましい。第１の実施形態では、トナー遮断部材６５と現像ローラ６４との距離ｄ１は、０．３ｍｍ以下である。また、トナー遮断部材６５とマグネットローラ６３との距離ｄ２（最短距離）も、予め定められた寸法以下であることが好ましい。

第１の実施形態では、トナー遮断部材６５とマグネットローラ６３との距離ｄ２は、２ｍｍ以下である。マグネットローラ６３にはキャリアを含む現像剤が担持されており、距離ｄ２をトナー遮断部材６５とマグネットローラ６３の対向部における最大磁気穂長の距離程度に設定することで、トナーの遮蔽効果を高めることができる。距離ｄ２が最大磁気穂長よりも１．０ｍｍ以上広いと遮蔽効果が弱まる。一方、最大磁気穂長よりも１．０ｍｍ以上狭いと対向部で現像剤が滞留してしまう虞がある。

尚、ここでいう最大磁気穂長とはトナー遮断部材６５との対向部におけるマグネットローラ６３の表面から鉛直方向で磁気穂の先端までの距離の最大値を指す。現像ローラ６４に関してはトナーのみコートされているので、より狭くすることが可能であり、逆に遮蔽効果を高めるためには、トナー遮断部材６５とマグネットローラ６３との距離ｄ２を近づけることが好ましい。

マグネットローラ６３と現像ローラ６４と壁部７１との間の空間Ｓにトナー遮蔽部材６５を設けただけでは、トナーの流動を完全に遮断することはできないので、隙間から漏れ出したトナーが現像装置６０の外部に飛散してしまう。また、トナーがトナー遮蔽部材６５に付着してしまい、付着したトナーがボタ落ちして画像に影響を与えかねない。特に、トナー遮蔽部材６５がマグネットローラ６３の鉛直方向上方に配置されている場合、ボタ落ちしたトナーがマグネットローラ６３上に落下するため、その部分のみトナー濃度が高くなり、１周後に画像濃度が高くなるという影響が発生しやすい。

そこで、第１の実施形態では、マグネットローラ６３及び現像ローラ６４が駆動されている際、トナー遮断部材６５には、正規帯電トナーと同一極性で、現像ローラ６４やマグネットローラ６３よりも絶対値の大きい直流電位Ｖｄｃ３を印加している。

即ち、画像形成動作中において、マグネットローラ６３と現像ローラ６４との間で正規帯電トナーがマグネットローラ６３から現像ローラ６４に向かうような電位差（第１の電位差）を形成する。また、画像形成動作中において、トナー遮断部材６５と現像ローラ６４との間で正規帯電トナーがトナー遮断部材６５から現像ローラ６４に向かうような電位差（第２の電位差）を形成する。また、画像形成動作中において、トナー遮断部材６５とマグネットローラ６３との間で正規帯電トナーがトナー遮断部材６５からマグネットローラ６３に向かうような電位差（第３の電位差）を形成する。尚、第２の電位差は、第１の電位差よりも大きく、且つ、第３の電位差よりも大きくなっている。このように、バイアス印加手段は、マグネットローラ６３、現像ローラ６４、及びトナー遮断部材６５のそれぞれにバイアスを印加して、第１の電位差、第２の電位差、第３の電位差を形成する。

このように設定することで、トナー遮断部材６５と現像ローラ６４との間に形成された電位差により、トナー遮蔽部材６５から現像ローラ６４方向にトナーが押し付けられる。また、このように設定することで、トナー遮断部材６５とマグネットローラ６３との間に形成された電位差により、トナー遮蔽部材６５からマグネットローラ６３方向にトナーが押し付けられる。

その結果、トナー遮断部材６５と現像ローラ６４との隙間に浮遊しているトナーは現像ローラ６４によって回収され、且つ、トナー遮断部材６５とマグネットローラ６３との隙間に浮遊しているトナーはマグネットローラ６３によって回収される。これにより、マグネットローラ６３と、現像ローラ６４と、壁部７１との間の空間Ｓに浮遊しているトナーが、現像装置７０の外部に飛散してしまうことを抑制することができる。また、トナー遮断部材６５の表面にトナーが付着しボタ落ちに至ることを抑制することができる。

第１の実施形態では、トナー遮蔽部材６５の印加電圧Ｖｄｃ３＝８００Ｖと設定した。そして、トナー遮蔽部材６５の印加電圧Ｖｄｃ３を、現像ローラ６４のバイアスの直流成分Ｖｄｃ１＝７０Ｖ、マグネットローラ６３のバイアスの直流成分Ｖｄｃ２＝３５０Ｖよりも大きくしており、これにより前述した効果が得られる。

さらに、第１の実施形態では、トナー遮蔽部材６５の印加電圧Ｖｄｃ３＝８００Ｖを、現像ローラ６４の交流成分と直流成分を重畳したバイアスの正（＋）成分の最大値Ｖｐｐ１（ｍａｘ）＝９１０Ｖよりも小さくしている。即ち、トナー遮断部材６５に印加されるバイアスの直流成分の電位の絶対値を、現像ローラ６４に印加されるバイアスの交流成分のうち正規帯電トナーの極性と同極側のピーク電位の絶対値よりも小さくしている。

また、第１の実施形態では、トナー遮蔽部材６５の印加電圧Ｖｄｃ３＝８００Ｖを、マグネットローラ６３の交流成分と直流成分を重畳したバイアスの正（＋）成分の最大値Ｖｐｐ２（ｍａｘ）＝１５６５Ｖよりも小さくしている。即ち、トナー遮断部材６５に印加されるバイアスの直流成分の電位の絶対値を、マグネットローラ６３に印加されるバイアスの交流成分のうち正規帯電トナーの極性と同極側のピーク電位の絶対値よりも小さくしている。

このように設定しているのは、以下に述べる二つの理由がある。一つ目の理由は、現像ローラ６４に印加されるバイアスの交流成分によってトナー遮断部材６５と現像ローラ６４との間の電位差が大きくなりすぎることによるリークを抑制するためである。また、マグネットローラ６３に印加されるバイアスの交流成分によってトナー遮断部材６５とマグネットローラ６３との間の電位差が大きくなりすぎることによるリークを抑制するためである。

二つ目の理由は、このような設定にすることで、トナー遮蔽部材６５への印加電圧と現像ローラ６４やマグネットローラ６３の印加電圧の大小関係が逆転する時間が生じるので、トナー遮蔽部材６５からのトナー引き剥がしが促進される。第１の実施形態では、トナー遮蔽部材６５の印加電圧Ｖｄｃ３を、現像ローラ６４とマグネットローラ６３の双方のバイアスの正（＋）成分の最大値Ｖｐｐ１（ｍａｘ）、Ｖｐｐ２（ｍａｘ）よりも小さくしており、より好ましい設定としている。一方で、トナー遮蔽部材６５からのトナー引き剥がしが促進する効果を得るには、トナー遮蔽部材６５の印加電圧Ｖｄｃ３を、現像ローラ６４のバイアスの正（＋）成分の最大値Ｖｐｐ１（ｍａｘ）よりも小さくする。もしくは、マグネットローラ６３のバイアスの正（＋）成分の最大値Ｖｐｐ１（ｍａｘ）よりも小さくする。このどちらか一方だけを適用することでも、その分の効果は得られる。尚、負帯電性トナーの場合は、トナー遮蔽部材６５の印加電圧Ｖｄｃ３の絶対値を、現像ローラ６４とマグネットローラ６３の双方のバイアスの負（－）成分の絶対値の最大値Ｖｐｐ１（ｍａｘ）、Ｖｐｐ２（ｍａｘ）よりも小さくすることで同様の効果が得られる。以降、負帯電性トナーの場合は、絶対値で考えれば同様の効果が得られる。

ここで、放電（リーク）について述べる。トナー遮蔽部材６５の印加電圧Ｖｄｃ３をより大きくすれば、現像ローラ６４のバイアスの直流成分Ｖｄｃ１や、マグネットローラ６３のバイアスの直流成分Ｖｄｃ２との電位差をより大きくできるので、トナーを遮蔽する効果をより高めることができる。しかしながら、電位差が大きすぎると、リークが発生する虞がある。リークが発生した場合、バイアスが乱れる虞があり、バイアスが乱れると画像不良が生じる虞がある。

前述したように、第１の実施形態では、正規帯電トナーは正帯電のトナーである。そこで、第１の実施形態では、マグネットローラ６３のバイアスの直流成分Ｖｄｃ２は、現像ローラ６４のバイアスの直流成分Ｖｄｃ１よりも大きくしている。また、トナー遮蔽部材６５の印加電圧Ｖｄｃ３は、マグネットローラ６３のバイアスの直流成分Ｖｄｃ２よりも大きくしている。即ち、「現像ローラ６４のバイアスの直流成分Ｖｄｃ１の絶対値」＜「マグネットローラ６３のバイアスの直流成分Ｖｄｃ２の絶対値」＜「トナー遮蔽部材６５の印加電圧Ｖｄｃ３の絶対値」の関係が成り立つ。ただし、現像ローラ６４のバイアスの直流成分Ｖｄｃ１、マグネットローラ６３のバイアスの直流成分Ｖｄｃ２、トナー遮蔽部材６５の印加電圧Ｖｄｃ３の極性は、正規帯電トナーと同極性である。

このように第１の実施形態では、トナー遮蔽部材６５の印加電圧Ｖｄｃ３を大きくしているので、とりわけ、現像ローラ６４とトナー遮蔽部材６５との間に形成された電位差が大きくなりやすい。

そこで、第１の実施形態では、トナー遮蔽部材６５の表面に絶縁層を設けている。このように、トナー遮断部材６５の表面を絶縁することにより、リークを抑制することができる。絶縁層は絶縁性の材質であれば、リークを抑制する効果が得られる。正帯電性のトナーを用いる場合、絶縁層の帯電極性としてトナーと同じ正（＋）に帯電しやすい材質を選ぶことにより、同極性同士は反発しやすく絶縁層の表面にトナーが付着しづらくなる。そこで、第１の実施形態では、正（＋）に帯電しやすいポリイミドチューブを用い、熱収縮を利用してトナー遮蔽部材６５の表面に絶縁層を設けた。負帯電性トナーの場合は、負（－）に帯電しやすいＰＦＡ（フッ素）チューブ等を用いるのがよい。

尚、トナー遮蔽部材６５に印加電圧Ｖｄｃ３を印加するために、新たに高圧電源部（別電源）を設けてもよいが、現像ローラ６４に印加するバイアスやマグネットローラ６３に印加するバイアスから生成すれば、個別の高圧電源部（別電源）を設ける必要がなくなる。例えば、倍電圧整流回路を用いれば、入力バイアスの交流成分のピーク・トゥ・ピークに略等しい直流バイアスまで出力可能である。第１の実施形態では、現像ローラ６４にはピーク間電圧Ｖｐｐ１＝１．４ｋＶの交流成分、マグネットローラ６３にはピーク間電圧Ｖｐｐ２＝１．７５ｋＶの交流成分が印加されている。

このため、ピーク間電圧Ｖｐｐ１、Ｖｐｐ２のどちらを用いても、トナー遮蔽部材６５の印加電圧Ｖｄｃ３＝８００Ｖを、倍電圧整流回路を用いて生成することができる。尚、入力バイアスの交流成分のピーク・トゥ・ピークが小さい場合や、抵抗等での電圧降下の影響が大きい場合など倍電圧整流回路を用いても所望の電圧が得られない場合は、ピークホールド回路等を用いてもよい。

トナー遮蔽部材６５への印加電圧Ｖｄｃ３を現像ローラ６４やマグネットローラ６３に印加するバイアスから生成する利点の一つは、新たな高圧電源部を設ける必要がないことである。もう一つの利点は、現像ローラ６４やマグネットローラ６３と独立に高圧電源部を設けると、故障等でトナー遮蔽部材６５への印加電圧Ｖｄｃ３が印加されない状態（＝０Ｖ）になった場合がある。この場合、現像ローラ６４やマグネットローラ６３との電位関係が逆転してしまい、トナーがトナー遮蔽部材６５に移動してしまう虞がある。また、現像ローラ６４やマグネットローラ６３と独立に高圧電源部を設けて、故障等でトナー遮蔽部材６５への印加電圧Ｖｄｃ３が印加されない状態（＝０Ｖ）になった場合、現像ローラ６４やマグネットローラ６３との電位差が必要以上に大きくなりかねない。第１の実施形態の場合、現像ローラ６４よりもマグネットローラ６３の印加電圧の最大値が大きく、マグネットローラ６３とトナー遮蔽部材６５の電位差が１５６５Ｖとなるので、リークが発生する虞がある。

そのため、第１の実施形態では、マグネットローラ６３に印加するバイアスから倍電圧整流回路を用い、トナー遮蔽部材６５に印加するバイアスを生成している。前述した二つの利点から、マグネットローラ６３に印加するバイアスを生成する電源（直流電源）と、トナー遮断部材６５に印加するバイアスを生成する電源（直流電源）とを、別電源にするよりも、同一電源にすることが好ましい。一方で、マグネットローラ６３に印加するバイアスを生成する電源（直流電源）と、トナー遮断部材６５に印加するバイアスを生成する電源（直流電源）とを別電源にする変形例であっても、第１の実施形態に係る発明を同様に適用することができることは言うまでもない。

以上説明したように第１の実施形態では、トナー遮断部材６５を、マグネットローラ６３と現像ローラ６４との最近接位置Ｐ１よりもマグネットローラ６３の回転方向下流側における、マグネットローラ６３と現像ローラ６４と壁部７１との間の空間Ｓに配置した。また、トナー遮断部材６５を、現像ローラ６４が感光体ドラム５０に形成された静電潜像を現像する位置よりも現像ローラ６４の回転方向下流、且つ、マグネットローラ６３と現像ローラ６４との最近接位置Ｐ１よりも現像ローラ６４の回転方向上流に配置した。

そして、トナー遮断部材６５と現像ローラ６４との間に形成された電位差によって、トナー遮蔽部材６５から現像ローラ６４方向にトナーが押し付けられるようにした。且つ、トナー遮断部材６５とマグネットローラ６３との間に形成された電位差によって、トナー遮蔽部材６５からマグネットローラ６３方向にトナーが押し付けられるようにした。その結果、トナー遮断部材６５と現像ローラ６４との隙間に浮遊しているトナーは現像ローラ６４によって回収され、且つ、トナー遮断部材６５とマグネットローラ６３との隙間に浮遊しているトナーはマグネットローラ６３によって回収されるようにした。これにより、マグネットローラ６３と、現像ローラ６４と、ハウジング７０の壁部７１との間の空間Ｓに浮遊しているトナーが、気流に乗って現像装置７０の外部に飛散してしまうことを抑制することができる。

［第２の実施形態］
第１の実施形態では、トナー遮蔽部材６５に印加するバイアスは直流成分のみを印加する例について説明した。一方、第２の実施形態では、トナー遮蔽部材６５に印加するバイアスとして、直流成分と交流成分を重畳したバイアスを印加している点が異なる。第２の実施形態では、第１の実施形態と異なる点についてのみ説明し、同じ点はその他の構成及び作用は、第２の実施形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。

トナー遮蔽部材６５に直流バイアスを印加することにより、トナー遮断部材６５とマグネットローラ６３との間の電界による遮断効果を高めること、及び、トナー遮断部材６５と現像ローラ６４との間の電界による遮蔽効果を高めることができる。一方で、バイアス間の電位の大小関係が時々刻々と変化することで、新たな浮遊トナーが生じる可能性がある。また、電位差が大きくなりすぎることによるリーク等の懸念も高まる。

そこで第２の実施形態では、現像ローラ６４の交流成分と同じ交流成分、周波数ｆ１＝４ｋＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ１＝１．４ｋＶ、デューティ比Ｄｓｌｖ＝４０％を持ち、直流成分（Ｖｄｃ３＝８００Ｖ）のみ異なるバイアスをトナー遮蔽部材６５に印加する。こうすることで、少なくとも現像ローラ６４とトナー遮蔽部材６５との間では電位の大小関係が変化することがなく、正規帯電トナーは現像ローラ６４方向の力を常に受けることとなる。また、現像ローラ６４とトナー遮断部材６５との間で電位差が大きくなりすぎることもないので、リークも抑制される。

第２の実施形態では、トナー遮蔽部材６５に印加するバイアスの交流成分を現像ローラ６４の交流成分と同じ交流成分としたが、マグネットローラ６３の交流成分と同じ交流成分としてもよい。この場合は、少なくともマグネットローラ６３とトナー遮蔽部材６５との間では電位の大小関係が変化することがなく、正規帯電トナーはマグネットローラ６３方向の力を常に受けることとなる。また、マグネットローラ６３とトナー遮断部材６５との間で電位差が大きくなりすぎることもないので、リークも抑制される。

ただし、トナー遮蔽部材６５に印加するバイアスの直流成分、現像ローラ６４に印加するバイアスの直流成分、及び、マグネットローラ６３に印加するバイアスの直流成分のうち、トナー遮蔽部材６５に印加するバイアスの直流成分の絶対値を一番大きくしている。このため、現像ローラ６４に印加するバイアスの最小値Ｖｐｐ１（ｍｉｎ）、マグネットローラ６３に印加するバイアスのＶｐｐ２（ｍｉｎ）のうち、より小さい値を持つ現像ローラ６４との間でリークの懸念が高い。このことから、トナー遮蔽部材６５に印加するバイアスの交流成分を現像ローラー６４の交流成分と同じ交流成分とすることがより好ましい。

（その他の実施形態）
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形（各実施形態の有機的な組合せを含む）が可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。

上記実施形態では、図１に示したように、中間転写ベルト３３を用いる構成の画像形成装置を例に説明したが、これに限られない。感光体ドラム５０に順に用紙Ｐを直接接触させて転写を行う構成の画像形成装置に本発明を適用することも可能である。

１ 画像形成装置
５０ 感光体ドラム
６０ 現像装置
６３ マグネットローラ
６４ 現像ローラ
６５ トナー遮断部材
７０ ハウジング

Claims (16)

1. 像担持体と、
   トナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、前記像担持体に形成された静電潜像を現像する現像位置に前記トナーを担持搬送する現像ローラと、前記現像ローラに対向して配置され且つ前記現像容器から供給された前記現像剤を担持搬送し且つ前記現像ローラに前記トナーのみを供給するトナー供給ローラと、前記現像ローラの回転方向に関して前記現像位置よりも下流且つ前記現像ローラに前記トナー供給ローラが最も近接する前記現像ローラ上の最近接位置よりも上流において前記トナー供給ローラと前記現像ローラのそれぞれに対向して配置された導電ローラと、を有し、前記最近接位置において前記現像ローラの回転方向が前記トナー供給ローラの回転方向とは逆方向である現像装置と、
   前記トナー供給ローラ、前記現像ローラ、及び前記導電ローラのそれぞれにバイアスを印加するバイアス印加手段と、
   を備え、
   画像形成動作中において、
   前記トナー供給ローラの直流電位の極性、前記現像ローラの直流電位の極性、及び前記導電ローラの直流電位の極性は、トナーの正規帯電極性と同じであり、
   前記トナー供給ローラの直流電位の絶対値は、前記現像ローラの直流電位の絶対値よりも大きく、
   前記導電ローラの直流電位の絶対値は、前記現像ローラの直流電位の絶対値よりも大きく、
   前記導電ローラの直流電位の絶対値は、前記トナー供給ローラの直流電位の絶対値よりも大きく、
   前記導電ローラの直流電位と前記現像ローラの直流電位との差分の絶対値は、前記トナー供給ローラの直流電位と前記現像ローラの直流電位との差分の絶対値よりも大きく、且つ、前記導電ローラの直流電位と前記トナー供給ローラの直流電位との差分の絶対値よりも大きく、
   前記現像ローラと前記導電ローラの間の最短距離は、０．３ｍｍ以下である
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記画像形成動作中において、
   前記トナー供給ローラには、直流成分と交流成分とが重畳されたバイアスが印加されており、
   前記現像ローラには、直流成分と交流成分とが重畳されたバイアスが印加されており、
   前記導電ローラには、直流成分と交流成分とが重畳されたバイアスが印加されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記導電ローラに印加されるバイアスの交流成分は、前記トナー供給ローラに印加されるバイアスの交流成分と同じである
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記導電ローラに印加されるバイアスの交流成分は、前記現像ローラに印加されるバイアスの交流成分と同じである
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
5. 前記画像形成動作中において、
   前記トナー供給ローラには、直流成分と交流成分とが重畳されたバイアスが印加されており、
   前記現像ローラには、直流成分と交流成分とが重畳されたバイアスが印加されており、
   前記導電ローラには、直流成分のみのバイアスが印加されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. 前記導電ローラの直流電位の絶対値は、前記トナー供給ローラに印加されるバイアスの交流成分のうちトナーの正規帯電極性と同極側のピーク電位の絶対値よりも小さい
   ことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記導電ローラの直流電位の絶対値は、前記現像ローラに印加されるバイアスの交流成分のうちトナーの正規帯電極性と同極側のピーク電位の絶対値よりも小さい
   ことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
8. 前記バイアス印加手段は、直流電圧を生成する直流電源と、交流電圧を生成する交流電源と、前記交流電源により生成された交流電圧から直流電圧を生成する整流回路と、を有し、
   前記画像形成動作中において、
   前記トナー供給ローラには、前記直流電源により生成された直流電圧及び前記交流電源により生成された交流電圧が印加されており、
   前記導電ローラには、前記直流電源により生成された直流電圧及び前記整流回路により生成された直流電圧が印加されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
9. 前記バイアス印加手段は、直流電圧を生成する直流電源と、交流電圧を生成する交流電源と、前記交流電源により生成された交流電圧から直流電圧を生成する整流回路と、を有し、
   前記画像形成動作中において、
   前記現像ローラには、前記直流電源により生成された直流電圧及び前記交流電源により生成された交流電圧が印加されており、
   前記導電ローラには、前記直流電源により生成された直流電圧及び前記整流回路により生成された直流電圧が印加されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
10. 前記バイアス印加手段は、直流電圧を生成する第１の直流電源と、直流電圧を生成する第２の直流電源と、交流電圧を生成する交流電源と、を有し、
    前記画像形成動作中において、
    前記トナー供給ローラには、前記第１の直流電源により生成された直流電圧及び前記交流電源により生成された交流電圧が印加されており、
    前記導電ローラには、前記第１の直流電源により生成された直流電圧及び前記第２の直流電源により生成された直流電圧が印加されている
    ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
11. 前記バイアス印加手段は、直流電圧を生成する第１の直流電源と、直流電圧を生成する第２の直流電源と、交流電圧を生成する交流電源と、を有し、
    前記画像形成動作中において、
    前記現像ローラには、前記第１の直流電源により生成された直流電圧及び前記交流電源により生成された交流電圧が印加されており、
    前記導電ローラには、前記第１の直流電源により生成された直流電圧及び前記第２の直流電源により生成された直流電圧が印加されている
    ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
12. 前記トナー供給ローラの内部には、第１磁極を含む複数の磁極を有する第１マグネットが非回転に固定して配置されており、
    前記現像ローラの内部には、前記第１磁極に対向して配置され且つ前記第１磁極とは異極の第２磁極のみの１つの磁極を有する第２マグネットが非回転に固定して配置されている
    ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
13. 前記現像ローラと前記導電ローラの間の最短距離は、前記トナー供給ローラと前記導電ローラの間の最短距離よりも短い
    ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
14. 前記トナー供給ローラと前記導電ローラの間の最短距離は、２ｍｍ以下である
    ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
15. 前記導電ローラの直径は、４ｍｍ以上である
    ことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
16. 前記導電ローラの表面は、絶縁されている
    ことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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