現像装置および画像形成装置
【課題】 トナーの劣化を抑制しつつ，現像ローラと現像残トナーとの付着力を弱めて，現像ローラから現像残トナーを確実に回収することのできる現像装置及び画像形成装置を提供すること。
【解決手段】 現像ローラ１４０からみて，感光体１１０との対面箇所の下流であって除電シート１４３の上流の位置に，現像ローラと隙間をあけて飛翔対象部材１０１を配置する。現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間隔は，現像ローラ１４０と感光体１１０との間隔と同程度である。そして，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間に形成される電界の電界強度を，現像ローラ１４０と感光体１１０との間の画像部における電界の電界強度と，背景部における電界の電界強度の間となるように，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間に電圧を印加する。
【解決手段】 現像ローラ１４０からみて，感光体１１０との対面箇所の下流であって除電シート１４３の上流の位置に，現像ローラと隙間をあけて飛翔対象部材１０１を配置する。現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間隔は，現像ローラ１４０と感光体１１０との間隔と同程度である。そして，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間に形成される電界の電界強度を，現像ローラ１４０と感光体１１０との間の画像部における電界の電界強度と，背景部における電界の電界強度の間となるように，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間に電圧を印加する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，非磁性一成分のトナーを用いた非接触式現像方式の現像装置及び画像形成装置に関する。さらに詳細には，現像ローラからの現像残トナーの回収性を向上させることのできる現像装置及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置には，現像ローラ上の非磁性一成分のトナーを感光体上に飛翔させて現像する非接触式現像方式のものがある。このような画像形成装置において，現像後に現像ローラに付着している現像残トナーは回収部材により回収される。そして，現像残トナーの回収は，画像の品質を確保する上で重要である。次回の現像のため再び現像ローラにトナーを供給する際のトナーの供給量に影響を及ぼすためである。そして，トナーの供給量のばらつきはノイズとなって画像に表れるので，画像の品質を悪化させることとなる。
【０００３】
また，現像残トナーは，現像ローラにフィルミングを引き起こすおそれがある。ここでいうフィルミングとは，溶融したトナーが現像ローラに付着することをいう。このフィルミングを起こした現像ローラは，その溶融したトナーが付着している箇所において適正な現像を行うことができず，結果として画像品質を悪化させる。
【０００４】
このため，現像残トナーを回収する機能を高めるための方策が講じられている。そのための方策として，現像残トナーと現像ローラとの付着力を弱めることや，回収部材を強く押し当てるなどして回収する力を高めることなどが挙げられる。例えば，特許文献１では，現像残トナーから電荷を奪うために一定電圧を印加された現像部掬いシートを有する現像装置及び画像形成装置が開示されている。特許文献１によれば，各色のトナー毎にそれらの帯電量に応じた一定電圧を現像部掬いシートに印加することにより，現像ローラに接する導電性の現像部掬いシートが現像残トナーの帯電量を減少させて付着力を弱めるとしている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１４３２２０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，特許文献１の現像装置及び画像形成装置では，現像部掬いシートにバイアス電圧を印加して使用し続けると，トナーの帯電量が低下する傾向がある（特許文献１の段落［００７４］参照）。このように現像残トナーの回収を繰り返し行うと，トナーに過剰なストレスを与え，トナーの劣化を早めるおそれがある。一方，回収部材を現像ローラに強く押し当てるなど，回収する力を強くすることで現像残トナーを確実に回収することも考えられる。しかし，それでも同様の問題が生じる。このため，現像残トナーになるべくストレスを与えることなく，現像残トナーと現像ローラとの付着力を弱めるようにすることが好ましい。
【０００７】
本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，トナーの劣化を抑制しつつ，現像ローラと現像残トナーとの付着力を弱めて，現像ローラから現像残トナーを確実に回収することのでき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】
【０００８】
この課題の解決を目的としてなされた本発明の画像形成装置は，像担持体と，前記像担持体に非磁性一成分のトナーを付与する現像部材と，前記現像部材にトナーを供給する供給部材と，前記現像部材から現像残トナーを回収する回収部材とを有する画像形成装置であって，前記現像部材からみて前記現像部材と前記像担持体との対面箇所より下流であって前記回収部材より上流の位置に，前記現像部材と間隔をおいて飛翔対象部材を有し，前記現像部材と前記飛翔対象部材との間に，前記現像部材から前記飛翔対象部材へ現像残トナーを飛翔させる電界を形成する電圧と，前記飛翔対象部材から前記現像部材へ現像残トナーを飛翔させる電界を形成する電圧とを交互に繰り返す交番電圧を印加する電圧印加部を有することを特徴とするものである。かかる画像形成装置は，現像残トナーを現像部材と飛翔対象部材との間に飛翔させるものである。このため，飛翔対象部材の箇所を通過した後の現像残トナーの現像部材に対する付着力は，飛翔対象部材の箇所を通過する前のものより弱い。
【０００９】
上記に記載の画像形成装置において，前記電圧印加部は，前記像担持体と前記現像部材との間に交番電圧を印加するものであるとともに，前記現像部材と前記飛翔対象部材との間の電界が，次式をともに満たすように，
Ｅｂ１ ＜ Ｅｘ１ ＜ Ｅｉ１
Ｅｉ２ ＜ Ｅｘ２ ＜ Ｅｂ２
Ｅｉ１： 画像部における現像電界強度
Ｅｉ２： 画像部における回収電界強度
Ｅｂ１： 背景部における現像電界強度
Ｅｂ２： 背景部における回収電界強度
Ｅｘ１： 飛翔対象部材の箇所における飛翔電界強度
Ｅｘ２： 飛翔対象部材の箇所における回収電界強度
前記現像部材と前記飛翔対象部材との間に交番電圧を印加するとよい。現像残トナーを現像部材と飛翔対象部材との間に飛翔させることに変わりないからである。また，現像残トナーが飛翔対象部材に付着したままとはならない。
【００１０】
上記に記載の画像形成装置において，前記電圧印加部は，前記飛翔対象部材に交番電位を印加するものであり，前記飛翔対象部材の交番電位を，前記像担持体と前記現像部材との間の交番電圧と同期させるとともに，前記像担持体と前記現像部材との間の交番電圧の逆位相とするとなおよい。飛翔対象部材に向けて飛翔する電界の電界強度と，現像部材に向けて飛翔する電界の電界強度とを別々に設定することができるからである。
【００１１】
上記に記載の画像形成装置において，前記現像部材と前記飛翔対象部材との最近接点における前記現像部材の接線方向に対する前記飛翔対象部材の長さＬが，次式
Ｌ ≧ （Ｒｓ／Ｆｒｑ）・１０
Ｒｓ：現像部材の周速
Ｆｒｑ：現像バイアスの周波数
を満たすようにするとなおよい。より多くの現像残トナーが現像ローラと飛翔対象部材との間を飛翔するためである。
【００１２】
本形態の現像装置は，現像部材と，前記現像部材に非磁性一成分のトナーを供給する供給部材と，前記現像部材から現像残トナーを回収する回収部材とを有する現像装置であって，前記現像部材からみて前記回収部材の上流の位置に，前記現像部材と間隔をおいて飛翔対象部材を有し，前記現像部材と前記飛翔対象部材との間に，前記現像部材から前記飛翔対象部材へ現像残トナーを飛翔させる電界を形成する電圧と，前記飛翔対象部材から前記現像部材へ現像残トナーを飛翔させる電界を形成する電圧とを交互に繰り返す交番電圧を印加する電圧印加部を有することを特徴とすることを特徴とするものである。かかる現像装置は，現像残トナーを現像部材と飛翔対象部材との間に飛翔させるものである。このため，飛翔対象部材の箇所を通過した後の現像残トナーの現像部材に対する付着力は，飛翔対象部材の箇所を通過する前のものより弱い。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば，トナーの劣化を抑制しつつ，現像ローラと現像残トナーとの付着力を弱めて，現像ローラから現像残トナーを確実に回収することのできる現像装置及び画像形成装置が提供されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，非磁性一成分の非接触式現像方式の現像装置及び画像形成装置について，本発明を具体化したものである。
【００１５】
［第１の形態］
［構成］
以下に，第１の形態について説明する。本形態の画像形成装置１００は，図１に示すように感光体１１０と，現像装置１８０と，制御部１９１とを有している。現像装置１８０は，現像ローラ１４０と，供給ローラ１４１と，規制ブレード１４２と，除電シート１４３と，上流スクリュー１８１と，下流スクリュー１８２と，バッファ１８３と，電圧印加部１９０と，飛翔対象部材１０１とを有している。
【００１６】
感光体１１０は，円筒形状をしており，表面に静電潜像が書き込まれる像担持体である。現像ローラ１４０は，感光体１１０の静電潜像にトナーを付与するための現像部材である。供給ローラ１４１は，バッファ１８３の内部に収容されたトナーを現像ローラ１４０に供給するための供給部材である。また，同時に現像ローラ１４０の表面から現像残トナーを回収する回収部材でもある。このため，供給ローラ１４１は，現像ローラ１４０とカウンター方向に回転する。また，供給ローラ１４１は，発泡性弾性部材でできている。
【００１７】
規制ブレード１４２は現像ローラ１４０に供給されたトナーをさらに帯電させる一方，トナーの搬送量を規制するためのものである。バッファ１８３は，トナーを内部に収容するための容器である。また，上流スクリュー１８１及び下流スクリュー１８２により，バッファ１８３内部のトナーが循環するようになっている。除電シート１４３は，現像後に現像ローラ１４０に付着した現像残トナーから電荷を奪うための除電部材である。
【００１８】
本形態の画像形成装置１００は，感光体１１０と現像ローラ１４０とが接触していない非接触式現像方式で現像を行うものである。このため，現像ローラ１４０は感光体１１０に接触しないようにわずかにオフセットして設置されている。この隙間はほぼ１３０［μｍ］程度のものである。また，感光体１１０と現像ローラ１４０との間には，現像バイアスが印加できるようになっている。なお，本形態では負帯電性のトナーを用いる。
【００１９】
飛翔対象部材１０１は，現像ローラ１４０からみて感光体１１０との対面箇所より下流の位置に，現像ローラ１４０と対向するように配置されている。また，除電シート１４３は，現像ローラ１４０からみて飛翔対象部材１０１の下流に配置されている。そして，回収部材である供給ローラ１４１は，除電シート１４３のさらに下流に配置されている。現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との隙間はほぼ１３０［μｍ］程度であり，現像ローラ１４０と感光体１１０との隙間とほぼ同程度である。飛翔対象部材１０１は，現像ローラ１４０との間に交番電界を形成し，現像残トナーを現像ローラ１４０と，飛翔対象部材１０１との間で往復運動させるためのものである。
【００２０】
電圧印加部１９０は，現像ローラ１４０と感光体１１０との間に現像バイアスを印加するものである。また，電圧印加部１９０は，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間にも交番電圧を印加する。制御部１９１は，電圧印加部１９０により印加される現像バイアスと，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間に印加される交番電圧とを制御する他，その他の制御を行うものである。
【００２１】
［動作］
ここで，画像形成装置１００の動作について説明する。まず，帯電装置により，感光体１１０の表面を一様に帯電させる。次に，露光装置により，感光体１１０の表面に静電潜像を形成する。次に，現像ローラ１４０により，感光体１１０の静電潜像を現像する。このとき，感光体１１０と現像ローラ１４０との間に，現像バイアスとしてゼロ電位を跨ぐ交番電圧が印加される。このため，負に帯電したトナーは現像ローラ１４０と感光体１１０との間を飛翔し，感光体１１０の表面の静電潜像の画像部に付着するのである。
【００２２】
一方，現像に供されずに現像ローラ１４０上に残った現像残トナーは，現像ローラ１４０からみて感光体１１０との対面箇所の下流にある飛翔対象部材１０１の箇所を通過する。そして，飛翔対象部材１０１は一定の電圧Ｖｘとなっている。このとき，現像ローラ１４０には交番電圧が印加されているため，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間にも交番電界が形成された状態となる。よって，現像残トナーは，当該交番電界により現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間を飛翔して往復する。
【００２３】
このように，現像残トナーは飛翔対象部材１０１の箇所でトナークラウドの状態となる。そして，その状態を経ることにより現像ローラ１４０と現像残トナーとの間の付着力が弱まる。すなわち，飛翔対象部材１０１の箇所を通過した現像残トナーは，飛翔対象部材１０１の箇所を通過する前の現像残トナーよりも現像ローラ１４０との付着力が弱い。なお，後述するように，現像残トナーが飛翔対象部材１０１に付着したままとなることはない。
【００２４】
この後，付着力の弱まったトナーは，さらに除電シート１４３により電荷を奪われる。次に，供給ローラ１４１により現像残トナーは擦り取られる。こうして，現像残トナーは，現像ローラ１４０から取り除かれる。
【００２５】
一方，現像に供されたトナー像は，転写器により感光体１１０の表面から紙に転写される。次に，トナーを転写された紙上のトナー像は定着器により定着される。そして，感光体１１０の表面に転写されずに残ったトナーは，クリーナにより回収される。以上により，紙への印刷がなされる。
【００２６】
［現像バイアス］
ここで，飛翔対象部材１０１の箇所において交番電圧を印加されているときのトナーの振舞いの説明に先立ち，現像バイアスを印加されているときのトナーの振舞いについて説明する。
【００２７】
図２に，現像バイアスと，感光体１１０の表面の電位とを示す。現像バイアスは，ＡＣ矩形波（実線）である。また，各記号の意味は次のとおりである。
Ｖｍｉｎ： 現像バイアスの現像電圧（マイナス側ピーク）
Ｖｍａｘ： 現像バイアスの回収電圧（プラス側ピーク）
Ｖｉ ： 感光体の表面の画像部電位
Ｖｂ ： 感光体の表面の背景部電位
Ｖａｖｅ： 現像バイアスの時間平均電圧
−Ｄｕｔｙ： 現像電圧Ｖｍｉｎが印加されている時間の割合
【００２８】
そして，図２に示した各記号の具体的な値は次のとおりである。なお，現像バイアスの周波数は２［ｋＨｚ］である。
Ｖｍｉｎ ＝ −１０００［Ｖ］
Ｖｍａｘ ＝ ＋３００［Ｖ］
Ｖｉ ＝ −５０［Ｖ］
Ｖｂ ＝ −６００［Ｖ］
Ｖａｖｅ ＝ −９０［Ｖ］
−Ｄｕｔｙ ： ３０％
【００２９】
感光体１１０の画像部におけるトナーの振舞いについて説明する。画像部において，印加される有効現像電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｉ｜と，有効回収電圧｜Ｖｍａｘ−Ｖｉ｜と，これらの電圧により画像部の箇所に形成される電界強度は，次式のように
｜Ｖｍｉｎ−Ｖｉ｜＝９５０［Ｖ］ …………（１）
｜Ｖｍａｘ−Ｖｉ｜＝３５０［Ｖ］ …………（２）
Ｅｉ１＝７．３［ＭＶ／ｍ］ …………（３）
Ｅｉ２＝２．７［ＭＶ／ｍ］ …………（４）
Ｅｉ１：画像部における現像電界強度
Ｅｉ２：画像部における回収電界強度
表される。なお，現像ローラ１４０と感光体１１０との間隔は１３０［μｍ］である。
【００３０】
トナーは，現像ローラ１４０と感光体１１０との間に形成される交番電界を受けて，現像ローラ１４０と感光体１１０との間を飛翔し，往復する。つまり，現像電界強度Ｅｉ１の下で，トナーは現像ローラ１４０から感光体１１０へ向かって飛翔し，回収電界強度Ｅｉ２の下で，トナーは感光体１１０から現像ローラ１４０へ向かって飛翔するのである。
【００３１】
上記より，画像部においては，現像電界強度Ｅｉ１の値７．３［ＭＶ／ｍ］は，回収電界強度Ｅｉ２の値２．７［ＭＶ／ｍ］よりも大きい。つまり，画像部では現像側が優勢となっている。また，画像部電位Ｖｉが，時間平均電圧Ｖａｖｅよりもゼロ電位に近いことからも，画像部では現像側が優勢ということが分かる。このように非対称な交番電界を受けて，トナーは現像ローラ１４０と感光体１１０との間を飛翔し，感光体１１０の表面の画像部に付着する。
【００３２】
次に，感光体１１０の背景部におけるトナーの振舞いについて説明する。背景部において，印加される有効現像電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｂ｜と，有効回収電圧｜Ｖｍａｘ−Ｖｂ｜と，これらの電圧により背景部の箇所に形成される電界強度は，次式のように
｜Ｖｍｉｎ−Ｖｂ｜＝４００［Ｖ］ …………（５）
｜Ｖｍａｘ−Ｖｂ｜＝９００［Ｖ］ …………（６）
Ｅｂ１＝３．１［ＭＶ／ｍ］ …………（７）
Ｅｂ２＝６．９［ＭＶ／ｍ］ …………（８）
Ｅｂ１：背景部における現像電界強度
Ｅｂ２：背景部における回収電界強度
表される。なお，現像ローラ１４０と感光体１１０との間隔は１３０［μｍ］である。
【００３３】
トナーは，現像ローラ１４０と感光体１１０との間に形成される交番電界を受けて，現像ローラ１４０と感光体１１０との間を飛翔し，往復する。つまり，現像電界強度Ｅｂ１の下で，トナーは現像ローラ１４０から感光体１１０へ向かって飛翔し，回収電界強度Ｅｂ２の下で，トナーは感光体１１０から現像ローラ１４０へ向かって飛翔するのである。
【００３４】
上記より，背景部においては，現像電界強度Ｅｂ１の値３．１［ＭＶ／ｍ］は，回収電界強度Ｅｂ２の値６．９［ＭＶ／ｍ］よりも小さい。つまり，画像部とは異なり，背景部では回収側が優勢となっている。また，背景部電位Ｖｂが，時間平均電圧Ｖａｖｅよりも大きな絶対値であることからも，背景部では回収側が優勢ということが分かる。このように非対称な交番電界を受けて，トナーは現像ローラ１４０と感光体１１０との間を飛翔した後，現像ローラ１４０に回収される。
【００３５】
［飛翔対象部材］
ここで，飛翔対象部材１０１の箇所における現像残トナーの振舞いについて説明する。図３に，本形態の画像形成装置１００における感光体１１０と現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との位置関係を示す。ここで，前述したように，現像ローラ１４０と感光体１１０との隙間は１３０［μｍ］であり，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との隙間も１３０［μｍ］である。飛翔対象部材１０１の幅，すなわち現像ローラ１４０の回転の接線方向における幅は２［ｍｍ］である。
【００３６】
図４に，現像バイアスと，感光体１１０の表面の電位と，飛翔対象部材１０１の電位Ｖｘとを示す。ここで，現像バイアス及び感光体１１０の表面の電位は，図２に示したものと同じ値である。飛翔対象部材１０１の電位Ｖｘは定電圧であり，感光体１１０の画像部電位Ｖｉと背景部電位Ｖｂとの間の値となっている。図４中の矢印Ａは，有効飛翔電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｘ｜である。矢印Ｂは，有効回収電圧｜Ｖｍａｘ−Ｖｘ｜である。
【００３７】
飛翔対象部材１０１の箇所において，印加される有効飛翔電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｘ｜と，有効回収電圧｜Ｖｍａｘ−Ｖｘ｜と，これらの電圧により飛翔対象部材１０１の箇所に形成される電界強度は，次式のように
｜Ｖｍｉｎ−Ｖｘ｜＝６００［Ｖ］ …………（９）
｜Ｖｍａｘ−Ｖｘ｜＝７００［Ｖ］ …………（１０）
Ｖｘ＝−４００［Ｖ］
Ｅｘ１＝４．６［ＭＶ／ｍ］ …………（１１）
Ｅｘ２＝５．４［ＭＶ／ｍ］ …………（１２）
Ｅｘ１：飛翔対象部材の箇所における飛翔電界強度
Ｅｘ２：飛翔対象部材の箇所における回収電界強度
表される。なお，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間隔は前述のように１３０［μｍ］である。
【００３８】
現像残トナーは，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間に形成される交番電界を受けて，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間を飛翔し，往復する。つまり，飛翔電界強度Ｅｘ１の下で，現像残トナーは現像ローラ１４０から飛翔対象部材１０１へ向かって飛翔し，回収電界強度Ｅｘ２の下で，現像残トナーは飛翔対象部材１０１から現像ローラ１４０へ向かって飛翔するのである。このとき，負帯電性であるトナーは飛翔対象部材１０１に付着しない。飛翔対象部材１０１の電位Ｖｘは，大きな負の値（−４００［Ｖ］）であるためである。
【００３９】
上記より，飛翔対象部材１０１との間の箇所においては，飛翔電界強度Ｅｘ１の値４．６［ＭＶ／ｍ］は，回収電界強度Ｅｘ２の値５．４［ＭＶ／ｍ］よりやや小さい。つまり，飛翔対象部材１０１ではやや回収側が優勢となっている。このため，現像残トナーは現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間を往復運動し，トナークラウドの状態となる。そして，現像残トナーは飛翔対象部材１０１に付着したままとならない。
【００４０】
このように画像形成装置１００は，現像残トナーを現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間に繰り返し飛翔させることにより，現像残トナーと現像ローラ１４０との間の付着力を弱めるのである。そして，前述のとおり，現像残トナーが飛翔対象部材１０１に付着したままとなることはない。それは，前述した飛翔電界強度Ｅｘ１と回収電界強度Ｅｘ２の比較の他に，飛翔対象部材１０１の電位Ｖｘが時間平均電圧Ｖａｖｅよりも回収側にきていることからもわかる。なお，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間に形成される電界は，現像電界には影響しない。十分に離れているからである。
【００４１】
本形態の画像形成装置１００における現像ローラ１４０と感光体１１０との間に形成される電界と，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間に形成される電界との比較について述べる。（３）式，（７）式，（１１）式より，
Ｅｂ１ ＜ Ｅｘ１ ＜ Ｅｉ１ …………（１３）
である。つまり，飛翔電界強度Ｅｘ１は，背景部の現像電界強度Ｅｂ１より大きく，画像部の現像電界強度Ｅｉ１よりも小さい。
【００４２】
また，（４）式，（８）式，（１２）式より，
Ｅｉ２ ＜ Ｅｘ２ ＜ Ｅｂ２ …………（１４）
である。つまり，回収電界強度Ｅｘ２は，画像部の回収電界強度Ｅｉ２より大きく，背景部の回収電界強度Ｅｂ２よりも小さい。
【００４３】
次に，本形態の画像形成装置１００における現像ローラ１４０と感光体１１０との間に印加される電圧と，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間に印加される電圧との比較について述べる。（１）式，（５）式，（９）式より，
｜Ｖｍｉｎ−Ｖｂ｜ ＜ ｜Ｖｍｉｎ−Ｖｘ｜ ＜ ｜Ｖｍｉｎ−Ｖｉ｜
である。有効飛翔電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｘ｜（図４の矢印Ａ）は，背景部の有効現像電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｂ｜より大きく，画像部の有効現像電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｉ｜より小さい。
【００４４】
また，（２）式，（６）式，（１０）式より，
｜Ｖｍａｘ−Ｖｉ｜ ＜ ｜Ｖｍａｘ−Ｖｘ｜ ＜ ｜Ｖｍａｘ−Ｖｂ｜
である。つまり，有効回収電圧｜Ｖｍａｘ−Ｖｘ｜（図４の矢印Ｂ）は，画像部の有効回収電圧｜Ｖｍａｘ−Ｖｉ｜より大きく，背景部の有効回収電圧｜Ｖｍａｘ−Ｖｂ｜より小さい。なお，これらの大小関係は，現像ローラ１４０と感光体１１０との間隔が，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間隔と同じことから，前述の電界強度の関係式と対応している。
【００４５】
ここで，本実施の形態の飛翔対象部材を用いた現像残トナーの付着力を弱める実験結果について示す。本実験では，飛翔電界強度Ｅｘ１の値を振って現像ローラのフィルミングの度合いを調べた。また，実験にあたり，現像装置を１００分間連続運転した後，現像ローラの表面を観察した。現像装置として，コニカミノルタ製カラーレーザプリンタｍａｇｉｃｏｌｏｒ５５７０の現像装置を使用した。飛翔対象部材としては，ステンレス鋼（ＳＵＳ）を用いた。
【００４６】
表１に，現像残トナーを現像ローラから飛翔対象部材に向かわせる飛翔電界強度Ｅｘ１と，現像ローラのフィルミングの具合との関係を示す。当該実験の結果，飛翔電界強度Ｅｘ１を４［ＭＶ／ｍ］以上に設定した場合に，現像ローラのフィルミングを回避することができた。当該電界強度は，現像ローラと飛翔対象部材との間隔を１３０［μｍ］として，飛翔対象部材の電位を−４５０［Ｖ］とした場合に現像ローラと飛翔対象部材との間に形成される電界の電界強度に相当する。
【００４７】
［表１］
電界強度Ｅｘ１ 現像ローラのフィルミング
２ ×
３ △
４ ○
５ ○
電界強度Ｅｘ１の単位： ［ＭＶ／ｍ］
フィルミングの度合い： ○＝良好，△＝多少難あり，×＝ＮＧ
【００４８】
なお，Ｖｘ＝−４５０［Ｖ］のとき，有効飛翔電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｘ｜と有効回収電圧｜Ｖｍａｘ−Ｖｘ｜の値は，
｜Ｖｍｉｎ−Ｖｘ｜＝５５０［Ｖ］
｜Ｖｍａｘ−Ｖｘ｜＝７５０［Ｖ］
である。
【００４９】
供給ローラ１４１により多くの現像残トナーを回収するためには，より多くの現像残トナーの付着力を弱めればよい。このため本形態では，より多くの現像残トナーを現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間に飛翔させるようにするのである。
【００５０】
ここで，印加する交番電圧とそれに伴うトナーの飛翔量との関係について行った実験について説明する。本実験は，現像ローラから１３０μｍの空隙を設けて電極を配置し，現像ローラと電極との間に交番電圧を印加して，現像ローラに流れる電流を測定したものである。この電極は，飛翔対象部材１０１に相当するものである。そして，現像ローラに流れる電流は，トナーの飛翔量に比例するものである。
【００５１】
本実験は，印加する交番電圧として，Ｖｐｐ＝１２００［Ｖ］とＶｐｐ＝１７００［Ｖ］の２水準を用いて行った。その結果，Ｖｐｐ＝１２００［Ｖ］とＶｐｐ＝１７００［Ｖ］との双方において，交番電圧の印加回数が１０回以上で電流値，すなわちトナーの飛翔量が一定となった。
【００５２】
つまり，交番電圧の印加回数を１０回以上となるように飛翔対象部材１０１の長さＬを決めればよい。この長さＬは，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との最近接点における接線方向の飛翔対象部材１０１の長さである。すなわち，
Ｌ ≧ （Ｒｓ／Ｆｒｑ）・１０
Ｒｓ：現像ローラの周速
Ｆｒｑ：現像バイアスの周波数
とすればよい。これにより，現像残トナーの付着力を充分に弱くすることができる。
【００５３】
以上，詳細に説明したように，本実施の形態に係る現像装置及び画像形成装置は，現像ローラ１４０における感光体１１０の下流に，現像ローラ１４０との間に交番電圧を印加する飛翔対象部材１０１を設けた。そのため，現像残トナーは，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間を往復し，トナークラウドの状態となる。ゆえに，現像残トナーの現像ローラ１４０への付着力が弱められる。そして，その付着力が弱まった状態で，供給ローラ１４１が現像残トナーを回収するようにした。これにより，トナーの劣化を抑制しつつ，現像残トナーと現像ローラとの付着力を弱めて，現像残トナーを確実に回収することのできる現像装置及び画像形成装置が実現されている。
【００５４】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。本形態における飛翔対象部材１０１の電位Ｖｘは例示である。このため，画像部電位Ｖｉと背景部電位Ｖｂとの間であれば，その他の値を用いることができる。ただし，現像残トナーが飛翔対象部材１０１に付着したままにならないよう，現像バイアスの時間平均電圧Ｖａｖｅよりも回収側の値であるほうがよい。また，飛翔対象部材の材質は，電圧を印加できるようなものであればステンレス鋼（ＳＵＳ）に限られない。また，除電部材も除電シート１４３に限られない。また，現像部材として現像ローラを用いたが，トナーを現像させることができるものであれば別のものでも構わない。同様に，供給部材も供給ローラに限らない。回収部材も供給ローラに限らない。また，本実施の形態では，現像ローラ１４０にトナーを供給する供給部材と現像残トナーを回収する回収部材とを一体として供給ローラ１４１としたが，別体であってもよい。
【００５５】
［第２の形態］
以下に，第２の形態について説明する。第１の形態の画像形成装置１００は，飛翔対象部材１０１と現像ローラ１４０との間隔を，感光体１１０と現像ローラ１４０との間隔と同じ値とした。しかし，飛翔対象部材１０１と現像ローラ１４０との間隔は，その隙間に適正な電界を形成できれば，感光体１１０と現像ローラ１４０との間隔と異なる値にしてもよい。よって，本形態の画像形成装置２００は，第１の形態の画像形成装置１００の飛翔対象部材１０１と現像ローラ１４０との間隔において異なるバリエーションとなるものである。
【００５６】
つまり，飛翔電界強度Ｅｘ１が（１３）式を満たすようにするとともに，回収電界強度Ｅｘ２が（１４）式を満たすようにすれば，飛翔対象部材１０１と現像ローラ１４０との間隔は変更してもよいのである。
【００５７】
本形態の画像形成装置２００は，第１の形態の画像形成装置１００とほぼ同様の機械的構成からなるものである。本形態の画像形成装置２００が第１の形態の画像形成装置１００と異なる点は，図５に示すように，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との隙間を画像形成装置１００よりも狭くしたことである。そして，それに伴って飛翔対象部材１０１の電位Ｖｘの値を変更するのである。これにより，第１の形態の画像形成装置１００と同様の効果が得られる。
【００５８】
本形態の画像形成装置２００における現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間隔は，図５に示すように１００［μｍ］である。そして，飛翔対象部材１０１の電位Ｖｘは，感光体１１０の背景部電位Ｖｂと同じ−６００［Ｖ］である。このときの現像バイアスと，飛翔対象部材１０１の電位とを図６に示す。このときの現像バイアスと感光体１１０の表面の電位は，図２と同じ値である。矢印Ｃは，有効飛翔電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｘ｜を表している。矢印Ｄは，有効回収電圧｜Ｖｍａｘ−Ｖｘ｜を表している。
【００５９】
この場合に，有効飛翔電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｘ｜と，有効回収電圧｜Ｖｍａｘ−Ｖｘ｜と，これらの電圧が形成する電界強度は，次式のように
｜Ｖｍｉｎ−Ｖｘ｜＝４００［Ｖ］
｜Ｖｍａｘ−Ｖｘ｜＝９００［Ｖ］
Ｅｘ１＝４．０［ＭＶ／ｍ］
Ｅｘ２＝９．０［ＭＶ／ｍ］
Ｅｘ１：飛翔対象部材の箇所における飛翔電界強度
Ｅｘ２：飛翔対象部材の箇所における回収電界強度
表される。
【００６０】
ここで，飛翔電界強度Ｅｘ１は，表１からも明らかなように現像ローラ１４０にフィルミングを生じさせないような電界強度である。このため，現像残トナーは，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間を飛翔し，当該交番電界に応じて往復する。また，飛翔対象部材１０１に付着したままにならないのは第１の形態と同様である。
【００６１】
以上，詳細に説明したように，本実施の形態に係る現像装置及び画像形成装置は，現像ローラ１４０における感光体１１０の下流に，現像ローラ１４０との間に交番電圧を印加する飛翔対象部材１０１を設けた。そのため，現像残トナーは，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間を往復し，トナークラウドの状態となる。ゆえに，現像残トナーの現像ローラ１４０への付着力が弱められる。そして，その付着力が弱まった状態で，供給ローラ１４１が現像残トナーを回収するようにした。これにより，トナーの劣化を抑制しつつ，現像残トナーと現像ローラとの付着力を弱めて，現像残トナーを確実に回収することのできる現像装置及び画像形成装置が実現されている。
【００６２】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。本形態における飛翔対象部材１０１の電位Ｖｘは例示である。このため，画像部電位Ｖｉと背景部電位Ｖｂとの間であれば，その他の値を用いることができる。ただし，現像残トナーが飛翔対象部材１０１に付着したままにならないよう，現像バイアスの時間平均電圧Ｖａｖｅよりも回収側の値であるほうがよい。また，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間隔も，飛翔電界強度Ｅｘ１がの表１の条件を満たす範囲で変更しても構わない。また，飛翔対象部材の材質は，電圧を印加できるようなものであればステンレス鋼（ＳＵＳ）に限られない。
【００６３】
［第３の形態］
以下に，第３の形態について説明する。本形態の画像形成装置３００は，飛翔対象部材１０１に印加する電圧を定電圧でなく交番電圧とするものである。このようにしても，第１の形態の画像形成装置１００及び第２の形態の画像形成装置２００と同様の効果を奏する。本形態の画像形成装置３００は，第１の形態の画像形成装置１００と同様の機械的構成からなるものである。
【００６４】
本形態の画像形成装置３００における現像バイアスと，飛翔対象部材１０１の電位Ｖｘとを図７に示す。図７中における現像バイアスと感光体１１０の表面の電位は図２に示したものと同じ値である。飛翔対象部材１０１の電位Ｖｘ（破線部）は一定時間毎に２つの電位を繰り返すものである。また，その位相は現像バイアスと同期している。つまり，現像ローラ１４０の電位の変化に対応して，飛翔対象部材１０１の電位Ｖｘも変化するのである。そして，飛翔対象部材１０１の電位Ｖｘは，現像バイアスと逆位相である。ここで，現像ローラ１４０の電圧が現像電圧Ｖｍｉｎである期間に，飛翔対象部材１０１の電圧は−４００［Ｖ］である。そして，現像ローラ１４０の電圧が回収電圧Ｖｍａｘである期間に，飛翔対象部材１０１の電圧は−６００［Ｖ］である。
【００６５】
そして，飛翔対象部材１０１の電位Ｖｘは，現像電圧Ｖｍｉｎの期間に回収電圧Ｖｍａｘよりの値となり，回収電圧Ｖｍａｘの期間に現像電圧Ｖｍｉｎよりの値となる。このため，図７に矢印Ｅで示した有効飛翔電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｘ｜は，図４に矢印Ａで示した有効飛翔電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｘ｜に等しく，図６に矢印Ｃで示した有効飛翔電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｘ｜よりも大きい。また，図７に矢印Ｆで示した有効回収電圧｜Ｖｍａｘ−Ｖｘ｜の値は，図４に矢印Ｂで示した有効回収電圧｜Ｖｍａｘ−Ｖｘ｜より大きく，図６に矢印Ｄで示した有効回収電圧｜Ｖｍａｘ−Ｖｘ｜に等しい。すなわち，有効飛翔電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｘ｜と有効回収電圧｜Ｖｍａｘ−Ｖｘ｜とがともに，第１の形態における有効飛翔電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｘ｜と有効回収電圧｜Ｖｍａｘ−Ｖｘ｜の値以上の値となっている。
【００６６】
このため，有効飛翔電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｘ｜と，有効回収電圧｜Ｖｍａｘ−Ｖｘ｜と，これらの電圧により飛翔対象部材１０１の箇所に生じる電界は，次式のように
｜Ｖｍｉｎ−Ｖｘ｜＝６００［Ｖ］
｜Ｖｍａｘ−Ｖｘ｜＝９００［Ｖ］
Ｅｘ１＝４．６［ＭＶ／ｍ］
Ｅｘ２＝６．９［ＭＶ／ｍ］
Ｅｘ１：飛翔対象部材の箇所における飛翔電界強度
Ｅｘ２：飛翔対象部材の箇所における回収電界強度
表される。
【００６７】
よって，現像残トナーは，飛翔電界強度Ｅｘ１を受けて飛翔対象部材１０１に向けて飛翔し，回収電界強度Ｅｘ２を受けて現像ローラ１４０に向けて飛翔する。また，表１に示したように，飛翔電界強度Ｅｘ１は現像ローラ１４０にフィルミングを起こさない十分な電界強度である。また，現像電圧Ｖｍｉｎと回収電圧Ｖｍａｘの値，すなわち現像バイアスを変化させることなく，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間に印加される電圧を大きくすることができる。これにより，より多くの現像残トナーを飛翔させ，それらの付着力を弱めることができる。さらに，飛翔対象部材１０１の電位Ｖｘが２準位であるため，有効飛翔電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｘ｜と，有効回収電圧｜Ｖｍａｘ−Ｖｘ｜の値を別個に設定することができる。
【００６８】
ここで，本形態の変形例について説明する。本形態では，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との隙間を，第１の形態と同様に現像ローラ１４０と感光体１１０との隙間と同じ値とした。しかし，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間隔を，第２の形態の画像形成装置２００と同じように，現像ローラ１４０と感光体１１０との間隔と異なるようにしてもよい。
【００６９】
以上，詳細に説明したように，本実施の形態に係る現像装置及び画像形成装置は，現像ローラ１４０における感光体１１０の下流に，現像ローラ１４０との間に交番電圧を印加する飛翔対象部材１０１を設けた。そのため，現像残トナーは，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間を往復し，トナークラウドの状態となる。ゆえに，現像残トナーの現像ローラ１４０への付着力が弱められる。そして，その付着力が弱まった状態で，供給ローラ１４１が現像残トナーを回収するようにした。これにより，トナーの劣化を抑制しつつ，現像残トナーと現像ローラとの付着力を弱めて，現像残トナーを確実に回収することのできる現像装置及び画像形成装置が実現されている。
【００７０】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。本形態における飛翔対象部材１０１の電位Ｖｘは例示である。このため，画像部電位Ｖｉと背景部電位Ｖｂとの間であれば，その他の値を用いることができる。ただし，現像残トナーが飛翔対象部材１０１に付着したままにならないよう，現像バイアスの時間平均電圧Ｖａｖｅよりも回収側の値であるほうがよい。また，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間隔も，飛翔電界強度Ｅｘ１が表１の条件を満たす範囲で変更しても構わない。また，飛翔対象部材の材質は，電圧を印加できるようなものであればステンレス鋼（ＳＵＳ）に限られない。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の画像形成装置を説明するための図である。
【図２】第１の形態の画像形成装置の現像バイアスを説明するためのグラフである。
【図３】第１の形態の画像形成装置の感光体と現像ローラと飛翔対象部材との関係を説明するための図である。
【図４】第１の形態の画像形成装置の現像バイアスと飛翔対象部材の電位を説明するためのグラフである。
【図５】第２の形態の画像形成装置の感光体と現像ローラと飛翔対象部材との関係を説明するための図である。
【図６】第２の形態の画像形成装置の現像バイアスと飛翔対象部材の電位を説明するためのグラフである。
【図７】第３の形態の画像形成装置の現像バイアスと飛翔対象部材の電位を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
【００７２】
１００…画像形成装置
１０１…飛翔対象部材
１１０…感光体
１４０…現像ローラ
１４１…供給ローラ
１４２…規制ブレード
１４３…除電シート
１８０…現像装置
１９０…電圧印加部
１９１…制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は，非磁性一成分のトナーを用いた非接触式現像方式の現像装置及び画像形成装置に関する。さらに詳細には，現像ローラからの現像残トナーの回収性を向上させることのできる現像装置及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置には，現像ローラ上の非磁性一成分のトナーを感光体上に飛翔させて現像する非接触式現像方式のものがある。このような画像形成装置において，現像後に現像ローラに付着している現像残トナーは回収部材により回収される。そして，現像残トナーの回収は，画像の品質を確保する上で重要である。次回の現像のため再び現像ローラにトナーを供給する際のトナーの供給量に影響を及ぼすためである。そして，トナーの供給量のばらつきはノイズとなって画像に表れるので，画像の品質を悪化させることとなる。
【０００３】
また，現像残トナーは，現像ローラにフィルミングを引き起こすおそれがある。ここでいうフィルミングとは，溶融したトナーが現像ローラに付着することをいう。このフィルミングを起こした現像ローラは，その溶融したトナーが付着している箇所において適正な現像を行うことができず，結果として画像品質を悪化させる。
【０００４】
このため，現像残トナーを回収する機能を高めるための方策が講じられている。そのための方策として，現像残トナーと現像ローラとの付着力を弱めることや，回収部材を強く押し当てるなどして回収する力を高めることなどが挙げられる。例えば，特許文献１では，現像残トナーから電荷を奪うために一定電圧を印加された現像部掬いシートを有する現像装置及び画像形成装置が開示されている。特許文献１によれば，各色のトナー毎にそれらの帯電量に応じた一定電圧を現像部掬いシートに印加することにより，現像ローラに接する導電性の現像部掬いシートが現像残トナーの帯電量を減少させて付着力を弱めるとしている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１４３２２０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，特許文献１の現像装置及び画像形成装置では，現像部掬いシートにバイアス電圧を印加して使用し続けると，トナーの帯電量が低下する傾向がある（特許文献１の段落［００７４］参照）。このように現像残トナーの回収を繰り返し行うと，トナーに過剰なストレスを与え，トナーの劣化を早めるおそれがある。一方，回収部材を現像ローラに強く押し当てるなど，回収する力を強くすることで現像残トナーを確実に回収することも考えられる。しかし，それでも同様の問題が生じる。このため，現像残トナーになるべくストレスを与えることなく，現像残トナーと現像ローラとの付着力を弱めるようにすることが好ましい。
【０００７】
本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，トナーの劣化を抑制しつつ，現像ローラと現像残トナーとの付着力を弱めて，現像ローラから現像残トナーを確実に回収することのでき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】
【０００８】
この課題の解決を目的としてなされた本発明の画像形成装置は，像担持体と，前記像担持体に非磁性一成分のトナーを付与する現像部材と，前記現像部材にトナーを供給する供給部材と，前記現像部材から現像残トナーを回収する回収部材とを有する画像形成装置であって，前記現像部材からみて前記現像部材と前記像担持体との対面箇所より下流であって前記回収部材より上流の位置に，前記現像部材と間隔をおいて飛翔対象部材を有し，前記現像部材と前記飛翔対象部材との間に，前記現像部材から前記飛翔対象部材へ現像残トナーを飛翔させる電界を形成する電圧と，前記飛翔対象部材から前記現像部材へ現像残トナーを飛翔させる電界を形成する電圧とを交互に繰り返す交番電圧を印加する電圧印加部を有することを特徴とするものである。かかる画像形成装置は，現像残トナーを現像部材と飛翔対象部材との間に飛翔させるものである。このため，飛翔対象部材の箇所を通過した後の現像残トナーの現像部材に対する付着力は，飛翔対象部材の箇所を通過する前のものより弱い。
【０００９】
上記に記載の画像形成装置において，前記電圧印加部は，前記像担持体と前記現像部材との間に交番電圧を印加するものであるとともに，前記現像部材と前記飛翔対象部材との間の電界が，次式をともに満たすように，
Ｅｂ１ ＜ Ｅｘ１ ＜ Ｅｉ１
Ｅｉ２ ＜ Ｅｘ２ ＜ Ｅｂ２
Ｅｉ１： 画像部における現像電界強度
Ｅｉ２： 画像部における回収電界強度
Ｅｂ１： 背景部における現像電界強度
Ｅｂ２： 背景部における回収電界強度
Ｅｘ１： 飛翔対象部材の箇所における飛翔電界強度
Ｅｘ２： 飛翔対象部材の箇所における回収電界強度
前記現像部材と前記飛翔対象部材との間に交番電圧を印加するとよい。現像残トナーを現像部材と飛翔対象部材との間に飛翔させることに変わりないからである。また，現像残トナーが飛翔対象部材に付着したままとはならない。
【００１０】
上記に記載の画像形成装置において，前記電圧印加部は，前記飛翔対象部材に交番電位を印加するものであり，前記飛翔対象部材の交番電位を，前記像担持体と前記現像部材との間の交番電圧と同期させるとともに，前記像担持体と前記現像部材との間の交番電圧の逆位相とするとなおよい。飛翔対象部材に向けて飛翔する電界の電界強度と，現像部材に向けて飛翔する電界の電界強度とを別々に設定することができるからである。
【００１１】
上記に記載の画像形成装置において，前記現像部材と前記飛翔対象部材との最近接点における前記現像部材の接線方向に対する前記飛翔対象部材の長さＬが，次式
Ｌ ≧ （Ｒｓ／Ｆｒｑ）・１０
Ｒｓ：現像部材の周速
Ｆｒｑ：現像バイアスの周波数
を満たすようにするとなおよい。より多くの現像残トナーが現像ローラと飛翔対象部材との間を飛翔するためである。
【００１２】
本形態の現像装置は，現像部材と，前記現像部材に非磁性一成分のトナーを供給する供給部材と，前記現像部材から現像残トナーを回収する回収部材とを有する現像装置であって，前記現像部材からみて前記回収部材の上流の位置に，前記現像部材と間隔をおいて飛翔対象部材を有し，前記現像部材と前記飛翔対象部材との間に，前記現像部材から前記飛翔対象部材へ現像残トナーを飛翔させる電界を形成する電圧と，前記飛翔対象部材から前記現像部材へ現像残トナーを飛翔させる電界を形成する電圧とを交互に繰り返す交番電圧を印加する電圧印加部を有することを特徴とすることを特徴とするものである。かかる現像装置は，現像残トナーを現像部材と飛翔対象部材との間に飛翔させるものである。このため，飛翔対象部材の箇所を通過した後の現像残トナーの現像部材に対する付着力は，飛翔対象部材の箇所を通過する前のものより弱い。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば，トナーの劣化を抑制しつつ，現像ローラと現像残トナーとの付着力を弱めて，現像ローラから現像残トナーを確実に回収することのできる現像装置及び画像形成装置が提供されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，非磁性一成分の非接触式現像方式の現像装置及び画像形成装置について，本発明を具体化したものである。
【００１５】
［第１の形態］
［構成］
以下に，第１の形態について説明する。本形態の画像形成装置１００は，図１に示すように感光体１１０と，現像装置１８０と，制御部１９１とを有している。現像装置１８０は，現像ローラ１４０と，供給ローラ１４１と，規制ブレード１４２と，除電シート１４３と，上流スクリュー１８１と，下流スクリュー１８２と，バッファ１８３と，電圧印加部１９０と，飛翔対象部材１０１とを有している。
【００１６】
感光体１１０は，円筒形状をしており，表面に静電潜像が書き込まれる像担持体である。現像ローラ１４０は，感光体１１０の静電潜像にトナーを付与するための現像部材である。供給ローラ１４１は，バッファ１８３の内部に収容されたトナーを現像ローラ１４０に供給するための供給部材である。また，同時に現像ローラ１４０の表面から現像残トナーを回収する回収部材でもある。このため，供給ローラ１４１は，現像ローラ１４０とカウンター方向に回転する。また，供給ローラ１４１は，発泡性弾性部材でできている。
【００１７】
規制ブレード１４２は現像ローラ１４０に供給されたトナーをさらに帯電させる一方，トナーの搬送量を規制するためのものである。バッファ１８３は，トナーを内部に収容するための容器である。また，上流スクリュー１８１及び下流スクリュー１８２により，バッファ１８３内部のトナーが循環するようになっている。除電シート１４３は，現像後に現像ローラ１４０に付着した現像残トナーから電荷を奪うための除電部材である。
【００１８】
本形態の画像形成装置１００は，感光体１１０と現像ローラ１４０とが接触していない非接触式現像方式で現像を行うものである。このため，現像ローラ１４０は感光体１１０に接触しないようにわずかにオフセットして設置されている。この隙間はほぼ１３０［μｍ］程度のものである。また，感光体１１０と現像ローラ１４０との間には，現像バイアスが印加できるようになっている。なお，本形態では負帯電性のトナーを用いる。
【００１９】
飛翔対象部材１０１は，現像ローラ１４０からみて感光体１１０との対面箇所より下流の位置に，現像ローラ１４０と対向するように配置されている。また，除電シート１４３は，現像ローラ１４０からみて飛翔対象部材１０１の下流に配置されている。そして，回収部材である供給ローラ１４１は，除電シート１４３のさらに下流に配置されている。現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との隙間はほぼ１３０［μｍ］程度であり，現像ローラ１４０と感光体１１０との隙間とほぼ同程度である。飛翔対象部材１０１は，現像ローラ１４０との間に交番電界を形成し，現像残トナーを現像ローラ１４０と，飛翔対象部材１０１との間で往復運動させるためのものである。
【００２０】
電圧印加部１９０は，現像ローラ１４０と感光体１１０との間に現像バイアスを印加するものである。また，電圧印加部１９０は，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間にも交番電圧を印加する。制御部１９１は，電圧印加部１９０により印加される現像バイアスと，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間に印加される交番電圧とを制御する他，その他の制御を行うものである。
【００２１】
［動作］
ここで，画像形成装置１００の動作について説明する。まず，帯電装置により，感光体１１０の表面を一様に帯電させる。次に，露光装置により，感光体１１０の表面に静電潜像を形成する。次に，現像ローラ１４０により，感光体１１０の静電潜像を現像する。このとき，感光体１１０と現像ローラ１４０との間に，現像バイアスとしてゼロ電位を跨ぐ交番電圧が印加される。このため，負に帯電したトナーは現像ローラ１４０と感光体１１０との間を飛翔し，感光体１１０の表面の静電潜像の画像部に付着するのである。
【００２２】
一方，現像に供されずに現像ローラ１４０上に残った現像残トナーは，現像ローラ１４０からみて感光体１１０との対面箇所の下流にある飛翔対象部材１０１の箇所を通過する。そして，飛翔対象部材１０１は一定の電圧Ｖｘとなっている。このとき，現像ローラ１４０には交番電圧が印加されているため，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間にも交番電界が形成された状態となる。よって，現像残トナーは，当該交番電界により現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間を飛翔して往復する。
【００２３】
このように，現像残トナーは飛翔対象部材１０１の箇所でトナークラウドの状態となる。そして，その状態を経ることにより現像ローラ１４０と現像残トナーとの間の付着力が弱まる。すなわち，飛翔対象部材１０１の箇所を通過した現像残トナーは，飛翔対象部材１０１の箇所を通過する前の現像残トナーよりも現像ローラ１４０との付着力が弱い。なお，後述するように，現像残トナーが飛翔対象部材１０１に付着したままとなることはない。
【００２４】
この後，付着力の弱まったトナーは，さらに除電シート１４３により電荷を奪われる。次に，供給ローラ１４１により現像残トナーは擦り取られる。こうして，現像残トナーは，現像ローラ１４０から取り除かれる。
【００２５】
一方，現像に供されたトナー像は，転写器により感光体１１０の表面から紙に転写される。次に，トナーを転写された紙上のトナー像は定着器により定着される。そして，感光体１１０の表面に転写されずに残ったトナーは，クリーナにより回収される。以上により，紙への印刷がなされる。
【００２６】
［現像バイアス］
ここで，飛翔対象部材１０１の箇所において交番電圧を印加されているときのトナーの振舞いの説明に先立ち，現像バイアスを印加されているときのトナーの振舞いについて説明する。
【００２７】
図２に，現像バイアスと，感光体１１０の表面の電位とを示す。現像バイアスは，ＡＣ矩形波（実線）である。また，各記号の意味は次のとおりである。
Ｖｍｉｎ： 現像バイアスの現像電圧（マイナス側ピーク）
Ｖｍａｘ： 現像バイアスの回収電圧（プラス側ピーク）
Ｖｉ ： 感光体の表面の画像部電位
Ｖｂ ： 感光体の表面の背景部電位
Ｖａｖｅ： 現像バイアスの時間平均電圧
−Ｄｕｔｙ： 現像電圧Ｖｍｉｎが印加されている時間の割合
【００２８】
そして，図２に示した各記号の具体的な値は次のとおりである。なお，現像バイアスの周波数は２［ｋＨｚ］である。
Ｖｍｉｎ ＝ −１０００［Ｖ］
Ｖｍａｘ ＝ ＋３００［Ｖ］
Ｖｉ ＝ −５０［Ｖ］
Ｖｂ ＝ −６００［Ｖ］
Ｖａｖｅ ＝ −９０［Ｖ］
−Ｄｕｔｙ ： ３０％
【００２９】
感光体１１０の画像部におけるトナーの振舞いについて説明する。画像部において，印加される有効現像電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｉ｜と，有効回収電圧｜Ｖｍａｘ−Ｖｉ｜と，これらの電圧により画像部の箇所に形成される電界強度は，次式のように
｜Ｖｍｉｎ−Ｖｉ｜＝９５０［Ｖ］ …………（１）
｜Ｖｍａｘ−Ｖｉ｜＝３５０［Ｖ］ …………（２）
Ｅｉ１＝７．３［ＭＶ／ｍ］ …………（３）
Ｅｉ２＝２．７［ＭＶ／ｍ］ …………（４）
Ｅｉ１：画像部における現像電界強度
Ｅｉ２：画像部における回収電界強度
表される。なお，現像ローラ１４０と感光体１１０との間隔は１３０［μｍ］である。
【００３０】
トナーは，現像ローラ１４０と感光体１１０との間に形成される交番電界を受けて，現像ローラ１４０と感光体１１０との間を飛翔し，往復する。つまり，現像電界強度Ｅｉ１の下で，トナーは現像ローラ１４０から感光体１１０へ向かって飛翔し，回収電界強度Ｅｉ２の下で，トナーは感光体１１０から現像ローラ１４０へ向かって飛翔するのである。
【００３１】
上記より，画像部においては，現像電界強度Ｅｉ１の値７．３［ＭＶ／ｍ］は，回収電界強度Ｅｉ２の値２．７［ＭＶ／ｍ］よりも大きい。つまり，画像部では現像側が優勢となっている。また，画像部電位Ｖｉが，時間平均電圧Ｖａｖｅよりもゼロ電位に近いことからも，画像部では現像側が優勢ということが分かる。このように非対称な交番電界を受けて，トナーは現像ローラ１４０と感光体１１０との間を飛翔し，感光体１１０の表面の画像部に付着する。
【００３２】
次に，感光体１１０の背景部におけるトナーの振舞いについて説明する。背景部において，印加される有効現像電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｂ｜と，有効回収電圧｜Ｖｍａｘ−Ｖｂ｜と，これらの電圧により背景部の箇所に形成される電界強度は，次式のように
｜Ｖｍｉｎ−Ｖｂ｜＝４００［Ｖ］ …………（５）
｜Ｖｍａｘ−Ｖｂ｜＝９００［Ｖ］ …………（６）
Ｅｂ１＝３．１［ＭＶ／ｍ］ …………（７）
Ｅｂ２＝６．９［ＭＶ／ｍ］ …………（８）
Ｅｂ１：背景部における現像電界強度
Ｅｂ２：背景部における回収電界強度
表される。なお，現像ローラ１４０と感光体１１０との間隔は１３０［μｍ］である。
【００３３】
トナーは，現像ローラ１４０と感光体１１０との間に形成される交番電界を受けて，現像ローラ１４０と感光体１１０との間を飛翔し，往復する。つまり，現像電界強度Ｅｂ１の下で，トナーは現像ローラ１４０から感光体１１０へ向かって飛翔し，回収電界強度Ｅｂ２の下で，トナーは感光体１１０から現像ローラ１４０へ向かって飛翔するのである。
【００３４】
上記より，背景部においては，現像電界強度Ｅｂ１の値３．１［ＭＶ／ｍ］は，回収電界強度Ｅｂ２の値６．９［ＭＶ／ｍ］よりも小さい。つまり，画像部とは異なり，背景部では回収側が優勢となっている。また，背景部電位Ｖｂが，時間平均電圧Ｖａｖｅよりも大きな絶対値であることからも，背景部では回収側が優勢ということが分かる。このように非対称な交番電界を受けて，トナーは現像ローラ１４０と感光体１１０との間を飛翔した後，現像ローラ１４０に回収される。
【００３５】
［飛翔対象部材］
ここで，飛翔対象部材１０１の箇所における現像残トナーの振舞いについて説明する。図３に，本形態の画像形成装置１００における感光体１１０と現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との位置関係を示す。ここで，前述したように，現像ローラ１４０と感光体１１０との隙間は１３０［μｍ］であり，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との隙間も１３０［μｍ］である。飛翔対象部材１０１の幅，すなわち現像ローラ１４０の回転の接線方向における幅は２［ｍｍ］である。
【００３６】
図４に，現像バイアスと，感光体１１０の表面の電位と，飛翔対象部材１０１の電位Ｖｘとを示す。ここで，現像バイアス及び感光体１１０の表面の電位は，図２に示したものと同じ値である。飛翔対象部材１０１の電位Ｖｘは定電圧であり，感光体１１０の画像部電位Ｖｉと背景部電位Ｖｂとの間の値となっている。図４中の矢印Ａは，有効飛翔電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｘ｜である。矢印Ｂは，有効回収電圧｜Ｖｍａｘ−Ｖｘ｜である。
【００３７】
飛翔対象部材１０１の箇所において，印加される有効飛翔電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｘ｜と，有効回収電圧｜Ｖｍａｘ−Ｖｘ｜と，これらの電圧により飛翔対象部材１０１の箇所に形成される電界強度は，次式のように
｜Ｖｍｉｎ−Ｖｘ｜＝６００［Ｖ］ …………（９）
｜Ｖｍａｘ−Ｖｘ｜＝７００［Ｖ］ …………（１０）
Ｖｘ＝−４００［Ｖ］
Ｅｘ１＝４．６［ＭＶ／ｍ］ …………（１１）
Ｅｘ２＝５．４［ＭＶ／ｍ］ …………（１２）
Ｅｘ１：飛翔対象部材の箇所における飛翔電界強度
Ｅｘ２：飛翔対象部材の箇所における回収電界強度
表される。なお，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間隔は前述のように１３０［μｍ］である。
【００３８】
現像残トナーは，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間に形成される交番電界を受けて，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間を飛翔し，往復する。つまり，飛翔電界強度Ｅｘ１の下で，現像残トナーは現像ローラ１４０から飛翔対象部材１０１へ向かって飛翔し，回収電界強度Ｅｘ２の下で，現像残トナーは飛翔対象部材１０１から現像ローラ１４０へ向かって飛翔するのである。このとき，負帯電性であるトナーは飛翔対象部材１０１に付着しない。飛翔対象部材１０１の電位Ｖｘは，大きな負の値（−４００［Ｖ］）であるためである。
【００３９】
上記より，飛翔対象部材１０１との間の箇所においては，飛翔電界強度Ｅｘ１の値４．６［ＭＶ／ｍ］は，回収電界強度Ｅｘ２の値５．４［ＭＶ／ｍ］よりやや小さい。つまり，飛翔対象部材１０１ではやや回収側が優勢となっている。このため，現像残トナーは現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間を往復運動し，トナークラウドの状態となる。そして，現像残トナーは飛翔対象部材１０１に付着したままとならない。
【００４０】
このように画像形成装置１００は，現像残トナーを現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間に繰り返し飛翔させることにより，現像残トナーと現像ローラ１４０との間の付着力を弱めるのである。そして，前述のとおり，現像残トナーが飛翔対象部材１０１に付着したままとなることはない。それは，前述した飛翔電界強度Ｅｘ１と回収電界強度Ｅｘ２の比較の他に，飛翔対象部材１０１の電位Ｖｘが時間平均電圧Ｖａｖｅよりも回収側にきていることからもわかる。なお，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間に形成される電界は，現像電界には影響しない。十分に離れているからである。
【００４１】
本形態の画像形成装置１００における現像ローラ１４０と感光体１１０との間に形成される電界と，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間に形成される電界との比較について述べる。（３）式，（７）式，（１１）式より，
Ｅｂ１ ＜ Ｅｘ１ ＜ Ｅｉ１ …………（１３）
である。つまり，飛翔電界強度Ｅｘ１は，背景部の現像電界強度Ｅｂ１より大きく，画像部の現像電界強度Ｅｉ１よりも小さい。
【００４２】
また，（４）式，（８）式，（１２）式より，
Ｅｉ２ ＜ Ｅｘ２ ＜ Ｅｂ２ …………（１４）
である。つまり，回収電界強度Ｅｘ２は，画像部の回収電界強度Ｅｉ２より大きく，背景部の回収電界強度Ｅｂ２よりも小さい。
【００４３】
次に，本形態の画像形成装置１００における現像ローラ１４０と感光体１１０との間に印加される電圧と，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間に印加される電圧との比較について述べる。（１）式，（５）式，（９）式より，
｜Ｖｍｉｎ−Ｖｂ｜ ＜ ｜Ｖｍｉｎ−Ｖｘ｜ ＜ ｜Ｖｍｉｎ−Ｖｉ｜
である。有効飛翔電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｘ｜（図４の矢印Ａ）は，背景部の有効現像電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｂ｜より大きく，画像部の有効現像電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｉ｜より小さい。
【００４４】
また，（２）式，（６）式，（１０）式より，
｜Ｖｍａｘ−Ｖｉ｜ ＜ ｜Ｖｍａｘ−Ｖｘ｜ ＜ ｜Ｖｍａｘ−Ｖｂ｜
である。つまり，有効回収電圧｜Ｖｍａｘ−Ｖｘ｜（図４の矢印Ｂ）は，画像部の有効回収電圧｜Ｖｍａｘ−Ｖｉ｜より大きく，背景部の有効回収電圧｜Ｖｍａｘ−Ｖｂ｜より小さい。なお，これらの大小関係は，現像ローラ１４０と感光体１１０との間隔が，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間隔と同じことから，前述の電界強度の関係式と対応している。
【００４５】
ここで，本実施の形態の飛翔対象部材を用いた現像残トナーの付着力を弱める実験結果について示す。本実験では，飛翔電界強度Ｅｘ１の値を振って現像ローラのフィルミングの度合いを調べた。また，実験にあたり，現像装置を１００分間連続運転した後，現像ローラの表面を観察した。現像装置として，コニカミノルタ製カラーレーザプリンタｍａｇｉｃｏｌｏｒ５５７０の現像装置を使用した。飛翔対象部材としては，ステンレス鋼（ＳＵＳ）を用いた。
【００４６】
表１に，現像残トナーを現像ローラから飛翔対象部材に向かわせる飛翔電界強度Ｅｘ１と，現像ローラのフィルミングの具合との関係を示す。当該実験の結果，飛翔電界強度Ｅｘ１を４［ＭＶ／ｍ］以上に設定した場合に，現像ローラのフィルミングを回避することができた。当該電界強度は，現像ローラと飛翔対象部材との間隔を１３０［μｍ］として，飛翔対象部材の電位を−４５０［Ｖ］とした場合に現像ローラと飛翔対象部材との間に形成される電界の電界強度に相当する。
【００４７】
［表１］
電界強度Ｅｘ１ 現像ローラのフィルミング
２ ×
３ △
４ ○
５ ○
電界強度Ｅｘ１の単位： ［ＭＶ／ｍ］
フィルミングの度合い： ○＝良好，△＝多少難あり，×＝ＮＧ
【００４８】
なお，Ｖｘ＝−４５０［Ｖ］のとき，有効飛翔電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｘ｜と有効回収電圧｜Ｖｍａｘ−Ｖｘ｜の値は，
｜Ｖｍｉｎ−Ｖｘ｜＝５５０［Ｖ］
｜Ｖｍａｘ−Ｖｘ｜＝７５０［Ｖ］
である。
【００４９】
供給ローラ１４１により多くの現像残トナーを回収するためには，より多くの現像残トナーの付着力を弱めればよい。このため本形態では，より多くの現像残トナーを現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間に飛翔させるようにするのである。
【００５０】
ここで，印加する交番電圧とそれに伴うトナーの飛翔量との関係について行った実験について説明する。本実験は，現像ローラから１３０μｍの空隙を設けて電極を配置し，現像ローラと電極との間に交番電圧を印加して，現像ローラに流れる電流を測定したものである。この電極は，飛翔対象部材１０１に相当するものである。そして，現像ローラに流れる電流は，トナーの飛翔量に比例するものである。
【００５１】
本実験は，印加する交番電圧として，Ｖｐｐ＝１２００［Ｖ］とＶｐｐ＝１７００［Ｖ］の２水準を用いて行った。その結果，Ｖｐｐ＝１２００［Ｖ］とＶｐｐ＝１７００［Ｖ］との双方において，交番電圧の印加回数が１０回以上で電流値，すなわちトナーの飛翔量が一定となった。
【００５２】
つまり，交番電圧の印加回数を１０回以上となるように飛翔対象部材１０１の長さＬを決めればよい。この長さＬは，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との最近接点における接線方向の飛翔対象部材１０１の長さである。すなわち，
Ｌ ≧ （Ｒｓ／Ｆｒｑ）・１０
Ｒｓ：現像ローラの周速
Ｆｒｑ：現像バイアスの周波数
とすればよい。これにより，現像残トナーの付着力を充分に弱くすることができる。
【００５３】
以上，詳細に説明したように，本実施の形態に係る現像装置及び画像形成装置は，現像ローラ１４０における感光体１１０の下流に，現像ローラ１４０との間に交番電圧を印加する飛翔対象部材１０１を設けた。そのため，現像残トナーは，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間を往復し，トナークラウドの状態となる。ゆえに，現像残トナーの現像ローラ１４０への付着力が弱められる。そして，その付着力が弱まった状態で，供給ローラ１４１が現像残トナーを回収するようにした。これにより，トナーの劣化を抑制しつつ，現像残トナーと現像ローラとの付着力を弱めて，現像残トナーを確実に回収することのできる現像装置及び画像形成装置が実現されている。
【００５４】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。本形態における飛翔対象部材１０１の電位Ｖｘは例示である。このため，画像部電位Ｖｉと背景部電位Ｖｂとの間であれば，その他の値を用いることができる。ただし，現像残トナーが飛翔対象部材１０１に付着したままにならないよう，現像バイアスの時間平均電圧Ｖａｖｅよりも回収側の値であるほうがよい。また，飛翔対象部材の材質は，電圧を印加できるようなものであればステンレス鋼（ＳＵＳ）に限られない。また，除電部材も除電シート１４３に限られない。また，現像部材として現像ローラを用いたが，トナーを現像させることができるものであれば別のものでも構わない。同様に，供給部材も供給ローラに限らない。回収部材も供給ローラに限らない。また，本実施の形態では，現像ローラ１４０にトナーを供給する供給部材と現像残トナーを回収する回収部材とを一体として供給ローラ１４１としたが，別体であってもよい。
【００５５】
［第２の形態］
以下に，第２の形態について説明する。第１の形態の画像形成装置１００は，飛翔対象部材１０１と現像ローラ１４０との間隔を，感光体１１０と現像ローラ１４０との間隔と同じ値とした。しかし，飛翔対象部材１０１と現像ローラ１４０との間隔は，その隙間に適正な電界を形成できれば，感光体１１０と現像ローラ１４０との間隔と異なる値にしてもよい。よって，本形態の画像形成装置２００は，第１の形態の画像形成装置１００の飛翔対象部材１０１と現像ローラ１４０との間隔において異なるバリエーションとなるものである。
【００５６】
つまり，飛翔電界強度Ｅｘ１が（１３）式を満たすようにするとともに，回収電界強度Ｅｘ２が（１４）式を満たすようにすれば，飛翔対象部材１０１と現像ローラ１４０との間隔は変更してもよいのである。
【００５７】
本形態の画像形成装置２００は，第１の形態の画像形成装置１００とほぼ同様の機械的構成からなるものである。本形態の画像形成装置２００が第１の形態の画像形成装置１００と異なる点は，図５に示すように，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との隙間を画像形成装置１００よりも狭くしたことである。そして，それに伴って飛翔対象部材１０１の電位Ｖｘの値を変更するのである。これにより，第１の形態の画像形成装置１００と同様の効果が得られる。
【００５８】
本形態の画像形成装置２００における現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間隔は，図５に示すように１００［μｍ］である。そして，飛翔対象部材１０１の電位Ｖｘは，感光体１１０の背景部電位Ｖｂと同じ−６００［Ｖ］である。このときの現像バイアスと，飛翔対象部材１０１の電位とを図６に示す。このときの現像バイアスと感光体１１０の表面の電位は，図２と同じ値である。矢印Ｃは，有効飛翔電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｘ｜を表している。矢印Ｄは，有効回収電圧｜Ｖｍａｘ−Ｖｘ｜を表している。
【００５９】
この場合に，有効飛翔電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｘ｜と，有効回収電圧｜Ｖｍａｘ−Ｖｘ｜と，これらの電圧が形成する電界強度は，次式のように
｜Ｖｍｉｎ−Ｖｘ｜＝４００［Ｖ］
｜Ｖｍａｘ−Ｖｘ｜＝９００［Ｖ］
Ｅｘ１＝４．０［ＭＶ／ｍ］
Ｅｘ２＝９．０［ＭＶ／ｍ］
Ｅｘ１：飛翔対象部材の箇所における飛翔電界強度
Ｅｘ２：飛翔対象部材の箇所における回収電界強度
表される。
【００６０】
ここで，飛翔電界強度Ｅｘ１は，表１からも明らかなように現像ローラ１４０にフィルミングを生じさせないような電界強度である。このため，現像残トナーは，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間を飛翔し，当該交番電界に応じて往復する。また，飛翔対象部材１０１に付着したままにならないのは第１の形態と同様である。
【００６１】
以上，詳細に説明したように，本実施の形態に係る現像装置及び画像形成装置は，現像ローラ１４０における感光体１１０の下流に，現像ローラ１４０との間に交番電圧を印加する飛翔対象部材１０１を設けた。そのため，現像残トナーは，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間を往復し，トナークラウドの状態となる。ゆえに，現像残トナーの現像ローラ１４０への付着力が弱められる。そして，その付着力が弱まった状態で，供給ローラ１４１が現像残トナーを回収するようにした。これにより，トナーの劣化を抑制しつつ，現像残トナーと現像ローラとの付着力を弱めて，現像残トナーを確実に回収することのできる現像装置及び画像形成装置が実現されている。
【００６２】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。本形態における飛翔対象部材１０１の電位Ｖｘは例示である。このため，画像部電位Ｖｉと背景部電位Ｖｂとの間であれば，その他の値を用いることができる。ただし，現像残トナーが飛翔対象部材１０１に付着したままにならないよう，現像バイアスの時間平均電圧Ｖａｖｅよりも回収側の値であるほうがよい。また，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間隔も，飛翔電界強度Ｅｘ１がの表１の条件を満たす範囲で変更しても構わない。また，飛翔対象部材の材質は，電圧を印加できるようなものであればステンレス鋼（ＳＵＳ）に限られない。
【００６３】
［第３の形態］
以下に，第３の形態について説明する。本形態の画像形成装置３００は，飛翔対象部材１０１に印加する電圧を定電圧でなく交番電圧とするものである。このようにしても，第１の形態の画像形成装置１００及び第２の形態の画像形成装置２００と同様の効果を奏する。本形態の画像形成装置３００は，第１の形態の画像形成装置１００と同様の機械的構成からなるものである。
【００６４】
本形態の画像形成装置３００における現像バイアスと，飛翔対象部材１０１の電位Ｖｘとを図７に示す。図７中における現像バイアスと感光体１１０の表面の電位は図２に示したものと同じ値である。飛翔対象部材１０１の電位Ｖｘ（破線部）は一定時間毎に２つの電位を繰り返すものである。また，その位相は現像バイアスと同期している。つまり，現像ローラ１４０の電位の変化に対応して，飛翔対象部材１０１の電位Ｖｘも変化するのである。そして，飛翔対象部材１０１の電位Ｖｘは，現像バイアスと逆位相である。ここで，現像ローラ１４０の電圧が現像電圧Ｖｍｉｎである期間に，飛翔対象部材１０１の電圧は−４００［Ｖ］である。そして，現像ローラ１４０の電圧が回収電圧Ｖｍａｘである期間に，飛翔対象部材１０１の電圧は−６００［Ｖ］である。
【００６５】
そして，飛翔対象部材１０１の電位Ｖｘは，現像電圧Ｖｍｉｎの期間に回収電圧Ｖｍａｘよりの値となり，回収電圧Ｖｍａｘの期間に現像電圧Ｖｍｉｎよりの値となる。このため，図７に矢印Ｅで示した有効飛翔電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｘ｜は，図４に矢印Ａで示した有効飛翔電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｘ｜に等しく，図６に矢印Ｃで示した有効飛翔電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｘ｜よりも大きい。また，図７に矢印Ｆで示した有効回収電圧｜Ｖｍａｘ−Ｖｘ｜の値は，図４に矢印Ｂで示した有効回収電圧｜Ｖｍａｘ−Ｖｘ｜より大きく，図６に矢印Ｄで示した有効回収電圧｜Ｖｍａｘ−Ｖｘ｜に等しい。すなわち，有効飛翔電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｘ｜と有効回収電圧｜Ｖｍａｘ−Ｖｘ｜とがともに，第１の形態における有効飛翔電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｘ｜と有効回収電圧｜Ｖｍａｘ−Ｖｘ｜の値以上の値となっている。
【００６６】
このため，有効飛翔電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｘ｜と，有効回収電圧｜Ｖｍａｘ−Ｖｘ｜と，これらの電圧により飛翔対象部材１０１の箇所に生じる電界は，次式のように
｜Ｖｍｉｎ−Ｖｘ｜＝６００［Ｖ］
｜Ｖｍａｘ−Ｖｘ｜＝９００［Ｖ］
Ｅｘ１＝４．６［ＭＶ／ｍ］
Ｅｘ２＝６．９［ＭＶ／ｍ］
Ｅｘ１：飛翔対象部材の箇所における飛翔電界強度
Ｅｘ２：飛翔対象部材の箇所における回収電界強度
表される。
【００６７】
よって，現像残トナーは，飛翔電界強度Ｅｘ１を受けて飛翔対象部材１０１に向けて飛翔し，回収電界強度Ｅｘ２を受けて現像ローラ１４０に向けて飛翔する。また，表１に示したように，飛翔電界強度Ｅｘ１は現像ローラ１４０にフィルミングを起こさない十分な電界強度である。また，現像電圧Ｖｍｉｎと回収電圧Ｖｍａｘの値，すなわち現像バイアスを変化させることなく，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間に印加される電圧を大きくすることができる。これにより，より多くの現像残トナーを飛翔させ，それらの付着力を弱めることができる。さらに，飛翔対象部材１０１の電位Ｖｘが２準位であるため，有効飛翔電圧｜Ｖｍｉｎ−Ｖｘ｜と，有効回収電圧｜Ｖｍａｘ−Ｖｘ｜の値を別個に設定することができる。
【００６８】
ここで，本形態の変形例について説明する。本形態では，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との隙間を，第１の形態と同様に現像ローラ１４０と感光体１１０との隙間と同じ値とした。しかし，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間隔を，第２の形態の画像形成装置２００と同じように，現像ローラ１４０と感光体１１０との間隔と異なるようにしてもよい。
【００６９】
以上，詳細に説明したように，本実施の形態に係る現像装置及び画像形成装置は，現像ローラ１４０における感光体１１０の下流に，現像ローラ１４０との間に交番電圧を印加する飛翔対象部材１０１を設けた。そのため，現像残トナーは，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間を往復し，トナークラウドの状態となる。ゆえに，現像残トナーの現像ローラ１４０への付着力が弱められる。そして，その付着力が弱まった状態で，供給ローラ１４１が現像残トナーを回収するようにした。これにより，トナーの劣化を抑制しつつ，現像残トナーと現像ローラとの付着力を弱めて，現像残トナーを確実に回収することのできる現像装置及び画像形成装置が実現されている。
【００７０】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。本形態における飛翔対象部材１０１の電位Ｖｘは例示である。このため，画像部電位Ｖｉと背景部電位Ｖｂとの間であれば，その他の値を用いることができる。ただし，現像残トナーが飛翔対象部材１０１に付着したままにならないよう，現像バイアスの時間平均電圧Ｖａｖｅよりも回収側の値であるほうがよい。また，現像ローラ１４０と飛翔対象部材１０１との間隔も，飛翔電界強度Ｅｘ１が表１の条件を満たす範囲で変更しても構わない。また，飛翔対象部材の材質は，電圧を印加できるようなものであればステンレス鋼（ＳＵＳ）に限られない。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の画像形成装置を説明するための図である。
【図２】第１の形態の画像形成装置の現像バイアスを説明するためのグラフである。
【図３】第１の形態の画像形成装置の感光体と現像ローラと飛翔対象部材との関係を説明するための図である。
【図４】第１の形態の画像形成装置の現像バイアスと飛翔対象部材の電位を説明するためのグラフである。
【図５】第２の形態の画像形成装置の感光体と現像ローラと飛翔対象部材との関係を説明するための図である。
【図６】第２の形態の画像形成装置の現像バイアスと飛翔対象部材の電位を説明するためのグラフである。
【図７】第３の形態の画像形成装置の現像バイアスと飛翔対象部材の電位を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
【００７２】
１００…画像形成装置
１０１…飛翔対象部材
１１０…感光体
１４０…現像ローラ
１４１…供給ローラ
１４２…規制ブレード
１４３…除電シート
１８０…現像装置
１９０…電圧印加部
１９１…制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と，
前記像担持体に非磁性一成分のトナーを付与する現像部材と，
前記現像部材にトナーを供給する供給部材と，
前記現像部材から現像残トナーを回収する回収部材とを有する画像形成装置であって，
前記現像部材からみて前記現像部材と前記像担持体との対面箇所より下流であって前記回収部材より上流の位置に，前記現像部材と間隔をおいて飛翔対象部材を有し，
前記現像部材と前記飛翔対象部材との間に，前記現像部材から前記飛翔対象部材へ現像残トナーを飛翔させる電界を形成する電圧と，前記飛翔対象部材から前記現像部材へ現像残トナーを飛翔させる電界を形成する電圧とを交互に繰り返す交番電圧を印加する電圧印加部を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置であって，
前記電圧印加部は，
前記像担持体と前記現像部材との間に交番電圧を印加するものであるとともに，
前記現像部材と前記飛翔対象部材との間の電界が，次式をともに満たすように，
Ｅｂ１ ＜ Ｅｘ１ ＜ Ｅｉ１
Ｅｉ２ ＜ Ｅｘ２ ＜ Ｅｂ２
Ｅｉ１： 画像部における現像電界強度
Ｅｉ２： 画像部における回収電界強度
Ｅｂ１： 背景部における現像電界強度
Ｅｂ２： 背景部における回収電界強度
Ｅｘ１： 飛翔対象部材の箇所における飛翔電界強度
Ｅｘ２： 飛翔対象部材の箇所における回収電界強度
前記現像部材と前記飛翔対象部材との間に交番電圧を印加することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２に記載の画像形成装置において，
前記電圧印加部は，前記飛翔対象部材に交番電位を印加するものであり，
前記飛翔対象部材の交番電位を，
前記像担持体と前記現像部材との間の交番電圧と同期させるとともに，
前記像担持体と前記現像部材との間の交番電圧の逆位相とすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれかに記載の画像形成装置であって，
前記現像部材と前記飛翔対象部材との最近接点における前記現像部材の接線方向に対する前記飛翔対象部材の長さＬが，次式
Ｌ ≧ （Ｒｓ／Ｆｒｑ）・１０
Ｒｓ：現像部材の周速
Ｆｒｑ：現像バイアスの周波数
を満たすものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
現像部材と，
前記現像部材に非磁性一成分のトナーを供給する供給部材と，
前記現像部材から現像残トナーを回収する回収部材とを有する現像装置であって，
前記現像部材からみて前記回収部材の上流の位置に，前記現像部材と間隔をおいて飛翔対象部材を有し，
前記現像部材と前記飛翔対象部材との間に，前記現像部材から前記飛翔対象部材へ現像残トナーを飛翔させる電界を形成する電圧と，前記飛翔対象部材から前記現像部材へ現像残トナーを飛翔させる電界を形成する電圧とを交互に繰り返す交番電圧を印加する電圧印加部を有することを特徴とする現像装置。
【請求項１】
像担持体と，
前記像担持体に非磁性一成分のトナーを付与する現像部材と，
前記現像部材にトナーを供給する供給部材と，
前記現像部材から現像残トナーを回収する回収部材とを有する画像形成装置であって，
前記現像部材からみて前記現像部材と前記像担持体との対面箇所より下流であって前記回収部材より上流の位置に，前記現像部材と間隔をおいて飛翔対象部材を有し，
前記現像部材と前記飛翔対象部材との間に，前記現像部材から前記飛翔対象部材へ現像残トナーを飛翔させる電界を形成する電圧と，前記飛翔対象部材から前記現像部材へ現像残トナーを飛翔させる電界を形成する電圧とを交互に繰り返す交番電圧を印加する電圧印加部を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置であって，
前記電圧印加部は，
前記像担持体と前記現像部材との間に交番電圧を印加するものであるとともに，
前記現像部材と前記飛翔対象部材との間の電界が，次式をともに満たすように，
Ｅｂ１ ＜ Ｅｘ１ ＜ Ｅｉ１
Ｅｉ２ ＜ Ｅｘ２ ＜ Ｅｂ２
Ｅｉ１： 画像部における現像電界強度
Ｅｉ２： 画像部における回収電界強度
Ｅｂ１： 背景部における現像電界強度
Ｅｂ２： 背景部における回収電界強度
Ｅｘ１： 飛翔対象部材の箇所における飛翔電界強度
Ｅｘ２： 飛翔対象部材の箇所における回収電界強度
前記現像部材と前記飛翔対象部材との間に交番電圧を印加することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２に記載の画像形成装置において，
前記電圧印加部は，前記飛翔対象部材に交番電位を印加するものであり，
前記飛翔対象部材の交番電位を，
前記像担持体と前記現像部材との間の交番電圧と同期させるとともに，
前記像担持体と前記現像部材との間の交番電圧の逆位相とすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれかに記載の画像形成装置であって，
前記現像部材と前記飛翔対象部材との最近接点における前記現像部材の接線方向に対する前記飛翔対象部材の長さＬが，次式
Ｌ ≧ （Ｒｓ／Ｆｒｑ）・１０
Ｒｓ：現像部材の周速
Ｆｒｑ：現像バイアスの周波数
を満たすものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
現像部材と，
前記現像部材に非磁性一成分のトナーを供給する供給部材と，
前記現像部材から現像残トナーを回収する回収部材とを有する現像装置であって，
前記現像部材からみて前記回収部材の上流の位置に，前記現像部材と間隔をおいて飛翔対象部材を有し，
前記現像部材と前記飛翔対象部材との間に，前記現像部材から前記飛翔対象部材へ現像残トナーを飛翔させる電界を形成する電圧と，前記飛翔対象部材から前記現像部材へ現像残トナーを飛翔させる電界を形成する電圧とを交互に繰り返す交番電圧を印加する電圧印加部を有することを特徴とする現像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−７２１５８（Ｐ２０１０−７２１５８Ａ）
【公開日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２３７６１１（Ｐ２００８−２３７６１１）
【出願日】平成２０年９月１７日（２００８．９．１７）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月１７日（２００８．９．１７）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
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