JP2004184946A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】カブリと呼ばれる画像不良、及び、現像ローラにトナーが融着・固着して、現像ローラ上に均一なトナー薄層の形成ができなくなることに由来する画像不良を防ぐ画像形成装置を提供する。
【解決手段】像担持体１と、現像装置４と、を有し、像担持体１上に現像剤像を形成する画像形成装置において、更に、電圧を印加することで、第一の現像剤担持体２３との電位差を設け、第一の現像剤担持体２３上の現像剤を一時担持する第二の現像剤担持体２６を備え、像担持体１と第一の現像剤担持体２３が接触した状態で、第二の現像剤担持体２６に印加する電圧を変化させることで、第一の現像剤担持体２３との電位差を変化させると同時に、像担持体１を露光電位にする、現像剤除去制御を行う。
【選択図】 図２
【解決手段】像担持体１と、現像装置４と、を有し、像担持体１上に現像剤像を形成する画像形成装置において、更に、電圧を印加することで、第一の現像剤担持体２３との電位差を設け、第一の現像剤担持体２３上の現像剤を一時担持する第二の現像剤担持体２６を備え、像担持体１と第一の現像剤担持体２３が接触した状態で、第二の現像剤担持体２６に印加する電圧を変化させることで、第一の現像剤担持体２３との電位差を変化させると同時に、像担持体１を露光電位にする、現像剤除去制御を行う。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式又は静電記録方式を用いた、例えば複写機、プリンタ等の電子写真画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式又は静電記録方式の画像形成装置においては、現像装置が、像担持体上に形成された静電潜像に対し、現像剤により現像剤像（トナー像）として可視化する工程を行う。
【０００３】
ここで、現像を行う現像装置として、例えば、乾式一成分接触現像装置が提案され実用化されている。
【０００４】
この場合多くは、回転する像担持体（静電潜像担持体）に、現像装置に設置された回転する現像剤（トナー）担持体を、適当な相対周速差で押圧もしくは接触させることで、静電潜像を現像している。
【０００５】
この方法は、現像剤として、磁性材料が不要であり、装置の簡略化および小型化が容易である、非磁性トナーを使用することで、フルカラー画像形成装置に応用が可能である等、多くの利点を有している。
【０００６】
トナー担持体としては、弾性及び導電性を有する現像ローラを使用することができる。即ち、像担持体に押圧もしくは接触させて現像を行うため、特に像担持体が剛体である場合、これを傷つけることを避けるために、現像ローラを弾性体により構成させることが好適である。
【０００７】
又、現像ローラ表面もしくは表面近傍に導電層を設け、現像バイアスとして直流ＤＣバイアスを印加して使用することもできる。
【０００８】
図４は、従来の現像装置１００の概略断面図である。
【０００９】
トナー担持体である現像ローラ１０１は、導電性を有する弾性ローラであり、矢印Ａ方向に回転駆動する。現像ローラ１０１には、像担持体上の静電潜像を現像するため直流ＤＣバイアスを印加する。
【００１０】
現像ブレード１０２は、自由端側の先端近傍を現像ローラ１０１の外周面に面接触するように等接されている。この現像ローラ１０１と現像ブレード１０２の等接部を、現像ローラ１０１上に担持されたトナーが通過する際に、トナーへの電荷付与及びトナー薄層の形成が行われる。
【００１１】
更に、弾性ローラ１０４が現像ローラ１０１に等接し、現像ローラ１０１と同方向の矢印Ｂ方向に回転駆動する。弾性ローラ１０４はスポンジローラであり、現像ローラ１０１へトナーの供給、且つ、現像されずに現像ローラ１０１上に残ったトナーの剥ぎ取りを目的とし、現像ローラ１０１の回転方向で現像ブレード１０２の上流側に配設されている。
【００１２】
トナー１０３は、非磁性一成分現像剤である。トナーの帯電性および、転写性の向上を目的として、適当な量の疎水性シリカを外添している。
【００１３】
そして、このような現像装置を複数用いた、電子写真方式の多色画像形成装置が実用化されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の画像形成装置を用いて数千枚の画像形成を繰り返したところ、カブリと呼ばれる画像不良、及び、現像ローラにトナーが融着・固着することで、現像ローラ上に均一なトナー薄層の形成ができなくなることに由来し、画像濃度ムラとなって出現する画像不良が発生するに至った。
【００１５】
これら画像不良は、画像形成を繰り返すことで、現像ローラと現像ブレードとの間、及び、現像ローラと弾性ローラの間で、トナーが繰り返し摺擦され、劣化することに起因するものである。
【００１６】
従って、本発明の目的は、カブリと呼ばれる画像不良、及び、現像ローラにトナーが融着・固着して、現像ローラ上に均一なトナー薄層の形成ができなくなることに由来する画像不良を防ぎ、特に、現像ローラ上に担持されるトナーの特性を選択することで、効果的に、画像不良の発生を防ぐ画像形成装置を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、下記の構成を特徴とする画像形成装置を提供する。
【００１８】
（１）一様帯電された表面が露光されることによって静電潜像が形成される像担持体と、現像剤を収容し、前記像担持体に前記現像剤を搬送する第一の現像剤担持体を備え、前記静電潜像を現像する現像装置と、を有し、前記像担持体上に現像剤像を形成する画像形成装置において、
更に、電圧を印加することで、前記第一の現像剤担持体との電位差を設け、前記第一の現像剤担持体上の前記現像剤を一時担持する第二の現像剤担持体を備え、
前記像担持体と前記第一の現像剤担持体が接触した状態で、前記第二の現像剤担持体に印加する電圧を変化させることで、前記第一の現像剤担持体との電位差を変化させると同時に、前記像担持体を露光電位にする、現像剤除去制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【００１９】
（２）一様帯電された表面が露光されることによって静電潜像が形成される像担持体と、現像剤を収容し、前記像担持体に前記現像剤を搬送する第一の現像剤担持体を備え、前記静電潜像を現像する現像装置と、を有し、前記像担持体上に現像剤像を形成する画像形成装置において、
更に、電圧を印加することで、前記第一の現像剤担持体との電位差を設け、前記第一の現像剤担持体上の前記現像剤を一時担持する第二の現像剤担持体を備え、
前記像担持体と前記第一の現像剤担持体が接触した状態で、前記第一の現像剤担持体に印加される電圧を第一の電圧とし、前記第二の現像剤担持体に印加される電圧を第二の電圧とするとき、
第一の工程として、前記第一の電圧と前記第二の電圧との電位差の極性を、前記現像剤の帯電極性と逆極性にし、且つ、前記像担持体を露光電位にし、
第二の工程として、その後、前記第一の電圧と前記第二の電圧との電位差の極性を、前記現像剤の帯電極性と同極性にし、
第三の工程として、その後、前記第一の電圧と前記第二の電圧との電位差を無くし、且つ、前記像担持体を露光電位にする、
第一〜第三の工程を有する現像剤除去制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【００２０】
（３）一様帯電された表面が露光されることによって静電潜像が形成される像担持体と、現像剤を収容し、前記像担持体に前記現像剤を搬送する第一の現像剤担持体を備え、前記静電潜像を現像する現像装置と、を有し、前記像担持体上に現像剤像を形成する画像形成装置において、
更に、電圧を印加することで、前記第一の現像剤担持体との電位差を設け、前記第一の現像剤担持体上の前記現像剤を一時担持する第二の現像剤担持体を備え、
前記像担持体と前記第一の現像剤担持体が接触した状態で、前記第一の現像剤担持体に印加される電圧を第一の電圧とし、前記第二の現像剤担持体に印加される電圧を第二の電圧とするとき、
前記第一の電圧と前記第二の電圧との電位差の極性を、前記現像剤の帯電極性と逆極性にし、且つ、前記像担持体を露光電位にする、現像剤除去制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【００２１】
（４）一様帯電された表面が露光されることによって静電潜像が形成される像担持体と、現像剤を収容し、前記像担持体に前記現像剤を搬送する第一の現像剤担持体を備え、前記静電潜像を現像する現像装置と、を有し、前記像担持体上に現像剤像を形成する画像形成装置において、
更に、電圧を印加することで、前記第一の現像剤担持体との電位差を設け、前記第一の現像剤担持体上の前記現像剤を一時担持する第二の現像剤担持体を備え、
前記像担持体と前記第一の現像剤担持体が接触した状態で、前記第一の現像剤担持体に印加される電圧を第一の電圧とし、前記第二の現像剤担持体に印加される電圧を第二の電圧とするとき、
第一の工程として、前記第一の電圧と前記第二の電圧との電位差の極性を、前記現像剤の帯電極性と同極性にし、
第二の工程として、その後、前記第一の電圧と前記第二の電圧との電位差を無くし、且つ、前記像担持体を露光電位にする、
第一、第二の工程を有する現像剤除去制御を行うことを特徴とする請求項１の画像形成装置。
【００２２】
（５）前記第一の電圧と前記第二の電圧との電位差の極性を、前記現像剤の帯電極性と逆極性にする間に、前記第一の現像剤担持体は１周以上回転することを特徴とする（２）又は（３）の画像形成装置。
【００２３】
（６）前記第一の電圧と前記第二の電圧との電位差の極性を、前記現像剤の帯電極性と同極性にする間に、前記第一の現像剤担持体は１周以上回転することを特徴とする（２）又は（４）の画像形成装置。
【００２４】
（７）前記現像剤除去制御が、所定の間隔をもって実行され、且つ、非画像形成時に行われることを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載の画像形成装置。
【００２５】
（８）前記像担持体と、少なくとも前記現像装置を含む前記像担持体に関わるプロセス手段と、を一体的に構成したプロセスカートリッジを着脱自在に備えることを特徴とする（１）〜（７）のいずれかに記載の画像形成装置。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る現像装置及び画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２７】
実施例１
図１は本実施例に係る画像形成装置の一態様である４色フルカラー画像形成装置を示すものである。
【００２８】
図１に示すフルカラー画像形成装置Ａは、垂直方向に並設された４個の像担持体としての感光ドラム１（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ）を備える。この感光ドラム１は、矢印方向に不図示の駆動手段により回転駆動される。感光ドラム１の周囲には、その回転方向に従って順に、感光ドラム１の表面を均一に帯電するための、帯電手段２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）、画像情報に基づきレーザーを照射し、感光ドラム上に静電潜像を形成するスキャナ３（３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ）、静電潜像を現像剤像（トナー像）として現像する現像装置４（４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ）、感光ドラム１上のトナー像を記録材であるメディア５に転写するための静電搬送転写装置６、転写後の感光ドラム１表面に残った転写残トナーを除去するクリーナ７（７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ）等が配設されている。
【００２９】
本実施例においては、感光ドラム１、及び感光ドラム１に関わるプロセス手段として、帯電手段２、現像装置４、クリーナ７は一体的にカートリッジ化され、プロセスカートリッジ８（８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ）を形成し、フルカラー画像形成装置Ａに着脱可能なものとなっている。又、本実施例においては、プロセスカートリッジ８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄは全て同一形状を有しており、その中に内包されるトナーは、それぞれ、シアン、イエロー、マゼンタ、ブラックである。
【００３０】
そして、全ての感光ドラム１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄに対向し、接するように、循環移動する転写材搬送ベルトとしての静電搬送ベルト９が配設されている。静電搬送ベルト９の内側に等接し、４個の感光ドラム１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄに対応して、転写部材としての転写ローラ１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ）が並接される。これら転写ローラ１０は感光ドラム１と対向し、転写部を形成する。これら転写ローラ１０から静電搬送ベルト９を介して正極性の電荷が転写材に印加され、この電荷による電界により、感光ドラム１に接触中の転写材に、感光ドラム１上の負極性トナーが転写される。
【００３１】
定着装置１１は、メディア５に転写された複数のトナー像を定着させるものである。感光ドラム１上のトナー像を転写したメディア５は、定着装置１１を通過する際に、熱および圧力を印加される。これにより、複数色のトナー像がメディア５表面に永久定着される。
【００３２】
次に、本発明が実施されるプロセスカートリッジ８について、図２を用い説明する。
【００３３】
感光ドラム１は、直径３０ｍｍのアルミシリンダの外周面に感光層を塗布して構成される剛体であり、図中矢印Ｃの方向に回転駆動する。
【００３４】
帯電手段２は、ローラ状に形成された導電性ローラであり、このローラを感光ドラムに等接させ、帯電バイアスを印加することで、感光ドラム１表面を、Ｖｄ＝−７００Ｖに帯電する。そして、スキャナ３により、各色の画像信号に対応したレーザー光が、均一帯電された感光ドラム１上に照射され、選択的に露光された部位は、Ｖｌ＝−１００Ｖとなり、静電潜像が形成される。
【００３５】
現像装置４（４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ）について説明する。現像装置４は、現像剤として一成分現像剤である負帯電性の非磁性トナー２２を収容する現像容器２１から構成されており、現像容器２１内の長手方向に延在する開口部に位置し、感光ドラム１と対向配置された第一の現像剤担持体としての現像ローラ２３を備え、感光ドラム１上の静電潜像を現像、可視化するようになっている。
【００３６】
本実施例において負帯電性の非磁性トナー２２には、疎水性シリカを１．０ｗｔ％外添した、粒径約６μｍの粒度分布に優れた略球形化トナーを用いている。そのトナー帯電電荷量を示すトリボは、−４０μＣ／ｇである。
【００３７】
第一の現像剤担持体である現像ローラ２３は、弾性を有し、直径１６ｍｍであり、上記開口部にて、図に示す右略半周を現像容器２１に突入し、左略半周面を現像容器２１から露出して横設される。この現像容器２１から露出した面は、現像装置４の左方に位置する感光ドラム１に所定の侵入量となるように押圧、接触するように対向している。本実施例においては、感光ドラム１に対して現像ローラ２３が５０μｍ侵入し、接触する。
【００３８】
現像ローラ２３は感光ドラム１と逆方向である矢印Ａ方向に回転駆動される。その表面は、トナー２２との摺擦確立を高め、且つ、トナー２２の搬送を良好に行うため、適度な凹凸を有している。本実施例における現像ローラ２３は、Ｒｚ＝１０μｍの粗さと、１０４〜１０６Ωの抵抗を有している。
【００３９】
この現像ローラ２３には、現像バイアスとして、本実施例においては、Ｖｄｃ＝−４００Ｖの直流電圧が印加される。
【００４０】
現像ローラ２３の下方には、弾性ローラ２４が当接され、回転可能に支持されている。弾性ローラ２４は、スポンジ構造や、芯金上にレーヨン、ナイロン等の繊維を植毛したファーブラシ構造のものが、現像ローラ２３へのトナー供給および未現像トナーの剥ぎ取りの点から好ましい。本実施例においては、直径１６ｍｍのウレタンスポンジローラであり、現像ローラ２３と同一方向であるＢ方向に回転駆動する。
【００４１】
現像ローラ２３の上方には、弾性を有する現像ブレード２５が、支持板金に支持され、自由端側の先端近傍を現像ローラ２３の外周面に面接触にて当接するように設けられている。等接方向としては、等接部に対して自由端側の先端が、現像ローラ２３の回転方向上流側に位置するカウンター方向となっている。本実施例においては、厚さ１００μｍのリン青銅製の金属薄板を用いて、良好な画像を得るためのトナーコート量として０．４ｍｇ／ｃｍ２となるように設定している。
【００４２】
弾性ローラ２４との摺擦により現像ローラ２３上に担持されたトナーは、現像ブレード２５との当接部を通過する際に、摩擦帯電により電荷付与され、且つ薄層に規制される。
【００４３】
クリーナ７は、現像装置４によって感光ドラム１上に現像されたトナーが、メディア５に転写された後、転写されないで感光ドラム１上に残った転写残トナーを除去するものである。
【００４４】
上記のプロセスカートリッジ８において、カブリと呼ばれる画像不良は、感光ドラム１に形成された静電潜像のＶｄ部に対してトナーが転移する現象である。本実施例において、非磁性トナーは負帯電性を示し、現像ローラ２３には、現像バイアスとして、Ｖｄｃ＝−４００Ｖの直流電圧が印加されるため、本来ならばＶｄ＝−７００Ｖに対してトナーが転移することはない。
【００４５】
しかしながら、画像形成を繰り返すことで、現像ローラ２３と現像ブレード２５との間、及び、現像ローラ２３と弾性ローラ２４との間で、トナーが繰り返し摺擦され、劣化した場合、本来ならばトナーの帯電電荷量を示すトリボが、−４０μＣ／ｇであるのに対し、それよりも絶対量の小さい−１０μＣ／ｇ〜＋１０μＣ／ｇ程度の、ほとんど電荷を有しないトナーに変化する。
【００４６】
このほとんど電荷を有しないトナーが、静電潜像のＶｄ部に対して転移し、カブリと呼ばれる画像不良となる。
【００４７】
画像濃度ムラとなって出現する画像不良は、現像ローラ２３にトナーが融着・固着することで、現像ローラ２３上に均一なトナー薄層の形成ができなくなることにより発生する。
【００４８】
そこで、現像ローラ２３と現像ブレード２５との当接部から、現像ローラ２３と感光ドラム１との接触部の間には、第二の現像剤担持体であるトナー保持ローラ２６が配設されている。
【００４９】
本実施例において、トナー保持ローラ２６はゴムローラであり、不図示の押し圧部材により、現像ローラ２３に１００ｇｆで荷重される。トナー保持ローラ２６表面は適度な粗さを有する。トナー保持ローラ２６の抵抗は１０７Ω程度である。
【００５０】
このトナー保持ローラ２６には、不図示の電源からバイアスが印加され、後述するように、現像ローラ２３上のトナー薄層を、トナー保持ローラ２６上に担持する。
【００５１】
本実施例において、現像ローラ２３上のトナー薄層量は０．４ｍｇ／ｃｍ２となるように設定されており、粒径約６μｍの粒度分布に優れた略球形化トナーで、約３層のトナー層厚を有する。
【００５２】
現像ローラ２３にもっとも近い最下層には、本来ならばトナーの帯電電荷量を示すトリボが、−４０μＣ／ｇであるのに対し、それよりもはるかに絶対量の大きい、−１００μＣ／ｇ程度の電荷を有すトナーが鏡映力により、現像ローラ２３に強く吸着している。そのため、現像ローラ２３へトナー供給および未現像トナーの剥ぎ取りを目的として当接された弾性ローラ２４との摺擦によっても、現像ローラ２３から剥ぎ取られることはない。
【００５３】
この電荷の大きなトナーが、画像形成を繰り返すことで、現像ローラ２３と現像ブレード２５との間及び現像ローラ２３と弾性ローラ２４の間で、繰り返し摺擦され、現像ローラ２３に融着・固着するのである。
【００５４】
そこで本実施例においては、現像ローラ２３と感光ドラム１とが接触した状態で、現像ローラ２３上に配設されたトナー保持ローラ２６に、不図示の電源からバイアスを印加し、それを変化させることで、トナー保持ローラ２６と現像ローラ２３との電位差を変化させ、カブリの原因となるほとんど電荷を有しないトナー、現像ローラ２３上に融着・固着する電荷の大きなトナーを現像ローラ２３から効果的に除去する現像剤除去制御である画像形成装置動作シーケンスを用いることを特徴とする。
【００５５】
現像ローラ２３、トナー保持ローラ２６、及び、感光ドラム１上の静電潜像電位を図３に示し、Ｔ０からＴ５までのトナー除去シーケンスを説明する。
【００５６】
１．Ｔ０からＴ１：現像剤除去制御前の状態であるＴ０からＴ１の間には、現像ローラ２３には、現像バイアスと同じく、Ｖｄｃ＝−４００Ｖの直流電圧を印加する。一方、感光ドラム１の表面は帯電手段２により、Ｖｄ＝−７００Ｖに均一帯電されている。
【００５７】
２．Ｔ１からＴ２：トナー保持ローラ２６に、現像ローラ２３に印加した現像バイアスと適当なコントラストとなるように、本実施例においてはΔ４００Ｖのコントラストを保つように０Ｖの直流電圧を印加することで、現像ローラ２３に対して相対的にトナー保持ローラ２６の電位をトナーの帯電極性と逆極性にし、負帯電性のトナーを、現像ローラ２３からトナー保持ローラ２６へ転移させる。
【００５８】
しかしながら、現像ローラ２３にもっとも近い最下層に堆積し、現像ローラ２３上への融着・固着の原因となる電荷の大きなトナーは、鏡映力により容易にトナー保持ローラ２６に転移できない。
【００５９】
そこで、この時、Ｖｄ＝−７００Ｖに均一帯電された感光ドラム１表面に、スキャナ３からレーザー光を照射して全面露光することで、感光ドラム１表面をＶｌ＝−１００Ｖとし、この露光電位に対して、現像ローラ２３にもっとも近い最下層に堆積した電荷の大きなトナーを現像させる。これにより、現像ローラ２３上に融着・固着する電荷の大きなトナーを現像ローラ２３から除去する。
【００６０】
トナー保持ローラ２６に０Ｖの直流電圧を印加するＴ１からＴ２にかかる時間で、現像ローラ２３が一周以上回転することが望ましい。
【００６１】
３．Ｔ２からＴ３：感光ドラム１の電位を−７００Ｖに戻し、トナー保持ローラ２６に、現像ローラ２３に印加した現像バイアスと同じ、本実施例においては−４００Ｖの直流電圧を印加する。これにより、トナー保持ローラ２６に保持された負帯電性のトナーは、現像ローラ２３に再度、転移される。
【００６２】
４．Ｔ３からＴ４：更に、トナー保持ローラ２６には、現像ローラ２３に印加した現像バイアスと適当なコントラストとなるように、本実施例においてはΔ４００Ｖのコントラストを保つように−８００Ｖの直流電圧を印加することで、現像ローラ２３に対して相対的にトナー保持ローラ２６の電位をトナーの帯電極性と同極性にし、カブリと呼ばれる画像不良の原因となる、電荷を有しないトナーを現像ローラ２３からトナー保持ローラ２６へ転移させる。
【００６３】
尚、トナー保持ローラ２６に−８００Ｖの直流電圧を印加するＴ３からＴ４にかかる時間で、現像ローラ２３が一周以上することが望ましい。
【００６４】
５．Ｔ４からＴ５：トナー保持ローラ２６に、現像ローラ２３に印加した現像バイアスと同じ、本実施例においては−４００Ｖの直流電圧を印加する。加えて、Ｖｄ＝−７００Ｖに均一帯電された感光ドラム１表面に、スキャナ３からレーザー光を照射して全面露光することで、感光ドラム１表面をＶｌ＝−１００Ｖとし、Ｔ３からＴ４において、トナー保持ローラ２６に保持され、その後、Ｔ４において、トナー保持ローラ２６に、現像ローラ２３に印加した現像バイアスと同じ、本実施例においては−４００Ｖの直流電圧を印加することで、再度、現像ローラ２３に転移した、電荷を有しないトナーを露光電位に対して現像させる。これにより、現像ローラ２３上に電荷を有しないトナーを現像ローラ２３から除去する。
【００６５】
Ｔ４からＴ５にかかる時間は、トナー保持ローラ２６が一周以上回転することが望ましい。
【００６６】
つまり、感光ドラム１と現像ローラ２３が接触した状態で、現像ローラ２３に印加される電圧を第一の電圧とし、トナー保持ローラ２６に印加される電圧を第二の電圧とするとき、第一の工程（Ｔ１からＴ２）にて、第一の電圧と第二の電圧との電位差の極性を、現像剤（トナー）の帯電極性と逆極性にし、且つ、感光ドラム１を露光電位にし、その後の第二の工程（Ｔ３からＴ４）で、第一の電圧と第二の電圧との電位差の極性を、トナーの帯電極性と同極性にし、第三の工程（Ｔ４からＴ５）で、第一の電圧と第二の電圧との電位差を無くし、且つ、感光ドラム１を露光電位にする。
【００６７】
このようにして、画像不良の原因となるトナーを、現像ローラ２３上から除去することができる。
【００６８】
この第一、第二及び第三の工程を順に全て行うことが好適であるが、第一の工程にて行われた、トナー保持ローラ２６に印加される電圧を第二の電圧とするとき、第一の工程にて、第一の電圧と第二の電圧との電位差の極性を、現像剤（トナー）の帯電極性と逆極性にし、且つ、感光ドラム１を露光電位にするだけでも、ある程度画像不良は回避できる。又、上記シーケンスでは、第二、第三の工程にて行われた、第一の電圧と第二の電圧との電位差の極性を、トナーの帯電極性と同極性にし、その後に、第一の電圧と第二の電圧との電位差を無くし、且つ、感光ドラム１を露光電位にするだけでも、ある程度の画像不良は回避できる。
【００６９】
以上説明したトナー除去シーケンスにより、カブリの原因となるほとんど電荷を有しないトナー、現像ローラ上に融着・固着する電荷の大きなトナーを現像ローラから効果的に除去することができる。
【００７０】
本実施例の構成におけるプロセスカートリッジならびに画像形成装置を用いた、画像形成動作について、図１を用いて説明する。
【００７１】
画像形成装置Ａは、パーソナルコンピュータ等のホスト１４に接続され、ホスト１４からのプリント要求信号を受け、画像データを受け取る。画像データは、不図示のコントローラ部によりシアン、イエロー、マゼンタ、ブラックの各色データに展開される。
【００７２】
メディア５は給紙部１５から分離給送され、レジストローラ１６で一旦停止し、スキャナ３の立ち上がり、帯電手段２による感光ドラム１の電位安定化を待ち、メディア５の記録位置と、各４色のトナー像の画像形成タイミングを同期させ、静電搬送転写装置６により搬送される。
【００７３】
まず、本実施例において第１色目である、シアンの画像形成が行われる。帯電装置２Ａにより均一帯電された感光ドラム１Ａに、スキャナ３Ａにより、シアン画像データに基づいたレーザー露光が行われ、静電潜像が形成される。シアントナーを内包した現像装置４Ａの現像ローラ２３Ａ上には、弾性ローラ２４Ａとの摺擦によりシアントナーが担持される。現像ローラ２３Ａが回転駆動することにより、担持されたシアントナーは、現像ブレード２５Ａとの等接部を通過する。この際、摩擦帯電により電荷付与され、均一薄層に規制される。
【００７４】
現像ローラ２３Ａには、現像バイアスとしてＶｄｃ＝−４００Ｖの直流電圧が印加される。このとき、トナー保持ローラ２６Ａには、現像バイアスと同じＶｄｃ＝−４００Ｖの直流電圧が印加される。よってトナーの転移は行われない。現像ローラ２３Ａ上のシアントナー層は、一様に感光ドラム１Ａとの対抗部である現像部へ搬送される。この現像部において、シアントナー層は、現像バイアスにより感光ドラム１Ａの静電潜像を現像し、シアントナー像として可視化する。
【００７５】
可視化された感光ドラム１Ａ上のシアントナー像は、感光ドラム１Ａの回転駆動により、対抗する転写ローラ１０Ａとの転写部に搬送される。同時に静電搬送ベルト９によりメディア５が、転写部に搬送される。
【００７６】
転写ローラ１０Ａには、Ｖｔｒ＝１０００Ｖが印加される。これにより、感光ドラム１Ａに接触中のメディア５に、感光ドラム１Ａ上のシアントナー像が転写される。
【００７７】
次に、本実施例において第２色目である、イエローの画像形成が行われる。
【００７８】
上述したのと同様のプロセスを経て、現像ローラ２３Ｂには、現像バイアスとして、同じく、Ｖｄｃ＝−４００Ｖの直流電圧が印加される。トナー保持ローラ２６Ｂには、現像バイアスと同じＶｄｃ＝−４００Ｖの直流電圧が印加される。よってトナーの転移は行われない。現像ローラ２３Ｂ上のイエロートナー層は、現像バイアスにより感光ドラム１Ｂの静電潜像を現像し、イエロートナー像として可視化され、感光ドラム１Ｂの回転駆動により、対向する転写ローラ１０Ｂとの転写部に搬送される。
【００７９】
同時に静電搬送ベルト９により、シアントナー像を転写されたメディア５が、転写部に搬送され、転写ローラ１０Ｂには、Ｖｔｒ＝１０００Ｖが印加される。これにより、感光ドラム１Ｂに接触中のメディア５に、感光ドラム１Ｂ上のシアントナー像が転写される。
【００８０】
このように、順次、第３色目である、マゼンタの画像形成、最後に、本実施例において第４色目である、ブラックの画像形成が行われる。
【００８１】
メディア５は静電搬送ベルト９に搬送されながら、順次、シアントナー像、イエロートナー像、マゼンタトナー像およびブラックトナー像が転写される。
４色のトナー像を転写されたメディア５は、静電搬送ベルト９から分離され、定着装置１１により、永久定着され、機外に排出される。
【００８２】
トナー除去シーケンスは、画像形成動作を一時中断し、非画像形成時に実行する。本実施例においては、５００枚画像形成を行う毎に、自動的にトナー除去シーケンスが実行されるようにした。
【００８３】
又、現像ローラ２３（２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｄ）及びトナー保持ローラ２６（２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄ）へのバイアス印加タイミング、スキャナ３（３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ）のレーザー露光タイミングは、シアン、イエロー、マゼンタ、ブラックの各プロセスカートリッジ８（８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ）において、すべて同時とした。
【００８４】
トナー除去シーケンスにより、現像ローラ２３（２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｄ）から、感光ドラム１（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ）上の露光電位に対して現像され、除去されたトナーは、感光ドラム１Ａの回転駆動により、対向する転写ローラ１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ）との転写部に搬送されるが、このとき転写ローラ１０には、転写バイアスＶｔｒは印加しない。よって、静電搬送ベルト９に転移するトナーはほとんどない。静電搬送ベルト９に転移した場合においても、静電搬送ベルト９に当接するよう設けられたクリーナ３０によって除去される。
【００８５】
更に転写部を通過したトナーは、クリーナ７により感光ドラムから除去される。よって、トナー除去シーケンスにおいて静電搬送ベルト９を汚すことなく、さらにはメディア５を汚すことは無い。
【００８６】
上記画像形成装置において、１０００００枚の画像形成動作を繰り返したところ、カブリと呼ばれる画像不良、及び、現像ローラにトナーが融着・固着することなく、現像ローラ上に均一なトナー薄層の形成ができなくなることもなく、それに由来する画像濃度ムラとなって出現する画像不良が発生することなく、良好な画像品質を維持し得ることができた。
【００８７】
以上、画像形成装置に用いられる現像装置に、トナー保持ローラを備えることで、画像不良の原因となるトナーを効果的に除去することができる。そしてトナー除去シーケンスを所定の間隔をおいて実行することにより、カブリと呼ばれる画像不良及び現像ローラにトナーが融着・固着することなく、現像ローラ上に均一なトナー薄層の形成ができなくなることもなく、それに由来する画像濃度ムラとなって出現する画像不良が発生することなく、良好な画像品質を維持することができる。
【００８８】
尚、本実施例においては、感光ドラムからメディアへ、複数色のトナー像を直接転写する構成の画像形成装置において説明したが、例えば、感光ドラムに形成したトナー像を、ベルト状あるいはドラム状の中間転写体に転写し、複数色重ね合わせてから、メディアに一括転写する場合においても適用できることは言うまでもない。
【００８９】
又、感光ドラムや現像装置等を含むプロセスカートリッジは本実施例に説明した以外の構成でもよく、これらの画像形成手段がプロセスカートリッジ化されない画像形成装置においても本発明は適用できることもいうまでもない。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像形成装置は、一様帯電された表面が露光されることによって静電潜像が形成される像担持体と、現像剤を収容し、像担持体に現像剤を搬送する第一の現像剤担持体を備え、静電潜像を現像する現像装置と、を有し、像担持体上に現像剤像を形成する画像形成装置において、更に、電圧を印加することで、第一の現像剤担持体との電位差を設け、第一の現像剤担持体上の現像剤を一時担持する第二の現像剤担持体を備え、像担持体と第一の現像剤担持体が接触した状態で、第二の現像剤担持体に印加する電圧を変化させることで、第一の現像剤担持体との電位差を変化させると同時に、像担持体を露光電位にする、現像剤除去制御を行うことにより、画像不良の原因となるトナーを、第一の現像剤担持体上から除去することができる。
【００９１】
つまり、一様帯電された表面が露光されることによって静電潜像が形成される像担持体と、現像剤を収容し、前記像担持体に現像剤を搬送する第一の現像剤担持体を備え、静電潜像を現像する現像装置と、を有し、前記像担持体上に現像剤像を形成する画像形成装置において、更に、像担持体と第一の現像剤担持体が接触した状態で、第一の現像剤担持に印加される電圧を第一の電圧とし、第二の現像剤担持体に印加される電圧を第二の電圧とするとき、第一の工程として、第一の電圧と第二の電圧との電位差の極性を、現像剤の帯電極性と逆極性にし、且つ、像担持体を露光電位にし、第二の工程として、その後、第一の電圧と第二の電圧との電位差の極性を、現像剤の帯電極性と同極性にし、第三の工程として、その後、第一の電圧と第二の電圧との電位差を無くし、且つ、像担持体を露光電位にする、第一〜第三の工程を有する現像剤除去制御を行うことにより、カブリの原因となるほとんど電荷を有しない現像剤、現像剤担持体上に融着・固着する電荷の大きな現像剤を現像剤担持体から効果的に除去することで、良好な画像品質を維持し得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係るプロセスカートリッジの一例を示す断面図である。
【図３】本発明に係る現像剤除去制御の一例を示すタイミングチャートである。
【図４】従来の現像装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 感光ドラム（像担持体）
２ 帯電手段
４ 現像装置
７ クリーナ
８ プロセスカートリッジ
２３ 現像ローラ（第一の現像剤担持体）
２４ 弾性ローラ
２５ 現像ブレード
２６ トナー保持ローラ（第二の現像剤担持体）
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式又は静電記録方式を用いた、例えば複写機、プリンタ等の電子写真画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式又は静電記録方式の画像形成装置においては、現像装置が、像担持体上に形成された静電潜像に対し、現像剤により現像剤像（トナー像）として可視化する工程を行う。
【０００３】
ここで、現像を行う現像装置として、例えば、乾式一成分接触現像装置が提案され実用化されている。
【０００４】
この場合多くは、回転する像担持体（静電潜像担持体）に、現像装置に設置された回転する現像剤（トナー）担持体を、適当な相対周速差で押圧もしくは接触させることで、静電潜像を現像している。
【０００５】
この方法は、現像剤として、磁性材料が不要であり、装置の簡略化および小型化が容易である、非磁性トナーを使用することで、フルカラー画像形成装置に応用が可能である等、多くの利点を有している。
【０００６】
トナー担持体としては、弾性及び導電性を有する現像ローラを使用することができる。即ち、像担持体に押圧もしくは接触させて現像を行うため、特に像担持体が剛体である場合、これを傷つけることを避けるために、現像ローラを弾性体により構成させることが好適である。
【０００７】
又、現像ローラ表面もしくは表面近傍に導電層を設け、現像バイアスとして直流ＤＣバイアスを印加して使用することもできる。
【０００８】
図４は、従来の現像装置１００の概略断面図である。
【０００９】
トナー担持体である現像ローラ１０１は、導電性を有する弾性ローラであり、矢印Ａ方向に回転駆動する。現像ローラ１０１には、像担持体上の静電潜像を現像するため直流ＤＣバイアスを印加する。
【００１０】
現像ブレード１０２は、自由端側の先端近傍を現像ローラ１０１の外周面に面接触するように等接されている。この現像ローラ１０１と現像ブレード１０２の等接部を、現像ローラ１０１上に担持されたトナーが通過する際に、トナーへの電荷付与及びトナー薄層の形成が行われる。
【００１１】
更に、弾性ローラ１０４が現像ローラ１０１に等接し、現像ローラ１０１と同方向の矢印Ｂ方向に回転駆動する。弾性ローラ１０４はスポンジローラであり、現像ローラ１０１へトナーの供給、且つ、現像されずに現像ローラ１０１上に残ったトナーの剥ぎ取りを目的とし、現像ローラ１０１の回転方向で現像ブレード１０２の上流側に配設されている。
【００１２】
トナー１０３は、非磁性一成分現像剤である。トナーの帯電性および、転写性の向上を目的として、適当な量の疎水性シリカを外添している。
【００１３】
そして、このような現像装置を複数用いた、電子写真方式の多色画像形成装置が実用化されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の画像形成装置を用いて数千枚の画像形成を繰り返したところ、カブリと呼ばれる画像不良、及び、現像ローラにトナーが融着・固着することで、現像ローラ上に均一なトナー薄層の形成ができなくなることに由来し、画像濃度ムラとなって出現する画像不良が発生するに至った。
【００１５】
これら画像不良は、画像形成を繰り返すことで、現像ローラと現像ブレードとの間、及び、現像ローラと弾性ローラの間で、トナーが繰り返し摺擦され、劣化することに起因するものである。
【００１６】
従って、本発明の目的は、カブリと呼ばれる画像不良、及び、現像ローラにトナーが融着・固着して、現像ローラ上に均一なトナー薄層の形成ができなくなることに由来する画像不良を防ぎ、特に、現像ローラ上に担持されるトナーの特性を選択することで、効果的に、画像不良の発生を防ぐ画像形成装置を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、下記の構成を特徴とする画像形成装置を提供する。
【００１８】
（１）一様帯電された表面が露光されることによって静電潜像が形成される像担持体と、現像剤を収容し、前記像担持体に前記現像剤を搬送する第一の現像剤担持体を備え、前記静電潜像を現像する現像装置と、を有し、前記像担持体上に現像剤像を形成する画像形成装置において、
更に、電圧を印加することで、前記第一の現像剤担持体との電位差を設け、前記第一の現像剤担持体上の前記現像剤を一時担持する第二の現像剤担持体を備え、
前記像担持体と前記第一の現像剤担持体が接触した状態で、前記第二の現像剤担持体に印加する電圧を変化させることで、前記第一の現像剤担持体との電位差を変化させると同時に、前記像担持体を露光電位にする、現像剤除去制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【００１９】
（２）一様帯電された表面が露光されることによって静電潜像が形成される像担持体と、現像剤を収容し、前記像担持体に前記現像剤を搬送する第一の現像剤担持体を備え、前記静電潜像を現像する現像装置と、を有し、前記像担持体上に現像剤像を形成する画像形成装置において、
更に、電圧を印加することで、前記第一の現像剤担持体との電位差を設け、前記第一の現像剤担持体上の前記現像剤を一時担持する第二の現像剤担持体を備え、
前記像担持体と前記第一の現像剤担持体が接触した状態で、前記第一の現像剤担持体に印加される電圧を第一の電圧とし、前記第二の現像剤担持体に印加される電圧を第二の電圧とするとき、
第一の工程として、前記第一の電圧と前記第二の電圧との電位差の極性を、前記現像剤の帯電極性と逆極性にし、且つ、前記像担持体を露光電位にし、
第二の工程として、その後、前記第一の電圧と前記第二の電圧との電位差の極性を、前記現像剤の帯電極性と同極性にし、
第三の工程として、その後、前記第一の電圧と前記第二の電圧との電位差を無くし、且つ、前記像担持体を露光電位にする、
第一〜第三の工程を有する現像剤除去制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【００２０】
（３）一様帯電された表面が露光されることによって静電潜像が形成される像担持体と、現像剤を収容し、前記像担持体に前記現像剤を搬送する第一の現像剤担持体を備え、前記静電潜像を現像する現像装置と、を有し、前記像担持体上に現像剤像を形成する画像形成装置において、
更に、電圧を印加することで、前記第一の現像剤担持体との電位差を設け、前記第一の現像剤担持体上の前記現像剤を一時担持する第二の現像剤担持体を備え、
前記像担持体と前記第一の現像剤担持体が接触した状態で、前記第一の現像剤担持体に印加される電圧を第一の電圧とし、前記第二の現像剤担持体に印加される電圧を第二の電圧とするとき、
前記第一の電圧と前記第二の電圧との電位差の極性を、前記現像剤の帯電極性と逆極性にし、且つ、前記像担持体を露光電位にする、現像剤除去制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【００２１】
（４）一様帯電された表面が露光されることによって静電潜像が形成される像担持体と、現像剤を収容し、前記像担持体に前記現像剤を搬送する第一の現像剤担持体を備え、前記静電潜像を現像する現像装置と、を有し、前記像担持体上に現像剤像を形成する画像形成装置において、
更に、電圧を印加することで、前記第一の現像剤担持体との電位差を設け、前記第一の現像剤担持体上の前記現像剤を一時担持する第二の現像剤担持体を備え、
前記像担持体と前記第一の現像剤担持体が接触した状態で、前記第一の現像剤担持体に印加される電圧を第一の電圧とし、前記第二の現像剤担持体に印加される電圧を第二の電圧とするとき、
第一の工程として、前記第一の電圧と前記第二の電圧との電位差の極性を、前記現像剤の帯電極性と同極性にし、
第二の工程として、その後、前記第一の電圧と前記第二の電圧との電位差を無くし、且つ、前記像担持体を露光電位にする、
第一、第二の工程を有する現像剤除去制御を行うことを特徴とする請求項１の画像形成装置。
【００２２】
（５）前記第一の電圧と前記第二の電圧との電位差の極性を、前記現像剤の帯電極性と逆極性にする間に、前記第一の現像剤担持体は１周以上回転することを特徴とする（２）又は（３）の画像形成装置。
【００２３】
（６）前記第一の電圧と前記第二の電圧との電位差の極性を、前記現像剤の帯電極性と同極性にする間に、前記第一の現像剤担持体は１周以上回転することを特徴とする（２）又は（４）の画像形成装置。
【００２４】
（７）前記現像剤除去制御が、所定の間隔をもって実行され、且つ、非画像形成時に行われることを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載の画像形成装置。
【００２５】
（８）前記像担持体と、少なくとも前記現像装置を含む前記像担持体に関わるプロセス手段と、を一体的に構成したプロセスカートリッジを着脱自在に備えることを特徴とする（１）〜（７）のいずれかに記載の画像形成装置。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る現像装置及び画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２７】
実施例１
図１は本実施例に係る画像形成装置の一態様である４色フルカラー画像形成装置を示すものである。
【００２８】
図１に示すフルカラー画像形成装置Ａは、垂直方向に並設された４個の像担持体としての感光ドラム１（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ）を備える。この感光ドラム１は、矢印方向に不図示の駆動手段により回転駆動される。感光ドラム１の周囲には、その回転方向に従って順に、感光ドラム１の表面を均一に帯電するための、帯電手段２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）、画像情報に基づきレーザーを照射し、感光ドラム上に静電潜像を形成するスキャナ３（３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ）、静電潜像を現像剤像（トナー像）として現像する現像装置４（４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ）、感光ドラム１上のトナー像を記録材であるメディア５に転写するための静電搬送転写装置６、転写後の感光ドラム１表面に残った転写残トナーを除去するクリーナ７（７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ）等が配設されている。
【００２９】
本実施例においては、感光ドラム１、及び感光ドラム１に関わるプロセス手段として、帯電手段２、現像装置４、クリーナ７は一体的にカートリッジ化され、プロセスカートリッジ８（８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ）を形成し、フルカラー画像形成装置Ａに着脱可能なものとなっている。又、本実施例においては、プロセスカートリッジ８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄは全て同一形状を有しており、その中に内包されるトナーは、それぞれ、シアン、イエロー、マゼンタ、ブラックである。
【００３０】
そして、全ての感光ドラム１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄに対向し、接するように、循環移動する転写材搬送ベルトとしての静電搬送ベルト９が配設されている。静電搬送ベルト９の内側に等接し、４個の感光ドラム１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄに対応して、転写部材としての転写ローラ１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ）が並接される。これら転写ローラ１０は感光ドラム１と対向し、転写部を形成する。これら転写ローラ１０から静電搬送ベルト９を介して正極性の電荷が転写材に印加され、この電荷による電界により、感光ドラム１に接触中の転写材に、感光ドラム１上の負極性トナーが転写される。
【００３１】
定着装置１１は、メディア５に転写された複数のトナー像を定着させるものである。感光ドラム１上のトナー像を転写したメディア５は、定着装置１１を通過する際に、熱および圧力を印加される。これにより、複数色のトナー像がメディア５表面に永久定着される。
【００３２】
次に、本発明が実施されるプロセスカートリッジ８について、図２を用い説明する。
【００３３】
感光ドラム１は、直径３０ｍｍのアルミシリンダの外周面に感光層を塗布して構成される剛体であり、図中矢印Ｃの方向に回転駆動する。
【００３４】
帯電手段２は、ローラ状に形成された導電性ローラであり、このローラを感光ドラムに等接させ、帯電バイアスを印加することで、感光ドラム１表面を、Ｖｄ＝−７００Ｖに帯電する。そして、スキャナ３により、各色の画像信号に対応したレーザー光が、均一帯電された感光ドラム１上に照射され、選択的に露光された部位は、Ｖｌ＝−１００Ｖとなり、静電潜像が形成される。
【００３５】
現像装置４（４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ）について説明する。現像装置４は、現像剤として一成分現像剤である負帯電性の非磁性トナー２２を収容する現像容器２１から構成されており、現像容器２１内の長手方向に延在する開口部に位置し、感光ドラム１と対向配置された第一の現像剤担持体としての現像ローラ２３を備え、感光ドラム１上の静電潜像を現像、可視化するようになっている。
【００３６】
本実施例において負帯電性の非磁性トナー２２には、疎水性シリカを１．０ｗｔ％外添した、粒径約６μｍの粒度分布に優れた略球形化トナーを用いている。そのトナー帯電電荷量を示すトリボは、−４０μＣ／ｇである。
【００３７】
第一の現像剤担持体である現像ローラ２３は、弾性を有し、直径１６ｍｍであり、上記開口部にて、図に示す右略半周を現像容器２１に突入し、左略半周面を現像容器２１から露出して横設される。この現像容器２１から露出した面は、現像装置４の左方に位置する感光ドラム１に所定の侵入量となるように押圧、接触するように対向している。本実施例においては、感光ドラム１に対して現像ローラ２３が５０μｍ侵入し、接触する。
【００３８】
現像ローラ２３は感光ドラム１と逆方向である矢印Ａ方向に回転駆動される。その表面は、トナー２２との摺擦確立を高め、且つ、トナー２２の搬送を良好に行うため、適度な凹凸を有している。本実施例における現像ローラ２３は、Ｒｚ＝１０μｍの粗さと、１０４〜１０６Ωの抵抗を有している。
【００３９】
この現像ローラ２３には、現像バイアスとして、本実施例においては、Ｖｄｃ＝−４００Ｖの直流電圧が印加される。
【００４０】
現像ローラ２３の下方には、弾性ローラ２４が当接され、回転可能に支持されている。弾性ローラ２４は、スポンジ構造や、芯金上にレーヨン、ナイロン等の繊維を植毛したファーブラシ構造のものが、現像ローラ２３へのトナー供給および未現像トナーの剥ぎ取りの点から好ましい。本実施例においては、直径１６ｍｍのウレタンスポンジローラであり、現像ローラ２３と同一方向であるＢ方向に回転駆動する。
【００４１】
現像ローラ２３の上方には、弾性を有する現像ブレード２５が、支持板金に支持され、自由端側の先端近傍を現像ローラ２３の外周面に面接触にて当接するように設けられている。等接方向としては、等接部に対して自由端側の先端が、現像ローラ２３の回転方向上流側に位置するカウンター方向となっている。本実施例においては、厚さ１００μｍのリン青銅製の金属薄板を用いて、良好な画像を得るためのトナーコート量として０．４ｍｇ／ｃｍ２となるように設定している。
【００４２】
弾性ローラ２４との摺擦により現像ローラ２３上に担持されたトナーは、現像ブレード２５との当接部を通過する際に、摩擦帯電により電荷付与され、且つ薄層に規制される。
【００４３】
クリーナ７は、現像装置４によって感光ドラム１上に現像されたトナーが、メディア５に転写された後、転写されないで感光ドラム１上に残った転写残トナーを除去するものである。
【００４４】
上記のプロセスカートリッジ８において、カブリと呼ばれる画像不良は、感光ドラム１に形成された静電潜像のＶｄ部に対してトナーが転移する現象である。本実施例において、非磁性トナーは負帯電性を示し、現像ローラ２３には、現像バイアスとして、Ｖｄｃ＝−４００Ｖの直流電圧が印加されるため、本来ならばＶｄ＝−７００Ｖに対してトナーが転移することはない。
【００４５】
しかしながら、画像形成を繰り返すことで、現像ローラ２３と現像ブレード２５との間、及び、現像ローラ２３と弾性ローラ２４との間で、トナーが繰り返し摺擦され、劣化した場合、本来ならばトナーの帯電電荷量を示すトリボが、−４０μＣ／ｇであるのに対し、それよりも絶対量の小さい−１０μＣ／ｇ〜＋１０μＣ／ｇ程度の、ほとんど電荷を有しないトナーに変化する。
【００４６】
このほとんど電荷を有しないトナーが、静電潜像のＶｄ部に対して転移し、カブリと呼ばれる画像不良となる。
【００４７】
画像濃度ムラとなって出現する画像不良は、現像ローラ２３にトナーが融着・固着することで、現像ローラ２３上に均一なトナー薄層の形成ができなくなることにより発生する。
【００４８】
そこで、現像ローラ２３と現像ブレード２５との当接部から、現像ローラ２３と感光ドラム１との接触部の間には、第二の現像剤担持体であるトナー保持ローラ２６が配設されている。
【００４９】
本実施例において、トナー保持ローラ２６はゴムローラであり、不図示の押し圧部材により、現像ローラ２３に１００ｇｆで荷重される。トナー保持ローラ２６表面は適度な粗さを有する。トナー保持ローラ２６の抵抗は１０７Ω程度である。
【００５０】
このトナー保持ローラ２６には、不図示の電源からバイアスが印加され、後述するように、現像ローラ２３上のトナー薄層を、トナー保持ローラ２６上に担持する。
【００５１】
本実施例において、現像ローラ２３上のトナー薄層量は０．４ｍｇ／ｃｍ２となるように設定されており、粒径約６μｍの粒度分布に優れた略球形化トナーで、約３層のトナー層厚を有する。
【００５２】
現像ローラ２３にもっとも近い最下層には、本来ならばトナーの帯電電荷量を示すトリボが、−４０μＣ／ｇであるのに対し、それよりもはるかに絶対量の大きい、−１００μＣ／ｇ程度の電荷を有すトナーが鏡映力により、現像ローラ２３に強く吸着している。そのため、現像ローラ２３へトナー供給および未現像トナーの剥ぎ取りを目的として当接された弾性ローラ２４との摺擦によっても、現像ローラ２３から剥ぎ取られることはない。
【００５３】
この電荷の大きなトナーが、画像形成を繰り返すことで、現像ローラ２３と現像ブレード２５との間及び現像ローラ２３と弾性ローラ２４の間で、繰り返し摺擦され、現像ローラ２３に融着・固着するのである。
【００５４】
そこで本実施例においては、現像ローラ２３と感光ドラム１とが接触した状態で、現像ローラ２３上に配設されたトナー保持ローラ２６に、不図示の電源からバイアスを印加し、それを変化させることで、トナー保持ローラ２６と現像ローラ２３との電位差を変化させ、カブリの原因となるほとんど電荷を有しないトナー、現像ローラ２３上に融着・固着する電荷の大きなトナーを現像ローラ２３から効果的に除去する現像剤除去制御である画像形成装置動作シーケンスを用いることを特徴とする。
【００５５】
現像ローラ２３、トナー保持ローラ２６、及び、感光ドラム１上の静電潜像電位を図３に示し、Ｔ０からＴ５までのトナー除去シーケンスを説明する。
【００５６】
１．Ｔ０からＴ１：現像剤除去制御前の状態であるＴ０からＴ１の間には、現像ローラ２３には、現像バイアスと同じく、Ｖｄｃ＝−４００Ｖの直流電圧を印加する。一方、感光ドラム１の表面は帯電手段２により、Ｖｄ＝−７００Ｖに均一帯電されている。
【００５７】
２．Ｔ１からＴ２：トナー保持ローラ２６に、現像ローラ２３に印加した現像バイアスと適当なコントラストとなるように、本実施例においてはΔ４００Ｖのコントラストを保つように０Ｖの直流電圧を印加することで、現像ローラ２３に対して相対的にトナー保持ローラ２６の電位をトナーの帯電極性と逆極性にし、負帯電性のトナーを、現像ローラ２３からトナー保持ローラ２６へ転移させる。
【００５８】
しかしながら、現像ローラ２３にもっとも近い最下層に堆積し、現像ローラ２３上への融着・固着の原因となる電荷の大きなトナーは、鏡映力により容易にトナー保持ローラ２６に転移できない。
【００５９】
そこで、この時、Ｖｄ＝−７００Ｖに均一帯電された感光ドラム１表面に、スキャナ３からレーザー光を照射して全面露光することで、感光ドラム１表面をＶｌ＝−１００Ｖとし、この露光電位に対して、現像ローラ２３にもっとも近い最下層に堆積した電荷の大きなトナーを現像させる。これにより、現像ローラ２３上に融着・固着する電荷の大きなトナーを現像ローラ２３から除去する。
【００６０】
トナー保持ローラ２６に０Ｖの直流電圧を印加するＴ１からＴ２にかかる時間で、現像ローラ２３が一周以上回転することが望ましい。
【００６１】
３．Ｔ２からＴ３：感光ドラム１の電位を−７００Ｖに戻し、トナー保持ローラ２６に、現像ローラ２３に印加した現像バイアスと同じ、本実施例においては−４００Ｖの直流電圧を印加する。これにより、トナー保持ローラ２６に保持された負帯電性のトナーは、現像ローラ２３に再度、転移される。
【００６２】
４．Ｔ３からＴ４：更に、トナー保持ローラ２６には、現像ローラ２３に印加した現像バイアスと適当なコントラストとなるように、本実施例においてはΔ４００Ｖのコントラストを保つように−８００Ｖの直流電圧を印加することで、現像ローラ２３に対して相対的にトナー保持ローラ２６の電位をトナーの帯電極性と同極性にし、カブリと呼ばれる画像不良の原因となる、電荷を有しないトナーを現像ローラ２３からトナー保持ローラ２６へ転移させる。
【００６３】
尚、トナー保持ローラ２６に−８００Ｖの直流電圧を印加するＴ３からＴ４にかかる時間で、現像ローラ２３が一周以上することが望ましい。
【００６４】
５．Ｔ４からＴ５：トナー保持ローラ２６に、現像ローラ２３に印加した現像バイアスと同じ、本実施例においては−４００Ｖの直流電圧を印加する。加えて、Ｖｄ＝−７００Ｖに均一帯電された感光ドラム１表面に、スキャナ３からレーザー光を照射して全面露光することで、感光ドラム１表面をＶｌ＝−１００Ｖとし、Ｔ３からＴ４において、トナー保持ローラ２６に保持され、その後、Ｔ４において、トナー保持ローラ２６に、現像ローラ２３に印加した現像バイアスと同じ、本実施例においては−４００Ｖの直流電圧を印加することで、再度、現像ローラ２３に転移した、電荷を有しないトナーを露光電位に対して現像させる。これにより、現像ローラ２３上に電荷を有しないトナーを現像ローラ２３から除去する。
【００６５】
Ｔ４からＴ５にかかる時間は、トナー保持ローラ２６が一周以上回転することが望ましい。
【００６６】
つまり、感光ドラム１と現像ローラ２３が接触した状態で、現像ローラ２３に印加される電圧を第一の電圧とし、トナー保持ローラ２６に印加される電圧を第二の電圧とするとき、第一の工程（Ｔ１からＴ２）にて、第一の電圧と第二の電圧との電位差の極性を、現像剤（トナー）の帯電極性と逆極性にし、且つ、感光ドラム１を露光電位にし、その後の第二の工程（Ｔ３からＴ４）で、第一の電圧と第二の電圧との電位差の極性を、トナーの帯電極性と同極性にし、第三の工程（Ｔ４からＴ５）で、第一の電圧と第二の電圧との電位差を無くし、且つ、感光ドラム１を露光電位にする。
【００６７】
このようにして、画像不良の原因となるトナーを、現像ローラ２３上から除去することができる。
【００６８】
この第一、第二及び第三の工程を順に全て行うことが好適であるが、第一の工程にて行われた、トナー保持ローラ２６に印加される電圧を第二の電圧とするとき、第一の工程にて、第一の電圧と第二の電圧との電位差の極性を、現像剤（トナー）の帯電極性と逆極性にし、且つ、感光ドラム１を露光電位にするだけでも、ある程度画像不良は回避できる。又、上記シーケンスでは、第二、第三の工程にて行われた、第一の電圧と第二の電圧との電位差の極性を、トナーの帯電極性と同極性にし、その後に、第一の電圧と第二の電圧との電位差を無くし、且つ、感光ドラム１を露光電位にするだけでも、ある程度の画像不良は回避できる。
【００６９】
以上説明したトナー除去シーケンスにより、カブリの原因となるほとんど電荷を有しないトナー、現像ローラ上に融着・固着する電荷の大きなトナーを現像ローラから効果的に除去することができる。
【００７０】
本実施例の構成におけるプロセスカートリッジならびに画像形成装置を用いた、画像形成動作について、図１を用いて説明する。
【００７１】
画像形成装置Ａは、パーソナルコンピュータ等のホスト１４に接続され、ホスト１４からのプリント要求信号を受け、画像データを受け取る。画像データは、不図示のコントローラ部によりシアン、イエロー、マゼンタ、ブラックの各色データに展開される。
【００７２】
メディア５は給紙部１５から分離給送され、レジストローラ１６で一旦停止し、スキャナ３の立ち上がり、帯電手段２による感光ドラム１の電位安定化を待ち、メディア５の記録位置と、各４色のトナー像の画像形成タイミングを同期させ、静電搬送転写装置６により搬送される。
【００７３】
まず、本実施例において第１色目である、シアンの画像形成が行われる。帯電装置２Ａにより均一帯電された感光ドラム１Ａに、スキャナ３Ａにより、シアン画像データに基づいたレーザー露光が行われ、静電潜像が形成される。シアントナーを内包した現像装置４Ａの現像ローラ２３Ａ上には、弾性ローラ２４Ａとの摺擦によりシアントナーが担持される。現像ローラ２３Ａが回転駆動することにより、担持されたシアントナーは、現像ブレード２５Ａとの等接部を通過する。この際、摩擦帯電により電荷付与され、均一薄層に規制される。
【００７４】
現像ローラ２３Ａには、現像バイアスとしてＶｄｃ＝−４００Ｖの直流電圧が印加される。このとき、トナー保持ローラ２６Ａには、現像バイアスと同じＶｄｃ＝−４００Ｖの直流電圧が印加される。よってトナーの転移は行われない。現像ローラ２３Ａ上のシアントナー層は、一様に感光ドラム１Ａとの対抗部である現像部へ搬送される。この現像部において、シアントナー層は、現像バイアスにより感光ドラム１Ａの静電潜像を現像し、シアントナー像として可視化する。
【００７５】
可視化された感光ドラム１Ａ上のシアントナー像は、感光ドラム１Ａの回転駆動により、対抗する転写ローラ１０Ａとの転写部に搬送される。同時に静電搬送ベルト９によりメディア５が、転写部に搬送される。
【００７６】
転写ローラ１０Ａには、Ｖｔｒ＝１０００Ｖが印加される。これにより、感光ドラム１Ａに接触中のメディア５に、感光ドラム１Ａ上のシアントナー像が転写される。
【００７７】
次に、本実施例において第２色目である、イエローの画像形成が行われる。
【００７８】
上述したのと同様のプロセスを経て、現像ローラ２３Ｂには、現像バイアスとして、同じく、Ｖｄｃ＝−４００Ｖの直流電圧が印加される。トナー保持ローラ２６Ｂには、現像バイアスと同じＶｄｃ＝−４００Ｖの直流電圧が印加される。よってトナーの転移は行われない。現像ローラ２３Ｂ上のイエロートナー層は、現像バイアスにより感光ドラム１Ｂの静電潜像を現像し、イエロートナー像として可視化され、感光ドラム１Ｂの回転駆動により、対向する転写ローラ１０Ｂとの転写部に搬送される。
【００７９】
同時に静電搬送ベルト９により、シアントナー像を転写されたメディア５が、転写部に搬送され、転写ローラ１０Ｂには、Ｖｔｒ＝１０００Ｖが印加される。これにより、感光ドラム１Ｂに接触中のメディア５に、感光ドラム１Ｂ上のシアントナー像が転写される。
【００８０】
このように、順次、第３色目である、マゼンタの画像形成、最後に、本実施例において第４色目である、ブラックの画像形成が行われる。
【００８１】
メディア５は静電搬送ベルト９に搬送されながら、順次、シアントナー像、イエロートナー像、マゼンタトナー像およびブラックトナー像が転写される。
４色のトナー像を転写されたメディア５は、静電搬送ベルト９から分離され、定着装置１１により、永久定着され、機外に排出される。
【００８２】
トナー除去シーケンスは、画像形成動作を一時中断し、非画像形成時に実行する。本実施例においては、５００枚画像形成を行う毎に、自動的にトナー除去シーケンスが実行されるようにした。
【００８３】
又、現像ローラ２３（２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｄ）及びトナー保持ローラ２６（２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄ）へのバイアス印加タイミング、スキャナ３（３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ）のレーザー露光タイミングは、シアン、イエロー、マゼンタ、ブラックの各プロセスカートリッジ８（８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ）において、すべて同時とした。
【００８４】
トナー除去シーケンスにより、現像ローラ２３（２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｄ）から、感光ドラム１（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ）上の露光電位に対して現像され、除去されたトナーは、感光ドラム１Ａの回転駆動により、対向する転写ローラ１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ）との転写部に搬送されるが、このとき転写ローラ１０には、転写バイアスＶｔｒは印加しない。よって、静電搬送ベルト９に転移するトナーはほとんどない。静電搬送ベルト９に転移した場合においても、静電搬送ベルト９に当接するよう設けられたクリーナ３０によって除去される。
【００８５】
更に転写部を通過したトナーは、クリーナ７により感光ドラムから除去される。よって、トナー除去シーケンスにおいて静電搬送ベルト９を汚すことなく、さらにはメディア５を汚すことは無い。
【００８６】
上記画像形成装置において、１０００００枚の画像形成動作を繰り返したところ、カブリと呼ばれる画像不良、及び、現像ローラにトナーが融着・固着することなく、現像ローラ上に均一なトナー薄層の形成ができなくなることもなく、それに由来する画像濃度ムラとなって出現する画像不良が発生することなく、良好な画像品質を維持し得ることができた。
【００８７】
以上、画像形成装置に用いられる現像装置に、トナー保持ローラを備えることで、画像不良の原因となるトナーを効果的に除去することができる。そしてトナー除去シーケンスを所定の間隔をおいて実行することにより、カブリと呼ばれる画像不良及び現像ローラにトナーが融着・固着することなく、現像ローラ上に均一なトナー薄層の形成ができなくなることもなく、それに由来する画像濃度ムラとなって出現する画像不良が発生することなく、良好な画像品質を維持することができる。
【００８８】
尚、本実施例においては、感光ドラムからメディアへ、複数色のトナー像を直接転写する構成の画像形成装置において説明したが、例えば、感光ドラムに形成したトナー像を、ベルト状あるいはドラム状の中間転写体に転写し、複数色重ね合わせてから、メディアに一括転写する場合においても適用できることは言うまでもない。
【００８９】
又、感光ドラムや現像装置等を含むプロセスカートリッジは本実施例に説明した以外の構成でもよく、これらの画像形成手段がプロセスカートリッジ化されない画像形成装置においても本発明は適用できることもいうまでもない。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像形成装置は、一様帯電された表面が露光されることによって静電潜像が形成される像担持体と、現像剤を収容し、像担持体に現像剤を搬送する第一の現像剤担持体を備え、静電潜像を現像する現像装置と、を有し、像担持体上に現像剤像を形成する画像形成装置において、更に、電圧を印加することで、第一の現像剤担持体との電位差を設け、第一の現像剤担持体上の現像剤を一時担持する第二の現像剤担持体を備え、像担持体と第一の現像剤担持体が接触した状態で、第二の現像剤担持体に印加する電圧を変化させることで、第一の現像剤担持体との電位差を変化させると同時に、像担持体を露光電位にする、現像剤除去制御を行うことにより、画像不良の原因となるトナーを、第一の現像剤担持体上から除去することができる。
【００９１】
つまり、一様帯電された表面が露光されることによって静電潜像が形成される像担持体と、現像剤を収容し、前記像担持体に現像剤を搬送する第一の現像剤担持体を備え、静電潜像を現像する現像装置と、を有し、前記像担持体上に現像剤像を形成する画像形成装置において、更に、像担持体と第一の現像剤担持体が接触した状態で、第一の現像剤担持に印加される電圧を第一の電圧とし、第二の現像剤担持体に印加される電圧を第二の電圧とするとき、第一の工程として、第一の電圧と第二の電圧との電位差の極性を、現像剤の帯電極性と逆極性にし、且つ、像担持体を露光電位にし、第二の工程として、その後、第一の電圧と第二の電圧との電位差の極性を、現像剤の帯電極性と同極性にし、第三の工程として、その後、第一の電圧と第二の電圧との電位差を無くし、且つ、像担持体を露光電位にする、第一〜第三の工程を有する現像剤除去制御を行うことにより、カブリの原因となるほとんど電荷を有しない現像剤、現像剤担持体上に融着・固着する電荷の大きな現像剤を現像剤担持体から効果的に除去することで、良好な画像品質を維持し得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係るプロセスカートリッジの一例を示す断面図である。
【図３】本発明に係る現像剤除去制御の一例を示すタイミングチャートである。
【図４】従来の現像装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 感光ドラム（像担持体）
２ 帯電手段
４ 現像装置
７ クリーナ
８ プロセスカートリッジ
２３ 現像ローラ（第一の現像剤担持体）
２４ 弾性ローラ
２５ 現像ブレード
２６ トナー保持ローラ（第二の現像剤担持体）
Claims (1)
- 一様帯電された表面が露光されることによって静電潜像が形成される像担持体と、現像剤を収容し、前記像担持体に前記現像剤を搬送する第一の現像剤担持体を備え、前記静電潜像を現像する現像装置と、を有し、前記像担持体上に現像剤像を形成する画像形成装置において、
更に、電圧を印加することで、前記第一の現像剤担持体との電位差を設け、前記第一の現像剤担持体上の前記現像剤を一時担持する第二の現像剤担持体を備え、
前記像担持体と前記第一の現像剤担持体が接触した状態で、前記第二の現像剤担持体に印加する電圧を変化させることで、前記第一の現像剤担持体との電位差を変化させると同時に、前記像担持体を露光電位にする、現像剤除去制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002355199A JP2004184946A (ja) | 2002-12-06 | 2002-12-06 | 画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002355199A JP2004184946A (ja) | 2002-12-06 | 2002-12-06 | 画像形成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004184946A true JP2004184946A (ja) | 2004-07-02 |
Family
ID=32755960
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002355199A Pending JP2004184946A (ja) | 2002-12-06 | 2002-12-06 | 画像形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004184946A (ja) |
-
2002
- 2002-12-06 JP JP2002355199A patent/JP2004184946A/ja active Pending
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