JP2005070497A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 現像ローラ１６から感光体１０への現像剤の強制消費を確実に行なうことで、使用過程によらず常に良好な画像を出力することのできる現像装置を提供する。
【解決手段】 非画像形成時に、現像ローラ１６の外周に付着した現像剤を強制的に感光体１０上に消費させる強制消費動作を実行する現像装置において、強制消費動作中には、現像ブレード１７に振動バイアスを印加する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、現像剤担持体と現像剤規制部材とを有する現像装置、及びこの現像装置を有する、複写機、プリンタ、ＦＡＸなどの電子写真方式或いは静電記録方式を用いた画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真方式の画像形成装置は、像担持体を帯電した後、画像情報に応じて露光して静電像を形成し、この静電像に応じて現像剤を像担持体に供給して現像剤像とし、この現像剤像を転写手段によって記録材（被転写体）、例えば、記録用紙、ＯＨＰシート、布などに転写した後、定着手段によって定着して記録画像を得る。

例えば、帯電手段として像担持体に接触して設けられた接触帯電手段、現像手段として非磁性一成分接触現像手段を用いた画像形成装置がある。図７は、この種の従来の画像形成装置３００の主要部の断面を模式的に表したものである。

画像形成装置３００は、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、「感光ドラム」という。）１０を備えている。そして、感光ドラム１０に接触して従動回転する帯電手段としての帯電ローラ１１に所定の帯電バイアスが印加されることによって、感光ドラム１０の表面は一様に帯電される。次に、感光ドラム１０の表面は、露光装置１２によって画像情報信号に応じた光Ｌで露光され、静電潜像が形成される。

感光ドラム１０上に形成された静電潜像は、ローラ型の現像剤担持体である現像ローラ１６、ブレード状の規制部材である現像ブレード１７、現像剤供給部材であるトナー供給ローラ１８を現像容器２０内に具備する現像手段としての現像装置１３によって、現像剤としてのトナーが供給されて、現像剤像（トナー像）として可視像化される。

そして、転写部Ｎにおいて転写手段としての転写ローラ２６に転写バイアスが印加されることで、感光ドラム１０上に形成されたトナー像が、記録材カセット４１、搬送手段としての記録材供給ローラ４２などを備える記録材供給部４０から供給された記録材Ｐ上に転写されて、未定着画像が形成される。次いで、記録材Ｐは定着装置３０に搬送されて、ここで未定着画像の記録材Ｐへの定着が行われ、その後排紙トレイ３５に搬出されて、画像形成は終了する。

また、転写時に転写されずに感光ドラム１０上に残った転写残トナーは、クリーニング手段としてのクリーニングブレード１４によって廃トナー容器１５に回収される。これにより、感光ドラム１０上はクリーニングされ、繰り返し画像形成に供される。

ところで、特に、従来の接触現像方式（現像時に現像ローラが像担持体に接触して設けられる方式）においては、現像選択性があるために、現像工程時には現像ローラ１６上の現像性の高いトナーから優先的に現像に使用され、現像容器２０内に現像性の悪いトナーが残ってしまう。そして、トナーの残量が少なくなってくると、現像容器２０内のトナーにおいて、現像性の悪いトナーの比率が多くなったり、トナー自体の劣化が発生し、印刷耐久試験後半にカブリの悪化が発生したり、ハーフトーンパターンの画像において転写効率の低下、画像上の多数の小領域部での転写不良である、所謂、ボソ抜け画像が出現したりすることがある。

そのために、従来は、例えば特許文献１に記載されるように、回転型現像手段を有する画像形成装置において、現像ローラ１６の外周に付着したトナー層を、現像条件を最適化するための動作の最終段階において強制的に消費させる強制消費手段を具備させたり、所定の印刷枚数間隔で印字率の高いベタ画像（最大濃度画像）のパターンを、感光ドラム１０を帯電、露光、現像することで形成して、記録材Ｐに転写させずに廃トナー容器１５に回収したりすることによって、現像性の悪いトナーを強制的に消費するようにしていた。
特開２０００−２２７６９５号公報

しかしながら、所定の印刷枚数間隔でベタ画像を印字することによって、トナーを強制的に消費させるだけでは、現像工程時に現像性の低いトナーが感光ドラム１０に転移せずに、そのまま現像ローラ１６上に残ってしまい、十分に現像性の低いトナーを感光ドラム１０上に転移させられないことがあり、現像装置の寿命後半におけるカブリの悪化や、ハーフトーンパターンの画像におけるボソ抜け画像が出現することがあった。

さらに、現像装置の寿命後半には現像ブレード１７に劣化したトナーが融着することによるスジ画像が発生したり、現像ローラ１６に劣化したトナーが融着することによってカブリの悪化や、ハーフトーンパターンの画像におけるボソ抜け画像が発生することがあった。

従って、本発明の目的は、使用過程によらず常に良好な画像を出力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。

本発明の他の目的は、現像性の低い現像剤を強制的に消費させることを可能にして、現像装置の寿命後半におけるカブリの悪化や、ハーフトーンパターンの画像におけるボソ抜けやスジ画像の発生を防止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。

上記目的を達成するために、本発明は、現像剤を担持搬送し、現像剤を像担持体へ付着させて現像剤像を形成する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に担持された現像剤を規制し、現像剤を所定の極性に摩擦帯電させる現像剤規制部材と、を有し、前記現像剤担持体に担持された現像剤を前記像担持体の非画像形成領域へ、強制的に消費させる強制消費動作を実行する現像装置において、前記強制消費動作中には、前記現像剤規制部材に振動電圧を印加することを特徴とする現像装置である。

本発明によれば、現像剤規制部材に振動電圧を印加しつつ強制的にトナー消費を行うことによって、現像性の低い現像剤を強制的に消費させることが可能であり、現像装置の寿命後半における低トリボトナーが原因となるカブリの悪化や、ハーフトーンパターンの画像におけるボソ抜けを防止できる。

さらに現像剤規制部材への融着の発生を防止することができるので、現像スジの発生も防止でき、さらに現像剤担持体への融着の発生も防止することができるので、現像剤担持体の融着が原因となって発生するカブリの悪化を防ぐことができるので、使用過程によらず常に良好な画像を出力することができる。

以下、本発明に係る現像装置、画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略断面図を示す。本実施例の画像形成装置１００は、装置本体と通信可能に接続された、例えばパーソナルコンピュータなどの外部ホスト機器からの画像情報信号に応じて、電子写真方式により記録材、例えば記録用紙、ＯＨＰシート、布などに画像を形成し、出力することができる。ここで、図７に示した従来の画像形成装置と同じ機能、構成を有する要素には同じ符号を付している。

本実施例の画像形成装置１００は、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（感光ドラム）１０を備えている。本実施例では、感光ドラム１０は、直径３０ｍｍのアルミシリンダーの外周面に有機感光体（ＯＰＣ）が塗布されている。しかし、これに限定されず、有機感光体ではなく、ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）、ＣｄＳ、Ｓｅなどを塗布しても良い。

そして、１００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで駆動手段（図示せず）によって図中矢印Ａの方向に回転する感光ドラム１０は、感光ドラム１０に接触し、従動して図中矢印Ｂの方向に回転する帯電手段としての帯電ローラ１１によって一様に帯電される。

帯電ローラ１１は、直径が１２ｍｍであり、ステンレスの円筒体の芯金１１ａの周囲に、基層１１ｂ１としてウレタンゴム、表層１１ｂ２としてフッ素系樹脂からなる弾性層１１ｂを設けた多層構成とした。ここで、芯金１１ａの材料としては、アルミニウム、アルミニウム合金などの金属を用いても良い。弾性層１１ｂの基層１１ｂ１としては、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、シリコーンゴムなどのゴム材を用いても良い。弾性層１１ｂの表層１１ｂ２としては、エーテルウレタンやナイロンなどを用いても良い。

また、帯電ローラ１１には、帯電部材電圧印加手段としての帯電バイアス電源装置２４が接続され、−９５０Ｖの直流の帯電バイアスが印加される。これにより、感光ドラム１０上は−４５０Ｖの暗部電位となるようになっている。本実施例では、帯電バイアスとして、直流バイアスを用いたが、帯電バイアスとして、直流成分に交流成分を重畳したバイアスを用いてもよい。

次に、感光ドラム１０の表面には露光手段としての露光装置１２によって静電潜像が形成される。本実施例ではレーザスキャナとされる露光装置１２は、入力信号に対応した画像信号に応じて半導体レーザ（図示せず）が発光し、そのレーザ光Ｌを高速回転しているポリゴンミラー（図示せず）で反射し、結像レンズ群（図示せず）を通って、感光ドラム１０に照射するようになっている。レーザ光照射によって、感光ドラム１０上には−１２０Ｖの明部電位が形成される。

そして、この静電潜像は、現像手段としての現像装置１３によって現像剤像（トナー像）として可視像化される。

ここで、現像装置１３について説明する。本実施例では、現像方式として非磁性一成分接触現像方式を用いた。現像装置１３は、現像容器であるトナー容器２０を有する。トナー容器２０内には、現像剤として、反転現像用の負帯電極性（帯電バイアスの極性と同じ極性）の非磁性一成分現像剤（以下、「トナー」という。）２１が収容される。トナー容器２０には、当初トナーが１５０ｇ充填される。

現像装置１３は、現像剤供給手段として図中矢印Ｅの方向に回転するトナー供給ローラ１８を有する。トナー供給ローラ１８は、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレスなどの金属の円筒体１８ａの周囲に弾性層１８ｂとしてウレタンフォームを設けた直径１８ｍｍのスポンジローラである。

また、現像装置１３は、トナーを感光ドラム１０との対向部（現像領域）に担持搬送する現像剤担持体としての現像ローラ１６を有する。上記トナー供給ローラ１８と現像ローラ１６とが接触して、トナー供給ローラ１８から現像ローラ１６にトナーが付着することによって、現像ローラ１６上にトナーが供給される。

現像ローラ１６は、不図示の現像ローラ回転装置によって図中矢印Ｄの方向に回転する。また、現像ローラ１６は、直径が１８ｍｍであり、ステンレスの円筒体１６ａの周囲に、基層１６ｂ１としてのウレタンゴム、その上に表層１６ｂ２としてのカーボンを混ぜたウレタンゴムからなる弾性層１６ｂを設けた多層構成とした。しかし、この限りではなく、芯金１６ａとして、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレスなどの金属の円筒体を用い、弾性層１６ｂの基層１６ｂ１はＮＢＲ、ＥＰＤＭ、シリコーンゴム、ウレタンゴムなどのゴム材からなるものを用いても良く、また表層１６ｂ２はエーテルウレタンやナイロンなどから構成されていても良い。

そして、現像ローラ１６には、現像剤担持体電圧印加手段としての現像バイアス電源装置２３によって、−３００Ｖの直流電圧の現像バイアスが印加される。これにより、現像ローラ１６と感光ドラム１０とが接触したときに、感光ドラム１０に形成された静電潜像に応じて現像ローラ１６上から感光ドラム１０上へトナーが転移し、トナー像が形成される。現像バイアスとして、直流成分に交流成分を重畳したバイアスを用いてもよい。

さらに、現像装置１３は、現像ローラ１６上に担持させるトナー量を規制する現像剤規制部材として、現像ブレード１７を有する。現像ローラ１６上のトナーは、現像ブレード１７によって、最適な層厚に規制されると共に、負帯電極性に摩擦帯電させられる。

本実施例の現像ブレード１７は、ストレート形状のバネ弾性を有するリン青銅板に、現像ローラ１６との当接面にナイロンをコートしたものとした。しかし、この限りではなく、現像ローラ１６との当接面にコート材が無いものでも良いし、リン青銅板の代わりにステンレス板などの金属板を用いても良い。また、現像ブレード１７を構成する板の先端の形状がＬ字型形状とされていても良いし、現像ブレード１７と現像ローラ１６との当接面における金属板に、ナイロンではなくゴム材料などを接着又はコートしても良い。

そして、現像ブレード１７には、規制部材電圧印加手段としての現像ブレードバイアス電源装置２２によって、現像ローラ１６に印加される現像バイアスと同じく、−３００Ｖの直流電圧のブレードバイアスが印加される。即ち、現像動作中には、現像ローラ１６と現像ブレード１７との電位差は０Ｖである。

感光ドラム１０上へのトナー像の形成に同期して、記録材カセット４１、搬送手段としての記録材供給ローラ４２などを備える記録材供給部４０から記録材Ｐが転写部Ｎに供給される。転写部Ｎでは、感光ドラム１０に対向して、転写手段としての図中矢印Ｃの方向に回転する転写ローラ２６が設置されている。この転写ローラ２６に、転写部材電圧印加手段としての転写バイアス電源装置（図示せず）によって所定の転写バイアス（正帯電極性）が印加されて、感光ドラム１０上から記録材Ｐへトナー像が転写され、記録材Ｐ上に未定着画像が形成される。この記録材Ｐは、その後定着装置３０に搬送され、ここで記録紙Ｐへの未定着画像の定着が行われる。そして、画像が定着された記録材Ｐが排紙トレイ３５に搬出されて、画像形成は終了する。

また、転写工程時に転写されずに感光ドラム１０上に残った転写残トナーは、クリーニング手段としてのクリーニングブレード１４によって廃トナー容器１５に回収される。これにより、感光ドラム１０上はクリーニングされ、再び上記画像形成が繰り返される。

次に、本実施例におけるトナーの強制消費手段について説明する。

本実施例の画像形成装置１００は、非画像形成時の所定タイミングに、現像ローラ１６の外周に付着したトナーを強制的に感光ドラム１０上に消費させる強制トナー消費モードを実行する。ここで、「非画像形成時」とは、記録材に転写して出力するための画像を形成する「画像形成時」以外をいう。即ち、感光ドラム１の非画像形成領域へ現像ローラ１６上のトナーを消費させるものである。非画像形成領域とは、外部からの画像情報信号に応じて画像が形成される領域以外の領域である。

強制トナー消費モードの動作時においては、現像ブレードバイアス電源装置２２によって現像ブレード１７に印加されるブレードバイアスは、図２のように、通常の画像形成時（現像動作時）に印加していた直流電圧ではなく、矩形波の振動電圧を印加するようにする。図２において、振動電圧は、直流電圧−３００Ｖと交流電圧８００Ｖｐｐの重畳電圧である。なお、現像ローラ１６には、現像動作中と同じ−３００Ｖの直流電圧が印加される。従って、現像ブレードと現像ローラとの間には、振動電界が形成される。

現像ブレード１７に振動電圧を印加することによって、現像ローラ１６上のトナーのコーティング状態が変化し、また、現像性の低いトナーにも電荷が与えられるので、感光ドラム１０に消費されるようになる。そのため、現像性の低いトナーがトナー容器２０内に蓄積されにくくなり、印刷耐久試験後半におけるカブリの悪化や、ハーフトーンパターンの画像におけるボソ抜け画像の発生を抑えることが可能となる。

さらに、現像ローラ１６と現像ブレード１７間に交番電界が形成されることによって、現像ローラ１６と現像ブレード１７との電位差が発生し、現像ローラ１６および現像ブレード１７に付着していたトナーやトナーの外添剤等が引き剥がされる。そのため、強制トナー消費モードを適宜実行することによって、現像ローラ１６および現像ブレード１７に付着していた付着物は定期的に除去されるので、融着まで至ることなく、スジ画像になることを防止したり、カブリの悪化を防止したりすることができる。

以下に、強制トナー消費モードの動作に関して更に詳しく説明する。

本例では、非画像形成時の所定タイミングとして、画像形成が１００枚終了する毎に、強制トナー消費モードを動作させる。強制トナー消費モードにおいては、帯電バイアス電源装置２４によって帯電ローラ１１に−９５０Ｖの帯電バイアスを印加して、感光ドラム１０を帯電させる。そして、露光装置１２によって、感光ドラム１０上をその回転方向に１００ｍｍの長さだけ露光し、ベタ画像の潜像を形成する。

一方、図３のように、現像ローラ１６には、現像バイアス電源装置２３によって−３００Ｖの現像バイアスを印加し、現像ブレード１７には、現像ブレードバイアス電源装置によって、１００ｍｓごとに−７００Ｖから＋１００Ｖに変化する矩形波の交流電圧を印加するようにする。

この状態で、現像ローラ１６が回転し、現像工程が行われる。即ち、現像ローラ１６から感光ドラム１０へトナーが消費される領域に対応して、あらかじめ現像ブレードの現像剤規制位置で現像ブレード１７に対して振動電圧を印加するようにする。

なお、現像ローラ１６から感光ドラム１０へ消費されたトナーが転写位置を通過する間、転写ローラ離間手段（図示せず）によって、転写ローラ２６は感光ドラム１０から離間された状態にされている。よって、現像ローラ１６から感光ドラム１０上に吐き出されたトナーは、転写ローラに接触することなくクリーニングブレード１４に到達し、廃トナー容器１５に送られる。

このようにして、強制トナー消費モードを実行した後、次の画像形成に移る。

本発明者らの検討によると、より効果的に現像性の低いトナーを消費させ、さらに現像ローラ１６および現像ブレード１７に付着した付着物を除去するためには、現像ブレード１７に印加するブレードバイアスを、好ましくはマイナス側には−５００Ｖ以下、プラス側には−１００Ｖ以上、より好ましくはマイナス側には−７００Ｖ以下、プラス側には＋１００Ｖ以上にするとより効果が発揮される。即ち、現像バイアスを基準にすると、好ましくは絶対値で２００Ｖ以上、より好ましくは４００Ｖ以上の交流電圧であるのが良い。また、本実施例では、現像ブレード１７に印加するブレードバイアスを、周波数が５Ｈｚとなる１００ｍｓごとに変化する矩形波の交流電圧を用いたが、１００Ｈｚ以上の周波数になると、単位時間あたりの交番回数は多くなるものの、融着し始めたトナーが追従しづらくなり、引き剥がされにくくなるため、逆に付着物除去の効果が小さくなってしまう。

また、本実施例では、現像ブレード１７に印加するブレードバイアスを、矩形波の交流電圧としたが、三角波の交流電圧でも正弦波の交流電圧でも良いが、電圧の変化が急である矩形波の交流電圧がもっとも付着物除去の効果が大きい。

［画像評価］
次に、強制トナー消費動作の効果を評価した。ここでは、印字比率５％の画像を用いて、５０００枚の印刷試験を行った。上記実施例１に係る強制トナー消費モードを実行する場合の他、比較例として、強制トナー消費モードがない場合（比較例１）と、強制トナー消費モード時において交番ブレードバイアスを印加しない場合（比較例２）についても同様の試験を行った。

結果を図４、表１及び表２に示す。図４は、印刷耐久試験におけるカブリの印刷枚数による推移を調べた結果を示し、横軸は印刷枚数であり、縦軸は、感光ドラム上の白地部（非印字部）に付着したトナー量により評価したカブリ発生量である。また、表１は、印刷耐久試験における印刷枚数とハーフトーン画像でのボソ抜け画像ランクの関係を調べた結果を示した。画像のボソ抜けがない場合を良好（○）、一部ボソ抜けが見られる場合をやや不良（△）、画像全域にボソ抜けが発生している場合を不良（×）とした。

また、表２は、印刷耐久試験における印刷枚数と現像スジ画像ランクの関係を調べた結果を示した。画像に現像スジがない場合を良好（○）、一部現像スジが見られる場合をやや不良（△）、画像全域に現像スジが発生している場合を不良（×）とした。

図４、表１及び表２の結果から明らかなように、印刷耐久試験後半におけるカブリ、及びハーフトーンパターンのボソ抜けおよび現像スジにおいて、本実施例は比較例１及び２よりも優れていた。

以上、説明したように、強制トナー消費モードの動作時に、現像ブレードバイアス電源装置２２によって、現像ブレード１７に矩形波の交番電圧を印加させた状態で現像を行い、トナーを消費することによって、印刷耐久試験後半におけるカブリ及びハーフトーンパターンのボソ抜け及び現像スジを良化させることができる。

次に、本発明に係る画像形成装置の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置は、装置本体と通信可能に接続された、例えばパーソナルコンピュータなどの外部ホスト機器からの画像情報信号に応じて、電子写真方式によりフルカラー画像の形成の可能なカラー画像形成装置である。

図５は、本実施例のカラー画像形成装置２００の概略断面を示す。画像形成装置２００は、像形成手段として、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色の画像を形成する第１〜第４の各画像形成部（画像形成ユニット）ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋを有する。本実施例では、画像形成装置２００は、４組の画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋが、中間転写体としての図中矢印Ａ’方向に周回移動する中間転写ベルト３１に沿って並列に配置された、所謂、タンデム方式のフルカラープリンタである。

図６は、画像形成部の構成をより詳しく示す。各色用の画像形成部は、形成する画像の色が異なるほかは、同一の構成を有するので、以下、特に区別を要しない場合は、各色用の画像形成部に属する要素であることを示す添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋを省略して総括的に説明する。また、各画像形成部における画像形成プロセスは、実施例１にて説明した画像形成装置１００と基本的には同じである。

各画像形成部は、それぞれ像担持体としての感光ドラム１０を備えている。感光ドラム１０の表面は、感光ドラム１０に従動して回転する帯電ローラ１１によって一様に帯電される。次に、感光ドラム１０の表面は、露光装置１２によって画像情報信号に応じた光Ｌで露光されて、静電潜像が形成される。そして、感光ドラム１０上に形成された静電潜像は、現像装置１３によって現像されることで、トナー像として可視像化される。

例えば、フルカラー画像形成時には、各画像形成部において感光ドラム１０上に形成された各色のトナー像は、一次転写バイアス電源装置（図示せず）によって一次転写手段としての一次転写ローラ２６に所定の一次転写バイアスが印加されることで、それぞれの画像形成部において感光ドラム１０と一次転写ローラ２６とが対向する一次転写部Ｎ１において、順次中間転写ベルト３１上に多重転写され、中間転写ベルト３１上にフルカラー画像が形成される。

次いで、二次転写バイアス電源装置（図示せず）によって二次転写手段としての二次転写ローラ３２に所定の二次転写バイアスが印加されることで、中間転写ベルト３１上のトナー像は、記録材Ｐへ二次転写される。記録材Ｐは、中間転写ベルト３１上への画像形成に同期して、記録材カセット４１、搬送手段としての記録材供給ローラ４２などを備える記録材供給部４０から、中間転写ベルト３１と二次転写ローラ３２とが対向する二次転写部Ｎ２に供給される。

その後、トナー像が転写された記録材Ｐは定着装置３０に搬送されて、記録材Ｐへの未定着画像の定着が行われる。そして、画像が定着された記録材Ｐが排紙トレイ３５に搬出されて画像形成は終了する。

また、一次転写時に転写されずに感光ドラム１０上に残った一次転写残トナーは、像担持体クリーニング手段としてのクリーニングブレード１４によって廃トナー容器１５に回収され、感光ドラム１０上はクリーニングされる。一方、二次転写時に転写されずに中間転写ベルト３１上に残った二次転写残トナーは、中間転写ベルト３１に対して離接可能に配設された、中間転写体クリーニング手段としての中間転写ベルトクリーニングブレード３３によって掻き取られ、トナー搬送手段（図示せず）によって中間転写ベルト廃トナー容器３４に回収され、中間転写ベルト３１上はクリーニングされる。

更に説明すると、本実施例では、感光ドラム１０は直径３５ｍｍのアルミシリンダーの外周面に、有機感光体（ＯＰＣ）が塗布されてなる。しかし、これに限定されず、有機感光体ではなく、ａ−Ｓｉ、ＣｄＳ、Ｓｅなどを塗布しても良い。そして、１００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで駆動手段（図示せず）によって図中矢印Ｂ’の方向に回転する感光ドラム１０は、感光ドラム１０に従動して図中矢印Ｃ’の方向に回転する帯電ローラ１１によって一様に帯電される。

帯電ローラ１１は、直径が１０ｍｍであり、ステンレスの円筒体の芯金１１ａの周囲に、基層１１ｂ１としてウレタンゴム、表層１１ｂ２としてフッ素系樹脂からなる弾性層１１ｂを設けた多層構成とした。ここで、芯金の材料としては、アルミニウム、アルミニウム合金などの金属を用いても良い。弾性層１１ｂの基層１１ｂ１としては、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、シリコーンゴムなどのゴム材を用いても良い。弾性層１１ｂの表層１１ｂ２としては、エーテルウレタンやナイロンなどを用いても良い。

また、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋの各帯電ローラ１１には、帯電部材電圧印加手段として同一の帯電バイアス電源２４が接続され、−９５０Ｖの直流の帯電バイアスが印加される。これにより、感光ドラム１０上は−４５０Ｖの暗部電位となるようになっている。本実施例では、帯電バイアスとして、直流バイアスを用いたが、帯電バイアスとして、直流成分に交流成分を重畳したバイアスを用いてもよい。

露光装置１２は、入力信号に対応して各色に色分解された画像信号に応じて、半導体レーザ（図示せず）が発光し、そのレーザ光Ｌを高速回転しているポリゴンミラー（図示せず）で反射し、結像レンズ群（図示せず）を通って感光ドラム１０に照射するようになっている。レーザ光照射によって、感光ドラム１０上は−１２０Ｖの明部電位が形成される。

そして、この静電潜像は、現像装置１３によって現像剤像（トナー像）として可視像化される。

本実施例では、現像方式として非磁性一成分接触現像方式を用いた。現像装置１３の構成は、実施例１の画像形成装置１のものと概略同様であり、現像装置１３は、トナー容器２０を有し、その中に、現像剤として非磁性一成分現像剤であるトナー２１を収容している。トナーは当初１５０ｇが充填される。このトナー２１は、現像剤撹拌搬送手段としてのトナー搬送シート１９が図中矢印Ｆの方向に回転することによって、トナー供給ローラ１８に送られる。

トナー供給ローラ１８は、図中矢印Ｅ’の方向に回転する。トナー供給ローラ１８は、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレスなどの金属の円筒体１８ａの周囲に弾性層１８ｂとしてウレタンフォームを設けた直径１６ｍｍのスポンジローラである。このトナー供給ローラ１８と現像ローラ１６とが接触して、トナー供給ローラ１８から現像ローラ１６にトナーが付着することによって、現像ローラ１６上にトナーが供給される。

現像ローラ１６は駆動手段（図示せず）によって図中矢印Ｄ’の方向に回転する。また、現像ローラ１６は、直径が１６ｍｍであり、ステンレスの円筒体１６ａの周囲に、基層１６ｂ１としてのウレタンゴム、その上の表層１６ｂ２としてのカーボンを混ぜたウレタンゴムからなる弾性層１６ｂを設けた多層構成とした。しかし、この限りではなく、芯金１６ａとして、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレスなどの金属の円筒体を用い、弾性層１６ｂの基層１６ｂ１はＮＢＲ、ＥＰＤＭ、シリコーンゴム、ウレタンゴムなどのゴム材からなるものを用いても良く、また表層１６ｂ２はエーテルウレタンやナイロンなどから構成されていても良い。そして、現像ローラ１６には、現像バイアス電源装置２３によって、−３００Ｖの直流の現像バイアスが印加される。これにより、現像ローラ１６と感光ドラム１０とが接触したときに、感光ドラム１０に形成された静電潜像に応じて現像ローラ１６上から感光ドラム１０上へトナーが転移し、トナー像が形成される。現像バイアスとして、直流成分に交流成分を重畳したバイアスを用いてもよい。

現像ローラ１６上のトナーは、現像ブレード１７によって最適な層厚に規制されると共に、帯電される。本実施例の現像ブレード１７は、ストレート形状のバネ弾性を有するリン青銅板であって、現像ローラ１６との当接面にナイロンをコートしたものとした。しかし、この限りではなく、現像ローラ１６との当接面にコート材が無いものでも良いし、リン青銅板の代わりにステンレス板を用いても良い。また、現像ブレード１７を構成する板の先端の形状がＬ字型形状とされていても良いし、現像ブレード１７と現像ローラ１６との当接面における金属板に、ナイロンではなく、ゴム材料などを接着又はコートしても良い。

そして、現像動作中において、現像ブレード１７には、規制部材電圧印加手段としての現像ブレードバイアス電源装置２２によって、現像ローラ１６に印加される現像バイアスと同じく、−３００Ｖの直流のブレードバイアスが印加される。

本実施例においては、現像装置１３とともに、回転駆動される感光ドラム１０、感光ドラム１０の表面を一様に帯電させる帯電ローラ１１、及びクリーニング手段１４は、枠体によって一体的に、画像形成装置本体２に対して着脱可能なプロセスカートリッジ１を構成する。各色用のプロセスカートリッジ１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋは、画像形成装置本体２が備える装着手段５０を介して、画像形成装置本体２に対し取り外し可能に装着される。但し、プロセスカートリッジ１の態様はこれに限定されるものではなく、例えば、現像装置１３のみを画像形成装置本体２に固定設置したタイプとすることもできる。つまり、プロセスカートリッジは、像担持体としての感光体と、感光体を帯電させる帯電手段、感光体に現像剤を供給する現像手段、感光体をクリーニングするクリーニング手段のうち少なくとも１つと、を一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能にしたものであればよい。一方、現像装置１３のみを、画像形成装置本体２に対して着脱可能なカートリッジ（現像カートリッジ）とすることもできる。

本実施例では、プロセスカートリッジ１が画像形成装置本体２に装着された状態で、画像形成装置本体２に設けられた駆動手段（図示せず）とプロセスカートリッジ１側の駆動伝達手段が接続され、感光ドラム１０、現像装置１３、帯電ローラ１１などが駆動可能な状態となる。更に、プロセスカートリッジ１が画像形成装置本体２に装着された状態で、帯電ローラ１１、現像ローラ１６、現像ブレード１７などに電圧を印加する電源は、プロセスカートリッジ１側及び画像形成装置本体２側にそれぞれ設けられた接点を介して対象と電気的に接続される。

次に、本実施例におけるトナーの強制消費手段について説明する。本実施例では、実施例１と同様の強制トナー消費モードの動作を、各色の画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋに対して実行する。

そして、画像形成が１００枚終了する毎に強制トナー消費モードを動作させる。強制トナー消費モードについて詳しく述べると、帯電バイアス電源装置２４によって各帯電ローラ１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｂｋに−９５０Ｖの帯電バイアスを印加して感光ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋを帯電させる。次いで、露光装置１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｂｋによって、感光ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋ上の回転方向に１００ｍｍの長さだけ露光し、ベタ画像の潜像を形成する。

そして、現像ブレードバイアス電源装置２２によって、現像ブレード１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｂｋには、実施例１の図３と同様に１００ｍｓごとに−７００Ｖから＋１００Ｖに変化する矩形波（８００Ｖｐｐ）を持ったブレードバイアスを印加する。また、現像バイアス電源装置２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｂｋによって、現像ローラ１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｂｋには−３００Ｖの現像バイアスを印加し、現像工程が行われる。即ち、現像ローラから感光ドラムへトナーが消費される領域に対応して、あらかじめ現像ブレードの現像剤規制位置で現像ブレードに振動電圧が印加される。

このとき、一次転写ローラ離間手段（図示せず）によって、一次転写ローラ２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｂｋは感光ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋから離間された状態であり、感光ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋ上の吐き出されたトナーはクリーニングブレード１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｂｋに到達し、廃トナー容器１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｂｋに送られる。そして、次の画像形成に移る。

［画像評価］
以上の強制トナー消費動作を実行させ際の画像を形成画像の品位を評価した。ここでは、実施例１と同様、印字比率５％の画像を用いて、５０００枚の印字試験を行った。

その結果、実施例１の場合と同じく、印刷耐久試験後半におけるカブリ及びハーフトーンパターンのボソ抜け及び現像スジを良化させることができた。

以上、説明したように、複数の現像手段を備える画像形成装置においても本発明は好適に作用し、強制トナー消費モードの動作時に１００ｍｓごとに−７００Ｖから＋１００Ｖに変化する矩形波の交番電圧を持ったブレードバイアスを印加した状態で現像を行い、トナーを消費することによって、印刷耐久試験後半におけるカブリ及びハーフトーンパターンのボソ抜け及び現像スジを良化させることができる。

なお、上記各実施例では、１００枚毎に強制トナー消費モードを動作させることにしたが、この限りではなく、適宜選定すればよく、例えば５０枚毎でも良いし３００枚毎でも良い。

このように、強制トナー消費モードは、所定の間隔毎に動作させることができるが、この所定の間隔は、印刷枚数、つまり画像形成する記録材Ｐの枚数であっても、時間などその他の基準を用いてもよい。また、本発明は、強制トナー消費モードを所定間隔毎に行うことに限定されるものではなく、強制消費モードは、紙間時、つまり、複数の記録材に対する一連の出力画像形成動作の記録材と記録材との間に対応する領域において動作させることもできる。また、強制トナー消費モードは、出力画像形成後の準備動作時、いわゆる、後回転時に動作させることもできる。

さらに、実施例２においては、画像形成装置は中間転写方式であるとして説明したが、当業者には周知のように、中間転写体の代わりに記録材担持体を有し、この記録材担持体上に担持して各画像形成部に搬送される記録材上に、各画像形成部から順次トナー像を重ねて転写した後、この記録材を記録材担持体から分離して未定着トナー像を定着し、例えばフルカラー画像を得る画像形成装置がある。本発明はこのような画像形成装置にも等しく適用可能である。

本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略断面図である。 本発明に係る通常の画像形成時と強制トナー消費モードでのブレードバイアスの出力電圧のグラフ図である。 本発明に係る通常の強制トナー消費モードでのブレードバイアスと現像バイアスの出力電圧のグラフ図である。 印刷耐久試験により印刷枚数とカブリの関係を調べた結果を示すグラフ図である。 本発明に係る画像形成装置の他の実施例の概略断面図である。 図５の画像形成装置の画像形成部をより詳しく示す概略断面図である。 従来の画像形成装置の一例の断面図である。

符号の説明

１０ 感光ドラム（像担持体）
１１ 帯電ローラ（帯電手段）
１２ 露光装置（露光手段）
１３ 現像装置（現像手段）
１６ 現像ローラ（現像剤担持体）
１７ 現像ブレード（規制部材）
２２ 現像ブレードバイアス電源装置（規制部材電圧印加手段）
２３ 現像バイアス電源装置（現像剤担持体電圧印加手段）
２４ 帯電バイアス電源装置（帯電部材電圧印加手段）
３１ 中間転写ベルト（中間転写体）

Claims (11)

1. 現像剤を担持搬送し、現像剤を像担持体へ付着させて現像剤像を形成する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に担持された現像剤を規制し、現像剤を所定の極性に摩擦帯電させる現像剤規制部材と、を有し、前記現像剤担持体に担持された現像剤を前記像担持体の非画像形成領域へ、強制的に消費させる強制消費動作を実行する現像装置において、
   前記強制消費動作中には、前記現像剤規制部材に振動電圧を印加することを特徴とする現像装置。
2. 前記振動電圧は矩形波形状であることを特徴とする請求項１の現像装置。
3. 前記強制消費動作中には、前記現像剤規制部材と前記現像剤担持体との間に交番電界が形成されることを特徴とする請求項１又は２の現像装置。
4. 前記強制消費動作中には、前記現像剤担持体には、直流電圧が印加されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの現像装置。
5. 現像動作中には、前記現像剤担持体には、直流電圧が印加されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかの現像装置。
6. 現像動作中には、前記現像剤担持体は、前記像担持体に接触して設けられることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかの現像装置。
7. 所定の間隔で前記強制消費動作を実行することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかの現像装置。
8. 像担持体と、前記像担持体に静電像を形成する手段と、前記静電像を現像剤で現像する請求項１乃至７のいずれかの現像装置と、現像剤像を記録材へ転写する転写手段と、を有し、前記所定の間隔は、画像形成する記録材の枚数にて決定することを特徴とする画像形成装置。
9. 像担持体と、前記像担持体に静電像を形成する手段と、前記静電像を現像剤で現像する請求項１乃至７のいずれかの現像装置と、現像剤像を記録材へ転写する転写手段と、を有し、前記強制消費動作は、複数の記録材に連続して画像を形成するとき、記録材と記録材との間に対応する領域で実行することを特徴とする画像形成装置。
10. 像担持体と、前記像担持体に静電像を形成する手段と、前記静電像を現像剤で現像する請求項１乃至７のいずれかの現像装置と、現像剤像を記録材へ転写する転写手段と、を有し、前記強制消費動作は、画像形成後に実行することを特徴とする画像形成装置。
11. 前記像担持体、前記静電像を形成する手段、請求項１乃至７のいずれかの現像装置を具備する画像形成部を複数有し、この複数の画像形成部から現像剤像を被転写体に転写し得ることを特徴とする画像形成装置。

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