JP2007093771A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像ローラ４３の感光ドラム１への当接時に発生する感光ドラムへのトナーの転移を防止し、記録材の裏汚れの発生を防止しつつ現像装置４の長寿命化を実現すること。
【解決手段】接触現像装置４を用い、感光ドラム１に現像ローラ４３を当接離間させるための当接離間機構を有する画像形成装置において、現像ローラ４３のトナー担持量を画像形成時よりも減らす現像剤担持量低減手段を具備させる。そして、現像ローラ４３を感光ドラム１に当接させる際に、前記現像剤担持量低減手段によりトナー担持量を低減させた現像ローラ４３の面を感光ドラム１と当接させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、接触現像装置を用いた複写機・プリンタ・ＦＡＸなどの画像形成装置に関するものである。

近年、電子写真方式のカラー画像形成装置が広く普及している。その中で高速化に適した多色画像形成方式として、それぞれにおいて画像形成プロセスが展開される複数の感光ドラム（像担持体）を並べて配置したタンデム型の画像形成装置がある。

このような画像形成装置において、感光ドラムに形成した静電潜像を現像する現像装置としては、現像剤として非磁性一成分トナーを用いた接触現像方式を用いるのが一般的である。この現像装置は、非磁性一成分トナーの薄層を担持させた現像ローラ（現像剤担持体）を感光ドラムに対して接触させ、現像ローラに現像バイアスを印加して、感光ドラム上の静電潜像の現像を行なう。現像ローラには半導電性弾性ローラが用いられる。

このような接触現像方式の現像装置では、画像形成装置が長期間休止した場合、感光ドラムと現像ローラとの圧接状態が長時間続くために、現像ローラが変形してしまい、画像上に現像ローラ一回転周期で横スジが発生してしまう問題があった。

そのため、画像形成動作が終了したときには、感光ドラムと現像ローラを離間し、画像形成時にのみ感光ドラムと現像ローラの当接を行うといった当接離間機構を有している。このような当接離間機構により現像ローラの変形を防ぐのみならず、以下の効果が得られる。すなわち、現像ローラと感光ドラムの当接を感光ドラムの静電潜像を現像する期間のみ行うため、現像ローラと感光ドラム間との摺擦により発生する現像ローラやトナーの劣化を極力防ぐことができる。これにより、現像装置ひいてはプロセスカートリッジの寿命を長くできる効果が得られる。

そのため、この当接離間機構における制御や構成に関しては種々の提案がなされている（特許文献１〜３参照）。

しかしながら、現像装置の寿命後半でかつ高湿環境下において感光ドラムと現像ローラの当接時に感光ドラム上にトナーが付着してしまう場合があった。そして、そのトナーは感光ドラムから転写ベルト（転写手段）上に転移し、その後に転写ベルト上に搬送されてきた記録材の裏側を汚す問題、すなわち『裏汚れ』が生じた。

従来、上記のような当接離間機構を有する画像形成装置においては、使用するトナーがネガ極性であることを考慮し、感光ドラム表面と現像ローラ間の電位差を感光ドラム側がマイナス側となるように調整する。これにより、感光ドラムと現像ローラの当接時にトナーが感光ドラム上に付着しないようにしている。即ち、静電気力的に感光ドラムへのトナーの付着を防いでいる（特許文献４参照）。

しかしながら、前述したような現像装置の寿命後半で且つ高湿環境下においては、トナーの帯電量が減少してしまい、静電気的な制御が働かず、感光ドラムと現像ローラの当接時でのショックにより感光ドラムへのトナーの物理吸着が発生してしまうのである。

また、このような裏汚れを防止するために、現像ローラが感光ドラムに当接した後に転写ベルトを感光ドラムに当接させる方法がある。つまり感光ドラム上に付着したトナーが転写位置を通過した後に転写ベルトを感光ドラムに当接させることで、感光ドラム上に付着したトナーの転写ベルトへの転移を防ぎ、裏汚れを防止するのである。
特開２００１−３１８５０６号公報 特開２００３−１６７４９９号公報 特開平２−６１６６２号公報 特開２００３−３１６１３２号公報

しかしながら、感光ドラム上に付着したトナーが転写位置を通過した後に転写ベルトを感光ドラムに当接させる方法では、画像形成動作を転写ベルト当接後に行うことから、現像ローラが感光ドラムに当接している時間が長くなる。これは、長寿命化に対して不利となるため好ましくない。長寿命化に対しては、現像ローラと感光ドラムとの当接を画像形成直前とすることが好ましく、感光ドラムと転写ベルトとの当接は現像ローラと感光ドラムとの当接より前に当接していることが必要となる。

そこで、本発明の目的は、現像剤担持体の像担持体への当接時に発生する像担持体への現像剤の転移を防止し、記録材の裏汚れの発生を防止しつつ現像装置、ひいてはプロセスカートリッジおよび画像形成装置の長寿命化を実現することである。

上記目的を解決するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、静電潜像を担持する像担持体と、現像剤を担持して前記像担持体に当接し前記静電潜像を現像する現像剤担持体と、前記像担持体に前記現像剤担持体を当接離間させるための当接離間機構と、を有する画像形成装置において、前記現像剤担持体の現像剤担持量を画像形成時よりも減らす現像剤担持量低減手段を具備させ、前記現像剤担持体を前記像担持体に当接させる際に、前記現像剤担持量低減手段により現像剤担持量を低減させた現像剤担持体の面を前記像担持体と当接させることを特徴とする。

また、上記目的を解決するための本発明に係る画像形成装置の他の代表的な構成は、静電潜像を担持する像担持体と、非磁性一成分現像剤を担持して前記像担持体に当接し前記静電潜像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体上の現像剤を帯電及び量規制するための現像剤層厚規制部材と、前記像担持体に前記現像剤担持体を当接離間させるための当接離間機構と、を有する画像形成装置において、前記現像剤層厚規制部材と前記現像剤担持体との電位差を変化させて前記現像剤担持体の現像剤担持量を画像形成時よりも減らす現像剤担持量低減手段を具備させ、前記現像剤担持体を前記像担持体に当接させる際に、前記現像剤担持量低減手段により現像剤担持量を低減させた現像剤担持体の面を前記像担持体と当接させることを特徴とする。

現像剤担持体と像担持体との当接時に像担持体に当接する現像剤担持体面部分の現像剤担持量を画像形成時よりも低減した状態、好ましくは略零の状態にすることで、現像剤担持体と像担持体との当接時における像担持体への現像剤転移を防ぐことができる。これにより、現像剤担持体の回転時間を短縮しつつ、記録材の裏汚れを防止することができ、現像装置ひいてはプロセスカートリッジの長寿命化を実現することができる。

（画像形成装置の概略構成）
図１は本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成を示すものである。この画像形成装置は、転写方式電子写真プロセス、接触帯電方式、一成分接触現像方式、タンデム式（４連ドラム方式）のカラーレーザープリンタである。このプリンタは、制御手段である本体制御部（ＣＰＵ）１００と通信可能に接続された外部ホスト装置（不図示）からの入力画像情報に応じて、記録材にフルカラー画像を形成して出力することができる。外部ホスト装置は、コンピュータ、イメージスキャナ等である。本体制御部１００は、外部ホスト装置と信号の授受をする。また作像機器と信号の授受をし、作像シーケンス制御を司る。

Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋは画像形成装置本体（以下、装置本体と記す）Ａ内に下から上に順に並置した第１〜第４の４つの画像形成部である。各画像形成部は同じ電子写真プロセス機構であり、それぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の現像剤（以下、トナーと記す）の像を形成する。図２はその１つの画像形成部の拡大図である。

各画像形成部Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋは、それぞれ、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）１と、感光ドラム表面を一様に帯電する帯電手段としての接触帯電ローラ２を有する。また、その帯電面に画像情報に応じた光を照射して静電潜像を形成する露光手段としてのレーザースキャナ３と、その静電潜像をトナー像として現像する現像手段としての一成分接触現像装置４を有する。また、そのトナー像を記録材に転写する転写手段としての転写ローラ５と、記録材に対するトナー像転写後の感光ドラム面上の転写残トナーを除去するクリーニング手段としてのフレードクリーニング装置６を有する。第１〜第４の画像形成部Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋの各現像装置４に収納されている色トナーはそれぞれイエロートナーｔＹ・マゼンタトナーｔＭ・シアントナーｔＣ・ブラックトナーｔＫである。

７はエンドレスの静電転写ベルトであり、複数の支持ローラ７ａ〜７ｄ間に懸回張設してある。この転写ベルト７は上記の各画像形成部Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋの感光ドラム１側において各画像形成部の全体に亘らせて、縦方向に配設してある。

各画像形成部において転写ローラ５はソレノイド等の転写当接離間機構（不図示）により感光ドラム１に対して転写ベルト７を介して当接離間制御される。画像形成装置の画像形成時には、図１・図２のように、転写ベルト７を感光ドラム１に当接させて転写部Ｔを形成させた当接位置に保持される。待機時には、各画像形成部の転写ローラ５は、図４・図５のように、転写ベルト７を感光ドラム１から所定の隙間βを存して離間させた離間位置に保持される。

８は第１の画像形成部Ｙの下側に配設した給紙機構部である。９は転写ベルト８の上側に配設した定着装置である。

画像形成動作を説明する。本体制御部１００は、画像形成装置の待機状態時に外部ホスト装置からプリント信号を受けると、メインモーター（不図示）を起動させて各画像形成部Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋの感光ドラム１を所定の速度にて矢印の時計方向に回転駆動させる。また、転写ベルト７を矢印の反時計方向に感光ドラム１の回転速度に対応した速度で回転駆動させる。また転写当接離間機構により各転写ローラ５を当接位置に移動させて、転写ベルト７を感光ドラム１に当接させて転写部Ｔを形成させた状態にする。また、後述する現像当接離間機構により各現像装置４を揺動させて現像ローラ４３を感光ドラム１に当接させた状態にする。レーザースキャナ３を駆動させる。所定の制御タイミングで給紙機構部８の給紙ローラ８ａを駆動させて、給紙カセット８ｂ内に積載収納の記録材Ｐを１枚分離給送させる。その記録材はレジストローラ８ｃにより記録位置と各画像形成部におけるトナー像の画像形成タイミングを同期させて転写ベルト７の下端部に給紙される。ベルト下端部に給紙された記録材Ｐは転写ベルト７の面に静電的に密着して安定に保持されて、ベルト移動により下から上に搬送されていく。

各画像形成部Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋにおいては、感光ドラム１がその回転過程で帯電ローラ２により所定の極性・電位に一様に帯電される。その一様帯電面に対して、レーザースキャナ３から出力される、各色の画像信号に対応したレーザー光Ｌによる走査露光がなされて静電潜像が形成される。すなわち、第１の画像形成部Ｙではイエロー画像データに基づいた露光が行なわれて静電潜像が形成される。第２の画像形成部Ｍではマゼンタ画像データに基づいた露光が行なわれて静電潜像が形成される。第３の画像形成部Ｃではシアン画像データに基づいた露光が行なわれて静電潜像が形成される。第４の画像形成部Ｋではブラック画像データに基づいた露光が行なわれて静電潜像が形成される。そして、その各静電潜像がそれぞれ対応する現像装置４によってトナー像として現像される。

プリンタにおいては、イメージ露光と反転現像との組み合わせで用いられることが多い。本実施例の画像形成装置は、感光ドラム１の面を帯電ロ−ラ２により負の所定電位に一様に帯電し、画像情報部を露光するイメージ露光で静電潜像を形成する。そして、その静電潜像を負帯電性の非磁性一成分現像剤（トナー）を用いた接触現像方式の現像装置４により反転現像している。

これによって、第１〜第４の各画像形成部Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋの感光ドラム１の面に、それぞれ、イエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像、ブラックトナー像が互いに所定の制御タイミングにて形成される。

記録材Ｐは、転写ベルト７に密着して下から上に搬送されていく過程で、第１〜第４の画像形成部Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋの各転写部Ｔにおいて、各感光ドラム１の面にそれぞれ形成されるイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナー像の重畳転写を受ける。転写ローラ５にはトナーの帯電極性とは逆極性の転写バイアスが所定の制御タイミングで印加される。これにより各感光ドラム１の面のトナー像が記録材Ｐの面に静電転写される。

４色のトナー像の重畳転写を受けた記録材Ｐは、転写ベルト８の上端部においてベルト面から分離されて定着装置９へ導入され、熱と圧力が印加される。これにより、複数色のトナー像が記録材表面に永久定着（溶融混色定着）される。定着装置９を出た記録材Ｐはフルカラー画像形成物としてガイド１０・排紙ローラ１１を経由して排紙トレイ１２に送り出される。

また、各画像形成部において、記録材Ｐへのトナー像転写後の感光ドラム面はクリーニング装置６のクリーニングブレード６ａによって転写残トナーが除去されて繰り返して作像に供される。クリーニングブレード６ａで回収された廃トナーは貯留部６ｂに貯留する。

黒単色（モノクロ）プリントモードの場合には、ブラックトナー像を形成する第４の画像形成部Ｋだけが作像動作する。

（プロセスカートリッジ）
上記の各画像形成部Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋにおいて、それぞれ、感光ドラム１、帯電ローラ２、現像装置４、クリーニング装置６の４つのプロセス機器は一括して装置本体Ａに対して着脱可能なプロセスカートリッジＰＹ・ＰＭ・ＰＣ・ＰＫとしてある。

ここで、プロセスカートリッジとは、少なくとも現像手段と電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを装置本体に対して着脱可能とするものである。プロセスカートリッジは、トナーが消費し尽くされた場合や感光ドラムが消耗した際に、消耗品としてカートリッジごと容易に交換できるようにすることで、画像形成装置のメンテナンスにおけるユーザーの利便性の向上を図ったものである。

各プロセスカートリッジ（以下、カートリッジと略記する）ＰＹ・ＰＭ・ＰＣ・ＰＫは、装置本体Ａに対して所定の要領で着脱され、所定に装着されることで、装置本体Ａ側と機械的・電気的にカップリング状態になる。これにより、カートリッジ側の被駆動部材（感光ドラム・現像ローラ・トナー供給ローラ・トナー攪拌パドル等）が装置本体側の駆動機構により駆動可能状態になる。また、カートリッジ側の帯電ローラ・現像ローラ・トナー供給ローラ・現像ブレード等に対して装置本体Ａ側の高圧電源から所定のバイアスを印加することが可能になる。また、カートリッジ側のセンサーや記憶装置が装置本体側の制御部１００と導通状態になる。

各カートリッジは、感光ドラム１と帯電ローラ２とクリーニング装置６との３つのプロセス機器を一体化したドラムユニットに対して、現像装置（現像ユニット）４を揺動自在に支持させた、現像装置吊り構造となっている。

即ち、図３において、１３は感光ドラム１と帯電ローラ２とクリーニング装置６との３つのプロセス機器を一体化したドラムユニットである。

このドラムユニット１３と現像装置４とを、両者１３・４の長手方向（感光ドラム軸線に並行な方向：以下同じ）の両端側にそれぞれ設けた軸受け部材１４・１５の軸穴を合致させて組み合わせ、合致させた軸穴に軸１６を嵌入する。これにより、現像装置４をドラムユニット１３に対して軸１６を揺動中心にして回動自在に結合させてある。

そして、ドラムユニット１３側の感光ドラム１に対して現像装置４側の現像ローラ４３が接触する方向に現像装置４に対して軸１６を中心とする回動モーメントが常に働くように、現像装置４を弾性部材である加圧バネ１７・１８によって回動付勢している。

従って、カートリッジは単体の状態では、現像装置４の上記の回動モーメントにより現像ローラ４３が感光ドラム１に対して接触した状態になる。接触の際に感光ドラム１と現像ローラ４３が確実に当接するために、感光ドラム１に対して現像ローラ４３が侵入するようにしている。本実施例においては、感光ドラム１への侵入量を３０μｍとすることにより、現像ローラ４３と感光ドラム１との当接ニップ幅は約０．６〜０．８ｍｍとしている。

各カートリッジＰＹ・ＰＭ・ＰＣ・ＰＫは装置本体Ａに所定に装着されている状態において、ドラムユニット１３が装置本体Ａに対して不動に支持される。このドラムユニット１３に対して現像装置４が次に説明する現像当接離間機構により揺動される。

（現像当接離間機構）
１９は装置本体Ａ内に配設した縦長の上下動部材（力付与部材）である。この上下動部材は駆動源としてステッピングモーターＭ１を含む駆動機構（不図示）により所定のストローク範囲で上下動される。ステッピングモーターＭ１は本体制御部１００により制御される。２０はこの上下動部材１９の長手に沿って所定の間隔をあけて上下動部材に一体に設けた４つの離間板であり、それぞれ第１〜第４の画像形成部Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋに対応している。各画像形成部のカートリッジＰＹ・ＰＭ・ＰＣ・ＰＫがそれぞれ装置本体Ａ内に所定に装着されている状態において、それらのカートリッジの現像装置側に具備させた力受け部材４７が上記離間板２０に対応位置する。力受け部４７は、現像装置４のトナー容器４２の現像ローラ４３側とは反対側にリブ形状に形成具備させてある。

そして、上下動部材１９が所定の上下動ストローク範囲の下降エンドに下げ移動されているときには、各離間板２０はそれぞれ対応するカートリッジの力受け部４７の下方に該力受け部４７から離れて位置している。図１・図２はこの状態時を示している。これにより、各画像形成部のカートリッジは、加圧バネ１７・１８による現像装置４の上記の回動モーメントにより現像ローラ４３が感光ドラム１に対して接触した状態に保持される。

また、上下動部材１９が所定の上下動ストローク範囲の上昇エンドに上げ移動されているときには、各離間板２０はそれぞれ対応するカートリッジの力受け部４７を持ち上げている。図４・図５はこの状態時を示している。これにより、各画像形成部のカートリッジは、現像装置４が加圧バネ１７・１８の付勢力に抗して軸１６を中心に上記の回動モーメントの方向とは逆方向に回動されて、現像ローラ４３が感光ドラム１から所定の隙間αを存して離間している状態に保持される。

すなわち、上下動部材１９が所定の上下動ストローク範囲の下降エンドと上昇エンドとに移動制御されることで、各画像形成部のカートリッジが、感光ドラム１に対して現像ローラ４３が当接した状態と離間した状態とに切換え制御される。

本体制御部１００は、上記の現像当接離間機構を制御して、現像ローラ４３を感光ドラム１に少なくとも画像形成時には当接させ、画像形成後には離間させる。すなわち、画像形成装置の画像形成時には、ステッピングモーターＭ１の動作により上下動部材１９が上昇エンドから下降エンドに移動制御されて、各画像形成部のカートリッジにおいて、現像ローラ４３が感光ドラム１に対して当接した現像位置に移動される。画像形成後には、ステッピングモーターＭ１の動作により上下動部材１９が下降エンドから上昇エンドに移動保持されて、各画像形成部のカートリッジにおいて、現像ローラ４３が感光ドラム１から逃がされた離間位置に移動される。現像ローラ４３の離間状態は画像形成装置の待機時の間およびメイン電源スイッチＯＦＦの間保持される。従って、現像ローラ４３が常時感光ドラム１に当接されることによる現像ローラの変形が防止される。

（現像装置）
各画像形成部Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋにおいて、カートリッジの現像装置４は収容させた現像剤（トナー）の色が異なるだけであり、構造は互いに同じである。４１は現像容器、４２はこの現像容器に連設したトナー容器である。現像容器４１には、現像剤担持体としての現像ローラ４３、この現像ローラ４３に対する現像剤（トナー）供給ローラ４４、現像ローラ４２に対する現像剤の層厚規制部材としての現像ブレード４５を配設してある。トナー容器４２内には現像剤として負極性の非磁性一成分トナーｔ（Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋ）を本実施例では当初量１５０ｇ充填してある。カートリッジが未使用新品であるときには、現像容器４１とトナー容器４２の連通開口部４ａはシール部材（不図示）で封止されていて、トナーはトナー容器４２内のみに存在している。カートリッジ使用時に上記のシール部材を除去する。シール部材の除去は手動あるいは自動機構によりなされる。シール部材が除去されることで、現像容器４１とトナー容器４２が連通状態になる。

現像ローラ４３は半導電性弾性ローラであり、トナー搬送を良好に行なうためにその表面は適度の凹凸を有している。本実施例における現像ローラ４３は、直径６ｍｍのＳＵＳ製芯金に、肉厚５ｍｍ、表面粗さＲｚ約８ｍｍのＮＢＲ系ゴム層を形成したものである。この現像ローラ４３を現像容器４１内の長手方向にのびている開口部に位置させて感光ドラム１に並行に配設し、その略半周面を現像容器内に臨ませ、残りの略半周面を現像容器外に露出させて、現像容器４１に回転自由に軸受保持させてある。この現像ローラ４３は装置本体側の現像ローラモーター（不図示）により感光ドラム１の回転方向に対して順方向に所定の表面速度で回転駆動される。

トナー供給ローラ４４は、現像ローラ４３の感光ドラム対向側とは反対側において、現像ローラ４３に並行に配列して当接させ、現像容器４１に回転自由に軸受保持させてある。本実施例におけるトナー供給ローラ４４は、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス等の金属よりなる円筒体の周囲に、ウレタンフォームを設けた直径１４ｍｍのスポンジローラである。

このトナー供給ローラ４４は、現像ローラ４３の回転に連動して現像ローラ４３の回転に対してカウンター方向に回転駆動される。これにより、トナー供給ローラ４４は、現像ローラ４３に対してトナーを供給するとともに、現像に供されずに現像ローラ４３上に残って現像容器内に戻されたトナーをかき取っている。

上記の現像ローラ４３とトナー供給ローラ４４には現像バイアス電源２１から所定の現像バイアスが所定の制御タイミングで印加される。現像バイアス電源２１は本体制御部１００により制御される。

現像ブレード４５は弾性ブレードであり、支持板金４５ａに支持させてある。その支持板金４５ａを現像容器４１に取り付けて保持させてある。現像ブレード４５を弾性範囲内で曲がった状態で所定の当接圧にて現像ローラ４３に対して当接させている。当接方向としては、当接部に対して自由端側の先端が、現像ローラ４３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。

現像ブレード４５としては、ストレート形状のバネ弾性を有する厚さ１００μｍのリン青銅板を用い、現像ローラ４３との当接面にはポリアミドエラストマー（ＰＡＥ）を３０μｍコートした。しかし、この限りではなく、リン青銅板の代わりにステンレス板を用いても良いし、ＰＡＥのコート厚は１０〜５００μｍぐらいでも良い。又、現像ブレード４５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、現像ローラ４３に対する当接面に、ナイロンやゴム材料などを接着又はコートしても良い。

また、支持板金４５ａは、板圧１〜２ｍｍ程度、現像ブレード４５と当接する面の幅７ｍｍの板金である。この支持板金４５ａに錆等が発生すると現像の不具合が発生するため、支持板金４５ａにはステンレス鋼が採用され、あるいはニッケル等のメッキが施される。

現像ブレード４５には、ブレードバイアス電源２２から支持板金４５ａを介して所定のブレードバイアスが所定の制御タイミングで印加される。ブレードバイアス電源２２は本体制御部１００により制御される。

トナー容器４２内のトナー攪拌パドル４６は、現像ローラ４３の回転に連動して、図２において矢印の時計方向に所定の速度で回転駆動される。これにより、トナー容器４２内のトナーが攪拌されるとともに、現像容器４１内に連通開口部４ａを通して搬送される。そして、現像容器４１内のトナーがトナー供給ローラ４４により現像ローラ４３に対して供給される。現像ローラ４３に供給されたトナーは、現像ローラ４３と現像ブレード４５との当接部を通過する際に、摩擦帯電により電荷が付与され、かつ現像に適した均一薄層として所定のトナー担持量に規制される。

すなわち、回転する現像ローラ４３上には、トナー供給ローラ４４との摺擦によりトナーが供給される。担持トナーは、引き続く現像ローラ４３の回転により、現像ブレード４５との当接部を通過する際に、摩擦帯電により電荷が付与され、現像に適した均一薄層として所定のトナー担持量に規制される規制される。そして、現像ブレード４５との当接部を通過したトナー層が、引き続く現像ローラ４３の回転により、現像ローラ４３と感光ドラム１との接触対向部である現像領域へ搬送される。そして、そのトナー層が現像ローラ４３に印加した現像バイアスにより感光ドラム１の静電潜像を現像し、トナー像として可視化する。

現像に供されずに現像ローラ４３上に残ったトナーは、引き続く現像ローラ４３の回転で現像容器４１内に戻されてトナー供給ローラ４４との摺擦で現像ローラ４３上からかき落される。そして、その現像ローラ４３にトナーがトナー供給ローラ４４により再供給される。

尚、本実施例では、トナー供給ローラ４４はトナー供給及び回収手段としての２つの機能を兼ねているが、これに限定されるものではなく、現像剤供給手段と現像剤回収手段とを別個に設けることも可能である。

（現像剤担持量低減手段）
現像剤担持量低減手段は、現像剤担持体である現像ローラ４３の現像剤担持量（トナー担持量）を画像形成時よりも減らす、好ましくは略零に減らす手段である。そして、現像ローラ４３を像担持体である感光ドラム１に当接させる際に、その現像剤担持量低減手段によりトナー担持量を低減させた現像ローラ４３の面を感光ドラム１と当接させる。これにより現像ローラ４３の当接ショックによる感光ドラム１へのトナーの転移を防ぐことができる。

本実施例において、上記の現像剤担持量低減手段は、現像ブレード４５と現像ローラ４との電位差を変化させて現像ローラ４３のトナー担持量を画像形成時よりも減らすものである。以下、これについて詳述する。

図６は、現像ローラ４３を感光ドラム１に当接させる際の、転写当接離間機構、現像当接離間機構、現像モーター、現像ブレードバイアス、現像バイアス等の制御タイミングチャートである。

画像形成装置の待機状態時には、各画像形成部において、感光ドラム１の回転駆動はＯＦＦである。転写ベルト７の回転駆動もＯＦＦである。転写当接離間機構はＯＦＦであり、各転写ローラ５は離間位置にあり、転写ベルト７は各感光ドラム１から離間している。現像当接離間機構の上下動部材１９が上昇エンドに保持されていて、各画像形成部において、現像ローラ４３が感光ドラム１から逃がされた離間位置に移動されている。現像モーターもＯＦＦであり、従って、各現像装置４の現像ローラ４３・トナー供給ローラ４４・トナー攪拌パドル４６も回転を停止している。現像ローラ４３や現像ブレード４５に対するバイアス印加もＯＦＦである。

本体制御部１００は、画像形成装置の待機状態時に外部ホスト装置からプリント信号を受けると、メインモーターを起動させて、各画像形成部の感光ドラム１を所定の速度にて矢印の時計方向に回転駆動して、装置本体の前回転動作を開始させる。前回転動作は画像形成動作に入る前の準備動作行程である。実施例では、各感光ドラム１は表面速度１４０ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動される。

また、転写ベルト７を感光ドラム１の回転方向に対して順方向に感光ドラム１の回転速度に対応した速度で回転駆動する。

また、転写当接離間機構をＯＮさせて各転写ローラ５を当接位置に移動させて、転写ベルト７を各感光ドラム１に当接させて転写部Ｔを形成させた状態にする。

各感光ドラム１に対する転写ベルト７の当接後の所定の制御タイミングで、現像当接離間機構をＯＮさせて、上下動部材１９を上昇エンドから下降エンドに移動させる。これにより、各現像ローラ４３が感光ドラム１に対して当接した現像位置に移動される。本実施例においては、現像当接離間機構のＯＮから約５００ｍｓ後に感光ドラム１と現像ローラ４３が当接する機構となっている。

現像当接離間機構のＯＮから３００ｍｓ経過する間において、現像モーターの回転駆動をＯＮにして現像ローラ４３を回転駆動させる。実施例では、各現像ローラ４３は表面速度１００．５ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動される。この現像ローラ４３の回転開始時点では現像ローラ４３はまだ感光ドラム１に当接していない。現像ローラ４３の回転駆動に連動してトナー供給ローラ４４、トナー攪拌パドル４６も回転する。実施例では、トナー供給ローラ４４は現像ローラ４３の回転に対してカウンター方向に表面速度８０ｍｍ／ｓｅｃで回転する。

現像当接離間機構のＯＮから３００ｍｓ経過時点で、ブレードバイアス電源２２から現像ブレード４５に対して５００Ｖの現像ブレードバイアスが印加される。現像ローラ４３には現像バイアスは印加されず、現像ローラ４３の電位は０Ｖである。本実施例においてはブレードバイアス電源２２として１０Ｖ／ｍｓのものを用いている。したがって、現像ブレード４５の印加バイアスは、５０ｍｓの時間で、０Ｖから５００Ｖに上昇していき、電位０Ｖの現像ローラ４３との間で電位差変化を生じる。

そして、この５０ｍｓの電位差変化時間の間においては、現像ブレード当接位置を通過する現像ローラ表面部分に対するトナー塗布量はほとんど零となる。本実施例においては、この５０ｍｓの電位差変化時間の間において、現像ローラ回転方向に関して約２．５ｍｍｍ幅の現像ローラ表面部分がトナー塗布量略零の部分となり、現像ローラ表面が現れる。

このトナー塗布量規制は、回転する現像ローラに担持されて現像ブレード当接位置を通過しようとする負極性のトナーがそれとは逆極性であるプラス側に電位差変化していく現像ブレード４５に対して電気的に吸引拘束される。その拘束により、トナーの現像ローラと現像ブレード当接位置との間の通過が阻止されるためと考えられる。

上記の５０ｍｓの経過時点で、ブレードバイアス電源２２から現像ブレード４５に対する印加バイアスは５００Ｖから４００Ｖに切換えられる。また上記の５０ｍｓの経過時点で、現像バイアス電源２１から現像ローラ４３（及びトナー供給ローラ４４：以下同じ）に対して４００Ｖの現像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バイアス電源２１も１０Ｖ／ｍｓのものを用いている。したがって、現像ローラ４３の印加バイアスは、４０ｍｓの時間で、０Ｖから４００Ｖに上昇して、現像ローラ４３の印加バイアスと、現像ブレード４５の印加バイアスは、同じ４００Ｖになる。

そして、上記のようにトナー塗布量略零となってローラ表面が現れている現像ローラ部分が、引き続く現像ローラ４３の回転により感光ドラム１との対向位置に達するまでの時間は本実施例においては１５０ｍｓである。

本実施例においては、現像当接離間機構のＯＮから５００ｍｓの時点で現像ローラ４３が感光ドラム１に当接したとき、上記のトナー塗布量略零となってローラ表面が現れている現像ローラ部分が感光ドラム１との当接位置に達して感光ドラム１と当接する。そのようになるように、現像当接離間機構、現像モーター、現像ブレードバイアス、現像バイアス等の制御タイミングを設定してある。これにより現像ローラ４３の当接ショックによる感光ドラム１へのトナーの転移を防ぐことができる。

本実施例における画像形成装置を用いて、高温高湿環境下において画像評価を行ったところ、現像装置４の寿命後半において、記録材への裏汚れを防止することができた。

本実施例において、感光ドラム１に対する現像ローラ４３の当接後の画像形成時における現像工程の現像ローラバイアスと現像ブレードバイアスは共に４００Ｖの設定である。この状態においては、現像ローラ４３に供給されたトナーは、現像ローラ４３と現像ブレード４５との当接部を通過する際に、摩擦帯電により電荷が付与され、かつ現像に適した均一薄層として所定のトナー担持量に規制される。

所定１枚または連続複数枚分の画像形成後は、現像当接離間機構がＯＦＦにされて感光ドラム１から現像ローラ４３が離間される。現像モーターがＯＦＦにされて現像ローラ４３の回転が停止される。現像バイアスおよび現像ブレードバイアスの印加が停止される。そして、転写当接離間機構がＯＦＦにされて転写ベルト７が各感光ドラム１から離間される。各感光ドラム１および転写ベルト７の回転駆動がＯＦＦにされて、画像形成装置は次のプリント信号が入力するまで待機状態に入る。

ここで、現像ブレード４５と現像ローラ４との電位差を変化させて現像ローラ４３のトナー担持量を画像形成時よりも減らす場合の電位差の変化の方向は、現像ローラの電位に対して現像ブレードの電位がトナーの帯電極性に対して反対側に変化する方向である。

上記の現像剤担持量低減手段について、今少し説明する。本発明者は現像剤層厚規制部材である現像ブレード４５と現像剤担持体である現像ローラ４３との電位差を変化させて現像ローラ４３の表面上のトナー塗布量をコントロールする方法を見出した。即ち、たとえば負極性トナーを使用の場合、現像ローラ４３の表面上のトナー塗布量は現像ローラ４３のバイアスに対して、現像ブレード４５のバイアスをプラス側に変化させることでほとんどゼロに規制することができる。本実施例のように現像バイアス電源２１及びブレードバイアス電源２２として１０Ｖ／ｍｓのものを用い、現像ローラ４３の表面速度１００．５ｍｍ／ｓｅｃにて、電圧の変化量と現像ローラ４３の表面上のトナー塗布量をゼロに規制できる範囲を確認した。図７にその結果を示す。感光ドラム４３と現像ローラ４３の当接ニップ幅（本実施例では約０．６〜０．８ｍｍ）に対して感光ドラム１の回転ずれ等を考慮すると約２．５ｍｍほどの幅を確保することが望ましい。そのためには、図７の結果より、５００Ｖ以上電位を変化させる必要があることがわかる。また、実使用に関しては、現像ローラ４３と現像ブレード４５との電位差を設けるとリーク等の発生が生じてしまうため、現像ローラ４３と現像ブレード４５との電位差は５００Ｖ以下とすることが望ましい。

（変形例等）
１）本実施例では、ブレードバイアス電源２２、現像バイアス電源２１をそれぞれ設けたが、高圧基盤による分圧等を用いることにより、現像ブレード４５と現像ローラ４３との電位差を変化することができる構成であっても何ら支障をきたすものではない。

２）現像ローラ４３の回転のＯＮ・ＯＦＦは、感光ドラム１の回転力を伝達してクラッチ機構によりＯＮ・ＯＦＦする機構構成にすることもできる。

３）現像剤担持量低減手段は上記実施例の手段構成に限定されるものではない。例えば、トナー供給ローラ４４と現像ブレード４５との間において現像ローラ４３に対して当接離間制御されるトナー掻き取り部材を配設する。そして、該部材を現像ローラ４３に当接させる制御により、現像ローラ４３現像ブレード当接部を通過する現像ローラ表面部分のトナー担持量を画像形成時よりも減らす、好ましくは略零状態にする構成にすることもできる。その他の適宜の手段構成にすることもできる。

３）転写当接離間機構は無しにして、転写ベルト７を感光ドラム１に常時当接させた装置構成にしてもよい。

４）現像当接離間機構は、各画像形成部の現像ローラ４３を感光ドラム１に対してそれぞれ所定の時間差を付けて順次に当接離間動作させる構成のものにすることもできる。

５）画像形成装置は、タンデム型ではなく、像担持体を１つだけ具備させた構成のものであってもよい。

また、像担持体として、静電記録誘電体を用いた正殿記録画像形成装置であってもよい。

実施例のタンデム型画像形成装置の画像形成時状態を示す概略図 図１の画像形成装置の１つの画像形成部の拡大図 プロセスカートリッジの概略の分解斜視図 画像形成装置の待機時状態を示す概略図 図４の画像形成装置の１つの画像形成部の拡大図 ブレードバイアス及び現像当接離間機構の制御タイミング図 現像ローラに対する現像ブレードの変化量と現像ローラ表面のトナーコート量規制の関係図

符号の説明

１‥‥感光ドラム、２‥‥帯電装置、３‥‥露光装置、４‥‥現像装置、５‥‥転写装置、６‥‥クリーニング装置、９‥‥定着装置、ＰＹ・ＰＭ・ＰＣ・ＰＫ‥‥プロセスカートリッジ、４３‥‥現像ローラ、４４‥‥トナー供給ローラ、４５‥‥現像ブレード、７‥‥静電転写ベルト、１７・１８‥‥加圧バネ、４７‥‥力受部材、１９‥‥力付与部材、Ａ‥‥画像形成装置本体

Claims (8)

1. 静電潜像を担持する像担持体と、現像剤を担持して前記像担持体に当接し前記静電潜像を現像する現像剤担持体と、前記像担持体に前記現像剤担持体を当接離間させるための当接離間機構と、を有する画像形成装置において、
   前記現像剤担持体の現像剤担持量を画像形成時よりも減らす現像剤担持量低減手段を具備させ、前記現像剤担持体を前記像担持体に当接させる際に、前記現像剤担持量低減手段により現像剤担持量を低減させた現像剤担持体の面を前記像担持体と当接させることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記現像剤担持量低減手段は前記現像剤担持体の現像剤担持量を略零の状態に低減させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記現像剤が非磁性一成分現像剤であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 少なくとも前記像担持体と前記現像剤担持体とを一括して画像形成装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジにしたことを特徴とする請求項１から３の何れか１つに記載の画像形成装置。
5. 静電潜像を担持する像担持体と、非磁性一成分現像剤を担持して前記像担持体に当接し前記静電潜像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体上の現像剤を帯電及び量規制するための現像剤層厚規制部材と、前記像担持体に前記現像剤担持体を当接離間させるための当接離間機構と、を有する画像形成装置において、
   前記現像剤層厚規制部材と前記現像剤担持体との電位差を変化させて前記現像剤担持体の現像剤担持量を画像形成時よりも減らす現像剤担持量低減手段を具備させ、前記現像剤担持体を前記像担持体に当接させる際に、前記現像剤担持量低減手段により現像剤担持量を低減させた現像剤担持体の面を前記像担持体と当接させることを特徴とする画像形成装置。
6. 前記現像剤層厚規制部材と前記現像剤担持体との電位差の変化の方向は、前記現像剤担持体の電位に対して、前記現像剤層厚規制部材の電位が現像剤の帯電極性に対して反極性側に変化することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記現像剤担持量低減手段は前記現像剤担持体の現像剤担持量を略零の状態に低減させることを特徴とする請求項５または６に記載の画像形成装置。
8. 少なくとも前記像担持体と前記現像剤担持体と前記現像剤層厚規制部材とを一括して画像形成装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジにしたことを特徴とする請求項５から７の何れか１つに記載の画像形成装置。